KR200435487Y1 - 산소발생기 - Google Patents

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KR200435487Y1 KR2020060022460U KR20060022460U KR200435487Y1 KR 200435487 Y1 KR200435487 Y1 KR 200435487Y1 KR 2020060022460 U KR2020060022460 U KR 2020060022460U KR 20060022460 U KR20060022460 U KR 20060022460U KR 200435487 Y1 KR200435487 Y1 KR 200435487Y1
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Abstract

본 고안은 산소발생기에 관한 것으로서, 공기흡입구와 공기배출구가 형성되어 있고 상기 공기흡입구를 통해 주입되는 공기를 압축하여 상기 공기배출구를 통해 배출하는 공기압축기와, 질소분리부와 상기 질소분리부와 상기 공기배출구사이의 유로를 제공하는 압축공기관과 상기 압축공기관을 통해 유입되는 압축공기로부터 질소를 제거하여 산소를 응축하고 응축된 산소를 배출하는 산소응축부와, 상기 산소응축부의 산소배출 측에 연결된 산소배출관을 갖는 산소발생기에 있어서, 산소흡입구와 산소배출구가 형성되어 있고 상기 산소흡입구를 통해 상기 산소응축부의 산소배출 측에 연결되며 상기 산소흡입구를 통해 상기 산소응축부로부터 유입되는 산소의 압력을 증가시켜 배출하는 산소가압기를 포함하고, 상기 산소배출관은 상기 산소배출구에 연결되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 고압력 고순도의 산소를 발생시킬 수 있다.
산소발생기, 질소분리, 산소압축, 공기압축기

Description

산소발생기{Oxygen Generator}
도1은 본 고안의 실시예에 따른 산소발생기의 전체구성도,
도2는 종래의 산소발생기의 전체구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11, 111 : 공기압축기 13 : 산소압축기
14, 114 : 배수부 20, 120 : 산소응축부
23, 123 : 산소통 30, 130 : 질소분리부
31, 131 : 솔레노이드밸브 32, 132 : 제어부
33, 133 : 질소제거통 124 : 공기분기관
본 고안은 산소발생기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대기 중에 포함된 질소를 제거하여 산소를 발생시키는 장치에 관한 것이다.
최근 어항에 산소를 공급하는 등의 목적으로 산소발생기가 널리 사용되고 있다.
도2는 종래의 산소발생기의 전체구성도이다.
종래의 산소발생기는, 도2에 도시된 바와 같이, 공기흡입구(111a)와 공기배출구(111b)가 형성되어 있는 공기압축기(111)와, 공기흡입구(111a)에 연결된 공기정화필터(112)와, 공기압축기(111)에 연결된 압축공기관(121)을 갖는 산소응축부(120)와, 압축공기관(121)에 설치된 배수부(114)와, 후술하는 산소통(123)의 배출 측에 연결된 산소배출관(115)과, 압축공기관(121)과 산소배출관(115)을 연결하는 공기분기관(124)을 갖고 있다.
공기압축기(111)는 공기흡입구(111a)를 통해 주입되는 공기를 압축하여 공기배출구(111b)를 통해 배출한다.
공기정화필터(112)는 외부공기에 포함된 이물질을 제거하는 작용을 한다.
산소응축부(120)는 압축공기관(121)에 더하여 압축공기관(121)에 연결된 질소분리부(130)와, 질소분리부(130)의 배출 측에 연결된 산소통과관(122)과, 산소통과관(122)에 연결된 산소통(123)을 갖고 있다.
질소분리부(130)는 입력포트(131a)를 통해 압축공기관(121)에 연결된 5포트의 솔레노이드밸브(131)와, 솔레노이드밸브(131)를 제어하는 제어부(132)와, 솔레노이드밸브(131)에 연결된 한 쌍의 질소제거통(133)과, 솔레노이드밸브(131)와 각 질소제거통(133)사이를 연결하는 한 쌍의 공기통과관(134)과, 솔레노이드밸브(131)에 연결된 한 쌍의 질소배출관(135)과, 질소배출관(135)에 연결된 진공펌프(136)를 갖고 있다.
솔레노이드밸브(131)는 내부에 두 개의 밸브실(131b, 131c)이 형성되어 있다.
그리고 솔레노이드밸브(131)는 각 밸브실(131b, 131c)에 연통하는 한 쌍의 출력포트(131d, 131e)와, 각 밸브실(131b, 131c)에 연통하는 한 쌍의 질소배출포트(131f, 131g)와, 입력포트(131a)와 각 밸브실(131b, 131c)을 연결하는 내부유로(131h)가 형성되어 있다.
각 출력포트(131d, 131e)에는 공기통과관(134)이 연결되고, 각 질소배출포트(131f, 131g)에는 질소배출관(135)이 하나씩 연결된다.
제어부(132)는 각 밸브실(131b, 131c)에 형성된 내부유로포트(131i, 131j)와 질소배출포트(131f, 131g)가 교대로 개폐되도록 솔레노이드밸브(131)를 제어한다.
즉, 좌측 밸브실(131b)의 내부유로포트(131i)가 개방될 때 좌측 밸브실(131b)의 질소배출포트(131f)는 폐쇄되고 좌측 밸브실(131b)의 내부유로포트(131i)가 폐쇄될 때 좌측 밸브실(131b)의 질소배출포트(131f)는 개방되며, 우측 밸브실(131c)의 내부유로포트(131j)가 개방될 때 우측 밸브실(131c)의 질소배출포트(131g)는 폐쇄되고 우측 밸브실(131c)의 내부유로포트(131j)가 폐쇄될 때 우측 밸브실(131c)의 질소배출포트(131g)는 개방되도록 제어한다.
전술한 내부유로포트(131i, 131j)와 질소배출포트(131f, 131g)의 개폐제어는 우측 밸브실(131c)과 좌측 밸브실(131b)에 대하여 교대로 이루어진다.
즉, 우측 밸브실(131c)의 내부유로포트(131j)가 개방될 때 좌측 밸브실(131b)의 내부유로포트(131i)가 폐쇄되고, 우측 밸브실(131c)의 내부유로포트(131j)가 폐쇄될 때 좌측 밸브실(131b)의 내부유로포트(131i)가 개방되도록 솔레노이드밸브(131)를 제어한다. 그리고 우측 밸브실(131c)의 질소배출포트(131g)가 개방될 때 좌측 밸브실(131b)의 질소배출포트(131f)가 폐쇄되고, 우측 밸브실(131c)의 질소배출포트(131g)가 폐쇄될 때 좌측 밸브실(131b)의 질소배출포트(131f)가 개방되도록 솔레노이드밸브(131)를 제어한다.
이에 따라 우측 밸브실(131c)의 내부유로포트(131j)와 좌측 밸브실(131b)의 내부유로포트(131i)는 교대로 개폐되고, 우측 밸브실(131c)의 질소배출포트(131g)와 좌측 밸브실(131b)의 질소배출포트(131f)는 교대로 개폐된다.
각 질소제거통(133)은 내부에 질소 흡착성이 뛰어난 제올라이트(133a, Zeolite)가 내장되어 있다.
각 공기통과관(134)은 각 질소제거통(133)과 대응하는 출력포트(131d, 131e)사이의 압축공기유로를 제공한다.
배수부(114)는 내부에 설치된 열교환기를 통하거나 또는 단열팽창이 일어나도록 내부구조를 형성하는 방법 등으로 압축공기에 포함된 습기를 제거하여 구현할 수 있다.
공기분기관(124)은 습기가 제거된 압축공기의 일부를 산소배출관(115)으로 직접 안내하는 역할을 한다.
이러한 구성을 갖는 종래의 산소발생기의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저 도시되지 않은 전원코드를 통해 공기압축기(111), 진공펌프(136) 및 제어부(132)에 동작전압을 공급한다.
제어부(132)는 전술한 바와 같은 방법으로 솔레노이드밸브(131)의 내부유로포트(131i, 131j)와 질소배출포트(131f, 131g)를 각 밸브실(131b, 131c)에 대하여 교대로 개폐 제어한다.
공기압축기(111)에 동작전압이 공급되면 공기정화필터(112)에서 정화된 외부공기는 공기흡입구(111a)를 통해 공기압축기(111)에 공급된다.
공기압축기(111)에 공급된 정화공기는 고압으로 압축된 후 압축공기관(121)과 입력포트(131a)를 통해 내부유로포트(131i, 131j)가 개방된 밸브실(131b, 131c)내로 유입된다. 여기서 압축공기가 압축공기관(121)을 통과하는 동안 배수부(114)에 의해 압축공기에 포함된 습기가 제거된다.
밸브실(131b, 131c)내로 유입된 압축공기는 자신에 연결된 공기통과관(134)을 통해 질소제거통(133)에 공급된다.
질소제거통(133)에 공급된 압축공기는 질소가 제거된 후, 산소통과관(122)을 통해 산소통(123)에 공급된다.
한편 압축공기관(121)을 통과하는 압축공기는 부분적으로 공기분기관(124)을 통해 산소배출관(115)으로 안내된다.
산소통(123)에 공급된 산소는 산소배출관(115)을 통해 최종적으로 어항 등의 산소소비원에 공급된다. 여기서 산소는 산소배출관(115)을 통해 배출되기 전에 공기분기관(124)을 통해 산소배출관(115)으로 안내된 압축공기와 혼합된다.
한편 질소제거통(133)에서 제거된 질소는 직전에 개방되었던 내부유로포트(131i, 131j)가 폐쇄되고 직전에 폐쇄되었던 질소배출포트(131f, 131g)가 개방될 때 진공펌프(136)의 흡입력에 의해 질소배출관(135)을 통해 외부로 배출된다.
전술한 구성을 갖는 종래의 산소발생기와 유사한 산소발생기는 2005년 특허 출원 제4955호(발명의 명칭 : 산소발생기의 솔레노이드 밸브체결구조)에 개시되어 있다.
그런데 종래의 산소발생기에 따르면, 산소배출관(115)을 통해 배출되는 산소는 배출되기 전에 공기분기관(124)을 통해 산소배출관(115)으로 안내된 압축공기와 혼합되기 때문에 높은 순도의 산소를 공급하는 데 한계가 있다는 문제점이 있었다.
그리고 산소배출관(115)을 통해 배출되는 산소의 압력은 공기분기관(124)을 통해 산소배출관(115)으로 안내된 압축공기에 의해 결정되기 때문에 산소배출관(115)을 통해 배출되는 산소의 압력을 높이는 데 한계가 있다는 문제점이 있었다.
따라서 본 고안의 목적은, 고압력 고순도의 산소를 공급할 수 있도록 한 산소발생기를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 고안에 따라, 공기흡입구와 공기배출구가 형성되어 있고 상기 공기흡입구를 통해 주입되는 공기를 압축하여 상기 공기배출구를 통해 배출하는 공기압축기와, 질소분리부와 상기 질소분리부와 상기 공기배출구사이의 유로를 제공하는 압축공기관과 상기 압축공기관을 통해 유입되는 압축공기로부터 질소를 제거하여 산소를 응축하고 응축된 산소를 배출하는 산소응축부와, 상기 산소응축부의 산소배출 측에 연결된 산소배출관을 갖는 산소발생기에 있어서, 산소흡입구와 산소배출구가 형성되어 있고 상기 산소흡입구를 통해 상기 산소응축부의 산소배출 측에 연결되며 상기 산소흡입구를 통해 상기 산소응축부로부터 유입되는 산소의 압력을 증가시켜 배출하는 산소가압기를 포함하고, 상기 산소배출관은 상기 산소배출구에 연결되는 것을 특징으로 하는 산소발생기에 의해 달성된다.
여기서 질소제거율이 향상되도록, 상기 질소분리부는 질소 촉매 물질인 제올라이트를 사용하여 질소를 분리하는 것이 바람직하다.
이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 고안의 실시예에 따른 산소발생기의 전체구성도이다.
본 고안의 실시예에 따른 산소발생기는, 도1에 도시된 바와 같이, 공기흡입구(11a)와 공기배출구(11b)가 형성되어 있는 공기압축기(11)와, 공기흡입구(11a)에 연결된 공기정화필터(12)와, 공기압축기(11)에 연결된 압축공기관(21)을 갖는 산소응축부(20)와, 산소흡입구(13a)와 산소배출구(13b)가 형성되어 있고 산소흡입구(13a)를 통해 후술하는 산소통(23)에 연결된 산소압축기(13)와, 압축공기관(21)에 설치된 배수부(14)와, 산소압축기(13)의 산소배출구(13b)에 연결된 산소배출관(15)을 갖고 있다.
공기압축기(11)는 공기흡입구(11a)를 통해 주입되는 공기를 압축하여 공기배출구(11b)를 통해 배출한다.
공기정화필터(12)는 외부공기에 포함된 이물질을 제거하는 작용을 한다.
산소응축부(20)는 압축공기관(21)에 더하여 압축공기관(21)에 연결된 질소분리부(30)와, 질소분리부(30)의 배출 측에 연결된 산소통과관(22)과, 산소통과관(22)에 연결된 산소통(23)을 갖고 있다.
질소분리부(30)는 입력포트(31a)를 통해 압축공기관(21)에 연결된 5포트의 솔레노이드밸브(31)와, 솔레노이드밸브(31)를 제어하는 제어부(32)와, 솔레노이드밸브(31)에 연결된 한 쌍의 질소제거통(33)과, 솔레노이드밸브(31)와 각 질소제거통(33)사이를 연결하는 한 쌍의 공기통과관(34)과, 솔레노이드밸브(31)에 연결된 한 쌍의 질소배출관(35)과, 질소배출관(35)에 연결된 진공펌프(36)를 갖고 있다.
솔레노이드밸브(31)는 내부에 두 개의 밸브실(31b, 31c)이 형성되어 있다.
그리고 솔레노이드밸브(31)는 각 밸브실(31b, 31c)에 연통하는 한 쌍의 출력포트(31d, 31e)와, 각 밸브실(31b, 31c)에 연통하는 한 쌍의 질소배출포트(31f, 31g)와, 입력포트(31a)와 각 밸브실(31b, 31c)을 연결하는 내부유로(31h)가 형성되어 있다.
각 출력포트(31d, 31e)에는 공기통과관(34)이 연결되고, 각 질소배출포트(31f, 31g)에는 질소배출관(35)이 하나씩 연결된다.
제어부(32)는 각 밸브실(31b, 31c)에 형성된 내부유로포트(31i, 31j)와 질소배출포트(31f, 31g)가 교대로 개폐되도록 솔레노이드밸브(31)를 제어한다.
즉, 좌측 밸브실(31b)의 내부유로포트(31i)가 개방될 때 좌측 밸브실(31b)의 질소배출포트(31f)는 폐쇄되고 좌측 밸브실(31b)의 내부유로포트(31i)가 폐쇄될 때 좌측 밸브실(31b)의 질소배출포트(31f)는 개방되며, 우측 밸브실(31c)의 내부유로포트(31j)가 개방될 때 우측 밸브실(31c)의 질소배출포트(31g)는 폐쇄되고 우측 밸브실(31c)의 내부유로포트(31j)가 폐쇄될 때 우측 밸브실(31c)의 질소배출포트(31g)는 개방되도록 제어한다.
전술한 내부유로포트(31i, 31j)와 질소배출포트(31f, 31g)의 개폐제어는 우측 밸브실(31c)과 좌측 밸브실(31b)에 대하여 교대로 이루어진다.
즉, 우측 밸브실(31c)의 내부유로포트(31j)가 개방될 때 좌측 밸브실(31b)의 내부유로포트(31i)가 폐쇄되고, 우측 밸브실(31c)의 내부유로포트(31j)가 폐쇄될 때 좌측 밸브실(31b)의 내부유로포트(31i)가 개방되도록 솔레노이드밸브(31)를 제어한다. 그리고 우측 밸브실(31c)의 질소배출포트(31g)가 개방될 때 좌측 밸브실(31b)의 질소배출포트(31f)가 폐쇄되고, 우측 밸브실(31c)의 질소배출포트(31g)가 폐쇄될 때 좌측 밸브실(31b)의 질소배출포트(31f)가 개방되도록 솔레노이드밸브(31)를 제어한다.
이에 따라 우측 밸브실(31c)의 내부유로포트(31j)와 좌측 밸브실(31b)의 내부유로포트(31i)는 교대로 개폐되고, 우측 밸브실(31c)의 질소배출포트(31g)와 좌측 밸브실(31b)의 질소배출포트(31f)는 교대로 개폐된다.
각 질소제거통(33)은 내부에 질소 흡착성이 뛰어난 제올라이트(33a)가 내장되어 있다.
각 공기통과관(34)은 각 질소제거통(33)과 대응하는 출력포트(31d, 31e)사이의 압축공기유로를 제공한다.
산소압축기(13)는 산소통(23)으로부터 산소흡입구(13a)를 통해 주입되는 산소를 압축하여 산소배출구(13b)를 통해 배출한다. 여기서 산소배출구(13b)를 통해 배출된 산소는 산소배출관(15)을 통과한 후 최종적으로 어항 등의 산소소비원에 공급된다.
배수부(14)는 내부에 설치된 열교환기를 통하거나 또는 단열팽창이 일어나도록 내부구조를 형성하는 방법 등으로 압축공기에 포함된 습기를 제거하여 구현할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 고안의 실시예에 따른 산소발생기의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저 도시되지 않은 전원코드를 통해 공기압축기(11), 산소압축기(13), 진공펌프(36) 및 제어부(32)에 동작전압을 공급한다.
제어부(32)는 전술한 바와 같은 방법으로 솔레노이드밸브(31)의 내부유로포트(31i, 31j)와 질소배출포트(31f, 31g)를 각 밸브실(31b, 31c)에 대하여 교대로 개폐 제어한다.
공기압축기(11)에 동작전압이 공급되면 공기정화필터(12)에서 정화된 외부공기는 공기흡입구(11a)를 통해 공기압축기(11)에 공급된다.
공기압축기(11)에 공급된 정화공기는 고압으로 압축된 후 압축공기관(21)과 입력포트(31a)를 통해 내부유로포트(31i, 31j)가 개방된 밸브실(31b, 31c)내로 유입된다. 여기서 압축공기가 압축공기관(21)을 통과하는 동안 배수부(14)에 의해 압축공기에 포함된 습기가 제거된다.
밸브실(31b, 31c)내로 유입된 압축공기는 자신에 연결된 공기통과관(34)을 통해 질소제거통(33)에 공급된다.
질소제거통(33)에 공급된 압축공기는 질소가 제거된 후, 산소통과관(22)을 통해 산소통(23)에 공급된다.
산소통(23)에 공급된 산소는 산소압축기(13)에서 압축된다.
산소압축기(13)에서 압축된 산소는 산소배출구(13b)를 통과한 후 산소배출관(15)을 통해 최종적으로 어항 등의 산소소비원에 공급된다.
한편 질소제거통(33)에서 제거된 질소는 직전에 개방되었던 내부유로포트(31i, 31j)가 폐쇄되고 직전에 폐쇄되었던 질소배출포트(31f, 31g)가 개방될 때 진공펌프(36)의 흡입력에 의해 질소배출관(35)을 통해 외부로 배출된다.
상술한 바와 같이 본 고안의 실시예에 따르면, 산소응축부(20)의 후단에 산소압축기(13)를 설치함으로써, 고압력 고순도의 산소를 발생시킬 수 있게 된다.
그리고 질소분리부(30)를 제올라이트(33a)를 촉매로 사용하여 질소를 제거하는 방법의 질소분리부(30)를 채용하는 경우 제올라이트(33a)에 의한 질소제거율을 향상시킬 수 있게 된다(제올라이트를 통과하는 압축공기가 받는 압력이 증가함).
한편 전술한 실시예에서는 질소분리수단으로 제올라이트(33a)를 촉매로 사용하여 질소를 제거하는 방법을 채용하고 있으나, 멤브레인(Membrane)방식, 분자분리막 방식 등으로 질소를 제거하는 경우에도 고안을 실시할 수 있음은 물론이다.
그리고 전술한 실시예에서는 산소가압기로서 산소압축기(13)를 채용하고 있으나, 부스터 펌프(Booster Pump) 등 다른 압력증가장치를 사용하여 산소응축부(20)로부터 유입되는 산소의 압력을 증가시켜 본 고안을 실시할 수 있음은 물론이다.
따라서 본 고안에 따르면, 산소응축부의 후단에 산소가압기를 설치함으로써, 고압력 고순도의 산소를 발생시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. 공기흡입구와 공기배출구가 형성되어 있고 상기 공기흡입구를 통해 주입되는 공기를 압축하여 상기 공기배출구를 통해 배출하는 공기압축기와, 질소분리부와 상기 질소분리부와 상기 공기배출구사이의 유로를 제공하는 압축공기관과 상기 압축공기관을 통해 유입되는 압축공기로부터 질소를 제거하여 산소를 응축하고 응축된 산소를 배출하는 산소응축부와, 상기 산소응축부의 산소배출 측에 연결된 산소배출관을 갖는 산소발생기에 있어서,
    산소흡입구와 산소배출구가 형성되어 있고 상기 산소흡입구를 통해 상기 산소응축부의 산소배출 측에 연결되며 상기 산소흡입구를 통해 상기 산소응축부로부터 유입되는 산소의 압력을 증가시켜 배출하는 산소가압기를 포함하고, 상기 산소배출관은 상기 산소배출구에 연결되는 것을 특징으로 하는 산소발생기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 질소분리부는 질소 촉매 물질인 제올라이트를 사용하여 질소를 분리하는 것을 특징으로 하는 산소발생기.
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