KR20060119947A - 산소 농축 장치 및 로터리 밸브 - Google Patents

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마사토 스가노
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데이진 화-마 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따르면, (1) 압축 공기를 인도함으로써 흡착 실린더의 하나를 가압하고, (2) 상기 흡착 실린더의 하나로부터 취출 도관으로 산소 농후 가스를 배출시키고, (3) 상기 산소 농후 가스를 다른 흡착 실린더의 하나에 인도하여 그 다른 흡착 실린더의 하나에서의 압력을 높이고 상기 흡착 실린더의 하나에서의 압력을 감소시키고, (4) 상기 흡착 실린더의 하나로부터 그 내부 가스를 배출시키고, 그리고 (5) 상기 단계 (3) 에서 압력을 감소시킨 다른 흡착 실린더의 하나로부터 산소 농후 가스를 상기 흡착 실린더의 하나에 인도하여 그 흡착 실린더의 하나에서의 압력을 높이는 단계들을 수행하는 산소 농축 장치에 의해 공기로부터 질소 가스를 흡착하여 제거함으로써 산소 농후 가스가 생성된다.

Description

산소 농축 장치 및 로터리 밸브{OXYGEN CONCENTRATING APPARATUS AND ROTARY VALVE}
본 발명은 산소 농축 장치 및 로터리 밸브에 관한 것이다.
도 29 는 압력 변동형(pressure swing type) 가스 산소 농축 장치 (300) 의 개략도로서, 이 장치는, 두 개의 흡착 실린더 (302a, 302b), 도관 (308) 을 통해 상기 흡착 실린더 (302a, 302b) 에 압축 공기를 공급하는 공기 압축기 (304), 4-웨이 방향 제어 밸브 (306), 도관 (310a, 310b), 취출 도관 (312a, 312b) 을 통해 흡착 실린더 (302a, 302b) 로부터 산소 농후 가스가 공급되는 산소(O2) 탱크 (320), 그리고 차단 밸브 (318) 를 포함한다. 산소 농후 가스는 상기 산소 탱크로부터 도관 (322) 과 유량 제어 밸브 (324) 를 거쳐 사용자에게 공급된다. 상기 취출 도관 (312a, 312b) 사이에는 오리피스 (314) 와 압력 균등 밸브 (316) 가 제공된다.
산소 농축 장치 (300) 에 따르면, 예컨대, 미국특허 2,944,627호, 미국특허 3,237,377호, 그리고 일본 공개특허 평 10-151315 호에 개시된 산소 농축 프로세스의 각 단계는 그 제어에 있어서 곤란한 점이 있으며, 4-웨이 방향 제어 밸브 (306) 가 사용되기 때문에 그 장치의 효율을 향상시키기가 어렵다.
또한, 일본 공개특허 평 10-151315 는, 유동 방향의 전환 및 산소 농축 프로세스의 단계를 제어하기 위해 4-웨이 방향 제어 밸브 대신에 로터리 밸브(rotary valve)를 포함하는 산소 농축 장치를 개시하고 있다. 그러나 종래의 로터리 밸브는, 그 로터리 밸브의 회전자(rotor)와 고정자(stator) 사이의 인터페이스에 가해지는 압력이 불균형을 이룬다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 종래의 기술이 갖는 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 종래 기술의 전술한 바와 같은 문제를 해결하는 산소 농축 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 공기로부터 질소를 흡착하여 제거함으로써 산소 농후 가스를 생성하는 산소 농축 장치로서, 산소 가스보다 질소 가스를 선택적으로 흡착하는 흡착제로 채워지며, 제 1 및 제 2 오리피스를 갖는 복수의 흡착 실린더, 상기 제 1 오리피스를 통해 사용자에게 산소 농후 가스를 인도하기 위한 취출 도관, 상기 제 2 오리피스를 통해 상기 흡착 실린더에 압축 공기를 공급하기 위한 수단, 상기 제 2 오리피스를 통해 상기 흡착 실린더로부터 질소 가스를 배출시키기 위한 수단, 그리고
상기 산소 농축 장치가 그 흡착 실린더 각각에 있어서, 순차적으로
(1) 한 흡착 실린더의 제 2 오리피스를 통해 압축 공기를 인도함으로써 그 흡착 실린더를 가압하고,
(2) 상기 한 흡착 실린더로부터 그 제 1 오리피스를 통해 상기 취출 도관으로 산소 농후 가스를 배출시키고,
(3) 상기 한 흡착 실린더로부터 그 제 1 오리피스를 통해 산소 농후 가스를 퍼지 가스로서 다른 한 흡착 실린더에 그 제 1 오리피스를 통해 인도하여, 그 다른 한 흡착 실린더로부터 내부 가스를 배출시키고,
(4) 상기 한 흡착 실린더로부터 그 제 2 오리피스를 통해 그 내부 가스를 배기시킬 수 있도록 허용하는 밸브 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 공기로부터 질소를 흡착하여 제거함으로써 산소 농후 가스를 생성하는 산소 농축 장치로서, 산소 가스보다 질소 가스를 선택적으로 흡착하는 흡착제로 채워지며, 제 1 및 제 2 오리피스를 갖는 복수의 흡착 실린더, 상기 제 1 오리피스를 통해 사용자에게 산소 농후 가스를 인도하기 위한 취출 도관, 상기 제 2 오리피스를 통해 상기 흡착 실린더에 압축 공기를 공급하기 위한 수단, 상기 제 2 오리피스를 통해 상기 흡착 실린더로부터 질소 가스를 배출시키기 위한 수단, 그리고
상기 산소 농축 장치가 그 흡착 실린더 각각에 있어서, 순차적으로
(1) 한 흡착 실린더의 제 2 오리피스를 통해 압축 공기를 인도함으로써 그 흡착 실린더를 가압하고,
(2) 상기 한 흡착 실린더로부터 그 제 1 오리피스를 통해 상기 취출 도관으로 산소 농후 가스를 배출시키고,
(3) 상기 산소 농후 가스를 상기 제 1 오리피스를 통해 다른 한 흡착 실린더의 제 1 오리피스를 통해 그 다른 한 흡착 실린더에 인도하여 이 다른 한 흡착 실린더 내의 압력을 높이고 상기 한 흡착 실린더 내의 압력은 감소시키고,
(4) 상기 한 흡착 실린더로부터 그 제 2 오리피스를 통해 그 내부 가스를 배기할 수 있도록 허용하는 밸브 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 산소 가스보다 질소 가스를 선택적으로 흡착하는 흡착제를 담는 복수의 흡착 실린더, 산소 농후 가스를 사용자에게 인도하기 위한 취출 도관, 상기 흡착 실린더에 압축 공기를 공급하기 위한 수단, 그리고 상기 흡착 실린더로부터 질소 가스를 배기시키기 위한 수단을 갖는 산소 농축 장치를 가지고 공기로부터 질소를 흡착하여 제거함으로써 산소 농후 가스를 생성하는 방법으로서,
(1) 압축 공기를 인도함으로써 한 흡착 실린더를 가압하는 단계와,
(2) 상기 한 흡착 실린더로부터 취출 도관으로 산소 농후 가스를 배출시키는 단계와,
(3) 상기 산소 농후 가스를 다른 한 흡착 실린더에 인도하여 그 다른 한 흡착 실린더 내의 압력을 높이고 상기 한 흡착 실린더 내의 압력은 감소시키는 단계와,
(4) 상기 한 흡착 실린더로부터 그 내부 가스를 배기시키는 단계, 그리고
(5) 상기 단계 (3) 에서 압력이 감소된 다른 한 흡착 실린더로부터 산소 농후 가스를 상기 한 흡착 실린더에 인도하여 이 흡착 실린더 내의 압력을 높이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농후 가스 생성 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 복수의 공통 유체 유로 및 동수 (M) 의 유체 유로를 갖는 복수의 서브 그룹으로 구성된 선택적 유체 유로 그룹을 포함하는 유동 시스템에서, 상기 복수의 공통 유체 유로의 적어도 하나와, 상기 선택적 유체 유로 그룹의 유체 유로의 적어도 하나 사이 및/또는 상기 서브 그룹의 유체 유로 사이의 유체 소통을 전환하기 위해 사용되는 로터리 밸브로서,
대향하는 전방면과 후방면을 포함하는 플레이트 부재와, 상기 전방면과 후방면 사이에서 그 플레이트 부재를 관통하여 형성된 상기 공통 유체 유로 및 상기 선택적 유체 유로 그룹의 복수의 서브 그룹의 유체 유로와 유체 소통하는 복수의 포트를 포함하는 고정자,
상기 고정자의 축을 중심으로 회전가능한 회전자로서, 상기 고정자의 전방면과 접촉하는 전방면, 그리고 반대쪽 후방면을 포함하는 플레이트 부재를 포함하고, 상기 회전자의 플레이트 부재의 전방면에는, 회전자의 각각의 포트와 유체 소통할 수 있는 복수의 개구가 형성되어 있고, 상기 고정자의 복수의 개구부는 그 축에 대해 대칭으로 배치됨으로써, 회전자가 1/n 회전 (n: 정수) 할 때, 상기 전방면의 형상이 회전자의 전방면의 형상과 일치하게 되는 회전자,
고정자의 포트는 선택적 유체 유로 그룹의 다른 서브 그룹의 유체 유로와 유체 소통하고 축을 중심으로 직경이 서로 다른 원을 따라 배치되고,
상기 서브 그룹 중 하나의 유체 유로와 유체 소통하는 상기 각 포트는, (i)번째 지점, (m+i)번째 지점, (2m+i)번째 지점, (3m+i)번째 지점,...,((n-1)m+i)번째 지점 (i:1~m의 정수) 중 임의의 한 지점에 상기 원을 따라 배치되며,
상기 지점들은 상기 원을 복수의 (nm)개의 세그먼트로 균등 분할하는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브가 제공된다.
이들 및 기타의 목적 및 장점 그리고 더 상세한 설명을 도면과 연결하여 설명하겠다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 산소 농축 장치의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 산소 농축 장치의 부분도이다.
도 3 은 도 2 의 산소 농축 장치의 하부 헤더가 부착된 로터리 밸브의 분해 사시도이다.
도 4 는 상기 하부 헤더의 평면도이다.
도 5 는 상기 하부 헤더에 부착된 로터리 밸브의 고정자의 평면도이다.
도 6 은 상기 도 4 의 하부 헤더에 파선을 더한 평면도이다.
도 7 은 로터리 밸브의 고정자의 전방측 평면도이다.
도 8 은 로터리 밸브의 고정자의 후방측 평면도이다.
도 9 는 상기 도 7 의 고정자에 파선을 더한 평면도이다.
도 10 은 도 9 의 X-X 선을 따른 고정자와 회전자의 조립체의 단면도이다.
도 11 은 도 9 의 ⅩⅠ- ⅩⅠ선을 따른 고정자와 회전자의 조립체의 단면이다.
도 12 는 제 1 실시형태에 따른 산소 농축 장치의 작동을 설명하기 위해 실선으로 나타낸 고정자가 부착된 회전자의 전방측 평면도이다.
도 13 은 도 12 에 나타낸 위치로부터 회전 방향 R 쪽으로 고정자에 대해 15도 회전한 회전자의 전방측을 나타내는 평면도이다.
도 14 는 제 1 실시형태에 따른 산소 농축 장치에 의해 수행된 프로세스 사이클을 보여주는 차트이다.
도 15 는 제 1 실시형태에 따른 산소 농축 장치에 의해 수행된 프로세스 사이클을 보여주는 차트이다.
도 16 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 농축 장치의 부분 단면도이다.
도 17 은 도 16 의 농축 장치의 하부 헤더가 부착된 로터리 밸브의 평면도이다.
도 18 은 상기 로터리 밸브의 고정자의 평면도이다.
도 19 는 상기 하부 헤더의 평면도이다.
도 20 은 도 19 에 파선을 더한 흡착 실린더의 평면도이다.
도 21 은 상기 로터리 밸브의 회전자의 후방측 평면도이다.
도 22 는 상기 로터리 밸브의 회전자의 전방측 평면도이다.
도 23 은 도 22 의 선 A-A 를 따른 상기 회전자의 단면도이다.
도 24 는 도 17 의 선 ⅡⅩⅣ-ⅡⅩⅣ 을 따른 하부 헤더, 고정자, 그리고 회전자의 조립체의 단면도이다.
도 25 는 도 17 의 선 ⅡⅩⅤ-ⅡⅩⅤ 을 따른 하부 헤더, 고정자, 그리고 회 전자의 조립체의 단면도이다.
도 26 은 제 2 실시형태에 따른 산소 농축 장치에 의해 수행된 프로세스 사이클을 나타내는 차트이다.
도 27 은 제 2 실시형태에 따른 산소 농축 장치의 작동을 설명하기 위해 실선으로 나타낸 고정자가 부착된 회전자의 전방측 평면도이다.
도 28 은 도 12 에 나타낸 위치로부터 회전 방향 R 쪽으로 고정자에 대해 15도 회전한 회전자의 전방측을 나타내는 평면도이다.
도 29 는 종래 기술에 의한 산소 농축 장치의 개략도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 산소 농축 장치를 나타낸다. 산소 농축 장치 (10) 는 공기로부터 질소 가스를 흡착하여 분리함으로써 산소 농후 가스를 생성하는 산소 농축 장치 (100), 공기 공급 도관 (16) 을 통해 상기 산소 농축 장치 (100) 에 압축 공기를 공급하기 위한 것이며 압축기 (12) 및 필터 (14) 를 포함하는 공기 공급 수단, 배기 도관 (22) 을 통해 질소 가스를 인출하기 위한 것이며 진공 펌프 (18) 및 머플러 (20) 를 포함하는 배기 수단, 저장 용기(즉, 산소 탱크 (26)), 압력 조절 밸브 (28), 산소 농후 가스를 사용자에게 인도하기 위해 산소 공급 도관 (24) 을 따라 배치된 유량 조절 밸브 (30) 를 포함한다.
도 2 를 참조하면, 산소 농축 장치 (100) 는, 서로 평행하게 배치되고 흡착제, 예컨대, 산소 가스보다 질소에 대한 흡착력이 높은 제올라이트로 채워진 복수 의 흡착 실린더 (102), 상기 복수의 흡착 실린더 (102) 를 사이에 두고 이 실린더를 고정하는 상부 헤더 (104) 및 하부 헤더 (106), 로터리 밸브 (120), 그리고 이 로터리 밸브 (120) 를 상기 흡착 실린더 (120) 에 평행한 축 둘레로 회전시키기 위한 것이며 모터 (108) 및 기어 박스 (110) 를 포함하는 구동 기구, 후술하는 바와 같이, 상기 로터리 밸브 (120) 의 커버를 탄성 지지하기 위한 스프링 (112), 그리고 상기 로터리 밸브 (120) 를 회전가능하게 하는 베어링 (114) 을 포함한다.
제 1 실시형태에 따른 산소 농축 장치 (100) 는 상부, 즉, 제 1 오리피스(도시하지 않음), 및 하부, 즉, 제 2 오리피스(도시하지 않음)를 포함하는 4 개의 흡착 실린더 (102) 를 갖는다. 상부 헤더 (104) 는 흡착 실린더 (102) 의 상부 오리피스와 유체 소통하는 6 개의 통로 (104a) 를 포함한다. 하부 헤더 (106) 는 공기 공급 도관 (16) 을 통해 압축기 (12) 에 유체 소통하는 공급 통로 (106a), 배기 도관 (16) 을 통해 진공 펌프 (18) 에 유체 소통하는 배기 통로 (106a), 흡착 실린더 (102) 의 하부 오리피스에 유체 소통하는 제 1 통로 (106c), 그리고 연결 도관 (116) 을 통해 상부 헤더 (104) 의 통로 (104a) 에 유체 소통하는 제 2 통로 (106d) 를 포함한다.
도 3 및 도 4 를 참조하면, 상기 하부 헤더 (106) 는, 중앙 배치된 공급 통로 (106a) 둘레에 형성된 C-자 형상의 취출 홈 (106g), 이 취출 홈 (106g) 에 개구되어 있고 산소 공급 도관 (24) 에 유체 소통하는 취출 통로 (106e), 그리고 상기 취출 홈 (106g) 의 주변에 위치하여 배기 통로 (106b) 와 유체 소통하는 배기 홈 (106f) 을 더 포함한다.
도 3 에서, 로터리 밸브 (120) 는, 하부 헤더 (106) 에 움직이지 않게 부착된 원형 플레이트 부재를 포함하는 고정자 (130) 와, 모터 (108) 에 의해 이 고정자 (130) 에 상대적으로 회전되는 원형 플레이트 부재를 포함한 회전자 (140) 를 포함한다. 도 5 및 도 6 을 참조하면, 고정자 (130) 는 중앙 배치된 공급 포트 (130a), 4 개의 취출 포트 (130b), 4 개의 제 1 포트 (130c), 4 개의 배기 포트 (130d), 4 개의 제 2 포트 (130e) 그리고 상기 고정자 (130) 의 플레이트 부재를 관통하여 형성된 시일링 포트 (130f) 를 포함한다. 공급 포트 (130a) 는 헤더 (106) 의 공급 통로 (106a) 와 유체 소통한다. 취출 포트 (130b) 는 상기 취출 홈 (106g) 을 통해 상기 취출 통로 (106e) 와 유체 소통한다. 제 1 포트 (130c) 는 하부 헤더 (106) 의 제 2 통로 (106d) 와 유체 소통한다. 배기 포트 (130d) 는 배기 홈 (106f) 을 통해 배기 통로 (106b) 와 유체 소통한다. 제 2 포트 (130e) 는 하부 헤더 (106) 의 제 1 통로 (106c) 와 유체 소통한다. 시일링 포트 (130f) 는 배기 홈 (106f) 을 통해 배기 통로 (106b) 와 유체 소통한다.
도 7~도 11 을 참조하면, 회전자 (140) 는 고정자 (130) 와 접촉하는 전면 (141a) 및 반대측 후면 (141b) 을 갖는다. 회전자 (140) 의 전면 (141a) 에는, 세 개의 제 1 홈 (140c), 원형 홈 (140f) 에 의해 서로 유체 소통하는 세 개의 제 2 홈 (140e), 세 개의 제 3 홈 (140g), 그리고 원형 시일링 홈 (140i) 이 형성되어 있다. 상기 원형 홈 (140f) 은 고정자 (130) 의 배기 포트 (130d) 와 유체 소통하도록 배치되어 있다. 회전자 (140) 의 후면 (141b) 에는, 커버 (144) 를 수용하기 위한 수용구(receptacle) (140m), 내측 홈 (140j), 그리고 외측 홈 (140k) 이 형성되어 있다. 유체 통로 (143) 가 상기 수용구 (140m) 에 배치된 커버 (144) 와 회전자 (140) 사이에 형성되어 있다. 회전자 (140) 는 중앙 배치된 공급 개구 (140a), 세 개의 제 1 개구 (140b), 여섯 개의 제 2 개구 (140d), 그리고 회전자 (140) 를 축방향으로 관통하여 형성된 세 개의 제 3 개구 (140h) 를 더 포함한다. 제 3 개구 (140h) 는 상기 제 3 홈 (140g) 을 내측 홈 (140j) 과 유체 소통시킨다.
이하, 도 12~도 15 를 참조하여 제 1 실시형태에 따른 산소 농축 장치 (100) 의 작동을 설명한다. 제 1 실시형태에서, 산소 농축 장치 (100) 는 네 개의 흡착 실린더 (102) 를 포함하는데, 이들 실린더들의 위치를 도 12 와 도 13 에서는 참조부호 1~4 로 표시하고 있다. 다음의 설명에서는 그 흡착 실린더 중 하나인, 위치 (1) 에 배치된 실린더 (1) 와 관련하여 산소 농축 장치 (100) 의 작동을 설명하겠다.
단계 (1) (가압 단계)
회전자 (140) 가 도 12 에 도시된 정위치(定位置)에 있으면, 제 1 개구 (140b) 중 하나가 고정자 (130) 의 제 2 포트 (130e) 중 하나와 정렬함으로써 공기가 압축기 (12) 로부터 공기 공급 도관 (16), 하부 헤더 (106) 의 공급 통로 (106a), 고정자 (130a) 의 공급 포트 (130a), 회전자 (140) 의 공급 개구 (140a), 고정자 (140) 와 커버 (144) 사이에 형성된 통로 (143), 회전자 (140) 의 제 1 개구 (140b), 고정자 (130) 의 제 2 포트 (130e) 그리고 실린더 (1) 의 하부 오리피스를 거쳐 실린더 (1) 로 공급된다.
단계 (2) (가압-생성 단계)
회전자 (140) 가, 정위치로부터 15도의 회전 위치로 R 방향으로 회전한다. 이렇게 회전하여도 제 1 개구 (140b) 는 상기한 바와 같이 여전히 제 2 포트 (130e) 와 정렬하고 압축 공기가 실린더 (1) 에 공급된다. 이와 동시에, 회전자 (140) 의 제 1 홈 (140c) 은 취출 포트 (130b) 와 고정자 (130) 의 제 1 포트 (130c) 와 정렬한다. 이러한 회전자 (140) 의 회전 위치에서, 산소 농후 가스는 실린더 (1) 로부터 실린더 (1) 의 상부 오리피스, 상부 헤더 (104) 의 통로 (104a), 연결 도관 (116), 하부 헤더 (106) 의 제 2 통로 (106d), 고정자 (130) 의 제 1 포트 (130c), 회전자 (140) 의 제 1 홈 (140c), 고정자 (130) 의 취출 포트 (130b), 취출 홈 (106g), 하부 헤더 (106) 의 취출 통로 (106e) 그리고 취출 도관 (24) 을 거쳐 사용자에게 흘러갈 수 있다.
단계 (3) (생성 단계)
회전자 (140) 가, 정위치로부터 30도의 회전 위치로 회전하면, 회전자 (140) 의 제 1 개구 (140b) 가 고정자 (130) 의 제 2 포트 (130e) 와 정렬하지 않아 실린더 (1) 에 대한 압축 공기의 공급이 중단된다. 그러나 제 1 홈 (140c) 은 여전히 취출 포트 (130b) 와 고정자 (130) 의 제 1 포트 (130c) 모두와 정렬하여 있다. 그러므로 상기한 바와 같이, 산소 농후 가스는 실린더 (1) 로부터 사용자에게 공급된다.
단계 (4) (감압-균압화 단계)
회전자 (140) 가, 정위치로부터 45도의 회전 위치로 회전하면, 여섯 개의 제 2 개구 (140d) 중 두 개구가 실린더 (1) 및 실린더 (3) 와 소통하는 제 1 포트 (130c) 와 정렬하게 된다. 이러한 회전자 (140) 의 회전 위치에서, 산소 농후 가스가 실린더 (1) 로부터 실린더 (1) 의 상부 오리피스, 상부 헤더 (104) 의 통로 (104a), 연결 도관 (116), 하부 헤더 (106) 의 제 2 통로 (106d), 고정자 (130) 의 제 1 포트 (130c), 제 2 개구 (140d), 외측 홈 (140k), 회전자 (140) 의 제 2 개구 (140d), 고정자 (130) 의 제 1 포트 (130c), 하부 헤더 (106) 의 제 2 통로 (106d), 연결 도관 (116), 상부 헤더 (104) 의 통로 (104a), 그리고 실린더 (4) 의 상부 오리피스를 거쳐 실린더 (3) 로 흘러 갈 수 있다. 따라서 실린더 (1) 내의 압력은 낮아지고 실린더 (3) 내의 압력은 증가하여 실린더 (1) 와 실린더 (3) 에서의 압력이 같아진다.
단계 (5) (동시 감압 단계)
회전자 (140) 가, 정위치로부터 60도의 회전 위치로 회전하면, 고정자 (140) 의 세 개의 제 3 홈 (140g) 중 두 개의 홈이 실린더 (1) 와 실린더 (4) 와 소통하는 제 1 포트 (130c) 와 정렬하게 된다. 이러한 회전자 (140) 의 회전 위치에서, 산소 농후 가스가 퍼지 가스로서 실린더 (1) 로부터 이 실린더 (1) 의 상부 오리피스, 상부 헤더 (104) 의 통로 (104a), 연결 도관 (116), 하부 헤더 (106) 의 제 2 통로 (106d), 고정자 (130) 의 제 1 포트 (130c), 제 3 홈 (140g), 제 3 개구 (140h), 내측 홈 (140j), 제 3 개구 (140h), 고정자 (140) 의 제 3 홈 (140g), 고정자 (130) 의 제 1 포트 (130c), 하부 헤더 (106d) 의 제 2 통로 (106d), 연결 도관 (116), 상부 헤더 (104) 의 통로 (104a) 그리고 실린더 (4) 의 상부 오리피스를 거쳐 실린더 (4) 로 흘러 갈 수 있다. 이와 동시에, 실린더 (4) 에서는 아래 설명하는 퍼지 단계가 수행된다.
단계 (6) (배기 단계)
회전자 (140) 가, 정위치로부터 75도의 회전 위치로 회전하면, 회전자 (140) 의 제 2 홈 (140e) 이 고정자 (130) 의 제 2 포트 (130e) 와 정렬하게 된다. 이러한 회전자 (140) 의 회전 위치에서, 실린더 (1) 내의 가스가 진공 펌프 (22) 에 의해 실린더 (1) 의 하부 오리피스, 하부 헤더 (106) 의 제 1 통로 (106c), 고정자 (130) 의 제 2 포트 (130e), 제 2 홈 (140e), 회전자 (140) 의 원형 홈 (140f), 고정자 (130) 의 배기 포트 (130d), 배기 홈 (106f), 하부 헤더 (106) 의 배기 통로 (106b) 그리고 배기 도관 (22) 을 거쳐 배기 될 수 있다.
단계 (7) (퍼지 단계)
회전자 (140) 가, 정위치로부터 90도의 회전 위치로 회전하면, 고정자 (130) 의 제 2 포트 (130e) 는 제 2 홈 (140e) 과 여전히 정렬하여 있고 고정자 (140) 의 세 개의 제 3 홈 (140g) 중 두 개의 홈이 실린더 (1) 과 실린더 (2) 와 소통하는 제 1 포트 (130c) 와 정렬하게 된다. 그러므로 실린더 (1) 내의 가스가 상기한 바와 같이 여전히 배기되는 동안, 단계 (5) 와 관련하여 설명한 바와 같이, 실린더 (2) 로부터 실린더 (1) 로 산소 농후 가스가 퍼지 가스로서 공급된다.
단계 (8) (가압-균압화 단계)
회전자 (140) 가, 정위치로부터 105도의 회전 위치로 회전하면, 여섯 개의 제 2 개구 (140d) 중 두 개의 개구가 실린더 (1) 및 실린더 (3) 와 소통하는 제 1 포트 (130c) 와 정렬하게 된다. 이러한 회전자 (140) 의 회전 위치에서, 단계 (4) 와 관련하여 상기한 바와 같이 실린더 (3) 로부터 실린더 (1) 로 산소 농후 가스가 흘러 갈 수 있다.
도면에서 보는 바와 같이, 제 1 실시형태에 있어서, 네 개의 취출 포트 (130b), 네 개의 제 1 포트 (130c), 네 개의 배기 포트 (130d) 그리고 네 개의 제 2 포트 (130e) 가 회전자 (140) 의 회전축선을 중심으로 서로 다른 원을 따라 배치되어 있다. 또한, 각각의 흡착 실린더 (102) 와 유체 소통하는 각 포트는 (i)번째 지점, (m+i)번째 지점, (2m+i)번째 지점, (3m+i)번째 지점,...,((n-1)m+i)번째 지점 (i:1~m 의 정수) 중 임의의 한 지점에 상기 원을 따라 배치된다. 여기서, i 는 1~m 의 정수이고, m 은 흡착 실린더의 개수이고, n 은 회전자의 1 회전 동안의 상기 프로세스의 사이클 수로 제 1 실시 형태에 있어서는 3이다. 이러한 구성은, 농축 장치 (100) 가 회전자 (140) 의 회전 위치에서 상기 설명한 프로세스 중 동일한 단계를 수행하는 것을 방지한다.
또한, 본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 공급 통로 (106a), 배기 통로 (106b) 그리고 취출 통로 (106e) 는 공통 유체 통로를 제공한다. 흡착 실린더 (102) 의 상부 오리피스, 즉, 제 1 오리피스는 선택적 유체 유로 그룹의 제 1 서브 그룹의 유체 유로를 제공하고, 흡착 실린더의 하부 오리피스, 즉, 제 2 오리피스 (102a) 는 선택적 유체 유로 그룹의 제 2 서브 그룹의 유체 유로를 제공한다.
이하, 도 16 ~ 도 28 을 참조하여 본 발명의 제 2 실시형태를 설명한다.
제 2 실시형태에 따른 산소 농축 장치 (200) 는 서로 평행하게 배치되고 흡 착제, 예컨대, 산소 가스보다 질소에 대한 흡착력이 높은 제올라이트로 채워진 복수의 흡착 실린더 (202), 상기 흡착 실린더 (202) 를 사이에 두고 이 실린더를 고정하고 있는 상부 헤더 (204) 및 하부 헤더 (206), 로터리 밸브 (220) 와 이 로터리 밸브 (220) 를 회전시키기 위한 것이며 모터 (208) 및 기어 박스 (210) 를 포함하는 구동 기구, 상기 로터리 밸브 (220) 의 커버를 탄성 지지하기 위한 스프링 (212), 그리고 상기 스프링 (212) 과 로터리 밸브 (220) 사이에 위치하여 로터리 밸브 (220) 를 회전가능하게 하는 베어링 (214) 을 포함한다.
산소 농축 장치 (200) 는 상부 오리피스, 즉, 제 1 오리피스(도시하지 않음), 및 하부 오리피스, 즉, 제 2 오리피스(도시하지 않음) 를 포함하는 6 개의 흡착 실린더 (202) 를 갖는다. 상부 헤더 (204) 는 흡착 실린더 (202) 의 상부 오리피스에 유체 소통하는 6 개의 통로 (204a) 를 포함한다. 하부 헤더 (206) 는 압축기 (12) (도 1) 에 유체 소통하는 공급 통로 (206a), 배기 도관 (22) (도 1) 을 통해 진공 펌프 (18) (도 1) 에 유체 소통하는 배기 통로 (206b), 흡착 실린더 (202) 의 하부 오리피스에 소통하는 제 1 통로 (206c) 그리고 연결 도관 (116) 을 통해 상부 헤더 (204) 의 통로 (204a) 에 유체 소통하는 제 2 통로 (206d) 를 포함한다. 도 19 및 도 20을 참조하면, 하부 헤더 (206) 는, 중앙 배치된 공급 통로 (206a) 주변에 형성된 C-자 형상 취출 홈 (206g), 이 취출 홈 (206g) 에 개구되어 있고 산소 공급 도관 (24) (도 1) 에 유체 소통하는 취출 통로 (206e) 그리고 상기 취출 홈 (206g) 의 주변에 배치되어 상기 배기 통로 (206b) 와 유체 소통하는 배기 홈 (206f) 을 더 포함한다.
로터리 밸브 (220) 는, 하부 헤더 (206) 에 움직이지 않게 부착된 원형 플레이트 부재를 포함하는 고정자 (230) 와, 모터 (208) 에 의해 이 고정자 (230) 와 상대적으로 회전되는 원형 플레이트 부재를 포함하는 회전자 (240) 를 포함한다. 도 18 및 도 20 을 참조하면, 상기 고정자 (230) 는 중앙 배치된 공급 포트 (230a) , 6 개의 취출 포트 (230b), 6 개의 제 1 포트 (230c), 3 개의 배기 포트 (230d), 6 개의 제 2 포트 (230e) 그리고 상기 회전자 (240) 의 플레이트 부재를 축방향으로 관통하여 형성된 시일링 포트 (230f) 를 포함한다. 공급 포트 (230a) 는 헤더 (206) 의 공급 통로 (206a) 와 유체 소통한다. 취출 포트 (230b) 는 취출 홈 (206g) 을 통해 취출 통로 (206e) 와 유체 소통한다. 제 1 포트 (230c) 는 하부 헤더 (206) 의 제 2 통로 (206d) 와 유체 소통한다. 배기 포트 (230d) 는 배기 홈 (206f) 을 통해 배기 통로 (206b) 와 유체 소통한다. 제 2 포트 (230e) 는 하부 헤더 (206) 의 제 1 통로 (206c) 와 유체 소통한다. 시일링 포트 (230f) 는 배기 홈 (206f) 을 통해 배기 통로 (206b) 와 유체 소통한다.
도 21~도 23 을 참조하면, 회전자 (240) 는 고정자 (130) 와 접촉하는 전면 (241a) 및 반대측의 후면 (241b) 을 갖는다. 상기 회전자 (240) 의 전면 (241a) 에는, 두 개의 제 1 홈 (240c), 원형 홈 (240f) 에 의해 서로 유체 소통하는 두 개의 제 2 홈 (240e) 그리고 원형 시일링 홈 (240i) 이 형성되어 있다. 상기 원형 홈 (240f) 은 고정자 (230) 의 세 개의 배기 포트 (230d) 와 유체 소통하도록 배치되어 있다. 회전자 (240) 의 후면 (241b) 에는, 커버 (242) 를 수용하기 위한 수용구(receptacle) (240m), 내측 홈 (240j) 그리고 외측 홈 (240k) 이 형성되어 있다. 유체 통로 (243) 가 상기 수용구 (240m) 에 배치된 커버 (242) 와 회전자 (240) 사이에 형성되어 있다. 회전자 (240) 는 중앙 배치된 공급 개구 (240a), 두 개의 제 1 개구 (240b), 네 개의 제 2 개구 (240d) 그리고 회전자를 축방향으로 관통하여 형성된 네 개의 제 3 개구 (240g) 를 더 포함한다.
이하, 도 26~도 28 을 참조하여 제 2 실시형태에 따른 산소 농축 장치 (200) 의 작동을 설명한다. 제 2 실시형태에서, 산소 농축 장치 (200) 는 여섯 개의 흡착 실린더 (102) 를 포함하는데, 이들 실린더들의 위치를 도 26~도 28 에서는 참조부호 1~6 으로 표시하고 있다. 다음의 설명에서는 이들 흡착 실린더 중 하나인, 위치 (1) 에 배치된 실린더 (1) 와 관련하여 산소 농축 장치 (200) 의 작동을 설명하겠다.
단계 (1) (가압 단계)
회전자 (240) 가, 도 27 에 도시된 정위치에 있으면, 제 1 개구 (240b) 가 고정자 (230) 의 제 2 포트 (230e) 중 하나와 정렬함으로써, 공기가 압축기 (12) 로부터 공기 공급 도관 (16), 하부 헤더 (206) 의 공급 통로 (206a), 고정자 (230a) 의 공급 포트 (230a), 회전자 (240) 의 공급 개구 (240a), 고정자 (240) 와 커버 (242) 사이에 형성된 통로 (243), 제 1 개구 (240b), 제 2 포트 (230e) 그리고 실린더 (1) 의 하부 오리피스를 거쳐 실린더 (1) 에 공급된다.
단계 (2) (가압-생성 단계)
회전자 (240) 가, 정위치로부터 15도의 회전 위치로 회전하면, 제 1 개구 (240b) 가 여전히 제 2 포트 (230e) 와 정렬하여 있고, 따라서 실린더 (1) 에 압축 공기가 공급된다. 이와 동시에, 회전자 (240) 의 제 1 홈 (240c) 은 고정자 (230) 의 취출 포트 (230b) 와 제 1 포트 (230c) 모두와 정렬한다. 이러한 회전자 (240) 의 회전 위치에서, 산소 농후 가스가 실린더 (1) 로부터 실린더 (1) 의 상부 오리피스, 상부 헤더 (204) 의 통로 (204a), 연결 도관 (216), 하부 헤더 (206) 의 제 2 통로 (206d), 고정자 (230) 의 제 1 포트 (230c), 회전자 (240) 의 제 1 홈 (240c), 고정자 (230) 의 취출 포트 (230b), 취출 홈 (206g), 하부 헤더 (206) 의 취출 통로 (206e) 그리고 취출 도관 (24) 을 거쳐 사용자에게 흘러갈 수 있다.
단계 (3) (생성 단계)
회전자 (240) 가, 정위치로부터 30도의 회전 위치로 회전하면, 회전자 (240) 의 제 1 개구 (240b) 가 제 2 포트와 정렬하지 않고, 따라서 실린더 (1) 에 대한 압축 공기의 공급이 중단된다. 그러나 제 1 홈 (240c) 은 여전히 고정자 (230) 의 취출 포트 (230b) 와 제 1 포트 (230c) 모두와 정렬되어 있다. 그러므로 상기한 바와 같이, 산소 농후 가스는 실린더 (1) 로부터 사용자에게 여전히 공급된다.
단계 (4) (제 1 감압-균압화 단계)
회전자 (240) 가, 정위치로부터 45도의 회전 위치로 회전하면, 회전자 (240) 의 제 2 개구 (240d) 가 실린더 (1) 와 소통하는 제 1 포트 (230c) 와 정렬하고, 이와 동시에, 제 3 개구 (240g) 는 실린더 (3) 와 소통하는 제 1 포트 (230c) 와 정렬한다. 이러한 회전자 (240) 의 회전 위치에서, 산소 농후 가스가 실린더 (1) 로부터 실린더 (1) 의 상부 오리피스, 상부 헤더 (204) 의 통로 (204a), 연결 도관 (216), 하부 헤더 (206) 의 제 2 통로 (206d), 고정자 (230) 의 제 1 포트 (230c), 제 2 개구 (240d), 외측 홈 (240k), 회전자 (240) 의 제 3 개구 (240g), 고정자 (230) 의 제 1 포트 (230c), 하부 헤더 (206) 의 제 2 통로 (206d), 연결 도관 (216), 상부 헤더 (204) 의 통로 (204a) 그리고 실린더 (3) 의 상부 오리피스를 거쳐 실린더 (3) 으로 흘러 갈 수 있다. 따라서 실린더 (1) 내의 압력은 낮아지고 실린더 (3) 내의 압력은 증가하여 실린더 (1) 와 실린더 (3) 에서의 압력이 같아진다.
단계 (5) (제 2 감압-균압화 단계)
회전자 (240) 가, 정위치로부터 60도의 회전 위치로 회전하면, 제 2 개구 (240d) 가 실린더 (1) 와 소통하는 제 1 포트 (230c) 와 정렬하고, 이와 동시에, 제 3 개구 (240g) 는 실린더 (4) 와 소통하는 제 1 포트 (230c) 와 정렬한다. 이러한 회전자 (240) 의 회전 위치에서, 산소 농후 가스가 실린더 (1) 로부터 실린더 (1) 의 상부 오리피스, 상부 헤더 (204) 의 통로 (204a), 연결 도관 (216), 하부 헤더 (206) 의 제 2 통로 (206d), 고정자 (230) 의 제 1 포트 (230c), 제 2 개구 (240d), 외측 홈 (240k), 회전자 (240) 의 제 3 개구 (240g), 고정자 (230) 의 제 1 포트 (230c), 하부 헤더 (206) 의 제 2 통로 (206d), 연결 도관 (216), 상부 헤더 (204) 의 통로 (204a) 그리고 실린더 (3) 의 상부 오리피스를 거쳐 실린더 (4) 로 흘러 갈 수 있다. 따라서 실린더 (1) 내의 압력은 낮아지고 실린더 (4) 내의 압력은 증가하여 실린더 (1) 와 실린더 (4) 에서의 압력이 같아진다.
단계 (6) (제 3 감압-균압화 단계)
회전자 (240) 가, 정위치로부터 75도의 회전 위치로 회전하면, 제 2 개구 (240d) 는 실린더 (1) 와 소통하는 제 1 포트 (230c) 와 정렬하고, 이와 동시에, 제 3 개구 (240g) 는 실린더 (5) 와 소통하는 제 1 포트 (230c) 와 정렬한다. 이러한 회전자 (240) 의 회전 위치에서, 산소 농후 가스가 실린더 (1) 로부터 실린더 (1) 의 상부 오리피스, 상부 헤더 (204) 의 통로 (204a), 연결 도관 (216), 하부 헤더 (206) 의 제 2 통로 (206d), 고정자 (230) 의 제 1 포트 (230c), 제 2 개구 (240d), 외측 홈 (240k), 회전자 (240) 의 제 3 개구 (240g), 고정자 (230) 의 제 1 포트 (230c), 하부 헤더 (206) 의 제 2 통로 (206d), 연결 도관 (216), 상부 헤더 (204) 의 통로 (204a) 그리고 실린더 (3) 의 상부 오리피스를 거쳐 실린더 (5) 로 흘러 갈 수 있다. 따라서 실린더 (1) 내의 압력은 낮아지고 실린더 (5) 내의 압력은 증가하여 실린더 (1) 와 실린더 (5) 에서의 압력이 같아진다.
단계 (7) (동시 감압 단계)
회전자 (240) 가, 정위치로부터 90도의 회전 위치로 회전하면, 고정자 (240) 의 제 3 개구 (240g) 가 실린더 (1) 및 실린더 (6) 와 소통하는 제 1 포트 (230c) 와 정렬하게 된다. 이러한 회전자 (240) 의 회전 위치에서, 산소 농후 가스가, 퍼지 가스로서, 실린더 (1) 로부터 실린더 (1) 의 하부 오리피스, 실린더 (1) 의 상부 오리피스, 상부 헤더 (204) 의 통로 (204a), 연결 도관 (216), 하부 헤더 (206) 의 제 2 통로 (206d), 고정자 (230) 의 제 1 포트 (230c), 제 3 개구 (240g), 제 3 개구 (240h), 내측 홈 (240j), 제 3 개구 (240h), 고정자 (240) 의 제 3 개구 (240g), 고정자 (230) 의 제 1 포트 (230c), 하부 헤더 (206d) 의 제 2 통로 (206d), 연결 도관 (216), 상부 헤더 (204) 의 통로 (204a) 그리고 실린더 (6) 의 상부 오리피스를 거쳐 실린더 (6) 로 흘러 갈 수 있다. 이때, 실린더 (6) 에서는 아래 설명하는 퍼지 단계가 수행된다.
단계 (8) (배기 단계)
회전자 (140) 가, 정위치로부터 105도의 회전 위치로 회전하면, 고정자 (230) 의 제 2 포트 (230e) 가 제 2 홈 (240e) 과 정렬하게 된다. 이러한 회전자 (240) 의 회전 위치에서, 실린더 (1) 내의 가스가 진공 펌프 (22) 에 의해 실린더 (1) 의 하부 오리피스, 하부 헤더 (206) 의 제 1 통로 (206c), 고정자 (230) 의 제 2 포트 (230e), 제 2 홈 (240e), 회전자 (240) 의 원형 홈 (240f), 회전자 (240) 의 배기 포트 (230d), 배기 홈 (206f), 하부 헤더 (206) 의 배기 통로 (206b) 그리고 배기 도관 (22) 을 거쳐 배기 된다.
단계 (9) (퍼지 단계)
회전자 (140) 가, 정위치로부터 120도의 회전 위치로 회전하면, 고정자 (230) 의 제 2 포트 (230e) 가 제 2 홈 (240e) 과 여전히 정렬하고 있으며 고정자 (240) 의 제 3 홈 (240g) 이 실린더 (1) 및 실린더 (2) 와 소통하는 제 1 포트 (230c) 와 정렬하게 된다. 그러므로 실린더 (1) 의 가스가, 상기한 바와 같이 여전히 배기되는 동안, 단계 (7) 와 관련하여 설명한 바와 같이, 실린더 (2) 로부터 실린더 (1) 로 산소 농후 가스가 공급된다.
단계 (10) (제 3 가압-균압화 단계)
회전자 (240) 가, 정위치로부터 135도의 회전 위치로 회전하면, 제 3 개구 (240g) 가 실린더 (1) 및 실린더 (3) 와 소통하는 제 1 포트 (230c) 와 정렬하게 된다. 이러한 회전자 (240) 의 회전 위치에서, 단계 (6) 와 관련하여 상기한 바와 같이 실린더 (3) 로부터 실린더 (1) 로 산소 농후 가스가 흘러 갈 수 있다.
단계 (11) (제 2 가압-균압화 단계)
회전자 (240) 가, 정위치로부터 150도의 회전 위치로 회전하면, 제 2 개구 (240d) 가 실린더 (1) 및 실린더 (4) 와 소통하는 제 1 포트 (230c) 와 정렬하게 된다. 이러한 회전자 (240) 의 회전 위치에서, 단계 (5) 와 관련하여 상기한 바와 같이 실린더 (4) 로부터 실린더 (1) 로 산소 농후 가스가 흘러 갈 수 있다.
단계 (12) (제 1 가압-균압화 단계)
회전자 (240) 가, 정위치로부터 165도의 회전 위치로 회전하면, 제 2 개구 (240d) 가 실린더 (1) 및 실린더 (5) 와 소통하는 제 1 포트 (230c) 와 정렬하게 된다. 이러한 회전자 (240) 의 회전 위치에서, 단계 (4) 와 관련하여 상기한 바와 같이, 실린더 (5) 로부터 실린더 (1) 로 산소 농후 가스가 흘러 갈 수 있다.
도면에서 보는 바와 같이, 제 2 실시형태에 있어서, 여섯 개의 취출 포트 (230b), 여섯 개의 제 1 포트 (230c), 세 개의 배기 포트 (230d) 그리고 여섯 개의 제 2 포트 (230e) 가 회전자 (140) 의 회전축선을 중심으로 서로 다른 원을 따라 배치된다. 또한, 각각의 흡착 실린더 (202) 와 유체 소통하는 각 포트는 (i)번째 지점, (m+i)번째 지점, (2m+i)번째 지점, (3m+i)번째 지점,...,((n-1)m+i)번째 지점 (i:1~m의 정수) 중 임의의 한 지점에 상기 원을 따라 배치된다. 여기서, i 는 1 에서 m 의 정수이고, m 은 흡착 실린더의 개수이고, n 은 로터의 1 회전 동안의 상기 프로세스의 사이클 수로 제 2 실시 형태에 있어서는 2이다. 이러한 구성은, 농축 장치 (200) 가 회전자 (240) 의 회전 위치에서 상기 설명한 프로세스 중 동일한 단계를 수행하는 것을 방지한다.
또한, 본 발명의 제 2 실시형태에 따르면, 공급 통로 (206a), 배기 통로 (206b) 그리고 취출 통로 (206e) 는 공통 유체 통로를 제공한다. 흡착 실린더 (202) 의 상부 오리피스, 즉, 제 1 오리피스는 선택적 유체 유로 그룹의 제 1 서브 그룹의 유체 유로를 제공하고, 흡착 실린더 (202) 의 하부 오리피스, 즉, 제 2 오리피스 (102a) 는 선택적 유체 유로 그룹의 제 2 서브 그룹의 유체 유로를 제공한다.

Claims (7)

  1. 공기로부터 질소를 흡착하여 제거함으로써 산소 농후 가스를 생성하는 산소 농축 장치로서,
    산소 가스보다 질소 가스를 선택적으로 흡착하는 흡착제로 채워지며, 제 1 및 제 2 오리피스를 갖는 복수의 흡착 실린더,
    상기 제 1 오리피스를 통해 사용자에게 산소 농후 가스를 인도하기 위한 취출 도관,
    상기 제 2 오리피스를 통해 상기 흡착 실린더에 압축 공기를 공급하기 위한 수단,
    상기 제 2 오리피스를 통해 상기 흡착 실린더로부터 질소 가스를 배출시키기 위한 수단, 그리고
    상기 산소 농축 장치가 그 흡착 실린더 각각에 있어서, 순차적으로
    (1) 한 흡착 실린더의 제 2 오리피스를 통해 압축 공기를 인도함으로써 그 흡착 실린더를 가압하고,
    (2) 상기 한 흡착 실린더로부터 그 제 1 오리피스를 통해 상기 취출 도관으로 산소 농후 가스를 배출시키고,
    (3) 상기 한 흡착 실린더로부터 그 제 1 오리피스를 통해 산소 농후 가스를 퍼지 가스로서 다른 한 흡착 실린더에 그 제 1 오리피스를 통해 인도하여, 그 다른 한 흡착 실린더로부터 내부 가스를 배출시키고,
    (4) 상기 한 흡착 실린더로부터 그 제 2 오리피스를 통해 그 내부 가스를 배기시킬 수 있도록 허용하는 밸브 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
  2. 공기로부터 질소를 흡착하여 제거함으로써 산소 농후 가스를 생성하는 산소 농축 장치로서,
    산소 가스보다 질소 가스를 선택적으로 흡착하는 흡착제로 채워지며, 제 1 및 제 2 오리피스를 갖는 복수의 흡착 실린더,
    상기 제 1 오리피스를 통해 사용자에게 산소 농후 가스를 인도하기 위한 취출 도관,
    상기 제 2 오리피스를 통해 상기 흡착 실린더에 압축 공기를 공급하기 위한 수단,
    상기 제 2 오리피스를 통해 상기 흡착 실린더로부터 질소 가스를 배출시키기 위한 수단, 그리고
    상기 산소 농축 장치가 그 흡착 실린더 각각에 있어서, 순차적으로
    (1) 한 흡착 실린더의 제 2 오리피스를 통해 압축 공기를 인도함으로써 그 흡착 실린더를 가압하고,
    (2) 상기 한 흡착 실린더로부터 그 제 1 오리피스를 통해 상기 취출 도관으로 산소 농후 가스를 배출시키고,
    (3) 상기 산소 농후 가스를 상기 제 1 오리피스를 통해 다른 한 흡착 실린더 의 제 1 오리피스를 통해 그 다른 한 흡착 실린더에 인도하여 이 다른 한 흡착 실린더 내의 압력을 높이고 상기 한 흡착 실린더 내의 압력은 감소시키고,
    (4) 상기 한 흡착 실린더로부터 그 제 2 오리피스를 통해 그 내부 가스를 배기할 수 있도록 허용하는 밸브 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 산소 농후 가스가 상기 한 흡착 실린더로부터 상기 다른 한 흡착 실린더로 인도될 때, 상기 한 흡착 실린더의 제 1 오리피스와 다른 한 흡착 실린더의 제 1 오리피스는 상기 밸브 수단에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 수단이 로터리 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
  5. 산소 가스보다 질소 가스를 선택적으로 흡착하는 흡착제를 담는 복수의 흡착 실린더, 산소 농후 가스를 사용자에게 인도하기 위한 취출 도관, 상기 흡착 실린더에 압축 공기를 공급하기 위한 수단, 그리고 상기 흡착 실린더로부터 질소 가스를 배기시키기 위한 수단을 갖는 산소 농축 장치를 가지고 공기로부터 질소를 흡착하여 제거함으로써 산소 농후 가스를 생성하는 방법으로서,
    (1) 압축 공기를 인도함으로써 한 흡착 실린더를 가압하는 단계와,
    (2) 상기 한 흡착 실린더로부터 취출 도관으로 산소 농후 가스를 배출시키는 단계와,
    (3) 상기 산소 농후 가스를 다른 한 흡착 실린더에 인도하여 그 다른 한 흡착 실린더 내의 압력을 높이고 상기 한 흡착 실린더 내의 압력은 감소시키는 단계와,
    (4) 상기 한 흡착 실린더로부터 그 내부 가스를 배기시키는 단계, 그리고
    (5) 상기 단계 (3) 에서 압력이 감소된 다른 한 흡착 실린더로부터 산소 농후 가스를 상기 한 흡착 실린더에 인도하여 이 흡착 실린더 내의 압력을 높이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농후 가스 생성 방법.
  6. 복수의 공통 유체 유로 및 동수 (M) 의 유체 유로를 갖는 복수의 서브 그룹으로 구성된 선택적 유체 유로 그룹을 포함하는 유동 시스템에서, 상기 복수의 공통 유체 유로의 적어도 하나와, 상기 선택적 유체 유로 그룹의 유체 유로의 적어도 하나 사이 및/또는 상기 서브 그룹의 유체 유로 사이의 유체 소통을 전환하기 위해 사용되는 로터리 밸브로서,
    대향하는 전방면과 후방면을 포함하는 플레이트 부재와, 상기 전방면과 후방면 사이에서 그 플레이트 부재를 관통하여 형성된 상기 공통 유체 유로 및 상기 선택적 유체 유로 그룹의 복수의 서브 그룹의 유체 유로와 유체 소통하는 복수의 포트를 포함하는 고정자,
    상기 고정자의 축을 중심으로 회전가능한 회전자로서, 상기 고정자의 전방면 과 접촉하는 전방면, 그리고 반대쪽 후방면을 포함하는 플레이트 부재를 포함하고, 상기 회전자의 플레이트 부재의 전방면에는, 회전자의 각각의 포트와 유체 소통할 수 있는 복수의 개구가 형성되어 있고, 상기 고정자의 복수의 개구부는 그 축에 대해 대칭으로 배치됨으로써, 회전자가 1/n 회전 (n: 정수) 할 때, 상기 전방면의 형상이 회전자의 전방면의 형상과 일치하게 되는 회전자,
    고정자의 포트는 선택적 유체 유로 그룹의 다른 서브 그룹의 유체 유로와 유체 소통하고 축을 중심으로 직경이 서로 다른 원을 따라 배치되고,
    상기 서브 그룹 중 하나의 유체 유로와 유체 소통하는 상기 각 포트는, (i)번째 지점, (m+i)번째 지점, (2m+i)번째 지점, (3m+i)번째 지점,...,((n-1)m+i)번째 지점 (i:1~m의 정수) 중 임의의 한 지점에 상기 원을 따라 배치되며,
    상기 지점들은 상기 원을 복수의 (nm)개의 세그먼트로 균등 분할하는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
  7. 제 6 항에 있어서, n 과 m 사이에는 1 이상의 최대공약수가 존재하지 않도록 상기 n 이 선택되는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
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