KR20110019022A - 산소발생기용 다중흡착탑 장치 및 그 운전방법 - Google Patents

산소발생기용 다중흡착탑 장치 및 그 운전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산소발생기에 사용되는 흡착탑장치 및 그 운전방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2개의 흡착탑을 1개조로 하여 2개조 또는 3개조의 다중흡착탑을 제공하는 한편, 공기공급배관과 질소배출배관 및 산소공급배관과 균등화배관을 각각의 조를 이루는 흡착탑의 입구 및 출구와 병렬식으로 연결 설치하며, 이와 같이 설치된 다중흡착탑 장치가 밸브제어에 의하여 일정한 시간차를 두고 흡착(산소생산)과 탈착(질소배출) 및 균등화 작업을 각 조별로 교대로 번갈아가며 수행할 수 있도록 함으로서, 공기압축기로부터 토출되는 압축공기의 유량과 흡착탑으로부터 배출되는 산소의 유량 및 압력의 변동폭을 효과적으로 줄일 수 있도록 하며, 이로 인하여 산소발생기에 사용되는 공기압축기와 산소저장탱크의 사양을 최소화시키고 산소발생기의 가동에 따른 비용을 절감시키는 한편, 산소발생기의 설치면적과 흡착탑의 설치높이를 최소화시켜 산소발생기의 설치에 따른 공간적인 제약을 해결할 수 있도록 한 산소발생기용 다중흡착탑 장치 및 그 운전방법에 관한 것이다.
산소발생기, 공기압축기, 흡착탑, 제올라이트

Description

산소발생기용 다중흡착탑 장치 및 그 운전방법{Multi-adsorption columm for an oxygen generator, and control method thereof}
본 발명은 2개의 흡착탑을 1개조로 하여 2개조 또는 3개조를 이루는 다중흡착탑 장치가 일정한 시간차를 두고 흡착(산소생산)과 탈착(질소배출) 및 균등화 작업을 각 조별로 교대로 번갈아가며 수행할 수 있도록 함으로서, 공기압축기로부터 토출되는 압축공기의 유량과 흡착탑으로부터 배출되는 산소의 유량 및 압력의 변동폭을 효과적으로 줄일 수 있도록 하며, 이로 인하여 산소발생기에 사용되는 공기압축기와 산소저장탱크의 사양을 최소화시키고 산소발생기의 가동에 따른 비용을 절감시키는 한편, 산소발생기의 설치면적과 흡착탑의 설치높이를 최소화시켜 산소발생기의 설치에 따른 공간적인 제약을 해결할 수 있도록 한 산소발생기용 다중흡착탑 장치 및 그 운전방법에 관한 것이다.
일반적으로 PSA(Pressure Swing Adsorption: 압축순환흡착) 방식에 의하여 산소를 발생시키는 산소발생기는, 공기압축기(Air Compressor)로부터 토출된 압축공기를 공기건조기(Air Dryer)와 공기저장탱크를 거쳐 흡착탑의 내부로 유입시킴으로서, 압축공기중에 포함된 질소성분은 흡착탑에 충진된 흡착제{통상 제올라이 트(zeolite)를 사용함}에 흡착되도록 하고, 흡착제에 흡착되지 아니하는 산소성분을 고농도로 분리 및 생산하는 장치이다.
상기와 같은 PAS방식의 산소발생기는 통상 2개의 흡착탑을 사용하는 바, 그 이유는 하나의 흡착탑으로 압축공기를 유입시켜 산소를 생산하는 과정에서 해당 흡착탑이 질소로 포화될 경우, 다른 흡착탑으로 압축공기를 유입시켜 산소를 지속적으로 생산토록 하는 동시에, 질소로 포화된 흡착탑은 그 입구를 개방시켜 감압 및 탈착 처리를 수행하기 위함이다.
따라서, 종래의 산소발생기는 2개의 흡착탑이 일정한 시간차를 두고 교대로 운전됨으로서, 하나의 흡착탑이 흡착/생산의 주기를 수행하는 동안 다른 하나의 흡착탑은 탈착/대기의 주기를 수행하게 되며, 각각의 주기는 통상 70 ~ 90초 간격을 두고 운전되는 바, 흡착탑별로 운전주기가 전환되는 시점에서 압축공기의 유량이 매우 큰 폭으로 변동된다.
다시 말해서, 도 8의 그래프에 도시되어 있는 바와 같이, 산소의 생산을 위하여 2개의 흡착탑 중 어느 하나의 흡착탑으로 압축공기가 도입되는 초기 시점을 기준으로 할 경우, 압축공기의 유입유량이 0 Nm3/min 으로부터 100 Nm3/min까지 큰 폭으로 변동된다는 것이며, 이로 인하여 흡착탑으로부터 배출되는 산소의 유량 또한 매우 큰 폭으로 변동된다.
상기와 같이 압축공기의 유량과 산소의 유량이 큰 폭으로 변동되더라도 산소발생기에 의한 산소의 생산효율은 일정 수준 이상 안정적으로 유지되어야 함으로 서, 공기압축기와 공기저장탱크의 사양이 도 8의 그래프에 도시된 수치(변동폭)를 커버할 수 있도록 100 Nm3/min 이상으로 대형화되는 문제점이 있었다.
뿐만 아니라, 흡착탑으로부터 배출되는 산소의 유량 변동폭을 완충시킬 수 있도록, 흡착탑으로부터 배출되는 산소가 별도의 산소저장탱크에 저장되도록 함은 물론, 산소저장탱크의 사양 역시 산소의 유량 변동폭에 맞추어 대형화되는 문제점이 있었으며, 이로 인하여 산소발생기의 가동에 따른 비용부담, 예를 들어 전기사용량이나 소모품 교체비용 등이 크게 되는 문제점이 있었다.
또한, 공기압축기와 공기저장탱크 및 산소저장탱크의 사양이 대형화됨으로서, 산소발생기의 설치에 많은 공간이 필요하게 됨은 물론이고, 흡착탑의 경우 그 직경과 높이가 개략 1000(mm)×4400(mm)×1 정도가 되기 때문에, 천정이 낮은 공간이나 선박의 기관실과 같은 복잡한 장소에는 흡착탑을 포함하는 산소발생기의 설치가 어렵게 되는 등, 산소발생기의 설치에 많은 공간적 제약조건이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 산소발생기용 다중흡착탑 장치 및 그 운전방법은, 2개의 흡착탑을 1개조로 하여 2개조 또는 3개조의 다중흡착탑을 제공하는 한편, 공기공급배관과 질소배출배관 및 산소공급배관과 균등화배관을 각각의 조를 이루는 흡착탑의 입구 및 출구와 병렬식으로 연결 설치하며, 이와 같이 설치된 다중흡착탑 장치가 밸브제어에 의하여 일정한 시간차를 두고 흡착(산소생산)과 탈착(질소배출) 및 균등화 작업을 각 조별로 교대로 번갈아가며 수행할 수 있도록 함으로서, 공기압축기로부터 토출되는 압축공기의 유량과 흡착탑으로부터 배출되는 산소의 유량 및 압력의 변동폭을 효과적으로 줄일 수 있도록 하며, 이로 인하여 산소발생기에 사용되는 공기압축기와 산소저장탱크의 사양을 최소화시키고 산소발생기의 가동에 따른 비용을 절감시키는 한편, 산소발생기의 설치면적과 흡착탑의 설치높이를 최소화시켜 산소발생기의 설치에 따른 공간적인 제약을 해결할 수 있도록 하는 것을 그 기술적인 과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명에 따른 산소발생기용 다중흡착탑 장치는, 2개의 흡착탑이 1개조를 이루도록 하여 2개조 또는 3개조의 다중흡착탑을 기초로 하며, 상기 각각의 조를 이루는 2개의 흡착탑 입구에는 한 쌍의 자동밸브를 구비하는 흡착라인과, 한 쌍의 자동밸브를 구비하는 탈착라인이 병렬식으로 연결 설치되고, 상기 각각의 조를 이루는 2개의 흡착탑 출구에는 한 쌍의 자동밸브를 구비하는 산소공급라인과, 하나의 자동밸브를 구비하는 균등화라인이 병렬식으로 연결 설치되며, 상기 자동밸브의 사이에 해당하는 흡착라인에는 공기압축기로부터 연장되는 공기공급관이 각각 연결 설치되고, 상기 자동밸브의 사이에 해당하는 탈착라인으로부터는 질소의 배출관이 각각 연장되어 소음기와 연결 설치되며, 상기 자동밸브의 사이에 해당하는 산소공급라인으로부터는 산소공급관이 각 각 연장 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다중흡착탑 장치의 운전방법으로서 2개조의 운전방법은, 제 1흡착탑과 제 2흡착탑으로 이루어지는 1개조는 흡착과정과 탈착과정을 흡착탑별로 분리 수행하고, 제 3흡착탑과 제 4흡착탑으로 이루어지는 다른 1개조는 균등화 과정을 수행하는 단계; 상기 단계에서 흡착과정과 탈착과정을 수행한 상기 1개조는 균등화 과정을 수행하고, 균등화 과정을 수행한 상기 다른 1개조는 흡착과정과 탈착과정을 흡착탑별로 분리 수행하는 단계;를 포함하며, 상기 각각의 단계가 자동밸브의 제어에 의하여 일정한 시간차를 두고 반복되는 과정에서, 각각의 조를 이루는 흡착탑이 흡착과정과 탈착과정을 교대로 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 3개조의 운전방법은, 제 1흡착탑과 제 2흡착탑으로 이루어지는 1개조는 흡착시작과정과 탈착과정을 흡착탑별로 분리 수행하고, 제 3흡착탑과 제 4흡착탑으로 이루어지는 다른 1개조는 흡착종결과정과 대기과정을 흡착탑별로 분리 수행하며, 제 5흡착탑과 제 6흡착탑으로 이루어지는 또 다른 1개조는 균등화 과정을 수행하는 단계; 상기 1개조 중 흡착시작과정을 수행한 흡착탑은 흡착종결과정을 수행하고 탈착과정을 수행한 흡착탑은 대기과정을 수행하며, 상기 흡착종결과정과 대기과정을 수행한 다른 1개조는 균등화 과정을 수행하며, 상기 균등화 과정을 수행한 또 다른 1개조는 흡착시작과정과 탈착과정을 흡착탑별로 분리 수행하는 단계; 상기 흡착종결과정과 대기과정을 수행한 1개조는 균등화 과정을 수행하고, 상기 균등화 과정을 수행한 다른 1개조는 흡착시작과정과 탈착과정을 흡착탑별로 분리 수행하며, 상기 또 다른 1개조 중 흡착시작과정을 수행한 흡착탑은 흡착종결과정을 수행하고 탈착과정을 수행한 흡착탑은 대기과정을 수행하는 단계;를 포함하며, 상기 각각의 단계가 자동밸브의 제어에 의하여 일정한 시간차를 두고 순서대로 반복되는 과정에서, 각각의 조를 이루는 흡착탑이 흡착시작과정과 탈착과정 및 흡착종결과정과 대기과정을 교대로 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 산소의 생산을 위한 흡착탑을 다중으로 구성하여 이를 합리적인 방식으로 운전시킴으로서, 공기압축기로부터 토출되는 압축공기의 유량 변동폭 및 흡착탑으로부터 배출되는 산소의 유량 변동폭을 종래의 경우와 비교하여 효과적으로 줄일 수 있다.
이로 인하여, 저사양 및 저가제품의 공기압축기와 공기저장탱크 및 산소저장탱크를 적용시킬 수 있음은 물론이고, 6개의 흡착탑으로 다중흡착탑을 구성한 경우에는 유량변동폭을 커버할 수 있다는 조건하에서 필요시 공기저장탱크와 산소저장탱크를 설치하지 않더라도 산소발생기의 정상적인 가동이 가능하게 됨으로서, 산소발생기의 가동에 따른 비용부담, 즉 전기사용량 및 소모품 교체비용을 크게 절감시키는 효과가 있다.
특히, 공기압축기와 공기저장탱크 및 산소저장탱크의 사양을 최소화시킴은 물론, 공기저장탱크와 산소저장탱크를 필요시 설치하지 않더라도 무방하기 때문에, 산소발생기의 설치에 필요한 공간을 최소화시킬 수 있는 한편, 흡착탑의 설치에 필요한 높이를 낮추어 줄 수 있기 때문에, 천정이 낮은 공간이나 선박의 기관실과 같은 복잡한 장소의 제약조건에도 불구하고 산소발생기를 용이하게 설치할 수 있는 등의 매우 유용한 효과를 가지는 것이다.
이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 다중흡착탑 장치를 포함하는 산소발생기(1)의 개략적인 구성은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 공기압축기(Air Compressor)(2)와 공기건조기(Air Dryer)(3)와 공기저장탱크(4) 및 압력조정기(5)가 압축공기의 공급배관으로 연결된 상태에서 다중흡착탑(10)의 입구측에 설치되고, 다중흡착탑(10)의 출구측에는 산소저장탱크(6)가 연결 설치된다.
도 1에 도시된 것은 제 1흡착탑(11)으로부터 제 4흡착탑(14)까지 총 4개의 흡착탑(11~14)이 2개조를 이루는 다중흡착탑(10)이 설치된 것이고, 도 2 및 도 3에 각각 도시된 것은 제 1흡착탑(11)으로부터 제 6흡착탑(16)까지 총 6개의 흡착탑(11~16)이 3개조를 이루는 다중흡착탑(10)이 설치된 경우이다.
또한, 총 6개의 흡착탑(11~16)이 3개조를 이루도록 다중흡착탑(10)을 설치한 경우에 있어, 도 3에 도시된 경우는 종래의 산소발생기와는 달리 완충탱크로서의 공기저장탱크(4)와 산소저장탱크(6)가 별도로 설치되지 아니하였는 바, 이러한 경우에도 다중흡착탑(10)의 적용에 의하여 산소발생기(1)의 정상적인 가동이 가능함은 물론, 일정 수준 이상의 산소공급을 안정적으로 수행할 수 있게 되며, 이에 대한 구체적인 이유는 이후에 설명되어질 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 다중흡착탑 장치를 각 실시예별로 나타낸 것 으로서, 도 4에 도시된 것은 제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12)이 1개조를 이루고, 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)이 다른 1개조를 이루는 도 1의 다중흡착탑(10)을 기초로 한 배관도를 나타내는 것이다.
그리고, 도 5에 도시된 것은 제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12)이 1개조를 이루고, 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)이 다른 1개조를 이루며, 제 5흡착탑(15)과 제 6흡착탑(16)이 또 다른 1개조를 이루는 도 2 및 도 3의 다중흡착탑(10)을 기초로 한 배관도를 나타내는 것이다.
도 4에 도시된 다중흡착탑 장치는, 각각의 조를 이루는 2개의 흡착탑, 즉 제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12) 및 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)의 입구측에 한 쌍의 자동밸브(19a)(19b)를 구비하는 흡착라인(19)과, 한 쌍의 자동밸브(20a)(20b)를 구비하는 탈착라인(20)이 병렬식으로 연결 설치된다.
또한, 상기 각각의 조를 이루는 2개의 흡착탑(11,12)(13,14) 출구에는 한 쌍의 자동밸브(22a)(22b)를 구비하는 산소공급라인(22)과, 하나의 자동밸브(23a)를 구비하는 균등화라인(23)이 병렬식으로 연결 설치됨으로서, 각각의 흡착탑(11~14)을 조별로 가동시키기 위한 배관 및 밸브기구를 이루게 된다.
이와 더불어, 상기 자동밸브(19a)(19b) 사이에 해당하는 흡착라인(19)에는 공기압축기(2)로부터 토출된 압축공기의 유입을 위하여 압력조정기(5)를 구비하는 공기공급관(17)이 각 조별 라인으로 연결 설치되는 한편, 상기 자동밸브(20a)(20b) 사이에 해당하는 탈착라인(20)으로부터는 질소의 배출관(21)이 각 조별로 연장되어 소음기(7)와 연결 설치된다.
그리고, 상기 자동밸브(22a)(22b) 사이에 해당하는 산소공급라인(22)으로부터는 산소공급관(18)이 각 조별로 연장 설치되는 바, 본 발명의 일실시예에 의한 다중흡착탑 장치에 있어 상기 산소공급관(18)은 도 1에서와 같이 산소저장탱크(6)와 연결 설치되며, 상기 산소저장탱크(6)로부터 연장되는 배관이 산소의 사용처와 연결되는 것이다.
따라서, 상기 배관라인(19)(20)(22)(23)에 설치된 자동밸브(19a)(19b)(20a) (20b)(22a)(22b)(23a)의 제어를 통하여 흡착탑(11~14)의 내부로 압축공기를 유입시켜 산소를 생산하는 흡착과정과, 흡착탑(11~14)으로부터 질소를 배출시키는 탈착과정 및 각 조를 이루는 흡착탑(11~14)간의 균등화 과정을, 각 조별로 부하를 분산시켜 합리적으로 수행할 수 있게 됨으로서, 압축공기 유량 및 산소 유량의 변동폭을 최소화시킬 수 있게 된다.
도 5에 도시된 다중흡착탑 장치는, 도 4에 도시된 다중흡착탑 장치에 제 5흡착탑(15) 및 제 6흡착탑(16)이 또 다른 1개조를 이루면서 추가 배치되도록 한 것이며, 그 이외의 구성, 즉 배관라인의 병렬식 연결구조와 해당 라인에 설치되는 밸브기구 등은 일실시예에 의한 경우와 동일하게 이루어지는 것이다.
다시 말해서, 각각의 조를 이루는 2개의 흡착탑(11,12)(13,14)(15,16) 입구측에 한 쌍의 자동밸브(19a)(19b)(20a)(20b)를 구비하는 흡착라인(19)과 탈착라인(20)이 병렬식으로 연결 설치되는 한편, 상기 각각의 조를 이루는 2개의 흡착탑(11,12)(13,14)(15,16) 출구에는 한 쌍의 자동밸브(22a)(22b)를 구비하는 산소공급라인(22)과, 하나의 자동밸브(23a)를 구비하는 균등화라인(23)이 병렬식으로 연 결 설치된다.
또한, 상기 자동밸브(19a)(19b) 사이에 해당하는 흡착라인(19)에는 공기압축기(2)로부터 연장되는 공기공급관(17)이 각 조별로 연결 설치되고, 상기 자동밸브(20a)(20b) 사이에 해당하는 탈착라인(20)으로부터는 질소의 배출관(21)이 각 조별로 연장되어 소음기(7)와 연결 설치되며, 상기 자동밸브(22a)(22b) 사이에 해당하는 산소공급라인(22)으로부터는 산소공급관(18)이 각 조별로 연장 설치된다는 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 다중흡착탑 장치에 있어 상기 산소공급관(18)은, 도 2에서와 같이 산소저장탱크(6)와 연결 설치될 수도 있고, 도 3에서와 같이 별도의 산소저장탱크(6)를 사용하지 아니한 상태에서, 산소공급관(18)을 산소의 사용처와 직접 연결 설치할 수도 있다.
본 발명에 따른 다중흡착탑 장치에 사용되는 자동밸브(19a)(19b)(20a)(20b) (22a)(22b)(23a)는 전기적인 신호에 의하여 그 개폐작동을 제어할 수 있는 솔레노이드 밸브를 사용하는 것이 가장 바람직하고, 상기 압력조정기(5)는 공기압축기(2)로부터 토출된 압축공기의 1차 압력을 흡착탑(11~16)에 적용이 가능한 2차 압력으로 조정하는 기능을 수행하는 것이다.
그리고, 상기 소음기(7)는 흡착탑(11~16)으로부터 포화상태의 질소가스가 배출될 경우 그 소음을 완화시키는 기능을 수행하는 것으로서, 특정한 국소지역의 밀폐된 공간 내부에 다중흡착탑 장치가 설치될 경우, 소음기(7)와 연결되는 배관라인즉, 질소의 배출관(21)을 해당 공간의 외부로 연장시킴으로서, 특정 공간의 내부에 소음기(7)가 위치하지 않도록 하여 소음발생을 피하도록 할 수도 있다.
또한, 상기 소음기(7)는 산소발생기(1)의 임의 위치에 쉽게 장착할 수 있도록 적은 부피를 가지며, 공기압축기(2)의 사양이 변하거나 또는 사용 시간이 증가하여 소음 주파수 영역이 변동하더라도 이에 능동적으로 대처하여 소음을 효율적으로 제거할 수 있는 제품을 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 다중흡착탑 장치를 가동시켜 산소를 공급하기 위한 본 발명의 운전방법을 도 6 및 도 7을 참조하여 상세하게 설명하고자 하며, 설명의 편의를 위하여 제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12)을 1조로 하고, 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)을 2조로 하며, 제 5흡착탑(15)과 제 6흡착탑(16)을 3조로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 다중흡착탑 장치의 구성 자체는 도 4 및 도 5에서 상세하게 도시 및 설명되었으므로, 도 6 및 도 7에서는 도면의 복잡성을 피하기 위하여 흡착탑(11~16)에만 도면부호를 기재하는 한편, 실질적으로 가동되는 배관라인만을 굵은 선으로 표시하였다.
먼저, 도 6에 도시된 것은 본 발명의 일실시예에 따른 다중흡착탑 장치의 운전방법으로서, 도 6의 (가)에서부터 도 6의 (라)에 도시된 바와 같이 크게 4가지의 단계를 포함하며, 상기 각각의 단계가 자동밸브(19a)(19b)(20a)(20b)(22a)(22b) (23a)의 제어에 의하여 일정한 시간차를 두고 순서대로 반복 수행된다.
먼저, 도 6의 (가)에 도시된 단계는, 제 1흡착탑(11)은 흡착과정을 수행하고, 제 2흡착탑(12)은 탈착과정을 수행하며, 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)은 균등화 과정을 수행하는 단계이다.
이 경우, 1조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a) (19b)(22a)(22b) 중 제 1흡착탑(11)측에 위치하는 자동밸브(19a)(22a)가 개방되고, 1조의 탈착라인(20)에 설치된 자동밸브(20a)(20b) 중 제 2흡착탑(12)측에 위치하는 자동밸브(20b)가 개방되며, 1조의 균등화라인(23)에 설치된 자동밸브(23a)는 폐쇄된다.
또한, 2조의 경우는 흡착라인(19)과 탈착라인(20) 및 산소공급라인(22)에 설치된 모든 자동밸브(19a)(19b)(20a)(20b)(22a)(22b)가 폐쇄되고, 2조의 균등화라인(23)에 설치된 자동밸브(23a)는 개방된다.
이로 인하여, 공기공급관(17)을 거쳐 유입된 압축공기가 흡착라인(19)을 따라 제 1흡착탑(11)으로 유입됨으로서, 제 1흡착탑(11)에서 생성된 산소가 산소공급라인(22)과 산소공급관(18)을 따라 공급되는 상태로 세팅되는 한편, 제 2흡착탑(12)은 그 입구와 연결된 탈착라인(20) 및 배출관(21)을 따라 소음기(7)측으로 질소를 배출하는 상태로 세팅된다.
이와 더불어, 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)은 균등화라인(23)으로 연통되도록 세팅됨으로서, 각각의 흡착탑(13)(14)이 서로 균등한 조건을 유지토록 하여 다음의 단계에 필요한 변동폭을 완충시키도록 하게 된다.
도 6의 (나)에 도시된 단계는, 제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12)은 균등화 과정을 수행하며, 제 3흡착탑(13)은 흡착과정을 수행하고, 제 4흡착탑(14)은 탈착과정을 수행하는 단계이다.
이 경우, 2조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a) (19b)(22a)(22b) 중 제 3흡착탑(13)측에 위치하는 자동밸브(19a)(22a)가 개방되고, 2조의 탈착라인(20)에 설치된 자동밸브(20a)(20b) 중 제 4흡착탑(14)측에 위치하는 자동밸브(20b)가 개방되며, 2조의 균등화라인(23)에 설치된 자동밸브(23a)는 폐쇄된다.
또한, 1조의 경우는 흡착라인(19)과 탈착라인(20) 및 산소공급라인(22)에 설치된 모든 자동밸브(19a)(19b)(20a)(20b)(22a)(22b)가 폐쇄되고, 1조의 균등화라인(23)에 설치된 자동밸브(23a)는 개방된다.
이로 인하여, 공기공급관(17)을 거쳐 유입된 압축공기가 흡착라인(19)을 따라 제 3흡착탑(13)으로 유입됨으로서, 제 3흡착탑(13)에서 생성된 산소가 산소공급라인(22)과 산소공급관(18)을 따라 공급되는 상태로 세팅되는 한편, 제 4흡착탑(14)은 그 입구와 연결된 탈착라인(20) 및 배출관(21)을 따라 소음기(7)측으로 질소를 배출하는 상태로 세팅된다.
이와 더불어, 제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12)은 균등화라인(23)으로 연통되도록 세팅됨으로서, 각각의 흡착탑(11)(12)이 서로 균등한 조건을 유지토록 하여 다음의 단계에 필요한 변동폭을 완충시키도록 하게 된다.
도 6의 (다)에 도시된 단계는, 제 1흡착탑(11)은 탈착과정을 수행하고, 제 2흡착탑(12)은 흡착과정을 수행하며, 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)은 균등화 과정을 수행하는 단계로서, 도 6의 (가)에 도시된 단계에서 제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12)의 역할이 교대되는 한편 및 이를 위한 자동밸브의 개방위치 또한 조정된 다.
즉, 1조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a)(19b) (22a)(22b)중 제 2흡착탑(12)측에 위치하는 자동밸브(19b)(22b)가 개방되고, 1조의 탈착라인(20)에 설치된 자동밸브(20a)(20b) 중 제 1흡착탑(11)측에 위치하는 자동밸브(20a)가 개방된다는 것이며, 그 이외의 밸브제어는 도 6의 (가)에 도시된 단계와 동일하게 이루어진다.
도 6의 (라)에 도시된 단계는, 제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12)은 균등화 과정을 수행하며, 제 3흡착탑(13)은 탈착과정을 수행하고, 제 4흡착탑(14)은 흡착과정을 수행하는 단계로서, 도 6의 (나)에 도시된 단계에서 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)의 역할이 교대되는 한편 및 이를 위한 자동밸브의 개방위치 또한 조정된다.
즉, 2조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a)(19b) (22a)(22b)중 제 4흡착탑(14)측에 위치하는 자동밸브(19b)(22b)가 개방되고, 2조의 탈착라인(20)에 설치된 자동밸브(20a)(20b) 중 제 3흡착탑(13)측에 위치하는 자동밸브(20a)가 개방된다는 것이며, 그 이외의 밸브제어는 도 6의 (나)에 도시된 단계와 동일하게 이루어진다.
상기와 같이 도 6의 (가)에서 (라)까지 도시된 단계 중 어떠한 단계라도 산소발생기(1)의 가동시작점이 될 수 있지만, 도 6의 (가)에 도시된 단계를 가동시작점으로 하는 것이 가장 바람직하고, 하나의 단계를 시작점으로 잡은 경우 그 이후에 수행되는 싸이클은 도면에 도시된 순서에 맞추어 제어되도록 하는 것이 가장 바 람직하다.
상기와 같은 방식으로 다중흡착탑 장치를 운전하게 되면, 1개조가 압력변화가 큰 주기(균등화 등)를 운전하는 동안 다른 나머지 1조는 압력변화가 적은 주기를 운전할 수 있게 되며, 이로 인하여 도 9의 그래프에 도시되어 있는 바와 같이 각 주기별로 압축공기 유량의 변동폭을 30 ~ 80 Nm3/min의 범위내로 줄일 수 있게 된다.
도 7에 도시된 것은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중흡착탑 장치의 운전방법으로서, 도 7의 (가)에서부터 도 7의 (바)에 도시된 바와 같은 6가지의 단계를 대표적으로 포함하며, 상기 각각의 단계 또한 자동밸브(19a)(19b)(20a)(20b)(23a)의 제어에 의하여 일정한 시간차를 두고 반복적으로 수행된다.
먼저, 도 7의 (가)에 도시된 단계는, 제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12)으로 이루어지는 1조는 흡착시작과정과 탈착과정을 흡착탑(11)(12)별로 분리 수행하고, 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)으로 이루어지는 2조는 흡착종결과정과 대기과정을 흡착탑(13)(14)별로 분리 수행하며, 제 5흡착탑(15)과 제 6흡착탑(16)으로 이루어지는 3조는 균등화 과정을 수행하는 단계이다.
이 경우, 1조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a) (19b)(22a)(22b) 중 제 1흡착탑(11)측에 위치하는 자동밸브(19a)(22a)가 개방되고, 1조의 탈착라인(20)에 설치된 자동밸브(20a)(20b) 중 제 2흡착탑(12)측에 위치하는 자동밸브(20b)가 개방되고, 1조의 균등화라인(23)에 설치된 자동밸브(23a)는 폐쇄 된다.
또한, 2조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a) (19b)(22a)(22b) 중 제 3흡착탑(13)측에 위치하는 자동밸브(19a)(22a)가 개방되고, 2조의 탈착라인(20)과 균등화라인(23)에 설치된 자동밸브(20a)(20b)(23a)는 폐쇄되며, 3조의 흡착라인(19)과 탈착라인(20) 및 산소공급라인(22)에 설치된 모든 자동밸브(19a)(19b)(20a)(20b)(22a)(22b)는 폐쇄되고, 3조의 균등화라인(23)에 설치된 자동밸브(23a)는 개방된다.
이로 인하여, 공기공급관(17)을 거쳐 유입된 압축공기가 흡착라인(19)을 따라 흡착시작과정을 수행하는 제 1흡착탑(11) 및 흡착종결과정을 수행하는 제 3흡착탑(13)으로 각각 유입됨으로서, 해당 흡착탑(11)(13)에서 생성된 산소가 산소공급라인(22)과 산소공급관(18)을 따라 공급되는 상태로 세팅되는 한편, 제 2흡착탑(12)은 그 입구와 연결된 탈착라인(20) 및 배출관(21)을 따라 소음기(7)측으로 질소를 배출하는 상태로 세팅된다.
이와 더불어, 제 4흡착탑(14)은 흡착과 탈착 또는 균등화를 수행하지 않는 대기상태로 세팅되고, 제 5흡착탑(15)과 제 6흡착탑(16)은 균등화라인(23)으로 연통되도록 세팅됨으로서, 3조의 흡착탑(15)(16)이 서로 균등한 조건을 유지토록 하여 다음의 단계에 필요한 변동폭을 완충시키도록 하게 된다.
도 7의 (나)에 도시된 단계는, 제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12)으로 이루어지는 1조는 흡착종결과정과 대기과정을 흡착탑(11)(12)별로 분리 수행하고, 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)으로 이루어지는 2조는 균등화 과정을 수행하며, 제 5흡 착탑(15)과 제 6흡착탑(16)으로 이루어지는 3조는 탈착과정과 흡착시작과정을 흡착탑(15)(16)별로 분리 수행하는 단계이다.
이 경우, 3조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a) (19b)(22a)(22b) 중 제 6흡착탑(16)측에 위치하는 자동밸브(19b)(22b)가 개방되고, 3조의 탈착라인(20)에 설치된 자동밸브(20a)(20b) 중 제 5흡착탑(15)측에 위치하는 자동밸브(20a)가 개방되며, 3조의 균등화라인(23)에 설치된 자동밸브(23a)는 폐쇄된다.
또한, 1조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a) (19b)(22a)(22b) 중 제 1흡착탑(11)측에 위치하는 자동밸브(19a)(22a)는 개방되고, 1조의 탈착라인(20)과 균등화라인(23)에 설치된 자동밸브(20a)(20b)(23a)는 폐쇄되며, 2조의 흡착라인(19)과 탈착라인(20) 및 산소공급라인(22)에 설치된 모든 자동밸브(19a)(19b)(20a)(20b)(22a)(22b)는 폐쇄되고, 2조의 균등화라인(23)에 설치된 자동밸브(23a)는 개방된다.
이로 인하여, 공기공급관(17)을 거쳐 유입된 압축공기가 흡착라인(19)을 따라 흡착종결과정을 수행하는 제 1흡착탑(11) 및 흡착시작과정을 수행하는 제 6흡착탑(16)으로 유입됨으로서, 해당 흡착탑(11)(16)에서 생성된 산소가 산소공급라인(22)과 산소공급관(18)을 따라 공급되는 상태로 세팅되는 한편, 제 5흡착탑(15)은 그 입구와 연결된 탈착라인(20) 및 배출관(21)을 따라 소음기(7)측으로 질소를 배출하는 상태로 세팅된다.
이와 더불어, 제 2흡착탑(12)은 흡착과 탈착 또는 균등화를 수행하지 않는 대기상태로 세팅되고, 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)은 균등화라인(23)으로 연통되도록 세팅됨으로서, 2조의 흡착탑(13)(14)이 서로 균등한 조건을 유지토록 하여 다음의 단계에 필요한 변동폭을 완충시키도록 하게 된다.
도 7의 (다)에 도시된 단계는, 제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12)으로 이루어지는 1조는 균등화 과정을 수행하고, 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)으로 이루어지는 2조는 탈착과정과 흡착시작과정을 흡착탑(13)(14)별로 분리 수행하며, 제 5흡착탑(15)과 제 6흡착탑(16)으로 이루어지는 3조는 대기과정과 흡착종결과정을 흡착탑(15)(16)별로 분리 수행하는 단계이다.
이 경우, 2조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a) (19b)(22a)(22b) 중 제 4흡착탑(14)측에 위치하는 자동밸브(19b)(22b)가 개방되고, 2조의 탈착라인(20)에 설치된 자동밸브(20a)(20b) 중 제 3흡착탑(13)측에 위치하는 자동밸브(20a)가 개방되며, 2조의 균등화라인(23)에 설치된 자동밸브(23a)는 폐쇄된다.
또한, 3조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a) (19b)(22a)(22b) 중 제 6흡착탑(16)측에 위치하는 자동밸브(19b)(22b)는 개방되고, 3조의 탈착라인(20)과 균등화라인(23)에 설치된 자동밸브(20a)(20b)(23a)는 폐쇄되며, 1조의 흡착라인(19)과 탈착라인(20) 및 산소공급라인(22)에 설치된 모든 자동밸브(19a)(19b)(20a)(20b)(22a)(22b)는 폐쇄되고, 1조의 균등화라인(23)에 설치된 자동밸브(23a)는 개방된다.
이로 인하여, 공기공급관(17)을 거쳐 유입된 압축공기가 흡착라인(19)을 따 라 흡착시작과정을 수행하는 제 4흡착탑(14) 및 흡착종결과정을 수행하는 제 6흡착탑(16)으로 유입됨으로서, 해당 흡착탑(14)(16)에서 생성된 산소가 산소공급라인(22)과 산소공급관(18)을 따라 공급되는 상태로 세팅되는 한편, 제 3흡착탑(13)은 그 입구와 연결된 탈착라인(20) 및 배출관(21)을 따라 소음기(7)측으로 질소를 배출하는 상태로 세팅된다.
이와 더불어, 제 5흡착탑(15)은 흡착과 탈착 또는 균등화를 수행하지 않는 대기상태로 세팅되고, 제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12)은 균등화라인(23)으로 연통되도록 세팅됨으로서, 1조의 흡착탑(11)(12)이 서로 균등한 조건을 유지토록 하여 다음의 단계에 필요한 변동폭을 완충시키도록 하게 된다.
도 7의 (라)에 도시된 단계는, 도 7의 (가)에 도시된 단계에서 1조 및 2조를 이루는 각 흡착탑(11,12)(13,14)의 역할, 즉 흡착시작과정과 탈착과정 및 흡착종결과정과 대기과정이 반대로 세팅됨에 따라, 해당 과정이 흡착탑(11,12)(13,14)별로 교대 수행되는 단계가 되는 한편, 이를 위하여 자동밸브의 개방위치 또한 조정되도록 한 것이다.
다시 말해서, 1조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a)(19b)(22a)(22b) 중 제 2흡착탑(12)측에 위치하는 자동밸브(19b)(22b)가 개방되고, 1조의 탈착라인(20)에 설치된 자동밸브(20a)(20b) 중 제 1흡착탑(11)측에 위치하는 자동밸브(20a)가 개방되며, 2조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a)(19b)(22a)(22b) 중 제 4흡착탑(14)측에 위치하는 자동밸브(19b)(22b)가 개방된다는 것이고, 그 이외의 밸브제어는 도 7의 (가)에 도시된 것과 동일하게 이루어진다.
도 7의 (마)에 도시된 단계는, 도 7의 (나)에 도시된 단계에서 1조 및 3조를 이루는 각 흡착탑(11,12)(15,16)의 역할, 즉 흡착종결과정과 대기과정 및 탈착과정과 흡착시작과정이 반대로 세팅됨에 따라, 해당 과정이 흡착탑(11,12)(15,16)별로 교대 수행되는 단계가 되는 한편, 이를 위하여 자동밸브의 개방위치 또한 조정되도록 한 것이다.
다시 말해서, 3조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a)(19b)(22a)(22b) 중 제 5흡착탑(15)측에 위치하는 자동밸브(19a)(22a)가 개방되고, 3조의 탈착라인(20)에 설치된 자동밸브(20a)(20b) 중 제 6흡착탑(16)측에 위치하는 자동밸브(20b)가 개방되며, 1조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a)(19b)(22a)(22b) 중 제 2흡착탑(12)측에 위치하는 자동밸브(19b)(22b)만이 개방된 상태를 유지토록 한다는 것이고, 그 이외의 밸브제어는 도 7의 (나)에 도시된 것과 동일하게 이루어진다.
도 7의 (바)에 도시된 단계는, 도 7의 (다)에 도시된 단계에서 2조 및 3조를 이루는 각 흡착탑(13,14)(15,16)의 역할, 즉 탈착과정과 흡착시작과정 및 대기과정과 흡착종결과정이 반대로 세팅됨에 따라, 해당 과정이 흡착탑(13,14)(15,16)별로 교대 수행되는 단계가 되는 한편, 이를 위하여 자동밸브의 개방위치 또한 조정되도록 한 것이다.
다시 말해서, 2조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a)(19b)(22a)(22b) 중 제 3흡착탑(13)측에 위치하는 자동밸브(19a)(22a)가 개 방되고, 2조의 탈착라인(20)에 설치된 자동밸브(20a)(20b) 중 제 4흡착탑(14)측에 위치하는 자동밸브(20b)가 개방되며, 3조의 흡착라인(19) 및 산소공급라인(22)에 설치된 자동밸브(19a)(19b)(22a)(22b) 중 제 5흡착탑(15)측에 위치하는 자동밸브(19a)(22a)만이 개방된 상태를 유지토록 한다는 것이고, 그 이외의 밸브제어는 도 7의 (다)에 도시된 것과 동일하게 이루어진다.
다시 말해서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 운전방법에서는, 각각의 자동밸브(19a)(19b)(20a)(20b)(22a)(22b)(23a) 제어에 의하여 일정한 시간차를 두고 흡착시작-탈착, 흡착종결-대기, 균등화 과정이 각 조를 거치면서 순서대로 반복 수행되도록 하되, 상기 각각의 과정중에서 흡착시작-탈착, 흡착종결-대기 과정이 각각의 조를 이루는 흡착탑(11,12)(13,14)(15,16)별로 교대 수행되도록 한다는 것이다.
따라서, 도 7에 도시된 6단계의 조합 이외에도 흡착탑(11~16)의 순서에 맞추어, {흡착시작-탈착(1조), 대기-흡착종결(2조), 균등화(3조)} ⇒ {흡착종결-대기(1조), 균등화(2조), 흡착시작-탈착(3조)} ⇒ {균등화(1조), 흡착시작-탈착(2조), 흡착종결-대기(3조)} ⇒ {탈착-흡착시작(1조), 흡착종결-대기(2조), 균등화(3조)} ⇒ {대기-흡착종결(1조), 균등화(2조), 탈착-흡착시작(3조)} ⇒ {균등화(1조), 탈착-흡착시작(2조), 대기-흡착종결(3조)}의 순서와 같은 다른 조합의 운전방식 또한 적용될 수 있다.
이와 더불어, 흡착종결-대기 과정은 흡착시작-탈착 과정을 거친 조가 균등화 과정으로 넘어가는 중간단계로서, 탈착 과정을 거친 흡착탑이 질소의 배출작업을 보다 충분하고 효과적으로 수행할 수 있도록 시간적 여유를 두는 것이므로, 대기 과정을 포함하는 조의 탈착라인(20) 중 대기 과정을 수행하는 흡착탑측에 설치된 자동밸브의 폐쇄작업은 균등화 단계의 진입과 동시에 이루어질 수도 있다.
다시 말해서, 도 7의 (가) 내지 (바)에서는 대기 과정을 수행하는 흡착탑측의 탈착라인(20)에 설치된 자동밸브가 폐쇄된 것으로 도시되어 있으나, 필요시 해당 자동밸브가 개방되도록 한 다음, 대기 과정을 수행하는 흡착탑을 포함하는 조가 균등화 단계로 넘어가기 직전에 해당 자동밸브를 폐쇄시키도록 할 수도 있다는 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 운전방법에 있어서도, 도 7의 (가)에서 (바)까지 도시된 단계 중 어떠한 단계라도 산소발생기(1)의 가동시작점이 될 수 있지만, 도 7의 (가)에 도시된 단계를 가동시작점으로 하는 것이 가장 바람직하고, 하나의 단계를 시작점으로 잡은 경우 그 이후에 수행되는 싸이클은 도면에 도시된 순서에 맞추어 제어되도록 하는 것이 가장 바람직하다.
또한, 다중흡착탑 장치의 운전초기, 즉 운전시작점에는 흡착시작과정을 제외한 탈착과정이나 흡착종결과정 및 균등화 과정은 실질적으로 수행되지 아니하지만, 다중흡착탑 장치의 운전을 위하여 해당 밸브제어는 이루어지도록 하는 것이 바람직하며, 운전초기시점을 도 7의 (가)로 한다면, 3개조를 이루는 다중흡착탑 장치의 모든 흡착탑(11~16)이 가동되는 실질적인 싸이클의 시작점은, 각각의 조가 모두 흡착시작과정을 거친 단계, 즉 도 7의 (다)에 도시된 단계 이후라고 볼 수 있다.
상기와 같은 방식으로 다중흡착탑 장치를 운전하게 되면, 1개조가 압력변화가 큰 주기(균등화 등)를 운전하는 동안, 다른 1개조는 압력변화가 중간인 주기(대 기 등)를 운전하고, 나머지 1개조는 압력변화가 가장 적은 주기를 운전할 수 있게 되며, 이로 인하여 도 10의 그래프에 도시되어 있는 바와 같이 각 주기별로 압축공기 유량의 변동폭을 40 ~ 75 Nm3/min의 범위내로 줄일 수 있다.
상기와 같이 산소의 생산을 위한 흡착탑(11~16)을 다중으로 구성하여 이를 합리적인 방식으로 운전시킴으로서, 공기압축기(2)로부터 토출되는 압축공기의 유량 변동폭을 종래의 경우와 비교하여 효과적으로 줄일 수 있으며, 이로 인하여 흡착탑(11~16)으로부터 배출되는 산소의 유량 변동폭 또한 종래의 경우와 비교하여 효과적으로 줄일 수 있다.
따라서, 공기압축기(2)와 공기저장탱크(4) 및 산소저장탱크(6)의 사양을 그래프상의 수치를 감당할 수 있는 75 ~ 80 Nm3/min 정도의 저사양 및 저가제품으로 할 수 있음은 물론이고, 6개의 흡착탑(11~16)으로 다중흡착탑(10)을 구성한 경우에는, 유량변동폭을 커버할 수 있다는 조건하에서 필요시 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 공기저장탱크(4)와 산소저장탱크(6)를 설치하지 않더라도 산소발생기(1)의 정상적인 가동이 가능하게 됨으로서, 산소발생기(1)의 가동에 따른 비용부담, 즉 전기사용량 및 소모품 교체비용을 크게 절감시킬 수 있다.
특히, 공기압축기(2)와 공기저장탱크(4) 및 산소저장탱크(6)의 사양을 최소화시킴은 물론, 공기저장탱크(4)와 산소저장탱크(6)를 필요시 설치하지 않더라도 무방하기 때문에, 산소발생기(1)의 설치에 필요한 공간을 최소화시킬 수 있는 한편, 흡착탑(11~16)의 치수 또한 그 직경과 높이를 종래의 1000(mm)×4400(mm)×1 에서 600(mm)×2000(mm)×2 정도로 줄일 수 있기 때문에, 천정이 낮은 공간이나 선박의 기관실과 같은 복잡한 장소의 제약조건에도 불구하고 산소발생기(1)를 용이하게 설치하여 사용할 수 있다.
마지막으로, 위에서 설명되어진 것은 흡착탑의 개수를 4개 또는 6개로 하여 2개조 또는 3개조의 다중흡착탑(10)이 설치된 것을 기초로 하였으나, 본 발명의 실시예를 바탕으로 하여 8개 또는 12개의 흡착탑으로 4개조 또는 6개조의 다중흡착탑(10)을 구성 및 운전할 수 있음은 물론이며, 이 또한 본 발명이 추구하고자 하는 기술적 사상의 범위내에 당연히 포함되는 것임을 밝혀두는 바이다.
이와 더불어, 위에서 설명되어진 운전방법은 통상의 자동제어 분야에 적용되는 것과 마찬가지로, 각 조별 흡착탑(11,12)(13,14)(15,16)의 운전주기를 기초로 하여 프로그래밍(Programing) 된 컨트롤부나 마이콤(Micom) 등에 의한 자동밸브의 제어를 통하여 수행되며, 흡착시작과정와 흡착종결과정 및 탈착과정과 대기과정, 그리고 균등화 과정의 시작은 각 조별 흡착탑(11,12)(13,14)(15,16)의 작동을 위하여 해당 자동밸브의 개방이나 폐쇄작동이 이루어지는 시점을 기초로 하게 된다.
도 1은 본 발명의 다중흡착탑 장치를 포함하는 산소발생기의 일례를 나타내는 배관도.
도 2는 본 발명의 다중흡착탑 장치를 포함하는 산소발생기의 다른 일례를 나타내는 배관도.
도 3은 본 발명의 다중흡착탑 장치를 포함하는 산소발생기의 또 다른 일례를 나타내는 배관도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다중흡착탑 장치를 나타내는 배관도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중흡착탑 장치를 나타내는 배관도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 다중흡착탑 장치의 운전방법을 단계별로 나타내는 배관도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중흡착탑 장치의 운전방법을 단계별로 나타내는 배관도.
도 8은 종래 흡착탑장치를 사용한 경우의 시간대별 압축공기유량을 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 다중흡착탑 장치를 사용한 경우의 시간대별 압축공기유량을 나타내는 그래프.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중흡착탑 장치를 사용한 경우의 시간대별 압축공기유량을 나타내는 그래프.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 산소발생기 2 : 공기압축기 3 : 공기건조기
4 : 공기저장탱크 5 : 압력조정기 6 : 산소저장탱크
7 : 소음기 10 : 다중흡착탑 11 : 제 1흡착탑
12 : 제 2흡착탑 13 : 제 3흡착탑 14 : 제 4흡착탑
15 : 제 5흡착탑 16 : 제 6흡착탑 17 : 공기공급관
18 : 산소공급관 19 : 흡착라인 20 : 탈착라인
21 : 배출관 22 : 산소공급라인 23 : 균등화라인
19a,19b,20a,20b,22a,22b,23a : 자동밸브

Claims (4)

  1. 공기압축기(2)로부터 토출된 공기중의 질소를 흡착하여 산소를 공급시키도록 한 산소발생기(1)용 흡착탑장치에 있어서,
    상기 흡착탑장치는, 제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12)이 1개조를 이루고, 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)이 다른 1개조를 이루는 다중흡착탑(10)이 되며,
    상기 각각의 조를 이루는 2개의 흡착탑(11,12)(13,14) 입구에는 한 쌍의 자동밸브(19a)(19b)를 구비하는 흡착라인(19)과, 한 쌍의 자동밸브(20a)(20b)를 구비하는 탈착라인(20)이 병렬식으로 연결 설치되고,
    상기 각각의 조를 이루는 2개의 흡착탑(11,12)(13,14) 출구에는 한 쌍의 자동밸브(22a)(22b)를 구비하는 산소공급라인(22)과, 하나의 자동밸브(23a)를 구비하는 균등화라인(23)이 병렬식으로 연결 설치되며,
    상기 자동밸브(19a)(19b) 사이에 해당하는 흡착라인(19)에는 공기압축기(2)로부터 연장되는 공기공급관(17)이 각각 연결 설치되고,
    상기 자동밸브(20a)(20b) 사이에 해당하는 탈착라인(20)으로부터는 질소의 배출관(21)이 각각 연장되어 소음기(7)와 연결 설치되며,
    상기 자동밸브(22a)(22b) 사이에 해당하는 산소공급라인(22)으로부터는 산소공급관(18)이 각각 연장 설치되는 것을 특징으로 하는 산소발생기용 다중흡착탑 장치.
  2. 공기압축기(2)로부터 토출된 공기중의 질소를 흡착하여 산소를 공급시키도록 한 산소발생기(1)용 흡착탑장치에 있어서,
    상기 흡착탑장치는, 제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12)이 1개조를 이루고, 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)이 다른 1개조를 이루고, 제 5흡착탑(15)과 제 6흡착탑(16)이 또 다른 1개조를 이루는 다중흡착탑(10)이 되며,
    상기 각각의 조를 이루는 2개의 흡착탑(11,12)(13,14)(15,16) 입구에는 한 쌍의 자동밸브(19a)(19b)를 구비하는 흡착라인(19)과, 한 쌍의 자동밸브(20a)(20b)를 구비하는 탈착라인(20)이 병렬식으로 연결 설치되고,
    상기 각각의 조를 이루는 2개의 흡착탑(11,12)(13,14)(15,16) 출구에는 한 쌍의 자동밸브(22a)(22b)를 구비하는 산소공급라인(22)과, 하나의 자동밸브(23a)를 구비하는 균등화라인(23)이 병렬식으로 연결 설치되며,
    상기 자동밸브(19a)(19b) 사이에 해당하는 흡착라인(19)에는 공기압축기(2)로부터 연장되는 공기공급관(17)이 각각 연결 설치되고,
    상기 자동밸브(20a)(20b) 사이에 해당하는 탈착라인(20)으로부터는 질소의 배출관(21)이 각각 연장되어 소음기(7)와 연결 설치되며,
    상기 자동밸브(22a)(22b) 사이에 해당하는 산소공급라인(22)으로부터는 산소공급관(18)이 각각 연장 설치되는 것을 특징으로 하는 산소발생기용 다중흡착탑 장치.
  3. 청구항 제 1항의 다중흡착탑 장치를 가동시켜 산소를 공급하는 방법으로서,
    제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12)으로 이루어지는 1개조는 흡착과정과 탈착과정을 흡착탑(11)(12)별로 분리 수행하고, 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)으로 이루어지는 다른 1개조는 균등화 과정을 수행하는 단계;
    상기 단계에서 흡착과정과 탈착과정을 수행한 상기 1개조(11)(12)는 균등화 과정을 수행하고, 균등화 과정을 수행한 상기 다른 1개조(13)(14)는 흡착과정과 탈착과정을 흡착탑(13)(14)별로 분리 수행하는 단계;를 포함하며,
    상기 각각의 단계가 자동밸브(19a)(19b)(20a)(20b)(22a)(22b)(23a)의 제어에 의하여 일정한 시간차를 두고 반복되는 과정에서, 각각의 조를 이루는 흡착탑(11,12)(13,14)이 흡착과정과 탈착과정을 교대로 수행하는 것을 특징으로 하는 산소발생기용 다중흡착탑 장치의 운전방법.
  4. 청구항 제 2항의 다중흡착탑 장치를 가동시켜 산소를 공급하는 방법으로서,
    제 1흡착탑(11)과 제 2흡착탑(12)으로 이루어지는 1개조는 흡착시작과정과 탈착과정을 흡착탑(11)(12)별로 분리 수행하고, 제 3흡착탑(13)과 제 4흡착탑(14)으로 이루어지는 다른 1개조는 흡착종결과정과 대기과정을 흡착탑(13)(14)별로 분리 수행하며, 제 5흡착탑(15)과 제 6흡착탑(16)으로 이루어지는 또 다른 1개조는 균등화 과정을 수행하는 단계;
    상기 1개조(11)(12) 중 흡착시작과정을 수행한 흡착탑은 흡착종결과정을 수행하고 탈착과정을 수행한 흡착탑은 대기과정을 수행하며, 상기 흡착종결과정과 대기과정을 수행한 다른 1개조(13)(14)는 균등화 과정을 수행하며, 상기 균등화 과정 을 수행한 또 다른 1개조(15)(16)는 흡착시작과정과 탈착과정을 흡착탑(15)(16)별로 분리 수행하는 단계;
    상기 흡착종결과정과 대기과정을 수행한 1개조(11)(12)는 균등화 과정을 수행하고, 상기 균등화 과정을 수행한 다른 1개조(13)(14)는 흡착시작과정과 탈착과정을 흡착탑(13)(14)별로 분리 수행하며, 상기 또 다른 1개조(15)(16) 중 흡착시작과정을 수행한 흡착탑은 흡착종결과정을 수행하고 탈착과정을 수행한 흡착탑은 대기과정을 수행하는 단계;를 포함하며,
    상기 각각의 단계가 자동밸브(19a)(19b)(20a)(20b)(22a)(22b)(23a)의 제어에 의하여 일정한 시간차를 두고 순서대로 반복되는 과정에서, 각각의 조를 이루는 흡착탑(11,12)(13,14) (15,16)이 흡착시작과정과 탈착과정 및 흡착종결과정과 대기과정을 교대로 수행하는 것을 특징으로 하는 산소발생기용 다중흡착탑 장치의 운전방법.
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