KR20120025783A - 산소 챔버 - Google Patents

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KR20120025783A
KR20120025783A KR1020100087893A KR20100087893A KR20120025783A KR 20120025783 A KR20120025783 A KR 20120025783A KR 1020100087893 A KR1020100087893 A KR 1020100087893A KR 20100087893 A KR20100087893 A KR 20100087893A KR 20120025783 A KR20120025783 A KR 20120025783A
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송명헌
송규호
조남희
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송명헌
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Abstract

본 발명은 일정공간에 산소를 공급하는 산소 챔버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액체산소 및 액체질소를 이용하여 산소 챔버 내에 대기 조건과 유사하되, 산소농도가 조절된 혼합 기체를 공급하며, 복수 개의 산소 챔버를 구비하고, 지속적으로 소모되는 산소를 각각의 산소 챔버에 효율적으로 분배하여 작동 효율을 높이게 되는 산소 챔버에 관한 것이다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 산소 챔버는 산소농도가 조절된 대기와 유사한 혼합 기체를 공급하기 때문에 챔버 내 사용자의 산소중독증 발생을 방지하여 산소 챔버를 안전하게 사용할 수 있는 효과가 있다. 또한, 액체산소를 이용하기 때문에 많은 양의 산소를 저장할 수 있어, 산소탱크 교체 시 번거로움을 최소화 할 수 있고, 별도의 압축장치를 필요로 하지 않아 제작단가를 낮출 수 있는 효과가 있다. 복수 개의 챔버를 통해 산소 공급 효율이 높아지기 때문에 낭비되는 산소를 최소화 하여 산소 충전 비용 및 운용비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.
아울러, 챔버 내 혼합 기체를 유동시키기 때문에 챔버 내에 산소를 고르게 분포시킬 수 있으며 유동되는 기체 중의 탄소와 수분을 제거하여 쾌적한 챔버 내 환경을 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

산소 챔버{Oxygen Chamber}
본 발명은 일정공간에 산소를 공급하는 산소 챔버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액체산소 및 액체질소를 이용하여 산소 챔버 내에 대기 조건과 유사하되, 산소농도가 조절된 혼합 기체를 공급하며, 복수 개의 산소 챔버를 구비하고, 지속적으로 소모되는 산소를 각각의 산소 챔버에 효율적으로 분배하여 작동 효율을 높이게 되는 산소 챔버에 관한 것이다.
산소를 이용한 산소요법에 사용하는 산소마스크, 호스 코투입 등은 산소발생기로부터 공급되는 산소를 직접 흡입 사용하고 있는 실정이기 때문에 이용자가 사용 시 불편함이 있으며, 이는 원시적인 산소공급 방법으로 적정량의 산소를 공급받을 수 없을 뿐더러 도리어 산소 과다흡입으로 산소중독 등 역효과를 불러올 수 있는 한계가 있을 수 있다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 사람이 직접 들어갈 수 있도록 공간을 구성하고 특정압력으로 산소를 공급하기 위한 여러 종류의 산소챔버 캡슐 등이 공지된 바 있다. 산소챔버를 운용하기 위한 방법으로는 크게 맴브레인 방법에 의한 산소 발생장치를 이용하거나, 저장 실린더 공급방식을 이용하는 방법으로 나뉠 수 있다.
그러나 맴브레인에 의한 산소발생장치의 경우 고가의 무소음 콤프레셔가 필요하며, 이를 가동시키기 위한 전기료 또한 고가이기 때문에 이를 구입 또는 이용하기 위해 많은 비용을 부담해야 하는 단점이 있다.
저장 실린더 공급방식의 경우 맴브레인에 의한 산소발생장치 보다 상대적으로 저렴한 비용으로 운용이 가능하나, 산소 저장량에 한계가 있기 때문에 실린더를 주기적으로 교체해야 하기 때문에 사용이 번거로운 단점이 있다.
아울러 기존의 산소발생장치는 순수한 산소만을 공급하기 때문에 챔버 내부에 산소농도가 100프로까지 근접하게 올라갈 수 있어 내부의 사용자가 산소중독증을 일으킬 수 있는 문제점이 발생하게 된다.
따라서 비용 부담이 적으며, 이용 시 불편함이 없고, 안전하게 사용할 수 있는 산소 챔버의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 액체 산소와 액체 질소를 이용하여 대기와 유사한 혼합 기체를 공급하되 산소의 농도를 조절하여 공급하게 되는 산소 챔버를 제공함에 있다.
또한, 액체산소 및 액체질소를 기화시켜 챔버 내로 공급하되, 복수 개의 챔버를 구비하여 공급 효율을 증가시키게 되는 산소 챔버를 제공함에 있다.
또한, 순환부를 구비하여 챔버 내 혼합 기체를 계속 유동시키게 되며, 유동되는 혼합 기체 내에 함유된 탄소 및 수분을 제거하는 필터를 구비하게 되는 산소 챔버를 제공함에 있다.
본 발명의 산소 챔버는 액체산소가 저장되는 액체산소탱크(110)를 포함하는 액체산소부(100); 액체질소가 저장되는 액체질소탱크(610)를 포함하는 액체질소부(600); 상기 액체산소부(100)의 액체산소를 공급받아 기화시켜 기체산소를 후단으로 공급하는 산소기화부(200); 상기 액체질소부(600)의 액체질소를 공급받아 기화시켜 기체질소를 후단으로 공급하는 질소기화부(700); 상기 산소기화부(200) 및 상기 질소기화부(700)의 후단에 연결되어 액체산소 및 액체질소를 공급받아 감압시키고 혼합하여 형성되는 혼합 기체를 후단으로 공급하는 제어부(400); 및 상기 제어부(400)의 혼합 기체를 공급받아 일정 압력으로 내부에 유입시키는 챔버부(500); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 챔버부(500)는 복수 개가 구비되며, 각각의 챔버부(500)는 제어부(400)에 연결되어 제어부(400)의 제어에 의해 혼합 기체를 분배받는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제어부(400)는, 상기 산소기화부(200)에서 기체산소를 공급받아 감압시켜 후단으로 공급하는 제1 레귤레이터(411); 상기 질소기화부(800)에서 기체질소를 공급받아 감압시켜 후단으로 공급하는 제2 레귤레이터(412); 상기 제1 레귤레이터(411)에서 감압된 기체산소를 공급받아 유량을 조절하여 후단으로 공급하는 제1 유량조절기(421); 상기 제2 레귤레이터(412)에서 감압된 기체질소를 공급받아 유량을 조절하여 후단으로 공급하는 제2 유량조절기(422); 상기 제1 유량조절기(421)와 제2 유량조절기(422)의 후단에 연결되며, 기체산소와 기체질소를 공급받아 혼합하여 혼합기체를 생성하는 제어가스매니폴드(430); 일단이 상기 제어가스매니폴드(430)에 연결되어 상기 혼합기체를 공급받아 후단으로 공급하기 위해 병렬로 다수 개 형성되는 혼합기체공급라인(431); 및 상기 혼합기체공급라인(431) 상에 각각 구비되어 상기 혼합기체공급라인(431)을 밀폐 또는 개방하기 위한 제어밸브(440); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(400)는, 상기 혼합기체공급라인(431)의 후단에 설치되며, 상기 혼합기체공급라인(431)을 통해 공급되는 혼합 기체를 쿨링 또는 히팅하여 혼합 기체의 온도를 조절하기 위해 상기 혼합기체공급라인(431)의 수만큼 각각 구비되는 가스온도제어부(450)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 챔버부(500)는, 내부에 공간이 형성되고, 외면에 산소흡입구(511)가 형성되는 함체 상의 본체(510); 일단이 상기 제어부(400)에 연결되고, 타단이 상기 본체(510)의 산소흡입구(511)에 연결되어 상기 제어부(400)에서 공급되는 혼합 기체를 상기 본체(510) 내부로 공급하기 위한 산소공급라인(520); 및 상기 산소공급라인(520) 상에 구비되어 산소공급라인(520)을 밀폐 또는 개방하는 산소가압밸브(521); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 챔버부(500)는, 상기 본체(510) 외면에 형성되는 순환구(512); 일단이 상기 순환구(512)에 연결되고, 타단이 상기 산소공급라인(520) 상에 연결되어 본체(510) 내부의 공기를 산소공급라인(520)으로 순환시키기 위한 순환라인(530); 상기 순환라인(530) 상에 구비되어 상기 순환라인(530) 내부의 공기를 강제 유동시키기 위한 순환팬(541); 및 상기 순환라인(520) 상의 상기 순환팬(541) 후단에 구비되어 순환라인(520)을 밀폐 또는 개방하는 순환밸브(531); 가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 순환라인(530) 상에는, 상기 순환라인(530)을 유동하는 혼합 기체의 수분 및 탄소를 제거하기 위한 필터부(542)가 구비되되, 상기 필터부(542)는 상기 순환팬(541)의 후단에 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 산소공급라인(520) 상에는, 상기 산소공급라인(520) 내부를 유동하는 혼합 기체의 압력을 감압시키기 위한 감압밸브(522)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본체(510)에는, 상기 본체(510) 내부의 압력을 감압시키기 위한 감압도어(513)가 외면에 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 챔버부(500)에는, 상기 본체(510)의 외면에 형성되어, 상기 본체 내부 혼합기체의 일부를 유입 받아 후단으로 공급하기 위한 모니터링라인(551)과, 상기 모니터링라인(551) 상에 설치되어 상기 모니터링라인(511)을 통해 공급되는 혼합기체의 감압을 위한 제3 레귤레이터(552)와, 상기 모니터링라인(551) 상의 상기 제3 레귤레이터(552)의 후단에 설치되어 상기 모니터링라인(511)을 밀폐 또는 개방하는 에어밸브(553)와, 상기 모니터링라인(551)의 후단에 설치되는 이산화탄소농도센서(554) 및 산소농도센서(555)를 포함하는 모니터링부(550); 가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모니터링부(500)는, 상기 본체(510)의 외면에 형성되어, 상기 본체 내부 혼합기체의 일부를 유입 받아 본체(510) 내부의 압력을 모니터링 하기 위한 압력센서(556)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
마지막으로 상기 산소 챔버는, 상기 산소기화부(200)와 상기 제어부(400) 사이에 설치되며, 상기 산소기화부(200)에서 기체산소를 공급받아 필터링하여 상기 제어부(400)로 공급하는 산소필터부(300); 및 상기 질소기화부(700)와 상기 제어부(400) 사이에 설치되며, 상기 질소기화부(700)에서 기체질소를 공급받아 필터링하여 상기 제어부(400)로 공급하는 질소필터부(800); 가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 산소 챔버는 산소농도가 조절된 대기와 유사한 혼합 기체를 공급하기 때문에 챔버 내 사용자의 산소중독증 발생을 방지하여 산소 챔버를 안전하게 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 액체산소를 이용하기 때문에 많은 양의 산소를 저장할 수 있어, 산소탱크 교체 시 번거로움을 최소화 할 수 있고, 별도의 압축장치를 필요로 하지 않아 제작단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
복수 개의 챔버를 통해 산소 공급 효율이 높아지기 때문에 낭비되는 산소를 최소화 하여 산소 충전 비용 및 운용비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.
아울러, 챔버 내 혼합 기체를 유동시키기 때문에 챔버 내에 산소를 고르게 분포시킬 수 있으며 유동되는 기체 중의 탄소와 수분을 제거하여 쾌적한 챔버 내 환경을 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 산소 챔버 개략도
도 2는 본 발명의 제어부 개략도
도 3은 본 발명의 챔버부 개략도
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 산소 챔버는 액체산소부(100), 산소기화부(200), 산소필터부(300), 액체질소부(600), 질소기화부(700), 질소필터부(800), 제어부(400) 및 챔버부(500)를 포함하여 이루어진다.
상기 액체산소부(100)는 액체산소탱크(110) 및 액체산소라인(120)으로 구성된다.
상기 액체산소탱크(110)에는 액체산소가 저장된다. 이때 액체산소가 저장되는 압력은 사용되는 액체산소탱크 와 기화기의 정격 사용압력에 따라 다르지만 통상적으로 150kg/cm2 이상일 수 있다. 상기와 같이 고압의 상태로 액체산소가 저장되기 때문에 고압의 산소를 공급하기 위한 별도의 가압장치가 필요치 않으며, 압력 조절에 의해 원하는 압력으로 산소공급이 가능하다. 산소를 액체 상태로 저장하게 되면 많은 양의 산소를 적은 공간에 저장시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 액체산소공급라인(120)은 액체를 유동시키기 위한 통상의 관상으로 이루어지며, 일단은 상기 액체산소탱크(110)에 연결되고, 타단은 상기 산소기화부(200)에 연결될 수 있다. 상기 액체산소라인(120)을 통해 상기 액체산소탱크(110)에 저장되어 있는 액체산소가 상기 산소기화부(200)에 공급된다. 상기 액체산소라인(120) 상으로는 고압의 액체산소가 유동하기 때문에 필요에 따라 연결부에 실링부재를 구비할 수 있음은 자명하다.
상기 산소기화부(200)는 산소기화장치(210) 및 기체산소라인(220)으로 구성된다. 상기 산소기화장치(210)는 상기 액체산소라인(120)으로부터 고압의 액체산소를 공급받아 기체산소로 전환시켜 상기 기체산소라인(220)으로 고압의 기체산소를 공급하는 역할을 수행한다. 상기 산소기화장치(210)는 액체산소를 기화시키기 위한 통상의 구성이 적용될 수 있다.
상기 산소기화장치(210)는 직렬로 다수 개가 구비될 수 있다. 상기 산소기화장치(210)를 다수 개 구비하게 되면, 액체산소의 기화 효율을 높일 수 있다.
상기 기체산소라인(220)은 기체를 유동시키기 위한 통상의 관상으로 이루어지며, 일단은 상기 산소기화장치(210)에 연결되고, 타단은 상기 산소필터부(300)에 연결될 수 있다. 상기 기체산소라인(220)을 통해 상기 산소기화장치(210)로부터 공급되는 고압의 기체산소를 상기 산소필터부(300)에 공급하게 된다. 상기 기체산소라인(220) 상으로는 고압의 기체산소가 유동하기 때문에 필요에 따라 연결부에 실링부재를 구비할 수 있음은 자명하다.
상기 산소필터부(300)는 산소필터라인(310)과 고압산소필터(320)로 구성된다.
상기 산소필터라인(310)은 기체를 유동시키기 위한 통상의 관상으로 이루어지며, 일단은 상기 기체산소라인(220)에 연결되고, 타단은 상기 제어부(400)에 연결될 수 있다. 상기 고압산소필터(320)는 상기 산소필터라인(310)상에 설치되며, 상기 산소필터라인(310)을 유동하는 고압의 기체산소에 포함되어 있는 유해성분 즉 기름이나, 먼지 또는 금속파편 등을 필터링하는 역할을 수행한다.
상기 액체질소부(600)는 액체질소탱크(610) 및 액체질소라인(620)으로 구성된다.
상기 액체질소탱크(610)에는 액체질소가 저장된다. 이때 액체질소가 저장되는 압력은 사용되는 액체질소탱크 와 기화기의 정격 사용압력에 따라 다르지만 통상적으로 150kg/cm2 이상일 수 있다. 상기와 같이 고압의 상태로 액체질소가 저장되기 때문에 고압의 질소를 공급하기 위한 별도의 가압장치가 필요치 않으며, 압력 조절에 의해 원하는 압력으로 질소공급이 가능하다. 질소를 액체 상태로 저장하게 되면 많은 양의 질소를 적은 공간에 저장시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 액체질소공급라인(620)은 액체를 유동시키기 위한 통상의 관상으로 이루어지며, 일단은 상기 액체질소탱크(610)에 연결되고, 타단은 상기 질소기화부(700)에 연결될 수 있다. 상기 액체질소라인(620)을 통해 상기 액체질소탱크(610)에 저장되어 있는 액체질소가 상기 질소기화부(700)에 공급된다. 상기 액체질소라인(620) 상으로는 고압의 액체질소가 유동하기 때문에 필요에 따라 연결부에 실링부재를 구비할 수 있음은 자명하다.
상기 질소기화부(700)는 질소기화장치(710) 및 기체질소라인(720)으로 구성된다. 상기 질소기화장치(710)는 상기 액체질소라인(620)으로부터 고압의 액체질소를 공급받아 기체질소로 전환시켜 상기 기체질소라인(720)으로 고압의 기체질소를 공급하는 역할을 수행한다. 상기 질소기화장치(710)는 액체질소를 기화시키기 위한 통상의 구성이 적용될 수 있다.
상기 질소기화장치(710)는 직렬로 다수 개가 구비될 수 있다. 상기 질소기화장치(710)를 다수 개 구비하게 되면, 액체질소의 기화 효율을 높일 수 있다.
상기 기체질소라인(720)은 기체를 유동시키기 위한 통상의 관상으로 이루어지며, 일단은 상기 질소기화장치(710)에 연결되고, 타단은 상기 질소필터부(800)에 연결될 수 있다. 상기 기체질소라인(720)을 통해 상기 질소기화장치(710)로부터 공급되는 고압의 기체질소를 상기 질소필터부(800)에 공급하게 된다. 상기 기체질소라인(720) 상으로는 고압의 기체질소가 유동하기 때문에 필요에 따라 연결부에 실링부재를 구비할 수 있음은 자명하다.
상기 질소필터부(800)는 질소필터라인(810)과 고압질소필터(820)로 구성된다.
상기 질소필터라인(810)은 기체를 유동시키기 위한 통상의 관상으로 이루어지며, 일단은 상기 기체질소라인(720)에 연결되고, 타단은 상기 제어부(400)에 연결될 수 있다. 상기 고압질소필터(820)는 상기 질소필터라인(810)상에 설치되며, 상기 질소필터라인(810)을 유동하는 고압의 기체질소에 포함되어 있는 유해성분 즉 기름이나, 먼지 또는 금속파편 등을 필터링하는 역할을 수행한다.
상기와 같은 구성에 의해 산소와 질소를 제어부(400)에 공급함으로써, 대기와 같은 조건의 혼합기체를 생성할 수 있게 되고, 상기 제어부(400)를 통해 산소와 질소의 혼합비를 조절하여 혼합기체의 산소농도를 정밀하게 조절함은 물론 혼합기체의 공급압력까지 제어 가능하게 되는 것이다. 순수한 기체산소만을 제어부(400)를 통해 제어하여 챔버부(500)에 공급할 경우 챔버부(500) 내부에 산소농도가 100프로까지 근접하게 올라갈 수 있고, 챔버부(500) 내부의 사용자가 산소중독증을 일으킬 수 있기 때문에 상기와 같은 구성이 적용될 수 있다. 이에 대한 제어부(400)의 상세 구성은 다음과 같다.
상기 제어부(400)는 제1 레귤레이터(411), 제2 레귤레이터(412), 제1 유량조절기(421), 제2 유량조절기(422), 제어가스매니폴드(430), 제어밸브(440), 및 가스온도제어부(450)를 포함하여 이루어진다.
상기 제어부(400)는 상기 산소필터부(300) 및 질소필터부(800)로부터 고압의 기체산소와 고압의 기체질소를 공급받아 사용자의 입력 값에 따라 조절된 혼합 기체를 상기 챔버부(500)로 공급하게 된다. 즉 세팅된 압력 값으로 고압의 기체산소 및 기체질소를 감압시키고, 세팅된 산소농도로 기체산소와 기체질소를 혼합하고, 세팅된 온도로 혼합기체의 온도를 조절하여 상기 챔버부(500)로 공급하게 된다.
상기 제1 레귤레이터(411)는 상기 산소필터라인(310)의 후단에 연결된다. 상기 산소필터라인(310)을 통해 공급되는 고압의 기체산소는 상기 제1 레귤레이터(411)를 통해 정해진 압력으로 감압된다. 상기 제1 레귤레이터(411)는 기체의 압력을 조절할 수 있는 통상의 레귤레이터 구성이 적용될 수 있다.
상기 제1 유량조절기(421)는 상기 제1 레귤레이터(411)의 후단에 연결된다. 상기 제1 레귤레이터(411)를 통해 공급되는 기체산소는 상기 제1 유량조절기(421)를 통해 유량이 조절된다. 이는 상기 챔버부(500)로 공급되는 혼합 기체의 산소농도를 조절하기 위함이다. 상기 제1 유량조절기(421)는 기체의 유량을 조절할 수 있는 통상의 MFC(Mass Flow Controller)의 구성이 적용될 수 있다.
상기 제2 레귤레이터(412)는 상기 질소필터라인(810)의 후단에 연결된다. 상기 질소필터라인(810)을 통해 공급되는 고압의 기체질소는 상기 제2 레귤레이터(412)를 통해 정해진 압력으로 감압된다. 상기 제2 레귤레이터(412)는 기체의 압력을 조절할 수 있는 통상의 레귤레이터 구성이 적용될 수 있다.
상기 제2 유량조절기(422)는 상기 제2 레귤레이터(412)의 후단에 연결된다. 상기 제2 레귤레이터(412)를 통해 공급되는 기체질소는 상기 제2 유량조절기(422)를 통해 유량이 조절된다. 이는 상기 챔버부(500)로 공급되는 혼합 기체의 질소농도를 조절하기 위함이다. 상기 제2 유량조절기(422)는 기체의 유량을 조절할 수 있는 통상의 MFC(Mass Flow Controller)의 구성이 적용될 수 있다.
상기 제어가스매니폴드(430)는 상기 제1 유량조절기(421)의 후단과 상기 제2 유량조절기(422)의 후단에 각각 연결될 수 있다. 따라서 상기 제어가스매니폴드(430)는 상기 제1 유량조절기(421)로부터 기체산소를 공급받고, 상기 제2 유량조절기(421)로부터 기체질소를 공급받아 혼합하여 혼합 기체를 생성하는 역할을 수행한다.
상기 제어가스매니폴드(430)에는 병렬로 구비되는 다수의 혼합기체공급라인(431)이 구비될 수 있다. 상기 혼합기체공급라인(431)은 기체를 유동시키기 위한 통상의 관상으로 이루어지며, 일단은 상기 제어가스매니폴드(430)에 연결되고, 타단은 상기 가스온도제어부(450)에 연결될 수 있다. 상기 혼합기체공급라인(431)을 통해 복수 개의 챔버부(500)에 혼합 기체를 공급할 수 있게 된다.
이때 상기 혼합기체공급라인(431) 상에는 제어밸브(440)가 각각 구비될 수 있다. 상기 제어밸브(440)는 상기 혼합기체공급라인(431)을 개방 또는 밀폐하여 복수 개의 챔버부(500)의 공급되는 혼합기체를 제어하게 된다. 즉 사용하지 않는 챔버부(500)와 연결되는 혼합기체공급라인(431)의 혼합기체 공급을 차단시키는 역할을 수행한다.
상기 기체온도제어부(450)는 온도제어라인(451)과 제어탱크(452)로 구성된다. 상기 온도제어라인(451)은 일단이 상기 혼합기체공급라인(431)에 각각 연결될 수 있도록 복수 개 구비된다. 상기 온도제어라인(451)은 상기 제어탱크(452)의 내부에 수용되도록 구성되며, 일단에서 혼합기체를 공급받아 상기 제어탱크(452)내에서 상기 혼합기체를 열 교환 시킨 후 후단으로 온도가 조절된 혼합기체를 공급하게 된다. 따라서 상기 온도제어라인(451)의 일단부는 상기 제어탱크(452)를 관통하여 외부에 노출되고, 타단부 역시 상기 제어탱크(452)를 관통하여 외부에 노출되도록 구성된다. 상기 온도제어라인(451)의 타단은 각각의 챔버부(500)에 연결된다. 이때, 상기 제어탱크(452)의 내부에 위치하는 온도제어라인(451)은 열 교환 효율을 높이기 위해 지그재그 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 제어탱크(452)의 내부에는 물과 같은 액체가 충진될 수 있다. 따라서 상기 제어탱크(452)의 내부에 충진되는 액체를 가열 또는 냉각 하여 원하는 온도로 조절한 후 상기 제어탱크(452)의 내부에 위치한 온도제어라인(451) 상을 유동하는 혼합 기체와 열 교환 하여 혼합 기체의 온도를 제어하게 된다. 이때, 상기 기체온도제어부(450)는 상기 혼합기체공급라인(431)의 수만큼 각각 구비되어 각각의 챔버부(500)에 공급되는 혼합기체의 온도를 개별적으로 제어 가능하게 된다.
상기 챔버부(500)는 본체(510), 공급라인(520), 순환라인(530), 필터부(542) 및 모니터링부(550)를 포함하여 이루어진다.
상기 본체(510)는 내부에 공간이 형성되도록 함체 상으로 이루어진다. 상기 본체(510)는 상기 제어부(400)에서 공급되는 산소농도가 조절된 혼합 기체를 내부에 유입시키고 일정압력을 유지할 수 있도록 구성된다. 상기 본체(510)는 외면에 형성되는 흡입구(511)를 통해 산소농도가 조절된 혼합기체를 유입 받게 된다. 또한, 상기 본체(510)는 외면에 형성되는 순환구(512)를 통해 본체(510)내 혼합기체를 외부로 배출시키게 된다. 이때 상기 흡입구(511)와 순환구(512)는 순환 효율을 높이기 위해 최대한 이격 형성되는 것이 바람직하다. 아울러 상기 본체(510)에는 출입을 위한 도어(미도시)가 형성될 수 있고, 내부의 압력이 높아졌을 때 상기 도어의 오픈이 불가능하기 때문에 비상시 상기 본체(510) 내부의 압력을 감압하고 도어를 오픈시키기 위한 비상감압도어(513)가 구비된다.
상기 공급라인(520)은 기체를 유동시키기 위한 통상의 관상으로 이루어지며, 일단은 상기 온도제어라인(451)의 타단에 연결되고, 타단은 상기 본체(500)의 흡입구(511)에 연결될 수 있다. 상기 공급라인(520)을 통해 상기 제어부(400)로부터 공급되는 산소농도가 조절된 혼합기체를 상기 본체(500) 내부에 공급하게 된다. 상기 공급라인(520) 상에는 가압밸브(521)가 구비될 수 있다. 상기 가압밸브(521)는 공급라인(520)을 밀폐 또는 개방하도록 통상의 밸브 구성이 적용될 수 있다. 상기 가압밸브(521)의 개방에 의해 상기 본체(510) 내부의 압력을 가압시키거나 밀폐에 의해 상기 본체(510) 내부의 압력을 유지시키게 된다.
또한, 상기 공급라인(520) 상에는 감압밸브(522)가 구비될 수 있다. 상기 감압밸브(522)는 상기 가압밸브(521)의 후단에 구비될 수 있다. 상기 감압밸브(522)는 상기 공급라인(520)과 외부로 연결되는 감압라인(미도시)을 밀폐 또는 개방하도록 통상의 밸브 구성이 적용될 수 있다. 상기 감압밸브(522)의 개방에 의해 상기 본체(510) 내부의 압력을 감압시키거나 밀폐에 의해 상기 본체(510) 내부의 압력을 유지시키게 된다.
상기 순환라인(530)은 일단이 상기 순환구(512)에 연결되고, 타단이 상기 공급라인(520) 상에 연결될 수 있다. 상기 순환라인(530)을 통해 상기 순환구(512)에서 배출되는 공기를 상기 공급라인(520)으로 재공급하여 상기 본체(510) 내부의 혼합 기체를 계속 순환 시키게 된다. 이때 상기 순환라인(530)의 타단은 상기 공급라인(520)상에 연결되되, 상기 가압밸브(521)의 후단에 연결될 수 있다. 또한 상기 순환라인(530)상에는 순환부(541)가 구비될 수 있다. 상기 순환부(541)는 기체를 유동시키기 위한 팬 또는 펌프가 적용될 수 있다. 상기 순환부(541)는 상기 순환라인(530)내부를 유동하는 혼합 기체를 강제 순환시켜 순환효율을 높이는 역할을 수행한다.
본 발명은 사용자의 호흡으로 인해 발생할 수 있는 수분 및 탄소를 제거하기 위해 다음과 같은 구성을 갖게 된다. 상기 순환부(541)의 후단에는 필터부(542)가 구비될 수 있다. 상기 필터부(542)는 상기 순환라인(530)의 내부를 유동하는 혼합 기체의 수분 및 탄소를 제거하여 쾌적한 산소를 본체(510)로 공급하도록 하는 역할을 수행한다. 이때 상기 필터부(542)는 상기 순환팬(541)의 후단에 연결되도록 하여 필터링 효율을 높일 수 있다. 상기 필터부(542)는 제습을 위해 실리카켈이 사용될 수 있으며, 탄소 제거를 위해 13X제올라이트를 통해 탄소를 흡착 하여 필터링할 수 있다.
상기 순환라인(530) 상에는 순환밸브(531)가 구비될 수 있다. 상기 순환밸브(531)는 순환라인(530)을 밀폐 또는 개방하도록 통상의 밸브 구성이 적용될 수 있다. 상기 순환밸브(531)의 개방에 의해 상기 본체(510) 내부의 공기를 순환시키게 되고, 밀폐에 의해 상기 본체(510) 내부의 공기의 유동을 막는다. 또한, 상기 본체(510) 내부를 가압 할 경우 상기 순환밸브(531)를 밀폐하여 가압 효율을 높이게 된다.
상기 모니터링부(550)는 상기 본체(510)의 외면에 설치된다. 상기 모니터링부(550)는 모니터링라인(551), 제3 레귤레이터(552), 에어밸브(553), 이산화탄소농도센서(554), 산소농도센서(555) 및 압력센서(556)로 구성된다. 상기 모니터링라인(551)은 관상으로 일단이 상기 본체(510)의 외면을 관통하고 타단이 상기 이산화탄소농도센서(554) 및 산소농도센서(555)에 연결된다. 따라서 상기 모니터링라인(551)은 본체(510) 내부 혼합기체의 일부를 유입 받아 상기 이산화탄소농도센서(554) 및 산소농도센서(555)에 공급하게 된다. 상기 이산화탄소농도센서(554) 및 산소농도센서(555)는 이산화탄소의 농도와 산소의 농도를 측정할 수 있는 통상의 센서가 적용될 수 있다. 이때 상기 이산화탄소농도센서(554) 및 산소농도센서(555)는 고가의 고압용 센서가 아닌 일반적인 대기압용 센서를 적용시키기 위해 본 발명은 다음과 같은 구성을 갖게 된다.
상기 모니터링라인(551) 상에는 제3 레귤레이터(552)가 구비되고, 상기 제3 레귤레이터(552)의 후단에는 에어밸브(553)가 구비된다. 상기 제3 레귤레이터(552)는 상기 이산화탄소농도센서(554) 및 산소농도센서(555)로 공급되는 혼합 기체의 압력을 감압 시키며, 상기 에어밸브(553)는 상기 모니터링라인(551)을 밀폐 또는 개방하여 상기 제3 레귤레이터(552)를 통해 감압된 혼합 기체를 차단 또는 유동시키게 된다. 이는 상기 본체(510) 내부 기압이 일반적으로 대기압인 1기압 보다 높기 때문에 대기압에서 작동되는 일반적인 센서는 작동이 불가능하다. 또한 고압에서 작동되는 고압용 센서는 고가로 비용적인 부담이 커진다. 그러므로 상기 모니터링라인(551)으로 공급되는 고압의 혼합 기체를 상기 제3 레귤레이터(552)를 통해 감압한 후 에어밸브(553)를 통해 상기 이산화탄소농도센서(554) 및 산소농도센서(555)로 공급하게 되면 일반적인 센서를 적용시켜 이산화탄소의 농도와 산소농도를 측정할 수 있게 된다.
상기 압력센서(556)는 상기 본체(510)의 외면에 형성되어, 상기 본체 내부 혼합기체의 일부를 유입 받아 본체(510) 내부의 압력을 모니터링하게 된다. 상기 압력센서(556)를 통해 상기 본체(510) 내부의 압력이 설정 압력보다 상승할 경우 상기 가압밸브(521)를 제어하여 압력의 상승을 막을 수 있고, 상기 본체(510)의 리크 또는 기타이유로 설정 압력보다 낮아질 경우 가압밸브(521)를 제어하여 설정압력을 유지시킬 수 있게 된다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
100 : 액체산소부 110 : 액체산소탱크
120 : 액체산소라인
200 : 산소기화부 210 : 산소기화장치
220 : 기체산소라인
300 : 산소필터부 310 : 산소필터라인
320 : 고압산소필터
400 : 제어부 411 : 제1 레귤레이터
412 : 제2 레귤레이터 421 : 제1 유량조절기
422 : 제2 유량조절기 430 : 제어가스매니폴드
431 : 혼합기체공급라인 440 : 제어밸브
450 : 가스온도제어부 451 : 온도제어라인
452 : 제어탱크
500 : 챔버부 510 : 본체
511 : 흡입구 512 : 순환구
513 : 감압도어
520 : 공급라인 521 : 가압밸브
522 : 감압밸브 530 : 순환라인
531 : 순환밸브 541 : 순환부
542 : 필터부 550 : 모니터링부
551 : 모니터링라인 552 : 제3 레귤레이터
553 : 에어밸브 554 : 이산화탄소농도센서
555 : 산소농도센서 556 : 압력센서
600 : 액체질소부 610 : 액체질소탱크
620 : 액체질소라인
700 : 질소기화부 710 : 질소기화장치
720 : 기체질소라인
800 : 질소필터부 810 : 질소필터라인
820 : 고압질소필터

Claims (12)

  1. 액체산소가 저장되는 액체산소탱크(110)를 포함하는 액체산소부(100);
    액체질소가 저장되는 액체질소탱크(610)를 포함하는 액체질소부(600);
    상기 액체산소부(100)의 액체산소를 공급받아 기화시켜 기체산소를 후단으로 공급하는 산소기화부(200);
    상기 액체질소부(600)의 액체질소를 공급받아 기화시켜 기체질소를 후단으로 공급하는 질소기화부(700);
    상기 산소기화부(200) 및 상기 질소기화부(700)의 후단에 연결되어 액체산소 및 액체질소를 공급받아 감압시키고 혼합하여 형성되는 혼합 기체를 후단으로 공급하는 제어부(400); 및
    상기 제어부(400)의 혼합 기체를 공급받아 일정 압력으로 내부에 유입시키는 챔버부(500);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소 챔버.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버부(500)는 복수 개가 구비되며, 각각의 챔버부(500)는 제어부(400)에 연결되어 제어부(400)의 제어에 의해 혼합 기체를 분배받는 것을 특징으로 하는 산소 챔버.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부(400)는,
    상기 산소기화부(200)에서 기체산소를 공급받아 감압시켜 후단으로 공급하는 제1 레귤레이터(411);
    상기 질소기화부(800)에서 기체질소를 공급받아 감압시켜 후단으로 공급하는 제2 레귤레이터(412);
    상기 제1 레귤레이터(411)에서 감압된 기체산소를 공급받아 유량을 조절하여 후단으로 공급하는 제1 유량조절기(421);
    상기 제2 레귤레이터(412)에서 감압된 기체질소를 공급받아 유량을 조절하여 후단으로 공급하는 제2 유량조절기(422);
    상기 제1 유량조절기(421)와 제2 유량조절기(422)의 후단에 연결되며, 기체산소와 기체질소를 공급받아 혼합하여 혼합기체를 생성하는 제어가스매니폴드(430);
    일단이 상기 제어가스매니폴드(430)에 연결되어 상기 혼합기체를 공급받아 후단으로 공급하기 위해 병렬로 다수 개 형성되는 혼합기체공급라인(431); 및
    상기 혼합기체공급라인(431) 상에 각각 구비되어 상기 혼합기체공급라인(431)을 밀폐 또는 개방하기 위한 제어밸브(440);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소 챔버.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부(400)는,
    상기 혼합기체공급라인(431)의 후단에 설치되며, 상기 혼합기체공급라인(431)을 통해 공급되는 혼합 기체를 쿨링 또는 히팅하여 혼합 기체의 온도를 조절하기 위해 상기 혼합기체공급라인(431)의 수만큼 각각 구비되는 가스온도제어부(450)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소 챔버.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 챔버부(500)는,
    내부에 공간이 형성되고, 외면에 산소흡입구(511)가 형성되는 함체 상의 본체(510);
    일단이 상기 제어부(400)에 연결되고, 타단이 상기 본체(510)의 산소흡입구(511)에 연결되어 상기 제어부(400)에서 공급되는 혼합 기체를 상기 본체(510) 내부로 공급하기 위한 산소공급라인(520); 및
    상기 산소공급라인(520) 상에 구비되어 산소공급라인(520)을 밀폐 또는 개방하는 산소가압밸브(521);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소 챔버.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 챔버부(500)는,
    상기 본체(510) 외면에 형성되는 순환구(512);
    일단이 상기 순환구(512)에 연결되고, 타단이 상기 산소공급라인(520) 상에 연결되어 본체(510) 내부의 공기를 산소공급라인(520)으로 순환시키기 위한 순환라인(530);
    상기 순환라인(530) 상에 구비되어 상기 순환라인(530) 내부의 공기를 강제 유동시키기 위한 순환팬(541); 및
    상기 순환라인(520) 상의 상기 순환팬(541) 후단에 구비되어 순환라인(520)을 밀폐 또는 개방하는 순환밸브(531);
    이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 산소 챔버.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 순환라인(530) 상에는,
    상기 순환라인(530)을 유동하는 혼합 기체의 수분 및 탄소를 제거하기 위한 필터부(542)가 구비되되, 상기 필터부(542)는 상기 순환팬(541)의 후단에 구비되는 것을 특징으로 하는 산소 챔버.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 산소공급라인(520) 상에는,
    상기 산소공급라인(520) 내부를 유동하는 혼합 기체의 압력을 감압시키기 위한 감압밸브(522)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 산소 챔버.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 본체(510)에는,
    상기 본체(510) 내부의 압력을 감압시키기 위한 감압도어(513)가 외면에 구비되는 것을 특징으로 하는 산소 챔버.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 챔버부(500)에는,
    상기 본체(510)의 외면에 형성되어, 상기 본체 내부 혼합기체의 일부를 유입 받아 후단으로 공급하기 위한 모니터링라인(551)과,
    상기 모니터링라인(551) 상에 설치되어 상기 모니터링라인(511)을 통해 공급되는 혼합기체의 감압을 위한 제3 레귤레이터(552)와,
    상기 모니터링라인(551) 상의 상기 제3 레귤레이터(552)의 후단에 설치되어 상기 모니터링라인(511)을 밀폐 또는 개방하는 에어밸브(553)와,
    상기 모니터링라인(551)의 후단에 설치되는 이산화탄소농도센서(554) 및 산소농도센서(555)를 포함하는 모니터링부(550);
    가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 산소 챔버.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 모니터링부(500)는,
    상기 본체(510)의 외면에 형성되어, 상기 본체 내부 혼합기체의 일부를 유입 받아 본체(510) 내부의 압력을 모니터링 하기 위한 압력센서(556)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소 챔버.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 산소 챔버는,
    상기 산소기화부(200)와 상기 제어부(400) 사이에 설치되며, 상기 산소기화부(200)에서 기체산소를 공급받아 필터링하여 상기 제어부(400)로 공급하는 산소필터부(300); 및
    상기 질소기화부(700)와 상기 제어부(400) 사이에 설치되며, 상기 질소기화부(700)에서 기체질소를 공급받아 필터링하여 상기 제어부(400)로 공급하는 질소필터부(800);
    가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 산소 챔버.
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