KR20140036925A - Oxygen enrichment device - Google Patents

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KR20140036925A
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진봉연
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(주) 선바이오투
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Abstract

The present invention provides an oxygen enriching apparatus that is compact and thin. The oxygen enriching apparatus comprises: a pair of adsorption cases (21) filled with an adsorbent; an oxygen-enriched gas suction pump (7) for sucking and supplying a gas of which the oxygen concentration is increased due to the adsorption of nitrogen in the air onto the adsorbent; a nitrogen-enriched gas suction pump (6) for sucking and exhausting a gas of which the nitrogen concentration is increased due to the release of nitrogen that has been adsorbed onto the adsorbent in the adsorption cases; a motor (4) for driving the two suction pumps; and a flow passage switching unit (12) for switching flow passages to each of the adsorption cases. The oxygen enriching apparatus adsorbs nitrogen from the air to enrich oxygen by pressure swing adsorption. The pair of adsorption cases (21) are disposed in parallel with each other. When the axial direction of the adsorption case is an X-axial direction and the direction parallel with the adsorption case is a Y-axial direction, a motor and the two adsorbing pumps are sequentially arranged from the pair of adsorption cases in the Y-axial direction. The two adsorption pumps are disposed in parallel with the X-axial direction with a driving shaft (4a) of the motor therebetween. The flow passage switching device is adjacent to the motor and the nitrogen-enriched gas suction pump.

Description

산소 농축 장치{OXYGEN ENRICHMENT DEVICE}OXYGEN ENRICHMENT DEVICE [0001]

본 발명은, 공기중의 질소를 흡착제로 흡착함으로써, 산소 농도가 높은 기체를 제조하여 공급하는 산소 농축 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an oxygen concentration apparatus for producing and supplying a gas having a high oxygen concentration by adsorbing nitrogen in air with an adsorbent.

이와 같은 산소 농축 장치로서 압력 스윙 흡착(Pressure Swing Adsorption , PSA) 방법을 이용한 장치가 종래부터 알려져 있다. 그리고, 이 압력 스윙 흡착 방법을 사용한 휴대용 산소 농축 장치는, 예를 들어, 일본공개특허 특개 2008－148859호 공보(특허 문헌1)에 기재되어 있다.
As such an oxygen concentration apparatus, an apparatus using a pressure swing adsorption (PSA) method has been known. A portable oxygen concentration apparatus using this pressure swing adsorption method is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-148859 (Patent Document 1).

일본공개특허 특개2008－148859호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-148859

해결하려고 하는 문제점은, 특허문헌 1에 기재된 산소 농축 장치는 휴대용이지만, 여전히 꽤 크다는 점이다.
The problem to be solved is that the oxygen concentration device described in Patent Document 1 is portable, but it is still quite large.

본 발명의 산소 농축 장치는, 흡착제를 충전한 한 쌍의 흡착통(21)과 이 흡착통에 도입된 공기의 질소가 흡착제로 흡착되어 산소 농도가 상승한 산소 농축 기체를 흡입하여 공급하는 산소 농축 기체용 흡입 펌프(7)와, 상기 흡착통의 흡착제에 흡착된 질소가 방출되어 질소 농도가 상승한 질소 농축 기체를 흡입하여 배기하는 질소 농축 기체용 흡입 펌프(6)와, 상기 산소 농축 기체용 흡입 펌프 및 질소 농축 기체용 흡입 펌프를 구동하는 모터(4)와, 상기 각 흡착통에 대한 공기의 공급 유로를 절환하는 유로 절환 장치(12)를 가지며, 압력 스윙 흡착 방법에 따라, 공기로부터 질소를 흡착해 산소를 농축하고, 그 산소농축기체를 공급한다. 그리고, 한 쌍의 흡착통, 2개의 흡입 펌프, 모터, 유로 절환 장치는, 산소 농축 장치의 외곽인 산소 농축 장치 케이스(1) 내에 수납되고, 한 쌍의 흡착통은 병렬로 배치되어 설치되며, 이 흡착통의 축선의 방향을 X축 방향으로 하여, 이 X축 방향에 직각 방향인 흡착통의 병렬의 방향을 Y축 방향으로 하며, 상기 X축 방향 및 Y축 방향으로 직각의 방향을 Z축 방향으로 하면, 상기 한 쌍의 흡착통으로부터 Y축 방향으로 차례차례, 상기 모터 및 상기 2개의 흡입 펌프가 배치되고 설치되며, 모터의 구동축(4a)은 모터 본체로부터 Y축 방향으로, 그리고 흡착통으로부터 이격하는 방향으로 연장되고, 2개의 흡입 펌프는, 모터의 구동축을 사이에 두고 X축 방향으로 나란히 배치되고 설치되며, 유로 절환 장치는, 모터에 X축 방향으로 인접함과 동시에, 질소 농축 기체용 흡입 펌프에 Y축 방향으로 인접하고, 산소 농축 장치 케이스의 내부 공간은, 칸막이 벽(16)에 의하여 상기 2개의 흡입 펌프, 모터, 유로 절환 장치가 배치되고 설치되는 펌프실(17)과, 흡착통이 배치되고 설치되는 흡착통실(18)로 구획된다.An oxygen concentration apparatus of the present invention comprises a pair of adsorption columns (21) filled with an adsorbent, and an oxygen-enriched gas adsorbing and supplying an oxygen-enriched gas in which the nitrogen of the air introduced into the adsorption column is adsorbed by the adsorbent, A suction pump (6) for a nitrogen enriched gas for sucking and exhausting a nitrogen enriched gas in which the nitrogen adsorbed by the adsorbent of the adsorption column is released and the nitrogen concentration is increased, a suction pump (6) for the oxygen enriched gas, (4) for driving a suction pump for a nitrogen enriched gas, and a flow path switching device (12) for switching an air supply path for each adsorption column, wherein nitrogen is adsorbed from the air according to a pressure swing adsorption method The oxygen is concentrated, and the oxygen-enriched gas is supplied. The pair of adsorption columns, the two suction pumps, the motor, and the flow path switching device are housed in the oxygen concentration device case 1 outside the oxygen concentration device. The pair of adsorption columns are arranged in parallel, The direction of the axis of the adsorption column is the X axis direction, the direction of the adsorption column parallel to the X axis direction is the Y axis direction, and the direction perpendicular to the X axis direction and the Y axis direction is the Z axis Direction, the motor and the two suction pumps are arranged and installed in order in the Y-axis direction from the pair of adsorption cylinders, the drive shaft (4a) of the motor is moved in the Y-axis direction from the motor main body And the two suction pumps are arranged and arranged in the X-axis direction with the drive shaft of the motor interposed therebetween. The flow path switching device is disposed adjacent to the motor in the X-axis direction, Suction The inner space of the oxygen concentrator case is adjacent to the pump in the Y axis direction. The inner space of the oxygen concentrator case includes a pump chamber 17 in which the two suction pumps, the motor and the flow path switching device are arranged and installed by the partition wall 16, And an adsorption chamber 18 in which the adsorbent is disposed and installed.

또, 질소 농축 기체용 흡입 펌프는 X축 방향의 일측에, 산소 농축 기체용 흡입 펌프는 X축 방향의 타측에 위치하고, 상기 유로 절환 장치와 상기 흡착통을 접속하기 위한 파이프는, 칸막이 벽에 형성된 배관용 통로(16a)를 통하여 배치되며, 이 칸막이 벽의 배관용 통로는, 상기 모터보다 X축 방향의 상기 타측에 위치하고 있는 경우가 있다.The suction pump for the nitrogen enriched gas is located on one side in the X-axis direction, the suction pump for the oxygen enriched gas is located on the other side in the X-axis direction, and the pipe for connecting the flow path switching device and the adsorption column is formed on the partition wall And the pipe passage for the partition wall is located on the other side in the X-axis direction than the motor.

그리고, 한 쌍의 흡착통은, 산소 농축 장치 본체에 탈착 가능한 카트리지(3)에 수납되고, 이 카트리지의 X축 방향의 상기 타측의 단부에 각 흡착통의 일단부와 통하는 통기구(21a) 및 각 흡착통의 타단부와 통하는 통기구(22a)가 설치되며, 산소 농축 장치 본체에는, 카트리지의 각 통기구와 대응해 끼움 결합하는 통기구(36, 37)가 각각 설치되어 카트리지를 밀어넣음으로써 카트리지가 장착되며, 카트리지측 통기구가 본체측 통기구에 결합해, 카트리지를 인장함으로써 카트리지가 분리되어 카트리지측 통기구가 본체측 통기구로부터 이탈하는 경우가 있다.The pair of adsorption columns are accommodated in a cartridge 3 detachable from the main body of the oxygen concentrator. The other end of the cartridge in the X-axis direction has a vent hole 21a communicating with one end of each adsorption column, And a vent hole (22a) communicating with the other end of the adsorption column is provided. In the main body of the oxygen concentrator, vent holes (36, 37) corresponding to the respective vent holes of the cartridge are provided and the cartridge is mounted by pushing the cartridge , The cartridge side air vent may be detached from the main body side air vent by the cartridge side air vent being coupled to the main body side air vent and the cartridge being pulled out.

그리고, 산소 농축 장치 케이스에는, X축 방향의 상기 한편의 옆의 부분에, 상기 카트리지를 탈착하기 위한 통로(1a)가 형성된 경우가 있다.
In the oxygen concentrator case, a passage 1a for detachably mounting the cartridge may be formed on the side of the X-axis direction.

본 발명에 의하면, 산소 농축 장치의 부품인 한 쌍의 흡착통, 2개의 흡입 펌프, 모터, 유로 절환 장치가 같은 XY평면에 효율적으로 정렬되어 컴팩트화됨과 동시에, Z축 방향의 두께를 얇게 할 수가 있다. 특히, 모터 및 질소 농축 기체용 흡입 펌프에 인접하여 형성되는 공간을, 유로 절환 장치의 배치 장소로 유효하게 이용하여, 산소농축장치를 소형화할 수가 있다. 게다가, 소음원이 되는 흡입 펌프, 모터, 유로 절환 장치는 칸막이 벽으로 나뉘어진 펌프실에 배치되고 설치되므로 소음을 방지할 수가 있다.According to the present invention, the pair of adsorption columns, the two suction pumps, the motor, and the flow path switching device, which are parts of the oxygen concentration device, are efficiently aligned on the same XY plane to be compact and at the same time, have. Particularly, the space formed adjacent to the suction pump for the motor and the nitrogen-enriched gas can be effectively used as a place for arranging the flow path switching device, thereby miniaturizing the oxygen concentration device. In addition, since the suction pump, the motor, and the flow path switching device, which are noise sources, are arranged and installed in the pump chamber divided by the partition wall, noise can be prevented.

또한, 질소 농축 기체용 흡입 펌프는 X축 방향의 일측(예를 들어, 좌측)에, 산소농축기체용 흡입 펌프는 X축 방향의 타측(예를 들어, 우측)에 위치하고, 유로 절환 장치와 흡착통을 접속하기 위한 파이프는, 칸막이 벽에 형성된 배관용 개구를 통하여 배관됨으로써, 이 칸막이 벽의 배관용 개구가, 모터보다도 X축 방향의 상기 일측(예를 들어, 우측)에 위치하고 있는 경우에는, X축 방향의 일측(예를 들어, 좌측)에 위치하는 유로 절환 장치의 작동음이, 칸막이 벽의 배관용 통로(예를 들어, 우측에 위치한다)로부터 새어 나오는 것을 최대한 방지할 수가 있다.The suction pump for the nitrogen enriched gas is located on one side (for example, left side) in the X axis direction, the suction pump for the oxygen concentrator is located on the other side (for example, right side) in the X axis direction, Is piped through a pipe opening formed in the partition wall so that when the opening for piping of the partition wall is located at the one side (for example, the right side) in the X axis direction with respect to the motor, the pipe for connecting X It is possible to prevent the operation sound of the flow path switching device located on one side (for example, the left side in the axial direction) from leaking from the piping passage (for example, located on the right side) of the partition wall as much as possible.

그리고, 한 쌍의 흡착통이, 산소 농축 장치 본체에 탈착 가능한 카트리지에 수납되어, 이 카트리지를 밀어 넣음으로써 카트리지가 장착되고, 카트리지를 인장시킴으로써 카트리지가 분리되도록 구성되는 경우에는, 흡착통 안의 흡착제가 열화하더라도, 카트리지를 교환함으로써, 간단하게 대응할 수 있다.In the case where the pair of adsorption columns are accommodated in a cartridge detachable to the oxygen concentrator main body and the cartridge is mounted by pushing the cartridge and the cartridge is detached by pulling the cartridge, Even if it is deteriorated, it can be coped simply by replacing the cartridge.

그리고, 산소 농축 장치 케이스에 있어서의 X축 방향의 상기 일측 부분(예를 들어, 좌측)에, 카트리지를 탈착하기 위한 카트리지 탈착용 개구가 형성된 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 칸막이 벽의 배관용 개구(예를 들어, 우측에 위치한다)로부터 새어나온 소리가, 반대 측에 위치하는 카트리지 탈착용 개구로부터 산소 농축 장치의 외측으로 새는 것을 최대한 방지할 수가 있다.
There is a case where a cartridge detachment opening for detaching the cartridge is formed at the one side portion (for example, the left side) of the oxygen concentration device case in the X axis direction. In such a case, it is possible to prevent leakage of sound leaking from the piping opening (for example, located on the right side) of the partition wall to the outside of the oxygen concentrator from the cartridge disengagement opening located on the opposite side .

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 산소 농축 장치의 평면도이다.
도 2는 산소 농축 장치의 회로도이다.
도 3은 파이프 등의 배치를 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 본체측 접속구의 사시도이다.1 is a plan view of an oxygen concentration apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram of an oxygen concentration apparatus.
3 is an explanatory view for explaining the arrangement of pipes and the like.
4 is a perspective view of the main body side connection port.

산소 농축 장치를 컴팩트하게 함과 동시에 두께를 얇게 할 수 있도록 하는 목적을, 산소 농축 장치의 부품인 한 쌍의 흡착통, 2개의 흡입 펌프, 모터, 및 유로 절환 장치를 같은 XY평면에 효율적으로 정렬시킴으로써 실현하였다.The purpose of making the oxygen concentration device compact and at the same time reducing the thickness is to efficiently align the pair of adsorption columns, the two suction pumps, the motor, and the flow path switching device, which are components of the oxygen concentration device, .

다음으로, 본 발명에 있어서의 산소 농축 장치의 일 실시예에 대해, 도 1내지 도 4를 이용해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 산소 농축 장치의 평면도이다. 도 2는 산소농축장치의 회로도이다. 도 3은 파이프 등의 배치를 설명하기 위한 설명도이다. 도 4는 본체측 접속구의 사시도이다. 그리고, 이 산소 농축 장치는, 눕힌 상태의 「눕혀두기」또는 세운 상태의 「세워두기」로 설치할 수가 있지만, 도면에 대해서는, 「눕혀두기」의 상태로 도시되고 있다. 도 1에 대해, 파이프나 산소 농축 장치의 케이스의 상면판은 분리한 상태로 도시되어 있다. 또한, 산소 농축 장치의 설명에 대해, 도 1의 좌우 방향을 X축 방향, 도 1의 지면(紙面)상에서 X축 방향에 직각인 방향을 Y축 방향, 지면에 직각인 방향을 Z축 방향으로 한다. 그리고, 도 3에 대해, 통기구 등의 부재가 복수, Z축 방향과 겹쳐지고 있어, 유로를 그대로 기재하면 겹쳐져 이해하기 어려워지기 때문에, 유로는 겹치지 않게 어긋나도록 도시되어 있다.Next, an embodiment of the oxygen concentration apparatus according to the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 4. Fig. 1 is a plan view of an oxygen concentration apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a circuit diagram of an oxygen concentration apparatus. 3 is an explanatory view for explaining the arrangement of pipes and the like. 4 is a perspective view of the main body side connection port. The oxygen concentrator can be installed in a "lying down" state in a lying down state or a "standing up" state in a standing state, but is shown in a state of "lying down" in the drawing. 1, the upper plate of the pipe or the case of the oxygen concentrator is shown in a detached state. 1 is referred to as an X-axis direction, a direction perpendicular to the X-axis direction is referred to as a Y-axis direction on the paper surface of FIG. 1, and a direction perpendicular to the sheet is referred to as a Z-axis direction do. 3, a plurality of members such as a vent hole overlap with the Z-axis direction, and if the flow paths are described as they are, they are superimposed and difficult to understand, so that the flow paths are shifted without overlapping.

우선, 산소 농축 장치의 전체 구조를 설명한다.First, the entire structure of the oxygen concentration apparatus will be described.

이 산소 농축 장치는, 압력 스윙 흡착(Pressure Swing Adsorption , PSA) 방법을 이용한 장치이며, 도 1에 대해, 외곽인 케이스(1)의 내부 공간에는, 내측으로부터 전방측을 향하여 순차적으로, 필터(2), 카트리지(3), 모터(4), 2개의 흡입 펌프(6, 7)가 배치되어 있다. 필터(2), 모터(4) 및 흡입 펌프(6, 7)은, 케이스(1)에 고정된 기판(9)에 고정되어 있다. 이 기판(9)에는, 카트리지(3, 자세한 것은 후술할 것이다)가 접속 가능한 본체측 접속구(11)가 고정되어 있다.This oxygen concentration device is a device using a pressure swing adsorption (PSA) method. Referring to Fig. 1, in the inner space of the outer case 1, A cartridge 3, a motor 4, and two suction pumps 6 and 7 are disposed. The filter 2, the motor 4 and the suction pumps 6 and 7 are fixed to the substrate 9 fixed to the case 1. On the board 9, a main body side connection port 11 to which the cartridge 3 (to be described in detail later) can be connected is fixed.

모터(4)의 구동축(4a, 도 3 참조)은, 모터 본체로부터 Y축 방향으로 전방측에 연장된다. 이 구동축(4a)의 회전력이 링크나 캠 등의 연동기구에 의하여 진공 펌프 등의 흡입 펌프(6, 7)에 전달되어 흡입 펌프(6, 7)가 구동된다. 이 모터 구동축(4a)를 사이에 두고 배치된 2개의 흡입 펌프(6, 7)의 일측(도 1의 좌측)이 질소 농축 기체용 펌프(6)로, 타측(우측)이 산소 농축 기체용 흡입 펌프(7)이다. 또한, 모터(4)의 좌측 부근에서 질소 농축 기체용 흡입 펌프(6)의 내측에 인접하여 유로 절환 장치로서의 2개의 3방 절환 밸브(12)가 기판(9)에 고정되어 배치된다.The drive shaft 4a (see Fig. 3) of the motor 4 extends forward from the motor body in the Y-axis direction. The rotational force of the drive shaft 4a is transmitted to suction pumps 6 and 7 such as a vacuum pump by a linkage mechanism such as a link or a cam to drive the suction pumps 6 and 7. One side (left side in FIG. 1) of the two suction pumps 6 and 7 disposed with the motor drive shaft 4a interposed therebetween is connected to the nitrogen rich gas pump 6 and the other side (right side) And a pump 7. Two three-way switching valves 12 as a flow path switching device are disposed adjacent to the inside of the suction pump 6 for nitrogen enriched gas in the vicinity of the left side of the motor 4 and fixed to the substrate 9.

그리고, 모터(4), 2개의 흡입 펌프(6, 7) 및 절환 밸브(12)의 주위에는, 칸막이 벽(16)이 설치되어 케이스(1)의 내부 공간을, 모터(4), 2개의 흡입 펌프(6, 7) 및 절환 밸브 12가 배치되고 설치되는 펌프실(17)과, 카트리지(3)가 배치되고 설치되는 흡착통실(18)로에 구획된다. 또한, 칸막이 벽(16)에는, 모터(4)보다 우측 부분에, 배관용 개구(16a, 16b)가 형성된다.A partition wall 16 is provided around the motor 4, the two suction pumps 6 and 7 and the switching valve 12 so that the internal space of the case 1 is divided into a motor 4, The pump chamber 17 in which the suction pumps 6 and 7 and the switching valve 12 are disposed and installed and the suction chamber 18 in which the cartridge 3 is disposed and installed. The partition wall 16 is provided with piping openings 16a and 16b on the right side of the motor 4.

케이스(1)의 좌측의 부분에는, 카트리지(3)를 꺼내거나 또한, 장착하거나 하기 위한 개구부(1a, 도 3 참조)가 형성되고, 이 개구부(1a)에는, 도시하지 않은 커버가 자유로이 개폐 가능하게 설치된다. 또한, 카트리지(3)를 산소 농축 장치의 본체로부터 꺼내거나 장착하거나 하기 위해서, 카트리지(3)에는 손잡이(19)가 설치되어 있다. 그리고 케이스(1)의 개구부(1a)가 형성되어 있는 면과 반대측의 면(즉 우측의 면)에는, 산소 농축기체 출구(1b)가 형성되어 있다.An opening 1a (see Fig. 3) for taking out or mounting the cartridge 3 is formed in the left portion of the case 1, and a cover (not shown) is freely opened and closed Respectively. Further, in order to take out or mount the cartridge 3 from the main body of the oxygen concentrator, the cartridge 3 is provided with the handle 19. An oxygen-enriched gas outlet 1b is formed on the surface opposite to the surface on which the opening 1a of the case 1 is formed (i.e., on the right-hand side).

도 3에서, 교환 가능한 카트리지(3)의 중앙부(3a)에는, 질소를 흡착하는 예를 들면 제올라이트계의 흡착제가 수납되는 흡착통(21)이 한 쌍으로 관통하여 형성됨과 동시에, 한 쌍의 흡착통(21) 사이에는, 산소 농축 기체가 흐르는 산소 농축 기체유로(22), 및 희석용 기체가 흐르는 희석 유로(23)가 관통하여 형성된다. 또한, 상기 한 쌍의 흡착통(21)은 Y축 방향으로 병렬 배치되며 각 관통공(21, 22, 23)은 X축 방향으로 연장된다. 산소 농축 기체유로(22)와 희석 유로(23)는, 도 3에서는 알기 쉽게 Y축 방향으로 병렬 배치된 것으로 도시되어 있지만, 실제는 지면에 수직인 방향(Z축 방향)으로 병렬 배치되어 겹쳐진다.3, a central portion 3a of the replaceable cartridge 3 is formed with a pair of suction tubes 21 through which a zeolite-based adsorbent for adsorbing nitrogen, for example, Between the cylinders 21, an oxygen-enriched gas flow passage 22 through which an oxygen-enriched gas flows and a dilution flow passage 23 through which a diluent gas flows are formed. Further, the pair of adsorption columns 21 are arranged in parallel in the Y-axis direction, and the through holes 21, 22, and 23 extend in the X-axis direction. Although the oxygen-enriched gas flow path 22 and the dilution flow path 23 are shown in FIG. 3 as being arranged in parallel in the Y-axis direction, they are actually arranged in parallel in the direction (Z-axis direction) .

그리고, 관통공(21, 22, 23)의 일단부(우단부)측을 가리는 제1 커버부(3b)가 중앙부(3a)의 우측에, 그리고 타단부(좌단부)측을 가리는 제2 커버부(3c)가 중앙부(3a)의 좌측에 설치된다. 제1 커버부(3b)에는 각 관통공(21, 22, 23)과 연통하는 통기구(21a, 22a, 23a)(23a는 22a와 겹쳐져 있으므로, 도시되어 있지 않음)가 각각 돌출하여 형성된다. 제2 커버부(3c)에는, 흡착통(21)의 타단부끼리를 유량 조정 수단인 유량 조절부(26)를 통하여 연통시키는 유로(27), 각 흡착통(21)을 체크 밸브(28)를 통하여 산소 농축기체 유로(22)로 연통시키는 유로(31, 32)와, 이 2개의 유로(31, 32)는 도중에 합류하며, 이 합류한 합류로에, 희석 유로(23)의 타단부를 연통시키는 유로(33)가 형성된다. 이와 같이 하여, 카트리지(3)의 우측 단부에 설치된 통기구(21a)는 흡착통(21)의 일단부(우단부)를 통하며, 또한 통기구(22a)는 흡착통(21)의 타단부(좌단부)에 체크 밸브(28), 유로(31, 32), 산소 농축 기체유로(22)를 통해 연통된다.The first cover portion 3b covering the one end portion (right end portion) side of the through holes 21, 22 and 23 covers the right side of the central portion 3a and the second cover portion 3b covering the other end And the portion 3c is provided on the left side of the central portion 3a. The first cover portion 3b is formed with ventilation openings 21a, 22a and 23a (23a overlapped with 22a, not shown) communicating with the through holes 21, 22 and 23, respectively. The second cover portion 3c is provided with a flow path 27 for communicating the other ends of the adsorption cylinder 21 through a flow rate regulating portion 26 as a flow rate regulating means and a check valve 28, And the two flow paths 31 and 32 join together in the middle and the other end of the diluting flow path 23 is connected to the confluent flow path A flow path 33 for communicating is formed. The vent hole 21a provided at the right end of the cartridge 3 passes through one end (right end portion) of the adsorption cylinder 21 and the vent hole 22a passes through the other end of the adsorption cylinder 21 Through the check valve 28, the flow paths 31 and 32, and the oxygen-enriched gas flow path 22, respectively.

본체측 접속구(11)에는, 카트리지(3)의 각 통기구(21a, 22a, 23a)가 끼움 결합되는 끼움 결합구멍인 통기구(36, 37, 38)가 각각 함몰 형성된다. 이 본체측 접속구(11)에는, 통기구(36, 37, 38) 이외에 5개의 통기구가 형성되며, 제1 통기구(41)는 통기구(38)와 본체측 접속구(11) 내의 유로로 연통됨과 동시에 필터(2)와 접속되고, 제2 통기구(42)는 제1 통기구(41)로 본체측 접속구(11)내의 유로로 연통됨과 동시에 절환 밸브(12) 와 접속되며, 제3, 4 통기구(43, 44)는 각각 대응하는 통기구(36)와 본체측 접속구(11) 안의 유로로 연통됨과 동시에 절환 밸브(12)와 접속되고, 제5 통기구(45)는 통기구(37)와 본체측 접촉구(11) 내의 유로로 연통됨과 동시에 산소 농축 기체용 흡입 펌프(7)와 접속된다. 제2 통기구(42)~제5 통기구(45)는 Z축 방향으로 병렬되어 있으며, 도 1 및 도 3에서는 겹쳐져 있다.The main body side connection port 11 is formed with recesses 36, 37, and 38, respectively, which are fitting holes through which the respective air vents 21a, 22a, and 23a of the cartridge 3 are fitted. The main body side connection port 11 is provided with five ventilation holes in addition to the ventilation holes 36, 37 and 38. The first ventilation hole 41 is communicated with a flow path in the ventilation hole 38 and the main body side connection port 11, And the second vent hole 42 is connected to the switching valve 12 through the flow path in the main body side connection port 11 by the first vent hole 41 and the third and fourth vent holes 43, 44 are communicated with the flow path in the main body side connection port 11 and connected to the switching valve 12 respectively and the fifth vent hole 45 is communicated with the vent hole 37 and the main body side contact hole 11 And is connected to the suction pump 7 for the oxygen-enriched gas. The second to fourth vents 42 to 45 are juxtaposed in the Z-axis direction and are overlapped with each other in Fig. 1 and Fig.

그리고, 도 3에 대해, 본체측 접속구(11)와 절환 밸브(12)를 접속하는 파이프(유로)는, 칸막이 벽(16)의 배관용 개구(16a)를 통하고 있으며, 본체측 접속구(11)로 산소 농축 기체용 흡입 펌프(7)을 접속하는 유로는, 칸막이 벽(16)의 배관용 통로(16b)를 통하고 있다.3, the pipe (flow path) for connecting the main body side connection port 11 and the switching valve 12 is connected to the piping opening 16a of the partition wall 16 and the main body side connection port 11 To the suction pump 7 for the oxygen-enriched gas is connected to the piping passage 16b of the partition wall 16. As shown in Fig.

카트리지(3)를 장착할 때는, 카트리지(3)를 케이스(1)의 개구부(1a)로부터 케이스(1) 내에 삽입해, 본체측 접속구(11)를 향해 밀어 넣는다. 그러면, 카트리지(3)의 통기구(21a, 22a, 23a)가, 본체측의 본체측 접속구(11)의 통기구(36, 37, 38)에 결합해 접속된다. 한편, 카트리지(3)를 떼어낼 때에는, 카트리지(3)를 잡아 당기면, 카트리지(3)의 통기구(21a, 22a, 23a)와 본체측 접속구(11)의 통기구(36, 37, 38)와의 접속이 빗나가며 이탈한다.When the cartridge 3 is to be mounted, the cartridge 3 is inserted into the case 1 through the opening 1a of the case 1 and is pushed toward the main body side connection port 11. Then, the vents 21a, 22a, and 23a of the cartridge 3 are connected to the vents 36, 37, and 38 of the main body side connection port 11 on the main body side. On the other hand, when the cartridge 3 is pulled out, when the cartridge 3 is pulled out, the connection between the air vents 21a, 22a, 23a of the cartridge 3 and the air vents 36, 37, It deviates and deviates.

이와 같이 구성된 산소 농축 장치에 전원이 들어 오면, 흡입 펌프(6, 7)가 가동한다. 도 2에서, 이 흡입 펌프(6, 7)는 유로의 하류측 단부에 설치되므로, 그보다 상류의 유로(즉, 대부분의 유로)는 부압(즉, 대기압 이하)이 되어, 공기가 필터(2)를 통해 빨려 들여가도록 도입되어 상류로부터 하류로 흐른다.When power is supplied to the oxygen concentrator constructed as described above, the suction pumps 6 and 7 are activated. 2, the suction pumps 6 and 7 are provided at the downstream end of the flow path, so that the flow path upstream of the flow path (i.e., most of the flow paths) becomes negative pressure To flow from the upstream to the downstream.

그리고, 공기는 필터(2), 본체측 접속구(11)의 제1 통기구(41)으로부터 본체측 접속구(11) 내의 유로로 흘러들어, 그 일부가 카트리지(3)의 희석 유로(23)로 흐름과 동시에, 다른 대부분이 절환 밸브(12)로 흘러든다. 이 절환 밸브(12)는 적절히 절환되지만, 도 2에 도시된 상태에서는, 필터(2)로부터의 공기는 좌측의 흡착통(21)에 도입된다. 그리고 도 2의 상태로부터 절환 밸브(12)가 완전히 교체되면, 필터(2)로부터의 공기는 우측의 흡착통(21)에 도입된다.The air flows from the first vent hole 41 of the filter 2 and the main body side connection port 11 to the flow path in the main body side connection port 11 so that a part thereof flows into the dilution flow path 23 of the cartridge 3 And most of the other flows to the switching valve 12. The switching valve 12 is appropriately switched, but in the state shown in Fig. 2, the air from the filter 2 is introduced into the adsorption column 21 on the left side. When the switching valve 12 is completely replaced from the state shown in Fig. 2, the air from the filter 2 is introduced into the adsorption column 21 on the right side.

그리고, 흡착통(21)으로 도입된 공기는, 그 질소 성분이 흡착제로 흡수되어 산소 농도가 상승하여 산소 농축 기체가 된다. 이 산소 농축 기체는 극히 일부가 유량 조절부(26)을 통하여, 타측(즉, 우측)의 흡착통(21)으로 유입하고, 다른 산소 농축 기체는 체크 밸브(28)를 통하여 카트리지(3)의 산소 농축 기체유로(22)로 흘러든다. 이 산소 농축 기체는, 산소 농축 기체유로(22)로 흘러들기 전에 희석 유로(23)로부터의 공기로 희석되며, 희석된 산소 농축 기체는 카트리지(3)의 산소 농축 기체유로(22), 체크 밸브(13), 산소 농축 기체용 흡입 펌프(7) 및 체크 밸브(13)를 통하여, 산소 농축 기체 출구(1b)로 흐른다. 이 산소 농축 기체 출구(1b)에는, 산소 마스크나 캐뉼라 등의 산소 흡입 용구(53)가 자유로이 탈착 가능하게 접속되며, 산소 농축 기체가 산소 흡입 용구(53)로 공급된다.Then, the air introduced into the adsorption column 21 is absorbed by the adsorbent, so that the oxygen concentration increases and becomes an oxygen-enriched gas. The oxygen enriched gas flows into the adsorption column 21 on the other side (i.e., the right side) through the flow rate regulating section 26 and the other oxygen enriched gas flows into the adsorption column 21 through the check valve 28 And flows into the oxygen-enriched gas flow path (22). The oxygen enriched gas is diluted with the air from the diluting passage 23 before flowing into the oxygen enriched gas passage 22 and the diluted oxygen enriched gas is introduced into the oxygen enriched gas passage 22 of the cartridge 3, (13), the oxygen concentrate gas suction pump (7) and the check valve (13) to the oxygen-enriched gas outlet (1b). An oxygen suction device 53 such as an oxygen mask or cannula is freely detachably connected to the oxygen-enriched gas outlet 1b, and an oxygen-enriched gas is supplied to the oxygen-

한편, 우측의 흡착통(21)은, 질소 농축 기체용 흡입 펌프(6)로 기체가 흡입되며 큰 부압이 되고, 흡착제는 흡착한 질소를 방출하여, 질소 농축 기체가 생성된다. 그리고, 이 질소 농축 기체는, 유량 조절부(26)을 통하여 도입된 산소 농축 기체와 함께 절환 밸브(12), 체크 밸브(51), 질소 농축 기체용 흡입 펌프(6), 체크 밸브(51)를 통하여 배기된다.On the other hand, in the adsorption column 21 on the right side, the gas is sucked by the suction pump 6 for the nitrogen-enriched gas and becomes a large negative pressure, and the adsorbent releases the adsorbed nitrogen, and a nitrogen-enriched gas is produced. The nitrogen-enriched gas is introduced into the oxygen-enriched gas through the switching valve 12, the check valve 51, the suction pump 6 for the nitrogen-enriched gas, the check valve 51, .

그리고, 절환 밸브(12)가 절환되면, 좌측의 흡착통(21)에서 질소 농축 기체가 생성되어 질소농축 기체용 흡입 펌프(6)을 통해 배기되고, 한편 우측의 흡착통(21)에서 산소 농축 기체가 생성되어 산소 농축 기체용 흡입 펌프(7)을 통해 산소 흡입 용구(53)로 공급된다.When the switching valve 12 is switched, a nitrogen-enriched gas is generated in the adsorption column 21 on the left side and exhausted through the suction pump 6 for nitrogen enriched gas. On the other hand, in the adsorption column 21 on the right side, Gas is generated and supplied to the oxygen suction tool 53 through the suction pump 7 for oxygen enriched gas.

이와 같이 하여, 흡착통(21)의 흡착제로, 질소의 흡착·방출이 반복된다. 그리고, 질소의 흡착·방출의 반복으로 흡착제가 열화하기 때문에, 흡착제를 교환할 필요가 생긴다. 흡착제의 교환은 숙련자가 아닌 사람은 곤란하기 때문에, 흡착통을 분리하지 않으면 흡착통이 장착된 산소 농축 장치의 본체를 공장에 보내 새로운 흡착제를 충전받을 필요가 있었다. 이 실시예의 경우에는, 간단하게 탈착 가능한 카트리지(3)에 흡착통(21)이 설치되어 있으므로, 흡착제가 열화했을 때에는, 낡은 카트리지(3)을 떼어내 새로운 카트리지(3)로 교환함으로써 대응할 수가 있다.In this way, adsorption / release of nitrogen is repeated with the adsorbent of the adsorption column 21. Since the adsorbent is deteriorated by repetition of adsorption / discharge of nitrogen, it is necessary to exchange the adsorbent. Since it is difficult for a person who is not an expert to replace the adsorbent, unless the adsorption column is separated, it is necessary to send the main body of the oxygen concentrator equipped with the adsorption column to the factory to charge the new adsorbent. In this embodiment, since the adsorption cylinder 21 is provided in the detachable cartridge 3, when the adsorbent deteriorates, the old cartridge 3 can be removed and replaced with a new cartridge 3 .

이상, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예로 한정되는 것은 아니고, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서, 여러 가지의 변경을 실시하는 것이 가능하다. 본 발명의 변경예를 아래와 예시한다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the above embodiments, but various modifications can be made within the scope of the present invention described in the claims. Modifications of the invention are illustrated below.

(1) 산소 농도의 희석은, 카트리지(3)내에서 행해지고 있지만, 카트리지(3)의 외측에서 실시하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 카트리지(3)의 희석 유로(23)는 불필요하다.(1) The oxygen concentration is diluted in the cartridge 3, but it can also be performed outside the cartridge 3. [ In this case, the dilution flow path 23 of the cartridge 3 is unnecessary.

(2) 유로 절환 장치는, 2개의 삼방 절환 밸브(12)로 구성되어 있지만, 흐름을 절환하는 것이 가능하면, 그 구성은 적절히 변경할 수 있다.(2) The flow path switching device is composed of two three-way switching valves 12, but if the flow can be switched, the configuration can be appropriately changed.

(3) 본체측 접속구나 카트리지의 구조는, 본체측 접속구의 통기구가 대응하는 카트리지의 통기구와 접속 가능하다면, 적절히 변경할 수 있다. 또, 카트리지(3)의 통기구가 돌출한 '수[雄]'로, 본체측 접속구(11)의 통기구가 함몰된 '암[雌]'이지만, 카트리지측을 '암'으로 하고, 본체측 접속구측을 '수'로 하는 것도 가능하다.(3) The structure of the main body side connection port and the cartridge can be appropriately changed if the vent port of the main body side connection port can be connected to the vent port of the corresponding cartridge. In addition, the cartridge side is an "arm" and the main body side connection port 11 is a "female" in which the air port of the cartridge 3 protrudes and the air port of the main body side connection port 11 is depressed. It is also possible to set the number to "number".

(4) 흡착통은 카트리지에 설치되어 있지만, 특허 청구의 범위에서 한정되어 있지 않은 한, 카트리지에 설치하지 않는 것도 가능하다. 즉, 흡착통을 산소 농축 장치의 본체에 나사 등으로 고정하는 것도 가능하다.(4) Although the adsorption cylinder is provided in the cartridge, it is not necessary to install the adsorption cylinder in the cartridge unless it is limited within the claims. That is, it is also possible to fix the adsorption column to the main body of the oxygen concentrator with a screw or the like.

따라서, 본 발명에 따른 산소 농축 장치는 컴팩트하게 함과 동시에 두께를 얇게 할 수가 있으므로, 이동 가능한 산소 농축 장치에 적용하는 것이 최적이다.
Therefore, the oxygen concentrator according to the present invention can be made compact and thin, so that it is most suitable to be applied to a portable oxygen concentrator.

1: 산소 농축 장치의 케이스
1a: 카트리지 탈착용의 개구부
3: 카트리지
4: 모터
4a: 모터의 구동축
6: 질소 농축 기체용 흡입 펌프
7: 산소 농축 기체용 흡입 펌프
12: 절환 밸브(유로 절환 장치)
16: 칸막이 벽
16a: 칸막이 벽의 배관용 통로
17: 펌프실
18: 흡착통실
21: 흡착통
21a: 카트리지측의 통기구
22a: 카트리지측의 통기구
23a: 카트리지측의 통기구
36: 본체측의 통기구
37: 본체측의 통기구
38: 본체측의 통기구1: Case of oxygen concentrator
1a: opening of cartridge unloading
3: cartridge
4: Motor
4a: drive shaft of the motor
6: Suction pump for nitrogen-enriched gas
7: Suction pump for oxygen enriched gas
12: Switching valve (flow switching device)
16: partition wall
16a: Piping passage of the partition wall
17: pump room
18: Adsorption chamber
21: Adsorption column
21a: Vents on the cartridge side
22a: Vents on the cartridge side
23a: Vents on the cartridge side
36: Vents on the main body side
37: Vents on the main body side
38: Vents on the main body side

Claims (5)

흡착제를 충전한 한 쌍의 흡착통과, 이 흡착통에 도입된 공기의 질소가 흡착제로 흡착되어 산소 농도가 상승한 산소 농축 기체를 흡입하여 공급하는 산소 농축 기체용 흡입 펌프와, 상기 흡착통의 흡착제에 흡착된 질소가 방출되어 질소 농도가 상승한 질소 농축 기체를 흡입하여 배기하는 질소 농축 기체용 흡입 펌프와, 상기 산소 농축 기체용 흡입 펌프 및 질소 농축 기체용 흡입 펌프를 구동하는 모터와, 상기 각 흡착통으로의 공기의 공급 유로를 절환하는 유로 절환장치를 가지며, 압력 스윙 흡착 방법에 의하여, 공기로부터 질소를 흡착해 산소를 농축하고, 그 산소 농축 기체를 공급하는 산소 농축 장치에 있어서,
상기 한 쌍의 흡착통, 2개의 흡입 펌프, 모터, 유로 절환 장치는, 산소 농축 장치의 외곽인 산소 농축 장치 케이스 내에 수납되고,
상기 한 쌍의 흡착통은 병렬로 배치되어 설치되며, 이 흡착통의 축선의 방향을 X축 방향으로 하며,
이 X축 방향으로 직각 방향의 흡착통의 병렬의 방향을 Y축 방향으로 하여, 상기 X축 방향 및 Y축 방향에 직각인 방향을 Z축 방향으로 하면,
상기 한 쌍의 흡착통으로부터 Y축 방향으로 순차적으로, 상기 모터 및 상기 2개의 흡입 펌프가 배치되어 설치되고,
상기 모터의 구동축은 모터 본체로부터 Y축방 향으로 한편 흡착통으로부터 멀어지는 방향으로 연장되며,
상기 2개의 흡입 펌프는, 모터의 구동축을 사이에 두고, X축 방향으로 나란히 배치되어 설치되고,
상기 유로 절환 장치는, 상기 모터에 X축 방향으로 인접함과 동시에, 상기 질소 농축 기체용 흡입 펌프에 Y축 방향으로 인접하며,
상기 산소 농축 장치 케이스의 내부 공간은, 칸막이 벽에 의해 상기 2개의 흡입 펌프, 모터, 유로 절환 장치가 배치되어 설치되는 펌프실과, 흡착통이 배치되어 설치되는 흡착통실로 구획되는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
A pair of adsorption passages filled with an adsorbent; an adsorption pump for adsorbing and supplying an oxygen-enriched gas in which nitrogen of the air introduced into the adsorption column is adsorbed by the adsorbent to increase the oxygen concentration; A suction pump for a nitrogen enriched gas for sucking and exhausting a nitrogen-enriched gas having a nitrogen concentration increased by the release of adsorbed nitrogen, a motor for driving the suction pump for the oxygen enriched gas and the suction pump for nitrogen enriched gas, And an oxygen concentrator for adsorbing nitrogen from the air to concentrate the oxygen by the pressure swing adsorption method and supply the oxygen enriched gas,
The pair of adsorption columns, the two suction pumps, the motor, and the flow path switching device are housed in an oxygen concentration device case, which is an outside of the oxygen concentration device,
Wherein the pair of adsorption columns are arranged in parallel, the direction of the axis of the adsorption column is the X axis direction,
Axis direction and the direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction is the Z-axis direction, when the parallel direction of the adsorption columns in the direction perpendicular to the X-
Wherein the motor and the two suction pumps are disposed in sequence from the pair of adsorption columns in the Y-axis direction,
The drive shaft of the motor extends in the Y-axis direction from the motor body and in the direction away from the adsorption column,
The two suction pumps are disposed in parallel in the X-axis direction with the drive shaft of the motor therebetween,
Wherein the flow path switching device is disposed adjacent to the motor in the X axis direction and adjacent to the suction pump for the nitrogen enrichment gas in the Y axis direction,
Wherein the inner space of the oxygen concentration device case is divided into a pump chamber in which the two suction pumps, a motor, and a flow path switching device are arranged by a partition wall, and an adsorption cylinder chamber in which an adsorption column is arranged. Concentrating device.
청구항 1에 있어서,
상기 질소 농축 기체용 흡입 펌프는 X축 방향의 일측에, 산소 농축 기체용 흡입 펌프는 X축 방향의 타측에 위치하고,
상기 유로 절환 장치와 상기 흡착통을 접속하기 위한 파이프는, 칸막이 벽에 형성된 배관용 개구를 지나 배관되며,
이 칸막이 벽의 배관용 개구는, 상기 모터보다도 X축 방향의 상기 타측에 위치하는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
The method according to claim 1,
The suction pump for the nitrogen enriched gas is located at one side in the X axis direction, the suction pump for the oxygen enriched gas is located at the other side in the X axis direction,
The pipe for connecting the flow path switching device and the adsorption column is piped through a pipe opening formed in the partition wall,
And an opening for piping of the partition wall is located on the other side in the X-axis direction than the motor.
청구항 2에 있어서,
상기 한 쌍의 흡착통은, 산소 농축 장치 본체에 탈착 가능한 카트리지에 수납되고, 이 카트리지의 X축 방향의 상기 타측의 단부에 각 흡착통의 일단부와 통하는 통기구 및 각 흡착통의 타단부와 통하는 통기구가 설치되며,
산소 농축 장치 본체에는, 카트리지의 각 통기구와 대응하여 끼움 결합하는 통기구가 각각 형성되고,
카트리지를 밀어넣음으로써 카트리지가 장착되어 카트리지측 통기구가 본체측 통기구와 결합하여, 카트리지를 잡아당김으로써 카트리지가 분리되어 카트리지측 통기구가 본체측 통기구로부터 이탈하는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
The method according to claim 2,
The pair of adsorption columns are accommodated in a cartridge detachable to the main body of the oxygen concentrator. The pair of adsorption columns are connected to the other end of the cartridge in the X-axis direction through a vent port communicating with one end of each adsorption column, A ventilation hole is provided,
The main body of the oxygen concentrator is formed with ventilating holes corresponding to the respective ventilating holes of the cartridge,
The cartridge is mounted by pushing in the cartridge so that the cartridge side vent is engaged with the main body side vent and the cartridge is separated by pulling the cartridge so that the cartridge side vent is detached from the main body side vent.
청구항 3에 있어서,
상기 산소 농축 장치 케이스에는, X축 방향의 상기 일측의 부분에, 상기 카트리지를 탈착하기 위한 개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
The method according to claim 3,
Wherein the oxygen concentrator case is provided with an opening for removing and inserting the cartridge at a portion on one side in the X-axis direction.
청구항 3또는 청구항 4에 있어서,
산소 농축 장치의 본체에 탈착되는 교환 가능한 산소 농축 장치의 카트리지.
The method according to claim 3 or 4,
A cartridge of the replaceable oxygen concentrator detachably attached to the body of the oxygen concentrator.
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