KR20160005188A - 회전형 중공사 호흡장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전형 중공사 호흡장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 회전형 중공사 호흡장치는 일면이 개구되는 케이싱; 상기 케이싱의 일면에 회동 가능하게 장착되며, 삽입공이 형성되는 회동부; 상기 삽입공을 통하여 상기 케이싱 내부와 연통되며, 상기 케이싱의 회동에 따라 회동하고, 물 내에 포함되는 공기를 여과하여 상기 케이싱 내부로 공급하는 중공사 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 일단은 연결부에 연결되고 타단은 마감된 복수 개의 중공사로 마련되는 중공사 모듈이 회동되도록 마련됨으로써, 물에 대한 저항을 줄이며 물과의 접촉면적을 넓혀 여과효율이 우수한 회전형 중공사 호흡장치가 제공된다.

Description

회전형 중공사 호흡장치{ROTARY TYPE RESPIRATORY APPARATUS USING HOLLOW FIBER}

본 발명은 회전형 중공사 호흡장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중공사 모듈이 회동되도록 마련됨으로써 물과의 접촉면을 증대시켜 여과효율을 향상시킬 수 있는 회전형 중공사 호흡장치에 관한 것이다.

레저활동으로 수중에서 스쿠버를 하거나 수상에서 스노클링을 하는 경우, 또는 의료용의 목적으로 환자에게 공기를 공급하는 경우, 수중 또는 수상에서 부유구조체를 건설하거나 보수하는 등의 경우에 사람에게 공기 공급이 필수적이다.

일반적으로 이러한 경우엔 인체에 공기를 공급하기 위하여, 공기가 보관되는공기통과 이에 직접 연결된 공기 마스크를 통하여 공기를 공급받고 있다.

그러나, 종래의 공기호흡에 이용되는 공기통은 중량이 커 이동성에 제약이 있고, 일정 크기의 공기통에 압축저장되는 공기만으로는 호흡할 수 있는 시간이 한정되는 문제가 있었다.

뿐만 아니라, 이용 전에 공기통에 공기를 압축해서 충전하는 과정이 선행되어야 하고, 부주의로 공기 폭발 가능성이 있는 문제를 안고 있었으나, 이를 해결하지 못하고 있다.

한편, 내경과 외경을 갖는 실린더형의 섬유 구조물 표면에 미세기공이 구비됨으로써, 미세기공을 통하여 특정 기체를 여과하도록 구성된 화학섬유를 중공섬유라고 한다. 일반적으로 이러한 중공섬유는 일반적인 평면형의 필터보다 표면적이 넓고, 처리효율이 높아 오염물질을 여과하여 물을 정화하는 장치의 구성으로 주로 이용되고 있다.

이러한 중공섬유 중 기체 또는 액체, 즉, 유체(fluid)의 내부에 포함되는 공기만을 여과하는 중공섬유가 널리 알려져 있으며, 한국특허출원 제10-2010-0123651호에서와 같이 중공섬유를 이용한 호흡장치들이 개발되고 있다.

다만, 이러한 중공섬유를 이용한 호흡장치 들의 경우에는 공기를 제공하는데에만 초점이 맞추어진 상태로, 우수한 여과효율 구현하기에는 어려움이 있었다.

이에 따라, 한국특허출원 제10-2010-0134480호에서 소정 개수의 중공사막 다발과 중공사막 다발의 양단면을 접착하여 분리된 용존기체가 모이는 배출관으로 이루어진 중공사막 모듈을 반구면상에 방사형으로 배치하여 여과효율을 향상시킬 수 있는 중공사 호흡장치가 제공되었다.

그러나, 이의 경우 수중에서 사용시 물에 대한 저항이 높아 중공사가 꺾여져서 부러지는 문제점이 있으며, 물과의 접촉이 용이하지 못하여 우수한 여과효율을 구현하기에는 어려움이 있었다.

<선행 특허문헌>

1. 한국특허출원 제10-2010-0123651호

2. 한국특허출원 제10-2010-0134480호

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 일단은 연결부에 연결되고 타단은 마감된 복수 개의 중공사로 마련되는 중공사 모듈이 회동되도록 마련됨으로써, 물에 대한 저항을 줄이며 물과의 접촉면적을 넓혀 여과효율이 우수한 회전형 중공사 호흡장치를 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 일면이 개구되는 케이싱; 상기 케이싱의 일면에 회동 가능하게 장착되며, 삽입공이 형성되는 회동부; 상기 삽입공을 통하여 상기 케이싱 내부와 연통되며, 상기 케이싱의 회동에 따라 회동하고, 물 내에 포함되는 공기를 여과하여 상기 케이싱 내부로 공급하는 중공사 모듈;을 포함하는 회전형 중공사 호흡장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 중공사 모듈은, 표면에 기공이 형성되며, 내부에 길이 방향을 따라 공동이 형성되고, 물과 접촉하여 물 내에 포함되는 공기를 여과하는 복수 개의 중공사; 상기 삽입공에 삽입되어 상기 케이싱 내부와 연통되며, 상기 복수 개의 중공사의 일단이 연결되는 연결부;를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 내부로의 물 공급이 방지되도록 상기 중공사의 타단은 마감되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 회동부를 회동시키는 모터를 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 케이싱과 연통되는 호흡배관; 상기 케이싱 내부에 설치되며, 상기 호흡배관 측으로 여과된 공기를 배출시키는 펌프;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 중공사 모듈을 통해 수중 용존기체를 여과하여 호흡에 사용할 수 있으므로 산소호흡통과 같은 별도의 산소공급장비를 구비하지 않고 수중활동을 할 수 있으며, 한정된 공기를 사용하는 것이 아니므로 무한하게 사용가능한 회전형 중공사 호흡장치가 제공된다.

또한, 수중 공기를 여과하는 중공사 모듈이 회동되도록 마련됨으로써, 물과의 접촉면적을 넓혀 여과효율이 우수하다.

또한, 중공사 모듈은 중공사의 일단은 연결부에 연결되도록 하되, 타단은 마감되도록 함으로써, 물에 대한 저항을 줄이며, 중공사가 꺾여져 끊어지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 중공사의 타단은 마감되어 다른 구성에 연결되지 않으므로 확장성이 용이하다.

또한, 케이싱 내부에 펌프가 마련되어, 중공사 모듈을 통하여 여과된 공기가 사용자 측으로 용이하게 공급된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 회전형 중공사 호흡장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 회전형 중공사 호흡장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1의 회전형 중공사 호흡장치의 회전부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 회전형 중공사 호흡장치의 중공사를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 회전형 중공사 호흡장치에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 회전형 중공사 호흡장치는 일단은 연결부에 연결되고 타단은 마감된 복수 개의 중공사로 마련되는 중공사 모듈이 회동되도록 마련됨으로써, 물에 대한 저항을 줄이며 물과의 접촉면적을 넓혀 여과효율이 우수한 회전형 중공사 호흡장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 회전형 중공사 호흡장치의 개략적인 사시도이며, 도 2는 도 1의 회전형 중공사 호흡장치의 개략적인 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 회전형 중공사 호흡장치는 케이싱(110)과, 케이싱(110)의 일면에 장착되는 회전부(120)와, 회전부(120)에 형성된 삽입공(121)에 삽입되는 중공사 모듈(130)과, 회전부(120)에 연결되는 모터(140)와, 케이싱(110) 내부에 설치되는 펌프(150) 및 호흡배관(160)을 포함한다.

케이싱(110)은 중공사 모듈(130)에 의하여 여과된 수중의 공기가 임시 저장되는 공간이다. 케이싱(110)의 일면은 회전부(120)가 장착되도록 개구되며 원판 형상으로 마련되는 회전부(120)에 대응하여 원통 형상으로 마련된다. 또한, 케이싱(110)의 내부는 모터(140) 및 펌프(150)가 설치될 수 있도록 공간을 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 케이싱(110)의 개구된 일면 측에는 회전부(120)의 직경방향을 따라 함몰되는 영역을 형성하는 것이 바람직하다. 회전부(120)가 케이싱(110)에 장착된 상태에서 회전하는 경우, 회전부(120)가 케이싱(110)으로부터 이탈될 염려가 있는바, 케이싱(110)의 함몰된 영역에 회전부(120)가 장착되도록 하여 이를 방지할 수 있다.

도 3은 도 1의 회전형 중공사 호흡장치의 회전부를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 회전부(120)는 중공사 모듈(130)을 회동시키기 위한 구성으로서, 원판 형상으로 마련되며 케이싱(110)의 개구된 일면에 회동 가능하게 장착된다. 회전부(120)에는 중공사 모듈(130)이 삽입되는 삽입공(121)이 형성되며, 삽입공(121)을 통하여 중공사 모듈(130)과 케이싱(110) 내부는 연통된다. 즉, 중공사 모듈(130)을 통하여 여과된 수중의 물은 중공사(131) 내부로부터 삽입공(121)을 거쳐 케이싱(110) 내부에 공급된다.

회전부(120)는 모터(140)에 의하여 회동되도록 마련된다. 회전부(120)의 회동에 따라 삽입공(121)에 삽입된 중공사 모듈(130)이 회동하며, 중공사 모듈(130)의 회동에 의하여 중공사(130)와 물의 접촉면적이 증대된다.

중공사 모듈(130)은 수중에 포함되는 공기를 여과하여 케이싱(110)에 공급하기 위한 구성으로서, 중공사(131) 및 연결부(132)를 포함한다.

도 4는 도 1의 회전형 중공사 호흡장치의 중공사를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 중공사(131)는 내경과 외경을 갖는 실린더형의 섬유 구조물 표면에 미세기공이 구비됨으로써, 미세기공을 통하여 특정 기체를 여과하도록 구성된 화학섬유이다. 구체적으로, 중공사(131) 표면에는 수십에서 수백 나노미터(nm) 크기의 기공이 형성되고, 중공사(131) 단면 한 가운데에 공동이 형성되는 형태로 형성된다.

본 실시예에서 중공사 모듈(130)의 중공사(131)는 노출형 중공사(131)를 사용한다. 소정 용기 내부에 장착된 중공사(131)를 사용하는 경우 별도의 경로를 통해 입수된 물과 접하게 되며 이 때 물의 흐름이 지체될 수 있으므로 중공사(131)를 통해 물에 포함된 용존기체가 분리되고 나면, 이후로는 분리특성이 감소하여 분리량이 줄어들 수 있다. 그러나 노출형 중공사(131)의 경우 사용자의 수중활동에 따라 중공사 모듈(130)은 통과하는 지점에 위치하는 새로운 물과 끊임없이 접하면서 계속해서 일정한 양의 용존기체를 여과하게 되므로 분리량의 감소없이 용존기체를 분리하여 호흡에 사용할 수 있도록 하는 장점이 있다.

중공사(131)는 복수 개가 마련되며, 복수 개의 중공사(131)의 일단은 각각 연결부(132)에 연결된다. 중공사(131)의 일단만 연결됨으로서 물의 흐름에 대하여 저항이 작으며 물과의 접촉이 용이하게 유지된다. 또한, 물의 흐름에 대해 저항이 작으므로 회전부(120)가 회동될 때 중공사 모듈(130)이 용이하게 회동되어 물과의 접촉면적을 넓힐 수 있다.

한편, 중공사(131)의 타단은 내부로 물이 유입되는 것을 방지하기 위하여 마감된다. 즉, 물은 중공사(131) 내부로 유입되지 않으며, 물 내부에 포함되는 공기가 중공사(131)에 형성된 미세 기공을 통하여 여과되며, 공동을 따라 이동하여 케이싱(110) 내부로 공급된다.

연결부(132)는 중공사(131)의 일단이 연결되는 구성으로서, 삽입공(121)에 삽입된다. 즉, 연결부(132)는 중공사(131)의 일단이 고정되며, 중공사(131) 내부의 공기가 케이싱(110) 내부로 유입되도록 케이싱(110)과 중공사(131)를 상호 연결하는 구성이다.

이때, 연결부(132)에는 소정의 일방밸브(1-way valve)가 장착되어 중공사(131)로부터 케이싱(110) 내부로만 이동할 수 있도록 여과된 공기의 이동방향을 제한하는 것이 바람직하다.

모터(140)는 회동부(120)를 회동시키기 위한 구성으로서 케이싱 내부(110)에 설치된다. 모터(140)에 의하여 삽입공(121)에 삽입된 중공사 모듈(130)이 회동하게 되며, 이때 중공사(131)는 일단만 연결부(132)에 연결되므로 물에 대한 저항이 적어 용이하게 회전된다.

이때, 모터(140)는 여과된 공기로부터의 보호되는 것과 동시에 여과된 공기가 오염되는 것이 방지되도록, 케이싱(110) 내부의 별도의 하우징에 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 모터(140)는 여과되는 공기의 양에 따라 회동속도가 제어되는 것이 바람직하다. 모터(140)의 회동속도에 따라 중공사 모듈(130)과 물과의 접촉면적이 달라지게 된다. 이때, 많은 양의 산소가 여과되는 경우 사용자의 산소중독으로 인한 피해가 방지되도록, 모터(140)의 회동속도는 사용자의 적절한 양의 공기가 여과되도록 제어되는 것이 바람직하다.

펌프(150)는 중공사 모듈(130)을 통하여 여과된 공기를 사용자에게 공급하기 위한 구성으로서 케이싱(110) 내부에 설치된다. 케이싱(110) 내부에 임시 저장되는 공기는 케이싱(110)과 호흡배관(160) 측의 압력 차이가 적으면 호흡배관(160) 측으로 여과된 공기가 용이하게 공급되지 않으므로, 펌프(150)는 여과된 공기가 호흡배관(160) 측으로 공급되도록 함으로써, 사용자가 수중에서 호흡이 가능하도록 한다.

한편, 본 실시예에서 펌프(150)는 케이싱(110) 내부의 공기가 용이하게 호흡배관(160) 측으로 공급되도록 호흡배관(160)에 인접하여 설치되도록 하였으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

호흡배관(160)은 케이싱(110) 내부의 공기가 사용자에게 공급되는 통로로서, 케이싱(110) 내부와 연통된다. 호흡배관(160)에는 소정의 마스크가 장착되어 사용자가 용이하게 호흡할 수 있도록 마련될 수 있다.

한편, 호흡배관(160)에도 연결부(132)와 같이 일방밸브가 설치되는 것이 바람직하다. 펌프(150)에 의하여 호흡배관(160)에 용이하게 공기가 공급되나, 호흡배관(160)으로부터 케이싱(110) 내부로 공기가 역류되는 것이 방지되도록 일방밸브가 설치되는 것이 바람직하다.

지금부터는 본 발명의 일실시예에 따른 회전형 중공사 호흡장치의 작동에 대하여 설명한다.

먼저, 소정의 길이를 갖는 복수 개의 중공사(131)의 일단을 연결부(132)에 연결하여 중공사 모듈(130)을 마련한 뒤, 이를 회전부(120)의 삽입공(121)에 삽입한다.

이후, 수중에서 모터(140)를 구동하여 회전부(120)를 회동시킨다. 이때, 모터(140)의 회동속도는 물과 중공사(131)의 접촉면적에 따라 여과되는 공기의 양 등을 종합적으로 고려하여 결정된다. 또한, 중공사(131)는 일단만 연결부(132)에 연결되므로, 수중에서 회동되더라도 물에 대한 저항이 적어 용이하게 회동된다. 또한, 물에 대한 저항이 적어 물의 흐름에 따라 중공사(131)가 꺾이거나 파손되지 않는다.

물에 포함되는 공기는 중공사(131) 표면에 형성된 수 나노미터의 기공을 통하여 여과되며, 여과된 공기는 중공사(131) 내부의 공동 측으로 이동된다. 이때, 중공사 모듈(130)의 회동에 의하여 중공사(131)와 물과의 접촉면적이 넓어지게 되어 공기의 여과효율이 향상된다.

중공사(131) 내부의 공기는 공동을 따라 케이싱(110) 내부로 공급된다. 이 후, 펌프(150)가 구동됨으로써 케이싱(110) 내부에 임시 저장되는 공기는 호흡배관(160) 측으로 공급되며, 최종적으로 사용자에게 공급된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 일단은 연결부에 연결되고 타단은 마감된 복수 개의 중공사로 마련되는 중공사 모듈이 회동되도록 마련됨으로써, 물에 대한 저항을 줄이며 물과의 접촉면적을 넓혀 여과효율이 우수한 회전형 중공사 호흡장치가 제공된다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100 : 회전형 중공사 호흡장치 110 : 케이싱
120 : 회전부 121 : 삽입공
130 : 중공사 모듈 131 : 중공사
132 : 연결부 140 : 모터
150 : 펌프 160 : 호흡배관

Claims (5)

1. 일면이 개구되는 케이싱;
   상기 케이싱의 일면에 회동 가능하게 장착되며, 삽입공이 형성되는 회동부;
   상기 삽입공을 통하여 상기 케이싱 내부와 연통되며, 상기 케이싱의 회동에 따라 회동하고, 물 내에 포함되는 공기를 여과하여 상기 케이싱 내부로 공급하는 중공사 모듈;을 포함하는 회전형 중공사 호흡장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 중공사 모듈은,
   표면에 기공이 형성되며, 내부에 길이 방향을 따라 공동이 형성되고, 물과 접촉하여 물 내에 포함되는 공기를 여과하는 복수 개의 중공사; 상기 삽입공에 삽입되어 상기 케이싱 내부와 연통되며, 상기 복수 개의 중공사의 일단이 연결되는 연결부;를 포함하는 회전형 중공사 호흡장치.
3. 제2항에 있어서,
   내부로의 물 공급이 방지되도록 상기 중공사의 타단은 마감되는 회전형 중공사 호흡장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회동부를 회동시키는 모터를 더 포함하는 회전형 중공사 호흡장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 케이싱과 연통되는 호흡배관;
   상기 케이싱 내부에 설치되며, 상기 호흡배관 측으로 여과된 공기를 배출시키는 펌프;를 더 포함하는 회전형 중공사 호흡장치.

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