KR20190007996A - 횟집용 소형 ｐｓａ 산소발생기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 횟집용 소형 PSA(PRESSURE SWING ADSORPTION) 산소발생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 횟집에서 흔히 사용되고 있는 단순 공기순환용 블로어를 대체하되, 경제성ㆍ사용자 편의성ㆍ안전성 및 제어용이성을 만족시킬 수 있도록 개선된 횟집용 소형 PSA 산소발생기에 관한 것이다.

Description

횟집용 소형 ＰＳＡ 산소발생기{Small PSA oxygen generator for Raw Fish Restaurant}

본 발명은 횟집용 소형 PSA(Pressure Swing Adsorption) 산소발생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 횟집에서 흔히 사용되고 있는 단순 공기순환용 블로어를 대체하되, 경제성ㆍ사용자 편의성ㆍ안전성 및 제어용이성을 만족시킬 수 있도록 개선된 횟집용 소형 PSA 산소발생기에 관한 것이다.

일반적으로, 횟집 및 보관수조에서는 고밀도로 물고기를 보관하여야 경제성이 좋아지므로 당연히 수조내의 산소가 부족해진다.

이에 따라, 별도의 산소공급수단을 사용하여 수조내에 산소를 공급하지 않으면 물고기가 폐사하므로 대부분의 경우 블로어를 사용하여 산소공급을 하고 있다.

그런데, 수조 내에 물고기 밀도가 높아지거나 수온이 상승하게 되면 용존산소가 급격히 낮아지므로 단순 공기 순환용인 블로어만으로 부족산소를 해결할 수 없다.

이때에는 고순도산소를 사용하면 해결이 가능하다.

고순도산소를 사용하는 방법은 액화산소, 고압산소 또는 산소발생기를 사용할 수 있는데, 액화산소, 고압산소는 지속적인 구입비용이 부담되고 관리방법이 번거롭기 때문에 산소발생기는 투자비용이 200-300만원 수준으로서 경제적인 부담이 크다.

때문에, 횟집 등 산소발생기를 요구하는 곳에서 저렴한 비용으로 산소발생기를 구매하여 사용할 수 있다면, 상시 수질환경이 개선되어 폐사율도 낮아지고 고기의 품질도 좋아지며, 특히 고수온기나 고밀도 환경에서도 폐사 없이 지낼 수 있는 등 많은 기대효과가 있을 것이다.

그러므로, 산소발생기를 횟집용도의 규모로 최적화하고 기존의 블로어 기능도 대체하며 설치,서비스 등의 측면에서 저비용, 고효율 운용이 가능하도록 기술이 적용될 필요성이 있다.

한편, PSA(PRESSURE SWING ADSORPTION) 방식의 산소발생기가 소형화되어 있지만, 기술적인 측면에서 소형 PSA 산소발생기는 공정제어밸브의 오동작에 기인하거나 저전압 상황에서 압축공기가 비정상으로 공급되어 질소를 흡착분리하여 산소를 생산시키는 핵심부품인 제올라이트를 오염시키기 때문에 시장수요확대에 제일 큰 걸림돌이 되고 있는 것이 현실이다.

예컨대, PSA 산소발생기에서는 방향제어밸브가 움직이면서 공기압축기로부터 공급된 공기를 두 개의 제올라이트베드로 교차 공급하는데 방향제어밸브가 오동작하게 되면 제올라이트가 오염되면서 성능이 저하되는 문제를 빈번하게 야기시킨다.

특히, 스풀방식의 방향제어밸브는 좌측, 중립, 우측으로 왕복이동하면서 공기압축기로부터 공급된 공기를 좌,우의 제올라이트베드로 분배하고, 제올라이드베드에서는 공기중 질소의 흡착과 탈착을 교대로 반복하게 되는데, 방향제어밸브의 스풀이 정확하게 제위치에 자리하지 않으면 유로가 좁아져서 흡착을 위한 압축공기의 유입이 줄어들고, 동시에 탈착시 배출되는 질소와 수분의 양도 줄어들게 된다.

그런데, PSA 방식에 의한 산소분리공정은 질소를 흡착하고 미흡착된 잔여산소를 통과시켜 생산물로 활용하기 때문에 흡착된 물질을 원활히 배출하는 재생공정이 동반되며, 교대로 탈착 재생시 흡착되었던 질소와 함께 흡착된 수분이 100% 배출되지 않고 제올라이트 내에 잔류하게 되면 PSA 방식으로 무한공정을 반복하는 과정에서 점차 수분이 제올라이트 내에 침착되어 원래 목적인 질소를 흡착하여 산소를 분리할 수 있는 공간을 점유함으로써 산소분리기능을 더이상 수행할 수 없게 된다.

더욱이, 제올라이트는 수분과의 결합력이 아주 강하므로 일정수준의 수분이 제올라이트에 침착되면 제올라이트의 수분오염이 가속화된다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1201520호(2012.11.08.) '디씨용 피에스에이산소발생기'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, PSA 방식의 산소발생기를 작동시키는데 있어서 제올라이트 흡착베드로 공급되는 압축공기의 방향을 제어하는 방향제어밸브의 정상작동 여부를 판단하여 장치의 계속작동을 허용하거나, 장치의 리셋 재작동 또는 동작정지상태 등을 구분하여 제어함으로써 제올라이트 오염으로 산소발생기능이 저하되지 않도록 하는 내구성능이 확보된 안전한 횟집용 소형 PSA 산소발생기를 제공하고자 함에 그 주된 목적이 있다.

또한, 본 발명은 저전압 환경하에서 산소발생기 작동시 컴프레서의 오작동으로 인해 비정상적인 공정압력을 유발함으로써 발생할 수 있는 제올라이트 오염 및 컴프레서 자체의 고장을 예방하기 위하여 경보제공 및 산소발생기의 작동중단을 자동으로 제어하는 횟집용 소형 PSA 산소발생기를 제공함에 그 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 산소발생기를 작동시키면서 필요에 따라 산소분리공정을 중단하고 컴프레서로부터 공급되는 일반 공기를 그대로 대량 공급함으로써 산소발생기의 순산소만을 공급할 때 발생할 가능성이 있는 수조 내에 누적 이산화탄소를 폭기 배출할 수 있는 기능을 겸비한 횟집용 소형 PSA 산소발생기를 제공함에 그 또다른 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 필터링된 외기를 압축하는 공기압축기와, 압축공기를 냉각하여 수분을 분리하는 열교환기와, 열교환된 압축공기를 분배하는 방향제어밸브와, 방향제어를 통해 분배된 압축공기중 산소와 질소를 분리하는 한 쌍의 제올라이트베드와, 분리된 산소를 저장하는 산소저장탱크와, 저장된 산소를 일정량씩 수조로 공급하는 유량조절기와, 상기 공기압축기를 포함한 열교환기ㆍ제올라이트베드ㆍ유량조절기의 구동을 제어하는 통합제어부를 포함하는 횟집용 소형 PSA(Pressure Swing Adsorption) 산소발생기에 있어서;

상기 방향제어밸브의 입구단에 압력체크센서를 더 설치하고, 상기 압력체크센서의 검출값을 상기 통합제어부로 송신하여 기준공기압 대비 방향제어밸브 전단에서의 공기압 차이에 따라 산소발생기의 작동을 중단, 리셋가동, 경보제공 중 하나를 실행하도록 하며;

상기 통합제어부는 상기 공기압축기로 공급되는 전원의 실시간 전압변동을 검출하여 기준전압 보다 떨어지는 횟수가 설정횟수를 넘어서면 산소발생기의 작동을 중단하고, 기준 전압 이상으로 일정시간 유지되면 산소발생기를 다시 가동시키도록 제어하며;

상기 공기압축기의 배출단에 솔레노이드밸브 형태의 삼방밸브를 더 설치하되, 삼방밸브의 제1배출단은 열교환기의 입력단과 연결하고, 삼방밸브의 제2배출단은 바이패스관을 통해 유량조절기의 입력단으로 직접 연결하여 통합제어부의 제어신호에 따라 압축공기를 수조로 직접 공급하여 폭기시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 횟집용 소형 PSA 산소발생기를 제공한다.

이때, 상기 방향제어밸브의 이상 검출시 혹은 산소발생기로 유입되는 전압 이상 검출시 경보를 발하도록 상기 통합제어부에 의해 제어되는 경보기가 더 설치된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, PSA 산소발생기에서 공정의 핵심인 제올라이트의 질소 흡착공정 중 방향제어밸브의 오동작이 치명적인 제올라이트의 오염을 유발하게 되는 경우가 아주 빈번하게 일어나는데 이를 원천적으로 예방함으로써 장기적인 내구성능 확보가 가능하다.

또한, 일반적으로 발생할 수 있는 저전압환경에서도 산소발생기를 안정적으로 사용함으로써 공기압축기 과열로 인한 부품수명저하 및 장비성능 저하, 제올라이트 오염 등 복합적인 문제가 유발되는 상황을 예방함으로써 활어가 수조에 보관되어 있는 상태에서 산소발생기를 안전하게 장기간 사용이 가능한 장점이 있다.

또한, 필요에 따라 블로어 동작이 가능하도록 블로어 기능을 겸하도록 하여 장비관리 및 투자비용 측면에서 유리한 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 횟집용 소형 PSA 산소발생기의 예시적인 구성도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 횟집용 소형 PSA 산소발생기는 본 출원인이 특허받은 등록번호 제10-1201520호(2012.11.08.) '디씨용 피에스에이산소발생기'의 구성을 기본으로 포함하며, 소형화로 구현된다.

특히, 본 발명에서는 종래 문제를 해결하기 위해 방향제어밸브를 구성하는 스풀밸브가 오동작하게 되는 경우, 오동작을 제어하여 정상동작이 되도록 유도함으로써 제올라이트의 오염을 막도록 한 것에 하나의 특징이 있다.

이를 위해, 방향제어밸브를 구성하는 스풀밸브의 오동작을 검출할 수 있도록 설계되어야 한다.

또한, 본 발명에서는 저전압환경에서도 산소발생기를 안정적으로 사용할 수 있도록 구현할 필요가 있으며, 무엇보다도 수조내에서 물고기의 호흡에 의해 축적된 이산화탄소를 적시에 공기중으로 배출시킴으로써 수조에서 이산화탄소 농축에 의한 물고기의 질식사고를 예방할 수 있는 특징이 있다.

특히, 수조의 오염에 의해 폭기가 필요한 경우, 산소공급만으로는 공급되는 산소량이 작기 때문에 폭기가 쉽지 않으므로 이때에는 산소발생기를 경유하지 않고 바이패스하여 공기압축기로부터 공급된 압축공기를 수조에 직접 분사토록 하여 폭기하도록 구성되는데 구체적인 설명은 후술하기로 한다.

그럼, 본 발명에 따른 횟집용 소형 PSA 산소발생기에 대한 기본 구성에 대해 먼저 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 횟집용 소형 PSA 산소발생기는 1차 필터(1)를 거쳐 필터링된 외기를 압축하는 공기압축기(2)와, 압축공기를 분배하는 방향제어밸브(6)와, 방향제어를 통해 분배된 압축공기중 산소와 질소를 분리하는 한 쌍의 제올라이트베드(8,8')와, 분리된 산소를 저장하는 산소저장탱크(12)와, 저장된 산소를 일정량씩 수조로 공급하는 유량조절기(15)를 포함한다.

이때, 상기 공기압축기(2)와 방향제어밸브(6) 사이에는 열교환기(3), 2차 필터(4) 및 1차 압력센서(5)가 더 설치될 수 있는데, 상기 열교환기(3)는 압축공기의 열교환을 통해 온도강하에 따른 수분을 분리하기 위한 것이고, 상기 2차 필터(4)는 1차 필터(1)에서 여과하지 못한 미세먼지와 함께 열교환을 통해 생긴 수분을 분리하여 외부로 배출하기 위한 것이며, 상기 1차 압력센서(5)는 압축공기가 제올라이트베드(8,8')로 분배되기 전에 실시간으로 압력값을 측정하기 위한 것이다.

여기에서, 압축공기의 압력을 검출해야 하는 이유는 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식의 산소발생기에서는 압축공기의 공급압력과 생산되는 순산소의 양이 밀접한 관련성을 갖기 때문이다. 때문에, 안정적인 순산소 생산을 위해서는 압축공기가 일정수준의 압력을 균일하게 유지해야만 하므로 이를 검출하기 위한 것이다.

그리고, 상기 방향제어밸브(6)는 스풀방식(Spool Type)의 밸브구조체로서, 스풀(Spool)의 유동에 의해 압축공기를 좌측ㆍ중립ㆍ우측으로 분배할 수 있다.

때문에, 스풀의 유동에 의해 좌측만 개방되면 좌측 제올라이트베드(8')로 압축공기가 분배공급되고, 우측만 개방되면 우측 제올라이트베드(8)로 압축공기가 분배공급되며, 중립에 서게 되면 공급이 차단된다.

아울러, 상기 제올라이트베드(8,8')는 좌측과 우측 2개가 한 쌍을 이루며, 어느 일측으로 압축공기가 공급될 때 공급되는 쪽에서는 질소 흡착이 일어나고, 공급되지 않은 쪽에서는 질소 탈착이 일어나며 탈착된 질소는 도시하지 않은 별도의 라인을 따라 배출되어 재생되게 되며, 이러한 과정이 반복적으로 수행된다.

또한, 상기 제올라이트베드(8,8')의 각 배출단에는 서로 연결된 오리피스(9)와 균압밸브(10)가 더 설치되어 생산된 순산소가 균압을 이루도록 구성된다.

뿐만 아니라, 상기 균압밸브(10)를 지난 각 배출단과 산소저장탱크(12) 사이에는 제1,2체크밸브(11,11')가 설치되어 순산소의 역류를 방지한다.

그리고, 상기 산소탱크(12)의 배출단에는 레귤레이터(13)가 더 설치되어 순산소의 사용압력을 조절하도록 구성된다.

한편, 상기 공기압축기(2) 및 열교환기(3), 그리고 방향제어밸브(6), 1차 압력센서(5) 및 검출을 위해 통합제어부(18)가 연결되며, 통합제어부(18)에는 전압상태감시기(16)가 더 연결될 수 있다.

이러한 기본 구성에서, 방향제어밸브(6)의 스풀밸브가 오동작할 경우, 이를 즉시 감지하고 오동작을 제어함으로써 정상동작으로 유도하는 것에 의해 제올라이트베드(8,8')의 오염을 방지할 수 있다.

즉, 제올라이트베드(8,8')의 오염은 앞서 종래 기술에서 설명하였듯이, 방향제어밸브의 스풀이 정확하게 제위치에 자리하지 않으면 유로가 좁아져서 흡착을 위한 압축공기의 유입이 줄어들고, 동시에 탈착시 배출되는 질소와 수분의 양도 줄어들게 된다.

특히, 교대로 탈착 재생시 흡착되었던 질소와 함께 흡착된 수분이 100% 배출되지 않고 제올라이트 내에 잔류하게 되면 PSA 방식으로 무한공정을 반복하는 과정에서 점차 수분이 제올라이트 내에 침착되어 질소를 흡착하여 산소를 분리할 수 있는 공간을 점유함으로써 산소분리기능을 더이상 수행할 수 없게 된다.

따라서, 본 발명에서는 스풀밸브의 오동작 여부를 미리 검출하도록 함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있도록 구성된다.

스풀밸브의 오작동 여부는 대부분의 경우 공기압축기로부터 공급된 압축공기가 유로를 통과한 후 스풀밸브 전단에서의 공기압력값을 확인함으로써 이상여부를 확인할 수 있다.

이러한 스풀밸브의 오동작발생은 원인이 이물질의 밸브 내부 유입, 장기노후 사용에 따른 스풀의 윤활성 저하, 파일럿 구동밸브부의 이물질유입, 파일럿밸브구동 공기압력저하 등 다양한 원인이 있는데 일시적인 원인으로서 상황에 따라 문제해결이 될 수도 있다,

따라서, 스풀밸브의 오동작을 해결하기 위해 전원공급을 중단하여 밸브작동을 중단시키는 경우 오동작이 해결되는 경우도 있으므로 기준 압력값을 설정하고 초과시에는 스풀밸브의 작동을 리셋시켜서 재작동시킴으로써 해결할 수 있다.

이 경우, 리셋 후 이상압력증세가 1시간 이내 2회 이상 발생하면 경보를 제공하면서 산소발생기를 자동으로 작동중단시킴으로써 제올라이트베드(8,8')의 오염을 예방하게 된다.

때문에, 압력체크센서에 의하여 감지된 압력값에 대한 처리기준을 통합제어부에 입력하고, 산소발생기의 작동을 중단, 리셋가동, 경보제공의 기능을 수행하도록 함으로써 산소분리공정의 핵심부인 제올라이트베드(8,8')의 오염을 예방하게 된다.

이를 위해, 방향제어밸브(6)의 입구단에 압력체크센서(PCS)를 더 설치하고, 이를 상기 통합제어부(18)에 연결하여 전기적인 통신에 의한 제어신호 및 검출신호 송수신이 가능케 함으로써 스풀밸브 전단에서의 공기압력을 확인하도록 구성된다.

예를 들어, 정상적인 공기압력값의 경우에는 좌우로 압축공기의 공급유로가 변경되면서 압력체크센서(PCS)에서 체크된 좌측 제올라이트베드(8')의 압력값이 이를 테면, 1.2-2.2bar, 우측 제올라이트베드(8)의 압력값도 1.2-2.2bar로 일정하고, 동일값으로 표시된다.

하지만, 스풀밸브의 오작동이 발생하면 공급유로가 막히면서 압력값이 1.2-2.4로 상승하게 되고, 좌우의 편차도 발생하므로 그 편차값을 통합제어부(18)가 확인하여 스풀밸브가 오동작하고 있음을 감지하게 되고, 오동작이 감지되었을 때 검출된 압력값이 통합제어부(18)에 설정된 기준압력값의 초과여부에 따라 오동작 해소에 관련된 제어를 수행할 수 있다.

즉, 통합제어부(18)에 스풀밸브의 오동작 검출시 처리기준을 설정해 두면 그에 맞게 자동제어할 수 있는 것이다.

이를 테면, 기준압력값을 초과하여 오동작이 감지되었을 때 스풀밸브의 작동을 리셋시켜 재작동시킨다.

이때, 정상동작된다면 스풀밸브의 오작동은 해소된 것으로 보면 된다.

그런데, 1시간내 2회 이상의 이상압력에 따른 스풀밸브의 오동작이 다시 검출되면 이것은 스풀밸브의 오작동이 해소된 것이 아니므로 이때에는 통합제어부(18)의 제어신호에 따라 산소발생기에 부착된 경보기(ARM)를 통해 경보하고 산소발생기의 작동을 중단시킴으로써 제올라이트베드(8,8')의 오염을 방지할 수 있다.

물론, 작동 중단 후 밸브스풀의 오작동에 대한 조사 후 대처가 이루어진다.

덧붙여, 상기 압력체크센서(PCS)는 디지탈 방식의 압력검출센서를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 제올라이트베드(8,8')의 오염은 공기압축기(2)가 저전압으로 구동될 때 비정상적인 흡,탈착에 의해 이루어질 수도 있다.

때문에, 본 발명에서는 공기압축기(2)가 저전압 상태로 구동될 경우에 대해서도 제어할 수 있는 특징을 갖는다.

예컨대, 본 발명에 따른 소형 산소발생기용 공기압축기(2)는 일반적으로 기준 정격전압의 10% 이하로 낮아지게 되면 공기압축기(2)가 자동, 멈춤을 반복하게 되어 공기압축기(2)의 열화에 의하여 자체적인 손상이 발생할 뿐만 아니라, 압축공기의 공급과정에서 흡착, 탈착, 재생과정이 비정상으로 수행되어 제올라이트베드(8,8')의 오염이 가속화된다.

이러한 상황이 유발되는 원인은 공급전력량은 일정한 수준인데 반해, 동ㆍ하절기에는 전력수요가 급증하게 되는데, 이를 테면 냉각기가동, 에어컨가동, 혹은 히터가동 등의 부하가중에 따라 전력소모량이 많아지면서 전압강하가 발생하게 되기 때문이다.

예를 들어, 220V를 사용하는 국내의 경우 전압사정이 좀 낮은 203V까지는 잘 동작되지만, 전기사용부하가 추가되어 전압강하가 일어나서 약 10% 정도 낮은 수준인 200V가 되면 공기압축기(2)가 멈추게 된다.

이때, 산소발생기로의 공급전기가 중단되므로 전압강하가 203V수준으로 해소되어 다시 작동하게 되고, 작동시작 후 종전과 동일한 전기 사용 수준이 되므로 다시 200V 수준으로 떨어져 또다시 공기압축기(2)가 멈추게 되는 현상을 반복하게 되므로 결국 공기압축기(2)의 온/오프가 무한반복되면서 산소발생기에 치명적인 문제를 야기하게 된다.

이것을 해결하기 위해, 산소발생기로 공급되는 전압이 일정한 압력으로 공급되도록 관리하고 제어하는 것이 필요하며, 본 발명에서는 통합제어부(18)에서 그 기능을 수행한다.

그리하여, 205V 이하 수준에서는 저전압위험성을 알려주는 경보를 제공하고, 그 상황에서 전력부하증가로 저전압에 의하여 공기압축기(2)의 멈춤, 재작동이 2회 이상 반복하여 발생하면 비상경보를 제공하면서 산소발생기 작동을 중단하도록 제어하며, 이후에도 통합제어부(18)에서는 전압상황을 계속 모니터링하면서 대기하다가 안정적인 전압수준인 207V이상으로 복귀되면 재가동을 시작하도록 제어할 수 있다.

이와 같이, 공급전압을 모니터링하여 산소발생기를 제어하면 산소발생기 전체를 보호할 수 있게 된다.

이에 더하여, 본 발명에서는 수조내 이산화탄소량 및 유해가스량이 급속히 증가할 경우 수질오염에 따른 물고기 폐사의 우려 뿐만 아니라, 물고기 상태에도 좋지 않은 영향을 미치기 때문에 신속히 폭기하여 이산화탄소 및 기타 유해가스를 수조 밖으로 배출시켜 오염을 방지하도록 구성할 수 있다.

즉, 산소발생기는 물고기의 호흡에 필요한 순산소를 수조 내부로 공급하고, 물고기의 호흡에 의해 이산화탄소가 농축되게 되는데, 통상 80리터의 압축공기 공급시 약 7리터의 순산소만 생산되므로 소형 산소발생기는 사실상 10%에 못미치는 순산소 생산량을 갖는다.

때문에, 공급되는 순산소만으로는 수조내 농축되는 이산화탄소 등 기타 유해가스의 배출을 원활하게 할 수 없고, 시간이 지날수록 이들 농도의 증가로 인해 물고기에 안좋은 영향을 미치게 된다.

이러한 경우에는 수조 내부를 폭기시킬 필요가 있지만, 현재 산소발생기의 구조상 다량의 공기를 분사시켜 폭기시킬 수 있는 구조를 갖추고 있지 않기 때문에 이에 대한 보완이 필요하다.

이에, 본 발명에서는 상기 공기압축기(2)의 배출단에 솔레노이드밸브 형태의 삼방밸브(TRX)를 더 설치하되, 삼방밸브(TRX)의 제1배출단은 열교환기(3)의 입력단과 연결하고, 삼방밸브(TRX)의 제2배출단은 바이패스관(BPX)을 통해 유량조절기(15)의 입력단으로 직접 연결하여 통합제어부(18)의 제어신호에 따라 압축공기를 수조로 직접 공급하여 폭기시킬 수 있도록 구성된다.

특히, 상기 통합제어부(18)에서 상기 삼방밸브(TRX)를 제어할 때 타이머(미도시)를 이용하여 제어함이 더욱 바람직하다.

예컨대, 수족관(수조)에서 순산소만 공급할 경우 수조내 물고기의 호흡에 의해 이산화탄소가 과량 농축되게 되는데, 이때에는 반드시 블로어 또는 펌프를 이용하여 수류회전을 통해 이산화탄소를 배출시키는 폭기가 필요하다.

때문에, 본 발명에 따른 산소발생기를 통해 순산소 공급을 1시간 유지한다면 그 중 2-3분 정도를 폭기시키도록 제어함이 바람직하다.

제어 방식은 타이머를 통해 이루어지는데, 순산소 공급중 폭기 시간에 이르면 통합제어부(18)의 제어신호에 따라 순산소 공급이 중단되고, 삼방밸브(TRX)의 개도가 바뀌어 열교환기(3)로 전량 공급된 압축공기가 유량조절기(15)로 방향전환하여 전량 공급되도록 제어한다.

그러면, 80리터의 압축공기를 공급했을 때 순산소의 경우 대략 7리터 정도만 수조로 공급되던 것을 압축공기 전량, 다시 말해 80리터 전체가 수조 속으로 한꺼번에 분출되면서 수조 내부를 수류회전시켜 폭기하게 된다.

이와 같은 폭기가 이루어지면 용존되어 있던 유해가스는 물론 농축되어 있던 대부분의 이산화탄소가 수조 밖으로 배출되게 되므로 수조 내 물고기 서식환경이 매우 양호해진다.

다시 말해, 수질 오염이 현저히 좋아진다.

이에 따라, 물고기의 신선도도 높아지게 된다.

이러한 방식을 통해 본 발명은 적은 투자비용으로도 커다란 효과를 얻을 수 있기 때문에 특히, 물고기를 키우거나 판매하는 수조에서 매우 유용할 것으로 예측된다.

2: 공기압축기 6: 방향제어밸브
8,8': 제올라이트베드 12: 산소저장탱크
15: 유량조절기 18: 통합제어부

Claims (2)

1. 필터링된 외기를 압축하는 공기압축기와, 압축공기를 냉각하여 수분을 분리하는 열교환기와, 열교환된 압축공기를 분배하는 방향제어밸브와, 방향제어를 통해 분배된 압축공기중 산소와 질소를 분리하는 한 쌍의 제올라이트베드와, 분리된 산소를 저장하는 산소저장탱크와, 저장된 산소를 일정량씩 수조로 공급하는 유량조절기와, 상기 공기압축기를 포함한 열교환기ㆍ제올라이트베드ㆍ유량조절기의 구동을 제어하는 통합제어부를 포함하는 횟집용 소형 PSA(Pressure Swing Adsorption) 산소발생기에 있어서;
   상기 방향제어밸브의 입구단에 압력체크센서를 더 설치하고, 상기 압력체크센서의 검출값을 상기 통합제어부로 송신하여 기준공기압 대비 방향제어밸브 전단에서의 공기압 차이에 따라 산소발생기의 작동을 중단, 리셋가동, 경보제공 중 하나를 실행하도록 하며;
   상기 통합제어부는 상기 공기압축기로 공급되는 전원의 실시간 전압변동을 검출하여 기준전압 보다 떨어지는 횟수가 설정횟수를 넘어서면 산소발생기의 작동을 중단하고, 기준 전압 이상으로 일정시간 유지되면 산소발생기를 다시 가동시키도록 제어하며;
   상기 공기압축기의 배출단에 솔레노이드밸브 형태의 삼방밸브를 더 설치하되, 삼방밸브의 제1배출단은 열교환기의 입력단과 연결하고, 삼방밸브의 제2배출단은 바이패스관을 통해 유량조절기의 입력단으로 직접 연결하여 통합제어부의 제어신호에 따라 압축공기를 수조로 직접 공급하여 폭기시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 횟집용 소형 PSA 산소발생기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 스풀밸브의 이상 검출시 혹은 공기압축기의 전압 이상 검출시 경보를 발하도록 상기 통합제어부에 의해 제어되는 경보기가 더 설치된 것을 특징으로 하는 횟집용 소형 PSA 산소발생기.
   

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