KR20190116765A - Module-type Oxygen Generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 산소발생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수개의 산소포집 탱크를 구비한 탱크 어셈블리 및 그 상부와 하부에 각각 배치되는 배관 어셈블리로 구성되는 모듈형 산소발생기에 관한 것이다. The present invention relates to an oxygen generator, and more particularly, to a modular oxygen generator consisting of a tank assembly having a plurality of oxygen collection tanks and piping assemblies disposed respectively above and below.
산소발생기는 화학반응 또는 공기에서 산소를 분리하는 방식 등에 의해 산소를 생성하는 장치로서 오늘날 산업용, 의료용, 가정용 등 여러 분야에서 많이 사용되고 있다. 도1은 종래의 산소발생기의 구조를 개략적으로 도시한 것으로, 공기에서 산소를 분리하는 압력순환흡착(PSA) 방식을 사용하는 예시적 구조를 나타낸다. 산소발생기는 압축 공기를 공급하는 공기 탱크(1), 공기 탱크(1)에서 공급받은 공기에서 질소와 산소를 분리하는 두 개의 산소 포집 탱크(2,3), 및 산소 포집 탱크에서 생성된 산소를 저장하는 산소 탱크(4)를 포함한다. Oxygen generators are devices that generate oxygen by chemical reactions or by separating oxygen from the air, and are widely used in various fields such as industrial, medical, and home. Figure 1 schematically shows the structure of a conventional oxygen generator, showing an exemplary structure using a pressure circulation adsorption (PSA) method of separating oxygen from the air. The oxygen generator uses an air tank (1) for supplying compressed air, two oxygen collection tanks (2, 3) for separating nitrogen and oxygen from the air supplied from the air tank (1), and oxygen generated in the oxygen collection tank. An
산소 포집 탱크(2,3)는 제올라이트와 같은 흡착제를 포함하고 있으며 압력에 의해 공기중의 질소가 흡착제에 흡착되는 원리를 이용하여 산소를 분리 및 농축한다. 밸브(V1)와 밸브(V3)를 개방하여 공기 탱크(1)에서 압축 공기가 배관(P1)을 통해 제1 산소 포집 탱크(2)로 공급되도록 한다. 공기가 제1 산소 포집 탱크(2)를 통과함에 따라 질소가 흡착제에 흡착되고 산소가 산소 탱크(4)로 배출된다. The
제1 산소 포집 탱크(2)의 흡착제에 질소가 충분히 흡착되면 밸브(V2)를 개방하여 공기가 제2 산소 포집 탱크(3)로 공급되도록 한다. 밸브(V3)는 제2 산소 포집 탱크(3)에서 산소 탱크(4)로 산소가 배출되도록 전환되며, 이에 따라 제2 산소 포집 탱크(3)에서 질소가 흡착제에 흡착되고 산소가 산소 탱크(4)로 배출되게 된다. 이 때 제1 산소 포집 탱크(2)에서는 클리닝 공정이 수행된다. 즉 밸브(V1)를 전환하여, 흡착제에 흡착된 질소가 제1 산소 포집 탱크(2) 외부로 배출되도록 한다. 이를 위해 제1 산소 포집 탱크(2)의 압력을 감압시키고, 밸브(V4)를 일부 개방하여 제2 산소 포집 탱크(3)에서 생성되고 있는 산소 중 일부를 퍼지 가스로서 제1 산소 포집 탱크(2)로 주입함으로써 질소를 신속히 배출하도록 한다. When nitrogen is sufficiently adsorbed to the adsorbent of the first
이와 같이 종래 산소발생기에서는 한 쌍의 산소 포집 탱크를 마련하여, 하나의 포집 탱크에서 산소를 생성하는 동안 다른 하나는 클리닝을 하는 공정을 교대로 반복함으로써 산소를 계속적으로 생성한다. As described above, in the conventional oxygen generator, a pair of oxygen collection tanks are provided, and oxygen is continuously generated by alternately repeating a cleaning process while the other generates oxygen in one collection tank.
그런데 이러한 종래 산소발생기에 따르면 산소발생기 장치를 작동시킨 후 충분한 고농도 산소를 공급하기까지의 시간, 즉 워밍업 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 장치의 작동 개시 직후에는 공기 중의 산소 농도, 즉 대략 20% 농도의 산소가 산소 포집 탱크(2,3)로부터 배출되고 그 후 시간이 지남에 따라 배출되는 산소의 농도가 서서히 증가하여 고농도 산소를 배출하게 된다. 종래 산소발생기의 경우 이러한 워밍업 시간이 수십분 내지 1시간 가량 소요되므로 이 시간 동안에는 필요한 산소를 충분히 사용할 수 없는 문제가 있다. However, according to the conventional oxygen generator, there is a disadvantage in that it takes a long time to supply sufficient high concentration oxygen, that is, a warm-up time, after operating the oxygen generator device. Immediately after the start of the operation, the oxygen concentration in the air, ie approximately 20% oxygen, is discharged from the
또한 종래 산소발생기의 경우 용량이 커질수록 산소발생기의 장치 부피와 무게가 크게 증가하므로 설치 공간의 많이 차지하고 설치 및 유지보수가 용이하지 않은 문제점도 있다. In addition, in the case of the conventional oxygen generator, as the capacity increases, the device volume and weight of the oxygen generator greatly increase, thus occupying a large amount of installation space and there is a problem in that installation and maintenance are not easy.
본 발명의 일 실시예에 따르면 종래에 비해 워밍업 시간을 대폭 줄일 수 있는 산소발생기를 제공한다. According to one embodiment of the present invention provides an oxygen generator that can significantly reduce the warm-up time compared to the prior art.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 클리닝 중인 산소포집 탱크에 퍼지 가스로서 공급할 산소를 위해 각 산소포집 탱크가 부담해야 할 산소 생산량을 줄임으로써 산소포집 탱크에 걸리는 부하를 종래 대비 크게 감소할 수 있는 산소발생기를 제공한다. According to one embodiment of the present invention, by reducing the amount of oxygen produced by each oxygen collection tank for oxygen to be supplied as a purge gas to the oxygen collection tank being cleaned, the load on the oxygen collection tank can be greatly reduced compared to the conventional Provide a generator.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면 산소포집 탱크 어셈블리의 상부와 하부에 각각 설치되는 배관을 매니폴드나 블록으로 일체화하여 구성함으로써 배관의 복잡성을 해소하고 공급유량 및 유속을 안정화할 수 있는 산소발생기를 제공한다. In addition, according to an embodiment of the present invention by configuring the pipes respectively installed in the upper and lower parts of the oxygen collection tank assembly by manifold or block integrated oxygen generator that can reduce the complexity of the piping and stabilize the supply flow rate and flow rate to provide.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 모듈형 산소발생기로서, 다수의 탱크가 결합된 탱크 어셈블리; 상기 탱크 어셈블리의 하부에 배치되며 상기 탱크 어셈블리로 공기를 공급하고 질소를 배출하는 배관을 구비한 하부 배관 어셈블리; 및 상기 탱크 어셈블리의 상부에 배치되며 상기 탱크 어셈블리에서 생성되는 산소를 배출하는 배관을 구비한 상부 배관 어셈블리;를 포함하고, 상기 탱크 어셈블리는, 각각이 한 쌍의 산소포집 탱크로 이루어진 복수개의 베드; 상기 산소포집 탱크로 공급할 공기를 저장하는 공기 탱크; 및 상기 산소포집 탱크로부터 산소를 공급받아 저장하는 산소 탱크;를 포함하고, 상기 하부 배관 어셈블리는, 상기 공기 탱크로부터 상기 산소포집 탱크의 각각으로 공기를 공급하는 공기공급 유로 및 상기 산소포집 탱크의 각각에서 생성되는 질소를 외부로 배출하는 질소배출 유로가 내부에 형성된 매니폴드; 및 상기 베드의 개수만큼 상기 매니폴드에 결합되며 각 베드의 한 쌍의 산소포집 탱크와 상기 공기공급 유로 및 질소배출 유로 사이를 개폐하는 복수개의 제1 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 산소발생기를 제공한다. According to an embodiment of the present invention, a modular oxygen generator, comprising: a tank assembly in which a plurality of tanks are coupled; A lower piping assembly disposed below the tank assembly and having a piping for supplying air to the tank assembly and for discharging nitrogen; And an upper piping assembly disposed above the tank assembly and having a piping for discharging oxygen generated in the tank assembly, wherein the tank assembly comprises: a plurality of beds each comprising a pair of oxygen collection tanks; An air tank for storing air to be supplied to the oxygen collection tank; And an oxygen tank configured to receive and store oxygen from the oxygen collection tank, wherein the lower pipe assembly includes an air supply passage for supplying air from the air tank to each of the oxygen collection tanks, and each of the oxygen collection tanks. A manifold formed therein with a nitrogen discharge passage configured to discharge nitrogen generated from the outside; And a plurality of first valves coupled to the manifold by the number of the beds and opening and closing the pair of oxygen collection tanks of each bed and the air supply flow path and the nitrogen discharge flow path. Provide a generator.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 매니폴드가, 상기 매니폴드 내부에서 서로 나란히 배치된 제1 내지 제3 유로; 상기 매니폴드의 상부면에 형성되고 각 베드의 한 쌍의 산소포집 탱크의 각각과 연통하도록 형성된 제1 및 제2 상부 개구부; 및 상기 매니폴드의 하부면에 상기 베드의 개수만큼 형성되고 다수의 개구부로 이루어진 하부 개구부 영역;를 포함하고, 상기 하부 개구부 영역의 각각은, 상기 제1 내지 제3 유로의 각각과 연통하는 제1 내지 제3 하부 개구부; 및 상기 제1 및 제2 상부 개구부와 각각 연통하는 제4 및 제5 하부 개구부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 산소발생기를 제공한다. According to an embodiment of the present invention, the manifold may include: first to third flow paths disposed side by side in the manifold; First and second upper openings formed on an upper surface of the manifold and configured to communicate with each of the pair of oxygen trap tanks of each bed; And a lower opening region formed on the lower surface of the manifold by the number of the beds and formed of a plurality of openings, each of the lower opening regions communicating with each of the first to third flow paths. To third lower openings; And fourth and fifth lower openings communicating with the first and second upper openings, respectively.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상부 배관 어셈블리가, 상기 탱크 어셈블리의 상부에 상기 베드의 개수만큼 설치되는 배관 블록을 포함하되, 각각의 상기 배관 블록은, 상기 베드의 한 쌍의 산소포집 탱크의 각각과 연통하는 제1 관통구, 각각의 제1 관통구에 설치된 체크밸브, 및 제1 관통구를 연결하는 제1 연결유로를 포함하는 하부블록; 상기 하부블록의 상부에 배치되며, 상기 제1 관통구를 연결하는 제2 연결유로를 포함하는 상부블록; 및 상기 제1 연결유로를 개폐하도록 동작하는 제2 밸브;를 포함하고, 상기 각 배관블록의 상부블록들끼리 서로 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 모듈형 산소발생기를 제공한다. According to an embodiment of the present invention, the upper pipe assembly includes a pipe block installed on the tank assembly as many times as the number of beds, wherein each of the pipe blocks, a pair of oxygen collection tank of the bed A lower block including a first through hole communicating with each of the first through holes, a check valve installed at each of the first through holes, and a first connection channel connecting the first through holes; An upper block disposed above the lower block and including a second connection channel connecting the first through hole; And a second valve operative to open and close the first connection channel, wherein the upper blocks of the respective pipe blocks are in communication with each other.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 산소포집 탱크의 체적을 줄임으로써 종래에 비해 워밍업 시간을 대폭 줄일 수 있는 이점이 있다. According to one embodiment of the present invention, by reducing the volume of the oxygen collection tank there is an advantage that can significantly reduce the warm-up time compared to the prior art.
본 발명의 일 실시예에 따르면 산소포집 탱크 어셈블리의 상부와 하부에 각각 설치되는 배관을 매니폴드나 블록으로 일체화하여 구성함으로써 배관의 복잡성을 해소하고 공급유량 및 유속을 안정화할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the pipes respectively installed on the upper and lower portions of the oxygen collection tank assembly may be integrated into a manifold or a block to reduce the complexity of the pipe and stabilize the supply flow rate and flow rate.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 생성해야 할 산소량이 많아지더라도 종래 대비 작은 용량의 산소포집 탱크를 사용할 수 있으므로 산소포집 탱크의 전체 체적을 감소시키는 이점이 있다. 또한 산소 생산 용량을 증가시킬 경우 본 발명의 모듈형 산소발생기를 복수개 병렬로 이어 붙여서 설치하면 되므로 설치가 간단하고 유지보수도 간편한 이점이 있다. According to one embodiment of the present invention, even if the amount of oxygen to be produced is increased, since an oxygen collection tank having a smaller capacity can be used, there is an advantage of reducing the total volume of the oxygen collection tank. In addition, when the oxygen production capacity is increased, the modular oxygen generator of the present invention can be installed by attaching a plurality of parallel wires in parallel, so the installation is simple and the maintenance is easy.
도1은 종래의 산소발생기를 설명하기 위한 도면,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기를 설명하기 위한 도면,
도3은 본 발명의 모듈형 산소발생기의 하부 구조를 설명하기 위한 도면,
도4는 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기의 사시도,
도5는 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기의 정면도,
도6은 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기의 배면도,
도7은 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기의 평면도,
도8은 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기의 저면도,
도9는 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기의 분해 사시도,
도10은 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기의 하부 배관 어셈블리의 매니폴드의 사시도,
도11은 일 실시예에 따른 매니폴드의 다른 관점에서 본 사시도,
도12는 도10의 A-A'선을 따라 절단한 단면도,
도13은 도10의 B-B'선을 따라 절단한 단면도,
도14는 일 실시예에 따른 하부 배관 어셈블리의 동작을 설명하기 위한 도면,
도15는 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기의 상부 배관 어셈블리의 사시도,
도16은 도15의 C-C'선을 따라 절단한 단면도,
도17은 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기의 효과를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a conventional oxygen generator,
2 is a view for explaining a modular oxygen generator according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a view for explaining the lower structure of the modular oxygen generator of the present invention,
4 is a perspective view of a modular oxygen generator according to one embodiment;
5 is a front view of a modular oxygen generator according to one embodiment;
6 is a rear view of the modular oxygen generator according to one embodiment;
7 is a plan view of a modular oxygen generator according to one embodiment;
8 is a bottom view of a modular oxygen generator according to one embodiment,
9 is an exploded perspective view of a modular oxygen generator according to one embodiment;
10 is a perspective view of a manifold of the lower piping assembly of a modular oxygen generator according to one embodiment;
11 is a perspective view from another perspective of a manifold according to one embodiment;
12 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 10;
FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 10;
14 is a view for explaining the operation of the lower pipe assembly according to an embodiment;
15 is a perspective view of the upper piping assembly of the modular oxygen generator according to one embodiment;
FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 15;
17 is a view for explaining the effect of the modular oxygen generator according to an embodiment.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Objects, other objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following preferred embodiments associated with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "위"(또는 "아래", "오른쪽", 또는 "왼쪽")에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소의 위(또는 아래, 오른쪽, 또는 왼쪽)에 직접 위치될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In the present specification, when a component is referred to as being "above" (or "below", "right", or "left") of another component, it is above (or below, right, or left of another component). Or directly intervened with a third component therebetween. In addition, in the drawings, the thickness of the components are exaggerated for the effective description of the technical content.
또한 본 명세서에서 구성요소간의 위치 관계를 설명하기 위해 사용되는 '상부(위)', '하부(아래)', '좌측', '우측', '전면', '후면' 등의 표현은 절대적 기준으로서의 방향이나 위치를 의미하지 않으며, 각 도면을 참조하여 본 발명을 설명할 때 해당 도면을 기준으로 설명의 편의를 위해 사용되는 상대적 표현일 수 있다. In addition, the expressions such as 'top', 'bottom', 'left', 'right', 'front', 'back', etc. used to describe the positional relationship between the components in this specification are absolute criteria. It does not mean a direction or a position as, but may be a relative expression used for convenience of description based on the drawings when describing the present invention with reference to each drawing.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Where the terms first, second, etc. are used herein to describe the components, these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. The embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the words 'comprise' and / or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other components.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the specific embodiments below, various specific details are set forth in order to explain the invention more specifically and to help understand. However, those skilled in the art can understand that the present invention can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts of the invention which are commonly known in the description of the invention and which are not highly related to the invention are not described in order to avoid confusion in describing the invention.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기를 설명하기 위한 도면으로, 설명의 편의를 위해, 산소발생기 중 산소포집 탱크, 공기탱크, 및 산소탱크와 이들 사이를 연결하는 배관과 밸브만을 도식적으로 나타내었다. 2 is a view for explaining a modular oxygen generator according to an embodiment of the present invention, for convenience of description, the oxygen collection tank, the air tank, the oxygen tank and the pipes and valves connected between them in the oxygen generator Bay is shown schematically.
도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기는 한 쌍의 산소포집 탱크로 이루어진 베드(B)를 복수개 연결하여 구현될 수 있다. 도시한 실시예에서 가장 왼쪽의 한 쌍의 산소포집 탱크(T1,T2)가 첫번째 베드(B1)를 구성한다. 도면에 표기하지 않았지만, 그 옆의 한 쌍의 산소포집 탱크(T3,T4)가 두번째 베드를 구성하며, 또 그 옆의 한 쌍의 산소포집 탱크(T5,T6)가 세번째 베드를 구성한다. 즉 도시한 실시예의 산소발생기는 5개의 베드로 구성되어 있음을 이해할 것이다. 도시한 실시예에서 산소발생기가 5개의 베드(B)로 구성되지만 이것은 예시적인 실시예이며 실제의 실시 형태에 따라 베드의 개수가 달라질 수 있음은 물론이다. Referring to the drawings, the modular oxygen generator according to an embodiment may be implemented by connecting a plurality of beds (B) consisting of a pair of oxygen collection tank. In the illustrated embodiment, the leftmost pair of oxygen collection tanks T1 and T2 constitute the first bed B1. Although not shown in the figure, a pair of oxygen trap tanks T3 and T4 next to it constitute a second bed, and a pair of oxygen trap tanks T5 and T6 next to it constitute a third bed. That is, it will be understood that the oxygen generator of the illustrated embodiment is composed of five beds. In the illustrated embodiment, the oxygen generator is composed of five beds B, but this is an exemplary embodiment and the number of beds may vary depending on the actual embodiment.
도시한 모듈형 산소발생기의 첫번째 베드(B1)를 기준으로 설명하자면, 베드(B1)는 제1 산소포집 탱크(T1), 제2 산소포집 탱크(T2)로 구성되고, 베드(B1)와 공기 탱크(TA) 및 산소 탱크(TO) 사이를 연결하는 다수의 배관과 밸브를 포함한다. Referring to the first bed (B1) of the modular oxygen generator shown, the bed (B1) is composed of the first oxygen collection tank (T1), the second oxygen collection tank (T2), the bed (B1) and air It includes a plurality of pipes and valves connecting between the tank (TA) and the oxygen tank (TO).
공기 탱크(TA)는 산소포집 탱크(T1,T2)에 공급할 공기를 저장하고 필요에 따라 공기를 산소포집 탱크(T1,T2)에 공급한다. 제1 및 제2 산소포집 탱크(T1,T2)는 공기 탱크(TA)로부터 공기를 각각 교대로 공급받고 공기에서 산소를 분리함으로써 산소를 생성한다. 일 실시예에서 각 산소포집 탱크(T1,T2)는 제올라이트와 같은 질소 흡착제로 충진되고, 공기가 산소포집 탱크(T1,T2)를 통과할 때 질소 성분이 흡착됨으로써 산소가 분리되어 산소를 생성할 수 있다. The air tank TA stores air to be supplied to the oxygen collection tanks T1 and T2 and supplies air to the oxygen collection tanks T1 and T2 as necessary. The first and second oxygen collection tanks T1 and T2 alternately receive air from the air tank TA and generate oxygen by separating oxygen from the air. In one embodiment, each oxygen collection tank (T1, T2) is filled with a nitrogen adsorbent, such as zeolite, and when the air passes through the oxygen collection tank (T1, T2), the nitrogen components are adsorbed to separate oxygen to generate oxygen. Can be.
공기 탱크(TA)에서 산소포집 탱크(T1,T2)로의 공기 공급을 위해 배관이 각각 연결되어 있고 유체 흐름을 제어하는 밸브(V11,V12)가 배치된다. 제1 공급밸브(V11)는 공기 탱크(TA)와 제1 산소포집 탱크(T1) 사이의 배관의 개폐를 제어하고 제2 공급밸브(V12)는 공기 탱크(TA)와 제2 산소포집 탱크(T2) 사이의 배관의 개폐를 제어한다. In order to supply air from the air tank TA to the oxygen collection tanks T1 and T2, pipes are connected to each other, and valves V11 and V12 for controlling the fluid flow are disposed. The first supply valve V11 controls the opening and closing of the pipe between the air tank TA and the first oxygen collection tank T1, and the second supply valve V12 is the air tank TA and the second oxygen collection tank ( Control opening and closing of pipes between T2).
공기 탱크(TA)로부터의 공기 공급이 중단된 상태에서 산소포집 탱크(T1,T2)는 탱크 내부의 질소를 외부로 배출할 수 있다. 예를 들어 제1 산소포집 탱크(T1)를 클리닝할 경우 제1 산소포집 탱크(T1)에서 외부로 질소를 배출하도록 밸브(V11)가 전환되고 이와 동시에 제2 산소포집 탱크(T2)로 공기가 유입되도록 밸브(V12)가 전환될 수 있다. Oxygen trap tanks T1 and T2 may discharge nitrogen in the tank to the outside in the state in which the air supply from the air tank TA is stopped. For example, when the first oxygen collection tank T1 is cleaned, the valve V11 is switched to discharge nitrogen from the first oxygen collection tank T1 to the outside, and at the same time, air flows into the second oxygen collection tank T2. The valve V12 may be switched to flow in.
각각의 산소포집 탱크(T1,T2)에서 생성되는 산소는 산소 탱크(TO)로 배출된다. 예를 들어 제1 산소포집 탱크(T1)에서 산소를 포집하고 제2 산소포집 탱크(T2)를 클리닝하는 경우 제1 배출밸브(V13)를 개방하고 제2 배출밸브(V14)를 폐쇄한다. 이에 따라, 제1 산소포집 탱크(T1)에서 생성되는 산소가 제1 배출밸브(V13)를 통과하여 산소 탱크(TO)로 공급될 수 있고, 이 때 제2 산소포집 탱크(T2)의 질소는 제1 공급밸브(V12)를 통해 외부로 배출된다. Oxygen generated in each oxygen collection tank (T1, T2) is discharged to the oxygen tank (TO). For example, when oxygen is collected in the first oxygen collection tank T1 and the second oxygen collection tank T2 is cleaned, the first discharge valve V13 is opened and the second discharge valve V14 is closed. Accordingly, oxygen generated in the first oxygen collection tank T1 may be supplied to the oxygen tank TO through the first discharge valve V13, and at this time, nitrogen in the second oxygen collection tank T2 may be It is discharged to the outside through the first supply valve (V12).
또한 이 때 두 개의 산소포집 탱크(T1,T2)를 연결하는 바이패스 경로에 설치된 밸브(V15)를 적어 일부 개방하여, 제1 산소포집 탱크(T1)의 일부 산소를 제2 산소포집 탱크(T2)로 공급하여 퍼징 가스로서 기능하도록 할 수 있다. In addition, at this time, the valve V15 provided in the bypass path connecting the two oxygen collection tanks T1 and T2 is partially written and partially opened, and partial oxygen of the first oxygen collection tank T1 is transferred to the second oxygen collection tank T2. ) May be supplied to function as a purging gas.
일 실시예에서 산소발생기는 상술한 제1 베드(B1)와 동일 또는 유사한 베드(B)를 복수개 포함한다. 바람직하게는 산소발생기는 복수개의 베드(B)가 병렬로 연결되어 구성된다. 즉 각 베드(B)의 산소포집 탱크(T1 내지 T10)가 공기 탱크(TA)와 산소 탱크(TO)에 각각 연결된다. In one embodiment, the oxygen generator includes a plurality of beds B that are the same as or similar to the first bed B1 described above. Preferably the oxygen generator is composed of a plurality of beds (B) connected in parallel. That is, oxygen collection tanks T1 to T10 of the beds B are connected to the air tank TA and the oxygen tank TO, respectively.
이러한 구성에서, 각 베드(B)의 제1 산소포집 탱크와 제2 산소포집 탱크가 각각 교대로 산소포집과 클리닝 동작을 수행하되, 복수개의 베드(B) 간에는 약간의 시간차를 두고 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 베드(B1)의 제1 및 제2 산소포집 탱크(T1,T2)간 산소포집과 클리닝 동작이 전환될 때 제2 내지 제5 베드(B2~B5)에서는 각각의 제1 산소포집 탱크(T3,T5,T7,T9)가 산소포집 동작을 수행하고, 제2 베드(B2)의 제1 및 제2 산소포집 탱크(T3,T4)간 산소포집과 클리닝 동작이 전환될 때 제1 및 제3 내지 제5 베드(B1, B3~B5)에서 각각의 제1 산소포집 탱크(T1,T5,T7,T9)가 산소포집 동작을 수행하고, 이런 방식으로 각 베드 내의 제1 및 제2 산소포집 탱크간 동작 전환시에 나머지 베드에서는 제1 또는 제2 산소포집 탱크가 산소포집 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. In this configuration, the first oxygen collection tank and the second oxygen collection tank of each bed B alternately perform oxygen collection and cleaning operations, but may operate with a slight time difference between the plurality of beds B. . For example, when the oxygen collection and cleaning operations between the first and second oxygen collection tanks T1 and T2 of the first bed B1 are switched, each of the first to second beds B2 to B5 includes the first first. When the oxygen collection tanks T3, T5, T7, and T9 perform the oxygen collection operation, and the oxygen collection and cleaning operations between the first and second oxygen collection tanks T3 and T4 of the second bed B2 are switched. Each of the first oxygen collection tanks T1, T5, T7, and T9 in the first and third to fifth beds B1, B3 to B5 performs an oxygen trapping operation, and in this way, the first and the third and fifth beds in each bed. When the operation between the second oxygen collection tank is switched, the remaining bed may control the first or second oxygen collection tank to perform the oxygen collection operation.
이와 같이 도시한 실시예와 같이 한 쌍의 산소포집 탱크를 구비한 베드를 복수개 연결하여 모듈형 산소발생기를 구성함으로써, 종래 산소발생기에 비해 장치 부피를 현저히 줄일 수 있다. 예를 들어 1 N㎥/h 용량의 베드(B)를 5개 연결하여 5 N㎥/h 모듈형 산소발생기를 구성한 경우, 도1과 같이 한 쌍의 산소포집 탱크만 갖는 종래의 5 N㎥/h 용량 산소발생기에 비해 장치 부피를 1/10 이상 줄일 수 있고, 산소포집 탱크의 체적을 줄임으로써 종래에 비해 워밍업 시간을 대폭 줄일 수 있는 이점이 있다. As described above, by connecting a plurality of beds having a pair of oxygen collection tanks to form a modular oxygen generator, the device volume can be significantly reduced compared to the conventional oxygen generator. For example, when 5
또한 도1의 경우 제1 및 제2 산소포집 탱크(2,3)간 동작 전환을 할 경우 예컨대 제1 산소포집 탱크(2)로의 공기 공급을 중단하고 제2 산소포집 탱크(3)로 공기 공급을 전환하는 순간 산소 생성이 일시적으로 줄어들거나 중단되기 때문에 산소 탱크에서 측정되는 압력이 급격히 감소하였다가 증가한다. 그러나 본 발명의 실시예에 따르면, 각 복수개의 베드(B)를 구비하고 하나의 베드에서 제1 및 제2 산소포집 탱크간 동작을 전환할 때 나머지 베드들에서는 제1 또는 제2 산소포집 탱크에서 산소포집 동작을 수행하기 때문에, 임의의 한 시점에서 하나의 베드에서만 동작 전환이 일어나므로 산소 탱크의 압력 변화가 크지 않고 지속적이고 안정적인 산소 공급이 가능해진다. In addition, in FIG. 1, when the operation is switched between the first and second
도3은 상술한 도2의 산소발생기를 구현한 시제품의 하부 구조를 나타낸다. 도시한 제품은 5*2 배열로 배치된 10개의 산소포집 탱크(T1 내지 T10)를 포함하고 산소포집 탱크의 상부와 하부에 다수의 밸브와 배관이 설치되어 있다. Figure 3 shows the lower structure of the prototype implementing the oxygen generator of Figure 2 described above. The illustrated product includes ten oxygen collection tanks T1 to T10 arranged in a 5 * 2 arrangement, and a plurality of valves and pipes are installed on the upper and lower portions of the oxygen collection tank.
도2를 참조하여 설명한 것처럼 본 발명의 산소발생기 구성에 의하면 전체 장치 부피를 크게 감소시키고 산소를 지속적이고 안정적으로 생성할 수 있는 이점이 있지만, 산소포집 탱크(T1 내지 T10) 상부와 하부에 많은 밸브와 배관이 연결되고 설치되어야 한다. 예컨대 산소포집 탱크 하부의 경우 탱크 하나마다 하나씩 밸브(V11 내지 V52)가 필요하고 각 밸브마다 3개씩 배관이 연결되어 있으므로 10개의 산소포집 탱크(T1 내지 T10) 하부에 적어도 10개의 밸브와 30개의 배관이 연결되어야 한다. According to the configuration of the oxygen generator of the present invention as described with reference to Figure 2 has the advantage of greatly reducing the overall device volume and continuously and stably produce oxygen, many valves in the upper and lower portions of the oxygen collection tank (T1 to T10) And piping must be connected and installed. For example, at the bottom of the oxygen collection tank, one valve (V11 to V52) is required for each tank, and three pipes are connected to each valve. Should be connected.
따라서 도3에 보여지는 바와 같이, 산소포집 탱크(T1 내지 T10)가 부피가 줄어든 반면 그 하부에 많은 수의 밸브와 배관이 설치되어 있어 장치가 복잡하고 유지보수의 어려움이 발생하는 문제가 있다. Therefore, as shown in Figure 3, the oxygen collection tank (T1 to T10) is reduced in volume, while a large number of valves and pipes are installed there is a problem that the device is complicated and difficult to maintain.
도4 내지 도17은 이 문제를 해결할 수 있는 바람직한 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기를 나타낸다. 4 to 17 show a modular oxygen generator according to a preferred embodiment which can solve this problem.
도4는 바람직한 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기의 사시도이고, 도5 내지 도8은 모듈형 산소발생기의 정면도, 배면도, 평면도, 및 저면도를 각각 나타낸다. 4 is a perspective view of a modular oxygen generator according to one preferred embodiment, and FIGS. 5 to 8 show a front view, a rear view, a top view, and a bottom view, respectively, of the modular oxygen generator.
도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기는 탱크 어셈블리(10), 탱크 어셈블리(10)의 하부에 배치되는 하부 배관 어셈블리(20), 및 상부에 배치되는 상부 배관 어셈블리(30)를 포함한다. Referring to the drawings, the modular oxygen generator according to an embodiment of the
탱크 어셈블리(10)는 복수개의 산소포집 탱크(100), 하나의 공기 탱크(TA), 및 하나의 산소 탱크(TO)를 포함할 수 있다. 도시한 실시예에서는 한 쌍의 산소포집 탱크로 구성된 베드를 5개 연결하여 총 10개의 산소포집 탱크(100)가 5*2 배열로 구성된 것으로 예시하였다. 그러나 베드의 개수는 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. The
도시한 실시예에서 제1 베드는 제1 산소포집 탱크(T1)와 제2 산소포집 탱크(T2)를 포함하고, 제2 베드는 제3 산소포집 탱크(T3)와 제4 산소포집 탱크(T4)를 포함하고, 제3 베드는 제5 산소포집 탱크(T5)와 제6 산소포집 탱크(T6)를 포함하고, 제4 베드는 제7 산소포집 탱크(T7)와 제8 산소포집 탱크(T8)를 포함하고, 제5 베드는 제9 산소포집 탱크(T9)와 제10 산소포집 탱크(T10)를 포함한다. In the illustrated embodiment, the first bed includes a first oxygen capture tank T1 and a second oxygen capture tank T2, and the second bed includes a third oxygen capture tank T3 and a fourth oxygen capture tank T4. ), The third bed includes a fifth oxygen collection tank (T5) and a sixth oxygen collection tank (T6), and the fourth bed includes a seventh oxygen collection tank (T7) and an eighth oxygen collection tank (T8). ), And the fifth bed includes a ninth oxygen collection tank T9 and a tenth oxygen collection tank T10.
하부 배관 어셈블리(20)는 탱크 어셈블리(10)의 하부에 배치되며 탱크 어셈블리(10)로 공기를 공급하고 질소를 배출하는 유로 및 밸브를 포함한다. 일 실시예에서 하부 배관 어셈블리(20)는 내부에 다수의 유로가 형성된 매니폴드(200) 및 매니폴드(200)의 하부면에 부착된 복수개의 밸브(250)로 구성될 수 있다. 하부 배관 어셈블리(20)에 대해서는 도10 내지 도15를 참조하여 후술하기로 한다. The
상부 배관 어셈블리(30)는 탱크 어셈블리(10)의 상부에 배치되며 탱크 어셈블리(10)에서 생성되는 산소를 배출하는 유로와 밸브를 포함한다. 일 실시예에서 상부 배관 어셈블리(30)는 탱크 어셈블리(10)의 상부에 베드의 개수만큼 설치되는 배관 블록(300)을 포함하며, 각각의 배관 블록(300)은 내부에 하나 이상씩의 유로가 각각 형성된 복수개의 하부블록(310), 중간블록(320), 상부블록(330), 및 밸브(340)로 구성될 수 있다. 또한 복수개의 배관 블록(300)은 하나의 연결 블록(350)에 의해 연결될 수 있다. 상부 배관 어셈블리(30)에 대해서는 도16 및 도17을 참조하여 후술하기로 한다. The
도시한 실시예에서 외부의 공기는 공기 유입구(411)를 통해 모듈형 산소발생기로 공급된다. 공기 유입구(411)로 공급되는 공기는 U자형 배관(413)을 통과하여 공기 탱크(TA)의 상부로 공급된다. 공기 탱크(TA)에 저장된 공기는 하부 배관 어셈블리(20)의 매니폴드(200) 내부에서 분기되어 각 산소포집 탱크(100)로 공급될 수 있다. In the illustrated embodiment, external air is supplied to the modular oxygen generator through the
산소포집 탱크(100)에서 생성되는 산소는 상부 배관 어셈블리(30)의 연결 블록(350) 및 이에 연결된 산소 이송관(421)을 통과하여 산소 탱크(TO)로 공급된다. 산소 탱크(TO)에 모인 산소는 배출관(423,425,427)을 통해 외부로 공급될 수 있다. Oxygen generated in the
한편 산소포집 탱크(100)의 클리닝 동작에 의해 산소포집 탱크(100)에서 배출되는 질소는 하부 배관 어셈블리(30)의 매니폴드(200) 내부로 모인 후 배출관(431,435)을 통해 외부로 배출될 수 있다. Meanwhile, the nitrogen discharged from the
도9는 일 실시예에 따른 모듈형 산소발생기의 분해 사시도로서, 탱크 어셈블리(10), 하부 배관 어셈블리(20), 및 상부 배관 어셈블리(30)로 분리된 모습을 나타내고, 설명의 편의를 위해 공기, 산소, 및 질소 유입관과 배출관들(411,413,423,425,427,431,435)을 생략하였다. FIG. 9 is an exploded perspective view of the modular oxygen generator according to one embodiment, showing a state in which the
상술한 것처럼 탱크 어셈블리(10)는 5개의 베드를 포함하며, 각 베드는 한 쌍의 산소포집 탱크(T1,T2; T3,T4; T5,T6; T7,T8; T9,T10)로 구성된다. 각 베드에서 한 쌍의 산소포집 탱크는 상부 연결판(110) 및 하부 연결판(130)에 체결되어 일체로 결합되고, 복수개의 베드는 상부 연결판(110)들을 연결하는 상부 연결 프레임(120) 및 하부 연결판(130)들을 연결하는 하부 연결 프레임(140)에 체결됨으로써 전체 베드가 일체로 결합된다. As described above, the
산소포집 탱크 상부에 결합된 각각의 상부 연결판(110)은 산소포집 탱크와 상부 배관 어셈블리(30)가 연통할 수 있도록 관통구(111,112)를 포함하고, 공기 탱크(TA)와 산소 탱크(TO)에 결합된 상부 연결판(110)도 관통구(115,116)를 포함한다. Each upper connecting
마찬가지로, 도면에 도시하지 않았지만 산소포집 탱크 하부에 결합된 각각의 하부 연결판(130)은 산소포집 탱크와 하부 배관 어셈블리(20)가 연통할 수 있도록 관통구를 포함하고, 공기 탱크(TA)와 산소 탱크(TO)에 결합된 하부 연결판(130)도 관통구를 포함한다. Similarly, although not shown in the drawings, each of the lower connecting
이제 도10 내지 도13을 참조하여 하부 배관 어셈블리(20)의 매니폴드(200)의 예시적 구조를 설명하기로 한다. 도10과 도11은 하부 배관 어셈블리(20)의 매니폴드(200)를 각기 다른 관점에서 본 사시도이고, 도12는 도10의 A-A'선을 따라 절단한 단면도, 그리고 도13은 도10의 B-B'선을 따라 절단한 단면도이다. An exemplary structure of the
도면들을 참조하면 일 실시예에 따른 매니폴드(200)는 길다란 블록 형상을 갖는다. 매니폴드(200)는 길이 방향을 따라 내부에서 서로 나란히 배치된 3개의 유로, 즉 제1 내지 제3 유로(211,212,213)를 포함한다. 일 실시예에서 제1 및 제2 유로(211,212)는 산소포집 탱크(100)에서 배출되는 질소를 모아서 외부로 배출하는 질소 배출 유로로서 가능하고 제3 유로(213)는 산소포집 탱크(100)로 산소를 공급하는 산소공급 유로로서 기능할 수 있다. Referring to the drawings, the manifold 200 according to an embodiment has a long block shape. The manifold 200 includes three flow paths, that is, first to
도10 및 도11에 도시한 것처럼 매니폴드(200)의 상부면에는 다수의 개구부(201,202,203,204)가 형성되어 있다. 제1 및 제2 개구부(201,202)는 탱크 어셈블리(10)의 각 베드의 한 쌍의 산소포집 탱크의 각각과 연통하기 위한 것으로, 각 산소포집 탱크(100)와 정렬되는 위치에 형성된다. 10 and 11, a plurality of
도시한 실시예의 경우 10개의 산소포집 탱크(100)를 구비하므로 매니폴드(200)의 상부면에 10개의 개구부(201,202)가 형성되어 있다. 예를 들어 5개의 제1 개구부(201)는 각각 제1 내지 제5 베드의 첫번째 산소포집 탱크(T1,T3,T5,T7,T9)와 각각 연결되고 5개의 제2 개구부(202)는 각각 제1 내지 제5 베드의 두번째 산소포집 탱크(T2,T4,T6,T8,T10)와 각각 연결될 수 있다. In the illustrated embodiment, since ten
매니폴드(200)의 상부면에 형성된 제3 개구부(203)는 공기 탱크(TA)와 연통하기 위한 것이며 공기 탱크(TA)와 정렬되는 위치에 형성된다. 일 실시예에서 제3 개구부(203)와 제3 유로(213)가 매니폴드(200) 내부에서 연통하도록 구성된다. The
매니폴드(200)의 상부면에 형성된 제4 개구부(204)는 산소 탱크(TO)와 연통하기 위한 것이며 산소 탱크(TO)와 정렬되는 위치에 형성된다. 도10에 도시하였듯이 제4 개구부(204)와 인접한 매니폴드(200)의 측면에 측면 개구부(205)가 형성되어 있으며, 제4 개구부(204)와 측면 개구부(205)가 매니폴드(200) 내부에서 서로 연통하도록 구성된다. 즉 산소 탱크(TO)에서 배출되는 산소가 제4 개구부(204)를 통해 매니폴드(200) 내부로 유입된 후 측면 개구부(205)를 통해 곧바로 외부로 배출되도록 구성된다. The
이제 도14를 참조하여 하부 배관 어셈블리(20)의 동작을 설명하기로 한다. 도14는 한 쌍의 산소포집 탱크(T1,T2)로 구성된 제1 베드의 하부와 그 아래에 결합된 하부 배관 어셈블리(20)의 단면을 도식적으로 나타내었다. Operation of the
도면을 참조하면, 한 쌍의 산소포집 탱크(T1,T2)를 연결하는 하부 연결판(130)의 하부에 매니폴드(200)가 부착된다. 제1 산소포집 탱크(T1)는 하부 연결판(130)의 제1 관통구(131)를 통해 매니폴드(200) 상부면의 제1 개구부(201)와 연통한다. 제2 산소포집 탱크(T2)는 하부 연결판(130)의 제2 관통구(132)를 통해 매니폴드(200) 상부면의 제2 개구부(202)와 과 연통한다. Referring to the drawings, the manifold 200 is attached to the lower portion of the lower connecting
매니폴드(200)의 하부면에는 밸브(251)가 부착된다. 밸브는 예컨대 솔레노이드 밸브가 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 설명의 편의를 위해 밸브를 제어하는 전선 등 세부적 구성요소를 생략하였다. 밸브(251)는 제1 및 제2 개구부(201,202)와 제1 내지 제3 유로(211,212,213) 사이를 연결하거나 폐쇄하도록 동작한다. The
일 실시예에서, 제1 산소포집 탱크(T1)가 산소를 생성하고 제2 산소포집 탱크(T2)가 클리닝 동작을 수행하고 있을 때, 밸브(251)의 동작에 의해, 제1 개구부(201)와 제3 유로(213)가 연통하고 제2 개구부(202)와 제2 유로(212)가 연통하게 된다. 이에 따라, 공기 탱크(TA)에 저장된 공기가 제1 산소포집 탱크(T1)로 공급되고 제2 산소포집 탱크(T2)에서 배출되는 질소는 배출관(431)을 통해 외부로 배출된다. In one embodiment, when the first oxygen collection tank T1 generates oxygen and the second oxygen collection tank T2 is performing a cleaning operation, by the operation of the
만일 제1 산소포집 탱크(T1)가 클리닝 동작을 수행하고 제2 산소포집 탱크(T2)가 산소를 생성하고 있을 때, 밸브(251)의 동작에 의해, 제1 개구부(201)와 제1 유로(211)가 연통하고 제2 개구부(202)와 제3 유로(213)가 연통하게 된다. 이에 따라, 공기 탱크(TA)에 저장된 공기는 제2 산소포집 탱크(T2)로 공급되고 제1 산소포집 탱크(T1)에서 배출되는 질소는 배출관(431)을 통해 외부로 배출된다. If the first oxygen collection tank T1 performs the cleaning operation and the second oxygen collection tank T2 is generating oxygen, by the operation of the
한편 위와 같은 밸브(251) 동작에 의해 제1 및 제2 개구부(201,202)와 제1 내지 제3 유로(211,212,213) 사이를 연결하거나 폐쇄하기 위해 매니폴드(200) 내부에 추가의 관통구나 개구부가 형성될 수 있다. Meanwhile, an additional through hole or opening is formed inside the manifold 200 to connect or close the first and
이제 도15와 도16을 참조하여 상부 배관 어셈블리(30)의 예시적 구조를 설명하기로 한다. 도15는 일 실시예에 따른 상부 배관 어셈블리(30)의 사시도이고 도16은 도15의 C-C'선을 따라 절단한 단면도이다. 도16에서는 설명의 편의를 위해 한 쌍의 산소포집 탱크(T1,T2)로 구성된 제1 베드의 상부 일부분도 도시하였다. An exemplary structure of the
도면을 참조하면 일 실시예에 따른 상부 배관 어셈블리(30)는 탱크 어셈블리(10)의 베드의 개수만큼의 배관 블록(300)을 포함한다. 각각의 배관 블록(300)은 하부블록(310), 중간블록(320), 상부블록(330), 및 밸브(340)로 구성될 수 있고, 복수개의 배관 블록(300)은 하나의 연결 블록(350)에 의해 연결될 수 있다. Referring to the drawings, the
하부블록(310)은 베드의 한 쌍의 산소포집 탱크(T1,T2)의 각각과 연통하는 관통구(311,312), 각각의 관통구(311,312)에 설치된 체크밸브(313,314), 및 관통구(311,312)를 연결하는 연결유로(315)를 포함할 수 있다. The
중간블록(320)은 하부블록(310)과 상부블록(330) 사이에 개재되어 배치된다. 일 실시예에서 하나의 하부블록(310) 위에 2개의 중간블록(320)이 설치된다. 각 중간블록(320)은 상하방향으로 관통하는 관통구(321)를 포함한다. 각 중간블록(320)은 중간블록(320)의 관통구(321)가 하부블록(310)의 관통구(311,312)와 하나씩 정렬되도록 배치된다. The
상부블록(330)은 중간블록(320)의 상부에 배치되며 내부에 연결유로(331)를 포함한다. 연결유로(331)의 양 단부는 각각 중간블록(320)의 관통구(321)와 연통한다. The
상부블록(330)의 일 측면에는 연결블록(350)이 결합된다. 연결블록(350)은 복수개의 상부블록(330)과 모두 결합되어 있다. 연결블록(350)은 내부에 길이방향을 따라 형성된 연결유로(351)를 포함하고, 연결관(333)을 통해 각각의 상부블록(330)의 연결유로(331)와 연통한다. 따라서 모든 상부블록(330)은 연결블록(350)에 의해 서로 연통되어 있다. The
한편 밸브(340)는 하부블록(310)의 연결유로(315)의 개폐를 위해 설치된다. 일 실시예에서 밸브(340)가 하부블록(310)과 상부블록(330) 사이에 배치되지만 밸브(340)의 설치 위치는 달라질 수 있다. Meanwhile, the
일 실시예에서, 제1 산소포집 탱크(T1)가 산소를 생성하고 제2 산소포집 탱크(T2)가 클리닝 동작을 수행하고 있을 때, 제1 체크밸브(313)가 개방되고 제2 체크밸브(314)가 폐쇄된다. 따라서 제1 산소포집 탱크(T1)에서 생성되는 산소는 관통구(321), 연결유로(331), 및 연결관(333)을 통해 연결블록(350)의 연결유로(351)로 이송되고, 그 후 산소 이송관(421)을 통해 산소 탱크(TO)로 공급되어 저장된다. 이 때 밸브(340)에 의해 연결유로(315)가 적어도 부분적으로 개방될 수 있으며, 개방된 경우 제1 산소포집 탱크(T1)의 산소의 일부가 제2 산소포집 탱크(T2)에 퍼징 가스로서 공급될 수 있다. In one embodiment, when the first oxygen collection tank T1 generates oxygen and the second oxygen collection tank T2 is performing a cleaning operation, the
만일 제1 산소포집 탱크(T1)가 클리닝 동작을 수행하고 제2 산소포집 탱크(T2)가 산소를 생성하고 있을 때, 제1 체크밸브(313)가 폐쇄되고 제2 체크밸브(314)가 개방된다. 따라서 제2 산소포집 탱크(T2)에서 생성되는 산소가 관통구(321), 연결유로(331), 및 연결관(333)을 통해 연결블록(350)의 연결유로(351)로 이송되어 산소 이송관(421)을 통해 산소 탱크(TO)로 공급된다. 이 때 밸브(340)에 의해 연결유로(315)가 적어도 부분적으로 개방될 수 있으며, 개방된 경우 제2 산소포집 탱크(T2)의 산소의 일부가 제1 산소포집 탱크(T1)에 퍼징 가스로서 공급될 수 있다.If the first oxygen collection tank T1 performs a cleaning operation and the second oxygen collection tank T2 is generating oxygen, the
도17은 상술한 모듈형 산소발생기의 효과를 설명하기 위한 도면으로, 탱크 어셈블리(10)의 베드를 각각 1개, 2개, 3개, 4개, 및 5개를 구비한 각각의 모듈형 산소발생기의 산소발생 성능곡선을 나타낸다. 17 is a view for explaining the effect of the above-described modular oxygen generator, each of the modular oxygen having one, two, three, four, and five beds of the
도면에서 X축은 산소 생산량이고 Y축은 산소의 순도를 나타낸다. 베드를 1개만 구비한 산소발생기의 경우, 가장 왼쪽 그래프로 도시한 것처럼 산소 발생량이 증가하면 순도가 많이 급격히 감소한다. 그러나 설치하는 베드 개수를 점차 늘리면 산소 발생량의 증가에도 순도가 완만하게 떨어지며, 베드를 5개 설치한 경우 가장 오른쪽 그래프로 도시한 것처럼 베드를 1개 내지 4개 설치한 산소발생기에 비해 산소 발생량이 많을 뿐만 아니라 산소 발생량을 증가시켜도 산소 순도가 크게 감소하지 않고 대략 85%의 높은 순도를 나타낼 수 있다. In the figure, the X axis represents oxygen yield and the Y axis represents oxygen purity. In the case of the oxygen generator having only one bed, as shown in the left-most graph, the increase in the amount of oxygen generated decreases drastically. However, if the number of beds to be installed gradually increases, the purity decreases slowly even if the oxygen generation amount increases, and when five beds are installed, the amount of oxygen generated may be higher than that of one to four oxygen generators as shown in the rightmost graph. In addition, even if the oxygen generation amount is increased, the purity of the oxygen can be represented as high as approximately 85% without a significant decrease.
이와 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상술한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. As such, those skilled in the art may make various modifications and variations from the description of the above specification. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
10: 탱크 어셈블리
20: 하부 배관 어셈블리
30: 상부 배관 어셈블리
100: 산소포집 탱크
200: 매니폴드
300: 배관 블록10: tank assembly
20: bottom piping assembly
30: top piping assembly
100: oxygen collection tank
200: manifold
300: piping block
Claims (11)
다수의 탱크가 결합된 탱크 어셈블리(10);
상기 탱크 어셈블리(10)의 하부에 배치되며 상기 탱크 어셈블리로 공기를 공급하고 질소를 배출하는 배관을 구비한 하부 배관 어셈블리(20); 및
상기 탱크 어셈블리의 상부에 배치되며 상기 탱크 어셈블리에서 생성되는 산소를 배출하는 배관을 구비한 상부 배관 어셈블리(30);를 포함하고,
상기 탱크 어셈블리(10)는, 각각이 한 쌍의 산소포집 탱크로 이루어진 복수개의 베드; 상기 산소포집 탱크로 공급할 공기를 저장하는 공기 탱크(TA); 및 상기 산소포집 탱크로부터 산소를 공급받아 저장하는 산소 탱크(TO);를 포함하고,
상기 하부 배관 어셈블리(20)는, 상기 공기 탱크(TA)로부터 상기 산소포집 탱크의 각각으로 공기를 공급하는 공기공급 유로 및 상기 산소포집 탱크의 각각에서 생성되는 질소를 외부로 배출하는 질소배출 유로가 내부에 형성된 매니폴드(200); 및 상기 베드의 개수만큼 상기 매니폴드에 결합되며 각 베드의 한 쌍의 산소포집 탱크와 상기 공기공급 유로 및 질소배출 유로 사이를 개폐하는 복수개의 제1 밸브(250);를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 산소발생기. As a modular oxygen generator,
A tank assembly 10 to which a plurality of tanks are coupled;
A lower pipe assembly 20 disposed below the tank assembly 10 and having a pipe for supplying air to the tank assembly and for discharging nitrogen; And
And an upper piping assembly (30) disposed above the tank assembly and having a piping for discharging oxygen generated in the tank assembly.
The tank assembly 10, a plurality of beds each consisting of a pair of oxygen collection tank; An air tank (TA) for storing air to be supplied to the oxygen collection tank; And an oxygen tank (TO) for receiving and storing oxygen from the oxygen collection tank.
The lower piping assembly 20, the air supply passage for supplying air to each of the oxygen collection tank from the air tank (TA) and the nitrogen discharge passage for discharging nitrogen generated in each of the oxygen collection tank to the outside A manifold 200 formed therein; And a plurality of first valves 250 which are coupled to the manifold by the number of the beds and open and close between the pair of oxygen collection tanks of each bed and the air supply flow path and the nitrogen discharge flow path. Modular Oxygen Generator.
상기 매니폴드 내부에서 서로 나란히 배치된 제1 내지 제3 유로(211,212,213); 및
상기 매니폴드의 상부면에 형성되고 각 베드의 한 쌍의 산소포집 탱크의 각각과 연통하도록 형성된 제1 및 제2 상부 개구부(201,202);를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 산소발생기. The method of claim 1, wherein the manifold 200,
First to third flow paths 211, 212, and 213 arranged side by side in the manifold; And
And first and second upper openings (201,202) formed on the upper surface of the manifold and configured to communicate with each of the pair of oxygen trap tanks of each bed.
상기 매니폴드의 상기 제1 및 제2 유로(211,212)가 상기 질소배출 유로이고 상기 제3 유로(213)가 상기 산소공급 유로인 것을 특징으로 하는 모듈형 산소발생기. The method of claim 2,
And the first and second flow paths (211,212) of the manifold are the nitrogen discharge flow paths and the third flow path (213) is the oxygen supply flow path.
상기 제1 밸브(250)가 상기 매니폴드의 하부면에 부착된 것을 특징으로 하는 모듈형 산소발생기. The method of claim 3, wherein
Modular oxygen generator, characterized in that the first valve 250 is attached to the lower surface of the manifold.
상기 제1 밸브(250)는, 제1 개구부(201)와 제3 유로(213)가 연통하고 제2 개구부(202)와 제2 유로(212)가 연통하도록 동작하거나 또는 제1 개구부(201)와 제1 유로(211)가 연통하고 제2 개구부(202)와 제3 유로(213)가 연통하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 모듈형 산소발생기. The method of claim 4, wherein
The first valve 250 is operated so that the first opening 201 and the third flow passage 213 communicate with each other, and the second opening 202 and the second passage 212 communicate with each other, or the first opening 201. And the first flow passage 211 communicates with each other and the second opening 202 and the third flow passage 213 communicate with each other.
상기 매니폴드는, 상부면에 형성되고 상기 공기 탱크(TA)와 연통하도록 형성된 제3 상부 개구부(203)를 더 포함하고,
상기 제3 상부 개구부(203)와 상기 제3 유로(213)가 매니폴드 내부에서 연통하도록 구성된 것을 특징으로 하는 모듈형 산소발생기. The method of claim 4, wherein
The manifold further includes a third upper opening 203 formed on an upper surface and formed to communicate with the air tank TA,
And the third upper opening portion 203 and the third flow passage 213 communicate with each other in the manifold.
상기 매니폴드(200)가, 상부면에 형성되고 상기 산소 탱크(TO)와 연통하도록 형성된 제4 상부 개구부(204) 및 측면에 형성된 측면 개구부(205)를 더 포함하고,
상기 제4 상부 개구부와 상기 측면 개구부가 매니폴드 내부에서 연통하도록 구성된 것을 특징으로 하는 모듈형 산소발생기. The method of claim 6,
The manifold 200 further includes a fourth upper opening 204 formed on an upper surface and formed to communicate with the oxygen tank TO, and a side opening 205 formed on a side surface thereof.
And the fourth upper opening and the side opening communicate with each other inside the manifold.
상기 상부 배관 어셈블리(30)가, 상기 탱크 어셈블리(10)의 상부에 상기 베드의 개수만큼 설치되는 배관 블록(300)을 포함하되, 각각의 상기 배관 블록(300)은,
상기 베드의 한 쌍의 산소포집 탱크의 각각과 연통하는 제1 관통구(311,312), 각각의 제1 관통구(311,312)에 설치된 체크밸브(313,314), 및 제1 관통구(311,312)를 연결하는 제1 연결유로(315)를 포함하는 하부블록(310);
상기 하부블록(310)의 상부에 배치되며, 상기 제1 관통구(311,312)를 연결하는 제2 연결유로(331)를 포함하는 상부블록(330); 및
상기 제1 연결유로(315)를 개폐하도록 동작하는 제2 밸브(340);를 포함하고,
상기 각 배관블록(300)의 상부블록(330)들끼리 서로 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 모듈형 산소발생기. The method of claim 2,
The upper pipe assembly 30 includes a pipe block 300 installed on the tank assembly 10 as many times as the number of the beds, each of the pipe block 300,
The first through holes 311 and 312 communicating with each of the pair of oxygen trap tanks of the bed, the check valves 313 and 314 installed in the respective first through holes 311 and 312, and connecting the first through holes 311 and 312, respectively. A lower block 310 including a first connection channel 315;
An upper block 330 disposed on the lower block 310 and including a second connection passage 331 connecting the first through holes 311 and 312; And
And a second valve 340 operative to open and close the first connection channel 315.
Modular oxygen generator, characterized in that the upper blocks 330 of each pipe block 300 are in communication with each other.
상기 상부 배관 어셈블리(30)가, 복수개의 상기 상부블록(330)들끼리 연결하는 연결블록(350)을 더 포함하고,
상기 연결블록(350)은 내부에 길이방향을 따라 형성된 제3 연결유로(351)를 포함하고, 각각의 상기 상부블록(330)의 제2 연결유로(331)가 상기 제3 연결유로(351)와 연통하도록 구성된 것을 특징으로 하는 모듈형 산소발생기. The method of claim 8,
The upper pipe assembly 30 further includes a connection block 350 connecting the plurality of upper blocks 330 to each other.
The connection block 350 includes a third connection passage 351 formed in the longitudinal direction therein, and the second connection passage 331 of each of the upper blocks 330 is the third connection passage 351. Modular oxygen generator, characterized in that configured to communicate with.
상기 하부블록(310)과 상부블록(330) 사이에 개재되어 상기 하부블록과 상부블록을 이격시키는 중간블록(320)을 더 포함하고,
상기 중간블록(320)은 상기 하부블록(310)의 제1 관통구(311,312)와 상기 상부블록(330)의 제2 연결유로(331)를 연결하는 제2 관통구(321)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 산소발생기. The method of claim 9,
It further comprises an intermediate block 320 interposed between the lower block 310 and the upper block 330 to separate the lower block and the upper block,
The intermediate block 320 includes a second through hole 321 connecting the first through holes 311 and 312 of the lower block 310 and the second connection channel 331 of the upper block 330. Modular oxygen generator characterized by.
상기 연결블록(350)의 제3 연결유로(351)와 상기 탱크 어셈블리(10)의 산소 탱크(TO)를 연결하는 산소 이송관(421)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 산소발생기. 10. The upper piping assembly 30 according to claim 9,
Modular oxygen generator characterized in that it comprises an oxygen transfer pipe (421) for connecting the oxygen tank (TO) of the tank assembly (10) and the third connection flow path (351) of the connection block (350).
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WO2006109639A1 (en) * | 2005-04-08 | 2006-10-19 | Ihara Science Corporation | Manifold valve and psa device having the same |
KR20110019022A (en) | 2009-08-19 | 2011-02-25 | 주식회사 엔케이 | Multi-adsorption columm for an oxygen generator, and control method thereof |
KR20160063862A (en) * | 2014-11-27 | 2016-06-07 | 홍승훈 | Oxygen generator assembly and system for sterilization of ballast water using the same |
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- 2018-04-05 KR KR1020180039762A patent/KR102065701B1/en active IP Right Grant
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KR20110019022A (en) | 2009-08-19 | 2011-02-25 | 주식회사 엔케이 | Multi-adsorption columm for an oxygen generator, and control method thereof |
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