KR20210037768A - 산소 발생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산소 발생 장치에 관한 것으로, 공기를 흡입하여 압축하는 압축펌프와, 압력차이를 이용하여 산소를 흡입하는 진공펌프로 구성된 콤프레샤와, 상기 콤프레샤가 내부에 수용되는 하우징과, 상기 압축펌프와 연결되며, 상기 하우징 내부로 연결되어 상기 하우징 내부의 공기를 흡입하는 공기흡입관 및 상기 압축펌프와 연결되어 압축된 공기로부터 산소를 분리시키는 멤브레인을 포함한다.

Description

산소 발생 장치{OXYGEN GENERATOR}

본 발명은 산소 발생 장치에 관한 것이다.

오늘날 산소 발생 장치는 여러 곳에서 다양한 용도로 사용되고 있는데, 가장 흔하게는 사무실이나 일반가정의 밀폐된 공간에 산소를 공급함으로써, 현대인의 일상생활에서 쌓인 피로의 회복 및 세포의 활성화를 돕기 위한 용도로 많이 쓰인다.

예를 들어, 밀폐된 실내에서 창문을 닫은 상태로 히터나 에어콘을 작동할 경우 밀폐된 실내의 공기가 단시간 동안 탁해지고 산소의 농도가 저하함은 공지의 사실이다. 이러한 공기의 오염 및 산소농도의 저하는 운전자를 포함한 탑승자나 실내의 거주자를 쉽게 피로하게 하고 불쾌감도 느끼게 한다. 따라서, 실내에 각종 공기청정기나 산소 발생 장치 등의 에어콘디셔닝(air conditioning)시스템을 설치하기도 한다.

현재까지의 산소 발생 장치는 크게 화학적, 전기적 방식과 제오라이트를 이용한 PSA, RVSA방식과 원형의 공사와 같은 멤브레인을 이용하는 방식으로 분류해 볼 수 있다.

그중 중공사 산소 발생 장치는 먼지나 기타의 오염원에 의한 막힘이 없을 경우 반영구적으로 사용할 수 있다는 특징이 있는 반면, 제오라이트 방식, 전기적 방식, 화학적 방식은 일정 기간 사용 후 산소발생체(분리체)를 교환해야 하는 단점이 있다.

그러나 중공사와 같은 멤브레인을 이용하는 산소 발생 장치의 경우 산소의 토출구에서 응결현상이 발생하며, 흡입된 대기중 공기의 습도가 높을수록, 주변온도차가 클수록 응결현상이 촉진된다.

특히, 산소의 유량과 농도를 높이기 위하여 근래에 고성능 콤프레서를 사용하여 산소 발생 장치를 구성하고 있으나 이로 인하여 배관 내 응축수의 생성이 더욱 촉진된다는 문제점이 있다.

대한민국등록특허공보 제 10-588260호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 흡입되는 공기에서 수분을 증발시켜 적정한 습도를 가진 산소를 외부에 공급할 수 있는 산소 발생 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 산소 발생 장치는 공기를 흡입하여 압축하는 압축펌프와, 압력차이를 이용하여 산소를 흡입하는 진공펌프로 구성된 콤프레샤와, 상기 콤프레샤가 내부에 수용되는 하우징과, 상기 압축펌프와 연결되며, 상기 하우징 내부로 연결되어 상기 하우징 내부의 공기를 흡입하는 공기흡입관 및 상기 압축펌프와 연결되어 압축된 공기로부터 산소를 분리시키는 멤브레인을 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 산소 발생 장치는 흡입되는 공기에서 수분을 증발시켜 적정한 습도를 가진 산소를 외부에 공급할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산소 발생 장치를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 산소 발생 장치의 정면을 나타낸 사시도.
도 3은 도 1의 콤프레샤를 나타낸 사시도.
도 4는 산소흡입제어부와 질소토출제어부를 나타낸 단면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현된다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공된다.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

부가적으로, 각 도면에 걸쳐 표시된 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 본 발명의 설명된 실시예의 논의를 불필요하게 불명료하도록 하는 것을 피하기 위해 공지된 특징 및 기술의 상세한 설명은 생략된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산소 발생 장치를 나타낸 블록도 이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 산소 발생 장치의 정면을 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 1의 콤프레샤를 나타낸 사시도이고, 도 4는 산소흡입제어부와 질소토출제어부를 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 산소 발생 장치는 공기를 흡입하여 압축하는 압축펌프(121)와, 압력차이를 이용하여 산소를 흡입하는 진공펌프(122)로 구성된 콤프레샤(120)와, 상기 콤프레샤(120)가 내부에 수용되는 하우징(110)과, 상기 압축펌프(121)와 연결되고, 상기 하우징(110) 내부로 연결되어 하우징(110) 내부의 공기를 흡입하는 공기흡입관(111) 및 상기 압축펌프(121)와 연결되어 압축된 공기로부터 산소를 분리시키는 멤브레인(130)을 포함한다.

상기 하우징(110)은 내부가 빈 박스 형태로 형성되어 내부에 콤프레샤(120)가 수용될 수 있으며, 내측면에는 콤프레샤(120)에서 발생되는 소음이 외부로 나가는 것을 방지하기 위하여 소음방지부재(도면 미도시)가 구비될 수 있다.

여기서, 상기 하우징(110)의 일측에는 콤프레샤(120)에서 발생되는 열에 의해 하우징(110) 내부의 온도가 일정 이상 높아지는 것을 방지하기 위하여 하우징(110) 내부로 공기를 공급하는 냉각팬(101)이 구비될 수 있다.

이때, 상기 냉각팬(101)에서 공급되는 공기는 하우징(110)의 일측 하부를 통해 하우징(110) 내부로 유입되고, 유입된 공기는 하우징(110)의 타측 상단에 형성된 배출구(102)를 통해 외부로 배출되어 하우징(110) 내부의 온도가 일정 이상 높아지는 것을 방지하게 된다.

특히, 상기 하우징(110)의 타측 내부에는 수직방향으로 유로형성판(103)이 형성되어 냉각팬(101)을 통해 하우징(110) 내부로 유입된 공기가 유로형성판(103)에 의해 유도되어 배출구(102)를 통해 배출되게 된다.

즉, 냉각팬(101)에 의해 하우징(110)의 일측 하부를 통해 하우징(110) 내부로 유입 공기가 유로형성판(103)에 의해 유도되어 하우징(110)의 타측 상단에 형성된 배출구(102)를 통해 외부로 배출됨으로써, 공기가 직선형태로 유입되어 배출되는 구조에 비하여 콤프레샤(120)에서 발생되는 소음이 외부로 나가는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 공기흡입관(111)은 콤프레샤(120)의 압축펌프(121)에 연결되어 공기를 흡입하는 것으로, 하우징(110) 내부로 연결되어 하우징(110) 내부의 공기를 흡입할 수 있다.

구체적으로, 상기 하우징(110)의 내부는 콤프레샤(120)의 구동시 발생되는 열로 인하여 하우징(110) 내부의 공기가 가열되어 수분이 제거되게 되는데, 공기흡입관(111)이 하우징(110) 내부로 연결됨으로써, 하우징(110) 내부의 수분이 제거된 공기를 흡입하게 되므로, 적정한 습도를 가진 산소를 외부에 공급할 수 있으며, 공기흡입관(111) 내부의 수분을 제거하고, 곰팡이 등이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

상기 공기흡입관(111)에는 흡입되는 공기에서 유해물질을 제거하는 흡입필터(140)가 더 포함될 수 있다.

여기서, 상기 흡입필터(140)는 공기흡입관(111)을 통해 대기중의 공기를 흡입하여 공기에 포함된 불순물, 미세먼지, 유해물질과 유해가스 등을 여과하여 정화된 깨끗한 공기를 흡입함으로써, 깨끗한 산소를 발생시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 흡입필터(140)는 흡입한 공기중에서 유해물질의 입자 크기가 소정 크기(예를 들면 1㎛) 이상의 입자를 제거하는 프리필터, 공기중에서 유해물질의 입자 크기가 소정크기(001㎛∼10㎛)의 작은 입자를 제거하는 헤파필터 등으로 구성될 수 있다. 다만, 상기 흡입필터(140)를 구성하는 필터는 이에 한정되는 것은 아니며, 필터의 개수와 종류는 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

또한, 상기 공기흡입관(111)에는 공기가 흡입되면서 발생되는 소음을 제거하는 소음제거부(150)가 더 포함될 수 있다.

구체적으로, 상기 소음제거부(150)는 내부에 공간이 형성되되, 일측이 공기흡입관(111)의 직경에 비하여 넓게 형성되고, 타측으로 갈 수 조록 점차 직경이 좁아져 공기흡입관(111)의 직경과 동일해지도록 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 콤프레샤(120)의 콤프레셔(123)에 의해 공기흡입관(111)를 통해 공기가 흡입될 시 공기흡입관(111)이 관 형태로 형성됨에 따라 소음이 발생되게 되는데, 공기흡입관(111)에 소음제거부(150)가 구비됨에 따라 발생되는 소음을 제거할 수 있다.

한편, 상기 콤프레샤(120)는 공기흡입관(111)을 통해 공기를 흡입하여 압축하는 압축펌프(121)와, 압력차이를 이용하여 산소를 흡입하는 진공펌프(122)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 압축펌프(121)는 공기흡입관(111)과 연결되어 공기를 흡입하고 압축하여 멤브레인(130)으로 공급함으로써, 멤브레인(130)이 산소를 효과적으로 흡착할 수 있도록 높은 압력으로 압축된 공기를 제공할 수 있다.

또한, 상기 진공펌프(122)는 멤브레인(130)과 연결되어 멤브레인(130)을 통과하면서 분리된 산소를 감압 및 채집하여 실내로 배출할 수 있다.

이때, 상기 진공펌프(122)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 압축링이 반대방향으로 결합될 수 있다. 즉, 압축펌프(121)는 압축링이 정방향으로 결합되고, 진공펌프(122)는 압축링이 압축펌프(121)와 반대방향으로 결합되어 높은 감압력을 유지시킬 수 있다.

한편, 상기 멤브레인(130)과 진공펌프(122) 사이에는 산소순도를 제어하는 산소흡입제어부(161)가 구비될 수 있고, 멤브레인(130)에 연결되어 배출되는 질소의 배출량을 제어하는 질소토출제어부(162)가 구비될 수 있다.

여기서, 상기 산소흡입제어부(161)와 질소토출제어부(162)는 멤브레인(130)과 진공펌프(122) 사이를 연결하는 산소배출관(104)과 멤브레인(130)에서 질소가 배출되는 질소배출관(105) 내부에 삽입되는 오리피스(orifice) 형태로 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 산소흡입제어부(161)와 질소토출제어부(162)는 단면이 'ㄷ'자 형태를 갖는 판 형상으로 형성되며, 중심부에 구멍이 형성되어 멤브레인(130)을 통과하면서 분리되어 배출되는 산소와 질소가 일정하게 배출되도록 제어할 수 있다. 또한, 단면이 'ㄷ'자 형태로 형성되어 산소흡입제어부(161)와 질소토출제어부(162)를 산소배출관(104)과 질소배출관(105)의 내부로 삽입할 시 더욱 용이하게 삽입할 수 있으며, 산소흡입제어부(161)와 질소토출제어부(162)를 통과하는 산소와 질소가 구멍에 더욱 용이하게 집중시킬 수 있다.

한편, 상기 콤프레샤(130)의 하부에는 진동을 방지하는 진동방지부(170)가 구비될 수 있다.

여기서, 상기 진동방지부(170)는 콤프레샤(130)의 콤프레셔(123) 하부에 콤프레셔(123)의 하부를 지지하도록 형성된 고무소재의 다리와, 다리를 감싸도록 형성되어 콤프레셔(123)의 하부를 지지하는 스탠레스 스틸 재질의 스프링으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 콤프레샤(130)의 구동시 발생되는 진동을 더욱 용이하게 저감할 수 있다.

한편, 상기 진공펌프(122)에 연결되어 산소가 배출되는 산소배출관(104)의 일측에 산소배출관(104) 내부의 압력을 조절하는 압력조절밸브(180)가 포함될 수 있다.

구체적으로, 상기 압력조절밸브(180)는 산소배출관(104)의 일측에 연결되어 산소배출관(104)이 막혀 산소가 배출되지 않고 산소배출관(104) 내부의 압력이 증가하는 경우, 압력조절밸브(180)가 동작하여 산소가 보조배출관(106)을 통해 외부로 배출되게 된다.

이에 따라, 상기 압력조절밸브(180)는 산소배출관(104) 내부의 압력을 조절함으로써, 산소배출관(104)의 과압력으로 인해 발생되는 고장을 방지할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 명세서를 통해 개시된 모든 실시예들과 조건부 예시들은, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 독자가 본 발명의 원리와 개념을 이해하도록 돕기 위한 의도로 기술된 것으로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며,그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

110 : 하우징
120 : 콤프레샤
121 : 압축펌프
122 : 진공펌프
130 : 멤브레인
140 : 흡입필터
150 : 소음제거부
161 : 산소흡입제어부
162 : 질소토출제어부
170 : 진동방지부
180 : 압력조절밸브

Claims (7)

1. 공기를 흡입하여 압축하는 압축펌프와, 압력차이를 이용하여 산소를 흡입하는 진공펌프가 포함된 콤프레샤;
   상기 콤프레샤가 내부에 수용되는 하우징;
   상기 압축펌프와 연결되고, 상기 하우징 내부로 연결되어 상기 하우징 내부의 공기를 흡입하는 공기흡입관; 및
   상기 압축펌프와 연결되어 압축된 공기로부터 산소를 분리시키는 멤브레인;
   을 포함하는 산소 발생 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 공기흡입관에 구비되어 흡입되는 공기에서 유해물질을 제거하는 흡입필터를 더 포함하는 산소 발생 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 공기흡입관에 구비되어 공기가 흡입되면서 발생되는 소음을 제거하는 소음제거부를 더 포함하되,
   상기 소음제거부는
   내부에 공간이 형성되되, 일측이 상기 공기흡입관의 직경에 비하여 넓게 형성되고, 타측으로 갈 수조록 점차 직경이 좁아져 상기 공기흡입관의 직경과 동일해지는 산소 발생 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 멤브레인과 상기 진공펌프 사이에 구비되어 산소순도를 제어하는 산소흡입제어부; 및
   상기 멤브레인과 연결되어 배출되는 질소의 배출량을 제어하는 질소토출제어부;
   를 더 포함하는 산소 발생 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 산소흡입제어부와 상기 질소토출제어부는
   단면이 'ㄷ'자 형태를 갖는 판 형상으로 형성되며, 중심부에 구멍이 형성되는 산소 발생 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 콤프레샤의 하부에 구비어 진동을 방지하는 진동방지부를 더 포함하는 산소 발생 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 진공펌프에 연결되어 산소가 배출되는 산소배출관의 일측에 구비되고, 상기 산소배출관의 압력을 조절하는 압력조절밸브를 더 포함하는 산소 발생 장치.

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