KR20210050210A - 압력순환 흡착형 산소발생기 - Google Patents

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KR20210050210A KR1020190134555A KR20190134555A KR20210050210A KR 20210050210 A KR20210050210 A KR 20210050210A KR 1020190134555 A KR1020190134555 A KR 1020190134555A KR 20190134555 A KR20190134555 A KR 20190134555A KR 20210050210 A KR20210050210 A KR 20210050210A
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Abstract

본 발명은 압력순환 흡착형 산소발생기를 개시한다.
본 발명에 따른 압력순환 흡착형 산소발생기는 외부로부터 공기를 흡입하는 흡입구 및 흡입팬을 구비한 공기공급모듈과; 상기 공기공급모듈에 연결되어 유입된 공기를 압축하는 공기압축모듈과; 상기 공기압축모듈에 연결되어 압축된 공기를 공급받아 공기중에 포함된 질소와 산소를 분리하는 산소분리모듈과; 상기 산소분리모듈에 연결되어 산소를 응축하여 배출하는 산소응축모듈로 이루어진 압력순환 흡착형 산소발생기에 있어서, 상기 산소응축모듈은 산소 농도를 측정하는 농도측정기가 구비되고, 상기 농도측정기는 산소의 농도가 설정값에 도달할 때 까지 응축한 산소를 상기 산소분리모듈로 재공급하여 순환 사이클을 운영하는 순환관로 및 이 순환관로 상에 설치되어 선택적으로 개폐 제어되는 순환밸브 및 이 순환밸브의 개폐를 제어하는 순환 제어모듈로 구성된다.
이와 같은 구성의 본 발명은 불순물이 제거된 여과된 공기를 연속 가압하여 고순도의 산소를 얻으므로 효율성이 우수하여 제품에 대한 경쟁력을 높일 수 있으며, 또한 구조가 간소하고 유지관리의 편의성이 양호하여 경제적인 생산과 공급이 가능하며, 특히 소형화가 가능함에 따라 가정용, 의료용 뿐만 아니라 공기청정기나 에어컨 등과 같은 다양한 전자제품에 적용하여 개발이 가능한 이점이 있다.

Description

압력순환 흡착형 산소발생기{High Purity Oxygen Generator}
본 발명은 압력순환 흡착형 산소발생기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 응축된 산소의 농도가 설정 값에 도달할 때 까지 순환 사이클을 통해 반복하여 산소와 질소를 분리시킴으로써 고순도의 산소를 생성할 수 있도록 하고, 아울러 균일한 온도와 습도를 가진 청정 공기의 조건하에서 산소를 농축하여 제공함과 아울러 포집된 산소의 순도를 높일 수 있는 압력순환 흡착형 산소발생기에 관한 것이다.
급격한 산업화와 도시화에 따른 여러 환경문제 등으로 인해 환경오염과 미세 먼지 등으로 인한 대기의 질이 심각하게 악화되고 있으며, 이에 따라 실내의 공기 질에 대한 관심 역시 높아지고 있는 실정이다.
실내의 공기 질과 관련하여 대표적으로 공기 중의 오염물질을 여과시키기 위한 공기청정기와 함께 최근에는 산소를 발생시키는 산소발생장치와 관련한 제품이 널리 주목을 받고 있다.
이러한 산소발생장치는 크게 물을 전기 분해하는 방식과, 화학물질의 반응에 의한 방식 그리고 산소농축방식 등으로 구분되고 있으나, 물을 전기 분해하는 방식과 화학물질의 반응에 의한 방식은 설비의 대형화와 함께 취급과 관리의 어려움이 있을 뿐만 아니라 무엇보다 소형화가 곤란하여 가정이나 사무공간 또는 병원 등에서 사용하기에는 부적합할 뿐만 아니라 산소를 연속적으로 생산할 수 없는 폐단이 있으며, 이에 반해 산소농축방식은 구조가 간소하여 경제적이고 컴팩트하면서 연속적인 산소 생산이 발생이 가능함에 따라 가정용, 의료용, 차량용, 에어컨 등 다양한 실내 공간이나 기기에 접목하여 이용되고 있다.
한편, 산소 농축 방법은 대표적으로 압력순환 흡착기술이 적용되는데, 이러한 압력순환 흡착기술은 압력 변동을 통해 이종 기체의 혼합물에 목표 기체를 추출 및 농축하는 기술로 물리적인 흡착과 탈착 성질을 이용하므로 오염물질을 발생시키기 않고 안전하게 산소를 생산한다.
즉, 압력 순환 흡착 방식은 공기중에 포함되어 있는 산소를 분리하는 것으로 인조 결정체인 지오라이트 몰리큘라 시브(Zeolite Molecular Sieve)의 화학적 특성을 이용한 것으로, 공기 중에서 산소를 분리하는 원리는 공기를 구성하는 여러 공기 분자들이 지오라이트 몰리큘라 시브에 대한 흡착력이 다른 것에 기인하며, 공기가 지오라이트 몰리큘라 시브가 채워진 흡착관을 경유하면서 질소 분자가 산소 분자보다 몰리큘라 시브에 대한 흡착도가 높으므로 결과적으로 공기 중의 질소가 지오라이트 몰리큘라 시브에 흡착되고, 산소는 흡착되지 않고 통과하게 되므로 공기로부터 산소가 분리된다.
종래 기술에 따른 압력 순환 흡착 방식에 의한 산소발생기는 대한민국 등록실용신안공보 제20-0435487호의 산소 발생기는 그 청구항 1에 ‘공기흡입구와 공기배출구가 형성되어 있고 상기 공기흡입구를 통해 주입되는 공기를 압축하여 상기 공기배출구를 통해 배출하는 공기압축기와, 질소분리모듈과 상기 질소분리모듈과 상기 공기배출구사이의 유로를 제공하는 압축공기관과 상기 압축 공기관을 통해 유입되는 압축공기로부터 질소를 제거하여 산소를 응축하고 응축된 산소를 배출하는 산소응축모듈과, 상기 산소응축모듈의 산소배출 측에 연결된 산소배출관을 갖는 산소발생기에 있어서, 산소흡입구와 산소배출구가 형성되어 있고 상기 산소흡입구를 통해 상기 산소응축모듈의 산소배출 측에 연결되며 상기 산소흡입구를 통해 상기 산소응축모듈로부터 유입되는 산소의 압력을 증가시켜 배출하는 산소가압기를 포함하고, 상기 산소배출관은 상기 산소배출구에 연결되는 것을 특징으로 하는 산소발생기.’가 개시되어 있다.
그러나 상기 종래기술에 따른 산소발생기는 별도의 산소가압기를 구성함에 따라 구조가 복잡할 뿐만 아니라 순도를 높이는데 한계가 있는 단점이 있었다.
도 1은 종래 기술에 따른 흡착식 산소발생장치를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 종래 기술에 따른 흡착식 산소발생기는 압축기(100)와, 좌,우 한 쌍으로 구비되는 제1,2흡착관(110,120)과, 이들 제1,2흡착관(110,120)과 압축기(100)를 연결하는 흡입밸브(200) 및 배출밸브(210) 그리고 압력조절밸브(220) 끝으로 오리피스(300)로 구성된다.
상기 압축기(100)는 대기 중의 공기를 흡입하여 압축하는 것으로, 콤프레서가 사용되며, 이러한 압축기(100)에 의해 압축된 공기는 제1,2흡착관들(110,120) 중 한쪽으로 선택적으로 보내지며, 이 때, 흡착관들(110,120)의 흡입밸브(200)가 열리게 되며 흡입이 종료되면 밸브가 닫힌다.
한편, 흡입밸브(200)와 배출밸브(210) 압력조절밸브(220)는 컨트롤러의 제어신호를 받아 개폐 단속되는 솔레노이드 밸브가 사용된다.
상기 흡착관(110,120)의 내부에는 공기중의 질소를 흡착하기 위한 지오라이트 몰리큘라 시브가 충전되어 있으며, 일정한 시간동안 흡착관들(110,120)에서 산소를 제외한 기체, 예를 들면 질소, 이산화탄소, 일산화탄소, 수분 등이 흡착되면 분리된 산소는 오리피스(300)를 통하여 산소저장탱크(400)로 이동되며, 상기 흡착관들(110,120)에 채워진 지오라이트 몰리큘라 시브는 흡착된 기체분자를 외부로 배출하여 정화하여야만 계속하여 사용할 수 있다.
또한, 제 1흡착관들(110)에서 오리피스(300)를 통하여 산소가 배출될 때 배출되는 산소중 일부가 압력조절밸브(220)가 열리면서 제 2흡착관(120)으로 이동되며, 상기 제2흡착관(120)에서는 유입된 산소에 의해 흡착되어 있던 기체성분이 지오라이트 몰리큘라 시브로부터 분리되고, 지오라이트 몰리큘라 시브로부터 분리된 기체는 배출밸브(210)의 개방에 의해 외부로 배출된다.
이와 같이 구성되는 종래기술에 따른 산소발생기는 그 구조가 복잡한데 반해 각 부품간의 유기적인 동작이 정확하게 이루어져야 하므로 동작의 신뢰성을 보장하기 어려운 문제점이 있으며, 압축공기의 압력변화가 심하여 소음이 큰 문제점이 있었다.
등록실용신안공보 제20-0435487호(2007.01.19.) 특허등록공보 제10-2014-0020744호(2014.02.19.)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 대기 중으로부터 여과된 공기를 연속적으로 압축한 뒤 지오라이트 몰리큘라 시브를 경유하여 분리된 산소를 연속 가압하여 고순도의 산소를 얻을 수 있도록 한 압력순환 흡착형 산소발생기를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 농축된 산소의 농도를 높일 수 있도록 폐사이클 공정을 2~5회 실시하여 산소의 농도를 높일 수 있는 압력순환 흡착형 산소발생기에 관한 것이다.
상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 압력순환 흡착형 산소발생기는, 외부로부터 공기를 흡입하는 흡입구 및 흡입팬을 구비한 공기공급모듈과; 상기 공기공급모듈에 연결되어 유입된 공기를 압축하는 공기압축모듈과; 상기 공기압축모듈에 연결되어 압축된 공기를 공급받아 공기중에 포함된 질소와 산소를 분리하는 산소분리모듈과; 상기 산소분리모듈에 연결되어 산소를 응축하여 배출하는 산소응축모듈로 이루어진 압력순환 흡착형 산소발생기에 있어서, 상기 산소응축모듈은 산소 농도를 측정하는 농도측정기가 구비되고, 상기 농도측정기는 산소의 농도가 설정값에 도달할 때 까지 응축한 산소를 상기 산소분리모듈로 재공급하여 순환 사이클을 운영하는 순환관로 및 이 순환관로 상에 설치되어 선택적으로 개폐 제어되는 순환밸브 및 이 순환밸브의 개폐를 제어하는 순환 제어모듈로 구성되는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 공기공급모듈은 흡입구에 설치된 공기의 온도를 측정하는 온도감지기 및 이 온도감지기의 온도가 설정치 미만 또는 초과하는 경우 열전소자로 된 냉온모듈을 온오프하는 항온모듈과;, 상기 온도감지기의 일측에 구비되어 유입되는 공기의 습도를 측정하는 습도감지기 및 이 습도감지기의 습도가 설정치를 초과하는 경우 유입 공기 중에 포함된 습기를 제거하는 항습모듈로 구성되는 것에 있다.
본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 공기공급모듈은 상기 흡입구와 공기를 저장하는 공기탱크로 구비되고;, 상기 항습모듈은 상기 공기탱크내에 구비되어 유입된 공기가 통과하는 관로상에 배치된 제습부를 구비하되, 상기 제습부는 공기가 유입 및 유출되는 유입 및 유출구를 형성한 케이싱과, 이 케이싱의 내부에 충전되는 것으로 공기중에 포함된 습기를 흡착하는 제올라이트로 이루어진 흡습재와, 상기 케이싱 내의 습도를 감지하는 케이싱 습도감지기 및 이 케이싱 습도감지기의 습도가 설정치 보다 높은 경우 공기흡입을 중단하고 제올라이트를 가열하여 습기를 제거하는 환원히터를 포함하여 구성되는 것에 있다.
본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 공기압축모듈은 유입된 공기를 흡입하여 설정압력으로 압축하는 컴프레서 및 이 컴프레서의 동작을 제어하는 컴프레서 제어부로 구성되는 것에 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 산소분리모듈은 상기 공기압축기와 관로로 연결된 제1흡착관과 제2흡착관과; 상기 제1,2흡착관의 내부에 충전되어 질소를 흡착하는 지오라이트 몰리큘라 시브와; 상기 제1,2흡착관을 경유한 산소를 배출하는 배출밸브;로 구성되는 것에 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 산소응축모듈은 상기 산소분리모듈과 관로로 연결되어 포집된 산소를 공급받는 산소탱크와, 이 산소탱크내의 압력을 조절하는 응축펌프 및 상기 산소탱크내의 산소를 외부로 배출하기 위한 확산노즐로 구성되는 것에 있다.
본 발명에 따른 압력순환 흡착형 산소발생기는, 불순물이 제거된 여과된 공기를 연속 가압하여 고순도의 산소를 얻으므로 효율성이 우수하여 제품에 대한 경쟁력을 높일 수 있는 유용한 효과가 기대된다.
또한, 본 발명은 구조가 간소하고 유지관리의 편의성이 양호하여 경제적인 생산과 공급이 가능하며, 특히 소형화가 가능함에 따라 가정용, 의료용 뿐만 아니라 공기청정기나 에어컨 등과 같은 다양한 전자제품에 적용하여 개발이 가능한 이점이 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 흡착식 산소발생장치를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 압력순환 흡착형 산소발생기의 전체적인 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 압력순환 흡착형 산소발생기에서 공기공급모듈을 설명하기 위한 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 압력순환 흡착형 산소발생기에서 공기압축모듈의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 5는 본 발명에 따른 압력순환 흡착형 산소발생기에서 산소분리모듈의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 6은 본 발명에 따른 압력순환 흡착형 산소발생기에서 산소응축모듈의 구성을 설명하기 위한 블록도,
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.
다만, 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 압력순환 흡착형 산소발생기의 전체구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도면에는, 외부로부터 공기를 흡입하는 흡입구와, 공기흡입력을 제공하는 흡입팬을 구비한 공기 공급부(10)와, 이 공기공급모듈(10)에 연결되어 유입된 공기를 일정 압력으로 압축하는 공기압축모듈(20)와, 상기 공기압축모듈(20)에 연결되어 압축된 공기를 공급받아 공기 중에 포함된 질소를 흡착하여 산소를 분리시키는 산소분리모듈(30)와, 상기 산소분리모듈(30)에 연결되어 분리된 산소를 공급받아 응축하는 산소응축모듈(40)로 구성된 압력순환 흡착형 산소발생기가 도시되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 압력순환 흡착형 산소발생기에서 공기공급모듈을 설명하기 위한 블록도이다.
도면에는, 실내의 공기를 흡입하는 흡입구 및 흡입팬을 구비한 것으로 항온모듈과 항습모듈을 포함하는 공기공급모듈(10)와, 상기 공기공급모듈(10)와 관로로 연결되어 유입된 공기를 일정 압력으로 압축하는 컴프레서 및 이 컴프레서를 제어하는 제어부로 이루어진 공기압축모듈(20)와, 상기 공기압축모듈(20)에 연결되어 압축된 공기를 공급받아 공기 중에 포함된 질소를 흡착하여 산소를 분리시키는 산소분리모듈(30)와, 상기 산소분리모듈(30)에 연결되어 분리된 산소를 공급받아 응축하는 산소응축모듈(40)로 구성된 압력순환 흡착형 산소발생기가 도시되어 있다.
도 4는 본 발명에 따른 압력순환 흡착형 산소발생기에서 공기압축모듈의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도면에는, 실내의 공기를 흡입하는 흡입구 및 흡입팬을 구비한 공기공급모듈(10)와, 상기 공기공급모듈(10)와 관로로 연결되어 유입된 공기를 일정 압력으로 압축하는 컴프레서 및 이 컴프레서를 제어하는 제어부로 이루어진 공기압축모듈(20)와, 상기 공기압축모듈(20)에 연결되어 압축된 공기를 공급받아 공기 중에 포함된 질소를 흡착하여 산소를 분리시키는 산소분리모듈(30)와, 상기 산소분리모듈(30)에 연결되어 분리된 산소를 공급받아 응축하는 산소응축모듈(40)로 구성된 압력순환 흡착형 산소발생기가 도시되어 있다.
도 5는 본 발명에 따른 압력순환 흡착형 산소발생기에서 산소분리모듈의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도면에는, 실내의 공기를 흡입하는 흡입구 및 흡입팬을 구비한 공기공급모듈(10)와, 상기 공기공급모듈(10)와 관로로 연결되어 유입된 공기를 일정 압력으로 압축하는 공기압축모듈(20)와, 상기 공기압축모듈(20)에 연결되어 압축된 공기를 공급받아 공기 중에 포함된 질소를 흡착하여 산소를 분리시키는 것으로 상기 공기압축모듈(20)에 연결되어 압축된 공기를 순차 공급받는 것으로 지오라이트 몰리큘라 시브가 충전된 제1흡착관과 제2흡착관 그리고 이들 제1,2흡착관의 배출라인 상에 구비된 배출밸브로 구성되는 산소분리모듈(30)와, 상기 산소분리모듈(30)에 연결되어 분리된 산소를 공급받아 응축하는 산소응축모듈(40)로 구성된 압력순환 흡착형 산소발생기가 도시되어 있다.
도 6은 본 발명에 따른 압력순환 흡착형 산소발생기에서 산소응축모듈의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도면에는, 실내의 공기를 흡입하는 흡입구 및 흡입팬을 구비한 공기공급모듈(10)와, 상기 공기공급모듈(10)와 관로로 연결되어 유입된 공기를 일정 압력으로 압축하는 제어부로 이루어진 공기압축모듈(20)와, 상기 공기압축모듈(20)에 연결되어 압축된 공기를 공급받아 공기 중에 포함된 질소를 흡착하여 산소를 분리시키는 산소분리모듈(30)와, 상기 산소분리모듈(30)에 연결되어 분리된 산소를 공급받아 응축하는 것으로 산소를 저장하는 산소탱크 및 이 산소탱크내의 산소를 압축하기 위한 응축펌프 및 이 응축된 산소를 외부로 배기시키기 위한 확산노즐로 이루어진 산소응축모듈(40)로 구성된 압력순환 흡착형 산소발생기가 도시되어 있다.
이상의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 압력순환 흡착형 산소발생기의 구성을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명은 공기공급모듈(10)와, 공기압축모듈(20) 그리고 산소분리모듈(30)와 산소응축모듈(40)로 구성된다.
공기공급모듈(10)는 외부로부터 공기를 흡입하기 위한 요소로, 공기를 흡입하기 위한 흡입구와, 공기를 일시 저장하기 위한 공기탱크 그리고 외부로부터 전원을 공급받아 흡입구동하는 흡입팬을 포함하는 구성이다.
상기 흡입구에는 공기 중에 포함된 오염물질과 부유물질을 제거하기 위한 여과필터가 설치된다.
이러한 공기공급모듈(10)는 유입되는 공기가 일정한 온도를 갖도록 함과 아울러 습도 역시 일정한 온도를 갖도록 하기 위한 항온모듈과 항습모듈을 포함하는 구성이다.
상기 항습모듈은 제습부를 포함하는 구성이며, 이때의 제습부는 상기 공기탱크 내에 구비되어 유입된 공기가 통과하는 관로 상에 배치된다.
이러한 제습부는 공기가 유입 및 유출되는 유입 및 유출구를 구비하고 내부가 비어 있는 케이싱과, 이 케이싱의 내부에 충전되는 것으로 공기 중에 포함된 습기를 흡착하는 제올라이트로 이루어진 흡습재와, 상기 케이싱 내의 습도를 감지하는 케이싱 습도감지기 및 이 케이싱 습도감지기의 습도가 설정치 보다 높은 경우 공기흡입을 중단하고 제올라이트를 가열하여 습기를 제거하는 환원히터 그리고 상기 환원히터의 작용시 케이싱 내의 공기를 외부로 배출하기 위한 배출구 및 배출팬으로 구성된다.
공기압축모듈(20)는 상기 공기공급모듈(10)에 연결되어 유입된 공기를 압축하는 요소로서, 크게 유입된 공기를 흡입하여 설정압력으로 압축하는 컴프레서와, 상기 컴프레서의 동작을 제어하는 컴프레서 제어부로 구성된다.
상기 컴프레서는 공기를 흡입 압축하는 요소로 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 컴프레서 제어부는 컴프레서의 동작을 제어하는 것으로 압력순환 흡착형 산소발생기의 동작을 제어하는 메인컨트롤러의 제어신호를 받아 동작되거나 또는 메인 컨트롤러가 대체하는 것도 가능하다.
산소분리모듈(30)는 상기 공기압축모듈(20)에 연결되어 압축된 공기를 공급받아 공기 중에 포함된 질소와 산소를 분리하는 요소이다.
이러한 산소분리모듈(30)는 상기 공기압축모듈(20)와 관로로 연결된 제1흡착관과 제2흡착관으로 구성되며, 이들 상기 제1,2흡착관의 내부에는 공기 중에 포함된 질소를 흡착하는 지오라이트 몰리큘라 시브가 충전된다.
그리고 상기 제1흡착관과 제2흡착관은 각각 분리된 산소를 배출하는 배출관을 구비하며, 이들 배출관에는 산소를 배출하기 위한 배출밸브가 구비된다.
산소응축모듈(40)는 상기 산소분리모듈(30)에 연결되어 공급받은 산소를 응축하는 요소로서, 상기 산소분리모듈(30)와 관로로 연결되어 포집된 산소를 공급받는 산소탱크와, 이 산소탱크내의 압력을 조절하는 응축펌프 및 상기 산소탱크내의 산소를 외부로 배출하기 위한 확산노즐로 구성된다.
여기서 상기 확산노즐은 노즐밸브가 부가 설치되는 것에 의해 선택적으로 응축된 산소를 배출하도록 구성될 수 있으며, 상기 산소탱크 내의 압력이 높은 경우 기기의 동작을 중단하는 제어신호를 인가하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에서의 산소응축모듈은 응축된 산소의 농도를 측정하여 설정 순도를 충족하는지 확인하고, 설정된 순도값에 미치지 못하는 경우 순환 사이클 회로를 구성하여 순도를 높이는 구성이 적용된다.
즉, 상기 산소응축모듈은 응축된 산소의 농도를 측정하는 농도측정기가 구비되고, 상기 농도측정기는 산소의 농도가 설정값에 도달할 때 까지 응축한 산소를 상기 산소분리모듈로 재공급하여 순환 사이클을 운영하는 순환관로 및 이 순환관로 상에 설치되어 선택적으로 개폐 제어되는 순환밸브 및 이 순환밸브의 개폐를 제어하는 순환 제어모듈을 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 압력순환 흡착형 산소발생기를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 공기공급모듈(10)를 구성하는 흡입팬이 동작하여 외부로부터 공기를 흡입을 시작하면, 여과필터를 통과하여 공기 중에 포함된 오염물질을 제거되며, 이렇게 여과된 공기는 공기공급모듈(10)를 구성하는 항온모듈과 항습모듈을 통해 적정한 온도와 습도를 갖게 된다.
즉, 온도가 낮은 경우에는 산소포집율이 떨어지므로 설정된 온도(10℃~40℃)에 도달하도록 조절하고, 습도가 높은 경우에도 마찬가지로 산소 포집율이 떨어지므로 항습모듈을 이용하여 적정 습도를 맞추도록 한다. 이때 항습모듈은 습도가 높은 경우에만 동작되는 것이다.
이어서, 상기 공기공급모듈(10)를 통과한 청정공기는 공기압축모듈(20)로 공급되어 적정한 압력으로 압축된다. 이렇게 압축된 공기는 다시 산소분리모듈(30)로 공급되며, 상기 산소분리모듈(30)에 공급되는 공기는 지오라이트 몰리큘라 시브가 충전된 제1,2흡착관에 공급되어 산소와 질소가 분리되고, 분리된 산소는 산소응축모듈(40)로 공급된다.
끝으로, 산소응축모듈(40)로 공급된 산소는 다시 응축펌프에 의해 압축되어 산소 농도가 높아지게 되고, 이러한 고순도의 농축 산소는 확산노즐을 통해 외부로 배기된다.
한편, 상기 산소응축모듈은 응축된 산소의 농도를 측정하여 설정값에 도달하지 못하는 경우 산소분리모듈에 응축된 산소를 재공급하여 산소와 질소 분리과정을 재차 수행하여 이를 통해 산소의 순도를 높이는 순환 사이클을 형성하며, 이러한 과정을 통해 설정값에 도달한 산소는 확산노즐을 통해 최종적으로 사용공간이나 사용자에게 공급되게 구성될 수 있다.
이와 같은 구성의 압력순환 흡착형 산소발생기는 기존의 산소발생장치에 비해 동일한 유량에서 산소 순도 효율을 높일 수 있는 것으로, 제1흡착관과 제2흡착관으로 이루어진 산소분리모듈(30)의 구성을 통해 연속적으로 압축하여 산소와 질소를 분리 생산하는 방식이어서 산소의 생산량은 2배 이상, 그리고 순도 효율은 5%이상 높일 수 있는 것을 확인하였다.
한편, 본 발명은 기재된 실시례에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10 : 공기공급모듈
20 : 공기압축모듈
30 : 산소분리모듈
40 : 산소응축모듈

Claims (6)

  1. 외부로부터 공기를 흡입하는 흡입구 및 흡입팬을 구비한 공기공급모듈과;
    상기 공기공급모듈에 연결되어 유입된 공기를 압축하는 공기압축모듈과;
    상기 공기압축모듈에 연결되어 압축된 공기를 공급받아 공기 중에 포함된 질소와 산소를 분리하는 산소분리모듈과;
    상기 산소분리모듈에 연결되어 산소를 응축하여 배출하는 산소응축모듈로 이루어진 압력순환 흡착형 산소발생기에 있어서,
    상기 산소응축모듈은 산소 농도를 측정하는 농도측정기가 구비되고, 상기 농도측정기는 산소의 농도가 설정값에 도달할 때 까지 응축한 산소를 상기 산소분리모듈로 재공급하여 순환 사이클을 운영하는 순환관로 및 이 순환관로 상에 설치되어 선택적으로 개폐 제어되는 순환밸브 및 이 순환밸브의 개폐를 제어하는 순환 제어모듈;을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압력순환 흡착형 산소발생기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 공기공급모듈은 흡입구에 설치된 공기의 온도를 측정하는 온도감지기 및 이 온도감지기의 온도가 설정치 미만 또는 초과하는 경우 열전소자로 된 냉온모듈을 온오프하는 항온모듈과;, 상기 온도감지기의 일측에 구비되어 유입되는 공기의 습도를 측정하는 습도감지기 및 이 습도감지기의 습도가 설정치를 초과하는 경우 유입 공기 중에 포함된 습기를 제거하는 항습모듈을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압력순환 흡착형 산소발생기.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 공기공급모듈은 상기 흡입구와 공기를 저장하는 공기탱크로 구비되고;,
    상기 항습모듈은 상기 공기탱크내에 구비되어 유입된 공기가 통과하는 관로상에 배치된 제습부를 구비하되, 상기 제습부는 공기가 유입 및 유출되는 유입 및 유출구를 형성한 케이싱과, 이 케이싱의 내부에 충전되는 것으로 공기중에 포함된 습기를 흡착하는 제올라이트로 이루어진 흡습재와, 상기 케이싱 내의 습도를 감지하는 케이싱 습도감지기 및 이 케이싱 습도감지기의 습도가 설정치 보다 높은 경우 공기흡입을 중단하고 제올라이트를 가열하여 습기를 제거하는 환원히터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압력순환 흡착형 산소발생기.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 공기압축모듈은 유입된 공기를 흡입하여 설정압력으로 압축하는 컴프레서 및 이 컴프레서의 동작을 제어하는 컴프레서 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 압력순환 흡착형 산소발생기.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 산소분리모듈은 상기 공기압축기와 관로로 연결된 제1흡착관과 제2흡착관과; 상기 제1,2흡착관의 내부에 충전되어 질소를 흡착하는 지오라이트 몰리큘라 시브와; 상기 제1,2흡착관을 경유한 산소를 배출하는 배출밸브;로 구성된 것을 특징으로 하는 압력순환 흡착형 산소발생기.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 산소응축모듈은 상기 산소분리모듈과 관로로 연결되어 포집된 산소를 공급받는 산소탱크와, 이 산소탱크내의 압력을 조절하는 응축펌프 및 상기 산소탱크내의 산소를 외부로 배출하기 위한 확산노즐로 구성되는 것을 특징으로 하는 압력순환 흡착형 산소발생기.
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