KR20210051838A - 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법 및 제어장치 - Google Patents

공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법 및 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법 및 제어장치를 개시한다. 이러한 본 발명은 흡착탑에는 공기 압축기로부터 토출되는 낮은 압력의 압축 공기가 공급되도록 하되, 공기 압축기(Air Compressor)의 압력 제어를 통해 흡착탑을 항상 일정한 압력 조건과 진공 재생 조건을 만들어 주면서 흡착탑에서의 재생 공정시에만 진공 펌프를 이용하여 진공 재생이 이루어지는 산소 발생기를 구성한 것이고, 이에 따라 공기 압축기를 통한 압축 공기 토출량을 줄여 동력을 절감하면서 공기 압축기에 대한 수명을 연장시킴은 물론, 공기 압축기의 용량 중대에 따른 비용을 절검하고, 공기 압축기의 부하 변동을 줄이면서 흡착탑 또는 흡착조에서의 흡착 성능을 높여 산소 생산 효율을 높이면서 산소 생산 단가를 낮추며, 공기 압축기의 종류나 모델에 따라 설정 압력이 달라 공기 압축기 사양에 따른 산소 생산의 공정 시간이 매번 조정되어야 하는 불편함을 개선하는 것이다.

Description

공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법 및 제어장치 {control mathod and control device in oxygen generator}
본 발명은 대기중에 포함된 산소를, 흡착과 탈착 과정의 반복을 통해 순수한 산소만을 농축 분리하는 산소 발생 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기 압축기(Air Compressor)의 압력제어를 통해 흡착탑을 항상 일정한 압력 조건과 진공 재생 조건으로 만들어 주면서, 흡착탑에서의 재생 공정시에만 진공 펌프를 이용하여 진공 재생이 이루어질 수 있도록 하는 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법 및 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 압축순환흡착(Pressure Swing Adsorption, 이하 'PSA' 라함) 방식에 의하여 산소를 발생시키는 산소발생기는, 공기 압축기로부터 토출된 압축공기를 건조기(Air Dryer)를 거쳐 복수로 이루어진 흡착탑의 내부로 유입시킴으로써, 압축 공기중에 포함된 질소 성분은 흡착탑에 충진된 흡착제(예; 제올라이트(zeolite))에 흡착시키면서 산소를 생산한 후 이를 산소탱크에 저장하고, 흡착제에 흡착되지 아니하는 산소 성분을 고농도로 분리하는 것이다.
이때, 상기 PSA 방식의 산소발생기에서 흡착탑을 복수로 사용하는 이유는, 하나의 흡착탑으로 압축공기를 유입시켜 산소를 생산하는 과정에서 해당 흡착탑이 질소로 포화될 경우, 다른 흡착탑으로 압축공기를 유입시켜 산소를 지속적으로 생산할 수 있도록 하는 동시에, 질소로 포화된 흡착탑은 그 입구를 개방시켜 감압 및 탈착 처리를 수행하기 위함인 것이다.
이에 따라, 종래 산소발생기의 2개의 흡착탑은 밸브들의 선택적인 개폐를 통해 일정한 시간차를 두고 교대로 운전하게 됨으로써, 하나의 흡착탑이 가압→흡착(생산)→균압→감압→재생의 주기를 수행할 때, 다른 하나의 흡착탑은 감압→재생→균압→가압→흡착(생산)의 주기를 수행하게 되는 것이며, 각각의 주기는 통상 10∼120초 간격을 두고 운전되는 것이다.
그러나, 종래의 산소발생기는 흡착탑 별로 운전 주기가 전환되는 시점(가압공정시)에서 많은 압축 공기가 소모되기 때문에, 원활한 압축 공기 공급을 위해 산소 생산량 대비 약 9∼11배의 압축공기를 필요로 하였고, 이에 상기 에어 탱크에는 항상 필요한 압력 이상으로 압축 공기를 저장시킬 수 밖에 없었는데, 이는 에어 탱크로 공급되는 압력이 7∼9.5 bar로 매우 높고, 각 공정별로 압축 공기의 공급량 변화가 심하여 상기 공기 압축기의 수명을 단축시키는 문제점이 있었기 때문이다.
다시말해, 상기 공기 압축기는 일정 압력 이상 도달했을때 언로드(unload)되고 일정압력 이하이면 로드(load)되어 로드와 언로드를 반복하면서 압축 공기를 생산하게 되는데, 상기 로드와 언로드가 짧고 자주 반복될수록 부하 변동이 심해 공기 압축기의 수명은 단축될 수 밖에 없었던 것이다.
또한, 산소 발생 공정을 시간으로 설정하여 운전시키면, 가압 흡착 공정시 공기 압축기에서 흡착탑으로 공급되는 압축 공기의 압력이 일정하지 않게 되므로, 상기 공기 압축기가 언로드되면 낮은 압력으로 흡착탑에 공급되고, 로드 상태일때는 높은 압력으로 상기 흡착탑에 공급될 수 있다.
이 경우 상기 흡착탑에 공급되는 압축 공기의 압력이 일정하지 않으면, 일정하지 않은 압력에 따른 유속도 바뀌게 되면서 상기 흡착탑에서의 산소 농축 조건이 매순간 달라질 수 밖에 없는 것이다.
이에, 종래에는 압축 공기를 원활하게 공급하기 위해 산소발생기에서 필요한 에어량보다 많은 에어를 공급할 수 있는 증대된 압축기를 설치할 수 밖에 없는 것으로, 상기 PSA 방식은 소용량의 산소를 생산하는데 그 사용이 제한되고, 비교적 높은 압력의 순산소를 생산할 수 있으나, 높은 압력의 에어가 공급되어야 하기 때문에 동력 소모가 많고 설비의 수명이 짧으며 유지 보수 비용이 많은 단점이 있다.
한편, 상기 PSA 방식과 대비되는 VPSA(Vacuum Pressure Swing Adsorption) 방식도 있는데, 상기 VPSA 방식은 0.2∼0.25 bar의 매우 낮은 압력으로 압축공기를 흡착탑에 공급하고 진공으로 재생하는 방식이다.
상기 VPSA 방식은 상기 PSA 방식에 비해 매우 낮은 압력으로 운전되기 때문에 동력이 절감되고 진공 재생으로 인하여 보다 높은 순도의 순산소를 생산할 수 있으며 대용량의 산소를 생산하는데 더욱 유리한 장점이 있지만, 매우 높은 진공도{(-550)∼(-650) mbar}를 필요로 하기 때문에 진공펌프의 용량이 커지고, 결국 대용량의 산소만을 생산하는데 그 사용이 제한되었다.
뿐만 아니라, 상기 VPSA 방식은 생산되는 순산소의 압력이 거의 대기압 수준으로 압력이 필요한 공정에 사용하기 위해서는 산소 승압기를 별도로 설치할 수 밖에 없는 것이다.
공개특허공보 제10-1999-0028153호(공개일 1999.04.15) 등록실용신안공보 제20-0219405호(공고일 2001.04.02.) 등록실용신안공보 제20-0322912호(공고일 2003.08.14.) 공개특허공보 제10-2011-0019022호(공개일 2011.02.25.) 등록특허공보 제10-1779409호(공고일 2017.09.19.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 흡착탑에는 공기 압축기로부터 토출되는 낮은 압력의 압축 공기가 공급되도록 하되, 공기 압축기의 압력 제어를 통해 흡착탑을 항상 일정한 압력 조건과 진공 재생 조건을 만들어 주면서 흡착탑에서의 재생 공정시에는 진공 펌프를 이용하여 진공 재생이 이루어지는 산소 발생기를 구성함으로써, 공기 압축기를 통한 압축 공기 토출량을 절감하고, 흡착탑 또는 흡착조에서의 흡착 성능을 높이면서 더 나아가 산소 생산 효율을 크게 향상시키는 등 PSA 방식의 높은 압력 제어보다는 VPSA의 순산소 낮은 압력 제어 단점을 보완할 수 있도록 하는 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법 및 제어장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법은, 압축공기를 토출하는 공기 압축기; 상기 공기 압축기로부터 토출되는 압축공기를 공급받아 이를 건조시키는 공기 건조기; 상기 공기 건조기로부터 건조된 압축 공기를 공급받아 산소를 생산하도록 흡착제가 각각 충진되는 복수의 흡착탑; 복수로 이루어진 상기 흡착탑에 각각 진공압을 토출하는 진공펌프; 및, 복수로 이루어진 상기 흡착탑의 교대 운전으로부터 생산되는 산소를 저장하는 산소탱크; 를 포함하는 산소 발생기가 제어부에서 출력하는 제어신호에 따라 제어되는 방법에 있어서, 상기 흡착탑의 압력은 압력센서에 의해 측정된 후 상기 제어부에 출력되도록 하되, 상기 공기 압축기는 상기 흡착탑을 항상 일정한 압력 조건과 진공 재생 조건을 만들어 주도록 상기 제어부로부터 출력되는 제어신호에 따라 토출되는 공기의 압력이 제어되고, 상기 진공 펌프는 복수로 이루어진 상기 흡착탑이 각각 교대로 재생 공정시 상기 제어부로부터 출력되는 제어신호에 따라 온 구동하여 진공압을 토출하며, 상기 진공 펌프에 의해 토출되는 상기 진공압은 각각 상기 제어부로부터 출력되는 제어신호에 따라 개방되는 제 1 밸브 또는 제 2 밸브에 의해 재생 공정중인 상기 흡착탑에 선택적으로 공급되는 것이다.
또한, 상기 공기 압축기에서 토출되는 압축공기의 낮은 압력은 2∼2.5 bar 인 것이다.
또한, 상기 진공펌프에서 토출되는 진공압은 -150 ∼ -350mbar 인 것이다.
또한, 복수로 이루어진 상기 흡착탑에는 각각 상기 압력센서를 설치하되, 상기 제어부는 상기 압력센서에 의해 측정되는 압력이 기설정된 저압의 기준압력에 도달시 상기 흡착탑의 공정을 전환시키는 제어신호를 출력하는 것이다.
또한, 상기 제어부는 흡착탑에 장착된 상기 압력센서에 의해 이상 압력 발생시, 산소 발생 또는 상기 공기 압축기의 보호를 위해 상기 공기 압축기의 운전을 정지시키면서 부저나 경고등을 통해 알림 메세지를 출력하는 제어동작을 수행하는 것이다.
또한, 상기 제어부는 압력에 의해 교차되며, 두 개의 상기 흡착탑으로 에어 공급을 위해 장착되는, 상기 제 1 및 제 2 밸브에서 고장 발생시, 고장으로 인해 상기 흡착탑에서 이상 압력이 발생하고 이를 상기 압력센서가 감지하면, 상기 압력센서에 의해 감지되는 이상 압력으로부터 알람을 발생시키고 장비 보호를 위해 상기 공기 압축기의 운전을 정지시키는 제어동작을 수행하는 것이다.
또한, 상기 제어부는 상기 공기 압축기의 이상신호 발생으로 인하여 상기 흡착탑에 낮은 압력으로 에어가 공급되거나 높은 압력으로 에어 공급시, 압력 변화로 경우의 수를 계산한 후 이를 테이블화시켜 저장하여 상기 공기 압축기의 압력 이상 증상에 따른 고장 원인을 파악하고 이상 부위를 판단한 후 이를 사용자에게 알려주는 제어동작을 수행하는 것이다.
또한, 복수로 이루어진 상기 흡착탑은, 수분 흡착용으로 충진되는 알루미나(Alumina gel)의 제 1 흡착층과, CO2 THC(VoC) gas 흡착용으로 충진되는 몰레큘러 시브(Molecular Sieve)의 제 2 흡착층 및, N2와 Ar을 흡착하여 산소를 생산하도록 충진되는 제올라이트(Zeolite)의 제 3 흡착층(T3)이 각각 형성되는 것이다.
이와 같이, 본 발명은 흡착탑에는 공기 압축기로부터 토출되는 낮은 압력의 압축 공기가 공급되도록 하되, 공기 압축기(Air Compressor)의 압력 제어를 통해 흡착탑을 항상 일정한 압력 조건과 진공 재생 조건을 만들어 주면서 흡착탑에서의 재생 공정시에는 진공 펌프를 이용하여 진공 재생이 이루어지는 산소 발생기를 구성한 것이며, 이를 통해 공기 압축기를 통한 압축 공기 토출량을 줄여 동력을 절감하면서 공기 압축기에 대한 수명을 연장시킴은 물론, 공기 압축기의 용량 증대에 따른 비용을 절감하고, 공기 압축기의 부하 변동을 줄이면서 흡착탑 또는 흡착조에서의 흡착 성능을 높여 산소 생산 효율을 크게 향상시키는 동시에 산소 생산 단가를 낮추며, 공기 압축기의 종류나 모델에 따라 설정 압력이 달라 공기 압축기 사양에 따른 산소 생산의 공정 시간이 매번 조정되어야 하는 불편함을 개선하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기의 개략적인 블럭 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예로 흡착탑의 구조를 보인 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기의 개략적인 블럭 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 흡착탑의 구조를 보인 도면을 도시한 것이다.
첨부된 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법은, 공기 압축기(10), 공기 건조기(20), 복수의 흡착탑(30, 30'), 진공펌프(40), 산소탱크(50)를 포함하는 산소발생기에서, 상기 공기 압축기(10)에서 토출되는 압축 공기는 낮은 압력으로 토출되도록 제어가 이루어지되, 상기 진공펌프(40)의 온(On) 가동이 상기 흡착탑(30, 30') 재생 공정시 제어부(60)에 의해 제어될 수 있도록 하여, 복수로 이루어진 상기 흡착탑(30, 30')의 재생 공정이 진공 재생 공정으로 진행될 수 있도록 하는 것이다.
다시말해, 상기 공기 압축기(10)는 상기 제어부(60)에서 출력되는 제어신호에 따라 2∼2.5 bar 범위내의 낮은 압력으로 압축 공기를 토출하도록 압력 제어되는 것이고, 상기 공기 건조기(20)는 상기 공기 압축기(10)로부터 낮은 압력으로 토출되는 압축 공기를 공급받은 후 이를 건조시키도록 구성될 수 있는 것이다.
상기 흡착탑(30, 30')은 상기 공기 건조기(20)로부터 건조된 낮은 압력의 압축공기를 공급받아 산소를 생산하는 것으로, 그 내부에는 각각 흡착제가 각각 충진되는 것이며, 이는 상기 제어부(60)의 제어신호에 따라 일정한 압력차를 두고 교대 운전이 이루어지는 것이다.
즉, 상기 흡착탑(30, 30')은 복수로 사용하는 것으로, 하나의 흡착탑(30 또는 30')으로 낮은 압력의 압축공기를 유입시켜 산소를 생산하는 과정에서 해당 흡착탑(30)이 질소로 포화될 경우, 다른 흡착탑(30' 또는 30)으로 낮은 압력의 압축공기를 유입시켜 산소를 지속적으로 생산시키는 동시에, 질소로 포화된 흡착탑(30 또는 30')은 그 입구를 개방시켜 감압 및 탈착 처리를 수행하게 되며, 이에 따라 복수로 이루어진 상기 흡착탑(30, 30')은 상기 제어부(60)로부터 출력되는 제어신호에 따라 선택적으로 개폐되는 밸브(V3,V4,V5,V6,V7)들에 의해 일정한 압력차를 두고 교대로 운전이 가능하게 되는 것이고, 그 운전은 가압→흡착(생산)→균압→감압→재생의 주기 또는 감압→재생→균압→가압→흡착(생산)의 주기를 가지면서, 상기 운전 주기를 반복 수행하게 되는 것이다.
여기서, 첨부된 도 2에서와 같이, 복수로 이루어진 상기 흡착탑(30, 30')은 수분(H2O) 흡착용으로 충진되는 알루미나(Alumina gel)의 제 1 흡착층(T1), CO2 THC(VoC) gas 흡착용으로 충진되는 몰레큘러 시브(Molecular Sieve)의 제 2 흡착층(T2), 그리고 질소(N2)와 아르곤(Ar)을 흡착하여 산소를 생산하도록 충진되는 제올라이트(Zeolite)의 제 3 흡착층(T3)이 각각 형성될 수 있는 것이다.
이때, 상기 흡착탑(30, 30')에 다단의 상기 제 1 내지 제 3 흡착층(T1, T2, T3)을 충진하여 형성되는 것은, 높은 순도의 순산소를 생산하고 이로 인해 품질을 높이기 위함이며, 이 경우 상기 제 1 및 제 2 흡착층(T1, T2)은 상기 제 3 흡착층(T3)을 보호하여 산소 발생기의 수명은 연장시키기 위함이고, 여기서 높은 순도의 순산소를 생산시 상기 제 1 및 제 2 흡착층(T1, T2)에 흡착되어 잔류하는 질소와 기타 가스 등으로 오염된 상기 알루미나(Alumina gei)와 몰레큘러 시브(Molecular sieve)는 재생 공정(진공재생)시 같이 재생될 수 있도록 한 것이다.
상기 진공펌프(40)는 복수로 이루어진 상기 흡착탑(30, 30')이 교대로 재생 공정시 그 재생이 진공 재생 공정으로 진행되도록 진공압을 제공하는 것이다.
이때, 상기 진공 펌프(40)는 복수로 이루어진 상기 흡착탑(30, 30')이 각각 교대로 재생 공정시에 상기 제어부(60)로부터 출력되는 제어신호에 따라 온 구동하여 진공압을 토출하는 것이며, 상기 진공 펌프(40)에 의해 토출되는 상기 진공압은 각각 상기 제어부(60)로부터 출력되는 제어신호에 따라 개방되는 제 1 밸브(V1) 또는 제 2 밸브(V2)에 의해 재생 공정중인 상기 흡착탑(30, 30')에 선택적으로 공급될 수 있는 것이다.
여기서, 상기 진공펌프(40)에서 토출되는 진공압은 -150 ∼ -350mbar 범위내이며, 이는 기존 고진공(-550 ∼ -650 mbar)이 필요로 하는 VPSA 방식의 단점을 보완하면서, 상기 PSA 방식에 비해 높은 순산소를 생산할 수 있도록 하기 위함인 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 산소 발생기에서, 복수로 이루어진 상기 흡착탑(30, 30')에는 각각 압력센서(P1, P1')를 설치하면서, 상기 제어부(60)는 상기 압력센서(P1, P1')에 의해 측정되는 압력이 기설정된 저압의 기준압력에 도달시 상기 흡착탑(30, 30')의 공정을 전환시키는 제어신호를 출력하는 것이다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 산소 발생기 제어방법은 첨부된 도 1 및 도 2에서와 같이, 우선 복수로 이루어진 흡착탑(30, 30')이 교대로 재생 공정을 진행할 때, 제어부(60)는 압력 제어를 위해 상기 공기 압축기(10)의 압축 구동량을 제어하는 신호를 출력한다.
그러면, 상기 공기 압축기(10)는 2∼2.5 bar 범위내의 낮은 압력으로 압축 공기를 공기 건조기(20)에 토출하고, 상기 공기 건조기(20)는 낮은 압력의 압축공기를 건조시키게 되며, 상기 공기 건조기(20)에 의해 건조된 낮은 압력의 압축공기는 제어부(60)의 제어신호에 따라 교대로 개방되는 밸브(V3, V4)를 통해 각각 복수로 이루어진 상기 흡착탑(30, 30')에 선택적으로 출수된다.
이때, 상기 흡착탑(30, 30')이 재생 공정시 그 재생 공정이 진공 재생 공정으로 진행되도록 상기 제어부(60)는 진공 펌프(40)를 온 가동시키는 제어신호를 출력시킴과 동시에 제 1 및 제 2 밸브(V1, V2)를 교대로 개방시키는 제어신호를 출력시키게 되며, 이에 따라 상기 진공 펌프(40)에서는 -150 ∼ -350mbar 범위내의 낮은 진공압을 토출시키게 되고, 이렇게 토출된 낮은 진공압은 교대로 개방되는 상기 제 1 밸브(V1) 또는 상기 제 2 밸브(V2)를 통해 복수로 이루어진 상기 흡착탑(30, 30')에 교대로 공급될 수 있는 것이다.
그러면, 상기 흡착탑(30, 30')에서는 산소 생산을 위한 재생 공정이 진공 재생 방식으로 이루어질 수 있는 것이다.
즉, 상기 흡착탑(30, 30')에는 각각 수분(H2O) 흡착용으로 충진되는 알루미나(Alumina gel)의 제 1 흡착층(T1), CO2 THC(VoC) gas 흡착용으로 충진되는 몰레큘러 시브(Molecular Sieve)의 제 2 흡착층(T2), 그리고 N2와 Ar을 흡착하여 산소를 생산하도록 충진되는 제올라이트(Zeolite)의 제 3 흡착층(T3)이 각각 형성되어 있으므로, 상기 제 1 및 제 2 흡착층(T1, T2)은 상기 제 3 흡착층(T3)을 보호하되, 상기 제 3 흡착층(T3)에서는 높은 순도의 순산소를 생산할 수 있는 것이다.
이때, 복수로 이루어진 상기 흡착탑(30, 30')에는 각각 압력센서(P1, P1')가 설치되어 있으므로, 상기 제어부(60)에 의해 공기 압축기(10)의 압력이 제어되면서 상기 흡착탑(30, 30')에 항상 일정한 2 ∼ 2.5 bar 범위내의 저압으로 압축 공기를 공급하고 있을때 이를 상기 압력센서(P1, P1')가 측정하여 상기 제어부(60)에 제공하게 되며, 상기 제어부(60)는 상기 압력센서(P1, P1')에 의해 측정된 압력이 기설정된 저압의 기준압력에 도달하는 경우 상기 흡착탑(30, 30')의 공정을 전환시킬 수 있는 것이다.
이때, 상기 흡착탑(30, 30')에 장착된 상기 압력센서(P1, P1')에 의해 이상 압력 발생시(낮거나 높음), 상기 제어부(60)는 산소 발생 또는 상기 공기 압축기(10)의 보호를 위해 상기 공기 압축기(10)의 운전을 정지시키면서 부저나 경고등을 통해 알림 메세지를 출력하는 제어동작을 수행할 수 있는 것이다.
또한, 압력에 의해 교차되는 두 개의 상기 흡착탑(30, 30')으로 에어 공급을 위해 장착되는 상기 밸브(V1, V2)에서 고장이 발생하는 경우, 고장으로 인해 상기 흡착탑(30, 30')에서는 이상 압력이 발생하고 이를 상기 압력센서(P1, P1')가 감지한 후 상기 제어부(60)에 출력하게 되므로, 상기 제어부(60)는 상기 압력센서(P1, P1')에 의해 감지되는 이상 압력으로부터 알람을 발생시키고 장비 보호를 위해 상기 공기 압축기(10)의 운전을 정지시키게 되는 것이다.
더불어, 상기 공기 압축기(10)의 이상신호 발생으로 상기 흡착탑(30, 30')에 낮은 압력으로 에어가 공급되거나 높은 압력으로 에어 공급이 이루어질 수 있는데, 이 경우 상기 제어부(60)는 압력 변화로 경우의 수를 계산한 후 이를 테이블화시켜 저장함으로써 상기 공기 압축기(10)의 압력 이상 증상에 따른 고장 원인을 파악하고 이상 부위를 판단한 후 이를 사용자에게 알려주는 제어동작을 수행할 수도 있는 것이다.
따라서, 상기 공기 압축기(10)는 상기 제어부(60)에 의해 항상 일정한 저압의 압축공기를 생산하게 되면서 부하 변동을 줄일 수 있음은 물론, 상기 흡착탑(30, 30')은 항상 일정한 압력 조건과 일정한 진공 재생 조건이 만들어지면서 산소탱크(50)에 저장시킬 전체적인 산소 생산량을 늘릴 수 있게 되는 것이다.
이상에서 본 발명의 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
10; 공기 압축기 20; 공기 건조기
30, 30'; 흡착탑 40; 진공 펌프
50; 산소 탱크 60; 제어부

Claims (8)

  1. 압축공기를 토출하는 공기 압축기; 상기 공기 압축기로부터 토출된 압축공기를 공급받아 건조시키는 공기 건조기; 상기 공기 건조기로부터 건조된 압축 공기를 공급받아 산소를 생산하도록 흡착제가 각각 충진되는 복수의 흡착탑; 복수로 이루어진 상기 흡착탑에 각각 진공압을 토출하는 진공펌프; 및, 복수로 이루어진 상기 흡착탑의 교대 운전으로부터 생산되는 산소를 저장하는 산소탱크; 를 포함하는 산소 발생기가 제어부에서 출력하는 제어신호에 따라 제어되는 방법에 있어서,
    상기 흡착탑의 압력은 압력센서에 의해 측정된 후 상기 제어부에 출력하되, 상기 공기 압축기는 상기 흡착탑을 항상 일정한 압력 조건과 진공 재생 조건을 만들어 주도록 상기 제어부로부터 출력되는 제어신호에 따라 토출되는 공기의 압력이 제어되고,
    상기 진공 펌프는 복수로 이루어진 상기 흡착탑이 각각 교대로 재생 공정시 상기 제어부로부터 출력되는 제어신호에 따라 온 구동하여 진공압을 토출하며,
    상기 진공 펌프에 의해 토출되는 상기 진공압은 각각 상기 제어부로부터 출력되는 제어신호에 따라 개방되는 제 1 밸브 또는 제 2 밸브에 의해 재생 공정중인 상기 흡착탑에 선택적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 압축기에서 토출되는 압축공기의 낮은 압력은 2∼2.5 bar 범위내인 것을 특징으로 하는 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공펌프에서 토출되는 진공압은 -150 ∼ -350mbar 범위내인 것을 특징으로 하는 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    복수로 이루어진 상기 흡착탑에는 각각 상기 압력센서를 설치하되, 상기 제어부는 상기 압력센서에 의해 측정되는 압력이 기설정된 저압의 기준압력에 도달시 상기 흡착탑의 공정을 전환시키는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 흡착탑에 장착된 상기 압력센서에 의해 이상 압력 발생시, 산소 발생 또는 상기 공기 압축기의 보호를 위해 상기 공기 압축기의 운전을 정지시키면서 부저나 경고등을 통해 알림 메세지를 출력하는 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 압력에 의해 교차되는 두 개의 상기 흡착탑으로 에어 공급을 위해 장착되는 상기 제 1 및 제 2 밸브에서 고장 발생시, 고장으로 인해 상기 흡착탑에서 이상 압력이 발생하고 이를 상기 압력센서가 감지하면, 상기 압력센서에 의해 감지되는 이상 압력으로부터 알람을 발생시키고 장비 보호를 위해 상기 공기 압축기의 운전을 정지시키는 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 공기 압축기의 이상신호 발생으로 상기 흡착탑에 낮은 압력으로 에어가 공급되거나 높은 압력으로 에어 공급시, 압력 변화로 경우의 수를 계산한 후 이를 테이블화시켜 저장하여 상기 공기 압축기의 압력 이상 증상에 따른 고장 원인을 파악하고 이상 부위를 판단한 후 이를 사용자에게 알려주는 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    복수로 이루어진 상기 흡착탑은, 수분 흡착용으로 충진되는 알루미나(Alumina gel)의 제 1 흡착층과, CO2 THC(VoC) gas 흡착용으로 충진되는 몰레큘러 시브(Molecular Sieve)의 제 2 흡착층 및, N2와 Ar을 흡착하여 산소를 생산하도록 충진되는 제올라이트(Zeolite)의 제 3 흡착층(T3)이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 공급 에어 절감과 성능 향상을 위한 산소 발생기 제어방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114177741A (zh) * 2021-12-24 2022-03-15 昆山锦程气体设备有限公司 一种用于vpsa制氧机的真空变压吸附器
KR102411919B1 (ko) * 2021-10-08 2022-06-24 한창산업 주식회사 인공지능을 이용한 압력순환흡착식 가스발생기 자동제어 시스템 및 이를 이용한 자동제어방법

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990028153A (ko) 1997-09-30 1999-04-15 정휘동 포터블 피에스에이 산소발생기
KR200219405Y1 (ko) 2000-10-09 2001-04-02 주식회사옥시테크 압축스윙흡착 및 진공스윙흡착 방식을 조합한 산소발생기
KR20020021922A (ko) * 2000-09-18 2002-03-23 구자홍 산소발생기
KR20020022964A (ko) * 2000-09-21 2002-03-28 구자홍 산소발생기의 제어장치 및 제어방법
KR20020025478A (ko) * 2000-09-29 2002-04-04 이태수 압축스윙흡착 및 진공스윙흡착 방식을 조합한 산소발생기
KR20020029223A (ko) * 2000-10-12 2002-04-18 구자홍 산소발생기의 제어방법 및 제어장치
KR200322912Y1 (ko) 2003-05-27 2003-08-14 주식회사 삼선 산소 발생기의 압축 공기 이송 장치
JP2005512804A (ja) * 2001-12-31 2005-05-12 グレイス・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンジツトゲゼルシヤフト 重合体マトリックスの中に取り込まれた多孔質機能的固体を含んでなる吸着材
KR20110019022A (ko) 2009-08-19 2011-02-25 주식회사 엔케이 산소발생기용 다중흡착탑 장치 및 그 운전방법
KR101767640B1 (ko) * 2016-11-21 2017-08-17 주식회사 기원솔루텍 산소발생장치
KR101779409B1 (ko) 2016-07-22 2017-09-19 선문대학교 산학협력단 향상된 psa 방식을 이용한 산소 발생기

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990028153A (ko) 1997-09-30 1999-04-15 정휘동 포터블 피에스에이 산소발생기
KR20020021922A (ko) * 2000-09-18 2002-03-23 구자홍 산소발생기
KR20020022964A (ko) * 2000-09-21 2002-03-28 구자홍 산소발생기의 제어장치 및 제어방법
KR20020025478A (ko) * 2000-09-29 2002-04-04 이태수 압축스윙흡착 및 진공스윙흡착 방식을 조합한 산소발생기
KR200219405Y1 (ko) 2000-10-09 2001-04-02 주식회사옥시테크 압축스윙흡착 및 진공스윙흡착 방식을 조합한 산소발생기
KR20020029223A (ko) * 2000-10-12 2002-04-18 구자홍 산소발생기의 제어방법 및 제어장치
JP2005512804A (ja) * 2001-12-31 2005-05-12 グレイス・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンジツトゲゼルシヤフト 重合体マトリックスの中に取り込まれた多孔質機能的固体を含んでなる吸着材
KR200322912Y1 (ko) 2003-05-27 2003-08-14 주식회사 삼선 산소 발생기의 압축 공기 이송 장치
KR20110019022A (ko) 2009-08-19 2011-02-25 주식회사 엔케이 산소발생기용 다중흡착탑 장치 및 그 운전방법
KR101779409B1 (ko) 2016-07-22 2017-09-19 선문대학교 산학협력단 향상된 psa 방식을 이용한 산소 발생기
KR101767640B1 (ko) * 2016-11-21 2017-08-17 주식회사 기원솔루텍 산소발생장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102411919B1 (ko) * 2021-10-08 2022-06-24 한창산업 주식회사 인공지능을 이용한 압력순환흡착식 가스발생기 자동제어 시스템 및 이를 이용한 자동제어방법
CN114177741A (zh) * 2021-12-24 2022-03-15 昆山锦程气体设备有限公司 一种用于vpsa制氧机的真空变压吸附器

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