KR920000284B1 - 산소 고농도화 장치 - Google Patents

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KR920000284B1 KR1019880016198A KR880016198A KR920000284B1 KR 920000284 B1 KR920000284 B1 KR 920000284B1 KR 1019880016198 A KR1019880016198 A KR 1019880016198A KR 880016198 A KR880016198 A KR 880016198A KR 920000284 B1 KR920000284 B1 KR 920000284B1
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아끼히꼬 스기야마
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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

내용 없음.

Description

산소 고농도화 장치
제1도는 본 발명의 한 실시예에 따른 산소 고농도화 장치를 공기 조화기에 조립한 부착상태를 나타내는 개략구성도.
제2도는 상기 실시예의 산소 고농도화 장치의 개략구성도.
제3도는 상기 실시예의 질소 가스 흡착특성도.
제4도는 상기 실시예의 압력 변화도.
제5도 및 제6도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내며 서로 다른 산소 고농도화 장치의 구성도.
제7도 및 제8도는 종래예를 나타내며 서로 다른 산소 고농도화 장치의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 에어필터 2 : 공기압축기
5, 6, 15a, 15b, 17a, 17b : 교축기구 11 : 실내유닛
12 : 실외유닛 14 : 송기관
16a, 16b : 2방밸브 A, B : 제올라이트 충전탑
본 발명은 공기조화기의 일종으로서, 고농도 산소를 생성하여 피공기조화실에 공급할 수 있는 산소 고농도화 장치에 관한 것이다.
최근 공기조화기로서 일본 특개소 62-80436호 공보에 나타낸 바와같이 공기중의 이산화탄소에서 산소를 생성하는 산소 생성장치를 피공기조화실에 배치하여 실내공기중의 산소 농도를 높이는 구성으로 한 것이 제안되어 있다.
전술한 산소 생성장치는 특수한 촉매를 물에 녹인 물통에 빛을 쪼이면서 이산화탄소를 불어넣어서 광합성으로 유기 화합물과 산소를 생성시키는 구성이며 또한 옥외에는 태양광수광(受光)장치가 설치되어 있다.
이 태양광 수광장치로 수광된 태양광을 광화이버를 통하여 실내유닛내에 전송하고, 이 투광부에서 전술한 산소 생성장치에 조사시키도록 되어 있다. 그런데 전술한 구성에서는 실내공기중의 함유량이 적은 이산화탄소 성분에서 광합성으로 유기 화합물과 산소를 생성시키고 있으므로 산소의 생성효율이 나쁘며 실내공기중의 산소 농도를 효율성 있게 높일 수 없는 문제가 있다.
또한 야간이나 어두울때 등에는 태양광 수광장치가 태양광을 수광할 수 없어서 광합성을 하기 어려우므로 산소의 생성을 할 수 없다는 문제점이 있다. 그래서 최근 제올라이트를 이용한 산소 고농도와 시스템이 연구되고 있다.
이것은 예를들어 제7도에 나타낸 구성과 같다.
즉 “1”은 에어필터, “2”는 공기압축기, “3”은 사방밸브로서 이들은 직렬로 접속된다.
전술한 사방밸브(3)에 제올라이트 충전탑(A)와 제올라이트 충전탑(B)가 병렬로 접속되며 또한 이들 제올라이트 충전탑(A)(B)에서 역류 저지밸브(4a)(4b)를 통하여 합류하고 이 합류전에 교축기구(5)가 접속되며 또한 이 단부는 피공기조화실쪽으로 통한다.
또한 각각의 제올라이트 충전탑(A)(B)과 역류 저지밸브(4a)(4b)사이는 바이패스 교축기구(6)를 설치한 바이패스관(7)으로 통하도록 연결시킨다.
전술한 사방밸브(3)의 나머지의 포오트에는 실외로 통하는 배기 머플러(8)가 접속된다. 그런데 공기압축기(2)를 구동하면 신선한 의기가 에어필터(1)에 흡입되어 여과되고, 공기압축기(2)에서 고압공기로 변화되어 사방밸브(3)를 통하여 한쪽의 제올라이트 충전탑(A) 또는 (B)내로 공급된다.
전술한 사방밸브(3)는 도시하지 않은 제어부에 의해 제1의 포오트(3a)와 제2의 포오트(3b)사이 및 제3의 포오트(3c)와 제4의 포오트(3d)사이가 각각 연결되는 제1의 연결상태에서 제1의 포오트(3a)와 제3의 포오트(3c)와의 사이 및 제2의 포오트(3b)가 제4의 포오트(3d)와의 사이가 각각 연결되는 제2의 연결상태에서 적절한 타이밍으로 서로 전환조작 되도록 되어있다.
그리고 사방밸브(3)가 전술한 제1의 연결상태로 유지되어 있는 경우에는 공기압축기(2)쪽과 한쪽의 제올라이트 충전탑(A)내와의 사이가 통하도록 연결되는 동시에 다른쪽의 제올라이트 충전탑(B)내와 배기 머플러(8)와의 사이가 통하도록 연결된다. 그 때문에 공기압축기(2)쪽으로부터의 고압공기가 제올라이트 충전탑(A)내로 공급되어 이 제올라이트 충전탑(A)내에 충전되어 있는 다수의 제올라이트 입자에 의해 공급공기중의 질소(N2)성분의 일부를 흡착시키는 소위 흡착 작용을 하여 제올라이트 충전탑(A)으로부터의 도출공기중의 산소 농도를 높일 수 있다.
이 제올라이트 충전탑(A)에서 토출되는 고농도 산소 공기의 일부를 역류 저지밸브(4a)를 통하여 교축기구(5)로 유도하여 대기압으로 만들어 실내쪽으로 유도한다.
또한 제올라이트 충전탑(A)으로부터의 도출공기의 일부는 바이패스관(7)내의 바이패스 교축기구(6)를 통하여 다른쪽의 제올라이트 충전탑(B)내로 압송된다.
이 때문에 감압탈착에 의해 제올라이트 충전탑(B)내에 체제하는 질소(N2)성분을 이 공급공기에 의해 배출하는 소위 세척작용을 하여 이 질소(N2) 농도가 높은 공기를 배기 머플러(8)를 통하여 외부로 배출한다. 또한 이 상태로 소정시간이 경과하면 사방밸브(3)가 전환조작되어 제2의 연결상태가 된다.
공기압축기(2)쪽으로부터의 고압공기는 제올라이트 충전탑(B)내에 공급되고 충전되어 있는 다수의 제올라이트 입자에 의해 공급 공기중의 질소(N2)성분의 일부를 흡착하여 토출공기중의 산소 농도를 높인다. 이 제올라이트 충전탑(B)에서 토출되는 고농도 산소의 공기는 역류 저지밸브(4b), 교축기구(5)를 순차적으로 통과하여 피공기조화실쪽으로 인도할 수 있다.
또한 제올라이트 충전탑(B)으로부터의 토출공기의 일부는 바이패스관(7)과 바이패스 교축기구(6)를 통하여 다른쪽의 제올라이트 충전탑(A)내로 압송된다.
이 제올라이트 충전탑(A)내에 체제하는 질소(N2)성분을 이 공급공기에 의해 배출하고 질소(N2)의 농도가 높은 공기를 배기 머플러(8)를 통하여 외부로 배출시킬 수 있다.
이렇게 하여 구성하므로써 피공기조화실 공기중의 산소 농도를 높여서 일본 특개소 62-80436호 공보에 나타낸 구성인 경우에 비하여 산소 농도를 효율적으로 높일 수 있는 동시에 야간이나 어두운날일때 등과같이 태양광 수광장치에 의해 태양광을 수광하기 어려운 경우에 동작이 불안정해질 우려가 없으며 태양광의 일사 상태나 날씨등에 좌우되는 일없이 항상 안정되게 고농도인 산소를 얻을 수 있다.
그러나 여기에 사용되는 전술한 사방밸브(3)는 값이 비싸서 단가가 높아질 뿐만아니라 기계적으로 복잡하므로 고장발생율이 높아서 신뢰성이 떨어진다. 그래서 제8도에 나타낸 것처럼 각 제올라이트 충전탑(A)(B)의 공기 도입쪽에 3방밸브(10a)(10b)를 설치하고 공기압축기(2)에 대하여 병렬로 접속하는 것을 생각할 수 있다. 이들 3방밸브(10a)(10b)의 나머지 포오트는 도시하지 않은 배기 머플러에 통하도록 연결된다. 각 제올라이트 충전탑(A)(B)의 공기 돌출쪽은 앞서 설명한 제7도와 동일한 배관구조로 되어있다.
이 경우 전술한 각 3방밸브(10a)(10b)를 전환조작하므로써 동일한 작용효과를 얻는다. 또한 3방밸브(10a)(10b)는 전술한 사방밸브(3)와 비교하여 저렴할 뿐만 아니라 구조적으로 간략화 되어있다. 그런데 이와 같은 장점이 있지만 3방밸브(10a)(10b)는 통상 사용되는 2방밸브와 비교하면 값이 비싸고 구조도 복잡하므로 고장발생율도 꽤 높다. 또한 전술한 사방밸브(3)는 물론 3방밸브(10a)(10b)를 사용하는 경우라도 탈착작용과 흡착작용을 동시에 전환할 수 있으므로 이들 탈착시간과 흡착시간을 항상 일정하게 하지 않으면 안되고 사용조건에 적합한 운전제어를 할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와같은 고농도 산소의 공기를 얻기 위해 사방밸브나 3방밸브를 사용하므로써 장치비용도 많이 소요되고 구조도 복잡하여 고장 발생율이 높고 조건에 적합한 운전제어를 할 수 없는 문제를 제거하여 저렴하고 간단한 구조를 가진 고장발생이 거의 없는 2방밸브를 사용하여 제올라이트 충전탑에 대한 전환조작을 원활하게 하여 제조원가적으로 유리하며 신뢰성 향상을 도모할 수 있고 또한 용이한 산소 고농도화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 공기압축기에 여러개의 제올라이트 충전탑을 접속하여 이들 제올라이트 충전탑에 전술한 공기압축기에서 고압공기를 보내서 번갈아 흡착작용과 탈착작용을 시키므로써 연속적으로 고농도 산소의 공기를 얻는 것으로써 전술한 공기압축기에 대하여 각 제올라이트 충전탑을 병렬로 접속하고 각 제올라이트 충전탑의 공기 도입쪽에 제1의 교축기구를 설치하는 동시에 공기도출쪽에 2방밸브 및 전술한 제1의 교축기구 보다 교축저항이 큰 제2의 교축기구를 병렬로 접속한 것을 특징으로 하는 산소 고농도화 장치이다.
본 발명의 장치를 상기와 같이 구성하므로써 한쪽의 제올라이트 충전탑에 통하도록 연결된 2방밸브를 폐쇄하므로써 그 제올라이트 충전탑에서도 흡착작용을 하여 고농도 산소의 공기를 얻고 다른쪽에 통하도록 연결된 2방밸브를 개방하여 그 제올라이트 충전탑에서 탈착작용을 하여 질소를 방출한다.
적절하게 시간이 경과된 뒤에는 각 2방밸브를 반대로 전환하여 통하도록 연결하는 제올라이트 충전탑에 상기와는 반대의 작용을 하도록 한다. 또한 각 2방밸브를 별개로 개폐 제어하므로써 조건에 적합한 운전이 가능해진다.
이하 본 발명의 한 실시예를 도면에 의거하여 설명하기로 한다.
제1도는 예를들어 히이트 펌프식(heat pump) 공기조화기(K)에 후술하는 산소 고농도화 장치(S)를 조립시킨 예이다.
또한 설명하면 “11”은 공기조화기(K)를 구성하는 실외유닛이며 여기서는 도시하지 않은 압축기, 사방전환밸브, 실외쪽 열교환기, 팽창밸브등의 각 냉동사이클 구성기기나 송풍기등이 수용되는 동시에 전술한 산소 고농도화 장치(S)가 수용된다. “12”는 피공기조화실(R)내에 배치되어 전술한 실외유닛(11)과 함께 공기조화기(K)를 구성하는 유닛으로서 이 내부에는 도시하지 않은 실내쪽 열교환기 및 송풍기외에 혼합부(13)가 수용된다.
실내유닛(11)과 실외유닛(12)은 냉매관(P)과 송기관(14)으로 통하도록 연결된다.
전술한 냉매관(P)은 냉동사이클 기기를 접속하고 또한 송기관(14)은 그 일단부가 전술한 산소 고농도화 장치(S)에 접속되며 다른 단부는 혼합부(13)에 접속된다.
전술한 산소 고농도화 장치(S)에 제2도에 나타낸 것처럼 구성된다. 공기압축기(2)의 흡입쪽에 에어필터(1)를 접속하는 것은 동일하다. 이 토출쪽은 두방향으로 분기되어 각각 제1의 교축기구(15a)(15b)를 통하여 각 제올라이트 충전탑(A)(B)이 병렬로 접속된다. 그리고 각 제올라이트 충전탑(A)(B)의 공기 토출쪽은 두방향으로 분리되어 각각 2방밸브(16a)(16b) 및 제2의 교축기구(17a)(17b)가 병렬로 접속된다.
제2의 교축기구(17a)(17b)는 전술한 제1의 교축기구(15a)(15b)보다 교축저항이 큰 것을 사용한다. 또한 2방밸브(16a)(16b)는 제1도에 나타낸 송기관(14)에 통하도록 연결하며 또한 제2의 교축기구(17a)(17b)는 도시하지 않은 배기 머플러를 통하여 외부로 통하도록 연결한다. 그리고 공기압축기(2)를 구동하여 외기를 에어필터(1)로 유도시켜 여과하고 공기압축기(2)를 통하여 제1의 교축기구(15a)(15b)에서 각 제올라이트 충전탑(A)(B)로 유도한다. 처음에 한쪽의 2방밸브(16a)를 개방하고 다른쪽의 2방밸브(16b)를 폐쇄한다.
제올라이트 충전탑(A)에서는 여기에 충전되는 다수의 제올라이트 입자에 흡착되어 있는 질소(N2)성분을 배출하는 소위 감압탈착 및 세척작용을 하며 이 질소(N2)의 농도가 높은 공기를 2방밸브(16a)를 통하여 외부로 배출한다.
제올라이트 충전탑(B)에서는 여기에 충전되는 다수의 제올라이트 입자에 의해 공급된 공기의 질소(N2)성분의 일부를 흡착시키는 소위 흡착작용을 하며 여기에서 도출될때에는 고농도 산소의 공기로 되어 제2의 교축기구(17b)로 도입되어 여기에서 대기압으로 저하되어 전술한 송기관(14)으로 방출된다. 이 고농도 산소의 공기는 송기관(14)에서 혼합부(13)로 보내지고 실내유닛(12)의 열교환으로 열교환된 공기와 혼합되어 피공기조화실(R)로 송풍된다.
이와같은 상태로 소정시간이 경과되면 한쪽의 2방밸브(16a)는 개방에서 폐쇄로 전환되며 동시에 다른쪽의 2방밸브(16b)는 폐쇄에서 개방으로 전환된다. 그러면 제올라이트 충전탑(A)에서는 제올라이트 입자가 흡착작용을 하여 제2의 교축기구(17a)에서 고농도 산소인 공기를 방출하여 전술한 송기관(14)에 공급한다.
제올라이트 충전탑(B)에서는 제올라이트 입자로 감압탈찰 및 세척작용을 하며 질소(N2) 농도가 높은 공기를 2방밸브(16b)를 통하여 외부로 방출한다. 또한 각 제올라이트 충전탑(A)(B)에서의 질소(N2)의 흡착량은 제3도에 나타낸 바와같은 곡선으로 나타나며 또한 각 위치에서의 압력변화는 제4도에 나타낸 것처럼 된다.
즉 이하 제올라이트 충전탑(A)에서 설명하면 2방밸브(16a)는 폐쇄한 상태로 한다. 공기압축기(2)의 토출압은 고압으로서 여기에서 제1의 교축기구(15a)에 의해 감압되고 압력이 저하되어 도출한다. 단 이 제1의 교축기구(15a)는 제2의 교축기구(17a)보다도 교축저항이 작으므로써 이 상태에서는 공기압축기(2)의 토출압에 매우 가까운 압력이다.
압력(P1)에서 공기가 제올라이트 충전탑(A)에 공급되고 여기에서는 질소(N2)가 “q1”레벨로 흡착되어 상대적으로 산소(O2)농도가 높은 공기가 제4도에 실선변화로 나타낸 바와같이 제올라이트 충전탑(A)을 통하여 제2의 교축기구(17a)에 유도되고 여기에서 대기압으로 압력 저하되어 방출된다.
또한 전술한 제올라이트 충전압(B)에 접속하는 2방밸브(b)는 개방되어 있어서 이것은 거의 가압저항을 갖지 않으므로 동일한 도면에서 일점쇄선으로 나타낸 것처럼 제1의 교축기구(15b)를 통하여 제올라이트 충전탑(B)내에는 거의 대기압인 압력(P2)으로 저하된다.
이때의 질소(N2)포화 흡착량이 “q2”이므로 “q1”과의 차인 q1-q2분인 양이 탈착되고 다음의 흡착에 대비하게 된다. 단, 이 탈착공정중의 제올라이트 충전탑(B)내부에서는 공기 유통량이 대량이 되므로, 흡착된 질소(N2)의 세정을 급속하게 할 수 있어서 탈착시간을 단축시킬 수 있다.
이러한 것에서 각 2방밸브(16a)(16b)의 전환조작을 반드시 동시에 할 필요가 없으며 탈착시간과 흡착시간을 적절하게 다른 시간으로 설정하여 조건에 맞는 효율성 있는 원전을 할 수 있다. 또한 탈착작용 중에 2방밸브(16a)(16b)와 병렬접속되는 제2의 교축기구(17a)(17b)를 통하여 미세한 량의 질소(N2)가스가 누출되는 것은 피할 수 없다. 그러나 그 유량은 2방밸브(16a)(16b)와 제2의 가압기구(17a)(17b)의 유량 저항의 역 비례분에 지나지 않으며 저항비가 매우 크므로 매우 미량이다. 그리고 이 누출량을 더욱 저감시키려면 제5도에 나타낸 바와같이 하면 좋다. 즉 제2의 교축기구(17a)(17b)앞을 합류하여 이 부분에 제3의 교축기구(18)를 설치한다.
이것으로 흡착쪽의 제2의 교축기구 예를들어 (17b)의 도출쪽 압력을 높여서 누출된 질소(N2)가스를 역으로 탈착쪽의 제올라이트 충전탑(A)쪽의 제2의 가압기구(17a)를 통하여 2방밸브(16a)쪽으로 유도할 수 있다. 또한 제6도에 나타낸 것처럼 한개의 3방밸브(19)를 사용하여 소기의 작용효과를 얻는 구조도 생각할 수 있다. 이 3방밸브(19)도 전술한 2방밸브(16a)(16b)보다도 값이 비싸고 신뢰성이 낮은데 한개로 할 수 있으므로 앞의 제8도에 나타낸 구성인 것보다도 단가면에서 유리하다.
이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면 고농도 산소의 공기를 생성하는데 염가이며 구조가 간단하여 고장 발생율이 낮은 2방밸브를 사용하였으므로 제조원가 절감과 신뢰성을 향상시키는 동시에 조건에 맞는 적절한 운전제어를 할 수 있다.
또한 제올라이트 충전탑의 공기 도입쪽에 제1의 교축기구, 도출쪽에 이 교축저항보다도 큰 제2의 교축기구를 저술한 2방밸브와 병렬로 설치하였으므로, 탈착작용과 흡착작용이 매우 효율적되어 제올라이트 충전탑의 제올라이트 입자에 대한 질소 흡착량의 증대화를 도모하므로써 고농도 산소의 공기를 얻을 수 있는 등의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

  1. 공기압축기(2)에서 복수개의 제올라이트 충전탑(A)(B)에 고압공기를 보내서 번갈아 흡착작용과 탈착작용을 시켜서 연속적으로 고농도 산소의 공기를 얻는 산소 고농도화 장치에 있어서, 상기 복수개의 제올라이트 충전탑을 공기압축기에 각각 병렬로 접속하여 각 제올라이트 충전탑의 공기도입쪽과 공기압축기 사이에 제1의 교축기구(15a)(15b)를 접속하고 또한 제1의 교착기구 보다 교축저항이 큰 제2의 교축기구(17a)(17b)와 2방밸브(16a)(16b)를 각 제올라이트 충전탑의 공기도출쪽에 병렬로 접속한 것을 특징으로 하는 산소 고농도화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 전술한 제올라이트 충전탑(A)(B)에 접속된 각각의 제2의 교축기구(17a)(17b)를 재차 제3의 교축기구(18)에 일괄적으로 접속한 것을 특징으로 하는 산소 고농도화 장치.
  3. 공기압축기(2)에서 두개 이상의 제올라이트 충전탑(A)(B)에 고압공기를 보내서 번갈아 흡착작용과 탈착작용을 시켜서 연속적으로 고농도 산소의 공기를 얻는 산소 고농도화 장치에 있어서, 각각의 제올라이트 충전탑을 공기압축기에 각각 병렬로 접속하고 각 제올라이트 충전탑의 공기도입쪽과 공기압축기와의 사이에 제1의 교축기구(15a)(15b)를 접속하며 제1의 교축기구보다 교축저항이 큰 제2의 교축기구(17a)(17b)를 각각의 제올라이트 충전탑의 공기도출쪽에 접속하는 동시에 각각의 제올라이트 충전탑의 공기도출쪽과 제2의 교축기구 사이를 3방밸브(19)로 접속한 것을 특징으로 하는 산소 고농도 장치.
KR1019880016198A 1987-12-03 1988-12-03 산소 고농도화 장치 KR920000284B1 (ko)

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JP62-183745 1987-12-03

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KR1019880016198A KR920000284B1 (ko) 1987-12-03 1988-12-03 산소 고농도화 장치

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107830575A (zh) * 2011-11-17 2018-03-23 豪威株式会社 减湿型空气清洁器

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CN107830575A (zh) * 2011-11-17 2018-03-23 豪威株式会社 减湿型空气清洁器

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KR890010507A (ko) 1989-08-09
JPH0189928U (ko) 1989-06-13

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