WO2018038434A1 - 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기 - Google Patents

용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기 Download PDF

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WO2018038434A1
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    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/02—Applications for medical applications
    • F17C2270/025—Breathing

Definitions

  • the present invention relates to a container state detection type breathing air charger, and more particularly, to provide an air respirator container used by a firefighter, skin scuba, or the like, in which air having appropriately adjusted oxygen and nitrogen concentrations is provided.
  • the present invention relates to a container state detection type breathing air charger capable of effectively releasing air contained in a container.
  • the respirator container is filled with new breathing air when the remaining amount is reduced after use, and to prevent contamination of the air inside the tank when left unused for about 3 to 4 months even if not used. After the internal residual air is discharged, new breathing air is used.
  • oxygen and nitrogen need to be separated and used according to the use of water sports, medical, general industry, etc., and the oxygen or nitrogen concentration is appropriately adjusted according to the intended use. There is a need.
  • Korean Patent No. 10-0928589 discloses a "mixed gas separation supply device" for separating each gas component from a mixed gas containing two or more gases.
  • the "mixed gas separation supply device” has a disadvantage in terms of energy and space layout because it is a method of operating two compressors separately operated by separate driving forces.
  • the accuracy of concentration control is lowered and the concentration control is lowered because it is a method of manually adjusting the ratio using 100 vol% pure oxygen or 100 vol% pure nitrogen for medical use at present. Not only does the efficiency of the work deteriorate, but there is also a deficiency in controlling the optimum concentration for various fields, environments, and various conditions.
  • the air is filled at a pressure of about 150 to 300 bar inside the air respirator container, which is used for a fire station or lifesaving.
  • the air used to fill these respirator containers has a high risk of contamination if left unattended for a long time.
  • the air respirator container nearing the expiration date is managed by removing internal air and recharging fresh air.
  • the air respirator container is mostly made of aluminum
  • the container of the aluminum material has a disadvantage of generating a harmful powder to corrode the body after a certain time.
  • Patent Document 1 Korean Registered Patent 10-0928589
  • Patent Document 2 Korean Patent Publication No. 10-2009-0118138
  • the present invention has been made in view of the above, and is a membrane-type oxygen / nitrogen separator, a single driving force in the separation of oxygen and nitrogen for use in various fields and applications, such as firefighters, skin scuba, medical or industrial use Multi-stage compressed high pressure compressors, which operate in the form of high pressure compressors, and control systems that can adjust the concentration of oxygen or nitrogen at a ratio of 20 to 90% by volume.
  • the purpose of the present invention is to provide an air conditioner-type breathing air charger that can supply oxygen or nitrogen properly, greatly reduce the size of the entire facility, and save energy by using one driving force. have.
  • another object of the present invention is to leave a certain amount of air in the container when the air discharged in the air respirator container to make the interior of the container in a positive pressure state, thereby preventing moisture condensation due to air infiltration, thereby fundamentally solving the problem of container corrosion
  • the container condition detection type breathing air charger is provided to improve the endurance life of the container and allow the user to drink clean air.
  • another object of the present invention is to measure the state of the container, that is, the degree of corrosion of the container by measuring the corrosive powder in the air with a fine dust sensor in the air discharge line when the air discharged in the air respirator container.
  • the present invention provides a state-detecting breathing air charger.
  • another object of the present invention by implementing a system for automatically performing the discharge process as well as air filling while monitoring the internal condition of the air respirator container and appropriately control various valves or sensors on the air filling and discharge line
  • the present invention provides a container state detection type breathing air charger that can improve the convenience and efficiency of overall system operation related to automatic air charging and exhausting.
  • the container state detecting type air breathing apparatus provided by the present invention has the following features.
  • the container state detection type breathing air charger is installed in the air discharge line of the air respirator container that can contain the high pressure air provided from the high pressure air charger and fine dust sensor for detecting the concentration of fine dust in the air discharged from the air respirator container; And a controller for comparing the fine dust concentration detection value inputted from the fine dust sensor with a preset fine dust concentration reference value and outputting an alarm signal when the fine dust concentration detection value is greater than or equal to the fine dust concentration reference value.
  • the container state detection type breathing air charger further comprises an air pressure sensor for detecting the pressure of the air discharged from the air respirator container is installed in the air discharge line of the air respirator container and the automatic opening and closing valve for regulating the flow of air. can do.
  • the controller compares the air pressure detection value input from the air pressure sensor with a preset air pressure reference value, and when the air pressure detection value reaches the air pressure reference value, it automatically opens and closes the valve. Can be controlled to turn off the air.
  • the respiratory air charger may further include a silencer installed at the end of the air discharge line of the respirator container to reduce the noise generated when the air discharge.
  • an air supply line is connected between the high pressure air charger and the air respirator container, and an air supply line connected to the air discharge line side extending from the air respirator container side, and a check valve for blocking air movement to the high pressure air charger side on the air supply line. Can be installed.
  • the high-pressure air charger of the container state detection type breathing air charger has a plurality of compression parts, and each compression part is connected to each line so that the outside air introduced through the main standby line can be sequentially compressed while passing through each compression part.
  • a multistage compression compressor for compressing air while being driven by a single power, and a discharge / suction line between the first stage compression unit and the second stage compression unit of the multistage compression compressor to separate oxygen and nitrogen in the air.
  • Oxygen / nitrogen separator of membrane type, and air cooling and purification installed in at least one of each discharge / suction line connecting each compression unit of the multistage compression compressor and the discharge line of the final compression unit to cool and purify the air It consists of a structure including a filter unit.
  • the oxygen and nitrogen concentration-type high-pressure air charger has a feature that can be provided to the user or the user by separating the oxygen and nitrogen in the air and appropriately regulate the separated oxygen or nitrogen.
  • a sub-wait line for additional air inflow may be connected to the discharge / suction line between the two-stage compression unit of the multistage compression compressor and the oxygen / nitrogen separator.
  • the oxygen and nitrogen concentration-type high-pressure air charger is a means for compressing and providing only the atmosphere of pure oxygen concentration of about 20% by volume, it is installed between the first stage compression unit and the second stage compression unit oxygen / nitrogen It may further include a bypass tube so as not to pass through the separator as necessary.
  • the oxygen and nitrogen concentration adjustable high-pressure air charger is installed in the oxygen discharge line and nitrogen discharge line and the sub-waiting line formed in the oxygen / nitrogen separator, respectively to control the flow rate of the air flowing through the line and to control the flow And a controller for controlling the operation of the solenoid valve and the flow meter for controlling the concentration of oxygen or nitrogen.
  • the oxygen and nitrogen concentration adjustable high pressure air charger may further include an oxygen / nitrogen concentration detection sensor installed on the discharge / suction line connected to the two-stage compression unit of the multistage compression compressor to detect the concentration of oxygen and nitrogen.
  • the controller may control the operation of the solenoid valve and the flow meter based on the signal provided from the oxygen / nitrogen concentration detection sensor.
  • the multi-stage compression type compressor may include a first stage compression unit to a three stage compression unit, and each of these compression units may be provided with one stage piston to three stage pistons reciprocating while interlocking with one output side.
  • the compression stage of each stage of the multi-stage compression compressor may have a relatively large compression capacity, that is, an efficient compression performance of a relatively high pressure.
  • the oxygen and nitrogen concentration-type high-pressure air charger is installed in at least one line of each discharge / suction line and each of the discharge line of the final compression unit connecting each compression unit of the multi-stage compression type compressor to absorb moisture contained in the air. It may further include a condensate separator to remove.
  • Container state detection type air breathing charger provided by the present invention has the following advantages.
  • oxygen and nitrogen separated from the oxygen / nitrogen separator can be compressed according to the user's purpose when oxygen is needed and nitrogen compression is required when nitrogen is needed, while the user After each selection, the concentration of each gas can be adjusted and supplied appropriately, thereby improving the efficiency of using oxygen or nitrogen, such as providing oxygen or nitrogen having an optimal concentration suitable for various fields, environments, and various conditions. There is an advantage.
  • the international standard for moisture of breathing air is dry air with dew point temperature of -54 °C or lower, and thus it is to release the pressure in the container which contains this dry air.
  • the inside of the container in a positive pressure state, moisture condensation in the container is not generated. Consequently, it is possible to eliminate the container corrosion factor in advance to secure the durability of the container and to solve the problem of generating the corroded powder. There is this.
  • the silencer is installed at the end of the line to discharge the pressure inside the container to remove the source causing noise to the user while the high-pressure air is discharged.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a part for monitoring the internal state of the respirator container in the container state detection type breathing air charger according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a schematic diagram showing the operating state of the part for monitoring the internal state of the respirator container in the container state detection type breathing air charger according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a schematic diagram showing a high pressure air charger in the container state detection type breathing air charger according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a schematic diagram showing the operating state of the high-pressure air charger in the container state detection type breathing air charger according to an embodiment of the present invention
  • Figure 1 is a schematic diagram showing a part for monitoring the internal state of the respirator container in the container state detection type breathing air charger according to an embodiment of the present invention.
  • the container state detection type breathing air charger checks fine dust, such as corrosive powder, which is harmful to the human body when removing the air contained in the air respirator container, and leaves a certain amount of air in the container. It consists of a structure and system that can perform functions such as making it into a positive pressure state.
  • the inlet of the air respirator container 110 used by a firefighter or a skin scuba ie, the air inlet of the upper end to which the container valve 190 of the type that is manually opened and closed is attached to the connector 200 having a general detachable structure.
  • Air discharge line 120 is installed to extend a certain length through the).
  • Some sections of the air discharge line 120 is branched by the pipe tee 210, and the line branched from the pipe tee 210 at this time is connected to the discharge side of the high-pressure air charger 100.
  • an air supply line 170 extending while being connected to the discharge line (reference numeral 15 of FIGS. 3 and 4) of the high-pressure air charger 100 by a connector (not shown) is connected to the pipe tee 210. Accordingly, the air discharge line 120 and the air supply line 170 may be in communication with each other via the pipe tee 210.
  • a check valve 180 is installed on the air supply line 170 to block the movement of air toward the high pressure air charger 100. Accordingly, the high pressure compressed air supplied from the high pressure air charger 100 is supplied with air.
  • the air respirator container 110 may be charged through the line 170 and the air discharge line 120, but the air discharged from the air respirator container 110 may be blocked by the check valve 180 to be a high pressure air charger 100. Cannot be sent to
  • the fine dust sensor 130 is installed on the air discharge line 120 extending from the air respirator container 110 to detect the fine dust concentration in the air discharged from the air respirator container 110.
  • the fine dust sensor 130 is located near the end of the air discharge line 120 is attached to a position that is hardly received the pressure of the air discharged from the air respirator container 110, for example, the silencer 160 to be described later It is installed at a location, and thus there is an advantage that it can be easily applied and used even in a low pressure environment.
  • the fine dust concentration detection value measured by the fine dust sensor 130 is sent to the controller 22 side, and the controller 22 is set in advance with the fine dust concentration detection value input from the fine dust sensor 130. After comparing the fine dust concentration reference value, if the fine dust concentration detection value is equal to or greater than the fine dust concentration reference value, an alarm signal can be output.
  • the alarm signal output from the controller 22 may be displayed through a monitor (not shown), a buzzer (not shown), or the like.
  • the fine dust concentration reference value may be set through several calibrations, for example, in the present invention, the fine dust concentration reference value may be set to 2 to 3 ⁇ g / m 3, preferably 2.5 ⁇ g / m 3.
  • the user may be checked or alerted by warning or warning that the state of the air respirator container 110 is not normal.
  • human damage such as damage to the user's lungs due to the use of corroded containers, and to prevent accidents that explode during filling of containers weakened by internal corrosion. And physical damage.
  • the air pressure sensor 140 for detecting the pressure of the air discharged from the air respirator container 110 is provided.
  • the air pressure sensor 140 has a check valve 180, an air supply line 170, and an air discharge line 120 installed at one side of the air supply line 170, for example, the air supply line 170. It may be installed on one side on the section between the valve tee 210 to connect.
  • the air pressure value detected by the air pressure sensor 140 is provided to the controller 22 side, and at this time, the air pressure sensor 140 may be combined with a pressure gauge to enable the externally recognized pressure value. Will be.
  • the air discharge line 120 of the air respirator container 110 is provided with an automatic opening and closing valve 150 to control the flow of air discharged along the line.
  • the automatic opening and closing valve 150 is controlled by the controller 22, the ON operation (open) and OFF operation (closed) can be made.
  • the automatic opening and closing valve 150 is installed at the rear end position of the air discharge line 120 so as not to interfere at all when charging the air respirator container 110 with the air provided by the high-pressure air charger (100). It is preferable.
  • the controller 22 is an air pressure sensor.
  • the air pressure detection value reaches the air pressure reference value after comparing the air pressure detection value input from 140 with a preset air pressure reference value (for example, 1 to 10 bar, preferably 5 bar).
  • the automatic opening and closing valve 150 may be turned off to control the air discharge.
  • the air respirator container 110 has air of a predetermined pressure (for example, about 5 bar) remaining inside. You can finish the air discharge.
  • the end of the air discharge line 120 of the air respirator container 110 is provided with a silencer 160 to reduce the noise generated when the air discharge.
  • the high pressure air filling process between the high pressure air charger 100 and the air respirator container 110 the air discharge process from the air respirator container 110, and fine dust in the air discharged from the air respirator container 110.
  • a system that automatically detects a process (e.g., powder falling out of a corroded aluminum container, etc.) under the control of a controller 22, and the like.
  • the operation of the automatic opening / closing valve 150 by output control to the controller 22 which inputs the signal of the air pressure sensor 140, and the output control of the controller 22 of the high pressure air charger 100.
  • the air discharge operation of the air respirator container 110 associated with the start or stop operation may be automatically performed.
  • the process of charging the compressed air (compressed air in a state in which the concentrations of nitrogen and oxygen are properly adjusted) supplied from the high-pressure air charger 100 after the over-air discharge is automatically performed in association with the control of the controller 22.
  • the user manually opens the container valve 19 attached to the air respirator container 110 by hand, and then When the automatic open / close valve 150 is operated by the control of the controller 22, the air contained in the air respirator container 110 is discharged to the outside along the air discharge line 120.
  • the pressure of the air discharged along the air discharge line 120 is detected by the air pressure sensor 140 is provided to the controller 22 in real time.
  • fine dust in the air discharged along the air discharge line 120 is measured by the fine dust sensor 130, the fine dust concentration detection value measured at this time is provided to the controller 22 to corrode the container It can be used as data to determine the state.
  • the controller 22 stops the air discharge by controlling the automatic opening and closing valve 150 OFF.
  • the air respirator container 110 is in a state in which dry air of about 5 bar is left therein so that moisture condensation in the container does not occur.
  • the high pressure air charger 100 is restarted by the control of the controller 22, and the air supplied from the high pressure air charger 100 is supplied through the air supply line 170 and the air discharge line 120.
  • the respirator vessel 110 is filled.
  • the pressure of the air supplied along the line in the process of filling the air in the air respirator container 110 is detected by the air pressure sensor 140 and provided to the controller 22 in real time.
  • the pressure reaches, for example, 200 to 300 bar, preferably 300 bar, it is determined that the charging is completed and the process of recharging after the air is discharged by stopping the operation of the high-pressure air charger 100 under the control of the controller 22. Will be able to complete.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing a high-pressure air charger in a container state detection type breathing air charger according to an embodiment of the present invention.
  • the high-pressure air charger can supply the oxygen or nitrogen concentration in the air appropriately adjusted within the range of 20% to 90% by volume, and in particular, a multistage compression compressor and each line. With the proper layout combination, the structure is optimized for the size and layout of the entire system.
  • the high-pressure air charger includes an integrated multi-stage compression compressor 12 as a means for compressing air in multiple stages while being driven by one power.
  • multi-stage compressors are generally two or more as the pressure to be used increases, 200 to 300 bar can be composed of three or four stages, 400 to 700 bar five stages, 700 bar or more can be composed of six or more stages.
  • the multi-stage compression compressor 12 when configured as a three-stage multistage compressor, a plurality of compression units arranged in three directions of the compressor main body 31, for example, a T-shape disposed at 90 ° intervals, It is possible to have a V- or W-shaped cylinder arrangement shape, and in the T-type may include a first stage compression unit 10a, a two stage compression unit 10b and a three stage compression unit 10c. .
  • the first stage compression unit 10a, the second stage compression unit 10b and the three stage compression unit 10c have the driving disc 30 in the middle (or one power transmission unit of the crankshaft in the center). This can be arranged about 90 ° along its periphery.
  • the first stage piston 23, the second stage piston 24, and the three stage piston ( 25 is provided, respectively, and the pistons 23, 24 and 25 at this time are connected together with a phase difference to one driving disc 30 through a rod.
  • each piston 23, 24, 25 is reciprocated in the respective compression units 10a, 10b, 10c.
  • a driving source such as a motor (not shown)
  • each piston 23, 24, 25 is reciprocated in the respective compression units 10a, 10b, 10c.
  • air can be sucked out and then discharged in a compressed state.
  • each of the compression parts 10a, 10b, and 10c an inlet port and an outlet port having respective poppet valves 28 are formed, respectively, and each of the inlet port and the outlet port is an atmosphere line, a discharge and suction side line, and a final discharge side line. Are each connected to.
  • the inlet and outlet of the first stage compression unit 10a are connected to the main atmospheric line 11 and the discharge / suction line 13a, respectively, and the inlet and the outlet of the second stage compression unit 10b are two It is connected to the discharge / suction lines (13a, 13b), respectively, and the inlet and outlet of the three-stage compression unit (10c) is connected to the discharge / suction line (13b) and the discharge line (15), respectively.
  • the main atmospheric line 11 may be provided with a dust removal filter 29a having a function of removing dust or foreign matter in the atmosphere introduced to the compressor side.
  • the compression stages 10a, 10b, and 10c of each stage of the multi-stage compressor 12 can use a relatively large compression pressure as the stage is higher.
  • the first stage compression unit 10a may have a compression capacity of 0 bar or more and less than 10 bar
  • the second stage compression unit 10b may have a compression capacity of 10 bar or more and less than 50 bar
  • the three-stage compression unit 10c may have a compression capacity of 60 bar or more.
  • the compression capacity of each compression section can be appropriately set in consideration of the compression chamber volume, the piston diameter, and the like.
  • the air entering the first stage compression unit 10a may be sent to the second stage compression unit 10b after being stepped up to 5 stages or more and less than 50 bar, and the air entering the second stage compression unit 10b is 50 bar or more. After being boosted to less than 100 bar in two stages, it can be sent to the third stage compression section 10c, and the air entering the three stages of compression section 10c can be sent to the end use after being boosted to three stages above 100 bar.
  • the compression units 10a, 10b, and 10c are arranged in three directions in the compressor main body 31, and together with the oxygen / nitrogen separator 14 described later.
  • Main standby line 11, discharge / suction line 13a, 13b, discharge line 15, and the like are arranged around the compressor main body 31 and properly connected to the respective compression units 10a, 10b, 10c.
  • the oxygen and nitrogen concentration-controlled high-pressure air charger as a means to additionally introduce the atmosphere involved in the oxygen or nitrogen concentration control, as well as to provide a compressed air of only 20% by volume of pure oxygen concentration.
  • a bypass tube 19 so as not to pass the oxygen / nitrogen separator 14 as necessary between the first stage compression unit 10a and the second stage compression unit 10b.
  • sub atmospheric line 17 is connected on the discharge / suction line 13a connected between the first stage compression unit 10a and the second stage compression unit 10b to adjust the oxygen or nitrogen concentration of the gas to be finally compressed. do.
  • the sub standby line 17 is connected on the discharge / suction line 13a which is an oxygen discharge line 18b extending from the oxygen / nitrogen separator 14 and a confluence line at the rear end of the nitrogen discharge line 18a. .
  • the sub standby line 17 may be provided with a dust removal filter 29b having a function of removing dust or foreign matter in the atmosphere introduced into the compressor.
  • the air having about 20% by volume of oxygen concentration introduced through the bypass pipe 19 from the one-stage compression section 10a does not go through the oxygen / nitrogen separator 14, and thus, the two-stage compression section 10b.
  • the sub standby line 17 is connected to the suction side of the two-stage compression unit 10b, and the air is additionally introduced through the sub standby line 17 to appropriately use oxygen or nitrogen when adjusting the concentration.
  • the performance and functions of the high-pressure air charger can be secured in a wide range of choices for users and users regarding the supply of oxygen or nitrogen with a controlled concentration.
  • the multi-stage compression compressor 12 includes a bypass tube 19 and a sub standby line 17, which are operated together with each other, thereby ensuring sufficient compression volume of the compressor and increasing energy efficiency.
  • the compressor in the case of supplying only an atmosphere having an oxygen concentration of about 20% by volume, the compressor can be supplied using the bypass pipe 19 by sucking the atmosphere with a sufficient compression volume through the first stage compression section 10a. It is possible to secure the desired air volume compared to the operation efficiency.
  • bypass pipe 19 is used to supply only air having an oxygen concentration of approximately 20% by volume, and the sub atmospheric line 17 is used to supply oxygen at a controlled ratio. There is an advantage that can provide sufficient air capacity while reducing energy loss.
  • the air is supplied through the two-stage compression unit 10b having a relatively low compression volume. Since the suction and compression must be supplied, not only a sufficient amount of air can be provided as compared to the compressor operating efficiency, but also the first stage compression unit 10a is also idle, which is inefficient in terms of energy loss.
  • the oxygen and nitrogen concentration controlled high pressure air charger also includes an oxygen / nitrogen separator 14 as a means for separating oxygen and nitrogen in the air substantially.
  • the oxygen / nitrogen separator 14 is installed on a discharge / suction line 13a connecting between the first stage compression unit 10a and the second stage compression unit 10b of the multistage compression compressor 12 in a membrane manner. It serves to separate oxygen and nitrogen in the air.
  • the oxygen / nitrogen separator 14 has a gas separation membrance (not shown) installed inside the separator case, and a gas separation inner channel (not shown) and a gas separation outer channel (not shown) in the separator case.
  • a gas separation membrance (not shown) installed inside the separator case
  • two independent lines extending out of the separator case, namely the nitrogen discharge line 18a and the oxygen discharge line 18b, respectively.
  • a PSA method may be used in addition to the membrane method.
  • the nitrogen discharge line 18a and the oxygen discharge line 18b merge into one at the rear end side in the advancing direction, and then discharge / suction connected to the suction side of the two-stage compression unit 10b of the multistage compression compressor 12. It is connected with the line 13a.
  • the compressed air from the first stage compression unit 10a flows into the oxygen / nitrogen separator 14 through the discharge / suction line 13a
  • the compressed air introduced in this way is separated from the oxygen by the gas separation membrane.
  • Each is separated into nitrogen, that is, only oxygen in the two gases is selectively separated by oxygen and nitrogen, respectively, due to the difference in solubility and permeability between the gases depending on the partial pressure difference between oxygen and nitrogen, and then oxygen is separated into the oxygen discharge line.
  • nitrogen is discharged to the nitrogen discharge line 18a, respectively.
  • the oxygen and nitrogen concentration-type high-pressure air charger includes a cooling and purifying filter unit (16a, 16b, 16c) as a means for cooling as well as cooling the compressed air.
  • the air cooling and purifying filter portions 16a, 16b, 16c are the final compression with the respective discharge / suction lines 13a, 13b connecting the respective compression units 10a, 10b, 10c of the multistage compressor 12. It can be installed in the negative discharge line 15 or the like.
  • one air cooling and purification filter section 16a is provided in the discharge / suction line 13a between the first stage compression section 10a and the second stage compression section 10b, and the two stage compression section 10b.
  • another air cooling and purifying filter part 16b is provided in the discharge / suction line 13b between the three-stage compression section 10c, and the discharge line extending from the discharge side of the three-stage compression section 13c.
  • Another air cooling and purifying filter part 16c is installed in 15).
  • the air flowing from the outside always contains moisture, and in particular, the oil component may be mixed into the compressed air when the air is compressed by a compressor using lubricating oil.
  • a coalescing filter (not shown) is incorporated in the air cooling and purification filter units 16a, 16b, and 16c to filter oil components remaining in a large amount of compressed air supplied from each compression unit.
  • a cooler (not shown) or a dryer (not shown) may be incorporated to remove moisture.
  • the oxygen and nitrogen concentration adjustable high-pressure air charger is located at the rear end of the air cooling and purification filter unit side includes a condensate separator 26a, 26b as a means for removing water.
  • the condensate separator 26a and 26b may be installed on the discharge / suction line 13b connecting the respective compression units 10b and 10c of the multistage compressor 12 and the discharge line 15 of the final compression unit. do.
  • one condensate separator 26a is located at the rear end side of the air cooling and purification filter section 16b. Is provided, and the other condensate separator 26b is provided on the discharge line 15 extending from the discharge side of the three-stage compression unit 10c on the rear end side of the air cooling and purification filter unit 16c.
  • the condensate separator 26a, 26b is a structure including an oil / water separation function, and can remove the condensed water in the compressed air by using the principle of centrifugal force.
  • the condensate separators 26a and 26b remove water remaining in a large amount of compressed air, thereby ensuring the quality of the final compressed air and minimizing temperature variation between components in the high-pressure air charger. You can do it.
  • the high-pressure air purification section 27 is installed at the rear end side of the condensate separator 26b, so that foreign matters contained in the high-pressure compressed air, etc. It can be supplied to the place of use in the final removed state.
  • the high pressure air purifying unit 27 is a structure including a dehumidifying agent and activated carbon for removing moisture and odors of compressed air and harmful gases such as carbon monoxide and carbon dioxide, and effectively removes foreign substances in the compressed air using the adsorption principle. It becomes possible.
  • the oxygen and nitrogen concentration adjustable high-pressure air charger is a solenoid valve and flow meter (20a, 20b, 20c, 19a), oxygen / nitrogen concentration detection sensor 21 as a means for adjusting and controlling the oxygen and nitrogen concentration And a controller 22.
  • the solenoid valves and flow meters 20a, 20b, 20c, and 19a are valve devices in which opening and closing amounts are adjustable, and an oxygen discharge line 18b and a nitrogen discharge line 18a in the oxygen / nitrogen separator 14, and It is installed in the sub standby line 17 and the bypass pipe 19, respectively, and serves to control the flow rate of the air flowing through each line, that is, oxygen, nitrogen, and atmosphere, and to interrupt the flow.
  • the oxygen / nitrogen concentration detection sensor 21 includes a general oxygen sensor (not shown) and a general nitrogen sensor (not shown), respectively, and are connected to a two-stage compression unit 10b of the multistage compression compressor 12. It is installed on the discharge / suction line (13a), and serves to detect the concentration of oxygen and the concentration of oxygen in the air flowing through the discharge / suction line (13a) at this time.
  • the oxygen concentration value and the nitrogen concentration value detected by the oxygen / nitrogen concentration detection sensor 21 are provided to the controller 22 to be used as basic data for adjusting the oxygen and nitrogen concentrations.
  • the controller 22 controls the operation of the solenoid valves and the flow meters 20a, 20b, 20c, 19a, and the like, and controls the operation of the solenoid valves and the flow meters 20a, 20b, 20c, 19a in various ways. You can do it.
  • the opening and closing amounts of the solenoid valves and the flowmeters 20a, 20b, 20c, and 19a may be controlled based on a signal input from the oxygen / nitrogen concentration detection sensor 21 for detecting the concentrations of oxygen and nitrogen. .
  • the opening and closing amounts of the solenoid valves and the flowmeters 20a, 20b, 20c, and 19a can be controlled based on preset data (e.g., opening and closing amounts of the respective solenoid valves and the flowmeters set in advance).
  • the solenoid valve and the flowmeter 20c installed in the sub standby line 17 and the solenoid valve and the flowmeter 19a of the bypass pipe 19 are completely removed.
  • the solenoid valve and the flowmeter 20b provided in the oxygen discharge line 18b of the oxygen / nitrogen separator 14 are completely opened, and the solenoid valve and the flowmeter provided in the nitrogen discharge line 18a.
  • 20a is completely closed, it is possible to supply 100% by volume of oxygen, while completely closing the solenoid valve and the flowmeter 20b provided in the oxygen discharge line 18b of the oxygen / nitrogen separator 14.
  • the solenoid valve and the flow meter 20a installed in the nitrogen discharge line 18a are completely opened, it is possible to supply 100% by volume of nitrogen concentration.
  • the solenoid valve and the flowmeter 19a of the bypass pipe 19 are closed 100%, and the solenoid valve and the flowmeter provided in the sub standby line 17.
  • the solenoid valve and the flow meter 20b provided at the oxygen discharge line 18b of the oxygen / nitrogen separator 14 are opened at 50% in addition to the nitrogen discharge line.
  • the solenoid valve and the flow meter 20a installed in 18a are completely closed, it is possible to supply 50% by volume of oxygen concentration (50% by volume relative to 100% by volume of oxygen supplied in the above example).
  • the solenoid valve and the flowmeter 20b provided in the oxygen discharge line 18b of the oxygen / nitrogen separator 14 are completely closed, and the solenoid valve and the flowmeter 20a provided in the nitrogen discharge line 18a.
  • opening and closing amount 50% nitrogen concentration 50% of volume (the stomach In an example, the relative nitrogen concentration of 50% by volume relative to the supplied nitrogen concentration of 100% by volume can be supplied.
  • the flow rate of the solenoid valve and the flow meter 20c of the sub standby line is adjusted according to the environment of 20% by volume of oxygen and 80% by volume of nitrogen basically contained in the atmospheric air coming through the sub atmosphere line 17. It is based on the adjustment by the oxygen / nitrogen concentration detection sensor 21 and the controller 22 which are the sensors of (14).
  • the solenoid valves and flow meters 20a and 20b and the sub-waiting lines provided in the oxygen discharge line 18b and the nitrogen discharge line 18a of the oxygen / nitrogen separator 14 are provided.
  • the solenoid valve and the flow meter 19a of the bypass pipe 19 are opened 100% in the state in which the solenoid valve and the flow meter 20c provided at (17) are closed at 100%, the oxygen having a concentration of about 20% by volume is opened. It is possible to supply a general atmosphere including a through the dust removal filter 29a and the first stage compression unit 10a.
  • the above-described control of oxygen concentration, nitrogen concentration control, and air supply are variously inputted to the controller by selecting various concentrations of oxygen or nitrogen within the range of 20% to 100% by volume before use. And the setting amount of the solenoid valve and the flowmeter by the output control of the controller while checking the value of the oxygen concentration or the nitrogen concentration input from the oxygen / nitrogen concentration detection sensor.
  • Oxygen or nitrogen concentration within the range can be made by a method to be adjusted to 0 to 100% by volume concentration.
  • looking at the operating state of the high-pressure air charger is configured as follows.
  • Figure 4 is a schematic diagram showing the operating state of the high-pressure air charger in the container state detection type breathing air charger according to an embodiment of the present invention.
  • the air entering through the main atmospheric line 11 is boosted to 5 bar or more in the first stage compression section 10a of the multistage compression compressor 12 and then discharge / suction line 13a. Is sent to the oxygen / nitrogen separator 14 via.
  • the compressed air introduced into the oxygen / nitrogen separator 14 is separated into oxygen and nitrogen by a membrane method, and then exits to the oxygen discharge line 18b and the nitrogen discharge line 18a, respectively. Is sent to the two-stage compression section 10b.
  • the oxygen and nitrogen flowing along the oxygen discharge line 18b and the nitrogen discharge line 18a, respectively, flow is interrupted or flowed by the operation of the solenoid valve and flow meters 20a and 20b controlled by the controller 22. (Concentration) can be adjusted.
  • the oxygen or nitrogen whose concentration is introduced into the two-stage compression unit 10b of the multistage compression compressor 12 is controlled, and the air is multistage via the discharge / suction line 13b after being boosted in two stages to 50 bar or more.
  • the three stage compression section 10c of the compression compressor 12 is sent.
  • the compressed air ie, oxygen or nitrogen, whose concentration is introduced into the three-stage compression unit 10c of the multistage compression type compressor 12, is 60 bar or more, three-stage boosted to 120 bar, 200 bar, 300 bar, etc. according to the user's purpose. Then, the oxygen, nitrogen, or air, which have been boosted in three stages, is finally supplied to the user or the place of use via the discharge line 15.
  • the air cooling and purification filter unit 16a, 16b, 16c installed on the line in the process of the final flow of air discharged to the user or the user after going through the first to third stages of pressure-increasing process from the inflow of the atmosphere ), Oil, water, and foreign substances contained in the compressed air are removed during the passage through the condensate separation unit 26a and 26b and the high pressure air purifying unit 27, so that oxygen, industrial, As a result, nitrogen in a suitable state can be finally provided.
  • the present invention utilizes a multi-stage compression type high pressure compressor and integrally mounts various peripheral parts and lines including the oxygen and nitrogen separator on the compressor side, and adjusts the oxygen or nitrogen concentration based on the user. It is possible to build a system to produce a system that produces 20% of normal oxygen concentration, 90% of high oxygen concentration breathing air or 100% of general industrial nitrogen in one facility. Energy-saving, feature-integrated, and scale-optimized products can be implemented.
  • the present invention by leaving a certain amount of air in the air discharged in the air respirator container to prevent moisture condensation due to atmospheric infiltration can solve the problem of the container corrosion, by monitoring the internal condition of the air respirator container The user can be alerted in advance regarding the use of the container, and can increase the convenience and efficiency of the overall system operation with respect to automatic air filling and discharging.
  • 16a, 16b, 16c air cooling and purification filter unit

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Abstract

본 발명은 소방관이나 스킨스쿠버 등이 사용하는 공기호흡기 용기에 산소와 질소의 농도를 적절히 조절한 공기를 제공할 수 있고, 또 공기호흡기 용기 속에 들어 있는 공기를 효과적으로 배출시킬 수 있는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기에 관한 것이다. 본 발명은 소방관이나 스킨스쿠버, 또는 의료용이나 산업용 등 다양한 분야 및 용도로 사용하기 위한 산소와 질소의 분리 시, 멤브레인 방식의 산소/질소 분리기, 단일 구동력으로 작동하는 다단 압축식 고압 압축기, 산소 혹은 질소의 농도를 20∼90부피%의 비율로 조절가능한 제어 방식 등을 채택한 새로운 기능 통합형의 고압 공기 충전기를 구현함으로써, 사용자나 사용처에서 필요로 하는 농도의 산소 혹은 질소를 적절히 조절하여 공급할 수 있고, 전체적인 설비의 규모를 대폭 축소할 수 있으며, 하나의 구동력을 사용함에 따라 에너지 절감을 도모할 수 있는 한편, 공기호흡기 용기에 들어 있는 공기 배출 시 용기 내에 일정량의 공기를 남겨서 용기 내부를 양압 상태로 만들어줌으로써, 대기 침투로 인한 수분 결로 현상을 방지하고, 따라서 용기 부식 문제를 근본적으로 해결하여 용기 내구수명 향상과 더불어 사용자가 깨끗한 공기를 마실 수 있도록 하며, 또한 공기호흡기 용기에 들어 있는 공기 배출 시 공기 배출라인에 있는 미세먼지센서로 공기 속의 부식된 가루를 측정하여 용기의 상태, 즉 용기의 부식 정도를 체크할 수 있도록 함으로써, 사용자에게 용기의 안전한 사용과 관련한 용기 내의 이물질 정보를 제공할 수 있고, 또 충전 시에 부식으로 인해 취약해진 용기의 폭발사고 등을 사전에 막을 수 있어 용기 사용에 따른 안전성을 확보할 수 있고, 또한 공기호흡기 용기의 내부 상태를 모니터링 함과 더불어 공기 충전 및 배출 라인 상의 각종 밸브류나 센서류 등을 적절히 제어하면서 공기 충전은 물론 배출 과정을 자동으로 수행하는 시스템을 구현함으로써, 공기 자동 충전 및 배출 등과 관련한 전반적인 시스템 운용의 편의성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기를 제공한다.

Description

용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기
본 발명은 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소방관이나 스킨스쿠버 등이 사용하는 공기호흡기 용기에 산소와 질소의 농도를 적절히 조절한 공기를 제공할 수 있고, 또 공기호흡기 용기 속에 들어 있는 공기를 효과적으로 배출시킬 수 있는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기에 관한 것이다.
일반적으로 화재 시 인명 구조작업을 하는 소방관, 수중 스포츠를 즐기거나 수중 작업을 하는 스킨 스쿠버, 의료용 목적으로 호흡용 공기를 필요로 하는 사람 등의 경우 호흡용 공기를 충전해 둔 공기호흡기 용기를 이용하여 호흡하게 된다.
이러한 공기호흡기 용기는 사용 후에 잔량이 줄어든 경우 새로운 호흡용 공기를 충전하여 사용하게 되고, 또 사용하지 더라도 약 3∼4개월 정도 장기간 미사용 상태로 방치해 놓은 경우에는 탱크 내부 공기의 오염을 방지하기 위해 내부 잔여 공기를 배출시킨 다음에 새로운 호흡용 공기를 충전하여 사용하게 된다.
현재 호흡용 공기탱크에 새로운 호흡용 공기를 충전하는 수단으로는 일반적인 공기(산소 약 20부피% 및 질소 약 80부피%의 일반적인 공기)만을 고압으로 압축한 후에 용기에 담아서 유통하는 제품, 산소와 질소를 액체 상태로 용기에 별도로 담겨서 시중에 유통하는 제품 등이 있다.
보통 호흡용 공기나 공업용 공기의 경우 수중 스포츠용이나 의료용, 일반 산업용 등 사용하는 용도에 따라 산소와 질소를 분리하여 사용할 필요가 있고, 또 사용하는 용도에 알맞게 산소 혹은 질소의 농도를 적절히 조절하여 사용할 필요가 있다.
이러한 제품에 대한 일 예로서, 한국 등록특허 10-0928589호에서는 2가지 이상의 가스가 섞여 있는 혼합가스로부터 각각의 가스 성분으로 분리하는『혼합가스 분리 공급장치』를 개시하고 있다.
하지만, 상기『혼합가스 분리 공급장치』는 개별 구동력으로 작동하는 2대의 압축기를 별개로 운용하는 방식인 관계로 에너지 측면이나 공간 레이아웃 측면에서 불리한 점이 있다.
그리고, 산소 혹은 질소의 농도를 조절하는 방식의 경우, 현재 의료용 100부피% 순도 산소 혹은 공업용 100부피% 순도 질소를 사용하여 비율을 맞추어 수동으로 진행하는 방식인 관계로 농도 조절의 정확도가 떨어지고 농도 조절작업의 효율성이 저하될 뿐만 아니라, 다양한 분야 및 환경, 다양한 조건 등에 알맞는 최적의 농도를 조절하는 측면에서 미흡한 점이 있다.
한편, 소방서 또는 인명구조 등의 용도로 사용되고 있는 공기호흡기 용기의 내부에는 150∼300 bar 정도의 압력으로 공기가 충전된다.
이러한 공기호흡기 용기에 채워서 사용하는 공기는 오래 방치하는 경우에 오염의 우려가 높기 때문에 국제 규정에 의거 3개월의 유효 기간을 정해서 관리하고 있다.
따라서, 유효 기간이 가까워진 공기호흡기 용기는 내부 공기를 빼서 버리고 새로운 공기를 다시 충전하는 방식으로 관리되고 있다.
보통 공기호흡기 용기는 대부분 알루미늄 재질로 되어 있으며, 이러한 알루미늄 재질의 용기는 일정 시간이 지나면 내부가 부식되어 인체에 유해한 가루를 발생시키는 단점이 있다.
하지만, 공기호흡기 용기의 부식을 사전에 알 수 있는 방법이 현재에는 없는 관계로, 유해한 가루에 오염되어 있는 공기를 사용자가 마시게 되는 위험한 상황이 발생한다.
예를 들면, 노동부 한국산업안전관리공단 물질안전보건자료(Material Safety Date Sheet)에 따르면, 소방관이 사용하는 공기호흡기 용기의 부식으로 인해 발생하는 철, 망간, 알루미늄 등을 단기 흡입할 경우 저 체온 또는 발열, 구토, 설사, 호흡 곤란, 정서 장애, 근육 경련, 시작 장애, 폐ㆍ신장ㆍ간ㆍ뇌 이상, 마비 및 경련 현상이 나타나며, 장기간 흡입할 경우 식욕 부진과 체중 감소, 호흡 곤란, 두통, 수면ㆍ발성ㆍ정서 장애와 환각, 감정 변화, 청력 상실, 폐ㆍ간ㆍ신장ㆍ신경 이상, 출생 이상과 함께 생식계에도 영향을 줄 수 있는 심각한 문제가 있다.
또한, 공기호흡기 용기를 재충전하기 전, 사용 후 남은 용기 내부의 압력을 밸브를 열어 대기 상태로 분출 시, 용기가 냉각되는 현상이 발생하게 되며, 이때 대기 중 수분이 용기 내부로 침투하여 용기 내부의 부식을 유발하는 문제가 있고, 또 용기 내 고압의 공기가 대기상으로 분출할 때 큰 소음을 유발하는 문제가 있는 등 이에 대한 대책 마련의 필요성이 요구되고 있는 실정이다
[특허문헌]
(특허문헌 1) 한국 등록특허 10-0928589호
(특허문헌 2) 한국 공개특허 10-2009-0118138호
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 소방관이나 스킨스쿠버, 또는 의료용이나 산업용 등 다양한 분야 및 용도로 사용하기 위한 산소와 질소의 분리 시, 멤브레인 방식의 산소/질소 분리기, 단일 구동력으로 작동하는 다단 압축식 고압 압축기, 산소 혹은 질소의 농도를 20∼90부피%의 비율로 조절가능한 제어 방식 등을 채택한 새로운 기능 통합형의 고압 공기 충전기를 구현함으로써, 사용자나 사용처에서 필요로 하는 농도의 산소 혹은 질소를 적절히 조절하여 공급할 수 있고, 전체적인 설비의 규모를 대폭 축소할 수 있으며, 하나의 구동력을 사용함에 따라 에너지 절감을 도모할 수 있는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 공기호흡기 용기에 들어 있는 공기 배출 시 용기 내에 일정량의 공기를 남겨서 용기 내부를 양압 상태로 만들어줌으로써, 대기 침투로 인한 수분 결로 현상을 방지하고, 따라서 용기 부식 문제를 근본적으로 해결하여 용기 내구수명 향상과 더불어 사용자가 깨끗한 공기를 마실 수 있도록 한 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 공기호흡기 용기에 들어 있는 공기 배출 시 공기 배출라인에 있는 미세먼지센서로 공기 속의 부식된 가루를 측정하여 용기의 상태, 즉 용기의 부식 정도를 체크할 수 있도록 함으로써, 사용자에게 용기의 안전한 사용과 관련한 용기 내의 이물질 정보를 제공할 수 있고, 또 충전 시에 부식으로 인해 취약해진 용기의 폭발사고 등을 사전에 막을 수 있어 용기 사용에 따른 안전성을 확보할 수 있는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 공기호흡기 용기의 내부 상태를 모니터링 함과 더불어 공기 충전 및 배출 라인 상의 각종 밸브류나 센서류 등을 적절히 제어하면서 공기 충전은 물론 배출 과정을 자동으로 수행하는 시스템을 구현함으로써, 공기 자동 충전 및 배출 등과 관련한 전반적인 시스템 운용의 편의성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기는 고압 공기 충전기로부터 제공되는 고압 공기를 담을 수 있는 공기호흡기 용기의 공기 배출 라인에 설치되어 공기호흡기 용기로부터 배출되는 공기 속의 미세먼지 농도를 검출하는 미세먼지센서와, 상기 미세먼지센서로부터 입력되는 미세먼지 농도 검출값과 기 설정되어 있는 미세먼지 농도 기준값을 비교하여 미세먼지 농도 검출값이 미세먼지 농도 기준값 이상이면 경보신호를 출력하는 컨트롤러를 포함하는 시스템으로 이루어진다.
여기서, 상기 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기는 공기호흡기 용기의 공기 배출 라인에 설치되어 공기호흡기 용기로부터 배출되는 공기의 압력을 검출하는 공기압력센서 및 공기의 흐름을 단속하는 자동개폐밸브를 더 포함할 수 있다.
따라서, 상기 공기호흡기 용기 속에 들어 있는 공기의 배출 시 컨트롤러는 공기압력센서로부터 입력되는 공기압력 검출값과 기 설정되어 있는 공기압력 기준값을 비교하여 공기압력 검출값이 공기압력 기준값에 도달하면 자동개폐밸브를 OFF 작동 제어하여 공기 배출이 차단되도록 할 수 있다.
또한, 상기 호흡용 공기 충전기는 공기호흡기 용기의 공기 배출 라인의 단부에 설치되어 공기 배출 시에 발생하는 소음을 감쇄시켜주는 소음기를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 고압 공기 충전기와 공기호흡기 용기 간에는 공기호흡기 용기측에서 연장되는 공기 배출 라인측과 연결되는 공기 공급 라인이 연결됨과 더불어 상기 공기 공급 라인 상에는 고압 공기 충전기측으로의 공기 이동을 차단하는 첵밸브가 설치될 수 있다.
특히, 상기 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기의 고압 공기 충전기는 복수 개의 압축부를 가지는 동시에 각 압축부는 각각의 라인으로 연결되어 메인 대기 라인을 통해 들어온 외부 공기가 각 압축부를 순차적으로 거치면서 다단 압축될 수 있고 하나의 동력으로 구동되면서 공기를 압축하는 다단 압축식 압축기와, 상기 다단 압축식 압축기의 1단 압축부와 2단 압축부 사이의 토출/흡입 라인에 설치되어 공기 중의 산소와 질소를 분리하는 멤브레인 방식의 산소/질소 분리기와, 상기 다단 압축식 압축기의 각각의 압축부를 연결하는 각 토출/흡입 라인과 최종 압축부의 토출 라인 중 적어도 1개의 라인에 설치되어 공기를 냉각 및 정화하는 공기 냉각 및 정화 필터부를 포함하는 구조로 이루어진다.
따라서, 상기 산소 및 질소 농도조절형 고압 공기 충전기는 공기 중의 산소와 질소를 분리하고 분리된 산소 또는 질소를 적절히 조절하여 사용자 또는 사용처에 제공할 수 있는 특징이 있다.
특히, 상기 다단 압축식 압축기의 2단 압축부와 상기 산소/질소 분리기 사이의 토출/흡입 라인에는 추가적인 대기 유입을 위한 서브 대기 라인이 연결될 수 있다.
그리고, 상기 산소 및 질소 농도조절형 고압 공기 충전기는 순수하게 산소 농도 20부피% 정도의 대기만을 압축하여 제공할 수 있도록 하는 수단으로, 1단 압축부와 2단 압축부 사이에 설치되어 산소/질소 분리기를 필요에 의해 거치지 않도록 바이패스관을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 산소 및 질소 농도조절형 고압 공기 충전기는 산소/질소 분리기에 형성되는 산소 토출 라인 및 질소 토출 라인과 상기 서브 대기 라인에 각각 설치되어 라인을 흐르는 공기의 유량을 제어하고 흐름을 단속하는 각각의 전자밸브 및 유량계와, 상기 산소 또는 질소의 농도 제어를 위하여 전자밸브 및 유량계의 작동을 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
이때의 산소 및 질소 농도조절형 고압 공기 충전기는 다단 압축식 압축기의 2단 압축부로 연결되는 토출/흡입 라인 상에 설치되어 산소 및 질소의 농도를 검출하는 산소/질소 농도검출센서를 더 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 산소/질소 농도검출센서로부터 제공되는 신호에 기초하여 컨트롤러는 전자밸브 및 유량계의 작동을 제어할 수 있다.
또한, 상기 다단 압축식 압축기의 경우, 1단 압축부 내지 3단 압축부를 포함할 수 있으며, 이러한 각 압축부에는 하나의 출력측과 연동되면서 왕복운동하는 1단 피스톤 내지 3단 피스톤이 구비될 수 있고, 또 다단 압축식 압축기의 각 단의 압축부는 단이 높을수록 상대적으로 큰 압축용량, 즉 상대적으로 높은 압력의 효율적 압축 성능을 가질 수 있다.
그리고, 상기 산소 및 질소 농도조절형 고압 공기 충전기는 다단 압축식 압축기의 각각의 압축부를 연결하는 각 토출/흡입 라인과 최종 압축부의 토출 라인 중 적어도 1개의 라인에 설치되어 공기에 포함되어 있는 수분을 제거하는 응축수 분리부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 다단 압축식의 고압 압축기 구성과 산소 발생장치 구성을 일체형으로 통합하고, 이를 바탕으로 산소와 질소 농도를 조절하여 사용자가 필요로 하는 일반적인 산소 농도(대기 기준) 20부피%에서 고농도 산소(100부피%) 까지를 포함하는 공기를 하나의 제품에서 제공함으로써, 사용이나 운용 측면에서 효율적이며, 하나의 구동력을 활용함에 따라 에너지 절감은 물론 전체 설비의 규모를 대폭 축소할 수 있어 공간 활용과 관련한 레이아웃 측면에서 유리한 장점이 있다.
둘째, 산소/질소 분리기에서 분리된 산소와 질소를 사용자의 목적에 맞추어 산소가 필요한 경우에는 산소 압축을, 질소가 필요한 경우에는 질소 압축을 수행할 수 있는 한편, 사용자가 고압 충전 대상인 산소와 질소를 각각 선택한 후에 각각의 가스의 농도를 적절히 조절하여 공급할 수 있으므로, 다양한 분야 및 환경, 다양한 조건 등에 알맞는 최적의 농도를 가지는 산소 또는 질소를 제공할 수 있는 등 산소나 질소 이용의 효율성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
셋째, 용기 내 공기를 배출시켜 용기를 비울 때, 용기 내 압력 5 bar 정도를 남김으로써, 용기 내 잔압 배출 시 냉각이 됨으로 인해 습도가 높은 대기가 용기 내로 침투 시 내부에 수분 응결물이 발생하여 용기 내부 알루미늄 물질을 부식시키게 되는 것을 방지하기 위해 건조한 압축공기를 남김으로써, 용기 부식을 방지할 수 있는 장점이 있다.
즉, 국제적인 호흡용 압축공기의 수분의 기준은 이슬점 온도 -54℃ 이하의 건조 공기이며, 따라서 이러한 건조 공기가 이미 들어 있는 용기 내의 압력을 배출 시키는 것이므로, 일정량(5 bar 정도) 이하의 공기를 남기어 용기 내부를 양압 상태로 만들어 줌으로써 용기 내 수분 결로가 발생하지 않게 되고, 결국 용기 부식 요인을 사전에 배제하여 용기의 내구 수명을 확보할 수 있고, 부식된 가루를 발생 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 장점이 있다.
넷째, 미세먼지센서의 경우, 용기 내부의 압력이 배출되는 라인 중에서 압력을 직접적으로 받지 않는 라인에 부착하여 사용함으로써, 저압 환경에서도 손쉽게 적용하여 사용할 수 있는 장점이 있다.
다섯째, 용기가 부식이 되면, 내부 알루미늄이 가루가 되어 미세 분진이 발생되는 점에 착안한 것으로, 용기 내 잔압 제거 시에 배출되는 공기가 미세먼지센서를 지나게 하면서 용기 내부 부식된 가루를 측정하여 용기 상태를 사용자에게 보여 줌으로써, 부식된 용기 사용으로 인한 사용자의 폐건강 손상 등의 인적 피해를 방지하고, 내부 부식으로 인해 약화된 용기가 충전 중 폭발하는 사고를 용기의 상태를 검증함으로써 사전에 방지하여 심대한 인명 및 물적 피해를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
여섯째, 용기 내부 압력을 충전 전 배출하는 라인 끝에 소음기를 장착하여 고압의 에어가 배출되면서 사용자에게 소음을 유발하는 환경을 원천 제거할 수 있는 장점이 있다.
일곱째, 고압 공기를 공급하는 파트와 용기 상태를 모니터링하는 파트를 일체식으로 구현하고, 용기를 부식시키는 요인을 제거함과 더불어 잔압 제거의 편의 기능을 부가하는 등 사용자에게 사용에 있어 자동 운용 개념을 제공함으로써, 전반적인 시스템 운용의 편의성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기에서 공기호흡기 용기의 내부 상태를 모니터링하는 파트를 나타내는 개략도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기에서 공기호흡기 용기의 내부 상태를 모니터링하는 파트의 작동상태를 나타내는 개략도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기에서 고압 공기 충전기는 나타내는 개략도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기에서 고압 공기 충전기의 작동상태를 나타내는 개략도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기에서 공기호흡기 용기의 내부 상태를 모니터링하는 파트를 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기는 공기호흡기 용기에 들어 있는 공기를 밖으로 빼낼 때 인체에 해로운 부식 가루 등과 같은 미세먼지를 체크하고, 또 용기 내에 일정량의 공기를 남겨서 양압 상태로 만들어주는 등의 기능을 수행할 수 있는 구조 및 시스템으로 이루어진다.
이를 위하여, 소방관이나 스킨스쿠버 등이 사용하는 공기호흡기 용기(110)의 입구, 즉 수조작으로 열고 닫는 타입의 용기 밸브(190)가 부착되어 있는 상단부의 공기주입구에는 일반 착탈 가능한 구조의 커넥터(200)를 매개로 하여 공기 배출 라인(120)이 일정길이 연장 설치된다.
이러한 상기 공기 배출 라인(120)의 일부 구간은 배관 티(210)에 의해 분기되고, 이때의 배관 티(210)에서 분기되는 라인은 고압 공기 충전기(100)의 배출측으로 연결된다.
다시 말해, 상기 고압 공기 충전기(100)의 토출라인(도 3과 도 4의 도면부호 15)에 커넥터(미도시)에 의해 연결되면서 연장되는 공기 공급 라인(170)이 배관 티(210)에 연결되고, 따라서 공기 배출 라인(120)과 공기 공급 라인(170)은 배관 티(210)를 매개체로 하여 서로 연통될 수 있게 된다.
그리고, 상기 공기 공급 라인(170) 상에는 고압 공기 충전기(100)측으로의 공기 이동을 차단하는 첵밸브(180)가 설치되며, 이에 따라 고압 공기 충전기(100)에서 공급되는 고압의 압축공기는 공기 공급 라인(170)과 공기 배출 라인(120)을 거쳐 공기호흡기 용기(110)에 충전될 수 있지만, 공기호흡기 용기(110)에서 배출되는 공기는 첵밸브(180)에 의해 차단되어 고압 공기 충전기(100)측으로 보내질 수 없게 된다.
특히, 상기 공기호흡기 용기(110)로부터 연장되는 공기 배출 라인(120) 상에는 공기호흡기 용기(110)로부터 배출되는 공기 속의 미세먼지 농도를 검출하는 미세먼지센서(130)가 설치된다.
이때의 미세먼지센서(130)는 공기호흡기 용기(110)에서 배출되는 공기의 압력을 거의 받지 않는 위치, 예를 들면 후술하는 소음기(160)가 부착되어 있는 공기 배출 라인(120)의 단부에서 인접한 위치에 설치되며, 이에 따라 저압의 환경에서도 손쉽게 적용하여 쓸 수 있는 이점이 있다.
이러한 미세먼지센서(130)에서 측정한 미세먼지 농도 검출값은 컨트롤러(22)측으로 보내지게 되고, 이때의 컨트롤러(22)는 미세먼지센서(130)로부터 입력되는 미세먼지 농도 검출값과 기 설정되어 있는 미세먼지 농도 기준값을 비교한 후, 미세먼지 농도 검출값이 미세먼지 농도 기준값 이상이면 경보신호를 출력할 수 있게 된다.
이때, 상기 컨트롤러(22)측에서 출력하는 경보신호는 모니터(미도시)를 통해 디스플레이하는 방식, 부저(미도시) 등을 이용하여 경고음을 발생하는 방식 등을 적용할 수 있게 된다.
여기서, 상기 미세먼지 농도 기준값은 수회의 캘리브레이션을 통해 설정할 수 있으며, 예를 들어 본 발명에서 미세먼지 농도 기준값은 2∼3㎍/㎥, 바람직하게는 2.5㎍/㎥으로 설정할 수 있다.
따라서, 상기 공기호흡기 용기(110)에서 배출되는 공기 속의 미세먼지 농도를 측정하여 2∼3㎍/㎥ 이상인 경우, 사용자에게 공기호흡기 용기(110)의 상태가 정상이 아님을 주의 또는 경보하여 점검이나 교체 등의 조치를 취할 수 있게 되므로서, 부식된 용기 사용으로 인한 사용자의 폐건강 손상 등의 인적 피해를 막을 수 있고, 내부 부식으로 약화된 용기가 충전 중 폭발하는 사고를 사전에 방지하여 심대한 인명 및 물적 피해를 막을 수 있다.
또한, 상기 공기호흡기 용기(110)로부터 배출되는 공기의 압력을 검출하는 공기압력센서(140)가 구비된다.
이때의 공기압력센서(140)는 공기 공급 라인(170) 상의 일측, 예를 들면 공기 공급 라인(170)에 설치되는 첵밸브(180)와 공기 공급 라인(170)과 공기 배출 라인(120)을 이어주는 밸브 티(210) 사이의 구간 상의 일측에 설치될 수도 있다.
이러한 공기압력센서(140)에서 감지되는 공기 압력값은 컨트롤러(22)측에 제공되며, 이때의 공기압력센서(140)에는 감지되는 압력값을 외부에서 인지가 가능하도록 하는 압력 게이지가 결합될 수 있게 된다.
또한, 상기 공기호흡기 용기(110)의 공기 배출 라인(120)에는 라인을 따라 배출되는 공기의 공기의 흐름을 단속하는 자동개폐밸브(150)가 설치된다.
이러한 자동개폐밸브(150)는 컨트롤러(22)에 의해 제어되면서 ON 작동(열림) 및 OFF 작동(닫힘)이 이루어질 수 있게 된다.
이때의 자동개폐밸브(150)는 고압 공기 충전기(100)에서 제공되는 공기로 공기호흡기 용기(110)를 충전할 때 전혀 간섭을 주지 않도록 하기 위해 공기 배출 라인(120)의 후단측 위치에 설치하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 상기 공기호흡기 용기(110) 속에 들어 있는 공기의 배출 시에 공기압력센서(140)에서 측정한 현재의 공기압력 검출값이 컨트롤러(22)에 입력되면, 컨트롤러(22)는 공기압력센서(140)로부터 입력되는 공기압력 검출값과 기 설정되어 있는 공기압력 기준값(예를 들면 1∼10 bar, 바람직하게는 5 bar)을 비교한 후, 공기압력 검출값이 공기압력 기준값에 도달하는 경우, 자동개폐밸브(150)를 OFF 작동 제어하여 공기 배출을 차단시킬 수 있게 되고, 결국 공기호흡기 용기(110)에는 일정 압력(예를 들면, 5 bar 정도)의 공기가 내부에 남아 있는 상태가 되면서 공기 배출을 마칠 수 있게 된다.
이렇게 공기호흡기 용기(100)에 새로운 압축 공기를 충전하기 위해 그 안에 채워져 있던 공기를 비울 때, 일정량 이하의 공기를 남기어 내부를 양압 상태로 만들어 줌으로써, 용기 내부에 수분 결로가 발생하지 않게 되고, 결국 용기 내의 알루미늄 물질이 부식되는 문제를 근본적으로 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 공기호흡기 용기(110)의 공기 배출 라인(120)의 단부에는 공기 배출 시에 발생하는 소음을 감쇄시켜주는 역할의 소음기(160)가 설치된다.
이렇게 공기호흡기 용기(110)의 내부 압력을 배출하는 관로 끝에 소음기를 설치함으로써, 고압의 공기가 배출되면서 사용자에게 소음을 유발하는 환경을 원천 제거할 수 있게 된다.
특히, 본 발명에서는 고압 공기 충전기(100)와 공기호흡기 용기(110) 간의 고압 공기 충전 과정과 공기호흡기 용기(110)로부터의 공기 배출 과정, 그리고 공기호흡기 용기(110)로부터 배출되는 공기 속의 미세먼지(예를 들면, 부식된 알루미늄 용기로부터 떨어져 나온 가루 등)를 검출하는 과정 등을 컨트롤러(22)의 제어 하에 자동으로 수행하는 시스템을 제공한다.
즉, 상기 공기압력센서(140)의 신호를 입력으로 하는 컨트롤러(22)에 출력 제어에 의한 자동개폐밸브(150)의 작동, 또 컨트롤러(22)의 출력 제어에 의해 고압 공기 충전기(100)의 가동 또는 정지 작동과 연계되는 공기호흡기 용기(110)의 공기 배출 작동 등이 자동으로 수행될 수 있게 된다.
예를 들면, 상기 고압 공기 충전기(100)와 공기호흡기 용기(110)가 공기 공급 라인(170) 및 공기 배출 라인(120)이 연결된 상태에서 공기호흡기 용기(110)에 들어 있는 공기를 배출하는 과정과 공기 배출 후에 고압 공기 충전기(100)로부터 공급되는 압축 공기(질소와 산소의 농도가 적절히 조절된 상태의 압축 공기)를 충전하는 과정이 컨트롤러(22)의 제어에 의해 연계적으로 자동 수행된다.
이를 위하여, 상기 컨트롤러(22)의 제어에 의해 고압 공기 충전기(100)의 가동이 멈춘 상태에서, 사용자가 공기호흡기 용기(110)에 부착되어 있는 용기 밸브(19)를 수조작으로 열고, 계속해서 컨트롤러(22)의 제어에 의해 자동개폐밸브(150)가 ON 동작되면, 공기호흡기 용기(110) 속에 들어 있는 공기는 공기 배출 라인(120)을 따라 외부로 배출된다.
이때의 공기 배출 라인(120)을 따라 배출되는 공기의 압력은 공기압력센서(140)에 의해 검출되어 컨트롤러(22)에 실시간으로 제공된다.
이와 더불어, 상기 공기 배출 라인(120)을 따라 배출되는 공기 속의 미세먼지는 미세먼지센서(130)에 의해 측정되고, 이때의 측정되는 미세먼지 농도 검출값은 컨트롤러(22)에 제공되어 용기의 부식 상태를 판단하기 위한 데이터로 쓰일 수 있게 된다.
계속해서, 공기호흡기 용기(110) 속에 들어 있는 공기를 배출하는 과정에서, 상기 공기압력센서(140)에서 측정한 공기압력 검출값이 기 설정되어 있는 공기압력 기준값, 예를 들면 5 bar 미만이면, 컨트롤러(22)는 자동개폐밸브(150)를 OFF 작동 제어하여 공기 배출을 정지시키게 된다.
이때, 공기호흡기 용기(110)에는 5 bar 정도의 건조 공기가 내부에 남아 있는 상태가 되므로 용기 내 수분 결로가 발생하지 않게 된다.
계속해서, 상기 컨트롤러(22)의 제어에 의해 고압 공기 충전기(100)가 재가동되고, 이때의 고압 공기 충전기(100)에서 공급되는 공기는 공기 공급 라인(170)과 공기 배출 라인(120)을 통해 공기호흡기 용기(110)에 채워지게 된다.
이렇게 공기호흡기 용기(110)에 공기가 채워지는 과정에서 라인을 따라 공급되는 공기의 압력은 공기압력센서(140)에 의해 검출되어 컨트롤러(22)에 실시간으로 제공되고, 이때의 검출 압력이 기 설정된 압력, 예를 들면 200∼300 bar, 바람직하게는 300 bar에 도달하면 충전이 완료된 것으로 판단되어 컨트롤러(22)의 제어에 의해 고압 공기 충전기(100)의 가동을 중지시키는 것으로 공기 배출 후에 재충전하는 과정을 완료할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기에서 고압 공기 충전기는 나타내는 개략도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 고압 공기 충전기는 대기 중의 산소 또는 질소 농도를 각 사용처에 알맞게 20부피%∼90부피%의 범위 내에서 적절히 조절하여 공급할 수 있고, 특히 다단 압축식 압축기와 각 라인 간의 적절한 배치 조합을 통해 전체 시스템의 규모 및 레이아웃을 최적화한 구조로 이루어진다.
이를 위하여, 상기 고압 공기 충전기는 하나의 동력으로 구동되면서 공기를 다단식으로 압축하는 수단으로 일체형의 다단 압축식 압축기(12)를 포함한다.
보통 다단식 압축기는 일반적으로 사용하려는 압력이 상승할수록 2개 이상으로 200∼300bar는 3단 혹은 4단, 400∼700bar는 5단, 700bar 이상은 6단 이상의 다단으로 구성할 수 있다.
예를 들면, 상기 다단 압축식 압축기(12)는 3단의 다단식으로 구성하는 경우, 압축기 본체(31)의 3방향으로 배치되는 복수 개의 압축부, 예를 들면 90°간격으로 배치되는 T형이나 V형 혹은 W형의 실린더 배치 형상을 가질 수 있게 되고, T형에서는 도시한 바와 같이 1단 압축부(10a), 2단 압축부(10b) 및 3단 압축부(10c)를 포함할 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 1단 압축부(10a), 2단 압축부(10b) 및 3단 압축부(10c)는 구동원판(30)을 가운데 두고(혹은 크랭크 샤프트의 하나의 동력전달부를 가운데 두고) 이것을 중심으로 하여 그 둘레를 따라 대략 90°간격으로 배치될 수 있다.
이러한 1단 압축부(10a), 2단 압축부(10b) 및 3단 압축부(10c)에는 왕복운동하면서 공기를 압축하는 1단 피스톤(23), 2단 피스톤(24) 및 3단 피스톤(25)이 각각 구비되며, 이때의 각 피스톤(23,24,25)은 로드를 통해 하나의 구동원판(30)에 위상차를 가지면서 함께 연결된다.
이에 따라, 모터(미도시) 등의 구동원으로부터 동력을 받아서 구동원판(30)이 회전하게 되면, 각 피스톤(23,24,25)은 각각의 압축부(10a,10b,10c) 내에서 왕복운동을 하게 되고, 결국 이러한 피스톤들의 순차적인 왕복운동에 의해 공기가 흡입된 후에 압축된 상태로 배출될 수 있게 된다.
그리고, 상기 각 압축부(10a,10b,10c)에는 각각의 포핏 밸브(28)를 가지는 흡입구 및 배출구가 각각 형성되며, 이러한 각 흡입구와 배출구는 대기측 라인, 토출 및 흡입측 라인, 최종 토출측 라인에 각각 연결된다.
예를 들면, 상기 1단 압축부(10a)의 흡입구와 배출구는 메인 대기 라인(11)과 토출/흡입 라인(13a)에 각각 연결되고, 2단 압축부(10b)의 흡입구와 배출구는 2개의 토출/흡입 라인(13a,13b)에 각각 연결되며, 3단 압축부(10c)의 흡입구와 배출구는 토출/흡입 라인(13b)과 토출 라인(15)에 각각 연결된다.
이에 따라, 공기는 메인 대기 라인(11)→1단 압축부(10a)→토출/흡입 라인(13a)→2단 압축부(10b)→토출/흡입 라인(13b)→3단 압축부(10c)→토출 라인(15)을 경유하는 흐름을 보이게 되고, 결국 메인 대기 라인(11)을 통해 들어온 외부 공기가 각 압축부(10a,10b,10c)를 순차적으로 거치면서 다단 압축될 수 있게 된다.
여기서, 상기 메인 대기 라인(11)에는 압축기측으로 도입되는 대기 중의 먼지나 이물질 등을 제거하는 기능의 먼지 제거 필터(29a)가 설치될 수 있게 된다.
특히, 상기 다단 압축식 압축기(12)의 각 단의 압축부(10a,10b,10c)는 단이 높을수록 상대적으로 큰 압축압력을 사용할 수 있게 된다.
예를 들면, 3단 압축 구조의 경우, 상기 1단 압축부(10a)는 0bar 이상 10bar 미만의 압축용량을 가질 수 있고, 2단 압축부(10b)는 10bar 이상 50bar 미만의 압축용량을 가질 수 있으며, 3단 압축부(10c)는 60bar 이상의 압축용량을 가질 수 있다.
참고로, 4단 압축 구조의 경우, 1단 압축부는 0∼5bar, 2단 압축부는 5∼20bar, 3단 압축부는 20∼100bar, 4단 압축부는 100bar 이상의 압축구조를 가지도록 각 압축단의 압력을 낮추어 압축할 수 있다.
여기서, 각 압축부의 압축용량은 압축실 체적, 피스톤 직경 등을 고려하여 적절하게 설정할 수 있다.
따라서, 상기 1단 압축부(10a)로 들어온 공기는 5bar 이상 50bar 미만으로 1단 승압된 후에 2단 압축부(10b)로 보내질 수 있게 되고, 2단 압축부(10b)로 들어온 공기는 50bar 이상 100bar 미만으로 2단 승압된 후에 3단 압축부(10c)로 보내질 수 있게 되며, 3단 압축부(10c)로 들어온 공기는 100bar 이상으로 3단 승압된 후에 최종 사용처로 보내질 수 있게 된다.
이와 같이, 상기 다단 압축식 압축기(12)의 경우, 압축기 본체(31) 내에 각 압축부(10a,10b,10c)를 3방향으로 배치하고, 이와 더불어 후술하는 산소/질소 분리기(14) 등과 함께 메인 대기 라인(11), 토출/흡입 라인(13a,13b), 토출 라인(15) 등을 압축기 본체(31)의 주변에 배치하는 동시에 각 압축부(10a,10b,10c)측과 적절히 연결한 구조로 이루어짐으로써, 공간 점유율이나 규모를 최소화할 수 있는 등 전체적인 설비 레이아웃을 효율적으로 설계할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 산소 및 질소 농도조절형 고압 공기 충전기는 추가적으로 대기를 도입하여 산소나 질소의 농도 조절에 관여함은 물론, 순수하게 산소 농도 20부피% 정도의 대기만을 압축하여 제공할 수 있도록 하는 수단으로, 1단 압축부(10a)와 2단 압축부(10b) 사이에 산소/질소 분리기(14)를 필요에 의해 거치지 않도록 바이패스관(19)을 포함한다.
또한, 최종 압축되는 기체의 산소 혹은 질소 농도 조절을 위해 서브 대기 라인(17)이 1단 압축부(10a)와 2단 압축부(10b) 사이에 연결되는 토출/흡입 라인(13a) 상에 연결된다.
즉, 상기 서브 대기 라인(17)은 산소/질소 분리기(14)에서 연장되는 산소 토출 라인(18b) 및 질소 토출 라인(18a)의 후단측 합류라인인 토출/흡입 라인(13a) 상에 연결된다.
그리고, 상기 서브 대기 라인(17)에는 압축기측으로 도입되는 대기 중의 먼지나 이물질 등을 제거하는 기능의 먼지 제거 필터(29b)가 설치될 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 1단 압축부(10a)측으로부터 바이패스관(19)을 통해 유입되는 산소농도 대략 20부피% 정도의 공기는 산소/질소 분리기(14)를 거치지 않고 그대로 2단 압축부(10b)로 들어가게 되는 한편, 상기 서브 대기 라인(17)을 통해 유입되는 산소농도 대략 20부피% 정도의 공기는 또는 산소/질소 분리기(14)로부터 배출되는 산소 또는 질소와 소정의 비율로 혼합된 후에 2단 압축부(10b)로 들어가게 된다.
이와 같이, 상기 2단 압축부(10b)의 흡입측에 서브 대기 라인(17)을 연결하고, 이러한 서브 대기 라인(17)을 통해 추가로 유입되는 공기로 산소 또는 질소 농도 조절 시 적절히 활용할 수 있고, 농도가 조절된 산소나 질소 공급과 관련하여 사용처나 사용자가 필요로 하는 선택의 폭을 넓혀줄 수 있는 등 고압 공기 충전기의 성능과 기능을 폭넓게 확보할 수 있다.
여기서, 상기 다단 압축식 압축기(12)에 바이패스관(19)과 서브 대기 라인(17)을 갖추고 이들을 함께 운용함으로써, 압축기의 충분한 압축체적 확보는 물론 에너지 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
예를 들면, 산소농도 대략 20부피% 정도의 대기만을 공급하는 경우, 1단 압축부(10a)를 통해 충분한 압축체적을 가지고 대기를 흡입하여 바이패스관(19)을 이용해서 공급할 수 있으므로, 압축기 가동 효율 대비 원하는 공기량을 확보할 수 있게 된다.
따라서, 산소농도 대략 20부피% 정도의 대기만을 공급하는 경우에는 바이패스관(19)을 이용하고, 산소농도와 대기를 비율을 조절하여 공급하는 경우에는 서브 대기 라인(17)을 이용함으로써, 압축기 에너지 손실도 줄이면서 충분한 대기량을 확보하여 제공할 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 바이패스관(19) 없이 서브 대기 라인(17)을 이용하여 산소농도 대략 20부피% 정도의 대기만을 공급하는 경우에는 상대적으로 압축체적이 적은 2단 압축부(10b)를 통해 대기를 흡입 및 압축하여 공급해야 하기 때문에 압축기 가동 효율 대비 원하는 만큼의 충분한 공기량을 제공할 수 없을 뿐만 아니라 이때의 1단 압축부(10a) 또한 공전 중이기 때문에 에너지 손실 측면에서 비효율적이라 할 수 있다.
또한, 상기 산소 및 질소 농도조절형 고압 공기 충전기는 실질적으로 공기 중의 산소와 질소를 분리하는 수단으로 산소/질소 분리기(14)를 포함한다.
상기 산소/질소 분리기(14)는 다단 압축식 압축기(12)의 1단 압축부(10a)와 2단 압축부(10b) 사이를 연결하는 토출/흡입 라인(13a) 상에 설치되어 멤브레인 방식으로 공기 중의 산소와 질소를 분리하는 역할을 하게 된다.
예를 들면, 상기 산소/질소 분리기(14)는 분리기 케이스 내부에 기체 분리막(Gas separation membrance;미도시)이 설치되고, 분리기 케이스 내의 기체 분리막 내측 유로(미도시)와 기체 분리막 외측 유로(미도시)는 분리기 케이스 밖으로 연장되는 2개의 독립적인 라인, 즉 질소 토출 라인(18a)과 산소 토출 라인(18b)에 각각 연결된다.
여기서, 상기 산소/질소 분리기(14)의 경우, 멤브레인 방식 이외에도 PSA 방식 등을 적용할 수 있다.
그리고, 상기 질소 토출 라인(18a)과 산소 토출 라인(18b)은 진행방향 후단측에서 하나로 합류한 후, 다단 압축식 압축기(12)의 2단 압축부(10b)의 흡입측으로 이어져 있는 토출/흡입 라인(13a)과 연결된다.
이에 따라, 상기 1단 압축부(10a)로부터의 압축공기가 토출/흡입 라인(13a)을 거쳐 산소/질소 분리기(14)의 내부로 유입되면, 이렇게 유입된 압축공기는 기체 분리막에 의해 산소와 질소로 각각 분리되고, 즉 산소와 질소의 분압차에 따른 각 기체 간의 용해도와 투과도의 차이에 의해 두 기체 중 산소만이 선택적으로 투과되면서 산소와 질소로 각각 분리되며, 계속해서 산소는 산소 토출 라인(18b)으로, 질소는 질소 토출 라인(18a)으로 각각 배출된다.
여기서, 기체 분리막의 원리를 이용하여 혼합공기를 산소와 질소로 분리하는 방식은 종래와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 산소 및 질소 농도조절형 고압 공기 충전기는 압축공기의 냉각은 물론 정화를 위한 수단으로 공기 냉각 및 정화 필터부(16a,16b,16c)를 포함한다.
상기 공기 냉각 및 정화 필터부(16a,16b,16c)는 다단 압축식 압축기(12)의 각각의 압축부(10a,10b,10c)를 연결하는 각 토출/흡입 라인(13a,13b)과 최종 압축부의 토출 라인(15) 등에 설치될 수 있게 된다.
예를 들면, 1단 압축부(10a)와 2단 압축부(10b) 사이의 토출/흡입 라인(13a)에 하나의 공기 냉각 및 정화 필터부(16a)가 설치되고, 2단 압축부(10b)와 3단 압축부(10c) 사이의 토출/흡입 라인(13b)에 다른 하나의 공기 냉각 및 정화 필터부(16b)가 설치되며, 3단 압축부(13c)의 토출측으로부터 연장되는 토출 라인(15)에 또 다른 하나의 공기 냉각 및 정화 필터부(16c)가 설치된다.
보통 외부로부터 유입되는 공기 중에는 항상 수분이 함유되어 있을 뿐만 아니라, 특히 윤활유를 이용하는 압축기에 의한 공기 압축 시에는 압축된 공기 속에 오일 성분이 섞여 들어갈 수 있다.
따라서, 상기 공기 냉각 및 정화 필터부(16a,16b,16c)에는 각 압축부로부터 공급받는 다량의 압축공기 내에 잔류하는 오일 성분 등을 걸러내기 위해 코울레싱 필터(Coalescing filter;미도시) 등이 내장될 수 있고, 또 수분 등을 제거하기 위해 쿨러(미도시)나 드라이어(미도시) 등이 내장될 수 있다.
또한, 상기 산소 및 질소 농도조절형 고압 공기 충전기는 공기 냉각 및 정화 필터부측 후단에 위치하여 수분을 제거하는 수단으로 응축수 분리부(26a,26b)를 포함한다.
상기 응축수 분리부(26a,26b)는 다단 압축식 압축기(12)의 각 압축부(10b,10c)를 연결하는 토출/흡입 라인(13b)과 최종 압축부의 토출 라인(15) 등에 설치될 수 있게 된다.
예를 들면, 2단 압축부(10b)와 3단 압축부(10c) 사이의 토출/흡입 라인(13b) 상에는 공기 냉각 및 정화 필터부(16b)의 후단측에 하나의 응축수 분리부(26a)가 설치되고, 3단 압축부(10c)의 토출측으로부터 연장되는 토출 라인(15)에는 공기 냉각 및 정화 필터부(16c)의 후단측에 다른 하나의 응축수 분리부(26b)가 설치된다.
여기서, 상기 응축수 분리부(26a,26b)는 유수분리기능을 포함하는 구조로서, 원심력의 원리를 이용하여 압축공기 속의 응축수를 제거할 수 있게 된다.
이러한 응축수 분리부(26a,26b)에 의해 다량의 압축공기 내에 잔류하는 수분이 제거되므로서, 최종 공급되는 압축공기의 품질을 확보할 수 있고, 또 고압 공기 충전기에서 각 구성부품 간의 온도 편차를 최소화시킬 수 있게 된다.
그리고, 상기 3단 압축부(10c)로부터 연장되는 토출 라인(15) 상에는 응축수 분리부(26b)의 후단측 위치에 고압 공기 정화부(27)가 설치되므로서, 고압 압축공기 속에 포함된 이물질 등이 최종 제거된 상태로 사용처에 공급될 수 있게 된다.
이러한 고압 공기 정화부(27)는 압축공기 중의 수분과 냄새 및 유해가스인 일산화탄소와 이산화탄소를 제거하기 위한 제습제와 활성탄 등을 포함하는 구조로서, 흡착 원리를 이용하여 압축공기 속의 이물질 등을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
한편, 상기 산소 및 질소 농도조절형 고압 공기 충전기는 산소 및 질소 농도의 조절하고 또 이를 제어하기 위한 수단으로 전자밸브 및 유량계(20a,20b,20c,19a), 산소/질소 농도검출센서(21), 컨트롤러(22)를 포함한다.
상기 전자밸브 및 유량계(20a,20b,20c,19a)는 개폐량 조정이 가능한 형태의 밸브장치로서, 산소/질소 분리기(14)에 있는 산소 토출 라인(18b)과 질소 토출 라인(18a), 그리고 상기 서브 대기 라인(17)과 상기 바이패스관(19)에 각각 설치되며, 이때의 각 라인을 흐르는 공기, 즉 산소, 질소, 대기의 유량을 제어하고 흐름을 단속하는 역할을 한다.
이러한 전자밸브 및 유량계(20a,20b,20c,19a)는 컨트롤러(22)에 의한 제어를 받아 동작하게 되며, 컨트롤러(22)의 출력 제어에 의해 개폐량이 조절되면서 라인을 따라 흐르는 공기의 유량을 조절할 수 있게 된다.
상기 산소/질소 농도검출센서(21)는 일반적인 산소센서(미도시)와 일반적인 질소센서(미도시)를 각각 포함하는 형태로서, 다단 압축식 압축기(12)의 2단 압축부(10b)로 연결되는 토출/흡입 라인(13a) 상에 설치되며, 이때의 토출/흡입 라인(13a)을 흐르는 공기 중의 산소의 농도와 질소의 농도를 각각 검출하는 역할을 하게 된다.
이렇게 상기 산소/질소 농도검출센서(21)에서 검출한 산소 농도 수치와 질소 농도 수치는 컨트롤러(22)에 제공되어 산소와 질소 농도 조절을 위한 기초 데이터로 쓰일 수 있게 된다.
상기 컨트롤러(22)는 전자밸브 및 유량계(20a,20b,20c,19a)의 작동 등을 제어하는 역할을 하는 것으로서, 다양한 방식으로 전자밸브 및 유량계(20a,20b,20c,19a)의 작동을 제어할 수 있게 된다.
일 예로서, 산소와 질소의 농도를 검출하는 산소/질소 농도검출센서(21)로부터 입력되는 신호에 기초하여 전자밸브 및 유량계(20a,20b,20c,19a)의 개폐량을 제어할 수 있게 된다.
다른 예로서, 기 설정된 데이터(예컨대, 미리 설정해 놓은 각각의 전자밸브 및 유량계의 개폐량)에 근거하여 전자밸브 및 유량계(20a,20b,20c,19a)의 개폐량을 제어할 수 있게 된다.
이와 같은 컨트롤러(22)의 출력 제어를 통해 각각의 전자밸브 및 유량계(20a,20b,20c,19a)의 작동을 제어하여 산소나 질소 농도를 조절하는 방식의 예를 살펴보면 다음과 같다.
일 예로서, 산소 혹은 질소 농도 100부피% 공급 시의 경우, 서브 대기 라인(17)에 설치되어 있는 전자밸브 및 유량계(20c)와 바이패스관(19)의 전자밸브 및 유량계(19a)를 완전히 클로즈한 상태에서, 산소/질소 분리기(14)의 산소 토출 라인(18b)에 설치되어 있는 전자밸브 및 유량계(20b)를 완전히 오픈함과 더불어 질소 토출 라인(18a)에 설치되어 있는 전자밸브 및 유량계(20a)를 완전히 클로즈하면, 산소 농도 100부피%를 공급할 수 있게 되는 한편, 산소/질소 분리기(14)의 산소 토출 라인(18b)에 설치되어 있는 전자밸브 및 유량계(20b)를 완전히 클로즈함과 더불어 질소 토출 라인(18a)에 설치되어 있는 전자밸브 및 유량계(20a)를 완전히 오픈하면, 질소 농도 100부피%를 공급할 수 있게 된다.
다른 예로서, 산소 혹은 질소 농도 50부피% 공급 시의 경우, 바이패스관(19)의 전자밸브 및 유량계(19a)를 100% 클로즈 하고, 서브 대기 라인(17)에 설치되어 있는 전자밸브 및 유량계(20c)를 개폐량 50% 오픈한 상태에서, 산소/질소 분리기(14)의 산소 토출 라인(18b)에 설치되어 있는 전자밸브 및 유량계(20b)를 개폐량 50% 오픈함과 더불어 질소 토출 라인(18a)에 설치되어 있는 전자밸브 및 유량계(20a)를 완전히 클로즈하면, 산소 농도 50부피%(위의 일 예에서 공급되는 산소 농도 100부피% 대비 상대적인 산소 농도 50부피%)를 공급할 수 있게 되는 한편, 산소/질소 분리기(14)의 산소 토출 라인(18b)에 설치되어 있는 전자밸브 및 유량계(20b)를 완전히 클로즈함과 더불어 질소 토출 라인(18a)에 설치되어 있는 전자밸브 및 유량계(20a)를 개폐량 50% 오픈하면, 질소 농도 50부피%(위의 일 예에서 공급되는 질소 농도 100부피% 대비 상대적인 질소 농도 50부피%)를 공급할 수 있게 된다
이때, 서브 대기 라인(17)을 통해 들어오는 대기 공기에 기본적으로 포함되는 평균 산소 20부피%, 질소 80부피%의 환경에 맞추어 서브 대기 라인의 전자밸브 및 유량계(20c)의 유량은 산소/질소 분리기(14)의 센서인 산소/질소 농도검출센서(21)와 컨트롤러(22)에 의해 조정이 됨을 기본으로 한다.
또 다른 예로서, 일반 대기 공급 시의 경우, 산소/질소 분리기(14)의 산소 토출 라인(18b)과 질소 토출 라인(18a)에 설치되어 있는 전자밸브 및 유량계(20a,20b), 서브 대기 라인(17)에 설치되어 있는 전자밸브 및 유량계(20c)를 100% 클로즈한 상태에서 바이패스관(19)의 전자밸브 및 유량계(19a)를 개폐량 100% 오픈하면, 농도 20부피% 정도의 산소를 포함하는 일반 대기를 먼지 제거 필터(29a)와 1단 압축부(10a)를 통해 공급할 수 있게 된다.
물론, 위와 같은 산소의 농도 조절 혹은 질소의 농도 조절, 그리고 대기의 공급 등과 같은 제어는 작업자가 사용 전 산소 혹은 질소의 농도를 20부피% 내지 100부피%의 범위 내에서 다양하게 선택하여 컨트롤러에 입력 및 설정하는 방식에 의해 이루어지도록 할 수 있으며, 또는 산소/질소 농도검출센서로부터 입력되는 산소 농도 혹은 질소 농도의 수치를 확인해가면서 컨트롤러의 출력 제어에 의해 전자밸브 및 유량계의 개폐량이 0% 내지 100% 범위 내에서 산소 혹은 질소 농도가 0∼100부피% 농도로 조절되도록 하는 방식에 의해 이루어지도록 할 수 있다.
따라서, 이와 같이 구성되는 고압 공기 충전기의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기에서 고압 공기 충전기의 작동상태를 나타내는 개략도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 메인 대기 라인(11)을 통해 들어오는 공기는 다단 압축식 압축기(12)의 1단 압축부(10a)에서 5bar 이상으로 1단 승압된 후에 토출/흡입 라인(13a)을 경유하여 산소/질소 분리기(14)로 보내진다.
다음, 상기 산소/질소 분리기(14)에 들어온 압축공기는 멤브레인 방식에 의해 산소와 질소로 분리된 후에 각각 산소 토출 라인(18b)과 질소 토출 라인(18a)으로 빠져나가 다단 압축식 압축기(12)의 2단 압축부(10b)로 보내진다.
이때, 상기 산소 토출 라인(18b)과 질소 토출 라인(18a)을 따라 각각 흐르는 산소와 질소는 컨트롤러(22)의 제어를 받는 전자밸브 및 유량계(20a,20b)의 작동에 의해 흐름이 단속되거나 유량(농도)이 조절될 수 있게 된다.
한편, 상기 컨트롤러(22)에 의한 제어를 받는 전자밸브 및 유량계(20c,19a)의 작동에 의해 바이패스관(19)과 서브 대기 라인(17)을 통해서도 외부의 공기가 선택적으로 유입되어 다단 압축식 압축기(12)의 2단 압축부(10b)로 보내질 수 있다.
다음, 상기 다단 압축식 압축기(12)의 2단 압축부(10b) 내로 들어온 농도가 조절된 산소나 질소, 또는 대기는 50bar 이상으로 2단 승압된 후에 토출/흡입 라인(13b)을 경유하여 다단 압축식 압축기(12)의 3단 압축부(10c)로 보내진다.
다음, 상기 다단 압축식 압축기(12)의 3단 압축부(10c) 내로 들어온 농도가 조절된 압축 공기, 즉 산소 또는 질소는 60bar 이상, 사용자의 목적에 따라 120bar, 200bar, 300bar 등으로 3단 승압되고, 이렇게 3단 승압된 산소나 질소, 또는 대기는 토출 라인(15)을 경유하여 사용자 또는 사용처로 최종 공급된다.
이때, 대기의 유입에서부터 1단 내지 3단의 승압과정을 거친 후에 사용자나 사용처로 최종 배출되는 공기의 흐름이 이루어지는 과정에서, 라인 상에 설치되어 있는 공기 냉각 및 정화 필터부(16a,16b,16c)와 응축수 분리부(26a,26b), 그리고 고압 공기 정화부(27)를 경유하는 동안에 압축공기 속에 포함되어 있는 유분, 수분, 이물질 등이 제거되므로서, 결국 호흡용으로 적합한 상태의 산소, 산업용으로 적합한 상태의 질소가 최종 제공될 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 다단 압축식의 고압 압축기를 활용하는 한편, 산소 및 질소 분리기를 포함하는 각종 주변 부품 및 라인 등을 압축기측에 일체형으로 장착하고, 이를 바탕으로 산소 혹은 질소 농도를 조정하여 사용자가 필요로 하는 일반적인 산소 농도 20부피% 정도에서부터 고농도의 산소 농도 90부피% 정도의 호흡용 공기, 또는 일반 산업용 100부피% 농도의 질소를 하나의 설비에서 만들어내는 시스템을 구축함으로써, 하나의 구동력을 활용하는 에너지 절감 및 기능 통합형, 그리고 규모를 최적화한 제품을 구현할 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 공기호흡기 용기에 들어 있는 공기 배출 시 용기 내에 일정량의 공기를 남겨둠으로써 대기 침투로 인한 수분 결로 현상을 막아 용기 부식 문제를 근본적으로 해결할 수 있고, 공기호흡기 용기 내부 상태를 모니터링하여 사용자에게 용기의 사용과 관련하여 사전에 경보를 제공할 수 있으며, 공기 자동 충전 및 배출 등과 관련한 전반적인 시스템 운용의 편의성 및 효율성을 높일 수 있다.
[부호의 설명]
10a,10b,10c : 압축부
11 : 메인 대기 라인
12 : 다단 압축식 압축기
13a,13b : 토출/흡입 라인
14 : 산소/질소 분리기
15 : 토출 라인
16a,16b,16c : 공기 냉각 및 정화 필터부
17 : 서브 대기 라인
18a : 질소 토출 라인
18b : 산소 토출 라인
19 : 바이패스관
19a,20a,20b,20c : 전자밸브 및 유량계
21 : 산소/질소 농도검출센서
22 : 컨트롤러
23 : 1단 피스톤
24 : 2단 피스톤
25 : 3단 피스톤
26a,26b : 응축수 분리부
27 : 고압 공기 정화부
28 : 포핏 밸브
29a,29b : 먼지 제거 필터
30 : 구동원판
31 : 압축기 본체
100 : 고압 공기 충전기
110 : 공기호흡기 용기
120 : 공기 배출 라인
130 : 미세먼지센서
140 : 공기압력센서
150 : 자동개폐밸브
160 : 소음기
170 : 공기 공급 라인
180 : 첵밸브
190 : 용기 밸브
200 : 커넥터
210 : 배관 티

Claims (8)

  1. 고압 공기 충전기(100)로부터 제공되는 고압 공기를 담을 수 있는 공기호흡기 용기(110)의 공기 배출 라인(120)에 설치되어 공기호흡기 용기(110)로부터 배출되는 공기 속의 미세먼지 농도를 검출하는 미세먼지센서(130)와, 상기 미세먼지센서(130)로부터 입력되는 미세먼지 농도 검출값과 기 설정되어 있는 미세먼지 농도 기준값을 비교하여 미세먼지 농도 검출값이 미세먼지 농도 기준값 이상이면 경보신호를 출력하는 컨트롤러(22)를 포함하고,
    상기 고압 공기 충전기(100)는,
    복수 개의 압축부를 가지는 동시에 각 압축부는 각각의 라인으로 연결되어 메인 대기 라인을 통해 들어온 외부 공기가 각 압축부를 순차적으로 거치면서 다단 압축될 수 있고 하나의 동력으로 구동되면서 공기를 압축하는 다단 압축식 압축기;
    상기 다단 압축식 압축기의 1단 압축부와 2단 압축부 사이의 토출/흡입 라인에 설치되어 공기 중의 산소와 질소를 분리하는 멤브레인 방식의 산소/질소 분리기;
    상기 다단 압축식 압축기의 각각의 압축부를 연결하는 각 토출/흡입 라인과 최종 압축부의 토출 라인 중 적어도 1개의 라인에 설치되어 공기를 냉각 및 정화하는 공기 냉각 및 정화 필터부;
    를 포함하며, 공기 중의 산소와 질소를 분리하고 분리된 산소 또는 질소를 사용자 또는 사용처에 제공할 수 있게 되며,
    상기 산소/질소 분리기에 형성되는 산소 토출 라인 및 질소 토출 라인과, 상기 다단 압축식 압축기의 2단 압축부와 상기 산소/질소 분리기 사이의 토출/흡입 라인에 연결되는 서브 대기 라인에 각각 설치되어 라인을 흐르는 공기의 유량을 제어하고 흐름을 단속하는 각각의 전자밸브 및 유량계와, 상기 산소 또는 질소의 농도 제어를 위하여 전자밸브 및 유량계의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기호흡기 용기(110)의 공기 공급 라인(170)의 일측에 설치되어 공기호흡기 용기(110)로부터 배출되는 공기의 압력을 검출하는 공기압력센서(140) 및 공기 배출 라인(120)에 설치되어 공기의 흐름을 단속하는 자동개폐밸브(150)를 더 포함하며, 공기호흡기 용기(110) 속에 들어 있는 공기의 배출 시 컨트롤러(22)는 공기압력센서(140)로부터 입력되는 공기압력 검출값과 기 설정되어 있는 공기압력 기준값을 비교하여 공기압력 검출값이 공기압력 기준값에 도달하면 자동개폐밸브(150)를 OFF 작동 제어하여 공기 배출이 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기호흡기 용기(110)의 공기 배출 라인(120)의 단부에 설치되어 공기 배출 시에 발생하는 소음을 감쇄시켜주는 소음기(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 고압 공기 충전기(100)와 공기호흡기 용기(110) 간에는 공기 배출 라인(120)측과 연결되는 공기 공급 라인(170)이 연결됨과 더불어 상기 공기 공급 라인(170) 상에는 고압 공기 충전기(100)측으로의 공기 이동을 차단하는 첵밸브(180)가 설치되며, 공기호흡기 용기(110)에 들어 있는 공기를 배출하는 과정과 공기 배출 후에 고압 공기 충전기(100)로부터 공급되는 압축 공기를 충전하는 과정이 컨트롤러(22)의 제어에 의해 연계적으로 자동 수행되도록 한 것을 특징으로 하는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    순수하게 산소 농도 20부피%의 대기만을 압축하여 제공할 수 있도록 하는 수단으로, 1단 압축부(10a)와 2단 압축부(10b) 사이에 설치되는 바이패스관(19)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 다단 압축식 압축기의 2단 압축부로 연결되는 토출/흡입 라인 상에 설치되어 산소 및 질소의 농도를 검출하는 산소/질소 농도검출센서를 더 포함하며, 상기 산소/질소 농도검출센서로부터 제공되는 신호에 기초하여 컨트롤러는 전자밸브 및 유량계의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 다단 압축식 압축기는 1단 압축부 내지 3단 압축부를 포함하며, 각 압축부에는 하나의 출력측과 연동되면서 왕복운동하는 1단 피스톤 내지 3단 피스톤이 구비되는 것을 특징으로 하는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 다단 압축식 압축기의 각각의 압축부를 연결하는 각 토출/흡입 라인과 최종 압축부의 토출 라인 중 적어도 1개의 라인에 설치되어 공기에 포함되어 있는 수분을 제거하는 응축수 분리부를 더 포함하는 특징으로 하는 용기 상태 검지형 호흡용 공기 충전기.
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