(57)【要約】【課題】レイアウトを向上させてスペース活用、コンパクト化等の設計を具現することが容易なポンプ及び該ポンプを採択した酸素発生装置を提供する。【解決手段】本発明は、ケーシングが１８０度回転されるのに伴って第１チェンバーが吸入チェンバーまたは排出チェンバーに転換されることを特徴とする酸素発生装置である。【選択図】図２
2004225697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアコンプレッサ；
前記エアコンプレッサで供給される圧縮空気を透過させて酸素を分離する気体分離膜モジュール；および
前記エアコンプレッサに動力を伝達するモータを含んでなされ、
前記エアコンプレッサは、
第１チェンバーと第２チェンバーが形成されたケーシング；
前記第１チェンバーと連通される第１ポート；
前記第２チェンバーと連通される第２ポート；
前記第１チェンバーと連通される第１小孔と前記第２チェンバーと連通される第２大孔が穿孔設置される上部バルブシート；
前記第１小孔と連通される第１大孔と前記第２大孔と連通される第２小孔が穿孔設置される下部バルブシート；
前記第１小孔と前記第１大孔の間及び前記第２大孔と前記第２小孔の間に夫々介在されて前記第１小孔と前記第２小孔を開閉させるバルブ；および
前記バルブを作動させる駆動シリンダーを含んでなされるが、
前記ケーシングが１８０度回転されるのに伴って前記第１チェンバーが吸入チェンバーまたは排出チェンバーに転換されることを特徴とする酸素発生装置。
【請求項２】
前記ケーシングの装着位置を案内しながら前記第１チェンバー又は前記第２チェンバーの種類を指示するように前記上部バルブシートの上面に指示突起がさらに設けられることを特徴とする請求項１に記載の酸素発生装置。
【請求項３】
前記ケーシング上面に放熱フィンがさらに設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸素発生装置。
【請求項４】
前記ケーシングはダイキャスティングで製造されることを特徴とする請求項３に記載の酸素発生装置。
【請求項５】
第１チェンバーと第２チェンバーが形成されたケーシング；
前記第１チェンバーと連通される第１ポート；
前記第２チェンバーと連通される第２ポート；
前記第１チェンバーと連通される第１小孔と前記第２チェンバーと連通される第２大孔が穿孔設置される上部バルブシート；
前記第１小孔と連通される第１大孔と前記第２大孔と連通される第２小孔が穿孔設置される下部バルブシート；
前記第１小孔と前記第１大孔の間及び前記第２大孔と前記第２小孔の間に夫々介在されるバルブ；および
前記バルブを作動させる駆動シリンダーを含んでなされ、
前記ケーシングが１８０度回転されることによって前記第１チェンバーが吸入チェンバー又は排出チェンバーに転換されることを特徴とするポンプ。
【請求項６】
前記ケーシングの装着位置を案内しつつ前記第１チェンバー又は前記第２チェンバーの種類を指示するように前記上部バルブシートの上面に指示突起がさらに設けられることを特徴とする請求項５に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はケーシングの１８０度回転設置に係る各ポートの吸入または排出への転換が可能でレイアウト（lay-out）を向上させたポンプと該ポンプを採択して本出願人が先出願（大韓民国実用新案登録出願第２００３-９２１号）した気体分離膜システムの配置自由度を向上させた酸素発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近になって、自動車煤煙などの大気環境汚染の増加により室内に酸素濃度の高い新鮮な空気を供給する酸素発生装置の必要性が増加している。このような酸素発生装置の応用が拡大している分野としては家庭用浄水器、エアコン、車両用酸素発生装置、家庭の室内換気用酸素発生装置などがある。
【０００３】
一方、中小型規模の酸素を生産する方法としては吸着剤を利用する方法（Pressure Swing Adsorption: PSA）と気体の拡散・透過速度差異を利用する気体分離膜法（Gas Separation Membrane）などがある。
【０００４】
この中で、気体分離膜法は膜（Membrane）に対する選択的な気体透過原理を利用するものであって、気体混合物が膜表面に接触する場合に気体成分が膜内に溶解及び拡散する速度差異を利用して気体の成分別に分離が可能なようになっている。かかる気体分離膜法は装置の構成が簡単で且つ維持が便利な点から広く使用されている。
【０００５】
このような気体分離膜を適用する従来の酸素発生装置として、本出願人が先出願した大韓民国実用新案登録出願第２００３−９２１号に開示されている。
【０００６】
本出願人が出願した酸素発生装置は大きくモータ、モータの駆動力を提供される真空エアポンプとエアコンプレッサ、及びエアコンプレッサから供給された圧縮空気から分離させた酸素を圧力差により真空エアポンプで排出する気体分離膜モジュールで構成されている。
【０００７】
真空エアポンプ又はエアコンプレッサは、図５に示したように、モータにより駆動されるピストンが設けられるシリンダー１７１、このシリンダー１７１の上面に結合され大孔１５０ａと小孔１５０ｂが穿孔設置された下部バルブシート１５０、該下部バルブシート１５０と連通されるように結合されるケーシング１１で構成されている。
【０００８】
このケーシング１１の下面にも大孔１５０aと連通される小孔１４０ａと小孔１５０ｂと連通される大孔１４０ｂが穿孔設置されている。ケーシング１１の内部には小孔１４０ａと連通される吸入チェンバー（不図示）と、大孔１４０ｂと連通される排出チェンバー（不図示）が形成されている。このチェンバーは上面蓋（不図示）により密閉される。ケーシング１１の外周面には吸入チェンバーと連通される吸入ニップル１２ａと排出チェンバーと連結される排出ニップル１２ｂが設置されている。
【０００９】
また、小孔１４０ａと大孔１５０ａの間と大孔１４０ａと小孔１５０ｂの間にはツインバルブ１６０が介在されている。
【００１０】
本構成によると次のような限界がある。
小孔１４０ａと大孔１５０ａがケーシング１１の下面に固定されているため、ケーシング１１の位置を変更する場合バルブの機能を果たすことができなくなる。したがって、ケーシング１１が下部バルブシート１５０に一方向にのみ結合されるため、流入と吐出しのレイアウトが固定されてスペース活用、コンパクト化等の設計に大きな制約を受け得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は前述した問題を解決するために案出されたものであって、吸入と排出を転換することのできるポートでレイアウトを向上させてスペース活用、コンパクト化等の設計を具現することが容易なポンプ及び該ポンプを採択した酸素発生装置を提供するところにその目的がある。
【００１２】
本発明の他の目的は、気体分離膜モジュールで供給される空気をより一層効率的に冷却させて酸素分離効率をより高めることができる酸素発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した目的を達成するための本発明の酸素発生装置は、エアコンプレッサ；前記エアコンプレッサで供給される圧縮空気を透過させて酸素を分離する気体分離膜モジュール；前記エアコンプレッサに動力を伝達するモータを含んでなされ、前記エアコンプレッサは第１チェンバーと第２チェンバーが形成されたケーシング；前記第１チェンバーと連通される第１ポート；前記第２チェンバーと連通される第２ポート；前記第１チェンバーと連通される第１小孔と前記第２チェンバーと連通される第２大孔が穿孔設置される上部バルブシート；前記第１小孔と連通される第１大孔と前記第２大孔と連通される第２小孔が穿孔設置される下部バルブシート；前記第１小孔と前記第１大孔の間及び前記第２大孔と前記第２小孔の間にそれぞれ介在されるバルブ；前記バルブを作動させる駆動シリンダーを含んでなされ、
前記ケーシングが１８０度回転されることによって伴って前記第１チェンバーが吸入チェンバー又は排出チェンバーに転換されるようにする構成でなされる。
【００１４】
本発明の他の特徴は、第１チェンバーと第２チェンバーが形成されたケーシング；前記第１チェンバーと連通される第１ポート；前記第２チェンバーと連通される第２ポート；前記第１チェンバーと連通される第１小孔と前記第２チェンバーと連通される第２大孔が穿孔設置される上部バルブシート；前記第１小孔と連通される第１大孔と前記第２大孔と連通される第２小孔が穿孔設置される下部バルブシート；前記第１小孔と前記第１大穴の間及び前記第２大孔と前記第２小孔の間に夫々介在されて前記第１小孔と前記第２小孔を開閉させるバルブ；前記バルブを作動させる駆動シリンダーを含んでなされるが、前記ケーシングが１８０度回転されるのに伴って前記第１チェンバーが吸入チェンバー又は排出チェンバーに転換されるものである。
【００１５】
これらの構成から、吸入と排出を転換することのできるポートによってレイアウトを向上させてスペース活用、コンパクト化等の設計を具現することが容易になる。
【００１６】
前述した構成において、前記ケーシングの装着位置を案内しつつ前記第１チェンバー又は前記第２チェンバーが排出チェンバーであることを指示するように前記上部バルブシートの上面に指示突起がさらに設けられると、ポート間の機能を正確に確認することができる。
【００１７】
また、前記ケーシング上面に放熱フィンがさらに設けられると、エアコンプレッサの場合気体分離膜モジュールで供給する空気をなお一層効率的に冷却させて酸素分離効率を高めることができる。
【００１８】
さらに、前記ケーシングをダイキャスティングで製造すると、複雑な形状のチェンバーと放熱フィンを一体に簡単に成形することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の酸素発生装置によれば次のような効果がある。
１つ目に、ケーシングに第１小孔と第２大孔が形成されていないため、ケーシングを１８０度回転させることができ、これによって第１ポートと第２ポートが夫々吸入及び排出機能を行うようにし、ポートの多様な配置による設計自由度を拡張させることができる。
【００２０】
２つ目に、上部バルブシートの上面に指示突起がさらに設けられると、ケーシングのチェンバー位置を正確に装着させるだけでなくその位置に在るチェンバーが排出チェンバーであることを明確に指示して、ポートと気体分離膜モジュールとの間が誤って連結されるのを未然に防ぐことができる。
【００２１】
３つ目に、ケーシング上面に放熱フィンがさらに設けられると、エアコンプレッサの場合気体分離膜モジュールで供給する空気をより一層効率的に冷却させて酸素分離効率を高めることができる。
【００２２】
４つ目に、前記ケーシングはダイキャスティングで製造されると、チェンバーと放熱フィンが一体に成形されるため、複雑な形状を簡単に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の望ましい実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明するが、従来のものと同一な部分に対しては同一な参照符号を付与し詳細な説明は省略する。
【００２４】
図１は本発明の望ましい実施形態による酸素発生装置を図示した斜視図であって、図２は図１のエアコンプレッサを分離図示した斜視図であり、図３はケーシングを図示した分離斜視図である。
【００２５】
図１に示したように、本実施形態の酸素発生装置は大きくエアコンプレッサ１００、エアコンプレッサ１００から圧縮空気を提供される気体分離膜モジュール３００及びエアコンプレッサ１００に動力を伝達するモータ７００で構成される。
【００２６】
エアコンプレッサ１００は、図２に示したように、ケーシング１１０、ケーシング１１０の下面に配置される上部バルブシート１４０、上部バルブシート１４０の下面と結合される下部バルブシート１５０、上部バルブシート１４０と下部バルブシート間に介在されるバルブ１６０、下部バルブシート１５０に結合されてバルブ１６０を開閉させる駆動シリンダー１７０で構成されている。このエアコンプレッサ１００は、ねじ釘のような締結要素によりモータ７００のケースに取り付けられたブラケット２００に締結される。
【００２７】
ケーシング１１０の内部には、図３に示したように、下面に開口が形成される第１チェンバー１１０ａ及び第２チェンバー１１０ｂが形成されているが、そのチェンバー１１０ａ，１１０ｂ内には通過する空気を浄化させるフィルターが内蔵され、上部バルブシート１４０との接面を確実に密閉させるパッキング１１３が設けられることが望ましい。また、ケーシング１１０の外周面には、第１チェンバー１１０ａと連通される第１ポート１２０ａと、第２チェンバー１１０ｂと連通される第２ポート１２０ｂが設けられている。本実施形態では第１ポート１２０ａと第２ポート１２０ｂを９０度間隔をおいて配置するが、図４に示したように、第１ポート１２０ａ´と第２ポート１２０ｂ´を並べて置くことができる。
【００２８】
上部バルブシート１４０は四角形状の平板であって、第１チェンバー１１０ａと連通する第１小孔１４０ａと第２チェンバー１１０ｂと連通する第２大孔１４０ｂが穿孔設置されている。
【００２９】
下部バルブシート１５０も上部バルブシート１４０と同様に、シリンダー１７１と連通する第２小孔１５０ｂと第１大孔１５０ａが穿孔設置されている。ここで、上部バルブシート１４０と下部バルブシート１５０が結合されるとき、第１小孔１４０ａは第１大孔１５０ａと、第２大孔１４０ｂは第２小孔１５０ｂと対応するように配置されなくてはならない。この配置の正確度を高めるために、前記バルブシート１４０には幅の異なる係止溝１４５ａ，１４５ｂが、下部バルブシート１５０には幅の異なる係止突起１５５ａ、１５５ｂが設けられている。従って、幅の異なる係止突起と係止溝の結合を防止することができるため、小孔と大孔間の位置決定を確実に行うことができるようになる。
【００３０】
バルブ１６０は取扱いが簡便なツインバルブで製作されるが、第１バルブ片１６０ａは第１小孔１４０ａと第１大孔１５０ａの間、第２バルブ片１６０ｂは第２大孔１４０ｂと第２小孔１５０ｂの間にそれぞれ介在される。バルブ片１６０ａ、１６０ｂの大きさは、小孔は完全に覆う程度に、大孔は完全には覆わない程度に構成される。
【００３１】
駆動シリンダー１７０は、下部バルブシート１５０の下面に結合されるシリンダー１７１、シリンダー１７１に搭載されたピストン１７３、モータ軸７１０の回転動力をピストン１７３に伝達する動力伝達部材で構成される。動力伝達部材は、モータ軸７１０に結合されたディスク１７７、ピストン１７０を昇降させる昇降部１７６及び昇降部とディスク１７７を連結する偏芯軸１７９で構成されている。偏芯軸１７９は昇降部１７６のベアリングに圧入設置される。従って、モータ軸と偏芯軸間の距離の４倍がピストンの１行程となることになる。
【００３２】
このように構成されたエアコンプレッサ１００において、ケーシング１１０にはバルブ機能を行うバルブシート部分がないため、ケーシング１１０を１８０度回転させてもポンプとしての機能をきちんと行うため、ポート１２０ａ，１２０ｂの機能、即ち吸入又は排出として転換が可能となる。従って、気体分離膜モジュール３００の配置設計がより柔軟になる。
【００３３】
このように、ケーシング１１０を１８０度回転させるのに伴って、第１ポート１２０ａ又は第２ポート１２０ｂの吸入／排出の転換が可能であるため、ポート１２０ａ、１２０ｂの外部識別をより簡便にしつつチェンバー１１０ａ，１１０ｂが小孔１４０ａと大孔１４０ｂに配置されるように、上部バルブシート１４０の上面に指示突起１３０が設けられることが望ましい。即ち、指示突起１３０は大孔１４０ｂが形成された部分に形成されて、ケーシング１１０が装着される位置を正確に案内しつつ、該位置に配置されるポートが排出ポートであることを指示するので、連結ホースの連結時のミスを未然に防ぐことができる。
【００３４】
他方で、ケーシング１１０の上面には多数の防熱フィン１１５が設けられている。従って、ケーシング１１０を通過する圧縮空気をより効果的に冷却させることができるため、気体分離膜モジュール３００における酸素分離効率を高めることができるようになる。この放熱フィン１１５はダイキャスティングによりケーシング１１０と一体に成形されることが望ましい。
【００３５】
前述した構成において、図１に示したように、同一のモータ７００により作動される真空エアポンプ５００がさらに設けられることが望ましい。従って、該真空エアポンプ５００は気体分離膜モジュール３００を減圧させて、透過速度の速い酸素の抽出効率を高めることになる。真空エアポンプ５００の構造は放熱フィンを除外したエアコンプレッサ１００と同一であるが、その機能は反対である。真空エアポンプの符号は５００の数字で、エアコンプレッサは１００の数字でそれぞれ対応して表示されている。
【００３６】
次に、本実施形態の動作について説明する。
エアコンプレッサ１００に動力が伝達されてピストン１７３が下降すると、第１バルブ片１６０ａは第１小孔１４０ａを開放させ、第２バルブ片１６０ｂは第２小孔１５０ｂを閉鎖させて、第１ポート１２０ａ、第１チェンバー１１０ａ、第１小孔１４０ａ及び第１大孔１５０ａは吸入ラインを形成する。反対に、ピストン１７３が上昇すると、第１バルブ片１６０ａは第１小孔１４０ａを閉鎖させ、第２バルブ片１６０ｂは第２小孔１５０ｂを開放させて、第２小孔１５０ｂ、第１大孔１４０ｂ、第２チェンバー１１０ｂ及び第２ポート１２０ｂは排出ラインを形成することになる。
【００３７】
ケーシング１１０を１８０度回転させた場合、ピストン１７３が下降すると、第１バルブ片１６０ａは第１小孔１４０ａを開放させ、第２バルブ片１６０ｂは第２小孔１５０ｂを閉鎖させて、第２ポート１２０ｂ、第２チェンバー１１０ｂ、第１小孔１４０ａ及び第１大孔１５０ａが吸入ラインとして構成されることになる。
【００３８】
このようなポートは、ケーシング１１０の上面から見る時、１８０度間隔で配置されなければ、第１ポートと第２ポート夫々は自由度を有することになる。
【００３９】
本発明に係るポンプと該ポンプを採択した酸素発生装置は、前述した実施形態に限定されず、本発明の技術思想が許容する範囲内で多様に変形して実施することができる。例えば、前述したエアコンプレッサ又は真空エアポンプは酸素発生装置に限定されるものではないことは当業者であれば自明であると言える。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の望ましい実施形態に係る酸素発生装置を示した斜視図である。
【図２】図１のエアコンプレッサを分離図示した斜視図である。
【図３】ケーシングを示した分離斜視図である。
【図４】本発明の望ましい他の実施形態に係るエアコンプレッサを示した斜視図である。
【図５】本出願人が先出願したエアコンプレッサを分離図示した斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００：エアコンプレッサ
１００、１１０´：ケーシング
１１０ａ、１１０ｂ：チェンバー
１１５：放熱フィン
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ａ´、１２０ｂ´：ポート
１３０：指示突起
１４０：上部バルブシート
１４０ａ、１５０ｂ：小孔
１４０ｂ：１５０ａ：大孔
１５０：下部バルブシート
１６０：バルブ
１７０：駆動シリンダー
２００：ブラケット
３００：気体分離膜モジュール
５００：真空エアポンプ
７００：モジュール
【図１】
2004225697.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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