KR20200059541A

KR20200059541A - 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스

Info

Publication number: KR20200059541A
Application number: KR1020180144401A
Authority: KR
Inventors: 신현호; 정춘희
Original assignee: 신현호; 정춘희
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2020-05-29
Anticipated expiration: 2038-11-21
Also published as: KR102245961B1

Abstract

본 발명에 따른 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스는, 벽체로 둘러싸인 밀폐 공간을 형성하고, 상기 밀폐 공간을 출입하기 위하여 벽체에 설치된 도어를 구비한 박스구조물; 및 상기 박스구조물에 설치되고 밀폐 공간 안으로 산소를 공급하기 위하여 다이어프램 공기펌프로부터 공급된 공기를 기체분리형 멤브레인필터에 통과시켜 산소를 발생시키는 산소발생모듈과, 상기 산소발생모듈에서 발생된 산소를 밀폐 공간 안으로 불어넣는 산소공급모듈을 구비한 산소공급장치를 포함하되, 상기 산소발생모듈은 상기 다이어프램 공기펌프와 상기 기체분리평 멤브레인필터을 연결하는 공기 공급라인에 설치되고 상기 다이어프램 공기펌프로부터 공급된 공기를 저장하는 압축공기 탱크, 상기 압축공기 탱크의 입구 및 출구에 설치된 공기 조절밸브, 상기 기체분리형 멤브레인필터와 상기 박스구조물을 연결하는 산소 공급라인에 설치되고 상기 기체분리형 멤브레인필터로부터 분리된 산소를 저장하는 산소 저장탱크, 상기 산소 저장탱크의 입구 및 출구에 설치된 산소 조절밸브 및 솔레노이드 밸브를 포함하고, 상기 산소공급모듈은 상기 박스구조물의 외측에 설치된 팬모터, 상기 팬모터에 의해 구동되는 송풍팬, 상기 팬모터의 회전력을 상기 송풍팬에 전달하는 동력전달 어셈블리, 상기 팬모터 주위를 밀폐시키는 덮개부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스{Close Type Booth Having High Purity Oxygen Supply Function}

본 발명은 산소공급장치를 이용하여 발생시킨 산소를 박스구조물의 밀폐 공간으로 공급하는 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스에 관한 것이다.

근래들어 젊은 세대를 중심으로 개인화된 성향이 더욱 짙어지고 혼자 즐기는 문화가 빠르게 확대되고 있다. 이런 추세에 따라 적은 크기의 밀폐 공간이 제공된 밀폐 부스가 개발되어 있다. 예를들면 독서실이나 가정집에서 독립된 개인 공간의 확보가 용이한 학습용 부스, 코인 노래방에서 적은 인원이 노래를 부르며 놀기에 적합한 공간을 제공하는 노래방용 부스, 도서관이나 스터디 까페에서 학습과 모임을 위하여 소음을 차단할 수 있도록 주변 환경과 격리된 소형 부스 등이다.

한국등록특허 제10-1287637호에는 다양한 학습을 집중하여 공부할 수 있는 공부방과 같은 학습용 부스가 개시되어 있다. 상기 특허문헌에는 학습용 부스와 별도로 산소발생기를 설치하고 휀으로 밀폐 공간 안으로 불어넣는 기술을 개시하고 있다. 이런 학습용 부스는 정숙한 환경이 요구되므로 별도로 산소발생기를 설치하기 위해서는 실외측 배치된 공기펌프와 연결된 산소 공급라인이 길게 연장해야 하는 설치 작업이 어렵고 경제적 비용 부담이 따르게 된다.

산소발생기는 여러 곳에서 다양한 용도로 사용되고 있다. 가장 흔하게는, 사무실이나 일반 가정의 밀폐된 공간에 산소를 공급함으로써 일상 생활에서 쌓인 피로의 회복 및 세포의 활성화를 돕기 위한 것이 있고, 병원의 수술실이나 구급차 등에서는 환자에게 산소를 공급하기 위한 의료용 산소발생기가 사용되고 있다. 또한 밀폐된 자동차 내에 산소를 공급하기 위한 자동차용 산소발생기가, 잠수부의 공기탱크충전용 산소발생기, 및 폐수처리장이나 양식장 등에서 사용하기 위한 산소발생기를 비롯하여 여러 종류의 산소발생기가 사용되고 있다.

산소발생방법에 대해 살펴보면, 물을 전기분해하는 방식과, 화학반응에 의한 방식, 흡착제를 이용한 방식 등이 있다. 이중 전기분해방식은 산소와 동시에 수소가 발생되어 사용상 위험성이 따르고, 산소의 발생량이 작아 실생활에 적용하기 어려운 문제점이 있다. 또, 화학물질을 이용하는 방식은 화학물질을 수시로 교체해주어야 하며, 산소와 함께 생성되는 다른 물질로 인한 인체의 안전성 문제가 있다.

상기 흡착제를 이용한 방식은 산소의 농도가 90~92%로서, 주로 의료용이나 노인용 등의 1인용으로 이용되고 있으며, 고순도의 산소가 발생되어 잘못 사용시 산소 중독증에 걸려 오히려 건강을 해칠 우려가 있어 장기간 사용하기 어려운 문제점이 있다. 또한 흡착제를 이용한 방식은 흡탈착시 소음이 심하며, 완벽한 필터링이 되지 않으면 흡착제의 미세한 분말가루에 의해 건강을 해칠 우려가 있어 자주 필터를 교체하고, 일정기간이 경과된 흡착제는 교체하여야 하는 등의 불편함 때문에 소형 구조물이나 가정에서 사용하는 산소발생장치로는 적당하지 않은 것으로 알려져 있다.

산소를 발생하는 다른 방법의 예로서 기체분리용 멤브레인필터를 이용하는 방식이 적용된 한국등록특허 제10-1140201호에는 냉동고의 내부에 저장되어 있는 압축공기를 중공사막으로 이루어진 기체분리용 멤브레인필터를 통하여 투과시켜 투과속도가 빠른 수분이나 산소는 신속하게 투과되고 투과속도가 느린 질소는 냉동고의 내부에 그대로 남아있게 하는 기술이 개시되어 있다.

상기 특허문헌을 포함한 종래기술에서는 상기 기체분리용 멤브레인필터를 이용하여 생성한 산소를 소형 구조물인 밀폐형 부스 내부로 공급하는 기술에 대해서는 개시된 바가 없다.

한편 정숙한 환경이 요구되는 학습용 부스에 적용시 저소음에 적합함은 물론 산소공급장치의 설치 작업으로 인한 경제적 비용 부담을 해결할 수 있어야 한다. 또한 산소공급장치를 작동시 비교적 짧은 시간에 밀폐된 공간에 충분한 산소가 빠르게 확산 가능한 우수한 반응성이 충족되어야 한다.

한국등록특허 제10-1287637호(명칭 : "조립 가능한 학습용 부스", 2013. 07. 12 등록) 한국등록특허 제10-1140201호(명칭 : "기체분리용 멤브레인필터가 내장된 냉동고용 기압조정장치", 2012.04.19 등록)

없음

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밀폐 공간이 형성된 박스구조물 일측에 설치된 산소공급장치를 이용하여 밀폐 공간 안으로 산소를 공급함으로써 쾌적한 환경을 조성할 수 있는 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 소음 저감형 다이어프램 공기펌프와 기체분리막을 적용하는 것에 의해 소음 발생을 억제하고 산소 공급라인이 짧으며 설치 작업이 간단하여 박스구조물에 쉽게 장착할 수 있는 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 산소공급모듈의 송풍팬을 구동하기 위한 동력전달 어셈블리에 실링구조를 적용하여 저소음화를 도모하고 밀폐 공간 안으로 빠르게 산소를 확산시킬 수 있는 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스는, 벽체로 둘러싸인 밀폐 공간을 형성하고, 상기 밀폐 공간을 출입하기 위하여 벽체에 설치된 도어를 구비한 박스구조물; 및 상기 박스구조물에 설치되고 밀폐 공간 안으로 산소를 공급하기 위하여 다이어프램 공기펌프로부터 공급된 공기를 기체분리형 멤브레인필터에 통과시켜 산소를 발생시키는 산소발생모듈과, 상기 산소발생모듈에서 발생된 산소를 밀폐 공간 안으로 불어넣는 산소공급모듈을 구비한 산소공급장치를 포함하되, 상기 산소발생모듈은 상기 다이어프램 공기펌프와 상기 기체분리평 멤브레인필터을 연결하는 공기 공급라인에 설치되고 상기 다이어프램 공기펌프로부터 공급된 공기를 저장하는 압축공기 탱크, 상기 압축공기 탱크의 입구 및 출구에 설치된 공기 조절밸브, 상기 기체분리형 멤브레인필터와 상기 박스구조물을 연결하는 산소 공급라인에 설치되고 상기 기체분리형 멤브레인필터로부터 분리된 산소를 저장하는 산소 저장탱크, 상기 산소 저장탱크의 입구 및 출구에 설치된 산소 조절밸브 및 솔레노이드 밸브를 포함하고, 상기 산소공급모듈은 상기 박스구조물의 외측에 설치된 팬모터, 상기 팬모터에 의해 구동되는 송풍팬, 상기 팬모터의 회전력을 상기 송풍팬에 전달하는 동력전달 어셈블리, 상기 팬모터 주위를 밀폐시키는 덮개부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 다이어프램 공기펌프는 공기를 저장하는 공기챔버가 형성된 펌프하우징, 상기 펌프하우징에 설치된 다이어프램, 상기 다이어프램을 진동시켜 상기 공기챔버의 용적을 수축 또는 확장시킴으로써 공기를 흡입 또는 배출시키는 커넥팅로드, 상기 커넥팅로드를 구동시키는 전기모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 산소발생모듈은, 상기 산소 저장탱크의 잔류기체를 배기하는 배기모드, 상기 압축공기 탱크에 압축 공기를 저장하는 저장모드, 상기 기체분리형 멤브레인필터에 의해 분리된 산소를 상기 산소 저장탱크에 수집하는 수집모드, 및 상기 산소 저장탱크에 수집된 산소를 상기 산소공급모듈로 공급하는 공급모드를 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 덮개부재는 상기 박스구조물 상면에 설치된 베이스판, 측벽을 형성하기 위하여 상기 베이스판에 결합되는 하부판 및 상부판, 상기 상부판에 결합되어 천정을 형성하는 천정판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 산소공급모듈은 상기 팬모터를 이격 설치시키고 상기 팬모터의 모터축이 끼워지는 끼움공이 형성된 안착대, 상기 안착대 하면과 상기 베이스판 상면 사이에 체결된 복수의 지지기둥을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 동력전달 어셈블리는 원반 형상의 상단 중심에 중공부를 형성한 브라켓, 상기 브라켓의 중공부에 삽입된 구동축, 상기 팬모터의 모터축과 상기 구동축을 연결하는 커플링, 상기 구동축에 끼워진 상기 송풍팬을 고정시키는 고정볼트, 상기 커플링과 상기 브라켓 상단 사이에 개재된 상부 지지구, 상기 송풍팬과 상기 브라켓 하단 사이에 개재된 하부 지지구, 상기 구동축에 삽입되고 상기 상부 지지구와 상기 하부 지지구 사이에 일정 간격을 두고 설치된 상부 베어링 및 하부 베어링, 상기 상부 베어링과 상기 하부 베어링 사이에 개재된 와셔를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 따르면 소형 크기의 모듈화된 산소공급장치를 적용하는 것에 의해 박스구조물에 설치 작업이 용이하고 경제적 비용이 절감된다.

또한 본 발명은 소음 저감형 다이어프램 공기펌프과 기체분리막을 이용하여 산소를 발생시키므로 정숙한 환경을 조성할 수 있고 외부 소음을 차단하기 위해 박스구조물에 별도의 방음 설비를 갖추어야 하는 제약을 덜 수 있다.

또한 본 발명은 대기 중의 공기로부터 획득한 산소를 밀폐 공간으로 공급하는 과정에서 공기공급 라인의 압축공기 탱크와 산소 공급라인의 산소 저장탱크를 경유하여 일정 범위 내의 균일한 압력을 형성하므로 안정적으로 산소 공급 기능을 수행할 수 있다.

또한 본 발명은 산소공급장치의 송풍팬을 이용하여 박스구조물의 밀폐 공간으로 산소를 신속하게 확산시킬 수 있다.

또한 본 발명은 산소공급장치의 동력전달 어셈블리에 실링구조를 적용하는 것에 의해 밀폐 공간으로 공급할 산소의 외부 유출을 방지하고 모터 구동음으로 인한 소음 원인을 차단하여 저소음화를 도모할 수 있다.

또한 본 발명은 학습용 부스, 코인 노래방, 스터디 까페 등 적은 인원을 수용하고 독립된 밀폐 공간을 필요로 하는 장소에 폭넓게 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스의 외관을 나타내는 사시도.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 산소발생모듈의 블록도.
도 2b는 도 2a의 산소발생보듈의 각 밸브의 타이밍차트.
도 3은 도 2의 다이어프램 공기펌프의 작동 원리를 나타내는 개념도.
도 4 (a) 내지 (d)는 도 3의 다이어프램 공기펌프의 작동을 세부적으로 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 산소공급모듈의 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 산소공급모듈의 분해 사시도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스의 외관을 나타내는 사시도이고, 도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 산소발생모듈의 블록도이다.

도시된 바와 같이, 실시예에 따른 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스(100)는 벽체로 둘러싸인 밀폐 공간(203)이 형성된 박스구조물(200), 및 상기 박스구조물(200) 상부에 설치되고 밀폐 공간(203) 안으로 산소를 공급하는 산소공급장치(300)를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 박스구조물(200)은 판상의 측면 벽체(201)에 의해 사방 측면이 막히고 판상의 상,하면판(202)(204)에 의해 바닥과 천정이 막힌 밀폐 공간(203)을 형성한다.

상기 박스구조물(200)은 측면 벽체(201)에 회동가능하게 설치되고 밀폐 공간으로 출입하기 위한 도어(210)를 구비한다. 이 밀폐 공간에는 용도에 맞는 기기와 부속물이 갖추어져 있다. 일 예로서, 학습용 부스로 사용하는 경우 책상과 의자 및 조명 램프 등이 구비되며, 노래방 부스로 사용시 마이크, 노래방 반주기, 에어컨 등이 설비되어 있을 수 있다.

상기 박스구조물(200)의 상면 벽체(202)에는 소형 크기의 모듈화된 산소공급장치(300)가 일체로 설치된다.

상기 산소공급장치(300)는 산소공급라인(340)에 의해 서로 연결된 산소발생모듈(310)과 산소공급모듈(350)로 크게 구분할 수 있다.

상기 산소발생모듈(310)은 내부의 구성 부품을 수납하여 보호하는 박스 형상의 케이싱(311)을 구비한다. 케이싱(311) 일측에는 복수의 산소공급라인(340)이 관통 설치되고, 타측에는 공기흡입라인(341), 드레인수 배출라인(342), 및 질소배출라인(343)이 관통 설치된다. 케이싱(311) 내부에는 다수의 전장품이 내장되는데, 도 2a에 따라 자세히 설명한다.

도 2a를 참고하면, 상기 산소발생모듈(310)은 대기 중의 공기를 흡입 및 압축하는 다이어프램 공기펌프(312), 압축 공기를 흡입하여 산소와 질소로 분리하는 기체분리형 멤브레인필터(320)을 포함하여 구성할 수 있다.

상기 다이어프램 공기펌프(312)는 공기흡입라인(341)을 통하여 대기중의 공기를 흡입 및 토출하여 압축공기 공급라인(344)에 설치된 상기 기체분리형 멤브레인필터(320)에 공급한다.

상기 다이어프램 공기펌프(312)는 소형 크기로 제작되어 콤팩트하며 소음이 적은 전기모터 구동형 진공펌프로서, 도 3을 참고하여 작동 원리를 설명한다.

상기 다이어프램 공기펌프(312)는 내부에 공기를 저장하는 공기챔버(314a)와 작동 공간(314b)이 형성된 펌프 하우징(313), 상기 펌프 하우징(313)에 설치되어 공기챔버(314a)와 작동 공간(314b)를 구획하는 얇은 다이어프램(317), 상기 얇은 다이어프램(117)에 일측이 결합되고 전기모터(315)에 의해 구동되는 커넥팅로드(316)를 포함한다.

상기 커넥팅로드(316)가 상기 전기모터(315)에 의해 왕복 운동함에 따라 공기챔버(314a)의 용적이 수축 또는 확장되어 공기흡입라인(341)으로부터 공기를 흡입하고 배출하는 공기 압축 동작이 반복적으로 수행하게 된다. 이러한 공기압축 동작은 도 4 (a) 내지 (d)에 도시되어 있다.

도 4 (a)는 흡기공정 중간 단계로 커넥팅로드(316)가 후퇴 이동함에 따라 흡기밸브(313a)에 의해 닫혀있던 흡입구(313c)가 열려 공기가 공기챔버(314a) 안으로 흡입되며, 이때 배기구(313d)는 배기밸브(313b)에 의해 닫혀 있다. 도 4 (b)는 흡기공정 최종 단계로 커넥팅로드(316)가 하사점에 위치하여 흡입구(313c)는 완전히 열려 공기챔버(314a)의 용적이 최대로 확장된다. 이후 커넥팅로드(316)가 전진 이동을 하기 시작하면서 배기 공정으로 전환된다. 도 4 (c)는 배기공정 중간 단계로 배기밸브(313b)에 의해 닫혀있던 배기구(313d)가 열려 공기가 빠져나가 공기챔버(314a)의 용적이 줄어들며, 이때 흡입구(313c)는 흡기밸브(313a)에 의해 닫혀 있다. 도 4 (d)는 배기공정 최종 단계로 커넥팅로드(316)가 상사점에 위치하여 배기구(313d)는 완전히 열려 공기챔버(314a)의 용적이 최소로 수축된다. 이후 상기와 같은 도 4 (a) 내지 도 4 (d)의 과정을 반복하여 압축 공기가 배출되는 것이다.

다시 도 2a를 참고하여, 상기 압축공기 공급라인(344)의 중도에는 압축공기를 저장하는 압축공기 탱크(330)가 연결 설치되며, 상기 압축공기 탱크(330)는 압축공기를 상기 기체분리형 멤브레인필터(320)의 유입구(321)에 공급한다. 상기 압축공기 탱크(330)의 입,출구에는 도시하지 않은 제어패널의 제어에 따라 작동되는 전자제어밸브(331)(332)가 연결 설치된다.

상기 다이어프램 공기펌프(312)의 작동과 연계하여 상기 전자제어밸브(331)(332)의 개폐 동작을 제어함으로써 상기 압축공기 탱크(330)에 적정 압력의 압축공기를 저장할 수 있고, 일정 범위 내의 균일한 압력으로 공기를 기체분리형 멤브레인필터(320)에 공급할 수 있게 된다.

상기 다이어프램 공기펌프(312)와 상기 기체분리형 멤브레인필터(320) 사이에는 공기중에 포함된 이물질을 걸러주는 공기필터(318)와, 습한 공기를 건조한 공기로 바꾸어 공기중에 포함된 수분을 제거하고 드레인수 배출라인(342)을 통하여 드레인수를 외부로 배출시키는 공기 드라이어(319)가 연결될 수 있다.

상기 기체분리형 멤브레인필터(320)는 중공의 튜브형태로 이루어져 케이스에 유입구(321)와 배출구(323)를 연통하도록 내장 설치되며, 공기 중의 산소를 질소에 비해 상대적으로 빠른 속도로 둘레부로 투과시켜 산소 배기구(322)로 배출시키는 다수개의 중공사막모듈(hollow fiber membrane module)이 구비된다. 상기 유입구(321)와 배출구(323)에 인접된 내부 공간부에는 각각의 중공사막이 끼워지는 다수개의 결합공을 구비한 원판형 기밀부재(323)(324)가 설치된다. 각각의 중공사막은 유입구(321)로 공급된 공기 중의 산소를 용해 및 확산의 원리에 의해 질소에 비해 빠른 속도로 둘레부로 투과시켜 산소농도가 대략 40%인 공기를 산소 배기구(322)로 공급해주며, 상대적으로 질소의 농도가 높아진 잔류 공기는 배출구(323)를 통해 외부로 배출시키게 된다.

산소 배기구(322)에 산소공급라인(340)이 연결된다. 산소 배기구(322)의 출구에는 도시하지 않은 제어패널의 제어에 따라 작동되는 전자제어밸브(326)가 연결 설치된다.

산소공급라인(340)의 중도에는 상기 기체분리형 멤브레인필터(320)의 산소 배기구(322)로부터 공급되는 산소를 저장하는 산소 저장탱크(327)가 연결 설치된다. 산소공급라인(340)은 분기되어 산소공급모듈(350)에 연결된다. 분기된 복수의 산소공급라인(340) 각각에 도시하지 않은 제어패널의 제어에 따라 작동되는 전자제어밸브의 일종으로서 솔레노이드 밸브(328)가 연결 설치된다. 복수의 솔레노이드 밸브(328)에 대해 개폐 작동을 제어함으로써 산소공급모듈(350)을 경유하여 박스구조물(200)의 밀폐 공간(203)으로 공급되는 산소 농도를 적절히 제어할 수 있다.

상기 배출구(323)에 연결된 질소배출라인(343) 중도에는 소음기(334)가 설치될 수 있다. 일측이 상기 질소배출라인(343)에서 분기되고 타측이 다이어프램 공기펌프(312)의 출구에 연결된 공기배기라인(346)의 중도에는 도시하지 않은 제어패널의 제어에 따라 작동되는 전자제어밸브(333)가 연결 설치된다.

상기 공기흡입라인(341)에서 분기된 공기분기라인(345)은 산소 저장탱크(327)에 연결된다. 상기 공기흡입라인(341) 및 공기분기라인(345) 각각에 전자제어밸브(341a)(341b)이 연결 설치된다. 상기 전자제어밸브(341a)(341b)은 도시하지 않은 제어패널의 제어에 따라 작동한다.

상기 산소발생모듈(310)에 의한 산소 공급 기능을 수행하기 위한 각각의 동작모드를 도 2b에 따라 설명한다.

<배기모드>는 복수의 밸브(341a)(331)(332)(326)(328)에 대해 닫힘 상태로 하고 공기분기라인(345)의 전자제어밸브(341b)와 공기배기라인(346)의 전자제어밸브(333)를 열림 상태를 유지하고 동시에 다이어프램 공기펌프(312)를 작동시키면 산소 저장탱크(327)에 잔류 기체는 공기배기라인(346)을 경유하여 외부로 배출된다. 이에 따라 산소 저장탱크(327) 내부는 0.5 bar 진공 상태로 형성하게 된다. 이배기모드는 밀폐 공간(203)으로 공급할 산소의 순도를 높이기 위함이다.

<저장모드>는 복수의 밸브(341b)(332)(333)(326)(328)에 대해 닫힘 상태로 하고 공기흡입라인(341)의 전자제어밸브(341a)와 압축공기 공급라인(344)의 전자제어밸브(331)를 열림 상태를 유지하고 동시에 다이어프램 공기펌프(312)를 작동시키면 압축 공기는 공기필터(318)와 공기드라이어(319)를 경유하여 압축공기 탱크(330)에 저장된다. 이러한 압축모드는 압축공기 탱크(330) 내부가 일정 압력 예를 들어 2 bar에 도달할 때까지 지속하게 된다.

<수집모드>는 복수의 밸브(341a)(341b)(331)(333)(328)에 대해 닫힘 상태로 하고 압축공기 공급라인(344)의 전자제어밸브(332)와 산소공급라인(340)의 전자제어밸브(326)를 열림 상태를 유지하고 동시에 다이어프램 공기펌프(312)를 작동시키면 압축공기 탱크(330)에 저장된 압축공기가 기체분리형 멤브레인필터(320)에 공급되고, 분리된 산소가 산소 배기구(322)에 연결된 산소공급라인(340)을 경유하여 산소 저장탱크(327)에 저장되며, 분리된 질소는 질소배출라인(343)의 소음기(334)를 거쳐 외부로 배출된다.

<공급모드>는 복수의 밸브(341a)(341b)(331)(332)(333)(326)에 대해 닫힘 상태로 하고 산소공급라인(340)의 전자제어밸브(328)를 열림 상태를 유지하면 산소 저장탱크(327)에 저장된 산소가 산소공급라인(340)을 경유하여 후술하는 격리챔버(371) 안으로 유입된다. 이어 송풍팬(370)에 의해 격리챔버(370) 안으로 유입된 산소가 밀폐 공간(203) 안으로 빠르게 확산된다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 상기 산소공급모듈(350)은 박스구조물(200)의 외측에 설치된 팬모터(360), 상기 팬모터(360)에 의해 구동되는 송풍팬(370), 상기 팬모터(360)의 회전력을 상기 송풍팬(370)에 전달하는 동력전달 어셈블리(380), 상기 팬모터(360) 주위를 밀폐시키는 덮개부재(390)를 포함한다.

상기 덮개부재(390)는 팬모터(360) 주위를 감싸 밀폐 공간을 형성한다. 상기 덮개부재(390)는 박스구조물(200) 상면에 설치된 베이스판(391), 측벽을 형성하는 하부판(393) 및 상부판(394), 상부판(394)에 결합되어 천정을 형성하는 천정판(395)을 포함한다.

상기 박스구조물(200)의 상면판(202) 내측에 밀폐 공간(203)으로부터 상기 송풍팬(370)을 격리시키는 격리챔버(371)가 형성된다. 복수의 분기된 산소공급라인(340)의 일단은 하부판(393)의 측면을 관통하여 격리챔버(371)와 연통하도록 연장 설치된다.

격리챔버(371)는 박스구조물(200)에 형성된 밀폐 공간(203)의 상부 중심에 위치하고, 산소공급라인(340)을 통하여 격리챔버(371) 안으로 공급된 산소가 송풍팬(370)에 의해 강제로 밀폐 공간(203)으로 유입되도록 챔버 측면 및 바닥면에 다수의 관통공(372)이 형성된다.

격리챔버(371) 상면에는 수직 방향으로 뚫린 결합공(371a)이 형성되고, 이 결합공(371a)에는 팬모터(360)의 회전력을 송풍팬(370)으로 전달하기 위한 동력전달 어셈블리(380)가 고정 결합된다.

상기 동력전달 어셈블리(380)는 커플링(381), 구동축(382), 상부 지지구(383), 상부 베어링(384), 브라켓(385), 하부 베어링(386), 와셔(387), 하부 지지구(388), 고정볼트(389)를 포함한다.

상기 커플링(381)은 모터축(361)의 일측과 구동축(382)을 상호 고정 결합하는 축 이음부재이다. 구동축(382)의 타측에는 송풍팬(370)이 끼워지고 단부에 고정볼트(389)를 체결함으로써 송풍팬(370)을 구속시키게 된다.

상기 구동축(382)은 브라켓(385)의 중공부에 삽입 설치된다. 상기 커플링(381)과 브라켓(385) 상단 사이에 상부 지지구(383)가 개재되며, 송풍팬(370)과 브라켓(385) 하단 사이에 하부 지지구(388)가 개재된다. 상기 브라켓(385)은 원반 형상의 상단 중심에 중공부를 형성하고 하부를 향하여 연장 형성된 원통 형상의 몸체가 결합공(371a)과 베이스판(391)의 결합공(392)에 끼워진다.

상기 상부 지지구(383)와 하부 지지구(388)는 구동축(382)이 삽입된 브라켓(385)의 상단과 하단을 막음 처리하는 역할을 한다. 상기 상부 지지구(383)와 하부 지지구(388) 사이에는 구동축(382)에 삽입된 상부 베어링(384)과 하부 베어링(386)이 일정 간격을 두고 설치된다. 하부 베어링(386)과 하부 지지구(388) 사이에는 와셔(387)가 개재된다.

상기 상부 지지구(383)에 의해 상부 베어링(384)의 이탈이 방지되고, 하부 지지구(388)에 의해 하부 베어링(386)의 이탈이 방지된다. 구동축(382)이 각각 삽입되는 상부 베어링(384)과 하부 베어링(386)은 브라켓(385)의 중공부에 매립되어 있는데, 상부 베어링(384) 외측에 요입 형성된 요홈에 립씰과 오링을 설치하여 기밀 유지를 강화시킨다. 이는 격리챔버(371) 안으로 유입된 산소가 밀폐 공간(203) 밖으로 빠져나가는 산소의 유출 현상을 방지함과 아울러 모터 구동음으로 인한 소음 원인을 차단하여 저소음화를 도모하기 위함이다.

상기 상부 베어링(384) 및 하부 베어링(386)은 마모를 저감하기 위하여 테프론 코팅 처리하여 사용할 수 있다.

상기 동력전달 어셈블리(380)에서의 기밀 유지가 확보된 상태에서 산소발생모듈(310)에서 발생된 산소는 격리챔버(371)로 유입되고 송풍팬(370)에 의해 강제로 밀폐 공간(203) 안으로 안정적으로 공급되게 된다.

상기 팬모터(360)는 격리챔버(371) 상면에서 일정 거리 이결되도록 모터 지지부(400)의 안착대(410)에 고정 설치된다. 안착대(410)는 평판 형상이고 중심에 끼움공(420)이 형성되어 있다. 끼움공(420)에 팬모터(360)의 모터축(361)이 하부를 향하여 노출되게 설치된다. 안착대(410) 하면에는 복수의 지지기둥(430)이 연결되고, 복수의 지지기둥(430)은 베이스판(391)의 상면에 체결된다.

상기 팬모터(360)에 전원을 공급하는 전원 케이블(440)은 천정판(395)에 결합된다. 전원케이블(440)의 연결단자(441)와 접속단자(443)는 케이블 고정구(442)의 일측과 타측에 전기적으로 연결되고, 케이블 고정구(442)가 천정판(395)에 결합된다.

이상의 설명과 같이 본 발명은 모듈화된 산소공급장치를 적용하는 것에 의해 박스구조물에 설치 작업이 용이하고 경제적 비용이 절감되며, 소음 저감형 다이어프램 공기펌프과 기체분리막을 이용하여 산소를 발생시키므로 정숙한 환경을 조성할 수 있다.

또한 본 발명은 산소공급장치의 송풍팬을 이용하여 박스구조물의 밀폐 공간으로 산소를 신속하게 확산시키고, 산소공급장치의 동력전달 어셈블리에 실링구조를 적용하는 것에 의해 밀폐 공간으로 공급할 산소의 외부 유출을 방지하며 모터 구동음으로 인한 소음 원인을 차단하여 저소음화를 도모할 수 있다.

또한 본 발명은 산소 공급 기능을 구비된 박스구조물에 저소음을 충족시키기 위한 별도의 방음 설비 또는 흡음 설비가 추가 설치하지 않아도 되며, 학습용 부스, 코인 노래방, 스터디 까페 등 적은 인원을 수용하고 독립된 밀폐 공간을 필요로 하는 장소에 폭넓게 활용될 수 있다.

본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 아래 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용하여 통상의 기술자에 의한 다양한 변형 및 개량도 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100 : 밀폐형 부스
200 : 박스구조물
300 : 산소공급장치
310 : 산소발생모듈
350 : 산소공급모듈

Claims

벽체로 둘러싸인 밀폐 공간을 형성하고, 상기 밀폐 공간을 출입하기 위하여 벽체에 설치된 도어를 구비한 박스구조물; 및
상기 박스구조물에 설치되고 밀폐 공간 안으로 산소를 공급하기 위하여 다이어프램 공기펌프로부터 공급된 공기를 기체분리형 멤브레인필터에 통과시켜 산소를 발생시키는 산소발생모듈과, 상기 산소발생모듈에서 발생된 산소를 밀폐 공간 안으로 불어넣는 산소공급모듈을 구비한 산소공급장치를 포함하되,
상기 산소발생모듈은 상기 다이어프램 공기펌프와 상기 기체분리평 멤브레인필터을 연결하는 공기 공급라인에 설치되고 상기 다이어프램 공기펌프로부터 공급된 공기를 저장하는 압축공기 탱크, 상기 압축공기 탱크의 입구 및 출구에 설치된 공기 조절밸브, 상기 기체분리형 멤브레인필터와 상기 박스구조물을 연결하는 산소 공급라인에 설치되고 상기 기체분리형 멤브레인필터로부터 분리된 산소를 저장하는 산소 저장탱크, 상기 산소 저장탱크의 입구 및 출구에 설치된 산소 조절밸브 및 솔레노이드 밸브를 포함하고,
상기 산소공급모듈은 상기 박스구조물의 외측에 설치된 팬모터, 상기 팬모터에 의해 구동되는 송풍팬, 상기 팬모터의 회전력을 상기 송풍팬에 전달하는 동력전달 어셈블리, 상기 팬모터 주위를 밀폐시키는 덮개부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스.
제1항에 있어서,
상기 다이어프램 공기펌프는 공기를 저장하는 공기챔버가 형성된 펌프하우징, 상기 펌프하우징에 설치된 다이어프램, 상기 다이어프램을 진동시켜 상기 공기챔버의 용적을 수축 또는 확장시킴으로써 공기를 흡입 또는 배출시키는 커넥팅로드, 상기 커넥팅로드를 구동시키는 전기모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스.
제1항에 있어서,
상기 산소발생모듈은, 상기 산소 저장탱크의 잔류기체를 배기하는 배기모드, 상기 압축공기 탱크에 압축 공기를 저장하는 저장모드, 상기 기체분리형 멤브레인필터에 의해 분리된 산소를 상기 산소 저장탱크에 수집하는 수집모드, 및 상기 산소 저장탱크에 수집된 산소를 상기 산소공급모듈로 공급하는 공급모드를 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스.
제1항에 있어서,
상기 덮개부재는 상기 박스구조물 상면에 설치된 베이스판, 측벽을 형성하기 위하여 상기 베이스판에 결합되는 하부판 및 상부판, 상기 상부판에 결합되어 천정을 형성하는 천정판을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스.
제4항에 있어서,
상기 산소공급모듈은 상기 팬모터를 이격 설치시키고 상기 팬모터의 모터축이 끼워지는 끼움공이 형성된 안착대, 상기 안착대 하면과 상기 베이스판 상면 사이에 체결된 복수의 지지기둥을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스.
제1항에 있어서,
상기 동력전달 어셈블리는 원반 형상의 상단 중심에 중공부를 형성한 브라켓, 상기 브라켓의 중공부에 삽입된 구동축, 상기 팬모터의 모터축과 상기 구동축을 연결하는 커플링, 상기 구동축에 끼워진 상기 송풍팬을 고정시키는 고정볼트, 상기 커플링과 상기 브라켓 상단 사이에 개재된 상부 지지구, 상기 송풍팬과 상기 브라켓 하단 사이에 개재된 하부 지지구, 상기 구동축에 삽입되고 상기 상부 지지구와 상기 하부 지지구 사이에 일정 간격을 두고 설치된 상부 베어링 및 하부 베어링, 상기 상부 베어링과 상기 하부 베어링 사이에 개재된 와셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 공급 기능이 구비된 밀폐형 부스.