WO2025258902A1 - 무전원 방식의 산소 발생 장치 및 방법 - Google Patents

무전원 방식의 산소 발생 장치 및 방법

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WO2025258902A1
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oxygen
container
generating
operating bar
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이재훈
신재홍
이상곤
김동영
서정권
홍연수
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Korea Research Institute of Chemical Technology KRICT
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NF CO Ltd
Korea Research Institute of Chemical Technology KRICT
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    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0062—Water

Definitions

  • the present invention relates to a power-free oxygen generating device and method for generating oxygen, and more particularly, to a power-free oxygen generating device and method comprising a catalyst container containing a catalyst, wherein the contact area between the catalyst and hydrogen peroxide is kept constant by an opening formed in a portion of the catalyst container, thereby stably controlling the reaction rate between the catalyst and hydrogen peroxide.
  • oxygen generation devices utilize adsorbents like zeolite, which absorb gases other than oxygen in the air, to separate oxygen.
  • adsorbents like zeolite, which absorb gases other than oxygen in the air, to separate oxygen.
  • these methods increase the size of the oxygen separation equipment and consume significant power to pressurize and inject the air, making them unsuitable for portable, compact oxygen generation devices.
  • the present invention is intended to solve the above-described problem, and provides a non-powered oxygen generating device and method that stably controls the reaction rate between the catalyst and hydrogen peroxide by providing a catalyst container containing a catalyst, and maintaining a constant contact area between the catalyst and hydrogen peroxide by an opening formed in a portion of the catalyst container.
  • the present invention provides a non-powered oxygen generating device including an oxygen generating vessel (100) containing a reaction target material, a catalyst vessel (200) which is placed in the oxygen generating vessel (100) and contains a catalyst for oxygen generation, and an oxygen separation unit (T1) which is disposed inside the oxygen generating vessel (100), wherein the catalyst vessel (200) includes a hollow catalyst vessel body (210) in which a catalyst is accommodated, and an open portion (220) which is formed on one side of the catalyst vessel body (210) and maintains a constant contact area between the catalyst and the reaction target material.
  • a catalyst inlet (300) is provided on one side of the oxygen generating container (100) so that the catalyst container (200) is introduced into the oxygen generating container (100), and the oxygen generating container (100) includes a container body (120) having a hollow shape and an open top, and a container cover (110) covering the upper surface of the container body (120), and hydrogen peroxide and an oxygen separator (T1) are accommodated in the container body (120), and the container cover (110) includes a plate-shaped cover body (1110), and a catalyst inlet pipe (1120) and an oxygen discharge pipe (1130) formed on one side of the cover body (1110), so that the catalyst container (200) is introduced into the container body (120) through the catalyst inlet pipe (1120), and oxygen separated through the oxygen separator (T1) is discharged through the oxygen discharge pipe (1130). It is emitted.
  • the catalyst injection unit (300) includes an operating bar (310) inserted into the catalyst injection tube (1120), an elastic support member (320) provided on the outside of the operating bar (310) and elastically supported on the cover body (1110), and a stopper (330) provided at the lower end of the catalyst injection tube (1120), so that the catalyst container (200) accommodated inside the catalyst injection tube (1120) is temporarily supported by the stopper (330) and is lowered by the operating bar (310) so that the stopper (330) falls off and the catalyst container (200) is injected into the container body (120).
  • the catalyst injection pipe (1120) includes a lower portion of the injection pipe (1121) extending downwardly of the cover body (1110), and the operating bar (310) is movably provided inside the lower portion of the injection pipe (1121) and seals the inside of the lower portion of the injection pipe (1121), and the oxygen discharge pipe (1130) includes a lower portion of the discharge pipe (1131) extending downwardly of the cover body (1110) and an upper portion of the discharge pipe (1132) extending upwardly of the cover body (1110), and the lower portion of the discharge pipe (1131) communicates with the oxygen separation unit (T1), and the upper portion of the discharge pipe (1132) communicates with the lower portion of the discharge pipe (1131).
  • the oxygen generating container (100) further includes a case (400) accommodated therein, and a moisture trap (T2) and an activated carbon trap (T3) are arranged inside the case (400), and the case (400) includes a hollow case body (410), and a first through-hole (420) and a second through-hole (430) formed on one side of the case body (410) and communicating with the inside, and the first through-hole (420) is exposed to the outside of the case (400) by inserting an operating bar (310) of a catalyst inlet (300), and oxygen generated in the oxygen generating container (100) passes through the moisture trap (T2) and the activated carbon trap (T3) and is discharged to the outside via the second through-hole (430).
  • the case (400) includes a hollow case body (410), and a first through-hole (420) and a second through-hole (430) formed on one side of the case body (410) and communicating with the inside, and the first through-hole (420) is exposed to the outside of the case (400) by insert
  • the present invention provides a method for generating oxygen using the oxygen generating device, comprising: (a) a step of placing a catalyst for generating oxygen in a catalyst container (200); (b) a step of inserting the catalyst container (200) into an oxygen generating container (100); (c) a step of reacting the catalyst by maintaining a constant contact area between the catalyst and the reaction target substance through an opening (220) formed in a portion of the catalyst container (200); and (d) a step of generating oxygen by stably controlling the reaction rate between the catalyst and the reaction target substance through the reaction.
  • the catalyst container (200) is prepared to include a hollow catalyst container body (210) in which a catalyst is accommodated, and an open portion (220) formed on one side of the catalyst container body (210) to maintain a constant contact area between the catalyst and the reaction target material.
  • the step (b) is a step of introducing the catalyst container (200) into the container body (120) of the oxygen generating container (100) through the catalyst injection pipe (1120), and specifically includes: (b-1) a step of lowering an operating bar (310) inserted into the catalyst injection pipe (1120); (b-2) a step of removing a stopper (330) provided at the lower end of the catalyst injection pipe (1120) by lowering the operating bar (310); and (b-3) a step of introducing the catalyst container (200) into the container body (120) together with the removal of the stopper (330).
  • step (b-1) a step of returning the operating bar (310) to its original position by the elastic force of the elastic support member (320) provided on the outside of the operating bar (310) is further included.
  • the method further includes: (e) a step of separating the gas generated after the catalyst and the reaction target material react into oxygen through an oxygen separation unit (T1); (f) a step of purifying the separated oxygen through a moisture trap (T2) and an activated carbon trap (T3); and (g) a step of discharging the purified oxygen to the outside through a second through-hole (430).
  • the step (e) is performed while preventing backflow by an operating bar (310) that seals the inside of the lower portion (1121) of the inlet pipe extending to the lower side of the cover body (1110) of the generated gas
  • the step (g) includes a step of sequentially discharging the gas through the lower portion (1131) of the discharge pipe that is connected to the oxygen separation unit (T1) and the upper portion (1132) of the discharge pipe that is connected to the lower portion (1131) of the discharge pipe.
  • the step (f) includes a step of removing moisture from the separated oxygen through a moisture trap (T2) disposed inside the case (400) and a step of removing impurities from the oxygen from which moisture has been removed through an activated carbon trap (T3).
  • step (b) is performed by pressurizing the operating bar (310) exposed to the outside through the first through-hole (420) of the case (400), and step (g) includes a step of discharging to the outside through the second through-hole (430) of the case (400).
  • the reaction target material is hydrogen peroxide
  • the step (d) includes a step of controlling the reaction rate by limiting the contact area between the catalyst and the hydrogen peroxide through a certain area of the opening (220).
  • the present invention described above has the effect of stabilizing the amount of oxygen generated by stably maintaining the reaction rate between the catalyst and hydrogen peroxide solution.
  • Figure 1 is a cross-sectional perspective view of an oxygen generating device according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional perspective view showing only the oxygen generating container among the oxygen generating devices according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional perspective view showing only the oxygen generating container and the catalyst inlet of an oxygen generating device according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional perspective view showing the operational relationship of an oxygen separation unit in an oxygen generating device according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a schematic diagram showing only the oxygen separation unit of an oxygen generating device according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6 and 7 are exploded perspective views showing the connection relationship between a case, an oxygen generating container, a moisture trap, and an activated carbon trap, respectively, as an oxygen generating device according to one embodiment of the present invention.
  • An oxygen generating device (10) includes, as illustrated in FIGS. 1 to 7, an oxygen generating container (100) containing a reaction target substance, a catalyst container (200) that is introduced into the oxygen generating container (100) and contains a catalyst for oxygen generation, and an oxygen separation unit (T1) disposed inside the oxygen generating container (100). That is, the catalyst container (200) is introduced into the oxygen generating container (100), and the catalyst stored in the catalyst container (200) reacts with the reaction target substance stored inside the oxygen generating container (100).
  • the above reaction target material can use hydrogen peroxide, and the technology itself for generating oxygen using a material such as hydrogen peroxide is widely known, so redundant explanation and illustration thereof are omitted.
  • the catalyst container (200) of the present invention includes a hollow catalyst container body (210) in which a catalyst is accommodated, and an opening (220) formed on one side of the catalyst container body (210) to maintain a constant contact area between the catalyst and the reaction target substance.
  • the catalyst container body (210) may be formed in a hollow cylindrical shape, and the opening (220) may be formed on one side of the catalyst container body (210).
  • the opening (220) since the opening (220) has a constant area, the area where the catalyst and the reaction target substance come into contact through the opening (220) is also constant. By this configuration, the reaction rate between the catalyst and the reaction target substance can be stably maintained.
  • the above catalyst container (200) is introduced into the oxygen generating container (100) by a catalyst inlet (300).
  • a catalyst inlet (300) is provided on one side of the oxygen generating container (100) to introduce the catalyst container (200) into the oxygen generating container (100).
  • the oxygen generating container (100) includes a container body (120) having a hollow shape and an open upper portion, and a container cover (110) covering the upper surface of the container body (120).
  • the container body (120) accommodates a reaction target substance and an oxygen separation unit (T1). That is, a reaction target substance such as hydrogen peroxide reacts with a catalyst, and the gas generated during the reaction process is separated into oxygen through the oxygen separation unit (T1).
  • the oxygen separation unit (T1) may use a membrane that allows only oxygen to pass through, and the oxygen separation unit (T1) itself is widely known and is described in detail in, for example, Korean Utility Model Registration No. 20-0379584, so a description and illustration thereof will be omitted.
  • the container cover (110) for this purpose includes a plate-shaped cover body (1110), a catalyst inlet pipe (1120) and an oxygen discharge pipe (1130) formed on one side of the cover body (1110).
  • the catalyst container (200) is introduced into the container body (120) through the catalyst inlet pipe (1120), and the oxygen separated by the oxygen separation unit (T1) is discharged through the oxygen discharge pipe (1130). That is, when the reaction target material that has reacted with the catalyst passes through the oxygen separation unit (T1), only oxygen is separated, and the separated oxygen is discharged through the oxygen discharge pipe (1130).
  • the oxygen separation unit (T1) can use a widely known hollow fiber membrane filter, and since such a hollow fiber membrane filter is a widely known technology, a detailed description and illustration thereof are omitted.
  • the catalyst container (200) is introduced into the container body (120) by the catalyst injection part (300).
  • the catalyst injection part (300) may include an operating bar (310) inserted into the catalyst injection tube (1120) and an elastic support part (320) provided on the outside of the operating bar (310) and elastically supported on the cover body (1110). That is, the operating bar (310) is provided so as to be able to rise and fall within the catalyst injection tube (1120).
  • the catalyst container (200) disposed below the catalyst injection tube (1120) is lowered and detached from the catalyst injection tube (1120) and introduced into the container body (120).
  • the elastic support part (320) is included so that the operating bar (310) automatically returns to its original position after being lowered. That is, when the operating bar (310) descends, the elastic support member (320) is compressed, so when the force pressing the operating bar (310) is removed, the operating bar (310) rises to its original position.
  • a stopper (330) is provided at the bottom of the catalyst injection tube (1120). That is, an operating bar (310) is placed inside the catalyst injection tube (1120), a catalyst container (200) is placed below the operating bar (310), and a stopper (330) is placed at the bottom of the catalyst container (200). This configuration prevents the catalyst container (200) from being detached from the catalyst injection tube (1120), and when the stopper (330) is detached due to the lowering of the operating bar (310), the catalyst container (200) is detached together.
  • the catalyst container (200) is accommodated inside the catalyst injection pipe (1120), temporarily supported by the stopper (330), and lowered by the operating bar (310) so that the stopper (330) falls off and the catalyst container (200) is injected into the container body (120).
  • the catalyst injection pipe (1120) for this purpose includes a lower portion of the injection pipe (1121) extending downwardly from the cover body (1110), and the operating bar (310) is movably provided inside the lower portion of the injection pipe (1121) and seals the inside of the lower portion of the injection pipe (1121).
  • the diameter of the operating bar (310) may be formed to be somewhat smaller than the diameter of the lower portion of the injection pipe (1121).
  • a widely known O-ring or the like may be provided on the outer surface of the operating bar (310) to seal the lower portion of the injection pipe (1121) by the operating bar (310).
  • the catalyst injection pipe (1120) may include an upper portion of the injection pipe (1122) that protrudes upward from the cover body (1110).
  • the upper portion of the injection pipe (1122) communicates with the lower portion of the injection pipe (1121).
  • the operating bar (310) can be conveniently inserted into the catalyst injection pipe (1120) by the upper portion of the injection pipe (1122).
  • the elastic support member (320) may be arranged on the outside of the operating bar (310) and on the upper portion of the injection pipe (1122).
  • the operating bar (310) may include an operating bar head (3110) and an operating bar body (3120).
  • the operating bar head (3110) is arranged on the upper portion of the operating bar body (3120).
  • the diameter of the operating bar head (3110) may be formed to be larger than the diameter of the operating bar body (3120) so that the upper part of the elastic support member (320) can be supported.
  • a catalyst inlet pipe (1120) and an oxygen discharge pipe (1130) are formed in the cover body (1110).
  • a catalyst container (200) is introduced through the catalyst inlet pipe (1120), and the catalyst stored in the catalyst container (200) reacts with a reaction target material stored in the container body (120) and is separated into oxygen while passing through the oxygen separation unit (T1).
  • the separated oxygen is discharged to the outside through the oxygen discharge pipe (1130).
  • the oxygen discharge pipe (1130) includes a lower portion (1131) of the discharge pipe extending downwardly from the cover body (1110), and an upper portion (1132) of the discharge pipe extending upwardly from the cover body (1110).
  • the lower portion (1131) of the discharge pipe is connected to the oxygen separation unit (T1), and the upper portion (1132) of the discharge pipe is connected to the lower portion (1131) of the discharge pipe.
  • the oxygen separation unit (T1) may include a cylindrical frame (T1-1) and a hollow fiber membrane filter (T1-2) disposed on the frame (T1-1).
  • a screw-shaped protrusion (T1-3) is formed on the upper side of the frame (T1-1).
  • the protrusion (T1-3) is coupled to the lower part (1131) of the discharge pipe.
  • the lower part (1131) of the discharge pipe may be formed in a cylindrical shape having a predetermined diameter in order to be coupled to the protrusion (T1-3).
  • the oxygen generating vessel (100) described above can be accommodated inside a case (400).
  • a moisture trap (T2) and an activated carbon trap (T3) are arranged inside the case (400). That is, moisture is removed from the oxygen generated in the oxygen generating vessel (100) as it passes through the moisture trap (T2). In addition, impurities are removed as it passes through the activated carbon trap (T3), thereby producing pure oxygen. Meanwhile, since the moisture trap (T2) and the activated carbon trap (T3) themselves are widely known structures, a detailed description and illustration thereof will be omitted.
  • the case (400) includes a hollow case body (410), and a first through-hole (420) and a second through-hole (430) formed on one side of the case body (410) and communicating with the inside.
  • the oxygen generating container (100), a moisture trap (T2), and an activated carbon trap (T3) are arranged inside the case body (410).
  • a first through-hole (420) is formed on one side (the upper side in the illustrated embodiment) of the case body (410).
  • the operating bar (310) of the catalyst injection unit (300) is exposed to the outside of the case (400) through the first through-hole (420). With this configuration, a user can press the operating bar (310) from the outside of the case (400) to easily insert the catalyst container into the oxygen generating container (100).
  • Oxygen generated in the oxygen generating container (100) is discharged to the outside through the second through hole (430) via the moisture trap (T2) and the activated carbon trap (T3).
  • the second through hole (430) for this purpose is also formed on one side (the upper side in the illustrated embodiment) of the case body (410).
  • a moisture trap (T2) is placed on the lower side of the oxygen generating vessel (100), and an activated carbon trap (T3) is placed on the right side of the oxygen generating vessel (100), so that a general pipe (no drawing symbol) can be connected.
  • T2 a moisture trap
  • T3 an activated carbon trap
  • the power-free oxygen generation method according to an embodiment of the present invention may largely include a catalyst preparation step, a catalyst injection step, a reaction step, and an oxygen generation step. Additionally, the power-free oxygen generation method according to an embodiment of the present invention may further include a separation step, a purification step, and a discharge step after the oxygen generation step.
  • the catalyst container (200) is prepared to include a hollow catalyst container body (210) in which the catalyst is accommodated, and an opening (220) formed on one side of the catalyst container body (210) to maintain a constant contact area between the catalyst and the reaction target substance. Since the opening (220) has a constant area, the contact area between the catalyst and the reaction target substance is maintained constant in the subsequent reaction.
  • the reaction target substance may be hydrogen peroxide.
  • the step of inserting the catalyst container (200) into the oxygen generating container (100) can be divided into several detailed steps.
  • the catalyst container (200) is inserted into the container body (120) of the oxygen generating container (100) through the catalyst injection pipe (1120).
  • the specific insertion process is as follows. First, the operating bar (310) inserted into the inside of the catalyst injection pipe (1120) is lowered. At this time, the user presses the operating bar (310) exposed to the outside through the first through-hole (420) of the case (400). Second, the stopper (330) provided at the bottom of the catalyst injection pipe (1120) is removed by the lowering of the operating bar (310). Third, the catalyst container (200) is inserted into the container body (120) along with the removal of the stopper (330).
  • the operating bar (310) After lowering the above-mentioned operating bar (310), the operating bar (310) automatically returns to its original position by the elastic force of the elastic support member (320) provided on the outside of the operating bar (310). With this configuration, the user can easily insert the catalyst container (200) with just a simple pressurizing motion.
  • a reaction is carried out by maintaining a constant contact area between the catalyst and the reaction target substance through an opening (220) formed in a portion of the catalyst vessel (200).
  • the reaction target substance uses hydrogen peroxide, and the reaction speed is controlled by limiting the contact area between the catalyst and the hydrogen peroxide through a constant area of the opening (220). This configuration prevents rapid reactions, which were a problem in the prior art, and maintains a stable reaction.
  • the reaction rate between the catalyst and the reactant is stably controlled to generate oxygen. Since the contact area is maintained constant by the opening (220), the amount of oxygen generated is also maintained stably.
  • the generated gas is separated into oxygen through an oxygen separation unit (T1).
  • the generated gas is prevented from flowing back by an operating bar (310) that seals the inside of the lower portion (1121) of the inlet pipe extending downward from the cover body (1110).
  • the oxygen separation unit (T1) selectively separates only oxygen using a hollow fiber membrane filter.
  • the separated oxygen is purified through a moisture trap (T2) and an activated carbon trap (T3). That is, moisture is removed from the separated oxygen through a moisture trap (T2) placed inside the case (400), and impurities are removed from the oxygen from which moisture has been removed through an activated carbon trap (T3).
  • T2 moisture trap
  • T3 activated carbon trap
  • the purified oxygen is discharged to the outside through the second through-hole (430). Specifically, it is discharged sequentially through the lower part of the discharge pipe (1131) that is connected to the oxygen separation unit (T1) and the upper part of the discharge pipe (1132) that is connected to the lower part of the discharge pipe (1131). Finally, it is discharged to the outside through the second through-hole (430) of the case (400).
  • the reaction rate between the catalyst and hydrogen peroxide can be maintained stably, thereby stabilizing the amount of oxygen generated.
  • the present invention enables the oxygen generation rate to be maintained more stably than before.

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Abstract

무전원 방식의 산소 발생 장치 및 방법이 개시되어 있다. 이 개시된 무전원 방식의 산소 발생 장치는반응 대상 물질이 담긴 산소 발생 용기와, 산소 발생 용기에 투입되어 산소 발생을 위한 촉매가 담기는 촉매 용기와, 산소 발생 용기 내부에 배치되는 산소 분리부를 포함한다. 촉매 용기는 촉매가 수용되는 중공의 촉매 용기 본체와, 촉매 용기 본체 일측에 형성되어 촉매와 반응 대상 물질과의 접촉 면적을 일정하게 유지하는 개방부를 포함한다. 또한 개시된 무전원 방식의 산소 발생 방법은 산소 발생을 위한 촉매를 촉매 용기에 담는 단계와, 촉매 용기를 산소 발생 용기 내부에 투입하는 단계와, 개방부를 통해 촉매와 반응 대상 물질과의 접촉 면적을 일정하게 유지하여 반응시키는 단계, 및 반응을 통해 반응 속도를 안정적으로 제어하여 산소를 발생시키는 단계를 포함한다. 이에 의해 촉매와 과산화수소수의 반응 속도를 안정적으로 제어하여 산소 발생량을 안정화할 수 있는 효과가 있다.

Description

무전원 방식의 산소 발생 장치 및 방법
본 발명은 산소를 발생시키는 무전원 방식의 산소 발생 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 촉매가 수용되는 촉매 용기를 구비하되, 촉매 용기의 일부에 형성된 개방부에 의해 촉매와 과산화수소수의 접촉 면적을 일정하게 유지하여, 촉매와 과산화수소수의 반응 속도를 안정적으로 제어하는 무전원 방식의 산소 발생 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 산소를 발생시키기 위한 장치로는 공기 중의 산소 이외의 가스를 흡착하는 제올라이트 등의 흡착제를 이용하여 산소를 분리하는 방법이 이용되고 있다. 이러한 방법은 산소 분리를 위한 장비 크기가 증가하고 공기를 가압하여 투입하기 위해 많은 전력이 소모되어 사용자가 휴대할 수 있는 소형 산소 발생 장치로는 부적합한 측면이 있었다.
이를 해결하기 위해 종래에는 과산화수소수에 소정의 촉매를 반응시켜 산소를 발생시키는 방법이 제안되어 왔다. 이러한 종래 기술에 의하면 별도의 전원 공급이 필요 없어 소형화가 가능한 이점이 있다.
그러나, 상술한 종래 기술의 경우 과산화수소수와 촉매의 반응이 급격하게 일어나는 관계로 산소 발생량을 안정적으로 유지하기 어려운 문제점이 있었다.
한편, 상술한 종래 기술 즉, 과산화수소수를 이용한 무전원 방식의 산소 발생 기술 자체는 널리 알려진 것으로서 이에 대한 설명과 도시는 생략한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 촉매가 수용되는 촉매 용기를 구비하되, 촉매 용기의 일부에 형성된 개방부에 의해 촉매와 과산화수소수의 접촉 면적을 일정하게 유지하여, 촉매와 과산화수소수의 반응 속도를 안정적으로 제어하는 무전원 방식의 산소 발생 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반응 대상 물질이 담긴 산소 발생 용기(100)와, 상기 산소 발생 용기(100)에 투입되어 산소 발생을 위한 촉매가 담기는 촉매 용기(200)와, 상기 산소 발생 용기(100) 내부에 배치되는 산소 분리부(T1)를 포함하고, 상기 촉매 용기(200)는 촉매가 수용되는 중공의 촉매 용기 본체(210)와, 상기 촉매 용기 본체(210) 일측에 형성되어 촉매와 반응 대상 물질과의 접촉 면적을 일정하게 유지하는 개방부(220)를 포함하는 무전원 방식의 산소 발생 장치를 제공한다.
상기에서, 상기 산소 발생 용기(100) 일측에는 촉매 투입부(300)가 구비되어 상기 촉매 용기(200)를 산소 발생 용기(100) 내부에 투입하고, 상기 산소 발생 용기(100)는 중공 형상이고 상부가 개방된 용기 바디(120)와, 상기 용기 바디(120)의 상면을 덮는 용기 커버(110)를 포함하고, 상기 용기 바디(120)에는 과산화수소수와 산소 분리부(T1)가 수용되고, 상기 용기 커버(110)는 판체 형상의 커버 본체(1110)와, 상기 커버 본체(1110) 일측에 형성되는 촉매 투입관(1120)과 산소 토출관(1130)을 포함하여, 상기 촉매 용기(200)는 상기 촉매 투입관(1120)을 통해 용기 바디(120) 내부로 투입되고, 상기 산소 분리부(T1)를 통해 분리된 산소는 산소 토출관(1130)을 통해 배출된다.
상기에서, 상기 촉매 투입부(300)는 상기 촉매 투입관(1120) 내부에 삽입되는 작동 바아(310)와, 상기 작동 바아(310)의 외측에 구비되고 상기 커버 본체(1110) 상에 탄성 지지되는 탄성 지지부(320)와, 상기 촉매 투입관(1120)의 하단에 구비되는 스토퍼(330)를 포함하여, 상기 촉매 투입관(1120) 내부에 수용된 촉매 용기(200)는 상기 스토퍼(330)에 의해 일시 지지되고, 상기 작동 바아(310)에 의해 하강하여 스토퍼(330)가 탈락하고 촉매 용기(200)가 용기 바디(120) 내부로 투입된다.
상기에서, 상기 촉매 투입관(1120)은 커버 본체(1110)의 하측으로 연장되는 투입관 하부(1121)를 포함하되, 상기 작동 바아(310)는 상기 투입관 하부(1121) 내부에 이동 가능하게 구비되고 투입관 하부(1121) 내부를 밀폐하며, 상기 산소 토출관(1130)은 커버 본체(1110)의 하측으로 연장되는 토출관 하부(1131)와, 커버 본체(1110)의 상측으로 연장되는 토출관 상부(1132)를 포함하고, 상기 토출관 하부(1131)는 산소 분리부(T1)와 연통되고, 상기 토출관 상부(1132)는 토출관 하부(1131)와 연통된다.
상기에서, 상기 산소 발생 용기(100)가 내부에 수용되는 케이스(400)를 더 포함하고, 상기 케이스(400) 내부에는 수분 트랩(T2)과 활성탄 트랩(T3)이 배치되며, 상기 케이스(400)는 중공 형상의 케이스 본체(410)와, 상기 케이스 본체(410)의 일측에 형성되어 내부와 연통되는 제1관통공(420) 및 제2관통공(430)을 포함하여, 상기 제1관통공(420)은 촉매 투입부(300)의 작동 바아(310)가 삽입되어 케이스(400) 외부로 노출되고, 상기 산소 발생 용기(100)에서 발생한 산소는 상기 수분 트랩(T2)과 활성탄 트랩(T3)을 거쳐 상기 제2관통공(430)을 경유하여 외부로 배출된다.
또한, 본 발명은 상기 산소 발생 장치를 이용한 산소 발생 방법으로서, (a) 산소 발생을 위한 촉매를 촉매 용기(200)에 담는 단계; (b) 상기 촉매 용기(200)를 산소 발생 용기(100) 내부에 투입하는 단계; (c) 상기 촉매 용기(200)의 일부에 형성된 개방부(220)를 통해 촉매와 반응 대상 물질과의 접촉 면적을 일정하게 유지하여 반응시키는 단계; 및 (d) 상기 반응을 통해 촉매와 반응 대상 물질과의 반응 속도를 안정적으로 제어하여 산소를 발생시키는 단계;를 포함하는 무전원 방식의 산소 발생 방법을 제공한다.
상기에서, 상기 (a) 단계에서 상기 촉매 용기(200)는 촉매가 수용되는 중공의 촉매 용기 본체(210)와, 상기 촉매 용기 본체(210) 일측에 형성되어 촉매와 반응 대상 물질과의 접촉 면적을 일정하게 유지하는 개방부(220)를 포함하도록 준비한다.
상기에서, 상기 (b) 단계는 상기 촉매 용기(200)를 촉매 투입관(1120)을 통해 산소 발생 용기(100)의 용기 바디(120) 내부로 투입하는 단계이며, 구체적으로는 (b-1) 상기 촉매 투입관(1120) 내부에 삽입되는 작동 바아(310)를 하강시키는 단계; (b-2) 상기 작동 바아(310)의 하강에 의해 상기 촉매 투입관(1120)의 하단에 구비된 스토퍼(330)를 탈락시키는 단계; 및 (b-3) 상기 스토퍼(330)의 탈락과 함께 상기 촉매 용기(200)를 용기 바디(120) 내부로 투입하는 단계;를 포함한다.
상기에서, 상기 (b-1) 단계 이후에는 상기 작동 바아(310)의 외측에 구비된 탄성 지지부(320)의 탄성력에 의해 상기 작동 바아(310)를 원래 위치로 복귀시키는 단계를 더 포함한다.
상기에서, 상기 (d) 단계 이후에는 (e) 상기 촉매와 상기 반응 대상 물질이 반응한 후 생성된 기체를 산소 분리부(T1)를 통해 산소로 분리하는 단계; (f) 상기 분리된 산소를 수분 트랩(T2)과 활성탄 트랩(T3)을 거쳐 정제하는 단계; 및 (g) 상기 정제된 산소를 제2관통공(430)을 경유하여 외부로 배출하는 단계;를 더 포함한다.
상기에서, 상기 (e) 단계는 상기 생성된 기체를 커버 본체(1110)의 하측으로 연장되는 투입관 하부(1121) 내부를 밀폐하는 작동 바아(310)에 의해 역류를 방지하면서 수행되고, 상기 (g) 단계는 상기 산소 분리부(T1)와 연통되는 토출관 하부(1131)와 상기 토출관 하부(1131)와 연통되는 토출관 상부(1132)를 통해 순차적으로 배출하는 단계를 포함한다.
상기에서, 상기 (f) 단계는 상기 분리된 산소를 케이스(400) 내부에 배치된 수분 트랩(T2)을 통해 수분을 제거하는 단계 및 상기 수분이 제거된 산소를 활성탄 트랩(T3)을 통해 불순물을 제거하는 단계를 포함한다.
상기에서, 상기 (b) 단계는 케이스(400)의 제1관통공(420)을 통해 외부로 노출된 작동 바아(310)를 가압하여 수행되고, 상기 (g) 단계는 상기 케이스(400)의 제2관통공(430)을 통해 외부로 배출하는 단계를 포함한다.
상기에서, 상기 반응 대상 물질은 과산화수소수이고, 상기 (d) 단계는 상기 개방부(220)의 일정한 면적을 통해 상기 촉매와 상기 과산화수소수의 접촉 면적을 제한하여 반응 속도를 조절하는 단계를 포함한다.
이상 설명한 본 발명에 의해 촉매와 과산화수소수의 반응 속도를 안정적으로 유지하여 산소 발생량을 안정화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 발생 장치의 단면 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 발생 장치 중 산소 발생 용기만을 나타내는 단면 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 발생 장치 중 산소 발생 용기와 촉매 투입부만을 도시한 단면 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 발생 장치에서 산소 분리부의 작동 관계를 나타내는 단면 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 발생 장치 중 산소 분리부만을 도시한 개략도.
도 6 및 도 7 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 발생 장치로서 케이스와 산소 발생 용기 그리고 수분 트랩과 활성탄 트랩의 결합 관계를 나타내는 분해 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 산소 발생 장치(10)는 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 반응 대상 물질이 담긴 산소 발생 용기(100)와, 상기 산소 발생 용기(100)에 투입되어 산소 발생을 위한 촉매가 담기는 촉매 용기(200)와, 상기 산소 발생 용기(100) 내부에 배치되는 산소 분리부(T1)를 포함한다. 즉, 상기 촉매 용기(200)가 산소 발생 용기(100) 내부에 투입되어 상기 촉매 용기(200)에 저장된 촉매가 산소 발생 용기(100) 내부에 저장된 반응 대상 물질과 반응하게 된다.
상기 반응 대상 물질은 과산화수소수를 이용할 수 있으며, 상기 과산화수소수와 같은 물질을 이용하여 산소를 발생시키는 기술 자체는 널리 알려진 관계로 이에 대한 중복되는 설명과 도시는 생략한다.
본 발명의 촉매 용기(200)는 촉매가 수용되는 중공의 촉매 용기 본체(210)와, 상기 촉매 용기 본체(210) 일측에 형성되어 촉매와 반응 대상 물질과의 접촉 면적을 일정하게 유지하는 개방부(220)를 포함한다. 상기 촉매 용기 본체(210)는 중공의 원통 형상으로 형성될 수 있고, 상기 개방부(220)는 상기 촉매 용기 본체(210)의 일측면에 형성될 수 있다. 이때, 상기 개방부(220)는 일정한 면적을 가지고 있으므로 상기 개방부(220)를 통해 촉매와 반응 대상 물질이 접촉하는 면적 또한 일정하다. 이러한 구성에 의해 촉매와 반응 대상 물질의 반응 속도를 안정적으로 유지할 수 있다.
상기 촉매 용기(200)는 촉매 투입부(300)에 의해 산소 발생 용기(100) 내부에 투입된다. 이를 위해, 상기 산소 발생 용기(100) 일측에는 촉매 투입부(300)가 구비되어 상기 촉매 용기(200)를 산소 발생 용기(100) 내부에 투입한다.
이때, 상기 산소 발생 용기(100)는 중공 형상이고 상부가 개방된 용기 바디(120)와, 상기 용기 바디(120)의 상면을 덮는 용기 커버(110)를 포함한다. 이러한 용기 바디(120)에는 반응 대상 물질과 산소 분리부(T1)가 수용된다. 즉, 과산화수소수와 같은 반응 대상 물질이 촉매와 반응하고 상기 반응 과정에서 발생한 기체가 산소 분리부(T1)를 통해 산소로 분리된다. 상기 산소 분리부(T1)는 산소만을 통과시키는 멤브레인을 이용할 수 있으며, 이러한 산소 분리부(T1) 자체는 널리 알려진 것으로서 예를 들어 한국 등록 실용신안 제20-0379584호 등에 자세히 기재되어 있어 이에 대한 설명과 도시는 생략한다.
상기 용기 바디(120)의 상면은 용기 커버(110)에 의해 덮인다. 이를 위한 용기 커버(110)는 판체 형상의 커버 본체(1110)와, 상기 커버 본체(1110) 일측에 형성되는 촉매 투입관(1120)과 산소 토출관(1130)을 포함한다. 상기 촉매 용기(200)는 상기 촉매 투입관(1120)을 통해 용기 바디(120) 내부로 투입되고, 상기 산소 분리부(T1)에 의해 분리된 산소는 산소 토출관(1130)을 통해 배출된다. 즉, 촉매와 반응한 반응 대상 물질이 산소 분리부(T1)를 통과하면서 산소만이 분리되고, 상기 분리된 산소가 산소 토출관(1130)을 통해 배출된다. 상기 산소 분리부(T1)는 널리 알려진 중공사막필터를 이용할 수 있으며, 이러한 중공사막필터는 널리 알려진 기술인 관계로 이에 대한 자세한 설명과 도시는 생략한다.
촉매 용기(200)는 촉매 투입부(300)에 의해 용기 바디(120) 내부로 투입된다. 이를 위해 상기 촉매 투입부(300)는 상기 촉매 투입관(1120) 내부에 삽입되는 작동 바아(310)와, 상기 작동 바아(310)의 외측에 구비되고 상기 커버 본체(1110) 상에 탄성 지지되는 탄성 지지부(320)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 작동 바아(310)는 상기 촉매 투입관(1120) 내부에서 승강 가능하게 구비된다. 이러한 작동 바아(310)가 하강하면 상기 촉매 투입관(1120) 하측에 배치된 촉매 용기(200)가 하강하면서 촉매 투입관(1120)으로부터 이탈되어 용기 바디(120) 내부에 투입된다. 이때, 상기 작동 바아(310)가 하강한 후 자동으로 원래 위치로 복귀하기 위해 상기 탄성 지지부(320)를 포함한다. 즉, 작동 바아(310)가 하강할 때, 상기 탄성 지지부(320)는 압축되므로 작동 바아(310)를 가압하는 힘을 제거하면 상기 작동 바아(310)는 원래 위치로 상승하게 된다.
한편, 상기 촉매 투입관(1120)의 하단에는 스토퍼(330)가 구비된다. 즉, 촉매 투입관(1120) 내부에 작동 바아(310)가 배치되고, 상기 작동 바아(310)의 하측에 촉매 용기(200)가 배치되며, 상기 촉매 용기(200)의 하측에는 스토퍼(330)가 배치된다. 이러한 구성에 의해 촉매 용기(200)가 촉매 투입관(1120)으로부터 이탈되지 않게 되며, 작동 바아(310)의 하강에 의해 스토퍼(330)가 이탈될 때, 촉매 용기(200)가 함께 이탈된다. 다시 말해서, 촉매 용기(200)는 상기 촉매 투입관(1120) 내부에 수용되며, 상기 스토퍼(330)에 의해 일시 지지되고, 상기 작동 바아(310)에 의해 하강하여 스토퍼(330)가 탈락하고 촉매 용기(200)가 용기 바디(120) 내부로 투입된다.
이를 위한 촉매 투입관(1120)은 커버 본체(1110)의 하측으로 연장되는 투입관 하부(1121)를 포함하되, 상기 작동 바아(310)는 상기 투입관 하부(1121) 내부에 이동 가능하게 구비되고 투입관 하부(1121) 내부를 밀폐한다. 상기 작동 바아(310)가 투입관 하부(1121) 내부에서 이동 가능하도록, 상기 작동 바아(310)의 직경을 투입관 하부(1121)의 직경보다 다소 작게 형성할 수 있다. 이때, 작동 바아(310)에 의해 투입관 하부(1121)를 밀폐하기 위해 널리 알려진 오링 등을 작동 바아(310) 외측면에 구비할 수 있다. 상기 투입관 하부(1121)를 밀폐해야 촉매와 반응한 물질이 투입관 하부(1121)를 통해 역류되는 것을 방지할 수 있다. 상기 촉매 투입관(1120)은 커버 본체(1110)의 상측으로 돌출되는 투입관 상부(1122)를 포함할 수 있다. 상기 투입관 상부(1122)는 상기 투입관 하부(1121)와 연통된다. 이러한 투입관 상부(1122)에 의해 작동 바아(310)를 편리하게 촉매 투입관(1120)에 투입할 수 있다. 이때, 탄성 지지부(320)는 작동 바아(310) 외측에 배치되고 상기 투입관 상부(1122) 상에 배치될 수 있다. 또한, 상기 작동 바아(310)는 작동 바아 헤드(3110)와 작동 바아 본체(3120)를 포함할 수 있다. 상기 작동 바아 헤드(3110)는 작동 바아 본체(3120) 상측에 배치된다. 또한, 상기 작동 바아 헤드(3110)의 직경은 작동 바아 본체(3120)의 직경보다 크게 형성되어 탄성 지지부(320)의 상부가 지지되도록 할 수 있다.
상술된 바와 같이 커버 본체(1110)에는 촉매 투입관(1120)과 산소 토출관(1130)이 형성된다. 상기 촉매 투입관(1120)을 통해 촉매 용기(200)가 투입되고, 상기 촉매 용기(200)에 저장된 촉매가 용기 바디(120)에 저장된 반응 대상 물질과 반응하고 산소 분리부(T1)를 통과하면서 산소로 분리된다. 상기 분리된 산소는 상기 산소 토출관(1130)을 통해 외부로 배출된다. 이러한 산소 토출관(1130)은 커버 본체(1110)의 하측으로 연장되는 토출관 하부(1131)와, 커버 본체(1110)의 상측으로 연장되는 토출관 상부(1132)를 포함한다. 상기 토출관 하부(1131)는 산소 분리부(T1)와 연통되고, 상기 토출관 상부(1132)는 토출관 하부(1131)와 연통된다.
앞서 설명한 바와 같이 상기 산소 분리부(T1)는 원통 형상의 프레임(T1-1)과, 상기 프레임(T1-1)에 배치되는 중공사막필터(T1-2)를 포함할 수 있다. 상기 프레임(T1-1)의 상측에는 나사가 형성된 돌출부(T1-3)가 형성된다. 상기 돌출부(T1-3)가 상기 토출관 하부(1131)와 결합한다. 이러한 구성에 의해 상기 중공사막필터(T1-2)를 통과하면서 분리된 산소는 상기 토출관 하부(1131)와 토출관 상부(1132)를 통해 외부로 배출된다. 한편, 토출관 하부(1131)는 돌출부(T1-3)와 결합하기 위해 소정의 직경을 가지는 원통 형상으로 형성될 수 있다.
상술된 산소 발생 용기(100)는 케이스(400) 내부에 수용될 수 있다. 이러한 케이스(400) 내부에는 수분 트랩(T2)과 활성탄 트랩(T3)이 배치된다. 즉, 상기 산소 발생 용기(100)에서 발생된 산소는 수분 트랩(T2)을 거치면서 수분이 제거된다. 또한, 상기 활성탄 트랩(T3)을 거치면서 불순물이 제거되어 순수한 산소가 생산된다. 한편, 상기 수분 트랩(T2)이나 활성탄 트랩(T3) 자체는 널리 알려진 구성이므로 이에 대한 자세한 설명과 도시는 생략한다.
상기 케이스(400)는 중공 형상의 케이스 본체(410)와, 상기 케이스 본체(410)의 일측에 형성되어 내부와 연통되는 제1관통공(420) 및 제2관통공(430)을 포함한다. 상기 케이스 본체(410) 내부에 상기 산소 발생 용기(100)와 수분 트랩(T2) 및 활성탄 트랩(T3)이 배치된다. 상기 케이스 본체(410) 중 일측(도시된 실시예의 경우 상측)에 제1관통공(420)이 형성된다. 상기 제1관통공(420)을 통해 촉매 투입부(300)의 작동 바아(310)가 케이스(400) 외부로 노출된다. 이러한 구성에 의해 케이스(400) 외부에서 사용자가 상기 작동 바아(310)를 가압하여 촉매 용기를 용이하게 산소 발생 용기(100) 내부로 투입할 수 있다.
상기 산소 발생 용기(100)에서 발생한 산소는 상기 수분 트랩(T2)과 활성탄 트랩(T3)을 거쳐 상기 제2관통공(430)을 경유하여 외부로 배출된다. 이를 위한 제2관통공(430) 역시 케이스 본체(410) 일측(도시된 실시예의 경우 상측)에 형성된다.
한편, 도 6에서는 상기 산소 발생 용기(100)의 하측에 수분 트랩(T2)이 배치되고, 상기 산소 발생 용기(100)의 우측에 활성탄 트랩(T3)이 배치되어 일반적인 배관(도면부호 없음)이 연결될 수 있다. 다만, 이는 본 발명을 설명하기 위한 일 예에 불과한 것이므로 본 발명이 이에 한정되지 않음은 분명하다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 산소 발생 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 무전원 방식의 산소 발생 방법은 크게 촉매 준비 단계, 촉매 투입 단계, 반응 단계 및 산소 발생 단계를 포함할 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 실시예에 따른 무전원 방식의 산소 발생 방법은 산소 발생 단계 이후에 분리 단계, 정제 단계 및 배출 단계를 더 포함할 수 있다.
촉매 준비 단계 (a)
먼저 산소 발생을 위한 촉매를 촉매 용기(200)에 담는다. 이 단계에서 중요한 것은 촉매 용기(200)의 구조이다. 상기 촉매 용기(200)는 촉매가 수용되는 중공의 촉매 용기 본체(210)와, 상기 촉매 용기 본체(210) 일측에 형성되어 촉매와 반응 대상 물질과의 접촉 면적을 일정하게 유지하는 개방부(220)를 포함하도록 준비한다. 상기 개방부(220)는 일정한 면적을 가지므로 후속 반응에서 촉매와 반응 대상 물질의 접촉 면적이 일정하게 유지된다. 여기서 반응 대상 물질은 과산화수소일 수 있다.
촉매 투입 단계 (b)
상기 촉매 용기(200)를 산소 발생 용기(100) 내부에 투입하는 단계는 여러 세부 단계로 구될 수 있다. 먼저 상기 촉매 용기(200)를 촉매 투입관(1120)을 통해 산소 발생 용기(100)의 용기 바디(120) 내부로 투입한다. 구체적인 투입 과정은 다음과 같다. 첫째, 상기 촉매 투입관(1120) 내부에 삽입되는 작동 바아(310)를 하강시킨다. 이때 케이스(400)의 제1관통공(420)을 통해 외부로 노출된 작동 바아(310)를 사용자가 가압하여 수행한다. 둘째, 상기 작동 바아(310)의 하강에 의해 상기 촉매 투입관(1120)의 하단에 구비된 스토퍼(330)를 탈락시킨다. 셋째, 상기 스토퍼(330)의 탈락과 함께 상기 촉매 용기(200)를 용기 바디(120) 내부로 투입한다.
상기 작동 바아(310)를 하강시킨 후에는 상기 작동 바아(310)의 외측에 구비된 탄성 지지부(320)의 탄성력에 의해 상기 작동 바아(310)가 자동으로 원래 위치로 복귀한다. 이러한 구성에 의해 사용자는 간단한 가압 동작만으로 촉매 용기(200)를 용이하게 투입할 수 있다.
반응 단계 (c)
상기 촉매 용기(200)의 일부에 형성된 개방부(220)를 통해 촉매와 반응 대상 물질과의 접촉 면적을 일정하게 유지하여 반응시킨다. 상기 반응 대상 물질은 과산화수소수를 사용하며, 상기 개방부(220)의 일정한 면적을 통해 상기 촉매와 상기 과산화수소수의 접촉 면적을 제한하여 반응 속도를 조절한다. 이러한 구성에 의해 종래 기술의 문제점이었던 급격한 반응을 방지하고 안정적인 반응을 유지할 수 있다.
산소 발생 단계 (d)
상기 반응을 통해 촉매와 반응 대상 물질과의 반응 속도를 안정적으로 제어하여 산소를 발생시킨다. 상기 개방부(220)에 의해 접촉 면적이 일정하게 유지되므로 산소 발생량도 안정적으로 유지된다.
분리 단계 (e)
상기 촉매와 상기 반응 대상 물질이 반응한 후 생성된 기체를 산소 분리부(T1)를 통해 산소로 분리한다. 이 과정에서 상기 생성된 기체는 커버 본체(1110)의 하측으로 연장되는 투입관 하부(1121) 내부를 밀폐하는 작동 바아(310)에 의해 역류가 방지된다. 상기 산소 분리부(T1)는 중공사막필터를 이용하여 산소만을 선택적으로 분리한다.
정제 단계 (f)
상기 분리된 산소를 수분 트랩(T2)과 활성탄 트랩(T3)을 거쳐 정제한다. 즉 상기 분리된 산소를 케이스(400) 내부에 배치된 수분 트랩(T2)을 통해 수분을 제거하고, 상기 수분이 제거된 산소를 활성탄 트랩(T3)을 통해 불순물을 제거한다. 이러한 2단계 정제 과정을 통해 순수한 산소를 얻을 수 있다.
배출 단계 (g)
상기 정제된 산소를 제2관통공(430)을 경유하여 외부로 배출한다. 구체적으로는 상기 산소 분리부(T1)와 연통되는 토출관 하부(1131)와 상기 토출관 하부(1131)와 연통되는 토출관 상부(1132)를 통해 순차적으로 배출한다. 최종적으로 상기 케이스(400)의 제2관통공(430)을 통해 외부로 배출된다.
이상과 같은 단계별 산소 발생 방법에 의해 촉매와 과산화수소수의 반응 속도를 안정적으로 유지하여 산소 발생량을 안정화할 수 있다. 이러한 본 발명에 의해 산소 발생 속도를 종래보다 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

Claims (15)

  1. 반응 대상 물질이 담긴 산소 발생 용기(100)와;
    상기 산소 발생 용기(100)에 투입되어 산소 발생을 위한 촉매가 담겨지는 촉매 용기(200)와 상기 산소 발생 용기(100) 내부에 배치되는 산소 분리부(T1)를 포함하고,
    상기 촉매 용기(200)는,
    촉매가 수용되는 중공의 촉매 용기 본체(210)와;
    상기 촉매 용기 본체(210) 일 측에 형성되어 촉매와 반응 대상 물질과의 접촉 면적을 일정하게 하는 개방부(220)를 포함하는 무전원 방식의 산소 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산소 발생 용기(100) 일 측에는 촉매 투입부(300)가 구비되어 상기 촉매 용기(200)를 상기 산소 발생 용기(100) 내부에 투입하고,
    상기 산소 발생 용기(100)는 중공 형상이고 상부가 개방된 용기 바디(120)와, 상기 용기 바디(120)의 상면을 덮는 용기 커버(110)를 포함하고,
    상기 용기 바디(120)에는 과산화수소수와 상기 산소 분리부(T1)가 수용되고,
    상기 용기 커버(110)는 판체 형상의 커버 본체(1110)와, 상기 커버 본체(1110) 일 측에 형성되는 촉매 투입관(1120)과 산소 토출관(1130)을 포함하며,
    상기 촉매 용기(200)는 상기 촉매 투입관(1120)을 통해 용기 바디(120) 내부로 투입되고, 상기 산소 분리부(T1)를 통해 분리된 산소는 상기 산소 토출관(1130)을 통해 배출되는 무전원 방식의 산소 발생 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 촉매 투입부(300)는 상기 촉매 투입관(1120) 내부에 삽입되는 작동 바아(310)와, 상기 작동 바아(310)의 외측에 구비되고 상기 커버 본체(1110) 상에 탄력 지지되는 탄성 지지부(320)와, 상기 촉매 투입관(1120)의 하단에 구비되는 스토퍼(330)를 포함하여,
    상기 촉매 투입관(1120) 내부에 수용된 촉매 용기(200)는 상기 스토퍼(330)에 의해 일시 지지되고, 상기 작동 바아(310)에 의해 하강하여 스토퍼(330)가 탈락하고 상기 촉매 용기(200)가 상기 용기 바디(120) 내부로 투입되는 무전원 방식의 산소 발생 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 촉매 투입관(1120)은 상기 커버 본체(1110)의 하측으로 연장되는 투입관 하부(1121)를 포함하되,
    상기 작동 바아(310)는 상기 투입관 하부(1120) 내부에 이동 가능하게 구비되고 상기 투입관 하부(1120) 내부를 밀폐하며,
    상기 산소 토출관(1130)은 상기 커버 본체(1110)의 하측으로 연장되는 상기 토출관 하부(1131)와, 상기 커버 본체(1110)의 상측으로 연장되는 토출관 상부(1132)를 포함하고,
    상기 토출관 하부(1131)는 산소 분리부(T1)와 연통되고, 상기 토출관 상부(1132)는 토출관 하부(1131)와 연통되는 무전원 방식의 산소 발생 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 산소 발생 용기(100)가 내부에 수용되는 케이스(400)를 더 포함하고,
    상기 케이스(400) 내부에는 수분 트랩(T2)과 활성탄 트랩(T3)이 배치되며,
    상기 케이스(400)는 중공 형상의 케이스 본체(410)와, 상기 케이스 본체(410)의 일 측에 형성되어 내부와 연통되는 제1관통공(420) 및 제2관통공(430)을 포함하여,
    상기 제1관통공(420)은 상기 촉매 투입부(300)의 작동 바아(310)가 삽입되어 상기 케이스(400) 외부로 노출되고,
    상기 산소 발생 용기(100)에서 발생한 산소는 상기 수분 트랩(T2)과 상기 활성탄 트랩(T3)을 거쳐 상기 제2관통공(430)을 경유하여 외부로 배출되는 무전원 방식의 산소 발생 장치.
  6. 산소 발생 방법에 있어서,
    (a) 산소 발생을 위한 촉매를 촉매 용기(200)에 담는 단계와;
    (b) 상기 촉매 용기(200)는 산소 발생 용기(100) 내부에 투입하는 단계와;
    (c) 상기 촉매 용기(200)의 일부에 형성된 개방부(220)를 통해 촉매와 반응 대상 물질과의 접촉 면적을 일정하게 유지하여 반응시키는 단계; 및
    (d) 상기 반응을 통해 촉매와 반응 대상 물질과의 반응 속도를 안정적으로 제어하여 산소를 발생시키는 단계;를 포함하는 무전원 방식의 산소 발생 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 상기 촉매 용기(200)는 촉매가 수용되는 중공의 촉매 용기 본체(210)와, 상기 촉매 용기 본체(210) 일측에 형성되어 촉매와 반응 대상 물질과의 접촉 면적을 일정하게 유지하는 개방부(220)를 포함하도록 준비하는 것을 특징으로 하는 무전원 방식의 산소 발생 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 촉매 용기(200)를 촉매 투입관(1120)을 통해 산소 발생 용기(100)의 용기 바디(120) 내부로 투입하는 단계인 것을 특징으로 하는 무전원 방식의 산소 발생 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b-1) 상기 촉매 투입관(1120) 내부에 삽입되는 작동 바아(310)를 하강시키는 단계와;
    (b-2) 상기 작동 바아(310)의 하강에 의해 상기 촉매 투입관(1120)의 하단에 구비된 스토퍼(330)를 탈락시키는 단계; 및
    (b-3) 상기 스토퍼(330)의 탈락과 함께 상기 촉매 용기(200)를 용기 바디(120) 내부로 투입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전원 방식의 산소 발생 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (b-1) 단계 이후에,
    상기 작동 바아(310)의 외측에 구비된 탄성 지지부(320)의 탄성력에 의해 상기 작동 바아(310)를 원래 위치로 복귀시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무전원 방식의 산소 발생 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이후에,
    (e) 상기 촉매와 상기 반응 대상 물질이 반응한 후 생성된 기체를 산소 분리부(T1)를 통해 산소로 분리하는 단계;
    (f) 상기 분리된 산소를 수분 트랩(T2)과 활성탄 트랩(T3)을 거쳐 정제하는 단계; 및
    (g) 상기 정제된 산소를 제2관통공(430)을 경유하여 외부로 배출하는 단계;
    를 더 포함하는 무전원 방식의 산소 발생 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 (e) 단계는,
    상기 생성된 기체를 커버 본체(1110)의 하측으로 연장되는 투입관 하부(1121) 내부를 밀폐하는 작동 바아(310)에 의해 역류를 방지하면서 수행되고,
    상기 (g) 단계는,
    상기 산소 분리부(T1)와 연통되는 토출관 하부(1131)와 상기 토출관 하부(1131)와 연통되는 토출관 상부(1132)를 통해 순차적으로 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전원 방식의 산소 발생 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 (f) 단계는,
    상기 분리된 산소를 케이스(400) 내부에 배치된 수분 트랩(T2)을 통해 수분을 제거하는 단계; 및
    상기 수분이 제거된 산소를 활성탄 트랩(T3)을 통해 불순물을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전원 방식의 산소 발생 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    케이스(400)의 제1관통공(420)을 통해 외부로 노출된 작동 바아(310)를 가압하여 수행되고,
    상기 (g) 단계는,
    상기 케이스(400)의 제2관통공(430)을 통해 외부로 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전원 방식의 산소 발생 방법.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 반응 대상 물질은 과산화수소수이고,
    상기 (d) 단계는,
    상기 개방부(220)의 일정한 면적을 통해 상기 촉매와 상기 과산화수소수의 접촉 면적을 제한하여 반응 속도를 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전원 방식의 산소 발생 방법.
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