●● 업체동향

주요 질소발생기 생산 및 공급업체 동향

(주)금성하이텍

한 단계 업그래이드된 기술개발 위해 산학연 공동연구팀 운영

대기중의 공기에서 질소를 분리해 내는 기술을 통해 습도 0%의 초순수 압축공기 발생장치를 개발하는 것은 물론, 산업현장의 맞춤형 압축공기 크리닝 시스템을 공급함으로써 관련분야의 최고 기술력을 인정받고 있는 (주)금성하이텍은 매년 전체 매출의 5%이상을 기술개발비로 투입, 첨단기술과 현장기술을 적용한 동사만의 독자적인 기술개발에 주력하고 있다.

동사는 기술개발 연구소를 설립하여 기술개발과 매출확대의 가속화를 도모하고, 질소 분리기술에서 한 단계 업그래이드된 수소발생 기술개발을 위해 산학연 공동연구팀도 운영할 계획이라고 한다.

가스 발생설비인 ‘고순도 질소발생기(PSA방식)’는 첨단산업의 증가와 산업조건의 다변화로 그동안 압축공기를 이용한 제조공정 등이 산화와 변형 등으로 압축공기 대신 질소를 이용하는 공정이 세계적으로 늘어나는 추세인데, 특히 운영비용과 편의성 면에서 액화질소의 불합리성을 극복하기 위해 질소발생기를 필수적으로 선택하고 있는 추세이다.

동사의 질소발생기는 최저 30~60%까지의 에너지 절감효과가 있어, 최초 설비투자 후 1년 반이면 제품가격을 보전할 수 있다.

특히, 금성하이텍은 제품 출하와 함께 제품의 모든 재원 및 금액표를 공개하고 있어 고객들로부터 호평은 물론 무한 신뢰를 받고 있다.

동사에서 생산하고 있는 PSA방식의 질소발생기 KPN 시리즈는 신뢰성이 확보된 순도 99.999%의 질소를 공급하는 장치로 지속적이며 안정적인 가스 공급이 가능하고, 동일 입구조건에서 가장 많은 질소를 생산하며, 전자동 운전으로 무인화 관리가 된다는 점이 장점이다.

또, 출하전 철저한 시운전과 성능관리, 높은 경제성 즉, 빠른 투자 회수 기간을 보장한다.

아네스트이와타세기(주)

사용요금 대폭 다운 가능한 점이 가장 큰 특징

질소가스발생장치 NP(PSA식)시리즈 고순도의 질소가스를 대기 중에서 간단히 만들 수 있는 아네스트이와타세기의 질소발생기는 지금까지 큰 부담이 되었던 질소가스 사용요금을 대폭 다운시킬 수 있게 만들었다는 점이 가장 큰 특징이다.

오일프리 스크롤 콤프레서를 채용하여 소형화, 저소음을 실현하고, 마이콤 제어로 귀찮은 관리의 수고를 대폭 경감시켰으며, 이동상황, 트러블 발생이나 정기 메인터넌스 시간의 경고 등, 여러 가지 정보를 컬러 터치 패널로 표시, 장치출구의 질소 가스압이나 질소가스 순도의 조정, 타이머 운전기능 등, 사용상황에 따른 상세한 설정도, 화면에서 터치식으로 간단히 입력 가능하다.

콤팩트 설계로 공간절약을 실현하였고, 게다가 저소음설계로 쾌적한 작업환경을 보장한다. 에어 원 내장을 위해 세퍼레이트보다 조작도 간단하다.

콤프레셔의 회전수를 인버터제어로 전기요금 절약과 압축기의 기계적 부하를 경감했으며, 또한 50Hz, 60Hz 지구 어디에서든 사용이 가능하다.

(주)영일프린테크

오일프리 베비콘·오일프리 스크롤 콤프레셔와의 일괄 제어

영일프린테크는 히타치의 질소 가스 발생 장치 N2팩을 공급하고 있다.

N2팩은 N2팩은 공기를 원료로 하여 질소 가스를 저비용으로 생산, 순도 99~99.99%의 질소 가스를 간단히 공급할 수 있으며, 오일프리 베비콘 혹은 오일프리 스크롤 콤프레셔와의 일괄 제어에 의해, 흡착제의 오일 트러블을 방지하였고 점검에 있어서도 히타치만의 신뢰를 바탕으로 한 지원 네트워크로 대응하고 있다.

동사에서 공급하고 있는 GX 시리즈는 토출 압력 증대로 보다 폭넓은 용도에 대응하며 0.6MPa을 실현(질소 가스 순도 99.9%사양)하였고, 원료 공기를 공급하는 공기압축기에 신뢰와 실적의 GREEN시리즈 오일프리 베비콘을 사용하였다. 또, 토출 압력은 종래기계 대비 약20% 증가 하였다.

토출 압력 증대로 차포장기나 질소 가스에 의한 액츄에이터 구동 등 보다 폭넓은 용도로 사용할 수 있다.

에어마켓코리아

연구소·실험실 등 초건조 공기 필요한 수요처에 안성맞춤

에어마켓코리아는 질소 발생기(N2 Generator) 와 산소 발생기(O2 Generator) 관련 시장 에 많은 비중을 두고 사업을 진행하고 있다.

에어마켓코리아가 취급하는 질소 발생기와 산소발생기는 연구소나 실험실 등 초건조 공기를 필요로 하는 수요처에서는 그야말로 ‘안성맞춤’의 제품이다.

99.999%의 순도를 지속적으로 유지할 수 있으며 65dB 이하의 저소음 설계로 실내에서 운전하기에 적합하다.

또한 유지 관리비가 저렴하고 반영구적인 CMS (Carbon Molecular Seive) 흡착제 충진으로 장기적인 시각에서 볼 때 경제성이 뛰어나다는 것도 빼놓을 수 없는 강점이다.

에어마켓코리아가 차세대 마케팅 시장으로 보고 있는 질소 및 산업 발생기 관련 국내 시장은 제습설비 업계와는 달리 아직까지 기술과 시장 성숙도에서 초기 단계에 머물러 있는 상황이다.

반면 해외 선진국들은 식품이나 반도체, 생명공학, 화학공정 등에서 가스발생기의 수요가 증가하고 있다.

동사는 시장선점을 위해 현재의 어려운 내수시장의 분위기를 슬기롭게 극복하고 지속적으로 마케팅 계획을 세워 전략적 제품 홍보와 영업을 추진한다는 계획이다.

케이지엘(주)

2개의 흡착탑을 이용하여 질소를 분리하는 속도분리형

케이지엘(주)은 국내에서 미개척 분야로 알려진 산업용 산소·질소·이산화탄소 발생기 부문에서 독자기술을 보유한 회사다.

세계에서 두 번째로 개발한 99% 순도의 산소 압력순환흡착(PSA) 충전시스템，산소 진공압력순환흡착(VPSA) 발생기，질소 발생기，이산화탄소 PSA 발생기，수소 PSA 발생기 등을 제작，보급하고 있으며 가스 엔지니어링 사업도 병행하고 있다.

이 회사는 2005년 한국에너지기술연구원과 함께 ‘고온 연소배가스 이산화탄소 하이브리드(Hybrid) 공정개발 시스템’ 공동 연구에 참여해 이산화탄소 분리기 개발에 성공함으로써 주목받기도 했다.

동종 업계에서는 국내 최초로 벤처기업 및 이노비즈 인증을 획득했을 뿐 아니라 한국산업기술진흥협회로부터 연구개발전담부서 설립 인정도 받았은 동사는 2005년 러시아 사할린 유전에 산소 PSA 충전시스템 및 질소 PSA PACKAGE를 공급했다.

국내 굴지 엔지니어링사의 해외 EPC 사업에도 가스 관련 패키지 품목으로 함께 참여하고 있는 동사는 ‘Any Oxy’란 상표로 산소발생기 제품을 출시, 해외 환자용 시장에 본격 진출할 예정이며 사무실 등 실생활 공간에서 활용할 수 있는 다목적용 산소발생기도 선보일 계획이다.

케이지엘 주식회사에서 제작된 질소 발생기는 질소의 분리를 위한 흡착제로 CMS (Carbon Molecular Sieve)를 사용하며, 질소보다 산소의 흡착속도가 빠른 것을 이용하여 분리하기 때문에 속도분리형 이라고 한다.

동사의 질소발생기는 2개의 흡착탑을 이용하여 질소를 분리하도록 고안되어 있으며, 첫 번째 흡착탑이 생산을 하는 동안 두 번째 흡착탑은 생산을 위한 준비단계 상태를 유지한다.

첫 번째 흡착탑에서 질소 생산이 완료되면 두 번째 흡착탑에서 질소 생산을 하게 되고 동시에 첫 번째 흡착탑은 흡착되어 있는 산소를 외부로 배출하면서 다시 질소 생산을 위한 준비 상태에 들어가게 된다.

두 번째 흡착탑의 질소생산이 완료되면 첫 번째 흡착탑이 질소를 생산하게 되고 동시에 두 번째 흡착탑은 흡착되어 있는 산소를 배출하면서 다시 질소 생산을 위한 준비 상태에 들어가게 된다.

질소 발생기는 이와 같은 프로세스를 연속적으로 반복하면서 질소를 생산하게 된다.

KG 멤브레인

국내 굴지 엔지니어링사의 해외 EPC 사업에도 가스 관련
패키지 품목으로 함께 참여하고 있는 동사는 ‘Any Oxy’란 상표로 산소발생기 제품을 출시, 해외 환자용 시장에
본격 진출할 예정이며 사무실 등 실생활 공간에서 활용할 수 있는 다목적용 산소발생기도 선보일 계획.

(주)KSM

효율적인 설계로 N2 Reflow M/C에 최적

자동납땜기 제작업체로 설립, 2004년 (주)티에스엠에서 분사하여 케이에스티라는 이름으로 설립된 동사는 2005년 질소발생기를 개발하고, 2006년 법인으로 설립되면서 (주)케이에스엠으로 상호를 변경하였다.

KSM의 질소발생기는 효율적인 설계로 N2 Reflow M/C에 최적의 질소가스 공급이 가능한 PSA 방식으로, 전원만 공급하면 연속적으로 고순도, 저로점의 질소 가스를 공급을 할 수 있으며, O2 Analyzer, 가스유량계, 유량제어 Valve 등을 표준 장착하여 기능이 편리하다.

또 운전조작과 동작 상태는 Display Pane로 조작관리가 가능하고 N2 Gas의 순도치가 표시되는 등 조작이 편리한 점이 특징이다.

PSA코리아

고객 요구에 맞춰 설계·제작·설치·시운전 일괄 수행

PSA 질소 발생기

PSA코리아는 공기 분리 및 에너지 관련 전문 업체로서 질소발생기 및 산소발생기 사업부와 압축 공기 크리닝 시스템 사업부로 나누어 운영되고 있다.

오랜 경험과 축적된 기술 경쟁력을 바탕으로 고객의 요구에 맞춰 설계 및 제작, 설치, 시 운전을 일괄적으로 수행 할 수 있는 전문 기업인 동사는 각종 산업 현장에서 사용자가 편리하게 사용할 수 있고, 원가 절감에 이바지할 수 있는 고효율의 제품을 제작한다는 방침을 가지고 있다.

다이요 닛산

가동 라인 수 변동에 의해 가스 사용량 편차 큰 사용자에 적극 판매

일본의 다이요 닛산은 가스발생량에 따라 소비 전력량이 연동하는 에너지 저감 타입의 질소PSA를 개발, 판매하고 있다.

CO2 삭감 등 강한 환경 규제로 전력 사용량의 억제가 시급한 수요가의 에너지 저감 요구에 따른 것이다.

다이요 닛산은 전력비용 저감을 실현한 이 장치로 타사 제품과의 차별화를 도모하고 주로 리플로노용 등 가동 라인 수의 변동에 의해 가스 사용량이 크게 변하는 사용자를 대상으로 적극적인 판매에 나서고 있다.

이 장치는 가스 발생량에 따라 가동과 중단을 반복하는 공정을 설정해 콤프레셔를 일시적으로 無부하운전(언로드) 상태로 하는 것으로 소비전력을 억제해 에너지저감 효과를 얻는 구조이다.

동사가 독자로 개발한 것으로 가스발생량의 변동을 버퍼탱크의 압력변화에서 검지해 그 변화율을 컴퓨터에서 해석해 예측 제어하는 소형 프로세스 콘트롤을 탑재한 것으로 고효율화를 실현했다.

PSA 가동률이 10%인 수요가의 경우 종래 기종에 비해 최대 40%의 소비전력을 삭감할 수 있다고 한다.

●● 사례

SMT 시장에서 질소발생기 수요 동향

업체 난립으로 수익률 떨어져

질소발생기는 경제적인 효과를 제공하는 동시에 안정성 면에서도 액화질소보다 우월하다.

뿐만 아니라 편리성과 경제성면에서도 탁월하고, 유지보수가 쉽고, 트러블이 거의 없으며, 원가를 생산하지 않는다는 장점을 갖고 있다.

이러한 장점의 질소발생기가 SMT 시장에서 구체화되고 있다.

무연 납땜성 향상을 위한 목적으로 이용되기 시작하면서부터이다. 즉, 무연 공정 전환에 힘입어 SMT 라인에 질소의 사용이 증가하고 있다. 무연 솔더링을 위한 질소의 우수성이 좋다는 결과는 이미 오래 전에 나왔다.

무연 공정전환을 위해 필요한 요소가 여러 가지가 있지만, 가장 기본이 되는 것은 무연 솔더 페이스트와 무연용 리플로우 오븐의 사용이다.

하지만 이 두 가지의 요소를 충족한다고 해도 100% 신뢰할 수 있는 무연 공정이 가능한 것은 아니다.

Pb가 제외된 무연 솔더 페이스트는 크고 작은 문제점들이 있으며, 아직까지 몇 가지 해결해야 할 문제들이 남아 있다.

특히, SnPb와 다른 융점과 강도, 산화성 및 솔더 젖음성 등은 무연 공정으로 전환하기 위해서는 꼭 해결해야 할 문제들이다.

이러한 문제점을 보완하기 위해 다양한 재질을 합금한 무연 솔더 페이스트가 연구되고 있다. 하지만 이 또한 신뢰성이라는 큰 난관에 봉착해 있다.

Pb를 대체하는 Zn, Cu, In, Ag, Bi 등의 재질은 아직까지 확실한 신뢰성을 보여주지 못하고 있다.

보다 더 우수한 젖음성과 산화성을 얻기 위해서는 리플로우 존의 수를 늘림으로써 정밀한 프로파일을 제공하고, 열풍보다는 질소(N2) 분위기에서의 작업이 유리하다.

동일한 무연 솔더 페이스트를 이용해 열풍방식의 리플로우와 N2 분위기의 리플로우로 솔더링했을 때, 솔더의 젖음성이나 산화성에서 확연한 차이를 보인다는 사실은 이미 여러 해 전부터 알려진 사실이다.

하지만 사실에도 불구하고 그 동안 N2 리플로우의 보급은 지지부진했다. 우선 장비의 가격대가 높았다.

Air 리플로우 대비 20~30% 높은 가격대가 유지되어 세트업체에서 선뜻 구입하기 어려웠다.

두 번째로는 원청 업체에서 강력하게 N2 리플로우의 사용을 요구하지 않았다. 이로 인해 비교적 저렴한 Air 리플로우로 솔더링 작업을 실시했다.

이러한 경향이 최근에 들어 바뀌고 있다. N2 리플로우의 보급이 증가하고 있다.

장비의 가격대가 하락했으며, 원청업체에서 되도록 N2 리플로우를 권고하고 있기 때문이다. 아울러 미래지향적인 관점에서 N2 장비를 구입하고 있다.

N2 리플로우의 사용을 권고하는 비율이 증가할 것이라는 판단 때문에 늘어나고 있다.

국내 대표적인 리플로우 제조업체에 따르면, 현재 N2 리플로우 오븐의 경우는 전체 판매 비중에서 35~40%를 차지한다고 말하고 있다. 또한 해외 사업장의 장비는 N2가 압도적으로 많다.

가스테크의 중소형 가스발생기

SMT용 질소, 50~100Nm3/h 적합

질소발생기 업계에서는 SMT용의 리플로우에는 저용량에 속하는 100Nm3/h 이하의 질소발생기가 적합하다고 입을 모으고 있다.

일반적으로 N2 리플로우 한 대 당 약 18Nm3/h의 질소가 필요하다. 따라서 질소발생기 업체들은 SMT용으로 하나의 질소발생기에 여러 대의 리플로우를 연결할 수 있도록 제작하고 있다.

G사의 관계자는 “질소발생기의 용량이 높을수록 여러 대의 리플로우를 연결할 수 있지만, 100Nm3/h를 기준으로 그 이상의 장비는 거의 사용되지 않고 있다.

질소발생시 장비 가격과 초기비용 회수 등의 경제성을 따졌을 때, 과잉사양이 되기 때문”이라고 말했다.

H사의 관계자 역시 “SMT 생산 장비는 투자비용 회수 기간을 3년으로 여겨지고 있지만, 질소발생기는 1년 정도면 초기 투자비를 회수하기를 원한다.

100Nm3/h 이상의 장비는 가스정제 장치가 추가되어야 하고, 이로 인해 투자비용이 높아질 뿐만 아니라 투자비용 회수기간도 길어진다”면서 “SMT 라인에서의 경제성 및 장비효율성을 따졌을 때 50~100Nm3/h 용량의 질소발생기가 최적이다”고 말했다.

아울러, 하나의 질소발생기에 많은 수의 리플로우를 연결하면 만일의 문제 발생시 큰 타격을 입는다. 이러한 여러 가지 이유로 인해 SMT용의 질소발생기는 100Nm3/h 이하의 용량이 최적이라고 여겨지고 있다.

여러 대의 리플로우에 하나의 질소발생기를 적용했던 이유는 초창기 질소발생기의 장비 가격이 높았기 때문이다.

(주)KSM이 제조하여 대학 실험실에 설치한 질소발생장치

소용량 15Nm3/h 이하 장비도 출시

질소발생기와 리플로우를 1:N으로 연결했는데, 최근에는 연결 리플로우 수를 줄이는 추세이다.

현재 SMT용 질소발생기는 60Nm3/h급이 주류를 이루고 있으며, 높은 용량이라고 해도 75Nm3/h를 넘지 않는다.

보통 3~4대 정도를 연결해서 사용하고 있다. 하지만 최근에는 소용량의 질소발생기가 대두되어 리플로우 2대를 연결할 수 있는 30Nm3/h 용량이 발생기가 보편화되고 있다.

100Nm3/h 질소발생기는 수치상 5개의 라인에 적용할 수 있지만 일정한 순도를 유지하기 위해서는 2~3대의 리플로우에 연결하는 것이 좋기 때문이다.

한편, SMT용 질소발생기의 용량은 더욱 작아질 것으로 보인다.

최근 TSM이 리플로우 한 대급에 적합한 15Nm3/h 이하의 장비를 출시했기 때문이다.

시장 상황을 봐야겠지만, 소용량의 장비는 급물살을 탈 것으로 보인다. T사의 영업팀장은 “세계 최초의 콤팩트형 질소발생기는 적은 CMS 양으로 양질의 질소를 생성하도록 설계했다는 점에서 기술력을 인정받고 있다.

콤팩트형 장비는 10~12Nm3/h 급으로 리플로우 한 대당 하나, 즉 1:1로 설치될 수 있도록 제작했다”면서 “공장 내부에 설치가 가능하도록 향상된 진공 기술이 적용됐다”고 말했다.

이어 그는 “1:1 설치가 가능하도록 제작한 이유는 생산 라인의 예기치 못한 문제 발생의 피해를 최소화하기 위해서다”고 말했다.

질소발생기의 용량이 감소할 수 있었던 것은 제조업체들의 설계 기술의 향상과 더불어 리플로우의 질소소모량 기능이 좋아졌기 때문이다. 리플로우의 질소소모량은 열효율과 비슷하다.

똑같은 에너지를 투입해서 100%사용하는 것이 좋지만, 이를 실제로 이루기란 쉽지 않다.

리플로우 오븐 내의 ‘존’에서 공기의 유통을 최소화하면서 전기와 질소의 소모량을 최소화시킨다. 즉, 질소소모량 최소는 존에서만 공기가 순환할 수 있을 때만 가능하다.

현재 SMT용 질소발생기는 외형도 진화하고 있다. 기존 오픈 방식으로 탱크들이 보였지만, 최근에는 캐비닛 타입이 주류를 이루고 있다.

이는 깔끔한 외형과 더불어 공장 내부에 설치할 수 있으며, 쉽게 이동할 수 있다는 측면에서 세트업체들이 선호하고 있기 때문이다.

국내 SMT용 시장, 연 100대 규모

SMT 분야에서 질소발생기가 대두된 것은 2~3년 전부터였다. 지속적인 성장을 예상했으나 예상과 다른 현상이 나타나고 있다.

국내 SMT 어셈블리 업체들의 해외 이전이 늘어나면서 신규 수요가 정체된 상황으로 시장 규모는 담합세를 보이고 있다.

여기에 더불어 액화질소의 사용의 어려움이 없는 점도 꼽을 수 있다. 국내 산업 인프라가 잘 발달되어 있기 때문이다.

도로망이 잘되어 있어 원하는 시간에 충전 받을 수 있고, 산업체의 플랜트 설치도 잘되어 있다. 이로 인해 질소발생기의 전환이 더뎌졌다.

-‘SMT 포커스’(2007년 12월호) 중에서-

●● 특허기술

아사히化工機(주)의 고순도 질소 발생 장치

복잡한 제어부 없어 유지·보수 및 조립 작업 용이

1) 기술개요

공기 중에 포함되어 있는 질소를 제거하여 산소의 농축 가스를 제조하는 산소 농축 장치의 종래의 기술은 질소 흡착 매체를 충전한 ２개의 흡착통을 많은 전자 밸브와 관로로 연결하여 압축 공기를 공급, 질소를 흡착시키는 흡착 공정과, 대기를 개방하여 질소의 탈착을 하는 감압 공정을 교대로 변환·조작해 산소의 농축 가스를 생성하였다.

이는 전자 밸브군의 복잡한 제어가 필요하다는 결점이 있다. 이 외에 복수의 캠 구동 밸브를 회전하는 캠을 사용하여 구동시키는 연구도 있었지만, 사용되는 부품의 수가 많다는 단점이 있다.

위와 같은 제품에 비해 본 발명품은 전자 밸브군, 전기 제어부 등을 없애 최소한의 배관만으로 산소 농축 장치를 구성하고 유지·보수를 용이하게 하는 한편, 조립 작업도 용이한 로터리 변(弁)을 제안하는 제품이다.

구체적으로 로터리밸브는 상반체와 하반체를 분할하여, 하반체에는 고정시트를 배치하고, 시트의 중심에는 배기구가 되는 통공을 설치하고, 시트 중심으로부터 멀어져 동일 원주상 복수의 각각의 장소에는 흡착통에 통하는 외부로의 통공을 마련한다.

상반체에는 외부의 압축 공기 공급원으로 통하는 통공을 가지는 밸브실을 설치함과 동시에 고정시트 위에 접접(摺接) 회전하는 밸브 본체를 배치하고, 이 밸브 본체의 회전과 함께 시트 중심의 통공과 동일 원주상에 있는 통공을 연결시켜, 대응하는 흡착통을 배기구로 개방시킴과 동시에, 반대측의 흡착통과 압축 공기 공급원에 통하는 통공을 연결시키고, 대응하는 흡착통에 압축 공기를 공급하는 구성으로 되어있어 산소의 농축 가스를 연속 생성한다.

2) 기술특징 및 경쟁력

본 발명은 산소 농축 장치에 적용되는 로터리밸브에 관한 것으로, 좀더 자세하게 설명하면 흡착통 안에 충전한 흡착 매체에 공기를 접촉시켜 공기 중의 질소를 흡착 매체에 흡착·제거하여 산소의 농축가스를 제조하는 산소 농축 장치용 로터리 벨브에 관한 것이다.

예전부터 공기 중에 포함되는 질소를 제거해서 산소의 농축 가스를 제조하는 산소 농축 장치로, 합성 제올라이트 등에서 만들어지는 질소 흡착 매체를 충전한 ２개의 흡착통을 이용하여 한쪽의 흡착통에 압축 공기를 공급해 산소 농화 가스를 생성시키는 흡착 공정과, 다른 한쪽의 흡착통은 내부를 대기에 개방해서 질소의 탈착을 하게 하는 감압 공정을 교대로 변환 조작해 산소의 농축 가스를 연속적으로 얻는 장치가 실용 되고 있다.

이 경우의 양쪽의 흡착통은, 각각 소정의 압력으로 공기를 공급하는 공기 공급 관로와 산소의 농축 가스를 빼내는 가스 관로, 공기의 공급을 차단한 상태에서 흡착통 내부를 대기 개방하는 탈착 가스 배출 관로가 접속된다.

이런 관로에 대해 ２개의 흡착통을 흡착 공정과 감압 공정에 소정의 주기로 변환 제어하기 위해 많은 전자 밸브가 사용되고, 이러한 전자 밸브는 타이머, 릴레이, 시퀸서 등으로 복잡하게 제어된다.

게다가 많은 전기 결선이나 배관 이음새가 필요하고 수리 업자는 극도의 어려움을 격을 뿐만 아니라 조립할 때의 공정수도 많이 필요하다.

또, 전자 밸브 개폐에 의해 흡착통으로 급격하게 공기가 들어오거나 급격하게 배기가 생겨 흡착재의 미분화나 소음의 원인이 된다.

또, 주파수의 차이에 의해 공기 공급원의 압축기의 토출양이 변화하기 때문에 전자 밸브군의 제어 시간을 변경할 필요가 있다.

여기서 위와 같은 제어 시간 등의 변경이 필요없는 선행 기술로, 복수의 캠 구동 밸브를 공통의 밸브 수용 케이스안에 일렬로 나란하게 배치해 그것들의 캠 구동 벨브를 공통의 회전축에 장착하여 서로 일체적으로 회전하는 캠군에 의해서 구동하도록 하고 있다.

그렇지만 위에 기술한 공정 변환 기구를 구성하는 캠 구동 밸브는 각자 밸브 본체가 있어 각각이 독립적으로 밸브 기능을 발휘하는 구성이기 때문에 부품이 많아 복잡한 구조로 되어 있다.

이에 본 발명은 부품의 수를 경감하도록 구성을 간략화하고, 산소 농축 장치에 적용해서 전자 밸브군, 전기 제어부 등을 없애고 전기 배선은 실제 ２개의 전선과 최소한의 배관만으로 끝나 관리가 편해지는 것은 물론, 조립 작업도 편한 로터리밸브를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

위의 목적을 달성하기 위해서 본 발명인 로터리밸브는 밸브상자 안에 밸브상자로 통하는 밸브실을 형성해, 밸브실 안에 고정시트와 고정시트 위에서 접접 회전하는 밸브 본체를 배치한다.

그리고, 앞에 서술한 시트에는 시트 중심과 시트 중심으로부터 떨어져 동일 원주상에 있는 복수의 장소에 밸브 밖으로 끌어온 통공을 설치한다.

밸브 본체는 중심부에 반원 돌출부를 가져 각 돌출부 양단과 그 주위 사이에 직경선에 맞추어 단테두리를 형성하게 되고 밸브 본체의 접동면 측에 시트 중심의 통공과 동일 원주상의 통공을 연통시키는 凹부분을 설치, 각 凹부분 주위에 형성되는 접동면 가운데 凹부분으로부터 밸브 본체 양단 테두리에 걸친 접동면에서 동일 원주상의 통공을 개폐하도록하고 외부 회전 구동 축으로 연결되는 커플링을 벨브 상자에 자유롭게 회전하도록 지지, 각 커플링을 용수철의 부세(付勢) 밑에 밸브 중심부에 결합한 것을 특징으로 한다.

여기서, 본 발명품과 관련되는 로터리 벨브의 주요 구성부품으로 여겨지는 고정 시트 및 밸브 본체를 세라믹재로 구성하고 또한, 로터리 벨브는 모터에 조립하여 모터의 구동축을 연결기에 연결한다.

밸브실을 압축 공기 공급원에 접속해 고정 시트의 동일 원주상의 통공을, 복수의 흡착 매체를 수용한 흡착통에 배분 접속해 시트 중심의 통공을 배기구로 해서 사용한다.

이와 같이 만들어진 본 발명과 관련되는 로터리 밸브에 의하면 압축 공기 공급원으로부터 밸브실에 공급되는 공기압력에 의해 밸브 본체에서는 고정 시트와의 접동면에 눌리는 추진력이 일을 해, 연결기측으로 부터의 용수철의 부세력과 서로 작용하여 봉인력을 높인다.

밸브 본체가 회전해서 밸브실에 개방되는 시트의 동일 원주상의 통공에서는 흡착통에 압축 공기가 공급되어 흡착 매체에 질소를 흡착시키는 흡착 공정을 행한다.

개념도

1a.상반체

1b.하반체

2.O-링

4.압축소공기공급원으로의 통구

7.배기구으로의 통구

8.흡착통으로의 통구

9.흡착통으로의 통구

10.O-링

14.스러스트 베어링

15.스프링

본 발명을 실현한 현태를 표현한 로터리밸브의 단면도

한편, 밸브 본체 밑에서 凹부분에 개방되는 시트의 동일 원주상의 통공에서는 흡착통내의 공기가 凹부분을 거쳐 시트 중심의 통공에서 배기되는 감압 공정을 란다.

이렇게 하여 로터리 벨브의 회전과 함께 시트의 동일 원주상의 통공은 서서히 열리고, 또, 서서히 닫혀지기 때문에 흡착통에 대한 급격한 압축 공기의 공급이나 흡착통으로부터의 급격한 배기는 생기지 않으며, 매끄러운 압력 이행을 실행해, 흡착통내에 있어서의 흡착 매체의 요동을 없애 배기음을 떨어뜨리는 효과가 있다.

게다가 복수의 흡착통에 배분된 시트의 동일 원주상의 ２개의 통공이 밸브 본체의 회전에 의해 동시적으로 개폐되는 타이밍이 생겨 ２개의 통공이 밸브실내로 통한다는 것에서 이 때, 흡착 행정을 끝낸 흡착통으로부터 감압 공정을 끝낸 흡착통으로의 압력 이행을 하는 균압공정이 생기고, 이 균압공정이 밸브 본체의 １회전중에 ２번 있어 산소의 농축 가스의 압력 변동을 줄여 감압 배기시의 소음을 저감하는 효과가 있다.

3) 시장현황 및 전망

산소 농축 장치의 시장은 의료용 기기로서의 시장 외에, 고령자 인구의 증가에 따른 고령자 간호, 고령자 복지용 기기의 시장으로서 향후 더욱 더 시장의 확대를 기대할 수 있다.

특히, 본 발명을 적용함으로서 장치의 소형화, 저렴화가 진행되면, 가정 상비의 간호용 기기, 비상시 대응용의 의료 보조용 기기로서 신규 시장을 개척할 수 있다.

의료기기 전체의 시장은 2002년에 약 3조 8,660억 엔 규모이지만, 재택 산소 요법 환자의 약 12만 명에 대해, 재택 산소 관련 시장은 2002년에 약 1,265억 엔, 재택 산소 시장은 약 650억 엔이라고 알려져 있지만, 1985년부터 재택산소(在宅酸素)에 의료보험이 적용되고 있어 간단하고 쉬운 산소봄베에 의한 대응보다 산소 농축 장치에 의한 대응이 증가하는 경향에 있어, 본 발명의 적응 시장의 확대를 기대된다.

4) 지적재산권

특허 번호：3597155(일본)
등록일：2004.09.17
출원일：2001.07.18
공개일：2003.01.29

5) 기술도입 유망 업체

의료기기 생산 및 제조업체, 기타 관련업체

6) 기술이전 조건

- 라이센스 허락
- 노하우 제공 가능
- 기술지도：있음

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