본 고안의 휴대용 산소발생기는 별도의 전원공급장치가 없고 크기가 소형이어서 휴대가 간편하고 내부 배치된 방수성 스펀지에 의하여 액체가 용기 밖으로 새어나올 염려가 없고 제조원가가 저렴하고 조작이 간편하여 스트레스를 많이 받거나 머리를 많이 쓰는 직장인, 수험생들이 사용하면 상쾌한 산소를 마음껏 들이킬 수 있으므로 기분전환과 스트레스 해소에 큰 도움이 된다.

최근 대기 오염이 심해짐에 따라 산소를 발생시켜 공급하는 장치가 주목을 받고 있다. 종래의 산소발생기로는

1)얇은 막을 이용하여 공기 중의 산소를 선택적으로 투과시키는 방법,

2)제올라이트 등의 흡착제를 사용하여 공기 중의 산소 이외의 가스를 선택적으로 흡착시키는 방법,

3)과산화수소수를 가열하여 산소를 발생시키는 방법을 이용한 산소발생기 등이 있다.

1), 2)의 방법은 공기 중의 산소 이외의 가스가 부산물로서 생성되므로 이 부산물 가스의 배기를 위한실외기가 필요하며, 이에 따른 2차 공해, 즉, 산소 농도가 높은 공기를 공급 받는 실내 쪽은 좋으나 실외기로부터는 산소 농도가 낮은 공기가 배출되므로 이에 따른 공해의 문제점이 있으며, 압축기 등이 필요하므로 장치가 대형화되며, 고가이고, 전력이 공급되어야만 한다는 단점이 있다. 3)의 방법은 과산화수소수로부터 산소를 발생시키는 방법이므로 2차 공해의 문제는 없으나, 전력의 공급을 필요로 하므로, 전력의 공급이 용이하지 않은 곳에서는 사용이 제한된다는 단점이 있다.

상기한 문제를 해결하기 위하여 전원공급장치가 필요없는 과산화수소수를 산소와 물로 분해시켜서 산소를 발생시키는 화학반응식 산소발생기에 관한 기술이 공지되어 있다. 등록실용신안공보 20-350853호는 촉매를 이용하여 과산화수소수를 분해시켜 고순도의 산소를 장시간 지속적으로 발생시키는 산소발생기에 관하여 기재되어 있다. 상기 고안은 반응조와; 반응조 뚜껑과; 반응조 내부에 설치되는 촉매 저장용기와; 반응조 뚜껑에 인접하게 설치되는 촉매 저장용기 파손 핀과; 반응조 뚜껑 안쪽면에 인접하게 설치되며 반응조 뚜껑과 촉매 저장용기 파손 핀 사이를 밀봉하기 위한 고무판과; 반응조 바깥면 상부에 인접하게 설치되며 반응조 내부에 발생된 산소가스를 수조로 유도하기 위한 산소 가스 유도관과; 산소 가스 유도관이 하부에 연결되어 산소가스가 하부로부터 유입되며, 산소 가스가 통과 될 때 방울로서 육안 식별을 가능하게 하고, 상부로 산소가스가 분출되는 수조로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성으로 인하여 전력의 공급이 필요 없이 화학반응만을 이용하므로, 전력의 공급이 곤란한 곳에서도 순도가 높은 산소를 장시간 지속적으로 발생시킬 수 있으며, 장치 구성이 단순하여 저가인 산소발생기를 제공할 수는 효과가 있다.

그러나 상기 고안은 크기가 대형이고 산소 가스 유도관, 수조 등이 필수적으로 구성되어야 하므로 휴대가 곤란하다. 또한 액체 상태의 과산화물을 사용하기 때문에 산소발생기가 넘어질 경우 내부의 액체가 흘러나올 우려가 있다.

또 하나의 종래기술로는 실용신안공보 93-3665를 들 수 있는데, 상기 고안은 누름 버튼과 투입구 마개가 형성된 덮개와 상기 덮개와 결합되는 본체와 상기 본체의 측벽 물저장통 부위에 내부압 조절부가 형성되어있고, 반응통과 물저장통의 차단벽 사이에 분무기가 설치되어 약제를 투입하여 산소를 발생시키는 것을 특징으로 한다. 그러나 상기 고안은 산소를 발생시키기 위하여 외부로부터 약제를 투입하여야하는 번거로움이 있고, 다량의 물이 저장되어 있어야 하므로 항상 물을 채워야 하고 물 또는 반응액이 쏟아질 우려가 있는 단점이 있다.

실용신안 기술 설명

본 고안은 종래의 산소발생기의 문제점 특히, 전원공급장치로 인한 대형화의 문제, 넘어지거나 쓰러졌을 때 내부의 액체가 쏟아지는 문제, 산소 유도관 등 별도의 구성이 불가피하게 수반되는 문제점 등을 해결하고자 하는 주된 과제로 삼는다.

본 고안은 상기한 과제를 해결하기 위하여 전원공급장치가 필요 없고 소형이며 넘어지거나 쓰러졌을 때 내부의 액체가 쏟아지지 않는 신규한 산소발생기를 제공하고자 함을 주된 목적으로 삼는다.

이하 도면을 참조하여 본 고안을 더욱 상세히 설명한다. 본 고안에 사용되는 용어와 조성물의 함량비 등은 본고안의 가장 바람직한 실시양태의 일례일 뿐 본 고안이 반드시 이에 한정되는 것은 아니므로 본 고안의 권리범위는 당업자라면 얼마든지 용이하게 설계, 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 해당된다.

본 고안의 산소발생기에서 산소를 발생시키기 위하여 채택한 구성은 액체 상태의 과산화물과 고체 상태의 과산 화물의 반응을 통한 산소의 발생이다. 도 1은 본고안의 바람직한 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도1)

도 1에 도시된 바와 같이 본 고안의 몸체는 격벽을 통해 중앙부와 주변부로 구분되며 상기 격벽은 홈이 형성되어 있다.

상기 몸체의 중앙부 하단에는 과산화수소(H2O2) 팩이 배치되어 있고, 상기 주변부의 중앙에는 흡수성 스펀지가 배치되어 있다. 상기 흡수성 스펀지는 내부에는 금속산화물, 흡습제, 제2 산소발생제의 혼합물로 구성된 펠릿을 포함하고 있다.

상기 펠릿을 구성하는 조성물에 대하여 설명하면 다음과 같다. 금속산화물은반응촉매제로 사용되며 그 성분으로는 MnO2가 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 흡습제는 액체 상태의 과산화수소를 흡수하는 기능을 하는데 통상적인 흡습제이면 사용하여도 무방하지만 본 고안에서는 KOH, Ca(OH)2 등의 수산화물이 사용되었다.

제2산소발생제는 본 고안의 산소 발생효율을 극대화시키기 위하여 첨가된 구성으로 Na2O2, K2O2등의 과산화물이 사용된다. 상기 금속산화물, 흡습제, 제2 산소발생제의 혼합비율은 본 고안의 휴대용 산소발생기의 크기,산소 발생의 효율 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있으나 중량비 기준으로 1:60:1 인 것이 바람직하다.

본 고안의 몸체는 외통체와 밀착되어 구성되는 데, 상기 외통체는 과산화수소(H2O2) 팩을 압착하는 누름쇠와; 상기 누름쇠와 일체로 구성되며 상부에 산소가 배출되는 핀홀을 갖는 캡으로 구성된다.

상기한 산소발생기에서 산소가 발생되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 외부에서 손가락 등으로 압력을 가해 외통체를 가압하면 외통체와 일체로 형성된 누름쇠와 몸체 내부 중앙부에 배치된 과산화수소(H2O2) 팩을 터트려 액체상태의 과산화수소가 흘러나온다. 상기 과산화수소는 격벽에 형성된 홈을 통해 중앙부로부터 주변부로 흘러나가게 되는데 이때 주변부의 스펀지에 있는 펠릿과 접촉하게 된다.

상기 펠릿은 전술한 바와 같이 금속산화물,흡습제, 제2 산소발생제의 혼합물(MnO2, Ca(OH)2, Na2O2)로 구성되어 있다. 금속산화물(본 고안에서 MnO2 )이 촉매로 작용하여 과산화수소의 분해를 촉진시켜 물과 산소가 발생된다. 이 때 발생되는 물의 일부는 흡습제(Ca(OH)2)를 통해 제거되면서 산소의 발생이 더욱 촉진되며 일부는 제2 산소발생제(Na2O2)와 반응하여 추가적으로 산소를 발생시킨다.

본 고안의 산소 발생의 메카니즘을 나타내는 구체적인 반응식은 다음과 같다.

1) 2H2O2 + MnO2 → 2H2O + O2 + MnO2

2) Na2O2 + 2H2O → 2NaOH + H2O2 <32>

상기 발생된 산소는 몸체의 주변부를 거쳐 외통체 내부의 누름쇠와 상단부에 형성된 구멍을 통과하여 외통체 상단의 핀홀을 통해 바깥으로 배출된다. 상기 외통체의 상단에는 외부캡이 형성되어 있고 그 상단으로 산소가 배 출되는 핀홀이 형성되어 있다.

상기 외부캡은 카본필터 또는 아로마 필터가 충진되어 있는데, 산소 발생시 함께 발생하는 과산화수소의 증기를 제거하고 순수한 산소 기체만을 외부로 배출하며, 여기에 아로마향을 첨가하여 사용자의 주위를 환기시키는 효과를 발생시킨다. 본 고안의 산소발생기의 몸체의 주변부 하단과 이에 대응되는 외통체의 상단 저면에 배치된 방수성 스펀지가 배치되어 있는 데, 상기 방수성 스펀지는 본 고안의 산소발생기가 넘어지거나 쓰러졌을 때 내부의 액체가 쏟아져 새어나오지 않도록 하기 위하여 배치되어 있다. 상기한 스펀지의 배치로 인하여 본 고안은 종래의 액상 산소발생기가 해결하지 못했던 과제를 해결할 수 있는 것이다.

한편 본 고안은 17% 농도의 과산화수소 6ml를 1회 반응시켰을 때, 약 400ml의 산소가 발생됨을 확인할 수 있었다. 산소 발생량은 과산화수소의 농도 펠릿의 양과 펠릿을 구성하고 있는 혼합물의 성분과 성분비에 따라 달라지게 됨은 물론이다. 본 고안에서 채택한 펠릿을 구성하고 있는 혼합물의 성분비는 금속산화물, 흡습제, 제2산소발생제가 중량비 대비 1:60:1 로 구성될 때 가장 이상적임을 확인할 수 있었다.

고안자: 박화정, 이상헌, 나만국

대리인: 허수준