CN106006564B - 含多级空气净化系统的节能型家用制氧机 - Google Patents

含多级空气净化系统的节能型家用制氧机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含多级空气净化系统的节能型家用制氧机，所述制氧机由机箱、空压机，气水分离器，多级过滤器，干燥装置、储气罐、排气口和设置有电磁阀的吸附装置等组成，通过一定的连接结构和参数设置，使该发明具有使用寿命长、节能、静音、小巧、适合家居使用等优点。

Description

含多级空气净化系统的节能型家用制氧机
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，更具体地，涉及一种家用型制氧机。
背景技术
目前市场上的家用制氧机一般采用变压吸附制氧工艺，采用一种微型压缩机（排气压力小于0.15MPa）提供压缩空气，压缩空气压力低，产气量小。其特点是噪音低，体积小，适合室内使用。但是其缺点是明显的，其主要缺点如下：
一、寿命短:一般连续运行时间不超过500小时。
变压吸附制氧依靠制氧分子筛的分子力吸附氮气，分离氧气。实现这种功能的材料制氧分子筛是一种非常敏感的材料，对空气中的尘埃粒子、水分非常敏感，如果作为原材料的压缩空气不够洁净，就会很快污染制氧分子筛，导致分子筛性能下降，丧失分离氧气的能力。由于现在市场上的家用制氧机采用的微型压缩机压力低，无法承受多级过滤产生的压力损失，只是采用简单的过滤网，所以对空气中的尘埃、水分过滤不彻底，导致制氧分子筛很快被污染，丧失制氧能力，致使家用制氧机寿命短，寿命不足500小时。用户买回家后如果使用频繁，往往几个月后就无法制氧。
二、产氧量低:正常工作时也只能够一个人使用，无法满足家庭内全体成员补充氧气的需要。
现在市场上的家用制氧机一般使用微型空压机、制氧的分子筛装填量少，产氧气能力一般为每分钟几升，只够一人使用。而现在由于环境的恶化，空气质量变差，工作压力的增加，睡眠质量下降，很多正常的人也有补充氧气、保健的需要，往往整个家庭都需要补充氧气。显然，目前的家用型制氧机是无法满足的。
三、单位能耗高
制氧分子筛均具有理想的工作压力，沸石分子筛工作压力是0.4~0.5MPa,锂分子筛也在0.15Mpa以上。但是目前的家用制氧机为了降低噪音、减小体积，采用的微型压缩机的压力只有不到0.15MPa，在采用多级过滤的情况下，远远达不到制氧分子筛所需要的理想压力，造成制氧分子筛不能充分发挥性能，使得生产单位体积的氧气所需要的压缩空气比例很高，也就是生产单位体积的氧所需要的能耗高。
四、只能在很小的局部提供高浓度氧，无法改善整个家庭的氧环境。
目前的家用制氧机放在室内使用，提高了吸氧人所吸入的氧气浓度，但是在生产氧气的同时，所产生的氮气也排在了室内，所以整个室内的氧气浓度是不变的，没有改善整个家庭氧环境的能力。
五、工业及医院制氧机噪音大、体积大，安装使用不便。
由于工业及医院制氧机采用的制氧机要求产氧量大，所以主机要求大，造成整机噪音大、体积大、安装不便。但是工业或医院制氧机一般都有专用机房及专门的管理人员，这些不会对使用造成困扰。但是如果直接变成家庭使用，就会有很大障碍。要实现足够的氧压力，噪音往往达不到要求，国家有关标准为不大于55dB，现有的大部分工业用制氧机因其噪音大，不适合用于家居环境。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种含高排气压力的压缩机的制氧机，并具有噪音小，成本低，体积小，实现装机简便等优点。
本发明所述的高排气压力的空气压缩机，指的是压缩机排气压力相对于市面常见的制氧机的微型压缩机而言较高，本发明采用的压缩机排气压力在0.15Mpa以上，根据不同的吸附装置的压力要求，空压机压力可选择排气压力0.6-0.8MPa的型号。
为达到上述目的，本发明采用的技术如下：
设计一种含多级空气净化系统的节能型家用制氧机，其特征在于：所述制氧机由机箱、高排压的空压机、空气净化系统、储气罐、排气口和设置有电磁阀的吸附装置组成：
所述空气净化系统由气水分离器、过滤器、干燥装置、活性炭过滤器其中两个以上结构组成，所述气水分离器是一种机械排水装置，利用叶片旋转产生离心力，除去压缩空气中的大颗粒杂质和水分。
所述空压机和气水分离器相连，所述空压机排气压力在0.15MPa以上；
所述气水分离器与过滤器相连；
所述空气净化系统与设置有电磁阀的吸附装置相连；
所述吸附装置与储气罐连接，所述吸附装置为分子筛吸附装置；
所述储气罐设置有氧气出口；
所述储气罐设置有压力开关
所述电磁阀连接排气口。
进一步的，所述机箱内壁粘贴有消音棉，所述机箱涂有消音油漆，所述排气口连接消音器。
进一步的，所述空压机排气压力为0.6-0.8MPa。
进一步的，所述过滤器为多级过滤器。
进一步的，所述多级过滤器分为三级，分别为一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器，所述一级过滤器与所述气水分离器相连，所述三级过滤器与吸附装置相连，两者之间相连的管道上设置有空气压力表，可检测实时压力。
进一步的，所述一级过滤器和二级过滤器之间设置有干燥装置。
进一步的，所述三级过滤器与吸附装置之间设置有活性炭过滤器。
进一步的，本发明所采用的空压机排气压力大于或等于0.15MPa,空压机的型式可以是活塞式无油静音空压机、涡旋式空压机、螺杆式空压机等，视吸附装置的理想工作压力范围而定，空压机的排气压力可替换成排气压力为0.6-0.8MPa的空压机。
进一步的，所述吸附装置有两个，所述电磁阀也有两个，通过其中一个电磁阀与储气罐和吸附装置相连，另一个电磁阀连接空气净化系统、吸附装置和排气口，通过两个电磁阀实现两个吸附装置轮流工作，一个制氧时，另一个进行放空再生。
进一步的，每个吸附装置均设置有排气口，所述排气口为快排阀，可实现吸附装置放空再生时快速排气。
进一步的，所述电磁阀与所述储气罐之间设置有缓冲罐。缓冲罐能使氧气得到缓冲，平稳输出到储气罐中。缓冲罐和储气罐之间设有流量调节阀，用来调节氧气的产量。
更进一步的，所述储气罐设置有压力开关。
工作方式
压缩空气从空压机出来进入空气净化系统，空气净化系统的作用是除去压缩空气中的尘埃、水和油，所述空气净化系统由气水分离器、多级过滤器、干燥装置、活性炭过滤器组成，目的是保护制氧机的核心元件——制氧分子筛，避免制氧分子筛失效。
经净化后的压缩空气进入吸附装置，吸附装置主体是两个装有制氧分子筛的吸附塔，在电磁阀的控制下，压缩空气进入其中一个吸附塔底部，氮气被分子筛吸附，纯的氧气从吸附塔顶部排出，进入氧气缓冲罐成为产品氧气。当一只吸附塔吸附氮气饱和时，在电磁阀控制下，通过快排阀开始排气，包括氮气和其它杂质气体，进行放空再生清洗，分子筛再生，同时另一只吸附塔开始进气生产氧气。两只吸附塔轮流工作，稳定生产出满足要求纯度的氧气。气水分离器主要是除去压缩空气中的大颗粒灰尘和液态水等杂质，多级过滤器主要是除去压缩空气中的尘埃粒子，过滤器的级别不同，除去尘埃粒子的直径不同，最后一级过滤器可滤除精度0.01微米的粒子。活性炭过滤器是吸附性过滤器，可除去甲醛等异味物质。干燥机的作用主要是除去压缩空气中的水分。干燥机不应设置在所述多级过滤器之前和之后，而应该设置在中间。一来保证先经过第一级过滤器，去除掉相对较大颗粒的杂质，保证干燥机的工作效率，二是干燥机之后可能产生小颗粒杂质，因而空气净化系统最后需要设置最后一级过滤器或活性炭吸附器。
吸附装置将产生的合格氧气经氧气缓冲罐送入储气罐，该储罐可存储一定容量的合格氧气。在此设置压力开关，当用户不需要使用氧气而使储气罐中的氧气压力达到一定值时，整个系统自动停机。
氧气从储罐出口通过管路送到各个房间，通过弥散器扩散到房间中。通过室内开关控制制氧机的开停。
整套系统采用集成电路控制，无人值守，全自动运行。
本发明的优点：
体积小巧：为减小体积，方便安装，本发明将制氧主机的控制阀由工业、医疗制氧机的气动阀简化为电磁阀，简化了控制系统，本发明对空压机所用的空气缓冲罐进行重新设计，正常的空气缓冲罐主要有使水分沉淀和缓冲空气的作用，由于本发明的吸附装置自身可实现空气的缓冲作用，所以本发明的空气缓冲罐只需具有使水分沉淀的作用即可，所以可以使用比正常标准小的空气缓冲罐。有效降低整机体积。
节能：为了解决压缩空气过滤净化问题，本发明采用空气压缩机提供压缩空气作为原材料，空压机出口压力为0.6~0.8MPa,即使经过三级过滤器、干燥装置、活性炭过滤器的衰减，压力仍然有0.4~0.5MPa,刚好在制氧分子筛的理想工作压力区间；这样使制氧分子筛发挥出最佳的产氧气性能，使得产出同样流量的氧气消耗的压缩空气最少，节约了压缩空气，也就是节约了能量，提高了效率。
寿命长：本发明采用了气水分离器、三级过滤器、干燥装置、活性炭过滤器等多级压缩空气净化设备，使净化后的压缩空气尘埃颗粒小于0.01微米，压力露点2~10摄氏度，彻底去除了压缩空气中的灰尘、水分，彻底净化了空气，保证了制氧机的寿命。由于尘埃颗粒已经小于0.01微米，也彻底除去了空气中的PM2.5。由于本发明的压缩空气得到了彻底净化，使制氧分子筛保持了良好的工作环境，使得制氧机寿命得以大大延长，达到了工业、医疗制氧机的标准，整机寿命10年以上。
本发明的空压机采用无油静音空压机,，保证了压缩空气中无油，不会因油分子污染制氧分子筛，保证了制氧机的寿命。
适合全家使用：一台制氧主机，可以将氧气管路输送到各个房间，可由室内出氧口的控制器来控制制氧机的使用。哪个房间需要补充氧气，都可以自由选择。
使用舒适：向室内供氧采用弥散式供氧，无需戴鼻塞即可自由吸氧，使用舒适。
噪音小：家用制氧机对噪音提出了很高的要求，以前的工业、医院所用的制氧机的噪音远远超过了家庭使用的标准，为了降低噪音，本发明进行了系统的降噪音设计：
本发明所采用的无油静音空压机为低噪音型空压机，从组成部件上为降低噪音创造了条件；
本发明的机箱内部涂有一层阻尼漆，阻尼漆是一种先进的吸收声音的材料，能吸收高频噪音；阻尼漆外面再贴有消声棉，能吸收低频噪音。
本发明的机箱内置消声管，消声管内壁贴有消声棉，尽可能多的吸收噪音。
本发明的机箱设有外置消声器，外置消声器可与机箱排气口连接，外置消声器内贴有消声棉。外置消声器能将多余的声波吸收，彻底降低制氧机的噪音
制氧机的排氮口（快排阀）也是噪音源之一，本发明将排氮口装一消声器，并将消声器置于一独立的消声箱中，消声箱由内壁贴有消声棉的多孔板构成，将排氮口的声音彻底消除。
空压机、冷干机、过滤器的排污也是噪音源之一，本发明的排污采用机械式的自动排污装置，噪音低。
附图说明
图1是本发明的结构简图。
在图1中有
1——空压机；2——气水分离器；3——一级过滤器；4——干燥装置；5——二级过滤器；6——三级过滤器；7——活性炭过滤器；8——第一电磁阀；9——吸附装置；10——快排阀；11——空气压力表；12——第二电磁阀；13——缓冲罐；14——储气罐；15——压力开关。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种含多级空气净化系统的节能型家用制氧机，所述制氧机由机箱、消音系统、空压机1，气水分离器2，过滤器，干燥机4、储气罐、排气口和设置有电磁阀的吸附装置9组成：其中，气水分离器2、过滤器和干燥机4构成空气净化系统，所述空气净化系统设置有排污口；
所述空压机1和气水分离器2相连；所述气水分离器2与过滤器相连；所述空气净化系统与设置有电磁阀的吸附装置9相连；所述吸附装涡旋式空压机置9与储气罐连接；所述储气罐设置有氧气出口；所述电磁阀连接排气口。
所述空压机1排气压力为0.15MPa。
所述机箱内壁粘贴有消音棉，所述机箱涂有消音油漆。
所述排气口设置有排气消音器。所述过滤器接有排污口，过滤器为多级过滤器，所述多级过滤器为三级，分别为一级过滤器3、二级过滤器5和三级过滤器6，所述一级过滤器3与所述气水分离器2相连，所述三级过滤器6与吸附装置9相连。所述一级过滤器3和二级过滤器5之间设置有干燥装置。所述三级过滤器6与吸附装置9之间设置有活性炭过滤器7，两者之间相连的管道上设置有空气压力表11，可检测实时压力。所述吸附装置9有两个，所述电磁阀也有两个，分为第一电磁阀8和第二电磁阀12，所述第一电磁阀8链接储气罐14，所述第二电磁阀12连接过滤器和排气口，所述排气口为快排阀10，通过快排阀10实现快速排气，通过两个电磁阀实现两个吸附装置9轮流工作，一个制氧时，另一个进行放空再生。所述电磁阀与所述储气罐之间设置有缓冲罐13，所述储气罐14设置有压力开关15和氧气压力表。
实施例2
所述空压机为1排气压力0.2MPa的空压机1。
本实施例其它技术方案同实施例1基本相同。在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。
实施例3
所述空压机为1排气压力0.3MPa的空压机1。
本实施例其它技术方案同实施例1基本相同。在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。
实施例4
所述空压机为1排气压力0.5MPa的空压机1。
本实施例其它技术方案同实施例1基本相同。在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。
实施例5
所述空压机为1排气压力0.6MPa的空压机1。
本实施例其它技术方案同实施例1基本相同。在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。
实施例6
所述空压机为1排气压力0.7MPa的空压机1。
本实施例其它技术方案同实施例1基本相同。在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。
实施例7
所述空压机为1排气压力0.8MPa的空压机1。
本实施例其它技术方案同实施例1基本相同。在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。
实施例8
所述空压机为1排气压力0.9MPa的空压机1。
本实施例其它技术方案同实施例1基本相同。在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。
实施例9
所述空气净化系统为两级，分为第一级过滤器和第二级过滤器。
本实施例其它技术方案同实施例1基本相同。在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。
实施例10
所述多级过滤器为两级，分为第一级过滤器和第二级过滤器，两级过滤器之间设置有干燥装置。
本实施例其它技术方案同实施例1基本相同。在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。
实施例11
所述多级过滤器为两级，分为第一级过滤器和第二级过滤器，两级过滤器之间设置有干燥装置，第二级过滤器和吸附装置之间设置有活性炭过滤器。
本实施例其它技术方案同实施例1基本相同。在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。
实施例12
所述多级过滤器为四级，分为第一级过滤器、第二级过滤器、第三级过滤器和第四级过滤器，第二、三级过滤器之间设置有干燥装置，第四级过滤器和吸附装置之间设置有活性炭过滤器。
本实施例其它技术方案同实施例1基本相同。在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。
实施例13
所述多级过滤器为五级，分为第一级过滤器、第二级过滤器、第三级过滤器、第四级过滤器和第五级过滤器，第二、三级过滤器之间设置有干燥装置，第四级过滤器和吸附装置之间设置有活性炭过滤器。
本实施例其它技术方案同实施例1基本相同。在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。
以上实施例的制氧机的噪音通过实验，均能控制在50dB以内。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.含多级空气净化系统的节能型家用制氧机，其特征在于：所述制氧机由机箱、高排压的空压机、空气净化系统、储气罐、排气口和设置有电磁阀的吸附装置组成：
所述空气净化系统由气水分离器、过滤器、干燥装置、活性炭过滤器其中两个以上结构组成；
所述空压机和空气净化系统相连，所述空压机排气压力在0.15MPa以上；
所述气水分离器与过滤器相连；
所述空气净化系统与设置有电磁阀的吸附装置相连；
所述吸附装置与储气罐连接，所述吸附装置为分子筛吸附装置；
所述储气罐设置有氧气出口；
所述电磁阀连接排气口。
2.根据权利要求1所述的含多级空气净化系统的节能型家用制氧机，其特征在于：所述机箱内壁粘贴有消音棉。
3.根据权利要求1所述的含多级空气净化系统的节能型家用制氧机，其特征在于：所述机箱涂有消音油漆，所述排气口连接消音器。
4.根据权利要求1所述的含多级空气净化系统的节能型家用制氧机，其特征在于：所述空压机排气压力为0.6-0.8MPa。
5.根据权利要求1所述的含多级空气净化系统的节能型家用制氧机，其特征在于：所述过滤器为多级过滤器。
6.根据权利要求5所述的含多级空气净化系统的节能型家用制氧机，其特征在于：所述多级过滤器分为三级，分别为一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器，所述一级过滤器与所述气水分离器相连，所述三级过滤器与吸附装置相连。
7.根据权利要求6所述的含多级空气净化系统的节能型家用制氧机，其特征在于：所述一级过滤器和二级过滤器之间设置有干燥装置，所述干燥装置为吸附式干燥机或者冷冻式干燥机。
8.根据权利要求6或7所述的含多级空气净化系统的节能型家用制氧机，其特征在于：所述三级过滤器与吸附装置之间设置有活性炭过滤器。
9.根据权利要求1所述的含多级空气净化系统的节能型家用制氧机，其特征在于：所述吸附装置有两个，所述电磁阀也有两个，通过其中一个电磁阀与储气罐和吸附装置相连，另一个电磁阀连接空气净化系统、吸附装置和排气口，通过两个电磁阀实现两个吸附装置轮流工作，一个制氧时，另一个进行放空，所述吸附装置设置有排气口，所述排气口为快排阀，可排出废气或氮气。
10.根据权利要求1所述的含多级空气净化系统的节能型家用制氧机，其特征在于：所述电磁阀与所述储气罐之间设置有缓冲罐。
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