CN108136151B - 模块化便携式氧气生成器 - Google Patents

Abstract

本发明的各种实施方式公开了一种模块化便携式氧气生成器，包括反应容器，该反应容器设置有两个竖直腔室，其中的一个腔室容纳盒子，另一个腔室容纳氧气存储罐。该装置设置有机构，以在触发后将盒子中生成的氧气引导至限定的出口。与重型氧气瓶和生成器相比，模块化便携式氧气生成器重量轻、便于携带、易于使用、维护量极少。

Description

模块化便携式氧气生成器

相关申请

本发明是2017年2月17日提交的名称为“模块化便携式氧气生成器”的完整说明书的附加专利。本申请享有由O₂-Matic产品私人有限公司(O₂-Matic Products PrivateLimited)于2016年2月18日提交的名称为“便携式氧气生成器及其方法”的印度临时申请No.201641005614的优先权，其出于所有目的通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明通常涉及氧气生成器。更具体地，本发明涉及一种能够根据需要生成可呼吸氧气的便携式和小型氧气生成器。

背景技术

空气是人类生活中最不可缺少的元素。每个活体动物都需要呼吸空气，而就呼吸的目的而言，氧气是空气的最重要的成分。但是，在某些情况下或者某些地区，空气中支持人体呼吸功能的氧气百分比非常低。例如，由于空气中的氧气量会较少，因此登山者在登山期间会遇到困难。在另一个例子中，在深海潜水期间，由于氧气不以气态形式存在，或者简单地说没有空气以供呼吸，因此潜水员将无法呼吸。此外，某些患者或者遇到事故的人可能由于身体状况而无法正确呼吸和吸入氧气。在需要补充氧气的医疗紧急情况下也是如此。在转移病人或者到山上或者在水下等情况下携带那些重氧气瓶是困难的，有时甚至是不可能的。在许多情况下，一个人在搬运目前使用的重氧气瓶时将面临困难。

因此，为了以需要的方式向使用者提供氧气，可以将氧气制成并且存储在氧气瓶中，以在需要的时间和地点提供给使用者。使用带有机械调节器的金属瓶生成氧气以将压力降低至环境水平，甚至是仍在使用中。在所有上述情况下，携带重氧气瓶并不总是可行的选择。氧气瓶的绝对重量限制了随身携带它的人的移动。不只是重量问题，就算重新填充氧气瓶也是一项沉闷的工作。

本领域的现有技术以便携式的氧气生成系统形式提供了氧气瓶的替代方案。便携式氧气生成系统通过在需要应急氧气的不同的情况下提供氧气来克服金属氧气瓶的问题。这有助于供给正常呼吸。这有时只是意味着生成氧气以在较长时间内提供高流速的可呼吸氧气是有可能的。

到目前为止，已知的氧气生成系统通常需要使用者在容器中混合许多化学物质。由于在混合试剂时的人为错误，或者由于试剂反应太快或者太慢，使得这些系统通常不能生成所需的氧气流。其他用于生成氧气的已知系统涉及盒式试剂，通常生成的氧气太少，并且会导致反应容器过热。其缺少的是易用性。

鉴于上述情况，非常需要减小设备的尺寸，增强其便携性，并由此赋予其使用灵活性。此外，需要一种能够以恒定速率生成氧气的设备。此外，需要一种易于重新填充以供随后使用的设备。而且，在补充或者替换期间，设备必须能够继续给氧。因此，需要一种装置来解决这些困难，通过使该装置尺寸最小化，使其非常紧凑、重量轻并且便携，成为套装样式的产品。

上述不足、缺陷和问题在本文中得到解决，并且将通过阅读和研究以下说明书而被理解。

发明内容

本发明的各种实施方式公开了一种模块化便携式氧气生成器。本发明通过减小氧气生成器的尺寸、使得氧气生成器非常紧凑、重量轻并且便携、作为套件式产品，来解决本文上述困难。

根据本发明的一个实施方式，模块化便携式氧气发生器广泛地包括反应容器，该反应容器包括容纳氧气生成器的所有其他部件/模块的两个竖直腔室。第一竖直腔室包括：位于顶端的开口，该开口构造成能够容纳盒子；反应器外壳，该反应器外壳覆盖第一竖直腔室的顶端处的开口并且在中部设置有向内的突起，所述突起作为用于触发盒子中的氧气的释放的盒子触发器；盒子槽和围绕盒子的盒盖，开口在顶端紧随盒子槽；开口，所述开口位于第一竖直腔室的底部或者侧壁或者顶部，通过中空连接器控制，单向阀紧随所述中空连接器，所述单向阀用于使得在盒子内释放的氧气流动；连接到中空连接器的释放环，其中释放环被向下推动以移动中空连接器。第二竖直腔室包括：存储罐，该存储罐接收盒子内释放的所述氧气；压力计，该压力计保持待释放的氧气的压力；加湿器，该加湿器加湿待释放的氧气；以及出口，该出口用于加湿的氧气。管道组件连接存储罐和第一竖直腔室的所述中空连接器。基部结构密封第一竖直腔室和第二竖直腔室的底部。

根据本发明的一个实施方式，模块化便携式氧气生成器还包括氧气量指示器，所述氧气量指示器用于指示存储罐中剩余的氧气量，并且向用户显示何时重新装载下一个盒子。

根据本发明的一个实施方式，模块化便携式氧气生成器还包括直观的流量控制装置，以确保氧气以稳定的速度和压力从所述出口流出。

以上概括地概述了本发明的各个方面，并且用作帮助更好地理解随后的更完整的详细描述。关于这一点，应该有一个清楚的理解，即本发明不限于在此描述和说明的使用方法或者应用。旨在从本文包含的详细描述或者说明中变得明显或者显而易见的本发明的任何其他优点和目的都在本发明的范围内。

附图说明

根据以下对优选实施方式和附图的描述，本领域技术人员将会想到其他目的、特征和优点，在附图中：

图1是显示根据本发明的实施方式的模块化便携式氧气生成器及其部件/模块的布置的示意图；

图2是显示根据本发明的实施方式的盒子的分解图的示意图；

图3是显示根据本发明的实施方式的盒子的竖直截面图的示意图；

图4A和图4B是显示根据本发明的实施方式的连接到中空连接器的释放环的移动和功能的示意图；

图5是根据本发明的实施方式的模块化便携式氧气生成器的立体图；

图6A显示了根据本发明的实施方式的柱塞未穿透薄膜时的初始状态，图6B显示了穿透的状态；

图7显示了根据本发明的实施方式的在化学腔室中生成的氧气的流动。

虽然本发明的具体特征在一些附图中显示出来，而在其他附图中没有显示出来，但是这仅仅是为了方便，因为根据本发明，每个特征可以与任何或者全部其他特征组合。

具体实施方式

在本发明的实施方式的以下详细描述中，参考了形成其一部分的附图，并且其中通过图示的方式显示了可以实施本发明的具体实施方式。对这些实施方式进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实施本发明，并且应该理解的是，可以使用其他实施方式，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下进行变形。因此，以下详细描述不应视为具有限制意义，并且本发明的范围仅由所附权利要求限定。

说明书可以在多处引用“一个(an)”，“一个(one)”或“一些(some)”实施方式。这不一定意味着每个这样的引用是针对相同的实施方式，或者该特征仅适用于单个实施方式。不同实施方式的单个特征也可以组合起来以提供其他实施方式。

如本文所使用的，除非另有明确说明，否则单数形式“一个(a)”，“一个(an)”和“所述(the)”旨在也包括复数形式。应该进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括(includes)”、“包含(comprises)”、“包括(including)”和/或“包含(comprising)”指明所描述的特征、整体、步骤、操作、部件和/或组件的存在，但并不排除存在或者添加一个或者多个其他特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或其组合。本文所使用的术语“和/或”包括一个或者多个相关所列项目的任何和所有组合和排列。

除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)与本发明公开所属领域的普通技术人员的通常理解具有相同的含义。应该进一步理解的是，术语应该解释为如同在常用字典中定义的那样具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，而不应解释为理想化或过度形式化的意义，除非明确如此定义。

将参考在附图中显示并在以下描述中详细描述的非限制性实施方式，对本文中的实施方式及其各种特征和优点细节进行更完整的解释。公知组件和处理技术的描述被省略，以免不必要地使本文的实施方式变得模糊。本文使用的示例仅旨在便于理解其中可以实施本文的实施方式的方式，并且进一步使得本领域技术人员能够实施本文的实施方式。因此，这些实例不应解释为限制本文实施方式的范围。

本发明提供了一种模块化便携式氧气生成器，其重量轻，便于携带和易于使用，维护费用极低。便携式氧气生成器的目前设计是对优先权申请中公开的氧气生成器的改进。整个设计基于设置有盒子以分别容纳水以及一种或者多种化学物质的相同概念。一种触发盒子的机构，以启动水与一种或者多种化学物质之间的反应从而生成氧气。一种能够以所需流量和压力引导和释放所生成的氧气的机构。整个布置是模块化的，以便各个部件可以分开制造并且轻松组装在一起。

本文公开的氧气生成器能够在更换盒子的过程中以稳定的速度供给氧气(请同时提及其他新特征)。

根据本发明，模块化便携式氧气生成器包括反应容器，该反应容器包括两个竖直腔室，其中的一个腔室容纳盒子，而另一个腔室容纳氧气存储罐。这种布置设置有机构，以在触发后将盒子中产生的氧气引导至限定的出口。

根据本实施方式，图1中给出的示意图提供了模块化便携式氧气生成器的详细布置。

反应容器包括第一竖直腔室104和第二竖直腔室106。两个腔室相邻设置。

第一竖直腔室104包括位于顶端的开口，其构造为能够容纳盒子(a cartridge)108。通过这个开口，盒子108装载在第一竖直腔室104中。反应器外壳110覆盖第一竖直腔室104的顶端处的开口。反应器外壳110在中部设置有向内的突起，该突起作为用于触发盒子108中的氧气释放的盒子触发器。反应器外壳还设计成一旦装载了盒子108，就起到盒子锁定的作用。第一竖直腔室的顶端的开口紧随盒子槽，用作与盒子的形状相适应的指定区域，以装载盒子108。围绕已经装载的盒子108的盒盖112用作绝缘体。位于第一竖直腔室的底部或者侧壁或者顶部的开口由中空连接器114控制，紧随其后的是单向阀116，用于使在盒子108内释放氧气的流动。释放环118连接到中空连接器114，其中释放环118可以被向下推动以移动中空连接器(释放环118的机构和盒子的触发在后续部分描述)。

第二竖直腔室106包括存储罐120，存储罐120在其底部设置有开口，用以接收在盒子108内释放的氧气，并且在顶部设置有另外的开口，用以释放存储在存储罐120内的氧气。压力计122经由管道连接到存储罐120顶部的开口，用以保持存储在存储罐120中的氧气的释放压力。加湿器124用于加湿待释放的氧气，因为要释放的用于呼吸目的的氧气将会是干燥的。出口用于加湿氧气。提供开口，用以允许加湿器中注满水。在一个实施方式中，出口连接到通向呼吸面罩的管道，该呼吸面罩可以供给至使用者。

管道组件126连接第一竖直腔室104的中空连接器114(通过一个单向阀116)和存储罐120。管道组件126接收在盒子108中产生的氧气，并且将产生的氧气输送到存储罐120。

第一竖直腔室104和第二竖直腔室106的底部由共同的基部结构128密封，共同的基部结构128可以分体，或者可以不分体。

本文使用的盒子108是氧气生成器100的关键部件之一。图2中给出的示意图显示了根据本实施方式的盒子108的部分的详细布置的分解图。图3显示了盒子108的竖直截面图。

盒子108包括盒子帽202和盒子外壳204，盒子帽202具有位于中心的开口，盒子帽202和盒子外壳204二者配合在一起以形成闭合的细长的盒子容器。在盒子108的一个实施方式中，提供垫圈以紧密装配盒子帽202和盒子外壳204。在盒子帽202下方定位有水腔室208。水腔室208部分地填充有水，同时具有分别位于顶部和底部的开口。在水腔室208的下方，化学腔室210包括填充有处于密封状态的一种或者多种化学物品。化学腔室210具有位于其顶部的开口，该开口定位在水腔室208的底部的开口的下方。柱塞206纵向可滑动地安装在盒子108中。柱塞206以这样的方式安装：其穿过盒子帽202中的开口直到到达水腔室208的底部，同时穿过位于水腔室208顶部的开口和底部的开口。柱塞的尺寸紧密地配合在开口中，以便防止水从水腔室208渗出。柱塞的顶部具有突出至盒子帽202中的开口的外部的盘状件，其中盘状件刚好位于反应器外壳的向内的突起的下方，从而形成盒子触发机构的一部分。柱塞206在中心沿纵向直到其顶部是中空的，以使化学腔室中生成的氧气可以穿过柱塞。因此，柱塞也用作气体通道的一部分。一个或者多个恢复装置212位于柱塞206的底部，用于在盒子108的触发期间使柱塞206缩回，并且使得柱塞206纵向滑动。在盒子108的一个实施方式中，一个或者多个弹簧用作恢复装置212。盒子设计成具有用于释放化学腔室210中产生的氧气的气体通道(图7)。盒子还设置有安全帽218，该安全帽218设置在柱塞206的盘状件突起的下方，以避免盒子的意外触发。因此，在触发盒子之前，必须移除安全帽218。

根据本发明，盒子可更换和可再填充。

在一个实施方式中，用于释放化学腔室210中生成的氧气的气体通道包括在化学腔室210中开口的柱塞206的中心中空部分、水腔室208的外径与盒子外壳204的内径之间的间隙，延伸到化学腔室210的外径与盒子外壳204的内径之间的间隙、以及由单向阀116控制的中空连接器114密封的盒子外壳204的底部的开口(图7)。

在一个实施方式中，用于释放化学腔室210中生成的氧气的气体通道包括在化学腔室210中开口的柱塞206的中心中空部分、水腔室208的外径与盒子外壳204的内径之间的间隙，延伸到化学腔室210的外径与盒子外壳204的内径之间的间隙、以及盒子外壳204中的开口，该开口位于盒子外壳204的侧壁或者顶部上，由单向阀(图中未示出)控制。在这种情况下，调整管道组件的连接点，以连接到盒子外壳的侧壁或者顶部上的开口。

图4A和4B中显示了连接到中空连接器的释放环118的移动和功能。图4A描绘了当盒子卸载时的状态，而图4B描绘了当盒子装载时的状态。在盒子108装载状态中，盒子外壳204的底部开口锁定到单向阀116，从而允许在盒子108中生成的氧气的流动。在装载状态时释放环118也锁定盒子108，并且连接到中空连接器114的释放环118在向下移动时还能够释放盒子118，从而可以装载下一个盒子108。按压盒子进入盒子槽，将盒子锁定在第一竖直腔室中。在插入盒子108之前，释放环118将显示红色状态，因为第一竖直腔室104是空的或者盒子108没有正确地插入。插入盒子后，释放环将显示为绿色状态，这意味着模块化便携式氧气生成器可以使用并且盒子已经正确插入。

在本发明的另一实施方式中，模块化便携式氧气生成器100包括氧气数量指示器，用于指示存储罐中剩余的氧气量，并且向用户显示何时重新装载下一个盒子。模块化便携式氧气生成器100还可以包括直观的流量控制装置，以确保氧气以稳定的速度和压力从所述出口流出(图5)。

在本发明的一个实施方式中，填充在化学腔室210中用于生成氧气的一种或者多种化学物质可以选自过碳酸钠、过氧化钾、过氧化物(过氧化氢)、尿素—过氧化氢和过氧化碳酰胺的一组。优选地，该化学物质可以是过碳酸钠。过碳酸钠自然分解非常缓慢，形成碳酸钠和过氧化氢。过氧化氢进一步分解形成水和氧气，并释放一些热量(放热反应)。化学反应如下：

2Na₂CO₃·3H₂O₂→2Na₂CO₃+3H₂O+1.5O₂+热量

这里使用的一种或者多种化学物质可以是粒状粉末或者颗粒或者多孔袋中的粉末或者蜡烛棒(candle stick)或其组合。

根据本发明的另一个实施方式，在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用任何其他合适的催化剂，从而在受控速率下生成氧气。

根据本发明，所述一种或多种化学物质和水可以采用预定义的比率，从而最佳地生成氧气。

盒子的触发机构

从盒子108移除安全帽218，并且将盒子108装载到盒子槽中。关闭反应器外壳110，以将盒子108锁定在其内部。反应器外壳110的关闭对设置有盘状件的柱塞206的顶部形成按压，这导致薄膜214的穿透，从而允许水从水腔室208流到化学腔室，并且最终与用于生成氧气的一种或者多种化学物质发生反应。图6A显示了柱塞206未穿透薄膜214时的初始状态，而图6B显示了穿透状态。

图7显示了根据本发明的实施方式的在化学腔室中生成的氧气的流动。流动方向由箭头表示，从通过管道组件通往存储罐的气体通道开始，最后通过出口离开。

对于即使在盒子重新装载期间也能够保持从存储罐继续给氧而言，本发明是有利的。

根据本发明，第一竖直腔室104中的机构不允许移除盒子108，直到盒子108内生成的所有氧气都收集到存储罐120中。

根据本发明，一旦第二竖直腔室106中的存储罐120充满氧气，所述机构不允许在第一竖直腔室104中进一步装载盒子。

根据本发明的实施方式，模块化便携式氧气生成器及其部件的结构可以由非反应性的非腐蚀性材料构成，例如但不限于塑料、硅等。

已经参考具体示例实施例描述了本实施方式，显而易见的是，可以对这些实施例进行各种修改和改变而不脱离各种实施例的更广泛的精神和范围。

Claims (14)

1.一种模块化便携式氧气生成器，所述模块化便携式氧气生成器包括：

反应容器，所述反应容器具有第一竖直腔室和第二竖直腔室；

所述第一竖直腔室具有：

位于所述第一竖直腔室的顶端并构造成能够容纳盒子的开口；

反应器外壳，所述反应器外壳覆盖位于所述第一竖直腔室的顶端并构造成能够容纳盒子的开口，所述反应器外壳具有设置在中部的向内的突起，所述突起作为用于触发所述盒子中的氧气释放的盒子触发器；

盒子槽，所述位于所述第一竖直腔室的顶端并构造成能够容纳盒子的开口在顶端紧随所述盒子槽；

盒盖，所述盒盖围绕所述盒子；

位于所述第一竖直腔室的底部、侧部以及顶部中的一者上的开口，其通过中空的连接器控制，单向阀紧随所述中空的连接器，所述单向阀用于使得在所述盒子内释放的氧气流动；以及

释放环，所述释放环连接到所述中空的连接器，其中所述释放环被向下推动以移动所述中空的连接器；所述第二竖直腔室具有：

存储罐，所述存储罐用于接收所述盒子内释放的所述氧气；

压力计，所述压力计用于保持待释放的所述氧气的压力；

加湿器，所述加湿器用于加湿待释放的所述氧气；以及

出口，所述出口用于加湿的所述氧气；

管道组件，所述管道组件连接所述存储罐和所述第一竖直腔室的所述中空的连接器；以及

基部结构，所述基部结构密封所述第一竖直腔室和所述第二竖直腔室的底部。

2.根据权利要求1所述的模块化便携式氧气生成器，其中，在装载状态时所述释放环还锁定所述盒子，并且连接到所述中空的连接器的所述释放环在向下移动时还能够释放所述盒子，以便能够装载下一个所述盒子。

3.根据权利要求1所述的模块化便携式氧气生成器，其中，在装载所述盒子的过程中，盒子的外壳的底部的开口锁定到所述单向阀，从而允许在所述盒子中生成的所述氧气的流动。

4.根据权利要求1所述的模块化便携式氧气生成器，其中，所述盒子包括：

盒子帽和盒子外壳，所述盒子帽具有位于中心的开口，所述盒子帽和所述盒子外壳配合在一起以形成闭合的细长的盒子容器，其中所述盒子外壳具有与位于所述第一竖直腔室的底部的开口相对应的开口；

水腔室，所述水腔室具有位于顶部的开口和位于底部的开口；

化学腔室，所述化学腔室填充有处于密封状态的一种或者多种化学物质，所述化学腔室具有定位在所述水腔室的所述底部的开口下方的开口；

柱塞，所述柱塞纵向可滑动地安装在所述盒子中，所述柱塞穿过位于所述盒子帽中的开口直到到达所述水腔室的底部，同时还穿过位于所述水腔室的顶部的开口和位于所述水腔室的底部的开口；其中：

所述柱塞的尺寸设置为紧密配合在所述水腔室的顶部和底部的开口中，

所述柱塞的顶部具有突出至所述盒子帽中的开口的外部的盘状件，其中所述盘状件位于所述反应器外壳的向内的所述突起的下方，

所述柱塞在中心沿纵向直到到达顶部为中空，并且

用于所述柱塞的恢复装置位于所述柱塞的底部，以使所述柱塞能够纵向滑动；

气体通道，所述气体通道用于释放所述化学腔室中生成的所述氧气；以及

安全帽，所述安全帽设置在所述柱塞的所述盘状件的突起的下方，以避免所述盒子的意外触发。

5.根据权利要求4所述的模块化便携式氧气生成器，其中，所述一种或者多种化学物质选自由过碳酸钠、过氧化钾、过氧化物和尿素过氧化氢构成的一组。

6.根据权利要求4所述的模块化便携式氧气生成器，其中，所使用的所述一种或者多种化学物质是粒状粉末、颗粒、袋中的粉末或者蜡烛棒中的一种形式。

7.根据权利要求4所述的模块化便携式氧气生成器，其中，用于释放所述化学腔室中生成的所述氧气的所述气体通道包括：

在所述化学腔室中开口的所述柱塞的中心中空部分；

水腔室的外径与所述盒子容器的内径之间的间隙，延伸到化学腔室的外径与所述盒子外壳的内径之间的间隙，以及

由中空连接器密封的位于所述盒子外壳的底部的开口。

8.根据权利要求4所述的模块化便携式氧气生成器，其中，所述盒子适合通过闭合所述反应器外壳来接收触发输入，以使具有盘状件的所述柱塞的所述顶部向下推动，使得穿透薄膜，从而允许水从水腔室流到化学腔室，并且最终与用于生成氧气的所述一种或者多种化学物质发生反应。

9.根据权利要求1所述的模块化便携式氧气生成器，所述模块化便携式氧气生成器还包括氧气量指示器，所述氧气量指示器用于指示所述存储罐中剩余的氧气量，并且向用户显示何时重新装载下一个盒子。

10.根据权利要求1所述的模块化便携式氧气生成器，所述模块化便携式氧气生成器还包括直观的流量控制装置，以确保氧气以稳定的速度和压力从所述出口流出。

11.根据权利要求1所述的模块化便携式氧气生成器，其中，所述盒子能够更换且能够再填充。

12.根据权利要求1所述的模块化便携式氧气生成器，其中，所述第一竖直腔室中的盒子的重新装载不影响从所述第二竖直腔室中的所述存储罐连续给氧。

13.根据权利要求1所述的模块化便携式氧气生成器，其中，所述第一竖直腔室中的机构不允许移除所述盒子，直到所述盒子内生成的所有所述氧气都收集到所述存储罐中。

14.根据权利要求13所述的模块化便携式氧气生成器，其中，一旦所述第二竖直腔室中的所述存储罐充满氧气，所述机构不允许在所述第一竖直腔室中盒子的进一步装载。

Images