CN111053980A - 一种氧气平衡装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧气平衡装置。氧气平衡装置包括：水解氢氧发生器、空气提供单元、呼吸仓、传感器、电子控制单元及吸气软管。水解氢氧发生器采用水解氢氧制氧技术将水分解成氢气和氧气。空气提供单元提供减压空气。呼吸仓将氧气和减压空气进行混合以产生混合气体。传感器检测呼吸仓中的混合气体的氧气浓度。电子控制单元根据传感器检测到的氧气浓度来控制氧气和减压空气进入呼吸仓的进气量。吸气软管将混合气体提供给一使用者。本发明的氧气平衡装置适用于一种采用水解氢氧制氧技术的消防呼吸面罩，主要在以水解氢氧发生器提供氧气的封闭式绝压呼吸器中，调整氧气浓度，并在氧气浓度过高时，降低氧气浓度，用于防止在使用过程中氧气浓度过高，引起醉氧事故。
Description
技术领域
本发明涉及了呼吸器技术领域，更具体涉及一种采用水解氢氧制氧技术的呼吸器用氧气平衡装置。
背景技术
本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
现有的消防呼吸面罩的氧气产生装置无法调整氧气浓度，无法在氧气浓度过高时，降低氧气浓度，很可能在使用过程中因为氧气浓度过高，引起醉氧事故发生。此外，现有的消防呼吸面罩无法在短时间内使得呼吸器达到正常使用的气体压力。因此有必要提供一种新的呼吸器用氧气平衡装置以解决上述的问题。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种呼吸器用氧气平衡装置，主要在以水解氢氧发生器提供氧气的封闭式绝压呼吸器中，用于防止在使用过程中氧气浓度过高，引起醉氧事故。
为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种氧气平衡装置，包括：水解氢氧发生器、空气提供单元、呼吸仓、传感器、电子控制单元及吸气软管。水解氢氧发生器用于采用水解氢氧制氧技术将水分解成氢气和氧气。空气提供单元用于提供减压空气。呼吸仓耦接于水解氢氧发生器和空气提供单元，用于将氧气和减压空气进行混合以产生一混合气体。传感器用于检测呼吸仓中的混合气体的氧气浓度。电子控制单元耦接于水解氢氧发生器、空气提供单元、呼吸仓和传感器，用于根据传感器检测到的氧气浓度来控制氧气和减压空气进入呼吸仓的进气量。吸气软管耦接于呼吸仓，用于将混合气体提供给一使用者。
可选地，空气提供单元是一带减压器空气提供单元，用于将压缩空气进行快速降压放气以产生减压空气。
可选地，传感器更用于检测呼吸仓中的混合气体的压力，而电子控制单元会根据传感器检测到的氧气浓度和压力来控制氧气和减压空气进入呼吸仓的进气量，以使混合气体的压力达到一预设气压，并使混合气体的氧气浓度达到一预设氧气浓度。
可选地，氧气平衡装置更包括：一第一单向阀，耦接于水解氢氧发生器和呼吸仓之间，允许氧气从水解氢氧发生器单向流入呼吸仓；以及一第二单向阀，耦接于空气提供单元和呼吸仓之间，允许减压空气从空气提供单元单向流入呼吸仓。
可选地，氧气平衡装置更包括：一电控供气阀，耦接于空气提供单元和所述第二单向阀之间；其中，当检测到混合气体的氧气浓度大于一第一门坎值时，电子控制单元开启电控供气阀，以允许减压空气通过第二单向阀流入呼吸仓；而当检测到混合气体的氧气浓度小于等于第一门坎值时，电子控制单元关闭电控供气阀，以禁止减压空气通过第二单向阀流入呼吸仓。
可选地，氧气平衡装置更包括：一呼气软管，用于将使用者呼出的余气排出；以及一余气净化装置，耦接于呼气软管，用于吸收余气中的二氧化碳和水气以产生净化余气并提供给呼吸仓。
可选地，氧气平衡装置更包括：一第三单向阀，耦接于余气净化装置和呼吸仓之间，允许净化余气从余气净化装置单向流入呼吸仓。
可选地，氧气平衡装置更包括：一电控排气阀，耦接于呼吸仓；其中，当检测到混合气体的氧气浓度大于一第一门坎值时，电子控制单元开启所述电控排气阀，以允许混合气体排出呼吸仓；当检测到混合气体的氧气浓度小于等于第一门坎值时，电子控制单元关闭电控排气阀，以禁止混合气体排出呼吸仓。
可选地，氧气平衡装置在工作时与外部环境隔离，不吸收外部环境中的气体。
可选地，氧气平衡装置适用于一种采用水解氢氧制氧技术的消防呼吸面罩。
借由以上的技术方案，本发明的有益效果如下：本发明的氧气平衡装置，利用压缩空气快速降压放气的特性，在开始使用时，可使得呼吸器的内部管路中，呼吸气体在短时间内达到预设气压，快速投入使用。而当氧气浓度过高时，通过排出混合气体，补充压缩空气的方式，达到降低氧气浓度的目的。本发明的氧气平衡装置适用于一种采用水解氢氧制氧技术的消防呼吸面罩，主要在以水解氢氧发生器提供氧气的封闭式绝压呼吸器中，调整氧气浓度，并在氧气浓度过高时，降低氧气浓度，用于防止在使用过程中氧气浓度过高，引起醉氧事故。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一第一实施例中的一种氧气平衡装置的方块图。
图2为本发明一第二实施例中的一种氧气平衡装置的方块图。
图3为本发明一第三实施例中的一种氧气平衡装置的方块图。
以上附图的附图标记：10、20、30、氧气平衡装置；110、水解氢氧发生器；120、空气提供单元；130、呼吸仓；140、传感器；150、电子控制单元；160、吸气软管；360、呼气软管；271、第一单向阀；272、第二单向阀；273、第三单向阀；280、电控供气阀；380、电控排气阀；390、余气净化装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
请参考图1，图1为本发明一第一实施例中的一种氧气平衡装置的方块图。如图1所示，氧气平衡装置10包括(但不局限于)水解氢氧发生器110、空气提供单元120、呼吸仓130、传感器140、电子控制单元150以及吸气软管160。水解氢氧发生器110用于采用水解氢氧制氧技术将水分解成氢气和氧气。空气提供单元120用于提供减压空气。呼吸仓130耦接于水解氢氧发生器110和空气提供单元120，用于将氧气和减压空气进行混合以产生一混合气体。传感器140用于检测呼吸仓130中的混合气体的氧气浓度。电子控制单元150耦接于水解氢氧发生器110、空气提供单元120、呼吸仓130和传感器140，用于根据传感器140检测到的氧气浓度来控制氧气和减压空气进入呼吸仓130的进气量。吸气软管160耦接于呼吸仓130，用于将混合气体提供给一使用者。
于一个可行的实施方式中，空气提供单元120可以是一带减压器空气提供单元，用于将压缩空气进行快速降压放气以产生减压空气。再者，传感器140可用于检测呼吸仓130中的混合气体的压力，而电子控制单元150会根据传感器140检测到的氧气浓度和压力来控制氧气和减压空气进入呼吸仓130的进气量，以使混合气体的压力达到一预设气压，并使混合气体的氧气浓度达到一预设氧气浓度。利用压缩空气快速降压放气的特性，在开始使用时，可使得呼吸器的内部管路中，混合呼吸气体在短时间内达到设定的气压，快速投入使用。
请注意，图1的氧气平衡装置10仅为用于帮助理解本发明的核心思想，并非本发明的限制条件，对于本领域的普通技术人员来说，再不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
请参考图2，图2为本发明一第二实施例中的一种氧气平衡装置的方块图。图2中的氧气平衡装置20跟图1中的氧气平衡装置10类似，两者的不同之处在于图2中的氧气平衡装置20更包括：第一单向阀271、第二单向阀272以及电控供气阀280。第一单向阀271耦接于水解氢氧发生器110和呼吸仓130之间，允许氧气从水解氢氧发生器110单向流入呼吸仓130。第二单向阀272，耦接于空气提供单元120和呼吸仓130之间，允许减压空气从空气提供单元120单向流入呼吸仓130。电控供气阀280耦接于空气提供单元120和第二单向阀272之间；其中，当检测到混合气体的氧气浓度大于一第一门坎值时，电子控制单元150会开启电控供气阀280，以允许减压空气通过第二单向阀272流入呼吸仓130；而当检测到混合气体的氧气浓度小于等于第一门坎值时，电子控制单元150会关闭电控供气阀280，以禁止减压空气通过第二单向阀272流入呼吸仓130。
请注意，单向阀又称为止回阀、逆止阀等，单向阀主要用于用于气动系统中防止压缩空气逆向流动或者用于液压系统中防止油流反向流动。因此，透过第一单向阀271和第二单向阀272的设置，仅能够允许氧气、减压空气单方向流入呼吸仓130中，并且防止混合气体从流入呼吸仓130反向流入水解氢氧发生器110、空气提供单元120中。
于本实施例中，电子控制单元150可基于传感器140检测到混合气体的氧气浓度来决定是否开启或关闭电控供气阀280。举例而言，当检测到混合气体的氧气浓度过高时(例如：大于第一门坎值)，电子控制单元150会开启电控供气阀280来补充减压空气到呼吸仓130，以降低混合气体的氧气浓度；而当检测到混合气体的氧气浓度正常时(例如：小于第一门坎值)，电子控制单元150会关闭电控供气阀280来停止减压空气进入到呼吸仓130，以维持混合气体的氧气浓度。换句话说，氧气平衡装置20能够利用传感器140、电子控制单元150和电控供气阀280来调整混合气体的氧气浓度，并在氧气浓度过高时，降低氧气浓度，以防止在使用过程中氧气浓度过高，引起醉氧事故。
请参考图3，图3为本发明一第三实施例中的一种氧气平衡装置的方块图。图3中的氧气平衡装置30跟图2中的氧气平衡装置20类似，两者的不同之处在于图3中的氧气平衡装置30更包括：呼气软管360、余气净化装置390、第三单向阀273以及电控排气阀380。呼气软管360用于将使用者呼出的余气排出。余气净化装置390耦接于呼气软管360，用于吸收余气中的二氧化碳和水气以产生净化余气并提供给呼吸仓130。第三单向阀273耦接于余气净化装置390和呼吸仓130之间，允许净化余气从余气净化装置390单向流入呼吸仓130。电控排气阀380耦接于呼吸仓130，其中，当检测到混合气体的氧气浓度大于第一门坎值时，电子控制单元会开启电控排气阀380，以允许混合气体排出呼吸仓130；当检测到混合气体的氧气浓度小于等于第一门坎值时，电子控制单元150会关闭电控排气阀380，以禁止混合气体排出呼吸仓130。
于本实施例中，电子控制单元150可基于传感器140检测到混合气体的氧气浓度来决定是否开启或关闭电控排气阀380。举例而言，当检测到混合气体的氧气浓度过高时(例如：大于第一门坎值)，电子控制单元150会开启电控排气阀380来允许混合气体排出呼吸仓130，以降低混合气体的氧气浓度；而当检测到混合气体的氧气浓度正常时(例如：小于第一门坎值)，电子控制单元150会关闭电控排气阀380来停止混合气体排出呼吸仓130，以维持混合气体的氧气浓度。换句话说，氧气平衡装置30能够利用传感器140、电子控制单元150和电控排气阀380来调整混合气体的氧气浓度，并在氧气浓度过高时，通过排出混合气体、补充压缩空气的方式，降低氧气浓度，以防止在使用过程中氧气浓度过高，引起醉氧事故。
本发明公开的氧气平衡装置10/20/30是绝压式氧气呼吸器(例如：一种采用水解氢氧制氧技术的消防呼吸面罩)的核心组成部件，其工作原理描述如下：氧气平衡装置10/20/30开启工作时，先手动打开电控供气阀280，使得空气提供单元120经过第二单向阀272向呼吸仓130提供减压空气。接着，电子控制单元150会根据传感器140检测到的呼吸仓130中的气体压力和氧气浓度来决定是否要继续开启或关闭电控供气阀280。当检测到呼吸仓130中的气体压力不足时，会持续开启电控供气阀280，此时空气提供单元120会持续向呼吸仓130提供减压空气，直到呼吸仓130中的气体压力达到预设气压时，才会关闭电控供气阀280，完成呼吸仓130的初始气体的填充。请注意，当空气提供单元120是一带减压器空气提供单元时，可将压缩空气快速降压放气以产生减压空气。利用压缩空气快速降压放气的特性，在开始使用时，可使得呼吸器的内部管路中，混合气体在短时间内达到预设气压，快速投入使用。
在氧气平衡装置10/20/30的使用过程中，混合气体通过吸气软管160进入人体，从人体呼出的余气则通过呼气软管360排出，并经余气净化装置390吸收水汽和二氧化碳后，通过第三单向阀273送回呼吸仓130中。同时水解氢氧发生器110在电子控制单元150的控制下，通过第一单向阀271向呼吸仓130补充消耗的氧气，完成一个循环。在此过程中，呼吸消耗的氧气由水解氢氧发生器110提供，产生的二氧化碳和水汽由余气净化装置390吸收，整个循环系统处于密封和正压状态下，不可避免的会存在气体泄漏，随着使用时间的加长，氧气的含量会慢慢上升，当氧气浓度大于一定值时，会对人体产生不良影响，因此，当氧气浓度过高时，通过电控排气阀390排出部分含氧量高的混合气体，然后通过电控供气阀280补充一部分减压空气，以降低混合气体中的氧气浓度。
请注意，于本发明的实施例中，氧气平衡装置10/20/30在工作时与外部环境隔离，不吸收外部环境中的气体。
于一个可行的实施方式中，氧气平衡装置10/20/30适用于一种采用水解氢氧制氧技术的消防呼吸面罩。
借由以上的技术方案，本发明的有益效果如下：本发明的氧气平衡装置，利用压缩空气快速降压放气的特性，在开始使用时，可使得呼吸器的内部管路中，呼吸气体在短时间内达到预设气压，快速投入使用。而当氧气浓度过高时，通过排出混合气体，补充压缩空气的方式，达到降低氧气浓度的目的。本发明的氧气平衡装置适用于一种采用水解氢氧制氧技术的消防呼吸面罩，主要在以水解氢氧发生器提供氧气的封闭式绝压呼吸器中，调整氧气浓度，并在氧气浓度过高时，降低氧气浓度，用于防止在使用过程中氧气浓度过高，引起醉氧事故。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种氧气平衡装置，其特征在于，所述氧气平衡装置包括：
一水解氢氧发生器，用于采用水解氢氧制氧技术将水分解成一氢气和一氧气；
一空气提供单元，用于提供一减压空气；
一呼吸仓，耦接于所述水解氢氧发生器和所述空气提供单元，用于将所述氧气和所述减压空气进行混合以产生一混合气体；
一传感器，用于检测所述呼吸仓中的所述混合气体的一氧气浓度；
一电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)，耦接于所述水解氢氧发生器、所述空气提供单元、所述呼吸仓和所述传感器，用于根据所述传感器检测到的所述氧气浓度来控制所述氧气和所述减压空气进入所述呼吸仓的进气量；以及
一吸气软管，耦接于所述呼吸仓，用于将所述混合气体提供给一使用者。
2.如权利要求1所述的氧气平衡装置，其中，所述空气提供单元是一带减压器空气提供单元，用于将一压缩空气进行快速降压放气以产生所述减压空气。
3.如权利要求2所述的氧气平衡装置，其中，所述传感器更用于检测所述呼吸仓中的所述混合气体的一压力，而所述电子控制单元会根据所述传感器检测到的所述氧气浓度和所述压力来控制所述氧气和所述减压空气进入所述呼吸仓的进气量，以使所述混合气体的所述压力达到一预设气压，并使所述混合气体的所述氧气浓度达到一预设氧气浓度。
4.如权利要求1所述的氧气平衡装置，其中，所述氧气平衡装置更包括：
一第一单向阀，耦接于所述水解氢氧发生器和所述呼吸仓之间，允许所述氧气从所述水解氢氧发生器单向流入所述呼吸仓；以及
一第二单向阀，耦接于所述空气提供单元和所述呼吸仓之间，允许所述减压空气从所述空气提供单元单向流入所述呼吸仓。
5.如权利要求4所述的氧气平衡装置，其中，所述氧气平衡装置更包括：
一电控供气阀，耦接于所述空气提供单元和所述第二单向阀之间；
其中，当检测到所述混合气体的所述氧气浓度大于一第一门坎值时，所述电子控制单元开启所述电控供气阀，以允许所述减压空气通过所述第二单向阀流入所述呼吸仓；而当检测到所述混合气体的所述氧气浓度小于等于所述第一门坎值时，所述电子控制单元关闭所述电控供气阀，以禁止所述减压空气通过所述第二单向阀流入所述呼吸仓。
6.如权利要求5所述的氧气平衡装置，其中，所述氧气平衡装置更包括：
一呼气软管，用于将所述使用者呼出的一余气排出；以及
一余气净化装置，耦接于所述呼气软管，用于吸收所述余气中的二氧化碳和水气以产生一净化余气并提供给所述呼吸仓。
7.如权利要求6所述的氧气平衡装置，其中，所述氧气平衡装置更包括：
一第三单向阀，耦接于所述余气净化装置和所述呼吸仓之间，允许所述净化余气从所述余气净化装置单向流入所述呼吸仓。
8.如权利要求7所述的氧气平衡装置，其中，所述氧气平衡装置更包括：
一电控排气阀，耦接于所述呼吸仓；
其中，当检测到所述混合气体的所述氧气浓度大于一第一门坎值时，所述电子控制单元开启所述电控排气阀，以允许所述混合气体排出所述呼吸仓；当检测到所述混合气体的所述氧气浓度小于等于所述第一门坎值时，所述电子控制单元关闭所述电控排气阀，以禁止所述混合气体排出所述呼吸仓。
9.如权利要求1所述的氧气平衡装置，其中，所述氧气平衡装置在工作时与外部环境隔离，不吸收外部环境中的气体。
10.如权利要求1所述的氧气平衡装置，其中，所述氧气平衡装置适用于一种采用水解氢氧制氧技术的消防呼吸面罩。
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