CN113738623A - 超低噪音制氧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超低噪音制氧装置，包括压电泵组件、缓存气室、电磁阀和分子筛组，电磁阀包括进气端、第一出气端和第二出气端，压电泵组件的出气端通过导管与缓存气室的进气端连接，缓存气室的出气端通过导管与电磁阀的进气端连接，电磁阀的第一出气端与分子筛组的进气端连接，分子筛组的排氧口通过导管与排氧组件连接，电磁阀的第二出气端与排氮组件连接。本发明的有益效果在于：该装置采用静音型动力源替代大噪音动力源进行空气压缩，降低了整机系统的工作噪音，同时静音型动力源的热量产生也大大减少，无需设计额外的降温组件，缩小了整机体积，使得装置具备更好的便携性，大大提高了用户体验。

Description

超低噪音制氧装置

技术领域

本发明涉及制氧装置技术领域，尤其是指一种超低噪音制氧装置。

背景技术

现有制氧机多数采用分子筛原理进行制氧，根据分子筛的吸附性能，通过物理原理，以空压机为动力，把空气中的氮气与氧气进行分离，最终得到高浓度的氧气，这种类型的制氧机产氧迅速，氧浓度高，适用于各种人群氧疗与氧保健，耗电量低，使用价格低。但是采用空压机进行压缩空气的分子筛制氧机在制氧的过程中，空压机的工作噪音比较大，且进出气口处吸入和排出空气时，空气会发生剧烈振动，都会产生很高的噪音，目前市场上现有的制氧机噪音分贝普遍在50dB左右，最小噪音分贝是在40dB左右，要是对噪音处理不当便会影响用户吸氧时的体验，降低产品口碑。

需要一种全新的技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中一项或多项不足，提供一种结构合理、工作噪音低、制氧效率高的制氧装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种超低噪音制氧装置，包括压电泵组件、缓存气室、电磁阀和分子筛组，所述电磁阀包括进气端、第一出气端和第二出气端，所述压电泵组件的出气端通过导管与所述缓存气室的进气端连接，所述缓存气室的出气端通过导管与所述电磁阀的进气端连接，所述电磁阀的第一出气端与所述分子筛组的进气端连接，所述分子筛组的排氧口通过导管与排氧组件连接，所述电磁阀的第二出气端与排氮组件连接。

进一步的，所述压电泵组件为至少两个串联的压电泵或/和至少两个并联的压电泵的组合。

进一步的，所述压电泵为有阀单腔压电泵。

进一步的，所述压电泵为有阀多腔压电泵。

进一步的，所述缓存气室设有压力传感器。

进一步的，所述排氧组件为储气罐。

进一步的，所述排氮组件为消音腔。

进一步的，所述压电泵组件的进气端连接有空气过滤盒。

进一步的，所述空气过滤盒设有消音棉。

进一步的，所述压电泵组件与所述缓存气室之间设有单向阀，所述分子筛组的排氧口与排氧组件之间设有单向阀。

本发明的有益效果在于：提供了一种工作噪音低、结构紧凑的制氧装置，该装置采用静音型动力源替代大噪音动力源进行空气压缩，降低了整机系统的工作噪音，同时静音型动力源的热量产生也大大减少，无需设计额外的降温组件，缩小了整机体积，使得装置具备更好的便携性，大大提高了用户体验。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构：

图1为本发明的整体结构框图；

图2为本发明的有阀单腔压电泵的剖面结构示意图；

图3为本发明的串联型有阀多腔压电泵的剖面结构示意图；

图4为本发明的联型有阀多腔压电泵的剖面结构示意图；

1-压电泵组件；2-缓存气室；3-电磁阀；4-分子筛组；5-排氧组件；6-排氮组件；7-空气过滤盒；8-消音棉；9-单向阀；10-压力传感器；

100-泵体；101-前腔；102-后腔；103-进气口；1031-进气单向阀；104-出气口；1041-出气单向阀；110-固定座；120-圆形金属片；131-第一压电陶瓷片；132-第二压电陶瓷片；

200-泵体；2011-第一前腔；2012-第二前腔；203-进气口；2031-进气单向阀；204-出气口；2041-出气单向阀；2101-第一固定座；2102-第二固定座；2201-第一圆形金属片；2202-第二圆形金属片；2311-串联型第一压电陶瓷片；2312-串联型第二压电陶瓷片；2321-串联型第三压电陶瓷片；2322-串联型第四压电陶瓷片；240-泵体单向阀；

300-泵体；3011-第一前腔；3012-第二前腔；303-进气口；3031-进气单向阀；304-出气口；3041-出气单向阀；3101-第一固定座；3102-第二固定座；3201-第一圆形金属片；3202-第二圆形金属片；3311-并联型第一压电陶瓷片；3312-并联型第二压电陶瓷片；3321-并联型第三压电陶瓷片；3322-并联型第四压电陶瓷片。

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的一部分实施例，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

实施例1

请参阅图1，一种超低噪音制氧装置，包括压电泵组件1、缓存气室2、电磁阀3和分子筛组4，所述电磁阀3包括进气端、第一出气端和第二出气端，所述压电泵组件1的出气端通过导管与所述缓存气室2的进气端连接，所述缓存气室2的出气端通过导管与所述电磁阀3的进气端连接，所述电磁阀3的第一出气端与所述分子筛组4的进气端连接，所述分子筛组4的排氧口通过导管与排氧组件5连接，所述电磁阀3的第二出气端与排氮组件6连接。

本实施例中，空气经压电泵组件1输送至缓存气室2进行缓存，当缓存气室2的空气气压等于或大于预设值时，电磁阀3将进气端与第一出气端连通，使缓存气室2与分子筛组4连通，高压空气进入分子筛组4，并在分子筛组4中进行氮氧分离，氮气被分子筛组4吸附，氧气被分离出来，分离出的氧气经由导管输出至排氧组件5。当分子筛组4中的气压达到排氮气压时，电磁阀3将第一出气端与第二出气端连通，使分子筛组4通过电磁阀3与排氮组件6连通，分子筛组4与排氧组件5则断开连接，分子筛组4的氮气通过导管排放至排氮组件6，直到分子筛组4中的氮气解吸完毕。

其中，压电泵组件1由压电泵组成，压电泵是一种新型流体驱动器，不需要附加驱动电机，而是利用压电陶瓷的逆压电效应使压电振子产生变形，再由变形产生泵腔的容积变化实现流体输出或者利用压电振子产生波动来传输流体，具备结构简单、体积小、重量轻、耗能低、无噪声、无电磁干扰的特点，可根据施加电压或频率控制输出微小流量。

传统采用空压机的制氧机的工作噪音分贝普遍在50dB左右，即使进一步做优化，也要40dB左右，且成本大大提高，不利于企业的良性发展，采用压电泵组件替代空压机，可将制氧机的工作噪音分贝大大降低，整个系统噪音不会超过30dB。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供了一种工作噪音低、结构紧凑的制氧装置，该装置采用静音型动力源替代大噪音动力源进行空气压缩，降低了整机系统的工作噪音，同时静音型动力源的热量产生也大大减少，无需设计额外的降温组件，缩小了整机体积，使得装置具备更好的便携性，大大提高了用户体验。

实施例2

在实施例1的基础上，所述压电泵组件1为至少两个串联的压电泵或/和至少两个并联的压电泵的组合。

本实施例中，为了增加压电泵组件的工作效率，可采用多个压电泵串联或多个压电泵并联或多个串联压电泵与多个并联压电泵的混联的方式组成压电泵组件。

具体的，当压电泵组件为多个压电泵串联组成时，压电泵组件的工作状态为异步工作状态，即前一个压电泵处于进气状态时，与其相连的下一个压电泵处于排气状态，其后相连的再下一个压电泵处于进气状态，如此以往，压电泵的进气口和出气口都设有单向阀，由此可保证空气行进方向的不可逆性质，将空气持续不断地输送至压电泵组件后端的缓存气室，即可实现增压的目的；

当压电泵组件为多个压电泵并联组成时，压电泵组件的工作状态为同步工作状态，即多个压电泵同时进气、排气，可以一次性向缓存气室泵入更大量的空气，以更快的速度将空气输送至压电泵组件后端的缓存气室，可有效增加增压速度；

当压电泵组件为个串联压电泵与多个并联压电泵的混联的方式组合时，当中串联的压电泵为异步工作状态，并联的压电泵则为同步工作状态，能够结合串联压电泵组合以及并联压电泵组合的优势，提供更快、持续性更好的增压速度。

实施例3

请参阅图2，在实施例2的基础上，所述压电泵为有阀单腔压电泵。

本实施例中，有阀单腔压电泵的结构简单，易于根据需求进行组合。有阀单腔压电泵具体包括泵体100，固定座110、圆形金属片120、第一压电陶瓷片131和第二压电陶瓷片132，所述泵体100内设有泵腔，固定座110将圆形金属片120固定在泵腔中，圆形金属片120将泵腔分隔为前腔101和后腔102，第一压电陶瓷片131设置于圆形金属片120的下表面，第二压电陶瓷片132设置于圆形金属片120的上表面。泵体100设有进气口103和出气口104，所述泵腔的前腔101通过进气口103和出气口104与外界连通，其中进气口103中设有进气单向阀1031，出气口104中设有出气单向阀1041。

工作中，当压电陶瓷片的两端施加交流电U时，压电陶瓷片在电场作用下沿径向形变，内部产生应力，从而使圆形金属片120弯曲变形。当第一压电陶瓷片131伸长，第二压电陶瓷片132收缩时，圆形金属片120向后腔102弯曲变形，前腔101的容积增大，腔内空气的压力减小，进气单向阀1031打开，外部空气进入前腔101；当第二压电陶瓷片132伸长，第一压电陶瓷片131收缩时，圆形金属片120向前腔101弯曲变形，前腔101的容积减小，腔内空气的压力增大，进气单向阀1031关闭，出气单向阀1041打开，前腔101的空气被挤压由出气口104排出，两个压电陶瓷片反复交替形变，即可向后端的缓存气室2连续不断地输送空气。

优选的，出气口104的口径小于进气口103的口径，可以提供更好的增压效果，从而进一步提升整个压电泵的空气增压效率。

实施例4

在实施例2的基础上，所述压电泵为有阀多腔压电泵。

本实施例中，相对有阀单腔压电泵，有阀多腔压电泵可以在保证体积紧凑小巧的情况下，提供效率更高的空气输送能力。

有阀多腔压电泵可以为串联型多腔压电泵、并联型多腔压电泵或串并联混合型多腔压电泵。

请参阅图3，串联型多腔压电泵具体包括泵体200，第一固定座2101、第二固定座2102、第一圆形金属片2201、第二圆形金属片2202、串联型第一压电陶瓷片2311、串联型第二压电陶瓷片2312、串联型第三压电陶瓷片2321和串联型第四压电陶瓷片2322。

泵体200内设有第一泵腔和第二泵腔，第一固定座2101将第一圆形金属片2201固定于第一泵腔中，第一圆形金属片2201将第一泵腔分隔为第一前腔2011和第一后腔，第二固定座2102将第二圆形金属片2202固定于第二泵腔中，第二圆形金属片2202将第二泵腔分隔为第二前腔2012和第二后腔。

泵体200设有进气口203和出气口204，进气口203中设有进气单向阀2031，出气口204中设有出气单向阀2041，进气口203与第一泵腔的第一前腔2011连通，出气口204与第二泵腔的第二前腔2012连通，第一前腔2011与第二前腔2012通过泵体单向阀240连通，第一前腔2011的空气可通过泵体单向阀240进入第二前腔2012。

第一圆形金属片2201的下表面设有串联型第一压电陶瓷片2311，第一圆形金属片2201的上表面设有串联型第二压电陶瓷片2312，第二圆形金属片2202的下表面设有串联型第三压电陶瓷片2321，第二圆形金属片2202的上表面设有串联型第四压电陶瓷片2322。

工作中，当串联型第一压电陶瓷片2311伸长，串联型第二压电陶瓷片2312收缩时，第一圆形金属片2201向第一后腔弯曲变形，第一前腔2011的容积增大，腔内空气的压力减小，进气单向阀2031打开，外部空气进入第一前腔2011；当串联型第二压电陶瓷片2312伸长，串联型第一压电陶瓷片2311收缩时，第一圆形金属片2201向第一前腔2011弯曲变形，第一前腔2011的容积减小，腔内空气的压力增大，进气单向阀2031关闭，泵体单向阀240打开，与此同时，串联型第三压电陶瓷片2321收缩，串联型第四压电陶瓷片2322伸长，第二圆形金属片2202向第二后腔弯曲变形，第二前腔2012的容积变大，第一前腔2011的空气被挤压由泵体单向阀240排至第二前腔2012。

随后，串联型第三压电陶瓷片2321伸长，串联型第四压电陶瓷片2322收缩，第二圆形金属片2202向第二前腔2012弯曲变形，第二前腔2012的容积变小，泵体单向阀240关闭，出气单向阀2041打开，第二前腔2012的空气被挤压由出气口204排出，串联型多腔压电泵的两个泵腔反复交替工作，即可向后端的缓存气室2连续不断地输送空气。

请参阅图4，并联型多腔压电泵具体包括泵体300，第一固定座3101、第二固定座3102、第一圆形金属片3201、第二圆形金属片3202、并联型第一压电陶瓷片3311、并联型第二压电陶瓷片3312、并联型第三压电陶瓷片3321和并联型第四压电陶瓷片3322，泵体300内设有第一泵腔和第二泵腔，第一固定座3101将第一圆形金属片3201固定于第一泵腔中，第一圆形金属片3201将第一泵腔分隔为第一前腔3011和第一后腔，第二固定座3102将第二圆形金属片3202固定于第二泵腔中，第二圆形金属片3202将第二泵腔分隔为第二前腔3012和第二后腔，泵体300设有进气口303和出气口304，进气口303中设有进气单向阀3031，出气口304中设有出气单向阀3041，进气口303分别与第一前腔3011和第二前腔3012连通，出气口304分别与第一前腔3011和第二前腔3012连通，

第一圆形金属片3201的下表面设有并联型第一压电陶瓷片3311，第一圆形金属片3201的上表面设有并联型第二压电陶瓷片3312，第二圆形金属片3202的下表面设有并联型第三压电陶瓷片3321，第二圆形金属片2202的上表面设有并联型第四压电陶瓷片3322。

工作中，当并联型第一压电陶瓷片3311伸长，并联型第二压电陶瓷片3312收缩时，第一圆形金属片3201向第一后腔弯曲变形，并联型第四压电陶瓷片3322伸长，并联型第三压电陶瓷片3321收缩时，第二圆形金属片3202向第二后腔弯曲变形，此时第一前腔3011和第二前腔3012的容积均增大，腔内空气的压力减小，进气单向阀3031打开，外部空气进入第一前腔3011和第二前腔3012；

当并联型第一压电陶瓷片3311收缩，并联型第二压电陶瓷片3312伸长时，第一圆形金属片3201向第一前腔3011弯曲变形，与此同时，并联型第三压电陶瓷片3321伸长，并联型第四压电陶瓷片3322收缩，第二圆形金属片3202向第二前腔3012弯曲变形，此时，第一前腔3011和第二前腔3012的容积均减小，腔内空气的压力增大，进气单向阀2031关闭，出气单向阀2041打开，第一前腔3011和第二前腔3012的空气被挤压由出气口304排出，并联型多腔压电泵的两个泵腔反复同步工作，即可向缓存气室2连续不断地输送空气。

并联型多腔压电泵可以实现间隔输送更大量的空气。

实施例5

在上述实施例3-4中任意一项的基础上，所述缓存气室设有压力传感器10。

本实施例中，缓存气室2设有压力传感器10，可以让装置检测到缓存气室2中的空气压强是否达到分子筛组4能够吸附氮气的气压，当压力传感器10检测到缓存气室2中空气压强达到预设的0.3Mpa时，装置将电磁阀3的进气端与第一出气端连通，高压空气即可通过电磁阀3的第一出气端连接的导管进入到分子筛组4，进而分离氮气，收集氧气。

优选的，缓存气室2的容积不小于分子筛组4的容积。

实施例6

在实施例5的基础上，所述排氧组件5为储气罐和/或带减压阀的吸氧嘴。

本实施例中，分子筛组在将氮气吸附后，分离出来的氧气可以通过储气罐收集，也可以与带减压阀的吸氧嘴连接，供用户随时吸氧。

实施例7

在实施例6的基础上，所述排氮组件6为消音腔。

本实施例中，为了能够减少氮气排放时的产生噪音，排氮组件6为消音腔，可以有效将氮气排放时的噪音大大降低，提高用户体验。

实施例8

在实施例7的基础上，所述压电泵组件1的进气端连接有空气过滤盒7。

本实施例中，为了防止空气中的异物进入压电泵组件1，导致制氧装置出现故障，压电泵组件1的进气端连接有空气过滤盒7，空气过滤盒7可以有效对空气中的颗粒进行过滤，保证进入压电泵组件1的空气的纯净，有效延长制氧装置的使用寿命。

实施例9

在实施例8的基础上，所述空气过滤盒7设有消音棉8。

本实施例中，为了能够减少空气进入空气过滤盒时产生的噪音，空气过滤盒7设有消音棉8，可以有效将空气进入进气口时的噪音大大降低，提高用户体验。

实施例10

在实施例9的基础上，所述压电泵组件1与所述缓存气室2之间设有单向阀9，所述分子筛组4的排氧口与排氧组件5之间设有单向阀9。

本实施例中，通过在压电泵组件1与缓存气室2之间设置单向阀9，可以保证空气的不可逆性，使空气只能由压电泵组件1向缓存气室2方向输送。

同样的，通过在分子筛组4的排氧口与排氧组件5之间设置单向阀9，可以保证空气的不可逆性，使空气只能由分子筛组4向排氧组件5方向输送。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种超低噪音制氧装置，其特征在于：包括压电泵组件、缓存气室、电磁阀和分子筛组，所述电磁阀包括进气端、第一出气端和第二出气端，所述压电泵组件的出气端通过导管与所述缓存气室的进气端连接，所述缓存气室的出气端通过导管与所述电磁阀的进气端连接，所述电磁阀的第一出气端与所述分子筛组的进气端连接，所述分子筛组的排氧口通过导管与排氧组件连接，所述电磁阀的第二出气端与排氮组件连接。

2.如权利要求1所述的超低噪音制氧装置，其特征在于：所述压电泵组件为至少两个串联的压电泵或/和至少两个并联的压电泵的组合。

3.如权利要求2所述的超低噪音制氧装置，其特征在于：所述压电泵为有阀单腔压电泵。

4.如权利要求2所述的超低噪音制氧装置，其特征在于：所述压电泵为有阀多腔压电泵。

5.如权利要求3-4任意一项所述的超低噪音制氧装置，其特征在于：所述缓存气室设有压力传感器。

6.如权利要求5所述的超低噪音制氧装置，其特征在于：所述排氧组件为储气罐。

7.如权利要求6所述的超低噪音制氧装置，其特征在于：所述排氮组件为消音腔。

8.如权利要求7所述的超低噪音制氧装置，其特征在于：所述压电泵组件的进气端连接有空气过滤盒。

9.如权利要求8所述的超低噪音制氧装置，其特征在于：所述空气过滤盒设有消音棉。

10.如权利要求9所述的超低噪音制氧装置，其特征在于：所述压电泵组件与所述缓存气室之间设有单向阀，所述分子筛组的排氧口与排氧组件之间设有单向阀。

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