CN114159927A - 制氧机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了制氧机，包括设置在制氧机内由压缩机和分子筛组成的压缩吸附装置，压缩吸附装置与制氧机的出气口连通，还包括进气盘管和热量收集部件；进气盘管连通在制氧机的进气口和压缩吸附装置之间；热量收集部件靠近压缩吸附装置设置并与进气盘管连通。本发明降低了经过分子筛过滤前空气的湿度，避免因空气中的水分子吸附在分子筛上而降低分子筛的吸附能力；本发明通过进气盘管和热量收集部件配合对经过分子筛过滤前的空气进行调温，能够有效提高分子筛的吸附能力、提高过滤后的氧气浓度，从而提高制氧机的产氧质量；本发明不需要额外增加加热部件，有效降低了生产成本和加热能耗，同时能够减小压缩机的散热压力，延长制氧机的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及制氧设备技术领域，尤其是一种制氧机。
背景技术
制氧机通过压缩机对空气进行加压，压缩空气再经过分子筛进行过滤，分子筛会将压缩空气中颗粒较大的氮气吸附，而氧气可以通过分子筛，经过分子筛过滤的空气氧气浓度升高。制氧机具有产氧速度快、产氧能力稳定、运行功率低、体积小、使用方便等特点。
随着制氧机朝向便携化发展，由于便携式制氧机的体积较小，限制了分子筛和电池的尺寸，产出的氧气量有限。因此如何提高氧气浓度、增加氧气的供应量成为了制氧机的主要研究方向。
针对提高氧气的浓度，可采用的方法包括选用吸附率高的分子筛、增加分子筛的填充容积、增加压缩机的气压或者对进气空气进行加热，但这些方法都会增加制氧机的体积和生产成本。
例如公告号为CN 202766288U的中国专利公开了制氧机氧气加热装置。该专利申请属于家用器械领域，提供了一种制氧机氧气加热装置，包括进气管和出气管，在进气管和出气管中间连接有发热管。该制氧机氧气加热装置安全、使用方便、温度可调、易操作、低成本，可将制氧机输出的氧气加热，增加人们呼吸时的舒适度。
例如公告号为CN 112604122A的中国专利公开了一种可调控温度的氧疗仪及其使用方法，包括空气压缩机、三通电磁阀、分子筛制氧器、温控装置、氧气流量调节器、空气流量调节器、空氧混合器通过管线连接，空氧混合器的输出端口内安装有氧气浓度传感器和温度传感器，氧气浓度传感器和温度传感器通过线路与中央控制器连接，中央控制器通过线路与空气压缩机、三通电磁阀、分子筛制氧器、温控装置、氧气流量调节器、空气流量调节器、空氧混合器连接。该发明提供的可调控温度的氧疗仪，结构简单，使用操作方便，根据不同使用者的不同使用要求对输出的氧气的温度和浓度进行调节，提高氧疗的效果，增加了现有氧疗仪的功能特性，满足市场的需求，适应性强。
上述专利申请虽然都公开了对氧气进行加热的技术方案，但都需要增加额外的加热装置来对进气空气进行加热，不仅会增加制氧机的体积、增加生产成本，还会提高制氧机的电力消耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够降低进气空气加热能耗的制氧机。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：制氧机，包括设置在制氧机内由压缩机和分子筛组成的压缩吸附装置，压缩吸附装置与制氧机的出气口连通，还包括进气盘管和热量收集部件；所述进气盘管连通在制氧机的进气口和压缩吸附装置之间；所述热量收集部件靠近压缩吸附装置设置并与进气盘管连通。
进一步的是：还包括过滤干燥装置，所述过滤干燥装置内设有干燥剂填充结构，过滤干燥装置与制氧机的进气口连通；所述进气盘管连通在过滤干燥装置和压缩吸附装置之间。
进一步的是：所述过滤干燥装置内的干燥剂填充结构为表面设有多个过滤孔的中空腔体，所述中空腔体内填充有干燥剂。
进一步的是：所述干燥剂为活性氧化铝。
进一步的是：所述过滤干燥装置上设有可开闭的换料口，所述中空腔体可拆卸设置在过滤干燥装置内。
进一步的是：所述换料口包括固定在过滤干燥装置上的滑轨以及与滑轨滑动配合的挡板，所述挡板覆盖在换料口上。
进一步的是：所述挡板的周边包裹有一圈密封圈。
进一步的是：还包括温度传感器和温度调节器，所述温度传感器安装在进气盘管上，温度传感器与温度调节器电气连接；温度调节器连通在进气盘管和热量收集部件之间。
进一步的是：还包括散热装置，所述散热装置包括吹风风向可调的散热风扇，散热风扇与温度调节器电气连接，散热风扇可在温度调节器的控制下改变吹风风向。
进一步的是：所述散热装置还包括半导体制冷件，所述半导体制冷件与温度调节器电气连接。
进一步的是：所述进气盘管通向压缩吸附装置空气在温度调节器调节下的温度范围为30～32℃。
进一步的是：所述热量收集部件为集热罩，集热罩的大端朝向压缩吸附装置。
进一步的是：还包括对进气盘管进行加热的辅助加热部件，所述辅助加热部件与温度调节器电气连接。
进一步的是：所述辅助加热部件为加热片或者热泵。
本发明的有益效果是：本发明通过在制氧机内增加过滤干燥装置来对进入制氧机内的空气进行除湿干燥，降低了经过分子筛过滤前空气的湿度，避免因空气中的水分子吸附在分子筛上而降低分子筛的吸附能力；本发明通过进气盘管和热量收集部件配合对经过分子筛过滤前的空气进行调温，使经过分子筛的空气温度与分子筛的最佳工作温度相适配，能够有效提高分子筛的吸附能力、提高过滤后的氧气浓度，从而提高制氧机的产氧质量；本发明采用热量收集部件将压缩机工作产生的热量转移到进气盘管对进气盘管内流通的空气进行加热，不需要额外增加加热部件，有效降低了生产成本和加热能耗，同时能够减小压缩机的散热压力，延长制氧机的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构简图；
图2为制氧机在不同湿度下制氧氧气浓度随温度变化的曲线图；
图3为制氧机在不同温度下制氧氧气浓度随湿度变化的曲线图；
图中标记为：100-制氧机、110-进气口、120-出气口、200-压缩吸附装置、300-过滤干燥装置、400-进气盘管、500-热量收集部件、600-温度传感器、700-温度调节器、800-散热装置。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
如图1所示，本发明所公开的制氧机100在原有压缩吸附装置200的基础上，增加了过滤干燥装置300、进气盘管400和热量收集部件500。压缩吸附装置200由压缩机和分子筛组成，压缩机用于对进入制氧机100内部的空气进行加压，分子筛则对加压后的空气进行吸附过滤，去除空气中的氮气等大分子气体。
本发明为了提高制氧机100的制氧浓度，考虑到制氧机100所采用的分子筛为沸石分子筛，而沸石分子筛是一种强极性吸附剂，沸石分子筛对空气中的极性分子例如水分子和二氧化碳具有极强的吸附能力，沸石分子筛一旦吸附了强极性分子就很难彻底解析，若空气中水分子含量过高，空气通过分子筛时，空气中存在的大量水分子会被分子筛吸附，从而降低分子筛的吸附能力。从图2中数据可知，随着进气湿度的增加，氧气浓度显著降低，因此降低空气的湿度能够提高分子筛的吸附能力，从而提高过滤后氧气的浓度。因而本发明在制氧机100中设置过滤干燥装置300来对进入制氧机100内部的空气进行干燥除湿，过滤干燥装置300设置在制氧机100的进气端并与进气口110连通，过滤干燥装置300内放置干燥剂，干燥剂可选用活性氧化铝、硅胶、氯化钙等干燥机；其中活性氧化铝具有吸附容量大、比表面积大、热稳定性好的特点，可作为此处干燥剂的优选方案。
本发明中采用设置在过滤干燥装置300内的干燥剂填充结构来填充干燥剂，干燥剂填充结构具体为表面设有多个过滤孔的中空腔体，干燥剂放置在中空腔体内。通过设置填充有干燥剂的过滤干燥装置300后，进入制氧机100内的空气在第一时间进入过滤干燥装置300中进行干燥，空气中的水分子被干燥剂吸附，干燥后的空气再进入与过滤干燥装置300连通的进气盘管400中。干燥剂长时间使用后需要更换新的干燥剂，为了便于用户进行干燥剂的更换，本发明中在过滤干燥装置300上开设了可开闭的换料口，同时填充干燥剂的中空腔体可拆卸设置在过滤干燥装置300内，中空腔体可采用便于拆卸的卡扣结构进行安装固定，用户可通过换料口将填充干燥剂的中空腔体取出，更换新的干燥剂后再放回原位。换料口的开闭依靠滑轨和挡板配合来实现，滑轨固定在过滤干燥装置300上，挡板与滑轨滑动配合，通过滑动挡板对换料口进行开闭，挡板的尺寸应当满足能够覆盖整个换料口；另外，可在挡板的周边包裹一圈密封圈来提高换料口闭合后的密封性。
分子筛的吸附能力除开受到进气湿度的影响外，进气温度也会对分子筛的吸附能力产生很强的影响。如图2和图3所示，随着进气温度的提升，氧气浓度不断下降，并且在不同进气温度下，分子筛的吸附等温线的斜率也不相同，随着进气温度的增加，分子筛的吸附等温线斜率减小，相应的饱和吸附量也随之减小；因此进气温度的变化会对分子筛过滤后的氧气浓度产生影响，从图2和图3中数据曲线的曲率可以明显看出，温度过高和过低都会影响分子筛的吸附能力，造成氧气浓度下降，因此将进气温度控制在合适的区间范围内能够显著提升分子筛的吸附能力，保证经过分子筛过滤后的空气中氧气浓度保持在最高水准。因此本发明中增加进气盘管400配合热量收集部件500来对干燥后的空气进行加热；进气盘管400连通在过滤干燥装置300和压缩吸附装置200之间，热量收集部件500则靠近压缩吸附装置200设置并与进气盘管400连通。压缩吸附装置200中的压缩机在工作时会产生大量热量，造成制氧机100内部空气温度升高，热量收集部件500能够收集压缩机周围的热空气并传递到进气盘管400内对通过进气盘管400的空气进行加热；本发明对压缩机工作产生的热量进行利用，在对压缩机进行散热的同时实现了对干燥后空气的加热，不需要额外单独设置加热部件，不会额外增加制氧机100的电量损耗，同时能够对压缩机进行散热以保证压缩机的正常工作，延长制氧机的使用寿命。
热量收集部件500可采用气泵或集热罩，集热罩本身结构简单、成本较低，可作为热量收集部件500的优选方案。采用集热罩时，将集热罩的弧面大端朝向压缩机，集热罩的小端通过输气管道连通至进气盘管400。
为了对进气盘管400内的空气温度进行准确调控，本发明中还设置了温度传感器600和温度调节器700。如图1所示，温度传感器600安装在进气盘管400上并与温度调节器700电气连接；温度调节器700通过输气管道连通在进气盘管400和热量收集部件500之间，热量收集部件500所输送的热空气通过温度调节器700的中转再输送至进气盘管400。通过温度传感器600对进气盘管400内的空气温度进行实时监控，当进气盘管400内的空气温度达不到所需的温度范围时，温度传感器600将监控的温度信号传输给温度调节器700，温度调节器700将热量收集部件500所传输的热空气持续传输至进气盘管400内，一旦温度传感器600监控到进气盘管400内的空气温度达到所需的温度范围时，温度调节器700即刻停止向进气盘管400输送热空气，停止对进气盘管400内空气的加热。
考虑到进入制氧机100内的空气初始温度可能高于分子筛所需的进气温度，本发明还设置了散热装置800对进气盘管400进行散热冷却。散热装置800包括散热风扇和半导体制冷件，散热风扇和半导体制冷件都与温度调节器700电气连接；其中散热风扇的吹风风向可进行调节，温度调节器700可控制散热风扇改变吹风风向。当温度传感器600监控到进气盘管400内的空气温度超过分子筛所需的温度范围时，温度调节器700控制散热风扇朝向进气盘管400吹风，加快进气盘管400周围空气流动以加快散热，从而降低进气盘管400内的空气温度；当温度传感器600监控到进气盘管400内的空气温度达到分子筛所需的温度范围时，此时不再需要收集压缩机的工作热量，温度调节器700即刻停止向进气盘管400输送热空气的同时，温度调节器700控制散热风扇朝向压缩机吹风，加快压缩机周围空气流动以对压缩机进行降温；当温度传感器600监控到进气盘管400内的空气温度未达到分子筛所需的温度范围时，温度调节器700控制散热风扇转向将压缩机周围的热空气吹向热量收集部件500，加快热量收集部件500对压缩机工作热量的收集。
散热装置800中的半导体制冷件辅助进行降温，当进气温度过高，散热风扇不能在短时间内将进气温度降至分子筛所需温度范围内时，温度调节器700控制半导体制冷件工作，加快对进气盘管400的冷却，使进气温度快速下降到分子筛所需温度范围内。
从图2和图3中可知，当进气温度控制在30～32℃这个区间内时，分子筛过滤后的氧气浓度最高，因此本发明中将温度调节器700的温度调节区间设置为30～32℃，即在温度调节器700的调控下，压缩吸附装置200的进气温度范围为30～32℃，在此温度范围内，分子筛的吸附能力最高，制氧机的制氧质量最佳。
本发明中也可设置辅助加热部件对进气盘管400进行辅助加热以快速提高进气温度，辅助加热部件可采用加热片或者热泵，加热片或者热泵与温度调节器700电气连接，由温度调节器700控制加热片或者热泵的启闭。但设置辅助加热部件会增加额外的成本和能量消耗，在此作为备选方案使用。
Claims (14)
1.制氧机，包括设置在制氧机(100)内由压缩机和分子筛组成的压缩吸附装置(200)，压缩吸附装置(200)与制氧机(100)的出气口(120)连通，其特征在于：还包括进气盘管(400)和热量收集部件(500)；所述进气盘管(400)连通在制氧机(100)的进气口(110)和压缩吸附装置(200)之间；所述热量收集部件(500)靠近压缩吸附装置(200)设置并与进气盘管(400)连通。
2.如权利要求1所述的制氧机，其特征在于：还包括过滤干燥装置(300)，所述过滤干燥装置(300)内设有干燥剂填充结构，过滤干燥装置(300)与制氧机(100)的进气口(110)连通；所述进气盘管(400)连通在过滤干燥装置(300)和压缩吸附装置(200)之间。
3.如权利要求2所述的制氧机，其特征在于：所述过滤干燥装置(300)内的干燥剂填充结构为表面设有多个过滤孔的中空腔体，所述中空腔体内填充有干燥剂。
4.如权利要求3所述的制氧机，其特征在于：所述干燥剂为活性氧化铝。
5.如权利要求3所述的制氧机，其特征在于：所述过滤干燥装置(300)上设有可开闭的换料口，所述中空腔体可拆卸设置在过滤干燥装置(300)内。
6.如权利要求5所述的制氧机，其特征在于：所述换料口包括固定在过滤干燥装置(300)上的滑轨以及与滑轨滑动配合的挡板，所述挡板覆盖在换料口上。
7.如权利要求6所述的制氧机，其特征在于：所述挡板的周边包裹有一圈密封圈。
8.如权利要求1所述的制氧机，其特征在于：还包括温度传感器(600)和温度调节器(700)，所述温度传感器(600)安装在进气盘管(400)上，温度传感器(600)与温度调节器(700)电气连接；温度调节器(700)连通在进气盘管(400)和热量收集部件(500)之间。
9.如权利要求8所述的制氧机，其特征在于：还包括散热装置(800)，所述散热装置(800)包括吹风风向可调的散热风扇，散热风扇与温度调节器(700)电气连接，散热风扇可在温度调节器(700)的控制下改变吹风风向。
10.如权利要求9所述的制氧机，其特征在于：所述散热装置(800)还包括半导体制冷件，所述半导体制冷件与温度调节器(700)电气连接。
11.如权利要求8所述的制氧机，其特征在于：所述进气盘管(400)通向压缩吸附装置(200)空气在温度调节器(700)调节下的温度范围为30～32℃。
12.如权利要求1所述的制氧机，其特征在于：所述热量收集部件(500)为集热罩，集热罩的大端朝向压缩吸附装置(200)。
13.如权利要求8所述的制氧机，其特征在于：还包括对进气盘管(400)进行加热的辅助加热部件，所述辅助加热部件与温度调节器(700)电气连接。
14.如权利要求13所述的制氧机，其特征在于：所述辅助加热部件为加热片或者热泵。
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