CN114538383A - 一种分子筛制氧机及高原呼吸生态改善系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开分子筛制氧机及高原呼吸生态改善系统，分子筛制氧机包括双塔式分子筛制氧装置和供氧装置，双塔式分子筛制氧装置包括进气口、制氧出口以及形成于进气口和制氧出口之间的制氧通道，制氧通道中并联设有两个分子筛塔；供氧装置包括与制氧出口连通的供氧进口、用以与呼吸面罩的吸氧口连通的供氧出口、以及形成于供氧进口和供氧出口之间的供氧通道，供氧通道包括并联设置的持续供氧通道和高压供氧通道，持续供氧通道中设有持续流量调节阀，高压供氧通道中设有入口与供氧进口连通、出口与供氧出口连通的储氧罐，在储氧罐的出口与供氧出口之间设有在用户吸气时打开、用户未吸气时关闭的气罐出气阀。本方案在便携的同时，满足高原环境供氧需求。

Description

一种分子筛制氧机及高原呼吸生态改善系统

技术领域

本发明涉及制氧技术领域，特别是涉及一种分子筛制氧机及高原呼吸生态改善系统。

背景技术

分子筛制氧机是运用变压吸附技术，以空气为原料提取氧气的制氧设备。在制氧机内装填分子筛作为吸附介质，在加压时，分子筛将空气中的氮气吸附，剩余的未被吸附的氧气被收集，实现氧气和氮气的分离，分子筛在减压时，分子筛会将吸附的氮气释放出来(称为解吸)，使分子筛在下一次加压时候能重新吸附氮气。一般至少包括两个分子筛吸附塔A和吸附塔B，制氧流程为：压缩空气由塔底进入吸附塔A，空气中的氮气被塔内分子筛吸附，氧气由塔顶管道流出，一部分氧气输出用以作为产品气，另一部分氧气通过反吹系统对处于解吸状态的吸附塔B进行吹扫，促进吸附塔B内的分子筛将吸附的氮气释放从而恢复吸附能力，在吸附塔A达到饱和之前，通过自动控制阀门切换改变气路，实现两个吸附塔的角色对调，吸附塔B输入压缩空气进入吸附制氧状态，吸附塔A进入解吸状态释放氮气，完成一个变压吸附循环，如此两塔(或多塔)进行周期切换，即可以获得持续供氧。

高原大气具有低气压、低空气密度、低氧气浓度的特点。为了应对以高原为代表的低气压、低氧浓度环境对制氧设备制氧能力与补氧效果的负面影响，一般高原分子筛制氧机搭载大型空压机，从而导致制氧机的整体体积大、质量重，不便携。而传统便携式分子筛制氧机在高原场景下，由于高原大气特性，制氧所需的原料气(空气)量严重不足，风机质量流量和压缩机排气量明显下降，致使富氧气体氧气浓度和流量显著降低，因此无法满足补氧需求。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种分子筛制氧机及高原呼吸生态改善系统，旨在便携的同时，满足高原环境供氧需求。

为实现上述目的，本发明提出的一种分子筛制氧机，包括双塔式分子筛制氧装置和供氧装置，所述双塔式分子筛制氧装置包括进气口、制氧出口以及形成于所述进气口和所述制氧出口之间的制氧通道，所述制氧通道中并联设有两个分子筛塔；所述供氧装置包括供氧进口、供氧出口、以及形成于所述供氧进口和所述供氧出口之间的供氧通道，所述供氧进口与所述制氧出口连通，所述供氧出口用以与呼吸面罩的吸氧口连通，所述供氧通道包括并联设置的持续供氧通道和高压供氧通道，其中，所述持续供氧通道中设有持续流量调节阀，所述高压供氧通道中设有储氧罐，所述储氧罐的入口与所述供氧进口连通，所述储氧罐的出口与所述供氧出口连通，在所述储氧罐的出口与所述供氧出口之间设有气罐出气阀，所述气罐出气阀在用户吸气时打开，用户未吸气时关闭。

可选地，所述分子筛制氧机包括辅助进气装置，包括用以输入原料空气的原料空气进口、与所述进气口连通的原料空气出口、以及设于所述原料空气进口与所述原料空气出口之间的空气加压扇，所述空气加压扇用以流经待压缩的原料空气。

可选地，所述双塔式分子筛制氧装置还包括连通两个所述分子筛塔的出氧口的排氮反吹通道，所述排氮反吹通道中设有反吹阀。

可选地，所述储氧罐设有泄压阀。

可选地，所述持续流量调节阀的持续流量配置为4～5L/min。

可选地，所述储氧罐的容量为150ml～250ml。

本发明还提供一种高原呼吸生态改善系统，包括呼吸面罩，以及如上所述的分子筛制氧机，所述呼吸面罩的吸氧口连通所述供氧出口。

可选地，所述高原呼吸生态改善系统还包括：

呼吸检测传感器，用以与呼吸面罩连通，检测用户的呼吸；以及，

控制器，分别与所述呼吸检测传感器与所述气罐出气阀电性连接。

可选地，所述高原呼吸生态改善系统还包括呼吸检测阀，与所述控制器电性连接，设于呼吸面罩与所述呼吸检测传感器之间形成的呼吸检测通道中。

可选地，所述控制器包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的控制程序，所述控制程序的控制方法包括如下步骤：

在所述气罐出气阀关闭且所述呼吸检测阀打开时，控制所述呼吸检测传感器检测用户的呼吸；

获得所述呼吸检测传感器的检测信号，根据所述检测信号判断用户是否正在吸气；

当判断是，控制所述气罐出气阀打开且控制所述呼吸检测阀关闭；

所述气罐出气阀打开且所述呼吸检测阀关闭至预设时长后，控制所述气罐出气阀关闭且控制所述呼吸检测阀打开。

本发明的技术方案中，所述持续供氧通道中设有持续流量调节阀，通过持续输出的富氧气体用于面罩内环境预加压、氧气浓度提升，以及实现面罩内部积累二氧化碳吹扫，防止酸中毒；用户未吸气时，所述气罐出气阀关闭，分流至所述高压供氧通道的氧气贮存于所述储氧罐，氧气压力和氧气浓度提高，用户吸气时，气罐出气阀打开，释放出高压力、大流量的富氧气体，从而实现了高效补氧。双塔式分子筛制氧装置通过变压吸附技术分离出原料空气中的氧气，分子筛对压力的变化反应具有一定的延迟性，储氧罐端的突然失压然后很快就加压的过程相对其反应时间较为短暂，所以，这种加压失压过程不会对整体的制氧效果产生明显影响，制氧浓度几乎可以维持稳定，能保证制氧效果，无需搭载大型空压机，功耗小，整机体积小、重量轻，因此，在便携的同时，满足了高原环境供氧需求。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的高原呼吸生态改善系统的实施例的示意图；

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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作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，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

高原大气具有低气压、低空气密度、低氧气浓度的特点。为了应对以高原为代表的低气压、低氧浓度环境对制氧设备制氧能力与补氧效果的负面影响，一般高原分子筛制氧机搭载大型空压机，从而导致制氧机的整体体积大、质量重，不便携。而传统便携式分子筛制氧机在高原场景下，由于高原大气特性，制氧所需的原料气(空气)量严重不足，风机质量流量和压缩机排气量明显下降，致使富氧气体氧气浓度和流量显著降低，因此无法满足补氧需求。

鉴于此，本发明提供一种分子筛制氧机及高原呼吸生态改善系统，图1为本发明提供的高原呼吸生态改善系统1000的实施例。

在本发明实施例中，请参照图1，高原呼吸生态改善系统1000包括分子筛制氧机100和呼吸面罩200，所述分子筛制氧机100包括双塔式分子筛制氧装置1和供氧装置2，所述双塔式分子筛制氧装置1包括进气口、制氧出口以及形成于所述进气口和所述制氧出口之间的制氧通道，所述制氧通道中并联设有两个分子筛塔11；所述供氧装置2包括供氧进口、供氧出口、以及形成于所述供氧进口和所述供氧出口之间的供氧通道，所述供氧进口与所述制氧出口连通，所述供氧出口用以与呼吸面罩200的吸氧口连通，所述供氧通道包括并联设置的持续供氧通道和高压供氧通道，其中，所述持续供氧通道中设有持续流量调节阀21，所述高压供氧通道中设有储氧罐22，所述储氧罐22的入口与所述供氧进口连通，所述储氧罐22的出口与所述供氧出口连通，在所述储氧罐22的出口与所述供氧出口之间设有气罐出气阀23，所述气罐出气阀23在用户吸气时打开，用户未吸气时关闭。

本发明的技术方案中，所述持续供氧通道中设有持续流量调节阀21，通过持续输出的富氧气体用以对呼吸面罩200内环境预加压、氧气浓度提升，以及实现面罩内部积累二氧化碳吹扫，防止酸中毒；用户未吸气时，所述气罐出气阀23关闭，分流至所述高压供氧通道的氧气贮存于所述储氧罐22，氧气压力和氧气浓度提高，用户吸气时，所述气罐出气阀23打开，释放出高压力、大流量的富氧气体，从而实现了高效补氧。双塔式分子筛制氧装置1通过变压吸附技术分离出原料空气中的氧气，分子筛对压力的变化反应具有一定的延迟性，储氧罐22端的突然失压然后很块加压的过程相对其反应时间较为短暂，所以，这种加压失压过程不会对整体的制氧效果产生明显影响，制氧浓度几乎可以维持稳定，能保证制氧效果，无需搭载大型空压机，功耗小，整机体积小、重量轻，因此，在便携的同时，满足了高原环境供氧需求。

进一步地，所述分子筛制氧机100包括辅助进气装置3，包括用以输入原料空气的原料空气进口、与所述进气口连通的原料空气出口、以及设于所述原料空气进口与所述原料空气出口之间的空气加压扇31，所述空气加压扇31用以流经待压缩的原料空气，原料空气流经所述空气加压扇31后，密度增加，提高空压机的进气效率，使制氧效果更好，满足供氧需求。

需要说明的是，所述辅助进气装置3还包括空气过滤装置32和微型纯铜无油气泵33，原料空气通过所述空气过滤装置32过滤后流经所述空气加压扇31增加空气密度，随后通过所述微型纯铜无油气泵33进行压缩，以供所述双塔式分子筛制氧装置1使用，所述微型纯铜无油气泵33体积小，重量轻，保证整机的便携性。

由于双塔式分子筛制氧装置1的工作特点，一个分子筛塔11的加压吸附与另一个分子筛塔11的减压解吸是同时进行的，即用加压吸附制备出的部分氧气对处于减压解吸状态的分子筛进行吹扫的时间和整个加压吸附制备氧气的时间相同，对于高原环境，分子筛加压吸附制备氧气的所需时间大于分子筛减压解吸所需的时间，在整个分子筛加压吸附制备氧气的过程中都分流出氧气进行排氮反吹会造成氧气的浪费。本实施例中，所述双塔式分子筛制氧装置1还包括连通两个所述分子筛塔11的出氧口的排氮反吹通道，所述排氮反吹通道中设有反吹阀12，通过所述反吹阀12控制排氮反吹时间，能节省氧气，以获得更多的产品气。当然，一实施例中，所述双塔式分子筛制氧装置1还包括用以配合实现其内部气路切换和流量控制的进气阀13、解吸阀14、单向阀15以及针阀16等，在此不再一一赘述。

进一步地，为了避免所述储氧罐22的压力超出设计范围，避免危险，本实施例中，所述储氧罐22设有泄压阀(图中未标出)，使所述储氧罐22及时释放压力，保证安全。

所述持续流量调节阀21的持续流量配置过大时，会造成所述高压供氧通道的压力不足且造成用户未吸气时氧气的浪费，配置过小时，对呼吸面罩200预增压、增氧效果不佳，不能有效吹扫面罩内的二氧化碳，本实施例中，所述持续流量调节阀21的持续流量配置为4～5L/min，使供氧效果较好。

本实施例中，所述储氧罐22的容量为150ml～250ml，容量适中，重量轻、体积小，也能满足贮氧增压的需求。

本发明还提供一种高原呼吸生态改善系统1000，包括呼吸面罩200，以及如上所述的分子筛制氧机100，所述呼吸面罩200的吸氧口连通所述供氧出口，配合呼吸面罩200，避免了高原环境下供氧时氧气的逸散问题，且氧气压力不直接作用于鼻腔，供氧效果更好。当然，呼吸面罩200还可通过单向阀和滤芯结构吸入外部空气，使面罩内为分子筛制氧机100提供的富氧气体和高原外部空气的混合体，并通过相关参数的设定，保证用户吸入的气体氧浓度不超过阈值，用户长时间使用后不会造成氧中毒等不良反应。

本发明对所述气罐出气阀23的开启和关闭方式不做限定，可以为手动方式，可以为根据所述气罐出气阀23承受到的压力自动开启或关闭等，本实施例中，所述高原呼吸生态改善系统1000还包括呼吸检测传感器41和控制器(图中未标出)，所述呼吸检测传感器41用以与呼吸面罩200连通，检测用户的呼吸；所述控制器分别与所述呼吸检测传感器41与所述气罐出气阀23电性连接，通过实时检测用户呼吸进程，通过所述控制器控制打开和关闭所述气罐出气阀23，及时方便，保证供氧效果。

本发明对所述呼吸检测传感器41不做限制，可以为通过压力、流向等任何方式以实现呼吸感应的装置，本实施例中，所述呼吸检测传感器41为氧气浓度流量传感器，通过流向实现对用户是否吸气的检测。

为了避免吸气阶段，氧气通过呼吸面罩200与所述呼吸检测传感器41之间形成的呼吸检测通道流出而产生浪费，本实施例中，所述高原呼吸生态改善系统1000还包括呼吸检测阀42，与所述控制器电性连接，设于呼吸面罩200与所述呼吸检测传感器41之间形成的呼吸检测通道中，在用户吸气阶段，所述呼吸检测阀42关闭，节约氧气，实现更好的供氧效果。

呼吸面罩200自身带有出气口，用户呼气过程不易被所述呼吸检测传感器41所检测到，因此，为了避免氧气浪费，本实施例中，所述控制器包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的控制程序，所述控制程序的控制方法包括如下步骤：在所述气罐出气阀23关闭且所述呼吸检测阀42打开时，控制所述呼吸检测传感器41检测用户的呼吸；获得所述呼吸检测传感器41的检测信号，根据所述检测信号判断用户是否正在吸气；当判断是，控制所述气罐出气阀23打开且控制所述呼吸检测阀42关闭；所述气罐出气阀23打开且所述呼吸检测阀42关闭至预设时长后，控制所述气罐出气阀23关闭且控制所述呼吸检测阀42打开。当用户吸气时，所述气罐出气阀23打开供氧且所述呼吸检测阀42关闭避免氧气逸散，预设时长后关闭所述气罐出气阀23，使氧气及时贮存增压，且打开所述呼吸检测阀42使所述呼吸检测传感器41能正常检测用户的呼吸，等待下个吸气周期的到来，如此循环，保障用户呼吸顺畅，氧气利用率高。本施例中，预设时长为为0.5S、0.8S、1.0S、1.2S四个挡位，用户根据自身需要选择，当然，还可以将预设时长设为用户自定义模式，更好的匹配个人需求。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种分子筛制氧机，其特征在于，所述分子筛制氧机包括：

双塔式分子筛制氧装置，包括进气口、制氧出口以及形成于所述进气口和所述制氧出口之间的制氧通道，所述制氧通道中并联设有两个分子筛塔；以及，

供氧装置，包括供氧进口、供氧出口、以及形成于所述供氧进口和所述供氧出口之间的供氧通道，所述供氧进口与所述制氧出口连通，所述供氧出口用以与呼吸面罩的吸氧口连通，所述供氧通道包括并联设置的持续供氧通道和高压供氧通道，其中，所述持续供氧通道中设有持续流量调节阀，所述高压供氧通道中设有储氧罐，所述储氧罐的入口与所述供氧进口连通，所述储氧罐的出口与所述供氧出口连通，在所述储氧罐的出口与所述供氧出口之间设有气罐出气阀，所述气罐出气阀在用户吸气时打开，用户未吸气时关闭。

2.如权利要求1所述的分子筛制氧机，其特征在于，所述分子筛制氧机包括辅助进气装置，包括用以输入原料空气的原料空气进口、与所述进气口连通的原料空气出口、以及设于所述原料空气进口与所述原料空气出口之间的空气加压扇，所述空气加压扇用以流经待压缩的原料空气。

3.如权利要求1所述的分子筛制氧机，其特征在于，所述双塔式分子筛制氧装置还包括连通两个所述分子筛塔的出氧口的排氮反吹通道，所述排氮反吹通道中设有反吹阀。

4.如权利要求1所述的分子筛制氧机，其特征在于，所述储氧罐设有泄压阀。

5.如权利要求1所述的分子筛制氧机，其特征在于，所述持续流量调节阀的持续流量配置为4～5L/min。

6.如权利要求1所述的分子筛制氧机，其特征在于，所述储氧罐的容量为150ml～250ml。

7.一种高原呼吸生态改善系统，其特征在于，包括呼吸面罩，以及如权利要求1至6任意一项所述的分子筛制氧机，所述呼吸面罩的吸氧口连通所述供氧出口。

8.如权利要求7所述的高原呼吸生态改善系统，其特征在于，所述高原呼吸生态改善系统还包括：

呼吸检测传感器，用以与呼吸面罩连通，检测用户的呼吸；以及，

控制器，分别与所述呼吸检测传感器与所述气罐出气阀电性连接。

9.如权利要求8所述的高原呼吸生态改善系统，其特征在于，所述高原呼吸生态改善系统还包括呼吸检测阀，与所述控制器电性连接，设于呼吸面罩与所述呼吸检测传感器之间形成的呼吸检测通道中。

10.如权利要求9所述的高原呼吸生态改善系统，其特征在于，所述控制器包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的控制程序，所述控制程序的控制方法包括如下步骤：

在所述气罐出气阀关闭且所述呼吸检测阀打开时，控制所述呼吸检测传感器检测用户的呼吸；

获得所述呼吸检测传感器的检测信号，根据所述检测信号判断用户是否正在吸气；

当判断是，控制所述气罐出气阀打开且控制所述呼吸检测阀关闭；

所述气罐出气阀打开且所述呼吸检测阀关闭至预设时长后，控制所述气罐出气阀关闭且控制所述呼吸检测阀打开。

Images