CN115671464A - 一种温湿度可调的制氧机及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种温湿度可调的制氧机，包括壳体，壳体内部设置有气泵，气泵通过管路连接分子筛制氧罐，分子筛制氧罐连接有外送氧气管，同时，分子筛制氧罐和外送氧气管之间的管路上连接有储水罐，氧气在通过储水罐过程中实现气体温湿度调整的工作；气泵还连接有热交换器，热交换器连接有水泵，热交换器、水泵、储水罐形成一个闭合回路，水流在回路中循环流动，实现气泵的降温工作；气泵和分子筛制氧罐之间的管路上连接有驱动装置，气流在管路中流动同时驱动驱动装置，驱动装置带动水泵运转，从而实现水流的循环流动工作。本发明可以有效的降低气泵温度，减缓老化速度，水体吸收的热量又用来调整氧气温湿度，提高了使用者的体验。
Description
技术领域
本发明属于分子筛制氧机领域，特别涉及一种温湿度可调的制氧机及其使用方法。
背景技术
分子筛制氧机以空气为原料，将空气中的氧气提纯后产生符合医用标准的高纯度氧气，因为其制氧成本低，使用方便，现已成为医疗用氧的新选择。
现有的分子筛制氧机存在以下几个问题：第一、分子筛制氧机在使用过程中气泵会产生大量的热，产生的这些热量不能被快速有效的吸收，热量散失在制氧机的壳体内，从而使分子筛制氧机的内部各组件温度上升，加速了组件的老化速度，缩短了分子筛制氧机的使用寿命；第二，分子筛制氧机从空气中制取氧气后，直接供给使用者吸氧，氧气制取过程中会影响氧气的温度和湿度，当氧气的温度和湿度比较低时，会刺激使用者的呼吸道，从而使使用者产生不适的感觉，因此需要一种可以有效利用制氧过程中产生的热量并对制取氧气的温度和湿度进行调节的分子筛制氧机。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种温湿度可调的制氧机及其使用方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明提出了一种温湿度可调的制氧机，包括壳体，所述壳体内部连接有气泵，所述气泵通过管路连通分子筛制氧罐，所述分子筛制氧罐连接有用于输出氧气的外送氧气管，所述分子筛制氧罐与外送氧气管之间连通有储水罐，所述气泵固定连接有热交换器；所述热交换器一端与所述储水罐的回水口连接，所述热交换器另一端连通有水泵，所述水泵与所述储水罐的出水口连接，所述热交换器、水泵和储水罐形成一个使水体循环流动的回路，所述水泵连接有驱动装置。
优选的，所述水泵内部开设有用于储存水的空腔，所述空腔内滑动连接有活塞，所述空腔被活塞分割为上下两部分，从上到下依次为第一子空腔和第二子空腔；所述活塞固定连接有活塞连杆，所述活塞连杆下端贯穿空腔外壁后连接驱动装置；所述空腔的侧壁上固定连接有用于控制水体进出所述空腔的第一常闭阀、第二常闭阀、第三常闭阀、第四常闭阀，所述第一常闭阀和第三常闭阀设置在空腔的排水管路上，所述第二常闭阀和第四常闭阀设置在空腔的进水管路上，所述第一常闭阀和第二常闭阀位于第一子空腔中，所述第三常闭阀和第四常闭阀位于第二子空腔中。
优选的，初始状态下，所述第一常闭阀、第二常闭阀、第三常闭阀、第四常闭阀处于关闭状态，所述活塞位于第一常闭阀和第三常闭阀之间。
优选的，所述驱动装置包括旋转固定座，所述旋转固定座内部开设有供气体进出的腔室，所述腔室分别与气泵和分子筛制氧罐连通，所述腔室内转动连接有叶轮，所述叶轮同轴连接有转轮，所述转轮偏心铰接有连杆，所述连杆铰接所述活塞连杆；所述旋转固定座上还固定连接有控制活塞连杆运动方向的限位块，所述限位块与所述活塞连杆滑动连接。
优选的，所述气泵还固定连接有用于给气泵降温的冷凝器。
优选的，所述储水罐内部设置有温度传感器和水位传感器，所述壳体内设置有控制器，所述温度传感器和水位传感器分别与控制器电连接，所述冷凝器与所述控制器电连接。
一种温湿度可调的制氧机的使用方法，其特征在于，采用上述的一种温湿度可调的制氧机，包括以下步骤：
S1：外界空气被气泵抽取并压送至分子筛制氧罐中进行制氧，制取出的氧气经由储水罐后，通过外送氧气管供使用者吸氧使用；
S2：驱动装置带动水泵运转，水泵带动水体在由水泵、热交换器和储水罐组成的回路中循环流动，水体经过热交换器时被加热，气泵温度降低，从而实现降低气泵温度的工作；
S3：加热后的水体返回到储水罐中，使储水罐中水温升高，湿度增大，从而实现调整氧气温湿度的工作。
优选的，驱动装置带动水泵运转的方法包括：气泵泵送的空气经过旋转固定座中的腔室时，空气流动带动叶轮转动，叶轮转动带动转轮转动，在限位块的作用下，转轮转动通过连杆带动活塞连杆移动，最终带动活塞在腔室中往复滑动。
优选的，水泵带动水体流动的方法包括：初始状态下，当活塞向下滑动时，第一子空腔中的压力减小，第二子空腔的压力增大，此时第一常闭阀保持关闭，第二常闭阀打开，储水罐中的水进入第一子空腔中；第三常闭阀开启，第四常闭阀保持关闭，第二子空腔中的水被泵送至热交换器中；
当活塞向上滑动时，第一子空腔中的压力增大，第二子空腔的压力减小，此时第一常闭阀开启，第二常闭阀保持关闭，第一子空腔中的水被泵送至热交换器中；第三常闭阀保持关闭，第四常闭阀开启，储水罐的水进入第二子空腔中。
优选的，当温度传感器检测到储水罐内水温超过控制器设定的水温控制范围的上限时，控制器控制冷凝器启动，对气泵进行降温；当温度传感器检测到储水罐温度低于水温控制范围的下限时，控制器控制冷凝器关停，停止对气泵降温。
如上所述，本发明的温湿度可调的制氧机及其使用方法，具有以下有益效果：
1、本发明设置有热交换器，热交换器两端分别连接有水泵和储水罐，热交换器、水泵和储水罐形成一个水循环的闭合回路，在水泵的作用下，储水罐的水流经热交换器，水在热交换器中吸收热量温度升高，从而使换热器和气泵的温度降低，实现降低气泵温度的工作；并且本发明还在气泵上设置有冷凝器，当储水罐中的水体温度超过了设定的温度控制范围上限时，气泵上的冷凝器开始工作，通过冷凝器来降低气泵的温度，本发明设置有两种降温的方式，从而能更有效对气泵进行降温，降低高温对制氧机内部各组件的不利影响。
2、本发明设置有储水罐，在换热器中流过的水被加热后流入储水罐中，使储水罐内的水温上升，蒸发作用更加明显，湿度增加，当制取的氧气经过储水罐时，储水罐内的水体会调整氧气的温湿度，当使用者吸氧时，不会因为氧气的温度和湿度低刺激呼吸道而产生不适的感觉，从而提高了使用者的吸氧体验。
3、本发明设置有水泵，泵体内滑动连接有用于吸水和排水的活塞，泵体上还连接有四个常闭阀，四个常闭阀组成两组供水体进出水泵的管路，在四个常闭阀的启闭配合下，活塞每次上移或者下移不仅能使储水罐内的水体流进水泵，同时还会将水泵内储存的水体泵送至热交换器中，水泵可以连续的从储水罐中抽水，同时也连续的向热交换器中送水，从而提高了水泵的工作效率，加快了水流循环的速度，提高了降温效果。
4、本发明在气泵与分子筛制氧罐之间的管路上连接有旋转固定座，旋转固定座上转动连接有叶轮，叶轮同轴连接有转轮，转轮偏心铰接用于驱动水泵活塞的连杆，当气泵向分子筛制氧罐泵送空气制氧时，在气流的作用下，叶轮带动转轮转动，转轮通过连杆带动水泵活塞往复移动，实现水泵的驱动工作，驱动水泵不需要设置其他的动力装置，在气泵泵送气体制氧的同时完成水泵的驱动工作，从而降低了设备的复杂程度，并且，这种设计也实现了制氧过程和水泵运转的同步性，即当制氧的时候，水泵自动转动，当不进行制氧时，水泵自动停止，从而提高了设备的自动化水平，降低了控制系统的复杂程度。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示为本发明的整体结构主视图；
图2显示为本发明的整体结构左视图；
图3显示为本发明中叶轮与旋转固定座连接示意图；
图4显示为本发明中水泵结构示意图；
图5显示为本发明中驱动装置与水泵连接示意图。
附图标记说明:
1壳体；2冷凝器；3连杆；4活塞；5水泵；6第一水管；7第二水管；8分子筛制氧罐；9储水罐；10外送氧气管；12控制器；14热交换器；15旋转固定座；16气泵；17转轮；18温度传感器；19水位传感器；20第一常闭阀；21第二常闭阀；22第三常闭阀；23第四常闭阀；26叶轮；27活塞连杆；28限位块。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
由图1-图5所示，本实施例提出了一种温湿度可调的制氧机，包括壳体1，壳体1内部设置有气泵16，气泵16通过管路连接有分子筛制氧罐8，空气被气泵16抽取并泵送至分子筛制氧罐8中，空气在分子筛制氧罐8中被制取成符合国家标准的医用氧气，分子筛制氧罐8连接有用于输出氧气的外送氧气管10。
分子筛制氧罐8与外送氧气管10之间还连接有储水罐9，分子筛制氧罐8通过管路与储水罐9的底部连接，外送氧气管10的端部与储水罐9的顶部连接，分子筛制氧罐8中制取的氧气从储水罐9的底部进入储水罐9，向上穿过储水罐9中的水体，实现调整氧气温湿度的工作，温湿度调整后的氧气经由外送氧气管10输送给使用者吸氧使用。
气泵16还固定连接有热交换器14，本实施例中，热交换器14固定连接在气泵16的外侧，热交换器14的一端通过第一水管6与储水罐9的回水口连接，回水口位于储水罐9的上部，热交换器14的另一端连接有水泵5，水泵5通过第二水管7与储水罐9的出水口连接，出水口位于储水罐9的底部；在第一水管6和第二水管7的作用下，水泵5、热交换器14和储水罐9形成一个水循环的闭合回路，水在水泵5的泵送作用下，流过热交换器14后被加热，从而实现气泵16的降温工作，加热后的水流到储水罐9中，从而更有利于调整氧气的温度和湿度。
水泵5泵体内部开设有用于储存水的空腔，空腔内滑动连接有活塞4，空腔被活塞4分割为上下两部分，从上到下依次为第一子空腔和第二子空腔；活塞4固定连接有活塞连杆27，活塞连杆27贯穿并滑动连接空腔外壁，活塞连杆27下端连接有用于驱动活塞27往复滑动的驱动装置。
空腔的侧壁上固定连接有用于控制水体进出空腔的第一常闭阀20、第二常闭阀21、第三常闭阀22、第四常闭阀23，第一常闭阀20和第三常闭阀22各自独立的与热交换器14连接，空腔内的水通过第一常闭阀20或第三常闭阀22进入热交换器14，第二常闭阀21和第四常闭阀23各自独立的与第二水管7连接，第二水管7内的水通过第二常闭阀21或第四常闭阀23进入空腔，其中，第一常闭阀20和第二常闭阀21位于第一子空腔中，第三常闭阀22和第四常闭阀23位于第二子空腔中。
初始状态下，第一常闭阀20、第二常闭阀21、第三常闭阀22、第四常闭阀23处于关闭状态，活塞4位于第一常闭阀20和第三常闭阀22之间。
水泵5的驱动装置包括旋转固定座15，旋转固定座15内部开设有供空气进出的腔室，腔室与气泵16和分子筛制氧罐8之间的管路连通，腔室内转动连接有叶轮26，气泵16泵送的空气经管路进入腔室后最终进入分子筛制氧罐8。
叶轮26同轴连接有转轮17，转轮17偏心铰接有连杆3，连杆3端部与活塞连杆27的下端铰接，旋转固定座15上还固定连接有控制活塞连杆27运动方向的限位块28，本实施例中，限位块28设置为两组，限位块28设置活塞连杆27的两侧，限位块28与活塞连杆27滑动连接。
空气在腔室内流动时，推动叶轮26转动，叶轮26转动带动转轮17转动，在限位块28的作用下，转轮17转动通过连杆3带动活塞连杆27移动，最终带动活塞4在腔室中往复滑动。
初始状态下，当转轮17带动活塞4向下滑动时，第一子空腔中的压力减小，第二子空腔的压力增大，此时第一常闭阀20保持关闭，第二常闭阀21打开，储水罐9中的水进入第一子空腔中；第三常闭阀22开启，第四常闭阀23保持关闭，第二子空腔中的水被泵送至热交换器14中。
当转轮17带动活塞4向上滑动时，第一子空腔中的压力增大，第二子空腔的压力减小，此时第一常闭阀20开启，第二常闭阀21保持关闭，第一子空腔中的水被泵送至热交换器14中；第三常闭阀22保持关闭，第四常闭阀23开启，储水罐9的水进入第二子空腔中。
因此，当转轮17带动活塞4上下往复滑动时，第一子空腔中和第二子空腔中压力交替增大减小，在压力差的作用下，第一子空腔中的第一常闭阀20和第二常闭阀21，第二子空腔中的第三常闭阀22和第四常闭阀23交替的开启和关闭，第一子空腔和第二子空腔交替的从储水罐9中进水和向热交换器14送水，从而实现水体在水泵5、热交换器14和储水罐9的回路中循环流动，实现气泵16的降温工作。
气泵16的外侧还固定连接有冷凝器2，冷凝器2同样用于给气泵16降温，
储水罐9内部设置有温度传感器18和水位传感器19，壳体1内设置有控制器12，温度传感器18和水位传感器19分别与控制器12电连接，冷凝器2与控制器12电连接。
控制器12通过温度传感器18可以实时的监测储水罐9中水体的温度，并且在控制器12也可以设定储水罐9中水体的温度控制范围，控制器12根据采集的水体温度来控制冷凝器2的启停。
当储水罐9中的水体温度超过控制器12中设定的温度控制范围上限值时，控制器12启动冷凝器2，冷凝器2对气泵16进行降温；当气泵16的温度降至低于控制器12中设定的温度控制范围下限值时，控制器12关停冷凝器2，冷凝器2不再对气泵16降温。
当储水罐9中的水体温度在控制器12中设定的温度控制范围中时，控制器12不改变冷凝器2的运行状态。
控制器12通过水位传感器19实时监测储水罐9中的水位高低，当控制器12监测到储水罐9中的水位低于设定的水位报警值时，控制器12发出报警信号，提醒使用者向储水罐9中加水。
本发明还提出了一种温湿度可调的制氧机的使用方法，采用本实施例所述的一种一种温湿度可调的制氧机，包括以下步骤：
S1：外界空气被气泵16抽取并压送至分子筛制氧罐8中进行制氧，制取出的氧气经由储水罐9后，通过外送氧气管10供使用者吸氧使用；
S2：驱动装置带动水泵5运转，水泵5带动水体在由水泵5、热交换器14和储水罐9组成的回路中循环流动，水体经过热交换器14时被加热，气泵16温度降低，从而实现降低气泵16温度的工作；
S3：加热后的水体返回到储水罐9中，使储水罐9中水温升高，湿度增大，从而实现调整氧气温湿度的工作。
驱动装置带动水泵5运转的方法包括：气泵16泵送的空气经过旋转固定座15中的腔室时，空气流动带动叶轮26转动，叶轮26转动带动转轮17转动，在限位块28的作用下，转轮17转动通过连杆3带动活塞连杆27移动，最终带动活塞4在腔室中往复滑动。
水泵5带动水体流动的方法包括：初始状态下，当活塞4向下滑动时，第一子空腔中的压力减小，第二子空腔的压力增大，此时第一常闭阀20保持关闭，第二常闭阀21打开，储水罐9中的水进入第一子空腔中；第三常闭阀22开启，第四常闭阀23保持关闭，第二子空腔中的水被泵送至热交换器14中；
当活塞4向上滑动时，第一子空腔中的压力增大，第二子空腔的压力减小，此时第一常闭阀20开启，第二常闭阀21保持关闭，第一子空腔中的水被泵送至热交换器14中；第三常闭阀22保持关闭，第四常闭阀23开启，储水罐9的水进入第二子空腔中。
当温度传感器18检测到储水罐9内水温超过控制器12设定的水温控制范围的上限时，控制器12控制冷凝器2启动，对气泵16进行降温；当温度传感器18检测到储水罐9温度低于水温控制范围的下限时，控制器12控制冷凝器2关停，停止对气泵16降温。
另外，控制器12通过水位传感器19实时监测储水罐9中的水位高低，当控制器12监测到储水罐9中的水位低于设定的水位报警值时，控制器12发出报警信号，提醒使用者向储水罐9中加水。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种温湿度可调的制氧机，包括壳体(1)，所述壳体(1)内部连接有气泵(16)，所述气泵(16)通过管路连通分子筛制氧罐(8)，所述分子筛制氧罐(8)连接有用于输出氧气的外送氧气管(10)，其特征在于，所述分子筛制氧罐(8)与外送氧气管(10)之间连通有储水罐(9)，所述气泵(16)固定连接有热交换器(14)；所述热交换器(14)一端与所述储水罐(9)的回水口连接，所述热交换器(14)的另一端连通有水泵(5)，所述水泵(5)与所述储水罐(9)的出水口连接，所述热交换器(14)、水泵(5)和储水罐(9)形成一个使水体循环流动的回路，所述水泵(5)连接有驱动装置。
2.根据权利要求1所述的温湿度可调的制氧机，其特征在于，所述水泵(5)内部开设有用于储存水的空腔，所述空腔内滑动连接有活塞(4)，所述空腔被活塞(4)分割为上下两部分，从上到下依次为第一子空腔和第二子空腔；所述活塞(4)固定连接有活塞连杆(27)，所述活塞连杆(27)下端贯穿空腔外壁后连接驱动装置；所述空腔的侧壁上固定连接有用于控制水体进出所述空腔的第一常闭阀(20)、第二常闭阀(21)、第三常闭阀(22)、第四常闭阀(23)，所述第一常闭阀(20)和第三常闭阀(22)设置在空腔的排水管路上，所述第二常闭阀(21)和第四常闭阀(23)设置在空腔的进水管路上，所述第一常闭阀(20)和第二常闭阀(21)位于第一子空腔中，所述第三常闭阀(22)和第四常闭阀(23)位于第二子空腔中。
3.根据权利要求2所述的温湿度可调的制氧机，其特征在于，初始状态下，所述第一常闭阀(20)、第二常闭阀(21)、第三常闭阀(22)、第四常闭阀(23)处于关闭状态，所述活塞(4)位于第一常闭阀(20)和第三常闭阀(22)之间。
4.根据权利要求2所述的温湿度可调的制氧机，其特征在于，所述驱动装置包括旋转固定座(15)，所述旋转固定座(15)内部开设有供气体进出的腔室，所述腔室分别与气泵(16)和分子筛制氧罐(8)连通，所述腔室内转动连接有叶轮(26)，所述叶轮(26)同轴连接有转轮(17)，所述转轮(17)偏心铰接有连杆(3)，所述连杆(3)铰接所述活塞连杆(27)；所述旋转固定座(15)上还固定连接有控制活塞连杆(27)运动方向的限位块(28)，所述限位块(28)与所述活塞连杆(27)滑动连接。
5.根据权利要求1所述的温湿度可调的制氧机，其特征在于，所述气泵(16)还固定连接有用于给气泵(16)降温的冷凝器(2)。
6.根据权利要求4所述的温湿度可调的制氧机，其特征在于，所述储水罐(9)内部设置有温度传感器(18)和水位传感器(19)，所述壳体(1)内设置有控制器(12)，所述温度传感器(18)和水位传感器(19)分别与控制器(12)电连接，所述冷凝器(2)与所述控制器(12)电连接。
7.一种温湿度可调的制氧机的使用方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的一种温湿度可调的制氧机，包括以下步骤：
S1：外界空气被气泵(16)抽取并压送至分子筛制氧罐(8)中进行制氧，制取出的氧气经由储水罐(9)后，通过外送氧气管(10)供使用者吸氧使用；
S2：驱动装置带动水泵(5)运转，水泵(5)带动水体在由水泵(5)、热交换器(14)和储水罐(9)组成的回路中循环流动，水体经过热交换器(14)时被加热，气泵(16)温度降低，从而实现降低气泵(16)温度的工作；
S3：加热后的水体返回到储水罐(9)中，使储水罐(9)中水温升高，湿度增大，从而实现调整氧气温湿度的工作。
8.根据权利要求7所述的一种温湿度可调的制氧机的使用方法，其特征在于，驱动装置带动水泵(5)运转的方法包括：气泵(16)泵送的空气经过旋转固定座(15)中的腔室时，空气流动带动叶轮(26)转动，叶轮(26)转动带动转轮(17)转动，在限位块(28)的作用下，转轮(17)转动通过连杆(3)带动活塞连杆(27)移动，最终带动活塞(4)在腔室中往复滑动。
9.根据权利要求8所述的温湿度可调的制氧机，其特征在于，水泵(5)带动水体流动的方法包括：初始状态下，当活塞(4)向下滑动时，第一子空腔中的压力减小，第二子空腔的压力增大，此时第一常闭阀(20)保持关闭，第二常闭阀(21)打开，储水罐(9)中的水进入第一子空腔中；第三常闭阀(22)开启，第四常闭阀(23)保持关闭，第二子空腔中的水被泵送至热交换器(14)中；
当活塞(4)向上滑动时，第一子空腔中的压力增大，第二子空腔的压力减小，此时第一常闭阀(20)开启，第二常闭阀(21)保持关闭，第一子空腔中的水被泵送至热交换器(14)中；第三常闭阀(22)保持关闭，第四常闭阀(23)开启，储水罐(9)的水进入第二子空腔中。
10.根据权利要求9所述的温湿度可调的制氧机，其特征在于，当温度传感器(18)检测到储水罐(9)内水温超过控制器(12)设定的水温控制范围的上限时，控制器(12)控制冷凝器(2)启动，对气泵(16)进行降温；当温度传感器(18)检测到储水罐(9)温度低于水温控制范围的下限时，控制器(12)控制冷凝器(2)关停，停止对气泵(16)降温。
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