一種適用于高原地區的便攜式制氧的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種適用于高原地區的便攜式制氧機，在傳統制氧機基礎之上，本發明增加了呼吸端壓力檢測裝置、高原環境氧氣濃度實時檢測裝置、輸出氧氣檢測裝置、智能判斷及控制電路，智能判斷及控制電路中的單片機依據預先編制的軟件程序對上述檢測裝置的輸出信號進行判斷和處理，并實時輸出控制信號，對輸出氧氣流量進行調節，形成脈沖供氧模式；同時能調節壓縮機驅動電機電源占空比，對壓縮空氣流量進行調節，進而對氧氣輸出流量進行調節；輸出控制信號還可及時發出聲光報警。本發明脈沖供氧，避免了呼氣階段和吸氣末段氧氣損失；通過提高壓縮機驅動電機轉速來增加制氧機供氧流量，可使輸出氧氣濃度不隨海拔高度的變化而變化，維持在91％左右。
【專利說明】—種適用于高原地區的便攜式制氧機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種空氣分離制氧技術，尤其為一種適用于高原地區環境的采用變壓吸附方式分離空氣制備氧氣的便攜裝置。
【背景技術】
[0002]我國幅員遼闊，海拔3000米以上的高原、高山地區，約占全國總面積的六分之一。高原地區氣候多變，寒冷、風大、空氣稀薄，其中空氣稀薄，大氣壓和氧分壓降低，是高原環境對人體機體影響的主要因素。世居在高原地區的少數民族，對高原環境已經適應，而對于長年生活在低海拔地區的人員來說，初抵3000米以上高原地區，由于大氣壓中氧分降低，肺泡氣和動脈血氧分壓也相應的降低，毛細血管血液與細胞線粒體間氧分壓梯度差縮小，從而引起缺氧。高原地區缺氧對人體機體的影響，加之高原地區寒冷、大風、雨雪氣候以及強紫外線照射，成為諸多高原病癥誘發和加重因素。及時地補充氧氣成為提高人體機體適應能力和減輕高原反應甚至是挽救生命的有效途徑。
[0003]目前，已有多種制氧供氧設備可以在固定場所提供氧氣，但對于移動人群，以往的供氧裝置主要有氧氣袋、小型氧氣瓶等。這類裝置需要不斷充氧，且氧氣容量有限，既不方便使用，也不能保障供氧。為此，國內外都在著力研究開發便攜式制氧機。考慮到變壓吸附(PSA)方法制氧不但濃度高，而且不產生有害氣體，因此，被國內外大多數便攜式制氧機都采用該方法。
[0004]進入高原地區，隨著海拔高度的增加，空氣逐漸稀薄，大氣壓降低，PSA制氧機產氧量及濃度都將減小，使得制氧機在高原環境下性能明顯有所下降。如何在不增加便攜式制氧機體積重量的前提下保持制氧機制氧效率和氧氣的利用效率，這已成為便攜式制氧機進入高原地區使用所必須克服的技術難題。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是在現有變壓吸附制氧機的基礎之上，充分考慮制氧機在高原環境下使用的諸因素，提供一種能較好適用于高原地區的便攜式制氧機。
[0006]為實現上述發明目的，本發明的技術思路是，一是“開源”，即隨著海拔高度的變化調節制氧機的氧輸出流量；二是“節流”，即采用脈沖方式供氧，“吸”時供氧，“呼”時不供氧，從而節省氧氣。
[0007]本發明的技術方案是，此種適用于高原地區的便攜式制氧機構成包括有，空氣供給系統、空氣分離系統、閥門系統、氧氣供給系統、管道系統、電源系統、廢氣外排及降濕系統和機箱殼體，上述各系統均安裝在同一個機箱殼體內部，空氣供給系統對空氣進行凈化、加壓、冷卻、干燥，將高壓潔凈的空氣送入空氣分離系統，廢氣外排及降濕系統將空氣供給系統冷卻、干燥過程中交換出來的濕熱空氣排至殼體之外，空氣分離系統將分離出來的氮氣由廢氣外排及降濕系統排出機箱殼體之外，空氣分離系統將分離出來的氧氣送入氧氣供給系統，閥門系統保證空氣分離系統分離氧氣與氮氣，閥門系統還調節氧氣供給系統中輸出氧氣的壓力、 流量，氧氣供給系統將過濾后的氧氣經吸氧管送出機箱殼體之外，管道系統連通所有氣路，電源系統為整機提供電源，其特征在于:其構成中還包括有智能控制系統，該智能控制系統包括有呼吸端壓力檢測裝置、高原環境氧氣濃度檢測裝置、輸出氧氣濃度檢測裝置、智能判斷及控制電路以及報警裝置，所述呼吸端壓力檢測裝置信號輸出端與上述智能判斷及控制電路中的信號識別電路輸入端相連接，智能判斷及控制電路中的單片機依據預先編制的軟件程序對信號識別電路輸出的信號進行判斷和處理，并使智能判斷及控制電路中的控制電路實時輸出控制信號至閥門系統，進而對氧氣供給系統中的氧氣壓力流量進行實時控制調節，形成脈沖式供氧模式，一旦呼吸端壓力檢測裝置檢測到非正常狀況，智能判斷及控制電路輸出控制信號至報警裝置，使之發出聲光報警提示；所述高原環境氧氣濃度檢測裝置以及輸出氧氣濃度檢測裝置的信號輸出端與上述智能判斷及控制電路中的信號識別電路輸入端相連接，智能判斷及控制電路中的單片機依據預先編制的軟件程序對信號識別電路輸出的信號進行判斷和處理，并使智能判斷及控制電路中的控制電路實時輸出控制信號至閥門系統、電源系統，使電源系統中的電源占空比調節電路能根據智能判斷及控制電路輸出的控制信號，結合驅動電機電源實際電壓，調節提供給空氣壓縮裝置驅動電機輸入電源的占空比，從而實現對空氣壓縮裝置輸出空氣流量的調節，進而實現對輸出氧氣壓力流量的調節。
[0008]在上述制氧機的技術方案中，所述空氣供給系統包括有過濾器、消音器、空氣壓縮裝置、壓縮空氣冷卻交換器、壓縮空氣干燥過濾器、潮濕空氣蒸發器，原料空氣首先進入過濾器和消音器，被過濾、消音降噪的空氣再進入空氣壓縮裝置，被壓縮的空氣首先在壓縮空氣冷卻交換器中冷卻降溫，被冷卻降溫的壓縮空氣再進入壓縮空氣干燥過濾器中干燥，被冷卻和干燥后的壓縮空氣被送入空氣分離系統，而從壓縮空氣冷卻交換器交換出來的濕熱空氣被風扇強制排出制氧機機箱殼體外部，而從壓縮空氣干燥過濾器過濾出來的潮濕空氣被送入潮濕空氣蒸發器中，蒸發形成的潮濕空氣也被風扇強制排出制氧機機箱殼體外部。
[0009]在上述制氧機的技術方案中，所述空氣壓縮裝置包括有微型活塞式慣性輪壓縮機、外轉子無刷變頻電動機以及驅動電源，外轉子無刷變頻電動機的動力輸出軸直接傳動微型活塞式慣性輪壓縮機的慣性輪，慣性輪一方面將電動機動力輸出軸的轉動變成微型活塞式慣性輪壓縮機活塞桿的往復運動，另一方面還起到了減少振動，降低機械噪聲的作用，調節驅動電源的占空比即可實現對壓縮機空氣輸出流量的調節。
[0010]在上述制氧機的技術方案中，所述空氣分離系統包括有變壓吸附分離裝置和氧氣貯藏裝置，變壓吸附分離裝置為雙吸附塔沸石分子篩空氣分離裝置，在閥門系統的控制下，冷卻干燥的壓縮空氣交替往復地進入吸附塔并穿過沸石分子篩，分離出來的富集氧氣送入氧氣貯藏裝置中，分離出來的氮氣則通過風扇排出機箱殼體之外。
[0011]在上述制氧機的技術方案中，所述氧氣供給系統包括有氧氣壓力流量調節裝置、氧氣過濾凈化器、氧氣輸送管，在閥門系統控制調節作用下，氧氣壓力流量調節裝置輸出壓力流量可調節的氧氣，再經過氧氣細菌過濾器過濾后，通過氧氣輸送管送達到人體呼吸器官。
[0012]在上述制氧機的技術方案中，所述機箱殼體為長方體，由頂板、左側板、右側板及箱體構成，空氣過濾盒設置于箱體前面板，空氣消聲器與空氣過濾盒固定，原料空氣先經空氣過濾盒過濾，再進入空氣消聲器降低噪聲，空氣壓縮機及驅動電機、變壓吸附分離裝置的雙吸附塔固定在箱體底部的減震機構上，空氣過濾盒的出氣口與空氣消聲器的進氣口通過軟管連通，空氣消聲器的出氣口與空氣壓縮機的進氣口由軟管連通，閥門系統的所有閥門構成一個閥組合模塊，該閥組合模塊固定在雙吸附塔頂部，雙吸附塔的氧氣輸出口通過軟管連通于閥組合模塊的氧氣進氣口，閥組合模塊氧氣出氣口連通一根三通軟管的進氣口，該三通軟管的一個支管出氣口將小部分氧氣送入氧濃度傳感器，該三通軟管的另一個支管為氧氣輸出管，該支管內設置有節流閥，此節流閥的作用是當雙吸附塔吸附和反吹時，特別是反吹時，能對所產出的部分氧氣流量進行有效控制和節約，此節流閥是通過主控制電路板自動控制的，該氧氣輸出支管出氣口連通氧氣過濾凈化器，氧氣過濾凈化器經呼吸軟管輸出氧氣，鋰電池組設置在箱體背部的鋰電池放置腔體內，氧濃度傳感器則固定在箱體上部的水平框架下方，主控制電路板固定于箱體上部的水平框架上部，薄膜開關面板、報警及狀態指示燈電路板、液晶顯示板組件固定于頂板內側，左側板和右側板內壁均設置有吸音海綿，風扇設置于右側板通風孔處，氧氣輸出端設置于箱體前面板的上部，電源開關設置于箱體后面板的上部。
[0013]在上述制氧機機箱殼體的技術方案中，所述減震機構包括有壓縮機吸附器底座、減震隔套、密封墊圈、壓縮機減震墊、壓縮機固定支架、尼龍繩扣，壓縮機吸附器底座與箱體底板固定，壓縮機減震墊設置于壓縮機吸附器底座上面，壓縮機固定支架設置在壓縮機減震墊上面，壓縮機吸附器底座一側設置有兩個減震隔套，壓縮機固定支架一側通過減震隔套與壓縮機吸附器底座呈可上下振動狀態的連接，壓縮機固定支架的另一側則通過尼龍繩扣，將壓縮機固定支架與壓縮機吸附器底座相連接，壓縮機減震墊位于壓縮機固定支架與壓縮機吸附器底座的中間，壓縮機及驅動電機整體固定在壓縮機固定支架上方，密封墊圈設置在壓縮機吸附器底座的凹槽內，雙塔吸附器底部則與密封墊圈相配合并固定在壓縮機吸附器底座內。
[0014]下面結合附圖1，系統地介紹本發明的系統構成及工作原理。
[0015]空氣供給系統I包括有原料空氣過濾器11、原料空氣消音器12、空氣壓縮裝置13由空氣壓縮機和驅動電機組成、壓縮空氣冷卻交換器14、消音減震機構15、壓縮空氣干燥過濾器16、潮濕空氣蒸發器17。原料空氣首先經過原料空氣過濾器11過濾，再進入原料空氣消音器12降低噪音，空氣壓縮裝`置13中的驅動電機驅動空氣壓縮機工作，經空氣壓縮機壓縮的高壓高溫高濕空氣在壓縮空氣冷卻交換器14降溫，交換出來的熱空氣排出至機箱內，降溫后的高壓空氣再在壓縮空氣干燥過濾器16中干燥，干燥過程產生的水份在潮濕空氣蒸發器17中蒸發成氣體，并排出機箱內，溫濕度符合要求的高壓空氣送入空氣分離系統II，而排出至箱體內的溫熱空氣71被風扇73強力外排出箱體之外。
[0016]空氣分離系統II由變壓吸附分離裝置(PSA) 21以及氧氣貯藏裝置22組成，變壓吸附分離裝置21分離空氣的方法是利用沸石分子篩對氣體吸附量隨氣體壓力增加而增大和在相同氣體壓力下對氮氣和氧氣的吸附量不同的吸附特性，從而采取高壓吸附、低壓解吸的循環工藝從空氣中分離出氧氣。為了增加回收率和氧氣純度，PSA便攜式制氧機的循環工藝中一般有均壓步驟(特別是上均壓步驟)和反吹步驟。分離出來的氮氣72被排出至箱體內，被風扇73強制排出到箱體之外，分離出來的氧氣經過閥門系統III進入氧氣供給系統IV。
[0017]在氧氣供給系統IV中，在閥門系統III的控制和調節作用下，氧氣壓力流量調節裝置41實時調節輸出氧氣的壓力流量，輸出氧氣經氧氣過濾凈化器42后輸出，經呼吸軟管至呼吸端。
[0018]智能控制系統V是本發明最具特點的組成部分，它包括了三種傳感器，即高原環境氧氣濃度傳感器52、呼吸端壓力傳感器53、輸出氧氣探測器54,從這三種傳感器輸出信號經智能判斷及控制電路51處理、判斷并產生三路控制信號，其中，第一路控制信號與高原環境氧氣濃度變化值相關聯，此路控制信號送至電源系統VI中的電源占空比調節電路61，通過調節電源占空比間接調節空氣供給系統I中驅動電機的轉速，從而調節空氣壓縮機輸出空氣流量的大小，這樣，隨著制氧機所處海拔高度的變化，制氧機的供氧流量可相應地隨之改變。第二路控制信號與呼吸端壓力變化值相關聯，此路控制信號送至閥組合模塊31，通過閥組合模塊的開關和調節作用，形成氧氣輸出端的脈沖供氧方式，從而避免呼氣階段和吸氣末段氧氣損失，實現以少量的氧氣供應能使使用者的血氧飽和度明顯增加，彌補了便攜式制氧機在高原地區連續流量一般小于lL/m in的限制。第三路控制信號與輸出氧氣參數變化值相關聯，當輸出氧氣達不到規定的輸出要求時，智能判斷及控制電路輸出控制信號至報警電路55，產生聲光報警，提示使用者注意。
[0019]電源系統VI包括了電源占空比調節電路61、可充電鋰電池62、電源適配器63。在不具備交流供電場合，可充電鋰電池62為制氧機提供所需要的直流電源。在具備交流供電場合，電源適配器63可以直接將交流電變換為制氧機所需要的直流電源，同時電源適配器63還可為可充電鋰電池62進行充電。電源占空比調節電路61則能根據智能判斷及控制電路51輸出的控制信號，確定合適的電壓占空比，進而對壓縮機驅動電機電源進行PWM脈寬調制，從而實現對壓縮機驅動電機轉速的控制調節。
[0020]廢氣外排及降溫系統VII主要部分是風扇73，該風扇73將箱體內部的溫熱空氣71和分離出的氮氣72強制排出箱體之外，與此同時，箱體外部的空氣從箱體前后面板處的進氣口柵板吸入箱體內，從而降低了箱體內部的溫度和濕度。
[0021]減小震動和降低噪聲是本發明便攜式制氧機著力解決的又一個技術問題。震動的一個主要源頭是空氣壓縮裝置13中的空氣壓縮機和驅動電機，本發明進行了有效地機械減震結構設計，在箱體底板與震動部件之間設置有減震機構。
[0022]本發明的優點是:
[0023]1、本發明產生氧氣的方法是變壓吸附空氣分離法。該方法利用沸石分子篩對氣體吸附量隨氣體壓力增加而增大和在相同氣體壓力下對氮氣和氧氣的吸附量不同的吸附特性而采取高壓吸附、低壓解吸的循環工藝從空氣中分離出氧氣。為了增加回收率和氧氣純度，PSA便攜式制氧機的循環工藝中一般有均壓步驟(特別是上均壓步驟)和反吹步驟。
[0024]2、本發明便攜式制氧機采取了脈沖式輸氧方式，避免呼氣階段和吸氣末段氧氣損失，少量的氧氣供應能使使用者的血氧飽和度明顯增加，彌補了便攜式制氧機在高原地區連續流量一般小于ll/m in的限制。根據呼吸生理學原理，氧氣進入小肺泡囊中比在大肺泡囊中的交換效率要高，因此，便攜式制氧機在吸氣的極早期高速輸出氧氣，氧氣迅速進入小肺泡囊中，避免停留在氣管和大肺泡囊中。本發明采取脈沖式供氧方式，不到900mL的氧氣在使用效果上等同于連續流量的5L/min。
[0025]3、本發明便攜式制氧機通過調節壓縮機驅動電機電源的占空比來調節并提高壓縮機驅動電機轉速來增加制氧機的供氧流量，使本發明制氧機可隨海拔高度增加，供氧流量略有增加，而氧氣濃度則基本不隨海拔的變化而變化，大致維持在91 %左右。
[0026]4、本發明便攜式制氧機存在較明顯的節能效果，為了能在沒有網電源的情況下工作，本發明便攜式制氧機除了配置車載電源外，還配有內置可充電鋰電池。為了使內置電池每次的使用時間盡量長，便攜式制氧機設有幾個檔位，每個檔位所對應的流量不同，能耗也不同，使用者可根據需要選擇合適的檔位，而不需要在任何情況下都處在最大能耗下運轉使用。在輸出壓力相同時，轉速越慢，能耗越小。便攜式制氧機在氧氣流量較小的檔位下，電機電壓占空比減少，以窄脈寬輸入，壓縮機的排氣量也可相應減少，有效電壓降低，能耗減少。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發明便攜式制氧機系統構成及工作原理示意圖。 [0028]圖2是本發明便攜式制氧機箱體后面結構示意圖。
[0029]圖3是本發明便攜式制氧機箱體右側面結構示意圖，是圖2的右視圖。
[0030]圖4是是本發明便攜式制氧機箱體左側面結構示意圖，是圖2的左視圖。
[0031]圖5是本發明便攜式制氧機內部結構安裝示意圖(打開左側板)。
[0032]圖6是本發明便攜式制氧機內部結構局部安裝示意圖(打開右側板)。
[0033]圖7是本發明便攜式制氧機右側板內側面的結構示意圖。
[0034]圖8是本發明便攜式制氧機箱體外形立體示意圖。
[0035]圖9是本發明便攜式制氧機壓縮機吸附器減震機構局部示意圖。
[0036]圖10是本發明便攜式制氧機壓縮機吸附器底座及減震機構示意圖。
[0037]以上附圖中，I是空氣供給系統，其中，11是原料空氣過濾器，12是原料空氣消音器，13是空氣壓縮裝置，14是壓縮空氣冷卻交換器，15是消音減震機構，16是壓縮空氣干燥過濾器，17是潮濕空氣蒸發器，II是空氣分離系統，21是變壓吸附分離裝置(PSA)，22是氧氣貯藏裝置，III是閥門系統，31是閥組合模塊，IV氧氣供給系統，其中，41是氧氣壓力流量調節裝置，42是氧氣過濾凈化器，43是氧氣輸送端口，V是智能控制系統，其中，51是智能判斷及控制電路，52是高原環境氧氣濃度傳感器，53是呼吸端壓力傳感器，54是輸出氧氣探測器，55是報警電路，VI是電源系統，其中，61是電源占空比調節電路，62是可充電鋰電池，63是電源適配器，VII是廢氣外排及降溫系統，其中，71是溫熱空氣，72是分離出的氮氣，73是風扇，101是主控制電路板，102是箱體上部水平框架，103是進氣過濾腔盒，104是消聲器，105是空氣壓縮機，106是驅動電機，107是雙吸附塔，108是箱體后面鋰電池蓋板，109是鋰電池放置腔體，110是閥組合模塊，111是電源船板開關，112是提手，113顯示面板，114是氧氣輸出端口，115是氧濃度傳感器，116是側板內壁的吸音海綿，117是風扇，118是保險絲，119是進氣柵板，120是外接電源插座孔，121是壓縮機固定支架，122是減震隔套，123是壓縮機吸附器底座，124是尼龍繩扣，125是壓縮機減震墊，126是密封墊圈。
【具體實施方式】
[0038]實施例一:
[0039]本實施例便攜式制氧機的外形如附圖2、圖3、圖4、圖7和圖8所示。圖2描繪的是本實施例箱體的正后面，制氧機電源船板開關111設置在箱體的正后面，卸下箱體正后面的電池腔體蓋板108，可將鋰電池也從正后方裝入到電池腔體109中。圖3描繪的是本實施例箱體的右側面，右側板兩側的水平通槽成為外界空氣的進氣口，右側板中部偏右下的一組小圓通孔則是箱體內氣體的排出口，風扇即安裝在右側板內部正對這組小圓通孔位置。圖7描繪了右側板的內側面結構，風扇117固定在右側板內側，右側板內壁粘貼有吸音海綿116，保險絲118設置在右側板下部。圖4描繪的是本實施例箱體的左側面。本實施例外形立體如圖8所示，氧氣輸出端口 114設置在箱體正前面的上部，而原料空氣穿過箱體正前面中部進氣柵板119的通槽，進入到柵板后面的進氣過濾腔盒103。
[0040]本實施例便攜式制氧機內部結構如附圖5和附圖6所示。圖5是打開箱體左側板所顯示的內部空間結構示意圖。進氣過濾腔盒103固定在箱體正前面板上，消聲器104固定在進氣過濾腔盒103上，消聲器104出氣口經軟管送入空氣壓縮機105中，空氣壓縮機105，驅動電機106以及變壓吸附雙塔107固定在箱體底部的減震機構上，主控制電路板101安裝在箱體內上部 的水平框架102上面，氧濃度傳感器115則固定在水平框架102的下方，閥組合模塊110安裝在雙吸附塔107的頂部，打開箱體后面鋰電池蓋板108，可以將鋰電池置入鋰電池放置腔體109內，顯示面板112固定在頂蓋板上面，指示燈電路板、液晶顯示板套件則固定在頂蓋板的下方。
[0041]本實施例便攜式制氧機右側板的內部如附圖7所示，右側板內壁粘貼有吸音海綿115，外排風扇116固定在側板中部，保險絲117設置在側面側下角。左側板內壁也粘貼有吸音海綿。
[0042]本實施例還著力解決了空氣壓縮裝置的震動和降噪問題，具體做法是，在空氣壓縮機底部設置有減震機構，如附圖9和附圖10所不,該減震機構包括有壓縮機吸附器底座123、減震隔套122、密封墊圈126、壓縮機減震墊125、壓縮機固定支架121、尼龍繩扣124，
[0043]壓縮機吸附器底座123與箱體底板固定，壓縮機減震墊125設置于壓縮機吸附器底座123上面，壓縮機固定支架121設置在壓縮機減震墊125上面，壓縮機吸附器底座123一側設置有兩個減震隔套122，壓縮機固定支架一側通過減震隔套122與壓縮機吸附器底座123呈可上下振動狀態的連接，壓縮機固定支架的另一側則通過尼龍繩扣124，將壓縮機固定支架121與壓縮機吸附器底座123相連接，壓縮機減震墊125位于壓縮機固定支架121與壓縮機吸附器底座123的中間，壓縮機及驅動電機整體固定在壓縮機固定支架121上方，密封墊圈126設置在壓縮機吸附器底座123的凹槽內，雙塔吸附器底部則與密封墊圈126相配合并固定在壓縮機吸附器底座123內。
[0044]本實施例減震機構能吸收掉壓縮機吸附器運轉時所產生的大部分震動能量，箱體內壁吸音海綿則能起到降低噪聲的作用。
[0045]本實施例中，當使用者正常呼吸時，吸氧管內的壓力會隨著呼吸的節奏發生規律性的起伏變化，設置在主控制電路板101上的壓力傳感器能敏感地捕捉到吸氧管內的壓力變化，使用者吸氧時壓力傳感器會探測到負壓，使用者呼氣時壓力傳感器則會探測到正壓，壓力傳感器將與使用者呼吸節奏、呼吸狀態相關聯的壓力變化值轉化為模擬電信號，并經電子線路的放大和模數轉換后，再送入到智能控制電路中，在智能控制電路中的單片機內預先設置有軟件程序，該軟件程序能依據呼吸壓力電信號大小以及所探測到不同壓力的時序點，對該呼吸者的呼吸模式進行判斷，確定使用者的呼吸節奏和呼吸狀態，進而輸出實時控制信號，對控制氧氣流量的電子閥進行控制和調節，從而實現吸氣期自動供氧、呼氣期自動停止送氧的脈沖式供氧方式，減少氧氣的無謂消耗，使得相同制氧效率的便攜式制氧機能在高原地區達到更佳的供氧效果。經實測，采取脈沖式供氧方式，不到900mL的氧氣在使用效果上等同于連續流量的5L/min的使用效果。
[0046]實施例二:
[0047]本實施例制氧機內部構造與上述實施例一基本相同，區別在于增加了氧濃度傳感器115，從而能對高原環境氧氣濃度和制氧機輸出氧氣濃度進行實時探測。
[0048]當制氧機沒有輸出氧氣時，氧氣輸出管道與周圍環境大氣連通，此時，氧濃度傳感器115能將外界環境空氣氧氣濃度值的變化轉換為電信號的變化，并將該電信號經放大和模數轉換后送到智能控制系統中的信號識別電路，智能控制系統中的單片機依據預先編制的軟件程序對信號識別電路輸出的氧氣濃度值信號進行判斷和處理，并使智能控制系統中的控制電路實時輸出控制信號，該控制信號輸入至電源占空比調節電路，該電源占空比調節電路將智能控制系統輸出控制直流電壓信號對鋰充電電池的電源電壓進行脈寬調制，從而調節空氣壓縮機驅動電機轉速，進而調節壓縮空氣輸出的流量、同時實現了對輸出氧氣流量、氧氣分壓力的調節。
[0049]當制氧機輸出高濃度氧氣時，氧濃度傳感器115則能將制氧機輸出氧氣的濃度值變化轉換為電信號的變化，并將該電信號經放大和模數轉換后關到智能控制系統中的信號識別電路，智能控制系統中的單片機依據預先編制的軟件程序對信號識別電路輸出的氧氣濃度值信號進行判斷和處理，并使智能控制系統中的控制電路實時輸出控制信號，在顯示面板上實時顯示輸出氧氣濃度值，同時當輸出氧氣濃度值低于設定的正常濃度值時，智能控制系統中的控制電路則向報警裝置輸出信號，進行聲光報警提示。
[0050]本實施例能隨高原環境空氣壓力的變化，自動并有效地改變空氣壓縮機輸出空氣的流量，使得制氧機始終處 于一種既能保證有效供氧，又可節省電能的使用狀態，這對于注重功耗的便攜式制氧機而言，尤為重要。
[0051]實施例三:
[0052]本實施例制氧機內部構造與上述實施例一基本相同，區別是在電源占空比調節電路中增加了手動檔位調節器。智能控制系統中的單片機根據該手動檔位調節器設定的檔位確定該檔位對應向電源占空比調節電路輸出的直流控制電壓，并與電源占空比調節電路測量得到的鋰充電池實際電壓比較，計算電壓驅動信號占空比，以PWM方式從單片機管腳輸出，經低通濾波器轉化為直流電壓，電源占空比調節電路用智能系統送入的直流電壓控制信號對鋰充電電池的驅動電壓進行脈寬調制，根據使用者實際需要調節空氣壓縮機的輸出流量；若手動檔位不變時，穩定空氣壓縮機輸出流量，檔位改變時，空氣壓縮機輸出流量相應改變。
[0053]本實施例與實施例二相比較，是由使用者手動控制便攜式制氧機氧氣輸出流量，這樣，使用者可以根據自已身體狀況，選擇最適合自己的氧氣輸出量。在海拔較低處，使用者可以手動改變檔位，適當調小制氧機的氧氣輸出量，以避免不必要的電能消耗，延長該制氧機一次充電的使用時間。
【權利要求】
1.一種適用于高原地區的便攜式制氧機，其構成包括有，空氣供給系統、空氣分離系統、閥門系統、氧氣供給系統、管道系統、電源系統、廢氣外排及降濕系統和機箱殼體，上述各系統均安裝在同一個機箱殼體內部，空氣供給系統對空氣進行凈化、加壓、冷卻、干燥，將高壓潔凈的空氣送入空氣分離系統，廢氣外排及降濕系統將空氣供給系統冷卻、干燥過程中交換出來的濕熱空氣排至殼體之外，空氣分離系統將分離出來的氮氣由廢氣外排及降濕系統排出機箱殼體之外，空氣分離系統將分離出來的氧氣送入氧氣供給系統，閥門系統保證空氣分離系統分離氧氣與氮氣，閥門系統還調節氧氣供給系統中輸出氧氣的壓力、流量，氧氣供給系統將過濾后的氧氣經吸氧管送出機箱殼體之外，管道系統連通所有氣路，電源系統為整機提供電源，其特征在于:其構成中還包括有智能控制系統，該智能控制系統包括有呼吸端壓力檢測裝置、高原環境氧氣濃度檢測裝置、輸出氧氣濃度檢測裝置、智能判斷及控制電路以及報警裝置，所述呼吸端壓力檢測裝置信號輸出端與上述智能判斷及控制電路中的信號識別電路輸入端相連接，智能判斷及控制電路中的單片機依據預先編制的軟件程序對信號識別電路輸出的信號進行判斷和處理，并使智能判斷及控制電路中的控制電路實時輸出控制信號至閥門系統，進而對氧氣供給系統中的氧氣壓力流量進行實時控制調節，形成脈沖式供氧模式，一旦呼吸端壓力檢測裝置檢測到非正常狀況，智能判斷及控制電路輸出控制信號至報警裝置，使之發出聲光報警提示；所述高原環境氧氣濃度檢測裝置以及輸出氧氣濃度檢測裝置的信號輸出端與上述智能判斷及控制電路中的信號識別電路輸入端相連接，智能判斷及控制電路中的單片機依據預先編制的軟件程序對信號識別電路輸出的信號進行判斷和處理，并使智能判斷及控制電路中的控制電路實時輸出控制信號至閥門系統、電源系統，使電源系統中的電源占空比調節電路能根據智能判斷及控制電路輸出的控制信號，結合驅動電機電源實際電壓，調節提供給空氣壓縮裝置驅動電機輸入電源的占空比，從而實現對空氣壓縮裝置輸出空氣流量的調節，進而實現對輸出氧氣壓力流量的調節。
2.根據權利要求1所述的一種適用于高原地區的便攜式制氧機，其特征在于:所述空氣供給系統包括有過濾器、消音器、空氣壓縮裝置、壓縮空氣冷卻交換器、壓縮空氣干燥過濾器、潮濕空氣蒸發器，原料空氣首先進入過濾器和消音器，被過濾、消音降噪的空氣再進入空氣壓縮裝置，被壓縮的空氣首先在壓縮空氣冷卻交換器中冷卻降溫，被冷卻降溫的壓縮空氣再進入壓縮空氣干燥過濾器中干燥，被冷卻和干燥后的壓縮空氣被送入空氣分離系統，而從壓縮空氣冷卻交換器交換出來的濕熱空氣被風扇強制排出制氧機機箱殼體外部，而從壓縮空氣干燥過濾器過濾出來的潮濕空氣被送入潮濕空氣蒸發器中，蒸發形成的潮濕空氣也被風扇強制排出制氧機機`箱殼體外部。
3.根據權利要求1所述的一種適用于高原地區的便攜式制氧機，其特征在于:所述空氣壓縮裝置包括有微型活塞式慣性輪壓縮機、外轉子無刷變頻電動機以及驅動電源，外轉子無刷變頻電動機的動力輸出軸直接傳動微型活塞式慣性輪壓縮機的慣性輪，慣性輪一方面將電動機動力輸出軸的轉動變成微型活塞式慣性輪壓縮機活塞桿的往復運動，另一方面還起到了減少振動，降低機械噪聲的作用，調節驅動電源的占空比即可實現對壓縮機空氣輸出流量的調節。
4.根據權利要求1所述的一種適用于高原地區的便攜式制氧機，其特征在于:所述空氣分離系統包括有變壓吸附分離裝置和氧氣貯藏裝置，變壓吸附分離裝置為雙吸附塔沸石分子篩空氣分離裝置，在閥門系統的控制下，冷卻干燥的壓縮空氣交替往復地進入吸附塔并穿過沸石分子篩，分離出來的富集氧氣送入氧氣貯藏裝置中，分離出來的氮氣則通過風扇排出機箱殼體之外。
5.根據權利要求1所述的一種適用于高原地區的便攜式制氧機，其特征在于:所述氧氣供給系統包括有氧氣壓力流量調節裝置、氧氣過濾凈化器、氧氣輸送管，在閥門系統控制調節作用下，氧氣壓力流量調節裝置輸出壓力流量可調節的氧氣，再經過氧氣細菌過濾器過濾后，通過氧氣輸送管送達到人體呼吸器官。
6.根據權利要求1所述的一種適用于高原地區的便攜式制氧機，其特征在于:所述機箱殼體為長方體，由頂板、左側板、右側板及箱體構成，空氣過濾盒設置于箱體前面板，空氣消聲器與空氣過濾盒固定，原料空氣先經空氣過濾盒過濾，再進入空氣消聲器降低噪聲，空氣壓縮機及驅動電機、變壓吸附分離裝置的雙吸附塔固定在箱體底部的減震機構上，空氣過濾盒的出氣口與空氣消聲器的進氣口通過軟管連通，空氣消聲器的出氣口與空氣壓縮機的進氣口由軟管連通，閥門系統的所有閥門構成一個閥組合模塊，該閥組合模塊固定在雙吸附塔頂部，雙吸附塔的氧氣輸出口通過軟管連通于閥組合模塊的氧氣進氣口，閥組合模塊氧氣出氣口連通一根三通軟管的進氣口，該三通軟管的一個支管出氣口將小部分氧氣送入氧濃度傳感器，該三通軟管的另一個支管為氧氣輸出管，該支管內設置有節流閥，該支管出氣口連通氧氣過濾凈化器，氧氣過濾凈化器經呼吸軟管輸出氧氣，鋰電池組設置在箱體背部的鋰電池放置腔體內，氧濃度傳感器則固定在箱體上部的水平框架下方，主控制電路板固定于箱體上部的水平框架上部，薄膜開關面板、報警及狀態指示燈電路板、液晶顯示板組件固定于頂板內側，左側板和右側板內壁均設置有吸音海綿，風扇設置于右側板通風孔處，氧氣輸出端設置于箱體前面板的上部，電源開關設置于箱體后面板的上部。
7.根據權利要求6所述的一種適用于高原地區的便攜式制氧機， 其特征在于:所述減震機構包括有壓縮機吸附器底座、減震隔套、密封墊圈、壓縮機減震墊、壓縮機固定支架、尼龍繩扣，壓縮機吸附器底座與箱體底板固定，壓縮機減震墊設置于壓縮機吸附器底座上面，壓縮機固定支架設置在壓縮機減震墊上面，壓縮機吸附器底座一側設置有兩個減震隔套，壓縮機固定支架一側通過減震隔套與壓縮機吸附器底座呈可上下振動狀態的連接，壓縮機固定支架的另一側則通過尼龍繩扣，將壓縮機固定支架與壓縮機吸附器底座相連接，壓縮機減震墊位于壓縮機固定支架與壓縮機吸附器底座的中間，壓縮機及驅動電機整體固定在壓縮機固定支架上方，密封墊圈設置在壓縮機吸附器底座的凹槽內，雙塔吸附器底部則與密封墊圈相配合并固定在壓縮機吸附器底座內。
【文檔編號】C01B13/02GK103626132SQ201210307733
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月22日 優先權日:2012年8月22日
【發明者】張碧波, 姜建妹 申請人:張碧波