专利名称：一种适用于高原地区的便携式制氧机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空气分离制氧技术，尤其为一种适用于高原地区环境的采用变压吸附方式分离空气制备氧气的便携装置。
背景技术：
我国幅员辽阔，海拔3000米以上的高原、高山地区，约占全国总面积的六分之一。高原地区气候多变，寒冷、风大、空气稀薄，其中空气稀薄，大气压和氧分压降低，是高原环境对人体机体影响的主要因素。世居在高原地区的少数民族，对高原环境已经适应，而对于长年生活在低海拔地区的人员来说，初抵3000米以上高原地区，由于大气压中氧分降低，肺泡气和动脉血氧分压也相应的降低，毛细血管血液与细胞线粒体间氧分压梯度差缩小，从而引起缺氧。高原地区缺氧对人体机体的影响，加之高原地区寒冷、大风、雨雪气候以及强紫外线照射，成为诸多高原病症诱发和加重因素。及时地补充氧气成为提高人体机体适 应能力和减轻高原反应甚至是挽救生命的有效途径。目前，已有多种制氧供氧设备可以在固定场所提供氧气，但对于移动人群，以往的供氧装置主要有氧气袋、小型氧气瓶等。这类装置需要不断充氧，且氧气容量有限，既不方便使用，也不能保障供氧。为此，国内外都在着力研究开发便携式制氧机。考虑到变压吸附(PSA)方法制氧不但浓度高，而且不产生有害气体，因此，被国内外大多数便携式制氧机都采用该方法。进入高原地区，随着海拔高度的增加，空气逐渐稀薄，大气压降低，PSA制氧机产氧量及浓度都将减小，使得制氧机在高原环境下性能明显有所下降。如何在不增加便携式制氧机体积重量的前提下保持制氧机制氧效率和氧气的利用效率，这已成为便携式制氧机进入高原地区使用所必须克服的技术难题。
发明内容本实用新型的目的是在现有变压吸附制氧机的基础之上，充分考虑制氧机在高原环境下使用的诸因素，提供一种能较好适用于高原地区的便携式制氧机。为实现上述发明目的，本实用新型的技术思路是，一是“开源”，即随着海拔高度的变化调节制氧机的氧输出流量；二是“节流”，即采用脉冲方式供氧，“吸”时供氧，“呼”时不供氧，从而节省氧气。本实用新型的技术方案是，此种适用于高原地区的便携式制氧机构成包括有，空气供给系统、空气分离系统、阀门系统、氧气供给系统、管道系统、电源系统、废气外排及降湿系统和机箱壳体，上述各系统均安装在同一个机箱壳体内部，空气供给系统对空气进行净化、加压、冷却、干燥，将高压洁净的空气送入空气分离系统，废气外排及降湿系统将空气供给系统冷却、干燥过程中交换出来的湿热空气排至壳体之外，空气分离系统将分离出来的氮气由废气外排及降湿系统排出机箱壳体之外，空气分离系统将分离出来的氧气送入氧气供给系统，阀门系统保证空气分离系统分离氧气与氮气，阀门系统还调节氧气供给系统中输出氧气的压力、流量，氧气供给系统将过滤后的氧气经吸氧管送出机箱壳体之外，管道系统连通所有气路，电源系统为整机提供电源，其特征在于其构成中还包括有智能控制系统，该智能控制系统包括有呼吸端压力检测装置、高原环境氧气浓度检测装置、输出氧气浓度检测装置、智能判断及控制电路以及报警装置，所述呼吸端压力检测装置信号输出端与上述智能判断及控制电路中的信号识别电路输入端相连接，智能判断及控制电路中的单片机依据预先编制的软件程序对信号识别电路输出的信号进行判断和处理，并使智能判断及控制电路中的控制电路实时输出控制信号至阀门系统，进而对氧气供给系统中的氧气压力流量进行实时控制调节，形成脉冲式供氧模式，一旦呼吸端压力检测装置检测到非正常状况，智能判断及控制电路输出控制信号至报警装置，使之发出声光报警提示；所述高原环境氧气浓度检测装置以及输出氧气浓度检测装置的信号输出端与上述智能判断及控制电路中的信号识别电路输入端相连接，智能判断及控制电路中的单片机依据预先编制的软件程序对信号识别电路输出的信号进行判断和处理，并使智能判断及控制电路中的控制电路实时输出控制信号至阀门系统、电源系统，使电源系统中的电源占空比调节电路能根据智能·判断及控制电路输出的控制信号，结合驱动电机电源实际电压，调节提供给空气压缩装置驱动电机输入电源的占空比，从而实现对空气压缩装置输出空气流量的调节，进而实现对输出氧气压力流量的调节。在上述制氧机的技术方案中，所述空气供给系统包括有过滤器、消音器、空气压缩装置、压缩空气冷却交换器、压缩空气干燥过滤器、潮湿空气蒸发器，原料空气首先进入过滤器和消音器，被过滤、消音降噪的空气再进入空气压缩装置，被压缩的空气首先在压缩空气冷却交换器中冷却降温，被冷却降温的压缩空气再进入压缩空气干燥过滤器中干燥，被冷却和干燥后的压缩空气被送入空气分离系统，而从压缩空气冷却交换器交换出来的湿热空气被风扇强制排出制氧机机箱壳体外部，而从压缩空气干燥过滤器过滤出来的潮湿空气被送入潮湿空气蒸发器中，蒸发形成的潮湿空气也被风扇强制排出制氧机机箱壳体外部。在上述制氧机的技术方案中，所述空气压缩装置包括有微型活塞式惯性轮压缩机、外转子无刷变频电动机以及驱动电源，外转子无刷变频电动机的动力输出轴直接传动微型活塞式惯性轮压缩机的惯性轮，惯性轮一方面将电动机动力输出轴的转动变成微型活塞式惯性轮压缩机活塞杆的往复运动，另一方面还起到了减少振动，降低机械噪声的作用，调节驱动电源的占空比即可实现对压缩机空气输出流量的调节。在上述制氧机的技术方案中，所述空气分离系统包括有变压吸附分离装置和氧气贮藏装置，变压吸附分离装置为双吸附塔沸石分子筛空气分离装置，在阀门系统的控制下，冷却干燥的压缩空气交替往复地进入吸附塔并穿过沸石分子筛，分离出来的富集氧气送入氧气贮藏装置中，分离出来的氮气则通过风扇排出机箱壳体之外。在上述制氧机的技术方案中，所述氧气供给系统包括有氧气压力流量调节装置、氧气过滤净化器、氧气输送管，在阀门系统控制调节作用下，氧气压力流量调节装置输出压力流量可调节的氧气，再经过氧气细菌过滤器过滤后，通过氧气输送管送达到人体呼吸器官。在上述制氧机的技术方案中，所述机箱壳体为长方体，由顶板、左侧板、右侧板及箱体构成，空气过滤盒设置于箱体前面板，空气消声器与空气过滤盒固定，原料空气先经空气过滤盒过滤，再进入空气消声器降低噪声，空气压缩机及驱动电机、变压吸附分离装置的双吸附塔固定在箱体底部的减震机构上，空气过滤盒的出气口与空气消声器的进气口通过软管连通，空气消声器的出气口与空气压缩机的进气口由软管连通，阀门系统的所有阀门构成一个阀组合模块，该阀组合模块固定在双吸附塔顶部，双吸附塔的氧气输出口通过软管连通于阀组合模块的氧气进气口，阀组合模块氧气出气口连通一根三通软管的进气口，该三通软管的一个支管出气口将小部分氧气送入氧浓度传感器，该三通软管的另一个支管为氧气输出管，该支管内设置有节流阀，此节流阀的作用是当双吸附塔吸附和反吹时，特别是反吹时，能对所产出的部分氧气流量进行有效控制和节约，此节流阀是通过主控制电路板自动控制的，该氧气输出支管出气口连通氧气过滤净化器，氧气过滤净化器经呼吸软管输出氧气，锂电池组设置在箱体背部的锂电池放置腔体内，氧浓度传感器则固定在箱体上部的水平框架下方，主控制电路板固定于箱体上部的水平框架上部，薄膜开关面板、报警及状态指示灯电路板、液晶显示板组件固定于顶板内侧，左侧板和右侧板内壁均设置有吸音海绵，风扇设置于右侧板通风孔处，氧气输出端设置于箱体前面板的上部，电源开关设置于箱体后面板的上部。在上述制氧机机箱壳体的技术方案中，所述减震机构包括有压缩机吸附器底座、减震隔套、密封垫圈、压缩机减震垫、压缩机固定支架、尼龙绳扣，压缩机吸附器底座与箱体 底板固定，压缩机减震垫设置于压缩机吸附器底座上面，压缩机固定支架设置在压缩机减震垫上面，压缩机吸附器底座一侧设置有两个减震隔套，压缩机固定支架一侧通过减震隔套与压缩机吸附器底座呈可上下振动状态的连接，压缩机固定支架的另一侧则通过尼龙绳扣，将压缩机固定支架与压缩机吸附器底座相连接，压缩机减震垫位于压缩机固定支架与压缩机吸附器底座的中间，压缩机及驱动电机整体固定在压缩机固定支架上方，密封垫圈设置在压缩机吸附器底座的凹槽内，双塔吸附器底部则与密封垫圈相配合并固定在压缩机吸附器底座内。
以下结合附图1，系统地介绍本实用新型的系统构成及工作原理。空气供给系统I包括有原料空气过滤器11、原料空气消音器12、空气压缩装置13由空气压缩机和驱动电机组成、压缩空气冷却交换器14、消音减震机构15、压缩空气干燥过滤器16、潮湿空气蒸发器17。原料空气首先经过原料空气过滤器11过滤，再进入原料空气消音器12降低噪音，空气压缩装置13中的驱动电机驱动空气压缩机工作，经空气压缩机压缩的高压高温高湿空气在压缩空气冷却交换器14降温，交换出来的热空气排出至机箱内，降温后的高压空气再在压缩空气干燥过滤器16中干燥，干燥过程产生的水份在潮湿空气蒸发器17中蒸发成气体，并排出机箱内，温湿度符合要求的高压空气送入空气分离系统II，而排出至箱体内的温热空气71被风扇73强力外排出箱体之外。空气分离系统II由变压吸附分离装置(PSA) 21以及氧气贮藏装置22组成，变压吸附分离装置21分离空气的方法是利用沸石分子筛对气体吸附量随气体压力增加而增大和在相同气体压力下对氮气和氧气的吸附量不同的吸附特性，从而采取高压吸附、低压解吸的循环工艺从空气中分离出氧气。为了增加回收率和氧气纯度，PSA便携式制氧机的循环工艺中一般有均压步骤(特别是上均压步骤)和反吹步骤。分离出来的氮气72被排出至箱体内，被风扇73强制排出到箱体之外，分离出来的氧气经过阀门系统III进入氧气供给系统IV。在氧气供给系统IV中，在阀门系统III的控制和调节作用下，氧气压力流量调节装置41实时调节输出氧气的压力流量，输出氧气经氧气过滤净化器42后输出，经呼吸软管至呼吸端。智能控制系统V是本实用新型最具特点的组成部分，它包括了三种传感器，即高原环境氧气浓度传感器52、呼吸端压力传感器53、输出氧气探测器54,从这三种传感器输出信号经智能判断及控制电路51处理、判断并产生三路控制信号，其中，第一路控制信号与高原环境氧气浓度变化值相关联，此路控制信号送至电源系统VI中的电源占空比调节电路61，通过调节电源占空比间接调节空气供给系统I中驱动电机的转速，从而调节空气压缩机输出空气流量的大小，这样，随着制氧机所处海拔高度的变化，制氧机的供氧流量可相应地随之改变。第二路控制信号与呼吸端压力变化值相关联，此路控制信号送至阀组合模块31，通过阀组合模块的开关和调节作用，形成氧气输出端的脉冲供氧方式，从而避免呼气阶段和吸气末段氧气损失，实现以少量的氧气供应能使使用者的血氧饱和度明显增加， 弥补了便携式制氧机在高原地区连续流量一般小于lL/min的限制。第三路控制信号与输出氧气参数变化值相关联，当输出氧气达不到规定的输出要求时，智能判断及控制电路输出控制信号至报警电路55，产生声光报警，提示使用者注意。电源系统VI包括了电源占空比调节电路61、可充电锂电池62、电源适配器63。在不具备交流供电场合，可充电锂电池62为制氧机提供所需要的直流电源。在具备交流供电场合，电源适配器63可以直接将交流电变换为制氧机所需要的直流电源，同时电源适配器63还可为可充电锂电池62进行充电。电源占空比调节电路61则能根据智能判断及控制电路51输出的控制信号，确定合适的电压占空比，进而对压缩机驱动电机电源进行PWM脉宽调制，从而实现对压缩机驱动电机转速的控制调节。废气外排及降温系统VII主要部分是风扇73，该风扇73将箱体内部的温热空气71和分离出的氮气72强制排出箱体之外，与此同时，箱体外部的空气从箱体前后面板处的进气口栅板吸入箱体内，从而降低了箱体内部的温度和湿度。减小震动和降低噪声是本实用新型便携式制氧机着力解决的又一个技术问题。震动的一个主要源头是空气压缩装置13中的空气压缩机和驱动电机，本实用新型进行了有效地机械减震结构设计，在箱体底板与震动部件之间设置有减震机构。本实用新型的优点是1、本实用新型产生氧气的方法是变压吸附空气分离法。该方法利用沸石分子筛对气体吸附量随气体压力增加而增大和在相同气体压力下对氮气和氧气的吸附量不同的吸附特性而采取高压吸附、低压解吸的循环工艺从空气中分离出氧气。为了增加回收率和氧气纯度，PSA便携式制氧机的循环工艺中一般有均压步骤(特别是上均压步骤)和反吹步骤。2、本实用新型便携式制氧机采取了脉冲式输氧方式，避免呼气阶段和吸气末段氧气损失，少量的氧气供应能使使用者的血氧饱和度明显增加，弥补了便携式制氧机在高原地区连续流量一般小于lL/min的限制。根据呼吸生理学原理，氧气进入小肺泡囊中比在大肺泡囊中的交换效率要高，因此，便携式制氧机在吸气的极早期高速输出氧气，氧气迅速进入小肺泡囊中，避免停留在气管和大肺泡囊中。本实用新型采取脉冲式供氧方式，不到900mL的氧气在使用效果上等同于连续流量的5L/min。3、本实用新型便携式制氧机通过调节压缩机驱动电机电源的占空比来调节并提高压缩机驱动电机转速来增加制氧机的供氧流量，使本实用新型制氧机可随海拔高度增力口，供氧流量略有增加，而氧气浓度则基本不随海拔的变化而变化，大致维持在91 %左右。4、本实用新型便携式制氧机存在较明显的节能效果，为了能在没有网电源的情况下工作，本实用新型便携式制氧机除了配置车载电源外，还配有内置可充电锂电池。为了使内置电池每次的使用时间尽量长，便携式制氧机设有几个档位，每个档位所对应的流量不同，能耗也不同，使用者可根据需要选择合适的档位，而不需要在任何情况下都处在最大能耗下运转使用。在输出压力相同时，转速越慢，能耗越小。便携式制氧机在氧气流量较小的档位下，电机电压占空比减少，以窄脉宽输入，压缩机的排气量也可相应减少，有效电压降低，能耗减少。
图1是本实用新型便携式制氧机系统构成及工作原理示意图。图2是本实用新型便携式制氧机箱体后面结构示意图。图3是本实用新型便携式制氧机箱体右侧面结构示意图，是图2的右视图。图4是是本实用新型便携式制氧机箱体左侧面结构示意图，是图2的左视图。图5是本实用新型便携式制氧机内部结构安装示意图(打开左侧板)。图6是本实用新型便携式制氧机内部结构局部安装示意图(打开右侧板)。图7是本实用新型便携式制氧机右侧板内侧面的结构示意图。图8是本实用新型便携式制氧机箱体外形立体示意图。图9是本实用新型便携式制氧机压缩机吸附器减震机构局部示意图。图10是本实用新型便携式制氧机压缩机吸附器底座及减震机构示意图。以上附图中，I是空气供给系统，其中，11是原料空气过滤器，12是原料空气消音器，13是空气压缩装置，14是压缩空气冷却交换器，15是消音减震机构，16是压缩空气干燥过滤器，17是潮湿空气蒸发器，II是空气分离系统，21是变压吸附分离装置(PSA)，22是氧气贮藏装置，III是阀门系统，31是阀组合模块，IV氧气供给系统，其中，41是氧气压力流量调节装置，42是氧气过滤净化器，43是氧气输送端口，V是智能控制系统，其中，51是智能判断及控制电路，52是高原环境氧气浓度传感器，53是呼吸端压力传感器，54是输出氧气探测器，55是报警电路，VI是电源系统，其中，61是电源占空比调节电路，62是可充电锂电池，63是电源适配器，VII是废气外排及降温系统，其中，71是温热空气，72是分离出的氮气，73是风扇，101是主控制电路板，102是箱体上部水平框架，103是进气过滤腔盒，104是消声器，105是空气压缩机，106是驱动电机，107是双吸附塔，108是箱体后面锂电池盖板，109是锂电池放置腔体，110是阀组合模块，111是电源船板开关，112是提手，113显示面板，114是氧气输出端口，115是氧浓度传感器，116是侧板内壁的吸音海绵，117是风扇，118是保险丝，119是进气栅板，120是外接电源插座孔，121是压缩机固定支架，122是减震隔套，123是压缩机吸附器底座，124是尼龙绳扣，125是压缩机减震垫，126是密封垫圈。
具体实施方式
实施例一本实施例便携式制氧机的外形如附图2、图3、图4、图7和图8所示。图2描绘的是本实施例箱体的正后面，制氧机电源船板开关111设置在箱体的正后面，卸下箱体正后面的电池腔体盖板108，可将锂电池也从正后方装入到电池腔体109中。图3描绘的是本实施例箱体的右侧面，右侧板两侧的水平通槽成为外界空气的进气口，右侧板中部偏右下的一组小圆通孔则是箱体内气体的排出口，风扇即安装在右侧板内部正对这组小圆通孔位置。图7描绘了右侧板的内侧面结构，风扇117固定在右侧板内侧，右侧板内壁粘贴有吸音海绵116，保险丝118设置在右侧板下部。图4描绘的是本实施例箱体的左侧面。本实施例外形立体如图8所示，氧气输出端口 114设置在箱体正前面的上部，而原料空气穿过箱体正前面中部进气栅板119的通槽，进入到栅板后面的进气过滤腔盒103。本实施例便携式制氧机内部结构如附图5和附图6所示。图5是打开箱体左侧板所显示的内部空间结构示意图。进气过滤腔盒103固定在箱体正前面板上，消声器104固定在进气过滤腔盒103上，消声器104出气口经软管送入空气压缩机105中，空气压缩机105， 驱动电机106以及变压吸附双塔107固定在箱体底部的减震机构上，主控制电路板101安装在箱体内上部的水平框架102上面，氧浓度传感器115则固定在水平框架102的下方，阀组合模块110安装在双吸附塔107的顶部，打开箱体后面锂电池盖板108，可以将锂电池置入锂电池放置腔体109内，显示面板112固定在顶盖板上面，指示灯电路板、液晶显示板套件则固定在顶盖板的下方。本实施例便携式制氧机右侧板的内部如附图7所示，右侧板内壁粘贴有吸音海绵115，外排风扇116固定在侧板中部，保险丝117设置在侧面侧下角。左侧板内壁也粘贴有吸音海绵。本实施例还着力解决了空气压缩装置的震动和降噪问题，具体做法是，在空气压缩机底部设置有减震机构，如附图9和附图10所不,该减震机构包括有压缩机吸附器底座123、减震隔套122、密封垫圈126、压缩机减震垫125、压缩机固定支架121、尼龙绳扣124，压缩机吸附器底座123与箱体底板固定，压缩机减震垫125设置于压缩机吸附器底座123上面，压缩机固定支架121设置在压缩机减震垫125上面，压缩机吸附器底座123一侧设置有两个减震隔套122，压缩机固定支架一侧通过减震隔套122与压缩机吸附器底座123呈可上下振动状态的连接，压缩机固定支架的另一侧则通过尼龙绳扣124，将压缩机固定支架121与压缩机吸附器底座123相连接，压缩机减震垫125位于压缩机固定支架121与压缩机吸附器底座123的中间，压缩机及驱动电机整体固定在压缩机固定支架121上方，密封垫圈126设置在压缩机吸附器底座123的凹槽内，双塔吸附器底部则与密封垫圈126相配合并固定在压缩机吸附器底座123内。本实施例减震机构能吸收掉压缩机吸附器运转时所产生的大部分震动能量，箱体内壁吸音海绵则能起到降低噪声的作用。本实施例中，当使用者正常呼吸时，吸氧管内的压力会随着呼吸的节奏发生规律性的起伏变化，设置在主控制电路板101上的压力传感器能敏感地捕捉到吸氧管内的压力变化，使用者吸氧时压力传感器会探测到负压，使用者呼气时压力传感器则会探测到正压，压力传感器将与使用者呼吸节奏、呼吸状态相关联的压力变化值转化为模拟电信号，并经电子线路的放大和模数转换后，再送入到智能控制电路中，在智能控制电路中的单片机内预先设置有软件程序，该软件程序能依据呼吸压力电信号大小以及所探测到不同压力的时序点，对该呼吸者的呼吸模式进行判断，确定使用者的呼吸节奏和呼吸状态，进而输出实时控制信号，对控制氧气流量的电子阀进行控制和调节，从而实现吸气期自动供氧、呼气期自动停止送氧的脉冲式供氧方式，减少氧气的无谓消耗，使得相同制氧效率的便携式制氧机能在高原地区达到更佳的供氧效果。经实测，采取脉冲式供氧方式，不到900mL的氧气在使用效果上等同于连续流量的5L/min的使用效果。实施例二 本实施例制氧机内部构造与上述实施例一基本相同，区别在于增加了氧浓度传感器115，从而能对高原环境氧气浓度和制氧机输出氧气浓度进行实时探测。当制氧机没有输出氧气时，氧气输出管道与周围环境大气连通，此时，氧浓度传感器115能将外界环境空气氧气浓度值的变化转换为电信号的变化，并将该电信号经放大和模数转换后送到智能控制系统中的信号识别电路，智能控制系统中的单片机依据预先编制的软件程序对信号识别电路输出的氧气浓度值信号进行判断和处理，并使智能控制系统中的控制电路实时输出控制信号，该控制信号输入至电源占空比调节电路，该电源占空比调节电路将智能控制系统输出控制直流电压信号对锂充电电池的电源电压进行脉宽调制，从 而调节空气压缩机驱动电机转速，进而调节压缩空气输出的流量、同时实现了对输出氧气流量、氧气分压力的调节。当制氧机输出高浓度氧气时，氧浓度传感器115则能将制氧机输出氧气的浓度值变化转换为电信号的变化，并将该电信号经放大和模数转换后关到智能控制系统中的信号识别电路，智能控制系统中的单片机依据预先编制的软件程序对信号识别电路输出的氧气浓度值信号进行判断和处理，并使智能控制系统中的控制电路实时输出控制信号，在显示面板上实时显示输出氧气浓度值，同时当输出氧气浓度值低于设定的正常浓度值时，智能控制系统中的控制电路则向报警装置输出信号，进行声光报警提示。本实施例能随高原环境空气压力的变化，自动并有效地改变空气压缩机输出空气的流量，使得制氧机始终处于一种既能保证有效供氧，又可节省电能的使用状态，这对于注重功耗的便携式制氧机而言，尤为重要。实施例三本实施例制氧机内部构造与上述实施例一基本相同，区别是在电源占空比调节电路中增加了手动档位调节器。智能控制系统中的单片机根据该手动档位调节器设定的档位确定该档位对应向电源占空比调节电路输出的直流控制电压，并与电源占空比调节电路测量得到的锂充电池实际电压比较，计算电压驱动信号占空比，以PWM方式从单片机管脚输出，经低通滤波器转化为直流电压，电源占空比调节电路用智能系统送入的直流电压控制信号对锂充电电池的驱动电压进行脉宽调制，根据使用者实际需要调节空气压缩机的输出流量；若手动档位不变时，稳定空气压缩机输出流量，档位改变时，空气压缩机输出流量相应改变。本实施例与实施例二相比较，是由使用者手动控制便携式制氧机氧气输出流量，这样，使用者可以根据自己身体状况，选择最适合自己的氧气输出量。在海拔较低处，使用者可以手动改变档位，适当调小制氧机的氧气输出量，以避免不必要的电能消耗，延长该制氧机一次充电的使用时间。
权利要求1.一种适用于高原地区的便携式制氧机，其构成包括有，空气供给系统、空气分离系统、阀门系统、氧气供给系统、管道系统、电源系统、废气外排及降湿系统和机箱壳体，上述各系统均安装在同一个机箱壳体内部，空气供给系统对空气进行净化、加压、冷却、干燥，将高压洁净的空气送入空气分离系统，废气外排及降湿系统将空气供给系统冷却、干燥过程中交换出来的湿热空气排至壳体之外，空气分离系统将分离出来的氮气由废气外排及降湿系统排出机箱壳体之外，空气分离系统将分离出来的氧气送入氧气供给系统，阀门系统保证空气分离系统分离氧气与氮气，阀门系统还调节氧气供给系统中输出氧气的压力、流量， 氧气供给系统将过滤后的氧气经吸氧管送出机箱壳体之外，管道系统连通所有气路，电源系统为整机提供电源，其特征在于其构成中还包括有智能控制系统，该智能控制系统包括有呼吸端压力检测装置、高原环境氧气浓度检测装置、输出氧气浓度检测装置、智能判断及控制电路以及报警装置，所述呼吸端压力检测装置信号输出端与上述智能判断及控制电路中的信号识别电路输入端相连接，智能判断及控制电路中的单片机的信号输入端与该信号识别电路输出端相连接，智能判断及控制电路中的控制电路输出控制信号端连接至阀门系统，进而对氧气供给系统中的氧气压力流量进行实时控制调节，形成脉冲式供氧模式，一旦呼吸端压力检测装置检测到非正常状况，智能判断及控制电路输出控制信号至报警装置， 使之发出声光报警提示；所述高原环境氧气浓度检测装置以及输出氧气浓度检测装置的信号输出端与上述智能判断及控制电路中的信号识别电路输入端相连接，智能判断及控制电路中的单片机的信号输入端与该信号识别电路输出端相连接，智能判断及控制电路中的控制电路输出控制信号端连接至阀门系统、电源系统，使电源系统中的电源占空比调节电路能根据智能判断及控制电路输出的控制信号，结合驱动电机电源实际电压，调节提供给空气压缩装置驱动电机输入电源的占空比，从而实现对空气压缩装置输出空气流量的调节， 进而实现对输出氧气压力流量的调节。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高原地区的便携式制氧机，其特征在于所述空气供给系统包括有过滤器、消音器、空气压缩装置、压缩空气冷却交换器、压缩空气干燥过滤器、潮湿空气蒸发器，原料空气首先进入过滤器和消音器，被过滤、消音降噪的空气再进入空气压缩装置，被压缩的空气首先在压缩空气冷却交换器中冷却降温，被冷却降温的压缩空气再进入压缩空气干燥过滤器中干燥，被冷却和干燥后的压缩空气被送入空气分离系统，而从压缩空气冷却交换器交换出来的湿热空气被风扇强制排出制氧机机箱壳体外部， 而从压缩空气干燥过滤器过滤出来的潮湿空气被送入潮湿空气蒸发器中，蒸发形成的潮湿空气也被风扇强制排出制氧机机箱壳体外部。
3.根据权利要求1所述的一种适用于高原地区的便携式制氧机，其特征在于所述空气压缩装置包括有微型活塞式惯性轮压缩机、外转子无刷变频电动机以及驱动电源，外转子无刷变频电动机的动力输出轴直接传动微型活塞式惯性轮压缩机的惯性轮，惯性轮一方面将电动机动力输出轴的转动变成微型活塞式惯性轮压缩机活塞杆的往复运动，另一方面还起到了减少振动，降低机械噪声的作用，调节驱动电源的占空比即可实现对压缩机空气输出流量的调节。
4.根据权利要求1所述的一种适用于高原地区的便携式制氧机，其特征在于所述空气分离系统包括有变压吸附分离装置和氧气贮藏装置，变压吸附分离装置为双吸附塔沸石分子筛空气分离装置，在阀门系统的控制下，冷却干燥的压缩空气交替往复地进入吸附塔并穿过沸石分子筛，分离出来的富集氧气送入氧气贮藏装置中，分离出来的氮气则通过风扇排出机箱壳体之外。
5.根据权利要求1所述的一种适用于高原地区的便携式制氧机，其特征在于所述氧气供给系统包括有氧气压力流量调节装置、氧气过滤净化器、氧气输送管，在阀门系统控制调节作用下，氧气压力流量调节装置输出压力流量可调节的氧气，再经过氧气细菌过滤器过滤后，通过氧气输送管送达到人体呼吸器官。
6.根据权利要求1所述的一种适用于高原地区的便携式制氧机，其特征在于所述机箱壳体为长方体，由顶板、左侧板、右侧板及箱体构成，空气过滤盒设置于箱体前面板，空气消声器与空气过滤盒固定，原料空气先经空气过滤盒过滤，再进入空气消声器降低噪声，空气压缩机及驱动电机、变压吸附分离装置的双吸附塔固定在箱体底部的减震机构上，空气过滤盒的出气口与空气消声器的进气口通过软管连通，空气消声器的出气口与空气压缩机的进气口由软管连通，阀门系统的所有阀门构成一个阀组合模块，该阀组合模块固定在双吸附塔顶部，双吸附塔的氧气输出口通过软管连通于阀组合模块的氧气进气口，阀组合模块氧气出气口连通一根三通软管的进气口，该三通软管的一个支管出气口将小部分氧气送入氧浓度传感器，该三通软管的另一个支管为氧气输出管，该支管内设置有节流阀，该支管出气口连通氧气过滤净化器，氧气过滤净化器经呼吸软管输出氧气，锂电池组设置在箱体背部的锂电池放置腔体内，氧浓度传感器则固定在箱体上部的水平框架下方，主控制电路板固定于箱体上部的水平框架上部，薄膜开关面板、报警及状态指示灯电路板、液晶显示板组件固定于顶板内侧，左侧板和右侧板内壁均设置有吸音海绵，风扇设置于右侧板通风孔处，氧气输出端设置于箱体前面板的上部，电源开关设置于箱体后面板的上部。
7.根据权利要求6所述的一种适用于高原地区的便携式制氧机，其特征在于所述减震机构包括有压缩机吸附器底座、减震隔套、密封垫圈、压缩机减震垫、压缩机固定支架、尼龙绳扣，压缩机吸附器底座与箱体底板固定，压缩机减震垫设置于压缩机吸附器底座上面， 压缩机固定支架设置在压缩机减震垫上面，压缩机吸附器底座一侧设置有两个减震隔套， 压缩机固定支架一侧通过减震隔套与压缩机吸附器底座呈可上下振动状态的连接，压缩机固定支架的另一侧则通过尼龙绳扣，将压缩机固定支架与压缩机吸附器底座相连接，压缩机减震垫位于压缩机固定支架与压缩机吸附器底座的中间，压缩机及驱动电机整体固定在压缩机固定支架上方，密封垫圈设置在压缩机吸附器底座的凹槽内，双塔吸附器底部则与密封垫圈相配合并固定在压缩机吸附器底座内。
专利摘要本实用新型涉及一种适用于高原地区的便携式制氧机，在传统制氧机基础之上，本实用新型增加了呼吸端压力检测装置、高原环境氧气浓度实时检测装置、输出氧气检测装置、智能判断及控制电路，智能判断及控制电路中的单片机依据预先编制的软件程序对上述检测装置的输出信号进行判断和处理，并实时输出控制信号，对输出氧气流量进行调节，形成脉冲供氧模式；同时能调节压缩机驱动电机电源占空比，对压缩空气流量进行调节，进而对氧气输出流量进行调节；输出控制信号还可及时发出声光报警。本实用新型脉冲供氧，避免了呼气阶段和吸气末段氧气损失；通过提高压缩机驱动电机转速来增加制氧机供氧流量，可使输出氧气浓度不随海拔高度的变化而变化，维持在91％左右。
文档编号C01B13/02GK202829572SQ201220427719
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月22日 优先权日2012年8月22日
发明者张碧波 申请人:张碧波