模块化制氧机的制作方法

本发明涉及一种制氧机，尤其涉及一种模块化制氧机，该模块化制氧机包括：具有多个氧气收集罐的罐组件；以及配置在该罐组件上部和下部的管组件。

背景技术：

制氧机是通过化学反应或从空气中分离氧气的方法而产生氧气的装置，并且广泛用于工业、医疗和家庭等当今的各种领域。

图1示意性地显示传统制氧机的结构，并且显示使用从空气中分离氧气的压力循环吸附(psa)方法的示例性结构。制氧机包括：空气罐1，其供应压缩空气；两个氧气收集罐2、3，其将从空气罐1提供的空气中分离出氮气和氧气，以及氧气罐4，其存储在氧气收集罐中产生的氧气。

氧气收集罐2、3装有诸如沸石的吸附剂，并且利用空气中的氮气通过压力被吸附到吸附剂的原理来分离和浓缩氧气。阀vi和阀v3被打开之后，压缩空气通过管p1从空气罐1供应到第一氧气收集罐2。随着空气通过第一氧气收集罐2时，氮气被吸附到吸附剂上，并且氧气被排放到氧气罐4中。

若氮气被第一氧气收集罐2的吸附剂充分吸附，则阀v2打开以将空气供应到第二氧气收集罐3。切换阀v3，使得氧气从第二氧气收集罐3排放到氧气罐4。随之，在第二氧气收集罐3中，氮气被吸附在吸附剂上，氧气被排放到氧气罐4中。

此时，在第一氧气收集罐2中执行清洁工艺。即，切换阀vi，使得吸附在吸附剂上的氮被排放到第一氧气收集罐2的外部。为此而降低第一氧气收集罐2中的压力，并且部分地打开阀v4，在第二氧气收集罐3中产生的氧气中的一些作为吹扫气体被注入到第一氧气收集罐2中，从而迅速排出氮气。

如上所述，在传统的制氧机中，配备一对氧气收集罐，并且一个收集罐产生氧气时，另一个收集罐通过交替重复清洁工艺，从而连续产生氧气。

然而，这种传统制氧机的缺点在于，在启动制氧装置之后，需要花费很长时间来供应足够的高浓度氧气，也就是说，需要很长时间进行预热。制氧装置启动后，立即从氧气收集罐2、3排出空气中的浓度约为20％的氧气，其后，排出的氧气的浓度随时间逐渐增加，从而会排出高浓度的氧气。传统制氧机的这种预热时间花费约数十分钟至一个小时，因此其存在的问题是，在这段时间内不能充分利用需要的氧气。

另外，传统制氧机，随着容量的增加，体积和重量大大增加，从而占用大量的安装空间，导致安装和维护不易的问题。

技术实现要素：

技术问题

根据本发明的实施例，提供一种制氧机，该制氧机与传统制氧机相比能够显着减少预热时间。

根据本发明的一实施例提供一种制氧机，其特征在于，为了作为吹扫气供给要清洁的氧气收集罐的氧气而减少每个氧气收集罐承担的氧气的产量，从而与传统氧气收集罐相比，氧气收集罐承担的负载可以大大减少。

另外，根据本发明的一实施例，安装在氧气收集罐组件的上部和下部的管被集成到歧管块中，从而提供可以减轻管的复杂性并稳定供应量和速的制氧机。

技术方案

根据本发明的一实施例，提供一种模块化制氧机，其特征在于，包括：罐组件，其组合多个罐；下部管组件，其设置在所述罐组件的下部并具有向所述罐组件供应空气并排放氮气的管；以及上部管组件，其设置在罐组件上部并具有用于排放由所述罐组件产生的氧气的管，其中，所述罐组件包括：多个床，每个床由一对氧气收集罐构成；空气罐，其存储要供应到氧气收集罐的空气；以及氧气罐，其从氧气收集罐接收并存储氧气，其中，所述下部管组件可以包括：歧管，其具有用于将空气从所述空气罐供给至各个所述氧气收集罐的空气供给流道和用于将从各个所述氧气收集罐中产生的氮气排出至外部的氮气排出流道；以及多个第一阀，其与床数量一样多地连接于所述歧管并开闭各床的一对氧气收集罐和所述空气供给流道及所述氮气排出流道之间。

根据本发明的一实施例，提供一种模块化制氧机，其特征在于，所述歧管包括：第一至第三流道，其在歧管内部并排配置；第一和第二上部开口部，其形成在歧管上部面并形成为与每个床的一对氧气收集罐中的每一个都连通；以及下部开口部，其在歧管的下部面与床数量一样多地形成并由多个开口部构成，其中，每个所述下部开口包括：第一至第三下部开口部，去其与所述第一至第三流道的每一个都连通；以及第四和第五下部开口部，其分别与所述第一和第二上部开口部连通。

根据本发明的一实施例，提供一种模块化制氧机，其特征在于，所述上部管组件包括安装在罐组件上部的，与床数量一样多的管块，其中，每个所述管块包括下部块、上部块、第二阀，所述下部块包括：第一通孔，与所述床的一对氧气收集罐的每一个都连通；止回阀，其安装在每个第一通孔中，以及第一连接流道，其连接第一通孔；上部块，设置在所述下部块的上部并包括连接所述第一通孔的第二连接流道，所述第二阀用于开闭第一连接流道，其中，每个所述管块的上部块彼此连通。

发明效果

根据本发明的一实施例，减少氧气收集罐的体积，从而与传统的相比，预热时间可以大大减少。

根据本发明的一实施例，安装在氧气收集罐组件的上部和下部的管被集成到歧管块中，从而可以减轻管的复杂性并稳定供应量和速。

根据本发明的一实施例，即使需要氧气产量增加很多，也可以使用容量比传统氧气收集罐小的氧气收集罐，因此具有减少氧气收集罐的总体积的优点。另外，当需增加制氧能力时，可以并联安装多个本发明的模块化制氧机，从而安装简单并且易于维护。

附图说明

图1是用于说明传统制氧机的图；

图2是用于说明本发明的一实施例的模块化制氧机的图；

图3是用于说明本发明的模块化制氧机的下部结构的图；

图4是根据一实施例的模块化制氧机的立体图；

图5是根据一实施例的模块化制氧机的正视图；

图6是根据一实施例的模块化制氧机的后视图；

图7是根据一实施例的模块化制氧机的平面图；

图8是根据实施例的模块化制氧机的仰视图；

图9是根据一实施例的模块化制氧机的分解立体图；

图10是根据一实施例的模块化制氧机的下部管组件的歧管的立体图；

图11是根据实施例的从另一角度观察的歧管的立体图；

图12是沿着图10的a-a’线截取的剖视图；

图13是沿着图10的b-b’线截取的剖视图；

图14是用于说明根据实施例的下部管组件的操作的图；

图15是根据一实施例的模块化制氧机的上部管组件的立体图；

图16是沿着图15的c-c’线截取的剖视图；

图17用于说明根据一实施例的模块化制氧机的效果的图。

具体实施方式

通过以下与附图有关的优选实施例，可以容易地理解上述本发明的目的、其他目的、特征和优点。然而，本发明不限于本文描述的实施例，并且可以以其他形式实施。相反，在本文介绍的实施例是为了使公开的内容彻底和完整并将本发明的宗旨可以充分地传达给本领域技术人员而提供的。

在本说明书中，当提到一个构成要素在另一个构成要素的“上面”(或“下面”，“右侧”或“左侧”)时，这意味着它可以直接放置在其他构成要素上(或下面，右侧或左侧)，或者可以在它们之间夹设第三构成要素。此外，在附图中，为了有效地描述技术内容，放大了构成要素的厚度。

另外，在本说明书中，用于描述构成要素之间的位置关系的诸如“上部(上)”、“下部(下)”、“左侧”、“右侧”、“前面”、“后面”之类的表达并不意味着将方向或位置作为绝对标准，当参照每个附图描述本发明时，它可以是基于相应附图用于描述方便的相对表达。

在本说明书中，当使用诸如第一和第二之类的术语来描述构成要素时，这些构成要素不应受到这些术语的限制。这些术语只是用来把某些构成要素与其他构成要素区分开来而已。本文描述和示出的实施例还包括其补充实施例。

在本说明书中，除非在文中特别指出，否则单数形式也包括复数形式。说明书中所使用的“包括(comprise)”和/或“包括着(comprising)”而提及的构成要素不排除一种以上的其他构成要素的存在或添加。

在下文中，将参照附图详细描述本发明。在描述以下特定实施例时，为了更具体地描述本发明并帮助理解而加入许多特定内容。然而，在具有足够该领域知识以理解本发明的读者可以认识到，在没有这些各种特定内容的情况下，可以使用本发明。在某些情况下，为了避免在描述本发明时，产生混淆而预先要说明的是，本描述发明时，不对众所周知但与本发明没有显着关系的部分进行描述。

图2是用于说明根据本发明的一实施例的模块化制氧机的图。为了便于说明，仅图示氧气收集罐、空气罐和氧气罐及连接制氧机的管和阀。

参照附图，可以通过连接由一对氧气收集罐组成的多个床b来实现根据实施例的模块化制氧机。在图示的实施例中，最左侧的一对氧气收集罐t1、t2构成第一床b1。虽然未图示，其旁的一对氧气收集罐τ3、τ4构成第二床，并且其旁的一对氧气收集罐τ5、τ6构成第三床。即，可以了解到的是，所图示实施例的制氧机由5个床组成。在所图示的实施例中，尽管制氧机由5个床组成，但这是示例性实施例，因此床的数量理所当然地可以根据实际实施例而变化。

基于所图示的模块化制氧机的第一床b1进行描述的话，床b1由第一氧气收集罐t1和第二氧气收集罐t2构成，并且包括连接床b1与空气罐ta和氧气罐to之间的多个管和阀。

空气罐ta存储将被供应到氧气收集罐τ1、τ2的空气，并根据需要将空气供应到氧气收集罐τ1、τ2。第一氧气收集罐t1和第二氧气收集罐t2交替地从空气罐ta供应空气并从空气中分离氧气，从而产生氧气。

充有诸如沸石等氮吸附剂，当空气通过氧气收集罐τ1、τ2时，氮成分被吸附，从而分离出氧气并产生氧气。

为了将空气从空气罐(ta)输送到氧气收集罐τ1、τ2而各个管被连接，并且设置控制体量的阀v11、v12。第一供应阀vii控制空气罐ta和第一氧气收集罐t1之间的管的开闭，并且第二供应阀v12控制空气罐ta与第二氧气收集罐t2之间的管的开闭。

当从气罐ta停止供应空气时，氧气收集罐τ1、τ2可以将罐内的氮气排放到外部。例如，在清洁第一氧气收集罐t1时，可以切换阀vii以将氮气从第一氧气收集罐t1排放到外部，同时，可以切换阀v12以将空气引入第二氧气收集罐t2。

在每个氧气收集罐τ1、τ2中产生的氧气被排放到氧气罐to。例如，当在第一氧气收集罐t1中收集氧气并清洁第二氧气收集罐t2时，打开第一排出阀v13并关闭第二排出阀v14。

据此，在第一氧气收集罐t1中产生的氧气通过第一排放阀v13被供应到氧气罐to，此时，第二氧气收集罐t2中的氮气通过第一供应阀v12排放到外部

另外，此时，将安装在连接两个氧气收集罐τ1、τ2的旁路路径中的阀v15的部分打开，从而可以从第一氧气收集罐t1向第二氧气收集罐t2供应一些氧气以用作吹扫气。

在一实施例中，制氧机包括与上述第一床b1相同或相似的多个床。优选地，制氧机通过并联连接多个床而构成。即，每个床的氧气收集罐(t1至t10)分别连接到空气罐ta和氧气罐to。

在这种结构中，每个床的第一氧气收集罐和第二氧气收集罐交替地执行氧气收集和清洁操作，但在多个床b之间以微小的时间差可以进行操作。

例如，当切换第一床b1的第一和第二氧气收集罐τ1、τ2之间的氧气收集和清洁操作时，第二到第五床b2-b5中的每个第一氧气收集罐τ3、τ5、τ7、τ9执行氧气收集。当切换第二床b2的第一和第二氧气收集罐τ3、τ4之间的氧气收集和清洁操作时，第一和第三至第五床β1、β3-β5中的每个第一氧气收集罐τ1、τ5、τ7、τ9进行氧气收集操作。当以这种方式在每个床中的第一和第二氧气收集罐之间切换操作时，在其余床中可以控制第一或第二氧气收集罐执行氧气收集操作。

如图示的实施例所示，通过连接具有一对氧气收集罐的多个床来构成模块化制氧机，比传统制氧机相，可以显着减小装置的体积。例如，如图1所示，通过连接五个容量为1nm7h的床而构成5nm7h模块化制氧机，与仅具有一对氧气收集罐的传统5nm7h容量制氧机相比，装置体积可减少1/10以上。与传统相比，通过减少氧气收集罐的体积来进行予热可以大大减少时间。

另外，在图1中，例如，切换第一和第二氧气收集罐2、3之间操作时，在停止向第一氧气收集罐2供应空气并切换向第二氧气收集罐3供应空气的瞬间，会暂时减少或停止氧气的产生，由此氧气罐中的压力迅速下降，然后上升。

然而，根据本发明的一实施例，设置多个床b之后，在一个床中切换第一氧气收集罐和第二氧气收集罐之间的操作时，氧气收集操作在其余床的第一氧气收集罐或第二氧气收集罐中进行，由此操作变化任意时间在仅一个床中发生，因此氧气罐中的压力变化不大，并且可以连续且稳定地供应氧气。

图3显示实现上述图2的制氧机的原型产品的下部结构。

图示的产品包括以5*2排列方式配置的10个氧气收集罐t1至t10，并且在氧气收集罐的上部和下部安装有多个阀和管。

如参照图2所述，根据本发明的制氧机的构成，具有的优点是可以大大减小整个装置的体积且可以连续且稳定地产生氧气，但是必须在氧气收集罐(t1至t10)的上部和下部连接并安装许多阀和管。

例如，氧气收集罐的下部，每个氧气罐需要一个阀(vii至v52)，每个阀连接着三个管，因此在氧气收集罐t1至t10的下部至少应连接10个阀(t1至t10)和30个管。

据此，如图3所示，在减少氧气收集罐(t1至t10)的体积的同时，在罐的下部安装了大量的阀和管，这使装置复杂化并导致难于维护。

图4至图17显示根据能够解决该问题的优选一实施例的模块化制氧机。

图4是根据优选一实施例的模块化制氧机的立体图，图5至图8分别是模块化制氧机的正视图、后视图、平面图和仰视图。

参照附图，根据一实施例的模块化制氧机，其包括罐组件10，配置在罐组件10下部的下部管组件20，以及配置在上部的上部管和组件30。

罐组件10可以包括多个氧气收集罐100、一个空气罐ta和一个氧气罐to。在图示的实施例中，显示连接五个由一对氧气收集罐构成的床之后总共10个的氧气收集罐100构成为5*2排列。但是，床的数量当然会根据特定实施例而变化。

在图示的实施例中，第一床包括第一氧气收集罐t1和第二氧气收集罐t2，第二床包括第三氧气收集罐t3和第四氧气收集罐t4，第三床包括第五氧气收集罐t5和第六氧气收集罐t6，第四床包括第七氧气收集罐t7和第八氧气收集罐t8，第五床包括第九氧气收集罐t9和第十氧气收集罐t10。

下部管组件20设置在罐组件10的下部并包括用于向罐组件10供应空气并排出氮气的流道和阀。在一实施例中，下部管组件20可以包括其内部形成有多个流道的歧管200和附接到歧管200的下部面的多个阀250。稍后将参照图10至图15描述下部管组件20。

上部管组件30配置在罐组件10的顶部并包括流道和用于排放在组件10中产生的氧气的阀。

在一实施例中，上部管组件30包括安装在罐组件10上部的，与床的数量一样多的管块300。每个管块300可以包括每个下部模块在内部形成有一个以上的流道的多个下部块310、中间块320、上部块330和阀340，另外，多个管块300可以通过一个连接块350连接。稍后将参照图16和图17描述所述上部管组件30。

在所图示的实施例中，外部空气通过进气口411供应给模块化制氧机。供应到进气口411的空气通过u形管413供应到空气罐ta的上部。存储在空气罐ta中的空气可以在下部管组件20的歧管200内分支，并被供应到每个氧气收集罐100。

通过上部配管组件30的连接块350和与其连接的氧气输送管421，将在氧气收集罐100中产生的氧气供应到氧气罐to。收集在氧气罐to中的氧气通过排放管423、425、427可以供应到外部。

另一方面，在氧气收集罐100中通过氧气收集罐100的清洁操作排出的氮可以收集到下部管组件30的歧管200中，然后通过排出管431、435排出到外部。

图9是根据一实施例的模块化制氧机的分解立体图，图中显示了被分成罐组件10、下部管组件20和上部管组件30的样子。为了便于说明，省略空气、氧气和氮气的进气管和排气管411、413、423、425、427、431、435。

如上所述，罐组件10包括五个床，并且每个床包括一对氧气收集罐τ1、τ2、τ3、τ4、τ5、τ6、τ7、τ8、τ9、τ10。在每个床中，一对氧气收集罐与上部连接板110和下部连接板130结合成一体。多个床被结合到连接上部连接板110的上部连接框架120和连接下部连接板130的下部连接框架140，从而整个床结合为一体。

连接到氧气收集罐的上部的每个上连接板110包括通孔111、112，以使氧气收集罐和上部管组件30彼此连通，并且连接到空气罐ta和氧气罐to的上部连接板110还包括通孔115、116。

同样，尽管未在图中显示，连接到氧气收集罐的下部的每个下连接板130包括通孔，以使得氧气收集罐和下部管组件20彼此连通，并且连接到空气罐ta和氧气罐to的下部连接板130还包括通孔。

现在将参照图10至图13描述下部管组件20的歧管200的示例性结构。图10和图11是从不同的角度观看的下部管组件20的歧管200的立体图，图12是沿着图10的线a-a'截取的剖视图，图13是沿着图10的线a-a'截取的剖视图，图4是沿其母线截取的剖视图。

参照附图，根据一实施例的歧管200具有长块状。歧管200包括三个流道，即，在纵向方向上彼此平行配置的第一至第三流道211、212、213。

在一实施例中，第一流道211和第二流道212可以是氮气排放流道，用于收集从氧气收集罐100排放的氮气并将其排放到外部，第三流道213可以用于将氧气供应至氧气收集罐100的氧气供应流道。

如图10和11所示，歧管200的上部面形成开口部201、202、203、204。第一开口部201和第二开口部202用于与罐组件10的每个床的一对氧气收集罐中的每个连通，并且形成在与每个氧气收集罐100对齐的位置处。

在图示的实施列中，由于设置10个氧气收集罐100，因此在歧管200的上部面上形成了10个开口部201、202。例如，五个第一开口部201分别连接到第一至第五床的第一氧气收集罐τ1、τ3、τ5、τ7、τ9，五个第二开口部202可以分别连接至第一至第五床的第二氧气收集罐t2、τ4、τ6、τ8、τ10。

形成在歧管200的上部面的第三开口部203用于与空气罐ta连通，并且形成在与空气罐ta对齐的位置处。在一个实施例中，第三开口部203和第三流道213构成为在歧管200内部连通。

形成在歧管200的上部面的第四开口204用于与氧气罐to连通且形成在与氧气罐to对齐的位置。

如图10所示，在歧管200的与第四开口部204相邻的一侧形成有侧面开口部205，并且第四开口部204和侧面开口部205构成为在歧管200内部彼此连通。

即，从氧气罐to排出的氧气通过第四开口部204入歧管200内部，然后通过侧面开口部205直接排放到外部。

现在，将参照图14描述下部管组件20的操作。图14示意性地显示由一对氧气收集罐τ1、τ2组成的第一床的下部和与结合在其其下部的管组件20的横截面。

参照附图，歧管200附接到下部连接板130的下部，该下部连接板130连接一对氧气收集罐τ1、τ2。第一氧气收集罐t1通过下部连接板130的第一通孔131与歧管200的上部面的第一开口部201连通。第二氧气收集罐t2通过下部连接板130的第二通孔132与歧管200的上部面的第二开口部202连通。

阀251附接到歧管200的下部面。例如，该阀可以是电磁阀，但不限于此。另外，为了便于描述，省略诸如用于控制阀的电线的详细部件。通过操作阀251连接或关闭第一和第二开口201、202与第一到第三流道211、212、213之间。

在一实施例中，当第一氧气收集罐t1产生氧气并且第二氧气收集罐t2进行清洁操作时，通过阀251的操作，第一开口部201和第三流道213连通，第二开口部202和第二流道212连通。据此，存储在空气罐ta中的空气被供应到第一氧气收集罐t1，并且从第二氧气收集罐t2排出的氮气通过排放管431排放到外部。

若第一氧气收集罐t1执行清洁操作，而第二氧气收集罐t2产生氧气时，则通过阀251的操作第一开口201和第一流道211连通，第二开口部202和第三流道213连通。

据此，存储在空气罐ta中的空气被供应到第二氧气收集罐t2，并且从第一氧气收集罐t1排出的氮气通过排放管431排放到外部。

另一方面，为了通过如上所述的阀251的操作而连接或关闭第一和第二开口201和202以及第一至第三流道211、212、213，可以在歧管200中形成另外的通孔或开口部。

现在将参照图15和图16描述上部管组件30的示例性结构。图15是根据示例性实施例的上部管组件30的立体图，图16是沿着图15的线c-c'截取的剖视图。在图16中，为了便于说明，还示出由一对氧气收集罐τ1、τ2组成第一床的上部的一部分。

参照附图，根据一实施例的上部管组件30包括与罐组件10的床的数量一样多的管块300。

每个管块300可以由下部块310、中间块320、上部块330和阀340构成，多个管块300可以通过一个连接块350连接。

下部块310可以包括：通孔311、312，其分别连通于床的一对氧气收集罐τ1、τ2；止回阀313、314，其安装在每个通孔311、312中；以及连接流道315，其连接通孔311和通孔312。

中间块320夹设在下部块310和上部块330之间。在一实施例中，两个中间块320安装在一个下部块310上方。每个中间块320包括在垂直方向上贯通的通孔321。每个中间块320配置成中间块320的通孔321与下部块310的通孔311、312一一对齐。

上部块330设置在中间块320上部，并且其内部包括连接流道331。连接流道331的两端部分别与中间块320的通孔321连通。

连接块350连接到上部块330的一侧面。连接块350全部与多个上部块330都连接。连接块350包括在其内部沿纵向形成的连接流道351，并且通过连接管333与每个上部块330的连接流道331连通。据此，所有上部块330通过连接块350彼此连通。

另一方面，阀340为连接下部块310的连接流道315的开闭而设置。在一实施例中，阀340设置在下部块310和上部块330之间，但阀340的安装位置可以不同。

在一实施例中，如果第一氧气收集罐t1产生氧气，而第二氧气收集罐t2执行清洁操作时，第一止回阀313会关闭且第二止回阀314会打开。由此，第一氧气收集罐t1中产生的氧气通过通孔321、连接流道331和连接管333输送到连接块350的连接流道351，并且通过氧气输送管421供应到氧气罐to。此时，连接流道315可以通过阀340至少部分地打开，并且当打开时，第二氧气收集罐t2中的一部分氧气可以作为吹扫气供应到第一氧气收集罐t1。

如果第一氧气收集罐t1执行清洁操作，而第二氧气收集罐t2产生氧气时，则第一止回阀313会关闭并且第二止回阀314会被打开。由此，第二氧气收集罐t2中产生的氧气通过通孔321、连接流道331和连接管333被输送到连接块350的连接流道351，并且通过氧气输送管421被供应到氧气罐to。此时，连接流道315可以通过阀340至少部分地打开，并且当打开时，第二氧气收集罐t2中的一部分氧气可以作为吹扫气被供应到第一氧气收集罐t1。

图17是用于说明上述模块化制氧机的效果的图，其显示分别具备罐组件1、2、3、4个以及5个的模块化制氧机的制氧能力曲线。

在图中，x轴代表氧气产量，y轴代表氧气的纯度。如最左图表所示，只有一个床的制氧机，当氧气产量增加时，纯度会急剧下降。然而，若逐渐增加安装的床数量，则即使增加氧气产量，纯度会纯度缓慢下降。如最右图表所示，当安装5个床时，与具有1至4个床的制氧机相比，制氧量更高，并且即使增加制氧量，氧气纯度也不会显着降低，其可以达到约85％的高纯度。

如上所述，本发明所属领域的普通技术人员可以根据以上说明书的描述进行各种修改和变化。因此，本发明的范围不应该限于所描述的实施例，其不仅应由后述的权利要求书确定，而且还应由这些权利要求书的等同内容来确定。