[实用新型]气动控制变压吸附法制氧机

说明书

本实用新型涉及一种医疗保健设备，具体地说，是一种小型医疗制氧机，更具体地说，是一种可自动控制的变压吸附法制氧机。

应用变压吸附法的医疗用小型制氧机是甚为普遍的商品，它已经进入欧美各国很多家庭中供医疗保健用。如美国5～6家最大的生产商，每家都年产小型制氧机1～3万台。

用变压吸附法的小型制氧机，一般设有两个分子筛罐(Sieve Tank),罐内装有分子筛(Molecular Sieve)。分子筛有均匀的相当于分子尺寸的微细孔。这些微细孔能选择性地吸附氮分子，但不吸附氧分子。因此吸附法能够将空气中的氮氧分离，得到纯度高的氧气。

常用的变压吸附法制氧过程如下述。首先以医疗用的无油空气压缩机将室内空气压缩到0.15～0.30MPa压力。一套由气动原件组成的气动回路将压缩空气导入第一个分子筛罐。第一个分子筛罐内的分子筛受压，即吸附压缩空气中的氮分子，余下的氧分子由罐的另一端排出。第一个分子筛罐是处于“吸附工序”。排出的纯氧一部分进入一个贮氧罐，经调压过滤，供病人吸用。另一部分氧气进入第二个分子筛罐。第二个分子筛罐由气动回路控制，此时是和大气接通的，内部无压力。罐内的分子筛在上一周期吸附的氮分子即处于游离状态。输入的纯氧把氮分子“冲洗”混合还原为低含氧量空气，由第二个分子筛罐另一端排入大气中。第二个分子筛罐在此阶段称为“解附工序”。

约10～15秒钟后，第一个分子筛罐即“饱和”而第二个分子筛罐已“冲洗”还原。于是由气动回路自动控制气流逆转，压缩空气换向，进入第二个分子筛罐，压缩内部的分子筛进行吸附工序，生产氧气。同时第一个分子筛罐改为排气，内部无压力。第二个分子筛罐输出的部分氧气进入第一个分子筛罐进行解附工序。独立的贮氧罐不断由两个分子筛罐交替送来氧气，供吸氧者使用。两个分子筛罐循环不息的吸附和解附，除电力消耗外，不再消耗其他物质，不断地把氧气由空气中分离出来。

市场上最新的小型制氧机的气动控制回路，控制方法可分两类。一类是按时间顺序控制。即按一定时间顺序，开关各个气阀，控制气流方向。其中又可分为机械式旋转阀控制，以及用电子板按时间顺序控制。

第二类是按回路压力控制气流方向，在气动回路中，选定一最佳的切换压力(Shifting Pressure)。在此给定的切换压力时更换气流方向。此回路是用电子压力传感器按给定气压发出信号，经电子板放大信号，控制电磁阀改变气流方向。

由于在不同情况下空气压缩机输出流量会有变化，按压力控制的方法能使制氧机的工作性能较为稳定。例如在不同海拔高度，空气稀薄，或电压变化，或压缩机磨损，或空气过滤器不洁进气阻力加大……等原因，空气压缩机的输出会减少，于是控制回路会自动延长工作周期，保持在给定的最佳切换压力时更换气动回路的气流方向。而第一类按时间顺序的控制回路就无此优点。因此，压力控制是目前研制的趋势。

相关文献中介绍了多种变压吸附法制氧机，现提供检索的专利文献如下：

美国专利    5,183,483

美国专利    4,545,790

美国专利    3,659,399

中国专利    95244068.7

中国专利    95190507.4

中国专利    94115637.0

中国专利    91214831.4

中国专利    CN87206425U

中国专利    CN87206076U

上列文献中，部分是大型的制氧装置，结构复杂，体积庞大，成本高，不适宜应用在少型制氧机上。

有关小型制氧机的介绍，气动控制回路都使用了较多的气阀，用电子板控制先导阀，由先导阀控制换向阀。不足之处是：

a气动元件较多，压力管道多，接头多，增加漏气的可能性；

b电气线路多，接头多，易出故障；

c电子电气线路复杂，一般维修人员较难了解及维修。

上列三点引起制造成本增加，维修难度增加。尤其是制氧机工作的可靠性降低。

市售的小型制氧机，美国三家著名公司的产品如下：

美国Puritan Bennett公司的590型制氧机；

美国Air Sep公司的NewLife型制氧机；

美国Healthdyne Technologies公司的Alliance型制氧机(美国专利5,183,483)。