一种低功耗制氧系统和方法与流程

1.本发明涉及制氧技术领域，特别涉及一种低功耗制氧系统和方法。


背景技术：

2.随着人们对健康的持续追求，生活中，氧疗开始越来越多的走入人们的生活，制氧机也开始越来越多的走入人们家庭，刚开始兴起的制氧机体积较大，且很少会被挪动，通常使用市电进行供电，但随着人们使用体验要求的提升和使用场景的多样化，对制氧机适用环境的能力也提出了更高的要求。
3.然而现有的制氧机，在能耗上还是较高，当人们使用移动电源或者处于车载时，依然不能给用户提供更让人满意的低能耗，而功耗较高，户外使用的时间也会受到影响，不能满足用户的更多使用环境需求。


技术实现要素：

4.根据以上现有技术的不足，本发明提供了一种低功耗制氧系统和方法，通过控制系统的控制信号控制调小压缩机的占空比，以及控制管路通径调节组件调小输氧管路有效通径，使得制氧系统可以在较低的功耗下依然提供浓度合格的氧气，满足用户更多环境场景的需求。
5.本发明解决的技术问题采用的技术方案为：
6.一方面，本发明提供一种制氧系统，包括
7.吸附组件，用于吸附氮气产生氧气；及，
8.输氧管路，用于将吸附组件产生的氧气输出给用户需氧处；
9.控制系统，用于产生控制信号；
10.压缩机，响应于控制系统的控制信号动作并给吸附组件提供加压空气；
11.管路通径调节组件，设置于输氧管路中，响应于所述控制系统的控制信号实现对所述输氧管路的有效通径的调节；
12.浓度检测装置，设置于所述输氧管路中，用于检测氧气浓度并将浓度信号发送给所述控制系统；
13.所述控制系统控制压缩机的占空比逐渐变小的过程中，当确定达到所述浓度检测信号小于预设的合格浓度阈值时，停止调小压缩机的占空比，并控制所述管路通径调节组件调小所述输氧管路的有效通径，当所述浓度检测信号大于或等于预设合格浓度阈值时，停止对所述管路通径调节组件的调节控制。
14.进一步地，所述管路通径调节组件包括电磁阀和若干并联的管路，所述电磁阀设置于至少一个所述管路中，所述电磁阀响应于所述控制系统的控制信号实现其所在管路的通断调节。
15.进一步地，所述管路通径调节组件还包括电控流量阀，所述电控流量阀设置于至少一个所述管路中。
16.进一步地，所述管路通径调节组件为电控流量阀，所述电控流量阀串联于所述输氧管路中，所述电控流量阀响应于所述控制系统的控制信号调节所述输氧管路通气量的大小。
17.进一步地，所述电控流量阀的具体结构为：包括，
18.阀座包括进气端和出气端；及，
19.中央驱动件，设置于所述阀座的上方；
20.第一凸轮组件，至少部分设置于所述阀座内，与所述中央驱动组件的正转相啮合，控制进气端到出气端之间流量的粗调；及，
21.第二凸轮组件，至少部分设置于所述阀座内，与所述中央驱动组件的反转相啮合，控制进气端到出气端之间流量的微调。
22.进一步地，所述控制系统控制压缩机的占空比逐渐变小的过程中，当确定达到所述浓度检测信号小于预设的合格浓度阈值中的确定达到所述浓度检测信号小于预设的合格浓度阈值是指：所述控制系统接收到浓度检测装置的浓度值在预设的m次小于预设的合格浓度阈值时，再延迟预设的n秒取浓度值，分3～5 次间歇预设时间取值均为不合格时，所述控制系统识别为确定所述浓度检测信号小于预设的合格浓度阈值的情况。
23.另一方面，本发明还提供了一种低功耗制氧方法，在控制压缩机的占空比逐渐变小的过程中，获取浓度检测信号；
24.当确定浓度检测信号小于预设的合格浓度阈值时，停止压缩机占空比逐渐变小的控制过程；
25.再控制管路通径调节组件调小输氧管路的有效通径；
26.当获取的浓度检测信号大于或等于预设合格浓度阈值时，停止对所述管路通径调节组件的调节。
27.本发明具有以下有益效果：本发明实现了在控制系统控制压缩机占空比不断减小时，在检测到准确的氧浓度不良时，控制压缩机停止减小占空比，并控制管路通径调节组件减小输氧管路的有效通径，进而通过增加氧气输出阻力，而增加吸附组件内的在氮气吸附阶段的气压，从而增加了吸附组件内的产氧能力，进而实现进一步增加产氧浓度的效果，使得在压缩机的功耗很低的情况下，依然能够提供浓度合格的氧气，满足用户更多环境场景的用氧需求，具有良好的应用前景。
附图说明
28.图1本发明所提供实施例的制氧系统示意图；
29.图2本发明所提供实施例的一个管路通径调节组件示意图；
30.图3a本发明所提供实施例的氧气浓度与有效通径关系示意图；
31.图3b本发明所提供实施例的另一个氧气浓度与有效通径关系示意图；
32.图4本发明所提供实施例的一个管路通径调节组件示意图；
33.图5本发明所提供实施例的一个管路通径调节组件示意图；
34.图6本发明所提供实施例的一个标准化的节流件纵截面示意图；
35.图7本发明所提供实施例的一个标准化的节流件横截面示意图；
36.图8本发明所提供实施例的一个管路通径调节组件示意图；
37.图9本发明所提供实施例的一个管路通径调节组件示意图；
38.图10本发明所提供实施例的电控流量阀整体结构示意图；
39.图11本发明所提供实施例的电控流量阀内部结构示意图；
40.图12本发明所提供实施例的浓度检测装置示意图；
41.图13本发明所提供方法的流程示意图；
42.图14本发明所提供实施例的转动环以及其上第二棘轮组件的部分示意图；
43.图15本发明所提供实施例中第一凸轮组件的立体结构示意图；
44.图16本发明所提供实施例中第二凸轮组件的立体结构示意图；
45.图17本发明所提供实施例中第二凸轮组件的正视结构示意图；
46.图18本发明所提供实施例的电控流量阀整体的部分剖视结构示意图；
47.图19本发明所提供实施例的转动环的结构示意图；
48.图20本发明所提供实施例的第一内齿式棘轮的结构示意图；
49.图21本发明所提供实施例的第二内齿式棘轮的结构示意图；
50.图22本发明所提供实施例的滑轨的结构示意图。
51.图中，1、电磁阀 2、主管路 3、并联管路 31、第一并联管路 32、第二并联管路 4、节流件 41、标准化的节流件 42、空心圆柱 5、电控流量阀 10、电机 20、阀座 21、进气端或出气端 30、机架板 41、第一从动件 42、第二从动件 501、第一凸轮 502、第二凸轮 6、第一凸轮组件 60、第一转动件 61、第一内齿式棘轮 7、第二凸轮组件 70、第二转动件 71、第二内齿式棘轮 701、滑轨 80、转动环 81、第一棘爪 82、第二棘爪 100、吸附组件 200、输氧管路 300、控制系统 400、压缩机 500、管路通径调节组件 600、浓度检测装置 601、第一管道 602、第二管道 603、第三管道。
具体实施方式
52.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行更加全面的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
53.如图1所示，本发明提供了一种低功耗制氧系统，位于制氧机内，用于降低制氧机的能耗，增加用户的用氧时间，与现有技术相比，能够通过尽可能小的功耗，依然提供氧气浓度合格的氧气供用户使用，满足用户多场景的用氧需求。该系统包括：
54.吸附组件100，用于吸附氮气产生氧气，吸附组件100通常是由气体分配阀和吸附筒相配合组成，吸附筒内装填有在不同压力情况下对氮气吸附能力不同的物质，有多种选择，这里可以选用沸石分子筛，在变压吸附制氧中，为常见结构，此处不再赘述；及，
55.输氧管路200，连接吸附组件与用户需氧处，用于将吸附组件100产生的氧气输出给用户需氧处，用户需氧处可以直接是人，或者是辅助呼吸的设备，在这里指的是通过鼻氧管直接连接到的人的口鼻处；
56.控制系统300，用于产生控制信号，响应于浓度检测装置600的浓度信号，控制压缩机400占空比的调节，以及实现管路通径调节组件500对输氧管路200 的有效通径的调节；
57.压缩机400，与吸附组件100相连接，响应于控制系统300的控制信号动作并给吸附组件100提供加压空气，控制系统300可以采用微型处理器；
58.管路通径调节组件500，设置于输氧管路200中，响应于所述控制系统300 的控制信号实现对所述输氧管路200的有效通径的调节，有效通径就是机械意义上的有效的纵截面开通面积；
59.浓度检测装置600，设置于所述输氧管路200中，用于检测氧气浓度并将浓度信号发送给所述控制系统300，控制系统300接收浓度检测信号，控制压缩机 400占空比的调节和/或输氧管路200有效通径的调节。氧气浓度是制氧系统提供的氧气是否合格的一个指标，尤其是医用氧，在中华人民共和国医药行业标准(yy/t0298-1998)中，医用分子筛制氧设备通用技术规范里明确规定有“氧气的浓度为90％～96％”。
60.但是通常在追求更小的功耗时，难免会出现浓度不合格的情况。这也是本发明要重点解决的问题，可以在始终提供合格氧浓度的情况下，尽可能的降低功耗，以适应更多场景的使用
61.车载或户外环境中使用制氧机时，由于不能使用市电正常供电，因而只能使用电池或移动电源作为制氧机的供电电源，而一块电池的使用时长是有限的，影响用户的使用，为此本发明采用降低压缩机400占空比的方式，降低制氧机的能耗，延长制氧机的使用时间。本发明提供的一种低功耗的制氧系统，在该制氧系统工作时，控制系统控制调小压缩机400的占空比，通过降低压缩机400 占空比的方式降低制氧机的能耗，控制系统300在控制压缩机400的占空比逐渐变小的过程中，当确定达到所述浓度检测信号小于预设的合格浓度阈值时，停止调小压缩机400的占空比，并控制所述管路通径调节组件500调小所述输氧管路200的有效通径，当所述浓度检测信号大于或等于预设合格浓度阈值时，停止对所述管路通径调节组件500的控制。
62.制氧系统中，压缩机400的功耗是整个系统电力消耗的主要方面，将压缩机400的占空比降低，则功耗能得到很好的控制。然而在压缩机400的功耗根据外界的情况被调低的过程中，因为压缩机400给吸附组件100提供的加压空气压力不足，则会导致吸附组件100内的压力持续降低，虽然功耗节省了，但是当压力低到某个临界值以下时，也会导致输出的氧气浓度不满足规定的值，影响用户的使用，无法满足用户的用氧需求。
63.因此，不能通过持续调低压缩机400占空比的方式来降低制氧机的能耗，而在不调高压缩机400占空比，又需要满足用户用氧需求的前提下，本发明提出可以通过使用调小输氧管路200有效通径的方式，来弥补因压缩机400占空比被调小而导致的吸附组件100内压力不足而产生的氧气浓度降低，进而影响用户使用的问题，从而实现由压缩机400占空比变低带来的不良结果，在不增加压缩机400占空比的情况下得到了有效解决。既保证了制氧系统可以以较低的功耗运行，又保证了能够产出浓度合格的氧气，满足用户的用氧需求。
64.在一个实施例中，管路通径调节组件500包括电磁阀1和若干并联的管路，电磁阀1响应于所述控制系统的控制信号，用于控制若干并联管路3的通断搭配，通过控制并联管路3的数量，来实现有效通径的改变。
65.电磁阀1的结构可以有很多种，可以是两位两通电磁阀，也可以是两位三通电磁阀，更或者是多位多通电磁阀。电磁阀有打开和关闭两种状态，电磁阀打开时所在管路有氧气传输，电磁阀关闭时所在管路无氧气流通。
66.在一个实施例中(未示出)，管路通径调节组件500可以包括两条并联管路3，电磁阀1设置于主管路2与两条并联管路3之间，为两位三通电磁阀，由于其两位三通的特性，电
磁阀1响应于控制系统300对并联管路3的开闭的调节，在通电时，电磁阀1保持主管路2与一条并联管路3连通，断开另一条并联管路3，即两条并联管路3中，只有一条通路，通路内有气体的传输。还可以将电磁阀1设置于其中一个或几个管路中，所述电磁阀1响应于控制系统300 的控制信号实现其所在管路的通断。
67.在另一个实施例中，如图2所示，管路通径调节组件500设置有两条并联管路3，每条管路上均有一个两位两通的电磁阀1，通过控制系统300控制电磁阀1的开闭，实现其所在管路的通断。当两条管路上的电磁阀1均打开时，两条并联管路3均导通，有气体传输，此时的有效通径最大，为两条管路有效通径的和，若控制系统300控制其中一个电磁阀1打开，另一个电磁阀1关闭，则此时管路的有效通径为连通的管路的有效通径。
68.此外，如图3a和图3b可知，经过多组实验，在气源不变的情况下，可以了解到压缩机的多组占空比pi和多组有效通径li之间的关系。
69.如图3a，在有效通径为固定的l4值时，随着占空比pi的增大，氧气浓度逐渐由不合格到合格，即吸附组件中的压力越来越大，其吸附氮气的能力也变大，输出的氧气浓度也变高。而，如图3a和图3b中，占空比为p1有效通径为 l4时浓度不合格，但在图3b中，在占空比p1保持不变的情况下，逐渐减小有效通径li，随着减小的继续，氧气浓度逐渐变得合格，并且越来越大。
70.因而，可以通过控制调小管路有效通径的方式，保证在尽可能低的压缩机 400占空比的情况下实现增加氧气浓度的效果，有效实现了氧气浓度供应始终合格情况下的制氧机的低功耗运行。
71.实现输氧管路200有效通径的调节，在使用电磁阀1的基础上，还可以在一个或几个管路中设置节流件4，通过节流件4调小输氧管路200的有效通径，可以在使用电磁阀1的基础上进一步调小输氧管路200的有效通径。为了方便尺寸统一和计算，节流件4可以采用一个标准化的节流件41，比如：中心为圆柱形空心，外侧为圆柱形侧壁的某个固定长度的节流件4，使用节流件4，也实现了每个管路有效通径的精确把握，多条并联管路3的有效通径也是每条已经被精确的有效通径的随意组合。
72.在一个具体的实施例中，如图4所示，管路通径调节组件500的结构为两条并联管路3，其中第一并联管路31上设置有两位两通的电磁阀1和节流件4，第二并联管路32上设置有两位两通的电磁阀1。节流件4的设置使得第一并联管路31的有效通径小于第二并联管路32。当通电时，氧气通过输氧管路200进入管路通径调节组件500，控制系统300控制第一并联管路31上的电磁阀1打开，使第一并联管路31连通，控制第二并联管路32上的电磁阀1关闭，使第二并联管路32处于断开状态，氧气流出第一并联管路31进入输氧管路200，随后浓度检测装置600在输氧管路200中进行浓度检测，并将检测到的浓度信号传输给控制系统300，若确定为检测的浓度值仍小于预设的合格浓度阈值，则停止减小压缩机的占空比，控制系统控制第二并联管路32上的电磁阀1打开，使第二并联管路32连通，有氧气传输，关闭第一并联管路31上的电磁阀1，使第一并联管路31断开。氧气经输氧管路200进入第二并联管路32，因为气体经过的管路的有效通径变小，相当于气体从气源经过吸附组件之后排出的阻力变大在压缩机的占空比不再改变的情况下，将排出阻力从小变大(即气体流通路径从有效通径大的管路31切换为有效通径小的管路32)，所以增加了吸附组件 100内的压力，使沸石分子筛吸附氮气的能力增强，而未被吸附的氧气量增加，在顶部聚集，吸附组件100
内的氧气浓度又增大，氧气经输氧管路200传送至用户需氧处的过程中，浓度检测装置600对输氧管路200中的氧气浓度进行检测，并发送给控制系统300，此时浓度值较氧气流经第一并联管路31时的浓度值增大，会发现控制系统300的浓度值大于或等于了预设的合格浓度阈值，此处只是一个具体的实施例，实际中还可以是更多组的不同有效通径的管路，可以由控制系统从大到小的调节直至达到浓度大于或者等于预设的合格浓度值时，再停止改变对不同。
73.为了使氧气浓度检测更加快速、精准，管路通径调节组件500还可以包括设置在一个或者几个管路中的电控流量阀5，通过电控流量阀5来调节其所在管路的有效通径，代替并联的不同有效通径的管路组合的选择，结构更简单，选择的数值更多。如图5所示，管路通径调节组件500设置有两条并联管路3，第一并联管路31上设置有电控流量阀5，第二并联管路32上设置有电磁阀1和节流件4。节流件4为标准化的节流件41，电磁阀1为两位两通电磁阀，有电控流量阀5的支路上可以不必设置电磁阀1，因为电控流量阀5本身的量程可以是从0开始，所以当量程为0时，其所在管路即为关闭状态。当通电时，电磁阀1 和电控流量阀5响应于控制系统300的控制信号实现开闭，进而能够控制通气管路的数量。若2条管路均连通时，整个管路中的有效通径最大。第二并联管路32的通断被电磁阀1控制成非通即断的切换控制状态，调节速度极快。
74.节流件4为标准化的节流件41，可以有效的计算该管路的有效通径，如图 6、图7所示，标准化的节流件41是中心为空心的圆柱形节流件4，中心的空心为空心圆柱42，开孔方向为沿输氧管路200的方向。
75.在本实施例中，标准化的节流件41可以采用空心圆柱形的直径为3mm，外侧圆柱的外径为6mm的节流件，且其外侧壁与所述管路的相抵，为了简化，在所有的实施例中，采用的节流件4都应该是统一的，即便和本实施例中的数值不同，但对于同一套系统中，应该采用相同参数的节流件4。当2条设置有标准化的节流件41的相同的并联管路3均连通时，由流体力学可知，并联的标准的圆形截面的通径，可以适用简单相叠加的状态，此处，其他微小的差异可以忽略不计，所以这两条管路的有效通径就可以认为是单条管路的2倍。
76.因为电控流量阀5所在管路的有效通径不方便表述，可以把设置有标准化的节流件41的第二并联管路32看做是标准的管路通径调节组件500，来标定由电控流量阀5控制的第一并联管路31有效通径，以确定电控流量阀5的电机10 旋转多少度时，对应的有效通径是多少。可以根据相同气源的情况下(压力、流量)，并通过两者之后的流量作为标定的可见参数，流量可以通过流量计测得，比如流量都为1l/min时，采用的标准节流件是3mm，电控流量阀的电机转动角度为36
°
，即可在控制系统内预设36
°
的等效l是3mm，1.5l/min时，采用的是3.2mm的节流件(可以是通过并联、串联等组合出需要的流量下对应的通径，经过多次实验，也可以通过仿真软件仿真得出)，电控流量阀的角度是41
°
，则41
°
等效的有效通径l是3.2mm。以此来通过标准化的可视的标准节流件来调节找到电控流量阀5的可能点，并将这些数据预设在控制系统300中，随程序运行调用函数时进行调用。
77.为了进一步简化管路，如图9所示，更加适应制氧机小型化的社会需求趋势，管路可以只有一条，在该一条管路上设置一个电控流量阀5，电控流量阀5 由电机10驱动，通过电机10转动带动电控流量阀5阀孔的开孔大小但是此时，在兼顾了制氧机小型化而简化管路的情况下，如何实现快速并且准确的调节到所需的有效通径，即直接关系到如何快速找
到既满足氧气浓度合格又满足压缩机占空比(即功耗)最小的点，也是能够实现尽可能低功耗的一个需要改进的点。
78.所以电控流量阀5如果可以粗调快速调整到所需浓度值附近，并通过微调，实现在最短时间内，精确的达到合格的氧气浓度则将是最优选择。
79.所述电控流量阀5至少包括进气端21和出气端21，即至少一个进气端21 和至少一个出气端21，至少一个所述进气端21和至少一个所述出气端21串联于所述输氧管路200中，电控流量阀5响应于所述控制系统300的控制信号调节阀的开度进而调节输氧管路200的有效通径，串联管路的有效通径可以根据带有若干并联管路的标准的管路通径调节组件500来标定。
80.可以将图8中的管路通径调节组件500作为标准，对图9中的管路通径调节组件500进行标定，来确定电控流量阀5的电机10旋转多少度，对应的等效有效通径是多少。具体方法为：管路通径调节组件500的进气端为a，出气端为b，串联在输氧管路200中，图8和图9中的气源保持相同，图9中的实施例的有效通径l
等效
即为图8中的i条并联且连通的管路的有效通径li的加和l0，即每个有效通径l
等效
就对应一个电机10的转动角度。理论上，只要并联管路足够多，就可以更加细化的标定出一些离散的电控流量阀5的流量数值，对于通过步进电机控制的电控流量阀5，就可以实现这些离散的流量值与电机 10的转动角度的对应关系，并将电机10的这些离散的转动角度作为预设值，预存在控制系统的程序中，以备随时调用。
81.具体的标定方式在上文中已经有描述，如图8中，只是多了更多条并联电路，原理均相同，此处不再赘述。
82.所述管路通径调节组件只有一个电控流量阀时，能够大大简化系统内部管路组成，但可能会不如之前的多条并联管路的调节能够更快达到目标功耗，因为之前并联的只需要打开、关闭某些电磁阀就可以实现离散化数值调节，所以需要多电控流量阀也做一定的结构改进，以能够达到既兼顾了结构简化，又能够比之前的快速调节更好的性能。
83.如图10所示，所述电控流量阀5串联于输氧管路200中，阀的具体结构包括阀座20，与中央驱动件连接，包括进气端21和出气端21；还有中央驱动件，作为动力来源，驱动阀体流量通路的大小调节，第一凸轮组件6和第二凸轮组件7至少部分的设置于所述阀座20内，用于控制两个通气口21之间的流量大小；所述第一凸轮组件6与中央驱动件相配合，实现对电控流量阀的粗调，第二凸轮组件7与中央驱动件相配合，实现对电控流量阀的微调，粗调可以快速达到目标值附近，微调可以在达到目标值附近后，实现最低功耗的寻找。这样同时兼顾了最低功耗的实现，还兼顾了快速调节到位，用户使用体验好。
84.中央驱动组件分别通过不同的棘轮组件与第一凸轮组件、第二凸轮组件相啮合。使用棘轮组件可以实现部件之间的离合、啮合的不同选择，仅仅通过转动方向的正反改变即可实现，功能实现上较为简单。
85.中央驱动件可以包括电机10以及和电机10相配合的转动齿轮等结构，通过能够绕轴转动的件，即可与第一、二凸轮组件之间通过棘轮组件实现离合、啮合的切换，也就是实现了微调、粗调的切换。
86.阀体的结构可以有多种的，在一个实施例中，比如在如图10、图14～22、图11所示
的阀，所述阀座内还包括机架板30，所述机架板30上设置有若干通气孔，所述通气孔用于连通所述进气端21和所述出气端21；
87.所述第一凸轮组件包括端面凸轮和第一从动件，所述第二凸轮组件包括圆柱凸轮和第二从动件，所述第一从动件和第二从动件均间隙套置于与其一一对应的通气孔内，所述第一从动件随着端面凸轮的转动调节其所在的所述通气孔的开闭，即，第一从动件主要是受到端面凸轮的控制，直接影响其在通气孔内较大的位置变动，这时，可以通过在端面凸轮的端面上设置若干凸起，通过控制凸起与端面平面的过度角度，比如选择凸起的边缘相对于端面上的平面变化的更陡，则当凸起与第一从动件相抵并控制第一从动件的位置变动时，将会变动更快。
88.同时，实现所述第二从动件随着圆柱凸轮的旋转调节其所在的所述通气孔的通气量的大小，在圆柱凸轮上开设的槽，如果相对于圆柱凸轮的中心轴线具有较缓的坡度，则可以控制第二从动件从通气孔中缓慢的改变相对位置，实现微调，也就是实现了对通气孔通气量大小的控制。
89.具体地，为了更好地控制，可以将第一从动件设置为如图18中所述的上端是柱状，底部是锥形面的结构，通过锥形面实现对其所在通气孔的封堵，同时为了使得整个结构稳定，在从动件的锥形面结构的底部还设置上压缩弹簧，使得锥形面始终具有一个封堵通气孔的趋势。只有当端面凸轮的端面上的凸起与第一从动件的顶部相抵时，第一从动件才会压缩弹簧，将其所在的通气孔打开。如果是端面凸轮上的非凸起部分与第一从动件的顶部相抵，则第一从动件受到弹簧的作用力将其所在的通气孔封堵。
90.第二从动件，可以看到如图17所示，圆柱凸轮上的槽，第二从动件42的侧边设置有凸起插入圆柱凸轮的槽内，当圆柱凸轮转动时，第二从动件42就在水平面的固定位置处沿其自身的中心轴线方向上下移动。机架板30是相对于阀座20不动的。
91.所述第一凸轮组件6还包括第一顶件和第一立柱，所述第一顶件和端面凸轮分别设置于所述第一立柱的首尾两端；
92.所述第二凸轮组件7还包括第二顶件和第二立柱，所述圆柱凸轮和所述第二顶件也分别设置于所述第二立柱的首尾两端；
93.所述第一立柱为中间空心设置，所述第二立柱间隙套置于所述第一立柱中央并且从其首、尾两端穿出，为了使得相互套置的两者之间的沿中心轴向的位置稳定，可以在两者之间设置轴承件；也就是第一立柱和第二立柱具有几乎相同的竖向中心轴，所述中央驱动件设置于所述第一顶件和所述第二顶件之间。为了实现中央驱动件通过不同棘轮组件分别与第一顶件与第二顶件相配合。
94.具体如图10中，第一立柱即为图中第一转动件60，第一顶件即为图中的第一内齿式棘轮61，实际上，第一顶件也可以是其他结构，以实现和中央驱动件之间配合成棘轮组件，端面凸轮即为图15中的第一凸轮501。
95.第二立柱可以为图16中的第二转动件70，第二顶件同第一顶件一样也有多种选择，这里具体优选如图16中的第二内齿式棘轮71，如图17所示，圆柱凸轮即为图中的第二凸轮502，而中央驱动组件可以是如图18中，转动环80和电机10的组合，转动环80套置于第二转动件70(第二立柱)的外周，转动环80 的侧边通过齿轮咬合与电机10输出轴上自带的小齿轮相啮合。
96.转动环80的顶部(第二驱动件顶部)与第一内齿式棘轮61以棘轮棘爪的形式相配合，转动环80的底部与第二内齿式棘轮71以棘轮棘爪的形式相配合。
97.即，所述转动环80与所述第一凸轮组件6之间通过设置第一棘轮机构相联动，所述转动环80与所述第二凸轮组件7之间通过设置第二棘轮机构相联动。
98.换一种说法即为：所述第一凸轮组件6的第一凸轮501的顶部向上延伸穿出阀座20，其顶部与所述转动环80的底部端面组成第一棘轮机构，向上延伸部分可以命名为第一转动件60。所述第二凸轮组件7的第二凸轮502的顶部向上延伸从所述第一凸轮501的中央顶部(两者间隙套置)和所述转动环80(两者间隙套置)的中央顶部穿出，其顶部与所述转动环80的顶部端面组成第二棘轮机构。具体地，如图10，所述电控流量阀5的结构包括：电机10，具有输出轴，用作电控流量阀5的驱动，可以是多种形式的电机，具体可以是采用步进电机；及阀座20，设置于电机10的一侧，所述阀座20包括至少两个通气口21，用于气体的进入和流出。
99.具体地，第一凸轮组件6采用如图15所示的圆柱凸轮，其包括第一凸轮501、第一从动件41、机架板30和弹性件(优选为弹簧)，所述机架板30设置在阀座20内部，进、出气端之间，设置于阀座20内，且与阀座20无相对位移，并将阀座20在内部分为两个空间，进、出气端分别位于两个空间内，一侧的进气端用于进气，另一侧出气端用于出气；所述机架板30上开设有若干通气孔，通气孔用于连通机架板30的两侧的两个空间，通气孔与第一从动件41、第二从动件42一一对应，且相互间隙套置，第一从动件41用于打开或者封堵其所在的孔洞。
100.第一从动件41用于封堵孔洞的结构设置可以是多种的，其中一种可以是在其底端设置有凸起部，用于封堵孔洞，凸起的形状可以有多种，只要大于孔洞的通气截面即可。
101.所述第一从动件41的顶端与第一凸轮501的底部表面相抵，第一凸轮501 转动，两者之间会产生摩擦。所述第一凸轮501设置于阀座20内，其中央中空设置，底部设置有若干凸起。随着第一凸轮501的转动，其上的若干凸起选择性的与第一从动件41相抵，凸起推动第一从动件41移动，而机架板30上的孔洞可以保证第一从动件41只能沿其轴向移动，进而使所述第一从动件41底端的锥形面凸起部离开孔洞表面的锥形凹槽，则孔洞打开，气体从进气口一侧进入到出气口一侧。为了使从动件41可以顺利地从与第一凸轮501的平整的表面相抵过渡到与凸起相抵，第一凸轮501底部上的凸起与底部表面之间可以设置为过渡的斜面。
102.第一转动件60的中央中空设置，其顶部从阀座20的顶部伸出并与所述电机10的输出轴联动，联动的方式有很多，只要是随着输出轴的转动而实现转动，即可为联动，在本实施例中采用的是转动环80实现了转动传递，第一转动件60 的底部与第一凸轮501固定连接。第一转动件60与第一凸轮501可以是一体成型，也可以为了便于拆装，采用螺纹连接等可拆卸的方式使两者结合在一起，在电机10输出轴的带动下两者同轴转动。
103.第二转动件70，如图16所示，间隙套置于第一传动件60的中央，顶部从第一传动件60的顶部伸出并与所述输出轴联动，联动的方式有很多，只要是随着输出轴的转动而实现转动，即可为联动，本实施例中是指的通过转动环80传递转动，底部从第一转动件60的中央穿入并从第一凸轮501的底部中央伸出。
104.本实施例中的电控流量阀5可以通过电机10带动第一、二转动件转动，并进而带动第一凸轮501转动控制第一从动件41对机架板30上的孔洞的封堵，通过对第一从动件41的
控制方式的区别，分别通过第一凸轮501上设置的凸起使得第一从动件41直接定位到所需要的目标流量附近，因为，第一从动件41 所在的孔洞是数个的，离散的，相当于可以把总流量分成若干个大区间进行选择，这样可以快速定位到目标流量的所在区间。
105.第二凸轮组件7包括第二凸轮502、第二从动杆42，第二凸轮502如图17 所示是圆柱凸轮，围绕圆柱的外侧壁上开设有非水平面内的环形槽作为滑轨，第二从动杆42如图所示，具有一个水平向的凸杆，滑动设置于环形槽内，随着第二凸轮502的转动，第二从动杆42被环形槽带动相对于机架板30在竖向做上下移动，实现对机架板30上的孔洞的开、闭控制，以及打开程度的控制。
106.如图19所示，第一棘轮组件包括有第一棘爪，在转动环80的底部，第一棘爪81与第一内齿式棘轮61相配合，第二棘轮组件包括有第二棘爪82，设置在转动环80的顶部与第二内齿式棘轮71相配合，当转动环80朝第一方向转动时，第一棘轮组件处于啮合状态，第二棘轮组件处于离合状态，电机10带动转动环80转动，同时带动第一内齿式棘轮61转动，即带动第一凸轮501转动实现第一从动件41对通气孔的通断调节，即实现了粗调；
107.当转动环80朝向与第一方向相反的第二方向转动时，第一棘轮组件处于离合状态，第二棘轮组件处于啮合状态，电机10带动转动环80转动，同时带动第二内齿式棘轮71转动，即带动第一凸轮501转动实现第二从动件42对通气孔的通气流量的调节；即实现了微调。
108.通过电机10、第二转动件70和第二从动件42的联动，在第一凸轮组件6 已经调节到的目标流量附近继续进行微调，即先达到目标流量所在的大区间，然后再通过第二从动件42在机架板30上的微微移动，该区间内不断地逼近目标流量。
109.本发明所述的电控流量阀5可以实现快速定位并且能通过微调确保精度，且结构简单，通过电机10带动实现自动调节，可实现的档位数量多，能够根据需要，对不同情境下的人们提供不同的氧气流量。能够很好的代替复杂的多并联管路，不仅调节到目标点的速度快、精确，而且还可以结构简单。
110.电机10可以是只有1个，并利用这一个电机10进行粗调和微调的控制，即，利用电机10的正转和反转，实现分别对第一凸轮组件6和第二凸轮组件7 的控制，这样使得整个阀体具有更加简单的结构。
111.管路调节组件500包括转动环80，转动环80是中空结构，从第一转动件 60的顶部穿出的第二转动件70的外侧间隙套置于转动环80的空心内，并且能够从转动环80的顶部穿出，转动环80与电机10的输出轴联动，联动的方式可以优选为齿轮传动，如图18所示。如图19～21所示，所述第一棘爪81与所述第二棘爪82的朝向相反，当第一棘爪81与第一内齿式棘轮61配合并带动第一内齿式棘轮61转动同步转动的时，则第二棘爪82就不会带动第二内齿式棘轮 71转动。当电机10转动方向切换时，则实现了是带动第一内齿式棘轮61还是带动第二内齿式棘轮71的切换。
112.使用该电控流量阀能够更加精确、快速的调整，调整时，因为有粗调，所以可以快速达到目标值附近，然后再通过微调，实现在最短时间内，精确的达到合格的氧气浓度，满足用户的多场景使用需求，并且代替多条管路并联的方式，使得结构更加小巧，非常有利于制氧装置的小型化，具有良好的市场前景。
113.为了各个部件之间相互良好配合，第一转动件和第二转动件之间还可以通过轴承
连接，同样，在第二转动件和转动环之间也可以设置上轴承连接。
114.如图12所示，所述浓度检测装置600位于输氧管路200中，用于检测氧气浓度并将浓度信号发送给所述控制系统300。浓度检测装置600包括相互分离的第一管道601和第二管道602，以及同时与第一、二管道保持垂直的第三管道 603，第三管道603的两端分别连接第一、二管道，使得第一、二管道相互贯通。第一管道601的两端封闭，并且分别设置有用于超声波发射和/或接收的部件，超声波发射部件发射超声波信号，超声波接收部件接收超声波发射部件发射的信号，第二管道602接入输氧管路200中，检测氧气浓度并将浓度信号发送给控制系统300。为了真正能够降低功耗，不仅要在用氧对象对氧气的需求有变化时，及时、准确的响应，比如上述的，采用可以粗调和微调相结合的电控流量阀以快速、准确的调整到和用户需求相匹配的量，或者尽可能低功耗的供氧方式。同时，如何能够减少误判断，如何识别出来“真”需求，比如氧气浓度不良需要做调整时，并非真的到达了需要停止降低整个系统的功耗(即压缩机的占空比)，而仅仅是因为偶尔的波动导致的“假”信号，会导致最低功耗的调整信号提前到来，即，实际中还可以再继续调低功耗。
115.为了避免这种因为偶尔的波动值导致的误判断，所以需要增加识别判断真实信号的手段，以确保确实已经因为功耗调整过低导致了氧气浓度不良，需要停止继续降低功耗的动作。
116.具体在一个实施例中：控制系统300接收到浓度检测装置600传输的浓度值后，将其与程序中提前预设的合格浓度阈值作比较，并进行判断。当所述控制系统300接收到浓度检测装置600的浓度值在连续预设的m次小于预设的合格浓度阈值时，为了稳定浓度检测装置600内的气流，获得更加稳定、准确的浓度值，再延迟预设的n秒，待浓度尽可能稳定后再间隔相同预设时间间隔取3～5 次浓度值，若取得的浓度值均为不合格时，所述控制系统300识别为确定所述浓度检测信号小于预设的合格浓度阈值的情况。在一个具体的实施例中，程序中预设合格浓度阈值为93％，预设的时间间隔为200ms，且当m取5，n取2时，控制系统每间隔200ms取一次浓度值，连续取5次，获取的浓度值依次是82％， 85％，83％，76％，86％，并判断出，这5次浓度值均小于93％，故延迟2s，以待管路中内气流稳定，再以相同的方式测3次，浓度值为86％，83％，87％，仍小于93％，所以控制系统300识别为确定浓度检测信号小于预设的合格浓度阈值，对管路通径调节组件500发出调小输氧管路有效通径的控制信号。
117.只有当确定是“真”的氧浓度不良，控制系统300接收浓度信号，并发出控制信号动作才有意义，可以减少因“假”的浓度不良导致的浪费性调整，和/或因“假”的浓度不良，导致功耗并没有降到最低。浓度检测装置600利用超声波进行浓度测量时，对管道内气体的流动状态十分敏感，会因气体波动导致不稳定状态，因而必须避免因气流较大波动而导致的非常不稳定进而导致的假信号。为了尽可能确定出准确的氧浓度不良的点，在一个具体的实施例中，确定方法是：控制系统300设置的每间隔预设时间t可以取值为200ms，即每隔200ms获取一次浓度值，预设的合格浓度阈值为93％，当控制系统接收到的浓度检测装置600 的浓度值连续5次均小于93％时，将这5次的获取的浓度值做平均，这5次的浓度值依次是82％，85％，83％，76％，86％，计算得出平均浓度值h'＝82.4％；并取这5次浓度值之前收集到的4次合格的浓度值做平均，这4次的浓度值依次是93％，95％，93％，94％，获得的这4
次的平均浓度值h”＝94％，由此计算出氧浓度变化度u，并根据u的大小确定测定准确氧浓度值所需要的延迟时间间隔n，因为浓度差别较小时，说明气体的浓度变化没有非常大，气流稳定性更好一些，需要延迟间隔(即等待气流稳定)可适当减少，相反，则要适当增加，给杂乱的气流更多稳定的时间，以检测到更加准确的浓度值。
118.在具体的实施例中，根据u的大小确定测定准确氧浓度值所需要的间隔时间的具体步骤是，在当0≤u≤20％时，n取2；当20％《u≤40％时，n取2.5，当40％《u≤60％时，n取3，当60％《u≤80％时，n取3.5，当80％《u≤ 100％时，n取4。这些可以在编辑程序时，预设在控制系统中，以备随时调用。
119.由此可以推出，当0≤u≤20％时，n取2，即在控制系统获取的浓度值连续5次小于93％时，需要再延迟2秒获取浓度值，以获得更稳定的氧浓度值，确定出准确的氧浓度不良的点，尽可能地在浓度稳定的更好的时候采集信号，提高了浓度值的准确性。减小了错误动作的概率。
120.在一个实施例中，本发明还提供了一种制氧系统的低功耗控制方法，通过使用该方法可以降低制氧机的能耗，且为用户提供浓度合格的氧气，满足用户的多场景用氧需求。如图13所示，具体步骤如下：
121.s1、在控制压缩机400的占空比逐渐变小的过程中，获取浓度检测信号；制氧系统开始工作，控制系统300发出控制信号，控制压缩机400逐渐调小占空比，氧气经输氧管路200流至浓度检测装置600，浓度检测装置600检测其浓度值，并将浓度信号传输给控制系统300。
122.s2、当确定浓度检测信号小于预设的合格浓度阈值时，停止压缩机400占空比逐渐变小的控制过程；
123.对于小于预设的合格浓度阈值的情况，有可能是因为信号波动出现的，为了捕获到真实的小于合格浓度阈值的情况，需要做更准确的设计。
124.在一个优选的实施例中，为了获得真实的确切的而非因信号波动导致的小于预设的合格浓度阈值的情况，需要做如下设计：控制系统300每间隔预设时间t接收一次浓度信号，当连续m次接收到的浓度信号小于系统中预设的合格浓度阈值时，将m次取值做平均，得到平均值h'，再取m次中的第一次浓度值之间的p次合格浓度阈值做平均，得到平均值h”，并计算其浓度的变化度u，根据u的大小确定测定准确氧浓度至所需要的间隔时间n。时间间隔n的值随变化度u的值按照预设的规则同步变大。也就是，当波动发生的变化较大时，相比于较小的波动，会产生更大的不稳定气流，不稳定气流对超声波氧浓度测量管的浓度测量会产生不良影响，即，杂乱的气流会冲撞超声波，使得浓度检测不准确。所以，在气流更加稳定时，通过超声波检测将会获得更精确的氧气浓度，所以，采用浓度的变化度u这个数值，来判断气流场扰动的大小，如果变化度 u较大，则代表有更大的气流扰动，所以要延长取浓度的时间n，即为了让气流有更多的时间来趋于稳定，使得浓度检测值相对更加准确。
125.变化度u值的计算方式与上文中已经提到的相同，参见上文。
126.故在连续m次接收到浓度信号小于预设合格阈值时，延迟n秒，每间隔时间t接收一次浓度值，取3～5次浓度值，若此次检测的浓度值均小于预设的合格浓度阈值，则控制系统300识别为确定浓度检测信号小于合格浓度阈值，发出控制信号，控制停止调小压缩机400
的占空比；若此次浓度值出现大于或等于预设合格浓度阈值的情况，继续调节压缩机400占空比，直到控制系统300识别为确定浓度检测信号小于预设的合格浓度阈值。
127.s3、控制管路通径调节组件500调小输氧管路200的有效通径；当控制系统300识别为确定浓度检测信号小于预设的合格浓度阈值，控制系统300发出控制信号停止调小压缩机400的占空比，同时发出信号控制管路通径调节组件 500调小输氧管路200的有效通径，调小输氧管路200的有效通径可以通过在一个或几个并联管路上设置电磁阀1，和/或节流件4，和/或电控流量阀5的方式，这里为了管路简单，也可以通过在输氧管路200上串联电控流量阀5的方式，通过控制系统300控制电控流量阀5对有效通径的影响，具体的方式在上文中已经详细介绍，此处不再赘述，为了实现更快、更准确的调节到目标有效通径，可以采用上文中所述的具有第一、二凸轮组件结构的电控流量阀5，结构上文已经描述，此处不再展开。
128.s4、当获取的浓度检测信号大于或等于预设合格浓度阈值时，停止对所述管路通径调节组件500的调节。
129.在其他实施例中，在所述控制管路通径调节组件调小输氧管路的有效通径的步骤中，具体为控制管路通径调节组件调小输氧管路的有效通径到达某个预设的目标通径值。在一个实施例中，在控制系统300控制调小输氧管路200的有效通径的步骤中，可以预设一个目标通径值，具体为控制系统300控制管路通径调节组件500调小输氧管路200的有效通径到达某个预设的目标通径值，当调节至该目标通径值时，获取的浓度检测信号大于或等于预设的合格浓度阈值，停止对所述管路通径调节组件500的调节。
130.在一个具体的实施例中，制氧机在户外工作时，无法通过市电进行供电，只能通过电池或者移动电源供电，电量的消耗过快无法给用户带来好的使用体验，因此需要降低制氧机能耗，减少电量的过快消耗，延长制氧机的使用时间。制氧系统工作的原理是外界空气进入压缩机400，压缩机400加压后向吸附组件 100打入高压气体，吸附组件100内的沸石分子筛利用其变压吸附的特性，吸附氮气，未被吸附的氧气在吸附组件顶部聚集，经输氧管路200传输至用户需氧处。
131.压缩机400的功耗是整个控制系统电力消耗的主要方面，为了控制制氧机的能耗，避免电量的过快消耗，又需要满足用户的用氧(浓度符合标准规定) 需求，本实施例对制氧系统的具体调节方式如下：制氧机开始工作，控制系统 300控制逐渐调小压缩机400的占空比，浓度检测装置600实时检测浓度值，并发送给控制系统300，控制系统300在系统内提前预设合格浓度阈值为93％，每两次获取浓度值的预设间隔时间t为200ms，当控制系统300获取的浓度检测装置600检测的浓度值连续5次小于93％，计算这5次浓度值的平均浓度值为 82.4％，再取这5次不合格的浓度值之前紧邻的的连续4次合格的浓度值，计算这4次浓度值的平均浓度值为93％，则氧浓度变化度u为12.3％，则n取2，因此在控制系统连续5次获取不合格浓度阈值之后，需要再延迟2秒，待管路内气流稳定后，再获取稳定后的浓度值，若延迟2秒后，每间隔200ms，连续获取 4次浓度值均小于93％，则控制系统300识别为确定所述浓度检测信号小于预设的合格浓度阈值的情况，此时判断浓度不良情况并非因为波动出现的偶尔不良，而是真实的不良情况，需要进行下一步的调整。
132.确定浓度检测信号小于预设的合格浓度阈值后，控制系统停止调小压缩机 400的占空比，同时控制管路通径调节组件500调小输氧管路的有效通径，本实施例中，管路通径
调节组件500设置为3条并联管路3，每条管路上均设置有一个两位两通的电磁阀1和一个标准化的节流件41，该管路通径调节组件500可以看做是标准的管路通径调节组件500，所有管路均连通时，该管路的总的有效通径可以等效为每条管路的有效通径的总和。当连通3条并联管路3时，控制系统300识别到浓度检测信号小于93％，继而当仅连通2条并联管路3时，控制系统300识别到浓度检测信号等于93.52％，满足浓度合格的情况，停止对所述管路通径调节组件500的调节，维持现有的状态进行供氧。当出现再次需要降低功耗的需求时，继续上文的操作，降低压缩机的占空比，并在浓度不良时，及时减小有效通径的大小以达到合格的氧气浓度供应。
133.本发明实现了在控制压缩机占空比不断减小的同时，确定检测到准确的氧浓度不良的点时，控制停止调小压缩机的占空比，并控制管路通径调节组件调小输氧管路的有效通径，进而增加氧气的输出阻力，而增大吸附组件内的压力，使得沸石分子筛吸附氮气的能力增强，从而增加了吸附组件的产氧能力，进而实现了氧气浓度在较低功耗下再次达到标准规定的合格线以上，延长了制氧机的使用时间，大大提升了用户的使用体验，具有良好的应用前景。
134.以上所述为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书以及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内，在不产生冲突的情况下，上述实施例中的多个实施例可以相互搭配。