制氧系统及其控制方法与流程

1.本发明专利涉及制氧机的技术领域，具体而言，涉及制氧系统及其控制方法。


背景技术：

2.制氧机是一种可以制取氧气的机器设备，根据制氧原理的不同，可以分为分子筛制氧机、高分子富氧膜制氧机、电解水制氧机和化学反应制氧机；分子筛式制氧机是一种常见的制取氧气的设备，主要利用两种气体在碳分子筛表面的扩散速率不同，较小直径的气体(氧气)扩散较快，较多进入分子筛固相；这样，气相中就可以得到氮的富集成分，一段时间后，分子筛对氧的吸附达到平衡根据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使碳分子筛解除对氧的吸附，这一过程称为再生；变压吸附法通常使用两个吸附塔并联，交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的氮气流。
3.制氧机包括压缩机、电磁阀、风扇、吸附塔以及储氧罐，在各个结构的配合实现制氧，风扇在制氧过程中，起到散热作用，避免制氧机的内部温度过高，导致制氧效率降低，以及避免加速各个零件的老化，提高使用寿命。
4.目前，制氧机系统控制风扇转速是根据设定好的档位切换风扇转速，因此，采用pwm智能温控装置来控制风扇转速，实现风扇转速的调整；例如，公开号为：114504927a的在先专利，公开了一种低噪声分子筛式制氧机，采用pwm智能温控装置来控制风扇转速，在兼顾散热的同时最大限度限制风扇噪声，有效解决制氧机散热与降噪问题。
5.现有技术中，pwm智能温控装置是检测电路板的温度和制氧机排出气体的温度，数据对比后再调整风扇转速；这样，收集的数据不精确，当环境温度变化大时，风扇转速调整不及时，压缩机的内部温度低于外部温度超过5
°
时，导致冷凝水的产生，影响分子筛的使用寿命。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供制氧系统及其控制方法，旨在解决现有技术中，压缩机的内部温度低于外部温度超过5
°
时，压缩机的内部会产生冷凝现象的问题。
7.本发明是这样实现的，制氧系统，包括制氧壳体、压缩机、电磁阀、风扇、主控模块、第一温度传感器以及第二温度传感器，所述压缩机、所述电磁阀、所述风扇和所述主控模块分别安设在所述制氧壳体，所述压缩机、所述电磁阀、所述风扇、所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别与所述主控模块呈电性连接布置，所述电磁阀用于控制出氧，所述风扇用于对所述压缩机散热；
8.所述制氧壳体具有出氧嘴，所述第一温度传感器安设在所述出氧嘴，所述第一温度传感器用于检测所述出氧嘴的环境温度，所述第二温度传感器安设在所述压缩机，且所述第二温度传感器用于检测所述压缩机的内部温度，所述主控模块基于所述第一温度传感器和所述第二温度传感器反馈的数据调整所述风扇的转速。
9.进一步的，所述制氧系统包括戴鼻氧管，所述戴鼻氧管的外端用于用于佩戴，所述
戴鼻氧管的内端与所述出氧嘴呈连接布置，所述戴鼻氧管用于传输氧气至用户；所述戴鼻氧管设有呼吸检测传感器，所述呼吸检测传感器用于检测用户的呼吸频率。
10.进一步的，所述出氧嘴安设有超声波氧气浓度传感器，所述超声波氧气浓度传感器用于检测所述出氧嘴的出氧浓度，所述超声波氧气浓度传感器与所述呼吸检测传感器分别与所述主控模块呈电性连接布置，所述主控模块基于所述超声波氧气浓度传感器与所述呼吸检测传感器所反馈数据控制所述电磁阀的开启时长。
11.进一步的，所述出氧嘴安设有第三温度传感器，所述第三温度传感器用于检测所述出氧嘴圆周的环境温度，所述第三温度传感器预设有停机阈值，所述停机阈值的范围为80-100摄氏度之间，或者，所述停机阈值的范围为100摄氏度；所述第三温度传感器与所述主控模块呈电性连接布置，当所述出氧嘴的环境温度大于所述停机阈值时，所述主控模块控制制氧系统呈关机状态。
12.进一步的，所述制氧壳体包括安设架，所述压缩机安设在所述安设架，所述压缩机具有机座面，所述机座面呈倾斜布置，所述风扇呈倾斜状安设在机座面，所述风扇与所述压缩机呈叠合布置，且所述风扇与所述压缩机呈连通布置。
13.进一步的，所述主控模块呈立式安设在所述安设架，且所述主控模块与所述压缩机呈叠合布置，所述压缩机具有机面，所述机面与所述主控模块呈抵触布置；所述第二温度传感器安设在所述机面。
14.进一步的，所述出氧嘴设有传导罩，所述传导罩呈环状布置，且所述传导罩用于导热，所述传导罩与所述出氧嘴的内壁呈贴合安设布置，所述第一温度传感器包括检测片，所述检测片与所述传导罩呈叠合布置。
15.制氧系统控制方法，用于控制所述制氧系统，具体控制方法如下：
16.所述主控模块根据所述第一温度传感器和所述第二温度传感器所反馈的检测温度数据，动态控制风扇转速；
17.当所述第二温度传感器检测的温度大于所述第一温度传感器检测的温度，则所述主控模块调高所述风扇的转速；
18.当所述第二温度传感器检测的温度等于所述第一温度传感器检测的温度，则所述主控模块保持所述风扇的转速；
19.当所述第二温度传感器检测的温度小于所述第一温度传感器检测的温度，则所述主控模块调低所述风扇的转速。
20.进一步的，所述主控模块根据接受到的呼吸检测传感器所提供的呼吸频率，配合所述超声波氧气浓度传感器所提供的氧浓度，来控制所述电磁阀的开启时间长短，并要保持所述出氧嘴的出氧的氧浓度大于90％状态。
21.进一步的，如突然间接受到所述出氧嘴的环境温度上升》100度时，所述主控模块会判断为有明火或火灾现象；所述主控模块会即时关机，停止工作。
22.与现有技术相比
，
本发明提供的制氧系统，使用时，外部空气进入压缩机，压缩机对进入空气起到加压作用，同时，第二温度传感器检测压缩机的管内温度反馈至主控模块，挤压空气进入吸附塔实现氮氧分离，通过电磁阀控制氧气沿出氧嘴排出，同时，第一温度传感器检测出氧嘴的环境温度，然后，基于第一温度传感器和第二温度传感器反馈的数据调整风扇的转速，通过风扇的转速变化实现对压缩机的散热程度进行调整，从而对压缩机的
内部温度进行调整，避免压缩机的内部温度低于外部温度超过5
°
，从而减少冷凝水产生，提高分子筛寿命。
附图说明
23.图1是本发明提供的制氧系统的控制方法的流程示意图；
24.图2是本发明提供的制氧系统的连接示意图；
25.图3是本发明提供的制氧系统的温度与风扇转速的关系示意图；
26.图4是本发明提供的制氧系统的呼吸频率与电磁时间的关系示意图；
27.图5是本发明提供的制氧系统的其一实施例的剖面示意图。
具体实施方式
28.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
29.以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
30.本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
31.参照图所示，为本发明提供的较佳实施例。
32.制氧系统，包括制氧壳体7、压缩机1、电磁阀、风扇6、主控模块2、第一温度传感器4以及第二温度传感器5，压缩机1、电磁阀、风扇6和主控模块2分别安设在制氧壳体7，压缩机1、电磁阀、风扇6、第一温度传感器4和第二温度传感器5分别与主控模块2呈电性连接布置，电磁阀用于控制出氧，风扇6用于对压缩机1散热；
33.制氧壳体7具有出氧嘴3，第一温度传感器4安设在出氧嘴3，第一温度传感器4用于检测出氧嘴3的环境温度，第二温度传感器5安设在压缩机1，且第二温度传感器5用于检测压缩机1的内部温度，主控模块2基于第一温度传感器4和第二温度传感器5反馈的数据调整风扇6的转速。
34.上述的制氧系统，使用时，外部空气进入压缩机1，压缩机1对进入空气起到加压作用，同时，第二温度传感器5检测压缩机1的管内温度反馈至主控模块2，挤压空气进入吸附塔实现氮氧分离，通过电磁阀控制氧气沿出氧嘴3排出，同时，第一温度传感器4检测出氧嘴3的环境温度，然后，基于第一温度传感器4和第二温度传感器5反馈的数据调整风扇6的转速，通过风扇6的转速变化实现对压缩机1的散热程度进行调整，从而对压缩机1的内部温度进行调整，避免压缩机1的内部温度低于外部温度超过5
°
，从而减少冷凝水产生，提高分子筛寿命。
35.制氧系统包括戴鼻氧管，戴鼻氧管的外端用于用于佩戴，戴鼻氧管的内端与出氧嘴3呈连接布置，戴鼻氧管用于传输氧气至用户；戴鼻氧管设有呼吸检测传感器，呼吸检测
传感器用于检测用户的呼吸频率。
36.这样，在呼吸检测传感器的作用下，对用户的呼吸频率进行检测，实现对氧气的消耗进行检测。
37.戴鼻氧管包括输氧管和鼻塞部，输氧管用于输送制氧系统所制出的氧气，输氧管的内端与制氧系统呈连接且连通布置，输氧管的外端和鼻塞部呈连接且连通布置，鼻塞部用于佩戴至用户鼻部，呼吸检测传感器设置在鼻塞内侧，且呼吸检测传感器的检测位置与鼻塞部的出氧口的位置呈平齐布置；这样，便于呼吸检测传感器检测鼻塞部的氧含量，以及便于检测用户的呼吸频率。
38.呼吸检测传感器与主控模块2呈信号传输布置，实现呼吸检测传感器将检测的数据反馈至主控模块2。
39.出氧嘴3通过鲁尔接头与戴鼻氧管呈间接连接布置，实现出氧嘴3与戴鼻氧管之间的氧气输送。
40.出氧嘴3安设有超声波氧气浓度传感器，超声波氧气浓度传感器用于检测出氧嘴3的出氧浓度，超声波氧气浓度传感器与呼吸检测传感器分别与主控模块2呈电性连接布置，主控模块2基于超声波氧气浓度传感器与呼吸检测传感器所反馈数据控制电磁阀的开启时长。
41.这样，主控模块2基于超声波氧气浓度传感器与呼吸检测传感器所反馈数据控制电磁阀的开启时长，从而对出氧程度进行检测和控制。
42.超声波氧气浓度传感器的检测原理：利用时差法来检测二元气体的浓度和流量，当超声波信号在上游侧传播，方向与介质方向相反，传播时间t1就会变长，另一方面，当超声波信号在下游侧传播，方向与介质方向相同，则传播时间t2就短；也就是说，流动介质延迟或加速了超声波信号，t1和t2的时间以及管子直径可以推算出二元气体的浓度和流量。
43.出氧嘴3安设有第三温度传感器，第三温度传感器用于检测出氧嘴3圆周的环境温度，第三温度传感器预设有停机阈值，停机阈值的范围为80-100摄氏度之间，或者，停机阈值的范围为100摄氏度；第三温度传感器与主控模块2呈电性连接布置，当出氧嘴3的环境温度大于停机阈值时，主控模块2控制制氧系统呈关机状态。
44.制氧机工作时，会生产的高浓度氧气，所以制氧机严禁在明火或火灾环境下工作，当第三温度传感器突然检测到出氧嘴3圆周的环境温度大于停机阈值时，则制氧机自动关机，提高制氧系统的使用安全性。
45.制氧壳体7包括安设架71，压缩机1安设在安设架71，压缩机1具有机座面，机座面呈倾斜布置，风扇6呈倾斜状安设在机座面，风扇6与压缩机1呈叠合布置，且风扇6与压缩机1呈连通布置。
46.这样，风扇6施加抽吸力时，对抽入的空气起到规范作用，使进入压缩机1的空气更加均匀，且流向规范，对整个压缩机1的散热效果更加均匀，提高散热效果。
47.主控模块2呈立式安设在安设架71，且主控模块2与压缩机1呈叠合布置，压缩机1具有机面，机面与主控模块2呈抵触布置；第二温度传感器5安设在机面；机面不仅接收压缩机1的热量同步接收主控模块2的热量，第二温度传感器5这样设备有效检测最高温度，提高后续对风扇6转速的调整精确性。
48.或者，压缩机1包括输气管，输气管用于输出高压空气至吸附塔，再经过吸附塔进
行制氧作业，第二温度传感器5安设在输气管，通过第二温度传感器5检测输气管的温度，从而通过输气管与外部温度的对比，调整风扇6的转速。
49.出氧嘴3设有传导罩，传导罩呈环状布置，且传导罩用于导热，传导罩与出氧嘴3的内壁呈贴合安设布置，第一温度传感器4包括检测片，检测片与传导罩呈叠合布置。
50.这样，在传导罩的作用下，传导罩用于反馈出氧嘴3的温度，便于第一温度传感器4对出氧嘴3的温度进行检测。
51.在每次调整风扇6的转速时，压缩机1的频率或转速保持恒定，这样，风扇6转速的变化对压缩机1内部的温度起到调整作用。
52.制氧系统控制方法，用于控制制氧系统，具体控制方法如下：
53.主控模块2根据第一温度传感器4和第二温度传感器5所反馈的检测温度数据，动态控制风扇6转速；
54.当第二温度传感器5检测的温度大于第一温度传感器4检测的温度，则主控模块2调高风扇6的转速；
55.当第二温度传感器5检测的温度等于第一温度传感器4检测的温度，则主控模块2保持风扇6的转速；
56.当第二温度传感器5检测的温度小于第一温度传感器4检测的温度，则主控模块2调低风扇6的转速。
57.这样，主控模块2根据第一温度传感器4和第二温度传感器5所反馈的检测温度数据，动态控制风扇6转速，避免压缩机1的内部温度低于外部温度超过5
°
，从而避免压缩机1的内部产生冷凝现象，提高压缩机1的使用寿命。
58.主控模块2根据接受到的呼吸检测传感器所提供的呼吸频率，配合超声波氧气浓度传感器所提供的氧浓度，来控制电磁阀的开启时间长短，并要保持出氧嘴3的出氧的氧浓度大于90％状态。
59.如突然间接受到出氧嘴3的环境温度上升》100度时，主控模块2会判断为有明火或火灾现象；主控模块2会即时关机，停止工作；制氧机工作时，会生产的高浓度氧气，所以制氧机严禁在明火或火灾环境下工作，突然检测到出氧嘴3圆周的环境温度大于停机阈值时，则制氧机自动关机，提高制氧系统的使用安全性。
60.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。