CN116831843B - 一种具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱，属于微高压氧舱***技术领域，包括氧舱壳体、增压空气制取装置和热交换机构；所述增压空气制取装置与三通阀A的进口连通，所述三通阀A的第一出口与氧舱壳体连通；所述三通阀A的第二出口依次连通有管壳式换热器、水分离器A、空气加热器和氧舱壳体；所述管壳式换热器的进水口与水泵连通，管壳式换热器的出水口与风机盘管换热器选择性连通，风机盘管换热器与水泵选择性连通；所述风机盘管换热器设置在氧舱壳体内部；所述水泵和三通阀C之间还连通有热交换机构；本发明能独立控制温度和湿度，且在同时需要除湿和降温时既能保持良好的除湿降温效果，又能节约能源。
Description
技术领域
本发明属于微高压氧仓***技术领域，具体涉及一种具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱。
背景技术
微高压氧舱为人们提供了微高于环境压力的吸氧条件，并利用制氧***提供高浓度氧气，从而提高人体血氧含量，对加速血液流动，修复细胞，促进新陈代谢和改善亚健康状态具有重要作用。在夏季高温高湿环境下，微高压氧舱由于空间小，空气不流通，使用者更容易感觉“闷热”，人体舒适性降低，而目前大部分微高压氧舱不具备除湿功能，或利用制冷***辅助除湿，这样存在两种情况，一种只需要除湿时，尤其对于老年用户，利用制冷***辅助除湿会使舱内人员感到寒冷；另一种是既要除湿又要降温，利用制冷***辅助除湿，易造成空调***热湿负荷增大，这种情况一方面增加了能耗，另一方面也会降低制冷效果，降低了使用者热舒适性，因此需要开发具有温湿度独立调节控制的微高压氧舱，降低***能耗，提高使用舒适性。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中提及的问题，提供一种具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱，能独立控制温度和湿度，且在同时需要除湿和降温时既能保持良好的除湿降温效果，又能节约能源。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱，包括氧舱壳体、增压空气制取装置和热交换机构；所述增压空气制取装置与三通阀A的进口连通，所述三通阀A的第一出口与氧舱壳体连通；所述三通阀A的第二出口依次连通有管壳式换热器、水分离器A、空气加热器和氧舱壳体；所述管壳式换热器的进水口与水泵连通，管壳式换热器的出水口与三通阀B一端口连通，所述三通阀B的另两个端口分别与风机盘管换热器和三通阀C的一端口连通，所述三通阀C的另两端口分别与风机盘管换热器和水泵进水口连通；所述风机盘管换热器设置在氧舱壳体内部；所述水泵和三通阀C之间还连通有热交换机构。
作为优选，所述氧舱壳体内设有吸氧装置，所述吸氧装置与氧舱壳体外的氧气制取装置连通；所述氧气制取装置与吸氧装置之间连通有单向阀A。
作为优选，所述三通阀A的第一出口与氧舱壳体之间连通有单向阀B；所述空气加热器与氧舱壳体之间连通有单向阀C。
作为优选，所述管壳式换热器的出水口与三通阀B之间设有水流开关。
作为优选，所述氧舱壳体内部设有氧气浓度检测仪、温度检测仪、湿度检测仪和舱内泄压阀。
作为优选，所述氧舱壳体外部设有舱外泄压阀、常开电磁阀、快速排气阀和安全阀。
作为优选，所述氧气制取装置包括依次连通的空气过滤消音器A、空气压缩机A、换热器A、水分离器B和制氧电磁阀，所述制氧电磁阀为四通阀，其余三个端口分别与制氧分子筛A、制氧分子筛B和外界连通；所述制氧分子筛A和制氧分子筛B分别与三通阀D的两个端口连通，所述三通阀D剩余的端口依次连通有氧气缓冲罐、氧气浓度传感器和氧流量传感器。
作为优选，所述制氧分子筛A和制氧分子筛B与三通阀D之间分别连通有限流孔A和限流孔B。
作为优选，所述增压空气制取装置包括依次连通的空气过滤消音器B、空气压缩机B、换热器B和水分离器C。
作为优选，所述热交换机构包括套管换热器、节流阀、风冷换热器、四通换向阀和制冷压缩机，所述套管换热器的第一端口依次与节流阀和风冷换热器连通，套管换热器的第二端口与四通换向阀的端口b连通；所述风冷换热器还与四通换向阀的端口c连通；所述四通换向阀的端口a和d分别与制冷压缩机的进口和出口连接。
本发明的有益效果是：
1、增压空气制取装置通过三通阀A实现直接与氧舱壳体连通和经过除湿机构再与氧舱壳体连通，两种连接方式的切换，从而实现氧舱壳体内湿度和温度的独立控制（需要单独控制温度时，让增压空气制取装置与氧舱壳体直接连通；需要单独控制湿度时，使增压空气制取装置经过除湿机构再与氧舱壳体连通，此时三通阀B和三通阀C直接连通，不经过设置在氧舱壳体内的风机盘管换热器），避免只需要调控其中一种时，另一种也被动跟着调控，造成氧舱内人员的体感不适。
2、当需要同时除湿和降温时，增压空气经过除湿机构在进入氧舱壳体内，同时控制三通阀B和三通阀C使冷冻水通过设置在氧舱壳体内的风机盘管换热器再流回水泵中，同时关闭空气加热器，使经过除湿的增压空气保持低温状态直接进入氧舱壳体内，对舱内进行降温，而风机盘管换热器内的冷冻水可以对氧舱壳体进一步降温；这样流入管壳式热换器的低温冷冻水先对增压空气进行降温除湿，而除湿后的低温增压空气可以直接对舱内进行降温，而从管壳式热换器流出的高温冷冻水又流经风机盘管换热器，可以进一步对舱内降温，这种方式既能有效除湿，又能节约能源（高温冷冻水的重复利用），还能保证高效的制冷效果。
附图说明
图1是本发明具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱的结构示意图；
图2是本发明中高浓度氧气制取装置的结构示意图；
图3是本发明中增压空气制取装置的结构示意图。
图中标记名称：
101、氧气制取装置，202、单向阀A，103、吸氧装置，201、增压空气制取装置，202、三通阀A，203、单向阀B，204、管壳式换热器，205、水分离器A，206、空气加热器，207、单向阀C，301、水泵，302、水流开关，303、三通阀B，304、风机盘管换热器，305、氧浓度检测仪，306、温度检测仪，307、湿度检测仪，308、三通阀C，309、套管换热器，401、节流阀，402、风冷换热器，403、四通换向阀，404、制冷压缩机，501、舱内泄压阀，502、舱外泄压阀，503、常开电磁阀，504、快速排气阀，505、安全阀，506、氧舱壳体；
601、空气过滤消音器A，602、空气压缩机A，603、换热器A，604、水分离器A，605、制氧电磁阀，606、制氧分子筛A，607、制氧分子筛B，608、限流孔A，609、三通阀D，610、限流孔B,611、氧气缓冲罐，612、氧浓度传感器，613、氧流量传感器。
701、空气过滤消音器B，702、空气压缩机B，703、换热器B，704、水分离器C。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，本发明提供一种具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱，包括氧舱壳体506、增压空气制取装置201和热交换机构；所述氧舱壳体506内设有吸氧装置103，所述吸氧装置103与氧舱壳体506外的氧气制取装置101连通；所述氧气制取装置101与吸氧装置103之间连通有单向阀A102，可用防止氧气倒流；
所述增压空气制取装置201与三通阀A202的进口连通，所述三通阀A202的第一出口与氧舱壳体506连通，在第一出口与氧舱壳体506之间连通有单向阀B203，单向阀B203也是为了防止增压空气倒流；
所述三通阀A202的第二出口依次连通有管壳式换热器204、水分离器A205、空气加热器206、单向阀C207和氧舱壳体506；管壳式换热器204用于对增压空气降温使其中的水蒸气冷凝；水分离器A205用于去除低温增压空气中的水分；空气加热器206用于使低温增压空气恢复到正常温度，避免不需要降温时，直接输入冷空气，是人感到不适；单向阀C207用于防止增压空气倒流；
所述管壳式换热器204的进水口与水泵301连通，管壳式换热器204的出水口依次与水流开关302（用于控制冷冻水流通）和三通阀B303第一端口连通，所述三通阀B303的第二端口与风机盘管换热器304连通，三通阀B303的第三端口与三通阀C308的第三端口连通，所述三通阀C308的第二端口与风机盘管换热器304连通，三通阀C308的第一端口依次与热交换机构和水泵301进水口连通；所述风机盘管换热器304设置在氧舱壳体506内部；
所述热交换机构包括套管换热器309、节流阀401、风冷换热器402、四通换向阀403和制冷压缩机404，所述套管换热器309的第一端口依次与节流阀401和风冷换热器402连通，套管换热器309的第二端口与四通换向阀403的端口b连通；所述风冷换热器402还与四通换向阀403的端口c连通；所述四通换向阀403的端口a和d分别与制冷压缩机404的进口和出口连接；
所述氧舱壳体506内部设有氧气浓度检测仪305、温度检测仪306和湿度检测仪307，用于实时监测氧舱壳体内的各项指标；
氧舱壳体506还设有舱内泄压阀501，氧舱壳体506外部设有舱外泄压阀502、常开电磁阀503、快速排气阀504和安全阀505；当氧舱壳体506内压力高于设置压力时，快速排气阀504开启，向外界环境排气，使氧舱壳体506内压力降低，当氧舱壳体506内压力降至设置压力时，快速排气阀504关闭，常开电磁阀503在通电时阀门关闭，断电时阀门开启，主要用于紧急情况下氧舱***突然断电时阀门自动打开，排除氧舱内气体，使舱内压力降低，保证使用人员安全，舱内泄压阀501和舱外泄压阀502为机械阀门，用于紧急情况下舱内和舱外开启快速排除舱内气体，降低压力，保证使用人员安全，当舱内压力高于设置安全压力时，安全阀505自动开启进行排气，防止舱内压力过高。
如图2所示，所述氧气制取装置101包括依次连通的空气过滤消音器A601、空气压缩机A602、换热器A603、水分离器B604和制氧电磁阀605，所述制氧电磁阀605为四通阀，其余三个端口分别与制氧分子筛A606、制氧分子筛B607和外界连通；所述制氧分子筛A606和制氧分子筛B607分别与三通阀D609的两个端口连通，所述三通阀D609剩余的端口依次连通有氧气缓冲罐611、氧气浓度传感器612和氧流量传感器613；空气过滤消音器A601用于减小噪音；空气压缩机A602用于增大气压；换热器A603用于降低气体温度，从而使空气中的水蒸气冷凝；水分离器B604用于去除低温空气中的水分；制氧电磁阀605用于控制空气交替经过制氧分子筛A606和制氧分子筛B607，并使两个制氧分子筛交替与外界连通，从而完成制氧分子筛的解吸；两个制氧分子筛交替运行，能更有效的制造高浓度氧气；三通阀D609用于控制氧气缓冲罐611与制氧分子筛A606或制氧分子筛B607连通；
三通阀D609还可以在连通氧气缓冲罐611与制氧分子筛A606的同时，使制氧分子筛A606和制氧分子筛B607也连通，但是连通的通道较窄，能流经的气体较少，这部分气体用于对制氧分子筛B607进行反吹，加速其解吸过程；当氧气缓冲罐611与制氧分子筛B607连通时，也可以采用上述同样的操作，加速制氧分子筛A606的解吸过程；
所述制氧分子筛A606和制氧分子筛B607与三通阀D609之间分别连通有限流孔A608和限流孔B610，两个限流孔用于限制气体流量和使制氧分子筛进气口和出气口产生较大压力降，从而得到浓度更高的氧气；
如图3所示，所述增压空气制取装置201包括依次连通的空气过滤消音器B701、空气压缩机B702、换热器B703和水分离器C704；各部件的功能与氧气制取装置101中同样的部件一样，不再赘述。
本发明提供的一种具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱的工作原理如下：
氧舱供氧：高浓度氧气供氧装置101制取氧气，经过单向阀A202后通过氧舱内吸氧装置103向人体供氧；
其中氧气供氧装置101制氧流程为空气经过空气过滤消音器A601和空气压缩机A602后被压缩为高温高压气体，经过换热器A603和水分离器B604后被冷却除水，高压气体由制氧电磁阀605端口f和e进入制氧分子筛A606后经过制氧分子筛A606的吸附作用形成高浓度氧气，然后经过限流孔A608后流入三通阀D609第一端口，大部分高浓度氧气经过三通阀D609第三端口依次流经氧气缓冲罐611、氧浓度传感器612、氧流量传感器613，少部分高浓度氧气经过三通阀D609第二端口后通过限流孔B610，然后进入制氧分子筛B607对其进行解吸，解吸后的气体通过制氧电磁阀605端口g和h后排放进入外界环境，经过一个制氧周期后，制氧电磁阀605进行切换，端口f和g连通，端口e和h连通，高压气体由制氧电磁阀605端口f和g进入制氧分子筛B607后经过制氧分子筛B607的吸附作用形成高浓度氧气，然后经过限流孔B610后流入三通阀D609第二端口，部分高浓度氧气经过三通阀D609第三端口依次流经氧气缓冲罐611、氧浓度传感器612、氧流量传感器613，另外部分高浓度氧气经过三通阀D609第一端口后通过限流孔A608，然后进入制氧分子筛A606对其进行解吸，解吸后的气体通过制氧电磁阀605端口e和h后排放进入外界环境，在制氧过程中通过制氧电磁阀609的间隔切换，从而实现连续制氧。
氧舱增压及排气：氧舱增压所需压缩空气由增压空气制取装置201完成，空气经过空气过滤消音器B701，空气压缩机B702，换热器B703，水分离器C704得到除湿的高压气体，用于氧舱增压，当氧舱壳体506内压力达到设置压力时空气压缩机B702停止工作，当氧舱壳体506内压力高于设置压力时，快速排气阀504开启，向外界环境排气，使氧舱壳体506内压力降低，当氧舱壳体506内压力降至设置压力时，快速排气阀504关闭，常开电磁阀503在通电时阀门关闭，断电时阀门开启，主要用于紧急情况下氧舱***突然断电时阀门自动打开，排除氧舱内气体，使舱内压力降低，保证使用人员安全，舱内泄压阀501和舱外泄压阀502为机械阀门，用于紧急情况下舱内和舱外开启快速排除舱内气体，降低压力，保证使用人员安全，当舱内压力高于设置安全压力时，安全阀505自动开启进行排气，防止舱内压力过高。
单独除湿模式：当氧舱内湿度较大时，需开启除湿模式，利用新风降低舱内湿度，此时制冷压缩机404启动，四通换向阀403端口c和端口d连通，端口a和端口b通，套管换热器309内制冷剂和水换热产生低温冷冻水，低温冷冻水在水泵301作用下依次在管壳式换热器204内设的水通道、水流开关302、三通阀B303的第一端口和第三端口、三通阀C308的第一端口和第三端口、套管换热器309内设的水通道之间循环流动，压缩空气经三通阀A202入口和第二出口进入管壳式换热器204内设的气体通道与冷冻水进行换热降温，然后经过水分离器A205除水，再经过空气加热器206进行加热后形成干燥空气，最后流经单向阀C207后进入氧舱，利用干燥空气对氧舱内除湿。
单独制冷模式：当氧舱内温度较高时，需进行制冷降温，此时压缩空气经三通阀A202入口和第一出口后通过单向阀B203进入氧舱增压换气，制冷压缩机404启动，四通换向阀403端口c和端口d连通，端口a和端口b通，套管换热器309内制冷剂和水换热产生低温冷冻水，低温冷冻水在水泵301作用下在管壳式换热器204内设的水通道、水流开关302、三通阀B303的第一端口和第二端口、风机盘管换热器304、三通阀C308的第一端口和第二端口和套管换热器309内设水通道之间循环流动，氧舱内空气通过与风机盘管换热器304进行换热降温，从而使氧舱内温度降低。
除湿降温模式同时启动：除湿降温同时开启时，除湿和制冷过程同上述单独除湿（与单独除湿仅有一处不同，就是空气加热器206不工作）和单独制冷模式，且此时三通阀B303的第一端口和第二端口连通、三通阀308C的第一端口和第二端口连通，按此工作方式可同时进行除湿和降温。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱，其特征在于：包括氧舱壳体（506）、增压空气制取装置（201）和热交换机构；所述增压空气制取装置（201）与三通阀A（202）的进口连通，所述三通阀A（202）的第一出口与氧舱壳体（506）连通；所述三通阀A（202）的第二出口依次连通有管壳式换热器（204）、水分离器A（205）、空气加热器（206）和氧舱壳体（506）；所述管壳式换热器（204）的进水口与水泵（301）连通，管壳式换热器（204）的出水口与三通阀B（303）一端口连通，所述管壳式换热器（204）的出水口与三通阀B（303）之间设有水流开关（302）；所述三通阀B（303）的另两个端口分别与风机盘管换热器（304）和三通阀C（308）的一端口连通，所述三通阀C（308）的另两端口分别与风机盘管换热器（304）和水泵（301）进水口连通；所述风机盘管换热器（304）设置在氧舱壳体（506）内部；所述水泵（301）和三通阀C（308）之间还连通有热交换机构；
所述热交换机构包括套管换热器（309）、节流阀（401）、风冷换热器（402）、四通换向阀（403）和制冷压缩机（404），所述套管换热器（309）的第一端口依次与节流阀（401）和风冷换热器（402）连通，套管换热器（309）的第二端口与四通换向阀（403）的端口b连通；所述风冷换热器（402）还与四通换向阀（403）的端口c连通；所述四通换向阀（403）的端口a和d分别与制冷压缩机（404）的进口和出口连接；
当单独除湿时，四通换向阀（403）端口c和端口d连通，端口a和端口b通，套管换热器（309）内制冷剂和水换热产生低温冷冻水，低温冷冻水在水泵（301）作用下依次在管壳式换热器（204）内设的水通道、水流开关（302）、三通阀B（303）的第一端口和第三端口、三通阀C（308）的第一端口和第三端口、套管换热器（309）内设的水通道之间循环流动；
当单独制冷时，四通换向阀（403）端口c和端口d连通，端口a和端口b通，套管换热器（309）内制冷剂和水换热产生低温冷冻水，低温冷冻水在水泵（301）作用下在管壳式换热器（204）内设的水通道、水流开关（302）、三通阀B（303）的第一端口和第二端口、风机盘管换热器（304）、三通阀C（308）的第一端口和第二端口和套管换热器（309）内设水通道之间循环流动。
2.根据权利要求1所述的一种具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱，其特征在于：所述氧舱壳体（506）内设有吸氧装置（103），所述吸氧装置（103）与氧舱壳体（506）外的氧气制取装置（101）连通；所述氧气制取装置（101）与吸氧装置（103）之间连通有单向阀A（102）。
3.根据权利要求1所述的一种具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱，其特征在于：所述三通阀A（202）的第一出口与氧舱壳体（506）之间连通有单向阀B（203）；所述空气加热器（206）与氧舱壳体（506）之间连通有单向阀C（207）。
4.根据权利要求1所述的一种具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱，其特征在于：所述氧舱壳体（506）内部设有氧气浓度检测仪（305）、温度检测仪（306）、湿度检测仪（307）和舱内泄压阀（501）。
5.根据权利要求1所述的一种具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱，其特征在于：所述氧舱壳体（506）外部设有舱外泄压阀（502）、常开电磁阀（503）、快速排气阀（504）和安全阀（505）。
6.根据权利要求2所述的一种具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱，其特征在于：所述氧气制取装置（101）包括依次连通的空气过滤消音器A（601）、空气压缩机A（602）、换热器A（603）、水分离器B（604）和制氧电磁阀（605），所述制氧电磁阀（605）为四通阀，其余三个端口分别与制氧分子筛A（606）、制氧分子筛B（607）和外界连通；所述制氧分子筛A（606）和制氧分子筛B（607）分别与三通阀D（609）的两个端口连通，所述三通阀D（609）剩余的端口依次连通有氧气缓冲罐（611）、氧气浓度传感器（612）和氧流量传感器（613）。
7.根据权利要求6所述的一种具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱，其特征在于：所述制氧分子筛A（606）和制氧分子筛B（607）与三通阀D（609）之间分别连通有限流孔A（608）和限流孔B（610）。
8.根据权利要求1所述的一种具有温湿度独立调节功能的微高压氧舱，其特征在于：所述增压空气制取装置（201）包括依次连通的空气过滤消音器B（701）、空气压缩机B（702）、换热器B（703）和水分离器C（704）。
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