一种基于固体氧源制氧器的化学氧呼吸器

本发明属于化学制氧，涉及一种基于固体氧源制氧器的化学氧呼吸器。

背景技术：

1、呼吸器广泛应用于消防、化工、船舶、石油、冶炼、仓库、矿山等部门，供经过专门训练的人员在浓烟、毒气、蒸汽或缺氧等各种环境下安全有效地进行抢险、事故处理、救护或作业时佩戴使用。重量轻、体积小、安全性高、工作时间长是呼吸器研制的主要技术要求。

2、目前，呼吸器主要分为空气呼吸器、压缩氧呼吸器和化学氧呼吸器三类。本申请主要针对化学氧呼吸器进行展开，现有技术多采用超氧化钾（ko2）作为生氧剂，以美国梅思安公司研发的air elite 4h化学氧呼吸器（超氧化钾型）为代表，生氧剂全部采用超氧化钾（ko2），重量约12-15 kg，尺寸约600 mm×360 mm×190 mm（约41 l），在呼吸量为30 l/min的情况下使用时长可达4小时。进一步的，专利cn110368610a中提出一种正压式化学氧作业呼吸器，其工作原理与美国梅思安air elite 4h基本相同，但人体呼吸的第一口气通过氯酸钠氧烛分解制氧提供，后续2-4小时内的呼吸用氧完全由超氧化钾（ko2）提供，氯酸钠氧烛仅作为“启动装置”使用。

3、现有技术的化学氧呼吸器存在以下缺陷：生氧剂ko2与人体呼出水汽反应放出大量热量，吸气温度高；ko2自身吸湿性极强，长时间工作易形成糊状物，可能阻断氧气持续产生；ko2颗粒过滤故障可能导致人体吸入超强碱性粉尘，造成呼吸道灼伤甚至死亡。且该类呼吸器重量仍达12-15 kg、体积约41 l，难以满足轻重量、小体积的现实需求。基于此，亟需提出一种非超氧化钾型的化学氧呼吸器，以解决上述问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明目的是提供一种基于固体氧源制氧器的化学氧呼吸器，用于解决现有超氧化钾型化学氧呼吸器采用的生氧剂ko2安全性低、重量重、体积大的技术问题。

2、本发明是采用如下技术方案实现的：一种基于固体氧源制氧器的化学氧呼吸器，包括：

3、固体氧源模组，所述固体氧源模组包括多个制氧器阵列固定构成的氧源，每个制氧器分别配置有独立的启动器；所述制氧器连通氧气输送管路，将氧气运送入呼吸气囊内；所述固体氧源模组被配置为根据呼吸气囊中的氧气浓度，决策启动器启动的制氧器数量；实现了制氧器的多次启停和分级按需供氧；使供氧量能够根据使用者的实际呼吸需求进行精准调节，避免氧气供量不足或过量浪费，有效延长了工作时间；

4、二氧化碳吸收器，所述二氧化碳吸收器的进气口连通进气管，将人体呼出气体运输进吸收器的吸收内芯中，吸收内芯将co2固定，其余气体经出气口运送至呼吸气囊内；

5、空气冷却器，所述空气冷却器进气口连通呼吸气囊，使其内气体在通过过程中冷却，冷却后的气体经出气口运输至出气管供人体吸入；

6、智能控制系统，包括设置于化学氧呼吸器气路中对应监测点位的多个传感器，传感器采集监测数据后传输入中央处理器，中央处理器进行控制逻辑运算后输出控制指令，对应装置接收控制指令后启动工作；

7、人机交互终端，其与智能控制系统通信连接。

8、进一步的，所述氧气输送管路上还设置有净化罐，用于去除制氧器产氧时产生的杂质气体。

9、进一步的，所述空气冷却器包括双层空腔壳体，双层空腔壳体的空腔形成空气层，能够阻缓外部热量传入，起到隔热的作用；所述双层空腔壳体内填充有相变冷却内芯。

10、进一步的，所述双层空腔壳体与相变冷却内芯间还设置有用于反辐射的金属箔层，进一步减少热辐射对冷却效果的影响。

11、进一步的，所述相变冷却内芯包括蜂窝状载体及填充于载体蜂窝孔道间的相变材料；蜂窝状载体结构大幅增加换热面积，配合相变材料的固-液相变吸热，实现了高效、均匀的气体冷却，有效解决固体氧源高放热的问题，确保吸气温度在安全范围内（≤40℃）。

12、进一步的，所述蜂窝状载体为低导热高分子材料；相变材料采用石蜡基相变材料或无机盐相变材料，通过固-液相变吸收大量潜热，将气体温度冷却至25-35℃之间。

13、进一步的，所述吸收内芯的上下两端各设置有透气隔板，所述透气隔板用于固定吸收内芯；既能够固定吸收材料，又保证气体顺畅通过。

14、进一步的，所述吸收内芯为钙石灰、钠石灰、多孔材料和液态有机胺中的一种或多种。

15、进一步的，传感器的监测点位包括：呼吸气囊与空气冷却器间气流的氧气流量、氧气浓度、二氧化碳浓度；人体从出气管中吸入的吸入气体温度；氧气输送管路中气流的冷却器进气温度。

16、进一步的，所述制氧器内设置氯酸钠氧烛进行制氧，其反应副产物为nacl，成分安全。

17、与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：

18、本申请实现了呼吸器的轻量化设计，重量8-9 kg、体积小于20 l、工作时间2-3小时，相比现有呼吸器重量减轻约40%以上、体积缩小约50%以上，满足了现有应用需求。

19、1、固体氧源模组通过将制氧器设计为阵列形式，配合智能控制系统和氧气浓度传感器，实现了氧烛的多次启停和分级按需供氧；使供氧量能够根据使用者的实际呼吸需求进行精准调节，避免氧气供量不足或过量浪费，有效延长了工作时间。

20、2、首次将氯酸钠氧烛作为呼吸器整个工作过程中唯一的供氧源，实现全程氯酸钠氧烛供氧；打破了长期以来本领域普遍认为的氯酸钠氧烛一旦启动即无法停止，仅适合作为呼吸器的“启动装置”这一技术偏见；彻底摒弃了超氧化钾供氧形式，从根本上解决了因超氧化钾的强吸湿性和强碱性带来的固有缺陷。

21、3、针对氯酸钠氧烛催化热分解反应放热量大的特点，设计了蜂窝状结构的空气冷却器，空气流经蜂窝孔道时，与装置中装填的相变材料进行充分热交换，实现高效冷却；蜂窝结构大幅增加换热面积，配合相变材料的固-液相变吸热，实现了高效、均匀的气体冷却，有效解决氯酸钠高放热的问题，确保吸气温度在安全范围内。

1.一种基于固体氧源制氧器的化学氧呼吸器，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的基于固体氧源制氧器的化学氧呼吸器，其特征在于：所述氧气输送管路（33）上还设置有净化罐（7），用于去除制氧器（31）产氧时产生的杂质气体。

3.根据权利要求1所述的基于固体氧源制氧器的化学氧呼吸器，其特征在于：所述空气冷却器（5）包括双层空腔壳体（51），所述双层空腔壳体（51）内填充有相变冷却内芯（52）。

4.根据权利要求3所述的基于固体氧源制氧器的化学氧呼吸器，其特征在于：所述双层空腔壳体（51）与相变冷却内芯（52）间还设置有用于反辐射的金属箔层（53）。

5.根据权利要求4所述的基于固体氧源制氧器的化学氧呼吸器，其特征在于：所述相变冷却内芯（54）包括蜂窝状载体及填充于载体蜂窝孔道间的相变材料。

6.根据权利要求5所述的基于固体氧源制氧器的化学氧呼吸器，其特征在于：所述蜂窝状载体为低导热高分子材料；相变材料采用石蜡基相变材料或无机盐相变材料。

7.根据权利要求1所述的基于固体氧源制氧器的化学氧呼吸器，其特征在于：所述吸收内芯（61）的上下两端各设置有透气隔板（62），所述透气隔板（62）用于固定吸收内芯（61）。

8.根据权利要求7所述的基于固体氧源制氧器的化学氧呼吸器，其特征在于：所述吸收内芯（61）为钙石灰、钠石灰、多孔材料和液态有机胺中的一种或多种。

9.根据权利要求1-8任一所述的基于固体氧源制氧器的化学氧呼吸器，其特征在于：传感器的监测点位包括：呼吸气囊（4）与空气冷却器（5）间气流的氧气流量、氧气浓度、二氧化碳浓度；人体从出气管（1）中吸入的吸入气体温度；氧气输送管路（33）中气流的冷却器进气温度。

10.根据权利要求9所述的基于固体氧源制氧器的化学氧呼吸器，其特征在于：所述制氧器（31）内设置氯酸钠氧烛进行制氧。