制氧机的工作原理

氧气，作为生存必需的自然属性，存在于我们的生活中。现在在生活中各个领域的应用越来越广泛，包括医疗，工业等。所以，制氧机就问世了。工业制氧机的原理是利用空气分离技术，首先将空气以高密度压缩再利用空气中各成分的冷凝点的不同使之在一定的温度下进行气液脱离，再进一步精馏而得；家用制氧机工作原理：利用分子筛物理吸附和解吸技术。制氧机内装填分子筛，在加压时可将空气中氮气吸附，剩余的未被吸收的氧气被收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气。

大型空气分离设备一般设计的较高为的是能让氧\氮等气体能在爬升与下降的过程中充分置换热量，得以精馏，精馏的原理是氮气和氧气相对挥发度不一样，一级一级进行置换，从而达到提纯的目的。

工业制氧方面，对于中小规模的制氧需求，也有使用变压吸附制氧的，包括PSA制氧及VPSA制氧工艺，工作原则是利用高效的氮氧分离吸附剂吸附氮气，吸附一定时间进行解吸再生，周期性操作，两塔或者更多吸附塔并联，达到连续产氧的目的。

家用制氧机中，分子筛在减压时将所吸附的氮气排放回环境空气中，在下一次加压时又可以吸附氮气并制取氧气，整个过程为周期性地动态循环过程，分子筛并不消耗。

我们常说的“制氧机”的意思是氧气收集器。按原理市面上常见两种氧气收集器：一种是用分子筛产氧，一种是使用“附氧膜”又称“富氧膜”产氧。

首先应用 “富氧膜”的日本松下电器产业公司开发了一项高流量富氧膜的批量生产技术，研制了4种类型不同流量的膜装置，从1986年1月起开始销售该装置。其首先并非应用于制氧机而是富氧空调，上世纪90年代末中国的某公司也希望生产富氧空调引进了富氧膜技术，但由于空气中氧扩散的速度根本不是我们可以想象的快，富氧空调一直只是一种噱头，未见实效。日本人好美容，后来松下针对美容市场开发一台浓度30%流量3升的富氧膜制氧机，投放市场而且受到日本女生欢迎，销量很好。随着小型分子筛技术进步，富氧膜制氧机轻便的优势渐渐消失，虽然松下公司在2008年开始逐步停止了富氧膜制氧机的生产，但松下公司从来未有把富氧膜制氧机用于医疗或保健领域。

第一台“分子筛”PSA制氧机，最早是德国德林公司制造的，距今快100年了。上世纪70年代美国的小型分子筛制氧机开始进入家庭氧疗领域，70年代机器比现在大部分国产的机器 制氧机还笨重5升机器差不多要50公斤。和中国不一样，国外（包括美国和印度）做家庭氧疗都用5升机器，原因很简单5升每分钟，5升纯氧吸入到肺部时被扩散混和剩下约41%，（我们知道潜水用氧是50%）这是可以长期适合肺泡交换氧的纯度，肺泡浸润在50%及0.06Mpa以下的氧环境是不会发生氧中毒的，50%的肺氧环境是最为有效的体内氧交换环境而又不会发生氧中毒。（一般低流量或低浓度的氧吸入到肺部已经被被扩散混和到和空气相差无几，这和吸空气是分别不大的）。吸氧压力长期过大会损害肺泡，国外严格控制吸氧压力不能超过0.06Mpa。

2003年开始大部分医疗用制氧机采用了PSA（变压吸附）空气分离制氧技术，它是基于吸引剂（沸石分子筛）对空气中氧、氮吸附能力的差异来实现氧、氮的分离。当空气进入装有吸附剂的床层时，氮气吸附能力较强被吸附，而氧气不被吸附，这样可以在吸附床出口端获得高浓度的氧气。由于吸附剂具有其吸附量随压力变化的特性，改变其压力，可使吸附交替进行吸附与解吸操作。