氧氣分離系統(tǒng)及生成富氧氣體的流的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氧氣分離的領(lǐng)域。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及氧氣分離系統(tǒng)，并且涉及從含氧氣體分離氧氣以便生成富氧氣體的流的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧氣生成或者氧氣分離分別在不同應(yīng)用領(lǐng)域中起重要作用，所述不同應(yīng)用領(lǐng)域例如覆蓋高純度氧氣的生成以及碳?xì)浠衔镌诜磻?yīng)器中的部分氧化反應(yīng)。高純度氧氣的產(chǎn)生對(duì)于用于諸如家庭醫(yī)療保健應(yīng)用的醫(yī)學(xué)應(yīng)用的小的低噪聲氧氣生成器而言也尤其有意義。
[0003]氧氣治療例如是將氧氣的施予作為治療模態(tài)。氧氣治療通過(guò)增加氧氣對(duì)肺部的供應(yīng)并且從而增加針對(duì)身體組織的氧氣的可用性，來(lái)使患者受益。例如，氧氣治療的主要家庭護(hù)理應(yīng)用是針對(duì)具有嚴(yán)重慢性阻塞性肺部疾病(COPD)的患者，嚴(yán)重慢性阻塞性肺部疾病是在美國(guó)影響超過(guò)1300萬(wàn)患者的疾病。
[0004]針對(duì)氧氣的按需生成，商業(yè)解決方案，所謂的氧氣濃縮器是已知的。PhilipsRespironics例如正在提供針對(duì)在家(EverFlo)以及在移動(dòng)中(EverGo和SimplyGo)需要氧氣治療的患者的氧氣濃縮器產(chǎn)品的族。這樣的系統(tǒng)可以是基于變壓吸附過(guò)程的。
[0005]文獻(xiàn)US 7604004 B2描述了用于利用真空變壓吸附過(guò)程從環(huán)境空氣分離氧氣的氧氣分離器。這樣的氧氣分離器包括縛帶、包含電源組的電源模塊、儲(chǔ)液器模塊、包含用戶接口的控制模塊以及分離筒模塊。
[0006]然而，仍然需要與分別通過(guò)使用變壓吸附過(guò)程或真空變壓吸附過(guò)程的對(duì)氧氣的按需生成尤其有關(guān)的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供氧氣分離系統(tǒng)，所述氧氣分離系統(tǒng)提供改進(jìn)的維護(hù)表現(xiàn)、改進(jìn)的可變性和改進(jìn)的能量消耗中的至少一個(gè)。
[0008]該目的由根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧氣分離系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該目的還通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求12所述的生成富氧氣體的流的方法實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選實(shí)施例可以根據(jù)從屬權(quán)利要求來(lái)導(dǎo)出。
[0009]一種氧氣分離系統(tǒng)包括:支撐體，其用于容納多個(gè)自主氧氣分離單元；以及多個(gè)自主氧氣分離單元，其能夠附接到所述支撐體，每個(gè)氧氣分離單元包括具有氧氣分離吸附體的至少一個(gè)氧氣分離設(shè)備，所述氧氣分離吸附體適于通過(guò)吸附含氧氣體的除氧氣之外的至少一個(gè)成分來(lái)從所述含氧氣體分離氧氣，并且所述每個(gè)氧氣分離單元包括氣體運(yùn)送設(shè)備，所述氣體運(yùn)送設(shè)備用于將含氧氣體的流引導(dǎo)通過(guò)所述氧氣分離設(shè)備。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的自主氧氣分離單元應(yīng)當(dāng)尤其意指特別是自包含的單元，并且因此包括氧氣分離布置的主要部件。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，每個(gè)氧氣分離單元包括至少一個(gè)氧氣分離設(shè)備以及氣體運(yùn)送設(shè)備，例如壓縮機(jī)，所述氣體運(yùn)送設(shè)備適于與各自的氧氣分離設(shè)備一起工作。
[0011]術(shù)語(yǔ)氧氣分離設(shè)備可以尤其指的是氧氣分離器的活動(dòng)部分。其例如可以包括氧氣分離吸附體，所述氧氣分離吸附體可以與含氧氣體相互作用，或者與后者的限定的組分相互作用，并且因此可以借助于與含氧氣體的除氧氣之外的至少一種組分相互作用，來(lái)從所述含氧氣體分離氧氣。從而，如這樣的氧氣分離設(shè)備或其氧氣分離吸附體分別能夠尤其通過(guò)諸如吸附過(guò)程的吸附作用過(guò)程，來(lái)從含氧氣體分離氧氣。其例示地可以被形成為被布置在殼體中或包括殼體的緊湊設(shè)備。
[0012]術(shù)語(yǔ)固著位置應(yīng)當(dāng)尤其指的是在其處氧氣分離單元能夠固定于所述支撐體的位置。
[0013]術(shù)語(yǔ)固著模塊尤其可以指的是能夠?qū)⒀鯕夥蛛x單元固定于所述支撐體的任何模塊。非限制性范例包括袋狀物、旋鈕等。
[0014]此外，如本文使用的術(shù)語(yǔ)含氧氣體可以指的是至少部分包括氣態(tài)氧的任何氣體，或者包含氧氣的任何氣體。術(shù)語(yǔ)富氧氣體從而應(yīng)當(dāng)尤其指的是相比于含氧氣體關(guān)于氧氣具有更高的濃度的氣體，并且其在極端情況下可以是純氧。作為非限制性范例，富氧氣體可以具有在90% (+/-3% )的范圍內(nèi)的氧氣含量。
[0015]如本文使用的術(shù)語(yǔ)氧氣分離設(shè)備的初級(jí)側(cè)可以指的是向著其中含氧氣體被引導(dǎo)到氧氣分離設(shè)備的方向的氧氣分離設(shè)備的側(cè)或部分，然而如本文使用的術(shù)語(yǔ)氧氣分離設(shè)備的次級(jí)側(cè)可以指的是向著相對(duì)側(cè)的氧氣分離設(shè)備的側(cè)或部分，即指的是其中存在生成的純氧或富氧氣體的側(cè)。
[0016]如上面描述的氧氣分離系統(tǒng)在其使用中可以提供以下中的至少一個(gè):改進(jìn)的維護(hù)、較少能量消耗以及更高的可變性。
[0017]詳細(xì)來(lái)說(shuō)，所述氧氣分離系統(tǒng)包括多個(gè)自主氧氣分離單元，每個(gè)氧氣分離單元包括具有氧氣分離吸附體的至少一個(gè)氧氣分離設(shè)備，所述氧氣分離吸附體適于通過(guò)吸附含氧氣體的除氧氣之外的至少一個(gè)成分，來(lái)從所述含氧氣體分離氧氣，并且所述每個(gè)氧氣分離單元包括氣體運(yùn)送設(shè)備，所述氣體運(yùn)送設(shè)備用于將含氧氣體的流引導(dǎo)通過(guò)所述氧氣分離設(shè)備。
[0018]此外提供支撐體，所述支撐體被設(shè)計(jì)為容納多個(gè)自主氧氣分離單元。為了容納所述氧氣分離單元，所述支撐體優(yōu)選地包括具有固著模塊的多個(gè)固著位置，每個(gè)固著模塊用于接收氧氣分離單元。
[0019]對(duì)多個(gè)這樣的自主氧氣分離單元的提供允許在幾何結(jié)構(gòu)中以及在尺寸方面非常靈活地設(shè)計(jì)每個(gè)單元。這允許關(guān)于幾何結(jié)構(gòu)和尺寸針對(duì)期望的用途高度調(diào)整氧氣分離系統(tǒng)。例如，殼體可以不被形成為圓柱形，而是可以具有任何適合的形式。作為另外的范例，大多數(shù)部分可以由柔性材料形成，從而更加允許針對(duì)期望的應(yīng)用調(diào)整單元的形式。這還可以由氧氣分離系統(tǒng)可以以高度散布的方式被安裝的事實(shí)來(lái)改進(jìn)，這是由于所使用的若干部分不被封閉在一個(gè)單個(gè)殼體中，而是可以被提供為若干結(jié)構(gòu)部件的事實(shí)。
[0020]此外，由于多個(gè)氧氣分離單元通過(guò)固著模塊被固定到支撐體的事實(shí)，因而通過(guò)提供模塊化布置能夠針對(duì)期望的用途容易地調(diào)整所使用的單元的數(shù)量。因此，可以基于所需要的生成的富氧氣體的量分別選擇各自的單元的數(shù)目或量以及尺寸。這例如在患者疾病變得更加嚴(yán)重并且因此必須按時(shí)間提供更多富氧氣體的情況下能夠是有利的。然后可以能夠首先提供一種基礎(chǔ)系統(tǒng)，其在需要的情況下可以被裝備有另外的氧氣分離單元。這允許高可變性。此外，氧氣分離系統(tǒng)可以被提供有充分降低的尺寸以及重量，從而增加針對(duì)它的用戶的舒適性。
[0021]此外，由于每個(gè)氧氣分離單元包括其自身的氣體運(yùn)送設(shè)備(例如，壓縮機(jī))的事實(shí)，僅使用各自的氧氣分離設(shè)備所期望的這些氣體運(yùn)送設(shè)備必須工作。結(jié)果，系統(tǒng)的所需要的能量消耗總是與真實(shí)生成的富氧氣體的量有關(guān)，或者換言之，富氧氣體的以升/分鐘表示的每真實(shí)需求的流率的所需要的電能是恒定的。因此，能量消耗可以被降低。
[0022]此外，由于每個(gè)氧氣分離單元(其可以很大程度地被縮小規(guī)模)包括其自身的氣體運(yùn)送設(shè)備的事實(shí)，對(duì)氣體運(yùn)送設(shè)備的需要例如可以被顯著降低，從而實(shí)現(xiàn)氣體運(yùn)送設(shè)備的降低的發(fā)出的噪聲，因此改進(jìn)使用這樣的氧氣分離系統(tǒng)的舒適性。
[0023]此外，由于多個(gè)自主氧氣分離單元被提供的事實(shí)，實(shí)現(xiàn)了顯著安全的益處。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，即使一個(gè)單元例如由于氣體運(yùn)送設(shè)備的或氧氣分離設(shè)備的故障而出故障，也有還可以生成富氧氣體的另外的單元，使得多個(gè)氧氣分離單元中的一個(gè)的故障可以由另外的單元所補(bǔ)償或者至少部分補(bǔ)償。因此，整個(gè)系統(tǒng)出故障的風(fēng)險(xiǎn)被顯著降低，使得例如由于上面描述的防止整體故障的防護(hù)措施，可以安全地向患者提供富氧氣體。
[0024]在提供安全方面之后，額外地改進(jìn)了維護(hù)表現(xiàn)。這是由于在出故障的單元的情況下整體系統(tǒng)還可以工作的事實(shí)，因?yàn)榱硗獾膯卧匀豢梢陨勺銐虻母谎鯕怏w。此外，其可以被促進(jìn)，以由另外的單元替換出故障的單元，使得可以以更短的時(shí)間周期并且用降低的花費(fèi)來(lái)執(zhí)行修理步驟。
[0025]除這之外，由于多個(gè)縮小規(guī)模的氧氣分離設(shè)備被提供的事實(shí)，在氧氣分離步驟期間生成的熱量可以被降低。這對(duì)于用戶而言可以是更加舒適的，并且此外關(guān)于系統(tǒng)的冷卻步驟的需要可以被降低。因此，可以已經(jīng)通過(guò)將每個(gè)氧氣分離設(shè)備或每個(gè)氣體運(yùn)送設(shè)備分別帶到與足夠大的表面接觸，來(lái)通過(guò)熱傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)冷卻步驟。然后可以通過(guò)周圍空氣的特殊非受迫對(duì)流來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)該表面的冷卻。此外，可以通過(guò)沿表面饋送排出流和/或饋送流實(shí)現(xiàn)冷卻，因此增加對(duì)流并且因此改進(jìn)冷卻性質(zhì)。
[0026]此外，可以減小整體系統(tǒng)的材料的需要。作為范例，在產(chǎn)物管中的并且因此在被布置在氧氣分離設(shè)備的下游的管中的壓力能夠被保持在近似對(duì)應(yīng)于大氣壓的壓力處。這可以尤其是當(dāng)產(chǎn)物罐或產(chǎn)物線可以分別被裝備有另外的小的氣體運(yùn)送設(shè)備或壓縮機(jī)以便將富氧氣體運(yùn)送到用戶時(shí)的情況。結(jié)果，形成所述氧氣分離系統(tǒng)還是非常節(jié)省花費(fèi)的。
[0027]此外，對(duì)多個(gè)縮小規(guī)模的氧氣分離設(shè)備的提供允許氧氣分離系統(tǒng)更加快速地到達(dá)其工作平衡，從而允許也更加快速地得到明確的氧氣分離狀況，并且因此在較小的時(shí)間數(shù)量中生成具有更高純