專利名稱：可佩帶的小型氧濃縮器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體濃縮器領(lǐng)域，特別涉及一種便攜式的小型氣體濃縮器以及使氣體濃縮器小型化的方法。
因此，當(dāng)閥4循環(huán)地從

圖17A的位置到圖17B的位置間循環(huán)時(shí)，在排氣口2處抽樣的空氣的濕度就逐漸減少。同樣地，也可以通過(guò)將在選擇性的分子篩上的氣體組分吸附而分離氣體。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)室觀察，在氧分離器或濃縮器上采用Skarstrom循環(huán)，氮可以被分子篩床吸附以遞增地生成富氧空氣，并在圖1所示的濃縮器10上設(shè)置一預(yù)報(bào)器，則發(fā)現(xiàn)，在所述排氣口11進(jìn)行檢測(cè)，小型化的(此時(shí)為公制3/4英寸常溫常壓管×6英寸長(zhǎng))分子篩床12和14僅僅能夠達(dá)到最大值30％的濃縮氧或富集氧。認(rèn)為這是因?yàn)椋谒械粡乃龇肿雍Y床和排氣管線排出之前，試驗(yàn)設(shè)備的控制閥正在轉(zhuǎn)換。然而，根據(jù)在這些地方的測(cè)量顯示，其氧濃度比正常值要高。因而，這不是問(wèn)題。
還發(fā)現(xiàn)，在所述分子篩床被完全壓縮之前，存在大量空氣流從分子篩床流出。好象是，在所述分子篩床被最后壓縮之前它已被氮滲透。圖2示意性地示出這樣一種分子篩床16。壓縮空氣沿方向A通過(guò)進(jìn)氣道16a進(jìn)入分子篩床16。空氣的體積B被包含在床腔內(nèi)。當(dāng)分子篩床壓縮時(shí)，空氣的一部分體積C通過(guò)一排出針閥18溢出。認(rèn)為，該溢出的空氣體積C可以比所述床16內(nèi)的空氣體積B大許多。這樣問(wèn)題就變?yōu)?，在小型化期間當(dāng)分子篩床的容積被減小而其它一切都保持相同時(shí)會(huì)發(fā)生什么？在將舊的床體積B與小型化床的體積進(jìn)行比較，以計(jì)算出在一壓力差下通過(guò)一小孔比如針閥18的流體的流量時(shí)，采用Poiseauille法。 其中Q為流體流量，立方米每秒。“r”為小孔半徑?！癙床內(nèi)-P床外”等于分子篩床內(nèi)部與分子篩床外部之間的壓力差?！唉恰睘榱黧w的粘度，“L”為小孔的深度。
流量Q(立方米每秒)乘以流量發(fā)生的時(shí)間等于流體的體積(立方米)。
2) V＝Qt公式1中的變量Q此時(shí)為恒量。
3) V＝Kt其中K為某恒定值。
利用上述信息，將原氧濃縮器的床空間的流量和體積與新床空間的比較表示為 由于壓縮分子篩床的時(shí)間可以用一可編程序邏輯控制(PLC)定時(shí)器精確定時(shí)，因而可以表示為下式 或者 通過(guò)采用現(xiàn)有技術(shù)的床和一小型化床(這里為3/4英寸常溫常壓×6英寸長(zhǎng))的代表值進(jìn)行插入值而計(jì)算出比值。比如7).....R=(1)(0.001885741)(7)(0.0000434375)=6.2]]>因此，可以得出結(jié)論，公稱3/4英寸常溫常壓管×6英寸長(zhǎng)(此例用于公式7)的分子篩床的分子篩材料在其壓縮周期具有為現(xiàn)有技術(shù)的氧濃縮器的分子篩材料在其壓縮周期約6.2倍的空氣。
作為上述分析的推論可以發(fā)現(xiàn)，其可以以不同方式使分子篩床壓縮和排氣，因而比現(xiàn)有技術(shù)的壓力回轉(zhuǎn)吸附(PSA)技術(shù)更加優(yōu)越。
在本發(fā)明的方法中，直到床基本上被完全壓縮后才排氣，下面稱為一種空氣包系統(tǒng)或方法。
一氣流分離器被安裝到第二氣體導(dǎo)管用于將氣體包的一部分轉(zhuǎn)移到一氣體管線中，以便將目標(biāo)組分氣體比如氧氣、富集空氣提供給最終用途，包括供應(yīng)給沿氣體管線下游的最終用戶使用。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二容器均包含分子篩床，用于吸附廢棄的組分氣體，在此情況下，第二容器也與壓縮機(jī)流體連通；比如，通過(guò)一第三導(dǎo)管。而且，此時(shí)，在空氣包轉(zhuǎn)換階段之后和在阻止氣體從第一容器流入第二容器步驟之后，氣流控制器在一第二氣體壓縮階段允許壓縮空氣從壓縮機(jī)流入第二容器，因而第二容器被壓縮到一閾值壓力水平。在阻止氣流從第一容器通過(guò)第一容器的排氣閥排出步驟之后和在第一氣體壓縮階段阻止第一和第二容器之間的氣體流動(dòng)之后，該氣流控制器允許氣體從第二容器通過(guò)第二容器的一排氣閥排入到大氣中，并阻止氣體從壓縮機(jī)流入第二容器。
氣流控制器可以是與壓縮機(jī)配合作用的一個(gè)處理器，以便當(dāng)氣體被禁止從壓縮機(jī)流入第一和第二容器時(shí)，關(guān)閉壓縮機(jī)。該處理器和壓縮機(jī)可以由電池供電。所述第一和第二容器、導(dǎo)管、閥、處理器、壓縮機(jī)和電池可以被裝配在一箱體內(nèi)。
所述第一和第二容器可以是細(xì)長(zhǎng)的中空導(dǎo)管。當(dāng)廢棄組分氣體為氮時(shí)，所述分子篩床可以包括沸石(Zeolite)作為分子篩材料。第一和第二容器通常是平行的并以平行排列的方式安裝在箱體內(nèi)。它們可以相對(duì)于容器的長(zhǎng)度方向彼此橫向間隔布置，以便在它們之間形成一通道。處理器和壓縮機(jī)可以被安裝在該通道內(nèi)。一閥與歧管箱體也可以被安裝在該通道內(nèi)，所述閥被安裝在該閥與歧管箱體內(nèi)。該閥與歧管箱體包括用于通過(guò)氣體導(dǎo)管將所述閥互連到所述第一和第二容器和壓縮機(jī)上的互連歧管。
可以設(shè)置一氣體存儲(chǔ)器，比如可以形成為所述閥與歧管箱體的一部分，并與氣流分離器流體連通。該存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)富氧空氣以便提供最終用途。其中一個(gè)閥為一需求閥(demand valve)，其設(shè)置在氣體管線與存儲(chǔ)器之間，用于根據(jù)一觸發(fā)事件將存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)物釋放到氣體管線中，該觸發(fā)事件用以觸發(fā)該需求閥的驅(qū)動(dòng)動(dòng)作。在一實(shí)施例中，一壓力傳感器配裝在氣體管線上，所述觸發(fā)事件就是指由該壓力傳感器所感觸到的氣體管線上壓力的下降。該壓力傳感器根據(jù)檢測(cè)到的壓降提供一觸發(fā)信號(hào)以觸發(fā)所述需求閥的驅(qū)動(dòng)，比如，低于一預(yù)設(shè)的低閾值壓力，此時(shí)該壓力傳感器提供該觸發(fā)信號(hào)。
在一實(shí)施例中，所述壓縮機(jī)根據(jù)來(lái)自所述處理器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)間歇地運(yùn)行，以便僅在需要時(shí)運(yùn)行，包括在壓縮階段。
在其最終用途是向一最終用戶比如一個(gè)病人供應(yīng)比如氧氣的所述實(shí)施例中，所述第一和第二容器可以沿其長(zhǎng)度方向是細(xì)長(zhǎng)形的和弧形的，以便當(dāng)氣體濃縮器被穿戴在最終用戶身上時(shí)與該用戶的體形相適合。在任何情形下，當(dāng)最終用途是向一最終用戶提供氧氣時(shí)，其意圖就是該氣體濃縮器可以適用于被該最終用戶穿戴。
因此，本發(fā)明的方法包括以下順續(xù)的步驟，并重復(fù)循環(huán)(a)阻止第一與第二容器之間的氣體流動(dòng)，并在一第一氣體壓縮階段允許壓縮空氣從壓縮機(jī)流入第一容器，從而第一容器被壓縮至一閾值壓力水平以形成一氣體包，該氣體包具有一遞增富集的目標(biāo)組分氣體濃度；(b)阻止氣體從壓縮機(jī)流入第一容器，并在一氣體包轉(zhuǎn)換階段允許氣體從第一容器流入第二容器，其中在該轉(zhuǎn)換階段氣體包被轉(zhuǎn)換到第二容器；(c)阻止氣體從第一容器流入第二容器，并允許氣體從第一容器通過(guò)第一容器的一排氣閥排入到大氣中；(d)允許在一空氣包逆流階段氣體在第一和第二容器之間從第二容器流入第一容器，其中在該逆流階段氣體包從第二容器流入到第一容器；以及(e)阻止氣體從第一容器通過(guò)第一容器的排氣閥排出。
所述氣體濃縮器還包括一分子篩床，用于吸附在第二容器內(nèi)的廢棄組分氣體，而該第二容器通過(guò)一第三導(dǎo)管與該壓縮機(jī)流體連通，本發(fā)明的方法還包括以下步驟(a)在空氣包轉(zhuǎn)換階段之后和在阻止氣體從第一容器流入第二容器步驟之后，氣流控制器在一第二氣體壓縮階段允許壓縮空氣從壓縮機(jī)流入第二容器，藉此第二容器被壓縮到一閾值壓力水平；以及(b)在阻止氣流從第一容器通過(guò)第一容器的排氣閥排出的步驟之后和在所述第一氣體壓縮階段阻止氣體在第一和第二容器之間流動(dòng)的步驟之后，該氣流控制器允許氣體從第二容器通過(guò)第二容器的一排氣閥排入到大氣中，并阻止氣體從壓縮機(jī)流入第二容器。
圖1為本發(fā)明的氧氣濃縮器的一典型實(shí)施例的透視圖。
圖1a為圖1所示分子篩床的一端的部分剖視放大圖。
圖2為一單個(gè)分子篩床的示意圖，其具有一無(wú)控制的排出孔，這可以在現(xiàn)有技術(shù)的壓力回轉(zhuǎn)吸附方法中發(fā)現(xiàn)。
圖3為本發(fā)明的氧氣濃縮器的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
圖4為本發(fā)明的氧氣濃縮器的另一實(shí)施例的方框圖，其顯示了第一分子篩床在初始?jí)嚎s階段的壓縮期間。
圖5為圖4所示氧氣濃縮器在一空氣包轉(zhuǎn)換階段的方框圖。
圖6為圖5所示氧氣濃縮器在一第二分子篩床壓縮期間的方框圖。
圖6a為本發(fā)明氧氣濃縮器的一實(shí)施例的方框圖。
圖7為本發(fā)明氧氣濃縮器的一實(shí)施例的分解透視圖。
圖8為本發(fā)明氧氣濃縮器的再一實(shí)施例的透視圖。
圖8a為沿圖8中8a-8a線的截面圖。
圖9為根據(jù)本發(fā)明氧氣濃縮器一個(gè)實(shí)施例的箱體的端視透視圖。
圖10為一最終用戶穿戴著根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的氧氣濃縮器的透視圖。
圖11為根據(jù)本發(fā)明的氧氣濃縮器的方框圖。
圖12為根據(jù)本發(fā)明的氧氣濃縮器一實(shí)施例的閥與歧管箱體的透視圖。
圖13為圖12所示閥與歧管箱體的側(cè)視圖。
圖14為圖13所示閥與歧管箱體的俯視圖。
圖15為圖12所示閥與歧管箱體沿截面線15-15的截面圖。
圖16為本發(fā)明氧氣濃縮器的分子篩床的再一實(shí)施例的部分剖視透視圖。
圖16a為圖16所示分子篩床的一端的部分剖視放大圖。
參見(jiàn)圖3，它為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的氧氣濃縮器的一種設(shè)置的示意圖，空氣通過(guò)進(jìn)氣過(guò)濾器20被過(guò)濾并被壓縮機(jī)22壓縮。通過(guò)使供氣閥24開(kāi)啟并使氮?dú)馀懦隹?6關(guān)閉，從而將空氣流導(dǎo)入壓縮床12?？刂崎y28被關(guān)閉以便所述壓縮床12壓縮而無(wú)任何空氣排出。閥24、26和28可以是電磁閥。當(dāng)床12被壓縮，比如壓縮到10psi時(shí)，供氣閥24關(guān)閉，以便沒(méi)有更多的空氣進(jìn)入壓縮床12。同時(shí)，控制閥28暫時(shí)開(kāi)啟以允許富氧空氣通過(guò)空氣導(dǎo)管30流入并流過(guò)氣流分離器32，以便通過(guò)一排氣口和氣流導(dǎo)管34分離出一定百分比的氣流，從而向位于導(dǎo)管34端部的最終用戶比如一位需要吸取該富氧空氣流的病人供應(yīng)富氧空氣。導(dǎo)管34沿方向D通過(guò)一針閥36向一最終用途(諸如正需要或正使用富氧空氣的機(jī)器)或者一最終用戶(如圖10所示)供應(yīng)氣流。氣流的剩余部分繼續(xù)通過(guò)導(dǎo)管38及通過(guò)開(kāi)啟的控制閥40流入床14，以被保存在那里。流入床14以凈化帶有氮?dú)獾拇驳母谎蹩諝馔ㄟ^(guò)氮?dú)馀懦隹?2排出。在一實(shí)施例中，壓縮機(jī)不被開(kāi)啟和關(guān)閉以節(jié)省電池壽命，而床12正在生成富氧空氣，減壓閥44可以從壓縮機(jī)22排出空氣，除非該壓縮機(jī)22正在按照下面將要詳細(xì)描述的原理根據(jù)需要進(jìn)行間歇地運(yùn)行。通過(guò)利用PLC時(shí)控電磁閥或者減壓閥可以釋放壓力。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，采用10埃(Angstrom)沸石(Zeolite)比如Oxi-sive 5(13X)TM沸石是有利的，其由OUP在卡爾加里、阿爾伯達(dá)、加拿大銷售，盡管也可以采用其它形式的沸石。
圖4-6示意性地表示濃縮氧氣的步驟。第一步是將周圍空氣引入所述床12(比如一充滿沸石的腔體)內(nèi)，然后使床12壓縮。
圖4第一次示出壓縮床12。這里，加寬和加黑的供氣管50和涂黑的床12表示被壓縮的氣流或者被壓縮的靜態(tài)氣體?？刂崎y28、氮排出床26和用于床14的供氣閥46關(guān)閉，而供氣閥24開(kāi)啟。在這一點(diǎn)上，壓縮機(jī)22將周圍空氣引入床12并使之壓縮。繼續(xù)壓縮，直到由壓力計(jì)52顯示的床的壓力達(dá)到比如10psi。接著，供氣閥24關(guān)閉，被容納在床12內(nèi)的壓縮空氣被粒狀的沸石分子篩材料48(最好參見(jiàn)圖1a)分離成氧氣和氮?dú)?。在分子水平，氮?dú)獗环惺?，并且只要床處于壓力條件下就能保留氮?dú)?。這就將富氧氣體保留在該床的壓縮腔內(nèi)。已經(jīng)觀察到，該步驟幾乎是在瞬間發(fā)生的。床14內(nèi)的壓力保持為環(huán)境氣壓，如壓力計(jì)54所顯示。
接著，如圖5所示，控制閥28開(kāi)啟。當(dāng)通過(guò)控制閥28釋放壓力時(shí)，已經(jīng)被分離在床12的腔內(nèi)的氧氣是離開(kāi)床12的第一種氣體。該富氧空氣從床12通過(guò)導(dǎo)管30和38流入床14。在該轉(zhuǎn)換期間，一些富氧空氣也通過(guò)分離器34沿著氣流方向D并經(jīng)由導(dǎo)管34而釋放給最終用途或者最終用戶，并被可調(diào)針閥36調(diào)節(jié)。分離器32和閥36可以為一T形接頭，其具有一針閥以允許控制被分離的流速。下面將詳細(xì)描述，這也可以通過(guò)用一校準(zhǔn)孔控制分離氣流的流速來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)富氧空氣進(jìn)入床14時(shí)，它置換了床14中的周圍空氣使之從氮排出口42排出。結(jié)果，被容納在床14內(nèi)的氧濃度凈增加。在氮?dú)膺M(jìn)入該系統(tǒng)之前停止逆流，以防止氧濃度降低。比如，床的初始?jí)毫?0psi，當(dāng)壓力降低到約7psi時(shí)停止逆流，因?yàn)樵谶@點(diǎn)上氮?dú)鈱㈤_(kāi)始濾入空氣流。在本發(fā)明的一個(gè)較大工業(yè)實(shí)施例中，可以采用本發(fā)明的包系統(tǒng)以與大型的床一起使用，然后，當(dāng)達(dá)到最佳氧濃度水平(比如峰值)時(shí)，采用氧或氮傳感器來(lái)檢測(cè)，或者當(dāng)?shù)獫舛乳_(kāi)始升高時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，以便控制逆流的持續(xù)時(shí)間。這種傳感器可以被安裝在比如鄰近控制閥，諸如控制閥28和40。
然后，重復(fù)該步驟，但是是以相反順序。如圖6所示，顯示出床14的壓縮情形，已被引入床14的富氧空氣被正處于關(guān)閉狀態(tài)的控制閥40和氮排出口42保持在床14內(nèi)。接著，供氣閥46開(kāi)啟，壓縮機(jī)22開(kāi)始?jí)嚎s該富氧空氣，再次升高到比如10psi，并通過(guò)導(dǎo)管56進(jìn)入床14。而且，此時(shí)，控制閥28和氮排出口26被開(kāi)啟以排出床12內(nèi)剩余的氮?dú)狻９忾y24被關(guān)閉。
在所述分子篩材料48和被容納在床14內(nèi)的氣體被壓縮后，控制閥40，控制閥28和氮排出口26被開(kāi)啟。然后，富氧空氣被從床14返回到床12。當(dāng)該空氣被引入床12時(shí)，它有助于將床12內(nèi)的剩余氮?dú)鈴牡懦隹?6排出。在一最佳時(shí)間后，氮排出口26連同控制閥28一起被關(guān)閉，而供氣閥24被開(kāi)啟，以便從開(kāi)始再重新開(kāi)始循環(huán)。
將富氧空氣從一個(gè)床轉(zhuǎn)換或者分流到另一個(gè)床的步驟就是通常所說(shuō)的逆流。在每一分子篩床的進(jìn)口上游安裝有一存儲(chǔ)器58，用來(lái)增加逆流體積與供應(yīng)給最終用戶的氣體體積之比率。
作為選擇，如圖6a所示，可以通過(guò)利用僅僅一個(gè)分子篩床12′和一個(gè)存儲(chǔ)器14′來(lái)實(shí)現(xiàn)逆流。壓縮機(jī)22通過(guò)閥24′將空氣流壓縮進(jìn)入床12′。富氧空氣通過(guò)閥28′被從床12′轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)器14′而不是進(jìn)入一第二床，然后，利用本發(fā)明的包氣流系統(tǒng)使逆流從存儲(chǔ)器返回進(jìn)入該床。這也可以使空氣包中的氧濃度每經(jīng)過(guò)一循環(huán)都實(shí)現(xiàn)遞增，其中空氣包被來(lái)回地從該床和向該床轉(zhuǎn)移，以便允許通過(guò)孔128′和閥134′而分離或者排出供應(yīng)給一最終用戶富氧空氣。在床12′內(nèi)的氮?dú)馔ㄟ^(guò)閥26′被清除或者排出。或者，根據(jù)本發(fā)明的氧濃縮也可以通過(guò)采用多個(gè)分子篩床而實(shí)現(xiàn)。
所述逆流步驟最好被定時(shí)，以達(dá)到每一循環(huán)氧濃度都遞增。實(shí)現(xiàn)它的一個(gè)方式是，在最終用戶氣流導(dǎo)管34上設(shè)置一氧濃度傳感器，然后，比如用一可調(diào)節(jié)的或者可調(diào)整的分離器32以使被沿方向D轉(zhuǎn)移到最終用戶的氣流的百分比不同，并監(jiān)測(cè)導(dǎo)管34內(nèi)的百分比氧濃度。這已經(jīng)成為申請(qǐng)人的經(jīng)驗(yàn)，即，在此方式中，可以確定流過(guò)導(dǎo)管34的最大百分比氧濃度，而且以前還發(fā)現(xiàn)，分離器32的構(gòu)造已經(jīng)相當(dāng)優(yōu)化了。以前，對(duì)于一種特別的結(jié)構(gòu)，一最佳流速或者閥裝配已經(jīng)被確定，分離器32可以用一種不可調(diào)的流量分離器代替，該流量分離器具有一用在最終用戶氣流管線上的節(jié)流器，該管線被預(yù)置或具有預(yù)定大小以重復(fù)所述最佳最終用戶氣流流速。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使逆流最佳以便以過(guò)剩逆流開(kāi)始，然后減少逆流的量(減少逆流時(shí)間)，比如，以等于使床增壓到10psi所需時(shí)間的75％為逆流時(shí)間開(kāi)始，這是有利的。然而，這不能被認(rèn)為它意味著僅僅可以用一種基于時(shí)間的方法來(lái)進(jìn)行壓縮，因?yàn)槠湟鈭D在于，本發(fā)明的范圍包括采用一種空氣包方法，該方法是用基于壓力的方法而不是用基于時(shí)間的方法。就是說(shuō)，不是使床增壓或者減壓一預(yù)定時(shí)間，可以是，床的壓力被監(jiān)測(cè)，并且當(dāng)預(yù)置壓力閾值被滿足時(shí)就轉(zhuǎn)移空氣包。申請(qǐng)人還發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明的方法，分子篩床的尺寸可以比現(xiàn)有技術(shù)中所發(fā)現(xiàn)的減小，比如減小到為目前現(xiàn)有技術(shù)的使用的尺寸的75％。申請(qǐng)人還發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明的方法和裝置，最終用戶管線內(nèi)的氧含量可以超過(guò)90％，氧含量達(dá)到95％被認(rèn)為是基本上可能的。
在圖7所示的實(shí)施例中，分子篩床12和14被包容在箱體60內(nèi)并平行間隔排列設(shè)置，以便將床橫向布置在箱體的空腔內(nèi)，從而在沿箱體長(zhǎng)度方向伸展的床之間留出一空間。在一實(shí)施例中，可以通過(guò)從箱體60上移除面板62而進(jìn)入床之間的該空間，面板62被可拆除地安裝在箱體60上，比如通過(guò)螺釘緊固件64安裝。
在箱體60內(nèi)的床12和14之間安裝有一壓縮機(jī)66，一閥與歧管箱體68，一分流閥70(起到分離器32的作用)和各種軟管或管道以起到空氣導(dǎo)管的作用，這將在下面描述。閥動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)定時(shí)和壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)定時(shí)被來(lái)自一PLC或其它處理器的信號(hào)控制。在圖7所示的實(shí)施例中，處理器遠(yuǎn)離箱體60并通過(guò)接口插頭74而進(jìn)行通訊。在圖8所示的實(shí)施例中，也基本上類似于圖7，所述遠(yuǎn)離箱體的PLC或處理器被替換為一插件PLC或處理器76，它安裝在電路板78上，而電路板78安裝在壓縮機(jī)66與閥箱體68之間。而且，在圖8所示的實(shí)施例中，面板62被替換為一個(gè)半只蛤殼型的蓋(未示出)，就是說(shuō)，箱體被形成為如圖9所示的蛤殼蓋結(jié)構(gòu)，其用標(biāo)記60′表示。一端部安裝的控制板可以包含有開(kāi)/關(guān)電源開(kāi)關(guān)63、排氣孔34′、多孔的進(jìn)氣板或格柵65，以及12伏直流電接線插頭67。
箱體60′可以沿其一個(gè)側(cè)面設(shè)有一手柄80，用于攜帶本發(fā)明的氧濃縮器，可以理解的是，設(shè)置手握式支撐也不應(yīng)認(rèn)為是限制。在一優(yōu)選實(shí)施例中本發(fā)明也可以被使用者穿戴，比如，放在或者作為一背包或者所謂的坤包81，如圖10所示。導(dǎo)管34從箱體延伸到最終用戶，以便在最終用戶是一個(gè)需要供應(yīng)富氧空氣的病人的地方，導(dǎo)管34可以設(shè)有鼻管35，這與現(xiàn)有技術(shù)相同。
在圖7和圖8所示的實(shí)施例中，床12和14可以是內(nèi)徑為2英寸的管，其長(zhǎng)度約12英寸，以便在這里設(shè)置分子篩材料，在一實(shí)施例中，分子篩材料的長(zhǎng)度至少為9和1/2英寸，以便得到大于90％的氧濃度。所述床的端部被端蓋82密封，該端蓋82被鉆孔或者打孔以便與形成氣壓管路(為清晰起見(jiàn)，圖7中未示出)的空氣導(dǎo)管相配接，并允許將端蓋安裝到床管的端部，比如通過(guò)細(xì)長(zhǎng)螺栓84，如圖7所示。所述沸石分子篩材料48被縱向嵌夾在每一床的圓柱管管壁內(nèi)形成夾層結(jié)構(gòu)，所述床位于一對(duì)多孔膜86之間，而這對(duì)多孔膜86又被夾在一對(duì)多孔支承板88之間。多孔支承板88、多孔膜86和分子篩材料48的夾層結(jié)構(gòu)可以被一彈性偏置元件比如螺旋彈簧90彈性地推到床的一端。所述多孔膜86可以是多孔襯底材料或其它材料以包含通過(guò)多孔支承板88的孔的分子篩床的材料，支承板88的大小適于將全部孔口包括在圓柱形床內(nèi)。多孔支承板88可以是具有鉆透通孔的剛性板。端板82可以借助O形環(huán)92而被密封到形成床腔體的管路的端部。
壓縮機(jī)66可以是一種ThomasTM8009DC壓縮機(jī)，其安裝板被拆除并適于將頂部入口(head port)旋轉(zhuǎn)180度，或者是一種ThomasTM7006系列壓縮機(jī)，如圖8所示；壓縮機(jī)66可以通過(guò)一彈性安裝板94被安裝在箱體60內(nèi)，安裝板94由開(kāi)孔高密度泡沫或SorbothaneTM或其它阻尼材料制成。還有另一彈性安裝板96，它也可以由開(kāi)孔高密度泡沫制成，用來(lái)將閥箱體68安裝在箱體60內(nèi)。在圖7所示的實(shí)施例中，閥與歧管箱體68包括一系列7個(gè)HumphreyTM310系列24伏直流單閥(stand-alone valve)，它們通過(guò)細(xì)長(zhǎng)螺栓98而并列地相鄰排列。如圖8所示，所述閥還可以是HumphreyTMHK5閥。
所述閥與歧管箱體68具有一排閥，它們相鄰安裝以組成一個(gè)閥塊68a，并且，有利的是沿閥塊的背面設(shè)置一存儲(chǔ)器和消聲器歧管68b?？諝鈱?dǎo)管通向該消聲器的腔體內(nèi)，它可以是形成于歧管68b內(nèi)的孔并被填滿消聲材料，比如纖維素纖維，而且一導(dǎo)管從該消聲器導(dǎo)引至壓縮機(jī)，以便向壓縮機(jī)供應(yīng)空氣。然后，導(dǎo)管從壓縮機(jī)導(dǎo)引至閥塊68a，以便將壓縮空氣供應(yīng)給供氣閥。因而如圖8所示，管接頭100及其相應(yīng)的空氣導(dǎo)管將空氣從箱體外部吸入并使之流入消聲器102，消聲器102用虛線表示。消聲器102可以通過(guò)端蓋104而接觸到，端蓋104可以螺紋安裝在消聲器孔的端部?jī)?nèi)?？諝鈴倪M(jìn)氣管接頭100進(jìn)入并沿方向F穿過(guò)消聲器102，以便通過(guò)消聲器的輸出管接頭106及其相應(yīng)的空氣導(dǎo)管而排出，其中所述相應(yīng)空氣導(dǎo)管將空氣送入壓縮機(jī)66，尤其是送入壓縮機(jī)的氣缸蓋66a。通過(guò)由發(fā)動(dòng)機(jī)66b操作被包容在壓縮機(jī)氣缸蓋箱體66a內(nèi)的壓縮機(jī)缸體進(jìn)行空氣壓縮，空氣被壓縮并通過(guò)壓縮機(jī)輸出管接頭108及其相應(yīng)的空氣導(dǎo)管而輸出。
如圖8a所示，其示出了閥塊68a的正面，設(shè)置有7個(gè)空氣導(dǎo)管管接頭。不要局限于它們的布置，它們是位于供氣閥24與床12之間的床12的進(jìn)氣管接頭110，從氮?dú)馀懦隹?6和氮?dú)馀懦隹?2共同排出的共用氮?dú)馀懦隹诠芙宇^112，壓縮機(jī)22上的壓縮空氣進(jìn)氣管接頭114，在床14與供氣閥46之間的床14進(jìn)氣管接頭116，在床12與控制閥28之間的床12排氣管接頭118，在床14與控制閥40之間的床14排氣管接頭120，以及病人氣流管接頭122。這些管接頭被示出在圖11的框圖中，圖11還顯示出，氮?dú)馀懦隹?6和42通過(guò)排氣管124進(jìn)行共用排氣，移去了圖3的減壓閥，因需接通和切斷壓縮機(jī)22，故減壓閥是不必需要的。圖11還顯示出閥與歧管箱體68的一優(yōu)選實(shí)施例的特征，尤其是圖12-16示出了閥與歧管箱體126。
圖11還示出了本發(fā)明氧濃縮器的另一實(shí)施例。不是采用一可調(diào)分流器32或者一可調(diào)針閥36，沿方向D通過(guò)導(dǎo)管34的富氧空氣流的比例可以由一預(yù)調(diào)的最佳孔128來(lái)調(diào)節(jié)，然后通過(guò)一單向閥130流入存儲(chǔ)器132。從存儲(chǔ)器132的排出可以被需求閥134控制。然后氣流可以被分離，一部分沿導(dǎo)管136流向病人，而另一部分沿導(dǎo)管138流向一壓力傳感器(未示)。然后，當(dāng)病人正在請(qǐng)求從存儲(chǔ)器132中釋放出富氧空氣時(shí)，導(dǎo)管138上的傳感器可以用來(lái)感測(cè)到。因此，當(dāng)病人使得導(dǎo)管136內(nèi)的壓力降低時(shí)，比如是由于將吸力作用在導(dǎo)管136上而導(dǎo)致的，則傳感器檢測(cè)出壓力降低至低于一預(yù)定閾值并導(dǎo)致處理器觸發(fā)以釋放被容納在存儲(chǔ)器132中的富氧空氣。在替換的實(shí)施例中，存儲(chǔ)器可以足夠大以便容納足夠量的富氧空氣，以便使病人能夠通過(guò)需求閥134而進(jìn)行多次吸氧。
這一實(shí)施例也被反映在圖12-16中，它們顯示出，一帶孔存儲(chǔ)器132被設(shè)置在歧管塊126b的孔中并與消聲器102平行。由于具有該消聲器，該存儲(chǔ)器可以被鉆孔并用一帶螺紋的端蓋104密封。
如圖16和16a所示，作為本發(fā)明的一部分，所示分子篩床12″和14″可以是弧形的而不是直線的。比如，分子篩床12″和14″沿著它們的長(zhǎng)度方向可以是弧形的，以便當(dāng)用戶穿戴著它們時(shí)能夠更好地適合于用戶的腰部，如圖10所示。端板69可以通過(guò)螺栓孔71分別連接在所述箱體或者床的框架或者外殼上，以密封床的端部。所述床可以形成為一對(duì)相鄰近的彼此平行的弧形床，如圖16所示，或者與上述實(shí)施例所描述的一致，在一箱體內(nèi)橫向間隔開(kāi)并彼此平行，箱體也具有一相應(yīng)的弧形表面以便方便和舒適地穿戴本發(fā)明的氧濃縮器。在所有這些可穿戴的實(shí)施例中，可以在支承載體上安裝控制開(kāi)關(guān)比如“開(kāi)/關(guān)”開(kāi)關(guān)、進(jìn)氣管、最終用戶氣流出氣管等等，支承載體諸如背包，坤包等，以便從箱體的一端和從支承載體的一側(cè)露出。這樣，如圖10所示，用戶就能夠容易地使用其控制功能和氣流出口，氣流導(dǎo)管從氣流出口延伸出來(lái)以方便使用。
雖然對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是，應(yīng)當(dāng)知道，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明的精神的條件下進(jìn)行許多變化和修改。因此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定的主題構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種氧濃縮器，用于使氣流中的氧氣濃度富集并使氮?dú)鉂舛葴p小到最少，包括一空氣壓縮機(jī)，一氣密的第一容器和一氣密的第二容器，該第一容器通過(guò)一第一氣體導(dǎo)管與所述壓縮機(jī)流體連通，該第二容器通過(guò)一第二氣體導(dǎo)管與所述第一容器流體連通，其特征在于所述第一容器包括一分子篩床以用于吸附氮?dú)?，一氣流控制器，用于控制被安裝到所述氣體導(dǎo)管上的閥的驅(qū)動(dòng)，所述閥用于調(diào)節(jié)流過(guò)所述導(dǎo)管的空氣流，以便順序地重復(fù)循環(huán)(a)阻止在所述第一與第二容器之間的氣體流動(dòng)，并在第一氣體壓縮階段允許壓縮空氣從所述壓縮機(jī)流入所述第一容器，從而所述第一容器被增壓至一閾值壓力水平，以形成一具有遞增的富氧空氣的氣體包；(b)阻止氣體從所述壓縮機(jī)流入所述第一容器，并在一氣體包轉(zhuǎn)換階段允許氣體從所述第一容器流入所述第二容器，其中，所述具有遞增的富氧空氣的氣體包被轉(zhuǎn)換到所述第二容器；(c)阻止氣體從所述第一容器流入所述第二容器，并允許氣體從所述第一容器通過(guò)第一容器的一排氣閥而排入到大氣中；(d)允許在一空氣包逆流階段氣體在第一和第二容器之間從第二容器流入第一容器，其中，所述具有遞增的富氧空氣的氣體包從第二容器流入到第一容器；以及(e)阻止氣體從所述第一容器通過(guò)第一容器的所述排氣閥排出，一氣流分離器，其被安裝到所述第二氣體導(dǎo)管用于將具有遞增的富氧空氣的氣體包的一部分轉(zhuǎn)移到一氣體管線中，以便使富氧空氣沿所述氣體管線向下流動(dòng)并提供給最終用戶使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧濃縮器，其特征在于所述第一和第二容器均包含分子篩床，其中，所述第二容器通過(guò)一第三導(dǎo)管與所述壓縮機(jī)流體連通，在所述空氣包轉(zhuǎn)換階段之后和在所述阻止氣體從第一容器流入第二容器步驟之后，所述氣流控制器在一第二氣體壓縮階段允許壓縮空氣從所述壓縮機(jī)流入第二容器，從而所述第二容器被增壓到所述閾值壓力水平，在所述阻止氣流從第一容器通過(guò)第一容器的所述排氣閥排出步驟之后和在所述第一氣體壓縮階段阻止第一和第二容器之間的氣體流動(dòng)之后，所述氣流控制器允許氣體從第二容器通過(guò)第二容器的一排氣閥排入到大氣中，并阻止氣體從壓縮機(jī)流入第二容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧濃縮器，其特征在于所述氣流控制器是與所述壓縮機(jī)配合作用的一個(gè)處理器，以便當(dāng)氣體被禁止從所述壓縮機(jī)流入第一和第二容器時(shí)關(guān)閉所述壓縮機(jī)；所述處理器和壓縮機(jī)由電池供電；所述第一和第二容器、所述導(dǎo)管、所述閥、所述處理器、所述壓縮機(jī)和所述電池被安裝在一箱體內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧濃縮器，其特征在于所述第一容器為一細(xì)長(zhǎng)中空導(dǎo)管，而且所述分子篩床為沸石。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧濃縮器，其特征在于；所述第一和第二容器為細(xì)長(zhǎng)中空導(dǎo)管，而且所述分子篩床為沸石。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧濃縮器，其特征在于所述第一和第二容器為細(xì)長(zhǎng)中空導(dǎo)管，所述分子篩床為沸石，所述第一和第二容器通常平行并以平行排列方式安裝在所述箱體內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氧濃縮器，其特征在于所述排列是相對(duì)于所述容器的長(zhǎng)度橫向間隔開(kāi)，以便在容器之間形成一通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氧濃縮器，其特征在于所述處理器和所述壓縮機(jī)被安裝在所述通道內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氧濃縮器，其特征在于所述氧濃縮器還包括一安裝在所述通道內(nèi)的閥與歧管箱體，安裝在所述閥與歧管箱體內(nèi)的所述閥，所述閥與歧管箱體具有互連歧管，用于通過(guò)所述氣體導(dǎo)管將所述閥互連到所述第一和第二容器以及所述壓縮機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氧濃縮器，其特征在于所述氧濃縮器還包括一氣體存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器與所述氣流分離器流體連通，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)所述富氧空氣以供應(yīng)給所述最終用途，所述閥之一為一需求閥，該需求閥裝配在所述氣體管線與所述存儲(chǔ)器之間，用于根據(jù)觸發(fā)所述需求閥的驅(qū)動(dòng)的觸發(fā)事件將存儲(chǔ)器的氣體釋放到所述氣體管線內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的氧濃縮器，其特征在于所述氧濃縮器還包括一配裝在所述氣體管線上的壓力傳感器，所述觸發(fā)事件是指由該壓力傳感器所感觸到的所述氣體管線上的壓力下降，該壓力傳感器根據(jù)檢測(cè)到的所述壓降提供一觸發(fā)信號(hào)以觸發(fā)所述需求閥的驅(qū)動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的氧濃縮器，其特征在于所述壓降是一預(yù)定的較低閾值壓力，低于該閾值壓力時(shí)所述壓力傳感器提供所述觸發(fā)信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的氧濃縮器，其特征在于所述壓縮機(jī)根據(jù)來(lái)自所述處理器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)間歇地運(yùn)行，以便僅在需要時(shí)運(yùn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧濃縮器，其特征在于所述最終用途是向一最終用戶供應(yīng)氧氣，而且所述第一和第二容器沿其長(zhǎng)度方向是細(xì)長(zhǎng)形的和弧形的，以便當(dāng)所述氧濃縮器被穿戴在所述最終用戶身上時(shí)與該用戶的體形相適應(yīng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧濃縮器，其特征在于所述最終用途是向一最終用戶提供氧氣，而且所述氧濃縮器適用于被該最終用戶穿戴。
16.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧濃縮器，其特征在于所述最終用途是向一最終用戶提供氧氣，而且所述第一和第二容器沿其長(zhǎng)度方向是細(xì)長(zhǎng)形的和弧形的，以便當(dāng)所述氧濃縮器被穿戴在所述最終用戶身上時(shí)與該用戶的體形相適應(yīng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧濃縮器，其特征在于所述最終用途是向一最終用戶提供氧氣，而且所述氧濃縮器適用于被該最終用戶穿戴。
18.一種氧濃縮器，包括一空氣壓縮機(jī)，一氣密的第一容器和一氣密的第二容器，該第一容器通過(guò)一第一氣體導(dǎo)管與所述壓縮機(jī)流體連通，該第二容器通過(guò)一第二氣體導(dǎo)管與所述第一容器流體連通，其特征在于所述第一容器包括一分子篩床，一氣流控制器，用于控制被安裝到所述氣體導(dǎo)管上的閥的驅(qū)動(dòng)，一氣流分離器，其被安裝到所述第二氣體導(dǎo)管上用于將具有遞增的富氧空氣的氣體包的一部分轉(zhuǎn)移到一氣體管線中，以便使富氧空氣沿所述氣體管線向下流動(dòng)而提供給最終用戶使用，所述閥用于調(diào)節(jié)流過(guò)所述導(dǎo)管的空氣流，一種氧氣富集方法包括以下順序步驟，并重復(fù)循環(huán)(a)阻止在所述第一與第二容器之間的氣體流動(dòng)，并在一第一氣體壓縮階段允許壓縮空氣從所述壓縮機(jī)流入所述第一容器，從而所述第一容器被增壓至一閾值壓力水平，以形成一具有遞增的富氧空氣的氣體包；(b)阻止氣體從所述壓縮機(jī)流入所述第一容器，并在一空氣包轉(zhuǎn)換階段允許氣體從第一容器流入第二容器，其中，所述具有遞增的富氧空氣的包被轉(zhuǎn)換到第二容器；(c)阻止氣體從所述第一容器流入所述第二容器，并允許氣體從第一容器通過(guò)第一容器的一排氣閥排入到大氣中；(d)允許在一空氣包逆流階段氣體在第一和第二容器之間從第二容器流入第一容器，其中，所述具有遞增的富氧空氣的空氣包從第二容器流入到第一容器；以及(e)阻止氣體從所述第一容器通過(guò)第一容器的所述排氣閥排出。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于所述氧濃縮器還包括一設(shè)置在所述第二容器內(nèi)的分子篩床，而所述第二容器通過(guò)第三導(dǎo)管與所述壓縮機(jī)流體連通，還包括以下步驟(a)在所述空氣包轉(zhuǎn)換階段之后和在阻止氣體從第一容器流入第二容器步驟之后，所述氣流控制器在一第二氣體壓縮階段允許壓縮空氣從所述壓縮機(jī)流入所述第二容器，從而所述第二容器被增壓到所述閾值壓力水平；以及(b)在阻止所述氣流從所述第一容器通過(guò)第一容器的所述排氣閥排出的步驟之后和在所述第一氣體壓縮階段阻止氣體在所述第一和第二容器之間流動(dòng)的步驟之后，所述氣流控制器允許氣體從所述第二容器通過(guò)第二容器的一排氣閥排入到大氣中，并阻止氣體從所述壓縮機(jī)流入所述第二容器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述氣流控制器是與所述壓縮機(jī)配合作用的一個(gè)處理器，還包括以下步驟，當(dāng)氣流從所述壓縮機(jī)流入所述第一和第二容器被阻止時(shí)，關(guān)閉所述壓縮機(jī)。
21.一種氣體濃縮器，用于使氣流中的一種目標(biāo)組分氣體濃度富集，并使一種廢棄組分氣體濃度最小化，包括一空氣壓縮機(jī)，一氣密的第一容器和一氣密的第二容器，該第一容器通過(guò)一第一氣體導(dǎo)管與所述壓縮機(jī)流體連通，該第二容器通過(guò)一第二氣體導(dǎo)管與所述第一容器流體連通，所述第一容器包括一分子篩床用于吸附所述廢棄組分氣體，一氣流控制器，用于控制被安裝到所述氣體導(dǎo)管上的閥的驅(qū)動(dòng)，所述閥用于調(diào)節(jié)流過(guò)所述導(dǎo)管的空氣流，以便順序地重復(fù)循環(huán)(a)阻止在所述第一與第二容器之間的氣體流動(dòng)，并在一第一氣體壓縮階段允許壓縮空氣從所述壓縮機(jī)流入所述第一容器，從而所述第一容器被增壓至一閾值壓力水平以形成一氣體包，該氣體包具有一遞增的富集目標(biāo)組分氣體濃度；(b)阻止氣體從所述壓縮機(jī)流入所述第一容器，并在一氣體包轉(zhuǎn)換階段允許氣體從所述第一容器流入所述第二容器，其中所述氣體包被轉(zhuǎn)換到所述第二容器；(c)阻止氣體從所述第一容器流入所述第二容器，并允許氣體從所述第一容器通過(guò)第一容器的一排氣閥排入到大氣中；(d)允許在一空氣包逆流階段氣體在所述第一和第二容器之間從第二容器流入第一容器，其中所述氣體包從第二容器流入到第一容器；以及(e)阻止氣體從第一容器通過(guò)第一容器的所述排氣閥排出，一氣流分離器，其被安裝到所述第二氣體導(dǎo)管用于將所述氣體包的一部分轉(zhuǎn)移到一氣體管線中，以便將目標(biāo)組分氣體富集的空氣沿所述氣體管線向下流動(dòng)提供給一最終用途。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的氣體濃縮器，其特征在于所述第一和第二容器均包含分子篩床，所述第二容器通過(guò)第三導(dǎo)管與所述壓縮機(jī)流體連通，在所述空氣包轉(zhuǎn)換階段之后和在所述阻止氣體從第一容器流入第二容器的步驟之后，所述氣流控制器在一第二氣體壓縮階段允許壓縮空氣從所述壓縮機(jī)流入第二容器，從而所述第二容器被增壓到所述閾值壓力水平，在所述阻止氣流從第一容器通過(guò)第一容器的所述排氣閥排出步驟之后和在所述第一氣體壓縮階段阻止第一和第二容器之間的氣體流動(dòng)之后，所述氣流控制器允許氣體從第二容器通過(guò)第二容器的一排氣閥排入到大氣中，并阻止氣體從壓縮機(jī)流入第二容器。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的氣體濃縮器，其特征在于所述氣流控制器是與所述壓縮機(jī)配合作用的一個(gè)處理器，以便當(dāng)氣體被禁止從所述壓縮機(jī)流入第一和第二容器時(shí)關(guān)閉所述壓縮機(jī)；所述處理器和壓縮機(jī)由電池供電；所述第一和第二容器、所述導(dǎo)管、所述閥、所述處理器、所述壓縮機(jī)和所述電池被安裝在一箱體內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的氣體濃縮器，其特征在于所述第一容器為一細(xì)長(zhǎng)中空導(dǎo)管。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的氣體濃縮器，其特征在于所述第一和第二容器均為細(xì)長(zhǎng)中空導(dǎo)管。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的氣體濃縮器，其特征在于所述第一和第二容器為細(xì)長(zhǎng)中空導(dǎo)管，而且所述第一和第二容器通常平行并以平行排列方式安裝在所述箱體內(nèi)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的氣體濃縮器，其特征在于所述排列是相對(duì)于所述容器的長(zhǎng)度橫向間隔開(kāi)，以便在容器之間形成一通道。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的氣體濃縮器，其特征在于所述處理器和所述壓縮機(jī)被安裝在所述通道內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的氣體濃縮器，其特征在于還包括一安裝在所述通道內(nèi)的閥與歧管箱體，安裝在所述閥與歧管箱體內(nèi)的所述閥，所述閥與歧管箱體具有互連歧管，用于通過(guò)所述氣體導(dǎo)管將所述閥互連到所述第一和第二容器以及所述壓縮機(jī)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的氣體濃縮器，其特征在于還包括一氣體存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器與所述氣流分離器流體連通，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)所述目標(biāo)組分氣體富集的空氣以供應(yīng)給所述最終用途，所述閥之一為一需求閥，該需求閥裝配在所述氣體管線與所述存儲(chǔ)器之間，用于根據(jù)觸發(fā)所述需求閥的驅(qū)動(dòng)的觸發(fā)事件將存儲(chǔ)器的氣體釋放到所述氣體管線內(nèi)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的氣體濃縮器，其特征在于還包括一配裝在所述氣體管線上的壓力傳感器，所述觸發(fā)事件是指由該壓力傳感器所感觸到的所述氣體管線上的壓力下降，該壓力傳感器根據(jù)檢測(cè)到的所述壓降提供一觸發(fā)信號(hào)以觸發(fā)所述需求閥的驅(qū)動(dòng)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的氣體濃縮器，其特征在于所述壓降是一預(yù)定的較低閾值壓力，低于該閾值壓力時(shí)所述壓力傳感器提供所述觸發(fā)信號(hào)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的氣體濃縮器，其特征在于所述壓縮機(jī)根據(jù)來(lái)自所述處理器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)間歇地運(yùn)行，以便僅在需要時(shí)運(yùn)行。
34.根據(jù)權(quán)利要求21所述的氣體濃縮器，其特征在于所述最終用途是向一最終用戶供應(yīng)氧氣，而且所述第一和第二容器沿其長(zhǎng)度方向是細(xì)長(zhǎng)形的和弧形的，以便當(dāng)所述氣體濃縮器被穿戴在所述最終用戶身上時(shí)與該用戶的體形相適應(yīng)。
35.根據(jù)權(quán)利要求21所述的氣體濃縮器，其特征在于所述最終用途是向一最終用戶提供氧氣，而且所述氣體濃縮器適用于被該最終用戶穿戴。
36.根據(jù)權(quán)利要求23所述的氣體濃縮器，其特征在于所述最終用途是向一最終用戶提供氧氣，而且所述第一和第二容器沿其長(zhǎng)度方向是細(xì)長(zhǎng)形的和弧形的，以便當(dāng)所述氣體濃縮器被穿戴在所述最終用戶身上時(shí)與該用戶的體形相適應(yīng)。
37.根據(jù)權(quán)利要求23所述的氣體濃縮器，其特征在于所述最終用途是向一最終用戶提供氧氣，而且所述氣體濃縮器適用于被該最終用戶穿戴。
38.一種氣體濃縮器，用于使氣流中的一種目標(biāo)組分氣體濃度富集，并使一種廢棄組分氣體濃度最小化，包括一空氣壓縮機(jī)，一氣密的第一容器和一氣密的第二容器，該第一容器通過(guò)一第一氣體導(dǎo)管與所述壓縮機(jī)流體連通，該第二容器通過(guò)一第二氣體導(dǎo)管與所述第一容器流體連通，所述第一容器包括一分子篩床用于吸附一廢棄組分氣體，一氣流控制器，用于控制被安裝到所述氣體導(dǎo)管上的閥的驅(qū)動(dòng)，一氣流分離器，其被安裝到所述第二氣體導(dǎo)管上用于將所述氣體包的一部分轉(zhuǎn)移到一氣體管線中，以便將目標(biāo)組分氣體富集的空氣沿所述氣體管線向下流動(dòng)提供給一最終用途，所述閥用于調(diào)節(jié)流過(guò)所述導(dǎo)管的空氣流，一種氧氣富集的方法包括下列順序步驟，并重復(fù)循環(huán)進(jìn)行(a)阻止在所述第一與第二容器之間的氣體流動(dòng)，并在一第一氣體壓縮階段允許壓縮空氣從所述壓縮機(jī)流入所述第一容器，從而所述第一容器被增壓至一閾值壓力水平以形成一氣體包，該氣體包具有一遞增的富集目標(biāo)組分氣體濃度；(b)阻止氣體從所述壓縮機(jī)流入所述第一容器，并在一氣體包轉(zhuǎn)換階段允許氣體從所述第一容器流入所述第二容器，其中所述氣體包被轉(zhuǎn)換到所述第二容器；(c)阻止氣體從所述第一容器流入所述第二容器，并允許氣體從所述第一容器通過(guò)第一容器的一排氣閥排入到大氣中；(d)允許在一空氣包逆流階段氣體在所述第一和第二容器之間從第二容器流入第一容器，其中所述氣體包從第二容器流入到第一容器；以及(e)阻止氣體從第一容器通過(guò)第一容器的所述排氣閥排出。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于所述氣體濃縮器還包括一設(shè)置在所述第二容器內(nèi)的分子篩床，所述第二容器通過(guò)第三導(dǎo)管與所述壓縮機(jī)流體連通，還包括以下步驟(a)在所述空氣包轉(zhuǎn)換階段之后和在所述阻止氣體從所述第一容器流入第二容器步驟之后，所述氣流控制器在一第二氣體壓縮階段允許壓縮空氣從所述壓縮機(jī)流入第二容器，從而所述第二容器被增壓到所述閾值壓力水平；以及(b)在所述阻止氣流從所述第一容器通過(guò)第一容器的所述排氣閥排出步驟之后和在所述第一氣體壓縮階段阻止第一和第二容器之間的氣體流動(dòng)之后，所述氣流控制器允許氣體從第二容器通過(guò)第二容器的一排氣閥排入到大氣中，并阻止氣體從所述壓縮機(jī)流入所述第二容器。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述氣流控制器是與所述壓縮機(jī)配合作用的一個(gè)處理器，還包括以下步驟，當(dāng)氣體被禁止從所述壓縮機(jī)流入所述第一和第二容器時(shí)，關(guān)閉所述壓縮機(jī)。
全文摘要
一種組分氣體濃縮器，包括一空氣壓縮機(jī)、一氣密的第一容器和一氣密的第二容器，第一容器包括一分子篩床，第一容器通過(guò)一第一氣體導(dǎo)管與壓縮機(jī)流體連通，第二容器通過(guò)一第二氣體導(dǎo)管與第一容器流體連通。一氣流控制器比如PLC控制著被安裝到氣體導(dǎo)管上的閥的驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)B01D53/047GK1460032SQ01813854
公開(kāi)日2003年12月3日 申請(qǐng)日期2001年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月2日
發(fā)明者約翰·李·沃倫 申請(qǐng)人:配戴式氧氣用品有限公司