產(chǎn)品氣體濃縮器及其相關(guān)方法
【專(zhuān)利摘要】提供了與提供濃縮產(chǎn)品氣體相關(guān)的多種設(shè)備和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備包括輸入裝置、第一和第二篩罐、可變限流器和控制器。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括：a）從多個(gè)輸出設(shè)定值中選擇濃縮產(chǎn)品氣體的期望輸出設(shè)定值；b）通過(guò)第一和第二篩罐在交替且相反的增壓和清空周期中將一種或多種可吸附組分從增壓源氣態(tài)混合物分離，以形成濃縮產(chǎn)品氣體；以及c）至少部分地基于所述期望輸出設(shè)定值來(lái)選擇性地控制可變限流器，以便選擇性地提供第一和第二篩罐之間的流量，使得就相應(yīng)的增壓周期而言，針對(duì)至少一個(gè)輸出設(shè)定值的第一和第二篩罐之間的流量不同于針對(duì)至少另一個(gè)輸出設(shè)定值的第一和第二篩罐之間的流量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】產(chǎn)品氣體濃縮器及其相關(guān)方法
[0001]本申請(qǐng)是專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00880021148.6，申請(qǐng)日為2008年4月21日，發(fā)明名稱(chēng)為“產(chǎn)品氣體濃縮器及其相關(guān)方法”的專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求2007年4月20日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0/913,056(代理檔案號(hào)12873.05505)以及2007年8月27日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0/968,273(代理檔案號(hào)12873.05555)的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)的權(quán)益。本申請(qǐng)涉及2005年10月25日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?1/258，480(代理檔案號(hào)12873.05088),2006年9月18日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?1/522，683(代理檔案號(hào)12873.05362)、以及同一天提交的(申請(qǐng)?zhí)柹写峙?(代理檔案號(hào)12873.05505)共同待審的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)。本申請(qǐng)還涉及2006年9月18日提交的申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US07/18468 (代理檔案號(hào)12873.05549)的共同待審的國(guó)際(PCT)專(zhuān)利申請(qǐng)。本文以引用的方式完整地引入所有上述專(zhuān)利申請(qǐng)和專(zhuān)利的內(nèi)容。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及產(chǎn)品氣體濃縮器及其相關(guān)方法。
【背景技術(shù)】
[0004]存在分離氣態(tài)混合物的多種應(yīng)用。例如，將氮?dú)鈴拇髿庵蟹蛛x出來(lái)可提供高度濃縮的氧氣源。所述各種應(yīng)用包括為病人和飛行人員提供提高了濃度的氧氣。因此，期望提供一種能分離氣態(tài)混合物以提供濃縮產(chǎn)品氣體(如含有一定濃度氧氣的呼吸用氣體)的系統(tǒng)。
[0005]例如在美國(guó)專(zhuān)利N0.4，449，990,5, 906，672,5, 917，135 和 5，988，165 中披露了若干種現(xiàn)有的產(chǎn)品氣體或氧氣的濃縮器，這些專(zhuān)利均已共同轉(zhuǎn)讓給俄亥俄州InvacareCorporation of Elyria并且在本文中以引用的方式被完整地引入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一方面，提供了一種用于提供濃縮產(chǎn)品氣體的設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備包括:輸入裝置，其適于從多個(gè)輸出設(shè)定值中選擇濃縮產(chǎn)品氣體的期望輸出設(shè)定值；第一和第二篩罐，其布置成在交替且相反的增壓和清空周期中將一種或多種可吸附組分從增壓源氣態(tài)混合物分離，以形成濃縮產(chǎn)品氣體；可變限流器，用于選擇性地提供第一和第二篩罐之間的可調(diào)流量；以及控制器，其與輸入裝置和可變限流器可操作地通訊，以至少部分地基于期望輸出設(shè)定值來(lái)選擇性地控制可變限流器，使得就相應(yīng)的增壓周期而言，針對(duì)至少一個(gè)輸出設(shè)定值的第一和第二篩罐之間的流量不同于針對(duì)至少另一個(gè)輸出設(shè)定值的第一和第二篩罐之間的流量。
[0007]在另一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備包括:第一和第二篩罐，其布置成在交替且相反的增壓和清空周期中將一種或多種可吸附組分從增壓源氣態(tài)混合物分離，以形成濃縮產(chǎn)品氣體；以及控制器，其與第一和第二篩罐可操作地通訊，以便在維持可接受的濃縮產(chǎn)品氣體純度水平的同時(shí)，在多個(gè)預(yù)定海拔范圍內(nèi)選擇性地控制增壓和清空周期。[0008]在又一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備包括:輸入裝置，用于選擇濃縮產(chǎn)品氣體的第一期望輸出設(shè)定值；產(chǎn)品氣體源，用于提供分配所用的濃縮產(chǎn)品氣體；壓力傳感器，其監(jiān)測(cè)濃縮產(chǎn)品氣體的壓力；節(jié)約閥，其包括與用戶(hù)相聯(lián)的輸出連接部、與通風(fēng)口相聯(lián)的通風(fēng)連接部、以及與濃縮產(chǎn)品氣體相聯(lián)的氣體連接部，其中，輸出連接部從通風(fēng)連接部切換到氣體連接部，反之亦然；以及控制器，其與輸入裝置和壓力傳感器可操作地通訊，以至少部分地基于所選擇的輸出設(shè)定值和監(jiān)測(cè)壓力來(lái)選擇性地切換節(jié)約閥以選擇性地分配濃縮產(chǎn)品氣體。
[0009]在再一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備包括:主體，其形成具有篩床部和產(chǎn)品罐部的組件，其中篩床部和產(chǎn)品罐部被公用壁隔開(kāi)，篩床部適于將一種或多種可吸附組分從增壓源氣態(tài)混合物分離，產(chǎn)品罐部適于儲(chǔ)存一定體積的濃縮產(chǎn)品氣體。
[0010]在又一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備包括:框架，其包括多個(gè)形成籠狀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性支撐部件；以及壓縮機(jī)，其通過(guò)多個(gè)懸掛部件懸掛在框架內(nèi)，適于向產(chǎn)品氣體濃縮器的第一和第二篩罐提供增壓源氣態(tài)混合物。
[0011]在另一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備包括:封閉過(guò)濾器的主體，該過(guò)濾器適于過(guò)濾來(lái)自產(chǎn)品氣體源的濃縮產(chǎn)品氣體并提供經(jīng)過(guò)濾的產(chǎn)品氣體。
[0012]另一方面，提供了一種與提供濃縮產(chǎn)品氣體相關(guān)的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括:a)從多個(gè)輸出設(shè)定值中選擇濃縮產(chǎn)品氣體的期望輸出設(shè)定值；b)通過(guò)第一和第二篩罐在交替且相反的增壓和清空周期中將一種或多種可吸附組分從增壓源氣態(tài)混合物分離，以形成濃縮產(chǎn)品氣體；以及c)至少部分地基于期望輸出設(shè)定值來(lái)選擇性地控制可變限流器，以便選擇性地提供第一和第二篩罐之間的流量，使得就相應(yīng)的增壓周期而言，針對(duì)至少一個(gè)輸出設(shè)定值的第一和第二篩罐之間的流量不同于針對(duì)至少另一個(gè)輸出設(shè)定值的第一和第二篩罐之間的流量。
[0013]在另一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括:a)通過(guò)第一和第二篩罐在交替且相反的增壓和清空周期中將一種或多種可吸附組分從增壓源氣態(tài)混合物分離，以形成濃縮產(chǎn)品氣體；以及b)在維持可接受的濃縮產(chǎn)品氣體純度水平的同時(shí)，在多個(gè)預(yù)定海拔范圍內(nèi)選擇性地控制增壓和清空周期。
[0014]在又一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括:a)選擇濃縮產(chǎn)品氣體的第一期望輸出設(shè)定值；
b)提供用于供應(yīng)待分配濃縮產(chǎn)品氣體的產(chǎn)品氣體源；c)監(jiān)測(cè)濃縮產(chǎn)品氣體的壓力；以及d)選擇性地將與用戶(hù)相聯(lián)的輸出連接部從與通風(fēng)口相聯(lián)的通風(fēng)連接部切換到與濃縮產(chǎn)品氣體相聯(lián)的氣體連接部，以便至少部分地基于所選擇的輸出設(shè)定值和監(jiān)測(cè)壓力來(lái)選擇性地分配濃縮產(chǎn)品氣體，反之亦然。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]參照附圖、以下描述和所附權(quán)利要求，將更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)。
[0016]圖1提供了產(chǎn)品氣體濃縮器的示例性實(shí)施例的透視圖；
圖2提供了圖1中產(chǎn)品氣體濃縮器的分解圖；
圖3A-H提供了示例性產(chǎn)品氣體濃縮器所用的篩床和產(chǎn)品罐組件的示例性實(shí)施例的各種透視圖、剖視圖、分解圖；
圖31-0提供了圖3A的篩床和產(chǎn)品罐組件所用的端帽的替代示例性實(shí)施例的各種透視圖、剖視圖、分解圖；
圖4A-D提供了示例性產(chǎn)品氣體濃縮器所用的壓縮機(jī)組件的示例性實(shí)施例的各種透視圖、剖視圖、分解圖；
圖4E提供了圖4A的壓縮機(jī)組件所用的多個(gè)懸掛連接器的替代示例性實(shí)施例的頂視
圖；
圖4F提供了示例性產(chǎn)品氣體濃縮器的壓縮機(jī)組件的另一個(gè)示例性實(shí)施例的透視圖； 圖5A提供了另一個(gè)產(chǎn)品氣體濃縮器的示例性實(shí)施例的若干框圖；
圖5B提供了圖5A的產(chǎn)品氣體濃縮器所用的閥控制方案的示例性實(shí)施例的時(shí)間圖；
圖5C提供的框圖示出了在示例性產(chǎn)品氣體濃縮器的示例性實(shí)施例中排泄流從篩罐I到篩罐2的若干示例性策略；
圖提供的框圖示出了在示例性產(chǎn)品氣體濃縮器的示例性實(shí)施例中排泄流從篩罐2到篩罐I的若干策略；
圖5E提供了圖5A的產(chǎn)品氣體濃縮器所用的閥組件的示例性實(shí)施例的頂視圖和側(cè)視
圖；
圖5F提供了圖5E的閥組件的框圖；
圖6A和6B提供了示例性產(chǎn)品氣體濃縮器所用的輸出端口的示例性實(shí)施例的透視圖和首丨J視圖;
圖7提供了在示例性產(chǎn)品氣體濃縮器中確定與示例性壓力傳感器相關(guān)的壓力的過(guò)程的示例性實(shí)施例的流程圖；
圖8提供了在示例性產(chǎn)品氣體濃縮器中確定用于分配一氣團(tuán)濃縮產(chǎn)品氣體的持續(xù)時(shí)間這一過(guò)程的示例性實(shí)施例的流程圖；
圖9提供了示例性產(chǎn)品氣體濃縮器所用的節(jié)約閥控制方案的示例性實(shí)施例的時(shí)間圖；圖10提供了產(chǎn)品氣體濃縮器的又一個(gè)示例性實(shí)施例的框圖；以及圖11提供了結(jié)合產(chǎn)品氣體濃縮器向用戶(hù)分配濃縮產(chǎn)品氣體這一過(guò)程的示例性實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]在圖1中示出了氧氣濃縮器100的一個(gè)實(shí)施例。氧氣濃縮器100包括具有前部104和后部106的殼體102。前部104和后部106包括多個(gè)用于吸入和排放多種氣體的開(kāi)口，例如吸入室內(nèi)空氣并排放氮?dú)夂推渌鼩怏w。氧氣濃縮器100通常吸入主要是由氧氣和氮?dú)鈽?gòu)成的室內(nèi)空氣，并將氮?dú)馀c氧氣分離。氧氣被儲(chǔ)存在儲(chǔ)存罐中，而氮?dú)鈩t被排放回室內(nèi)空氣中。例如，可通過(guò)端口 108經(jīng)由管道系統(tǒng)和鼻管將氧氣排放給病人。
[0018]圖2是圖1中氧氣濃縮器100的分解透視圖。氧氣濃縮器100還包括中央框架202，中央框架202具有電路板和其它與其連接的構(gòu)件。這些構(gòu)件包括蓄電池組204、篩床和產(chǎn)品罐組件206和208、冷卻風(fēng)扇212和閥組件214。雖然這些構(gòu)件被描述成連接于中央框架202，但不必是這種情況?？蓪⑦@些構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)連接到殼體部104或106。其它也被容納在氧氣濃縮器100中的構(gòu)件包括，例如，壓縮機(jī)組件210、聲音衰減器或消音器216和218以及入口過(guò)濾器220。
[0019]篩床和產(chǎn)品罐組件 現(xiàn)在參照?qǐng)D3A和3B，尤其參照透視圖3A，其示出了篩床和產(chǎn)品罐組件206。篩床和產(chǎn)品罐組件208具有相似的構(gòu)造，因此將不再單獨(dú)描述。組件206包括具有篩床部300和產(chǎn)品罐部302的主體。主體的遠(yuǎn)端具有第一和第二端帽304和306。端帽304包括出氣端口308和310。出氣端口 308與篩床部300相關(guān)聯(lián)，出氣端口 310與產(chǎn)品罐部302相關(guān)聯(lián)。端帽306包括進(jìn)氣端口 312和314。進(jìn)氣端口 312與篩床部300相關(guān)聯(lián)，進(jìn)氣端口 314與產(chǎn)品罐部302相關(guān)聯(lián)。端帽304和306利用緊固件(如螺釘或螺栓)適當(dāng)?shù)剡B接到組件206的主體上，但也可以使用任何其它合適的附接手段。
[0020]圖3C和3D示出了沿圖3A中的剖切線(xiàn)3C-3C和3D-3D截取的剖視圖。篩床部300包括第一和第二穿孔插入物316和318。還設(shè)置了彈簧320，其壓在插入物316上，插入物316轉(zhuǎn)而壓在設(shè)置于插入物316和318之間的分離介質(zhì)上。這確保了物理分離介質(zhì)被壓緊在插入物316和318之間。
[0021]穿孔插入物316和318之間的空間中填充有物理分離介質(zhì)或材料。該分離材料選擇性地吸附氣態(tài)混合物(例如氮?dú)夂脱鯕獾臍鈶B(tài)混合物)中的一種或多種可吸附組分，并允許該氣態(tài)混合物中的一種或多種不可吸附組分通過(guò)。物理分離材料為具有孔隙的分子篩，所述孔隙大小均勻并且基本上具有相同的分子尺寸。這些孔隙根據(jù)分子的形狀、極性、飽和度等選擇性地吸附分子。在一個(gè)實(shí)施例中，物理分離介質(zhì)是具有4至5?？紫兜乃瞎杷徜X成分。在這個(gè)實(shí)施例中，分子篩是鈉或鈣形式的水合硅酸鋁，如5A型沸石。可替代地，水合硅酸鋁可具有更高的硅鋁比、更大的孔隙以及針對(duì)極性分子的親和力，例如13x型沸石。在另一個(gè)實(shí)施例中，可使用鋰基沸石。在其它實(shí)施例中，可使用任何合適的沸石或其它吸附性材料。沸石吸附氮?dú)狻⒁谎趸?、二氧化碳、水蒸氣以及空氣的其它重要組分。沒(méi)有被吸附在篩床部300中的氣體(如氧氣)，被收集和儲(chǔ)存在產(chǎn)品罐部302中。
[0022]圖3E是沿圖3D中的線(xiàn)3E-3E截取的剖視圖。示出了產(chǎn)品罐部302和篩床部300的插入物316。圖3F是沿圖3D中的線(xiàn)3F-3F截取的另一張剖視圖，并以透視圖示出。如在這個(gè)實(shí)施例中示出的，篩床部300和產(chǎn)品罐部302由材料(例如鋁)的單個(gè)擠壓件形成。也可以使用其它能夠擠壓成形的材料。
[0023]篩床部300和產(chǎn)品罐部302共用公用的壁部并形成一體的篩床和產(chǎn)品罐組件。具體地，篩床部300和產(chǎn)品罐部302的內(nèi)部空間至少部分地被公用的壁結(jié)構(gòu)界定。在這個(gè)實(shí)施例中，公用的壁結(jié)構(gòu)被示出為由篩床部300和產(chǎn)品罐部302共用的弓形或弧形壁的一部分。在其它實(shí)施例中，公用的壁結(jié)構(gòu)不必是弓形或弧形的，可為直線(xiàn)形或任何其它的形狀。此外，能夠擠壓成形的其它結(jié)構(gòu)可以其它方式將分離的篩床部與產(chǎn)品罐部相結(jié)合，包括，例如，腹板、凸起或延伸部。
[0024]更進(jìn)一步，可通過(guò)擠壓形成不止一個(gè)篩床部300和不止一個(gè)產(chǎn)品罐部302并將它們按照本文所述進(jìn)行連接。例如，圖3F中所示的篩床部300可與多個(gè)產(chǎn)品罐部302共用公用的壁結(jié)構(gòu)，該公用的壁結(jié)構(gòu)可以部分地或全部地以與產(chǎn)品罐部302相同的方式圍繞篩床部300。類(lèi)似地，產(chǎn)品罐部302可與多個(gè)篩床部300共用公用的壁結(jié)構(gòu)。
[0025]現(xiàn)在參照?qǐng)D3G，示出了篩床和產(chǎn)品罐組件206的分解透視圖。如前文描述的，組件206包括端帽304和306，它們附接于篩床部300和產(chǎn)品罐部302。利用密封部件322和324便于進(jìn)行端帽304和306的附接。如圖3G所示，密封部件322和324具有與篩床部300和產(chǎn)品罐部302的遠(yuǎn)端的橫截面相匹配的物理幾何形狀。密封部件322和324構(gòu)造成能接收篩床部300和產(chǎn)品罐部302的端部。密封部件322和324還構(gòu)造成能被接收到端帽304和305的配合部中。這樣，密封部件322和324提供了一種便于進(jìn)行端帽304和306的附接以及篩床部302和產(chǎn)品罐部304的內(nèi)部空間的密封的密封圈效果。每個(gè)密封件部包括用于密封篩床部300和產(chǎn)品罐部302的構(gòu)件。在其它實(shí)施例中，通過(guò)在端帽304和306內(nèi)設(shè)置密封部可省略密封部件322和324。
[0026]圖3H是篩床和產(chǎn)品罐組件206的上部的細(xì)節(jié)圖。密封部件322包括多個(gè)凹部326、328和330，例如，用于接收篩床部300和產(chǎn)品罐部302的端部。每個(gè)凹部被壁圍繞并且包括例如頂部332、334和336。密封部件322的頂部332、334和336被接收在例如端帽304的凹部338,340和342內(nèi)。端帽304的凹部338,340和342例如由從端帽304突伸的壁形成。當(dāng)端帽304通過(guò)緊固件固定到篩床部300和產(chǎn)品罐部302上時(shí)，端帽304以及篩床部300和產(chǎn)品罐部302壓緊密封部件322，從而提供不透氣密封。端帽306和密封部件324具有類(lèi)似的構(gòu)造。如上所述，可省略密封部件322和324并可在端帽304中制造凹部338、340和342以形成不透氣密封。
[0027]現(xiàn)在參照?qǐng)D31-3L，尤其參照?qǐng)D3J，其示出了可替代端帽設(shè)計(jì)350的透視圖。端帽350與前述端帽304的區(qū)別在于，端帽350包括一體的聲音衰減器或消音器。圖2中的實(shí)施例包括分立的聲音衰減器或消音器216和218，而端帽350的實(shí)施例將聲音衰減器或消音器整合到其結(jié)構(gòu)中。
[0028]如圖3J所示，端帽350包括具有篩床/產(chǎn)品罐接口部352的主體。接口部352還用作基部，消音器部354從基部延伸。安裝突起356也從接口部352延伸。消音器塊體358被容納在消音器部354內(nèi)，穿孔排氣帽360封閉消音器部354。安裝突起356接受穿過(guò)排氣帽360和消音器塊體358的緊固件。也可使用可替代的手段來(lái)固定這些構(gòu)件。
[0029]端帽350還包括輸入端口 362以及可附接于該輸入端口的接頭364。端帽350還包括通向消音器部354的輸入端口 365。輸入端口 365通過(guò)通道367連接于消音器部354。這樣，從篩床排出的氣體通過(guò)端口 365和通道367輸入到消音器部354中。然后，氣體被消音器部354通過(guò)穿孔端帽360排出。
[0030]現(xiàn)在參照?qǐng)D3M和3N，尤其參照?qǐng)D3N，其示出了端帽350的分解剖視圖。篩床/產(chǎn)品罐接口部352示出為具有類(lèi)似于端帽304的壁結(jié)構(gòu)，用于接受類(lèi)似于密封部件322的密封部件(見(jiàn)圖3F及其相關(guān)的文字介紹)。消音器部354具有從接口部354延伸的壁以形成周邊界定的空間366。安裝突起356也從接口部352延伸并設(shè)置在空間366中。
[0031]消音器塊體358是多孔的并包括延伸穿過(guò)其的鏜孔(bore)或洞孔(hole)368。鏜孔或洞孔368尺寸設(shè)計(jì)成使得安裝突起356能夠被接收在其中以便保持和固定消音器塊體358。在其它實(shí)施例中，消音器塊體358可為具有非多孔部的半多孔型或者可由任何其它隔音材料制成。消音器塊體358設(shè)置在空間366內(nèi)靠近接口部352處，但也可以尺寸設(shè)計(jì)成能至少部分地填充空間366。當(dāng)排出氣體時(shí)，消音器塊體358可移位成更靠近或抵靠穿孔帽360 (見(jiàn)圖30，其示出了未移位的位置)
穿孔帽360包括多個(gè)孔，用于排出被引入到消音器部354中的氣體。帽360包括具有孔的基部和從基部延伸以形成空間370的壁。端帽360及其壁構(gòu)造成能將消音器部354的端部接收在其中。這通過(guò)為帽360的壁設(shè)置用于鄰接消音器部354的端部的臺(tái)肩部而實(shí)現(xiàn)。然后，緊固件穿過(guò)帽360并與突起356相接以將這兩個(gè)構(gòu)件保持在一起。也可使用其它的緊固手段，包括按扣夾(snap clip)、粘膠劑、超聲焊接等。圖30示出了端帽350的剖切透視圖，顯示出組裝后的結(jié)構(gòu)。
[0032]壓縮機(jī)組件
現(xiàn)在參照?qǐng)D4A，示出了壓縮機(jī)組件210和殼體后部106的透視圖。壓縮機(jī)組件210具有框架406，壓縮機(jī)408安裝或懸掛在框架406內(nèi)部。殼體后部106具有與壓縮機(jī)組件210相接的槽400和402。框架406具有凸片，例如凸片404，其被接收在槽400和402中以將壓縮機(jī)組件210定位并固定到殼體后部106上。也可采用其它裝置來(lái)將壓縮機(jī)組件210安裝到殼體后部106上，例如支架和緊固件。
[0033]圖4B是壓縮機(jī)組件210的分解透視圖。壓縮機(jī)組件210包括壓縮機(jī)408、具有部件420、422和424的多零件接口支架、框架406以及多個(gè)懸掛部件430。接口支架部件420包括多個(gè)與接口支架部件422和424中的孔口 426聯(lián)接的鉤型部428。圖4C示出了部件420、422和424聯(lián)接在一起時(shí)的接口支架。接口支架通過(guò)適當(dāng)?shù)木o固裝置(例如螺釘、螺栓、夾具或銷(xiāo))而聯(lián)接于或附接于壓縮機(jī)408的主體。
[0034]仍然參照?qǐng)D4B，懸掛部件430包括通過(guò)細(xì)長(zhǎng)的中央部連接在一起的加大端部。懸掛部件430是彈性的，它們可在張力作用下伸展。在一個(gè)實(shí)施例中，懸掛部件430由彈性體材料(例如橡膠)形成。在其它實(shí)施例中，懸掛部件430可由金屬制成以形成彈性彈簧。
[0035]框架406包括多個(gè)結(jié)構(gòu)支撐部件，它們通常形成具有頂部414、底部416以及側(cè)面412和418的籠狀結(jié)構(gòu)。框架406的角部包括開(kāi)口或孔口 434，與懸掛部件430結(jié)合使用以將壓縮機(jī)408如圖4A所示那樣安裝或懸掛在框架406內(nèi)。
[0036]現(xiàn)在參照?qǐng)D4D，示出了移除壓縮機(jī)408之后的壓縮機(jī)組件210的剖視圖。示出了接口支架部件424，其包括與懸掛部件430相接的鉤部432。具體地，懸掛部件430的加大端部插入到鉤部432的洞眼以及框架406的凹部或開(kāi)口 434中。雖然圖4D示出了接口支架424在框架406內(nèi)的懸掛或安裝，但接口支架422類(lèi)似地懸掛或安裝在框架406內(nèi)，從而將壓縮機(jī)408懸掛或安裝在框架406內(nèi)。
[0037]由于構(gòu)造成這樣，壓縮機(jī)408以能隔離壓縮機(jī)408的運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)的方式相對(duì)于框架406進(jìn)行懸掛或安裝。壓縮機(jī)408的運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)是通過(guò)彈性懸掛部件430進(jìn)行隔離的。彈性懸掛部件430允許壓縮機(jī)408在框架406內(nèi)運(yùn)動(dòng)而不將該運(yùn)動(dòng)傳遞給框架406。在這個(gè)實(shí)施例中，在框架406的角處一共使用了 8個(gè)懸掛部件430，但不必須是這種情況。可在相對(duì)于框架406和壓縮機(jī)408的任何位置處，以適當(dāng)?shù)卦试S壓縮機(jī)408相對(duì)于框架406運(yùn)動(dòng)而不將該運(yùn)動(dòng)傳遞給框架406的方式，使用任何數(shù)量的懸掛部件。
[0038]現(xiàn)在參照?qǐng)D4E，示出了呈懸掛部件436形式的懸掛部件的第二實(shí)施例。懸掛部件436與懸掛部件430的類(lèi)似之處在于，其結(jié)構(gòu)上包含了多個(gè)懸掛部件430。如圖所示，懸掛部件436包含4個(gè)獨(dú)立的懸掛部件430。懸掛部件436還包括用于將獨(dú)立的懸掛部件部430連接在一起以形成單一整體的連接部438。在其它實(shí)施例中，懸掛部件436不必形成為連續(xù)結(jié)構(gòu)，而是也可以形成開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，例如，通過(guò)省略圖4E中所示的其中一個(gè)連接部438。也可以采用能為獨(dú)立的懸掛部件430提供物理聯(lián)系的另一種構(gòu)型。
[0039]懸掛部件436以與針對(duì)430的獨(dú)立懸掛部件所述相同的方式連接于接口支架部件422和424。也就是說(shuō)，懸掛部件430的加大端部440插入到接口支架部件的鉤部432的洞眼中，而加大端部442插入到框架406的開(kāi)口或凹部434中。在某些情況下，懸掛部件436可能允許壓縮機(jī)組件210更簡(jiǎn)單地進(jìn)行組裝。在所示實(shí)施例中，將需要2個(gè)懸掛部件436來(lái)替代圖4B中所示的8個(gè)懸掛部件430。圖4F示出了壓縮機(jī)組件210的又一個(gè)實(shí)施例,其包括具有圓形端部的接口支架，該圓形端部通過(guò)懸掛部件430懸掛在框架內(nèi)。
[0040]由于構(gòu)造成這樣，壓縮機(jī)組件210能減少運(yùn)行期間可能從壓縮機(jī)產(chǎn)生的噪聲、振動(dòng)以及振動(dòng)引起的噪聲。而且，壓縮機(jī)組件構(gòu)造成使得壓縮機(jī)408可按照多個(gè)取向安裝在框架408內(nèi)。接口支架部件420、422和424以及框架406可由任何合適的材料制成，這些材料包括，例如，金屬或塑料或其組合。
[0041]可變排泄閥
濃縮器的另一個(gè)實(shí)施例包括可變排泄閥502?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5A，排泄閥502和固定孔口514串聯(lián)并與篩罐300氣體連通。工作時(shí)，流量設(shè)置輸入504由用戶(hù)選擇并由基于微處理器的控制器506接收。控制器506具有與其關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器和用于控制例如壓縮機(jī)408、主閥MVl和MV2、排氣閥EVl和EV2、節(jié)約閥(conserver valve)512、壓力均衡閥PE和排泄閥502的工作的邏輯。所有這些閥都是電磁線(xiàn)圈控制的。在一個(gè)實(shí)施例中，壓縮機(jī)408根據(jù)流量設(shè)置輸入504以可變速度運(yùn)行。例如，低的流量設(shè)置允許壓縮機(jī)408以較低的速度運(yùn)行，從而節(jié)約能量。針對(duì)較高的流量設(shè)置，壓縮機(jī)408可以較高的速度運(yùn)行。例如，針對(duì)最低至最高的流量設(shè)置輸入504，控制器506可使壓縮機(jī)408以1100轉(zhuǎn)每分鐘(rpm)、1500rpm、2050rpm、2450rpm和3100rpm的速度運(yùn)行。當(dāng)然，也可預(yù)想其它的速度值并可實(shí)施任何合適的速度值?？刂破?06也接收來(lái)自壓力傳感器510的輸入。
[0042]流量設(shè)置輸入504由控制器506接收。流量設(shè)置輸入504可指定用戶(hù)期望以脈沖輸出模式輸送產(chǎn)品氣體(例如氧氣)的流率。例如，多個(gè)流量設(shè)置輸入504可包括300cc/min(例如，在20次呼吸每分鐘(bpm)下為15cc/脈沖)、460cc/min (例如,在20bpm下為23cc/脈沖)、620cc/min (例如,在 20bpm 下為 3 Icc/ 脈沖)、740cc/min (例如,在 20bpm 下為 37cc/脈沖)、或者840cc/min (例如,在20bpm下為42cc/脈沖)。根據(jù)這個(gè)設(shè)置，控制器506適當(dāng)?shù)乜刂茐嚎s機(jī)408和各閥以輸送期望脈沖輸出流量的氧氣。當(dāng)然，可以預(yù)想其它的流率值并可實(shí)施任何合適的流率值。此外，流量設(shè)置輸入504可以指定用戶(hù)期望以連續(xù)輸出模式輸送產(chǎn)品氣體的流率。
[0043]通常，濃縮器利用變壓吸附(PSA)過(guò)程來(lái)工作。壓縮機(jī)408將室內(nèi)空氣經(jīng)由主閥MVl和MV2以交替方式輸送到篩罐300。在填充一個(gè)篩罐300的同時(shí)，通常清空其它篩罐300的內(nèi)容物。如前文所述，每個(gè)篩罐300都填充有氮?dú)馕讲牧?，使得氮?dú)獗徊都诤Y罐300中，而氧氣則被允許通到產(chǎn)品罐302中。當(dāng)特定篩罐達(dá)到其吸附容量(這可通過(guò)其輸出壓力得知)時(shí)，必須在篩罐300能被再次使用之前清空所吸附的氣體，例如氮?dú)狻?br> [0044]壓力均衡閥PE通過(guò)使接近填充完成的篩罐與接近其清空周期結(jié)束的篩罐的輸出管線(xiàn)之間的壓力均衡，而允許更高效地產(chǎn)生氧氣。美國(guó)專(zhuān)利N0.4，449，990和5，906, 672(通過(guò)引用的方式引入在本文中)，進(jìn)一步描述了壓力均衡閥的工作。由特定篩床300輸出的氧氣可被儲(chǔ)存在所述一個(gè)或所述兩個(gè)產(chǎn)品罐302中。在圖5A的實(shí)施例中使用了這兩個(gè)產(chǎn)品罐 302。
[0045]如上所述，控制器506可利用壓力傳感器510檢測(cè)增壓篩罐300何時(shí)達(dá)到其吸附容量。如圖5A所不,在一個(gè)實(shí)施例中，壓力傳感器510提供指不第一止回閥516和第二止回閥516的產(chǎn)品罐一側(cè)的壓力的信號(hào)，其中第一止回閥516使氧氣流從增壓篩罐300流入互連的產(chǎn)品罐300中，第二止回閥516在另一個(gè)篩罐300再生時(shí)阻止氧氣流從互連的產(chǎn)品罐300流入該另一個(gè)篩罐300中。例如，所述信號(hào)可反映增壓氧氣和環(huán)境空氣的之間的區(qū)另IJ。在其它實(shí)施例中，壓力傳感器510可位于與增壓篩罐300的輸出流體連通的任何位置。如果期望直接監(jiān)測(cè)每個(gè)篩罐300的輸出，則可采用多個(gè)壓力傳感器510。一旦增壓篩罐300達(dá)到其容量，控制器506就將該增壓篩罐300切換到清空或排氣周期中，而將另一個(gè)現(xiàn)在已再生的篩罐300切換到增壓周期。此為PSA過(guò)程的基本的重復(fù)性、交替的操作。例如，針對(duì)最低至最高的流量設(shè)置輸入504，控制器506可在壓力傳感器510檢測(cè)到9.0磅每平方英寸表壓(psig)、12.5psig、16.5psig、19.0psig 和 23.5psig 時(shí),切換或輪換篩罐 300 的周期。當(dāng)然，可預(yù)想其它的psig值并可實(shí)施任何合適的psig值。
[0046]在一個(gè)實(shí)施例中，排泄閥502在被激活至打開(kāi)或“開(kāi)啟”狀態(tài)之前具有可變“開(kāi)啟延遲”。在一個(gè)實(shí)施例中，該可變“開(kāi)啟延遲”與流量設(shè)置輸入504相關(guān)聯(lián)。例如，針對(duì)最低至最高的流量設(shè)置輸入504,控制器506可在3.3秒(sec)、3.0sec、2.9sec和2.9sec的“開(kāi)啟延遲”之后激活排泄閥502。當(dāng)然，可預(yù)想其它的“開(kāi)啟延遲”值并可實(shí)施任何合適的“開(kāi)啟延遲”值。在一個(gè)實(shí)施例中，在增壓篩床300達(dá)到其容量并伴隨著相應(yīng)增壓周期的結(jié)束(即，另一個(gè)篩罐300進(jìn)行下次增壓周期的開(kāi)始)之后，控制器506停用排泄閥502。一般而言，排泄閥502將一個(gè)篩罐300中的氧氣以受孔口 514限制的流率“排泄”到另一個(gè)篩罐300中。也就是說(shuō)，氧氣被允許從增壓篩罐300流向排氣或清空篩罐300。這種氧氣流動(dòng)有助于篩罐300的排氣或清空，以將篩罐300所捕獲的氮?dú)怛?qū)趕出并對(duì)其自身進(jìn)行再生以供其下一次增壓周期之用。由于壓縮機(jī)408根據(jù)流量設(shè)置輸入504對(duì)篩罐300進(jìn)行可變?cè)鰤?，因此能被可變地控制的篩罐300之間的排泄流可有助于針對(duì)在合適純度水平下濃縮器的相應(yīng)產(chǎn)品氣體輸出流率的排氣篩罐的有效清空。
[0047]通常，流量設(shè)置輸入504的值越高，“開(kāi)啟延遲”時(shí)間(即，閉合時(shí)間)就越短，而排泄閥502打開(kāi)的時(shí)間就越長(zhǎng)，被送至排氣篩罐300中的排泄流也就越多。這是因?yàn)?，針?duì)較高值的流量設(shè)置輸入504可使用較高的增壓水平。較高的增壓水平會(huì)需要較多的排泄流來(lái)再生排氣或清空篩罐300。相反，流量設(shè)置輸入504的值越低，“開(kāi)啟延遲”時(shí)間(即，閉合時(shí)間)就越長(zhǎng)，而排泄閥502打開(kāi)的時(shí)間就越短。這是因?yàn)椋槍?duì)較低值的流量設(shè)置輸入504會(huì)使用較低的增壓水平。較低的增壓水平會(huì)需要較少的排泄流來(lái)再生排氣或清空篩罐300。因此，上述可變的“開(kāi)啟延遲”邏輯允許使通過(guò)控制用于清空排氣篩罐300的氧氣量所產(chǎn)生的氧氣利用率最大化，從而獲得提高了水平的系統(tǒng)效率。在其它實(shí)施例中，可使用其它可變邏輯來(lái)針對(duì)不同的流量設(shè)置輸入504改變排泄閥502的其它控制參數(shù)(例如，排泄流持續(xù)時(shí)間)。在進(jìn)一步實(shí)施例中，可變邏輯可使用其它的傳感參數(shù)(例如，壓力)來(lái)針對(duì)不同的流量設(shè)置輸入504改變“開(kāi)啟延遲”或其它控制參數(shù)。
[0048]如上所述，排泄閥502激活之前的“開(kāi)啟延遲”時(shí)間段取決于流量設(shè)置輸入504的值，該值又轉(zhuǎn)而基于某些其它工作參數(shù)，如產(chǎn)品罐輸出壓力、篩罐輸出壓力、壓縮機(jī)速度以及各個(gè)構(gòu)件的體積容量。在一個(gè)實(shí)施例中，可基于濃縮器構(gòu)件的物理規(guī)格根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定針對(duì)每個(gè)流量設(shè)置輸入504的具體“開(kāi)啟延遲”時(shí)間段。然后將針對(duì)每個(gè)流量設(shè)置輸入504值的“開(kāi)啟延遲”時(shí)間存儲(chǔ)在控制器506的存儲(chǔ)器或邏輯內(nèi)的查詢(xún)表中。因此，在讀取流量設(shè)置輸入504之后，控制器506從存儲(chǔ)在其存儲(chǔ)器或邏輯中的查詢(xún)表查詢(xún)排泄閥可變“開(kāi)啟延遲”時(shí)間。然后，使用相應(yīng)的“開(kāi)啟延遲”時(shí)間來(lái)從提供排泄流的篩罐300的增壓周期開(kāi)始，延遲排泄閥502的激活。如圖所示，增壓周期在壓力均衡閥PE閉合之后開(kāi)始(見(jiàn)圖5B中的時(shí)間圖)。在“開(kāi)啟延遲”時(shí)間屆滿(mǎn)(這可由存儲(chǔ)器或邏輯中的計(jì)時(shí)器監(jiān)測(cè))之后，排泄閥502被激活(即，打開(kāi)或“開(kāi)啟”)并保持打開(kāi)直到下一個(gè)PSA周期開(kāi)始，在所述下一個(gè)PSA周期中兩個(gè)篩罐300的作用被切換。
[0049]在其它實(shí)施例中，可變“開(kāi)啟延遲”可至少部分地基于最短“開(kāi)啟延遲”時(shí)間。在另一個(gè)實(shí)施例中，可變“開(kāi)啟延遲”可至少部分地基于一個(gè)或多個(gè)其它參數(shù)，如以任何方式組合的產(chǎn)品罐輸出壓力、篩罐輸出壓力、壓縮機(jī)速度以及各個(gè)構(gòu)件的體積容量。在又一些其它實(shí)施例中，可變“開(kāi)啟延遲”可至少部分地基于最短“開(kāi)啟延遲”時(shí)間與一個(gè)或多個(gè)其它參數(shù)的組合。例如，在最短“開(kāi)啟延遲”時(shí)間之后，如果那時(shí)或當(dāng)前增壓周期完成之前的任何時(shí)刻所述其它參數(shù)超過(guò)預(yù)定閾值，則可觸發(fā)排泄閥502的激活。當(dāng)然，可預(yù)想替代或相反的邏輯并可實(shí)施參數(shù)和閾值之間的任何合適的邏輯關(guān)系。在又一些其它實(shí)施例中，在沒(méi)有最短“開(kāi)啟延遲”的情況下如果在增壓周期中的任何時(shí)刻所述其它參數(shù)超過(guò)預(yù)定閾值，則可觸發(fā)排泄閥502的激活。
[0050]在本文所描述的任何實(shí)施例中，排泄閥502在激活之后也可具有可變的“最長(zhǎng)開(kāi)啟時(shí)間”，以便限制其保持打開(kāi)或者說(shuō)處于“開(kāi)啟”狀態(tài)的連續(xù)時(shí)間?？勺兊摹白铋L(zhǎng)開(kāi)啟時(shí)間”可與流量設(shè)置輸入504相關(guān)聯(lián)。例如，針對(duì)最低至最高的流量設(shè)置輸入504，控制器506可在2.2sec、2.4sec、2.6sec、2.8和3.0sec的“最長(zhǎng)開(kāi)啟時(shí)間”之后停用排泄閥502。當(dāng)然，可預(yù)想其它的“最長(zhǎng)開(kāi)啟時(shí)間”值并可實(shí)施任何合適的“最長(zhǎng)開(kāi)啟時(shí)間”值。在這個(gè)實(shí)施例中，如果在“最長(zhǎng)開(kāi)啟時(shí)間”屆滿(mǎn)之前當(dāng)前增壓周期結(jié)束，則也將停用排泄閥502。相反，如果“最長(zhǎng)開(kāi)啟時(shí)間”在當(dāng)前增壓周期結(jié)束之前屆滿(mǎn)，則可基于上述“開(kāi)啟延遲”時(shí)間或參數(shù)觸發(fā)的任何組合再次激活排泄閥502。如果期望，也可將排泄閥502固定成提供連續(xù)的排泄或者固定成具有與流量設(shè)置輸入504無(wú)關(guān)的預(yù)定打開(kāi)時(shí)間。此外，可針對(duì)特定的流量設(shè)置輸入504將“開(kāi)啟延遲”時(shí)間設(shè)置為零以提供連續(xù)的排泄，并且可針對(duì)特定的流量設(shè)置輸入504將“最長(zhǎng)開(kāi)啟時(shí)間”設(shè)置為零以阻止排泄閥502的激活。
[0051]圖5B示出了圖5A中所示閥的時(shí)間圖的一個(gè)實(shí)施例。如圖所示，在第一增壓周期之后，每個(gè)增壓周期在壓力均衡閥PE從閉合(S卩，關(guān)斷、停用)過(guò)渡到打開(kāi)(S卩，開(kāi)啟、激活)之時(shí)開(kāi)始。例如，在壓力均衡閥PV的第一次激活之后，增壓氧氣從第一篩罐300 (S卩，與主閥MVl相關(guān)聯(lián)的)經(jīng)由壓力均衡閥PV流動(dòng)以增大第二篩罐300 (S卩，與主閥MV2相關(guān)聯(lián)的)中的壓力。如果要用壓力均衡閥PE來(lái)幫助第二篩罐300的清空和再生，則與壓力均衡閥PE的這次激活一起或在這次激活之后不久，停用排氣閥EV2。在壓力均衡閥PE的這次激活之后不久，停用主閥MVl并激活主閥MV2以將壓縮機(jī)408所產(chǎn)生的進(jìn)氣空氣流從第一篩罐300切換到第二篩罐300。在切換了主閥MVl和MV2之后不久停用壓力均衡閥PE。通常，與壓力均衡閥PE的這次停用一起激活排氣閥EVl以允許篩罐300之間的壓力均衡得以繼續(xù)。然而，如果期望，可與主閥MVl的停用一起或者在這之后不久并且在壓力均衡閥PE的停用之前激活排氣閥EV1。以交替的方式繼續(xù)這個(gè)過(guò)程以提供PSA過(guò)程。
[0052]具體地，可以看到，在壓力均衡閥PE為打開(kāi)或者說(shuō)“開(kāi)啟”時(shí)，排泄閥502可通常為閉合的或者說(shuō)“關(guān)斷的”，但不必須是這種情況。還可以看到，排泄閥的可變“開(kāi)啟延遲”時(shí)間在壓力均衡閥PE從閉合或者說(shuō)“關(guān)斷”過(guò)渡到打開(kāi)或者說(shuō)“開(kāi)啟”時(shí)開(kāi)始，但也不必須是這種情況。在某些情況下，允許這些閥的打開(kāi)或者說(shuō)“開(kāi)啟”狀態(tài)重疊是有益的。換句話(huà)說(shuō)，在某些情況下，可同時(shí)或以任何組合方式使用排泄閥502和壓力均衡閥PE這兩者，以提供從增壓篩罐300向另一個(gè)篩罐300的排泄流，以供該另一個(gè)篩罐300的清空和再生之用。
[0053]圖5C示出了在主閥MV1、排泄閥502和排氣閥EV2被激活(即，打開(kāi))并且主閥MV2和排氣閥EVl被停用(即，閉合)時(shí)，排泄流從篩罐I經(jīng)由孔口 I和篩罐2流向排氣出口的示例性路徑。圖示出了在主閥MV2、排泄閥502和排氣閥EVl被激活并且主閥MVl和排氣閥EV2被停用時(shí)，排泄流從篩罐2經(jīng)由孔口 I和篩罐I流向排氣出口的示例性替代路徑。如虛線(xiàn)所示，在一個(gè)實(shí)施例中，可在單個(gè)構(gòu)件中提供排泄閥502和孔口 I的功能，該單個(gè)構(gòu)件可被稱(chēng)為可變限流器。在另一個(gè)實(shí)施例中，孔口 2可提供與排泄閥502和孔口 I并行的連續(xù)固定排泄流。孔口 2將建立最小排泄流，該最小排泄流可通過(guò)本文所述的排泄閥502的激活而增大。在又一個(gè)實(shí)施例中，可激活PE閥以與孔口 2或者排泄閥502和孔口 I的串聯(lián)組合聯(lián)合提供或補(bǔ)充排泄流。
[0054]在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器506可監(jiān)測(cè)PSA切換時(shí)間卿，增壓周期時(shí)間)以針對(duì)操作濃縮器時(shí)所在的某些地球海拔范圍來(lái)識(shí)別替代工作模式。例如，針對(duì)一直到約6300英尺時(shí)的操作可實(shí)施低海拔模式，而針對(duì)6300英尺以上時(shí)的操作可實(shí)施高海拔模式。當(dāng)然，可預(yù)想其它的海拔范圍并可實(shí)施更多的海拔模式。在較高海拔下，由于較低的環(huán)境大氣壓力(即，較稀薄的空氣)，PSA切換時(shí)間趨于增加?？苫诮o定的海拔范圍調(diào)節(jié)濃縮器的某些工作參數(shù)，以便提高效率和維持產(chǎn)品氣體的體積輸出量、流率和純度的合適水平。
[0055]測(cè)試已經(jīng)證明，在低海拔工作模式下，基于流量設(shè)置輸入504的排泄閥502的固定“開(kāi)啟延遲”可以是可接受的。但是，海拔越高，輪換篩罐300的增壓之間的切換時(shí)間就越長(zhǎng)，因?yàn)闈饪s器花費(fèi)越來(lái)越長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)積聚期望切換壓力。響應(yīng)于該較長(zhǎng)的切換時(shí)間，濃縮器可切換到較高海拔模式下，該較高海拔模式可調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)工作參數(shù)(即，產(chǎn)品罐輸出壓力、篩罐輸出壓力、排泄閥控制)以將切換時(shí)間保持在最佳范圍內(nèi)。如果在寬的海拔范圍上維持排泄閥502的固定“開(kāi)啟延遲”，則在該海拔范圍的較低高度處可能有很少或沒(méi)有排泄流。此外，在較高高度處當(dāng)切換時(shí)間被顯著延長(zhǎng)時(shí)，固定的“開(kāi)啟延遲”會(huì)導(dǎo)致過(guò)多的排泄流。沒(méi)有排泄流以及過(guò)多排泄流會(huì)導(dǎo)致源自濃縮器的產(chǎn)品氣體處于在寬海拔范圍的較低和較高高度處工作時(shí)的期望純度水平之外。
[0056]在海平面以上5300至11150英尺范圍內(nèi)的各海拔處采集了數(shù)據(jù)并進(jìn)行了分析。針對(duì)每個(gè)流量設(shè)置輸入504識(shí)別低海拔和高海拔切換時(shí)間的標(biāo)稱(chēng)值。例如，I)在最低流量設(shè)置輸入504下，識(shí)別低海拔和高海拔切換時(shí)間的標(biāo)稱(chēng)值為5.5秒和14秒，并且與從低海拔模式到高海拔模式的過(guò)渡相關(guān)聯(lián)的閾值為6300英尺；2)在下一較高的流量設(shè)置輸入504下，識(shí)別低海拔和高海拔切換時(shí)間的標(biāo)稱(chēng)值為5秒和13秒，并且與從低海拔模式到高海拔模式的過(guò)渡相關(guān)聯(lián)的閾值為6200英尺；3)在中間的流量設(shè)置輸入504下，識(shí)別低海拔和高海拔切換時(shí)間的標(biāo)稱(chēng)值為5秒和11.5秒，并且與從低海拔模式到高海拔模式的過(guò)渡相關(guān)聯(lián)的閾值為6200英尺；4)在下一較高的流量設(shè)置輸入504下，識(shí)別低海拔和高海拔切換時(shí)間的標(biāo)稱(chēng)值為5秒和10.5秒，并且與從低海拔模式到高海拔模式的過(guò)渡相關(guān)聯(lián)的閾值為6300英尺；以及5)在最高流量設(shè)置輸入504下，識(shí)別低海拔和高海拔切換時(shí)間的標(biāo)稱(chēng)值為5.5秒和11秒，并且與從低海拔模式到高海拔模式的過(guò)渡相關(guān)聯(lián)的閾值為6000英尺。
[0057]可為從低海拔模式到高海拔模式的過(guò)渡(例如，大約12秒)以及從高海拔模式到低海拔模式的過(guò)渡(例如，大約5.5秒)設(shè)立合適的切換時(shí)間閾值。當(dāng)然，可針對(duì)不同的流量設(shè)置輸入504設(shè)立不同的切換時(shí)間閾值。例如，針對(duì)不同的流量設(shè)置輸入504，從低海拔模式過(guò)渡到高海拔模式的切換時(shí)間閾值可在10.5秒至14秒之間的范圍內(nèi)。類(lèi)似地，針對(duì)不同的流量設(shè)置輸入504，從高海拔模式過(guò)渡到低海拔模式的切換時(shí)間閾值可在5.0秒至5.5秒之間的范圍內(nèi)。通常，所述閾值將不相同，從高海拔模式過(guò)渡到低海拔模式的閾值將低于另一閾值以產(chǎn)生合適的滯后。在另一個(gè)實(shí)施例中，可將海拔模式之間的過(guò)渡延遲一段固定的時(shí)間或者直到預(yù)定數(shù)量的連續(xù)增壓周期(例如，三個(gè)連續(xù)周期)的切換時(shí)間顯示適合進(jìn)行海拔模式過(guò)渡。
[0058]針對(duì)任何海拔模式，可以本文所述的任何方式控制排泄閥502。顯然，可在不同海拔模式下對(duì)排泄閥502進(jìn)行不同的控制。因此，可至少部分地基于海拔模式來(lái)實(shí)施優(yōu)選的排泄閥控制技術(shù)，并且海拔模式之間的過(guò)渡可導(dǎo)致排泄閥控制技術(shù)間的相應(yīng)過(guò)渡。
[0059]在一個(gè)實(shí)施例中，與排泄閥502的激活和PSA切換時(shí)間卿，增壓周期時(shí)間)相關(guān)聯(lián)的“開(kāi)啟延遲”時(shí)間圍繞流量設(shè)置輸入506的范圍具有大致線(xiàn)性的關(guān)系。切換時(shí)間可由針對(duì)每個(gè)流量設(shè)置輸入506的切換壓力設(shè)定點(diǎn)代表，因?yàn)榍袚Q時(shí)間是給定篩罐300達(dá)到與其滿(mǎn)容量相關(guān)的壓力所花費(fèi)的時(shí)間。在描述的實(shí)施例中，可假設(shè)篩罐300中的壓力積累為線(xiàn)性的。這允許將排泄閥激活壓力表達(dá)成針對(duì)每個(gè)流量設(shè)置輸入506的壓力設(shè)定點(diǎn)的比值。然后可利用該比值來(lái)確定閾值壓力值。在壓力積聚期間，如果壓力超過(guò)閾值壓力值，則控制器506激活(即，打開(kāi))排泄閥502。這可確保至少有足夠的排泄流來(lái)維持期望純度水平，同時(shí)也限制排泄流以避免氧氣的不必要損失。在其它實(shí)施例中，“開(kāi)啟延遲”時(shí)間可為PSA切換時(shí)間的非線(xiàn)性函數(shù)。類(lèi)似地，在其它實(shí)施例中，針對(duì)不同的流量設(shè)置輸入506，用于確定“開(kāi)啟延遲”時(shí)間的函數(shù)可不相同。
[0060]下表不出了濃縮器在低海拔模式(LAM)下工作時(shí)針對(duì)每個(gè)流量設(shè)置輸入506的示例性壓力設(shè)定點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，可利用以下方程從針對(duì)LAM的示例性壓力設(shè)定點(diǎn)確定針對(duì)高海拔模式(HAM)的壓力設(shè)定點(diǎn):
HAM壓力設(shè)定點(diǎn)=LAM壓力設(shè)定點(diǎn)*比值(I)
其中，針對(duì)所有的流量設(shè)置輸入506，比值可為0.875。當(dāng)然，可利用其它的技術(shù)或者其它合適的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確立HAM壓力設(shè)定點(diǎn)。例如，所述比值可為不同的值，或者可由針對(duì)任何特定流量設(shè)置輸入506的可變函數(shù)替代。此外，在實(shí)施附加海拔模式的情況下，可使用任何合適的技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確立針對(duì)每個(gè)海拔模式的輪換壓力設(shè)定點(diǎn)。
[0061]在一個(gè)實(shí)施例中，在HAM期間用于觸發(fā)排泄閥502的激活的閾值可利用以下方程來(lái)確定:
HAM壓力閾值=HAM壓力設(shè)定點(diǎn)*比值(2)
其中，比值可為:i) 0.55，針對(duì)最低流量設(shè)置輸入506，ii) 0.60，針對(duì)下一較高的流量設(shè)置輸入506，iii) 0.65，針對(duì)中間的流量設(shè)置輸入506，iv) 0.70，針對(duì)下一較高的流量設(shè)置輸入506，V) 0.75，針對(duì)最高流量設(shè)置輸入506。在另一個(gè)實(shí)施例中，針對(duì)所有的流量設(shè)置輸入506，比值可為0.90。當(dāng)然，可利用其它的技術(shù)或者其它合適的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確立HAM壓力閾值。例如，所述常數(shù)可為不同的值，或者可由針對(duì)任何特定流量設(shè)置輸入506的可變函數(shù)替代。此外，在實(shí)施附加海拔模式的情況下，可使用任何合適的技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確立針對(duì)每個(gè)海拔模式的輪換壓力閾值。
[0062]例 I
【權(quán)利要求】
1.一種提供濃縮產(chǎn)品氣體的方法，包括: a)通過(guò)第一和第二篩罐在交替且相反的增壓和清空周期中將一種或多種可吸附組分從增壓源氣態(tài)混合物分離，以形成濃縮產(chǎn)品氣體；以及 b)在維持可接受的濃縮產(chǎn)品氣體純度水平的同時(shí)，在多個(gè)預(yù)定海拔范圍內(nèi)選擇性地控制增壓和清空周期。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: c)在與所述多個(gè)預(yù)定海拔范圍相對(duì)應(yīng)的多個(gè)海拔模式中選擇性地控制增壓和清空周期，控制器在當(dāng)前海拔模式下工作；以及 d)通過(guò)在處于較高海拔閾值以上第一穩(wěn)定時(shí)間之后從當(dāng)前海拔模式過(guò)渡到較高海拔模式，以及在處于較低海拔閾值以下第二穩(wěn)定時(shí)間之后從當(dāng)前海拔模式過(guò)渡到較低海拔模式，來(lái)維持可接受的濃縮產(chǎn)品氣體純度水平。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，第一和第二穩(wěn)定時(shí)間至少部分地基于增壓周期的預(yù)定量和最小穩(wěn)定時(shí)間中的至少一個(gè)。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括: e)通過(guò)可變限流器提供第一和第二篩罐之間的可調(diào)流量；以及 f)至少部分地基于當(dāng)前 海拔模式來(lái)選擇性地控制可變限流器，其中就相應(yīng)的增壓周期而言，針對(duì)至少一個(gè)海拔模式的第一和第二篩罐之間的可調(diào)流量不同于針對(duì)另一個(gè)海拔模式的第一和第二篩罐之間的可調(diào)流量。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括: e)檢測(cè)濃縮產(chǎn)品氣體的壓力； f)將檢測(cè)壓力與和相應(yīng)增壓周期的完成相關(guān)聯(lián)的切換閾值進(jìn)行比較； g)隨著增壓周期的開(kāi)始啟動(dòng)計(jì)時(shí)器；以及 h)在檢測(cè)壓力高于切換閾值后停止計(jì)時(shí)器，以測(cè)量相應(yīng)的增壓周期時(shí)間。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括: e)提供節(jié)約閥，該節(jié)約閥具有與用戶(hù)相聯(lián)的輸出連接部、與通風(fēng)口相聯(lián)的通風(fēng)連接部、以及與濃縮產(chǎn)品氣體相聯(lián)的氣體連接部，其中，輸出連接部從通風(fēng)連接部切換到氣體連接部，反之亦然；以及 f )選擇性地控制節(jié)約閥，以便至少部分地基于當(dāng)前海拔模式來(lái)選擇性地向用戶(hù)分配一氣團(tuán)濃縮產(chǎn)品氣體，并且就相應(yīng)的增壓周期而言，針對(duì)至少一個(gè)海拔模式的氣團(tuán)不同于針對(duì)另一個(gè)海拔模式的氣團(tuán)。
7.一種提供濃縮產(chǎn)品氣體的方法，包括: a)選擇濃縮產(chǎn)品氣體的第一期望輸出設(shè)定值； b)提供用于供應(yīng)待分配濃縮產(chǎn)品氣體的產(chǎn)品氣體源； c)監(jiān)測(cè)濃縮產(chǎn)品氣體的壓力；以及 d)選擇性地將與用戶(hù)相聯(lián)的輸出連接部從與通風(fēng)口相聯(lián)的通風(fēng)連接部切換到與濃縮產(chǎn)品氣體相聯(lián)的氣體連接部，以便至少部分地基于所選擇的輸出設(shè)定值和監(jiān)測(cè)壓力來(lái)選擇性地分配濃縮產(chǎn)品氣體,反之亦然。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括: e)監(jiān)測(cè)指示用戶(hù)呼吸周期的流量；以及f)至少部分地基于監(jiān)測(cè)流量來(lái)確定用戶(hù)的呼吸特性； 其中，在d)中進(jìn)行的選擇性切換至少部分地基于所監(jiān)測(cè)的呼吸特性；以及 g)至少部分地基于所確定的呼吸特性與指示吸氣的觸發(fā)閾值之間的關(guān)系來(lái)確定經(jīng)由輸出連接部向用戶(hù)分配一氣團(tuán)濃縮產(chǎn)品氣體的起始時(shí)間。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括: h)至少部分地基于所選擇的輸出設(shè)定值來(lái)確定壓力加和閾值；以及 i)至少部分地基于監(jiān)測(cè)壓力與壓力加和閾值之間的關(guān)系來(lái)確定分配該氣團(tuán)濃縮產(chǎn)品氣體的持續(xù)時(shí)間。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括: h)至少部分地基于與前一氣團(tuán)相關(guān)聯(lián)的鎖定時(shí)間的屆滿(mǎn)來(lái)確定分配該氣團(tuán)濃縮產(chǎn)品氣體的起始時(shí)間。
11.一種設(shè)備，包括: 主體，所述主體形成具有篩床部和產(chǎn)品罐部的組件，其中篩床部和產(chǎn)品罐部被公用壁隔開(kāi)，篩床部適于將一種或多種可吸附組分從增壓源氣態(tài)混合物分離，產(chǎn)品罐部適于儲(chǔ)存一定體積的濃縮產(chǎn)品氣體； 第一端帽，所述第一端帽設(shè)置在主體的第一遠(yuǎn)端，用于提供與篩床部相關(guān)聯(lián)的入口和與產(chǎn)品罐部相關(guān)聯(lián)的出口 ；以及 第二端帽，所述第二端帽設(shè)置`在主體的相對(duì)遠(yuǎn)端，適于將濃縮產(chǎn)品氣體從篩床部引導(dǎo)到產(chǎn)品罐部。
12.—種設(shè)備,包括: 框架，所述框架包括多個(gè)形成籠狀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性支撐部件；以及 壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)通過(guò)多個(gè)懸掛部件懸掛在框架內(nèi)，適于向產(chǎn)品氣體濃縮器的第一和第二篩罐提供增壓源氣態(tài)混合物。
13.—種設(shè)備,包括: 封閉過(guò)濾器的主體，該過(guò)濾器適于過(guò)濾來(lái)自產(chǎn)品氣體源的濃縮產(chǎn)品氣體并提供經(jīng)過(guò)濾的產(chǎn)品氣體，該過(guò)濾器包括: HEPA過(guò)濾器、疏水性過(guò)濾器和硼硅玻璃微纖維過(guò)濾器中的至少一種。
【文檔編號(hào)】B01D53/053GK103657334SQ201310563818
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2008年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2007年4月20日
【發(fā)明者】T.B.斯普林克爾, W.J.丹尼爾斯, T.A.德羅布納克, D.G.費(fèi)爾蒂, V.A.霍多斯, M.J.費(fèi)比安, S.J.舍爾努特, J.R.奧爾塞夫斯基 申請(qǐng)人:英瓦卡爾公司