氧氣分離器和產生氧氣的方法技術

本發明專利技術涉及一種氧氣分離裝置，包括：在第一側的氣體入口(29、31)，用于將包含氧氣的氣體流引導到所述氧氣分離裝置(12、14)中；在第二側的氣體出口(33、35)，用于引導富含氧氣的氣體流離開所述氧氣分離裝置(12、14)；具有氧氣分離吸附劑(16、18)的至少一個氧氣分離區域(20、22)，所述氧氣分離吸附劑能夠通過吸附所述包含氧氣的氣體中除氧氣以外的至少一種組分而從包含氧氣的氣體中分離氧氣且可以被污染物污染；以及具有去污材料(17、19)的去污區域(21、23)，所述去污材料用于將所述包含氧氣的氣體從至少一種污染物去污，其中所述氧氣分離區域(20、22)和所述去污區域(21、23)是通過間隔件(76、78)而流體連接的，所述間隔件包括至少一個擴散抑制通道(80、82)，其中所述間隔件(76、78)的擴散抑制值rR為rR>1。這一氧氣分離裝置(12、14)允許提供針對維護的明顯優勢。本發明專利技術還涉及一種氧氣分離器(10)和一種從包含氧氣的氣體產生氧氣的方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】氧氣分離器和產生氧氣的方法專利
本專利技術涉及氧氣分離領域。更具體來說，本專利技術涉及用于呼吸應用的氧氣分離，尤其是在家庭護理領域中。
技術介紹
氧氣治療術是將氧氣施用為一種治療方式。其廣泛地用于慢性病和急癥患者護理中的各種用途，因為氧氣對于細胞代謝是必不可少的，繼而，組織氧合對于所有生理功能都是必不可少的。氧氣治療應當用來以下述方式使患者受益：增加氧氣到肺部的供應，從而增加氧氣到身體組織的可利用性，尤其是在患者正承受缺氧和/或低血氧癥時。氧氣治療可以用于醫院和家庭護理兩者的應用中。氧氣治療的主要家庭護理應用是用于具有嚴重的慢性阻塞性肺疾病(COPD)的患者。氧氣可以用多種方式施用。優選的氧氣施用方式是通過使用一種所謂的氧氣按需產生方法。就此而論，所謂的氧氣濃縮機或分離器等商用解決方案分別已是眾所周知的。這些氧氣濃縮機多數會將氧氣與含有氧氣的氣體分離開，以便按需(即，恰好在使用之前)提供氧氣。本領域中已知的氧氣濃縮機或氧氣分離器的缺點分別是，繼包含氧氣的氣體的預期被吸收組分(例如，氮氣)之后，包含氧氣的氣體的非預期污染物(例如，水或二氧化碳)也分別被吸收至氧氣分離裝置或氧氣分離材料，從而污染了所述氧氣分離裝置或氧氣分離材料。氧氣分離材料的此污染通常導致在變壓過程之后需要額外的或多或少的措施，以便避免污染或再吸收污染物。根據US7,160,367已知一種能夠使用吸收劑來執行氣體分離步驟的氣體分離裝置，所述吸收劑是對污染物鈍化(諸如由于大氣濕度而鈍化)敏感的。這種氣體分離裝置可以包括干燥劑區和水敏感吸收劑區，二者之間可以設置相應的隔離閥。文獻US2011/232482A1描述了一種用于使供給空氣經受分餾以在變壓吸收系統中自其恢復成品氧氣部分的方法。根據此文獻，將預處理的吸收劑的床放置于供給空氣與氮氣選擇性吸收劑的床之間，其中可控制閥定位于所述預處理的吸收劑床與所述氮氣選擇性吸收劑床之間，以便允許對所述氮氣選擇性吸收劑床污染。然而，仍然需要改善氧氣分離裝置的污染狀態。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種用于氧氣分離器的氧氣分離裝置和一種從包含氧氣的氣體中分離氧氣的方法，其構建成本較低、易于執行和/或就維護來說是有利的。此目的是通過一種氧氣分離裝置實現的。此目的還通過一種氧氣分離器和一種從包含氧氣的氣體中分離氧氣的方法實現。一種氧氣分離裝置包括：在第一側的氣體入口，用于將包含氧氣的氣體流引導到所述氧氣分離裝置中；在第二側的氣體出口，用于引導富含氧氣的氣體流離開所述氧氣分離裝置；具有氧氣分離吸附劑的至少一個氧氣分離區域，所述氧氣分離吸附劑能夠通過吸附所述包含氧氣的氣體中除氧氣以外的至少一種組分而從包含氧氣的氣體中分離氧氣，且可以被污染物污染；以及具有去污材料的去污區域，所述去污材料用于使所述包含氧氣的氣體從至少一種污染物去污，其中所述氧氣分離區域和所述去污區域是通過間隔件而流體連接的，所述間隔件包括至少一個擴散抑制通道，其中所述間隔件的擴散抑制值rR為rR>1。術語“氧氣分離裝置”可以尤其是指氧氣分離器的有效部分。例如，氧氣分離裝置可以包括氧氣分離吸附劑，所述氧氣分離吸附劑可以與包含氧氣的氣體交互作用，或者與包含氧氣的氣體中的限定組分交互作用，且因此可以借助與所述包含氧氣的氣體中除氧氣以外的至少一種組分的交互作用而從包含氧氣的氣體中分離出氧氣。因此，如此的氧氣分離裝置或其氧氣分離吸附劑分別能夠從包含氧氣的氣體中分離出氧氣，尤其是通過吸附過程，例如吸收過程來分離。因此，所述氧氣分離裝置可以被設計為吸收劑床。其可以被示例性地形成為被裝配和布置在外殼中的緊湊裝置。相應地，用在本文中的術語“氧氣分離器”可以尤其是指能夠從包含氧氣的氣體中分離氧氣的裝置。因此，借助氧氣分離器，從包含氧氣的氣體著手，可以產生純的或基本純的氧氣或者至少是富含氧氣的氣體。此外，用在本文中的術語“氧氣分離裝置的第一側”可以是指朝向一個方向引導的所述氧氣分離裝置的側或部分，其中所述包含氧氣的氣體沿所述方向被引導到氧氣分離裝置，而用在本文中的術語“氧氣分離裝置的第二側”可以是指朝向相反側引導的所述氧氣分離裝置的側或部分，即出現所產生的純氧氣或富含氧氣的氣體的一側。另外，用在本文中的術語“包含氧氣的氣體”可以是指至少部分地包含氣態氧氣或者由氧氣組成的任何氣體。因此，術語“富含氧氣的氣體”應具體是指與包含氧氣的氣體相比具有較高的氧氣濃度、且在極端的情況下可為純氧氣的氣體。分離吸附劑可以被污染物污染的表達可以具體是指氧氣分離吸附劑的污染或沾污過程，由于此過程而使得氧氣分離裝置朝向氧氣的氧氣分離能力和/或選擇性降低。因此，污染物可以是下述任何化合物，其可以粘合或吸附(例如，不可逆地或可逆地)到氧氣分離裝置且可以因此污染所述氧氣分離裝置。其具體可以是并非包含氧氣的氣體的主要組分的物質。它可以僅任選地和/或僅以變化的量存在于所述包含氧氣的氣體中?？赡艽嬖谟谒霭鯕獾臍怏w中的污染物的非限制性實例可以包括水、二氧化碳、胺、二氧化硫、氮氧化物和烴。此外，氧氣分離吸附劑可以被理解為下述材料，其從包含氧氣的氣體中吸附且因此吸引或吸收除氧氣之外的至少一種物質、且比氧氣吸附且因此吸引或吸收得較好的至少一種物質，且因此使得氧氣至少以大的量通過。根據本專利技術的氧氣分離區域應當具體地分別是指空間有限的區域，或者下述區域，其中設置有氧氣分離吸附劑且主要目的是從包含氧氣的氣體中分離氧氣。相應地，去污區域可以具體地分別是指空間有限區域或者下述區域，其主要目的是將所述包含氧氣的氣體從可能存在的污染物中去污。因此，去污材料位于所述去污區域中，且其因此是與至少一種污染物交互作用并吸附所述至少一種污染物且因此從所述包含氧氣的氣體中移除所述污染物的材料。所述去污材料可以與所述氧氣分離吸附劑相同或不同。間隔件還可以被理解為下述裝置，其將氧氣分離區域與去污區域彼此空間分離開，且在所述氧氣分離區域和所述去污區域之間提供流體連接。此外，擴散抑制通道可以被理解為下述引導件，其限制污染物、具體為氣態污染物從去污區域到氧氣分離區域的擴散速率。此外，擴散抑制值rR可以被如下地定義。具體來說，擴散抑制因子或擴散抑制值分別是特征性的被污染長度Z和間隔件的特征性參數S的乘積(rR＝Z*S)，其中特征性的被污染長度Z被定義為Z＝(fW*Az)/Lz，其中fW是分離吸附劑擴散校正因子(0.654)，Az是氧氣分離吸附劑的橫截面積，且因此是氧氣分離裝置內部的填充有氧氣分離吸附劑的橫截面積(單位是cm2)，且Lz是擴散抑制通道的位置，且因此是其距離氧氣分離裝置的在其第一側的氣體入口的距離(單位是cm)。此外，間隔件的特征性參數S被定義為S＝Ld/(N*Ad)，其中Ad是間隔件中的一個導管的橫截面積，Ld是在Ad穿過分離器的情況下擴散抑制通道的長度(單位是cm)，且N是間隔件的導管的數目。類似于上文所述的氧氣分離裝置可以為氧氣分離吸附劑提供明顯減少的污染，尤其是在氧氣分離器的關閉期間，且因此明顯改善其維護性能。所述氧氣分離裝置包括在第一側的氣體入口，用于將包含氧氣的氣體流引導到氧氣分離裝置中，且所述氧氣分離裝置具有在第二側的氧氣出口，用于將富含氧氣的氣體流引導離開所述氧氣分離裝置。所述氧氣分離裝置還包括具有氧氣分本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氧氣分離裝置，包括：在第一側的氣體入口(29、31)和在第二側的氣體出口(33、35)，所述氣體入口用于將包含氧氣的氣體流引導到所述氧氣分離裝置(12、14)中，所述氣體出口用于引導富含氧氣的氣體流離開所述氧氣分離裝置(12、14)；具有氧氣分離吸附劑(16、18)的至少一個氧氣分離區域(20、22)，所述氧氣分離吸附劑能夠通過吸附所述包含氧氣的氣體中除氧氣以外的至少一種組分而從包含氧氣的氣體中分離氧氣且能夠被污染物污染；以及具有去污材料(17、19)的去污區域(21、23)，所述去污材料用于使所述包含氧氣的氣體從至少一種污染物去污，其中所述氧氣分離區域(20、22)和所述去污區域(21、23)通過間隔件(76、78)流體連接，所述間隔件包括至少一個擴散抑制通道(80、82)，其中所述間隔件(76、78)具有的擴散抑制值rR為rR>1。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.05.16 US 61/647,6001.一種氧氣分離裝置，包括：在第一側的氣體入口(29、31)和在第二側的氣體出口(33、35)，所述氣體入口用于將包含氧氣的氣體流引導到所述氧氣分離裝置(12、14)中，所述氣體出口用于引導富含氧氣的氣體流離開所述氧氣分離裝置(12、14)；具有氧氣分離吸附劑(16、18)的至少一個氧氣分離區域(20、22)，所述氧氣分離吸附劑能夠通過吸附所述包含氧氣的氣體中除氧氣以外的至少一種組分而從包含氧氣的氣體中分離氧氣且能夠被污染物污染；以及具有去污材料(17、19)的去污區域(21、23)，所述去污材料用于使所述包含氧氣的氣體從至少一種污染物去污，其中所述氧氣分離區域(20、22)和所述去污區域(21、23)通過間隔件(76、78)流體連接，所述間隔件包括至少一個擴散抑制通道(80、82)，其中所述間隔件(76、78)具有的擴散抑制值rR為rR>1，其中，擴散抑制值rR＝Z*S，Z是特征性的被污染長度，S是間隔件的特征性參數，特征性的被污染長度Z被定義為Z＝(fW*Az)/Lz，其中fW是分離吸附劑擴散校正因子，所述分離吸附劑擴散校正因子的值為0.654，Az是單位為cm2的氧氣分離吸附劑的橫截面積，且Lz是擴散抑制通道到氧氣分離裝置的在其第一側的氣體入口的距離，Lz的單位是cm，所述間隔件的特征性參數S被定義為S＝Ld/(N*Ad)，其中Ad是間隔件中的所述至少一個擴散抑制通道中的一個擴散抑制通道的平均橫截面積，Ad的單位是cm2，Ld是在Ad穿過分離器的情況下所述至少一個擴散抑制通道的平均長度，Ld的單位是cm，且N是間隔件的擴散抑制通道的數目。2.根據權利要求1所述的氧氣分離裝置，其特征在于，所述間隔件具有的擴散抑制值rR為rR>100。3.根據權利要求1所述的氧氣分離裝置，其特征在于，所述去污材料(17、19)包括微粒，且一個擴散抑制通道(80、82)的橫截面積Ad具有的尺寸為Ab/2<Ad<Az/3，和/或其中所述氧氣分離材料(16、18)包括微粒，且一個擴散抑制通道(80、82)的所述橫截面積Ad具有的尺寸為Ab/2<Ad<Az/3，其中Ab對應于所述氧氣分離材料的微粒的平均橫截面積，且Az對應于所述氧氣分離材料的所述橫截面積。4.根據權利要求1所述的氧氣分離裝置，其特征在于，所述擴散抑制通道(80、82)包括沿偏離所述間隔件(76、78)主方向的方向伸展的至少一個區段。5.根據權利要求4所述的氧氣分離裝置，其特征在于，所述擴散抑制通道(80、82)至少部分地包括彎曲結構和/或成角度結構。6.根據權利要求5所述的氧氣分離裝置，其特征在于，所述彎曲結構和/或所述成角度結構被形成為螺旋結構。7.根據權利要求5所述的氧氣分離裝置，其特征在于，設置兩個彎曲結構，每一個彎曲結構都在基本上垂直于所述間隔件(76、78)的所述主方向的平面中伸展且彼此流體連接，其中第一彎曲結構連接到所述氧氣分離區域(20、22)，且另一彎曲結構連接到所述去污區域(21、23)，和/或其中設置兩個成角度結構，每一個成角度結構都在基本上垂直...

【專利技術屬性】
技術研發人員：P·L·布利斯，R·希爾比希，J·T·多倫斯基，A·G·R·克貝爾，P·范德斯路易斯，M·克萊，W·C·科爾，
申請(專利權)人：皇家飛利浦有限公司，
類型：發明
國別省市：荷蘭;NL