氧气分离系统及生成富氧气体的流的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及氧气分离的领域。详细来说，本发明涉及氧气分离系统，并且涉及从含氧气体分离氧气以便生成富氧气体的流的方法。
【背景技术】
[0002]氧气生成或者氧气分离分别在不同应用领域中起重要作用，所述不同应用领域例如覆盖高纯度氧气的生成以及碳氢化合物在反应器中的部分氧化反应。高纯度氧气的产生对于用于诸如家庭医疗保健应用的医学应用的小的低噪声氧气生成器而言也尤其有意义。
[0003]氧气治疗例如是将氧气的施予作为治疗模态。氧气治疗通过增加氧气对肺部的供应并且从而增加针对身体组织的氧气的可用性，来使患者受益。例如，氧气治疗的主要家庭护理应用是针对具有严重慢性阻塞性肺部疾病(COPD)的患者，严重慢性阻塞性肺部疾病是在美国影响超过1300万患者的疾病。
[0004]针对氧气的按需生成，商业解决方案，所谓的氧气浓缩器是已知的。PhilipsRespironics例如正在提供针对在家(EverFlo)以及在移动中(EverGo和SimplyGo)需要氧气治疗的患者的氧气浓缩器产品的族。这样的系统可以是基于变压吸附过程的。
[0005]文献US 7604004 B2描述了用于利用真空变压吸附过程从环境空气分离氧气的氧气分离器。这样的氧气分离器包括缚带、包含电源组的电源模块、储液器模块、包含用户接口的控制模块以及分离筒模块。
[0006]然而，仍然需要与分别通过使用变压吸附过程或真空变压吸附过程的对氧气的按需生成尤其有关的改进。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供氧气分离系统，所述氧气分离系统提供改进的维护表现、改进的可变性和改进的能量消耗中的至少一个。
[0008]该目的由根据权利要求1所述的氧气分离系统来实现。该目的还通过根据权利要求12所述的生成富氧气体的流的方法实现。优选实施例可以根据从属权利要求来导出。
[0009]一种氧气分离系统包括:支撑体，其用于容纳多个自主氧气分离单元；以及多个自主氧气分离单元，其能够附接到所述支撑体，每个氧气分离单元包括具有氧气分离吸附体的至少一个氧气分离设备，所述氧气分离吸附体适于通过吸附含氧气体的除氧气之外的至少一个成分来从所述含氧气体分离氧气，并且所述每个氧气分离单元包括气体运送设备，所述气体运送设备用于将含氧气体的流引导通过所述氧气分离设备。
[0010]根据本发明的自主氧气分离单元应当尤其意指特别是自包含的单元，并且因此包括氧气分离布置的主要部件。详细来说，每个氧气分离单元包括至少一个氧气分离设备以及气体运送设备，例如压缩机，所述气体运送设备适于与各自的氧气分离设备一起工作。
[0011]术语氧气分离设备可以尤其指的是氧气分离器的活动部分。其例如可以包括氧气分离吸附体，所述氧气分离吸附体可以与含氧气体相互作用，或者与后者的限定的组分相互作用，并且因此可以借助于与含氧气体的除氧气之外的至少一种组分相互作用，来从所述含氧气体分离氧气。从而，如这样的氧气分离设备或其氧气分离吸附体分别能够尤其通过诸如吸附过程的吸附作用过程，来从含氧气体分离氧气。其例示地可以被形成为被布置在壳体中或包括壳体的紧凑设备。
[0012]术语固着位置应当尤其指的是在其处氧气分离单元能够固定于所述支撑体的位置。
[0013]术语固着模块尤其可以指的是能够将氧气分离单元固定于所述支撑体的任何模块。非限制性范例包括袋状物、旋钮等。
[0014]此外，如本文使用的术语含氧气体可以指的是至少部分包括气态氧的任何气体，或者包含氧气的任何气体。术语富氧气体从而应当尤其指的是相比于含氧气体关于氧气具有更高的浓度的气体，并且其在极端情况下可以是纯氧。作为非限制性范例，富氧气体可以具有在90% (+/-3% )的范围内的氧气含量。
[0015]如本文使用的术语氧气分离设备的初级侧可以指的是向着其中含氧气体被引导到氧气分离设备的方向的氧气分离设备的侧或部分，然而如本文使用的术语氧气分离设备的次级侧可以指的是向着相对侧的氧气分离设备的侧或部分，即指的是其中存在生成的纯氧或富氧气体的侧。
[0016]如上面描述的氧气分离系统在其使用中可以提供以下中的至少一个:改进的维护、较少能量消耗以及更高的可变性。
[0017]详细来说，所述氧气分离系统包括多个自主氧气分离单元，每个氧气分离单元包括具有氧气分离吸附体的至少一个氧气分离设备，所述氧气分离吸附体适于通过吸附含氧气体的除氧气之外的至少一个成分，来从所述含氧气体分离氧气，并且所述每个氧气分离单元包括气体运送设备，所述气体运送设备用于将含氧气体的流引导通过所述氧气分离设备。
[0018]此外提供支撑体，所述支撑体被设计为容纳多个自主氧气分离单元。为了容纳所述氧气分离单元，所述支撑体优选地包括具有固着模块的多个固着位置，每个固着模块用于接收氧气分离单元。
[0019]对多个这样的自主氧气分离单元的提供允许在几何结构中以及在尺寸方面非常灵活地设计每个单元。这允许关于几何结构和尺寸针对期望的用途高度调整氧气分离系统。例如，壳体可以不被形成为圆柱形，而是可以具有任何适合的形式。作为另外的范例，大多数部分可以由柔性材料形成，从而更加允许针对期望的应用调整单元的形式。这还可以由氧气分离系统可以以高度散布的方式被安装的事实来改进，这是由于所使用的若干部分不被封闭在一个单个壳体中，而是可以被提供为若干结构部件的事实。
[0020]此外，由于多个氧气分离单元通过固着模块被固定到支撑体的事实，因而通过提供模块化布置能够针对期望的用途容易地调整所使用的单元的数量。因此，可以基于所需要的生成的富氧气体的量分别选择各自的单元的数目或量以及尺寸。这例如在患者疾病变得更加严重并且因此必须按时间提供更多富氧气体的情况下能够是有利的。然后可以能够首先提供一种基础系统，其在需要的情况下可以被装备有另外的氧气分离单元。这允许高可变性。此外，氧气分离系统可以被提供有充分降低的尺寸以及重量，从而增加针对它的用户的舒适性。
[0021]此外，由于每个氧气分离单元包括其自身的气体运送设备(例如，压缩机)的事实，仅使用各自的氧气分离设备所期望的这些气体运送设备必须工作。结果，系统的所需要的能量消耗总是与真实生成的富氧气体的量有关，或者换言之，富氧气体的以升/分钟表示的每真实需求的流率的所需要的电能是恒定的。因此，能量消耗可以被降低。
[0022]此外，由于每个氧气分离单元(其可以很大程度地被缩小规模)包括其自身的气体运送设备的事实，对气体运送设备的需要例如可以被显著降低，从而实现气体运送设备的降低的发出的噪声，因此改进使用这样的氧气分离系统的舒适性。
[0023]此外，由于多个自主氧气分离单元被提供的事实，实现了显著安全的益处。详细来说，即使一个单元例如由于气体运送设备的或氧气分离设备的故障而出故障，也有还可以生成富氧气体的另外的单元，使得多个氧气分离单元中的一个的故障可以由另外的单元所补偿或者至少部分补偿。因此，整个系统出故障的风险被显著降低，使得例如由于上面描述的防止整体故障的防护措施，可以安全地向患者提供富氧气体。
[0024]在提供安全方面之后，额外地改进了维护表现。这是由于在出故障的单元的情况下整体系统还可以工作的事实，因为另外的单元仍然可以生成足够的富氧气体。此外，其可以被促进，以由另外的单元替换出故障的单元，使得可以以更短的时间周期并且用降低的花费来执行修理步骤。
[0025]除这之外，由于多个缩小规模的氧气分离设备被提供的事实，在氧气分离步骤期间生成的热量可以被降低。这对于用户而言可以是更加舒适的，并且此外关于系统的冷却步骤的需要可以被降低。因此，可以已经通过将每个氧气分离设备或每个气体运送设备分别带到与足够大的表面接触，来通过热传导实现冷却步骤。然后可以通过周围空气的特殊非受迫对流来实现对该表面的冷却。此外，可以通过沿表面馈送排出流和/或馈送流实现冷却，因此增加对流并且因此改进冷却性质。
[0026]此外，可以减小整体系统的材料的需要。作为范例，在产物管中的并且因此在被布置在氧气分离设备的下游的管中的压力能够被保持在近似对应于大气压的压力处。这可以尤其是当产物罐或产物线可以分别被装备有另外的小的气体运送设备或压缩机以便将富氧气体运送到用户时的情况。结果，形成所述氧气分离系统还是非常节省花费的。
[0027]此外，对多个缩小规模的氧气分离设备的提供允许氧气分离系统更加快速地到达其工作平衡，从而允许也更加快速地得到明确的氧气分离状况，并且因此在较小的时间数量中生成具有更高纯