在其第二侧连接到出口导管30和另一条净化管线31。通过在排气导管70中设置气体传感器82，并且潜在地在入口导管44中设置测量计84，和在出口导管30中设置测量计86，可以计算总的氧气平衡，允许精确控制氧气分离器10，从而精确控制供给周期和净化周期的长度、相应气体流的流速、含氧气体的纯度等。
[0066]如上文所述的氧气分离器10能够相应地估算或确定所有气流，即“输入流”，“产品流”，“废气流”的流速和氧气浓度一在严格限制数量的循环阶段内的平均值，比如半个循环，如一个净化阶段。以这种方式，可以得出总的氧气平衡。利用这样的氧气平衡，能够容易地计算出例如总的趋势以及绝对速度，即在分离装置中含有的氧气总量随时间减少或增加的速度。
[0067]对于测量计84和86是气体传感器的例子，这可以通过假定在供给阶段通到氧气分离装置12并由气体传感器84确定的输入流中如含氧气体流中的氧气、在供给阶段离开氧气分离装置12并由气体传感器86确定的产品流中如富氧气体流中的氧气、以及在净化气流期间流出氧气分离装置12并由气体传感器82确定的废气流中如废气中的氧气的总量至少在稳定状态是恒定的来实现。这可以由相应的气体传感器82和另外的测量计84、86测量，其中根据本发明，气体传感器通常可被理解为相应气体或气流的定性和进一步可能定M的测M装置。以上可以由下式明确:Φ?η y02in= Φ pray02pra+OU Q2/dt，其中Φ in对应于含氧气体的流速，y02in对应于含氧气体的氧气浓度，φ pro对应于富氧气体(产品气体)的流速，y02pra对应于富氧气体(产品气体)的氧气浓度，φ M对应于废气的流速，y0&x对应于废气中的氧气浓度，而d υ 02/dt的对应于在氧气分离装置12中或者在其氧气分离吸着剂16中相应地存储的氧气量的变化。氧气分离器10的期望操作可以是在达到循环稳定状态的情况，如当d = O时。在废气流中的氧气浓度被测量，比如相应地在半个循环或净化阶段内平均的情况下，可以直接确定是否氧气分离装置在这样的循环稳定状态下工作，或者如果此优选状态丢失则必须相应地采取措施。这可以通过下面描述循环稳定状态的废气流中氧气浓度的等式而看出:
[0068]y02exCSS= [Φ in y02in-Φproy02pro]/Φιη-Φpro
[0069]结果，通过确定排气导管70中的氧气浓度，例如具有0，I %的精度并将等式Ay02ex= y0&x-y02dSS用作筛床状态的指示，可以直接确定氧气分离装置的状态。这可以通过仅测量废气中的氧气浓度定性地或通过附加地检查如上所述的其他气体而定量地执行。
[0070]通过知晓废气中的氧气浓度，从而可以间接计算出输送至用户的流速和氧气浓度的估计值。可以推断出总的氧气平衡。通过知晓该氧气平衡，可以更快地进行诊断。这是因为由于氧气分离装置12的“缓冲”体积而使产品流中的纯度变化非常缓慢。
[0071]图3还示出了氧气分离装置14的状态的相对评价。详细而言，在图3中示出了相对于时间示为曲线A的废气中的氧气浓度y0&x，和示为曲线B的富氧气体(产品气体)的氧气浓度y02pro。由此可以看出，通过改变氧气分离器10的不同参数，通过确定废气的氧气浓度yO&x可以比通过确定富氧气体(产品气体)中的氧气浓度y02pra更快地看到氧气分离装置12的状态的改变。详细而言，图3中的图示出了供给阶段在650s(点a))处由2.5s变为3.5s和在950s (点b))处由3.5s变为4.0s的情况下对相应的氧气浓度的影响。可以清楚地看到，废气中的氧气浓度直接指示出这种变化，而产品气体或富氧气体中的氧气浓度相应地在显示这种氧气分离状态变化方面更为缓慢且较不敏感。因此可以非常快速地确定例如氧气分离装置12是否工作于循环稳定状态，或者具有增加或减少的氧气储存量，在这种情况下可触发控制以改善氧气分离结果。因此，这个例子对确定氧气分离装置12的趋势或倾向特别有用，并且进一步清楚地表明了通过根据本发明的方法和氧气分离器可以非常快速地控制。
[0072]尽管已在附图和前面的描述中详细示出和描述了本发明，但此类图示和描述应当视为说明性或示例性的而非限制性的；本发明并不限于所公开的实施例。根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域的技术人员在实施所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开实施例的其它变化形式。在权利要求书中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。在相互不同的从属权利要求中描述某些措施并不表明这些措施的组合不能被用于获益。在权利要求中的任何附图标记不应认为限制其范围。
【主权项】
1.一种用于产生富氧气体流的氧气分离器，包括: 至少一个氧气分离装置(12，14)，所述氧气分离装置(12，14)用于从含氧气体中分离氧气，其中 所述氧气分离装置(12，14)连接于排气导管(70，72，73)，所述排气导管(70，72，73)用于将废气流引导出所述氧气分离器(10)，且其中 在所述排气导管(70，72，73)中设有气体传感器(82)，所述气体传感器(82)用于确定所述废气中至少一种组分的浓度，和 控制装置，所述控制装置用于根据由所述气体传感器(82)确定的数据来控制所述氧气分离器。2.根据权利要求1或2任一所述的氧气分离器，其特征在于，所述气体传感器(82)是氧气传感器或氮气传感器。3.根据前述权利要求任一所述的氧气分离器，其特征在于，在入口导管(42，44，24，26)或出口导管(30，32，58)中设置至少一个另外的测量计(84，86)。4.根据前述权利要求任一所述的氧气分离器，其特征在于，所述氧气分离器(10)被形成为便携式装置。5.根据前述权利要求任一所述的氧气分离器，其特征在于，所述气体传感器(82)包括光学传感器。6.根据前述权利要求任一所述的氧气分离器，其特征在于，所述控制装置包括用于手动地控制所述氧气分离器的输入单元。7.根据前述权利要求任一所述的氧气分离器，其特征在于，设有控制单元，所述控制单元连接于所述气体传感器(82)的至少一个气体传感器和所述至少一个另外的测量计(84，86)，并被设计为根据由所述至少一个气体传感器提供的数据来控制所述氧气分离器(10)。8.一种从含氧气体中分离氧气的方法，所述方法包括以下步骤: 执行氧气分离步骤，其中氧气分离步骤包括将含氧气体引导到氧气分离装置(12，14)的第一侧，并通过在所述氧气分离装置(12，14)的第一侧和第二侧之间形成压力差来产生通过所述氧气分离装置(12，14)的氧气流； 通过引导净化气体从其第二侧到其第一侧而通过所述氧气分离装置(12，14)，和通过引导废气通过排气导管(70，72，73)，在氧气分离步骤之前或之后来净化所述氧气分离装置(12，14); 确定所述排气导管(70，72，73)中至少一种组分的浓度；和 根据所述排气导管(70，72，73)中至少一种组分的被确定的浓度，控制所述氧气分离器。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，确定所述排气导管(70，72，73)中的氧气浓度或氮气浓度。10.根据权利要求8或9任一所述的方法，其特征在于，在一个净化阶段期间测量所述排气导管(70，72，73)中的气体浓度并求其平均值。11.根据权利要求8至10任一所述的方法，其特征在于，确定所述氧气分离装置(12，14)是否处于循环稳定状态，以控制所述氧气分离器(10)。
【专利摘要】本发明涉及一种氧气分离器(10)，包括至少一个氧气分离装置(12，14)，氧气分离装置(12，14)包括用于从含氧气体中分离氧气的氧气分离吸着剂(16，18)，其中氧气分离装置(12，14)包括在其第一侧连接于用于引导含氧气体进入氧气分离装置(12，14)的入口导管(20)的气体入口(24，28)，并具有在第二侧的连接于用于引导富氧气体流出氧气分离装置(12，14)的出口导管(30，32)的气体出口(34，36)，其中氧气分离装置(12，14)的第二侧还连接到用于引导净化气体通过氧气分离装置(12，14)的净化气体源，且其中氧气分离装置(12，14)的第一侧连接到用于引导废气流出氧气分离器(10)的排气导管(70，72)，其中氧气分离器(10)还包括用于在氧气分离装置(12，14)的第一侧和第二侧之间形成压力差的压力调节装置(40)，且其中气体传感器(82)被设置在排气导管(70，72，73)中，以确定废气中至少一种组分的浓度。这种氧气分离器(10)改善了控制性能。本发明还涉及一种从含氧气体中产生氧气的方法。
【IPC分类】B01D53/047
【公开号】CN105073225
【申请号】CN201480008969
【发明人】A·G·R·克贝尔, R·希尔比希, P·范德斯路易斯
【申请人】皇家飞利浦有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2014年2月15日
【公告号】EP2956229A2, WO2014125446A2, WO2014125446A3