[发明专利]液氧生产装置和方法

说明书

本专利申请主张根据35U.S.C.§119(e)享有2008年12月22日提交的美国临时申请No.61/139,741的优先权，在此通过引用将其内容并入本文。

本发明总体上涉及用于生产液化气体的系统，更具体而言，涉及用于在非工业环境中对生产液化氧的系统的控制。

对于需要基于家庭的吸氧治疗的患者而言，压缩气体罐的输送可能麻烦并且昂贵。氧气罐提供有限的供应并需要在家中有很大的存储空间，尤其是在患者用量较高的情况下。因此，需要一种在家中生成氧气的系统，使得能够提供实质上无限量的氧气供应。

家庭氧气浓缩器通常采用变压吸附系统从空气中分离氧气，能够在大约1-6升每分钟的范围内提供连续输氧。通常，为了户外旅行，使用氧浓缩器的患者要携带外部厂商提供的氧气罐，作为浓缩器的补充。

作为分立氧气罐的备选，有某些系统利用另一冷凝器系统使气态氧液化并存储以供将来使用。为了旅行，将液氧转移到便携装置以供患者携带。便携装置能够携带若干小时的液态氧供应量，允许患者不依赖家用浓缩器和一次性压缩气体罐。在美国专利No.5,893,275中公开了一种这样的系统，在此通过引用将其内容并入本文。

本发明的一个方面涉及一种控制生产液氧的系统的方法，包括测量从氧浓缩子系统到液化子系统的流量(flow rate)；将所述流量与流量设定值(setpoint)进行比较；以及根据所述比较调节所述氧浓缩子系统的周期定时。

本发明的另一方面涉及一种生产液氧的装置，包括氧浓缩子系统；液化子系统，与所述氧浓缩子系统流体相通并被构造和布置成从那里接收富氧气体并浓缩所述富氧气体以生产液体产物；液体产物储罐，与所述液化子系统流体相通并被构造和布置成从所述液化子系统接收所述液体产物；传感器，被配置和布置成测量从所述氧浓缩子系统到所述液化子系统的流量；以及控制器，被配置和布置成响应于所述实测流量控制所述氧浓缩子系统中氧浓缩的周期时间。

本发明的另一方面涉及一种生产液氧的装置，包括变压吸附氧浓缩子系统，其包括：分子筛，被构造和布置成接收压缩空气并从其吸收氮气以产生富氧气体；馈送阀，可以控制所述馈送阀以在馈送周期中打开，在所述馈送周期中允许压缩空气流动，以被所述分子筛接收；产品罐，与所述分子筛流体相通并被构造和布置成从所述分子筛接收富氧气体；以及传感器，被设置成与所述产品罐流体相通以测量其中的压力。

该装置还包括：液化子系统，与所述氧浓缩子系统流体相通并被构造和布置成从那里接收富氧气体并浓缩所述富氧气体以生产液体产物；液体产物储罐，与所述液化子系统流体相通并被构造和布置成从所述液化子系统接收所述液体产物；处理器，被配置和布置成基于实测压力确定实测流量；以及控制器，被配置和布置成响应于所述实测流量控制所述馈送周期的持续时间。

本发明的又一方面涉及一种机器可读介质，其包括机器可执行指令，用于执行上述方法或用于控制上述装置。

参考附图，考虑以下描述和权利要求，本发明的这些和其他目的、特征和特性，以及结构和部分的组合的相关元件的操作和工作方法和制造的经济性将变得更加显而易见，所有附图形成本说明书的一部分，其中，在各图中类似的附图标记表示对应的部分。然而，显然可以理解，附图仅是出于例示和描述的目的，并非意在界定本发明的限度。就说明书和权利要求中的使用而言，单数形式“一”、“一个”、“该”包括复数引用，除非上下文另行做出了详细说明。

图1示意性图示了根据本发明实施例的氧气生成系统；

图2是用于控制氧气生成系统的电路的一部分的示意性图示；以及

图3是绘示在根据本发明实施例的方法中执行的动作的流程图。

图1图示了用于在家庭环境中生产液化气体的典型系统的实施例。氧浓缩子系统或分离器单元10通过变压吸附(PSA)方法工作。应当注意到，尽管本实施例涉及PSA方法，但在本发明的范围之内，可以使用其他方法，例如膜分离或离子传导方法进行气体分离。

分离器单元10包括压缩器12，其压缩环境空气14并将其提供到阀16，阀16控制气流进入一对分子筛18、20。在实施例中，环境空气14首先通过空气过滤器，以在压缩和氧浓缩之前去除颗粒物质。在工作时，阀16交替向分子筛提供压缩空气，每个分子筛包括诸如沸石的氮结合材料。在压缩空气通过沸石时，氮气被提取出来，留下富氧气体。在分子筛之一在浓缩周期中接收压缩空气以提取氮气时，另一个工作在再生模式，其中释放结合的氮气，使该分子筛为下一次浓缩周期做准备。