CN101027527A - 便携式节能型家用的由环境空气廉价制氧 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及从空气中直接分离氧气的装置和方法，该装置和方法在基本上大气压下操作以及回收冷却吸入空气的能量。一环境空气输入端从大气中伸入压缩空气的容器。一低温冷却机在容器中有一冷却表面，其在基本上大气压下直接冷凝空气中的氧气。对于冷凝氧气，低温冷却机使冷却表面冷却到高于氮气的沸点但不高于氧气的沸点的温度。一液体/气体分离机使液态氧通过分离输出端从残留的气体中流出。在基本上大气压下用一通风机迫使空气通过系统。热交换器通过将热量从吸入的空气传递到排出的气体回收冷却的能量并将吸入的空气除湿。

Description

便携式节能型家用的由环境空气廉价制氧
技术领域
本发明主要涉及空气中的气体分离，特别涉及从环境空气中制氧的装置和方法，以提供便宜、便携、个体使用的氧源。
技术背景
很多人需要富氧源来改善呼吸或者从中得到好处。这种氧气通常由一装有压缩氧气的高压罐中提供给病人。通过大规模工业操作将氧气充入罐中，包括从空气中分离氧气，压缩氧气并充入罐中。然后分销系统将氧气罐分配给个体病人。当氧气罐中的氧气用尽时，氧气罐可以回收然后重新充满。
现有技术中氧气分离法包括使用透平冷气发动机和通过环境空气接触足够冷的表面，因此空气中一种或多种成分的气体得以冷凝而达到液化。空气中的成分经常被液化分离后作为单独的气体售卖，尽管液态氮也用于冷凝空气中的氧气。现有技术的液化一般大量消耗冷却能量来完成。液化后，余下能量不再利用，而浪费，因为能量在分离成分中带走和/或在压缩过程中丢失。
尽管常规氧气分离和分销系统对需要氧气的病人很有益处，但仍有一些不足之处，如氧气价格提高和氧源运输困难。现有技术的系统需要把吸入的空气压缩至至少1巴以上大气压来完成常规分离和液体通过系统流动。回收的氧气也必须经高程度压缩，以致于在罐中所装的总氧量很多，足以分摊比大量氧气重得多的氧气罐的运输费用，因此降低单位运输和分销的费用。
压缩通常在分离过程的一或两个阶段完成。  在分离之前压缩吸入的空气，不仅在分离机上产生一压差，迫使空气及其分离成分通过分离系统，而且提供足够的分离效率或生产率。另外，分离之后，经常将分离的成分再压缩并灌入罐中。然而，压缩机不仅噪音大，很笨重，而且价格昂贵，耗能大，特别是当设计成提供适合人体呼吸的无污染气体时，因此增加生产氧气的能源成本。当氧气回到基本上大气压以便病人使用时，这种能量即丢失。另外，除了处理氧气罐对供应者、病人和任何照顾者带来不便外，需要笨重的氧气罐也增加氧气的运输费用。
这种常规氧气供应系统已经存在了几十年，因为依照现有技术氧气分离和压缩可更为有效，因此大规模生产时费用减少。大批量生产系统专门用来分离空气中的组分以便以不同纯度的压缩或液体单组分转售。为了个体家用使常规分离系统按比例缩小是不切实际，且很昂贵。
例如，U.S.5,893,275中所述的是一种家用系统，然而，它需要多重阶段，其包括一压缩机；一使用吸附法的第一阶段分离机；一膜分离机或离子导电系统以及一液化器，其可使气体液化但不能通过液化分离气体。U.S.5,704,227阐明了用一种液氮冷却剂作为冷却介质，以使挥发性化合物如一低级醛、一乙二醇化合物和水从一气体如氮气中冷凝。尽管用一热交换器对吸入的空气预冷，这个系统还是需要液氮源，使得这样的系统不能在家里使用。
因此，需要一种氧气分离系统可以经济且小规模地实现，以便可以在家里使用，且尺寸要足够小，重量足够轻，便于携带。
本发明的一个目的和特征是提供一种不需要压缩的氧气分离系统，因此可以更有效地操作，使得吸入的空气在分离之前不需要压缩，也不需要为贮存在罐中而压缩氧气。
本发明的另一目的和特征是提供了一种通过仅仅氧气直接液化而从空气中分离氧气的氧气分离系统。
本发明的再一目的和特征是提供了一种液化氧气分离系统，其通过在液化过程中，使用冷却能量而将其回收，以及作为回收和使用这一能量的结果是使能量消耗降低，并能够使用需要较少能量输入的较简单组分。
发明内容
本发明在较低气压下，较佳在基本上大气压下，通过使在密闭容器中一表面冷却到高于氮气的沸点及不高于氧气的沸点的温度，从空气中直接冷凝和分离氧气。迫使空气从大气中进入容器中并接触冷却的表面。在表面上冷凝的氧滴落下，通过一液体/气体分离机收集，容器中氧气和残留气体沿着分离路径流出，在大气压下从系统中排出。吸入的空气经预冷，而吸入空气中的水通过将热量从吸入的空气传送到从容器向外流的分离气体冷凝。
为了实现这个过程，环境空气输入端包括环境空气入口通路，从大气通到密闭容器。一低温冷却机的冷却表面位于容器中，用以直接冷凝容器中气体内的氧气。一低温冷却机的温度控制系统可使待冷却的冷却表面的温度高于氮气的沸点而不高于氧气的沸点温度，以致于只有氧气在冷却表面冷凝。一液体/气体分离机与容器连接，其接收从冷却表面流出的液态氧，并使液态氧与容器内的残留气体分离。一氧气输出端包括一氧气出口通路，与分离机的液体输出端连接，使氧气从容器中排出。一残留气体输出端包括一残留气体出口通路，与分离机的气体输出端连接，用于在基本上大气压下使容器中的残留气体排出。一通风机仅仅用于推进空气及分离气体以足以分离出有效数量氧的流量通过系统。因为系统与大气相通，通风机仅仅需要将压力升高到略高于大气压。通风机使气体通过环境空气入口通路、残留气体通路和容器。一热交换器与输入和输出端连接，用于把吸入气体的热量传递到排出气体。
附图说明
图1所示为本发明的一基本实施例的示意图。
图2所示为本发明的另一实施例的示意图。
在描述附图中所示的本发明的较佳实施例时，采用具体术语为的是清楚。然而，这并不意味本发明仅限于所选择的具体术语，而应当理解为，每个具体术语都包括所有以相似方式操作来实现相似目的的技术等同物。例如，经常用到的连接语或其相似术语。  它们不限于直接连接，但包括通过其他元件的连接，这种连接本领域的技术人员则认为是等同的。
具体实施方式
图1是阐明本发明基本原理的一实施例的示意图。本发明从空气中分离氧气，其过程完全在大气压下操作，因为没有用到压缩机。本发明输出了空气中所有的通常气体组元混合物，但混合物富含氧气，即氧气比例基本上比吸入系统的空气中氧含量高。富氧的混合物在大气压下可即时使用。
参照图1，环境空气输入端10包括一从开口12引出的环境空气入口通路，用于通过一隔离室13将大气输入到一密封气体的容器14。本领域公知的一种类型的自由活塞斯特灵低温冷却机16的冷凝管18伸进容器14，以提供一冷却表面20。空气中的氧气通过空气输入端10吸入，直接在此冷却表面20冷凝。
低温冷却机16有一常规温度控制系统，以维持冷却表面的温度高于氮气的沸点温度(标准大气压下为77°K)，且不高于氧气的沸点温度(标准大气压下为90.1°K)。  斯特灵低温冷却机可以以可携带小规模地提取有效量的氧气。
密闭容器14包括一下部分24，以重力使液态氧因从冷却表面20滴到一液体/气体分离机26。液体/气体分离机26可以是现有技术公知的一种类型，并与容器14连接，以接收冷却表面滴下的液态氧，并使液态氧与残留气体分离，而残留气体则在氧气冷凝后留在容器14中。合适的分离机是常规收集式分离机，其中液体因重力流入一容器，容器在或靠近其底部有一开口，后面是一收集器，其中收集液体而液体阻止通过收集器的气体通路。其结果是，当收集器充满液体时，其成为气体的一道屏障，所以只有液体能够通过收集器。分离机可以与容器成一体，液体可以从容器中直接流出。吸入系统的空气体积流量和冷凝率应该维持足以使收集器充满液态氧，以保证它成为气体的屏障。
一氧气输出端28包括一氧气出口通路并与分离机26的液体输出端连接，将氧气从容器14中引出给使用者。  同样，残留气体输出端30包括一残留气体出口通路并与分离机26的气体输出端连接，使残留气体在基本上大气压下排出容器。
吸入的气体和分离的气体必须以足以冷凝有效量氧气的流量在系统中流动。当氧气在冷却表面20冷凝时，必须将新鲜的氧气输到容器中以补充冷凝的氧气。为了达到这个目的，在环境空气输入端10内安装一电动机驱动的通风机32。系统需要一通风机以有效流量推动空气通过系统，因此仅仅需要在系统中建立足以克服系统流阻的压力梯度，以提供所需流量。尽管通风机可以位于在系统中的气流循环中任何其他地方，但最好位于输入端10中和隔离室13外面。因为通风机通过一系列开口通路和没有任何小孔或关闭的阀门的封闭空间驱动气体，故而空气基本上以大气压下沿着环境空气入口通路、残留气体通路和容器推进。
本发明的一个特别重要的特征是包括一热交换器34，因为这是回收用于冷凝氧气的能量的主要装置。因为从分离机26通过氧气输出端28流出的氧气和从分离机26通过残留气体输出端30流出的残留气体均业已冷却到远远低于环境空气温度的温度，在这些排出的气体中的冷却能量可以用于预冷通过环境空气输入端10输入容器14中的空气。为了达到这个目的，热交换器34较佳是一对流热交换器，其有三个由气体密封的热传导壁分开的通路。三个热交换器通路分别与环境空气输入端10、氧气输出端28和残留气体输出端30连接。这使得待传递的热量从吸入的环境空气传递到输出的氧气和输出的残留气体。这种预冷和能量转移不仅减少冷却表面20冷凝氧气所需的能量，而且使输出的氧气和残留气体预热至接近环境温度。这使得系统更安全，并以对吸氧者较安全又舒服的温度给使用者供氧。
采用对流热交换器的配置使传热最有效，其中放热气体以一个方向流动而吸热气体从相对方向流动。然而，尽管因为对流的高效而差不多较佳，但对流并不是必要。类似地，热交换器也可以只有两个通路，从仅仅一种排出气体回收热量，排出气体最有效的是残留气体，但是这样会削弱本发明的高效能量回收的优点。
冷凝管温度控制因为斯特灵低温冷却机和控制其指形冷凝管温度的控制系统在现有技术中已公知，所以本文不作详细描述。控制系统通常包括一冷凝管温度传感器，其连接在反馈控制系统中，以控制低温冷却机传递的冷却能量，将其维持在一设定温度。既然标准气压下O2的沸点温度是90.1°K而N2的沸点温度是77°K，因此冷却表面20必须冷却到标准气压下至少90.1°K，氧气才可以冷凝，但是不能低至77°K，以致于氮气不会冷凝。冷却表面20较佳冷却到刚刚90.1°K以下，如，87°K。这个温度足以冷凝氧气，但是在氮气的沸点温度以上，以避免过度和不必要的冷却所造成的能量损耗。因此，本发明提高了能量效率，因为冷却表面不需要更低的温度来冷凝空气中其他的气体组分。
因为沸点温度随着压力的改变而改变，这些温度，特别是控制系统的设定温度，可根据其他周围压力作相应地改变，例如，当本发明的一实施例在海拔较高的地方工作。类似地，因为两端的压力梯度必须提高以便推动气体通过系统，所以可以对温度控制系统设定温度进行调节以从周围压力补偿系统内的微小变化。
通风机参数  与现有技术的系统对比，本发明的实施例实质上可在大气压下操作，因为没有压缩机、阀门或小孔来维持较高的压力。系统与大气相通。因此，通风机仅仅必须使其两端的压力梯度增大到足够大，以克服通路中和沿着气流路径的压降和附加损失，以及得到将足够的氧气供给使用者所需的容积流量。然后，通风机两端的压力梯度沿着系统下降，以致于离开系统的气体维持在大气压下。因为大多数人每分钟需要消耗2-3升空气，而空气含氧20％，所以如果系统效率为100％且供应纯氧，则系统需要每分钟大约10-15升空气的流量。
然而，系统效率并不是100％，并认为每分钟50升的流量已经足够且较佳。另外，较低氧气分离效率是可容许的，因为较高流量可以补偿效率不足，而且不会出现任何大的附加费用因为不需要压缩吸入的空气。
当然，通风机所需的压力梯度是通路直径及影响液体流动的路径的其他物理性能的函数。然而，跟现有技术不同的是，本发明要求通风机的压力梯度低于1巴，且能在远远低于1巴的压力梯度下进行最有效地操作。
初步计算表明，为了得到上述流量，通风机应当需要低于1psi，而更实际地来说，应该比周围大气压高约0.33psi的压力。因此，本发明在基本上大气压下操作。从环境空气中氧气转换到供给使用者的高氧输送的过程中，系统中的任何气体没有一个阶段需要加压至基本上大气压以上。
本发明的实施例中的电耗的初步估算表明，通风机电动机的电耗大约是0.5瓦特，而低温冷却机的电耗大约是160-200瓦特。因此，本发明的实施例中的能耗非常小。
水分排出因为吸入系统的大气在热交换器34中预冷，大气中的湿气会在热交换器34中冷凝。从吸入的空气中排出水分很重要，其包括系统中的排水位置。水分应该在空气吸入容器14之前，从吸入的空气中抽取及分离。这可以避免系统流动通路结冰和阻塞，以及防止冻水沉积在冷却表面20上。  图1所示为水分去除靠排水管36将水分从系统中输出。
从吸入的空气中抽取的水分可以简单排出。然而，较佳还可以通过使冷水在热交换器内循环，从冷水中回收能量，热交换器位于主要热交换器34的上游，以为吸入的空气初步预冷。另外，水分可以用于湿润输出的氧气。这两种方法中任何一种或两种之后或者不是任何一种或两种，水分可以通过使其返回到输出的残留气流中去除。将水分返回到残留气流的优点是流量较大，因为空气中80％的是氮气，因此水可以蒸发到残留气流中，再回到大气中。将至少一部分水回收到氧气气流中的优点是它可以使氧气湿润，可以尽量不使用者的组织干燥。
图2所示为附加这些和那些特征的另一实施例。  如图1所示的实施例中，一低温冷却机冷凝器50伸入一容器54中，且有一冷却表面52。一通风机58通过一空气输入通路56使吸入的空气进入容器54。氧气在冷却表面52冷凝并滴入气体/液体分离机60中，然后通过氧气输出通路62流出。在吸入的空气压力和其沿着路径蒸发所产生的蒸汽压下迫使氧气沿着其流径流动。容器54中的残留气体在吸入的空气压力下通过残留气体输出通路64排出。
通过热交换器66在环境空气输入通路56的部分上冷凝的水，在重力下向下经一液体/气体分离机流动，分离机包括一出水口68和一气体收集器70，然后流入水套72或其他的热交换器，其以热传导与环境空气输入通路56连接。这种水初步预冷吸入的环境空气。其他热交换器构造可以用其他排水构造。水应该通过一在热交换器中或其下的出口排出，该处温度最适宜水分的收集和排出。
在水套72中收集的水分可以如上所述的一种或多种方法使用或排出。水套72中一些或所有水分可以通过一排水口74排出。可使水或水蒸气通过一通路或管道76流到或泵至残留气体输出通路64的出口端78和/或氧气输出通路62的出口端80。这可以用现有技术已知用于湿润气体的装置和方法实现，如使气体通过一水槽或通过一与过滤器相似的吸水纤维基质。另外，水套72中的水可直接蒸发到大气中。
考虑到氧气和残留气体进入热交换器66(或图1中的热交换器34)的温度较低，在环境空气输入通路56中的冷凝水可能会在热交换器内或靠近其结冰，聚集的冰块会阻塞通路。为了预防这个问题，用以下的一或多种方法可控制在此附近的输出通路的温度：(1)调节斯特灵低温冷却机供应的冷却能量；(2)一带有温度传感器和温度控制系统的专用加热器；和(3)使用斯特灵低温冷却机放出的热量。图2所示为一温度控制器82，其有一温度输入传感器84并接合控制一加热器86，如一电阻性电加热带。控制器的设定温度略高于水的结冰温度，以确保没有水在环境空气输入通路56内结冰。然而，如图1所示，排水口可位于沿着热交换器内流动路径的中间位置。因为从热交换器的一端到相对的一端有温度梯度，所以可以测量沿着贯穿热交换器的流动路径的温度，且排水所处位置温度略高于本发明的一实施例通常稳定状态操作下的水的结冰温度。其结果是，预防水结冰只需很少热能。
操作本发明的实施例通过使一密闭容器内的一表面冷却到高于氮气的沸点且不高于氧气的沸点的温度。将空气从大气中吸入到容器中，接触冷却表面，空气的组分从容器中排出，以上均在基本上大气压下进行。使凝结在冷却表面上及滴下的氧滴与容器中的残留气体分离。通过将热量从吸入的空气传递到从容器中排出的气体使吸入的空气冷却及水分凝结。
因为冷却表面在系统中温度最低，氧气在通过分离机后很快开始蒸发。因此，在氧气输出通路中的氧气因温度回升而蒸发膨胀，这种膨胀使气化氧排出。残留气体主要由氮气组成并由吸入空气的压力被排出。结果，空气中所有组分回复到气体状态，从系统中排出。
排出的氧气浓度很高但不是纯氧。一些氧气仍然残留在排出的残留气体中，残留气体中大部分是氮气以及空气中其他的气体组分。另外，一些氮气和其他气体组分与氧气混合。作为残留气体的一屏障，液体/气体分离机的收集器并不需要总是充满。本发明的目的不是提供纯氧，而是提供可被人类使用的富氧的混合物。因为能量不会浪费在气体压缩上，所以不需要冷凝甚高浓度的氧气。
为了使液态氧能有机会蒸发和防止液态氧从系统中排出，氧气输出通路最好有足够长度的组合以及升高到分离机内液体水平以上。这可以由本领域的普通技术人员的实验和知识中确定。另外，可将液态氧排入到贮存罐中。
优点  本发明的优点是以下几点相结合：氧气通过在冷却表面冷凝而分离，在基本上大气压下操作以及从进入系统的排出空气组分中回收能量。采用斯特灵低温冷却机特别有利，因为其小、轻而且高效。
本发明最显著的优点是其规模小。  跟现有技术不一样的是，本发明既没有也不需要压缩机或浓缩机，在现有技术的整个过程中，分离之前需要压缩机或浓缩机作为推动气体的装置。本发明也没有蒸发机或膨胀阀门，不使用昂贵的分离机如膜分离机。现有技术的氧气分离系统一般涉及大规模工业系统，其用来分离空气中的组分，再以各种纯度的压缩或单个液态成分气体转卖。这些大规模系统的液化装置一般是透平膨胀机。斯特灵低温冷却机并没有应用于现有技术的系统中，因为其不能按比例达到商业气体售卖的操作的规模。
本发明的实施例小到便于携带。可携带性可以分为两种。第一种是，该装置小到可从一个地方到一个地方地走动，但还是需要一电源插口提供输入电力。现有技术的个人使用装置仍然需要压缩机或浓缩机，这种装置显著地增加了装置的重量。现有技术的个人氧装置需非常沉重的氧气罐，因此对个人来说，搬运非常困难。第二种是真正的可便携性，吸氧器靠电池供力，因此可以自由移动，个人可以携带使用，不再需要带氧气罐。
本发明的实施例中推动空气和气体所需的压力非常小。  本发明仅需有足够的气流来保持供应新鲜空气进入系统，以获得所需氧气流量。为此，通风机仅需一小风扇。当然，也可以使用其他低压力、高流量的排气装置，如膜盒或隔膜型的泵。
因为有温度控制，本发明的实施例可以在较低大气压下操作，如在海拔较高的地方进行。可以简单地调节温度控制以补偿环境大气压的改变而造成的沸点温度改变。
热交换器可使吸入空气的热量能够由排出的冷的已分离空气组分吸收。在分离过程中，本发明回收从空气中吸收的几乎全部热量。现有技术以保持所需气体呈液状来丢失能量，或将输入气体不需要的部分以冷态排放到大气中的形式废弃能量，而没有回收带走的能量。尽管在现有技术的其他机器中对流热交换器为众所周知，但对流热交换器是本发明的一非常重要的组成部分。这里，从系统排出的气体，如O2和N2(与其他的空气组分一起)，理想地来说，应当处于室温下，这样，进入本系统的吸入空气中的所有热量由排出的气体带走，也就是说，它们冷却(或“预冷”)吸入的空气。  因此，低温冷却机所需冷却则达最小，仅限于去除无用热量，如通过周围保温层的辐射和传导、无用的热能回收、将空气在系统中推进的功以及在低温冷却机内的损失。
虽然本文已经详细揭示了本发明的一些较佳实施例，但应当理解，在不脱离本发明的精神或如下权利要求的范围内，可以作出各种变型。

Claims (20)

1.一种从空气中分离氧气以及提供大气压下氧气使用的装置，其特征在于，所述装置包括：
(a)一密封气体的容器；
(b)一环境空气输入端，其包括从大气通到所述容器的环境空气入口通路；
(c)一低温冷却机，其在容器中有一冷却表面，可以直接冷凝空气中氧气，低温冷却机有一控制系统，将冷却表面的温度冷却到高于氮气的沸点及不高于氧气的沸点温度，使容器内的空气中氧气冷凝；
(d)一液体/气体分离机，其与容器连接，收集从冷却表面滴下的液态氧并使液体与留在容器内的残留气体分离；
(e)一氧气输出端，其包括一与分离机的液体输出端连接的氧气出口通路，使氧气从容器中直接排出；
(f)一残留气体输出端，其包括一与分离机的气体输出端连接的一残留气体出口通路，使容器中的残留气体以基本上大气压下排出；
(g)一通风机，其通过环境空气入口通路、残留气体通路和容器推动空气，通风机维持小于1巴压力的梯度；和
(h)一热交换器，其有至少两条由一气体密封、热传导的壁分开的通路，将第一通路中的气体的热量传递至第二通路的气体，第一热交换器通路连接在空气输入通路中，第二通路连接在残留气体输出通路中，将热量从吸入的空气传递至排出的残留气体。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，将所述的热交换器作为连接成对流热交换器。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括一在环境空气输入端中的液体/气体分离机，通过热交换器中热传递使空气中冷凝的水分与吸入的空气分离。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的热交换器还包括一由一气体密封的热传导壁与第一通路分开以及由一密封壁与第二通路分开的第三通路，第三热交换器通路连接在氧气输出通路中，使热量从吸入的环境空气传导至排出的氧气。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的热交换器连接成对流热交换器。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的压力梯度小于1psi。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的压力梯度基本不超过0.33psi。
8.如权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括一水通路，与所述的热交换器第一通路相通连接，使在环境空气入口通路中冷凝的水排出。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的水通路与输出通路之一连接，使水回到排出的空气中。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，一温度传感器和一加热器与水通路或热交换器连接，且与一热控制系统连接，将水温维持在冰点以上。
11.如权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的装置，其特征在于，所述的低温冷却机是一自由活塞斯特灵低温冷却机。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述的低温冷却机的功率基本不超过2千瓦。
13.一种从空气中直接冷凝分离氧气的方法，其特征在于，所述的方法包括以下的步骤：
(a)使一密闭容器内一表面冷却到高于氮气的沸点及不高于氧气的沸点的温度；
(b)迫使大气中空气进入容器内，接触所述的表面，然后从容器中排出，排出的气体压力比环境大气压高不到1巴的压力；
(c)收集从冷却表面滴下的冷凝氧滴，使氧气与容器中的气体分离；和
(d)通过把热量从吸入的空气传递到自容器外流的未冷凝的气体，冷却吸入的空气，以及冷凝吸入的空气中的水分。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：通过把热量从吸入的空气传递给分离的氧气，冷却吸入的空气，以及冷凝吸入的空气中的水分。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：在将热量从容器中外流气体中传递之前，通过将热量从冷凝的水传递至吸入的空气，冷却吸入的空气。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：将从冷却表面吸收的热量传递给密封容器中排出的气体。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：使冷凝的水分蒸发到容器中排出的氧气中。
18.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：用足够的热量加热冷凝的水分，以防水结冰。
19.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的排出气体的压力小于1psi。
20.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的排出气体的压力基本上不超过0.33psi。
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