JP2010502299A - 酸素濃縮システム - Google Patents
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Abstract
Description
FlowLPM = K × ABS(Slope)・・・(1)
ここで、Kは、定数であり、また、ABS(Slope)は、その圧力信号の勾配の絶対値である。
パージ制御デバイス190の制御された運転は、圧力スイング吸着システム100によって産生される産生ガスの酸素濃度の増大を可能にする。既存のデバイスは、その圧力スイング吸着サイクルのフィードステップ中における一方の篩チャンバから他方の篩チャンバへのパージ流を制御するために、単に固定の機械加工されたオリフィスを使用する。
増大酸素濃度モードを可能にすることに加え、パージ制御デバイス190の制御された動作は、圧力スイング吸着システム100によって消費される電力の減少を可能にする。電力節約モードで動作する圧力スイング吸着システムの実施例は、その能動パージ制御デバイスのための流量アルゴリズムを実行することによって、そのシステムの電力消費を極小化する。その圧力スイング吸着システムの電力節約モードのための流量アルゴリズムは、その能動パージ制御デバイスのタイミングを、最大限の酸素濃度を実現するために実行されるアルゴリズムとは異なるものに変更する。
増大酸素モード及び電力節約モードを可能とすることに加え、本発明は、圧力スイング吸着システム100が音低減モードで運転できるように、パージ制御デバイス190の動作を制御することを意図する。音低減モードにある圧力スイング吸着システムの実施例は、その能動パージ制御デバイスのための流量アルゴリズムを実行することによってそのシステムの音を極小化する。その圧力スイング吸着システムにおける音低減モードのための流量アルゴリズムは、その能動パージ制御デバイスのタイミングを、最大酸素濃度又は最小電力消費の何れかを実現するために実行されるアルゴリズムとは異なるものに変更する。
本発明は、圧力補助システムのための動作モードの選択が手動又は自動で行われ得ることを意図する。手動による動作モードの選択のために、論理制御デバイス150と通信する入出力デバイス180が提供される。ユーザは、入出力デバイス180を用いて、動作モード(例えば、増大酸素モード、電力節約モード、音低減モードである。)を手動で選択することができる。本発明は、入出力デバイス180が、スイッチ、ノブ、ボタン、キーパッド、タッチスクリーンディスプレイ、及び、音声作動式システム又は音声認識システムのような、この機能を可能にするのに適した任意のデバイスであることを意図する。これは、そのユーザの現在の必要性に従ってPSAシステムを最適に動作させるよう選択する上で広い自由度をユーザに与える。
典型的には、圧力スイング吸着サイクルは、バランスフェーズを組み入れている。このバランスフェーズにおいて、その圧力スイング吸着システムにおける篩チャンバは、均一化され得る。そのバランスフェーズは、一方の篩チャンバの加圧を利用することによって他方の篩チャンバの加圧を促進し、それにより、そのコンプレッサに掛かる要求を低減させる。篩チャンバがパージフェーズを終えた後、その篩チャンバ内の圧力は、激減させられる。効率的な後続のフィードフェーズを得るために、その篩チャンバは、再加圧されなければならない。二以上の篩チャンバを備えた圧力スイング吸着システムにおいて、パージフェーズ及びフィードフェーズは、一方の篩チャンバがパージフェーズにある場合に他方がフィードフェーズとなるよう同期され得る。従って、そのパージされているチャンバは、そのフィードされているチャンバの加圧を支援するために使用され得る。バランスフェーズは、そのフィードフェーズとそのパージフェーズとの間に発生する。
Claims (33)
- 空気を濃縮ガス成分に分離するための吸着システムであって:
空気源からの空気を受け入れ且つ圧縮し、そして、圧縮空気源を供給するためのコンプレッサ;
前記圧縮空気源を濃縮ガス成分に分離するための分子篩材料;及び
前記分子篩材料から少なくとも毎分5リットル(LPM)で濃縮ガス成分を供給する出口;を有し、
当該吸着システムは、総重量を有し、且つ
当該吸着システムは、LPM当たりの比総重量が9ポンド/LPM未満である、
システム。 - 当該吸着システムは、運転中の音レベルを生み出し、また、
当該吸着システムは、LPM当たりの比音レベルが10dBA/LPM以下である、
請求項1のシステム。 - 当該吸着システムは、運転中に電力を利用し、また、
当該吸着システムは、LPM当たりの比電力レベルが80W/LPM以下である、
請求項1のシステム。 - 当該吸着システムは、圧力スイング吸着システムを含む、
請求項1のシステム。 - 前記分子篩材料は、少なくとも18Nl/kgの窒素吸着能力を有し、また、少なくとも6であるN2/O2選択性を有する、
請求項1のシステム。 - 前記分子篩材料は、二つの分子篩チャンバに格納される、
請求項1のシステム。 - 空気を濃縮ガス成分に分離するための吸着システムであって:
空気源からの空気を受け入れ且つ圧縮し、そして、圧縮空気源を供給するためのコンプレッサ;
前記圧縮空気源を濃縮ガス成分に分離するための分子篩材料;及び
前記分子篩材料から少なくとも毎分5リットル(LPM)で濃縮ガス成分を供給する出口;を有し、
前記分子篩材料は、総重量を有し、
当該吸着システムは、LPM当たりの比総分子篩材料重量が0.7ポンド/LPM以下である、
システム。 - 当該吸着システムは、圧力スイング吸着システムを含む、
請求項7のシステム。 - 前記分子篩材料は、少なくとも18Nl/kgの窒素吸着能力を有し、また、少なくとも6であるN2/O2選択性を有する、
請求項7のシステム。 - 前記分子篩材料は、二つの分子篩チャンバに格納される、
請求項7のシステム。 - 空気を濃縮ガス成分に分離するための吸着システムであって:
空気源からの空気を受け入れ且つ圧縮し、そして、圧縮空気源を供給するためのコンプレッサ;
前記圧縮空気源を濃縮ガス成分に分離するための分子篩材料;及び
前記分子篩材料から少なくとも毎分5リットル(LPM)で濃縮ガス成分を供給する出口;を有し、
当該吸着システムは、総体積を有し、
当該吸着システムは、LPM当たりの比体積が0.40立方フィート/LPM未満である、
システム。 - 当該吸着システムは、圧力スイング吸着システムを含む、
請求項11のシステム。 - 前記分子篩材料は、少なくとも18Nl/kgの窒素吸着能力を有し、また、少なくとも6であるN2/O2選択性を有する、
請求項11のシステム。 - 前記分子篩材料は、二つの分子篩チャンバに格納される、
請求項11のシステム。 - 空気を濃縮ガス成分に分離するための吸着システムであって:
空気源からの空気を受け入れ且つ圧縮し、そして、圧縮空気源を供給するためのコンプレッサ;
前記圧縮空気源を濃縮ガス成分に分離するための分子篩材料;及び
前記分子篩材料から少なくとも毎分5リットル(LPM)で濃縮ガス成分を供給する出口;を有し、
当該吸着システムは、運転中に音レベルを生み出し、且つ、
当該吸着システムは、LPM当たりの比音レベルが9.5dBA/LPM以下である、
システム。 - 当該吸着システムは、圧力スイング吸着システムを含む、
請求項15のシステム。 - 前記分子篩材料は、少なくとも18Nl/kgの窒素吸着能力を有し、また、少なくとも6であるN2/O2選択性を有する、
請求項15のシステム。 - 前記分子篩材料は、二つの分子篩チャンバに格納される、
請求項15のシステム。 - 空気を濃縮ガス成分に分離するための吸着システムであって:
空気源からの空気を受け入れ且つ圧縮し、そして、圧縮空気源を供給するためのコンプレッサ;
前記圧縮空気源を濃縮ガス成分に分離するための分子篩材料;及び
前記分子篩材料から少なくとも毎分5リットル(LPM)で濃縮ガス成分を供給する出口;を有し、
当該吸着システムは、運転中に電力を利用し、且つ、
当該吸着システムは、LPM当たりの比電力レベルが80W/LPM以下である、
システム。 - 当該吸着システムは、圧力スイング吸着システムを含む、
請求項19のシステム。 - 前記分子篩材料は、少なくとも18Nl/kgの窒素吸着能力を有し、また、少なくとも6であるN2/O2選択性を有する、
請求項19のシステム。 - 前記分子篩材料は、二つの分子篩チャンバに格納される、
請求項19のシステム。 - 空気を濃縮ガス成分に分離するための吸着システムであって:
空気源からの空気を受け入れ且つ圧縮し、そして、圧縮空気源を供給するためのコンプレッサ;
前記圧縮空気源を濃縮ガス成分に分離するための分子篩材料;及び
前記分子篩材料から少なくとも毎分5リットル(LPM)で少なくとも93%の純度の濃縮ガス成分を供給する出口;を有し、
当該吸着システムは、総重量を有し、
当該吸着システムは、LPM当たりの比総重量が8ポンド/LPM未満であり、
前記分子篩材料は、総重量を有し、且つ、
当該吸着システムは、LPM当たりの比総分子篩材料重量が0.7ポンド/LPM以下であり、
当該吸着システムは、総体積を有し、
当該吸着システムは、LPM当たりの比体積が0.40立方フィート/LPM未満であり、
当該吸着システムは、運転中に音レベルを生み出し、
当該吸着システムは、LPM当たりの比音レベルが10dBA/LPM以下であり、
当該吸着システムは、運転中に電力を利用し、
当該吸着システムは、LPM当たりの比電力レベルが80W/LPM以下である、
システム。 - 当該吸着システムは、圧力スイング吸着システムを含む、
請求項23のシステム。 - 前記分子篩材料は、少なくとも18Nl/kgの窒素吸着能力を有し、また、少なくとも6であるN2/O2選択性を有する、
請求項23のシステム。 - 前記分子篩材料は、二つの分子篩チャンバに格納される、
請求項23のシステム。 - 空気を濃縮ガス成分に分離するための吸着システムであって:
空気源からの空気を受け入れ且つ圧縮し、そして、圧縮空気源を供給するためのコンプレッサ;
前記圧縮空気源を濃縮ガス成分に分離するための分子篩材料;及び
前記分子篩材料から少なくとも95.7%の純度の濃縮ガス成分を供給する出口;を有するシステム。 - 前記出口は、前記分子篩材料から少なくとも96%の純度の濃縮ガス成分を供給する、
請求項27のシステム。 - 前記出口は、前記分子篩材料から少なくとも96.4%の純度の濃縮ガス成分を供給する、
請求項27のシステム。 - 前記濃縮ガス成分は、酸素である、
請求項27のシステム。 - 空気を濃縮ガス成分に分離するための吸着システムであって:
空気源からの空気を受け入れ且つ圧縮し、そして、圧縮空気源を供給するためのコンプレッサ;
前記圧縮空気源を濃縮ガス成分に分離するための分子篩材料;
前記分子篩材料を受け入れるための第一分子篩チャンバ;
前記分子篩材料を受け入れるための第二分子篩チャンバ;
前記圧縮空気源を受け入れ、前記第一及び第二分子篩チャンバに前記圧縮空気源を連通させるための供給チャンバ;
前記分子篩材料から前記濃縮ガス成分を供給する出口;及び
前記濃縮ガス成分を前記第一分子篩チャンバと前記第二分子篩チャンバとの間で連通させる固定オリフィス;を有し、
前記分子篩材料は、総分子篩材料重量を有し、且つ、
前記固定オリフィスの面積の平方インチ当たりの総分子篩材料重量は、3000ポンド/平方インチである、
システム。 - 空気を濃縮ガス成分に分離するための吸着システムであって:
空気源からの空気を受け入れ且つ圧縮し、そして、圧縮空気源を供給するためのコンプレッサ;
前記圧縮空気源を濃縮ガス成分に分離するための分子篩材料;
前記分子篩材料を受け入れるための第一分子篩チャンバ;
前記分子篩材料を受け入れるための第二分子篩チャンバ;
前記圧縮空気源を受け入れ、前記第一及び第二分子篩チャンバに前記圧縮空気源を連通させるための供給チャンバ;及び
前記分子篩材料から前記濃縮ガス成分を供給する出口;を有し、
前記コンプレッサの限度容量は、前記分子篩材料の限度容量に適合される、
システム。 - 前記分子篩材料は、第一時間において第一圧力で第一ガス量を処理可能であり、
前記コンプレッサは、前記第一時間において前記第一圧力で前記第一ガス量の最大値を生み出す、
請求項32のシステム。
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