構造成控制吸附階段的氣體發生器及控制器單元的制作方法

本實用新型涉及一種氣體發生器和一種控制器單元，及用于控制氣體發生器的吸附階段的方法，所述氣體發生器包括吸附劑介質，所述吸附劑介質能夠從包含氣體混合物的入口氣流選擇性地吸附第一氣體成分并且允許出口氣流主要包含第二氣體成分，所述方法包括以下步驟：將入口氣流引導通過所述氣體發生器的入口；測量出口氣體流量；確定所述容器出口處的所述第二氣體成分的濃度。

背景技術：

保持通過分餾氣體混合物而產生的氣體成分的相對穩定的濃度的方法在本領域中是已知的。

在LINDE AKTIENGESELLSCHAFT名下提交的US 4,323,370中能夠發現一個示例，其中，描述了用于分餾氣體混合物的周期吸附處理。所述處理通過控制在吸附階段期間從吸附器離開的產品氣流的體積來保持被吸附成分的殘余濃度水平基本恒定。

這種處理的缺陷之一是用于吸附的能量。因為當增長吸附階段時，實施所述處理的系統的生產率降低。這是由于將必須處理更大體積的氣體并且在吸附處理之后當使用氣體成分中的一種時，另一種氣體成分被捕獲在吸附器中，從而填充在更大容積的容器中并且最終使吸附器床飽和。這將使得裝置消耗更多的能量并且最終提供濃度低于需求濃度的氣體成分。

另一個缺陷是吸附處理的低效率，因為吸附周期的持續時間無法與氣體成分的濃度要求相關聯。

一個確認的風險是面臨著低于預期的氣體成分濃度的可能性，并且上述文獻沒有提供即時的補救措施，該事實能夠危害用戶的處理或 者網絡。

技術實現要素：

考慮到上述缺陷和風險，本實用新型的目的是提供一種用于控制氣體發生器的吸附階段的方法，在所述吸附階段期間，將氣體成分的濃度保持在期望水平，而同時降低了吸附處理的能耗。

本實用新型的另一個目的是在所述氣體成分的不同需求期間保持提高的能量效率。

本實用新型的另一個目的是提供一種方法，所述方法有助于在后續吸附周期期間保持高水平的能量效率。

本實用新型的又一個目的是提供一種方法，所述方法將最終降低整個系統的維護成本。

本實用新型通過提供一種用于控制氣體發生器的吸附階段的方法來解決上述和/或其它問題中的至少一個，所述發生器包括吸附劑介質，所述吸附劑介質能夠從包含氣體混合物的入口氣流中選擇性地吸附第一氣體成分并且允許出口氣流主要包括第二氣體成分，所述方法包括以下步驟：

-將入口氣流引導通過所述氣體發生器的入口；

-測量出口氣體流量；

-確定所述容器的出口處的所述第二氣體成分的濃度；

其中，所述方法還包括以下步驟：

A1)計算發生器的容量；

A2)比較測量的出口氣體流量與計算的容量；

A3)如果測量的出口氣體流量小于計算的容量、并且如果確定的濃度高于或者等于設定值，則保持發生器處于吸附階段中一預定時間間隔Δs；

A4)在所述預定時間間隔Δs之后使發生器經受再生周期。

實際上，通過比較計算的發生器容量與測量的出口氣體流量以及還比較確定的濃度與設定值，根據本實用新型的方法提供了在特定時 刻處的容器狀態的準確信息并且在發生器出口處保持第二氣體成分的期望濃度水平。

此外，因為所述方法考慮出口氣體流量的測量值和發生器的容量，所以避免了吸附劑介質的飽和，從而允許發生器在吸附處理期間高效地工作并且保持第二氣體成分的期望濃度。

測試表明如果吸附周期的時間間隔延長，則吸附處理的效率降低。這樣，當吸附周期維持相對長的時間段時，更大體積的氣體將進入發生器內并且吸附劑將必須吸附增加數量的氧分子。

結果，在吸附劑床中產生的氧氣將朝著氣體發生器的出口向前運動。因此，在出口處能夠影響第二氣體成分的濃度水平。在這種情況中，氣體發生器的生產率下降并且吸附處理的可靠性降低。

因為本實用新型的方法不僅僅比較在氣體發生器出口處的第二氣體成分的濃度與設定值，而且還在修改發生器保持在吸附階段中的時間間隔之前比較計算的發生器容量與出口氣體流量，因此，確保了第二氣體成分的期望濃度并且還在氣體發生器的完整運轉期間實現了最優能耗。

另一個已知事實是氣體發生器設計成當討論例如溫度和壓力的參數時在最嚴苛的操作條件中操作。而且，當由于例如季節轉換或者在另一個地理區域中使用發生器而造成這些參數波動時，發生器變得過大。已知的發生器將不能解決該問題，但是根據本實用新型的方法允許不受這些波動的影響而節能地使用發生器。

實際上，測試表明通過實施根據本實用新型的方法，發生器的能耗降低高達40％。

另一個已知的事實在于：在典型生產線中，第二氣體成分的期望濃度和體積通常會波動，并且根據本實用新型的方法保持發生器處于吸附階段中一預定時間間隔，所述預定時間間隔根據期望的濃度和體積確定。因此，調整氣體發生器的運轉能力，以便通過有效的邏輯來實現更低的能耗。

優選地，在所述預定時間間隔之后，發生器經受再生周期，在此 期間，從發生器移除第一氣體成分的分子并且使吸附劑床處于初始階段并具有標稱吸附特征。

在根據本實用新型的優選實施例中，所述方法還包括如下步驟：比較確定的濃度與設定值，并且如果所述濃度低于設定值，則中斷入口氣流而且使發生器經受再生周期。因此，將第二氣體成分的期望濃度保持在預期水平。

能夠在確定的濃度和設定值之間的比較顯示出負結果之后立即實施入口氣流的中斷，或者根據本實用新型的方法能夠在從吸附周期開始計算的標稱預定周期時間ΔS₀之后中斷入口氣體。

本實用新型還涉及一種氣體發生器，包括：

-至少一個容器，所述容器包括：入口和出口，用于允許氣體流動通過其中；和吸附劑材料，所述吸附劑材料能夠從氣體混合物中選擇性地吸附第一氣體成分并且允許主要包括第二氣體成分的出口氣流流動通過所述出口；

-用于在所述容器的入口處提供入口氣流的器件；

其特征在于，所述氣體發生器還包括：

-流量計，所述流量計定位在所述容器的出口處，用于測量出口氣體流量；

-定位在所述容器的出口處的用于確定所述第二氣體成分的濃度的器件；

-控制器單元，所述控制器單元連接到所述流量計和連接到所述用于確定所述第二氣體成分的濃度的器件，所述控制器單元構造成接收所述出口氣體流量的測量值和測量的濃度的測量值；

-所述控制器單元還包括處理單元，所述處理單元包括：

-用于計算所述容器的容量的器件；

-用于比較測量的出口氣體流量與計算的容量的器件；

-用于比較所確定的所述第二氣體成分的濃度與設定值的器件，和：

所述控制器單元還設置有在所述測量的濃度等于或者高于設定值 時、并且在所述測量的出口氣體流量低于所述計算的容量時保持所述入口氣體流量一預定時間間隔Δs的器件。

優選地，所述氣體發生器的所述控制器單元還包括用于比較確定的濃度和設定值的器件和如果確定的濃度小于所述設定值則中斷入口氣流并且使所述發生器經受再生周期的器件。

優選地，所述氣體發生器的所述控制器單元還包括在所述測量的濃度低于所述設定值時保持所述容器的入口處的入口氣體流量一預定標稱周期時間間隔Δs₀的器件和在所述預定標稱周期時間間隔Δs₀之后停止所述入口氣流的器件。

優選地，所述氣體發生器的所述控制器單元還包括用于將再生周期應用于所述容器的器件。

優選地，所述氣體發生器的所述處理單元包括用于通過應用下述公式計算氣體發生器的容量的器件：

Qcap＝比容量×發生器容積×Kpc×Ktc

其中，Kpc是針對容量的壓力校正系數而Ktc是針對容量的溫度校正系數。

優選地，所述氣體發生器還包括至少兩個容器，所述至少兩個容器中的每一個均包括：入口和出口，用于允許氣體流動通過其中；和吸附劑材料，所述吸附劑材料能夠從氣體混合物中選擇性地吸附第一氣體成分并且允許主要包括第二氣體成分的出口氣流流動通過所述出口。

優選地，所述氣體發生器還包括用于選擇性地提供通過所述至少兩個容器中的任意一個的入口的所述入口氣流的器件。

優選地，所述氣體發生器還包括分支連接件，用于允許所述至少兩個容器中的每一個與外部環境通風。

優選地，所述氣體發生器的所述控制器單元還包括用于啟動用于至少兩個吸附容器中的一個容器的再生周期并且選擇性地引導所述入口氣流通過至少兩個再生的容器中的另一個的器件。

優選地，所述氣體發生器還包括用于在再生周期期間將出口氣流 從一個容器引導至至少另一個容器的入口的器件。

優選地，所述氣體發生器的所述控制器單元還包括用于測量所述至少兩個容器中的一個處于吸附階段中的時間間隔Δt1并且用于比較測量的時間間隔與最小設定時間間隔Δt2的器件，并且：

-如果Δt1＞Δt2并且如果所述測量的濃度等于或者高于設定值，并且當所述測量的出口氣體流量低于所述計算的容量時，則所述控制器單元還包括用于保持所述入口氣體流量所述預定時間間隔Δs的器件；或者

-如果Δt1＜＝Δt2并且如果所述測量的濃度等于或者高于設定值，并且當所述測量的出口氣體流量低于所述計算的容量時，則所述控制器單元還包括用于保持所述入口氣體流量所述預定標稱周期時間間隔Δs₀的器件。

優選地，所述至少兩個容器中的每一個均包括含有碳分子篩的吸附劑介質。

優選地，所述第一氣體成分是氧氣而所述第二氣體成分是氮氣。

優選地，所述氣體發生器的所述控制器單元還包括用于比較出口氣體流量與計算的容量、并且在所述出口氣體流量高于計算為所述計算的容量的百分比的第一閾值時保持入口氣體流量一預定時間間隔的器件。

優選地，所述氣體發生器的所述控制器單元還包括器件，其用于：

-當測量的出口氣體流量高于計算為所述計算的容量的百分比的第一閾值時，保持入口氣體流量一預定標稱時間間隔Δs₀；或者

-當測量的出口氣體流量低于計算為所述計算的容量的百分比的所述第一閾值時，保持入口氣體流量一預定第一時間間隔Δs₁。

優選地，所述的氣體發生器的所述控制器單元還包括器件，其用于：

-當測量的出口氣體流量高于計算為所述計算的容量的百分比的第一閾值時，保持入口氣體流量一預定標稱時間間隔Δs₀；或者

-當測量的出口氣體流量低于計算為所述計算的容量的百分比的 所述第一閾值時，保持入口氣體流量一預定第一時間間隔Δs₁；或者

-當測量的出口氣體流量低于計算為所述計算的容量的百分比的第二閾值時，保持入口氣體流量一預定第二時間間隔Δs₂；或者

-當測量的出口氣體流量低于計算為所述計算的容量的百分比的第三閾值時，保持入口氣體流量一預定第三時間間隔Δs₃。

優選地，所述氣體發生器的所述控制器單元還包括器件，其用于：

-當測量的出口氣體流量高于或等于計算為所述計算的容量的百分比的第一閾值時，保持入口氣體流量一預定標稱時間間隔Δp₀；或者

-當測量的出口氣體流量低于計算為所述計算的容量的百分比的所述第一閾值時，保持入口氣體流量一預定第一時間間隔Δp₁；或者

-當測量的出口氣體流量低于計算為所述計算的容量的百分比的第二閾值時，保持入口氣體流量一預定第二時間間隔Δp₂；或者

-當測量的出口氣體流量低于計算為所述計算的容量的百分比的第三閾值時，保持入口氣體流量一預定第三時間間隔Δp₃；或者

-當測量的出口氣體流量低于計算為所述計算的容量的百分比的第四閾值時，保持入口氣體流量一預定第四時間間隔Δp₄；或者

-當測量的出口氣體流量低于計算為所述計算的容量的百分比的第五閾值時，保持入口氣體流量一預定第五時間間隔Δp₅；或者

-當測量的出口氣體流量低于計算為所述計算的容量的百分比的第六閾值時，保持入口氣體流量一預定第六時間間隔Δp₆；或者

-當測量的出口氣體流量低于計算為所述計算的容量的百分比的第七閾值時，保持入口氣體流量一預定第七時間間隔Δp₇；或者

-當測量的出口氣體流量低于計算為所述計算的容量的百分比的第八閾值時，保持入口氣體流量一預定第八時間間隔Δp₈；或者

-當測量的出口氣體流量低于計算為所述計算的容量的百分比的第九閾值時，保持入口氣體流量一預定第九時間間隔Δp₉。

優選地，所述時間間隔中的兩個或更多個在互相比較時具有不同的長度。

本實用新型還涉及一種控制器單元，所述控制器單元包括：測量再生的容器的出口處的出口氣體流量的器件；用于確定所述再生的容器的出口處的第二氣體成分的濃度的器件；處理單元，所述處理單元包括用于比較測量的數據與設定值并且用于控制時間間隔的器件，在所述時間間隔內，引導氣體流動通過所述容器的入口，所述控制器單元包含在根據本發明的氣體發生器中。

由于控制器單元的容量，因此該裝置的用戶將利用降低的能耗獲得最佳的結果并且將從用戶友好的界面受益。

而且，因為由所述控制器單元控制裝置，并且因為采用了上述特定邏輯，所以削減了維護成本，這是因為防止了裝置的部件在將導致永久磨損的極限條件中運轉。控制器單元有助于根據裝置的設計在最佳的計算時間應用所有變化，從而延長了裝置的使用年限。

附圖說明

為了更好地顯示本實用新型的特征，參照附圖通過示例而非限制的方式在下文描述了根據本實用新型的一些優選配置，其中：

圖1示意性地示出了根據本實用新型的一個實施例的氣體發生器；

圖2和圖3示意性地示出了根據本實用新型的其它實施例的氣體發生器；

圖4示意性地示出了能耗隨出口氣體流量的變化。

具體實施方式

圖1示出了氣體發生器1，所述氣體發生器1包括入口2和出口3，用于允許氣體流動通過其中。所述氣體發生器還包括吸附劑介質(未示出)，所述吸附劑介質能夠從包括氣體混合物的入口氣流選擇性地吸附第一氣體成分，并且允許出口氣流主要包括第二氣體成分。

在本實用新型的背景中，應當理解的是吸附還包括吸收。

本實用新型涉及一種用于控制氣體發生器的吸附階段的方法，其 中，入口氣流被引導通過所述氣體發生器1的入口2，并且在氣體發生器1的出口3處測量出口氣體流量，以便確定在容器4的出口處的所述第二氣體成分的濃度。

此外，所述方法包括如下步驟：計算發生器的容量，并且比較計算值與測量的出口氣體流量。

在所述比較之后，如果測量的出口氣體流量低于計算的容量，并且如果確定的濃度高于或者等于設定值，則氣體發生器1保持處于吸附階段一預定時間間隔Δs。

在本實用新型的背景中，發生器的容量應當理解為能夠在當前的操作條件下和在濃度的設定值下由氣體發生器1輸送的每單位時間的第二氣體成分的最大體積。

此外，出口氣體流量應當理解為每單位時間的第二氣體成分的測量體積。

優選地，計算所述預定時間間隔Δs，使得能夠由氣體發生器1保持濃度的所述設定值并且因此使得吸附劑介質沒有變得完全飽和。因此，氣體發生器1盡可能長地保持在吸附階段中，而沒有危害產生的第二氣體成分的濃度水平并且沒有使得所述氣體發生器1消耗的能量高于最優結果所需的能量。

在所述預定時間間隔Δs之后，氣體發生器經受再生周期。在所述再生周期期間，允許吸附劑介質消除第一氣體成分的氣體分子，這使得所述吸附劑具有最優的吸附能力并且使氣體發生器1準備用于另一個吸附周期。

在本實用新型的背景中，吸附周期應當理解為如下時間間隔：在所述時間間隔中，包含在氣體發生器1中的吸附劑介質用于分餾流動通過入口2的入口氣體的氣體混合物，并且因此吸附第一氣體成分而且允許主要包括第二氣體成分的氣體流動通過出口3。

優選地，所述預定時間間隔Δs具有在氣體發生器1開始吸附周期時刻的起始點和在所述氣體發生器1結束吸附周期時的結束點。

在根據本實用新型的另一個實施例中，所述預定時間間隔Δs具有 在當前時刻的起始點和未來的并且基于計算的容量、測量的出口氣體流量以及所述第二氣體成分的濃度的設定值確定的結束點。基于吸附劑介質的典型行為，能夠預估該結束時間。

在根據本實用新型的另一個實施例中，所述方法還包括如下步驟：比較確定的濃度與設定值，并且如果所述濃度低于設定值，則中斷入口氣流并且使發生器經受再生周期。

入口氣流能夠在所述比較結果顯示沒有滿足濃度的設定值時立即被中斷，或者所述方法能夠在中斷入口氣流之前考慮例如大約5秒或者更多秒的容差。

優選地，所述方法包括在標稱預定周期時間Δs₀之后中斷入口氣流的步驟。所述標稱預定周期時間Δs₀是計算的最小時間間隔，其中，在眾所周知的運轉條件下，氣體發生器1能夠產生具有相對高濃度的第二氣體成分。

所述標稱預定周期時間Δs₀具有在氣體發生器1開始吸附周期時刻的起始點和在氣體發生器1結束吸附周期時刻的結束點。

優選地，基于以下公式確定發生器的容量：

Qcap＝比容量×發生器容積×Kpc×Ktc

其中，Kpc是針對容量的壓力校正系數而Ktc是針對容量的溫度校正系數。

在本實用新型的背景中，所述比容量應當理解為在壓力和溫度的標稱條件下(例如但不局限于大約7bar的壓力和大約20℃的溫度)每立方米吸附劑介質的氣體發生器1的容量。

Kpc和Ktc是這樣的兩個校正系數，其取決于第二氣體成分的設定值和分別在發生器層面測量的實際溫度或者壓力的設定值。

優選地，借助于溫度傳感器T測量所述溫度，并且借助于壓力傳感器P測量壓力。

優選地，根據本實用新型的方法還包括比較發生器處于吸附階段中的時間量Δt1與最小設定時間間隔Δt2的步驟。

其中，Δt1是優選地在氣體發生器1開始吸附周期時開始并且由 Δt1＝tc－ti限定的計數器，其中，tc是當前時間而ti是初始時間。

優選地，所述方法包括當氣體發生器1開始吸附周期時重置計數器的步驟。更加具體地，所述方法優選地包括當氣體發生器1開始吸附周期時重置tc和ti這兩個值的步驟。

Δt2是優選地在氣體發生器1開始吸附周期時開始并且由Δt2＝td－ti限定的計數器，其中，不管其它參數的值，td均是氣體發生器保持處于吸附周期中的最小時間量，而ti是當氣體發生器1開始吸附周期時的初始時間。

優選地，所述方法包括當氣體發生器1開始吸附周期時重置計數器的步驟。更加具體地，所述方法優選地包括當氣體發生器1開始吸附周期時重置ti的值的步驟并且優選地保持td的值恒定。

在比較Δt1與Δt2之后，所述方法包括如下步驟：如果Δt1＞Δt2并且如果確定的濃度高于或者等于所述設定值并且如果測量的出口氣體流量低于計算的容量，則使氣體發生器1在吸附階段中保持所述預定時間間隔；或者如果Δt1＜＝Δt2或者如果確定的濃度低于所述設定值并且如果測量的出口氣體流量低于計算的容量，則在標稱預定周期時間Δs₀期間保持氣體發生器1處于吸附階段，并且此后氣體發生器1經受再生周期。

優選但不局限地，第一氣體成分是氧氣而第二氣體成分是氮氣。

根據本實用新型的方法還包括將入口氣流引導通過至少一個容器4(發生器1的一部分)的入口5。

優選地，所述方法還包括替代地將入口氣流引導通過至少兩個容器4(圖2)的、或通過至少四個容器4(圖3)的、或者更多容器的入口5。

因為所述方法包括替代地將入口氣流引導通過兩個容器4或者四個容器4或者更多容器的入口5，所以吸附處理的效率提高，因為一個容器4經受再生周期時，能夠使用另一個容器4，而不必中斷在氣體發生器1的出口3處的第二氣體成分的產生。

在另一個實施例中，當一個容器4經受再生周期時，來自一個容 器4的出口氣流被引導到至少另一個容器4的入口5。因此，處于再生階段中的容器4將在其出口6處接收氣體混合物，所述氣體混合物將包括相對高濃度的第二氣體成分，所述氣體混合物將再生的容器的氣體內含物推向入口，并且還通過定位在容器4的入口5處的閥11或者水龍頭等推至外部環境。這允許所述容器4在縮短的時間段內再生并且更好地準備容器4以便用于下一個吸附周期。

由根據本實用新型的方法實施的另一個可能的步驟是：比較出口氣體流量與計算的容量，并且如果當與計算的容量比較時出口氣體流量高于第一閾值，則保持入口氣體流量一預定時間間隔。因此，應用了氣體發生器1的最佳功能，甚至更多地降低了能耗。

優選但不局限地，所述方法使用至少一個閾值，并且還包括以下步驟中的至少一個：

-如果當與計算的容量比較時測量的出口氣體流量高于第一閾值，則保持入口氣體流量一預定標稱時間間隔Δs₀；或者

-如果在與計算的容量比較時測量的出口氣體流量低于所述第一閾值，則保持入口氣體流量一預定第一時間間隔Δs₁。

優選地但不局限地，所述方法使用一個或者多個設定閾值，并且還包括以下步驟中的至少一個：

-如果在與計算的容量比較時測量的出口氣體流量高于第一閾值，則保持入口氣體流量一預定標稱時間間隔Δs₀；或者

-如果在與計算的容量比較時測量的出口氣體流量低于所述第一閾值，則保持入口氣體流量一預定第一時間間隔Δs₁；或者

-如果在與計算的容量比較時測量的出口氣體流量低于第二閾值，則保持入口氣體流量一預定第二時間間隔Δs₂；或者

-如果在與計算的容量比較時測量的出口氣體流量低于第三閾值，則保持入口氣體流量一預定第三時間間隔Δs₃。

通過采用如上所述的邏輯，系統的效率甚至被更多地提高。

優選地，上述時間間隔中的兩個或者更多個在相互比較時具有不同的長度。

優選地但不局限地，所述標稱時間間隔Δs₀能夠是在以下間隔內選擇的值：15秒和65秒、或者介于20秒和65秒之間、或者介于20秒和45秒之間。

優選地但是不局限地，所述預定第一時間間隔Δs₁能夠是在以下間隔內選擇的值：45秒和85秒、或者45秒和60秒。

優選地但是不局限地，所述預定第二時間間隔Δs₂能夠是在以下間隔內選擇的值：60秒和120秒、或者60秒和80秒。

優選地但是不局限地，所述預定第三時間間隔Δs₃能夠是在以下間隔內選擇的值：80秒和300秒、或者80秒和180秒。

在本實用新型的背景中，應當理解的是上述限定的時間間隔僅僅為示例并且也能夠使用其它值。

優選但不局限地，所述第一閾值能夠選擇為大約80％，所述第二閾值能夠選擇大約60％，并且所述第三閾值能夠選擇大約40％。

在本實用新型的背景中，應當理解的是上述限定的閾值僅僅為示例并且還能夠使用其它值。

在根據本實用新型的另一個實施例中，所述方法還包括以下步驟中的至少一個：

-如果在與計算的容量比較時測量的出口氣體流量高于或者等于第一閾值，則保持入口氣體流量一預定標稱時間間隔Δp₀；或者

-如果在與計算的容量比較時測量的出口氣體流量低于所述第一閾值，則保持入口氣體流量一預定第一時間間隔Δp₁；或者

-如果在與計算的容量比較時測量的出口氣體流量低于第二閾值，則保持入口氣體流量一預定第二時間間隔Δp₂；或者

-如果在與計算的容量比較時測量的出口氣體流量低于第三閾值，則保持入口氣體流量一預定第三時間間隔Δp₃；或者

-如果在與計算的容量比較時測量的出口氣體流量低于第四閾值，則保持入口氣體流量一預定第四時間間隔Δp₄；或者

-如果在與計算的容量比較時測量的出口氣體流量低于第五閾值，則保持入口氣體流量一預定第五時間間隔Δp₅；或者

-如果在與計算的容量比較時測量的出口氣體流量低于第六閾值，則保持入口氣體流量一預定第六時間間隔Δp₆；或者

-如果在與計算的容量比較時測量的出口氣體流量低于第七閾值，則保持入口氣體流量一預定第七時間間隔Δp₇；或者

-如果在與計算的容量比較時測量的出口氣體流量低于第八閾值，則保持入口氣體流量一預定第八時間間隔Δp₈；或者

-如果在與計算的容量比較時測量的出口氣體流量低于第九閾值，則保持入口氣體流量一預定第九時間間隔Δp₉。

優選地，上述時間間隔中的兩個或者更多個在相互比較時處于不同的長度。

優選地，時間間隔中的兩個或者更多個：Δs₀、Δs₁、Δs₂、Δs₃和Δp₁、Δp₂、Δp₃、Δp₄、Δp₅、Δp₆、Δp₇、Δp₈、Δp₉、Δp₁₀在相互比較時具有不同的長度，使得根據出口氣體流量和計算的容量，吸附劑介質將依照達到的或沒有達到的閾值來允許發生器在最優條件下工作不同的時間量。

優選地但不局限地，所述預定標稱時間間隔Δp₀能夠是在以下間隔內選擇的值：15秒和50秒；所述預定第一時間間隔Δp₁能夠是在以下間隔內選擇的值：30秒和60秒；預定第二時間間隔Δp₂能夠是在以下間隔內選擇的值：40秒和70秒；所述預定第三時間間隔Δp₃能夠是在以下間隔內選擇的值：50秒和80秒；所述預定第四時間間隔Δp₄能夠是在以下間隔內選擇的值：60秒和90秒；所述預定第五時間間隔Δp₅能夠是在以下間隔內選擇的值：70秒和100秒；所述預定第六時間間隔Δp₆能夠是在以下間隔內選擇的值：80秒和130秒；所述預定第七時間間隔Δp₇能夠是在以下間隔內選擇的值：90秒和150秒；所述預定第八時間間隔Δp₈能夠是在以下間隔內選擇的值：100秒和200秒；所述預定第九時間間隔Δp₉能夠是在以下間隔內選擇的值：110秒和300秒。

在本實用新型的背景中，應當理解的是上述限定的時間間隔僅僅為示例并且還能夠使用其它值。

優選地，基于發生器1的類型和尺寸以及吸附劑介質的類型和體積計算所述閾值和時間間隔。

優選地但是不局限地，所述第一閾值能夠選擇為大約90％，所述第二閾值能夠選擇為大約80％，所述第三閾值能夠選擇為大約70％，所述第四閾值能夠選擇為大約60％，所述第五閾值能夠選擇為大約50％，所述第六閾值能夠選擇為大約40％，所述第七閾值能夠選擇為大約30％，所述第八閾值能夠選擇為大約20％，所述第九閾值能夠選擇為大約10％。

在本實用新型的背景中，應當理解的是上述限定閾值僅僅為示例并且還能夠使用其它值。

因為所述方法采用了這些步驟，所以基于出口3處的需求準確以及快速地適應所述第二氣體成分的產生，并且消除了氣體發生器1對于需求來說尺寸過大或過小的風險。因此，氣體發生器在整個運轉范圍內均將在最優參數條件下工作。另一個遇到的益處是入口氣流的體積減小。

在本實用新型的背景中，應當理解的是間隔的數量能夠根據氣體發生器的容量和期望結果的容量從例如兩個變化至二十個或者甚至更多個。

在根據本實用新型的另一個實施例中，能夠以連續的方式利用所述方法，其中，周期時間連續地插入到限定的設定點之間。因此，能夠測量甚至更大的能耗(圖4)。

在根據本實用新型的又一個實施例中，所述方法還能夠包括如下步驟：在一時間間隔期間將一個容器4保持在再生周期中，所述時間間隔取決于所述容器保持在吸附周期中的時間間隔的長度和/或取決于第二氣體成分的濃度的設定值。

作為示例但不局限地，當容器4保持在吸附周期中的時間間隔被延長時，優選地，所述容器4保持在再生周期中的時間間隔也被延長。

通常但不局限地，容器4保持在再生周期中的標稱時間間隔能夠為大約30秒，并且該時間間隔能夠被延長到大約60秒或者更多秒。

優選地，能夠通過固定流量閥或者固定限制器(諸如噴嘴或者孔)或者開/合閥實施所述再生周期，或者能夠借助于流量控制器實施所述再生周期，所述流量控制器能夠調節通過其中并且被消除的氣體的體積。

因為在再生周期期間，通過延長再生周期保持的時間間隔從容器4中排出第一氣體成分和第二氣體成分兩種成分，所以能夠從所述容器4中消除包括高濃度第二氣體成分的更大體積的氣體。然而，如果使用調節時間并且因此調節再生氣體的總體積的流量控制器或者開/合閥，則所述體積將被降低至最小并且容器4以高效的方式被準備用于下一個吸附周期。

本實用新型還涉及一種氣體發生器1，所述氣體發生器1包括至少一個容器4(圖1)，所述容器4具有入口5和出口6。

氣體發生器允許氣體混合物流動通過所述入口5并且通過使用吸附劑材料(未示出)將第一氣體成分捕獲在其中而且允許主要包括第二氣體成分的氣流流動通過所述出口6。

氣體發生器1還包括流量計7，所述流量計7定位在容器的出口6處，用于測量每單位時間離開容器4的第二氣體成分的體積。

氣體發生器1還包括模塊8，用于確定所述第二氣體成分的濃度，所述模塊還定位在容器4的出口6處。

優選地但不局限地，所述模塊8測量來自出口氣流的第一氣體成分的濃度并且通過從100減去測量值來確定第二氣體成分的濃度。

在根據本實用新型的優選實施例中，所述第一氣體成分是氧氣而所述第二氣體成分是氮氣。

優選地但不局限地，所述模塊8是氧氣含量傳感器，所述氧氣含量傳感器檢測在容器4的出口6處流動的氣體中的氧氣量。所述氧氣含量傳感器能夠以連續方式或者以特定取樣率測量來自出口氣流中的氧氣濃度。

優選地，所述模塊8組成氣體發生器1的一部分。

氣體發生器1還包括控制器單元9，所述控制器單元9通過有線 或者無線連接連接到流量計7和模塊8，用于確定所述第二氣體成分的濃度，所述控制器構造成接收出口氣體流量和測量濃度的測量值。

控制器單元9還能夠包括存儲單元，用于存儲所述接收到的測量值或者能夠通過有線或者無線連接將這些值發送到外部電子模塊。

能夠通過射頻信號或者Wi-Fi信號實施所述無線連接。優選地，氣體發生器1包括無線接收器(未示出)，用于允許通訊。

為了清晰，在附圖中沒有包括有線連接。

此外，當測量被做出或者處于特定時間間隔內時，所述控制器能夠立即接收所述測量。所述控制器還能夠接收所有測量的值或者能夠僅僅接收在特定時間間隔之后采取的一個測量。

此外，能夠連續地或者以特定取樣率實施所述測量。

優選地，所述控制器單元9還包括處理單元，所述處理單元設置有算法，所述算法構造成：計算容器4的容量、比較測量的出口氣體流量與計算的容量、并且比較確定的所述第二氣體成分的濃度與設定值。

容器4的所述容量應當理解為：在當前操作條件并且在第二氣體成分的濃度的設定值情況下，能夠在出口6處輸送的每單位時間的第二氣體成分的最大體積。

在另一個優選實施例中，在本文中先前限定的時間間隔和閾值存儲在存儲單元中。優選地，在所述氣體發生器1運轉之前限定該時間間隔和閾值。

優選地，所述控制器單元9還被程控，以便在所述測量的濃度等于或者高于設定值并且當所述測量的出口氣體流量低于計算的容量時保持入口氣體流量一預定時間間隔Δs。

在根據本實用新型的另一個優選實施例中，控制器單元9還被程控，以便在所述測量的濃度低于設定值時保持容器4的入口5處的入口氣體流量一預定標稱周期時間間隔Δs₀、并且在所述預定標稱周期時間間隔Δs₀之后停止入口氣流。

為了準備容器4以便用于另一個吸附周期，控制器單元9還被程 控，以分別在所述預定時間間隔Δs之后或者在所述標稱周期時間間隔Δs₀之后將再生周期應用到所述容器4。

為了提高吸附處理的效率，根據本實用新型的氣體發生器1優選地包括至少兩個容器4，所述至少兩個容器中的每一個均包括：入口5和出口6，用于允許氣體流動通過其中；和吸附劑材料(未示出)，所述吸附劑材料能夠從氣體混合物中選擇性吸附第一氣體成分并且允許主要包括第二氣體成分的出口氣流流動通過所述出口6。

在根據本實用新型的優選實施例中，所述容器4中的每一個均包括流量計7和模塊8，用于確定第二氣體成分的濃度，所述流量計7和模塊8定位在每個容器的出口6處。

在根據本實用新型的另一個實施例中，所有容器的出口6連接形成共用出口，并且所述共用出口還包括流量計7和模塊8，用于確定第二氣體成分的濃度。

優選地，所述控制器單元9還被程控，以便選擇性地提供通過至少兩個容器4中的任意一個的入口5的所述入口氣流。

在另一個優選實施例中，容器4還包括在入口5處的閥10，用于允許所述入口氣流抵達所述容器4的吸附劑介質。

優選地，所述容器4中的每一個包括閥10，用于允許入口氣流抵達吸附劑介質。

優選地，所述控制器單元9被程控，以每當入口氣流需要抵達所述容器4中的一個的吸附劑介質時打開以及關閉每個所述閥10。

優選但不局限地，控制器單元9被程控，以打開所述閥10，使得一次僅使一個容器4處于吸附階段中。

優選地，控制器單元9在與每個相應容器的閥10一起同時地打開出口閥12。

控制器單元9優選地基于利用溫度傳感器T和壓力傳感器P實施的溫度和壓力測量重新計算發生器1的比容量。

根據本實用新型的氣體發生器1還能夠包括分支連接件11，用于允許至少兩個容器4中的每一個均與外部環境通風。

優選地，所述分支連接件11能夠呈閥或者龍頭等的形狀。

優選地，控制器單元9還被程控，以啟動用于至少兩個吸附容器4中的一個的再生周期、并且選擇性地引導入口氣流通過至少兩個再生的容器4中的另一個(圖3)。優選地，這借助于定位在容器4的入口處的閥10來完成。

在根據本實用新型的另一個實施例中，控制器單元9還被程控，以測量時間間隔Δt1(在所述時間間隔Δt1中，至少兩個容器4中的一個處于吸附階段中)并且比較測量的時間間隔與最小設定時間間隔Δt2，并且：

-如果Δt1＞Δt2并且如果測量的濃度等于或者高于設定值，并且當所述測量的出口氣體流量低于計算的容量時，則控制器單元9保持入口氣體流量所述預定時間間隔Δs；或者

-如果Δt1＜＝Δt2并且如果測量的濃度等于或者高于設定值，并且當所述測量的出口氣體流量低于計算的容量時，則控制器單元9保持入口氣體流量所述預定標稱周期時間間隔Δs₀。

優選但不局限地，至少兩個容器4中的每一個均包括含有碳分子篩的吸附劑介質。

在另一個優選實施例中，能夠從壓縮機單元12’的出口提供所述入口氣流并且能夠將出口氣流引導到用戶網絡13。

優選但不局限地，所述出口氣流在其被引導到所述用戶網路13之前抵達氮氣接收器(未示出)。

在根據本實用新型的另一個實施例中，在所述氮氣接收器之后以及用戶網絡13之前確定所述第二氣體成分的濃度。

如果確定的濃度低于設定值，則氮氣接收器優選地經受沖洗周期。在該沖洗周期中，存在于氮氣接收器中的氣體混合物被允許抵達外部環境。優選地，通過打開定位在氦氣接收器的出口處的閥來實施所述沖洗周期。

在根據本實用新型的另一個優選實施例中，氣體發生器1還包括用戶界面(未示出)，所述用戶界面優選地連接到控制器單元9。

通過使用所述用戶界面，根據本實用新型的氣體發生器1的用戶能夠選擇不同參數使得出口氣體流量將與用戶網絡的要求相對應，比如從下述組中選擇的參數，所述組包括：第二氣體成分的濃度的所述設定值、氣體發生器的能耗、壓縮機單元的使用或者入口氣流的另一個發生器的使用、所使用的吸附劑介質的類型、待使用的容器的數量或者其任意組合。

所述用戶界面能夠呈包括不同選項的觸摸屏的形狀、或者呈允許用戶做出不同選擇的電位計的形狀、或者呈手動致動的連接件的形狀，所述連接件(比如閥或者操作桿)允許用戶根據其需要構造氣體發生器1。

所述用戶界面能夠形成氣體發生器1的整體部分或者能夠形成外部電子模塊的一部分，其通過有線或者無線連接與所述氣體發生器1通訊。

本實用新型還涉及一種控制器單元，其包括：測量再生的容器4的出口6處的出口氣體流量的器件7；用于確定所述再生的容器4的出口6處的第二氣體成分的濃度的器件8；處理單元，其用于比較測量的數據與設定值、并且用于控制時間間隔，在所述時間間隔內，引導氣體流動通過所述容器4的入口5，所述控制器構造成設置在根據本實用新型的氣體發生器中。

示例1：針對容量的壓力校正系數Kpc，優選但不局限于根據以下表格進行插值：

由此，濃度的所述第一設定值指的是用于第二氣體成分的濃度的所述設定值，其能夠是優選地介于95％和99.5％之間的值。

濃度的所述第二設定值指的是用于第二氣體成分的濃度的所述設定值，其能夠是優選地介于99.5％和99.999％之間的值。

示例2：針對容量的溫度校正系數Ktc，優選但不局限于根據以下表格進行插值：

由此，濃度的所述第一設定值指的是用于第二氣體成分的濃度的所述設定值，其能夠是優選地介于95％和99.5％之間的值。

濃度的所述第二設定值指的是用于第二氣體成分的濃度的所述設定值，其能夠是優選地介于99.5％和99.999％之間的值。

本實用新型并不旨在局限于作為示例描述并且在附圖中示出的實施例，而是在不偏離本實用新型范圍的情況下，能夠以所有類型的變形實現該氣體發生器。