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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Bereich
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine verbesserte Vorrichtung zum Erzeugen eines
sauerstoffangereicherten Gases aus Luft.
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2. Beschreibung
des Standes der Technik
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Die
Sauerstoffinhalationstherapie hat als eine äußerst wirksame Behandlungsmethode
für Erkrankungen
der Atemwege, wie Asthma, Lungenemphysem oder chronische Bronchitis,
Verwendung gefunden. Bei der Sauerstoffinhalationstherapie wird dem
Patienten ein sauerstoffangereichertes Gas zugeführt, welches durch Abtrennen
von Stickstoffgas aus Luft hergestellt wird. Hierzu ist ein Fraktionator oder
eine Vorrichtung zum Erzeugen eines sauerstoffangereicherten Gases
aus Luft entwickelt worden. Insbesondere ermöglicht es ein Kompaktfraktionator,
die Sauerstoffinhalationstherapie zu Hause durchzuführen.
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Die
US-A-5 593 478 offenbart eine Vorrichtung zum Erzeugen von sauerstoffangereicherter Luft,
umfassend einen Mikroprozessor, der die Geschwindigkeit eines Verdichters
reguliert, und eine Drehventilverteileranordnung. Der Luftstrom
zu den Adsorbersäulen
ist gemäß der gewünschten
Sauerstoffströ mungsrate,
die einem Benutzer verschrieben oder von ihm gewünscht wird, einstellbar. Die
Mikroprozessorsteuerung kann beeinflusst werden durch eine Anzeige
der Temperatur der sauerstoffangereicherten Luft von einem Temperatursensor,
dessen Ausgabe in die Steuerung eingespeist wird.
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Die
EP-A-0 375 220 offenbart eine Vorrichtung zum Erzeugen einer atembaren
Gasmischung, umfassend Sensoren zum Erfühlen des Umgebungsdrucks und
der Temperatur und des Drucks des den Einlassventilen zugeführten Eintrittsgases.
Die Vorrichtung umfasst eine Mikroprozessor-basierte Steuereinheit,
die auf den gemessenen Umgebungsdruck sowie Temperatur und Druck
des Eintrittsgases anspricht und die, mit Kenntnis des Sorptionsbettmaterials,
die Adsorptions- und Spülintervalle
bestimmt.
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Die
US-A-4 941 894 offenbart einen Druckwechseltrockner oder -fraktioniersystem,
welches sich auf die Temperaturänderung
eines Adsorbensbettes als Anzeige für einen Energietransfer stützt. Die
Temperaturdaten werden benutzt, um jeden Adsorptionszyklus so zu
regulieren, dass eine Regeneration eingeleitet wird, wenn der Adsorptionszyklus vollendet
ist. Der Regenerationszyklus ist von fester Dauer.
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Die
U5-A-4 026 680 offenbart, dass Adsorbenzien eine temperatursensitive
Selektivität
für die Komponenten
eines Mehrkomponentenstroms in einem Druckwechseladsorptionssystem
zeigen. Um eine maximale Sauerstoffrückgewinnung zu erzielen, wird
das Eintrittsgas erwärmt.
Resultate für
die Zeolithen 13X und 5A werden gezeigt.
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Die
WO 93/16876 offenbart einen Fraktionator zum Erzeugen eines sauerstoffangereicherten Gases
durch Abtrennen von Stickstoffgas aus Luft. Der Fraktionator weist
eine Mehrzahl von Säulen,
die mit einem Adsorptionsmaterial gefüllt sind, und ein Drehventil
zum selektiven Verteilen von Luft zu den Säulen auf.
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Der
Fraktionator erzeugt das sauerstoffangereicherte Gas mit hoher Effizienz,
wenn die Temperatur des Adsorptionsmaterials innerhalb eines Temperaturbereichs
liegt. Wenn die Temperatur des Adsorptionsmaterials jedoch außer halb
des Bereichs liegt, z.B. infolge einer Veränderung in der Lufttemperatur,
wird die Produktion des sauerstoffangereicherten Gases stark vermindert.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Problematik des Standes der Technik zu
lösen und
eine Vorrichtung zum Erzeugen eines sauerstoffangereicherten Gases
aus Luft bereitzustellen, die dahingehend verbessert ist, dass die
Produktionseffizienz auf einem Niveau gehalten wird, trotz Änderungen
in der Lufttemperatur.
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Die
Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Erzeugen eines sauerstoffangereicherten
Gases zur Verwendung in der Sauerstoffinhalationstherapie bereit.
Die Vorrichtung umfasst eine Luftquelle zum Zuführen von Luft; eine Mehrzahl
von Säulen
zum Aufnehmen eines Adsorptionsmaterials zum Adsorbieren von Stickstoffgas,
wobei jede der Säulen
ein erstes und ein zweites offenes Ende aufweist; Mittel zum Leiten
der Luft von der Luftquelle zu der Säule durch das erste offene
Ende der entsprechenden Säule;
einen Tank für
sauerstoffangereichertes Gas in Fluidverbindung mit dem zweiten
offenen Ende der entsprechenden Säule zum Empfangen von sauerstoffangereichertem
Gas aus den Säulen;
einen Schaltmechanismus, welcher benachbart zu den ersten offenen
Enden der Säulen
bereitgestellt ist, für
ein sequentielles selektives Umschalten zwischen Säulen, denen
die Luft von der Luftquelle zugeführt wird, und Säulen, von
denen der adsorbierte Stickstoff freigesetzt wird, zwecks Regeneration
des Adsorptionsmaterials, so dass die entsprechenden Säulen wiederholt – gemäß einem
Adsorptions-Regenerations-Zyklus – Stickstoffgas adsorbieren
und das adsorbierte Stickstoffgas freisetzen; einen Temperatursensor, verbunden
mit der Seitenwand einer der Säulen,
zum Detektieren einer Temperatur, welche die Temperatur des Adsorptionsmaterials
repräsentiert;
und eine Steuereinheit zum Steuern des Adsorptions-Regenerations-Zyklus
basierend auf der von dem Sensor detektierten repräsentativen
Temperatur.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform kann
das Adsorptionsmaterial einen Zeolith vom Typ 13X umfassen. In diesem
Fall steuert die Steuereinheit den Adsorptions-Regenerations-Zyklus
so, dass die Zeit für
die Adsorption des Stickstoffgases vermindert wird, wenn die repräsentative
Temperatur nicht weniger als 20 °C
beträgt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
das Adsorptionsmaterial einen Zeolith vom Typ 5A umfassen. In diesem
Fall steuert die Steuereinheit den Adsorptions-Regenerations-Zyklus
so, dass die Zeit für
die Adsorption des Stickstoffgases vermindert wird, wenn die repräsentative
Temperatur nicht mehr als 20 °C
beträgt.
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Die
Vorrichtung kann ferner einen Schaltmechanismus umfassen, der benachbart
zu den ersten offenen Enden der Säulen bereitgestellt ist, für ein sequentielles,
selektives Umschalten zwischen Säulen,
denen die Luft von der Luftquelle zugeführt wird, und Säulen, von
denen der adsorbierte Stickstoff freigesetzt wird, zwecks Regeneration
des Adsorptionsmaterials, so dass die entsprechenden Säulen wiederholt – gemäß einem
Adsorptions-Regenerations-Zyklus – Stickstoffgas
adsorbieren und das adsorbierte Stickstoffgas freisetzen.
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BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Diese
und andere Aufgaben und Vorteile sowie die weitere Beschreibung
werden nun in Verbindung mit der zeichnerischen Darstellung diskutiert;
in der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Fraktionators gemäß der ersten Ausführungsform der
Erfindung;
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2 eine
Draufsicht auf eine feststehende Scheibe eines Verteilermechanismus;
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3 eine
Draufsicht auf eine drehbare Scheibe eines Verteilermechanismus;
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4 einen
Graphen, der die Adsorptionscharakteristika von Zeolithen relativ
zu Veränderungen
in der Temperatur derselben zeigt;
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5 einen
Graphen, der experimentelle Ergebnisse des in 1 gezeigten
Fraktionators wiedergibt;
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6 einen
Graphen, der andere experimentelle Ergebnisse des in 1 gezeigten
Fraktionators wiedergibt;
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7 eine
schematische Darstellung eines Fraktionators gemäß der zweiten Ausführungsform der
Erfindung; und
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8 einen
Graphen, der experimentelle Ergebnisse des in 7 gezeigten
Fraktionators wiedergibt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
wird eine erste Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
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Gemäß 1 umfasst
ein Fraktionator 10 in Einklang mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform
eine Mehrzahl von Säulen 12 zum
Aufnehmen eines Adsorptionsmaterials, welches Stickstoffgas viel
stärker
adsorbiert als Sauerstoffgas, einen oberen und einen unteren Tank 14 und 16 in
Fluidverbindung mit den Säulen 12,
einen innerhalb des unteren Tanks 16 bereitgestellten Drehverteiler
(in 1 nicht gezeigt) und einen Drehmechanismus 26,
z.B. einen Wechselstrom-(AC-)Motor 26, zum Antreiben des
Drehverteilers. Die Säulen 12 weisen
obere und untere offene Enden für
die Fluidverbindung mit dem oberen und unteren Tank 14 und 16 auf.
Es ist eine Steuereinheit 32 bereitgestellt zum Steuern
der Drehzahl des AC-Motors 26 basierend auf einer Temperatur,
die von einen Temperatursensor 28 detektiert wird, welcher
an der Seitenwand von einer der Säulen 12 angeordnet
ist. Die Steuereinheit 32 kann einen Inverter umfassen,
der die Frequenz des dem AC-Motor 26 zugeführten Wechselstroms
auf Basis der von dem Temperatursensor 28 detektierten
Temperatur verändert.
Die von dem Sensor 28 detektierte Temperatur wird als die
Temperatur angenommen, die die Temperatur des Adsorptionsmaterials
innerhalb der Säulen 12 repräsentiert.
In diesem Zusammenhang wird die von dem Sensor 28 detektierte Temperatur
als die repräsentative
Temperatur bezeichnet.
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Der
obere Tank 14 ist mit einer von einem Patienten getragenen
Nasenmaske über
eine erste und eine zweite Leitung 38 und 42,
zwischen denen ein Befeuchter 40 bereitgestellt ist, verbunden.
Die erste Leitung 38 umfasst ein Durchflusseinstellventil 34 und
einen Durchflusssteller 36. Der untere Tank 16 umfasst
einen Lufteinlassanschluss 18 und einen Ausstoßanschluss 20,
durch den Stickstoffgas ausgestoßen wird. Der Lufteinlassanschluss 18 ist über eine
Luftleitung 24 mit einer Luftquelle oder einem Bläser 22 verbunden.
Der Bläser 22 liefert
Luft bei einem vorbestimmten Druck, z.B. 1,0 atm g.
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Es
wird nun auf die 2 und 3 Bezug genommen,
gemäß welchen
der Drehverteilermechanismus umfasst: eine feststehende Scheibe 44, welche
mit den unteren Enden der Säulen 12 verbunden
ist, und eine drehbare Scheibe 46, welche so angeordnet
ist, dass sie mit der Unterseite der feststehenden Scheibe 44 in
Kontakt steht. Die feststehende Scheibe 44 definiert eine
Mehrzahl von Öffnungen 441 bis 4412 ,
die entlang eines Kreises um das Zentrum der feststehenden Scheibe 44 angeordnet
sind. Jede der Mehrzahl von Öffnungen 441 bis 4412 steht mit
dem Inneren der entsprechenden Säule 12 durch das
untere offene Ende derselben in Fluidverbindung.
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Die
drehbare Scheibe 46 steht mit der Welle des AC-Motors 26 in
Wirkverbindung, so dass sie um ihr Zentrum relativ zu der feststehenden
Scheibe 44 drehbar ist. Die drehbare Scheibe 46 umfasst
drei Sätze
von Kanälen
und eine zentrale Lufteinlassöffnung 48,
die mit dem Lufteinlassanschluss 18 in Fluidverbindung
steht. Die drei Sätze
von Kanälen
bestehen aus Einlasskanälen 46a und 46b,
Zwischenkanälen 46c und 46d und
Ausstoßkanälen 46e und 46f.
Die Einlasskanäle 46a und 46b sind
jeweils im Wesentlichen "T"-förmig mit
radialen und peripheren Bereichen ausgebildet und erstrecken sich
radial symmetrisch zueinander um die zentrale Lufteinlassöffnung 48.
Die Zwischenkanäle 46c und 46d sind symmetrisch
um die Einlasskanäle 46a und 46b herum
bereitgestellt. Die Ausstoßkanäle 46e und 46f sind
ebenfalls symmetrisch um die Einlasskanäle 46a und 46b herum
bereitgestellt.
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Die Öffnungen 441 und 442 , 447 und 448 stehen
in Fluidverbindung mit dem Lufteinlassanschluss 18, die Öffnungen 449 und 4412 , 443 und 446 stehen über die
Zwischenkanäle 46c und 46d miteinander
in Fluidverbindung, und die Öffnungen 4410 und 4411 , 444 und 445 stehen über die
Ausstoßkanäle 46e und 46f mit
dem Äußeren des
unteren Tanks 16 oder der Atmosphäre in Fluidverbindung, wenn
die drehbare Scheibe 46 relativ zu der feststehenden Scheibe 44 so
positioniert ist, dass die Einlasskanäle 46a und 46b mit
den Öffnungen 441 und 442 , 447 und 448 ausgerichtet
sind; dass die Zwischenkanäle 46c und 46d mit
den Öffnungen 449 und 4412 , 443 und 446 ausgerichtet
sind; und dass die Austoßkanäle 46e und 46f mit
den Öffnungen 4410 und 4411 , 444 und 445 ausgerichtet
sind. In dieser Anordnung wird Luft über die Einlasskanäle 46a und 46b und
die Öffnungen 441 und 442 , 447 und 448 zu
den korrespondierend zu den Öffnungen 441 und 442 , 447 und 448 angeordneten Säulen 12 zugeführt, wobei
der Innendruck der Säulen
steigt und die große
Menge an Stickstoffgas durch die Adsorption an das Adsorptionsmaterial
abgetrennt und sauerstoffangereichertes Gas erzeugt und über die
oberen offenen Enden der Säulen
in den oberen Tank 14 abgegeben wird. Andererseits sinkt der
Innendruck der korrespondierend zu den Öffnungen 4410 und 4411 , 444 und 445 angeordneten Säulen 12 über die
Austoßkanäle 46e und 46f auf
den Atmosphärendruck,
und das adsorbierte Stickstoffgas wird infolge des Druckabfalls
von dem Adsorbens abgetrennt. Andererseits werden die Innendrücke der
korrespondierend zu den Öffnungen 449 und 4412 , 443 und 446 angeordneten
Säulen 12 über die
Zwischenkanäle 46c und 46d einander
angeglichen. Rückschlagventilmechanismen
zum Verhindern eines Gegenstroms des erzeugten sauerstoffangereicherten
Gases können
an den oberen offenen Enden der entsprechenden Säulen 12 bereitgestellt
sein.
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Die
Rotation der drehbaren Scheibe 46 bewegt die Kanäle 46a bis 46f relativ
zu den Öffnungen 441 bis 4412 der
feststehenden Scheibe 44. Wenn die drehbare Scheibe 46 um
30 Grad entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, was dem Drehwinkel
zwischen den benachbarten Öffnungen
entspricht, werden die Einlasskanäle 46a und 46b mit
den Öffnungen 4412 und 441 , 446 und 447 ausgerichtet,
die Zwischenkanäle 46c und 46d werden
mit den Öffnungen 448 und 4411 , 442 und 445 ausgerichtet
und die Austoßkanäle 46e und 46f werden
mit den Öffnungen 449 und 4410 , 443 und 444 ausgerichtet.
Damit ste hen die Öffnungen 4412 und 441 , 446 und 447 mit
dem Lufteinlassanschluss 18 in Fluidverbindung, die Öffnungen 448 und 4411 , 442 und 445 stehen über die
Zwischenkanäle 46c und 46d miteinander
in Fluidverbindung und die Öffnungen 449 und 4410 , 443 und 444 stehen über die
Austoßkanäle 46e und 46f mit
der Außenseite
des unteren Tanks 16 in Fluidverbindung. In dieser Anordnung
wird Luft durch die Einlasskanäle 46a und 46b und
die Öffnungen 4412 und 441 , 446 und 447 zu
den korrespondierend hierzu angeordneten Säulen 12 zugeführt. Der
Innendruck der korrespondierend zu den Öffnungen 449 und 4410 , 443 und 444 angeordneten Säulen 12 sinkt über die
Austoßkanäle 46e und 46f auf
den Atmosphärendruck,
und das adsorbierte Stickstoffgas wird infolge des Druckabfalls
von dem Adsorbens abgetrennt. Die Innendrücke der korrespondierend zu
den Öffnungen 448 und 4411 , 442 und 445 angeordneten
Säulen 12 werden über die
Zwischenkanäle 46c und 46d einander angeglichen.
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Die
Rotation der drehbaren Scheibe 46 bewirkt also den Adsorptions-Regenerations-Zyklus
der entsprechenden Säulen 12 des
Fraktionators 10. Das Stickstoffgas wird durch die Adsorption
an das Adsorbens von der Luft abgetrennt, die den Säulen 12 zugeführt wird,
welche auf den Einlasskanälen 46a und 46 angeordnet
sind. Die sauerstoffangereicherte Luft wird erzeugt und aus den
Säulen 12 zu dem
oberen Tank 14 ausgestoßen. Der adsorbierte Stickstoff
wird aus dem Adsorbens freigesetzt und zur Außenseite des Fraktionators 10 ausgestoßen, wenn
die entsprechenden Säulen 12 auf
den Austoßkanälen 46e bzw. 46f angeordnet
sind.
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Das
Adsorptionsmaterial adsorbiert Stickstoffgas viel stärker als
Sauerstoffgas und kann einen Zeolith umfassen, insbesondere einen
Zeolith vorn Typ 13X, der auf dem Markt als OXYSIV-5 oder OXYSIV-7
von der Firma Union Carbide Corporation in Danbury, Connecticut,
erhältlich
ist. Das Zeolith-Adsorbens kann ein Zeolith vom Typ 5A sein, der
ebenfalls von der Firma Union Carbide als 5AMG auf dem Markt ist.
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4 zeigt
experimentelle Resultate, welche bezüglich des Zeoliths vom Typ
13X und des Zeoliths vom Typ 5A erhalten wurden unter Verwendung einer
experimentellen Vorrichtung, die eine einzige Säule umfasst, welche im Wesentlichen
identisch ist mit der oben beschriebenen Ausführungsform. In 4 ist
die vertikale Achse die Volumenfraktion des Sauerstoffgases relativ
zu dem erzeugten sauerstoffangereicherten Gas und die horizontale
Achse ist die von dem mit der Seitenwand der Säule verbundenen Sensor detektierte
Temperatur.
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Wie
aus 4 ersichtlich, kommt es im Falle des Zeoliths
vom Typ 13X bei einem Wert der repräsentativen Temperatur von weniger
als 20 °C
zu keiner wesentlichen Veränderung
der Sauerstoffkonzentration mit der Temperatur. In dem Temperaturbereich
oberhalb 20 °C
aber vermindert sich die Sauerstoffkonzentration mit zunehmender
Temperatur. Dies bedeutet, dass die Stickstoffadsorptionseffizienz
des Zeoliths vom Typ 13X in dem Temperaturbereich oberhalb 20 °C vermindert
ist. Dagegen kommt es im Falle des Zeoliths vom Typ 5A bei einem
Wert der repräsentativen
Temperatur von weniger als 20 °C
zu einer Zunahme der Sauerstoffkonzentration mit zunehmender Temperatur.
Im Temperaturbereich oberhalb 20 °C
aber wird die Veränderung
in der Sauerstoffkonzentration flach. Dies bedeutet, dass die Stickstoffadsorptionseffizienz
des Zeoliths vom Typ 5A in dem Temperaturbereich unterhalb 20 °C vermindert
ist.
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Deshalb
ist bei dem Fraktionator 10 gemäß der in 1 gezeigten
Ausführungsform
im Falle des Zeoliths vom Typ 13X die Zeit für die Stickstoffadsorption
in dem Temperaturbereich oberhalb 20 °C zu vermindern, um die Gesamtstickstoffadsorptionseffizienz
hoch zu halten. Hierzu wird die Drehzahl des AC-Motors 26 erhöht. Demgegenüber ist
im Falle des Zeoliths vom Typ 5A die Zeit für die Stickstoffadsorption
in dem Temperaturbereich unterhalb 20 °C zu vermindern. Hierzu wird
die Drehzahl des AC-Motors 26 erhöht. In diesem Zusammenhang
ist in der vorliegenden Beschreibung die Zykluszeit TC wie
folgt definiert: TC =
T/N worin
- T:
- die Zeit für eine Umdrehung
der drehbaren Scheibe
- N:
- die Zahl der in der
feststehenden Scheibe gebildeten Öffnungen
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Die
Erhöhung
oder Verminderung der Zeit für die
Stickstoffadsoprtion ist äquivalent
zu der Erhöhung
oder Verminderung der Zykluszeit und ferner zu der Verminderung
oder Erhöhung
der Drehzahl der drehbaren Scheibe 46.
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Die 5 und 6 zeigen
die anderen experimentellen Ergebnisse, die erhalten wurden mit
einem Fraktionator gemäß 1. 5 zeigt
die Änderung
in der Sauerstoffkonzentration des sauerstoffangereicherten Gases
relativ zu der von dem Temperatursensor 28 detektierten
repräsentativen
Temperatur, wobei die Säulen 12 mit
Zeolith vom Typ 13X befüllt
sind. Wie aus 5 zu ersehen, liefert der Betrieb
mit einer Zyluszeit von 2,0 s bessere Ergebnisse als der Betrieb
mit einer Zykluszeit von 2,5 s in dem Temperaturbereich oberhalb
20 °C. 6 ist
ein Graph ähnlich
dem von 5, wobei die Säulen 12 mit
Zeolith vom Typ 5A befüllt
sind. Wie aus 6 zu ersehen, erzielt der Betrieb
mit einer Zykluszeit von 2,5 s bessere Ergebnisse als der Betrieb
mit einer Zykluszeit von 2,0 s in dem Temperaturbereich oberhalb 20 °C.
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Es
wird nun auf 7 Bezug genommen, gemäß welcher
nachfolgend eine zweite Ausführungsform,
die nicht Teil der Erfindung ist, beschrieben wird.
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Gemäß 7 umfasst
ein Fraktionator 50 in Einklang mit der erfindungsgemäßen Ausführungform
eine Mehrzahl von Säulen 52 zum
Aufnehmen des Adsorptionsmaterials, welches der ersten Ausführungsform
gleicht, einen oberen und einen unteren Tank 54 und 56 in
Fluidverbindung mit den Säulen 52,
einen Drehverteiler, welcher der in den 2 und 3 gezeigten
ersten Ausführungsform
gleicht, und einen Drehmechanismus oder AC-Motor 66 zum Drehen
des Drehverteilers.
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Der
obere Tank 54 ist mit einer von einem Patienten getragenen
Nasenmaske über
eine erste und eine zweite Leitung 86 und 90,
zwischen denen ein Befeuchter 88 bereitgestellt ist, verbunden.
Die erste Leitung 86 umfasst ein Durchflusseinstellventil 82 und
einen Durchflusssteller 84. Der untere Tank 56 umfasst
einen Lufteinlassanschluss 58 und einen Austoßanschluss 60,
durch den Stickstoffgas ausgestoßen wird. Der Lufteinlassanschluss 58 ist über eine
Luftleitung 64 mit einer Luftquelle oder einem Bläser 62 verbunden.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform,
welche nicht Teil der Erfindung ist, umfasst der Fraktionator 50 ferner
eine Heizvorrichtung zum Einstellen der Temperatur der Säulen 52.
Die Heizvorrichtung umfasst ein Gebläse 78 zum Erzeugen
eines Luftstroms, einen Luftkanal 80 zum Leiten des Luftstroms zu
dem Bläser 62 zum
Kühlen
des Bläsers 62 und
einen an dem Luftkanal 80 bereitgestellten Durchflussregler
oder Klappe 76 zum Einstellen der Luftströmungsrate
durch den Luftkanal 80. Eine Steuereinheit 72 ist
bereitgestellt zum Steuern der Öffnung
der Klappe 76, basierend auf der repräsentativen Temperatur, die
von einem Temperatursensor 68 detektiert wird, der an der
Seitenwand von einer der Säulen 52 angeordnet
ist.
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Der
zu dem Bläser 62 geleitete
Luftstrom wird durch Wärmetausch
mit dem Bläser 62 erwärmt. Ferner
leitet der Kanal 80 den Luftstrom von dem Bläser 62 zu
den Säulen 52,
um die Säulen 52 zu
erwärmen.
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8 zeigt
experimentelle Resultate, erhalten unter Verwendung einer experimentellen
Vorrichtung, die im Wesentlichen der zweiten Ausführungsform
mit Zeolith vom Typ 5A gleicht, ausgenommen, dass die Heizvorrichtung
der experimentellen Vorrichtung eine elektrische Heizvorrichtung
ist, die die Säulen 52 auf
eine gewünschte
Temperatur erwärmen
kann. In 8 ist die vertikale Achse die
Sauerstoffgaskonzentration in dem erzeugten sauerstoffangereicherten
Gas und die horizontale Achse ist die repräsentative Temperatur. Die Sauerstoffkonzentration
wurde gemessen, wobei die Seitenwandtemperatur auf vorbestimmte
Werte eingestellt wurde. Wie aus 8 ersichtlich,
ist die Sauerstoffgaskonzentration in dem erzeugten sauerstoffangereicherten
Gas nicht geringer als 90 %, wenn die von dem Sensor 68 detektierte
Temperatur 20 bis 60 °C
beträgt,
und sie nimmt ihren maximalen Wert von 96 % an, wenn die repräsentative
Temperatur ca. 40 °C
beträgt.
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Es
ist daher bevorzugt, dass die Steuereinrichtung 72 die Öffnung der
Klappe 76 so steuert, dass die repräsentative Temperatur, die von
dem Sensor 68 detektiert wird, in dem Bereich von 20 bis 60 °C liegt.
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Zwar
nutzt die Heizvorrichtung den zum Kühlen des Bläsers 62 verwendeten
Luftstrom in 7; die Heizvorrichtung kann
aber auch eine elektrische Heizvorrichtung umfassen zum Aufrechterhalten
der repräsentativen
Temperatur der Seitenwände
der Säulen 52.
In diesem Fall steuert die Steuereinheit 72 den elektrischen
Strom, der der elektrischen Heizvorrichtung zugeführt wird.