Brevet FR2858606A1 — publié le 20050211

La présente invention concerne les générateurs autonomes d'oxygène transportables, également appelés concentrateurs, capables de fournir, par adsorption à variation de pression dans une unité PSA comportant au moins un adsorbeur, de l'oxygène à une pureté comprise entre 90 et 95%. Les unités PSA fournissent un oxygène dont la pureté dépend du débit de 10 consommation. Même avec des adsorbants performants, à hauts débits on constate une chute rapide des performances et à bas débits une chute progressive mais marquée des performances. Dans les générateurs autonomes d'oxygène connus, on a proposé d'adapter le process de production à la consommation d'oxygène, notamment en 15 effectuant des arrêts temporaires de l'unité PSA ou en en adaptant le temps de cycle en fonction du débit consommé. De tels systèmes imposent l'intervention d'un opérateur et les temps de stabilisation sont incompatibles avec la réactivité demandée par les patients utilisateurs. La présente invention a pour objet de proposer un générateur autonome 20 d'oxygène évitant les inconvénients susmentionnés, notamment en ne nécessitant pas de modifications du temps de cycle ni d'interventions humaines, avec maintien d'un régime quasi permanent. Pour ce faire, selon l'invention, le générateur autonome d'oxygène, du type comprenant une entrée connectable à une source d'air sous pression, une 25 unité PSA avec au moins un adsorbeur, une ligne de sortie d'oxygène connectable à au moins un circuit d'alimentation de voies aériennes d'au moins un utilisateur, comprend en outre, dans la ligne de sortie, un débitmètre fournissant un signal électrique représentatif du débit d'oxygène transitant dans la ligne de sortie, et un circuit de fuite relié à la ligne de sortie et comprenant, en 30 série, une électrovanne, actionnable en réponse à un signal dérivé du signal électrique fourni par le débitmètre, et une restriction calibrée. Selon d'autres caractéristiques particulières de l'invention - Le débitmètre est un débitmètre massique à fil chaud, - Le générateur comprend, dans la ligne de sortie, une valve de commutation reliée à une source auxiliaire d'oxygène sous pression, - La ligne de sortie est reliée, en amont, à une capacité tampon formant avantageusement un organe structurel de l'architecture du générateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec le dessin annexé, sur lequel: La figure unique représente schématiquement un générateur autonome d'oxygène selon l'invention. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure unique, le générateur autonome d'oxygène comprend essentiellement, une entrée d'air 1 connectable à une source de pression d'air 2 disponible sur le site, une unité PSA 3, une 15 capacité tampon d'oxygène 4 et une ligne de sortie 5 vers une sortie 6 connectable à au moins un circuit patient. Typiquement, I'unité PSA 3 comporte deux adsorbeurs 7, contenant chacun un matériau particulaire susceptible de séparer l'oxygène de l'air, typiquement une zéolite, avantageusement une zéolite au lithium de type LiX, de 20 préférence une zéolite LiLSX. Un organe de détente de pression 8 est prévu en amont de l'unité PSA 3 pour ajuster la pression d'air provenant de la source 2, généralement aux environs de 7-9 bars, et un manifold de vannes 9, permettant les inversions de circuits et les échanges d'adsorbeur à adsorbeur, est prévu entre l'unité PSA 7 25 et la capacité tampon (4). De préférence, la ligne de sortie 5 est équipée d'une valve de distribution connectée à une ligne 11 susceptible d'être reliée à une source d'oxygène pur indépendante 12 pour pallier d'éventuelles défaillances ou indisponibilités de l'unité PSA 3. Selon un aspect de l'invention, la ligne de sortie 5 comporte un piquage pour un débitmètre massique 13, avantageusement du type à fil chaud, offrant une très faible inertie, fournissant un signal électrique 14 représentatif du débit massique d'oxygène circulant dans la ligne de sortie 5. Cette dernière est en outre reliée, entre la capacité 4 et la vanne de distribution 10, à une ligne de dérivation 15 débouchant à l'air libre et 5 comprenant, en série, une électrovanne 16 et un orifice calibré ou une restriction 17. Selon l'invention, I'électrovanne 16 est commandée par un signal électrique 18 dérivé, via une électronique non représentée du signal de débit 14 fourni par le débitmètre 13. Ainsi, en cas de consommation trop faible d'oxygène, le débit mesuré par le débitmètre 13, descendant au-dessous d'un seuil donné, provoque l'ouverture de l'électrovanne 16 et l'établissement d'une fuite calibrée via la restriction 17 pour simuler un minimum de consommation et continuer à faire travailler l'unité PSA 3 dans la gamme de débits correspondant au plateau de pureté maximum 15 d'oxygène. L'invention propose ainsi une purge automatisée ne nécessitant pas de modifications de temps de cycle et permettant d'obtenir immédiatement un régime permanent sans nécessité de stabilisation avec des transitoires. Quoique l'invention ait été décrite en relation avec des modes de 20 réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. En particulier, pour obtenir une intégration architecturale poussée du générateur, la capacité tampon 4 est avantageusement conformée pour 25 constituer un organe structurel de l'architecture du générateur, comme décrit dans la demande de brevet français FR 03 06608 (S 6298) au nom de la Demanderesse. REVENDICATIONS 1. Générateur autonome d'oxygène comprenant: - une entrée (1) connectable à une source d'air sous pression - une unité PSA (3) avec au moins un adsorbeur (7); - une ligne de sortie d'oxygène (5) connectable (6) à un circuit d'alimentation de voie aérienne d'un utilisateur; - un débitmètre (13) disposé dans la ligne de sortie et fournissant un 10 signal électrique représentatif du débit d'oxygène transitant dans la ligne de sortie (5); et - un circuit de fuite (15) relié à la ligne de sortie (5) et comprenant, en série, une électrovanne (16), actionnable en réponse à un signal (18) dérivé du signal électrique (14) fourni par le débitmètre (13), et une restriction 15 calibrée (17). 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le débitmètre (13) est un débitmètre massique à fil chaud. 3. Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend dans la ligne de sortie (5), une vanne de commutation (10) 20 reliée à une source auxiliaire d'oxygène sous pression (12). 4. Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'adsorbeur (7) contient une zéolite au lithium. 5. Générateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la zéolite au lithium est une LiLSX. 6. Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de détente (8) entre l'entrée (1) et l'unité PSA (3). 7. Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne de sortie (5) est reliée, en amont, à une capacité tampon (4). 30 8. Générateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la capacité tampon (4) forme un organe structurel de l'architecture du générateur.