[发明专利]利用离心力的动态过滤装置

说明书

相关申请

本申请要求2008年8月14日提出的美国临时专利申请61/188,954的权益。

技术领域

本发明一般关于一种气体或流体的过滤系统，这种过滤系统具有一个或多个用于过滤气体及/或流体(如：水)以将其中的微粒物质移除的装置。本发明还关于一种制造该装置的方法及一种使用该装置过滤气体及/或流体的方法。在一种实施例中，本发明关于一种制造金属过滤膜的方法。更特别地，本发明的实施例关于产生离心力及/或利用科氏效应(Coriolis effect)来促使待过滤的气体或流体通过装置内的多孔膜或过滤器，进而使微粒物质与气体或液体分开的装置及方法。

背景技术

微过滤、超过滤(Ultra-filtration)及反渗透都涉及以物理方式将流体中的微粒物质分离出。一般而言，可通过提供有够小的孔洞以将颗粒排除的过滤器的机械过滤法来将微粒污染物移除。比膜内孔洞大的物质会被完全移除掉，比膜的孔洞小的物质则有部分会被移除，其取决于膜上废物层(refuse layer)或过滤层的结构或构造。

在水纯化(例如：工业用水、城市用水及/或生活用水纯化)的情形中，所溶解固体、浊度、微生物及离子被移除的程度取决于膜内孔洞的大小。图7提供各种孔径及/或尺寸大小范围的等级，以及具有确定孔径的过滤膜所能过滤的流体内物质类型(例如：微粒物质)。微过滤使用孔径为0.1～10微米的膜，其差不多能够将待过滤的水中的细菌全部移除。超过滤(UF)膜的孔径典型在0.01～0.10微米的范围内，而其能够有效地将细菌、大部分的病毒、胶体(例如：铅)及泥沙移除。

随着过滤器所含的孔径愈小，分离效率增加，但需要更高的压力维持流经该过滤器的流体。因此，过滤器的孔径愈小，愈需要高压泵或其他产生高压的工具。这样的设备典型需要并耗损极大量的能量来执行过滤处理，而且需要更复杂及/或昂贵的技术来清洁过滤器。

一般用来将液体中的固体分离出的方法包括将固体及液体混合物通过管状膜或过滤器。举例而言，这样的过滤器通常在反渗透处理中使用。这样的分离处理需要使用高的流体压力来促使液体流过过滤器，而使液体与污染物分离。典型使用高压泵来产生高流体压力。这些高压泵在产生合适的过滤压力时，特别是当阻塞孔洞的微粒物质的量增加时，会耗损大量的能量。因此，仍需要更高效能的流体过滤装置。

离心机或其他使用离心力(及选择性使用过滤器)来将流体成分自固相物质中分离出来的机器(例如：洗衣机)提供与圆筒或旋转机环绕着中心传动轴旋转所产生的惯性有关的能源效率。现今已有用于分离固体(织物/衣服)中的液体(水)的离心过滤装置，例如：家用洗衣机。然而，这类型的装置在应用于进行其他诸如废水处理、回收工业溶剂、药品及血液制品纯化及食品制造业的水净化的作业时，在技术上会遇到多种困难及限制。举例来说，在废水处理中，分离水中微粒污染物的离心系统的实际应用一般会受限于过滤器及其所适合分离的微粒物质类型，举例来说，孔洞也许会过大以致于无法分离废水中绝大部分的悬浮固体。

因此，此领域中仍有需要去开发一种新颖的且改善过的系统、结构及操作方法，其能以更高的效率、可扩充性(scalability)且更易于清洁的方式将相对高容量的流体或气体中的微粒物质分离出。

发明内容

本发明的实施例关于过滤系统(例如：水或气体过滤系统)及其使用方法，其能够有效地将流体或气体中的微粒物质移除，并且相当容易清洁。本发明的其他实施例关于制造本发明过滤系统的方法，以及制造适合于这样的过滤系统中使用的经改进的金属过滤器的方法。

因此，本发明的一方面提供一种用于在连续操作中将流体及/或气体中的微粒物质过滤出，以解决或克服前述现有装置及方法中所遇到的困难及/或限制的新颖装置及方法。具体而言，本发明的一方面提供一种使用离心力及/或科氏效应来有效的将使用者想要纯化的气体及/或流体中的微粒物质分离出的新颖过滤系统。