[发明专利]防止层状净化床装置中微粒与粉尘游移的设备

说明书

背景技术

本申请案主张2012年9月10日申请的美国临时申请案第61/698,845号及2013年2月8日申请的美国临时申请案第61/762,313号的利益。以上申请案的全部教示内容以引用方式纳入本文。

1979年1月23日颁与Parish等人的US 4,135,896揭露一种样本净化器罐或围阻机构，其包括一沟流机构结构，该结构与该围阻机构大体成一弯曲、直角布置。该围阻机构包括垂直定向的样本吸附剂，其大体上沿该沟流机构直立向上或直立向下。此竖直方位欲经由吸附剂来消除不良的沟流效应，该效应可在未垂直布置该围阻机构时发生。若样本罐的围阻机构部分中的吸附剂沈降至一侧，则可在该罐中发生不良的沟流效应，因而可形成空隙，其为气体可在大体上不接触吸附剂的情况下流过的通道。若围阻机构始终垂直定向，则不可能发生不良的沟流且通过围阻机构的所有气体将通过围阻机构中的吸附剂。尽管该罐包括网格机构及介于罐中吸附剂部分之间的保持环，但该吸附剂并不受该网格或环限制。并未揭露各自移除特定污染物的净化介质的多个独立层。在接纳环的外壳壁中制造凹槽使得成本较高且增加了制造步骤。

2011年4月5日颁与Applegarth等人的US 7,918,923揭露利用碳基材料的气体净化。第一、第二以及第三不同的碳基介质分别位于第一、第二以及第三区带内，该等区带通过隔板实体地分开，该等隔板包括一粒子过滤器、一金属网格或在不阻塞气体通过该等区带的情况下使第一、第二以及第三介质有效保持于其各别区带内的一些其他的实体结构。并不存在关于如何将该粒子过滤器或金属网格固持于外壳内的适当位置中来防止介质细粒及粒子自一区带游移至另一区带的揭露内容，亦无法了解甚至少量的介质自一区带游移至另一区带可如何影响净化器稳定性及移除效能。

1998年6月23日颁与Leavitt等人的美国专利5,769,928揭露一种PSA气体净化器及净化方法。该揭露内容包括一PSA预净化器吸附剂床，其中下集管是由惰性陶瓷球填充，该等惰性陶瓷球起流动分布及床层支撑的作用。一不锈钢筛支撑该吸附剂床。该床层本身由两层组成。较大下层为活化的氧化铝；较小上层为NaY。上床层表面通过第二不锈钢筛限制，该第二不锈钢筛通过填充上集管的陶瓷球的额外层来固持于适当位置中。可将集管空间中的陶瓷球分级以提供改良的分布。使用陶瓷球来固持不锈钢筛支撑体增加了成本且增大预净化器的大小；该筛在预净化器的入口及出口处的位置将不防止上层的粒子或细粒游移至下层中。

仍需要开发一种净化器，该净化器包含多个独立净化介质床，各床层适用于移除一组不同的污染物，该净化器亦包含用于防止一种类型的净化介质的粒子游移至另一类型的净化介质床中的机构。净化介质的此种游移造成净化器效能的效率降低。

发明内容

本发明的一型式为一种气体净化器，其在一外壳中包含至少一上游净化介质及一下游净化介质，该外壳具有一流体连接的流体入口及一流体出口，该上游净化介质及下游净化介质能够自一气流移除不同杂质或大量杂质。该上游净化介质及下游净化介质通过一可透气膜来分开，该可透气膜与该下游介质层呈一密切且保持接触的关系。该可透气膜为一多孔介质保持膜，其通过一可扩展环将其边缘紧固于该外壳内，该可扩展环包含一内圆周及外圆周，且其进一步包含一锁定机构，其用于通过径向力使该环扩展且保持于一过滤装置的该外壳中。该可透气膜与该下游介质的接触使该下游介质固持于外壳中的适当位置中，且该接触允许在任何方位上使用该净化器而在使用该净化器期间于下游介质中不发生沟流。该经紧固的可透气膜防止该外壳中该可透气膜的边缘周围的气流，且引导气流及气流中的任何上游介质粒子或微粒流过该可透气膜，使上游介质粒子及上游介质微粒保持于该可透气膜中。在本发明的各型式中，该可透气膜具有一孔径，该孔径防止净化介质的粒子通过该可透气膜。

在本发明的各型式中，该多孔膜具有一表面，该表面与该下游净化介质完全接触，且该多孔膜是固定于该净化器外壳中以使得该多孔膜与该下游介质的接触使该介质牢固地固持于该外壳中的适当位置中。其中该多孔膜以边缘进行固定且在该外壳中与该下游介质牢固接触的此特征允许在任何方位上使用该净化器而在使用该净化器期间不发生穿过该下游介质的沟流。此净化器结构亦提供改良的气体净化器杂质移除能力及改良的气体纯度浓度稳定性，如与在介质层之间具有并未以其边缘进行固定的一多孔膜的净化器相比较。