CN102365238A - 小滴形成流体处理装置及在流体处理装置中形成小滴的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流体处理装置，所述流体处理装置包括外壳和雨滴效应递送系统，所述外壳具有包括接纳未过滤的流体的上贮存器的上部、包括接纳过滤过的流体的下贮存器的下部、和包括接纳来自上贮存器的流体的雨滴效应递送系统的中间部，所述雨滴效应递送系统包括多个小滴形成部件，所述部件被布置成且被构造成用于提供多个离散的滴点，所述滴点用于在雨滴效应递送系统的流体递送表面上形成单个小滴。

Description

小滴形成流体处理装置及在流体处理装置中形成小滴的方法

技术领域

本发明一般涉及流体处理装置。更具体地讲，本发明涉及流体处理装置和使用它们来形成流体小滴的方法。

发明背景

消费者对饮用水的关注与日俱增。瓶装水和用来过滤水的水处理装置诸如水罐/卡拉夫瓶的销售量很大。例如，2006年瓶装水在美国的销售量超过了80亿加仑。因此，饮用水和水处理装置的供应商尽力设法使他们的产品有别于本行业中其他产品。

家用水处理装置包括在线装置(例如，用在洗碗池下面)、终端装置(例如，工作台面或水龙头上安装的)、以及成批处理水的整装系统。批量处理装置的实例为水罐/卡拉夫瓶以及更大的贮存器，其中处理过的水从例如龙头倒出。批量水处理系统也可结合到其他装置诸如咖啡机中。这些整装系统通常具有由滤筒隔开的上室和下室，并且依靠重力迫使水从上室穿过滤筒进入到下室中，从而产生处理过的水。

发明概述

在一个实施方案中，一种流体处理装置包括外壳，所述外壳具有包括接纳未过滤的流体的上贮存器的上部、包括接纳过滤过的流体的下贮存器的下部、和包括接纳来自上贮存器的流体的雨滴效应递送系统的中间部。雨滴效应递送系统包括多个小滴形成部件，所述部件被布置且被构造成用于提供多个离散的滴点，所述滴点用于在雨滴效应递送系统的流体递送表面上形成单个小滴。

在另一个实施方案中，一种使用流体处理装置来提供过滤过的流体的方法包括将流体处理装置的上贮存器填充上未过滤的流体。使用过滤介质来过滤未过滤的流体从而提供过滤过的流体。使用雨滴效应递送系统来形成单个过滤过的流体小滴，所述系统接纳来自过滤介质的过滤过的流体。雨滴效应递送系统包括多个小滴形成部件，所述部件被布置且被构造成用于提供多个离散的滴点，所述滴点用于在雨滴效应递送系统的流体递送表面上形成单个小滴。

在另一个实施方案中，用于流体处理装置的雨滴效应递送系统包括多个小滴形成部件，所述部件被布置且被构造成用于提供多个离散的滴点，所述滴点用于在流体递送表面上形成过滤过的流体的单个小滴。

附图简述

当结合此处所附的图片阅读时，可最好地理解以下本发明具体实施方案的详细描述。

图1为小滴形成流体处理装置的一个实施方案的透视图；

图2为图1的小滴形成流体处理装置的分解透视图；

图3为可用于图1的小滴形成流体处理装置的小滴形成系统的一个实施方案的透视顶视图；

图4为图3的小滴形成系统的侧视图；

图5为图3的小滴形成系统的底视图；

图6为图3的小滴形成系统的示意性截面图，示出了相邻的小滴形成部件；

图7示出了使用图3的小滴形成系统形成的小滴的一个实施方案；

图8为小滴形成系统的另一个实施方案的示意性截面图，示出了相邻的小滴形成部件；

图9为小滴形成系统的另一个实施方案的示意性截面图，示出了相邻的小滴形成部件；

图10为小滴形成系统的另一个实施方案的示意性截面图，示出了相邻的小滴形成部件；

图11示意地示出了图3的小滴形成系统的操作；

图12示出了小滴形成系统的另一个实施方案；

图13示出了小滴形成系统的另一个实施方案；

图14示出了小滴形成系统的另一个实施方案；并且

图15示出了小滴形成系统的另一个实施方案。

图中所描述的实施方案本质上是说明性的，并非旨在限制本发明的权利要求书所限定的本发明。此外，根据发明详述，附图和本发明的各个特征将更加完全明显并且将被更全面地理解。

发明详述

如本文所用，“小滴”或“滴”为完全或几乎完全由自由表面限定的小体积的液体。

如本文所用，“雨滴效应”是指在重力的作用下随着时间的推移积累成给定体积而从滴点(例如，至少6个滴点，诸如介于6个和约144个滴点之间)落下的多个小滴，其中所述多个小滴的路径在不同的位置相交于水平面，所述位置在所述水平面的表面上铺展开。

“透明的”材料或物体是指如下材料或由如下材料形成的物体，所述材料透过其物质透射光使得定位在其之外或后面的物体可容易地被看见。

“半透明的”材料或物体是指如下材料或由如下材料形成的物体，所述材料透射光但导致足够的漫射以阻止透过所述半透明的材料感知到清晰的图像。

“不透明的”材料或物体是指如下材料或由如下材料形成的物体，所述材料不允许光从其中穿过。

如本文所用，“表面张力”是直接由液体分子之间的分子间力所导致的现象。换句话讲，液滴表面处的分子经历一种将它们向内部牵引的净力，所述净力在液体表面中产生张力。液体的表面张力按达因/厘米来测量。如本文所用，“表面能”是对当产生表面时所发生的分子间键的局部破坏的量化。出于实用的目的，固态物质的表面能与达因/厘米相关地来表示，并且有时候称作固态物质表面的表面张力。

参见图1和2，一种示例性流体处理装置10被示出为重力自流进料的滤水卡拉夫瓶，所述卡拉夫瓶包括上部12、下部14和柄部16，所述柄部定位在上部处并且在朝下部的方向上向下延伸。下部14包括由贮存器外壳20形成的过滤过的流体的贮存器18，并且上部12包括倾倒托盘22和倾倒喷管24，所述倾倒喷管用于引导过滤过的流体从过滤过的流体的贮存器18进入到例如容器诸如水杯或咖啡机中。

在所示的实施方案中，贮存器外壳20从下部14的底部21延伸至上部12的顶部23。倾倒托盘22可穿过顶部23可拆卸地插入到上部12中并被支撑在图1所示的位置。在其他实施方案中，倾倒托盘22可通过任何合适的方法诸如通过热熔密封法连接到贮存器外壳20，所述热熔密封法产生围绕流体处理装置10的整个周边延伸的流体密封性的密封接缝。在另一个实施方案中，倾倒托盘22可通过搭扣配合或闩锁连接来连接到贮存器外壳20，加上定位在它们之间的密封件以防止渗漏。可提供封盖26，所述封盖覆盖倾倒托盘22并且防止从流体处理装置10非预期地溢出。在一些实施方案中，封盖26可从流体处理装置10上移除以例如取用流体处理装置中的内容物。

中间部38定位在上部12和下部14之间。中间部可为贮存器外壳20的一部分。在另一个实施方案中，中间部为倾倒托盘22的一部分。在另一个实施方案中，中间部可为连接到上部12和下部14的独立组件(例如，材料环)(例如，通过热熔密封法来连接，从而产生流体密封性的接缝)。中间部38可向使用者提供视觉指示以示出上部12和下部14之间的分离。例如，中间部38可为第一颜色(例如，蓝色)，上部12可为第二且不同的颜色(例如，白色或灰色)，并且下部14可为第三且不同的颜色、透明的或半透明的。在一些实施方案中，可选择中间部38、上部12和下部14的颜色方案以向使用者提供悦人的风景图。例如，中间部38可为蓝色的以表示天空，上部12可为白色或灰色的以表示云彩，并且下部14可为透明的或澄清的以便可从流体处理装置10的外部观察到贮存器外壳中的内容物。在一些实施方案中，贮存器外壳20的仅一部分可为透明的。例如，贮存器外壳20可具有印刷或涂刷在其上的视觉指示物，诸如花、陆地、水体、草、动物、建筑物等。在一些实施方案中，贮存器外壳20的仅一个或多个离散的部分可为透明的，而剩余部分为不透明的或半透明的。

可提供滤筒40，所述滤筒呈可插入到倾倒托盘22中的可拆卸滤筒的形式(图2)。滤筒40可包括具有开口44的滤筒封盖42，所述开口允许未过滤的水流过用于进行过滤操作的滤筒40，所述滤筒连接到过滤器外壳45。在一些实施方案中，滤筒40可被制造为一次性的。在一个实施方案中，滤筒40或其部分可固定地或可拆卸地安装在流体处理装置10内。例如，滤筒40可使用任何合适的互锁或扣件连接，包括但不限于搭扣配合、焊接(例如，声波焊接)、粘合剂、和/或任何其他已知的连接方法来连接到倾倒托盘22。滤筒40可为任何合适的形状以例如匹配或对应于倾倒托盘22和/或贮存器外壳20的形状。任何合适的形状均是可能的，包括圆形、椭圆形、矩形等。滤筒40可使用任何合适的材料来形成，诸如注塑聚合物、或其他材料诸如织造材料、非织造聚合物材料、网状材料、复合材料等。

如下文所更详细地描述，一般由元件46指示的小滴形成系统被布置在上部12和下部14之间。随着流体从中间部38经过并进入到过滤过的流体的贮存器18中，小滴形成系统46形成过滤过的流体的单个小滴48。小滴48聚集在贮存器外壳20的过滤过的流体的贮存器18内从而形成过滤过的水的水池50，所述水池具有与贮存器外壳20的内部周边接触的水表面。随着小滴48聚集在贮存器外壳20内，可从流体处理装置10的外部听到由落下的小滴的冲击所发出的声音51，从而产生可愉悦听者的略带抚慰性质的类似下雨的声音。可选择形成流体处理装置10的材料以提供所述类似下雨的声音。在某些情况下，贮存器外壳20和/或倾倒托盘22可以声学方式成型以增强或放大所述类似下雨的声音，例如，通过使用任何合适的声学工程技术，所述声学工程技术涉及机械波和振动的生成、传播和接收。在一些实施方案中，流体处理装置可包括放大装置，诸如麦克风和扬声器。

贮存器外壳20可由任何合适的材料，诸如玻璃、金属或任何合适的塑性材料形成。在一些实施方案中，贮存器外壳20由透明或半透明的材料形成。倾倒托盘22也可由任何合适的材料，诸如玻璃或任何合适的塑性材料形成。在一些实施方案中，倾倒托盘22可由不透明或半透明的材料形成。倾倒托盘22和贮存器外壳20可由相同的或不同的材料形成。

小滴形成系统46被示出安装在流体处理装置10的中间部38处。尤其参见图2，贮存器外壳20可包括面向内侧的唇缘52，所述面向内侧的唇缘提供供小滴形成系统46放置在其上的支撑表面。在所示的实施例中，面向内侧的唇缘52提供供小滴形成系统46以水平方式悬挂在其上的支撑件。然而，其他布置也是设想到的，其中小滴形成系统46(或其部分)取向成与水平成一角度。在被支撑在贮存器外壳20内之后，倾倒托盘22可放置在小滴形成系统46内的面向内侧的凸缘53上。

图3-5示出了单独形式的小滴形成系统46的一个实施方案。小滴形成系统46包括面向外侧的唇缘54，所述面向外侧的唇缘可啮合面向内侧的唇缘52。在一些实施方案中，可在面向内侧的唇缘52和面向外侧的唇缘54之间提供连接结构诸如舌状物和凹槽连接、泄水孔等以例如增强密封，从而在上贮存器和下贮存器之间提供曲折的渗漏路径。在一个实施方案中，可将密封构件诸如密封环(例如，由橡胶或塑料形成)定位在面向内侧的唇缘52和面向外侧的唇缘54之间。可使用填缝材料来密封面向内侧的唇缘52和面向外侧的唇缘54之间的界面。

雨滴效应递送系统64在小滴形成系统46的周壁66的相对两侧之间延伸。在一些实施方案中，雨滴效应递送系统64能够可拆卸地连接到周壁66，例如通过使用任何合适的互锁或扣件连接来连接。作为另外一种选择，雨滴效应递送系统64和周壁66可通过任何合适的方法诸如焊接、粘合剂等连接在一起，或诸如通过使用任何合适的模塑和/或机加工方法整体成形在一起。

雨滴效应递送系统64包括内部流体接纳表面70和与内部流体递送表面70相对的外部流体递送表面72。在所示的实施方案中，小滴形成区域73定位在内部流体接纳表面70和外部流体递送表面72上并且包括一系列小滴形成部件74(例如，凹窝)，所述小滴形成部件从内部流体接纳表面70向内延伸并且从外部流体递送表面72向外延伸。小滴形成部件74提供通道76，所述通道提供内部流体接纳表面70和外部流体递送表面72之间的流体连通。

小滴形成部件74及它们的相关通道76在横向和纵向上铺展在内部流体接纳表面70和外部流体递送表面72上。通道76一直延伸穿过雨滴效应递送系统64从而形成从内部流体接纳表面70至外部流体递送表面72的管道。在一个示例性实施方案中，通道76可为尺寸得当的并且被布置成提供自由开口面积，所述自由开口面积为内部流体接纳表面70(或外部流体递送表面72)的总表面积的约0.8％至约5％。在一些实施方案中，可存在小于0.8％或大于5％的自由开口面积。在一些实施方案中，雨滴效应递送系统64可具有内部流体接纳表面70(或外部流体递送表面72)，所述表面具有约15平方英寸的总表面积并且可具有约6个通道76至约144个通道76。也可利用适于形成雨滴效应的任何其他布置的通道76。此外，单一小滴形成部件74可包括多个通道。

参见图6，示出了一对相邻的小滴形成部件74a和74b。每个小滴形成部件74a和74b均为略微凹形的，具有弯曲的侧壁78，所述侧壁向下延伸至通道76。在一些实施方案中，通道76居中定位在小滴形成部件74a和74b的顶点，然而，通道76也可沿侧壁78定位，例如，与所述顶点间隔开。

每个通道76均具有被选择成提供水的单个小滴的宽度。在图6的实施方案中，有助于在外部流体递送表面72上形成小滴的因素为流体的表面张力、流体递送表面72的表面能、通道76的尺寸和外部流体递送表面72处的小滴形成部件74a和74b的形状。当液体在外部流体递送表面72的表面边界处累积从而产生悬挂着的悬垂滴88时，小滴84可形成。悬垂滴88暂时地粘着到外部流体递送表面72上直到其尺寸(例如，质量)克服了表面能。然后小滴84在重力的作用下落下直到其到达过滤过的流体的贮存器18的底部或上升的过滤过的水的水线。液体由于表面张力而形成小滴84。

各种材料提供相异的表面能。在一个实施方案中，小于纯水的表面能(即，约72.8达因/厘米)，诸如约20达因/厘米至约70达因/厘米，诸如约20达因/厘米至约60达因/厘米，诸如约42达因/厘米的表面能可用来形成外部流体递送表面72。材料的表面能可通过任何合适的技术来确定，诸如使用达因溶液、测量具有已知表面张力的液滴的接触角等。可利用具有更高表面能例如接近水的表面张力的材料来产生更大的小滴尺寸。相反，可利用具有更低表面能的材料来产生更小的小滴尺寸。在一些实施方案中，参见图7，小滴84可具有约2mm至约7mm的宽度W_d和约0.04mL至约0.5mL，诸如约0.05mL至约0.15mL的体积。宽度W_d通过测量下落小滴84的最大边至边尺寸来确定。用于形成外部流体递送表面的合适的材料可包括例如聚合物材料诸如含氟聚合物和聚碳酸酯、聚苯乙烯、陶瓷材料等。此外，还可诸如通过机加工、涂覆等来改变外部流体递送表面72从而增加或减小材料的表面能。在一些实施方案中，外部流体递送表面72可由涂层、薄膜等形成，所述涂层、薄膜由更高(或更低)表面能的材料形成。

在一个例证性实施方案中，通道76呈具有圆形横截面的直管道的形状。可使用通道76的任何其他合适的形状，诸如矩形管道、椭圆形管道等。所述管道无需为直的或与表面70和72成直角。在图6的实施方案中，通道76具有介于约0.02英寸和约0.05英寸之间的宽度。在其他实施方案中，通道76可具有更大或更小的宽度。此外，通道76可全部具有约相同的尺度或可具有不同的尺度。

相邻的通道76可隔开一定距离，所述距离被选择成提供离散的滴点。所谓“离散的滴点”是指在相邻的小滴形成部件74处形成的悬垂滴在正常操作条件下(例如，其中流体处理装置10在过滤操作期间放置在水平表面上)不沿外部流体递送表面72碰撞而合并。小滴形成部件74的形状也可有助于聚集并保留悬垂滴以提供离散的滴点。在一些实施方案中，相邻的通道76可间隔开至少约两倍的通道76的宽度，诸如约0.04英寸至约0.1英寸。可利用合适的通道间隔的任何组合，包括更大或更小的分隔距离。此外，还可在相邻的通道76之间使用相同的或不同的分隔距离。

尽管在图6中小滴形成部件74a和74b均被示出为相同的形状，但它们可具有不同的形状和/或尺寸。此外，用于小滴形成部件的其他形状也是可能的。例如，参见图8，示出了一种可供选择的示例性小滴形成部件80，其具有一个或多个相对直的边82从而形成顶点，通道85定位在所述顶点处。小滴形成部件80可例如为圆锥形的(例如，具有圆形基座)或锥体形的(例如，具有矩形基座)。参见图9，作为一个可供选择的替代方案，小滴形成部件86可包括一个或多个延伸穿过其侧壁90的通道87。在这些实施方案中，过滤过的水可在箭头92的方向上朝顶点行进，悬垂滴可在所述顶点处形成。在图10所示的另一个实施方案中，可按略微不规则的图案来提供多个小滴形成部件94。通道96可布置在各种顶点处和/或穿过小滴形成部件94的侧壁。

已发现很多消费者可能偏向于将他们的过滤过的水贮存在与滤筒40分离的下贮存器58中并贮存至可能的程度。为此，在一些实施方案中，流体处理装置10包括具有平坦的水平构型的滤筒40(即，平坦的滤筒)。因此，过滤介质可适用于平坦的滤筒构型，同时提供所期望的过滤速率和流量。

流体污染物，尤其是水中的污染物，可包括多种元素和组成如重金属(例如铅)、微生物(例如细菌、病毒)、酸(例如腐殖酸)或NSF/ANSI标准第53号中所列的任何污染物。如本文所用，术语“微生物”、“微生物体”、“微生物剂”和“病原体”可互换使用。如本文所用，这些术语是指可具有细菌、病毒、寄生虫、原生动物和病菌特征的多种微生物。在多种情况下，如上所述，在所述水可使用之前，应当将这些污染物除去或减少至容许的水平。在水可饮用即适合消费之前，应当将有害污染物从水中除去或减少至容许的水平。

在一些实施方案中，滤筒40可包括活性炭过滤器、纤维复合材料过滤器、包括活性炭过滤器和纤维复合材料过滤器的流体过滤器、涂覆有或共混有金属、聚合物、氧化物、或粘合剂(例如，银、阳离子聚合物、非晶态硅酸钛等)的活性炭过滤器或它们的组合以从流体中除去污染物。可用于滤筒40的示例性过滤器可包括以下专利中所示和所述的过滤器和过滤系统：美国专利6,139,739、6,290,848、6,395,190、6,630,016、6,852,224、7,316,323；美国专利公布2001/0032822、2003/0217963、2004/0164018、2006/0260997、2007/0080103和2008/0116146；美国临时专利序列号61/079323和EP1694905，所有这些专利均以引用方式全文并入本文。

可将所述过滤器模塑成平坦的构型，打褶或成形为任何其他合适的结构。一种示例性纤维复合材料过滤器可包括氧化铝基复合材料过滤器(“氧化铝基过滤器”)。活性炭过滤器或纤维复合材料过滤器可被压制或模塑成合适的平坦的形状(例如，平坦形状的块料)并且为可操作的以从流体中除去污染物诸如重金属、腐殖酸、和/或微生物，或可串接使用以更有效地和/或以增加的水平除去此类污染物。穿过过滤器的流体路径可从竖直路径发生变化(例如，具有某种部分水平的路径)以获得足够的过滤。可将所述流体过滤器用于工业和商业应用以及个人消费者应用(例如家庭和个人用途的应用)中。流体过滤为可操作的以用于各种装备、器具、或组件。

预期流体过滤器可包括各种包含纤维的纤维复合材料过滤器，所述纤维为高度正电性的并且可分配在纤维诸如玻璃纤维支架上。在一个示例性实施方案中，流体过滤器可包括与氧化铝基过滤器组合的活性炭过滤器以从流体(例如，水)中除去污染物诸如重金属(例如，铅)、微生物(例如，细菌和病毒)，和/或从流体(例如，水)中除去其他污染物。具体地讲，活性炭过滤器可包括各种合适的组合物和结构。

流体过滤器的一个示例性实施方案可为可操作的以通过使来自水源的未处理的水穿过活性炭过滤器和氧化铝基过滤器来产生饮用水。氧化铝基过滤器可为一种独立的且明显不同于活性炭过滤器的过滤器，或可将氧化铝基过滤器和活性炭过滤器制造成单一的整体单元。在一个示例性实施方案中，可将活性炭过滤颗粒植入到氧化铝基过滤器中。

在另一个示例性实施方案中，流体过滤器可包括活性炭过滤器和氧化铝基过滤器，所述氧化铝基过滤器定位成与活性炭过滤器串接并定位在其上游，其中流体过滤器为可操作的以从流体(例如，水)中除去污染物(例如，重金属、微生物、和其他污染物)从而产生处理的流体(例如，饮用水)。因此，活性炭过滤器可包括各种合适的可操作的组合物和结构以移除重金属、微生物、和/或其他污染物。

参见图11，小滴形成系统46被示出处于操作中，从而形成填充贮存器外壳20的过滤过的水的单个小滴100。如箭头102所示，未过滤的水(例如，来自水龙头的水)流过包括过滤介质104的滤筒。过滤介质104分配水并且过滤水以从水中除去污染物。然后过滤过的水移动至雨滴效应递送系统64并且从流体接纳表面70穿过通道76而到达流体递送表面72。由于表面能和表面形状或曲率的缘故，过滤过的水在小滴形成部件74的顶点粘着到流体递送表面72上，从而在离散的滴点形成悬垂滴106。如图所示，多个悬垂滴106在所述离散的滴点形成。一旦小滴的尺寸(例如，质量)克服了对流体递送表面72的吸引，小滴100自身就与悬垂滴106分离。在一些实施方案中，过滤介质104提供约85mL/分钟至约500mL/分钟或更高，诸如至约580mL/min的流量。在一些实施方案中，穿过过滤介质的流量可为约250mL/分钟。在一些实施方案中，来自小滴形成系统的过滤过的水的有效小滴流量为约2.8滴/秒至约250滴/秒。作为一个特定实施方案的一个实施例，每升未过滤的水可形成约2000个至约100000个过滤过的水的小滴，诸如约4000个至约25000个，诸如约4000个至约12000个，诸如约7000个小滴/升。就具有约1.7升容量的水处理装置10而言，在一个实施方案中，产生雨滴效应所需的时间可为约3.4分钟至约20分钟。

应当指出的是，流量和滴/秒数可随着上贮存器中压力的变化而变化。因此，流量和滴/秒数可指瞬时流量、瞬时滴/秒值、平均流量和/或平均滴/秒值。

初始时，水小滴100冲击贮存器外壳20的底部21(图1)，从而提供小滴击打固体表面的第一雨滴效应声音。随着过滤过的水的水面在贮存器外壳20中上升，产生小滴击打水池的第二雨滴效应声音，所述第二雨滴效应声音可不同于第一雨滴效应声音。来自落下的小滴100的动能被转移到水池中。当小滴100敲击贮存器外壳20的表面和水池时，它们可能反弹。在某些情况下，当小滴100撞击所述表面中的一个或多个表面时，可形成多个小滴。当小滴100敲击水池时，水表面可被破坏并且产生水波。由于小滴撞击水表面，水小滴可从水池弹起。由落下的小滴冲击水表面所形成的所述多个水波可在水表面上形成干涉图案。

如上所述，可能期望将小滴形成系统46定位在下贮存器18的上方并远离过滤过的水。在一些实施方案中，简要地参见图1，流体递送表面72至贮存器外壳20的底部21的竖直距离D₁为水处理装置的总高度H的至少约20％或更大，诸如约30％或更大，诸如约50％或更大。在一些实施方案中，D₁可为约5cm至约100cm，诸如约5cm至约50cm。在一些实施方案中，封盖26至流体接纳表面70的竖直距离D₂为水处理装置的总高度H的最多约50％或更小，诸如最多约20％或更小。在一些实施方案中，至少部分地由于D₁以及小滴形成系统46和贮存器外壳20的几何形状，按贮存器外壳20填充的体积或间隔的时间计，雨滴效应的产生可占约20％或更大。

小滴形成系统46上的小滴形成面积可取决于小滴形成系统46的形状以及小滴形成部件74和通道76的定位情况而有变化。尽管流体递送表面72被示出为具有居中定位的小滴形成区域73(图3)，但各种变形是可能的。例如，参见图12，小滴形成系统110的另一个实施方案包括呈略微间隔开的聚集状布置的小滴形成部件112。图13示出了另一个实施例，其示出了中心布置的小滴形成部件114a和周边布置的小滴形成部件114b。在图14中，小滴形成系统116的另一个实施方案示出了略微线性排列的小滴形成部件118。参见图15，小滴形成系统120由多个组件122，124和126形成，所述组件形成包括小滴形成部件130的雨滴效应递送系统128。小滴形成部件130可从流体递送表面72的一端伸出至靠近流体递送表面72的另一端从而在贮存器18的宽度上产生雨滴效应。可使用能产生雨滴成形效应的小滴形成部件的任何合适的布置。

例如，测试了与图12的小滴形成系统类似的且由可铸尿烷形成的小滴形成系统，其具有16个小滴形成部件，所述部件如图所示被布置成具有类似于图6所示的那些的相关的通道。这些通道各自具有0.04英寸的直径，并且雨滴接纳表面的总面积为15.092in²。将过滤过的水以250mL/min的初始流量提供给小滴形成系统。在该初始流量下，小滴形成系统以0.112ml/滴每秒产生37滴，每升水提供了8909滴。

又如，测试了与图13的小滴形成系统类似的且由可铸尿烷形成的小滴形成系统，其具有23个小滴形成部件，所述部件如图所示被布置成具有类似于图6所示的那些的相关的通道。这些通道各自具有0.033英寸的直径，并且雨滴接纳表面的总面积为15.092in²。将过滤过的水以250mL/min的初始流量提供给小滴形成系统。在该初始流量下，小滴形成系统以0.063mL/滴每秒产生66滴，每升水提供了15783滴。

应当注意，在本文中未使用类似“优选地”、“一般”、“通常”和“典型地”的术语来限制受权利要求书保护的实施方案的范围或暗示某些特征对于所述结构或功能是关键、必需或甚至重要的。更确切地讲，这些术语仅旨在突出可或可不用于特定实施方案中的可供选择的特征或附加特征。

为了描述和限定所述各种实施方案，另外还应当注意，本文使用术语“基本上”来表示可表征任何定量的比较、值、测量、或其他表示的固有的不确定度。本文还使用术语“基本上”来表示定量表示可不同于所述参考值而不造成在讨论中受试主体的基本功能有变化的程度。

本发明详述中引用的所有文件的相关部分均以引用方式并入本文；任何文件的引用均不应当被解释为承认其是现有技术。当该书面文件中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中术语的任何任何含义或定义矛盾时，应当服从在该书面文件中赋予该术语的含义或定义。

尽管已说明和描述了具体实施方案，但对于本领域的技术人员来讲显而易见的是，在不脱离本发明的实质和保护范围的情况下，可作出各种其他的变化和修改。因此，所附权利要求旨在涵盖处于本发明范围内的所有这些改变和变型。

Claims (32)

1.一种流体处理装置，所述装置包括：

外壳，所述外壳具有包括接纳未过滤的流体的上贮存器的上部、包括接纳过滤过的流体的下贮存器的下部、和包括雨滴效应递送系统的中间部，所述雨滴效应递送系统接纳来自所述上贮存器的流体，所述雨滴效应递送系统包括多个小滴形成部件，所述小滴形成部件被布置成且被构造成用于提供多个离散的滴点以在所述雨滴效应递送系统的流体递送表面上形成单个小滴。

2.如权利要求1所述的流体处理装置，其中所述多个小滴形成部件提供至少6个不同的离散的滴点。

3.如权利要求1所述的流体处理装置，所述装置还包括过滤介质，所述过滤介质被构造成过滤来自所述上贮存器的未过滤的流体。

4.如权利要求3所述的流体处理装置，其中所述雨滴效应递送系统具有接纳来自所述过滤介质的过滤过的流体的流体接纳表面和与所述流体接纳表面相对的流体递送表面，所述雨滴效应递送系统包括从所述流体接纳表面延伸至所述流体递送表面的通道，过滤过的流体从所述流体接纳表面行进穿过所述通道到达所述流体递送表面。

5.如权利要求4所述的流体处理装置，其中所述小滴形成部件中的至少一些包括所述通道中的至少一个。

6.如权利要求4所述的流体处理装置，其中所述小滴形成部件中的至少一些从所述流体递送表面向外延伸。

7.如权利要求6所述的流体处理装置，其中所述小滴形成部件中的至少一些从所述流体接纳表面向内延伸。

8.如权利要求7所述的流体处理装置，其中所述小滴形成部件中的至少一些呈凹窝形式，其中所述凹窝中的至少一些具有所述通道中的至少一个，所述通道从所述流体接纳表面延伸至所述流体递送表面。

9.如权利要求1所述的流体处理装置，其中所述小滴形成部件具有流体递送表面部分，所述流体递送表面部分具有被选择用于在所述小滴形成部件处形成单个流体小滴的表面能。

10.如权利要求9所述的流体处理装置，其中所述流体递送表面部分的表面能为约20达因/厘米至约70达因/厘米。

11.如权利要求9所述的流体处理装置，其中所述流体递送表面部分的表面能被选择以形成所述流体的悬垂滴，所述悬垂滴粘着到所述流体递送表面部分。

12.如权利要求9所述的流体处理装置，其中所述流体递送表面部分与所述外壳的底部间隔开一定距离，所述距离为所述外壳的总高度的至少约30％。

13.如权利要求1所述的流体处理装置，其中所述雨滴效应递送系统被构造成以约3个小滴/秒或更大的速率提供小滴。

14.如权利要求1所述的流体处理装置，其中所述雨滴效应递送系统被构造成以介于约3个小滴/秒和约250个小滴/秒之间的速率提供小滴。

15.如权利要求1所述的流体处理装置，其中所述雨滴效应递送系统被构造成提供介于约2000个和25000个之间的流体小滴/升流体。

16.一种使用流体处理装置来提供过滤过的流体的方法，所述方法包括：

用未过滤的流体填充所述流体处理装置的上贮存器；

使用过滤介质来过滤所述未过滤的流体从而提供过滤过的流体；

以及使用雨滴效应递送系统来形成单个过滤过的流体小滴，所述雨滴效应递送系统接纳来自所述过滤介质的过滤过的流体，所述雨滴效应递送系统包括多个小滴形成部件，所述小滴形成部件被布置成且被构造成用于提供多个离散的滴点，所述滴点用于在所述雨滴效应递送系统的流体递送表面上形成单个小滴。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述多个小滴形成部件提供至少6个不同的离散的滴点。

18.如权利要求16所述的方法，其中形成所述单个过滤过的流体小滴的步骤包括以约3个小滴/秒或更大的速率提供小滴。

19.如权利要求16所述的方法，其中形成所述单个过滤过的流体小滴的步骤包括以介于约3个小滴/秒和约250小滴/秒之间的速率提供小滴。

20.如权利要求16所述的方法，其中所述雨滴效应递送系统具有接纳来自所述过滤介质的过滤过的流体的流体接纳表面和与所述流体接纳表面相对的流体递送表面，所述雨滴效应递送系统包括从所述流体接纳表面延伸至所述流体递送表面的通道，过滤过的流体从所述流体接纳表面行进穿过所述通道到达所述流体递送表面。

21.如权利要求16所述的方法，其中所述流体递送表面在所述小滴形成部件处的表面能为约20达因/厘米至约70达因/厘米。

22.如权利要求16所述的方法，其中所述流体递送表面在所述小滴形成部件处的表面能小于接触所述流体递送表面的所述过滤过的流体的表面张力。

23.如权利要求16所述的方法，其中形成所述单个过滤过的流体小滴的步骤包括形成所述过滤过的流体的悬垂滴，所述悬垂滴在所述小滴形成部件处粘着到所述流体递送表面上。

24.如权利要求16所述的方法，其中形成所述单个过滤过的流体小滴的步骤包括提供介于约2000个和25000个之间的流体小滴/升流体。

25.如权利要求16所述的方法，其中所述过滤介质被构造成提供穿过所述过滤介质的介于约85mL/min和约600mL/min之间的流量。

26.一种用于流体处理装置的雨滴效应递送系统，所述雨滴效应递送系统包括多个小滴形成部件，所述小滴形成部件被布置成且被构造成用于提供多个离散的滴点，所述滴点用于在流体递送表面上形成过滤过的流体的单个小滴。

27.如权利要求26所述的雨滴效应递送系统，其中所述多个小滴形成部件提供至少6个不同的离散的滴点。

28.如权利要求26所述的雨滴效应递送系统，所述雨滴效应递送系统包括接纳来自过滤介质的过滤过的流体的流体接纳表面和与所述流体接纳表面相对的流体递送表面，所述雨滴效应递送系统包括从所述流体接纳表面延伸至所述流体递送表面的通道，过滤过的流体从所述流体接纳表面行进穿过所述通道到达所述流体递送表面。

29.如权利要求28所述的雨滴效应递送系统，其中所述小滴形成部件中的至少一些包括所述通道中的至少一个。

30.如权利要求28所述的雨滴效应递送系统，其中所述小滴形成部件中的至少一些从所述流体递送表面向外延伸。

31.如权利要求30所述的雨滴效应递送系统，其中所述小滴形成部件中的至少一些从所述流体接纳表面向内延伸。

32.如权利要求31所述的雨滴效应递送系统，其中所述小滴形成部件中的至少一些呈凹窝形式，其中所述凹窝中的至少一些具有所述通道，所述通道从所述流体接纳表面延伸至所述流体递送表面。

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