TW202335714A - 一種用於將氣態流體冷凝成液態的裝置的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明關於一種用於分離及純化一液體中之至少一者且由包含一結構之至少一個板組成的一裝置之製造方法。根據該方法之具體實例,氣態流體能夠穿過但呈液體形式之流體不能穿過之薄膜為該板結構之一整體/整合部分,或接合至該至少一個板之該結構之一第一側的表面部分。所接合薄膜可接著實質上平行於且面向構成該板結構之更中心部分中之至少一些的一相對薄的壁。該薄膜之該等表面部分可直接地接合至該板結構之該等表面部分以形成經建構用於將氣體冷凝成液體之一隔室。兩個板可彼此直接地接合以形成一暖液體通道之一隔室,及/或兩個板可彼此接合以形成一冷卻通道之一隔室。
Description
所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者且包括至少一個板及薄膜的裝置之製造方法,該板具有至少一個凹陷或空腔,流體可僅在其呈氣相時穿過該薄膜,且其中薄膜為板結構之整體部分或直接接合至板結構之表面部分,從而形成且界定經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術亦關於一種包含兩個板之裝置之製造方法,該等兩個板在與薄膜接合至各別板之相同側上彼此接合,且其中兩個板之接合形成且界定暖液體通道之包括兩個薄膜之隔室。暖液體通道之隔室經形成隔室經建構用於沿著兩個實質上平行及相對的薄膜攜載相對較暖液體,其中各薄膜構成用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之相對薄的壁的實質性部分。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術進一步關於一種包含兩個板之裝置之製造方法,該等兩個板各自包含相對薄的壁且經接合以形成且界定冷卻通道之隔室,該冷卻通道經建構用於提供通過相對薄的壁進行之有效熱轉移以冷卻用於將氣體冷凝成液體(亦即,將氣態流體物質冷凝成液態)之兩個分離隔室之兩個分離內部表面。
已知將薄膜蒸餾用於清潔家庭用水、出於一目的使海水去鹽、清潔若干工業領域內使用之水,或將非所要物質(亦即副產物)濃縮至儘可能小的體積或實際上濃縮至固體材料。
數個裝置目前可用於實現此等目的。常見裝置為鍋爐裝置,其中允許溫度升高直至水不斷沸騰,留下基本上固體材料。此外,已蒸掉的水可冷凝且收集以用作清潔水。
瑞典專利第8002233-8號揭露實現此等目的之範例性裝置,且其經引導以利用在執行沸騰程序之前的方法,諸如薄膜蒸餾。自20世紀80年代以來,此就已知為一種淨化水之方法。
如上文所提及,薄膜蒸餾可用於許多領域中。舉例而言,可允許海水沿著薄膜流動,且允許已蒸發的水穿過薄膜且收集於薄膜之另一側上且用作清潔水。以此方式,除純水以外,所有物質均保留於待清潔之水中。存在用於薄膜蒸餾之若干領域。可想像地,待清潔的可能為廢水,不僅要清潔水以在需要清潔水之工業中使用清潔水,而且要清潔水以使得保留非所要物質之基本上固體副產物。泵正常用於該等裝置中以在周圍泵送水。
薄膜蒸餾(membrane distillation;MD)為一種允許第一液體靠近第二液體傳遞而不與第二液體混合之裝置,該裝置至少在過去包含用墊片接合在一起以確保密封效能之數個平坦薄片。第一薄片具備薄膜,僅當水呈氣相時,水才可穿過該薄膜。薄片之間的溫度差致使水蒸發、穿過薄膜且冷凝至第二壁上,該第二壁比待清潔之水更冷。水之表面張力確保水無法穿過薄膜。
瑞典專利第SE 507728號描述一種用於熱傳輸之系統,其包含第一熱交換器、供應管線,該供應管線意欲將兩個平行流體柱中之熱承載流體引導至第一熱交換器以便在此處吸收熱量。此外,SE 507728揭露第二熱交換器,其已經配置以蒸發從第一流體柱至第二流體柱之部分流中之流體,從而氣泡向上流經第一流體柱且實現流體之流動。
在直接接觸薄膜蒸餾(direct-contact membrane distillation;DCMD)中,薄膜之兩側在蒸發器側上裝入液體熱進料水且在滲透物側上裝入經冷卻滲透物。穿過薄膜之蒸汽之冷凝直接發生在薄膜邊界表面處之液相內部。由於薄膜為阻擋物質傳輸之唯一障壁,因此藉由直接接觸薄膜蒸餾可實現相對較高表面相關之滲透物流。缺點為高顯熱損失,因為單一薄膜層之隔熱特性低。然而,蒸發器與冷凝器之間的高熱損失亦為單一薄膜層之結果。此損失的熱量不可用於蒸餾製程,因此降低了效率。
氣隙薄膜蒸餾(air gap membrane distillation;AGMD)為一種薄膜蒸餾技術,其特徵在於在薄膜表面與經冷卻冷凝表面之間存在氣隙以便減少由於通過薄膜之傳導引起的熱損失。氣隙薄膜蒸餾中之物質轉移從熱進料流通過進料邊界層、通過薄膜孔至熱薄膜界面且從較低熱薄膜界面通過氣隙至冷凝膜之表面發生。在氣隙薄膜蒸餾技術中,滲透物間隙因此位於薄膜與經冷卻表面之間且用空氣填充。
在氣隙薄膜蒸餾技術中,穿過薄膜之蒸汽必須在冷凝於冷卻器表面上之前另外克服氣隙。此方法相比於其他薄膜蒸餾技術之一些優勢為對冷凝器通道之高隔熱,因此最小化熱傳導損失。
氣隙薄膜蒸餾相比於其他薄膜蒸餾技術之另一優勢在於,具有低表面張力之揮發性物質(諸如乙醇或其他溶劑)可從經稀釋溶液分離,因為藉由氣隙薄膜蒸餾,液體滲透物與薄膜之間不存在接觸。氣隙薄膜蒸餾相比於較高鹽度下之替代方案尤其有利。氣隙薄膜蒸餾之變化可包括疏水性冷凝表面以改良通量及能量效率。
瑞典專利第SE 701600號描述一種生產清潔水之裝置,其中待清潔之水藉助於一個或若干個單元進行薄膜蒸餾,該等單元包含不可滲透水且具有薄片形式之第一壁、呈氣相之水可穿過且呈流體相之水不可穿過的薄膜,及呈薄片形式之第二壁,該等壁位於薄膜之不同側上且與薄膜相距一定距離,其中意欲將水引入第一壁與薄膜之間。
在SE 701600中所揭示之裝置中,第二壁經配置以使得其比水更冷,因為第一壁經配置以暴露於周圍環境以用於吸收來自太陽輻射之照射的熱能。
瑞典專利第SE 701601號描述一種生產清潔水之裝置,其中待清潔之水藉助於一個或若干個單元進行薄膜蒸餾,該等單元包含不可滲透水且具有薄片形式之第一壁、呈氣相之水可穿過且呈流體相之水不可穿過的薄膜,及呈薄片形式之第二壁,該等壁位於薄膜之不同側上且與薄膜相距一定距離,其中意欲將水引入第一壁與薄膜之間。在SE 701601中所揭示之裝置中,第二壁經配置以使得其比水更冷,因為第一壁經配置以藉由電加熱。
在SE 701601中,藉助於疏水性薄膜使用部分壓力差進行蒸餾,僅呈氣態之清潔水經允許穿過該薄膜,從而具有較高含量之污染物的殘留水不穿過該薄膜,且其中使殘留水轉移至鍋爐裝置。使在沸騰程序期間形成之蒸汽經引導至熱交換器,其中蒸汽與較冷之冷卻介質流進行熱交換,使得蒸汽冷凝。使在熱交換器中之冷凝過程期間釋放之冷凝蒸汽添加至待在薄膜蒸餾裝置中清潔之水中。
中國專利第CN 210964665號展示冷凝增強型氣隙薄膜蒸餾結構之具體實例。CN 210964665中所揭示之氣隙型薄膜蒸餾結構旨在加強冷凝且包含三個區:由第一隔板及蒸餾薄膜分離之高溫進料液通道,進料液流經通道,且其中進料液屬於高溫進料液。中間部分為藉由分離蒸餾薄膜與分離冷卻板而形成之熱交換區域,且熱交換區域之中間部分具備分離冷卻散熱片。冷卻散熱片接觸冷卻板但藉由氣隙與蒸餾薄膜間隔開,且導熱結構與蒸餾薄膜之間的空間用水填充。熱轉移區中產生之水從下方流出。右側為由冷卻板及第二隔板分離之低溫料液通道,且低溫料液從該區流出,由加熱器加熱且接著流入高溫料液通道。在熱交換區中,蒸餾薄膜與冷卻板之間的空間用水填充。
先前技術之問題
在用於薄膜蒸餾之先前技術裝置中,基本上平坦之薄片或框架通常使用墊片固持在一起,且分離冷卻薄片、板或散熱片用於冷卻目的。
然而,使用墊片之密封並不完美,且在用於薄膜蒸餾之先前技術裝置中,存在許多可能洩漏之入口及出口,且洩漏為常見故障形式。
使用墊片及各種不同類型之框架及分離冷卻薄片/散熱片之薄膜蒸餾之先前技術模組的其他問題包括顆粒及其他污染物進入模組之風險很大,亦即,顆粒及其他污染物進入熱液體通道及/或超純水隔室。
此外,墊片之使用以及各種及不同類型之框架及分離冷卻薄片/散熱片之大量堆疊使得先前技術模組較大、複雜、難以組裝且製造昂貴。
所揭示之技術關於一種用於製造模組之方法,該模組用於藉由增加液體之溫度來分離及純化液體中之至少一者,使得一些液體離子蒸發,此增加液體表面上之部分壓力,導致離子傳輸至蒸汽冷凝之隔室之冷卻內部表面。膨脹蒸汽與冷凝蒸汽之間的壓力差產生穩定蒸汽流。經加熱液體表面藉由蒸汽穿過之疏液薄膜保持在適當位置。典型地,由於液體之表面張力,實質上所有非揮發物皆保留於液體中。此特定單元操作可稱為熱滲透蒸發。
所揭示之技術關於一種用於將氣態流體冷凝成液態之裝置及板之製造方法。在態樣中,所揭示之技術關於一種用於熱滲透蒸發之裝置的製造方法,及一種用於熱滲透蒸發之模組之板的製造方法。
所揭示之技術之目標為提供一種用於製造裝置及板之方法,該裝置及板經建構以減小洩漏之風險且減小外部顆粒及其他污染物進入裝置之風險。
所揭示之技術之其他目標為提供一種用於製造裝置及板之方法,該裝置及板緊湊、有彈性、易於組裝且製造成本相比於先前技術模組較低。
所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者且包括至少一個薄膜的裝置之製造方法,流體可僅在其呈氣相時穿過該薄膜,且其中薄膜之表面部分直接接合至板結構之表面部分或板結構之整體/整合部分,從而形成且界定經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術關於一種用於製造至少一個板之方法,該板經調適作為用於分離及純化液體中之至少一者的裝置之部分,其中裝置包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜,其包含:
形成至少一個板,該板具有包含第一側及第二側之板結構;及
將薄膜之周邊表面部分接合至至少一個板之結構之第一側的外部表面部分,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁,其中薄膜之該周邊表面部分直接接合至板結構之外部表面部分以形成用於將氣體冷凝成液體之實質上密封的隔室,該隔室包含用於將流體輸送遠離隔室之至少一個開口或出口。
在具體實例中,至少一個板之形成包含射出成型及3D印刷至少一個板之結構中之至少一者,使得經形成結構包含用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的至少一個開口或出口,從而最小化洩漏之風險且顯著地減小外部顆粒及其他污染物進入經輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的經分離及經純化液體中之至少一者之風險。
在具體實例中,方法進一步包含:
將至少一個板之結構之第一側的外部表面部分接合至具有接合至其結構之薄膜的另一板之結構之第一側的外部表面部分,從而除了用於將氣體冷凝成液體之隔室以外,形成用於攜載相對較暖液體之暖液體通道的第一類型之隔室,其中暖液體通道之隔室藉由接合形成,使得相對較暖液體可沿著用於將氣體冷凝成液體之兩個分離隔室之實質上平行及相對的薄膜傳遞。
在具體實例中,該等板之接合在一起以形成暖液體通道之隔室亦形成暖液體通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口。
在具體實例中,方法進一步包含:
將至少一個板之結構之第二側的外部表面部分接合至另一板之結構之第二側的外部表面部分以形成用於攜載冷卻流體之冷卻通道的第二類型之隔室,其中冷卻通道之第二類型之隔室藉由將各別板之第二側之外部表面部分直接接合在一起而形成,且其中隔室從而經調適用於藉由從冷卻流體通過構成各別板之結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁進行之熱轉移來冷卻用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面。
在具體實例中,該等板之接合在一起以形成冷卻通道之隔室亦形成冷卻通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口。
在具體實例中,至少一個板之形成包含:
藉由至少一個射出成型及3D印刷至少一個板之結構來接合,使得各板結構之更中心部分中之至少一些之厚度界定相對薄的壁,該相對薄的壁經調適用於通過薄壁從在冷卻通道之隔室中流動之冷卻流體轉移熱量以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。
在具體實例中,板藉由焊接直接接合在一起,從而形成暖液體通道之隔室或冷卻通道之隔室。
在具體實例中,板藉由雷射焊接直接接合在一起,從而形成暖液體通道之隔室或冷卻通道之隔室。
在具體實例中,板藉由超音波焊接直接接合在一起,從而形成暖液體通道之隔室或冷卻通道之隔室。
在具體實例中,板藉由將板膠合在一起而直接接合在一起,從而形成暖液體通道之隔室或冷卻通道之隔室。
在具體實例中,板藉由鉚接、焊接、黏著劑、銅焊、耦接、緊固及壓入配合中之至少一者而直接接合在一起,從而形成暖液體通道之隔室或冷卻通道之隔室。
在所揭示之技術之具體實例中,方法進一步包含:
將收集容器直接接合至用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之至少一個開口或出口,其中該收集容器經調適用於從用於將氣體冷凝成液體之隔室收集流體。
在具體實例中,收集容器藉由將收集容器焊接至各別板結構而連接至用於將氣體冷凝成液體之各別隔室,從而減小或消除洩漏及污染之風險。
在具體實例中,收集容器藉由雷射焊接收集隔室而接合至各別板結構,而無需用於將用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之至少一個出口連接至收集容器的任何中間墊片,從而減小或消除洩漏及污染之風險。
在具體實例中,包括各隔室之各別至少一個入口及至少一個出口之冷卻通道及暖液體通道的兩種不同類型之隔室藉由板之接合直接形成,使得用於將氣體冷凝成液體之各單元藉由接合直接形成,而無需用於入口及出口之任何中間墊片或用於冷凝呈氣態形式之液體的分離冷卻薄片,從而減小或消除來自模組內部及外部之洩漏及污染之風險。
在具體實例中,板彼此直接接合而無需任何中間墊片,從而減小或消除洩漏之風險。
在具體實例中,至少一個板之結構經射出成型及經3D印刷中之至少一者,使得至少一個板之板結構之更中心部分中之至少一些的厚度界定相對薄的第一壁,該第一壁經調適用於通過相對薄的壁從冷卻通道之冷卻流體轉移熱量以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。
在具體實例中,界定至少一個板之相對薄的第一壁之板結構之更中心部分中之至少一些的厚度小於2 mm,其中相對薄的壁從而經調適用於有效熱轉移以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。
在具體實例中,界定至少一個板之相對薄的第一壁之板結構之更中心部分中之至少一些的厚度小於1 mm,其中相對薄的壁從而經調適用於有效熱轉移以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。
在具體實例中,界定至少一個板之相對薄的壁之板結構之更中心部分中之至少一些至少部分地由至少部分地與板結構之剩餘部分之材料不同的材料製成。
在具體實例中,界定至少一個板之相對薄的第一壁之板結構之更中心部分中之至少一些至少部分地由金屬材料製成。
在具體實例中,至少一個板之相對薄的壁至少部分地由第二分離結構界定,該第二分離結構部分地由至少部分地與板結構之剩餘部分之聚合物材料不同的材料製成,且其中第二分離結構接合至板結構或為板結構之整體部分。
在具體實例中,薄片或經塗覆薄層至少部分地由至少部分地界定至少一個板之相對薄的第一壁之金屬材料製成。在具體實例中,薄片或經塗覆薄層至少部分地由作為板結構之整體部分之金屬材料製成。
在具體實例中,至少一個板之結構從高度非反應性材料經射出成型及經3D印刷中之至少一者。
在具體實例中,至少一個板之結構從至少部分地由聚合物製成之材料經射出成型及經3D印刷中之至少一者。
在具體實例中,至少一個板之結構從至少部分地由氟聚合物材料製成之材料經射出成型及經3D印刷中之至少一者。
在具體實例中,在用於將氣體冷凝成液體之隔室內部且面向相對薄的壁之各別薄膜之表面結構的至少一部分由聚四氟乙烯(PolyTetraFluoroEthylene;PTFE)製成。
在具體實例中,至少一個板之結構經射出成型及經3D印刷中之至少一者,使得至少一個板之高度在18公分與25公分之間。
在具體實例中,至少一個板之結構經射出成型及經3D印刷中之至少一者,使得至少一個板之高度至少一個板之寬度在18公分與25公分之間。
在態樣中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置之製造方法,該裝置由包含結構之至少一個板組成,且其中裝置包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜。
在具體實例中,薄膜之周邊表面部分接合至至少一個板之結構之第一側的外部表面部分,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁。在態樣及具體實例中,薄膜之周邊表面部分直接接合至板結構之外部表面部分以形成且界定經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室,例如實質上密封的隔室。在具體實例中,所製造裝置包含至少一個出口作為板結構之整體部分。
在裝置之製造方法之具體實例中,薄膜至其結構之至少一個板之結構包含用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的至少一個出口。至少一個出口可接著構成板結構之整體部分,從而最小化洩漏之風險且顯著地減小外部顆粒及其他污染物進入經輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的經分離及經純化液體中之至少一者之風險。
在裝置之製造方法之具體實例中,一個板之結構之第一側的外部表面部分接合至包括接合至其結構之薄膜的另一板之結構之第一側的外部表面部分,從而除了用於將氣體冷凝成液體之隔室以外,形成用於攜載相對較暖液體之暖液體通道的第一類型之隔室,其中暖液體通道之隔室經建構以使得相對較暖液體可沿著用於將氣體冷凝成液體之兩個各別隔室之實質上平行及在暖液體通道之隔室中相對的薄膜傳遞。
在裝置之製造方法之具體實例中,兩個板彼此接合以形成且界定暖液體通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口。板可接著彼此直接接合以形成暖液體通道之隔室,而無需任何中間墊片,從而減小或消除洩漏及污染之風險。
在裝置之製造方法之具體實例中,板之結構可經建構以使得薄膜可以緊鄰及包圍各別板之第一側中之至少一個凹陷或空腔之封閉接合線接合至表面部分。此允許各自包含薄膜之兩個板之更周邊表面部分接合以形成且界定暖液體通道之圍封兩個薄膜之隔室。
在裝置之製造方法之具體實例中,一個板之第二側之外部表面部分接合至包含接合至其結構之薄膜的另一板之結構之第二側的外部表面部分,從而界定用於攜載冷卻流體之冷卻通道的第二類型之隔室。冷卻通道之隔室可接著經建構用於藉由從冷卻流體通過構成兩個板中之各別者之結構的更中心部分中之至少一些的相對薄的壁進行之熱轉移來冷卻用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面。
在裝置之製造方法之具體實例中,兩個板彼此接合以形成且界定冷卻通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口。板可接著彼此直接接合以形成冷卻通道之隔室,而無需任何中間墊片,從而減小或消除洩漏之風險。
在裝置之製造方法之具體實例中,至少一個板之結構經建構以使得至少一個板之板結構之更中心部分中之至少一些的厚度界定相對薄的第一壁,該第一壁經調適用於通過薄壁從流經冷卻通道之隔室之冷卻流體轉移熱量以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。
在某些具體實例中,界定至少一個板之相對薄的第一壁之板結構之更中心部分中之至少一些的厚度小於2 mm,其中相對薄的壁從而經調適用於有效熱轉移以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。
在某些具體實例中,界定至少一個板之相對薄的第一壁之板結構之更中心部分中之至少一些的厚度小於1 mm,其中相對薄的壁從而經調適用於有效熱轉移以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。
在具體實例中,界定至少一個板之相對薄的第一壁之板結構之更中心部分中之至少一些至少部分地由與板結構之剩餘部分之材料分離的材料製成。
在具體實例中,界定至少一個板之相對薄的第一壁之板結構之更中心部分中之至少一些至少部分地由塗佈有非金屬材料之膜的金屬材料製成。
在具體實例中,至少一個板之相對薄的第一壁至少部分地由薄片界定,該薄片至少部分地由與板結構之剩餘部分之聚合物材料分離的材料製成,且其中薄片接合至板結構或為板結構之整體部分。在某些具體實例中,至少部分地由金屬材料製成之薄片或經塗覆薄層至少部分地界定至少一個板之相對薄的第一壁。至少部分地由金屬材料製成之薄片或經塗覆薄層為板結構之整體部分。
在具體實例中,方法包含將收集容器接合至板結構,使得收集容器直接連接至用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之各別隔室的至少一個出口,其中該收集容器直接接合至板結構且經調適用於從用於將氣體冷凝成液體之隔室收集流體。在態樣及具體實例中,收集容器直接接合至板結構,而無需用於將用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之至少一個出口連接至收集容器的任何中間墊片,從而減小或消除洩漏及污染之風險。
在具體實例中,包含各隔室之各別至少一個入口及至少一個出口之冷卻通道及暖液體通道的兩種不同類型之隔室各自由各別直接接合之兩個板界定,使得用於將氣體冷凝成液體之各單元直接由該等所接合板界定,而無需用於各別隔室之入口及出口之任何中間墊片,從而減小或消除來自裝置內部及外部之洩漏及污染之風險。
在具體實例中,至少一個板之結構或主體至少部分地由高度非反應性材料製成。
在具體實例中,至少一個板之結構或主體至少部分地由聚合物材料製成。
在具體實例中,至少一個板之結構或主體由聚合物材料製成。
在具體實例中,至少一個板之結構或主體至少部分地由氟聚合物材料製成。
在具體實例中,在用於將氣體冷凝成液體之隔室內部且面向相對薄的壁之各別薄膜之表面結構由聚四氟乙烯(PTFE)製成。
在態樣中,所揭示之技術關於製造用於分離及純化液體中之至少一者的裝置,該裝置由包含結構之至少一個板組成,且其中裝置進一步包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜,其中薄膜之表面部分接合至至少一個板之結構之第一側的表面部分,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁,且其中薄膜之表面部分直接接合至板結構之表面部分以形成用於將氣體冷凝成液體之隔室。
在具體實例中,至少一個板中之各者之第一側具備至少一個凹陷或空腔,且裝置之製造方法包含將薄膜之表面部分接合至包圍至少一個凹陷或空腔之表面部分,從而形成且界定用於將氣體冷凝成液體之隔室。
在具體實例中,裝置之製造方法包含以下步驟:將薄膜之表面部分以包圍至少一個凹陷或空腔之封閉接合線接合至第一側,從而形成且界定用於將氣體冷凝成液體之隔室,例如密封隔室。
在具體實例中,至少一個板之結構包含用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的至少一個出口,其中至少一個出口構成板結構之整體部分,從而最小化洩漏之風險且顯著地減小外部顆粒及其他污染物進入經輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的經分離及經純化液體中之至少一者之風險。
在具體實例中,裝置之製造方法包含將薄膜之表面部分接合至第一側之表面部分,使得沿著相對薄的壁之平面的實質上垂直軸線至薄膜之距離形成且界定用於將氣體冷凝成液體之隔室之氣隙。
在具體實例中,裝置之製造方法包含將一個板之結構之相同第一側的表面部分接合至包含薄膜之另一第二板之結構之第一側的外部周邊表面部分,從而除了用於將氣體冷凝成液體之隔室以外,形成用於攜載相對較暖液體之暖液體通道的第一類型之隔室,其中暖液體通道之經形成第一類型之隔室經建構以使得相對較暖液體可沿著用於將氣體冷凝成液體之兩個各別隔室之兩個實質上平行及在暖液體通道之隔室內部相對的薄膜傳遞。
在具體實例中,裝置之製造方法包含在各別板之與各別薄膜接合至各別板之第一側相同的第一側上將接合形成且界定暖液體通道之隔室的兩個板接合在一起。
在具體實例中,裝置之製造方法包含在各別板結構之與各別薄膜接合至各別板之相同第一側上將兩個板之表面部分彼此接合,且其中兩個薄膜之間的沿著各別薄膜之平面的實質上垂直軸線之距離界定暖液體通道之隔室之間隙。
在某些具體實例中,接合兩個板以形成且界定暖液體通道之隔室的步驟亦形成且界定暖液體通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口。板可接著彼此直接接合以形成暖液體通道之隔室,而無需任何中間墊片,從而減小或消除洩漏及污染之風險。
在具體實例中,一個板之第二側之表面部分接合至不同於第二板之另一第三板之結構之第二側的表面部分,從而界定用於攜載冷卻流體之冷卻通道的第二類型之隔室,其中冷卻通道之隔室之組態及各別板之相對薄的壁之厚度經調適用於藉由從冷卻流體通過構成各別板之結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁進行之熱轉移來冷卻用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面。在某些具體實例中,接合兩個板以形成且界定冷卻通道之隔室的步驟亦形成且界定冷卻通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口。板可彼此直接接合以形成冷卻通道之隔室,而無需任何中間墊片,從而減小或消除洩漏之風險。
在具體實例中,至少一個板之結構經建構以使得至少一個板之結構之更中心部分中之至少一些的厚度界定相對薄的第一壁,該第一壁經調適用於通過薄壁從冷卻通道之冷卻流體轉移熱量以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。在具體實例中,接合兩個板以形成且界定冷卻通道之隔室的步驟提供冷卻通道之隔室,其包含兩個相對薄的第一壁,該等第一壁經調適用於通過薄壁從流經冷卻通道之單一隔室之冷卻流體轉移熱量,從而冷卻用於將氣體冷凝成液體之兩個隔室之兩個內部表面。
在具體實例中,形成且界定至少一個板之相對薄的第一壁之板結構之更中心部分中之至少一些至少部分地由塗佈有非金屬材料之膜的金屬材料製成。
在具體實例中,至少一個板之相對薄的第一壁至少部分地由薄片界定,該薄片至少部分地由與板結構之剩餘部分之聚合物材料分離的材料製成。根據所揭示之技術之製造方法的具體實例,薄片接合至板結構或為板結構之整體部分。在某些具體實例中,至少部分地由金屬材料製成之薄片或經塗覆薄層至少部分地形成且界定至少一個板之相對薄的第一壁。在某些具體實例中,至少部分地由金屬材料製成之薄片或經塗覆薄層為板結構之整體部分。
在根據所揭示之技術的裝置之製造方法的具體實例中,收集容器接合至板結構,從而連接至用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之各別隔室的至少一個出口。收集容器可接著直接接合至板結構且從而經調適用於從用於將氣體冷凝成液體之隔室收集流體。
在某些具體實例中,收集容器直接接合至板結構,而無需用於將用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之至少一個出口連接至收集容器的任何中間墊片,從而減小或消除洩漏及污染之風險。
在具體實例中,包含各隔室之各別至少一個入口及至少一個出口之冷卻通道及暖液體通道的兩種不同類型之隔室各自藉由各別直接接合之兩個板形成及界定,使得用於將氣體冷凝成液體之各單元藉由所接合板直接界定,而無需用於各別隔室之入口及出口之任何中間墊片,從而減小或消除來自裝置內部及外部之洩漏及污染之風險。
在某些具體實例中,板之第一側中之空腔經建構以使得當薄膜之表面部分以包圍空腔之封閉接合線接合至第一側時,形成用於將氣體冷凝成液體之密封隔室。板可包含用於將氣體冷凝成液體之隔室的至少一個出口,其接著構成結構之整體部分。
在具體實例中,製造方法包含射出成型及3D印刷板之結構中之至少一者以形成且界定待作為結構之整體部分的薄膜。
所揭示之技術之上述方法裝置及板經設計以減小洩漏之風險且提供防止外部顆粒、物質及其他污染物進入裝置之保護,又提供用於冷卻用於將氣體冷凝成液體(亦即,將氣態流體冷凝成液態)之隔室之內部表面的有效熱轉移之結構。
根據所揭示之技術之具體實例的用於製造上述板之智慧型方法,其中板之第一側具備至少一個凹陷或空腔,其使得另一板可在與薄膜直接接合(或為其整體部分)之板結構之相同第一側上接合至表面部分,從而除了用於將氣體冷凝成液體之隔室以外,形成暖液體通道之隔室。
在圖式中,貫穿不同具體實例以相同附圖標號表示類似細節。在根據所揭示之技術的用於純化及分離液體中之至少一者的裝置之各種具體實例中,表示不同子系統。展示於圖式中之「方框」/子系統僅藉助於實例,且可在所揭示之技術的以任何其他方式或組合配置之範疇內。在圖式中,貫穿不同具體實例以相同附圖標號表示類似細節。
薄膜蒸餾為一種熱驅動分離過程,其中藉由相變化驅動分離。疏液薄膜(例如,疏水性薄膜)為液相呈現障壁,允許氣相(例如,水蒸汽)穿過薄膜之孔。該過程之驅動力為通常藉由溫度差觸發之部分蒸汽壓力差。
所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的板及裝置之製造方法。
在態樣中,該技術關於用於分離及純化液體中之至少一者的板及熱滲透蒸發裝置或模組。
所揭示之技術之目標為提供一種用於製造裝置及板之方法,該裝置及板經建構以減小洩漏之風險且減小外部顆粒及其他污染物進入裝置之風險。
所揭示之技術之另一目標為提供一種用於熱滲透蒸發之裝置之不太昂貴的製造方法。
所揭示之技術之其他目標為提供一種用於製造緊密、有彈性且易於組裝之裝置的方法。
所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者且包括至少一個薄膜的裝置之製造方法,流體可僅在其呈氣相時穿過該薄膜,且其中薄膜之表面部分直接接合至板結構之表面部分或板結構之整體/整合部分,從而形成且界定經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室。
在態樣中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置之製造方法,該裝置由包含結構之至少一個板組成,且其中裝置包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜。
所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者且包括具有至少一個凹陷或空腔之至少一個板及疏液薄膜(例如,疏水性薄膜)的裝置之製造方法,流體可僅在其呈氣相時穿過該薄膜,且其中疏液薄膜(例如,疏水性薄膜)為板結構之整體部分或直接接合至板結構之表面部分,從而形式且界定經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室。藉由增加液體之溫度,一些液體離子(例如水離子)蒸發,此增加液體表面(例如水表面)上之部分壓力,導致離子傳輸至蒸汽冷凝之隔室之冷卻表面。膨脹蒸汽與冷凝蒸汽之間的壓力差產生穩定蒸汽流。經加熱液體表面藉由蒸汽穿過之疏液薄膜(例如,在液體為水之情況下,疏水性薄膜)保持在適當位置。典型地,由於液體之表面張力(例如,在水用作液體之情況下,水之表面張力)實質上所有非揮發物皆保留於液體中。此特定單元操作可稱為熱滲透蒸發。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術亦關於一種包含兩個板之裝置之製造方法,該等兩個板在與疏液薄膜(例如,疏水性薄膜)接合至各別板之相同側上彼此接合,且其中兩個板之接合形成且界定暖液體通道之包括兩個疏液薄膜(例如,疏水性薄膜)之隔室。暖液體通道之隔室經建構以用於沿著兩個實質上平行及相對的疏液薄膜(例如疏水性薄膜)攜載相對較暖液體,其中各疏液薄膜(例如疏水性薄膜)構成用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之相對薄的壁的實質性部分。藉由增加液體之溫度,一些液體離子(例如水離子)蒸發,此增加液體表面(例如水表面)上之部分壓力,導致離子傳輸至蒸汽冷凝之用於將氣體冷凝成液體之隔室之冷卻表面。
在具體實例中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置之製造方法,其中裝置包括至少一個板及氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之疏液薄膜(例如疏水性薄膜),其包含:形成至少一個板,該板具有包含第一側及第二側之板結構;及將疏液薄膜(例如疏水性薄膜)之周邊表面部分接合至至少一個板之結構之第一側的外部表面部分,使得所接合疏液薄膜(例如疏水性薄膜)實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁。薄膜之周邊表面部分可接著直接接合至板結構之外部表面部分以形成用於將氣體冷凝成液體之實質上密封的隔室,該隔室包含用於將流體輸送遠離隔室之至少一個開口或出口。
在具體實例中,方法進一步包含將至少一個板之結構之第一側的外部表面部分接合至另一板之結構之第一側的外部表面部分,該另一板具有接合至其結構之疏液薄膜(例如疏水性薄膜),從而除了用於將氣體冷凝成液體之隔室以外,形成用於攜載相對較暖液體之暖液體通道的第一類型之隔室。暖液體通道之隔室可接著藉由兩個板之接合形成,使得相對較暖液體可沿著用於將氣體冷凝成液體之兩個分離隔室之實質上平行及相對的疏液薄膜(例如疏水性薄膜)傳遞。藉由增加液體之溫度,一些液體離子(例如水離子)蒸發,此增加液體表面上之部分壓力,導致離子傳輸至蒸汽冷凝之各別隔室之冷卻內部表面。膨脹蒸汽與冷凝蒸汽之間的壓力差產生穩定蒸汽流。經加熱液體表面(例如,在液體為水之情況下,水表面)藉由蒸汽穿過之疏液薄膜(例如,在液體為水之情況下,疏水性薄膜)保持在適當位置。典型地,由於液體(例如水)之表面張力,實質上所有非揮發物皆保留於液體中。此特定單元操作可稱為熱滲透蒸發。
薄膜之周邊表面部分可接合至至少一個板之結構之第一側的外部表面部分,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁。薄膜之周邊表面部分可接著直接接合至板結構之外部表面部分以形成且界定經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室,例如實質上密封的隔室。在具體實例中,所製造裝置包含至少一個出口作為板結構之整體部分。
薄膜接合至其結構之至少一個板之結構可包含用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之該隔室的至少一個出口。因此,至少一個出口可接著構成板結構之整體部分,從而最小化洩漏之風險且顯著地減小外部顆粒及其他污染物進入經輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的經分離及經純化液體中之至少一者之風險。
一個板之結構之第一側的外部表面部分可接合至包括接合至其結構之薄膜的另一板之結構之第一側的外部表面部分,從而除了用於將氣體冷凝成液體之隔室以外,形成用於攜載相對較暖液體之暖液體通道的第一類型之隔室。暖液體通道之隔室可接著經建構以使得相對較暖液體可沿著用於將氣體冷凝成液體之兩個各別隔室之實質上平行及在暖液體通道之該隔室中相對的疏液薄膜(例如疏水性薄膜)傳遞。兩個板可接著彼此接合以形成且界定暖液體通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口。板可接著彼此直接接合以形成暖液體通道之隔室,而無需任何中間墊片,從而減小或消除洩漏及污染之風險。藉由增加液體之溫度,一些液體離子(例如,在液體為水之情況下,水離子)蒸發,此增加液體表面上之部分壓力,導致離子傳輸至蒸汽冷凝之隔室之冷卻表面。膨脹蒸汽與冷凝蒸汽之間的壓力差產生穩定蒸汽流。經加熱液體表面(例如水表面)藉由蒸汽穿過之各別疏液薄膜或疏水性薄膜(在液體為水之情況下)保持在適當位置。典型地,由於液體之表面張力(例如,在水用作液體之情況下,水之表面張力),實質上所有非揮發物皆保留於液體中。
板之結構之第二側的外部表面部分可接合至另一板之結構之第二側的外部表面部分,該另一板包含接合至其結構之疏液薄膜(例如,在液體為水之情況下,疏水性薄膜),從而界定用於攜載冷卻流體之冷卻通道的第二類型之隔室。冷卻通道之隔室可接著經建構用於藉由從冷卻流體通過構成兩個板中之各別者之結構的更中心部分中之至少一些的相對薄的壁進行之熱轉移來冷卻用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面。板可接著彼此直接接合以形成冷卻通道之隔室,而無需任何中間墊片,從而減小或消除洩漏之風險。藉由增加液體之溫度,一些液體離子(例如,在液體為水之情況下,水離子)蒸發,此增加液體表面(例如水表面)上之部分壓力,導致離子傳輸至蒸汽冷凝之用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部冷卻表面。因此,包含相對薄的壁之冷卻通道之隔室經建構用於藉由從冷卻流體通過構成兩個板中之各別者之結構的更中心部分中之至少一些的相對薄的壁進行之熱轉移來冷卻用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面或冷卻表面。膨脹蒸汽與冷凝蒸汽之間的壓力差產生穩定蒸汽流。經加熱液體表面(例如水表面)藉由蒸汽穿過之各別疏液薄膜(例如,在水用作液體之情況下,疏水性薄膜)保持在適當位置。典型地,由於使得流經暖液體通道之液體(例如,在水用作液體之情況下,水)之表面張力,實質上所有非揮發物皆保留於液體中。即使使得流經暖液體通道之液體為水以外之另一液體,但流經冷卻通道之冷卻流體可為水,或可為使得流經冷卻通道之製冷劑。
因此,至少一個板之結構經建構以使得至少一個板之板結構之更中心部分中之至少一些的厚度界定相對薄的第一壁,該第一壁經調適用於通過薄壁從流經冷卻通道之隔室之冷卻流體轉移熱量以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。
在態樣中,根據所揭示之技術之方法製造的薄膜裝置可包含至少一個板且可允許第一流體靠近第二冷卻流體傳遞而不與第二冷卻流體混合。待純化或分離之第一流體可僅在其呈氣相時穿過薄膜。根據所揭示之技術之具體實例,溫度差致使第一流體蒸發、穿過薄膜且冷凝至相對薄的壁上,該壁比第一流體更冷。第一流體之表面張力確保呈液體形式之流體無法穿過薄膜。
用於分離及純化液體中之至少一者的裝置或模組由包含結構之至少一個板組成。裝置包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜,其中薄膜之表面部分接合至包括空腔之更中心部分與至少一個板之結構之第一側的更周邊表面之間的表面部分,使得所接合薄膜界定實質上密封的隔室或腔室之氣隙。所接合薄膜實質上平行於且面向構成板結構之更中心表面部分中之至少一些(例如構成板之第一側中之空腔底部)的相對薄的壁。薄膜之周邊表面部分可直接接合至板結構之表面部分,從而形成且界定經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室。
在態樣中,所揭示之技術關於一種用於製造裝置之方法,該裝置用於將氣態流體冷凝成液態且經建構以減小洩漏之風險及外部顆粒、物質及其他污染物中之至少一者進入裝置之風險,又提供用於冷卻用於將氣態流體冷凝成液態之區或隔室之內部表面的有效熱轉移之結構。
所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者且包括至少一個薄膜的裝置之製造方法,流體可僅在其呈氣相時穿過該薄膜,且其中薄膜之周邊表面部分為板結構之整體部分或直接接合至板結構之表面部分,從而形成且界定經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室。
根據所揭示之技術之方法的具體實例,薄膜可直接接合至包含至少一個凹陷或空腔之板之第一側之內部表面部分,從而形成且界定用於將氣體冷凝成液體之實質上密封的隔室,且用於將氣體冷凝成液體之隔室之出口可為板之結構之整體部分。板之結構可經建構以使得薄膜可以緊鄰及包圍各別板之第一側中之至少一個凹陷或空腔之封閉接合線接合至表面部分,此允許各自包含薄膜之兩個板之更周邊表面部分接合以形成且界定暖液體通道之圍封兩個薄膜之隔室。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置或模組,其由包含結構之至少一個板組成,且其中裝置包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜,其中薄膜之表面部分接合至至少一個板之結構之第一側的表面部分,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁,且其中薄膜之表面部分直接接合至板結構之表面部分以形成且界定經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置,其由包含結構且包括結構之第一側中之空腔的至少一個板組成,且其中裝置進一步包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜,其中薄膜之周邊表面部分接合至包圍結構之第一側中之空腔的表面部分,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成板之第一側中之空腔之空腔底部之實質性部分的相對薄的壁,且其中薄膜之周邊表面部分直接接合至包圍板結構之第一側中之空腔的表面部分以形成經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室。
在具體實例中,薄膜接合至包圍板之第一側中之空腔的實質上平坦之表面部分。在具體實例中,板進一步包含至少一個出口,其形成板之結構之整體部分且經建構以界定用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的出口。出口之開口可接著位於板之結構之側壁中,其中側壁之平面之垂直軸線典型地實質上垂直於板之第一側之平面的垂直軸線及板之第二側之平面的垂直軸線兩者。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置,其由包含結構之至少一個板組成,該板具有結構之第一側中之至少一個凹陷,且其中裝置進一步包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜,其中薄膜之周邊表面部分接合至包圍結構之第一側中之至少一個凹陷的表面部分,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成板結構之第一側中之凹陷之底部壁之至少實質性部分的相對薄的壁,且其中薄膜之周邊表面部分直接接合至包圍板結構之第一側中之至少一個凹陷的表面部分以形成經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室。
在具體實例中,薄膜接合至包圍至少一個凹陷的實質上平坦之表面部分。在具體實例中,板進一步包含至少一個出口,其形成板之結構之整體部分且經建構以界定用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的出口。出口之開口可接著位於板之結構之側壁中,其中側壁之平面之垂直軸線實質上垂直於板之第一側之平面的垂直軸線及板之第二側之平面的垂直軸線兩者。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置或模組,其由包含結構之至少一個板組成,且其中裝置包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜,其中薄膜之周邊表面部分接合至至少一個板之結構之第一側的表面部分,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁,且其中薄膜之周邊表面部分直接接合至板結構之表面部分以形成隔室。藉由薄膜接合至板之結構之第一側形成之隔室經建構用於將穿過所接合薄膜之氣態流體冷凝成液體。在具體實例中,板包含至少一個出口,其形成板之結構之整體部分且經建構以界定用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的出口。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置或模組,其由包含結構之至少一個板組成,且其中裝置包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜,其中薄膜之表面部分接合至至少一個板之結構之第一側的表面部分,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁,且其中薄膜之表面部分以封閉接合線直接接合,從而形成且界定隔室。藉由薄膜接合至板之結構之第一側形成之隔室經建構用於將穿過所接合薄膜之氣態流體冷凝成液體。在具體實例中,板包含至少一個出口,其形成板之結構之整體部分且經建構以界定用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的出口。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置或模組,其由包含結構之至少一個板組成,且其中裝置包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜,其中薄膜之表面部分接合至至少一個板之結構之第一側的表面部分,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁,且其中薄膜之表面部分以封閉接合線直接接合,從而形成且界定相對薄的壁與薄膜之間的密封隔室。藉由薄膜之接合形成之實質上密封的隔室經建構用於將穿過所接合薄膜之氣態流體冷凝成液體。在具體實例中,板包含至少一個出口,其形成板之結構之整體部分且經建構以界定用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之密封隔室的出口。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術關於一種包含兩個板之裝置,該等兩個板在與薄膜接合至各別板結構(或為其整體部分)之各別相同第一側之外部周邊表面部分上彼此接合。兩個板之接合形成且界定暖液體通道之包括兩個薄膜之隔室。典型地,兩個薄膜各自構成用於攜載相對較暖液體之隔室之兩個壁中之各別者的實質性部分。暖液體通道之隔室藉由在與各別薄膜已接合(或為其整體部分)之各別板之相同第一側上接合兩個板之外部周邊表面部分而形成及界定。各別板之與由所揭示之技術所建議的相同側上之板的此接合允許流經暖液體隔室之相對較暖液體沿著兩個實質上平行及相對的薄膜兩者傳遞,其中各薄膜構成用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之壁的實質性部分。
根據所揭示之技術之具體實例,藉由各別板之第一側之外部周邊表面部分的直接接合(無需任何墊片)而形成及界定之接合線形成且界定暖液體通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口。沿著兩個板中之各別者之第一側的外部周邊表面部分之接合線可接著為除暖液體通道之經形成及經界定隔室之至少一個入口及至少一個出口以外的封閉接合線。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術關於一種包含兩個板之裝置,該等兩個板接合在一起以形成且界定冷卻通道之隔室,該冷卻通道經建構以提供有效熱轉移以冷卻用於將氣態流體冷凝成液態之兩個分離隔室之兩個分離內部表面。來自薄膜已接合至一個板之板結構之第一側的另一第二側上之外部表面部分可接著接合至另一板之相同第二側上之對應外部表面部分,從而形成且界定用於攜載冷卻流體之冷卻通道的第二類型之隔室,其中冷卻通道之隔室經建構用於藉由從冷卻流體通過構成各別板之結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁進行之熱轉移來冷卻用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面。
根據所揭示之技術之具體實例,藉由不同於各別薄膜接合之第一側的第二側之外部周邊表面部分的直接接合(無需任何墊片)而形成及界定之接合線形成且界定冷卻通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口。沿著兩個板中之各別者之第二側的外部周邊表面部分之接合線可接著為除冷卻通道之經形成及經界定隔室之至少一個入口及至少一個出口以外的封閉接合線。
在具體實例中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置或模組,其藉由堆疊板而建構,該等板彼此直接接合而無需使用任何墊片,且其中堆疊中每隔一對板之接合形成且界定暖液體通道之隔室,且其中堆疊中每隔一對板之接合形成且界定冷卻通道之隔室。
在所揭示之技術之具體實例中,堆疊中接合在一起之兩個板中之各別者的結構可接著經建構以使得當與另一板之第一側之對應邊緣接合在一起時,各別板之第一側之兩個相對邊緣的邊緣結構形成且界定暖液體通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口,且堆疊中接合在一起之每隔兩個板可接著經建構以使得當與另一板之第二側之對應邊緣接合在一起時,各別板之第二側之兩個相對邊緣的邊緣結構形成且界定冷卻通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口。因此,根據此範例性具體實例,且當兩個板之兩個第一側接著接合在一起時,形成暖液體通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口,且當兩個板之兩個第二側接合在一起時,形成冷卻通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口。各板之邊緣中之兩者的邊緣結構可接著各自包含至少一個切口,例如半圓形開口,其在兩個板接合在一起時界定入口或出口中之任一者之開口的一半。在某些具體實例中,藉由將堆疊中之每隔一個板圍繞其縱向中心線轉動180度,模組由實質上相同的板建構。
在具體實例中,板之範例性具體實例之結構可包含在板之第一邊緣處形成邊緣結構之部分的至少一個切口及形成與第一邊緣相對之邊緣之部分的至少一個切口。當板之此範例性具體實例之兩個板的兩個第一側接合在一起時,藉由將兩個板接合在一起而界定暖液體通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口,其中一個板之兩個切口分別與其各別切口相接以形成界定入口及出口之開口。當兩個板之兩個第二側接合在一起時,藉由將板接合在一起而界定冷卻通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口,其中一個板之至少兩個切口分別與其各別切口相接以形成界定暖液體通道之隔室之入口及暖液體通道之隔室之出口的開口。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的模組,其包含具有結構且包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之疏液薄膜(例如疏水性薄膜)的板,其中薄膜之外部周邊表面部分藉由沿著結構之第一側之表面部分的封閉接合線接合至板之結構,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁,且其中相對薄的壁與疏液薄膜(例如疏水性薄膜)之間的距離界定用於將氣體冷凝成液體之隔室之氣隙,且模組可為用於熱滲透蒸發之氣隙薄膜蒸餾模組。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的模組,其包含彼此接合之複數個板,其中板中之各者具有結構且包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜。板中之各者之薄膜的外部周邊表面部分藉由沿著結構之第一側之表面部分的封閉接合線接合至各別板之結構,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成各別板之板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁。相對薄的壁與薄膜之間的距離界定用於將氣體冷凝成液體之各別隔室(例如,用於熱滲透蒸發之隔室)之氣隙。所揭示之技術之上述裝置及板從而經設計以減小洩漏之風險且提供防止外部顆粒、物質及其他污染物進入裝置之保護,又提供用於冷卻用於將氣態流體冷凝成液態之區或隔室之內部表面的有效熱轉移之結構。
根據所揭示之技術之具體實例的板之結構之智慧型設計使得另一板可在與薄膜接合(或為其整體部分)之板結構之相同第一側上接合至外部周邊表面部分,從而分別形成暖液體通道之隔室及用於將氣體冷凝成液體之隔室。此使得根據所揭示之技術之模組與用於製造用於熱滲透蒸發之模組的替代先前技術方法相比更緊湊、較不複雜且製造模組之成本更低,其中各種及不同類型之框架及分離冷卻薄片在分離接合步驟中彼此堆疊。
在先前技術氣隙薄膜蒸餾模組中,薄膜典型地接合至開放框架結構,且具有框架之開放框架結構依序接合至另一框架以界定隔室,例如用於純化水之超純水隔室。根據所揭示之技術之板之結構的智慧型設計,其經建構以使得兩個框架可在與各別薄膜接合之各別板結構之相同第一側上彼此接合,亦使得用於將氣體冷凝成液體之隔室之至少一個出口可為薄膜已接合之板結構之經射出成型及/或經3D印刷整體部分,從而減小洩漏及顆粒及其他污染物進入用於將氣體冷凝成液體之隔室及/或用於收集經純化及/或經分離液體之風險。
根據所揭示之技術之具體實例,具有相同類型之結構且包含薄膜之板可經接合且堆疊在一起以形成暖液體通道之隔室及冷卻通道之隔室兩者,此實現與替代先前技術模組相比顯著地更低的總製造成本,該等替代先前技術模組藉由將不同類型之框架及分離冷卻薄片彼此堆疊而製造,且其中薄膜典型地在分離接合步驟中接合至作為與來自模組堆疊中之其他框架/板不同之框架的開放框架。
在態樣中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的板及裝置。
在態樣中,所揭示之技術關於一種用於純化液體及從液體混合物分離液體及/或顆粒及其他物質中之至少一者中之至少一者的裝置及板。
在態樣中,裝置包含具有結構之至少一個板。根據所揭示之技術之裝置進一步包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之至少一個薄膜。在其他態樣中,裝置包含至少一個板,且薄膜之周邊表面部分接合至至少一個板之結構之第一側的外部表面部分,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁。
在所揭示之技術之態樣及具體實例中,沿著相對薄的壁的實質上垂直軸線至薄膜之距離界定用於將氣體冷凝成液體之隔室之氣隙。
在態樣及具體實例中,經接合以形成且界定暖液體通道之隔室的兩個板在各別板結構之與各別薄膜接合之一側相同之一側上接合在一起以形成且界定用於將氣體冷凝成液體之各別隔室。
在所揭示之技術之態樣及具體實例中,沿著相對薄的壁之垂直軸線至薄膜的距離界定用於將氣體冷凝成液體之隔室之氣隙,該薄膜接合至結構之相同側,該結構包括在用於將氣體冷凝成液體之隔室內部之相對薄的壁之表面區域。
在所揭示之技術之態樣及具體實例中,兩個薄膜之間的沿著薄膜之實質上垂直軸線的距離基本上界定暖液體通道之隔室之間隙。
在所揭示之技術之態樣及具體實例中,兩個板之外部周邊表面部分在各別板結構之與各別薄膜接合至板結構之相同第一側上彼此接合,且兩個薄膜之間的沿著薄膜之實質上垂直軸線的距離基本上界定暖液體通道之隔室之間隙。
在態樣及具體實例中,薄膜之更周邊表面部分直接接合至板之結構之外部表面部分,從而形成且界定用於將氣體冷凝成液體之隔室。在此等具體實例中,薄膜可藉由焊接(例如,藉由雷射焊接或超音波焊接)而直接接合至板結構。然而,焊接為用於將板直接接合在一起而不使用墊片的一種可能類型之接合過程;其他實例包括鉚接、焊接、黏著劑、銅焊、耦接、緊固及壓入配合。
在其他態樣及具體實例中,板之結構包含至少一個出口作為結構之整體部分,且薄膜之周邊表面部分直接接合至包含至少一個出口之板結構之外部表面部分。
在具體實例中,至少一個板之結構包含用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的至少一個出口。至少一個出口可接著構成板結構之整體部分,從而最小化洩漏之風險且顯著地減小外部顆粒及其他污染物進入含於用於將氣體冷凝成液體之隔室中的經分離及經純化液體中之至少一者之風險。
在其他態樣及具體實例中,所揭示之技術關於一種板,其包含結構且包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之整合薄膜。根據所揭示之技術之此等具體實例,薄膜為結構之整體部分,其中薄膜實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁。相對薄的壁與薄膜之間的區域經形成以界定經建構用於將氣體冷凝成液體之實質上密封的隔室。在具體實例中,板包含構成板之結構之整體部分的至少一個出口。在某些具體實例中,薄膜經射出成型及經3D印刷為結構之整體部分中之至少一者。
根據所揭示之技術之態樣及具體實例,兩個板彼此直接接合以形成暖液體通道(例如暖水通道)之隔室,而無需任何中間墊片,從而減小或消除洩漏及污染之風險。板可接著藉由將板焊接在一起(例如,藉由雷射焊接或超音波焊接)而直接接合以形成暖液體通道(例如暖水通道)之隔室。然而,焊接為用於將板直接接合在一起的一種可能類型之接合過程;其他實例包括鉚接、焊接、黏著劑、銅焊、耦接、緊固及壓入配合。
根據所揭示之技術之態樣及具體實例,兩個板在板結構之與各別薄膜接合至板結構之相同第一側上彼此直接接合。在具體實例中,具有接合至其結構之薄膜的第一板之結構之第一側的外部表面部分直接接合至具有接合至其結構之薄膜的另一板之結構之第一側的外部表面部分,從而除了用於將氣體冷凝成液體之隔室以外,形成用於攜載相對較暖液體之暖液體通道之隔室。藉由板之直接接合而無需任何中間墊片形成的暖液體通道之隔室經建構以使得相對較暖液體可沿著各自構成用於將氣體冷凝成液體之分離隔室之壁的實質上平行及在暖液體通道之經形成隔室內部相對的薄膜傳遞。
根據所揭示之技術之態樣及具體實例,兩個板彼此接合以界定暖液體通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口。
根據所揭示之技術之態樣及具體實例,兩個板彼此直接接合以形成冷卻通道之隔室,而無需任何中間墊片或冷卻薄片,從而減小或消除洩漏及污染之風險。板可接著藉由將板焊接在一起(例如,藉由雷射焊接或超音波焊接)而直接接合以形成冷卻通道之隔室。然而,焊接為用於將板直接接合在一起的一種可能類型之接合過程;其他實例包括鉚接、焊接、黏著劑、銅焊、耦接、緊固及壓入配合。
在具體實例中,具有接合至其結構之薄膜的第一板之第二側的外部表面部分接合至具有接合至其結構之薄膜的另一板之結構之第二側的外部表面部分,從而形成用於攜載冷卻流體之冷卻通道的第二類型之隔室,而無需任何中間墊片或分離冷卻薄片。冷卻通道之經形成隔室可接著經建構用於藉由從冷卻通道之冷卻流體通過構成各別板之結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁進行之熱轉移來冷卻用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面。在具體實例中,兩個板彼此直接接合以形成且界定冷卻通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口,而無需任何中間墊片。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術之裝置包含冷卻通道及暖液體通道之兩種不同類型之隔室。各別類型之隔室可接著包含至少一個入口及至少一個出口,且各類型之隔室藉由具有接合至其各別表面之薄膜的兩個板之各別直接接合之表面部分而形成及界定,使得用於將氣體冷凝成液體之各單元藉由所接合板直接形成及界定,而無需用於各別隔室之入口及出口之任何中間墊片,從而減小或消除來自裝置內部及外部之洩漏及污染之風險。
在所揭示之技術之態樣及具體實例中,至少一個板之結構經建構以使得至少一個板之板結構之更中心部分中之至少一些的厚度形成且界定相對薄的第一壁,該第一壁經調適用於通過薄壁從冷卻通道之冷卻流體轉移熱量以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。
在某些具體實例中,界定至少一個板之相對薄的第一壁之板結構之更中心部分中之至少一些的厚度小於2 mm,其中相對薄的壁從而經調適用於有效熱轉移以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。
在某些具體實例中,界定至少一個板之相對薄的第一壁之板結構之更中心部分中之至少一些的厚度小於1 mm,其中相對薄的壁從而經調適用於有效熱轉移以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。
在某些具體實例中,至少一個板之結構至少部分地由高度非反應性材料製成。
在某些具體實例中,至少一個板之結構至少部分地由聚合物材料製成。
在某些具體實例中,至少一個板之結構由聚合物材料製成。
在某些具體實例中,界定至少一個板之相對薄的第一壁之板結構之更中心部分中之至少一些至少部分地由至少部分地與板結構之剩餘部分之材料不同的材料製成。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術關於一種包含兩個板之裝置,該等兩個板在與薄膜接合至各別板結構之各別相同側上彼此接合,且其中兩個板之接合形成且界定暖液體通道之包括兩個薄膜之隔室,該等兩個薄膜構成用於攜載相對較暖液體之隔室之兩個壁的實質性部分。暖液體通道之隔室藉由在與各別薄膜已接合或為其整體部分之各別板之相同第一側上接合兩個板之周邊部分而形成及界定。各別板之與薄膜接合之相同側上的板之此接合提供緊湊且易於製造之模組。藉由將兩個板之周邊部分接合在一起以圍封兩個薄膜作為暖液體通道之經形成及經界定隔室之內部部分/壁,允許流經暖液體通道之隔室之相對較暖液體沿著兩個實質上平行及相對的薄膜傳遞,其中各薄膜典型地構成用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之壁及內部表面中之一者的實質性部分。
在態樣及具體實例中,所揭示之技術關於一種包含兩個板之裝置,該等兩個板在各別板之第二側上接合在一起以形成且界定冷卻通道之隔室,該冷卻通道經建構以提供有效熱轉移以冷卻用於將氣體冷凝成液體(亦即,氣態流體冷凝成液態)之隔室之兩個分離內部表面。在態樣中,所揭示之技術關於一種裝置,其允許第一流體或液體靠近第二冷卻流體傳遞,而不與第二冷卻流體混合,該裝置包含複數個板。第一流體可僅在其呈氣相時穿過疏液薄膜(例如疏水性薄膜)。溫度差致使第一流體蒸發、穿過薄膜且冷凝至壁上,該壁比待純化之第一流體更冷。第一流體之表面張力確保呈液體形式之流體無法穿過薄膜。裝置包含具有結構之至少一個板及氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之至少一個薄膜。藉由增加液體(例如,在所使用液體為水之情況下,水)之溫度,一些液體離子(例如水離子)蒸發,此增加液體表面(例如水表面)上之部分壓力,導致離子傳輸至蒸汽冷凝之隔室之冷卻表面。膨脹蒸汽與冷凝蒸汽之間的壓力差產生穩定蒸汽流。經加熱液體表面藉由蒸汽穿過之疏液薄膜(例如疏水性薄膜)保持在適當位置。典型地,由於液體(例如水)之表面張力,實質上所有非揮發物皆保留於液體中。此特定單元操作可稱為熱滲透蒸發。
在態樣中,用於分離及純化液體中之至少一者的裝置包含複數個所接合板,其中板中之各者包含薄膜,該薄膜接合至各別板之板結構,從而形成用於將氣體冷凝成液體之隔室,該隔室包括流體遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的至少一個出口。
在態樣中,薄膜之周邊表面部分接合至裝置之板之結構之第一側的外部表面部分,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁。薄膜之周邊表面部分直接接合至板之結構之外部表面部分,從而形成且界定用於將氣體冷凝成液體之隔室。
板之結構可經建構以使得板之板結構之更中心部分中之至少一些的厚度形成且界定相對薄的第一壁,該第一壁經調適用於通過薄壁從冷卻通道之冷卻流體轉移熱量以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。在態樣及具體實例中,板之結構包含至少一個出口作為結構之整體部分,且薄膜之周邊表面部分直接接合至包含至少一個出口之板結構之外部表面部分。板之結構可接著包含用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的至少一個出口。至少一個出口可構成板結構之整體部分,從而最小化洩漏之風險以及外部顆粒及其他污染物進入裝置且與含於用於將氣體冷凝成液體之隔室中的液體混合之風險。
各自接合至各別薄膜之兩個板可接著彼此直接接合以形成暖液體通道(例如暖水通道)之隔室,而無需任何中間墊片,從而減小或消除洩漏及污染之風險。在具體實例中,具有接合至其結構之薄膜的第一板之結構之第一側的外部表面部分直接接合至具有接合至其結構之薄膜的另一板之結構之第一側的外部表面部分,從而形成用於攜載相對較暖液體之暖液體通道之隔室。
藉由板之直接接合形成的暖液體通道之隔室可接著經建構以使得流經暖液體通道之相對較暖液體可沿著兩個實質上平行及在經形成隔室內部相對的薄膜傳遞。各薄膜接著構成用於將氣體冷凝成液體之分離隔室之壁。在具體實例中,兩個板彼此接合以亦形成暖液體通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口。
根據所揭示之技術之態樣及具體實例,兩個板彼此直接接合以形成冷卻通道之隔室,而無需任何中間墊片或冷卻薄片,從而減小洩漏及污染之風險。在具體實例中,具有接合至其結構之薄膜的第一板之第二側的外部表面部分接合至具有接合至其結構之薄膜的另一板之結構之第二側的外部表面部分,從而形成用於攜載冷卻流體之冷卻通道的第二類型之隔室。兩個板可接著彼此接合,而無需任何中間墊片或分離冷卻薄片。
冷卻通道之經形成隔室可經建構用於藉由從冷卻通道之冷卻流體通過構成各別板之結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁進行之熱轉移來冷卻用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面。在具體實例中,兩個板彼此直接接合以形成且界定冷卻通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口,而無需任何中間墊片。
在所揭示之技術之態樣及具體實例中,所揭示之技術之裝置包含冷卻通道及暖液體通道之兩種不同類型之隔室。各類型之隔室接著藉由具有接合至其各別表面之薄膜的兩個板之各別直接接合之表面部分形成及界定。各別類型之隔室可接著包含至少一個入口及至少一個出口,且各類型之隔室可藉由具有接合至其各別表面之薄膜的兩個板之各別直接接合之表面部分形成及界定,使得用於將氣體冷凝成液體之各單元藉由所接合板直接形成及界定,而無需用於各別隔室之入口及出口之任何中間墊片,從而減小或消除來自裝置內部及外部之洩漏及污染之風險。
在某些具體實例中,形成且界定至少一個板之相對薄的第一壁之板結構之更中心部分中之至少一些至少部分地由金屬材料製成。
在某些具體實例中,至少一個板之相對薄的第一壁至少部分地由薄片界定,該薄片至少部分地由與製成板結構之剩餘部分之聚合物材料不同的材料製成。薄片可接合至板結構或為板結構之整體部分。在具體實例中,至少部分地由金屬材料製成之薄片或經塗覆薄層(例如藉由塗佈非金屬膜)至少部分地形成且界定板之相對薄的第一壁。薄片或經塗覆薄層(例如經塗佈膜)可接著至少部分地由金屬材料製成,其構成板結構之整體部分。
在具體實例中,裝置進一步包含收集容器,其接合至板結構且連接至用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之各別隔室的至少一個出口。收集容器可直接接合至板結構而無需任何中間墊片,且經調適用於從用於將氣體冷凝成液體之隔室收集流體。
收集容器可直接接合至板結構,而無需用於將用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之至少一個出口連接至收集容器的任何中間墊片,從而減小或消除洩漏及污染之風險。
在態樣及具體實例中,各自包含各隔室之各別至少一個入口及至少一個出口之冷卻通道及暖液體通道的兩種不同類型之隔室各自藉由接合在一起之兩個板形成及界定,使得用於將氣體冷凝成液體之各單元藉由具有薄膜之兩個板的依序接合直接形成及界定,而無需用於各別隔室之入口及出口之任何中間墊片,從而減小或消除來自裝置內部及外部之洩漏及污染之風險。
在具體實例中,根據所揭示之技術的裝置之至少一個板中之至少一者的結構至少部分地由高度非反應性材料製成。在具體實例中,根據所揭示之技術的裝置之至少一個板中之至少一者的結構至少部分地由聚合物材料製成。裝置之至少一個板之結構可由聚合物材料(例如氟聚合物材料)製成。
在具體實例中,在用於將氣體冷凝成液體之隔室內部且面向相對薄的壁之各別薄膜之至少表面結構由聚四氟乙烯(PTFE)製成。
在具體實例中,至少一個板之至少一個板之高度在18公分與25公分之間。
在具體實例中,至少一個板之至少一個板之寬度在18公分與25公分之間。
在具體實例中,至少一個板之至少一個薄膜中之至少一者之高度在15公分與22公分之間。
在具體實例中,至少一個板之至少一個薄膜之寬度在15公分與22公分之間。
根據所揭示之技術之態樣,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置,其包括複數個板,其中板中之各者之外部周邊部分直接接合至另一板以形成暖液體通道之包括至少一個入口及至少一個出口之隔室,且其中隔室之至少一個入口及至少一個出口藉由兩個板之接合形成及界定,且兩個板中之各者包含連續地流經暖液體通道之隔室的液體可僅在其呈氣相時穿過之薄膜。隔室可接著為封閉迴路再循環暖液體通道及系統之部分,該封閉迴路再循環暖液體通道及系統包含暖液體通道之隔室,該隔室包括通向隔室之至少一個入口及來自隔室之至少一個出口。
根據所揭示之技術之態樣及具體實例,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置,其包括複數個板,其中板中之各者直接接合至另一板以形成冷卻通道之包括至少一個入口及至少一個出口之隔室,且其中隔室之至少一個入口及至少一個出口藉由兩個板之接合形成及界定。隔室可接著封閉迴路再循環冷卻通道及系統之部分,該封閉迴路再循環暖液體通道及系統包含包括通向隔室之至少一個入口及來自隔室之至少一個出口的隔室。
接合在一起以形成冷卻通道之隔室的板可各自包含薄膜,該薄膜可為板結構之整體部分或接合至板結構。薄膜與板結構一起形成用於將氣體冷凝成液體之隔室。在態樣中,冷卻通道之隔室經調適以供與連續冷卻流體流一起使用,在接合在一起之各別板的用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面上提供冷卻效應。在具體實例中,板中之各者包含呈平行於且與薄膜相對之相對薄的壁之形式的板結構之子結構。
根據所揭示之技術之態樣,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置,其包括複數個板,其中板中之各者之外部周邊部分直接接合至另一板以形成暖液體通道之包括至少一個入口及至少一個出口之隔室。隔室之至少一個入口及至少一個出口可接著藉由兩個板之接合形成及界定。此類型之隔室可接著經調適用於攜載相對較暖流體或液體薄膜之流,該流可僅在其呈氣相時穿過各別板之薄膜。溫度差致使第一流體蒸發、穿過各別板之薄膜且冷凝至用於將氣體冷凝成液體之隔室之壁上,其中在用於將氣體冷凝成液體之隔室的相對薄的壁外部流動之第二流體比待分離及/或純化之第一流體或液體更冷。
在具體實例中,相對薄的壁至少部分地由聚合物材料製成,且相對薄的壁之厚度小於2 mm,以經調適用於通過相對薄的壁進行之有效熱轉移以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面,且從而提供呈氣態形式之液體在用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面上的有效冷凝。
在具體實例中,相對薄的壁至少部分地由聚合物材料製成,且相對薄的壁之厚度小於1 mm,以經調適用於通過相對薄的壁進行之有效熱轉移以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面,且從而提供呈氣態形式之液體在用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面上的有效冷凝。
在某些具體實例中,各別板之相對薄的壁至少部分地由金屬材料製成,從而進一步改良通過壁進行之熱轉移以冷卻各別板之用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。
在某些具體實例中,小於0.5 mm厚之金屬薄片可接合至板結構之由聚合物材料製成之相對薄的壁,且金屬薄片及薄膜兩者可接著由與板結構之剩餘部分分離的材料製成。
在某些具體實例中,板結構可經射出成型以形成由聚合物材料製成之子結構及至少部分地由金屬材料製成之子結構,例如相對薄的壁可至少部分地由金屬材料製成,且相對薄的壁及薄膜兩者可由與板結構之剩餘部分分離的材料製成。
根據所揭示之技術之態樣及具體實例,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置,其包括板之堆疊,其中板中之各者直接接合至堆疊中之至少一個其他板以形成包括至少一個入口及至少一個出口之隔室,其藉由板之接合形成及界定。堆疊中之兩個板之彼此接合可接著形成且界定暖液體通道之隔室,且兩個板之彼此接合可形成且界定冷卻通道之隔室。
在具體實例中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置,其包括複數個板,其中板中之各者包含結構及呈氣態形式之液體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜。各別板之結構可進一步包含用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的至少一個出口作為板結構之整體部分。
在具體實例中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置,其包括複數個板,板中之各者包含結構及呈氣態形式之液體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜,其中薄膜中之各者接合至各別板之結構之第一側,或為各別板之結構之整體部分,以形成薄膜與各別結構之表面部分之間的用於將氣體冷凝成液體之各別隔室,且其中各別板之結構包括用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的至少一個出口。
在具體實例中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置,其包括複數個板,板中之各者包含結構及呈氣態形式之液體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜,其中薄膜中之各者接合至各別板之結構之第一側,或為各別板之結構之整體部分,以形成薄膜與各別結構之表面部分之間的用於將氣體冷凝成液體之各別隔室,且其中各別板之結構進一步包含用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的至少一個出口作為板結構之整體部分。
在具體實例中,裝置包含至少兩個板,其中第一板之結構之第一側的部分接合至第二板之結構之第一側的部分以形成暖液體通道之包括至少一個入口及至少一個出口之隔室,且其中暖液體通道經建構用於沿著各別板之薄膜連續地攜載相對較暖液體,使得呈氣態形式之液體可穿過各別薄膜且在用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面上冷凝。
在具體實例中,用於將氣體冷凝成液體之隔室之至少一個出口形成各別板之結構之整體部分,且其中薄膜中之各者經焊接至及經射出成型至各別板之結構之第一側中之至少一者以形成用於將氣體冷凝成液體之隔室。
在具體實例中,與薄膜相對配置且具有面向用於將氣體冷凝成液體之隔室內部之薄膜的表面部分之各板之結構的至少實質性部分形成相對薄的壁,該相對薄的壁經調適用於通過相對薄的壁進行之有效熱轉移以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。
在具體實例中,藉由將板之第二側之部分接合至不同於第二板之第三板之第二側,在用於將氣體冷凝成液體之隔室外部形成用於連續地攜載相對較冷流體之冷卻通道。
在具體實例中,形成相對薄的壁之實質性部分之厚度經調適用於藉由從沿著相對薄的壁之另一側穿過冷卻通道之相對較冷流體進行之有效熱轉移來冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。
在具體實例中,結構之實質性部分藉由在用於將氣體冷凝成液體之隔室內部之對應總結構區域的大於50%界定,該等實質性部分具有面向薄膜之表面部分。
在具體實例中,裝置藉由將板直接接合在一起而界定,使得第一板之結構之第二側的部分接合至第三板之結構之第二側的部分,從而形成用於連續地攜載相對較冷流體之冷卻通道之隔室,其經調適用於藉由通過各別結構之相對薄的壁轉移熱量而提供冷卻效應,從而冷卻第一板及第二板兩者之用於將氣體冷凝成液體之隔室的內部表面,其與用於將氣體冷凝成液體之隔室之薄膜相對且面向該薄膜。在某些具體實例中,裝置藉由將第一板之結構之第二側的部分直接接合至第三板之結構之第二側的部分而界定,以進一步從而形成用於連續地攜載相對較冷流體之冷卻通道之隔室的至少一個入口及至少一個出口。相對較冷流體可呈液體形式或可為氣體。
在具體實例中,裝置藉由將板焊接在一起而界定,使得第一板之結構之第二側的外部表面部分焊接至第二板之結構之第二側的外部表面部分,從而形成且界定用於攜載相對較冷流體之冷卻通道之隔室以冷卻第一板之結構之第一側及第二板之結構之第一側兩者,使得穿過各別薄膜之呈氣態形式的液體在第一板之用於將氣體冷凝成液體之隔室的第一側及內部表面兩者上及在第二板之用於將氣體冷凝成液體之隔室的第一側及內部表面上冷凝成液體。
在某些具體實例中,冷卻通道之密封隔室之至少一個入口及至少一個出口亦藉由將第一板之結構之第二側的外部部分焊接至第二板之結構之第二側的外部部分而形成,從而形成冷卻通道之封閉區段,例如封閉迴路再循環冷卻通道及系統,該冷卻通道包含封閉隔室、通向封閉隔室之至少一個入口及來自該隔室之至少一個出口。
在具體實例中,裝置可進一步藉由將第一板之結構之第一側的部分接合至不同於第二板之第三板之結構之第一側的部分而形成及界定,以形成用於沿著第一板之薄膜之表面及沿著第三板之薄膜之表面兩者連續地攜載相對較暖液體的暖液體通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口,使得氣態流體可穿過各別薄膜且在用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之冷卻內部表面上冷凝。
在具體實例中,暖液體通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口亦藉由將第一板之結構之第一側的外部部分接合至第三板之結構之第一側的外部部分而形成及界定,從而形成暖液體通道之基本上密封的隔室或腔室,該暖液體通道包含密封隔室、通向密封隔室之至少一個入口及來自密封隔室之至少一個出口。
在具體實例中,暖液體通道為用於再循環相對較暖液體之沿著薄膜傳遞之部分的封閉迴路系統之部分,且其中暖液體通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口包含/不包含任何墊片,從而最小化洩漏之風險且移除或顯著地見效顆粒進入暖液體通道之風險。
在具體實例中,裝置包含用於再循環相對冷卻流體(例如冷卻液體或冷卻流體)之包含冷卻通道之隔室的封閉迴路子系統,及用於再循環相對較暖液體之包含暖液體通道之隔室的封閉迴路子系統。
在具體實例中,裝置進一步經建構以將穿過暖液體通道之相對較暖液體之溫度維持為比穿過冷卻通道之相對較冷液體高至少大於約5度。
在某些具體實例中,裝置進一步經建構以將穿過暖液體通道之相對較暖液體之溫度維持為比穿過冷卻通道之相對較冷流體高至少大於約15度。
在某些具體實例中,裝置進一步經建構以將穿過暖液體通道之相對較暖液體之溫度維持為比穿過冷卻通道之相對較冷流體高至少大於約25度。
在某些具體實例中,裝置進一步經建構以將穿過暖液體通道之相對較暖液體之溫度維持為比穿過冷卻通道之相對較冷流體高至少大於約35度。
在某些具體實例中,裝置進一步經建構以將穿過暖液體通道之相對較暖液體之溫度維持為高於20攝氏度。
在某些具體實例中,裝置進一步經建構以將穿過暖液體通道之相對較暖液體之溫度維持為高於40攝氏度。
在某些具體實例中,裝置進一步經建構以將穿過暖液體通道之相對較暖液體之溫度維持為高於60攝氏度。
在某些具體實例中,裝置進一步經建構以將穿過暖液體通道之相對較暖液體之溫度維持為高於80攝氏度。
在某些具體實例中,用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之薄膜與相對薄的壁之間的間隙在0.5 mm至5 mm範圍內。
在某些具體實例中,用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之薄膜與相對薄的壁之間的間隙在0.5 mm至2 mm範圍內。
在具體實例中,暖液體通道之經形成隔室之兩個側壁之間的間隙在1 mm至5 mm範圍內。
在具體實例中,暖液體通道之經形成隔室之兩個側壁之間的間隙在2 mm至4 mm範圍內。
在具體實例中,冷卻通道之經形成隔室之兩個相對薄的壁之間的間隙在1 mm至5 mm範圍內。
在具體實例中,各別冷卻通道之隔室之兩個相對薄的壁之間的間隙在2 mm至4 mm範圍內。
在具體實例中,面向用於將氣體冷凝成液體之隔室之各別薄膜的至少內部表面由高度非反應性材料製成。
在具體實例中,板之結構由高度非反應性材料製成。在某些具體實例中,板之結構由聚偏二氟乙烯(PolyVinylidene DiFluoride;PVDF)製成。
在具體實例中,板之結構由熱塑性材料製成。在某些具體實例中,板之結構由聚丙烯(PolyPropylene;PP)製成。在具體實例中,面向用於將氣體冷凝成液體之隔室之各別薄膜的至少表面由氟聚合物材料製成。
在某些具體實例中,面向用於將氣體冷凝成液體之隔室之各別薄膜的至少表面由聚四氟乙烯(PTFE)製成。在某些具體實例中,各別薄膜由聚四氟乙烯(PTFE)製成。
在具體實例中,複數個板中之各者具有實質上相同的尺寸。在某些具體實例中,複數個板中之各者之高度在15公分至25公分範圍內,較佳地在18公分至22公分之間。
在某些具體實例中,複數個板中之各者之寬度在15公分與25公分範圍內,且較佳地在18公分至22公分之間。在具體實例中,暖液體通道內部之各別薄膜之高度在16公分與24公分之間。
在具體實例中,各別薄膜之設計及尺寸經調適以界定相對較暖液體沿著各別薄膜之表面的實質上豎直流動路徑之長度,其小於22公分。
在具體實例中,複數個板中之各者之結構的高度在18公分與22公分之間。
在具體實例中,暖液體通道內部之各別薄膜之高度在16公分與21公分之間。
在具體實例中,各別薄膜之設計及尺寸經調適以界定相對較暖液體沿著各別薄膜之表面的實質上豎直流動路徑之長度,其小於22公分。
在具體實例中,各板之結構之高度在19公分與21公分之間。在某些具體實例中,暖液體通道內部之各別薄膜之高度在18公分與20.5公分之間。
在具體實例中,各別薄膜之設計及尺寸經調適以界定相對較暖液體沿著各別薄膜之表面的實質上豎直流動路徑之長度,其小於21公分。
在具體實例中,各別板結構將冷卻通道之高度界定為在16公分與22公分之間。
在具體實例中,所接合板結構界定相對較冷流體從用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面沿著相對薄的壁之另一側上之表面的實質上豎直流動路徑之長度,其小於20公分。
在具體實例中,與薄膜相對配置且具有面向在用於將氣體冷凝成液體之隔室內部之薄膜的表面部分之各板之結構的至少實質性部分形成相對薄的壁。在某些具體實例中,相對薄的壁至少部分地由金屬材料製成,從而改良通過壁進行之熱轉移效率。
在態樣中,所揭示之技術關於一種具有結構之板,其中結構包括相對薄的壁,該相對薄的壁經調適用於從沿著相對薄的壁之一側傳遞的相對較冷流體進行之有效熱轉移以冷卻相對薄的壁之另一側。相對薄的壁從而經調適用於提供冷卻效應之有效熱轉移,使得呈氣態之液體可在用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面上有效地冷凝成液滴。
根據所揭示之技術之態樣,板結構可包含用於將從氣態冷凝成液滴之液體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的至少一個出口作為整體部分,其可經射出成型或經3D印刷以形成板結構之整體部分。
在具體實例中,板經建構以接合至或包含薄膜,從而形成薄膜與包括至少一個出口之結構之表面部分之間的密封隔室。密封隔室可接著包括相對薄的壁,從而經建構用於將氣體有效地冷凝成液體。
在具體實例中,形成相對薄的壁之材料之厚度小於2 mm,且相對薄的壁從而經調適用於有效熱轉移以冷卻用於將氣體冷凝成液體之密封隔室之內部表面。在某些具體實例中,形成相對薄的壁之材料之厚度小於1 mm,從而經調適用於有效熱轉移以冷卻用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面。
在某些具體實例中,板結構之相對薄的壁至少部分地由金屬材料製成,從而改良通過相對薄的壁進行之熱轉移效率。
在態樣中,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置,其中裝置包含至少一個板且經建構以減小洩漏之風險且顯著地減小外部顆粒及其他污染物進入裝置之風險。在某些具體實例中,根據所揭示之技術的裝置之組態之目標為使分離冷卻薄片及墊片過時,從而減小從裝置洩漏之風險且顯著地減小外部顆粒及其他污染物進入裝置(例如暖液體通道)之風險。
在具體實例中,所揭示之技術關於一種用於藉由薄膜蒸餾純化水的裝置,其包含與清潔水相關聯之薄膜蒸餾裝置。出於多種目的,清潔水為必要的。其可能為清潔家庭用水、出於一目的使海水去鹽、清潔若干工業領域內使用之水,或將非所要物質(亦即副產物)濃縮至儘可能小的體積或實際上濃縮至固體材料的問題。
在具體實例中,如由申請專利範圍之獨立項所界定之在暖液體通道中流動的液體為含有顆粒之水,且所揭示之技術之目標為提供一種可提供純化水以產生超純水之裝置,其減小洩漏之風險且顯著地減小外部顆粒及其他污染物進入裝置之風險。在某些具體實例中,裝置包含至少一個板且經建構以使分離冷卻薄片及墊片之使用過時,從而減小從裝置洩漏之風險且顯著地減小外部顆粒及其他污染物進入裝置之風險。
在具體實例中,所揭示之技術關於一種用於清潔水之裝置、板及方法,其包含薄膜蒸餾,該蒸餾藉助於疏液薄膜(例如疏水性薄膜)使用部分壓力差進行,使僅呈氣態之清潔水穿過該薄膜,從而含有較高含量之污染物的殘留水不穿過該薄膜,且其特徵在於使水在包含薄膜蒸餾裝置之第一電路中流動,在於使第一電路中之水通過第一加熱裝置,其使得加熱第一電路中之水,在於第一電路之至少一部分在豎直方向上延伸,在於封閉的額外第二電路連接至第一電路之豎直部分,且在於使額外第二電路中之水加熱至比第一電路中之水之溫度更高的溫度。
在具體實例中,所揭示之技術之目標為提供一種可在半導體生產線中提供用於洗滌目的之純化水的裝置,其減小洩漏之風險且顯著地減小外部顆粒及其他污染物進入裝置之風險。在某些具體實例中,裝置包含至少一個板且經建構以使分離冷卻薄片及墊片之使用過時,從而減小從裝置洩漏之風險且顯著地減小外部顆粒及其他污染物進入裝置之風險。
在某些具體實例中,如在申請專利範圍之獨立項中所界定之液體為選自醇組的至少一種類型之醇,且所揭示之技術關於一種用於純化或分離至少一種醇之裝置,藉以從液體中有效地移除顆粒及/或其他物質。
在某些具體實例中,如在申請專利範圍之獨立項中所界定之液體為至少一種類型之油,且所揭示之技術關於一種用於純化或分離至少一種油之裝置,藉以從油中有效地移除顆粒及/或其他物質。
在某些具體實例中,如在申請專利範圍之獨立項中所界定之液體為含有病毒之液體溶液,且所揭示之技術關於一種裝置,其包含用於從液體溶液分離病毒之至少一個薄膜。
在某些具體實例中,如在申請專利範圍之獨立項中所界定之液體為含有礦物質之液體溶液,且所揭示之技術關於一種裝置,其包含用於從液體溶液分離礦物質之至少一個薄膜。
根據所揭示之技術之裝置可經調適用於分離及純化液體中之至少一者。裝置包括包含結構之至少一個板。裝置進一步包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之至少一個薄膜。薄膜之周邊表面部分可接合至各別板結構之第一側之外部表面部分,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁。薄膜之周邊表面部分可接著直接接合至板結構之外部表面部分以界定經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室,例如實質上密封的隔室,且隔室可接著包含至少一個出口作為板結構之整體部分。
如上文所提及,至少一個板之結構可包含用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的至少一個出口。因此,至少一個出口可板結構之整體/整合部分,從而最小化洩漏之風險且顯著地減小外部顆粒及其他污染物進入裝置之風險,例如減小從經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室洩漏之風險且減小顆粒及其他污染物進入經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室之風險。
根據所揭示之技術之態樣,板可藉由將板焊接在一起(例如,藉由雷射焊接或超音波焊接)而直接接合。然而,焊接為用於將板直接接合在一起的一種類型之接合過程;其他實例包括鉚接、焊接、黏著劑、銅焊、耦接、緊固及壓入配合。包含直接接合之板以形成隔室及其各別入口及/或出口的所揭示之技術的模組之重要優點包括模組不必包含任何墊片,從而減小洩漏之風險且移除或顯著地減小顆粒進入模組之風險。
在態樣及具體實例中,薄膜藉由沿著封閉焊接線聚焦雷射束而直接接合至板結構,該封閉焊接線沿著薄膜之周邊表面部分及板結構之外部表面部分延伸,從而界定經建構用於將氣體冷凝成液體之包含至少一個開口或出口之實質上密封的隔室。
在某些具體實例中,催化劑層用於直接接合板,其中沿著封閉接合線塗覆催化劑層,該封閉接合線沿著薄膜之周邊表面部分及板結構之外部表面部分延伸,且其中沿著相同封閉接合線(亦即封閉焊接線)聚焦雷射束。
在根據所揭示之技術之方法的具體實例中,兩個板直接接合在一起,從而形成且界定冷卻通道之隔室,而無需任何中間墊片。
在態樣及具體實例中,板沿著接合線接合在一起,該接合線沿著各別板結構之外部表面部分延伸,從而形成且界定冷卻通道之隔室。
在具體實例中,隔室之至少一個入口及至少一個出口藉由相同接合線形成及界定,例如隔室之至少一個入口及至少一個出口藉由板之未接合在一起之外部部分界定。
在具體實例中,接合在一起之兩個板中之各者的板結構中之各者之更中心部分中之至少一些形成相對薄的壁,該相對薄的壁經調適用於通過薄壁從冷卻通道之冷卻流體轉移熱量以冷卻用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面。
在根據所揭示之技術之方法的具體實例中,兩個板藉由焊接(例如雷射焊接或超音波焊接)而直接接合在一起,從而形成且界定冷卻通道之隔室,而無需任何中間墊片。
在態樣及具體實例中,板沿著焊接線接合在一起,該焊接線沿著各別板結構之外部表面部分延伸,從而形成且界定冷卻通道之隔室。
在具體實例中,隔室之至少一個入口及至少一個出口藉由相同焊接線形成及界定,例如隔室之至少一個入口及至少一個出口藉由板之未藉由焊接接合在一起之外部部分界定。
在具體實例中,藉由焊接接合在一起之兩個板中之各者的板結構中之各者之更中心部分中之至少一些形成相對薄的壁,該相對薄的壁經調適用於通過薄壁從冷卻通道之冷卻流體轉移熱量以冷卻用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面。
在根據所揭示之技術之方法的具體實例中,兩個板藉由雷射焊接直接接合在一起,從而形成且界定冷卻通道之隔室,而無需任何中間墊片。在態樣及具體實例中,板藉由沿著焊接線聚焦雷射束而接合在一起,該焊接線沿著各別板結構之外部表面部分延伸,從而形成且界定冷卻通道之隔室。
在具體實例中,隔室之至少一個入口及至少一個出口亦藉由雷射焊接線形成及界定,例如隔室之至少一個入口及至少一個出口藉由板之未藉由雷射焊接接合在一起之外部部分界定。
在某些具體實例中,催化劑層用於直接接合板,其中沿著接合線塗覆催化劑層,該接合線沿著薄膜之周邊表面部分及板結構之外部表面部分延伸,且其中沿著相同接合線(亦即雷射焊接線)聚焦雷射束。
在具體實例中,藉由雷射焊接接合在一起之兩個板中之各者的板結構之更中心部分中之至少一些形成相對薄的壁,該相對薄的壁經調適用於通過薄壁從冷卻通道之冷卻流體轉移熱量以冷卻用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面。
在根據所揭示之技術之方法的具體實例中,兩個板藉由將板之結構之外部表面部分膠合在一起而直接接合在一起,從而形成且界定冷卻通道之隔室,而無需任何中間墊片。
在態樣及具體實例中,板沿著膠合線接合在一起,該膠合線沿著各別板結構之外部表面部分延伸,從而形成且界定冷卻通道之隔室。在具體實例中,隔室之至少一個入口及至少一個出口亦藉由膠合線形成及界定,例如隔室之至少一個入口及至少一個出口藉由板之未膠合在一起之外部部分界定。
在具體實例中,藉由膠合接合在一起之兩個板中之各者的板結構之更中心部分中之至少一些形成相對薄的壁,該相對薄的壁經調適用於通過薄壁從冷卻通道之冷卻流體轉移熱量以冷卻用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面。
在根據所揭示之技術之方法的具體實例中,兩個板直接接合在一起,從而界定暖液體通道之隔室,而無需任何中間墊片。在態樣及具體實例中,板沿著接合線接合在一起,該接合線沿著各別板結構之外部表面部分延伸,從而形成且界定暖液體通道之隔室。
在具體實例中,隔室之至少一個入口及至少一個出口亦藉由焊接線形成及界定,例如隔室之至少一個入口及至少一個出口藉由板之未接合在一起之外部部分形成及界定。
在根據所揭示之技術之方法的具體實例中,兩個板藉由焊接(例如雷射焊接或超音波焊接)而直接接合在一起,從而界定暖液體通道之隔室,而無需任何中間墊片。
在態樣及具體實例中,板沿著焊接線接合在一起,該焊接線沿著各別板結構之外部表面部分延伸,從而界定暖液體通道之隔室。
在具體實例中,隔室之至少一個入口及至少一個出口亦藉由焊接線形成及界定,例如隔室之至少一個入口及至少一個出口藉由板之未藉由焊接接合在一起之外部部分形成及界定。
在根據所揭示之技術之方法的具體實例中,兩個板藉由雷射焊接直接接合在一起,從而形成且界定暖液體通道之隔室,而無需任何中間墊片。
在態樣及具體實例中,板藉由沿著焊接線聚焦雷射束而接合在一起,該焊接線沿著各別板結構之外部表面部分延伸,從而形成且界定用於攜載呈液體形式之相對較暖流體的暖液體通道之隔室。
在具體實例中,隔室之至少一個入口及至少一個出口亦藉由焊接線形成及界定,例如隔室之至少一個入口及至少一個出口藉由板之未藉由焊接接合在一起之外部部分形成及界定。
在某些具體實例中,催化劑層用於直接接合板,其中沿著接合線塗覆催化劑層,該接合線沿著薄膜之周邊表面部分及板結構之外部表面部分延伸,且其中沿著相同接合線(亦即雷射焊接線)聚焦雷射束。
在根據所揭示之技術之方法的某些具體實例中,兩個板藉由將板之結構之外部表面部分膠合在一起而直接接合在一起,從而界定冷卻通道之隔室,而無需任何中間墊片。
在態樣及具體實例中,板沿著膠合線接合在一起,該膠合線沿著各別板結構之外部表面部分延伸,從而形成且界定冷卻通道之隔室。
在具體實例中,隔室之至少一個入口及至少一個出口亦藉由膠合線形成及界定,例如隔室之至少一個入口及至少一個出口藉由板之未膠合在一起之外部部分形成及界定。
在具體實例中,藉由膠合接合在一起之兩個板中之各者的板結構中之各者之更中心部分中之至少一些形成相對薄的壁,該相對薄的壁經調適用於通過薄壁從冷卻通道之冷卻流體轉移熱量以冷卻用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面。
圖1展示根據所揭示之技術的裝置100之範例性具體實例及板101之範例性結構的示意性正視圖。圖1中所描繪之裝置100包含具有結構之板101。裝置進一步包括氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜102。薄膜102之周邊表面部分103接合至板之第一側104之表面部分,使得所接合薄膜102實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁(圖中未示)。薄膜之周邊表面部分103直接接合至板結構之表面部分以形成經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室(圖中未示)。圖1中所描繪之裝置之範例性具體實例可構成分離模組,其具有用於將氣體冷凝成液體且產生經純化或經分離液體之僅一個隔室,或可接合至其他板以形成由堆疊中之複數個板之接合建構的模組,例如包含各自經建構用於將氣體冷凝成液體且產生經純化或經分離液體之複數個隔室的模組。
在圖1中,至少一個板之結構亦包含用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的出口105。圖1中所描繪之出口105為板結構之整體部分,從而最小化洩漏之風險且顯著地減小外部顆粒及其他污染物進入用於將氣體冷凝成液體之隔室之風險。
圖1所展示之板之第一側之範例性具體實例的結構包含在板之頂部邊緣處形成邊緣結構之部分的圓形孔中之一者中的一個切口106,及在板之底部邊緣處形成邊緣結構之部分的圓形孔中之一者中的一個切口107。當兩個板之對應於圖1中之板的兩個第一側104接合在一起時,藉由將板接合在一起而界定暖液體通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口,其中一個板之兩個切口106、107分別與其各別切口相接以形成界定入口及出口之開口。當兩個板之對應於圖1中之板的兩個第二側(圖中未示)接合在一起時,藉由將板接合在一起而界定冷卻通道之隔室之至少一個入口及至少一個出口,其中一個板(圖1中未示)之兩個切口分別與其各別切口相接以形成界定通向冷卻通道之隔室之入口及來自冷卻通道之隔室之出口的開口。
圖2展示根據所揭示之技術之板101及薄膜102的示意性側視圖。薄膜102之外部周邊表面部分103將接合至板之結構之第一側104的表面部分108,使得所接合薄膜102實質上平行於且面向構成板101之結構之更中心部分109中之至少一些的相對薄的壁。在圖2中所描繪之板101之範例性具體實例中,板之結構之更中心部分由空腔110組成,其中空腔底部為相對薄的壁109。薄膜102之周邊表面部分103將直接接合至板101之第一側104之表面部分108以形成經建構用於將氣體冷凝成液體之隔室。薄膜102之周邊表面部分103接合至包圍結構之第一側104中之空腔110的表面部分108,使得所接合薄膜102實質上平行於且面向構成板101之第一側104中之空腔110之空腔底部的相對薄的壁109。
圖3說明根據所揭示之技術的裝置100的示意性側視圖,裝置100包含氣態流體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過且已接合至板101之範例性具體實例之結構的薄膜102。在圖3中,所接合薄膜102實質上平行於且面向構成板101之更中心部分的相對薄的壁109。圖3中之薄膜102直接接合至板101以形成且界定用於將氣體冷凝成液體111之隔室。圖3中所描繪之裝置100亦包含用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的出口(圖中未示)。薄膜102之周邊表面部分103接合至板101之結構之第一側104的表面部分108,使得所接合薄膜102實質上平行於且面向構成板結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁109。圖3中所展示之薄膜102之周邊表面部分103直接接合至板101之表面部分108以形成用於將氣體冷凝成液體111之隔室,亦即用於將氣態流體物質冷凝成液態之隔室。當將薄膜102之周邊表面部分103接合至包圍板101之第一側104中之空腔的表面部分108時,圖3中之板之第一側104中之空腔110或凹陷使得能夠形成用於將氣體冷凝成液體111之(密封)隔室。
圖4說明包含兩個板101之裝置100的示意性側視圖,其中兩個板中之各者具有接合至各別板101之結構之第一側104的薄膜102。在圖4中,各別板之結構之與薄膜102接合至板結構之相同第一側104的外部周邊表面部分112接合至第二板101之結構之第一側104的外部周邊表面部分112,從而除了用於將氣體冷凝成液體之兩個隔室以外,形成用於攜載相對較暖液體113之暖液體通道的第一類型之隔室。在圖4中示意性說明之暖液體通道113之隔室經建構以使得相對較暖液體可沿著用於將氣體冷凝成液體111之兩個各別隔室之實質上平行及在暖液體通道113之隔室中相對的薄膜102傳遞。當將薄膜102之周邊表面部分103接合至包圍各別板101之第一側104中之空腔的表面部分108時,圖4中之各別板101之第一側104中之空腔110或凹陷使得能夠形成用於將氣體冷凝成液體111之(密封)隔室。藉由將兩個板101之各別相同第一側104之外部周邊表面部分112直接接合在一起,可形成暖液體通道113之包括兩個板101之各別薄膜102的隔室。
因此,其接合形成且界定暖液體通道113之隔室的兩個板101在各別板結構之與各別薄膜102接合至板結構之一側相同的第一側104上接合在一起。典型地,兩個板101之外部周邊表面部分112接著在各別板結構之與各別薄膜接合至板結構的相同第一側104上彼此接合,且兩個薄膜102之間的沿著薄膜102之平面的實質上垂直軸線之距離基本上界定暖液體通道113之隔室之間隙。
圖5說明範例性裝置100的示意性側視圖,其中兩個板101之第二側118接合在一起以形成冷卻通道的第二類型之隔室115。
在圖5中,兩個板101之結構之第二側114的外部表面部分118接合在一起,從而形成且界定用於攜載冷卻流體之冷卻通道115的第二類型之隔室。在圖5中示意性說明之冷卻通道115之隔室經建構以用於藉由從在冷卻通道中流動之冷卻流體通過構成各別板101之結構之更中心部分中之至少一些的相對薄的壁109進行之熱轉移來冷卻用於將氣體冷凝成液體111之各別隔室之內部表面。
圖6說明根據所揭示之技術之範例性裝置100的示意性側視圖,該裝置100包含四個板101,其接合已形成且界定用於將氣體冷凝成液體111(亦即用於將氣態流體物質冷凝成液態)之四個(實質上密封的)隔室,用於將氣體冷凝成液體111之隔室中之各者包含出口(圖中未示)、用於攜載相對較暖液體之暖液體通道113之兩個隔室及用於攜載冷卻流體之冷卻通道115之一個隔室。圖6中所展示之冷卻通道115之隔室包含兩個相對薄的壁109,該等兩個相對薄的壁109各自經建構用於將熱量從在冷卻通道中流動之冷卻流體轉移至用於將氣體冷凝成液體111之各別隔室之內部表面。
圖6中所展示之裝置100進一步包含用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體111之各別隔室的四個收集容器116。收集容器116連接至用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體111之各別隔室的出口(圖中未示)。圖6中所展示之收集容器116各自經調適用於從其用於將氣體冷凝成液體111之各別隔室收集經純化或經分離液體中之至少一者。在具體實例中,圖6中之收集容器116可直接接合至板結構或可為各別板結構之整體部分。
圖7說明根據所揭示之技術之範例性裝置的示意性側視圖,該裝置包含兩個端板117及六個相互類似的板101,其接合已形成且界定用於將氣體冷凝成液體111(亦即用於將氣態流體物質冷凝成液態)之六個(實質上密封的)隔室,用於將氣體冷凝成液體111之隔室中之各者包含出口(圖中未示)、用於攜載相對較暖液體之暖液體通道113之三個隔室及用於攜載冷卻流體之冷卻通道115之兩個隔室。圖7中所展示之冷卻通道115之兩個隔室中之各者包含兩個相對薄的壁109,該等兩個相對薄的壁109各自經建構用於將熱量從在冷卻通道中流動之冷卻流體轉移至用於將氣體冷凝成液體111之各別隔室之內部表面。
圖7中所展示之裝置進一步包含用於將流體輸送遠離其用於將氣體冷凝成液體111之各別隔室的六個收集容器116。收集容器連接至其用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之各別隔室的各別出口(圖中未示)。圖7中所展示之收集容器116因此經調適用於從其用於將氣體冷凝成液體之各別隔室收集流體。在具體實例中,圖7中之收集容器可直接接合至其各別板結構或可為各別板結構之整體部分。
圖7中之虛線箭頭說明相對較暖流經暖液體通道及暖液體通道113之藉由板101之接合形成及界定之隔室。在圖7中示意性說明之裝置100中之暖液體通道113的隔室可為用於再循環相對較暖液體之沿著薄膜102傳遞之部分的封閉迴路子系統(圖中未示)之部分。用於純化或分離液體之系統可進一步包含加熱元件,其用於加熱流經封閉迴路子系統(圖中未示)之液體,例如經調適用於將相對較暖液體之溫度保持高於某一溫度。泵典型地接著在該裝置中使用以在用於再循環相對較暖液體之封閉迴路子系統中泵抽周圍之相對較暖液體。
圖7中之白色箭頭說明冷卻流體流經冷卻通道及冷卻通道115之藉由板101之接合形成及界定之隔室。圖7中所展示之冷卻通道115之隔室中之各者包含兩個相對薄的壁109,該等兩個相對薄的壁109各自經建構用於將熱量從在冷卻通道中流動之冷卻流體轉移至用於將氣體冷凝成液體111之各別隔室之內部表面。在圖7中示意性說明之裝置中之冷卻通道115的隔室可為用於再循環冷卻流體(圖中未示)之封閉迴路子系統的部分。冷卻流體可為冷卻液體或冷卻氣體,且用於純化或分離液體之系統/裝置可接著包含用於冷卻流經封閉迴路子系統之冷卻流體的冷卻元件(圖中未示),例如冷卻元件可經調適用於將冷卻流體之溫度保持低於某一溫度。泵典型地接著在裝置100中使用以在用於再循環冷卻流體之封閉迴路子系統中泵抽周圍之冷卻流體。
圖7中之實線箭頭說明經輸送遠離用於將氣體冷凝成液體111之各別隔室且藉由各別收集容器116收集的經純化或經分離液體之流動。各別收集容器116可又包含出口(圖中未示)。
根據具體實例,所揭示之技術關於一種用於分離及純化液體中之至少一者的裝置或模組,其中裝置包含在堆疊中接合在一起之複數個板。板中之各者可接著包含由聚合物及/或金屬材料製成之結構及呈氣態形式之液體可穿過但呈液體形式之流體不可穿過之薄膜。薄膜接合至各別板之結構之第一側,或經射出成型為該結構之整體部分,以形成在薄膜與各別板結構之表面部分之間的各別隔室。隔室經調適用於將呈氣態形式之流體冷凝成液體形式,且各別板之結構可包括用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的至少一個出口作為板結構之整體部分,而對墊片或密封件無任何需求。
裝置或模組可接著包含至少兩個板,其中第一板之結構之第一側的部分接合至第二板之結構之第一側的部分以形成暖液體通道之包括至少一個入口及至少一個出口之隔室。暖液體通道可經建構以用於沿著各別板之薄膜連續地攜載相對暖液體,使得呈氣態形式之液體可穿過各別薄膜且在用於將氣體冷凝成液體之各別隔室之內部表面上冷凝。
用於將氣體冷凝成液體之隔室之至少一個出口形成各別板之結構之整體部分。在具體實例中,各別板之薄膜可焊接至各別板之結構之第一側及經射出成型為該結構之部分中之至少一者,從而形成用於將氣體冷凝成液體之隔室,該隔室包含用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之隔室的至少一個出口。
裝置或模組可接著包含至少兩個板,其中第一板之結構之第二側的部分直接接合至第二板之結構之第二側的部分以形成冷卻通道之包括通向隔室之至少一個入口及來自隔室之至少一個出口的隔室。直接接合之板可形成用於冷卻流體(例如冷卻液體或冷卻氣體)之流動之冷卻通道的隔室。
與薄膜相對配置且具有面向在用於將氣體冷凝成液體之隔室內部之薄膜的表面部分之各板之結構的至少實質性部分可形成相對薄的壁,該相對薄的壁經調適用於從在冷卻通道中連續地流動之冷卻流體流且通過相對薄的壁進行之有效熱轉移,從而在用於將氣體冷凝成液體之隔室之內部表面上提供冷卻效應。各自包含至少一個不可滲透薄膜之兩個板直接接合以形成用於攜載冷卻流體之冷卻通道之隔室及提供各別板之相對薄的壁使得實現用於經純化液體之有效產生的裝置或模組。
將在下文參考隨附圖式更詳細地描述根據所揭示之技術的裝置之製造方法之較佳具體實例,在隨附圖式中:
[圖1]說明根據所揭示之技術之方法製造的裝置及板之範例性具體實例的正視圖。
[圖2]說明根據所揭示之技術之方法之具體實例的板及薄膜的示意性側視圖。
[圖3]說明根據所揭示之技術之方法之具體實例的薄膜已接合至板之範例性裝置的示意性側視圖。
[圖4]說明根據所揭示之技術之方法之具體實例製造的範例性裝置的示意性側視圖,其中兩個板之第一側接合在一起以形成暖液體通道的第二類型之隔室。
[圖5]說明根據所揭示之技術之方法之具體實例製造的範例性裝置的示意性側視圖,其中兩個板之第二側接合在一起以形成冷卻通道的第二類型之隔室。
[圖6]說明根據所揭示之技術之方法之具體實例製造的範例性裝置的示意性側視圖,該裝置包含四個板,其接合已形成且界定用於將氣體冷凝成液體之四個分離隔室。
[圖7]說明根據所揭示之技術之方法之具體實例製造的範例性裝置的示意性側視圖,該裝置包含兩個端板及六個相互類似的板,其接合已形成且界定用於將氣體冷凝成液體之六個隔室。
Claims (20)
- 一種用於分離及純化一液體中之至少一者的一裝置之製造方法,其中該裝置包括至少一個板及氣態流體能夠穿過但呈液體形式之流體不能穿過之一薄膜,其包含: 形成至少一個板,該板具有包含一第一側及一第二側之一板結構;及 將一薄膜之周邊表面部分接合至該至少一個板之該結構之該第一側的外部表面部分,使得所接合薄膜實質上平行於且面向構成該板結構之更中心部分中之至少一些的一相對薄的壁,其中該薄膜之該等周邊表面部分直接接合至該板結構之該等外部表面部分以形成用於將氣體冷凝成液體之一實質上密封的隔室,該隔室包含用於將流體輸送遠離該隔室之至少一個開口或出口。
- 如請求項1之方法,其中該至少一個板之該形成包含射出成型及3D印刷該至少一個板之該結構中之至少一者,使得經形成結構包含用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之該隔室的該至少一個開口或出口,從而最小化洩漏之風險且顯著地減小外部顆粒及其他污染物進入經輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之該隔室的經分離及經純化液體中之至少一者之風險。
- 如請求項1或2之方法,該方法進一步包含: 將該至少一個板之該結構之該第一側的外部表面部分接合至具有接合至其結構之一薄膜的另一板之該結構之該第一側的外部表面部分,從而除了用於將氣體冷凝成液體之該隔室以外,形成用於攜載相對較暖液體之一暖液體通道的一第一類型之隔室,其中一暖液體通道之該隔室藉由該接合形成,使得相對較暖液體可沿著用於將氣體冷凝成液體之兩個分離隔室之實質上平行及相對的薄膜傳遞。
- 如請求項3之方法,其中該等板之該接合在一起以形成一暖液體通道之該隔室亦形成該暖液體通道之該隔室之至少一個入口及至少一個出口。
- 如請求項1至4中任一項之方法,該方法進一步包含: 將該至少一個板之該結構之該第二側的外部表面部分接合至另一板之該結構之該第二側的外部表面部分以形成用於攜載冷卻流體之一冷卻通道的一第二類型之隔室,其中該冷卻通道之該第二類型之隔室藉由將該各別板之該第二側之該等外部表面部分直接地接合在一起而形成,且其中該隔室從而經調適用於藉由從該冷卻流體通過構成該各別板之該結構之該等更中心部分中之至少一些的該相對薄的壁進行之熱轉移來冷卻用於將氣體冷凝成液體之該各別隔室之一內部表面。
- 如請求項5之方法,其中該等板之該接合在一起以形成一冷卻通道之該隔室亦形成該冷卻通道之該隔室之至少一個入口及至少一個出口。
- 如請求項1至6中任一項之方法,其中該至少一個板之該形成包含: 藉由至少一個射出成型及3D印刷該至少一個板之該結構來接合,使得各板結構之該等更中心部分中之至少一些之厚度界定一相對薄的壁,該相對薄的壁經調適用於通過該薄壁從一冷卻通道之該冷卻流體轉移熱量以冷卻用於將氣體冷凝成液體之該隔室之一內部表面。
- 如請求項3至7中任一項之方法,其中該等板藉由焊接直接地接合在一起。
- 如請求項3至7中任一項之方法,其中該等板藉由雷射焊接直接地接合在一起。
- 如請求項3至7中任一項之方法,其中該等板藉由超音波焊接直接地接合在一起。
- 如請求項3至7中任一項之方法,其中該等板藉由將該等板膠合在一起而直接地接合在一起。
- 如請求項3至7中任一項之方法,其中該等板藉由鉚接、焊接、黏著劑、銅焊、耦接、緊固及壓入配合中之至少一者而直接地接合在一起。
- 如請求項1至12中任一項之方法,其進一步包含: 將一收集容器直接地接合至用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之該各別隔室之該至少一個開口或出口,其中該收集容器經調適用於從用於將氣體冷凝成液體之該隔室收集流體。
- 如請求項13之方法,其中該收集容器藉由將該收集容器焊接至該各別板結構而連接至用於將氣體冷凝成液體之該各別隔室,從而減小或消除洩漏及污染之風險。
- 如請求項14之方法,其中該收集容器藉由雷射焊接該收集隔室而接合至該各別板結構,而無需用於將用於將流體輸送遠離用於將氣體冷凝成液體之該各別隔室之該至少一個出口連接至該收集容器的任何中間墊片,從而減小或消除洩漏及污染之風險。
- 如請求項6至15中任一項之方法,其中包括各隔室之各別至少一個入口及至少一個出口之一冷卻通道及一暖液體通道的兩種不同類型之隔室藉由板之該接合直接形成,使得用於將氣體冷凝成液體之各單元藉由該接合直接形成,而無需用於該等入口及出口之任何中間墊片或用於冷凝呈氣態形式之液體的分離冷卻薄片,從而減小或消除來自模組內部及外部之洩漏及污染之風險。
- 如請求項3至16中任一項之方法,其中該等板彼此直接地接合而無需任何中間墊片,從而減小或消除洩漏之風險。
- 如請求項1至17中任一項之方法,其中該至少一個板之該結構經射出成型及經3D印刷中之至少一者,使得該至少一個板之該板結構之該等更中心部分中之至少一些的該厚度界定一相對薄的第一壁,該第一壁經調適用於通過該相對薄的壁從一冷卻通道之該冷卻流體轉移熱量以冷卻用於將氣體冷凝成液體之該隔室之一內部表面。
- 如請求項18之方法,其中界定該至少一個板之一相對薄的第一壁之該板結構之該等更中心部分中之該等至少一些的該厚度小於2 mm,其中該相對薄的壁從而經調適用於有效熱轉移以冷卻用於將氣體冷凝成液體之該隔室之該內部表面。
- 如請求項18之方法,其中界定該至少一個板之一相對薄的第一壁之該板結構之該等更中心部分中之該等至少一些的該厚度小於1 mm,其中該相對薄的壁從而經調適用於有效熱轉移以冷卻用於將氣體冷凝成液體之該隔室之該內部表面。
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