專利名稱：小滴形成流體處理裝置及在流體處理裝置中形成小滴的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及流體處理裝置。更具體地講，本發(fā)明涉及流體處理裝置和使用它們來形成流體小滴的方法。
背景技術(shù)：
消費者對飲用水的關(guān)注與日俱增。瓶裝水和用來過濾水的水處理裝置諸如水罐/ 卡拉夫瓶的銷售量很大。例如，2006年瓶裝水在美國的銷售量超過了 80億加侖。因此，飲用水和水處理裝置的供應(yīng)商盡力設(shè)法使他們的產(chǎn)品有別于本行業(yè)中其他產(chǎn)品。家用水處理裝置包括在線裝置(例如，用在洗碗池下面)、終端裝置(例如，工作臺面或水龍頭上安裝的)、以及成批處理水的整裝系統(tǒng)。批量處理裝置的實例為水罐/卡拉夫瓶以及更大的貯存器，其中處理過的水從例如龍頭倒出。批量水處理系統(tǒng)也可結(jié)合到其他裝置諸如咖啡機中。這些整裝系統(tǒng)通常具有由濾筒隔開的上室和下室，并且依靠重力迫使水從上室穿過濾筒進(jìn)入到下室中，從而產(chǎn)生處理過的水。發(fā)明概述在一個實施方案中，一種流體處理裝置包括外殼，所述外殼具有包括接納未過濾的流體的上貯存器的上部、包括接納過濾過的流體的下貯存器的下部、和包括接納來自上貯存器的流體的雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)的中間部。雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)包括多個小滴形成部件， 所述部件被布置且被構(gòu)造成用于提供多個離散的滴點，所述滴點用于在雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)的流體遞送表面上形成單個小滴。在另一個實施方案中，一種使用流體處理裝置來提供過濾過的流體的方法包括將流體處理裝置的上貯存器填充上未過濾的流體。使用過濾介質(zhì)來過濾未過濾的流體從而提供過濾過的流體。使用雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)來形成單個過濾過的流體小滴，所述系統(tǒng)接納來自過濾介質(zhì)的過濾過的流體。雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)包括多個小滴形成部件，所述部件被布置且被構(gòu)造成用于提供多個離散的滴點，所述滴點用于在雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)的流體遞送表面上形成單個小滴。在另一個實施方案中，用于流體處理裝置的雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)包括多個小滴形成部件，所述部件被布置且被構(gòu)造成用于提供多個離散的滴點，所述滴點用于在流體遞送表面上形成過濾過的流體的單個小滴。附圖簡沭當(dāng)結(jié)合此處所附的圖片閱讀時，可最好地理解以下本發(fā)明具體實施方案的詳細(xì)描述。

圖1為小滴形成流體處理裝置的一個實施方案的透視圖；圖2為圖1的小滴形成流體處理裝置的分解透視圖；圖3為可用于圖1的小滴形成流體處理裝置的小滴形成系統(tǒng)的一個實施方案的透視頂視圖；圖4為圖3的小滴形成系統(tǒng)的側(cè)視圖5為圖3的小滴形成系統(tǒng)的底視圖；圖6為圖3的小滴形成系統(tǒng)的示意性截面圖，示出了相鄰的小滴形成部件；圖7示出了使用圖3的小滴形成系統(tǒng)形成的小滴的一個實施方案；圖8為小滴形成系統(tǒng)的另一個實施方案的示意性截面圖，示出了相鄰的小滴形成部件；圖9為小滴形成系統(tǒng)的另一個實施方案的示意性截面圖，示出了相鄰的小滴形成部件；圖10為小滴形成系統(tǒng)的另一個實施方案的示意性截面圖，示出了相鄰的小滴形成部件；圖11示意地示出了圖3的小滴形成系統(tǒng)的操作；圖12示出了小滴形成系統(tǒng)的另一個實施方案；圖13示出了小滴形成系統(tǒng)的另一個實施方案；圖14示出了小滴形成系統(tǒng)的另一個實施方案；并且圖15示出了小滴形成系統(tǒng)的另一個實施方案。圖中所描述的實施方案本質(zhì)上是說明性的，并非旨在限制本發(fā)明的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明。此外，根據(jù)發(fā)明詳述，附圖和本發(fā)明的各個特征將更加完全明顯并且將被更全面地理解。發(fā)明詳述如本文所用，“小滴”或“滴”為完全或幾乎完全由自由表面限定的小體積的液體。如本文所用，“雨滴效應(yīng)”是指在重力的作用下隨著時間的推移積累成給定體積而從滴點(例如，至少6個滴點，諸如介于6個和約144個滴點之間)落下的多個小滴，其中所述多個小滴的路徑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鋪展開。“透明的”材料或物體是指如下材料或由如下材料形成的物體，所述材料透過其物質(zhì)透射光使得定位在其之外或后面的物體可容易地被看見?！鞍胪该鞯摹辈牧匣蛭矬w是指如下材料或由如下材料形成的物體，所述材料透射光但導(dǎo)致足夠的漫射以阻止透過所述半透明的材料感知到清晰的圖像。“不透明的”材料或物體是指如下材料或由如下材料形成的物體，所述材料不允許光從其中穿過。如本文所用，“表面張力”是直接由液體分子之間的分子間力所導(dǎo)致的現(xiàn)象。換句話講，液滴表面處的分子經(jīng)歷一種將它們向內(nèi)部牽引的凈力，所述凈力在液體表面中產(chǎn)生張力。液體的表面張力按達(dá)因/厘米來測量。如本文所用，“表面能”是對當(dāng)產(chǎn)生表面時所發(fā)生的分子間鍵的局部破壞的量化。出于實用的目的，固態(tài)物質(zhì)的表面能與達(dá)因/厘米相關(guān)地來表示，并且有時候稱作固態(tài)物質(zhì)表面的表面張力。參見圖1和2，一種示例性流體處理裝置10被示出為重力自流進(jìn)料的濾水卡拉夫瓶，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處并且在朝下部的方向上向下延伸。下部14包括由貯存器外殼20形成的過濾過的流體的貯存器18，并且上部12包括傾倒托盤22和傾倒噴管M，所述傾倒噴管用于引導(dǎo)過濾過的流體從過濾過的流體的貯存器18進(jìn)入到例如容器諸如水杯或咖啡機中。在所示的實施方案中，貯存器外殼20從下部14的底部21延伸至上部12的頂部23。傾倒托盤22可穿過頂部23可拆卸地插入到上部12中并被支撐在圖1所示的位置。在其他實施方案中，傾倒托盤22可通過任何合適的方法諸如通過熱熔密封法連接到貯存器外殼20，所述熱熔密封法產(chǎn)生圍繞流體處理裝置10的整個周邊延伸的流體密封性的密封接縫。在另一個實施方案中，傾倒托盤22可通過搭扣配合或閂鎖連接來連接到貯存器外殼 20，加上定位在它們之間的密封件以防止?jié)B漏?？商峁┓馍w沈，所述封蓋覆蓋傾倒托盤22 并且防止從流體處理裝置10非預(yù)期地溢出。在一些實施方案中，封蓋沈可從流體處理裝置10上移除以例如取用流體處理裝置中的內(nèi)容物。中間部38定位在上部12和下部14之間。中間部可為貯存器外殼20的一部分。 在另一個實施方案中，中間部為傾倒托盤22的一部分。在另一個實施方案中，中間部可為連接到上部12和下部14的獨立組件(例如，材料環(huán))(例如，通過熱熔密封法來連接，從而產(chǎn)生流體密封性的接縫)。中間部38可向使用者提供視覺指示以示出上部12和下部14 之間的分離。例如，中間部38可為第一顏色(例如，藍(lán)色)，上部12可為第二且不同的顏色(例如，白色或灰色)，并且下部14可為第三且不同的顏色、透明的或半透明的。在一些實施方案中，可選擇中間部38、上部12和下部14的顏色方案以向使用者提供悅?cè)说娘L(fēng)景圖。例如，中間部38可為藍(lán)色的以表示天空，上部12可為白色或灰色的以表示云彩，并且下部14可為透明的或澄清的以便可從流體處理裝置10的外部觀察到貯存器外殼中的內(nèi)容物。在一些實施方案中，貯存器外殼20的僅一部分可為透明的。例如，貯存器外殼20可具有印刷或涂刷在其上的視覺指示物，諸如花、陸地、水體、草、動物、建筑物等。在一些實施方案中，貯存器外殼20的僅一個或多個離散的部分可為透明的，而剩余部分為不透明的或半透明的。可提供濾筒40，所述濾筒呈可插入到傾倒托盤22中的可拆卸濾筒的形式(圖2)。 濾筒40可包括具有開口 44的濾筒封蓋42，所述開口允許未過濾的水流過用于進(jìn)行過濾操作的濾筒40，所述濾筒連接到過濾器外殼45。在一些實施方案中，濾筒40可被制造為一次性的。在一個實施方案中，濾筒40或其部分可固定地或可拆卸地安裝在流體處理裝置10 內(nèi)。例如，濾筒40可使用任何合適的互鎖或扣件連接，包括但不限于搭扣配合、焊接(例如， 聲波焊接)、粘合劑、和/或任何其他已知的連接方法來連接到傾倒托盤22。濾筒40可為任何合適的形狀以例如匹配或?qū)?yīng)于傾倒托盤22和/或貯存器外殼20的形狀。任何合適的形狀均是可能的，包括圓形、橢圓形、矩形等。濾筒40可使用任何合適的材料來形成，諸如注塑聚合物、或其他材料諸如織造材料、非織造聚合物材料、網(wǎng)狀材料、復(fù)合材料等。如下文所更詳細(xì)地描述，一般由元件46指示的小滴形成系統(tǒng)被布置在上部12和下部14之間。隨著流體從中間部38經(jīng)過并進(jìn)入到過濾過的流體的貯存器18中，小滴形成系統(tǒng)46形成過濾過的流體的單個小滴48。小滴48聚集在貯存器外殼20的過濾過的流體的貯存器18內(nèi)從而形成過濾過的水的水池50，所述水池具有與貯存器外殼20的內(nèi)部周邊接觸的水表面。隨著小滴48聚集在貯存器外殼20內(nèi)，可從流體處理裝置10的外部聽到由落下的小滴的沖擊所發(fā)出的聲音51，從而產(chǎn)生可愉悅聽者的略帶撫慰性質(zhì)的類似下雨的聲音?？蛇x擇形成流體處理裝置10的材料以提供所述類似下雨的聲音。在某些情況下，貯存器外殼20和/或傾倒托盤22可以聲學(xué)方式成型以增強或放大所述類似下雨的聲音，例如， 通過使用任何合適的聲學(xué)工程技術(shù)，所述聲學(xué)工程技術(shù)涉及機械波和振動的生成、傳播和接收。在一些實施方案中，流體處理裝置可包括放大裝置，諸如麥克風(fēng)和揚聲器。
貯存器外殼20可由任何合適的材料，諸如玻璃、金屬或任何合適的塑性材料形成。在一些實施方案中，貯存器外殼20由透明或半透明的材料形成。傾倒托盤22也可由任何合適的材料，諸如玻璃或任何合適的塑性材料形成。在一些實施方案中，傾倒托盤22 可由不透明或半透明的材料形成。傾倒托盤22和貯存器外殼20可由相同的或不同的材料形成。小滴形成系統(tǒng)46被示出安裝在流體處理裝置10的中間部38處。尤其參見圖2， 貯存器外殼20可包括面向內(nèi)側(cè)的唇緣52，所述面向內(nèi)側(cè)的唇緣提供供小滴形成系統(tǒng)46放置在其上的支撐表面。在所示的實施例中，面向內(nèi)側(cè)的唇緣52提供供小滴形成系統(tǒng)46以水平方式懸掛在其上的支撐件。然而，其他布置也是設(shè)想到的，其中小滴形成系統(tǒng)46 (或其部分)取向成與水平成一角度。在被支撐在貯存器外殼20內(nèi)之后，傾倒托盤22可放置在小滴形成系統(tǒng)46內(nèi)的面向內(nèi)側(cè)的凸緣53上。圖3-5示出了單獨形式的小滴形成系統(tǒng)46的一個實施方案。小滴形成系統(tǒng)46包括面向外側(cè)的唇緣討，所述面向外側(cè)的唇緣可嚙合面向內(nèi)側(cè)的唇緣52。在一些實施方案中，可在面向內(nèi)側(cè)的唇緣52和面向外側(cè)的唇緣M之間提供連接結(jié)構(gòu)諸如舌狀物和凹槽連接、泄水孔等以例如增強密封，從而在上貯存器和下貯存器之間提供曲折的滲漏路徑。在一個實施方案中，可將密封構(gòu)件諸如密封環(huán)(例如，由橡膠或塑料形成)定位在面向內(nèi)側(cè)的唇緣52和面向外側(cè)的唇緣M之間?？墒褂锰羁p材料來密封面向內(nèi)側(cè)的唇緣52和面向外側(cè)的唇緣M之間的界面。雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)64在小滴形成系統(tǒng)46的周壁66的相對兩側(cè)之間延伸。在一些實施方案中，雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)64能夠可拆卸地連接到周壁66，例如通過使用任何合適的互鎖或扣件連接來連接。作為另外一種選擇，雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)64和周壁66可通過任何合適的方法諸如焊接、粘合劑等連接在一起，或諸如通過使用任何合適的模塑和/或機加工方法整體成形在一起。雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)64包括內(nèi)部流體接納表面70和與內(nèi)部流體遞送表面70相對的外部流體遞送表面72。在所示的實施方案中，小滴形成區(qū)域73定位在內(nèi)部流體接納表面 70和外部流體遞送表面72上并且包括一系列小滴形成部件74(例如，凹窩)，所述小滴形成部件從內(nèi)部流體接納表面70向內(nèi)延伸并且從外部流體遞送表面72向外延伸。小滴形成部件74提供通道76，所述通道提供內(nèi)部流體接納表面70和外部流體遞送表面72之間的流體連通。小滴形成部件74及它們的相關(guān)通道76在橫向和縱向上鋪展在內(nèi)部流體接納表面70和外部流體遞送表面72上。通道76 —直延伸穿過雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)64從而形成從內(nèi)部流體接納表面70至外部流體遞送表面72的管道。在一個示例性實施方案中，通道76 可為尺寸得當(dāng)?shù)牟⑶冶徊贾贸商峁┳杂砷_口面積，所述自由開口面積為內(nèi)部流體接納表面 70 (或外部流體遞送表面72)的總表面積的約0.8%至約5%。在一些實施方案中，可存在小于0. 8%或大于5%的自由開口面積。在一些實施方案中，雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)64可具有內(nèi)部流體接納表面70 (或外部流體遞送表面72)，所述表面具有約15平方英寸的總表面積并且可具有約6個通道76至約144個通道76。也可利用適于形成雨滴效應(yīng)的任何其他布置的通道76。此外，單一小滴形成部件74可包括多個通道。參見圖6，示出了一對相鄰的小滴形成部件7 和74b。每個小滴形成部件7 和74b均為略微凹形的，具有彎曲的側(cè)壁78，所述側(cè)壁向下延伸至通道76。在一些實施方案中，通道76居中定位在小滴形成部件74a和74b的頂點，然而，通道76也可沿側(cè)壁78定位， 例如，與所述頂點間隔開。每個通道76均具有被選擇成提供水的單個小滴的寬度。在圖6的實施方案中，有助于在外部流體遞送表面72上形成小滴的因素為流體的表面張力、流體遞送表面72的表面能、通道76的尺寸和外部流體遞送表面72處的小滴形成部件7 和74b的形狀。當(dāng)液體在外部流體遞送表面72的表面邊界處累積從而產(chǎn)生懸掛著的懸垂滴88時，小滴84可形成。懸垂滴88暫時地粘著到外部流體遞送表面72上直到其尺寸(例如，質(zhì)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達(dá)過濾過的流體的貯存器18的底部或上升的過濾過的水的水線。液體由于表面張力而形成小滴84。各種材料提供相異的表面能。在一個實施方案中，小于純水的表面能(即，約72. 8 達(dá)因/厘米)，諸如約20達(dá)因/厘米至約70達(dá)因/厘米，諸如約20達(dá)因/厘米至約60達(dá)因/厘米，諸如約42達(dá)因/厘米的表面能可用來形成外部流體遞送表面72。材料的表面能可通過任何合適的技術(shù)來確定，諸如使用達(dá)因溶液、測量具有已知表面張力的液滴的接觸角等?？衫镁哂懈弑砻婺芾缃咏谋砻鎻埩Φ牟牧蟻懋a(chǎn)生更大的小滴尺寸。相反，可利用具有更低表面能的材料來產(chǎn)生更小的小滴尺寸。在一些實施方案中，參見圖7，小滴84可具有約2mm至約7mm的寬度Wd和約0. 04mL至約0. 5mL,諸如約0. 05mL至約0. 15mL 的體積。寬度Wd通過測量下落小滴84的最大邊至邊尺寸來確定。用于形成外部流體遞送表面的合適的材料可包括例如聚合物材料諸如含氟聚合物和聚碳酸酯、聚苯乙烯、陶瓷材料等。此外，還可諸如通過機加工、涂覆等來改變外部流體遞送表面72從而增加或減小材料的表面能。在一些實施方案中，外部流體遞送表面72可由涂層、薄膜等形成，所述涂層、 薄膜由更高(或更低)表面能的材料形成。在一個例證性實施方案中，通道76呈具有圓形橫截面的直管道的形狀。可使用通道76的任何其他合適的形狀，諸如矩形管道、橢圓形管道等。所述管道無需為直的或與表面70和72成直角。在圖6的實施方案中，通道76具有介于約0. 02英寸和約0. 05英寸之間的寬度。在其他實施方案中，通道76可具有更大或更小的寬度。此外，通道76可全部具有約相同的尺度或可具有不同的尺度。相鄰的通道76可隔開一定距離，所述距離被選擇成提供離散的滴點。所謂“離散的滴點”是指在相鄰的小滴形成部件74處形成的懸垂滴在正常操作條件下(例如，其中流體處理裝置10在過濾操作期間放置在水平表面上)不沿外部流體遞送表面72碰撞而合并。小滴形成部件74的形狀也可有助于聚集并保留懸垂滴以提供離散的滴點。在一些實施方案中，相鄰的通道76可間隔開至少約兩倍的通道76的寬度，諸如約0. 04英寸至約0. 1 英寸?？衫煤线m的通道間隔的任何組合，包括更大或更小的分隔距離。此外，還可在相鄰的通道76之間使用相同的或不同的分隔距離。盡管在圖6中小滴形成部件7 和74b均被示出為相同的形狀，但它們可具有不同的形狀和/或尺寸。此外，用于小滴形成部件的其他形狀也是可能的。例如，參見圖8，示出了一種可供選擇的示例性小滴形成部件80，其具有一個或多個相對直的邊82從而形成頂點，通道85定位在所述頂點處。小滴形成部件80可例如為圓錐形的(例如，具有圓形基座)或錐體形的(例如，具有矩形基座)。參見圖9，作為一個可供選擇的替代方案，小滴形成部件86可包括一個或多個延伸穿過其側(cè)壁90的通道87。在這些實施方案中，過濾過的水可在箭頭92的方向上朝頂點行進(jìn)，懸垂滴可在所述頂點處形成。在圖10所示的另一個實施方案中，可按略微不規(guī)則的圖案來提供多個小滴形成部件94。通道96可布置在各種頂點處和/或穿過小滴形成部件94的側(cè)壁。已發(fā)現(xiàn)很多消費者可能偏向于將他們的過濾過的水貯存在與濾筒40分離的下貯存器58中并貯存至可能的程度。為此，在一些實施方案中，流體處理裝置10包括具有平坦的水平構(gòu)型的濾筒40( S卩，平坦的濾筒)。因此，過濾介質(zhì)可適用于平坦的濾筒構(gòu)型，同時提供所期望的過濾速率和流量。流體污染物，尤其是水中的污染物，可包括多種元素和組成如重金屬(例如鉛)、 微生物(例如細(xì)菌、病毒)、酸(例如腐殖酸)或NSF/ANSI標(biāo)準(zhǔn)第53號中所列的任何污染物。如本文所用，術(shù)語“微生物”、“微生物體”、“微生物劑”和“病原體”可互換使用。如本文所用，這些術(shù)語是指可具有細(xì)菌、病毒、寄生蟲、原生動物和病菌特征的多種微生物。在多種情況下，如上所述，在所述水可使用之前，應(yīng)當(dāng)將這些污染物除去或減少至容許的水平。在水可飲用即適合消費之前，應(yīng)當(dāng)將有害污染物從水中除去或減少至容許的水平。在一些實施方案中，濾筒40可包括活性炭過濾器、纖維復(fù)合材料過濾器、包括活性炭過濾器和纖維復(fù)合材料過濾器的流體過濾器、涂覆有或共混有金屬、聚合物、氧化物、 或粘合劑(例如，銀、陽離子聚合物、非晶態(tài)硅酸鈦等)的活性炭過濾器或它們的組合以從流體中除去污染物?？捎糜跒V筒40的示例性過濾器可包括以下專利中所示和所述的過濾器和過濾系統(tǒng)美國專禾U 6，139，739,6, 290,848,6, 395，190,6,630,016,6,852, 224、 7，316，323 ；美國專利公布 2001/0032822、2003/0217963、2004/0164018、2006/0260997、 2007/0080103和2008/0116146 ；美國臨時專利序列號61/079323和EP1694905，所有這些專利均以引用方式全文并入本文?？蓪⑺鲞^濾器模塑成平坦的構(gòu)型，打褶或成形為任何其他合適的結(jié)構(gòu)。一種示例性纖維復(fù)合材料過濾器可包括氧化鋁基復(fù)合材料過濾器(“氧化鋁基過濾器”)?；钚蕴窟^濾器或纖維復(fù)合材料過濾器可被壓制或模塑成合適的平坦的形狀(例如，平坦形狀的塊料)并且為可操作的以從流體中除去污染物諸如重金屬、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類污染物。穿過過濾器的流體路徑可從豎直路徑發(fā)生變化(例如，具有某種部分水平的路徑)以獲得足夠的過濾?？蓪⑺隽黧w過濾器用于工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用以及個人消費者應(yīng)用(例如家庭和個人用途的應(yīng)用)中。流體過濾為可操作的以用于各種裝備、器具、或組件。預(yù)期流體過濾器可包括各種包含纖維的纖維復(fù)合材料過濾器，所述纖維為高度正電性的并且可分配在纖維諸如玻璃纖維支架上。在一個示例性實施方案中，流體過濾器可包括與氧化鋁基過濾器組合的活性炭過濾器以從流體(例如，水)中除去污染物諸如重金屬(例如，鉛)、微生物(例如，細(xì)菌和病毒)，和/或從流體(例如，水)中除去其他污染物。 具體地講，活性炭過濾器可包括各種合適的組合物和結(jié)構(gòu)。流體過濾器的一個示例性實施方案可為可操作的以通過使來自水源的未處理的水穿過活性炭過濾器和氧化鋁基過濾器來產(chǎn)生飲用水。氧化鋁基過濾器可為一種獨立的且明顯不同于活性炭過濾器的過濾器，或可將氧化鋁基過濾器和活性炭過濾器制造成單一的整體單元。在一個示例性實施方案中，可將活性炭過濾顆粒植入到氧化鋁基過濾器中。
在另一個示例性實施方案中，流體過濾器可包括活性炭過濾器和氧化鋁基過濾器，所述氧化鋁基過濾器定位成與活性炭過濾器串接并定位在其上游，其中流體過濾器為可操作的以從流體(例如，水)中除去污染物(例如，重金屬、微生物、和其他污染物)從而產(chǎn)生處理的流體(例如，飲用水)。因此，活性炭過濾器可包括各種合適的可操作的組合物和結(jié)構(gòu)以移除重金屬、微生物、和/或其他污染物。參見圖11，小滴形成系統(tǒng)46被示出處于操作中，從而形成填充貯存器外殼20的過濾過的水的單個小滴100。如箭頭102所示，未過濾的水(例如，來自水龍頭的水)流過包括過濾介質(zhì)104的濾筒。過濾介質(zhì)104分配水并且過濾水以從水中除去污染物。然后過濾過的水移動至雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)64并且從流體接納表面70穿過通道76而到達(dá)流體遞送表面72。由于表面能和表面形狀或曲率的緣故，過濾過的水在小滴形成部件74的頂點粘著到流體遞送表面72上，從而在離散的滴點形成懸垂滴106。如圖所示，多個懸垂滴106在所述離散的滴點形成。一旦小滴的尺寸(例如，質(zhì)量)克服了對流體遞送表面72的吸引，小滴100自身就與懸垂滴106分離。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)104提供約85mL/分鐘至約500mL/分鐘或更高，諸如至約580mL/min的流量。在一些實施方案中，穿過過濾介質(zhì)的流量可為約250mL/分鐘。在一些實施方案中，來自小滴形成系統(tǒng)的過濾過的水的有效小滴流量為約2. 8滴/秒至約250滴/秒。作為一個特定實施方案的一個實施例，每升未過濾的水可形成約2000個至約100000個過濾過的水的小滴，諸如約4000個至約25000個，諸如約4000個至約12000個，諸如約7000個小滴/升。就具有約1. 7升容量的水處理裝置 10而言，在一個實施方案中，產(chǎn)生雨滴效應(yīng)所需的時間可為約3. 4分鐘至約20分鐘。應(yīng)當(dāng)指出的是，流量和滴/秒數(shù)可隨著上貯存器中壓力的變化而變化。因此，流量和滴/秒數(shù)可指瞬時流量、瞬時滴/秒值、平均流量和/或平均滴/秒值。初始時，水小滴100沖擊貯存器外殼20的底部21 (圖1)，從而提供小滴擊打固體表面的第一雨滴效應(yīng)聲音。隨著過濾過的水的水面在貯存器外殼20中上升，產(chǎn)生小滴擊打水池的第二雨滴效應(yīng)聲音，所述第二雨滴效應(yīng)聲音可不同于第一雨滴效應(yīng)聲音。來自落下的小滴100的動能被轉(zhuǎn)移到水池中。當(dāng)小滴100敲擊貯存器外殼20的表面和水池時，它們可能反彈。在某些情況下，當(dāng)小滴100撞擊所述表面中的一個或多個表面時，可形成多個小滴。當(dāng)小滴100敲擊水池時，水表面可被破壞并且產(chǎn)生水波。由于小滴撞擊水表面，水小滴可從水池彈起。由落下的小滴沖擊水表面所形成的所述多個水波可在水表面上形成干涉圖案。如上所述，可能期望將小滴形成系統(tǒng)46定位在下貯存器18的上方并遠(yuǎn)離過濾過的水。在一些實施方案中，簡要地參見圖1，流體遞送表面72至貯存器外殼20的底部21 的豎直距離D1為水處理裝置的總高度H的至少約20%或更大，諸如約30%或更大，諸如約 50%或更大。在一些實施方案中，D1可為約5cm至約100cm，諸如約5cm至約50cm。在一些實施方案中，封蓋26至流體接納表面70的豎直距離&為水處理裝置的總高度H的最多約 50%或更小，諸如最多約20%或更小。在一些實施方案中，至少部分地由于D1以及小滴形成系統(tǒng)46和貯存器外殼20的幾何形狀，按貯存器外殼20填充的體積或間隔的時間計，雨滴效應(yīng)的產(chǎn)生可占約20%或更大。小滴形成系統(tǒng)46上的小滴形成面積可取決于小滴形成系統(tǒng)46的形狀以及小滴形成部件74和通道76的定位情況而有變化。盡管流體遞送表面72被示出為具有居中定位的小滴形成區(qū)域73(圖3)，但各種變形是可能的。例如，參見圖12，小滴形成系統(tǒng)110的另一個實施方案包括呈略微間隔開的聚集狀布置的小滴形成部件112。圖13示出了另一個實施例，其示出了中心布置的小滴形成部件IHa和周邊布置的小滴形成部件114b。在圖14 中，小滴形成系統(tǒng)116的另一個實施方案示出了略微線性排列的小滴形成部件118。參見圖15，小滴形成系統(tǒng)120由多個組件122，124和1 形成，所述組件形成包括小滴形成部件 130的雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)128。小滴形成部件130可從流體遞送表面72的一端伸出至靠近流體遞送表面72的另一端從而在貯存器18的寬度上產(chǎn)生雨滴效應(yīng)。可使用能產(chǎn)生雨滴成形效應(yīng)的小滴形成部件的任何合適的布置。例如，測試了與圖12的小滴形成系統(tǒng)類似的且由可鑄尿烷形成的小滴形成系統(tǒng)， 其具有16個小滴形成部件，所述部件如圖所示被布置成具有類似于圖6所示的那些的相關(guān)的通道。這些通道各自具有0. 04英寸的直徑，并且雨滴接納表面的總面積為15. 092in2。將過濾過的水以250mL/min的初始流量提供給小滴形成系統(tǒng)。在該初始流量下，小滴形成系統(tǒng)以0. 112ml/滴每秒產(chǎn)生37滴，每升水提供了 8909滴。又如，測試了與圖13的小滴形成系統(tǒng)類似的且由可鑄尿烷形成的小滴形成系統(tǒng)， 其具有23個小滴形成部件，所述部件如圖所示被布置成具有類似于圖6所示的那些的相關(guān)的通道。這些通道各自具有0.033英寸的直徑，并且雨滴接納表面的總面積為15.092in2。 將過濾過的水以250mL/min的初始流量提供給小滴形成系統(tǒng)。在該初始流量下，小滴形成系統(tǒng)以0. 063mL/滴每秒產(chǎn)生66滴，每升水提供了 15783滴。應(yīng)當(dāng)注意，在本文中未使用類似“優(yōu)選地”、“一般”、“通常”和“典型地”的術(shù)語來限制受權(quán)利要求書保護(hù)的實施方案的范圍或暗示某些特征對于所述結(jié)構(gòu)或功能是關(guān)鍵、必需或甚至重要的。更確切地講，這些術(shù)語僅旨在突出可或可不用于特定實施方案中的可供選擇的特征或附加特征。為了描述和限定所述各種實施方案，另外還應(yīng)當(dāng)注意，本文使用術(shù)語“基本上”來表示可表征任何定量的比較、值、測量、或其他表示的固有的不確定度。本文還使用術(shù)語“基本上”來表示定量表示可不同于所述參考值而不造成在討論中受試主體的基本功能有變化的程度。本發(fā)明詳述中引用的所有文件的相關(guān)部分均以引用方式并入本文；任何文件的引用均不應(yīng)當(dāng)被解釋為承認(rèn)其是現(xiàn)有技術(shù)。當(dāng)該書面文件中術(shù)語的任何含義或定義與以引用方式并入的文件中術(shù)語的任何任何含義或定義矛盾時，應(yīng)當(dāng)服從在該書面文件中賦予該術(shù)語的含義或定義。盡管已說明和描述了具體實施方案，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和保護(hù)范圍的情況下，可作出各種其他的變化和修改。因此，所附權(quán)利要求旨在涵蓋處于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些改變和變型。
權(quán)利要求
1.一種流體處理裝置，所述裝置包括外殼，所述外殼具有包括接納未過濾的流體的上貯存器的上部、包括接納過濾過的流體的下貯存器的下部、和包括雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)的中間部，所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)接納來自所述上貯存器的流體，所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)包括多個小滴形成部件，所述小滴形成部件被布置成且被構(gòu)造成用于提供多個離散的滴點以在所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)的流體遞送表面上形成單個小滴。
2.如權(quán)利要求1所述的流體處理裝置，其中所述多個小滴形成部件提供至少6個不同的離散的滴點。
3.如權(quán)利要求1所述的流體處理裝置，所述裝置還包括過濾介質(zhì)，所述過濾介質(zhì)被構(gòu)造成過濾來自所述上貯存器的未過濾的流體。
4.如權(quán)利要求3所述的流體處理裝置，其中所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)具有接納來自所述過濾介質(zhì)的過濾過的流體的流體接納表面和與所述流體接納表面相對的流體遞送表面，所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)包括從所述流體接納表面延伸至所述流體遞送表面的通道，過濾過的流體從所述流體接納表面行進(jìn)穿過所述通道到達(dá)所述流體遞送表面。
5.如權(quán)利要求4所述的流體處理裝置，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個。
6.如權(quán)利要求4所述的流體處理裝置，其中所述小滴形成部件中的至少一些從所述流體遞送表面向外延伸。
7.如權(quán)利要求6所述的流體處理裝置，其中所述小滴形成部件中的至少一些從所述流體接納表面向內(nèi)延伸。
8.如權(quán)利要求7所述的流體處理裝置，其中所述小滴形成部件中的至少一些呈凹窩形式，其中所述凹窩中的至少一些具有所述通道中的至少一個，所述通道從所述流體接納表面延伸至所述流體遞送表面。
9.如權(quán)利要求1所述的流體處理裝置，其中所述小滴形成部件具有流體遞送表面部分，所述流體遞送表面部分具有被選擇用于在所述小滴形成部件處形成單個流體小滴的表面能。
10.如權(quán)利要求9所述的流體處理裝置，其中所述流體遞送表面部分的表面能為約20 達(dá)因/厘米至約70達(dá)因/厘米。
11.如權(quán)利要求9所述的流體處理裝置，其中所述流體遞送表面部分的表面能被選擇以形成所述流體的懸垂滴，所述懸垂滴粘著到所述流體遞送表面部分。
12.如權(quán)利要求9所述的流體處理裝置，其中所述流體遞送表面部分與所述外殼的底部間隔開一定距離，所述距離為所述外殼的總高度的至少約30%。
13.如權(quán)利要求1所述的流體處理裝置，其中所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)被構(gòu)造成以約3個小滴/秒或更大的速率提供小滴。
14.如權(quán)利要求1所述的流體處理裝置，其中所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)被構(gòu)造成以介于約3個小滴/秒和約250個小滴/秒之間的速率提供小滴。
15.如權(quán)利要求1所述的流體處理裝置，其中所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)被構(gòu)造成提供介于約2000個和25000個之間的流體小滴/升流體。
16.一種使用流體處理裝置來提供過濾過的流體的方法，所述方法包括用未過濾的流體填充所述流體處理裝置的上貯存器；使用過濾介質(zhì)來過濾所述未過濾的流體從而提供過濾過的流體；以及使用雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)來形成單個過濾過的流體小滴，所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)接納來自所述過濾介質(zhì)的過濾過的流體，所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)包括多個小滴形成部件，所述小滴形成部件被布置成且被構(gòu)造成用于提供多個離散的滴點，所述滴點用于在所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)的流體遞送表面上形成單個小滴。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述多個小滴形成部件提供至少6個不同的離散的滴點。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中形成所述單個過濾過的流體小滴的步驟包括以約 3個小滴/秒或更大的速率提供小滴。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中形成所述單個過濾過的流體小滴的步驟包括以介于約3個小滴/秒和約250小滴/秒之間的速率提供小滴。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)具有接納來自所述過濾介質(zhì)的過濾過的流體的流體接納表面和與所述流體接納表面相對的流體遞送表面，所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)包括從所述流體接納表面延伸至所述流體遞送表面的通道，過濾過的流體從所述流體接納表面行進(jìn)穿過所述通道到達(dá)所述流體遞送表面。
21.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述流體遞送表面在所述小滴形成部件處的表面能為約20達(dá)因/厘米至約70達(dá)因/厘米。
22.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述流體遞送表面在所述小滴形成部件處的表面能小于接觸所述流體遞送表面的所述過濾過的流體的表面張力。
23.如權(quán)利要求16所述的方法，其中形成所述單個過濾過的流體小滴的步驟包括形成所述過濾過的流體的懸垂滴，所述懸垂滴在所述小滴形成部件處粘著到所述流體遞送表面上。
24.如權(quán)利要求16所述的方法，其中形成所述單個過濾過的流體小滴的步驟包括提供介于約2000個和25000個之間的流體小滴/升流體。
25.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述過濾介質(zhì)被構(gòu)造成提供穿過所述過濾介質(zhì)的介于約85mL/min和約600mL/min之間的流量。
26.一種用于流體處理裝置的雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)，所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)包括多個小滴形成部件，所述小滴形成部件被布置成且被構(gòu)造成用于提供多個離散的滴點，所述滴點用于在流體遞送表面上形成過濾過的流體的單個小滴。
27.如權(quán)利要求沈所述的雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)，其中所述多個小滴形成部件提供至少6 個不同的離散的滴點。
28.如權(quán)利要求沈所述的雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)，所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)包括接納來自過濾介質(zhì)的過濾過的流體的流體接納表面和與所述流體接納表面相對的流體遞送表面，所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)包括從所述流體接納表面延伸至所述流體遞送表面的通道，過濾過的流體從所述流體接納表面行進(jìn)穿過所述通道到達(dá)所述流體遞送表面。
29.如權(quán)利要求28所述的雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)，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個。
30.如權(quán)利要求觀所述的雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)，其中所述小滴形成部件中的至少一些從所述流體遞送表面向外延伸。
31.如權(quán)利要求30所述的雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)，其中所述小滴形成部件中的至少一些從所述流體接納表面向內(nèi)延伸。
32.如權(quán)利要求31所述的雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)，其中所述小滴形成部件中的至少一些呈凹窩形式，其中所述凹窩中的至少一些具有所述通道，所述通道從所述流體接納表面延伸至所述流體遞送表面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種流體處理裝置，所述流體處理裝置包括外殼和雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)，所述外殼具有包括接納未過濾的流體的上貯存器的上部、包括接納過濾過的流體的下貯存器的下部、和包括接納來自上貯存器的流體的雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)的中間部，所述雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)包括多個小滴形成部件，所述部件被布置成且被構(gòu)造成用于提供多個離散的滴點，所述滴點用于在雨滴效應(yīng)遞送系統(tǒng)的流體遞送表面上形成單個小滴。
文檔編號C02F1/00GK102365238SQ201080014137
公開日2012年2月29日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者理查德·保羅·里德爾, 道格拉斯·羅伯特·烏奇 申請人:Pur水純化產(chǎn)品公司