专利名称：利用电离作用将气体分离成若干气体组分的设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于对进入气体进行电离并且将气体分离成若干气体组分的设备，尤其是涉及这样一种气体电离/分离设备，其适合于用作一个气体分离设备，将气体分离成纯净的气体组分和其它组分，以用于在纳米至微米范围内执行精炼处理的工艺，或者用作一个净化设备，用于从空气中去除微量的分子组分。
背景技术：
作为一种对高纯度氢气进行精炼的方法，存在有一种薄膜透析式精炼方法，其中氢气穿过一个由钯合金制成的薄膜。在这种薄膜透析式精炼方法中，获得了相当高的独立气体组分。但是，为了获得大量的精炼高纯度气体，由所述薄膜隔离开的气体空间之间的压力差值必须在高温下变大。因此，这种薄膜透析式精炼方法需要很多的能量。
作为一种可以应用于多种类型气体的气体精炼方法，存在有一种吸附式精炼方法，其中利用一种吸附剂对气体进行吸附。在这种吸附式精炼方法中，气体中的杂质可以在常温下被吸附起来。用于吸附杂质的吸附剂可以利用诸如加热这样的处理恢复活力，并且再现吸附能力。当气体被连续精炼时，必须准备两个或者多个吸附柱，并且使得它们以吸附/解吸模式交替地进行工作。
作为一种用于惰性气体(如氩气、氦气或者氢气)的气体提纯方法，存在有一种吸气式精炼方法。在这种吸气式精炼方法中，必须使得吸气材料与气体中的杂质在高温下进行反应。因此，这种吸气式精炼方法需要很多的能量。所述吸气材料一旦与杂质发生了反应将无法被还原，并且必须被废弃。
另一方面，在日本专利申请特开公告No.2001-70743中提出了一种利用较少能量对气体进行连续提纯的方法。这种方法包括利用一个电场将气体分离成阳性和阴性离子来对气体进行提纯。所提出的这种设备包括这样一个结构，其中在一个腔室的相对侧面上设置有带有气体出口的平行板状电极，来形成两个支流。在以这种方式构造而成的分离设备中，分流区域与离子分离区域相同，并且利用电场在一个微小的离子移动距离中将电离后的杂质分离开。即使是电离后的杂质，由于它们一旦从一个支流移动到另外一个支流将被中和，所以杂质会随着气流排出。因此，这种设备在对具有较高纯度的气体进行精炼方面具有优越性。但是，在带有出气口的平行板状电极结构中，在所述腔室的拐角附近存在有一个滞流区域。因此，在流速较高的情况下，导入的气体将无法被顺畅排出，并且杂质的分离效率会随着气体的流速发生变化。此外，在分离过程中，必须确保滞留时间达到杂质被高效电离。但是，利用前述的分离器，无法避免导入分离腔室内的气体直接流向出气口。因此，即使在所述腔室具有较大直径的条件下，也难以确保滞留时间。还有，分离气流的体积必须被分成相同体积。因此，必须在出气口处设置一个流量计和阀，从而使得所述体积被调节至相同的体积。但是，在某些情况下流量计无法被设置于气流的进入口或者分支气体的排出口中。当流量计无法设置时，存在的一个问题是无法对气流体积进行调节。
还有，在将气体离子分离成两个支流的过程中，待施加的分离电压具有一个最佳值，该最佳值根据气体的流速、离子的电迁移率以及离子的产生和损耗速度加以确定。其中，离子的电迁移率和产生/损耗速度会随着气体的压力或者温度发生变化。因此，存在的一个问题是分离效率取决于压力或者温度的状态。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种用于对进入气体中的气体组分进行电离和分离的设备，其能耗低但效率高。
根据本发明的一个方面，在此提供了一种用于在进入气体中将气体电离和分离成若干气体组分的设备，包括一个腔室结构，其被构造成限定出一条流动通道，该流动通道具有一个进气口以及第一和第二出气口；一个电离器，用于对经由所述进气口流入流动通道内的气体中的气体组分进行电离；电场施加装置，用于向所述流动通道中电离后的气体组分施加一个电场的装置，来将这些气体组分分离成阳离子和阴离子，由此分离出包含在所述气体中的气体分子组分；提取装置，用于从第一出气口提取一种气体组分并且从第二出气口提取另外一种气体组分；以及控制装置，用于对从所述进气口进入的气流进行控制，并且将所述气体在流动通道中至少滞留预定的时间。
本发明的其它目的和优点将在后面的描述中予以陈述，并且部分地将从这些描述中得知，或者可以通过实践本发明得以领会。借助于后面特别指出的手段以及组合，将会认识并且获得本发明的这些目的和优点。
被包含在本说明书并且构成本说明书一部分的附图示出了本发明的若干实施例，并且与前面给出的概述和下面给出的实施例详细描述一起，用于解释本发明的基本原理。
图1是一个透视图，示意性地示出了一个根据本发明一实施例的双支流式气体电离/分离设备；
图2是一个剖面图，示意性地示出了图1中所示的电离器。
图3是一个典型特性图表，示出了一个通过在图1所示分离设备中从高纯度氮气内分离出微量氧气而获得的实验结果示例；图4是一个示意图，示出了氮气、氧气以及甲苯的电离电位和质子亲和力；图5是一个剖面图，示意性地示出了图1中所示的分离电极；图6是一个剖面图，示意性地示出了根据本发明另一实施例的气体分离/分离设备；图7是一个特性图表，示出了通过利用图6中所示气体电离/分离设备分离出一种有机物质中的甲苯而获得的结果示例；图8是一个特性图表，示出了在根据本发明实施例的气体电离/分离设备中的分离效率以及相关现有技术中的分离效率对比示例；图9是一个剖面图，示出了一种在根据本发明的实施例对气流体积进行调节过程中的压差探测方法；图10是一个特性图表，示出了根据本发明实施例的相对出气口中的气流体积与压力差值之间的关系；图11是一个示意图，示出了一种使用根据本发明实施例的气体电离/分离设备示例的方案；图12是一个剖面图，示出了根据本发明实施例包括一个压力测定部件的气体电离/分离设备，所述气体电离/分离设备对气体的压力进行测定；而图13是一个特性图表，示出了根据本发明实施例通过解析一个针对分子组分和离子的对流扩散方程式来计算出于双支流场中对所述分子组分进行电离和静电分离的分离效率而获得的结果示例。
具体实施例方式
下面将参照附图详细地对根据本发明一实施例的气体电离/分离设备进行描述。
图1示出了一个根据本发明一实施例的双支流式气体电离/分离设备。在该气体电离/分离设备中，利用电场进行的离子产生过程和离子分离过程同时进行，并且用于施加所述电场的电极具有一种用作气体排出口的构造。在图1中，附图标记11指代的是气体混合物的进入口，比如空气与气体的混合物的进入口，经由该进入口，气体混合物流入设备内，12、13指代的是气体排出口，经由该排出口，分离后的气体组分流出，而14指代的是一个分离腔室，其中限定出一条流动通道。在分离腔室14中，设置有一个电离器15，来对流动通道中的气体组分进行电离。分离电极16、17具有一种能够从腔室14上拆卸下来的结构，来封闭住腔室14，而用于输出气体组分的出气口12、13被设置在分离电极16、17上。腔室14具有一个由多孔构件形成的多孔电极18和玻璃纤维过滤器19(阻流部件)，其形成方式使得所述气体组分穿过该多孔构件朝向出气口12、13流动。进气口11、电离器15、分离电极16、17以及多孔电极18均由诸如SUS这样的金属形成。对于分离腔室14来说，一个部分连接于进气口11和电离器15上的圆环条带状部分由诸如SUS这样的金属形成，而其它部分由诸如石英玻璃这样的绝缘材料形成。
分离腔室14被制成圆柱状，其内径为40毫米，并且带有一条圆柱状流动通道，其基本上在轴线方向上水平设置。在分离腔室14相对端部上的左侧和右侧开口中，分离电极16、17基本上平行设置，并且相互对置，以便封闭住分离腔室14上的这些开口。在分离电极16的中部，设置有内径为6.2毫米的圆柱状第一出气口12。在分离电极17的中部，设置有内径为6.2毫米的圆柱状第二出气口13。在分离腔室14外周表面的中部，设置有内径为6.2毫米的圆柱状进气口11，来沿着分离腔室14内表面的圆周方向供给气体，并且产生环流。在分离腔室14中相应分离电极16、17的内侧，设置有玻璃纤维过滤器(阻流部件)19、19，来阻塞所述圆柱状流动通道。在分离腔室14中的相应玻璃纤维过滤器19、19的内侧，多孔电极18、18被设置成以50毫米的间距相互对置，并且基本上相互平行。电离器15在分离腔室14中被设置在多孔电极18、18之间。分离电极16、17被连接在一个直流电源25上，从而使得电极16为阳极，而电极17为阴极。
在这种设备中，气体组分如下所述从进气口11流动至出气口12、13。也就是说，导入分离腔室14内的气体从切线(圆周)方向沿着圆柱状的流动通道内表面流动。此外，相应的气体排出口12、13均包括两种带有相同极性电荷的电极。也就是说，出气口12、电极16以及位于出气口12侧的多孔电极18，它们均带有一种极性的电荷，而出气口13、电极17以及位于出气口13侧的多孔电极18，它们均带有另外一种极性的电荷。在中空分离电极16(17)的内部空间中，多孔电极18和具有较高压力损耗的玻璃纤维过滤器(阻流部件)19依次设置。导入分离腔室14中的流动通道内的气体会穿过多孔电极18和玻璃纤维过滤器(阻流部件)19，并且经由气体排出口12(13)流出。也就是说，从内径为40毫米的圆柱状腔室14的侧表面中部导入所述流动通道内的气体，被朝向两个相互对置的出气口12、13进行分流，并且经由相应的出气口排放至设备外部。
气体被从气体进入口11导入分离腔室14内，从固定在分离腔室14上的电离器15向所述气体辐射软X射线，并且气体组分在分离腔室14中得以电离。某些被认为是杂质的分子气体组分，通过离子—分子反应被充电成阳离子。此外，对所导入的气体进行控制，从而使得气体从切线(圆周)方向沿着分离腔室14中的圆柱状流动通道内表面流入，并且流动的气体在所述流动通道中形成环流。这种环流防止了气流直接从进气口11流向出气口12、13。这样能够确保气体长时间地滞留在所述流动通道中。也就是说，针对所述气体的软X射线辐射时间延长，并且分子组分可以被充分电离。对于设置在两个出气口12、13中的相应电极(分离电极16、17和多孔电极18、18)来说，施加一个直流电压来使得一个出气口12处于阳极侧，并且使得另外一个出气口13处于阴极侧。在所述流动通道中形成一个电场。被电离成阳离子的分子组分向阴极侧的出气口13移动。由此从所述气体中分离出高纯度的气体组分，并且从阳极侧的出气口12中获取。
图2是图1的剖面图。电离器15具有这样一种结构，其中一个软X射线管20被置于一个接地的金属容器中，比如一个SUS容器中。例如，电离器15被利用螺钉21从外部固定在分离腔室14的侧表面部分上。向软X射线管20上施加一个高电压，并且利用一个软X射线控制设备(未示出)加以控制，软X射线管20向分离腔室14中的流动通道内发射出软X射线。需要指出的是，在图2中，附图标记22指代的是一种绝缘材料，比如碳氟树脂。此外，气体进入口11被设计成允许气体从切线方向沿着分离腔室14中呈圆柱状的流动通道内表面流入，从而使得导入分离腔室14内的气流在所述圆柱状流动通道内部形成一个环流10。利用这种环流，导入分离腔室14内的气体会沿着圆柱状流动通道的内表面流动，并且可以辐射足够量的软X射线。
图3是一个特性图表，示出了一个通过在图1所示分离设备中从高纯度氮气内分离出微量氧气而获得的实验结果示例。在该特性图表中，横坐标表示电场强度，而纵坐标表示分离出的氧气分子流量相对于经由进气口流入的氧气分子流量的比值，即分离效率。图3示出了在进气口流速为1升/分钟并且进气口浓度为7ppb、28ppb、43ppb条件下从氮气中分离出微量氧气的结果。随着浓度的降低，氧气的分离效率升高。在电场强度为2千伏/米并且氧气浓度为7ppb的条件下，获得的最高分离效率为60％。为了对特定分子组分进行优化电离，要求电离能量小于携载气体分子的电离能量。可选择地，要求质子亲和力大于携载气体分子的质子亲和力。图4示出了氮气、氧气以及甲苯的电离电位和质子亲和力。对于氮气和氧气来说，氧气具有较小的电离电位，并且较容易充电，但是与诸如甲苯这样的有机材料相比，质子亲和力的差值较小，并且分离效果较差。但是可以看到，甚至可以利用图1中示出的分离设备对氧气分子进行分离。
图5示出了设置于出气口中的分离电极的结构。分离电极16、17均由金属制成的中空电极部分6A、6B构成。玻璃纤维过滤器(阻流部件)19经由O形环24被保持在电极部分6A、6B之间，并且所述两个电极部分由螺钉23固定起来。此外，分离电极16、17经由诸如O形环44这样的气密性固定构件连接到圆柱状分离腔室14上。玻璃纤维过滤器19可以是一种诸如HEPA过滤器这样的微玻璃纤维过滤器，并且可以使用任何材料，只要这种材料具有在整个流动通道中均匀分布的流体阻力即可。最好将过滤器19保持在电极部分6A、6B之间，因为玻璃纤维过滤器(阻流部件)19具有微结构，诸如颗粒这样的杂质易于沉积，但是由于电极部分6A、6B的可拆脱结构，所以这种过滤器易于更换。金属制多孔电极18被固连在电极部分6A的前表面上，也就是说，上游侧端部上，并且电极部分6A的外表面被连接在直流(DC)电源25上。由此，不仅分离电极16、17而且多孔电极18可以被同步充电。当没有设置分离电极16、17而仅设置有多孔电极18时，为了从圆柱状分离腔室14的外部将设置于其内部的多孔电极18与DC电源连接起来，必须在分离腔室14上形成一个孔，并且使得电线穿过该孔。但是，多孔电极18和电极部分6A均由金属制成，并且被固连成能够一体式模制或者整合，由此可以通过从外部将所述电线连接到电极部分6A上而向多孔电极18施加电压。在多孔电极18中，可以使用一个细密金属网，并且可以使用任何形状或材料，只要可以在分离腔室14中形成相互平行的电场并且可以均匀地排放气体即可。
需要指出的是，本设备中的绝缘材料并不局限于石英玻璃，也可以使用诸如陶瓷或者树脂这样的材料。还有，用于将绝缘材料连接到所述电极或者电离器上的材料并不局限于O形环，也可以使用薄片状材料，比如镀有银的镍金属密封件以及硅橡胶。
图6是一个剖面图，示出了根据本发明另一实施例的气体电离/分离设备。作为离子发生源，使用了一种固定于圆柱状流动通道内表面上的放射性同位素241Am。在图6中，与图1中相同的部分利用相同的附图标记标识，并且省却了对它们的描述。在分离腔室14外周表面的上部中央，设置有一个圆柱状气体进入口26，来使得腔室14敞口于外侧。在腔室14内侧的底部中央，与气体进入口26相对地设置有一个放射源27，比如放射性同位素241Am，该放射源27利用一种环氧树脂28固定起来。当在本实施例中没有使用前述环流并且当气流体积较大时，会对可以被电离的微量气体组分的量产生限制。但是，当设置于出气口12、13中的分离电极16、17内部空间内的玻璃纤维过滤器(阻流部件)19被用于修正支流时，所述微量气体组分可以平稳地得以电离和分离。此外，通过使得转换开关29、30协同工作，直流电源31、32可以改变电极16、17的极性。由此，可以任意地经由任一个出气口12或者13获取纯净空气或者分离出的气体。需要指出的是，通过利用放射性同位素241Am和软X射线作为离子发生源，可以进一步提高在所述流动通道中的离子产生量。此外，可以独立或者组合地使用其它诸如放电装置这样的电离器作为本设备中的离子发生源，只要可以产生出离子即可。
图7是一个特性图表，示出了一个通过利用图6中所示气体电离/分离设备分离出有机组合物中的甲苯而获得的结果示例。纵坐标表示甲苯流量相对于经由进气口流入的甲苯流量的比值，即分离效率，而横坐标表示各个分离电压。在进气体积浓度为90ppb、190ppb、230ppb的条件下对甲苯进行分离。由此，随着所施加电压的升高，甲苯的分离效率升高，并且在电压为600伏或者更高的条件下，分离效率略微下降。随着浓度下降，分离效率升高。也会看出的是，在进气浓度为90ppb的条件下，可以分离出78％的甲苯。
图8示出了通过将根据日本专利申请特开公告No.2001-70743的方法中的分离效果与图6所示气体电离/分离方法中的分离效果进行比较而获得的实验结果，其中根据日本专利申请特开公告No.2001-70743的方法在气体分离设备中的排气构件电极内使用了一个板状电极，并且所述气体分离设备在分离腔室中利用了两个支流。其中氮携载气体氮甲苯浓度为0.23ppm被用作即将被导入气体进入口内的样品。在图8中，纵坐标表示分离出的甲苯流量相对于经由进气口流入的甲苯流量的比值，即分离效率，而横坐标表示了各个分离电压。可以看到在利用了相关现有技术中的板状电极的方法中，在流速为2升/分钟的条件下，以任何电压均难以将甲苯分离出来。这是因为在腔室拐角处存在有一个滞流区域，在气流体积较大的条件下，气流扰动的影响变得非常明显，从而甲苯无法被高效地分离出来。但是，当分离电极16、17以及多孔电极18、18被用作图6所示出气口12、13中的电极并且还设置有一个玻璃纤维过滤器(阻流部件)19时，利用所述分离电压会发生甲苯分离现象。在600伏时，0.23ppm的甲苯的最高分离比率为24％。由此，可以看出利用图5中所示分离电极16、17的改进结构，提高了在任何分离电压下的分离效率。
需要指出的是，在本实施例中，假设整个分离腔室14的内侧均被有效地用作气体流动通道，流动通道的体积为62.8毫升(流动通道的内径为40毫米，流动通道的长度为50毫米)，进入气体的流速为2升/分钟，并且流动气体在本设备中的平均滞留时间为1.8秒。当对导入所述流动通道内的气流进行控制以便在所述条件下于流动通道中形成环流时，进入气体的平均滞留时间进一步延长，并且可以获得更高的分离效率。
图9示出了气体电离/分离设备，其中利用了一个差动压力计对两个出气口之间的气体压力差值进行探测，来对排出气流的体积进行调节。在图9中，与图6中相同的部分利用相同的附图标记标识，并且省却了对它们的描述。通过使用经由阳极流出的气体，为了轻易地对本设备中的排出气流体积进行调节，在对置出气口12、13中的电极16、17上形成有孔(直径为0.6毫米)33，直至这些孔33抵达气体导管(内径为6毫米)34。这种方法还包括利用一个差动压力计35对相对排出口的气体之间的压力差值进行测定；和将设置于出气口13中的流量调节阀36打开/关闭，以便获得为0的压力差值。以这种方法，在没有利用流量测量仪对进气口11与出气口12、13中的气流体积进行测定的条件下，可以对气体电离/分离设备中的气流体积进行控制，来获得一个预定的气流体积。这样有助于降低设备的成本和实现控制的稳定化。需要指出的是，用于进行压差测定的孔33可以被设置在玻璃纤维过滤器(阻流部件)19的上游侧或者下游侧上，并且必须在左侧和右侧位置处打开。气流体积和压力的值需要在使用之前进行校准。
图10示出了一个通过在对置出气口中的气体导管(内径为6毫米)34上竖直地形成直径均为0.6毫米的孔33，并且对静态压力差值与相应出气口中的气体导管34内的气流体积比之间的关系进行检查而获得的结果。横坐标表示出气口12中的气流体积Coutl相对于进气口26中的气流体积Cin的比率，而纵坐标表示静态压力差值ΔP的测定结果。从图10可以看出，可以利用静态差值ΔP获得出气口中的气流体积之间的差值。这是静态压力差值的测定结果，但是也可以测定出一个动态的压力差值或者全部压力差值。
图11示出了这样一个示例，其中大量根据本发明实施例的气体电离/分离设备被用在一个并联级和一个串联级中。当这些设备相互平行排布时，能够应对气流体积较大的进入气体，否则无法利用单一设备进行补充。此外，当本设备相互串联设置时，可以重新获得高效分离出的气体。这一点无法利用单个设备实现。
图12示出了一个根据本发明实施例的气体电离/分离设备，其包括一个压力测定部件，对气体的压力进行测定，和一个温度测定部分，对所述气体的温度进行测定。在图12中，与图6中相同的部分利用相同的附图标记标识，并且省却了对它们的描述。在出气口12、13中的分离电极16、17上形成有孔(直径为0.6毫米)33，直至这些孔33抵达气体导管(内径为6毫米)34。利用一个压力测量仪37对流体压力进行测定，并且利用一个温度测定仪38对温度进行测定。出气口13包括一个流量调节阀39。在用于施加分离电压的电路中，固连有一个可变电阻41，用作与直流电源40串联的电压调节装置。当由于连接于所述设备上的导管系统中存在有压力阻抗而使得所述设备中的流体压力升高或者流动气体的温度下降时，对可变电阻41进行调节，施加更高的分离电压，并且由此可以防止分离效率下降。必须指出的是，用于固连压力测量仪37或者温度测定仪38的孔33可以被设置在设备中流动通道内的任何位置处。所述孔也可以形成于设备外部的流动通道上，只要能够对该设备中的压力和温度进行测定即可。还有，同一个孔可以被用于在同一位置处设置压力计和温度测定仪。
图13是一个特性图表，示出了一个通过求解一个针对分子组分和离子的对流扩散方程式来计算出于双支流场中对微量气体组分进行电离和电迁移的分离效率而获得的结果示例。甲苯离子的产生过程被定义为与甲苯分子的浓度成比例的第一级反应，而甲苯离子的损耗过程被定义为与甲苯离子的浓度成比例的第一级反应，来执行所述计算。在此，Z表示的是离子的电迁移率，u表示的是气体的流速，α表示的是离子的损耗速度常数，而β表示的是离子的产生速度常数。可以看出用于分离出微量气体组分的最佳电压必须随着离子迁移率的变化而改变。诸如电迁移率和速度常数这样的参数会随着气体的温度、压力或者类型而发生变化。因此，在这种情况下，可以看出获得了用于利用压力测量仪37或者温度测定仪38测定出的气体压力或者温度的最佳分离电压，利用电压调节装置对所施加的电压进行调节，并且由此可以稳定地执行最佳的分离操作。
必须指出的是，取代对电压进行调节，也可以利用设置在进气口26中的温度或者压力调节装置对温度或者压力进行控制，或者也可以对电压/温度/压力进行调节。
本发明已经在前面基于实施例进行了描述，但是并不局限于这些实施例，并且可以在不脱离保护范围的条件下进行各种改变。例如，所述分离腔室中的流动通道并不局限于圆柱状通道。当所述流动通道被模制成管状以便利用该通道内侧的进入气体形成环流时，可以确保一个足够的气体滞留时间，并且能够在该流动通道中高效地产生出离子。此外，用于使得气体在流动通道中滞留预定或者更长时间的装置并不局限于形成环流。也可以采用将诸如栅板和导向构件这样的控制装置设置在所述流动通道内并且允许进入气体在所述流动通道中蜿蜒流动。与此同时，在所述进气口的结构中，气体并非必须从切线方向沿着所述流动通道的内表面导入。此外，用于形成电场的直流电源可以是任何类型，比如用于施加正电压和/或负电压的类型，只要可以施加预定的电压即可。还有，电压、温度或者压力可以手动或者自动地加以控制。某些气体组分在负离子中进行充电。当存在有大量的这种组分时，这些组分也可以在阳极中进行分离。
如前所述，在这使得从分离腔室中部导入的气体分成在相反方向上的两股气流、利用多孔分离电机电极形成各个出气口、以及将所述腔室固定在电极之间的方法中，消除了气流中的滞流部分。利用设置在多孔构件(多孔电极)后方的较高压力损耗构件(HEPA过滤器)，已经进入分离腔室内的气体得以修正，以便沿着整个腔室进行流动。还有，当在所述腔室内形成环流时，为了确保导入该腔室内的气体的滞留时间，可以确保用于电离出离子和对离子进行分离的滞留时间。因此，可以提供效率较高而能耗较低的气体电离/分离设备。
此外，当利用各个出气口中的气体静态压力测定出压力差值时，无需对出气口中的气流体积进行测定，即可对压力差值进行调节，并且也可以对气流体积进行调节。当电极的极性发生改变时，可以经由任一个出气口获取分离后的气体。还有，通过使用大量本发明中的分离设备，可以处理无法利用单一设备进行补充的较大气流体积。甚至可以获得无法利用单一设备获得的高效分离气体。
对于本领域中的技术人员来说，将会轻易看出其它优点和改进。因此，本发明在更为宽泛方面并不局限于在此图示和描述过的具体细节和代表性实施例。因此，在不脱离本发明总体构思的精神实质或者保护范围的条件下，可以进行多种改进，本发明总体构思的精神实质或者保护范围由所附权利要求以及它们的等效描述加以限定。
权利要求
1.一种用于在进入气体中将气体电离和分离成若干气体组分的设备，包括一个腔室结构，其被构造成限定出一条流动通道，该流动通道具有一个进气口、第一出气口和第二出气口；一个电离器，用于对经由所述进气口流入所述流动通道内的气体中的气体组分进行电离；电场施加装置，用于向所述流动通道中电离后的气体组分施加一个电场，以便将这些气体组分分离成阳离子和阴离子，由此分离出包含在所述气体中的气体分子组分；提取装置，用于从第一出气口提取一种气体组分并且从第二出气口提取另外一种气体组分；以及控制装置，用于对从所述进气口进入的气流进行控制，并且使所述气体在预定的时间和更长时间内滞留在流动通道中。
2.根据权利要求1中所述的设备，其中，所述控制装置包括阻流部件，该阻流部件被设置在第一和第二出气口之每一个中。
3.根据权利要求1中所述的设备，其中，所述控制装置包括阻流部件，用以允许所述气体组分流出流动通道，并且电场施加装置包括分别设置在第一和第二出气口中的第一和第二电极，第一与第二电极相互对置，用以将所述气体组分分离成阳离子和阴离子，从而使得包含在所述气体中的气体分子组分被分离出来。
4.根据权利要求3中所述的设备，其中，所述第一和第二出气口分别配置有由多孔构件形成的第一和第二多孔电极，分别作为所述第一和第二电极的一部分，并且所述的一种气体组分和另外一种气体组分穿过第一和第二多孔电极以及该阻流部件，并且分别被从第一和第二出气口提取出来。
5.根据权利要求2中所述的设备，其中，所述阻流部件分别被可拆卸地设置在所述出气口的前部。
6.根据权利要求1中所述的设备，其中，所述控制装置允许气体组分沿着流动通道的内周表面从所述进气口流入，并且在所述流动通道内形成环流，从而使得进入的气流被滞留在该流动通道中。
7.根据权利要求1中所述的设备，其中，所述流动通道被模制成圆柱状，所述进气口被设置在该圆柱状流动通道的侧表面部分中，并且第一和第二出气口被相对地设置在该圆柱状流动通道的相对端部中。
8.根据权利要求1中所述的设备，其中，所述电离器包括用于对所述气体组分进行电离的多个离子发生源。
9.根据权利要求1中所述的设备，其中，所述控制装置包括一个压力测定部件，其被构造成对流出气体的压力进行测定，和一个流量调节器，其被构造成基于在第一和第二出气口中测定出的气体组分之间的压力差值，对从相应的第一和第二出气口提取出的气流体积进行调节。
10.根据权利要求1中所述的设备，还包括用于改变施加电场的所述电极的极性的装置，和用于改变所述电极的电场强度的装置。
11.根据权利要求1中所述的设备，还包括用于改变施加电场的所述电极的极性的装置。
12.根据权利要求1中所述的设备，还包括用于改变所述电极的电场强度的装置。
13.根据权利要求1中所述的设备，还包括温度测定装置，用于对所述流动通道中的气体温度进行测定，从而使得按照所测定气体施加一个最佳的分离电压。
14.根据权利要求1中所述的设备，还包括压力测定装置，用于测定所述气体的压力作为所述流动通道中的气体状态，从而使得按照所测定气体组分施加一个最佳的分离电压。
15.根据权利要求1中所述的设备，还包括温度测定装置，用于对所述流动通道中的气体温度进行测定，从而使得按照所施加的分离电压将气体状态调节成具有一个最佳的温度。
16.根据权利要求1中所述的设备，还包括压力测定装置，用于测定所述气体的压力作为气体状态，从而使得按照所施加的分离电压将该气体状态调节成具有最佳的压力。
全文摘要
在一种用于在进入气体(11)中将气体电离和分离成若干气体组分的设备中，对从进气口流入一个腔室中的流动通道内的气体进行电离，并且在流动通道中，通过电极(16)、(17)向具有电离状态的气体组分施加一个电场而电离的气体被分成阳离子和阴离子，以分离出包含在气体中的气体分子组分。一种诸如纯净空气的气体组分被从第一出气口(12)中排出，并且分离出的气体组分被从第二出气口(13)中排出。调节从进气口进入的气流，使得气体在流动通道中滞留预定或者更长的时间，从而调节气流。
文档编号B01J19/00GK1642619SQ03807238
公开日2005年7月20日 申请日期2003年3月26日 优先权日2002年3月28日
发明者伊藤隆夫, 江见准, 大谷吉生, 并木则和 申请人:大暖株式会社