專利名稱：跨音速物質回收系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種回收系統，特別是涉及一種使物質持續凝結成長，并使物質加速至跨音速以利其回收的物質回收系統。
背景技術：
在半導體、光電及太陽光電制作工藝中，時常產生對環境產生污染的廢棄物。舉例而言，銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池在制造過程中，未沉積于基板上的貴重金屬原料如銦(In)及硒(Se)為帶有劇毒且高價的物質。請參見圖1，圖1顯示傳統技術中處理一廢棄物I的示意方塊圖。銅銦鎵硒太陽能電池制作工藝中通常針對廢棄物I以水洗2的技術進行處理，并將廢水排放入環境3當中。然而，此方式將對環境產生了污染，且造成貴重原料的浪費。為了改善上述缺點，在另一種制作工藝中即以冷凝4的方式取代水洗2，以攔截廢棄物I當中的有價物質(例如:Se),并通過高效濾網5 (HighEfficiency Particulate Air,HEPA)對廢棄物I進一步進行過濾。此方法雖然可減少環境的污染，并將廢棄物I中的有價物質加以回收再利用，但通過冷凝的方式而回收的有價元素的效率較低且管線須時常清理。另一方面，冷凝過程中產生的大量的納米微粒，也會提高高效濾網5的更換頻率并使得生廣成本提聞。

發明內容
有鑒于此，本發明的目的在于提供用以回收一廢氣內的物質的跨音速物質回收系統，其利用核凝成長、熱膠結、氣膠熱泳以及絕熱膨脹原理使廢氣中的物質的微粒凝結成長，以提升廢棄物中有價物質的回收效率，以降低生產成本并減少污染。本發明可改善冷凝方法中管路堵塞的狀況，以提高制作工藝效率。為達上述目的，本發明提供一種用以回收一廢氣內的物質的跨音速物質回收系統，包括一收集管、一凝聚裝置、一回收腔、一流孔板以及一沖擊板材。收集管內部具有一第一壓力。凝聚裝置連結于收集管，用以使廢氣內的物質粒徑增加。回收腔其內部具有一小于第一壓力的第二壓力。流孔板包括至少一穿孔連結于收集管與回收腔之間。沖擊板材設置于回收腔內并面對流孔板。在上述實施例中，凝聚裝置包括一前段溫度控制裝置及一擾流裝置。前段溫度控制裝置包覆于收集管的外壁面，且擾流裝置設置于收集管內部，用以使廢氣產生紊流以增加廢氣中物質的碰撞，而使物質粒徑增加。在上述實施例中，收集管包括一廢氣入口及一感測裝置，廢氣自廢氣入口進入收集管，而感測裝置則設置于收集管上，用以監測廢氣的壓力與溫度。在上述實施例中，跨音速物質回收系統還包括一后段溫度控制裝置、一加熱器及一容器。后段溫度控制裝置包覆于回收腔。加熱器連結于沖擊板材，用以控制沖擊板材的溫度。容器連結于回收腔，用以容納回收后的物質。
在上述實施例中，回收腔包括一感測裝置，感測裝置則設置于回收腔上，用以監測廢氣的壓力與溫度。在上述實施例中，沖擊板材至流孔板之間的距離是可變動的，且沖擊板材包括一凹槽，自沖擊板材的實質中心向下延伸至沖擊板材的邊緣。流孔板至沖擊板材的距離介于2 5.5毫米之間，且流孔板至沖擊板材的距離為可調整。在上述實施例中，跨音速物質回收系統還包括一泵及一過濾裝置，泵連結于過濾裝置及回收腔之后，用以抽取回收腔內的空氣，以產生一小于第一壓力的第二壓力，其中第一壓力可為一大氣壓力，且第一壓力為第二壓力的2-5倍或更大。通過本發明的跨音速物質回收系統，一廢氣中的物質將于其中持續凝結成長，使得物質沖撞沖擊板材時的慣性增加，以增加物質回收的效率。


圖1為傳統技術處理一廢棄物的示意方塊圖本發明的實施例的顯示裝置的剖面圖；圖2為本發明的實施例的跨音速物質回收系統用于處理一廢棄物的示意方塊圖；圖3為本發明的實施例的跨音速物質回收系統的剖面示意圖；圖4為本發明的實施例的擾流裝置的剖面圖；圖5為本發明的實施例的流孔板的示意圖；圖6為本發明的實施例的沖擊板材的示意圖；圖7為廢氣內的物質的粒徑大小于各階段的分布圖；以及圖8為廢氣通過流孔板前、后的物理特性變化圖。主要元件符號說明I 廢氣2 水洗3 環境4 冷凝5 高效濾網10 跨音速物質回收系統100 收集區110 收集管111 本體Illa 外壁面113 廢氣入口115 感測裝置130 凝聚裝置131 前段溫度控制裝置133 擾流裝置135 流道150 流孔板
151 穿孔200 回收區210 回收腔211 感測裝置220 連結件230 沖擊板231 沖擊板材233 基座235 加熱器237 凹槽240 后段溫度控制裝置250 容器251 開關300 過濾裝置400 泵R 孔徑L 距離Pl 第一壓力P2 第二壓力W1-W3 物質
具體實施例方式茲配合

較佳實施例。請參見圖2，圖2顯示本發明的實施例的跨音速物質回收系統10用于處理一廢棄物I的示意方塊圖。本發明的跨音速物質回收系統10可針對一廢棄物I進行處理，減少其對環境所產生的污染，并加以回收廢棄物I內的物質。在一具體實施例當中，跨音速物質回收系統10用于處理銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池硒化制作工藝中所產生的廢棄物1，此類廢棄物I為一廢氣，其中包括欲回收的有價物質(例如:硒(Se))及其他普通物質。以下說明中將以廢氣I取代廢棄物。請參照圖3，圖3顯示本發明的實施例的跨音速物質回收系統10的剖面示意圖。在此實施例中，跨音速物質回收系統10包括一收集區100、一回收區200、一過濾裝置300及一泵400。收集區100包括一收集管110、一凝聚裝置130及一流孔板150。收集管110包括一本體111、一廢氣入口 113及一感測裝置115。廢氣入口 113連結于本體111位于收集管110前端，用以搜集來自銅銦鎵硒太陽能電池硒化制作工藝所產生廢氣I。感測裝置115用以監測通過廢氣I的壓力與溫度。收集管110內部具有一第一壓力P1。在此實施例中，第一壓力Pl為一大氣壓力。凝聚裝置130包括一前段溫度控制裝置131及擾流裝置133。前段溫度控制裝置131包覆于本體111的外壁面111a，用以針對本體111的管壁進行加溫。擾流裝置133設置于本體111內部，用以使廢氣I于收集管111的本體111內產生紊流以增加廢氣I內的物質的碰撞，而使廢氣I內的物質粒徑增加。在一具體實施例中，如圖4所示般，擾流裝置133中包括多個流道135，其中流道135具有彎折。廢氣I進入擾流裝置133后于流道135內流動。關于凝聚裝置130所產生的功效將于后方說明。相對于廢氣入口 113的相反側，流孔板150連結于收集管111的本體111的內壁面。如圖5所示般，流孔板150包括單個或多個穿孔151，每一穿孔的排列方式不受圖5的限制，每一穿孔151分別具有一孔徑R。在一具體實施例中，孔徑R為0.4毫米，但并不限制于此?？讖絉的尺寸，端視收集區100與回收區200兩者間的壓力差、穿孔151的數目、廢氣I進入收集管110的初速或流孔板150與沖擊板材231的距離L所決定，其中距離L為可調整。請參照圖3。回收區200包括一回收腔210、一連結件220、一沖擊板230、一后段溫度控制裝置240及一容器250。回收腔210為一中空殼體，通過連結件220連結于收集管110設置流孔板150的一側，其中連結件220可為螺牙與螺紋的結合，但并不限至于此?；厥涨?10上有至少一感測裝置211，用以監測廢氣進入回收腔210時的壓力與溫度。沖擊板230包括一沖擊板材231、一基座233及一加熱器235?；?33包括一可改變長度的不銹鋼柱，設置于回收腔210內，用以支撐沖擊板材231。沖擊板材231面對流孔板150設置于回收腔210內，其中流孔板150面對沖擊板材231的表面與沖擊板材231之間相隔一距離L。在一具體實施例中，距離L為2 5.5毫米。值得注意的是，通過連結件220的調整或通過基座233的調整，流孔板150與板材231之間的距離L是可變動的。沖擊板材231為一平板，一凹槽237 (圖6)自沖擊板材231的實質中心向下延伸至沖擊板材231的邊緣。加熱器235連結于沖擊板材231，用以控制沖擊板材231的溫度。后段溫度控制裝置240，包覆于回收腔210，用以維持回收腔210內的溫度。容器250相對沖擊板230的沖擊板材231的下方連結于回收腔210，其中容器250包括一開關251設置于容器250與回收腔210之間，其作用將于后方說明。過濾裝置300設置于沖擊板230面向流孔板150的相反側，并連結于回收腔210。在一具體實施例中，過濾裝置300包括一高效濾網5 (HighEfficiency Particulate Air,HEPA，圖2)。泵400連結于過濾裝置300，用以抽取回收腔210內的氣體，使回收腔210內具有一第二壓力P2。其中第二壓力P2小于收集管110的第一壓力P1。整體觀之，過濾裝置300設置于回收腔210與泵400之間，但并不限至于此，也可將泵400設置于過濾裝置300與回收腔210之間。本發明的實施例的跨音速物質回收系統10的作動方式概略性的可分為二階段。第一階段發生于收集區100內，第二階段發生于回收區200內。廢氣I進入收集區100的收集管110后，由于回收腔210的第二壓力P2小于收集管110的第一壓力P1，廢氣I自收集管110流向回收腔210。受前段溫度控制裝置131影響，收集管110中的廢氣I內的物質將以氣膠態流動于其中。此時，根據熱泳原理(Thermophoresis),廢氣I內的物質將自收集管110的管壁向收集管110的實質中央移動，并彼此凝聚。如此一來，廢氣I內的物質將不致沉積于收集管110的管壁上。另一方面，當廢氣I內的物質流動于擾流裝置133的流道135內時，因擾流的影響增加廢氣I內的物質彼此碰撞。于是，廢氣I內的物質的尺寸將沿著廢氣I的流動方向逐漸增大。請同時參照圖3及圖7。如圖7所示般，進入收集管110前廢氣I內的物質Wl的平均粒徑大小約為185納米，經過收集管110后廢氣I內的物質W2的平均粒徑大小約為300納米。接著，廢氣I經由流孔板150的穿孔151進入回收腔210內。由于穿孔151的孔徑較收集管Iio的本體111的管徑小，且由于第一壓力Pl大于第二壓力P2，廢氣I通過流孔板150后，廢氣I的流速將增加至跨音速(0.8-1.2馬赫數)，如圖8所示。此時，以跨音速的速度進入回收腔210的廢氣I為一可壓縮流，又受回收腔210內部環境的影響，廢氣I因絕熱膨脹(Adiabaticexpansion)溫度降低至250° K左右,如圖8所示。在此狀態下,廢氣I內的物質的粒徑再次增加。當廢氣I沖向沖擊板材231時，廢氣I內的物質因慣性而撞擊于沖擊板材231上。廢氣I內的物質通過重力以及沖擊板材231上的凹槽237 (圖6)的導引而落入容器250內。另一方面，廢氣I通過沖擊板材231后繼續朝沖擊板230后方流動。如圖8所示般由于廢氣I內欲回收的物質W3已幾近排除，通過過濾裝置300過濾去除廢氣I內殘余的粒狀污染物后，即可，即可排入環境中，不致產生污染。本實施例的跨音速物質回收系統10還具有以下功效:由于廢氣I到達沖擊板230前持續的進行凝結成長，粒徑及重量皆不斷增加，導致廢氣I內的物質的慣性增加。故，當廢氣I內的物質撞擊板材231時，更多廢氣I內的物質將沉積于其上，以提高有價物質回收的效率。又，通過設置于收集管110的感測裝置115以及設置于回收腔210的感測裝置211針對廢氣I的溫度以及壓力進行監測，一后方系統(未附圖)可針對其結果加以分析，以調整流孔板150與撞擊板材231之間的距離L，使有價物質回收效率最佳化。另外，當廢氣I內的物質沖擊于沖擊板材231時，由于加熱器235對沖擊板材231進行加熱，使附著于沖擊板材231上的物質處于液相狀態更容易流動而落入容器250中。另一方面，當容器250裝滿物質時，可暫時關閉開關251，以針對容器250進行更換。本發明的跨音速物質回收系統在收集區中利用熱膠結及熱泳原理使廢棄物中的物質凝結成長為納米級微粒，并利用壓力差使廢氣以跨音速通過流孔板。接著，在回收區中利用絕熱膨脹的影響，使氣體降溫，使物質產生核化作用進而再次成長為次微米或微米級的微粒，并利用慣性沖擊作用使物質沉積在經過加熱的沖擊板材上，達到物質回收的目的，回收率達91 %以上。經本發明的跨音速物質回收系統后的廢棄物中的高價有毒物質將大幅減少。雖然結合以上較佳實施例揭露了本發明，然而其并非用以限定本發明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和范圍內，可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍應以附上的權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種跨音速物質回收系統，用以回收一廢氣內的物質，其中該物質回收系統包括: 收集管，其內部具有第一壓力； 凝聚裝置，連結于該收集管，用以凝聚該廢氣內的物質，使其粒徑增加； 回收腔，其內部具有第二壓力，其中該第二壓力小于該第一壓力； 流孔板，包括至少一穿孔連結于該收集管與該回收腔之間；以及 沖擊板材，設置于該回收腔內，并面對該流孔板。
2.如權利要求1所述的跨音速物質回收系統，其中該凝聚裝置包括一前段溫度控制裝置，其包覆于該收集管的外壁面。
3.如權利要求1所述的跨音速物質回收系統，其中該凝聚裝置包括一擾流裝置，其設置于該收集管內部，用以產生紊流以增加廢氣內的物質的碰撞，而使廢氣內的物質粒徑增加。
4.如權利要求1所述的跨音速物質回收系統，其中該收集管包括廢氣入口及感測裝置，該廢氣自該廢氣入口進入該收集管，且該感測裝置設置于該收集管上，用以監測該廢氣的壓力與溫度。
5.如權利要求1所述的跨音速物質回收系統，還包括一后段溫度控制裝置，其包覆于該回收腔。
6.如權利要求1所述的跨音速物質回收系統，其中該沖擊板材至該流孔板之間的距離是可變動的。
7.如權利要求1所述的跨音速物質回收系統，其中該沖擊板材包括凹槽，其自該沖擊板材的實質中心向下延伸至該沖擊板材的邊緣。
8.如權利要求1所述的跨音速物質回收系統，還包括容器，其連結于該回收腔。
9.如權利要求1所述的跨音速物質回收系統，還包括加熱器，其連結于該沖擊板材，用以控制該沖擊板材的溫度。
10.如權利要求1所述的跨音速物質回收系統，其中該流孔板至該沖擊板材的距離介于2 5.5毫米之間，其中該沖擊板材至該流孔板之間的距離是可變動的。
11.如權利要求1所述的跨音速物質回收系統，其中回收腔上包含有一感測裝置，其用以監測該腔體內的壓力與溫度。
12.如權利要求1所述的跨音速物質回收系統，還包括泵及過濾裝置，該泵連結于過濾裝置及該回收腔之間。
13.如權利要求1所述的跨音速物質回收系統，其中該第一壓力為該第二壓力的2-5倍或更大。
14.如權利要求12所述的跨音速物質回收系統，其中該第一壓力為一大氣壓力。
全文摘要
本發明公開一種用以回收一廢氣內的物質的跨音速物質回收系統，其包括一收集管、一凝聚裝置、一回收腔、一流孔板以及一沖擊板材。收集管內部具有一第一壓力。凝聚裝置連結于收集管，用以使廢氣內的物質粒徑增加?；厥涨黄鋬炔烤哂幸恍∮诘谝粔毫Φ牡诙毫?。流孔板包括至少一穿孔連結于收集管與回收腔之間。沖擊板材設置于回收腔內并面對流孔板。
文檔編號B01D5/00GK103143188SQ201210005708
公開日2013年6月12日 申請日期2012年1月10日 優先權日2011年12月7日
發明者陳姿名, 蔡春進, 許榮男, 顏紹儀 申請人:財團法人工業技術研究院