壓力蒸汽循環液體蒸餾器的製作方法

2023-05-27 22:59:36 1

專利名稱：壓力蒸汽循環液體蒸餾器的製作方法
技術領域：
本發明涉及液體的淨化，更具體地說，涉及一種通過包括具有可轉動殼體的液體環形泵的蒸汽壓縮蒸餾器對液體的淨化。
背景技術：
對大多數人類來說，可靠乾淨的水源是很難找到的。例如，加拿大國際發展部的報告指出大約有12億人缺乏獲取安全飲用水的途徑。公布的報告將每年數百萬的死亡，其中大多數都是兒童，歸因於一些與水有關的疾病。許多水淨化技術都是眾所周知的，其包括碳過濾器、氯化處理、巴氏殺菌法、反滲透法等。在這些技術中，有許多技術都會受到水質變化的顯著影響，並且不能去除許多種可以在發展中國家，或其他地區的供水系統中發現的諸如細菌、病毒、有機物、砷、鉛、汞、以及殺蟲劑等之類的普通汙染物。這些系統中有些還需要提供一些諸如過濾器或化學物之類的耗材。再者，這些技術中有些只適用於那些既需要有很好的基礎設施，又需要有經過很好培訓的操作人員的集中的、大規模供水系統中。能夠不需要考慮有關水源是否在非集中的較小規模水源中，不需要耗材，也不用一直維護，就能夠生產出可靠的乾淨水是非常令人期望的，特別是在發展中的國家。
採用蒸汽壓縮蒸餾器對水進行淨化是眾所周知的技術，並且能解決許多的關注的問題。然而，財政貧乏、技術資源有限、並且人口密度低使得在大多數發展中國家建立集中的、大規模供水系統並不切實可行，同樣也限制了使用合適的、可以提供可靠電源用於操作蒸汽壓縮蒸餾器系統，也阻礙了對這些系統的維護。在這種境況下，有效提高生產能力，並減少用於系統操作的電力預算，以及系統所需維護的數量，改進蒸汽壓縮蒸餾器系統以及相關部件可以提供一個解決方案。

發明內容
在本發明的第一實施方式中，提供一個具有結構緊湊、便宜並且易於維護等優點的液體淨化系統。在該實施方式中，包含有蒸餾裝置，其具有液體環形泵、以及具有液體環形泵、具有電機和轉子能繞其轉動的單獨連續軸的充分轉動殼體，以及支撐可轉動殼體的第二軸，具有內或外燃機，優選地具有電機轉子以及氣密密封在蒸餾系統的流體壓力邊界內的磁鐵。
另一可選的實施方式具有蒸餾裝置，其具有封裝在蒸餾器的頂部蒸汽空間內的充分轉動殼體內的液體環形泵。系統的熱源可以通過多管線熱交換器重新改變方向，以便在蒸發階段能夠使能源效率最大化。回衝管線可以從蒸發器/冷凝器的頂室直接與引入口連接，從而可以在引入口防止獨特的迴轉過濾器出現汙垢，並且可以給熱交換網絡增加熱量。此外，消除水霧的方法可以在液體環形泵部件中使用，從而可以消除在蒸汽中夾帶的汙染的液滴，並且可以防止將其傳送到冷凝器中，從而汙染淨化的產品。
另一特定的實施方式包含蒸餾裝置，其具有液體環形泵、具有液體環形泵、電機和轉子能繞其轉動的單一連續軸的充分轉動殼體、以及支撐可轉動殼體的第二軸，具有內或外燃機和在下面貯水池中的虹吸泵，以將液體虹吸進入液體環形泵的室中。結果，可以獲得高效、易實現並且易維護、相當簡單並便宜的用於對液體進行淨化的系統。
本發明的另一方面在於提供一種從水中去除汙染物的方法，包括步驟用熱循環發動機產生電能驅動發電機，所述熱循環發動機包括用於燃燒燃料的燃燒爐，利用發電機的電力容量的至少一部分用於給水淨化裝置提供電源，將源水輸送到水淨化裝置，傳送熱循環發動機的熱輸出，用於將熱量傳送給水淨化裝置，從而減少所需用於淨化水的電量。此外，實施方式還可以下述步驟中的一個或全部從燃燒爐中排出氣體到源水的熱傳遞，加熱圍繞在水淨化裝置周圍的部分，以便減少熱損失，使未處理的水蒸發，並且使蒸發的水冷凝形成蒸餾水產品。
另一實施方式利用一種背壓調節器，包括具有在關閉位置的鉸鏈臂以及成形為可以覆蓋與壓力管道相連接的埠的可移動擋塊，所述擋塊由與所述臂相連的固定器進行固定，並且當臂在關閉位置時，擋塊塊位於鄰接埠的位置，其中當壓力管道的壓力超出設定值時，所述臂遠離關閉位置，並且當壓力管道中的壓力小於設定值時，所述臂位於關閉位置上。
參照附圖和下述對優選實施方式的詳細說明，本發明的一些優點和特徵將得到更加清晰地理解。


參照附圖對本發明的優選實施方式進行詳細說明，本發明的上述和/或其它方面和優點將得到更加清晰地理解。其中圖1A是根據本發明所設計的整個系統的可能實施方式的概念上的流程圖；圖1B是根據本發明的實施方式，在圖1A中所示系統中使用電源的示意性方框圖；圖2顯示出根據本發明的優選實施方式的電源部件裝置和水淨化裝置；圖3是根據本發明用於給水淨化裝置提供電源和加熱的輔助電源裝置的示意性方框圖；圖4是根據本發明的實施方式的整體電源裝置/水淨化系統的示意性總圖；圖5A是根據本發明的特定實施方式的轉子和定子的截面圖和頂視圖，其顯示用於支撐輸入裝置、在葉片之間的葉片和室和轉動的驅動軸的支撐結構；圖5B是與圖5A中所示的實施方式相應的轉子和定子的頂側視圖，其顯示用於支撐輸入和輸出裝置、葉片、在殼體裝置中的偏心結構以及驅動軸的支撐結構；圖5C是與圖5A和5B中所示的實施方式相應的轉子和定子的頂視圖，其顯示用於支撐輸入和輸出裝置、葉片、在殼體裝置中的偏心結構以及驅動軸的支撐結構；
圖5D是與圖5A、5B和5C中所示的實施方式相應的轉子和定子的截面圖，其顯示葉片、驅動軸以及軸承；圖6A是根據本發明特定實施方式的液體環形泵的示意圖；圖6B是根據本發明實施方式的轉子的頂視圖，其顯示多個葉片、在葉片之間的室，以及在各單獨室中的引入孔和出口孔；圖7A是根據本發明實施方式的液體環形泵的進一步詳細示意圖，其顯示固定的引入埠、可轉動的驅動軸、轉子和殼體裝置；圖7B是根據本發明特定實施方式，在液體環形泵的固定和轉子部分之間出現的密封的視圖，其可以將引入孔和出口孔分隔開；圖8是根據本發明實施方式的液體環形泵的截面圖，其示出了電容傳感器；圖9是根據本發明實施方式的液體環形泵的截面圖，其顯示偏心轉子、轉子葉片、具有軸承的驅動軸、用於容納液體環形泵的可轉動殼體裝置、蒸餾器殼體以及旋風效應，並導致可以從蒸汽中去除水霧和水滴；圖10是根據本發明的液體環形泵的特定實施方式的截面圖，其顯示容納在系統壓力流體邊界內的密封電機轉子和磁鐵、驅動軸、轉子以及轉動殼體，其中水滴被旋轉分離出，並循環回到泵的底部水位，以及用於將水從下面的貯液器中抽入到泵的主室中的虹吸泵；圖11是如圖10所示的密封電機轉子的詳細視圖；圖12A是根據本發明圖10的實施方式的外泵殼體和電機殼體的視圖，其顯示蒸汽的輸入和輸出埠；圖12B是圖12A的截面圖，其顯示在其殼體中的電機、電曲軸、轉子以及下面的貯液器；圖12C是通過不同平面的圖12A的另一截面圖，其再次顯示在其殼體中的電機、電曲軸、轉子以及與下面的貯液器相連流體管線，其中可以觀察到虹吸泵；圖13是圖12C的下貯液器的詳細截面圖，其更清晰顯示出虹吸泵、周圍的軸承以及流體管線；圖14A是根據本發明實施方式的整個系統的示意圖，其顯示穿過泵，一直到熱交換器，並延續到蒸餾器中心的引入口，其中加熱器在頂部將液體蒸發成蒸汽，之後蒸汽流入壓縮器並且之後進入冷凝器，在此之後冷凝水可以被回收；圖14B是蒸發器頂部和衝擊式水位傳感器殼體的詳細示意圖，其顯示在源液體管線和衝擊式液體管線之間的外部連接閥；圖15顯示具有彈性管道和殼體密封的蒸發器/冷凝器的可選實施方式；圖16A是蒸餾器的蒸發器/冷凝器芯體部分的截面圖，顯示的是根據特定實施方式的單獨加熱層和肋狀物，以及用於連接和安裝到液體分配歧管的輸入和輸入歧管以及螺釘；圖16B是根據圖16A的蒸發器/冷凝器芯體部分的詳細截面圖，其顯示將水汽/蒸汽與液體/冷凝層有效分隔開的肋狀物；圖17A是液體分配歧管的泵一側的一面的視圖；圖17B是液體分配歧管的泵一側的第二面的視圖；圖17C是液體分配歧管的蒸發器/冷凝器一側的一面的視圖；圖17D是液體分配歧管的蒸發器/冷凝器一側的第二面的視圖；圖18A是根據本發明實施方式，用於連接整個系統中各種流體管線和部件的連接器的側視圖；圖18B是如圖18A中所示連接器的頂視圖；圖19A是根據本發明實施方式的多管線熱交換器的示意圖，其顯示接上水管用以產生多管線效果的多個雙通道熱交換器；圖19B是根據本發明特定實施方式的可選擇熱交換器，其顯示單三通道熱交換器，其中來自產品流和衝擊流中的熱量與冷引入口進行熱交換，但其相互之間不進行交換；圖20是顯示採用冷傳感器進行壓力測量的系統的示意總圖；圖21A是顯示具有流過過濾器單元的引入水流和(blowdown)衝擊流的迴轉過濾器的視圖，各過濾器單元繞中心軸在樞軸關節周圍轉動；圖21B顯示了迴轉過濾器殼體和多單元迴轉過濾器的可選實施方式；圖22顯示用於改變水流過迴轉過濾器的各個裝置的手動開關的視圖，能夠回衝所述裝置而不用將過濾器本身翻轉過來；
圖23A是根據本發明實施方式的背壓調節器的側視圖；圖23B是如圖23A所示的背壓調節器的斜視圖；圖24A是根據本發明實施方式中具有垂直定位埠的背壓調節器的側視圖；圖24B是如圖24A所示的背壓調節器的斜視圖；圖25是在實現一個與本發明實施方式一致的過程中的背壓調節器的示意圖；圖26A是根據本發明實施方式的背壓調節器的斜視圖；圖26B是圖26A的部分C的放大圖，其描述在背壓調節器埠上的槽口；以及圖27A是與本發明實施方式一致的背壓調節器的側視剖面圖。
圖27B是圖27A中「E」部分的放大示意圖，其示出孔口1510上存在一個小開口。
具體實施例方式
下面作一些定義。除非在上下文中還有另外的需要，下文中用於本說明書和附圖中的一些術語將具有指定的含義。
這裡以及在權利要求中所用的術語「淨化」是指實質上減少一種或多種汙染物的濃度到小於或等於規定等級，或者實質上是使一種或多種汙染物的濃度變動到規定範圍內。
這裡所用的術語「規定等級」是指一些理想的濃度水平，如用戶為一些特定應用而制定的濃度水平。例如規定等級的實例是可以限定流體中的汙染物的含量，以便進行工業或商業加工。一個實例是消除溶劑或反應物中汙染物的含量，使其達到能夠使化學反應(例如，聚合反應)中可以接受以實現工業上的顯著的產量的水平。規定等級的另一實例可以是由政府或政府間機構為了安全或健康的原因而頒布的流體中某些汙染物的含量。實例可以包括一種或多種汙染物在用作飲用或特定健康或醫療應用的水中的濃度，濃度等級由諸如世界衛生組織或美國環境保護署之類的組織所頒布。
圖1A顯示的是根據本發明的一種可能實施方式的整個系統的總流程圖，其中液體流動通道由箭頭表示。在這種實施方式中，液體流動通過系統，從引入口00流入交換器400，其中交換器400從包括冷凝器200、頂部300，以及從諸如內、外燃機之類的動力源中排放物(未示出)的多個熱源的至少一個中接收熱量。液體繼續流經熱交換器400進入集水槽500，並進入與冷凝器200進行熱接觸的芯體部分600。在芯體部分600中，液體進行部分蒸發。從芯體部分600，液體通道繼續進入到與壓縮機100相連通的頂部300中，並且從那兒進入到冷凝器200中。蒸汽冷凝後，液體從冷凝器200進入到熱交換器400中，並最終進入排出區域700，然後作為最終蒸餾產品排出。
電源800可用於給整個系統提供電源。特別當壓縮機100是諸如液體循環泵之類的蒸汽泵時，電源800可以與用於驅動壓縮機100的電機150(未示出)相連接。電源800同樣也可以用於提供電源給如圖1A所示的系統其他部件。例如，電源800可以是電源輸出口，標準的內燃發電機(IC)或外燃發電機。內燃發電機(IC)和外燃發電機的優點在於可以產生如圖1B所示的電能和熱能。其中，發動機802既產生機械能又產生熱能。而發動機802可以是內燃發電機，也可以是外燃發電機。諸如永磁無刷電機之類的發電機804與發動機802的曲軸連接，並且將由發動機802產生的機械能轉換成諸如電源806一樣的電能。發動機802同樣也可以產生排出氣體808和熱量810。使用以排出氣體808和熱量810的形式由發動機802產生的熱能有利於給系統提供熱量。
可選擇地，電源發電機800產生的熱量可以通過引導發動機的排氣到蒸餾器周圍的隔離腔中而得到收回，此隔離腔位於外殼體和單獨的蒸餾部件之間。在這種實施方式中，當其進入蒸發器600時，排放物吹過加熱源液的散熱片型的熱交換器。
回到圖1A，優選地，電源800是諸如斯特靈(stirling)電動機型發電機之類的外燃發動機。斯特靈電動機產生的熱能以排氣和輻射熱的形式輸出。斯特靈電動機排出的氣體相當熱，典型的溫度從100℃到300℃，並且代表由斯特靈電動機產生熱能的10％到20％。斯特靈電動機產生的排放物典型地是清潔氣體，主要包含二氧化碳、氮氣和水。斯特靈電動機的冷卻系統可以用於將電動機所產生的熱量排放到電動機的周圍環境中。使用諸如斯特靈循環電機之類的外燃機，用以提供機械能量，藉助於2003年3月25日公布的美國專利No.6,536,207(Kamen et al.)中詳細描述的發電機可以轉換成電能，在此可作為參考。關於斯特靈循環電動機的優選實施方式的其他信息，可以參見審查中的美國專利申請序列號09/517,245，申請日2000年3月2日，發明名稱為為「斯特靈電動機熱系統的改進」，和審查中的美國專利申請序列號09/517,808,申請日為2000年3月2日，發明名稱為「輔助電源裝置」，在此，其全部都可作為參考。
在那種預處理可以先於或在引入口00內發生的情況中，可以對要蒸餾液體，優選的是水進行預處理。預處理操作可以包括任何或所有的粗過濾使用諸如聚磷酸酯、聚醋酸酯、有機酸，或聚天冬氨酸酯之類的化學添加劑進行處理；諸如震蕩磁場或電流的電化學處理；消除毒氣；以及紫外線處理。添加劑可以以液體的形式添加到採用諸如包括標準膜片泵或壓電膜片泵的滾子泵或脈動泵之類的連續抽取機構引入的液流中。可選擇地，添加劑可以使用例如，將需要有再加載循環的注射泵的半連續機構添加，或分批抽取系統，其中小體積的添加劑將抽取進入系統外部固定的容器或貯液器中，並在液體流入系統之前均勻地用液體對添加劑進行混合。可以預想用戶可以簡單地將指定量的添加劑滴入，例如包含要淨化液體的容器桶中。液體添加劑既可以加入足夠的量(也就是說，對於機械壽命的而言沒有消耗)，也可以是在消耗後根據需要再加入一次性的量。
添加劑同樣也可以以固體形式加入，其中這種添加劑可以嵌入在插入到引入口00的流通管道中的定時釋放的基體中。在該特定實施方式中，用戶需要定期地插入添加劑。但在另一實施方式中，粉末形式的添加劑可以在分批處理系統中添加，其中例如，粉末以小塊的形式添加到裝有要淨化水的外容器中，其中均勻地混合添加劑，與上所述的用於添加液體添加劑的分批處理系統相似。
蒸餾產品優選的是水的後處理可以發生，其中在後處理可以優先發生在外輸出區域(未示出)那種情形中。後處理操作可以包括添加諸如用於增甜的糖基添加劑、用於增酸(tartness)的酸性物質、以及礦物質之類的味覺添加劑。同樣也可以添加其他包括營養素、維生素、諸如肌氨酸酐之類的穩定蛋白質、脂肪以及糖成分的添加劑。無論是作為輸出液體流過其的定時釋放小塊，還是通過分批處理系統填加到外貯液器中的粉末，這種添加劑可以以液體形式或固體形式添加。可選擇地是，例如通過在接觸中過濾或分解，添加劑可以經過單獨的貯液器或容器的內部塗層添加到輸出液體中。在這種實施方式中，優選地是具有能探測到在淨化液體中是具有添加劑還是不有添加劑的能力。根據本發明實施方式的探測系統包括PH值分析、傳導率和硬度分析或是其他標準的電基化驗。當添加劑的含量/數量低於預設值或是不能檢測出時，如果需要，這種探測系統允許通過控制信號機構更換添加劑。
在另一實施方式中，液體特性，例如，諸如水的硬度是在輸出時可以檢測出的，並且可以與機械指示器連接，用以顯示應該適當添加的添加劑的信號。
但在另一個實施方式中，例如，利用電流或放電方法，系統地產生臭氧，並且添加到輸出產品中可以改善味感。可選擇地，通過HEPA過濾器的空氣泵可以產生氣泡直通到輸出液體中，用以改善最終淨化產品的味道。
可以想像的是，一些實施方式可以包括用於探測核酸、抗原以及諸如細菌之類的生物有機體的方法。這種探測方法的實例包括本領域所知的並且目前商業上可得到的納米化學物和生物化學的微小陣列。如上所述，這種陣列同樣也可以用於監測在淨化產品中是否有營養物和其他添加劑存在和/或短缺。
在另一實施方式中，例如，紫外線UV處理可以用於在存儲桶或其他容器中進行淨化後處理，從而有助於維持淨化產品。
在另一特定實施方式中，排出高CO2含量氣體的斯特靈電動型發電機可用作電源800以便給整個系統提供電源。在這種實施方式中，從斯特靈電動機排出的氣體通過排氣管道回到引入口00中，並採用使要淨化的水進行酸化作為一種預處理的方法。對引入水的酸化將導致在排出氣體中的CO2(在壓力下)的強制性分解，並且酸化可以減少在系統中出現的諸如集聚的石灰之類的水垢。可選擇地，排出的CO2氣體被引導進入淨化產品中作為一種後處理酸化的方法。
根據本發明實施方式提供的系統具有兩個基本功能部件，其可以結合成一個整體裝置，或者如在此所述的用於局部水淨化目的一樣，可以單獨操作和連接在一起。圖2描述的是本發明的實施方式，其中電源裝置2010通過電纜2014電氣連接，用於提供電源給蒸汽壓縮水蒸餾裝置2012，同時通過排熱管道2016，從電源裝置中排出的氣體被連接以將熱量傳送給水蒸餾裝置。
根據熱力學第二定律，熱循環電動機受限制於分餾效率，也就是說，(TH-TC)/TH的Carnot效率，式中TH和TC分別是可提供熱源的溫度和周圍熱環境的溫度。在熱電動機的運轉周期的壓縮階段，熱量必須以一種整體不可逆的方式從系統中排出，因此，總是具有過多的排出熱量。再者，更值得注意的是，在熱電動機運轉周期的膨脹階段不是所有提供的熱量都進入到工作液體中。在此，產生出的排出氣體的熱量的優點在於其可以用於其他目的。在燃燒爐中可獲得的熱動力學總熱量(也就是在氣體溫度高於環境溫度時)典型地是總輸入能量的10％的數量級。對於生產電功率千瓦特數量級的電源裝置，最多可以在接近200℃的溫度下排放出的氣流中得到700W的熱量。根據本發明的實施方式，排出熱量和由電動發電機產生的電能可用於人類消耗水的淨化，因此，其優點在於提供結合成一體的系統，在其中只要提供所需的原料水和燃料。
此外，當利用這種方法有效地抽取氧化劑(特指空氣和此處以及任何附加的權利要求中，不受限制，用作「空氣」)進入燃燒爐，以便提供燃燒，以及留在加熱器頂部的排出熱氣的回收時，諸如斯特靈循環電動機之類的外燃機能夠提供高熱效率和汙染物的低排放。在許多的應用中，在燃燒之前，空氣先預加熱，接近加熱器頂部的溫度，從而實現熱效率的規定目標。然而，期望用於實現高熱效率的預熱空氣的高溫，由於很難實現的預混合空氣和燃料以及要限制火焰溫度所需要的過多空氣，，使得實現低排放的目標很困難。例如，在2000年5月16日公布的美國專利No.6,062,023(Kerwin，et al.)中將對致力於克服這些困難以便實現熱力的高效率和低排放運行的技術進行說明，在此也可用作參考。
此外，外燃機可以使用廣泛的各種不同燃料，包括在特定的當地環境下得到的燃料，可是本發明說明中的技術教導不限於這種電動機，並且內燃機也同樣包含在本發明的領域中。然而，由於排放氣體特別汙染環境的本質，內燃機很難推廣，並且優選地利用外燃機。
在圖3中示意地顯示出電源裝置2010的實施方式。電源裝置2010包括連接到發電機2102的外燃機2101。在優選的實施方式中，外燃機2101是斯特靈循環發動機。在運行過程中，斯特靈循環發動機2101的輸出包括機械能和剩餘的熱能。在燃燒爐2104中燃料燃燒產生的熱量可輸入給斯特靈循環發動機2101，並部分轉換成機械能。不能轉換的熱量或熱能，在燃燒爐2104釋放的能量中佔65％至85％。可獲得的熱量以兩種形式對電源裝置2110周圍環境進行加熱從燃燒爐2104中排放出較小的氣流以及斯特靈電動機的冷卻器2103上排出的較大熱流。電源裝置2110也可以指輔助電源裝置(APU)。排出氣體相當熱，典型地在100到300℃，並且代表由斯特靈發動機2101產生熱能的10％到20％。冷卻器在高於環境溫度10到20℃時，排出80％到90％的熱能。熱量排出到水流中，或更典型地通過散熱器2107排出到空氣中。優選地，斯特靈循環發電機2101的尺寸是使電源裝置2010可以進行運輸。
如圖3所示，斯特靈循環發電機2101是由諸如燃燒爐2104之類的熱源直接提供動力。燃燒爐2104燃燒燃料以便產生可用於驅動斯特靈發動機2101的熱氣。燃燒爐控制裝置2109連接到燃燒爐2104和燃料罐2110上。燃燒爐控制裝置2109從燃料罐2110中提供燃料到燃燒爐2104中。燃燒爐控制裝置2109同樣也提供測量的數量的空氣給燃燒爐2104以便有利於確保燃料的充分燃燒。燃燒爐2104燃燒的燃料優選地是清潔燃燒並且可買到的，諸如丙烷之類的燃料。清潔燃燒的燃料是不含大量汙染物，最重要的是不含硫的燃料。當汙染物限定在一個較少的百分比時，天然氣、乙烷、丙烷、丁烷、乙醇、甲醇和液化石油氣(LPG)都是清潔燃料。一種可以買到的丙烷燃料的實例是HD-5，由自動工程協會定義為工業級，並可以從Berzomatic公司中得到。在根據本發明的實施方式中，以及在下文中更詳細的討論中，斯特靈發動機2101和燃燒爐2104實質上提供完全燃燒，以便在提供高熱效率的同時，也實現低排放的目的。高效和低排放的特點有利於允許電源裝置2010在室內使用。
發電機2102與斯特靈循環發動機2101的曲軸(未示出)連接。可以理解的是對於本領域的普通技術人員，在術語發電機中包含電動機械的分類，其中所述電動機械包括例如將機械能轉變成電能的發電機，或是例如其中將電能轉變成機械能的電動機。發電機2102優選的是永磁無刷電機。可充電電池2113為電源裝置2010提供啟動電源，以及提供直流電源(「DC」)給DC電源輸出2112。在另外的實施方式中，APU2010同樣也有利地提供交流電源(AC)給交流電源輸出2114。逆變器2116與可充電電池2113連接，以便把可充電電池2113的直流電源轉變成交流電源。在如圖3顯示的實施方式中，可充電電池2113、逆變器2116和交流電源輸出2114設置在外圍2120中。
參照在圖4中對本發明實施方式的示意性描述，現將對在電源裝置2010的運行中產生的排出氣體的利用進行說明。燃燒爐的排放物直接通過熱管道2016進入到由數字2012總體上指示的水淨化裝置的外圍2504中。熱管道2016優選的是用塑料或由絕緣材料包圍的波紋金屬材料的軟管，然而，將從電源裝置2010排出熱氣傳送到水淨化裝置2012中的所有手段都包含在本發明的領域內。由箭頭2502所指定的排出氣體吹過散熱片型熱交換器2506，從而當源水流2508流向蒸餾蒸發器2510時，將加熱源流2508。填充由絕緣的外圍2504包圍的容器的熱氣2512本質上可以消除蒸餾系統的所有熱損失，因為此絕緣容器中的氣體溫度比蒸餾裝置本身表面2514的溫度要高。因而，基本上沒有熱量從蒸餾裝置中流出到周圍環境中，並且對於10加侖/小時生產能力的蒸餾裝置的75W數量級的熱損失可以得到恢復。微開關2518探測連接熱排氣到水淨化裝置2012的軟管2016的連接，這樣作業系統可以控制熱氣的流入。
根據本發明的可選實施方式，無論增加後燃燒爐(未示出)還是使用電源電阻絲加熱，添加熱量給排出流體2502落入在在本發明的保護範圍之內。
在系統的初始啟動階段，電源裝置2010被驅動用以提供電源和排出熱氣。由於散熱片型熱交換器2506的初始溫度低於排出氣體中水分含量的露點，由於排出氣體包含水份，作為主要燃燒產物，水淨化裝置2012的加熱階段將明顯地加速。當水在熱交換器的散熱片中冷凝時，所有蒸發水份的熱量可用於加熱源水。蒸發器的熱量可以通過在蒸餾器腔內的熱氣對流對熱交換器的散熱片補充加熱。即使散熱片的溫度達到排出氣體的露點之後，通過對流對散熱片的加熱仍將繼續。
根據本發明的其他實施方式，為了冷卻的目的，電源裝置2010和水淨化裝置2012可以進一步通過使水從淨化裝置流經電源裝置而結合在一起。由於水源的未經處理的性質，使用源水冷卻存在一定的問題。然而，使用產品水需要加裝複雜的系統，以便在淨化裝置加熱到完全滿足運行條件之前，能夠允許對電源裝置進行冷卻。
基於液體環形泵的基本設計，本發明的一些特定實施方式可以改進，特別是有關通過減少摩擦損失來提高整個能量效率。在圖5A到5D中顯示的是本發明的優選實施方式，其具有一個充分地可轉動的殼體，可以最大限度減少摩擦損失，而保持簡單設計以及產品的成本效率。如在圖5A中可以看到，定子9相對於轉子8是固定的，並包括入口7和出口6。水蒸汽可以在壓力P1下被抽吸並進入到轉子室3中。轉子8相對於中心軸線Z偏移，旋轉殼體和液體環形泵以中心軸線為中心。當轉子8通過轉子軸承16繞中心軸14轉動，轉子室3的有效體積減少。因而，當水蒸汽沿旋轉通道進入出口6時，水蒸氣將壓縮到壓力P2，並傳送到冷凝器200。優選地，旋轉殼體(未示出)與在液體環形泵中的液體環一起轉動，用以減少由於摩擦帶來的能量損失。
如圖5B和5C所示，定子9在輸入輸出區域具有一個支撐結構26，在如圖5B和5C所示的定子9的頂視圖中，可以看見轉子8的單個葉片17位於支撐結構26的下面，也可以看見轉子8相對中心軸的偏心位置。液體環形泵的特定實施方式是在運行期間既可以軸向進給，也可以軸向開口，並且還可以具有在垂直，水平或其他方向上的定向。圖5D顯示的是該實施方式的另一視圖。
優選地，根據本發明的液體環泵可設計成在相當窄的輸入和輸出壓力的範圍內進行運行，這樣，總體上，系統運轉在5到15磅/平方英寸(表壓)的範圍內。系統壓力可以通過使用止回閥進行調節，從而從圖5A-D中的室3中可以釋放水蒸汽。改進的系統性能，優選地，通過將排氣埠的出口6放置在相對於轉子軸線成一個特定轉動角度而予以實現，其中特定角度與蒸餾器工作所需的壓力升高相對應。圖5B中顯示的是用於調節系統壓力的特定埠開口角度的實施方式。出口6設置在繞轉子路徑轉動大約90度的位置上，允許將從室3中出來的蒸汽排出。將出口6設置在繞定子軸線轉動較大角度的位置上，將使系統的壓力升高，並降低泵的生產量，當出口6設置在繞定子軸線轉動較小角度的位置上時，將使系統的壓力下降，並增加泵的生產量。選擇出口6的設置可以優化系統的壓力，從而可以改進泵的效率。此外，出口6的放置可用於維持系統的壓力，從而可以通過取消通向室3的排氣埠上的止回閥來簡化系統的複雜結構，從而可以提供一種簡單、成本效率更高的壓縮機。
圖6A中所示的是液體環泵的可選實施方式的示意圖。在圖6A中，壓縮機100是具有可轉動外殼體10的可能液體環形泵的實例，在可轉動外殼體10中包含單獨的雙通道定子/體9和轉子8，其中在可轉動殼體10和固定的定子/體9之間的密封表面是圓柱形。定子/體9相對泵100的室12，也相對轉子8和可轉動殼體10被保持靜止不動，並且包括入口7和出口6。水蒸汽在壓力P1下被抽吸並通過引入口5。當轉子繞固定的定子9轉動時，引入口5與轉子8中的引入孔4排成一直線，水蒸汽穿過引入孔4進入到轉子室3中。轉子8偏離中心軸線Z，這樣，轉子8轉動時，轉子室3的有效體積減少。同樣，當水蒸汽沿一個旋轉通道前進到轉子8的出口孔2時，水蒸氣可以壓縮到壓力P2。當轉子8轉動時，出口孔2與固定出口6的出口孔1排成直線，並且在壓力P2下的水蒸汽穿過出口孔1進入到出口6，從而傳送到冷凝器200中。在這種實施方式中，可轉動殼體10與在室12中存在的水19一起轉動，因而可以減少由於氣流偏差導致的摩擦能量損失。在可轉動殼體10中還具有小孔11，可用於使水19離開和/或進入室12中，從而可以控制泵中的液位。此外，如圖6B中所示，轉子8具有多個從轉子的俯視圖中可以很明顯地看見的多個葉片17。單獨的轉子室3、以及各轉子室3中的單獨引入孔4和出口孔2同樣也可以很明顯地在俯視圖中看到。
在圖7A中所示的是液體環形泵的另一可選實施方式，其中在可轉動殼體10和定子9之間的接觸面是圓錐形而不是圓柱形。在該實施方式中，轉子驅動軸14具有位於可以允許可轉動殼體10與轉子8一起轉動的軸承16上的端部15。引入口7和出口6以及相應的引入孔5和出口孔1都相對於轉子8和轉子殼體10保持靜止不動。
此外，在固定部分6和入口7以及轉子8之間可以存在圓錐形或軸向的密封13。在圖7B中可以最清楚看到的圓錐形實施方式中，密封13可以將引入孔5與轉子8的出口1隔離，以便防止洩漏。如圖6和7所示的液體環形泵是既軸向進給又徑向開口，與前述優選的液體環形泵的實施方式相對比，參照圖5A-5D(見上)所討論的液體環形泵是軸向進給和軸向開口。
在運行中，需要測量壓縮機中液環的深度，以用於優化性能。在公開的實施方式中，液體環形泵的殼體10與泵中的液環一齊轉動，並且液體溫度典型地在110°左右。測量液環深度的方法包括諸如超聲波、雷達、浮子、液體傳導以及光學傳感器之類的常用傳感器中的任何一種。由於轉動殼體的複雜結構，這種測量的優選實施方式採用電容傳感器，其中在電容器中的液體深度發生變化時，電容器的電容同樣也發生變化。如圖8所示，盤形電容傳感器板110安裝於可轉動殼體10的底部，與可轉動殼體10的底面10A，以及轉子8的底面8A具有相等距離。因此，電容器由殼體10、轉子8和電容傳感器110所限定。導線112連接電容器，從電容傳感器110，通過在轉動殼體軸線53上的通道53A，一直到中心變壓器的次級線圈113，優選地鐵素體芯變壓器(未示出)。在實施方式中，次級線圈113以與電容器板相同的速度轉動，並且與鐵素體芯變壓器的初級線圈感應連通。初級線圈114是固定的，來往與液位測量電容器的信號通過變壓器進行通信，這樣實現深度信息從轉動位置被傳送到靜止位置。電容可以通過確定電容器(C)與變壓器次級線圈的電感(L)的LC諧振而進行測量。在優選的實施方式中，建立LC振蕩電路，並且振蕩頻率可以用作電容的測量值。
可選擇地，在根據本發明的另一實施方式中，可以想像的是再生吹風機可以用於替代壓縮機100中的液體環形泵。能夠用於替代液體環形泵的可能再生吹風機的實例是由GAST提供的商用商標為REGENAIR的R4系列(例如，型號為R4110-2/R4310A-2以及下列等等)，其能夠分別在52英寸水柱最大壓力，92立方英尺/分的開口流量或在48英寸水柱最大壓力，88立方英尺/分的開口流量下進行工作。見附錄A，由此作為參考。
例如，為防止汙染的液滴隨著蒸汽一起帶到或輸送到冷凝器200，壓縮機100可以設計成如圖9的可選實施方式所示。在這種實施方式中，液體環形泵在蒸發器/冷凝器的頂部內，並且當可轉動殼體10轉動時，可以去除水霧，其中旋轉可能會產生氣旋效應，以及通過離心力拋出的水霧和水滴與蒸餾器殼體碰撞，並且流到在集水槽的水中。同樣也具有從可轉動殼體10的外部延伸出的散熱片18，以便增強蒸汽在可轉動殼體10和固定殼體25之間的空間中循環和轉動。設置蒸汽出口22用於提供使蒸汽通向冷凝器200的通道。
在優選的實施方式中，如圖10所示，同樣也可以具有諸如電機之類的激勵裝置150以用於驅動壓縮機/泵100。電機150接收來自電源800的電源(如圖1A所示)。在圖10和11所示的特定實施方式中，電機轉子/磁鐵37氣密密封在系統的壓力和流體邊界(envelope)內部，並且電機殼27以及電極定子/繞組38可以位於主壓力系統界面外部。單獨連續軸14橫越從電機150到泵100的長度，在其周圍設置有軸承16，以便使電機轉子37和泵轉子8轉動。採用氣密密封的電機和連續軸可以不需要滲透壓力邊界的密封軸。此外，電機可以在周圍飽和蒸汽的固定溫度下進行維護，並且液體引入口39繞電機定子38循環(參見圖14A，下方)。因此，電機產生的熱傳送給系統，從而可以減少用於保持整個系統溫度所需的熱輸入。
在實施方式中，電機150設計成能夠在蒸汽和水中正常運行的電機類型，因而可以不需要進行軸連接和機械密封，從而可以減少機械部件的繁瑣和複雜，並且同時可以改善對電機功率損失的恢復。在該實施方式中，電機轉子37(參見圖10)由迭片(laminations)結構組成。為了防塵土，迭片結構可以由鋼材料製成，並且由等離子塗層、矽塗層、粉末塗層保護，或者迭片結構和磁鐵可以鍍鎳於其上。
在更多的實施方式中，電機轉子37是諸如純鐵、或不鏽鋼之類的固體材料轉子，例如，諸如446不鏽鋼的高鉻含量鋼。鐵和鋼轉子37可以鍍鎳，如同磁鐵37A一樣。純鐵轉子37具有最好的磁特性，並且相對迭片結構的轉子具有改進的轉矩特性。可選擇地是可以採用具有鍍鎳磁鐵的固體不鏽鋼轉子。優選地，不鏽鋼具有高鉻含量，因而可以在電機轉子37的表面產生氧化鉻覆蓋層，其可以防止轉子中的鐵成份生鏽。與純鐵轉子一樣，不鏽鋼轉子同樣也具有優於迭片結構轉子的改進轉矩特性。
在另一實施方式中，高鉻含量不鏽鋼轉子可以鈍化以去除表面的鐵，產生厚的氧化鉻覆蓋層用以增加抗腐蝕性。也可以採用其他實用的塗層用於增強抗腐蝕能力。此外，鍍鎳磁鐵可以是表面彎曲的磁鐵，其可以進一步增加電機轉矩，並且減少製造成本。
如圖10所示，電機殼27包含具有電機定子38的電機150。電機殼28氣密地密封電機轉子37、37A以及在系統的流體/壓力包絡範圍內的電機和泵轉子的連續驅動軸14。固定殼體25中包含有不轉動的閥板33，並且泵轉子8具有多轉子葉片17，轉子軸承16以及液體環19(參見圖6A或9)，典型地是水，其可以與可轉動殼體10一起轉動。在外殼體25上的排水管(未示出)可以防止其填滿液體環形泵靜止殼體。
下貯液器30包含有一定高度的液體，其與排水/填充液體管線(未示出)連接，並且容納有虹吸泵32以及繞53轉動的轉動殼體軸承52。虹吸泵32使液體，優選地是水，從下貯液器31中改變方向向上到虹吸泵管線35並且繼續通過虹吸進給管線36進入到室12中。當轉子8和液環19轉動時，水滴20由於離心力的作用向外拋擲，通過液體環形溢流口(未示出)，作用於固定殼體25上，接著沿固定殼體25向下流，並且返回到下貯液器30中。
圖12A顯示根據本發明圖10的實施方式的外固定殼體25、外電機殼體27、分別排出和引入的歧管6和7以及電機殼28。圖12B是圖12A所述的實施方式的截面圖，其中可以觀察到外電機殼27、外殼體25以及下貯液器30，包括轉動殼體軸承52。此外，同樣還可以觀察到具有電機轉子37、電機定子38、單獨連續轉子軸14和轉子葉片17的電機。
相似地，圖12C是通過不同平面，在圖12A和12B中可見的相同實施方式的截面圖。其中可以很容易觀察到在下貯液器30中具有虹吸泵管線35的虹吸泵32以及連接到室12中的虹吸進給管線36。
在圖13中可以詳細地觀察到虹吸泵32的視圖，以及下貯液器30的截面圖。圖13顯示出下貯液器30，其中可以觀察到轉動殼體軸承52和虹吸泵32的剖面圖、虹吸泵管線35、虹吸進給管線36以及室12。在操作中，虹吸泵32從下貯液器30中抽取水，通過虹吸泵管線35將水抽吸到虹吸進給管線36，並從而返回到室12中。參見圖10，將液體從下貯液器30傳送到室12的本發明的實施方式可以在下貯液器30中利用一個或多個阻板，優選地安裝在固定的外殼體25上。阻板，其優選地可以在結構上是輻射狀的，可以破壞由外可轉動殼體10的轉動引起的液體流動，以便防止在虹吸泵32中的虹吸損失，從而保持較好的虹吸流，並且如果虹吸失敗，可以實現啟動準備(prime)。
如圖14A中顯示，本發明的另一特定實施方式設計成改進整個系統能量效率。根據該實施方式的系統具有流過泵引入口00的冷液體引入39，其一直連通到熱交換器400。典型地，泵00是隔膜容積式泵，當系統沒有壓力時-也就是說，在系統內部的壓力P等於外部壓力P時，其能自動起動。在優選的實施方式中，具有氣孔01的泵00可以同樣具有環形反饋結構，以便有助於準備泵00的起動，或更具體地說，有助於在壓力下重新準備作業系統，如果起動失敗，將會出現如同源軟管從液體源容器中去除的現象。
從熱交換器400，吸入管線一直延續到圍繞電機150的冷卻迴路，然後一直延續到蒸發器/冷凝器中心600，其中冷凝器200具有頂部芯板48和底部芯板50。在蒸發器/冷凝器中心600中可以具有多平行管道49，其典型地由銅鎳合金或其他熱傳遞材料製成，並具有頂部多岐管開口56，以便使中心管道49與頂部300相連通，並具有集水槽的多岐管開口55，以便使管道49與集水槽500相連通。中心管道49是熱交換表面，通過其蒸汽的潛伏熱可以在蒸發/冷凝循環中傳遞。在管道外部的冷凝蒸汽和管道內部的蒸發水之間的熱交換率是輸出率和效率的關鍵因數。如果熱交換表面的熱阻很低，將會出現較好的熱交換，並且輸出量和效率增加。任何撞擊在冷凝表面的氣體變成可以抑制熱傳遞的絕緣體。為了防止這種現象出現，例如，通過氣孔01、揮發性混合器、或其他所需通風孔，系統中存在的任何氣體將連續地從系統中排出。
當水形成片的落下時，熱傳遞也同樣會帶來不利的影響，當水冷凝並覆蓋在管道外部時，其將流到冷凝室的底部，出現一種稱為「起皮(skin)」的現象。水在冷凝器表面「起皮」的程度主要由熱交換表面的表面能量(疏水性)確定。在本發明的實施方式中，所利用的疏水性覆蓋層將引起冷凝水形成水珠而不是水皮，從而使更多熱傳遞表面暴露以用於有效的熱傳遞。合適的疏水性塗層的實例包括由OcularTechnologies製造的塗層，或任何其他幾乎沒有熱阻本身的疏水性塗層。
來自蒸發器/冷凝器600的冷凝部分600C的蒸汽21同樣可以送入揮發混合器23，其中揮發性氣體可以從系統中釋放。
系統保持恆定的衝擊流，以防止在系統中形成結垢以及其他堆積物。在頂部300中的水位19可以通過採用液位傳感器L1、閥V1以及源泵引入口源泵00的反饋控制迴路進行調節，以便保持有適當的水流過衝擊流43。三通源泵填充閥29設置成可以抽取水進入集水槽500，其可以引起頂部300中的水位19升高。當水位19在頂部300中升高，液體溢流過壩狀的阻板302進入到包括衝擊液位傳感器L1的衝擊控制室301。當需要時，可以控制衝擊閥V1使水從衝擊式控制室301流入到熱交換器400，以便吸取熱和冷卻衝擊流43，並且流出閥V1，通過揮發混合器23，從而使得來自蒸汽部分600B的熱氣體和蒸汽21冷卻，然後實現衝擊流，從而將廢氣43A排出。
系統同樣也保持合適的產品流。在冷凝室600C中建立起產品水位502，並且進入產品控制室501，其中容納有產品液位傳感器L2。採用具有液位傳感器L2和閥V2的反饋控制環，可以控制產品流41，從產品控制室501通過熱交換器400，以便吸取熱和冷卻產品流41，然後通過閥V2，並且排出，以便實現水蒸氣作為作為產品流41A的產品水出口。
優選地，系統設計成可以通過採用液體回收系統補充液體損失，從而能夠保持合適的液體環形泵水位。有幾種方法可以在系統運行期間，使來自環形泵的液體耗盡，其包括洩漏進入下貯液器30，通過排出埠6排出，以及蒸發。洩漏和排出損失很大程度上取決於諸如轉速以及液體環形泵吞吐量之類的操作參數。這些洩漏和排出損失需要泵中的液體每小時幾次進行完全替換。典型地，蒸發損失很小。
在環形泵中的液位可以通過添加源水和產品水而保持，或優選地通過反覆循環從液體循環泵中損失的水用於改善系統效率。在優選的實施方式中，在環形泵中的液位主要通過反覆循環集聚在圖14A中的下貯液器30中的液體而得以維持。液體可以由液體環形泵洩漏以及在排除口57排出的液體集聚在下貯液器30中，捕獲在水霧消除器58中，並且抽取到下貯液器30中。可選擇地是，排除在排除口57中，捕獲在水霧消除器58中的液體可以通過液體環形泵排出埠返回。集聚在下貯液器30中的液體可以通過幾種抽取機構之一反覆循環。一種優選的方法是採用如圖10和12C所示的虹吸泵32(如上所述)。
優選地，水的最小深度應該是保持在下貯液器中以用於使虹吸泵32能夠正常工作的位置。在優選的實施方式中，如圖14A所示，容納有液體環形泵的液位傳感器L3的液體環形泵控制室101可用於控制液體環形泵的液位並且控制在下貯液器30中的水位。液體環形泵控制室101與液體循環泵100和下貯液器30進行液體連接。液體循環泵100與三通源填充閥29相連接，當液體循環泵需要更多水時，其可以設定成打開狀態，，並且其同樣也可以與液體環形泵的排水閥V3相連接，當需要從液體循環泵100中排出水變成衝擊流43時，閥V3打開。
如果從下貯液器30中再循環的水主要不是用於保持液體循環泵的液位，那麼可以採用冷源水或產品水。如果使用源水，將冷水(其大約比系統溫度低85度C)引入到液體環形泵將減少系統的效率或可選擇地採用預熱器用於這種冷源水將會增加系統的能源預算。可選擇地，採用產品水，同時將不會影響系統的溫度，可能會減少產品水的液位，並同樣會導致系統效率低下。在啟動時，液體環形泵中的初始液位優選地由源水供給。
在實施方式中，如圖14B所示，啟動時間可以通過採用位於鄰接熱交換器400且在冷卻一側，液體引入口39和衝擊式43流體管線之間的外連接閥43AA而減少。在初始填充期間，為了確定在頂部300中的液位，連接閥43將會打開，衝擊閥BV將關閉，並且液體將通過源管線39抽取到系統中。連接衝擊閥43和源39管線可以導致在衝擊式液位傳感器殼體301和蒸發器頂部300具有相同的液位高度，從而可以確定在蒸發器頂部300中的液位，並且能使蒸發器填充到在啟動時最小的所需液位。採用所需的最小液位減短初始準備動作時間，並且當液體循環泵100起動時，阻止液體從蒸發器頂部300通過液體循環泵100溢出到冷凝器600中(參見圖14A)。
在衝擊流43中的固體密度可以檢測和控制，以便防止材料從溶液中沉澱，並因而使系統堵塞。同樣在啟動期間，循環泵43BB可以使水通過熱交換器400循環，以便使熱交換器預熱到用於正常操作的合適溫度。通過測量流體的電導率，可採用電導率傳感器(未示出)確定溶解固體總含量(TDS)。在特定的實施方式中，傳感器是感應傳感器，由此沒有電導材料與流體接觸。如果衝擊流43中的TDS含量升高到指定含量以上，例如，在海水蒸餾期間，流體源進給率增加。增加流體源進給率將會增加衝擊流43的速率，因為蒸餾水產品作為流體進給率的函數僅改變很小，並且增加的流體進給率將會導致TDS濃度的減少，所以可以保持系統的總效率和生產率。
如圖14A中進行的相關論述，通過在反饋結構中採用液位傳感器和可變流量閥可以實現流體控制。蒸餾器的最佳操作需要總的流體流入與總的流體流出能夠嚴密配合。這樣可以實現將蒸餾器中的液位一直保持在接近不變的值。在特定的實施方式中，傳感器是電容傳感器，特別是用於測量液位的robust傳感器。電容液位傳感器沒有移動部件，並且不受汙垢的影響，製造簡單並且價格便宜。通過電容傳感器測量的液位可以控制可變流量閥的開口，由此液位可以調節在液位傳感器位置處。液位上升可以引起閥門打開得更多，增加傳感器的流出體積，反之，液位下降可以引起閥門關閉得更多，從而減少傳感器的流出體積。
從輸入泵通過可變流量控制閥的流速可以採用in-situ校準技術確定。液位傳感器和相關的液位傳感器的體積可以用於確定傳感器體積的填充或流出率。通過合適地配置控制閥，能夠確定各閥和源泵的流速校準。
在本發明的特定實施方式中，給水閥組(未示出)可用於將系統中所有的控制閥固結成一個部件，其可以與液流多岐管結合在一起。包括用於總溶解固體的傳感器以及衝擊流的控制系統同樣也可以與浮閥或其他用於控制在頂部中的液體高度/液位的其他裝置結合在一起。
如圖14A所示，另外還具有從頂部300到壓縮機100的蒸汽氣流管線22、用於使蒸汽轉向到冷凝器200的蒸汽出口57、從冷凝器200通向熱交換器400，同樣也能夠收集熱淨化冷凝產品502的熱產品管線41、以及用於轉移熱產品到壓縮機100，以便能夠調節水位使其保持不變的管線(未示出)。當系統關閉時，同樣還需要有排水管線(未示出)。
此外，還有加熱器900，其具有加熱元件60，用於在啟動時用於將冷液體加熱到沸騰，並且用於在蒸餾器操作期間保持足夠熱以連續地將液體轉換成蒸汽。在本發明的實施方式中，系統啟動後，蒸餾系統可以在平穩狀態下運行，從加熱器900中沒有熱量輸入。可選擇地是，在運行過程中，可以採用第二加熱器(未示出)用以保持足夠的熱量；加熱器能夠連續地以脈衝模式運行，或受控制器的控制。
在本發明的特定實施方式中，如圖15所示，蒸發器/冷凝器600是蒸發器/冷凝器600A，其具有用於中心管49的彈性管和殼體密封54A和54B，可分別替代圖14A的端板48和50。這種彈性管和殼體密封是美國專利No.4,520,868中的實例，據此可在這作為參考。在蒸發器/冷凝器600A外部的無工具夾具密封59可以很容易清洗和維修，並且如果需要，可以替換中心管49。可以採用外可拆除裝置47使液體冷凝蒸汽入口70、液體產品出口66、蒸汽出口69、衝擊流出口65、液體入口64以及揮發埠67與蒸發器/冷凝器600A相連接。在該實施方式中，厚膜加熱器900A可以用於加熱在集水槽中的液體，替代加熱器900和加熱元件60(參見圖14A)。
在根據本發明的另一實施方式中，如圖16A和16B所示，可以用蒸發器/冷凝器650替代芯體部分600。如在圖16A中可見，蒸發器/冷凝器650是平板蒸發器/冷凝器，並且包括多個平行芯層92和94，典型地由銅鎳合金或其他熱傳遞材料製成，並具有產生用於引導蒸汽和冷凝流體的通道95和97的肋狀物90。蒸汽入口7A和產品出口6A岐管(與未示出的不乾淨入口以及揮發性出口岐管一樣)通過流體接口與液體環形泵/壓縮機100相連接。螺釘88確保650與固定殼體25的支架固定。在運行中，各交錯的水平排92和94(如圖16A和16B所示)包括蒸發器通道95和97，這樣兩種功能決不會在任何給定層發生重疊。圖16B和圖16A的詳細圖更清楚地顯示出結合在一起的冷凝器/蒸發器的歧管裝置是怎樣進行工作的。如圖所示，排92與94不相互作用，它們彼此相互隔離，因此在水平芯層中的蒸發和冷凝功能相互分隔開。
此外，如圖17A至17D所示，根據本發明的另一特定實施方式可以包括流體分配岐管675。圖17A顯示的是液體分配歧管675的一個特定實施方式的泵一側的一面。以未加工的源液進給的形式輸入流經埠64，並且衝擊流(輸出)流經埠65。以產品的形式的另外的輸出流經埠66，同時埠/小室67提供用於揮發物的出口(輸出)，並且埠68提供液體環形泵的排水通道。圖17B顯示的是液體分配岐管675的相同特定實施方式的泵一側的第二面。很明顯地看出，用於揮發物輸出的埠/小室67，同樣也可以看見液體環形泵的排水管68。在該實施方式的視圖中，可以看見冷凝器蒸汽水霧去除室71，同樣也可以看見水霧收集器和排水區域73。
圖17C顯示的是液體分配岐管675的一個特定實施方式的蒸發器/冷凝器一側的一面，在視圖中可以很容易看見未加工源水進給埠64、同樣也可以看見衝擊式通道埠65和產品通道埠66。此外，還可以看見蒸發器蒸汽通道埠69和冷凝器蒸汽通道埠70。
最終，圖17D顯示的是液體分配岐管675的相同特定實施方式的蒸發器/冷凝器一側的第二面。再次，可以看見衝擊式通道埠65、同樣可以看見液體循環泵排水埠68、第二冷凝器蒸汽水霧去除器71、蒸發器蒸汽水霧去除72以及水霧收集和排出區域73。同樣地，在該視圖中可以看見集水槽液位控制室，以及產品液位控制室75和液體環形泵補充進給口76。
在這種特定的實施方式中，液體分配岐管675能夠在液體淨化系統中消除多數的管道設備，在一個裝置中能夠有利地結合包括流量調節、水霧去除以及壓力調節等多種功能，因而可以簡化製造並且很明顯地減少總部件數。例如，中心板以及歧管裝置可以由塑料、金屬、或陶瓷板、或任何能夠承受高溫和高壓的抗腐蝕材料製成。製造中心板和歧管裝置的方法包括銅焊和模鑄(over-molding)。
圖18A和18B是顯示在特定實施方式中使得流體通過整個系統的接口連接的連接器。例如，如圖12A所示，可以設置在在熱交換器400和引入/排出埠7與6之間的浮動流體界面。圖18A顯示出可以焊接到熱交換器埠(未示出)的裝置61，其中裝置61與能夠反過來與流體分配岐管相連通的流體接合部件62相連接。如圖18A顯示的是沿線A-A(參見圖18B)截取的截面圖。裝置61能夠浮動以補償可能由溫度或製造偏差引起的在配合中出現的移位。通過O型環63能夠實現密封。可以在圖18B中所描述的視圖中看見，當線A-A繞中心軸旋轉90°時，O型環63，裝置61和流體接合部件62鎖緊在一起，以便形成液體界面接口。
對於具有中心管49的芯體部分600或具有平行芯層92和94的芯體部分650，中心管道或層通道的表面形狀可以是圓柱形、方形、長方形以及類似的形狀。在根據本發明的另一實施方式中，中心結構可以選擇，以便能夠增加液體的淨相變化率，並且可以包括中心嵌入物，其在美國專利應用系列No.10/636,303,申請日003年8月7日，發發明名稱「相變增加的方法和設備」的內容中進行了更加詳細的說明。由此，其內容在此可作為參考。
採用諸如用聚磷酸酯或聚天冬氨酸酯之類的化學處理方法，通過採用電激勵或電化學加工，在合適部件上進行等離子塗層，通過用諸如有機酸之類的酸或通過採用電和/或磁場進行處理可以實現對結垢的控制。
例如，本發明的另外一些特定實施方式可以通過包括如圖19A和19B所示的高效熱交換器400A和400B有利地改進整個系統的能源效率。其中這種熱交換器可以利用系統提供的熱源。在特定的實施方式中，來自多個熱源中至少一個的熱量可以穿過諸如圖19A中所描述的多管線熱交換器400A，其中諸如38、40、42以及44之類的雙通道熱交換器系列可以管線連接以便產生多管線效應。要注意地是，在如圖19A所示的特定多管線熱交換器的實施方式中，液體冷引入口39的水流穿過所有的熱交換裝置38、40、42以及44。一個熱源，例如熱產品41，流過熱交換裝置38和42；並且另一個熱源，例如熱衝擊流43，流過熱交換裝置40和44。通過採用這種方式，多個熱源可以用於與引入的冷液流39進行熱交換。
可選擇地是，可以採用如圖19B所描述的單獨多通道熱交換器400B。在該實施方式中，例如，液體冷引入口39以及諸如熱產品41和熱衝擊流43的熱源同時流過熱交換器400B，但方向相反，從而能夠使冷液體引入口39與在熱交換器400B中的兩個熱源41和43進行熱交換。用於熱交換器400的熱源包括產品流41和衝擊式流43。當該實施方式採用外驅動電機時，用於熱交換器400的另一可能的熱源是由通過諸如電機繞組之類的蒸汽泵驅動電機150產生的輻射熱量。如上所述，根據本發明，熱交換器可以利用在美國專利No.4,520,868中詳細說明的塑料管束熱交換技術，其中彈性端板可以用於在固定方向上密封管道，替代金屬或另外焊接或銅焊在熱交換器管道上的非彈性端板。
如上關於圖1A和1B中所述，例如，電源800可以是工C發電機或斯特靈引擎發電機。在實施方式中，由發電機產生的輻射熱可以用於加熱引入的水流，其中由發電機產生的輻射熱直接傳送到熱交換器400。這種熱交換器最佳位於三通道熱交換器的熱源一側，如圖19B所示，其中源液39進入蒸發器600。圖14A或圖4(元件2506)同樣也顯示這種能夠利用在所述多個通道中的一個中的排出熱的熱交換器。
如果利用外驅動軸電機，整個系統可以利用附加的內嵌有冷引入管線的各種齒輪泵、膜片泵、或衝壓泵的之類的「冷」液體泵。在特定的實施方式中，這種泵將由與液體環形泵相同的轉子驅動軸驅動。本發明的一些特定實施方式同樣也可以想像到不具有液體引入泵，由此可以採用重力供料機或產生真空來驅動液體流過系統。
在另一特定實施方式中，集水槽500可以利用預加熱器或補充加熱器，其中可以利用具有繼動監控器的開關和溫度傳感器調節熱輸入和集水槽中的水的溫度。其他的液體貯液器中也同樣可以包括溫度傳感器。例如，當蒸餾器加熱時，在集水槽中的溫度傳感器能夠用於確定蒸餾器的最佳初始條件。同樣地，也可利用溫度傳感器探測水溫的變化，從而能夠調節液體的流速，以便保持總蒸餾產量。
在如圖20所示的實施方式中，可以測量蒸發器和冷凝器的壓力，以便評估整個系統的性能，和/或提供數據給控制系統。為了避免使用需要承受蒸發器/冷凝器600的高溫的昂貴傳感器，壓力傳感器PE和PC安裝在位於熱交換器400的冷側和相應的控制閥VE和VC之間的液體管線上。為了避免當液體流過位於該位置上的壓力傳感器時，會出現的測量的壓力小於系統的實際壓力的情況，控制閥將會很快關閉，從而阻止流動。在「不流動」期間，從控制閥返回到蒸發器或冷凝器的壓力將保持不變，從而能夠精確地測量出系統的壓力。由於這些很短的「不流動」期間，將不會出現對蒸餾器的性能不利的影響。
如圖21A所示，本發明的蒸餾器的另一實施方式設計成可以通過在引入口00中結合有過濾裝置從而增加最終淨化液體產品的純度。多單元迴轉過濾器80，具有與至少兩個過濾器單元81和83結合在一起的樞軸關節82，設置在過濾器殼體80A內，該過濾器殼體能夠對液體導向以通過過濾器單元81和83，並且便利過濾器單元81和83繞樞軸關節82的轉動。如圖所示，衝擊流43穿過迴轉過濾器單元81，並且吸入液流39同時從引入口00流過迴轉過濾器單元83在途中進行淨化。一些間隔之後，迴轉過濾器開關(未示出)使迴轉過濾器80繞其中心軸轉動，在樞軸關節82處，如圖中虛線所示，以使現己由於過濾不乾淨的引入液體所得到的汙染物弄髒的過濾器單元83通過衝擊流43回衝，並且迴轉過濾器單元81成為過濾引入液流39的過濾裝置。在這種實施方式中，0形環墊圈81A和83A分別可以用作過濾器單元81和83與衝擊流43和引入液流39的液體流動通道之間的密封。
在另一實施方式中，如圖21B中所示意，多單元迴轉過濾器可以是多段圓形過濾器80B。多單元迴轉過濾器80B具有多迴轉過濾器單元例如81B和83B繞其樞轉的樞軸關節82B，該多單元迴轉過濾器80B也可以位於過濾器殼體80C內，該過濾器殼體可以引導液體流過單獨的過濾器單元81B和83B，並且便利過濾器80B繞樞軸關節82B的轉動。如圖所示，衝擊流43穿過一個迴轉過濾器單元81B，同時引入液流39從引入口00流過迴轉過濾器單元83B在途中進行淨化。如圖21B所示，迴轉過濾器開關(未示出)使迴轉過濾器80B繞其中心軸轉動，在迴轉過濾器樞軸關節82B處，如圖中虛線所示，這樣現己由於過濾不乾淨的引入液體所得到的汙染物弄髒的過濾器單元83B，通過衝擊流43回衝，並且迴轉過濾器單元81B成為過濾引入液體39的過濾裝置。一系列密封，如81B-1和83B-1所示，可以用在單獨過濾器單元81B和83B之間，使流過一個過濾部分的衝擊流43從流過另一過濾部分的引入液體39分隔開。
可選擇地，如圖22所示意的手動閥85可以用於手動改變水流方向。例如，這種閥可以使用例如衝擊流43連續地清洗每個迴轉過濾器中的裝置，並且能夠使用單一操作有效地轉換被過濾的裝置和被回衝的裝置，從而回衝過濾器單元81或83，而不需實際迴轉過濾器80本身。如圖22所示，在特定的實施方式中，當閥85在位置A時，過濾器單元81過濾引入液體39，並且用衝擊流43回衝過濾器單元83。當轉換閥85到位置B時，衝擊流43將立即回衝過濾器單元81，並且過濾器單元83立即過濾輸入液體39。
在另一未示出的實施方式中，如果環境需要，還有包括帶有用於排放廢水的泵的收集箱的外部系統。
上述的特定實施方式通常工作在大氣壓力之上，典型地大約在10磅/平方英寸(表壓)的氣壓下。這種系統的優點在於能夠在較高壓下提供較高的蒸汽密度，從而使得通過容積泵能抽取到比在較低壓力下更多的蒸汽。由此產生的較高生產量使得整個系統的生產效率得到改進。此外，較高的生產量和較高的系統壓力將減少壓縮機100所需的電源，並且不需要兩個附加泵一一個用於抽取冷凝產品41，另一個用於抽取衝擊流43。整個系統結構將會簡化，因為許多形狀承受內壓要好於承受外壓。重要地是，在高於大氣壓力的條件下工作將減少較小洩漏對整個系統效率和性能的影響。諸如抑制冷凝過程空氣之類的不可冷凝氣體將在低於大氣壓力的情況下擴大，其中較小的洩漏將用於吸收氣體，在高於大氣壓力的條件下工作的系統將不會出現情況。
當本發明的實施方式在高於大氣壓力的條件下工作，採用新型的背壓調節器將適用於控制系統的壓力。圖23A和23B將對與本發明的實施方式相一致的背壓調節器的視圖進行描述。背壓調節器1100具有包含孔口1110的容器1150，孔口的一側與系統的壓力管道相連接(例如在蒸汽壓縮蒸餾系統中的壓縮機的出口)，其可能暴露于波動升高的壓力下。孔口的另一側終止於埠1170。埠1170由球形的可移動擋塊1130覆蓋。使用與樞軸銷1140間隔固定距離的固定器1160，擋塊1130被固定於臂1120上。臂1120由鉸鏈通過樞軸銷1140連接到一點，其與埠1170形成固定關係。臂1120包括從臂上延伸出，可沿軸1190移動的配重塊1180，這樣在配重塊1180和樞軸銷1140之間的距離將可以改變。在圖23A所示的實施方式中，孔口1110的軸向方向與重力矢量1195的方向垂直。背壓調節器可以還包括防止外來物質進入調節器並且與內部部件幹擾的功能的機殼功能。
採用如圖23A和23B所示的實施方式，當在壓力管道中的壓力低於指定的設定值時，臂1120相對重力矢量1195的方向保持水平位置。在該實施方式中，此臂的位置可稱為關閉位置，並且對應於覆蓋埠1170的擋塊1130。當在導管中的壓力超過設定值時，作用在擋塊1130的力，可以產生繞樞軸銷1140的扭矩。扭矩產生作用使臂1120繞樞軸銷1140逆時針方向轉動，從而使臂離開其關閉位置，並且使埠1170暴露出，其可以使液體從孔口1110中流出。當管道中的壓力釋放到低於設定值時，氣體的力不再能夠使臂離開關閉位置，因此，此臂返回到關閉位置，並且擋塊1130覆蓋住埠1170。
在圖23A和23B的實施方式中，臂1120用作能產生調節力矩的杆件，並適用於倍增由配重塊1180通過擋塊1130施加於埠1170的力。力的倍增可以減少關閉孔口1110所需的重力，與擋塊1130單獨垂直作用於孔口1110的頂部的設計(如高壓鍋中一樣)相反。因而，用於增大在壓力管道中加快排氣的速度的大埠尺寸，，可以由相對輕量級、大尺寸的擋塊覆蓋，配重塊可用作調節所需的設定值。這樣可以花費少一些的設計努力去選擇特定的埠尺寸和擋塊特性。軸1190的附加用於調節配重塊1180的位置，在本發明的實施方式中，可用於改變乘法器的比率。當配重塊1180移動到靠近樞軸銷1140的位置時，乘法器的比率減少，產生較低的閉合力。如果配重塊1180移動到遠離樞軸銷1140的位置時，乘法器的比率增加，因此增加閉合力。因而，配重塊1180的位置能有效地用於調節背壓調節器的設定值。
當在很高的海拔高度上的系統中利用背壓調節器時，對背壓調節器的設定值的調節很有用。當大氣壓較低時，系統工作壓力也相當低。結果，蒸餾設備的溫度降低，其可能會對系統的性能造成不利的影響。同時，這種調節也能夠確定最終用戶所需的背壓調節器的設定值。採用配重塊施加閉合力同樣也可以降低背壓調節器的成本，並減少部件的疲勞強度。在本發明的實施方式中，可調節配重塊設計成可以使設定值的範圍為最小設定值實質上小於或等於10磅/平方英寸(表壓)，並且最高設定值實質上大於或等於17磅/平方英寸(表壓)。因此，本發明的實施方式可以使系統獲得精確地壓力調節，與只僅僅簡單作為安全卸壓閥的裝置不一樣。
在如圖24A和24B所示的本發明的另一實施方式中，孔口1210的結構是這樣，埠1270的方向為相對於重力方向1295的方向而垂直。因而，當一直採用可調節配重塊時，本發明的一些實施方式可以容納任何方向的孔口。
在如圖23A、23B和25所示的本發明的實施方式中，容器1150包括排水孔1115。由於背壓調節器1100可以在較大系統1320的有界區域1310中工作。排水孔1115作為通道可以通過孔口1110將壓力管道1340中淨化的液體釋放到有界區域1310中。排水孔1115可以使有界區域1310與較大系統的另一區域連接，或與外環境1330連接。此外，氣體集聚在有界區域1310中可能引起這些氣體冷凝。通過孔口1110的淨化氣體可以夾雜有能夠收集在有界區域1310中的液體的微滴。這些可冷凝物同樣也可以從採用分隔孔1350的有界區域中釋放出。
背壓調節器可以設計成允許有小於設定值的較小洩漏率，以淨化集聚的用於隔離熱交換器的揮發性氣體，並且抑制在系統中發生沸騰。然而，即便是有很小的洩漏，調節器可以設計成可以在壓力管道中建立起壓力。在本發明的實施方式中，在背壓調節器的設定值以下，當背壓調節器的臂在關閉位置時，通過特定設計的洩漏孔口同樣也可以實現從壓力管道中釋放出揮發性成分。當管道壓力小於設定值時，洩漏通風孔可以設計成允許從埠或孔口有一定的洩漏率。這種洩漏孔口可以由在本領域的熟練技術人員用所熟知的各種方法進行設計。非限定性實例包括當臂在關閉位置時，特定定位擋塊和埠以允許實現小開口；設計此擋塊以便沒有被擋塊覆蓋的小開口總是暴露出來；當臂在關閉位置時，在擋塊和埠之間設定特定的剛性、不屈服的密封結構；以及設計通向埠的孔口，以便具有小開口，從而允許液體洩漏。
在致力於在小於背壓調節器的設定值的條件下揮發物洩漏的本發明的特定實施方式中，如圖26A所示，埠1410具有小槽口1420，圖26A的區域C的放大圖顯示在圖26B中。因而當擋塊與埠1410接觸時，當背壓調節器的臂在關閉位置時，洩漏孔口出現，這將允許通過小槽口1420有小的洩漏。在本發明的另一特定實施方式中，孔口1510具有如圖27中所描述的開口1520，以及如圖27中所描述的圖27A的放大區域E。開口1520設計成這樣，當擋塊覆蓋住孔口1510時，洩露孔口出現，從而使液體可以通過開口1520洩漏。
與本發明的實施方式一致的背壓調節器的各種特徵可以改變或修改。例如，要用於背壓調節器的擋塊可以具有與所需工作條件相一致的任何形狀、尺寸或質量。這種擋塊不需要是如上述的本發明的一些實施方式所示的球形。另外，不同重量但相似的擋塊可以用於固定器中，以便改變調節器的設定值。同樣地，不同尺寸、形狀和質量的配重可以用於本發明的實施方式中，只要其能容納於軸和臂的結構中(與在圖23A和23B中的1180和在圖24A和24B中的1280相比較)。通過本領域的熟練技術人員所熟知的各種技術中的任何一種，這種配重可以安裝於臂上，並相對於臂定位。樞軸銷的定位不需要如圖23和24中所示，而是可以定位於有利於提供實現特定壓力設定值所需的機械優勢的位置。
本發明的實施方式可以優選地利用如前所述的排出孔特徵。同樣，本發明也可以不利用配重力調節特徵，依靠擋塊的特定性能，用以提供背壓調節器的設定值。
本發明的其他實施方式不會利用容器，但依靠系統固有部分的孔口。在這些實例中，背壓調節器臂可以直接安裝於系統部分，這樣臂、擋塊以及配重塊可以合適地定位用於調節器的操作。
如上所述，本發明的各種實施方式可以有利於提供低成本、易維修、高效率、便攜並能故障保護的液體淨化系統，其可以用於在所有環境中提供可靠的飲用水源，而不用考慮初始水源的質量。例如，本發明的系統旨在生產連續可適用於飲用或醫療應用的飲用的水流，所述水流應用於採用便攜電源和合理的動力預算的個人或有限社區規模中。作為實例，按所需的效率，可以想像本系統可以用於每小時生產大約10加侖的水，而動力預算大約只有500瓦特。這可以通過十分有效的熱傳遞過程以及一系列的子系統優化而實現。
對操作溫度、TDS以及流體流動的熟知可以提供允許在很寬的環境溫度、壓力以及源水的溶解固體含量的情況下可以生產飲用水的信息。特定的一個實施方式可以採用控制方法，由此此種測量(T、P、TDS和流速等)可以被與使得操作者或計算機控制器在現有的環境條件下設定工作參數以獲得最佳性能的簡單算法和檢查表相結合進行使用。
雖然本發明的一些具體實施方式
已經進行了公開和說明，但是應當認為本領域的熟練技術人員可能在此基礎上做出各種進一步的變更。這些變化和更改將落入到限定於說明書中的本發明的保護範圍中。
權利要求
1.一種液體蒸餾系統，包括a)用於接收未處理液體的輸入裝置；b)與輸入裝置連接，用於將液體轉變成蒸汽的蒸發器；c)用於從蒸發器中收集蒸汽的頂室；d)用於壓縮蒸汽的蒸汽泵，所述蒸汽泵包括i.內驅動軸和ii.具有可轉動殼體的偏心轉子，以及e)與蒸汽泵相連通用於將壓縮的蒸汽轉變成蒸餾的液體產品的冷凝器。
2.根據權利要求1的液體蒸餾系統，其特徵在於所述轉子進一步包括由多個室分隔的多個葉片，其中各個室具有引入口和出口。
3.根據權利要求1所述的液體蒸餾系統，其特徵在於所述輸入裝置與至少一個熱源連接。
4.根據權利要求1所述的液體蒸餾系統，其進一步包括集水槽，其中所述蒸發器的液體在啟動階段可以被預熱。
5.根據權利要求4所述的液體蒸餾系統，其特徵在於所述蒸發器有多個平行管道，每個管道具有與集水槽相連通的第一開口端和與頂室相連通的第二開口端。
6.根據權利要求5所述的液體蒸餾系統，還進一步包括用於保持足夠液位，以便使來自多個芯體蒸發器管道的液體都淨化的調節器。
7.根據權利要求1所述的液體蒸餾系統，系統還進一步包括用於在冷凝器中保持和控制壓力的調節器。
8.根據權利要求1所述的液體蒸餾系統，還進一步包括用於收集冷凝液體產品的輸出裝置，並進一步與用於循環衝擊流的輸入裝置相連接。
9.根據權利求1所述的液體蒸餾系統，還進一步包括與引入口連接的預處理裝置。
10.根據權利要求9所述的液體蒸餾系統，其特徵在於所述液體預處理裝置完成多種處理中至少一種，所述多種處理包括過濾、抽氣、化學改變、紫外線照射、用聚磷酸酯、聚醋酸酯、聚天冬氨酸酯、有機酸處理、包括從外發動機添加CO，的酸化、暴露于振蕩磁場中，以及其他適合的預處理過程。
11.根據權利要求1所述的液體蒸餾系統，系統還進一步包括用於在啟動時加熱引入液體的加熱裝置。
12.根據權利要求11所述的液體蒸餾系統，系統還進一步包括包含溫度開關、壓力感應開關或相關熱或壓力變換器的開關，其用於發送用於實現加熱階段和停止加熱裝置的信號。
13.根據權利要求1所述的液體蒸餾系統，還進一步包括用於從輸入裝置接收液體的熱交換器，以使來自至少一個熱源的熱量與輸入的液體交換。
14.根據權利要求13所述的液體蒸餾系統，其特徵在於所述至少一個熱源包括產品流、衝擊流、系統廢熱、蒸汽泵廢熱、電機廢熱、電源的發電機排放熱以及外部熱源。
15.根據權利要求13所述的液體蒸餾系統，其特徵在於所述熱交換器是多管線交換器，其用於將來自多個熱源的熱量與引入液體進行交換。
16.根據權利要求1所述的液體蒸餾系統，其特徵在於，所述驅動包括電機。
17.根據權利要求1所述的液體蒸餾系統，其特徵在於，所述蒸餾器包括電加熱器。
18.根據權利要求1所述的液體蒸餾系統，系統還進一步包括多單元過濾器，其具有在輸入裝置中的至少兩個裝置，用於在液體被蒸發器接收之前過濾所述液體。
19.根據權利要求18所述的液體蒸餾系統，其特徵在於，所述過濾器是迴轉過濾器。
20.根據權利要求18所述的液體蒸餾系統，還進一步包括分流器，由此從頂室中分流出的衝擊流可以回衝過濾器。
21.根據權利要求20所述的液體蒸餾系統，還進一步包括與所述分流器相連接的調節器，用於提供回衝所述過濾器所需的最小衝擊流流量。
22.根據權利要求19所述的液體蒸餾系統，系統還進一步包括機構，其用於以適當間隔定期轉動迴轉過濾器，用於回衝過濾器以防止出現汙垢。
23.根據權利要求20所述的液體蒸餾系統，系統還進一步包括用於改變方向和流經過濾器用於回衝以防止汙垢的液源的開關。
24.根據權利要求1所述的液體蒸餾系統，還進一步包括與系統連接的電源，其中所述電源是清潔燃燒的發電機。
25.一種液體蒸餾系統，其包括a)用於接收未處理液體的輸入裝置；b)與輸入裝置連接，用於將液體轉變成蒸汽的蒸發器；c)用於從蒸發器中收集蒸汽的頂室；d)用於壓縮蒸汽的蒸汽泵，所述蒸汽泵包括1.內驅動軸；和2.偏心轉子；e)用於將從蒸汽泵中輸出的壓縮蒸汽變成蒸餾的液體產品的冷凝器；以及f)多單元過濾器，其具有至少兩個在輸入裝置中的過濾器單元，用於在蒸發器接收液體之前對液體進行過濾。
26.根據權利要求25所述的液體蒸餾系統，還進一步包括分流器，由此至少一個過濾器單元由從頂室分流出的衝擊流進行回衝。
27.根據權利要求26所述的液體蒸餾系統，還進一步包括與分流器連接的調節器，用於提供回衝至少一個過濾器單元所需的從頂室分流出的衝擊流的最小流量。
28.根據權利要求26所述的液體蒸餾系統，其特徵在於，所述多單元過濾器是迴轉過濾器。
29.根據權利要求28所述的液體蒸餾系統，還進一步包括機構，其用於在適當間隔定期轉動迴轉過濾器以防止汙垢。
30.根據權利要求25所述的液體蒸餾系統，還進一步包括用於從引入口接收液體的熱交換器，這樣來自多個熱源中至少一個熱源的熱量可以被添加給輸入的液體。
31.根據權利要求30所述的液體蒸餾系統，其特徵在於所述多個熱源中的至少一個熱源包括產品流，衝擊流，系統廢熱，蒸發泵廢熱，電機廢熱，來自電源的排放熱以及外部熱源。
32.根據權利要求30所述的液體蒸餾系統，其特徵在於所述熱交換器是用於將來自多個熱源的熱量與輸入液體之間進行交換的多管線熱交換器。
33.一種迴轉過濾器模塊，包括a)用於過濾引入液體流的第一迴轉過濾器單元；b)第二迴轉過濾器單元，其能夠由回衝水流清潔，並且通過設置在第一、第二迴轉過濾器單元之間的樞軸關節與第一迴轉過濾器連接；以及c)迴轉開關，其用於轉動第一、第二迴轉過濾器，以便當第二迴轉過濾器單元定位成過濾引入水流時，回衝水流能夠清潔第一迴轉過濾器單元。
34.一種多通道熱交換器，所述多通道熱交換器包括a)用於接收第一液體流的第一輸入裝置；b)用於接收第二液體流的第二輸入裝置；c)用於接收第三液體流的第三輸入裝置；d)界面，其用於將第一液體和第二液體的熱量傳遞到第三液體，以使所有液體之間彼此隔離；e)與在第一子熱交換器中的引入水流相連接的來自第一熱源中的第一熱源流；f)與在第二子熱交換器中的第一子熱交換器的引入水流相連接的來自第二熱源中的第二熱源流；以及g)與在至少第三子熱交換器中的第二子熱交換器的引入水流相連接、來源於第一熱源或第三熱源的至少第三熱源流。
35.一種液體蒸餾系統，其包括a)用於接收未處理液體的輸入裝置；b)與輸入裝置連接用於將液體轉變成蒸汽的蒸發器；c)用於壓縮蒸汽的蒸汽泵，所述蒸汽泵包括i.內驅動軸；和ii.具有可轉動殼體的偏心轉子；以及iii.抽吸液體進入蒸發泵的虹吸泵；以及d)冷凝器，與蒸發泵相連通用於將壓縮的蒸汽轉化成蒸餾液體產品。
36.一種蒸餾液體的方法，包括步驟a.蒸發未處理液體以形成蒸汽，從而填充頂室；b.通過採用內驅動軸和具有可轉動的外殼的偏心轉子轉動頂室內的蒸汽來壓縮蒸汽；c.冷凝壓縮蒸汽成為蒸餾液體產品。
37.根據權利要求36所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括對未處理液體的預處理，其採用包括紫外線照射、用聚磷酸酯、聚醋酸酯、聚天冬氨酸酯、有機酸處理、包括從外發動機添加CO2的酸化、暴露于振蕩電磁場中的預處理方法中至少一種。
38.根據權利要求36所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括調節冷凝器的內部壓力。
39.根據權利要求38所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括保持超過大氣壓的壓力。
40.根據權利要求36所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括保持在頂室中有足夠高的液位，以使來芯體蒸發器管道中的液體都淨化。
41.根據權利要求36所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括在輸入裝置上設置具有至少兩個過濾器單元的多單元過濾器，以用於在蒸發器接收液體之前，對液體進行過濾。
42.根據權利要求41所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括分流來自頂室的衝擊流用於回衝至少一個過濾器單元。
43.根據權利要求42所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括步驟調節回衝式水流，以便提供回衝至少一個過濾器所需的最小流量。
44.根據權利要求42所述的蒸餾液體的方法，其特徵在於，所述過濾器是迴轉過濾器。
45.根據權利要求44所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括步驟定期轉動迴轉過濾器，用以防止出現汙垢。
46.根據權利要求36所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括採用電機以驅動泵。
47.根據權利要求46所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括運行該系統，用以在每小時消耗500瓦的電力預算的條件下，產生10加侖的淨化水。
48.根據權利要求47所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括運行該系統，用以在每小時消耗250瓦和400瓦之間的電力預算的條件下，產生出3至8加侖之間的淨化水。
49.根據權利要求36所述的液體蒸餾方法，還進一步包括將清潔燃燒發電器與系統連接。
50.根據權利要求49所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括將清潔燃燒發電器與系統連接，其中所述由發電機產生的排出廢氣主要包括二氧化碳、氮氣和水。
51.根據權利要求49或50所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括直接將排出廢氣送入到引入液體中，用於酸化和加熱引入液體的預處理。
52.根據權利要求36所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括採用偏心轉子，所述偏心轉子具有由多個室分隔開的多個葉片，其中各個室具有引入孔和出口孔。
53.根據權利要求36所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括消除來自蒸汽泵中的蒸氣中夾帶的液滴。
54.根據權利要求36所述的液體蒸餾方法，還進一步包括採用與集水槽相連接的蒸發器，所述蒸發器具有多個平行管道，每個管道具有與集水槽相連通的第一端和與頂室相連通的第二端。
55.根據權利要求36所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括對蒸餾液體產品進行後處理的步驟。
56.根據權利要求36所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括採用用於從輸入裝置接收液體的熱交換器，其中從所述至少一個熱源中輸出的熱量與輸入液體進行熱交換。
57.根據權利要求56所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括與來自包括產品流，衝擊流，系統廢熱，蒸發泵廢熱，電機廢熱，來自電源的排放熱和外部熱源的至少一個熱源中的熱交換器中的液體進行熱量交換。
58.根據權利要求56所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括步驟使用三管線熱交換器用於將來自產品流和衝擊流的熱量與輸入液體進行熱交換。
59.根據權利要求36所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括步驟在最小液體數量條件下啟動之前，進行系統準備。
60.一種背壓調節器，包括具有一個關閉位置的鉸鏈臂；以及成形為可以覆蓋與壓力管道連接的埠的可移動擋塊，所述擋塊由連接到臂上的固定器進行固定，並且當臂位於關閉位置時，所述擋塊位於鄰接埠的位置，其中當管道中的壓力超過設定值時，所述臂遠離所述關閉位置，以及當管道中的壓力小於設定值時，所述臂位於所述關閉位置。
61.根據權利要求60所述的背壓調節器，還進一步包括可調節地安裝於所述臂上的配重塊。
62.根據權利要求61所述的背壓調節器，其特徵在於改變配重塊相對於臂的位置改變設定值。
63.根據權利要求60所述的背壓調節器，其特徵在於所述配重塊可調節地安裝成以使最小設定值本質上小於或等於10磅/平方英寸(表壓)。
64.根據權利要求60所述的背壓調節器，其特徵在於所述配重塊可調節地安裝成以使最大設定值本質上大於或等於17磅/平方英寸(表壓)。
65.根據權利要求60所述的背壓調節器，還進一步包括至少當所述臂在關閉位置時特定設計的洩漏孔口。
66.根據權利要求60所述的背壓調節器，其特徵在於，所述可移動擋塊實質上是球形。
67.根據權利要求60所述的背壓調節器，其特徵在於所述調節器可用於蒸汽壓縮蒸餾系統中。
68.根據權利要求60所述的背壓調節器，還進一步包括具有與壓力管道連接的孔口的容器，其中所述埠是所述孔口的開口，並且所述臂鉸鏈到壓力容器上。
69.根據權利要求68所述的背壓調節器，其特徵在於，所述容器包括排水孔。
70.一種用於去除水中汙染物的方法，包括步驟a.通過熱循環發動機用於產生電能來驅動發電機，所述熱循環發動機包括用於燃燒燃料的燃燒爐；b.採用發電機的至少一部分電力容量用於給水淨化裝置提供電源；c.提供水源給水淨化裝置的輸入裝置；以及d.傳送熱循環發動機的熱輸出用於給水淨化裝置提供熱量，以便減少所需淨化水的電量。
71.根據權利要求70所述的用於去除水中汙染物的方法，其特徵在於所述傳送排出熱輸出的步驟進一步包括將來自燃燒爐排出氣體的熱量傳送給供給到加熱水淨化裝置的源水。
72.根據權利要求70所述的用於去除水中汙染物的方法，其特徵在於所述傳送排出熱輸出的步驟進一步包括圍繞加熱水淨化裝置的外圍以用於減少熱損失。
73.根據權利要求70所述的方法，其特徵在於所述方法還進一步包括步驟e.蒸發未處理的水；以及f.將蒸發的水冷凝成蒸餾水產品。
74.根據權利要求73所述的用於去除水中汙染物的方法，其特徵在於所述所述傳送排出熱輸出的步驟進一步包括將來自燃燒爐排出氣體的熱量傳送給供給到加熱水淨化裝置的源水。
75.根據權利要求73所述的用於去除水中汙染物的方法，其特徵在於所述傳送排出熱輸出的步驟進一步包括加熱圍繞水淨化裝置的外圍以用於減少熱損失。
76.一種濃縮從水中去除的汙染物的方法，包括步驟a.通過熱循環發動機用於產生電能來驅動發電機，所述熱循環發動機包括用於燃燒燃料的燃燒爐；b.利用發電機的電力容量的至少一部分用於給水淨化裝置提供電源；c.提供源水給水淨化裝置的輸入裝置；以及d.傳送用於給水淨化裝置提供熱量的熱循環發動機的熱輸出，e.蒸發未處理的水；以及f.收集從水中去除的汙染物。
77.一種用於人類消費蒸餾水的系統，所述系統包括a.熱循環發動機，其包括用於燃燒燃料的燃燒爐，用於驅動發電機以產生電力容量；b.由發電機提供電源的水淨化裝置；c.用於接收通過水淨化裝置進行蒸餾的源水的輸入裝置；d.用於將熱循環發動機的熱輸出傳送給水淨化裝置的管道。
78.根據權利要求74所述的系統，其特徵在於所述管道是用於將來自熱循環發動機的熱氣傳送給水淨化裝置的軟管。
79.根據權利要求74所述的系統，還進一步包括在源水從輸入裝置到水淨化裝置的通道上的熱交換器。
80.根據權利要求74所述的系統，其特徵在於，所述熱循環發動機是外燃機。
81.根據權利要求74所述的系統，其特徵在於所述熱循環發動機是斯特靈循環發動機。
82.根據權利要求1所述的液體蒸餾系統，其特徵在於所述蒸汽泵包括液體環形泵。
83.根據權利要求82所述的液體蒸餾系統，還進一步包括用於冷卻熱氣體和釋放揮發物的揮發物混合器。
84.根據權利要求35所述的液體蒸餾系統，其特徵在於，所述蒸汽泵包括液體環形泵。
85.一種液體蒸餾系統，包括a)用於接收未處理液體的輸入裝置；b)與輸入裝置連接，用於將液體轉變成蒸汽的蒸發器；c)用於從蒸發器中收集蒸汽的頂室；d)液體環形泵，其包括i.內驅動軸；ii.具有可轉動殼體的偏心轉子；e)具有電機轉子和電機磁鐵用於給驅動軸提供動力的電機，其中電機轉子和磁鐵氣密密封於液體環形泵的液體壓力邊界內；以及f)與蒸汽泵相連通用於將壓縮蒸汽轉變成蒸餾液體產品的冷凝器。
86.根據權利要求85所述的液體蒸餾系統，其特徵在於所述轉子還進一步包括由多個室分隔的多個葉片，每個室具有引入口和出口。
87.根據權利要求85所述的液體蒸餾系統，其特徵在於，所述輸入裝置與至少一個熱源連接。
88.根據權利要求85所述的液體蒸餾系統，還進一步包括集水槽，其中蒸發器中的液體在啟動時可以預先加熱。
89.根據權利要求88所述的液體蒸餾系統，其特徵在於所述蒸發器具有多個平行管道，各個管道具有與集水槽相連通的第一開口端和與頂室相連通的第二開口端，其中多個平行管道中的每一個通過彈性管道密封在第一端和第二端進行密封。
90.根據權利要求89所述的液體蒸餾系統，還進一步包括調節器，其用於保持足夠液位，以便允許使來自芯體蒸發器管道中的液體淨化和使局部湍流衰減。
91.根據權利要求85所述的液體蒸餾系統，系統還進一步包括用於保持和控制冷凝器中的壓力的調節器。
92.根據權利要求85所述的液體蒸餾系統，進一步包括輸出裝置，其收集冷凝的液體產品並進一步與輸入裝置連接，用於循環衝擊流。
93.根據權利要求85所述的液體蒸餾系統，還進一步包括與引入口連接的預處理裝置。
94.根據權利要求85所述的液體蒸餾系統，系統進一步包括用於在啟動時加熱引入液體的加熱裝置。
95.根據權利要求1所述的液體蒸餾系統，還進一步包括熱交換器，其用於接收輸入裝置中的液體，以使來自至少一個熱源的熱量能與輸入液體進行交換。
96.根據權利要求85所述的液體蒸餾系統，其特徵在於所述至少一個熱源包括產品流、衝擊流、系統廢熱、蒸汽泵廢熱、電機廢熱、來自電源的發電機排放熱和外部熱源。
97.根據權利要求85所述的液體蒸餾系統，其特徵在於，所述電機是永磁無刷電機。
98.根據權利要求85所述的液體蒸餾系統，還進一步包括與系統連接的電源，其中電源是清潔燃燒發電機。
99.根據權利要求85所述的液體蒸餾系統，還進一步包括用於將液體從水槽中抽取到蒸汽泵中的虹吸泵。
100.一種蒸餾液體的方法，包括步驟d.蒸發未處理的液體，用以形成蒸汽，從而填充頂室；e.採用內驅動軸和具有可轉動殼體的偏心轉子轉動在液體環形泵中的蒸汽來壓縮蒸汽，採用氣密密封於殼體中液體環形泵的液體壓力邊界中的電機轉子和電機磁鐵的電機；以及f.冷凝壓縮的蒸汽成為蒸餾液體產品。
101.根據權利要求100所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括採用包括紫外線照射、用聚磷酸酯、聚醋酸酯、聚天冬氨酸酯、有機酸處理、酸化、以及暴露于振蕩電磁場中的至少一種預處理方法對未處理液體進行預處理。
102.根據權利要求100所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括調節冷凝器的內壓。
103.根據權利要求102所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括保持高於大氣壓的壓力。
104.根據權利要求100所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括在頂室中保持足夠液位，以便允許使來自蒸發器管道中的液體淨化並且使局部湍流衰減。
105.根據權利要求104所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括分流來自頂室的衝擊流，用於在頂室中保持恆定的液位。
106.根據權利要求100所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括將清潔燃燒發電機與系統相連接，其中清潔燃燒發電機主要生產二氧化碳、氮氣和水作為排放物。
107.根據權利要求106所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括直接將排放物與引入液體相連接，用於酸化和引入液體的加熱進行預處理。
108.根據權利要求100所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括採用具有由多個室分隔的多個葉片的偏心轉子，每個室具有引入孔和出口孔。
109.根據權利要求100所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括去除蒸汽泵中的蒸汽中夾帶的液滴。
110.根據權利要求100所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括採用與集水槽相連的蒸發器，所述蒸發器具有多個平行管道，各個管道具有與集水槽相連通的第一端和與頂室相連通的第二端，其中多個平行管道中的每一個通過彈性管道密封在第一端和第二端進行密封。
111.根據權利要求100所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括採用用於接收來自輸入裝置的液體的熱交換器，其中來自至少一個熱源的熱量與輸入液體進行熱交換。
112.根據權利要求111所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括與來自包括產品流、衝擊流、系統廢熱、蒸汽泵廢熱、電機廢熱、排出廢熱以及外部熱源中的至少一個熱源的熱交換器中的液體進行熱量交換。
113.根據權利要求100所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括在最小液體量的條件下，在啟動之前，預先將系統準備好。
114.根據權利要求55所述的蒸餾液體的方法，其特徵在於所述後處理包括採用紫外線暴露和適用於保持可飲用性的其他殺菌方法中的至少一種。
115.根據權利要求55所述的蒸餾液體的方法，其特徵在於，所述後處理包括給液體增加添加劑。
116.根據權利要求115所述的蒸餾液體的方法，其特徵在於所述添加劑是糖基添加劑、酸和礦物質中的至少一種。
117.根據權利要求115所述的蒸餾液體的方法，其特徵在於所述添加劑是是營養物、維生素、穩定蛋白質和脂肪中的至少一種。
118.根據權利要求115所述的蒸餾液體的方法，其特徵在於，所述後處理包括測量液體的物理性能的步驟。
119.根據權利要求118所述的蒸餾液體的方法，其特徵在於所述測量液體的物理性能的步驟包括測量PH值、傳導率、硬度和在液體中元素的濃度中的至少一種。
120.根據權利要求36所述的蒸餾液體的方法，還進一步包括步驟測量在來自蒸發的未處理液體的衝擊式液體中的TDS，以及；如果TDS高於預設值，調整未處理液體的源進給率。
121.根據權利要求1所述的蒸餾液體的系統，其特徵在於所述冷凝器和蒸發器進行熱接觸。
122.根據權利要求121所述的蒸餾液體的系統，其特徵在於所述冷凝器包括具有疏水塗層的表面，所述表面設計成與壓縮蒸汽和液體相接觸。
123.根據權利要求4所述的蒸餾液體的系統，其特徵在於所述蒸發器具有多個形成用於引導蒸汽和冷凝液流通道的肋狀物部分的平行芯層。
124.根據權利要求123所述的蒸餾液體的系統，其特徵在於所述交互的平行芯層包括蒸發器通道和冷凝器通道，以使蒸發和冷凝可以分隔開。
125.根據權利要求124所述的蒸餾液體的系統，還進一步包括在單一裝置中具有流量調節、水霧去除和壓力調節的液體分配歧管。
126.根據權利要求125所述的蒸餾液體的系統，其特徵在於所述中心板和歧管可以由例如，塑料、金屬、或陶瓷板、或任何其他能夠承受高溫和高壓的非腐蝕性材料製成。
127.根據權利要求126所述的蒸餾液體的系統，還進一步包括在單獨裝置中具有流量調節、水霧去除和壓力調節的液體分配歧管。
128.根據權利要求127所述的蒸餾液體的系統，其特徵在於所述中心板和歧管可以由例如，塑料、金屬、或陶瓷板、或任何其他能夠承受高溫和高壓的非腐蝕性材料製成。
129.根據權利要求1所述的蒸餾液體的系統，還進一步包括用於將未處理的液體抽取進入蒸發器的泵；在泵的出口側的孔口；以及閥；其中泵、孔口和閥設計成允許在蒸發器受壓時對泵進行重新準備的循環。
全文摘要
本發明的實施方式致力於用於蒸餾液體的新型壓力蒸汽循環。在本發明的一些實施方式中，公開了一種液體淨化系統，其包括用於接收未處理液體的輸入裝置、與輸入裝置連接用於將液體轉變成蒸汽的蒸發器、用於收集蒸汽的頂室、具有內驅動軸和具有可轉動殼體的偏心轉子的蒸汽泵，以及與蒸汽泵相連通用於將壓縮蒸汽轉變成蒸餾液體產品的冷凝器。本發明的其他實施方式致力於熱管理，以及用於提高系統效率的其他增強的處理方法。
文檔編號B01D3/42GK1738668SQ200380108662
公開日2006年2月22日 申請日期2003年11月13日 優先權日2002年11月13日
發明者大衛·F·貝德納雷克, 詹森·A·德默斯, 蒂莫西·P·達根, 詹姆斯·傑克遜, 斯科特·A·萊昂納德, 大衛·W·麥吉爾, 金斯敦·歐文斯 申請人:迪卡產品合夥有限公司