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公開番号2024069270
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-21
出願番号2024029293,2022558388
出願日2024-02-29,2021-03-29
発明の名称水蒸留装置、方法およびシステム
出願人デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ
代理人弁理士法人山崎国際特許事務所,個人,個人,個人,個人
主分類B01D 1/06 20060101AFI20240514BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】改良された蒸気圧縮蒸留システムを提供する。
【解決手段】蒸留デバイスは、原流体入力、およびそれと流体連通している蒸発器6060を備え、デバイスは、モータに連結されたインペラを有する圧縮機6064をさらに備え、圧縮機は、蒸発器からの蒸気の低圧入口と、圧縮された蒸気の高圧出口と、を有し、デバイスは、入口の蒸気の温度を監視する温度センサ6066と、蒸発器の複数の外部表面と伝熱関係にあり、圧縮機の出口と流体連通している凝縮器6076と、をさらに備え、デバイスは、蒸留デバイスのための較正済みのモータ速度に基づくインペラ・モータ・コマンドで、インペラの回転速度を調節するコントローラ6034をさらに備え、コントローラは、次回のデバイス使用のための調節後のモータ速度を決定し、較正済みのモータ速度を調節後のモータ速度で上書きするように構成される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
蒸留デバイスであって、
原流体入力と、
供給源蒸気を受け取り、圧縮された蒸気を送出する、圧縮機であって、回転するロータを備え、前記ロータは回転率を有し、前記ロータは流体軸受によって支持されている、圧縮機と、
浄化器であって、
前記原流体入力と流体連通している蒸発器であって、受け取った原流体の一部を蒸気に変換する、蒸発器、
前記圧縮機から圧縮された蒸気を受け取り、前記圧縮された蒸気を生成液体に変換する、凝縮器
を備える浄化器と、
第１の導管を介して前記凝縮器と流体連通しており、第２の導管を介して前記流体軸受に生成液体を供給する、軸受フィード・ポンプと、
前記第１の導管を前記第２の導管に流体的に接続する、逆止弁を含むバイパス・ラインであって、それにより流体が前記ポンプを通らずに前記凝縮器から前記流体軸受に流れることができる、バイパス・ラインと、
を備えている蒸留デバイス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
［関連出願への相互参照］
本出願は、２０２０年３月２７日に出願された「ＷａｔｅｒＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎＡｐｐａｒａｔｕｓ，ＭｅｔｈｏｄａｎｄＳｙｓｔｅｍ」という名称の米国仮出願第６３／００１，０２５号（整理番号第ＡＡ２２２号）に対する優先権を主張し、同出願は全体が参照により本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 5,400 文字）【０００２】
本発明は、水の蒸留に関し、より詳細には、水の蒸気蒸留装置、方法、およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
信頼できる清浄水の供給源は、極めて多くの人間が得ることができない。例えば、カナダ国際開発庁は、約１２億人の人が安全な飲料水を得る手段をもたないと報告している。
公表された報告書は、その大部分が児童である年間何百万人もの死亡が、水に関係する疾病に因るとしている。多くの水浄化技術がよく知られており、それらには、炭素フィルタ、塩素処理、低温殺菌、および逆浸透がある。これらの技術の多くは、水質の違いによって大きく影響され、また、開発途上地域およびその他の場所で水道に見つかることがある、細菌、ウィルス、有機物、砒素、鉛、水銀、および農薬などの多種の一般的な汚染物に対処しない。これらのシステムの中には、フィルタや化学薬品などの消耗品の供給を入手できることを必要とするものがある。さらに、これらの技術の中には、多大なインフラストラクチャと高度な訓練を受けた作業者の両方を必要とする、中央化された大規模な水システムだけに適するものがある。消耗品および恒常的な保守整備を必要とせずに、より小さく、中央化されていない規模で、水源に関わりなく信頼できる清浄水を生産できることは、特に開発途上地域で非常に望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水を浄化するための蒸気圧縮蒸留の使用はよく知られており、これらの問題の多くに対処できる可能性がある。しかし、開発途上地域の多くで中央化された大規模な水システムの構築を実現不可能にしている、乏しい財政資源、限られた技術資産、および低い人口密度は、蒸気圧縮蒸留システムを運用するための、十分で、手頃な価格の信頼できる電力の利用可能性も制限し、またそのようなシステムを適正に維持する能力も妨げる。そのような状況では、システム運用のための必要な電力予算と必要とされるシステムの保守整備の量とを低減しつつ、効率および生産能力を増大させる、改良された蒸気圧縮蒸留システムおよび関連する構成要素が解決策をもたらし得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一実施形態によると、蒸留デバイスは原流体入力を備えてよい。蒸留デバイスは、原入力と流体連通している蒸発器をさらに備えてよい。蒸留デバイスは、モータに連結されたインペラを有する圧縮機をさらに備えてよい。圧縮機は、蒸発器からの蒸気のための低圧入口と、圧縮機によって圧縮された蒸気のための高圧出口とを有してよい。蒸留デバイスは、入口内の蒸気の温度を監視するように構成された少なくとも１つの温度センサをさらに備えてよい。蒸留デバイスは、蒸発器の複数の外部表面と伝熱関係にあり、圧縮機の出口と流体連通している凝縮器をさらに備えてよい。蒸留デバイスは、インペラ・モータ・コマンドで、蒸留物生産状態におけるインペラの回転速度を調節するように構成された少なくとも１つのコントローラをさらに備えてよい。インペラ・モータ・コマンドは、蒸留デバイスのための較正済みのモータ速度に基づいてよい。コントローラは、調節後のモータ速度を決定し、蒸留デバイスが次回蒸留物生産状態にあるときに使用するために、較正済みのモータ速度を調節後のモータ速度で上書きするように構成されてよい。
【０００６】
一部の実施形態では、調節後のモータ速度への較正済みのモータ速度の調節は、調節制限によって制限されてよい。一部の実施形態では、コントローラは、比例ゲインと、少なくとも１つの温度センサからの感知された温度と目標入口蒸気温度との間の差分とに基づいて調節後のモータ速度を計算するように構成されてよい。一部の実施形態では、調節制限は、ゲインの２倍以下であってよい。一部の実施形態では、蒸留物生産状態は、温水生産状態であってよい。一部の実施形態では、コントローラは、目標入口蒸気温度と、少なくとも１つの温度センサからの感知された入口蒸気温度との間の差に基づいて、調節後のモータ速度を計算するように構成されてよい。一部の実施形態では、感知された入口蒸気温度は、少なくとも１つの温度センサの出力データ信号に適用されたフィルタの出力であってよい。一部の実施形態では、少なくとも１つの温度センサの出力データ信号をロー・パス・フィルタリングして、感知された入口蒸気温度を決定してよい。一部の実施形態では、コントローラは、差に比例ゲインを適用して調節値を決定し、調節値を較正済みのモータ速度に加算することにより、調節後のモータ速度を計算するように構成されてよい。
一部の実施形態では、原流体入力が少なくとも１つの原流体温度センサを備えてよい。一部の実施形態では、コントローラは、原流体温度センサからの感知された供給源温度に基づく補償で較正済みのモータ速度を変更するようにさらに構成されてよい。一部の実施形態では、感知された供給源温度は、少なくとも１つの原流体温度センサの出力データ信号に適用されたフィルタの出力であってよい。一部の実施形態では、少なくとも１つの原流体温度センサの出力データ信号をロー・パス・フィルタリングして、感知された供給源温度を決定してよい。一部の実施形態では、コントローラは、感知された供給源温度と、蒸留デバイスが較正された時に測定された、記憶されている供給源温度との差に基づいて補償を計算するように構成されてよい。一部の実施形態では、コントローラは、差に比例ゲインを適用することによって補償を計算するように構成されてよい。
【０００７】
本開示の別の実施形態によると、蒸留デバイスは原流体入力を備えてよい。蒸留デバイスは、原入力と流体連通している蒸発器をさらに備えてよい。一部の実施形態では、蒸留デバイスは、モータに連結されたインペラを有する圧縮機をさらに備えてよい。圧縮機は、蒸発器からの蒸気のための低圧入口と、圧縮機によって圧縮された蒸気のための高圧出口とを有してよい。蒸留デバイスは、入口内の蒸気の温度を監視するように構成された少なくとも１つの温度センサをさらに備えてよい。蒸留デバイスは、蒸発器の複数の外部表面と伝熱関係にあり、圧縮機の出口と流体連通している凝縮器をさらに備えてよい。蒸留デバイスは、インペラ・モータ・コマンドで蒸留物生産状態におけるインペラの回転速度を調節するように構成された少なくとも１つのコントローラをさらに備えてよい。インペラ・モータ速度コマンドは、蒸留デバイスのための較正済みのモータ速度に基づいてよい。コントローラは、蒸留物生産状態を終了すると、蒸留デバイスが後に蒸留物生産状態にある時に使用するために、較正済みのモータ速度を修正後モータ速度に修正するように構成されてよい。
【０００８】
一部の実施形態では、修正後モータ速度への較正済みのモータ速度の調節が、調節制限によって制限されてよい。一部の実施形態では、コントローラは、比例ゲインと、少なくとも１つの温度センサからの感知された温度と目標入口蒸気温度との間の差分とに基づいて修正後モータ速度を計算するように構成されてよい。一部の実施形態では、調節制限は、ゲインの２倍以下であってよい。一部の実施形態では、蒸留物生産状態は、温水生産状態であってよい。一部の実施形態では、コントローラは、目標入口蒸気温度と、少なくとも１つの温度センサからの感知された入口蒸気温度との間の差に基づいて、修正後モータ速度を計算するように構成されてよい。一部の実施形態では、感知された入口蒸気温度は、少なくとも１つの温度センサの出力データ信号に適用されたフィルタの出力であってよい。一部の実施形態では、少なくとも１つの温度センサの出力データ信号をロー・パス・フィルタリングして、感知された入口蒸気温度を決定してよい。一部の実施形態では、コントローラは、差に比例ゲインを適用して調節値を決定し、調節値を較正済みのモータ速度に加算することにより、修正後モータ速度を計算するように構成されてよい。一部の実施形態では、原流体入力が少なくとも１つの原流体温度センサを備えてよい。一部の実施形態では、コントローラは、原流体温度センサからの感知された供給源温度に基づく補償で較正済みのモータ速度を変更するようにさらに構成されてよい。一部の実施形態では、感知された供給源温度は、少なくとも１つの原流体温度センサの出力データ信号に適用されたフィルタの出力であってよい。一部の実施形態では、少なくとも１つの原流体温度センサの出力データ信号をロー・パス・フィルタリングして、感知された供給源温度を決定してよい。一部の実施形態では、コントローラは、感知された供給源温度と、蒸留デバイスが較正された時に測定された、記憶されている供給源温度との差に基づいて補償を計算するように構成されてよい。一部の実施形態では、コントローラは、差に比例ゲインを適用することによって補償を計算するように構成されてよい。
【０００９】
本開示の別の実施形態によると、蒸留デバイスは原流体入力を備えてよい。蒸留デバイスは、原入力と流体連通している蒸発器をさらに備えてよい。蒸留デバイスは、モータに連結されたインペラを有する圧縮機をさらに備えてよい。圧縮機は、蒸発器からの蒸気のための低圧入口と、圧縮機によって圧縮された蒸気のための高圧出口とを有してよい。蒸留デバイスは、入口内の蒸気の温度を監視するように構成された少なくとも１つの温度センサをさらに備えてよい。蒸留デバイスは、蒸発器の複数の外部表面と伝熱関係にあり、圧縮機の出口と流体連通している凝縮器をさらに備えてよい。蒸留デバイスは、インペラ・モータ・コマンドで、蒸留物生産状態におけるインペラの回転速度を調節するように構成された少なくとも１つのコントローラをさらに備えてよい。インペラ・モータ・コマンドは、蒸留デバイスのための予め定められた理想的なモータ速度に基づいてよい。コントローラは、所定の前提条件の組が満たされたとコントローラによって判定されると、蒸留デバイスが次回蒸留物生産状態にある時に使用するために、理想的なモータ速度を修正後モータ速度に修正するように構成されてよい。
【００１０】
一部の実施形態では、修正後モータ速度への理想的なモータ速度の調節が、調節制限によって制限されてよい。一部の実施形態では、コントローラは、目標入口蒸気温度と、少なくとも１つの温度センサからの感知された入口蒸気温度との間の差に基づいて、修正後モータ速度を計算するように構成されてよい。一部の実施形態では、少なくとも１つの温度センサの出力データ信号をロー・パス・フィルタリングして、感知された入口蒸気温度を決定してよい。一部の実施形態では、コントローラは、差に比例ゲインを適用して調節値を決定し、調節値を較正済みのモータ速度に加算することにより、修正後モータ速度を計算するように構成されてよい。一部の実施形態では、原流体入力は、少なくとも１つの原流体温度センサを備えてよい。一部の実施形態では、コントローラは、原流体温度センサからの感知された供給源温度に基づく補償で理想的なモータ速度を変更するようにさらに構成されてよい。一部の実施形態では、コントローラは、蒸留デバイスが蒸留物生産状態に遷移されるのに伴い、補償を時間と共に段階的に実施するように構成されてよい。一部の実施形態では、感知された供給源温度は、少なくとも１つの原流体温度センサの出力データ信号に適用されたフィルタの出力であってよい。一部の実施形態では、少なくとも１つの原流体温度センサの出力データ信号をロー・パス・フィルタリングして、感知された供給源温度を決定してよい。一部の実施形態では、コントローラは、感知された供給源温度と、蒸留デバイスが較正された時に測定された、記憶されている供給源温度との差に基づいて補償を計算するように構成されてよい。一部の実施形態では、コントローラは、差に比例ゲインを適用することによって補償を計算するように構成されてよい。一部の実施形態では、コントローラは、蒸留物生産状態においてタイマを増分するようにさらに構成されてよい。コントローラは、タイマが閾値より上に増分しており、かつ蒸留物生産状態が終了されたときに、所定の前提条件の組が満たされたと判定するように構成されてよい。一部の実施形態では、理想的なモータ速度は、製造時に決定された較正済みのモータ速度であってよい。一部の実施形態では、理想的なモータ速度は、製造時に決定された較正済みのモータ速度に基づいてよい。一部の実施形態では、理想的なモータ速度は、製造時に決定された較正済みのモータ速度と、以前の使用中に蒸留デバイスが前提条件を満たした後に較正済みのモータ速度に適用された過去の修正とに基づいてよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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