JP2010214372A - 蒸気圧縮を用いた蒸留法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転可能ハウジングを備えた液体リングポンプを含む蒸気圧縮蒸留による液体の浄化システムを提供する。
【解決手段】ａ）未処理液体を受け入れる流入部と、ｂ）液体を蒸気に変えるために該流入部に結合された蒸発器と、ｃ）蒸発器からの蒸気を集めるためのヘッドチャンバと、ｄ）蒸気を圧縮するための蒸気ポンプであって、ｉ）内部駆動軸と、ｉｉ）回転可能ハウジング付き偏心回転子と、を有する蒸気ポンプと、ｅ）圧縮された蒸気を蒸留液体製品に変えるために該蒸気ポンプに連絡している凝縮器と、を備える、液体蒸留システム。
【選択図】図１

Description

（発明の属する技術分野）
本発明は、液体の浄化に関し、特に、回転可能ハウジングを備えた液体リングポンプを含む蒸気圧縮蒸留による液体の浄化に関する。

信頼できる上水源を持たない人間の数は莫大な数にのぼる。たとえば、カナダ国際開発局（Ｃａｎａｄｉａｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｇｅｎｃｙ）の報告によると、約１２億人が安全な飲料水を得られていない。複数の公開報告書によると、年当たり何百万人もの人間が水関連の疾患によって死亡しており、その大半が子供である。活性炭濾過器、塩素処理、低温殺菌、および逆浸透を含む多くの浄水技術が周知である。これらの技術の多くは、水質のばらつきによる影響が大きいほか、バクテリア、ビールス、有機物、砒素、鉛、水銀、および農薬など、発展途上世界などの給水に共通的な各種の汚染物質に対応していない。これらのシステムのいくつかは、フィルタや化学薬品などの消耗品の供給を必要とする。さらに、これらの技術のいくつかは、主要な基幹施設と高度な訓練を受けた操作者との両方を必要とする大規模な集中型水システムにのみ適切である。消耗品および常時保守を必要とせず、より小さな分散型規模で、水源にかかわらず信頼できる上水を生産できることは、特に発展途上世界において非常に望ましい。

蒸気圧縮蒸留による水の浄化は周知であり、これらの問題の多くを解決することができる。ただし、発展途上世界の多くの地域においては、財源が乏しく、技術資産が限られ、人口密度が低いことから大規模な集中型水システムの構築は実現不可能であり、蒸気圧縮蒸留システムを運転するための適切かつ手頃で信頼できる電力の可用性も限られており、またこのようなシステムを適切に維持することが難しい。このような状況においては、効率および生産能力の向上と、システムの運転に必要な電力量と保守量の低減とが可能な、改良された蒸気圧縮蒸留システムおよび関連の構成要素が解決策となりうるであろう。

（発明の要旨）
本発明の第１の実施態様においては、低価格化、小型化、保守の簡易化に好都合な液体浄化システムを提供する。一実施態様は、液体リングポンプと回転自在ハウジングとを備えた蒸留装置を有し、液体リングポンプと、モータと、回転子が単一の連続軸の周りを回転し、第２の軸によって回転自在ハウジングが支持されている。この蒸留装置は、内燃機関または外燃機関をさらに有し、またモータ回転子と磁石とが蒸留システムの流体圧力境界内に気密密閉されていることが好ましい。

別の一代替実施態様は、蒸留器ヘッドの蒸気空間内の回転自在ハウジングに液体リングポンプを収容した蒸留装置を有する。システムの複数の熱源をマルチライン熱交換器に通すことによって、蒸発工程中のエネルギ効率を最大化することができる。蒸発器／凝縮器のヘッドチャンバから逆洗ラインを取り入れ部に導くことによって、取り入れ部の独特のフリップフィルタの汚染を防止するとともに、熱を熱交換網に加えうる。さらに、ミストの除去方法を液体リングポンプ部に組み込むことによって、蒸気に飛沫同伴して凝縮器に侵入する汚染液滴を除去し、浄水製品の汚染を防止しうる。

別の具体的実施態様は、液体リングポンプと回転自在ハウジングとを備えた蒸留装置を有し、液体リングポンプと、モータと、回転子とは単一の連続軸の周りを回転し、ハウジングは第２の軸によって回転自在に支持される。本蒸留装置は、内燃機関または外燃機関と、下部液溜め内の液体を液体リングポンプのチャンバに吸い込むサイフォンポンプとをさらに有する。結果として、高効率で、アクセスおよび保守が容易で、比較的単純かつ安価な液体浄化用システムが提供される。

さらに別の実施態様は、水から汚染物質を除去する方法であって、電力容量を発生させるために、燃料を燃やすためのバーナを備えた熱サイクルエンジンによってジェネレータを駆動する工程と、ジェネレータの電力容量の少なくとも一部を使用して浄化装置に電力を供給する工程と、原水を浄化装置の流入部に供給する工程と、浄水に必要な電力量を減らすために、熱サイクルエンジンの熱出力を伝達して熱を浄化装置に供給する工程とを含む。さらに他の複数の実施態様は、バーナの排ガスから原水に熱を伝達する工程と、熱損失を減らすために浄化装置を囲むエンクロージャを加熱する工程と、未処理水を蒸発させる工程と、蒸発水を凝縮して蒸留製品にする工程のうちの１つまたはすべてをさらに含む。

別の実施態様は背圧調整器を使用し、この背圧調整器はヒンジで取り付けられた、閉位置を有するアームと、加圧導管に接続されているポートを覆うための形状を有する可動ストップとを有し、可動ストップはアームに取り付けられた保持器によって保持され、アームが閉位置にあるときはポートの隣接位置にある。アームは、圧力導管が設定値を超えると閉位置から離れ、導管内の圧力が設定値未満のときは閉位置にある。
すなわち、本発明は以下を特徴とする。
（項目１）
液体蒸留システムであって、
ａ） 未処理液体を受け入れる流入部と、
ｂ） 該液体を蒸気に変えるために該流入部に結合された蒸発器と、
ｃ） 該蒸発器からの蒸気を集めるためのヘッドチャンバと、
ｄ） 該蒸気を圧縮するための蒸気ポンプであって、
ｉ）内部駆動軸と、
ｉｉ）回転可能ハウジング付き偏心回転子と、
を有する蒸気ポンプと、
ｅ） 圧縮された蒸気を蒸留液体製品に変えるために該蒸気ポンプに連絡している凝縮器と、
を備える、システム。
（項目２）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、前記回転子が、取り入れ部と排出部とをそれぞれ有する複数のチャンバによって隔てられた複数の翼をさらに備える、システム。
（項目３）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、前記流入部が少なくとも１つの熱源に結合されているシステム。
（項目４）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、サンプをさらに備え、始動時に前記蒸発器からの液体を予熱しうるシステム。
（項目５）
項目４に記載の液体蒸留システムであって、前記蒸発器が複数の平行管を有し、各管の第１の開放端が前記サンプに連絡し、第２の開放端が前記ヘッドチャンバに連絡しているシステム。
（項目６）
項目５に記載の液体蒸留システムであって、前記蒸発器のコア管からの液体の両浄化を行うに十分な液位を維持するための調整器をさらに備える、システム。
（項目７）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、前記凝縮器内の圧力を維持および制御するための調整器をさらに備える、システム。
（項目８）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、凝縮液体製品を集めるための流出部をさらに備え、前記ブローダウン流を再循環させるために前記流出部が前記流入部につながっているシステム。
（項目９）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、前記取り入れ部に結合されている前処理アセンブリをさらに備える、システム。
（項目１０）
項目９に記載の液体蒸留システムであって、前記液体前処理アセンブリが濾過と、脱気と、化学修飾と、紫外線照射と、ポリリン酸塩、ポリアセテート、ポリアスパルテート、有機酸による処理と、外部エンジンからのＣＯ _２ の追加を含む酸性化と、振動電界への暴露と、他の適切な前処理工程とを含む複数の処理のうちの少なくとも１つを行うシステム。
（項目１１）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、取り入れた液体を始動直後に加熱する加熱装置をさらに備える、システム。
（項目１２）
項目１１に記載の液体蒸留システムであって、前記加熱フェーズの完了および前記加熱装置の停止を信号で伝えるために、サーモスタットスイッチ、圧力検知スイッチ、あるいは関連の熱または圧力変換器をさらに備える、システム。
（項目１３）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、前記流入部から液体を受け入れ、少なくとも１つの熱源からの熱を前記流入液体と交換するための熱交換器をさらに備える、システム。
（項目１４）
項目１３に記載の液体蒸留システムであって、前記少なくとも１つの熱源が前記製品流と、前記ブローダウン流と、システムの廃熱と、蒸気ポンプの廃熱と、モータの廃熱と、電源からのエンジン排熱と、外部熱源とを備える、システム。
（項目１５）
項目１３に記載の液体蒸留システムであって、前記熱交換器がいくつかの熱源からの熱を前記流入液体と交換するマルチライン交換器である、システム。
（項目１６）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、前記駆動装置が電動機を備える、システム。
（項目１７）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、前記蒸発器が電熱器を備える、システム。
（項目１８）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、前記液体が前記蒸発器に入る前に前記液体を濾過するための少なくとも２つのユニットを前記流入部に有するマルチユニットフィルタをさらに備える、システム。
（項目１９）
項目１８に記載の液体蒸留システムであって、前記フィルタがフリップフィルタである、システム。
（項目２１）
項目１８に記載の液体蒸留システムであって、ダイバータをさらに備え、前記ヘッドチャンバから分流されたブローダウン流によって前記フィルタを逆洗するシステム。
（項目２２）
項目２１に記載の液体蒸留システムであって、前記フィルタの逆洗に必要最少量のブローダウン流を供給するために前記ダイバータに結合された調整器をさらに備える、システム。
（項目２０）
項目１９に記載の液体蒸留システムであって、フィルタユニットを逆洗して汚染を防止するために、前記フリップフィルタを適切な時間間隔で定期的に回転させるための機構をさらに備える、システム。
（項目２３）
項目２０に記載の液体蒸留システムであって、汚染防止用の逆洗を行うために前記フィルタに通す液体の方向および供給源を切り替えるためのスイッチをさらに備える、システム。
（項目２４）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、システムに結合された電源をさらに備え、前記電源がクリーンな燃焼のジェネレータである、システム。
（項目２５）
液体蒸留システムであって、
ａ） 未処理液体を入れる流入部と、
ｂ） 該液体を蒸気に変えるために該流入部に結合された蒸発器と、
ｃ） 該蒸発器からの蒸気を集めるためのヘッドチャンバと、
ｄ） 該蒸気を圧縮するための蒸気ポンプであって、
１） 内部駆動軸と、
２） 偏心回転子と、を含む蒸気ポンプと、
ｅ） 該蒸気ポンプからの圧縮蒸気を蒸留液体製品に変える凝縮器と、
ｆ） 該液体が該蒸発器に入る前に該液体を濾過するための少なくとも２つのフィルタユニットを該流入部に有するマルチユニットフィルタと、を備える、システム。
（項目２６）
項目２５に記載の液体蒸留システムであって、ダイバータをさらに備え、前記ヘッドチャンバから分流されたブローダウン流によって少なくとも１つのフィルタユニットを逆洗するシステム。
（項目２７）
項目２６に記載の液体蒸留システムであって、前記少なくとも１つのフィルタユニットの逆洗に必要最少量のブローダウン流を前記ヘッドチャンバから供給するために、前記ダイバータに結合された調整器をさらに備える、システム。
（項目２８）
項目２６に記載の液体蒸留システムであって、前記マルチユニットフィルタがフリップフィルタである、システム。
（項目２９）
項目２８に記載の液体蒸留システムであって、汚染防止のために、前記フリップフィルタを適切な時間間隔で定期的に回転させるための機構をさらに備える、システム。
（項目３０）
項目２５に記載の液体蒸留システムであって、前記取り入れ部から液体を受け入れ、複数の熱源の少なくとも１つからの熱を前記流入液体に加えるための熱交換器さらに備える、システム。
（項目３１）
項目３０に記載の液体蒸留システムであって、複数の熱源のうちの前記少なくとも１つが前記製品流と、前記ブローダウン流と、システムの廃熱と、蒸気ポンプの廃熱と、モータの廃熱と、電源からの排熱と、外部熱源とを備える、システム。
（項目３２）
項目３０に記載の液体蒸留システムであって、前記熱交換器が、いくつかの熱源からの熱を前記流入液体と交換するためのマルチライン熱交換器である、システム。
（項目３３）
フリップフィルタモジュールであって、
ａ） 取り入れた液体流を濾過するための第１のフリップフィルタユニットと、
ｂ） 第２のフリップフィルタユニットであって、逆洗流による洗浄が可能であり、第１および第２のフリップフィルタユニットの間に設けられたピボット継手によって該第１のフリップフィルタに結合されている第２のフリップフィルタユニットと、
ｃ） 該第１および第２のフリップフィルタを回転させて、該第２フリップフィルタが該取り入れた液体流を濾過するように位置付け、該第１のフリップフィルタが該逆洗流によって洗浄されるようにするためのフリップスイッチと、を含むモジュール。
（項目３４）
マルチライン熱交換器であって、
ａ） 第１の液体の流れを受け入れる第１の流入部と、
ｂ） 第２の液体の流れを受け入れる第２の流入部と、
ｃ） 第３の液体の流れを受け入れる第３の流入部と、
ｄ） 該流体の全てを相互に隔離しながら、該第１および第２の流体からの熱を該第３の流体に伝える界面と、
ｅ） 第１の副熱交換器内で該取り入れ流に結合される第１の熱源からの第１の熱源流と、
ｆ） 第２の副熱交換器内で該取り入れ流に結合される第２の熱源からの第２の熱源流と、
ｇ） 該第１の熱源または第３の熱源を源とし、少なくとも第３の副熱交換器内で該第２の副熱交換器からの該取り入れ流に結合される少なくとも第３の熱源流と、を含むマルチライン熱交換器。
（項目３５）
液体蒸留システムであって、
ａ） 未処理液体を受け入れる流入部と、
ｂ） 該液体を蒸気に変えるために該流入部に結合された蒸発器と、
ｃ） 該蒸気を圧縮するための蒸気ポンプであって、
ｉ． 内部駆動軸と、
ｉｉ． 回転可能ハウジング付きの偏心回転子と、
ｉｉｉ． 液体を該蒸気ポンプに送り込むためのサイフォンポンプと、を含む蒸気ポンプと、
ｄ） 圧縮蒸気を蒸留液体製品に変えるために該蒸気ポンプに連絡している凝縮器と、を備える、システム。
（項目３６）
液体蒸留方法であって、
ａ． ヘッドチャンバを充填するように未処理液体を蒸発させる工程と、
ｂ． 内部駆動軸と回転可能ハウジング付き偏心回転子とを用いて、該ヘッドチャンバ内の該蒸気を回転させることによって該蒸気を圧縮する工程と、
ｃ． 該圧縮された蒸気を凝縮して蒸留液体製品にする工程と、を包含する、方法。
（項目３７）
項目３６に記載の液体蒸留方法であって、紫外線照射と、ポリリン酸塩、ポリアセテート、ポリアスパルテート、有機酸による処理と、外部エンジンからのＣＯ _２ の追加を含む酸処理と、振動電界または振動磁界への暴露とを含む少なくとも１つの前処理方法を用いて該未処理液体を前処理する工程をさらに包含する、方法。
（項目３８）
項目３６に記載の液体蒸留方法であって、前記凝縮器の前記内部圧力を調整する工程をさらに包含する、方法。
（項目３９）
項目３８に記載の液体蒸留方法であって、超大気圧を維持する工程をさらに包含する、方法。
（項目４０）
項目３６に記載の液体蒸留方法であって、前記蒸発器のコア管からの液体の両浄化を行うに十分な液位を前記ヘッドチャンバ内に維持する工程をさらに包含する、方法。
（項目４１）
項目３６に記載の液体蒸留方法であって、液体が前記蒸発器に入る前に前記液体を濾過するために、少なくとも２つのフィルタユニットを有するマルチユニットフィルタを前記流入部に設ける工程をさらに包含する、方法。
（項目４２）
項目４１に記載の液体蒸留方法であって、少なくとも１つのフィルタユニットを逆洗するために、前記ヘッドチャンバからブローダウン流を分流する工程をさらに包含する、方法。
（項目４３）
項目４２に記載の液体蒸留方法であって、前記少なくとも１つのフィルタユニットの逆洗に必要な最小流量を供給するために、前記ブローダウン流を調整する工程をさらに包含する、方法。
（項目４４）
項目４２に記載の液体蒸留方法であって、前記フィルタがフリップフィルタである方法。
（項目４５）
項目４４に記載の液体蒸留方法であって、汚染防止のために前記フリップフィルタを一定の時間間隔で回転させる工程をさらに包含する、方法。
（項目４６）
項目３６に記載の液体蒸留方法であって、前記ポンプを駆動するために電動機を使用する工程をさらに包含する、方法。
（項目４７）
項目４６に記載の液体蒸留方法であって、浄化された液体を１時間あたり約１０ガロン生産するために約５００ワットの電力量で前記システムを運転する工程をさらに包含する、方法。
（項目４８）
項目４７に記載の液体蒸留方法であって、浄化された液体を１時間あたり約３〜８ガロン生産するために前記システムを約２５０〜４００ワットの電力量で運転する工程をさらに包含する、方法。
（項目４９）
項目３６に記載の液体蒸留方法であって、クリーンな燃焼のジェネレータを前記システムに結合する工程をさらに包含する、方法。
（項目５０）
項目４９に記載の液体蒸留方法であって、クリーンな燃焼のジェネレータを前記システムに結合する工程をさらに包含し、前記ジェネレータが発生する排気の主成分がＣＯ _２ 、Ｎ _２ 、および水である方法。
（項目５１）
項目４９または項目５０に記載の液体蒸留方法であって、前記取り入れた液体の前処理用の酸性化および加熱のために、前記排気を前記取り入れた液体に導く工程をさらに包含する、方法。
（項目５２）
項目３６に記載の液体蒸留方法であって、取り入れ穴と排出穴とをそれぞれ有する複数のチャンバによって隔てられた複数の翼を有する偏心回転子を用いる工程をさらに包含する、方法。
（項目５３）
項目３６に記載の液体蒸留方法であって、飛沫同伴した液滴を前記蒸気ポンプ内の前記蒸気から取り除く工程をさらに包含する、方法。
（項目５４）
項目３６に記載の液体蒸留方法であって、サンプに接続された蒸発器を用いる工程をさらに包含し、前記蒸発器が複数の平行管を有し、各管の第１の端が前記サンプに連絡し、第２の端が前記ヘッドチャンバに連絡している方法。
（項目５５）
項目３６に記載の液体蒸留方法であって、前記蒸留された液体製品の後処理を行う工程をさらに包含する、方法。
（項目５６）
項目３６に記載の液体蒸留方法であって、前記流入部から液体を受け入れ、少なくとも１つの熱源からの熱を前記流入液体と交換するために熱交換器を使用する工程をさらに包含する、方法。
（項目５７）
項目５６に記載の液体蒸留方法であって、前記製品流と、前記ブローダウン流と、システムの廃熱と、蒸気ポンプの廃熱と、排熱と、外部熱源とを含む前記少なくとも１つの熱源からの熱を前記液体と前記熱交換器内で交換する工程をさらに包含する、方法。
（項目５８）
項目５６に記載の液体蒸留方法であって、前記製品流および前記ブローダウン流からの熱を前記流入液体と交換するために３ライン熱交換器を用いる工程をさらに包含する、方法。
（項目５９）
項目３６に記載の液体蒸留方法であって、始動前にシステムの呼び水を最少量の液体で行う工程をさらに包含する、方法。
（項目６０）
背圧調整器であって、
閉位置を有するヒンジ付きアームと、
加圧導管に接続されているポートを覆うように形作られた可動ストップであって、該アームに取り付けられている保持器によって保持され、該アームが該閉位置にあるときに該ポートに隣接して位置付けられる可動ストップと、を含み、
該導管内の圧力が設定値を超えると、該アームが該閉位置から離れ、該導管内の該圧力が該設定値より低いときは、該アームが該閉位置にある背圧調整器。
（項目６１）
項目６０に記載の背圧調整器であって、前記アームに調整可能に取り付けられたカウンタマスをさらに備える、背圧調整器。
（項目６２）
項目６１に記載の背圧調整器であって、前記アームに対する前記カウンタマスの位置を変えると前記設定値が変わる背圧調整器。
（項目６３）
項目６０に記載の背圧調整器であって、最低設定値がほぼ１０ｐｓｉｇまたはそれ以下になるように前記カウンタマスが調整可能に取り付けられている背圧調整器。
（項目６４）
項目６０に記載の背圧調整器であって、最高設定値がほぼ１７ｐｓｉｇまたはそれ以上になるように前記カウンタマスが調整可能に取り付けられている背圧調整器。
（項目６５）
項目６０に記載の背圧調整器であって、前記アームが少なくとも前記閉位置にあるときに特別に設計された漏れ通気口をさらに備える、背圧調整器。
（項目６６）
項目６０に記載の背圧調整器であって、前記可動ストップがほぼ球状である背圧調整器。
（項目６７）
項目６０に記載の背圧調整器であって、前記調整器が蒸気圧縮蒸留システムで用いられる背圧調整器。
（項目６８）
項目６０に記載の背圧調整器であって、前記加圧導管に接続されたオリフィスを有する導管をさらに含み、前記ポートが前記オリフィスの開口部であり、前記アームが前記圧力容器にヒンジで取り付けられている背圧調整器。
（項目６９）
項目６８に記載の背圧調整器であって、前記導管が放出用オリフィスを含む背圧調整器。
（項目７０）
水から汚染物質を除去する方法であって、
ａ． 電力容量を発生するために、燃料を燃やすためのバーナを含む熱サイクルエンジンによってジェネレータを駆動する工程と、
ｂ． 浄化装置に電力を供給するために、該ジェネレータの該電力容量の少なくとも一部を使用する工程と、
ｃ． 原水を該浄水装置の流入部に供給する工程と、
ｄ． 熱を該浄化装置に供給して該水の浄化に必要な該電力量を減らすために、該熱サイクルエンジンの熱出力を運ぶ工程と、を包含する、方法。
（項目７１）
項目７０に記載の水から汚染物質を除去する方法であって、前記排熱出力を運ぶ工程が、前記バーナの排ガスからの熱を前記浄水装置に供給される原水に伝達する工程をさらに包含する、方法。
（項目７２）
項目７０に記載の水から汚染物質を除去する方法であって、前記排熱出力を運ぶ工程が、熱損失を減らすために前記浄水装置を取り囲んでいるエンクロージャを加熱する工程をさらに包含する、方法。
（項目７３）
項目７０に記載の方法であって、
ｅ． 前記未処理水を蒸発させる工程と、
ｆ． 前記蒸発した水を凝縮して蒸留水製品にする工程と、をさらに包含する、方法。
（項目７４）
項目７３に記載の水から汚染物質を除去する方法であって、前記排熱出力を運ぶ工程が、前記バーナの排ガスからの熱を前記浄水装置に供給される原水に伝達する工程をさらに包含する、方法。
（項目７５）
項目７３に記載の水から汚染物質を除去する方法であって、前記排熱出力を運ぶ工程が、熱損失を減らすために前記浄水装置を取り囲んでいるエンクロージャを加熱する工程をさらに包含する、方法。
（項目７６）
水から除去した汚染物質を濃縮する方法であって、
ａ． 電力容量を発生するために、燃料を燃やすためのバーナを含む熱サイクルエンジンによってジェネレータを駆動工程と、
ｂ． 浄水装置に電力を供給するために、該ジェネレータの該電力容量の少なくとも一部を使用する工程と、
ｃ． 原水を該浄水装置の流入部に供給する工程と、
ｄ． 熱を該浄水装置に供給するために、該熱サイクルエンジンの熱出力を運ぶ工程と、
ｅ． 該未処理水を蒸発させる工程と、
ｆ． 該水から除去した汚染物質を集める工程と、を包含する、方法。
（項目７７）
人間の飲料用に水を蒸留するためのシステムであって、
ａ． ジェネレータを駆動して電力容量を発生させるための燃料を燃やすためのバーナを含む熱サイクルエンジンと、
ｂ． 該ジェネレータから電力を供給される浄水装置と、
ｃ． 該浄水装置によって蒸留する原水を受け入れるための流入部と、
ｄ． 該熱サイクルエンジンの熱出力を該浄化装置に運ぶための導管と、を備える、システム。
（項目７８）
項目７４に記載のシステムであって、前記導管が、前記熱サイクルエンジンの前記バーナからの加熱されたガスを前記浄水装置に運ぶためのホースである、システム。
（項目７９）
項目７４に記載のシステムであって、前記流入部から前記浄水装置までの原水の経路に熱交換器をさらに備える、システム。
（項目８０）
項目７４に記載のシステムであって、前記熱サイクルエンジンが外燃機関である、システム。
（項目８１）
項目７４に記載のシステムであって、前記熱サイクルエンジンがスターリングサイクルエンジンである、システム。
（項目８２）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、前記蒸気ポンプが液体リングポンプを備える、システム。
（項目８３）
項目８２に記載の液体蒸留システムであって、高温ガスを冷却し、揮発性物質を放出するために揮発性物質ミキサをさらに備える、システム。
（項目８４）
項目３５に記載の液体蒸留システムであって、前記蒸気ポンプが液体リングポンプを備える、システム。
（項目８５）
液体蒸留システムであって、
ａ） 未処理液体を受け入れる流入部と、
ｂ） 該液体を蒸気に変えるために該流入部に結合された蒸発器と、
ｃ） 該蒸発器からの蒸気を集めるためのヘッドチャンバと、
ｄ） 液体リングポンプであって、
ｉ． 内部駆動軸と
ｉｉ． 回転可能ハウジング付きの偏心回転子と、を含む液体リングポンプと、
ｅ） モータ回転子と複数の駆動電磁石とを有し、該駆動軸に電力を供給するための電動機であって、該モータ回転子と磁石とが該液体リングポンプの液体流体圧力境界内に気密密閉されている電動機と、
ｆ） 圧縮された蒸気を蒸留液体製品に変えるために該蒸気ポンプに連絡している凝縮器と、を備える、システム。
（項目８６）
項目８５に記載の液体蒸留システムであって、前記回転子が取り入れ部と排出部とをそれぞれ有する複数のチャンバによって隔てられた複数の翼をさらに備える、システム。
（項目８７）
項目８５に記載の液体蒸留システムであって、前記流入部が少なくとも１つの熱源に結合されているシステム。
（項目８８）
項目８５に記載の液体蒸留システムであって、サンプをさらに含み、始動時に前記蒸発器からの液体を予熱しうるシステム。
（項目８９）
項目８８に記載の液体蒸留システムであって、前記蒸発器が複数の平行管を有し、各管の第１の開放端が前記サンプに連絡し、第２の開放端が前記ヘッドチャンバに連絡し、前記複数の平行管のそれぞれの前記第１の端と前記第２の端とがエラストマ管シールによって密閉されているシステム。
（項目９０）
項目８９に記載の液体蒸留システムであって、前記蒸発器の管からの液体の浄化と、局所的乱流の減衰との両方に十分な液位を維持するための調整器をさらに備える、システム。
（項目９１）
項目８５に記載の液体蒸留システムであって、前記凝縮器内の圧力を維持および制御するための調整器をさらに備える、システム。
（項目９２）
項目８５に記載の液体蒸留システムであって、凝縮された液体製品を集めるための流出部をさらに含み、前記ブローダウン流を再循環させるために前記流出部が前記流入部にもつながっているシステム。
（項目９３）
項目８５に記載の液体蒸留システムであって、前記取り入れ部に結合されている前処理アセンブリをさらに備える、システム。
（項目９４）
項目８５に記載の液体蒸留システムであって、取り入れた液体を始動時に加熱するための加熱装置をさらに備える、システム。
（項目９５）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、前記流入部から液体を受け入れ、少なくとも１つの熱源からの熱を前記流入液体と交換するための熱交換器をさらに備える、システム。
（項目９６）
項目８５に記載の液体蒸留システムであって、前記少なくとも１つの熱源が、前記製品流と、前記ブローダウン流と、システムの廃熱と、蒸気ポンプの廃熱と、モータの廃熱と、電源からのエンジン排熱と、外部熱源とを備える、システム。
（項目９７）
項目８５に記載の液体蒸留システムであって、前記電動機が永久磁石ブラシレスモータである、システム。
（項目９８）
項目８５に記載の液体蒸留システムであって、前記システムに結合された電源をさらに含み、前記電源がクリーンな燃焼のジェネレータである、システム。
（項目９９）
項目８５に記載の液体蒸留システムであって、液体を液溜めから前記蒸気ポンプに汲み入れるサイフォンポンプをさらに備える、システム。
（項目１００）
液体蒸留方法であって、
ｄ． ヘッドチャンバを充填するように未処理液体を蒸発させて蒸気を形成する工程と、
ｅ． 内部駆動軸と回転可能ハウジング付き偏心回転子とを用いた液体リングポンプ内の該蒸気を、モータ回転子と駆動電磁石とが該液体リングポンプの液体圧力境界内に気密密閉された電動機を用いて回転することによって、該蒸気を圧縮する工程と、
ｆ． 該圧縮された蒸気を凝縮して蒸留液体製品にする工程と、を包含する、方法。
（項目１０１）
項目１００に記載の液体蒸留方法であって、紫外線照射と、ポリリン酸塩、ポリアセテート、ポリアスパルテート、有機酸による処理と、酸処理と、振動電界または振動磁界への暴露とを含む少なくとも１つの前処理方法を用いて前記未処理液体を前処理する工程をさらに包含する、方法。
（項目１０２）
項目１００に記載の液体蒸留方法であって、前記凝縮器の内圧を調整する工程をさらに包含する、方法。
（項目１０３）
項目１０２に記載の液体蒸留方法であって、超大気圧を維持する工程をさらに包含する、方法。
（項目１０４）
項目１００に記載の液体蒸留方法であって、前記蒸発器の管からの液体の浄化と、局所的乱流の減衰との両方に十分な液位を前記ヘッドチャンバ内に維持する工程をさらに包含する、方法。
（項目１０５）
項目１０４に記載の液体蒸留方法であって、前記ヘッドチャンバ内の一定液位を維持するために、前記ヘッドチャンバからブローダウン流を分流する工程をさらに包含する、方法。
（項目１０６）
項目１００に記載の液体蒸留方法であって、クリーンな燃焼のジェネレータを前記システムに結合する工程をさらに包含し、前記クリーンな燃焼のジェネレータが排気として主にＣＯ _２ 、Ｎ _２ 、および水を発生する方法。
（項目１０７）
項目１０６に記載の液体蒸留方法であって、前記取り入れた液体の前処理用の酸性化および加熱のために、前記排気を前記取り入れた液体に導く工程をさらに包含する、方法。
（項目１０８）
項目１００に記載の液体蒸留方法であって、取り入れ穴と排出穴とをそれぞれ有する複数のチャンバによって隔てられた複数の翼を有する偏心回転子を用いる工程をさらに包含する、方法。
（項目１０９）
項目１００に記載の液体蒸留方法であって、前記蒸気ポンプ内の前記蒸気から飛沫同伴した液滴を取り除く工程をさらに包含する、方法。
（項目１１０）
項目１００に記載の液体蒸留方法であって、サンプに接続された蒸発器を用いる工程をさらに包含し、前記蒸発器が複数の平行管を備え、各管の第１の端が前記サンプに連絡し、第２の端が前記ヘッドチャンバに連絡し、前記複数の管のそれぞれの前記第１の端および第２の端がエラストマ管シールによって密閉されている方法。
（項目１１１）
項目１００に記載の液体蒸留方法であって、前記流入部から液体を受け入れて、少なくとも１つの熱源からの熱を前記流入液体と交換するために熱交換器を用いる工程をさらに包含する、方法。
（項目１１２）
項目１１１に記載の液体蒸留方法であって、前記製品流と、前記ブローダウン流と、システムの廃熱と、蒸気ポンプの廃熱と、排熱と、外部熱源とを含む前記少なくとも１つの熱源からの熱を前記液体と前記熱交換器内で交換する工程をさらに包含する、方法。
（項目１１３）
項目１００に記載の液体蒸留方法であって、始動前に最少量の液体で呼び水を行う工程をさらに包含する、方法。
（項目１１４）
項目５５に記載の液体蒸留方法であって、後処理工程が、飲料適性を維持するために適切な紫外線照射などの滅菌方法を少なくとも１つ用いる工程を包含する、方法。
（項目１１５）
項目５５に記載の液体蒸留方法であって、後処理工程が、添加物を前記液体に追加する工程を包含する、方法。
（項目１１６）
項目１１５に記載の液体蒸留方法であって、前記添加物が、砂糖をベースにした添加物と、酸と、ミネラルとのうちの少なくとも１つである方法。
（項目１１７）
項目１１５に記載の液体蒸留方法であって、前記添加物が、栄養素と、ビタミンと、安定化蛋白質と、脂肪とのうちの少なくとも１つである方法。
（項目１１８）
項目１１５に記載の液体蒸留方法であって、後処理工程が、前記液体の物理的性質を測定する工程を包含する、方法。
（項目１１９）
項目１１８に記載の液体蒸留方法であって、前記液体の物理的性質を測定する工程が、ｐＨと、導電率と、硬度と、前記液体中の成分濃度とのうちの少なくとも１つを測定する工程を包含する、方法。
（項目１２０）
項目３６に記載の液体蒸留方法であって、
前記蒸発した未処理液体からのブローダウン液体中のＴＤＳを測定する工程と、
前記ＴＤＳが規定レベルより高い場合は、未処理液体の液源供給速度を調節する工程と、をさらに包含する、方法。
（項目１２１）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、前記凝縮器と前記蒸発器とが熱接触しているシステム。
（項目１２２）
項目１２１に記載の液体蒸留システムであって、前記凝縮器が疎水性被膜付きの表面を含み、前記表面が圧縮蒸気および液体に接触するように構成されているシステム。
（項目１２３）
項目４に記載の液体蒸留システムであって、前記蒸発器が、蒸気および凝縮液体の流れを導くためのチャネルを作るリブ区域を有する複数の平行コア層を有するシステム。
（項目１２４）
項目１２３に記載の液体蒸留システムであって、蒸発と凝縮とが隔てられるように、互い違いになった平行コア層が蒸発チャネルと凝縮チャネルとを備える、システム。
（項目１２５）
項目１２４に記載の液体蒸留システムであって、流量調整と、ミスト除去と、圧力調整とを単一ユニットにまとめた流体分配マニホルドをさらに備える、システム。
（項目１２６）
項目１２５に記載の液体蒸留システムであって、コア板およびマニホルドを、たとえば、プラスチック板、金属板、セラミック板、または高温および高圧に耐えうる他の非腐食性材料で作りうるシステム。
（項目１２７）
項目１２６に記載の液体蒸留システムであって、流量調整と、ミスト除去と、圧力調整とを単一ユニットにまとめた流体分配マニホルドをさらに備える、システム。
（項目１２８）
項目１２７に記載の液体蒸留システムであって、コア板およびマニホルドを、たとえば、プラスチック板、金属板、セラミック板、または高温および高圧に耐えうる他の非腐食性材料で作りうるシステム。
（項目１２９）
項目１に記載の液体蒸留システムであって、
未処理液体を前記蒸発器に送り込むためのポンプと、
前記ポンプの排出側にある通気孔と、
弁と、を有し、
前記ポンプと、通気孔と、弁とがループ状に構成され、前記蒸発器を加圧したときに前記ポンプの再呼び水が可能な、システム。

本発明の前記特徴は、添付図面と共に以下の詳細説明を参照することによってより容易に理解されるであろう。これらの図のうち、
図１Ａは、本発明に従って設計されうる総合システムの一実施形態の概念的流れ図である。図１Ｂは、図１Ａに示す本発明の一実施形態によるシステムで使用される電源の概略ブロック図である。 図２は、本発明の好適な一実施形態による、構成要素としての電源装置および浄化装置を示す。 図３は、本発明による浄水用の電力と熱とを供給するための補助電源装置の概略ブロック図である。 図４は、本発明の一実施形態による統合電源装置／浄水システムの図式的概観図である。 図５Ａは、具体的な一実施形態による回転子および固定子の断面を上方から見た図であり、流入部の支持構造、複数の翼および翼間のチャンバ、および回転駆動軸を示す。 図５Ｂは、図５Ａに示す実施形態に対応する回転子および固定子の側部上面図であり、流入部および流出部の支持構造、複数の翼、ハウジングユニット内の偏心構成、および駆動軸を示す。 図５Ｃは、図５Ａおよび図５Ｂに示す実施形態に対応する回転子および固定子の上面図であり、流入部および流出部の支持構造、複数の翼、ハウジングユニット内の偏心構成、駆動軸が示されている。 図５Ｄは、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃに示す実施形態に対応する回転子および固定子の断面図であり、複数の翼、駆動軸、および複数の軸受が示されている。 図６Ａは、本発明の具体的な一実施形態による液体リングポンプの概略図である。図６Ｂは、本発明の一実施形態による回転子の上面図であり、複数の翼と、翼間のチャンバと、各チャンバ内の取り入れ穴および排出穴とが示されている。 図７Ａは、本発明の具体的な一実施形態による液体リングポンプのさらに別の詳細であり、静止取り入れポート、回転駆動軸、回転子、およびハウジングユニットが示されている。図７Ｂは、本発明の具体的な一実施形態による液体リングポンプの静止部分と回転子部分との間に設けうる、取り入れオリフィスを排出オリフィスから隔てるシールの図である。 図８は、本発明の一実施形態による液体リングポンプの断面図であり、容量性センサが示されている。 図９は、本発明の一実施形態による液体リングポンプの断面図であり、偏心回転子と、回転子翼と、軸受付き駆動軸と、液体リングポンプ用の回転ハウジングユニットと、蒸留器ハウジングと、サイクロン効果およびこれによる水蒸気からのミストおよび水の飛沫の除去とが示されている。 図１０は、本発明による液体リングポンプの具体的な一実施形態の断面図であり、システムの圧力・流体境界内に収容された磁石および気密密閉されたモータ回転子と、駆動軸と、回転子と、水の飛沫を振り落として再循環することによってポンプの基準水位に戻す回転ハウジングと、水を下部液溜めからポンプの主チャンバに吸い上げるサイフォンポンプとが示されている。 図１１は、図１０に示された気密密閉されたモータ回転子の詳細図である。 図１２Ａは、図１０の具体的実施形態による一実施形態の外部ポンプハウジングおよびモータハウジングの図であり、蒸気流入ポートと流出ポートとが示されている。 図１２Ｂは、図１２Ａの断面図であり、モータハウジング内のモータと、モータの軸および回転子と、下部液溜めとが示されている。 図１２Ｃは、図１２Ａの別の面に沿った断面図であり、モータハウジング内のモータと、モータの軸および回転子と、下部液溜めにつながっている流体ラインとが示されており、サイフォンポンプも見える。 図１３は、図１２Ｃの下部液溜めの詳細断面図であり、サイフォンポンプと、周囲の複数の軸受と、流体ラインとがより明確に示されている。 図１４Ａは、本発明の一実施形態による総合システムの系統図であり、取り入れた液体がポンプを通って熱交換器に入り、次に蒸留器のコアに入ってヘッド部分でヒータによって液体が蒸発して蒸気になり、この蒸気が圧縮器に流れ、さらに凝縮器に入り、凝縮された製品が回収される経路が示されている。 図１４Ｂは、蒸発器ヘッドおよびブローダウン水位センサハウジングの詳細系統図であり、原水流体ラインとブローダウン流体ラインとの間の外部連結弁が示されている。 図１５は、エラストマ管とシェルシールとを有する、蒸発器／凝縮器の代替実施形態を示す。 図１６Ａは、蒸留器の蒸発器／凝縮器コア部分の断面図である。具体的な一実施形態による個々の加熱層およびリブのほか、流体分配マニホルドへの連結および取り付け用の流入部および流出部のマニホルドおよびボルトが示されている。 図１６Ｂは、図１６Ａによる蒸発器／凝縮器コア部分の断面図の詳細であり、リブによって蒸気／蒸発層が液体／凝縮層から効果的に区切られている様子が示されている。 図１７Ａは、流体分配マニホルドのポンプ側の一面の図である。図１７Ｂは、流体分配マニホルドのポンプ側のもう一面の図である。 図１７Ｃは、流体分配マニホルドの蒸発器／凝縮器側の一面の図である。図１７Ｄは、流体分配マニホルドの蒸発器／凝縮器側のもう一面の図である。 図１８Ａは、総合システムのさまざまな流れのラインと構成要素とを接続するための、本発明の一実施形態による継手の側面図である。図１８Ｂは、図１２Ａに示す継手の上面図である。 図１９Ａは、本発明の具体的な一実施形態によるマルチライン熱交換器の概略図であり、マルチライン効果を出すように配管されている複数の２チャネル熱交換器が示されている。図１９Ｂは、本発明の具体的な一実施形態による別の熱交換器であり、製品流およびブローダウン流と低温取り入れ流との間で熱交換され、製品流とブローダウン流との間では相互に熱交換されない単一の３チャネル熱交換器が示されている。 図２０は、システムの概略系統図であり、低温センサを用いたシステムの圧力測定が示されている。 図２１Ａは、各フィルタユニットがピボット継手の中心軸を中心として回転するフリップフィルタと、フィルタユニットを通過する取り入れ流およびブローダウン流とを示す。 図２１Ｂは、マルチユニットフリップフィルタの代替実施形態とフリップフィルタのハウジングとを示す。 図２２は、フィルタを物理的に反転せずにユニットの逆洗を可能にするために、フリップフィルタの個々のユニットを通過する水の流れを切り替える手動スイッチの図を示す。 図２３Ａは、本発明の一実施形態による背圧調整器の側面図である。図２３Ｂは、図２３Ａに示す背圧調整器の斜視図である。 図２４Ａは、本発明の一実施形態による、ポートが垂直に配置された背圧調整器の側面図である。図２４Ｂは、図２４Ａに示す背圧調整器の斜視図である。 図２５は、プロセスに実装された、本発明の実施形態による背圧調整器の概略図である。 図２６Ａは、本発明の一実施形態による背圧調整器の斜視図である。図２６Ｂは、図２６Ａの部分Ｃの拡大図を示し、背圧調整器のポートに設けられた切欠きが表されている。 図２７Ａは、本発明の一実施形態による背圧調整器の側断面図である。

本システムのさらなる利点および具体的側面は、添付図面および以下の好適な実施形態の詳細説明からより容易に確認されるであろう。

（具体的実施形態の詳細な説明）
定義：この明細書本文および添付請求項で使われる以下の用語は、文脈上特に断りのない限り、以下に示す意味を持つものとする。

ここで使用される「浄化」という用語は、１つまたは複数の汚染物質の濃度を指定レベル以下に実質的に下げること、あるいは１つまたは複数の汚染物質の濃度を実質的に変えて指定範囲内にすることを指す。

ここで使用される「指定レベル」という用語は、特定の用途に対してユーザが設定した所望の濃度レベルをいう。指定レベルの一例として、工業用または商業用プロセスを実施するために、流体内の汚染物質レベルを制限することが挙げられる。一例は、化学反応（たとえば重合）において工業的に意味のある収量が得られるレベルにまで、溶剤または反応物質内の汚染物質レベルを排除することである。指定レベルの別の例として、政府機関または政府間機関が安全または健康上の理由で規定した、流体中の一定の汚染物質レベルが挙げられる。例として、飲料用または特定の健康または医療用の水に含まれる１つまたは複数の汚染物質の濃度、世界保健機関または米国環境保護庁などの組織によって規定される濃度レベルが含まれうる。

本発明の可能な一実施形態による総合システムの概念的流れ図を図１Ａに示し、液体の流路を矢印で示す。このような一実施形態において、本システムを通過する液体は、取り入れ部００から交換器４００に流れ込むが、交換器４００は、凝縮器２００と、ヘッド３００と、内燃機関または外燃機関などの動力源からの排熱（図示せず）とを含む複数の熱源の少なくとも１つから熱の供給を受ける。熱交換器４００を通過した液体は、サンプ５００に流れ込み、さらに凝縮器２００と熱接触しているコア６００に流れ込む。コア６００において、液体は部分的に蒸発する。蒸気の経路は、コア６００からヘッド３００に入り、ヘッド３００は圧縮器１００に連絡しており、ここから凝縮器２００に進む。蒸気が凝縮した後、液体は凝縮器２００から熱交換器４００を通り、最後に排出領域７００に入り、最終的な蒸留製品として排出される。

電源８００は、システム全体に電力を供給するために使用される。電源８００は、圧縮器１００が液体リングポンプなどの水蒸気ポンプの場合は特に、圧縮器１００の駆動に使用されるモータ１５０（図示せず）に結合してもよい。電源８００は、図１Ａに示すシステムの他の要素に電気エネルギを供給するためにも使用しうる。電源８００は、たとえば、電気のコンセント、標準の内燃（ＩＣ）ジェネレータ、または外燃ジェネレータでもよい。ＩＣジェネレータおよび外燃ジェネレータは、図１Ｂに示すように電力と熱の両エネルギを発生させるので都合がよく、この図においてエンジン８０２は機械的エネルギと熱エネルギとの両方を発生させる。エンジン８０２は、内燃機関または外燃機関のどちらでもよい。永久磁石ブラシレスモータなどのジェネレータ８０４は、エンジン８０２のクランク軸に結合され、エンジン８０２が発生した機械的エネルギを、電力８０６などの電気エネルギに変換する。エンジン８０２はまた、排ガス８０８および熱８１０も発生する。エンジン８０２によって排ガス８０８および熱８１０の形態で発生された熱エネルギは、熱をシステムに供給するために使用しうるので都合がよい。

あるいは、ジェネレータ８００からの熱を再捕集するために、蒸留器の個々の構成要素と外部ハウジングとの間に存在する、蒸留器を囲む断熱空洞にエンジンの排気を導いてもよい。ジェネレータこのような実施形態において、排ガスはフィン付き熱交換器を吹き抜けて、蒸発器６００に入る原液体を加熱する。

再び図１Ａにおいて、電源８００は、スターリングエンジンジェネレータなどの外燃ジェネレータが好ましい。スターリングエンジンは、熱エネルギ出力を排ガスおよび放射熱の形態で発生する。スターリングエンジンの排ガスは一般に１００〜３００℃と比較的高温であり、スターリングエンジンが発生する熱エネルギの１０〜２０％に相当する。スターリングエンジンが発生する排気は一般にクリーンな排気であり、主成分はＣＯ_２、Ｎ_２、および水である。スターリングエンジンが発生した熱をエンジン周囲の環境に放出するために、スターリングエンジンの冷却器を使用しうる。ジェネレータによって電力に変換される動力をスターリングサイクルエンジンなどの外燃機関を使用して供給する方法は、２００３年３月２５日発行の米国特許第６，５３６，２０７号（ケーメン（Ｋａｍｅｎ）ら）に詳述されており、この内容を本願明細書に引用するものとする。スターリングサイクルエンジンの好適な実施形態に関する付加情報については、２０００年３月２日提出の「スターリングエンジンの熱系統の改良（Ｓｔｉｒｌｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ）」と題する同時係属中の米国特許出願第０９／５１７，２４５号、および２０００年３月２日提出の「補助電源装置（Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｐｏｗｅｒ Ｕｎｉｔ）」と題する同時係属中の米国特許出願第０９／５１７，８０８号を参照されたい。なお、これらの内容の全体を本願明細書に引用したものとする。

蒸留する液体、好ましくは水、の前処理を行ってもよく、この場合、前処理は取り入れ部００の前または内部で行いうる。前処理操作として、グロスフィルタリングと、ポリリン酸塩、ポリアセテート、有機酸、またはポリアスパルテートなどの化学添加物を用いた処理と、振動磁場または電流などの電気化学的処理と、脱気と、紫外線処理とをすべて、またはこのうちのいずれかを含んでもよい。添加物は液体の形態で、標準の隔膜ポンプまたは圧電隔膜ポンプを含む、ローラポンプまたは脈動ポンプなどの連続ポンピング機構を使用して、流入液体流に追加してもよい。あるいは、添加物を半連続機構によって追加してもよい。たとえば、シリンジポンプを使用する場合は、再充填サイクルが必要になるであろうし、バッチポンピングシステムを使用する場合は、小量の添加物をシステムの外部にある保持ボリュームまたはタンクに汲み入れ、そこで添加物と液体とが均一に混ざった後に、液体がシステムに流れ込むようにする。また、ユーザが規定量の添加物を、たとえば、浄化する液体を入れたバケツに単に滴下しうることも想定される。液体添加物は、全寿命に匹敵する量を装填してもよいし（すなわち、機械の全寿命にわたって消耗品がない）、または処理可能量を装填してもよく、後者の場合は消費後に再装填が必要である。

添加物は、固体の形態で追加することもでき、このような添加物を徐放性素地に埋め込んで、取り入れ部００のフロースルーチャネルに挿入してもよい。この具体的実施形態においては、ユーザによる補充用添加物の定期的挿入が必要になるであろう。さらに別の実施形態においては、粉末形態の添加物をバッチ方式で追加することも可能である。この場合は、上記の液体添加物を追加するバッチ方式と同様に、添加物を均一に混ぜ合わせるために、浄化する水が入った外部貯水槽に粉末を、たとえば錠剤形態で、追加する。

蒸留製品、好ましくは水、の後処理を行ってもよく、この場合、後処理は外部流出領域（図示せず）の内部で行うことが好ましい。後処理操作は、砂糖を使用した甘味添加物、酸味用の酸、およびミネラルなどの風味添加物を含んでもよい。他の添加物として、栄養素、ビタミン、クレアチニンなどの安定化たんぱく質、脂肪、および砂糖をさらに追加してもよい。このような添加物は、液体または固体の形態で追加してもよい。つまり、流出液体が流れる場所に徐放性タブレットとして追加しても、バッチシステムの場合のように、粉末を外部貯液槽に追加してもよい。あるいは、別個の収液槽または容器の内部被膜を介して、たとえば、接触時の溶解または浸出によって、添加物を流出液体に加えてもよい。このような実施形態においては、浄化された液体中の添加物の有無を検出できることが好ましい。本発明の実施形態による検出方式は、ｐＨ分析、導電率および硬度の分析、または他の標準的な電気を用いた分析を含む。このような検出方式では、添加物のレベル／量が事前に設定されたレベルより下がったとき、または検出不能になったときに信号機構が始動されるようにすれば、必要に応じて添加物の補充が可能になる。

別の実施形態においては、たとえば水の硬度などの液体の特性を流出部で監視し、適切な添加物の追加が必要であることを信号で通知するインジケータ機構に結合してもよい。

さらに別の実施形態においては、たとえば、電流または放電方式を使用して組織的にオゾンを発生し、このオゾンを流出製品に加えることによって味をよくする。あるいは、空気をＨＥＰＡフィルタを介して注入し、流出液体全体を泡立たせることによって、浄化された最終製品の美味性を向上する。

他の実施形態は、核酸、抗原、およびバクテリアなどの生物有機体を検出する手段を含みうることを想定している。このような検出手段の例として、当該技術分野では公知であり、商業化が可能なナノスケール化学および生化学が挙げられる。また、このような手段の多くを、上記のように、浄水製品内の栄養素および他の添加物の有無を監視するために使用可能である。

別の実施形態においては、浄水製品の維持を補助するために、浄化後に、たとえば貯水樽または他の容器中で紫外線処理を用いてもよい。

別の具体的実施形態においては、ＣＯ_２含有量が高い排気を発生するスターリングエンジンジェネレータを、システム全体に電力を供給するための電源８００として用いる。このような実施形態においては、スターリングエンジンからの排気を集めて取り入れ部００に戻し、前処理の一手段として、浄化する水を酸性化するために用いる。流入水の酸性化は、排気中のＣＯ_２の強制溶解（圧力下）によるものであり、この酸性化によって、システム中に発生しうる石灰の堆積などの汚れを減らしうる。あるいは、後処理工程での酸性化手段として、ＣＯ_２の排気を浄水製品に導いてもよい。

本発明の実施形態に従って提供されるシステムは、基本的な機能構成要素を２つ有するが、これらの構成要素は単一の統合ユニット内に組み合わせることも、局所的浄水のために、本願明細書に記載されているように、それぞれの単独運転および構成要素間の結合を可能にすることも可能である。図２に示す本発明の一実施形態においては、蒸気圧縮による水蒸留装置２０１２に電力を供給するために電源装置２０１０がケーブル２０１４を介して電気的に結合され、電源装置からの排熱を水蒸留装置に運ぶために電源装置からの排ガスが排気ダクト２０１６を介して結合されている。

熱サイクルエンジンは、熱力学第二法則によって、部分捕集率、すなわちカルノー効率（Ｔ_Ｈ−Ｔ_Ｃ）／Ｔ_Ｈ、に制限される。ここでＴ_ＨおよびＴ_Ｃは、利用可能な熱源の温度および周囲の熱背景の温度である。熱エンジンサイクルの圧縮フェーズ中は、熱をシステムから排出する必要があるが、完全には可逆的でないので、常に過剰な排熱が存在することになる。さらに、より重要な点であるが、熱エンジンサイクルの膨張フェーズ中に供給される全ての熱が作動流体に結合されるわけではない。ここでもまた、他の目的に利用すると都合のよい排熱が発生する。バーナの排気中の熱力学的に利用可能な熱（すなわち、周囲環境より高温のガス）の合計は、一般に全入力の１０％台である。１キロワット台の電力を供給する電源装置の場合、２００℃近辺の温度の排ガス流中で利用しうる熱は７００Ｗ程度である。本発明の複数の実施形態によると、エンジン駆動ジェネレータが発生した排熱および電力を人間の飲料水の浄化に使用することによって、未処理水と必要な燃料のみを供給するだけでよい統合システムを提供できるので都合がよい。

さらに、このような方法を使用して酸化剤（一般に空気であり、本願明細書および添付請求項において「空気」と称するが、これに限定されるものではない）をバーナ経由で効率的に注入することによって燃焼させる場合、スターリングサイクルエンジンなどの外燃機関は熱効率が高く、汚染物質の排出が低いうえに、ヒータヘッドを離れた高温の排熱の回収が可能である。多くの用途において、規定の目標熱効率を達成するために、燃焼前に、空気をほぼヒータヘッドの温度に達するまで予熱する。ただし、予熱された高温空気は、高い熱効率を達成するには望ましいが、燃料と空気との予混合が困難であり、かつ火炎温度を制限するために大量の過剰空気を必要とするので、低排出目標の達成を難しくする。熱機関の高効率かつ低排出運転を達成するためにこれらの問題点の克服を目指した技術は、たとえば、２０００年５月１６日発行の米国特許第６，０６２，０２３号（ケーウィン（Ｋｅｒｗｉｎ）ら）に記載されており、この内容を本願明細書に引用したものとする。

さらに、外燃機関は、特定の局所的状況の存在下で最も入手しやすい燃料など、さまざまな種類の燃料の使用を促すが、本発明の教示内容はこのようなエンジンに限定されるものではなく、内燃機関もまた本発明の範囲内である。ただし、内燃機関は排出ガスが一般に汚染されているので問題が多いことから、外燃機関の使用が好ましい。

電源装置２０１０の一実施形態を図３に図式的に示す。電源装置２０１０は、ジェネレータ２１０２に結合された外燃機関２１０１を含む。好適な一実施形態において、外燃機関２１０１はスターリングサイクルエンジンである。スターリングサイクルエンジン２１０１の運転中の出力は、機械的エネルギと残留熱エネルギとの両方を含む。バーナ２１０４での燃料の燃焼によって発生した熱は、スターリングサイクルエンジン２１０１に入力として与えられ、部分的に機械的エネルギに変換される。変換されない熱または熱エネルギは、バーナ２１０４で放出されたエネルギの６５〜８５％を占める。この熱は、電源装置２１１０の周囲の局所的環境を加熱するために２つの形態で利用することができる。つまり、１つは、バーナ２１０４からの小さな排ガス流であり、もう１つは、スターリングエンジンの冷却器２１０３からのはるかに大きな排熱流である。電源装置２１１０は、補助電源装置（ＡＰＵ）と称されることもある。これらの排ガスは一般に１００〜３００℃と比較的高温であり、スターリングエンジンが発生する熱エネルギの１０〜２０％に相当する。冷却器は、この熱エネルギの８０〜９０％を周囲温度より１０〜２０℃高い温度で排出する。熱は水の流れに放出されるか、または放熱器２１０７を介して空気中に放出されるかのどちらかであり、後者の方がより一般的である。スターリングサイクルエンジン２１０１は、電源装置２０１０の運搬が可能であるようなサイズであることが好ましい。

図３に示すように、スターリングエンジン２１０１は、バーナ２１０４などの熱源から直接駆動される。バーナ２１０４は燃料を燃やすことによって、高温の排ガスを発生し、この排ガスによってスターリングエンジン２１０１を駆動する。バーナ制御装置２１０９は、バーナ２１０４と燃料容器２１１０とに結合されている。バーナ制御装置２１０９は、燃料容器２１１０からバーナ２１０４に燃料を供給する。バーナ制御装置２１０９はまた、ほぼ完全燃焼を確実にするために都合のよい一定量の空気をバーナ２１０４に送り込む。バーナ２１０４が燃やす燃料は、プロパンなど、クリーンに燃える市販の燃料が好ましい。クリーンに燃える燃料とは、汚染物質を多量に含まない燃料であり、汚染物質として最も重要なものは硫黄である。天然ガス、エタン、プロパン、ブタン、エタノール、メタノール、および液化石油ガス（「ＬＰＧ」）は、汚染物質が数パーセントに限定されている場合は、どれもきれいに燃える燃料である。市販されているプロパン燃料の一例は、自動車技術者協会によって規定された工業等級でいうとＨＤ−５であり、バーンゾマティック（Ｂｅｒｎｚｏｍａｔｉｃ）社から入手可能である。本発明の実施形態によるスターリングエンジン２１０１およびバーナ２１０４は、以下により詳しく説明するように、ほぼ完全燃焼の実現によって高効率と低排出とをもたらす。高効率および低排出という特性は、電源装置２０１０の屋内使用を可能にするので好都合である。

ジェネレータ２１０２は、スターリングエンジン２１０１のクランク軸（図示せず）に結合されている。ジェネレータという用語は、機械的エネルギを電気エネルギに変換する発電機、または電気エネルギを機械的エネルギに変換するモータなどの電気機械の類を包含することは、当業者は理解されているはずである。ジェネレータ２１０２は、永久磁石ブラシレスモータであることが好ましい。再充電可能な電池２１１３は、電源装置２０１０に起動電力を供給するほか、直流（「ＤＣ」）電力をＤＣ電力出力部２１１２に供給する。さらに別の一実施形態においては、ＡＰＵ２０１０は、さらに交流（「ＡＣ」）電力をＡＣ電力出力部２１１４に供給すると都合がよい。電池２１１３が発生したＤＣ電力をＡＣ電力に変換するために、インバータ２１１６が電池２１１３に結合されている。図３に示す実施形態においては電池２１１３、インバータ２１１６、およびＡＣ電力出力部２１１４がエンクロージャ２１２０内部に配置されている。

次に、電源装置２０１０の動作によって発生した排ガスの利用について、図４の本発明の実施形態の図式的描写を参照しながら説明する。バーナの排気は、番号２０１２によってその全体が示されている浄化装置のエンクロージャ２５０４に熱導管２０１６経由で導かれる。熱導管２０１６は、プラスチック製ホース、または周囲に断熱材を施した波型金属製ホースが好ましいが、電源装置２０１０からの排熱を浄化装置２０１２に運ぶあらゆる手段が本発明の範囲に含まれる。矢印２５０２で示されている排ガスは、フィン付き熱交換器２５０６を吹き抜けることによって、蒸留蒸発器２５１０に向かって移動している原水流２５０８を加熱する。断熱エンクロージャ２５０４によって囲まれている容積を満たす高温ガス２５１２によって、蒸留器系からの熱損失は基本的に皆無になるが、これは断熱空洞内のガスの温度が蒸留器自体の表面２５１４より高いからである。このように、蒸留器から周囲環境に流れる熱がほぼ皆無であることによって、容量が１０ガロン／時間の蒸留器の場合、７５Ｗ台の損失が償われる。高温の排ガスを浄化装置２０１２に結合するホース２０１６の接続がマイクロスイッチ２５１８によって検知されので、高温ガスの流入によって本装置の運転を開始しうる。

本発明の複数の代替実施形態によると、排ガス流２５０２への熱の追加は、ホストバーナ（図示せず）の追加によるものであっても、電力を使用したオーム加熱であっても、本発明の範囲内である。

システムの初期始動中に電源装置２０１０が駆動され、電力と高温排気とが供給される。フィン付き熱交換器２５０６の初期温度は、排気の含有水分の露点未満であり、排気は一次燃焼製品として水を含んでいるので、浄化装置２０１２のウォームアップは大幅に加速される。水は熱交換器のフィン上に凝縮するので、この水分の気化熱をすべて原水の加熱に利用できる。この気化熱は、蒸留器空洞内の高温ガスの対流によって、フィンの加熱を補完する。対流によるフィンの加熱は、フィンが排気の露点に達した後も続く。

本発明の他の複数の実施形態によると、冷却目的のために浄化装置から電源装置２０１０に水を流すことによって、電源装置２０１０と浄化装置２０１２とをさらに統合しうる。冷却のために原水を使用すると、水が未処理であるための問題が起きる。一方、製品水を使用する場合は、浄化装置が十分な運転条件に暖まる前に電源装置を冷却できるようにするためにシステムがより複雑になる。

本発明のいくつかの具体的実施形態は、基本設計の液体リングポンプに比べ、特に摩擦損失の低減による総合エネルギ効率の向上という点において改良しうる。摩擦損失を最大限減らしながら、設計の単純さと製造価格対性能比とを維持する回転自在ハウジングを有する本発明の好適な一実施形態を図５Ａ〜５Ｄに示す。図５Ａからわかるように、固定子９は、回転子８に対して静止しており、取り入れ部７および排出部６を含む。水蒸気は圧力Ｐ_１で引き込まれ、回転子のチャンバ３に進む。回転子８は、回転ハウジングおよび液体リングポンプの中心である中心軸Ｚからずれている。回転子軸受１６を有する中心軸１４の回りを回転子８が回転すると、チャンバ３の有効容積が減る。この結果、水蒸気は、回転経路に沿って圧力Ｐ_２に圧縮されながら、排出部６に運ばれ、凝縮器２００に送られる。摩擦によるエネルギ損失を減らすために、回転可能ハウジング（図示せず）は液体リングポンプ中の液体リングと一緒に回転することが好ましい。

固定子９は、図５Ｂおよび図５Ｃに見られるように、流入領域および流出領域に支持構造２６を有する。図５Ｂおよび図５Ｃに示す固定子９の上面図では、支持構造２６の下に回転子８の個々の翼１７が見られ、中心軸からの回転子８の偏心配置も見られる。液体リングポンプのこの具体的実施形態は、送りの向きとポートの向きとがどちらも軸方向であるが、運転中の向きは垂直、水平、または他の向きにしてもよい。図５Ｄは、この実施形態の別の図を示す。

本発明による液体リングポンプは、かなり狭い範囲の流入圧および流出圧で運転されるように設計することが好ましく、一般に、システムは５〜１５ｐｓｉｇの範囲で運転される。水蒸気を図５Ａ〜５Ｄのチャンバ３から放出するために、逆止弁を用いてシステム圧力を調整してもよい。システム性能の改良は、回転子軸を中心とした特定の回転角度に排出ポートの出口６を配置することによって行うことが好ましく、この特定の角度というのは、蒸留器の運転に望ましい圧力上昇に対応する角度である。システム圧力を調整するための特定のポート開口角度の一実施形態を図５Ｂに示す。回転子軸を中心とした回転角度約９０度に出口６を配置することによって、水蒸気をチャンバ３から逃すようにしてある。固定子軸を中心とした出口６の回転角度を大きくすると、システム圧力が上がり、ポンプのスループットが下がる。一方、固定子軸を中心とした出口６の回転角度を小さくすると、システム圧力が下がり、ポンプのスループットが増える。システム圧力を最適化するように出口６の配置を選択することによって、ポンプの効率を向上させることができる。さらに、システム圧力を維持するように出口６を配置すると、チャンバ３の排出ポートに逆止弁が不要になる。この結果、システムの複雑度を低減でき、より単純でより費用効果の高い圧縮器になる。

液体リングポンプの別の実施形態を図６Ａに概略図として示す。図６Ａの圧縮器１００は、単一の２チャネル固定子／本体９を囲む回転可能な外部ハウジング１０と回転子８とを有する液体リングポンプの可能な一例であり、回転可能なハウジング１０と静止固定子／本体９との間のシール面は円筒状である。２チャネル固定子／本体９は、ポンプ１００のチャンバ１２に対して静止状態を保つとともに、回転子８と回転可能ハウジング１０に対しても静止状態を保ち、取り入れ部７と排出部６とを備える。蒸気は圧力Ｐ_１で引き込まれ、取り入れオリフィス５を通り抜ける。回転子８が静止固定子９の周囲を回転し、回転子８の取り入れ穴４が取り入れオリフィス５の位置にくると、水蒸気が取り入れ穴４を通り抜けて回転子チャンバ３に入る。回転子８は中心軸Ｚからずれているので、回転子８が回転すると、回転子チャンバ３の有効容積が減る。したがって、水蒸気は、回転路に沿って回転子８の排出穴２に運ばれながら、圧力Ｐ_２に圧縮される。回転子８が回転して排出穴２が静止排出部６の排出オリフィス１の位置にくると、圧力Ｐ_２の水蒸気が排出オリフィス１を通り抜けて排出部６に入り、凝縮器２００に送られる。このような実施形態において、回転可能ハウジング１０は、チャンバ１２内に水１９を入れた状態で回転するので、風損によるエネルギの摩擦損失が減る。また、ポンプ内の液位を制御するために、チャンバ１２内の水１９の排出および／または注入を可能にする小穴１１をハウジング１０に設けてもよい。また、回転子８は複数の翼１７を有する。図６Ｂのように回転子８を上から見ると、これらの翼１７が容易に確認される。この図では、個々の回転子チャンバ３、および各回転子チャンバ３の個々の取り入れ穴４および排出穴２も容易に確認される。

図７Ａに示す液体リングポンプの別の代替実施形態では、回転可能ハウジング１０と固定子９との間の界面が円筒形ではなく、円錐形である。この実施形態において、回転子の回転可能ハウジング１０を回転子８と共に回転させるために、回転子の駆動軸１４の一端１５が軸受１６の上に位置している。取り入れ部７と排出部６、および対応する取り入れオリフィス５と排出オリフィス１は、回転子８および回転子ハウジング１０に対して静止状態を保つ。

また、静止部分６および７と回転子８との間に円錐形シールまたは軸シール１３のどちらかを設けてもよい。図７Ｂにおいて最も明らかな円錐形の実施形態においては、漏れを防ぐために、シール１３によって回転子８の取り入れオリフィス５が排出オリフィス１から隔てられている。図５Ａ〜５Ｄ（上記参照）を参照しながら説明した液体リングポンプの好適な実施形態においては、送りの向きとポートの向きとがどちらも軸方向であったのに対し、図６および図７に示す液体リングポンプは、送りの向きが軸方向であり、ポートの向きが半径方向である。

運転中、性能を最適化するために、圧縮器内の液体リングの深さを測定することが望ましい場合もある。本願明細書に開示されている複数の実施形態においては、液体リングポンプのハウジング１０はポンプ内の液体リングと共に回転し、この液体の温度は一般に約１１０℃である。リングの深さを測定する方法として、超音波、レーダ、フロート、流体伝導率、および光学センサの使用など、通常の方法のいずれか１つが挙げられる。回転ハウジングが複雑であることから、この測定のための好適な一実施形態として、コンデンサ内の液体の深さが変わるとコンデンサの静電容量が変わる容量性センサの使用が挙げられる。図８に示すように、円板形状の静電容量センサ板１１０を回転ハウジング１０の底部に搭載し、回転ハウジング１０の底面１０Ａから静電容量センサ板１１０までの距離と回転子８の底面８Ａから静電容量センサ板１１０まで距離とを等しくする。こうして、ハウジング１０と、回転子８と、静電容量センサ１１０とによってコンデンサを画定する。静電容量センサ１１０から回転ハウジング軸５３内の通路５３Ａを通るリード線１１２によって、コンデンサは鉄心変圧器、好ましくはフェライト鉄心変圧器（図示せず）、の二次１１３に接続される。一実施形態において、二次１１３はコンデンサ板と同じ速度で回転し、フェライト鉄心変圧器の一次と誘導伝達の状態にある。一次巻線１１４は静止巻線であり、液位測定コンデンサとやり取りする信号を変圧器経由で伝達することによって、回転位置から静止位置への深さ情報の伝達を可能にしている。変圧器の二次のインダクタンス（Ｌ）とのコンデンサ（Ｃ）のＬＣ共振を求めることによって、静電容量を測定する。好適な一実施形態においては、ＬＣ発振回路を構成し、静電容量の尺度として発振周波数を用いる。

あるいは、本発明による別の具体的実施形態においては、圧縮器１００の液体リングポンプの代わりに、渦流ブロワを使用することも想定しうる。液体リングポンプの代わりに使用可能な渦流ブロワの一例として、市販されているギャスト（ＧＡＳＴ）社製ＲＥＧＥＮＡＩＲ^{（登録商標）}Ｒ４シリーズ（たとえば、モデルＲ４１１０−２／Ｒ４３１０Ａ−２、以下参照）が挙げられ、それぞれ５２”Ｈ_２Ｏ最大圧力、９２ｃｆｍオープンフロー、または４８”Ｈ_２Ｏ最大圧力、８８ｃｆｍオープンフローで作動可能である。本願明細書に引用したものとする付録Ａを参照されたい。

汚染された液滴が蒸気に飛沫同伴して凝縮器２００に運び込まれるのを防ぐために、たとえば図９の代替実施形態に示すようなポンプ１００を設計しうる。このような実施形態において、液体リングポンプは蒸発器／凝縮器のヘッド空間内部にあり、回転ハウジング１０の回転によってミストが除去される。つまり、回転によってサイクロン効果が生まれ、ミストおよび水滴が遠心力によって飛ばされ、蒸留器のハウジングに衝突してサンプ内の水に流れ落ちる。また、回転ハウジング１０と固定ハウジング２５との間の環状空間における蒸気の循環および回転を促進するために、回転ハウジング１０の外側から延在するフィン１８を設けてもよい。凝縮器２００への蒸気の通路として、蒸気排出ライン２２が設けられている。

好適な一実施形態においては、図１０に示すように、圧縮器／ポンプ１００を駆動するために、モータなどのアクチュエータ１５０をさらに設けてもよい。モータ１５０は、電源８００（図１Ａに図示）から電力の供給を受ける。図１０および図１１に示す具体的実施形態において、モータ回転子／磁石３７はシステムの圧力・流体境界内に気密密閉され、モータケーシング２７とモータ固定子／巻線３８とは、主圧力システムエンベロープの外側に位置する。単一の連続軸１４は、モータ１５０からポンプ１００までの長さにわたり、モータの回転子３７とポンプの回転子８との回転を可能にするために、連続軸１４の周囲に軸受１６が配置されている。気密密閉されたモータと連続軸との使用によって、圧力境界の軸貫通部の密閉を不要にしている。また、モータ固定子３８の周囲を循環する液体取り入れライン３９（以下の図１４Ａを参照）と、周囲を満たす蒸気とによってモータを一定温度に維持する。したがって、モータが発生した熱がシステムに伝わるので、温度維持に必要な総熱入力が減る。

一実施形態において、モータ１５０は蒸気中および水中で作動するように設計されたタイプのモータであるので、軸継手および機械的シールが不要であり、よって機械的構成要素の複雑度および抵抗が減り、同時にモータの電力損失がより良く償われる。このような実施形態において、モータ回転子３７（図１０参照）は積層構成になっている。防錆のために、各層板を鋼鉄製にし、プラズマコーティング、シリコーン被膜、粉体塗装によって保護してもよく、または各層板と磁石とをニッケルめっきしてもよい。

より好適な一実施形態において、モータ回転子３７は、純鉄またはステンレス鋼などの固体材料の回転子であり、たとえば、４４６ステンレス鋼などの高クロム鋼の回転子である。鉄製または鋼製の回転子３７と磁石３７Ａとをニッケルめっきしてもよい。純鉄回転子は、最良の磁気特性を有し、積層回転子よりトルクが向上する。あるいは、固体ステンレス鋼の回転子とニッケルめっきした磁石とを使用してもよい。ステンレス鋼はクロム含有量が高く、酸化クロムの被膜が回転子３７の表面に形成され、回転子の鉄成分の錆が防止されることが好ましい。純鉄製の回転子と同じく、ステンレス鋼製の回転子もまた、積層構成の回転子よりトルクが向上する。

さらに別の実施形態においては、クロム含有量が高いステンレス鋼製の回転子を不動態化することによって表面の鉄を除去し、防食を強化するために厚い酸化クロム被膜を形成してもよい。耐食性を助けるために、他の塗布皮膜を使用してもよい。また、ニッケルめっきした磁石を曲面磁石にすることによって、さらにモータのトルク向上と製造コストの低減とを図ってもよい。

図１０に示すように、モータハウジング２７はモータ１５０とモータ固定子／巻線３８とを収容する。モータケーシング２８は、モータ回転子３７と、モータ磁石３７Ａと、モータおよびポンプ回転子の連続駆動軸１４とをシステムの流体／圧力エンベロープ内に密閉する。固定ハウジング２５は、非回転弁板３３と、複数の回転子翼１７、複数の回転子軸受１６、回転ハウジング１０内を回転する、一般に水である液体リング１９（図６Ａまたは図９を参照）を有するポンプ回転子８とを封じ込める。外部ハウジング２５上の放出口（図示せず）は、液体リングポンプの静止ハウジングの過充填を防止する。

ある液位の液体を収容する下部液溜め３０は、放出／充填流体ライン（図示せず）に接続され、回転ハウジング軸５３の周囲の回転ハウジング軸受５２とサイフォンポンプ３２とを収容する。サイフォンポンプ３２は液体、好ましくは水、を下部液溜め３１からサイフォンポンプライン３５に導き、さらにサイフォン供給ライン３６を通じてチャンバ１２に導く。回転子８および液体リング１９が回転すると、遠心力によって液滴２０が外方向に飛ばされ、液体リングのオーバフロー開口部（図示せず）を通って固定ハウジング２５にぶつかり、固定ハウジングの壁面２５を流れ落ちて下部液溜め３０に戻る。

図１２Ａは、本発明の一実施形態による外部固定ハウジング２５、外部モータハウジング２７、排出マニホルド６およびおよび取り入れマニホルド７、およびモータケーシング２８を示す。図１２Ｂは、図１２Ａに示す実施形態の断面図である。外部モータハウジング２７、外部ハウジング２５、および下部液溜め３０のほか、回転ハウジングの軸受５２が見られる。また、モータとモータ回転子３７、モータ固定子３８、単一の連続回転子軸１４、および回転子翼１７も見える。

同様に、図１２Ｃは、図１２Ａおよび図１２Ｂに示す実施形態の断面図を示すが、断面が異なる。この図では、下部液溜め３０内のサイフォンポンプ３２と、サイフォンポンプライン３５と、サイフォン供給ライン３６と、その接続先のチャンバ１２とを容易に見ることができる。

サイフォンポンプ３２の詳細図は、下部液溜め３０の断面図である図１３に見られる。図１３は下部液溜め３０を示し、この図には、回転ハウジング軸受５２およびサイフォンポンプ３２、サイフォンポンプライン３５、サイフォン供給ライン３６、およびチャンバ１２の断面図が見られる。運転中、サイフォンポンプ３２は下部液溜め３０から水を引き込み、この水をサイフォンポンプライン３５を通じてサイフォン供給ライン３６に汲み上げることによって、チャンバ１２に戻す。図１０において、流体を下部液溜め３０からチャンバ１２に移す本発明の複数の実施形態において、下部液溜め３０に１つまたは複数のバッフルを使用してもよく、この場合は外部の静止ハウジング２５に取り付けることが好ましい。バッフルは、放射状の構成が好ましく、ハウジング１０の回転によって引き起こされる流体の流れを乱すことによってサイフォンポンプ３２の吸い上げ低下を防止し、より良い吸い上げ流を維持するとともに、吸い上げが失われた場合には呼び水を可能にする。

本発明の別の具体的実施形態は、システムの総合エネルギ効率を向上するように設計されており、図１４Ａに示されている。この具体的実施形態によるシステムは、ポンプの取り入れ部００を通り、さらに交換器４００を通って流れる低温液体取り入れライン３９を有する。ポンプ００は、一般に隔膜容積型ポンプであり、システムが加圧されていないとき、つまりシステム内のＰが外部のＰに等しいときに自吸する。好適な一実施形態において、ポンプ００は、始動時にポンプ００の吸い上げを助けるループフィードバック構成と通気孔０１とを有してもよく、より具体的には、原液ホースが液体源容器から外された場合など、吸い上げが失われたときに圧力をかけて運転中のシステムの吸い上げを再開させるためのループフィードバック構成を有してもよい。

交換器４００からの取り入れラインをモータ１５０の周囲の冷却ループに続け、さらにコア蒸発器／凝縮器６００につなげてもよい。ここで、凝縮器２００は上部コア板４８と下部コア板５０とを有する。コア蒸発器／凝縮器６００内に複数の平行管４９を設けてもよく、平行管４９は一般に銅ニッケル合金製または他の熱伝達可能材料製とし、コア管４９をヘッド３００に連絡するためのヘッドマニホルド開口部５６と、管４９をサンプ５００に連絡するためのサンプマニホルド開口部５５とを有する。コア管４９は、蒸発／凝縮サイクルにおいて蒸発熱を伝達する熱交換面である。管の外側の凝縮蒸気と管の内側の蒸発水との間の熱交換率は、生産比率および効率の主要因である。熱交換面の熱抵抗が低ければ、熱交換が向上し、生産量および効率が増大する。凝縮面に少しでも空気がぶつかると、この空気が断熱体となって熱の伝達を阻む。これを防ぐには、システム内に存在するあらゆる空気を連続的にシステムから抜く。このために、たとえば、通気孔０１、揮発性ミキサ２３、または他の排気口などを必要に応じて使用する。

凝縮器チャンバの底に流れ落ちる水が結露して管の外側を覆う水の膜が形成された場合、つまり「スキニング」として公知の現象が発生した場合も、熱伝達が損われる。水が凝縮器の表面を「覆う」範囲は、主として熱伝達面の面エネルギー（疎水性）によって決まる。本発明の一実施形態においては、疎水性被膜を塗布することによって水を外皮状ではなく玉状に凝縮させ、より多くの熱伝達面を露出させ、効率的な熱伝達を実現してもよい。適切な疎水性被膜の例として、オキュラー・テクノロジーズ（Ｏｃｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）社製の被膜、または熱抵抗自体を減らすか皆無にする他の疎水性被膜が挙げられる。

蒸発器／凝縮器６００の凝縮器部分６００Ｃからの蒸気２１は揮発性物質ミキサ２３にも供給されるので、ここで揮発性ガスをシステムから放出してもよい。

本システムは、ブローダウン水流を常時維持することによって、システム内のスケーリングおよび他の堆積を防ぐ。ブローダウン流ライン４３を通る水量を適切な量に維持するために、液位センサＬ１と、弁Ｖ１と、液源ポンプ００とを用いたフィードバック制御ループによってヘッドチャンバ３００内の水位１９を調整する。水がサンプ５００に注入されように液源ポンプの３方向充填弁２９を設定すると、ヘッドチャンバ３００内の水位１９が上がる。ヘッドチャンバ３００内の液位１９が上がると、液体はダム状の障壁３０２から溢れ、ブローダウン液位センサＬｌを備えたブローダウン制御チャンバ３０１に入る。必要に応じて、ブローダウン弁Ｖ１を制御することによって、ブローダウン制御チャンバ３０１から熱交換器４００に水を流してブローダウン流４３の除熱および冷却を行うことができる。さらに、水は弁Ｖ１から流れ出て、揮発性物質ミキサ２３を通り、ここで蒸発器部分６００Ｂからの高温のガスと蒸気２１とを冷却してからブローダウン流を完了して廃棄ライン４３Ａに至る。

本システムは、製品流の適正流量も維持する。凝縮器チャンバ６００Ｃ内の製品液位５０２が上昇すると、製品液位センサＬ２を備えた製品制御チャンバ５０１に入る。液位センサＬ２と弁Ｖ２とを備えたフィードバック制御ループを使用することによって、製品制御チャンバ５０１から、製品流４１の除熱および冷却を行う熱交換器４００を通り、次に弁Ｖ２を通って製品流出ライン４１Ａに至る製品流４１の水量を制御する。

本システムは、液体回収システムの使用によって液体損失分を補給して、液体リングポンプ内の水位を適切に維持するように構成すると好ましい場合がある。システムの運転中にリングポンプから液体が枯渇しうる経路は複数あり、下部液溜め３０への漏れ、排出ポート６経由の放出、および蒸発などが挙げられる。漏れおよび放出による損失は、回転速度や液体リングポンプのスループットなどの運転パラメータに応じて大きくなりうる。これらの漏れおよび放出による損失によって、ポンプ内の流体の総交換が１時間あたり数回必要になることもある。蒸発による損失は一般に小さい。

リングポンプ内の液位は、さらなる原水の追加または製品水の追加によって維持することもできるが、システム効率を向上するには、液体リングポンプから失われた液体水の再循環によって維持することが好ましい。好適な一実施形態においては、リングポンプ内の液位の維持は主に、図１４Ａの下部液溜め３０に貯まった液体を再循環させることによって行う。液体リングポンプから漏れた液体は下部液溜め３０に溜めることができる。また、排出ライン５７に排出され、ミストエリミネータ５８によって捕集された液体は下部液溜め３０にポンプ注入することができる。あるいは、排出ライン５７に排出され、ミストエリミネータ５８によって捕集された流体を液体リングポンプの排出ポート経由で戻すこともできる。下部液溜め３０に貯まった流体は、いくつかのポンピング機構のうちの１つによって再循環させることができる。好適な一方法は、図１０および図１２Ｃに示すようなサイフォンポンプ３２（上記）の使用である。

下部液溜めの最低水位は、サイフォンポンプ３２が適切に作動する水位に維持することが好ましい。好適な一実施形態においては、図１４Ａに示すように、液体リングポンプの液位の制御と、下部液溜め３０内の水位の制御とに、液体リングポンプ液位センサＬ３を収容した液体リングポンプ制御チャンバ１０１を使用することができる。液体リングポンプ制御チャンバ１０１は、液体リングポンプ１００と下部液溜め３０とに流体接続されている。液体リングポンプ１００は、液体リングポンプがさらに水を必要とするときに開かれる３方向原液充填弁２９に接続されているほか、液体リングポンプ１００内の水をブローダウン流４３に放水する必要があるときに開く液体リングポンプ放出弁Ｖ３にも接続されている。

下部液溜め３０からの再循環水の主用途が液体リングポンプ内の液位の維持でない場合は、低温原水または製品水のどちらでも使用しうる。原水を使用すると、液体リングポンプへの低温水（システムの温度より約８５℃低い場合もある）の導入によってシステム効率が低下するであろう。あるいはこのような低温原水に対してプリヒータを使用すると、システムのエネルギ収支を増大させることになるであろう。一方、製品水の使用は、システム温度には悪影響を及ぼさないものの、生産レベルを低下させるので、システム効率の低下につながる。始動時の液体リングポンプの初期流体液位は、原水からの供給が好ましい。

一実施形態においては、始動時間を短縮するために、図１４Ｂに示すように、原水３９およびブローダウン４３の両流体ライン間に、熱交換器４００の低温側に隣接させて外部連結弁４３ＡＡを使用してもよい。初期充填中の蒸発器ヘッド３００内の流体の液位を調べるには、連結弁４３を開き、ブローダウン弁ＢＶを閉じて、流体を原水ライン３９経由でシステムに注入する。ブローダウン４３ラインと原水３９ラインとを接続すると、ブローダウン液位センサハウジング３０１内の流体の液位と蒸発器ヘッド３００内の流体の液位とが等しくなるので、蒸発器ヘッド３００内の流体液位を判定でき、始動時の蒸発器への充填が必要最小限の液位で済む。必要最小限の液位で済むことから、初期ウォームアップ時間が短縮されるほか、液体リングポンプ１００の始動時の蒸発器ヘッド３００から液体リングポンプ１００経由での凝縮器６００への溢出が防止される（図１４Ａ参照）。

ブローダウン流４３中の固形物の濃度を監視および制御することによって、溶液の材料の沈殿、ひいてはシステムの目詰まりを防止しうる。また始動中、循環ポンプ４３ＢＢによって水を熱交換器４００を通して循環することによって、熱交換器を平常運転の適温に予熱することができる。導電率センサ（図示せず）を使用して流体の導電率を測定することによって、完全溶解固体物質（ＴＤＳ）の含有量を判定してもよい。具体的な一実施形態においては、このセンサは誘導センサであるので、流体流と接触する導電性材料は何もない。たとえば海水の蒸留中など、ブローダウン流４３中のＴＤＳ含有量が増加して規定レベルを超えると、流体原液の供給速度が上がる。流体原液の供給速度が上がると、ブローダウン流４３の速度が上がるが、これは流体供給速度に応じて蒸留水の生産が多少変化するからである。また、ブローダウン流の流速が上がると、ＴＤＳの濃度が下がり、結果としてシステムの総合効率および生産性が維持される。

図１４Ａに関連して説明したように、流体の制御は、フィードバック構成内の液位センサと可変流量弁とを用いて行われる。蒸留器の最適運転には、流体の総流量を流体の総流出量にほぼ一致させる必要がある。この要件は、蒸留器中の流体をほぼ一定の液位に維持することで満たすことができる。具体的な一実施形態において、センサは容量性液位センサであり、流体の液位測定用には特に堅牢なセンサである。容量性液位センサは可動部分がなく、汚損に強く、製造が簡単かつ安価である。可変流量弁の開放は、容量性液位センサが測定した液位によって制御されるので、流体の液位は液位センサの位置で調整される。流体の液位が上がると、弁がさらに開き、センサ容積からの流出量が増える。逆に流体の液位が下がると、弁がさらに閉じるので、センサ容積からの流出が減る。

可変流量制御弁を通る流量および流入ポンプからの流量は、現場の校正手法を用いて決めることができる。各液位センサとそれぞれの液位センサ容積に基づき、センサ容積の充填または排出速度を決めることができる。制御弁を適切に構成することによって、各弁の流量校正および原液ポンプの流量校正を決めることができる。

本発明の具体的な一実施形態において、弁ブロック（図示せず）を用いてシステムの全ての制御弁を単一部分に集約し、この部分を流量マニホルドに統合してもよい。また、すべての溶解固形物およびブローダウン流に対してセンサを１つ備えた制御システムのほか、ヘッド内の液体の高さ／液位を制御するためのフロート弁などの装置を組み込んでもよい。

図１４Ａに示すように、ヘッド３００から圧縮器１００までの蒸気流ライン２２、蒸気を凝縮器２００に分流するための蒸気流出ライン５７、凝縮器２００から交換器４００を通る、浄化および凝縮された高温製品５０２の回収も可能な高温製品ライン４１、および高温製品水を圧縮器１００に分流して水位を一定に保つためのライン（図示せず）がさらに存在する。システム停止時のための放出ライン（図示せず）をさらに設けてもよい。

さらに、始動時に低温液体を加熱沸騰させるとともに、蒸留器の運転中に液体を連続的に蒸気に変換するために十分な熱を維持するための加熱素子６０付きのヒータ９００があってもよい。本発明の一実施形態において、システム始動後はヒータ９００からの熱入力なしに、蒸留システムを定常状態で運転してもよい。あるいは、運転中十分な熱を維持するために、第２のヒータ（図示せず）を使用してもよい。このヒータの運転は、連続運転でもパルスモード運転でもよく、あるいは制御装置によって制御してもよい。

具体的な一実施形態において、蒸発器／凝縮器６００は、図１５に示すように、図１４Ａの端板４８および５０の代わりにそれぞれコア管４９用のシェルシール５４Ａおよび５４Ｂとエラストマ管とを備えた蒸発器／凝縮器６００Ａである。このようなエラストマ管およびシェルシールは、米国特許第４，５２０，８６８号に例示されており、この内容を本願明細書に引用したものとする。蒸発器／凝縮器６００Ａの外側にある工具不要のクランプオンシール５９によって、コア管４９の洗浄、修理、および交換を必要時に容易に行える。外部から取外し可能な管継手４７は、流体凝縮器の蒸気流入ポート７０、液体製品流出ポート６６、蒸発器の蒸気流出ポート６９、ブローダウン流流出ポート６５、液体流入ポート６４、および揮発性物質ポート６７を蒸発器／凝縮器６００Ａに結合するために使用しうる。この具体的実施形態においては、サンプ内の液体を加熱するために、ヒータ９００および加熱素子６０（図１４Ａ参照）の代わりに、厚膜ヒータ９００Ａを使用してもよい。

本発明によるさらに別の具体的実施形態においては、コア６００の代わりに、図１６Ａおよび図１６Ｂに示すような蒸発器／凝縮器６５０を設けてもよい。図１６Ａに見られるように、蒸発器／凝縮器６５０は平形の蒸発器／凝縮器であり、一般に銅ニッケル合金または他の熱伝導可能材料で作られた複数の並列コア層９２および９４を有し、水蒸気および凝縮液体の流れを導くためのチャネル９５および９７を作るリブ部分９０を備えている。蒸気取り入れマニホルド７Ａおよび製品排出マニホルド６Ａ（および図示されていない汚水取り入れマニホルドおよび揮発性物質排出マニホルド）は流体界面を介して液体リングポンプ／圧縮器１００に接続される。ボルト８８は、コア蒸発器／凝縮器６５０を外部ハウジング２５のブラケットに固定する。運転中、互い違いに（図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように）なっている水平段９２および９４は、蒸発チャネル９５および凝縮チャネル９７を含むが、この２つの機能はどの層においても決して重ならないようになっている。図１６Ａの詳細図である図１６Ｂは、凝縮器／蒸発器の両マニホルドがどのように組み合わされて機能するかをより明らかに示す。図示のように、段９２と段９４とは影響し合わず、それぞれ遮断されているので、各水平コア層において蒸発機能と凝縮機能とが互に隔てられている。

また、本発明による別の具体的実施形態は、図１７Ａ〜図１７Ｄに示す流体分配マニホルド６７５を含みうる。図１７Ａは、流体分配マニホルド６７５の具体的な一実施形態のポンプ側の一面を示す。未処理原液の供給としての流入液体はポート６４を通って流れ、ブローダウン流（流出）はポート６５を通って流れる。製品流としての別の流出水はポート６６を通って流れ、ポート／チャンバ６７は揮発性物質の排気（流出）用であり、ポート６８は液体リングポンプの排液（流出）用である。図１７Ｂは、流体分配マニホルド６７５の同じ具体的実施形態のポンプ側のもう一面を示す。揮発性物質排出用のポート／チャンバ６７と液体リングポンプ用の排出口６８とが見える。この具体的実施形態のこの図には、凝縮器の蒸気ミストエリミネータチャンバ７１とミストコレクタおよび放出エリア７３とが見られる。

図１７Ｃは、流体分配マニホルド６７５の同じ具体的実施形態の蒸発器／凝縮器側の一方の面を示す。この図には、未処理原液供給ポート６４のほか、ブローダウン通過ポート６５および製品水通過ポート６６が容易に見られる。また、蒸発器の蒸気通過ポート６９および凝縮器の蒸気通過ポート７０も見られる。

最後に、図１７Ｄは、流体分配マニホルド６７５の同じ具体的実施形態の蒸発器／凝縮器側のもう一方の面を示す。ここでも、ブローダウン通過ポート６５が見られるほか、液体リングポンプの排出ポート６８、第２凝縮器水蒸気ミストエリミネータ７１、蒸発器の蒸気ミストエリミネータ７２、およびミストコレクタおよび排出エリア７３も見られる。また、この図には、サンプの液位制御チャンバのほか、製品水の水位制御チャンバ７５および液体リングポンプの原液供給７６も見られる。

このような具体的実施形態において、流体分配マニホルド６７５は、液体浄化システム内の配管の大半を省き、流量調整、ミスト除去、および圧力調整を含むさまざまな機能を１つのユニットに組み込むことができるので、製造を簡単にし、構成部品の総点数を大幅に削減しうるので都合がよい。コア板およびマニホルドは、たとえば、プラスチック板、金属板、セラミック板、または高温および高圧に耐えうる他の非腐食性材料で作ってもよい。コア板およびマニホルドの製造方法として、蝋付およびオーバモールドが挙げられる。

図１８Ａおよび図１８Ｂは、具体的な一実施形態のシステム全体にわたって流体の接続を可能にする継手を示す。たとえば、交換器４００と図１２Ａの取り入れ／排出ポート７および６との間には、浮動的な流体界面が存在しうる。図１８Ａは、熱交換器のポート（図示せず）に溶接可能なこのような管継手６１を示す。管継手６１は流体界面６２に接続され、流体界面６２は流体分配マニホルドに連絡している。図１８Ａは、線Ａ−Ａ（図１８Ｂを参照）に沿った断面図を示す。管継手６１は、温度または製造のバラツキによって起こりうる位置合わせのずれを補償するように浮動しうる。密封はＯリング６３によって行われる。図１８Ｂに示す図に見られるように、中心軸を中心に線Ａ−Ａを９０°回転させると、Ｏリングシール６３と、管継手６１と、流体界面６２とが噛みあって流体界面の接続が行われる。

コア管４９を有するコア６００の場合であっても、平行コア層９２および９４を有するコア６５０の場合であっても、コアの管または層チャネルの幾何学的形状は、円筒形、正方形、矩形などにしうる。本発明によるさらに別の具体的実施形態においては、液体の相変化の正味速度を上げるようにコア構成を選択してもよく、コアインサートをコア構成に含めてもよい。コアインサートについては、その内容を本願明細書に引用したものとする、２００３年８月７日提出の「相変化の促進方法および装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）」と題する米国特許出願第１０／６３６，３０３号により詳細に説明されている。

スケール制御は、ポリリン酸塩またはポリアスパルテートなどによる化学処理、当該構成要素のガルバニック処理または電気化学処理によるプラズマコーティング、有機酸などによる酸処理、あるいは電界および／または磁界による処理によって実現してもよい。

本発明の他の複数の具体的実施形態は、総合システムのエネルギ効率を向上するために、たとえば図１９Ａおよび図１９Ｂに示すように利用可能な系源および熱源を活用する高効率の熱交換器４００Ａおよび４００Ｂを含めうるので都合がよい。具体的な一実施形態において、複数の熱源の少なくとも１つからの熱は、マルチライン効果を生み出すように一連の２チャネル熱交換器３８、４０、４２、および４４が配管されている図１９Ａに示すようなマルチライン熱交換器４００Ａを通過する。なお、図１９Ａに示すマルチライン熱交換器の具体的実施形態において、低温取り入れ流３９はすべての熱交換器ユニット３８、４０、４２、および４４を通過するが、１つの熱源、たとえば高温の製品流４１、は熱交換器ユニット３８および４２を通過し、別の熱源、たとえば高温のブローダウン流４３、は熱交換ユニット４０および４４を通過する。このようにして、複数の熱源を用いて低温の取り入れ流３９と熱交換を行うことができる。

あるいは、図１９Ｂに示すような単一のマルチチャネル熱交換器４００Ｂを使用してもよい。この具体的実施形態においては、低温の取り入れ流３９と、たとえば高温の製品流４１や高温のブローダウン流４３などの熱源とが同時に、しかし逆方向に交換器４００Ｂを通って流れることによって、単一の熱交換器４００Ｂ内で熱源４１および４３からの熱を低温の取り入れ流３９と交換することができる。熱交換器４００の熱源は、製品流４１とブローダウン流４３とを含む。本実施形態で外部駆動モータを使用する場合は、熱交換器４００の別の熱源候補として、蒸気ポンプ駆動モータ１５０の巻線などが発生した放射熱が挙げられる。上記のように、本発明による熱交換器には、米国特許第４，５２０，８６８号に詳述されている管巣熱交換器技術を利用し、向きが同じ複数の管をシールするために、金属または他の非弾性端板を熱交換器の各管に半田付けまたは蝋付けする代わりに、弾性端板を使用してもよい。

図１Ａおよび図１Ｂに関して上で説明したように、電源８００は、たとえば、ＩＣジェネレータまたはスターリングエンジンジェネレータでもよい。一実施形態においては、ジェネレータが発生した放射熱を取り入れ流の加熱に利用しうる。この場合は、ジェネレータが発生した放射熱を熱交換器４００に導く。このような熱交換器は、図１９Ｂに示すような３チャネル熱交換器の高温側、つまり原液体３９が蒸発器６００に入る側、に配置すると最適であろう。排熱を通すためにこれらのチャネルの１つを使用しうる熱交換器は、図１４Ａまたは図４（要素２５０６）にも示されている。

外部駆動軸モータを利用する場合は、歯車ポンプ、膜ポンプ、または「ラム」ポンプタイプの「低温」流体ポンプをシステムの低温取り入れラインに直列に追加して使用しうる。具体的な一実施形態において、このようなポンプは、液体リングポンプと同じ回転子駆動軸から駆動される。本発明の他の複数の具体的実施形態においては、流体取り入れポンプを使用しない場合も考えられる。この場合は、重力供給機構の使用または真空の生成によってシステムを通過する流体を駆動する。

別の具体的実施形態においては、プリヒータまたは補助ヒータをサンプ５００に使用してもよく、この場合、サンプ内の水の温度および熱流入の調整は、リレーモニタ付き温度センサ・スイッチを使用する。温度センサは他の流体槽にも備えうる。たとえば、蒸留器の加熱中に蒸留開始の最適条件を判定するために、温度センサをサンプ内に使用しうる。また、温度センサを使用して水温の変化を検出し、流体の流量を調節して蒸留器の総生産量を維持するようにしてもよい。

図２０に示す一実施形態においては、総合システム性能を査定するため、および／またはデータを制御システムに提供するために、蒸発器および凝縮器の圧力を測定する。凝縮器／蒸発器６００の高温に耐えられる高価なセンサの使用を避けるために、熱交換器４００の低温側と対応する制御弁Ｖ_ＥおよびＶ_Ｃとの間の流体ライン上に圧力センサＰ_ＥおよびＰ_Ｃを搭載している。圧力センサをこの位置に配置して流体を流した場合、システムの実際の圧力より低い圧力が測定される場合がある。これを防ぐには、制御弁を一時的に閉じて流れを止める。この「無流量」期間中、制御弁から蒸発器または凝縮器に戻る圧力が一定になるので、システム圧力の正確な測定が可能になる。このような短期間の「無流量」期間によって蒸留器の性能に悪影響が及ぼされることはない。

本発明のさらに別の実施形態は、図２１Ａに示すように濾過機構を取り入れ部００に組み込むことによって、浄化された最終的な液体製品の純度を向上するように設計されている。フィルタハウジング８０Ａは、少なくとも２つのフィルタユニット８１および８３を連結するピボット継手８２を有するマルチユニットフリップフィルタ８０を収容し、液体をフィルタユニット８１および８３を通過させるとともに、ピボット継手８２を中心にフィルタユニット８１および８３を回転させる。図示のように、ブローダウン流４３がフリップフィルタユニット８１を通過する一方で、取り入れ部００からの取り入れ液体流３９がフリップフィルタユニット８３を通って浄化される。ある時間が経過すると、汚れた取り入れ液体の濾過によって汚染されたフィルタユニット８３をブローダウン流４３によって逆洗するとともに、取り入れ液体流３９をフィルタユニット８１によって濾過するために、フリップフィルタスイッチ（図示せず）が、フリップフィルタのピボット継手８２の位置にある中心軸（点線で図示）を中心としてフリップフィルタ８０を回転させる。このような一実施形態においては、フィルタユニット８１および８３と、ブローダウン流４３および取り入れ液体流３９のそれぞれの液体流経路との間のシールとしてＯリングガスケット８１Ａおよび８３Ａを使用してもよい。

別の実施形態においては、マルチユニットフリップフィルタは、図２１Ｂに概略的に図示されているマルチセクション構成の円形フィルタ８０Ｂでもよい。複数のフリップフィルタユニット８１Ｂおよび８３Ｂなどがその回りを旋回する転心８２Ｂを有するマルチユニットフリップフィルタ８０Ｂは、液体流を個々のフィルタユニット８１Ｂおよび８３Ｂに通すとともに、転心８２Ｂを中心としたフィルタ８０Ｂの回転を促すフィルタハウジング８０Ｃ内に配置してもよい。図示のように、ブローダウン流４３が一方のフリップフィルタユニット８１Ｂを通過する一方で、取り入れ部００からの取り入れ液体流３９がフリップフィルタユニット８３Ｂを通って浄化される。汚れた取り入れ液体の濾過によって汚染されたフィルタユニット８３Ｂをブローダウン流４３によって逆洗するとともに、取り入れ液体流３９をフィルタユニット８１Ｂによって濾過するために、フリップフィルタスイッチ（図示せず）は、図２１Ｂのようにフリップフィルタのピボット転心８２Ｂの位置にある中心軸（点線で図示）を中心としてフリップフィルタ８０Ｂを回転させる。一方のフィルタセクションを通るブローダウン流４３を別のフィルタセクションを通る取り入れ液体流３９から隔てるために、８１Ｂ−１および８３Ｂ−１によって示されているような一連のシールを個々のフィルタユニット８１Ｂおよび８３Ｂの間に使用する。

あるいは、図２２に概略的に図示されているような手動弁８５を使用して水流の方向を手動で切り替えることもできる。このような弁を使用すると、各フリップフィルタの１つのユニットを連続的に洗浄するためにブローダウン流４３を使用できるほか、濾過するユニットと逆洗するユニットの切り替えを単一操作で効果的に行えるので、フィルタユニット８１または８３を逆洗するためにフィルタ８０自体を実際に反転する必要がない。図２２に見られるように、具体的な一実施形態において、弁８５が位置Ａにあるとき、フィルタユニット８１は取り入れ液体３９を濾過しており、フィルタユニット８３はブローダウン流４３によって逆洗されている。弁８５を位置Ｂに切り替えると、フィルタユニット８１がブローダウン流４３によって逆洗され、流入液体３９がフィルタユニット８３によって濾過される。

図示されていない別の具体的実施形態においては、状況によって必要であれば、廃棄物放出用のポンプ付き収容タンクを含む外部システムが存在してもよい。

上記の具体的実施形態は、通常、大気圧より高い圧力、一般に約１０ｐｓｉｇで運転される。このようなシステムは、より高濃度の蒸気をより高圧で供給するので、低圧時より多量の水蒸気を容積移送式ポンプを介して送り込めるので都合がよい。この結果、スループットが向上し、システム効率が総合的に向上する。さらに、高スループットおよび高システム圧力によって、圧縮器１００の電力需要が減り、２つの追加ポンプ、つまり凝縮製品４１用のポンプとブローダウン流４３用のポンプとが不要になる。多くの形状は外圧耐力より内圧耐力の方が高いので、構成全体が単純化される。重要な点は、超大気圧での運転は、微小な漏れ穴によって総合的な効率および性能に及ぼされる影響が軽減される点である。空気などの非凝縮性ガスは凝縮プロセスを妨げ、大気圧より低い圧力下で膨張するので、微小な漏れ穴から空気が吸い込まれるが、この現象は超大気圧で運転するシステムにおいては発生しない。

本発明の複数の実施形態を大気圧より高い圧力で運転する場合は、システムの運転圧力を制御するために、新奇の背圧調整を利用してもよい。図２３Ａおよび図２３Ｂは、本発明の一実施形態による背圧調整器の図を示す。背圧調整器１１００は、オリフィス１１１０を有する導管１１５０を備える。このオリフィスの一方の側はシステムの加圧導管（たとえば、蒸気圧縮蒸留システム内の圧縮器の流出部）に接続され、変動的な高圧に晒されうる。オリフィスのもう一方の側はポート１１７０に終端する。ポート１１７０は、球状の可動ストップ１１３０で覆われる。ストップ１１３０は、ピボットピン１１４０から一定距離の位置に、保持器１１６０によってアーム１１２０に取り付けられる。アーム１１２０は、オリフィスのポート１１７０に対して一定の関係にある位置に、ピボットピン１１４０を介してヒンジで取り付けられる。アーム１１２０は、アームから吊り下げられたカウンタマス１１８０を有し、カウンタマス１１８０は軸１１９０に沿って移動可能であるので、カウンタマス１１８０とピボットピン１１４０との間の距離を変えられる。図２３Ａに示す実施形態において、オリフィス１１１０の軸方向は、重力ベクトル１１９５の方向に対して直角である。この背圧調整器は、調整器に異物が侵入して調整器内部の構成要素の機能が妨害されないように、ハウジングをさらに含んでもよい。

図２３Ａおよび図２３Ｂに示す実施形態の運転中、加圧導管内の圧力が所定の設定値より低いとき、アーム１１２０は重力１１９５の方向に対して水平位置を維持する。この実施形態におけるこのアーム位置は、閉位置として公知であり、このときポート１１７０はストップ１１３０によって覆われている。導管内の圧力が設定値を超えると、力がストップ１１３０にかかり、ピボットピン１１４０を中心にトルクがかかる。このトルクの作用によって、アーム１１２０がピボットピン１１４０を中心に反時計回りに回転してその閉位置から離れるので、ポート１１７０が露出され、流体がオリフィス１１１０から漏れる。導管内の圧力が設定値より下がると、ガスの力が弱まり、アーム１１２０をその閉位置から離しておくことができなくなるので、アーム１１２０は閉位置に戻り、ストップ１１３０がポート１１７０を覆う。

図２３Ａおよび図２３Ｂの実施形態において、アーム１１２０は、調整可能モーメントの生成において梃子として機能し、カウンタマス１１８０からストップ１１３０を介してポート１１７０に加えられる力を増倍するために利用される。この力の増倍によって、オリフィス１１１０の閉鎖に必要な重量が減る。これは、圧力鍋のように、ストップ１１３０のみがオリフィス１１１０の上部に垂直に作用する設計とは対照的である。したがって、加圧導管からの急速脱気を促進するための大きなポートサイズを比較的軽い大型のストップで覆い、カウンタマスの作用によって所望の設定値を調整しうるので、設計労力を具体的なポートサイズおよびストップ特性の選択に向けることができる。本実施形態においては、カウンタマス１１８０の位置調整用の軸１１９０の追加によって倍率の変更が可能になる。カウンタマス１１８０をピボットピン１１４０に近づけると、倍率が下がり、閉じる力が弱まる。カウンタマス１１８０をピボットピン１１４０から遠ざけると、倍率が上がり、閉じる力が大きくなる。したがって、背圧調整器の設定値の調整において、カウンタマス１１８０の位置が効果的に作用する。

背圧調整器の設定値の調整は、より海抜の高い場所にあるシステムで背圧調整器を使用するときに有用になりうる。大気圧が下がると、それに応じてシステムの運転圧力も低下する。結果として、蒸留装置の温度が低下し、システム性能に悪影響が出ることがある。また、このような調整によって、エンドユーザが望む背圧調整器の設定値を特定することができる。カウンタマスによる閉塞力の印加は、背圧調整器のコストおよび構成要素の疲労も低減しうる。本発明の具体的な一実施形態において、調整可能なカウンタマスは、設定値範囲の最低設定値をほぼ１０ｐｓｉｇ以下にし、最高設定値を１７ｐｓｉｇ以上にできるように設計される。このように、本発明の複数の実施形態では、安全逃し弁としてのみ機能する装置と異なり、システムの圧力調整を高精度に行うことが可能である。

図２４Ａおよび図２４Ｂに示す本発明の別の実施形態においては、ポート１２７０の向きが重力１２９５の方向に対して鉛直になるように、オリフィス１２１０を構成している。このように、本発明の他の複数の実施形態では、調整可能なカウンタマスを使用しながら、オリフィスの向きを任意に調整しうる。

図２３Ａ、図２３Ｂ、および図２５に示す本発明の実施形態において、導管１１５０は放出用オリフィス１１１５を含む。背圧調整器１１００は大規模システム１３２０の有界領域１３１０内で運転されることもあるので、放出用オリフィス１１１５は、加圧導管１３４０からオリフィス１１１０を通じて有界領域１３１０にパージした流体を放出するための経路として機能する。放出用オリフィス１１１５によって、有界領域１３１０を大規模システムの別の区域、または外部環境１３３０に接続してもよい。また、有界領域１３１０内におけるガスの堆積は、ガスの凝縮を生じうる。また、オリフィス１１１０を通じてパージしたガスは飛沫を同伴しうるので、これらの飛沫が有界領域１３１０内に蓄積しうる。したがって、放出用オリフィス１１１５は、有界領域１３１０内に堆積する凝縮性物質をパージするためにも使用しうる。また、別のオリフィス１３５０を使用して、凝縮性物質を有界領域から放出してもよい。

揮発性ガスが堆積すると、システム内の熱交換を遮断し、沸騰を抑止するので、揮発性ガスをパージするために、設定値未満の漏れ量を許容するように背圧調整器を構成してもよい。ただし、この小さな漏れにもかかわらず、加圧導管内の圧力上昇が可能であるように調整器を設計する。本発明の一実施形態においては、背圧調整器が設定値未満のときに、背圧調整器のアームを閉位置にしたまま加圧導管から揮発性成分を放出するために、、特別に設計された漏れ用通気孔を使用してもよい。漏れ用通気孔は、導管内の圧力が設定値未満のときに、ポートまたはオリフィスからの一定の漏れ量を許容するように構成する。このような漏れ用通気孔は、同業者には公知のさまざまな手段によって設計しうる。たとえば、アームが閉位置のときに小さな隙間ができるようにストップおよびポートを特定位置に位置付けるか、小さな隙間がストップによって閉塞されずに常時露出しているようなポートを設計するか、アームが閉位置にあるときのストップとポートとの間の特定の非可とう性剛体シール構成を指定するか、ポートにつながるオリフィスに流体の漏れを許容する小さな開口部を設けた構成にするか、などが挙げられるが、これだけに限定されるものではない。

背圧調整器が設定値未満のときに揮発性物質の漏れを許容することを目的とした、本発明の具体的な一実施形態において、ポート１４１０は図２６Ａおよび図２６Ａの領域Ｃの拡大図である図２６Ｂに示すような小さな切欠き１４２０を有する。この場合、背圧調整器のアームが閉位置にあるとき、ストップはポート１４１０に接触しているが、漏れ用通気孔である切欠き１４２０を通じて小量の漏れが発生する。本発明の別の具体的実施形態においては、図２７Ａおよび図２７Ａの領域Ｅを引き伸ばした図２７Ｂに示すように、オリフィス１５１０は小さな開口部１５２０を有する。この開口部１５２０は、ストップがポート１５１０を覆っているときの漏れ用通気孔であり、流体が開口部１５２０を通じて漏れるように構成されている。

本発明の複数の実施形態による背圧調整器のさまざまな特徴は、変更または修正しうる。たとえば、背圧調整器に使用するストップは、所望の運転条件に合ったどのような形状、寸法、または質量でもよく、ストップの形状を本願明細書に記載した本発明のいくつかの実施形態に図示したような球状にする必要はない。また、同様の寸法でも重量が異なる複数のストップを保持器に使用することによって、調整器の設定値を変更してもよい。同様に、本発明の複数の実施形態においては、軸およびアームの構成に適応するものであれば、さまざまな寸法、形状、および質量のカウンタマスを使用しうる（図２３Ａおよび図２３Ｂの１１８０と図２４Ａおよび図２４Ｂの１２８０とを比較されたい）。このようなカウンタマスの取り付けおよびアームに対する配向は、当業者に明らかなさまざまな技術のいずれかを用いて行いうる。ピボットピンの配置は、図２３および図２４に示すように位置付ける必要はなく、具体的な圧力設定値を達成するために必要な機械的利点のある都合のよい任意の位置でよい。

本発明の複数の実施形態においては、上記の放出用オリフィス構成を利用してもよい。また、本発明の複数の実施形態においては、カウンタマスによって力を調整する構成を使用せずに、ストップの具体的特性を利用して背圧調整器の設定値を規定してもよい。

本発明の他の複数の実施形態においては、導管を使わずに、システムの本質的部分であるオリフィスを利用してもよい。このような場合は、背圧調整器のアームをシステムの一部に直接取り付け、アームと、ストップと、カウンタマスとが調整器の動作に適切な向きになるようにしてもよい。

上記のように、この発明のさまざまな実施形態は、あらゆる環境で使用可能であり、初期の水質にかかわらず信頼性の高い飲料水の水源を提供でき、安価で維持が容易であり、高効率でフェールセーフな可搬型液体浄化システムを提供しうるので都合がよい。本発明のシステムは、たとえば、個人規模または狭い共同体規模で可搬電源と低電力量とによって、飲料用または医療用の可搬可能な連続水流を生成することを目的としている。一例として、本システムを使用すると、望ましい効率比において、約５００ワットの電力量で１時間あたり約１０ガロンの水を生産しうると想定される。これは、非常に効率的な熱伝達プロセスといくつかのサブシステム設計の最適化とによって達成しうる。

さまざまな周囲温度、圧力、および原水中の溶存固形分含有量の存在下で飲料水の生産を可能にするための情報は、運転温度、ＴＤＳ、および流体流量の知識からもたらされる。具体的な一実施形態においては、このような測定値（Ｔ、Ｐ、ＴＤＳ、流量など）と単純なアルゴリズムおよびルックアップテーブルとの併用によって、運転者またはコンピュータ制御装置が実際の周囲条件の下で最適性能を達成する運転パラメータを設定するための制御方法を利用しうる。

本発明について、その複数の具体的実施形態に関連して説明してきたが、当業者には明らかなように、さらなる修正が可能であることは言うまでもない。このような変更および修正はすべて、本願明細書に定義されているように、本発明の範囲内に含まれるものする。

００ 取り入れ部
１００ 圧縮器
２００ 凝縮器
３００ ヘッド
４００ 熱交換器
５００ サンプ
６００ コア

Claims (1)

1. 明細書に記載の液体蒸留システム。

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