CN116062819A - 水制备设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水制备设备，具有用于水的入口、用于经制备的水的第一出口和用于废水的第二出口、水容器、蒸发器冷凝器单元、液滴分离器和压缩机。入口与第一水容器连接。水容器与蒸发器‑冷凝器单元的蒸发器的蒸发器入口连接。蒸发器冷凝器单元的蒸发器的蒸发器出口与布置在水容器中的液滴分离器连接。液滴分离器与蒸发器冷凝器单元的冷凝器的冷凝器入口连接。蒸发器冷凝器单元的冷凝器的冷凝器出口与第一出口连接。压缩机布置在液滴分离器和冷凝器入口之间。压缩机设置为用于在液滴分离器侧上产生负压。蓄热器通过热传递元件与出口管件连接。出口管件布置在冷凝器出口和第一出口之间。借助热传递元件可以在出口管件和蓄热器之间进行热交换。

Description

水制备设备

技术领域

本发明涉及一种水制备设备、尤其用于单个取水点的水制备设备。

背景技术

水制备设备是已知的，其中可以大规模地提供饮用水。这些水制备设备可以借助机械的蒸汽压缩蒸馏(英文:mechanical vapor compression destillation-MVCD)工作，并且例如可以用于海水淡化设备。此外，用于单个取水点的水制备设备也是已知的，其中，在此在使用之前对通过生活接口提供的水进行清洁、脱盐和/或脱钙是优先事项，尤其在水受到污染的国家，然而也用于例如将水脱钙，在此例如可以设置，在厨房中运行水制备设备，以便能够在那里使用仅制备的饮用水。这些用于单个取水点的水制备设备借助反渗透(英文：reverse osmosis-RO)制备水。在此借助过滤膜去除杂质。反渗透方法的产品水通常具有周围环境温度。需要随后的加热过程，用于提供温水或热水。如果MVCD方法应用于单个出水点，则将经制备的水的水温调设到预定值是费事的。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种能够简单地适配制备的水的温度的水制备设备。

该任务借助根据本发明的水制备设备来解决。在下面给出有利的扩展方案。

水制备设备具有用于水的入口、用于经制备的水的第一出口和用于废水的第二出口。此外，水制备设备具有第一水容器、蒸发器-冷凝器单元、液滴分离器和压缩机，其中，入口与第一水容器连接。该水容器与蒸发器-冷凝器单元的蒸发器的蒸发器入口连接，其中，蒸发器-冷凝器单元的蒸发器的蒸发器出口与液滴分离器连接。液滴分离器还与蒸发器-冷凝器单元的冷凝器的冷凝器入口连接，其中，蒸发器-冷凝器单元的冷凝器的冷凝器出口与第一出口连接。压缩机布置在液滴分离器和冷凝器入口之间，其中，压缩机设置为用于在液滴分离器侧上产生负压。蓄热器通过热传递元件与出口管件连接，其中，出口管件布置在冷凝器出口和第一出口之间。借助热传递元件可以在出口管件和蓄热器之间进行热交换。

因此可以从出口管件中的经制备的水中吸收热量并传递到蓄热器中，或可以从蓄热器中吸收热量并传递到出口管件中的经制备的水中。这能够实现简单地适配经制备的水的温度。蓄热器在此可以包括水箱，其中，水箱在与出口管件进行热交换之后能够将吸收或释放的热量与周围环境进行交换。此外，可以设置，蓄热器的热容明显大于出口管件中的经制备的水的热容，例如十倍以上或一百倍以上那么大。由此能够以提高的温度输出产品水。

在一个实施方式中，热传递元件包括珀耳帖(Peltier)元件。珀耳帖元件适用于两种介质之间的简单热传递，并且在此可以双向地传递热量，使得其非常适用于调设经制备的水的温度。

在一个实施方式中，蓄热器与入口和第三出口连接，其中，加热装置布置在蓄热器中。然后，蓄热器可以用作未清洁的，即未制备的热水的加热罐。这使得能够灵活地利用水制备设备，因为该水制备设备既可以输出经制备的水，又可以输出未清洁的热水。此外，还可以设置，第四出口直接与入口连接，以便附加地输出未清洁的冷水。在大多数运行情况下，经制备的水在水制备设备运行时太热，并且必须主动冷却或通过储存在容器中被动冷却。通过热传递元件可以将经制备的水的热量传递到蓄热器中，其中，由此可以降低加热装置的消耗能量和实现整体上能量高效的运行。

在一个实施方式中，第一热交换器以吸收热量的第一侧布置在入口和水容器之间并且以释放热量的第二侧布置在冷凝器出口和第一出口之间。这能够提高效率，因为可以使热损失最小化。

在一个实施方式中，第二热交换器以吸收热量的第一侧布置在入口和水容器之间并且以释放热量的第二侧布置在水容器和第二出口之间。这也能够提高效率，因为可以使热损失最小化。

在一个实施方式中，在压缩机和蓄热器之间布置有另一热传递元件。由此尤其可以将压缩机的废热传递到蓄热器中并且因此实现压缩机的冷却。如果蓄热器具有加热装置，则还可以提高蓄热器中的水的加热效率，因为在这里也可以利用压缩机的废热。

在一个实施方式中，在冷凝器出口和第一出口之间布置有存储箱。这尤其用于能够提供比在MVCD期间产生的更多的经制备的水的流量。

在一个实施方式中，入口管布置在入口和水容器之间，其中，入口管至少部分地引导穿过存储箱。这也用于提高效率，因为通过入口进入的水被预热。

在一个实施方式中，出口管件与混合阀的第一混合阀入口端连接，混合阀的第二混合阀入口端与冷凝器出口连接，并且第一出口与混合器的混合阀出口端连接。这能够更精确地适配通过第一出口输出的经制备的水的温度。

在一个实施方式中，入口设置为用于连接到生活用水管线上和/或第二出口设置为用于连接到生活污水管线上。这使得能够实现在建筑物中使用，尤其在单个取水点处运行，即水龙头和废水接头，例如在住宅建筑物中。

在一个实施方式中，液滴分离器是旋风式分离器。在一个实施方式中，加热元件布置在水容器中。在一个实施方式中，循环泵布置在水容器和蒸发器入口之间。

附图说明

根据下面的附图阐述本发明的实施例。在示意图中示出：

图1第一水制备设备；

图2第二水制备设备；

图3第三水制备设备；

图4第四水制备设备；和

图5第五水制备设备。

具体实施方式

图1示出第一水制备设备100，其具有用于水的入口101、用于经制备的水的第一出口102和用于废水的第二出口103、水容器104、蒸发器-冷凝器单元110、液滴分离器105和压缩机120，其中，入口101与水容器104连接，其中，水容器104与蒸发器-冷凝器单元110的蒸发器111的蒸发器入口112连接，其中，蒸发器-冷凝器单元110的蒸发器111的蒸发器出口113与液滴分离器105连接，其中，液滴分离器105与蒸发器-冷凝器单元110的冷凝器116的冷凝器入口117连接，其中，蒸发器-冷凝器单元110的冷凝器116的冷凝器出口118与第一出口102连接，其中，压缩机120布置在液滴分离器105和冷凝器入口117之间，其中，压缩机120设置为用于在液滴分离器105侧上产生负压。蓄热器123通过热传递元件124与出口管件125连接，其中，出口管件125布置在冷凝器出口118和第一出口102之间。借助热传递元件124可以在出口管件125和蓄热器123之间进行热交换。

因此，可以从出口管件125中的经制备的水中吸收热量并传递到蓄热器123中，或可以从蓄热器125中吸收热量并传递到出口管件123中的经制备的水中。这能够实现简单地适配经制备的水的温度。在此，蓄热器123可以包括水箱，其中，水箱在与出口管件125进行热交换之后，能够将吸收或释放的热量与周围环境进行交换。此外，可以设置，蓄热器123的热容明显大于出口管件125中的经制备的水的热容，例如十倍以上或百倍以上那么大。在没有蓄热器123和热传递元件124的情况下，通过第一出口102排出的经制备的水的温度则不容易改变。借助热传递元件124可以将热量从出口管件125传递到蓄热器123中，反之亦可，并且因此可以适配经制备的水的温度。

压缩机120可以这样地构型，使得在质量流速低于1千克/小时的范围内，负压随着质量流速的下降而升高并且随着质量流速的上升而下降。可以设置，压缩机120构型为，使得在质量流速低于2千克/小时的范围内或者也在整个范围内，负压随着质量流速的下降而升高并且随着质量流速的上升而下降。在任何情况下，压缩机120必须构型为，使得在质量流速低于1千克/小时的范围内，负压随着质量流速的下降而升高，而随着质量流速的上升而下降，其中，在这种情况下，在此范围以外，负压和质量流速的不同特性也是可能的。

负压在此可以理解为蒸发器-冷凝器单元110的蒸发器111与冷凝器116之间的压力差。尤其，蒸发器111中的压力低于冷凝器116中的压力。为了提高热效率，可以设置，将通过冷凝器116中的水冷凝而产生的冷凝热直接传递给蒸发器111，以便在那里提供用于蒸发水所需的能量。在此，由于负压，冷凝器116中的冷凝温度高于蒸发器111中的蒸发温度，使得可以有效地回收能量。

在运行中，通过入口101供应的水的不希望的组分，例如盐、石灰或有机物积聚在水容器104中，使得残留在水容器104中的废水可以随着时间通过第二出口103排出。液滴分离器105尤其用于将在蒸发器111中携带的、同样包含盐、石灰或有机材料的水滴从水蒸气中分离并且将其又引回到水容器104中。

图2示出第二水制备设备100，只要在下面没有描述差异，则第二水制备设备相应于图1的第一水制备设备100。图2的第二水制备设备100示出另外的元件，所述另外的元件也可以相应可选地设置在图1的第一水制备设备100中。也能够在图1中设置的这些单个元件在下面分别称为附加的实施例。

在一个实施例中，液滴分离器105布置在水容器104内并且构型为喷嘴106和网107。如果水在蒸发器111中蒸发，则存在的水在此也可以作为液滴被携带。这些液滴被网107挡住并且又向下流回到水容器104中，而水蒸气可以向上离开液滴分离器105。对于图2的示图替代地，也可以考虑液滴分离器105的其它构型。

在一个实施例中，热传递元件124构型为珀耳帖(Peltier)元件126。珀耳帖元件126适用于两种介质之间的简单热传递并且在此可以在两个方向上传递热量，使得所述珀耳帖元件非常适合于调设经制备的水的温度。

图3示出第三水制备设备100，只要在下面没有说明差异，则第三水制备设备相应于图2的水制备设备100。图3的第三水制备设备100示出另外的元件，所述另外的元件也可以相应可选地设置在图1的第一水制备设备100中或图2的第二水制备设备100中。也能够在图1或图2中设置的这些单个元件在下面分别称为附加的实施例。

在一个实施例中，压缩机120以侧通道鼓风机121的形式实现。在一个实施例中，液滴分离器105是旋风式分离器108。

在一个实施例中，存储箱140布置在冷凝器出口118和第一出口102之间。由此能够储存经制备的水以备后用。可以设置，水制备设备100配备有控制装置141和液位传感器142，其中，借助液位传感器142测量存储箱140中的液位并且水制备设备根据液位通过控制装置141打开和/或关闭。例如可以设置，在低于最低充注量时，存储箱140完全被充满，并且随后将水制备设备100置于静止模式中，直至液位又低于最低充注量。

在一个实施例中，蓄热器123与入口101和第三出口127连接，其中，加热装置128布置在蓄热器123中。蓄热器123然后可以用作用于未清洁的，即未制备的热水的加热箱。这能够实现第三水制备设备100的灵活利用，因为该第三水制备设备既可以输出经制备的水，又可以输出热的未清洁的水。

在一个实施例中，第四出口129与入口101直接连接，以便附加地输出未清洁的冷水。在大多数运行情况下，经制备的水在第三水制备设备100运行时太热并且必须主动冷却或者通过储存在容器中被动冷却。通过热传递元件124将经制备的水的热量传递到蓄热器123中，其中，由此可以减少加热装置128所消耗的能量和实现整体上能量高效的运行。

在一个实施例中，出口管件125与混合阀146的第一混合阀入口端147连接，混合阀146的第二混合阀入口端148与冷凝器出口端118连接并且第一出口102与混合阀146的混合阀出口端149连接。这能够实现更精确地适配通过第一出口102输出的经制备的水的温度。

在一个实施例中，第一热交换器130以吸收热的第一侧131布置在入口101和水容器104之间并且以释放热的第二侧132布置在冷凝器出口118和第一出口102之间。由此实现进一步的效率提高，因为水在冷凝之后仍然具有一定余热，所以可以借助第一热交换器130将余热释放给供应的水。

在一个实施例中，入口101设置为用于连接到生活用水管线上。尤其，入口101可以具有相应的连接元件。在一个实施方式中，第二出口103设置为用于连接到生活污水管线上。尤其，第二出口103可以具有相应的连接元件。

在一个实施例中，加热元件109布置在水容器104中。这能够预热水容器104中的水并且从而能够更高效地制备水。在一个实施例中，循环泵150布置在水容器104和蒸发器入口112之间。由此能够进一步提高水制备设备100的效率。在一个实施例中，阀160布置在入口101和水容器104之间。在一个实施例中，第三水制备设备布置在壳体170中。

图4示出第四水制备设备100，只要在下面没有说明差异，则第四水制备设备相应于图3的第三水制备设备100。图4的第四水制备设备100示出另外的元件，所述另外的元件也可以相应可选地设置在图3的第三水制备设备100中。在该实施例中，入口管143布置在入口101和水容器104之间，其中，入口管143至少部分地被引导通过存储箱140。这也用于提高效率，因为通过入口101进入的水可以被预热。

图5示出第五水制备设备100，只要在下面没有说明差异，则第五水制备设备相应于图4的第四水制备设备100。图5的第五水制备设备100示出另外的元件，所述另外的元件也可以相应可选地设置在图1的第一水制备设备100中、图2的第二水制备设备100中、图3的第三水制备设备100中或图4的第四水制备设备100中。也能够在图1至4中设置的这些单个元件在下面分别称为附加的实施例。第一热交换器130在第五水制备设备100中未示出，但可以附加地设置。

在一个实施例中，另一热传递元件135布置在压缩机120和蓄热器123之间。由此可以进一步减少加热装置128所需的加热功率，因为可以利用压缩机120的废热。

在一个实施例中，第二热交换器133以吸收热的第一侧131布置在入口101和水容器104之间并且以释放热的第二侧132布置在水容器104和第二出口103之间。这也能够进一步提高效率。

水制备设备100的所述构型用于实现用于水制备设备100的一些特征值。尤其可以实现，水制备设备100可以安装在具有最大尺寸为75cm×75cm×75cm，优选地最大尺寸为50cm×50cm×50cm的壳体170中，并且因此可以作为单个房间，例如厨房中的器具使用。在此，应能够维持每千克经制备的水最大60瓦时的能量需求和500瓦的最大功耗。

尽管已经通过优选的实施例详细描述了本发明，但本发明不限于所公开的示例并且本领域技术人员可以在不离开本发明的范围的情况下从中得出其它变型。

Claims (10)

1.一种水制备设备(100)，具有用于水的入口(101)、用于经制备的水的第一出口(102)和用于废水的第二出口(103)、第一水容器(104)、蒸发器-冷凝器单元(110)、液滴分离器(105)和压缩机(120)，其中，所述入口(101)与所述第一水容器(104)连接，其中，所述水容器(104)与所述蒸发器-冷凝器单元(110)的蒸发器(111)的蒸发器入口(112)连接，其中，所述蒸发器-冷凝器单元(110)的蒸发器(111)的蒸发器出口(113)与所述液滴分离器(105)连接，其中，所述液滴分离器(105)与所述蒸发器-冷凝器单元(110)的冷凝器(116)的冷凝器入口(117)连接，其中，所述蒸发器-冷凝器单元(110)的冷凝器(116)的冷凝器出口(118)与所述第一出口(102)连接，其中，所述压缩机(120)布置在所述液滴分离器(105)和所述冷凝器入口(117)之间，其中，所述压缩机(120)设置为用于在所述液滴分离器(105)侧上产生负压，其中，蓄热器(123)通过热传递元件(124)与出口管件(125)连接，其中，所述出口管件(125)布置在所述冷凝器出口(118)和所述第一出口(102)之间，其中，借助所述热传递元件(124)能够在所述出口管件(125)和所述蓄热器(123)之间进行热交换。

2.根据权利要求1所述的水制备设备(100)，其中，所述热传递元件(124)包括珀耳帖元件(126)。

3.根据权利要求1或2所述的水制备设备(100)，其中，所述蓄热器(123)与所述入口(101)和第三出口(127)连接，其中，加热装置(128)布置在所述蓄热器(123)中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的水制备设备(100)，其中，第一热交换器(130)以吸收热量的第一侧(131)布置在所述入口(101)和所述水容器(104)之间并且以释放热量的第二侧(132)布置在所述冷凝器出口(118)和所述第一出口(102)之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的水制备设备(100)，其中，第二热交换器(133)以吸收热量的第一侧(131)布置在所述入口(101)和所述水容器(104)之间并且以释放热量的第二侧(132)布置在所述水容器(104)和所述第二出口(103)之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的水制备设备(100)，其中，另一热传递元件(135)布置在所述压缩机(120)和所述蓄热器(123)之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的水制备设备(100)，其中，在所述冷凝器出口(118)和所述第一出口(102)之间布置有存储箱(140)。

8.根据权利要求7所述的水制备设备(100)，其中，入口管(143)布置在所述入口(101)和所述水容器(104)之间，其中，所述入口管(143)至少部分地引导通过所述存储箱(140)。

9.根据权利要求7或8所述的水制备设备(100)，其中，所述出口管件(125)与混合阀(146)的第一混合阀入口端(147)连接、所述混合阀(146)的第二混合阀入口端(148)与所述冷凝器出口端(118)连接，并且所述第一出口(102)与所述混合阀(146)的混合阀出口端(149)连接。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的水制备设备(100)，其中，所述入口(101)设置为用于连接到生活用水管线上和/或所述第二出口(103)设置为用于连接到生活污水管线上。

Images