CN1355058A - 综合蒸馏方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种综合蒸馏方法与装置使被一或多个压缩机(21)泵送之冷媒可被用来加热在一蒸馏单元之煮沸室(1)中的加热管(3),也可以被一太阳能板(56)加热之一热水单元(28);并且可用来冷却在该蒸馏单元之冷凝室(2)中之冷凝管(4)且冷却一冷冻/冰冻机(45)及/或一空调机(50)。两或多个单元可以同时操作、被一“模糊”逻辑电路所控制、选择性地被程式化以给予该冷冻/冰冻机(45)优先权。

Description

综合蒸馏方法与装置

本创作系有关于一综合蒸馏方法与装置。

本创作系特别适用于，但不限于，用以提供纯水、食物或其他物质的冷冻及/或冰冻、空调及/或热水的一方法与装置。

由于世界人口的急遽增加，大城市供水管线之老化与损坏，以及由现代工业与农业所造成之环境污染，许多已开发及开发中国家正面临新鲜及洁净饮用水短缺的危机。面临工业废料不断增加，以及清洁饮用水之需求的不断增加，许多公共供水投备并没有资源由自来水(或可饮用水)中去除细菌、病毒、寄生虫、重金属、聚合物单体、辐射物质等。

1998年八月在澳洲雪梨市，以最大且最先进之过滤设备处理的自来水中被发现受到鞭毛虫与隐蔽孢子虫的污染，此自来水在可供安全饮用之前必须加以煮沸一分钟以上，这事件影响超过三百万人。

另一次疾病的爆发是发生在1993年美国威斯康辛州的密尔瓦基市，它是由于饮用受污染的自来水所造成，这事件造成超过100人死亡，并且影响半个城市的人口(大约有430,000人)。

吾人相信这些事件将会在世界上的每一个城市中发生，经由水散布的毒物与疾病将会继续在未来对人造成许多健康上的问题，因此净化受污染的水及供应大众高品质的饮用水是很重要的，目前这是世界性的话题且系必须立即解决的。

净水设备必须符合几项要求，该设备必须耐用且是自动化的，该设备也应是多用途的且可以处理不同种类的工业废水。该设备应能便宜地制造并且可以高效率地提供高纯度的水，来自该设备之废料应可安全地排放或可以一经济的方式进一步处理，该设备本身应易于维护与清洁。

逆渗透水过滤系统是普遍的并且可轻易取得的，它使用过滤器及膜以藉由过滤移除受污染之水中的杂质，逆渗透水过滤系统需要保持一废水对产出水的高比例，通常是3比1，这表示该系统释出来源水的75％以回收25％的纯水。此外，使用过的膜无法再循环使用并且成为一环境污染物。

传统的蒸馏设备在大气压下以100℃煮沸生水，该设备消耗相当多的能量来煮沸水，并且也需要大量的冷却水来冷凝水蒸气，该冷却水在以往是被运送到一储存水池或槽中，在该储存水池或槽中，因为使用过的冷却水的高温，可能会滋生藻类。此外，传统的100℃蒸馏方法无法被用来处理可燃性溶剂，这是因为高燃性的溶剂会导致爆炸。

曾有人提出在真空中接近室温的温度下蒸馏生水，但是，这种设计需要大量的水来冷凝水蒸汽并且在回收冷却水时消耗大量能量。

本创作所提出之设备是设计用来提供以下一或多件事：便宜、高品质的蒸馏饮用水；热水，例如，供淋浴之热水；家庭中食物之冷冻及/或冰冻；及/或建筑物之空调。

一较佳目的是这综合设备之运转成本系比现有个别装置之运转成本低得多。

另一较佳目的是该综合设备系适用于家庭、学校、社区、离岛、工厂、船舶及医院。

另一较佳目的是该综合设备也可用于处理工业废水，回收及再生溶剂及/或浓缩污水或工业有毒废水，其中该被回收的蒸馏水可以再生，并且剩余的废物可以经济地移除或储存。

另一目的是该综合设备也可以用来淡化海水以其可以饮用，其中，如由100公升之海水可以蒸馏得到的75公升的水，剩余的，如25公升的浓缩海水可以接着被用来制造具有经济价值的盐。

其他的较佳目的将可由以下说明来了解。

在一方面，本创作系一种综合蒸馏方法，其中：

具有至少一压缩机的一冷冻装置，将冷媒泵经在一蒸馏装置之一煮沸室中的至少一加热管，该煮沸室系藉由真空装置保持在低于大气压之压力下以使得原液体在大致室温下蒸馏；

该原液体被转变成一蒸汽，该蒸汽被传送到该蒸馏装置之一冷凝室中；以及

该蒸汽藉由在该冷凝室中之冷凝管被冷凝成一液体馏出物，该冷媒系被泵经在一冷凝器下游之该等冷凝管，并且回到该压缩机。

较佳地，欲被蒸馏之该原液体的一部份系由一供应源经由在该冷凝室中之第二冷凝管被抽到该冷凝室中，以便在被送到该煮沸室之前协助冷凝该蒸汽。

较佳地，通过该第二冷凝管之该冷媒及该原液体将该冷凝室之一部分热传送到该煮沸室以减少用以加热该原液体来蒸馏所需要的能量输入。

较佳地，该原液体之一部分系藉一原液体泵循环流经一原液体排放器及一原液体槽，该原液体排放器系可操作地连接到该煮沸室以减少在该煮沸室中之压力。

较佳地，该蒸馏液体之一部分系藉一蒸馏液体泵循环流经一蒸馏液体排放器及一蒸馏液体槽，该蒸馏液体泵系可操作地连接到该煮沸室以减少在该煮沸室中之压力。

较佳地，夹带感应装置系设置在该冷凝室中以侦测在进入该冷凝室之蒸汽中的任何污染物，并且系可操作地连接倾料装置以便将所有受污染之蒸馏液体引流到该原液体槽中。

较佳地，来自该冷凝器之冷媒的一部分由在该冷凝室中之冷凝管引流出来以冷却该原液体槽及/或该蒸馏液体槽。

较佳地，冷媒在该加热管之下游流动以加热在一热水加热器中之水的一本体，一第一阀装置分隔该冷冻装置之冷凝器直到在该热水加热器中之水到达一预设值为止。

较佳地，在该热水加热器中之水也被藉一泵，或者藉风驱动而流经至少一太阳能板之流体所加热。

较佳地，在通过该冷凝器之后，该冷媒可选择性地通过一冷冻/冰冻单元及/或一空调单元。

在第二方面，本创作是一综合蒸馏单元，其包括：

一蒸馏装置，其具有供欲被蒸馏之原液体用的一煮沸室及用以收集来自该原液体之馏出物的一冷凝室；

真空装置，其系与该蒸馏装置连接以减少在该蒸馏装置中之压力，以使该原液体在大致室温下进行蒸馏；以及

冷冻装置，其具有至少一压缩机以将冷媒泵经在该煮沸室中之至少一加热管、一冷凝器、及在该冷凝室中之至少一冷凝管中之至少一冷凝管；此配置使得；

在该蒸馏装置中之低压下，被泵经该加热管的冷媒使在该煮沸室中之原液体沸腾以产生被在该冷凝室中之冷凝管冷凝成液体馏出物的蒸汽。

较佳地，该蒸馏装置还包括：

在该冷凝室中之多数第二冷凝管，使得该原液体之一部分通过该等第二冷凝管以便在该被部分加热之原液体被送到欲蒸馏之煮沸室之前，帮助该蒸汽冷凝成该液体馏出物。

较佳地，该真空装置包括：

一原液体排放器，其系可操作地连接到该煮沸室以减少在其中的压力，原液体系藉一原液体泵流经该原液体槽。

较佳地，该真空装置还包括：

一馏出物排放器，其系可操作地连接该冷凝室以减少在其中的压力，馏出物系藉一馏出物槽流经该馏出物排放器及一馏出物槽。

较佳地，该冷冻装置具有一第一阀装置，其可操作以选择性地引导已通过该冷凝器之冷媒到该冷凝管及/或到分别在该原液体槽及馏出物槽的第一及/或第二冷凝管，以冷却在该原液体槽及馏出物槽中之原液体及该馏出物。

较佳地，该蒸馏装置包括：

在该煮沸室及该冷凝室之间的多数防泡沫及/或污染感应器；以及

倾料装置，其可由该等感应器来控制以便将所有受污染之液体馏出物引流到该原液体槽中，以防止在该馏出物槽中之馏出物的污染。

较佳地，该单元还包括：

一热水加热器，其具有在热水中的至少一加热管；

一水之本体，该加热管系设置在该煮沸室中之加热管及该冷凝器之间：以及

第二阀装置，系其可操作以隔离该冷凝器而将冷媒引导到该热水加热管以加热该水本体。

较佳地，该单元还包括：

一冷冻/冰冻单元；以及

第三阀装置，其系可操作以引导已通过该冷凝器之冷媒到该冷冻/冰冻单元。

较佳地，该单元还包括：

一空调单元；以及

第四阀装置，其系可操作以引导已通过该冷凝器之冷媒到该空调单元。

较佳地，该单元还包括：

一太阳能加热板及一泵送装置以使热水流经该热水加热器以帮助加热该水本体。

较佳地，该泵送装置系被一风及/或对流-动力风扇所驱动。

较佳地，该单元包括：

在该煮沸室中之液位感应装置，其系可操作地连接供该第二冷凝管使用的一入口阀；以及

控制装置，与该感应装置连接，以便在该煮沸室中之液位超过一预设值时关闭该入口阀。

在整个说明书中，该用语“冷冻装置”应包括“热泵”。

为了能完全了解本创作，以下将配合附图说明多个较佳实施例，其中：

图1是一第一实施例的流程图；

图2(a)是使用在该第一实施例中之一机械浮体开关的一示意图；

图2(b)是类似于一电气容量水位开关的一类似图；

图3是一风驱动泵之一示意图；

图4是一第二实施例的流程图；

图5是一第三实施例的流程图；以及

图6是一第四实施例的流程图。

第一较佳实施例系统之流程图系显示在图1中，该厚黑线代表冷媒线，该(热泵)系统使用冷媒做为媒介将热由一装置传送到另一个装置，该系统可以使用一或数个压缩机传送该冷媒以达高效率。

这综合设备可影响数种不同的操作，依据设定值，这些操作可以被分成：(i)一低温蒸馏流程，(ii)一热水流程，(iii)一冷冻/冰冻机流程，(iv)一空调流程，(v)一太阳能循环流程。所有这些流程可以同时或依据对系统之需求以不同的组合来操作，这是藉由以模糊(Fuzzy)逻辑电路控制该系统来达成，这些系以虚线示意地表示。

以下是各流程之说明。

(i)低温蒸馏流程

该蒸馏室含有一煮沸室1及一冷凝室2，在该煮沸室1内之多数加热管3可以是铜管、不锈钢管或涂覆有“铁弗龙(Teflon)”的铜管，加热管3之功用是加热在该煮沸室1中的生水，各冷媒冷凝管4及生水冷凝管5系设置在该冷凝室2中。这两种管可以是不锈钢管或涂覆有“铁弗龙”的铜管，该等冷媒冷凝管4之功用是冷凝在该冷凝室2中的水蒸汽。“Teflon”是一注册商标。

在该低温蒸馏流程之操作前，该馏出物槽6应装有馏出物或清洁的自来水，在装满该馏出物槽6及该生水槽7之后，主开关可以接着被开启以进行蒸馏。

一旦该主开关开启，该模糊逻辑电路100将开启该电磁阀8，并且开启该馏出物泵9及该生水泵10。

生水将流经该生水槽7、在该生水泵10中之一排放器15及生水泵10之间，由于该排放器11所产生之压力差，在该煮沸室1中之空气将流经补偿T-接头12，球阀13、止逆阀14、排放器11、生水泵10并且进入生水槽7，该空气接着由该生水槽7出口逸入大气中，在该煮沸室1中之压力逐渐降低。

类似地，由于该馏出物泵9之操作，该馏出物将流经该馏出物槽6，安装在该馏出物泵9之入口中的一排放器15、及该馏出物泵9之间。因为由该排放器15所产生之压力差，在该冷凝室2中之空气将流经该导电度侦测器16、3向电磁阀17、排放器15、馏出物泵9，并且进入该馏出物槽16。该空气接着经由该馏出物槽6之出口逸入大气中，在该冷凝室2中之压力逐渐降低。

一旦在该煮沸室1中之压力掉落到大气压力之下，来自一供应源的生水将经由该电磁抗垢管18、滤网19、电磁阀8、及该生水冷凝管5而流入该煮沸室1。在该电磁抗垢管18中有一磁场以减少在该煮沸室1中之加热管3上的水垢，该滤网19防止在该生水中之任何大颗粒流入该煮沸室1。

流入该煮沸室1之该生水的一部分也流经补偿T-接头12、球阀13、止逆阀14、排放器11、及生水泵10，进入生水槽7中。在该槽中之多余生水将接着排出经过该生水槽7出口到一供应源，藉由从该煮沸室1排出某些生水，在该煮沸室1中之生水之所有溶解之固体(TDS)浓度可以被控制。该球阀13之开度可以调整以改变被抽出之生水的量。在该生水中TDS浓度愈高，该球阀13的开度愈大。该球阀13之开度也控制所产生之馏出物与该排出废水的比例。

当在该煮沸室1中之压力低，如60kPa时，被抽入该煮沸室1中之生水的量大于被排出之生水的量。在该煮沸室1中之水位开始逐渐地增加，一旦在该煮沸室1中之生水位到达在该水位感应器20中之一预设值时，该模糊逻辑电路100将关闭该电磁阀8。

在这系统中，该水位感应器20(见图2)系位在该煮沸室1外侧，有两管路连接该煮沸室1及冷凝室12与该水位感应器20。该水位感应器20包括具有一水位测量装置，如一机械浮体开关(如第2a图中所示)或一电气容量水位开关(如图2b中所示)的一水容器，在使用机械浮动开关的情况中，该浮体58将其着该生水水位上下移动。如果该浮体58到达该柄之顶部，该模糊逻辑电路100将关闭该电磁阀8并且阻挡该生水流入该煮沸室1中。如果使用的是一电气容量水位开关，在煮沸室1中之该生水水位系藉由使用容量测量装置59测量该容量来测定，当所测量到的容量到达预设值时，该电磁阀8将被关闭。吾人以实验发现在该容量测量装置59及该煮沸室1之间的距离必须至少有数公分以防止来自在该煮沸室1中之生水的干扰。藉由将该水位感应器20安装在该煮沸室1之外侧，该水位感应器20不会受到在该煮沸室1中之生水之浮动的影响，因此，该电磁阀8将不会因为快速的震荡而损坏。此外，藉由改变该水位感应器20相对该煮沸室1的高度，在该煮沸室1中之生水水位可以调整以处理不同种类的生水。

一旦该电磁阀8关闭，不论在该煮沸室1中之生水位为何，至少有一段时间它将不会再开启。或者，在该生水被抽入该煮沸室1中期间的时间与频率可以被该模糊逻辑电路100所预设及控制。

当在该蒸馏室中之压力到达，如95kPa时，该模糊逻辑电路100将打开该压缩机21，开启电磁阀22及电磁阀23两者，并且关闭电磁阀24。来自压缩机21的冷媒流经该煮沸室1中部分真空的加热管3，并且在该煮沸室1中之生水将在接近室温的温度下沸腾。该生水的一大部分被转变成水蒸汽，该水蒸汽将上升，穿过该防夹带网25(在该等室1与2之间)，并且到达该冷凝室2中。该防夹带网25防止在该煮沸室中之涡流中所产生之液体水滴进入该冷凝室2中。

一对泡沫侦测器26系放置在该防夹带网25上方，在一U形容器中且在该煮沸室1上方。一AC电流系供应到该泡沫侦测器上，如果有任何泡沫、气体或生水上升并且流入该U形容器，在该泡沫侦测器26与该U形容器之间将会导电，这将致动该模糊逻辑电路100以关闭该电磁阀8一段预设的时间，不论在该煮沸室1中之生水水位为何。这阻挡该生水进入该煮沸室1，并且防止泡沫、气泡或生水进入该冷凝室2，它也防止了当该水位感应器20失效时，生水在该煮沸室1中溢流的情形。但是，如在该泡沫侦测器26与该U形容器间的导电持续一预设时间之后，该模糊逻辑电路100将关闭该电磁阀8并且关闭馏出物泵9、生水泵10、压缩机21、及电磁阀23。该低温蒸馏流程便以一安全的步骡结束了。

在该U形容器底部中的多数孔可以让容纳在其中的任何生水回流到该煮沸室，在该侦测器26及该容器之间使用交流电可减少在该原液体中的氧化与还原反应。

在通过该泡沫侦测器26之后，该水蒸汽将下降到该冷凝室2中，当该水蒸汽接触到该等冷媒冷凝管4及该等生水冷凝管时，它冷凝成为馏出物并且掉到该冷凝室2的底部。接着该馏出物被该馏出物泵9抽出经由该导电度侦测器16、3向电磁阀17、排放器15、进入该馏出物槽6。如果由该冷凝室2中抽出之馏出物的导电度高于在该模糊逻辑电路100中的一预设值，该3向电磁阀17将开启并且将该受污染的馏出物导至止逆阀14，以经由排放器11、生水泵10流入该生水槽7。

来自该等加热管3的冷媒流经该冷凝压力调整器27、热水加热器28、电磁阀22，并且进入该冷凝器29。

该冷凝压力调整器27之功用是调整在该煮沸室1之该等加热管3的冷媒压力，在该冷凝器29上之风扇30与31系受该模糊逻辑电路100控制，它们被用来减少在该冷凝器29中之冷媒的温度。因此，在该系统中之余热可以被释放到大气中，这在使该系统可在一高温环境中操作是特别重要的。

来自该冷凝器29之冷媒流经该集液器32、干燥器33、膨胀装置34，并且进入该冷媒冷凝管4。当在该等冷媒冷凝管4中时，该冷媒膨胀并且吸收热，接着该冷媒流入止逆阀35、文氏T型管36，并且最后回到该压缩机21中。

来自该冷凝器29之冷媒的一部分流经该电磁阀23，接着这部分的一部分流入膨胀装置37及在该水槽7中之冷却管39，而另一部分则流入膨胀装置38，及在该镏出物槽6中之冷却管40，这循环流动之目的是降低在该生水槽7中之生水的温度以及在该馏出物槽6中之镏出物的温度。然后，这两冷媒流合并并且流经止逆阀35、文氏T型管36，并且最后回到压缩机21。

受该模糊逻辑电路100控制的该电磁阀41将开启一段非常短的预设时间，当它被开启时，来自大气中之空气将流经电磁阀41、补偿T-接头，并且进入该煮沸室1。在该空气之冲击下，堆积在该煮沸室1之底部的固体沉积物将会破裂，破裂的碎片接着被抽出流经过补偿T型接头12、球阀13、止逆阀14、排放器11、生水泵10并且最后进入生水槽7，然后它由该生水槽7出口排出。

该低温蒸馏流程也可以被用来处理工业废水、下水道污水、及有毒废弃物或淡化海水。为了防止在该生水中之溶解固体结垢在该等加热管3上或者在该煮沸室1之内侧，必须要在该生水中添加防垢剂。该配料槽44含有抗垢剂，并且被该模糊逻辑电路100所控制的电磁阀43以预设之时间间隔开启以添加该抗垢剂于该生水中。依据被处理之生水种类，抗垢剂之化学组成及抗垢剂之添加量应加以变化，防泡沫剂也可以添加在该配料槽44中以防止在该煮沸室1中形成泡沫。

一储存槽可以连接在该馏出物槽6之出口以储存馏出物，如果储存槽满了，该模糊逻辑电路100将关闭该电磁阀8及电磁阀23，并且关闭该镏出物泵9、生水泵10、以及压缩机21，然后，结束该低温蒸馏流程。

(ii)热水流程

有一温度感应器28a安装在一热水加热器28中，当在该热水加热器28中之水的温度低于一预设温度时，该模糊逻辑电路100将关闭该电磁阀22且开启该电磁阀24，来自该压缩机21之冷媒流经该等加热管3、冷凝压力调整器27，并且进入该热水加热器28，在将热释放到在该热水加热器28中之水之后，该冷媒接着流经电磁阀24并且回到压缩机21。

一旦在该热水加热器28中之水的温度到达该预设值时，该模糊逻辑电路100将关闭该电磁阀24并且开启电磁阀22及电磁阀23。

(iii)冰冻/冷冻机流程

有一温度感应器45a在一冷冻/冰冻机45中，当在该冷冻/冰冻机45中之温度高于一预设值时，该模糊逻辑电路100将关闭两电磁阀23与电磁阀24，开启两电磁阀22及电磁阀46。来自该热水加热器28之冷媒流经电磁阀22、冷凝器29、电磁阀46、膨胀装置37，并且进入冷冻/冰冻机45，在冷冻/冰冻机45内，该冷媒膨胀并且吸收热，接着它流经感应计48、止逆阀49、文氏T型管36并且回到压缩机21。

当该低温蒸馏流程与该冷冻/冰冻机流程同时操作时，来自冷凝器29之冷媒的一部份流入电磁阀46、膨胀装置47并且进入冷冻/冰冻机45并且其他的部分流入集液器32、干燥器33、膨胀装置34、冷媒冷凝管4、及止逆阀35。这两冷媒流合并在该文氏T型管36处，并且回到该压缩机21。

(iv)空调流程

有一温度感应器50a设置在一空调机50中，当由温度感应器所测量到的室温高于一预设值时，该模糊逻辑电路100将关闭两电磁阀23与电磁阀24，开启两电磁阀22与电磁阀51。来自该热水加热器28之冷媒流经电磁阀22、冷凝器29、电磁阀51、膨胀装置52并且进入空调机50中，该冷媒膨胀并且吸收在该空调机50中的热。它接着流经该感应计53、止逆阀49、文氏T型管36并且回到该压缩机21。

当该低温蒸馏流程与该空调机流程同时运作时来自冷凝器29之冷媒的一部分流入该电磁阀51、膨胀装置52并且进入空调机50，而其他的部分将流经集液器32、干燥器33、膨胀装置34、冷媒冷凝管4、及止逆阀35。这两冷媒流合并在该文氏T型管36处，并且回到该压缩机21。

(v)太阳能循环流程

该太阳能循环流程只在有太阳的日子才操作，在白天时，在太阳能板56中的水被太阳加热，安装在屋顶或室外的一习知风扇54(见图3)系被风转动，该习知风扇54驱动一泵55以使水流动。在太阳板56中被加热的水被该泵55泵送流动到该热水加热器28，在此它释出热到在该热水加热器28中的水，因此，被太阳能板56所吸收的该太阳能可以使被用来加热在使用水做为介质之该热水加热器28中的水。

在一第二实施例中，该系统可以由该生水中回收高百分比的蒸馏水，对在水源受限且水难以取得处的区域，如沙漠与离岛而言，所需要的水净化系统应可以由水源尽可能地回收水。类似地，为了处理工业有毒废水及环境污染医疗废水，回收大部分的水并且留下高浓度、少量的废物以便再处理或储存是较佳的。这不仅可以回收与再生水，因此减少工厂与医院所消耗的水，而且减少剩余肥料的运送与处理成本。

这系统也可以被用来将工业废料浓缩成成小容积及高浓度，为了处理具有不同程度之溶解固体浓度的生水，该球阀13之开度可以调整以改变由该煮沸室1排出之废料，该球阀13之开度愈小，在该煮沸室1之生水中的总溶解固体浓度愈高。虽然该生水在低温及在真空条件下沸腾，在该生水中之总溶解固体将不可避免地在该等加热管3上产生水垢以及在该煮沸室1之底部上的沉积物。因此，该煮沸室1将会需要在一段操作时间之后加以清洁。

为了能轻易地移除在该煮沸室1之底部的固体沉积物及在该等加热管3上的水垢，在图1中之蒸馏室被加以变化。如图4中所示，该煮沸室1与该冷凝室2被分开，该煮沸室1可以藉由使该室沿着在框架63上的轧道62滑动而轻易地被开启。多数夹具61被用来保持该煮沸室1被锁住，在该煮沸室1之底部处的轧道引导构件61可以沿着该轧道62滑动。当该煮沸室1之底部处有固体沉积物并且需要清洁时，该等夹具60可以开启并且该煮沸室1滑向右方，接着可以轻易地进入该煮沸室1之底部及该等加热管3以进行清洁。在该煮沸室1之右方有一握把64以助该煮沸室1滑动。

在此设计中，一高百分比之生水可以被蒸发及回收。在图4中之室可以让该煮沸室1轻易地开启及关闭，接着，在该加热管3上的水垢及在该煮沸室1之底部上的余留固体沉积物可以轻易地移除。

在第三实施例中，该系统可以使用一或多个蒸馏室来蒸馏生水，藉由以串联之方式连接数个蒸馏室，生水可以在不同的温度被蒸发及冷凝以产生更多的馏出物，输入能量可以更有效地利用。

如图5中所示，来自该电磁阀8的生水依序流入在蒸馏室(C)中之生水冷凝管5、在蒸馏室(B)中之生水冷凝管5、在蒸馏室(A)中之生水冷凝管5，生水逐渐地被加热，因此，在该蒸馏室(A)中之生水冷凝管5的温度最热，接着是在蒸馏室(B)中之生水冷凝管5及在蒸馏室(C)中之生水冷凝管5。接着该生水进入在该蒸馏室(A)中之煮沸室1，在蒸馏室(A)中未变成蒸汽之剩余生水将流入在该蒸馏室(B)中之煮沸室1及在该蒸馏室(C)中之煮沸室1。

类似地，来自该膨胀装置34的冷媒流经在该蒸馏室(C)中之冷媒冷凝管4、在该蒸馏室(B)中之冷媒冷凝管4及在该蒸馏室(A)中之冷媒冷凝管4，因此，在该蒸馏室(C)中之冷媒冷凝管4的温度将是最冷的，接着在该蒸馏室(A)中之冷媒冷凝管4的温度将是最高的。

来自该压缩机21之冷媒将接着流经在蒸馏室(A)中的加热管3、在蒸馏室(B)中之加热管3、及在蒸馏室(C)中之加热管3。该冷媒逐渐地放热，因此，在该蒸馏室(A)之煮沸室1中的生水温度将是最高的，接着是在该蒸馏室(B)之煮沸室1中的生水、及蒸馏室(C)之煮沸室1中的生水。

因此，在该煮沸室1及该等冷媒冷凝管4中的生水以及在每一蒸馏室中之冷凝室2中之生水冷凝管5之间有一温度差，因此，在各蒸馏室中之生水可以在不同的温度被蒸发及冷凝。

这些蒸馏室共用相同的插头部分以排出低挥发性气体及所产生的馏出物，由各蒸馏室产生之馏出物均流入在蒸馏室(C)中之冷凝室2并且接着流入该导电侦测器16、3向电磁阀17、排放器15、馏出物泵9，并且最后流入馏出物槽6。该等蒸馏室应保持在不同的高度以助该生水及馏出物的流动。

图6显示一第四实施例，其中一三阶段多闪热泵单元可以使用相同的输入能量(即，相同尺寸的压缩机21)来产生几乎三倍于单一单元的蒸馏水。

该进料水通过在该蒸馏室(C)中之生水冷凝管5并且吸收热，该进料水吸收来自在该排空清除系统71中之热交换器70的热并且接着吸收来自取代在循环槽6，7中使用之冷却风扇74，75且用来冷却可得到一良好真空之泵9，10之热交换器72冷冻抽吸管线73的热。

该等槽6，7可以藉由流出某些冷媒而被冷却，在此应注意的是在室(A)与(B)中，并没有冷却管4，5设置在产生在这些室(即，A与B)中且分别在室(B)与(C)中藉由蒸汽之分子崩塌而由于该进料水之温度差造成之蒸汽温度减少且由于在各室中之散热所造成之冷却效应而被低压抽送的蒸汽上。

本创作之低温蒸馏流程，其中原液体(即，生水)系在高真空中但在低温下煮沸，与习知100％蒸馏方法相较，使用较少的能源，但产生更多的馏出物。该方法避免在逆渗透方法中所需之更换过滤器，因此避免了病毒与细菌阻塞及滋生的问题，同时也将加热管结垢的情形减至最少。

藉由使该冷媒循环通过该热水加热器，热可以由该加热器传送到该冷媒，如，当加热器超过80-85℃时，以便对该冷媒提供热，藉此减少对该等压缩机的工作负载。

该压缩机之选择系依据在所需之安装时该系统的能量循环要求而定并且这些要求系依据，如：

(1)每日所需之馏出物量；

(2)每日所需热水之量；

(3)欲被冷冻/冷却之产品之体积/种类及大气条件；

(4)欲加以空调之空间的体积/结构及大气条件；以及

(5)可用之太阳能量而定。

两个或多个压缩机可以串联/并联使用，并且它们的操作可以选择性地被控制，虽然冷冻/冰冻经常是最优先的顺序，但是该“模糊”逻辑电路可以被程式化以改变对各操作的优先顺序。

在该冷凝室中之该等冷媒冷凝管及该生水冷凝管可以互相连接或互相叠置，该蒸汽先接触该等生水冷凝管是较佳的，因为这些生水冷凝管将是具有比该等冷媒冷凝管更高的温度，并且在它进入该煮沸室之前含有较多量的热将会传送到该生水。

周期性地将大气中的空气注入该煮沸室可以使在该煮沸室之底部的固体沉积物被分割成多块，并且接着经由生水排放器及该生水槽释出到一收集点。这免除了机械刮除及/或化学蚀除(使用强酸)来移除在该煮沸室上所产生之任何固体沉积物的必要。

藉由选择性地将冷媒引导到在该馏出物槽中之冷却管，并且到在该生水槽中之冷却管，可确使各泵及排放器之效率得以保持以维持在该蒸馏装置中之该等煮沸及冷凝室中的真空。此外，如果有被污染的馏出物进入该槽中时，在该馏出物槽中之细菌及/或病毒生长的可能性减至最低。

较佳地，该冷凝器具有一定速风扇及一变速风扇。该定速风扇30仅在该压缩机操作时操作，且受该“模糊”逻辑电路100控制为佳。该变速风扇31被高压控制器57所控制，并且系以在该冷媒之温度超过一预设值时操作为佳。如果该冷媒温度太高，那么该系统会排出太多热且馏出物之生产将减少。设置该定速风扇30与该变速风扇31也会减少噪音及由于定期开关所造成之损坏。

在该蒸馏装置中挥发性气体之产生，特别是在该夹带过滤器25上方，系藉由将蒸汽由该蒸馏装置之顶部经由该止逆阀42及生水排放器11旁之T型管12抽出来避免，移除这些蒸汽可将馏出物之污染减至最低。

在此要强调的是由具有裙部26a之夹带井所提供的保护，该裙部藉由在该热蒸汽上升管中由在冷却时蒸汽分子崩塌之压力差所产生之气流引导任何沿着该蒸汽缸上升之夹带水滴，藉此如果该等被夹带之水滴或泡沫等通过该夹带网25时，这些水滴或泡沫、气泡等系被该裙部26a引导上升到位于欲被导电侦测器26侦测之该夹带网25正上方的该井26b中。该井具有可使正在液化之气泡回

到该煮沸室1的多数孔，该等侦测器具有可利用一电位计调整的一感应AC电压，该电位计可调整该电压以配合导电性之要求，该等侦测嚣26系与该室绝缘并且系保持与该不锈钢井之底部非常靠近(1.5mm)以便敏感地且快速地侦测。

一低AC电压被使用，因此该电压，藉其交替性，不会以电解作用电解地由该等侦测器及该金属容器转移金属，因此该涂层可以进行该等侦测器之感应。

在如上所述地侦测在该主系统中之导电性时，由该感应器进行之该电子设备之开关截断该进料水经由该进料水电磁阀8到达该煮沸室1直到没有感应到导电性为止。但是，如果在时间到之后于开启时感应到导电性。该进料水阀8将仍维持关闭并且其取消各次及每一次这种感应的再启动被侦测大约15到20秒直到沸腾稳定且没有侦测到夹带物(泡沫)为止。在各次侦测到导电性时，电磁阀开启之取消时间也确使该电磁阀8不会在污染侦测间震荡，藉此防止该阀的不当磨耗。

如果发生溢流，或者在剧烈沸腾时，对污染问题所提供的另一保护是具有类似于主要者之侦测器的第二导电感应系统，其指示该等电子设备以便在有超过2到5百万分之一之任何被污染馏出物通过该冷凝室时引流该被污染的馏出物。

该馏出物将只在该污染值系，例如，低于2ppm时，被引导回该馏出物槽6，这会发生在侦测到在该馏出物之后，如4-5秒。当该方法不是依靠测量在该储存槽中的导电性，它比那方法更可靠。

任何被污染之馏出物经由位在该蒸馏抽吸管线中且在该冷凝室2及该新鲜水排放器15之出口，泵9及该新鲜水循环槽6之间的该3向引流电磁阀12而被再导流到该进料水泵送系统及其冷却槽。

如果该污染被该侦测系统侦测到的话，该馏出物将被引流远离由排放器、泵及循环槽构成之该馏出物抽吸泵送系统，因此该馏出物槽6不会发生污染。

另一个要考虑的流程是在排出出口处防止成晶的装置，藉此大气经由一计时开关之电磁阀而被以非常短的气流再导入，该电磁阀在此点进入(以某速度)该真空室之大气上使这短气流(每30秒大约每秒五分之一)造成浓缩矿物及污泥在所谓晶体在它们形成时的成晶点处排出，在依一般基准进行这项工作时，最后会限制该排空流程之流动之晶体及/或污泥的形成藉由该进料水之排出浓度值来维持。

一直移除一百分比之由与该蒸发器之去水流程有关之该进料控制阀所导入之水保持浓缩物系在不适合该热交换器及煮沸室结垢的一值。

对熟习此项技艺者而言可以轻易了解的是本创作提供可以达到大范围要求的一弹性系统，并且该系统可以藉由适当程式化该“模糊”逻辑控制来独特地修改而适用各安装。

这些应用可以单独、互相、或一起工作的原因是由于利用一程式化模糊逻辑系统藉电子控制所有前述功能得以平衡各种流程。

决定各种流程之要求及藉由各种阀之电子装置改变(开关)的装置系依据有关于特殊功能之状态之电子程式要求来完成。

同时，监测、修正与维持在该蒸发室内之平衡，该等电子设备可以侦测到开始夹带并且关闭输入该煮沸室之进料水直到沸腾的温度积体电路并且在该蒸发室内的平衡稳定为止。当该进料水在上述条件下被关闭时，该单元将仍会产生出馏出物。

如前所述，所有的三种功能可以在同时或任两者一起、与任一或另一者一起或由其自身来工作，该能量系机械地协调的。

在不偏离本创作之情形下可对这些实施例进行各种改变与修改。

     元件标号对照1、蒸馏室        21、压缩机2、冷凝室        22、电磁阀3、加热管        23、电磁阀4、冷媒冷凝管    24、电磁阀5、生水冷凝管    25、防夹带网6、馏出物槽      26、泡沫侦测器7、生水槽        26a、裙部8、电磁阀        26b、井9、馏出物泵      27、冷凝压力调整器10、生水泵       28、热水加热器11、排放器       28a、温度感应器12、T-接头          29、冷凝器13、球阀            30、风扇14、止逆阀          31、风扇15、排放器          32、集液器16、电导度侦测器    33、干燥器17、3向电磁阀       34、膨胀装置18、抗垢管          35、止逆阀19、滤网            36、文氏T型管20、水位感应器      37、膨胀装置38、膨胀装置        57、高压控制器39、冷却管          58、浮体40、冷却管          59、容量测量装置41、电磁阀          60、夹具42、止逆阀          61、轨道引导构件43、电磁阀          62、轧道44、配料槽          63、框架45、冷冻/冰冻机     64、握把45a、温度感应器     70、热交换器46、电磁阀          71、排空清除系统48、感应计          72、热交换器49、止逆阀         73、冷冻抽吸管线50、空调机         74、风扇50a、温度感应器    75、风扇51、电磁阀         100、模糊逻辑电路52、膨胀装置53、感应计54、风扇55、泵56、太阳能板

Claims (22)

1.一种综合蒸馏方法，其特征在于：其中：

具有至少一压缩机的一冷冻装置，将冷媒泵经在一蒸馏装置之一煮沸室中的至少一加热管，该煮沸室系藉由真空装置保持在低于大气压之压力下以使得原液体在大致室温下蒸馏；该原液体被转变成一蒸汽，该蒸汽被传送到该蒸馏装置之一冷凝室中；以及

该蒸汽藉由在该冷凝室中之冷凝管被冷凝成一液体馏出物，该冷媒系被泵经在一冷凝器下游之该等冷凝管，并且回到该压缩机。

2.如权利要求1所述之综合蒸馏方法，其特征在于：其中：

欲被蒸馏之该原液体的一部分系由一供应源经由在该冷凝室中之第二冷凝管被抽到该冷凝室中，以便在被送到该煮沸室之前协助冷凝该蒸汽。

3.如权利要求2所述之综合蒸馏方法，其特征在于：其中：

通过该第二冷凝管之该冷媒及该原液体将该冷凝室之一部分热传送到该煮沸室以减少用以加热该原液体来蒸馏所需要的能量输入。

4.如权利要求3所述之综合蒸馏方法，其特征在于：其中：

较佳地，该原液体之一部分系藉一原液体泵循环流经一原液体排放器及一原液体槽，该原液体排放器系可操作地连接到该煮沸室以减少在该煮沸室中之压力。

5.如权利要求3或4所述之综合蒸馏方法，其特征在于：其中：

该蒸馏液体之一部分系籍一蒸馏液体泵循环流经一蒸馏液体排放器及一蒸馏液体槽，该蒸馏液体泵系可操作地连接到该煮沸室以减少在该煮沸室中之压力。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述之综合蒸馏方法，其特征在于：其中：

夹带感应装置系设置在该冷凝室中以侦测在进入该冷凝室之蒸汽中的任何污染物，并且系可操作地连接倾料装置以便将所有受污染之蒸馏液体引流到该原液体槽中。

7.如权利要求4或5所述之综合蒸馏方法，其特征在于：其中：

来自该冷凝器之冷媒的一部分由在该冷凝室中之冷凝管引流出来以冷却该原液体槽及/或该蒸馏液体槽。

8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述之综合蒸馏方法，其特征在于：其中：

冷媒在该加热管之下游流动以加热在一热水加热器中之水的一本体，一第一阀装置分隔该冷冻装置之冷凝器直到在该热水加热器中之水到达一预设值为止。

9.如权利要求8所述之综合蒸馏方法，其特征在于：其中：

在该热水加热器中之水的本体也被藉一泵，或者藉风驱动而流经至少一太阳能板之流体所加热。

10.如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述之综合蒸馏方法，其特征在于：其中：

在通过该冷凝器之后，该冷媒可选择性地通过一冷冻/冰冻单元及/或一空调单元。

11.一种综合蒸馏单元，其特征在于：其包括：

一蒸馏装置，其具有供欲被蒸馏之原液体用的一煮沸室及用以收集来自该原液体之馏出物的一冷凝室；

真空装置，其系与该蒸馏装置连接以减少在该蒸馏装置中之压力，以使该原液体在大致室温下进行蒸馏；以及

冷冻装置，其具有至少一压缩机以将冷媒泵经在该煮沸室中之至少一加热管、一冷凝器、及在该冷凝室中之至少一冷凝管；此配置使得：

在该蒸馏装置中之低压下，被泵经该加热管的冷媒使在该煮沸室中之原液体沸腾以产生被在该冷凝室中之冷凝管冷凝成液体馏出物的蒸汽。

12.如权利要求11所述之综合蒸馏单元，其特征在于：其中：

该蒸馏装置还包括：

在该冷凝室中之多数第二冷凝管，使得该原液体之一部分通过该等第二冷凝管以便在该被部分加热之原液体被送到欲蒸馏之煮沸室之前，帮助该蒸汽冷凝成该液体馏出物。

13.如权利要求11或12所述之综合蒸馏单元，其特征在于：其中：

该真空装置包括：

一原液体排放器，其系可操作地连接到该煮沸室以减少在其中的压力，原液体系藉一原液体泵流经该原液体槽。

14.如权利要求13所述之综合蒸馏单元，其特征在于：其中：

该真空装置还包括：

一馏出物排放器，其系可操作地连接该冷凝室以减少在其中的压力，馏出物系藉一馏出物槽流经该馏出物排放器及一馏出物槽。

15.如权利要求11、12、13或14所述之综合蒸馏单元，其特征在于：其中：

该装置具有一第一阀装置，其可操作以选择性地引导已通过该冷凝器之冷媒到该冷凝管及/或到分别在该原液体槽及馏出物槽的第一及/或第二冷凝管，以冷却在该原液体槽及馏出物槽中之原液体及该馏出物。

16.如权利要求13、14或15所述之综合蒸馏单元，其特征在于：其中：

该蒸馏装置还包括：

在该煮沸室及该冷凝室之间的多数防泡沫及/或污染感应器；以及

倾料装置，其可由该等感应器来控制以便将所有受污染之液体馏出物引流到该原液体槽中，以防止在该馏出物槽中之馏出物的污染。

17.如权利要求11、12、13、14、15或16所述之综合蒸馏单元，其特征在于：还包括：

一热水加热器，其具有在热水中的至少一加热管；

一水之本体，该加热管系设置在该煮沸室中之加热管及该冷凝器之间；以及

第二阀装置，其系可操作以隔离该冷凝器而将冷媒引导到该热水加热管以加热该水本体。

18.如权利要求11、12、13、14、15、16或17所述之综合蒸馏单元，其特征在于：还包括：

一冷冻/冰冻单元；以及

第三阀装置，其系可操作以引导已通过该冷凝器之冷媒到该冷冻/冰冻单元。

19.如权利要求11、12、13、14、15、16、17或18所述之综合蒸馏单元，其特征在于：还包括：

一空调早元；以及

第四阀装置，其系可操作以引导已通过该冷凝器之冷媒到该空调单元。

20.如权利要求17所述之综合蒸馏单元，其特征在于：还包括：

一太阳能加热板及一泵送装置以使热水流经该热水加热器以帮助加热该水本体。

21.如权利要求20所述之综合蒸馏单元，其特征在于：其中：

该泵送装置系被一风及/或封流-动力风扇所驱动。

22.如权利要求11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或21所述之综合蒸馏单元，其特征在于：还包括：

在该煮沸室中之液位感应装置，其系可操作地连接供该第二冷凝管使用的一入口阀；以及控制装置，与该感应装置连接，以便在该煮沸室中之液位超过一预设值时关闭该入口阀。

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