ITPD20100144A1 - Metodo di funzionamento di una apparecchiatura per la purificazione di un fluido ed apparecchiatura per la purificazione di un fluido. - Google Patents

Description

METODO DI FUNZIONAMENTO DI UNA APPARECCHIATURA PER LA PURIFICAZIONE DI UN

FLUIDO ED APPARECCHIATURA PER LA PURIFICAZIONE DI UN FLUIDO.

D E S C R I Z I O N E

Campo di applicazione

La presente invenzione concerne un metodo di funzionamento di una apparecchiatura per la purificazione di un fluido ed una apparecchiatura per la purificazione di un fluido, in particolare per attuare il suddetto metodo, secondo il preambolo delle rispettive rivendicazioni indipendenti.

Più in dettaglio, l’apparecchiatura secondo l’invenzione à ̈ destinata ad essere vantaggiosamente impiegata per rimuovere da fluidi, e più in particolare solitamente da liquidi, concentrazioni indesiderate di contaminanti, ad esempio costituiti da sali disciolti al loro interno, ovvero per concentrare all’interno di fluidi, particolarmente di processi industriale, particelle ionizzate per agevolarne il recupero o lo smaltimento.

La suddetta apparecchiatura impiega condensatori a fluido passante secondo principi di attuazione e di funzionamento che le consentono di ridurre i costi di realizzazione e di esercizio.

L’apparecchiatura di cui trattasi potrà essere destinata a molteplici applicazioni sia in campo industriale che in campo civile, quali ad esempio la dissalazione dell’acqua di mare, l’addolcimento di acque particolarmente dure, la rimozione dall’acqua di sali (quali cloruri e solfati), di nitrati, di nitriti, di ammoniaca, di metalli pesanti, di sostanze organiche o di microinquinanti in genere, ovvero ancora per la deionizzazione di fluidi ad esempio di processi industriali o per la concentrazione di sostanze inquinanti difficili da smaltire o vantaggiose da recuperare per un riutilizzo.

La presente invenzione si inserisce pertanto in generale nell’ambito industriale della produzione di apparecchiature per la purificazione di fluidi.

Stato della tecnica

Le apparecchiature per la purificazione dei fluidi mediante condensatori a flusso passante comprendono, tradizionalmente, una o più celle collegate in serie o in parallelo, ciascuna provvista di uno o più condensatori a flusso passante a loro volta ciascuno dotato di pluralità di elettrodi sovrapposti, tra i quali à ̈ fatto passare un flusso di fluido da purificare sia a scopo di concentrazione di un soluto con particelle ionizzate, sia a scopo di ottenere un solvente depurato da tali particelle (siano esse ioni, o altre sostanze cariche a seconda della specifica applicazione).

Gli elettrodi dei condensatori a flusso passante sono formati con strati di materiali conduttori affacciati l’uno all’altro e caricati ad opposte polarità da un alimentatore a corrente continua per generare tra gli elettrodi contigui un campo elettrostatico. Durante una prevista fase di servizio, il fluido scorre tra gli elettrodi a diversa polarità e le particelle cariche presenti nel fluido, ad esempio ioni di sali disciolti, vengono attratti dagli elettrodi e trattenuti su di essi dall’azione del campo elettrico.

In una fase di rigenerazione successiva alla fase di servizio, il campo elettrico viene rimosso e gli ioni, che si sono accumulati sugli elettrodi, vengono evacuati mediante l’impiego di un flusso di lavaggio.

Gli strati alternati di elettrodi sono tra loro separati da strati spaziatori, in cui scorre il flusso di fluido. Tali strati spaziatori sono ottenuti in un materiale non conduttivo e poroso quale ad esempio un tessuto di nylon.

Condensatori a flusso passante del tipo noto sopra indicato sono ad esempio descritti nei brevetti US 6,413,409 e US 5,360,540.

Il funzionamento di tali condensatori prevede l’alternarsi di fasi di servizio, in cui ha luogo la concentrazione degli ioni presenti nel fluido in corrispondenza degli opposti elettrodi, e di fasi di rigenerazione, in cui gli ioni accumulatisi sugli elettrodi sono rimossi mediante il suddetto flusso di scarico.

La capacità degli elettrodi di catturare gli ioni in soluzione, e più in generale le particelle cariche, à ̈ una caratteristica che incide positivamente sul funzionamento del condensatore. Gli elettrodi nei condensatori a flusso passante assorbono e rilasciano elettrostaticamente i contaminanti di cariche ioniche e partecipano attivamente al processo di deionizzazione del liquido da trattare. Gli elettrodi sono allo scopo formati da strutture porose di materiali conduttori.

Sono ad esempio noti a riguardo numerosi materiali impiegabili per la realizzazione degli elettrodi come ad esempio carbonio attivo spugnoso stampato in forma di fogli o di fibre come descritto ad esempio nel brevetto US 6,413,409 ovvero fogli di una miscela comprendente PTFE come descritto ad esempio nel brevetto US 6,413,409

Ulteriormente, à ̈ noto dal brevetto US 6,709,560 la possibilità di associare alle superfici degli strati conduttori degli elettrodi strati di materiale permeabile o semipermeabile, in particolare in grado di intrappolare selettivamente gli ioni che migrano verso il corrispondente elettrodo sotto l’azione del campo. Tali strati sono ad esempio costituiti da una membrana semipermeabile selettivamente di tipo a scambio anionico o di tipo a scambio cationico. Gli ioni sono così trattenuti o intrappolati nello strato di tale materiale prossimo all’elettrodo verso il quale migrano, non essendo più sottoposti all’azione vorticosa del fluido. L’utilizzo di questi materiali ha consentito di migliorare l’efficienza dei condensatori a flusso consentendo di trattenere e concentrare sugli elettrodi una maggiore quantità di ioni e, più in generale, di contaminanti caricati.

È bene osservare che diversamente, da altri sistemi di elettro-deionizzazione, il metodo di rimozione dei soluti impiegato nei condensatori a flusso non coinvolge sostanzialmente reazioni di ossido riduzione ed il passaggio di corrente tra gli elettrodi à ̈ principalmente dovuto alla cessione di carica a seguito del contatto degli ioni con gli elettrodi sotto l’azione del campo.

A seconda delle applicazioni possono essere richieste apparecchiature di purificazione dotate di numerose celle aventi ciascuna uno o più condensatori a flusso passate, per trattare volumi importanti di fluido ovvero per abbassare in più step successivi la conducibilità di un flusso di fluido fino a portarla a valori desiderati.

Ciascuna cella si comporta elettricamente sostanzialmente come un condensatore di notevole capacità. Pertanto, la cella, durante i transitori di carica e di scarica del ciclo di funzionamento, assorbe o cede picchi elevati di corrente dell’ordine di alcune centinaia di ampere e ad esempio dell’ordine tipicamente dei 200 ampere.

Allo scopo, la cella à ̈ alimentata attraverso grosse barre di rame in grado di trasferire grandi flussi di corrente.

L’elettronica che deve gestire l’inversione di polarità di correnti di picco così elevate, dovendo al contempo contenere le cadute di tensione nella commutazione onde limitare i consumi, ha l’inconveniente di risultare piuttosto complessa ed onerosa.

Il picco elevato di assorbimento di corrente serve per caricare il condensatore della cella durante un intervallo iniziale della fase di carica, dell’ordine di durata di alcuni secondi. L’energia impiegata in questa fase non à ̈ destinata alla rimozione delle particelle cariche dal fluido, ma solo al caricamento del condensatore. Diversamente, quando il fluido scorrere nella cella, le particelle cariche vengono trattenute sugli elettrodi determinando un passaggio di corrente nel condensatore a cui corrisponde il consumo di energia da fornire per trattare il fluido.

L’impiego di apparecchiature di purificazione con celle elettricamente collegate in parallelo comporta l’alimentazione contemporanea delle stesse celle con una conseguente somma dei picchi di corrente in carica e scarica e quindi, in definitiva, con un aumento degli oneri di spesa per il dimensionamento dell’alimentatore.

Al fine di limitare questo inconveniente à ̈ altresì noto alimentare una copia di celle di una apparecchiatura di purificazione a condensatori a flusso passante facendo funzionare in alternativa le due celle e controllandone l’alimentazione mediante due ponti ad H.

In questo caso, à ̈ sufficiente che l’alimentatore sia dimensionato per alimentare il picco di corrente di una sola cella maggiorato dell’assorbimento di corrente di servizio dell’altra cella, con quindi un notevole risparmio nel dimensionamento dell’alimentatore.

È noto dal brevetto US2004/0121204 l’impiego di una apparecchiatura per la purificazione di un fluido, del tipo a condensatori a flusso passante, dotata di una pluralità di celle collegate elettricamente preferibilmente in serie ed idraulicamente preferibilmente in parallelo. Questa nota apparecchiatura prevede di monitorare e di controllare la tensione su ogni singola cella allo scopo di massimizzare la quantità carica e la tensione sui condensatori delle celle minimizzando l’assorbimento dei picchi di corrente.

Più in dettaglio, tale apparecchiatura comprende mezzi per leggere la tensione sulle singole celle, i quali emettono un segnale che viene comparato con un segnale di riferimento. Qualora tale segnale esca da un intervallo prestabilito, opportuni mezzi di controllo provvedono a diminuire il flusso di fluido attraverso una o più celle. In altre parole, il controllo del flusso à ̈ impiegato per regolare la tensione sulle singole celle per riportare il segnale al valore ottimale. Tale metodo di controllo può essere impiegato da solo o in combinazione con un metodo di monitoraggio e di controllo elettronico della tensione sulle singole celle, o in combinazione con controlli di soglia che bypassino elettricamente i condensatori non funzionanti e che chiudano il passaggio di flusso attraverso le relative celle, ad esempio attraverso l’impiego di valvole e di mezzi di controllo delle suddette valvole.

In alcuni casi, una cella può deviare dai livelli ottimali di tensione, ma può continuare ad avere una qualche utilità funzionale. In tali casi, potrà essere impiegata una valvola a flusso variabile per aumentare o diminuire il flusso di fluido destinato alla cella. Variando la quantità di flusso di fluido, può essere infatti influenzata la tensione della singola cella.

Il sistema di controllo impiegato per comandare le valvole a flusso variabile può essere ottenuto con un controllore di conduttività, il quale verifica la qualità dell’acqua, un controllore di flusso, il quale verifica il passaggio di flusso di fluido nelle celle, od un controllore di tensione che verifica la tensione sulle singole celle.

Diversamente, la tensione sulle singole celle può essere regolata automaticamente mediante mezzi elettronici così come ad esempio mediante transistor ad effetto di campo (FET), transistor, o diodi zener.

I sistemi di controllo per le apparecchiature a condensatori a flusso passante descritti in questo brevetto US2004/0121204 consentono di ottimizzare l’impiego delle celle collegandole tra loro elettricamente ed idraulicamente allo scopo di massimizzare le tensione sui singoli condensatori e minimizzare l’assorbimento dei picchi di corrente.

Tuttavia, i principi impiegati in tali metodi di controllo non consentono di raggiungere elevati risparmi di energia. In particolare, le celle continuano a funzionare con consumi ciclici piuttosto elevati che specialmente in caso di apparecchiature destinate a filtrare elevate portate ovvero destinate ad abbattere la conducibilità da valori molto elevati, così ad esempio per portare l’acqua di mare dai comuni 50.000 microsimens a non più di qualche centinaio di microsiemns, comportano spese di esercizio dovute al consumo di energia molto importanti. È noto altresì dal brevetto W0 2005/015584 una apparecchiatura di purificazione a condensatori a flusso passante, la quale comprende una sorgente di alimentazione elettrica, una pluralità di interruttori collegati alla alimentazione, un contenitore di più celle capacitive, un assieme di elettrodi, una pluralità di collettori elettrici ciascuno collegato a detto assieme di elettrodi e ad un interruttore mediante un circuito integrato programmabile. Quest’ultimo controlla ed aziona gli interruttori in una sequenza programmata o controllata in retroazione da valori di conducibilità, o di PH, o di flusso, o di corrente, o di tensione inviati da un corrispondente sensore al circuito integrato. Gli interruttori possono essere a loro volta dei circuiti integrati che modulano la corrente inviata ai singoli collettori. L’apparecchiatura alimentata e controllata sequenzialmente oggetto del brevetto W0 2005/015584 controlla individualmente le celle di condensatori a flusso passante o più gruppi di celle, in una sequenza temporizzata, mediante singole celle fuori fase tra loro.

Allo scopo di ridurre la potenza di picco dell’alimentatore anche del 30% - 50%, ovvero di livellare la potenza di carico ovvero di livellare la corrente dell’apparecchiatura, sono previsti cicli di carica delle singole celle o di gruppi di celle, siano esse in serie o in parallelo, attuati in modo sequenziale, in particolare tra 1 e 359 gradi fuori fase.

Preferibilmente, l’apparecchiatura à ̈ configurata per avere uno o più fasi di trattamento in successione ottenuti con celle situate in un medesimo contenitore.

I condensatori a flusso di tipo finora noto non consentono di recuperare l’energia impiegata per saturare gli elettrodi con le particelle cariche e si limitano ad ottimizzare i circuiti elettrici per contenere i picchi di tensione ed i circuiti idraulici per la migliore la resa di captazione degli elettrodi, senza tuttavia presentare una soddisfacente efficienza energetica.

Presentazione dell’invenzione

In questa situazione il problema alla base della presente invenzione à ̈ pertanto quello di eliminare i problemi della tecnica nota sopra citata, mettendo a disposizione un metodo di funzionamento di una apparecchiatura per la purificazione di un fluido, il quale consenta di migliorare l’efficienza energetica a parità di rendimento di filtraggio di particelle cariche presenti nel fluido.

Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione una apparecchiatura per la purificazione di un fluido che sia semplice ed economica da realizzare ed operativamente del tutto affidabile.

Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione una apparecchiatura per la purificazione di un fluido, la quale consenta di contenere il consumo energetico.

Breve descrizione dei disegni

Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sottoriportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui:

- la figura 1 mostra uno schema di funzionamento elettrico ed idraulico di una apparecchiatura per la purificazione di un fluido, secondo la presente invenzione;

- la figura 2 mostra un esempio di schema elettrico per l’alimentazione di due celle della apparecchiatura secondo la presente invenzione;

- le figure 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 mostrano le diverse posizioni assunte dagli interruttori di uno schema elettrico per l’alimentazione di due celle della apparecchiatura secondo la presente invenzione;

- la figura 13 mostra schematicamente un particolare della apparecchiatura per la purificazione di un fluido oggetto della presente invenzione relativo ad una porzione in sezione degli strati che compongono un condensatore a flusso passante.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferita

Con riferimento agli uniti disegni à ̈ stato indicato nel suo complesso con 1 un esempio di apparecchiatura per la purificazione di un fluido, oggetto della presente invenzione.

L’apparecchiatura 1, secondo l’invenzione, si presta ad essere impiegata per la purificazione di fluidi da particelle ionizzate presenti al suo interno suscettibili di risentire della presenza di un campo elettrico, quali ad esempio ioni in soluzione.

Nel seguito verrà indicato genericamente con il termine di particelle ionizzate qualunque contaminante disciolto nel fluido da trattare in grado di essere attratto da un campo elettrostatico, come in particolare gli ioni disciolti in un fluido.

L’apparecchiatura si presta pertanto ad operare per la deionizzazione di fluidi di processi industriali e per la deionizzazione dell’acqua, in particolare per addolcire l’acqua di rete e per la desalinizzazione dell’acqua di mare, essendo in particolare in grado di rimuovere dal suo interno sali in soluzione (quali cloruri e solfati), nitrati, nitriti, ammoniaca, ed altri contaminanti polarizzati di sostanze organiche o di microinquinanti in genere.

L’apparecchiatura si presta inoltre a concentrare all’interno di fluidi, particolarmente di processi industriale, particelle ionizzate per agevolarne il recupero o lo smaltimento.

Nell’esempio realizzativo illustrato nelle figure allegate l’apparecchiatura per la purificazione di un fluido, secondo l’invenzione, à ̈ provvista di un numero pari di celle 2.

Come verrà chiarito nel seguito, l’apparecchiatura 1 secondo l’invenzione prevede un funzionamento sfasato delle due celle 2 o dei due gruppi di celle 2, al fine di poter travasare, in una prevista fase di recupero di energia del ciclo della cella, la carica accumulatasi durante una fase di servizio di una cella (o di un gruppo di celle) sull’altra cella (ovvero sull’altro gruppo di celle) che deve essere caricata per iniziare a sua volta la fase di servizio.

Più in dettaglio, ciascuna cella comprende una struttura di contenimento 3 con alloggiato al suo interno uno o più condensatori 4 a flusso passante elettricamente collegati tra loro in serie od in parallelo. Ciascun condensatore 4 à ̈ a sua volta provvisto di due o più elettrodi sovrapposti 5, contraffacciati tra loro, generalmente di forma assottigliata, piana o avvolta ad esempio a formare un cilindro.

Tra gli elettrodi 5 Ã ̈ suscettibile di fluire un flusso di fluido da trattare contenente particelle ionizzate.

Ciascuna cella 2 à ̈ elettricamente connessa ad un alimentatore DC a corrente continua 6 atto a caricare gli elettrodi 5 a differente polarità per instaurare tra loro dei campi elettrici per l’attrazione delle particelle cariche come verrà chiarito nel seguito.

Gli elettrodi sono caricati ad una tensione di esercizio (ad esempio di 1,6 Volt) e sono ottenuti con strati sovrapposti e contraffacciati di materiale conduttore, separati tra loro da strati separatori 7 entro cui scorre il flusso di fluido da trattare contenente le particelle ionizzate che si desidera, almeno in parte, rimuovere.

Gli strati conduttori che formano gli elettrodi 5 sono in un materiale conduttore con struttura porosa ovvero con una formazione di pori superficiali che offrono una notevole superficie di scambio con il liquido.

Il materiale che compone gli strati conduttori potrà essere un qualsiasi materiale notoriamente impiegato nei processi elettrochimici dei condensatori a flusso e comprenderà tradizionalmente carbone attivo spugnoso ovvero potrà essere costituito da uno qualunque dei materiali descritti ad esempio nel brevetto US 6,413,409 qui allegata per riferimento dalla riga 64 di colonna 3 alla riga 41 di colonna 4, ovvero da fogli flessibili conduttivi di PTFE e particelle di carbonio come descritti nel brevetto US 7,175,783 qui allegato per riferimento, ovvero ancora da un qualunque materiale descritto nel brevetto US 6,709,560, qui allegato per riferimento, dalla riga 26 di colonna 6 alla riga 23 di colonna 7.

Gli strati separatori 7 potranno a loro volta essere ad esempio costituiti da materiali altamente porosi non conduttivi, in grado di isolare gli elettrodi consentendo il passaggio del flusso di fluido, come ad esempio un materiale sintetico poroso o altri materiali di materiali spaziatori non conduttivi come fibra di vetro o un tessuto di nylon.

Le dimensioni la forma e la distribuzione degli strati di materiale conduttore che compongono gli elettrodi 5 ovvero le dimensioni la forma e la distribuzione degli strati di materiale separatore interposti tra gli elettrodi non formano oggetto di specifica rivendicazione e non verranno descritti in dettaglio in quanto ben noti ad un tecnico del settore e, a puro titolo di esempio descritti nel brevetto US 6,413,409 ovvero nel brevetto US 6,709,560, qui allegato per riferimento, in particolare dalla riga 11 alla riga 23 di colonna 7.

Nel seguito si farà riferimento per semplicità di schematizzazione a due celle, di cui una prima cella 2’ ed una seconda cella 2’’, intendendosi tuttavia che con il termine di cella possano essere analogamente intesi due gruppi di celle, e che ciascuna cella o gruppo di celle possa essere formato da un condensatore o da più condensatori a flusso passante.

L’apparecchiatura 1 comprende un impianto idraulico, il quale alimenta le due celle 2’, 2’’ con un flusso di fluido da trattare mediante una condotta di alimentazione 50 suddivisa in un primo ed in un secondo ramo di alimentazione, rispettivamente indicati con 50’ e 50’’, intercettati ciascuno da una prima elettrovalvola 60.

Il flusso di fluido che attraversa le due celle 2’, 2’’ à ̈ convogliato in rispettive prima e seconda condotta di estrazione 70’, 70’’, ciascuna delle quali à ̈ suddivisa in un ramo di servizio 80, suscettibile di trasportare il flusso di fluido trattato dalla corrispondente cella avente una ridotta concentrazione di particelle ionizzate, ed in un ramo di evacuazione 90, suscettibile di trasportare un flusso di scarico solitamente, come verrà meglio indicato nel seguito, avente una elevata concentrazione di particelle ionizzate.

Con riferimento alla forma realizzativa illustrata a titolo esemplificativo in figura 1, il ramo di servizio 80 di ciascuna condotta di estrazione 70’, 70’’ à ̈ intercettato da una seconda elettrovalvola 100 mente il ramo di evacuazione 90 à ̈ intercettato da una terza elettrovalvola 110.

L’alimentatore a corrente continua 6 à ̈ collegato ai condensatori delle due celle 2’, 2’’ mediante un circuito elettrico, che verrà descritto in dettaglio nel seguito, ed à ̈ provvisto di una scheda di controllo 12, del tipo a circuiti integrati con microprocessore, la quale controlla, nelle diverse fasi operative del ciclo di funzionamento delle due celle 2’, 2’’, tipicamente mediante interruttori a semiconduttori, la tensione applicata agli elettrodi mediante appositi collettori di collegamento.

Il ciclo di ciascuna cella 2’, 2’’ prevede, in modo di per sé del tutto tradizionale e ben noto al tecnico del settore: una fase di carica, in cui gli elettrodi 5 contigui a differente polarità dei condensatori 4 della cella 2 sono caricati e portati ad una prevista tensione di esercizio, ad esempio pari a 1,6 V, ed una fase di servizio, in cui con gli elettrodi caricati, il flusso di fluido da trattare à ̈ forzato a passare attraverso i condensatori della cella 2, 2’’, mediante le rispettive prima e seconda condotta di alimentazione 50’, 50’’ e prima e seconda condotta di estrazione 70’, 70’’. Durante tale fase di servizio ha luogo la depurazione del fluido dalle particelle polarizzate dovuta al fatto che le particelle ionizzate vengono attratte dai rispetti elettrodi a polarità opposta alla loro determinando un progressivo accumulo delle particelle ionizzate sugli stessi elettrodi 5.

Una volta raggiunta la programmata saturazione degli elettrodi con le particelle polarizzate presenti nel fluido, à ̈ prevista una fase di rigenerazione della cella 2’, 2’’, in cui con gli elettrodi 5 disattivati, un flusso di fluido di lavaggio à ̈ forzato a passare nel condensatore della rispettiva cella 2’, 2’’ con conseguente rimozione delle particelle ionizzate accumulatesi sugli elettrodi 5.

Con riferimento allo schema di figura 1, durante la rigenerazione della prima cella 2’ si ha la chiusura della elettrovalvola 100 del ramo di servizio 80 della rispettiva prima condotta di estrazione 70’ e l’apertura della terza elettrovalvola 110 del ramo di evacuazione 90. Solitamente, il flusso che passa nel ramo di evacuazione 90 à ̈ da considerarsi uno scarto e, nel caso in cui si tratti di una apparecchiatura per la deionizzazione dell’acqua, sarà inviato al normale scarico 170 previsto dell’impianto idraulico.

Analogamente, in una differente fase di funzionamento della apparecchiatura 1, la rigenerazione della seconda cella 2’’ verrà attuata mediante la chiusura della elettrovalvola 100 del ramo di servizio 80 della rispettiva seconda condotta di estrazione 70’’ e l’apertura della terza elettrovalvola 110 del ramo di evacuazione 90 della stessa seconda condotta di estrazione 70’’.

Con il termine “disattivati†si deve intendere tutte quelle condizioni a cui sono sottoposti gli elettrodi 5 prima di riprendere la fase di carica. Durante la fase di rigenerazione à ̈ infatti preferibilmente prevista una fase di scarica con cortocircuitazione degli elettrodi 5, una fase di carica a polarità invertita, in cui gli elettrodi 5 sono sottoposti ad una tensione a polarità invertita volta ad allontanare le particelle cariche dagli elettrodi 5 in cui si erano accumulate, ed una fase di assenza di tensione, prima di riprendere la fase di carica.

Pertanto con il termine “disattivati†riferito agli elettrodi 5 si devono intendere tutte quelle possibili condizioni di tensione presenti agli elettrodi 5 nella fase di rigenerazione quali: la condizione di elettrodi cortocircuitati, la condizione di elettrodi caricati a polarità invertita, la condizione di elettrodi scollegati dall’alimentatore.

Preferibilmente, il passaggio del fluido di lavaggio verrà eseguito solamente durante la fase di carica a polarità invertita, quando cioà ̈ le particelle cariche sono maggiormente allontanate dagli elettrodi per la repulsione elettrostatica dell’inversione del campo.

Prima di riprendere la fase di servizio potrà avere luogo anche una fase di pre-produzione, in cui il flusso di fluido da trattare continua ad essere convogliato allo scarico in attesa che i condensatori della relativa cella 2 raggiungano la carica (e quindi la tensione) alla tensione prevista e quindi gli elettrodi 5 siano completamente efficienti per la loro azione di depurazione del liquido dalle particelle ionizzate.

La fase di carica di ciascuna cella 2’, 2’’ à ̈ contraddistinta da un iniziale elevato assorbimento di energia dall’alimentatore 6, che produce una corrente di spunto assorbita piuttosto elevata. Quest’ultima tende a calare man mano che i condensatori della rispettiva cella 2’, 2’’ si caricano fino a diventare piuttosto modesta durante la fase di servizio e sostanzialmente equivalente alla carica scambiata dagli elettrodi 5 con il fluido.

Una unità di controllo logico cpu master 13 aziona le diverse fasi operative della apparecchiatura 1 in particolare pilotando un controllore 14 responsabile dell’azionamento elle singole elettrovalvole che controllano l’impianto idraulico.

Vantaggiosamente, la cpu 13 à ̈ collegata a sensori di conducibilità 15 posti ad intercettazione delle prima e della seconda condotta di estrazione 70’, 70’’, per verificare la conducibilità del fluido che à ̈ stato trattata dalle corrispondenti prima e seconda cella 2’, 2’’. La cpu 13 à ̈ inoltre collegata ad un misuratore di flusso 16, posto ad intercettazione della prima e della seconda condotta di alimentazione 50’, 50’’ per verificare la portata di flusso in ingresso alle corrispondenti celle 2’, 2’’.

Grazie ai valori assunti di portata e di conducibilità, la cpu 13 può variare in modo programmabile il suo funzionamento prevedendo ad esempio fasi di servizio più o meno lunghe rispetto alle fasi di rigenerazione.

Il metodo di funzionamento dell’apparecchiatura 1 secondo l’invenzione, prevede per ciascuna delle due celle 2’, 2’’ la ripetizione ciclica della fase di carica, in cui gli elettrodi 5 dei condensatori di una cella sono portati alla tensione di esercizio; della fase di servizio, in cui il flusso di fluido da trattare à ̈ forzato a passare nella cella attraverso i suoi elettrodi 5 con conseguente accumulo delle particelle ionizzate sugli stessi elettrodi 5; e della fase di rigenerazione, in cui con gli elettrodi 5 disattivati, un flusso di fluido di lavaggio à ̈ forzato a passare nei condensatori della cella 2 con conseguente rimozione delle particelle ionizzate accumulatesi sugli elettrodi.

Considerando la fase di carica all’interno dalla fase di servizio, quale parte iniziale della fase di servizio a medesima polarità, allora le fasi di servizio e di rigenerazione del ciclo di funzionamento di una cella possono considerarsi alternate con quelle dell’altra cella con infatti la fase di servizio dell’una corrispondente sostanzialmente alla fase di rigenerazione dell’altra e viceversa.

Quindi mentre una cella si sta rigenerando, l’altra à ̈ in fase di servizio per produrre un fluido purificato.

In questo modo l’apparecchiatura 1 secondo la presente invenzione consente di produrre un flusso sostanzialmente continuo.

Inoltre, lo sfalsamento della fase di rigenerazione delle due celle consente di dimensionare l’alimentatore per picchi di corrente di assorbimento inferiori alla somma dei picchi richiesti dalle singole celle.

Secondo l’idea alla base della presente invenzione, il metodo di funzionamento della apparecchiatura 1 prevede che quando una prima cella 2’ (o il primo gruppo di celle) à ̈ all’inizio della sua fase di carica, l’altra cella ovvero la seconda 2’’ (o il secondo gruppo di celle), terminata la sua fase di servizio, inizia la sua fase di rigenerazione collegandosi in serie con polarità invertita alla prima cella 2’ per scaricare, almeno parzialmente, i propri elettrodi sulla suddetta prima cella 2’, in una fase di recupero di energia.

Durante la suddetta fase di recupero di energia, la prima cella 2’ à ̈ alimentata anche dall’alimentatore 6 con una tensione pilotata dalla scheda di controllo 12 per generare ai capi della prima cella 2’ una tensione prestabilita e preferibilmente pari al valore della tensione di esercizio che deve essere mantenuta durante la fase di servizio.

Durante la fase di recupero di energia, pertanto, l’alimentatore 6 modula la tensione sulla prima cella 2’ al valore di esercizio a cui à ̈ destinata a funzionare durante la fase di servizio, compensando il progressivo abbassamento di tensione sulla seconda cella 2’’.

Ovviamente similmente a sua volta, la prima cella 2’ si scaricherà con polarità invertita all’inizio della sua fase di rigenerazione sulla seconda cella 2’’ che deve essere caricata.

Il funzionamento delle due celle à ̈ come detto in precedenza con i rispettivi cicli operativi sfalsati cosicché quando una cella à ̈ in fase di servizio alimentata alla tensione di esercizio (ad esempio ad 1,6 volt), l’altra cella à ̈ in fase di rigenerazione con gli elettrodi disattivati ovvero in corto, ovvero caricati con polarità invertita ovvero ancora a tensione nulla.

La presente invenzione richiede l’impiego di un numero pari di celle per trasferire l’energia di carica accumulatasi sugli elettrodi dei condensatori di una cella durante la fase di servizio (e dovuta alle particelle cariche trattenute sugli elettrodi medesimi) sul condensatore scarico dell’altra cella che necessita di essere caricato.

Per rigenerare la cella à ̈ infatti necessario passare per la scarica degli elettrodi (ulteriormente poi à ̈ ulteriormente prevista la loro inversione di polarità) al fine di separare le particelle ionizzate dagli elettrodi medesimi. Attraverso la scarica degli elettrodi viene rilasciata la quantità di energia fornita nella fase di servizio a meno delle perdite in particolare dovute alla migrazione delle particelle cariche verso gli ioni.

All’inizio della fase di carica della prima cella 2’, quando à ̈ necessario un picco di corrente perché il relativo condensatore à ̈ completamente scarico, la seconda cella 2’’ viene quindi allo scopo collegata mediante un apposito collegamento elettrico descritto in dettaglio nel seguito, in serie e con polarità invertita alla prima cella 2’. La seconda cella 2’’ funge così da ausiliario dell’alimentatore 6 per alimentare la prima cella 2’ a partire dalla fase di carica e preferibilmente fino ad una prima parte della fase di servizio.

Infatti, in caso di condensatori piuttosto grossi ad esempio con capacità di 40-50 farad, il tempo iniziale di carica con un alimentatore, in grado di fornire una corrente di 120 ampere, à ̈ di circa 2-3 secondi.

Il periodo utile di scarica della seconda cella 2’’, in cui cioà ̈ le particelle cariche rilasciano la loro carica agli elettrodi, per trasferirle all’altra cella 2’, può durare anche una decina di secondi o più.

Al momento del collegamento in serie con polarità invertita della seconda cella 2’’ alla prima 2’, la tensione ai capi della prima cella 2’ sarà istantaneamente data dalla tensione sulla seconda cella 2’’ più la tensione dell’alimentatore 6. Le due tensioni si sommano. Nell’attimo che le due celle 2’, 2’’ vengono collegate elettricamente, tutta la carica della seconda cella 2’’ si riversa sulla prima 2’, dopo di che la seconda cella 2’’ comincia a scaricarsi e la tensione ai suoi capi a diminuire, cosicché essa viene supportata sempre di più dall’alimentatore 6.

Il picco di energia determinato dall’assorbimento di corrente della prima cella 2’ all’inizio della fase di carica à ̈ in gran parte messo a disposizione dalla seconda cella 2’’, ovvero dalle cariche delle particelle ionizzate che si sono accumulate sugli elettrodi, consentendo all’alimentatore 6, nella fase iniziale della carica, un notevole risparmio di energia.

Pertanto, la fase di recupero di energia, in cui viene cioà ̈ sfruttata la carica della cella 2 in rigenerazione che deve essere scaricata, si estende preferibilmente anche dopo la fine della carica dell’altra cella 2 fino ad una parte iniziale della fase di servizio di quest’ultima.

Ciascuna cella 2 si comporta in fase di servizio sostanzialmente come un condensatore che trattiene le particelle cariche sugli elettrodi 5, caricandoli. Una volta terminata la fase di servizio, la cella 2 risulta essere una pila in grado di rilasciare nel tempo le cariche attaccatesi agli elettrodi 5 in favore dell’altra cella 2. In sostanza, quello che à ̈ un condensatore nella fase di servizio diventa poi un generatore di tensione nella fase di scarica.

Dal punto di vista circuitale, la scheda di controllo 12 dell’alimentatore 6 à ̈ provvista di un microprocessore che riceve i segnali delle fasi dall’unità di controllo logico master cpu 13 e mantiene preferibilmente costante il valore di tensione ai capi della cella da caricare e da portare in fase di servizio, adattando la tensione ai suoi capi ovvero fornendo quella quota di energia che non à ̈ in grado di mettere a disposizione l’altra cella collegata in serie e che si sta man mano scaricando.

Allo scopo, l’alimentatore à ̈ provvisto di un convertitore DC/DC pilotato dal firmware del microprocessore per generare tensioni continue di valore variabile.

Pertanto, con la prima cella 2’, che deve entrare in servizio, e la seconda 2’’, che si sta scaricando, il firmware dell’alimentatore 6 assume, mediante un voltmetro, il valore della tensione sulla prima cella 2’ destinata ad essere caricata e portata in servizio (ovvero durante la fase di recupero di energia) e produce un segnale analogico Vout con cui pilota il convertitore DC/DC dell’alimentatore affinchà ̈ generi una tensione di compensazione per compensare quella quota di tensione che non à ̈ in grado di fornire la seconda cella 2’’. Tale segnale di Vout crescerà nel tempo stante che la tensione della seconda cella 2’’ calerà man mano che la stessa seconda cella 2’’ andrà scaricandosi. Il segnale Vout prodotto à ̈ atto a pilotare il convertitore ad esempio modulandone la larghezza di impulso (PWM) e con ciò regolando la potenza elettrica prodotta.

In altre parole, il firmware del processore legge la tensione ai capi della prima cella 2’ e modula di conseguenza il convertitore DC/DC per ottenere ai capi della stessa prima cella 2’ il valore di tensione di esercizio desiderato.

L’alimentatore 6 così realizzato, pilotabile in tensione, à ̈ atto a modulare la sua tensione di uscita allo scopo di mantenere costante la tensione ai capi della prima cella 2’ fornendo quella quota di energia che via via non à ̈ più in grado di fornire la seconda cella che si sta scaricando.

Il microprocessore dell’alimentatore 6 rileva ulteriormente e preferibilmente anche la tensione ai capi della seconda cella 2’’, per mantenerla collegata in serie alla prima fintanto che sia in grado di dare un proprio contributo per l’alimentazione della prima cella 2’, dopodiché la esclude agendo sui previsti interruttori del circuito elettrico, come sarà meglio descritto nel seguito.

La fase di recupero di energia si esaurisce pertanto dopo un tempo utile di collegamento in serie delle due celle 2’, 2’’ quando la cella che si sta scaricando (nell’esempio sopra descritto la seconda cella 2’’) giunge ad avere un valore di tensione al di sotto di un valore di soglia minimo, ad esempio corrispondente a 0,1 Volt, per il quale il contributo all’alimentatore 6 per la carica dell’altra cella (nell’esempio sopra descritto la prima cella 2’) risulta trascurabile. L’unità di controllo logico 13 comanda il controllore delle valvole 14 del circuito idraulico e la scheda 12 dell’alimentatore 6 per alimentare le celle 2 secondo la sequenza ciclica operativa descritta in precedenza.

Con riferimento alla figura 2 allegata, il circuito elettrico potrà essere configurato con due ponti ad H, indicati con 200 ciascuno alimentante una cella 2, collegati tra loro da un interruttore bidirezionale I9.

Ciascun ponte ad H à ̈ formato da 4 mosfet M collegati ad un convertitore DC/DC dell’alimentatore, in grado, ad esempio, di convertire la tensione in uscita a 12 Volt da un convertitore principale DC/DC comune ai due ponti (ad esempio da 220 Volt a 12 Volt), in una tensione in uscita modulabile, ad esempio di 1,6 Volt.

Nelle figura 3 - 13 à ̈ illustrato il circuito elettrico di alimentazione delle celle 2 (rappresentato in maniera differente rispetto al circuito di figura 2 per una più agevole comprensione) con indicati gli interruttori nelle diverse possibili posizioni per realizzare le fasi sopra descritte. Le fasi del ciclo di funzionamento delle due celle 2’, 2’’ à ̈ pertanto chiarito in dettaglio, per un tecnico del settore, nella sequenza di schemi del circuito elettrico rappresentati nelle suddette figure 3-13. Si à ̈ scelto di iniziare l’illustrazione del suddetto ciclo di funzionamento con la prima cella 2’ all’inizio della sua fase di carica e la seconda cella all’inizio della sua fase di rigenerazione (figura 3).

Più in dettaglio sono stati indicati con I1-I8 gli interruttori direzionali del circuito elettrico, e con I9 l’interruttore bidirezionale, citato in precedenza e vantaggiosamente ottenuto con la successione di due interruttori direzionali. Con A e B sono state indicate rispettivamente il polo positivo ed il polo negativo (o polo di terra) delle celle 2’ e 2’’.

Ciascun interruttore direzionale à ̈ ad esempio ottenuto con un MOSFET ovvero con un interruttore comandato a semiconduttori quali IGBT, BJT o SCR.

Più in dettaglio, il circuito si compone di due collegamenti principali, di cui un primo collegamento principale 40 collegato al polo positivo dell’alimentatore 6 nonché al polo positivo della prima 2’ e della seconda cella 2’’ mediante rispettivamente gli interruttori I1 ed I2, ed un secondo collegamento principale 41 collegato al polo negativo dell’alimentatore 6 nonché al polo negativo della prima 2’ e della seconda cella 2’’ mediante rispettivamente gli interruttori I7 ed I8.

Sono ulteriormente previsti quattro collegamenti a ponte rispettivamente, un primo collegamento a ponte 42 posto a collegamento tra il polo positivo della prima cella 2’ ed il polo negativo dell’alimentatore 6 ed intercettato dall’interruttore I3, un secondo collegamento a ponte 43 posto a collegamento tra il polo negativo della prima cella 2’ ed il polo positivo dell’alimentatore 6 ed intercettato dall’interruttore I5, un terzo collegamento a ponte 44 posto a collegamento tra il polo positivo della seconda cella 2’’ ed il polo negativo dell’alimentatore 6 ed intercettato dall’interruttore I4, un secondo collegamento a ponte 43 posto a collegamento tra il polo negativo della seconda cella 2’’ ed il polo positivo dell’alimentatore 6 ed intercettato dall’interruttore I6.

Gli interruttori I5 ed I7 sono collegati in serie da un primo collegamento ausiliario 46, mentre gli interruttori I6 ed I8 sono collegati in serie da un secondo collegamento ausiliario 47.

È inoltre previsto un collegamento 48 per il recupero dell’energia intercettato dall’interruttore bidirezionale I9 (ad esempio costituito con due MOSFET direzionali in successione come indicato in figura 2) e collegato da una parte al polo negativo della prima cella 2’ nonché al primo collegamento ausiliario 46, e dall’altra parte al polo negativo della seconda cella 2’’ nonché al secondo collegamento ausiliario 47.

Nella condizione di cui alla figura 3 con la prima cella 2’ all’inizio della sua fase di carica e la seconda cella 2’’ all’inizio della sua fase di rigenerazione (e quindi esaurita e satura di ioni) gli interruttori I1, I4 e I9 sono chiusi mentre gli altri sono aperti. Il collegamento così realizzato mette la seconda cella in serie con la prima ed a polarità invertita.

In questo caso, la tensione sviluppata dalla seconda cella 2’’ dovuta alla carica accumulatasi durante la sua fase di servizio à ̈ in serie e si somma a quella dell’alimentatore 6 cosicché quest’ultimo deve erogare una tensione inferiore alla prima cella 2’. Ha luogo un trasferimento dell’energia contenuta nella seconda cella 2’’ alla prima cella 2’ con un minore impegno da parte dell’alimentatore 6.

Quindi se ad esempio la tensione della seconda cella esaurita 2’’ à ̈ di 1,3 volt e la tensione necessaria di esercizio sulla prima cella 2’ che bisogna produrre à ̈ di 1,6 volt à ̈ sufficiente che l’alimentatore dia 0,3 volt per ottenere la tensione voluta. Il negativo della cella 1 à ̈ collegato all’interruttore bidirezionale 9 che permette il passaggio della corrente nei due sensi.

Nella successiva condizione di cui alla figura 4 la prima cella 2’ à ̈ ormai in fase di servizio (ovvero sta terminando la fase di carica) e viene alimentata direttamente dall’alimentatore 6 dato che la seconda cella 2’’ ha ormai ceduto quasi tutta la sua carica. La seconda cella 2’’ viene cortocircuitata per garantire una completa scarica degli elettrodi dei suoi condensatori. Nel caso in cui la scarica della seconda cella 2’’ possa considerarsi completata già con il collegamento in serie alla prima cella 2’, allora la condizione rappresentata dalla figura 4 può essere evitata, ovvero può essere prevista per un tempo molto breve. La scarica in corto serve quindi per equilibrare del tutto la cella per evitare che vi siano dei residui di carica a lungo termine. Ciò può ad esempio essere dovuto al fatto che l’interruttore bidirezionale ha una caduta di tensione (ad esempio dell’ordine dei 30-40 millivolt) che non consente una completa scarica in tempi rapidi della seconda cella 2’’. Quindi la condizione di figura 4 serve a portare ad avere gli elettrodi il più possibile scarichi. In questa condizione, gli interruttori I4 e I8 sono chiusi per cortocircuitare la seconda cella 2’’mentre gli interruttori I1 ed I7 sono chiusi per alimentare la prima cella 2’.

In questa condizione si ha pertanto un funzionamento completamente indipendente delle due celle 2’, 2’’.

Preferibilmente, in corrispondenza della condizione di figura 4 con gli elettrodi della seconda cella 2’’ cortocircuitati, non viene inviato il fluido di lavaggio.

Nella successiva condizione di cui alla figura 5 la seconda cella 2’’ viene caricata a polarità invertita per allontanare gli ioni dagli elettrodi e procedere così alla loro esportazione dalla seconda cella 2’’ mediante un flusso di lavaggio.

Anche in questa condizione la seconda cella 2’’ sta accumulando una carica ancorché di polarità opposta a quella accumulata durante la fase di servizio e di minore quantità. Infatti, la quantità di carica del condensatore dovuta alla sua capacità in funzione della tensione applicata à ̈ comunque molto inferiore alla quantità di carica dovuta all’accumulo delle particelle cariche sugli elettrodi. In questa condizione di figura 5, le celle sono alimentate in maniera indipendente dall’alimentatore 6 e gli interruttori I4 e I6 sono chiusi per alimentare la seconda cella 2’’ mentre gli interruttori I1 ed I7 sono chiusi per alimentare la prima cella 2’. Vantaggiosamente, il flusso d’acqua di lavaggio sarà presente solo con polarità invertita. Per evitare problemi di soprassaturazione dei sali nel fluido con conseguente loro precipitazione à ̈ preferibile suddividere la condizione di polarità invertita in più step più corti inframmezzati da condizioni con gli elettrodi cortocircuitati (figura 4) ma senza passaggio di fluido di lavaggio.

Nella successiva condizione di cui alla figura 6 stante che dopo la carica a polarità invertita per il lavaggio la seconda cella 2’’ ha accumulato energia si può decidere di recuperarla collegando la seconda cella 2’’ in serie con la prima 2’. Il recupero di energia in questo caso à ̈ dovuto alla sola carica dei condensatore della seconda cella 2’’. Stante che questa quota parte di energia à ̈ modesta rispetto a quella recuperata nella condizione di cui alla figura 3 per effetto delle particelle cariche accumulatesi nella fase di servizio, e stante che il recupero di tale quota parte di energia richiede una complicazione del circuito, potrà essere deciso di saltare tale condizione di figura 6 e non recuperare tale energia.

In questa condizione di figura 6, à ̈ necessario prevedere un ulteriore collegamento elettrico 300 tra le celle intercettato da un interruttore I10 ed disposto a collegamento del negativo della seconda cella 2’’ con il positivo della prima cella 2’. Nella suddetta condizione gli interruttori I2, I7 ed I10 sono chiusi mentre gli altri sono aperti. Il collegamento così realizzato mette la seconda cella 2’’ in serie con la prima cella 2’ senza tuttavia, in questo caso, inversione di polarità, stante che la stessa inversione à ̈ già stata realizzata sugli elettrodi dei condensatori della seconda cella 2’’ alimentandoli a polarità invertita nella precedente condizione di figura 5.

Al fine di togliere completamente la carica opposta assunta dagli elettrodi in questa fase può essere prevista nuovamente una condizione di cortocircuito della seconda cella 2’’ come in figura 4, in cui però viene effettuato anche il lavaggio della cella con il passaggi di un flusso di fluido.

Grazie alla scarica della seconda cella 2’’ sulla prima e a detta fase di ulteriore corto circuitazione della seconda cella 2’’, può essere evitata o accorciata la fase di pre-produzione citata in precedenza e descritta qui di seguito.

Pertanto, nella successiva condizione di cui alla figura 7, tutte e due le celle sono alimentate con la medesima polarità ed allo scopo gli interruttori I1

ed I7 sono chiusi per alimentare la prima cella 2’ e gli interruttori I2 ed I8 sono chiusi per alimentare la seconda cella 2’’. Durante la fase di pre-produzione il flusso di fluido che attraversa la seconda cella 2’’ à ̈ inviato allo scarico anziché al servizio in attesa che i suoi elettrodi siano completamente efficienti per la loro azione di depurazione del liquido dalle particelle ionizzate.

Le figure 8-12 illustrano le restanti condizioni assunte dal circuito elettrico nel ciclo di funzionamento dell’apparecchiatura secondo l’invenzione. Esse non vengono descritte in dettaglio in quanto ripropongono le stesse condizioni delle figure 3-7 solamente riferite a celle invertite.

Nella condizione di cui alla figura 12 ha luogo il recupero di energia che si à ̈ accumulata sulla prima cella 2’ dopo la sua carica a polarità invertita in favore della seconda cella 2’’. In questa condizione di figura 12, à ̈ necessario prevedere un ulteriore collegamento elettrico 301 tra le celle 2’, 2’’ intercettato da un interruttore I11 ed disposto a collegamento del positivo della seconda cella 2’’ con il negativo della prima cella 2’. Nella suddetta condizione gli interruttori I1, I8 ed I11 sono chiusi mentre gli altri sono aperti. Il collegamento così realizzato mette la prima cella 2’ in serie con la seconda cella 2’’ senza inversione di polarità, stante che la stessa inversione à ̈ già stata realizzata sugli elettrodi dei condensatori della prima cella 2’ alimentandoli a polarità invertita nella precedente condizione di figura 11.

La presente invenzione ha sorprendentemente potuto verificare che, le particelle cariche che si accumulano ed annidano sugli elettrodi 5 nei previsti pori interstiziali sono in grado di fornire un importante contributo energetico al sistema, funzionando inoltre da volano elettrico in grado di dare stabilità al circuito.

In accordo con una forma realizzativa preferenziale della presente invenzione gli elettrodi 5 comprendono uno strato di materiale semipermeabile 31, il quale potrà essere associato in vario modo allo strato di materiale conduttore. Più in dettaglio, tale strato 31 potrà essere separato dallo strato di materiale conduttore ovvero sovrapposto a suo rivestimento, ovvero ancora infiltrato nei suoi pori o costituito nello stesso stato di materiale conduttore come ad esempio descritto nel brevetto US 6,709,560, qui allegato per riferimento, dalla riga 27 di colonna 6 alla riga 10 di colonna 7.

In accordo con l’esempio illustrato nella allegata figura 13, lo strato di materiale semipermeabile 31 à ̈ separato mediante un distanziatore 32 dalla superficie dell’elettrodo 5. Tale ulteriore strato di materiale semipermeabile 31 potrà essere ottenuto con una membrana semipermeabile ovvero con uno o più strati di materiale caricato come ad esempio descritto nel brevetto US 6,709,560, qui allegato per riferimento, dalla riga 50 di colonna 4 alla riga 10 di colonna 7.

Come descritto nel brevetto US 7,175,783, lo strato di materiale semipermeabile à ̈ atto ad intrappolare selettivamente gli ioni che migrano verso gli elettrodi 5 sotto l’azione del campo durante la fase di servizio, consentendo di migliorare le prestazioni del condensatore 2 ovvero di trattenere, nella suddetta fase di servizio, una maggiore quantità di particelle cariche. Queste ultime vengono poi, almeno in parte, rilasciate dagli elettrodi 5 durante la successiva fase di rigenerazione, in particolare passando attraverso previsti fori 33 ricavati nello strato di materiale semipermeabile 31.

Con il termine di “pori interstiziali†si sono intesi tutti i pori, micropori o fori presenti negli elettrodi 5 ovvero negli strati che compongono gli elettrodi 5 quali gli strati di materiale conduttore e di materiale semipermeabile 31. Essi sono stati indicati con il riferimento all’esempio realizzativo riportato nella allegata figura 13 con il numero 34 con rifermento ai pori degli strati di materiale conduttore e di materiale semipermeabile 31, e con il numero 33 con rifermento ai fori, di dimensioni maggiori dei pori 34, ricavati sullo strato di materiale semipermeabile 31.

Il metodo e la apparecchiatura così concepiti raggiungono pertanto gli scopi prefissi.

Ovviamente, l’apparecchiatura potrà assumere, nella sua realizzazione pratica anche forme e configurazioni diverse da quella sopra illustrata senza che, per questo, si esca dal presente ambito di protezione.

Inoltre tutti i particolari potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti e le dimensioni, le forme ed i materiali impiegati potranno essere qualsiasi a seconda delle necessità.

Claims (10)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Metodo per la purificazione di un fluido mediante una apparecchiatura del tipo provvista di un numero pari di celle, ciascuna delle quali: - comprende almeno un condensatore a flusso passante dotato di due o più elettrodi sovrapposti, contraffacciati tra loro tra cui à ̈ suscettibile di fluire un flusso di fluido da trattare contenente particelle ionizzate, - ed à ̈ elettricamente connessa ad un alimentatore a corrente continua atto a caricare detti elettrodi a differente polarità; detto metodo comprendendo ciclicamente per ciascuna detta cella: - almeno una fase di carica, in cui detto alimentatore carica a differente polarità gli elettrodi di detta cella; - almeno una fase di servizio, in cui un flusso di detto fluido da trattare à ̈ forzato a passare, attraverso gli elettrodi del condensatore a flusso passante di detta cella con progressivo accumulo di dette particelle ionizzate su detti elettrodi; - almeno una fase di rigenerazione, in cui detti elettrodi vengono scaricati ed un flusso di fluido di lavaggio à ̈ forzato a passare in detto condensatore di detta cella con conseguente rimozione di dette particelle ionizzate accumulatesi su detti elettrodi; caratterizzato dal fatto che a partire dalla fase di carica di almeno una prima di dette celle, una seconda cella terminata la sua fase di servizio ed all’inizio della sua fase di rigenerazione, à ̈ collegata in serie con polarità invertita a detta prima cella per scaricare, in una fase di recupero di energia, almeno parzialmente i propri elettrodi su detta prima cella.
2. 2. Metodo per la purificazione di un fluido secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che durante detta fase di recupero di energia, detta prima cella à ̈ alimentata congiuntamente anche da detto alimentatore, il quale assume la tensione di detta prima cella e mediante una scheda di controllo modula la tensione di alimentazione a detta prima cella ottenendo una prestabilita tensione di esercizio su detta prima cella.
3. 3. Metodo per la purificazione di un fluido secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta fase di recupero di energia si estende dopo la fine della carica di detta prima cella per una parte iniziale della fase di servizio di detta prima cella.
4. 4. Metodo per la purificazione di un fluido secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che durante detta fase di recupero di energia detto alimentatore modula la tensione sulla prima cella al valore di esercizio che deve assumere durante la fase di servizio, compensando un progressivo abbassamento di tensione sulla seconda cella che si sta scaricando.
5. 5. Metodo per la purificazione di un fluido secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che durante la fase di rigenerazione di detta seconda cella, quest’ultima viene alimentata per una fase di lavaggio a polarità invertita accumulando energia sugli elettrodi dei suoi condensatori; e caratterizzato dal fatto che la seconda cella, al termine della fase di lavaggio a polarità invertita, à ̈ collegata in serie con polarità non invertita a detta prima cella per scaricare, in una fase aggiuntiva di recupero di energia, almeno parzialmente i propri elettrodi su detta prima cella.
6. 6. Apparecchiatura per la purificazione di un fluido, in particolare per l’attuazione del metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, la quale comprende: - un numero pari di celle, ciascuna delle quali à ̈ provvista di almeno un condensatore a flusso passante dotato di due o più elettrodi sovrapposti, contraffacciati tra loro tra cui à ̈ suscettibile di fluire mediante un circuito idraulico, un flusso di fluido da trattare contenente particelle ionizzate; - un alimentatore a corrente continua elettricamente collegato a dette almeno due celle mediante un circuito elettronico comprendente una pluralità di interruttori ed una scheda di controllo, in particolare a circuiti integrati con microprocessore, per controllare l’alimentazione a dette due celle secondo cicli operativi tra loro sfalsati; caratterizzata dal fatto che la scheda di controllo di detto alimentatore collega con un circuito chiuso sull’alimentatore dette almeno due celle in serie tra loro e con polarità invertita attraverso l’azionamento in chiusura di almeno un interruttore bidirezionale di detto circuito, alimentando con ciò ciclicamente in periodi sfalsati ciascuna singola cella di dette due celle ad una tensione di esercizio, parzialmente mediate la scarica dell’altra cella non alimentata e parzialmente mediante detto alimentatore.
7. 7. Apparecchiatura per la purificazione di un fluido secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la scheda di controllo di detto alimentatore assume il valore della tensione della cella alimenta, e modula conseguentemente la tensione ai capi di detta cella alimentata, al variare della carica trasferita dall’altra cella, per ottenere ai suoi capi una prestabilita tensione di esercizio.
8. 8. Apparecchiatura per la purificazione di un fluido secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la scheda di controllo di detto alimentatore assume il valore della tensione della cella in scarica sulla cella alimenta, e scollega quest’ultima dalla serie con la cella alimentata quando la tensione scende al di sotto di un prestabilito valore di soglia.
9. 9. Apparecchiatura per la purificazione di un fluido secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto circuito elettronico comprende due ponti ad H ciascuno collegato centralmente ai capi di una di dette celle e collegati tra loro mediante un collegamento per il recupero dell’energia intercettato da un interruttore bidirezionale.
10. 10. Apparecchiatura per la purificazione di un fluido secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la scheda di controllo di detto alimentatore comanda detti interruttori per alimentare ad un valore di esercizio singolarmente in periodi sfalsati gli elettrodi dei condensatori di dette almeno due celle per conseguentemente trattenere su detti elettrodi le particelle ionizzate presenti in detto flusso di fluido; nonché comanda detti interruttori a disattivare in periodi sfalsati gli elettrodi dei condensatori di dette almeno due celle per conseguentemente rilasciare le particelle ionizzate da detti elettrodi in un flusso di fluido di lavaggio.