KR102617298B1 - 위생 루프를 가진 uv 램프 및 청관 물 처리 물 가열기 장치 - Google Patents

위생 루프를 가진 uv 램프 및 청관 물 처리 물 가열기 장치 Download PDF

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Abstract

가정용 물 시스템에서 바람직하지 않은 박테리아 함량을 포함하는 병원균들의 억제를 위해 UV 램프 및 스케일-방지 수처리 위생 설비를 포함하는 물 가열 및 처리 시스템은 온수기를 포함한다. 온수기로 물을 공급하기 위한 냉수 공급 라인은 스케일-방지 디바이스 및 UV 위생 램프를 포함한다. 온수기 위생 루프(loop)는 온수기 내의 온수를 순환시키는 위생 루프 펌프(loop pump)를 포함한다. 온수기 제어부는 온수기 위생 루프를 활성화시키고, 위생 루프 모드에서 적어도 2분의 하나 이상의 구간들에 대해 151℉이상의 위생 온도까지 온수기의 수온을 순간적으로 증가시킨다. 가정용 물 시스템에서 바람직하지 않은 박테리아 함량을 포함하는 병원균들을 억제하기 위해 온수를 처리하는 방법이 또한 설명된다.

Description

위생 루프를 가진 UV 램프 및 청관 물 처리 물 가열기 장치{UV LAMP AND ANTI-SCALE WATER TREATMENT WATER HEATER APPARATUS WITH SANITATION LOOP}
본 출원은 물의 위생 처리에 관한 것이며 특히 물 가열기 및 처리 시스템에서 물의 위생 처리에 관한 것이다.
레지오넬라 세균들로 오염된 오염수로부터의 기화에 의해 증발된 박테리아로부터의 레지오넬라 폐렴은 잘 알려진 위험 요소이다. 예를 들어, Vitalsigns™의 2016년 6월 발행된 https://wwwcdcgov/vitalsigns/pdf/2016-06-vitalsigns.pdf의 비특허 문헌에서, 질병 관리 예방 센터(CDC)에 의해, 설명된 바와 같이, 레지오넬라는 제대로 유지되지 않은 건물 급수 시스템들에서 가장 잘 자란다. 건물 소유자들 및 관리자들은 건물 급수 시스템들에서 이러한 세균의 위험을 감소시키기 위한 방식들인, 레지오넬라 물 관리 프로그램들을 장려하는 새롭게 공개된 표준들을 채택해야 한다.
일 양상에 따르면, 가정용 급수 시스템에서 병원균들 및 바람직하지 않은 박테리아 함유의 억제를 위한 UV 램프 및 청관(anti-scale) 물 처리 위생 시설을 가진 물 가열 및 처리 시스템은 물 가열기를 포함한다. 물을 물 가열기로 공급하기 위한 냉수 공급 라인은 청관 디바이스, 및 UV 위생 램프를 포함한다. 단일 또는 다중 혼합 스테이션은 가열된 물을 하나 또는 다수의 온도 구역들로 공급한다. 단일 또는 다중 혼합 스테이션은 물 가열기로부터 냉수 공급 라인에 및 온수 유출 라인에 유동적으로 결합된다. 단일 또는 다중 혼합 스테이션은 제 1 온수 온도로 가열된 물을 적어도 제 1 온도 구역으로 공급한다. 물 가열기 위생 루프는 물 가열기 내에서 온수를 순환시키기 위해 위생 루프 펌프를 포함한다. 물 가열기 제어기는 물 가열기 위생 루프를 활성화시키고, 물 가열기의 물 온도가 위생 루프 모드에서 하나 이상의 기간 동안 151℉가 넘는 위생 온도로 금방 증가하게 한다. 혼합 스테이션은 위생 루프 모드의 동작 동안 적어도 제 1 온도 구역을 대략 제 1 온수 온도로 유지한다. 여기서, 상기 기간은 적어도 2분일 수 있다.
일 실시예에서, 물 가열기 제어기는 미리 결정된 일정대로 물 가열기 위생 루프 활성화시킨다.
다른 실시예에서, 물 가열기 제어기는: UV 위생 램프 또는 청관 디바이스 중 적어도 하나에 통신 가능하게 결합되며, 물 가열기 제어기는: 청관 디바이스 고장 표시 또는 위생 램프 고장 표시 중 적어도 하나의 검출에 응답하여 물 가열기 위생 루프를 활성화 시킨다.
다른 실시예에서, 냉수 공급 라인은 침전 필터를 포함한다.
다른 실시예에서, 물 가열 및 처리 시스템은 온수 재순환 라인을 추가로 포함한다.
다른 실시예에서, 물 가열 및 처리 시스템은 온수 재순환 라인에 배치된 1-방향 체크 밸브를 추가로 포함한다.
다른 실시예에서, 온수 재순환 라인은 침전 필터를 포함한다.
다른 실시예에서, 온수 재순환 라인은 부가적인 UV 램프 위생 디바이스를 포함한다.
다른 실시예에서, 온수 재순환 라인은 부가적인 청관 디바이스를 포함한다.
다른 실시예에서, 물 가열기는 물 가열기 제어기에 의해 제어된 블로 다운 밸브를 포함한 자동 블로 다운 디바이스를 포함하며, 상기 자동 블로 다운 디바이스는 물 가열기에 형성된 물때(scale)를 없앤다.
다른 실시예에서, 물 가열기는 조절식 버너를 가진 가스 가열식 가열기를 포함한다.
다른 실시예에서, 물 가열기는 간접 가열식 열 교환기를 포함한다.
다른 실시예에서, 간접 가열식 열 교환기는: 판 및 프레임 열 교환기, 용접형 판 열 교환기, 및 셸 및 튜브 열 교환기로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
다른 실시예에서, 물 가열기는 간접 가열식 스팀 가열형 열 교환기를 포함한다.
다른 실시예에서, 간접 가열식 스팀 가열형 열 교환기는: 용접형 판 열 교환기, 및 셸 및 튜브 열 교환기로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
다른 실시예에서, 물 가열기는 전기 가열기를 포함한다.
다른 실시예에서, 물 가열 및 처리 시스템은 물 가열기의 온수 유출구의 아래쪽으로 적어도 하나의 화학물질 주입기를 추가로 포함한다.
다른 실시예에서, 물 가열 및 처리 시스템은 혼합 스테이션에 의해 대략 세트포인트 온도로 유지된 뜨거운 온도 분배 물 및 활성수 온도 템퍼링 없이 물 가열기의 유출구 라인에 유동적으로 결합된 고온 물 분배부를 포함한다.
다른 실시예에서, 물 가열 및 처리 시스템은 물 가열기의 온수 유출구에 1-방향 체크 밸브를 추가로 포함한다.
다른 양상에 따르면, 가정용 급수 시스템에서 병원균들 및 바람직하지 않은 박테리아 함유를 억제하도록 온수를 처리하기 위한 방법은: 물 가열기, 청관 디바이스, 및 UV 위생 램프를 포함하는 물 가열기로 물을 공급하기 위한 냉수 공급 라인, 가열된 물을 하나 또는 다수의 온도 구역들로 공급하기 위한 단일 또는 다중 혼합 스테이션으로서, 상기 단일 또는 다중 혼합 스테이션은 물 가열기로부터 냉수 공급 라인에 및 온수 유출 라인에 유동적으로 결합되고, 상기 단일 또는 다중 혼합 스테이션은 제 1 온수 온도로 가열된 물을 적어도 제 1 온도 구역으로 공급하기 위한, 상기 단일 또는 다중 혼합 스테이션, 물 가열기 내에서 온수를 순환시키기 위해 위생 루프 펌프를 포함한 물 가열기 위생 루프를 제공하는 단계; 냉수를 물 가열기로 흐르게 하거나 또는 펌핑하기 전에 냉수를 위생 처리하는 단계; 및 151℉(66℃)를 초과한 상승 온도로 물 가열기 내에서 온수를 순환시키도록 위생 루프 펌프를 동작시키며 물 가열기 제어기에 의해 제어되는 바와 같이 적어도 2분 동안 물 가열기에서 상승 온도를 유지함으로써 물 가열기의 온수를 위생 처리하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 물 가열기 위생 루프를 동작시킴으로써 물 가열기의 온수를 위생 처리하는 단계는 주기적으로 물 가열기 위생 루프를 동작시킴으로써 물 가열기의 온수를 위생 처리하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 물 가열기 위생 루프를 동작시킴으로써 물 가열기의 온수를 위생 처리하는 단계는 UV 위생 램프의 결함 알람에 응답하여 물 가열기 위생 루프를 동작시킴으로써 물 가열기의 온수를 위생 처리하는 단계를 포함한다.
본 출원의 앞서 말한 및 다른 양상들, 특징들, 및 이점들은 다음의 설명으로부터 및 청구항들로부터 더 명백해질 것이다.
본 출원의 특징들은 이하에서 설명되는 도면들, 및 청구항들을 참조하여 보다 양호하게 이해될 수 있다. 도면들은 반드시 일정한 비율인 것은 아니며, 대신에 일반적으로 여기에서 설명된 원리들을 예시하는데 역점을 둔다. 도면들에서, 유사한 숫자들은 다양한 뷰들 전체에 걸쳐 유사한 부분들을 나타내기 위해 사용된다.
도 1은 본 출원에 따른 위생 루프를 가진 대표적인 UV 램프 및 청관 물 처리 물 가열기 장치를 도시한 개략도이다;
도 2는 권고된 위생 온도들 및 시간들을 도시한 다이어그램이다; 그리고
도 3은 도 1의 장치의 대표적인 자체 밀폐형, 단일 캐비닛 구현예의 도면을 도시한다.
상기 설명된 바와 같이, 레지오넬라 세균들로 오염된 오염수로부터의 기화에 의해 증발된 박테리아로부터의 레지오넬라 폐렴은 잘 알려진 위험 요소이다. 저 볼륨 순간 고온 가열기들을 포함한, 물 가열기들은 완화 기술들이 준비되어 있지 않다면 상당한 위험을 끼친다. 연관된 냉수 공급 라인들 및 온수 분배 시스템들은 또한 가정용 급수 시스템에서 레지오넬라균, 박테리아, 및 다른 바람직하지 않은 미생물들과 같은 병원균들에 의한 오염의 위험이 있다.
레지오넬라균 및 다른 병원균들을 상당히 제거하기 위한 하나의 방법은 충분한 양의 시간 동안 충분한 온도에서 물을 가열하는 것이다. 종래 기술의 하나의 방법은 약 1시간 동안 약 50℃ 내지 60℃로 시스템에서의 물을 가열하는 것이다. 그러나, 이러한 위생 방법들은 또한 여러 문제들을 야기할 수 있다. 위생 이유들로 시스템에서의 물의 대량 가열은 그 외 사용될 수 있는 상당히 더 많은 에너지 소비를 사용한다. 또한, 전체 시스템 또는 시스템의 부분들은 시스템 위생 사이클들을 위해 사용된 상승된 물 온도들의 기간 동안 서비스로부터 제거될 필요가 있을 수 있다. 더 최근에, 약 151℉(66℃) 이상을 넘는 추가로 상승된 물 온도가 적어도 약 2분 위생 사이클들에서 효과적일 수 있다는 것이 발견되어 왔다. 그러나, 통상의 더 낮은 온수 온도에 비교하여 에너지 비용이 여전히 고려되어야 한다.
최근에, 자외선 광에 의한 위생이 더 효과적이며 더 널리 사용되고 있다. UV 위생의 하나의 이점은 예를 들어, 냉수 공급 라인에서, 및 또한 재순환 물 복귀 라인에서와 같은, 가정용 급수 시스템에서의 하나 이상의 키 포인트에서 계속해서 물을 처리하도록 동작될 수 있다는 것이다.
병원균들은 또한 가정용 급수 시스템 및 가열기에서의 다양한 곳들에서 물때 형성하는 경우에 축적된다. 다양한 급수 시스템 구성요소들의 고장 및 너무 이른 노화를 방지하도록 물때 형성을 완화시키기 위해 물 경도와 관련된 노력들이 있어 왔다. 물때 증가는 또한 레지오넬라균과 같은 병원균들에 대한 중대한 벡터인 것으로 발견되어 왔다. 물때 침전물들은 생물막들과 같은 병원균들이 들러붙을 수 있는 곳을 제공한다. 또한 병원균들을 위한 서식지들을 대체로 방지하도록 물때 형성을 완화시키기 위한 노력들이 있어야 한다.
예를 들어, 매사추세츠, 노스 앤도버의 Watts Water Technologies, Inc.로부터 이용 가능한, OneFlow® 청관 시스템과 같은, 청관 기술들은 병원균 억제 프로그램의 일부로서 이용될 수 있다. 청관 시스템들은 병원균 억제 또는 완화 프로그램의 일부로서 물때 증가를 방지하는데 덜 효과적이거나 또는 효과적이지 않은 물 연화 디바이스들 및 시스템들과 구별된다. Watts Water Technologies Inc.에 양도된, 미국 특허 번호 제9,879,120 B2호, 미네랄들 및 염들의 침전을 위한 수지, 제조 방법들 및 그것의 사용들은 수지와 다가 양이온 사이에서의 이온 교환을 허용하기 위해 다가 양이온을 가진 양이온-교환 수지 및 약산 음이온 미네랄 또는 염의 수용액을 포함한 물때-제어 수지를 생성하는 방법을 설명한다. 양이온-교환 수지는 약산 이온 교환 수지일 수 있다. 방법은 약산 음이온 미네랄 또는 염과 동일한 다가 양이온을 가진 강산 염을 수용액에 부가하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 미국 특허 출원 일련 번호 제62/675,898호, 물때 형성의 QCM 측정은 물 경도 완화 또는 처리 평가 시스템의 효과성을 평가하기 위해 대표적인 물 경도 완화 또는 처리 평가 시스템을 설명한다. 이러한 대표적인 기술들은 UV 램프 디바이스로부터의 결함과 유사한, 물 가열기 제어기와 같은, 제어기에 의해 수용될 수 있는 청관 장치에 대한 결함 표시를 발생시키기 위해 사용될 수 있다. '120 특허 및 '898 출원은 모든 목적들을 위해 여기에서 전체적으로 참조로서 통합된다.
가정용 급수 시스템에서 OneFlow® 제품들과 같은, UV 위생 및/또는 물 처리 제품들의 부가는 충분한 처리 및 병원균 완화를 단독으로 제공할 수 있다. 이러한 시스템들의 에너지 소비가 비교적 작기 때문에(예컨대, 하나 이상의 UV 램프들을 구동하기 위한 전력, 또는 무시해도 될 정도인 물 처리 시스템의 동작을 모니터링하기 위한 전력), 가정용 물 위생은 이제 상승된 물 온도에 의한 위생을 위해 물의 온도를 증가시키기 위해 사용된 부가적인 에너지 소비를 위한 더 높은 비용 없이 성취될 수 있다. 대표적인 적절한 UV 위생 시스템들은 미국 특허 번호 제9,738,547 B2호, 흐름 스위치 및 키형 램프를 가진 자외선 광 위생 처리 어셈블리, 및 미국 특허 번호 제9,932,245 B2호, 고선량 특징들을 가진 UV 위생 처리 어셈블리들 및 이를 제어하기 위한 방법들에서 설명되어 왔으며, 양쪽 모두는 Watts Water Technologies, Inc.에 양도된다. '547 및 '245 특허들은 모든 목적들을 위해 여기에서 전체적으로 참조로서 통합된다.
더 개선된 UV 위생 시스템들은, 통상적으로 또한, 예를 들어, 시스템 프로그램 가능한 로직 제어기와 같은 건물 제어기와 통신하고 그리고/또는 물 가열기 제어기(예컨대, 프로세서 또는 마이크로컴퓨터 기반 제어기)와 직접 통신할 수 있는 로컬 구성요소 제어기를 통해, 결함 표시들을 제공한다. UV 램프 고장과 같은, 결함들은 국소적으로 그리고/또는 건물 제어기 시스템을 통해 디스플레이 되거나 또는 경고될 수 있다. 불운하게도, 많은 이러한 가정용 급수 시스템들이, 결함이 있는 UV 램프 또는 다른 위생 디바이스가 결함이 있다고 인식되며 그리고/또는 고장난 디바이스가 수리될 때까지 지연이 있을 수 있기 전에, 때때로 비교적 긴 기간 동안 싱크대들 및 샤워기들을 포함한, 최종 사용자들에게 물을 계속해서 제공하는 것이 일반적이다. 물 위생처리 구성요소들의 시기 적절한 유지 및 보수의 실패는 일상적인 시스템 및 유지보수 검사들의 부족, 보수를 위한 호출하는 경우의 지연, 얻을 수 있는 여분의 부품들의 부족, 또는 건물 소유자에 의한 부주의에 의해 야기될 수 있다. 디바이스 보수 또는 교체가 없는 얼마의 기간 후, 가정용 급수 시스템은, 고장난 교정 설비가 결코 설치되지 않은 것처럼, 병원균들에 의한 오염에 취약해질 수 있다.
하나 이상의 위생 디바이스가 고장났거나 또는 그 외 작동하지 않는 경우에도, 어느 정도의 확실성을 가진 가정용 급수 시스템에서, 바람직하지 않은 박테리아 함유를 포함한, 병원균들을 효과적으로 억제할 수 있는 물 가열 및 처리, 시스템 및 방법에 대한 요구가 있다.
물 가열 시스템의 부분으로서 개선된 병원균 완화 디바이스들을 통합함으로써, 상승 온도 물 가열기 위생 루프가 예정대로 프로그램으로 동작되며, 그리고/또는 물 가열기의 제어기에 통신 가능하게 결합된 UV 램프 또는 청관 디바이스와 같은, 위생 디바이스로부터의 결함 표시에 따라 동작될 수 있다는 것이 인식되었다. 물 가열기의 제어기가 이러한 결함 정보를 갖는 경우에, 제어기는 시스템 위생 디바이스들 중 하나 이상에 의한 결함의 통지에 따라 백업 또는 페일세이프(failsafe) 위생 루틴을 자동으로 호출하기 위한 프로세스를 포함할 수 있다.
위생 루프의 예정된 동작: 미리 결정된 일정대로, 물 가열기의 제어기는 예정된 백업 또는 페일세이프 위생 동작으로서 원하는 기간 동안 상승된 온도로 물 가열기에 명령할 수 있다(예컨대, 물 가열기 제어기에 의해 제어된 바와 같이, 가스 가열식 물 가열기의 버너 열 출력을 조절함으로써와 같이).
결함 검출에 응답한 위생 루프의 동작: 위생 디바이스가 고장났다는(예컨대, 고장난 UV 램프) 하나 이상의 위생 디바이스들로부터의 통지 시, 물 가열기의 제어기는 원하는 기간 동안 상승 온도로 물 가열기에 명령할 수 있다(예컨대, 물 가열기 제어기에 의해 제어되는 바와 같이, 가스 가열식 물 가열기의 버너 열 출력을 조절함으로써와 같이). 예를 들어, 미리 결정된 간격 또는 간격들로, 151℉를 넘는 물 가열기에서 온수의 2분 온도 상승들이 예정되어 있을 수 있다. 상승된 온수 온도의 기간들의 위생 효과성은 위생 펌프를 포함하는 인접한 바이패스 루프에 의해 야기된 물 흐름과 같은, 물 가열기를 통한 물 흐름에 의해 강화될 수 있다.
일 대표적인 실시예에서, 물 가열기는 위생 루프 펌프를 가진 위생 바이패스 위생 루프를 포함한다. 사전-프로그램된 일정대로 그리고/또는 고장난 디바이스로부터의 위생 디바이스 고장의 통지에 따라, 물 가열기 제어기는 위생 프로세스를 구동하며, 여기에서 위생 루프가 활성화되고(위생 루프 펌프의 활성화를 포함한) 가열기에서의 물의 온도는 병원균들을 죽이기 위해, 상승 온도에 대해, 적절한 시간 동안 물 가열기에 의해 상승 온도로 올라간다. 예를 들어, 현재 가장 잘 이해된 위생 기술들을 사용하여, 물 가열기는 적어도 2분 지속되는 하나 또는 주기적인 사이클들에서 물 가열기에서의 온도를 151℉넘게 증가시킬 수 있다. 이러한 물 가열기 사이클들은 하루 동안 임의의 적절한 횟수들로 수행되며 위생 디바이스로부터의 결함 표시가 없어지거나 또는 그 외 리셋되는 경우까지 요구되는 한 반복될 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 보다 특정한 병원균 억제를 위한 동작의 백업 또는 페일세이프 모드로서, 위생 디바이스 결함 표시들의 부재 시에도, 미리 결정된 일정대로 구동되는 위생 사이클들이 또한 있을 수 있다. 전체 위생 사이클은, 151℉가 넘는 상승 온도에서 위생 루프를 통한 적어도 2분의 비교적 높은 물 속도(높은 유량)로 151℉가 넘게 물을 가열하는 것을 포함한다.
몇몇 온수 분배 라인들은 상승된 온수 온도의 시간들 동안 임의의 부가적인 수동 또는 자동 동작들 없이 계속해서 정상적으로 동작할 수 있을 것이다. 예를 들어, 예로서 몇몇 산업형 세탁기들 및 식기 세척기들과 같은, 몇몇 고온 물 사용자들은 위생 루프(온수 분배 라인에 혼합 밸브가 없는 경우)의 동작에서 기인할 수 있는 바와 같은 상승된 온수 온도들의 기간들을 갖고도 정상적으로 구동할 수 있다. 다른 온수 분배 시스템들은 예를 들어, 건물 싱크대들 및 샤워기들로의 온수와 같은, 위생 온도에서의 상승된 온수 공급을 견딜 수 없다. 그러나, 이들 "저온" 온수 분배 라인들로의 물은 예를 들어, 디지털 혼합 시스템과 같은, 혼합 시스템을 통해 공급될 수 있으며, 여기에서 냉수는 물 가열기 유출구 라인에서의 온수뿐만 아니라 물 가열기에서의 온수의 정상적인 물 온도보다 높게 야기하는 물 가열기에서의 위생 루프의 임의의 단기 동작에도 불구하고, 원하는 온수 온도, 통상적으로 약 120℉가 제공됨을 보장하기 위해 분배 라인으로 자동으로 주입된다.
가열된 물을 하나 또는 다수의 온도 구역들로 공급하는 단일 또는 다중 혼합 스테이션이 또한 있을 수 있다. 단일 또는 다중 혼합 스테이션은 물 가열기로부터 냉수 공급 라인에 및 온수 유출 라인에 유동적으로 결합된다. 단일 또는 다중 혼합 스테이션은 제 1 온수 온도로 가열된 물을 적어도 제 1 온도 구역으로 공급한다.
도 1은 본 출원에 따른 가정용 급수 시스템에서 바람직하지 않은 박테리아 함유를 포함한 병원균들의 억제(즉, 마실 수 있는 급수 시스템들에서 레지오넬라균과 같은 병원균들의 완화)를 위해 위생 루프를 가진 대표적인 UV 램프 및 청관 물 처리 물 가열기 장치(100)의 개략도를 도시한다. 차갑거나 또는 시원한 물(181)은 실질적으로 어떤 수인성 병원균들도 시 공급장치로부터 물 가열기(110)로 도입되지 않음을 보장하기 위해 침전 필터(A)(171), 청관 시스템(141) 및 UV 물 처리 램프(A)(137)를 통과하는 마실 수 있는 냉수(181)의 소스(예컨대, 건물 내에서 분배되는 것으로서 시 가정용수 유틸리티 소스)로부터 위생 루프를 가진 UV 램프 및 청관 물 처리 물 가열기 장치(100)에 들어간다. 청관 시스템(141)은 UV 램프에서 물때 형성 또는 증가를 상당히 방지하기 위해 UV 램프(137) 앞에 위치된다. 청관 시스템(141)은 또한 물 가열기(110)에서 물때 형성을 막는다. 선택적 부스터 펌프(153)는 냉수 유입 공급 라인을 위해 원하는 수압 및 유량을 제공할 수 있다. 냉수(181)는 냉수 라인(196), 1방향 밸브(163)(위생 루프로부터의 온수가 냉수 라인들로 흐르는 것을 막는), 및 냉수 공급의 대용이 되는 라인(193)을 통해, 그리고 위생 루프(101)에 대한 복귀 라인을 제공하기 위해 온수(110)(예시의 명료함을 위해, 도 1에서 상세하게 도시되지 않은, 임의의 적절한 가정용 물 가열기의)로 제공된다.
임의의 적절한 청관 시스템은 매사추세츠, 노스 앤도버의, Watts Water Technologies, Inc.로부터 이용 가능한 OneFlow® 청관 시스템이다. 물 가열기(110)는 예를 들어, 텍사스주 포트 워스의 PVi™으로부터, 또는 뉴욕주, 블로벨트의 AERCO International, Inc.로부터 이용 가능한 임의의 적절한 물 가열기와 같은 물 가열기 디바이스의 부분일 수 있다.
물은 원하는 세트포인트로 가열되며 디지털 혼합 스테이션(160)과 같은 일체형 혼합 밸브로 전달된다. 적절한 디지털 혼합 스테이션들은, 예를 들어, 매사추세츠, 노스 앤도버의 POWERS™(Watts Water Technologies, Inc.)로부터 이용 가능한 IntelliStation™을 포함한다. 혼합의 원리들은, 예를 들어, PVI Industries Inc.(Watts Water Technologies, Inc.)에 양도된, 미국 특허 번호 제9,122,284 B2호, 텀페링된 혼합 물을 제공하기 위한 전자기계 온도 조절 시스템에서 설명되어 왔다. 물 가열기(110)로부터의 온수는 "제 1 온도" 온수(131) 공급을 제공하기 위해 1방향 밸브(161), 및 온수 라인들(191 및 194)을 통해 혼합 스테이션(160)으로 제공된다. 디지털 혼합 스테이션(160)은 LT 공급 장치(131)로서 도 1에 도시된, 제어 온도 온수 공급 장치로 물을 템퍼링하기 위해 사용된다. 온수는 HT 공급 장치(133)로서 도 1에 도시된, 고온 급수 시스템으로 직접 공급된다.
임의의 적절한 물 가열기(110)가 사용될 수 있다. 열의 소스가 물 가열기에서 직접 물을 가열하는지(예컨대, 몇몇 유형들의 전기 가열 요소들), 또는 예를 들어, 고온 연소 가스가 물을 가열하기 위해 물 가열기를 통해 움직이는 튜브들을 통해 흐르는 열 교환기가 있는지는 중요하지 않다. 어떤 유형의 연료가 사용되는지는 또한 중요하지 않다. 상업용 물 가열기들에서, 가스 연소 버너들이 일반적이지만, 본 출원에 의해 설명된 동일한 시스템 및 프로세스들은 증기 또는 마실 수 없는 보일러 물 가열기들을 포함한, 전기, 오일, 직접, 또는 간접적 열 교환기들로 구현될 수 있다.
대표적인 적절한 열 교환기 유닛들은 일 측면 상에서의 보일러 물 및 다른 측면 상에서의 가정용 물 가열기와 함께 사용된 판 및 프레임 열 교환기 가열기를 포함한다. 더 높은 온도의 보일러 물은 가정용 물을 원하는 온수 온도로 가열한다. 증기가 셸에서 파이프 주위에 흐르는 물과 함께 파이프를 통해 움직이는 경우와 같은, 증기 가열이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 물 가열기는 판 및 프레임 열 교환기, 용접형 판 열 교환기, 또는 셸 및 튜브 열 교환기와 같은 간접 가열식 열 교환기를 포함할 수 있다. 또는, 물 가열기는 용접형 판 열 교환기, 또는 셸 및 튜브 열 교환기와 같은, 간접 가열식 증기 가열형 열 교환기를 포함할 수 있다.
다른 적절한 물 가열기들은 조절식 버너를 갖는 것들과 같은, 가스 가열식 물 가열기들을 포함한다. 예를 들어, 코일형 전기 가열 요소들과 같은, 전기 요소들이 또한 순간형 물 가열기에서 물을 보다 직접 가열하기 위해 사용될 수 있다. 상기 설명된 바와 같이 물 가열기들은 통상적으로 임의의 적절한 물 가열기 제어기(예컨대, 도 1, 제어기(201))를 포함한다는 것이 이해된다.
제어기(201)는 반드시는 아니지만, 통상적으로, 통신 라인(203)을 통해 물 가열기(110)의 제어기와 동일하다. 제어기(201)는 선택적으로 통신 라인(205)을 통해 UV 물 처리 램프(A)(131)에, 통신 라인(209)을 통해 청관 시스템(141)에, 그리고/또는 통신 라인(207)을 통해 UV 물 처리 램프(B)(135)에 통신 가능하게 결합된다. 유사하게, 제어기(201)는 선택적으로 통신 라인(211)을 통해, 예를 들어, 하나 이상의 디스플레이들 또는 표시자들(도 1에 도시되지 않음) 및/또는 임의의 적절한 유선 또는 무선 연결들(예컨대, 임의의 다른 적절한 컴퓨터들 또는 제어기들로의 블루투스, WIFI 등)과 같은, 주변 장치들로의 임의의 적절한 통신 라인들에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 통신 라인들(203, 205, 207, 209 및/또는 211)은 임의의 적절한 하드와이어드 제어 와이어들의 임의의 적절한 유선 또는 무선 연결들, 하드와이어드 통신 버스 또는 프로토콜, 임의의 적절한 무선 연결 및/또는 그것의 임의의 조합일 수 있다.
침전 필터들(171, 173)은 냉수 유입구 또는 재순환 물 유입구에서 위생 루프를 가진 UV 램프 및 청관 물 처리 물 가열기 장치(100)의 부분들에 들어가기 전에 바람직하지 않은 입자상 물질을 제거할 수 있다. 임의의 적절한 침전 필터가 사용될 수 있다.
재순환 물은 건물 온수 분배 시스템으로 나가지만 붙박이들, 또는 디바이스들 중 임의의 것에서 사용되지 않으며 "사용되지 않는" 온수로서 위생 루프를 가진 UV 램프 및 청관 물 처리 물 가열기 장치(100)를 통해 되돌아갈 수 있는 물이다. 도 1의 대표적인 시스템에서, 건물 재순환 물은 실질적으로 어떤 수인성 병원균들도 건물 온수 분배 라인들 및 붙박이들로부터 시스템에 도입되지 않음을 보장하기 위해, 침전 필터(B)(173) 및 UV 물 처리 램프(B)(135)를 통해 위생 루프를 가진 UV 램프 및 청관 물 처리 물 가열기 장치(100)로 복귀한다. 재순환된 온수(183)는 재가열 및 재사용을 위해 라인(195)을 통해 물 가열기로, 및 1-방향 체크 밸브(165) 및 라인(199)을 통해 혼합 밸브(160)로 다시 직접 분배된다.
화학물질 주입 포트들(예컨대, 이산화염소를 위한)은 선택적으로 물 가열기로부터의 유출 온수를 추가로 처리하기 위해 사용될 수 있다. 이산화염소와 같은 화학물질들은 바람직하게는 그것들이 열 교환기 구조를 열화시키지 않도록 열 교환기의 아래쪽으로 도입된다.
도 2는 동작의 권고된 위생 온도 및 시간 위생 루프 시퀀스를 도시한 다이어그램이다. 다이어그램은 레지오넬라 뉴모필라를 포함한 여러 레지오넬라 종들이 실험실 환경에서 물 온도들에 어떻게 반응하는지를 도시한다. 실제 온수 시스템에서, 레지로넬라균은 물때, 생물막 및 다른 복합물들 때문에 122℉ 아주 위의 온도들에서 증식할 수 있다(2013년 5월, ASSE International Scald Awareness Task Group에 의해 개발된 백서, 잠재적 물 가열기 화상 위험들의 이해에서 재인쇄된 바와 같이, HC Info, Matthew Freije의, 의료 설비들에서의 레지오넬라균 제어: 위험을 최소화하기 위한 가이드).
위생 루프 - 가능화되는 경우, 위생 루프를 가진 UV 램프 및 청관 물 처리 물 가열기 장치(100)는 정상 동작 환경(예컨대, 통상적으로 약 120℉ 내지 140℉)에서, 약 160℉까지, 물 가열기의 세트포인트 온도를 리셋한다. 위생 또는 위생 루프(101)의 부분으로서, 순환 펌프(151)는 도 2의 물 처리 권고들마다, 공급 연결(191)로부터 파이프(192)를 통해 저온 유입 연결(193)로 물을 펌핑하며 물 가열기(110) 내에서의 물 온도가 151℉(66℃)를 넘을 때까지 계속되고 적어도 2분 동안 유지된다.
위생 바이패스 루프에서 위생 펌프에 의해 야기된 바와 같이 위생 루프 범위에 대한 적절한 물 유량들은 일반적으로 정상 동작에서 물 가열기의 적어도 약 GPM 유량 이상이다. 위생 루프는 물 가열기에서의 연속적인 물 순환 또는 응결 감소와 같은, 온도 조절 및 다른 애플리케이션들을 위해 사용되는 종래 기술의 바이패스 루프들과 완전히 다르다. 이러한 바이패스 루프들은 상기 설명된 새로운 위생 루프에 적절하지 않은, 비교적 작은 직경의 파이프들, 및 훨씬 더 낮은 유량들을 사용한다.
예: 물 가열기는 약 80 GPM의 위생 루프 유량을 달성하기 위해 2"파이프 직경 및 1/3 hp 펌프를 사용하여 상기 설명된 바와 같이 위생 루프를 포함한다. 통상적으로, 펌프 및 위생 루프 파이프는 물 가열기로부터의 가열된 물의 정상적인 흐름보다 높은 흐름을 지원하기 위해 충분히 커야 한다(즉, 물 가열기의 열 용량에 관련된 바와 같이).
완료되는 경우, 세트포인트는 사전-위생 루프 정상 동작 온도로 돌아갈 수 있으며 가열된 물은 혼합 밸브(160)로, 및 사용되는 경우, 고온 시스템 물(133) 공급 장치로 전달될 것이다. 위생 루프 기능은 주기적인 동작을 위해(예컨대, 규칙적 또는 불규칙적인 시간 간격들로) 스케줄링되며 그리고/또는 예를 들어, UV 램프 결함 또는 청관 결함 표시와 같은, 수질 또는 물 처리 디바이스로부터의 결함 표시와 같은, 유지보수 알람에 기초하여 동작될 수 있다.
동작의 자동 블로다운 시퀀스 - 몇몇 실시예들에서, 자동-블로다운 피처는 자동 블로 다운 밸브(121)의 동작에 의해 가열기의 최하부에 가라앉을 수 있는 임의의 침전물을 자동으로 빼낼 수 있다. 일단 완료되면, 배수 밸브는 폐쇄되며 유닛은 동작의 표준 시퀀스로 다시 되돌려질 수 있다. 자동 블로다운 시퀀스는 예를 들어, 청관 시스템으로부터의 결함 표시와 같은, 결함 상태에 응답하여와 같은, 규칙적인 또는 불규칙적인 일정대로 그리고/또는 보다 빈번한 동작 일정대로 수행되도록 프로그램될 수 있다. 이러한 청관 시스템 결함 표시들은, 예를 들어, 상기에 대한 '898 출원 참조에서 설명된 QCM 시스템과 같은, 상업화를 위해 개발되고 있다.
제어기 - 물 가열기는 임의의 적절한 제어기, 통상적으로 프로세서 기반 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 임의의 적절한 내장 프로세서 또는 내장 컴퓨터에 기초할 수 있다. 물 가열기 제어는 UV 능숙도 및 혼합 밸브의 상황 및 결함들을 모니터링하고 보고할 뿐만 아니라 표준 물 가열기 동작 기능들을 수행할 수 있다.
도 1의 위생 루프를 가진 UV 램프 및 청관 물 처리 물 가열기 장치는 소형의 자기 밀폐형 장치로서 단일 엔클로저로 구축될 수 있다. 도 3은 도 1의 장치의 대표적인 자기 밀폐형, 단일 캐비닛 구현예의 도면을 도시한다.
도 1의 위생 루프를 가진 UV 램프 및 청관 물 처리 물 가열기 장치의 애플리케이션들은 병원들과 같은 중요한 의료 설비들을 위해, 그리고 예를 들어, 식당들, 리조트들, 및 호텔들을 포함한 접대 지역들에서의 가정용 온수 시설들을 포함한다.
순간식 물 가열기들은 비교적 작은 볼륨들의 가열된 물을 가지며, 온수 탱크들은 더 이상 사용되지 않거나 또는 적어도 현대의 물 가열 애플리케이션들 및 시설들에서 덜 일반적이다. 그러나, 이 기술분야의 숙련자들은 본 출원에 의해 설명된 바와 같이 위생 루프를 가진 UV 램프 및 청관 물 처리 물 가열기 장치의 동일한 기술들이 온수 시스템의 온수 탱크들에 적용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 현재 동향들은 요구하는 경우 물을 가열하는 물 가열기들로 향하지만(예컨대, 상기 설명된 대표적인 시스템들에서 사용된 바와 같이 순간식 물 가열기들), 이 기술분야의 숙련자들은 또한 본 출원에 의해 설명된 바와 같이 위생 루프를 가진 UV 램프 및 청관 물 처리 물 가열기 장치의 동일한 기술들이 또한 탱크형 물 가열기들에 적용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
물 가열기, 디지털 혼합 스테이션, 도 1의 위생 루프를 가진 UV 램프 및 청관 물 처리 물 가열기 장치를 구현하기 위해 사용될 수 있는 프로세서들, 제어기들, 및 컴퓨터들의 소프트웨어 또는 펌웨어는 임의의 적절한 컴퓨터 판독 가능한 비-일시적 저장 매체상에서 제공될 수 있다. 비-일시적 데이터 저장 장치로서 컴퓨터 판독 가능한 비-일시적 저장 매체는 비-순간적 방식으로 임의의 적절한 미디어 상에 저장된 임의의 데이터를 포함한다. 이러한 데이터 저장 장치는, 이에 제한되지 않지만, 하드 드라이브들, 비-휘발성 RAM, SSD 디바이스들, CD들, DVD들 등을 포함한, 임의의 적절한 컴퓨터 판독 가능한 비-일시적 저장 매체를 포함한다.
상기 개시된 및 다른 특징들 및 기능들의 변화들, 또는 그것의 대안들은 많은 다른 상이한 시스템들 또는 애플리케이션들로 조합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 다양한 현재 예측되지 않은 또는 예상되지 않는 대안들, 수정들, 변화들, 또는 개선들이 그 다음에 다음의 청구항들에 의해 포함되도록 또한 의도되는 이 기술분야의 숙련자들에 의해 이루어질 수 있다.

Claims (21)

  1. 가정용 급수 시스템에서 병원균들 및 바람직하지 않은 박테리아 함유의 억제를 위해 UV 램프 물 처리 위생시설을 가진 물 가열 및 처리 시스템에 있어서,
    물 가열기;
    상기 물 가열기로 물을 공급하기 위한 냉수 공급 라인 - 상기 냉수 공급 라인은 UV 위생 램프를 포함함 -;
    온도 조정되어 가열된 물을 하나 또는 다수의 온도 구역들로 공급하기 위한 단일 또는 다중 온도 조정 혼합 스테이션(temperature regulating mixing station) - 상기 단일 또는 다중 온도 조정 혼합 스테이션은, 상기 물 가열기로부터 상기 냉수 공급 라인 및 온수 유출 라인에 유동적으로(fluidly) 결합되고, 상기 단일 또는 다중 온도 조정 혼합 스테이션은, 제 1 온수 온도의 상기 온도 조정되어 가열된 물을 상기 하나 또는 다수의 온도 구역들 중 적어도 제 1 온도 구역으로 공급하기 위한 것임 - ; 및
    상기 물 가열기 내에서 온수를 순환시키기 위해 위생 루프 펌프를 포함하며, 상기 물 가열기로부터 상기 온수 유출 라인으로 연결되는 물 가열기 위생 루프;
    를 포함하고, 그리고
    물 가열기 제어기는, 상기 물 가열기 위생 루프를 활성화시키고, 상기 물 가열기의 물 온도가 위생 루프 모드에서 하나 이상의 기간 동안 151℉(66℃)를 넘는 위생 온도로 순간적으로 증가하게 하고,
    상기 기간은 적어도 2분(minute) 이고,
    상기 단일 또는 다중 온도 조정 혼합 스테이션은, 상기 위생 루프 모드의 동작 동안 상기 하나 또는 다수의 온도 구역들 중 적어도 상기 제 1 온도 구역을 상기 제 1 온수 온도로 유지하는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 물 가열기 제어기는 미리 결정된 일정대로 상기 물 가열기 위생 루프를 활성화시키는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 물 가열기 제어기는: 적어도 하나의 상기 UV 위생 램프에 통신 가능하게(communicatively) 결합되고, 그리고
    상기 물 가열기 제어기는: UV 위생 램프 고장 표시의 검출에 응답하여 상기 물 가열기 위생 루프를 활성화시키는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 냉수 공급 라인은 침전 필터(sediment filter)를 포함하는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    온수 재순환 라인을 더 포함하는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 온수 재순환 라인에 배치된 1-방향 체크 밸브를 더 포함하는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 온수 재순환 라인은 침전 필터를 포함하는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 온수 재순환 라인은 부가적인 UV 램프 위생 디바이스를 포함하는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 물 가열기는,
    상기 물 가열기 제어기에 의해 제어된 블로 다운 밸브(blow down valve)를 포함한 자동 블로 다운 디바이스를 포함하는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 물 가열기는 조절식 버너를 가진 가스 가열식 가열기(gas fired heater)를 포함하는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 물 가열기는 간접 가열식 열 교환기를 포함하는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 간접 가열식 열 교환기는: 판 및 프레임 열 교환기(plate and frame heat exchanger), 용접형 판 열 교환기(brazed plate heat exchanger), 및 셸 및 튜브 열 교환기(shell and tube heat exchanger)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 물 가열기는 간접 가열식 증기 가열형 열 교환기를 포함하는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 간접 가열식 증기 가열형 열 교환기는: 용접형 판 열 교환기, 및 셸 및 튜브 열 교환기로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 물 가열기는 전기 가열기를 포함하는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 물 가열기의 온수 유출구의 아래쪽으로 적어도 하나의 화학물질 주입기를 더 포함하는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 단일 또는 다중 온도 조정 혼합 스테이션에 의해 세트포인트(setpoint) 온도로 유지되는 온수 분배부(hot temperature water distribution); 및
    활성수 온도 템퍼링(tempering) 없이 상기 물 가열기의 유출구 라인에 유동적으로 결합되는 고온 물 분배부(high temperature water distribution);
    를 포함하는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 물 가열기의 온수 유출구에 1-방향 체크 밸브를 더 포함하는,
    물 가열 및 처리 시스템.
  19. 가정용 급수 시스템에서 병원균들 및 바람직하지 않은 박테리아 함유를 억제하도록 온수를 처리하기 위한 방법에 있어서,
    물 가열기, 상기 물 가열기로 물을 공급하기 위한 냉수 공급 라인, 및 온도 조정되어 가열된 물을 하나 또는 다수의 온도 구역들로 공급하기 위한 단일 또는 다중 혼합 스테이션을 제공하는 단계;
    상기 냉수를 상기 물 가열기로 흐르게 하거나 또는 펌핑하기 전에 냉수를 위생 처리하는 단계; 및
    151℉(66℃)를 초과하는 상승 온도로 상기 물 가열기 내에서의 상기 온수를 순환시키도록 위생 루프 펌프를 동작시키며 물 가열기 제어기에 의해 제어된 바와 같이 적어도 2분 동안 상기 물 가열기에서 상기 상승 온도를 유지함으로써 상기 물 가열기의 상기 온수를 위생 처리하는 단계;
    를 포함하고, 그리고
    상기 냉수 공급 라인은, UV 위생 램프를 포함하고,
    상기 단일 또는 다중 온도 조정 혼합 스테이션은, 상기 물 가열기로부터 상기 냉수 공급 라인 및 온수 유출 라인에 유동적으로 결합되고,
    상기 단일 또는 다중 온도 조정 혼합 스테이션은, 제 1 온수 온도로 상기 온도 조정되어 가열된 물을 상기 하나 또는 다수의 온도 구역들 중 적어도 제 1 온도 구역으로 공급하기 위한 것이고,
    물 가열기 위생 루프는, 상기 물 가열기 내에서 상기 온수를 순환시키기 위해 상기 위생 루프 펌프를 포함하며, 상기 물 가열기로부터 상기 온수 유출 라인으로 연결되는,
    온수를 처리하기 위한 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 물 가열기 위생 루프를 동작시킴으로써 상기 물 가열기의 상기 온수를 위생 처리하는 상기 단계는,
    주기적으로 상기 물 가열기 위생 루프를 동작시킴으로써 상기 물 가열기의 상기 온수를 위생 처리하는 단계를 포함하는,
    온수를 처리하기 위한 방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 물 가열기 위생 루프를 동작시킴으로써 상기 물 가열기의 상기 온수를 위생 처리하는 상기 단계는,
    상기 UV 위생 램프의 결함 알람에 응답하여 상기 물 가열기 위생 루프를 동작시킴으로써 상기 물 가열기의 상기 온수를 위생 처리하는 단계를 포함하는,
    온수를 처리하기 위한 방법.
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