KR20200004285A - 정수 시스템 및 증류 장치 - Google Patents

정수 시스템 및 증류 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20200004285A
KR20200004285A KR1020197025317A KR20197025317A KR20200004285A KR 20200004285 A KR20200004285 A KR 20200004285A KR 1020197025317 A KR1020197025317 A KR 1020197025317A KR 20197025317 A KR20197025317 A KR 20197025317A KR 20200004285 A KR20200004285 A KR 20200004285A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
section
water
unit
distilled water
distillation unit
Prior art date
Application number
KR1020197025317A
Other languages
English (en)
Inventor
모리쯔 코니그
파에비안 바스티만
페르난도 페르난데스
모리쯔 발즈타인-바텐버그
Original Assignee
미테미테 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미테미테 게엠베하 filed Critical 미테미테 게엠베하
Publication of KR20200004285A publication Critical patent/KR20200004285A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/043—Details
    • C02F9/005—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/0011—Heating features
    • B01D1/0017—Use of electrical or wave energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/28—Evaporating with vapour compression
    • B01D1/2896—Control, regulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/007—Energy recuperation; Heat pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0003—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by using heat-exchange surfaces for indirect contact between gases or vapours and the cooling medium
    • B01D5/0015—Plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0033—Other features
    • B01D5/0039—Recuperation of heat, e.g. use of heat pump(s), compression
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0033—Other features
    • B01D5/0042—Thermo-electric condensing; using Peltier-effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/006—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C02F1/685—Devices for dosing the additives
    • C02F1/688—Devices in which the water progressively dissolves a solid compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • C02F9/20—Portable or detachable small-scale multistage treatment devices, e.g. point of use or laboratory water purification systems
    • H01L35/30—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
    • C02F1/505—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment by oligodynamic treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • C02F2001/425—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using cation exchangers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/001—Runoff or storm water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/007—Contaminated open waterways, rivers, lakes or ponds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002—Construction details of the apparatus
    • C02F2201/006—Cartridges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/003—Downstream control, i.e. outlet monitoring, e.g. to check the treating agents, such as halogens or ozone, leaving the process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
    • C02F2209/008—Processes using a programmable logic controller [PLC] comprising telecommunication features, e.g. modems or antennas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/02—Temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/05—Conductivity or salinity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/10—Solids, e.g. total solids [TS], total suspended solids [TSS] or volatile solids [VS]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/42—Liquid level
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/10—Energy recovery
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/22—Eliminating or preventing deposits, scale removal, scale prevention
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2307/00—Location of water treatment or water treatment device
    • C02F2307/10—Location of water treatment or water treatment device as part of a potable water dispenser, e.g. for use in homes or offices

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

본 발명은 정수 시스템 및 증류 유닛에 관한 것이다. 상기 정수 시스템(3)은 물(21), 특히 수돗물을 증류 유닛(1)에 제공하기 위한 입력 섹션(31) 및 증류수를 생성하기 위한 상기 증류 유닛(1)을 포함한다. 상기 증류 유닛은 상기 물(21)을 증발시키고 증기(23)를 생성하기 위한 증발 섹션(12), 및 상기 증기(23)를 적어도 부분적으로 응축하여 증류수를 생성하기 위한 응축 섹션(14)을 포함한다. 상기 시스템은 혼합될 화합물, 특히 미네랄을 상기 증류수에 혼합하고, 농축 증류수를 생성하는 방식으로 배열되고 구성된 제1혼합 유닛(32), 특히 카트리지, 및 상기 농축 증류수를 분배하기 위한 출력 섹션(33)을 추가로 포함한다. 상기 증발 섹션(12)은 제1펠티어 효과 장치(10)의 가열 가능한 면(101)에 의해 제공되고 상기 응축 섹션(14)은 상기 제1펠티어 효과 장치(10)의 냉각 가능한면(102)에 의해 제공된다.

Description

정수 시스템 및 증류 장치
안전하고 저렴한 식수 생산은 전 세계적으로 중요한 목표이다. 다양한 수처리 공정이 존재한다. 그러나 대부분의 공정에서 용해된 화합물은 물에 남아 있다. 많은 지역에서 수돗물은 추가 처리 없이는 마시기에 적합하지 않다. 이것은 물의 맛 및/또는 냄새에 영향을 미치는 물질 또는 잠재적으로 유해한 물질 때문일 수 있다. 따라서 전 세계의 많은 장소와 가정에서 현지 수도 회사에서 제공하는 수돗물의 품질을 향상시키고 자하는 바람이 있다.
용해된 화합물의 완전한 제거에 적합한 몇몇 공정이 존재한다. 일반적인 것은 증류이다. 그러나 이 공정은 에너지 집약적 공정이므로 가정용 정수에 거의 사용되지 않는다. 게다가 증류수는 정상적인 인간의 소비에 적합하지 않기 때문에 추가적인 공정을 포함한다. 마실 수 있는 제품을 생산하려면 미네랄을 첨가해야 한다.
WO 93 25 478에는 음료의 생산, 특히 가정에서 생산을 위한 장치 및 공정이 개시되어 있다. 이 공정에는 수성 유입(aqueous influent)의 증류, 멸균 및 재광화(remineralization)가 포함된다. 후자는 믹서로 소정의 미네랄 조성물을 가용성 정제를 용해시킴으로써 수행된다.
WO 2009 037 610 A2는 식수를 생산하기 위한 유사한 장치를 기술하고 있다. 염은 수용액 형태로 첨가되고 상기 물의 에어레이션(aeration)를 실현하는 혼합 수단과 혼합된다.
US 4 894 123은 수직 스팀 굴뚝 및 물을 예열하기 위한 내부에 위치된 물 굴뚝으로 증류수를 생성하기 위한 가정용 증류 유닛을 개시하고 있다. 상기 증류 유닛은 증기의 응축을 위한 공랭식 핀-앤드-튜브 열 교환기를 포함한다. 가열은 전기 가열 요소로 실현된다.
US 2010 0 300 868 A1은 식수 생산을 위한 또 다른 가정용 장치를 기술하고 있다. 증류 후, 염은 농축된 수용액을 사용하여 염 공급 시스템 및 혼합 시스템과 함께 첨가될 수 있다.
또한, 상이한 정제 공정을 포함하는 해결책이 공지되어 있다. US 3 785 492는 유사한 목적을 위한 장치를 개시하고 있다. 그러나 탈회(demineralization)는 증류보다는 분별 결정화에 의해 수행된다. US 2006 02 07 869 A1은 물을 탈기(degassing)하고, 175℃ 이상으로 과열시키고, 진공 챔버 내로 물을 폭발시키기(exploding) 위한 시스템을 포함하는 정수 장치를 기술하고 있다. 이어서, 생성된 증기가 응축된다.
모든 기술된 솔루션은 증류를 위해 물 부피당 많은 양의 에너지를 필요로 한다. 에너지 소비가 현저히 낮은 대체 공정에는 펠티에 효과(Peltier effect)를 기반으로 하는 열전 장치를 사용한 증류를 수반한다. DE 1 194 372에는 증류될 물을 가열하기 위해 펠티에 효과를 사용하여 액체를 증류하는 방법이 개시되어 있다. 기술된 장치 설계는 응축물(condensate)의 고온으로 증발될 물을 예열하기 위한 열교환기를 포함한다. 그러나 열역학적 원리와 펠티에 소자가 냉각보다 더 많은 열을 생성하기 때문에 이 과정은 하우징을 통해 외부로 상당량의 열이 방출되는 경우에만 가능하다. 대안적으로, 증기의 일부는 장치를 가스상으로 남게 할 것이다.
US 3 212 999는 냉 열접합(cold thermojunction) 부재로부터 열을 전달하고, 응축될 증기와 접촉하고, 열 열접합(hot thermojunction) 부재로 열을 전달하고, 증발될 물과 접촉하여 상기 증기를 생성하기 위한 펠티에 열 펌프를 포함하는 해수 담수화 시스템을 개시하고 있다.
US 6 805 774 B2는 열전기 모듈로 액체를 정제하기 위한 프로세스 및 장치를 설명한다. 상기 모듈의 뜨거운 표면에서 신선한 물이 증발되고 상기 모듈의 차가운 표면에서 증기의 일부가 응축된다. 남은 증기는 증발될 물을 예열하는 데 사용되며, 물탱크의 바닥을 형성하는 상기 장치의 상부 부분에서 열교환기 표면과 접촉하여 응축된다. 상기 증류수는 물 출구에서 증류 유닛으로부터 배출된다. 그러나 이 공정은 상당한 양의 열이 측벽을 통해 상기 장치를 떠나거나 수증기 혼합물이 상기 장치를 떠난 경우에만 작동한다.
US 6 893 540 B2는 가열 섹션, 응축기 섹션 및 펠티에 효과 장치를 포함하는 증류 장치를 기술한다. 펠티에 효과 장치는 가열부 및 응축부와 연속적으로 접촉하여 응축부로부터 열을 전달하고 가열 부로 열을 각각 전달한다.
US 5 484 510은 가열 요소 및 예열기를 포함하는 물 증류 장치를 개시한다. 또한 생성된 증기에서 전기 전도도를 검출하기에 적합한 검출 시스템을 포함한다.
US 4 089 750은 증기가 응축되는 동안 중공 공간으로 둘러싸인 내부 챔버 형태의 예열기를 포함하는 정수기 장치를 개시하고 있다. US 4 342 625는 응축될 증기에 의해 증발될 물을 예열하기 위한 열교환기를 포함하는 물 증류 장치를 기술하고 있다. US 4 415 075는 예열기를 또한 포함하는 소형 완전 자동물 증류 유닛을 기술한다.
해결해야 할 문제는 에너지 효율적이고 비용 효율적인 물 증류에 적합한 정수 시스템 및 증류 장치를 제공하는 것이다.
이 문제는 청구항 제1항에 따른 정수 시스템 및 청구항 제10항에 따른 증류 유닛으로 해결된다. 상기 정수 시스템의 유리한 실시 예는 종속항 제2항 내지 제9항에 기재되어 있고, 상기 증류 유닛의 유리한 실시 예는 종속항 제11항 내지 제15항에 기재되어 있다.
본 발명의 제1측면은 물, 특히 수돗물(tap water)을 증류 유닛에 제공하기 위한 입력 섹션(input section) 및 증류수를 생성하기 위한 상기 증류 유닛을 포함하는 정수 시스템(water purification system)이다. 상기 증류 유닛은 상기 물을 증발시키고 증기(steam)를 생성하기 위한 증발 섹션(evaporation section) 및 상기 증기를 적어도 부분적으로 응축시켜 증류수를 생성하기 위한 응축 섹션(condensation section)을 포함한다. 상기 시스템은 화합물, 특히 미네랄을 상기 증류수에 혼합하고, 농축(enriched) 증류수를 생성하는 것이 가능한 방식으로 배열되고 구성된 제1혼합 유닛, 특히 카트리지 및 상기 농축 증류수를 분배하기 위한 출력 섹션(output section)을 추가로 포함한다. 상기 증발 섹션은 제1펠티어 효과(Peltier effect) 장치의 가열 가능한 면(heatable side)에 의해 제공되고 상기 응축 섹션은 상기 제1펠티어 효과 장치의 냉각 가능한 면(coolable side)에 의해 제공된다.
상기 제1펠티어 효과 장치에 의해 제공되는 상기 섹션들은 상기 가열 가능한 면과 상기 증발될 물 사이 및 상기 냉각 가능한 면과 상기 응축될 증기 사이에서 열 에너지 전달을 위한 열적 연결이 실현 가능하다는 것을 의미한다. 이것은 또한 본 발명에 따른 증류 유닛의 각각의 사양(specification)을 유지한다.
펠티에 소자(Peltier element) 또는 열전 소자(thermoelectric element)로도 알려진 펠티에 효과 장치는 전류를 공급할 때 냉각 가능한 부품(coolable part)에서 가열 가능한 부품(heatable part)으로 열을 전달하거나 펌핑하는 데 적합하다. 제1펠티에 효과 장치는 냉각 가능한 면에 대해 가열 가능한 면을 가열하고 따라서 증기로부터의 열을 펌핑하여 증발될 물을 응축시키도록 구성된다. 그것은 이중 기능 장치로 사용되며 동시에 물을 증발시키고 증기의 응축에 기여한다. 제1펠티어 효과 장치는 예를 들어 직렬 연결된 여러 열전 소자의 조합을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 증발 섹션 및 적어도 하나의 응축 섹션을 제공하기 위해 가열 가능하고 냉각 가능한 면을 포함하는 하나 이상의 펠티에 효과 장치가 있을 수 있다.
상기 입력부는 물 네트워크와 연결될 입력 탱크 또는 입력 물 공급 라인(input water feed)과 같은 증류 유닛에 물을 제공하기에 적합한 임의의 장치일 수 있다. 밸브와 같은 적절한 입력 압력 조절 장치를 포함할 수 있다. 입자 제거용 필터가 상기 입력 섹션과 증류 유닛 사이에 배치될 수 있다. 상기 증류 유닛으로의 물의 제어된 투입을 위해 펌프가 사용될 수 있다.
상기 증발 섹션은 물을 증발시키고 증기를 생성하는데 적합하다. 따라서, 상기 가열 가능한 면과 증발될 물 사이의 열 상호 작용이 설정될 수 있는 방식으로 배열되고 구성된다. 증발 챔버로서 형성될 수 있다. 특히, 상기 증발 섹션은 2개의 유로와 연결된 분리 체적(separated volume)이다. 증발될 물 또는 유체의 유입(inflow)을 실현하기 위해 상기 입력 섹션 또는 적용 가능한 경우 상기 증류 유닛의 열교환 섹션과 유체 연결될 수 있다. 또한, 생성된 증기 또는 기상(gas phase)이 상기 증발 섹션을 떠나 응축 섹션으로 흘러 응축될 수 있도록 상기 응축 섹션과 유체 연결될 수 있다. 상기 제1펠티어 효과 장치의 상기 가열 가능한 면은 증발될 상기 물 또는 유체에 대한 열적 연결(thermal connection)이 확립될 수 있도록 배치된다. 특히, 상기 증발 섹션 내에 배치되고 및/또는 상기 증발 섹션을 한정하는 벽의 적어도 일부를 형성한다. 상기 응축 섹션은 상기 증기가 상기 증발 섹션으로부터 상기 응축 섹션으로 흐를 수 있도록 상기 증발 섹션과 연결된다. 예를 들어 응축 챔버로서 실현된 상기 응축 섹션은 증기로부터 열을 상기 제1펠티어 효과 장치의 냉각 가능한 면으로 전달하고 상기 증기를 적어도 부분적으로 응축시키도록 구현될 수 있다. 상기 응축 섹션은 열적으로 연결 가능하거나 상기 냉각 가능한 면과 연결된다. 상기 증기의 일부를 응축시켜 증발된 물 및 증기를 포함하는 2상(two-phase) 혼합물을 생성하도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 응축 섹션은 2개의 유로와 연결된 분리 체적이다. 한편으로, 이는 설명된 바와 같이 응축될 상기 증기 또는 기상의 유입을 실현하기 위해 상기 증발 섹션과 유체 연결될 수 있다. 한편, 상기 증류 유체, 예를 들어 물 또는 상기 2상 혼합물의 유출(outflow)을 실현하기 위해 증류 유닛 출구 또는 상기 제1혼합 유닛과 유체 연결될 수 있다. 상기 제1펠티어 효과 장치의 냉각 가능한 면은 증기 또는 기상과 열적으로 연결되어 적어도 부분적으로 응축되도록 배열된다. 특히, 상기 응축 섹션 내에 배치되고 및/또는 상기 응축 섹션을 한정하는 벽의 적어도 일부를 형성한다. 전형적으로, 상기 증발 섹션 또는 상기 응축 섹션은 상기 액체 및/또는 기상을 저장하는 역할을 하지 않는다.
전형적으로, 연결 요소(connecting element)는 상기 섹션들 사이의 유로를 실현하기 위해 상기 정수 시스템의 상기 증류 유닛의 상기 증발 섹션과 상기 응축 섹션 사이에 배치된다. 상기 유로는 생성된 증기가 상기 응축 섹션으로 유입될 수 있게 한다.
상기 증발 섹션은 일정한 끓음(boiling)을 달성하기 위해 범핑 방지 과립(anti-bumping granule), 예를 들어 작은 조각의 불활성 고체 물질을 포함할 수 있다.
상기 혼합 유닛은 특히 상기 증류수의 기본 광물화를 위한 카트리지이다. 수백 리터 이상의 물에 지속되는 고체 광물을 용해하기 위한 플로우-쓰루(flow-through) 카트리지일 수 있다.
전형적으로, 본 발명에 따른 정수 시스템은 가정용으로 적합하다. 그것은 가정용 장치로 구성될 수 있다. 하루에 5리터 이상의 증류수, 특히 하루에 12 내지 30리터를 생성하는 것이 적합할 수 있다. 상기 증류 유닛은 시간당 0.1 리터 내지 시간당 2리터, 특히 시간당 0.3 리터 내지 시간당 1리터를 생성하도록 설계될 수 있다. 상기 시스템은 2분 이내에 1리터의 증류수 또는 농축 증류수를 제공할 수 있다.
제1펠티에 효과 장치의 사용은 매우 효율적인 증발 및 응축을 가능하게 하여, 상기 정수 시스템이 매우 효율적인 정수 프로세스를 수행할 수 있게 한다. 필요한 모양과 사양의 펠티에 효과 장치는 표준 제품이다.
일 실시 예에서, 상기 정수 시스템은 예를 들어 물로부터 칼슘 및/또는 마그네슘을 제거하기 위한 합성수지를 포함하는 탈회 수단(decalcification mean), 특히 이온 교환기를 포함하고, 상기 탈회 수단은 증류 전에 상기 물에서 칼슘 및/또는 마그네슘 농도를 감소시키기 위해 상기 증류 유닛의 상류(upstream), 특히 상기 증발 섹션의 상류에 배치된다. 그것은 상기 정수 시스템의 원수 탱크 또는 제2탱크 내에 배치될 수 있다.
탈회 수단은 칼슘 및/또는 마그네슘 농도를 감소시키기에 적합한 임의의 수단일 수 있다. 이온 교환기는 예를 들어 칼슘 및/또는 마그네슘 이온을 나트륨 이온으로 대체하기에 적합하다. 감소한 칼슘 및/또는 마그네슘 농도는 상기 증발 섹션의 석회화를 방지한다. 상기 탈회 수단은 특히 물에 용해된 나트륨에 의해 재생에 적합할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 정수 시스템은 상기 응축 섹션의 하류에 배열된 제2혼합 유닛을 포함한다. 상기 제2혼합 유닛은 성분(ingredient)을 상기 증류수 및/또는 상기 농축 증류수에 혼합할 수 있도록 구성된다.
특히, 상기 제2혼합 유닛은 추가의 미네랄, 비타민 및/또는 맛 화합물을 각각의 물에 첨가하기에 적합하다. 이는 미리 정의된 물 부피에 적합한 일회용 캡슐을 갖는 관통(flow-through) 시스템에서 실현될 수 있다. 상기 캡슐은 특히 사용 후 건강 촉진제 및/또는 향미 성분과 같은 분말 성분을 함유할 수 있다.
상기 제2혼합 유닛은 상기 응축 섹션의 하류에 배치되므로, 특히 성분을 혼합하기 위해 증류수가 사용된다.
다른 실시 양태에서, 상기 제2혼합 유닛은 성분 캡슐에 보유된 성분을 혼합하기에 적합하고, 상기 제2혼합 유닛은 혼합 공정 동안 성분 캡슐을 위치시키고 특히 고정시키기 위한 캡슐 위치 설정 요소를 포함한다.
특히, 제2혼합 유닛은 복수의 성분 캡슐을 각각의 물의 복수의 부피 유닛에 연속적으로 혼합하는데 적합하다. 상기 성분 캡슐을 상기 시스템에 삽입하기 위한 공급 유닛 및 혼합 공정을 위해 상기 캡슐을 위치시키기 위한 위치 요소를 포함할 수 있다. 특히, 상기 제2혼합 유닛은 상기 성분 캡슐을 제거하기 위한 제거 유닛을 추가로 포함한다.
다른 실시 예에서, 상기 정수 시스템은 상기 증류수 및/또는 증기로부터 공기 흐름으로(to an air flow) 열 에너지를 전달하기에 적합한 제1냉각 유닛을 포함한다. 상기 제1냉각 유닛은 상기 응축 섹션의 하류 및 상기 출력 섹션의 상류에 배치된다.
일반적으로 열역학적 원리로 인해 펠티에 소자는 냉각보다 더 많은 열을 생성하므로 상기 응축 섹션의 응축은 불완전한 상태로 유지된다. 이것은 특히 에너지 효율을 위해 요구되는 절연이 잘된(well-insulated) 증류 유닛의 경우이다. 특히, 상기 시스템은 증류 유닛의 적어도 일부를 단열(thermally insulated) 섹션으로 본질적으로 통합하기에 적합한 열절연(heat insulation)을 포함한다. 증류수와 증기의 혼합물은 상기 응축 섹션을 떠날 수 있고 나머지 증기의 일부 또는 나머지 증기 전체가 제1냉각 유닛 내에서 응축될 수 있으며, 따라서 정수 시스템의 전체 효율을 높이기에 적합하다.
상기 제1냉각 유닛이 상기 응축 섹션의 하류에 배치되는 것은 특히 상기 응축 섹션의 프로세스에 영향을 미치지 않는 별도의 장치라는 것을 의미한다. 그것은 상기 응축 섹션으로부터 나오는 상기 증류수 및/또는 증기의 열 에너지를 감소시키도록 배치된다.
그러나 특정 조건 하에서는 응축이 상기 응축 섹션에서 완전히 수행될 수 있다. 이것은 예를 들어 매우 낮은 증류 속도 및 매우 차가운 원액의 경우일 수 있다.
냉각은 뜨거운 유체에서 시원한 공기 흐름으로의 열 전달을 증가시키는 예를 들어 열 교환기 및 팬과 함께 실현된다. 대안적으로, 제1냉각 유닛은 제1 또는 제2혼합 유닛의 하류에 위치될 수 있다. 소비를 위해 각각의 물을 바람직한 온도로 냉각시키는 것이 적합할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 정수 시스템은 가열 및/또는 냉각 가능한 열 전달 표면을 갖는 제2펠티어 효과 장치를 갖는 제2냉각 유닛을 포함한다. 상기 제2냉각 유닛은 상기 응축 섹션의 하류 및 상기 출력 섹션의 상류에 배치된다. 상기 열 전달 표면은 상기 증류수 및/또는 상기 농축된 증류수로 및/또는 열 에너지를 전달하기에 적합하다.
상기 열전달 표면은 특히 가열 가능하고 냉각 가능하다. 따라서, 상기 제2냉각 유닛은 특히 상기 제2혼합 유닛 전 또는 후에 상기 증류수 또는 상기 농축 증류수를 각각 냉각 또는 가열하도록 구성된다. 원하는 온도 및 실제 온도에 따라 4 내지 50℃의 온도를 실현하는 것이 적합할 수 있다.
즉, 하나의 열전달 표면으로 냉각 및 가열이 실현될 수 있다. 이것은 하나의 제2펠티어 효과 장치로 실현될 수 있으며, 여기서 상기 기능은 전류 흐름의 방향을 통해 제어된다. 특히, 각각의 물을 냉각시킬 때, 열 에너지는 그로부터 제2냉각 유닛의 가열 부분과 접촉하는 기류로 전달될 수 있다. 따라서, 제2펠티어 효과 장치는 열 펌프를 구성하고, 전기로 가열 부로부터 냉각 부로 열을 전달한다.
특히, 상기 정수 시스템은 적어도 제1펠티어 효과 장치를 제어하기 위한 제어 장치, 정보를 입력하기 위한 입력 유닛(input unit)을 더 포함하며, 상기 입력 유닛은 상기 제어 장치, 및 정보를 표시하기 위한 출력 유닛에 전기적으로 또는 전자적으로 연결 가능하거나 연결되고, 출력 유닛(output unit)은 전기 또는 전자적으로 연결 가능하거나 제어 장치에 연결된다. 예를 들어, 상기 출력 유닛은 아래에 지정된 바와 같이 적어도 하나의 센서에 의해 측정된 값을 출력하도록 구성될 수 있다. 선택된 온도, 제1 및/또는 제2혼합 유닛의 상태에 관한 정보, 예컨대 광물 카트리지 및/또는 함유된 성분에 대한 저수준 경고를 제공할 수 있다. 출력 유닛은 대화식 인터페이스로서 실현될 수 있다.
상기 정수 시스템은 앱을 통해 제어할 수 있다. 상기 앱은 상기 시스템의 시작, 증발 및 응축을 포함하는 수처리 프로세스의 시작 및/또는 혼합 및/또는 분배 프로세스의 시작과 같은 상이한 기능의 개시를 실현하도록 구성될 수 있다. 그러므로 그것은 휴대용 전자 장치와 같은 적절한 장치에 대한 적절한 연결, 특히 무선으로 설정되도록 구성된다.
다른 실시 예에서, 상기 정수 시스템은 상기 증류수 및/또는 농축 증류수를 저장하기 위한 제1탱크를 포함하고, 상기 제1탱크는 상기 응축 섹션의 하류에 배치된다. 상기 제2냉각 유닛은 상기 제1탱크 내의 수온을 증가 및 감소시킬 수 있도록 배열되고 구성된다.
다른 실시 예에서, 상기 정수 시스템은 상기 증류수 및/또는 농축 증류수를 저장하기 위한 제1탱크를 포함하고, 상기 제1탱크는 상기 응축 섹션의 하류에 배치된다. 상기 제2냉각 유닛은 상기 제1탱크 내의 수온을 감소시킬 수 있도록 배열되고 구성된다.
제2냉각 유닛의 냉각부는 제1탱크 내부에 배치되어 함유된 증류수 및/또는 재광화된 증류수와 접촉하도록 배치될 수 있다. 대안적으로, 이는 제1탱크의 유입 또는 예를 들어 제1탱크에서 시작하여 제1탱크에서 끝나는 냉각 사이클로 배치될 수 있다. 특히, 제1탱크는 제1혼합 유닛을 떠난 후 상기 농축된 증류수를 저장하도록 배열되고 구성된다.
상기 제2냉각 유닛은 또한 상기 제1탱크의 수온을 증가시키기에 적합할 수 있다. 설명된 바와 같이, 전류 흐름 방향을 반대로 함으로써 하나의 열 전달 표면으로 온도의 증가 및 감소가 실현될 수 있다. 따라서, 광범위한 원하는 온도를 선택할 수 있다. 이 실시 예에서, 제2혼합 유닛은 상기 제1탱크 내부에 미리 정의된 온도를 유지하기에 적합하다.
상기 제1탱크는 NAS, 스티렌계 플라스틱; SAN, 스티렌 아크릴로니트릴; PEX, 가교 폴리에틸렌; 유리, 특히 BPA 프리 또는 스테인레스 스틸, 예를 들어 타입 304 또는 316으로부터 제조될 수 있다. 특히, PP-HJ730과 같은 고강도 및 고내열성을 갖는 식품 안전 폴리프로필렌(food safe Polypropylene)이 사용될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 정수 시스템은 상기 증류수 및/또는 상기 농축 증류수를 가열하기 위한 가열 유닛, 특히 히터를 통한 흐름을 포함한다. 상기 가열 유닛은 상기 출력 유닛의 상류에 배치되고, 특히 상기 제1탱크의 하류에 배치된다. 이 실시 예에서, 분배될 상기 농축 증류수의 온도는 사용자의 요구 사항에 따라 선택될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 정수 시스템의 상기 입력 섹션은 물, 특히 수돗물을 저장하기 위한 제2탱크를 더 포함하고, 상기 제2탱크는 상기 증발 섹션의 상류에 배치된다. 상기 정수 시스템은 상기 제2탱크에 저장된 물의 양을 측정하기 위한 로드 셀(load cell)과 같은 센서를 더 포함할 수 있다. 대안적으로, 저장된 물의 양을 결정하기 위해 임의의 종류의 센서가 사용될 수 있다. 예를 들어, 부유 자석 및 대응하는 자석 스위치에 기초한 증분 레벨 센서(incremental level sensor)가 사용될 수 있다.
제1 및/또는 제2탱크는 1 내지 10리터, 특히 2 내지 8리터의 부피를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에서, 상기 정수 시스템은 총 용해된 고체의 결정을 위한 적어도 하나의 제1센서를 포함하고, 상기 제1센서는 상기 출력 섹션의 상류에 배치된다.
예를 들어, 전기 전도도 측정에 기초한 제1센서가 사용될 수 있다. 상기 제1센서는 증류수의 품질을 결정하는데 특히 적합하다. 그것은 증기 응축 후 총 용존 고형물 농도를 측정하도록 배치 및 구성될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 이러한 제1센서는 농축 증류수 및/또는 원수의 품질을 측정하기 위해 배치될 수도 있다.
상기 포함된 증류 유닛이 상기 오염 물질의 모든 비율을 제거하기 때문에, 기술된 정수 시스템은 또한 더 많이(heavier) 오염된 물의 정화를 위해 사용될 수 있이다. 이를 위해 예를 들어 강물, 호수 또는 해수와 같은 빗물 또는 지표수의 정화를 위해, 상기 시스템은 상기 증발 섹션의 상류에 배치된, 적절하게 설계된 추가의 필터를 포함할 수 있다. 특히 함유될 수 있은 특정 물질의 많은 부분을 제거하도록 구성된 이 필터는 장기간 또는 영구적으로 사용하기 위해 역세척, 세척 및/또는 비우기에 적합할 수 있다. 이러한 정수 시스템은 기술된 바와 같이 가정용 시스템보다 상당히 큰 수치를 가질 수 있이다.
상기 증류수 외에, 상기 증류 유닛은 전형적으로 고농도의 물 성분을 함유하는 농축물을 생성한다. 상기 농축 물은 드레인과의 적절한 연결, 예를 들어 싱크대로 튜브에 의해 배출될 수 있이다. 상기 정수 시스템은 상기 증류 유닛에 의해 생성된 상기 농축물을 저장하기 위한 제3탱크를 추가로 포함할 수 있다. 상기 증류 유닛은 예를 들어 주기적으로 또는 가열 가능한 면과 같은 증류 유닛의 구획 내의 수위가 미리 정해진 임계 값을 초과하는 경우, 상기 튜브 또는 제3탱크 내로 상기 농축물을 배출하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 상기 농축물을 배출하기 위한 수단은 자석 밸브와 같은 작동 밸브를 포함할 수 있다. 특히, 상기 밸브는 외피(incrustation)를 기계적으로 제거하기 위해 신속한 개폐(opening and closing)에 적합하다. 상기 증류 유닛은 상기 외피를 제거하기 위해 상기 작동 밸브의 빠른 개폐를 특히 정기적으로 개시하기 위한 작동 유닛(operating unit)을 포함할 수 있다.
상기 정수 시스템은, 은 특히 은 이온에 의해 상기 물, 상기 증류수 및/또는 상기 농축된 증류수를 오염 제거하기 위한 적어도 하나의 오염 제거 수단을 포함할 수 있다. 상기 은 이온은 유체의 미생물 오염 제거를 위한 접촉 촉매로서 작용할 수 있이다. 상기 오염 제거 수단은 전형적으로 오염될 유체와 접촉하기 위한 접촉 표면을 제공하고 및/또는 은 이온을 상기 유체로 방출한다. 상기 오염 제거 수단은 예를 들어 의도된 바와 같이 정수 시스템을 사용하는 동안 임의의 설명 된 유체가 흐르는 튜브형으로 적어도 하나의 튜브에 삽입될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 오염 제거 수단은 상기 증류수 및/또는 농축된 증류수를 소독하기 위한 과산화수소를 생성하는데 적합하다.
상기 정수 시스템은 상기 증발 섹션 내부의 액체 레벨을 결정하기 위한 제2센서를 포함할 수 있이다.
특히, 제2센서는 수위를 측정하기에 적합하다. 상기 시스템은 상기 증발 섹션으로의 유입을 조절하기 위한 조절 장치, 예를 들어 적합한 밸브 또는 펌프를 포함할 수 있다. 상기 제2센서 및 상기 조절 장치는 예를 들어 상기 증발 섹션 내부의 유체 레벨을 제어하기 위해, 예를 들어 그것을 일정하게 유지하기 위해 적절한 제어 장치에 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 시스템은 상기 증발 섹션으로부터 유체, 특히 농축물을 배출하기 위한 배출 수단, 예를 들어 밸브를 추가로 포함한다. 이는 농축액의 과도한 농축을 방지하여 프로세스를 효율적이고 안전하게 유지하는데 도움을 준다.
다른 실시 예에서, 상기 시스템은 증발 섹션 내의 온도를 결정하기에 적합한 온도 센서를 포함한다. 상기 온도 센서는 온도가 사전 정의된 값을 초과하는 경우에 제1펠티에 효과 장치를 자동으로 끄도록(switching off) 제어 장치에 연결될 수 있이다. 과열이 방지되므로 시스템이 더 안전해진다.
일 실시 예에서, 상기 정수 시스템은 화합물의 흡착 제거(adsorptive removal)를 위한 흡착 유닛(adsorption unit)을 포함하고, 특히 상기 흡착 유닛은 상기 제1혼합 유닛에 통합된다.
상기 흡착 유닛은 액상 또는 기상, 예를 들어 상기 물 및/또는 상기 증류수와 접촉하는 예를 들어 포함된 흡착제, 예를 들어 활성탄을 존재하도록 구성되는 유닛이다. 용해된 유기 화합물 또는 휘발성 유기 화합물과 같은 수성 화합물은 흡착 공정으로 인해 제거될 수 있고 흡착제 상에 축적될 수 있다. 상기 흡착 유닛은 전형적으로 상기 응축 섹션의 하류에 배치된다.
상기 흡착 유닛은 특히 카트리지일 수 있는 상기 제1혼합 유닛에 통합된다. 따라서, 상기 카트리지는 혼합 섹션 및 흡착 섹션, 예를 들어 활성탄으로 채워져 있다. 이들 섹션은 결합된 혼합/흡착 섹션으로서 중첩 및/또는 실현될 수 있이다. 상기 증류 유닛을 잠재적으로 통과할 수 있는 휘발성 유기 화합물은 안전하고 용이하게 제거될 수 있기 때문에 이 실시 양태는 유리하다. 상기 혼합될 화합물을 배출한 후 카트리지를 교체함으로써, 사용자는 또한 새로운 활성탄을 첨가한다. 따라서, 흡착 용량을 동시에 재설정 할 수 있이다.
일 실시 예에서, 상기 정수 시스템은 상기 증발 섹션의 상류에 배치되는 제1단방향 밸브, 특히 제1체크 밸브 및/또는 제2단방향 밸브, 상기 증발 섹션의 하류에 배치되는 제2단방향 밸브, 특히 제2체크 밸브를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 정수 시스템은 상기 열교환 섹션으로부터 상기 입력 섹션의 방향으로 예열된 물의 역류를 방지하기 위하여 상기 증류 유닛의 열교환 섹션과 상기 입력 섹션 사이에 배치된 제1체크 밸브를 포함한다. 역류는 의도된 바와 같이 사용 중에 원하는 흐름 방향과 다른 방향으로의 흐름이다.
다른 실시 예에서, 상기 정수 시스템은 상기 증류수 및/또는 상기 증기가 상기 제1냉각 유닛으로부터 상기 응축 섹션의 방향으로 역류하는 것을 방지하기 위하여 응축 섹션과 제1냉각 유닛 사이에 배치된 제2체크 밸브를 포함한다.
또 다른 실시 예에서, 정수 시스템은 제3단방향 밸브, 특히 제3체크 밸브를 포함하고, 이는 상기 응축 섹션과 유체 연결되어 있고 부압(negative pressure)을 보상하기 위해 주변 공기가 유입될 수 있는 방식으로 상기 환경을 향해 개방되어 있다. 상기 응축 섹션에 연결된 임의의 섹션에 포함된 임의의 매체(medium)의 유출이 방지된다. 상기 제3체크 밸브는 상기 제1냉각 유닛, 상기 응축 섹션 및/또는 상기 증발 섹션에 배치될 수 있으며, 특히 상기 응축 섹션과 상기 제1냉각 유닛 사이에 배치된다. 일 실시 예에서, 상기 응축 섹션과 상기 제2체크 밸브 사이에 배치된다.
또 다른 실시 예에서, 정수 시스템은 제4단방향 밸브(one-way valve), 특히 제4체크 밸브를 포함하고, 이는 상기 증발 섹션과 유체 연결되어 있고 압력 릴리프 밸브(pressure relief valve)로 기능 한다. 상기 제3 및 제4단방향 밸브는 결합된 밸브로 결합할 수 있다. 상기 제3 및/또는 제4단방향 밸브는 상기 증발 섹션의 커버 또는 벽에 배치될 수 있다.
부압은 특히 정수 시스템이 꺼지고 증발 섹션이 냉각되어 상기 증발 섹션 및/또는 상기 응축 섹션 내에 포함된 증기가 응축될 때 발생할 수 있다. 상기 제3체크 밸브는 입력 섹션, 상기 증류 유닛의 열교환 섹션 및/또는 응축 섹션으로부터의 물이 상기 부압으로 인해 상기 응축 섹션으로 흡입되는 것을 방지한다. 따라서, 출력 섹션에서 처리되지 않은 물의 도달이 효과적으로 방지되므로 시스템의 안전성이 더욱 향상된다.
상기 정수 시스템의 추가의 실시 예에서, 상기 증류 유닛은 본 발명에 따른 증류 유닛이다. 따라서, 상기 정수 시스템은 매우 비용 효율적이고 에너지 효율적인 방식으로 증류수를 생산할 수 있다.
본 발명의 제2측면은 제1펠티어 효과 장치를 포함하는 증류 유닛이다. 상기 제1펠티에 효과 장치는 원액을 증발시키고 기체 상을 생성하기 위한 증발 섹션을 제공하는 가열 가능한 면 및 상기 기상을 부분적으로 응축시켜 증류 액체 및 상기 기상을 포함하는 2 상 혼합물을 생성하기 위한 응축 섹션을 제공하는 냉각 가능한 면을 포함한다. 상기 증류 유닛은 증발 전에 상기 원액을 예열하기 위한 열교환 섹션을 추가로 포함한다. 상기 열교환 섹션은 상기 열 에너지가 상기 2상 혼합물로부터 상기 원액으로 전달될 수 있는 방식으로 배열되고 구성되어 상기 원액을 예열하고, 상기 2상 혼합물에 포함된 상기 기상을 부분적으로 응축시킨다.
이 양태는 본 발명에 따른 정수 시스템에 사용하기에 적합한 펠티에 효과 장치를 갖는 증류 유닛을 포함한다.
상기 열교환 섹션은 2상 혼합물의 증발에 기여하면서 정제될 액체인 원액을 예열하는데 적합하다. 상기 혼합물에 포함된 상기 기상의 응축은 설명된 바와 같이 전형적으로 부분적이다.
상기 열교환 섹션은 전형적으로 예열될 원액을 수용하기 위한 챔버 또는 분리된 체적(separated volume)이다. 특히, 예열될 상기 원액은 상기 열교환 섹션을 통해 흐른다. 특히, 상기 열연장 섹션은 예열될 상기 원액을 저장하는 역할을 하지 않는다. 상기 열교환 섹션은 상기 응축 섹션에서 생성된 상기 2상 혼합물로부터의 열에너지가 상기 원액으로 전달될 수 있도록 배열되고 구성된다.
상기 열 교환 섹션은 상기 2상 혼합물로부터 상기 원액으로 상기 열 에너지를 전달하기 위해 전형적으로 상기 응축 섹션과 열적으로 연결되어 있다. 그것은 열교환 벽과 같은 열교환 요소에 의해 상기 응축 섹션으로부터 분리될 수 있다. 전형적으로, 상기 원액이 상기 열교환 섹션으로 들어가는 제1유로 및 상기 예열된 원액을 상기 증발 섹션으로 유도하기 위해 상기 열교환 섹션과 상기 증발 섹션 사이에 제2유로가 존재한다. 상기 유로는 적절한 유체 연결을 형성하기 위해 상기 열교환 섹션을 각각의 섹션 또는 유닛에 연결한다.
상기 증류 유닛이 상기 정수 시스템의 일부인 경우, 상기 제1유로는 전형적으로 상기 정수 시스템의 상기 입력 섹션을 상기 증류 유닛, 즉 상기 열교환 섹션에 연결한다.
상기 증발 섹션 및 상기 응축 섹션의 사양은 상기 정수 시스템과 관련하여 위에서 설명되었다. 상기 정수 시스템의 부품의 모든 사양 및 실시 예는 또한 상기 증류 유닛의 각 부품에 적용되며, 그 반대도 마찬가지이다.
본 발명에 따른 상기 증류 유닛을 사용하는 전형적인 증류 공정에서, 상기 원액은 열교환 섹션을 통해 흐른다. 그것은 거의 100℃로 예열되고 그것이 제1펠티어 효과 장치의 가열 가능한 면을 통해 증발되는 증발 섹션으로 흐른다. 상기 생성된 기상은 연결 요소와 함께 상기 응축 섹션으로 공급된다. 증발 챔버로서 실현될 수 있는 상기 증발 섹션과 상기 연결 요소의 유입 사이에, 원액 액적이 응축 섹션으로 들어가는 것을 방지하기 위해 액적 분리기(droplet separator)가 배치될 수 있다. 상기 액적 분리기는 네트 또는 스크린 또는 사이클론 분리 장치일 수 있다. 상기 응축 섹션에서, 상기 기상은 제1펠티어 효과 장치의 냉각 가능 측에 의해 생성된 냉기 및 부분적으로 열교환 표면에 의해 분리된 원액의 냉각으로 인해 응축된다.
상기 증발 섹션은 시간당 0.1-2 킬로그램, 특히 시간당 0.2-1 킬로그램의 생산에 적합할 수 있다.
상기 설명된 열 교환은 고효율에 기여한다. 2상 혼합물로부터의 열 전달에 의해, 효율이 더욱 향상되고 후속 증류액 냉각에 노력이 덜 필요하다. 따라서, 설명된 열교환 섹션은 프로세스를 매우 효율적으로 만든다.
전형적으로, 연결 요소는 상기 증류 유닛의 상기 증발 섹션과 응축 섹션 사이에 배치되어 상기 섹션들 사이의 유로(flow path)를 구현한다. 상기 유로는 생성된 기상이 상기 응축 섹션으로 들어갈 수 있게 한다.
상기 증류 유닛의 일 실시 형태에서, 상기 가열 가능한 면은 특히 상기 가열 가능한 면의 표면적을 확대시키는 열전달 요소를 포함하고, 상기 가열 가능한 면과 상기 원액 사이의 열 상호 작용이 설정(establish)될 수 있는 방식으로 배열되고 구성된다.
일 실시 예에서, 상기 증류 유닛은 열 에너지를 상기 가열 가능한 면으로부터 상기 원액으로 전달하기 위한 열 전달 요소를 포함한다. 상기 열 전달 요소는 상기 제1펠티어 효과 장치의 상기 가열 가능한 면과 열적으로 연결되어 있으며, 특히 상기 가열 가능한 면의 표면적을 확대시킨다. 상기 열 전달 요소는 상기 가열 가능한 면과 상기 원액 사이의 열 상호 작용이 설정될 수 있도록 배열되고 구성된다. 상기 가열 가능한 면과 상기 증발 섹션의 체적 사이에 배치될 수 있다.
따라서, 상기 열 전달 요소는 열이 상기 원액으로 전달될 수 있도록 상기 원액에 의해 적어도 부분적으로 접촉될 수 있다. 그것은 특히 상기 제1펠티어 효과 장치의 상기 가열 가능한 면과 열적으로 연결되고, 작은 구성 체적(construction volume)으로 원액으로의 열 전달을 증가시키기 위해 상기 가열 가능한 면의 표면적을 확대할 수 있다. 이것은 예를 들어 열교환 핀(heat exchange fin)으로 가능하다. 따라서, 상기 증류 유닛의 컴팩트하고 공간 절약적인 설계는 매우 효과적인 열 전달과 함께 가능하다. 그것은 열 전달 핀 및/또는 예를 들어 최대 표면적을 제공하기 위해 핀을 포함하는 적절한 미세 구조를 포함할 수 있다.
또한, 열 전달 요소는 비틀림 방향(direction of twisting)으로 증가한 기하학적 관성 모멘트를 제공함으로써 기계적 안정성을 보장하도록 설계될 수 있다. 상기 비틀림은 열 전달 요소를 제1펠티어 효과 장치의 가열 가능한 면에 장착할 때 발생할 수 있이다: 상기 열 전달 요소의 상기 면이 최대 접촉 표면에서 가열 가능한 면과 접촉하도록 설계되었으므로 고정 연결이 설정되어 꼬임이 발생할 수 있다. 상기 열전달 요소는 따라서 전체 증류 유닛의 안정성을 증가시킨다. 따라서, 증류 유닛의 부품은 임의의 부품에서 곡률(curvature)을 초래하지 않고 장착될 수 있다. 상기 열 전달 요소는 기계적 보강(stiffening) 요소로서 작용한다.
일 실시 예에서, 상기 응축 섹션은 상기 냉각 가능한 면과 열적으로 연결 가능하거나 연결된 냉각 요소를 포함하고, 여기서 열 에너지는 상기 냉각 요소를 통해 상기 증기 또는 상기 혼합물로부터 상기 냉각 가능한 면으로 전달될 수 있도록 상기 냉각 요소는 특히 상기 냉각 가능한 측면의 표면적을 넓히고 상기 냉각 요소는 상기 증기 또는 상기 2상 혼합물에 적어도 부분적으로 접촉 가능하다. 상기 냉각 요소는 설명된 열 전달 요소와 유사하거나 비슷하게 제조될 수 있다.
상기 응축 섹션은 상기 증기가 적어도 부분적으로 응축되는 체적을 제공하고, 상기 체적은 유입수 챔버(inflow water chamber)를 향한 구획 벽에 의해 한쪽 측면에서, 그리고 제1펠티어 효과 장치의 냉각 가능한 면에 의해 다른 쪽 측면에서, 또는 해당되는 경우, 상기 냉각 가능한 면에 열적으로 연결된 상기 냉각 요소에 의해 한 측면에서 한정된다. 상기 열 전달 요소에 대해 주어진 모든 사양은 냉각 요소에 대해서도 유지될 수 있다.
상기 예열 섹션은 예를 들어 평평한 챔버, 예를 들어 높이가 0.5-2 mm일 수 있는 유입수 챔버일 수 있다. 물은 박막으로 상기 챔버를 통해 흐를 수 있고 따라서 효과적으로 예열된다.
다른 실시 예에서, 상기 열교환 섹션은 상기 응축 섹션과 열적으로 연결되어 상기 2상 혼합물에 포함된 상기 기상은 상기 응축 섹션 내부에서 적어도 부분적으로 응축될 수 있다.
특히, 상기 응축 섹션은 분리된 체적으로, 이는 상기 제1펠티어 효과 장치의 상기 냉각 가능한 면 또는 해당되는 경우 상기 냉각 요소와 열적으로 연결된다. 또한, 본 실시 예에서, 상기 응축 섹션은 상기 열교환 섹션과 열적으로 연결된다. 특히, 상기 제1펠티어 효과 장치의 상기 열연장 섹션 및 상기 가열 가능한 면 또는 상기 열 전달 요소는 상기 응축 섹션의 대향 측면에 배치된다. 상기 대향 측면은 전형적으로 외부에 대한 상기 응축 섹션의 체적을 한정하는 상기 응축 섹션의 벽으로서 형성된다. 상기 응축 섹션은 증발된 액체와 냉각 가능한 면 사이의 열 상호 작용이 확립될 수 있도록 배열되고 구성된다. 상기 잔류 기체 상으로부터 상기 원액으로 열 에너지를 전달하는 동안, 상기 잔류 기체 상의 적어도 일부가 응축되어 증류액을 형성한다. 전형적으로, 상기 응축 섹션 내부의 온도는 대략 100℃로 일정하게 유지된다. 열 에너지는 상기 증기로부터 인접한 냉각 요소로 직접 전달될 수 있다.
이 실시 예는 상기 증발 섹션이 증기로부터 제1펠티어 효과 장치 및 유입 원수로 열을 전달하기 위한 이중 기능 공간으로서 실현되므로 매우 공간 절약적인 일체형 설계를 달성한다. 이러한 방식으로, 예를 들어 상기 공간의 2개의 대향 측면이 열 전달을 위해 사용될 수 있다. 이것은 또한 에너지 효율 측면에서 이점을 제공한다.
상기 증발될 물은 증류 유닛의 외벽 및 응축 섹션과 열교환 섹션 사이의 열교환 벽에 의해 형성된 평평한 챔버로서 실현되는 열교환 섹션을 통과할 수 있다. 상기 열교환 섹션은 의도된 대로 사용하는 동안 증류 섹션 하부의 응축 섹션 아래에 위치될 수 있다. 이 중공 공간에서, 유입되는 물은 응축될 증기 또는 응축될 증기를 포함하는 2상 혼합물에 의해 제공되는 열에 의해 가열된다.
이어서, 상기 예열된 물은 의도된 대로 사용하는 동안 제1펠티에 효과 장치의 상부에 위치한 증발 섹션으로 안내된다. 이는 제1펠티어 효과 장치의 가열 가능한 면으로 가열되는 상기 열 전달 요소와의 접촉을 통해 증발된다. 상기 증기는 연결 요소가 상기 증발 섹션과 상기 응축 섹션을 연결하도록 배열된 수면 위로 상승한다. 그것은 상기 냉각 요소와 접촉하여 열을 제1펠티어 효과 장치의 냉각 가능한 면으로 전달하는 상기 응축 섹션으로 안내된다. 부가적으로, 특히 동시에, 열교환 섹션과 함께 열교환 벽을 통해 원수로 열을 전달한다.
상기 튜브는 PEX, 가교 폴리에틸렌; 폴리옥시메틸렌; 폴리에틸렌; 선형 저밀도 폴리에틸렌; 아세탈; 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF); 퍼플루오로에테르; 플루오르화 에틸렌 프로필렌; 스테인레스 스틸로부터 제조될 수 있다. 피팅을 위해, 폴리프로필렌, 스테인레스 스틸, 폴리비닐리덴 플루오라이드 및/또는 에틸렌 프로필렌디엔 단량체 M-클래스 고무가 사용될 수 있다. 상기 밀봉을 위해, 폴리테트라플루오로에틸렌이 사용될 수 있다.
특히, 증기에 의한 유입수 예열, 잠열을 증기에서 유입수로 전달하고 냉각 가능한 면과 증기의 응축이 동시에 실현된다. 유입되는 물은 최대 약 100℃ 온도까지 가열될 수 있고 응축 섹션에 존재하는 2상 혼합물에 포함된 증기의 많은 부분이 응축될 수 있다.
이 실시 양태는 구성 크기를 여전히 더 작게 만들고 증류 장치의 비용 효과적인 설계를 가능하게 한다.
일 실시 예에서, 상기 증류 유닛은 상기 증류액이 상기 응축 섹션 및/또는 상기 열교환 섹션으로부터 제거될 수 있도록 구성된다.
일 실시 예에서, 상기 열 전달 요소는 금속 조각, 특히 알루미늄으로 만들어진다. 그것은 복수의 핀, 특히 밀링 및/또는 절단에 의해 형성된 소형 금속 블록을 포함하며, 이는 소형 금속 블록의 제1측면으로부터 돌출되어 본질적으로 평면이고 상기 핀 사이에서 다수의 리세스를 포함하는 외부 제2측면을 형성한다. 제1측면은 제1펠티어 효과 장치의 가열 가능한 면과 접촉하여, 물이 핀 사이에 위치될 때 생성될 열의 효과적인 분포 및 증발될 물로의 소산(dissipation)을 초래한다.
상기 열전달 요소는 하기로부터 선택된 하나 이상의 코팅 물질로 제조된 코팅을 포함할 수 있다: 플루오로 중합체; 실리콘 알루미늄 산질화물; 금속 산화물, 특히 알루미늄 산화물; 이산화 규소; 푸란 수지; 산화 티탄.
플루오로 중합체는 특히 용매, 산 및 염기에 대한 높은 저항성을 갖는 다수의 강력한 탄소-불소 결합을 갖는 플루오로 탄소계 중합체이다. 그 중에서 PVF(polyvinylfluoride), PVDF(polyvinylidene fluoride), PTFE(polytetrafluoroethylene), PCTFE(polychlorotrifluoroethylene), PFA(perfluoroalkoxy polymer), FEP(fluorinated ethylene-propylene), ETFE(polyethylenetetrafluoroethylene), ECTFE(ethylene chlorotrifluoroethylene or polyethylenechlorotrifluoroethylene), FFPM/FFKM(Perfluorinated Elastomer or Perfluoroelastomer), FPM/FKM(Fluorocarbon or Chlorotrifluoroethylenevinylidene fluoride), FEPM(Fluoroelastomer or Tetrafluoroethylene-Propylene), PFPE(Perfluoropolyether), PFSA(Perfluorosulfonic acid), Perfluoropolyoxetane이 있다. 특히, PFA, PTFE, ECTFE 및/또는 FEP 또는 대안적으로 PEEK(Polyetheretherketone)가 사용될 수 있다.
SiAlON으로도 알려진 실리콘 알루미늄 산질화물(Silicon aluminum oxynitride)은 실리콘, 알루미늄, 산소 및 질소를 기본으로 한 세라믹이다. 그들은 고온 및 열 충격에 견딜 수 있으며 습윤 및 부식에 대한 높은 강도 및 우수한 내성을 포함한다.
일반적으로, 세라믹 코팅은 특히 알루미늄으로 제조될 수 있는 상기 열 전달 요소와 같은 금속 물체 상에 식품 안전 코팅을 실현하기 위해 사용된다. 상기 코팅은 특히 금속 이온이 임의의 물, 증류수 또는 증기 상으로 용해되는 것을 방지하기 위해 사용된다.
또한, 산화알루미늄(aluminum oxide)과 같은 금속 산화물이 사용될 수 있다. 형성된 산화물층, 예를 들어 기재에 기초하여, 고온 저항 및 낮은 마찰 특성을 갖는 플루오로 중합체와 같은 서브 마이크론 크기의 중합체 입자와 같은 중합체가 주입될 수 있다.
대안적으로, 상기 열 전달 요소 및/또는 상기 냉각 요소는 스테인레스 스틸, 구리 또는 알루미늄으로 만들어 질 수 있다.
푸란 수지는 그들의 예를 들어 푸르푸랄(furfural) 및 페놀을 기초로 하는 포물레이션(formulation)에서 포름 알데히드를 푸르푸랄(furfural)로 대체함으로써 페놀 포름 알데히드 수지와 유사하게 수득될 수 있다.
전형적으로, 상기 가열 가능한 면, 상기 냉각 가능한 면 및 적용 가능한 경우 상기 열 전달 요소 및/또는 상기 냉각 요소는 스테인레스 스틸, 구리, 알루미늄 및/또는 두 재료 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 제조된다. 오염 및/또는 재오염을 방지하고 여전히 효과적인 열 전달을 달성하기 위해, 하나 이상의 정의 된 재료가 코팅, 특히 비 점착성 코팅(non-stick coating)에 사용된다. 일 실시 예에서, 상기 증발 섹션, 상기 응축 섹션 및 적용 가능한 경우 상기 열교환 섹션의 모든 내벽은 스테인리스 스틸, 구리, 알루미늄 및/또는 상기 재료 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 제조된다.
플루오로폴리머(fluoropolymer) 그룹에서 상기 코팅은 다음 중 하나 이상으로부터 제조될 수 있다: 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌(Ethylene chlorotrifluoroethylene), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(Ethylene tetrafluoroethylene), 퍼플루오로알콕시 알칸(perfluoroalkoxy alkanes), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 플루오르화 에틸렌 프로필렌(fluorinated ethylene propylene), 폴리 에테르 에테르 케톤(polyether ether ketone), 퍼플루오로옥탄산(perfluorooctanoic acid).
특히, 상기 물 증류 유닛의 증발 섹션 및 응축 섹션을 형성하는 모든 요소, 예를 들어 원액, 기상, 2상 혼합물 및/또는 증류된 액체와 잠재적으로 접촉하는 모든 부분은 상기 코팅을 포함한다.
다른 실시 예에서, 상기 증발 섹션과 상기 응축 섹션 사이에 연결 요소가 배치되어 상기 섹션들 사이의 유로를 실현한다. 상기 유로는 본질적으로 상기 증류 유닛에 의해 둘러싸인 체적의 외부에 위치된다.
특히, 상기 기상, 특히 증기를 증발 섹션으로부터 응축 섹션으로 유도하는 폐쇄된 유로가 제공된다. 여기서, 상기 유로는 호스 또는 튜브와 같은 외부 구조에 의해 구현된다. 다시 말해서, 상기 연결 요소는 본질적으로 상기 밀폐된 체적의 외부에 위치된다. 이것은 필요한 연결을 실현하는 간단하고 비용 효율적인 방법이다.
대안적인 실시 예에서, 상기 증발 섹션과 상기 응축 섹션 사이에 연결 요소가 배치되어 상기 섹션들 사이의 유로를 실현한다. 상기 유로는 본질적으로 상기 증류 유닛에 의해 둘러싸인 체적 내부에 위치된다. 특히, 상기 유로는 상기 제1펠티어 효과 장치의 평면에 실질적으로 수직이고 및/도는 상기 증류 유닛의 중심에서 상기 평면과 본질적으로 교차한다.
특히, 폐쇄 유로(closed flow path)가 제공되어 증발 섹션으로부터 증류 섹션 내부의 응축 섹션으로 직접 연결된다. 특히, 상기 유로는 각각의 섹션과 함께 제조되는 중공 공간이다. 이는 의도된 대로 사용되는 동안 증발 섹션 내부의 수위(water level)에 의해 정의된 평면 위로 돌출된 파이프 섹션을 포함하여 액체가 응축 섹션으로 들어가는 것을 방지할 수 있다. 상기 돌출부(projection)의 길이는 2센티미터 이상, 특히 5센티미터 이상일 수 있다. 상기 파이프 섹션은 증발 섹션의 중심, 특히 상기 증발 섹션에 의해 형성된 액체 격실(liquid compartment)의 중심에 위치될 수 있다. 이는 액체가 증류 유닛 또는 상기 유닛을 포함하는 정수 시스템의 대부분의 위치에서 상기 응축 섹션으로 유입되는 것을 방지한다.
다른 실시 예에서, 증류 장치는 두 개의 온도 센서를 포함하고, 제1온도 센서는 상기 증발 섹션 내부의 액체 온도를 측정하도록 구성되고, 제2온도 센서는 상기 열 전달 요소의 온도를 측정하도록 구성된다. 생성된 온도차의 증가는 외피(incrustation)를 제거하기 위한 공정을 개시하는데 사용될 수 있는 상기 열전달 요소의 스케일링(scaling)을 나타내는 지표이다.
본 발명은 또한 증류 유닛으로부터 특히, 석회를 함유하는 외피(incrustation)를 제거하는 방법을 제공한다. 이는 본 발명에 따른 증류 유닛을 제공하고 50℃ 미만의 온도를 갖는 액체, 특히 원액을 5℃ 내지 35℃의 온도로 상기 증발 섹션으로 유도하는 단계를 포함한다. 상기 액체는 특히 60℃ 이상, 보다 특히 80℃ 이상으로 가열된다. 이것은 외피의 제거 및 박편(flake)의 형성으로 이어진다. 상기 액체에 함유된 상기 플레이크는 그 후 액체를 배출시킴으로써 상기 증발 섹션으로부터 배출된다. 이것은 설명된 바와 같이 가능하게 구성된 배출 수단으로 실현될 수 있다. 이 프로세스는 필요한 경우 상기 외피의 제거 효과를 증가시키기 위해 여러 번 반복될 수 있다. 기술된 바와 같이 상기 온도 센서가 상기 공정의 온도 프로파일을 제어하는데 사용될 수 있다.
특히, 상기 증발 섹션 내에 포함된 온수는 상기 냉각 액체를 상기 섹션으로 공급하기 전에 제거된다. 형성된 박편의 효과적인 제거를 위해 하나 이상의 헹굼 단계가 수행될 수 있다. 설명된 프로세스의 모든 단계는 제어 장치에 의해 제어되고 자동으로 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 컴퓨터 프로그램, 특히 앱을 포함하고, 이는 디지털 컴퓨터의 내부, 특히 비휘발성 메모리에 로딩될 수 있고, 상기 디지털 컴퓨터에서 수행되는 경우 본 발명에 따른 수처리 시스템에 의해 수행될 단계를 구현하는 소프트웨어 코드의 섹션을 포함한다.
본 발명은 추가 실시 예들 및 장점들이 도출될 수 있는 특정 예들을 도시하는 다음의 도면들에 의해 더 도시되고 특징지어진다. 이들 도면은 본 발명을 설명하기 위한 것이지 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 정수 시스템의 부분 단면 사시도를 도시한다.
도 2는 상기 동일한 정수 시스템의 후면을 보여준다.
도 3은 본 발명에 따른 증류 유닛의 단면도를 도시하고,
도 4는 본 발명에 따른 정수 시스템에서 수행되는 정화 프로세스의 개략도를 도시한다.
도 1은 측면도가 T 자형이고 뚜껑(62)에 의해 덮인 원수(raw water) 탱크(44)로서 구현되는 입력 섹션(31)을 포함하는 정수 시스템(3)을 도시한다. 상기 입력부(31)의 후면에는 제1혼합 유닛(32)이 배치되고 그 전면에는 다른 뚜껑(62)으로 덮인 폐수 탱크(72)가 배치된다. 상기 증류 유닛(1)은 공기 유입/배출구(61)에 의해 둘러싸인 제1냉각 유닛(35)의 열 전달 구역 위의 좌측에 위치되어 공기 유동 채널을 생성한다. 생성된 농축 물을 주기적으로 제거하기 위해, 상기 증류 유닛(1)의 증발 섹션(12)(미도시)과 다른 뚜껑(62) 뒤에 위치된 폐수 탱크(72) 사이에 제1튜브(65)가 배치되고, 이는 상기 제1튜브(65) 내의 밸브(70)를 통해 제어된다.
즉시 사용 가능한 생산물은 출력부(33)로 분배된다. 상기 인터페이스(42)의 노브(knob)로 구현된 입력 유닛(40)을 사용하여 농축 증류수의 수동 분배 시작이 가능하다. 몇몇 노브는 미리 정의된 양의 농축 증류수 분배 및/또는 미리 정의된 양의 농축 증류수 분배와 같은 기능을 제공한다. 상기 인터페이스(42)에 포함된 LED(미도시)는 정보를 표시하기 위한 출력 유닛으로서 기능한다.
좌측 상단에서, 제1탱크(37)는 농축 증류수를 저장하기 위해 위치된다. 그것은 제2혼합 유닛(34) 주위에 배치되고 다른 뚜껑(62)에 의해 덮인다. 상기 정수 시스템(3)의 메인 모듈 앞에는 드립 트레이(64)가 위치된다.
대부분의 기능 모듈을 둘러싸는 하우징(60)은 더 나은 가시성을 위해 이 관점에서 부분적으로 절단되어 있다.
도 2에 도시된 상기 정수 시스템(3)의 후면에서, 제1혼합 유닛(32)은 좌측에서 볼 수 있다. 이것은 카트리지 교환 메커니즘(80)에 연결된 다용도 카트리지로서 실현된다. 상기 카트리지 뒤에 원수 탱크(44)가 위치된다. 상기 카트리지는 각각 제2튜브(66) 및 제3튜브(67)를 통해 제1냉각 유닛(35)(미도시) 및 제1탱크(37)에 연결된다. 제4튜브(68)는 상기 증류 유닛(10)을 원수 탱크(44)와 연결한다(모두 이 도면에는 도시되지 않음).
기류(air stream)를 생성하기 위한 팬(74)이 도시되어 있다. 상기 기류는 역류(counter-current) 원리로 제2냉각 유닛(36) 및 제1냉각 유닛(35)으로부터의 폐열을 흡수한다. 상기 팬(74) 뒤에는 제2냉각 유닛(36)에 연결된 냉각 핀(76)이 보인다. 상기 제2냉각 유닛(36)은 상기 팬(74) 위의 박스에 위치하고 제2펠티어 효과 장치(361)의 제2측면으로부터 폐열을 전달하기 위해 사용된다. 상기 제2측면은 전형적으로 상기 농축된 증류수를 냉장하기 위해 열전달 표면(362)을 냉각하는 동안 발생되는 열을 소멸시키기 위해 사용된다.
우측에는, 전원 공급 장치(78)가 위치한다.
도 3은 가열 가능한 면(101) 및 냉각 가능한 면(102)을 갖는 제1펠티어 효과 장치(10)를 포함하는 상기 증류 유닛(1)의 단면도를 도시한다. 상기 제1펠티에 효과 장치(10)는 상부에 위치된 증발 섹션(12)과 하부에 위치된 응축 섹션(14)으로 정의된 2개의 챔버 사이에 배치된다. 상기 응축 섹션(14) 아래에 배치된 작은 수평 간극은 증발 전에 원액(20)을 예열하기 위한 열교환 섹션(16)이다. 따라서, 열교환 섹션(16)는 냉각 가능한 면(102) 및 상기 응축 섹션(14)과 열적으로 연결된다.
예열 후, 상기 원액(20)은 상기 증발 섹션(12)으로 안내된다. 그것은 상기 연결 요소(18)를 통해 응축 섹션(14)으로 유도되는 기상(gas phase)(22)을 생성하여 증발된다. 상기 연결 요소(18)는 상기 증류 유닛(1)에 의해 둘러싸인 체적 내부에 위치하고 상기 증류 유닛(1)의 중심에서 상기 평면을 가로 질러 상기 제1펠티어 효과 장치(10)의 평면에 수직으로 연장된다. 상기 응축 섹션(14)에서, 증류 액체(26) 및 상기 기상(22)을 포함하는 2상 혼합물(24)이 생성된다. 상기 2상 혼합물(24)은 우측 상단에서 응축 섹션(14)을 떠나 제1냉각 유닛(도시되지 않음)으로 안내된다.
상기 가열 가능한 면(101)은 액체와 접촉할 수 있는 상기 열전달 요소(120)의 모든 부분을 둘러싸는 식품 안전 코팅(121)과 함께 표면적을 확대시키는 열전달 요소(120)를 포함한다. 상기 냉각 가능한 면(102)은 제2열전달 요소(50)를 포함한다.
도 4는 입력 섹션(31)으로 기능 하는 원수 탱크(44)의 원수(21)로부터 출력 섹션(33)으로부터 분배될 수 있는 추가 성분을 갖는 최종 농축 증류수로의 유로를 도시한다.
상기 원수(21)는 제1펌프(82)에 의해 상기 증류 유닛(1)으로 펌핑된다. 그것은 상기 예열 섹션(16)으로 들어가서 인접한 응축 섹션(14) 내부의 2상 혼합물의 과도한 열에 의해 예열 된다. 상기 예열된 원수(21)는 증발 섹션(12)으로 안내되어 증발된다. 증기(23)가 생성된다. 상기 제1펌프(82)를 제어함으로써 상기 증발 섹션(12) 내부의 액체 레벨을 결정하고 제어하기 위해 상기 증발 섹션(12) 내부에 제2센서(88)가 위치된다. 농축 라인(90)은 상기 증발 섹션(12)을 폐수 탱크(72)와 연결한다.
생성된 증기(23)는 열이 펠티어 효과 장치(10)의 냉각 가능한 면(102)(미도시) 및 예열 부(16) 내부의 원수(21)로 전달되는 응축 섹션(14)으로 안내된다. 물과 증기를 포함하는 2상 혼합물이 생성된다. 상기 혼합물은 나머지 포함된 증기가 증류수로 응축되는 제1냉각 유닛(35)으로 안내된다. 팬(74)의 도움으로 과도한 열이 공기 흐름으로 전달된다. 상기 생성된 따뜻한 증류수는 제1탱크(37)로 이어지는 정제된 식수를 생성하기 위해 미네랄이 첨가되는 제1혼합 유닛(32)으로 안내된다. 상기 제1탱크(37)에는 열전달 표면(362) 및 팬(74)에 의해 생성된 기류에 다시 열적으로 연결된 제2측면을 포함하는 제2펠티에 효과 장치(361)를 갖는 제2냉각 유닛(36)을 포함하는 냉각 회로가 부착된다. 이 냉각 회로에 의해, 제1탱크(37) 내부의 수온을 제어할 수 있다. 총 용해된 고체의 측정을 위한 제1센서(86)는 증류 공정을 제어하기 위해 제1탱크(37) 근처의 튜브에 배치된다.
조절된(tempered) 물은 제2펌프(84)에 의해 향미 성분이 첨가되는 제2혼합 유닛(34)으로 펌핑된다. 출력 섹션(33)으로 안내된다. 제1탱크(37)는 오버 플로우(89)의 형태로 폐수 탱크(72)에 유체 연결을 추가로 포함한다.
증류 유닛 1
제1펠티어 효과 장치 10
가열 가능한 면 101
냉각 가능한 면 102
증발 섹션 12
열전달 요소 120
코팅 121
응축 섹션 14
열교환 섹션 16
연결 요소 18
원액 20
물 21
기상 22
증기 23
2상 혼합물 24
증류 액체 26
정수 시스템 3
입력 섹션 31
제1혼합 유닛 32
출력 섹션 33
제2혼합 유닛 34
제1냉각 유닛 35
제2냉각 유닛 36
제2펠티어 효과 장치 361
열전달 표면 362
제1탱크 37
입력 유닛 40
인터페이스 42
원수 탱크 44
제2열전달 요소 50
하우징 60
공기 유입/베출구 61
뚜껑 62
드립 트레이 64
제1튜브 65
제2튜브 66
제3튜브 67
제4튜브 68
밸브 70
폐수 탱크 72
팬 74
냉각 핀 76
전원 공급 장치 78
카트리지 교환 메커니즘 80
제1펌프 82
제2펌프 84
제1센서 86
제2센서 88
오버플로 89
농축 라인 90

Claims (15)

  1. - 물(21), 특히 수돗물을 증류 유닛(1)에 제공하기 위한 입력 섹션(31);
    - 상기 물(21)을 증발시키고 증기(23)를 생산하기 위한 증발 섹션(12), 및 상기 증기(23)를 적어도 부분적으로 응축시켜 증류수를 생성하기 위한 응축 섹션(14)을 포함하는 증류수를 생산하기 위한 상기 증류 유닛(1);
    - 화합물, 특히 미네랄을 상기 증류수에 혼합하여 농축 증류수를 생성할 수 있도록 배열되고 배열 된 제1혼합 유닛(32), 특히 카트리지; 및
    - 상기 농축 증류수를 분배하기 위한 출력 섹션(33)을 포함하고,
    상기 증발 섹션(12)은 제1펠티어 효과 장치(10)의 가열 가능한 면(101)에 의해 제공되고, 상기 응축 섹션(14)은 상기 제1펠티어 효과 장치(10)의 냉각 가능한 면(102)에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 정수 시스템(3).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 응축 섹션(14)의 하류에 배치된 제2혼합 유닛(34)을 포함하고, 상기 제2혼합 유닛(34)은 성분(ingredient)을 상기 증류수 및/또는 상기 농축 증류수에 혼합할 수있는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 정수 시스템(3).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2혼합 유닛(34)은 성분 캡슐에 보유된 성분을 혼합하기에 적합하고, 상기 제2혼합 유닛(34)은 혼합 공정 동안 상기 성분 캡슐을 고정시키고 특히 위치시키기 위한 캡슐 위치 설정 요소(capsule positioning element)를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수 시스템(3).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증류수 및/또는 상기 증기(23)로부터 공기 흐름으로 열 에너지를 전달하기에 적합한 제1냉각 유닛(35)을 포함하고, 상기 제1냉각 유닛(35)은 상기 응축 섹션(14)의 하류 및 상기 출력 섹션(33)의 상류에 배치되는 것을 특징으로 하는 정수 시스템(3).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열 및/또는 냉각 가능한 열전달 표면(362)을 갖는 제2펠티어 효과 장치(361)를 포함하는 제2냉각 유닛(36)을 포함하고, 상기 제2냉각 유닛(36)은 상기 응축 섹션(14)의 하류 및 상기 출력 섹션(33)의 상류에 배치되고; 상기 열전달 표면은 상기 증류수 및/또는 상기 농축 증류수에 열 에너지를 전달하기에 적합한 것을 특징으로 하는 정수 시스템(3).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 증류수 및/또는 상기 농축 증류수를 저장하기 위한 제1탱크(37)를 포함하고, 상기 제1탱크(37)는 상기 응축 섹션(14)의 하류에 배치되고, 상기 제2냉각 유닛(36)은 상기 제1탱크(37) 내의 수온을 증가 및 감소, 특히 감소시킬 수 있는 방식으로 배치 및 구성되는 것을 특징으로 하는 정수 시스템(3).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    총 용존 고형물(total dissolved solid)의 측정을 위한 하나 이상의 제1센서(86)를 포함하며, 상기 제1센서(86)는 상기 출력 섹션(33)의 상류에 배치되고 및/또는 증발 섹션(12) 내부의 액체 레벨을 결정하기 위한 제2센서(88)를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수 시스템(3).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    화합물의 흡착 제거를 위한 흡착 유닛(adsorption unit)을 포함하고, 특히 상기 흡착 유닛은 상기 제1혼합 유닛(32)에 통합되는 것을 특징으로 하는 정수 시스템(3).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증류 유닛(1)은 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 증류 유닛(1)인 것을 특징으로 하는 정수 시스템(3).
  10. - 하기를 포함하는 제1펠티어 효과 장치(10);및
    i. 원액(20)을 증발시켜 기상(22)을 생성하기 위한 증발 섹션(12)을 제공하는 가열 가능한 면(101);
    ii. 상기 기상(22)을 부분적으로 응축시켜 증류 액체(26) 및 상기 기상(22)을 포함하는 2 상 혼합물(24)을 생성하기 위한 응축 섹션(14)을 제공하는 냉각 가능한 면(102);
    - 증발 전에 상기 원액(20)을 예열하기 위한 열교환 섹션(16);을 포함하고,
    상기 열교환 섹션(16)은 상기 열 에너지가 상기 2상 혼합물(24)로부터 상기 원액(20)으로 전달될 수 있는 방식으로 배열되고 구성되어 상기 원액(20)을 예열하고, 상기 2상 혼합물(24)에 포함된 상기 기상(22)을 부분적으로 응축시키는 것을 특징으로 하는 증류 유닛(1).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가열 가능한 면(101)은 특히 상기 가열 가능한 측면(101)의 표면적을 확대시키는 열전달 요소(120)를 포함하고, 이는 상기 가열 가능한 면(101)과 상기 원액(20) 사이의 열 상호 작용이 설정될 수 있는 방식으로 배열되고 구성되는 것을 특징으로 하는 증류 유닛(1).
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 2상 혼합물(24)에 포함된 상기 기상(22)은 상기 응축 섹션(14) 내부에서 적어도 부분적으로 응축될 수 있도록 상기 열교환 섹션(16)은 상기 응축 섹션(14)과 열적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 증류 유닛(1).
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 열전달 요소(120)는 플루오로폴리머(fluoropolymer); 실리콘 알루미늄 산질화물(silicon aluminum oxynitride); 금속 산화물(metal oxides); 특히 산화알루미늄(aluminum oxide); 이산화규소(silicon dioxide); 푸란 수지(furan resins); 산화티탄(titanium oxide)으로부터 선택된 하나 이상의 코팅 재료로 제조된 코팅(121)을 포함하는 것을 특징으로 하는 증류 유닛(1).
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증발 섹션(12)과 상기 응축 섹션(14) 사이에 상기 연결 요소(18)가 배치되어 상기 섹션(12, 14) 사이에서 유로를 구현하고; 상기 유로는 상기 증류 유닛(1)에 의해 둘러싸인 체적의 외부에 위치되는 것을 특징으로 하는 증류 유닛(1).
  15. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증발 섹션(12)과 상기 응축 섹션(14) 사이에 상기 연결 요소(18)가 배치되어 상기 섹션(12, 14) 사이에서 유로를 구현하고; 상기 유로는 상기 증류 유닛(1)에 의해 둘러싸인 체적의 외부에 위치되고, 특히 상기 유로는 상기 제1펠티어 효과 장치(10)의 평면에 실질적으로 직각을 이루며 및/또는 상기 증류 유닛(1)의 중심에서 상기 평면을 가로 질러 흐르는 것을 특징으로 하는 증류 유닛(1).
KR1020197025317A 2017-02-01 2018-02-01 정수 시스템 및 증류 장치 KR20200004285A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17154125.3 2017-02-01
EP17154125 2017-02-01
EP17178304.6 2017-06-28
EP17178304.6A EP3357869A1 (en) 2017-02-01 2017-06-28 Water purification system and distillation unit
PCT/EP2018/052585 WO2018141883A1 (en) 2017-02-01 2018-02-01 Water purification system and distillation unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200004285A true KR20200004285A (ko) 2020-01-13

Family

ID=57956164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197025317A KR20200004285A (ko) 2017-02-01 2018-02-01 정수 시스템 및 증류 장치

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11192801B2 (ko)
EP (2) EP3357869A1 (ko)
JP (1) JP2020514052A (ko)
KR (1) KR20200004285A (ko)
CN (1) CN110506029A (ko)
BR (1) BR112019015951A2 (ko)
MX (1) MX2019009140A (ko)
RU (1) RU2019123840A (ko)
WO (1) WO2018141883A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018200388A1 (en) * 2017-04-23 2018-11-01 Third Wave Water Llc Water mineralizing system
MX2020009452A (es) 2018-03-13 2020-10-08 Geniver Llc Metodo y aparato para purificacion y remineralizacion de agua.
US11655161B2 (en) 2019-08-05 2023-05-23 Mehdi Hatamian Modular water purification device
US11161054B2 (en) * 2019-08-05 2021-11-02 Mehdi Hatamian Modular water purification device
CN114286804A (zh) * 2019-08-30 2022-04-05 77视觉路有限公司 用于分配矿化水的装置和相关联的方法
CN111450563A (zh) * 2020-05-21 2020-07-28 上海巨启化学科技有限公司 一种将硝基苯乙酮制备氨基苯乙酮的搅拌蒸馏一体化设备
CN112010480A (zh) * 2020-07-10 2020-12-01 陈俊吉 一种物联网个人定制含多种微量元素饮用水生产用水处理装置
USD1001567S1 (en) * 2020-11-05 2023-10-17 Mittemitte Gmbh Water carbonation and enrichment apparatus unit
CN112426734B (zh) * 2020-12-03 2021-09-28 西安交通大学 一种热电驱动的界面蒸发装置
CN114956223B (zh) * 2021-09-14 2023-05-12 深圳市图灵科创产业发展有限公司 海水浓缩与淡化处理系统及处理控制方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL106854C (ko) 1957-04-29
US3212999A (en) 1957-07-30 1965-10-19 Rca Corp Purification apparatus utilizing a thermoelectric heat pump
US3310953A (en) * 1965-10-23 1967-03-28 Joseph M Rait Portable refrigerator for beverage containers and the like
US3801284A (en) * 1968-07-12 1974-04-02 M Meckler Peltier effect diffusion apparatus
DE2110687A1 (de) 1970-03-09 1971-09-23 Zanussi A Spa Industrie Verfahren und Geraet zur Zubereitung von Getraenken
US3856676A (en) * 1972-04-03 1974-12-24 Raypak Inc Water purification and vending apparatus
US4089750A (en) 1976-08-05 1978-05-16 Kirschman Fred C Water distiller with cone shaped condenser
US4342625A (en) 1979-04-02 1982-08-03 Dennison Clifford C Modular automatic water distiller
US4415075A (en) 1981-09-16 1983-11-15 General Molding, Inc. Wall mounted light weight automatic water distiller
US4660741A (en) * 1985-05-24 1987-04-28 The Coca-Cola Company Water purification system and method for a post-mix beverage dispenser
US4894123A (en) 1988-11-01 1990-01-16 Helmich Arthur R High efficiency water distiller
IT1257898B (it) 1992-06-16 1996-02-16 Procedimento ed apparecchiatura per la produzione, in particolare domestica, di bevande.
US5484510A (en) 1993-10-26 1996-01-16 Dew Enterprises, Inc. Water distilling apparatus
US6932889B1 (en) 1996-06-27 2005-08-23 Robert R. Holcomb Water treatment device and method
EP0837290B1 (en) * 1996-10-16 2003-04-23 Thermovonics Co., Ltd Water cooler
CA2241168A1 (en) * 1998-06-19 1999-12-19 Youssef Hanna Dableh Water purifying apparatus and process
CA2292383A1 (en) 1999-12-17 2001-06-17 Youssef Hanna Dableh Apparatus and process for purifying a liquid
US6893540B2 (en) 2001-03-19 2005-05-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High temperature peltier effect water distiller
ITTO20070626A1 (it) 2007-09-06 2009-03-07 Bruno Pirone Dispositivo per produrre acqua potabile
DE102008007984A1 (de) * 2008-02-07 2009-08-13 Vorwerk & Co. Interholding Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Reinwasser
WO2009138818A1 (en) * 2008-05-14 2009-11-19 Smit, Petrus Johannes Joachim Distillation apparatus
WO2010019891A2 (en) * 2008-08-15 2010-02-18 Deka Products Limited Partnership Water vending apparatus
JP2015196151A (ja) * 2014-04-02 2015-11-09 旭化成メディカル株式会社 清浄水生成装置
CN204698363U (zh) * 2015-06-23 2015-10-14 居峥 节能热电制冷片蒸馏饮水机

Also Published As

Publication number Publication date
MX2019009140A (es) 2020-01-09
EP3577077A1 (en) 2019-12-11
BR112019015951A2 (pt) 2020-03-24
CN110506029A (zh) 2019-11-26
US20190375656A1 (en) 2019-12-12
EP3357869A1 (en) 2018-08-08
US11192801B2 (en) 2021-12-07
JP2020514052A (ja) 2020-05-21
WO2018141883A1 (en) 2018-08-09
RU2019123840A (ru) 2021-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11192801B2 (en) Water purification system and distillation unit
JP6585400B2 (ja) 大規模な浄水および脱塩
US5286351A (en) Water distilling method
US20090218210A1 (en) Energy-efficient distillation system
US20100163472A1 (en) Water purification system
US20080104978A1 (en) Circulation-Type Apparatus for Generating Drinking Water
JP2009500164A (ja) 浄水システム
US20170001885A1 (en) A decalcifying apparatus
JP2009512549A (ja) 浄水システム
AU2005282371A1 (en) Water producing method and apparatus
WO2009138818A1 (en) Distillation apparatus
JP2018500155A (ja) エネルギー効率的水浄化および脱塩
US6663770B2 (en) Water processing device
AU2002226959A1 (en) Water processing device
US11980831B2 (en) Method and apparatus for purification and remineralization of water
JPH05181249A (ja) 水溶液の濃縮処理方法及び濃縮処理装置
US20050115819A1 (en) System for desalinating and purifying seawater and devices for the system (II type)
CN114634214A (zh) 水处理设备
CN116375120A (zh) 水处理设备