KR20130040837A - 증기 흡수 시스템 - Google Patents

Abstract

증기를 받는 증기 흡수 시스템(11)에 관한 것으로, 이 시스템은 작동 유체를 갖는 진공 펌프(16)를 포함하고, 상기 증기는 작동 유체에 수용되어 그 안에서 응축되어, 작동 유체와 혼합된 응축 액체가 제공된다.

Description

증기 흡수 시스템{VAPOUR ABSORPTION SYSTEM}

본 발명은 액체 안으로 증기를 흡수시키기 위한 시스템과 방법에 관한 것이다. 이 시스템은 많은 용도를 갖는데, 불순물이 있는 물과 같은 액체 혼합물을 증류시키는데 특히 유용하다. 상기 시스템은 또한 열전달 시스템으로 사용될 수 있다. 그러나, 상기 시스템은 이들 두 용도에 한정되지 않는다.

화학에서 흡수는 원자, 분자 또는 이온이 부피로 취해져 어떤 벌크 상(bulk phase)에 들어가는 물리적 또는 화학적 현상 또는 과정이다. 본 출원에서는 특히 증기가 액체 안으로 흡수되는 것에 관심을 두도록 한다.

보통의 증기 흡수 기술은 특정 용도를 갖는다. 어떤 화학 반응이 일어나지 않으면 이 기술은 보통 비교적 느린 과정이다. 이 때문에, 흡수 과정은 비교적 제한된 용도를 갖는다. 그러나, 본 발명은 화학적 상호 반응이 관여되어 있지 않는 더욱더 빠른 흡수 속도를 얻는 방법을 찾아냈는데, 그 결과, 증기 흡수 시스템이 이전에는 실시 가능하다고 전혀 생각되지 않았거나 또는 적어도 생각되지 않았던 적용 분야에서도 사용될 수 있다.

여기서 개시하는 새로운 증기 흡수 시스템에 이어서, 이 증기 흡수 시스템을 사용하는 새로운 개선된 증류 시스템 및 열전달 시스템이 개시된다.

물론 증류는 잘 알려져 있는 과정이다. 이 증류는 액체 혼합물을 정화하는데 전통적인 여과 기술이 효과적이지 않을 때 종종 사용된다. 통상적인 증류에서는, 열 에너지를 가하여 증기를 생성해야 하며, 그리고 나서 이 증기는 응축기를 통과하면서 사용을 위한 액체로 다시 응축된다. 통상적인 증류는 일반적으로 물과 같은 액체를 정화하는데 효과적이지만, 에너지 비용이 상당하며 또한 종종 비경제적이다. 증류 과정을 개선하면 효율성이 크게 개선되지만, 이 증류 과정은 일반적인 용도를 위해 물을 정화하는데 너무 비용이 많이 든다.

증류 과정의 효율을 개선하기 위한 노력에는, 저하된 압력에서 작동시키려는 시도가 포함된다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 액체의 증발은 압력이 저하되면 더 빨리 일어난다. 그러나, 이러한 시스템은 증발 및 응축 시스템과 결합된 배출 시스템과 관련된 어려움과 비용으로 인해 제한된 성공을 얻었다. 일 시도의 예가 미국 특허 3,864,215 (Arnold)에 개시되어 있다. 그 개시의 시스템은 저하된 압력을 제공하기 위해 벤튜리의 저압 영역을 이용한다. 이는 특히 해양 환경에 적용가능하지만, 여전히 응축기를 포함하고 있어 좀 복합하다.

열전달 시스템도 잘 알려져 있다. 공기 조화 및 냉동 시스템이 이 넓은 부문의 일부를 이루고 있다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 통상적인 열교환 시스템은 에너지를 전달하기 위해 매우 상당한 양의 에너지를 사용한다. 새로운 증기 흡수 시스템의 사용으로, 열전달 시스템의 효율 또는 C.O.P.(co-efficient of performance)이 실질적으로 개선될 수 있다.

따라서, 본 발명은 증기를 받는 증기 흡수 시스템에 관한 것으로, 이 시스템은 작동 액체를 갖는 진공 펌프를 포함하고, 상기 증기는 작동 액체에 수용되어 그 안에서 응축되어, 작동 액체와 혼합된 응축 액체가 제공된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 시스템내에서 증기가 흡수됨으로써 더 많은 증기가 생성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 진공 펌프는 벤튜리 진공 펌프이고, 작동 액체는 그 벤튜리 진공 펌프를 통과하여 증기에 작용하는 진공을 생성하는 액체이다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 증기의 생성을 지원해 주는 제 1 열교환 수단이 제공된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 작동 액체가 벤튜리 진공 펌프를 통과한 후에 그 작동 액체에서 열을 방출하기 위한 제 2 열교환기가 제공된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 작동 액체가 제 1 열교환기를 통과하면서 그 작동 액체로부터 열이 제 1 열교환기에 전달된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 증기로부터 얻어진 응축 액체가 사용을 위해 제거된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 시스템은 증류 시스템이다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 시스템은 열전달 시스템이다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 작동 액체는 상기 시스템을 통해 순환된다.

다른 양태에 따르면, 본 발명은 증류될 액체 혼합물을 수용하는 배출 챔버 및 이 배출 챔버와 관련된 진공 펌프를 포함하는 증류 시스템에 관한 것으로, 상기 배출 챔버는 가스로 채워지는 액체 혼합물 상방의 공간을 가지며, 상기 진공 펌프는 사용시 가스내에 낮아진 압력을 제공하여 액체 혼합물의 증발을 일으키며, 일차 액체가 배출 챔버내에서 상기 가스와 관련하여 지나가면서 증기를 수용하여 응축시키게 된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 적어도 일차수의 일부는 진공 펌프를 통해 순환된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 증발의 잠열이 액체 혼합물에 수용되게 하여 그 액체 혼합물의 증발을 지원하기 위한 제 1 열교환 수단이 제공된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제 1 열교환 수단은 주변으로부터 증발의 잠열을 받는 것을 촉진하기 위해 배출 챔버의 벽과 관련되어 있는 요소를 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제 1 열교환 수단은 배출 챔버와 관련된 제 1 열교환 수단을 포함하고, 열교환 유체가 이 열교환 수단을 통과하면서 증발의 잠열을 액체 혼합물에 주게 되며, 이 증발의 잠열은 제 1 열교환기로부터 멀리 떨어져 있는 공급원에서 나온 열교환 유체에 수용된다.

바람직한 실시 형태에 따르면, 진공 펌프는 벤튜리 펌프이고, 사용시 벤튜리 펌프를 통과하는 유체 유동이 일어나 벤튜리 목부에서 저하된 압력이 제공된다.

바람직한 실시 형태에 따르면, 벤튜리 펌프는 배출 챔버로부터 가스를 받는 벤튜리 목부를 가지며, 유체 유동은 일차 액체이고, 따라서 벤튜리 펌프는 일차 액체 안으로 가스를 수용시켜 배출 챔버내의 가스의 압력을 저하시키게 된다.

바람직한 실시 형태에 따르면, 포트가 펌프의 벤튜리와 관련되어 있고, 이 포트는 벤튜리 펌프에 가스를 전달하도록 되어 있다.

바람직한 실시 형태에 따르면, 벤튜리 펌프에서 나가는 일차수내의 열은 제 2 열교환 수단에 의해 제거된다.

바람직한 실시 형태에 따르면, 제 2 열교환 수단은 땅을 통과하면서 열을 그 땅에 전달하는 일차 액체용 경로와 관련되어 있다.

바람직한 실시 형태에 따르면, 배출 챔버에 대한 액체 혼합물의 출입을 제어하기 위한 액체 혼합물 제어 시스템을 더 포함한다.

바람직한 실시 형태에 따르면, 증류될 액체 혼합물은 물이고 일차 액체는 물과 혼합되지 않는 액체이다.

바람직한 실시 형태에 따르면, 일차 액체는 오일이다.

다른 양태에 따르면, 본 발명은 배출 챔버를 사용하여 액체 혼합물을 증류하는 방법에 관한 것으로, 본 방법은 진공 펌프를 사용하여 배출 챔버내의 압력을 저하시켜 액체 혼합물을 증발시켜서 증류 증기를 제공하며, 그리고 이 증류 증기와 관련하여 지나가는 일차 액체내에 그 증류 증기를 수용하여 응축시키는 것을 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 진공 펌프는 벤튜리 목부를 갖는 벤튜리 진공 펌프이고, 일차 액체는 벤튜리 진공 펌프를 통과하여 벤튜리 목부에서 저하된 압력을 제공하며, 증류 증기는 벤튜리 목부에 있는 포트를 통과하여 벤튜리 안으로 흡인되어 일차 액체에 의해 수용 및 응축된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 적어도 일차수의 일부는 순환된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 적어도 일차수의 일부는 유지 탱크로부터 수용되어 진공 펌프를 통과한 후에 유지 탱크로 복귀함으로써 순환된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 증발의 잠열이 액체 혼합물에 수용되게 하여 그 액체 혼합물의 증발을 지원하기 위한 제 1 열교환 수단이 제공된다.

바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 제 1 열교환 수단은 주변으로부터 증발의 잠열을 받는 것을 촉진하기 위해 배출 챔버의 벽과 관련되어 있는 요소를 포함한다.

바람직한 실시 형태에 따르면, 제 1 열교환 수단은 배출 챔버와 관련된 제 1 열교환기를 포함하고, 열교환 유체가 이 열교환기를 통과하면서 증발의 잠열을 액체 혼합물에 주게 되며, 이 증발의 잠열은 제 1 열교환기로부터 멀리 떨어져 있는 공급원에서 나온 열교환 유체에 수용된다.

바람직한 실시 형태에 따르면, 벤튜리 펌프에서 나가는 일차수내의 열은 제 2 열교환 수단에 의해 제거된다.

바람직한 실시 형태에 따르면, 제 2 열교환 수단은 땅 또는 차가운 물을 통과하면서 열을 그 땅이나 차가운 물에 각각 전달하는 일차 액체용 경로와 관련되어 있다.

바람직한 실시 형태에 따르면, 일차 액체는 오일이고 액체 혼합물은 물과 기타 물질(들)의 혼합물이다.

다른 양태에 따르면, 본 발명은 열전달 시스템에 관한 것으로, 이 열전달 시스템은 제 1 액체를 수용하는 배출 챔버; 상기 배출 챔버와 관련되어 있어, 사용시 이 배출 챔버내의 압력을 저하시켜 그 챔버내에서 액체의 증발을 촉진시키고 그리 하여 냉각을 일으키는 적어도 하나의 벤튜리 진공 펌프; 및 열교환 유체가 제 1 열교환기를 통과하게 해주는 유체 경로를 갖는 제 1 열교환기를 포함하며, 상기 제 1 열교환기는 배출 챔버와 관련되어 있어, 그 챔버내의 제 1 액체에 열을 제공하여 증발을 지원해 주고 그리 하여 열교환 유체를 냉각시키게 된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 제 1 액체의 증발로 생긴 증기는 적어도 하나의 벤튜리 진공 펌프를 통과하여 저하된 압력을 생기게 하는 제 2 액체의 유동 스트림내에 수용되어 응축된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 제 2 액체의 유동 스트림은 벤튜리 진공 펌프에서 나간 후에 제 2 열교환 시스템을 통과하여 제 2 액체를 냉각시키게 된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 제 2 액체는 순환 방식으로 벤튜리 진공 펌프의 입구로 복귀된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 제 1 액체와 제 2 액체는 동일한 물질이고, 배출 챔버와 벤튜리 진공 펌프는 폐쇄형 시스템을 형성한다.

여러 바람직한 실시 형태에 대한 이하의 설명으로부터 본 발명을 더 충분히 이해할 수 있을 것이다.

본 설명은 첨부 도면을 참고로 한다.

도 1 은 제 1 실시 형태에 따른 증류 시스템을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2 는 제 2 실시 형태에 따른 증류 시스템을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 3 은 제 3 실시 형태에 따른 증류 시스템을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 4 는 제 4 실시 형태에 따른 증류 시스템을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 5 는 제 5 실시 형태에 따른 증류 시스템을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 6 는 제 6 실시 형태에 따른 열교환 시스템을 도식적으로 나타낸 것이다.

본원에 개시된 증기 흡수 시스템의 중요한 요소는 작동 액체를 갖는 진공 펌프를 사용하여 증기를 진공하에 두는 시스템으로서, 증기는 작동 액체에 들어가 그액체에서 응축되어, 작동 액체와 혼합된 응축 액체가 제공된다. 그러므로, 상기 시스템은 증기가 가스로서 분해되지 않고, 작동 액체에 흡수되어 응축되는 시스템에 한정된다. 시스템은 연속 공정에 포함되는 경우에 특히 적용가능하고 또한 증기의 흡수가 재로운 증기를 생성하는 경우에 특히 적용가능하다. 상기 시스템은 벤튜리 진공 펌프의 사용으로 가장 쉽게 제공될 수 있고, 작동 액체는 벤튜리를 통과하여 진공을 생성하는 액체이다. 그리 하여, 벤튜리는 작동 액체 안으로 증기를 흡인하는 진공을 생성하고, 작동 액체에서 증기가 응축된다. 전형적인 증기는 수증기 또는 메탄올이다. 많은 다른 것들도 적합하다. 몇몇 경우, 작동 액체는 증기와 같은 물질이다. 이하, 작동 액체가 물이고 증기는 수증기인 증류 시스템에 대해 설명한다. 다른 경우로, 작동 액체와 증기는 상이한 물질일 수 있다. 설명되는 일 실시 형태는 작동 액체로서 오일을 사용하며 또한 증기로서는 물을 사용하게 되며, 다른 실시 형태에서는 작동 액체로서 물이 사용되고 증기로서는 메탄올이 사용된다.

상기 시스템의 중요한 점은, 계속적인 증발이 일어날 수 있다는 것인데, 즉 공정이 연속적일 수 있다는 것이다. 사실, 진공 펌프를 사용하면, 증기가 흡수됨에 따라 증기압이 낮아지므로 증기가 보충될 수 있다. 증류 시스템의 경우, 증류된 생성물을 사용을 위해 시스템에서 인출할 수 있다. 대조적으로, 열전달 시스템은 폐쇄형 시스템이고 아무 것도(또는 거의 아무 것도) 인출하거나 추가할 필요가 없다. 일반적으로, 시스템은 환류 방식으로 작동하게 될 것인데, 이 경우 작동 액체는 시스템을 통해 환류한다. 하지만, 이러한 경우가 필요 없는 구성도 있다.

설명하는 증기 흡수 시스템이 효과적으로 되기 위해서는, 고효율의 진공 펌프가 필요하다. 개선된 벤튜리 진공 펌프가 동일한 기초 출원에 근거하여 동일한 발명자들이 출원한 대응 출원에 개시되어 있다. 이 설명의 나머지는 그 출원에 따른 벤튜리 진공 펌프의 사용을 상정하며 따라서 그 출원은 본원에 참고로 관련되어 있다. 본 발명의 증기 흡수 시스템의 특징은 특정 실시 형태에 대한 설명으로 가장 잘 알 수 있을 것이다.

본 발명의 제 1 실시 형태는 배출 챔버와 배출 펌프를 포함하는 증류 시스템에 관한 것이다. 이 실시 형태는 도 1 을 참조하여 설명한다.

제 1 실시 형태에 따른 증류 시스템(11)은 증류될 액체를 받는 배출 챔버(14)를 포함한다. 이 설명을 위해, 상기 실시 형태는 여기서는, 직접 사용하기에는 너무 오염되어 있거나 광물화되어 있는 오염수 또는 지면수와 같은 물(여기서는 이차 수라고도 한다)의 증류에 관해 설명할 것이지만, 본 설명의 뒤에서는 액체 혼합물을 포함하는 다른 혼합물의 증류에 대해서도 설명할 것이다. 상기 배출 챔버(14)는 하나 이상의 배출 펌프(16)에 의해 적당히 높은 레벨(바람직하게는 3 kPa 미만)으로 배출되며, 이에 따라 구성된다. 배출 챔버의 실제 설계는 본 발명에 중요하지 않으며, 설치 환경에 크게 좌우된다. 당업자라면 적절한 설계 기준을 알 수 있을 것이다. 전형적으로, 배출 챔버는 실질적으로 원통형인 용기를 포함하며, 원통(21)의 축선은 실질적으로 수직하게 배향된다. 단부(23, 25)는 볼록 또는 오목한 프로파일로 되어 강화될 수 있다. 하지만, 실질적으로 구형인 챔버와 같이 다른 구성도 생각할 수 있다.

배출 챔버(14)에는 입구(31) 및 배출부 또는 출구(33)가 제공된다 제 1 실시 형태에서, 제 1 밸브(35)가 입구(31)에 결합되어 있어, 이차 수가 필요시 챔버에 들어갈 수 있게 해준다. 제 2 밸브(37)가 배출부(33)에 결합되어 있어, 뱃치(batch) 공정의 끝에서 농축 용액이 챔버(14)로부터 씻겨 나갈 수 있게 해준다. 배출 챔버(14)에는 또한 이 챔버(14)의 내부를 유지 보수할 수 있게 해주는 접근 수단이 제공되어 있다. 이 접근 수단은 제거가능한 패널(미도시) 또는 단부(23 또는 25) 중의 하나의 제거로 제공될 수 있다. 이 접근은 이차 수로부터 퇴적될 수있는 스케일이나 기타 고형물을 제거하는데 사용될 수 있다.

배출 펌프(16)는 챔버(14)의 상부로부터 증기를 빼내게 된다. 제 1 실시 형태에서, 배출 펌프(16)는 벤튜리 펌프이고, 아래에서 설명하는 바와 같이, 벤튜리 펌프는 본 발명과 관련하여 사용되는데 특히 적합하다. 벤튜리 펌프(40)는 벤튜리 입구(41), 벤튜리 출구(43) 및 이들 벤튜리 입구(41)와 벤튜리 출구(43) 사이에 있는 좁은 벤튜리 목부(45)를 포함한다. 제 1 실시 형태에서, 포트(47)에 의해 벤튜리 펌프(16)의 저압 벤튜리 목부(45)와 배출 펌프(14)가 서로 연결된다.

작동시, 벤튜리 펌프(16)는 배출 챔버(14)내의 이차 수의 증기압 보다 낮은 압력으로 배출 챔버를 비우게 된다. 그 결과, 이차 수는 보통의 실온에 가까울 수 있는 비교적 낮은 온도에서 비등하게 된다. 이러한 효과는 물론 잘 알려져 있으며, 보통 중학교 과학 시간에서 보여진다. 이러한 실험에서, 벤튜리 펌프는 일반적으로 상수도의 꼭지나 밸브에 연결되며, 벤튜리 펌프를 통과하면서 낮아진 압력을 야기하는 물은 처리되어 폐수로 된다. 본 발명에서, 벤튜리 펌프에서 배출되는 물은 벤튜리 입구(14)에 유입하는 물 뿐만 아니라, 포트(47)를 통해 배출 탱크에서 인출된 증기에서 생긴 물도 포함한다. 이러한 증기는 벤튜리 목부(45)를 통과하는 물 스트림에 들어가면 거의 즉시 응축된다. 그러므로, 제 1 실시 형태에는, 배관(52)에 의해 벤튜리 출구(43)에 연결되는 탱크 입구(51)를 갖는 수용 탱크(50)가 제공된다. 수용 탱크(50)의 바닥부 근처에는 재순환 출구(53)가 제공되는데, 이 출구는 일차 수(정화수)를 재순환 펌프(55)에 공급하고, 이 펌프는 일차수를 벤튜리 펌프(40)에 송출한다. 재순환 펌프(55)는 요구되는 압력과 유량에서 벤튜리 펌프(40)에 대한 공급을 하는데 적합한 크기와 종류로 선택된다. 물 취출 포트(57)가 수용 탱크(50)의 별도의 출구로서 또는 배관(52)에서 나가는 포트로서 제공되거나, 아니면 사용을 위해 수용 탱크(50)에서 물을 인출하기 위해 제공된다. 인출률은 수용 탱크가 비워지는 것을 방지하기 위해 제어된다. 이렇게 해서, 수용 탱크는 또한 저장 탱크로 작용할 수 있으며, 또는 대안적으로 별도의 저장 수단이 제공될 수도 있다.

작동시, 물은 재순환 펌프(55)에 의해 수용 탱크(50)로부터 송출되어 벤튜리 펌프(16)로 가고 다음에 수용 탱크(50)로 복귀함을 알 수 있다. 공정에서, 물은 배출 탱크(14)에서 나온 수증기로부터 상기 스트림에 들어간다. 아래에서 설명하는 바와 같이, 벤튜리 펌프(16)를 통해 송출되는 물의 대략 30 부(part)에 대해 배출 탱크에서 오는 물의 약 1 부의 수급률을 얻을 수 있다. 그러므로, 상기 시스템의 크기는 수용 탱크(50)에서 인출되는 물의 양에 따라 결정될 수 있다.

제 1 실시 형태에 따른 장치는 증류 시스템내에 종래의 응축기 시스템을 설치할 필요성을 제거한다. 응축기 시스템은 일반적으로 증류 공정의 중요한 부분이지만, 제 1 실시 형태에서는, 응축은 본질적으로 벤튜리 펌프(16)에서 일어난다. 이러면 뒤에서 설명할 중요한 이점이 얻어진다.

설명하는 증류 시스템에서는 이차수가 고온으로 될 필요가 없지만, 그럼에도 비등 공정에서는 증발의 잠열을 제공하기 위해 열 에너지의 입력이 필요하다. 상기 시스템의 이점으로서, 에너지가 제공되어야 하지만, 증발 시스템은 주변 온도 또는 보통의 온도에서 또는 그 근처에서 작동할 수 있기 때문에 낮은 등급의 열원이 사용될 수 있다. 작은 유닛의 경우, 배출 탱크(14)는 대기로부터 충분한 에너지를 취하도록 구성될 수 있다. 제 1 실시 형태에서, 배출 챔버(14)의 원통형 벽은 표면적을 증가시켜 대기로부터 열을 제거하는 것이 쉽게 되도록 파형 프로파일을 갖는다. 다른 적합화를 위해, 외부 환경으로부터 열의 흡수를 촉진하기 위해 배출 챔버의 외부 표면은 검은 색으로 페인트칠 된다.

이차수에 요구되는 온도는 진공 펌프의 성능 및 특히 얻어지는 진공도에 크게 좌우된다. 동시에, 압력이 낮아짐에 따라 더 많은 양의 증기가 비등하게 됨을 알 수 있다. 또한, 시험과 모델링으로 밝혀진 바로, 벤튜리 시스템의 양호한 성능을 위해서는 일차수와 이차수 간에 큰 온도차가 있을 것이 요구된다. 일차수는 이차수 보다 적어도 15℃ 낮아야 한다. 바람직하게는, 일차수는 이차수 보다 20℃ 이상 낮아야 한다.

이차수의 온도는 적어도 40℃ 근처 또는 그 이상인 것이 바람직하며, 그래서 이 실시 형태는 주변에서 잠열 에너지를 얻을 수 있는 경우에 적합할 수 있다.

어떤 곳에서는, 이차수의 원하는 작동 온도에 이미 있거나 그 보다 높은 온도에 있는 이차수룰 이용할 수 있다. 이러한 경우, 증기의 증발률 보다 다소 높은 속도로 이차수가 배출 챔버를 통해 제어된 방식으로 연속적으로 유동하게 함으로써 잠열을 간단하게 얻을 수 있다. 이러한 구성은, 이차 챔버내의 염의 농도가 유입하는 이차 수 보다 실질적으로 높지 않는 적절한 레벨로 유지된다는 추가적인 이점을 갖는다. 이리 하여, 배출 챔버내에서 염이 퇴적되는 것을 상당히 줄일 수 있으며, 그래서 그 챔버의 유지 보수 요건이 줄어든다. 이 후자의 이유로, 이차수의 온도가 너무 낮은 경우에도 그 이차수의 연속적인 유동이 바람직할 것이며, 제 2 실시 형태에서 처럼 추가적인 열이 가해져야 한다. 정교한 적합화시, 배출 챔버를 통과하는 이차수의 유동을 조절하여 온도 및/또는 염 농도를 원하는 수준으로 제어하기 위해 피드백 제어 시스템이 포함된다.

수증기내에 포함된 잠열 에너지는 수증기가 유동 스트림 안으로 응축될 때 벤튜리 펌프(16)를 관류하는 물에 추가될 것임을 알 수 있을 것이다. 아래에서 설명하는 바와 같이, 벤튜리에 유입하는 일차수의 온도는 이차수 보다 상당히 낮은 것이 바람직한데, 실시 형태에서 그 온도는 약 12℃로 유지된다. 제 1 실시 형태에서, 이 열 에너지는 수용 탱크에 전달되어 여기서 주변으로 분산된다. 수용 탱크가 또한 비교적 큰 부피를 갖는 저장 탱크로서의 역할도 한다면, 온도 상승은 작게 되고 쉽게 분산될 것이다. 열을 처리하는 이 수단이 적합할 위치는 많이 있다. 다른 위치에서는, 물이 저장되기 전에 출구 관을 땅 속에 통과시켜 열을 땅 속으로 분산시키는 것이 실용적이다. 상황이 적절하다면 당업자는 분명 다른 냉각 수단도 생각할 수 있을 것이다.

제 2 실시 형태는 이들 유동을 쉽게 하는 필요한 에너지 흐름을 알고 있다. 제 2 실시 형태는 도 2 를 참조하여 설명한다. 제 2 실시 형태는 제 1 실시 형태와 실질적으로 동일하며, 그래서 도면에서 유사한 요소에는 유사한 번호가 붙어 있다.

제 2 실시 형태가 제 1 실시 형태와 다른 점은 증발 열교환기(60)를 포함하는 것으로, 이 증발 열교환기는 증발 챔버(14)내의 이차수 안에 위치되거나 또는 다른 식으로 그 증발 채널(14)과 관련되어, 증발 열교환기(60)로부터 열이 이차수로 흐르게 해준다. 증발 열교환기(60)에는 열교환기 입구(61) 및 열교환기 출구(63)가 제공되어 있다. 열교환기 입구(61)에는 낮은 등급의 열원으로부터 열교환기 유체가 공급된다. 적절한 열원의 예로는, 태양열로 가열되는 연못 또는 지열원으로 가열되는 물이 있다. 열교환기 유체는 열교환기 출구(63)를 통해 나가 재가열을 위해 열원으로 복귀한다. 유량은 이차수에 입력되는 열을 제어하기 위해 유지될 수 있고, 또는 대안적으로, 열교환 유체에 입력되는 열은 열원에서 제어될 수 있다.

본 실시 형태에 따른 증류 시스템의 유효성은 압력을 감소시키고 증기를 밖으로 빼내는 벤튜리의 유효성에 달려 있음을 알 것이다. 종래의 벤튜리는 효율적이지 않은데 그래서 제한된 용도의 다른 목적을 위해 그리고 효율이 주된 관심사가 아닌 경우에만 일반적으로 벤튜리 진공 펌프가 사용된다. 벤튜리 진공 펌프는 본 용도에 있어서는 비용 효과적이지 않다. 그러나, 본 출원과 동일한 출원에 대해 우선권을 주장하는 공동 계류중인 출원에는 개선된 벤튜리가 개시되어 있다. 이 새로운 벤튜리의 성능은 종래의 벤튜리의 성능에 비해 실질적으로 개선된 것이어서 본 발명이 경제적으로 실시될 수 있다.

개선된 벤튜리의 어떤 실시 형태는 입구관, 출구관 및 진공 포트를 갖는 챔버를 포함한다. 그러므로, 이러한 유닛들은 제 1 및 2 실시 형태에서 쉽게 사용될 수 있다. 개선된 벤튜리의 다른 실시 형태는 챔버를 갖지 않으며, 직접 주변으로부터 가스나 증기를 끌어 온다. 그러므로, 설명되고 있는 벤튜리를 포함하는데 적합한 제 3 실시 형태의 증류 시스템이 개시된다. 제 3 실시 형태는 도 9 를 참조하여 설명한다. 제 3 실시 형태는 제 1 실시 형태와 실질적으로 유사하고, 그래서 도면에서는 유사한 요소를 나타내는데 유사한 번호가 사용된다.

제 3 실시 형태와 제 1 실시 형태가 다른 점은, 벤튜리는 배출 챔버(14)의 외부에서 포트(47)에 의해 배출 챔버에 연결되지 않고, 상단부(23) 근처에서 배출 챔버(14) 내에 배치된다는 것이다. 다른 점에 있어서 제 3 실시 형태는 제 1 실시 형태와 동일하고 따라서 더 이상 설명하지 않을 것이다.

제 3 실시 형태를 더 적합하게 함에 있어서, 액적을 제거하여 그를 이차수에 복귀시켜 일차수의 오염을 피하기 위해, 벤튜리에 들어가는 증기 입구에 여과 수단이 제공된다. 이 물은 벤튜리로 복귀되지 않고 그래서 증기의 흡수 및 응축시 잠열의 방출로 인한 열 상승은 작동에 영향을 주지 않는다.

개선된 진공 펌프의 개발은 초보 단계이고 많은 구성 파라미터들이 성능을 변화시킬 것이지만, 더 큰 용도를 위한 최대의 최적 크기가 있을 수 있다고 생각한다. 만약 그렇다면, 더 많은 양의 증기를 제거하기 위해 복수의 벤튜리를 병렬로 작동시킬 수 있다. 그러므로, 본 발명은 작은 가정용 유닛에서부터 도시에 대한 그물망형 공급에 적합한 큰 시스템까지 규모 조정이 가능하다.

제 3 실시 형태의 적합화와 유사한 방식으로 제 2 실시 형태를 수정할 수도 있음을 알 것이다.

제 1, 2 또는 3 실시 형태의 적합화에 있어서, 차가운 물의 연속적인 스트림이 이용가능한 경우, 이 스트림은 일차수로서 벤튜리에 직접 공급될 쉬 있다. 이는 마을이나 도시에 물을 공급하는 경우가 될 수 있다. 소비자에게 공급되는 물은 여러 더 작은 스트림으로 분할될 수 있고 하나 이상의 배출 챔버와 관련된 복수의 벤튜리 진공 펌프를 통과하게 된다. 응축/흡수 과정시에는 전술한 바와 같이 물이 가열될 것이지만, 이는 특히 더욱더 유리할 수 있는 저온 환경에서는 보통 문제가 되지 않을 것이다. 이러한 설비에서 물은 종종 중력으로 공급되는데, 이렇게 되면 벤튜리에 들어가는 일차수를 가압하기 위한 펌프가 필요 없게 된다. 잠열을 제공하기 위한 저렴한 에너지원이 이용가능하면, 작업비는 매우 낮게 될 것이다. 자본 비용도 적정하게 될 것이다. 재순환이 없으면, 모이는 물의 양은 작을 것인데(주어진 일차수의 약 5% ～ 8%), 하지만 비교적 매우 낮은 작업비와 자본 비용으로 사용가능한 물이 그러한 정도로 증가되는 것을 좋아하는 물 관리 당국도 많이 있다. 물론, 생산성은 재순환을 좀 도입하여 증가될 수 있다. 이는 일차수를 공급해 주는 증류 시스템의 고도 보다 높은 곳에 저수지를 둠으로써 달성될 수 있으며, 유동의 어떤 부분은 그 저수지 내로 송출될 수 있다. 이는 물 관리 당국에 상당한 유연성을 줄 것이다. 빗물이 풍부할 때는, 재순환이 필요 없고 백분율 단위의 공급 증가를 최소의 작업비로 얻을 수 있다. 공급이 보통이고 여전히 적절하지만 저장 시스템을 완전히 채우는데 필요한 양 보다는 작으면, 그 저장 시스템을 용량에 근접하여 유지하기 위해 재순환이 좀 이루어질 수 있다. 빗물 공급이 낮아지고 그래서 저장 공급부가 배출되고 있으면, 저장 수위가 낮아지는 것을 느리게 하지만 중단되지는 않게 하기 위해 재순환을 더욱더 큰 수준으로 증가시킬 수 있다. 가뭄이 일어나고 저장 수위가 임계치에 달하면, 증류 시스템이 거의 완전 충전 요건을 제공하도록 재순환을 증가시킬 수 있다 낮은 등급의 에너지만 제한된 정도로 이용가능한 경우에도, 증류 비용은 대안적인 가뭄 구제 조치로 여전히 경쟁력 있게 될 것이다. 많은 곳에서는 가뭄 위험의 시기가 태양 에너지의 이용도가 높은 시기(여름)와 일치하며, 그래서 적절히 설계된 태양열 에너지 시스템으로 에너지 비용이 적정하게 될 것이다. 통상적인 해에서 송출(pumping)에 드는 추가적인 비용은 송출이 요구되지 않는 시기에 대해 쉽게 분할 상환 및 상쇄될 수 있어 매우 경제적인 물 공급이 유지된다.

진공 펌프가 배출 챔버내의 압력을 감소시켜 그 안에 있는 이차수의 비등을 야기하고 또한 결과적으로 얻어지는 수증기는 진공 펌프와 관련된 일차수에 직접 들어가게 되는 지금까지 설명한 실시 형태에 따른 증류 시스템은 이점을 가짐을 알 수 있을 것이다. 수증기를 직접 일차수 속으로 제거하기 때문에, 별도의 응축 유닛이 필요 없다. 또한, 비등은 보통의 압력 보다 상당히 낮은 온도에서 일어나는데, 이는 위험이 크게 줄어듬을 의미한다. 또한, 전술한 바와 같이, 필요한 열은 상당히 낮아진 비용으로 낮은 등급의 열원으로부터 제공될 수 있다. 특히 더 큰 설비의 경우, 유지 보수 및 운용 비용은 물론 자본 비용도 경쟁 대상 기술에 비해 상당히 낮아질 것이다.

오염물질을 함유하는 물, 분해된 염의 오염 또는 물과 중금속 또는 물과 하수와 같은 혼합물과 관련하여 본 발명을 설명했지만, 설명한 시스템은 액체의 혼합물을 포함하여 더욱더 다양한 종류의 혼합물에도 쉽게 적합하게 될 수 있다. 에탄올 물 혼합물에서 에탄올을 증류해 내는데 상기 시스템을 사용하는 것이 가장 유익하다. 전형적으로, 타피오카(tapioca) 또는 옥수수와 같은 농작물에서 에탄올이 얻어지는 경우, 처리 결과, 80% 물에 대해 대략 20% 알콜을 함유하는 액체 혼합물이 얻어진다. 통상적으로, 이 혼합물은 상당히 높은 등급의 에너지를 필요로 하는 공정에서 고온에서 증류되는데, 이는 생산 비용에 영향을 준다. 그러나, 본원에서 설명하는 증류 공정을 사용하면 높은 등급의 에너지를 낮은 등급의 에너지로 대체할 수 있다. 또한, 본 증류 공정은 바닷물에 대해 설명한 보통의 증류 공정의 반대로 행해진다. 에탄올-물 혼합물은 공비 혼합물이므로, 약 20% 알콜에서 시작하는 배출챔버내의 이차 혼합물이 증류 공정에 의해 대략 96% 엔탄올의 공비 혼합물 농도로 농축될 것이다. 배출 비등 공정을 실행하면, 물 뿐만 아니라 소정 양의 에탄올도 증발된다. 이 증발된 에탄올은 벤튜리에서 일차수에 포함되고 그래서 손실되지 않는다. 일차수에서의 에탄올 농도는 비교적 낮으며, 그래서, 에탄올이 다시 한번 증류되도록 일차수는 제조 공정의 더 이른 단계에서 이용될 수 있다. 따라서, 생성물의 손실이 없고 에너지 비용의 상당한 감소가 달성된다. 공비 혼합물 농도 보다 더 높은 순도의 알콜이 요구된다면, 그 농도를 더 올리기 위해 기존의 제조 기술을 사용할 수 있거나 또는 그 기술을 적합하게 할 수 있다. 본 실시 형태들을 적용하면 이익을 얻을 수 있는 다른 많은 증류 공정이 있다.

지금까지 증류와 관련하여 공정을 설명했지만, 앞에서 언급한 바와 같이 증기 흡수 공정은 다른 용도를 갖는 효과를 갖는다. 본 발명을 더 잘 이해할 수 있도록, 작동 원리에 대한 요약을 아래에 제시한다.

1. 탱크(H1)내의 염수는 극히 낮은 압력에서 비등한다. 저압은 벤튜리(C2)를 통과하는 새로운 물 유동으로부터 벤튜리 효과로 발생된다. 3 kPa 보다 낮은 압력이 시험에서 바람직하고 발생되어 있다. 이러한 압력으로 인해 물은 30 ～ 65℃ 에서 비등한다.

2. 물이 염수 혼합물로부터 멀어지게 비등함에 따라, 에너지가 시스템에 추가되어야 한다. 물이 1 ml/sec 의 비율로 증발되면, 잠열을 제공하기 위해 2.4 kW 의 동력이 제공되어야 한다. 이용가능한 어떤 열원도 사용할 수 있지만, 태양열 이나 폐열 같은 저렴한 동력이 바람직하다.

3. 사용되는 벤튜리의 효율적인 설계로 인해 공정은 새로운 물 유동으로 발생되는 낮은 압력에서 실행될 수 있다. 증발 탱크(H1)내의 압력은 3 kPa 이하로 될 수 있다. 추가로, 새로운 물 유동은 대략 10 ～ 20 ℃로 되어야 한다. 비등 공정을 지속하는데는 온도차가 중요하다. 적어도 20℃, 바람직하게는 더 큰 온도차가 바람직하다. 새로운 물 유동 스트림의 온도가 탱크내 염수의 온도에 접근하면, 새로운 물 유동에는 공동화(cavitation) 현상이 일어나 사이클의 효율이 크게 저하된다.

4. 새로운 수증기가 벤튜리에서 새로운 물 유동에 들어가 동반된다. 새로운 물 유동은 수증기 보다 훨씬 더 저온이므로, 수증기는 상당한 열을 방출하면서 즉시 용액으로 된다.

5. C3 에서 상기 새로운 물 스트림은 이제 온도가 상당히 더 올라가 있으며 냉각되어야 한다. 이는 그 곳에서 이용가능한 적절한 수단에 의해, 예컨대 지하수를 퍼 올려서 이루어진다.

6. 사이클은 더욱더 낮은 온도에서 염수를 비등시키기 때문에, 낮은 질(온도)의 열원이 사용될 수 있다. 염수의 온도를 50℃ 부근으로 유지하기 위해 많은 곳에서 태양열 에너지를 사용할 수 있다.

7. 낮은 질의 열원을 사용하기 때문에, 사람이 만든 열원으로부터 시스템에 들어가는 에너지는 크게 감소되고, 그리 하여 시스템의 효율이 증대된다.

벤튜리 진공에 들어가는 일차수는 배출 챔버내에 있는 물 보다 상당히 낮은 온도이어야 한다는 요건은 어떤 용도에서는 시스템에 상당한 제한을 준다. 그러마, 일차 액체는 식물성 또는 기타 오일 또는 불혼합성 화학 물질이나 오일-물 혼합물이 될 수 있다. 이 경우, 오일은 주변 온도에 있을 수 있으며, 증발 챔버내의 해수 혼합물 보다 낮은 온도로 냉각될 필요는 없다. 그러므로, 이러한 이점을 갖는 제 4 실시 형태를 도 4 를 참조하여 설명한다.

제 4 실시 형태는 제 2 실시 형태와 유사하며, 그래서 도면에서 유사한 요소를 나타내는데 유사한 번호를 사용한다.

제 4 실시 형태가 제 2 실시 형태 및 사실 제 1 실시 형태와 다른 큰 차이점은, 벤튜리 진공 펌프(16)를 통과하는 일차 액체로서 물이 아닌 오일이 사용된다는 것이다. 오일이 벤튜리 진공 펌프(16)를 지남에 따라, 증발 챔버(14)내의 염수 혼합물의 압력을 감소시키게 되며, 제 1 및 2 실시 형태와 관련하여 전술한 바와 같은 방식으로 용기 물이 비등하여 증발되게 된다. 직접 환류되는 대신에, 오일 및 응축수의 결과적인 일차 혼합물은 분리 수단(71)의 분리기 입구(73)에 전달된다. 분리 수단(71)은 이차수와 오일을 분리할 수 있는 침전 탱크나 사이클론 또는 기타 장치의 형태일 수 있다. 증류된 물이 물 출구(77)에서 나가는 동안에 오일은 오일 출구(75)에서 침전 수단(75)으로부터 제거되어 재순환된다. 물이 응축될 때 오일과 응축수의 일차 혼합물은 여전히 잠열로 가열되는데, 하지만 온도를 배출 탱크내의 물 혼합물 보다 낮게 저하시키는 것은 더 이상 중요하지 않다. 그러므로, 가열된 오일의 열을 주변 환경으로 제거하여 온도를 주변 보다 단지 약간만 높게 내릴 수 있는 통상적인 열교환기(81)가 사용된다. 오일로, 벤튜리는 여전히 이 온도에서 만족스럽게 기능할 것이다. 열교환기(51)를 떠난 후, 오일은 수용 탱크(50)로 복귀하거나 또는 사실 직접 벤튜리 진공 펌프의 입구로 복귀할 수 있다. 어떤 용도에서는 추가 냉각이 여전히 바람직할 수 있지만, 수용 탱크(50)는 사용되면 냉각 기능을 전혀 갖지 않는 유지 탱크일 뿐일 수 있다.

오일 등을 사용하면 본 발명의 적용 범위가 확장됨을 알 수 있다.

제 4 실시 형태에서 처럼 일차 액체로서 오일 등을 사용하면, 많은 용도에 대해 본 발명의 증류 시스템을 실시할 수 있는 큰 효과를 갖는 추가의 적합화가 얻어진다. 이제, 도 5 를 참조하여 제 5 실시 형태로 그 적합화를 설명한다. 제 5 실시 형태는 제 4 실시 형태와 매우 유사하며, 그래서 도면에서 유사한 요소를 나타내는데 유사한 번호를 사용한다.

제 5 실시 형태가 제 4 실시 형태와 다른 점은, 벤튜리 진공 펌프(16)에서 나가는 오일과 응축수의 일차 혼합물을 증발 챔버(14)와 관련된 증발 열 교환기(60)의 입구(61)로 보낸다는 것이다. 제 4 실시 형태에서 처럼, 유체가 출구(62)에서 증발 열 교환기(60)에서 나가면 분리 수단(71)으로 가게 되며, 여기서 물과 오일이 분리된다.

제 5 실시 형태의 이점은, 배출 챔버내에서의 증발에 요구되는 잠열의 상당 부분이 물이 응축될 때 오일/물 혼합물로 복귀되는 잠열에 의해 공급된다는 것이다. 근본적으로, 증발에 필요한 잠열은 증기가 응축될 때 오일/물 혼합물로 복귀되는 잠열과 동일하다. 효과성은 증발 열 교환기(60)에 의해 잠열이 추출될 수 있는 정도에 달려 있다. 고효율의 열 교환기를 사용하면, 작은 온도차로도 잠열의 상당 부분의 추출을 지속할 수 있다.

오일/물 혼합물로부터 모든 에너지를 추출하는 것은 가능하지 않고, 그래서 적절한 열원으로부터 에너지를 받아서 증발 열 교환기로부터 취해지지 않는 추가적인 에너지를 제공하기 위해, 입구(67)와 출구(69)를 갖는 보충 열 교환기(65)가 제공된다. 그러나, 오일 및 적절한 설계의 벤튜리 진공 펌프를 적절히 선택하면, 이차 열 교관기(65)에 의해 제공될 필요가 있는 에너지의 비율은 비교적 작게 될 것이고, 그래서 시스템의 전체적인 효율이 높게 된다. 작동시, 시스템의 평형은 보충 열 교환기(65)로부터 입력되는 에너지의 양으로 제어될 수 있다. 이는 보충 열 교환기(65)를 통과하는 유체의 온도 및 그 유체의 유량을 조절하여 제어될 수 있다. 중요하게도, 상기 시스템의 효과성은 일차 액체의 온도가 증발 중인 액체의 온도 보다 높을 때 벤튜리의 성능이 유지되는 정도에 달려 있다. 처음 세개의 실시 형태에서는, 상기 성능이 급격히 저하되어 시스템의 작동이 붕괴될 수 있다. 하지만, 전술한 바와 같이, 오일이 사용되는 경우에는 벤튜리 성능이 지속된다. 그러므로, 다른 액체의 증류에 상기 시스템을 사용할 때는, 일차 액체의 선택이 중요한 기준이 될 것이다.

지금의 설명까지, 실질적인 진공을 발생시켜 액체를 증류하는 시스템을 설명했다. 공정을 지원하기 위해, 제 5 실시 형태를 제외하고는, 증발의 잠열을 공급하기 위해 상당량의 에너지를 증류될 액체에 전달해야 한다. 적당한 비용으로 이러한 열을 제공하는 것이, 전술한 증류 시스템의 상업적 실시 가능성에 대한 중요한 요인이다. 하지만, 물론 빈번히 열전달 그 자체가 목적이 된다. 열전달은 모든 공기 조화 및 냉동 시스템의 기본이다. 그래서 본 발명의 제 6 실시 형태를 설명한다. 이 시스템은 열전달 시스템으로서 사용된다(이것이 비록 제 4 실시 형태의 ㅅ사소한 적합화이기는 하지만). 이제, 열전달 시스템의 실시 형태를 도 6 및 제 2 실시 형태의 증류 시스템을 참조하여 설명한다. 도 6 에서 보는 바와 같이, 열전달 시스템(111)은 냉동액(114)을 유지하는 배출 챔버(112)를 포함한다. 하나 이상의 고성능 벤튜리 진공 펌프(116)가 연결 수단(118)에 의해 챔버(112)에 관련되어 있어, 배출 챔버(112)내의 압력을 감소시켜 냉동액(114)을 비등시켜 증발되게 한다. 발생된 증기는 전술한 증류 시스템의 실시 형태와 유사한 방식으로 벤튜리 진공 펌프에 의해 연결 수단(118)을 통해 배출된다. 증류 시스템의 제 2 실시 형태에서 처럼, 제 1 열 교환기(120)가 배출 챔버(112)와 관련되어 있어, 비교적 온도가 높은 유체를 열교환기(120)에 제공하여, 냉동액(114)에 전달되는 열을 공급하여 증발의 잠열을 제공한다. 공정에서, 열교환 유체는 냉각되고 이 냉각된 유체는 공기 조화, 냉동 등을 위해 멀리 떨어져 있는 열 교환기로 재순환될 수 있다.

작동 원리는 증류 시스템의 경우와 동일하지만, 어떤 세세한 점은 다른데, 이는 목적이 정화된 액체를 배출하는 것이 아니라 열을 전달하는 것이기 때문이다. 그러므로, 상기 시스템은 증발된 액체를 증발 챔버로 복귀시키도록 되어 있다. 그러므로, 증발 챔버내의 액체는 냉매가 되고, 아세톤/물, 메탄올/물 및 리놀산/메탄올과 같은 어떤 공 유체(co-fluid)는 그것들 중에서도 특히 적합한 것으로 나타났다. 본 실시 형태의 설명 나머지 부분에 대해서는, 물/메탄올의 사용에 대해 설명할 것이다. 그 경우, 냉동액은 메탄올이고 일차 액체는 물이다. 선택적으로, 물은 컨테이너(122)에 저장된다. 이 컨테이너(122)에서 나오는 물은 200 kPa 정도의 비교적 낮은 압력에서 펌프(124)로 송출되어 벤튜리 진공 펌프(116)에 보내진다. 일차수가 벤튜리를 통과하면서 그 벤튜리에 의해 발생된 낮아진 압력으로 인해, 증발 컨테이너내의 메탄올이 비등하고 증기는 벤튜리에 전달되며 여기서 그 증기는 일차수 안으로 흡수되어 거의 순간적으로 액체로 응축된다. 다시, 잠열이 물/메탄올 혼합물 안으로 방출되어 그 혼합물의 온도가 올라가게 된다. 물/메탄올 혼합물은 벤튜리에서 나가 분리 수단(126)으로 가게 된다. 이 분리 수단(126)에서, 메탄올은 물에서 분리되어 배출된다. 이때, 물과 메탄올은 높아진 온도에 있다. 물은 분리 수단(126)으로부터 제거된 후에, 일차 루프 열 교환기(128)에 전달되어 열을 주변 환경으로 방출한다. 물의 온도는 주변 보다 낮게 될 필요가 없기 때문에, 간단한 열교환기라도 충분하다. 또한, 메탄올은 가열되고 바람직하게는 이 메탄올은 증발 챔버(112)에 복귀하기 전에 또한 메탄올 열 교환기(130)를 통과하게 된다. 일차 루프 열 교환기 및 메탄올 열 교환기의 제공에 대한 대안으로, 물/메탄올 혼합물을 냉각하기 위해, 단일 열 교환기를 분리 수단 앞에 제공할 수 있다. 단일 열 교환기의 사용 때문에 이러한 배치 구성이 바람직하지만, 이는 어떤 유체 혼합물에 대해서는 문제를 줄 수 있다. 어느 경우든, 열 교환기의 적절한 사용으로 가열 목적에 열 에너지가 사용되는 적용예가 있을 것이다. 메탄올 열 교환기와 증발 챔버(112)(또는 메탄올 열 교환기가 없으면 분리 수단(126)과 증발 챔버(112)) 사이의 밸브 수단(132)이 증발 챔버(112)로의 메탄올 복귀를 제어하게 된다.

기존의 열 전달 시스템 처럼, 많은 적합화가 가능하며, 따라서 본 실시 형태에서도 마찬가지다. 기존의 열교환 시스템의 교시도 본 실시 형태에 적용될 수 있다. 어떤 적합화의 경우, 일차 및 이차 액체는 동일한 물질이고 배출 챔버와 벤튜리 진공 펌프는 폐쇄형 시스템을 형성한다.

제 1 액체를 수용하는 배출 챔버, 이 배출 챔버와 관련되어 있고 사용시 그 배출 챔버내의 압력을 저하시켜 그 챔버내 액체의 증발을 촉진시키는 적어도 하나의 벤튜리 진공 펌프, 및 제 1 열교환기를 포함하는 열전달 시스템이 제공되고, 이 제 1 열교환기는 열교환 유체가 그 제 1 열 교환기를 통과하게 해주는 유체 경로를 가지며 배출 챔버와 관련되어 그 챔버내의 액체에 열을 제공해서 증발을 지원해 주어 열교환 유체를 냉각시킨다.

본 발명의 범위내에서 상기 실시 형태에 대해 많은 수정과 적합화가 가능함을 알 것이다. 이러한 모든 수정과 적합화도 본 발명의 범위내에 있는 것으로 생각되어야 한다.

명세서와 청구 범위 전체에 걸쳐, 다른 언급이 없으면, "포함한다" 또는 "포함하는"과 같은 파생어는 진술된 완전체 또는 그의 그룹의 포함을 암시하는 것이지 다른 완전체 또는 그의 그룹을 배제하는 것은 아님을 이해할 것이다.

Claims (38)

1. 증기를 받는 증기 흡수 시스템으로서, 작동 액체를 갖는 진공 펌프를 포함하고, 상기 증기는 작동 액체에 수용되어 그 안에서 응축되어, 작동 액체와 혼합된 응축 액체가 제공되는 증기 흡수 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 시스템내에서 증기가 흡수됨으로써 더 많은 증기가 생성되는 증기 흡수 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   진공 펌프는 벤튜리 진공 펌프이고, 작동 액체는 그 벤튜리 진공 펌프를 통과하여 증기에 작용하는 진공을 생성하는 액체인 증기 흡수 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   증기의 생성을 지원해 주는 제 1 열교환 수단이 제공되어 있는 증기 흡수 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   작동 액체가 벤튜리 진공 펌프를 통과한 후에 그 작동 액체에서 열을 방출하기 위한 제 2 열교환기가 제공되어 있는 증기 흡수 시스템.
6. 제 4 항에 있어서,
   작동 액체가 제 1 열교환기를 통과하면서 그 작동 액체로부터 열이 제 1 열교환기에 전달되는 증기 흡수 시스템.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   증기로부터 얻어진 응축 액체가 사용을 위해 제거되는 증기 흡수 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,
   증류 시스템인 증기 흡수 시스템.
9. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   열전달 시스템인 증기 흡수 시스템.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    작동 액체는 상기 시스템을 통해 순환되는 증기 흡수 시스템.
11. 증류될 액체 혼합물을 수용하는 배출 챔버 및 이 배출 챔버와 관련된 진공 펌프를 포함하는 증류 시스템으로서, 상기 배출 챔버는 가스로 채워지는 액체 혼합물 상방의 공간을 가지며, 상기 진공 펌프는 사용시 가스내에 낮아진 압력을 제공하여 액체 혼합물의 증발을 일으키며, 일차 액체가 배출 챔버내에서 상기 가스와 관련하여 지나가면서 증기를 수용하여 응축시키게 되는 증류 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,
    적어도 일차수의 일부는 진공 펌프를 통해 순환되는 증류 시스템.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    증발의 잠열이 액체 혼합물에 수용되게 하여 그 액체 혼합물의 증발을 지원하기 위한 제 1 열교환 수단이 제공되어 있는 증류 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환 수단은 주변으로부터 증발의 잠열을 받는 것을 촉진하기 위해 배출 챔버의 벽과 관련되어 있는 요소를 포함하는 증류 시스템.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환 수단은 배출 챔버와 관련된 제 1 열교환 수단을 포함하고, 열교환 유체가 이 열교환 수단을 통과하면서 증발의 잠열을 액체 혼합물에 주게 되며, 이 증발의 잠열은 제 1 열교환기로부터 멀리 떨어져 있는 공급원에서 나온 열교환 유체에 수용되는 증류 시스템.
16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    진공 펌프는 벤튜리 펌프이고, 사용시 벤튜리 펌프를 통과하는 유체 유동이 일어나 벤튜리 목부에서 저하된 압력이 제공되는 증류 시스템.
17. 제 16 항에 있어서,
    벤튜리 펌프는 배출 챔버로부터 가스를 받는 벤튜리 목부를 가지며, 유체 유동은 일차 액체이고, 따라서 벤튜리 펌프는 일차 액체 안으로 가스를 수용시켜 배출 챔버내의 가스의 압력을 저하시키게 되는 증류 시스템.
18. 제 17 항에 있어서,
    포트가 펌프의 벤튜리와 관련되어 있고, 이 포트는 벤튜리 펌프에 가스를 전달하도록 되어 있는 증류 시스템.
19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    벤튜리 펌프에서 나가는 일차수내의 열은 제 2 열교환 수단에 의해 제거되는 증류 시스템.
20. 제 19 항에 있어서,
    제 2 열교환 수단은 땅을 통과하면서 열을 그 땅에 전달하는 일차 액체용 경로와 관련되어 있는 증류 시스템.
21. 제 11 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    배출 챔버에 대한 액체 혼합물의 출입을 제어하기 위한 액체 혼합물 제어 시스템을 더 포함하는 증류 시스템.
22. 제 11 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    증류될 액체 혼합물은 물이고 일차 액체는 물과 혼합되지 않는 액체인 증류 시스템.
23. 제 22 항에 있어서,
    일차 액체는 오일인 증류 시스템.
24. 배출 챔버를 사용하여 액체 혼합물을 증류하는 방법으로서,
    진공 펌프를 사용하여 배출 챔버내의 압력을 저하시켜 액체 혼합물을 증발시켜서 증류 증기를 제공하며, 그리고 이 증류 증기와 관련하여 지나가는 일차 액체내에 그 증류 증기를 수용하여 응축시키는 것을 포함하는 증류 방법.
25. 제 24 항에 있어서,
    진공 펌프는 벤튜리 목부를 갖는 벤튜리 진공 펌프이고, 일차 액체는 벤튜리 진공 펌프를 통과하여 벤튜리 목부에서 저하된 압력을 제공하며, 증류 증기는 벤튜리 목부에 있는 포트를 통과하여 벤튜리 안으로 흡인되어 일차 액체에 의해 수용 및 응축되는 증류 방법.
26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
    적어도 일차수의 일부는 순환되는 증류 방법.
27. 제 24 항에 있어서,
    적어도 일차수의 일부는 유지 탱크로부터 수용되어 진공 펌프를 통과한 후에 유지 탱크로 복귀함으로써 순환되는 증류 방법.
28. 제 24 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    증발의 잠열이 액체 혼합물에 수용되게 하여 그 액체 혼합물의 증발을 지원하기 위한 제 1 열교환 수단이 제공되어 있는 증류 방법.
29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환 수단은 주변으로부터 증발의 잠열을 받는 것을 촉진하기 위해 배출 챔버의 벽과 관련되어 있는 요소를 포함하는 증류 방법.
30. 제 29 항에 있어서,
    제 1 열교환 수단은 배출 챔버와 관련된 제 1 열교환기를 포함하고, 열교환 유체가 이 열교환기를 통과하면서 증발의 잠열을 액체 혼합물에 주게 되며, 이 증발의 잠열은 제 1 열교환기로부터 멀리 떨어져 있는 공급원에서 나온 열교환 유체에 수용되는 증류 방법.
31. 제 28 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    벤튜리 펌프에서 나가는 일차수내의 열은 제 2 열교환 수단에 의해 제거되는 증류 방법.
32. 제 31 항에 있어서,
    제 2 열교환 수단은 땅 또는 차가운 물을 통과하면서 열을 그 땅이나 차가운 물에 각각 전달하는 일차 액체용 경로와 관련되어 있는 증류 방법.
33. 제 24 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    일차 액체는 오일이고 액체 혼합물은 물과 기타 물질(들)의 혼합물인 증류 방법.
34. 열전달 시스템으로서,
    제 1 액체를 수용하는 배출 챔버,
    상기 배출 챔버와 관련되어 있어, 사용시 이 배출 챔버내의 압력을 저하시켜 그 챔버내에서 액체의 증발을 촉진시키고 그리 하여 냉각을 일으키는 적어도 하나의 벤튜리 진공 펌프, 및
    열교환 유체가 제 1 열교환기를 통과하게 해주는 유체 경로를 갖는 제 1 열교환기를 포함하며,
    상기 제 1 열교환기는 배출 챔버와 관련되어 있어, 그 챔버내의 제 1 액체에 열을 제공하여 증발을 지원해 주고 그리 하여 열교환 유체를 냉각시키게 되는 열전달 시스템.
35. 제 34 항에 있어서,
    제 1 액체의 증발로 생긴 증기는 적어도 하나의 벤튜리 진공 펌프를 통과하여 저하된 압력을 생기게 하는 제 2 액체의 유동 스트림내에 수용되어 응축되는 열전달 시스템.
36. 제 35 항에 있어서,
    제 2 액체의 유동 스트림은 벤튜리 진공 펌프에서 나간 후에 제 2 열교환 시스템을 통과하여 제 2 액체를 냉각시키는 열전달 시스템.
37. 제 36 항에 있어서,
    제 2 액체는 순환 방식으로 벤튜리 진공 펌프의 입구로 복귀되는 열전달 시스템.
38. 제 37 항에 있어서,
    제 1 액체와 제 2 액체는 동일한 물질이고, 배출 챔버와 벤튜리 진공 펌프는 폐쇄형 시스템을 형성하는 열전달 시스템.

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