(57)【要約】小型の処理装置が汚染された水から飲料水を作り出す。コンポーネントは、ボイラー凝縮器アセンブリ及び圧縮機を含む密封ハウジングに取り付けられている。汚染水は、アセンブリ内のアルミニウムシェルに注入される。シェルの回転により、シェルの内側表面の水が薄膜を形成して沸騰熱伝導が向上し、また、シェルの外側表面から浄化された凝縮水の除去が促進されて凝縮熱伝導が向上する。蒸気から液体への相転移による凝縮熱は、シェルを介してボイラーに移動し、沸騰を生ずる。ボイラーチャンバ内で沸騰した蒸気は圧縮機に向かい、蒸気圧と温度を上昇させてプロセスを推進する。シェルの回転による遠心力が、シェルの内壁に残っている未沸騰凝縮水を保持し、出力ポンプに導く。各シェルのボイラー表面の隣接するワイパーは、汚染水をならす。凝縮器表面に隣接するワイパーは、その表面から凝縮水を除去し、凝縮器を清浄にすることで、凝縮を改善する。【選択図】図１
2021514838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染水から汚染物質を除去して飲料水を生成するための処理装置であって、
ａ）    少なくとも１つの密封されたハウジングに取り付けられたボイラー凝縮器アセンブリと圧縮機ユニットと、
ｂ）    薄壁の熱伝導性材料の少なくとも１つの円筒形シェルと、頂部、底部、内側、ボイラー表面および外側、凝縮器表面を有する各シェルと、回転縦軸を中心に回転する各シェルとを含むボイラー凝縮器アセンブリと、
ｃ）    汚染水を水源から各内部、ボイラー表面に向けるように配置された汚染水入口であって、ボイラー凝縮器アセンブリが回転するとき、各シェルは十分な回転速度で回転するため、ボイラー表面に到達した汚染水はボイラー表面に押し付けられ、水が内側、ボイラー表面で沸騰するまたは、沸騰せず、蒸気にならない汚染水は廃水になる汚染水入口と、
ｄ）    低圧入口および高圧出口を備えた圧縮機を有する圧縮機ユニットと、
ｅ）    各シェルの内部、ボイラー表面と連絡している圧縮機入口であって、圧縮機入口により、圧縮機は内側、ボイラー表面からの蒸気の圧力を上げるように適合し、並びに、各シェルの外側、凝縮器表面と連絡している圧縮機出口であって、シェルの外側、凝縮器表面で蒸気が飲料水として凝縮し、凝縮からのエネルギーが熱を伝達し、各シェルの温度を十分に上昇させて、内側、ボイラー表面で水を沸騰させる圧縮機出口と、
ｆ）    凝縮器表面から凝縮水を除去するために、凝縮器表面に接触するように配置された少なくとも１つのワイパーと、
を含む処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の処理装置であって、前記少なくとも１つのハウジングが、上部領域および下部領域を有するハウジング、上部領域に取り付けられている圧縮機ユニット、下部領域に取り付けられているボイラー凝縮器アセンブリ、並びにボイラー凝縮器アセンブリの上にある圧縮機ユニットを含む処理装置。
【請求項３】
請求項３に記載の処理装置であって、前記少なくとも１つのハウジングは、単一のハウジングであり、モーターが、前記単一のハウジングの外側に取り付けられ、前記モーターは、少なくとも１つのハウジングの外側に第１の回転部材を有していて、前記モーターに動作可能に接続された磁気カプラをさらに備え、単一のハウジングの内部に取り付けられた第２の回転部材を有していて、ブロワーに動作可能に接続された第２回転部材を備える処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の処理装置であって、少なくとも２つの同心シェルをさらに備えていて、各シェルは、少なくとも１つの他のシェルに動作可能に接続されているため、前記シェルが一緒に回転する処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載の処理装置であって、前記少なくとも１つのシェルの内部のボイラー表面と接触する少なくとも１つのボイラーワイパーをさらに備える処理装置。
【請求項６】
請求項１記載の処理装置であって、沸騰および凝縮する蒸気の通過を遮断する少なくとも１つの回転蒸気シールをさらに備える処理装置。
【請求項７】
請求項１に記載の処理装置であって、前記圧縮機を出る蒸気の圧力を、ボイラー表面の内側で沸騰させたときの蒸気の圧力よりも高い圧力に上昇させるように構成された前記圧縮機、高圧蒸気を低圧蒸気から分離する少なくとも１つのシールと、ボイラー凝縮器アセンブリの回転に伴って回転するように取り付けられたチャネルを含む前記少なくとも１つのシールと、回転軸から離れて延びる遠位部分、及び遠位部分の反対側の近位部分を有する前記チャネルと、液体、回転軸から離れて前記チャネル内に延在する固定ディスクを含み、前記チャネル内の液体を互いに流体連絡する第１および第２の部分に分割し、第１の部分は低圧蒸気に曝され、第２の部分は高圧蒸気に曝され、チャネルの回転が液体をチャネルの遠位部分に保持する前記チャネルと、シェルが回転するとき、液体の第１部分と第２部分をディスクの両側に維持するだけの、近位部分から遠位部分まで十分な長さを有する前記チャネルを含む処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の処理装置であって、前記汚染水入口は、前記チャネルの近位部分の近くに汚染水を導くための少なくとも１つのシールのチャネルの近くに配置された端部を有する処理装置。
【請求項９】
請求項１に記載の処理装置であって、これは、前記少なくとも１つのシェルと回転軸との間にある第１のフレームワークアセンブリと、前記第１のフレームワークアセンブリと前記少なくとも１つのシェルの沸騰表面との間に沸騰チャンバを作成する前記第１のフレームワークアセンブリと、前記少なくとも１つのシェルの上にある前記沸騰チャンバ内の蒸気の流れを遮断するが、前記少なくとも１つのシェルの下にある前記沸騰チャンバ内の蒸気の流れを可能にするために取り付けられた前記第１のフレームワークアセンブリと、前記少なくとも１つのシェル及び回転軸の半径方向外向きに取り付けられた第２のフレームワークアセンブリ回転軸と、第２のフレームワークアセンブリと前記少なくとも１つのシェルの凝縮器表面との間に凝縮器チャンバを形成する第２のフレームワークアセンブリと、蒸気が前記少なくとも１つのシェルから前記凝縮器チャンバに流れることを可能にするが、前記少なくとも１つのシェルの下にある前記凝縮器チャンバ内で蒸気が流れることを阻止するために取り付けられた第２のフレームワークアセンブリを含む処理装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の処理装置であって、これにより、前記少なくとも１つのハウジングが単一のハウジングであり、１つのキャニスタが前記単一のハウジングの少なくとも一部を取り囲み、前記単一のハウジングと前記キャニスタとの間に空間を形成し、前記キャニスタは汚染水源に接続されている処理装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の処理装置であって、ボイラー凝縮器アセンブリの回転に伴って回転するように取り付けられたチャネルを含む第２のシールと、回転軸から離れて延びる遠位部分と、遠位部分の反対側の近位部分を含む前記チャネルと、液体を収納する前記チャネルと、回転軸から離れてチャネル内に延び、チャネル内の液体を、互いに流体通信する第１の部分と第２の部分に分割する固定ディスクと、低圧蒸気に曝される前記第１の部分と、高圧蒸気に曝される前記第２の部分と、第１および第２の部分が液体で満たされているときに、ボイラー表面蒸気からの廃水が近位部分を通過するように配置される前記第２のシールを含み、チャネルの回転が水をチャネルに導く処理装置。
【請求項１２】
請求項１の処理装置であって、真水出口と、凝縮器表面から除去された真水を受け入れるように配置された一端を有する前記真水出口と、前記真水出口の他方の端に取り付けられて、真水の圧力を少なくとも周囲圧力まで上げる真水加圧手段とをさらに含む処理装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の処理装置であって、真水ピトーポンプを含む前記真水加圧手段と、真水出口から真水を受け取る回転チャンバを含む真水ピトーポンプと、回転チャンバ内の両端を有するピトー管とを含み、前記ピトー管の第１の端は真水に面して、回転チャンバが回転するときに、真水が回転チャンバ内を移動してピトー管内の真水の圧力を上げ、前記ピトー管の第２の端は処理装置の外側に伸びているため、真水は少なくとも周囲圧力で流れることを特徴とする処理装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の処理装置であって、廃水出口と、凝縮器表面から除去された廃水を受け入れるように配置された前記廃水出口と、廃水の圧力を、少なくとも周囲圧力まで上げるために廃水出口の他端に取り付けられた廃水加圧手段とをさらに含む処理装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の処理装置であって、廃水ピトーポンプを含む前記廃水加圧手段と、廃水出口から廃水を受け取る回転チャンバを含む廃水ピトーポンプと、回転チャンバ内の両端を有するピトー管とを含み、前記ピトー管の第１の端は回転チャンバ内で廃水に面していて、回転チャンバが回転するときに、ピトー管内の廃水が回転チャンバ内を移動してピトー管内の廃水の圧力を上げ、前記ピトー管の第２の端は処理装置の外側に延びていて、廃水が少なくとも周囲圧力で流れることができることを特徴とする処理装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の処理装置であって、真水出口に接続された真水ピトーポンプと、回転軸を中心に回転するチャンバを含む真水ピトーポンプと、真水出口からの真水を受け取る前記真水ピトーポンプと、２つの端がある回転チャンバ内のピトー管とをさらに含み、前記ピトー管の第１の端は回転チャンバ内の動く真水に面していて、回転チャンバが回転するとき、ピトー管内の真水の圧力が上昇し、前記ピトー管の第２の端は処理装置の外側に延びていて、真水は少なくとも周囲圧力で流れることができることを特徴とし、処理装置は、廃水出口と、廃水出口に接続している廃水ピトーポンプと、回転軸を中心に回転するチャンバを含む廃水ピトーポンプと廃水出口からの廃水を受け取るピトーポンプと、２つの端がある回転チャンバ内にあるピトー管とをさらに含み、前記ピトー管の第１の端は回転チャンバ内の動く廃水に面していて、回転チャンバが回転するとき、ピトー管内の廃水の圧力が上昇し、ピトー管の第２の端は処理装置の外側に延びていて、廃水は少なくとも周囲圧力で流れることができることを特徴とし、真水チャンバの回転軸は、廃水チャンバの回転軸と平行であることを特徴とする処理装置。
【請求項１７】
請求項１の処理装置であって、前記圧縮機ユニットは圧縮機ハウジングを有し、圧縮機は圧縮機ハウジングに取り付けられていて、圧縮機ハウジングは、基部、円筒形外壁及び頂部を有し、円筒形外壁は、圧縮機により加圧された蒸気が円筒形外壁から流出するように開口部を有することを特徴とする処理装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の処理装置であって、前記密封されたハウジングは、下部ハウジングプレート、上部ハウジングプレート、及び下部ハウジングプレートと上部ハウジングプレートとの間に延びる外壁を含み、処理装置は、圧縮機ハウジングの基部と下部ハウジングプレートとの間の圧縮機ハウジングサポートをさらに含み、圧縮機ハウジングサポートは、ボイラー外側表面から圧縮機への蒸気の経路において少なくとも１つの開口部を有することを特徴とする処理装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の処理装置であって、１つのモーターと、運動を前記モーターからブロワーに、また前記ブロワーから前記少なくとも１つのシェルに伝達するためのトランスミッションとをさらに含む処理装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の処理装置であって、前記トランスミッションは、互いに動作可能に接続された様々な直径の歯車を含み、前記歯車は、前記ボイラー凝縮器アセンブリの回転速度よりも大きい回転速度で圧縮機を回転させるようなサイズであることを特徴とする処理装置。
【請求項２１】
請求項１に記載の処理装置であって、センターポストをさらに含み、前記ボイラー凝縮器アセンブリは、
円筒形側壁、ドーム及びディスク形状のベアリングサポート、前記センターポストの近くの内側と前記内側から離間した外側とを有する前記ベアリングサポート、前記ベアリングサポートの前記外側から直立して延びる円筒壁と、
ハブであって、ベアリングサポートの近くに、前記ハブに取り付けられていて、離間している少なくとも１つのアームを含み、センターポストの周りを回転するように取り付けられている前記ハブと、
センターポストに固定され、シェルの内側、ボイラー表面からの廃水の経路の位置にある前記少なくとも１つのシェルの下に取り付けられたダイバータと、
ダイバータを貫通する少なくとも１つの開口部を有し、各開口部は、ハブとベアリングサポートの内側との間の空間の上に配置されたダイバータを貫通することを特徴とするダイバータと、
を含む処理装置。
【請求項２２】
請求項１の処理装置であって、ボイラー凝縮器アセンブリは、
円筒形側壁、ドーム及びディスク形状のベアリングサポート、センターポストの近くの内側と前記内側から離間した外側とを有する前記ベアリングサポート、前記ベアリングサポートの前記外側から直立して延びる円筒壁と、
シェルの回転軸に対して半径方向外向きに取り付けられたフレームワークアセンブリで、前記フレームワークアセンブリとシェルの凝縮器表面との間に凝縮器チャンバを作成する前記フレームワークアセンブリと、
前記シェルの前記底部から遠く、前記シェルの前記頂部に近い、角度の付いたブレースを有する前記フレームワークアセンブリと、
前記フレームワークアセンブリから水を受け取るように配置された前記円筒形側壁の開口部と、
円筒形側壁の開口部から水を受け取るように配置されたチャネルと、
を含む処理装置。
【請求項２３】
請求項１に記載の処理装置であって、真空ハウジングに作用する熱源をさらに備える処理装置。
【請求項２４】
請求項１に記載の処理装置であって、前記圧縮機は、圧縮機を出る蒸気の圧力を、それが前記内側、ボイラー表面で沸騰したときの蒸気の圧力よりも高い圧力に上昇させる処理装置であって、
ａ）高圧蒸気を低圧蒸気から分離する少なくとも１つのシールであって、ボイラー凝縮器アセンブリの回転に伴って回転するように取り付けられたチャネルを含む前記少なくとも１つのシールと、回転軸から離れて延びる遠位部分と遠位部分の反対側の近位部分とを有する前記チャネルと、液体を含む前記チャネルと、回転軸から離れて前記チャネル内に延在し、前記チャネル内の液体を互いに流体連絡する第１および第２の部分に分割する固定ディスクと、低圧蒸気に曝される前記第１の部分と、高圧蒸気に曝される前記第２の部分とを含み、これにおいて、前記チャネルの回転は液体を前記チャネルの遠位部分に保持し、前記チャネルは近位部分から遠位部分まで十分な長さを有し、前記シェルが回転するとき、液体の第１部分と第２部分をディスクの両側に維持し、
ｂ）前記チャネルに液体を供給するために、汚染水源から少なくとも１つのシールまで延びるチューブを含む処理装置。
【請求項２５】
汚染水から汚染物質を除去するための処理装置は、
ａ）    汚染水が近真空で沸騰し、気圧が最高で大気圧以上になる、近真空から大気圧以上までを保持することができる密封されたハウジングと、
ｂ）    真空ハウジングに取り付けられたボイラー凝縮器ユニットであって、回転縦軸の周りを回転するように取り付けられた熱伝導性材料のシェルを少なくとも１つ有し、各シェルは、回転縦軸にほぼ平行であり、各シェルは、回転縦軸に面する内側のボイラー表面と、回転縦軸とは反対に面する外側、凝縮器表面を有することを特徴とするボイラー凝縮器ユニットと、
ｃ）    ボイラー凝縮器ユニット内を流れて、各シェルのボイラー表面に到達する汚染水源であって、各シェルのボイラー表面は、ハウジング内の真空圧でボイラー表面から汚染水を沸騰させて、少なくとも一部の汚染水を蒸気に変換することを特徴とする汚染水源と、
ｄ）    低圧側と高圧側を有する圧縮機であって、圧縮機は各シェルのボイラー表面で沸騰した蒸気を受け入れるように取り付けられており、蒸気の圧力を低圧側から高圧側に上昇させ、蒸気が各シェルの外側、凝縮器表面に当たって外側、凝縮器表面で凝縮するように、高圧の蒸気を各シェルの外側、凝縮器に導くように取り付けられた圧縮機と、
ｅ）シェルの回転軸に対して半径方向外向きに取り付けられたフレームワークアセンブリであって、前記フレームワークアセンブリとシェルの凝縮器表面との間に凝縮器チャンバを作成する前記フレームワークアセンブリと、
ｆ）    各シェルを回転させるために各シェルに動作可能に接続されたモーターと、
ｇ）    少なくとも１つの凝縮器表面と接触して配置された少なくとも１つのワイパーであって、凝縮器表面が少なくとも１つのワイパーを越えて回転するときに、凝縮器表面から凝縮物を除去する前記少なくとも１つのワイパーと、
ｈ）    少なくとも１つのボイラー表面と接触して配置された少なくとも１つのワイパーと、ボイラー表面が少なくとも１つのワイパーを越えて回転するときに、沸騰流体を薄膜化し、ボイラー表面から廃水を除去する前記少なくとも１つのワイパーと、
を含む処理装置。
【請求項２６】
汚染水から汚染物質を除去するためのプロセスであって、
ａ）    周囲温度で水が沸騰する近真空圧力までハウジングを真空引きするステップと、
ｂ）    ハウジングに取り付けられたボイラー凝縮器シェルを回転縦軸の周りで回転させるステップであって、これにおいて、ボイラー凝縮器シェルは、内側、ボイラー表面と外側、凝縮器表面とを有し、内側、ボイラー表面は外側、凝縮器表面よりも回転縦軸に近いステップと、。
ｃ）    ボイラー凝縮器シェル内での沸騰から発生する蒸気を圧縮機に送るステップと、
ｄ）    圧縮機内の蒸気の圧力を上げるステップと、
ｅ）    高圧蒸気を圧縮機からボイラー凝縮器シェルの外側に導き、それによって蒸気がボイラー凝縮器シェルの外側で凝縮し、凝縮が熱エネルギーをボイラー凝縮器シェルに伝達されるステップと、
ｆ）    ボイラー凝縮器シェルの外側から凝縮液の少なくとも一部をワイプするステップと、
ｇ）    ボイラー凝縮器シェルから凝縮液を回収するステップと、
ｈ）    ボイラー表面から沸騰しなかった汚染水を回収するステップと、
を含むプロセス。
【請求項２７】
請求項２６に記載のプロセスであって、ハウジングを真空引きする前に、大気圧の蒸気をハウジングに注入することをさらに含むプロセス。
【請求項２８】
汚染水から飲料水を得るための処理装置であって、
ａ）    近真空を保持できる真空ハウジングと、
ｂ）    真空ハウジング内の真空にさらされる真空ハウジング内のボイラー凝縮器アセンブリであって、回転縦軸の周りで一緒に回転する熱伝導性材料の少なくとも２つの同心的に取り付けられたシェルを含み、各シェルは、内側、ボイラー表面と外側、コンデンサー表面を有するボイラー凝縮器アセンブリと、
ｃ）    真空ハウジングに取り付けられた圧縮機であって、低圧側及び高圧側を有し、各シェルの内側のボイラー表面で沸騰した蒸気を受け入れるように取り付けられていて、外側の凝縮器表面にぶつかる蒸気が、各シェルの外側の凝縮器表面で凝縮するように、高圧蒸気を各シェルの外側、凝縮器表面に導くように取り付けられている圧縮機と、
ｄ）    汚染水源から、各シェルの内側、ボイラー表面に十分近い少なくとも１つの出口まで延びる入口であって、入口を出る汚染水は、各シェルの内側、ボイラー表面に到達し、各シェルの内側、ボイラー表面は、ハウジング内の真空圧であるボイラー表面から来る汚染水を沸騰させることができ、汚染水を蒸気に変換することを特徴とする入口と、
ｅ）    圧縮機を通過する蒸気の温度を十分に上昇させて、シェルの内側、ボイラー表面で水を沸騰させるのに十分なエネルギーを各シェルに供給する前記圧縮機と、
ｆ）    圧縮機とシェルを回転させるために、各シェルと圧縮機に動作可能に接続されたモーターと、
を含む処理装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の処理装置であって、各シェルの外側、凝縮器表面と接触し、少なくとも凝縮水の一部を除去する、少なくとも１つの凝縮器ワイパーをさらに備える処理装置。
【請求項３０】
請求項２８に記載の処理装置であって、各シェルの内側、ボイラー表面に接触し、そこで少なくとも水を拡散させる少なくとも１つのボイラーワイパーをさらに備える処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
１．分野：低コストで効率的な水浄化システム及びプロセスは、廃水又は他の汚染された水並びに他の液体を処理し、塩水を脱塩する。
【背景技術】
【０００２】
２．関連出願：本出願は、２０１８年３月６日に提出された「水浄化システム及びプロセス」というタイトルの仮出願第６２／６３９，３９９号に対する優先権を主張する。
【０００３】
３．技術分野の状態：出願人の特許第６，６９５，９５１号（２００４年）は、蒸留及び逆浸透（ＲＯ）を使用するものを含む先行技術の水浄化システムを記載する。また、この特許は、第’９５１号特許に先行するシステムの高いエネルギー及び資本コストについても説明する。出願人は、これらの説明と、’９５１号特許の残りを参考として援用する。
【０００４】
国連は、１人当たり毎日２０〜５０リットルの水を飲み、調理し、掃除するための基本的な必要を満たすことを示唆している。国連の報告によると、少なくとも１８億人が糞便で汚染された飲料水源を使用していることを示唆している。毎日６，０００人近くの子供が、予防可能な水と衛生関連疾患のために亡くなっている。より良い飲料水源を持つ世界人口の割合は、過去１５年間で７６％から９０％以上に増加したものの、水不足は依然として数百万人に影響を及ぼしている。
【０００５】
出願人らの第’９５１号特許は、廃水又は他の汚染された水及び塩水から安全な飲料水を生成するためのシステムを教示している。特許システムは、回転する薄いボイラー凝縮器シェルからの低圧低温沸騰に依存するが、これに限定されない。回転は、「遠心」力すなわち回転体を回転中心から遠ざける見かけの外向きの力を利用する。回転力によって流体層が薄くなり、熱伝導が向上する。このシステムは、熱力学的熱伝導の増大により、従来のシステムよりも少ない熱エネルギー消費で水を沸騰させることができる。このシステムは、凝縮器からの凝縮水の除去を遠心力で支援し、凝縮も向上させる。
【０００６】
低温で動作することにより、汚染物質が、有害な化学反応を引き起こす可能性のある温度より低く保たれる。その反応は、ボイラーの熱伝導係数を減少させるスケールの蓄積を形成する。低温運転は、汚染物質が蒸気になり、沸騰した水蒸気と共に凝縮器に移動することを防止する。また、遠心力は、溶解及び懸濁した汚染物質が水蒸気と共に凝縮器に向かって移動することを防止するのにも役立つ。なぜなら、これらの遠心力により、汚染物質は廃棄物の流れに保持され、ボイラー表面に沿うように導かれ、そこから排水の一部として処理装置を出るからである。
【０００７】
出願人の先の特許に記載されたシステムは複雑である。それらの資本コストは、従来の蒸留又はＲＯシステムよりも低い場合があるが、各ユニットは、開発途上国の人々又はグループが持つ財産に対して相対的に高額になる場合がある。また、政府及びＮＧＯ資金は、すべての開発国でこれらのシステムの使用をサポートするのには不十分である可能性がある。
【０００８】
また、多くの人のためにきれいな水を提供するために設計された大規模なシステムでは、水を分配するためのインフラストラクチャーが必要になることもある。システムがそれを稼働させるための電気へのアクセスできる場所にあるとしても、システムの所有者は、水を住宅、アパート、企業、政府機関、病院、学校又は共同放水口に供給するためのポンプ、バルブ、水道管、パイプ、及び他のコンポーネントを必要とする。また、集中型システムは政治的な統制を受け、テロリスト、犯罪者、及び政敵のターゲットになり得る。人々や家族は、自ら小型で複雑でない水浄化装置を使用することができ、集中型の水分配システムに結びつけられたより大きなシステムに依存することがない。
【０００９】
第’９５１号特許は、ボイラー壁を自動的に清掃するサブシステム及びジェットスプレーノズルを備える。個々のユーザーがユニットを分解して、コンポーネントをすばやく清掃又は交換し、長いダウンタイムなしに再び稼働させることができるようにシステムが設計されているため、第’９５１号特許は清掃システムの必要性を回避できる。システムの所有者が自身のシステムを整備できない場合でも、システムを修復できる人が近隣に少なくとも１人いる可能性が高い。第’９５１号特許の他のサブシステムの一部は、個人が所有する小型の装置には不要な場合もある。
【００１０】
第’９５１特許のボイラー凝縮器の薄い壁は高効率を実現したが、機械加工や成形にはコストがかかる可能性がある。先行特許のシステムは、同心の壁を有し、同一空間でより大きな出力を提供することができる。その設計はまた、同量の清浄水の出力に対して、配列されたユニットが占める面積が少なくて済む。通常、人が生活又は作業するために有している空間は小型のユニットには十分であるため、新しい各ユニットが占める空間はそれほど重要ではないかもしれない。
【００１１】
ボイラー凝縮器の薄い壁に高い熱伝導率を有する金属を使用することは、重要である。壁の厚さは０．００４インチ〜０．０１５インチ（約０．１０  ｍｍ〜０．３８  ｍｍ）である（単位変換値は概数である）。壁を厚くすることは可能だが、材料コストが増加し、伝導熱伝導が妨げられる。標準的な従来型ボイラーの壁の場合、鋼の熱伝導率は、約２５  Ｂｔｕ／（ｆｔ．  ｘ  ｈｒ．  ｘ  °Ｆ）  ≒  （４３  Ｗ／ｍ  ℃）である。アルミニウムの熱伝導率は５倍高く、１３６  Ｂｔｕ／（ｆｔ．  ｘ  ｈｒ．  ｘ  °Ｆ）  ≒  （２３５  Ｗ／ｍ  ℃）である。熱伝導率は温度や合金材料により異なるため、これらの数値は概数である。アルミニウムを陽極酸化処理して、非常に薄い（約６．３５  ｘ  １０−６  ｍｍ）の保護酸化膜を形成することができる。膜は制御されない腐食及び酸化を防止し、導電性を低下させる。銅の熱伝導率はアルミニウムの約２倍だが、アルミニウムは安価であり（通常、銅価格の約１／４）、銅より入手可能で、軽量であり、形成が容易である。
【００１２】
処理装置がオフの場合、過剰な流体及び汚染物質を排出することが役に立つことがある。それにより、ボイラー凝縮器の壁で汚染物質が乾燥したり、処理装置内で藻類や菌類が増殖したりすることを防止することができる。温風を循環させることや、処理装置を真空引きすることも、乾燥を促進する。
【００１３】
システムは通常の交流電力を使用することができるが、低電力しか必要でないため、太陽光発電直流電力、１２ＶＤＣ車両バッテリー、又は他の電源を使用することが可能である。
【００１４】
アルミニウム飲料缶（頂部又は底部を有しない）を製造するために使用される従来のプロセスで、ボイラー凝縮器壁を形成することができる。米国の会社は、毎年約１，０００億（１  ｘ  １０１１）のアルミニウム飲料缶を製造している。
【００１５】
出願人のシステムは、衝撃押出形成による薄肉のアルミニウム円筒を使用することができる。このプロセスでは、閉じた円筒形状のダイに取り付けられたアルミニウムのディスク又はスラグを使用する。缶製造では、アルミニウムは通常、少量のマグネシウム及びマンガンで合金化される。パンチがスラグに衝突し、これによりアルミニウムがパンチの周りに流れ、円筒形状の缶を形成する。追加の処理により、缶は完成する。
【００１６】
他のプロセスでもアルミニウム缶を製造できる。カッピングプレスは、板状アルミニウムから円形のディスクを切断して、浅いカップにする。一連のリングにより、カップの高さを伸ばす。カップが公称高さに達すると、頂部が切断され、カップは同じ高さになる。この場合も、追加の処理により缶が完成する。
【００１７】
壁の厚さ０．００４インチ（０．１０  ｍｍ）の１２オンス（３３５  ｍｌ）のアルミニウムソフトドリンク及びビール缶が、北米では標準である。標準的な缶の直径は約２．６インチ（６．６ｃｍ）である。欧州の標準的な飲料缶はより小型で、容量は３３０  ｍｌ（１１．２オンス）である。ただし、サイズの異なるアルミ製の飲料缶も存在する。ビールメーカーは、１６オンス（４７３  ｍｌ）、２４オンス（７１０  ｍｌ）及び２５オンス（７４０  ｍｌ）の缶でビールを販売しているが、いわゆる「エナジードリンク」は、小型の２５０  ｍｌ（８．５オンス）缶を使用する。特に北米以外では、他のサイズの缶を使用していることもある。このプロセスのためにより大型の缶（高さ及び直径）を使用すれば、スループットを増加させることができる。
【００１８】
缶は安価であるので、小型の水浄化システムのボイラー凝縮器壁に、アルミニウム飲料缶（頂部と底部を有しない）を使用できる。缶はきわめて容易に入手できるため、それらの缶を使用すると、システムの製造コストを下げることができる。
【００１９】
また、標準的な押出プロセス（すなわち、アルミニウムを一連のダイに通す）で、出願人のシステム用の薄肉のアルミニウム円筒を作成することができる。この方法を使用することにより、衝撃押出により形成される底部を切断する必要がなくなるものの、出願人のシステム及びプロセスは、頂部及び底部が切断された「使用済み」の缶を使用することができる。毎年製造される数十億の缶の一部を使用することは、安価で薄肉のアルミニウム円筒が即座に入手できるので、好適である。ただし、アルミニウム缶は、平均で７０％のリサイクル金属を含有することがある、最もリサイクルされている消費者製品である。缶をリサイクルすること、リサイクルされた、又は新しいアルミニウムを使用することは、出願人のシステムの壁を製造するのに有益である。
【００２０】
選択された直径及び長さの円筒形シェルを製作するための別の可能な方法は、厚さ０．００４インチ〜０．０１５インチ（約０．１０  ｍｍ〜０．３８  ｍｍ）の薄板アルミニウムを使用して、専用の円筒形状の金型に巻き付けることである。それを、シームでわずかにシェルを重ね合わせて、スポット溶接又は接着することができる。
【００２１】
どのような方法でアルミニウム円筒を製作するのであれ、適切な直径と高さを備える新品の円筒を製作するのが、おそらく、使用済みのアルミニウム飲料缶を使用するよりよいだろう。複数円筒を有するシステムには、異なる直径の円筒が必要である。このシステムは、出願人のシステムのために特に製作された円筒を必要とすることがある。
【００２２】
真空容器に作用する外気圧は、海面位で１４．７  ｐｓｉａ（１０１  ｋＰａ）である。壁に対して内向きに作用する粉砕力に抵抗するのに必要な壁厚は、真空容器の直径に比例して増加する。容器の直径が比較的小さいために、真空下での総体積が小さい場合、真空チャンバの外壁を薄くすることができ、外気圧の下で潰れることなく、軽量の材料を使用できる。リブ付きハウジングを使用すると、壁の厚さを減らすことができる。このより小型のシステムは、第’９５１号特許が教示するシステムに優る利点を提供できる。
【００２３】
第’９５１号特許が教示するように、ボイラー表面に対する流体の厚さを最小にすると、流体への熱伝導を大幅に改善することができる。ボイラー壁を十分速く回転させることにより、向心力“ｇ”は、ボイラーシェル表面に、流体の薄い、ほぼ均一な膜、例えば約０．００１インチ〜０．００２インチ（０．０２５  ｍｍ〜０．０５１  ｍｍ）の膜を形成させる。
【発明の概要】
【００２４】
「汚染水」は、望ましくない成分を含む水又は他の液体（「水」と「液体」は相互に交換可能である）を意味する。塩は人が水を飲むことを妨げるので、塩水は汚染水である。
【００２５】
出願人の小型で低コストの処理装置は塩水、廃水、又は他の汚染水を飲料水に変換する。この処理装置は、２つの主要なサブシステム、すなわちボイラー凝縮器ユニットと圧縮機ユニットから構成される。両方とも、０．５  ｐｓｉａ（約３．５  ｋＰａ  又は１．０  ｉｎ−Ｈｇ）の低圧下で、対応する８０°Ｆ（約２６．７℃）の入口水温で動作する。入口水温が異なると、飽和温度−圧力に応じた異なる動作圧力が発生する。「真空」が使用される場合、それは高真空ではなく、低圧力を意味する。
【００２６】
ボイラー凝縮器ユニットは、１つ以上の薄肉シェル、好ましくはアルミニウムのシェルを備える。シェルは、ボイラー凝縮器ユニット内で中程度の速度で一緒に回転する。各円筒形シェルは、ボイラー側に内側表面を有する。シェルの各外側表面は、凝縮器側にある。シェルの回転により、汚染水は各シェルの内部すなわちボイラー側に移動し、薄膜を形成する。ワイパーがボイラー側に接触又は近接していると、薄膜の形成が促進される。この入口汚染水は、シェルの内側表面上で（蒸発熱により）沸騰する。これは、処理装置圧力が初期真空ポンプダウン状態から入口水の一定の飽和圧力（典型的には周囲温度）まで上昇するからである。ボイラー側からの蒸発蒸気は、圧縮機に流入する。圧縮された蒸気は、シェルの凝縮器表面に流れ、そこで凝縮する。蒸気から液体への相転移（凝縮の熱）は、凝縮器表面に熱エネルギーを提供する。そのエネルギーは、凝縮器側からボイラー側へシェルを横切って移動する。凝縮器側の凝縮熱は、ボイラー側での蒸発熱（に、処理装置のさらなるエントロピー損失及び少量の非効率損失を足したもの）をもたらす。
【００２７】
各シェルの外側にある低摩擦ワイパーは、シェルからの凝縮水の除去を促進し、新たな凝縮水の形成のための露出表面を残すことができる。これにより、凝縮熱伝導係数が大幅に向上し、全体的な熱力学効率が改善され、製造される真水の単位質量当たりに必要なエネルギーが減少する。内側及び外側のワイパーにより、全体的な熱伝導係数が上昇し、従来型の蒸留熱伝導機構の係数を上回る。ワイパーはさらに自動機械機構として動作し、沸騰及び凝縮壁表面を清掃して、粒子の堆積及び腐食から保護する。
【００２８】
圧縮機及びボイラー凝縮器ユニットは、互いに蒸気連通している。両者は同じハウジング内に設置することができるが、両者を、間隔が空いた独立したハウジングに設置する場合には、ダクトにより蒸気連通させるのでもよい。近真空での沸騰は蒸気を生成し、蒸気は圧縮機の上流端に向かって流れる。このシステムは、入ってくる汚染水をすべて沸騰させるわけではない。一部は沸騰面に残り、その後濃縮廃水として沸騰面から流出する。これは、回収率＝（流出する体積／流入する体積）である。「廃水」という用語は、水中に残っている汚染物質も含む。流入する水を沸騰させるので、廃水中の汚染物質の濃度は、流入する汚染水より高い。通常、圧縮機は蒸気の圧力を約０．０４  ｐｓｉａから０．１５  ｐｓｉａ（周囲の入口温度で）に上昇させるが、より高い又はより低い圧力の増加の方が有利な場合がある。圧縮機からの蒸気はシェルの凝縮器表面に送られ、そこで凝縮して真水になる。出願人の装置の構造は、真水を回収し、シェルのボイラー側から来る蒸気を圧縮機に、次いでシェルの凝縮器側に導く。また、構造は真水と廃水を貯蔵用の出力ポンプに導く。
【００２９】
シェルの回転は沸騰熱伝導係数を上昇させることにより、低圧沸点を高める。回転はまた、凝縮水（及び凝縮熱伝導係数）を向上させる。これは、凝縮水が凝縮器の表面から流れ落ちて、新鮮な蒸気が凝縮器の表面に、より効率的かつ迅速に到達するためである。ワイパーは、ボイラーの表面に薄膜を形成し、凝縮器の表面から凝縮水を除去し、熱力学的熱伝導係数とシステムのスループットも向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ハウジング内の凝縮器アセンブリの上にあるブロワーアセンブリが設置される水浄化システムの断面図である。
【図２】水浄化システムのボイラー凝縮器アセンブリの断面図である。
【図３】水浄化システムのブロワーアセンブリの断面図である。
【図４】図１の凝縮器アセンブリとボイラーアセンブリ間にある回転シールの断面図である。
【図５】低圧水浄化システムから廃棄物及び真水を除去するための水浄化システムのポンピングシステムの概略図である。
【図６】キャニスタに設置されている水浄化システムの断面図である。
【図７】水浄化システムの入口及び出口の断面図である。
【図８】ボイラー凝縮器アセンブリのマルチシェルバージョンの断面図である。
【図９】図８の右側の拡大図である。
【図１０】水浄化システムのマルチシェルバージョンの断面立面図である。
【図１１】水浄化システムのマルチシェルバージョンの下側部分を拡大した（図１０からの）断面立面図である。
【図１２】マルチシェルバージョンのボイラー凝縮器シェル及びそれに対応する構造の断面透視図である。
【図１３】水浄化システムのボイラー凝縮器アセンブリの半分の断面立面図である。
【図１４】図１３の部分拡大図である。
【図１５】凝縮器アセンブリ及びそのアセンブリの出力パイロットポンプへの接続の断面透視図である。
【図１６】部分的な断面透視図であり、ボイラー凝縮器アセンブリ、下部回転シール、及び真水排出ポンプ駆動機構と組み合わされた構造を示す。
【図１７】ボイラー及び凝縮器ワイパーアセンブリを含む、ボイラー凝縮器アセンブリの部品の分解組立図である。
【図１８】上向きに見た断面透視図であり、４つの同心固定ボイラーワイパーサポート及び汚染水を回転シェルに供給する構造を示す。
【図１９】下向きに見た透視図であり、４つの同心固定ボイラーワイパーサポートと、汚染水を回転シェルに供給する構造を示す。
【図２０】下向きに見た断面透視図であり、回転凝縮器シェルの凝縮器表面と組み合わされたワイパーの４つの同心固定サポートを示す。
【図２１】出願人のボイラー凝縮器アセンブリと共に使用することができるピトーポンプの断面透視図である。
【図２２】別の向きから見た、図２１のピトーポンプの別の断面透視図である。
【図２３】ピトーポンプの可動部品を回転させるための下部アセンブリ構造の断面図である。
【図２４】出願人のボイラー凝縮器アセンブリで使用されるベアリングサポートの断面透視図である。
【図２５】ボイラー凝縮器ユニットの透視図であり、シェル、及びそれに組み込まれている、４つの同心ボイラー凝縮器チャンバを形成する構造を示す。
【図２６】ボイラー凝縮器シェルの下にある出願人の装置の下部の透視断面図である。
【図２７】出願人の装置の下部ダイバータの透視図である。
【図２８】出願人の下部真空ハウジングの内部を示す断面図である。
【図２９】沸騰及び圧縮に関するブロック図フローチャートである。
【図３０】プロセスのための温度エントロピーのグラフである。
【図３１】処理装置の別のバージョンの平面図である。
【図３２】図３１の処理装置の部分的な正面断面透視図である。
【図３３】図３１の処理装置と共に使用するシェルの断面透視図である。
【図３４】圧縮機が取り除かれた状態での、図３１の処理装置の断面透視図である。
【図３５】図３１の処理装置の部分的な断面透視図であり、シェルのドライブの詳細を示す。
【図３６】図３１の処理装置の部分的な正面断面図であり、シェル及び下部シールのドライブの詳細を示す。
【図３７】図３１の処理装置の部分的な正面断面図であり、上側シールの詳細を示す。
【図３８】図３１の処理装置と共に使用される１つのピトーポンプの断面透視図である。
【図３９】正面断面図であり、図３１の処理装置用のピトーポンプのためのマウンティングを示す。
【図４０】ピトーポンプアセンブリのドライブコンポーネントを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
詳細な説明
１つ又は複数の図面のコンポーネントへの言及は、コンポーネントがそれらの図でのみ見えることを意味しない。参照番号の混雑を避けるために、一部のコンポーネントは、それらが表示されるすべての図で番号が付けられているとは限らない。
【００３２】
図１−９のボイラー凝縮器とブロワー圧縮機ユニット：図１の水浄化システム１０は、２つの主要なコンポーネントから構成される。（ａ）ボイラー凝縮器ユニット１００及び（ｂ）ブロワー又は圧縮機ユニット２００である。図１、２、３及び６を参照。２つのユニットは、共通のハウジング内で水平に並べて、又は図１に示すように、上下に並べて取り付けることができる。コンポーネントを並べて配置し、ダクト又は他の通路で接続すると、コンポーネント間を移動する蒸気から熱損失と圧力降下が発生する可能性があるが、内部部品へのアクセスが容易になる場合がある。ただし、コンポーネントを同じハウジングに配置すると、熱損失と圧力降下が減少する。「ハウジング」への言及は、複数のコンポーネントを格納する１つのハウジング又は複数のハウジングを指す。
【００３３】
プロセスは、０．５  ｐｓｉａ（約  ３．５  ｋＰａ又は２６トール）まで低下した圧力の下で発生する。本出願では、この圧力を「真空」又は「近真空」と呼び、他の低圧力でも受容可能である。プロセスは０．５  ｐｓｉａ未満の圧力を使用できるが、より低い圧力で動作するユニットはより堅牢である必要があり、構築及び動作させるにはコストがかかる。蒸気密度は、圧力が低いほど低くなり、質量流量が減少する。
【００３４】
ボイラー凝縮器ユニットを同じハウジング内の圧縮機ユニットの下に設置すると、漏れの場所が最小限に抑えられ、熱損失が減少する。図面の処理装置は、許容差の小さい低コストの部品を使用する場合でも、システムに大きな漏れを発生させることなく、低圧を維持できる。これは、わずかな圧力変動（漏れ）に対するプロセスの感度が、通常、より高い真空を持つ従来の真空チャンバの要件よりもはるかにゆるいために可能である。
【００３５】
システムを定期的にポンプダウンすると、所望の圧力条件を更新できる。通常、更新されたポンプダウンは、たまにしか必要でなく、おそらく１日に１回もしくは２回、又は週に１回である。必要なポンプダウンには数分しかかからない。
【００３６】
説明は３つの水源に言及する。（１）入ってくる汚染水、（２）処理された飲料水（「真水」とも呼ばれる）、及び（３）廃水である。汚染水を処理して、飲料水を得ると、廃水が残る。「汚染水」には、複数の水域から取られた微生物や塩分を含む水など、多くの液体が含まれる。井戸水には、農薬、肥料、重金属、壊れた浄化槽から流出した汚染物質や、その他の化学物質が含まれている可能性がある。一部の政府又は民間の水供給システムは、汚染物質がほとんどない水を供給することもあるが、消費者は水が汚染されていることに気付くことがある。
【００３７】
ボイラー凝縮器ユニットへの水の供給：図１のシステムは、汚染された水源１４（概略図）に接続する。水源は、残りのコンポーネントから離すことができる。例えば、水源が、住居、アパート又はオフィスの外にある５５ガロン（２０８  ｌ）のドラム缶、水槽、タンク又はその他の水源であることもある。処理装置の内部動作圧力は低いため、汚染水を処理装置に移動させるのに大きな圧力水頭を用意する必要はない。通常の低圧動作条件（約０．５  ｐｓｉａ）では、３０フィート以上（３４フィートは高真空）の圧力水頭が入口ポンプなしで実用的である。これらの条件下では、スロットルバルブ（ニードルバルブ）のみで、入口流を所望の入口流量に調整できる。汚染水源が処理装置から３４フィート超高いところにある場合、１つのポンプで必要な圧力を供給できる。
【００３８】
汚染水源が大規模でより離れたところにある場合、手動ポンプ又は動力ポンプ付きのシステムの近くに汚水槽を設置することができる。汚水槽を補充する必要がある場合、このポンプは動作する可能性がある。水を汚水槽に移動させるためにポンプを利用できない場合、水源から容器で水を運ぶことができる。
【００３９】
バルブ１６（図１）は、ライン又は管（図示せず）を通る、水源からボイラー凝縮器ユニット１００への液体の流れを調整する。通常、水には、低圧ボイラー凝縮器ユニットに流入する程度の圧力があるため、単純なピンチ弁で十分である。ただし、圧力水頭は、汚水槽が充満しているか、空かによって変動する。バルブが詰まった場合や摩耗した場合には、ユーザーはバルブを調整することができる。コンピューター制御でもバルブを開閉できるが、より高度なシステムでは流量に応じてバルブを調整できる。
【００４０】
水源からの水には、水源からボイラー凝縮器ユニット１００までの間で固形物を混じることがあるため、洗浄のためにコンポーネントにアクセスできると役に立つ。処理装置から上流にトラップ（図示せず）を設置すると、砂及び他の重量物又は溶解しない汚染物質を捕獲することができる。粒子が問題を惹起する可能性は低い。粒子は、処理装置にほとんど、又は全く影響を与えないで、処理装置から汚染水流に流れこむ。バルブ１６は、粒子状汚染物質に対して最も敏感なコンポーネントである可能性が高いが、バルブを開いてから所望の流量条件にリセットすると、バルブが洗浄される。特定の条件下では、プラスチック又はタイゴン（登録商標）チューブに安価な圧縮ピンチバルブを使用することができる。
【００４１】
ボイラー凝縮器ユニットへのブロワーユニットの取り付け：ブロワーすなわち圧縮機ユニット２００は、図１のハウジング２８０内のボイラー凝縮器ユニット１００の上に取り付けられる。図１のハウジングは直径１フィート（約３０  ｃｍ）だが、その直径は、シェル１１０及びシェルを囲む部品の直径により異なる。
【００４２】
ハウジング２８０は、プラスチックの材料コストと製造コストが低いために、プラスチックにすることも可能だが、代わりに非腐食性金属を使用してもよい。プラスチックは透明なので、動作中の内部コンポーネントを見ることができる。ハウジングの壁には、内部が近真空のときに、ハウジングの外部に作用する大気圧の押しつぶす力に抵抗できる十分な厚さと強さが必要である。ハウジングにリブを使用すると、強度が増加し、ハウジングの重量と材料コストを削減できる。
【００４３】
ハウジングセクション１８２と２８２は、複合ハウジング２８０の頂部と底部の間の中程で、相互に接続する。図１を参照。ただし、その接続は、複合ハウジングの頂部又は底部に近くてもよい。図面がコンポーネントの頂部と底部を示す仕方ゆえに、処理装置の頂部と底部が示されているが、処理装置は必ずしも垂直である必要はなく、水平又は他の向きで取り付けてもよい。
【００４４】
ボイラー凝縮器ハウジングセクション１８２とブロワーハウジングセクション２８２は、複合ハウジング２８０を構成する。図１を参照。前者はボイラー凝縮器ユニット１００を覆い、後者はブロワーユニット２００を覆う。２つのハウジングセクションは多くの方法で接続することができる。ただし、図１では、ブロワーハウジングセクション２８２のスレッド２８４は、ボイラー凝縮器ハウジングセクション１８２のスレッド１８４と嵌合する。溝１８７のＯリング１８６は、２つのハウジングユニット間の漏れのないシールを強化する。図面に記載されているシステムは、溝に取り付けられた多くのＯリングを使用する。明細書にはすべてのＯリングや溝が記載されているわけではなく、図面でもすべてのＯリングや溝の番号が記載されているわけではない。図面にはＯリング及び溝に番号が振られていないが、当業者は、図面中の多くの溝、特により小型の溝、シートＯリングを尊重するだろう。
【００４５】
動作中、複合ハウジング２８０の内部は、約０．５  ｐｓｉａ（約３．５  ｋＰａ）の近真空の下にある。シングルねじ接続１８４／２８４は漏れが発生しうる唯一の領域だが、Ｏリングシールを備えるシングル接続の設計では、漏れが減少する、又はなくなる。１つ又は複数の外部クランプ（図示せず）をスレッドで構造に固定して、最初にクランプを動かさないで、ユーザーがハウジングセクション１８２及び２８２を誤って外さないようにすることができる。また、クランプはシールを向上させるかも知れない。クランプを取り外し、ハウジングセクションを外した後、複合ハウジング２８０内のコンポーネントにアクセスできる。
【００４６】
ブロワー：ブロワーすなわち圧縮機ユニット２００は、多段ブロワー２１０を搭載する。図１を参照。ブロワーを駆動するモーターは、ハウジング２８０の内側に設置することができるが、蒸気に曝され、ハウジングに熱変動を発生させることがあり得る。さらに、電源はハウジングを通ってモーターまで延在していなければならない。そのため、出願人はモーター２７４をモーターハウジング２７５に取り付ける。図１を参照。モーターは、電源（図示せず）から電力を受ける。
【００４７】
シャフトが通るブロワーハウジングセクション２８２がシールを必要としないように、モーターシャフトはハウジングセクションを貫通しない。このようなシール、特に回転シールは、摩擦と潜在的な真空漏れの原因となる。図１のシステムでは、磁気的に結合されたドライブを使用して、漏れの可能性を回避できる。モーター２７４は、ブロワーハウジングセクション２８２の外側に隣接する外側の磁気カプラー２７６を回転させ、外側の磁気カプラーからの磁力は、内側の磁気カプラー２７７を回転させる。モーターは、配置と動作条件により異なるものの、約２，０００  ｒｐｍで回転する。このようなモーターは、通常の動作中に比較的少ない電力しか使用しない。図１のシステムは、１つのモーター２７４を使用して、ブロワー２１０及びシェル１１０を駆動するが、複数の個別のモーターを使用することもできる。
【００４８】
他の設備を動作させるモーターを有するユーザーは、専用モーター２７４の代わりに、そのモーターの出力を使用することもできる。風力タービン又は水車のような別の回転エネルギー源を、他の構造、特に所望の回転数で出力を提供する他の構造を備えるシステムのためのモーターとして動作させることができる。ただし、このような外部システムは、単純で効率的な高速電気モーターの代わりに使用するには、複雑すぎるかも知れない。
【００４９】
ブロワーハウジング２８２の内側に取り付けられた部品は、取付構造を有する。内部磁気カプラー２７７は、シャフト２７８（図１）に取り付けられ、それを回転させる。シャフトはギヤ又はプーリー２７９を回転させ、ギヤ又はプーリー２７９は、ベルト２１２を駆動して、ギヤ又はプーリー２１４を回転させる。明細書では、ギヤ、プーリー及び他の円形ドライバを「ギヤ」と呼ぶが、歯がない場合もある。ギヤ２１４は、ブロワー２１０のドライブシャフト２１６に接続し、それを回転させる。ベアリング２１８及び２１９などのベアリングは、回転のためにドライブシャフトを支持する。ベアリング２２０及び２２１もシャフト２７８を支持する。図面に表示されていない、又は本文に記載されていない場合でも、回転部品には通常、摩擦を減少させるためのベアリングがある。ベルト２１２などのベルトは、摩擦によってそのギヤもしくはプーリーを駆動するために平坦もしくはＶ字形でありこともあり、又は歯付きギヤもしくはプーリーを駆動するために歯付きでありこともある。
【００５０】
ギヤ２１４はギヤ２７９の直径の約４分の１であってもよい。これにより、ギヤ２１４は、ギヤ２７９の４倍速で回転する。モーター２７４が２，０００ｒｐｍで回転する場合、ギヤ２１４は８，０００ｒｐｍで回転する。シャフト２１６は、ギヤ２１４からブロワー２１０内に延び、そこでブロワーを自身と同じ回転数で回転させる。ギヤの直径を変更すると、適切なブロワー回転数に到達するための機械的な利点が変わる。
【００５１】
ギヤトレーン、摩擦ドライブ又は他のドライブは、下記のベルト２１２及び別のベルト１０４に取って代わることができる。ベルトドライブは、他のドライブよりも静かで、コストも低く、交換も容易である。その低コストにより、所有者は１つのベルトが破損したときのために、手元にいくつか交換用ベルトを持つことができる。
【００５２】
シャフト２７８（図１）は、ブロワーフレーム２１１とベアリング２２１を貫通する。ただし、ブロワーフレームの外側にオフセットすることもできる。シャフトは延びて、ギヤ１０２内に入る。シャフトの回転はギヤ１０２を回転させ、ギヤ１０２はベルト１０４を介してギヤ１０６を回転させる。以下に説明する追加の構造によって、回転ギヤ１０６はボイラー凝縮器シェル１１０を回転させる。それもまた、以下で説明する。ギヤ１０２と１０６の相対的な直径及びそれらの機械的利益により、ボイラー凝縮器シェルが約２５０  ｒｐｍで回転する。参考までに、２５０  ｒｐｍで回転する半径１３  ｃｍのシェルは、約９．１  ｇ（約８９  ｍ／ｓｅｃ２）の遠心力を生み出す。１システムの半径１３  ｃｍのシェルが２５０  ｒｐｍで回転する必要があるわけではない。おそらくもっとゆっくり回転しても構わない。
【００５３】
図１のギヤ２７９、２１４、１０２及び１０６の直径は必ずしも正確な比率ではないが、それらの直径により、シェル１１０が回転するのよりずっと速くブロワー２１０は回転する。例えば、ブロワーが８，０００  ｒｐｍで回転し、シェルが２５０  ｒｐｍは回転する。コンポーネントの回転数を、ブロワーの仕様、シェルの直径、処理パラメーター、他の要因に合わせて変更することができる。
【００５４】
インサート２３０は、複合ハウジング２８０内に取り付けられる。２つの部品、すなわちブロワー２１０を取り囲む上部インサート２３２と、ボイラー凝縮器ユニット１００を取り囲む下部サポート２３４とは、複合ハウジングサポートインサートを形成する。下部メンバーは、ボイラー凝縮器ユニットハウジングセクション１８２の基部１８５に取り付けられ、上部メンバーは下部メンバーの上に設置される。図１を参照。
【００５５】
下部メンバーの頂部にあるＯリング２８５などの構造材を、上部メンバーの底部にある構造材に取り付けると、メンバー同士が接合し、それらの相対的位置が変わらないようになり、ブロワーが発生させる圧力差により低圧シールが作り出される。Ｏリング２８５はハードシールを作り出す必要はない。Ｏリング２８５により、メンバー２３４と２３２を隣り合うように配置される。Ｈ型リングの使用が可能である。このようなリング（図示せず）は断面がＨ形であり、一方の溝が上を向き、他方の溝は下を向いている。上部サポート２３２の壁は上向きの溝に取り付けられ、下部サポート２３４の壁は下向きの溝に取り付けらる。
【００５６】
ボイラー凝縮器ユニット：ボイラー凝縮器ユニット１００のシェル１１０は、下部構造サポートインサート２３４及び下部ハウジングセクション１８２内で回転する。下部インサート２３４は、ベアリング１３２（図１及び２）などの構造を有することもある。その構造は、サポートインサート２３４からある角度で上に延びる。エクステンションリング１１２は、シェル１１０の外側からある角度で下を向いている。エクステンションリングとベアリングサポートの位置は揃っている（図１、２及び４）。ベアリングサポートは、サポートインサート２３４に沿って環状に間隔を空けて配置される。回転のためにシェルを支持するベアリングサポートも、連続リングであってもよい。また、エクステンションリングは、シェルから間隔を空けて置いた複数のエクステンションに分割してもよい。両方とも連続にしてもよい。ベアリング１３１は各ベアリングサポート１３２に取り付けられていて、シェル１１０上のエクステンション１１２はベアリングに着座している。ベアリングの間隔、サイズ及びエクステンション１１２との相互作用が、シェルの重量を支え、その角速度（例えば２５０  ｒｐｍ）での回転を維持する必要がある。シェルの直径がより大きかったり小さかったりすれば、シェルは異なる角速度で回転する。
【００５７】
ボイラー凝縮器シェル１１０は、ドーム１２１の下にある円筒形セクション１２０を含む。図面のドームには、湾曲部分の後ろにかなりの垂直部分があるが、円筒形セクションを高くすることで、垂直部分は短くすることができる。これにより、ドームの下部を円筒形セクションの一部にできるのと同様に、円筒形セクションの上部をドームの一部にすることができる。
【００５８】
シェルの材料は、アルミニウムのような熱伝導性金属であることが望ましい。衝撃押出成形で、シェルのアルミニウム、円筒壁及びドームを形成することができるが、他の製造技術を使用することもできる。アルミニウムは低コストであるため、銅やその他の良導体よりも好ましい材料になるだろう。ドームの中心には傾斜したドライバ１０９を受け止めるくぼみ１２２があってもよい。ベアリング１０８（図１）で支持されるシャフト１０７は、傾斜したドライバを回転させる。傾斜したドライバがくぼみに係合するため、シャフト１０７が回転して、ドライバが回転し、その結果シェルが回転する。
【００５９】
傾斜したドライバ１０９は、くぼみ１２２の歯と噛み合う歯を持っていて、傾斜したドライバとくぼみが噛み合う。ドライバとくぼみは、スプライン又は歯のない他の部品により接続できる。また、摩擦でドライバを回転用のくぼみに固定することができる。図中のドライバ１０９などの傾斜したドライバは、整備及び修理のための組み立て及び分解を容易にする。
【００６０】
ベルトドライブ、ギヤ及びシャフトは、図１の１つのモーター２７４が、ブロワー２１０及びシェル１１０を回転させることを可能にする。前述のコンポーネントは、異なる角速度でのコンポーネントの回転を可能にし、ブロワーユニット２００及びボイラー凝縮器ユニット１００の別個の機能に対応する。ただし、他の駆動構造により、モーター２７４並びにそれに組み込まれたシャフト、ギヤ及びプーリーは回転シェルに接続される。
【００６１】
システムの動作：ハウジング２８０は、最初に約０．１  ｐｓｉａ〜０．３  ｐｓｉａ（０．６９  ｋＰａ〜２．０７  ｋＰａ）にまで真空引きしなければならない。チューブ３１０（図１）は、真空ポンプ（図示せず）に接続して、ハウジング内の圧力を蒸気の低圧まで下げる。ポンプが最初にハウジングの真空引きをした後、真空ポンプは時折動作するだけで、圧力を０．５  ｐｓｉａ  （３．５  ｋＰａ）近くに維持する。チューブは、ハウジングが真空下にあるとき、ハウジング内に延びる数少ない部品の１つである。固定チューブとハウジングの間のシール及びチューブ真空ポンプのシールは、所望の圧力を維持する。チューブ３１０と真空ポンプの間のバルブ（図示せず）は、真空ポンプがオフのとき、ユニットを遮断する。
【００６２】
水源１４及びバルブ１６からの汚染水は、ボイラー凝縮器シェル１１０（図１及び２）内の排出管１４０の中に流入する。処理装置の初期圧力が０．１  ｐｓｉａ〜０．３  ｐｓｉａ（０．６９  ｋＰａ〜２．０７  ｋＰａ）であり、初期の入口汚染水が流入すると、処理装置の圧力は、急速に入口温度（８０°Ｆ（約２６．７℃））に対応する０．５  ｐｓｉａ（３．５  ｋＰａ）飽和圧力まで上昇する。図１のチューブは真っ直ぐだが、曲げれば、真っ直ぐなチューブと位置が揃っていないエレメントと接続できる。たとえば、排出管のベンド１４０ａを参照（図７）。水をシェルの内部のボイラー表面に導くように、エレメントを取り付ける。これらのエレメントには複数のノズル（図示せず）がある。排出管に沿って小型の穴が間隔を置いて配置されているような単純なものでもよい。それらは、汚染水をシェルの内部又はボイラー表面１１４に導く。穴又はノズルを十分に大きくすると、目詰まりの可能性を減らすことができる。流入する汚染水も、チューブの頂部１４０から流出する可能性がある。シェルが回転することにより、シェルの内側表面１１４に沿って水が散布され、ベーン又はプロペラ様の構造１４４が回転し、シェルが水を散布する。汚染水がベーン又はプロペラにぶつかると、ベーン又はプロペラはシェルの内側表面に向けて散水する。
【００６３】
シェル１１０の回転により水にかかる慣性力は、シェルの内側表面１１４に水の薄膜を形成する。水膜の厚さは真水の製造に影響を及ぼす。薄膜が薄すぎると、ドライスポットが形成され、有効な熱伝導率が低下し、水から蒸気への変換が行われない可能性がある。薄膜が厚すぎると、熱伝導が損なわれる。
【００６４】
シェル１１０の内側表面１１４は真空下にある。以下は温度と追加の熱源の詳細である。０．５  ｐｓｉａでは、真水は約２７℃（約８０°Ｆ）で沸騰するが、水の塩分濃度と汚染物質は沸点に影響を与える。圧力の関数として水の沸点を比較するグラフとチャートは、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗｅｎｇｉｎｅｅｒ−ｉｎｇｔｏｏｌｂｏｘｃｏｍ／ｂｏｉｌｉｎｇ−ｐｏｉｎｔ−ｗａｔｅｒ−ｄ＿９２６ｈｔｍｌにあるものなど、入手可能である。
【００６５】
水はシェル１１０の内側表面１１４上で沸騰する。水が不揮発性汚染物質を含んでいない限り、蒸気に不純物は混じっていない。結果として生じる蒸気は、シェル１１０の底部１１６に移動する。下部サポートインサート２３４は、開口部１１７（図１及び２）のような開口部を有し、蒸気をハウジング２８０と上部及び下部サポートインサート２３２及び２３４の間の空間１１８に流入させる。
【００６６】
汚染水がシェル１１０の内側表面１１４に沿って沸騰すると、純粋な蒸気は表面から移動する。シェルの表面に水を押し付ける遠心力は、蒸気をシェルの内側表面に押し戻さないが、塩や汚染物質のような不揮発性物質は、表面１１４に沿って残留し、汚染水と共に移動する。さらに、シェル１１０の適度な速度の回転によって引き起こされる慣性力は、不揮発性物質をシェルの内側表面に保ち、やがて不揮発性物質はシェル１１０の底部に排出される。蓄積した塩や汚染物質は、残留している液体の水と共に、ボイラーの壁に沿って流れる。
【００６７】
システムが処理するほとんどの汚染水には、石油やその他の溶存ガスのような凝縮性揮発性物質は含まれない。ただし、溶存Ｏ２、Ｎ２及びＣＯ２は、システム温度では凝縮しない。それら溶存ガスの存在はシステム内の圧力を上げる可能性があり、圧力を所望のレベルに下げるために、時々真空ポンプダウンを行うことが必要になることがある。汚染水に揮発性物質が含まれる場合、出願人のシステムが水を処理する前に揮発性物質を除去することが望ましい。
【００６８】
シェル１１０から出る蒸気は、空間１１８を通って上向きに流れ、ブロワー２１０の上流の低圧端に向かって移動する。ブロワーは蒸気の圧力と温度を上げ、このエネルギーを与えられた蒸気をシェルの外側表面１１３に向ける。ブロワーから出る蒸気の熱は、３つの異なる部分から構成される。１）顕熱上昇（温度計で測定可能）：沸騰飽和温度を超える過熱蒸気である。２）潜熱：沸騰飽和時の相転移エネルギーにより閉じ込められたエネルギーである。及び３）圧力上昇エネルギー：これは、ブロワー圧力が高い凝縮器飽和温度まで高まったことから生じた。潜熱と圧力上昇エネルギーにより、ボイラーと凝縮器間で使用可能な温度が
【数１】
2021514838.tif 000003
上昇し、プロセスを駆動する。その結果、凝縮器内で相転移が生じ（蒸気から液体へ）、凝縮器からボイラーへの熱伝導が生じる。高効率な相転移熱伝導が発生しうる（約５，０００  Ｂｔｕ／ｈｒ−°Ｆ−ｆｔ２）ようになるまで、過熱蒸気を凝縮器チャンバ内で飽和温度（凝縮器での高効率相転移熱伝導により約５００  Ｂｔｕ／ｈｒ−°Ｆ−ｆｔ２）まで冷却しなければならないことに留意する。相転移熱伝導は、温度が過熱状態から凝縮器内の飽和温度（及び圧力）まで低下したときに発生する。これは、ブロワーからの圧力増加により昂進する。これは処理装置を駆動する潜熱エネルギー熱伝導である。
【００６９】
蒸気液体飽和条件におけるボイラーと凝縮器の間の温度差
【数２】
2021514838.tif 000004
は、クラジウス・クラペイロン式により計算される。
【数３】
2021514838.tif 000005
この方程式で、
【数４】
2021514838.tif 000006
はガス定数、
【数５】
2021514838.tif 000007
は気化熱（流体から気体へ）、
【数６】
2021514838.tif 000008
は飽和時のボイラーと凝縮器の温度差、
【数７】
2021514838.tif 000009
はボイラーと凝縮器の間にあるブロワーによって生成される圧力差、そしてｐｂ  とＴｂは、それぞれボイラーの圧力と温度である。動作温度Ｔｂ又は温度差
【数８】
2021514838.tif 000010
を大幅に増加させることなく、熱伝導係数を最大化する方法又は技術が有利である。ボイラー凝縮器の回転による薄膜の沸騰と凝縮、及びこれらの表面をワイプして薄く均一な液体表面を維持すると、このような大きな熱伝導係数が可能になる。以下はワイプの詳細である。
【００７０】
シェルの表面で水を沸騰させると、表面から水に熱エネルギーが移動する。沸騰は、同じ温度で液体から蒸気に相を変化させる。その相転移には、ボイラーと凝縮器の間の過熱蒸気温度上昇による小規模な顕熱エネルギーの上昇よりもはるかに多くのエネルギー（気化熱）が必要である。出願人のシェル１１０を横切る液体水への熱伝導は、沸騰チャンバ内で沸騰を引き起こし、それがシェルの温度を冷却する。しかし、一定温度の入力給水の連続的な流れがボイラー内に注入されてさらに蒸発するため、シェルは定常状態の温度に維持される。ボイラー内の蒸発によりシェルの温度は低くなる傾向があるが、それがシェル外側表面１１３で凝縮する蒸気から移動する継続的な熱流束により拮抗され、その結果、シェルは常に定常状態温度に維持される。
【００７１】
沸騰プロセスを駆動するのに必要な追加エネルギーは、蒸気に蓄えられたブロワー圧縮エネルギーから来る。そのエネルギーは、凝縮駆動エネルギーの熱を提供する。追加されたエネルギーはシェル全体に行き渡り、連続的な沸騰（気化熱エネルギー）を引き起こす。例として、ボイラー飽和圧力
【数９】
2021514838.tif 000011
（３．４５  ｋＰａ）、及び気液飽和温度差
【数１０】
2021514838.tif 000012
（１．６６℃）で、入口ボイラー温度
【数１１】
2021514838.tif 000013
（２６．７℃）を検討する。ブロワーエネルギーは上述の温度差を作り、それは凝縮器圧力上昇
【数１２】
2021514838.tif 000014
ｐｓｉａ  （０．３４５  ｋＰａ）を生じさせる。８０°Ｆでの沸騰エネルギー（気化熱）は１，０９６．１  Ｂｔｕ／ｌｂ（２，５５０  Ｊ／ｇ）であり、８３°Ｆでの凝縮エネルギー（凝縮熱）（つまり８０°＋３°）  （２８．３℃）は１，０９７．４  Ｂｔｕ／ｌｂ  （２，５５３  Ｊ／ｇ）である。水の温度を１°Ｆ  （１．８℃）上昇させるのに必要なのは約１  Ｂｔｕ／ｌｂ  （２．２４  Ｊ／ｇ）で、蒸気の温度を１°Ｆ  （１．８℃）上昇させるのに必要なのは約０．４３  Ｂｔｕ／ｌｂ  （１  Ｊ／ｇ）である。入口の水を沸騰させるのに必要な巨大な気化エネルギー  （１，０９６．１  Ｂｔｕ／ｌｂすなわち２，５５０  Ｊ／ｇ）は、凝縮プロセス中に放出される同様に大きな凝縮エネルギーの熱（１，０９７．４  Ｂｔｕ／ｌｂ  （２，５５３  Ｊ／ｇ））によって供給される。
【００７２】
シェルの温度は、シェルの低熱質量（流入水の熱容量に対応する小規模な熱容量）のために、急速に流入する水の温度と等しくなる。シェルの初期温度が入力水より高い場合、熱が入力水に伝導されることにより、シェルは急速に入力水と同じ温度まで冷却される。ユニットの内部圧力はわずかに上昇するが、開始圧力（たとえば０．３  ｐｓｉａ）が入力水の飽和圧力（たとえば０．５  ｐｓｉａ）より小さい場合、プロセスはすぐに０．５  ｐｓｉａ飽和圧力に等しくなる。シェルの温度が入力水温より低い場合、シェルの温度は急速に上昇する。沸騰しない入力水は、廃水の一部として排出されるが、シェルの温度は流入水の温度と等しくなる。
【００７３】
プロセスが開始すると、内圧は流入する流体の飽和圧力未満（例えば、０．５ｐｓｉａ未満、約０．３ｐｓｉａ以下）に低下する。入力水が８０°Ｆの場合、水はすぐに沸騰し、内圧が飽和圧力（０．５  ｐｓｉａ）に上昇する。ユニット圧力が入力水の飽和圧力を下回っている（０．３  ｐｓｉａ対０．５  ｐｓｉａ）ため、沸騰が始まる。沸騰プロセスが始まると、凝縮器内の凝縮した真水からの熱伝導がシェルのボイラー表面に熱を伝達するため、沸騰が継続する。
【００７４】
初期内部圧力が流入流体の飽和圧力を超えていた場合、処理装置は動作しない。ただし、初期内圧が流入流体の飽和圧力を下回っている場合、プロセスはすぐに開始される。運転中、流入流体の温度をユニットの内部動作圧力より低くさせる（つまり、飽和温度を低下させ、そのために飽和圧力を低下させる）ことがないようにすることが重要である。そうしないと、プロセスは停止する。出願人は、プロセスは停止しないように、流入流体の温度を一定（又は一定近く）に維持する。
【００７５】
プロセスが停止した場合、内部圧力が「新しい」より低い飽和圧力を下回るまで真空ポンプをオンにすると、プロセスがすぐに開始され、動作し続ける。ユニットの初期開始圧力が入力液体の飽和圧力（例えば０．５  ｐｓｉａ）と等しい場合、入力液体の一部がボイラーチャンバ内で蒸発し、圧縮機によって圧縮されて凝縮するため、ユニットは動作し続ける動作が開始され、沸騰プロセスが継続する。開始時の内部圧力が飽和圧力と等しい場合、ユニットが最大能力まで安定するのに時間がかかるが、じきにユニットは均衡状態になる。ただし、ユニットは非凝縮性ガスが存在していて、それがユニット内の圧力の一部を占めているために効率的に動作しない場合、短時間、間欠的に真空ポンプダウンして、そのガスを除去する。
【００７６】
これらの要因により、流入流体の動作飽和圧力より低い圧力でユニットを始動させることが望ましい。流入温度が８０°Ｆで飽和圧力が０．５  ｐｓｉａの場合、０．５  ｐｓｉａより低い圧力（例えば、＜０．３  ｐｓｉａ）で装置を起動すると、これらの問題が解決する。入口温度（それゆえ圧力）がユニットの内部動作圧力を下回ると、真空ポンプが短時間動作して、ユニットの内部動作圧力を流入流体の飽和圧力以下に下げる。次いで、プロセスはすぐに動作に戻り、再び安定する。
【００７７】
図２９は、沸騰段階及び圧縮段階に関するブロック図フローチャートであり、図１０は、プロセス中の温度とエントロピーに関するグラフである。図３０において、汚染水は、温度Ｔ１及び圧力ＰＢの状態１で処理装置（ボイラー）に入る。水が沸騰すると、状態１は状態２に変わるが、同じ入口温度Ｔ１（Ｔ２  ＝  Ｔ１）のままである。しかし、そのエントロピーは（液体状態から蒸気状態へ）増加する。濃縮廃水は、温度Ｔ６のときに処理装置から排出される。そのときＴ６  ＝  Ｔ１である。蒸気はブロワーの入口に移動し、そこで圧縮機は蒸気を圧縮する。圧力及び温度は圧力ＰＣ及び温度Ｔ３に上昇する。それは過熱状態であり、飽和温度Ｔ４を超えている（差はΔＴＳＨである）。過熱蒸気がその顕熱エネルギーを凝縮器に移転すると、その温度はＴ３からＴ４に低下する。この飽和蒸気は、沸騰蒸気よりも温度と圧力が高く、蒸気から純粋液体への相転移により、高効率相転移熱伝導を通して、その潜熱エネルギー（ΔＴＢＣ）を伝導する。蒸気のエントロピーは、純粋な留出物への相転移中に減少し、凝縮器内の飽和蒸気の温度Ｔ４と同じであるＴ５で処理装置を出る。汚染された入力液体に塩が存在する場合、追加熱エネルギー量が沸点上昇ΔＴＢＰＲを上回らなければならないことに留意する。そのため、合計温度差はΔＴｔｏｔ  ＝  ΔＴＢＣ  ＋  ΔＴＢＰＲである
蒸気がより高い圧力及び温度でブロワー２１０を出ると、蒸気はシェル１１０の側面１１３に接触する。沸騰はシェルの内側表面から発生するため、ボイラー表面１１４は、シェルの外側表面からエネルギーを伝達し、シェルの温度は凝縮蒸気の温度より低くなる。蒸気は、ブロワーによって供給されたエネルギーにより、温度と圧力が上昇した。より高い温度の蒸気がシェルのより低い温度の外側表面に接触すると、蒸気は凝縮して液体の水になる。凝縮器表面での蒸気から液体への相転移は、シェルに熱エネルギーを戻す。その熱エネルギーはシェルの内側表面の液体水に移動し、汚染液体を沸騰させる。シェルは常に凝縮蒸気及び液体凝縮水より低温であるため、シェル外側表面上の蒸気のより高い圧力と温度は、外側表面から来る凝縮液体の低温沸騰を妨げる。
【００７８】
流入汚染水から抽出されるすべての水を飲料水とすることは、必要でない場合や、望ましくない場合がある。ボイラー凝縮器ユニット１００のシェル１１０内に入る汚染水の一部は沸騰するが、沸騰しない汚染水は汚染物質を含む廃液として残る。残留汚染水、及び非沸騰水から抽出された汚染物質は、重力と遠心力によってシェルの底部１１６に向かって下向きに流れる。汚染物質と廃水は、シェル１１０の内壁の底部に到達すると、ボイラー凝縮器ハウジングセクション１８２の内側のエッジ１１９及び基部１８５に沿って集まる。
【００７９】
ボイラー凝縮器ユニット１００からブロワーユニット２００に蒸気を通過させるための穴１１７（図１及び２）などの開口部は、２３４の底部近くと基部１８５近くにある。汚染物質と廃水が穴を通過しないように穴の位置を決めることは重要である。と言うのも、汚染物質と廃水がシェルを出るとき、遠心力により外向きに放出されるからである。あるいは、構造を追加して、放出された水が穴に達しないようにすることもできる。基部１８５は傾斜しているため（図１及び２の左側下部）、汚染物質と廃水は出口１６０に集まる。
【００８０】
清浄な水を注入するか、入口１４０を通してボイラー凝縮器シェル１１０内に時々蒸気を注入すると、シェルの内部を清浄にすることができる。処理装置が使用されていないときに、処理装置内部から海水や藻類が含まれる水を定期的に除去すると、ユーザーによるシェルの交換が必要になるまでの時間が長くなる。
【００８１】
プロセスを開始する前で、かつ処理装置を真空引きする前に、ボイラー凝縮器シェル１１０に大気圧で蒸気を注入すると、非凝縮性空気（主にＯ２、Ｎ２、Ａｒ及びＣＯ２）が凝縮性水蒸気に置き換わり、システムが動作するとき、水蒸気だけが残る。このオプションの場合、出願人は蒸気を生成するための小型外部ヒーターを使用することができる。ヒーターは短時間しか動作しないため、電気使用量に悪影響を与えるほどの電力を消費することはない。
【００８２】
ワイパー：１つ以上の内部ワイパーが、ボイラー凝縮器ユニット１００のシェル１１０の内側に設置され、シェルの内側表面１１４まで延在する。図１及び２の場合、内部ワイパー１７０は、入口チューブ１４０の周囲に設置される。ワイパーは複数のストラット１７２を有し、各ストラットは可撓性ワイパーブレード１７４を備えることができる。ワイパーブレードの外縁は、シェルの内側表面に接触する。シェルの周りにワイパーを等間隔に配置すると、ワイパーからシェルへの小さな力のバランスが保たれる。ワイパーブレードは、汚染物質や汚染水に接触すると、それを除去し、落下させる。ワイパーとシェルの間の摩擦を減らすために、ワイパーはテフロン（登録商標）又は他の低摩擦材料で形成又はコーティングすることができる。
【００８３】
シェル１１０の内側表面に接触するワイパーブレード１７４による圧力は、すべての液体を取り除く必要はない。ガラス表面から一時的に完全に水を除去する車両のフロントガラスワイパーとは異なり、ワイパーブレード１７４は汚染液体のすべてをシェルの内側表面から除去するのではない。そうではなく、ワイパーは流体膜をさらに薄くして、沸騰熱伝導係数を大幅に高めるのである。過剰な液体が重力とワイパーによってボイラーチャンバから流出するまで、ボイラーワイパーは、ボイラー表面の薄膜状の流体を連続的に再分配する。ワイパーブレードは、シェルの内側からすべての水を取り除くのではないので、内側を強く押すことはなく、ワイパーとシェルの間の摩擦を克服するために使用されるシステムの電力が多く増加することはない。ボイラーワイパーをこのように設置することで、ボイラー内側表面にスケールやスラッジが蓄積することを防止することにより、沸騰壁面を清浄に保つ。従って、ボイラーワイパーには２つの有益な機能がある。１つは液膜を均一に薄くして、熱力学的な熱伝導を強化することであり、もう１つはボイラーの壁面を継続的に洗浄することである。
【００８４】
ワイパーはまた、シェル１１０の凝縮器外側表面１１３から水を除去することができる。蒸気が外側表面で凝縮すると、水はより多くの蒸気が凝縮するにつれて成長し、液滴を形成する。液滴が十分な質量を持っている場合、シェルの回転による遠心力が液滴を放出する。ただし、表面張力が凝縮水をシェルに保持する。シェルの外側表面用の外部ワイパー１７６（図１及び２）がサポート１７７に取り付けられ、前記サポートは下部サポートインサート２３４に接続される。凝縮器ワイパーは、遠心力がシェルの外側表面から除去できない凝縮水を除去する。凝縮水を除去すると、凝縮熱伝導率が向上する。遠心力が即座に、又は効率的に除去できない凝縮液を、シェルの外側表面から除去することにより、シェルの金属表面のより多くの部分から液体がなくなり、蒸気に曝されるようになり、その結果、凝縮が大幅に効率的になる。
【００８５】
図１及び２のすべての内部ワイパーブレード１７０は同じレベルにあるため、それらはシェル１１０の内側表面の同じ領域に接触する。それらが異なる領域に接触するように、それらを垂直方向に間隔を空けて設置してもよい。外部ワイパーブレード１７６も、垂直方向に間隔を空けることができる。
【００８６】
複数のワイパーをシェルの回転軸に対してある角度で取り付けるか、１つのワイパーをシェルの表面１１０に沿って湾曲した、もしくは螺旋状の経路が形成されるように取り付ける。ボイラー表面に沿って汚染水を散布する内部ワイパー１７０を、ワイパーの表面が、シェルが回転するにつれて、ボイラー表面に沿って引きずられるように、角度を付けて取り付けてもよい。凝縮器表面から凝縮水を除去するための外部ワイパー１７６は、鋭いエッジをシェルの回転の方に向けていて、凝縮水を凝縮器表面に散布する。
【００８７】
ワイパー摩擦抵抗に関する類似の懸念は、内部ワイパー１７０及び外部ワイパー１７６にも当てはまる。ワイパーブレードからの圧力が増加するにつれて、シェル１１０の回転の維持に、より多くのエネルギーが必要とされるようになる。出願人は、１３．７５インチ（３４．９３  ｃｍ）のシェルが１００  ｒｐｍ（約２  ｇ）で回転する場合、それぞれ４オンス（１．１  Ｎ）の力（抵抗係数０．１１）で凝縮器シェルを押す、間隔を置いて設置された４つのテフロン（登録商標）凝縮器ワイパーは、約０．９  Ｗの回転摩擦電力損失を発生させると推定する。ボイラーワイパーに関しても類似の損失が発生する。４つのテフロンボイラーワイパーも想定すると、ボイラーワイパー及び凝縮器ワイパーから発生する回転摩擦抵抗による電力損失は、全部で約１．８  Ｗである。しかし、ワイパーは総熱伝導係数を少なくとも１０倍に増加させる可能性がある。ワイパーを使用することによるシステムパフォーマンスの向上は、ワイパーを使用するための小規模なエネルギーの損失を上回る。
【００８８】
シェル１１０の凝縮器外側表面１１３から来る真水が、シェルの周りの領域１７８に集まる。図１、２及び４を参照。次に、水は出口１７９に流入する。領域１７８の底部にある環状ディスク１３０は、水を下部サポートインサート２３４に向けるように角度が付けられている。水が出口に流入するように、出口はサポートインサート２３４の近くに設置してもよい。
【００８９】
蒸気シールの回転：シェル１１０の内部と外部の圧力は異なる。圧力が異なる領域を分離するゴム又はプラスチックのシールは、シェルが回転するときに、特にシェルが大型である場合、又はシェルの回転が速い場合、大きな摩擦損失を引き起こす可能性がある。回転部品間のシールも摩耗し、コストがかかり、定期的な保守が必要である。このことは、組み立ての容易さと信頼性に影響する。
【００９０】
図１、２及び４のシールは、従来型回転蒸気間シールの問題を回避しようとしている。シール１９０（図４で最も分かりやすく示されている）は、環状ディスク１３０の内側端から上向きに延びる垂直突起１９１と、垂直突起の頂部から外向きに延びる水平突起１９２とを含む。ディスクは、下部サポートインサート２３４の内側に延在する。
【００９１】
チャネル１８９（図４）は、シェル１１０から外向きに伸びるリング１９３、リングの端から下向きに伸びるフープ１９４、及びフープの底部から内向きに伸びる突起１９５（すべて一緒に回転Ｕチャネルを形成）を含む。チャネル１８９は、遠位端を有し、静止ディスク１９２は、回転チャネル１８９の近位端を通って延びる。図４を参照。チャネルで回収された水１９７は、チャネルがシェルと一緒に回転するため、シェル１１０の回転速度である約１００  ｒｐｍで回転する。回転が水に遠心力を生じさせ、その結果、水がフープ１９４のチャネルの遠位端に向かって遠位方向に散布される。シェルの外部凝縮器側の蒸気の圧力は、シェルの第１の側の領域１９８に作用し、シェルの内部ボイラー側からの蒸気の圧力は、水の第２の側の領域１９９に作用する圧縮機からのより高い圧力により、水は、チャネル内の回転する流体に逆らって、ボイラーからのより低い圧力に向かって移動する。回転による遠心力が、圧力差に抗して、流体をチャネル内に保持する。図４は、圧力差に応じた水の配置を示す。コンポーネントの設計は、圧力差が水に作用する遠心力に打ち勝つことを防ぎ、チャネル内の空間１９６に残留している水が、異なる圧力間の蒸気シールになる。
【００９２】
回転する水の深さΔＲ（上述）に延在する固定ディスクにより「切断」されている、水で満たされた回転Ｕチャネルを回転させることによって引き起こされる圧力を、密度ρに対する液体圧ｐはｐ＝ρｇｒによって与えられることに着目して計算する。チャネルは速度ωで回転するため、閉じ込められた水に作用する求心力ｇは半径ｒと共に変化する。圧力差は
【数１３】
2021514838.tif 000015
である。この関係を積分することにより、回転シールから可能な全差圧が得られ、
【数１４】
2021514838.tif 000016
が得られる。水よりも密度の高い流体に対してシールを使用する場合、シール圧力は線形に増加する。そのため、シール圧力ポテンシャルは、回転速度（ω）に対して二次関数的に増加し、液体シールチャネルの深さ（ΔＲ）又はシール半径（Ｒ２）の増加に対して線形的に増加する。シールチャネルの深さ半径（ΔＲ）を倍にしても、システム全体の直径は（Ｒ２と比較して）ほとんど増加しないが、シール圧力能力は２倍になる。
【００９３】
ハウジングからの飲料水及び廃水の除去：出口１７９の飲料水及び出口１６０の廃水（図１、２及び７）は、処理装置の外で、大気圧（海面位で１４．７  ｐｓｉａ  （１０１  ｋＰａ））において回収しなければならない。ただし、出口の上流端の低圧は水が出口から流出することを防ぐ。処理装置が近真空で動作している場合、処理装置から廃水と真水飲料水を除去するには、吸引ポンプの圧力水頭が不十分である。水を出口から押し出すのに、従来型容積式ポンプを使用すると、このシステムでは望ましくない多くのエネルギーが必要となる。また、空気を入れずに、水を排出する必要がある。少量の外気でも、内部圧力と動作条件を変化させる。
【００９４】
出願人は、複合真水及び廃水排出ポンプシステム３００のための選択肢の一つとして、容積ブラダーポンプを使用することができる。図５はブラダーポンプを図式的に示す。ブラダーを交互に加圧して液体を大気圧水頭に押し出すことにより、真水と廃水を同時に移動させる。処理装置から真水と廃水を除去するための他の手段について以下で説明する。
【００９５】
出口１６０（図１、２、５及び７）から来る廃水及び汚染物質は、チャンバ３０２のポンプシステム３００に流入する。図５を参照。Ｏリング３０８で密封されている２つの部分に分かれているハウジング部材３０４と３０６が、チャンバを形成する。出口１６０は、ハウジング部材３０４上のフィッティング３１０に密封される。出口及びチャンバが同じ低圧力、すなわち近真空であるため、水は出口からチャンバ３０２に流入することができる。バネ仕掛けのヒンジプレート３１２又は別のプレート状の部材は、ハウジング部材３０４に取り付けられており、通常、図５のように開いているので、チャンバ３０２への重力による水の流れを妨げない。膨張可能で収縮可能なブラダー３２０がチャンバ３０２に取り付けられている。ブラダーは、膨張するとチャンバの大部分を占めるが、収縮すると小さな容積しか占めない。
【００９６】
ブラダー３２０が収縮すると、チャンバ３０２からの廃水及び汚染物質が出口導管３２２（図５）内に重力によって流れ込むことができる。出口導管は、フィッティング３２４に密封される。可撓性のある自己密封「リード」バルブ３３０又は別のタイプのチェックバルブは、出口導管を閉じる。バルブの上の圧力は、処理装置の圧力と同じで、近真空だが、バルブの下の圧力は大気圧である。バルブ３３０のようなリードバルブは、ヘリウムで満たされたマイラーバルーンのバルブのようなものであってもよい。バルーンに使用される安価なバルブは、ヘリウムで満たされたバルーンを数週間満たす。空気中のＯ２，  Ｎ２，  Ａｒ及びＣＯ２の分子は、出願人のシステムのバルブの反対側において問題を発生させるが、ヘリウムのより小さい分子は一方向弁に対してもっと大きな問題を発生させる。ブラダーポンプ内の液体水と水蒸気は、リードバルブの上流側を密封して、バルブからの空気漏れを防ぐのにも役立つ。
【００９７】
ブラダー３２０が膨張すると、それはヒンジプレート３１２を押し上げて、出口１６０からチャンバ３０２への入口を閉じる。ヒンジプレートを閉じると逆流が防止され、近真空下にあるハウジング２８０と出口１６０（図１）をチャンバ３０２（図５）から分離する。ブラダーの膨張により、チャンバ内の有効容積が減少し、油圧が出口導管３２２の周囲圧力より高くなる（図５）。これにより、廃水及び汚染物質はバルブ３３０を通過し、処分のために出口導管から排出される。リードバルブ３３０又は別のチェックバルブは、チャンバ３０２への空気の逆流を防止する。ブラダーの膨張は、チェック／リードバルブからの逆力に打ち勝つために、大気圧以上の圧力を提供する必要がある。
【００９８】
出口１７９から真水を除去するためのシステムは、廃水除去システムのようなものである。出口とチャンバは同じ近真空であるため、真水はチャンバ３４２に流れ込むことができる。常時開のバネ式ヒンジプレート３５２は、重力で供給される真水を遮断しない。チャンバ３４２内のブラダー３６０は収縮して小容量のみを占めるため、チャンバの残りの部分は出口１７９からの水で満たされる。ブラダーが膨張すると、真水がチャンバからリードバルブ３６０を通り過ぎて、出口導管３６２を通って真水貯蔵部に押し出される。
【００９９】
断続的かつ制御された小型ポンプ−真空ポンプ配置は、ブラダー３２０及び３６０を膨張及び収縮させる。ブラダー３２０及び３６０は可撓性を有するが、チャンバ３０２及び３４２の壁は、ブラダーが過剰に膨らんで飛び出すことを防ぐ。チャンバ３７０は、チャンバ内を端から端まで移動できるピストン３７２を含む。圧縮ばね３７４は、ピストンを「上」に押す（図５）。ピストンが上にあるとき、真空ポンプ３８０は空気をブラダー３２０からチューブ３８８を通って吸い込み、またブラダー３６０からチューブ３８６を通って吸い込み、両ブラダーをしぼんだ状態にすることができる。ブラダーがしぼむと、出口１６０からの廃水及び出口１７９からの真水は、それぞれのチャンバ３０２又は３４２に流れ込むことができる。真空ポンプがオフになると、圧力ポンプ３７６が動作することができる。その圧力はチューブ３７８を通って、ピストンを「下」に押し、チューブ３８６及び３８８をポンプの圧力にさらす。加圧された空気はブラダーに流入して、ブラダーを膨張させ、その結果、スプリングバルブ３１２及び３５２が閉じ、廃水及び真水がそれぞれの出口に押し込まれる。
【０１００】
ポンプシステム３００のコンポーネントは低コストであることが可能であり、液体を汲み出すために必要なエネルギーは少ない。電気を節約するために、圧力ポンプ３７６と真空ポンプ３８０のいずれも継続的に動作しない。その代わり、チャンバ３０２及び３４２の一方又は両方が所定のレベルまで満たされていることをセンサが判断したときに、ポンプシステムは断続的に動作することが可能である。
【０１０１】
ハウジング及び他の内部コンポーネント上の結露の制限：システムは、一定範囲の温度において、流入してくる汚染水を処理することができる。システムは処理装置内部で近真空状態で動作するため、周囲圧力（海面位から高高度まで）は重要ではない。シェル１１０の内側表面から沸騰する水の温度、並びにハウジング２８０及び他のコンポーネントの内側表面の温度に応じて、蒸気は、ハウジングの内側表面及び他のコンポーネント上で早期に凝縮する可能性がある。早期の凝縮は、システム効率と飲用水のスループットを低下させる。早期の凝縮は、蒸気の相転移エネルギーが凝縮熱からシェルに移動することを妨げ、凝縮エネルギーがシェルの外側、凝縮器表面１１３に到達することができないため、凝縮エネルギーをボイラーに返し、回収することができなくなる。ハウジング表面の凝縮水は、飲料水として除去されない。
【０１０２】
シェル１１０の外側表面１１３で凝縮して離れる蒸気は、環境条件が影響を与えるハウジングの温度によって変化する。温度は約６０〜１１０°Ｆ（約１６〜４３℃）になる可能性がある。暖かい日で、ハウジング２８０が十分暖かい場合、望ましくない凝縮はほとんど又はまったく生じない。寒冷時には、望ましくない表面でより多くの蒸気が凝縮する。
【０１０３】
小さな電気ヒーターでハウジング２８０を加熱することは可能だが、電気ヒーターは非効率であり、ハウジング温度を適切な範囲に維持するための制御を必要とする可能性がある。電気ヒーターを使用する代わりに、汚染源１４（図１）からの水は、ハウジング２８０の温度を適切な範囲に維持できる。温度維持のために水を使用するには、キャニスタ４００のハウジングマウントのハウジングとコンポーネントを使用する。図６を参照。モーター２７４とモーターハウジング２７５は、ハウジング２８０（図１）の外側にあり、キャニスタの外側にある。ハウジングへのアクセスのために、キャニスタは上部４０２と下部４０４の２つの部品で作られていてもよい。キャニスタの部品は、リム４０６及び４０７で接続する。２つのリム間のＯリング４０８は、シールとして機能する。リムはさまざまな方法で一緒に固定することができ、キャニスタはリムなしで取り付けることができる。リムを使用する場合、リムの周りのクランプ又はボルトは、リムを一緒に保持することができる。また、２つのハーフは、上部４０２と下部４０４（ハウジング１８２と２８２と同様）の端部でスレッドにより一緒にねじ込むことができる。キャニスタ内の水圧は上昇しないため、２つのハーフ４０２と４０４の間のシールは堅牢である必要がない。
【０１０４】
入口４１２は、ハウジング２８０とキャニスタ４００の間の空間を満たす汚染水の水源に接続する。空間は狭くても構わない。例えば、約０．２５インチ（０．６  ｃｍ）の幅でよい。空間を満たすのに、大量の水は必要でない。オプションの小型モーター駆動プロペラ４１６（図６）で、水を循環させることができる。キャニスタ４００内部の断熱材として使用される汚染水は、出口４１０から出て、入力給水として入口管１４０に導かれる。小型ポンプ（図示せず）は、キャニスタ４００内の水を循環させて、汚染水源に戻し、入口４１２とキャニスタ４００の間の温度を一定に維持する。
【０１０５】
キャニスタ４００内部の汚染水を使用すると、ハウジング２８２及びハウジング２８０の他の構造の温度が、処理中の水温と一致するため、ハウジング壁及び他のコンポーネントの温度が、入力汚染給水と熱平衡になり、ハウジング内部又は他のコンポーネント表面での蒸気の凝縮を防止又は少なくとも制限する。
【０１０６】
加熱空気の代わりに汚染水をキャニスタ４００内で使用することは、使用電力量を減らし得るものの、加熱空気を使用することは依然として許容可能である。水を循環させるための入口及び出口４１０及び４１２並びにプロペラ４１６を有する代わりに、ヒーターファンがキャニスタの外側から空気を引き入れて温めてもよい。ファンは、空気を循環させてハウジング２８０全体を温める。温める必要がある場合、制御装置はヒーターファンを動作させることができる。
【０１０７】
ハウジングやその他の内部コンポーネントの結露を制限するための図６のコンポーネントは、他の図の装置と共に役立つが、他の図ではそのようなコンポーネントは示されておらず、それら他の図で装置を説明する明細書では、コンポーネントの組み込みについては説明されていない。
【０１０８】
ハウジングコンポーネントの修理又は交換：ハウジング２８０内部のアクセスにより、処理装置の内部部品を洗浄、修理、及び維持することができる。ハウジングがキャニスタ４００（図６）内にある場合、まずキャニスタの２つのセクション４０２及び４０４を分離する。次に、２つのハウジングセクション１８２及び２８２（図１及び６）を分離する。別の簡単な構成では、１８２（４０２と同様）を囲む密封円筒形シェル、及び２８２（４０４と同様）を囲む別の密封円筒シェルを作成し、それぞれのフランジスレッド１８４及び２８４で密封する必要がある。チューブで４０２と４０４の間の流れを接続することが必要である。
【０１０９】
上部サポートインサート２３２をＯリング２８５及び下部サポートインサート２３４から外すことにより、下部ハウジングセクション１８２からサポートインサート２３０を取り外すことができる。図１を参照。そうすることにより、ブロワー２１０及びシャフト２７８に結合しているコンポーネントを取り外すことができる。シェル１１０のくぼみ１２２から角度の付いたドライバ１０９を取り外すと、ボイラー凝縮器ユニット１００にアクセスできる。
【０１１０】
次に、シェル１１０を持ち上げる。ディスク１９２を可撓性にすることにより、シール１９０（図４）の水平突起１９３及びディスク１９５が、シェルの取り外し及び挿入を妨害することが防止される。可撓性はそれらのシーリング機能を損なってはならない。ワイパー１７０及び１７６（図１、２及び６）は損傷しやすいことがある。組み立て／分解中、円筒形状の工具を挿入して、外部ワイパー１７６を伸長させ、シール１９０にクリアランスを設けると、シェルが取り外しやすくなる。シェルを取り外すと、チューブ１４０は１４０ａ（図７に示す）と同様の簡単な接続解除で分離できる。
【０１１１】
下部サポートインサート２３４を含むボイラー凝縮器ユニット全体は、シェル１１０のみを取り外す代わりに、１つのユニットとして取り外せる。そうすることで、シェルと下部サポートインサート２３４を一緒に取り外して、ワークベンチ上で個別に組み立て／分解できる。そのためには、真水出口１７９、及び下部ハウジング１８５からの汚染水入口チューブ１４０に、クイックディスコネクトフィッティングを使用する必要がある。クイックディスコネクトフィッティングは、図６に示すフィッティングに類似していてもよい。
【０１１２】
図７の入口チューブ１４０ａは湾曲していてもよく、その底部はグロメットシール１４１上に載っていてもよい。グロメットシールの頂部及び入口チューブの底部はテーパーされている。１０°未満のテーパーで十分である。真水出口１７９は、グロメットシール１８０の頂部のテーパーと係合するための同様のテーパーを有する。廃水出口チューブ１６０は、水入口チューブと同様のテーパーを有し、テーパー付き端部は、テーパー付きグロメットシール１７１と係合する。チューブ３１０は真空ポンプを処理装置に接続するが、特別な真空コネクターを必要とする場合がある。それは、図７の３１０と１６１の間に示されている。アウトレットチューブと真空チューブはボイラー凝縮器ユニット１００まで延びていないため、図７の構造を必要としない場合がある。注  図７は、図５のブラダー配置を示していない。ブラダーは、真水及び廃水の出口に取り付けることができる。
【０１１３】
適切な保守は、ボイラー凝縮器ユニット１００全体を取り外して、それを新品のユニットと交換することを求めることがある。ボイラー凝縮器ユニットシェル１１０、並びに万一ワイパー１７４及び１７６だけを交換できるように処理装置の部品を配置すると、保守が困難になる場合がある。取り扱いにより、薄いシェルやワイパーのようなその他の部品が損傷し、ユニットの効率が低下したり、動作しなくなったりする可能性がある。熟練技術者が、ボイラー凝縮器ユニットと下部サポートインサートを交換し、交換した部品でシステムをテストして、部品がすべて許容範囲内で機能することを確認できる。入口給水１４０及び真水出口１７９へのクイックディスコネクトアタッチメントが存在する場合、ボイラー凝縮器システム１００全体を、１つの組み立てられたユニットとしての外部供給ポート２８４と共に取り外すこともできる。
【０１１４】
ボイラー凝縮器ユニット１００及びブロワー圧縮機ユニット２００は、図１の同じハウジング２８０内にある。ボイラー凝縮器ユニットを回転シェル及びブロワー圧縮機ユニットと共に別個のハウジングに取り付けることは、代替案であり得るが、導管又は接続通路は、一方のハウジングのシェルのボイラー表面から他方のハウジングのブロワーに蒸気を運ぶために必要である。他方のハウジング内の高圧蒸気を第１ハウジング内のシェルの凝縮器表面に戻すために、少なくとも別の１つの導管が必要である。これらの導管を備えたシステムでは、温度と圧力の損失を克服するために、より多くのエネルギーが必要になる可能性がある。これは効率が悪く、エネルギー投入量の単位あたりの飲料水が少なくなる。真空下に２つのハウジングがあると、より多くのシールも必要になるが、それは真空漏れの原因となる。このような漏れから保護するには、より堅牢な構造が必要であり、システムのコストが増加する。
【０１１５】
マルチシェル構造：出願人の第’９５１号特許は、複数の同心ボイラー凝縮器シェルを有し、これはまた、所与のサイズの処理装置におけるシステムスループットを増加させることができる。この出願の図８は、マルチシェル装置の１つのバージョンのコンポーネントを示している。マルチシェルボイラー凝縮器構造の一部のコンポーネントは、図１のシングルシェル設計でも使用できる。
【０１１６】
マルチシェル設計のボイラー凝縮器アセンブリ６００は、真空ハウジング（図示せず）内にハウジング６０１（図８）を含む。図８のハウジング６０１は、４つの同心の離間したボイラー凝縮器シェル６１０、６２０、６３０及び６４０を保持するが、出願人の処理装置は、より多い又はより少ないシェルを有することができる。シェルは薄く、アルミニウムのような高熱伝導性金属である。
【０１１７】
左側からの第１及び第２のシェル６１０及び６２０のみが、図８の拡大部分である図９に見える。各ボイラー凝縮器シェル（図９）の左側表面は、シェルの回転軸６０２に面し、汚染水が近真空で沸騰する表面であるため、内側すなわちボイラー側である。各シェルの外側の右側面は、シェルの外側又は凝縮器側である。
【０１１８】
出願人の図１１のマルチシェル水浄化システムは、図８のシステムとは異なるが、多くの部品は類似している。他の図面への参照は、図８の特徴を理解するのに役立ち得る。ハウジング６０１は閉じていない。そのドーム６０４は、開口部６０６及び７３６を有することができる（図８）。ハウジングは、固定センターポスト６５０の中心並びに円筒形シェル６１０、６２０、６３０及び６４０の中心で、軸６０２を中心に回転する。図１のシェルを駆動する同様のモーターとギヤの配置は、ハウジング６０１を回転させる部品を示しているが、図８はモーター又はギヤを示していない。ドームは、傾斜したドライバ６０９を受け入れるくぼみ６０８を含む。ドライバは、くぼみにそれを固定して、ハウジングにより確実な駆動を提供する構造を有することができる。
【０１１９】
センターポスト６５０は、装置の基部（図８又は９には示されていない）又は真空ハウジングの基部に固定される。明細書がセンターポストに対して配置されたコンポーネントを比較する場合、センターポストからより遠いところにあるコンポーネントを遠位に取り付けられていると言い、センターポストの近くにあるコンポーネントを近位に取り付けられていると言う。２、３、４又はそれ以上の固定ストラット（図８及び９は２つのストラット６５４及び６５８のみを示す）は、センターポストから外向きに伸長し、センターポストに固定されている。好ましくは、それらはセンターポストの周りに等間隔で配置される（例えば、９０°離間した４つのストラット）。それらはプラスチック又は金属であってもよい。図８及び９は、蒸気又は液体が通過できる開口部６５６及び６６０を有することができるが、ストラットの間隔も開口部を提供するため、ストラット内の必要な別個の開口部を減らす、又はなくすことができる。
【０１２０】
単純化するために、かつ適切な場合であれば、この説明は、１つのボイラー凝縮器シェル、ここではシェル６２０（図８のセンターポスト６５０から右へ２番目、図９の最も左）に限定される。それらの直径を除いて、他のボイラー凝縮器シェル及びそれに組み込まれたコンポーネントは、シェル６２０及びそれに組み込まれた部品に似ている。それらは同様に機能するが、表面積と慣性力が異なるため、処理される汚染水の量も異なる。シェル６４０は外側にあるため、外側のシェル６４０に組み込まれたコンポーネントは、他のシェルの隣のコンポーネントとは異なる場合がある。
【０１２１】
環状フレームワークアセンブリ７１０は、下部リング７１２、角度付きブレース７１６、及び上部リング７１８を含む。下部リングの自由端７１４は、シェル６２０（図８）に取り付けられ、上部リングの自由端７１８は、隣接するシェル６３０（図８に示されている）に取り付けられる。フレームワークアセンブリは、プラスチック又は金属であってよい。ボイラーチャンバ６２８は、シェル、例えばシェル６３０と、そのフレームワークアセンブリ７１０との間の内部空間を含む。他の３つのボイラーチャンバは、シェルとその左にあるフレームワークアセンブリとの間にある。図８の４つのボイラーチャンバは互いに平行であるため、４つのボイラーチャンバ間に直接流路接続が存在し、それらは同じ近真空のボイラー圧力を共有する。
【０１２２】
環状フレームワークアセンブリも凝縮器チャンバを形成する。アセンブリ７１１（図８及び９のアセンブリ７１０の外側（右）にあるアセンブリ）としてのフレームワークは、凝縮チャンバ７３２の凝縮側７３０を形成する。ボイラーチャンバと同様に、凝縮器チャンバは互いに平行である。それらの間に接続が存在し、それらは同じ凝縮器圧力を共有する。ただし、ボイラーチャンバと凝縮器チャンバの圧力は、ブロワー圧縮機によって生成されるΔＰＢＣ  Ｃの量だけ異なる。
【０１２３】
アセンブリ７１０及び７１１（図８）のような環状フレームワークアセンブリは、チューブ状のフィクスチャーである。ワイパーを保持するサポート６２６及び６２７は、固定式で静止している。それらはいずれも、ボイラーチャンバ６２８を出る蒸気の流路を妨害せず、凝縮器チャンバ７３２へと入る蒸気流路を妨害しない。これらの蒸気経路は、完全にハウジング６０１の周りの自由空間にある。
【０１２４】
薄い金属製のボイラー凝縮器シェル６１０、６２０、６３０及び６４０、並びに７１０（図８）などの非金属フレームワークアセンブリは、半径方向のサポートストラットがなくても、堅牢なボイラー凝縮器構造を作り出す。シェル６１０、６２０、６３０、６４０を互いに相対的に配置するための放射状のブレースを使用することは可能だが、それらの場所によっては、ブレースが固定ワイパーブレード６２４及び７５０と干渉する可能性がある。ワイパーは重要なので、図８及び９の設計は、剛性を得るために、放射状ブレースではなく、フレームワークアセンブリに依存する。
【０１２５】
図１の水源１４などの水源からの汚染水は、供給口６７０を通ってボイラー凝縮器ユニットに入る（図８及び９）。そこから、水は多岐管６７２に流れ込み、４つのチューブ６７４、６７６、６７８及び６８０に分岐する。他のセットのチューブは、シェルの周囲に配置できる。矢印６７１は、入口の水の流路を示している。各チューブには１つ以上のノズルがある。単純化するために、出願人は、それらの説明をチューブ６７６の端部のノズル６９０及びそれに関連するボイラー凝縮器シェル６２０に限定する。他のボイラー凝縮器シェル及びそれらに関連するノズルは同様に動作する。供給口に入る水の圧力水頭は、ノズルが水を内壁に向けて適切に噴射するのに十分でなければならない。ボイラーチャンバは低圧（近真空）にあるため、これは問題にはならない。一方、入口給水６７０は大気圧下にある（そしてニードルバルブによって絞られる）。チューブ６７４、６７６、６７８及び６８０は、最初に多岐管６７２に流入する入口水ではなく、供給口６７０に直接接続することができる。
【０１２６】
汚染水を処理する前に、真空ハウジングは真空引きされる。図１及び２のシングルシェルに関して、真空引きを開始する前に、大気圧で蒸気をマルチシェルハウジング６００に注入すると、非凝縮性空気が蒸気と交換され、システムが動作するときに水蒸気のみが残る。次に、真空ポンプ（図８及び９には図示せず）が、蒸気及び残留空気を真空ハウジングから真空引きする。ボイラーと凝縮器のアセンブリが静止したままで、システムが動作していない間は、通常、初期の真空引きが行われる。
【０１２７】
ボイラーと凝縮器の間の液体−蒸気シールは、図１、２及び４のシール１９０のようなものであり、以下で詳細に説明する。入口水が流れているときに自動的に満たされるシールの密封に関しては、ボイラー凝縮器アセンブリ６０１の回転によって決まる。ボイラー凝縮器アセンブリ内にある空気と蒸気は、ボイラー凝縮器アセンブリが静止していて、入口給水が流れていないとき、初期の真空引き中にシールを両方向に通過する。ボイラーチャンバと凝縮器チャンバの間の直接の均一圧力接続は、初期の真空引き中にも存在する。
【０１２８】
一定の蒸気圧状態を維持するため、及びそれが電力ドレインにならないようにするために、最初の真空引き後に真空ポンプをオフにする。真空引き後、蒸気圧平衡が確立される。真空ポンプは、内部処理装置圧力が、入口の蒸気飽和温度又はトラップされた非凝縮性ガス（Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、ＣＯ２など）の許容できない蓄積に基づく動作条件を超えると、断続的に動作する場合がある。また、このシステムでは、小規模の真空漏れを克服するために、時折、後で真空引きが必要になる場合がある。
【０１２９】
通常の起動手順は以下のように始まる。
１）真空ポンプを始動して、処理装置を大気圧以下に真空引きする。
２）真空ポンプと処理装置の間のバルブを閉じ、真空ポンプをシャットダウンする。
３）ブロワーの回転を開始し、動作速度まで上げる
４）最高で動作速度までのボイラー凝縮器アセンブリの回転の開始（ブロワーの開始時に発生する可能性がある）
５）出力真水ポンプと出力廃水ポンプをオンにする（以下で説明）、並びに
６）汚染水の入口を開いて、所望の流れの状態にする。
【０１３０】
入口給水がアセンブリボイラー凝縮器に流入した後、水はチューブ６７６を通って流れ、ノズル６９０（図８及び９）を含め、各ボイラーシェルに供給するために分配される。水は、シェル６２０の内部又はボイラー表面６２２及び他のシェルの内側表面に到達する。ボイラー凝縮器ハウジング６０１及びそのシェルの回転によって生成される遠心力により、水がボイラー表面上に薄膜を形成する。さらに、重力により、水が各シェルの頂部にあるノズルから下向きに流れる。チューブに沿ってノズルを垂直方向に間隔を空けると、ボイラー表面のより多くの面積により迅速かつ均一に水を供給することができる。
【０１３１】
水は近真空沸騰を開始し、結果として生じる蒸気はブロワーに移動する。図８及び９はブロワーを示していないが、それは図１のブロワー２００、図１０のブロワー１２１０、及び他の図の他のブロワーと同様でよい。他の図の説明では、蒸気のブロワーへの経路について説明している。
【０１３２】
ワイパー６２４のようなオプションのワイパーは、遠心力と協働して、シェル６２０のボイラー表面６２２（図８及び９）を含むシェルの内側表面に沿って汚染水を広げるのに役立つ。ボイラーワイパーは、円筒形状のボイラーワイパーサポート６２６に取り付けられる。このサポートは、ストラット６５８から上向きに延びる。図１及び２のワイパー１７４及び１７６のように、図８及び９のボイラーワイパー６２４は、摩擦を減少させるために、テフロン（登録商標）のような、又はテフロンもしくは他の低摩擦材料でコーティングされた他の材料のような低摩擦材料で形成される。
【０１３３】
外部凝縮器ワイパーは、凝縮器外側表面に接触することがある。凝縮器ワイパー６３２（図８）は、円筒形サポート６２７に取り付けられており、これはストラット６５４に接続している。他のワイパー（番号なし）も同様のサポートに取り付けられている。凝縮器ワイパーは、各シェルの表面６２３のような凝縮器表面に接触し、遠心力がシェルの外側表面からまだ移動させていない凝縮水を除去する。比較的きれいな凝縮器表面を残すことにより、蒸気は、それまでに堆積した凝縮水に遭遇する代わりに、より冷たい金属表面のより多くに接触することができる。
【０１３４】
円筒形状のボイラーワイパーサポート６２６のストラット６５８への接続、円筒形凝縮器ワイパーサポート６２７のストラット  ６５４への接続、及びストラットのセンターポスト６５０への接続は、堅牢なアセンブリを作成する。図１７、１８及び１９は、以下で説明されるが、図８及び９の部品とは異なる場合がある。ただし、図面はアセンブリがどのようにして堅牢かを示す。
【０１３５】
図８は、各シェルに対して１つのボイラーワイパーと１つの凝縮器ワイパーだけを示し、各ワイパーはそのシェルのほぼ全体の高さにまで延びている。システムは、間隔を空けたサポート上に多くのワイパーを持つことができる。単一の各ワイパーは、個別のワイパーに分割することもできる。ワイパーが適切に配置されている場合、シェルが回転すると、少なくとも１つのワイパーがシェルの内側表面全体に接触する。各ワイパーは、次のワイパーに水を供給するように角度を付けることもできる。ワイパーも重なり合っていてもよい。各シェルの表面に沿っている単一の湾曲した又は螺旋状のワイパーを使用することができる。
【０１３６】
動作：処理装置を真空引きした後、汚染水は水源からチューブ６７６を通ってノズル６９０から出る。水がボイラー凝縮器シェル６２０のボイラー表面６２２を含む各ボイラーシェルに供給される（図８及び９）。表面は約０．５  ｐｓｉａの近真空である。ボイラー凝縮器の内壁にある汚染水の薄膜は、低圧で沸騰する。アセンブリ７１０などのフレームワークアセンブリは、沸騰チャンバ（例えば、チャンバ６２８）からの矢印７０８（図８の底部近く）に向かって蒸気を導く。次に、蒸気はサポートインサート７４０の外側に沿って、上向きに矢印７０９の経路をたどる。サポートインサートは、真空チャンバハウジングの内壁（図示せず）から離間されている。
【０１３７】
シェル６２０のボイラー内側６２２からの蒸気は、サポートインサート７４０の外側に沿って上向きに移動した後、ブロワー又は圧縮機ユニット（図８には示さず）に到達する。ブロワーは蒸気を圧縮する。図８のコンポーネントの上に取り付けられるブロワーは、図１のブロワー２００に類似している。図８（及び他の図）のマルチシェルバージョンで使用されるブロワーは、圧縮蒸気をシングルシェルにのみ供給するブロワー２００（図１）より大きな能力を有していてよい。シャフト６０７、角度付きドライバ６０９及びハウジング６０１を回転させる構造は、ブロワーを回転させる構造に接続することができ、動作可能である。
【０１３８】
ブロワーでの圧縮に続いて、蒸気は、わずかに増加した圧力Δｐを有し、これは蒸気の温度ΔＴを上昇させる。通常の動作条件下で、一般的な圧力上昇Δｐは１〜４インチ（Ｈ２Ｏ）（約０．０４  ｐｓｉａ〜０．１５  ｐｓｉａ（０．２５  ｋＰａ〜１．０  ｋＰａ））で、対応する温度上昇ΔＴは約２°Ｆ〜９°Ｆ（約１℃〜５℃）である。蒸気分子に作用するブロワーコンポーネントの相互作用も、蒸気の温度をわずかに上昇させる。
【０１３９】
高温及び高圧のブロワーからのブロワーからの蒸気は、ドーム内の開口部６０６及び開口部、例えば６５６、又はストラット６５４間の空間を通過する。
【０１４０】
蒸気の温度は、ブロワーを介してその圧力が上昇するにつれて、２°Ｆ〜９°Ｆ上昇するので、凝縮表面は蒸気よりも低温である。汚染水の液体から蒸気への相転移のため、凝縮器の表面も蒸気よりも低温である。相転移からのエネルギーは、シェルの外側表面から汚染水に熱を伝達する。これにより、沸騰が発生し、各シェルの温度が低下する（一定温度の入口給水の継続的な補充を除く）。
【０１４１】
シェルの回転により引き起こされる遠心力は、今や液体となった水をシェル６２０の凝縮器表面６２３（図８）から排出することができるが、表面張力は凝縮器表面上に凝縮水の一部又は大部分を保持することができる。蒸気は、凝縮水が残っている凝縮器の表面に直接接触することはできないが、蒸気が凝縮器の表面に接触することは、蒸気が凝縮熱を、ボイラー側を蒸発させるのに十分なほど凝縮器シェルに伝達するために重要である。凝縮水を除去すると、凝縮の熱伝導係数と全体的な熱力学的効率がすぐに向上する。従って、出願人は、凝縮器ワイパーブラケット６２７に取り付けられたワイパー６３２を使用して、凝縮水を凝縮器表面から投擲する。
【０１４２】
ワイパーブレードによって強化される、沸騰液体に対する、回転により引き起こされる慣性力からの沸騰液体の連続的な薄化は、おそらく、従来の沸騰蒸留よりも桁違いに沸騰熱伝導係数を高める。同様に、凝縮器のワイパーによって強化された凝縮水を放出する遠心力は、凝縮のために新しく露出した金属表面を作成するのに役立つ。それはまた、凝縮器の熱伝導係数を一桁以上押し上げるはずである。出願人らのシステムは、
【数１５】
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の熱伝導値を有するはずであり、従来型ボイラー凝縮器システムの値はこれの１／１０以下である。
【０１４３】
遠心力によって、又は外部ワイパー６３２によって凝縮器表面６２３から放出された凝縮水は、図８の，右側すなわち外側、凝縮器表面６２３にあるフレームワークアセンブリ７１１に接触する。フレームワークアセンブリがハウジング６０１及びシェルを含む多くの内部部品と共に回転するため、フレームワークアセンブリは凝縮水を上向きにフレームワークの上に導く。図８及び９の矢印７１７を参照。次に、水はハウジング６０１の開口部７３６（図８の右側）を通って放出される。
【０１４４】
表面６２３のような凝縮器表面で蒸気の相を液体水に変えると、凝縮器表面からの凝縮熱によって熱エネルギーが伝達され、熱がシェル６２０のようなシェルに熱を伝達する。凝縮により、水を沸騰表面６２２で沸騰させた熱エネルギーの大部分が回復される。ブロワー（図８には示されていない）は、蒸気圧縮エネルギーにおいて、この熱エネルギーを生成し、蒸気温度がいくらか上昇する。凝縮中、このエネルギーはシェルに転送され、シェルの内側表面で沸騰を引き起こす唯一のエネルギー源として機能する。ブロワーによる蒸気温度の上昇は、沸騰表面６２２での沸騰を駆動するのに必要な熱を発生させる。システムは、汚染水を沸騰させるのに使用したエネルギーから、圧縮機のエントロピー及び小規模な熱力学非効率損失並びにプロセスを駆動するのに必要な少量の余剰熱エネルギー（ΔＴ）を差し引いた残りを回収する。
【０１４５】
表面６２２（図８）などのボイラー表面に到達する汚染水の少なくとも一部は、液体のままであり、沸騰しない。それは、入力汚染水からの汚染物質を含む廃水になる。廃水は沸騰壁面に沿って下向きに流れ、シェル６２０の底部に到達する。出口の遠心力と重力により、廃水は共通の廃水出口に送られる（図８には示されていないが、図１の廃水出口のようであってもよい）。
【０１４６】
シール：シールは、チャンバ７３２のような凝縮チャンバのブロワーからの圧縮蒸気と、チャンバ６２８のような沸騰チャンバの圧力との圧力差を保持しなければならない。各固定ボイラーと凝縮チャンバ壁との間の密封要件は低圧なので、各固定チャンバの製造及び組立時のシーリング要件は厳しくない。通常の動作では、圧力差Δｐは約０．０４  ｐｓｉａ〜０．１５  ｐｓｉａになる。図４のシール１９０のような原理を使用する２つの回転シールは、その圧力差を保持する。
【０１４７】
第１のシール７６０（図８の左上の部分）は、センターポスト６５０に固定されたディスク７６２を含む。ディスクは、環状チャネル部材７７１（断面がＵ字形）内に延びる。環状チャネル部材は、シェル６１０の頂部近くに取り付けられ、シェルと共に回転する。それは汚染水７７０のような液体を保持する。センターポスト６５０を通過するチャネル、及びチャネルからシールの環状チャネル部材（図示せず）へ行くチューブは、シールのための汚染水を提供することができる。表面６２２のようなボイラー表面から沸騰した蒸気と、ブロワーからの圧縮蒸気との圧力差（Δｐ）は、回転シール内の液体に様々な圧力を及ぼす。圧力差は、回転シールのチャネル部材７７１内に高さの異なる柱を作り出す。図８では、ディスク７６２の上にある液体７７０に対する圧力は、ブロワーからの圧力により、ディスクの下の圧力を超える。圧力差は水柱７７０を変位させるが、チャネル部材はシステム動作中に回転する。ディスク７６２の上下の液体に作用する遠心力により、シールを通る蒸気の流れを防ぐのに十分な液体がディスクの上下に保たれる。
【０１４８】
別の回転シールであるシール７８４も同様の原理で動作する。ディスク７８６は、ストラット６５８から外向きに延び、ハウジング６０１の底部（図８の右側）で環状チャネル部材７８７内に入る。ディスクの上の環状チャネル部材の液体７９４は、シェル６２０のボイラー側６２２のようなシェルのボイラー側から低圧蒸気に曝される。ブロワーからの高圧蒸気は、ディスクの下にある液体に作用するので、液体は図８の液体７９４の位置のような位置に集まる。ハウジングの回転により遠心力が生じ、これにより液体がディスク７８６の上下に押し付けられ、液体がチャネル部材内に保持される。液体は低圧蒸気から高圧蒸気を密封する。シール７８４はセンターポスト６５０からより遠いため、シール７８４の有効半径は、シール７６０の半径より大きい。そのため、シール７８４内の液体にかかる慣性力は、シール７６０内の液体への慣性力より大きい。
【０１４９】
入口６７０から出てくる水はまた、２つの液体−蒸気シール７６０及び７８４に同時に供給される。センターポスト６５０を通るチャネル、及びそのチャネルから各シールの環状チャネル部材（図示せず）へ行くチューブは、汚染水を提供することができる。チューブは、シールが水を必要とする場合にのみ水が流れるように制御できる。個別に制御されるフィラーチューブからシールのチャネルを充填する方法は他にもある。他のオプションには、シールに残っている他の液体又はグリースを環状チャネルに事前に充填することが含まれる。水の流れを使用し、チャネルがいっぱいになると、ボイラー凝縮器アセンブリの回転が自動的にチャネルを作動させる。２つのシールの容量を超える水は、ボイラーチャンバにオーバーフローする。
【０１５０】
シールが遮断することができる蒸気圧力の差は、液体の密度（ρ）、固定ディスク７６２又は７８６の両側の液体の高さの差（Δｒ）、並びにチャネルの液体にかかる慣性力によって決まる。慣性力は、回転速度（ω）及びチャネルから回転軸６０２までの半径の関数である。環状チャネル部材７７１を適切に設計すれば、回転蒸気シールを達成するのに必要な許容圧力差（Δｐ）及び動作回転速度（ω）に対する可撓性が得られる。
【０１５１】
ボイラー凝縮器ハウジングのサポート：ハウジング６０１及びその内部ボイラー凝縮器アセンブリは、センターポスト６５０の回転軸６０２の周りを回転する。図８を参照。サポートインサート７４０上の角度付きサポート８１２に取り付けられているベアリング８１０は、ハウジング６０１の回転を可能にする。角度付きサポートは４５°の向きであってよい。１２０°間隔で配置された３つのこのようなベアリングとサポートを使用できる。ベアリング８１０は、傾斜サポートリング８２２に取り付けられたベアリング８２０と相互作用し合う。サポートリングは、４５°に傾斜している傾斜サポート８１２と相補的であってよい。ベアリングは、図８の位置でハウジングを支持し、その回転を可能にする。
【０１５２】
ハウジング６０１及びその内部ボイラー凝縮器アセンブリ（ボイラー凝縮器シェル、ベアリング、シール、ワイパー、入口給水及び中心軸を含む）は、交換又は保守のために、図８の動作方向からユニットとして取り外し可能であってよい。
【０１５３】
システムはまた、１つ、２つ又はそれ以上のボイラー凝縮器シェルとコンポーネントを受け入れるハウジングを使用することができる。これらの変動により、飲料水の処理量が異なる。シェルの数が異なる場合に選択された圧縮機は、さまざまな動作条件、つまり増加した蒸気流量に対応するための回転速度で動作できる。
【０１５４】
図１０〜２８に示されているマルチシェル装置：図１０及び１１、及び図１２〜２８の詳細は、ブロワーとその関連構造に結合されたマルチシェルボイラー凝縮器設計を示している。
【０１５５】
真空ハウジング：ボイラー凝縮器ユニット１０００は、真空ハウジング１００２に取り付けられる。真空ハウジングは、一緒に取り付けて密封する上部部品１００３及び底部又は下部部品１００４（図１１）を有することができる。ねじ切りされたアタッチメント１２０８を使用することができ、Ｏリング１００６のような様々なシール部品をアタッチメントに着座させることができる。ユーザーは、ハウジングの頂部と底部を分離することにより、ボイラー凝縮器アセンブリにアクセスできる。真空ハウジングの直径は約１フィート（約３０  ｃｍ）で、そのサイズの出願人の装置は、毎日４０ガロン（約１５０リットル）を生成する。他のサイズも可能である。
【０１５６】
真空ハウジング１００２の上部部品１００３及び下部部品１００４は、図１０では同じサイズだが、一方の高さが他方の高さよりも大きくてもよい。真空ハウジングはプラスチック、金属、ガラスのいずれでもかまいないが、選択された厚さの材料は、ハウジングの内部が約０．５  ｐｓｉａの動作圧力にあるとき、外部の大気圧によってつぶれないだけの十分な強度を有することが必要である。プラスチックは低コストで軽量なので、プラスチックが好まれるかもしれない。ハウジングをガラス又は透明なプラスチックにすると、ユーザーがハウジング内部を見ることができる。装置は、特にプロトタイプ用のシステム計装用のケーブル配線を可能にするために、真空ハウジングを通る密封可能な開口部（図示せず）を有してもよい。ワイヤレス監視も可能である。
【０１５７】
ブロワー圧縮機ユニット：ブロワーユニット１２００は、ブロワーハウジング１２１２の上部に取り付けられた多段ブロワー１２１０を含む。図１０を参照。モーター１２１４（図１０に図式的に示される）は、真空ハウジング１００２の外側に取り付けられ、外部電源（図示せず）に接続することができる。モーター１２１４のような小型電気モーターは非常に効率がよく、電力をほとんど無駄にしない。モーター１２１４は、ドーム１２２０の上にあるブロワーハウジング１２１２の上部の中央に取り付けられる。図１０及び１１を参照。システムの他の部分へのモーターの接続は、その場所の選択に影響する。図１０の中心位置を、図１のモーター２７４の位置と比較する。モーターは磁気カプラーを使用して、真空ハウジング内の部品を回転させる。それは、下部磁気カプラー１２２４を回転させるカットアウト１２２２内の上部磁気カプラー１２１６を回転させる。
【０１５８】
モーターは、真空ハウジング１００２の内部に取り付けることができる。ここまでの段落で説明したようなトランスミッションを使用する代わりに、装置は、移動又は回転する部品に隣接する別個の小型電気モーターを使用してもよい。モーターは内部条件から保護することができるが、ハウジング内に取り付けられた個別のモーターは、それでも電気への接続を必要とする。電池を使用すると、時間及び電池交換の費用がかかる場合がある。ワイヤレス充電を使用する充電式バッテリーは、真空ハウジングを通るワイヤーの使用を回避できるが、ワイヤレス充電式バッテリーは高価である。
【０１５９】
下部磁気カプラー１２２４はシャフト１２３０（図１０）を回転させ、これはギヤ１２３２を回転させる。上記ギヤは、ベルト又はチェーンを介して関連ギヤを駆動する。プーリー及び組み合わされた駆動ベルトを使用することもできる。これらは、摩擦、ギヤからギヤへの伝達、及び部品間で回転を伝達するその他の機構によって回転を伝達する。ギヤ１２３２は、駆動ベルト（図１０では図示省略）を介してギヤ１２３４を回転させる。後者のギヤはシャフト１２３６に接続して回転し、前記シャフトはギヤ１２３８を回転させる。ギヤ１２３８はドライブベルト１２４０を介してギヤ１２４２を回転させる。ギヤ１２４２はブロワーシャフト１２４６に固定されていて、シャフトはブロワー１２１０の部品を回転させる。１２５０、１２５２、１２５４及び１２５６などのベアリングは、回転用のシャフト１２３０及び１２４６を支持する。他のベアリングが他の回転部品を支持する場合もある。フランジ１２６０及び１２６１（図１０）は、バランスホイールゾーンとして機能し、ドライブシャフト１２４６を支持し、動作しているブロワー部品を保持する。
【０１６０】
ギヤ又はプーリーは、モーター１２１４の速度とは異なる速度でブロワーを回転させるためのトランスミッションとして機能するような大きさにする。ギヤの直径の選択の仕方により、ギヤの機械的利益及びブロワーの速度が影響を受ける。ギヤ１２３２、１２３４、１２３８及び１２４２は、図１０では必ずしも縮尺どおりではないが、シェル１０１０が回転するよりもはるかに速くブロワー１２１０を回転させる直径、例えばシェルが２５０ｒｐｍであるのに対してブロワーが８０００ｒｐｍであるようにする直径を有する。ギヤの直径を選択すると、ブロワーの速度からボイラー凝縮器ハウジングの速度への速度の変化に対応できる。異なる直径のギヤを使用すると、ブロワーの仕様、シェルの直径、処理パラメーター、及びその他の要因を考慮して、コンポーネントの回転速度を変更することができる。
【０１６１】
また、ブロワーシャフト１２４６（図１０）の回転は、ギヤ１２６２を回転させ、これは、接続ベルト（図示せず）を介して、シャフト１２６４に付いているギヤ１２６３を回転させる。シャフト１２６４の回転は、ギヤ１２６６を回転させ、ギヤ１２６８を回転させる。ギヤは中間シャフト１２７０に取り付けられ、回転する（図１１）。シャフト１２７０とギヤ１２６８の回転により、ボイラー凝縮器のドーム１２２０及び残りのボイラー凝縮器ハウジング１００８が回転する。ベアリング１０７８（図１１）は、回転摩擦を制限する。
【０１６２】
ボイラー凝縮器ユニット：ボイラー凝縮器アセンブリ１０００は、一緒に入れ子になっている３つの主要なサブアセンブリを有する。図１７を参照。ノズルワイパーサポートアセンブリ１０１５（図１２及び１７）は、図１７の下部にある。そのアセンブリは、シェルサブアセンブリ１１１９内に入れ子になっている。凝縮器ワイパーサブアセンブリ１１５４は、シェルサブアセンブリに入れ子になっている。ドーム１２２０はボイラー凝縮器アセンブリの頂部にあり、下部ベアリングサポート１０６３は底部近くにある。
【０１６３】
ボイラー凝縮器アセンブリ１０００は、ボイラー凝縮器ハウジング１００８に取り付けられる。図１０、１１及び他の図を参照。ボイラー凝縮器アセンブリは、１つ以上の同心の間隔をあけたボイラー凝縮器シェルを保持する。そのボイラー凝縮器シェルは、図８のシェルと似ているが、図１〜８のシェルを有する構造は異なることがある。図１０、１１、１２、１３、１５、１７及び１８は４つのシェル１０１０、１０２０、１０３０及び１０４０を示しているが、ボイラー凝縮器ハウジング１００８の直径、シェルの間隔、及び真空ハウジング１００２のサイズにより、装置が有するシェルの数は変動する。シェルは、アルミニウムなどの薄くて高熱伝導性の金属であるが、高い熱伝導率を有する他の材料であっても構わない。シェルは、他のコンポーネントの厚さに比べて断面が非常に薄いため、図１０と１１を含む図面では線として表示されるが、図１４の拡大された２つのシェル１０２０及び１０３０を参照。
【０１６４】
ボイラー凝縮器アセンブリ１０００の回転要素は、シェル１０１０、１０２０、１０３０及び１０４０、並びにシェルを支持するフレームワークアセンブリを含む。フレームワークアセンブリなどの２つは、アセンブリ１１１０と１１１１である。シェル及びフレームワークアセンブリは、センターポスト１０５０を介して垂直軸１０５２を中心に回転する。ワイパー円筒１０１６、１０２６、１０３６及び１０４６（図１９）は固定されている。それらは、汚染水をシェルの沸騰面に導くためのチューブ１０９０、１０９１、１０９２及び１０９３を支持する。ボイラー表面のワイパー円筒は、オプションのボイラーワイパーも支持している。凝縮器ワイパーを支持する凝縮器ワイパー円筒１１５６、１１５７、１１５８及び１１５９（図１９）も固定されている。図１２及び１３を参照。これらの固定部品は、センターポスト、又はセンターポストに固定された部品に対して固定されている。
【０１６５】
上部ナット１０７９（図１１）は、ドーム１２２０を押し下げる。これにより、ベアリング１０７８が、ナットの外側とドームの上向き突起１０５３との間に固定される。ナットはまた、上部ストラット１０５４（図１１、１２及び２０）を押し下げて、ストラットと凝縮器ワイパーアセンブリをセンターポストに固定する。中間ナット１０５５はセンターポスト１０５０にねじ込まれ、ブッシュ１１９４及び１１９５を押し下げる（図１２）。後者は、ノズルワイパーサポートアセンブリ１０１５（図１２及び１７）のストラット１０５８と係合する。上部及び中間ナットと、それらが凝縮器ワイパーアセンブリ及びノズルワイパーサポートアセンブリと係合することにより、ボイラー凝縮器ユニット１０００が堅牢になる。
【０１６６】
シェルの沸騰表面：（断面図で）ボイラー凝縮器アセンブリの右側のみを示す図１３などの図では、各ボイラー凝縮器シェルの左側表面は、固定されたセンターポスト１０５０の中心にある回転軸１０５２に面していて、シェルの内側すなわちボイラー側である。回転軸の左側にあるシェルの少なくとも一部を示す図では、表示されている各シェルの右側が内側又はボイラー側になる。図１４では、表面１０２２は、シェル１０２０の内側のボイラー表面である。他のシェルには、対応するボイラー内部表面がある。シェル１０２０（図１４）の右側又は外側表面１０３３は、シェルの外側又は凝縮器側である。他のシェルには対応する凝縮器側があり、それらは番号付けされていない場合がある。
【０１６７】
ボイラー凝縮器アセンブリ１０００を取り付けるためのボイラー凝縮器ハウジング１００８は、円筒形状の側壁１０６２、ドーム１２２０（図１０、１１、１３及び１５）及びベアリングサポート１０６３を含む。ベアリングサポートは、基部（図１０、１１、１３及び２４）として機能する。円筒形状の側壁とベアリングサポートは、スレッド１０８４で一緒にねじ込まれるか、又は他の方法で取り付けられる。図１６及び２４を参照。ドームは下向きに湾曲し、そのスレッドは側壁１０６２に係合する。図１２のスレッド１０８６を参照。円筒形状の側壁とドーム又はベアリングサポートは、他の接続部を使用して結合できる。ドームとベアリングサポートの形状も異なる場合がある。
【０１６８】
ボイラー凝縮器ハウジング１００８は密封されていない。ドーム１２２０（図１２）の開口部１０６１は、ドームの領域の多く又は大部分を占めることがある。開口部は、ブロワーユニット１２００からの蒸気がボイラー凝縮器ハウジング１００８に入ることを可能にし、大型の開口部はあらゆる圧力降下を制限する。ベアリングサポートポート１０６３もその中心１０９５の近くで開いている（図２４）。液体と蒸気の流れについては、以下で説明する。
【０１６９】
ドライバ１０７４は、シャフト１２７０（図１０及び１１）の底部に取り付けられる。ドライバは、ボイラー凝縮器ハウジング１００８を、ハウジングの円筒形シェル１０１０、１０２０、１０３０及び１０４０と共に、軸１０５２の周りで回転させる。ドライバは、ドーム１２２０のフィッティング１０５３のくぼみ１０６４に係合している（図１１及び１２）。後者はねじ接続を示している。ばね１０９８は、ドライバ１０７４を継手１０５３に押し込むことができる。ドライバ及びくぼみは、ねじ接続ではない、互いに係合するための他の構造を有することができる。ドライバの構造は、くぼみ又はフィッティングに取り付けられている配置に噛み合っている。非円形の形状、スプライン、溝、又は他のアタッチメントも、フィッティングとドームがシャフト１２７０を中心に回転することを防止するために、ドームとハウジングを確実に駆動する。
【０１７０】
センターポスト１０５０の頂部のフィッティング１０５３は、センターポストの周りのベアリング１０７８（図１１及び１２）の回転のためにドーム１２２０を支持する。センターポストは、真空ハウジング１００２の底部１００９の円筒形状のエクステンション１００７を通って延びる（図１０、１１及び１５）。センターポストの底部にねじ込まれたナット１０１１は、センターポストを真空ハウジングに固定する。ベアリングサポート１０６３は、回転するボイラー凝縮器ユニットハウジングの基部として機能する。ベアリング１０８７（図１１、１５及び１６）は、固定されたセンターポストの周りのベアリングサポートの回転を容易にする。
【０１７１】
ベアリングサポート１０６３（図１５及び２４）は、垂直部分１１０８及び水平部分１１０９を備えたＬ字形（断面図）のセンターハブ１１０９を有する。垂直部分は、ベアリング１０８７に接触しており、ベアリングはセンターポスト１０５０の外側に取り付けられている。センターポストは、肩部１１４１から上方に延びるより小さい直径領域を有する（図１６）。センターハブの水平部分はベアリングを垂直に支える。ボイラー凝縮器ユニット１０００の上部にあるドーム１２２０及びボイラー凝縮器ユニットの底部にあるベアリングサポート１０６３は、ボイラー凝縮器ユニットを、センターポスト１０５０の周りで回転できるように、支持する。図２４を参照。ベアリングサポートについては以下で詳細に説明する。この構成により、シャフト１０７０が回転するとき、ドーム１２２０、ベアリングサポート１０６３、及び円筒形状の側壁１０６２が固定されたセンターポストの周りを回転することができる。
【０１７２】
固定された上部セットと下部セットのストラット１０５４及び１０５８（図１０、１１、１２及び１３）は、センターポストから外向きに延びる。図１５、１６、１８及び１９を参照。それらはすべてのストラットを示しているわけではない。ストラットの各セットには、２つ、３つ、４つ又はそれ以上のストラットが含まれる場合がある（図１７、１８、１９を参照）。
【０１７３】
汚染水のシステムへの流れ：図１の供給源１４のような供給源からの汚染水は、センターポスト１０５０（図１１、１５及び１６）の供給口１０７０を通過し、給水入力の頂部の近くにある１つ以上のダクト１０７１を通って、ボイラー凝縮器アセンブリに入る。供給口は、水源に取り付けるためのフィッティング１０６９（図１１及び１５）を有することが可能である。汚染水の発生源からの圧力水頭は、水をダクトまで上昇させる。各ダクトは、供給口１０７０からセンターポスト１０５０を通り、出口１０７２を介して半径方向に延びる。ボイラー凝縮器ハウジング１００８が回転すると、遠心力が水を、ダクトと出口から少なくとも１つの下部ストラットの下にある多岐管に導く。４つの短いチューブ１０８０、１０８１、１０８２および１０８３（図１１、１３および１５）は、多岐管内の水の中まで伸びている。短いチューブは、それぞれ長いチューブ１０９０、１０９１、１０９２及び１０９３に接続している。多岐管内の水にかかる、回転により生成された圧力水頭は、４つのチューブに圧力水頭を生み出し、水を押し上げ、長いチューブ内に導く（図１０、１１、１３及び１５）。
【０１７４】
多岐管１０７３は、図面ではストラット１０５８の下に取り付けられるが、他のストラットも多岐管を有することができる。遠心力とワイパーが流入する水を各シェルの周りの薄膜へと広げるので、出願人は、各シェルに対して半径方向に整列したチューブのセットを備えた単一の多岐管を使用できる。対応するチューブと４つのダクト１０７１を備えた４つの下部ストラットのそれぞれの下に１つずつ、９０°間隔で配置された４つの多岐管が、汚染水をより均一に分配する。
【０１７５】
長いチューブ１０９０、１０９１、１０９２及び１０９３は、円筒形サポート１０１６、１０２６、１０３６及び１０４６から外向きに延びるバルジ１０９４などのバルジを通って延びていてもよい（図１８及び１９）。図１７の分解組立図は、ノズル−ワイパーサポートアセンブリ１０１５と他のコンポーネントとの関係を示している。円筒形サポートは、ストラット１０５８などのストラットと組み合わされて、堅牢な固定ノズルサポートサブアセンブリ１０１５を形成する。１つの成形プラスチック片で、円筒形サポート及びストラットを含むサポートサブアセンブリを形成することができる。
【０１７６】
多岐管の必要性をなくすために、４つの短いチューブを出口１０７２に直接接続することもできる。これにより、遠心力は圧力水頭を発生させ、水を短いチューブ１０８０、１０８１、１０８２及び１０８３に導く。短いチューブは、長いチューブ１０９０、１０９１、１０９２及び１０９３（図１３及び１８で最も分かりやすく示されている）に接続する別個の要素であってもよく、またそれぞれの長いチューブの一体部品であってもよい。
【０１７７】
多岐管１０７３、短いチューブ１０８０、１０８１、１０８２及び１０８３並びに長いチューブ１０９０、１０９１、１０９２及び１０９３内の汚染水に対する遠心力によって生じる圧力は、水を長いチューブの頂部から押し出す。水がチューブの外側の回転シェルの内側表面に当たり、遠心力がシェルの内部沸騰面で水を掴む。長いチューブの頂部をシェルに向けて傾けると、水がシェルに導かれる。また、それぞれの長いチューブの長径に沿う１つ以上のノズルは、そのシェルに向けて水を噴霧することができる。
【０１７８】
図１９は、円筒形サポート１０１６、１０２６、１０３６及び１０４６の周りに９０°おきに間隔を空けた他のセットのチューブを示す。より多くの又はより少ないチューブを使用してもよい。バルジ１０９４の外側が十分に外向きに延びている場合、それはワイパーとして機能する可能性があるが、硬すぎるために、シェルに力をかけすぎて摩擦が発生する可能性がある。図１９のバルジには、スロット１０９５のような細長いスロットがあり、可撓性ワイパーをつかむことができる。図１９は、シェルの沸騰表面用の可撓性ワイパーを示していないが、これらのワイパーは凝縮器の表面に作用するワイパー１１５０に類似している（図２０）。ワイパーは、ワイパーとそのシェルの間の摩擦を減らすために、テフロン（登録商標）、他の低摩擦材料、又はテフロンもしくは他の低摩擦材料でコーティングされた別の材料で作成してもよい。ワイパーは湾曲していても真っ直ぐでもよく、シェルのボイラー内側表面のほぼ全長にわたっている。システムは、ボイラー又は凝縮器の各表面に複数のワイパーを使用できる。図１９を参照。ワイパーに角度を付けること又はワイパーを重ね合わせることも有効である。スロット１０９７などの２番目のスロットにより、反対方向を向いた可撓性ワイパーを取り付けることができる。これにより、ボイラー凝縮器ユニットが反対方向に回転した場合に、ワイパーがボイラー表面の汚染水に影響を与えることができる。
【０１７９】
環状フレームワークアセンブリ：このシステムには、環状フレームワークアセンブリも含まれている。それらは、（１）円筒形シェル１０１０、１０２０、１０３０及び１０４０と取り付けられたコンポーネントを支持し、（２）沸騰シェル表面から蒸気を導き、（３）蒸気を凝縮器表面に導き、（４）シェルの対抗する側の間の圧力差を維持し、なおかつ（５）回転コンポーネントを堅牢にする。シェルサブアセンブリ１１１９のフレームワークアセンブリ（図１７及び２５）は、図８のフレームワークアセンブリに似ている。各シェルには、シェルと一緒に回転する、対応するフレームワークアセンブリがある（図１３、１４、２５で最もよく分かりやすく示されている）が、ここではシェル１０２０及び１０３０の両側のアセンブリのみを説明する。
【０１８０】
環状フレームワークアセンブリ１１１１は、シェル１０２０及び１０３０と取り付けられている。それは、下部リング１１１２、角度付きブレース１１１１及び上部リング１１１８を含む。下部リングは、シェル１０２０に取り付けられ、上部リングは、隣接するシェル１０３０に取り付けられる（図１３、１４及び２５）。シェル１０４０は、フレームワークアセンブリ１１１０の頂部から垂下する。この配置は、ボイラーチャンバの底部、シェルのボイラー表面とそのボイラー表面に最も近いフレームワークアセンブリとの間の空間を開いたままにする。沸騰した蒸気がその開かれた空間を流れる。この構成はまた、圧縮された蒸気がシェルの沸騰表面に到達することを防ぎながら、圧縮機／ブロワー１２００から圧縮された蒸気がシェルの反対側の凝縮器表面に到達することを可能にする。また、フレームワークアセンブリは、シェルの両側の圧力を、下部ボイラー圧力及び圧縮機から来る高い圧力に維持する。
【０１８１】
シェル１０４０の外側にフレームワークアセンブリはない。代わりに、円筒壁１１２０のリム１０８８は、リム１０８８の下から下向きかつ内向きに突出する。図２５を参照。シェル１０４０の底部は、下向きの突起に取り付けられている。フレームワークアセンブリとシェルは単一ユニット１１１９を形成する（図２５を参照）ドーム１０６７、ベアリングサポート１０６３（以下で説明）及び円筒壁１１２０の回転により、フレームワークアセンブリ及びそれらが組み込まれているシェルが、固定センターポスト１０５０を介して軸１０５２を中心に回転する。
【０１８２】
沸騰表面とその隣接するフレームワークアセンブリ、例えばシェル１０３０の表面１０３２とフレームワークアセンブリ１１１１との間の回転軸１０５２に面する空間は、沸騰チャンバ（例えば、図１４が最もよく分かりやすいチャンバ１１２８）である。沸騰した汚染水からの蒸気は、最初、シェルの沸騰面から離れる。遠心力は沸騰面に沿って汚染水を保持するが、その力は蒸気に影響を与えない。
【０１８３】
蒸気を生成するシェルのボイラー表面：システムは、動作中、近真空圧力（約０．５  ｐｓｉａ）下にある。チューブ１０９６を出る汚染水は、シェル１０３０の内側表面又はボイラー表面１０３２に到達する（図１４で最もよく分かりやすく示されている）。ハウジング１０００とそのシェルの回転によって引き起こされる遠心力により、各沸騰面に水が薄膜を形成する。重力は水をシェルの頂部１０３２から下向きに流す。ワイパー１０２４（図１４）などのオプションのワイパーは、遠心力及び重力と共働して、汚染水をシェル１０３０のボイラー内側表面１０３２に沿って薄膜に拡散させる。（図１４）ストラット１０５８のようなストラット及び他のストラットの他のブレース１０５７は、円筒１０１６（図１９）のようなボイラー円筒を固定する。ワイパーは、長いチューブに取り付けることもできる。
【０１８４】
近真空（約０．５  ｐｓｉａ）では、各ボイラー凝縮器シェルの内側、ボイラー表面（例えば、シェル１０３０の表面１０３２）が沸騰して、水蒸気をボイラー表面の内部から遠ざける。すべての汚染水が沸騰するわけではない。不揮発性の汚染物質は、沸騰しない汚染水を含む溶液中に残る。十分な量の汚染水が残留し、重力及びワイパー１０２４などのワイパーからの力が、汚染物質を廃水としてボイラー表面に沿って下向きに押しやる（図１４）。廃水は、ボイラー表面の下部と下部ストラット１０５８を通過するときにファンアウトする。凝縮器ワイパー円筒１１５６、１１５７及び１１５８（図２０）の底部は、それぞれのシェル１０２０、１０３０及び１０４０の下部より下に延びている。出口にかかる遠心力が廃水を外向きに導き、それは隣接する円筒形のワイパーサポートの底部に当たり、その運動エネルギーを失い、上部ダイバータ１４００の傾斜面１４０２に落ちる（図１５及び１６）。固定されている上部ダイバータは、ストラット１０５８のようなストラットの下にあるセンターポスト１０５０の周りに固定されている。
【０１８５】
アウターシェル１０４０は、シェルの外側に円筒形状のワイパーサポートを有していない。アウターシェルからの廃水は、上部ダイバータ１４００（図１５）の曲面１４０６の上部に噴霧される。面が湾曲しているために、廃水はダイバータの傾斜面１４０２に向かう。３つの円筒形状のワイパーサポートと曲面からの廃水は、上部ダイバータの傾斜面に沿って内側に流れ、上部ダイバータ（図１５）にある開口部１７４４のような開口部に到達する。
【０１８６】
ベアリングサポート１０６３は、固定されている上部ダイバータ１４００（図１１、１５及び１６）の下にあるセンターポストの下部の周りを回転するように取り付けられている。ベアリングサポートは、ねじ切りされた上部１０８４（図１５、１６及び２４）を備えた直立した円筒壁１１００を含む。直立した円筒壁は、傾斜した円盤状のセクション１１０１を備える湾曲した交差部１１０２から上向きに延在している。図２４を参照。ベアリングサポートの中央領域とその水平面１１０１は、センターポスト１０５０から離れており、開口部１７４４のような上部ダイバータの開口部の下にはない。ベアリングサポートポートの中央部分１１０４は、垂下する円筒壁１１０７からセンターハブ１１０５まで、一般に内向きに開いている。図１５、２４及び２６を参照。開口部１７４４の位置は、ダイバータの開口部を通って流れる廃水がベアリングサポートの水平面を逃す原因となる。
【０１８７】
短くて幅広のアーム１１０６（図１６及び２４）は、円筒壁１１０７及びベアリングサポート１０６３のセンターハブ１１０５を接続する。アームは、傾斜面１１１７を有し、それは廃水にぶつかり、アームがベアリングサポートと共に回転するとき、廃水を下向きに加速する。延長リング１１２５のオプションの短いプレート１１１７（図１６、２３及び２４）も、それが回転するとき、水を押し下げる。延長リングは、垂下円筒壁１１０７の一部として形成するか、又は別個に製造して垂下円筒壁に取り付けることができる。
【０１８８】
固定回収リング１４１０は、ベアリングサポート１０６３（図１６及び２６）の下に取り付けられる。回収リングは、センターポスト１０５０に固定された内部ハブ１４１２を有する。アーム（図示せず）は、コレクターボウル１４１４をインナーハブに取り付けてインナーハブとコレクターボウルの間にスペース１４１５を作るために外向きに延びる。コレクターボウルは、ディスク１４１８（図１６及び２６）から上方に延びるアウターリム１４１６を含む。突起１４２０は、ディスク内部から下向きに延びる。ベアリングサポートのセンター部分１１０４を通って流れ落ちる廃水は、インナーハブとコレクターボウルの間の空間１４１５を通って流れる。コレクターボウルのディスク１４１８は中心に向かって下に傾斜しているため、ディスクに到達し、直接空間１４１５を通って流れない廃水は、ディスクに沿って内側に空間１４１５に流入する。
【０１８９】
ベルト１７００（図１１、１５、１６及び２３）は、ギヤ１７７０を回転させる。ベルトは、リング１７３０の周りに延在し、それはベアリングサポート１０６３の下に延在する。図２３を参照。
【０１９０】
各沸騰チャンバの底部は開いており、蒸気を下向きに流すことができる。４つのボイラーチャンバ間に直接接続が存在するため、それらは同じ近真空圧力を共有する。すべての沸騰チャンバからの蒸気は、領域１０２７に移動し、それを通過する（図１５及び１６）。断面図では、コンポーネントが領域の大部分の空間を占めているように見えるが、領域には蒸気のための十分な空きスペースがある。
【０１９１】
外側同心円筒１１８８及び内側同心円筒１１８７は、固定されており、ボイラー凝縮器アセンブリの周囲を囲んでいる。図１０、１１、１２、１３、１５、１６、２３及び２６を参照する。空間を空けて同心円筒を配置すると、チャネル１１９０が作成される。円筒１１８７と１１８８の底部には、蒸気が通過する窓を作成するために、円筒の周囲に足がある。図１６及び２３の窓１１８９を参照する。外側同心円筒１１８８の頂部は、Ｈ型ガスケット１１９１（図１１）内に延びる。
【０１９２】
シェルのボイラー表面から来る領域１０２７の蒸気は、窓１１８９を通って、外側同心円筒１１８８と真空ハウジング１００２との間のチャネル１０２９に流入する（図１０、１１、１２、１３、１５及び１６）。チャネル１０２９から、蒸気はブロワーハウジング１２１２の頂部カバー１２１７の開口部（図示せず）を通って、ブロワー１２１０の下部圧力（頂部）側のブロワー入口１２１８（図１０及び１１）に移動する。
【０１９３】
ブロワーハウジング１２１２の側壁１２０２は、頂部カバー１２１７及び基部１２０５（図１０）に取り付けられる。部品間のねじ接続１２０８を使用することができるが、それらは異なるように取り付けることができる。ねじ接続は、保守を容易にする。Ｏリング１２０３及び１２０４並びに振動ダンパー１２０９は、ブロワー１２１０と側壁との間に取り付けることができる。ブロワーハウジングの基部の円筒形状の延長部１２０６は、図１０で下向きに延びる。円筒形状の延長部の底部は、外側同心円筒１１８８の頂部にあるＨ型環状リング１１９１と係合する。図１０、１１及び１２を参照。
【０１９４】
ブロワーは、蒸気を圧縮し、ブロワーハウジング基部１２０６（図１２）の出口開口部１２２６を通して蒸気を導く。ブロワーでの圧縮により、蒸気圧力Δｐが増加する。それにより、
【数１６】
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（ここにおいて、ｋは定数、Ｐは圧力、Ｔは温度─ゲイ−リュサックの法則）であるため、蒸気温度ΔＴが上昇する。
【０１９５】
標準的な圧力上昇Δｐは、０．０４  ｐｓｉａ〜０．１４  ｐｓｉａ（０．２８  ｋＰａ〜０．９７  ｋＰａ）であり、対応する温度上昇ΔＴは、通常の動作条件で、約２°Ｆ〜１３°Ｆ（約１℃〜５℃）である。高圧蒸気は、ブロワー１２１０からドーム１２２０の開口部１０６１を通ってボイラー凝縮器ハウジング１００８に流入する。
【０１９６】
アセンブリ１１１０（図１０、１１、１３及び１４）のような環状フレームワークアセンブリが、シェルを支持する。フレームワークアセンブリは、堅牢なストラットのようなフィクスチャーである。ワイパーを支持するサポートポート１０２６及び１１５６などの支持円筒も堅牢である。薄い金属製ボイラー凝縮器シェル１０１０、１０２０、１０３０及び１０４０（図１０及び１１）、および１１１０（図１０及び１１）のような非金属製フレームワークアセンブリは、放射状のサポートストラットがなくても、硬いボイラー凝縮器構造を形成する。シェル１０１０、１０２０、１０３０及び１０４０の間の放射状ブレースは、固定ワイパーブレード１０２４及び１１５０と干渉することがある。ワイパーは重要なので、図１０及び１１の設計は、フレームワークアセンブリ次第である。
【０１９７】
アセンブリ１１１０のようなフレームワークアセンブリはまた、凝縮器から、チャンバ１０２８のような沸騰チャンバへの蒸気の流れ、及びシェルの沸騰表面にぶつかる蒸気の流れを防ぐ。代わりに、圧縮された蒸気は、フレームワークアセンブリの反対側を流れて、各シェルの外側又は凝縮器側に到達する。シェル１０３０の外側へのアセンブリ１１１１のようなフレームワークアセンブリが、フレームワークアセンブリとシェル１０３０の凝縮器側との間に凝縮器チャンバ１０３１を形成する。フレームワークアセンブリは、チャンバ１０２８のようなボイラーチャンバを出る沸騰蒸気の流路を妨げず、またチャンバ１１２４のような凝縮器チャンバへの蒸気流路に入ることを妨げない。これらの蒸気流路は、すべてハウジング１０００の周囲の自由空間にある。
【０１９８】
ボイラーチャンバ、例えばチャンバ１０２８と同様に、チャンバ１１２４などの凝縮器チャンバもまた平行であり、同じ近真空圧力である。しかしながら、沸騰チャンバ内の圧力は、凝縮チャンバ内の圧力よりも低い。
【０１９９】
汚染水が表面１０３２のようなボイラー表面から沸騰すると、シェル１０３０は熱エネルギーを汚染水に伝達する。シェルから汚染水への熱伝導により、各シェルの熱エネルギーが失われ、温度が低下する。薄いシェルの高い熱伝導係数は、シェルの外側表面の温度も下げる。凝縮器の表面に到達する蒸気は、ブロワーを介した圧力上昇により高温である。凝縮器の表面１０３３に到達する「暖かい」蒸気が、比較的冷たい表面に遭遇すると、蒸気が凝縮して真水になる。
【０２００】
凝縮器表面１１７３で蒸気の相が液体水に変化すると、熱エネルギーが凝縮熱から凝縮器表面に移動し、熱がシェル１０２０のようなシェルに移動する。凝縮により、沸騰面１０２２で水を沸騰させた熱エネルギーが回復される。この熱エネルギーと凝縮中のエネルギー移動は、シェルの温度を上げて、沸騰面１０２２で沸騰熱を発生させる唯一のエネルギー源である。システムは、汚染水を沸騰させるために使用されたエネルギーから、凝縮器の熱力学的非効率による損失、及びプロセスを駆動するために必要な少量の余剰熱エネルギー（ΔＴ）を差し引いたエネルギーを回収する。
【０２０１】
シェルの回転によって生じる遠心力が、凝縮器の表面から凝縮水を弾き飛ばす可能性があるが、表面張力は凝縮器の表面に凝縮水を保持する可能性がある。凝縮器の表面に残る凝縮水が、蒸気が熱伝導の高い凝縮器の表面に接触することを制限又は妨害するがゆえに、凝縮水を除去すると、凝縮と全体的な効率がすぐに向上する。
【０２０２】
表面張力によって凝縮器表面上に保持された凝縮水の除去を促進するために、各凝縮器の表面、例えば表面１０３２は、１つ以上のワイパーを有する。凝縮器ワイパーアセンブリ１１５４（図１７及び２０）は、４つのワイパーサポートシリンダ１１５６、１１５７、１１５８及び１１５９を含み、これらはストラット１０５４から垂下する。（図２０は上向きである。ストラットはボイラー凝縮器の頂部近くにある。図１０及び１１を参照。）固定されている円筒は、各シェルの外側、凝縮器表面にある。
【０２０３】
ワイパー１１５０のような凝縮器ワイパーは、凝縮器表面１１７３に接触して、表面から凝縮水を投げ落とす。外部ワイパーは、フィッティング１１５３（図２０）などのフィッティングに取り付けられており、それらは、円筒１１５２の突起１１５３のような内向きの突起である。ワイパーは、ワイパーフィッティングのスロットに取り付ける。図２０は、ワイパーフィッティングを９０°ごとに示しており、ワイパーは、所望のフィッティングに取り付けることができる。各ワイパーは１つの部品であってもよいし、２つ以上のワイパーを含んでいてもよい。各ワイパーの垂直エッジは、シェルが回転するのと同じ方向に外向きに伸びるか、又はワイパーが水に到達すると、シェルの水を「カットスルー」する反対方向に伸びる。ワイパーはフレームワークアセンブリから間隔を置いて配置され、リング１１１２などの下部リングに到達しない。
【０２０４】
遠心力及びワイパーによって凝縮器表面１１７３から投げ出された真水凝縮水は、フレームワークアセンブリ１１１１上の隆起部１０３７などの環状フレームワークアセンブリの螺旋状の隆起部に接触する。図１１、１３、１４及び２５を参照。各フレームワークアセンブリは、図面では１つの連続した隆起部を有するが、各フレームワークアセンブリは、２つ以上の隆起部を有することが可能である。隆起部は連続している必要はなく、断続的でもよい。フレームワークアセンブリが、螺旋状の隆起部と結合した軸１０２２を中心に回転することにより、凝縮水は上向きに及びフレームワークアセンブリを超えて排出される。螺旋状の隆起部がなくても、フレームワークアセンブリの角度によって真水が上向きに押し上げられる。凝縮水がフレームワークアセンブリの頂部に到達すると、遠心力によって水がドーム１２２０の内壁１１７６に向かい、開口部１１７７を介して外向きに放出される（図１２）。水は外側の同心円筒１１８８に噴霧され、そこで回転運動エネルギーを失い、外側と内側の同心円筒１１８８と１１８７との間のチャネル１１９０を下向きに流れる。チャネル１１９０の底部から、水はピトーポンプ１７１２の頂部にある環状溝１７７５に流れ込む（図１１及び１５）。溝は傾斜しており、開口部１７０７の上方にあるより深い部分はピトーポンプ１７１２に入る。詳細は以下で説明する。
【０２０５】
真水及び廃水の除去：図５の装置から廃水及び真水を除去するためのブラダーシステムは、図１０及び１１の装置からそれらを除去することができる。そのシステムは、真空チャンバの真空を押す外部の大気圧を克服し、廃水と真水を除去を可能にしました。図５で説明したように、従来のポンプはかなりのエネルギーを使用し、外気の真空チャンバへの侵入を許す恐れがある。
【０２０６】
図５のブラダーシステムの代わりに、図１０及び１１並びに添付の図の処理装置は、ピトーポンプ（「ピトー管ポンプ」とも呼ばれる）を使用し、飲料水と廃水の圧力を上昇させる。Ｂ・スキアヴェッロ、「特別な目的のポンプピトー、進行するキャビティ、空気動作式ダイヤフラム、及び油圧動作式ダイヤフラムに関するチュートリアル」、第１４回国際ポンプユーザーシンポジウムの議事録、ｗｗｗ．９１１ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｓｔ．ｃｏｍで入手可能。この論文は参考文献に含まれている。ピトーポンプは遠心ポンプの一種だが、通常、回転するピトー管を使用して、送出される液体を通過させる。出願人は反対を行う。出願人はチャンバ内で水を回転させ、水はチャンバ内のピトー管に遭遇する。ピトーポンプの圧力水頭は、チューブアームの半径、ピトー管の開口部の面積、及び液体の速度の関数である。出願人のポンプの構造の詳細については、以下で説明する。
【０２０７】
２つのピトーポンプ１７１２及び１７２２は、装置から真水及び廃水を別々に圧送する。個別のモーターで各ポンプを稼働させることも、１つのモーターで両方のポンプを稼働させることも可能だが、図１０及び１１の装置はモーター１２１４に依存しており、それがブロワーに動力を供給し、シェルを回転させ、以下で説明するギヤ及びプーリーを介してピトーポンプに動力を供給する
真水ピトーポンプ１７１２用のベアリング１７２６及び１７２７は上部シャフト１７２４を支持し、ベアリング１７２８及び１７２９は下部シャフト１７２５を支持する（図１１、１５及び１６）。上部シャフトの底部は、真空ハウジング１００２の底壁１００４の上にある上部磁気ホイール１７３８に取り付けられる（図１１、１５及び１６）。上部磁気ホイールを回転させるコンポーネントについては、以下で説明する。上部磁気ホイールの回転による磁気により、下部磁気ホイール１７３９が回転する。底壁はプラスチックであるため、上部磁気ホイールの磁気が下部磁気ホイールを駆動する。
【０２０８】
上部及び下部ホイール１７３８並びに１７３９の間の磁力はまた、真水ピトーポンプ１７１２を真空チャンバ１０００の底部１００４に固定する。同様に、上部及び下部ホイール１７３８及び１７３９の磁石は、廃水ピトーポンプ１７２２を真空ポンプ１０００の底部１００４に固定するのに十分な力を発揮する。真水ピトーポンプの溝１４６６と１４６７のそれぞれのＯリングと、廃水ピトーポンプにあるＯリング溝のＯリング（番号省略）は、真空チャンバの下側に接続するポンプを密封する。
【０２０９】
ギヤ又はプーリー１７７０は、上部シャフト１７２４に取り付けられる。図１１、１５及び１６を参照。上部シャフト、そのギヤ及びベアリング１７２６及び１７２７を含むシャフト−サポートアセンブリは、「偏心した」同心円である。ボルト（図示せず）はシャフト１７４６及び１７４７を貫通してプレート１７４９と１７５０を一緒に固定する。図１６を参照。プレートは、ベアリング１７２６及び１７２７並びにギヤ１７７０を一緒に固定する。プレート１７４９上の上部ボス１７５２は着座し、下部ダイバータ１７４０のキャビティ１７５３内で回転することができる。下部ダイバータ１７４０は、内側同心円筒１１８７に向かう下部ダイバータを密封するＯリング１４３８を有する（図１０、１１、１６及び２６）。下部ダイバータの内側部分１７４３は上向きに延び（図１５、１６及び２６）、垂直部分の内側には１１９４でねじ切りされており、フィッティング１１９２（図１６及び２６）を固定する。下部ダイバータ１７４０（図２３）から延びる３つのポスト１４４７、１４４８及び１４４９は、真空ハウジング１００２の基部１００４に接して下部ダイバータを支持するための足として機能する。
【０２１０】
シャフト、ギヤ及びベアリングがプレート１７４９及び１７５０の中心にないため、上部シャフト１７２４は偏心している。回転プレート１７４９及び１７５０は、シャフト、ギヤ及びベアリングを横方向に動かす。上部磁気ホイール１７３８は、円筒形状のボウル１７８３内にある（図１６及び２８）。これらの図が示すように、ボウル内のホイールの位置決めを可能にするために、ボウルの直径は磁気ホイールの直径よりも大きい。図１５と１６の磁気ホイールとボウルの間の空間に留意する。
【０２１１】
廃水用のピトーポンプ１７２２及びポンプに動力を供給するためのコンポーネントは、真水用のピトーポンプ１７１２を動作させるものと同様である。上部シャフト１７２４及び下部シャフト１７２５は、それぞれの組のベアリング１７５４と１７５６及びベアリング１７５８と１７５９の間で回転する（図１１）。上部磁気ホイール１７６８は上部シャフトに取り付けられ、下部磁気ホイール１７６９は下部シャフトに取り付けられる。上部磁気ホイールの回転は、下部磁気ホイールの回転を引き起こす。
【０２１２】
ギヤ又はプーリー１７７１は、上部シャフト１７２４並びにベアリング１７５６及び１７５７（図１５）に取り付けられる。真水ピトーポンプ１７１２のシャフトサポートアセンブリと同様に、このアセンブリも中心から外れている。シャフト１７７３及び１７７４は、プレート１７４９及び１７５０（図１５）をギヤ１７７１並びにベアリング１７５６及び１７５７と共にプレート間に取り付ける。プレート１７４９上の上部ボス１７７９は着座し、下部ダイバータ１７４０のキャビティ１７８０内で回転することができる。下部ダイバータのキャビティ１７５３と１７８０も、図２７に表示されている。
【０２１３】
上部シャフト１７４６、ギヤ１７７１、並びにベアリング１７５６及び１７５７は、プレート１７４９及び１７５０の中心にない。ピボットプレート１７４９及び１７５０は、シャフト、ギヤ及びベアリングを動かす。上部磁気ホイール１７６８は円筒形状のボウル１７８４に取り付けられている（図１５）。ボウルの直径は、磁気ホイールの直径より大きいため、ホイールをボウル内に配置できる。
【０２１４】
ベルト１７００（図１５及び１６）は、廃水ピトーポンプ１７２２のギヤ１７７１を介してシャフト１７５６を回転させる。図１５のシャフト１７２５の周りのサポートのようなサポート１４３６及び１４３７は、相互に力を釣り合わせるために一緒に締め付ける。スロット１４４０及び１４４２を通って延びるボルト（図示せず）を、サポートと一緒に固定する。ホイール１７６８と１７６９の磁気結合により、上部シャフト１４５４とそのホイール１７６８の回転が、下部ホイール１７６９と下部シャフト１７５５に回転を伝達する。
【０２１５】
組立中、駆動ベルト１７００は、ベアリングサポート１４３６の下にあるギヤ１７７１上で緩められている（図１５及び２３）。ベルトはまた、真水ピトーポンプ１７１２の上部シャフト１７２４のギヤ１７７０を通過する。ピボットプレート１７５０及び１７３８並びにプレート１７２３及び１４３７は、それぞれのギヤ１７７０及び１７５４を駆動ベルトの適切な締付位置に移動させる。駆動ベルトがその適切な張力であるとき、ねじ（図示せず）はプレート１７５０及び１７３８並びにプレート１７２３及び１４３７を下部ダイバータ１７４０（図１５、１６及び２３）に固定する。図２７は、ねじ穴１７８５、１７８６、１７８７及び１７８８を示す。下部のダイバータは薄いため、ねじ穴を、特にダイバータの頂部にあるねじ穴を補強することが望ましいことがある。
【０２１６】
上述の偏心配置の代わりに、アイドラー又はテンショナプーリーなどのコンポーネントは、駆動ベルトの張力を調整及び整備することができる。
【０２１７】
真水ピトーポンプ１７１２のプレート１７４９及び１７５０、ギヤ１７７０、並びに上部シャフト１７５４を動かすと、上部磁気ホイール１７３８の位置が変わる。２つの磁石が自己整合するように、ピトーポンプを回転させることができるのでないと、上部ホイールは下部磁気ホイール１７３９と位置合わせできないことがある。上部駆動磁石を囲む円筒形ボウル１７８３（図１６及び２８）の直径が磁石の直径よりも大きい場合、自己整合が行われることがある。図面はそれらの比率を示している。廃水ピトーポンプ１７２２並びに磁気ホイール１７６８及び１７６９の類似した構造により、廃水ポンプのコンポーネントの自動整合も行われることがある。
【０２１８】
真空ハウジング１０００（図１０、１１、１５及び１６）の基部１００４の下にある、ポンプハウジング１７０３（図１１、１５、２１及び２２）内に真水マウント用のピトーポンプ１７１２がある。ピトーポンプ１７１２は、下部シャフト１７２５が駆動する回転キャビティ１７１７を含む。下部シャフトは、ベルト１７００回転を介して、ギヤ１７７０を回転させる。それは、シャフト１７２４、１対の磁気ホイール１７３８及び１７３９、並びにシャフト１７２５を回転させる。パイロットポンプ内にあるピトー管１７１５は、直立セクション１７１６を含む。この直立セクションは、プレート１７０５から、開口部１７４１を通り、ポンプキャビティ１７１８内まで延在する。ピトー管１７１６は、キャビティの内壁１７１８の近くに延在する水平な湾曲部分１７１７を有する。ピトー管は円形開口部１７１９まで延在する。この開口部はテーパーされていることがある。
【０２１９】
ピトーポンプの回転キャビティ１７１７は、真空ハウジング１０００内では近真空圧力下にある。キャビティ回転は、キャビティ内に回収された水を回転させる。真水がキャビティに流れ込み方については、以下で説明する。ベーン１７０４（図２２）は、キャビティ内の水がキャビティ壁の１７１８の速度又はその近傍で回転するのに役立つ。回転する水はピトー管の開口部１７１９に遭遇し、ピトー管１７１５に流れ込み、そこの圧力が増加する。キャビティの回転速度と曲線部分１７１７と開口部１７１９の半径を設計することにより、水圧は大気圧（１４．７  ｐｓｉａ又は約１０１  ｋＰａ）以上に上昇する。水の圧力が大気圧より高いために、水はピトー管の直立セクション１７１６を通って流れ、開口部１７４１（図２１及び２２）から出て、容器（図示せず）に回収することができる。
【０２２０】
図５のバルブ３３０及び３３１のようなリードバルブ又は別のタイプのチェックバルブは、開口部１７４１の下流に取り付けることで、ピトーポンプがオフの場合又は真水が存在しない場合、大気圧の空気がピトーポンプを通って処理装置に逆流することを防ぐことができる。ピトーポンプの設計は、チェックバルブによる圧力降下を考慮する必要があるが、チェックバルブによる圧力降下を克服するために圧力を５又は１０  ｐｓｉａを上げるために使用されるエネルギーは、システムの効率と電力使用量に大きな影響を与えない。
【０２２１】
ピトーポンプ１７１２は、以下のように真水を受け取る。真空ハウジング１０００の底部１００２の基部１００４は、２つの傾斜したリング溝１４３０及び１４３２を有する（図２８）。１４３０は真水を回収し、内輪溝１４３２は廃水を回収する。両方のリング溝は傾斜している。開口部１４３１は外側リング溝の低点にあり、開口部１４３３は内側溝１４３２の低点にある。ピトーポンプも傾斜したリング溝を有する。開口部１４３１は、真水を真水ピトーポンプ１７１２の頂部の周りの傾斜したリング溝１４６５に排出する。開口部１４３３は、廃水をピトーポンプ１７２２のリング溝１４６９に排出する。
【０２２２】
真水ピトーポンプ１７１２の傾斜リング溝１４６５は円形であり、それにより、外側溝１４３０の開口部１４３１は、ピトーポンプの角度方向にかかわらず、ピトーポンプの傾斜したリング溝の一部の上にある。ポンプの傾斜したリングの溝１４６５は、Ｏリングの溝１４６６及び１４６７の間にある。図１１、１５及び２１を参照。Ｏリングは、ピトーポンプと、真空ハウジング１０００の下部１００２の基部１００４の下側との間にシールを形成する。リング溝及びＯリング溝は、ピトーポンプの上面に成形してもよい。ポンプのリング溝は、開口部１７０７の上の低点で傾斜する。リング溝に流入する真水は、溝の低点を探し、開口部１７０７に流れ込み、真水ピトーポンプに流れ込む。
【０２２３】
廃水ピトーポンプ１７２２は、他方のピトーポンプ１７１２と同じ性能であってもよい。それは、傾斜リング溝１４６９（図１１及び１５）を有し、その一部は、真空ハウジング１０００の下部１００２内の開口部１４３３と位置が揃っている（図２８）。（図２８）。開口部１４３３は、真空ハウジングの内側リング溝１４３２（図２８）の低点にある。ピトーポンプの傾斜したリング溝１４６９は、ピトーポンプの角度方向にかかわらず、開口部１４３３の下にある。傾斜リング溝１４６９内のピトーポンプの低点は、ピトーポンプに通じる開口部１７４５にある。図１１及び１５を参照。
【０２２４】
廃水ピトーポンプ１７２２の場合、開口部１７４４を通って流れる廃水は、廃水ピトーポンプの周りのチャネル１７４５に到達する（図１１及び１５）。チャネル１７４５の廃水の水頭によって水圧が上昇すると、廃水は入口１４５９を通過する（図１１）。導管内の水からの圧力により、水はピトーポンプのチャンバ１７７２に送られる。チャンバは、真水用のピトーポンプ１７１２の回転チャンバ１７１７などのコンポーネントを使用して回転する（図１１、１５及び２１）。チャンバの回転により、廃水が回転して、ピトー管１７８１に移動する。水はピトー管内で１４．７  ｐｓｉａ以上に加圧され、出口１７８２から出る。チェックバルブ（図示せず）は、水が出口に戻ることを防ぐことができる。
【０２２５】
下部ハウジング１００２内のピトーポンプ１７１２及び１７２２の角度方向は、ギヤ１７７０及び１７７１の横方向位置に応じて変化する。上部シャフト１７２４、ギヤ１７７０並びにベアリング１７５６及び１７５７の偏心配置、並びに上部シャフト１７５４、ギヤ１７７１並びにベアリング１７５６及び１７５７の偏心配置が調整された後、駆動ベルト１７００、ピトーポンプ１７１２及び１７２２は磁気により自動的にセンターに位置し、上部磁気ディスク１７３８は下部ディスク１７３９に位置合わせされ、磁気ディスク１７６８はディスク１７６９に位置合わせされる（図１１及び１３）。各ピトーポンプの角度位置に関係なく、それぞれのピトーポンプ内の傾斜リング溝１７７５と１４６９は、常に上流側の真水又は廃水の水源の下にあるため、液体はピトーポンプの入口に流れ込む。
【０２２６】
シール：動作中、シールは、チャンバ１１２４のような凝縮チャンバ内のブロワーからの圧縮蒸気と、チャンバ１０３８のような沸騰チャンバ内の圧力との圧力差を閉じ込める。圧力差が小さいため、シール要件は厳格ではない。通常の動作では、圧力差Δｐは約０．０４  ｐｓｉａ〜０．１４  ｐｓｉａ（約２８  ｋＰａ〜９７  ｋＰａ）になる。前述した他の設計と同様に、出願人は、図４のシール１９０のような特別な回転シールを使用して、その圧力差を保持する。
【０２２７】
第１又は上部シール１１６０は、センターポスト１０５０に固定されたリング１１６２（図１１、１２、１３及び２５）を含む。リングは、最も内側のシェル１０１０の頂部にあるチャネル部材１１６４内に延びる。チャネル部材はシェルと一緒に回転する。そうでない場合は、供給口１０７０に流れ込むはずの汚染水を、センターポストを通して、別の導管１１６５に迂回させることにより、チャネル部材は汚染水で満たされる。図１３を参照。導管１１６５の頂部は、タイゴン（登録商標）の短片又は他の適切な可撓性ポリマーチューブ１１６６と交差する。このチューブはシールのチャネル部材１１６４に流れ込み、それを満たす。処理装置が動作していて、シールが満たされている場合、ユーザーはシールへの流れを阻止できる。シールからのオーバーフローは処理のためにシェル１０１０のボイラー側に流れるため、汚染水を常にシールに流入させることは許容できるはずである。特に、システムが１つのシェルのみを使用する場合、システムはチューブ１０９０などのチューブ及びそれらの関連構造をなくし、上部シールからのオーバーフロー汚染水を使用することができる。汚染水のシールへの流量が変更されることもある。
【０２２８】
ボイラー表面１０２２から沸騰した蒸気と、ブロワーからの圧縮蒸気との圧力差（Δｐ）は、回転シールの液体に異なる圧力を及ぼす。圧力差により、回転シールのチャネル部材１１７１に高さの異なる水柱が作成される（図１３を参照）。ブロワーがその圧力を上げた後は、蒸気からの圧力により、リング１１６２（図１１及び１３）の上の液体への圧力は、リングの下の圧力よりも大きい。圧力差は水柱を変位させるが、システム動作中、チャネル部材は回転するので、遠心力がリング１１６２の上と下の液体に作用して、液体をチャネル部材内に保持する。十分な液体がリングの上と下に残り、蒸気がシールを通過することを防ぐ。
【０２２９】
下部すなわち第２の回転シール１１８１（図１０、１１、１３及び１５）は、同様の原理で動作する。固定リングは、水を保持するチャネルに延びている。リングの上と下の圧力は異なる。チャネルの回転により、チャネル内の水に遠心力が発生する。リングの上と下の圧力差により、リングの上と下の水に異なる力が加わるが、水にかかる遠心力により、水が強制的にチャネルに流入し、チャネル内に水が保持される。水は蒸気がシールを超えて通過することを妨げる。
【０２３０】
下部シール１１８１の構造は、下部ダイバータ１７４０（図１５及び１６）の垂直サポート１７４３と環状フィッティング１１９２との間にピン留めされたリング１１８６を含む。垂直サポートポート及び環状フィッティングは、１１９４で一緒にねじ込まれる。リングは外向きに延びて、回転するベアリングサポート１０６３の底部でチャネル部材１１８５内に入る。図１６及び２６を参照。出願人は、センターポスト１０５０を通る導管１１６５と、下部ダイバータ１７４０を通る小さな穴１１７４（図２４）との間を通る１つ以上の短いタイゴン又は他の適切な可撓性ポリマーチューブ（図示せず）を使用して、水をチャネルに追加する。チューブから流出する廃水は、チャネル部材１１８５に流入する。
【０２３１】
図１６は、環状継手１１９２を通る単一の導管を示すが、この継手は、チャネル部材１１８５の離間した位置に廃水を提供するためにいくつかの導管を有し得る。その場合、下部ダイバータ１７４０は、それぞれがタイゴンチューブに取り付けられる複数の穴を有し得る。チューブの各部分は、継手１１９２の導管１１９５などの導管に接続する。廃水は、チューブを通って、リング１１７５の開口部１１７４を通って流れる（図２３）。
【０２３２】
リング上のチャネル部材内の水は、ブロワーからの高圧蒸気であるリング下の水よりも、シェル１０２０のボイラー側１０２２のようなシェルのボイラー側からの低圧蒸気に遭遇する。ベアリングサポートの回転による遠心力により、リング１１８６の上下に液体が押し出され、液体がチャネル部材に保持され、シールが作成される。下部シール１１８１の有効半径は上部シール１１６０の半径よりも大きいため、シール１１８１の液体にかかる慣性力は、シール１１６０の液体にかかる慣性力よりも大きくなる可能性がある。２つのシールの設計は、異なる半径と慣性力を考慮する。
【０２３３】
密封することができる蒸気圧の差は、液体密度（ρ）（７０°Ｆ（２１℃）の水に対して１ｇ／ｃｍ２よりわずかに小さい）、固定リング１１６２又は１１６２の両側の液体高さの差（Δｒ）、並びにチャネル内の液体に加えられる慣性力により決まる。慣性力は、回転速度（ω）及びチャネルから回転軸１０５２までの半径の関数である。チャネル部材１１７１及び１１８５の適切な設計が、回転蒸気シールを実現するために必要な許容圧力差（Δｐ）及び動作回転速度（ω）を提供する。
【０２３４】
下部回転シール１１８１は、処理装置が動作している間に汚染水を受け入れ、その結果、いくらかの水が下部シールから溢れる。オーバーフローした汚染水は、下部ダイバータ１７４０の上面１７９３に流れる。この表面は傾斜しており、オーバーフローした水を穴１７９４に向けるように輪郭が作られている（図２６）。スタンドオフチューブ１４５１（図２３及び２６）は、穴１７９４の下にあるダイバータから下向きに突出する。周囲のリング１４５２は、スタンドオフチューブと下部ダイバータの底部との間にシールを形成する。過剰な汚染水がスタンドオフチューブに流れ込む。スタンドオフチューブは、処理装置全体を真空引きすることによりプロセスの近真空状態を作り出すための下部ハウジングの底部へのポートである。
【０２３５】
スタンドオフチューブの上部が近真空圧力にあり、圧力が大気圧（１４．７  ｐｓｉａ）である場所の外側に流れることができないため、システムが動作している間、スタンドオフチューブ１４５１を通って流れる汚染水は直接排水できない。システムが動作しておらず、内部圧力が大気圧のときに、スタンドオフチューブを排水すると、システム内の水分を除去できる。スタンドオフチューブをバルブに排出し、バルブの下流につながるチューブをＳ字型にすることができる。Ｓ字型は、液体と真空の流れを防ぐトラップとして機能する。
【０２３６】
また、小規模な圧力増加を考慮して、スタンドオフチューブを真空ポンプに接続して、真空ハウジングの真空引きをし、時々真空を適用する。Ｓ字型のドレーンチューブに水が溜まった場合、真空ポンプは動作しない。液体がドレーンチューブの内部に溜まった場合、ユーザーはバルブ（図示せず）を閉じ、チューブを取り外してから脱液する。
【０２３７】
出願人は、スタンドオフチューブ１４５１の下流に容器を設置することができる。容器は排出された水を捕らえるが、容器に通じるチューブは排出された水の上方に留まる。スタンドオフチューブと容器との間にバルブが設けられる。チューブが、真空ポンプを、排水された水の上方にある容器に接続する。真空ハウジングに追加の真空が必要な場合、スタンドオフチューブ間のバルブが開く。真空ポンプへのチューブとスタンドオフチューブは容器内の水の上方にあるため、真空ポンプはスタンドオフチューブを通して直接真空引きをすることができる。容器に水が多すぎると、スタンドオフチューブへのバルブが閉じ、容器からの排水チューブの２番目のバルブが開いて、容器から排水する。
【０２３８】
システムの操作：動作が始まる前に、真空チャンバ１００２が真空引きされる。スタンドオフチューブ１４５１は、真空ポンプに取り付けられて、真空ハウジング１００８内の圧力を近真空、約０．５  ｐｓｉａに下げる。チューブは、真空と大気圧の間でハウジングを通過する数少ない部品の１つである。従って、チューブとハウジングの間のシールは、真空に十分なものでなければならない。システムは、初期の真空引きの間は動作しない可能性があるため、ボイラー凝縮器ハウジング１００８及びブロワー１２１０は静止したままである。このシステムはまた、ボイラー凝縮器アセンブリ１０００が回転するときにのみ密封する真空シール（以下で説明する）を使用してもよい。ハウジング内の空気と蒸気は、最初の真空引きのときにシールを通過する。チャンバ１０２８のようなボイラーチャンバおよびチャンバ１０３１のような凝縮器チャンバは、最初の真空引き時に、同時に真空である。
【０２３９】
モーター１２１４が動作してブロワー／圧縮機１２００を回転させる。シールは液体と共に再起動され、チャンバ１１２４のような凝縮器チャンバと、ボイラーチャンバアセンブリ１０００のチャンバ１１２８（図１４）のようなボイラーチャンバ（図１４）との間にあるブロワーによって生じた低蒸気圧差を密封する。
【０２４０】
真空ポンプは、真空チャンバがその通常の動作の近真空圧力に到達すると、停止する。流入する汚染水には、溶存Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、ＣＯ２又はその他の非凝縮性ガスが含まれている可能性がある。水が沸騰すると、非凝縮性ガスは蒸気の成分になるが、凝縮せずに蒸気中に残る。それらの存在は内部圧力を増加させる。すなわち、真空を減少させる。所望の真空を維持するために、システムの動作中に時折、後に、真空引きが必要になる場合がある。
【０２４１】
スタンドオフチューブが、ハウジングを真空引きするために使用されていない場合、それは、流入する汚染水が下部回転シール１１８１を溢れさせないための排水チューブとして機能することがある。過剰な汚染水は、下部ダイバータ１７４０の頂面に滴下する。ダイバータの頂面は水を開口部１７４４（図２６）に導き、開口部の位置はスタンドオフチューブ１４５１の位置と揃っている。
【０２４２】
ハウジング１０００及びその内部ボイラー凝縮器アセンブリ（ベアリング、シール、ワイパー、入口フィード及び中心軸を含む）は、その図１０及び１１から動作方向を見て、交換又は保守のために、ユニットとして取り外し可能にすることができる。
【０２４３】
システムはまた、１つ、２つ又はそれ以上のボイラー凝縮器シェル及びコンポーネントを格納するハウジングを使用することができる。そのような変動により、飲料水のスループットの量は変動する。シェルの数が異なる場合に選択される圧縮機は、一定範囲の動作条件、すなわち増加した蒸気流量に対応するための回転速度で動作することができる必要がある。
【０２４４】
液体にかかる回転によって生じた慣性力により、さらにはワイパーブレードにより、沸騰液体を連続的に薄くすることにより、沸騰熱伝導係数が従来の沸騰蒸留よりも一桁以上増加する。同様に、慣性力は凝縮器の表面から凝縮水を放出し、ワイパーブレードは慣性力が放出しない液体を除去する。これらの組み合わされた動作は、凝縮のための新鮮な露出した金属表面を作成する。これにより、凝縮器の熱伝導係数が１桁以上向上するはずである。出願人のシステムの熱伝導値は、
【数１７】
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である。１  Ｂｔｕ／ｈｒ  ≒０．２９  Ｗである。熱伝導値は、従来のボイラー凝縮器システムの値よりも約１桁大きい。
【０２４５】
図３１〜３９は、処理装置の別のバージョンを示している。図面は単一のボイラー／凝縮器シェルを示している。ただし、システムを変更して複数のシェルを使用することもできる。このバージョン１５００の大部分のコンポーネントは、ハウジング１５０２内にある（図３１）。ハウジングは、上部ハウジングプレート１５０４、ハウジング円筒壁１５０６及び底部ハウジングプレート１５０８を含む。ハウジング円筒壁の上部及び底部は、ハウジングプレートの溝１５１０及び１５１２に着座する。Ｏリング１５１４と１５１６が溝に収まり、ハウジングの内部が密封される。ハウジングは真空ポンプ（図示せず）に接続し、ハウジング内の圧力を近真空にまで低下させる。真空ポンプは、初期の真空引き中にのみ動作するが、流入する汚染水に溶存Ｏ２、Ｎ２又はＣＯ２が含まれる場合、時々動作する場合がある。これらのガスは凝縮しないため、圧力が上がる可能性がある。ハウジング内の圧力を低下させ、所望のレベルに戻すために、真空ポンプが時々動作することが必要な場合がある。
【０２４６】
ブロワー／圧縮機１５２０は、ハウジング１５０２（図３１）内に取り付けられる圧縮機ハウジング１５６０（図３１）の内部にある。３段圧縮機１５２０は、圧縮機ハウジング１５６０（図３１）内に固定されており、それは、頂部及び底部の円筒壁１５９５及び１５９０を備えた円筒形サポート１５６８から形成されている。Ｏリング１５６２及び１５６４は、圧縮機からの圧縮蒸気の逆流を防ぐ。頂部と底部の円筒壁が上部と下部の圧縮機ハウジング１５２０に取り付けられている３段圧縮機は、３つのローター１５２２、１５２４、１５２６を備えていて、それらは、それぞれステータ１５２８、１５３０、１５３２に取り付けられている。３段圧縮機は、処理装置のこのバージョンに適合しているため使用されているが、異なる段数でも使用可能である。ブロワーモーター１５４０は、圧縮機のローターを回転させる。モーターは、大気圧に開放されているモーターハウジング１５４２内に取り付けられている。モーターは、磁石１５４６と１５４８を含む磁気カップリングを介して圧縮機シャフト１５４４を回転させる。モーターはシャフト１５５０を回転させ、そのシャフトは磁石１５４６に接続して回転させる。磁石１５４６を回転させると、磁石１５４８が回転し、その磁石は圧縮機シャフト１５３８に取り付けられていて、それを回転させる。エアギャップ１５５２と１５５４が磁石を取り囲んでいて、磁石に作用する他の構造からの摩擦を防ぐ。磁石の使用は、圧縮機シャフトの周りにある従来型のゴム又はプラスチックシールによって発生しうる漏れを防止する。
【０２４７】
圧縮機シャフト１５３８の頂部１５４４は、ベアリングサポート１５５８内にある上部ベアリング１５５６を通って延びる。１つ以上のピン又はねじ（図示せず）は、ベアリングサポートをブロワー１５２０の頂部に固定することができる。下部ベアリングサポート１５７４は、ベアリング１５７６を保持する。上部及び下部ベアリング１５５６及び１５７６により、圧縮機シャフトは自由に回転できる。シャフトの頂部１５４４にあるバランスリングナット１５７８が、シャフト１５４４と圧縮機１５２０のローター１５２２、１５２４及び１５２６との回転バランスを取る。モーターは、選択した構成と動作条件に応じて、約２，０００  ｒｐｍで回転する。これらの小型モーターは効率がよく、通常は電力をほとんど浪費しない。
【０２４８】
沸騰／凝縮器シェル上での水蒸気の沸騰及び凝縮については、後で説明する。説明を圧縮機１５２０及びその関連構造に限定すると、矢印１５８０は、シェルから圧縮機への蒸気経路を示す。下部円筒形サポート１５９０は、間隔を空けた蒸気通過窓１５９２を有する。窓を通過する蒸気は、圧縮機１５２０を通過する蒸気よりも低い圧力である。図３１は、全部は示していないものの、８個のそのような窓を有する。窓からの蒸気は、開口部１５９４を通って圧縮機に進み、これにより、蒸気の圧力が上昇する。
【０２４９】
圧縮機１５２０は、蒸気の圧力Δｐを０．０４  ｐｓｉａから０．１４  ｐｓｉａ（０．２８  ｋＰａから０．９７  ｋＰａ）に上昇させることができる。対応する温度上昇ΔＴは、通常の動作条件下で約２°Ｆ〜１３°Ｆ（約１℃〜５℃）になる。高圧蒸気はブロワー１２１０から頂壁１５７０の開口部１５９６を通って流れる。そこから、蒸気は矢印１５９８に続く経路に沿って流れる。
【０２５０】
蒸気は、シェル１６００の凝縮器表面１６０２に接触する。汚染水は、以下で説明するように、ボイラー表面１６０４から沸騰する。凝縮器側の蒸気凝縮によってシェル全体に伝達される熱は、ボイラー側で沸騰と相転移を引き起こす唯一のエネルギー源である。沸騰した蒸気が薄膜化された廃水から蒸発するにつれて、熱エネルギーは、蒸気の凝縮から熱エネルギーがシェルを横切って伝達されるのと同じ速度で除去される。蒸発率（１日当たりのガロン又はリットル／時間）は、ブロワーによって生成される追加の圧縮エネルギーによって生成される余剰温度差（ΔＴＢＣ）に線形に比例し、これにより制御される。シェルの温度は、入力廃水の一定温度に固定されたままである。シェルは、ブロワーを出る圧縮蒸気よりも低温である。これにより、シェル凝縮器の表面で結露が発生する。シェル１６００もまた、例えば０．００４インチ〜０．０１５インチ（約０．１０ｍｍ〜０．３８ｍｍ）と薄く、熱伝導率の高い材料で形成されている。圧縮機１５２０からのより高温の蒸気がより低温の凝縮器表面に接触すると、蒸気が相転移し、表面で純水として凝縮する。凝縮器表面の凝縮水を除去するためのワイパー、及び純水を回収するためのコンポーネントについては、後で説明する。
【０２５１】
汚染水は、入口１６１０から処理装置に入る。入口は、タイゴン（登録商標）チューブ１６１４又は別の導管に接続する。図３１の入口は、他の構造に干渉しないさまざまな円周位置に配置できる。チューブは１６１６で上向きに伸び、曲げ１６１８で下向きに曲がって、上部シール１６２０に入る。シールは、シール１９０により使用されるのに類似した主構を使用する（図４）。
【０２５２】
ベンドトップ１６１６の端部から来る汚染水は、ブレード１６２８の下にあるチャネル１６１６の底部１６２４に流入する。シール１６２０は、ブロワーサポート円筒１５６８（図３１）から外向きに延在し、チャネルがこの円筒の軸の周りを回転する。ブレードの下にある汚染水は、ブレードを超えて流れて、チャネルの頂部１６２４に流れ込む。シェルの回転による遠心力により、汚染水が外に押し出される（図３１の左側）。チャネル１６１６の頂部１６２２は、圧縮機１５２０からの蒸気のより高い圧力を受けるため、ブレードの上に作用する力の和すなわち圧力と遠心力の和は、ブレードの下に作用する遠心力のみよりも大きい。チャネル１６１６のサイズ及びブレード１６３８の長さは、ブレードの上にある水の内側エッジがブレードの外側エッジを通過することを防ぎ、従って、シェルが回転するときにシール１６２０がシールを維持する。段落［０１２４］は、シールの数学について説明している。
【０２５３】
ブレードの上にある水の「プラグ」を含むチャネル１６２２は、ブレードの下のチャネル１６１６よりも長い。従って、入ってくる水はシールから溢れる。チャネル１６１６の内部は、シェル１６００のボイラー表面１６０４の頂部近くに配置されており、そのため、水のオーバーフローが広がり沸騰表面に到達できる。「遠心」力により、汚染水が沸騰表面に保持され、重力と遠心力が汚染水を沸騰面に沿って広げる。
【０２５４】
汚染水の一部の水は沸騰し、その結果生じる蒸気は純水になる。沸騰しない汚染水の残渣は、液体の廃水として残り、そこでは、水蒸気が汚染水を出るときに、汚染物質でより濃縮される。シェル１６００の頂部にある汚染水の重力と遠心力により、廃水はシェルの底部に向かって下向きに流れる。
【０２５５】
廃水は下部シール１６３０に到達し、ブレード１６３２に接触し、このブレードはシェル１６００を超えて半径方向内向きに延びる。図３２を参照。廃水は、シールの上部１６３４のブレードの外縁の周りを流れ、シールの下部１６３６に入る。シェルの回転による遠心力により、ブレードの上下の廃水がプラグを形成する。シールの下部は、シェルのボイラー表面からのより低い圧力の影響を受けるシールの上部よりも、圧縮機からのより高い圧力下にある。水に対する遠心力は廃水のプラグを形成し、シールとして機能し、蒸気がシールを通って流れることを防ぐ。
【０２５６】
完全なシールはより多くの廃水を受け入れることができないので、シールの上部１６３４の廃水の内縁の位置はボイラー表面と合う。廃水は、シェル１６００の内側で半径方向に延びるブレードの内径部分から流れ出る。廃水の流れを容易にするために、ブレードは、ブレードの内径上で下向きに角度を付けることができる。
【０２５７】
上部シール１６２０と同様に、下部シール１６３０の頂部と底部は、異なる圧力（頂部はボイラーからの圧力の下にあり、底部は圧縮機からのより高い圧力の下にある）を受ける。シールのサイズ、シールの上部１６３４及び下部１６３６の長さ、ならびにブレード１６３２の長さは、シェル１６００が回転するとき、水がシールを通って流れないように設計されている。
【０２５８】
ブレード１６３２から流出する廃水は、下部円筒形サポート１５６８の底部にある開口部１６３８のカットアウトを通過する。図３１は、８個のそのような開口部を有するが、すべてが図３１に示されているわけではない。廃水は、下部円筒形サポート１５９０及び圧縮機ハウジング１５６０の円筒壁１５６８の間に集まり、廃水出口１６４０に流れ込むことができる。出口から出る廃水の除去については以下で説明する。
【０２５９】
シェル１６００のボイラー表面１６０４から沸騰した純粋な水蒸気に戻ると、蒸気は、圧縮機１５２０を通って矢印１５８０によって示される経路をたどる。図３２は矢印の続きを示す。蒸気は、サポート１５９５の頂部にある切り欠き１６４６を通過する。サポート構造１６４８は、ワイパーがシェルの凝縮器表面１６０２に面するようにし、接触させる。ワイパーについては以下で説明する。凝縮器の表面で凝縮する蒸気は、液滴を形成し、液滴はシェルの回転慣性力により表面から飛散するが、凝縮器の表面には少なくともいくらかの薄い凝縮水が保持される。表面張力はこの凝縮水をシェルに保持する。ワイパーはシェルから凝縮水を除去し、新しい凝縮水を形成するために、金属表面を露出させる。これにより、凝縮熱伝導係数が大幅に上昇し、熱力学効率が全体的に向上し、その結果、処理装置が使用する、生産する真水の単位質量当たりのエネルギーが減少する。
【０２６０】
外部ワイパー１６５０が、ワイパーサポート１６４８に取り付けられている。図３１及び３２では、８つのワイパーは、凝縮器表面１６０２の長さ方向に垂直に延びる。各外部ワイパーは、凝縮器表面と接触する内向きのワイパーブレード１６５２を有する。処理装置の他のバージョンと同様に、ワイパーブレードは角度を付けたり、セクションに分割したりすることができる。ワイパーブレードと凝縮器表面の間の摩擦を減らすために、ブレードはテフロン（登録商標）又は他の低摩擦材料で形成することができる。外部ワイパーは、凝縮器表面に面する平らな表面の代わりに鋭いエッジを付けることもできる。汚染水をボイラーの表面に沿って広げる内部ワイパーは、図３１と図３２には示されていないが、追加できる。
【０２６１】
水処理装置の他のバージョンでは、１つのモーターを使用してすべての回転部品を駆動する。このバージョンは２つの別個のモーターを使用し、一方のモーター１５４０は圧縮機を駆動し、他方のモーター１６６０はシェルの回転及び他の構造を駆動する。モーター１６６０は、図３５と３６で最も分かりやく示されている。
【０２６２】
モーター１６６０は、下部外側ハウジングプレート１５０８の下に取り付けられる。モーターはシャフト１６６２を回転させ、それは下部磁気カプラー１６６４を回転させる。ボルト１６６６は、磁気カプラーをシャフトに固定する。上部磁気カプラー１６７０は、ハウジングプレート１５０８のスロット１６７２に取り付けられる。スロットには、磁気カプラーの間に薄い壁１６７４がある。ボルト１６７６は、上部磁気カプラーをシャフト１６８０に固定する。シャフト１６８０は、上部磁気カプラーからベアリング１６８４及び１６８６を介して上向きに伸び、ドライバ１６８２に取り付けられていて、それを回転させる。
【０２６３】
ドライバがシェル１６００を回転させることを説明する前に、シェルサブアセンブリ（図３３）について説明する。シェルサブアセンブリ１６９０は、薄い高熱伝導シェルと、上部シェル１６９２サポート及び下部１６９４シェルサポートを含み、それらはシェルの剛性を増加させる。下部シェルサポートの円形リム１６９６はシェルの底部に取り付けられ、上部シェルサポートの相補的円形リム１６９８はシェルの上部に取り付けられる。リムは、シェルをよりよく支持するために、小さなショルダー１７０１及び１７０２を持つことができる。図３６及び３７を参照する。
【０２６４】
また、上部シェルサポート１６９２は、ブレード１６２８を受け入れる上部回転Ｕチャネルシール１６２０の構造を形成する（図３１、３２及び３７）。リップ１７０４及びリム１７０６は、シール受容リングベアリング１７０８の上にある（図３１及び３７）。ベアリングの右側は固定されており、上部シェルサポートがシェルと一緒に回転すると、左側が回転する。上部リングベアリングサポート１７１２及び１７１４は固定されている。発泡体の環状片１７１６は、上部外側ハウジングプレート１５０４と上部リングベアリングサポートとの間にある。図３７は、シェルの凝縮器側とボイラー側の間のＯリング１７１８も示している。そのＯリングは、それらの間の蒸気の流れを防止する。固定リングサポート１７２６は、接着剤で固定されるか、又は別の方法で上部シールのブレード１６２８に取り付けられる。止めねじ１７２０は、固定リングサポートを圧縮機ハウジング１５６０の円筒壁１５６８に固定する。
【０２６５】
下部シェルサポート１６９４（図３１、３２、３３及び３６）は、上部シェルサポート１６９２との類似点を有する。リム１６９６は、シェル１６００（図３６）の底部に取り付けられる。リムは下部シール１６３０の頂部にある。ベアリングサポート１７２２はベアリング１７２４を支持する。ベアリングの外側は固定されているが、内部は回転する。下部シールの下の構造１７２６の外側は、ベアリング１７２４の頂部を受け、構造の内側は、下部シェルサポートの周りに延在する環状リング１７３０である。
【０２６６】
シェルモーター１６６０が磁気カプラー１６６４及び１６７０を介してドライバ１６８２を回転させると、ドライバは環状リング１７３０の垂直面に係合して、シェル１６００及びそれに対応する構造を回転させる。ドライバ１６８２の外側は、環状リングとドライバとの間の滑りを防止するために、摩擦が大きいゴム又は他の物質にしてもよい。歯とギヤなどのドライブと環状リングの間の他の接続が考えられるが、出願人は摩擦ドライブがより静かであると考える。
【０２６７】
また、図３６は固定リングサポート１７２６を示す。蒸気がシェルの凝縮器側とボイラー側との間を流れることを防止するＯリング１７２８。止めねじ１７３２は、固定リングサポートと圧縮機ハウジング１５６０の円筒壁１５６８とを一緒に取り付けることができる。
【０２６８】
汚染水入口１６１０及び廃水出口１６４０について説明してきた。シェルの凝縮器表面１６０２及び凝縮器ワイパー１６５０からの真水は、矢印１７３４の経路に従って下向きに真水出口１７３６に流れる。ただし、出口の端は大気圧なので、処理装置内の真空は、廃水が廃水出口１６４０を通って流れること、又は真水が真水出口１７３６を通って流れることを防止する。出願人は、ピトーポンプ１７４０及び１７４２（図３９）を使用して、真水及び廃水を、出口を通して引き出す。ピトーポンプは、図１０及び１１のポンプ１７１２及び１７２２と同様である。図３９のピトーポンプは、同一の水平軸を中心に回転するように取り付けられているが、図１０と１１のポンプのように垂直軸を中心に回転するなど、別の方法で取り付けることもできる。
【０２６９】
ピトーポンプ１７４０及び１７４２は十分に類似しているので、ポンプ１７４０のみを説明する。当業者はポンプ１７４２を変更することができ、またそれは必要である。
【０２７０】
ピトーポンプ１７４０用のハウジングは、基部１７４６と、基部に取り付けられた円筒形状の上部ハウジング１７４８とを含む。図３８を参照。溝１７５０は、Ｏリング（図示せず）を受け取り、基部と上部ハウジングを密封する。磁気カプラーの一方の側１７５２は、回転シャフト１７５４が凹部１７５６内で回転するように取り付けられている。ベアリングサポート構造１７６２によって支持されているベアリング１７５８及び１７６０は、回転のためにシャフトを支持する。１つ以上のねじ１７６４が、ベアリングサポート構造を円筒形状の上部ハウジングに取り付ける。
【０２７１】
ピトーポンプ１７４０は、空間１７７２に回転キャビティ１７７０を含む（図３８）。ワッシャー１７７４は回転キャビティ内にあり、ねじ１７７６はワッシャー１７７４を介してシャフト１７７４に回転キャビティを取り付ける。シャフトの回転によりキャビティ１７７０が回転する。
【０２７２】
回転キャビティ１７７０は、ハウジング１５０２内において、近真空の圧力である。真水出口１７３６（図３１）からの水は、ピトー管入口１７７８（図３８）に流入する。入口１７７８と回転キャビティ１７７０の圧力は同じで、近真空であり、圧力差によって流れが妨げられることはない。キャビティ１７７０の回転により、そこに集められた水がキャビティと共に回転し、遠心力により水が回転キャビティの外側１７８２に押し付けられる。ベーン１７８０は、キャビティ内の水がキャビティ壁の速度１７１８、又はその近傍の速度で回転することを助ける。
【０２７３】
ピトー管１７８６は、プレート１７６８を通って、回転キャビティ１７７０内に延びる直立セクション１７７８を有する。直立セクションは湾曲して、水平な湾曲セクション１７８８内に入る。図３８が示すように、湾曲セクションの円形の開口端１７９０は、キャビティの内壁１７１８の近傍にある。開放端はテーパー状であってもよく、その位置は、回転キャビティの軸と揃っているべきである。
【０２７４】
キャビティ１７７０及びキャビティ内の水が回転すると、水はピトー管の開放端１７９０に到達し、ピトー管１７８６に流れ込み、これにより圧力が増加する。キャビティの回転速度並びに曲線部分１７７８及び開口部１７９０の半径が適切に設計されている場合、水圧は大気圧（１４．７  ｐｓｉａ又は約１０１  ｋＰａ）に上昇する可能性がある。水圧が大気圧を超えると、水はピトー管の直立部分１７８６を通り、開口部１７９２を通り、容器又は他のコレクター（図示せず）に流れ込むことができる。
【０２７５】
理想的には、真水出口１７３６（図３１）は、真水ピトーポンプ１７４０の入口１７７８と接続するように配置される。廃水出口１６４０（図３１）はまた、廃水ピトーポンプ１７４２の入口と接続するように配置される。タイゴン（登録商標）又は他のチューブは、真水と廃水を、それらの出口から、それぞれのピトーポンプ入口への出口に運ぶことができる。
【０２７６】
図３９は、ピトーポンプ１７４０及び１７４２がピトーポンプアセンブリ１８００に一緒にどのように取り付けられるかを示す。このアセンブリは、真水ピトーポンプ１７４０に対応する左側（図３９）プレート１８０２及び廃水ピトーポンプ１７４２に関連する右側プレート１８０４を含む。他のファスナー１８０８、１８１０、１８１２及び１８１４のねじは、プレートをセンタープレート１８０６の反対側に取り付ける。各端１８２０及び１８２２は、処理装置の底部に取り付けることができる（図３９には示されていない）。
【０２７７】
センタープレート１８０６は、センター溝１８２６を有する。回転シェル１６００（図３１）も駆動するモーター１６６０は、一方の側１８２８に取り付けられる。センター溝１８２６と位置が揃う第１プーリー１８３０は、シャフト（図示されていない）センタープレートを貫通する。モーターが第１プーリーを回転させる。第１プーリーの周りのベルト１８３４は、溝内のシャフト１８３８上の第２プーリー１８３２まで延びる。図３９は第２プーリーを示していないが、それを示す図４０を参照する。モーター１６６０がディスク１６８２を回転させ、シェルサブアセンブリ１６９０を回転させるように、図３９及び４０のコンポーネントを配置することができる。必要に応じて、モーターの回転を伝達して、ディスク及びピトーポンプを回転させる機構を設置することができる。
【０２７８】
ベアリング１８４０及び１８４２は、回転のためのシャフト１８３８を支持する。図４０を参照。シャフトの左側は、磁気カプラーの１つの側面１８４４に接続して回転させる。磁気カプラーの他端１７５２（図３８、３９及び４０）は、壁１８４６（図４０）の反対側にある。説明したように、その側は回転キャビティ１７７０を回転させる。また、シャフト１８３８は廃水ピトーポンプ１７４２の回転キャビティを回転させる。
【０２７９】
他の実施形態と同様に、ピトーポンプ１７４０からの出口１７９２などのピトーポンプからの出口は、図５のバルブ３３０及び３３１のようなリードバルブ（図示せず）又は別のタイプのチェックバルブを有することができる。それらは、ピトーポンプに真水又は廃水がない場合、又はポンプがオフの場合に、大気圧の空気がピトーポンプを通って処理装置に逆流することを防ぐことができる。それらは、リードバルブ又はチェックバルブ（５又は１０  ｐｓｉａ）を介した圧力降下である可能性があるため、ピトーポンプの設計では圧力降下を考慮する必要がある。圧力を５又は１０  ｐｓｉａ上げるためのエネルギーは、システムの効率と電力使用量に大きな影響を与えない。
【０２８０】
処理装置は、様々な場所での圧力及び温度を測定するためのセンサーを備えることができる。製品モデルにはセンサーが含まれていない場合がある。これらのセンサーは、テストバージョンではより役立つ場合がある。図４０には４つのセンサーがあり、センサー１８５０と１８５２は、処理装置のボイラー側と凝縮器側の間の圧力差を計算するために使用される。センサー１８５４はシェルのボイラー側の温度を測定し、センサー１８５８は凝縮器側の温度を測定する。センサー１８５６はボイラー側の圧力を測定する。センサーはワイヤレスでコンピューターに接続できる。
【０２８１】
ハウジングが真空引きされているとき、内部構造が完全な真空引きを妨げるか、又は遅くすることがある。一部のエリアは完全に真空引きすることができない場合がある。ワイパーサポート１６４８と円筒壁１５０６（図３１）との間の領域はその一例である。処理装置は、シェル１６００の凝縮器表面１６０２とワイパーサポート１６４８の外側との間に、蒸発均等化通路１８８０を備えることが可能である。通路は、ワイパーサポートの両側の真空を等しくすることを可能にする。
【０２８２】
処理装置は、保守及びクリーニングのために定期的な分解を必要とする場合がある。時間が経つにつれて、汚染物質がシェル、特にボイラー表面１６０４に蓄積する可能性がある。ピトー管１７４０と出口１７９２を通過する廃水通路も汚染物質で詰まる可能性がある。組み立て、修理、清掃、再組み立てを容易にするために、これらのタスクに向くようにコンポーネントを設計することができる。
【０２８３】
ワイパーサポート１６４８は、Ｕ字形シール１６５４及び１６５６（図３１）の開放端内にまで延びる。Ｕ字型シールのもう一方の端は、処理装置ハウジング１５００の頂部１５０２及び底部１５０８に接触する。上部及び底部は、Ｕ字形シールの他端を受け入れるための溝を備えることができる。円筒壁１５６８はまた、Ｕ字形シール１６５８及び１６５９に取り付けられてもよい（図３２）。
【０２８４】
図１と異なり、また上部と下部ハウジングコンポーネントの間に延在するサポートを使用する他の実施形態と異なり、図３１の実施形態は、内部コンポーネントを支持するために上部と下部ハウジングエンドプレートの間にあるセンターシャフトサポートを使用しない。内部コンポーネントを支持する構造は自己支持型であるため、その構造は有利である。それらは、サブシステムとして外側円筒形ハウジング１５００内に「配置」できる。これにより、外部円筒１５０６並びに上部及び下部ハウジングプレート１０４９及び１５９６に、より薄い材料を使用できる。製造エラーから生じる、又は真空によって引き起こされるハウジングのたわみにより生じるハウジング及び内部部品の許容誤差の変動は、内部コンポーネントの不一致を回避する。ハウジングのたわみは、内部部品の許容誤差の変動又はストレスに耐えられない。
【０２８５】
図３１の実施形態は、組み立て又は交換のために外側円筒ハウジングサブシステムに挿入された自給式ボイラー／凝縮器サブシステムユニットを備えた別個の外側ハウジングサブシステムとして構築される。外側ハウジングは、頂部がねじ込み式の蓋又は同様の仕組みを備えていて、底部がワンピースで密封されていてもよい。ボイラー凝縮器サブシステムには、ボイラー凝縮器ベアリング、ボイラー凝縮器シェル（シングル又はマルチシェル）、ボイラー凝縮器ワイパー（シングルシェル又はマルチシェルのための内側及び外側ワイパー）、ボイラー凝縮器ディバイダ（各ボイラー凝縮器チャンバの間）、及びベアリング、ワイパー及び入口給水管を保持する固定ボイラー凝縮器頂部及び底部サポート構造が含まれる。このことは、ボイラー凝縮器サブシステムを外部で組み立て、保守用の交換可能なモジュール式アイテムにすることを可能にする。
【０２８６】
このボイラー凝縮器サブシステムの底部固定支持構造は、真空ハウジング１５０８の底部に固定される。また、ブロワーサブシステム１５２０は、外側ハウジングに設置され、クランプで所定の場所に固定されて、ブロワーサブシステムを支持する支持構造を有する独立したユニットである。真水及び廃液の出力水流は、低圧条件下で浄化器の底部から出て、外部ピトーポンプサブシステムに流れ込む。ピトーポンプは真水及び廃水の出力を加圧し、その結果それらは大気条件下へと出る。チェックバルブ又はリードバルブは、処理装置への逆流を防ぐ。別個のモーター又はベルトシステムがピトーポンプを駆動する。ピトーポンプは、並べて設置することも、一直線上に設置することも可能である。
【０２８７】
この説明は、例示的であり、限定的ではなく、単なる一例である。この出願書類は例を示し、例の説明をしているが、当業者は明らかに、変更、改造又は修正を加えることができることに気づくだろう。多くの例には、メソッド動作又はシステム要素の特定の組み合わせが含まれるが、これらの動作とそれらの要素を他の方法で組み合わせて、同じ目的を達成することができる。１つの実施形態でのみ説明された動作、要素及び特徴は、他の実施形態における同様の役割から除外されることを意図していない。
【０２８８】
「複数性」は、２つ以上を意味する。項目の「セット」には、そのような項目の１つ以上が含まれる。記載された説明又は特許請求の範囲における「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、「ｃａｒｒｙｉｎｇ（担う）」「ｈａｖｉｎｇ（有する）」「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（含む）」「ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ（含む）」及び類似の用語は制限がなく、すなわち、「を含むがそれらに限定されるものではない」を意味する。「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ（からなる）」及び「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ（本質的にからなる）」という移行句のみが、請求項に関する閉鎖又は半閉鎖移行句である。請求項内の「１番目」、「２番目」、「３番目」などの順序を表す用語は、それ自体では、ある請求項要素の優先順位、優先権、又は他の要素に対する順序、方法の行為が実行される時間的順序を含意しないそうではなく、それらは単にある名前を持つ１つの請求項要素を同じ名前を持つ別の要素から（順序の用語を使用して）区別するためのラベルである。「又は」のような代替選択肢は、列挙された項目の１つ以上の組み合わせを含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【国際調査報告】
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