CN101888978A - 利用日光来净化水的容器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过水的过滤、加热和紫外线辐射的组合来净化水的容器。该容器包括第一部分和第二部分，第一部分至少部分地包括日光可透过层，所述第二部分至少部分地与第一部分相对并且至少部分地包括日光吸收及红外线辐射发射(红外线发射)层。第一和第二部分一起包围出容积，水能容纳在该容积中以通过日光照射来加热。根据本发明，第一部分设置成使得日光可透过层是基本上平的，并且第二部分设置成使得容积至少包括第一和第二容积部分，其中第一和第二容积部分分别在日光可透过层和日光吸收及红外线发射层之间具有第一和第二距离，其中第一和第二距离相互是不同的。在日照一段时间之后在第一和第二容积部分中的水之间产生温差。
Description
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所限定的利用日光来净化水的容器，其中，所述容器包括第一部分和第二部分，所述第一部分至少部分地包括日光可透过层，所述第二部分至少部分地与第一部分相对并且至少部分地包括日光吸收及红外线辐射发射(红外线发射)层，其中，所述第一和第二部分一起包围出容积，水能容纳在该容积中以通过日光照射来加热。
背景技术
在世界上大部分地方，家庭用水的净化是必需的，以避免疾病。特别是，在世界上贫穷的地方，非常需要简单的方式来净化将被用作饮用水等的家庭用水。在地球上任何地方都可能发生的危机情况(例如自然灾害、战争和传染性疾病)期间，水的净化是非常重要的，以便限制疾病(例如痢疾疾病)的传播。
不洁净的水包括大量有害杂质，例如，病原体形式的微生物。传统上，通过煮沸来清除水中的这些杂质。在贫穷的国家中，在明火上煮沸水，从而消耗了大量的木材。将1升水加热到100℃需要大约1公斤的木材。获取木材需要很长时间，并且是成本很高的，同时对环境有负作用。这里，砍伐森林损害了环境，从而导致土壤侵蚀。
因此，传统的净化方法在环境影响、使用可能性和劳动力方面具有许多缺点。
用于净化饮用水的其他方法可以是巴氏灭菌法和过滤法。通过在长时间内将水加热到高温来执行巴氏灭菌法，它是成本很高的。过滤法仅能将附着到比较大颗粒上的微生物过滤掉。
通过瑞典专利SE527988，已知了一种用于净化水的容器。所述容器包括具有日光可透过层的表面和吸收日光的表面，其中，所述吸收表面具有深色。这里，太阳辐射穿过可透过日光的表面，进一步穿过不洁净的水，并且到达吸收表面。吸收表面吸收紫外线(UV)辐射并且发射红外线(IR)辐射用于实现容器中水的温升。通过使用所述容器，在适宜条件下，在将容器放在日光中三个小时之后，可以获得60℃以上的水温。这里，使用水的过滤、加热和紫外线辐射的组合来减少有害微生物的数量以及杀死它们，从而净化了水。
然而，需要改进该已知容器的净化并且使其更有效，特别是需要使净化过程更快并且能够在更短时间内净化更大量的水。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于净化水的容器，其解决了传统水净化的上述问题。
本发明的目的是提供一种用于净化水的容器，其生产便宜、易于操作并且在短时间内净化出优质的水。
通过根据权利要求1的特征部分的容器来实现所述目的，其中，第一部分设置成使得日光可透过层是基本上平的，第二部分设置成使得容积至少包括第一和第二容积部分，其中第一和第二容积部分分别在日光可透过层和日光吸收及红外线发射层之间具有第一和第二距离，其中第一和第二距离相互是不同的，其中在日照一段时间之后在第一和第二容积部分中的水之间产生了温差。
把第一和第二容积部分形成为使得它们在日光可透过层和日光吸收及红外线发射层之间具有相互不同的距离，这样的效果是：距离最短的容积部分中的水加热得比距离更远的容积部分中的水要快。这样就在不同的容积部分中产生了温差。由于水力求实现温度均衡，所以当各容积部分混合时在水容积中将产生水流动。水的该循环的效果是加热更快以及更有效地杀死微生物，因为微生物被来自各个方向的紫外线辐射照射。
把第一部分形成为包括基本上平的可透过层具有以下优点：从容器上反射走的日光最少，也就是说，允许尽可能多的日光透过容器。因为可透过层是基本上平的，所以在容器中的水和可透过层之间不会产生反射气窝。使进入到容器中的日光量最多对加热和杀死微生物都具有正面效果。
因此，本发明的优点是更快地净化水和提供更好的水净化。
根据本发明的一实施例，通过把吸收层形成为使得其包括相对于该吸收层的传播平面而言处于相互不同高度的至少两个表面部分，从而借助可透过层和吸收层之间的不同距离来获得各个容积部分。
根据本发明的一实施例，通过将吸收层的至少一部分设置成浅色(优选为白色)来形成额外的温差并且从而形成水流动。
本发明具有以下优点：由温差产生的水流动具有加热快的效果，和通过使用紫外线辐射杀死水中的微生物比用于水净化的现有技术的容器更有效。
附图说明
图1a-1b显示了根据现有技术的容器。
图2a-2b显示了本发明的优选实施例。
图3a-3e显示了本发明不同的优选实施例。
具体实施方式
图1a和图1b显示了从SE527988中获知的容器。容器100包括第一部分110，其包括可透过日光紫外线辐射的层111。因此，可透过层111对于紫外线辐射是透射的。(以下，在本文中可透过的和透射的是作为同义词来使用的)。容器还包括第二部分120，其包括紫外线吸收及红外线发射(以下表示为紫外线吸收)层121。
紫外线透射层111和紫外线吸收及红外线发射层121基本上为容器中的相对侧，并且第一部分110和第二部分120一起包围容积130，该容积130还构成了容器的容积。此外，容器包括第一和第二可密封的开口141、142，每个开口设置有一过滤器151、152。当给容器充满水时，过滤器中的一个(例如，过滤器151)被用来过滤水。因此，该过滤器151应该是相对比较细孔的，以便在该过滤器中捕获有机物质和较大的微生物。当从容器中倒出水时，水通过第二过滤器152。因此，该过滤器152可以被制成相对比较粗孔的，因为该过滤器的主要目的是不允许较大的有机物质或者身体部分(例如，手指)与容器的内部接触。
当使用时，通过过滤器151，在第一开口141中为容器充满不洁净的水，直到容积130被装满。当水通过过滤器151时，有机物质和一些微生物被从水中过滤出来。然后把容器100放置成紫外线透射层111朝着太阳的方向，使得阳光通过透射层111，照射容积130中的水并且最后照到紫外线吸收层121上。当被日光照射时，紫外线吸收层吸收紫外线辐射，并且将红外线发射到容积130的水中，以便升高水温。
通过将水温升高到大约60℃的温度同时使来自日光中的紫外线辐射杀死水中的微生物来净化水。通过第二开口142及其过滤器152排出净水。对于该容器来说，对于2升水的容量，需要花大约三个小时达到60℃的温度。
图2a和图2b显示了本发明的一实施例。在这些附图中，显示了容器的第一部分210，其包括紫外线透射层211。此外，显示了容器的第二部分220，其包括紫外线吸收层221。所述第一和第二部分210、220被布置成至少部分地彼此相对。根据该实施例，紫外线透射层211是基本上平的，而紫外线吸收层221被布置成使得其包括两个不同的表面部分222、223，这两个表面部分222、223相对于紫外线吸收层221的传播平面被布置在不同的高度处。如图2a和图2b中所示，紫外线吸收层可以沿第二部分的壁延伸，一直延伸到第一部分，也就是说，一直延伸到紫外线透射层。因此，容器内总面积的大部分为紫外线吸收层。第二部分还包括支承体，该支承体被布置用来支承紫外线透射层211。在图2a-2b中，所述支承体被居中地布置在容器中并且被紫外线吸收层覆盖住。然而，支承体还可以布置在容器中的其他位置处，并且不必被紫外线吸收层覆盖。
为了实现快速地加热，紫外线吸收层的表面应该优选形成为使得其占据容器的大部分，因为紫外线吸收层的大小对水的加热有很大的影响。例如，紫外线吸收层可以占据容器总表面的一半以上，并且优选是超过容器总表面的三分之二。紫外线吸收层通常具有无光泽的黑色表面。
不同表面部分222、223的不同高度使得这些不同的表面部分到紫外线可透过层211具有彼此不同的距离262、263。该彼此不同的距离262、263的效果是：被第一和第二部分210、220包围出的总容积230的两个容积部分232、233具有相应于彼此不同距离262、263的不同深度。如可以在图2a-2b中看到的，根据该实施例，到紫外线透射层211具有较短距离263的表面部分223优选是中心凸台的形式，它被由到紫外线透射层211具有较长距离262的表面部分222组成的凹部所包围。
布置紫外线吸收层(使得其包括不同高度处的两个表面部分)以及基本上平的可透过层对容器的功能具有影响，使得在表面部分223上面的容积部分233(紫外线吸收层221到紫外线透射层211具有较短距离)中的水比在表面部分222上面的容积部分232(紫外线吸收层221到紫外线透射层211具有较远距离)中的水加热得更快。因此，在日光照射一段时间之后，在不同的容积部分232、233中出现温差。对于大约2升容积的水的实验已经表明，通过合适设计的表面部分222、223和它们相对于紫外线吸收层的传播平面而言所处的高度就可以在两个容积部分232、233之间产生2℃的温差。
因为整个容积230的水力求温度均衡，所以两个容积部分232、233中的水将会相互混合。这些容积部分的水的该混合产生了水的循环，水的循环加快了水的加热。试验已经表明，通过使用本发明的该实施例，将大约2升水加热到大约60℃的温度比采用平的紫外线吸收表面要快大约30分钟到45分钟之间。
此外，水的循环使得微生物随着水循环，这样进一步的效果是：当微生物由于循环而在水中回旋时，太阳从各个方向照射微生物。来自各个方向的该紫外线辐射被认为对杀死微生物具有良好的效果。
因此，本发明的该实施例具有以下优点：通过更快地加热水就能更快和更好地净化水，并且当微生物由于循环而在水中回旋时微生物被来自许多方向的紫外线辐射所辐射。
可透过层被设计成基本上平的使得加热和杀死微生物过程更有效，这是因为由于日光反射最少而使进入到容器中的日光量最多。紫外线吸收层被设计成仅包括两个表面部分具有以下作用，这些表面部分具有比较大的面积，从而提高了加热的效率，并且增加了容器中水的流动。因此，紫外线吸收层的设计有助于更有效地杀死微生物。
5升容积的容器的合适尺寸可以例如为40.0厘米高、34.5厘米宽和5厘米深。根据本发明的一实施例，相互不同的距离262、263之间的差值在大约5到30毫米之间，优选在大约10到20毫米之间。根据本发明的一实施例，该差值为大约15毫米。对于该实施例，距离262为大约5厘米，并且距离263为大约大约3.5厘米。当然，本领域的技术人员将意识到，容积和其他上述尺寸可以在本发明的范围内变化。
图3a-3e显示了紫外线吸收层的不同形式，它们被用于本发明的不同实施例中。
根据图3a中所示的实施例，紫外线吸收层的表面部分是由设置在容器横向上的隆起371和凹部372所组成的。这里，技术人员可以改变隆起和凹部的数量，以便为分别在所述隆起和凹部上面的水容积部分实现所需的温差并且从而也实现所需的循环。在图3a中，显示了基本上直线型的隆起371和凹部372，它们在表面部分之间具有基本上直线型的边界。隆起371和凹部372也可以被成型为基本上波浪形的，那么，它们在表面部分之间具有基本上波浪形的边界。
根据图3b中所示的实施例，紫外线吸收层的表面部分是由相互并排地设置在容器横向上的凸台373和凹部374所组成的，其中，凸台373和凹部374各自形成了表面的基本上一半。这里，技术人员可以改变凸台373和凹部374的尺寸，以便为凸台373和凹部374上面的水容积部分实现所需的温差，并且从而也实现所需的循环。紫外线吸收层形成为仅包括两个表面部分，即凸台373和凹部374，这样就使得表面部分的面积相对较大，从而能有效的杀死微生物。
根据图3c中所示的实施例，紫外线吸收层的表面部分是由一个或多个突起375以及位于它们之间的一个或多个凹部376组成的。所述突起具有基本上类似于半球的形式。这里，技术人员可以改变突起375的数量、突起的位置和突起自身的形式，以便为突起375和凹部376上面的水容积部分实现所需的温差，并且从而也实现所需的循环。
根据图3d中所示的实施例，紫外线吸收层的表面部分是由设置在容器纵向上的隆起371和凹部372所组成的。这里，技术人员可以改变隆起和凹部的数量，以便为分别在所述隆起和凹部上面的水容积部分实现所需的温差，并且从而也实现所需的循环。在图3d中，显示了基本上波浪形式的隆起371和凹部372，它们在表面部分之间具有基本上波浪形式的边界。隆起371和凹部372也可以被成型为基本上直线型的，那么，它们在表面部分之间具有基本上直线型的边界。
根据图3e中所示的实施例，紫外线吸收层的表面部分是由相互并排地设置在容器纵向上的凸台373和凹部374所组成的，其中，凸台373和凹部374各自形成了表面的基本上一半。这里，技术人员可以改变凸台373和凹部374的尺寸，以便为凸台373和凹部374上面的水容积部分实现所需的温差，并且从而也实现所需的循环。这里，凸台373和凹部374的较大面积使得杀死微生物更有效。
图3a-3e中所示的不同实施例各具有它们自己特殊的性能，从而影响水的加热和循环。因此，不同的实施例各具有紫外线吸收层的有益形式，其适用于净化水的不同情况。
如上所述，图3a-3e以及图2a-2b中的可透过层具有基本上平的形状，并且包括对于紫外线辐射具有高透射度的该层。所述可透过层可通过一比较薄的层来实现，因为根据本发明的容器中的可透过层将不受任何大应力，例如在容器的运输期间。基本上平的和薄的紫外线可透过层具有这样的作用：当容器充满水时在可透过层处不会形成气窝，并且紫外线在进入容器中的路线上仅需通过该比较薄的层。因此，反射掉的紫外线辐射最少，从而大部分紫外线辐射到达吸收层，并且使得杀死微生物更有效。
根据一实施例，图2a-2b、图3b及图3e所示实施例中的凸台223、373的面积比凹部222、374的面积更大。这使得分别在容器的第一和第二部分的水中(也就是分别在紫外线可透过层与凸台223、373及凹部222、374之间的水中)产生了有益的温差并且从而产生了有益的流动。
根据本发明的一实施例，在图2a-2b和图3e中所示的实施例中，凸台223、373具有非直线型的边缘，也就是说，凸台是从凹部222、374处的升高，其外边缘基本上具有任意形状。因此，根据该实施例，凸台可以是由基本上圆形或者椭圆形的升高所组成的。此外，根据该实施例，凸台223、373和凹部222之间的结合部被倒圆，以便于更容易除去有机物质。因此，凸台可以具有大的和比较扩展的突起形状。
为了简化起见，在图2a-2b和图3a-3e中，本发明被图解为紫外线吸收层基本上具有离紫外线透射层不同距离的两个表面部分。然而，根据本发明，也可以设置离紫外线透射层不同距离的两个以上这样的表面部分。因此，本发明不限于这些附图中所示的两高度的紫外线吸收层。
根据本发明的一实施例，可以通过影响紫外线吸收层的一个或多个部分的吸收能力来实现温差并且从而也实现循环。根据该实施例，对于紫外线吸收层的某些部分来说，这是通过在紫外线吸收层上施加不同颜色来改变紫外线吸收层自身来实现的。紫外线吸收层通常是深色的，优选为黑色，并且还具有无光泽面。根据该实施例，紫外线吸收层的某些部分被设置成较浅色，优选为基本上白色。这样的效果是：这些部分的紫外线吸收层吸收较少的紫外线辐射，并且与这些部分相关的水比与通常使用黑色的那些部分相关的水受热要少。因此，通过本发明的该实施例，实现了与紫外线吸收层的不同部分相关的水容积之间的温差。温差在水容积中引起了流动，这使水的加热更快并且使杀死微生物更有效。
根据本发明的一实施例，紫外线吸收层具有较浅色的那些部分设置在紫外线吸收层离可透过日光的层距离最远的表面部分上。这更加增大了紫外线吸收层的不同表面部分之间的温差，从而增加了水的循环。
根据本发明的一实施例，设置了对紫外线吸收表面的一个或多个部分的遮蔽。该遮蔽优选通过为紫外线透射层的一个或多个部分设置不让紫外线辐射通过的材料来实现。这样，就形成了紫外线吸收层的被遮蔽部分，在该被遮蔽部分，紫外线吸收层吸收较少的紫外线辐射，这样的效果是：与这些部分相关的水比与未遮蔽部分相关的水受热要少。通过本发明的该实施例，获得了与紫外线吸收层的不同部分相关的水容积之间的温差。该温差在水容积中引起了流动，这使水的加热更快并且使杀死微生物更有效。
根据本发明的一实施例，被遮蔽的部分设置在紫外线吸收层的离可透过日光的层距离最远的表面部分上。这更加增大了紫外线吸收层的不同表面部分之间的温差，从而增加了水的循环。
本领域技术人员将清楚，可以按许多方式来调节用于形成紫外线吸收层不同高度的不同实施例，以便使这种水净化适应当前情况。此外，对于本领域技术人员清楚的是，可以按许多方式来设置紫外线吸收层的颜色不同部分和遮蔽部分。本发明包括全部这些方式。
Claims (12)
1.一种利用日光来净化水的容器(100)，包括第一部分(110、210)和第二部分(120、220)，所述第一部分至少部分地包括日光可透过层(111、211)，所述第二部分至少部分地与所述第一部分相对并且至少部分地包括日光吸收及红外线辐射发射(红外线发射)层(121、221)，其中，第一和第二部分一起包围容积(130、230)，水能容纳在该容积中以通过日光照射来加热，其特征在于：
所述第一部分(110、210)形成为使得日光可透过层是基本上平的，以及
所述第二部分设置成使得所述容积至少包括第一和第二容积部分，其中，第一和第二容积部分分别具有在所述日光可透过层(111、211)和日光吸收及红外线发射层(121、221)之间的第一和第二距离，其中，
第一和第二距离是彼此不同的，其中，在日照一段时间之后，在第一和第二容积部分中的水之间产生了温差。
2.如权利要求1所述的容器(100)，其特征在于，第二部分包括一表面，该表面被设置成使得所述表面上的日光吸收及红外线发射层(121、221)包括至少两个表面部分(222、223、373、374)，其中，所述至少两个表面部分(222、223、373、374)相对于所述表面的传播平面位于相互不同的高度上，并且从而确定出所述第一和第二距离。
3.如权利要求2所述的容器(100)，其特征在于，所述日光吸收及红外线发射层(121、221)的至少两个表面部分(222、223、373、374)是由以下组中的任何形状组成的：被凹部包围的基本上居中的凸台；相互并排地设置在容器横向上的凸台和凹部；相互并排地设置在容器纵向上的凸台和凹部。
4.如权利要求2所述的容器(100)，其特征在于，所述日光吸收及红外线发射层(121、221)的至少两个表面部分(222、223、373、374)是由以下组中的任何形状组成的：在容器纵向上设置的至少一个隆起和凹部；被凹部包围的至少一个基本上球形的突起。
5.如权利要求2-4中任一项所述的容器(100)，其特征在于，所述日光吸收及红外线发射层(121、221)的至少两个表面部分(222、223、373、374)被设置成在所述两个表面部分之间具有基本上直线型的边界。
6.如权利要求2-4中任一项所述的容器(100)，其特征在于，所述日光吸收及红外线发射层(121、221)的至少两个表面部分(222、223、373、374)被设置成在所述至少两个表面部分(222、223、373、374)之间具有基本上波浪形的边界。
7.如权利要求1-6中任一项所述的容器(100)，其特征在于，所述第二部分(120、220)包括一个底部和四个侧壁，其中，所述表面是由该底部组成的。
8.如权利要求1-7中任一项所述的容器(100)，其特征在于，所述日光吸收及红外线发射层(121、221)被设置成使得所述日光吸收及红外线发射层(121、221)的至少一个部分的日光吸收能力是减小的。
9.如权利要求8所述的容器(100)，其特征在于，通过将基本上白色施加到所述至少一个部分上来使日光吸收能力减小。
10.如权利要求8-9中任一项所述的容器(100)，其特征在于，所述至少一个部分位于日光吸收及红外线发射层(121、221)的一表面部分(222、374)中，该表面部分靠近在日光可透过层(111、211)和日光吸收及红外线发射层(121、221)之间距离较远的容积部分。
11.如权利要求1-10中任一项所述的容器(100)，其特征在于，通过为所述日光可透过层(111、211)设置至少一部分不透日光的材料来为所述日光吸收及红外线发射层(121、221)的至少一部分设置遮蔽。
12.如权利要求11所述的容器(100)，其特征在于，所述至少一个被遮蔽的部分位于日光吸收及红外线发射层(121、221)的一表面部分(222、374)上，该表面部分靠近在日光可透过层(111、211)和日光吸收及红外线发射层(121、221)之间距离较远的容积部分。
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