CN115335130A - 水蒸馏器 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于蒸馏受污染的水的水蒸馏器，所述水蒸馏器包括：第一容器，其用于盛装受污染的水，所述第一容器包括第一底座和从所述第一底座向上延伸的第一壁；外盖；集水单元，优选地外容器；以及内盖，其用于封闭所述第一容器中的体积，所述内盖包括至少一个孔口并且定位在所述外盖下方，其中所述内盖和所述外盖被设计成用于将冷凝水输送到所述集水单元，优选地外容器，并且其中所述外盖是透明的，用于通过太阳加热所述第一容器中的所述受污染的水。本发明还涉及一种用于蒸馏水的方法，涉及特定形状的外盖和/或内盖，以及其在蒸馏受污染的水时的用途。

Description

水蒸馏器

技术领域

本发明涉及一种水蒸馏器，特别是一种可以通过暴露于例如阳光或风等能量来操作的水蒸馏器，用于以高效方式从受污染的水中回收淡水，而不需要昂贵的装置、过滤器、能量和/或复杂的装置使用方法。

背景技术

在人烟稀少的地区，例如偏远岛屿和山区的僻静地方，很难获得和保存安全的饮用水和灌溉植物的水。此外，近年来，随着农业地区的荒漠化，沙漠转为农田既是重要的发展问题，也是人口问题，而供水是实现沙漠转为农田需要解决的一个重大问题。这些地区尤其容易受到水污染，导致水质较差。无法向这些地区提供干净的饮用水会阻碍其发展，并增加疾病和死亡。另一个重要的发展是气候变化使得世界上的一些地区变得非常干旱，并且淡水供应短缺是一个日益严重的问题。此外，海洋中的咸水正在向内流入陆地，并使水井盐化。这些地区的居民面临着为自身消耗、生活储备和灌溉获取淡水的问题，并且经常需要将家搬到不太干旱的地区。

解决此问题的一种方式是向一个区域提供大型净水设施。然而，特别是对于大多数人口稀少的地区，由于成本高昂，提供这种设施是不可行的。这些用于净化大量水的设施通常使用离子交换法、隔膜渗透法、反渗透法或多次闪蒸法，尤其是在淡化海水时。这些方法对于处理大量海水是有效的，但是安装必要的设备需要大量投资，并且海水淡化也需要大量能量。因此，对于小型社区和个人而言，在此类设施中淡化海水的成本太高。此外，在大多数情况下，在建造成本和用于装备操作的能源供应方面，很难在例如岛屿、偏远沙漠地区或山区僻静地方等偏远地区安装这种装备。

需要一种用于从不干净的水中蒸馏淡水的易于使用的小型移动装置。已知的装置包括用于非淡水的储水器，所述储水器由倾斜的玻璃板覆盖，所述玻璃板的下端终止于排水沟中，用于收集从玻璃板流下的冷凝水。排水沟可将冷凝水带到淡水储水器或管道。

文件US5468351中公开了一种这样的装置，它描述了一种用于回收淡水的设备，所述设备包括由具有坡度的顶板构件和具备储液器构件的底座构件形成的结构。本公开的一个实施例包括定位在底座构件上并具有波纹横截面的顶板构件。不利地，由于受污染的水加热缓慢，因此在顶板构件上冷凝时干净的水释放缓慢，所以US5468351的公开实施例效率不高。并且，US5468351的公开内容不允许快速吸热，特别是当太阳升得很低并从东向西移动然后再次落下时。那么辐射无法进入结构。并且，由于储液器构件的顶部是敞开的，因此冷凝产生的液滴必须沿着顶板构件行进很远，从而增加了与受污染的水一起落回储水器的可能性。此外，水从盖缓慢排出可能会导致内表面不透光或受到污染，这会减慢多孔物质中所含的水的蒸发过程。受污染的内表面还可能会提高顶板构件的温度，从而限制冷凝速率。

文件GB1412971公开了一种蒸发受污染的水并收集冷凝水的太阳能蒸馏器。本文件所公开的实施例包括槽，所述槽具有多孔物质，具有毛细管大小的孔隙，并延伸到槽中的最大独立水位之上。槽延伸到最大独立水位之上，从而通过多孔槽的毛细作用使水上升。然后，水从表面蒸发并冷凝在盖上。然后沿着槽的侧面收集蒸馏水。GB1412971的公开内容的缺点是冷凝的液滴在积聚后可能很容易落回多孔物质上。特别地，在冷凝后，冷凝水由于自身的积聚重量而从盖上滴下。并且，水从盖缓慢排出可能会导致内表面不透光，这会减慢多孔物质中所含的水的蒸发过程，并限制蒸发的水的冷凝速率。

文件GB1497953涉及一种使用太阳能生产蒸馏水的方法和一种使用所述方法的自动装置。所述方法包括多个凸透镜，这些凸透镜将阳光集中以加热汽化室中所含的水，所产生的水蒸气通过透明隔板透过孔上升到冷凝室中。在那里，通过使冷空气通过冷凝室正上方的冷却空气室来冷却和冷凝水。所产生的冷凝物被收集在隔板上的凹槽中，并离开所述装置到达收集装置或出口。

文件US2016/136537公开了一种低压机械海水淡化或净水设备。所述设备包括直径约10cm并且长1-20m的玻璃管。所述管包括内“泄流通道”和外密封盖。水可以流入管的一端，并通过泄流通道缓慢流向管的另一端。水由移动的传送带洗涤以去除固体，并由阳光加热，从而使水蒸发并在泄流通道的顶部留下一个小开口。然后，水冷凝在外密封盖的内部并可以收集起来。所述装置旨在作为数千个“阵列”的一部分进行安装，用于大规模水淡化或净化。

文件US4745707公开了一种植物盆栽组件，其特征在于容器，所述容器由大体不透水的盖覆盖，使得水可以通过盖与容器之间的毛细空间被向上抽吸，以灌溉安置在容器内的植物。所述组件还包含用于蒸馏灌溉水的外壳。

因此，特别需要改进的水蒸馏器，以简单、经济的方式高效、快速地加热受污染的水，以便蒸发和高效排出蒸馏水。

发明内容

本发明通过提供一种用于蒸馏受污染的水的水蒸馏器来解决这些问题，所述水蒸馏器包括：

a)第一容器，其用于盛装受污染的水，所述第一容器包括第一底座和从所述第一底座向上延伸的第一壁；

b)外盖，

c)集水单元，

-其特征在于，所述水蒸馏器进一步包括

d)内盖，其用于封闭所述第一容器中的体积，所述内盖包括至少一个孔口并且定位在所述外盖下方，

-其中所述内盖和所述外盖被设计成用于将冷凝水输送到所述集水单元，并且

-其中所述外盖是透明的，用于通过太阳辐射加热所述第一容器中的所述受污染的水，或

-其中所述第一容器具备电加热装置，所述电加热装置优选地由太阳能供电，用于加热所述第一容器中的所述受污染的水，或优选地两者皆有。

本公开的水蒸馏器可以用高效的方式蒸馏受污染的水。受污染的水还包含含水物质，优选地包含有机物质，例如树叶。受污染的水应理解为与淡水的任何偏差，并且不限于任何形式的污染。污染物可以是例如洗涤剂、盐、原油、粪便、尿液等。水平被限定为垂直于重力方向的方向。朝上、向上或上是与重力方向相反的方向。术语向上延伸意指从蒸馏器的底部平面向上看。术语内或内部意指在水蒸馏器的内部，而外或外部意指在水蒸馏器的外部。优选地，本文所描述的容器的向上延伸外壁向外逐渐变细，从而允许容器堆叠。类似地，本文所描述的外盖的周边处的向下定向侧壁也优选地向外向下逐渐变细，从而允许盖堆叠。

受污染的水安置在第一容器中，在所述第一容器中加热所述受污染的水以产生水蒸气。内盖包括至少一个孔口，优选地包括多个孔口，水蒸气可以通过所述孔口。孔口被理解为内盖中或内盖与第一容器之间的任何开口，蒸发的水可以通过所述开口。内盖被定位并成形为装配在第一容器中或第一容器上，使得内盖封闭第一容器的体积。

透明外盖定位在内盖上方。外盖可以连接到第一容器或由第一容器支撑，但也可以悬挂在第一容器上方。外盖以大体密封的方式覆盖水蒸馏器，以防止水蒸气从水蒸馏器中逸出。取决于水蒸馏器的实施例，外盖可以用大体密封的方式连接到第一容器或集水单元。外盖可以是倾斜的平坦盖板，但也可以具有包括向下定向的表面的其它一般形状，例如三角形、金字塔形、梯形、圆形、圆顶形、半圆柱形、椭圆形等，这些形状也可以被截断。外盖可以包括如下所述的波纹。

水蒸气将通过内盖的一个或多个孔口并到达外盖，并且由于这里温度较低，因此水蒸气会冷凝在外盖的内表面上并形成干净的水滴。外盖的内表面上的水滴可能从外盖滴落到内盖的上表面上。内盖和外盖被设计成用于通常通过重力将冷凝水输送到集水单元。

在优选实施例中，集水单元是包括外底座和从外底座向上延伸的外壁的外容器，其中第一容器由内盖覆盖并定位在由外盖覆盖和闭合的外容器内部。在此实施例中，一些蒸馏水被接收在外容器的底部区中，在第一容器下方，例如外底座。优选地，冷凝水从外盖和内盖通过设置在第一容器的向上延伸壁之间的间隔流入外容器中。第一容器和/或外容器优选地具备间隔件以在第一容器与外容器之间提供限定的间隔。

在实施例中，蒸馏器是环形的，并且具有用于围绕例如植物或树木的中心开口。在所述情况下，第一容器和外容器具有内壁从中向上延伸的中心开口，并且外盖和内盖具有对应的中心开口，用于覆盖和封闭外容器和第一容器。间隔还可以设置或可以不设置在外容器的内部向上延伸壁与第一容器之间，以允许冷凝水流入外容器中。在此实施例中，水蒸馏器可以用于向植物提供干净的水。集成在水蒸馏器中的集水单元允许储存蒸馏水，使得即使产生的蒸馏水量因阳光较少或较多而不同，也可以每天从集水单元向植物或树木提供等量的水。

优选地，外盖以及优选地内盖的表面区域的至少一部分，优选地主要部分，与垂直于重力的水平面成一定角度倾斜，并且优选地还与第一容器或外容器的底壁的水平面成一定角度倾斜，其中所述角度优选地至少为10°，优选地至少为20°，更优选地至少为30°，甚至更优选地至少为40°并且优选地低于80°，更优选地低于70°，或甚至60°。由于外盖与地球重力成一定角度，因此冷凝水滴一旦积聚了足够的重量，就会朝集水单元更快地向下移动。如果冷凝水滴在到达集水单元之前落下，则会落到内盖的上表面上，所述上表面部分敞开以使水蒸气通过，并且部分关闭并因此防止冷凝水滴落回第一容器中并回流到受污染的水中。

已发现，外盖上的冷凝会减少入射的阳光。考虑到优化入射阳光的量，优选的是，优选地除了如上所述的倾斜表面之外，外盖还在其表面区域的至少一部分上方包括外波纹表面，所述外波纹表面包括具有上部部分和底部部分的多个外波纹，并且其中优选地，外波纹的上部部分和底部部分由壁部分间隔开，所述壁部分的角度优选地介于20°与70°之间，优选地介于30°与60°之间，更优选地介于40°与50°之间，甚至更优选地为约45°。已发现，外表面的波纹形状使液滴更快地向下移动到集水单元，从而增加了通过外盖的阳光量。因此，存在两个不同的角度：朝向盖的一个或多个边缘向下倾斜的盖的表面的第一角度，以及所述表面，优选地倾斜表面上的一个波纹。

从透明外盖向下流动的液滴随着它们向下流动而通过聚结增加重量，并且更有可能在外盖的下部部分处从外盖落下。因此，优选的是，内盖包括倾斜和/或波纹表面，其中孔口定位在内盖的倾斜表面的升高区处，因此优选地与外盖的下部部分间隔开，在所述下部部分液滴更容易下落。

内盖和外盖形状可以有数种组合。外盖可以是倾斜的或圆顶形的，以允许水通过重力流下，而内盖可以不倾斜。在这种配置中，内盖还可以是大体平坦的，并且内盖可以包括设置于在内盖的主平面上方延伸的高度上的孔口。内盖可以包括至少部分并且优选地完全被向上延伸的脊包围的孔口。这些实施例的组合可以用于防止内盖上的冷凝水通过孔口流回第一容器中。例如，内盖可以在倾斜表面上具有孔口，这些孔口被向上延伸的脊包围。然而，最优选地，内盖和外盖都倾斜以允许冷凝水滴通过内盖的上表面向下移动到集水单元。最优选地，内盖和外盖形状相似，从而在内盖与外盖之间留下限定的大体均匀的间隔。

内盖和外盖被设计成将冷凝水输送到集水单元。针对不同的实施例，设计可能有所不同。内盖优选地具备倾斜表面，所述倾斜表面任选地具有通道，从而允许冷凝水滴向下流动到冷凝水可以流入集水单元中的较低点。内盖在较低点处可能不具有脊，使得冷凝水可以沿着内盖的整个下边缘流入容器中。内盖可以具有边缘，所述边缘具备向上脊和脊中的开口，或者不具备脊中的开口但具备表面中的开口，任选地具备管道以允许冷凝水流向集水单元。

用于蒸发的能量优选地直接或间接来自阳光，并且因此，蒸馏器具有大体透明的外盖。透明应理解成意指对太阳辐射，优选地外盖中的阳光的吸收率低，使得大量的阳光能量可以穿透到达内盖。这不仅允许更好地直接或间接加热第一容器中受污染的水，而且还产生温差，其中外盖的温度低于容器内部的温度，从而在外盖的内表面上形成冷凝。本领域已知对阳光具有高透明度的合适材料。优选的是，外盖由透明材料制成，所述透明材料还准许UV光大体上不被吸收地通过。优点是UV光具有消毒作用，并且可以防止水中藻类等微生物的生长。如果将集水单元的至少一部分，优选地外容器，如下所述制成透明，则优选的是，所述部分也由UV透明材料制成。合适的UV透明材料是UV透明聚丙烯材料。这种聚丙烯材料具有良好的强度和韧性。此外，如果大体透明的外盖还准许红外(IR)光通过，从而增加内盖吸收的能量，同时限制外盖吸收的能量，则是有利的。这会提高蒸发和后续冷凝的效率。

在一个实施例中，根据本发明的蒸馏器包括除入射阳光以外的加热装置。优选地，其中第一容器具备电加热装置，所述电加热装置优选地由太阳能供电，用于加热所述第一容器中的受污染的水。在最优选实施例中，蒸馏器包括透明的外盖和具备电加热装置的第一容器。根据本发明的蒸馏器包括电加热装置和不透明的外盖，还具有通过更高效地输送冷凝水滴和增加水蒸发来提高蒸馏效率的优点，如本文所描述。

组合的电加热和太阳辐射加热的优点是，因为受污染的水的加热速度更快，所以蒸馏器可以在更高的生产率水平下运行。电能显然可以从电网提供，但由于上述原因，水蒸馏器优选地用作移动独立单元，因此优选地具备太阳能电池或用于发电的小型风车，并且优选地具备电池以储存生成的电能。优选地，考虑到最优蒸馏生产率并且为了防止过热，加热装置具备温度计和恒温器控制器，以控制受污染的水的设置温度。电加热的优点不仅在于水蒸馏的生产率更高，而且不依赖太阳辐射。受污染的水可以在夜间继续加热。根据生成和储存的电量，加热装置至少可以减少夜间的冷却，甚至可能在夜间继续蒸馏。当使用电加热时，必须确保外盖的温度低于水蒸馏器的内部温度，以确保外盖的内表面上的冷凝。这可以简单地通过在夜间冷却时将蒸馏器留在室外来实现。

电加热装置可以是集成在第一容器的第一壁或第一底座中的电阻加热元件。替代地，电加热装置是浸入式加热器，其具有包在管中的电阻加热元件，所述管可以在第一容器中定位在要加热的受污染的水中。这种浸入式加热器更简单且更便宜。浸入式加热器可以通过如下所述的填充开口或与填充开口类似的单独开口插入第一容器中，并且具备罩以闭合填充开口并将浸入式加热器在第一容器中的位置固定为与第一容器的第一底座相距优选地1-2cm的距离。

在优选实施例中，外盖是透明的，并且内盖也可以是透明的，但更优选地是不透光的，并且最优选地是不透明的，并且优选地具备优选地深色的吸光物质，以最大限度地吸收来自太阳辐射的能量。优选地，内盖具有根据例如ASTM C1371-15测量的至少约0.50，优选地至少约0.60，更优选地至少约0.70，甚至更优选地至少约0.80的热发射率。吸光物质增加了从阳光的能量吸收，增强了受污染的水的加热，并确保以高效的方式维持由太阳辐射提供的能量。如果任何太阳辐射通过第一容器中的孔口并被第一容器中的水反射，则它将被内盖的内表面接收。因此，水蒸馏器实现了高能量保留。内盖不仅激发白天能量的进入和吸收，还通过防止水中储存的能量的一部分通过对流损失来防止夜间水的冷却。与第一容器中水的反射率相比，内盖优选地具有高能量吸收，从而提高水蒸馏器的效率。

覆盖第一容器的内盖中允许水蒸气通过的孔口的总表面积介于覆盖第一容器的内盖的表面积的10％与90％之间，优选地20％与80％之间，优选地30％与70％之间。孔口表面积％是覆盖第一容器的内盖部分的面积％。内盖中未覆盖第一容器且不允许水蒸气通过的开口的表面积不包含在孔口表面积内；例如，内盖中的填充开口或中心开口对应于容器中将定位有植物的中心开口(参见图1)。考虑到准许水蒸气通过，孔口表面积百分比不应太低，但考虑到优化对阳光的吸收并防止冷凝水滴回流到受污染的水中，孔口表面积百分比当然不应太高。

在最优选实施例中，内盖在其表面积的至少一部分上方包括内波纹表面，所述内波纹表面包括具有上部部分和底部部分的多个内波纹，并且其中优选地，孔口定位在波纹的上部部分中，并且其中底部部分被设计成将收集的冷凝水导向集水单元。优选地，内波纹表面还与垂直于重力的水平面成一定角度倾斜，如上所述。优选地，波纹的上部部分和底部部分通过壁部分间隔开，所述壁部分的角度优选地介于20°与70°之间，优选地介于30°与60°之间，更优选地介于40°与50°之间。在此实施例中，进一步优化了对阳光的吸收，并防止冷凝水滴回流到受污染的水中。壁部分之间的角度激发水滴快速移动到底部部分，波纹区域的角度激发收集的水滴移动到集水单元。在外盖中并且优选地在内盖中的波纹优选地具有三角横截面形状，并且从中心径向向下延伸。

在上述实施例中特别优选的是，内盖的内波纹与外盖的外波纹对齐，使得外波纹的底部部分与内波纹的底部部分对齐，从而使得从外盖的外波纹的底部部分落下的冷凝水滴落在内盖的底部部分中，并且最小限度地落在设置在内波纹的上部部分的孔口中。

当内盖的上表面的至少一部分和/或外盖的内表面的至少一部分是防水的并且优选地都是防水的时，冷凝水的流动速度和蒸馏效率得到进一步提高，这些部分优选地由疏水材料制成或通过用疏水涂层或荷叶表面结构或其组合进行改性来制成。这样做的另一个优点是表面不容易污染，从而防止感染并防止结垢和阻碍光线通过。

优选地，外盖的内表面和内盖的上表面进一步具备降低粘附力的添加剂和/或覆盖层，例如PET和/或特氟隆(Teflon)，和/或通过使用小突起和/或粗糙化，可能添加但不限于蜡膜、硅树脂或特氟隆产品或其它降低粘附力的物质，从而获得防水效果，因为水的相互凝聚力增加和/或水对仪器表面的粘附力降低，从而形成较大的液滴。因此，由于重量增加并因此对重力的敏感性增加，并且由于形成的液滴较大使得粘附力成比例降低，液滴可能更容易到达外盖的下部部分和/或内盖的下部部分(或波纹表面的下部部分)，使得回收的水分量增加。这样还可以防止外盖的内表面被生物体和/或尘粒污染，使得外盖保持透明，这有助于保持进入单元的太阳辐射尽可能高，从而使第一容器中的水尽可能温热的最优能量进入将继续存在。

考虑到在白天尽可能多地捕捉阳光，优选的是，外盖，并且优选地还有内盖，具有朝向外容器的一个边缘向下倾斜的一个表面部分以及朝向另一相对边缘向下倾斜的另一邻近表面部分，从而形成圆顶形状。在实施例中，外容器的一个边缘是外容器的外边缘。外容器的一个边缘可以是圆周边缘的外边缘。外容器的一个边缘也可以是正方形或矩形外容器的单侧边缘。在实施例中，相对边缘可以是外容器的内边缘，所述内边缘界定外容器中的开口(例如，圆环形状)。在另一实施例中，相对边缘可以是正方形或矩形外容器的单侧边缘，与上述单侧边缘相对。这种形状确保了当太阳在天空中移动时，太阳辐射可以全天进入蒸馏器。优选地，表面部分与垂直于重力的水平面成一定角度倾斜，所述角度介于约+5°与+70°之间，优选地介于约+10°与+50°之间，并且盖的另一邻近表面部分与垂直于重力的水平面成一定角度倾斜，所述角度介于约-5°与-70°之间，优选地介于约-10°与-50°之间。例如，在蒸馏器的水平横截面形状是正方形或矩形的情况下，外盖可以是细长圆顶形的，具有向下倾斜到外容器的相对边缘的两个表面部分，或者具有向下倾斜到外容器的所有四个边缘的四个表面部分。在蒸馏器具有圆形水平横截面形状的情况下，外盖可以从圆形外容器的中心径向向下倾斜到边缘。在蒸馏器具有内壁形成中心开口的水平横截面圆环形状的情况下，外盖可以是圆形圆顶形的，具有朝向内壁倾斜的一个表面部分和朝向外容器的外壁向下倾斜的一个表面部分。

在某些实施例中，这种集水单元可以是排水沟、管、第二容器、杯子、瓶子、外容器或其组合。集水单元的定位方式使得来自内盖和/或外盖的冷凝水滴到达集水单元。这包含水滴在被集水单元收集之前首先从外盖滴落到内盖的上表面上的实施例。这还包含集水单元是直接将蒸馏水带到使用点，即无需大量储存蒸馏水例如用于植物灌溉的排水沟、管或其它水管的实施例。然而，集水单元的储水功能优选作为蒸馏水生产波动的缓冲。集水单元还可以是内盖的集成部分。

外壁和第一壁优选地间隔开0.5到6cm，优选地0.5-4cm，更优选地1到2cm的壁间隔，并且优选地沿着外壁和第一壁的整个外围，并且其中优选地，第一容器的第一底座和外容器的外底座的至少一部分，优选地全部，间隔开至少0.5cm，更优选地至少1cm，甚至更优选地至少3cm并且优选地小于10，更优选地小于8或5cm的底座间隔。

通过在第一壁与外壁之间提供间隔，第一容器与外容器空气隔离。并且，内盖在内盖与外盖之间形成隔离空气间隔。这具有第一容器中的水不会快速冷却的有利效果，因为通过第一壁的热损失是有限的。因此，白天收集的能量在夜间不易损失，并且白天再次升温以蒸发受污染的水所需的时间更少，从而提高了水蒸馏器的效率。

通过在第一底座与外底座之间提供空间，冷凝水可以积聚在外容器中，同时仍然为第一容器中加热的受污染的水提供隔绝。如果第一底座与外底座之间的空间除了积聚的蒸馏水之外还包括空气，则是特别有利的。空气使第一容器与外容器隔绝，从而减慢积聚热量从第一容器到外容器的传递。因此，第一容器中受污染的水更有效地加热并将其热量保持更长时间。这确保了提高水蒸馏器的效率。

优选地，第一容器或内盖或二者的组合提供开口，用于将过量生产的蒸馏水溢流回第一容器中。

第一容器优选地包括定位在第一容器内部以增加来自第一容器中的水的蒸发的装置，优选地，这些蒸发装置是具有毛细功能的毛细管装置，其在大体竖直方向上部分地定位在设想水位中并且部分地定位在设想水位之上，并且优选地是一个或多个毛细管弦、布或毡，优选地从内盖向下延伸到第一容器中。首先，蒸发装置的毛细功能增加了蒸发表面积，并且可以增加通过内盖中的孔口直接进入或由受污染的水反射的阳光的吸收。为了激发这种效果，可以使蒸发装置具有颜色，优选地深色。此外，如果蒸发装置悬挂在内盖上，则它还可以为热量提供传导路径以从内盖传递到第一容器中受污染的水。更优选的是，毛细管装置在内盖的上表面上方延伸，例如，毛细管绳穿过内盖中的2个孔口，所述毛细管绳的上端位于内盖的上表面上方，并且两端垂入第一容器中。优点是毛细管装置的上端通过太阳辐射以及与因吸收太阳辐射而变热的内盖接触来加热，因此毛细管装置顶端的蒸发速率很高，这使得受污染的水进行向上毛细流动。蒸发速率可能受毛细管装置数量的影响并由其设置。最后，如果如上所述从内盖中的所有孔口提供毛细管装置，则可以获得更高的蒸发扇。

可在浸入受污染的水中的毛细管元件的顶端提供其它额外的加热装置，如下所述，这使得来自第一容器的水通过毛细管元件持续向上流动，从而使蒸发增加。例如，加热元件可以设置在内盖上或内盖下方并且毛细管元件从加热元件垂下，特别地，细长加热元件可以沿着内盖的外围的至少一部分设置，并且当加热元件定位在内盖上方时，多个毛细管元件通过孔口从加热元件垂下。

水蒸馏器优选地允许阳光直接加热第一容器的壁的至少一部分。这可以通过外容器的外壁来实现，所述外壁延伸到比第一容器的第一壁低优选地至少约1cm，更优选地至少约3cm，甚至更优选地至少约5cm。如果外壁延伸到略低于第一壁，则透明外盖也必须在竖直方向上进一步延伸，以封闭外容器。因此，倾斜的阳光可以更容易地到达内盖和/或第一容器的表面。

替代地或组合地，外壁的至少顶部部分在至少约3cm内是透明的，或者最终整个外容器可以是透明的。如果外容器和透明外容器的表面积更大，则受污染的水加热得更快，并且水蒸馏器更有效。如果整个外容器是透明的，则可以实现相同的效果，而不会增加制造部分或全部集水单元的生产难度。

如果蒸馏水盛装在透明的外容器中(而不是立即被引导走)，则外容器中的蒸馏水中可能会形成藻类。当将蒸馏水储存在集水单元中较长时间时，例如用于在沙漠地区进行灌溉时，阳光不能直接到达蒸馏水是有利的，因为这会激发蒸馏水中藻类生长的风险。在存在这种风险的应用中，外容器优选地至少部分地安置在土壤中，或者可以被覆盖或着色以使光线无法进入。因此，阳光不会到达储存水的外容器区域，这些区域容易出现藻类生长。这提高了水蒸馏器对于用户的安全性，特别是在较长时间使用时。

当集水单元中的水在生产到管道或例如瓶子、额外容器等接收器之后被快速引导走或可以连接到集水单元下方的开口并且不存在藻类生长的风险时，可能有利的是，整个外容器是透明的，使得第一容器不仅通过来自顶部和/或侧面的一部分的辐射加热，还通过整个侧面和底部的辐射加热。

包含第一容器和外容器以及内盖和外盖的水蒸馏器优选地具有圆形或正方形的圆周形状(在水平横截面中)。

在水蒸馏器用作植物灌溉装置的实施例中，提供成形为至少部分地包围并保护植物的水蒸馏器尤其有利。本文中的术语植物将被广义地解释，包含但不限于植物、树木、蔬菜、穴盘苗等。这可以通过将水蒸馏器部件成形为使得蒸馏器形成凹部或延伸穿过水蒸馏器的开口(圆环形状)，使得水蒸馏器可以至少部分地包围并保护定位在开口中的植物并向植物根部供水来实现。开口优选地位于中心，可以是圆形、椭圆形、哑铃形、体育场形或方形，并且优选地底部比顶部更宽，向下逐渐变细。

在另一实施例中，水蒸馏器可以呈由两个或更多个分开的水蒸馏器的组件的形式，所述水蒸馏器在至少一侧或拐角中具有凹部，当所述水蒸馏器放在一起时，会协同形成开口以包围并保护定位在其中的植物。已发现，水蒸馏器可能会在使用期间移动分开，这会使下面的土壤暴露于阳光下，从而使土壤变干并杀死植物。因此，蒸馏器组件中的两个或更多个水蒸馏器优选地与连接装置连接，以防止水蒸馏器远离彼此移动。

集水单元适当地具备用于排出收集的蒸馏水的可闭合开口，其中优选地，开口设置在外底座中，优选地设置在外底座的最低点，并且其中优选地，外底座中的开口包括外容器外部的连接装置，优选地从外底座向下的螺纹突起，用于将管道或接收器连接到外容器，所述接收器优选地是瓶子。通过提供开口作为外底座的最低部分，防止了外容器中的积水，从而降低了生物体生长和外容器中的蒸馏水受到污染的可能性。为了进一步防止水受到例如藻类或细菌等生物体的污染，优选的是外底座朝向开口略微向下倾斜，以允许蒸馏水完全流出外容器，并且集水单元的底部部分保持干燥。

在替代实施例中，可闭合开口设置在外壁中，优选地靠近第一底座与外底座相距一定距离。此开口还可以用作溢流开口，以防止蒸馏水积聚并填充隔离空气间隔。

在又一实施例中，例如在海上的紧急情况下，水蒸馏器可浮在水上，用作开放水域上的淡水供应器。这种水蒸馏器是防水的，并且当最大限度地装满受污染的水时具有低于水的密度并且会漂浮，优选地至少50％的高度高于水位。在这种用途中，水蒸馏器优选地具备定位在外容器下方的额外漂浮单元，以使水蒸馏器漂浮并升高水蒸馏器，优选地使外容器的外底座高于水位，以防止水蒸馏器中受污染的水冷却。漂浮单元可以用作蒸馏水的额外接收器，其例如连接到外容器的外底座中的水排出开口。当水蒸馏器漂浮定位在外容器上时，或者在漂浮单元用作额外蒸馏水接收器的情况下，水蒸馏器优选地在开放水位以上具备蒸馏水排出装置。优选地，漂浮单元从水蒸馏器水平侧向延伸以包含这种蒸馏水排出点。

水蒸馏器可以用于灌溉植物，其中集水单元包括灌溉装置，优选地从外底座向下的可闭合开口，用于接收至少一个芯或在必要时接收更多的芯以分散蒸馏水，其中芯优选地安置在螺纹构件上，所述螺纹构件被布置成联接到位于外底座外部的对应螺纹区段。芯将蒸馏水输送到植物的底土。提供芯允许水分散在水蒸馏器下方的整个土壤中。这可以有利地为植物提供干净的水。芯确保以恒定的方式向土壤提供水，而不会使水以对于植物根系吸收水来说过高的速率漏掉。因此，水的使用效率更高。定位在土壤上的外底座可防止供应的干净水蒸发。

在没有芯的情况下，还可以在集水单元的底座中使用一个或多个小孔。在给定情况下提供给植物根部的水量也可以通过改变水蒸馏器中蒸馏水的产量来调节。这可以通过调节蒸发，例如使用较少蒸发弦(例如，毛细管弦)或不使用蒸发弦，使用部分不透明的外盖或部分覆盖的外盖来完成。因此，可以防止水以对于植物根系吸收水来说过高的速率漏掉。

外盖和内盖利用卡扣装置或其它连接装置可释放地连接到外容器和第一容器。由于水蒸发时污染物会积聚，所以应不时地清洁第一容器，并且应不时地清洁集水单元，以防止生物体生长。为了将受污染的水供应到第一容器中，水蒸馏器优选地包括通过外盖和内盖延伸到第一容器中的填充开口和用于闭合外盖中的填充开口的装置，并且任选地还包括集水单元与第一容器之间的溢流管道或开口，所述开口优选地由内盖或第一容器的边缘部分中的一个或多个凹部形成，其中内盖与第一容器接合。

外容器和第一容器优选地在第一容器和/或外容器的第一底座和/或外底座中和/或在第一壁和/或外壁中具备波纹或凹痕，以增加容器的刚度。这允许使用更少量的材料或刚度更低的材料来制造容器。所述材料优选地是可以热成型的热塑性材料。外盖优选地由透明聚合物材料制成，所述材料例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或具有极高光透明度(低光吸收率)的纤维素。内盖以及第一容器和外容器也优选地由可热成型的热塑性聚合物材料制成，所述材料例如聚丙烯。在特定实施例中，内容器和外容器由具有高隔热性质的材料制成，所述材料例如泡沫材料，和/或所述容器具备隔热层以防止夜间热损失，特别是在阳光无法到达的区域。在蒸馏水在产生到管道或接收器之后被立即引导走的情况下，集水单元还可以由透明聚合物材料制成，所述材料例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或具有极高光透明度(低光吸收率)的纤维素。

防止水被生物体污染的另一种措施是用允许UV光进入的聚合物材料制作透明外盖和/或任选透明集水单元，即SODIS方法(太阳能水消毒)，以便杀死生物体，从而使水不仅经过蒸馏，而且还经过消毒。

本发明还涉及一种蒸馏水的方法，其包括：提供本发明的水蒸馏器；将第一容器装满水，优选地受污染的水；将水蒸馏器暴露于阳光下；以及从集水单元收集蒸馏水。由于以下一个或多个原因，本发明的蒸馏器产生的水比现有蒸馏器多：

a)内盖通过吸收(颜色)来放大受污染的水的加热；

b)内盖通过抵消对流和辐射引起的能量损失来防止水冷却；

c)波纹表面和外表面的疏水性加速了液滴的形成，并将冷凝水从外盖输送到集水单元，从而防止阻挡阳光；

d)内盖防止冷凝水回流到第一容器中；

e)组合内表面和外表面的特定形状(尤其是波纹)非常高效地促进冷凝水输送到集水单元并将冷凝水回流回第一容器中；

f)内盖与外盖之间的空间以及第一容器与外容器之间的空间具有固定的空气层，其在夜间隔离并防止对流造成的热损失；

g)夜间冷却水的抵消作用确保了受污染的水在早上已经处于较高的温度，并在白天产生更早和更多的蒸气和蒸馏水；

h)透明外盖延伸到低于第一容器的位置，使得第一容器从太阳升起的那一刻起直接加热；

i)在蒸馏水直接从集水单元中排出的情况下使用透明外容器，以便最大限度地使用太阳能；

j)当太阳在天空中移动时，圆顶形外盖和内盖最大限度地捕捉阳光，而无需调整朝向太阳的位置；和/或

k)第一容器中的毛细管装置增加了蒸发和光吸收。

本发明主要旨在帮助干旱地区的穷人。在本发明的蒸馏器的优选用途中，由于上述原因，蒸馏器足够小，使用时便宜且灵活。然后，蒸馏器的高度大小(限定为最长水平横截面)优选地介于20cm与100cm之间，优选地介于30-60cm之间，并且介于10与60cm之间、更优选地介于15与50cm之间。然而，值得注意的是，本发明的概念与大小无关。对于较大的社区或农业用途(灌溉或牲畜饮用水供应)，蒸馏器大小还可以是例如2或3米，并且高度介于10与100cm之间。更大的水平横截面尺寸是有利的，因为这增加了从太阳辐射中获取能量的面积，并增加了受污染的水的可能表面积和第一容器中的蒸发量。

添加到第一容器中的受污染的水的量不应太高，因为在白天/晚上的温度循环期间，在夜间冷却受污染的水之后，需要很长时间才能在白天再次加热到可以蒸发的程度。这显然取决于辐射强度和昼夜气温。当填充到最多20cm、优选地最多15cm、更优选地最多10cm并且在一些情况下最多5cm的高度时，可以获得良好的结果。在蒸馏器中，最长水平横截面介于30cm与100cm之间，并且高度介于20cm与50cm之间。在集水单元的外壁，特别是储存蒸馏水的外壁的底部部分提供隔离可能是有利的。有利的是，第一容器在白天装满温热的受污染的水。

在根据本发明的一方面，提供了一种用于蒸馏受污染的水的水蒸馏器，所述水蒸馏器包括：第一容器，其用于盛装受污染的水，所述第一容器包括第一底座和从所述第一底座向上延伸的第一壁；外盖，集水单元，其用于收集蒸馏水，其中所述水蒸馏器进一步包括内盖，所述内盖用于封闭所述第一容器中的体积，所述内盖包括至少一个孔口并且定位在所述外盖下方，其中所述内盖和所述外盖被设计成用于将冷凝水输送到所述集水单元，其中所述外盖是透明的，用于通过太阳辐射加热所述第一容器中的所述受污染的水，并且其中所述第一容器包括用于增加蒸发的装置，优选地具有毛细功能的毛细管装置，其在所述第一容器内部部分地定位在设想水位中并且部分地定位在设想水位之上，其中所述毛细管装置优选地为毛细管绳、布或毡，并且优选地从所述内盖悬垂到所述第一容器中。

在根据本发明的一方面，提供了根据上文所描述的任何实施例的内盖，其中所述内盖包括用于增加蒸发的装置，优选地具有毛细管功能的毛细管弦。在实施例中，所述内盖具备毛细管弦，所述毛细管弦被布置成延伸到受污染的水中。这增加了蒸发的表面积，并提高了蒸发效率。

本发明还涉及用于组装如上文所描述的根据本发明的任何实施例的水蒸馏器的成套部分。作为实例，用于组装水蒸馏器的成套部分可以包括：第一容器，所述第一容器包括第一底座和向上延伸的第一壁；集水单元；内盖；以及外盖，其中外盖是大体透明的，并且其中内盖包括至少一个孔口。

体现本发明的发明概念的最小产品是外盖与包括孔口的内盖的组合。外盖可以是任何已知外盖，例如透明平板，只要它与如上文所描述的任何内盖组合使用即可。内盖可以定位在任何现有技术蒸馏容器中的任何透明外盖下方，例如甚至定位在地面上的简单孔上，并提高所述现有技术蒸馏容器的水蒸馏效率。内盖还可以包括用于收集已滴落到内盖表面上的冷凝水的集水单元，例如排水沟或水龙头。在此类实施例中，集水不需要第一容器和/或外容器。然而，优选的是将内盖与如本文所描述的任何优选外盖组合使用。

本发明还涉及如上文所描述的本发明的任何优选实施例中所描述的外盖，优选地外盖的波纹实施例，或涉及如本发明的任何上述实施例中所描述的内盖。本发明特别涉及如本发明的任何上述实施例中所描述的内盖和外盖的组合，其中最优选地，内盖和外盖两者都是波纹状的，其中波纹是对齐的，并且孔口设置在波纹的上部部分中。本发明还涉及本发明的外盖、内盖以及优选地内盖和外盖的组合在用于蒸馏水的方法中的用途。这种用途可以例如用于覆盖沙坑，所述沙坑包括有受污染的水的容器，或包括树叶，优选地压碎的树叶，以及用于收集冷凝水的集水容器。

这种用途的另一实例是在一种已知类型的水蒸馏器中，其中透明外盖覆盖用于盛装受污染的水的第一容器并且内盖定位在外盖下方，并且其中，集水单元是例如用于从外盖和/或内盖收集冷凝水并将冷凝水输送到较低点的排水沟，例如管道的蒸馏水容器。

本发明的其它方面涉及用于组装根据本发明的水蒸馏器的成套部分，涉及具备用于集水的装置的外盖，或具备用于集水的装置的外盖和内盖的组合，以及其用于从包括受污染的水的容器中蒸馏水的用途。

附图说明

在参考以下图式后将了解本发明的特征和优点，在所述图式中：

图1是根据本发明的水蒸馏器的一个实施例的倾斜俯视图；

图2是根据本发明的实施例的内盖的倾斜俯视图；

图3A是根据本发明的实施例的外容器的倾斜俯视图，其中第一容器安置在所述外容器中；

图3B是根据本发明的实施例的图3A的外容器的倾斜俯视图，其中第一容器从所述外容器中移除；

图4是根据本发明的实施例的水蒸馏器的倾斜仰视图；

图5是根据本发明的实施例的水蒸馏器的倾斜俯视图；

图6是根据本发明的实施例的图5的两个内盖的倾斜俯视图；

图7是图5的实施例的倾斜俯视图，其中一个内盖被移除以示出第一容器和外容器；

图8是图5的实施例的倾斜俯视图，示出移除了第一容器以及外盖和内盖的外容器；

图9是根据本发明的实施例的示出内盖的倾斜俯视图；

图10是根据本发明的实施例的示出内盖的倾斜俯视图；

图11是根据本发明的实施例的示出内盖的倾斜俯视图；

图12是根据本发明的实施例的包括蒸发装置的水蒸馏器的横截面的倾斜俯视图；并且

图13是图12的放大剖面图，示出了悬挂在内盖上的蒸发装置。

具体实施方式

根据本发明的实施例，图1示出了水蒸馏器1的一个实施例的倾斜俯视图，所述水蒸馏器包括由外盖3覆盖的外容器4。外容器4由底座41和向上延伸的壁42构成，从而限定具有敞开顶部的容器。外容器4连接到外盖3，使得它们封闭所述外容器中的体积。外盖3可以是透明的，并且可以在其周边具备向下定向的侧壁(在此实施例中为34)，使得蒸馏器的向上延伸区域的较大部分由外盖3构成。如果外盖3是透明的，则允许其进一步向下延伸确保了通过外盖3接收到更多的侧向阳光，从而提高水蒸馏器1的效率。替代地，可以使外容器4完全透明或仅对外壁42的上部部分透明。

在外容器4中，安置第一容器2以盛装受污染的水，这在图1中看不到，因为所述第一容器安置在外容器4中和外盖3下方(参见图3A)。外盖3包括多个径向延伸的Z形波纹31，其允许冷凝在外盖3的内表面上的水更有效地流向外容器4。波纹31包括顶部部分32和底部部分33。由波纹31限定的相对于重力的角度允许更快地排出冷凝水。冷凝在外盖3的内表面上的水被引导到波纹31的底部部分33，并且沿着底部部分33滴落或滑动到外盖3的侧面，以收集在外容器4中。

在图1的实施例中，外容器4和外盖3的形状使得可以通过开口6在水蒸馏器的中间接收植物。可以使用一部分冷凝水或所有的水来浇灌植物。这是有利的，因为它可以防止沉积物在浇灌过程中积聚，使土壤在更长的时间内保持健康。例如，EP1891275、WO2012081980和WO2016118011中描述了这种一般形状的水灌溉系统。

另外，外盖3可以包括填充开口71，在使用期间，所述填充开口用例如填充罩7等闭合装置闭合。开口71引导受污染的水通过外盖3，通过内盖5，并进入第一容器2中。由于热量的积聚，受污染的水可以从所述第一容器蒸发。

图2示出了根据本发明的实施例的内盖5的倾斜俯视图。内盖5与图1的实施例一致，并且安置在第一容器2上、外容器4内部和外盖3下方。内盖5被布置成定位在第一容器2上。然而，内盖5还可以悬挂在第一容器2上方。

图2的内盖5包括具有顶部部分52和底部部分53的多个波纹51。波纹通过与重力形成较小的角度来提高水的流动速度。在此实施例中，内盖5的波纹51与图1所示的实施例的外盖3的波纹一致，特别是具有类似的波纹形状并且波纹彼此对齐，使得来自外盖3的波纹31的底部部分33的冷凝水滴落到内盖的底部部分53上。这允许水更有效地被引导到集水单元或外容器4，因为从外盖落入受污染的水中的冷凝水滴更少。

在图2的实施例中，内盖5包括多个孔口50以允许蒸发的水通过。孔口50布置在波纹51的顶部部分52与底部部分53之间。孔口50还可以定位在波纹51的顶部部分52上。因此，来自外盖3(的底部部分33)的液滴通过孔口50落下的可能性降至最低。内盖5进一步包括填充开口71，通过所述填充开口，可以将额外的受污染的水提供到第一容器或内盖5下方的另一区域。如上所述，开口71还可以由例如填充罩7闭合。

在图2的实施例中，内盖5的波纹表面51在两个方向上倾斜，使得内盖5的表面上的水被引导到内盖5的外围或内盖5的中间。在这两种情况下，在此实施例中，水将被引导到外容器4或另一集水结构。

图3A示出了外容器4的倾斜俯视图，其中第一容器2安置在所述外容器中。根据图1的实施例，外容器4包括外底座41和外壁42。在外容器4中，设置有第一容器2。第一容器2包括第一底座21和从第一底座21向上延伸的第一壁22。第一容器2和外容器4的形状使得它们限定用于接收植物的开口6。如图所示，开口6由向上延伸且逐渐变细的中心外壁64和中心第一壁62形成。这些壁限定开口6，而不允许水流出第一容器2或流出外容器4。在包括中心开口6的实施例中，外盖和内盖在两个方向上倾斜，一部分朝向外壁，一部分朝向中心开口，使得冷凝水被引导到盖的外围和中间盖，并且流动通过第一内容器和外容器之间的间隔进入集水单元中。

图3B示出了图3A的外容器4的倾斜俯视图，其中第一容器2从所述外容器中移除。如所解释，外容器4被布置成收集冷凝水。图3B所示的外容器包括底座部分41和向上延伸的外壁42以限定体积。外容器4进一步包括向上延伸的中间外壁64，使得可以在不允许收集的水从外容器4流出的情况下限定开口6。图式示出了外容器和第一容器底部的波纹或凹痕以及容器壁中的凹痕，用于增加容器的刚度。

图4示出了水蒸馏器1的倾斜仰视图，其示出了外容器4的底部部分，所述底部部分包括外底座部分41和从所述外底部部分向上延伸的外壁42。外容器4进一步包括外容器4的底座部分41上的排出开口43。在另一实施例中，排出开口43可以安置在外容器4的外壁42上。排出开口43被布置成允许从外容器4排出干净的水。排出开口43可以连接到集水结构，连接到排水装置，或直接连接到下方的土壤，这取决于本发明的应用。在图4所示的实施例中，排出开口43联接到瓶子8。瓶子可以是任何常规瓶子，例如PET瓶。排出开口43可以包括螺纹区段，用于在其中接收瓶子8。瓶子8被布置成直接从外容器4收集新鲜饮用水，从而简化根据本发明的水蒸馏器1的使用。

图5示出了水蒸馏器1的另一实施例的等距视图，所述水蒸馏器包括根据本发明的两个组合的蒸馏器，其成形为协同形成用于包围植物的开口。此实施例示出了两个外容器4，由两个外底座部分41和从外底座部分41向上延伸的两个外壁42构成。在外容器4上，设置有两个透明外盖3。外盖3包括向下形状的多个波纹31，其在两个方向上朝向正方形外容器的两个边缘向下倾斜。所述波纹具有顶部部分32和底部部分33以有效地将冷凝在外盖3的内表面上的水引导到集水单元，例如外容器4。外容器4是矩形的，并与联接构件44联接在一起，所述联接构件被布置成将外容器4保持在一起。外容器4和外盖3在其侧面包括半圆形凹部。当两个外容器4和两个外盖3联接时，这些凹部形成用于在其中接收植物的开口6。此外，外盖3包括填充开口71，填充罩7安置在所述填充开口中以封闭填充开口71。填充开口71允许在不拆卸整个水蒸馏器1的情况下填充第一容器2。

图6示出了根据图5所示的实施例的两个内盖5的等距视图。两个内盖5包括具有顶部部分52和底部部分53的多个波纹51。在此实施例中，内盖5的波纹51的操作方式与上文所描述的方式相同。内盖5包括多个孔口50以允许蒸发的水通过并冷凝在外盖3的内表面上。内盖5进一步包括填充开口71，通过所述填充开口，可以用受污染的水填充第一容器2。同样，内盖2的矩形形状在两个相对侧上限定凹部，从而允许限定用于在其中接收植物的开口6。

图7示出了图5的实施例的等距视图，其中一个内盖5被移除以示出第一容器2和外容器4。图7的实施例的左侧示出了具有外底座部分41和外壁42的外容器4，其中第一容器2安置在所述外容器中。第一容器2包括底座部分21和内壁22。如前所述，第一容器2和外容器4的矩形形状限定凹部，用于部分包围植物。连同实施例右侧的部件中的凹部一起，限定了用于包围植物的开口6。图7的实施例的水蒸馏器1的右侧示出了安置在第一容器2上、外容器4内的内盖5。内盖5与先前实施例中描述的内盖5一致。填充罩7示出为位于水蒸馏器1的右侧，安置在内盖5的填充开口71中。

图8是图5的实施例的等距视图，示出移除了第一容器2以及外盖3和内盖5的外容器4。两个外容器4包括限定外容器4的内体积的外底座部分41和外壁42。外容器4的矩形形状限定联接在一起的凹部，其限定植物的开口6。外容器4与联接构件44连接，所述联接构件被布置成连接两个(或更多个)外容器4。外容器4还包括排出开口43，例如瓶子8的集水构件可以附接到所述排出开口。

图9是根据本发明的实施例的示出内盖5的倾斜俯视图。内盖5成形为截头圆锥体，所述圆锥体上布置有多个孔口50。在优选实施例中，这些孔口主要布置在圆锥体的顶部部分附近。根据上文所描述的任何实施例，孔口50被布置成允许蒸发的水通过，使得蒸发的水可以冷凝在外盖3的内表面上。内盖5进一步包括排水沟55，所述排水沟附接到管56以排放收集的水。代替提供用于将水输送到集水单元的管，排水沟的形状可以更大以用作集水单元。还可以利用与任何先前所描述的实施例一致的排出设备。图9的实施例允许省略第一容器2或外容器4。内盖5以及外盖3可以放置在具有可以蒸发的受污染的水的任何表面上。由于包含排水沟55以及管(或任何其它集水装置)，因此不需要外容器4。因此，根据本发明，还可以容易地利用外盖3和内盖5的组合。

图10是根据本发明的实施例的示出内盖5的倾斜俯视图。内盖5包括指向上的壁部分57，其足够高以阻止水流过内盖5的侧面。内盖5的表面58是大体水平的。在另一实施例中，表面58可以是倾斜的或包括将水导向安置在内盖的表面中的管56的任何其它几何形状。管56可以用例如瓶子8等任何其它方便的集水装置来代替。水平表面58收集从透明外盖3滴落的水，使得表面58允许干净的水流向集水管56。内盖5进一步包括多个升高的孔口50。在此实施例中，孔口50安置在半球体59的顶部区中。孔口50相对于表面58和集水管56的任何高度都与本发明一致。半球体可以用例如金字塔、波纹表面、圆锥体、圆柱体或任何其它几何形状来代替。

图11是根据本发明的实施例的示出内盖5的倾斜俯视图。图11的实施例的内盖5示出了波纹表面51，所述波纹具有顶部部分52和底部部分53。波纹表面51是倾斜的，以将水引导到内盖5的外围。内盖可以是闭合的，也可以是敞开的，以包括中间的开口6，用于接收植物等。孔口50定位在波纹51的顶部部分52上以防止水流回受污染的水源中。

图12是根据本发明的优选实施例的包括蒸发装置的水蒸馏器的横截面的倾斜俯视图。此实施例本质上与图1的实施例相同，并且这里不再重复已经针对图1描述的特征。图12示出了外盖34的向下延伸部分，并且第一容器的第一壁的上边缘高于外容器的外壁的上边缘，因此第一容器的一部分暴露于穿过透明外盖的直射阳光下，特别是当阳光较低时，穿过外盖34的向下延伸部分。还可以看到多个毛细管弦9，它们通过所述内盖中的孔口从内盖悬垂到第一容器中。第一容器23上的外间隔件将第一容器定位成与外盖接触，并与第一容器上的内间隔件25协同地在外容器与第一容器之间提供设置的壁间隔24，所述内间隔件在外容器和第一容器中的中心开口6的内部向上延伸壁之间提供壁间隔26。外容器中的凹痕45形成间隔件，所述间隔件在外容器与第一容器之间设置底部间隔46。

图13是图12的放大剖面图，更清楚地示出了悬挂在内盖上的蒸发装置9，示出了毛细管装置在内盖的上表面上方延伸穿过内盖中的2个孔口50，所述毛细管装置具有位于内盖上表面上方的上端91和悬垂到第一容器中的两端92。最终，可以从内盖中的所有孔口提供毛细管装置。

本发明还涉及用于蒸馏受污染的水的水蒸馏器1，水蒸馏器1包括：第一容器2，其用于盛装受污染的水，第一容器2包括第一底座21和从第一底座21向上延伸的第一壁22；如任何上述实施例中的外盖3；以及集水单元4，其中外盖3是透明的，用于通过太阳辐射加热第一容器2中受污染的水，并且其中第一容器2具备电加热装置，其由太阳能供电，用于加热第一容器2中受污染的水。

因此，已参考上文所讨论的某些实施例描述本发明。将认识到，这些实施例易于进行本领域的技术人员熟知的各种修改和替代形式。

在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本文所描述的结构和技术进行除上述内容外的进一步修改。因此，尽管已经描述了特定实施例，但这些只是实例，并不限制本发明的范围。

Claims (15)

1.一种用于蒸馏受污染的水的水蒸馏器(1)，所述水蒸馏器(1)包括：

a)第一容器(2)，其用于盛装受污染的水，所述第一容器(2)包括第一底座(21)和从所述第一底座(21)向上延伸的第一壁(22)；

b)外盖(3)，

c)集水单元(4)，

其特征在于，所述水蒸馏器(1)进一步包括

内盖(5)，其用于封闭所述第一容器(2)中的体积，所述内盖(5)包括至少一个孔口(50)并且定位在所述外盖(3)下方，

其中所述内盖(5)和所述外盖(3)被设计成用于将冷凝水输送到所述集水单元(4)，

其中所述外盖(3)是透明的，用于通过太阳辐射加热所述第一容器(2)中的所述受污染的水，

其中所述集水单元(4)是用于收集蒸馏水的外容器(4)，其包括外底座(41)

和从所述外底座(41)向上延伸的外壁(42)，其中所述第一容器(2)由所述内盖(5)

覆盖并定位在由所述外盖(3)覆盖和闭合的所述外容器(4)内部，并且

其中所述内盖(5)是不透光或不透明的，优选地是不透明的，并且优选地具备吸光物质，以吸收来自阳光的能量。

2.根据权利要求1所述的水蒸馏器(1)，其中所述外盖(3)和/或所述内盖(5)的表面区域的至少一部分，优选地主要部分，与垂直于重力的水平面成一定角度倾斜，优选地使得蒸馏水被引导到所述集水单元(4)。

3.根据权利要求1或2所述的水蒸馏器(1)，其中所述外盖(3)具有朝向所述外容器(4)的一个边缘向下倾斜的一个表面部分以及朝向所述外容器(4)的另一相对边缘向下倾斜的另一邻近表面部分。

4.根据任一前述权利要求所述的水蒸馏器(1)，其中所述外盖(3)在其表面区域的至少一部分上方包括外波纹表面，所述外波纹表面包括具有上部部分(32)和底部部分(33)的多个外波纹(31)，其中优选地，所述外波纹(31)的所述上部部分(32)和所述底部部分(33)由壁部分间隔开，所述壁部分彼此成的角度介于20°与70°之间，优选地介于30°与60°之间，更优选地介于40°与50°之间。

5.根据任一前述权利要求所述的水蒸馏器(1)，其中所述内盖(5)

a.包括倾斜表面，其中所述孔口(50)定位在所述内盖(5)的所述倾斜表面的升高区处，或

b.所述内盖(5)包括设置在某一高度上的孔口(50)，或

c.所述内盖包括至少部分地，优选地完全被脊包围的孔口(50)，或

d.其组合，

以防止冷凝水流入所述孔口(50)中，并且

其中覆盖所述第一容器(2)的所述内盖(5)中的所述孔口(50)的总表面积优选地介于覆盖所述第一容器(2)的所述内盖(5)的表面积的10％与90％之间，优选地20％与80％之间，更优选地30％与70％之间，其中所述内盖优选地具有深色，以吸收来自阳光的能量，并且其中优选地，所述内盖(5)具有根据例如ASTM C1371-15测量的至少约0.50，优选地至少约0.60，更优选地至少约0.70，甚至更优选地至少约0.80的热发射率。

6.根据任一前述权利要求所述的水蒸馏器(1)，其中所述内盖(5)在其表面积的至少一部分上方包括内波纹表面，所述内波纹表面包括具有上部部分(52)和底部部分(53)的多个内波纹(51)，其中所述底部部分(53)被设计成将冷凝水导向所述外容器(4)，其中优选地，所述外盖(3)是根据权利要求4所述的盖，并且所述内盖(5)的所述内波纹(51)与所述外盖(3)的所述外波纹(31)对齐，使得所述外波纹(31)的所述底部部分(33)与所述内波纹(51)的所述底部部分(53)对齐，使得从所述外盖(3)的所述外波纹(31)的所述底部部分(33)落下的冷凝水滴落在所述内盖(5)的所述底部部分(53)中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的水蒸馏器(1)，其中所述内盖(5)的上表面的至少一部分和/或所述外盖(3)的内表面的至少一部分是防水的，这些部分优选地由疏水材料制成或通过用疏水涂层或荷叶表面结构或其组合进行改性来制成。

8.根据前述权利要求中任一项所述的水蒸馏器(1)，其中所述外壁(42)和所述第一壁(22)间隔开0.5到6cm，优选地0.5到4cm，更优选地1到2cm的壁间隔。

9.根据任一前述权利要求所述的水蒸馏器(1)，其中所述第一容器(2)包括用于增加蒸发的装置，优选地具有毛细功能的毛细管装置(9)，其在所述第一容器内部部分地定位在设想水位(2)中并且部分地定位在所述设想水位(2)之上，其中所述毛细管装置优选地为毛细管绳、布或毡，并且优选地从所述内盖悬垂到所述第一容器中。

10.根据任一前述权利要求所述的水蒸馏器(1)，其中所述外容器(4)的所述外壁(42)延伸到比所述第一容器(2)的所述第一壁(22)低优选地至少约1cm，更优选地至少约3cm，甚至更优选地至少约5cm。

11.根据任一前述权利要求所述的水蒸馏器(1)，其水平横截面具有圆形或正方形的圆周形状，并且任选地具有中心开口(6)以包围并保护定位在其中的植物，或在至少一侧或拐角中具有凹部，所述凹部形成开口的一部分，使得在两个或更多个邻近、分开的水蒸馏器(1)的组件中，所述凹部协同形成开口以包围并保护例如定位在其中的植物，水蒸馏器(1)的所述组件优选地由联接构件(44)连接。

12.根据前述权利要求中任一项所述的水蒸馏器(1)，其进一步包括特征a)到f)中的一个或多个

a)所述集水单元(4)中，优选地根据权利要求2所述的外容器(4)中的可闭合排出开口(43)，其用于排出收集的蒸馏水，优选地位于所述外底座(41)中，优选地位于所述外底座(41)的最低点，并且其中优选地，所述外底座(41)中的所述开口包括所述外容器外部的连接装置，优选地从所述外底座(41)向下的螺纹突起，用于将管道或接收器连接到所述外容器(4)，所述接收器优选地是瓶子(8)，并且其中优选地，所述外底座朝向所述开口略微向下倾斜，以允许蒸馏水完全流出所述外容器(4)，

b)所述集水单元中，优选地根据权利要求2所述的外容器(4)中的灌溉装置(1)，优选地可闭合开口，用于接收至少一个芯以分散蒸馏水，其中所述芯优选地安置在螺纹构件上，所述螺纹构件被布置成联接到所述外底座(41)的对应螺纹区段，

c)填充开口(71)，其通过所述外盖(3)和内盖(5)延伸到所述第一容器(2)和装置(7)中以闭合所述外盖(3)中的所述填充开口，

d)所述集水单元(4)与所述第一容器(2)之间的溢流管道或开口，所述开口优选地由所述内盖(5)或第一容器(2)的上边缘部分中的一个或多个凹部形成，其中所述内盖(5)与所述第一容器(2)接合，

e)所述外盖(3)并且任选地所述外容器(4)由对UV光也透明的透明聚合物材料制备而成，所述材料优选地为UV透明聚丙烯，

f)电加热装置，其用于加热所述第一容器(2)中所述受污染的水，其中所述电加热装置优选地是集成在所述第一容器(2)的所述第一壁(22)或第一底座(21)中的电阻加热元件。

13.一种蒸馏水的方法，其包括：

-提供根据权利要求1至12中任一项所述的水蒸馏器(1)；

-用受污染的水填充所述第一容器(2)；

-将所述水蒸馏器(1)暴露于阳光下；以及

-从所述外容器(4)收集蒸馏水，

其中所述第一容器(2)优选地填充到最多20cm、优选地最多15cm的高度以允许热能快速加热所述第一容器(2)中的水。

14.一种根据权利要求3至12中任一项所述的外盖与根据权利要求1至12中任一项所述的内盖(5)的组合，其在用于蒸馏受污染的水的方法中使用。

15.一种根据权利要求3至12中任一项所述的外盖与根据权利要求1至12中任一项所述的内盖(5)的组合在用于蒸馏受污染的水的方法中的用途，其中优选地，所述内盖包括毛细管弦。

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