JP6497636B2 - 太陽蒸留システム及び関連する太陽駆動灌漑装置 - Google Patents

Description

本発明は、水蒸留の分野に一般に関し、海や海洋などの自然の故意に汚染されている水体などの汚染されている水体から蒸留水を製造する装置に特に関する。本発明は、太陽駆動灌漑装置にさらに関し、自然植生の灌漑のための太陽駆動灌漑装置の使用により特に関する。

太陽蒸留などの当該技術で知られているさまざまな種類の蒸留技術が存在する。太陽蒸留技術は、太陽エネルギーを使用して蒸発−凝結プロセスを通して汚染されている水が蒸留水に変換される蒸発−凝結サイクルを発生させるために太陽エネルギーを使用する。このサイクルは、海洋、海、川、及び池などの自然水体内の水が太陽エネルギーの影響によって蒸発し、雲及び霧として大気中で集まって凝結し、雨及び雪の形態で再び地表に落下する水循環の自然現象を通して雨（蒸留水の一形態）が発生するように、自然においてよく知られている。

太陽蒸留には、能動蒸留及び受動蒸留の２個の従来の形態が存在する。受動太陽蒸留において、装置は、水を凝結させる手段としての装置の下部と上部との間の自然温度差に依存している。能動太陽蒸留においては、外部エネルギーが下部に供給されて、生産性をさらに改善させるように、下部と上部との間の温度差を増大させる。

従来の太陽蒸留システムは、多くの欠点がある。たとえば、従来の太陽蒸留システムは、陸上に設置され、水は近くの水源からそれに供給されなければならず、そのため、飲用に適していない水（汽水または海水）のシステムへの運搬が複雑になり制限されることになる。また、浄化後に残った水は、塩分、バクテリア、及び鉄などの他の不純物が非常に濃縮されており、特定の標準に従って、浄化サイクル毎にシステムから取り除く必要がある。これによって、従来のシステムは複雑になり制限されることになる。また、これらの従来のシステムを使用した飲用可能な水の生産は、貯留部の大きさに限定され、それによって、生産及び保守も複雑になり、制限される。

地球上の自然の水体は、大量の水を含んでいるが、地球上で利用可能な水全体のほとんどは特に実質的に飲用可能ではなく、そのため人間が消費したり使用したりできないが、それは自然の水体が塩水か汽水のいずれかであるためである。そのような自然の水体には、海洋、海、川、池などが含まれている。従来の蒸留システムは、自然の水体を蒸留水の製造に効率的に使用することができていない。

そのため、本発明の目的は、前述の欠点の少なくとも一部を克服するであろう、自然の水体から蒸留水を直接製造する装置及び方法を提供することである。

本発明の第１の態様として、汚染されている水体に含まれている汚染されている水を蒸留されている水に変換する太陽駆動灌漑装置が提供され、汚染されている水体は水面を有しており、太陽蒸留装置は、壁を有している幾何学的投影の形態のカバーと、開口と、チャンバとを有しており、壁は、太陽熱を捕捉するために外部環境に熱的連通をするようになっており、外部環境から開口への太陽光線の通過を許す開口に光学的連通をするようになっており、開口は、蒸気を形成するように汚染されている水を加熱するために壁から汚染されている水体の表面への太陽光線の通過を許すように壁及び汚染されている水体の表面に光学的連通をするようになっており、汚染されている水体の表面からチャンバ内への蒸気の通過を許すために汚染されている水体の表面及びチャンバに流体的連通をするようになっており、チャンバは、壁によって定められており、チャンバは、形成された蒸気を受け入れ、蒸気は土層を通過して、蒸気を凝結させて、蒸気から凝結した蒸留水を形成するように、開口に流体的連通をするようになっている太陽駆動灌漑装置が提供される。

開口は、チャンバを密封し、形成された蒸気がチャンバから外部環境へ出るのを制限する汚染されている水体の表面との密封部を形成するようになっていることが好ましい。

壁は太陽光線の通過を可能にする透明な材料で作られていることが好ましい。壁は、プラスチック、金属、またはセラミックなどの剛性の高い材料で作られていることがより好ましい。

本発明の一実施態様において、太陽蒸留装置は、太陽光線を開口に集光し向けるようになっている光学レンズをさらに有している。

本発明の一実施態様において、光学レンズは壁と一体である。レンズは、壁に固定されている独立した部品とすることもできる。

本発明の一実施態様において、装置はカバーを支持し、汚染されている水体の表面上にカバーが浮かぶことができるようにする浮遊性ベースさらに有している。

浮遊性ベースは、泡状物質などの浮遊性材料を有していることが好ましい。浮遊性ベースは、カバーを浮遊させることができる任意の他の浮遊性材料を有することもできる。ベースは、浮子などの膨脹可能な部分を有することもできる。

本発明の一実施態様において、装置は停泊装置をさらに有している。停泊装置は、ベース（及びカバー）が水上を移動するのを制限し、したがって装置を安定させるように、汚染されている水体の水底に停泊するようになっていることが好ましい。停泊装置は、汚染されている水体内の永久的な構造物内に存在するようにすることが可能であって、フック状の構造または円錐状の構造を有してもよい。

本発明の一実施態様において、装置は、チャンバ内の壁の表面状に形成された凝結した蒸留水を集めるチャンバの内部の壁に固定されるようになっている凝結水コレクタをさらに有している。

凝結水コレクタは、溝の形態であることが好ましいが、壁／カバーの性質／形状／構成に依存して任意の他の形状を取ることができる。

本発明の一実施態様において、装置は、凝結した蒸留水をチャンバの外側に向ける凝結水コレクタに流体的連通をしているコンジットをさらに有している。

本発明の一実施態様において、装置は凝結蒸留水を保存するように、コンジットに流体的連通をしている沖合貯留部をさらに有している。沖合貯留部は、カバーの近くに位置していることが好ましい。

本発明の一実施態様において、装置は、沖合貯留部内に保存されている蒸留水を陸上の貯留部に長距離のコンジットを通して圧送するように沖合貯留部に流体的連通をしているポンプをさらに有している。

沖合貯留部は、汚染されている水体の表面上に浮かぶようになっている浮遊性貯留部であることが好ましい。

コンジットは、汚染されている水体の表面上に浮かぶようになっている浮遊性コンジットであることが好ましい。

本発明の一実施態様において、カバーの幾何学的投影形態は、下端から上端まで垂直な軸線に沿って延びているドームであって、下端は、装置が動作しているときに汚染されている水体に接触している。

カバーの開口は、下端と上端との間で垂直な軸線に直交しているドームの円形断面によって定められていることが好ましい。断面は、たとえば、ドームの下端の位置にあってもよい。

断面によって定められている開口は、カバーベースを構成している円周を有しており、太陽蒸留装置は、汚染されている水体の表面上にベースが浮かぶことができるようにベースを覆う浮遊性材料をさらに有していることが好ましい。

しかし、幾何学的投影形態は、円錐などの、太陽光線を捕捉し、それらを開口に向けるのに適しており、汚染されている水に直接アクセスし、閉じているチャンバに流体的連通をしている任意の他の幾何学的投影形態とすることができる。
断面によって定められている開口は、カバーベースを構成している円周を有しており、太陽蒸留装置は、汚染されている水体の表面上にベースが浮かぶことができるようにベースを覆う浮遊性材料をさらに有していることが好ましい。

本発明のさらなる態様として、太陽駆動灌漑装置であって、汚染されている水体に含まれている汚染されている水を蒸留されている水に変換し、蒸留されている水を太陽駆動灌漑装置上で栽培されている植生の灌漑に使用し、壁を有している幾何学的投影の形態のカバーと、開口と、半透過性メッシュと、土層と、チャンバとを有し、壁は、太陽熱を捕捉するために外部環境に熱的連通をするようになっており、外部環境から開口への太陽光線の通過を許す開口に光学的連通をするようになっており、壁の上部は、土層と灌漑する植生とを自体が支持している半透過性メッシュによって覆われており、開口は、蒸気を形成するように汚染されている水を加熱するために壁から汚染されている水体の表面への太陽光線の通過を許すように壁及び汚染されている水体の表面に光学的連通をするようになっており、汚染されている水体の表面からチャンバ内への蒸気の通過を許すために汚染されている水体の表面及びチャンバに流体的連通をするようになっており、チャンバは、壁によって定められており、チャンバは、形成された蒸気を受け入れ、蒸気は土層を通過して、それによって蒸気を凝結させて蒸留されている灌漑水を形成するように、壁の上部に位置している半透過性メッシュを蒸気が通過するのを許す開口に流体的連通をするようになっている、太陽駆動灌漑装置が提供される。

前述の太陽駆動灌漑装置を使用して植生を灌漑する方法は、簡単で効果的であって、植生の灌漑を保証する複雑なパイプラインの外部設備は一切必要ない。パイプラインを陸上の水源から満たされている水体まで設ける従来のシステム、特に、水体が海洋又は海であって、栽培されている植生が陸上領域から離れている場合は複雑でコストが高いことは当該技術分野ではよく知られている。

本発明の好ましい実施態様では、開口は、チャンバを密封し、形成された蒸気がチャンバから外部環境へ出るのを制限する汚染されている水体の表面との密封部を形成するようになっている。

壁は太陽光線の通過を可能にする透明な材料で作られていることが好ましい。壁は剛性の高い材料で作られていることがより好ましい。そのような剛性の高い材料の例は、プラスチック、金属、またはセラミックが含まれるがそれらには限定されない。

半透過性メッシュは、チャンバから土層への半透過性メッシュを通した蒸気の通過を可能にする半透過性材料で作られていることが好ましい。半透過性メッシュは、ファイバーグラス、木、金属、合成材料、ポリマー材料で作ることができる。

半透過性メッシュは、水蒸気が通過するのを許し、植生と土層の重さを支持する能力を有している支持部の上部で組み立てられていることが好ましい。支持部は、ラティス構造を有しており、したがって、土が下方の水体に落下せず、水蒸気がラティス支持部と半透過性メッシュを通過できることを保証することが好ましい。

支持材料の例には、ファイバーグラス、木、金属、合成材料、ポリマー材料が含まれるが、それらには限定されない。

好ましい実施態様において、半透過性メッシュは外部環境に直接接触している上側に土層をさらに有しており、土層は、植生がチャンバに流体的連通をしている半透過性メッシュの上側から受け取った凝結した水で灌漑されるように、その表面上での植生の成長を支援している。

さらに他の実施態様において、太陽駆動灌漑装置は、太陽光線を開口に集光し向けるようになっている１個または２個以上の光学レンズをさらに有している。光学レンズは、壁と一体である。

さらなる好ましい実施態様において、太陽駆動灌漑装置は、カバーを支持し、汚染されている水体の表面上にカバーが浮かぶことができるようにする浮遊性ベースをさらに有している。浮遊性ベースは泡状物質を有していることが好ましい。

他の実施態様において、太陽駆動灌漑装置は、停泊装置をさらに有している。停泊装置は、ベース（及びカバー）が水上を移動するのを制限し、したがって装置を安定させるように、汚染されている水体の水底に停泊するようになっていることが好ましい。停泊装置は、汚染されている水体内の永久的な構造物内に存在するようにすることが可能であって、フック状の構造または円錐状の構造を有していてもよい。

本発明の他の実施態様において、カバーの幾何学的投影形態は、下端から上端まで垂直な軸線に沿って延びているドームであって、下端は、装置が動作しているときに汚染されている水体に接触している。カバーの幾何学的投影形態は、上で植生を成長させるのにさらに使用される土の層をその上で保持できるようになっていることが好ましい。カバーの開口は、下端と上端との間で垂直な軸線に直交しているドームの円形断面によって定められていることがさらに好ましく、断面はドームの下端の位置にあることがさらに好ましい。

他の実施態様において、断面によって定められている開口は、カバーベースを構成している円周を有しており、太陽駆動灌漑装置は、汚染されている水体の表面上にベースが浮かぶことができるようにベースを覆う浮遊性材料をさらに有している。

本発明は、前述の太陽駆動灌漑装置を使用して自然の植生を灌漑するプロセスに関し、プロセスは、チャンバ内で水蒸気を形成し、蒸気をチャンバ内で上昇させるステップと、蒸気を半透過性メッシュを通過させるステップと、土層内に位置している植生を灌漑する蒸留水を得るために蒸気を土層内で凝結させるステップとを有している。

本発明の概念の範囲を限定することなく、本発明の好ましい実施形態を示している添付の図面を参照して本発明を説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態の太陽蒸留装置の図である。

図２は、本発明の他の実施形態の太陽蒸留装置の図である。

図３は、本発明の一実施形態の太陽駆動灌漑装置の図である。

太陽蒸留装置

図１及び図２を参照すると、汚染されている水体６０内の汚染されている水を蒸留水に変換する太陽蒸留装置２が提供される。汚染されている水体６０は、海洋、海、川、池、および湖などの任意の自然の水体または人工の水体とすることができる。太陽蒸留装置２は、壁１２、開口１６、およびチャンバ２０を有している幾何学的投影の形態のカバー８を有している。

幾何学的投影８は、円錐、ドーム、長方形、正方形などの任意の適切な形態を有することができる。適切な幾何学的投影８は、水蒸気を蓄積し、蒸発を増加させるように太陽光線を水面に向けて効率的に導き、開口１６からの水蒸気の損失を最小にできるように、汚染されている水体６０の表面の上方に十分な空間を有するチャンバ２０を提供することになろう。投影８の寸法は、用途に依存して、拡大または縮小してもよい。

ドーム形態は、その安定性のおかげで適しており、その外壁１２の幾何学的構造は、構造内の太陽光線を開口１６に向けて反射するのに適している。

壁１２は、太陽熱を捕捉するために外部環境（大気）に熱的連通をするようになっており、外部環境から開口１６への太陽光線の通過を許す開口１６に光学的連通をするようになっている。太陽光線は、壁１２を通りチャンバ２０を介して開口１６まで通過するであろう。

壁１２は、太陽光線が壁１２を通して開口１６内に通過できるようにして熱を全て捕捉するのに適している材料で作られている。壁１２は、形成された蒸気がその構造を通して外部環境に逃げるのを防止するようにもなっている。しかし、壁１２は、毛細管凝結機構によって水蒸気の凝結を強化するように、多孔性構造に修正してもよい。

壁１６は、透明なプラスチックやガラスなどの透明な材料で作られていることが好ましい。材料は、形態及び構造を維持するために、硬質プラスチックなど、剛性が高いことが好ましい。硬質プラスチックは、維持が容易で、耐久寿命が長い。しかし、当業者は、材料はゴムなどの柔軟な材料とすることができることを理解すべきである。この場合、柔軟な材料は、所望の形状を取るように膨脹可能である。材料は、太陽光線が壁１２をチャンバ２０内部に透過して開口１６に到達できるようにするために、透明であることが好ましい。

壁１２が不透明な場合、太陽光線（またはその少なくとも大部分）は、壁を透過して汚染されている水を加熱することができないであろう。開口１６内の汚染されている水が、開口１６の外側に位置しており、太陽光線に直接曝されている隣接している水によって依然として加熱されるかもしれないので、装置は、効率は悪化するが、依然として機能するかもしれない。これは、開口１６の内外の汚染されている水が互いにつながっており、それらの間で熱の交換が可能なためである。

開口１６は、太陽光線が壁１２から汚染されている水体６０の表面に通過して汚染されている水を加熱して蒸気を形成することができるように、壁１２（またはその一部）及び汚染されている水体６０の表面に光学的連通をするようになっている。

光学的連通は、壁１２と開口１６との間の任意の他の構造物によって太陽光線が遮られないという意味で直接的な光学的連通であることが好ましい。ドーム形態によって、壁１２と開口１６との間の良好な光学的連通が可能になる。これは、壁１２に当たる太陽光線の大部分が、カバー壁１２を開口１６の方向に通過することになるためである。

開口１６は、蒸気が汚染されている水体６０の表面からチャンバ２０内に通過できるように、汚染されている水体６０の表面及びチャンバ２０に流体的連通をするようにもなっている。実際に、開口内で太陽光線によって汚染されている水が加熱されると、水は蒸発し、チャンバ２０内を開口１６を通して上昇する。そのため、開口１６は汚染されている水体６０の表面からチャンバ２０内に蒸気が通過できるようになっている。カバー８がドームの場合、開口１６はドームの下端と上端との間の垂直の軸線に直交するドームの断面によって定められている。開口は、ドームの下端の位置のベースの高さに対応していてもよいし、ベースの高さの上方の任意の他の直交している断面に対応していてもよい。この最後の場合は、動作中にベースが汚染されている水体の表面の下方に下降しているときに起こり得る。ドームのベースが水体６０の表面の上方に浮かんでいる時には、ベースは、蒸気がベースと水の表面との間のチャンバ１６から逃げるのを制限するのに適した構造を有しているべきである。

チャンバ２０は、壁１２と開口１６との間に位置している幾何学的投影の内部空間である。それは、カバー８の壁１２によって物理的に定められている。装置２が動作中で、カバー開口１６が汚染されている水体６０内で浮いているにときは、チャンバ２０は、汚染されている水体６０の表面で形成された蒸気を受け入れて、蒸気を凝結させて、蒸気から凝結した蒸留水を形成するように開口１６に流体的連通をしている。

チャンバ６０は、装置２の動作中は、蒸気がチャンバ２０から出るのを制限する密封部を構成するために、壁１２と汚染されている水体６０の表面との間で囲まれるようになっている。汚染されている水体６０の表面が加熱されると、水は蒸発し、蒸気はチャンバ２０内を上昇し、チャンバ２０内の壁１２の内側の表面で凝結する。これは、外部環境の温度がチャンバ２０内側の壁１２の表面の位置での温度よりも低いせいである。凝結した水はどのような汚染物質も含まれない蒸留水である。汚染物質（たとえば塩など）は、汚染されている水体６０内に留まっており、それによってそれらを回収し、きれいにする保守が一切なくなる。

本発明の実施形態において、太陽蒸留装置２は、外部環境から捕捉された太陽光線を開口１６に集光し向けるようになっている光学レンズ３２をさらに有している。光学レンズ３２は、カバー８の壁１２に固定されている凹レンズであることが好ましい。光学レンズ３２は、独立した部品としたり、その代わりに、壁１２と一体にしたりすることもできる。光学レンズは、プラスチック、ガラス、または任意の他の適切な材料で作ることができる。

太陽蒸留装置２は、海洋や海などの深い水体内で使用するようになっている。そのため、投影構造（カバー８）は、水の外側で延びている投影の部分及び汚染されている水体６０の内側または表面の位置の他の部分が存在するようにするために、浮遊性である必要がある。水の外側の部分は、太陽光線及び熱を捕捉する役割及び、蒸気を受け入れて凝結した水を形成するチャンバ部分２０を構成する役割がある。

カバー８が浮かぶことができるようにするには様々な態様がある。本発明の実施形態においては、図１に示しているように、カバー８のベース２４を泡状物質などの浮遊性の材料で作ることができる。ベース２４を非浮遊性材料で作った場合でも、汚染されている水体６０の表面上にカバーが浮かぶようにすることができる特性を有している別個の部品によってベース２４を支持することができる。これを、たとえば、ベース２４に被せるようになっている浮遊性の覆いの形態とすることができる。

本発明の他の実施形態においては、図２に示しているように、開口１６と汚染されている水体６０の表面との間の流体的連通を可能にするように、カバー８が浮くようにカバー８を受け入れ支持するようになっている浮子５が設けられている。浮子は、カバーから汚染されている水体６０へのアクセスのための開口を有することができる。浮子は、たとえば、浮遊性の容器つまり船とすることができる。

本発明の実施形態において、太陽蒸留装置２は、ベース（およびカバー）が水上で移動／漂流するのを制限するために、汚染されている水体６０の水底に錨を降ろすようになっている停泊装置３０をさらに有している。

本発明の実施形態において、太陽蒸留装置２は、凝結した蒸留水を集める凝結水コレクタ２８をさらに有している。凝結水コレクタ２８はチャンバ２０の内側の壁１２に固定されていることが好ましい。凝結水コレクタは、チャンバ２０の内側の壁に沿って延びている溝の形態とすることができる。蒸気がチャンバ２０の壁１２の位置で凝結するので、凝結した水は溝の内部に落下する。凝結水コレクタは、カバー８の形態の機能として、任意の他の適している形態を取ることができる。

本発明の一実施形態において、太陽蒸留装置２は、凝結した蒸留水をチャンバ２０の外側に向ける凝結水コレクタ２８に流体的連通をしているコンジット３６をさらに有している。コンジット３６は、チューブ、パイプ、または任意の他の水運搬媒体の形態とすることができる。一実施形態において、コンジット３６は、蒸留水を集め、方向を設定し、集められた蒸留水を保存する貯留部のネットワーク及びパイプラインに流体的連通をするようになっている。これには、太陽蒸留装置２の近くまたは遠くに位置しているパイプや弁が含まれていてもよい。

本発明の実施形態において、コンジット３６は、集められた蒸留水を保存する沖合貯留部４０に流体的連通をするようになっている。沖合貯留部４０とコンジット３６は、汚染されている水体６０の表面上に浮かぶようになっていることが好ましい。それらは、たとえば、泡状物質などの浮遊性の材料によって支持するまたは覆うことができる。沖合貯留部４０は、泡または任意の他の浮遊性の材料で作られている外部の層４４を有することができる。

本発明の一実施形態において、太陽蒸留装置２は、沖合貯留部４０内に保存されている蒸留水を陸上の貯留部５６に長距離のコンジット５２を通して圧送するように沖合貯留部４０に流体的連通をしているポンプ４８をさらに有している。これらの長距離のコンジットは、浮遊性の材料によって作られたり支持されたりすることによって浮かぶようにすることもできる。

太陽駆動灌漑装置

図３を参照すると、汚染されている水体６０内の汚染されている水を蒸留水に変換し、それから得られた蒸留水を灌漑装置１２０上で栽培されている植生１３６を灌漑するのに使用する太陽駆動灌漑装置１２０が設けられている。汚染されている水体６０は、海洋、海、川、池などの自然の水体または人工の水体とすることができる。灌漑装置１２０は、壁１３０、開口１２６、チャンバ１２４、及び壁の上部に沿って位置している半透過性メッシュ１３２を有している幾何学的投影の形態のカバーを有している。

幾何学的投影は、立方体、立方体様、円柱などの任意の適切な形態を有することができる。適切な幾何学的投影は、水蒸気を蓄積し、蒸発を増大させるように太陽光線を水面に向けて効率的に導き、開口からの水蒸気の損失を最小にできるようにし、所望の植生１３６を半透過性メッシュ１３２の上側で栽培し、全ての水蒸気を半透過性メッシュ１３２の下側で受け入れ、蒸気は半透過性メッシュ１３２を通過し、それから土層１３４を通過し、それによって蒸気を凝結させ、それから半透過性メッシュ１３２の上側で栽培されている植生１３６の灌漑に使用される蒸留されている灌漑水を形成することができるように、十分な大きさの半透過性メッシュ１３２が幾何学的投影の上端を覆うことができるようにもする汚染されている水体６０の表面の上方に十分な空間を有するチャンバ１２４を提供することになろう。

カバーのドーム形態は、その安定性のせいで適しており、その外壁１３０の幾何学的構造は構造内の太陽光線を開口１２６に向けて反射するのに適している。ドーム形態は、半透過性メッシュ１３２によってその上端を覆われている。

壁１３０は、太陽熱を捕捉するために外部環境（大気）に熱的連通をするようになっており、外部環境から開口１２６への太陽光線の通過を許す開口１２６に光学的連通をするようになっている。太陽光線は、壁１３０を通りチャンバ１２４を介して開口１２６まで通過する。

壁１３０は、太陽光線が壁１３０を通して開口１２６内に通過できるようにして熱を全て捕捉するのに適している材料で作られている。壁１３０は、壁１３０及び半透過性メッシュ１３２が１つに密封されてチャンバ１２４を定め、外部環境への損失が一切ないように全ての蒸気を半透過性メッシュ１３２内で受け入れることができるように半透過性メッシュ１３２をその表面上で支持するようになっている。

壁１３０は、透明なプラスチックやガラスなどの透明な材料で作られていることが好ましい。材料は、形態及び構造を維持するために、剛性の高いプラスチックなど、剛性が高いことが好ましい。硬質プラスチックは、維持が容易で、耐久寿命が長い。しかし、当業者は、材料はゴムなどの柔軟な材料とすることができることを理解することであろう。この場合、柔軟な材料は、所望の形状を取るように膨脹可能である。材料は、半透過性メッシュ１３２及びその上側で栽培されている植生１３６を支持するように強くなければならない。材料は、太陽光線が壁１３０をチャンバ１２４内部に透過して開口１２６に到達できるようにするために、透明であることが好ましい。

壁１３０が不透明な場合、太陽光線（またはその少なくとも大部分）は、壁１３０を透過して汚染されている水を加熱することができないであろう。開口１２６内の汚染されている水が、開口１２６の外側に位置しており、太陽光線に直接曝されている隣接している水によって依然として加熱されるかもしれないので、装置１２０は、効率は悪化するが、依然として機能するかもしれない。これは、開口１２６の内外の汚染されている水が互いにつながっており、それらの間で熱の交換が可能なためである。

開口１２６は、太陽光線が壁１３０から汚染されている水体６０の表面に通過して汚染されている水を加熱して蒸気を形成することができるように、壁１３０（またはその一部）及び汚染されている水体６０の表面に光学的連通をするようになっている。

光学的連通は、壁１３０と開口１２６との間の任意の他の構造物によって太陽光線が遮られないという意味で直接的な光学的連通であることが好ましい。ドーム形態によって、壁１３０と開口１２６との間の良好な光学的連通が可能になる。これは、壁１３０に当たる太陽光線の大部分が、カバー壁１３０を開口１２６の方向に通過することになるためである。

開口１２６は、蒸気が汚染されている水体６０の表面からチャンバ１２４内に通過できるように、汚染されている水体６０の表面及びチャンバ１２４に流体的連通をするようにもなっている。実際に、開口１２６内で太陽光線によって汚染されている水が加熱されると、水は蒸発し、チャンバ１２４内を開口１２６を通して上昇する。そのため、開口１２６は汚染されている水体６０の表面からチャンバ１２４内に蒸気が通過できるようになっている。カバーがドームの場合、開口１２６はドームの下端と上端との間の垂直の軸線に直交するドームの断面によって定められている。開口１２６は、ドームの下端の位置のベースの高さに対応していてもよいし、ベースの高さの上方の任意の他の直交している断面に対応していてもよい。この最後の場合は、動作中にベースが汚染されている水体６０の表面の下方に下降しているときに起こり得る。ドームのベースが水体の表面の上方に浮かんでいる時には、ベースは、蒸気がベースと水の表面との間のチャンバ１２４から逃げるのを制限するのに適した構造を有しているべきである。

半透過性メッシュ１３２は、チャンバ１２４に流体的連通をしている下側から外部環境に連通をしている上側まで水蒸気の移動を可能にする半透過性材料で作られている。半透過性材料の例には、ファイバーグラス、木、金属、合成材料、ポリマー材料が含まれるが、それらには限定されない。半透過性メッシュ１３２は、半透過性メッシュ１３２の上側で栽培されている植生１３６を支持するのに十分に強い材料で作られている。

半透過性メッシュ１３２は、上側が土層１３４によって覆われていることが好ましい。土層は、半透過性メッシュ１３２から受け取った蒸気が凝結して蒸留水になって、それから植生１３６の灌漑に使用されるように、その表面で植生１３６の成長を支援するのに十分な厚さ及び特性を有すべきである。

本発明の他の好ましい実施形態において、半透過性メッシュ１３２は、土層１３４の上側から下側への動きを制限すべきであって、土層がチャンバ１２４の内側に落下するのを許さず、したがって灌漑装置１２０の全体の動作を妨げないようにすべきである。

本発明の植生という用語は、草、薬草、低木、木等を含んでいるがそれらには限定されない全ての植物を含んでいる。

本発明の土層という用語は、植生の成長を支援する他の化学物質の肥料と混合されていてもいなくてもよい任意の形態の肥沃な土を含んでいる。

チャンバ１２４は、壁１３０、半透過性メッシュ１３２、及び開口１２６の間に位置している幾何学的投影の内部空間である。これは、カバーの壁１３０及び半透過性メッシュ１３２によって物理的に定められている。装置１２０が動作中で、カバーの開口が汚染されている水体６０の内側に進入すると、チャンバ１２４は、汚染されている水体６０の表面の位置で形成された蒸気を受け入れ、蒸気を半透過性メッシュ１３２の下側に移動させ、蒸気は土層を通過し、それによって蒸気を凝結させて蒸留水を形成するように、開口１２６に流体的連通をする。

チャンバ１２４は、装置１２０が動作中は、蒸気がチャンバ１２４から出るのを制限する密封部を構成するために、壁１３０、半透過性メッシュ１３２、及び汚染されている水体６０の表面の間で囲まれるようになっている。汚染されている水体６０の表面が加熱されると、水は蒸発し、蒸気はチャンバ１２４の内側を上昇し、半透過性メッシュ１３２を通過し、それから土層の中で凝結して蒸留水になる。これは、外部環境の温度がチャンバ１２４内の温度よりも低いためである。凝結した水はどのような汚染物質も含まれない蒸留水である。汚染物質（たとえば塩など）は、汚染されている水体６０内に留まっており、それによってそれらを回収し、きれいにする保守が一切なくなる。

本発明の実施形態において、灌漑装置１２０は、外部環境から捕捉された太陽光線を開口１２６に集光し向けるようになっている光学レンズ１３８をさらに有している。光学レンズ１３８は、カバーの壁１３０に固定されている凹レンズであることが好ましい。光学レンズ１３８は、独立した部品としたり、その代わりに、壁１３０と一体に形成したりすることもできる。光学レンズ１３８は、プラスチック、ガラス、または任意の他の適切な材料で作ることができる。

灌漑装置１２０は、海洋や海などの深い水体内で使用するようになっている。そのため、投影構造（カバー）は、水の外側で延びている投影の部分及び汚染されている水体６０の内側または表面の位置の他の部分が存在するようにするために、浮かぶことができる必要がある。水の外側の部分は、太陽光線及び熱を捕捉する役割及び、上側で植生１３６の成長をそれ自体が支援する半透過性メッシュ１３２を支持する役割がある。

カバー８が浮かぶことができるようにするには様々な態様がある。本発明の実施形態においては、図３に示しているように、カバーのベース１２８を泡状物質などの浮遊性の材料で作ることができる。ベース１２８を非浮遊性材料で作った場合でも、汚染されている水体６０の表面上にカバーが浮かぶようにすることができる特性を有している別個の部品によって支持することができる。これをたとえば、ベース１２８に被せるようになっている浮遊性のジャケットの形態とすることができる。

本発明の実施形態において、太陽駆動灌漑装置１２０は、ベース１２８（およびカバー）が水上で移動／漂流するのを制限し、したがって装置を安定させるために、汚染されている水体６０の水底に錨を降ろすようになっている停泊装置１４０をさらに有している。停泊装置は、汚染されている水体内の永久的な構造物内に存在するようにすることが可能であって、フック状の構造または円錐状の構造を有してもよい。

本発明を詳細に、そしてその特定の実施形態を参照して説明したが、その精神及び範囲から逸脱することなく、様々な追加、省略、及び修正が可能であることが当業者に明らかになろう。

Claims (17)

1. 太陽駆動灌漑装置であって、汚染されている水体に含まれている汚染されている水を蒸留されている水に変換し、蒸留されている水を太陽駆動灌漑装置上で栽培されている植生の灌漑に使用し、
   壁を有している幾何学的投影の形態のカバーと、
   開口と、
   半透過性メッシュと、
   土層と、
   チャンバと、
   を有し、
   壁は、太陽熱を捕捉するために外部環境に熱的連通をするようになっており、外部環境から開口への太陽光線の通過を許す開口に光学的連通をするようになっており、壁の上部は、土層と灌漑する植生とを自体が支持している半透過性メッシュによって覆われており、
   開口は、蒸気を形成するように汚染されている水を加熱するために壁から汚染されている水体の表面への太陽光線の通過を許すように壁及び汚染されている水体の表面に光学的連通をするようになっており、汚染されている水体の表面からチャンバ内への蒸気の通過を許すために汚染されている水体の表面及びチャンバに流体的連通をするようになっており、
   チャンバは、壁によって定められており、チャンバは、形成された蒸気を受け入れ、蒸気は土層の中に入り、それによって蒸気を凝結させて蒸留されている灌漑水を形成するように、壁の上部に位置している半透過性メッシュを蒸気が通過するのを許す開口に流体的連通をするようになっている、
   太陽駆動灌漑装置。
2. 開口は、チャンバを密封し、形成された蒸気がチャンバから外部環境へ出るのを制限する汚染されている水体の表面との密封部を形成するようになっている、請求項１に記載の太陽駆動灌漑装置。
3. 壁は太陽光線の通過を可能にする透明な材料で作られている、請求項１に記載の太陽駆動灌漑装置。
4. 壁は剛性の高い材料で作られている、請求項３に記載の太陽駆動灌漑装置。
5. 半透過性メッシュは、ファイバーグラス、木、金属、合成材料、または、ポリマー材料のうち少なくとも１つから作ることができる、請求項１に記載の太陽駆動灌漑装置。
6. 半透過性メッシュは外部環境に直接接触している上側に土層をさらに有しており、
   土層は、チャンバに流体的連通をしている半透過性メッシュの上側から受け取った蒸気を凝結し、前記土層において形成された蒸留されている灌漑水で植生が灌漑されるように、その表面上での植生の成長を支援している、請求項１に記載の太陽駆動灌漑装置。
7. 半透過性メッシュは外部環境に直接接触している上側に土層をさらに有しており、
   土層は、チャンバに流体的連通をしている半透過性メッシュの上側から受け取った蒸気を凝結し、前記土層において形成された蒸留されている灌漑水で植生が灌漑されるように、その表面上での植生の成長を支援している、請求項５に記載の太陽駆動灌漑装置。
8. 太陽光線を開口に集光し向けるようになっている１個または２個以上の光学レンズをさらに有する、請求項１に記載の太陽駆動灌漑装置。
9. 前記１個または２個以上の光学レンズは、壁と一体である、請求項８に記載の太陽駆動灌漑装置。
10. カバーを支持し、汚染されている水体の表面上にカバーが浮かぶことができるようにする浮遊性ベースをさらに有する、請求項１に記載の太陽駆動灌漑装置。
11. 浮遊性ベースは泡状物質を有している、請求項１０に記載の太陽駆動灌漑装置。
12. 停泊装置をさらに有する、請求項１に記載の太陽駆動灌漑装置。
13. 前記幾何学的投影の形態のカバーは、下端から上端まで垂直な軸線に沿って延びているドームであって、下端は、装置が動作しているときに汚染されている水体に接触している、請求項１に記載の太陽駆動灌漑装置。
14. カバーの開口は、下端と上端との間で垂直な軸線に直交しているドームの円形断面によって定められている、請求項１３に記載の太陽駆動灌漑装置。
15. 断面はドームの下端の位置にある、請求項１４に記載の太陽駆動灌漑装置。
16. 断面によって定められている開口は、カバーベースを構成している円周を有しており、汚染されている水体の表面上にベースが浮かぶことができるようにベースを覆う浮遊性材料をさらに有する、請求項１４に記載の太陽駆動灌漑装置。
17. 請求項１に記載の太陽駆動灌漑装置を使用して自然の植生を灌漑するプロセスであって、
    汚染されている水体の表面における、太陽エネルギーによる水の蒸発によってチャンバ内で水蒸気を形成し、それから蒸気をチャンバ内で上昇させるステップと、
    蒸気を半透過性メッシュを通過させるステップと、
    土層内に位置している植生を灌漑するように蒸気を土層内で凝結させて蒸留水にするステップと、
    を有するプロセス。

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