製取飲用水的裝置的製作方法
2023-06-03 13:48:21 2
專利名稱：製取飲用水的裝置的製作方法
技術領域：
本發明與從由致病微生物汙染的水源中製取飲用水的裝置有關。
更具體地說，本發明提供了一種藉助非聚焦的太陽輻射而操作的裝置，該裝置適用於不易取得諸如電力等廉價能源的地區。
世界各地有不少由於自然原因或管理不善而引起生物汙染的大淡水湖泊，河流以及地下水源。因此安全地供應清潔的飲用水是人的基本需要，可是如果沒有其它可取的水源，乾渴的人群就會飲用被汙染的水，這就會導致霍亂和痢疾的流行，諸如最近在盧安達和鄰國中受洪澇災害的難民中所見的情景，先不談人們會大範圍內患上使千萬人喪生的流行病，故而人們要求有更多自己能控制的水源而不是原先的安全供應飲用水就滿足了。
為了提純已汙染的淡水使它適於飲用，目前就已知有多種方法，可是大部分這類方法都不適用最迫切需要飲水的不發達地區和國家。
要是有足夠的燃料，可通過煮沸後飲用。
然而該方法對原始部落的人來說是一個十分艱巨的任務，為此原因不能長期依賴該方法，而且已經發現100℃還能存活的細菌，所以即使煮沸以後還要過濾這種水以去除餘下的雜質。
其它已知的大規模提純的方法包括逆滲透法，多級快速蒸餾和電解法，所有這些方法都需要電能而且主要適用於海水的淡化，在不發達地區，太陽蒸餾是一種從鹹水源中製取飲用水的合適方法但是未見記錄說此法對去除微生物有效，除了太陽能蒸餾，這些蒸餾裝置並不適合由當地的不熟練人員操作的小規模生產。
提純水的裝置通過把含有上述汙染物的水暴曬於一聚焦的太陽能光束，布置成使有機汙染物分解，由發明人為伊納格基(Inagaki)的美國專利4,978,458以及由本發明人的美國專利申請No.07/916,700和由本發明人的以色列專利申請No.98930中都已公開上述裝置，這種裝置要建造和維護大的透鏡或反光鏡以及精確地跟著太陽移動的跟蹤裝置，在太陽輻射經地球大氣的折射和吸收呈散布狀到達地面，因此這類裝置僅局限於利用其約10％的太陽輻射。
發明人為威廉的美國專利4,008,136敘述並保護用來處理含有有機物廢水的方法，包含有向上述廢水中加氧，一種不溶於水的聚酯基的光敏劑，然而用波長在320納米和800納米之間的光對懸浮液進行光分解，可是威廉並未提出一種製取飲用水的方法也沒有提到製取飲用水的裝置。
本發明的一個目的是避開先有技術中的水提純方法的缺點並且提供一種能在缺電少燃料的地方也能操作的裝置。
本發明再一目的是提供一種廉價製造和操作成本低廉的水提純裝置。
本發明通過提供一種與含致病微生物的水預先過濾相結合的水提純裝置來達到上述目的，它有一用於上述水的第一入口；一把從上述第一入口的水引到一傾斜且平坦的太陽輻射收集器的下開孔導管，該收集器還設有密封在一下反射面和一上透光蓋之間的水道，使上述的未淨化水暴曬在包括光譜中可見光部分波長的太陽輻射，從而殺死包含在未淨化水中的微生物，該收集器還設有一個用作一水出口的上開孔把光敏劑輸入流過上述水道所安置的裝置；一用來接納從上述太陽輻射收集器的水出口所流出水的貯箱和與該貯水箱相連通的過濾裝置，用來從光照過的水中去掉餘下的光敏劑和雜質，從而供應適於飲用的水。
在一本發明的優選實施例中，該裝置還設有一與入口腔相連的過濾器用來去掉進入收集器的水中固體粒子，因此，該裝置能接收來自任何水源的淡水。
在一本發明的最佳實施例中，一水提純裝置安置有藉助一導管內形成的文特裡管把光敏劑輸入水中，該導管把水從第一入口導入傾斜且平坦的太陽輻射收集器，該文特裡管也能用來把空氣吸入水中用於增氧。
也應懂得本發明的新穎裝置特別適於世界各地只要具有豐富的風能，太陽能，或人的體能形式的能源。從下文敘述中可見本發明裝置的各種實施例會充分利用上述三種形式的能源。
現在下文參照附圖並結合某些優選實施例對本發明進行說明，這樣你會更充分理解本發明。
現在詳細參照附圖，這裡強調通過實例和為了本發明優選實施例的圖示討論目的而具體表明，據信這是最有用且容易明白本發明的原理和構思的解釋。在這方面，不想對本發明的結構細節作更詳細的說明，只是對本發明作必要的基本了解。結合附圖進行說明使本專業的技術人員對如何在實踐中實施本發明的各種形式一目了然。
圖1是根據本發明一水提純裝置最佳實施例的示意圖；圖2是一上述裝置的第二實施例的局部示意圖；圖3是一用於本發明裝置的太陽輻射收集器的平面示意圖；圖4是一設有太陽能電池裝置實施例的示意圖；圖5是部分裝置用一文特裡管把光敏劑和空氣輸入需提純的水中的詳細視圖；圖6是用於本發明的太陽輻射收集器部分的詳細剖視圖；圖7是一水提純裝置中設有增加所吸收的太陽輻射裝置的部分側視圖；圖8是用於本發明裝置中的一太陽輻射收集器再一個實施例的透視圖；圖9是設有一可變換的反射面的太陽輻射收集器的透視圖；和表1為用根據圖1和圖7實施例建造的裝置給出的試驗結果。
圖1表示與進入的含有微生物予先過濾的淡水相結合的水提純裝置10，至於此處所用「淡水」詞的含意是指水中所含鹽不超過飲用標準。
一供水箱14支撐在高於水提純裝置及其它部件的高度，供水箱14的頂是敞開的且擔當要提純水的第一入口16，水箱14用人工充滿，例如用梯子爬，水桶提而把水倒入箱內，這種方法對製取少量飲用水是可行的，光敏劑原料36隻要用人工分批次通過上述開口加到箱內，一個簡單的手搖螺旋槳葉就設在箱內用來混勻水和光敏劑。
導管18把水12從供水箱14引入到一傾斜且平坦的太陽輻射收集器22的下開孔)，收集器22設有圖3中所見的水道24，該水道密封在一下反射面26和一上透光蓋28之間。當水12流過水道24時這樣水就暴曬在包括光譜中可見光波段的太陽光輻射下，太陽光輻射殺死水中所含的微生物，收集器22還設有一擔當把水引入一貯水箱32的水出口之上開孔30。
與貯水箱相連通的過濾器裝置52安置成可從光照過的水中去掉餘下光敏劑36和餘下的雜質，這樣就能供應飲用水。
最好水提純裝置10還設有一入口過濾器54，過濾器內適當放置活性碳並與第一入口16相連把進入太陽輻射收集器中水的固體顆粒去掉，因此水提純裝置10可接收任何水源的淡水。
現參照圖2，圖中見到部分水提純裝置56，該水提純裝置56與上述水提純裝置10很相似，但是，一手工操作泵58安置成通過過濾器54來供水，泵58可以是手動或腳踏任意選用。
裝置34安置成在水進入水箱14前把一光敏劑36送入要提純的水中，在圖2的實施例中，裝置34有一重力滴管40和一流量閥41的小水箱38。
圖3說明水提純裝置10的一個細節，太陽輻射收集器20有其形狀似一夾在上開孔30和下開孔20之間的長且迂迴流路的水道。
作為一個光照時間和相關飲用水產量的實例，水道的總長度是25米，流速是5米/分，光照時間是5分。如果水道流路有一8釐米2的截面積，那麼該裝置每分鐘能生產4升水，這樣每天運轉6小時就可供應1440升飲用水，足夠供約700人的需要。
在圖4中可見到相似於裝置10的一水提純裝置60，但是該裝置60還設有一太陽能電池板62用來向由電動機66驅動的泵64供電，上述水提純裝置60有一個重要優點，即泵入太陽輻射收集器22內的水量約正比於用來提純水的太陽輻射強度，例如在陰天時，太陽電池板將停止向電動機66供電，因此泵就停止工作，未提純的水就留在收集器22內而只有再啟動後經太陽輻射後的已光照的水才可流入貯水箱32。
在圖4的實施例中，所設的裝置可向水中輸送空氣，該裝置有選擇地在發現水中缺氧時使用，由於太陽能電池產生電力，這些裝置中還包括一電動吹風機68，一小的計量泵70把光敏劑36輸入要提純的水中。
貯水箱32用來盛納已提純的水且設有一浮子閥72，當水箱充滿時，該浮子閥用來操作開關裝置74，開關裝置74切斷或接通向電動機66供應的電流，這樣就防止貯箱溢流。
現參照圖5，圖中示出另一個水提純裝置76實施例的細節，在該實施例中，把光敏劑輸送到進入太陽輻射收集器22中水的裝置有一將水引入下開孔20的導管內成形的文特裡管78，文特裡管78有二個重要特點，第一，它可把光敏劑36輸入水中而不需要任何電力，第二，引入到水中的光敏劑量大約正比於流過文特裡管78的水流量，這樣就保證維持所需光敏劑與水的混合比。
在圖5的實施例中，還採用文特裡管，如圖所示，藉助文特裡管78，還能把空氣引入水中，這樣就達到要提純的水中所需的富氧要求。
圖6表示另一個相似的水提純裝置80的細節，太陽輻射收集器62設有一對太陽輻射包括紫外線波段透明材料製成的上蓋84，諸如石英或熔凝石英玻璃，紫外線輻射對殺死或中和微生物特別有效，因而上蓋84具有高的上述波段的透光係數是有利的且上蓋84被一定位通道85a夾緊在一可彈性變形的密封件85b上。
圖7所示為一水提純裝置86的細節，其中裝置87是用來在早晨和傍晚使平板輻射收集器88能吸收更多的太陽輻射，輻射收集器88裝在一鉸鏈杆90上，該鉸鏈杆90使用戶在早上把輻射收集器擺向東方，在下午擺向西方。水的進口管92和出口管93是可撓曲的且適於用加強橡膠和加強塑料製造。
圖8表示用於水提純裝置10上太陽輻射收集器46另一個實施例，上面48由PMMA材料製成是透明的，下面50有一面向上的鏡樣反射面而封閉的通道50用於流過水流，太陽輻射收集器46可用衝洗來清潔。
現參照圖9，圖中所示為水提純裝置94另一個實施例的部分，其中裝置96用來在早晨和傍晚使平板輻射收集器98能吸收更多的太陽輻射，收集器98設有兩對導軌100，102，每對導軌都可容納一反射面104，圖示中西面一對導軌100和反射面104已呈裝配狀以便把早晨的太陽輻射反射到反集器98，過中午，反射面104用人工轉換到東面一對導軌102，這樣反射面就能把下午的太陽輻射反射到收集器98。所以圖8的實施例還有為了對水進行消毒殺菌而提供更強輻射的優點，這裡輻射收集器自身不動，水的入口管106和出口管108是剛性的。
表1為使用圖1和圖7所述的裝置所給出的測試結果，試驗條件如下測試日期10月13日光敏劑18毫升1％MBH加入350升水添加空氣無輻射收集器傾斜度按需調正，面向太陽表1
顯然，對本專業的技術人員來說，本發明並不局限在上述實施例的細節而且本發明還可有其它具體形式只要不偏離本發明的基本精神，因此在各方面，本發明實施例可認為是解釋性的而非限制性的，由權利要求書而非說明書示出發明所保護的範圍，所以權利要求的修改要在原先說明書的範圍之內。
權利要求
1.一水提純裝置，在使用時結合予先過濾含致病微生物的水，有一上述水的第一入口；一把上述第一入口的水引入一傾斜、平的太陽輻射收集器下腔的導管，該輻射收集器設有密封在一下反射面和一上透光蓋之間的水道，使上述水暴曬在包括光譜中可見光波段的太陽輻射從而殺死水中所含的微生物，輻射收集器還設有一用作水入口的上腔；把光敏劑輸入流過水道內水中的裝置；一貯箱用來接納來自上述輻射收集器水出口的水；過濾器裝置與上述貯箱相連通用來從光照過的水中去掉餘下的光敏劑和雜質，從而供應適合飲用的水。
2.如權利要求1所述的水提純裝置，其特徵在於還有一連到上述第一入口的過濾器，用於去掉進入輻射收集器水中的固體顆粒。
3.如權利要求2所述的水提純裝置，其特徵在於還有一用於把水輸入上述過濾器的泵。
4.如權利要求1所述的水提純裝置，其特徵在於上述水道在上述下腔和上腔之間呈一長且迂迴的流通通道。
5.如權利要求3所述的水提純裝置，其特徵在於還有一太陽能電池板向上述泵供電。
6.如權利要求1所述的水提純裝置，其特徵在於在上述水進入輻射收集器之前用於把光敏劑輸入水中的裝置有一在上述導管內成形的文特裡管。
7.如權利要求1所述的水提純裝置，其特徵在於還有一在上述水進入輻射收集器之前，用於把空氣輸入水中的裝置。
8.如權利要求7所述的水提純裝置，其特徵在於在上述水進入輻射收集器之前用於把空氣輸入水中的裝置有一在上述導管內成形的文特裡管。
9.如權利要求7所述的水提純裝置，其特徵在於上述用於把空氣輸入水中的裝置有一吹風機和一向吹風機供電的太陽能電池板。
10.如權利要求1所述的水提純裝置，其特徵在於上述太陽輻射收集器設有一個對光譜中紫外線波段的太陽輻射透明的上蓋。
11.如權利要求1所述的水提純裝置，其特徵在於設有在早上和傍晚使平板收集器吸收更多太陽輻射的裝置。
全文摘要
本發明提供一在使用時與預過濾含致病微生物的水相結合的水提純裝置。有一水的第一入口，一把水從第一入口引入一傾斜、平坦的太陽輻射收集器的下開孔，收集器設有密封在一下反射面和一上透光蓋之間的水道，上透光蓋使水暴曬在包括光譜中紫外線波段的太陽輻射下，從而殺死水中所含的微生物，一貯箱用於接納來自輻射收集器水出口的水，過濾裝置與貯箱相連通，用來從光照過的水中去掉餘下的光敏劑和雜質，從而供應適合飲用的水。
文檔編號C02F1/30GK1125694SQ9511765
公開日1996年7月3日 申請日期1995年10月25日 優先權日1994年11月3日
發明者艾坦·沙瑞 申請人:太陽動力學有限公司