利用日光來淨化水的容器的製作方法

2023-05-13 06:09:36

專利名稱：利用日光來淨化水的容器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1前序部分所限定的利用日光來淨化水的容器，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過層，所 述第二部分至少部分地與第一部分相對並且至少部分地包括日光吸收及紅外線輻射發射 (紅外線發射)層，其中，所述第一和第二部分一起包圍出容積，水能容納在該容積中以通 過日光照射來加熱。
背景技術：
在世界上大部分地方，家庭用水的淨化是必需的，以避免疾病。特別是，在世界上 貧窮的地方，非常需要簡單的方式來淨化將被用作飲用水等的家庭用水。在地球上任何地 方都可能發生的危機情況(例如自然災害、戰爭和傳染性疾病)期間，水的淨化是非常重要 的，以便限制疾病(例如痢疾疾病)的傳播。不潔淨的水包括大量有害雜質，例如，病原體形式的微生物。傳統上，通過煮沸來 清除水中的這些雜質。在貧窮的國家中，在明火上煮沸水，從而消耗了大量的木材。將1升 水加熱到100°c需要大約1公斤的木材。獲取木材需要很長時間，並且是成本很高的，同時 對環境有負作用。這裡，砍伐森林損害了環境，從而導致土壤侵蝕。因此，傳統的淨化方法在環境影響、使用可能性和勞動力方面具有許多缺點。用於淨化飲用水的其他方法可以是巴氏滅菌法和過濾法。通過在長時間內將水加 熱到高溫來執行巴氏滅菌法，它是成本很高的。過濾法僅能將附著到比較大顆粒上的微生 物過濾掉。通過瑞典專利SE527988，已知了一種用於淨化水的容器。所述容器包括具有日光 可透過層的表面和吸收日光的表面，其中，所述吸收表面具有深色。這裡，太陽輻射穿過可 透過日光的表面，進一步穿過不潔淨的水，並且到達吸收表面。吸收表面吸收紫外線(UV) 輻射並且發射紅外線(IR)輻射用於實現容器中水的溫升。通過使用所述容器，在適宜條件 下，在將容器放在日光中三個小時之後，可以獲得60°C以上的水溫。這裡，使用水的過濾、加 熱和紫外線輻射的組合來減少有害微生物的數量以及殺死它們，從而淨化了水。然而，需要改進該已知容器的淨化並且使其更有效，特別是需要使淨化過程更快 並且能夠在更短時間內淨化更大量的水。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於淨化水的容器，其解決了傳統水淨化的上述問題。本發明的目的是提供一種用於淨化水的容器，其生產便宜、易於操作並且在短時 間內淨化出優質的水。通過根據權利要求1的特徵部分的容器來實現所述目的，其中，第一部分設置成 使得日光可透過層是基本上平的，第二部分設置成使得容積至少包括第一和第二容積部 分，其中第一和第二容積部分分別在日光可透過層和日光吸收及紅外線發射層之間具有第一和第二距離，其中第一和第二距離相互是不同的，其中在日照一段時間之後在第一和第 二容積部分中的水之間產生了溫差。把第一和第二容積部分形成為使得它們在日光可透過層和日光吸收及紅外線發 射層之間具有相互不同的距離，這樣的效果是距離最短的容積部分中的水加熱得比距離 更遠的容積部分中的水要快。這樣就在不同的容積部分中產生了溫差。由於水力求實現溫 度均衡，所以當各容積部分混合時在水容積中將產生水流動。水的該循環的效果是加熱更 快以及更有效地殺死微生物，因為微生物被來自各個方向的紫外線輻射照射。把第一部分形成為包括基本上平的可透過層具有以下優點從容器上反射走的日 光最少，也就是說，允許儘可能多的日光透過容器。因為可透過層是基本上平的，所以在容 器中的水和可透過層之間不會產生反射氣窩。使進入到容器中的日光量最多對加熱和殺死 微生物都具有正面效果。因此，本發明的優點是更快地淨化水和提供更好的水淨化。根據本發明的一實施例，通過把吸收層形成為使得其包括相對於該吸收層的傳播 平面而言處於相互不同高度的至少兩個表面部分，從而藉助可透過層和吸收層之間的不同 距離來獲得各個容積部分。根據本發明的一實施例，通過將吸收層的至少一部分設置成淺色(優選為白色) 來形成額外的溫差並且從而形成水流動。本發明具有以下優點由溫差產生的水流動具有加熱快的效果，和通過使用紫外 線輻射殺死水中的微生物比用於水淨化的現有技術的容器更有效。


圖la-lb顯示了根據現有技術的容器。圖2a_2b顯示了本發明的優選實施例。圖3a_3e顯示了本發明不同的優選實施例。
具體實施例方式圖la和圖lb顯示了從SE527988中獲知的容器。容器100包括第一部分110，其 包括可透過日光紫外線輻射的層111。因此，可透過層111對於紫外線輻射是透射的。(以 下，在本文中可透過的和透射的是作為同義詞來使用的)。容器還包括第二部分120，其包 括紫外線吸收及紅外線發射(以下表示為紫外線吸收)層121。紫外線透射層111和紫外線吸收及紅外線發射層121基本上為容器中的相對側， 並且第一部分110和第二部分120—起包圍容積130，該容積130還構成了容器的容積。此 外，容器包括第一和第二可密封的開口 141、142，每個開口設置有一過濾器151、152。當給 容器充滿水時，過濾器中的一個(例如，過濾器151)被用來過濾水。因此，該過濾器151應 該是相對比較細孔的，以便在該過濾器中捕獲有機物質和較大的微生物。當從容器中倒出 水時，水通過第二過濾器152。因此，該過濾器152可以被製成相對比較粗孔的，因為該過濾 器的主要目的是不允許較大的有機物質或者身體部分(例如，手指)與容器的內部接觸。當使用時，通過過濾器151，在第一開口 141中為容器充滿不潔淨的水，直到容積 130被裝滿。當水通過過濾器151時，有機物質和一些微生物被從水中過濾出來。然後把容器100放置成紫外線透射層111朝著太陽的方向，使得陽光通過透射層111，照射容積130 中的水並且最後照到紫外線吸收層121上。當被日光照射時，紫外線吸收層吸收紫外線輻 射，並且將紅外線發射到容積130的水中，以便升高水溫。通過將水溫升高到大約60°C的溫度同時使來自日光中的紫外線輻射殺死水中的 微生物來淨化水。通過第二開口 142及其過濾器152排出淨水。對於該容器來說，對於2 升水的容量，需要花大約三個小時達到60°C的溫度。圖2a和圖2b顯示了本發明的一實施例。在這些附圖中，顯示了容器的第一部 分210，其包括紫外線透射層211。此外，顯示了容器的第二部分220，其包括紫外線吸收層
221。所述第一和第二部分210、220被布置成至少部分地彼此相對。根據該實施例，紫外線 透射層211是基本上平的，而紫外線吸收層221被布置成使得其包括兩個不同的表面部分
222、223，這兩個表面部分222、223相對於紫外線吸收層221的傳播平面被布置在不同的高 度處。如圖2a和圖2b中所示，紫外線吸收層可以沿第二部分的壁延伸，一直延伸到第一部 分，也就是說，一直延伸到紫外線透射層。因此，容器內總面積的大部分為紫外線吸收層。第 二部分還包括支承體，該支承體被布置用來支承紫外線透射層211。在圖2a-2b中，所述支 承體被居中地布置在容器中並且被紫外線吸收層覆蓋住。然而，支承體還可以布置在容器 中的其他位置處，並且不必被紫外線吸收層覆蓋。為了實現快速地加熱，紫外線吸收層的表面應該優選形成為使得其佔據容器的大 部分，因為紫外線吸收層的大小對水的加熱有很大的影響。例如，紫外線吸收層可以佔據容 器總表面的一半以上，並且優選是超過容器總表面的三分之二。紫外線吸收層通常具有無 光澤的黑色表面。不同表面部分222、223的不同高度使得這些不同的表面部分到紫外線可透過層 211具有彼此不同的距離262、263。該彼此不同的距離262、263的效果是被第一和第二部 分210、220包圍出的總容積230的兩個容積部分232、233具有相應於彼此不同距離262、 263的不同深度。如可以在圖2a-2b中看到的，根據該實施例，到紫外線透射層211具有較 短距離263的表面部分223優選是中心凸臺的形式，它被由到紫外線透射層211具有較長 距離262的表面部分222組成的凹部所包圍。布置紫外線吸收層(使得其包括不同高度處的兩個表面部分)以及基本上平的可 透過層對容器的功能具有影響，使得在表面部分223上面的容積部分233 (紫外線吸收層 221到紫外線透射層211具有較短距離)中的水比在表面部分222上面的容積部分232 (紫 外線吸收層221到紫外線透射層211具有較遠距離)中的水加熱得更快。因此，在日光照 射一段時間之後，在不同的容積部分232、233中出現溫差。對於大約2升容積的水的實驗 已經表明，通過合適設計的表面部分222、223和它們相對於紫外線吸收層的傳播平面而言 所處的高度就可以在兩個容積部分232、233之間產生2°C的溫差。因為整個容積230的水力求溫度均衡，所以兩個容積部分232、233中的水將會相 互混合。這些容積部分的水的該混合產生了水的循環，水的循環加快了水的加熱。試驗已 經表明，通過使用本發明的該實施例，將大約2升水加熱到大約60°C的溫度比採用平的紫 外線吸收表面要快大約30分鐘到45分鐘之間。此外，水的循環使得微生物隨著水循環，這樣進一步的效果是當微生物由於循環 而在水中迴旋時，太陽從各個方向照射微生物。來自各個方向的該紫外線輻射被認為對殺死微生物具有良好的效果。因此，本發明的該實施例具有以下優點通過更快地加熱水就能更快和更好地淨 化水，並且當微生物由於循環而在水中迴旋時微生物被來自許多方向的紫外線輻射所輻射。可透過層被設計成基本上平的使得加熱和殺死微生物過程更有效，這是因為由於 日光反射最少而使進入到容器中的日光量最多。紫外線吸收層被設計成僅包括兩個表面部 分具有以下作用，這些表面部分具有比較大的面積，從而提高了加熱的效率，並且增加了容 器中水的流動。因此，紫外線吸收層的設計有助於更有效地殺死微生物。5升容積的容器的合適尺寸可以例如為40. 0釐米高、34. 5釐米寬和5釐米深。根 據本發明的一實施例，相互不同的距離262、263之間的差值在大約5到30毫米之間，優選 在大約10到20毫米之間。根據本發明的一實施例，該差值為大約15毫米。對於該實施例， 距離262為大約5釐米，並且距離263為大約大約3. 5釐米。當然，本領域的技術人員將意 識到，容積和其他上述尺寸可以在本發明的範圍內變化。圖3a_3e顯示了紫外線吸收層的不同形式，它們被用於本發明的不同實施例中。根據圖3a中所示的實施例，紫外線吸收層的表面部分是由設置在容器橫向上的 隆起371和凹部372所組成的。這裡，技術人員可以改變隆起和凹部的數量，以便為分別在 所述隆起和凹部上面的水容積部分實現所需的溫差並且從而也實現所需的循環。在圖3a 中，顯示了基本上直線型的隆起371和凹部372，它們在表面部分之間具有基本上直線型的 邊界。隆起371和凹部372也可以被成型為基本上波浪形的，那麼，它們在表面部分之間具 有基本上波浪形的邊界。根據圖3b中所示的實施例，紫外線吸收層的表面部分是由相互並排地設置在容 器橫向上的凸臺373和凹部374所組成的，其中，凸臺373和凹部374各自形成了表面的基 本上一半。這裡，技術人員可以改變凸臺373和凹部374的尺寸，以便為凸臺373和凹部 374上面的水容積部分實現所需的溫差，並且從而也實現所需的循環。紫外線吸收層形成為 僅包括兩個表面部分，即凸臺373和凹部374，這樣就使得表面部分的面積相對較大，從而 能有效的殺死微生物。根據圖3c中所示的實施例，紫外線吸收層的表面部分是由一個或多個突起375以 及位於它們之間的一個或多個凹部376組成的。所述突起具有基本上類似於半球的形式。 這裡，技術人員可以改變突起375的數量、突起的位置和突起自身的形式，以便為突起375 和凹部376上面的水容積部分實現所需的溫差，並且從而也實現所需的循環。根據圖3d中所示的實施例，紫外線吸收層的表面部分是由設置在容器縱向上的 隆起371和凹部372所組成的。這裡，技術人員可以改變隆起和凹部的數量，以便為分別在 所述隆起和凹部上面的水容積部分實現所需的溫差，並且從而也實現所需的循環。在圖3d 中，顯示了基本上波浪形式的隆起371和凹部372，它們在表面部分之間具有基本上波浪形 式的邊界。隆起371和凹部372也可以被成型為基本上直線型的，那麼，它們在表面部分之 間具有基本上直線型的邊界。根據圖3e中所示的實施例，紫外線吸收層的表面部分是由相互並排地設置在容 器縱向上的凸臺373和凹部374所組成的，其中，凸臺373和凹部374各自形成了表面的基 本上一半。這裡，技術人員可以改變凸臺373和凹部374的尺寸，以便為凸臺373和凹部374上面的水容積部分實現所需的溫差，並且從而也實現所需的循環。這裡，凸臺373和凹 部374的較大面積使得殺死微生物更有效。圖3a_3e中所示的不同實施例各具有它們自己特殊的性能，從而影響水的加熱和 循環。因此，不同的實施例各具有紫外線吸收層的有益形式，其適用於淨化水的不同情況。如上所述，圖3a_3e以及圖2a_2b中的可透過層具有基本上平的形狀，並且包括對 於紫外線輻射具有高透射度的該層。所述可透過層可通過一比較薄的層來實現，因為根據 本發明的容器中的可透過層將不受任何大應力，例如在容器的運輸期間。基本上平的和薄 的紫外線可透過層具有這樣的作用當容器充滿水時在可透過層處不會形成氣窩，並且紫 外線在進入容器中的路線上僅需通過該比較薄的層。因此，反射掉的紫外線輻射最少，從而 大部分紫外線輻射到達吸收層，並且使得殺死微生物更有效。根據一實施例，圖2a_2b、圖3b及圖3e所示實施例中的凸臺223、373的面積比凹 部222、374的面積更大。這使得分別在容器的第一和第二部分的水中(也就是分別在紫外 線可透過層與凸臺223、373及凹部222、374之間的水中)產生了有益的溫差並且從而產生 了有益的流動。根據本發明的一實施例，在圖2a_2b和圖3e中所示的實施例中，凸臺223、373具 有非直線型的邊緣，也就是說，凸臺是從凹部222、374處的升高，其外邊緣基本上具有任意 形狀。因此，根據該實施例，凸臺可以是由基本上圓形或者橢圓形的升高所組成的。此外，根 據該實施例，凸臺223、373和凹部222之間的結合部被倒圓，以便於更容易除去有機物質。 因此，凸臺可以具有大的和比較擴展的突起形狀。為了簡化起見，在圖2a_2b和圖3a_3e中，本發明被圖解為紫外線吸收層基本上具 有離紫外線透射層不同距離的兩個表面部分。然而，根據本發明，也可以設置離紫外線透射 層不同距離的兩個以上這樣的表面部分。因此，本發明不限於這些附圖中所示的兩高度的 紫外線吸收層。根據本發明的一實施例，可以通過影響紫外線吸收層的一個或多個部分的吸收能 力來實現溫差並且從而也實現循環。根據該實施例，對於紫外線吸收層的某些部分來說，這 是通過在紫外線吸收層上施加不同顏色來改變紫外線吸收層自身來實現的。紫外線吸收層 通常是深色的，優選為黑色，並且還具有無光澤面。根據該實施例，紫外線吸收層的某些部 分被設置成較淺色，優選為基本上白色。這樣的效果是這些部分的紫外線吸收層吸收較 少的紫外線輻射，並且與這些部分相關的水比與通常使用黑色的那些部分相關的水受熱要 少。因此，通過本發明的該實施例，實現了與紫外線吸收層的不同部分相關的水容積之間的 溫差。溫差在水容積中引起了流動，這使水的加熱更快並且使殺死微生物更有效。根據本發明的一實施例，紫外線吸收層具有較淺色的那些部分設置在紫外線吸收 層離可透過日光的層距離最遠的表面部分上。這更加增大了紫外線吸收層的不同表面部分 之間的溫差，從而增加了水的循環。根據本發明的一實施例，設置了對紫外線吸收表面的一個或多個部分的遮蔽。該 遮蔽優選通過為紫外線透射層的一個或多個部分設置不讓紫外線輻射通過的材料來實現。 這樣，就形成了紫外線吸收層的被遮蔽部分，在該被遮蔽部分，紫外線吸收層吸收較少的紫 外線輻射，這樣的效果是與這些部分相關的水比與未遮蔽部分相關的水受熱要少。通過本 發明的該實施例，獲得了與紫外線吸收層的不同部分相關的水容積之間的溫差。該溫差在水容積中引起了流動，這使水的加熱更快並且使殺死微生物更有效。根據本發明的一實施例，被遮蔽的部分設置在紫外線吸收層的離可透過日光的層 距離最遠的表面部分上。這更加增大了紫外線吸收層的不同表面部分之間的溫差，從而增 加了水的循環。本領域技術人員將清楚，可以按許多方式來調節用於形成紫外線吸收層不同高度 的不同實施例，以便使這種水淨化適應當前情況。此外，對於本領域技術人員清楚的是，可 以按許多方式來設置紫外線吸收層的顏色不同部分和遮蔽部分。本發明包括全部這些方 式。
權利要求
一種利用日光來淨化水的容器(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過層(111、211)，所述第二部分至少部分地與所述第一部分相對並且至少部分地包括日光吸收及紅外線輻射發射(紅外線發射)層(121、221)，其中，第一和第二部分一起包圍容積(130、230)，水能容納在該容積中以通過日光照射來加熱，其特徵在於所述第一部分(110、210)形成為使得日光可透過層是基本上平的，以及所述第二部分設置成使得所述容積至少包括第一和第二容積部分，其中，第一和第二容積部分分別具有在所述日光可透過層(111、211)和日光吸收及紅外線發射層(121、221)之間的第一和第二距離，其中，第一和第二距離是彼此不同的，其中，在日照一段時間之後，在第一和第二容積部分中的水之間產生了溫差。
2.如權利要求1所述的容器(100)，其特徵在於，第二部分包括一表面，該表面被設置 成使得所述表面上的日光吸收及紅外線發射層(121、221)包括至少兩個表面部分(222、 223、373、374)，其中，所述至少兩個表面部分(222、223、373、374)相對於所述表面的傳播 平面位於相互不同的高度上，並且從而確定出所述第一和第二距離。
3.如權利要求2所述的容器(100)，其特徵在於，所述日光吸收及紅外線發射層(121、221)的至少兩個表面部分(222、223、373、374)是由以下組中的任何形狀組成的被凹部包 圍的基本上居中的凸臺；相互並排地設置在容器橫向上的凸臺和凹部；相互並排地設置在 容器縱向上的凸臺和凹部。
4.如權利要求2所述的容器(100)，其特徵在於，所述日光吸收及紅外線發射層(121、 221)的至少兩個表面部分(222、223、373、374)是由以下組中的任何形狀組成的在容器縱 向上設置的至少一個隆起和凹部；被凹部包圍的至少一個基本上球形的突起。
5.如權利要求2-4中任一項所述的容器(100)，其特徵在於，所述日光吸收及紅外線發 射層(121、221)的至少兩個表面部分(222、223、373、374)被設置成在所述兩個表面部分之 間具有基本上直線型的邊界。
6.如權利要求2-4中任一項所述的容器(100)，其特徵在於，所述日光吸收及紅外線發 射層(121、221)的至少兩個表面部分(222、223、373、374)被設置成在所述至少兩個表面部 分(222、223、373、374)之間具有基本上波浪形的邊界。
7.如權利要求1-6中任一項所述的容器(100)，其特徵在於，所述第二部分(120、220) 包括一個底部和四個側壁，其中，所述表面是由該底部組成的。
8.如權利要求1-7中任一項所述的容器(100)，其特徵在於，所述日光吸收及紅外線發 射層(121、221)被設置成使得所述日光吸收及紅外線發射層(121、221)的至少一個部分的 日光吸收能力是減小的。
9.如權利要求8所述的容器(100)，其特徵在於，通過將基本上白色施加到所述至少一 個部分上來使日光吸收能力減小。
10.如權利要求8-9中任一項所述的容器(100)，其特徵在於，所述至少一個部分位於 日光吸收及紅外線發射層(121、221)的一表面部分(222、374)中，該表面部分靠近在日光 可透過層(111、211)和日光吸收及紅外線發射層(121、221)之間距離較遠的容積部分。
11.如權利要求1-10中任一項所述的容器(100)，其特徵在於，通過為所述日光可透過層(111、211)設置至少一部分不透日光的材料來為所述日光吸收及紅外線發射層(121、 221)的至少一部分設置遮蔽。
12.如權利要求11所述的容器(100)，其特徵在於，所述至少一個被遮蔽的部分位於日 光吸收及紅外線發射層(121、221)的一表面部分(222、374)上，該表面部分靠近在日光可 透過層(111、211)和日光吸收及紅外線發射層(121、221)之間距離較遠的容積部分。
全文摘要
本發明涉及一種通過水的過濾、加熱和紫外線輻射的組合來淨化水的容器。該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過層，所述第二部分至少部分地與第一部分相對並且至少部分地包括日光吸收及紅外線輻射發射(紅外線發射)層。第一和第二部分一起包圍出容積，水能容納在該容積中以通過日光照射來加熱。根據本發明，第一部分設置成使得日光可透過層是基本上平的，並且第二部分設置成使得容積至少包括第一和第二容積部分，其中第一和第二容積部分分別在日光可透過層和日光吸收及紅外線發射層之間具有第一和第二距離，其中第一和第二距離相互是不同的。在日照一段時間之後在第一和第二容積部分中的水之間產生溫差。
文檔編號F24J2/46GK101888978SQ200880119693
公開日2010年11月17日 申請日期2008年12月5日 優先權日2007年12月7日
發明者彼得拉·瓦德斯特倫 申請人:彼得拉·瓦德斯特倫