(57)【要約】      （修正有）【課題】電力・火力等のエネルギーや、太陽追随装置（ソーラートラッキング）等の大掛かりな装置を必要とせず、安価で高効率で且つデザイン性に優れ、特に個人用或いは家庭用或いは小集落用の比較的小型の造水装置であり、使用しない場合は折り畳んで簡単に片づけられ、設置や移動に障害のない蒸留水造水装置の提供。【解決手段】湾曲した複数の骨材（リブ）１、該骨材は頂点部２で固定され、且つ、骨材の先端部３は、受け皿４の周辺部に設けられている受け穴５で固定され、骨材の上部或いは下部に透明なプラスチックシート或いはフィルム６を有する透明ドーム７、及び該ドームの内部に、表面を黒色の布帛及び／又は炭素材料で覆った柱状及び／又は錘状の立体、及び該立体を設置する内部の受け皿を有することを特徴とする太陽熱を利用した蒸留水造水装置。【選択図】図１
2020069412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湾曲した複数の骨材（リブ）１、該骨材は頂点部２で固定され、且つ、骨材の先端部３は、受け皿４の周辺部に設けられている受け穴５で固定され、骨材の上部或いは下部に透明なプラスチックシート或いはフィルム６を有する透明ドーム７、及び該ドームの内部に、表面を黒色の布帛及び／又は炭素材料８で覆った柱状及び／又は錘状の立体９、及び該立体を設置する内部の受け皿１０を有することを特徴とする太陽熱を利用した蒸留水造水装置。
【請求項２】
前記骨材１の構造がテント構造或いはビニール傘の骨材の構造を有することを特徴とする蒸留水造水装置。
【請求項３】
前記受け皿４が円錐状１１、半球状１２、楕円球状１３、多角錘状１４の一部、或いは平面盆状１５であることを特徴とする請求項１記載の蒸留水造水装置。
【請求項４】
前記受け皿４の底部に貯まった蒸留水を抜出す為の管１６を有することを特徴とする請求項１又は３のいずれかに記載の蒸留水造水装置。
【請求項５】
前記立体９が複数個であることを特徴とする請求項１記載の蒸留水造水装置。
【請求項６】
前記立体９が、該立体の内部に原水の貯槽１７を有することを特徴とする請求項１又は５記載のいずれかに記載の蒸留水造水装置。
【請求項７】
前記原水の貯槽１７内に、毛細管現象で、立体を覆う黒色の布及び／または炭素材料８まで原水を供給する給水材１８を有することを特徴とする請求項１又は６のいずれかに記載の蒸留水造水装置。
【請求項８】
前記原水の貯槽１７に原水を透明ドーム７の外から供給するパイプ１９、原水供給槽２０、及び該原水供給槽を設置する治具２１を有する請求項１から７記載のいずれかに記載の蒸留水造水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽光（熱）により河川水、汚染水或いは海水を蒸発・凝縮させて飲料水、純水が得られる低価格で設置や移動が簡便な蒸留水造水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化や人口増加、経済発展により、現在でも多くの地域で水不足が問題であり、将来は、人口増加や経済発展で更に多くの地域で水不足が指摘されている。特に、地下水や河川水のない島嶼国、上水設備の整備されていない地域、難民キャンプ等では毎日消費する水を確保することは極めて重要な課題である。こうした地域では人道的観点から1人当たり1日1ガロン（約３．８Ｌ／日）の飲料水を供給される。従って、飲料水を必要とする難民に1日1ガロンを供給するだけでも毎日２２万トン（年率８０３０万トン）以上の水が必要となる。
【０００３】
この水を従来の蒸発法で作るとしたら、毎日１４万トンのＡ重油が必要となり、これによってＣＯ２が毎日４５万トン（年率１億６５００万トン）発生する。その他に島嶼国や上水道が整備されていない地域へ同様の方法で上水を供給すると、更に膨大な量のＣＯ２が発生し地球温暖化を加速し、更に水不足を引き起こし、悪循環に陥る。上述した水問題は水資源がない地域は勿論であるが、上水設備がなく汚染水しかない地域でも深刻な問題であり、化石エネルギーを消費せず（ＣＯ２を発生させず）に上水を供給する方法が切に求められている。
【０００４】
これまでも、人工的エネルギー（オイル、電力、薪等）を使用せず太陽熱を利用して、汚染水や海水を蒸発させて、飲料水を製造する多くの提案がなされている（特許文献１〜４）。しかし、このタイプの造水器の問題は、四季や一日の時刻によって太陽の方向や角度が刻々変化しており、常に最大効率で太陽熱を吸収することは出来ず、一日当たりの集熱・造水効率が大幅に低くなる。
【０００５】
また、平板型造水器では太陽熱を吸収し熱水の温度が上がったとしても、平板表面や下部からの放熱によって温度が下がり、十分な蒸気圧が出ずに、水の蒸発量が少なく、造水量も少ない（特許文献１〜３）。或いは、大面積な水面の上に水蒸気を凝縮し回収する傾斜の屋根を付けた提案（特許文献４〜６）でも、やはり季節や時刻によって太陽の高度や方向が変化し、効果的な蒸発が得られない。上述したように平板型は構造が簡単でコストも比較的安価な為に色々と提案されているが、造水効率が低く、実用化は困難である。
【０００６】
そこで、太陽熱を集める部分は平板型とし、蒸発した蒸気が凝縮した時の凝縮熱を再利用し、更に海水を蒸発させる多重効用法が提案（特許文献７〜１５）されているが、真空ポンプや圧縮機、冷却装置及びそれらを連結するパイプが必要となり、装置が複雑に過大になり、装置コストや運転する為の電力や燃料が必要となり、実際には採算が合わない。
【０００７】
又、太陽熱をパラボラ式集光器やミラーで集中させ温度を上げて、高沸点物を加熱してその熱を蓄熱して海水などを蒸発させる方法（特許文献１６〜１９）も提案されているが、大面積の装置や多数のパラボラ型の集光器やミラーを太陽の動きに沿って動かす（太陽追尾：ソーラートレッキング）設備が必要であり、装置が過大になり、また製造コストや運転コストも過大となり、実用性は非常に低い。詰まり、これまで太陽光（熱）を利用して海水を蒸発させて純水を造水する多くの提案がなされているが、単純な装置では太陽熱の利用効率が低く、大きな設置面積が必要であったり、効率を上げる為には、太陽の向きや高度に合わせて、装置の向きを最適化させる太陽追随装置（ソーラートラッキング）やその制御装置が必要となり、装置コストや運転コストが過大となったり、真に、容易に且つ安価に造水できる装置は実現していないのが現実である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許４６８７９２８
【特許文献２】特表２００１−５１４５７３
【特許文献３】特開昭５６−１４４７０２
【特許文献４】特開昭５６−７６２０３
【特許文献５】特開平４−１４１２８７
【特許文献６】特開平２−２８４６８６
【特許文献７】特開２０００−２７９９４４
【特許文献８】再公表W００１／０７２６３８
【特許文献９】再公表Ｗ０９７／４８６４６
【特許文献１０】特開平６−１５８６８５
【特許文献１１】特開昭６４−３４４８６
【特許文献１２】特開昭６２−１２９１９２
【特許文献１３】特開昭６０−１１０３８８
【特許文献１４】特開昭５８−２０２８６
【特許文献１５】特開２０１６-２２３６９６
【特許文献１６】特開平２−７１８９１
【特許文献１７】特開昭６０−６１０８８
【特許文献１８】特開昭５６−１２９０８１
【特許文献１９】特開昭５３−４３６７８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本提案は、従来技術の課題を解決し、十分な地下水や河川水がない地域や河川水があっても造水用の電力等のエネルギーがない地域において、或いは大雨や地震等の災害で一時的に断水した地域の生活に最低必要限の上水(３．８Ｌ／人／日)を、太陽エネルギーのみで、電力・火力等のエネルギーを一切必要とせず、且つ、太陽エネルギーのみしか利用せず、且つ、太陽追随装置（ソーラートラッキング）等の大掛かりな装置を必要とせず、安価で高効率で、且つ、デザイン性に優れた造水装置であり、特に個人用或いは家庭用、或いは小集落用の比較的小型の造水装置を提案することを目的とする。更に、ビニール傘やテントと同様の構造を利用して、安価で、軽量で、かつ使用しない場合は折り畳んで簡単に片づけられ、移動でき、設置できる蒸留水造水装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（第１の発明）
即ち、本発明は、湾曲した複数の骨材（リブ）１、該骨材は頂点部２で固定され、且つ、骨材の先端部３は受け皿４の周辺部に設けられている受け穴５で固定され、骨材の上部或いは下部に透明なプラスチックシート或いはフィルム６を有する透明ドーム７、及び該ドームの内部に、表面を黒色の布帛及び／又は炭素材料８で覆った柱状及び／又は錘状の立体９、及び該立体を設置する内部の受け皿１０を有することを特徴とする太陽熱を利用した蒸留水造水装置である。
【００１１】
（第２の発明）
また、本発明は、前記骨材１の構造がテント構造或いはビニール傘の骨材の構造を有することを特徴とする蒸留水造水装置である。
【００１２】
（第３の発明）
また、本発明は、前記受け皿４が円錐状１１、半球状１２、楕円球状１３、多角錘状１４の一部、或いは平面盆状１５であることを特徴とする請求項１記載の蒸留水造水装置である。
【００１３】
（第４の発明）
また、本発明は、前記受け皿４の底部に貯まった蒸留水を抜出す為の管１６を有することを特徴とする請求項１又は３のいずれかに記載の蒸留水造水装置である。
【００１４】
（第５の発明）
また、本発明は、前記立体９が複数個であることを特徴とする請求項１記載の蒸留水造水装置である。
【００１５】
（第６の発明）
また、本発明は、前記立体９が、該立体の内部に原水の貯槽１７を有することを特徴とする請求項１又は５記載のいずれかに記載の蒸留水造水装置である。
【００１６】
（第７の発明）
また、本発明は、前記原水の貯槽１７の内部に毛細管現象で、立体を覆う黒色の布及び／または炭素材料７まで原水を供給する給水材１８を有することを特徴とする請求項１又は６のいずれかに記載の蒸留水造水装置である。
【００１７】
（第８の発明）
また、本発明は、前記原水の貯槽１７に原水を透明ドーム７の外から供給するパイプ１９、原水供給槽２０、及び該原水供給槽を設置する治具２１を有する請求項１から７記載のいずれかに記載の蒸留水造水装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の蒸留水造水装置は、太陽光追随装置を必要とせず、同じ状態に設置しても世界のどの地点でも、一年中、一日中、常に最大の日射を受けることができる装置であり、河川水、海水や汚染水等の原水の太陽熱による蒸留・造水効率が従来の造水装置に比べてはるかに高い装置である。また、構造や使用材料が従来の平型装置（過大な断熱材や枠材が必要）に比べて極めて高性能、高機能であり、又、太陽追随型の装置（多数のミラーやパラボラ型のミラーをそれぞれ最適の向きに制御するコンピューター制御のソーラートレッキング装置が必要）に比べて、極めて簡単で、軽量・安価であり、設置、移動させるのに全く障害のない装置である。本発明の装置を用いることによって、１ｍ２程度の設置面積で、一家（４〜５名程度）が一日に必要な飲料水（１２−２０Ｌ）を供給可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の透明ドームの概略図（但し、内部に含む立体９等は省いて記載）
【図２】本発明の透明ドーム７の骨材１の先端部３、受け皿４、受け皿の周辺部５（先端部の受け穴）の概略図、Ａ：受け皿の内側で受け穴が止まっている。Ｂ：受け穴が受け皿を貫通している。Ｃ：受け穴が受け皿の上部に出ている。
【図３】受け皿４の平面図の例示、Ａ：円形の受け皿、Ｂ：六角形の受け皿
【図４】受け皿４の斜視図。１１：円錐状の受け皿、１２：半球状の受け皿、１２：半楕円球状の受け皿、１４：多角錘状の受け皿、１５：平面盆状の受け皿。
【図５】透明ドーム７内部の立体９の一例。Ａ：１個の立体の例、Ｂ：複数個の立体の例。
【図６】立体９の断面図の例示。Ａ：立体の上部に原水の貯槽１７を持つ例、Ｂ：立体の上部に原水を入れたビンを持つ例。
【図７】立体９の内部の原水の貯槽１７、及び原水を吸い上げる吸水材１８及び黒色の布帛８の配置の一例。
【図８】透明ドーム７の外部の原水供給槽２０からドーム内の立体の原水の貯槽１７への原水の自動供給システムの一例。Ａ：概略図、Ｂ：原水の供給パイプ１９と立体の原水の貯槽１７との関係の一例。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の造水装置での、透明ドーム７は、湾曲した複数の骨材（リブ）１の組合せによりドーム構造を形成する。骨材はプラスチック、竹材、サトウキビの硬皮、金属等歪曲させることが出来る材料であれば、素材の種類は問わない。骨材の断面形状は、円形、楕円形、多角形、扁平等の構造が好ましく、又、中空でも中実でも良い。コスト、加工性、耐久性などの観点から最適化する。例えば、プラスチックでは、ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエチレン（ＰＥ）、ポリシクロオレフィン（ＣＯＣ、ＣＯＰ）等のポリオレフィン類、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル類、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン１１等のポリアミド類、ポリオキキメチレン（ＰＯＭ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等が使用できる。プラスチック骨材の色は無色・有色使用可能であるが、淡色或いは無色透明の方が日射の透過率を高める点で好ましい。
【００２１】
湾曲した骨材１は、永久歪により湾曲させたもの或いは力を加えて歪曲させたものでもよい。骨材はほぼ中央部（天頂部）２２で固定して、ドーム形状を形成させる。固定法は、接着剤固定、ピン留め、ネジ留め、針金留め、クリップ留め、ソケット留め、或いはビニール傘の様なろくろで留める方法などがある。目的や用途によって選定できる。
【００２２】
ドーム形状をした骨材１の上部或いは下部に透明なプラスチックシート或いはフィルム、或いはガラス板６を設置して透明ドーム７を作ることが出来る。フィルム或いはシートの骨材への固定はピン、ネジ、クリップ、針金、プラスチック紐等で可能である。
【００２３】
湾曲した骨材１により形成した透明なドーム７は、より簡単には透明のテント構造物或いはビニール傘構造物を転用・応用することにより、軽量・安価・折り畳みが可能な透明ドームを形成でき、且つ、デザインが多種多様に可能となり、利用者にとって個性のある装置とすることができ、田舎においても、都会においても、山間部においても、海岸部においても、周囲にマッチするデザインが可能になり、好ましい。
【００２４】
本発明の透明ドーム１のシート或いはフィルム６の内側は親水性の方が、蒸発した水による水滴が出来にくく、太陽光透過性を維持できるので好ましい。内側で凝縮した水は常にドームの下方に流れ落ちる。親水化は、親水化処理剤（例えば、シリコーン系親水化剤，光触媒によるコーティング）による処理，酸化チタンやシリカ等のコーティング，プラズマ処理，オゾン処理，或いはコロナ放電処理、或いは水への親和性の高いシート或いはフィルム材料等を使うことによって行うことができる。例えば、裏面にポリ塩化ビニル（ＰＶＣ），ポリビニルアルコール（ＰＶＡ），ポリ（エチレン・ビニルアルコール）（ＥＶＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）を使用し、表面をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を使用した多層化フィルムやシートとする事によって、蒸発した水分が透明ドームの内側に水滴にならず、自然と流れ落ち、より効果が高められる。
【００２５】
透明ドーム１に使用する透明フィルムとしては、通常、透明プラスチックの無延伸フィルム、一軸延伸フィルム、二軸延伸フィルム或いはブロー延伸フィルムが利用でき、厚さは通常１０μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上、更に好ましくは３０−１００μｍである。また、透明シートとしては押し出しシート或いはキャスト法シート或いは真空成形シートが使用でき、厚さは通常５０μｍ以上、好ましくは７０μｍ以上、更に好ましくは１００μｍ〜３ｍｍである。プラスチック成形体としては射出成形法或いは押し出し成型法で成形される成形体であり、通常厚さ０．３ｍｍ以上、好ましくは０．５〜３ｍｍである。多層化シート或いはフィルムは、通常行われている多軸成型機や張り合わせ法等の製造方法で造ることが出来る。また、こうしたフィルムやシートは目の粗い平織物との貼り合わせ（マルティング）も好ましい。また、平面部分などではガラス板も採用できる。ドーム形状や受け皿の形状は本発明の目的に合致するものであれば、特に限定されない。
【００２６】
本発明の透明ドーム７は実質的に密閉していることが好ましい。実質的に密閉しているとは、完全な密閉構造でなくても、多量の風が入らない程度に閉じた空間を有すればよく、例えば、数ｍｍ程度の隙間は許容できる。その為には、テント構造或いは傘構造の骨材１の先端部（露先）３を固定する穴５を周辺部に有するプラスチック製の受け皿４を置いて、ドーム構造の骨材１を固定する。穴は単なる穴でも良いし或いは穴に相当するパイプを設置してもよい。穴の大きさ（直径）は露先が入ればよいが、余り大きいと固定が緩くなり、傘構造物が不安定になるので、好ましくは露先の最大長の高々１．５倍、好ましくは１．１〜１．３倍である。穴の深さは露先の少なくとも５ｍｍ入ればよく、好ましくは７ｍｍ以上入ることである。また、穴は通常受け皿を突き抜けないが、突き抜けていてもよい。
【００２７】
前記、受け皿４は、プラスチックや防錆機能のある金属板、木板で通常はつくられるが、コスト、軽量性、防錆性、成形性の点でプラスチックの方が好ましい。例えば、プラスチックの射出成型、押し出し成型、圧空成形、真空成形、或いは接着成形で製造できる。受け皿の形状は、円錐状１１、半球状１２、楕円球状１３、及び、多角錘状１４の一部、或いは平面盆状１５であることが好ましい。好ましくは平面盆状１５や半球状１２、楕円球状１３が好ましい。こうした形状は植木鉢の受け皿、地球儀、各種看板や照明器具或いは広告看板のカバーなどに多くの製造実績があり、より低コストで製造ができる。更に低コストで大型の受け皿製造の為には、周辺部に枠２２を有し、上記受け皿の形状の形状を有するプラスチックシート或いはプラスチックフィルムでも構わない。この受け皿は、その底部に貯まった蒸留水を外部に抜き出す為に排水パイプ１６を付けることも好ましい。プラスチックの材料は、通常の熱可塑性樹脂や硬化性樹脂のいずれも使用可能であるが、一般的には、成形性やコストの点で優れているポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ），ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ樹脂、フェノール系樹脂、等がより好ましい。こうしたプラスチックの成形法は、通常の成型法で良く、例えば、射出成型、押し出し成型、真空成形、圧空成形、鋳型成形、等の方法が用いられる。
【００２８】
また、受け皿を固定する為に、受け皿の下部に支持台や支柱を付けることも好ましい。
【００２９】
この透明ドーム１の中には、柱状及び／または錘状の立体９を有する。この立体の存在が、従来の造水装置と異なる本発明の新規な点であり、錘状の立体としては、円錐、三角錐、四角錘等の多角錘などや、柱状の立体として円柱、楕円柱、三角柱、四角柱、五角柱、六角柱等の多角柱が好ましく使用できる。立体の形状は、上述した立体であれば特に制限されないが、なるべく立体間の間隔が一定になるように、異種の立体を組み合わせることも好ましく採用できる。例えば、柱状と錘状の特徴を併せ持った立体、例えば、柱状の下部が幾分広がった形状の立体や錘状体の上部が切れて上面が平面になったような立体も利用できる。該立体は1個でもいいし、複数個でもよいが、複数個の方が太陽熱の吸収が効率的で造水能も改善し、且つ大型化も容易である。該立体は透明な容器の中の下記受け皿１０の上に設置する。大きな１個の立体でもよいし（図５Ａ）、複数個（図５Ｂ）、例えば、少なくとも４個、好ましくは少なくとも9個、更に好ましくは１２〜２５個の立体を設置してもよい。立体の間隔は立体の底辺の長さの約１割程度の距離を開けておけばよいが、最大でも５０ｍｍ程度にする方が、装置のコンパクト化、コストや太陽熱の効率的吸収及び効率的な蒸発に好ましい。
【００３０】
前記立体９は一定の高さがあることが本発明の造水効果を上げる為には必要であり、例えば、高さがない平板の場合（従来技術）は、太陽高度が低い場合（冬の期間、或いは一日の朝夕の時間）では、太陽の入射角が小さく太陽熱を十分に吸収できず、一年を通じて或いは一日を通じて造水効率は低く、実用上の価値は低い。一方、本発明の装置では、一定の高さ以上の立体９を有する。例えば、高さ／（底辺の長さ）を高さパラメーター（Ｈ-値）とすると、この値は、通常、０．２以上、好ましくは、０．４以上あれば、季節や日中の時刻によらず、立体の表面を覆っている黒布或いは炭素材料が太陽エネルギーを良く吸収でき、その結果、蒸留効果・造水効果が大きくなる。例えば、太陽熱の吸収は、太陽高度が低い場合は、立体の側面部で吸収し、太陽高度が高くなるにつれて、立体の側面と上面で吸収する。つまり、太陽高度がどの程度であっても、十分に太陽熱を吸収できる。この場合、Ｈ-値は大きいほど、太陽高度が低い場合であっても、太陽熱利用による造水効率は向上し、一日当たりの造水量も大きくなる。しかし、Ｈ-値は７より大きくなると、装置自体の高さが高くなり、設置が不安定になる。従って、Ｈ-値は通常、０．２以上、好ましくは０．４以上、更に好ましくは０．５〜８である。尚、Ｈ-値の定義は立体の高さ／（立体の底辺の長さ）であり、底辺の長さは底辺の形状が円であれば直径、或いは楕円であれば（短径＋長径）／２であり、三角形、四角形であれば各辺の長さの平均値、五角形以上の多角形であれば、最大・最小の対角線の長さの平均値で定義する。
【００３１】
前記立体９の形状は、本発明の目的に合致した形状であれば、それを作る材料は特に限定されない。例えば、発泡スチロール、発泡フェノール、発泡ウレタン等の発泡プラスチック、ポリエチレン、ポリスチレンやポリプロピレン等の汎用プラスチックの成形体、プラスチックシートの成形体、木材の成形体、金属板での成形体、等であるが、軽量性、コスト、製造する容易さ耐腐食性、断熱性などを考慮すると発泡プラスチックやプラスチック成型体或いは木材成形体が好ましい。発泡プラスチックは発泡成型法で一体成型する方法や通常３ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上の厚みの発泡板状物を裁断し・組み合わせ接着させる方法等が採用できる。この方法は、特別の金型が不要で、小ロットの生産に適している。ただ、比較的大ロットの生産では、射出成型、押し出し成型などの通常のプラスチック成型法が好ましい。また、プラスチックシートでは、通常、厚み１ｍｍ以上、好ましくは１．５ｍｍ以上、更に好ましくは２〜３ｍｍであり、シートの折り曲げ、融着、接着により成型する方法、或いは押し出し成型、射出成型によって一体成型することで製造できる。この方法は小ロットにも、大ロットにも対応でき、又、実際のユーザーの場所で必要に応じて組み立てることが出来る特徴がある。いずれの方法も採用可能であり、ロット数、目的、ユーザーへの輸送などの面から最適の製造方法を選択できる。
【００３２】
前記立体９は、その受け皿１０の上に設置する。これは立体から流れ落ちる原水を受ける為に必要である。受け皿の大きさは使用する立体を全て並べて置けるだけの面積があればよく、形状には特に制限されない。円形でも良いし、四角形、五角形等の多角形でもよい。ただし、受け皿には貯まった原水がこぼれ落ちない程度の内容積が必要であり、例えば、一定の高さまで受け皿の周辺部に縁がある必要がある。受け皿の形状は水平盆状や中央部がややへこんだ水平盆状が立体を設置する点で好ましく、盆の形状は円形、楕円形、多角形等であり、透明ドームの受け皿４と同形状の方が設置し易く、好ましい。
【００３３】
前記立体９の表面は黒色の布及び／或いは炭素材料８で覆われている。この黒色の布及び／或いは炭素材料は、良好な太陽熱（光）吸収材料であり、また、本発明の目的の為には水を十分に含むことができることが必要である。詰まり、立体の表面を覆う黒色の布或いは炭素材料に原水を含ませて、そこに太陽光が照射することによって、黒色の布或いは炭素材料の温度が上昇し、その熱が水を直接加熱し、水が蒸発して透明な容器の内面で凝結して水滴となり、該内面を通じて下方に落下し、容器の底面部に集められて、蒸留水を得ることができる。本発明で、黒色の布や炭素材料に必要な吸水率は、通常好ましくは２００％以上、更に好ましくは３００〜７００％である。吸水率が２００％未満では、黒色の布或いは炭素材料全体に均一に吸水・濡れにくくなり、造水効率にも幾分影響することがある。また、７００％を超えると、吸水ムラの発現が懸念され、熱容量の増加による造水効率の低下も心配される。吸水性は、乾燥重量：ｗ０の試料を十分に水に浸し、１０ｍｍ程度の網目の上に３０分放置し、湿潤重量：ｗ１を測定し、吸水率（％）＝（ｗ１−ｗ０）／ｗ０×１００にて計算する。
【００３４】
本発明に使用する黒色の布帛や炭素材料としては、通常市販されている黒色の布帛や炭素材料が使用可能である。例えば、黒色の布帛としては、綿、麻、ウール等の天然繊維の黒染色物やポリエステル、アクリル、レーヨン、ナイロンなどの化合成繊維を染色したもの、或いは、カーボンブラックや黒色顔料を練り込んだ原着繊維を用いることが出来、それを織物にしたもの、編み物にしたもの、フェルト、モケット、綿状物等の繊維構造物が使用できる。また、炭素材料としては、木炭、竹炭、おがくずの炭化物、バガス炭、紙の炭化物、等のバイオマス炭、ピッチ系炭素、石油系炭素、等の材料があり、それを織物にしたもの、編み物にしたもの、フェルト、綿状物にしたもの、或いは、シート状に成型体にした形状で使用できる。
【００３５】
前記黒色の布や炭素材料の厚さは、通常０．３ｍｍ以上、好ましくは０．５〜５ｍｍ、更に好ましくは、１〜３ｍｍである。０．３ｍｍより薄いと太陽光の吸収にムラが生じ、ト−タルとしての造水性能が低下する。また、３ｍｍより厚いと装置自体の重量が増加し、装置の耐久性に問題がでる可能性があり、造水性能には殆ど影響がない。フェルト或いは織編物の目付け（１ｍ２面積当たりの質量）は、好ましくは５０ｇ以上，より好ましくは１００ｇ以上，更に好ましくは１５０〜４００ｇである。こうした材料で立体を覆う方法は、特に制限されないが、例えば、対象となる立体の形に縫製したり、或いは編み上げたりしたものを立体に被せる方法や、立体表面に接着剤や両面テープで接着させる方法、ステープラー、ピン、ネジなどで点状に或いは線状に留める方法、点状或いは線状に熱融着させる方法等、組み合わせる材料によって最適の方法が採用でき、また、用途、目的に応じて適宜選択する。
【００３６】
前記立体９の内部に原水を貯める貯槽１７を有することが出来る。この貯槽は発泡材や木材の場合では上部から穴を設けることで作ることが出来る。或いは、プラスチックであれば図６Ａの様に上部に貯槽１７を設置した立体を一体成型することができる。又、立体がプラスチックシートや金属板、木材等で作られていれば、内部にビンやプラスチック容器などを入れておくことで貯槽とすることできる（図６Ｂ）。この原水の貯槽１７或いは２２によって、一日〜数日間に亘る蒸発に必要な原水を常にこの貯槽から供給できることになり、効率アップと手間の削減が両立できる。
【００３７】
この原水の貯槽１７から立体９の表面を覆う黒色の布帛或いは炭素材料（即ち、太陽熱吸収材）８に原水を供給する為に、毛細管現象に優れる給水・透水材１８を利用することができる。この給水・透水材としては、綿、シルク、レーヨン、紙の天然繊維・半合成繊維、等や、アクリル，ナイロン，ポリエステル，レーヨン等の合成繊維，或いは炭素繊維等の良好な吸水性を有する材料から作った織物、編み物、紐状物，短冊布状物，綿状物，不織布状物，又はチューブ状物から選択される１種以上を使用できる。この給水・透水材によって、原水が常時、貯槽から太陽熱吸収材に常時供給される。毛細管現象を利用して水を輸送する為に、吸水・透水材自体を、公知の方法（プラズマ処理、コロナ処理、アルカリ処理、酸処理）で親水化することも好ましい。給水速度は吸水材の幅、厚さ、数などで任意に調製できる。繊維製品や紙製品の毛細管現象を定量的に表現する方法としてＪＩＳＬ１９０７（バイレックス法）があるが、本発明でいう適度の吸水性を有するとは、この定義では、通常、好ましくは少なくとも２ｃｍ（／１０分）、更に好ましくは少なくとも３ｃｍ（／１０分）である。例えば、綿布は約１０ｃｍ程度、アクリル繊維布は８ｃｍ程度、紙製品は１０ｃｍ以上、ポリエステルやナイロンなどの合成繊維も親水化すれば８〜１０ｃｍ程度になり、本発明の給水材に好ましく使用できる。この給水・透水材１８は黒い布帛や炭素材料８と一体化されていることお好ましい。一体化とはどこかの部分（材料８の中央部が好ましい）で接着、密着、縫い合わせ、或いは編み物（好ましくは筒編み物）では、一部で編みこまれているものである。この事によって、材料８と材料１８が一体として取り扱われ、設置や設定が容易になる。
【００３８】
前記原水の貯槽１７或いは２２の容量は、多角柱の底面積の合計：Ｓ（ｍ２）に関係するが、少なくとも２０×Ｓリットル（Ｌ）、好ましくは３０×Ｓ（Ｌ）以上である。２０×Ｓ（Ｌ）より少ないと、一日中造水する場合、途中で消費されて、なくなる可能性があり、原水を供給しないと造水が持続しない。更に、多角柱に有する原水の貯槽に外部から原水を自動的に給水する為に、外部の原水タンクからパイプやチューブを通じてサイホン現象を利用して原水を供給することもできる（図８）。詰まり、外部の原水の貯槽２０に原水を一定のレベルまで蓄えておくと、内部の立体中の原水貯槽１７へと繋がった配管１９によるサイホン作用によって、立体中の水も一定量まで常に保持される。従って、原水の貯槽から立体の側面の布地等８への原水の供給も常に一定となり、安定した水の蒸発を可能にする。また、夜間等、この装置を運転しない場合には、外部に通じる配管によって、内部の立体中の原水を抜いておくことも可能である。こうした事が全てエネルギー無しで可能であることも本発明装置の特徴の一つである。
【００３９】
本発明の目的の個人或いは1家族（４−５名）が1日に必要な飲料水（国連の緊急給水量は１ガロン／人／日）を得る為には、立体の低面積の合計が１ｍ２あれば、十分である。実際の装置の大きさとしては、曇りの日や故障のメンテナンス等の予備品も考慮しても、透明な容器内の立体の低面積の合計が１ｍ２の装置1台或いは2台あれば十分である。この性能は、従来提案されている装置の性能の通常３-５倍以上の性能である。又、該装置の性能最大化の為には、例えば、底辺が２０ｃｍで高さが０．５〜２ｍの四角柱を２０〜３０個並べたものが好ましい例として考えられる。更に、本発明の装置の規模を比例的に拡大することによって、１００名〜数１００名からなる小集落にも、容易に対応できる。
【００４０】
従来の装置では効率を最大化する際には造水器面に日射が直射するように装置を太陽の向き、動きに応じて動かす（太陽追随：ソーラートラッキング）機構が必要であり、装置の大型化や高コスト化になったが、本発明では単に静置（固定）しておくだけで、装置を太陽の方向に動かさなくても、最大の造水効果が得られる非常に簡単・安価な装置である。又、軽量の為に、組み立て・移動も容易であり、且つ、運転の手間も必要ないことが本発明装置の最大の特徴である。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに何ら限定されるものではない。
【００４２】
実施例１
予め熱を加えて歪曲させた直径２ｍｍの竹ヒゴで造ったリブを４本使い、直径４０ｃｍ、高さ４０ｃｍのドーム状物を作成した。リブの頂点は針金で固定した。リブの端面は直径４５ｃｍ、厚さ２ｃｍの発泡フェノール樹脂の周辺部に開けた直径２．１ｍｍ、深さ１．８ｍｍの穴に固定した。リブ構造物の上部全部及びお盆の周辺部まで厚さ30μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを接着剤でしわが出来ないように貼り付け、透明なドームを形成した。次いで、厚みが２ｍｍのポリプロピレン板を用いて、一辺が５ｃｍで高さが１０ｃｍで一方に底面を有する正四角柱と一辺が５ｃｍで高さが５ｃｍで一方に底面を有する正四角柱をお互いの底面を両面テープで接着して、内部に原水の貯槽を持つ本発明に使用する立体（四角柱）を作成する。この四角柱を、周辺部に２ｃｍの高さの縁を有する直径３０ｃｍのポリプロピレン製のお盆の上に9個並べた。四角柱（立体）の原水の貯槽には塩分濃度３．５％の食塩水（疑似海水）を上部から１ｃｍ迄、注水し、該貯槽の内部に吸水材としてガーゼ布の一端を浸して、他端を該四角柱の側面に沿って上部から１０ｃｍまで垂らした。該吸水材の上に、立体の外面に沿って太陽熱吸収材・水分蒸発材として、黒色の布帛としては綿のモケット（立毛の長さ３ｍｍ、目付２５０ｇ、吸水率４５０％）を使用した。この布帛を四角柱の上面及び側面の大きさに切断し、それを各側面に接着剤で点状に付け、接着した。次いで塩分濃度３．５％の原水をモケットに満遍なく十分に浸透させた。試験中、原水は貯槽から吸い上げられて途切れることなく、モケットを濡らしていた。本装置の性能評価は、原水及び布帛を含む四角柱（立体）及びそれ載せているポリプロピレン製のお盆の重量（ｗ１）、及び、太陽の照射強度（Ｗ）を一定時間毎に測定した。四角柱＋受け皿の重量（ｗ１）の変化を測定し、水の蒸発速度は下式にて規定面積、時間の値に規格化した。
蒸発速度（ｇ／ｍ２／ｈｒ）＝蒸発量（ｇ）／面積（ｍ２）／時間（ｈｒ）
ここで面積は四角柱の底面の面積を示す。日射量（太陽エネルギー）（ｗ）は照度計（佐藤商事製ＳＰＭ−ＳＤ）を地面に置き、実験時間中の平均値を使用した。また、この時の太陽の日射エネルギーがすべて完全に原水の蒸発に利用されるとした場合の理論蒸発速度は下記式で計算できる。８６０はワットからカロリーへの単位変換定数である。水の蒸発潜熱は測定中の温度での蒸発潜熱を用いる。
理論蒸発速度（ｇ／ｍ２／ｈｒ）＝日射強度（ｗ／ｍ２／ｈｒ）×８６０（ｃａｌ／ｗ）／水の蒸発潜熱（ｃａｌ／ｇ）
太陽エネルギー利用効率（％）は下記式で計算するが、これは太陽エネルギーがどれだけ有効に原水の蒸発に利用できたかを示す目安になる。この効率が大きい程、装置の造水性能が高いということになる。
太陽エネルギー利用効率（％）＝蒸発速度（ｇ／ｍ２／ｈｒ）／理論蒸発速度（ｇ／ｍ２／ｈｒ）×１００
実験は、８月の晴れた日の午後に行った。日射強度（平均値）は７５１．７ｗ／Ｈｒ／ｍ２であり、蒸発量は６５０．２ｇであった。この値から、造水に掛かる太陽熱利用効率は２６６％（数字の確認）となり、従来の造水性能（最大約４０％程度）と比べてはるかに高い値となった。蒸発した水は透明なドームの内側で凝縮・液滴化し、それが下方に集まり、蒸留水として回収される。原水中の塩分は四角柱の原水貯槽の中に濃縮され、残るが、外部への排水パイプ１６を通じて、任意に外部へ排出することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
従来の太陽熱を利用した蒸留水造水装置は、従来の装置では効率を最大化する際に、造水器に日射が直射するように装置を太陽の向き、動きに応じて動かす（太陽追随：ソーラートラッキング）機構が必要となり、装置の大型化や高コスト化が必須で、性能の点や製造コスト、運転コスト・運転技術の点で実用化は困難であった。ソーラートレッキングなしでは造水能力は微々たるものであった。一方、本発明の装置は、方向を気にせずに単に静置（固定）しておくだけでよく、装置を太陽の方向に動かさなくても最大の造水効果が得られ、産業上及び人道上において大きな価値がある。つまり、本発明の主要な目的である個人或いは1家族（４〜５名）が1日に必要な飲料水（国連の緊急給水量は１ガロン／人／日）を得る為に、低面積が１ｍ２程度の装置であれば、十分であり（従来の装置では４ｍ２あっても不十分であった）、製造コスト、設置コスト或いは運転コスト的にも、運転技術的にも非常に優位であり、また、軽量で折り畳み容易の為に移動運搬も極めて容易である。従って、十分な飲料水が確保できないサンゴ礁の国々、飲料水製造に十分な設備やエネルギーを持たない国々、地域、難民キャンプ、或いは小型船舶での遭難時等の非常用装置、或いは先進国であっても洪水や地震等の大規模災害で一時的に電力・飲料水がストップしている地域での、個人用、家族用、小集団用の利用には大きな価値がある。
【符号の説明】
【００４４】
１．ドームの骨材
２．骨材の固定部
３．骨材の先端部
４．受け皿
５．骨材先端部の受け穴
６．透明なプラスチックシート或いはフィルム
７．透明ドーム（全体）
８．黒色の布帛及び／又は炭素材料
９．柱状及び／又は錘状の立体
１０．内部の受け皿
１１．円錐状の受け皿
１２．半球状の受け皿
１３．楕円球状の受け皿
１４．多角錘状の受け皿
１５．平面盆状の受け皿
１６．蒸留水の抜出し管
１７．立体内部の原水の貯槽
１８．給水材
１９．原水をドームの外から供給するパイプ
２０．ドームの外の原水貯槽
を示す。
【図１】
2020069412.tif 000003
【図２】
2020069412.tif 000004
【図３】
2020069412.tif 000005
【図４】
2020069412.tif 000006
【図５】
2020069412.tif 000007
【図６】
2020069412.tif 000008
【図７】
2020069412.tif 000009
【図８】
2020069412.tif 000010