(57)【要約】【課題】熱交換器の霜等を効率よく除去することによって、効率的に水を作ることができる造水装置を提供する。【解決手段】造水装置は、熱交換器を備えた造水装置であって、所定量の水を内包し、前記熱交換器を前記水の中に浸すための水槽と、前記熱交換器に霜または氷が付着した場合に、前記熱交換器を前記水槽の水の中に浸す浸水部と、を備える。【選択図】図１
2018197621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器を備えた造水装置であって、
所定量の水を内包し、前記熱交換器を前記水の中に浸すための水槽と、
前記熱交換器に霜または氷が付着した場合に、前記熱交換器を前記水槽の水の中に浸す浸水部と、
を備えることを特徴とする造水装置。
【請求項２】
前記浸水部は、
前記熱交換器に霜または氷が付着したことを検出する検出部と、
前記検出部が、前記熱交換器霜または氷が付着したことを検出した場合に、前記熱交換器を前記水槽の水の中に浸す移動部と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の造水装置。
【請求項３】
前記浸水部は、
前記熱交換器の重量を検出する第２の検出部と、
前記第２の検出部が検出する前記熱交換器の重量が、所定の基準値以上である場合に、前記熱交換器を前記水槽の水の中に浸す第２の移動部と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の造水装置。
【請求項４】
前記浸水部は、
前記熱交換器に付着した霜または氷の厚みを検出する第３の検出部と、
前記第３の検出部が、前記熱交換器に付着した霜または氷の厚みが所定の基準値以上である場合に、前記熱交換器を前記水槽の水の中に浸す第３の移動部と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の造水装置。
【請求項５】
前記浸水部は、
所定の時間毎に、前記熱交換器を前記水槽の水の中に浸す第４の移動部、
を備えることを特徴とする請求項１記載の造水装置。
【請求項６】
さらに、前記水槽の水の中に設けられたコンプレッサーを具備し、
前記コンプレッサーが発する熱によって、前記水槽中の水を加熱することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の造水装置。
【請求項７】
さらに、コンプレッサーを備え、
前記水槽の水の中に前記コンプレッサーからの配管を設け、
前記コンプレッサーが発する凝縮熱を、前記配管を介して前記水槽中の水に加えて、前記水を加熱することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の造水装置。
【請求項８】
２台以上の熱交換器を備えた造水装置であって、
所定量の水を内包し、前記熱交換器を前記水の中に浸すための水槽と、
いずれかの前記熱交換器に霜または氷が付着した場合に、いずれかの前記霜または氷が付着した熱交換器を前記水槽の水の中に浸す浸水部と、
を備えることを特徴とする造水装置。
【請求項９】
前記熱交換器は２台であり、
前記水槽は、前記２台の熱交換器の下方に設置され、
前記浸水部は、
前記２台の熱交換器を結ぶワイヤーと、
固定して設置された滑車であって、前記ワイヤーがかけられている滑車と、
を備え、前記２台の熱交換器のうち、氷または霜が付着することによって重量が増加した側の前記熱交換器が、その重量により下方に沈降し、前記水槽の水の中に浸されることを特徴とする請求項８記載の造水装置。
【請求項１０】
前記熱交換器は２台であり、
前記水槽は、前記２台の熱交換器の下方に設置され、
前記浸水部は、
前記２台の熱交換器を結ぶ天秤棒と、
固定して設置された支点部であって、前記天秤棒の中央部分を軸支する支点部と、
を備え、前記２台の熱交換器のうち、氷または霜が付着することによって重量が増加した側の前記熱交換器が、その重量により下方に沈降し、前記水槽の水の中に浸されることを特徴とする請求項８記載の造水装置。
【請求項１１】
熱交換器を備えた造水装置であって、
前記熱交換器に霜または氷が付着した場合に、前記熱交換器に温水をかける温水部、
を備えることを特徴とする造水装置。
【請求項１２】
前記熱交換器は、エバポレーターを含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の造水装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の造水装置を含む空調装置であって、
前記熱交換器を用いて空気の調和をすることを特徴とする空調装置。
【請求項１４】
熱交換器と、所定量の水を内包し、前記熱交換器を前記水の中に浸すための水槽と、を備えた造水装置を用いて造水する方法であって、
前記熱交換器に霜または氷が付着した場合に、前記熱交換器を前記水槽の水の中に浸すステップと、
前記水槽の水によって、前記霜または氷を溶かし水にするステップと、
を含むことを特徴とする造水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造水装置および造水方法に関する。また、本発明は、造水装置を含む空調装置に関する。また特に、熱交換器に霜や氷を付着させて水を得る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調装置等において、気温が低い時や、湿度が低い時には、熱交換器はしばしば凍ってしまい、機能が十分に発揮できない場合が生じる。特に、除湿機能を利用する場合は、熱交換器が凍ってしまう可能性が大である。
熱交換器が凍ってしまう事態が発生すると、特に湿度の高くなる深夜は気温が低下し、空調装置が停止していまい、稼働させることが困難になる場合が多い。したがって、寒冷地においては、空調装置を２４時間連続して稼働させることは一般には非常に困難であると考えられている。
なお、本文において、空調装置とは、空気の調和を行う空気調和装置を意味し、空気の温度・湿度・空気清浄度などの調整を行う装置をいう。
【０００３】
従来は、このような場合、熱交換器を温めるためにヒーター（heater）などを使う手段が利用される場合もある。しかし、ヒーターを用いると消費電力も多くなり効率が悪化してしまう。
例えば、コンプレッサー（compressor）に代替フロンガス（alternative chlorofluorocarbon gas）等の冷媒を流し、熱交換器に霜や氷を付着させてしまった場合、通常の空調装置の運転では、霜取りセンサーが霜を検出し、冷媒の逆流等によるデフロスト（defrost）機能を作動させる場合が多い。このような機能・動作によって霜が除去される。
しかし、そのような霜取りの機能を使用すると、その間は熱交換器は冷えることがないので、熱交換器としての機能はストップしている状態になる。また空調装置によっては、熱交換器に付着した霜等を自然解凍によって除去する装置もあるが、自然解凍では、霜を取り除くのに時間がとても掛かることが予想される。
【０００４】
＜空調装置等の主要構成：熱交換器・エバポレーター（evaporator）・コンプレッサー・循環させる代替フロンガス＞
いわゆる熱ポンプ（ヒートポンプ（heat pump））を利用して熱を移動させる機器は多く知られている。例えば、上述した空調装置の他、除湿器、冷蔵庫、エアコン（air conditioner）等（本文ではこれらを、「空調装置等」と呼ぶ）である。
熱交換器・エバポレーター・コンプレッサー・循環させる代替フロンガスの４点の構成は、これら空調装置等において重要な働きをしている。
なお、本文において、
【０００５】
＜水を取り出す装置＞
空調装置等の中で、水を空気から搾り取る機能を備えている装置は、除湿器とエアコンが挙げられる。これらは空気中から水分（湿気）を取ることによって空気を乾燥させ涼しく感じさせたり汗ばむ肌をサラサラにしたりすることを目的とする装置である。したがって湿度の低い時期や、乾燥地帯では除湿器を使う必要がない。したがって、これらの装置（除湿器とエアコン）には使用温度域や仕様湿度域が決まっている場合が多い。
【０００６】
＜気温が低い場合等の動作＞
例えば、気温が低い時期（場所）では、このような装置（除湿器とエアコン）がどのような動作をするか検討する。以下の検討では、これらの装置（除湿器とエアコン）がどのようにして空気中から水分を取得する動作を実行しているのかという観点から検討を行っている。
【０００７】
さて、結露という現象がよく知られている。夏に、冷たい氷の入ったグラスを大気中に放置しておくと、そのグラスに水滴が付着する。また、冬の寒い時期に、人間が朝起床すると、家の窓ガラスにびっしりと水滴が着いていることを観察することがある。このように、水分（湿気）は暖かいところから冷たい所に集まる性質がある。このようにして水滴が付着する現象が結露である。そして、このような現象（結露）を利用しているのが除湿器である。
例えば、コンプレッサーで冷たい冷媒を熱交換器に流し、この熱交換器にファンで強制的に風を通す。この風が湿った空気であるときは、その空気中の水分は冷たい熱交換器（の表面）に水滴等として残っていく。
このとき、気温が低い場合や湿度が低い場合の動作は次のようになる。つまり、気温が低い場合や湿度が低い場合は、当然除湿する必要がないので、空調装置が動かずに停止するか、仮に動作する場合でも熱交換器に霜が付いてしまい機能を十分に果たすことが困難になるかのいずれかの状態となる。
【０００８】
このような空調機器をそのまま稼働し続けると、気温が低い場合は、熱交換器の表面に氷の層が出来てしまう場合もあり、厚い氷の層が一旦形成されると、これを解凍することは困難な状態になってしまうと考えられる。
実際には、いわゆるエアコンにおいても同様の現象が発生する。一般に周知されてはいないが、我が国の寒冷地では、概ね１１月から３月まではエアコンの室外機に霜が付いてしまうことは事業者の間ではよく知られている事実である。
【０００９】
＜従来の対応策＞
このように、熱交換器に霜が付着すると、空調機器等の機能が果たせないので、従来は次のような対応策が採用されている。
一般的には、熱交換器に霜取りセンサー等を取りつけて霜が付着したことを検知する仕組みを設け、霜が検知された場合にこれに対して次のような対応策をとることが多い。例えば、除湿器の場合は、（対応策１）除湿器の機能を停止させて、自然に霜が解けるのを待つ。（対応策２）ホットガス（hot gas）を熱交換器に流して、デフロスト（defrosting：霜取り）を実行する。この二つの対応策が一般的である。その除湿器を無理に動かし続けても電力の無駄が生じるので、動作途中で、霜を除去するのである。
【００１０】
＜（従来の）エアコンの対応策＞
また、例えば、エアコンの場合、その室外機が凍れば、室内に暖かい風を送ることは困難である。したがって、各社がしのぎを削り、霜を除去する技術の研究開発に力を入れている。その対応策の一つは、ホットガスを熱交換器（室外機）に流してデフロストする対応策である。また、他の対応策としては、凝縮熱を使って不凍液を温めそれで熱交換器に付着した霜を溶かす対応策などがある。その他、各社による技術競争が続いており、さまざまな対応策が提案されている。
【００１１】
エアコンの場合、特に問題となる点は、デフロスト（霜取り）を実行させると、そのデフロストを実行させている間は、エアコンとしての機能が停止してしまうことである。雪国でエアコン暖房が少ないのは、霜取りのために、エアコンの機能がしばしば数十分停止してしまうことが大きな理由となっている。霜取り動作のためにエアコンとしての本来の機能が停止している場合は、その間、室内の温度が３℃から７℃も下がってしまう。寒冷地でのエアコン暖房が比較的少ない主要な理由は、このような一時的な温度低下であると言われている。
したがって、雪国のような寒冷地でエアコンを２４時間連続して稼働させるのは困難であると考えられている。その理由は、熱交換器が凍ってしまうと、熱交換器に付着した霜との格闘時間（霜取りに必要な時間）が非常に長くなってしまい、エアコンとしての本来の機能を果たせる時間が短くなってしまうという実情のためである。
【００１２】
＜先行特許文献＞
例えば、下記特許文献１には、複数の室外機を備えたエアコン装置が示され、室外機ごとにそれぞれ霜取り運転を行うことができるエアコン装置が示されている。
また、下記特許文献２には、霜取り運転を行う場合に、電気ヒーターで熱交換器の霜取りを行うとともに、同じ電気ヒーターで室内を暖めることができる車両用空調装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１６−１０９３４４号公報
【特許文献２】特開２０１４−８８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
このように、従来の空調装置では、寒冷地等において熱交換器に霜等が付着してしまっていた。そのため、この霜を除去するために、エネルギーの無駄が生じ、効率の悪化を招いていた。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、熱交換器の霜等を効率よく除去することによって、効率の向上した空調装置等を提供することを目的とする。
また、本発明は、熱交換器の霜等を効率よく除去することによって、効率的に水を作ることができる造水装置、造水方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記事情に鑑み、本願発明者は、凍ってしまった熱交換器や、霜が付着してしまった熱交換器、を水槽に漬けて、効率よく水（霜・氷）を取るという仕組みを考えた。このような考え方が、本願発明において特徴的な考え方の一つである。このような仕組みは、熱交換器を備えていればさまざまな装置として実現することが可能であり、空調装置等の他、冷蔵庫等の様々なヒートポンプ装置にも利用可能である。これらの装置は、特許請求の範囲の造水装置の好適な一例に相当する。ここで、熱交換器には、いわゆるエバポレーターも含めてよい。
なお、この水槽は霜等を除去するために、水温が一定値以上であることがよい。そこで、コンプレッサーを当該水槽に浸からせて、水槽の水温を高くしてもよい。また、コンプレッサーからの配管を当該水槽中に沈めて、コンプレッサーからの凝縮熱で水槽の水の温度を上げることもよい。このような仕組みによって、熱交換器に付着した霜などを効率的に落とすことができる。
【００１７】
このように、本願発明において特徴的な考え方の他の一つは、コンプレッサーから出る凝縮熱を利用して水槽の水を温め、この水槽中に配置した熱交換器に着いた霜や氷を溶かし、水を得るという考え方である。また超音波発生装置などをこの水槽や熱交換器に組み込むことや、これら機器の近傍に超音波発生装置を配置してもよい。これらの超音波（の振動）によって、氷や霜を熱交換器から分離しやすくすることができ、より一層霜取り効果を向上させることができると考えられる。
また、本願発明において特徴的な考え方の他の一つは、２台の熱交換器を備えさせ、滑車に巻き付けたワイヤーを使って両者を結び、それら２台の熱交換器の重量を利用して、交代で水槽中に落とすという考え方である。つまり、霜が付着した方の熱交換器は他方より重くなり、下方に下がり、下方に配置している水槽中に浸かるという仕組みである。
【００１８】
ここでは、例としてワイヤーを使用したが、天秤的な仕組みを利用してもよい。つまり、天秤の両腕にそれぞれ熱交換器を備え付け、霜が付着して重くなった方が下方に下がり、下方に配置されている水槽に浸かるような考え方でもよい。
なお、２台の熱交換器を、所定の周期毎に交互に水中に落としてもよい。例えば、１時間毎に交互に２台の熱交換器を水槽中に浸してもよい。１分毎でも、３時間毎でも、１０時間毎でもよい。
本発明は、具体的には下記のような構成を採用する。
【００１９】
第１の発明は、（以下同様）は、熱交換器を備えた造水装置であって、所定量の水を内包し、前記熱交換器を前記水の中に浸すための水槽と、前記熱交換器に霜または氷が付着した場合に、前記熱交換器を前記水槽の水の中に浸す浸水部と、を備えることを特徴とする造水装置である。
【００２０】
第２の発明は、請求項１記載の発明において、前記浸水部は、前記熱交換器に霜または氷が付着したことを検出する検出部と、前記検出部が、前記熱交換器霜または氷が付着したことを検出した場合に、前記熱交換器を前記水槽の水の中に浸す移動部と、を備えることを特徴とする造水装置である。
【００２１】
第３の発明は、請求項１記載の発明において、前記浸水部は、前記熱交換器の重量を検出する第２の検出部と、前記第２の検出部が検出する前記熱交換器の重量が、所定の基準値以上である場合に、前記熱交換器を前記水槽の水の中に浸す第２の移動部と、を備えることを特徴とする造水装置である。
【００２２】
第４の発明は、請求項１記載の発明において、前記浸水部は、前記熱交換器に付着した霜または氷の厚みを検出する第３の検出部と、前記第３の検出部が、前記熱交換器に付着した霜または氷の厚みが所定の基準値以上である場合に、前記熱交換器を前記水槽の水の中に浸す第３の移動部と、を備えることを特徴とする造水装置である。
【００２３】
第５の発明は、請求項１記載の発明において、前記浸水部は、所定の時間毎に、前記熱交換器を前記水槽の水の中に浸す第４の移動部、を備えることを特徴とする造水装置である。
【００２４】
第６の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、さらに、前記水槽の水の中に設けられたコンプレッサーを具備し、前記コンプレッサーが発する熱によって、前記水槽中の水を加熱することを特徴とする造水装置である。
【００２５】
第７の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、さらに、コンプレッサーを備え、前記水槽の水の中に前記コンプレッサーからの配管を設け、前記コンプレッサーが発する凝縮熱を、前記配管を介して前記水槽中の水に加えて、前記水を加熱することを特徴とする造水装置である。
【００２６】
第８の発明は、２台以上の熱交換器を備えた造水装置であって、所定量の水を内包し、前記熱交換器を前記水の中に浸すための水槽と、いずれかの前記熱交換器に霜または氷が付着した場合に、いずれかの前記霜または氷が付着した熱交換器を前記水槽の水の中に浸す浸水部と、を備えることを特徴とする造水装置である。
【００２７】
第９の発明は、請求項８記載の発明において、前記熱交換器は２台であり、前記水槽は、前記２台の熱交換器の下方に設置され、前記浸水部は、前記２台の熱交換器を結ぶワイヤーと、固定して設置された滑車であって、前記ワイヤーがかけられている滑車と、を備え、前記２台の熱交換器のうち、氷または霜が付着することによって重量が増加した側の前記熱交換器が、その重量により下方に沈降し、前記水槽の水の中に浸されることを特徴とする造水装置である。
【００２８】
第１０の発明は、請求項８記載の発明において、前記熱交換器は２台であり、前記水槽は、前記２台の熱交換器の下方に設置され、前記浸水部は、前記２台の熱交換器を結ぶ天秤棒と、固定して設置された支点部であって、前記天秤棒の中央部分を軸支する支点部と、を備え、前記２台の熱交換器のうち、氷または霜が付着することによって重量が増加した側の前記熱交換器が、その重量により下方に沈降し、前記水槽の水の中に浸されることを特徴とする造水装置である。
【００２９】
第１１の発明は、熱交換器を備えた造水装置であって、前記熱交換器に霜または氷が付着した場合に、前記熱交換器に温水をかける温水部、を備えることを特徴とする造水装置である。
【００３０】
第１２の発明は、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の発明において、前記熱交換器は、エバポレーターを含むことを特徴とする造水装置である。
【００３１】
第１３の発明は、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の造水装置を含む空調装置であって、前記熱交換器を用いて空気の調和をすることを特徴とする空調装置である。
【００３２】
第１４の発明は、熱交換器と、所定量の水を内包し、前記熱交換器を前記水の中に浸すための水槽と、を備えた造水装置を用いて造水する方法であって、前記熱交換器に霜または氷が付着した場合に、前記熱交換器を前記水槽の水の中に浸すステップと、前記水槽の水によって、前記霜または氷を溶かし水にするステップと、を含むことを特徴とする造水方法である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の造水装置、造水方法によれば、より効率的に水を得ることが可能となる。また、効率の向上した空調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態の造水装置１０の原理説明図である。
【図２】実施形態のツイン式の造水装置２０の原理説明図である。
【図３】実施形態のツイン式の造水装置３０の構造説明図である。
【図４】実施形態のツイン式の造水装置３０の構造説明図であって、熱交換器１２ｄが水槽１４に浸っている状態を示す図である。
【図５】実施形態のツイン式の造水装置３０の構造説明図であって、熱交換器１２ｃが水槽１４に浸っている状態を示す図である。
【図６】実施形態のツイン式の造水装置４０の構造説明図である。
【図４】実施形態のツイン式の造水装置４０の構造説明図であって、熱交換器１２ｄが水槽１４に浸っている状態を示す図である。
【図５】実施形態のツイン式の造水装置４０の構造説明図であって、熱交換器１２ｃが水槽１４に浸っている状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照して本発明を具体化した実施形態について説明する。
＜熱交換器の仕組み＞
本願発明者が提唱する（特にツイン式の）熱交換器の仕組みは、さまざまな装置に応用することができる。熱交換器を備えたヒートポンプ式の各種装置であれば、どのような装置にも応用してよい。それぞれ目指す目的が異なっていても、例えばエアコンや除湿器・冷蔵庫等にも転用することができる（ツイン式については、後に詳述する）。上述したように、いわゆる熱ポンプ（ヒートポンプ）を利用した空調機器等であれば、どのような機器でも適用することができる。
【００３６】
本願発明者は、これまで空調装置等を利用して空気から水を取得するシステム（造水装置）について種々研究を重ねてきた。単純に熱交換器に付着する水滴を利用して水を取得する装置は種々知られているが、このような単純な空調装置を利用した造水装置は、冬場や湿度の低い時に、十分な水を取得できずに、熱交換器に霜だけがすぐに付いてしまうという点が問題である。
これに対しては、従来の空調装置等で知られているように、霜取りセンサーを付けて霜を検知し、適宜霜取り動作を実行させればよいとも考えられる。
しかし、このような動作では、上述したように、機器が停止している（空調装置等の本来の機能を果たしていない状態を「停止」と称する）時間が長く、湿気が多い夜中も、停止状態（待機状態）に移行してしまう。その結果、人間が、朝にお湯を熱交換器に掛けて熱交換器の氷を解凍するという作業を毎日繰り返す必要があった。
【００３７】
このように、霜は、寒冷地等では、比較的簡単に熱交換器に付着してしまう。小さいコンプレッサーの場合でも、寒い日なら稼働開始からわずか数分で表面が白くなってくる（氷・水滴が付着）。このように熱交換器を凍らすのは容易であるが、その表面の霜や氷を解凍するための熱源を得るためのエネルギーが必要となってしまう。
そこで、本願発明者は、コンプレッサーから出る凝縮熱またはコンプレッサーの熱を利用して、所定の水槽の水を温め、水槽の水の中に凍り付いた熱交換器を沈めて水分や氷を取得する技術に想到したものである。なお、この水槽は、熱交換器を沈めやすいように、熱交換器の下方に設置することが好適である。
ここで、この水槽の水は少ないほど効率よく温めることができる。上述したコンプレッサーの凝縮熱の温度は、一般に６０〜７０℃程度であることが多い。また水槽は外部からの温度の影響を受けにくいように、真空構造の容器で構成することが望ましい。
本実施形態においては、コンプレッサー自体を、そのまま水槽の水の中に沈めてしまってもよいし、コンプレッサーからの配管（熱媒体（冷媒）が流れている）を水槽の水の中に配置してもよい。いずれの構成でもコンプレッサーの凝縮熱を水槽の水に伝えて水を加熱することができる。このような仕組みを利用した造水装置１０の原理説明図が図１に示されている。
【００３８】
図１において、造水装置１０は、空調装置等の構成を応用して構成されており、例えば空調装置１２等の熱交換器１２を利用した構成を備えている。この熱交換器１２の下方には、水で満たされた水槽１４が配置されている。上述したように、水槽１４の中にはコンプレッサー１６が沈められており、コンプレッサー１６が発する凝縮熱によって、水は暖められている。
造水装置１０には、浸水部１８が設けられており、この浸水部１８は、熱交換器１２に霜や氷が付着した場合には、熱交換器１２を水槽１４の水の中に浸すように熱交換器１２を移動させる（水の中に落とす）。
浸水部１８は、熱交換器１２に霜や氷が付着したかどうか検出する検出部１８ａと、検出部１８ａが、霜や氷の付着を検出した場合に熱交換器１２を水中に落下させて水に浸す移動部１８ｂと、から構成される。
【００３９】
＜水の取出し＞
このように、熱交換器１２を、水中に浸すことによって、霜や氷をとかして水とすることができる。したがって、効率的に熱交換器１２から霜や氷を除去することができ、水槽１４中の水を増やすことができる。特に、水が温水であれば、より一層効率的に霜や氷を除去し、水槽１４中の水を増やすことができる。
なお、このようにして得られた水は、水槽１４から適宜任意の方法で取出し、種々の目的に利用することができる。水槽１４から水を取り出すには、例えば、所定の取水装置を取り付けて、利用者が操作して水を取得することもできる。
また、水槽１４からあふれた水を取り出すように構成してもよい。水槽１４の縁に取り出し口１４ａを設けて、水槽１４の水位が所定の水位以上になった場合には、かかる取り出し口１４ａから水が外部に流れ出すように構成してもよい。このように構成すれば、水槽１４の水位を一定の水位に保つことができるので、より確実に熱交換器１２から霜または氷を除去することが可能となる。
【００４０】
検出部１８ａは、霜センサーや氷センサー等を用いることができる。また、移動部１８ｂは、熱交換器１２を移動させるモータやワイヤーからなるエレベータ装置であり、熱交換器１２を上下に移動させることができる。なお、移動部１８ｂは、検出部１８ａが霜や氷を検出しなくなった場合は、熱交換器１２を水中から引き揚げて、本来の位置に戻してよい。
このような原理・仕組みによって、水槽１４の内部の水を増やすことができ、以て「造水」を行うことができる造水装置１０を実現することができる。
【００４１】
＜水槽１４の上昇＞
なお、図１に示す例では、熱交換器１２を水槽１４中に移動させ（水の中に落とし）ているが、熱交換器１２を固定し、水槽１４を上昇させるように構成してもよい。いずれの動作であっても、特許請求の範囲の技術的範囲に含まれることは明らかである。
後述するすべての実施形態においても同様に、熱交換器１２を固定し、水槽１４を上昇させてもよく、このような構成でも、請求の範囲の技術的範囲に含まれる。
【００４２】
＜ツイン式熱交換器＞
また、本願発明者は、いわゆるツインの（２台の）熱交換器１２を使う構成をより好ましい構成として提案する。このようにツインの（２台の）熱交換器１２を使用する構成を採用する理由は、一方の熱交換器１２を水槽に沈めて氷を溶かしている間に、他方の熱交換器１２に霜・氷を付着させるという運用方法が可能となるためである。このようなツイン式の造水装置２０の原理説明図が図２に示されている。
図２に示す造水装置２０は、図１と同様に、水を内部に保有する水槽１４が熱交換器１２の下方に設けられており、水槽１４の口は上方（熱交換器１２の方向）に向いている。このような構成によって、必要に応じて熱交換器１２が水中に浸される。また、図１と同様に、水槽１４中の水は、コンプレッサー１６によって温められている。
【００４３】
図２において特徴的な点は、第１の熱交換１２ａと、第２の熱交換器１２ｂと、の２個の熱交換器１２が、用いられている点である。第１の熱交換１２ａと、第２の熱交換器１２ｂとは、ワイヤー２４で互いに接続され、このワイヤー２４は滑車２２に掛けられている。この滑車２２はいわゆる定滑車であり、所定の場所に固定された回転軸を有している。そして、滑車２２は、この回転軸まわりを回動可能に構成されている。したがって、図２から明らかなように、第１の熱交換器１２ａと、第２の熱交換器１２ｂとはいずれか一方が水の中に浸され、他方が水の中から外に位置して熱交換器１２としての通常の動作を実行する。
【００４４】
本実施形態（図２）においては、第１の熱交換器１２ａと、第２の熱交換器１２ｂとは、滑車２４に掛けられたワイヤー２４によって連結されているので、いずれか重い方が水中に浸されて、軽い方が水の中から外に出される。
これまで説明してきたように、熱交換器１２には（特に寒冷地においては）霜や氷が付着する。霜や氷が付着すれば当然重量が増大する。その結果、より重量が増加した方の熱交換器１２が水中に浸されることになる。
その結果、氷等が付着して重量が増大した熱交換器１２ａ（またはｂ）は水中でその氷等が溶かされることになる。このようにして水分の造水が行われる。一方、空中に位置する方の熱交換器１２ｂ（またはａ）は、空中で熱交換器１２として動作し、霜や氷が徐々に付着していく。
【００４５】
やがて、今度は、霜や氷が付着していった方の（例えば）第２の熱交換器１２ｂ（または第１の熱交換器１２ａ）の重量が増大し、水中に浸される。一方、霜や氷が溶かされた（例えば）第１の熱交換器１２ａ（または第２の熱交換器１２ｂ）は、軽くなるので、水中から引き揚げられて空中で通常の熱交換器１２として動作を行うことになる。
このように、図２に示す構成によれば、第１の熱交換器１２ａと第２の熱交換器１２ｂとの２台を用いて交互に水中に浸しているので、常に一方の（例えば）第２の熱交換器１２ｂ（または第１の熱交換器１２ａ）を通常の熱交換器１２として動作させつつ、他方の（例えば）第１の熱交換器１２ａ（または第２の熱交換器１２ｂ）について氷や霜の除去を行うことができる。したがって、例えば空調装置としての動作を停止させることなく、氷や霜を溶かすことができ、より効率的な造水を行うことができる。
【００４６】
このように、交互に水槽に沈めるという運用方法を採用すれば、１個のコンプレッサー１６を停止させずに２４時間（以下、２４Ｈと記す）稼働することが可能となる。すなわち、空調装置等の連続運転が可能となる。コンプレッサー１６を２４Ｈ稼働できるので、熱交換器１２の下方に設置した水槽１４もまた同様に（連続して）２４Ｈ温め続けることが可能となる。
なお、この場合、負荷を考えて２台のコンプレッサー１６を使うことも好適な構成である。第１の熱交換器１２ａと第２の熱交換器１２ｂとを２台使用することに対するバランスを考慮し、コンプレッサー１６も２台にしたものである。なお、水に浸かっている側の（例えば）第１の熱交換器１２ａ（または第２の熱交換器１２ｂ）は作動を停止するが、いずれか一方が動作していれば従前の空調装置等と同様の作用・効果が得られるものと考えられる。
【００４７】
＜ツイン式の他の構成＞
尚、図２で説明する構成では、第１の熱交換器１２ａと第２の熱交換器１２ｂとをワイヤー２４で連結して、かかるワイヤーを滑車２２に掛けた構成を採用している。しかし、いずれか重い方の熱交換器１２が水中に浸される構成であれば他の構成を採用してもよい。例えば、天秤棒の如き構成の両端に、第１の熱交換器１２ａと第２の熱交換器１２ｂとをそれぞれ取り付けて、重い方が下方に移動するような構成でもよい。
また、上記の説明では、重量の重い方が水中に浸される構成としたが、図１に示すような検出部１８ａを設けて、付着した霜や氷の量を検出し、霜や氷の量が多い方の熱交換器１２を水中に浸す構成としてもよい。
【００４８】
＜熱交換器の上昇・下降の他の具体例その１＞
２台の熱交換器１２ｃ、１２ｄを備えて、各熱交換器１２ｃ、１２ｄに、それらを上昇・下降させる手段を備えさせてもよい。そのような構成の一例が図３に示されている。
図３には下部に水槽１４を備え、上部にコンプレッサー１６と、熱交換器１２ｃ、１２ｄを配置した構成を有する造水装置３０の構成概念図が示されている。このような構成において、熱交換器１２ｃ、１２ｄには、それぞれ図示されていない上昇・下降手段が備えられており、図示されていない制御装置によって、上昇・下降が制御されている。この制御装置は、例えば、いずれかの熱交換器１２に霜または氷が付着したと判断すると、いずれか一方の熱交換器（１２ｃまたは１２ｄ）を下降させ、水槽１４中に浸す。なお、水槽１４は、水である程度満たされているものとする。
【００４９】
図４は、図３に示す構成の造水装置３０において、熱交換器１２ｄが、下降し、水槽１４内に浸されている様子を示す構成概念図である。なお、コンプレッサー１６と熱交換器１２ｄとの位置関係が変化するため、その位置の移動を吸収するために、柔軟性のある配管３２が設けられている。図４に示すように、スプリング状に配管３２を設けることによって、熱交換器１２ｄ（１２ｃ）が移動しても、コンプレッサー１６と熱交換器１２ｄ（１２ｃ）とを配管３２で結ぶことができる。その結果、熱交換器１２ｄ（１２ｃ）が移動しても、コンプレッサー１６と熱交換器１２ｄ（１２ｃ）との間で代替フロン等を循環させることができる。
配管３２が、スプリング状をなしているのは、熱交換器１２ｃ（１２ｄ）の移動を機械的に吸収するためと、配管３２と水との接触面積を増やし、水槽１４中の水をより効率的に暖めるためと、の２種類の目的がある。
図５は、図３に示す構成の造水装置３０において、熱交換器１２ｃが、下降し、水槽１４内に浸されている様子を示す構成概念図である。図４と同様に、配管３２には余裕が持たせられており、熱交換器１２ｃの移動に伴う、コンプレッサー１６と熱交換器１２ｃとの位置関係を吸収できるように構成されている。また、図４と同様に、配管３２は、スプリング状に配置されている。
【００５０】
＜熱交換器の上昇・下降の他の具体例その２＞
図３では、熱交換器１２ｃ、１２ｄがそれぞれ上昇・下降させる手段を備えている構成の例を説明した。しかし、水槽１４内の水を暖めるために、コンプレッサー４６を水槽１４中に移動させることも好適である。このように、コンプレッサー４６を、熱交換器１２とともに、水槽１４中に浸す例が図６〜図８に示されている。
図６には下部に水槽１４を備え、上部にコンプレッサー４６と、熱交換器１２ｃ、１２ｄを配置した構成を有する造水装置４０の構成概念図が示されている。なお、図６において、コンプレッサー４６は、１個に描かれているが、奥行き方向に２個備えらえており、それぞれ、コンプレッサー４６ａ、コンプレッサー４６ｂと呼ぶ。これらについては、図７、図８において詳細に説明する。
さて、このような構成において、熱交換器１２ｃ、１２ｄには、それぞれ図示されていない上昇・下降手段が備えられており、図示されていない制御装置によって、上昇・下降が制御されている。これらの上昇・下降手段は、コンプレッサー４６ａ、４６ｂも上昇・下降させる。詳細は図７、図８で説明する。
なお、この制御装置は、例えば、いずれかの熱交換器１２に霜または氷が付着したと判断すると、いずれか一方の熱交換器（１２ｃまたは１２ｄ）及びそれに付随するコンプレッサー（４６ａ、４６ｂ）を下降させ、水槽１４中に浸す。なお、水槽１４は、水である程度満たされているものとする。
【００５１】
図７は、図６に示す構成の造水装置４０において、熱交換器１２ｄが、下降し、水槽１４内に浸されている様子を示す構成概念図である。ここでは、さらに、熱交換器１２ｄとともに、コンプレッサー４６ｂも下降し、水槽１４中に浸されている。このような移動に伴う位置関係を吸収するために、柔軟性のある配管３２が設けられている点は、図４等と同様である。
図８は、図６に示す構成の造水装置４０において、熱交換器１２ｃが、下降し、水槽１４内に浸されている様子を示す構成概念図である。ここでは、さらに、熱交換器１２ｃとともに、コンプレッサー４６ａも下降し、水槽１４中に浸されている。図７と同様に、配管３２には余裕が持たせられている。位置関係の変動を機械的に吸収することができる。
【００５２】
＜３台以上の熱交換器＞
以上、熱交換器が２台の例を主として説明したが、熱交換器が３台以上あってもよい。その場合は、霜または氷が付着したいずれかの熱交換器を適時に水槽１４に浸せばよい。そのタイミングは、以下に種々説明する。
【００５３】
＜水中に沈めるタイミングの決定方法＞
次に、熱交換器１２を水槽１４の水中に沈めるタイミングの計り方を説明する。
このタイミングは、主として、下記のような手法で判断することができる。
【００５４】
（ア）重量によりタイミングを判断する。
この方法は、熱交換器１２に霜や氷が付いていくと、重量が増加することを利用したものである。熱交換器１２の重量を計測し、その重量が所定の基準値以上である場合は、当該熱交換器１２を水槽へ沈めるのである。
特に、２台の熱交換器１２ａ、１２ｂを用いていずれか重い方を水中に沈める手法は、上記図２で説明したとおりである。
しかし、ワイヤー２４や滑車２２を用いずに、熱交換器１２の重量の計測を所定のセンサーで行ってもよい。係るセンサーの計測結果に基づいて、霜や氷の量が所定の基準値以上になったか否かを判断し、かかる判断に基づき、所定の制御装置が熱交換器を水中に沈める（水中に浸す）手法を採用してもよい。この場合、係るセンサーは、請求の範囲の第２の検出部の好適な一例に相当する。
なお、このような制御装置は、コンピュータで構成してよい。また、このような制御装置が、図１の移動部１８ｂを制御して、熱交換器１２を、上下に移動させてもよい。この場合、制御装置や移動部１８ｂは、請求の範囲の第２の移動部の好適な一例に相当する。図２の構成においても、図１の移動部１８ｂのような構成をそれぞれの熱交換器１２ａ、１２ｂに設けて、それぞれの第１の熱交換器１２ａ、第２の熱交換器１２ｂを上下させる構成を採用してもよい。
【００５５】
（イ）霜の厚みを測るセンサーを設けて、霜（又は氷）の厚みでタイミングを判断する。
この方法は、霜の厚みを測るセンサーを用いて、霜の厚みが所定の基準値以上である場合に、その霜を取るべきと判断し、当該熱交換器１２を水槽へ沈めるのである。この場合、係るセンサーは、請求の範囲の第３の検出部の好適な一例に相当する。
具体的には、上記（ア）と同様に、センサーの計測結果に基づき、霜や氷の厚みが所定の基準値以上になったか否かを所定の制御装置が判断し、かかる判断に基づき、その所定の制御装置が、移動部１８ｂを制御して熱交換器１２を水中に沈める（水中に浸す）手法を採用してもよい。このような所定の制御装置は、コンピュータで構成してよく、上記（ア）で説明した構成と同様の構成を採用してもよい。この場合、所定の制御装置と移動部１８ｂとは、請求の範囲の第３の移動部の好適な一例に相当する。
【００５６】
（ウ）あらかじめ時間を決めて（例えば１時間に１回沈めるなど）熱交換器１２を水槽に入れる。
このようなタイミングによれば、熱交換器が水中に入れられるタイミングが予めわかるので、空調装置等を管理しやすくなる。
例えば、上記図２で説明した構成でも、一方の第１の熱交換器１２ａを１時間水中に浸し、第２の熱交換器１２ｂを空中に位置させることができる。１時間経過後、今度は他方の第２の熱交換器１２ｂを１時間水中に浸し、第１の熱交換器１２ａを空中に位置させることができる。以下、同様の処理を繰り返す等の処理を行ってもよい。
このように時間を決めて、熱交換器１２を移動させる場合は、（ア）（イ）で説明したように、所定の制御装置（例えばコンピュータ）が、移動部１８ｂを制御することができる。この場合、所定の制御装置には、タイマー装置を設けておき、時間を計測させておくこともよい。また、外部から時間データを受け取るように構成してもよい。
この場合の制御装置と移動部１８ｂとは、請求の範囲の第４の移動部の好適な一例に相当する。
【００５７】
（エ）その他
以上説明したような種々の処理方法が考えられる。なお、上述した複数のタイミングを組み合わせて適用してもよい。例えば、原則として（ウ）のように所定の時間で交互に熱交換器１２を水中に浸していき、特に霜が多い場合は、（ア）に基づいて早いタイミングで熱交換器１２を水中に浸してもよい。
【００５８】
＜氷等の除去方法＞
凍った熱交換器１２から氷等を剥がす方法（除去する方法）も、種々の手法が考えられる。例えば、自然に放置して剥がれるのを待つのもよいし、所定の手段で水をかき回して動かしてもよく、また所定の手段で熱交換器１２に振動を与えてもよい。このようにして、寒い時期や湿度の低い時期において、熱交換器１２から霜や氷を除去し、効率的に造水することができる。
【００５９】
＜外部が暑い（気温が高い）場合や、湿度の高い時期（場合）について＞
これまで、主として寒冷地の場合の動作、構成を説明してきたが、気温が高い場合に関して、以下説明する。
このような場合は、気温が低い場合と異なり、水槽１４に熱交換器１２を入れる必要はない。得られる水の量は、本願発明者の実験によれば、熱交換器１２の大きさに概ね比例して決定される。なお、熱交換器１２が大きければ当然コンプレッサー１６も大電力の大きいものにする必要がある。また、湿度が高い場合は冷媒の温度に依存して、取得できる水の量に若干の影響があるとも考えられる。しかし、本願発明者の実験では、有意な差は認めることができなかった。
【００６０】
一般に、暑い時期であれば２台のコンプレッサー１６を同時に稼働させて水を取得することも可能であるが、１台のみを使ってもよい。さらに大量の水が必要である場合は、全体構成を大きくして、電力供給量を増やすことによっても、同様の効果が得られる。つまり、電力増に比例して得られる水分量も増大する。本願発明者が目指していることは、省電力で効率よく空気中から水を取得できる技術の実現である。
【００６１】
＜結論＞
以上説明したような構成で、空中から水を取得する仕組みを用いた造水装置は、乾燥地帯や気温の低い高地（例えば中東諸国テヘランなどの湿度が夏でも異常に低い地域）で有効である。また省電力であるため、例えば太陽光発電を利用して空調装置等を運用している場合に特に有効である。
また、従来の一般的な除湿器や、従来の水を作る機械はコンプレッサーが大きく電力が多く必要である。従来のこのような機器を太陽光発電で運用する場合は、太陽光のパネルも多く必要であり、また蓄電のためのバッテリーも大きいものが必要となってしまう。
したがって、小さなコンプレッサーでも長時間運用（場合によっては２４Ｈ運用）することができる本実施形態の仕組みは、従来の機器に比べて長く効率よく運用するのに適した仕組みである。
【００６２】
＜変形例＞
（１）上記実施形態においては、主として空調装置等を利用した造水装置１０、２０や、造水方法を説明したが、エアコン等の構成とは独立して、純粋に水を造るための装置である造水装置１０、２０や、それらによる造水方法として構成してもよい。
（２）上記実施形態で説明する熱交換器１２は、霜や氷が付着する例を説明しているが、霜や氷の他に、水滴が付着していてもよい。例えば、夜間は霜が付着するが、昼は水滴が付着するような場合であってもよい。
（３）上記実施形態においては、移動部１８が熱交換器１２をいわば自動的に移動させる例を説明したが、利用者が手動で、熱交換器を移動させてもよい。また例えば、移動部１８にスイッチを設け、利用者がかかるスイッチを操作し、任意のタイミングで熱交換器１２を所望の場所に移動させることができるように構成してもよい。
（４）上記実施形態では、熱交換器１２を２台備える例を説明したが、３台以上設けられていてもよい。この場合は、霜や氷が付着したいずれかの熱交換器１２を、適時に水槽１４に浸してよい。複数の熱交換器１２を順番に水槽に浸してもよいし、霜等が付着するたびに水槽１４に浸してもよい。
（５）上記実施形態では、熱交換器を水槽の水の中に浸す例を説明したが、熱交換器に温水をかける手段を備えさせてもよい。このような温水をかける手段を用いて熱交換器に温水をかけて、熱交換器に付着した霜や氷を取り除いてもよい。このようにして取り除いた霜や氷を、例えば下部に設けられた水槽１４で受けて、水を得てもよい。
【００６３】
以上に示した本実施形態は、発明の構成の一例を示したものであり、構成は発明の範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０、２０、３０、４０…造水装置
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ…熱交換器
１４…水槽
１４ａ…取り出し口
１６、４６、４６ａ、４６ｂ…コンプレッサー
１８…浸水部
１８ａ…検出部
１８ｂ…移動部
２２…滑車
２４…ワイヤー
３２…配管
【図１】
2018197621.tif 000003
【図２】
2018197621.tif 000004
【図３】
2018197621.tif 000005
【図４】
2018197621.tif 000006
【図５】
2018197621.tif 000007
【図６】
2018197621.tif 000008
【図７】
2018197621.tif 000009
【図８】
2018197621.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月19日(2017.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
【図１】実施形態の造水装置１０の原理説明図である。
【図２】実施形態のツイン式の造水装置２０の原理説明図である。
【図３】実施形態のツイン式の造水装置３０の構造説明図である。
【図４】実施形態のツイン式の造水装置３０の構造説明図であって、熱交換器１２ｄが水槽１４に浸っている状態を示す図である。
【図５】実施形態のツイン式の造水装置３０の構造説明図であって、熱交換器１２ｃが水槽１４に浸っている状態を示す図である。
【図６】実施形態のツイン式の造水装置４０の構造説明図である。
【図７】実施形態のツイン式の造水装置４０の構造説明図であって、熱交換器１２ｄが水槽１４に浸っている状態を示す図である。
【図８】実施形態のツイン式の造水装置４０の構造説明図であって、熱交換器１２ｃが水槽１４に浸っている状態を示す図である。