(57)【要約】【課題】水を生成するための工程が複雑化するのを抑制することが可能な水生成装置を提供する。【解決手段】この水生成装置１００では、蓋体２と、水分を吸着および放出する吸着部材３と、吸着部材３に対向する水分回収領域４と、冷却部５とを備え、蓋体が開状態の場合に、蓋体の内部に外部から水蒸気が取り込まれて吸着部材３に水分が吸着され、蓋体が閉状態の場合に、水分回収領域４に吸着部材３から水分が放出されるとともに、冷却部５により、水分が凝縮されることによって水が生成されるように構成される。【選択図】図３
2019122919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水生成装置本体と、
水生成装置本体の開口部を開閉可能な蓋体と、
水分を吸着および放出する吸着部材と、
前記吸着部材に対向する水分回収領域と、
前記水生成装置本体側に設けられ、前記水分回収領域を冷却する冷却部とを備え、
前記蓋体が開状態の場合に、前記蓋体の内部に外部から水蒸気が取り込まれて前記吸着部材に水分が吸着され、
前記蓋体が閉状態の場合に、前記水分回収領域に前記吸着部材から水分が放出されるとともに、前記冷却部により、放出された水分が凝縮されることによって水が生成されるように構成されている、水生成装置。
【請求項２】
前記吸着部材は、前記蓋体の内部に配置され、
前記水分回収領域は、前記水生成装置本体と前記蓋体との間において、前記吸着部材に対向するように配置されている、請求項１に記載の水生成装置。
【請求項３】
前記蓋体の前記開状態および前記閉状態が温度に応じて切り替わるように構成されている、請求項１または２に記載の水生成装置。
【請求項４】
前記蓋体は、温度に応じて変形するバイメタルを有する蓋体開閉部を含み、温度に応じて前記バイメタルが変形することにより、前記蓋体の前記開状態および前記閉状態が切り替わるように構成されている、請求項３に記載の水生成装置。
【請求項５】
外気温が低下することに基づいて、前記バイメタルが第１方向に変形することにより、前記蓋体が前記開状態となり、
外気温の低下に伴い前記吸着部材が外部の空気から水分を吸着するように構成されている、請求項４に記載の水生成装置。
【請求項６】
太陽光により前記蓋体の温度が上昇し、温度の上昇に伴い前記バイメタルが第２方向に変形し、前記蓋体が前記閉状態となり、
温度の上昇に伴い前記吸着部材から前記水分回収領域に水分が放出されるように構成されている、請求項４または５に記載の水生成装置。
【請求項７】
前記蓋体は、少なくとも外表面に配置され、太陽光を吸着しやすい素材を含み、
前記蓋体が太陽光を吸着することによって、前記蓋体の温度が上昇し、
温度の上昇に伴い前記バイメタルが変形し、前記蓋体が前記閉状態となり、
温度の上昇に伴い前記吸着部材から前記水分回収領域に水分が放出されるように構成されている、請求項４〜６のいずれか１項に記載の水生成装置。
【請求項８】
前記水生成装置本体は、前記蓋体開閉部を下方から支持する支持部を含み、
前記バイメタルは、前記蓋体側に配置されている第１バイメタルと、前記水生成装置本体側に配置される第２バイメタルとを含み、
前記蓋体開閉部は、前記第１バイメタルと前記第２バイメタルとの間に配置され、前記第１バイメタルの変形量と前記第２バイメタルの変形量とを合計することで前記蓋体が前記開状態の場合に前記支持部と前記蓋体との間の距離を前記バイメタルが１枚のときの２倍にするためのスペーサを含む、請求項４〜７のいずれか１項に記載の水生成装置。
【請求項９】
前記冷却部は、放熱フィンと伝熱板とを含み、
前記放熱フィンと前記伝熱板とは一体的に形成されており、
前記放熱フィンは、外部に露出するように設けられている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の水生成装置。
【請求項１０】
前記伝熱板は、前記放熱フィンによって冷却され、
前記吸着部材から放出された水分は、前記伝熱板の上において冷却されることにより凝縮することによって、水が生成されるように構成されている、請求項９に記載の水生成装置。
【請求項１１】
前記水生成装置本体は、
前記伝熱板を取り囲むように配置され、前記伝熱板とともに前記水分回収領域を形成する枠部と、
前記水分回収領域によって生成した水を取り出すための水収集口とを有し、
前記水収集口は前記枠部と一体的に形成されている、請求項９または請求項１０に記載の水生成装置。
【請求項１２】
前記水生成装置本体は、前記蓋体を回動可能に取り付けるヒンジ部をさらに有し、
前記ヒンジ部は、前記枠部と一体的に形成されている、請求項１１に記載の水生成装置。
【請求項１３】
前記吸着部材は、メソポーラスシリカ、ゼオライト、または金属有機構造体のうちのいずれか１つを含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水生成装置に関し、特に、外部から取り込んだ水分を凝集し、水を生成する水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部から取り込んだ水分を凝集し、水を生成する水生成装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、加熱体と、水吸着剤を含有する吸着体と、凝縮器と、空気を流通させる通風器とから構成される水生成装置が記載されている。また、特許文献１の水生成装置を用いて水を生成する方法は、第１相と第２相とから構成されている。第１相では冷たい湿った空気を水生成装置内に取り込み、吸着体を通過させることにより、水吸着剤が水蒸気を吸着する。次に、第２相に切り替えて、第２相では、再び空気を水生成装置内に取り込み、加熱体によって空気を加熱する。そして、吸着体に加熱した空気を通過させることにより、吸着部材に吸着された水分の一部が、加熱した空気に移る。そして、特許文献１の水生成装置は、第２相において水蒸気を取り込んだ空気の一部を、凝縮器を通過させて冷却し水蒸気を凝縮させることにより、水を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５４−１２７８７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の水生成装置では、第１相において空気を取り込んだ後、第２相に切り替えて再び空気を取り込む必要があるため、水を生成する工程が複雑化するという問題がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、水を生成するための工程が複雑化するのを抑制することが可能な水生成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における水生成装置は、水生成装置本体と、水生成装置本体の開口部を開閉可能な蓋体と、水分を吸着および放出する吸着部材と、吸着部材に対向する水分回収領域と、水生成装置本体側に設けられ、水分回収領域を冷却する冷却部とを備え、蓋体が開状態の場合に、蓋体の内部に外部から水蒸気が取り込まれて吸着部材に水分が吸着され、蓋体が閉状態の場合に、水分回収領域に吸着部材から水分が放出されるとともに、冷却部により、放出された水分が凝縮されることによって水が生成されるように構成される。
【０００８】
この発明の一の局面における水生成装置は、上記のように、蓋体と、水分を吸着および放出する吸着部材と、吸着部材に対向する水分回収領域と、冷却部とを備え、水分回収領域に吸着部材から水分が放出されるとともに、冷却部により、水分が凝縮されることによって水が生成されるように構成される。このように構成することにより、蓋体が開状態の場合に外部から水蒸気を含む空気を一度取り込んだ後、蓋体が閉状態の場合に空気を取り込むことなく、水分が、冷却部によって冷却され、凝集することにより、水が生成される。これにより、外部から水蒸気を含む空気を一度取り込むことにより、水を生成することができる。その結果、水を生成するための工程が複雑化するのを抑制することができる。
【０００９】
上記一の局面における水生成装置において、好ましくは、吸着部材は、蓋体の内部に配置され、水分回収領域は、水生成装置本体と蓋体との間において、吸着部材に対向するように配置されている。このように構成すれば、水生成装置本体と蓋体内部に配置された吸着部材との間に水を生成するための水分回収領域を設けることができる。その結果、水分回収領域としての空間を確保することができるため、吸着部材から放出された水分が再度吸着部材に回収されることを抑制することができる。
【００１０】
上記一の局面における水生成装置において、好ましくは、蓋体の開状態および閉状態が温度に応じて切り替わるように構成されている。このように構成すれば、水生成装置の周囲の温度変化にともない蓋体が開閉するため、たとえば、屋外に配置することにより、昼夜の温度変化に伴って蓋体の開状態と閉状態とが切り替わる。その結果、昼夜の温度変化を利用して外部の水蒸気から水を生成することができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、蓋体は、温度に応じて変形するバイメタルを有する蓋体開閉部を含み、温度に応じてバイメタルが変形することにより、蓋体の開状態および閉状態が切り替わるように構成されている。このように構成すれば、温度変化によるバイメタルの変形に伴って蓋体を開閉することができるため、蓋体を開閉するためのモータなどの動力源を別途設けなくてもよい。そのため、水生成装置を簡易な構造にすることができる。
【００１２】
上記蓋体がバイメタルを有する蓋体開閉部を含む構成において、好ましくは、外気温が低下することに基づいて、バイメタルが第１方向に変形することにより、蓋体が開状態となり、外気温の低下に伴い吸着部材が外部の空気から水分を吸着するように構成されている。このように構成すれば、外気温が低下することにより蓋体が開状態となり、吸着部材が外気（外部の空気）にさらされる。そのため、外気温の低下に基づいて吸着部材は、外気から水分を吸着することができる。
【００１３】
上記蓋体がバイメタルを有する蓋体開閉部を含む構成において、好ましくは、太陽光により蓋体の温度が上昇し、温度の上昇に伴いバイメタルが第２方向に変形し、蓋体が閉状態となり、温度の上昇に伴い吸着部材から水分回収領域に水分が放出されるように構成されている。このように構成すれば、太陽光により温度が上昇することにより蓋体が閉まる。その結果、熱源を設けなくとも太陽光によって蓋体を閉状態とすることができるため、水生成装置をより簡易な構造とすることができる。また、太陽光により蓋体の温度を上昇させることにより吸着部材から水分回収領域に水分が放出される。これにより、吸着部材が吸着している水分を回収するために、外部から取り込んだ空気を加熱し、吸着部材に加熱した空気を通過させなくともよい。
【００１４】
上記太陽光による温度上昇により蓋体が閉状態になる構成において、好ましくは、蓋体は、少なくとも外表面に配置され、太陽光を吸収しやすい素材を含み、蓋体が太陽光を吸収することによって、蓋体の温度が上昇し、温度の上昇に伴いバイメタルが変形し、蓋体が閉状態となり、温度の上昇に伴い吸着部材から水分回収領域に水分が放出されるように構成されている。このように構成すれば、蓋体が太陽光を吸収しやすくなる。その結果、蓋体を閉じるための熱源として十分な量の太陽光を吸収することができるため、確実に蓋体を閉状態にすることができる。また、蓋体が太陽光を吸収しやすい素材を含むことにより、吸着部材が水分を放出する量と水分を吸着する量との大小が切り替わる温度まで上昇させる熱源として十分な量の太陽光を蓋体が吸収することができる。それにより、吸着部材から確実に水分回収領域に水分を放出することができる。
【００１５】
上記蓋体がバイメタルを有する蓋体開閉部を含む構成において、好ましくは、水生成装置本体は、蓋体開閉部を下方から支持する支持部を含み、バイメタルは、蓋体側に配置されている第１バイメタルと、水生成装置本体側に配置される第２バイメタルとを含み、蓋体開閉部は、第１バイメタルと第２バイメタルとの間に配置され、第１バイメタルの変形量と第２バイメタルの変形量とを合計することにより蓋体が開状態の場合に支持部と蓋体との間の距離をバイメタルが１枚のときの２倍にするためのスペーサを含むように構成されている。このように構成すれば、スペーサによって第１バイメタルの変形量と第２バイメタルの変形量とを合計することによって、蓋体の開状態をより大きくすることができる。この結果、多くの水分を吸着部材に吸着させることができる。
【００１６】
上記一の局面における水生成装置において、冷却部は、放熱フィンと伝熱板とを含み、放熱フィンと伝熱板とは一体的に形成されており、放熱フィンは、外部に露出するように設けられている。このように構成すれば、蓋体が閉状態となった場合に、水分回収領域の温度が上昇したとしても、伝熱板を介して放熱フィンに熱が伝わり、放熱フィンから熱を逃がすことができる。そのため、水分回収領域の温度を低く保つことができるため、吸着部材から放出された水分を確実に凝縮させて水を生成することができる。また、放熱フィンと伝熱板とを一体的に形成することにより、放熱フィンと伝熱板とを別部材で設ける必要がなく、冷却部の部品点数を少なくすることができるとともに組立工数を削減することができる。
【００１７】
この場合、好ましくは、伝熱板は、放熱フィンによって冷却され、吸着部材から放出された水分は、伝熱板の上において冷却されることによって凝縮し、水が生成されるように構成されている。このように構成すれば、放熱フィンによって冷却された伝熱板の上において吸着部材から放出された水分が直接的に凝縮するため、効率的に水を生成することができる。
【００１８】
上記冷却部が放熱フィンと放熱板とを含む構成において、好ましくは、水生成装置本体は、伝熱板を取り囲むように配置され、伝熱板とともに水分回収領域を形成する枠部と、水分回収領域によって生成した水を取り出すための水収集口とを有し、水収集口は、枠部と一体的に形成されている。このように構成すれば、伝熱板が水生成装置本体の底板の役割を果たし、伝熱板上において凝縮した水を貯留することができる。また、水収集口を設けることにより、水生成装置本体に貯留された水を回収することができる。また、水収集口と枠部とを一体的に形成することにより、水収集口と枠部とを別部材で設ける必要がなく、枠部の部品点数を少なくすることができるとともに組立工数を削減することができる。
【００１９】
上記水生成装置本体が枠部を有する構成において、好ましくは、水生成装置本体は、蓋体を回動可能に取り付けるヒンジ部をさらに有し、ヒンジ部は、枠部と一体的に形成されている。このように構成すれば、ヒンジ部と枠部を別途設ける必要がなくなるため、水生成装置本体の部品点数を少なくすることができるとともに組立工数を削減することができる。
【００２０】
上記一の局面における水生成装置において、好ましくは、吸着部材は、メソポーラスシリカ、ゼオライト、または金属有機構造体のうちのいずれか１つを含む。このように構成すれば、メソポーラスシリカ、ゼオライト、または金属有機構造体は、微細な孔を多く有しているため、多くの水分を吸着することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、水を生成するための工程が複雑化するのを抑制することが可能な水生成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態による水生成装置の全体構造を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による水生成装置の全体構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による水生成装置の内部構成を示す断面斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による水生成装置の内部構成を示す断面斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による水生成装置本体を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による水生成装置の蓋体を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による水生成装置の蓋体の外部を取り除いた様子を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による水生成装置本体で生成された水の流れを示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態による水生成装置の蓋体が閉状態のときの蓋体開閉部を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による水生成装置の蓋体が開状態のときの蓋体開閉部を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態による水生成装置の蓋体が開状態のときの蓋体開閉部を示す部分拡大図である。
【図１２】本発明の一実施形態による水生成装置の使用例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
（水生成装置の構成）
図１〜図１２を参照して、本発明の一実施形態による水生成装置１００の構成について説明する。
【００２５】
図１〜図４に示すように、水生成装置１００は、水生成装置本体１と、蓋体２と、吸着部材３と、水分回収領域４と、冷却部５とを備えている。水生成装置１００は、外部の温度が低い場合に吸着部材３が水分を吸収し、外部の温度が上昇した場合に吸着部材３が水分を放出し、冷却部５において放出された水分を冷却することで水を生成する。
【００２６】
水生成装置本体１は、図２に示すように、開口部１ａを有しており、吸着部材３から放出された水分を水生成装置本体１内に貯留することができる。水生成装置本体１は、枠部１０、水収集口１１および蓋体２を回動可能に取り付けるヒンジ部１２から構成されている。枠部１０、水収集口１１およびヒンジ部１２は一体的に形成されている。水生成装置本体１は、たとえば樹脂製である。図１に示すとおり、水生成装置本体１から蓋体２に向かう方向を上方向とし、逆を下方向とする。
【００２７】
図５に示すとおり、枠部１０は、Ｘ方向に延びる２辺およびＹ方向に延びる２辺からなる矩形状の開口部１ａを有する略直方体である。枠部１０には、支持部８が設けられている。支持部８は、突起状部８ａ、連結部８ｂおよび台部８ｃから構成されている。突起状部８ａは、先端が半球状であり、蓋体２側に突起することによって後述する蓋体開閉部６を支持する。台部８ｃの上には、突起状部８ａおよび連結部８ｂが配置されている。支持部８は、枠部１０と一体的に形成されている。連結部８ｂは、突起状部８ａを枠部１０に固定するように延びている。支持部８は、枠部１０のＸ１方向側の辺のＹ方向の略中心における開口部１ａ側（内側）に形成されている。
【００２８】
枠部１０は、後述する冷却部５が保持可能に構成されている。冷却部５の伝熱板５１は、枠部１０の開口端よりも若干奥まった位置に配置されており、枠部１０と伝熱板５１との間（水分回収領域４）に生成した水が貯留される。伝熱板５１は、支持部８の台部８ｃより下方向に配置される。
【００２９】
水収集口１１は、水生成装置本体１において生成した水を回収するために設けられる。水収集口１１は、円筒形状をしている。水収集口１１は、枠部１０のＸ２方向側の辺のうち略中央に設けられている。枠部１０のＸ２方向側の辺には、水収集口１１から水を収集し易くするために、水収集口１１が設けられる中央に向かって傾斜する傾斜部１０ａが設けられている。水収集口１１は、伝熱板５１が配置される位置よりも上方向に寄った位置に設けられる。
【００３０】
水を収集するときは、水収集口１１が斜めになるように水生成装置１００は傾けられる。つまり、水生成装置１００の上下方向が鉛直方向に対して傾斜するように水生成装置１００が傾けられる。その際、Ｘ１方向側がＸ２方向側よりも鉛直上方向に位置するように、水生成装置１００が傾けられる。水生成装置１００を傾けることによって、伝熱板５１の上において凝縮された水が外部へ放出される。なお、水生成装置１００を傾けた状態で固定することによって、自動的に水を収集することが可能である。
【００３１】
ヒンジ部１２は、ヒンジ軸１２ａと、ヒンジ軸１２ａを支持する一対の腕部１２ｂとを含む。ヒンジ軸１２ａは、蓋体２の後述する嵌合部１４が嵌め込まれることによって、蓋体２を枠部１０に回動可能に支持する。なお、ヒンジ軸１２ａと嵌合部１４とにより、いわゆるヒンジが構成されている。ヒンジ部１２は、枠部１０のＸ１方向側の辺の外側に設けられている。つまり、ヒンジ部１２と支持部８とは枠部１０の同じ辺に設けられることにより、互いに近接している。ヒンジ軸１２ａは、Ｙ方向に延びるように構成されている。ヒンジ部１２は、２個設けられている。
【００３２】
蓋体２は、水生成装置本体１の開口部１ａを開閉可能にする。蓋体２にはヒンジ軸１２ａに取り付けることができるように嵌合部１４が設けられる。図６に示すとおり、嵌合部１４は、略Ｕ字形状をしている。蓋体２は、Ｘ１方向側のヒンジ軸１２ａを回動中心として回動することにより、Ｘ２方向側において、蓋体２と水生成装置本体１とが離間する開状態と、Ｘ２方向側も含む全体において、蓋体２と水生成装置本体１とが当接する閉状態となる。蓋体２が開状態となることで、蓋体２の内部に外部から水蒸気が取り込まれる。
【００３３】
蓋体２の素材は、樹脂製であり、たとえば、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレンなどの樹脂を用いる。水生成装置１００を屋外に配置する場合は、紫外線や天候による劣化を防ぐための加工が施される。
【００３４】
蓋体２は、開状態および閉状態が温度に応じて切り替わるように構成される。蓋体２は温度に応じて変形するバイメタル７を有する蓋体開閉部６を含み、温度変化によって開状態および閉状態が切り替わる。外気温が低下することによりバイメタル７が第１方向（蓋体２に向かう方向、以下Ａ方向）に変形し、蓋体２が開状態となり、蓋体２の温度が上昇し、温度の上昇に伴いバイメタル７が第２方向（水生成装置本体１に向かう方向、以下Ｂ方向）に変形することにより閉状態となる（図９および図１０参照）。なお、本実施形態においては、熱源を設けず、太陽光により蓋体２の温度を上昇させる。太陽光により蓋体２の温度を上昇させやすくするために、蓋体２の外表面には太陽光を吸着しやすい素材を含まれる。太陽光を吸着しやすい素材としては、黒色のポリプロピレンなどを用いる。Ａ方向とＢ方向とは反対の方向である。なお、Ａ方向およびＢ方向は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１方向」および「第２方向」の一例である。
【００３５】
蓋体２は、矩形状の有底穴を有する箱状に形成されている。この内部には、吸着部材３と蓋体開閉部６とが配置されている。図３に示すとおり、蓋体２の内部には、吸着部材３と蓋体開閉部６とをそれぞれ配置するための吸着部材収納部２１と蓋体開閉部収納部２３とが設けられている。吸着部材収納部２１は、後述する吸着部材３の形状と同じように、蓋体開閉部収納部２３を設ける箇所を除いて略直方体である。吸着部材収納部２１の中央には吸着部材３を固定するための挿入部２２が設けられている。蓋体開閉部収納部２３は、吸着部材収納部２１に隣接し、嵌合部１４の近傍に設けられる。蓋体開閉部収納部２３は、後述する蓋体開閉部６の形状に合わせて略円筒形状である。
【００３６】
吸着部材３は、図７に示すように、蓋体開閉部収納部２３の周辺を除いて設けられ、上（下）方向から見て略矩形状であり、中央には貫通孔３１が設けられている。図４に示すように、吸着部材３は、蓋体２の内部の略中央に設けられた吸着部材収納部２１に収容され、挿入部２２が吸着部材３の中央に設けられた貫通孔３１に挿入され、ナット２４によって固定される。
【００３７】
吸着部材３は、空気中の水分を吸着し、放出するものであれば特に限定されない。たとえば、水分が内部に吸着される無数の微細な孔（細孔）を有している多孔質素材を用いることができる。多孔質素材の一例は、メソポーラスシリカ、ゼオライト、または金属有機構造体である。メソポーラスシリカとは、二酸化ケイ素（シリカ）を材質として、均一で規則的な細孔（メソ孔）を持つ物質のことである。ゼオライトとは、アルミノケイ酸塩のなかで結晶構造中に比較的大きな空隙を持つものである。金属有機構造体とは、金属原子が互いに有機部位で架橋された構造を有する周期性の高い結晶性化合物である。これらの多孔質素材は、温度が低い場合は、水分の吸着量が水分の放出量よりも多く、温度が高い場合は、水分の放出量が水分の吸着量よりも多くなる。メソポーラスシリカの場合は、約３５℃以上約４０℃以下において水分の放出量と水分の吸着量との大小が切り替わる。なお、水生成装置１００を配置する場所の外気温に応じて適切な多孔質素材が選択される。
【００３８】
また、多孔質素材の微細な孔の直径は、約２ｎｍ以上約５０ｎｍ以下であるのが好ましい。なお、水生成装置１００を配置する場所の湿度に合わせて、吸着部材３の細孔の直径を変更するのが好ましい。たとえば、湿度が低い場合は、細孔の直径を小さくし、細孔を多く配置することにより、水分が吸着しやすくなる。
【００３９】
水分回収領域４は、枠部１０と、枠部１０に囲まれた伝熱板５１とによって形成された領域である。水分回収領域４は、吸着部材３に対向する位置に設けられる。水分回収領域４は、吸着部材３から放出された水分が冷却され、生成された水を貯留するための空間である。
【００４０】
冷却部５は、水生成装置本体１側に設けられ、水分回収領域４の空気を冷却する。冷却部５は、伝熱板５１と放熱フィン５２とが一体的に形成されている。伝熱板５１のうち、吸着部材３に対向する面は、平坦面状に形成されている。放熱フィン５２は、複数の棒状の部材からなり、外部に露出するように設けられる。放熱フィン５２が外部に露出することにより、伝熱板５１は、放熱フィン５２によって冷却される。そして、吸着部材３から放出された水分は、図８に示すように、冷却された伝熱板５１の上において冷却されるため凝縮し、水が生成される。
【００４１】
蓋体開閉部６は、図４に示すように、嵌合部１４の近傍に設けられた蓋体開閉部収納部２３に収納される。図４、図９および図１０に示すように、蓋体開閉部６は、蓋体開閉部収納部２３に収容された状態において、固定部材１３によって下方から固定される。固定部材１３は、円筒形状であり、支持部８が挿入される。
【００４２】
蓋体開閉部６は、図９および図１０に示すように、蓋体２側（上側）に配置されている第１バイメタル７１と、水生成装置本体１側（下側）に配置される第２バイメタル７２とを含んでいる。蓋体開閉部６は、水生成装置本体１に設けられた支持部８によって下方から支持されている。
【００４３】
第１バイメタル７１および第２バイメタル７２は、円板状をしており、２枚の熱膨張率が異なる金属が厚み方向に積層されている。バイメタル７は、２枚の金属の異なる熱膨張率の差により、低温時に中央部がＡ方向（第１方向の一例）に凸になるように変形し、高温時に中央部がＢ方向（第２方向の一例）に凸になるように変形する。
【００４４】
第１バイメタル７１と第２バイメタル７２との間には、スペーサ９が設けられている。スペーサ９は、壁部９１、第１突起部９２、第２突起部９３および壁部９１と突起部（９２、９３）とを接続する円環状の薄板部９４を有している。壁部９１は、円環状を有しており、薄板部９４の外周端に沿って設けられている。壁部９１は、薄板部９４よりも上方および下方に突出している。壁部９１のバイメタル７と当接する箇所（上端および下端）は、平面ではなく、薄板部９４に向かって傾斜している。
【００４５】
第１突起部９２は、薄板部９４の略中央に設けられ、円柱状をしており薄板部９４から上方に突出している。第２突起部９３は、薄板部９４の略中央に設けられ、円柱状をしており、薄板部９４から下方に突出している。
【００４６】
第１バイメタル７１は、蓋体２とスペーサ９とによって挟まれており、第２バイメタル７２は、スペーサ９と支持部８とによって挟まれている。図９に示す蓋体２の閉状態の場合、スペーサ９の壁部９１と第１バイメタル７１および第２バイメタル７２の外周部近傍とは当接している。スペーサ９の第１突起部９２は、第１バイメタル７１の凸部７１ａと当接し、第２突起部９３は第２バイメタル７２の凸部７２ａと当接している。また、第１バイメタル７１の凸部７１ａは、蓋体開閉部収納部２３の内底面２１ａと当接している。第２バイメタル７２の凸部７２ａは、支持部８と当接している。図１０に示す蓋体２の開状態の場合、スペーサ９の壁部９１と、第２バイメタル７２の外周端近傍とが当接している。スペーサ９の第１突起部９２は、第１バイメタル７１の凸部７１ａと当接している。また、第２バイメタル７２の凸部７２ａは支持部８と当接している。
【００４７】
次に、図９〜図１１を参照して、蓋体開閉部６が、蓋体２を開状態から閉状態に切り替える仕組みを説明する。まず、水生成装置１００の周囲の温度が上昇することにより、第１バイメタル７１および第２バイメタル７２は、中央部が上に凸になるようにＢ方向に変形する。閉状態の場合、上記の通り、第１バイメタル７１の凸部７１ａは蓋体２に当接し、スペーサ９の第１突起部９２は、第１バイメタル７１の凸部７１ａに対して下方から当接している。スペーサ９の第２突起部９３は、第２バイメタル７２の凸部７２ａと当接しており、支持部８は下方から第２バイメタル７２の凸部７２ａと当接する。
【００４８】
水生成装置１００の周囲の温度が低くなることにより、第１バイメタル７１および第２バイメタル７２は、中央部が、下に凸になるようにＡ方向に変形する。第１バイメタル７１が変形することにより、図１１に示すように第１バイメタル７１の凸部７１ａは、蓋体開閉部収納部２３の内底面２１ａから離れ、第１バイメタル７１の凸部７１ａと蓋体開閉部収納部２３の内底面２１ａまでの間の距離が大きくなる。このときの距離をＳ１とする。また、第２バイメタル７２の凸部７２ａは、スペーサ９の第２突起部９３から離れる。その結果、スペーサ９の壁部９１と第２バイメタル７２とが当接している箇所から、支持部８に当接している第２バイメタル７２の凸部７２ａまでの距離が大きくなる。このときの距離をＳ２とする。第１バイメタル７１は、スペーサ９の第１突起部９２と、第２バイメタル７２は、スペーサ９の壁部９１と当接しており、第１バイメタル７１と第２バイメタル７２とは、互いに干渉することなく、それぞれ独立して変形することになる。そうすると、蓋体２の移動量（回動量）は、第２バイメタル７２からスペーサ９までの距離Ｓ２と、スペーサ９の第１突起部９２（第１バイメタル７１の凸部７１ａ）から蓋体開閉部収納部２３の内底面２１ａまでの距離Ｓ１との合計となり、バイメタル７が１枚の場合と比べて大きくなる。
【００４９】
次に、図８を参照して、本実施形態の水生成装置１００による水生成について説明する。水生成装置１００は、低温時である蓋体２が開状態の場合に、蓋体２の内部に水蒸気が取り込まれ吸着部材３に水分が吸着され、高温時である蓋体２が閉状態の場合に、水分回収領域４に吸着部材３から水分が放出されるとともに、冷却部５により、放出された水分が凝縮されることによって水が生成されるように構成されている。本実施形態の水生成装置１００は、昼間の温度が高いときは、蓋体２が温められ、閉状態となる。蓋体２が温まると同時に吸着部材３も温められ、吸着部材３が放出する水分の量が、吸着量より多くなる。そうすると水分回収領域４に水分がたまる。伝熱板５１は、外部に露出している放熱フィン５２によって冷却されている。そのため、図８に示す通り、水分は、冷却部５の伝熱板５１によって冷却され、凝縮し、水が生成される。
【００５０】
図１２に示すように、水生成装置１００は、屋外に配置される自動販売機２００の上部に斜めに複数設けられる。図１２では、本発明の水生成装置１００を簡略化して示している。図１２では、水生成装置１００の数は１２であるが、実際は３０程度設けてもよい。また、水生成装置１００を斜めに用いることで、蓋体２に太陽光が当たりやすくなる効果と、生成した水を自動販売機２００内に流しやすくする効果を発揮する。水生成装置１００において生成された水は、チューブ２０３を介して自動販売機２００内のラジエータ２０１に送られる。そして、ラジエータ２０１にファン２０２からの風を当てることによって、風（空気）とラジエータ２０１に供給された水（液体）が水蒸気（気体）になるときの潜熱を利用して自動販売機２００内が空冷される。
【００５１】
（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５２】
本実施形態の水生成装置１００では、上記のように、蓋体２と、水分を吸着および放出する吸着部材３と、吸着部材３に対向する水分回収領域４と、冷却部５とを備え、水分回収領域４に吸着部材３から水分が放出されるとともに、冷却部５により、水分が凝縮されることによって水が生成されるように構成される。これにより、蓋体２が開状態の場合に外部から水蒸気を含む空気を一度取り込んだ後、蓋体２が閉状態の場合に空気を取り込むことなく、水分が、冷却部５によって冷却され、凝集することにより、水が生成される。したがって、外部から水蒸気を含む空気を一度取り込むことにより、水を生成することができる。その結果、水を生成するための工程が複雑化するのを抑制することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、吸着部材３は、蓋体２の内部に配置され、水分回収領域４は、水生成装置本体１と蓋体２との間において、吸着部材３に対向するように配置されている。これにより、水生成装置本体１と蓋体２内部に配置された吸着部材３との間に水を生成するための水分回収領域４を設けることができる。その結果、水分回収領域４としての空間を確保することができるため、吸着部材３から放出された水分が再度吸着部材３に回収されることを抑制することができる。
【００５４】
また、本実施形態の水生成装置１００は、蓋体２の開状態および閉状態が温度に応じて切り替わるように構成されている。これにより、水生成装置１００の周囲の温度変化にともない蓋体２が開閉するため、屋外に配置することにより、昼夜の温度変化に伴って蓋体２の開状態と閉状態とが切り替わる。その結果、昼夜の温度変化を利用して外部の水蒸気から水を生成することができる。
【００５５】
また、本実施形態の水生成装置１００は、蓋体２は、温度に応じて変形するバイメタル７を有する蓋体開閉部６を含み、温度に応じてバイメタル７が変形することにより、蓋体２の開状態および閉状態が切り替わるように構成されている。これにより、温度変化によるバイメタル７の変形に伴って蓋体２を開閉することができるため、蓋体２を開閉するためのモータなどの動力源を別途設けなくてもよい。そのため、水生成装置１００を簡易な構造にすることができる。
【００５６】
また、本実施形態の水生成装置１００は、外気温が低下し、バイメタル７が第１方向に変形することに基づいて、蓋体２が開状態となり、外気温の低下に伴い吸着部材３が外部の空気から水分を吸着するように構成されている。これにより、外気温が低下することにより蓋体２が開状態となり、吸着部材３が外気（外部の空気）にさらされる。そのため、外気温の低下に基づいて、吸着部材３は、外気から水分を吸着することができる。
【００５７】
また、本実施形態の水生成装置１００は、太陽光により蓋体２の温度が上昇し、温度の上昇に伴いバイメタル７が第２方向に変形し、蓋体２が閉状態となり、温度の上昇に伴い吸着部材３から水分回収領域４に水分が放出されるように構成されている。これにより、太陽光により温度が上昇することにより蓋体２が閉まる。その結果、熱源を設けなくとも太陽光によって蓋体２を閉状態とすることができるため、水生成装置１００をより簡易な構造とすることができる。また、太陽光により蓋体２の温度を上昇させることにより吸着部材３から水分回収領域４に水分が放出される。これにより、吸着部材３が吸着している水分を回収するために、外部から取り込んだ空気を加熱し、吸着部材３に加熱した空気を通過させなくともよい。
【００５８】
また、本実施形態では、蓋体２は、少なくとも外表面に配置され、太陽光を吸収しやすい素材を含み、蓋体２が太陽光を吸収することによって、蓋体２の温度が上昇し、温度の上昇に伴いバイメタル７が変形し、蓋体２が閉状態となり、温度の上昇に伴い吸着部材３から水分回収領域４に水分が放出されるように構成されている。このように構成すれば、蓋体２が太陽光を吸収しやすくなる。その結果、蓋体２を閉じるための熱源として十分な量の太陽光を吸収することができるため、確実に蓋体２を閉状態にすることができる。また、蓋体２が太陽光を吸収しやすい素材を含むことにより、吸着部材３が水分を放出する量と水分を吸着する量との大小が切り替わる温度まで上昇させる熱源として十分な量の太陽光を蓋体２が吸収することができる。それにより、吸着部材３から確実に水分回収領域４に水分を放出することができる。
【００５９】
また、本実施形態の水生成装置本体１は、蓋体開閉部６を下方から支持する支持部８を含み、バイメタル７は、蓋体２側に配置されている第１バイメタル７１と、水生成装置本体１側に配置される第２バイメタル７２とを含み、蓋体開閉部６は、第１バイメタル７１と第２バイメタル７２との間に配置され、第１バイメタル７１の変形量と第２バイメタル７２の変形量とを合計することによって蓋体２が開状態の場合に支持部８と蓋体２との間の距離をバイメタル７が１枚のときの２倍にするためのスペーサ９を含むように構成されている。これにより、スペーサ９によって第１バイメタル７１の変形量と第２バイメタル７２の変形量とを合計することによって、蓋体２の開状態をより大きくすることができる。この結果、多くの水分を吸着部材３に吸着させることができる。
【００６０】
また、本実施形態では、冷却部５は、放熱フィン５２と伝熱板５１とを含み、放熱フィン５２と伝熱板５１とは一体的に形成されており、放熱フィン５２は、外部に露出するように設けられている。これにより、蓋体２が閉状態となった場合に、水分回収領域４の温度が上昇したとしても、伝熱板５１を介して放熱フィン５２に熱が伝わり、放熱フィン５２から熱を逃がすことができる。そのため、水分回収領域４の温度を低く保つことができるため、吸着部材３から放出された水分を確実に凝縮させて水を生成することができる。また、放熱フィン５２と伝熱板５１とを一体的に形成することにより、放熱フィン５２と伝熱板５１とを別部材で設ける必要がなく、冷却部５の部品点数を少なくすることができるとともに組立工数を削減することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、伝熱板５１は、放熱フィン５２によって冷却され、吸着部材３から放出された水分は、伝熱板５１の上において冷却されることによって凝縮し、水が生成されるように構成されている。これにより、放熱フィン５２によって冷却された伝熱板５１の上において吸着部材３から放出された水分が直接的に凝縮するため、効率的に水を生成することができる
【００６２】
また、本実施形態では、水生成装置本体１は、伝熱板５１を取り囲むように配置され、伝熱板５１とともに水分回収領域４を形成する枠部１０と、水分回収領域４によって生成した水を取り出すための水収集口１１とを有し、水収集口１１は、枠部１０と一体的に形成されている。これにより、伝熱板５１が水生成装置本体１の底面の役割を果たし、伝熱板５１上において凝縮した水を貯留することができる。また、水収集口１１を設けることにより、水生成装置本体１に貯留された水を回収することができる。また、水収集口１１と枠部１０とを一体的に形成することにより、水収集口１１と枠部１０とを別部材で設ける必要がなく、枠部１０の部品点数を少なくすることができるとともに組立工数を削減することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、水生成装置本体１は、蓋体２を回動可能に取り付けるヒンジ部１２をさらに有し、ヒンジ部１２は、枠部１０と一体的に形成されている。これにより、ヒンジ部１２と枠部１０を別途設ける必要がなくなるため、水生成装置本体１の部品点数を少なくすることができるとともに組立工数を削減することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、吸着部材３は、メソポーラスシリカ、ゼオライト、または金属有機構造体のうちのいずれか１つを含む。これにより構成すれば、メソポーラスシリカ、ゼオライト、または金属有機構造体は、微細な孔を多く有しているため、多くの水分を吸着することができる。
【００６５】
（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００６６】
たとえば、上記実施形態において、水生成装置本体は、枠部と水収集口およびヒンジ部が一体的に形成されている例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、枠部とヒンジ部とをそれぞれ別個に製造し、それらを組み付けてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態において、水生成装置本体の枠部に、放熱板を含む冷却部を取り付けている例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、水生成装置本体が、有底の箱状部を有しており、箱状部の底面に冷却部が取り付けられるように水生成装置を構成してもよい。
【００６８】
また、上記実施形態において、水生成装置を傾けて使用する例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、図４において水収集口がＸ２方向に延伸するにかけて、Ａ方向側に傾斜するように設けることにより、水生成装置を傾けずに使用しても良い。
【００６９】
また、上記実施形態において、水生成装置において、吸着部材を蓋体に設ける例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、吸着部材と伝熱板の間には十分な水分回収領域の空間を設けることができれば、吸着部材が水生成装置本体に設けられていてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態において、蓋体および水生成装置本体が樹脂製の例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、蓋体および水生成装置本体が金属製であってもよい。
【００７１】
また、上記実施形態において、水生成装置を自動販売機に用いる例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、水生成装置を飲料水の生成または加湿水の生成に用いてもよい。
【００７２】
また、上記実施形態において、水生成装置は、太陽光によって蓋体の温度が上昇する例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、加熱部を設けることにより、蓋体の温度を上昇させてもよい。
【００７３】
また、上記実施形態において、蓋体の開閉機構が、バイメタルが２枚の蓋体開閉部である例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、部品点数を削減するために、蓋体の開閉機構をバイメタルが１枚の蓋体開閉部にしてもよい。
【００７４】
また、上記実施形態において、蓋体が、バイメタルを含む蓋体開閉部を設けることにより、温度の変化に伴って開状態と閉状態とが切り替わる例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、電動の蓋体開閉機構を蓋体に設けることで、電動で蓋体の開状態と閉状態とが切り替わってもよい。
【００７５】
また、上記実施形態において、水生成装置が屋外に設けられる例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、水生成装置が屋内に設けられてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１  水生成装置本体
２  蓋体
３  吸着部材
４  水分回収領域
５  冷却部
６  蓋体開閉部
７  バイメタル
８  支持部
９  スペーサ
１０  枠部
１１  水収集口
１２  ヒンジ部
１３  固定部材
１４  嵌合部
２１  吸着部収納部
２２  挿入部
２３  蓋体開閉部収納部
２４  ナット
３１  貫通孔
５１  伝熱板
５２  放熱フィン
７１  第１バイメタル
７２  第２バイメタル
９１  壁部
９２  第１突起部
９３  第２突起部
９４  薄板部
１００  水生成装置
２００  自動販売機
２０１  ラジエータ
２０２  ファン
２０３  チューブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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