(57)【要約】【課題】超撥水面を用いて，空気から水を効率よく抽出する装置および撥水現象によってマイナスイオンを発生する装置に関する。【解決手段】撥水板の表面上に水（水滴）が付着または落下すると瞬時に微細な球体に変化する現象を応用することにより、空気中の水分を冷却した超撥水面によって効率よく抽出する装置および少量の水（水滴）から多量のマイナスイオンを生成する装置を提案するものである。【選択図】図２
2004057890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超撥水面を有する超撥水板を冷却することにより、空気中の水分を前記超撥水板の前記超撥水面上に球状水滴として凝縮し、水を抽出することを特徴とする空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置。
【請求項２】
請求項１において、超撥水面式水抽出装置は、前記超撥水面を有する前記超撥水板、太陽電池、コンプレッサ、冷却装置、制御装置および水槽とを備えたことを特徴とする空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置。
【請求項３】
請求項１および請求項２において、超撥水面式水抽出装置は、さらに給水ポンプおよび水の吐出口とを備えたことを特徴とする空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置。
【請求項４】
請求項３において、前記給水ポンプの吸込口に、水の浄化装置を備えたことを特徴とする空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置。
【請求項５】
超撥水板の超撥水面上に水または水滴を落下させ、水のマイナスイオンを生成することを特徴とする超撥水板を用いるマイナスイオン生成装置。
【請求項６】
下方向に傾斜する傾斜部を有し、超撥水機能を有する超撥水面を少なくとも一面に有する超撥水板、上記超撥水板の上記超撥水面を冷却し、空気中からの水分を冷却し、凝縮する超撥水板冷却装置、及び上記超撥水板の下方に設けられ、上記超撥水板からの球状水滴を貯蔵する水貯蔵装置とを備えた空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置において、上記超撥水板を上記超撥水板冷却装置で冷却することにより、空気中の前記水分を前記超撥水板の前記超撥水面上に球状水滴として凝縮し、この凝縮した球状水滴を上記水貯蔵装置の内部に水として貯蔵することを特徴とする空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置。
【請求項７】
請求項６において、超撥水面式水抽出装置は、さらに上記超撥水板の周囲に太陽電池を備えた電池台または風力発電機を備えたことを特徴とする空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置。
【請求項８】
下方向に傾斜する傾斜部を有し、超撥水機能を有し、空気中の水分に接触する超撥水面を少なくとも上面に有する超撥水板、上記超撥水板の下方に設けられ、上記超撥水板からの空気中の上記水分を貯蔵する水貯蔵装置、上記超撥水板の上記超撥水面を冷却し、空気中からの上記水分を冷却し、凝縮する超撥水板冷却装置、及び上記超撥水板の周囲に設けられ、太陽電池を備えた電池台または風力発電機とを備えた空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置において、上記超撥水板を上記超撥水板冷却装置で冷却することにより、空気中の前記水分を前記超撥水板の前記超撥水面上に球状水滴として凝縮し、この凝縮した上記球状水滴を上記水貯蔵装置の内部に水として貯蔵することを特徴とする空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置。
【請求項９】
超撥水機能を有する超撥水面を有する超撥水板、及び上記超撥水板の下方に設けられ、上記超撥水板の上記超撥水面で形成される球状水滴を貯蔵する水貯蔵装置を備えた超撥水板を用いるマイナスイオン生成装置において、上記超撥水板の上記超撥水面上に水または水滴を落下させ、水のマイナスイオンを生成することを特徴とする超撥水板を用いるマイナスイオン生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超撥水面を用いて空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置と、超撥水面を用いて居住空間に少量の水から多量のマイナスイオンを生成するマイナスイオン生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今の地球は、炭酸ガスの増量などにより、温暖化や砂漠化の影響が出現し始めている。また現代の居住空間は、家電品、ＯＡ機器，住宅用材料などによって、室内空気はプラスイオンが過多となり、マイナスイオンが少ないイオンバランスのくずれた不健康な空間になっている。
砂漠で水を得る方法は、水を得る確実性の低い井戸掘りに頼っていることが実情である。また、少量の水で多量のマイナスイオンを生成する方法として、高電圧の電極を用いる方法がエアークリーナ等で行われている。このマイナスイオン生成方法では，同時に活性酸素も多量に発生するため、人体細胞に弊害を与えることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、空気から水を抽出する装置と少量の水から多量のマイナスイオンを得る装置である。前者は、空気中に含まれる水分を効率良く集める手段であり、後者は、水の特性とレナード効果を用いてマイナスイオンを効率良く生成する手段である。
【０００４】
超撥水面が水（水滴）に与える現象は、この超撥水面に水滴が落下または付着した瞬間に水滴が多数の微細な球体に変化する。球体の大きさは数ｍｍ以下の微細な球体の水滴である。この水滴は前記超撥水面に付着せず撥水状態にある。
【０００５】
ここで、本発明の超撥水板に設けられる超撥水面の物質について説明する。撥水性と超撥水性の区別は、一般に板表面と水滴の接触角度が１６０度以下のものを撥水性といい、板表面と水滴の接触角度が１６０度超のものの場合を超撥水性と呼んでいる。板表面を撥水性にするためには、板、例えばアルミニウム板の表面に凹凸を形成して，かつ接触角度が９０度を超えるような、例えばフッ素樹脂の微粒子との化合物で実現できる。
フッ素樹脂は表面エネルギの小さな化合物であるが，その接触角は１１０度である。フッ素樹脂の粒子をベースにニッケルなどをマトリックスとして皮膜を形成した化合物が１６０度を超える超撥水性を示す。この皮膜は分散めっき法や電着法によって板に表面処理することで製作することができる。
【０００６】
液滴が完全に球体になる場合の板表面と液滴の接触角度は１８０度であるが、最近の研究結果では、板表面と液滴の接触角が１７３度に到達しているため、ほぼ球状に近い撥水効果を持っていることになる。本発明での超撥水面における板表面と液滴の接触角度は、約１６５度前後以上のものを用いることが好ましい。
【０００７】
砂漠の乾燥地帯において、市販の除湿機を用いた場合、空気中の湿気を水分に変えても相対湿度が低いため、除湿機内の板に付着した水分は短時間で気化してしまうため、空気中から水を抽出できない。空気中から水を抽出するためには、水分を球体にして瞬時に転送する手段が必要である。
本発明では、冷却した傾斜させた超撥水板の超撥水面上で空気中の湿気（水分）を水滴から微細な球体水滴に変化させ、瞬時に超撥水板の下方に設けた水槽に球体水滴を格納することによって空気から水を抽出する。
【０００８】
また、人間の身体に害を与える活性酸素は水（水蒸気）を電気分解することにより発生する。活性酸素を発生させずに身体に良いマイナスイオンだけを水から得るには、自然界の物理現象であるレナード効果を用いることが最適である。レナード効果は滝や噴水に見るように、水（Ｈ２Ｏ）のかたまりが衝突して動態変化することによりＨ２Ｏが（ＯＨ―　＋　Ｈ＋）、ＯＨ―が発生する現象であり，ＯＨ―がマイナスイオンの基になることである。
この自然界の動態をそのまま用いてマイナスイオンを得るためには多量の水が必要であり，さらに周囲に水滴が飛び散る可能性がある。居住空間内でマイナスイオンを得るには少量の水で水滴飛散のない新しい方法，手段が必要である。
【０００９】
本発明は、撥水板の超撥水面を用いることによって少量の水で水滴飛散のない多量のマイナスイオンを発生する小形のマイナスイオン生成装置を提供するものである。
【００１０】
砂漠地帯においては水を得ることが難しいことは周知である。空気から生活水を得るために，本発明では超撥水性物質の冷却した表面を用いる。超撥水面に水滴が発生すると微細な球体水滴となり，その微細な球体水滴を板に付着させずに、発生した微細な球体水滴を傾斜された板の超撥水面から瞬時に下方に移動させる。
【００１１】
撥水板の超撥水面上に効率良く微細な球体水滴を生成させるには，撥水板の前記超撥水面の温度を下げる必要がある。砂漠地帯では電源はなく，一方太陽光や風は十分にある。これらの環境を勘案した超撥水面式水抽出装置の構成にする。超撥水面式水抽出装置の機器は，主として超撥水板，太陽電池または風力発電機、コンプレッサ（冷却装置）、制御装置、給水ポンプおよび水槽で構成される。超撥水面式水抽出装置で得られる水を飲料水として用いるため，さらに超撥水面式水抽出装置に浄水装置を備えることが望ましい。
本発明による超撥水面式水抽出装置は、砂漠地帯の地面などに置いておくだけで，飲料水を供給し続けるものであり、人間は勿論のこと動植物にとっても有益である。
【００１２】
少量の水で多量のマイナスイオンを生成するマイナスイオン生成装置に超撥水物質の表面を有する超撥水板を用いる。レナード効果は、水が激しく動態変化する際にＨ２Ｏが　（ＯＨ―　＋　Ｈ＋）、ＯＨ―に分離する現象である。この自然現象を応用して，超撥水面に落下する１個の水滴がミクロメータからミリメータの大きさを有する多量の微細な球体の水滴に分解する物理現象を用いることによって課題を解決するものである。
少量の水を超撥水面に滴下させ微細な水滴に変化させることにより、周囲に水滴の飛散がなく汚すことのない安心して使用できる小形軽量の安価な超撥水板を用いるマイナスイオン生成装置を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下発明になる空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例である空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置の概観図、図２は、空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置の中央断面図、図３は、空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置の横断面図、図４は、超撥水面に水滴が落下した場合の微細球体水滴の発生のモデル図である。
【００１４】
本発明の一実施例である空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置Ａは、主として、超撥水板１０、太陽電池２０、太陽電池２０を支持する電池台３０、水槽４０、集めた水（貯水）５０、冷却用コンプレッサと蓄電池を一体に構成した一体構成部材６０、コンプレッサと蓄電池の一体構成部材６０と太陽電池２０の制御装置７０、および給水ポンプ８０とから構成されている。
【００１５】
空気から水を抽出する超撥水面式水抽出装置Ａの全体の構成について説明する。屋根形状の超撥水板１０は、水槽４０の上方と電池台３０の下方に位置し、水槽４０と電池台３０で構成される空間の内部に収納されている。この超撥水板１０の上方には、超撥水板１０と所定の間隔を有して屋根形状の電池台３０が設けられている。
【００１６】
第２図に示すように、超撥水面式水抽出装置Ａに設けられている超撥水板１０は、その上面１１および下面１２の両面とも超撥水面としている。両面に超撥水面を有する超撥水板１０は、適度の傾斜をもった左右対称の屋根の形に構成している。両面に超撥水面を有する超撥水板１０の下部は、スタンド１４によって支持されている。両面に超撥水面を有する超撥水板１０とスタンド１４とで部屋の形を構成している。電池台３０の上面には太陽電池２０を設置し、電池台３０の下面は超撥水面の加工を施した面１３を有している。
【００１７】
この実施例では、超撥水面として、超撥水板１０の上面１１および下面１２、および電池台３０の下面１３の三面が設けられている。超撥水板１０の上面１１および下面１２の両面に超撥水面を設けて、水滴と空気との接触面積を増している。さらに電池台３０の下面　１３にも超撥水面を設けて、水滴と空気との接触面積をさらに増している。
【００１８】
水槽４０の左右端に、第３図に示すように、水槽４０の両端を内方に凹ませた空間に凹室４１および凹室４４を設けている。水槽４０の一端に設けられた凹室４１は、コンプレッサ（冷却装置）と蓄電池との一体構成部材６０と制御装置７０を格納する格納室４１を形成している。
格納室４１の壁板４２に、第３図に示すように、コンプレッサと蓄電池の一体構成部材６０と制御装置７０とを固定している。壁板４２の外側には、第３図に示すように、コンプレッサと蓄電池との一体構成部材６０と制御装置７０とを操作する操作パネル４３を取り付けている。水槽４０の他端の凹室（格納室）４４に給水ポンプ８０を備え、この給水ポンプ８０は隔壁４５に固定されている。
【００１９】
電池台３０に支持された太陽電池２０は、コンプレッサと蓄電池との一体構成部材６０に接続されている。太陽電池２０を用いて太陽熱から得た電力は、蓄電池に貯蔵され、コンプレッサ（冷却装置）を作動させる。コンプレッサ（冷却装置）の作動により、超撥水板１０の上面１１および下面１２の両面の超撥水面は冷却される。
【００２０】
給水ポンプ８０は、給水管８１と吐出口８２を備え、給水管８１の端部には，浄化用フイルタ８３を装着している。給水管８１は、水槽４０に嵌通しており、水封処理がなされている。浄化用フイルタ８３は，水槽４０の下部に設けた給水溝４８に挿入されており、水を浄化して無駄なく給水するようにしている。隔壁４５の外側には、第１図に示すように、ポンプ操作用のボタン８４が設けられている。
この超撥水面式水抽出装置Ａを室外に設置する場合、強風などで飛ばされることを防止するため、第１図に示すように、固定板４６、４７を備えている。
【００２１】
ここで図４に示す超撥水面に水滴が落下した場合の微細球体水滴発生のモデル図によって、超撥水面式水抽出装置の水滴の動態について説明する。水滴４０１が落下して超撥水面４０３に衝突すると瞬時に多数の微細な球体の水滴４０２に変化する。この微細球体水滴４０２は、超撥水面４０３の表面に付着することがなく、表面に浮いている状態になり、若干の傾斜がある場合、微細球体水滴４０２は重力により下方に移動する。
【００２２】
空気から水を得る超撥水面式水抽出装置Ａの使用方法について説明する。この超撥水面式水抽出装置Ａは、砂漠地帯の屋外に設置する。設置後操作パネル４３によって運転の開始をするだけで徐々に水槽４０の中に貯水５０が得られる。
【００２３】
空気から水を得る超撥水面式水抽出装置Ａの運転動作について説明する。空気中の水分は、冷却された超撥水板１０の上面超撥水面１１と下面超撥水面１２及び冷却された電池台３０の下面超撥水面１３に接触すると微小（微細）な球状水滴（球体水滴）５３，５４，５５に変化し落滴する。
電池台３０の下面超撥水面１３に生成された水滴５３は、超撥水板１０の上面超撥水面１１に落滴し、その後導水口５６に到着して水槽４０内に貯蔵される。超撥水板１０の上面超撥水面１１で生成した水滴５４は、導水口５６に転送される。超撥水板１０の下面超撥水面１２で生成した水滴５５は，水槽４０に落下して貯水される。
【００２４】
砂漠地帯の日中温度が３０度で湿度が３０％の場合、空気１ｋｇ（１．２ｍ３）の中に含まれる水分は重量比で１％位である。この空気を冷やすことにより半分の水分を凝縮すると１リットルの水を集めるには２００ｋｇ（２４０ｍ３）の空気を２０。Ｃ冷やす必要がある。
この熱量は２００ｋｇ　ｘ　１０００Ｊ／ｋｇＣ　ｘ　２０。Ｃ　＝　４０００ｋＪとなる。これを１時間で達成するには約１ＫＷの除熱が必要であり、冷却サイクルの熱効率が５倍として２００Ｗ程度の電気入力のコンプレッサを含む冷却システムが必要である。
【００２５】
この冷却システムで１日に２４リットルの生活水を凝縮することができるので、１家族が１日に必要な水を確保できる。電力は太陽電池を用いることで２００Ｗは容易に達成可能であり、超撥水面式水抽出装置Ａは電力の供給のない場所で使用できる。
超撥水面式水抽出装置Ａの水槽４０の貯水容量は１ユニット当り約２００−３００リットルを有する。多人数や動植物には、多数のユニットを設置することで解決できる。
【００２６】
超撥水面式水抽出装置Ａの貯水５０を汲み出す方法は、操作ボタン８４を押すことにより吐出口８２から水が排出される。給水管８１には水位センサーが組み込まれており、給水溝４６の水量が零になる前に給水ポンプ８０の運転を停止する。
【００２７】
空気中の水分を凝縮して使用する方法は，公害にはならない。空気が乾くと海から補給されるため，地球全体として湿度が保たれるからである。井戸を掘って生活水にする方法は地下水脈の変化を促進させてしまうため，自然環境に強い影響を与えてしまうことは周知の事実である。
【００２８】
上記実施例では、超撥水板１０として両側に同じ傾斜（勾配）を有する切り妻型屋根構造のものを採用したが、片流れの屋根構造のものを採用してもよい。重力を利用して球状水滴を下方に移動するので、両端から内側に向かって下方に傾斜させたＶ字型構造を採用してもよい。
また上記実施例では、超撥水板１０の上面１１および下面１２の両面に超撥水面を設けたが、超撥水板１０の上面１１か下面１２のいずれか一面に超撥水面を設けてもよい。超撥水板１０の一面に超撥水面を設ける場合は、超撥水板１０の上面に設けるのが望ましい。
【００２９】
次に、本発明の他の実施例である超撥水板を用いるマイナスイオン生成装置Ｂの全体構成について図面を参照して説明する。図５は、本発明の一実施例である超撥水板を用いるマイナスイオン発生装置の概観図、図６は、超撥水板を用いるマイナスイオン発生装置の横断面図、図７は、超撥水板を用いるマイナスイオン発生装置の縦断面図である。
【００３０】
超撥水板を用いるマイナスイオン生成装置Ｂは、主として、第６図に示すように、超撥水板１００、水槽１１０、水中ポンプ１２０、水滴の吐出装置１３０で構成されている。水中ポンプ１２０の一端には吸水口の周囲に装着したフイルタ１２１を設け、他端には吐出管１２２を設けている。吐出管１２２には水滴の吐出装置１３０を装着している。超撥水板１００は、水槽１１０の中に脚１０１によって傾斜して設置されている。吐出装置１３０は、微細水滴が水槽１１０の外側に飛散しないように後方に設けられている。
【００３１】
上記マイナスイオン生成装置Ｂの使用方法および運転動作について説明する。運転の準備と使用方法は，水槽１１０の中に所定の水位まで清水（水道水）１１１を給水し，電源プラグ１２３をコンセントに投入すると運転開始する。
【００３２】
マイナスイオン生成装置Ｂの運転動作について説明する。電源プラグ１２３をコンセントに差し込むと、清水１１１は水中ポンプ１２０の運転開始により、フイルタ１２１を装着した吸込口から流入し、水中ポンプ１２０内を経て、吐出管１２２に至り、ノズル１３０の中に流入する。
ノズル１３０の下部には、複数の噴出小孔１３１が設けられでおり、この小孔１３１から少量の水滴１３２が噴出する。噴射された水滴１３２が落下して超撥水板１００に衝突すると多数の微細な球形水滴に変化し、傾斜した超撥水板１００の表面に沿って，水面１１２に至り、これを繰り返す。
【００３３】
マイナスイオンの発生数を実験によって計測すると超撥水面を取り除いた状態と装着した状態とを比較すると、後者の方が前者の比べ，約２倍のマイナスイオン発生数が確認できた。この結果は，本体の大きさおよび水量を２分の１にできることになり、小形軽量にすることができるばかりではなく、安価に提供でき、効果的である。
【００３４】
前述のように、超撥水面を効果的に活用する具体的な手段は、空気から水分を得る方法と少量の水から多量のマイナスイオンを生成する方法がある。いずれも生物にとって欠かせないものである。地球環境の変化による水不足問題や近年の住宅のように身体に悪影響を与えるプラスイオンが多い居住空間にはマイナスイオンを室内空間に補充することは大切であり、どこにも置ける安価な製品を供給することが課題の解決に効果がある。
【００３５】
本発明になる変形例について説明する。空気から水を得る超撥水面式水抽出装置は，超撥水板と太陽電池などの大きさを大きくすることにより，所望の水を確保できる装置とすることができる。
【００３６】
超撥水板を用いるマイナスイオン発生装置は、ノズルの形状と構造に拘らず，超撥水面に水滴を衝突させることで目的を達成できるものである。
【００３７】
超撥水面式水抽出装置Ａは、太陽電池２０を取り外して屋外に設置し、残りの電池台３０以下の部分を屋内に設置することにより使い勝手が良くなる。この場合は、太陽電池２０と蓄電池６０との間を長いケーブルで連絡する。
【００３８】
【発明の効果】
超撥水面の活用によって、一つは砂漠地帯でも、空気の湿気から飲料水を得ることができる超撥水面式水抽出装置を提供する。二つ目は少量の水で多量のマイナスイオンを生成する超撥水面式を用いる小形のマイナスイオン生成装置を提供でき，普及を促進できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である空気から水を得る超撥水面式水抽出装置の概観図。
【図２】本発明の一実施例である空気から水を得る超撥水面式水抽出装置の中央断面図。
【図３】本発明の一実施例である空気から水を得る超撥水面式水抽出装置の横断面図。
【図４】超撥水面に水滴が落下した場合の微細球体水滴発生のモデル図。
【図５】本発明の一実施例であるマイナスイオン発生器の概観図。
【図６】本発明の一実施例であるマイナスイオン発生器の横断面図。
【図７】本発明の一実施例であるマイナスイオン発生器の縦断面図。
【符号の説明】
Ａ　．．．超撥水面式水抽出装置
１０　．．．超撥水板
１１　．．．上面超撥水面
１２　．．．下面超撥水面
２０　．．．太陽電池
３０　．．．電池台
４０　．．．水槽
５０　．．．一体構成部材
Ｂ　．．．マイナスイオン発生装置
１００　．．．超撥水板
【図１】
2004057890.tif 000003
【図２】
2004057890.tif 000004
【図３】
2004057890.tif 000005
【図４】
2004057890.tif 000006
【図５】
2004057890.tif 000007
【図６】
2004057890.tif 000008
【図７】
2004057890.tif 000009