(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気取入装置と、
前記大気取入装置で取り入れた大気を、温度センサーで検知しながら２０〜５０℃の温度範囲になるように昇温可能なヒータで構成される加温装置と、
前記大気取入装置によって取り入れられる大気圧力を低減する機構を備えると共に取り入れられた大気を冷却して湿分を取出す冷却部を内蔵した大気湿度変換機と、
この大気湿度変換機によって得られる水を取出す取水口と、
前記取り入れた大気が２０〜５０℃の温度範囲になるように前記ヒータである加温装置の加温条件を制御する制御装置と、
前記大気取入装置によって取り入れた大気を流量調整するための風量調節装置を備え、当該風量調節装置に、当該大気を分岐する複数の分岐管が設けられ、
前記分岐管内の風量を調整するダンパーが当該風量調節装置内部に装着され、前記制御装置が当該ダンパーの開閉量を制御する構成である取水装置。
【請求項２】
前記大気圧力を低減する機構が、５０〜１２０メッシュの多孔質通気体である請求項１に記載の取水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は取水装置に関し、詳しくは、大気温度が低い場合であっても大気中の湿分から水を効率よく取り出す装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまで種々の取水装置が開発されてきたが、例えば、海水淡水化といった目的には、古くからある蒸留法に代わって、効率の高い、逆浸透膜を利用した装置や限外濾過法を利用した装置などが開発された。なかでも、エネルギー的に有利な面が多いことから逆浸透膜を利用した装置が考えられた。しかし、逆浸透膜を利用した装置では、膜自体が高価であり、膜の寿命がそれほど長くないことと相まって装置全体のコストが高いという問題があった。しかも、膜の劣化を直接的に感知する方法がなく、生成される淡水の水質を常時検査する必要があり、維持コストも高いものであった。そこで、本発明者は高価な逆浸透膜を利用することなく、安価で簡易に真水を製造することの可能な装置を開発した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記装置は大気が低温の場合、取水効率が低下するという問題があった。つまり、大気温度は低いほど取水効率は低下し、特に、大気温度が５℃を下回る場合、著しく取水効率は低下して、使用に制限が生じるに至った。そこで本発明者は、冬季のように大気温度が低い場合にも取水効率を一定以上に維持させるため鋭意研究・努力した結果、簡単な装置を加えることにより予想外の効果を発揮し得、大気が低温である冬季においても、大気中より効率よく取水可能な装置を発明した。
【０００４】
本発明は、大気が低温にも関わらず効率よく大気中から水分を取り入れることが可能な取水装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る取水措置の特徴構成は、大気取入装置と、取り入れた大気を昇温可能な加温装置と、前記大気取入装置によって取り入れられる大気圧力を低減する機構を備えると共に取り入れられた大気を冷却して湿分を取出す冷却部を内蔵した大気湿度変換機と、この大気湿度変換機によって得られる水を取出す取水口と、前記取り入れた大気中の飽和水分量を高めるように前記加温装置の加温条件を制御する制御装置と、を有することにある。このように構成されていると、冬季のように例え大気が低温にも関わらず、取り入れた大気中の飽和水分量を高めるように加温させて大気中の湿分を増大させることができ、しかも、採り入れる大気の温度を高くできるため、大気圧力を小さくする必要がない。従って、採り入れる大気量を大きくできて大量の大気の中に存在する湿分から取水が可能となるという予期せぬ効果を発揮し得、大気環境温度が高い場合よりもかえって取水効率が高まり、その結果、大気が低温にも関わらず効率よく大気中から水分を取り入れることが可能な取水装置を提供することができた。
【０００６】
前記大気取入装置によって取り入れた大気を流量調節するための風量調節装置を備えることが好ましい。このようになっていると、大気取入装置に接続される大気湿度変換機が多数である場合にも、各大気湿度変換機に送給される大気風量が均一に分岐・送給されて、各大気湿度変換機での取水効率を平均的に高いものに維持できて都合がよい。
【０００７】
前記風量調節装置の後送風量と前記加温装置の加温条件とを制御可能な制御装置を備えることが好ましい。このようになっていると、風量調節装置から後送される風量を適正なものとすると共に、加温装置の加温条件を適正なものとできるので、常時取水効率を高く維持できる。特に、風量調節装置から複数の分岐管などを介して後送される場合に、各分岐管内の風量を均一になって取水効率の向上に寄与できるものとなる。
【０００８】
前記大気圧力を低減する機構が、５０〜１２０メッシュの多孔質通気体であることが好ましい。このようになっていると、低コストで効果的に目的を達成できて一層好ましい。この場合、大気中の塵芥を除くこともできるので、より清浄な水が得られると共に、装置自体の耐久性も向上する。通気体の孔サイズが５０メッシュ未満では、大気圧力が大きくなり、残留する湿分は少なくなり、得られる湿分も少なくなって効率的でなくなるので好ましくない。通気体の孔サイズが１２０メッシュを越えると、残留する湿分は多くなり、得られる湿分も多くなるが、取入れる大気量を多くすることができず、効率が低下して好ましくない。通気体の材質としては、発泡ポリウレタン製、発泡ポリプロピレン製などを使用することが耐久性においても、コスト的にも好ましい。尚、大気圧力は１６ｋｇｆ／ｃｍ2 以下、より好ましくは９ｋｇｆ／ｃｍ2 以下に低減することが取水効率を高める上で好ましい。
【０００９】
前記大気湿度変換機と取水口との間に殺菌装置を備えることが好ましい。このようになっていると、得られた水を飲料水に使用できるのみならず、精密部品の洗浄水等とくに清浄な水が要求される用途に使用できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる取水装置の一実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、飲料水を得るための取水装置の全体構造を示す。この装置は、取り入れた大気中の湿分を取出すための大気湿度変換機１と、この大気湿度変換機１に大量の大気を取り入れるための大気取入装置たる吸引ポンプ２と、大気湿度変換機１に取り入れられた大気を冷却する冷媒を送込む冷却機構３とを備える。吸引ポンプ２には、取り入れる大気を昇温するための加温装置２ａが設けられている。この加温装置２ａは、電熱線などからなるヒータを内蔵していて、温度センサー（図示略）で大気の加温状態をモニターしながら、大気が一定温度以上になるように制御されている。この場合の温度制御は、制御装置Ｃによってなされる。加温は、例えば、冬などの寒冷期に大気が０℃近い場合に、大気を２０〜５０℃、より好ましくは４０〜５０℃に加熱することにより、大気中の飽和水分量を高めて、季節に関わらず効率よく大気中から取水を可能とするものである。従って、この加温装置を備えることにより、本実施形態の取水装置を寒冷地方でも効率的に使用することができる。しかも、取り入れられる大気が加温されているので、従来の装置に比べて取水効率が極めて高いものに実現できた。尚、前記加温装置としては赤外線輻射ヒータのような構成のものでもよい。
【００１１】
吸引ポンプ２により吸引された大量の大気を一時に送給することによる弊害を緩和するため、吸引した大気を２〜４に分岐する風量調節機３に送給し、ここで複数の大気流として分岐され、幾分整流されて変動幅の少ない大気が次のフィルター４に送給される。つまり、風量調節機３の内部には、図示はしないが、風量を調節可能に開閉するダンパーが装着されていて、前記制御装置Ｃの指示により次のフィルター４に送給される各分岐管内の風量を均一になるように、ダンパーの開閉量を制御するようになっている。もっとも、風量調節機３は必ずしも必要ではないが、安定して大量の大気を送給し、取水効率を上げるためには、設けることが好ましい。風量調節機３によって分岐される数、分岐管のサイズ等は適宜選択することができる。
【００１２】
フィルター４によって除塵された大気は、吸引ポンプ２から取り入れられた大量の大気から効率よく湿分を取出すために大気圧力を低減するための大気圧力低減機構たる多孔質通気体５に送給される。前記大気湿度変換機１は、この多孔質通気体５と、冷却機構６からの冷却部７と、冷却され凝縮された水を殺菌する殺菌装置８と、殺菌された水を採取するための取水口９と、取り入れた空気を排出する空気排出口１０とから構成されている。前記多孔質通気体５は、種々の形態のものを採用できるが、大気が加温されて温風になっているので、発泡ポリウレタン製、発泡ポリプロピレン製などの通気体（５０〜１２０メッシュ）を使用することが好ましい。尚、図中９ａは水を取り出すための取水バルブである。又、冷却機構６は、一般に用いられている冷却装置をそのまま使用することができ、例えば、冷媒を圧縮する圧縮器１１と、ファン１４を有する凝縮器１２と、減圧機構（図示せず）と冷熱を蓄熱する蓄熱槽（図示せず）等とからなっていて、冷熱を有する冷媒を、配管１３を介して大気湿度変換機１の冷却部７に搬送するようになっている。これによって、取り入れられた大量の大気を効果的に凝縮して、水を得ることができるのである。尚、冷媒としては、アンモニア、フレオン、水等種々のものを使用することができる。得られた水は飲料用に供するため、更に、殺菌装置８に送られて、殺菌され取水されることとなる。もっとも、得られた水を飲料用に供するのでなければ、必ずしも殺菌装置８を設けておく必要はない。要は、目的に応じて必要設備を設ければよい。
【００１３】
【実施例】
次に、上記実施形態に示す装置によって得られた実施例を、以下に示す。室温５℃で相対湿度７０％の大気中において、大気吸引ポンプ（吸引能：１分当たり２４ｍ3 ）で吸引した大気を加温装置によって約４０℃に昇温させ、この温度に維持しつつ吸引ポンプを長時間運転した。このときの圧縮した大気圧力は９ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。その結果、平均１０リットル／時の真水が得られた。この値はほぼ満足できるものであり、大気が低温である冬季あるいは寒冷地で使用する場合でも、実用に供することができる結果が得られた。
【００１４】
〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態では、制御装置Ｃが加温装置２ａの温度制御および風量調節機３内のダンパーの開閉を制御するようになっている。更に、フィルター４に送給される各分岐管毎の大気温度を測定し、その結果に基づいて加温装置２ａの温度制御を行う方式のものでもよい。このようになっていると、大気圧力低減機構５へ送る大気から一層効率のよい取水ができて好ましい。
【００１５】
（２）  大気圧力を低減するための多孔質通気体４としては、ある程度の連続加温状態に耐えられるものであれば、各種エアフィルター等を用いることもできる。多孔質通気体の代わりに、大気取り入れ通路に邪魔板を多数配置するように構成してもよく、オリフィスのような構成としてもよい。要は、取り入れる大気圧力を低減するために、圧損を大きくできる構成であればよい。前記多孔質通気体が多孔質焼結材のようなものでもよい。大気圧力低減機構が、取り入れた大気をらせん管のような細長い通路を通過させた後、体積の大きな室に導入することにより大気圧力を低減させるようにしたものであってもよい。
【００１６】
（３）  取り入れられた大量の大気を効果的に凝縮させるため、露結を容易にさせる触媒作用を備えた凝縮剤のようなものを添加してもよい。更に、大気を冷却して取水した後は外部に逃がす大気中の湿分をできるだけ少なくするために、出口部分の大気圧力を高めるように出口の大きさを小さく絞るようにしてもよい。
【００１７】
（４）  本発明により得られた水は、飲料用水のみならず各種冷却水、洗浄水等の工業用水として使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る取水装置の概略全体構成図
【符号の説明】
１      大気湿度変換機
２      大気取入装置
２ａ    加温装置
３      風量調節装置
５      大気圧力低減機構
７      冷却部
９      取水口
Ｃ      制御装置
【図１】
0004593698.tif 000002