(57)【要約】【課題】造水・空調装置を提供する。【解決手段】中空の略Ｕ字型の管と、管の中央仕切部に設けられた熱電素子と、熱電素子に電力を供給する電力供給手段により構成され、前記略Ｕ字型管の片方の開口部側の空間に熱電素子の温熱側が、もう一方の開口部側の空間に冷却側が向くように熱電素子を設けたことを特徴とする小型造水ユニット。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の略Ｕ字型の管と、管の中央仕切部に設けられた熱電素子と、熱電素子に電力を供給する電力供給手段により構成され、前記略Ｕ字型管の片方の開口部側の空間に熱電素子の温熱側が、もう一方の開口部側の空間に冷却側が向くように熱電素子を設けたことを特徴とする小型造水ユニット。
【請求項２】
筒型の造水装置本体と造水装置本体に電力を供給するための電力供給手段と、請求項１記載の小型造水ユニットを複数装置、本体側面に温熱側を外側に冷却側を内側に向けて設置し、本体内側の空気を本体側面に設けた排出口から、電力供給手段から電力の供給を受けた換気装置により排出し、温熱側の空気が強制的に冷却側を通って本体内部に引き込まれ、引き込まれる際に空気の水分が冷却されることによって結露し水が得られる小型造水ユニットを利用した造水・空調装置。
【請求項３】
熱電素子へ供給する供給電源の極性を切り替える事が出来る極性切り替え手段を設けた事を特徴とした請求項２記載の造水・空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、小型造水ユニット及び小型造水ユニットを利用した造水・空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  砂漠や離島では、飲料水や生活用水の確保のために、地下水の汲み上げ設備や造水プラントの建設など設備が必要であるが、このような設備は、地下水汲み上げのためのボーリングやプラントからの水道パイプラインの敷設が必要であり経済的な負担も大きい。
農業においては、干ばつに備えて溜池などで雨水の確保を行っているが、干ばつが長引いた時など、水不足により、農作物が枯れるなど深刻な影響が出ることが予想される。
また一方、現代の都市型生活の殆どの家庭においては、雨水等を有効利用する手段は取っておらず、水洗トイレや洗濯にも上水道を使用しているのが現状である。このため上水の確保は膨大な量であり、地震、災害や水道トラブル等で水道水が止まった場合には、飲料水はもちろん水洗用のトイレが使用できない状態にも陥る。
また、夏場の都市部では、気温の上昇と共に、エアコンの使用量が増加し、電力消費とともに、放熱によりまた気温が上昇する。昼間に大量のエアコンを使用する事も一因となり、夜になっても気温が下がらない熱帯夜が続き、熱帯夜を過ごすためにエアコンの使用が増える等、悪循環が起こっているが、これに合わせて電力の使用量も増加し、電力会社の供給するピーク電力が不足する大停電の可能性も議論されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  大型造水プラントでは、できるだけ広い地域を効率良くカバーするために設置場所などに条件があり、長い水道用パイプラインの敷設工事等が必要となる。また、設備を稼動させるための電力や燃料も必要となる。地下水を利用する場合も場所を選定し、その場所のボーリングが必要であり、仮にその場所で上手く地下水が出ても、離れた場所で水が必要な場合は水を運ぶ必要がある。運べる距離にない場合は、新たにボーリングが必要となる。そのため両方法とも経済的な負担が大きく、個人で採用できる設備ではない。
農業では、普段は必要ない干ばつに備えて雨水等を確保しているが、確保できる水量には限界がある。
このような大掛かりな設備を必要とせず、設置場所で容易に一定量の造水が行える造水・空調装置を提供する。本装置は、小型軽量で必要な場所に簡単に移動でき、経済的にも安価で個人で購入できる。複数台をあわせて使用することで相当量の水を常時確保することもできる。
都市型の一般生活においては、大量の上水道を利用している。このためため、水洗トイレの流す水量を減らしたり、風呂水を洗濯に再利用するなど節水を行っているが、水道料金も高額になっている。簡単な造水設備で、これらの上水道以外の生活用水に利用できれば上下水道の費用も減らす事が出来、節水にも貢献できる。
また夏場、エアコンの使用量が大きな問題として取りざたたれ、企業の始業時間となる午前中と午後のピーク時には電力会社の電力供給量が間に合わなくなる危険性さえ議論されている。本装置の空調機能は、造水した後の空気が除湿され尚且つ冷却されて排出されることを利用し、ビルや家庭の空調に利用するものである。室内の温度を外気よりも低く維持し、これにより室内を快適な温度にするまでの時間を短縮出来たり、またエアコンと併用することで電気の使用量を減らすことが出来る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  中空の略Ｕ字型の管と、管の中央仕切部に設けられた熱電素子と、熱電素子に電力を供給する電力供給手段により構成され、前記略Ｕ字型管の片方の開口部側の空間に熱電素子の温熱側が、もう一方の開口部側の空間に冷却側が向くように熱電素子を設けたことを特徴とする小型造水ユニット。
【発明の効果】
【０００５】  本発明装置は、造水装置としては小型で移動も可能であり単体使用から複数台での大型造水設備としての使用まで、あらゆる方法での利用が可能である。砂漠地や離島、農業や都市部での水の有効利用にも応用できる。また一方、造水に利用した後の空気を屋内に引き込み冷暖房などとして空調装置にも利用もできる。
砂漠や離島等で造水装置として使用する場合は、給水池や給水タンクに合わせて必要量を供給する。しかも、大きくは地域単位、小さくは家屋単位で設置することも出来る。大型造水プラントからパイプラインを敷設する必要もなく、地下水を汲み上げるためのボーリングや井戸を掘る必要もなくなる。離島では、海水の淡水化プラントや雨水から生活用水を得ている。場所によっては、最も近い陸地から水道管を敷設しているし島もある。このような離島地においても本装置を設置する事で水不足を解消できる。このような離島は、砂漠地に比べ湿度が高いために十分な造水が可能である。
農業に使用する場合は、通常は使用せずに干ばつ時だけ使用することも可能である。しかも、小型で移動が簡単なので干ばつで問題になっている畑や植物だけに給水することもできる。溜め池など一箇所で大量に造水する必要があれば、必要なだけの水量が造水できる台数を複数台設置し、干ばつ時の農作物に対する深刻な影響を最小限に止める事が出来る。
一般家庭においては、殆どの生活用水に上水道を利用し、雨水等を集めて有効利用している家庭は少ない。一般的に、節水のために行われているのはタンク式水洗トイレの水の量を減らしたり、風呂水を洗濯に再利用したりしている。一般家庭で使用する水は、トイレと洗濯で約４０％〜５０％を占めており、この部分を削減できれば大きな節水効果が期待できる。本装置により造水した水を、これらの生活用水に利用することで節水効果を高めることが出来る。
本装置による造水後の排気空気は除湿された冷却空気として空調に利用できる。近年、夏場の都会では温暖化とコンクリート舗装による土や緑地の減少により気温の上昇が顕著であり、これに比例してエアコンの使用量が急増している。現代の快適生活を追及し開発されたエアコンは、室内の温度を下げるために外部に熱風を排出する。これにより、外気の温度は上昇し、都心部を中心に気温が高くなるヒートアイランド現象や熱帯夜が問題になっている。本装置は、自然エネルギーである太陽光や風力等から主な電力を得て稼動し、造水後の空気は除湿され冷却されて排出される。この空気を屋内に引き込み家屋の冷房に利用すれば、家庭用の電気を殆ど使用せずに２４時間空調が出来、家庭や会社でエアコンが切れた後に上がってしまう室内の温度を下げることが出来る。これにより、エアコン始動時や稼動中の負担が減らせ、使用電力を減らす事が出来る。また、夜間も窓を開けなくても外気を取り込み室内を適度な温度に保つことが出来エアコンの使用を減らすことが出来る。
また、熱電素子の特長を生かし電気の極性を切り替えることにより、季節により冷・暖房機として切り替えて使用することが出来る。夏場は冷房装置として、造水後の空気を冷房に使用し、冬場は冷えた外気を放熱板で暖め暖房に使用する。本装置は、殆どの電気を自家で発電して稼働するため、２４時間空調を行っても殆ど電気代が掛からない。
本装置は、造水の機能と空調の機能、さらに空調は冷房と暖房にも使用でき出来る。自然環境の保全が叫ばれる昨今、無駄な電気も無駄な水も無駄な空気の汚染も起こさない本装置は理想的な機能を備えたエコ製品でもある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  発明の第一の形態について説明する。略Ｕ字管の形をした小型造水ユニット（１）は、Ｕ字の中央仕切部（５）に熱電素子（２）がはめ込まれており、温熱側には放熱効率を上げるための放熱板（３）が取り付けられ、冷却側には吸熱効果を高めるための吸熱板（４）が取り付けられている。略Ｕ字管の温熱側と吸熱側は上部が空気通路（６）で繋がっている。温熱側の放熱板（３）で暖められた空気は空気通路（６）を通って冷却側へ引き込まれ、この時空気中に含まれる水分が冷却され結露することで水が取り出される。この小型造水ユニット（１）を、装置本体（７）の側面に温熱側を外側、冷却側を内側にして小型造水ユニット（１）を複数設置する。冷却側となる本体内側には造水された水が下の水受け（８）に溜まる。熱電素子（２）への電源の供給は、本体上部又は、発電効率の良い場所に設けられた太陽電池（９）と風力発電（１０）により必要な電力が供給される。溜まった水は水出口（１１）から外部に排出される。給水効果を高めるために、本体電源より電源供給を受けた電動ファン（１２）により温熱側から冷却側へ強制的に空気を引き込む。これにより、空気の流れが増加し造水効率を高めることが出来る。【０００７】  発明の第二の形態について説明する。本装置で造水した水を、生活用水として利用する。図６のように建物の屋上や比較的高い位置に設置し、造水した水を必要に応じて水洗トイレ等の水として使用する。高い位置への設置が困難な場合は、いったん地下水層へ貯めて再度ポンプで汲み上げて使用することも出来る。【０００８】  発明の第三の形態について説明する。熱電素子（２）は供給電源の極性を切り替える事で、冷却側と温熱側を逆転する事ができる。通常、冷却用として使用する場合、図７のようにプラス側リード線（１３）にプラスの電圧をマイナス側のリード線（１４）にマイナス側の電圧をかけて使用する。暖房用として使用する場合は、極性切替ボックス（１５）を使用し、電源回路を切り替える。これにより、夏は冷房装置・冬は暖房装置として利用する。夏場は、電動ファン（１２）出口の除湿済みの冷却された空気を屋内に送り込み冷房に利用し、冬場は暖房に利用する。本方式により、殆ど家庭用電源を使用することなく冷房と暖房用が行える。この方式で使用する場合は、両発電方式でも十分な発電が得られない場合に備えて、家庭用電源を補助的に使用する事で空調としての快適性を確保する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の小型造水ユニット斜視図
【図２】小型造水ユニット断面図
【図３】筒型装置本体の正面斜視図
【図４】筒型装置本体の断面図
【図５】電気ブロック図
【図６】空調・造水装置としての使用例
【図７】電源極性切替電気ブロック図
【符号の説明】
【００１０】１、小型造水ユニット
２、熱電素子
３、放熱板
４、吸熱板
５、中央仕切部
６、空気通路
７、装置本体
８、水受け
９、太陽電池
１０、風力発電
１１、水出口
１２、電動ファン
１３、プラス側リード線
１４、マイナス側リード線
１５、電源切替ボックス
【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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