JP2010209586A - 淡水製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 昼夜を問わず連続的に、かつ大量の淡水を製造可能にした淡水製造装置を提供する。
【解決手段】 ほぼ密閉された空間１１を形成する筐体１０と、前記筐体１０内に配置され、少なくとも１以上の通気路２３が設けられたセラミックやフライアッシュ、珪藻土、ゼオライトなどの多孔質材からなるブロック成型体２１からなる水分凝縮体２０と、前記空間１１外から水分凝縮体２０の一部の通気路２３に外気を供給する外気供給路４１と、前記水分凝縮体２０の通気路２３を通過させた外気を排出する外気排出路４２と、残る通気路２３内に気流を作るヒータ３１である気流発生手段を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は淡水製造装置に関する。具体的には、大気中の湿分から淡水を製造するための装置に関する。

大気中の湿分から淡水を製造するための装置が、例えば特開２００４−３１３８４２号公報（特許文献１）や特開２００６−９４８３号公報（特許文献２）に開示されている。これらの装置は、本願発明者らによってなされたものである。これらの装置は、セラミックや珪藻土などの多孔性の粒状物である吸湿材を枠に詰めた凝集材ユニットを備える。これらの装置は、夜間等の気温の低い時に吸湿させた湿分を水滴に凝結させて淡水を製造する。

これらの装置において利用されうる吸湿材として、特開２００６−２３２５８３号公報（特許文献３）に、シリカや珪藻土、フライアッシュなどの多孔質材料にセメントや水を加えて任意の形状に成型した多孔質加工石が開示されている。

特表平１０−５０８３５０号公報（特許文献４）には、セルロース繊維やシリカゲルなどの吸湿媒体がトレイ上に並べられた淡水製造装置が開示されている。この装置においては、気温の低い夜間にトレイを収納したハウジングを開放して、ハウジング内に夜露を含んだ空気を通過させ、前記吸湿媒体に大気中の湿分を吸湿させる。そして、気温の高い昼間にハウジングを閉鎖して太陽の光によりハウジング内を暖めて吸湿媒体の湿分を蒸散させ、それをハウジング内壁で凝結させて淡水を得る。

一方、大気中の湿分を吸湿媒体であるデシカントに吸湿させ、それに熱を加えることにより大気中の除湿を行う除湿装置（又は空調装置）が、例えば特開平１１−９４３１６号公報（特許文献５）や特開２００３−３５４３４号公報（特許文献６）、特開２００５−２３３５２８号公報（特許文献７）等に開示されている。これらの除湿装置は、湿気を含んだ大気を取り入れて回転体に組み込まれたデシカントに吸湿させ、それにより除湿された大気を排出する第１の通気路と、外部から取り入れた大気を加熱し、デシカントから湿分を奪いとって高湿の空気として排出する第２の通気路を備える。これらの装置では、回転体を回転させることにより、連続的に除湿を可能にしている。

特開２００４−３１３８４２号公報 特開２００６−９４８３号公報 特開２００６−２３２５８３号公報 特表平１０−５０８３５０号公報 特開平１１−９４３１６号公報 特開２００３−３５４３４号公報 特開２００５−２３３５２８号公報

しかしながら、特許文献１、２や４に記載された淡水製造装置では、昼夜間の気温差を利用して大気中の湿気を淡水化しているために、昼間時又は夜間時いずれかの時間帯にしか淡水を得ることができなかった。また、これらの方法では吸湿材から多量の淡水を得ることができなかった。特に、特許文献１や２の淡水製造装置では、凝結を開始させるために水を散布しているが、特許文献３に記載の多孔質加工石を利用した場合でも、吸湿させた湿分を吸湿材から放出させることができず、十分な量の淡水を回収できなかった。そして、特許文献２の方法では吸湿材における凝縮（凝結）を促進するために吸湿材表面に撥水処理や親水処理を施してはいるが、この方法でも十分な量の淡水を回収できるものではなかった。

一方、特許文献５〜７に記載された除湿装置等において、第２の通気路から排出された湿分を多く含んだ大気を冷却すれば淡水を連続的に製造することができる。しかしながら、デシカントは回転体として利用されるために大型化が困難である。また、回転体を駆動する駆動装置も回転体の大型化につれて大きな出力を必要とするので、投下エネルギーに対して淡水の製造効率がよいとは言えなかった。そして、砂漠地など水を多量に必要とする地域への運搬も困難になる。

本発明は上記課題を解決すべくなされたものであって、本発明は、運搬にも容易で、昼夜を問わず、大量の淡水を効率良く製造できる淡水製造装置を提供することを目的とする。

本発明の淡水製造装置は、少なくとも上方が閉鎖された空間を形成する筐体と、前記筐体内に配置され、多孔質材の成型体からなり少なくとも１以上の通気路を有する水分凝縮体と、前記空間外から筐体内に外気を供給する外気供給路と、筐体内に供給された外気を空間外に排出する外気排出路と、前記水分凝縮体から湿分を蒸散させる気流を前記通気路内に作る気流発生手段を備える。

本発明によると、昼夜を問わず、大気中の湿分から淡水を連続的かつ大量に得ることができる。

本発明の第１の実施形態である淡水製造装置を一部破断した概略斜視図である。 同上の淡水製造装置の断面説明図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ淡水製造装置の底部に備えられる集水溝の断面図である。 水分凝縮体を構成するブロック成型体の一例を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。 第１の実施形態の淡水製造装置における淡水化原理を示す説明図である。 水分凝縮体の他例を示す図であって、同図（ａ）は水分凝縮体を構成するブロック成型体の平面図、同図（ｂ）はその側面図、同図（ｃ）は当該ブロック成型体からなる水分凝縮体の平面図である。 水分凝縮体の他例を示す図であって、同図（ａ）は水分凝縮体を構成するブロック成型体の平面図、同図（ｂ）はその側面図、同図（ｃ）は当該ブロック成型体からなる水分凝縮体の平面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ水分凝縮体の外気通気路と蒸気通気路の位置関係を示す図である。 水分凝縮体の参照例を示す図であって、同図（ａ）は水分凝縮体を構成するブロック成型体の平面図、同図（ｂ）は当該ブロック成型体からなる水分凝縮体の平面図である。 第１の実施形態の変形例である淡水製造装置の断面説明図である。 本発明の別な実施形態である淡水製造装置の断面説明図である。 水分凝縮体を構成するブロック成型体の他例を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図である。

本発明の淡水製造装置は、少なくとも上方が閉鎖された空間を形成する筐体と、前記筐体内に配置され、多孔質材の成型体からなり少なくとも１以上の通気路を有する水分凝縮体と、前記空間外から筐体内に外気を供給する外気供給路と、筐体内に供給された外気を空間外に排出する外気排出路と、前記水分凝縮体から湿分を蒸散させる気流を通気路内に作る気流発生手段を備える。

上記構成は本発明の基本的態様をなすものである。本発明の淡水製造装置は、多孔質材の成型体からなり少なくとも１以上の通気路を有する水分凝縮体と、水分凝縮体から湿分を蒸散させる気流を強制的に発生させる気流発生手段、望ましくは貫通孔からなる通気路に配置されたヒータを用いたことに特徴を有する。前記多孔質材からなる水分凝縮体が有する通気路の利用態様と気流発生手段の使用方法によっていくつかの使用形態が考えられる。

まず、本発明の第１の実施形態について、添付した図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態である淡水製造装置１を一部破断した概略斜視図、図２は当該淡水製造装置１の概略断面図である。

筐体１０は少なくとも屋根１２と側壁面１３を有し、上方が閉鎖された空間１１を有するハウジングである。筐体１０は水分凝縮体から放出された湿分を空間１１内部に閉じ込め、屋根１２及び／又は側壁面１３の内面において水滴に凝結させる。

筐体１０のうち少なくとも側壁面１３は金属やガラス、プラスチックなどから構成され、好ましくは透明な板材、例えばガラス、さらに望ましくは強化プラスチックから構成される。これにより、太陽光が筐体１０内を暖め、水分凝縮体に凝縮された湿分の放出が促進される。また、屋根１２の一部又は全面には太陽電池パネル１４が設置されている。この太陽電池パネル１４が、下記に述べる循環ポンプ１６や気流発生手段（例えば、ヒータ３１や送風ファン３２）、送風装置４０などの駆動源の全部又は少なくともその一部となる。

側壁面１３の外面及び／又は内面には好ましくは冷却用のパイプ１５が配設される。パイプ１５には循環ポンプ１６により水などの冷媒が供給され、冷媒が側壁面１３を冷却する。パイプ１５は隙間無く配設しても差し支えないが、太陽光により、水分凝縮体２０の外表面を暖めたい場合には、パイプ１５は適宜間隔を設けて配設される。この冷却用のパイプ１５は、屋根１２上にも配設されうる。

屋根１２の内面及び／又は側壁面１３の内面には、好ましくは撥水性処理又は親水性処理あるいはその両者が施される。それらの内面に付着した水が水滴として凝結、落下しやすくするためである。

筐体１０内には水分凝縮体２０が配置される。水分凝縮体２０は足場となる基台２６上に配置される。また、好ましくは、水分凝縮体２０の側面と側壁面１３との間に気流が出来る程度の空間が設けられる。基台２６は、例えば水分凝縮体２０を載せる平板部２７と平板部２７を支える台座部２８とからなる。平板部２７は水分凝縮体２０が有する通気路２３の開口位置に一致する多数の穴２９を有する。これら多数の穴２９の一部には外気を水分凝縮体２０に供給する外気供給路４１が接続される。台座部２８は多数の支柱が組み合わされてなり、筐体１０の底板１７上に据え付けられる。

図示する筐体１０は凝結された水滴を集める底板１７を有する。底板１７は水分凝縮体２０を配置する空間１１をほぼ密閉に保つ。底板１７はその周縁から中央に向かう傾斜を有する。その中央には集められた淡水を取り出す配管１９が引き出されている。底板１７は、集水性を高めるために放射状に配設された複数の集水溝１８を有する。この集水溝１８は例えば図３に示すような断面形状を有する。底板１７は送風ファン３２からの配管３３が接続される開口３４を有する。

本発明における密閉とは厳密な意味としての密閉ではなく、水分凝縮体２０から蒸散した湿分が空間１１外に大量に逃げないという程度の意味として用いられる。従って、必ずしも、底板１７は必須のものでもなく、空間１１内で水分凝縮体２０から蒸散した湿分がほぼ逃げることなく水滴に凝結すればよい。従って、この限りにおいて、底板１７がなく筐体１０の下部が開放されていても差し支えない。

水分凝縮体２０は、複数のブロック成型体２１が台座部２８上に平面状に配列され、それが１段乃至数段に積み上げられて構成される。個々のブロック成型体２１は、例えば、図４に示すようにほぼ直方体状をしており、図４に示すブロック成型体２１は並行に配列された２つの貫通孔２２を有する。

ブロック成型体２１は多孔質材から成型されたものであり、特許文献３に開示されたものとほぼ同じものである。この多孔質材は、繰り返し湿分を吸着放出する物質であり、例えば、石灰石や黒曜石、トルマリンのような電気石、軟石、火山石などの自然石、シリカ、珪藻土、鹿沼土、フライアッシュ、ゼオライト、石灰岩、粘土、玄武岩、ガラス、金属、セラミック、高分子収着剤、コークス、木炭（備長炭）、メタルシリケート、シリカゲルなどが例示される。これらのうち、吸着放出のよいフライアッシュ、珪藻土、シリカゲル、ゼオライトが好ましく用いられる。また、ここにいう金属として、例えば鉄、銅、ニッケル、ステンレス鋼、アルミ合金などが例示される。また、高分子吸着剤として、デンプン系吸着剤やセルロース系吸着剤、ポリアクリル酸塩系吸着剤、ポリビニルアルコール系吸着剤、ポリアクリルアミド系吸着剤、ポリオキシエチレン系吸着剤、ポリアクリル酸ナトリウム系吸着剤などが例示される。これらの多孔質材として、例えばシラノール基含有化合物、二酸化チタン等などの親水性物質や、例えばフッ素化合物やシリコーン油（オルガノシラン重合体）、パラフフィンワックスなどの撥水性物質で表面を覆った多孔質材を用いることもできる。ブロック成型体２１は、特許文献３に開示されたように、上記した多孔質材を、増粘剤や結着剤、例えばセメントのような化学物質との混練、焼結によって一定の形状に成型したものである。より具体的に言えば、上記の多孔質材を結着剤、水と混練してスラリーとし、このスラリーを型枠に入れ、その後焼結あるいは焼結せずに乾燥乾固して製造できる。もちろん、上記の親水性物質や撥水性物質と多孔質材とを混練してもよい。

貫通孔２２の断面形状は特に制約されるものではなく、例えば円形の断面形状や矩形状、６角形状の断面形状が例示されるが、水分を含んだ外気との接触面積が大きくなる円形が好ましい。貫通孔２２は、例えば、貫通孔２２を形成するための杭を設けた型枠により、また、杭のない型枠を用いて成型した後にドリル等で設けることができる。

ブロック成型体２１は貫通孔２２が連続するように積み上げられ、水分凝縮体２０にはそれを貫く通気路２３が形成される。従って、図４に示すような２つの貫通孔２２を有するブロック成型体２１を用いた場合には、水分凝縮体２０には、平面に並べた個数の２倍分の通気路２３が形成される。水分凝縮体２０を構成するブロック成型体２１の個数は特に制約されず、設置環境、例えば外気の温度、湿度、必要とする水量や、筐体１０の大きさ等に応じて適宜決めることができる。

複数の通気路２３のうち、一部の通気路２３の下部開口２３ａには、外気を供給する送風装置４０と接続された外気供給路４１が接続される。外気供給路４１が接続された通気路２３の上部開口２３ｂには、通気路２３を通過した外気を筐体１０外に直接排出する外気排出路４２が接続される。残る通気路２３は筐体１０内で開放されており、この通気路２３の内部には気流発生手段であるヒータ３１が配置される。

気流発生手段は、通気路２３内に下方から上方に向かう気流を発生させる手段である。通気路２３内のヒータ３１が通気路２３内の気体を暖める。そうすると、通気路２３内に下方から上方に向かう気流が生じる。また、筐体１０内には、通気路２３内に下方から上方に向かう気流を生じさせる送風ファン３２が配置されている。この送風ファン３２から緩やかな送風が行われており、通気路２３内に下方から上方に向かう気流を生じさせるだけでなく、ヒータ３１によって生じた気流の流れを早めている。このように、気流発生手段として、ヒータ３１だけに限られず、送風ファン３２のような装置も使用できる。

本発明の淡水製造装置１は、湿分を含む外気を水分凝縮体２０と接触させることにより水分凝縮体２０に湿分を吸着させ、その後再び水分凝縮体２０から水蒸気として筐体１０内に供給した上で、筐体１０の屋根 １２や側壁面１３において水滴として凝結させる。第１の実施形態である淡水製造装置１は、水分凝縮体２０が有する複数の通気路２３のうち、一部の通気路２３を湿分を吸着させるための通気路２３（以下「外気通気路２４」と言う。）として利用し、残る通気路２３を水分凝縮体２０が吸着した湿分を水蒸気として筐体１０内に供給するための通気路２３（以下「蒸気通気路２５」と言う。）として利用する点に特徴がある。

外気通気路２４に外気が通過すると、水分凝縮体２０は外気通気路２４の表面から外気中の湿分を吸着する。一方、蒸気通気路２５には下方から上方に向かう気流があるので、吸着された湿分が蒸気通気路２５の表面からそこを流れる気流中に蒸散し、筐体１０の空間１１上方に湿分を供給する。空間１１上方に供給された湿分は屋根１２の内面や側壁面１３の内面にて冷却されて凝結し、凝結した水滴が側壁面１３を伝わり、あるいは屋根１２から滴下して底板１７上に落下し、淡水として回収される。この原理は確立されたものではないが、おそらく次のように考えられる。

図５は上記の原理を模式的に説明する図である。装置の運転前には外気の湿分と筐体１０内の湿分は同じである。循環ポンプ１６の運転により筐体１０の屋根１２や側壁面１３が冷却されると、筐体１０内の湿分は水滴となり筐体１０内の湿分は減少する。この結果、蒸気通気路２５の表面近傍における水分凝縮体２０中の湿分濃度は低下する。一方、外気通気路２４には絶え間なく外気が供給されるので、外気通気路２４の表面から湿分が吸着され、この表面近傍における水分凝縮体２０の湿分濃度は蒸気通気路２５側に比べて高くなる。そうすると水分凝縮体２０には、外気通気路２４から蒸気通気路２５に向けて湿分の濃度勾配ができる。この結果、湿分が外気通気路２４側から蒸気通気路２５側に移動する。また、蒸気通気路２５側では、下方から上方に向かう気流によって湿分が蒸発しやすくなっており、常に湿分濃度は蒸気通気路２５側が低く、外気通気路２４側が高くなると考えられる。この結果、外気中の湿分から連続して淡水として回収できると考えられる。

本発明の装置では、水分凝縮体２０から湿分を十分に蒸発させないと十分な量の淡水を得ることができない。そこで、通気路２３内に筐体１０内を下方から上方に向かう気流を発生させることにより、蒸気通気路２５からの蒸散が促進される。気流発生手段であるヒータ３１や送風ファン３２がこの機能を果たす。

水分凝縮体２０からの湿分蒸発はその蒸発表面の周囲温度が高いほど多くなる。この場合に、筐体１０内全体の温度を上げる方法もあるが、蒸気通気路２５にヒータ３１を配置して、蒸気通気路２５の内部温度を上げることが効果的である。もちろん、ヒータ３１による加熱が蒸気通気路２５に気流を生じさせるので、気流発生手段としてヒータ３１のみを用いることも考えられる。しかしながら、ヒータ３１による気流発生手段だけでは十分な気流を生じさせることができない場合もある。このことを考慮して、気流発生手段として、筐体１０内に下方から上方に気流を発生させる送風ファン３２とヒータ３１などの加熱手段が併用されている。なお、ヒータ３１の輻射熱を吸収しやすくするため、蒸気通気路２５の表面を黒色などに着色するのが好ましい。

加熱手段は必ずしも蒸気通気路２５内に配置する必要はなく、筐体１０内やあるいは送風ファン３２からの配管３３内に配置しても差し支えない。蒸気通気路２５の内部温度や水分凝縮体２０表面の周囲温度を上げられるからである。

水分凝縮体２０に設けられる外気通気路２４と蒸気通気路２５の数は、外気通気路２４から蒸気通気路２５へ湿分の移動がある限り、特に制約はない。例えば図８（ａ）に示すように外気通気路２４と蒸気通気路２５の数を等しくしてもよく、同図（ｂ）に示すように蒸気通気路２５の数を外気通気路２４の数よりも多くしてもよい。また、同図（ｃ）に示すように外気通気路２４の数を蒸気通気路２５の数よりも多くしても差し支えない。

外気通気路２４と蒸気通気路２５の配置も上記機能を果たす限り、特に制約はない。例えば図８（ａ）に示すように外気通気路２４と蒸気通気路２５を市松模様状に配置する、同図（ｂ）に示すように外気通気路２４と蒸気通気路２５を並列に配置する、同図（ｃ）に示すように外気通気路２４を蒸気通気路２５の周りに配置することもできる。

水分凝縮体２０を構成するブロック成型体２１の形状も特に制約を受けるものではない。例えば、図６（ａ）（ｂ）に示すブロック成型体２１は、立方体若しくは直方体に成型された成型体の側面に半円柱状の切り欠き２１ａを有する。このブロック成型体２１を、同図（ｃ）に示すように配置することにより、水分凝縮体２０に断面円形状の通気路２３を形成できる。

図７（ａ）（ｂ）に示すブロック成型体２１は、立方体若しくは直方体に成型された成型体の側面に断面で台形状となる切り欠き２１ｂを有する。このブロック成型体２１を、図７（ｃ）に示すように配置することにより、水分凝縮体２０に断面六角形状の通気路２３を形成できる。このようなブロック成型体２１を利用すれば、外気通気路２４から蒸気通気路２５への流れを多く作ることができる。この結果、淡水の製造能力が高くなり、効率のよい淡水製造装置が得られる。

図９（ａ）には別なブロック成型体２１を示す。このブロック成型体２１は、六角柱状に成型された成型体の中心に六角柱状の貫通孔２２を有する。このブロック成型体２１を配置することによって水分凝縮体２０を構成できる。しかしながら、この場合には同図（ｂ）に示すように、外気通気路２４から蒸気通気路２５への湿分の流れがブロック成型体２１とブロック成型体２１との間で遮断されてしまう虞がある。本発明の淡水製造装置では、外気通気路２４から蒸気通気路２５への湿分の流れが途切れないことが望ましく、このような観点から、例えば図６や図７に示すようなブロック成型体２１を利用するのが好ましい。もちろん、図９（ａ）に示すようなブロック成型体２１とブロック成型体２１を出来る限り密着させることで、湿分の流れの遮断を少なくすれば、使用可能なものである。また、図６に示すブロック成型体２１であっても、一つのブロック成型体２１内で湿分が外気通気路２４から蒸気通気路２５へと移動するのみならず、隣接するブロック成型体２１でも湿分が移動させることも可能となる。

水分凝縮体２０は上記の如く複数のブロック成型体２１から構成するのが好ましい。比較的小さなブロック成型体２１は大量生産が容易であること、運搬に便利であること、水分凝縮体２０の大きさを自由に設定できるなどのメリットを有する。もちろん、大きく成型された１個のブロック成型体２１に貫通孔２２を設けた水分凝縮体２０を用いることもできる。

この第１の実施形態の淡水発生装置は、水分凝縮体２０の通気路２３に湿分を含んだ外気を連続的に供給すること、気流発生手段によって水分凝縮体２０の表面から湿分の蒸発を促進することによって連続的に淡水を得る装置である。この結果、昼夜を問わず連続的に淡水を製造できる。

また、筐体１０の側壁面１３は透明なプラスチック材などから作製されているので、筐体１０内は太陽光により温度が上昇する。この結果、水分凝縮体２０の外表面からも湿分の蒸散が進み、外気通気路２４と外表面との間で湿分の濃度勾配ができる。従って、水分凝縮体２０の外表面の面積が大きい場合などには、蒸気通気路２５は必ずしも必要ではなく、水分凝縮体２０は外気を通過させる通気路２３（外気通気路２４）を有しさえすればよい。この場合には、筐体１０内の下方、例えば底板１７上に送風ファン３２を設けたり、ヒータ３１を設けて、筐体１０内に上向きの気流を作ってやるのがよい。図１０はこの態様を示したもので、この淡水製造装置１は、水分凝縮体２０の通気路２３の全部に対してその下部開口２３ａに外気を供給する外気供給路４１が接続され、筐体１０内の下方にヒータ３１と送風ファン３２が設置されている。この態様によれば、外気から水分凝縮体２０に連続して湿分が供給され、水分凝縮体２０の表面から湿分が筐体１０内に供給される。

次に本発明の別な実施形態である淡水製造装置１について説明する。図１１は当該淡水製造装置１の断面説明図である。

この淡水製造装置１は、第１の実施形態の淡水製造装置１とほぼ同様な構成であるが、外気を筐体１０内に供給する外気供給路４１が底板１７の開口４４に接続されると共に筐体１０内に供給された外気を排出する外気排出路４２が屋根１２の開口３０に接続された点、筐体１０内に外気を供給する送風装置４０を駆動して水分凝縮体２０に湿分を吸着させる吸湿運転と、気流発生手段を駆動して水分凝縮体２０から湿分を排出させて淡水を得る排湿運転を切り換える切換手段４３とを備えた点が第１の実施形態である淡水製造装置１との違いである。すなわち、第１の実施形態による淡水製造装置１では、水分凝縮体２０の通気路２３を、外気通気路２４と蒸気通気路２５の２つの態様に使い分けて連続的に淡水を得るのに対し、第２の実施形態による淡水製造装置１では、一つの通気路２３を外気通気路２４と蒸気通気路２５とに使い分け、水分凝縮体２０に水分を吸着させる吸湿運転においては、水分凝縮体２０が有する全ての通気路２３を外気通気路２４として使用し、吸着させた水分凝縮体２０から湿分を排出させる排湿させる排湿運転においては、全ての通気路２３を蒸気通気路２５として使用し、間欠的に淡水を得る。

この淡水製造装置１の外気供給路４１は底板１７の開口４４に接続され、筐体１０内の空間１１内に送風装置４０によって外気が供給される。外気排出路４２は通気路２３に接続されずに屋根１２の開口３０に接続され、筐体１０内に供給された外気を排出する。外気供給路４１や外気排出路４２はそれぞれ開閉弁４５、開閉弁４６を有する。

水分凝縮体２０は上記と同じ構成を有し、水分凝縮体２０の全ての通気路２３内に気流発生手段であるヒータ３１が配置されている。また、送風ファン３２からの配管３３にも開閉弁３５が備えられる。

吸湿運転においては、外気供給路４１の開閉弁４５と外気排出路４２の開閉弁４６は開の状態にあり、外気が筐体１０内に連続して供給される。一方、送風ファン３２側の開閉弁３５は閉の状態にあり、気流発生手段は停止している。この吸湿運転では、水分凝縮体２０は湿分を吸着し、水分凝縮体２０の通気路２３は外気との接触面積を広げる機能を果たす。

排湿運転においては、送風ファン３２側の開閉弁３５は開の状態にあり、気流発生手段であるヒータ３１及び送風ファン３２は運転されている。また、外気供給路４１の開閉弁４５及び外気排出路４２の開閉弁４６は閉じられた状態で、送風装置４０は停止している。この排湿運転では、水分凝縮体２０から筐体１０内に湿分が供給され、筐体１０内上部で凝結して淡水として回収される。

切替手段４３は吸湿運転と排湿運転を切り替える。両工程の切り替えは適宜行えばよい。例えば、タイマーの使用により予め設定した時刻に両工程を切り替える、外気の湿度と吸湿運転時間の積が一定の値に達した時点で吸湿運転から排湿運転に切り替え、回収した水分量が所定量になった時点で吸湿運転に切り替えることが例示される。このような切換制御にすれば、自動運転が可能になる。

この淡水製造装置１では、気流発生手段が備えられているので、外気温度が低い夜間においても水分凝縮体２０から湿分の回収を行える。また、側壁面１３には冷却用のパイプ１５が配設されているので、昼間時においても湿分が淡水として回収できる。

なお、この淡水製造装置１では、必ずしも複数の通気路２３は必要なく、水分凝縮体２０は一つの通気路２３を有しさえすればよい。この通気路２３内に気流発生手段であるヒータ３１を配置できさえすればよいからである。

図１２は、水分凝縮体２０として用いることができるブロック成型体５１の別な実施形態を示す図である。このブロック成型体５１の通気路５２は、通気路５２周囲におけるブロック成型体５１の多孔質密度よりも低い密度の多孔質層から構成されている。つまり、通気路５２の部分は多孔質材の密度が小さくなっており、当該部分の空気抵抗が小さい、言い換えると湿度が移動しやすい構造となっている。この密度が小さい通気路５２を作るには、例えば、多孔質材の成型体に針で刺したような０.１ｍｍ〜数ｍｍ程度の小さな貫通孔を多数形成する方法が例示される。あるいは、図４に示されたような貫通孔を有するブロック成型体を作製した後に、当該ブロック成型体の密度よりも小さくなるように多孔質材を充填するなどの方法も考えられる。このブロック成型体５１を用いた場合には、通気路５２内にヒータ３１を配置することはできないが、筐体１１内に配置した気流発生手段によって通気路５２内に気流を発生させることによって淡水を得ることができる。

上記のように、本発明の淡水製造装置１においては、筐体１０内には気流発生手段によって気流が作られているので、筐体１０内に供給された外気中の湿分を吸着した水分凝縮体２０から、再び湿分が筐体１０内に蒸散し、この湿分が筐体１０の側壁面１３において凝結し、淡水として回収される。

そして、複数の通気路２３を有する水分凝縮体２０を用い、一部の通気路２３に外気を連続的に供給し、残る通気路２３から湿分を蒸散させれば、外気から淡水を連続して得ることができる。また、筐体１０内に外気を連続的に供給して水分凝縮体２０に湿分を吸着させる吸湿運転と、水分凝縮体２０に吸着させた湿分から淡水として回収する排湿運転を切り替えて淡水を得ることもできる。このため、昼夜を問うことなく淡水が得られる。

また、水分凝縮体２０は多孔質材からなるブロック成型体２１からなるので、水分の吸着量が多く、また、ブロック成型体２１の製造できる大きさ（吸着量）の自由度は高い。また、ブロック成型体２１を積み上げることにより大きな水分凝縮体２０を構成することができるので、運搬も容易に行える。

１ 淡水製造装置
１０ 筐体
１１ 空間
１３ 側壁面
１４ 太陽電池パネル
１５ 冷却用のパイプ
１６ 循環ポンプ
１７ 底板
１８ 集水溝
１９ 水を取り出す配管
２０ 水分凝縮体
２１ ブロック成型体
２１ａ 切り欠き
２２ 貫通孔
２３ 通気路
２３ａ 通気路の下部開口
２３ｂ 通気路の上部開口
２４ 外気通気路
２５ 蒸気通気路
２６ 基台
２７ 平板部
２８ 台座部
２９ 平板部の穴
３０ 屋根の開口
３１ 気流発生手段であるヒータ
３２ 気流発生手段である送風ファン
３３ 送風ファンからの配管
４０ 送風装置
４１ 外気供給路
４２ 外気排出路
４３ 切換手段
４４ 外気供給路上の開閉弁
４５ 外気排出路上の開閉弁
５１ 別な実施形態であるブロック成型体
５２ 多孔質材の密度が周囲の多孔質材の密度よりも低くなった通気路

Claims (11)

1. 少なくとも上方が閉鎖された空間を形成する筐体と、
   前記筐体内に配置され、多孔質材の成型体からなり少なくとも１以上の通気路を有する水分凝縮体と、
   前記空間外から筐体内に外気を供給する外気供給路と、
   筐体内に供給された外気を空間外に排出する外気排出路と、
   前記水分凝縮体から湿分を蒸散させる気流を前記筐体内に作る気流発生手段を備えた淡水製造装置。
2. 前記水分凝縮体が有する全ての通気路若しくは一部の通気路の一端に前記外気供給路が接続され、前記外気供給路が接続された通気路の他端に前記外気排出路が接続された請求項１に記載の淡水製造装置。
3. 前記筐体内に外気を供給し、外気中の湿分を水分凝縮体に吸湿させる吸湿運転と、前記気流発生手段を駆動して水分凝縮体の湿分を排出する排湿運転を切り換える運転切換手段を設けた請求項１に記載の淡水製造装置。
4. 前記気流発生手段は、前記通気路内に下方から上方に向かう気流を作る請求項１〜３の何れか１項に記載の淡水製造装置。
5. 前記気流発生手段は、送風手段及び／又は加熱手段である請求項１〜４の何れか１項に記載の淡水製造装置。
6. 前記通気路が貫通孔である請求項１〜５の何れか１項に記載の淡水製造装置。
7. 前記加熱手段が前記通気路中に配置された請求項６に記載の淡水製造装置。
8. 前記通気路が通気路周囲の多孔質密度よりも低い密度の多孔質層となっている請求項１〜５の何れか１項に記載の淡水製造装置。
9. 前記多孔質材は、自然石、シリカ、珪藻土、鹿沼土、フライアッシュ、ゼオライト、石灰岩、粘土、玄武岩、ガラス、金属、セラミック、高分子収着剤、コークス、木炭（備長炭）、メタルシリケートの何れか１種又は２種以上である請求項１〜８の何れか１項に記載の淡水製造装置。
10. 前記水分凝縮体は多数のブロック成型体からなる請求項１〜９の何れか１項に記載の淡水製造装置。
11. 前記筐体の外面及び／又は内面を冷却する冷却手段を備えた請求項１〜１０の何れか１項に記載の淡水製造装置。

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