JP4483966B2 - 水滴生成装置および水滴生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、大気中の水蒸気を捕捉して水滴を生成する水滴生成装置および水滴生成方法に関する。

近年、産業活動により排出されるＣＯ₂の影響等で地球環境温度が上昇しており、排出されたＣＯ₂を固定するには植物の育成が有効である。植物の育成には水分が必要であるところ、地球環境温度の上昇に伴い水の枯渇が問題となっている。また、水の枯渇は都市部等における水資源の確保をも困難にしている。

このような問題に対し、大気中の水蒸気を水滴化する方法が提案されている。例えば、潮解性の吸湿剤を用いて大気中の水蒸気を吸収し、高粘度状の液体を作る方法が提案されている（特許文献１参照）。また、冷凍サイクルの冷媒をコンプレッサにより露点以下にし、大気を露点以下に冷却することで、大気中の水蒸気を結露させる方法が提案されている（特許文献２参照）。さらに、太陽エネルギーを集めて上昇気流を作るとともに、太陽エネルギーを集めて海水から水蒸気を作ることで、水蒸気を含んだ空気が冷却され水滴化し、人工降雨にする方法が提案されている（特許文献３参照）。
特開２００４−１８１４０４号公報 特表２００５−５１８４８８号公報 特開２００７−８２４０８号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、生成した液体中には潮解性材料と水分が化学的に反応した化合物の状態になっているため、純水を得ることができず、植物への供給や飲料水には適さない。また、特許文献２の構成では、コンプレッサを稼動させるため電気エネルギーが必要になり、ＣＯ₂排出量低減に対して逆効果になる。さらに、特許文献３の構成では、水滴を得るための仕組みが大掛かりとなるとともに海水を必要とするため、実現できる地域が限定されるという問題点がある。

本発明は上記点に鑑み、できるだけ省動力で、かつ、地球上の広範囲な場所において、大気中の水蒸気から水滴を生成することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、大気中に設置され、開口部（１０ａ）が形成された容器（１０）と、外気温が所定温度より低いとき、または湿度が所定湿度より高いときに開口部（１０ａ）を開放し、外気温が所定温度より高いとき、または湿度が所定湿度より低いときに開口部（１０ａ）を閉鎖する開閉弁（１１）と、容器（１０）の内部に収納され、湿度変化により水蒸気を吸収および放出可能な吸湿部材（１２）と、容器（１０）の内部と連通するように設けられ、吸湿部材（１２）から放出された水蒸気を露点以下に冷却することが可能な凝縮部（１４）とを備え、開閉弁（１１）により開口部（１０ａ）を開放した場合に、吸湿部材（１２）が大気中の水蒸気を吸収し、開閉弁（１１）により開口部（１０ａ）を閉鎖した場合に、吸湿部材（１２）が水蒸気を放出するとともに、凝縮部（１４）が吸湿部材（１２）から放出された水蒸気を凝縮して水滴を生成し、開閉弁（１１）は、温度変化により体積変化するワックスにより開口部（１０ａ）を開閉し、容器（１０）と凝縮部（１４）との間は、吸湿部材（１２）から放出された水蒸気が通過可能であり、容器（１０）および凝縮部（１４）より伝熱性の低い材料からなる連結部材（１３）で連結されているし、開閉弁（１１）は、温度変化により体積変化するワックスにより開口部（１０ａ）を開閉し、容器（１０）と凝縮部（１４）との間は、吸湿部材（１２）から放出された水蒸気が通過可能であり、容器（１０）および凝縮部（１４）より伝熱性の低い材料からなる連結部材（１３）で連結されていることを特徴としている。

このような構成によれば、一日の気温変化に応じて開閉弁（１１）を開閉することができ、外気温変化に基づく湿度変化により吸湿部材（１２）に水分の吸収・放出を行うことができる。このため、外部の動力を必要とすることなく、自然界の温度変化を利用して大気中の水蒸気を回収して水滴を得ることができる。さらに、本発明の水滴生成装置は、一日の気温変化が得られ、かつ、吸湿部材（１２）から放出された水蒸気の露点以下となる場所が確保できれば、地球上の広範囲な地域で用いることができる。

また、開閉弁（１１）として、温度変化により体積変化するワックスにより開口部（１０ａ）を開閉するサーモ弁を用いることで、外部の動力を必要とすることなく、外気温の変化により開閉弁（１１）を作動させることができる。さらに、容器（１０）と凝縮部（１４）との間に、吸湿部材（１２）から放出された水蒸気が通過可能であり、容器（１０）および凝縮部（１４）より伝熱性の低い材料からなる連結部材（１３）を設けることで、凝縮部（１４）が容器（１０）の温度変化の影響を受けることを抑制できる。

また、請求項２に記載の発明のように、凝縮部（１４）で生成した水滴を貯蔵する貯水部（４０）を設けることで、生成した水滴を例えば飲料水に利用することができる。

また、請求項３に記載の発明では、凝縮部（１４）と大気を連通させる空気導入路（４２）と、空気導入路（４２）近傍の湿度を検出する湿度センサ（２５）と、空気導入路（４２）から導入される大気を凝縮部（１４）に供給するためのポンプ（４４）と、空気導入路（４２）を開閉する開閉弁（４３）と、開閉弁（４３）の開閉制御とポンプ（４４）の作動制御を行う制御部（２３）とを備え、制御部（２３）は、湿度センサ（２５）で検出された湿度が所定値を上回った場合に開閉弁（４３）を開放するとともに、ポンプ（４４）を作動させることを特徴としている。これにより、外部から高湿度の空気を凝縮部（１４）に直接導入して、高湿度の空気から直接水滴を生成することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、凝縮部（１４）は、土壌中に配置され、土壌と吸湿部材（１２）から放出された水蒸気とを熱交換可能な熱交換器として構成することができる。さらに、請求項５に記載の発明のように、凝縮部（１４）は、大気と吸湿部材（１２）から放出された水蒸気とを熱交換可能な熱交換器として構成することができる。さらにまた、請求項６に記載の発明のように、凝縮部（１４）は、水中に配置され、水と吸湿部材（１２）から放出された水蒸気とを熱交換可能な熱交換器として構成することができる。

また、請求項７に記載の発明のように、吸湿部材としてメソポーラスシリカを好適に用いることができる。メソポーラスシリカは、水分の吸収量が大きく、かつ、相対湿度のわずかな変化で多量の水分を吸収および放出することができる。このため、吸湿部材としてメソポーラスシリカを用いることで、効率的に水滴を生成することができる。メソポーラスシリカは、細孔径を変化させることで水分吸収・放出特性を変化させることができ、請求項８に記載の発明のように、用いる環境により細孔径を１ｎｍ〜７ｎｍの範囲内で適宜選択することができる。

また、請求項９に記載の発明のように、凝縮部（１４）で生成した水滴を土壌中に拡散させるための水分伝達部材（１７）を設けることで、生成した水滴を植物等の近傍に運ぶことができる。

また、請求項１０に記載の発明のように、容器（１０）の上面を透光性を有する上側部材（４１）から構成することで、太陽光により効率よく吸湿部材（１２）などを温度上昇させることができ、吸湿部材（１２）などから水分を効率よく放出させることができる。

また、請求項１１に記載の発明のように、上側部材（４１）は、２枚の板状部材（４１ａ、４１ｂ）を備えており、前記２枚の板状部材（４１ａ、４１ｂ）の間は密閉された空間とすることで、断熱層を設けることができ、外気温の影響をできるだけ小さくして、太陽光により効率よく吸湿部材（１２）などを温度上昇させることができる。

また、請求項１２に記載の発明のように、凝縮部（１４）で生成した水滴を浄化する浄化手段（５０、５１、５２）を設けることで、凝縮部（１４）で生成した水滴を飲料水として用いることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図８に基づいて説明する。図１は、本実施形態の水滴生成装置の断面構成を示す概念図である。図１に示すように、水滴生成装置は、土壌Ｓの上方に配置された容器１０を備えている。容器１０は、略円筒形であり、上部には内部空間を大気とを連通させるための開口部１０ａが形成されている。容器１０には、開口部１０ａを開閉するための開閉弁１１が設けられている。

開閉弁１１は、開口部１０ａに当接可能な弁体１１ａと、弁体１１ａを開口部１０ａに当接する方向と開口部１０ａから離れる方向に移動させる駆動部１１ｂを備えている。本実施形態の開閉弁１１は周知のサーモ弁である。駆動部１１ｂには温度変化により体積変化するワックス（酸化ワックスエステル材料）が封入され、ワックスの体積変化により弁体１１ａが変位する。つまり、本実施形態の開閉弁１１は、温度変化によるワックスの体積変化を利用して開口部１０ａを開閉させるように構成されている。なお、温度変化により作動する駆動部１１ｂとして、ワックスの他に熱膨張する樹脂材料や形状記憶合金などを用いることができる。

このため、開閉弁１１によって、外気温が所定開閉温度より高温になると開口部１０ａが閉鎖され、外気温が所定開閉温度より低温になると開口部１０ａが開放される。開閉弁１１により開口部１０ａを開閉する所定開閉温度は、水滴生成装置を用いる環境における外気温の最高温度と最低温度の間に設定すればよく、一般的に２５〜５０℃の範囲内で適宜選択すればよい。開閉弁１１の所定開閉温度は、ワックスの種類により適宜選択できる。本実施形態では、所定開閉温度を３３℃程度に設定している。

容器１０の内部には、水分を吸着および脱離可能な吸湿部材１２が充填されている。吸湿部材１２は、容器１０内に取り込まれた空気に含まれる水蒸気を吸収するとともに、吸着した水分を水蒸気として空気中に放出可能となっている。吸湿部材１２については、後で詳細に説明する。

また、容器１０の内部には、容器１０本体の熱を吸湿部材１２に伝えるための伝熱フィン１０ｂが一体的に設けられている。容器１０および伝熱フィン１０ｂは、伝熱性が高い材料（例えばアルミニウム、銅など）から構成されており、容器１０の温度は外気温や日射により変動し、この温度変化が吸湿部材１２に伝えられる。

容器１０は、一般的なアルミニウム合金の鋳物を好適に用いることができ、さらに真鍮、ステンレス、鉄、カーボン材料、セラミックス材料（ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣなど）、金属繊維・金属粉末を混合した樹脂材料などの伝熱性が高い材料を用いることができる。また、容器１０の外表面は日射による昇温効果を高めるために黒化処理を施してあることが望ましい。さらに、容器１０を金属材料から構成した場合には、内表面および外表面に腐食防止のめっきや塗装を施してあることが望ましい。

容器１０の下方は開口しており、連結部１３を介して凝縮部１４が接続されている。連結部１３および凝縮部１４は、ともに中空のパイプ状部材であって、容器１０の内部と連通しており、容器１０内で吸湿部材１２から放出された水蒸気が通過可能となっている。凝縮部１４は、伝熱性が高い材料（例えばアルミニウム、銅など）から構成されている。凝縮部１４の外表面には、内部を通過する水蒸気に土壌Ｓの熱を効率よく伝えるための伝熱フィン１４ａが設けられている。

凝縮部１４は、吸湿部材１２から放出された水蒸気が露点以下となる場所に配置される。本実施形態では、凝縮部１４を土壌Ｓ中に配置している。地中の温度は外気温の変化に関わらず安定しており、一般的に地表から１５〜２０ｃｍの深さでは２０〜３５℃程度となっている。本実施形態では、凝縮部１４を地表から２０ｃｍの深さに配置している。また、本実施形態では、凝縮部１４を例えば植物を育成する場所のように水分を必要とする場所に設置している。

凝縮部１４は、容器１０の温度変化の影響を受けないことが望ましい。このため、連結部１３は、容器１０と凝縮部１４との間における熱の授受を極力少なくするために、伝熱性が低い材料から構成される。連結部１３として、例えば樹脂材料を好適に用いることができるが、容器１０と凝縮部１４との断熱性が確保されるなら、ステンレスやアルミニウム、アルミニウム合金などを用いることが好ましい。また、連結部１３として蛇腹状のパイプを用いた場合には、水蒸気との接触面積を大きくでき、水蒸気の冷却効率を高めることができる。

容器１０と地表との間には、日射を容器１０に反射させるための反射板１５が設けられている。反射板１５は、例えば金属板からなる凹面鏡を用いることができる。反射板１５を構成する凹面鏡の焦点位置に容器１０を配置することで、容器１０に集光させることができる。

次に、吸湿部材１２について説明する。吸湿部材１２としては、水分の吸収量が出来るだけ大きく、かつ、相対湿度の変化に対して急峻な吸収・放出特性を有している材料が好ましい。さらに、耐久性が良い材料が好ましい。本実施形態では、吸湿部材１２としてメソポーラスシリカを用いている。

図２は、吸湿部材１２を構成するメソポーラスシリカ（ＦＳＭ：Folded Sheets Mesoporous Material）の分子構造を示した拡大図である。図２に示すように、メソポーラスシリカ１００は、無数の細孔１０１が形成された蜂の巣状の三次元構造体として構成されている。本実施形態では、各細孔１０１の直径が１〜７ｎｍのメソポーラスシリカ１００を用いている。このような構造のメソポーラスシリカ１００は、細孔１０１によって表面積を稼いでいるため、非常に大きな吸収水分量を得ることができる。

このようなメソポーラスシリカ１００は、例えば、特開平１０−８７３１９号公報に示される手法によって形成される。まず、粘土鉱物に酸を作用させて層状珪酸としたのち、層状珪酸に対してアルカリ金属化合物を作用させることで層状珪酸塩を形成する。次に、層状珪酸塩に対して界面活性剤（テンプレート材料）を作用させることで、無数の細孔１０１が形成されたハニカム状の珪酸塩三次元構造体からなるメソポーラスシリカ１００が生成される。

メソポーラスシリカ１００の細孔径は、作用させる界面活性剤の炭素数により変化させることができる。具体的には、界面活性剤の炭素数が多いほど細孔径を大きくでき、界面活性剤の炭素数が少ないほど細孔径を小さくできる。また、界面活性剤の炭素数のバラツキが小さいほど、メソポーラスシリカの細孔径のバラツキを小さくすることができる。

さらに、メソポーラスシリカの細孔壁にアルミニウムイオンを添加することで、メソポーラスシリカの耐久性を向上させることができる。このような構成のメソポーラスシリカは、約１万サイクル使用後に吸収・放出特性を初期の８０％以上に維持することができる。

細孔壁にアルミニウムイオンが添加されたメソポーラスシリカは、以下の手順で作成できる。まず、メソポーラスシリカを焼成（５００〜７００℃）した後、塩化アルミニウム水溶液（塩化アルミニウム約０．１モルを添加）に含浸させて、再度焼成（５００〜７００℃）する。次に、層状珪酸に対してアルカリ金属化合物を作用させて層状珪酸塩を形成するときに、溶液中に塩化アルミニウム、又は硝酸アルミニウムを約０．１モルを添加すると、結晶壁中にアルミニウムが混入する。これを焼成（５００〜７００℃）すると、耐久性が良いメソポーラスシリカを作成することができる。

次に、吸湿部材１２として用いているメソポーラスシリカの水分吸収・放出特性について説明する。図３は、相対湿度を変化させた場合におけるメソポーラスシリカの水分吸収・放出特性を示している。図３では、細孔径が異なる３種類のメソポーラスシリカと比較のためにシリカゲルの水分吸収・放出特性を示している。図３では、細孔径が１．６ｎｍの第１のメソポーラスシリカ、細孔径が２．４５ｎｍの第２のメソポーラスシリカ、細孔径が４ｎｍの第３のメソポーラスシリカについて示している。第１のメソポーラスシリカは炭素数が１０の界面活性剤を用いて作成し、第２のメソポーラスシリカは炭素数が１６の界面活性剤を用いて作成し、第３のメソポーラスシリカは炭素数が２０〜４０の界面活性剤を用いて作成している。

図３に示すように、メソポーラスシリカはシリカゲルに比較して、水分の吸収量が大きく、かつ、相対湿度の変化に対して急峻な吸収・放出特性を有していることがわかる。つまり、メソポーラスシリカは、相対湿度のわずかな変化で多量の水分を吸収および放出することができる。以下、メソポーラスシリカの水分吸収量が急激に変化する相対湿度範囲を「水分吸収量変化領域」という。

メソポーラスシリカの細孔径は、メソポーラスシリカの水分の吸収・放出特性と相関関係がある。第１のメソポーラスシリカは、図中のＡ〜Ｂ点の範囲内で水分吸収量が急激に変化しており、水分吸収量変化領域は相対湿度５０〜６０％である。第２のメソポーラスシリカは、図中のＣ〜Ｄ点の範囲内で水分吸収量が急激に変化しており、水分吸収量変化領域は相対湿度２２〜３３％である。第３のメソポーラスシリカは、図中のＥ〜Ｆ点の範囲内で水分吸収量が急激に変化しており、水分吸収量変化領域は相対湿度７０〜８５％である。このように、メソポーラスシリカの水分吸収量変化領域は、細孔径が小さいほど相対湿度が低い側にシフトし、細孔径が大きいほど相対湿度が高い側にシフトする。また、メソポーラスシリカは細孔径が大きいほど水分吸収量が大きくなっている。さらにメソポーラスシリカは、細孔径の分布が狭い範囲であるほど、水分吸収量変化領域が狭くなる。

メソポーラスシリカの水分吸収・放出特性は、水滴生成装置を用いる環境によって適宜選択することができる。具体的には、一日の湿度変化がメソポーラスシリカの水分吸収量変化領域をまたがるようすればよい。例えば、砂漠では大気中が乾燥し相対湿度が低いので、メソポーラスシリカの水分吸収量変化領域が相対湿度２０〜６０％の範囲内に収まっていることが好ましく、温度が高く湿度が高い環境ではメソポーラスシリカの水分吸収量変化領域が相対湿度４０〜９０％の範囲内に収まっていることが好ましく、温帯地方ではメソポーラスシリカの水分吸収量変化領域が相対湿度２０〜８０％の範囲内に収まっていることが好ましく、寒冷地方では相対湿度が低いので、メソポーラスシリカの水分吸収量変化領域が相対湿度１０〜６０％の範囲内に収まっていることが好ましい。

図４は、温度と相対湿度とメソポーラスシリカの水分吸収・放出特性の関係を示している。図４における第１・第２・第３のメソポーラスシリカおよびＡ〜Ｆ点は、それぞれ図３と対応している。

図４に示すように、温度が上昇すると相対湿度が低下し、温度が低下すると相対湿度が上昇する。このように温度変化により相対湿度が変化することで、メソポーラスシリカは水分を吸収または放出することができる。

第１のメソポーラスシリカを例えば１５℃〜６０℃の温度範囲で用いる場合には、図中のＡ点以上の温度で吸収した水蒸気を放出し、Ｂ点以下の温度で水蒸気を吸収する。Ａ点とＢ点の間の温度は、水分の吸収と放出が切り替わる遷移領域である。第２のメソポーラスシリカを例えば２５℃〜６０℃の温度範囲で用いる場合には、図中のＣ点以上の温度で吸収した水蒸気を放出し、Ｄ点以下の温度で水蒸気を吸収する。Ｃ点とＤ点の間の温度は、水分の吸収と放出が切り替わる遷移領域である。第３のメソポーラスシリカを例えば３２℃〜６０℃の温度範囲で用いる場合には、図中のＥ点以上の温度で吸収した水蒸気を放出し、Ｆ点以下の温度で水蒸気を吸収する。Ｅ点とＦ点の間の温度は、水分の吸収と放出が切り替わる遷移領域である。なお、図４において、相対湿度１００％に対応する温度が液滴化温度（露点）であり、液滴化温度より低温になると、空気中に含まれている水蒸気が凝縮する。

次に、メソポーラスシリカの水分吸収量および放出量について説明する。ここでは、第１のメソポーラスシリカと第２のメソポーラスシリカを例に挙げて説明する。

上述のように、第１のメソポーラスシリカは、湿度が３３％以上になると大気中の水蒸気を吸収し湿度が２２％以下になると大気中の水蒸気を放出する。図３に示すように、第１のメソポーラスシリカは、相対湿度３３％以上では、相対湿度２２％以下に比較して、１ｇ当たり０．３ｇ以上の水蒸気を吸収することができる。第１のメソポーラスシリカは、相対湿度が１００％のときの飽和吸水量は１ｇ当たり約０．４８ｇであり、相対湿度が３３％のときの飽和吸水量は約０．４１ｇである。これに対し、相対湿度が２３％のときの飽和吸水量は１ｇ当たり約０．１０ｇであり、更に低湿度の相対湿度１０％のときの飽和吸水量は１ｇ当たり約０．０３ｇである。

このため、相対湿度が１００％から１０％に変化した場合の水分放出量は、１ｇ当たり０．４５ｇ（＝０．４８ｇ−０．０３ｇ）となり、相対湿度が３３％から２３％に変化した場合の水分放出量は、１ｇ当たり０．３１ｇ（＝０．４１ｇ−０．１０ｇ）となる。このように、第１のメソポーラスシリカは、相対湿度２２〜３３％をまたがる湿度範囲で用いた場合に、優れた水分吸収・放出性能を発揮できる。

上述のように、第２のメソポーラスシリカは、湿度が６０％以上になると大気中の水蒸気を吸収し湿度が５０％以下になると大気中の水蒸気を放出する。図３に示すように、第２のメソポーラスシリカは、相対湿度６０％以上では、相対湿度５０％以下に比較して、１ｇ当たり０．３５ｇ以上の水蒸気を吸収することができる。第２のメソポーラスシリカは、相対湿度が１００％のときの飽和吸水量は約０．７２ｇであり、相対湿度が６０％のときの飽和吸水量は１ｇ当たり約０．６３ｇである。これに対し、相対湿度が５０％のときの飽和吸水量は１ｇ当たり約０．２７ｇであり、相対湿度２０％のときの飽和吸水量は１ｇ当たり約０．０９ｇである。

このため、相対湿度が１００％から２０％に変化した場合の水分放出量は、１ｇ当たり０．６８ｇ（＝０．７２ｇ−０．０９ｇ）となり、相対湿度が６０％から５０％に変化した場合の水分放出量は、１ｇ当たり０．３６ｇ（＝０．６３ｇ−０．２７ｇ）となる。このように、第２のメソポーラスシリカは、相対湿度５０〜６０％をまたがる湿度範囲で用いた場合に、優れた水分吸収・放出性能を発揮できる。

次に、吸湿部材１２を図５、図６に基づいて説明する。図５、図６は、異なる形態の吸湿部材１２を示している。吸湿部材１２には、細孔径が同一のメソポーラスシリカを用いてもよく、あるいは細孔径が異なる複数種類のメソポーラスシリカを用いてもよい。細孔径が複数種類のメソポーラスシリカを用いる場合には、吸湿部材１２に複数の水分吸収・放出特性を持たせることができる。本実施形態では、上述の第２のメソポーラスシリカ（細孔径２．４５ｎｍ）を用いている。また、メソポーラスシリカに伝熱性向上および水分吸着のためのカーボン粉末や伝熱性向上のための金属粉末（銅やアルミニウム）を混合して用いてもよい。

図５（ａ）に示す例では、伝熱フィン１０ｂの表面にメソポーラスシリカ１００を付着させている。このように伝熱フィン１０ｂの表面にメソポーラスシリカ１００を付着させる場合、図５（ｂ）に示すように比較的大きいメソポーラスシリカ１００の粒子を隙間を持たせて伝熱フィン１０ｂの表面に配置した状態で焼結させることができ、あるいは図５（ｃ）に示すように、比較的小さいメソポーラスシリカ１００の粒子を隙間なく伝熱フィン１０ｂの表面に配置した状態で焼結させることができる。

図６（ａ）に示す例では、粉末状のメソポーラスシリカ１００にアルミニウム粉末を混合してブロック状に成形して吸湿部材１２を構成している。ブロック状の吸湿部材１２には、空気が通過可能な貫通孔１２ａが形成されているとともに、複数の伝熱フィン１０ｂが貫通するように構成されている。

図６（ｂ）に示す例では、メソポーラスシリカ１００の粉末にカーボン粉末を混合してモノリス状（ハニカム状）に成形して吸湿部材１２を構成している。モノリス状の吸湿部材１２は、多数の貫通孔１２ａが形成されているので、表面積を大きくすることができ、水分の吸着効率を向上させることができる。

次に、本実施形態の水滴生成装置の作動について説明する。本実施形態の水滴生成装置は、一日の気温の温度差により発生する湿度変化を利用して大気中の水分を吸収するとともに、大気の温度と地中の温度差を利用して水蒸気を凝縮させるように構成されている。

次に、本実施形態の水滴生成装置の作動について説明する。ここでは、吸湿部材１２に第２のメソポーラスシリカ（細孔径２．４５ｎｍ）を用いた場合について説明する。図７は、水滴生成装置の状態変化を示している。図７（ａ）は外気温が３０℃の場合を示し、図７（ｂ）は外気温が６０℃の場合を示している。図８は、温度と湿度と吸湿部材１２による水分の吸収・放出の関係を時系列的に示している。図８では、実線が外気温を示し、一点鎖線が相対湿度を示し、二点鎖線が凝縮部１４が設置された地中２０ｃｍの温度を示している。

まず、夕方から夜間にかけて外気温が開閉弁１１の開閉温度である３３℃を下回ると、図７（ａ）に示すように、開閉弁１１が開放する。これにより、容器１０の内部は大気と連通し、容器１０の外部と内部の相対湿度は同一になる。そして、図８に示すように、外気温の低下に伴い相対湿度が上昇し、相対湿度が６０％を超えると、吸湿部材１２が容器１０の内部に導入された空気中の水蒸気を吸収する。なお、外気温が３０℃の場合、地表温度は２５℃程度、地中２０ｃｍの温度は２０℃程度となっているものとする。

次に、昼間など、容器１０が加熱される外気温が開閉弁１１の開閉温度である３３℃を上回ると、図７（ｂ）に示すように、開閉弁１１が閉鎖する。これにより、容器１０の内部は外部と遮断される。そして、図８に示すように、外気温の上昇に伴い容器１０の内部の温度が上昇して容器１０の内部の相対湿度が低下し、相対湿度が５０％を下回ると、吸湿部材１２が吸収していた水分を水蒸気として空気中に放出する。このとき、開閉弁１１が閉鎖しているので、容器１０の内部は吸湿部材１２から放出された水蒸気で飽和状態となる。そして、容器１０内部の水蒸気を含んだ空気は連結部１３を介して凝縮部１４に供給される。

地中は外気温より低温になっており、外気温が６０℃の場合、地表温度は４０℃程度、地中２０ｃｍの温度は２５℃程度となっている。このため、凝縮部１４に移動した水蒸気は露点以下に冷却され、水蒸気が凝縮して水滴となる。このようにして生成された水滴は清浄な淡水である。凝縮部１４で生成された水滴は土壌Ｓに拡散され、植物の育成に用いられる。

以上の水分の吸収および放出を繰り返し行うことで、水滴生成装置では継続的に水分を生成することができる。これにより、継続的に植物に水分を供給することができ、植物に水分を与えるという人的労力を削減することができる。

以上のように、本実施形態の水滴生成装置によれば、一日の気温変化により開閉弁１１を開閉することができ、外気温変化に基づく湿度変化により吸湿部材１２に水分の吸収・放出を行うことができる。このため、外部の動力を必要とすることなく、自然界の温度変化を利用して大気中の水蒸気を回収して水滴を得ることができる。

本実施形態の水滴生成装置は、一日の気温変化が大きい場所で用いた場合に、吸湿部材１２で吸収できる水分量と放出できる水分量の差が大きくなるので、より多くの水滴を生成することができ、大きな効果を得ることができる。このため、水滴生成装置は日射を得ることができる場所で用いることが望ましいが、日射を得ることができなくても、一日の気温変化が得られ、かつ、地中の温度が吸湿部材１２から放出された水蒸気の露点以下となる場所であれば用いることができる。

また、容器１０の下方に設けた反射板１５により、太陽光線を容器１０の外表面に集光することができ、容器１０を効率よく昇温させることができる。これにより、容器１０内部の相対湿度を効率よく低下させることができ、吸湿部材１２からの水分放出を効率よく行うことができる。

本実施形態の水滴生成装置は、地球上で水を得ることが困難な場所で用いることで、大きな効果を得ることができる。例えば、降水量が少ない砂漠でも、本実施形態の水滴生成装置を用いることで、水滴を安定的に供給できる。このため、植物を植えても枯れることが無く、順調に育成することができ、砂漠の緑化に有効である。

また、地下水をくみ上げて農作物（トウモロコシ・小麦・綿花など）を育成している場所（例えばアメリカの中央部や中国内陸部など）では、本実施形態の水滴生成装置を用いることで、地下水をくみ上げることなく農作物に与える水分を確保できるので、農作物を収穫量を多くすることができる。さらに、水を地下深くからくみ上げた場合に、塩分濃度が高くなって農作物に与えることができなくなるといった問題を解決することができる。

また、ジャングルのように湿度が多い環境では、一般的に乾季と雨季とが存在し、乾季は降水量が減少して植物の生育が鈍る場合がある。このため、本実施形態の水滴生成装置を用いることで、水滴を安定して供給できるので、多くの植物の生育を加速することが出来る。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図９は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。図９に示すように、本実施形態の水滴生成装置には、水分を植物１６に輸送する水分伝達部材１７が設けられている。水分伝達部材１７は、土壌Ｓ中に水平に配置され、凝縮部１４の下端と接続されている。水分伝達部材１７は、水分を供給したい植物１７の根の近傍に到達するようにすればよい。

水分伝達部材１７は、水分を移動させる親水性材料１８と水分を保持する吸水性材料１９とから構成することができる。図９では、水分伝達部材１７を、紐状の親水性材料１８の表面に吸水性材料１９を付着させて構成している。親水性材料１８および吸水性材料１９は長期間放置した場合に、分解して土壌Ｓに吸収されるものが好ましい。なお、土壌Ｓ中には、雨が降ったときに雨水を保持できるように、水分伝達部材１７の周囲に吸水性材料１９を配置することが好ましい。

親水性材料１８としては、例えば麻や綿のような植物繊維からなる紐を好適に用いることができる。植物繊維を主成分とした紐は、細かい繊維が寄り集まっているので、細かい隙間を有しており、毛管現象により水分を吸い上げて移動させることができる。吸水性材料１９は、所定温度より低温で水分を吸収し、所定温度より高温で水分を放出できる材料を好適に用いることができる。吸水性材料１９は中性であることが好ましく、例えばサーモゲル（株式会社興人の商品名）を用いることができる。所定温度は、植物が水分を必要とする温度（例えば３０℃）に設定すればよい。つまり、植物が水分を必要とする温度以上となった場合に吸水性材料から水分を放出するようにすればよい。

このような構成の水分伝達部材１７を設けることで、凝縮部１４から離れた位置にある植物１７の根元まで確実に輸送することができる。例えば凝縮部１４は地下２０ｃｍ程度に設けられるが、根が浅い植物１６に対しては、水分伝達部材１７を地表面の近くに設けることで、凝縮部１４で生成した水分を地表近くにまで供給することができる。

なお、本実施形態では、紐状の親水性材料１８の表面に吸水性材料１９を付着させて水分伝達部材１７を構成したが、他の態様として、親水性材料１８と吸水性材料１９を混合した状態で紐状としてもよい。例えば、紐状の親水性材料１８に粉末状または液体状の吸水性材料１９を染みこませればよい。あるいは吸水性材料１９を主成分として紐状として水分伝達部材１７を構成してもよい。

また、本第２実施形態の構成において、親水性材料１８に代えて壁面に親水処理が施されたパイプ状部材を用いてもよい。このようなパイプ状部材によっても水分を輸送することができる。パイプ状部材は、壁面に水分が通過可能な貫通孔を多数設け、外表面に吸水性材料１９を付着させればよい。これにより、凝縮部１４にて生成した水滴がパイプ状部材の内部を移動して吸水性材料１９にて保持される。さらに、パイプ状部材を伝熱性が高い材料から構成した場合には、凝縮部１４に蓄積する熱をパイプ状部材によって土壌Ｓに拡散させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本第３実施形態は、上記第１実施形態に比較して、開閉弁１１の構成が異なっている。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１０は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。図１０に示すように、本実施形態の水滴生成装置では、駆動部１１ｂが弁体１１ａを作動させるモータから構成されている。さらに水滴生成装置は、駆動部１１ｂを作動させるためのタイマ回路２０、２次電池２１、太陽電池２２を備えている。太陽電池２２で発電した電力は２次電池２１に充電される。２次電池２１からの駆動部１１ｂへの電力供給は、タイマ回路２０により制御される。つまり、開閉弁１１が開閉するタイミングは、タイマ回路２０により制御される。

本実施形態では、開閉弁１１を開放する所定開放時間と開閉弁１１を閉鎖する所定閉鎖時間を予め設定しておき、毎日決まった時間に開閉弁１１が開閉するように構成されている。所定開放時間は、一日のうち温度上昇する時間帯で任意に設定でき、本実施形態では１０時（午前１０時）に設定している。所定閉鎖時間は、一日のうち温度低下する時間帯で任意に設定でき、本実施形態では１９時（午後７時）に設定している。

図１１は、温度と湿度と吸湿部材１２による水分の吸収・放出の関係を時系列的に示している。図１１では、実線が外気温を示し、一点鎖線が相対湿度を示し、二点鎖線が凝縮部１４が設置された地中２０ｃｍの温度を示している。

以上の本第３実施形態の構成によっても、外気温の変化に連動して開閉弁１１を開閉させることができ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本第３実施形態の構成において、タイマ回路２０と２次電池２１を省略し、太陽電池２２で発電した電力を直接駆動部１１ｂに供給するように構成することができる。外気温の温度変化と太陽電池２２の出力は比例関係にあるので、外気温変化により開閉弁１１を開閉することができる。この場合には、日射が得られる時間帯にのみ駆動部１１ｂに電力供給されるので、駆動部１１ｂに電力供給された場合に開閉弁１１が閉鎖するように構成すればよい。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１２は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。図１２に示すように、本実施形態の水滴生成装置では、上記第３実施形態のタイマ回路２０に代えて制御部２３が設けられている。制御部２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータと、その周辺回路にて構成されるものである。

また、本実施形態の水滴生成装置では、外気温を検出する第１温度センサ２４、大気中の湿度を検出する第１湿度センサ２５、容器１０内の温度を検出する第２温度センサ２６、容器１０内の湿度を検出する第２湿度センサ２７、凝縮部１４内の温度を検出する第３温度センサ２８、凝縮部１４内の湿度を検出する第３湿度センサ２９、凝縮部１４における水滴の発生を検出する水滴センサ３０が設けられている。

温度センサ２４、２６、２８、湿度センサ２５、２７、２９、水滴センサ３０の検出信号は制御部２３に入力する。制御部２３は、ＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがって演算処理を行い、駆動部１１ｂに制御信号を出力する。

このような構成により、制御部２３は、第１温度センサ２４により検出した外気温に基づいて開閉弁１１の開閉制御を行うことができる。また、開閉弁１１の開閉は、外気温に限らず、大気の湿度変化に基づいて行うことができ、制御部２３は、第１湿度センサ２５により検出した湿度に基づいて開閉制御を行うことができる。具体的には、第１湿度センサ２５により検出した湿度が所定湿度より高いときに、開閉弁１１により容器１０の開口部１０ａを開放し、第１湿度センサ２５により検出した湿度が所定湿度より低いときに、開閉弁１１により容器１０の開口部１０ａを閉鎖するように構成すればよい。

さらに、制御部２３は、第１温度センサ２４と第１湿度センサ２５の検出値から大気中の露点を算出でき、第２温度センサ２６と第２湿度センサ２７の検出値から容器１０内の露点を算出でき、第３温度センサ２８と第３湿度センサ２９の検出値から凝縮部１４での露点を算出できる。例えば容器１０内の露点と凝縮部１４における露点とを比較して開閉弁１１の開閉を制御することで、最適な制御を行うことができる。さらに、水滴センサ３０の検出値により実際に水滴が生成されているかどうかを把握でき、水滴センサ３０の検出値に基づいて開閉弁１１の開閉を制御することで、確実に水滴を生成することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。本第５実施形態は、上記各実施形態に比較して、開閉弁１１の構成が異なっている。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１３は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。図１３に示すように、本実施形態の開閉弁１１は、弁体１１ａが周知の板ドアとして構成されている。板状の弁体１１ａは、回転軸１１ｃを中心に回動可能となっている。図１３では図示を省略しているが、本第５実施形態においても上記第３実施形態と同様のモータからなる駆動部１１ｂ、タイマ回路２０、２次電池２１、太陽電池２２が設けられており、弁体１１ａは駆動部１１ｂにより回転駆動される。開口部１０ａの周囲における弁体１１ａが接触する部位には、シール部３１が設けられている。

以上の本第５実施形態の構成によっても、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。本第６実施形態は、上記第１実施形態に比較して、開閉弁１１の構成が異なっている。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１４は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。図１４に示すように、本実施形態の開閉弁１１は、弁体１１ａが周知のフィルムスライドドアから構成されている。フィルム状の弁体１１ａの両端には、弁体１１ａを巻き取るための巻き取り軸１１ｄが設けられている。図１４では図示を省略しているが、本第５実施形態においても上記第３実施形態と同様のモータからなる駆動部１１ｂ、タイマ回路２０、２次電池２１、太陽電池２２が設けられており、巻き取り軸１１ｄは駆動部１１ｂにより回転駆動され、フィルム状の弁体１１ａが作動する。開口部１０ａの周囲における弁体１１ａが接触する部位には、シール部３１が設けられている。

以上の本第６実施形態の構成によっても、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１５は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。図１５に示すように、本実施形態の容器１０は、下端に第１開口部１０ａが設けられ、上端に第２開口部１０ｃが設けられている。第１開口部１０ａは第１開閉弁１１により開閉され、第２開口部１０ｃは第２開閉弁３２により開閉される。本実施形態の２つの開閉弁１１、３２は、上記第５実施形態と同様、図示しない駆動部により作動する板ドアとして構成されている。第１開口部１０ａの近傍には、第１開口部１０ａに向けて送風する送風ファン３３が設けられている。第１開閉弁１１と第２開閉弁３２は、同時に開閉するように構成されている。

送風ファン３３は、第１開閉弁１１と第２開閉弁３２が開放しているときに作動する。これにより、容器１０の下方に設けられた第１開口部１０ａから容器１０内に大気が導入され、吸湿部材１２を通過した後、容器１０の上方に設けられた第２開口部１０ｃから容器１０外に排出される。

以上の構成によれば、送風ファン３３により容器１０の内部に大気を強制的に導入することができ、吸湿部材１２を多量の空気を通過させることができる。この結果、自然循環により容器１０内に大気を導入する上記各実施形態に比較して、吸湿部材１２で吸収する水分量を増加させることができる。また、地表の近くでは、外気温が低く、相対湿度が高いと考えられる。このため、本実施形態のように、容器１０の下方から大気を導入することで、相対湿度が高い空気を導入でき、吸湿部材１２における水分吸収効率を向上させることができる。

（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１６は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。図１６に示すように、本実施形態の水滴生成装置では、容器１０の水平方向における一端側（図１６の左側）に第１開口部１０ａが設けられ、容器１０の水平方向における他端側（図１６の右側）に第２開口部１０ｃが設けられている。容器１０内における吸湿部材１２の空気流れ上流側には第１送風ファン３３が設けられ、容器１０内における吸湿部材１２の空気流れ下流側には第２送風ファン３４が設けられている。第１開口部１０ａは、第１開閉弁１１により開閉され、第２開口部１０ｃは、第２開閉弁３２により開閉される。これらの開閉弁１１、３２は、板ドアやフィルムスライドドアなどを用いることができる。容器１０内における吸湿部材１２より空気流れ下流側の空間が、連通部材１３および凝縮部１４と接続されている。このような構成により、本実施形態の容器１０は、上記第７実施形態と異なり、容器１０内に導入された空気は、水平方向に容器１０内を通過する。

容器１０と地表との間には、日射を容器１０に反射させるための反射板１５が設けられている。また、容器１０の外表面の下側には断熱材３５が設けられている。断熱材３５は、伝熱性の低い材料であればよく、例えば樹脂材料を用いることができる。

以上の構成により、上記第７実施形態と同様、送風ファン３３により容器１０の内部に大気を強制的に導入することができ、吸湿部材１２を多量の空気を通過させることができる。これにより、吸湿部材１２で吸収する水分量を増加させることができる。また、地表の近くでは外気温が低くなっていると考えられるので、容器１０の下面に断熱材３５を設けることで、容器１０からの放熱を防ぐことができ、容器１０に熱を閉じこめておくことができる。

（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１７は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。図１７に示すように、本実施形態の水滴生成装置は、図１６で示した上記第８実施形態に比較して、第１放熱部３６、第２放熱部３７、第３送風ファン３８が設けられている点が異なっている。

第１放熱部３６は、容器１０と地表との間において、連結部１３に設けられている。第１放熱部３６は、外部に向かって延びる伝熱フィンが設けられ、大気と連結部１３を通過する水蒸気との間で熱交換できるように構成されている。第１放熱部３６は、容器１０と熱的に遮断されるように配置されている。

第２放熱部３７は、凝縮部１４の近傍に配置されている。第２放熱部３７は、ヒートパイプとして構成され、大気と凝縮部１４近傍の土壌Ｓとに延びる伝熱フィンが設けられており、凝縮部１４近傍の土壌Ｓと大気との間で熱交換できるように構成されている。

第３送風ファン３８は、容器１０と地表との間において、第１放熱部３６と第２放熱部３７の伝熱フィンに送風するように構成されている。第３送風ファン３８は、水蒸気を含む空気が凝縮部１４に供給され、土壌Ｓの温度が上昇する時間帯に作動させればよい。つまり、外気温が上昇し、第１開閉弁１１と第２開閉弁３２が閉鎖している時間帯に第３送風ファン３８を作動させればよい。

以上の構成により、上記第８実施形態と同様の効果を得ることができる。本第９実施形態の構成では、第１放熱部３６を設けることで、連結部１３を通過する水蒸気を冷却できる。これにより、水蒸気の水滴化を促進できるとともに、水蒸気による土壌Ｓの温度上昇を抑制することができる。また、第２放熱部３７により、凝縮部１４近傍の土壌Ｓに蓄積された熱を大気に放出することができ、凝縮部１４近傍の土壌Ｓの温度上昇を抑制することができる。さらに、第３送風ファン３８により、第１放熱部３６と第２放熱部３７を冷却でき、土壌Ｓの温度上昇を効果的に抑制することができる。

（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１８は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。図１８に示すように、本実施形態の水滴生成装置は、容器１０における吸湿部材１２の空気流れ上流側と空気流れ下流側とを連結する循環通路３９が設けられている。循環通路３９は、例えば樹脂製のパイプ状部材から構成することができる。循環通路３９は、容器１０における吸湿部材１２の空気流れ下流側との接続部が入口部３９ａとなっており、容器１０における吸湿部材１２の空気流れ上流側との接続部が出口部３９ｂとなっている。循環通路３９は、入口部３９ａと出口部３９ｂを除いて土壌Ｓ中に設けられている。

第１開閉弁１１と第２開閉弁３２は、板ドアとして構成されている。第１開閉弁１１は、水平状態となった場合に第１開口部１０ａを開放するとともに、循環通路３９の出口部３９ｂを閉鎖し、垂直状態となった場合に第１開口部１０ａを閉鎖するとともに、循環通路３９の出口部３９ｂを開放する。同様に、第２開閉弁３２は、水平状態となった場合に第２開口部１０ｃを開放するとともに、循環通路３９の入口部３９ａを閉鎖し、垂直状態となった場合に第２開口部１０ｃを閉鎖するとともに、循環通路３９の入口部３９ａを開放する。

本実施形態の凝縮部１４はヒートパイプとして構成されている。凝縮部１４には、土壌Ｓに第１伝熱フィン１４ａが設けられ、循環通路３９に第２伝熱フィン１４ｂが設けられており、土壌Ｓと循環通路３９を流れる水蒸気との間で熱交換するように構成されている。また、循環通路３９における凝縮部１４が設けられた下方部位には、貯水部４０が形成されている。貯水部４０は、循環通路３９の一部を下方に突出させることで構成されている。

次に、上記構成の水滴生成装置の作動について説明する。送風ファン３３、３４は常時作動させておくことができる。

まず、吸湿部材１２に水分を吸収させる場合には、第１開閉弁１１が第１開口部１０ａを開放するとともに循環通路３９の出口部３９ｂを閉鎖し、第２開閉弁３２が第２開口部１０ｃを開放するとともに循環通路３９の入口部３９ａを閉鎖する。これにより、容器１０の内部に大気を導入して吸湿部材１２を通過させ、外部に排出することができる。これにより、空気中に含まれる水蒸気を吸湿部材１２に吸収させることができる。

そして、吸湿部材１２から水分を放出させる場合には、第１開閉弁１１が第１開口部１０ａを閉鎖するとともに循環通路３９の出口部３９ｂを開放し、第２開閉弁３２が第２開口部１０ｃを閉鎖するとともに循環通路３９の入口部３９ａを開放する。これにより、容器１０の内部が外部と遮断されるとともに、容器１０の内部が循環通路３９と連通する。これにより、容器１０と循環通路３９で空気が循環する閉ループが形成される。

容器１０内では吸湿部材１２に吸収された水分が水蒸気として放出され、水蒸気を含む空気が入口部３９ａから循環通路３９に流入する。水蒸気は凝縮部１４で露点以下に冷却され、凝縮部１４の第２伝熱フィン１４ｂの表面で凝縮する。そして、凝縮部１４の第２伝熱フィン１４ｂから水滴が下方に落下し、貯水部４０に水滴が貯蔵される。貯水部４０に貯められた水は、地上にくみ上げて植物への撒水に利用することができる。さらに、貯水部４０に貯められた水は、清浄な淡水であるので、飲料水等に利用することもできる。

凝縮部１４を通過した空気は、循環通路３９の出口部３９ｂから容器１０内に再流入する。容器１０内は土壌Ｓに設けられた循環通路３９内より高温となっているので、容器１０内に再流入した空気は温度上昇して相対湿度が低下して、除湿されることとなる。このため、吸湿部材１２からの水蒸気を放出を促進することができる。

以上のように、容器１０と循環通路３９からなる閉ループを形成することで、除湿された空気を容器１０に供給することができ、吸湿部材１２からの水分放出を促進でき、効果的に水滴を生成することができる。

また、貯水部４０で貯水された水を飲料水として用いる場合には、水滴生成装置を地球上で飲料水を得ることが困難な場所で用いることで、大きな効果を得ることができる。例えば、海洋に囲まれた地域では、一般に飲料水の確保に多くのエネルギーを要するが、本実施形態の水滴生成装置を用いることで、飲料水が安定して確保でき、安価に生活用水が確保できる。

また、河川の水を浄化して生活用水を得ている場合には、水の浄化および河川から離れた場所への水の供給に多くのコストが掛かる。このため、本実施形態の水滴生成装置を用いることで、浄化が不要となり、各家庭に配置できるので離れた場所から水を運ぶ必要がなくなり、比較的安価な生活用水が得られる。これは、河川の水から生活用水を得ている都市部においても有効である。都市部において、吸湿部材１２から放出された水蒸気が露点以下となる場所が得られにくい可能性があるが、このような場合には地中深くに凝縮部１４を配置すればよい。

また、高地の場合では、一般に雨水をためて生活用水にしているが、常に安定して雨が降るわけではない。このため、本実施形態の水滴生成装置を用いることで、高地においても飲料水を安定的に得ることができる。

また、地下水の塩分濃度が高く、飲料水等の確保が困難な地方においても、本実施形態の水滴生成装置を用いることで、塩分を含まない清浄な飲料水を得ることができる。

（第１１実施形態）
次に、本発明の第１１実施形態について説明する。

図１９は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。図１９に示すように、本実施形態の水滴生成装置は、上記第１０実施形態の水滴生成装置に比較して、第１送風ファン３３、第１開閉弁１１、第２開閉弁３２の構成が異なっている。

第１送風ファン３３は、容器１０における循環通路３９の出口部３９ｂより上流側に設けられている。第１開閉弁１１は、循環通路３９の出口部３９ｂを開放し、容器１０の吸湿部材１２の上流側を閉鎖する状態と、循環通路３９の出口部３９ｂを閉鎖し、容器１０の吸湿部材１２の上流側を開放する状態と、循環通路３９の出口部３９ｂと容器１０の吸湿部材１２の上流側の双方を開放する状態に変化させることができる。第２開閉弁３２は、循環通路３９の入口部３９ａを開放し、容器１０の第２開口部１０ｃを閉鎖する状態と、循環通路３９の入口部３９ａを閉鎖し、容器１０の第２開口部１０ｃを開放する状態と、循環通路３９の入口部３９ａと容器１０の第２開口部１０ｃの双方を開放する状態に変化させることができる。

図２０（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ空気流れ経路が異なる状態を示している。図２０（ａ）は、大気中の水蒸気を吸湿部材１２に吸収させる場合の空気流れ経路を示している。図２０（ａ）に示す状態では、第１送風ファン３３および第２送風ファン３４は作動している。また、第１開閉弁１１は、循環通路３９の出口部３９ｂを閉鎖し、容器１０の吸湿部材１２の上流側を開放する状態となっており、第２開閉弁３２は、循環通路３９の入口部３９ａを閉鎖し、容器１０の第２開口部１０ｃを開放する状態になっている。この状態では、大気は容器１０内のみを通過する。これにより、大気に含まれる水蒸気を吸湿部材１２に吸収させることができる。

図２０（ｂ）は、吸湿部材１２から水分を放出する場合の空気流れ経路を示している。図２０（ｂ）に示す状態では、第１送風ファン３３は停止し、第２送風ファン３４は作動している。また、第１開閉弁１１は、循環通路３９の出口部３９ｂおよび容器１０の吸湿部材１２の上流側を開放する状態となっており、第２開閉弁３２は、循環通路３９の入口部３９ａを開放し、容器１０の第２開口部１０ｃを閉鎖する状態になっている。この状態では、容器１０と循環経路３０で空気が通過する閉ループが形成され、吸湿部材１２から放出された水蒸気が凝縮部１４で凝縮し、水滴が生成される。

図２０（ｃ）は、大気が高湿度となっている場合の空気流れ経路を示している。例えば夜露が発生するような高湿度状態であり、吸湿部材１２の吸水量が上限に達し、それ以上水分を吸収できなくなるような状況である。図２０（ｃ）に示す状態では、第１送風ファン３３は作動し、第２送風ファン３４は停止している。また、第１開閉弁１１は、循環通路３９の出口部３９ｂを開放し、容器１０の吸湿部材１２の上流側を閉鎖する状態となっており、第２開閉弁３２は、循環通路３９の入口部３９ａおよび容器１０の第２開口部１０ｃを開放する状態になっている。この状態では、容器１０内に流入した大気は吸湿部材１２に供給されることなく循環通路３９に供給される。このとき、循環通路３９における空気流れ方向は図２０（ｂ）と逆になり、出口部３９ｂから流入し、入口部３９ａから流入する。循環通路３９に供給された高湿度の大気に含まれる水蒸気は、凝縮部１４で凝縮し、水滴が生成される。

以上の本第１１実施形態の構成によれば、吸湿部材１２による水分の吸収および放出を利用して水滴を生成することに加え、高湿度状態で吸湿部材１２の吸水量が上限に達したような場合に、大気に含まれる水蒸気を凝縮させ、吸湿部材１２を介することなく大気から直接水滴を生成することができる。

（第１２実施形態）
次に、本発明の第１２実施形態について説明する。

図２１は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。本実施形態の容器１０は、扁平状の直方体であり、上面と下面の面積が大きくなっている。容器１０の上面には、透光性を有する上側部材４１が設けられている。容器１０の内部には、上側部材４１に対して若干傾斜して吸湿部材１２が設けられている。容器１０は、地面に対して傾斜して配置されている。容器１０は、上側部材４１に太陽光を効率よく受けることができるように配置することが望ましい。傾斜配置された容器１０の下方側に開口部１０ａが設けられている。本実施形態では、開口部１０ａから容器１０の内部に導入される大気が吸湿部材１２を下方から上方に向かって通過可能となっている。地表面付近は地表面より上方に比較して湿度が高くなっていると考えられるので、容器１０の開口部１０ａは地表面付近に設けることが望ましい。また、植物の近傍は湿度が比較的高くなっていると考えられるので、開口部１０ａは植物の近傍に設けることが好ましい。

上面部材４１は、隙間を設けて平行に配置された２枚の板状部材４１ａ、４１ｂを有している。板状部材４１ａ、４１ｂは透明材料から構成されており、太陽光が上側部材４１を介して吸湿部材１２に供給可能となっている。板状部材４１ａ、４１ｂを構成する透明材料としては、ガラス、石英、サファイヤ、アクリル、ポリカーボネート、ナイロンなどを用いることができる、
図２２は、板状部材４１ａ、４１ｂの断面図である。図２２に示すように、板状部材４１ａ、４１ｂには、太陽光を容器１０の内部に効率よく取り入れるための表面加工が施されている。具体的には、板状部材４１ａ、４１ｂの表面には断面三角形状の凹凸が多数形成され、それぞれの凹凸は入射した太陽光を容器１０の内部に反射させることができる角度に形成されている。さらに、容器１０は断熱材から構成されているとともに、板状部材４１ａ、４１ｂの間は密閉された空気断熱層となっている。このため、吸湿部材１２が太陽エネルギーにより効率よく温度上昇することができ、夜間などの湿度が高いときに吸湿部材１２が吸収した水分を効率よく放出することができる。

また、吸湿部材１２の表面に太陽光の吸収を助けるカーボン粒子を付着させることで、太陽光を効率的に吸収し、吸収した水蒸気を効率的に放出することができる。吸湿部材１２の表面に付着させるカーボン粒子として、グラファイト、アモルファスカーボン、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、フラーレン、ダイヤモンドライクカーボン、炭、コークスなどを用いることができる。吸湿部材１２の粒子表面にカーボン粒子を付着させる方法として、吸湿部材１２の粒子の表面にカーボン粒子を機械的に押し付けて付着させるメカノフュージョンを用いることができる。その他に、吸湿部材１２の粒子をカーボン粒子を含有する液体中に浮遊させた後、乾燥することによっても、吸湿部材１２の粒子表面にカーボン粒子を付着させることができる。なお、カーボン粒子は、太陽光を吸収する特性を備えていればよく、粉末微粒子状やファイバー状など、どのような形状でも用いることができる。本実施形態では、カーボン粒子の粒子径を０．０００１〜０．５ｍｍ程度としている。

吸湿部材１２の粒子同士は、点結着で結合され空気が通過し易い構造となっている。吸湿部材１２の粒子同士を点結着させるための結着材は、エポキシの粉末を融点付近で融解した接着剤やこれにカーボンを混入したものを用いている。吸湿部材１２の通気抵抗は結着材の粒子の大きさで決定される。結着材の粒子が大きいと、吸湿部材１２の粒子間距離が大きくなり通気抵抗が小さくなる。結着材の粒子が小さいと、吸湿部材１２の粒子間距離が小さくなり空気抵抗が大きくなる。

吸湿部材１２の粒子同士が近接していると、吸湿部材１２の通風抵抗が大きくなり、吸湿部材１２の水分吸着特性を均一の保つことが難しくなるとともに、吸湿部材１２に大気を導入するために必要となる動力が大きくなる。一方、吸湿部材１２の粒子間距離が大きいと、通気抵抗は小さくなるが、吸湿部材１２と空気との接触時間が短くなり、吸湿部材１２が充分に水蒸気を吸収できなくなる。このため、吸湿部材１２の粒子間距離を適切にすることが重要である。本実施形態では、吸湿部材１２の粒子径を０．１〜５ｍｍ程度とし、結着材の粒子径を０．０１〜１ｍｍ程度としている。

図２１に戻り、本実施形態の凝縮部１４は、地上に設けられ、大気と吸湿部材１２から放出された水蒸気とを熱交換可能な熱交換器として構成されている。凝縮部１４は、できるだけ気温が低くなる場所に配置することが望ましく、本実施形態では凝縮部１４を容器１０の下方に配置している。

凝縮部１４と容器１０の間には、空気を凝縮部１４に導入するための空気導入路４２が設けられている。空気導入路４２は、露が発生する場合や雨天時などの大気が高湿度（例えば相対湿度９０〜９５％以上）となっている場合に、高湿度の大気を凝縮部１４に供給するために設けられている。このため、空気導入路４２は、湿度が比較的高くなる位置（地表面付近、日陰、植物の近傍など）に設けることが望ましい。

空気導入路４２には開閉弁４３が設けられており、制御部２３により開閉制御される。制御部２３は、空気導入路４２の近傍の湿度を測定する第１湿度センサ２５により検出した湿度に基づいて開閉弁４３の開閉制御を行う。具体的には、第１湿度センサ２５により検出した湿度が所定湿度（例えば相対湿度９５％）より高いときに、開閉弁４３を開放し、第１湿度センサ２５により検出した湿度が所定湿度（例えば相対湿度９５％）より低いときに、開閉弁４３を閉鎖するように構成すればよい。さらに、外気温が露点温度を下回った場合に開閉弁４３を開放し、外気温が露点温度を上回った場合に開閉弁４３を閉鎖してもよい。露点温度は、第１温度センサ２４により検出した外気温と第１湿度センサ２５により検出した湿度とから水蒸気圧を算出し、その水蒸気圧を飽和水蒸気圧とする温度として求めることができる。

凝縮部１４に供給された空気中の水分は凝縮部１４で冷却されて水滴となり、貯水部４０に蓄えられる。高湿度の空気が凝縮部１４で冷却される際に、水蒸気の過冷却が起こり易い。このため、凝縮部１４の空気流通面に、過冷却状態の水蒸気を水滴にするための起点を設けることで、効率的に水滴を生成することができる。

起点は、疎水性の機能を持ったナノレベルの突起として構成することができる。突起の先端に過冷却状態の水蒸気が接触すると、水滴が生成しやすい。このような突起は、以下のように、ブルーサイト型水酸化コバルト膜の表面にラウリン酸を被覆して形成することができる。まず、塩化コバルトに尿素を入れて６０℃に保持した溶液中に、凝縮部１４の空気流通面を構成するチューブを２４時間浸漬させ、表面にブルーサイト型水酸化コバルトの膜を析出させる。その後、６０℃のラウリン酸ナトリウム水溶液に５時間浸漬し、表面にラウリン酸を被覆させることで、凝縮部１４の空気流通面に突起を形成することができる。さらに、凝縮部１４の空気流通面をカーボンナノチューブで被覆することによっても突起を形成することができる。カーボンナノチューブは、アーク法やＣＶＤ法により生成することができる。

また、凝縮部１４の空気流通面に形成された疎水性の皮膜を起点とすることもできる。疎水性の被膜としては、過冷却の状態の水蒸気を水滴を加速的に生成する能力を有するヨウ化銀の皮膜を用いることができる。ヨウ化銀の被膜は、突起の先端に設けることが望ましい。

凝縮部１４と貯水部４０との間には、凝縮部１４を通過した空気を吸引するためのポンプ４４が設けられている。容器１０の開口部１０ａを開放した状態でポンプ４４を作動させることで、大気を容器１０内に導入でき、空気導入路４２を開放した状態でポンプ４４を作動させることで、大気を空気導入路４２を介して凝縮部１４に導入できる。また、ポンプ４４は、制御部２３により流量制御が行われる。夜間に雨天などの高湿度時には、できるだけ多くの大気を水滴生成装置内に導入する必要があるので、ポンプ４４による空気流量を多くし、昼間などの低湿度時に吸湿部材１２から水分を放出させる場合には、大気を水滴生成装置内に導入する必要がないので、ポンプ４４による空気流量を少なくする。

また、貯水部４０には、貯水部４０に貯められた水を植物に供給するための水供給路４５が設けられている。水供給路４５には、貯水部４０の水を送出するためのポンプ４６と流路を開閉するための開閉弁４６が設けられている。貯水部４０に貯られた水は、植物の根元に供給され、植物の育成に活用される。

以上説明した本実施形態によれば、容器１０の上面に透明な上側部材４１を設けることで、太陽光により効率よく吸湿部材１２を温度上昇させることができ、吸湿部材１２から水分を効率よく放出させることができる。また、吸湿部材１２にカーボン粒子を付着させることで、太陽光を効率よく吸収させることができる。さらに、上側部材４１に断熱層を設け、容器１０を断熱材により構成することで、外気温の影響をできるだけ小さくすることができ、太陽光により効率よく吸湿部材１２を温度上昇させることができる。

また、外部から高湿度の空気を凝縮部１４に直接導入する空気導入路４２を設けることで、高湿度の空気から直接水滴を生成することができる。

（第１３実施形態）
次に、本発明の第１３実施形態について説明する。本実施形態の水滴生成装置は、生成した水滴を飲料水として用いるように構成されている。以下、上記第１２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図２３は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。図２３に示すように、本実施形態では、容器１０の開口部１０ａに大気中の不純物を除去するために微細フィルタ４８と臭い成分除去フィルタ４９が設けられている。微細フィルタ４８は、空気中の塵埃を吸着し、臭い成分除去フィルタ４９は不快な臭いを発生させる成分を吸着するように構成されている。貯水部４０には、貯水部４０内でオゾンを発生させることができるオゾン発生装置５０が設けられている。貯水部４０の内壁面には抗菌処理が施されている。水供給路４５には、水供給路４５内でオゾンを発生させることができるオゾン発生装置５１と、水供給路４５内に紫外線を照射させることができるＵＶ発生装置５２が設けられている。これらの装置５０、５１、５２により、貯水部４０に貯められた水を殺菌することができる。さらに、貯水部４０に貯められた水に不純物が混入することもあり得るので、水に含まれる微細な異物を除去するための微細フィルタ５３が水供給路４５に設けられている。これにより、飲用に適した浄化された水を供給することができる。微細フィルタ４８、臭い成分除去フィルタ４９、微細フィルタ５３は、必要に応じて交換することが望ましい。

さらに、本実施形態では、容器１０の上面に降り注いだ雨水を貯水部４０に導入するための第１雨水導入路５４、地中に浸透した雨水を貯水部４０に導入するための第２雨水導入路５５が設けられている。第１雨水導入路５４は、容器１０の上面に降り注いだ雨水を貯水部４０に運搬するためのパイプ状部材として構成できる。この場合、傾斜配置された容器１０の下方側に、容器１０の上面に降り注いだ雨水を捕集するための樋を設けることが望ましい。第２雨水導入路５５は、紐状の親水性材料（例えば麻や綿のような植物繊維）を用いることができる。これにより、雨水を効率よく捕集して貯水部４０に水を蓄えることができる。

（第１４実施形態）
次に、本発明の第１４実施形態について説明する。

図２４は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。図２４に示すように、本実施形態の容器１０は、扁平状の直方体であり、上面と下面の面積が大きくなっている。容器１０の下面は、開口部１０ａとして構成されている。

本実施形態では、容器１０内における開口部１０ａ付近に吸湿部材１２と吸水部材５６が設けられている。湿部材１２と吸水部材５６は、容器１０の上下面と平行に配置されている。図２４に示す例では、吸湿部材１２と吸水部材５６は積層されている。本実施形態では、吸水部材５６が吸湿部材１２の下方に設けられている。吸湿部材１２は、上記各実施形態と同様であり、空気中の水蒸気を吸収するように構成されている。吸水部材５６は、雨天や曇りなどの高湿度の場合に、空気中に存在する霧状の微細な水滴を吸収するように構成されている。吸水部材５６は、温度変化により空気中の水滴を吸収または放出する特性を有しており、所定温度（例えば３０℃）より低温で水分を吸収し、所定温度（例えば３０℃）より高温で水分を放出することができる。

吸水部材５６としては、特開平７−２２４１１９号公報で開示されているＮ―イソプロピルアクリルアミド、アクリル酸ナトリウムおよびダイアセトンアクリル酸アミドを重合させたものを用いることができる。この材料は吸水能力が大きく、約１００倍の水を吸収して体積膨張する。さらに、吸水部材５６として、特開平１０−１９１７７７号公報で開示されているノニオン性の水溶性エチレン性不飽和単量体とアニオン性の水溶性エチレン性不飽和単量体とを架橋したものを用いることができる。

吸水部材５６は、コージェライトのモノリス担体の表面に担持させて用いることができ、あるいは吸水部材５６自体をモノリス状に成形して用いてもよい。また、吸水部材５６の表面に、上記第１２実施形態で説明した、過冷却された水蒸気を液化するための起点を設けることが望ましい。

吸水部材５６から水分を放出する際に必要なエネルギーは約１０ｃａｌ／ｇであり、第１吸水部材５６から水分を放出する際に必要なエネルギーは約５３０ｃａｌ／ｇであるため、温度上昇に伴って吸水部材５６から先に水分が放出される。その後、さらに温度上昇することで、吸湿部材１２から水分が放出される。吸湿部材１２は、上面側から水分を放出する。吸湿部材１２から放出される水分は、水蒸気として凝縮部１４に供給され、凝縮部１４で水滴化する。本実施形態の凝縮部１４は、上記第１２、１３実施形態と同様、大気と吸湿部材１２から放出された水蒸気とを熱交換可能な熱交換器として構成されている。吸水部材５６から放出された水分は、水滴として容器１０の下方に落下する。

吸水部材５６の下方には、吸水部材５６から放出された水滴を捕集するための網状の水滴捕集部材５７と、水滴捕集部材５７で捕集された水を貯水部４０に供給するための水導入路５８が設けられている。水導入路５８には、容器１０の上面に降り注いだ雨水を貯水部４０に導入するための第１雨水導入路５４が合流している。水滴捕集部材５７は、空気中の微細な水滴を通過させることができ、かつ、吸水部材５６から放出された水滴を捕集できる大きさの網目を有している。吸水部材５６から放出された水滴は水滴捕集部材５７で捕集され、水導入路５８により貯水部４０に送られる。

また、容器１０内における吸湿部材１２、吸水部材５６の空気流れ下流側には、開閉弁３２と送風ファン３４が設けられている。吸湿部材１２、吸水部材５６に水分を吸収させる場合には、開閉弁３２を開放した状態で送風ファン３４を作動させ、吸湿部材１２、吸水部材５６から水分を放出させる場合には、開閉弁３２を閉鎖した状態で送風ファン３４の作動を停止させる。貯水部４０には空気抜き弁５９が設けられている。開閉弁３２を閉鎖した状態では空気抜き弁５９が開放状態となり、水蒸気とともに貯水部４０に導入された空気は空気抜き弁５９を介して外部に放出される。

以上の構成により、空気中の水蒸気を吸湿部材１２により吸収でき、より高湿度の場合は空気中の水滴を吸水部材５６により吸収でき、幅広い湿度領域で空気中に含まれる水分から効率よく水滴を生成することができる。また、容器１０の下部全体を開口部１０ａとすることで、開口部１０ａの開口面積を大きくすることができ、多量の大気を吸湿部材１２と吸水部材５６に通過させることができ、空気中の水蒸気や水滴を吸湿部材１２と吸水部材５６に効率よく吸収させることができる。

（第１５実施形態）
次に、本発明の第１５実施形態について説明する。

図２５は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。図２５に示すように、本実施形態の上側部材４１は、下側の板状部材４１ｂに代えて、板状の太陽電池２２が設けられている。太陽電池２２には、板状部材４１ａを透過した太陽光が到達する。太陽電池２２は高湿度環境下で用られるので、湿気から保護可能な構成となっていることが望ましい。太陽電池２２にて発電した電力は２次電池２１に充電され、夜間などに送風ファン３４を稼働する電力として用いることができる。

太陽電池２２は、単結晶Ｓｉ太陽電池、多結晶Ｓｉ太陽電池、アモルファスＳｉ太陽電池、ＧａＡｓ太陽電池などを用いることができる。さらに、ガラス上に設けられたＴｉＯ₂太陽電池やフィルム状太陽電池を用いることができる。ガラス上にＴｉＯ₂太陽電池は、ガラスの表面にＩＴＯ（透明導電性膜）を設置し、ＴｉＯ₂の粉末を塗布して焼成した後、色素を塗布することで得られる。また、フィルム状太陽電池は、例えばＰＥＴフィルムの上にＩＴＯを設置し、その表面に酸化亜鉛の鍍金を施した後、エオシンＹの有機色素を表面に塗布することで得られる。

図２６は、容器１０の断面構成を示している。太陽電池２２は太陽エネルギーの数％〜２５％程度を電力に変換するが、残余のエネルギーは熱として放出される。このため、本実施形態では、太陽電池２２から放出される熱エネルギーを吸湿部材１２と吸水部材５６に伝えるための伝熱部材５８、５９が設けられている。第１伝熱部材５８は、太陽電池１２の下面と、吸湿部材１２および吸水部材５６の側面を熱的に接続するように設けられている。第２伝熱部材５９は、吸湿部材１２と吸水部材５６の間に設けられ、第１伝熱部材５８の熱を吸湿部材１２および吸水部材５６の面全体に伝えるように構成されている。なお、第２伝熱部材５９は、吸湿部材１２および吸水部材５６の空気流通を妨げないように網状に構成されている。

以上の構成により、太陽電池２２により太陽エネルギーを電気エネルギーに変換すると同時に、残余の太陽エネルギーを熱エネルギーとして吸湿部材１２および吸水部材５６の昇温に用いることができる。

（第１６実施形態）
次に、本発明の第１６実施形態について説明する。

図２７は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。図２７に示すように、本実施形態の水滴生成装置は、家屋の屋根の上に配置されている。家屋の屋根付近は地表面より高い位置にあり、地表面付近に比較して湿度が低いと考えられる。このため、容器１０の開口部１０ａを地表面付近に設け、地表面付近の比較的湿度が高い大気を容器１０内に導入できるようにしている。

容器１０内は太陽エネルギーにより温度が高くなっており、凝縮部１４で凝縮された水滴も温度が高くなっていると考えられる。このため、本実施形態では、凝縮部１４で凝縮された水滴を温水のまま貯蔵する温水貯蔵部６０が設けられている。温水貯蔵部６０は断熱部材から構成されており、凝縮部１４にて凝縮された水滴を保温できるようになっている。凝縮部１４の下方には三方弁６１が設けられており、凝縮部１４で凝縮した水滴を温水貯蔵部６０または貯水部４０に振り分けることができる。温水貯蔵部６０に貯蔵された温水は、シャワーや風呂などに利用することができる。貯水部４０に貯蔵された水は、オゾン発生装置５１とＵＶ発生装置５２により殺菌され、微細フィルタ５３により水に含まれる微細な異物が除去され、生活用水や飲料水として用いることができる。

（第１７実施形態）
次に、本発明の第１７実施形態について説明する。本実施形態は、水滴生成装置を用いて室内の除湿を行うように構成されている。

図２８は、本実施形態の水滴生成装置の概念図である。図２８に示すように、本実施形態の容器１０は、容器１０内に大気を取り入れるための第１開口部１０ａに加え、容器１０内に家屋の室内空気を取り入れるための第３開口部１０ｄを備えている。第１開口部１０ａと第３開口部１０ｄは、第１流路切替弁６２により切り替えられる。第１流路切替弁６２による開口部の１０ａ、１０ｄの切り替えは、制御部２３により行われる。

本実施形態では、吸湿部材１２により室内の空気に含まれる水蒸気を吸収するので、吸湿部材１２として相対湿度３０〜４０％程度で水蒸気を放出・吸収する材料を用いることが望ましい。また、吸湿部材１２として、相対湿度３０〜４０％程度で水蒸気を放出・吸収する材料と、より高湿度領域で吸収する材料とを混合して用いてもよい。

また、本実施形態の容器１０は、容器１０内の空気を外部に排出するための第２開口部１０ｃに加え、容器１０内の空気を家屋の室内に排出するための第４開口部１０ｄを備えている。第１開口部１０ａと第３開口部１０ｅは、第２流路切替弁６４により切り替えられる。第２流路切替弁６２による開口部の１０ｂ、１０ｅの切り替えは、制御部２３により行われる。

図２８に示すように、容器１０の上面側には、容器１０の上面を覆うことができる遮蔽部材６５が設けられている。遮蔽部材６５は遮光性を有するシート状部材として構成されている。容器１０の上面の両端には、遮蔽部材６５を巻き取ることができる一対のロール６６、６７が設けられている。これらのロール６６、６７により、必要に応じて、遮蔽部材６４が存在する遮蔽状態と、遮蔽部材６４が存在しない非遮蔽状態とを切り替えることができる。ロール６６、６７は、図示しないモータで回転駆動される。

本実施形態の水滴生成装置は、以下のように作動する。

昼間で室内の湿度が所定値以上の場合には、第１流路切替弁６２を第３開口部１０ｄ側に切り替え、第２流路切替弁６４を第４開口部１０ｅ側に切り替える。これにより、室内の空気が容器１０内に供給される。このとき、遮蔽部材６５を遮蔽状態にして日射を遮り、吸湿部材１２、吸水部材５６の温度を低くする。これにより、室内の空気中に含まれる水分が吸湿部材１２や吸水部材５６に吸収され、除湿された空気が室内に供給される。室内の湿度が所定値未満となった場合には、遮蔽部材６４を開放状態とし、吸湿部材１２に太陽光が照射されるようにして、吸湿部材１２が吸収した水分を放出させる。このとき、第２流路切替弁６４を第２開口部１０ｃ側に切り替え、放出された水分が室内に循環しないようにすればよい。

また、夜間で室内の湿度が所定値以上の場合には、流路切替弁６２を第３開口部１０ｄ側に切り替え、第２流路切替弁６４を第４開口部１０ｅ側に切り替える。これにより、室内の空気が容器１０内に供給される。遮蔽部材６５は、遮蔽状態あるいは開放状態のいずれでもよい。これにより、室内の空気中に含まれる水分が吸湿部材１２、吸水部材５６に吸収され、室内の除湿を行うことができる。室内の湿度が所定値未満となった場合には、流路切替弁６２を第１開口部１０ａ側に切り替え、第２流路切替弁６４を第３開口部１０ｃ側に切り替え、大気を容器１０内に供給する。これにより、大気中の水分を吸湿部材１２と吸水部材５６により吸収することができる。

以上の構成により、水滴生成装置を用いて室内の除湿を行うことができる。本実施形態の構成によれば、太陽エネルギーを用いて室内の湿度調整を行うので、環境負荷の小さい空調を行うことができる。

（第１８実施形態）
次に、本発明の第１８実施形態について説明する。本実施形態は、水滴生成装置にて生成した水を緑化装置に適用している。緑化装置は、屋上や駐車場などを緑化するために用いられる。

図２９は、緑化装置６７の概念図である。緑化装置６７は、第１給水シート６７ａ、防根シート６７ｂ、第２給水シート６７ｃが下方から順に積層されて構成されている。第２吸水シート６７ｃの上部には、芝生などの植物６７ｄが配置されている。第１給水シート６７ａは吸水材料から構成されており、水滴生成装置の貯水部４０に貯められた水が水供給路４５により供給される。防根シート６７ｂは、植物６７ｄの根が下方に移行することを防止し、部分的な植え替え作業性を向上させている。第２吸水シート６７ｃは吸水材料から構成されており、植物６７ｄの直下で水分を保持して植栽初期段階の根付きを促進させている。植物６７ｄの表面に上記第２実施形態で説明した十和田湖軽石を設置することで、植物６７ｄ表面からの水分の蒸散を防ぐことができる。第１吸水シート６７ａと第２吸水シート６７ｃを構成する吸水材料は、不織布をベースとして、上記第１４実施形態で説明した吸水部材５６と同様の材料を用いて構成することができる。

水滴生成装置は、太陽光が強い昼間に多くの水分を生成することができるので、緑化装置６７に水分を適切に供給することができる。さらに、第１給水シート６７ａなど水分センサ（図示せず）を設置し、水分センサで緑化装置６７の水分量を検出することで、緑化装置６７への水分供給を適切に行うことができる。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、土壌Ｓ中または地上に凝縮部１４を設置したが、これに限らず、吸水部材１２から放出された水蒸気が露点以下になる場所であればよい。例えば水中では、地中と同様、温度が外気温の変化に関わらず安定しているので、凝縮部１４を水中に設置することができる。水中は、淡水中でも海水中でもよい。例えば海洋上を航海する船の場合には、飲料水を得ることが困難であるが、凝縮部１４を海水中に配置した水滴生成装置を用いることで、大気中の水蒸気から飲料水を安定的に得ることができる。

また、上記第３実施形態などでは、太陽電池２２にて発電した電力を用いて開閉弁１１の駆動部１１ｂを駆動させるように構成したが、これに限らず、例えば家庭用電源などを利用できる場所で水滴生成装置を用いる場合には、家庭用電源を用いて駆動部１１ｂを駆動させるようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、水滴生成装置にて生成された水分を、植物の育成、生活用水、飲用水などに用いたが、これらに限らず、他の用途に用いてもよい。例えば、水滴生成装置で生成された水分は蒸留水なので、この蒸留水を基に、ＵＶ殺菌、フィルタによる異物の除去などを行い、半導体製造工程に必要な超純水を供給することができる。

また、上記第１４実施形態などでは、吸湿部材１２の下側に吸水部材５６が配置されるようにこれらの部材１２、５６を積層したが、吸湿部材１２が吸水部材５６の下方に設けられていてもよい。さらに、吸水部材５６を凝縮部１４における空気流通面に設けてもよい。

また、吸湿部材１２を構成する材料と吸水部材５６を構成する材料を混合して用いてもよい。この場合には、吸湿部材１２と吸水部材５６の混合材料を同一のモノリスに担持させる、あるいは混合材料をモノリス状に成形して用いることができる。吸湿部材１２を構成する材料と吸水部材５６を構成する材料に加えて、水蒸気の過冷却を防止できるヨウ化銀を混合してもよい。

また、上記各実施形態では、吸水部材１２としてメソポーラスシリカを用いたが、これに限らず、吸水部材１２として以下の（１）〜（１５）に示す材料を用いることができる。

（１）セピオライト
吸水部材１２として、セピオライトを用いることができる。セピオライトの化学式は、Ｍｇ₈Ｓｉ₁₂Ｏ₃₀（ＯＨ₂）₄（ＯＨ）₄・６〜８Ｈ₂Ｏであり、含水マグネシウム珪酸塩を主成分とする粘土鉱物である。セピオライトの一般的な組成は、珪酸（ＳｉＯ₂）５２．５％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）２２．８％、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）１．７％、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）０．８％、酸化カルシウム（ＣａＯ）０．８％、酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）０．４％、酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）０．３％、Ｈ₂Ｏ^-（１１０℃以下で飛散）１１．０％、Ｈ₂Ｏ⁺（１１０℃以上で飛散）１０．５％で示される。

セピオライト１１０の構造を図３０に示す。図３０に示すように、セピオライト１１０は結晶格子の内部に多数の細孔１１１を有する繊維状に形成され、繊維軸方向に延びる細孔１１１内で水分を吸収することができる。また、セピオライトは、各繊維間の空隙に形成される細孔においても水分を吸収することができる。結晶格子内部の細孔１１１の径は１０Å程度であり、主に水蒸気を吸収することができ、各繊維間の空隙に形成される細孔の開口径は２００Å程度であり、主に水滴を吸収することができる。

図３１は、セピオライトの水分の吸収特性を示しており、比較のために上記第１実施形態で説明したメソポーラスシリカとシリカゲルを記載している。図３１に示すように、セピオライトは、相対湿度が６０％以上で水蒸気を多く吸収する点で上記第１実施形態のメソーポーラスシリカと異なっており、特に相対湿度が８０％以上になると水分吸収量が急激に増加する特性を有している。このため、高湿度環境下で好適に用いることができる。セピオライトの結晶構造中に吸収された水蒸気（ガス状）は、結晶構造中に水滴として凝集捕集され、相対湿度１００％でも大きな水分吸収量を示す。この場合の水分の捕集は、水蒸気ではなく水滴の形状で、粒子間の空隙や繊維間の空隙にて捕集することができる。

セピオライトの水蒸気の吸収特性は、産地によって若干異なるが、比較的大きな吸収特性を示す。セピオライトの産地は、スペイン、トルコ、アメリカ、中国などであり、日本でも少量が埋蔵されている。

トルコ産のセピオライトは、珪酸（ＳｉＯ₂）５７．０％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）２３．０％、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）１．０％、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）０．５％、酸化カルシウム（ＣａＯ）３．０％、酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）０．３％、酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）０．２％、焼成残分１４．５％の合計９９．５％で、その他に水１５．５％（外割合）を含有している。嵩比重は、０．３５ｇ／ｃｃ、比表面積は３２０ｍ²／ｇ（ＢＥＴ法による計測）、細孔分布は０．５ｎｍ〜数μｍであり、数ｎｍの細孔径が多数を占める。トルコ産セピオライトでは、１ｇあたり０．３〜約１ｇの水蒸気（ガス状）を吸収でき、約０．５〜５ｇの水滴を吸収することができる。

アメリカ産のセピオライトは、珪酸（ＳｉＯ₂）５０．８％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）１６．８％、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）１．８％、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）１．８％、酸化カルシウム（ＣａＯ）１０．０％、酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）０．４％、酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）０．４％、焼成残分１７．５％、以上の合計９９．５％で、その他に水分９．４％（外割合）を含有している。また、嵩比重０．７５ｇ／ｃｃ、比表面積１８０ｍ²／ｇ（ＢＥＴ法による計測）、細孔分布０．５ｎｍ〜数μｍであり、数ｎｍの細孔径が多数を占める。アメリカ産セピオライトでは、１ｇあたり０．２〜約０．８ｇの水蒸気を吸収でき、約０．４〜３ｇの水滴を吸収できる。

中国産のセピオライトは、珪酸（ＳｉＯ₂）４９．０％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）１６．７％、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）０．７％、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）１．０％、酸化カルシウム（ＣａＯ）１３．２％、酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）０．１％、酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）０．０％、焼成残分１９．０％の合計９９．７％で、その他に水分５．５％（外割合）を含有している。また、嵩比重０．２０ｇ／ｃｃ、比表面積１００ｍ²／ｇ（ＢＥＴ法による計測）、細孔分布０．５ｎｍ〜数μｍであり、数ｎｍの細孔径が多数を占める。中国産セピオライトでは、１ｇあたり０．１５〜約０．６ｇの水蒸気を吸収でき、約０．３〜２ｇ水滴を吸収できる。

ここで、セピオライトで吸収した水分の放出について説明する。セピオライトに吸収された水蒸気は、主に結晶格子内の表面で凝集された水滴として保持されているのが一般的である。セピオライトに吸収された水蒸気（水滴）を放出するためには、水滴を気化させるエネルギーが必要であり、水分１ｇあたり約５３０ｃａｌの熱量を与えると水蒸気として放出される。また、セピオライトに吸収された水滴は、主に繊維間や粒子間で保持されており、水分１ｇあたり約５３０ｃａｌより低い熱量（水１ｇあたり数〜５０ｃａｌ程度）で水滴を放出することができる。なお、吸水部材１２の周囲の湿度低下によっても水分が放出される。

セピオライトに吸収された水蒸気（水滴）を放出するためのエネルギーは、太陽エネルギーから得ることができる。セピオライトに吸収された水分は、太陽エネルギー（熱エネルギー）に比例して放出されるので、太陽エネルギーが多い場合には、多量の水蒸気（水滴）を放出することができる。例えば赤道付近で太陽光が強い場合は、多量の水蒸気を放出でき、多量の水滴を作ることができる。

（２）アタパルジャイト
吸水部材１２として、アタパルジャイト（別名：パリゴスカイト）を用いることができる。アタパルジャイトの化学式は、Ｍｇ₈Ａｌ₂Ｓｉ₈Ｏ₂₀（ＯＨ₂）・８Ｈ₂Ｏで示される。アタパルジャイトの一般的な組成は、珪酸（ＳｉＯ₂）５３．６４％、酸化チタン（ＴｉＯ₂）０．６０％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）９．０５％、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）８．７６％、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）３．３６％、酸化カルシウム（ＣａＯ）２．０２％、酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）０．７５％、酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）０．８３％、酸化鉄（ＦｅＯ）０．２３％、燐酸（Ｐ₂Ｏ₅）０．７９％、Ｈ₂Ｏ^-（１１０℃以下で飛散）９．１２％、Ｈ₂Ｏ⁺（１１０℃以上で飛散）１０．８９％で示される。

アタパルジャイトは、上述のセピオライトと同様、高湿度環境下における水分吸収性に優れている。アタパルジャイトの水分吸収領域は、相対湿度約６０％以上で水分吸収量が増大し、約８０％以上で更に大きな水分吸収量を示す。湿度１００％でも大きな水分吸収量を示す。アタパルジャイトでは、１ｇあたり０．２５〜約１ｇの水蒸気を吸収でき、１ｇあたり約０．５〜５ｇの水滴をできた。

（３）イモゴライト
吸水部材１２として、イモゴライトを用いることができる。イモゴライトの化学式は、ＳｉＯ₂・Ａｌ₂Ｏ３・２Ｈ₂Ｏであり、ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩として構成されている。イモゴライトは鉱物ではなく、以下のように合成により得られる。オルト珪酸ナトリウム（Ｎａ₄ＳｉＯ₄）と塩化アルミニウム６水和物を混合し、ＮａＯＨ水溶液を添加し、ｐＨ調整した後、塩酸を添加して、約１００℃で約２日間加熱することで、イモゴライトを合成することができる。

イモゴライトは、上述のセピオライトと同様、高湿度環境下における水分吸収性に優れている。イモゴライトは、相対湿度約９０％以上で水蒸気を吸収し、相対湿度約９０％以下で水蒸気を放出する能力を有し、水蒸気の吸収・放出を安定して行うことができる。イモゴライトは、多量の水蒸気を吸収でき、重量あたり２〜２．５倍の吸水量が得られる。合成後常温乾燥した結晶性のイモゴライトは、相対湿度約４０％以上で吸湿性能を示し、１ｇあたり最大約０．８ｇの吸湿性能を示す。合成後凍結乾燥した結晶性のイモゴライトは、相対湿度約８０％以上で大きな吸湿性能を示し、１ｇあたり最大約１ｇの吸湿性能を示す。

（４）鹿沼土
吸水部材１２として、鹿沼土を用いることができる。鹿沼土は、農業や園芸に使われる栃木県鹿沼市産出の軽石の総称である。鹿沼土の水分吸収・放出特性は、上述のセピオライトと同様である。鹿沼土は、相対湿度約６０％以上で水分吸収量が増大し、約８０％以上で更に大きな水分吸収量を示し、相対湿度１００％でも大きな水分吸収量を示す。鹿沼土は、１ｇあたり約０．１〜０．２ｇの水蒸気を吸収でき、１ｇあたり約０．３〜０．６ｇの水滴を吸収できる。

（５）モンモリロナイト
吸水部材１２として、モンモリロナイトを用いることができる。ベントナイトの主成分であるモンモリロナイトは、層状ケイ酸塩鉱物の１種であるスメクタイトに分類される粘土鉱物である。結晶構造はケイ酸四面体層とアルミナ八面体層とケイ酸四面体層の３層が積み重なって構成されている。モンモリロナイトの水分吸収・放出特性は、上述のセピオライトと同様である。モンモリロナイトは、相対湿度約６０％以上で水分吸収量が増大し、相対湿度約８０％以上で更に大きな水分吸収量を示し、相対湿度１００％でも大きな水分吸収量を示す。モンモリロナイトは、１ｇあたり約０．１〜０．２ｇの水蒸気を吸収でき、１ｇあたり約０．３〜０．５ｇの水滴を吸収できる。

（６）バーミキュライト
吸水部材１２として、バーミキュライトを用いることができる。バーミキュライトの化学式は、（Ｍｇ，Ｆｅ，Ａｌ）₃（Ａｌ，Ｓｉ）₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₂・４Ｈ₂Ｏであり、原石を粉砕し、加熱炉で急速に加熱して膨張させることで得られる。バーミキュライトは、相対湿度約６０％以上で水分吸収量が増大し、約８０％以上で更に大きな水分吸収量を示し、湿度１００％でも大きな水分吸収量を示す。バーミキュライトは、１ｇあたり０．０５〜約０．１ｇの水蒸気を吸収でき、１ｇあたり約０．１〜０．３ｇの水滴を吸収できる。

（７）十和田湖軽石
吸水部材１２として、十和田湖軽石を用いることができる。十和田湖軽石は、十和田湖で産出する軽石であり、組成は、珪酸（ＳｉＯ_２）７０％、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₂）１５．１％、酸化カルシウム（ＣａＯ）３．７％、酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）３．０％、酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）２．１％である。十和田湖軽石の水分吸収・放出特性は、上述のセピオライトと同様である。十和田湖軽石は、相対湿度約６０％以上で水分吸収量が増大し、相対湿度約８０％以上で更に大きな水分吸収量を示し、相対湿度１００％でも大きな水分吸収量を示す。十和田湖軽石は、１ｇあたり約０．２〜０．７ｇの水蒸気を吸収でき、１ｇあたり約０．５〜１ｇの水滴を吸収できる。

（８）ゼオライト
吸水部材１２として、ゼオライトを用いることができる。ゼオライトは、結晶中に微細孔を持つアルミノ珪酸塩の総称である。ゼオライトの水分吸収・放出特性は、上述のセピオライトと同様である。ゼオライトは、相対湿度約５〜１０％以上で水分吸収量が増大し、相対湿度約８０％以上で更に大きな水分吸収量を示し、相対湿度１００％でも大きな吸収量を示す。ゼオライトは、１ｇあたり約０．３〜０．５ｇの水蒸気を吸収でき、１ｇあたり約０．４〜１ｇの水滴を吸収できる。

（９）アロフェン
吸水部材１２として、アロフェンを用いることができる。アロフェンは、中空球状のアルミニウム珪酸塩として構成されており、ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃が１〜２であり、Ｓｉ／Ａｌが０．５〜１である。アロフェンの水分吸収・放出特性は、上述のセピオライトと同様である。アロフェンは、相対湿度約６０％以上で水分吸収量が増加し、やや大きな吸収量を示す。アロフェンは、１ｇあたり約０．２〜０．３ｇの水蒸気を吸収することができる。

（１０）有機系吸湿材料
吸水部材１２として、特開２００１−２１９０６３号公報で開示された有機系吸湿材料を用いることができる。この有機系吸湿剤は、ポリオール中で重合形成された吸水樹脂や吸水ゲルが分散された吸水樹脂分散体から構成される。有機系吸湿剤は、セラミックモノリスや不織布の繊維に付着させて用いることができ、あるいは他のポリオールとポリイソシアネートとを反応させて、ポリウレタン樹脂からなる形状にして用いることもできる。この有機系吸湿材料は、相対湿度が約４０〜１００％の領域において、１ｇあたり約１ｇの水蒸気を吸収することができる。

（１１）多孔質粉体
吸水部材１２として、特開２００６−２７２２９５号公報に開示された多孔質粉体を用いることができる。この多孔質粉体は、汚泥焼却灰と酸水溶液とを反応させた後、中和処理することで得られる。この材料では、１ｇあたり約０．５ｇの水蒸気を吸収することができる。

（１２）炭酸固化体
吸水部材１２として、炭酸固化体を用いることができる。炭酸固化体として、特開２００６−２７９９９号公報に開示された、消石灰１０〜５０重量％、無機系廃棄物粉末３０〜７０重量％と、天然に産する高比表面積を有する無機粉末（鹿沼土、天然ゼオライト、珪藻土の焼成品、珪藻土の乾燥品など）、あるいは水酸化アルミニウムを主成分とする廃棄物を１００〜５００℃で仮焼した高比表面積を有する無機粉末１０〜３０重量％との、混合粉末からなる含水生形体を炭酸固化した材料を用いることができる。この炭酸固化体では、１ｇあたり約０．１ｇ〜０．４ｇの水蒸気を吸収することができる。

また、炭酸固化体として、特開２００６−２７９９８号公報に開示された、消石灰１０〜７０重量％と、粘土瓦やレンガなどの安価な原料であるせっ器粘土３０〜９０重量％とを混合粉末とした含水生形体を炭酸固化した材料も用いることでもできる。この炭酸固化体では、１ｇあたり約０．１ｇ〜０．３ｇの水蒸気を吸収することができる。

（１３）水酸化アルミニウム系材料
吸水部材１２として、水酸化アルミニウム系材料を用いることができる。水酸化アルミニウム系材料は、特開平１１−１１９３９号公報に開示された水酸化アルミニウムの粉末を減圧化（０．９気圧以下）で３００〜８００℃で熱処理する方法で得ることができる。
この方法で得られた水酸化アルミニウム系材料では、１ｇあたり約０．１ｇ〜０．３ｇの水蒸気を吸収することができる。

また、特開２００４−２６１７０２号公報に記載された水酸化アルミニウムの熱処理によって多孔質化した水酸化アルミニウム系材料も用いることができる。この多孔質化した水酸化アルミニウム系材料は、相対湿度が３０〜４０％の領域で用いることができ、１ｇあたり約０．１ｇ〜０．２ｇの水蒸気を吸収することができる。

（１４）アロフェンまたはイモゴライト含有組成物を利用した調湿材料
吸水部材１２として、特開２００４−１１５２７８号公報に開示されたアロフェンまたはイモゴライト含有組成物を利用した調湿材料を用いることができる。この調湿材料は、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物と水酸化カルシウム系の硬化剤を加えて成形した後、ニ酸化炭素含有ガスで炭化処理することで得ることできる。この調湿材料は、１ｇあたり約０．１〜０．４ｇの水蒸気を吸収することができる。

（１５）多孔質材料の組成物からなる調湿材料
吸水部材１２として、特開平９−２９４９３１号公報に開示された多孔質材料の組成物からなる調湿材料（例えばヘキサデシルトリメチルアンモニウム系材料）を用いることができる。この調湿材料は、界面活性剤あるいは長鎖アルキル基を有する有機物の周囲を二酸化珪素あるいは繊維金属酸化物で包囲した後に重合させた後、焼成または抽出して有機物を除去することにより得られる。この調湿材料は、細孔直径の平均値が２〜６ｎｍで４０〜７０％の相対湿度の範囲で水蒸気を吸収・放出する機能を有し、１ｇあたり約０．１〜０．４ｇの水蒸気を吸収することができる。

第１実施形態の水滴生成装置の断面構成を示す概念図である。 吸水部材１２を構成するメソポーラスシリカの分子構造を示した拡大図である。 相対湿度を変化させた場合におけるメソポーラスシリカの水分吸収・放出特性を示す図である。 温度と相対湿度とメソポーラスシリカの水分吸収・放出特性の関係を示す図である。 吸水部材１２の構成を示す概念図である。 吸水部材１２の構成を示す概念図である。 水滴生成装置の状態変化を示す概念図である。 第１実施形態の水滴生成装置において、温度と湿度と吸水部材１２による水分の吸収・放出の関係を時系列的に示す図である。 第２実施形態の水滴生成装置の概念図である。 第３実施形態の水滴生成装置の概念図である。 第３実施形態の水滴生成装置において、温度と湿度と吸水部材１２による水分の吸収・放出の関係を時系列的に示す図である。 第４実施形態の水滴生成装置の概念図である。 第５実施形態の水滴生成装置の概念図である。 第６実施形態の水滴生成装置の概念図である。 第７実施形態の水滴生成装置の概念図である。 第８実施形態の水滴生成装置の概念図である。 第９実施形態の水滴生成装置の概念図である。 第１０実施形態の水滴生成装置の概念図である。 第１１実施形態の水滴生成装置の概念図である。 第１１実施形態の水滴生成装置において、空気流れ経路が異なる状態を示す概念図である。 第１２実施形態の水滴生成装置の概念図である。 上側部材を構成する板状部材の断面図である。 第１３実施形態の水滴生成装置の概念図である。 第１４実施形態の水滴生成装置の概念図である。 第１５実施形態の水滴生成装置の概念図である。 第１５実施形態の容器の断面図である。 第１６実施形態の水滴生成装置の概念図である。 第１７実施形態の水滴生成装置の概念図である。 第１８実施形態の緑化装置の概念図である。 吸水部材１２として用いるセピオライトの分子構造を示した拡大図である。 相対湿度を変化させた場合におけるセピオライトの水分吸収・放出特性を示す図である。

符号の説明

１０ 容器
１０ａ 開口部
１０ｂ 伝熱フィン
１１ 開閉弁
１１ａ 弁体
１１ｂ 駆動部
１２ 吸湿部材
１３ 連結部材
１４ 凝縮部材
１５ 反射板
２３ 制御部
５６ 吸水部材
Ｓ 土壌

Claims (13)

1. 大気中に設置され、開口部（１０ａ）が形成された容器（１０）と、
   外気温が所定温度より低いとき、または湿度が所定湿度より高いときに前記開口部（１０ａ）を開放し、外気温が前記所定温度より高いとき、または湿度が所定湿度より低いときに前記開口部（１０ａ）を閉鎖する開閉弁（１１）と、
   前記容器（１０）の内部に収納され、湿度変化により水蒸気を吸収および放出可能な吸湿部材（１２）と、
   前記容器（１０）の内部と連通するように設けられ、前記吸湿部材（１２）から放出された水蒸気を露点以下に冷却することが可能な凝縮部（１４）とを備え、
   前記開閉弁（１１）により前記開口部（１０ａ）を開放した場合に、前記吸湿部材（１２）が大気中の水蒸気を吸収し、
   前記開閉弁（１１）により前記開口部（１０ａ）を閉鎖した場合に、前記吸湿部材（１２）が水蒸気を放出するとともに、前記凝縮部（１４）が前記吸湿部材（１２）から放出された水蒸気を凝縮して水滴を生成し、
   前記開閉弁（１１）は、温度変化により体積変化するワックスにより前記開口部（１０ａ）を開閉し、
   前記容器（１０）と前記凝縮部（１４）との間は、前記吸湿部材（１２）から放出された水蒸気が通過可能であり、前記容器（１０）および凝縮部（１４）より伝熱性の低い材料からなる連結部材（１３）で連結されていることを特徴とする水滴生成装置。
2. 前記凝縮部（１４）で生成した水滴を貯蔵する貯水部（４０）を備えることを特徴とする請求項１に記載の水滴生成装置。
3. 前記凝縮部（１４）と大気を連通させる空気導入路（４２）と、
   前記空気導入路（４２）近傍の湿度を検出する湿度センサ（２５）と、
   前記空気導入路（４２）から導入される大気を前記凝縮部（１４）に供給するためのポンプ（４４）と、
   前記空気導入路（４２）を開閉する開閉弁（４３）と、
   前記開閉弁（４３）の開閉制御と前記ポンプ（４４）の作動制御を行う制御部（２３）とを備え、
   前記制御部（２３）は、前記湿度センサ（２５）で検出された湿度が所定値を上回った場合に前記開閉弁（４３）を開放するとともに、前記ポンプ（４４）を作動させることを特徴とする請求項１または２に記載の水滴生成装置。
4. 前記凝縮部（１４）は、土壌中に配置され、土壌と前記吸湿部材（１２）から放出された水蒸気とを熱交換可能な熱交換器であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の水滴生成装置。
5. 前記凝縮部（１４）は、大気と前記吸湿部材（１２）から放出された水蒸気とを熱交換可能な熱交換器であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の水滴生成装置。
6. 前記凝縮部（１４）は、水中に配置され、水と前記吸湿部材（１２）から放出された水蒸気とを熱交換可能な熱交換器であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の水滴生成装置。
7. 前記吸湿部材は、メソポーラスシリカから構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の水滴生成装置。
8. 前記メソポーラスシリカの細孔径は１ｎｍ〜７ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項７に記載の水滴生成装置。
9. 前記凝縮部（１４）で生成した水滴を土壌中に拡散させるための水分伝達部材（１７）を備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の水滴生成装置。
10. 前記容器（１０）の上面は、透光性を有する上側部材（４１）から構成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の水滴生成装置。
11. 前記上側部材（４１）は、２枚の板状部材（４１ａ、４１ｂ）を備えており、前記２枚の板状部材（４１ａ、４１ｂ）の間は密閉された空間となっていることを特徴とする請求項１０に記載の水滴生成装置。
12. 前記凝縮部（１４）で生成した水滴を浄化する浄化手段（５０、５１、５２）を備えることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の水滴生成装置。
13. 請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の水滴生成装置を用い、
    外気温が所定温度より低いときに、前記開閉弁（１１）により前記開口部（１０ａ）を開放して大気中の水蒸気を前記吸湿部材（１２）で吸収し、
    外気温が所定温度より高いときに、前記開閉弁（１１）により前記開口部（１０ａ）を閉鎖して前記吸湿部材（１２）から水蒸気を放出するとともに、前記凝縮部（１４）が前記吸湿部材（１２）から放出された水蒸気を凝縮して水滴を生成することを特徴とする水滴生成方法。

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