JP6782045B1 - 水生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】結露水中に空気中のウイルスが混入することを防いで、空気から高純度の水を生成することができる、水生成装置及び水生成方法を提供すること。【解決手段】空気から水を生成する水生成装置において、空気Ａを導入する空気導入部１と、空気導入部１から導入された導入空気を滅菌処理する空気滅菌処理部２と、空気滅菌処理部２において滅菌された滅菌処理済空気中の水分を結露させて結露水を生成する水生成部３と、を備える、水生成装置１０とする。【選択図】図１

Description

本発明は、水生成装置及び水生成方法に関する。

従来、空気中の水分を結露させて飲料水等を生成する水生成装置として様々な装置が開発されている。これらの各装置においては、空気中の水分を結露させた後、各種のフィルター等を用いた物理的な濾過処理による異物の除去、或いは、必要に応じて薬剤の投与による滅菌処理を行うことによって、飲料水としての安全性が担保されている（特許文献１、２参照）。

しかしながら、従来の水生成装置において、空気中に混在するウイルス等の極小の混入物を、生成された水に対する濾過処理等によって除去することは極めて困難であった。

又、生成された水に対して上述のような薬剤の投与による滅菌処理を行う場合には、薬剤投与後の水の安全性を確保するための高度なリスク管理が求められることになり、品質管理に係るコストが増大する一方で、安全な「純水」を求める需要者に対する生成水の商品価値・イメージが低下してしまうことがある。

特開２０１３−９４７５７号公報 特開２０１６−２０９８１０号公報

本発明は、以上の状況に鑑みてなされたものであり、空気から水を生成する装置において、結露水中に空気中のウイルスが混入することを防いで、高純度で安全性の高い水を生成することができる、水生成装置、及び、水生成方法を提供することを目的とする。

本発明者は、空気から水を生成する水生成装置における水生成の基本プロセスを、従来とは異なり、空気中の水分を結露させる前に、例えば、光触媒フィルターによる有機物の分解等によって空気自体の滅菌処理を先行して行い、その後、滅菌処理済の空気を結露させる構成とすることによって、結露水中に空気中のウイルスが混入することを防いで、高純度の水を生成することができることに想到し、本発明を完成させるに至った。本発明は具体的には以下のものを提供する。

（１） 空気から水を生成する水生成装置であって、空気を導入する空気導入部と、前記空気導入部から導入された導入空気を滅菌処理する空気滅菌処理部と、前記空気滅菌処理部において滅菌された滅菌処理済空気中の水分を結露させて結露水を生成する水生成部と、を備える、水生成装置。

（１）の水生成装置によれば、結露水中に導入空気中のウイルス等が混入することを防いで、空気から高純度で安全性の高い水を生成することができる。

（２） 前記空気滅菌処理部は、有機物を、水と二酸化炭素とに分解する有機物分解部を含んでなる、（１）に記載の水生成装置。

（２）の水生成装置によれば、導入空気中に混在するあらゆる有機物を水と二酸化炭素に分解して滅菌することにより、より確実に結露水中にウイルスが混入することを防いで、空気から、より高純度でより安全性の高い水を生成することができる。

（３） 前記有機物分解部が、光触媒フィルターである、（２）に記載の水生成装置。

（３）の水生成装置によれば、有機物の分解を、光触媒フィルターを用いて行う構成とした。これにより、（２）の水生成装置における、有機物の分解性能を著しく向上させることができ、有機物の除去機能を長期に亘って安定的に高水準に維持することができる。又、その他の分解手段として考えられる紫外線の照射や、オゾン又は次亜塩素酸等を用いた化学反応による分解手段による場合と異なり、人体への悪影響は実質的に皆無に等しく、安全性の面でも極めて有利である。

（４） 空気から水を生成する水生成方法であって、空気を導入する空気導入ステップと、前記空気導入ステップにおいて導入された導入空気を滅菌処理する空気滅菌処理ステップと、前記空気滅菌処理ステップにおいて滅菌された滅菌処理済空気中の水分を結露させて結露水を生成する水生成ステップと、を、含んでなる、水生成方法。

（４）の水生成方法によれば、結露水中に導入空気中のウイルスが混入することを防いで、空気から高純度で安全性の高い水を生成することができる。

（５） 前記空気滅菌処理ステップにおいては、前記導入空気中の有機物を、水と二酸化炭素とに分解する有機物分解処理が行われる、（４）に記載の水生成方法。

（５）の水生成方法によれば、導入空気中に混在するあらゆる有機物を水と二酸化炭素に分解して滅菌することにより、より確実に結露水中にウイルスが混入することを防いで、空気から、より高純度でより安全性の高い水を生成することができる。

（６） 前記水生成ステップにおいては、前記有機物の分解物である水分も結露させる、（５）に記載の水生成方法。

（６）の水生成方法によれば、空気から水を生成する本発明の方法において、中間プロセスで発生する水も漏れなく有効に活用することにより水の生成効率を高めることができる。

（７） （４）から（６）の何れかに記載の水生成方法によって生成された結露水を、飲料水として供給する飲料水供給方法。

（７）の飲料水供給方法によれば、（４）から（６）の何れかに記載の水生成方法の奏し得る各効果を享受して、安全性の高い飲料水を供給することができる。

（８） 前記結露水について、化学的滅菌処理を行わずに、飲料水として供給する、（７）に記載の飲料水供給方法。

（８）の飲料水供給方法によれば、結露後の生成水に対して殺菌用の薬剤による滅菌処理等の化学的滅菌処理を行わない方法とすることによって、品質管理に係るコストを抑えながら、安全な「純水」を求める需要者に対する生成水の商品価値・イメージを向上させることができる。尚、本明細書における「化学的滅菌処理」とは、生成された液体状態の水に薬剤を投与して混入させることによって、水中に残存するウイルスや微生物等を除去、殺菌、或いは非活性化する処理のことを言う。

本発明によれば、結露水中に空気中のウイルスが混入することを防いで、空気から高純度で安全性の高い水を生成することができる。

本発明の水生成装置の構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の水生成装置を構成する空気滅菌処理部の構成の一例を模式的に示す図である。 本発明の水生成方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の水生成方法において行われる空気滅菌処理ステップの実施態様の一例を模式的に示す図である。 本発明の水生成方法において行われる有機物分解の実施態様の一例を模式的に示す図である。 本発明の水生成方法において行われる水生成ステップの実施態様の一例を模式的に示す図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜図面等を参照しながら、その詳細を説明する。

＜水生成装置＞
本発明の水生成装置（以下、単に「水生成装置」とも言う）は、空気から水を生成する装置である。本発明の水生成装置において用いられる空気は水分を含む空気か、それに準ずる組成の気体であればよく、水生成装置の使用場所における大気をそのまま取り込んで利用することができる。又、上記の空気は、水分を含む気体である限り、水生成装置の設置場所以外の場において収集された気体であってもよい。

又、水生成装置によって空気から生成される水は、ウイルス等の微細な有機物が極めて高い除去率で除去されいる安全性の高い水であり、風呂水や洗浄用水他、一般的な生活用水としての利用は勿論のこと、飲料水としての利用が可能な水である。

［全体構成］
本発明の実施形態の一例である水生成装置１０の基本構成は、図１に示す通りである。水生成装置１０は、水分を含む空気を導入する空気導入部１、空気導入部１から水生成装置１０の内部に導入された空気（本明細書において、「導入空気」と言う）を滅菌処理する空気滅菌処理部２、及び、空気滅菌処理部２において滅菌された滅菌処理済空気中の水分を結露させて結露水を生成する水生成部３を、必要最小限の構成とする。

又、水生成装置１０を構成する空気滅菌処理部２は、ウイルスやその他の微生物等の有機物を、水と二酸化炭素とに分解する有機物分解部２１を含んでなる構成とすることが好ましい。この有機物分解部２１は、具体的には光触媒フィルターであることが好ましい。

尚、本発明の水生成装置は、上記各構成部分を一体化した装置として実施することができる他、上記各構成部分を、分散配置した上で、各構成部分を連動させて水を生成する全体システムの形態としても実施することもできる。一例として、空気導入部１と空気滅菌処理部２とからなる構成部分を異なる複数の場所に分散配置して、これらを単一の水生成部３に連結して水を生成するシステムとした場合も、当然に本発明の技術的範囲内で実施である。

（空気導入部）
空気導入部１を構成する機器は、水分を含む大気等の空気を、水生成装置１０の内部に吸引して導入する機能を有するものであればよく、特定の機器には限定されない。空気導入部１は、一例として、各種のファンやポンプ、或いは、それらの組合せによって構成することができる。

（空気滅菌処理部）
空気滅菌処理部２は、空気導入部１によって水生成装置１０の内部に導入された空気（本明細書において「導入空気」と言う）を、滅菌処理する機能を有する各種の機器によって構成することができる。

ここで、本明細書における「滅菌処理」とは、ウイルスや細菌等、増殖性を持つ微生物、或いは、微細な有機物を、殺滅又は除去するあらゆる処理のことを言うものとする。「滅菌処理」は、水生成装置によって生成される水の使用用途に応じて求められる所定の基準を満たす除去率で行われればよい。このような「滅菌処理」を行う空気滅菌処理部２は、特定の機器に限定されず、従来公知の各種の吸着材や濾過フィルター等の組合せからなる機器を適宜選択して用いることもできる。但し、空気滅菌処理部２は、有機物を、水と二酸化炭素とに分解する有機物分解部２１を含む構成とすることが好ましい。

有機物分解部２１は、具体的に、光触媒フィルターであることが好ましい。光触媒フィルターとは、例えば、ガスが流通可能なフィルターに、酸化チタン等の光触媒を担持させて、その光触媒に光を照射することで、フィルターを通過する有機物を分解・除去する装置である。尚、光触媒に照射する光については触媒の種類によって最適な波長は異なるが、酸化チタンを用いる場合であれば、紫外線の照射が最も有効である。光触媒フィルターは光触媒に適切な波長の光を照射する光源を内蔵するものであることが好ましいが、太陽光の利用も可能であり、触媒を最適化することにより、可視光の利用によっても本発明の効果を享受することが可能である。

尚、光触媒フィルターの分野においては、近年、特開２０１９−１０３９６３号公報に公開されている光触媒フィルター等、小型でありながら、極めて多量の空気を処理することができる装置の開発が進んでいる。本発明の水生成装置において有機物分解部２１を構成する装置として、このような高い有機物の分解機能を有する光触媒フィルターを、特に好ましく用いることができる。空気滅菌処理部２を構成する有機物分解部２１として、このよう高い有機物の分解機能を有する光触媒フィルターを採用することによって、導入空気中に混在するウイルス等を完全に殺滅するほどの滅菌処理を実現することが可能である。

尚、空気滅菌処理部２は、有機物分解部２１の他にも、その他の各種の吸着材や濾過フィルター等を補助的に組合せた構成とすることができる。例えば、導入空気が光触媒フィルターを通過する前の上流側の段階において、一定以上の粒径の粒子等を予め排除することができるフィルターを配置する構成や、更に、光触媒フィルターを通過した後の下流側の段階において、分解後の残存成分に由来する粒子等を捕捉する各種の吸着材等を配置する構成を、空気滅菌処理部２の好ましい構成の一例として挙げることができる。

（水生成部）
水生成部３は、空気滅菌処理部２によって滅菌された空気（本明細書において「滅菌処理済空気」と言う）に含まれる水分を結露させて結露水を生成することができるものであればよく、特定の機器に限定されない。水生成部３は、例えば金属製部品の裏面側にフィンが形成されたものによって構成することができる。

（その他の構成部分）
水生成装置１０は、結露水を更に浄化して、例えば飲料水としてのより高い水準の安全性を担保するために、活性炭フィルターやＲＯ膜等によって構成される浄化部（図示せず）を更に備えるものとしてもよい。又、必要に応じて、必要な範囲で、殺菌用の薬剤等による滅菌処理を行ってもよいが、水生成装置１０は、導入空気の段階で必要な滅菌処理が施されていることによって、結露後の生成水に対して、薬剤による滅菌処理を行わずとも、飲料水としての十分な安全性を担保することもできる。

＜水生成方法＞
本発明の水生成方法（以下、単に「水生成方法」とも言う）は、空気から水を生成する方法である。水生成方法において用いられる空気は、本発明の水生成装置に用いる空気と同様に、水分を含む気体であればよく、水生成方法の実施場所における大気をそのまま取り込んで利用することができる。又、この他、この空気は、水生成方法の実施場所以外の場において収集された気体であってもよい。水生成方法によって空気から生成される水についても、本発明の水生成装置によって生成された水と同様、風呂水や洗浄用水他、一般的な生活用水としての利用は勿論のこと、飲料水としての利用が可能な水である。

［全体構成］
図３は、本発明の水生成方法Ｐ１の手順を示すフローチャートである。水生成方法Ｐ１は、空気Ａから水Ｗを生成する方法であって、空気導入ステップＳｔ１、空気滅菌処理ステップＳｔ２、及び、水生成ステップＳｔ３の少なくとも３つの手順が、この順序で実行されるプロセスである。

水生成方法Ｐ１は、本発明の水生成装置を用いて実施することができる。しかしながら、水生成方法Ｐ１を実施するための具体的手段は、必ずしも本発明の水生成装置に限定されない。上記の３つの手順に関する要件を満たす水の生成方法である限り、他の実施手段を用いて行われるプロセスであっても本発明の技術的範囲に属する。但し、以下においては、本発明の水生成方法について、水生成装置１０を用いて実施する場合の実施態様を、好ましい実施態様の具体例として、その詳細を説明する。

（空気導入ステップ）
空気導入ステップＳｔ１においては、空気導入部１によって、空気Ａが水生成装置１０の内部に導入される。空気Ａとしては、水生成方法の実施場所の周辺の大気を利用することができる。

（空気滅菌処理ステップ）
空気滅菌処理ステップＳｔ２においては、空気滅菌処理部２によって、導入空気を滅菌処理する処理が行われる。水生成方法Ｐ１は、このように、導入空気を結露させる前に、予め上流側の工程において滅菌処理済空気とし、その後に、この滅菌処理済空気を結露させる手順とする点を主たる特徴とする。

空気滅菌処理ステップＳｔ２における滅菌処理として、より具体的には、導入空気中の有機物を、水と二酸化炭素とに分解する有機物分解処理Ｓｔ２１が行われることが好ましい。そして、この有機物分解処理Ｓｔ２１は、光触媒フィルターによって行われることが好ましい（図２参照）。

光触媒フィルターの機能を最大限に活用することによって、導入空気に混在する微細な有機物Ｏを、結露水を生成するステップよりも上流側の工程において、水Ｗ_２（Ｈ_２Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ_２）とにほぼ完全に分解して、ウイルスやその他の細菌等の有機物が極めて高い除去率で除去された滅菌処理済空気とすることができる（図３参照）。

（水生成ステップ）
水生成ステップＳｔ３においては、空気滅菌処理ステップＳｔ２において滅菌処理が施された滅菌処理済空気を結露させて、ウイルスやその他の細菌等の有機物の混入量が極少ない結露水を得ることができる。

又、空気滅菌処理ステップＳｔ２において、光触媒フィルター等を用いた有機物分解処理Ｓｔ２１が行われる場合、この水生成ステップＳｔ３において得られる結露水のウイルス等の有機物の混入量を、更に極小の含有量範囲に低減させることができる。又、このように有機物分解処理Ｓｔ２１が行われる場合には、導入空気となる空気Ａに導入時から含まれていた水分であるＷ_１に加えて、有機物Ｏの分解物の一部である水Ｗ_２分も併せて結露させることにより、水生成ステップＳｔ３における水の生成効率を更に高めることもできる（図６参照）。

［飲料水供給方法］
水生成方法Ｐ１によって生成された結露水である水Ｗは、結露前の気体の段階で滅菌処理を行っているので、ウイルス等の混入量が、極小に抑えれている。このため、結露後の液体状態で化学的滅菌処理を行わずに、そのまま、或いは、物理的な濾過や吸着の処理を再度行うことのみによって、安全な飲料水として供給することが可能である。水生成方法Ｐ１によって生成された結露水は、このように、化学的滅菌処理を排除した生成方法とすることによって、品質管理に係るコストを抑えながら、安全な「純水」を求める需要者に対して、生成水の商品価値・イメージを向上させることができる。

１ 空気導入部
２ 空気滅菌処理部
２１ 有機物分解部（光触媒フィルター）
３ 水生成部
１０ 水生成装置
Ａ 空気
Ｗ、Ｗ_１、Ｗ_２ 水
Ｏ 有機物（ウイルス）
Ｐ１ 水生成方法
Ｓｔ１ 空気導入ステップ
Ｓｔ２ 空気滅菌処理ステップ
Ｓｔ２１ 有機物分解ステップ
Ｓｔ３ 水生成ステップ

Claims (3)

1. 空気から水を生成する水生成方法であって、
   空気を導入する空気導入ステップと、
   前記空気導入ステップにおいて導入された導入空気中の有機物を、水と二酸化炭素とに分解する有機物分解処理によって滅菌処理する空気滅菌処理ステップと、
   前記空気滅菌処理ステップにおいて滅菌された滅菌処理済空気中の水分及び前記有機物の分解物である水分を結露させて結露水を生成する水生成ステップと、
   を、含んでなる、水生成方法。
2. 請求項１に記載の水生成方法によって生成された結露水を、飲料水として供給する飲料水供給方法。
3. 前記結露水について、化学的滅菌処理を行わずに、飲料水として供給する、
   請求項２に記載の飲料水供給方法。

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