水生成装置
【課題】エネルギーの消費を抑制することが可能であって、複雑化且つ大型化の抑制を図ることが可能な水生成装置を提供する。
【解決手段】ダクト１１０の第１の部分１１１には、水蒸気を含む空気が供給される。第２の部分１１２は、第１の部分１１１に接続されている。第２の部分１１２には、ロータ２０の本体２１の一方部分が配置される。第３の部分１１３は、第２の部分１１２に接続されている。第３の部分１１３には、加熱冷却器４９の加熱フィン４２が配置される。第４の部分１１４は、第３の部分１１３に接続されている。第４の部分１１４には、ロータ２０の本体２１の他方部分が配置される。第５の部分１１５は、第４の部分１１４に接続されている。第５の部分１１５には、加熱冷却器４９の冷却フィン４４が配置される。
【解決手段】ダクト１１０の第１の部分１１１には、水蒸気を含む空気が供給される。第２の部分１１２は、第１の部分１１１に接続されている。第２の部分１１２には、ロータ２０の本体２１の一方部分が配置される。第３の部分１１３は、第２の部分１１２に接続されている。第３の部分１１３には、加熱冷却器４９の加熱フィン４２が配置される。第４の部分１１４は、第３の部分１１３に接続されている。第４の部分１１４には、ロータ２０の本体２１の他方部分が配置される。第５の部分１１５は、第４の部分１１４に接続されている。第５の部分１１５には、加熱冷却器４９の冷却フィン４４が配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の水蒸気を凝集することによって水を生成する水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気中の水蒸気を凝集することによって水を生成する方法および装置について、例えば、特表２００８−５１１７７４号公報（以下、特許文献１という）に係る水製造システム及び方法と、特開昭５６−３７０２１号公報（以下、特許文献２という）に係る造水装置とが知られている。
【０００３】
特許文献１に係る水製造システム及び方法において、湿潤空気製造ステージは、第１熱交換機と第２熱交換機とを有している。湿潤空気製造ステージは、周囲の大気から水分を除去し、液体の乾燥剤を用いて別の大気に変える処理を有している。また、湿潤空気製造ステージは、乾燥空気である第１気流を流通させる回収チャンバと、湿潤空気である第２気流を流通させる再生チャンバとを有している。
【０００４】
第１熱交換機は、回収チャンバに供給される乾燥剤を、乾燥空気である第１気流の温度を下回る温度まで冷却する。このようにすることにより、乾燥剤が回収チャンバを通るときに第１気流が冷却される。冷却された乾燥剤により、第１気流から水分が凝縮によって除去される。一方、第２熱交換機は、再生チャンバに供給される乾燥剤を、湿潤空気である第２気流の温度を上回る温度まで加熱する。このようにすることにより、乾燥剤が再生チャンバを通るときに第２気流が加熱される。加熱された第２気流からは、水分が蒸発される。
【０００５】
また、特許文献１に係る水製造システムは、ラジエター型の熱交換機を備えている。ラジエター型の熱交換機は、冷たい乾燥空気である第１気流および暖かい湿潤空気である第２気流を受容するように構成されている。ラジエター型の熱交換機において、第２の気流から第１の気流に熱が移行する。さらに、ラジエター型の熱交換機において、第２気流の中から水分が凝縮する。凝縮によって生じた水は、回収器に溜められる。
【０００６】
一方、特許文献２に係る造水装置は、吸着材充填室と、加熱器と、凝縮器とを備えている。吸着材充填室には、水分を吸着する吸着剤が充填されている。加熱器は、吸着剤に吸着された水分を蒸発させることにより、水蒸気を発生させる。凝縮器は、発生した水蒸気を凝縮する。このように、特許文献２に係る造水装置は、加熱器と凝縮器とのように、別々に加熱手段と冷却手段とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００８−５１１７７４号公報
【特許文献２】特開昭５６−３７０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に係る水製造システムは、乾燥剤の加熱手段として、冷却用の熱交換機と、加熱用の熱交換機との二つの加熱手段を備えている。さらに、特許文献１に係る水製造システムは、冷却手段および凝縮手段としてのラジエター型の熱交換機をさらに備えている。このように、特許文献１に係る水製造システムは、二つの加熱手段と、凝縮手段とを別々に備えている。
【０００９】
そのため、特許文献１に係る水製造システムにおいては、消費エネルギーが大きいことにより、水の凝集に係る効率が悪い。また、システム全体の装置の構成が複雑化且つ大型化してしまう。
【００１０】
特許文献２に係る造水装置は、上述のように、吸湿剤の再生のための加熱手段と、水分抽出のための冷却手段とを別々に備えている。そのため、特許文献２に係る造水装置においても、消費エネルギーが大きいことにより、水の凝集に係る効率が悪い。また、当該装置の構成が複雑化且つ大型化してしまう。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、エネルギーの消費を抑制することが可能であって、複雑化且つ大型化の抑制を図ることが可能な水生成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に従った水生成装置は、吸湿部と、加熱冷却器と、ダクトと、駆動部とを備えている。吸湿部は、吸湿材料によって形成されている。加熱冷却器は、加熱部と冷却部とを有している。ダクトは、第１の部分と、第２の部分と、第３の部分と、第４の部分と、第５の部分とを有している。第１の部分には、水蒸気を含む空気が供給される。第２の部分は、第１の部分に接続されている。また、第２の部分には、吸湿部の一方部分が配置される。第３の部分は、第２の部分に接続されている。また、第３の部分には、加熱冷却器の加熱部が配置される。第４の部分は、第３の部分に接続されている。第４の部分には、吸湿部の他方部分が配置される。第５の部分は、第４の部分に接続されている。第５の部分には、加熱冷却器の冷却部が配置される。
【００１３】
また、本発明に従った水生成装置の駆動部は、所定の回転軸線を中心に吸湿部を回転させる。駆動部の駆動により、吸湿部の一方部分が他方部分の位置に移動し且つ他方部分が一方部分の位置に移動することによって一方部分の位置と他方部分の位置とが交互に入れ替わるように、吸湿部が回転する。
【００１４】
本発明によれば、第１の部分から第２の部分に供給された空気が吸湿部の一方部分を通過するときに、吸湿部の一方部分は、第１の部分から第２の部分に供給された空気に含まれる水蒸気を吸入する。吸湿部によって水蒸気が吸湿された後の乾燥空気は、第３の部分を流通するときに加熱部によって加熱される。第３の部分から第４の部分に供給された空気が吸湿部の他方部分を通過するときには、吸湿部の他方部分に含まれる水分が、第４の部分から第５の部分を流通する空気に放出される。第５の部分を流通する空気に含まれる水蒸気は、加熱冷却器の冷却部に冷却されることによって凝縮する。
【００１５】
また、吸湿部は、吸湿部の一方部分が他方部分の位置に移動し且つ他方部分が一方部分の位置に移動することによって一方部分の位置と他方部分の位置とが交互に入れ替わるように回転する。これにより、ダクト内において、吸湿部による水分の吸入と放出とが繰り返される。
【００１６】
さらに、本発明によれば、ダクトの内部において、加熱部によって空気と吸湿部とを加熱且つ乾燥させたり、冷却部によって空気を冷却し且つ水蒸気を凝縮させたりすることができる。加熱部と冷却部とは、ともに加熱冷却器の一部である。
【００１７】
このように、本発明に従った水生成装置は、吸湿部の再生のための加熱手段と、水分抽出のための冷却手段とが一体である加熱冷却器を備えている。そのため、消費エネルギーを抑制することができ、水の凝集に係る効率を向上させることができる。また、本発明に従った水生成装置の複雑化且つ大型化の抑制を図ることができる。
【００１８】
本発明に従った水生成装置において、加熱冷却器は、加熱部に接続された高温部分と、冷却部に接続された低温部分とを有するペルチェ素子によって構成されていることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、吸湿部の再生のための加熱部に接続された高温部分と、水分抽出のための冷却部に接続された低温部分とを有するペルチェ素子によって構成されている。このように、高温部分と低温部分とが一体であるペルチェ素子の構成により、消費エネルギーを抑制することができ、水の凝集に係る効率を向上させることができる。また、薄型化且つ小型化されたペルチェ素子によれば、当該水生成装置の複雑化且つ大型化の抑制を図ることができる。
【００２０】
本発明に従った水生成装置において、加熱冷却器は、加熱部に接続された発熱ヘッドと、冷却部に接続された吸熱ヘッドとを有するスターリングエンジンによって構成されていることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、吸湿部の再生のための加熱部に接続された発熱ヘッドと、水分抽出のための冷却部に接続された吸熱ヘッドとを有するスターリングエンジンによって構成されている。このように、発熱ヘッドと吸熱ヘッドとが一体であるスターリングエンジンの構成により、消費エネルギーを抑制することができ、水の凝集に係る効率を向上させることができる。また、スターリングエンジンの構成を簡略化且つ小型化することにより、当該水生成装置の複雑化且つ大型化の抑制を図ることができる。
【００２２】
本発明に従った水生成装置において、ダクトには、空気をダクトに流入させる流入口と、空気をダクトから流出させる流出口とが形成されていることが好ましい。さらに、本発明に従った水生成装置は、流入口からダクトの内部に向かって空気を送風させる吸気ファンと、ダクトの内部から流出口に向かって空気を送風させる排気ファンとをさらに備えていることが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、吸気ファンによってダクトに空気を円滑に流入させることができ、且つ、排気ファンによってダクトから空気を円滑に流出させることができる。そのため、ダクトの内部において、空気が円滑に流れることにより、水の凝集に係る効率をより向上させることができる。
【００２４】
本発明に従った水生成装置は、第５の部分を流通する空気に含まれる水分のうち、冷却部によって凝縮した水を貯留する貯水部をさらに備えていることが好ましい。貯水部は、ダクトの一部として第５の部分に接続されていることが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、ダクトと貯水部とを接続させる構成が、ダクトと貯水部との間に配置されていない。そのため、当該水生成装置の複雑化且つ大型化の抑制をさらに図ることができる。また、ダクトに配置された加熱冷却器の冷却部によって凝縮された結露水が、ダクトの内部において貯水部に即座に貯留されるため、効率よく水を回収することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、エネルギーの消費を抑制することが可能であって、複雑化且つ大型化の抑制を図ることが可能な水生成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水生成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る水生成装置のマイコンによって制御される各構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る水生成装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る水生成装置のマイコンによって制御される各構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態に係る水生成装置１００は、吸湿部の一例としてのロータ２０と、ペルチェ素子４０によって構成された加熱冷却器４９と、ダクト１１０と、駆動部の一例としてのモータ２３とを備えている。
【００３０】
加熱冷却器４９は、加熱部の一例としての加熱フィン４２と、冷却部の一例としての冷却フィン４４とを有している。ペルチェ素子４０は、高温部分４１と低温部分４３とを有している。ペルチェ素子４０において、高温部分４１と低温部分４３とは、一体である。加熱フィン４２は、高温部分４１に接続されている。冷却フィン４４は、低温部分４３に接続されている。そのため、高温部分４１と低温部分４３と加熱フィン４２と冷却フィン４４とは、加熱冷却器４９として一体である。
【００３１】
後述するように、高温部分４１と低温部分４３との接合部にペルチェ素子制御回路５４（図２参照）から電流が供給されることにより、一方の金属を含む低温部分４３から他方の金属を含む高温部分４１に熱が移動する。これにより、低温部分４３は冷却される。さらに、低温部分４３に接続された冷却フィン４４が冷却されることにより、冷却フィン４４の周辺の空気が冷却される。一方、高温部分４１は加熱される。さらに、高温部分４１に接続された加熱フィン４２が加熱されることにより、加熱フィン４２の周辺の空気が加熱される。後述するように、加熱冷却器４９は、ロータ２０の本体２１の再生のための加熱手段と、水分抽出のための冷却手段とを有している。
【００３２】
ダクト１１０は、第１の部分１１１と、第２の部分１１２と、第３の部分１１３と、第４の部分１１４と、第５の部分１１５とを有している。第１の部分１１１には、水蒸気を含む空気が供給される。第２の部分１１２は、第１の部分１１１に接続されている。また、第２の部分１１２には、ロータ２０の本体２１の一方部分が配置される。第３の部分１１３は、第２の部分１１２に接続されている。また、第３の部分１１３には、加熱冷却器４９の加熱フィン４２が配置される。第４の部分１１４は、第３の部分１１３に接続されている。第４の部分１１４には、ロータ２０の本体２１の他方部分が配置される。第５の部分１１５は、第４の部分１１４に接続されている。第５の部分１１５には、加熱冷却器４９の冷却フィン４４が配置される。なお、ロータ２０と、本体２１の一方部分と他方部分とについては後述する。
【００３３】
ダクト１１０には、空気をダクト１１０に流入させる流入口１２１と、空気をダクト１１０から流出させる流出口１２２とが形成されている。水生成装置１００は、流入口１２１からダクト１１０の内部に向かって空気を送風させる吸気ファン３１と、ダクト１１０の内部から流出口１２２に向かって空気を送風させる排気ファン３２とを備えている。
【００３４】
ロータ２０は、本体２１とベルト２２とを有している。本体２１は、吸湿性の材料によって形成されている。ただし、本体２１は、本体２１に吸湿剤が塗布されたものであってもよい。また、本体２１は、本体２１に吸湿剤が充填されたものであってもよい。
【００３５】
ロータ２０の本体２１のうち、ダクト１１０の第２部分１１２には、一方部分が配置されている。一方部分とは、本体２１のうち、ダクト１１０を流通する空気に含まれる水蒸気を吸収する機能を有する部分のことである。一方、ロータ２０の本体２１のうち、ダクト１１０の第４部分１１４には、他方部分が配置されている。他方部分とは、本体２１のうち、第４の部分１１４から第５の部分１１５に向かってダクト１１０を流通する空気に本体２１に含まれる水分を放出する機能を有する部分のことである。
【００３６】
本体２１には、ベルト２２が巻き掛けられている。ベルト２２は、モータ２３のモータ軸２４に接続されている。モータ２３が回転することにより、モータ軸２４の回転を介してベルト２２が駆動する。ベルト２２の駆動とともに、ロータ２０の本体２１が回転軸線Ｓを中心に回転する。水生成装置１００において、回転軸線Ｓを中心とする回転軸（図示せず）が所定の位置に支持されることにより、ロータ２０の本体２１が回転軸線Ｓを中心に回転する。
【００３７】
モータ２３の駆動によってロータ２０の本体２１が回転することにより、本体２１の一方部分が他方部分の位置に移動し且つ他方部分が一方部分の位置に移動することによって一方部分の位置と他方部分の位置とが交互に入れ替わる。このようにして、モータ２３は、回転軸線Ｓを中心にロータ２０の本体２１を回転させる。
【００３８】
図１に示すように、水生成装置１００は、貯水部１１６を備えている。貯水部１１６は、第５の部分１１５を流通する空気に含まれる水分のうち、冷却フィン４４によって冷却され且つ凝縮した水を貯留する。貯水部１１６には、チューブ１１７が接続されている。貯水部１１６に溜められた水は、チューブ１１７を介して水を浄化する装置に供給される。貯水部１１６は、ダクト１１０の一部として第５の部分１１５に接続されている。
【００３９】
図２に示すように、制御部としてのマイコン５０は、電源回路５２を介して交流電源に接続されている。また、電源回路５２には、ファン制御回路５３とペルチェ素子制御回路５４とモータ制御回路５５とが接続されている。マイコン５０は、ファン制御回路５３を介して吸気ファン３１と排気ファン３２とを制御する。マイコン５０は、ペルチェ素子制御回路５４を介して高温部分４１と低温部分４３との接合部を制御する。マイコン５０は、モータ制御回路５５を介してモータ２３を制御する。
【００４０】
以下では、ダクト１１０の内部の空気の流れについて説明する。図１に二点鎖線で示す矢印は、空気が流れる方向を示している。矢印は、空気の流れ方向を概略的に示すものであって、空気の流速または規模を示すものではない。
【００４１】
吸気ファン３１の駆動により、水生成装置１００の外部の空気Ｃ１が流入口１２１を介してダクト１１０の内部に流入する。ダクト１１０の内部に流入した空気Ｃ１は、第１の部分１１１を通った後に、第２の部分１１２においてロータ２０の本体２１の一方部分を通過する。本体２１の一方部分において、空気に含まれる水蒸気は、吸湿材によって空気から取り除かれる。
【００４２】
水蒸気が取り除かれることによって比較的乾燥した空気Ｃ２は、第３の部分１１３を流通する。第３の部分１１３において、空気Ｃ２は、加熱フィン４２の近傍または加熱フィン４２を通過することにより、さらなる乾燥と加熱とが進行する。加熱且つ乾燥された空気Ｃ３は、第４の部分１１４において本体２１の他方部分を通過する。
【００４３】
本体２１の他方部分において、本体２１に吸着した水蒸気は、加熱且つ乾燥された空気Ｃ３によって本体２１から、他方部分を通過する空気に放出される。これにより、第５の部分１１５を流通する空気Ｃ４に、水蒸気を含ませることができ、且つ、水蒸気が吸着した本体２１を再生させることができる。再生された本体２１は、一方部分の位置と他方部分の位置とが交互に入れ替わるように回転することにより、第４の部分１１４から第２の部分１１２に移動したときには、再び空気Ｃ１に含まれる水蒸気を本体２１に吸着させることができる。このように、第３の部分１１３に配置された加熱フィン４２は、ロータ２０の本体２１の再生のための加熱手段として機能を有している。
【００４４】
水蒸気が含まれる空気Ｃ４は、第５の部分１１５を流通する。第５の部分１１５において、空気Ｃ４は、冷却フィン４４の近傍または冷却フィン４４を通過することにより、冷却される。冷却フィン４４によって冷却された空気は、凝縮することにより、水滴となる。このように、第５の部分１１５に配置された冷却フィン４４は、水分抽出のための冷却手段としての機能を有している。
【００４５】
冷却フィン４４の近傍にて発生した水滴は、貯水部１１６に溜められる。水蒸気が凝縮して水蒸気が取り除かれた空気Ｃ５は、排気ファン３２の駆動により、流出口１２２を介してダクト１１０から水生成装置１００の外部に流出する。
【００４６】
以上のように、水生成装置１００は、ロータ２０と、加熱冷却器４９と、ダクト１１０と、モータ２３とを備えている。ロータ２０の本体２１は、吸湿材料によって形成されている。加熱冷却器４９は、加熱フィン４２と冷却フィン４４とを有している。ダクト１１０は、第１の部分１１１と、第２の部分１１２と、第３の部分１１３と、第４の部分１１４と、第５の部分１１５とを有している。第１の部分１１１には、水蒸気を含む空気が供給される。第２の部分１１２は、第１の部分１１１に接続されている。また、第２の部分１１２には、ロータ２０の本体２１の一方部分が配置される。第３の部分１１３は、第２の部分１１２に接続されている。また、第３の部分１１３には、加熱冷却器４９の加熱フィン４２が配置される。第４の部分１１４は、第３の部分１１３に接続されている。第４の部分１１４には、ロータ２０の本体２１の他方部分が配置される。第５の部分１１５は、第４の部分１１４に接続されている。第５の部分１１５には、加熱冷却器４９の冷却フィン４４が配置される。
【００４７】
また、水生成装置１００のモータ２３は、回転軸線Ｓを中心にロータ２０の本体２１を回転させる。モータ２３の駆動により、ロータ２０の本体２１の一方部分が他方部分の位置に移動し且つ他方部分が一方部分の位置に移動することによって一方部分の位置と他方部分の位置とが交互に入れ替わるように、ロータ２０の本体２１が回転する。
【００４８】
水生成装置１００によれば、第１の部分１１１から第２の部分１１２に供給された空気が本体２１の一方部分を通過するときに、本体２１の一方部分は、第１の部分１１１から第２の部分１１２に供給された空気Ｃ１に含まれる水蒸気を吸入する。本体２１によって水蒸気が吸湿された後の乾燥空気Ｃ２は、第３の部分１１３を流通するときに加熱フィン４２によって加熱される。第３の部分１１３から第４の部分１１４に供給された空気Ｃ３が本体２１の他方部分を通過するときには、本体２１の他方部分に含まれる水分が、第４の部分１１４から第５の部分１１５を流通する空気Ｃ４に放出される。第５の部分１１５を流通する空気Ｃ４に含まれる水蒸気は、加熱冷却器４９の冷却フィン４４に冷却されることによって凝縮する。
【００４９】
また、ロータ２０の本体２１は、一方部分が他方部分の位置に移動し且つ他方部分が一方部分の位置に移動することによって一方部分の位置と他方部分の位置とが交互に入れ替わるように回転する。これにより、ダクト１１０内において、ロータ２０の本体２１による水分の吸入と放出とが繰り返される。
【００５０】
さらに、水生成装置１００によれば、ダクト１１０の内部において、加熱フィン４２によって空気Ｃ２とロータ２０の本体２１とを加熱且つ乾燥させたり、冷却フィン４４によって空気Ｃ４を冷却し且つ水蒸気を凝縮させたりすることができる。加熱フィン４２と冷却フィン４４とは、ともに加熱冷却器４９の一部である。
【００５１】
このように、水生成装置１００は、ロータ２０の本体２１の再生のための加熱手段と、水分抽出のための冷却手段とが一体である加熱冷却器４９を備えている。そのため、消費エネルギーを抑制することができ、水の凝集に係る効率を向上させることができる。また、水生成装置１００の複雑化且つ大型化の抑制を図ることができる。
【００５２】
水生成装置１００において、加熱冷却器４９は、加熱フィン４２に接続された高温部分４１と、冷却フィン４４に接続された低温部分４３とを有するペルチェ素子４０によって構成されている。
【００５３】
この構成によれば、ロータ２０の本体２１の再生のための加熱フィン４２に接続された高温部分４１と、水分抽出のための冷却フィン４４に接続された低温部分４３とを有するペルチェ素子４０によって構成されている。このように、高温部分４１と低温部分４３とが一体であるペルチェ素子４０の構成により、消費エネルギーを抑制することができ、水の凝集に係る効率を向上させることができる。また、薄型化且つ小型化されたペルチェ素子４０によれば、水生成装置１００の複雑化且つ大型化の抑制を図ることができる。
【００５４】
水生成装置１００において、ダクト１１０には、空気をダクト１１０に流入させる流入口１２１と、空気をダクト１１０から流出させる流出口１２２とが形成されている。さらに、水生成装置１００は、流入口１２１からダクト１１０の内部に向かって空気を送風させる吸気ファン３１と、ダクト１１０の内部から流出口１２２に向かって空気を送風させる排気ファン３２とを備えている。
【００５５】
この構成によれば、吸気ファン３１によってダクト１１０に空気を円滑に流入させることができ、且つ、排気ファン３２によってダクト１１０から空気を円滑に流出させることができる。そのため、ダクト１１０の内部において、空気が円滑に流れることにより、水の凝集に係る効率をより向上させることができる。
【００５６】
水生成装置１００は、第５の部分１１５を流通する空気Ｃ４に含まれる水分のうち、冷却フィン４４によって凝縮した水を貯留する貯水部１１６を備えている。貯水部１１６は、ダクト１１０の一部として第５の部分１１５に接続されている。
【００５７】
この構成によれば、ダクト１１０と貯水部１１６とを接続させる構成が、ダクト１１０と貯水部１１６との間に配置されていない。そのため、水生成装置１００の複雑化且つ大型化の抑制をさらに図ることができる。また、ダクト１１０に配置された加熱冷却器４９の冷却フィン４４によって凝縮された結露水が、ダクト１１０の内部において貯水部１１６に即座に貯留されるため、効率よく水を回収することができる。
【００５８】
（第２実施形態）
図３に示すように、第２実施形態に係る水生成装置２００は、吸湿部の一例としてのロータ２０と、スターリングエンジン６００によって構成された加熱冷却器６０と、ダクト２１０と、駆動部の一例としてのモータ２３とを備えている。
【００５９】
水生成装置２００において、ダクト２１０は、第１の部分２１１と第２の部分２１２と第３の部分２１３と第４の部分２１４と第５の部分２１５とを有している。ダクト２１０の第１の部分２１１と第２の部分２１２と第３の部分２１３と第４の部分２１４と第５の部分２１５とのそれぞれの機能は、上述したダクト１１０（図１参照）の第１の部分１１１と第２の部分１１２と第３の部分１１３と第４の部分１１４と第５の部分１１５とのそれぞれの機能と同様である。
【００６０】
吸気ファン３１の駆動により、水生成装置２００の外部の空気Ｃ１が流入口２２１を介してダクト２１０の内部に流入する。また、冷却フィン６２の近傍にて発生した水滴は、貯水部２１６に溜められる。水蒸気が凝縮して水蒸気が取り除かれた空気Ｃ５は、排気ファン３２の駆動により、流出口２２２を介してダクト２１０から水生成装置２００の外部に流出する。貯水部２１６に溜められた水は、チューブ２１７を介して水を浄化する装置に供給される。
【００６１】
加熱冷却器６０は、加熱部の一例としての加熱フィン６１と、冷却部の一例としての冷却フィン６２とを有している。スターリングエンジン６００は、図示しない発熱ヘッドと吸熱ヘッドとを有している。発熱ヘッドは、加熱フィン６１に接続されている。吸熱ヘッドは、冷却フィン６２に接続されている。
【００６２】
スターリングエンジン６００と加熱フィン６１と冷却フィン６２とは、一体化されて加熱冷却器６０の本体を構成している。第３の部分２１３に配置された加熱フィン６１は、ロータ２０の本体２１の再生のための加熱手段として機能を有している。一方、第５の部分２１５に配置された冷却フィン６２は、水分抽出のための冷却手段としての機能を有している。このように、水生成装置２００は、ロータ２０の本体２１の再生のための加熱手段と、水分抽出のための冷却手段とが一体である加熱冷却器６０を備えている。
【００６３】
スターリングエンジン６００は、図示しないシリンダの内部においてディスプレーサ（図示せず）を往復運動させることにより、ヘリウム等の作動気体を、圧縮空間内で圧縮して発熱ヘッドを加熱し、且つ、膨張空間内で膨張させて吸熱ヘッドを冷却する。このように、スターリングエンジン６００において、作動気体は、気体状態のままで圧縮空間と膨張空間の間を移動する。圧縮空間と膨張空間とが、例えば一つのシリンダの両端に配置される場合には、作動気体は、シリンダの一方の端部から他方の端部までの間を往復する。
【００６４】
加熱冷却器６０のスターリングエンジン６００の駆動により、加熱フィン６１において気体が加熱されるように、加熱フィン６１と空気とが熱交換される。一方、スターリングエンジン６００の駆動により、冷却フィン６２において気体が冷却されるように、冷却フィン６２と空気とが熱交換される。
【００６５】
図４に示すように、制御部としてのマイコン５０は、電源回路５２を介して交流電源に接続されている。また、電源回路５２には、ファン制御回路５３と、モータ制御回路５５と、スターリングエンジン制御回路５６とが接続されている。マイコン５０は、スターリングエンジン制御回路５６を介してスターリングエンジン６００を制御する。
【００６６】
なお、第２実施形態に係る水生成装置２００のその他の構成は、第１実施形態に係る水生成装置１００の構成と同様である。第２実施形態に係る水生成装置２００の説明において、第１実施形態に係る水生成装置１００の構成と同様であるものについては、同符号を付し、説明を省略する。さらに、第２実施形態に係る水生成装置２００は、以下に述べる特有の作用効果を除く他の作用効果についても、第１実施形態に係る水生成装置１００と同様に達成することができる。
【００６７】
以上のように、水生成装置２００において、加熱冷却器６０は、加熱フィン６１に接続された発熱ヘッドと、冷却フィン６２に接続された吸熱ヘッドとを有するスターリングエンジン６００によって構成されている。
【００６８】
この構成によれば、ロータ２０の本体２１の再生のための加熱フィン６１に接続された発熱ヘッドと、水分抽出のための冷却フィン６２に接続された吸熱ヘッドとを有するスターリングエンジン６００によって構成されている。このように、発熱ヘッドと吸熱ヘッドとが一体であるスターリングエンジン６００の構成により、消費エネルギーを抑制することができ、水の凝集に係る効率を向上させることができる。また、スターリングエンジン６００の構成を簡略化且つ小型化することにより、水生成装置２００の複雑化且つ大型化の抑制を図ることができる。
【００６９】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。
【符号の説明】
【００７０】
２０：ロータ、２１：本体、２２：ベルト、２３：モータ、３１：吸気ファン、３２：排気ファン、４０：ペルチェ素子、４２，６１：加熱フィン、４４，６２：冷却フィン、４９，６０：加熱冷却器、１００，２００：水生成装置、１１０，２１０：ダクト、１１１，２１１；第１の部分、１１２，２１２：第２の部分、１１３，２１３：第３の部分、１１４，２１４：第４の部分、１１５，２１５：第５の部分、１２１，２２１：流入口、１２２，２２２：流出口、１１６，２１６：貯水部、６００：スターリングエンジン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の水蒸気を凝集することによって水を生成する水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気中の水蒸気を凝集することによって水を生成する方法および装置について、例えば、特表２００８−５１１７７４号公報（以下、特許文献１という）に係る水製造システム及び方法と、特開昭５６−３７０２１号公報（以下、特許文献２という）に係る造水装置とが知られている。
【０００３】
特許文献１に係る水製造システム及び方法において、湿潤空気製造ステージは、第１熱交換機と第２熱交換機とを有している。湿潤空気製造ステージは、周囲の大気から水分を除去し、液体の乾燥剤を用いて別の大気に変える処理を有している。また、湿潤空気製造ステージは、乾燥空気である第１気流を流通させる回収チャンバと、湿潤空気である第２気流を流通させる再生チャンバとを有している。
【０００４】
第１熱交換機は、回収チャンバに供給される乾燥剤を、乾燥空気である第１気流の温度を下回る温度まで冷却する。このようにすることにより、乾燥剤が回収チャンバを通るときに第１気流が冷却される。冷却された乾燥剤により、第１気流から水分が凝縮によって除去される。一方、第２熱交換機は、再生チャンバに供給される乾燥剤を、湿潤空気である第２気流の温度を上回る温度まで加熱する。このようにすることにより、乾燥剤が再生チャンバを通るときに第２気流が加熱される。加熱された第２気流からは、水分が蒸発される。
【０００５】
また、特許文献１に係る水製造システムは、ラジエター型の熱交換機を備えている。ラジエター型の熱交換機は、冷たい乾燥空気である第１気流および暖かい湿潤空気である第２気流を受容するように構成されている。ラジエター型の熱交換機において、第２の気流から第１の気流に熱が移行する。さらに、ラジエター型の熱交換機において、第２気流の中から水分が凝縮する。凝縮によって生じた水は、回収器に溜められる。
【０００６】
一方、特許文献２に係る造水装置は、吸着材充填室と、加熱器と、凝縮器とを備えている。吸着材充填室には、水分を吸着する吸着剤が充填されている。加熱器は、吸着剤に吸着された水分を蒸発させることにより、水蒸気を発生させる。凝縮器は、発生した水蒸気を凝縮する。このように、特許文献２に係る造水装置は、加熱器と凝縮器とのように、別々に加熱手段と冷却手段とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００８−５１１７７４号公報
【特許文献２】特開昭５６−３７０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に係る水製造システムは、乾燥剤の加熱手段として、冷却用の熱交換機と、加熱用の熱交換機との二つの加熱手段を備えている。さらに、特許文献１に係る水製造システムは、冷却手段および凝縮手段としてのラジエター型の熱交換機をさらに備えている。このように、特許文献１に係る水製造システムは、二つの加熱手段と、凝縮手段とを別々に備えている。
【０００９】
そのため、特許文献１に係る水製造システムにおいては、消費エネルギーが大きいことにより、水の凝集に係る効率が悪い。また、システム全体の装置の構成が複雑化且つ大型化してしまう。
【００１０】
特許文献２に係る造水装置は、上述のように、吸湿剤の再生のための加熱手段と、水分抽出のための冷却手段とを別々に備えている。そのため、特許文献２に係る造水装置においても、消費エネルギーが大きいことにより、水の凝集に係る効率が悪い。また、当該装置の構成が複雑化且つ大型化してしまう。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、エネルギーの消費を抑制することが可能であって、複雑化且つ大型化の抑制を図ることが可能な水生成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に従った水生成装置は、吸湿部と、加熱冷却器と、ダクトと、駆動部とを備えている。吸湿部は、吸湿材料によって形成されている。加熱冷却器は、加熱部と冷却部とを有している。ダクトは、第１の部分と、第２の部分と、第３の部分と、第４の部分と、第５の部分とを有している。第１の部分には、水蒸気を含む空気が供給される。第２の部分は、第１の部分に接続されている。また、第２の部分には、吸湿部の一方部分が配置される。第３の部分は、第２の部分に接続されている。また、第３の部分には、加熱冷却器の加熱部が配置される。第４の部分は、第３の部分に接続されている。第４の部分には、吸湿部の他方部分が配置される。第５の部分は、第４の部分に接続されている。第５の部分には、加熱冷却器の冷却部が配置される。
【００１３】
また、本発明に従った水生成装置の駆動部は、所定の回転軸線を中心に吸湿部を回転させる。駆動部の駆動により、吸湿部の一方部分が他方部分の位置に移動し且つ他方部分が一方部分の位置に移動することによって一方部分の位置と他方部分の位置とが交互に入れ替わるように、吸湿部が回転する。
【００１４】
本発明によれば、第１の部分から第２の部分に供給された空気が吸湿部の一方部分を通過するときに、吸湿部の一方部分は、第１の部分から第２の部分に供給された空気に含まれる水蒸気を吸入する。吸湿部によって水蒸気が吸湿された後の乾燥空気は、第３の部分を流通するときに加熱部によって加熱される。第３の部分から第４の部分に供給された空気が吸湿部の他方部分を通過するときには、吸湿部の他方部分に含まれる水分が、第４の部分から第５の部分を流通する空気に放出される。第５の部分を流通する空気に含まれる水蒸気は、加熱冷却器の冷却部に冷却されることによって凝縮する。
【００１５】
また、吸湿部は、吸湿部の一方部分が他方部分の位置に移動し且つ他方部分が一方部分の位置に移動することによって一方部分の位置と他方部分の位置とが交互に入れ替わるように回転する。これにより、ダクト内において、吸湿部による水分の吸入と放出とが繰り返される。
【００１６】
さらに、本発明によれば、ダクトの内部において、加熱部によって空気と吸湿部とを加熱且つ乾燥させたり、冷却部によって空気を冷却し且つ水蒸気を凝縮させたりすることができる。加熱部と冷却部とは、ともに加熱冷却器の一部である。
【００１７】
このように、本発明に従った水生成装置は、吸湿部の再生のための加熱手段と、水分抽出のための冷却手段とが一体である加熱冷却器を備えている。そのため、消費エネルギーを抑制することができ、水の凝集に係る効率を向上させることができる。また、本発明に従った水生成装置の複雑化且つ大型化の抑制を図ることができる。
【００１８】
本発明に従った水生成装置において、加熱冷却器は、加熱部に接続された高温部分と、冷却部に接続された低温部分とを有するペルチェ素子によって構成されていることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、吸湿部の再生のための加熱部に接続された高温部分と、水分抽出のための冷却部に接続された低温部分とを有するペルチェ素子によって構成されている。このように、高温部分と低温部分とが一体であるペルチェ素子の構成により、消費エネルギーを抑制することができ、水の凝集に係る効率を向上させることができる。また、薄型化且つ小型化されたペルチェ素子によれば、当該水生成装置の複雑化且つ大型化の抑制を図ることができる。
【００２０】
本発明に従った水生成装置において、加熱冷却器は、加熱部に接続された発熱ヘッドと、冷却部に接続された吸熱ヘッドとを有するスターリングエンジンによって構成されていることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、吸湿部の再生のための加熱部に接続された発熱ヘッドと、水分抽出のための冷却部に接続された吸熱ヘッドとを有するスターリングエンジンによって構成されている。このように、発熱ヘッドと吸熱ヘッドとが一体であるスターリングエンジンの構成により、消費エネルギーを抑制することができ、水の凝集に係る効率を向上させることができる。また、スターリングエンジンの構成を簡略化且つ小型化することにより、当該水生成装置の複雑化且つ大型化の抑制を図ることができる。
【００２２】
本発明に従った水生成装置において、ダクトには、空気をダクトに流入させる流入口と、空気をダクトから流出させる流出口とが形成されていることが好ましい。さらに、本発明に従った水生成装置は、流入口からダクトの内部に向かって空気を送風させる吸気ファンと、ダクトの内部から流出口に向かって空気を送風させる排気ファンとをさらに備えていることが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、吸気ファンによってダクトに空気を円滑に流入させることができ、且つ、排気ファンによってダクトから空気を円滑に流出させることができる。そのため、ダクトの内部において、空気が円滑に流れることにより、水の凝集に係る効率をより向上させることができる。
【００２４】
本発明に従った水生成装置は、第５の部分を流通する空気に含まれる水分のうち、冷却部によって凝縮した水を貯留する貯水部をさらに備えていることが好ましい。貯水部は、ダクトの一部として第５の部分に接続されていることが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、ダクトと貯水部とを接続させる構成が、ダクトと貯水部との間に配置されていない。そのため、当該水生成装置の複雑化且つ大型化の抑制をさらに図ることができる。また、ダクトに配置された加熱冷却器の冷却部によって凝縮された結露水が、ダクトの内部において貯水部に即座に貯留されるため、効率よく水を回収することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、エネルギーの消費を抑制することが可能であって、複雑化且つ大型化の抑制を図ることが可能な水生成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水生成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る水生成装置のマイコンによって制御される各構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る水生成装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る水生成装置のマイコンによって制御される各構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態に係る水生成装置１００は、吸湿部の一例としてのロータ２０と、ペルチェ素子４０によって構成された加熱冷却器４９と、ダクト１１０と、駆動部の一例としてのモータ２３とを備えている。
【００３０】
加熱冷却器４９は、加熱部の一例としての加熱フィン４２と、冷却部の一例としての冷却フィン４４とを有している。ペルチェ素子４０は、高温部分４１と低温部分４３とを有している。ペルチェ素子４０において、高温部分４１と低温部分４３とは、一体である。加熱フィン４２は、高温部分４１に接続されている。冷却フィン４４は、低温部分４３に接続されている。そのため、高温部分４１と低温部分４３と加熱フィン４２と冷却フィン４４とは、加熱冷却器４９として一体である。
【００３１】
後述するように、高温部分４１と低温部分４３との接合部にペルチェ素子制御回路５４（図２参照）から電流が供給されることにより、一方の金属を含む低温部分４３から他方の金属を含む高温部分４１に熱が移動する。これにより、低温部分４３は冷却される。さらに、低温部分４３に接続された冷却フィン４４が冷却されることにより、冷却フィン４４の周辺の空気が冷却される。一方、高温部分４１は加熱される。さらに、高温部分４１に接続された加熱フィン４２が加熱されることにより、加熱フィン４２の周辺の空気が加熱される。後述するように、加熱冷却器４９は、ロータ２０の本体２１の再生のための加熱手段と、水分抽出のための冷却手段とを有している。
【００３２】
ダクト１１０は、第１の部分１１１と、第２の部分１１２と、第３の部分１１３と、第４の部分１１４と、第５の部分１１５とを有している。第１の部分１１１には、水蒸気を含む空気が供給される。第２の部分１１２は、第１の部分１１１に接続されている。また、第２の部分１１２には、ロータ２０の本体２１の一方部分が配置される。第３の部分１１３は、第２の部分１１２に接続されている。また、第３の部分１１３には、加熱冷却器４９の加熱フィン４２が配置される。第４の部分１１４は、第３の部分１１３に接続されている。第４の部分１１４には、ロータ２０の本体２１の他方部分が配置される。第５の部分１１５は、第４の部分１１４に接続されている。第５の部分１１５には、加熱冷却器４９の冷却フィン４４が配置される。なお、ロータ２０と、本体２１の一方部分と他方部分とについては後述する。
【００３３】
ダクト１１０には、空気をダクト１１０に流入させる流入口１２１と、空気をダクト１１０から流出させる流出口１２２とが形成されている。水生成装置１００は、流入口１２１からダクト１１０の内部に向かって空気を送風させる吸気ファン３１と、ダクト１１０の内部から流出口１２２に向かって空気を送風させる排気ファン３２とを備えている。
【００３４】
ロータ２０は、本体２１とベルト２２とを有している。本体２１は、吸湿性の材料によって形成されている。ただし、本体２１は、本体２１に吸湿剤が塗布されたものであってもよい。また、本体２１は、本体２１に吸湿剤が充填されたものであってもよい。
【００３５】
ロータ２０の本体２１のうち、ダクト１１０の第２部分１１２には、一方部分が配置されている。一方部分とは、本体２１のうち、ダクト１１０を流通する空気に含まれる水蒸気を吸収する機能を有する部分のことである。一方、ロータ２０の本体２１のうち、ダクト１１０の第４部分１１４には、他方部分が配置されている。他方部分とは、本体２１のうち、第４の部分１１４から第５の部分１１５に向かってダクト１１０を流通する空気に本体２１に含まれる水分を放出する機能を有する部分のことである。
【００３６】
本体２１には、ベルト２２が巻き掛けられている。ベルト２２は、モータ２３のモータ軸２４に接続されている。モータ２３が回転することにより、モータ軸２４の回転を介してベルト２２が駆動する。ベルト２２の駆動とともに、ロータ２０の本体２１が回転軸線Ｓを中心に回転する。水生成装置１００において、回転軸線Ｓを中心とする回転軸（図示せず）が所定の位置に支持されることにより、ロータ２０の本体２１が回転軸線Ｓを中心に回転する。
【００３７】
モータ２３の駆動によってロータ２０の本体２１が回転することにより、本体２１の一方部分が他方部分の位置に移動し且つ他方部分が一方部分の位置に移動することによって一方部分の位置と他方部分の位置とが交互に入れ替わる。このようにして、モータ２３は、回転軸線Ｓを中心にロータ２０の本体２１を回転させる。
【００３８】
図１に示すように、水生成装置１００は、貯水部１１６を備えている。貯水部１１６は、第５の部分１１５を流通する空気に含まれる水分のうち、冷却フィン４４によって冷却され且つ凝縮した水を貯留する。貯水部１１６には、チューブ１１７が接続されている。貯水部１１６に溜められた水は、チューブ１１７を介して水を浄化する装置に供給される。貯水部１１６は、ダクト１１０の一部として第５の部分１１５に接続されている。
【００３９】
図２に示すように、制御部としてのマイコン５０は、電源回路５２を介して交流電源に接続されている。また、電源回路５２には、ファン制御回路５３とペルチェ素子制御回路５４とモータ制御回路５５とが接続されている。マイコン５０は、ファン制御回路５３を介して吸気ファン３１と排気ファン３２とを制御する。マイコン５０は、ペルチェ素子制御回路５４を介して高温部分４１と低温部分４３との接合部を制御する。マイコン５０は、モータ制御回路５５を介してモータ２３を制御する。
【００４０】
以下では、ダクト１１０の内部の空気の流れについて説明する。図１に二点鎖線で示す矢印は、空気が流れる方向を示している。矢印は、空気の流れ方向を概略的に示すものであって、空気の流速または規模を示すものではない。
【００４１】
吸気ファン３１の駆動により、水生成装置１００の外部の空気Ｃ１が流入口１２１を介してダクト１１０の内部に流入する。ダクト１１０の内部に流入した空気Ｃ１は、第１の部分１１１を通った後に、第２の部分１１２においてロータ２０の本体２１の一方部分を通過する。本体２１の一方部分において、空気に含まれる水蒸気は、吸湿材によって空気から取り除かれる。
【００４２】
水蒸気が取り除かれることによって比較的乾燥した空気Ｃ２は、第３の部分１１３を流通する。第３の部分１１３において、空気Ｃ２は、加熱フィン４２の近傍または加熱フィン４２を通過することにより、さらなる乾燥と加熱とが進行する。加熱且つ乾燥された空気Ｃ３は、第４の部分１１４において本体２１の他方部分を通過する。
【００４３】
本体２１の他方部分において、本体２１に吸着した水蒸気は、加熱且つ乾燥された空気Ｃ３によって本体２１から、他方部分を通過する空気に放出される。これにより、第５の部分１１５を流通する空気Ｃ４に、水蒸気を含ませることができ、且つ、水蒸気が吸着した本体２１を再生させることができる。再生された本体２１は、一方部分の位置と他方部分の位置とが交互に入れ替わるように回転することにより、第４の部分１１４から第２の部分１１２に移動したときには、再び空気Ｃ１に含まれる水蒸気を本体２１に吸着させることができる。このように、第３の部分１１３に配置された加熱フィン４２は、ロータ２０の本体２１の再生のための加熱手段として機能を有している。
【００４４】
水蒸気が含まれる空気Ｃ４は、第５の部分１１５を流通する。第５の部分１１５において、空気Ｃ４は、冷却フィン４４の近傍または冷却フィン４４を通過することにより、冷却される。冷却フィン４４によって冷却された空気は、凝縮することにより、水滴となる。このように、第５の部分１１５に配置された冷却フィン４４は、水分抽出のための冷却手段としての機能を有している。
【００４５】
冷却フィン４４の近傍にて発生した水滴は、貯水部１１６に溜められる。水蒸気が凝縮して水蒸気が取り除かれた空気Ｃ５は、排気ファン３２の駆動により、流出口１２２を介してダクト１１０から水生成装置１００の外部に流出する。
【００４６】
以上のように、水生成装置１００は、ロータ２０と、加熱冷却器４９と、ダクト１１０と、モータ２３とを備えている。ロータ２０の本体２１は、吸湿材料によって形成されている。加熱冷却器４９は、加熱フィン４２と冷却フィン４４とを有している。ダクト１１０は、第１の部分１１１と、第２の部分１１２と、第３の部分１１３と、第４の部分１１４と、第５の部分１１５とを有している。第１の部分１１１には、水蒸気を含む空気が供給される。第２の部分１１２は、第１の部分１１１に接続されている。また、第２の部分１１２には、ロータ２０の本体２１の一方部分が配置される。第３の部分１１３は、第２の部分１１２に接続されている。また、第３の部分１１３には、加熱冷却器４９の加熱フィン４２が配置される。第４の部分１１４は、第３の部分１１３に接続されている。第４の部分１１４には、ロータ２０の本体２１の他方部分が配置される。第５の部分１１５は、第４の部分１１４に接続されている。第５の部分１１５には、加熱冷却器４９の冷却フィン４４が配置される。
【００４７】
また、水生成装置１００のモータ２３は、回転軸線Ｓを中心にロータ２０の本体２１を回転させる。モータ２３の駆動により、ロータ２０の本体２１の一方部分が他方部分の位置に移動し且つ他方部分が一方部分の位置に移動することによって一方部分の位置と他方部分の位置とが交互に入れ替わるように、ロータ２０の本体２１が回転する。
【００４８】
水生成装置１００によれば、第１の部分１１１から第２の部分１１２に供給された空気が本体２１の一方部分を通過するときに、本体２１の一方部分は、第１の部分１１１から第２の部分１１２に供給された空気Ｃ１に含まれる水蒸気を吸入する。本体２１によって水蒸気が吸湿された後の乾燥空気Ｃ２は、第３の部分１１３を流通するときに加熱フィン４２によって加熱される。第３の部分１１３から第４の部分１１４に供給された空気Ｃ３が本体２１の他方部分を通過するときには、本体２１の他方部分に含まれる水分が、第４の部分１１４から第５の部分１１５を流通する空気Ｃ４に放出される。第５の部分１１５を流通する空気Ｃ４に含まれる水蒸気は、加熱冷却器４９の冷却フィン４４に冷却されることによって凝縮する。
【００４９】
また、ロータ２０の本体２１は、一方部分が他方部分の位置に移動し且つ他方部分が一方部分の位置に移動することによって一方部分の位置と他方部分の位置とが交互に入れ替わるように回転する。これにより、ダクト１１０内において、ロータ２０の本体２１による水分の吸入と放出とが繰り返される。
【００５０】
さらに、水生成装置１００によれば、ダクト１１０の内部において、加熱フィン４２によって空気Ｃ２とロータ２０の本体２１とを加熱且つ乾燥させたり、冷却フィン４４によって空気Ｃ４を冷却し且つ水蒸気を凝縮させたりすることができる。加熱フィン４２と冷却フィン４４とは、ともに加熱冷却器４９の一部である。
【００５１】
このように、水生成装置１００は、ロータ２０の本体２１の再生のための加熱手段と、水分抽出のための冷却手段とが一体である加熱冷却器４９を備えている。そのため、消費エネルギーを抑制することができ、水の凝集に係る効率を向上させることができる。また、水生成装置１００の複雑化且つ大型化の抑制を図ることができる。
【００５２】
水生成装置１００において、加熱冷却器４９は、加熱フィン４２に接続された高温部分４１と、冷却フィン４４に接続された低温部分４３とを有するペルチェ素子４０によって構成されている。
【００５３】
この構成によれば、ロータ２０の本体２１の再生のための加熱フィン４２に接続された高温部分４１と、水分抽出のための冷却フィン４４に接続された低温部分４３とを有するペルチェ素子４０によって構成されている。このように、高温部分４１と低温部分４３とが一体であるペルチェ素子４０の構成により、消費エネルギーを抑制することができ、水の凝集に係る効率を向上させることができる。また、薄型化且つ小型化されたペルチェ素子４０によれば、水生成装置１００の複雑化且つ大型化の抑制を図ることができる。
【００５４】
水生成装置１００において、ダクト１１０には、空気をダクト１１０に流入させる流入口１２１と、空気をダクト１１０から流出させる流出口１２２とが形成されている。さらに、水生成装置１００は、流入口１２１からダクト１１０の内部に向かって空気を送風させる吸気ファン３１と、ダクト１１０の内部から流出口１２２に向かって空気を送風させる排気ファン３２とを備えている。
【００５５】
この構成によれば、吸気ファン３１によってダクト１１０に空気を円滑に流入させることができ、且つ、排気ファン３２によってダクト１１０から空気を円滑に流出させることができる。そのため、ダクト１１０の内部において、空気が円滑に流れることにより、水の凝集に係る効率をより向上させることができる。
【００５６】
水生成装置１００は、第５の部分１１５を流通する空気Ｃ４に含まれる水分のうち、冷却フィン４４によって凝縮した水を貯留する貯水部１１６を備えている。貯水部１１６は、ダクト１１０の一部として第５の部分１１５に接続されている。
【００５７】
この構成によれば、ダクト１１０と貯水部１１６とを接続させる構成が、ダクト１１０と貯水部１１６との間に配置されていない。そのため、水生成装置１００の複雑化且つ大型化の抑制をさらに図ることができる。また、ダクト１１０に配置された加熱冷却器４９の冷却フィン４４によって凝縮された結露水が、ダクト１１０の内部において貯水部１１６に即座に貯留されるため、効率よく水を回収することができる。
【００５８】
（第２実施形態）
図３に示すように、第２実施形態に係る水生成装置２００は、吸湿部の一例としてのロータ２０と、スターリングエンジン６００によって構成された加熱冷却器６０と、ダクト２１０と、駆動部の一例としてのモータ２３とを備えている。
【００５９】
水生成装置２００において、ダクト２１０は、第１の部分２１１と第２の部分２１２と第３の部分２１３と第４の部分２１４と第５の部分２１５とを有している。ダクト２１０の第１の部分２１１と第２の部分２１２と第３の部分２１３と第４の部分２１４と第５の部分２１５とのそれぞれの機能は、上述したダクト１１０（図１参照）の第１の部分１１１と第２の部分１１２と第３の部分１１３と第４の部分１１４と第５の部分１１５とのそれぞれの機能と同様である。
【００６０】
吸気ファン３１の駆動により、水生成装置２００の外部の空気Ｃ１が流入口２２１を介してダクト２１０の内部に流入する。また、冷却フィン６２の近傍にて発生した水滴は、貯水部２１６に溜められる。水蒸気が凝縮して水蒸気が取り除かれた空気Ｃ５は、排気ファン３２の駆動により、流出口２２２を介してダクト２１０から水生成装置２００の外部に流出する。貯水部２１６に溜められた水は、チューブ２１７を介して水を浄化する装置に供給される。
【００６１】
加熱冷却器６０は、加熱部の一例としての加熱フィン６１と、冷却部の一例としての冷却フィン６２とを有している。スターリングエンジン６００は、図示しない発熱ヘッドと吸熱ヘッドとを有している。発熱ヘッドは、加熱フィン６１に接続されている。吸熱ヘッドは、冷却フィン６２に接続されている。
【００６２】
スターリングエンジン６００と加熱フィン６１と冷却フィン６２とは、一体化されて加熱冷却器６０の本体を構成している。第３の部分２１３に配置された加熱フィン６１は、ロータ２０の本体２１の再生のための加熱手段として機能を有している。一方、第５の部分２１５に配置された冷却フィン６２は、水分抽出のための冷却手段としての機能を有している。このように、水生成装置２００は、ロータ２０の本体２１の再生のための加熱手段と、水分抽出のための冷却手段とが一体である加熱冷却器６０を備えている。
【００６３】
スターリングエンジン６００は、図示しないシリンダの内部においてディスプレーサ（図示せず）を往復運動させることにより、ヘリウム等の作動気体を、圧縮空間内で圧縮して発熱ヘッドを加熱し、且つ、膨張空間内で膨張させて吸熱ヘッドを冷却する。このように、スターリングエンジン６００において、作動気体は、気体状態のままで圧縮空間と膨張空間の間を移動する。圧縮空間と膨張空間とが、例えば一つのシリンダの両端に配置される場合には、作動気体は、シリンダの一方の端部から他方の端部までの間を往復する。
【００６４】
加熱冷却器６０のスターリングエンジン６００の駆動により、加熱フィン６１において気体が加熱されるように、加熱フィン６１と空気とが熱交換される。一方、スターリングエンジン６００の駆動により、冷却フィン６２において気体が冷却されるように、冷却フィン６２と空気とが熱交換される。
【００６５】
図４に示すように、制御部としてのマイコン５０は、電源回路５２を介して交流電源に接続されている。また、電源回路５２には、ファン制御回路５３と、モータ制御回路５５と、スターリングエンジン制御回路５６とが接続されている。マイコン５０は、スターリングエンジン制御回路５６を介してスターリングエンジン６００を制御する。
【００６６】
なお、第２実施形態に係る水生成装置２００のその他の構成は、第１実施形態に係る水生成装置１００の構成と同様である。第２実施形態に係る水生成装置２００の説明において、第１実施形態に係る水生成装置１００の構成と同様であるものについては、同符号を付し、説明を省略する。さらに、第２実施形態に係る水生成装置２００は、以下に述べる特有の作用効果を除く他の作用効果についても、第１実施形態に係る水生成装置１００と同様に達成することができる。
【００６７】
以上のように、水生成装置２００において、加熱冷却器６０は、加熱フィン６１に接続された発熱ヘッドと、冷却フィン６２に接続された吸熱ヘッドとを有するスターリングエンジン６００によって構成されている。
【００６８】
この構成によれば、ロータ２０の本体２１の再生のための加熱フィン６１に接続された発熱ヘッドと、水分抽出のための冷却フィン６２に接続された吸熱ヘッドとを有するスターリングエンジン６００によって構成されている。このように、発熱ヘッドと吸熱ヘッドとが一体であるスターリングエンジン６００の構成により、消費エネルギーを抑制することができ、水の凝集に係る効率を向上させることができる。また、スターリングエンジン６００の構成を簡略化且つ小型化することにより、水生成装置２００の複雑化且つ大型化の抑制を図ることができる。
【００６９】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。
【符号の説明】
【００７０】
２０：ロータ、２１：本体、２２：ベルト、２３：モータ、３１：吸気ファン、３２：排気ファン、４０：ペルチェ素子、４２，６１：加熱フィン、４４，６２：冷却フィン、４９，６０：加熱冷却器、１００，２００：水生成装置、１１０，２１０：ダクト、１１１，２１１；第１の部分、１１２，２１２：第２の部分、１１３，２１３：第３の部分、１１４，２１４：第４の部分、１１５，２１５：第５の部分、１２１，２２１：流入口、１２２，２２２：流出口、１１６，２１６：貯水部、６００：スターリングエンジン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸湿材料によって形成された吸湿部と、
加熱部と冷却部とを有する加熱冷却器と、
水蒸気を含む空気が供給される第１の部分と、前記第１の部分に接続され、前記吸湿部の一方部分が配置される第２の部分と、前記第２の部分に接続され、前記加熱冷却器の前記加熱部が配置される第３の部分と、前記第３の部分に接続され、前記吸湿部の他方部分が配置される第４の部分と、前記第４の部分に接続され、前記加熱冷却器の前記冷却部が配置される第５の部分とを有するダクトと、
前記吸湿部の前記一方部分が前記他方部分の位置に移動し且つ前記他方部分が前記一方部分の位置に移動することによって前記一方部分の位置と前記他方部分の位置とが交互に入れ替わるように、所定の回転軸線を中心に前記吸湿部を回転させる駆動部とを備えた、
水生成装置。
【請求項２】
前記加熱冷却器は、前記加熱部に接続された高温部分と、前記冷却部に接続された低温部分とを有するペルチェ素子によって構成されている、請求項１に記載の水生成装置。
【請求項３】
前記加熱冷却器は、前記加熱部に接続された発熱ヘッドと、前記冷却部に接続された吸熱ヘッドとを有するスターリングエンジンによって構成されている、
請求項１に記載の水生成装置。
【請求項４】
前記ダクトには、空気を前記ダクトに流入させる流入口と、空気を前記ダクトから流出させる流出口とが形成され、さらに、
前記流入口から前記ダクトの内部に向かって空気を送風させる吸気ファンと、前記ダクトの内部から前記流出口に向かって空気を送風させる排気ファンとをさらに備えた、
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の水生成装置。
【請求項５】
前記ダクトの一部として前記第５の部分に接続され、前記第５の部分を流通する空気に含まれる水分のうち、前記冷却部によって凝縮した水を貯留する貯水部をさらに備えた、
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の水生成装置。
【請求項１】
吸湿材料によって形成された吸湿部と、
加熱部と冷却部とを有する加熱冷却器と、
水蒸気を含む空気が供給される第１の部分と、前記第１の部分に接続され、前記吸湿部の一方部分が配置される第２の部分と、前記第２の部分に接続され、前記加熱冷却器の前記加熱部が配置される第３の部分と、前記第３の部分に接続され、前記吸湿部の他方部分が配置される第４の部分と、前記第４の部分に接続され、前記加熱冷却器の前記冷却部が配置される第５の部分とを有するダクトと、
前記吸湿部の前記一方部分が前記他方部分の位置に移動し且つ前記他方部分が前記一方部分の位置に移動することによって前記一方部分の位置と前記他方部分の位置とが交互に入れ替わるように、所定の回転軸線を中心に前記吸湿部を回転させる駆動部とを備えた、
水生成装置。
【請求項２】
前記加熱冷却器は、前記加熱部に接続された高温部分と、前記冷却部に接続された低温部分とを有するペルチェ素子によって構成されている、請求項１に記載の水生成装置。
【請求項３】
前記加熱冷却器は、前記加熱部に接続された発熱ヘッドと、前記冷却部に接続された吸熱ヘッドとを有するスターリングエンジンによって構成されている、
請求項１に記載の水生成装置。
【請求項４】
前記ダクトには、空気を前記ダクトに流入させる流入口と、空気を前記ダクトから流出させる流出口とが形成され、さらに、
前記流入口から前記ダクトの内部に向かって空気を送風させる吸気ファンと、前記ダクトの内部から前記流出口に向かって空気を送風させる排気ファンとをさらに備えた、
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の水生成装置。
【請求項５】
前記ダクトの一部として前記第５の部分に接続され、前記第５の部分を流通する空気に含まれる水分のうち、前記冷却部によって凝縮した水を貯留する貯水部をさらに備えた、
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の水生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−４７４１９（Ｐ２０１３−４７４１９Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５９８８（Ｐ２０１１−１８５９８８）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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