金属板式造水方法、金属板式造水装置、集水金属板以及集水金属元件

摘要

本发明提供一种金属板式造水方法：通过冷却金属板，在该金属板表面通过结露来生成水膜，在直线增量过程中在饱和之前阶段时间点，弹出所述生成水膜，从金属板上强制剥离所生成水膜来集水。本发明还提供一种金属板式造水装置，其具有：金属板、冷却该金属板的冷却器、强制弹出生成于金属板表面上的水膜来剥离的水膜剥离机。本发明还提供一种集水金属板：利用设置有相比于加工前的表面积扩大了加工后的有效表面积的表面的金属板，在金属板表面结露大气中的湿气而形成水膜，强制弹出所生成水膜，从金属板上剥离来集水。

说明书

技术领域

本发明涉及金属板式造水方法以及金属板式造水装置，尤其涉及具有用来从大气中的湿气中抽取水的冷却器的金属板和用来强制地剥离形成于该金属板表面上的水膜的水膜剥离机构的金属板式造水方法以及金属板式造水装置。

本发明涉及集水金属板以及集水金属元件，尤其涉及将表面改性成集水性以使其容易润湿的集水金属板及其制造方法，使用该集水金属板使得容易从大气的湿气中集水的、作为集水主要部件的集水金属元件的构成方法，以及关于集水金属板和集水金属元件的各种使用方法。

背景技术

水是地球生物的生命之源。而另一方面是，地球环境变暖的现象推进了世界各地的干燥化、沙漠化。也有水比石油更贵的地区。本发明涉及从成为水的原料的大气中的湿气中抽取水的金属板式制造方法以及金属板式造水装置。本发明的金属板式造水方法和金属板式造水装置能够向需要水的各种场所和用途提供适合的制品群。

金属板一般是讨厌水。所以，一直在研究旨在阻止金属板表面润湿或生锈等引起的损害的各种各样的技术手段，并进行了实用化。本发明的金属板式造水方法和金属板式造水装置的目标技术是，将金属板表面改性成容易润湿，从而从大气的湿气中大量地集水等，与以往是相反的构思。从大气中的湿气中集水的同类技术或制品当下还没有发现。

发明内容

本发明要解决的课题是关于从作为免费原料的大气及其湿气中，从该免费的资源中在必要时抽取必要水量的金属板式造水方法及金属板式造水装置的技术。

造水技术的原理是通过冷却物质在物质表面使水结露的普遍的自然现象。本课题就是利用该自然现象获得最有效地达到最大造水量的手段。

增加造水量的主要技术有以下两点。一是在冷却后的金属板表面上凝聚的水膜的生成时间快，并且水量多。为此，通过将金属板表面改性为亲水性的表面粗糙面化和/或实施亲水性物质覆膜来解决课题。

二是如果在冷却后的金属板表面上生成的水膜的厚度超过一定量的话，会阻止增水，所以在直线增量过程(急增量过程)中在增量钝化的饱和之前的过程中，用水膜剥离机构刮掉或弹出所生成水膜，从而从金属板表面强制地剥离。从实验可以确认，通过该水膜剥离机构的工作，在常温常湿下每1个月可以获得约2,000倍以上的增量效果，即使在沙漠地带等低湿度(30％)下也可以获得约1,000倍的增量效果。

本发明的要点是金属板式造水方法，它是从大气中的湿气中抽取水的造水方法，通过冷却金属板，在所述金属板表面上通过结露来生成水膜，在直线增量过程中，在饱和之前阶段时间点弹出所述生成水膜，从所述金属板上强制剥离所述生成水膜来集水。

本发明的要点是金属板式造水装置，它是从大气中的湿气中抽取水的造水装置，具备金属板、冷却所述金属板的冷却器、将生成于所述金属板表面上的水膜弹出而强制剥离的水膜剥离机构。

以下列举从大气的湿气中抽取水的金属板式造水方法和金属板式造水装置的主要构成要素技术。

(1)用于高效地抽取水的、将表面改性为亲水性的金属板；

(2)用于冷却金属板的冷却器；

(3)用于将生成于金属板表面上的水膜刮掉或弹出等的水膜剥离机构(刮水器、超声波振动机构等)；

(4)用于运转刮水器的马达、用于运转超声波振动子的超声波振动器等；

(5)用于积算预定造水量的、测量气象数据的气象传感器；

(6)控制装置：用于为了在给出的气象条件下以最大量造水而控制整个装置、以及接受来自用户的指示信息；

(7)观测所生成水的水位的水位传感器；

(8)用于传送所生成水的送水手段；

(9)装备有储水槽及其他的主体箱和托架；

(10)太阳光发电装置、风力发电装置、商用电力等可并用或单独使用的电源动力。

根据本发明的金属板式造水方法和金属板式造水装置，通过用冷却器对于实施亲水性覆膜来表面改性的金属板进行冷却，有效凝聚大气中的湿气来生成水膜，另一方面，在生成于金属板表面上的水膜的直线增量过程(急增量过程)中、且在马上要发生由所生成水膜变厚引起的阻止增水现象(饱和状态)之前的时间点，用刮水器刮掉或者用超声波振动子弹出等从金属板上强制剥离所生成水膜，从而能够造出大量的水。例如，仅采用刮水器时的增量效果，相比于不使用刮水器的未处理金属板，在低湿度(30％左右)环境下达到每1个月约1,000倍。

本发明的金属板式造水方法和金属板式造水装置的电源动力，可以根据需要制成并用或单独使用太阳光发电、风力发电、商用电源的构成。通过利用自然能量，动力运行成本也能够与本发明的金属板式造水方法和金属板式造水装置的作为水资源的大气一样是免费的。

通常的取水手段需要大量资金来准备水源、电源、送水基础设施等，所以个人是难以实行的。本发明的金属板式造水方法和金属板式造水装置却可以在沙漠、孤岛、山区等完全没有基础设施的地方也能够取到必要水量。可以说是能够用卡车搬运的沙漠绿洲。

本发明的作为易润湿集水系统的主要部件的集水金属板及集水金属元件的主要用途包括，从大气中大量集水的“金属板式造水装置”、冷却整个建筑的“建筑制冷装置”、控制室内空气湿度的“加湿/除湿及兼具两种功能的除加湿装置”、自动除去房顶上积雪的“房顶除雪装置”等。它们基本上都不需要电或燃料等能量，所以可以说是面向未来型的环保机器。本发明就是提供成为这些机器的主要要素的产业资材。

本发明要解决的课题是，将集水金属板改性成易润湿且集水性优异的表面的制造方法、以及本发明的集水系统主要部件在前面所述的各机器中的使用方法，下面进行说明。

第一项是，金属板表面的粗糙面化。达到易润湿且高集水性的必要条件是将金属板表面的单位面积的有效表面积最大化。为此需要对金属板表面进行粗糙面化加工。

第二项是，使金属板高集水化的表面改性。在为了使氧化钛(TiO2)或氧化硅(SiO2)等亲水性物质发挥高集水性的施工条件下，需要以密合于金属晶体的状态生成亲水性物质晶体。为了使该两种物质的晶体彼此密合，对金属晶体面也进行粗糙化加工是非常重要的。

第三项是，防止金属板的高集水度衰减。在第二项的亲水性物质的晶体化中实施的是高温加热，如果急速冷却就会衰减亲水度。从而，为了使亲水度稳定，从高温向常温降低温度范围的时间过程是重要的。

第四项是，金属板的品质管理。为了以稳定的品质继续生产，需要向顾客提供对制造物对象面的粗糙面状态和亲水度进行过品质评价的产品，需要由具有自动控制功能的生产设备生产集水金属板。

以上是关于本发明集水金属板的制造方法的课题。接着说明关于集水系统主要部件的使用方法的课题。

关于造水装置的课题：根据联合国白皮书，目前受到缺水困扰的世界人口约为9亿，预测到2075年会达到40亿。自然的猛烈会剥夺人们的生命。为了生存水是必不可少的。将来，已有的水源会越来越少，所以强烈要求不依赖于已有水源的取水方法。本发明涉及提供一种以稳定的大气中的湿气为水源的、作为可大量且廉价地集水的手段的造水装置。

海水淡水化工厂：作为获得大量水的已有取水方法有海水淡水化工厂，但有如下缺点。虽然接近海且有财力的大城市可以引入，但是在食品生产地等人口稀疏的地区从性能比角度是感受不到好处的。其结果受生活所迫的人们就抛开村庄在城市周边搭起帐篷，成为了诸多问题的发生源。

关于建筑制冷装置的课题：是国际性课题，涉及还属于京都协议书的约定的省电。电力消耗大的是夏天的制冷电力。需要不依赖于使用电力的制冷的手段。本发明提供一种应用汽化热的自然现象来冷却整个建筑的手段，即涉及高性能且低成本的建筑制冷装置。

关于室内加湿装置的课题：现在的建筑中都安装有空调机，但具有加湿功能的甚少，室内空气常年处于干燥状态。从而，为了营造舒适的空间，就需要适度加湿。现在市场上出售着用于小空间的加湿器，但并没有面向大空间的加湿装置。现在，无法忍受长期居住于干燥空间内的人们在增多，所以要求面向大空间的加湿装置。本发明就是提供一种高性能且低成本的加湿装置。

关于室内除湿装置的课题：地下室和隧道内等大空间内的空气是潮湿的。对于在这样的空间内工作的人们而言或者当设置不耐受湿气的机器时，就需要除湿。虽然也可以使用市场上销售的空调机来提供该功能，但难以满足性价比。所以要求能够满足该点的廉价且高性能的除湿装置。本发明就是提供一种高性能且低成本的除湿装置。

关于室内除加湿装置的课题：为了维持舒适的室内空间，需要能够常年提供加湿和除湿双方的除加湿装置，眼下市场上却没有商品。通过可提供前面所述的加湿装置和除湿装置的两个功能的装置就可以解决。

关于房顶除雪装置的课题：目的是靠完全不使用电力来自动扫除房顶上的雪。在大雪地区经常发生在进行扫除屋顶上雪作业时因坠落引起的死伤事故。可以预见今后受到地球变暖的影响，日本海的海水温度会上升，产生大量水蒸气而大量降雪。所以要求能够安全且廉价地进行除雪作业的手段。目前，市场上有用于扫除房顶上雪的机器，但存在设计、操作性、引入成本、运行成本、噪音等方面的缺点，妨碍了普及。在本发明中就是提供消除了这些缺点的房顶除雪装置。

下面针对前面所述的各课题说明本发明的概要及其效果。

本发明的要点是如下的集水金属板：利用相比于加工前的表面积扩大了加工后的有效表面积的设有微细表面的金属板，使大气中的湿气在所述金属板的所述表面上结露来生成水膜，弹出所生成水膜，从所述金属板上强制剥离，从而集水。

金属板表面的粗糙面化：为了将金属板的金属表面改性为集水性，使金属板表面的有效面积最大化的表面粗糙化是必要条件。粗糙面的状态是指需要相对于加工前的表面积为n倍的粗糙面化操作。优选n＝3倍以上。该粗糙面化后的金属板对于家电和日杂用品等来说可以用作改善滴水性或卫生性的部件。

金属板的高集水化表面改性：通过固定对金属板的金属表面表现为亲水性物质的异种物质来改性金属表面的加工。对于该加工而言，操作管理是重要的。该管理内容是亲水性物质的粉体尺寸，使其相比于金属板的粗糙面达到约1/100以下，来维持有效表面积。另一方面，在能够最大限度发挥亲水性物质所带来的集水度的操作条件下进行晶体化，使该晶体紧密结合于金属粗糙面上是重要的，为了强化该结合强度，对金属晶体也需要通过等离子体或激光器进行粗糙化的前处理加工。另外，为了由加热晶体化后也维持高集水度，缓慢冷却时间是重要的。

通过前面所述的各操作，实现易润湿且集水性和保水性优异的、显示高集水性和高亲水度的集水金属板。据此，将集水金属板作为主要要素部件，对于前述的主要用途也能够实现。下面分别说明各装置。

关于造水装置：本装置是关系到向需要水的世界人民提供生活基础。生物如果离开水就会消灭，所以水是保证生存的必不可少的物质。通过利用太阳光或风力来得到电力，即便是在没有电源没有水源的地方也能够集水，所以也可以叫做可搬运的沙漠绿洲。用途是提供沙漠的绿化、食品生产用水、饮用水等，提供构成人类社会的基础资源。

关于建筑制冷装置：如在前面所述，是有效利用水的汽化热现象的装置。具有通过自然现象将夏季的耗电约减半的效果。在建筑密集的城市中，通过利用全部建筑，可使整个街道都变凉，揽客效果高。

关于加湿/除湿装置：虽然市场上有小空间内的家电，但对于大楼、体育馆等大空间用途来说即使有需求也没有商品。本发明就是响应了该需求。舒适空间的室内湿度是约50％左右，可以提供能够自动调节湿度的装置。

关于除加湿装置：可以提供这样的制品：具有除湿和加湿两种功能，具备常年可自动控制在最佳空间湿度的控制装置，几乎不需要对应于大空间的电力。

关于房顶除湿装置：是作为易润湿集水金属板的用途最容易理解的装置。使用集水金属板和地热等免费热源，可以避免冻结。可以提供运行成本为零的房顶除雪装置。

附图说明

图1是表示植物自动供水装置的使用状态的一部截面图。

图2是植物自动供水装置的示意图。

图3是从植物自动供水装置上除去罩和导水管的状态的俯视图。

图4是植物自动供水装置的截面图。

图5是植物自动供水装置的导水管的示意图。

图6是植物自动供水装置的操作面板的正面图。

图7是植物自动供水装置的功能框图。

图8是表示非亲水性水滴的图。

图9是表示亲水性水块的图。

图10是表示超亲水性水膜的图。

图11是高集水性金属板的截面示意图。

图12是TiO2晶体(锐钛矿结构)的2万倍平面照片。

图13是图13的斜视照片。

图14是集水金属板A的生产流程图。

图15是集水金属元件B的示意图。

图16是集水金属元件B的截面图。

图17是集水金属装置C的示意图。

图18是说明集水和除去水膜的图。

图19是表示金属板式造水装置的另一实施例的外观图。

图20是建筑制冷装置的安装图。

图21是建筑制冷装置的截面详细图。

图22是室内除湿装置的安装图。

图23是集水金属元件D的截面图。

图24是房顶除雪装置的安装图。

图25是集热体的截面图。

图26是房顶除雪装置的施工附属品。

具体实施方式

作为本发明的金属板式造水方法和金属板式造水装置中的一个实施例，说明植物自动供水装置E的方式。并且，举例说明在金属板表面实施有亲水性覆膜，并且采用在两板铝(Al)板之间封入有热介质的铝(Al)加热板，剥离所生成水膜时采用刮水器刮下金属板表面上的附着水(所生成水膜)的情况。植物自动供水装置E的实施例中，主体尺寸是约外径20cm、高度5cm的小型圆筒形支座的形态。

植物自动供水装置E的主要构成部件是：主体箱10、金属板30、齿轮电动机40、刮水器50、冷却器60、控制装置70、水位传感器90、导水管100等。此外，为了便于说明，电源采用商用电力，省略对太阳光和风力发电装置等的说明。

用图1说明植物自动供水装置E的使用状态。观叶植物121在土壤122、钵123中种植着的状态称为花盆120。

钵123优选是廉价且质轻的树脂制。钵123的底面事先开启着用于贯通导水管100的管孔124。在植物自动供水装置E上放置植物花盆120。为了美观，安装上装饰笼125和托盘126。电源线110通过装饰笼125的下端部插入到插座130。

由图3和图4说明主体箱10和齿轮电动机40的位置关系。主体箱10的形态是：在中央部具有电动机室11，在其中容纳有齿轮电动机40，通过多个电动机螺丝12来固定。齿轮电动机40的转轴41从贯通孔13突出到上方，安装刮水器50。

对齿轮电动机40的方式进行说明。转速优选为每旋转1周需要10秒左右的低速。理由是刮水器50在金属板30的亲水性覆膜上滑动，所以要防止损耗、延长寿命等。从而，为了降低转数就采用带有齿轮的电动机。

植物自动供水装置E是从大气中的湿气中抽取水的装置，吸排气是重要的。为了设置吸排气口，在植物自动供水装置E上设置多个立脚点16而制成从地板浮起的状态，来作为开口17。从开口17进入的空气到达流入口18并流入储水室14。流入储水室14的空气被金属板30除湿而变轻，向上方移动而从排气口19流出。空气的出入量会影响造水能力，所以把成为空气通道的开口17、流入口18、排气口19设计成尽量大的面积是非常重要的。优选各通道的面积相同。

用图3和图4说明金属板30。在本实施例中，使用在两片铝(Al)板之间封入导热性优异的介质并且在一片铝(Al)板表面上实施了亲水性覆膜的亲水性加热板。亲水性覆膜即为成环状的金属板30的内侧表面31。加热板由于导热性优异，所以具有1点冷却也可以使全体冷却的特点。

金属板30的安装位置在主体箱10的储水室14的中央部，水平方向是用加强筋15固定、垂直方向是用多个按压金属装置20固定。按压金属装置20是在主体箱10的侧面用多个按压金属装置固定螺丝21来固定。

用图3和图4说明刮水器50。刮水器50是由刮水器臂51和在前端可装卸的刮水器刮刀52构成，被安装在齿轮电动机40的转轴41上。刮水器刮刀52如图4所示，安装成弯曲地接触在金属板30的内侧表面31上的状态。刮水器刮刀52的材质是厚度0.15mm左右的软质树脂薄板。

用图3和图4说明冷却器60。植物自动供水装置E主要用于花盆植物，所以并不需要大量的水。从而，采用珀耳帖单元(Peliter unit)作为200deg程度的冷却器。冷却器60的冷气经过冷气传送部61而确实地传送到金属板30。冷气传送部61是使用焊接等固定。

用图2、图3、图4和图6说明控制装置70。控制装置70是固定在主体箱10的侧面。控制装置70是植物自动供水装置E的大脑，是电气系统控制、信息系统处理以及用户操作部。涉及的部件群是控制单元71、齿轮电动机40、冷却器60、水位传感器90、气象传感器91以及电源线110等。控制和信息处理的主要内容是：从水位传感器90和气象传感器91获得适当信息，对齿轮电动机40发出在最佳时刻时的运转/停止指令，对冷却器60发出必要时刻的运转/停止指令、对涉及的各部件发出运转/停止指令，以及判断是否从电源线110有电源输入等。

控制装置70的构成电子回路的控制单元71内具有测量湿度和温度的气象传感器91、以及从测量数据来积算出理论造水量的功能。具有以预先编入的计算方法为基础，不断地与给出的气象数据对比，自行判断关于造水的最佳运转条件来继续进行运转的功能。

控制装置70的外表面具有操作面板72。用图6来说明。操作面板72由液晶屏73、ON/OFF按纽78、设定水量增减的增量/减量按纽79、设定给水次数的设定次数按纽81、确认ON/OFF状态的通电灯82(红色)、确认造水运转状态的工作灯83(蓝色)、确定设定内容的确定按纽80等构成。

通电灯82是用于观测ON/OFF状态的显示灯。红色亮灯是通电中，灭灯是没有通电的情况。工作灯83是用于观测造水状态的显示灯。蓝色亮灯是造水运转中，灭灯是造水停止中的情况。这里，仅在通电灯82亮灯的状态(通电中)时运转而亮灯。

用图3和图4说明水位传感器90。安装地点是冷却器60的下方、并且位于储水室14内，固定在主体箱10的内壁上。作用是监视植物自动供水装置E造水的水量和水位，向控制单元71传送信息以始终处于规定量。控制单元71是以该信息为基础，指令齿轮电动机40和冷却器60的运转/停止的机构，担任重要的作用。

用图1、图2、图3、图4和图5说明导水管100。使用方法和目的是如图1所示从植物自动供水装置E向观叶植物121的根干送水。送水的原理是组合了亲水性纤维和毛细管现象的技术。导水管100的构成内容如图5所示，外皮为硅等软质树脂制管101。在软质树脂制管101的内部空间插入有将亲水性纤维等以直线状捆起的细绳状的亲水细绳102进一步用疏水性表皮103捆起的导水细绳104。

导水管100的两端是制成如图5的右侧所示的倾斜截面105，制成容易流入和放出水的截面形状。流入侧浸渍于储水室14的水106中，放出侧则使倾斜截面105朝下地与观叶植物121的根干接触并固定。流人的水顺利地传入导水细绳104内，到达放出侧一端，在观叶植物121的根干上放出滴落。通过该放出滴落，水量减少的放出侧一端会补充水而反复该过程。如果流入侧一端不接触于水106则送水就会停止。

为了便于说明，气象条件设定成气温为摄氏20度、湿度为60％，如下说明植物自动供水装置E。使用时的事先作业与已经说明过的相同，省略其说明。

说明准备工作。将植物花盆120放置到植物自动供水装置E上，将电源线110插入插座130就完成了准备工作。在本实施例中由于是设定使用商用AC100V电源所以采用了带插销的线，但如果是连接太阳光/风力发电装置等其他电源时，就应当使用各自适合的线。

说明运转操作。按下操作面板72的ON/OFF按纽78的话，通电灯82(红色灯)、工作灯83(蓝色灯)就亮灯。这些亮灯说明已开始造水运转。同时在液晶屏73的中央的给水量显示栏75上显示“1000”。该“1000”表示能够每日反复生产并供给相当于每天1,000cc的水。

植物花盆121会因树木的大小和种类、季节等而所需要的水量有所不同。在本实施例中标准水量是每天1,000cc，但可以根据需要增减给水量。给水量的调节方法如下所述。

用图6说明增加给水量时的操作方法。

每按一次增量/减量按纽79的增量侧，增量显示栏74的数值就以100cc单位变化。

(例子：增量500cc时)按5次增量/减量按纽79的增量侧，确认增量显示栏74上显示“500”的数值，按下确定按纽80，则给水量显示栏75的数值就从“1000”变成“1500”，增量显示栏74的数值就会消失。然后继续每日1,500cc的给水。

用图6说明减少给水量时的操作方法。

每按一次增量/减量按纽79的减量侧，减量显示栏76的数值就以100cc单位变化。

(例子：减量400cc时)按4次增量/减量按纽79的减量侧，确认减量显示栏76上显示“400”的数值，按下确定按纽80，则给水量显示栏75的数值就从“1000”变成“600”，减量显示栏76的数值就会消失。然后继续每日600cc的给水。

中止造水运转时，用操作面板72的ON/OFF按纽78调到“OFF”即可。此时通电灯82、工作灯83及液晶屏73全部灭灯。另外，从插座130拔出电源线110也一样。中止作业的话，控制装置70上的用户所指定的内容将会全部复位。再运转时要再输入。

说明分割进行相当于1天的给水的情况。可以将指定的相当于1天的水量分成1次～4次来给水。1日1次的情况是正午；2次的情况是上午9点和下午3点；3次的情况是上午9点、下午1点、下午5点；4次的情况是上午7点和10点、下午1点和4点。

用图6说明给水次数的指定方法。可以通过按下操作面板72的设定次数按纽81来指定。作为例子，1日供给3次时，按3次设定次数按纽81，则在液晶屏73的次数显示栏77上显示“3”，按下确定按纽80便完成指定。在本实施例中次数指定是到4次。按下设定次数按纽81就以“1→2→3→4→1”的方式反复。按照该指定继续实施每日分割给水。

给水次数为多次的目的是，对植物来说能够维持健康状态的好条件，也具有通过阻止水从钵123流出而防止安装地板污染的效果。

说明运转工作的内容。首先，说明本实施例的植物自动供水装置E的造水能力。每天的造水量为2,400cc，每小时为100cc。当对象植物的所需水量为600cc时植物自动供水装置E的运转时间是6小时，剩余18小时会自动停止造水运转。当指定了分割给水时会读取给水时间而只在必要时间进行造水运转。

说明植物自动供水装置E的造水量相关的结构。控制装置70的控制单元71内的电子回路具有测量湿度、温度等气象数据的气象传感器91，以及根据来自气象传感器91的数据计算理论可造水量的积算功能。另一方面，有用户指定的信息。控制装置70的作用便是整理这些诸多信息，向下位机器下达最佳运转指令。达到指定水量之前会继续运转，达到预定水量后则暂时停止而成为待机状态，通电灯82亮灯而工作灯83灭灯。

说明需要刮水器50的理由。造水的原理是大气中的湿气接触到冷却后的金属板30而在金属板30的表面结露的自然现象。利用该结露现象起到促进增量的物质就是将表面改性成亲水性的特殊覆膜(二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)等)。

说明使造水量大量化的手段。由冷却器60冷却的金属板30，冷却一开始就马上在表面生成水膜。该水膜随着时间直线增长(急增量过程)，达到一定时间后就抛物线性平缓增加(缓和增量过程)，如果生成的水膜达到一定厚度则成为饱和状态。通常饱和是大概1小时后。此后即使时间再长也看不到水膜增量。饱和的原因是，所生成水膜自身变成为隔热材料，阻碍冷却，导致与大气之间不存在温差，从而使冷却带来的结露效果消失等。还包括再汽化的水量。

在金属板30表面上的所生成水膜饱和之前，即在急增量过程结束的时间点取水是大量造水的要点。如上所述所经过时间与所生成水量的趋势是，最初为直线增量，接着成为平缓的抛物线性增量，饱和的时间段是约1小时，一直到30分钟之前的时间段是直线增量趋势。30分钟时的延长线上的、放置60分钟时的状态下的水量差为约1.5倍。在30分钟时间点刮掉生成于金属板30上的水膜的话能够抽取水量约1.5倍、每1天为72倍(24小时×2次×1.5倍＝72倍)、每1个月为2,160倍(72倍×30天＝2,160倍)这样大量的水。刮水器50就是承担着该刮掉所生成水膜的作业。

说明刮水器50的工作。在由冷却器60冷却的金属板30的表面上，在直线增量过程(急增量过程)生成了水膜。在开始冷却30分钟后，刮水器50就工作，刮掉金属板30上的表面附着水(所生成水膜、所附着水膜)，该水落到储水室14的底面，作为水106而储水。反复该工作而使储水量增加。

说明导水管100的工作内容。通常植物花盆的高度是30cm左右，所以即便是导水管100也足以供水。导水管100的送水能力要比植物吸上水的力量强，所以能够达到目标。特点是仅靠自然现象的效用，不需要电动力。

当植物花盆的高度为1m左右或其以上时则适宜利用小型泵。

导水管100的吸入侧接触于水106是非常重要的。浮起的状态下不能送水。从而，需要固定好安装位置。作为其对策，将索环107嵌在导水管100上，插入到按压金属装置20的通孔108，来防止错位。导水管100的安装位置可以在按压金属装置20的任意位置。根据导水管100的安装位置在上罩22上根据需要设置通孔109。

说明本发明的金属板式造水装置的变形例。植物自动供水装置E是对面向花盆植物的小型造水装置进行了叙述，但也可以应用于沙漠的绿化用大型造水装置、灾害时期和非常时期用自家造水装置等其他领域。并且也可以用作地下室等的除湿装置。

说明金属板30的变形例。金属板30是根据对象制品的大小和用途等选择最佳形态。按照能够使制品本身小型化的顺序罗列的话是超亲水性加热板＜亲水性加热板＜加热板＜铝(Al)板。在本实施例中采用了亲水性加热板。亲水性加热板的尺寸是外径150mm、高度33mm，亲水面的面积是约150平方厘米。

接着，说明本发明的集水金属板和集水金属元件。

关于本发明的集水金属板和集水金属元件，说明通过使用对易润湿的集水性集水金属板(以下称为“集水金属板A”)具有优异的冷气运输性的加热板，形成为可用于各种环境装置的主要部件的集水金属元件(以下称为“集水金属元件B”)；以及为了使从大气的湿气中廉价地聚集大量水，将多个集水金属元件B并排重叠而构成的集水设备(以下称为“集水金属设备C”)等。

集水性从物质的现象来看是亲水性。关于亲水性，用图8～图10说明金属板上的附着水的状态。图8表示非亲水时的水滴的状态、图9表示亲水时的水块的状态、图10表示超亲水时的水膜的状态。如果亲水性提高，则成为水膜状态，集水性提高。

成为本发明的基础主要部件的是，易润湿的、可从大气的湿气中集水的高集水性的集水金属板A。把该集水金属板A构成为容易用于多目的用途的形态的就是对集水金属板A附加了热运输性优异的加热板功能的集水金属元件B。把该集水金属元件B多个并排重叠而制成可从大气中大量集水的就是集水金属设备C。根据这些集水金属板A、集水金属元件B、集水金属设备C，适宜用作能够用于各种环保机器的主要部件。以下说明适用例。

集水金属板A的材质是不锈钢(SUS304)，尺寸是1,000mm ×1,000mm(1,500)mm×0.3mm。并且，集水金属设备C的尺寸是：将集水金属元件B以每间隔75mm并排24片的情况的外形尺寸为1mm×1(1.5)mm×1.8m，容积是1.8立方米(2.7立方米)。下面叙述适用例。

关于造水装置：由于大半需求是要求大水量，所以使用集水金属设备C。湿度60％/30％时的目标水量是，前面所述的容积为1.8立方米时为每日2/1吨。每1升水的单价为约0.5日元左右。造水装置的附件是以集水金属设备C为中心具备冷却装置、超声波振动器、控制装置、储水槽、托架等以及电源电力，从而实现造水功能。

关于建筑制冷装置：在建筑的外墙安装集水金属板A来使用。除了集水金属板A以外的附件为向集水金属板A注水的注水用相关部件以及水源即可。通过将前面所述的造水装置用于水源、将太阳光或风力发电装置用于电源，电费和水费都成为零。由于要根据对象建筑来施工，所以没有规定尺寸。

关于室内加湿装置：在室内的墙附近靠墙安装集水金属板A来使用。除了集水金属板A以外的附件为向集水金属板A注水的注水用相关部件以及给水栓。另外，也可以是设置在外部的前面所述的造水装置。由于要根据墙来施工所以没有规定尺寸。

关于室内除湿装置：在室内的墙附近靠墙安装集水金属元件B来使用。除了集水金属元件B以外的附件为冷却装置、超声波振动器、控制装置、排水系统的部件等。由于要根据墙来施工所以没有规定尺寸。

关于除加湿装置：除加湿装置是前面所述的加湿装置和前面所述的除湿装置的并用方式，使用集水金属元件B。附件是使用两个装置中使用的全部部件，从而提供两种功能。尺寸与前面所述的除湿装置一样。

关于房顶除雪装置：在屋顶上放置集水金属元件B来使用。附件是从地热等免费热源中集热的集热体、在集水金属元件B和所述集热体之间进行热联络的导热线、安装用附属品等。由于要根据房顶的尺寸来施工所以没有规定尺寸。

下面说明本实施例中易润湿的集水性集水金属板。

图8是表示非亲水性金属板面上的水滴的截面图、图9是表示高亲水性金属板上的水块的截面图、图10是表示超亲水性集水金属板上的水膜的截面图，表示随着亲水度增加水滴变成水膜的状态。图11是将表面改性为高集水性的金属板的截面示意图、图12是TiO2晶体结构显示超亲水性的状态的放大倍数为2万倍的电子显微镜平面照片、图13是图12的斜视状态照片、图14是集水金属板A的生产工艺流程图(自动生产设备的工序及加工概要)。

用图来说明本实施例中集水金属板A的使用方法。

图15是集水金属元件B的外观图、图16是两面型集水金属元件B的截面图、图17是集水金属设备C的概观图、图18是说明集水状态和水膜除去状态的图、图19是金属板式造水装置的外观图、图20是建筑制冷装置的安装状态图、图21是建筑制冷装置的安装状态的截面图、图22是室内除湿装置的安装状态图、图23是单面型集水金属元件D的截面图、图24是房顶除雪装置的安装状态图、图25是用于房顶除雪装置的集热体的截面图、图26是房顶除雪装置的施工附属品图。

图8～图11中205表示金属板、206表示非亲水时的水滴、207表示高亲水时的水块、208表示超亲水时的水膜。图11的210表示将金属板205的表面粗糙面化后的凹凸状态的状态的示意图、图11的211表示固着了亲水化物质TiO2等后的薄膜的亲水面。实际上，如图16所示，亲水面211是复杂图案的凹凸面。使用的金属板205的材质是不锈钢(SUS304)或者铝(Al)。

粗糙面加工方法：通过对粒度不同的硬质颗粒实施压力喷射的喷砂加工，制成相比于加工前的表面积，有效表面积达到约3倍以上的具有许多尺寸微细凹凸的粗糙面。该粗糙面化加工通过用粒度不同的颗粒进行多次就可以实现。

晶体面加工方法：对用于造水装置的集水金属设备C而言，在除去所生成水膜(附着水摸)时要施加超声波振动，所以后附着的晶体就容易掉下来。从而，为了在表面上使与金属板不同的物质结晶，就需要用于提高结合强度的预加工。该预加工中，使用等离子体等在金属板的晶体面也进行凹凸状的粗糙化加工。

高集水化表面改性：为了实现高集水化，要想发挥超亲水性的话就需要在金属板205的粗糙面210上以薄膜状态固着亲水化物质(TiO2)。该作业方法是，向对象面吹附涂布含TiO2微粉末溶胶液后，在可最大程度发挥亲水度的施工条件下进行烧附加工。加热烧附条件的温度/时间是约400℃/约30分钟。在图12和图13表示的照片表示发挥超亲水性的TiO2晶体230为锐钛矿结构的晶体状态。

亲水性的稳定方法：如果通过加热生成晶体230后立即从高温一下子冷却到常温的话，存在亲水度衰减的倾向，所以需要控制从加热温度降温到常温的时间来缓慢冷却。从400℃温度到常温的时间需要约30分钟以上。

集水金属板A的制造方法：用图14说明集水金属板A的生产工序。本实施方式是工装板组装线(free-flow line)方式的自动生产设备。该生产线的有效宽度是约1,000mm，由9个工序构成。

工序1：用机械手把尺寸为1,000mm×1,000mm(1,500mm)×0.3mm的金属板205从堆叠的地方自动供给到生产线上的工序。

工序2：粗糙面前加工，压力喷射的颗粒尺寸为约0.1～1.0mm的喷砂加工，是对金属表面实施粗的粗糙面化的工序。

工序3：粗糙面后加工，压力喷射的颗粒尺寸为约0.1mm以下的喷砂加工，是对金属表面实施细的粗糙面化的工序。通过工序1和工序2的粗糙面化加工，出现粗糙面210，使有效表面积达到加工前的3倍以上。

工序4：通过对粗糙面210照射等离子体或激光，在金属板表面的晶体上也造出破损的工序。根据制造物的用途不同，有时也不需要本工序。

工序5：对粗糙面210吹附涂布含TiO2微粉末溶胶液的工序。TiO2的膜厚是1～0.001微米的超薄膜，是重要的吹附加工条件。溶胶的TiO2浓度、喷射量及喷射时间等是重要的，由控制装置和作业者两个方面进行生产管理。

工序6：用加热用电炉将TiO2超亲水性晶体生成为锐钛矿结构的工序。为了成为锐钛矿结构的晶体，对加热的温度和时间的管理是重要的，用自动控制装置来进行。温度/时间是约400℃/30分钟。

工序7：用于固定亲水性特性的缓慢冷却工序。制造物的表面温度从约400℃到150℃是缓慢冷却，需要约25分钟；从约150℃到50℃是急速冷却，需要约5分钟。最终温度50℃的目的是为了确保操作者的安全。

工序8：品质管理工序。具有：通过比较光照引起的反射光量来判断粗糙面化的好坏的粗糙度评价装置；通过照相影像来判断水滴落下引起的水膜的附着状态的好坏的亲水评价装置。并且合格品将送入下一工序，不合格品将从生产线中排除。

工序9：将完成的制造物用机械手从生产线上排出，自动堆叠在指定位置。同时还进行自动粘贴合格证的操作。合格证上印刷着生产日期、检察员号、序列号等。由此，结束集水金属板A的生产工序。

在以下(1)～(6)中将说明把集水金属板A用作主要要素的实施例。

(1)金属板式造水装置：叙述金属板式造水装置的原理和实现手段。造水的原理是冷却金属时在表面生成露水的自然现象。通过最大限度利用该现象，从大气中聚集大量水的手段便是本发明的要点之一。实现大量集水的手段有以下举出的5点。

第1点是，易润湿且集水性优异的集水金属板的“集水金属板A”；

第2点是，将集水金属板A制成具有冷却性和操作性形态的“两面型集水金属元件B”；

第3点是，通过重叠多个集水金属元件B，来实现大量集水的“集水金属设备C”；

第4点是，通过用冷却装置冷却两面型集水金属元件B的一部分，使全体冷却；

第5点是，在附着于金属板表面上的水膜厚度饱和之前的急增量过程内(直线增量过程内)的时间段(一直到直线增量结束的时间点)，除去所生成水膜(附着水膜)，使集水量达到1,000倍以上。这就是效果最大的造水的窍门。作为该除去所生成水膜的手段使用超声波振动机构。以上5点是获得期望水量的窍门。实施例中的水量是如上所述，形态是如图17和图19所示。

图15表示集水金属元件B的外观，图16表示其截面。在改性成集水性的亲水面211面向外侧的两片集水金属板A之间夹持热运输性优异的加热板220，对接合面212实施热接合来形成为一体，就成为两面型集水金属元件B。如果在集水金属板A和加热板220之间形成间隙(空间)，换句话说不接合集水金属板A和加热板220时，超声波的传播会更好。用于室内除湿装置或房顶除雪装置时，使用如图23所示集水金属板A仅在单面的、降低成本的单面型集水金属元件D。

说明加热板220。加热板220是由两片薄的铝(Al)板221、222如图19所示形成。在铝板221和铝板222的中空间224以能够连通的方式设置多个隔板223，在中空间224中封入热运输性优异的热运输性介质225。如果对加热板220的冷却端面226进行冷却，由于热运输性介质225的作用而迅速地冷却铝板221和222，使金属板205冷却，进而使两面型集水金属元件B整体冷却。通过该冷却，亲水面211上结露大气中的湿气，有效地集水。

用图17说明从大气中大量集水的集水金属设备C。将多个(在图17中是14片)两面型集水金属元件B设置间隔来并排重叠就得到集水金属设备C。在图17中金属板205的使用数目是28片，是构成为相对于金属板205的1片的集水能力成为28倍的事例。

集水金属设备C包括将多个集水金属元件B串起固定的多个固定棒230、对加热板220的各冷却端面226输送并分配冷气的冷气管232、容纳冷气管232的罩子233，通过运转超声波振动子231来除去生成于亲水面211上的水膜214(在图18表示)。本发明的效果的特征在于，可以通过增设集水金属元件B的安装数目来设定期望的集水量。

使用简单表示图16的图18来说明集水金属设备C的集水工作。图18的左侧表示的的状态是，通过加热板220的冷却，金属板205也冷却，则在被改性为粗糙面化和集水性的亲水面211的表面上生成了水膜214。图18的右侧是以容易看懂的方式表示了：为了除去所生成水膜214而通过运转超声波振动子231来施加超声波振动，使所生成水膜214从亲水面211弹飞(弹出)而成为水215的状态。这里，亲水面211是复杂的凹凸面，由于不好图示所以作成了锯齿状态的示意图。另外，水215被表示成弹飞，但实际上是设定成渗出。该弹飞/渗出的条件可通过超声波振动器的振动频率的大小和振动功率来调节。“渗出”的条件是500W、约30KHz，振动时间是约5秒×片数目。

用图19表示金属板式造水装置主体的实施例外观，以便参考。本发明的主体是图17所示的集水金属设备C，所以省略图19的详细说明。在图17中省略而在图19中图示的装备是：把水聚集到中心的漏斗板234、储水槽235以及龙头236。另外，虽然在造水装置中是必不可少的，但省略对冷却装置主体、超声波振动器主体、控制装置和电源等附件的图示。

(2)建筑制冷装置：用图20和图21来说明建筑制冷装置。在大楼建筑270的外墙272的除了窗户以外的整个面安装集水金属板A来使用。在栏杆墙271附近具有用于向集水金属板A的亲水面211上端供给水的落水管体275。落水管体275的给水和排水是：从送水泵278(未图示)经过送水管277送到的水，到达落水管体275内的水槽273，从排水缝274一点一点地排出所需水量。为了防止落叶等异物掉入水槽273中，在落水管体275的上部设置盖子276。图20的落水管体275则为了容易看，省略了对盖子276的图示。

说明该建筑制冷装置的原理和工作。原理是利用了水汽化时从周围夺取大量热的汽化热现象。通常叫做“泼水效果”。工作时出现如下的现象，超亲水性亲水面211上的水不会以水滴的形式滴下，而是成为以水膜形式附着的状态而一点一点地下降。如果该附着水汽化而减量的话，水就浸入使其充满。该注水和汽化的反复就是用汽化热冷却整个建筑的原理和工作。

如果在外墙272和集水金属板A之间设置空间279的话，还具有里面的效果，所以预留为施工条件。并且，该建筑制冷装置的泼水效果不仅对该建筑还波及到建筑周围和整个街道，所以对于建立商业街等街道也是适合的。

用于该建筑制冷装置的水虽然可以是自来水，但由于含有氯化物和矿物质使排水缝274堵塞，所以需要定期清扫。为了避免这样的护理，使用由前面所述的金属板式造水装置得到的干净的水即可。其理由是，水蒸气是一下子成为水的纯净水，所以几乎不含杂质。通过把该金属板式造水装置安置在建筑屋顶上，可以通过房顶绿化来改善空间、并且在紧急时还可以确保水源，所以整体上是合适的。

(3)室内加湿装置：室内加湿装置的目的是对干燥的室内空气增加水分来加湿。加湿方法与前面所述的建筑制冷装置的方法相同。建筑制冷装置的集水金属板A是安装在建筑外墙，与此相对，该室内加湿装置是在室内的墙附近靠墙安装集水金属板A。作为实施例在后述的(5)除加湿装置中进行说明，所以在这里省略。

(4)室内除湿装置：用图22所示的室内除湿装置的安装状态图来说明室内除湿装置。241是室内墙、242是安装墙面、243是外置冷却装置、244是冷气输送管、245是冷却终端、246是冷却终端245的装饰罩子、247是排水用装饰落水管、248是冷气送水管244和冷却终端245的连接口、249是超声波振动器主体和振动传输线、231是超声波振动子、D是图23的单面型集水金属元件D(也可以是图16的两面型集水金属元件B)、211是单面型集水金属元件D或两面型集水金属元件B的亲水面。

该室内除湿装置的安装中，单面型集水金属元件D/两面型集水金属元件B和超声波振动子231的使用数目一样。另外，施工时在单面型集水金属元件D/两面型集水金属元件B和墙面242之间设置10cm左右的间隙。用于向建筑外排水的排水管则省略图示。

说明该室内除湿装置的工作顺序。冷却装置243的冷气经过冷气送水管244、连接口248、冷却终端245，使单面型集水金属元件D/两面型集水金属元件B冷却，室内空气的湿气成分就在亲水面211上被抽取成露水。亲水面211上的水不以水滴的形式落下而是以水膜状态附着。为了除去该水膜，通过超声波振动器主体249的定时运转使超声波振动子231工作，使水膜以水块的形式落下，从装饰落水管247向建筑外排出所抽取水。超声波振动子231的工作时间是，相对于每1片单面型集水金属元件D/两面型集水金属元件B为5秒钟，至于工作声音，由于是超声波所以没有声音。

(5)除加湿装置：室内的空气湿度春夏秋冬都在变化。舒适的湿度虽然因人而异，但大概是50％。所以需要加湿和除湿。结果就需要具有(3)的加湿装置和(4)的除湿装置的两种功能的装置。该除加湿装置通过使用单面型集水金属元件D/两面型集水金属元件B以及两个装置所需的附件就可以实现。采用除湿装置的图22在下面简单描述。

当作为除加湿装置工作时，与(4)的室内除湿装置相同即可。当作为加湿装置工作时，与(2)的建筑制冷装置一样，从单面型集水金属元件D/两面型集水金属元件B的亲水面211的上端供给水即可。从而，在图22的状态下要追加的附件是，在冷却装置243附近追加送水泵278、在装饰罩子246的内侧容纳落水管体275，这样分别追加附件后，从落水管体275的缝274向单面型集水金属元件D/两面型集水金属元件B的上端一点一点地流下水。如上所述就能起到除湿的作用。另外，为了维持舒适的湿度需要具有自动控制装置。为此，制成内置有湿度与温度探测传感器等的控制回路，即可控制冷却装置243、超声波振动器主体249、送水泵等附件的运转。

(6)房顶除雪装置：用图24～图26说明房顶除雪装置。图24是本装置的安装状态图、图25是房顶除雪装置专用的集热体、图26是房顶除雪装置用施工附属品。该房顶除雪装置能够从外部看到的部分仅为单面型集水金属元件D、导热线257及集热体250的主体部。施工容易且廉价，使用电力为零。

从结构上说明图25的集热体250。260是地面，261是地中，251是地中埋入体，252是地热的受热管，253是储热体，254是隔热管，258是盖子，251和252、252和253、252和254、254和258分别是螺纹接合，255是设置在储热体253上的线形孔，256是用焊接将导热体257和储热体253热接合，259是嵌在盖子258的横孔上的橡胶圈。集热体250的尺寸是外径90mm×1,000mm。

集热体250的使用方法是，如图25所示在地中埋入集热体250后，延长导热线257，把地热(约15℃)传送到单面型集水金属元件D。在传送的中途，使用如图26所示的施工用附属品256。从集热体250的内部延长的导热线257把地热经过连接口267、送热管266一直热传输到热分配端子268。使用细的导热线(未图示)把热从端子268传送到单面型集水金属元件D。这里，单面型集水金属元件D和端子268的数目相同。未在图上表示房顶和单面型集水金属元件D之间的固定用金属装置。

说明完成房顶除雪的工作内容。地热是，从地表约1m左右地下的温度为约15℃左右，是常年都不会变化的无限热源。应用该热源来运转本除雪装置，所以一概不需要耗电。用地热使单面型集水金属元件D变暖，即使是严寒时节也不会冻结。变暖后的亲水面211的表面上经常粘着水膜，成润湿的状态，所以积雪就根据雪崩现象而掉下来。通过反复该操作就不需要从房顶上将雪扫下来的作业。

就用于该房顶除雪装置的附件的材质而言，热传导系统的埋入体251、受热管252、储热体253、导热线257使用热传导性高的铜系合金。另外，导热线257是捆起铜系合金细线的捻线后在其外周实施隔热性涂层而成的金属线。隔热管254和盖子258则使用复合树脂材料。

集热体250是地下埋入专用，即使是冬季只要设置对象建筑附近存在10℃以上的热源，就可以不使用该集热体250，仅靠导热线257就可以应付。此时，除去导热线257的涂层使其裸露后将该部分投入该热源即可。

说明本发明的集水金属板A的变形例。在图14所示的集水金属板A的生产中，不需要9个工序全部运作。根据用途或顾客的要求可以选择各工序运作/不运作。例如，该自动生产线具有这样的控制装置：当有仅到工序3就可以的定单时，在工序4以后是仅进行通过来生产。

对图17和图19所示的金属板式造水装置在使用上的变形例进行说明。如在前面已经叙述过，由该金属板式造水装置生成的水是纯净水。在染色厂，所使用的水中含有的金属离子(Ca、Mg、Fe、Mn等)是成为颜色不鲜明的要因，会妨碍工序，所以通常使用金属离子螯合剂。为了消除该浪费，需要不含金属离子的用水。金属板式造水装置所生成的水不含有金属离子，所以适合作为染色厂用水。

说明本发明金属板式造水装置的另一实施例。在图1～图7所示的植物自动供水装置E是表示了将本发明的金属板式造水装置用于家庭园艺用途的小型制品的例子，下面表示用于商业用途、工业用途、家庭用途等的实施例。

用图19所示的金属板式造水装置说明该本发明金属板式造水装置的另一实施例。采用图17和图18所示的具有超声波振动机构的金属板(集水金属设备C)。该实施例的金属板式造水装置是从大气中的湿气中抽取水的造水装置，在冷却的集水金属板(集水金属设备C)的表面形成的通过结露来生成的所生成水膜(附着水膜)214的直线增量过程(是指附着水从形成水膜的初始阶段直线性增加(增量)的过程)中，在所生成水膜214的增量钝化而饱和之前阶段的时间点(在以平缓的抛物线增加之前的附近的时间点)，换句话说在所生成水膜214直线增量的最终阶段(直线增量结束过程)，使用超声波振动机构的超声波振动子231来弹出所生成水膜214，从金属板表面上强制剥离而集水。

即，本发明的具有超声波振动机构的采用了集水金属板(集水金属设备C)的金属板式造水装置的实施例中，运转超声波振动子231，对所生成水膜214施加超声波振动，通过微振动把所生成水膜214从集水金属板(集水金属设备C)的亲水面211上强制弹出而剥离。所生成水膜214从集水金属板(集水金属设备C)的表面弹出后，弹飞(弹出)的一些水215就合在一起而滴落下来。水215虽是弹飞，但实际上是设定成渗出。在金属板式造水装置的内部聚集这些水215，从空气中的湿气中抽取(造水)水215。