JP2004183335A - 大気中の水分を用いた浄水装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】巨大地震の被災地や離島などの水源および商用電源の確保が困難な場所で、調理用および飲料用などに適した生活用水を得ることは困難であった。
【解決手段】上水道や電力などのライフラインを絶たれ、商用電源と水源の確保が困難な場所や地域で、太陽熱、風力、太陽光の自然エネルギーを利用してハイブリッド発電をした電気を、レドックスフロー電池に貯蔵し、その電気を使って大気中の水分を用いて原水を生成し、調理用および飲料用などに適した生活用水を得る。
【選択図】図１
【解決手段】上水道や電力などのライフラインを絶たれ、商用電源と水源の確保が困難な場所や地域で、太陽熱、風力、太陽光の自然エネルギーを利用してハイブリッド発電をした電気を、レドックスフロー電池に貯蔵し、その電気を使って大気中の水分を用いて原水を生成し、調理用および飲料用などに適した生活用水を得る。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明に係る大気中の水分を用いた浄水装置は、風力と太陽の自然エネルギーを用いて発電した電気を使って、大気中の水分から調理用および飲料用などに適した生活用水を得ることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、社会生活におけるライフラインを維持する電力や水は、電力会社から供給される商用電源と上水道を通じて供給される水道水などに依存している。そのため、ひとたび大きな被害をもたらす巨大地震が起きれば、電力と上水道などのライフラインは壊滅し、電源と水源の確保および上水道の復旧に長期間を要していた。このような被災地において、短期間に手軽に調理用および飲料用などに適した生活用水を得る手段としては、室内用除湿機（例えば、特許文献１参照）の廃棄水を利用する方法がある。しかし除湿機は、室内の適度な除湿を目的に発明されたものであり、除湿機内の回収した結露水を再利用する目的で構成されたものではない。また一般的な除湿機は、商用電源なくしては稼動しない。また大気中にある湿気から大量に取水し、生活用水に転用する目的で構成されたものではない。そのため回収した結露水は、大気中の塵埃などの浮遊物が多く含まれた汚水であり、そのままでは調理用および飲料用などの生活用水に適さない。
【０００３】
【特許文献１】
特開 ２００１−１４９７３７号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の大きな被害をもたらす巨大地震の被災地における調理用および飲料用などに適した生活用水の確保に関しては、上記の問題を抱えている。本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、上水道や電力などのライフラインを絶たれ、商用電源と水源の確保が困難な前述の被災地において、豊富なエネルギー媒体である風力と太陽の自然エネルギーを用いて発電をし、発電した電気を蓄電池に貯蔵し、その蓄電池から供給される電気を使用して、地球上いたるところに存在する枯渇しない大気中の水分から簡単に低コストで原水を生成し、原水から調理用および飲料用などに適した生活用水を得る装置である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の浄水装置は、太陽熱と風力と太陽光を用いてハイブリッド発電する手段と、発電した電気を電池に蓄電する手段と、その電池から供給する電気を使って大気中の水分から原水を生成し、原水タンクに貯留する手段と、原水タンクの原水を浄水器に通水して、調理用および飲料用などに適した生活用水を得る手段を設けたことを特徴とする。
【０００６】
装置の一部を構成している太陽熱、風力発電および太陽光発電を同時に行なうハイブリッド発電装置が発電した電気を、原理的に充電、放電の繰り返しによる劣化の要因がない蓄電池に貯蔵する。貯蔵した蓄電池の電気を使い、除湿機の原理を応用した原水製造装置を稼動して外気を吸い込み、大気中の水分から原水を生成する。生成した原水は原水タンクに貯留する。
【０００７】
貯蔵した蓄電池の電気を使って、原水タンクから供給された原水を高能力の浄水器に通水して、調理用および飲料用などに適した生活用水を得る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施例である大気中の水分を用いた浄水装置を示す概略正面図である。図１に示すごとく、実施例の大気中の水分を用いた浄水装置は、浄水装置の本体上に載置した太陽熱発電、風力発電および太陽光発電を同時に行なうハイブリッド発電装置を構成する太陽熱集束ディッシュスターリング多気筒型発電装置１、垂直軸型並列サボニウス風車式風力発電装置２、太陽電池３もしくは、浄水装置の本体上以外に別置きされた、図示していない太陽熱発電、風力発電および太陽光発電を同時に行なうハイブリッド発電装置を構成する太陽熱集束ディッシュスターリング多気筒型発電装置１、垂直軸型並列サボニウス風車式風力発電装置２、太陽電池３と蓄電装置であるレドックスフロー電池４、レドックスフロー電池４の電源で駆動を開始する取湿原水製造装置５、取湿原水製造装置５で生成された原水を貯留する原水タンク６、原水から調理用および飲料用などの生活用水を生成するレドックスフロー電池４の電源で駆動を開始する浄水器７と制御盤８により構成される。
【０００９】
図１に示すように、太陽熱発電、風力発電および太陽光発電を同時に行なうハイブリッド発電装置は、太陽熱集束ディッシュスターリング多気筒型発電装置１、垂直軸型並列サボニウス風車式風力発電装置２、太陽電池３で構成され発電をする。
【００１０】
図２に示すように、太陽熱集束ディッシュスターリング多気筒型発電装置１、垂直軸型並列サボニウス風車式風力発電装置２および太陽電池３のハイブリッド発電装置で発電された直流（ＤＣ）電気は、電気を化学的に貯蔵する技術で、充電放電による劣化の要因がない長サイクル寿命を達成できることを特徴とするレドックスフロー電池４に貯蔵する。電子の出し入れという基本原理は、すべての化学電池において生じるがレドックスフロー電池４では、電子の出し入れ、すなわち充電放電を酸化還元状態をとる鉄、クロム、バナジウム、チタン、アクチナイドなどを溶かした二種類の電解液タンクのレドックスイオン溶液を利用して行なう。一例としてレドックスイオン溶液にバナジウムを使用した場合は、電解液タンク内の電解液の一つは４価のバナジウム希硫酸電解液で正極液タンク９、電解液のもう一つは３価のバナジウム希硫酸電解液で負極液タンク１０である。正極液と負極液の両極液タンクの中間に、イオン交換膜１１を挟んで炭素繊維電極材料からなる正極１２と負極１３で構成されたセル１４（電極部）が配置されている。セル１４（電極部）と正極液タンク９、負極液タンク１０は、分離して設置できる。図１の太陽熱集束ディッシュスターリング多気筒型発電装置１、垂直軸型並列サボニウス風車式風力発電装置２および太陽電池３のハイブリッド発電装置で発電した電気を蓄電する場合、レドックスイオン溶液にバナジウムを使用した場合は、レドックスフロー電池４のセル１４内の炭素繊維正極１２、負極１３上でバナジウムの電極反応を利用して充電、放電をする。充電時に正極１２で発生する水素イオンは、イオン交換膜１１を通って負極１３側に移動して電解液の電気的中性条件を満たす。充電により電解液タンクの正極液タンク９内の正極液は４価から５価のバナジウムに、負極液タンク１０内の負極液は３価から２価のバナジウムに変換される。電解液が電池セル内を循環する際のイオン価数変化による可逆反応で、充電、放電を繰り返えすことによる電気エネルギーの貯蔵、払出しをする。
【００１１】
図３に示すように、取湿原水製造装置５は、レドックスフロー電池４から交流電源を供給して駆動し、外気を吸い込み、室内用の除湿機の原理を応用して大気中の水分から水滴を集め原水を生成する。一般的な除湿機は、室内の適度な除湿を目的に発明されたものであり、除湿機内の回収した結露水を再利用する目的で構成されたものではないことから、回収した結露水には室内の塵埃などの浮遊物が多く含まれている。本発明の浄水装置の一部を構成する取湿原水製造装置５は、回収した結露水を集めた原水から調理用および飲料用などに適した生活用水を得る目的で装置を構成するために、取湿原水製造装置５内に吸入した空気に含まれる湿気を極限まで取りこみ原水を生成する。更に空気中に漂う塵埃などの浮遊物を集塵フィルター１５により除去して原水を生成する。取湿原水製造装置５を用いて大気中の水分から簡単に低コストで生成された原水は、原水タンク６に貯留する。
【００１２】
図４に示すように、浄水器７は、レドックスフロー電池４から交流電源を供給して駆動し、原水タンク６から送られた原水を、浄水器７の内部に取り付けた活性炭フィルター１６、中空糸膜フィルター１７および逆浸透膜フィルター１８を介して集塵フィルター１５で除去できない空気中に含まれる不純物および化学物質を除去、浄化して調理用および飲料用に適した生活用水を得る。
【００１３】
本発明の具体例に対して、本発明の真髄から逸脱することなく実施の形態例から以下の改良ができる。具体的好例として、商用電源が配電されている地域や場所では、本発明の浄水装置の構成をしているハイブリッド発電と商用電源を併用して稼動できることも容易に理解できる。更に垂直軸型サボニウス風車式風力発電装置の代替として、水平軸プロペラ型定翼式風力発電装置を利用することは、容易に理解できる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の大気中の水分を用いた浄水装置は、設置の一例として、巨大地震の被災地や離島など商用電源と水源の確保が困難な場所において、風力と太陽熱、太陽光などの自然エネルギーによる発電した電気を使用して、大気中の水分から調理用および飲料用などに適した生活用水を得ることができる。以上のことから本発明の浄水装置は、前述の被災地にある公園、校庭、空地などに設置し、直ちに稼動することにより緊急の給水に対応することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である大気中の水分を用いた浄水装置を示す概略正面図である。
【図２】同浄水装置に用いられるレドックスフロー電池を示す流れ図である。
【図３】同浄水装置に用いられる取湿原水製造装置、原水タンクを示す流れ図である。
【図４】同浄水装置に用いられる浄水器を示す流れ図である。
【符号の説明】
１ 太陽熱集束ディッシュスターリング多気筒型発電装置
２ 垂直軸型並列サボニウス風車式風力発電装置
３ 太陽電池
４ レドックスフロー電池
５ 取湿原水製造装置
６ 原水タンク
７ 浄水器
８ 制御盤
９ 正極液タンク
１０ 負極液タンク
１１ イオン交換膜
１２ 正極
１３ 負極
１４ セル
１５ 集塵フィルター
１６ 活性炭フィルター
１７ 中空糸膜フィルター
１８ 逆浸透膜フィルター
【発明の属する技術分野】
本発明に係る大気中の水分を用いた浄水装置は、風力と太陽の自然エネルギーを用いて発電した電気を使って、大気中の水分から調理用および飲料用などに適した生活用水を得ることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、社会生活におけるライフラインを維持する電力や水は、電力会社から供給される商用電源と上水道を通じて供給される水道水などに依存している。そのため、ひとたび大きな被害をもたらす巨大地震が起きれば、電力と上水道などのライフラインは壊滅し、電源と水源の確保および上水道の復旧に長期間を要していた。このような被災地において、短期間に手軽に調理用および飲料用などに適した生活用水を得る手段としては、室内用除湿機（例えば、特許文献１参照）の廃棄水を利用する方法がある。しかし除湿機は、室内の適度な除湿を目的に発明されたものであり、除湿機内の回収した結露水を再利用する目的で構成されたものではない。また一般的な除湿機は、商用電源なくしては稼動しない。また大気中にある湿気から大量に取水し、生活用水に転用する目的で構成されたものではない。そのため回収した結露水は、大気中の塵埃などの浮遊物が多く含まれた汚水であり、そのままでは調理用および飲料用などの生活用水に適さない。
【０００３】
【特許文献１】
特開 ２００１−１４９７３７号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の大きな被害をもたらす巨大地震の被災地における調理用および飲料用などに適した生活用水の確保に関しては、上記の問題を抱えている。本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、上水道や電力などのライフラインを絶たれ、商用電源と水源の確保が困難な前述の被災地において、豊富なエネルギー媒体である風力と太陽の自然エネルギーを用いて発電をし、発電した電気を蓄電池に貯蔵し、その蓄電池から供給される電気を使用して、地球上いたるところに存在する枯渇しない大気中の水分から簡単に低コストで原水を生成し、原水から調理用および飲料用などに適した生活用水を得る装置である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の浄水装置は、太陽熱と風力と太陽光を用いてハイブリッド発電する手段と、発電した電気を電池に蓄電する手段と、その電池から供給する電気を使って大気中の水分から原水を生成し、原水タンクに貯留する手段と、原水タンクの原水を浄水器に通水して、調理用および飲料用などに適した生活用水を得る手段を設けたことを特徴とする。
【０００６】
装置の一部を構成している太陽熱、風力発電および太陽光発電を同時に行なうハイブリッド発電装置が発電した電気を、原理的に充電、放電の繰り返しによる劣化の要因がない蓄電池に貯蔵する。貯蔵した蓄電池の電気を使い、除湿機の原理を応用した原水製造装置を稼動して外気を吸い込み、大気中の水分から原水を生成する。生成した原水は原水タンクに貯留する。
【０００７】
貯蔵した蓄電池の電気を使って、原水タンクから供給された原水を高能力の浄水器に通水して、調理用および飲料用などに適した生活用水を得る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施例である大気中の水分を用いた浄水装置を示す概略正面図である。図１に示すごとく、実施例の大気中の水分を用いた浄水装置は、浄水装置の本体上に載置した太陽熱発電、風力発電および太陽光発電を同時に行なうハイブリッド発電装置を構成する太陽熱集束ディッシュスターリング多気筒型発電装置１、垂直軸型並列サボニウス風車式風力発電装置２、太陽電池３もしくは、浄水装置の本体上以外に別置きされた、図示していない太陽熱発電、風力発電および太陽光発電を同時に行なうハイブリッド発電装置を構成する太陽熱集束ディッシュスターリング多気筒型発電装置１、垂直軸型並列サボニウス風車式風力発電装置２、太陽電池３と蓄電装置であるレドックスフロー電池４、レドックスフロー電池４の電源で駆動を開始する取湿原水製造装置５、取湿原水製造装置５で生成された原水を貯留する原水タンク６、原水から調理用および飲料用などの生活用水を生成するレドックスフロー電池４の電源で駆動を開始する浄水器７と制御盤８により構成される。
【０００９】
図１に示すように、太陽熱発電、風力発電および太陽光発電を同時に行なうハイブリッド発電装置は、太陽熱集束ディッシュスターリング多気筒型発電装置１、垂直軸型並列サボニウス風車式風力発電装置２、太陽電池３で構成され発電をする。
【００１０】
図２に示すように、太陽熱集束ディッシュスターリング多気筒型発電装置１、垂直軸型並列サボニウス風車式風力発電装置２および太陽電池３のハイブリッド発電装置で発電された直流（ＤＣ）電気は、電気を化学的に貯蔵する技術で、充電放電による劣化の要因がない長サイクル寿命を達成できることを特徴とするレドックスフロー電池４に貯蔵する。電子の出し入れという基本原理は、すべての化学電池において生じるがレドックスフロー電池４では、電子の出し入れ、すなわち充電放電を酸化還元状態をとる鉄、クロム、バナジウム、チタン、アクチナイドなどを溶かした二種類の電解液タンクのレドックスイオン溶液を利用して行なう。一例としてレドックスイオン溶液にバナジウムを使用した場合は、電解液タンク内の電解液の一つは４価のバナジウム希硫酸電解液で正極液タンク９、電解液のもう一つは３価のバナジウム希硫酸電解液で負極液タンク１０である。正極液と負極液の両極液タンクの中間に、イオン交換膜１１を挟んで炭素繊維電極材料からなる正極１２と負極１３で構成されたセル１４（電極部）が配置されている。セル１４（電極部）と正極液タンク９、負極液タンク１０は、分離して設置できる。図１の太陽熱集束ディッシュスターリング多気筒型発電装置１、垂直軸型並列サボニウス風車式風力発電装置２および太陽電池３のハイブリッド発電装置で発電した電気を蓄電する場合、レドックスイオン溶液にバナジウムを使用した場合は、レドックスフロー電池４のセル１４内の炭素繊維正極１２、負極１３上でバナジウムの電極反応を利用して充電、放電をする。充電時に正極１２で発生する水素イオンは、イオン交換膜１１を通って負極１３側に移動して電解液の電気的中性条件を満たす。充電により電解液タンクの正極液タンク９内の正極液は４価から５価のバナジウムに、負極液タンク１０内の負極液は３価から２価のバナジウムに変換される。電解液が電池セル内を循環する際のイオン価数変化による可逆反応で、充電、放電を繰り返えすことによる電気エネルギーの貯蔵、払出しをする。
【００１１】
図３に示すように、取湿原水製造装置５は、レドックスフロー電池４から交流電源を供給して駆動し、外気を吸い込み、室内用の除湿機の原理を応用して大気中の水分から水滴を集め原水を生成する。一般的な除湿機は、室内の適度な除湿を目的に発明されたものであり、除湿機内の回収した結露水を再利用する目的で構成されたものではないことから、回収した結露水には室内の塵埃などの浮遊物が多く含まれている。本発明の浄水装置の一部を構成する取湿原水製造装置５は、回収した結露水を集めた原水から調理用および飲料用などに適した生活用水を得る目的で装置を構成するために、取湿原水製造装置５内に吸入した空気に含まれる湿気を極限まで取りこみ原水を生成する。更に空気中に漂う塵埃などの浮遊物を集塵フィルター１５により除去して原水を生成する。取湿原水製造装置５を用いて大気中の水分から簡単に低コストで生成された原水は、原水タンク６に貯留する。
【００１２】
図４に示すように、浄水器７は、レドックスフロー電池４から交流電源を供給して駆動し、原水タンク６から送られた原水を、浄水器７の内部に取り付けた活性炭フィルター１６、中空糸膜フィルター１７および逆浸透膜フィルター１８を介して集塵フィルター１５で除去できない空気中に含まれる不純物および化学物質を除去、浄化して調理用および飲料用に適した生活用水を得る。
【００１３】
本発明の具体例に対して、本発明の真髄から逸脱することなく実施の形態例から以下の改良ができる。具体的好例として、商用電源が配電されている地域や場所では、本発明の浄水装置の構成をしているハイブリッド発電と商用電源を併用して稼動できることも容易に理解できる。更に垂直軸型サボニウス風車式風力発電装置の代替として、水平軸プロペラ型定翼式風力発電装置を利用することは、容易に理解できる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の大気中の水分を用いた浄水装置は、設置の一例として、巨大地震の被災地や離島など商用電源と水源の確保が困難な場所において、風力と太陽熱、太陽光などの自然エネルギーによる発電した電気を使用して、大気中の水分から調理用および飲料用などに適した生活用水を得ることができる。以上のことから本発明の浄水装置は、前述の被災地にある公園、校庭、空地などに設置し、直ちに稼動することにより緊急の給水に対応することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である大気中の水分を用いた浄水装置を示す概略正面図である。
【図２】同浄水装置に用いられるレドックスフロー電池を示す流れ図である。
【図３】同浄水装置に用いられる取湿原水製造装置、原水タンクを示す流れ図である。
【図４】同浄水装置に用いられる浄水器を示す流れ図である。
【符号の説明】
１ 太陽熱集束ディッシュスターリング多気筒型発電装置
２ 垂直軸型並列サボニウス風車式風力発電装置
３ 太陽電池
４ レドックスフロー電池
５ 取湿原水製造装置
６ 原水タンク
７ 浄水器
８ 制御盤
９ 正極液タンク
１０ 負極液タンク
１１ イオン交換膜
１２ 正極
１３ 負極
１４ セル
１５ 集塵フィルター
１６ 活性炭フィルター
１７ 中空糸膜フィルター
１８ 逆浸透膜フィルター
Claims (5)
- 太陽熱発電装置、風力発電装置および太陽光発電装置を備えたハイブリッド発電装置で発電をする手段と、前記ハイブリッド発電した電気を蓄電池に貯蔵する手段と、前記貯蔵した電気を使って、大気中の水分から原水を生成する手段と、前記原水から調理用および飲料用などに適した生活用水を得る手段を設けたことを特徴とする大気中の水分を用いた浄水装置。
- 前記太陽熱発電装置、風力発電装置および太陽光発電装置でハイブリッド発電をする手段は、太陽熱集束ディッシュスターリング多気筒型発電装置、垂直軸型並列サボニウス風車式風力発電装置および太陽電池を備えたことを特徴とする請求項１に記載の大気中の水分を用いた浄水装置。
- 前記ハイブリッド発電した電気を蓄電池に貯蔵する手段は、レドックスフロー電池を備えたことを特徴とする請求項１に記載の大気中の水分を用いた浄水装置。
- 前記レドックスフロー電池から供給される電気を使い大気中の水分から原水を生成する手段は、取湿原水製造装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の大気中の水分を用いた浄水装置。
- 前記原水から調理用および飲料用などに適した生活用水を得る手段は、浄水器を備えたことを特徴とする請求項１に記載の大気中の水分を用いた浄水装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002351887A JP2004183335A (ja) | 2002-12-04 | 2002-12-04 | 大気中の水分を用いた浄水装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002351887A JP2004183335A (ja) | 2002-12-04 | 2002-12-04 | 大気中の水分を用いた浄水装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004183335A true JP2004183335A (ja) | 2004-07-02 |
Family
ID=32753647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002351887A Pending JP2004183335A (ja) | 2002-12-04 | 2002-12-04 | 大気中の水分を用いた浄水装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004183335A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2002
- 2002-12-04 JP JP2002351887A patent/JP2004183335A/ja active Pending
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