JP2016203098A - 緊急用浄水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非常時に、河川水などを用い、未使用時に雑菌などが逆浸透膜に混入しても安全に飲むことができ、浄水に必要な部材がまとめられているが可搬性に優れ、水源の種類に寄らず安定して安全な飲料水を造ることができる浄化装置を提供することを目的とする。【解決手段】原水を流入する給水口に連通する第一流水路と、流入した原水を逆浸透膜に浸透させて透過水を得る逆浸透膜装置と、逆浸透膜を透過した透過水が流通する第二流水路と、逆浸透膜を透過せず濃縮された濃縮水が流通する排水路と、紫外線又はオゾンの少なくとも一方を発生させ、第二流水路に設けられて透過水を殺菌する殺菌装置と、第一流水路、逆浸透膜装置、第二流水路、及び排水路を内包する筺体と、筺体の下部に取り付けられ回転自在である車輪など備え、給水口から流入する原水の量に対する透過水の量の割合が１〜１０重量％である緊急用浄水装置により解決することができた。【選択図】図１

Description

本発明は、地震などの災害時などにおいて、防火水槽水、プールの水、河川水、池の水などを水源として、人や家畜などの動物に無害で飲むことができる水を造水する装置に関する。

従来、河川や池などの水源から得られる原水を、ポンプで送液し、逆浸透膜を利用して飲料水に適した清浄水を生成する浄水装置が知られている。

例えば、特許文献１には、河川等の水源から原水をくみ上げる可搬式ポンプと、可搬式ポンプに接続された逆浸透膜フィルタを有する濾過機構と、濾過機構と可搬式ポンプとの間に圧力調整弁とを備えた浄水装置が開示されている。

特開２００６−１０２６８３号公報

しかしながら、特許文献１の浄水装置では、逆浸透膜フィルタを透過した水をそのまま飲料水としているところ、しばらく使用していないと逆浸透膜フィルタを透過した水が流れる経路に大気中に浮遊する雑菌が侵入し、逆浸透膜フィルタが細菌やウイルスにより汚染される可能性があり、２回目以降に使用するときには、人や家畜などの動物にとって必ずしも安全な飲料水を造水できないという問題があった。

そして、特許文献１の浄水装置では、可搬式ポンプと濾過機構を手で持ち運ぶ必要があり、より安全性を高める装置等が付随してくると個別にそれぞれを持ち運ばなければならず、個々の部材が軽量であっても手間が掛かり必ずしも簡便に移動させることができないという問題があった。

さらには、一般的に逆浸透膜を使用する場合には逆浸透膜を透過する透過水と全ての逆浸透膜を透過しきらずに不純物等が濃縮された濃縮水が発生し、逆浸透膜に掛かる水圧を高く設定するとより多くの透過水が得られるが、透過水の量が多いと水源によっては不純物も透過してしまい飲料水と適さないこともあるところ、特許文献１の浄水装置では、可搬式ポンプにより加圧して逆浸透膜フィルタに原水を供給することは記載されているが、くみ上げた原水の量うちどの程度の割合で逆浸透膜フィルタを透過させるのかが開示されていないという課題があった。

そのため、本発明において、地震などの災害が起こった緊急時などにおいて、防火水槽水、プールの水、河川水、池の水、海水などの水源を利用して、使用してない時期に空気中に浮遊する細菌やウイルスなどの雑菌などが逆浸透膜に混入してもより安全に飲むことができ、浄水に必要な部材がまとめられているが可搬性に優れ、水源の種類に依らず安定して安全な飲料水を造ることができる浄化装置を提供することを目的とする。

〔１〕すなわち、本発明は、外部の加圧ポンプから供給された原水を流入する給水口（１）と、給水口（１）に連通する第一流水路（２）と、第一流水路（２）の端部に取り付けられ、流入した原水を逆浸透膜（３１）に浸透させて透過水を得る逆浸透膜装置（３）と、逆浸透膜（３１）を透過して得られた透過水が流通する第二流水路（４）と、逆浸透膜（３１）を透過しきらずに濃縮された濃縮水が流通する排水路（５）と、紫外線又はオゾンの少なくとも一方を発生させ、第二流水路（４）に設けられて透過水を殺菌する殺菌装置（６）と、排水路（５）に設けられ、濃縮水の排水量を調整することにより逆浸透膜装置（３）の内部の水圧を調整する水圧調整装置（７）と、第一流水路（２）、逆浸透膜装置（３）、第二流水路（４）、及び排水路（５）を内包する筺体（９）と、筺体（９）の下部に取り付けられ回転自在である車輪（Ｗ）を備え、
給水口（１）から流入する原水の量に対する透過水の量の割合が１〜１０重量％であることを特徴とする緊急用浄水装置（Ｅ）である。

〔２〕そして、筺体（９）の寸法が、横幅６００〜１７００ｍｍ、奥行き３００〜６００ｍｍ、高さ４００〜６００ｍｍの範囲であることを特徴とする前記〔１〕に記載の緊急用浄水装置（Ｅ）である。

〔３〕そして、第一流水路（２）と接続され、流入した原水を逆浸透膜装置（３）に電力により圧入する電動加圧ポンプ（ＥＰ）と、第一流水路（２）と接続され、流入した原水を逆浸透膜装置（３）に人力により圧入する手動加圧ポンプ（ＭＰ）とを備えることを特徴とする前記〔１〕又は前記〔２〕に記載の緊急用浄水装置（Ｅ）である。

本発明の緊急用浄水装置によれば、地震などの災害が起こった緊急時などにおいて、防火水槽水、プールの水、河川水、池の水、海水などの水源を利用して、使用してない時期に空気中に浮遊する細菌やウイルスなどの雑菌などが逆浸透膜に混入してもより安全に飲むことができ、浄水に必要な部材がまとめられているが可搬性に優れ、水源の種類に依らず安定して安全な飲料水を造ることができる。

本発明の緊急用浄水装置における第一実施形態を構成する概略の説明図である。 本発明の緊急用浄水装置における第二実施形態を構成する概略の説明図である。

以下、本発明に係る緊急用浄水装置に関する実施の形態について、添付の図面に基づいて詳しく説明する。なお、以下に説明する各実施形態は、本発明を実施するに好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に発明を限定する旨が明記されていない限り、この形態に限定されるものではない。そして、数値範囲を表す表現は下限と上限を含有するものである。

図１、図２に示すように、本発明の緊急用浄水装置Ｅは、外部の加圧ポンプから供給された原水を流入する給水口１と、給水口１に連通する第一流水路２と、第一流水路２の端部に取り付けられ、流入した原水を逆浸透膜３１に浸透させて透過水を得る逆浸透膜装置３と、逆浸透膜３１を透過して得られた透過水が流通する第二流水路４と、逆浸透膜３１を透過せず濃縮された濃縮水が流通する排水路５と、紫外線又はオゾンの少なくとも一方を発生させ、第二流水路４に設けられて透過水を殺菌する殺菌装置６と、排水路５に設けられ、濃縮水の排水量を調整することにより逆浸透膜装置３の内部の水圧を調整する水圧調整装置７と、第一流水路２、逆浸透膜装置３、第二流水路４、及び排水路５を内包する筺体９と、筺体９の下部に取り付けられ回転自在である車輪Ｗを備えている。

そして、水圧調整装置７を操作して逆浸透膜装置３の内部に掛かる水圧を調整して、逆浸透膜３１を透過する透過水の量が、防火水槽水、プールの水、河川水、池の水、海水などから緊急用浄水装置Ｅに流入させた原水の量に対する割合が１〜１０重量％としている。

本発明の緊急用浄水装置Ｅは、消防ポンプ車、消防タンク車や可搬式の消防ポンプなどの消防設備ＦＥが有する外部の加圧ポンプにより、防火水槽水、プールの水、河川水、池の水、海水などの原水が供給されるために、必ずしも加圧ポンプを備える必要はないが、外部電源により作動する電動加圧ポンプＥＰ、人力により手回しで作動する手動加圧ポンプＭＰなどを備えることも可能である。

本発明の緊急用浄水装置Ｅは、既存の消防ポンプ車、消防タンク車や可搬式の消防ポンプなど外部の加圧ポンプを浄水に使用することができ、それらの外部の加圧ポンプを使用することにより、緊急用浄水装置Ｅのコストを低減するとともにコンパクト化することができる。

給水口１は、消防ポンプ車、消防タンク車や可搬式の消防ポンプなどの消防設備ＦＥが有する外部の加圧ポンプから供給された原水を緊急用浄水装置Ｅの内部に流入する部材である。給水口１は、消防ポンプ車、消防タンク車の給水ホースなどの送水設備と漏れがないように接続されるために、そして、ワンタッチで簡便に接続されるために、円環状の鍔部を端部に設けた略円柱状形状で金属製の継手であることが好ましい。また、給水口１と、消防ポンプ車、消防タンク車の給水ホースなどの送水設備との間には、人が目視できるくらいの大きさのゴミなどの異物を除去するために、網目が１０〜５０メッシュなどの大きさで金属製であるメッシュフィルターやストレーナーなどの異物除去具が設けられていることが好ましい。

第一流水路２は、給水口１に連通し、逆浸透膜装置３に通じる中空の部材である。図１に示す第一実施形態では、給水口１から途中で複数に分岐し、逆浸透膜装置３に接続されるとともに、電動加圧ポンプＥＰ、手動加圧ポンプＭＰにも接続されている。図２に示す第二実施形態では、第一流水路２は、給水口１から途中で３本に分岐し、それぞれ逆浸透膜装置３に接続されている。第一流水路２の素材は、経時的に劣化しない部材であることが好ましく、ステンレスなどの金属、塩化ビニルなどの高分子材料であることが好ましい。

逆浸透膜装置３は、第一流水路２によって送液された原水中に含まれる塩などの無機物、臭気などの基となる有機物、細菌やウイルスなどの微生物など各種不純物を除去して飲料水に適した綺麗な水とする装置である。逆浸透膜装置３は、一つのユニットとして緊急用浄水装置Ｅに内設されており、その性能が劣化などしたときには適宜新しいものと取り換えて使用することができる。逆浸透膜装置３は、図１に示す第一実施形態において、２個設けられており、図２に示す第二実施形態において、３個設けられている。逆浸透膜装置３の個数は、２〜４個であることが好ましい。この範囲であれば、飲料水を所望の量を確保することができ、緊急用浄水装置Ｅそのものの重さを低減できるため可搬性に優れる。また、緊急用浄水装置Ｅを搬送するときの安定性から、逆浸透膜装置３を鉛直方向に立てるのではなく水平方向に沿って横たわらせて設置することが好ましい。

逆浸透膜３１は、逆浸透膜装置３に内包されており、水を通過させることができるが、水に混在している種々の成分を透過しない半透過性の膜である。図１、図２に示す逆浸透膜装置３において、中空となるようロール状に巻かれた逆浸透膜３１が設けられており、逆浸透膜３１を透過した水は、その中空の内部に集積され、後述する第二流水路４へと排出される。そして、積層された逆浸透膜３１のすべてを完全には透過せずにその中空の内部に到達しなかった不純物を含む濃縮水は、集められ後述する排水路５へと排出される。なお、本実施形態において、膜状の逆浸透膜３１を中空となるようロール状としているが、他の実施形態において、複数の中空糸状、シート状などの形状にして使用してもよい。

逆浸透膜３１の構造は、膜の少なくとも片面に孔径が小さくて緻密な構造を有し、その緻密構造から内部に進むにしたがって徐々に大きな孔径となる微細孔を備える非対称膜、その非対称膜の緻密な孔径を有する面に厚みの薄い活性層を有する複合材料など種々の構造をとることができる。また、逆浸透膜３１の素材は、酢酸セルロース系高分子、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマーなどの高分子材料であることが好ましい。

逆浸透膜３１の性能としては、原水の圧力が１０ｋｇｆ／ｃｍ^２、温度２５℃、塩濃度２０００ｐｐｍ（ＮａＣｌ）のとき、透過する水量が４８００〜７２００Ｌ／ｈｏｕｒであることが好ましく、３００〜４００Ｌ／ｈｏｕｒであることがより好ましい。逆浸透膜３１の性能がこの範囲であると、水源ＳＷの種類に依らず安定して安全な飲料水を造ることができる。

第二流水路４は、逆浸透膜装置３の下流側に位置し、逆浸透膜３１を透過して得られた透過水が流通する部材である。図１、図２に示すように、第二流水路４は、それぞれの逆浸透膜装置３から途中で集約され、殺菌装置６を経て透過水排出口８１に連通している。第二流水路４の素材は、経時的に劣化しない部材であることが好ましく、ステンレスなどの金属、塩化ビニルなどの高分子材料であることが好ましい。

排水路５は、逆浸透膜３１を透過せず濃縮された濃縮水が流通する部材である。図１、図２に示すように、それぞれの逆浸透膜装置３から途中で集約され、水圧調整装置７を経て濃縮水排出口８２に連通している。排水路５の素材は、経時的に劣化しない部材であることが好ましく、ステンレスなどの金属、塩化ビニルなどの高分子材料であることが好ましい。

殺菌装置６は、紫外線又はオゾンの少なくとも一方を発生させ、第二流水路４に設けられて透過水を殺菌する部材である。細菌やウイルスなどが第二流水経路４に侵入して、逆浸透膜装３１が汚染されたとしても、逆浸透膜装置３の下流側に殺菌装置６が位置するために、より安全な飲料水を造ることができる。殺菌する媒体としては、紫外線又はオゾンであり、紫外線であれば透過水に殺菌装置６による残留物を残すことなく飲料水を造ることができ、オゾンであれば分解しやすく透過水にオゾンが残ったとしてもしばらくすれば殺菌装置６による残留物はなくなるので飲料水としては無害であり、味にも影響を及ぼさない。さらに、オゾンを使用することにより、飲料水供給時に各自が持参するＰＥＴボトル、ヤカン、タンクなどに細菌やウイルスなどが付着していたとしても、透過水に残留しているオゾンにより殺菌することもできる。殺菌装置６として、第一実施形態では、紫外線ランプを備え第二流水路４の一部の経路で紫外線を照射する装置を有しており、第二実施形態では、オゾンを発生し第二流水路４の一部の経路にオゾンを注入する装置を有している。なお、他の実施形態において、紫外線を照射するとともにオゾンを注入することができる装置を備えることもできる。

また、殺菌装置６を駆動させる電力は、地震などの災害が発生したときには電力を確保することが難しいこともあることから、緊急用浄水装置Ｅに取り付けられた太陽光発電機や風力発電機、又はそれら発電機から得られた電力を蓄える二次電池から供給されることが好ましい。さらに、外部電力を得るために、緊急用浄水装置Ｅは殺菌装置６に接続されたコンセントや差し込みプラグを有することが好ましい。

水圧調整装置７は、濃縮水の排水量を調整することにより逆浸透膜装置３の内部に掛かる水圧を調整する部材である。水圧調整装置７は、逆浸透膜装置３の下流側である排水路５に設けられており、図示しない排水路５に取り付けられた圧力計を見ながら所定の圧力の範囲となるように調整することにより、水源ＳＷから緊急用浄水装置Ｅに流入させた原水の量に対する透過水の量の割合が１〜１０重量％としている。より好ましくは、２〜７重量％である。原水の量に対する透過水の量の割合がこの範囲にあると、透過水の純度が高くなり水源の種類に依らず安定して安全な飲料水を造ることができる。

水圧調整装置７として、ゲートバルブやボールバルブなどを使用することが好ましく、緊急時には電力の確保が難しいことが多いので手動式のものであることが好ましい。

排出口８は、逆浸透膜装置３からの透過水が流れる第二流水路４の端部に接続され、緊急用浄水装置Ｅの外部に供給する透過水排出口８１と、逆浸透膜装置３からの濃縮水が流れる排水路５の端部に接続され、緊急用浄水装置Ｅの外部に排出する透過水排出口８２からなる。透過水排出口８１から供給される透過水と、透過水排出口８２から排出される濃縮水が混合することのないように、それぞれＬ字状やコの字状の部材となっており、異なる方向を向くことができるように設けられる。

筺体９は、少なくとも第一流水路２、逆浸透膜装置３、第二流水路４、及び排水路５を内包する部材である。浄水に必要な部材が別個独立していると組み合わせるときに、一部の部材が足りずに浄水できない不具合が生じるが、予め必要な部材が筺体９に内包されていると緊急時にも適切に使用することができる。また、直方体の各辺を骨格として適宜各辺に亘る板部材で内部を保護するようにすることが好ましい。供給口１、透過水排出口８１、透過水排出口８２は、筺体９から外側に向かって露出されていることが好ましい。

また、筺体９の寸法が、横幅６００〜１７００ｍｍ、奥行き３００〜６００ｍｍ、高さ４００〜６００ｍｍの範囲であることが好ましい。この範囲であると、使用時には軽トラックなどの荷台に載せることができ搬送しやすく、作業現場まで人力で運ぶときに狭い路地にも分け入ることができる。さらに、畳１〜２畳分の大きさに納まり、直方体の各辺を骨格とする筺体９であれば納まりやすいので、軽トラックなどの運搬時に荷台に固定しやすく部品の損傷を防ぐことができるとともに、未使用時にはより簡便に収納することができる。

そして、筺体９の下部、すなわち、筺体９の地面と対向する面側には、回転自在である車輪Ｗが取り付けられている。車輪Ｗが取り付けられていることにより、一人でも緊急用浄水装置Ｅを所定の場所に移動させることができ、可搬性に優れている。車輪Ｗは、筺体９の下面の四隅に取り付けられているとより安定するので好ましい。

図１に示す第一実施形態において、電動加圧ポンプＥＰ、手動加圧ポンプＭＰを内包し、第一流水路２へと原水を供給することができる。消防設備ＦＥである消防ポンプ車、消防タンク車や可搬式の消防ポンプなどに搭載されている加圧ポンプが存在しない場合においては、供給口１からは取り込むことができないため、電動加圧ポンプＥＰ、手動加圧ポンプＭＰを備えることにより、近くに電力があればその電力を用いて電動加圧ポンプＥＰを作動させ、電力もない場合には人力による手回しなどで加圧することができる手動加圧ポンプＭＰを作動させ、どのような環境下でも最適な浄水手段を提供することができる。このように、第一実施形態の緊急用浄水装置Ｅは、消防設備ＦＥが備える加圧ポンプを使用することができ、電動加圧ポンプＥＰ、及び手動加圧ポンプＭＰを使用することができるという３通りの原水入力機構を有しているため、非常に汎用性が高くなっている。

Ｅ・・・緊急用浄水装置
１・・・給水口
２・・・第一流水路
３・・・逆浸透膜装置
３１・・・逆浸透膜
４・・・第二流水路
５・・・排水路
６・・・殺菌装置
７・・・水圧調整装置
８・・・排出口
８１・・・透過水排出口
８２・・・濃縮水排出口
９・・・筺体
Ｗ・・・車輪
ＥＰ・・・電動加圧ポンプ
ＭＰ・・・手動加圧ポンプ
ＦＥ・・・消防設備
ＳＷ・・・水源

Claims (3)

1. 外部の加圧ポンプから供給された原水を流入する給水口と、
   前記給水口に連通する第一流水路と、
   前記第一流水路の端部に取り付けられ、流入した原水を逆浸透膜に浸透させて透過水を得る逆浸透膜装置と、
   前記逆浸透膜を透過して得られた透過水が流通する第二流水路と、
   前記逆浸透膜を透過しきらずに濃縮された濃縮水が流通する排水路と、
   紫外線又はオゾンの少なくとも一方を発生させ、前記第二流水路に設けられて透過水を殺菌する殺菌装置と、
   前記排水路に設けられ、前記濃縮水の排水量を調整することにより前記逆浸透膜装置の内部の水圧を調整する水圧調整装置と、
   前記第一流水路、前記逆浸透膜装置、前記第二流水路、及び前記排水路を内包する筺体と、
   前記筺体の下部に取り付けられ回転自在である車輪を備え、
   前記給水口から流入する原水の量に対する透過水の量の割合が１〜１０重量％であることを特徴とする緊急用浄水装置。
2. 前記筺体の寸法が、横幅６００〜１７００ｍｍ、奥行き３００〜６００ｍｍ、高さ４００〜６００ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の緊急用浄水装置。
3. 前記第一流水路と接続され、流入した原水を前記逆浸透膜装置に電力により圧入する電動加圧ポンプと、
   前記第一流水路と接続され、流入した原水を前記逆浸透膜装置に人力により圧入する手動加圧ポンプとを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の緊急用浄水装置。

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