JP2018176088A - 浄水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】学校のプール等の原水を、残留塩素を基準範囲内にした飲料水をつくる浄水装置の提供。
【解決手段】原水４０を吸い上げ圧送する往復式手動ポンプ２と、セディメントフィルター３と、透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜浄水器４と、逆浸透膜浄水器４から排出される濃縮水の流量を調整する流量調整弁５と、逆浸透膜浄水器４から流出される透過水を通過させる、銀又は銀化合物の表面層を形成した粒状物を収容した銀収容容器６と、往復式手動ポンプ２のハンドルの上下動を検知する検知センサー７と、検知センサー７の検知により貯留された塩素水９を透過水が流動する配管５０に予め定めた一定量送出する小型ポンプ８と、銀収容容器６の下流側の配管の末端に設けた浄水排出部と、検知センサー７の情報で小型ポンプ８の作動を制御する制御部１１と、を備える浄水装置１。
【選択図】図５

Description

本発明は、震災等の災害発生時の緊急時に河川やプールの水を飲料水に変える浄水装置に関する。

特許文献１には、容器の給排水口に、容器内の原水を吸入および加圧するポンプを配設するとともに、該ポンプの吐出口に、濾材が少なくとも活性炭と中空糸膜からなる浄水器を配設した簡易浄水装置が開示されている。

特許文献２には、水を吸引し、その吸引した水を圧送する人力駆動式の往復動ポンプと、前記往復動ポンプの上流側に配設され、前記往復動ポンプの吸引によって水源から水を導入する導入部と、前記導入部の下流側で、前記往復動ポンプの上流側に配設され、前記導入部で導入した水の殺菌を行う二酸化塩素を供給する二酸化塩素供給部と、前記二酸化塩素供給部の下流側で、前記往復動ポンプの上流側に配設され、前記二酸化塩素が供給された水に含まれる次の濾過部の負荷を軽減する不純物を除去すると共に、前記二酸化塩素の含有量を減少させる濾過材を有する第１の濾過部と、前記往復動ポンプの下流側に配設され、前記往復動ポンプから圧送された水を濾過する前記第１の濾過部の濾過材より細かい不純物を除去する中空糸膜を有し、前記往復動ポンプから圧送された水に含まれる少なくとも最大長または直径が０．１μｍ以上の不純物を除去する第２の濾過部と、前記第２の濾過部の下流側に配設され、前記第２の濾過部で濾過された水を排出する第１の排出部とを具備する浄水装置が開示されている。

特許文献３には、ミネラル水等の飲料が貯留された飲料貯留部と、前記飲料貯留部から導出された飲料に塩素を付加する塩素発生部と、前記塩素発生部から導出された飲料を冷却する飲料冷却部と、前記飲料冷却部から導出された飲料を注水する注水管路とを備えた飲料供給装置が開示されている。

特開平１０−３１４７２６号公報 特開２０１２−３５１７４号公報 特開２００６−１７６１７９号公報

特許文献１の発明は、河川、湖沼、池、プール、防災貯水槽等から飲料水を確保する目的であるが、活性炭によって残留塩素を除去するので、地方自治体が定めている水質検査項目の一つである残留塩素が基準値の範囲である水質検査項目を満足できないという問題があった。また、災害時には水道が使用できないため多くの人が浄水装置で得られる飲料水を求めるので、浄水装置で得た飲料水を飲まないで容器に入れて置いておくと次に飲むときに残留塩素が含まれていないために雑菌が繁殖し汚染された飲料水を飲むという問題があった。

特許文献２の発明は、河川、湖沼、ダム、貯め池、雨水、学校のプール、用水等の水を飲料水にする目的であるが、特許文献２の段落［００５５］に記載されているように、水を二酸化塩素供給部内で大きく渦を巻きながら流れる構造にして、水と二酸化塩素発生剤との接触時間を長くとるようにし多くの二酸化塩素が水に供給されるようにしていることから、水に含有される残留塩素の量を制御することができないという問題があり、地方自治体が定めている水質検査項目の一つである残留塩素を基準値の範囲にするという水質検査項目を満足できないという問題があった。

特許文献３の発明は、河川や学校のプールの水等の飲めない水ではなく、ミネラル水等の飲める水を対象にしており災害時等の緊急時には飲料タンクの水量が限度であるため多くの被災者には飲料水を量的にできないという問題や、飲料タンク、塩素含有水を貯めておく水槽であるシスターン、冷水タンク等の大きな容器を構成要件としているため持ち運びに適さないという問題があった。

本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、学校のプール、河川、湖沼、ダム、貯め池、雨水、風呂、用水、防災貯水槽等の水を、地方自治体が定めている水質検査項目の一つである残留塩素を基準範囲内にした飲料水をつくる浄水装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の浄水装置１は、原水４０を吸い上げ下流側に圧送する往復式手動ポンプ２と、前記往復式手動ポンプ２の下流側に配設されたセディメントフィルター３と、前記セディメントフィルター３の下流側に配設され透過水３１と濃縮水３２とに分離する逆浸透膜浄水器４と、前記逆浸透膜浄水器４から排出される前記濃縮水３２の流量を調整する流量調整弁５と、前記逆浸透膜浄水器４の下流側に配設され前記逆浸透膜浄水器４から流出される前記透過水３１を通過させる、銀又は銀化合物の表面層を形成した粒状物を収容した銀収容容器６と、前記往復式手動ポンプ２のハンドル１５の上下動を検知するハンドル作動検知センサー７と、前記ハンドル作動検知センサー７の検知により貯留された塩素水９を前記透過水３１が流動する配管５０に予め定めた一定量送出する小型ポンプ８と、前記銀収容容器６の下流側の配管５０の末端に設けた浄水排出部１０と、前記ハンドル作動検知センサー７の情報で前記小型ポンプ８の作動を制御する制御部１１と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の浄水装置１は、請求項１において、前記銀収容容器６を、前記浄水排出口１０の上流側の近傍の位置、及び／又は、前記透過水３１が流動する配管５０の前記塩素水９との合流位置の上流側の位置に配設したことを特徴とする。

請求項１に記載の浄水装置１は、河川、湖沼、ダム、貯め池、雨水、プール、風呂、用水、防災貯水槽等の原水４０を、セディメントフィルター３でろ過して錆や塵等の微細な不純物を含む固形物の不純物を取り除き、逆浸透膜浄水器４の逆浸透膜で水のみを透過させて純水である透過水３１にし、さらに純水である透過水３１を銀又は銀化合物で殺菌し、さらに塩素水９注入により殺菌効果を長時間維持可能状態にして、地方自治体が定めている水質検査項目の一つである残留塩素を基準範囲にした飲料水にすることができる。

また、本発明の浄水装置１を常備しておけば、小型なので容易に持ち運びができるので、震災等の災害発生時の緊急時に河川、湖沼、ダム、貯め池、雨水、プール、風呂、用水、防災貯水槽等の原水４０がある場所で容易に前記原水４０を地方自治体が定めている水質検査項目の一つである残留塩素を基準範囲にした飲料水にすることができる。

請求項２に記載の浄水装置１は、前記銀収容容器６を前記浄水排出口１０の上流側の近傍の位置に配設した場合は前記浄水排出口１０の近傍位置から配管５０内への雑菌の侵入を阻止できるという効果を奏し、前記銀収容容器６を前記透過水３１が流動する配管５０の前記塩素水９との合流位置の上流側の位置に配設した場合は前記浄水排出部１０から侵入してきた雑菌を逆浸透膜浄水器４に至るまでの配管５０内で阻止するという効果を奏し、前記銀収容容器６を前記浄水排出口１０の上流側の近傍の位置及び前記透過水３１が流動する配管５０の前記塩素水９との合流位置の上流側の位置に配設した場合は前記浄水排出口１０の近傍位置からの配管５０内への雑菌の侵入を阻止でき、さらに逆浸透膜浄水器４に至るまでの配管５０内に雑菌侵入阻止手段を設けたことから二重に雑菌の侵入阻止をするという効果を奏する。

本発明の浄水装置の構成を説明する説明図である。 本発明の浄水装置の構成を説明する説明図である。 本発明の浄水装置の構成を説明する説明図である。 銀収容容器の内部の状態を説明する説明図である。 本発明の浄水装置の使用状態を説明する説明図である。 本発明の浄水装置にカーボンフィルターを追加した構成を説明する説明図である。

本発明の浄水装置１は、震災等の災害発生時の緊急時に、学校のプール、河川、湖沼、ダム、貯め池、雨水、風呂、用水、防災貯水槽等の原水４０がある場所に容易に持参でき、そのままでは飲料できない前記原水４０を地方自治体が定めている水質検査項目の一つである残留塩素を基準範囲内にした飲料水に変えることができる浄水装置１である。前記地方自治体が定める残留塩素基準を満足させた飲料水は水質状態を長時間維持できる飲料水となることから、少ない数の浄水装置１で大勢の被災者に十分に安全安心な飲料水を確保することができる。

本発明の浄水装置１は、図１〜図３、図５に示すように、原水４０を吸い上げ下流側に圧送する往復式手動ポンプ２と、前記往復式手動ポンプ２の下流側に配設されたセディメントフィルター３と、前記セディメントフィルター３の下流側に配設され透過水３１と濃縮水３２とに分離する逆浸透膜浄水器４と、前記逆浸透膜浄水器４から排出される前記濃縮水３２の流量を調整する流量調整弁５と、前記逆浸透膜浄水器４の下流側に配設され前記逆浸透膜浄水器４から流出される前記透過水３１を通過させる、銀又は銀化合物の表面層を形成した粒状物を収容した銀収容容器６と、前記往復式手動ポンプ２のハンドル１５の上下動を検知するハンドル作動検知センサー７と、前記ハンドル作動検知センサー７の検知により貯留された塩素水９を前記透過水３１が流動する配管５０に予め定めた一定量送出する小型ポンプ８と、前記銀収容容器６の下流側の配管５０の末端に設けた浄水排出部１０と、前記ハンドル作動検知センサー７の情報で前記小型ポンプ８の作動を制御する制御部１１と、を備える。

そして、本発明の浄水装置１には、前記セディメントフィルター３の下流側であって前記逆浸透膜浄水器４の上流側にプリカーボンフィルター２０を配設、及び／又は、前記逆浸透膜浄水器４の下流側であって前記銀収容容器６の上流側にファイナルカーボンフィルター２１を配設してもよい。

さらに、本発明の浄水装置１には、学校のプール、河川、湖沼、ダム、貯め池、雨水、風呂、用水、防災貯水槽等の原水４０の中に沈める、前記往復式手動ポンプ２の上流側に配設されたストレーナ１２と、前記該往復式手動ポンプ２の上流側直前に配設され前記往復式手動ポンプ２側からの逆流を阻止する第一逆止弁１３と、前記往復式手動ポンプ２の下流側直後に配設され前記往復式手動ポンプ２側からの原水４０のみを通過させる第二逆止弁１４と、を備える。

そして、前記銀収容容器６を、前記浄水排出口１０の上流側の近傍の位置、及び／又は、前記透過水３１が流動する配管５０の前記塩素水９との合流位置の上流側の位置に配設する。

本発明の浄水装置１内を流動する水を、原水４０、透過水３１、濃縮水３２、浄水３０に分けて説明しているが、ストレーナ１２から逆浸透膜浄水器４までを流動する水を原水４０とし、前記逆浸透膜浄水器４によって原水４０が透過水３１と濃縮水３２とに分離され、前記逆浸透膜浄水器４から前記流量調整弁５を通過して排出する水を濃縮水３２とし、前記逆浸透膜浄水器４から前記銀収容容器６を通過しかつ前記塩素水９と合流した後の水を浄水３０とし、前記逆浸透膜浄水器４から下流側であって前記浄水３０となるまでの水を透過水３１とする。

ストレーナ１２は、浄水装置１の最も上流側である配管５０の先端に配設され、金属、ステンレス等の非金属、合成樹脂等から造られ、前記ストレーナ１２の孔径は０．０１〜１ｍｍで選択する。そして、学校のプールや河川等の原水４０中に浮遊する固形状の浮遊物の侵入を阻止し浮遊物を除去した原水のみを通過させる。

逆止弁１３は往復式手動ポンプ２の上流側に配設され汲水した原水４０を逆流させないようにし、逆止弁１４は往復式手動ポンプ２の下流側に配設され往復式手動ポンプ２から加圧送水された原水４０を逆流させないようにする。

配管５０は、ホース、樹脂製又は金属製の配管からなり、例えばストレーナ１２から逆止弁１３までをホースにし逆止弁１３から浄水排出部１０までを配管にする構成がある。

往復式手動ポンプ２は、構成要素として往復作動するピストン（図示なし）、該ピストンを往復動させるハンドル１５、支柱１６を有し、前記往復式手動ポンプ２の大きさは１往復当りの原水４０の送出量やピストンのシフト量等から決める。

また、往復式手動ポンプ２の支柱１６にはハンドル１５の上下動を検知する検知センサー７を配設している。検知センサー７は、ハンドル１５の動きを検知できればよく近接スイッチ等の非接触型の検知センサーでもマイクロスイッチ等の接触型の検知センサーでもよい。検知センサー７での検知情報は制御部１１に送信される。例えば前記ハンドル１５が上方に位置していて下方に手動で作動すると、前記ハンドル１５の作動範囲の下端近傍に配設された前記ハンドル１５作動検知センサー７がオン情報を制御部１１に送信する。

塩素水貯留容器１８には、予め定めた塩素濃度の塩素水９が貯留されている。そして、小型ポンプ８に配管が接続されている。

前記電源１７は、例えば電池や蓄電池等から構成され、制御部１１や小型ポンプ８に電力を供給する。そして、前記制御部１１は、前記検知センサー７からのハンドル１５の上下動の開始の検知情報を受信すると小型ポンプ８に対して予め定めた一定量の塩素水９を配管５０内に供給するように指示する。前記指示は例えば前記ハンドル１５上下の回数ごとに小型ポンプ８の作動時間指示を行う。

前記小型ポンプ８は、モータ駆動で作動時間制御可能な小型ポンプ８でもよく、作動時間制御可能なチューブポンプ型の小型ポンプ８でもよい。浄水排出部１０から排出される浄水３０の塩素濃度をいくらにするかを予め定めて小型ポンプ８による塩素水９の供給量を設定する。飲料水である浄水３０の中に含有させる塩素濃度を地方自治体により定められた塩素濃度になるように、透過水３１が流動する配管５０内に例えば透過水３１の１リットル中に流入させる塩素水９の量を算出しその量を流入させる制御をする。

前記セディメントフィルター３は、往復式手動ポンプ２の下流側に配設され、ストレーナ１２で浮遊物体を含有させないようにした原水４０中に浮遊する微細な大きさの物体を濾過する。セディメントフィルター３は孔径が３〜１０μｍのフィルターを使用し、例えば５μｍのものを使用した場合は、原水４０中に含まれる５μｍ以上の大きさの不純物である、塵や砂等の不純物を取り除くことができる。

次に、前記逆浸透膜浄水器４は、セディメントフィルター３の下流側に配設され、前記逆浸透膜浄水器４内の逆浸透膜の上流側に充満している原水４０に対して圧力をかけることにより、原水４０中の水成分が逆浸透膜を透過して得られる透過水３１と、原水４０中の成分で逆浸透膜を透過できない物質を含有する濃縮水３２とに分離する。逆浸透膜の孔径は０．００１〜０．０００１μｍであり、該孔径よりも小さい大きさを有する水の分子のみを透過させた安全安心な純水の透過水３１と、該孔径よりも大きい大きさを有するために透過できない物質からなる濃縮水３２とに分離する。前記透過水３１を安全安心な飲料水にすることができる。

逆浸透膜により透過を阻止された濃縮水３２は、該濃縮水３２が排出される下流側であるホース又は配管に設けられた濃縮水３２の流量調整弁５を通過して外部に排出される。ここで、濃縮水３２の排出側の圧力が低いと、逆浸透膜浄水器４内の逆浸透膜の上流側に充満している原水４０に加えられている圧力が原水４０の浸透圧より低くなって原水４０中の水の物質を透過させることができないので、原水４０から水の物質を透過させるために、原水４０に対して原水４０の浸透圧より圧力が高くなるように、前記流量調整弁５を絞る。したがって、前記流量調整弁５の調整によって、逆浸透膜浄水器４内の逆浸透膜の上流側に充満している原水４０に対する圧力を調整することができる。

ストップ弁１９は、前記ストップ弁１９を全閉した場合には逆浸透膜浄水器４からの流出された水を前記流量調整弁５側に流動させ、前記ストップ弁１９を全開した場合には逆浸透膜浄水器４からの流出された水を前記流量調整弁５側に流動させないようにすることができる。前記逆浸透膜浄水器４の逆浸透膜のメンテナンス等に使用する。

次に、銀収容容器８は、図５に示すように銀又は銀化合物の表面層を形成した粒状物を収容している。前記銀又は銀化合物の表面層を形成した粒状物、例えば銀球２６を密集させて収容しているので、逆浸透膜でろ過した透過水３１を銀の殺菌作用によってさらに殺菌効果を高めることができる。前記銀化合物は硫化銀又は酸化銀のうちの一方又は両方である。そして、粒状物は、球状、柱状、立方体状、円錐状、異形状等の内のいずれでもよく、銀又は銀化合物の表面層を形成できる形状であればよい。また、粒状体の材質は金属製、非金属製、樹脂製、炭など銀又は銀化合物の表面層を形成できる材質であればよい。

前記銀収容容器６内には、銀又は銀化合物の表面層を形成した銀球２６等の粒状物を密集させて封入させておく。密集状態の前記粒状体間の隙間に透過水３１を通過させることによって透過水３１が銀とより接触できるので殺菌効果がより高まる。

前記銀収容容器８は、図１に示すように透過水３１流動配管の塩素水９との合流位置の上流側に配設してもよく、図２に示すように前記浄水排出口１０の上流側の近傍の位置に配設してもよく、図３に示すように前記浄水排出口１０の上流側の近傍の位置及び前記透過水３１流動配管の塩素水９との合流位置の上流側の位置に配設してもよい。特に、前記銀収容容器８を前記浄水排出口１０の上流側の近傍の位置に配設した場合は、前記浄水排出口１０の近傍位置からの雑菌の配管５０内への侵入を阻止するという効果を奏する。

前記透過水３１は、前記銀収容容器８を通過して銀により殺菌され、前記塩素水９の投入により持続的殺菌効果を有するようになり、安全安心で飲料可能な浄水３０となって浄水排出部１０から排出される。この浄水３０を容器に流入させて飲料水として保管でき飲むことができる。

また、図６に示すように、前記セディメントフィルター３の下流側であって前記逆浸透膜浄水器４の上流側にプリカーボンフィルター２０を配設、及び／又は、前記逆浸透膜浄水器４の下流側であって前記銀収容容器６の上流側にファイナルカーボンフィルター２１を配設することもできる。

前記プリカーボンフィルター２０は、前記セディメントフィルター３で第一段階目の濾過をした原水４０を、さらに細かい孔径を有するプリカーボンフィルター２０で二段階目の濾過をするという２段階の濾過構造を構成する。２段階の濾過構造とすることによって、孔径の小さいフィルターの目詰まりを抑制できる。

プリカーボンフィルター２０の孔径は０．５〜２μｍのフィルターを使用し、例えばプリカーボンフィルター２０が孔径１μｍのものを使用した場合は、原水４０中に含まれる１μｍ以上の大きさの不純物である、塵や砂等の不純物を取り除くことができる。そして、プリカーボンフィルター２０は活性炭を使用しており、活性炭の作用を利用して、微細な有機物、無機物、塩素、臭気などを除去することができる。

ファイナルカーボンフィルター２１は、逆浸透膜浄水器４から送出された透過水３１の下流側に配設され、活性炭を主成分としており、該活性炭がガス状の匂いの成分を含んだ透過水３１を美味しい水にすることができる。

前記プリカーボンフィルター２０や前記ファイナルカーボンフィルター２１は備えていなくとも十分に安心安全な飲料水として使用できる。

次に、図５に示すように、原水４０から浮遊物を除去し殺菌しかつ殺菌効果を持続可能な飲料水である浄水３０にする流れを説明する。学校のプールや風呂等の原水４０には固体状の浮遊物があるのでストレーナ１２で０．０１〜１ｍｍ以上の大きさの固形状の浮遊物を除去した原水４０を往復式手動ポンプ２でハンドル１５を上下動させてハンドル１５一回上下動させるごとに一定量ずつ汲み上げる。そして、一定量ずつ汲み上げた原水４０はセディメントフィルター３により３〜１０μｍ以上の大きさの不純物を取り除く。

そして、前記逆浸透膜浄水器４を通過させて逆浸透膜の０．００１〜０．０００１μｍの孔径以上の粒子の濃縮水３２と、逆浸透膜の０．００１〜０．０００１μｍの孔径未満の粒子の純水である透過水３１とに分離する。前記濃縮水３２は排出する。前記透過水３１は前記銀収容容器８を通過して銀によりさらに殺菌効果を高め、前記塩素水９の投入により持続的殺菌効果を有するようになる。この水を安全安心で飲料可能な浄水３０として浄水排出部１０から排出させる。この浄水３０を容器に流入させて飲料水として保管でき飲むことができる。

１ 浄水装置
２ 往復式手動ポンプ
３ セディメントフィルター
４ 逆浸透膜浄水器
５ 流量調整弁
６ 銀収容容器
７ 検知センサー
８ 小型ポンプ
９ 塩素水
１０ 浄水排出部
１１ 制御部
１２ ストレーナ
１３ 逆止弁
１４ 逆止弁
１５ ハンドル
１６ 支柱
１７ 電源
１８ 塩素水貯留容器
１９ ストップ弁
２０ プリカーボンフィルター
２１ ファイナルカーボンフィルター
２６ 銀球
３０ 浄水
３１ 透過水
３２ 濃縮水
４０ 原水
５０ 配管

Claims (2)

1. 原水を吸い上げ下流側に圧送する往復式手動ポンプと、
   前記往復式手動ポンプの下流側に配設されたセディメントフィルターと、
   前記セディメントフィルターの下流側に配設され透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜浄水器と、
   前記逆浸透膜浄水器から排出される前記濃縮水の流量を調整する流量調整弁と、
   前記逆浸透膜浄水器の下流側に配設され前記逆浸透膜浄水器から流出される前記透過水を通過させる、銀又は銀化合物の表面層を形成した粒状物を収容した銀収容容器と、
   前記往復式手動ポンプのハンドルの上下動を検知するハンドル作動検知センサーと、
   前記ハンドル作動検知センサーの検知により貯留された塩素水を前記透過水が流動する配管に予め定めた一定量送出する小型ポンプと、
   前記銀収容容器の下流側の配管の末端に設けた浄水排出部と、
   前記ハンドル作動検知センサーの情報で前記小型ポンプの作動を制御する制御部と、を備えることを特徴とする浄水装置。
2. 前記銀収容容器を、前記浄水排出口の上流側の近傍の位置、及び／又は、前記透過水が流動する配管の前記塩素水との合流位置の上流側の位置に配設したことを特徴とする請求項１に記載の浄水装置。

Images