JPH10230259A - 海水の手動式淡水化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 災害等の緊急時に海水を淡水化して使用に供
する装置を提供すること。 【解決手段】 海水を汲み上げる導管４０に接続した第
一と第二の加圧ポンプ１４；１５と、逆浸透膜濾過器１
２の廃水を吸排出する開口７６；７７を有する第一と第
二の排水ポンプ１６；１７と、前記第一と第二の加圧ポ
ンプ１４；１５および排水ポンプ１６を中央部を支点２
０として支持した作動棒１８を人力で操作することによ
り前記第一の加圧ポンプ１４と排水ポンプ１６とが吸入
行程にあるときに前記第二の加圧ポンプ１５が海水を前
記逆浸膜濾過器１２に加圧して供給し、前記第一の排水
ポンプ１６が前記逆浸膜濾過器から淡水化されなかった
残余の濃縮された海水を廃水として吸入し、前記第二の
排水ポンプ１７が廃水を外部に放出させ、前記第一と第
二の加圧ポンプ１４；１５および前記第一と第二の排水
ポンプ１６；１７を交互に作動するようにしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は海水を淡水化する
装置、より詳細に述べると、海水を手動式ポンプにより
汲み上げて逆浸透濾過器に送って淡水化する装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】海水を淡水化するには、各種の手段があ
る。その代表的な方法は多段フラッシュ式淡水化法と半
透膜を利用する逆浸透法とである。

【０００３】多段フラッシュ淡水化法は、海水を加熱し
て減圧したスペースに通し、瞬間的に水蒸気を発生させ
て、これを凝縮して減圧したスペースに通し、瞬間的に
水蒸気を発生させて、これを凝縮して淡水化するもので
ある。

【０００４】これに対して、逆浸透法は海水を数１０ｋ
ｇ／ｃｍ²に加圧して逆浸透膜を収容した濾過器に送
り、海水中の純水を淡水側に拡散させて淡水化するもの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前者の多段フラッシュ
法によるものは、その装置全体が大規模になり簡易に海
水を淡水化することができない。

【０００６】海水を濃縮すると炭酸カルシウムやシリカ
ゲル等が析出するため、これを阻止するには、濃縮した
排水を装置から常に排出する必要がある。

【０００７】以上に述べたような課題の外に、突然の災
害によって給水が絶たれ、また電力の供給も得られない
ような緊急事態において、海水を汲み上げて淡水化して
使用することが望まれる。

【０００８】従って、この発明の主目的は海水を手動式
ポンプによって汲み上げ、これを加圧して逆浸透膜濾過
器に供給し、逆浸透法により淡水化する簡易な装置を提
供することにある。

【０００９】この発明の目的はまた、逆浸透濾過器にお
ける海水の淡水化の効率に支障を与えることのない手動
式淡水化装置を提供することにある。

【００１０】この発明のさらに目的とするところは、例
えば、大震災等によって、水道の供給が長期にわたって
停止した場合に、特に電力その他の動力源を用いること
なく海水を人力によって汲み上げて、簡単に淡水化する
ことのできる手動式淡水化装置を提供することにある。

【００１１】

【問題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明の海水の手動式淡水化装置は逆浸透膜濾過
器と、海水を汲み上げて加圧し前記逆浸透膜濾過器に供
給する１対の手動式加圧ポンプと、逆浸透膜濾過器から
濃縮された廃水を排出する１対の手動式排水ポンプとか
ら成り、前記１対の加圧ポンプを交互に作動して前記逆
浸透膜濾過器に連続的に海水を供給して淡水化すると共
に、前記１対の排水ポンプを交互に作動して前記逆浸透
膜濾過器から濃縮された廃水を連続して汲み出すように
してなるものである。

【００１２】

【実施例】この発明の海水の手動式淡水化装置の好まし
い実施態様を図について詳細に説明する。

【００１３】図１に示すように、この発明の海水の手動
式淡水化装置１０は海水を汲み上げて加圧して、後に詳
述する逆浸透膜濾過器１２に送り込む直立する１対の手
動式加圧ポンプ１４；１５と、逆浸透膜濾過器１２の内
部に配置してある逆浸透膜によって濾過されることなく
濃縮された海水を強制的に排出するための直立する１対
の手動式排水ポンプ１６；１７とを具備する。

【００１４】これらのポンプ１４；１５；１６；１７
は、プランジャーポンプとすることが望ましく、１本の
作動棒１８の両端部を人力で交互に上下することによっ
て作動するようにしてある。そのために、作動棒１８の
中央部は支点２０に枢着支持してある。

【００１５】作動棒１８の一方の端部Ａを持ち上げる
と、作動棒１８と第一の加圧ポンプ１４のピストン２２
とを連結するピストン棒２４によって第一の加圧ポンプ
１４は海水ＳＷを汲み上げる上昇行程を行い、作動棒１
８と第一の排水ポンプ１６のピストン２６とを連絡する
ピストン棒２８によって第一の排水ポンプ１６もまた上
昇する。

【００１６】それと同時に、作動棒１８の他方の端部Ｂ
が降下し、作動棒１８と第二の加圧ポンプ１５のピスト
ン２９とを連結するピストン棒３１によってピストン２
９が下降し、また作動棒１８と第二の排水ポンプ１７の
ピストン３３とを連結するピストン棒３５も下降してピ
ストン３３を下降させる。

【００１７】以上とは反対に、作動棒１８の一方の端部
Ａを降下すれば、前記上昇していた第一の加圧ポンプ１
４のシリンダ２２と第一の排水ポンプ１６のシリンダ２
６とが下降し、前記下降していた第二の加圧ポンプ１５
のシリンダ２９と第二の排水ポンプ１７のシリンダ３３
とが上昇する。

【００１８】作動棒１８の一方の端部Ａまたは他方の端
部Ｂを持ち上げて、第一の加圧ポンプ１４または第二の
加圧ポンプ１５が海水ＳＷの汲み上げる行程を行うこと
によって、第一の加圧ポンプ１４または第二の加圧ポン
プ１５に海水ＳＷを汲み上げるために、第一の加圧ポン
プ１４あるいは第二の加圧ポンプ１５にはそれぞれ海水
ＳＷ中に投入することのできる給水ホース３６に接続さ
れる。その吸水に際して海水ＳＷ中の汚物を事前にでき
る限り除去することが望ましい。それゆえ、ホース３６
の先端には給水ストレーナ３７を設け、その出力端側に
はフィルタ装置３８を取付けることができる。

【００１９】給水ホース３６あるいはフィルタ装置３８
の出力端側には導管４０が接続してあって、導管４０は
分岐管４２；４３を介してそれぞれ逆止め弁４４；４５
を経て第一の加圧ポンプ１４および第二の加圧ポンプ１
５の吸排出導管４６；４７に海水ＳＷを送ることができ
るように接続してある。

【００２０】第一の加圧ポンプ１４の吸排出導管４６は
逆浸透膜濾過器１２に逆止め弁４８を有する導管５０を
介して接続してあり、また第一の排水ポンプ１６の作動
を制御するため制御弁装置５２に接続してある。

【００２１】第二の加圧ポンプ１５の吸排出導管４７は
逆浸透膜濾過器１２に逆止め弁４９を有する導管５１を
介して接続してあり、また第二の排水ポンプ１７の作動
を制御するため制御弁装置５３に接続してある。

【００２２】また、第一および第二の加圧ポンプ１４；
１５をそれぞれ逆浸透膜濾過器１２に接続する導管５
０；５１は共同の入力導管５４として逆浸透膜濾過器１
２の入力側に至っている。

【００２３】逆浸透膜濾過器１２に達する第一および第
二加圧ポンプ１４；１５の共同入力導管５４には、逆浸
透膜濾過器１２に供給される海水ＳＷ中から気泡を除去
するために自動空気抜き弁装置５６を、また、逆浸透膜
濾過器１２に所望量の海水ＳＷを送り込むために、アキ
ュウムレータ５８を配置することが望ましい。

【００２４】逆浸透膜濾過器１２は海水ＳＷの純水のみ
を通過させ、塩類その他の物質の通過を阻止する。たと
えばポリアミッド系素材で製した厚さ１ミクロン以下の
浸透膜をスパイラル状に巻いて容器内に充填したものと
することが望ましい。

【００２５】共同入力導管５４からこの逆浸透膜濾過器
１２に第一または第二の加圧ポンプ１４；１５によって
海水の浸透圧以上に加圧した海水ＳＷを供給すると、海
水中の純水が淡水として逆浸透膜濾過器１２の出力側に
接続された淡水導管６０から得られ、海水中の純水以外
の他の溶質成分は逆浸透膜濾過器１２に残留して濃縮さ
れる。

【００２６】この溶質成分の中にはシリカイオンやカル
シュームイオンのように析出して逆浸透膜濾過器１２の
浸透膜の膜面に付着して水の透過を阻止する物質が存在
するので、これを未然に阻止するために、逆浸透膜濾過
器１２に供給する海水の量に比例して、濃縮した海水を
排出しなければならない。

【００２７】そのために、この発明によれば、第一およ
び第二の手動式加圧ポンプ１４；１５について、それぞ
れ第一および第二の手動式排水ポンプ１６；１７を設
け、第一および第二の加圧ポンプ１４；１５と第一およ
び第二の排水ポンプ１６；１７とを連絡し、第一および
第二の加圧ポンプ１４；１５の供給水量の変動に応じて
濃縮海水を排出して、濃縮率を調整するようにしてあ
る。

【００２８】逆浸透膜濾過器１２から濃縮された海水を
排出するために、逆浸透膜濾過器１２には廃液導管６２
が接続してある。

【００２９】この廃液導管６２は、その中間において導
管６４と導管６６とに分岐し、導管６４側は、後述する
廃水本管９０に接続してあって、濃縮海水を直接外部に
排出する。なお、この導管６４には、逆浸透膜濾過器１
２内の圧力の上昇を阻止するためのリリーフ弁６７を設
けることができる。

【００３０】導管６６は分岐管６８と第一の制御弁装置
５２を介して第一の排水ポンプ１６に接続してあり、ま
た分岐管６９と第二の制御弁装置５３を介して第二の排
水ポンプ１７に接続してある。

【００３１】第一と第二の制御弁装置５２；５３は同一
の構造のもので、図２に示すように、それぞれ第一およ
び第二の加圧ポンプ１４；１５の導管４６；４７に連絡
する開口７０；７１を有する第一のケーシング７２；７
３と廃液導管６２の分岐管６８；６９に接続する開口７
４；７５を有し、第一と第二の排水ポンプ１６；１７に
連絡する開口７６；７７を有する第二のケーシング７
８；７９とから成っていて、第一のケーシング７２；７
３と第二のケーシング７８；７９は連結管８０；８１で
相互に接続してある。

【００３２】第一のケーシング７２；７３にはピストン
８２；８３が、また第二のケーシング７８；７９には活
動弁８４；８５が収容してあって、ピストン８２；８３
と活動弁８４；８５とは連結管８０；８１を通る連結棒
８６；８７で相互に接続してある。

【００３３】第一の加圧ポンプ１４が吸入行程の時に
は、このポンプの背圧を受けてピストン８２が図２に示
す矢印Ｌの方向に移動し、第二のケーシング７８内の活
動弁８４は第二のケーシング７８と第一の排水ポンプ１
６とを連絡する開口７６を開く。従って、第一の加圧ポ
ンプ１４と同時に吸入行程にある第一の排水ポンプ１６
は導管６６および６８を介して逆浸透膜濾過器１２から
の濃縮海水を吸入することができる。

【００３４】また、第一のケーシング７２；７３には廃
水管８８；８９が接続してあって、廃水管８８と８９と
は廃水本管９０に連結してある。

【００３５】他方、第一の加圧ポンプ１４と第一の排水
ポンプ１６とが吸入行程の時には、第二の加圧ポンプ１
５と第二の排水ポンプ１７とは排出行程であって、第二
の加圧ポンプ１５に吸引された海水ＳＷは導管４７を経
て制御弁装置５３の第一のケーシング７３の開口７１か
らピストン８３に作用して、第二のケーシング７９の活
動弁８５が矢印Ｌの方向に移動すると第二の排出ポンプ
１７と制御弁装置５３の第二のケーシング７９内の活動
弁８５を図２の矢印Ｌの方向に移動して第二の排出ポン
プ１７と制御弁装置５３の第二のケーシング７９とを連
絡する開口７７と第二のケーシング７９と第一のケーシ
ング７３とを連絡する連結管８１とを連通する。

【００３６】従って、第二の排水ポンプ１７に吸入され
ていた廃水はポンプ１７の開口７７と連結管８１とを経
て第一のケーシング７３の廃水管８９より廃水本管９０
を通過して外部に排出される。

【００３７】この発明の手動式淡水化装置１０は、以上
に詳細に述べたように構成してあるので、作動棒１８の
一方の端部Ａを人力によって持ち上げると、図１に示す
ように、第一の加圧ポンプ１４と第一の排水ポンプ１６
とが吸入行程になり、海水ＳＷが給水ホース３６、導管
４０、４２、４６を経て第一の加圧ポンプ１４のシリン
ダ内に吸入される。

【００３８】また、第一の排水ポンプ１６の制御弁装置
５２の第一のケーシング７２内のピストン８２は第一の
加圧ポンプ１４の吸入行程のために、矢印Ｌの方向に吸
引されて、第二のケーシング７８の活動弁８４がそれと
同時に移動して第一の排水ポンプ１６の開口７６を開放
し、逆浸透膜濾過器１２を通過した廃水が導管６２、６
６、６８を介して第一の排水ポンプ１６に吸入される
（図２）。

【００３９】第一の加圧ポンプ１４側が吸入行程のとき
には第二の加圧ポンプ１５は排出行程となり、第二の加
圧ポンプ１５はその直前の吸入行程において給水ホース
３６、導管４０、４３、４７を経て吸入されていた海水
ＳＷを導管４７、５１、５４を経由して逆浸透膜濾過器
１２に送り、逆浸透膜濾過器１２で淡水となった水は浄
水として導管６０から使用に供され、逆浸透膜濾過器１
２で濃縮された廃液の一部は導管６２と６４とを経て廃
水本管９０より外部に放出され、他の部分は導管６２、
６６、６８を経由して、吸入行程にある第一の排水ポン
プ１６の制御弁装置５２の第二のケーシング７８に流入
して開口７６を経て排水ポンプ１６のシリンダ内に吸引
される。

【００４０】第二の加圧ポンプ１５が排出行程の場合に
は、第二の排水ポンプ１７もまた排出行程であって、第
二の加圧ポンプ１５から導管４７を通って導管５１に送
られる海水ＳＷは第二の排水ポンプ１７側の制御弁装置
５３の第二のケーシング７３内のピストン８２を図２の
矢印Ｌの方向に押圧する。それに伴って、第二のケーシ
ング７９内の活動弁８５が矢印Ｌの方向に移動して、第
二の排水ポンプ１７の開口７７から排出される廃水を連
絡管８１を経由して、第一のケーシング７３の廃水管８
９に導き、廃水本管９０を経て外部に放出する。

【００４１】

【発明の効果】以上に述べたところから自明の通り、こ
の発明の海水の手動式淡水化装置１０は、緊急時に海岸
に配置して、動力を使用することなく、人力によって作
動棒１８の端部ＡとＢを持ち上げる過程と下げる過程と
を反復繰り返して行うことによって、第一の加圧ポンプ
１４側と第二の加圧ポンプ側１５とが交互に吸入行程と
排水行程とを行う。

【００４２】そこで、逆浸透膜濾過器１２に、例えば、
第二の加圧ポンプ１５から海水ＳＷが送り込まれると、
それと同時に、逆浸透膜濾過器１２には第一の排水ポン
プ１６の吸水作用が働いて、逆浸透膜濾過器１２から濃
縮された海水を積極的に排出する圧力が作用し、これが
逆浸透膜濾過器１２への海水ＳＷの供給圧力を与圧す
る。

【００４３】また、第一の加圧ポンプ１４のピストン２
２を吸入行程にするために、作動棒１８の端部Ａを持ち
上げるときには、第一の排水ポンプ１６には廃水が吸引
されるために、作動棒１８の端部Ａ側に水圧が作用して
作動棒１８の作動を補助することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の海水等の手動式淡水化装置の構成を
示す略線図である。

【図２】排水ポンプに逆浸透膜濾過器からの廃水を吸入
あるいは排出するための制御弁装置の構成を示す略図で
ある。

【符号の説明】 １０ 海水等の手動式淡水化装置 １２ 逆浸透膜濾過器 １４、１５ 加圧ポンプ １６、１７ 排水ポンプ １８ 作動棒 ２０ 支点 ２２ 加圧ポンプ（１４）のピストン ２４、２８、３１、３５ ピストン棒 ２６ 排水ポンプ（１６）のピストン ２９ 加圧ポンプ（１５）のピストン ３３ 排水ポンプ（１７）のピストン ３６ 給水ホース ３７ 給水ストレーナ ３８ フィルタ装置 ４０、５０、５１、６４、６６ 導管 ４２、４３ 分岐管 ４４、４５、４８、４９ 逆止め弁 ４６、４７ 吸排出導管 ５２、５３ 制御弁装置 ５４ 共同入力導管 ５６ 自動空気抜き弁装置 ５８ アキュウムレータ ６０ 淡水導管 ６２ 廃液導管 ６４、６６ 導管 ６８、６９ 分岐管 ７０、７１、７４、７５、７６、７７ 開口 ７２、７３ 第一のケーシング ７８、７９ 第二のケーシング ８０、８１ 連結管 ８２、８３ ピストン ８４、８５ 活動弁 ８６、８７ 連結棒 ８８、８９ 廃水管 ９０ 廃水本管 Ａ，Ｂ 作動棒の端部 ＳＷ 海水

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 海水を淡水と濃縮された廃水とに分離濾
   過する逆浸透膜濾過器と、海水を汲み上げる導管と前記
   逆浸透膜濾過器に至る導管とにそれぞれ接続し、吸入行
   程において海水を吸入し、排出行程において吸入した海
   水を加圧して前記逆浸透膜濾過器に圧送する第一と第二
   の加圧ポンプと、前記逆浸透膜濾過器に接続し、吸入行
   程において前記濾過器からの廃水を吸引し、排出行程に
   おいて、吸入した廃水を外部に放出する第一と第二の排
   水ポンプと、前記第一の加圧ポンプおよび第一の排水ポ
   ンプの吸入および排出行程と前記第二の加圧ポンプおよ
   び第二の排水ポンプの排出および吸入行程とを交互に行
   うことができるように前記ポンプのそれぞれにピストン
   棒で連結した人力で駆動する作動棒と、前記第一の加圧
   ポンプと第一の排水ポンプとが吸入行程の時に、前記第
   一の排水ポンプを前記逆浸透膜濾過器からの廃水を吸入
   するように制御し、前記第一の加圧ポンプと第一の排水
   ポンプとが排出行程の時に、前記第一の排水ポンプから
   廃水を排出するように制御する第一の制御弁装置と、前
   記第二の加圧ポンプと第二の排水ポンプとが排出行程の
   時に、前記第二の排水ポンプから廃水を排出するように
   制御し、前記第二の加圧ポンプと第二の排水ポンプとが
   吸入行程の時に、前記第二の排水ポンプが前記逆浸透膜
   濾過器からの廃水を吸入するように制御する第二の制御
   弁装置とから成る海水の手動式淡水化装置。
2. 【請求項２】 前記逆浸透膜濾過装置の浸透膜をポリア
   ミッド系素材製の薄膜とし、前記薄膜をスパイラル状に
   巻いてケーシング内に収容したものとする請求項１に記
   載の海水の手動式淡水化装置。
3. 【請求項３】 前記第一と第二の加圧ポンプと前記第一
   と第二の排水ポンプとをプランジャーポンプとする請求
   項１に記載の海水の手動式淡水化装置。