JPH1043757A

JPH1043757A - 非常用造水機

Info

Publication number: JPH1043757A
Application number: JP20703096A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Imai; 和雄今井; Takurou Shiyama; 卓朗獅山; Masao Toyoda; 征男豊田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-08-06
Filing date: 1996-08-06
Publication date: 1998-02-17

Abstract

(57)【要約】【効果】地震、風水害、大火災、大渇水などの非常事
態時や、山間部のダム工事現場など飲料水が確保できな
い場合において、身近にある河川、湖沼、池、プール、
防災貯水槽などの原水を分離膜処理することにより、飲
料水と雑用水（洗濯水、風呂水など）の確保が容易に行
える。【解決手段】原水を汲み上げてかつ該原水を高圧に昇
圧する人力駆動可能な手段と、別途、高圧の原水を受け
入れる手段とを並列に備え、分離膜を有することを特徴
とする非常用造水機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震、風水害、大
火災、大渇水などの災害非常時において、河川、湖沼、
池、プール、防災貯水槽などの原水中の混合成分または
溶解成分を分離することにより、飲料水と雑用水（洗濯
水、風呂水など）を供給する非常用造水機に関する。

【０００２】

【従来技術とその課題】河川、湖沼などの水からＳＳ成
分、塩分などの混合または溶解成分を除去して飲料水に
するには、限外濾過膜や逆浸透膜から構成した分離膜エ
レメントを内装した単位構造体を複数本組付けた装置が
使用されている。その分離膜エレメントには、供給管か
ら原水を加圧供給すると、分離膜エレメントで分離膜を
介して、ＳＳ成分、塩分などの混合または溶解成分が分
離され、分離後の透過水が中心管を経て透過水管から排
出し、また高圧の濃縮水が排水管から排出するようにな
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】災害非常時、即座に、
電力が復旧していない時にでも、運転が可能とする手段
として、人力を駆動源としたポンプで近くに存在する河
川、湖沼などの水を、汲み上げ・加圧供給する。また消
防自動車や可般式エンジンポンプからも原水の供給を受
ける。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は基本的に次の構成を有する。即ち、「原水を
汲み上げてかつ該原水を高圧に昇圧する人力駆動可能な
手段と、別途、高圧の原水を受け入れる手段とを並列に
備え、分離膜を有することを特徴とする非常用造水
機。」である。つまり原水の汲上げ・加圧手段として、
人力以外の駆動源を必要とするポンプを必要とせず、他
から高圧の原水を受け入れる手段を兼ね備えることによ
り、軽量でコンパクト、メンテナンスを軽減することが
できたものである。以下、本発明を詳細に説明する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の非常用造水機は、その本
体に少なくとも人力を動力源とする原水の汲み上げ・加
圧手段、別途に高圧に昇圧された原水を受け入れる手
段、および分離膜を有するものであり、必要に応じて、
前処理手段、滅菌手段、などを有し、好ましくは一体に
まとめられた形状である。災害地や被災地など、運搬が
困難で設置に大きな制限がある地域においても、有効に
運用・活用ができるように軽量かつ省容積であり、特に
制限されるものではないが、全体の重量は３０〜１００
kg、容積は 0.5〜1.50ｍ³が好ましい。さらに薬剤や燃
料などのメンテナンスなしで、８時間以上稼働できるこ
とが好ましい。また、取り扱いや装置メンテナンスがし
易く、重量の軽減ができるように本体フレームは、鋼管
折曲げ一体構造が好ましく、移動用に二車輪を取付ける
のが特に好ましい。

【０００６】また、前記地域では電力供給などの各種運
用基盤に支障をきたしている可能性が高いので、原水の
汲み上げ・加圧手段の駆動源を内蔵していたり、高圧の
原水を受給できる構造を有していることが好ましい。ま
た、河川水、湖沼水、池水、プール水、井戸水、防災用
水など飲料用に不適とされる水源から、水中の菌、ウイ
ルス、微粒子はもとより塩分（好適にはNaClで１５０pp
m 以下）、重金属、有機物を除去し、飲料に耐え得る水
を生産できる能力を要求される。

【０００７】なお、本発明の造水機は災害地や被災地で
の用途だけに限定されるものではなく、運用条件立地が
同様であれば、同等の有用性を発揮し得るのもであり、
例えば僻地や野外での催し物やイベント、キャンプなど
が挙げられる。

【０００８】以下に本発明を図面に基ずいて詳細に説明
するが、これにより本発明は何等限定されるものではな
い。図１は本発明に関わる装置の一例を示すフロー図で
ある。

【０００９】本発明の動力源は人力である。また、消火
活動を行わない消防自動車や可般式エンジンポンプ(24)
から原水の供給も受けることができる本発明の人力駆動
可能な、原水を汲み上げて該原水を高圧に昇圧する手段
としては特に限定されるものではないが、ここで人力駆
動可能とは、人間の手あるいは足を駆動源とすることが
可能であり、好ましくは往復運動機構のものがよいが、
必要に応じて、ハンドル式の機構でも良い。また、短時
間で疲労しない程度の負荷であることが好ましい。特に
足踏み式は疲労が少なく好ましい。また、往復運動の戻
り時はバネの回復力により戻るばね機構を備えているこ
とも好ましい。

【００１０】本発明の人力駆動可能な、原水を汲み上げ
て該原水を高圧に昇圧する手段(9)は、河川、湖沼、
池、プール、防災貯水槽などの水源から本発明の非常用
造水機が使用される立地を考慮すると、原水汲み上げ揚
程は2m以上が好ましい。本発明の人力駆動可能な、原水
を汲み上げて該原水を高圧に昇圧する手段は、原水、ま
たは、前処理された原水を膜分離できる圧力まで昇圧す
る機能も兼ね備えるものである。膜性能によって若干相
違してくるが好ましくは吐出能力が 2kgf/cm²以上、よ
り好ましく能力が5kgf/cm ²以上のポンプが好ましい。
具体例を挙げるなら好ましくは能力が３kgf/cm²以上の
逆止弁内臓の自吸式ウイングポンプである。

【００１１】また、消防自動車や可般式エンジンポンプ
(24)から加圧された原水供給を受ける場合は、消防ホー
ス接続金具(25)から受け入れる。供給される原水の水圧
制御のために減圧弁(26)を設けることが好ましい。ウイ
ングポンプ(9) は機能させずにバイパスさせる。

【００１２】本発明では、人力駆動可能な、原水を汲み
上げて該原水を高圧に昇圧する手段と、高圧に昇圧され
た原水を受け入れる手段とを兼備していることにより、
災害非常に柔軟に対応可能となる。両手段は、並列配置
で設けられていることが好ましい。直列配置では、使用
していない方の手段が余計な抵抗となりエネルギー効率
が低下するからである。又、両手段にそれぞれ逆止弁構
造を装備すると両手段間に切り替えバルブも設けなくて
も、逆流を防ぐことができ、機構が単純で切り替えの手
間がいらず好ましい。

【００１３】本発明において、原水を取り入れる取水口
に関しては特に限定されるものではなく、ホースの先に
好ましくは10〜50メッシュ金網などよりなるストレーナ
ー(1) を有するのもなどが挙げられる。

【００１４】しかし、かかる構成のみでは、取水口の位
置を的確に設定することは困難であり、例えば岸付近の
ゴミ、水面の浮遊物、あるいは水底の沈殿物を吸い込ん
だりする恐れがある。そこで原水取水口を所定の水深乃
至は位置に設定させる浮力調整手段を有することが好ま
しい。具体的には、浮きと重しを設けて原水取水口を所
定水深に設定する。浮きとしては、発泡体や中空体等が
用いられ、形状としてはドーナツ状、球状、方形状など
特に限定されない。図１ではちくわ形状の浮き子(3) を
用いている。重しも材質形状に関して特に限定されず、
図１ではパイプ形状の取水管兼ポール(4) がその役目を
果たしている。この場合、ポールに貫通した浮きを上下
にずらして浮力バランスを調整できる。また球状のブイ
のような場合ならば係留するロープ長などを調整すれば
よい。なお、浮きと重しが明確に区分できる必要はな
く、肝要なことは取水口を所定の水深に位置するように
浮力バランスが調整されることである。また、前記ポ
ール中にパイプ孔を形成して水面上部分に空気抜口を設
けて取水管に溜まる空気を抜くと、姿勢安定性が向上す
る。また前記空気抜口には逆止コーンを用いた空気抜き
弁を用いることも好ましい。

【００１５】また、位置が明瞭に判明するように目印し
(5) を設けても良い。一定位置に保つためには余裕を持
たせたロープ(6) で、アンカー(7) を係留することによ
り達成される。例えば浮きとしては、外径Φ295mm 、重
さ1.04kg、浮力14.0kg、球形の一体成型されたPVC 製浮
きや、直径Φ350 mm、長さ600mm 、円筒形の発泡スチレ
ン製浮き等が、取水管兼ポールとしては、外径Φ30mm程
度のステンレス製パイプを取水管とし、その先には蛍光
塗料を塗ったプラスチック製のポールをとりつけたもの
が、アンカーとしては30kg程度の重りが、取水ホースと
しては、外径Φ30mm程度のスパイラルワイヤー入りの透
明軟質塩ビホース等がある。

【００１６】本発明の分離膜は、好ましくは逆浸透膜(R
O 膜）である。ここで逆浸透膜とは、被分離混合液中の
一部の成分、例えば溶媒を通過させ他の成分を透過させ
ない半透膜である。その素材には酢酸セルロース系ポリ
マー、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素材がよく使用されている。また
その膜構造は膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密
層から膜内部あるいはもう片方の面に向けて除々に大き
な孔径の微細孔を有する非対称膜、非対称膜の緻密層の
上に別の素材で形成された非常に薄い活性層を有する複
合膜がある。膜形態には中空糸、平膜がある。しかし本
発明の方法は、逆浸透膜の素材、膜構造や膜形態によら
ず利用することができ、いずれも効果がある。代表的な
逆浸透膜としては、例えば酢酸セルロース系やポリアミ
ド系の非対称膜、およびポリアミド系やポリ尿素系の活
性層を有する複合膜などがあげられる。これらの中でも
酢酸セルロース系の非対称膜、ポリアミド系の複合膜に
本発明の方法が有効であり、さらに芳香族系のポリアミ
ド複合膜でが効果が大きい。膜性能としては、原水圧力
10kgf/cm²、温度25℃、塩濃度 1500ppm(NaCl)の条件
で、好ましくは透水量0.5 ｍ³／ｍ²・日以上、より好
ましくは透水量 0.75 ｍ³／ｍ²・日以上である。ま
た、前記と同様の条件で塩排除率は好ましくは95.0％以
上、より好ましくは99.0％以上である。

【００１７】逆浸透膜エレメントとは上記逆浸透膜を実
際に使用するために形態化したものであり、平膜は、ス
パイラル、チューブラー、プレート・アンド・フレーム
の、エレメントに組み込んで使用することができるが、
本発明はこれらの逆浸透膜エレメントの形態に左右され
るものではない。

【００１８】逆浸透膜モジュールユニット(14)とは上述
の逆浸透膜エレメントを１〜数本圧力容器の中に収めた
モジュールを並列に配置したもので、その組合せ、本
数、配列は目的に応じて任意に行うことができる。

【００１９】生産水の衛生状態や保存性を保つために殺
菌剤を導入する手段を設けることが好ましい。特に限定
されるのもではないが、以下のような例が挙げられる。
殺菌剤ボトル（23）に水と固形の殺菌剤を投入する。こ
こで過剰の殺菌剤を投入しておくことにより、得られる
殺菌剤溶液は飽和状態となり常に濃度がほぼ一定状態に
なり、殺菌剤の定量添加が簡便にできる。なお、殺菌剤
ボトル（23）は 1.5〜3.0リットル程度の容積が好まし
い。なぜなら8 時間以上殺菌溶液が払底することなく稼
働できるからである。この殺菌剤溶液を細いキャピラリ
ーである殺菌剤チューブ(21)を通して、アスピレーター
(20 ）で生産水に導入する。

【００２０】分離膜は殺菌剤で性能劣化する可能性があ
るので、図１のように逆浸透膜モジュール(14)の下流に
設けることが好ましい。また、殺菌剤の添加割合は殺菌
剤チューブ(21)の長さを調節したり、点滴に用いられる
流速調整具と同様の機構を有する殺菌剤調節弁(22)を用
いて調整しても良い。殺菌剤として特に限定されるもの
ではないが、取り扱い易さから剤型は固形が好ましい。
また殺菌力を考慮すると塩素系が好ましく、具体例を例
示するなら次亜塩素酸カルシウムや次亜塩素酸ナトリウ
ム等である。

【００２１】なお、造水機が停止したとき、生産水が逆
流して前記殺菌剤が分離膜に侵入し膜を損ねる恐れがあ
る。逆流防止弁（チャッキ弁）(19)を設けても、僅かな
隙間から徐々に漏れて侵入を防げないことがある。そこ
で系内が陽圧時には密閉されるが、陰圧時に大気が吸引
できる逆止コーン(18)を分離膜と殺菌剤を導入するアス
ピレーター(20)の間に設けることが好ましい。

【００２２】なお、分離膜の上流に原水の前処理手段を
設けることが好ましい。前処理手段としては、糸巻きタ
イプのプレフィルター(11)が好ましく、１〜50μｍのフ
ィルターを用いることが特に好ましい。材質としてはポ
リプロピレン、コットンなどが好ましい。また複数段用
いることも可能であり、例えば、前段に10〜50μｍ、後
段に 1〜10μｍのカートリッジフィルターを用いるもで
きるが、透過抵抗を考慮すれば、単段が好ましい。

【００２３】また、かかる前処理手段の設置位置は、分
離膜の上流ならば特に限定されないが、揚程や高圧の圧
損、あるいは前処理手段の耐圧性各手段を考慮すると、
減圧弁(26)と逆浸透膜モジュールユニット(14)の間が好
ましい。

【００２４】

【実施例】図１の通りの構成を有する非常用造水機を作
成した。但し、主な各構成要素は下記の通りにした。

【００２５】｛１：ストレーナ｝ステンレス製の25メッ
シュ綾織り金網(SUS304)を、皿状に成型加工したもの
（直径200mm)を、内向きに組合わせた。

【００２６】｛９：原水ポンプ｝人力による自吸式のウ
イング式手動ポンプ、吐出量=0.24 リットル/ ストロー
ク、吐出圧 (最大）=4kgf/cm² ｛２６：減圧弁｝設定圧力：７kgf/cm²、消防自動車や可般式エンジンポ
ンプから供給を受ける原水圧力を減圧する。

【００２７】｛１１：プレフィルター｝エレメント：糸巻きタイプ (PP樹脂、10μｍ×10イン
チ) 、ハウジング：PP樹脂製、ブルドン管式圧力指示計
つき（濾過前・後）｛１４：逆浸透膜モジュール｝架橋全芳香族ポリアミド
複合膜、４インチ・スパイラルモジュール (SU-710L)を
３本直列に配置。原水が市水の時ウイング式手動ポンプ
で、３〜５ｍ³／日の飲料水と、ほぼ同量の雑用水を生
産した。（原水圧力 2〜3 kgf/cm², 水温 20℃）｛１８：フロート弁｝運転開始時などの時に、逆浸透膜
モジュール容器や配管中に水が満ちる迄、系内の空気を
自動的に抜き出す。停止時などの時には、逆に系内が陰
圧になり大気が入り込む。

【００２８】｛２０：アスピレーター｝100L/hr の生産
水がアスピレーター内部を通過させることにより、吸引
口の気圧は、約400Torr にさがり、吸引口につないだ殺
菌剤（次亜塩素酸カルシウム）水溶液を吸上げる。

【００２９】｛２１：殺菌剤チューブ｝内径がΦ２の軟
質のプラスチックチューブ｛２２：殺菌剤調節弁｝点滴に使用されるのと同じ｛２３：殺菌剤ボトル｝容量：２Ｌのポリエチレン製ボ
トル。ボトルには、生産水を２Ｌと殺菌剤（１５ｇ錠剤
の次亜塩素酸カルシウム）を入れ、溶解させた上、飽
和溶液として使用する。

【００３０】人力を動力源とする原水の汲み上げ・加圧
手段、高圧に昇圧された原水を受け入れる手段、および
分離膜とからなる構成にしたことより、６０kgという軽
量な機体にして、ウイング式手動ポンプを使用した時、
原水吸い上げ揚程６ｍ、造水能力は淡水の場合３〜５ｍ
³／日、又、通常のエンジンポンプにより給水を受けた
時、増水能力は淡水の場合、１１〜１５ｍ³／日という
高い能力が得られた。生産水には常時、正常な殺菌剤濃
度の維持ができた。停止時には逆止コーンにより殺菌剤
の逆流は防止できた。

【００３１】

【発明の効果】上述のように本発明の構成によれば、次
のような効果が得られる。

【００３２】(a) 地震、風水害、大火災、大渇水などの
非常事態時や、山間部のダム工事現場など飲料水が確保
できない場合において、身近にある海、河川、湖沼、
池、プール、防災貯水槽などの原水を分離膜処理するこ
とにより、飲料水の確保が容易に行える。

【００３３】(b) 逆浸透膜または、限外濾渦膜装置を使
用したことにより、従来技術に比べて、装置全体のコン
パクト化が図れ、大量の原水を短時間に高能率的に分離
膜処理でき、飲料水の確保が強化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフロー図である。

【符号の説明】

１：ストレーナ２：逆流防止弁（チャッキ弁）３：浮き子４：取水管兼ポール５：目印し６：ロープ７：アンカー８：取水ホース９：原水ポンプ（自吸式のウイング式手動ポンプ）１０：原水配管（手動ポンプライン）１１：プレフィルター１２：圧力計（プレフィルター入口）１３：圧力計（プレフィルター出口）１４：ＲＯ膜モジュールユニット１５：濃縮水（雑用水）配管１６：調圧弁１７：生産水（飲料水）配管１８：フロート弁（逆止コーン）１９：逆流防止弁（チャッキ弁）２０：アスピレーター２１：殺菌剤チューブ２２：殺菌剤調整弁２３：殺菌剤ボトル２４：消防自動車、または可般式エンジンポンプ２５：消防ホース接続金具２６：減圧弁２７：逆流防止弁（チャッキ弁）２８：原水配管（加圧原水ライン）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０２Ｆ 1/50 ５４０Ｃ０２Ｆ 1/50 ５４０Ｃ５５０５５０Ｃ５６０５６０Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原水を汲み上げてかつ該原水を高圧に昇
圧する人力駆動可能な手段と、別途、高圧の原水を受け
入れる手段とを並列に備え、分離膜を有することを特徴
とする非常用造水機。
【請求項２】該分離膜が逆浸透膜であることを特徴と
する請求項１記載の非常用造水機。
【請求項３】該分離膜が、原水圧力10kgf/cm²、温度
25℃、塩濃度 1500ppm(NaCl)の条件で、透水量 0.5ｍ³
／ｍ²・日以上の性能を有する逆浸透膜であることを特
徴とする請求項１記載の非常用造水機。
【請求項４】人力駆動可能な、原水を汲み上げて該原
水を高圧に昇圧する手段と、高圧に昇圧された原水を受
け入れる手段に、それぞれ逆止弁構造を有することを特
徴とする請求項１記載の非常用造水機。
【請求項５】該分離膜の下流に殺菌剤導入機構を設
け、かつ両者の間に逆止コーンを設けたことを特徴と
する請求項１記載の非常用造水機。
【請求項６】水と固形殺菌剤を投入した容器を殺菌剤
供給源とすることを特徴とする請求項１記載の非常用造
水機。