JPH1190429A

JPH1190429A - 造水機および造水方法

Info

Publication number: JPH1190429A
Application number: JP25317797A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Imai; 和雄今井; Kenji Ueno; 賢司上野; Yoshihiro Abe; 芳博阿部
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】地震、風水害、大火災、大渇水などの非常時や
野外活動の際、近くに存在する河川、湖沼、池、プー
ル、防災用水槽など飲用に不適とされる水源から、水中
の原虫、菌、微粒子等を除去した飲料水や生活用水など
を、迅速、手軽に、かつ、安価に供給することができる
造水機および造水方法を提供する。【解決手段】蓄電池２１を電源とする電動機６と、その
電動機６を駆動源とする原水ポンプ７と、分離膜モジュ
ールユニット１１とを配設したことを特徴とする造水機
を用いて、飲料水や生活用水を造水する。

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や野外活動など水の給水
のない場合に、河川・湖沼・池・プール・防災貯水槽な
どから飲料水を造水する造水機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の造水機として、たとえば、特開平
６−２５４５５２号公報に記載されている、発電機でポ
ンプを駆動する手段と、原水を汲上取水して貯水する貯
溜手段と、目詰まり検知手段を持つ濾過手段と、目詰ま
り検知手段を持つ逆浸透膜浄化手段と、殺菌手段を有す
る処理水の貯溜手段とを運搬車に搭載したものがある。
これは、地震、風水害、火災の災害非常時など水の供給
や電力供給のないときに、河川・湖沼・池・プールなど
の水源地まで移動し、原水中の懸濁物質（ＳＳ成分）や
塩分などの混合又は溶解成分を除去し、飲料水や風呂
水、洗濯水等の生活用水を造水しようとするのものであ
る。

【０００３】しかし、この装置の容積や重量は大きく、
緊急を有する時にも迅速に移動できない。造水能力も数
〜１０ｍ³／日と、１０００〜２０００人もの人達が１
日に必要とする飲料水を造水する大きな規模のものであ
るので、個人の使用には適さない。また、そのような規
模の造水を配水する手段を持たず、必要時に必要量の供
給を行うことができない。以上のことに加えて価格的に
も数百万円と高価なものであるので、とても個人が簡単
に使用できるものではない。

【０００４】また、他の造水機として、特開平６−９１
２６２号公報に記載されている、台車つきの基板上に高
圧ポンプの動力源としてエンジンと、エンジン始動用の
バッテリーと燃料タンクを搭載したものがある。この造
水機は、前の造水機よりかは小型・軽量で運搬容易であ
るものの乗用車のトランクルームには入らない、定期的
メンテナンスを要する、価格も数十万円と個人での購入
には高価であるなどの問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、水の
供給のない場所でも、河川・湖沼・池・プール・防災貯
水槽などから、飲料水や生活用水を簡単・迅速・確実に
個人の使用に適した量の造水が行える、軽量・コンパク
トで、かつ、安価な造水機を提供することである。

【０００６】

【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、蓄電池を電源とする電動機と、その電動機
を駆動源とする原水ポンプと、分離膜モジュールユニッ
トとを配設したことを特徴とする造水機である。

【０００７】このとき、好ましくは、車両、船舶等の輸
送手段に搭載された蓄電池から電源を取り出し、また、
前記分離膜モジュールユニットの分離膜が、原水圧力５
００ｋＰａ、温度２５℃，原水中のＮａＣｌ濃度が５０
０ｍｇ／リットルの条件下での透水量が少なくとも０．
５ｍ³/ｍ²・日、ＮａＣｌ排除率が少なくとも９８．０
％の逆浸透膜である。さらに、この分離膜モジュールの
下流に殺菌手段を接続することが好ましく、この殺菌手
段が、殺菌剤溶液を含むものであること、そして、この
造水機が非常用であることも好ましい。

【０００８】また、上記課題を解決するための本発明
は、蓄電池を電源とする電動機と、その電動機を駆動源
とする原水ポンプと、分離膜モジュールユニットとを配
設した請求項１〜６のいずれかに記載の造水機を用いる
ことを特徴とする造水方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の造水機は、図１に示すよ
うに、蓄電池を電源とする電動機６と、その電動機６を
駆動源とする原水ポンプ７と、分離膜モジュールユニッ
ト１１とを配設したことが重要である。

【００１０】原水ポンプ７には、原水ホース３・逆流防
止弁２を介してストレーナ１が取り付けられ、原水ポン
プ７に付設された電動機６にはケーブル２２を介して自
動車４０の蓄電池２１が接続されている。原水ポンプ７
と分離膜モジュールユニット１１の間には、前処理手段
として圧力計１０を備えたプレフィルタ９が原水配管８
を介して接続されている。分離膜モジュールユニット１
１には、逆止コーン１５と逆流防止弁１６の取り付けら
れた透過水配管１４と、調圧弁１３が取り付けられた濃
縮水配管１２が接続されており、透過水管１４の下流に
はアスピレータ１７が取り付けられている。アスピレー
タ１７には、殺菌剤調整弁１９が取り付けられた殺菌剤
導入チューブ１８を介して、殺菌剤ボトル２０が接続さ
れている。

【００１１】本発明における電動機６は蓄電池２１を電
源とする。このため、電力が供給されていない場所でも
蓄電池２１を通して他からエネルギーを得て原水ポンプ
７を駆動することが可能になるので、軽量・小型なもの
となり、携帯が容易になる。

【００１２】この蓄電池として、図１に示すように、車
両や船舶などの輸送手段に搭載された蓄電池２１を用い
ることで、簡単かつ確実に電源を確保することができ、
好ましい。このとき、車両や船舶などの原動機が運転中
であれば、長時間、造水機を運転するために蓄電池２１
が放電しきってしまうことを防ぐことができる。ガソリ
ンエンジンやディゼルエンジンなどの原動機と、通常そ
れを始動するときだけに用いる蓄電池２１とを交互に電
源として用い、蓄電池上がりトラブルを防ぐ。

【００１３】原水ポンプの性能が後述するようなもので
あれば、駆動源としての蓄電池２１の容量は、一般家庭
に多く普及している1500〜1800ＣＣクラスの乗用車が搭
載している５時間率５０〜８０Ａｈ程度のもので賄うこ
とができる。例えば５０Ａｈの蓄電池では、１０Ａの電
流を５時間続けて取出すと蓄電池２１はダウンする。そ
のような事態にならぬよう、先述の通り車両の原動機を
運転し蓄電池２１の放電を補う。

【００１４】本発明における原水ポンプ７としては、往
復式のプランジャーやピストンによって原水に圧力を加
える方式と、ケーシング内面にゴムインペラーやローラ
を接触させつつ回転させる方式などの原水ポンプがあ
る。原水ポンプ７の能力は分離膜モジュールユニット１
１の性能によって異なるが、原水又は前処理された原水
を膜分離できる圧力まで昇圧することから、好ましくは
吐出能力が４００ｋＰａ×１リットル／分以上、より好
ましくは５００ｋＰａ×１．５リットル／分以上の自吸
式原水ポンプである。例えば、ゴムローラを遠心力でケ
ーシング内面に押し付けつつ回転するもので、始動時に
大きな起動トルクを必要とせず、スムースな立ち上がり
が可能であり、脈動も殆どなく、安価な原水ポンプであ
る。この種の原水ポンプ能力は、軸回転数、ゴムローラ
を回転させるローター径、ゴムローラの本数・ローラ径
で決まる。前記の軸回転数が高いほど、ローター径、ロ
ーラ径が大きいほど、吐出圧・流量は向上するが、駆動
力も増加し、また、ゴムローラの損耗が激しくなるので
最高８００ｒｐｍ程度に抑制することが好ましい。ま
た、ゴムローラの本数は少ないと脈動が激しくなるので
通常６〜８本であり、トラブルに備えて１〜２本を備え
ることが好ましい。

【００１５】本発明の分離膜モジュールユニット１１の
分離膜は、原水圧力５００ｋＰａ、温度２５℃、原水中
のＮａＣｌ濃度が５００ｍｇ／リットルの条件下での透
水量が少なくとも０．５ｍ³／ｍ²・日、ＮａＣｌ排除率
が少なくとも９８．０％の性能を有する逆浸透膜である
ことが好ましい。

【００１６】ここで逆浸透膜とは、被分離混合液中の一
部の成分を通過させ、他の成分を透過させない半透膜の
ことである。

【００１７】その逆浸透膜には、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や、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
する複合膜などがある。また、その素材として、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頻繁に用い
られる。本発明の分離膜として、より大きな効果を得る
ために、酢酸セルロース系の非対称膜、ポリアミド系の
複合膜がより好ましく、芳香族系のポリアミド複合膜が
特に好ましい。

【００１８】また、膜形態として、中空糸膜や平膜など
があるが、本発明においていずれの場合も効果がある。

【００１９】原水圧力５００ｋＰａ、温度２５℃、原水
中のＮａＣｌ濃度が５００ｍｇ／リットルの条件下での
透水量およびＮａＣｌ排除率は、飲料水としての水質基
準を満たすために、少なくとも０．５ｍ³／ｍ²・日およ
び少なくとも９８．０％であることが好ましく、より好
ましくは透水量が少なくとも０．７５ｍ³／ｍ²・日、
ＮａＣｌ排除率が少なくとも９９．０％である。

【００２０】上記分離膜は、形態化され分離膜エレメン
トとして１〜数本圧力容器内に収められモジュール形成
する。モジュールは並列に配置され、分離膜モジュール
ユニット１1を形成する。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、限定するものでな
い。

【００２１】そして、分離膜モジュールユニット１１の
上流に、分離膜モジュールの性能を維持するために前処
理手段を設けることが好ましい。揚程や圧損、そして前
処理手段の耐圧性各手段を考慮すると、原水ポンプ７と
分離膜モジュールユニット１１の間に設けることがより
好ましい。

【００２２】前処理手段としては、原水中のＳＳ成分な
どが、分離膜モジュールの原水流路に目詰まりしたり分
離膜面に付着することにより、分離性能が低下するのを
防止するために、糸巻きタイプのプレフィルタ９を、分
離膜モジュールユニット１１の供給水としての濾過水
質、フイルタの通過抵抗や寿命・ランニングコストの観
点から濾過精度が１〜５０μｍのフィルタを、汎用性、
価格の観点から材質がポリプロピレン、コットンなどの
プレフィルタ９であることがより好ましい。また、プレ
フイルタ９を複数段用いることも好ましく、その場合、
前段に１０〜５０μｍ、後段に１〜１０μｍのカートリ
ッジフィルタを用いることがより好ましい。ここで、圧
力計１０によって分離膜モジュールの運転圧力を計測し
プレフィルタ９の目詰まり状況を検知する。

【００２３】本発明の造水機は、飲料水の衛生状態を保
ち保存性を高めるために殺菌手段を備えたものが好まし
く、また、その殺菌手段は、分離膜が殺菌剤によって性
能劣化することを防ぐために分離膜モジュールユニット
１１の下流に配置されることが好ましい。

【００２４】この殺菌手段は、取り扱い易さの点から、
水の入った殺菌剤ボトル２０に固形殺菌剤を投入し十分
に溶解させた殺菌剤溶液を含むが好ましく、飽和状態に
して濃度が一定に保たれるものがよい。また、殺菌力を
考慮すると、殺菌剤は塩素系がより好ましく、具体的に
は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。そして、殺菌剤ボトルの容積は、８時間以上連続で
稼働できるように１．０リットル程度のものが好まし
い。

【００２５】また、本発明の造水機は非常用であること
が好ましい。

【００２６】そのため、本発明の造水機は、災害地や被
災地など運搬や設置に制限のある場合にも有効に活用で
きるように、一人で持ち運びができて、かつ、乗用車の
トランクルームに入るよう、軽量かつ小容積、具体的に
は全重量が１０〜２０ｋｇ程度、全体積が０．０２〜
０．０３ｍ³ 程度であることが好ましい。

【００２７】なお、本発明の造水機は、災害地や被災地
などでの用途だけに限定されるものではなく、例えば、
僻地や野外などでの催し物やイベント、キャンプなどで
用いても同様の効果を発揮し得るものである。

【００２８】本発明の造水機は、図１に示すようにして
造水する。

【００２９】ケーブル２２を車４０の蓄電池２１に接続
する一方、原水ホース３に接続されたストレーナ１を湖
沼や河川などの中に入れる。そして、車４０の原動機を
始動し、蓄電池２１と車４０の原動機６を原水ポンプに
備えられた電動機６の電源とする。その電動機６によっ
て、原水ポンプ７を駆動する。

【００３０】原水ポンプ７を駆動させ、湖中に入れられ
たストレーナ１からプレフィルタ９に送水する。始動時
の原水ポンプ７の空運転によって原水ポンプ７内部が損
傷することがあるので、呼び水ロート５と呼び水コック
４によって呼び水をして防止する。また、呼び水をする
ときにストレーナ１から呼び水が流出する場合があるの
で、原水ホース３に取り付けた逆流防止弁２で防止す
る。

【００３１】プレフィルタ９に送られた水は、前処理と
してＳＳ成分が除去され、逆浸透膜モジュールユニット
１１に送られる。ここで、逆浸透膜によって通過水中に
含まれる塩分やトリハロメタンなどの溶解成分が取り除
かれる。

【００３２】懸濁物質や塩分、トリハロメタンが取り除
かれた水の一部は濃縮水配管１２を通って系外に出さ
れ、生活用水として用いることができる。

【００３３】残りの水は、透過水配管１４を通ってアス
ピレータ１７に送水される。水がアスピレータ１７を通
過する時に殺菌剤ボトル２０中の殺菌剤溶液が導入さ
れ、水は殺菌され飲料水として系外に出される。殺菌剤
の添加量は、殺菌剤導入チューブ１８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
殺菌剤調整弁１９を用いて調整できる。

【００３４】このとき、造水機が停止すると水が逆流し
殺菌剤が分離膜に侵入し膜を損ねる恐れがある。そこ
で、逆流防止弁１６によって水の逆流を防止する。そし
て、逆流防止弁を設けても防ぐことができない僅かな隙
間からの殺菌剤の侵入を、逆止コーン１５によって防止
する。逆止コーン１５とは、系内が陽圧時には密閉さる
が、陰圧時に大気が吸引できるものである。

【００３５】生活用水と飲料水の割合は、濃縮水配管１
２に取り付けられた調圧弁１３によって調整できる。

【００３６】また、原水を水源から吸入する際に自動車
等が水源に近寄れない場合には、プラスチック製のタン
ク等に水源から原水を汲み、都合の良いところまで運搬
してから造水すれば、飲料水や生活用水を手軽に得るこ
とができる。

【００３７】

【実施例】図１に示す本発明の造水機を用いて、湖水を
汲み入れ造水を行った。ただし、前処理としてのプレフ
ィルターは使用しなかった。

【００３８】このときの分離膜モジュールは、外径が４
８ｍｍ、長さが５５０ｍｍ、有効膜面積が約１ｍ²の逆
浸透膜モジュールを１本、原水ポンプは、吸込み揚程５
ｍ時の原水ポンプ能力が５５０ｋＰａ×１リットル／分
（回転数：６００ｒｐｍ）であるローラ原水ポンプを、
殺菌剤は、飽和濃度になりうる量の次亜塩素酸カルシウ
ムの固形錠剤を水の入った殺菌剤ボトル投入し溶解させ
て用いた。また、ストレーナとしては８０メッシュのプ
ラスチック製ネットのストレーナを使用した。

【００３９】蓄電池として使用した車は排気量１８００
ｃｃの乗用車で、搭載バッテリー仕様が１２Ｖで８０Ａ
ｈ、また原水ポンプ運転中の乗用車のエンジンの回転数
は１２００ｒｐｍ程度であった。

【００４０】この条件で約３時間造水した結果、飲料水
約０．５リットル／分、生活用水約０．５リットル／分
を安定して得ることができた。

【００４１】

【発明の効果】本発明の造水機は、蓄電池を電源とする
電動機を原水ポンプに備えたものであるので、原動機と
それを始動させる蓄電池を必要とせず、軽量かつコンパ
クトで、さらに安価で個人が求めやすい。軽量かつコン
パクトであるため、携帯が容易で、緊急を有する時にも
迅速に移動ができ、電力供給や水の供給のない災害地・
被災地など、さらには野外活動などにおいても、飲料水
や生活用水を造水することができる。すなわち、地震、
風水害、大火災、大渇水などの非常事態時やアウトドア
活動の際、飲料水が確保できない場合において、近くに
存在する河川水、湖沼水、池水、プール水、防災用水な
ど飲用に不適とされる水源から、水中の原虫、菌、微粒
子はもとより臭気物質・トリハロメタン・農薬などの有
害な有機化合物を除去し、飲用に耐え得る水の生産が可
能となる。

【００４２】このとき、車両や船舶などの蓄電池を用い
る場合には、簡単かつ確実に電源を確保することがで
き、さらに、原動機が運転中の車両や船舶などの蓄電池
を用いる場合には、過度な放電のためによる蓄電池上が
りを防ぐことができる。

【００４３】また、分離膜モジュールの分離膜が、原水
圧力５００ｋＰａ、温度２５℃、原水中のＮａＣｌ濃度
が５００ｍｇ／リットルの条件下での透水量が少なくと
も０．５ｍ³／²・日、ＮａＣｌ排除率が少なくとも９
８．０％の逆浸透膜である場合には、飲料水基準を満た
す水が約０．５リットル／分安定して得られる。また、
調圧弁を調整することによってほぼ同量の生活用水も得
られる。以上のように個人の使用に適した量の造水が行
える。

【００４４】そして、分離膜モジュールに下流に殺菌手
段を備えた場合は、飲料水の衛生状態が保たれ保存性が
高まり、この殺菌機構が殺菌剤溶液である場合には取り
扱いが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様を示す概念図である。

【符号の説明】

１：ストレーナ２：逆流防止弁３：原水ホース４：呼び水コック５：呼び水ロート６：電動機７：原水ポンプ８：原水配管９：プレフィルター１０：圧力計１１：逆浸透膜モジュールユニット１２：濃縮水配管１３：調圧弁１４：透過水配管１５：逆止コーン１６：逆流防止弁１７：アスピレータ１８：殺菌剤導入チューブ１９：殺菌剤調整弁２０：殺菌剤ボトル２１：蓄電池２２：ケーブル４０：車

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蓄電池を電源とする電動機と、その電動機
を駆動源とする原水ポンプと、分離膜モジュールユニッ
トとを配設したことを特徴とする造水機。
【請求項２】前記蓄電池が、車両、船舶等の輸送手段に
搭載された蓄電池である、請求項１に記載の造水機。
【請求項３】前記分離膜モジュールユニットの分離膜
が、原水圧力５００ｋＰａ、温度２５℃，原水中のＮａ
Ｃｌ濃度が５００ｍｇ／リットルの条件下での透水量が
少なくとも０．５ｍ³／ｍ²・日、ＮａＣｌ排除率が少な
くとも９８．０％の逆浸透膜である、請求項１または２
に記載の造水機。
【請求項４】前記分離膜モジュールユニットの下流に殺
菌手段を備えた、請求項１〜３のいずれかに記載の造水
機。
【請求項５】前記殺菌手段が殺菌剤溶液を含む、請求項
４に記載の造水機。
【請求項６】非常用である、請求項１〜５のいずれかに
記載の造水機。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の造水機を
用いることを特徴とする造水方法。