JPH1085727A

JPH1085727A - 非常用造水機

Info

Publication number: JPH1085727A
Application number: JP8242199A
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: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1998-04-07

Abstract

(57)【要約】【効果】従来技術に比べて、装置全体のコンパクト化
が図れ、量の原水を短時間に高能率的に吸着・濾過処理
でき、飲料水や雑用水の確保が強化できる。【解決手段】濾過材を充填した複数種のカートリッジ
を並列的に接続した一対のコネクタのうち、両端に流体
の入出口を設けた方のコネクタ内に、前記種類の異なる
カートリッジとの連結部を分けるように、流路閉鎖部材
を着脱自在に装着した浄水器本体と、該本体に供給する
原水を汲み上げてかつ該原水を高圧に昇圧する手段とし
て、人力駆動可能な手段と、別途にエンジンを動力源と
する手段を配設した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、防災用貯水槽などの原水中の混合成分や溶
解成分を分離・吸着することにより、飲料水または雑用
水（洗濯水、食器洗い水、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、プールなどの水か
らＳＳ成分、塩分などの混合または溶解成分を除去して
飲料水や雑用水（洗濯水、食器洗い水、風呂水など）に
するには、既存の水処理装置を一時的に使用する発想は
あっても、従来の浄水器は供給水量が限られていたり、
使用の度毎に原水を浄水器内部に供給するようなバッチ
式のもであり、個人の使用には対応できるものの、大量
の飲料水や雑用水を連続的に確保することは困難であっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】災害非常時等の混乱し
た中では、電力が復旧していず動力源がない、運搬して
こなければならない、誰でもが取扱えない、などの問題
があって、近くに河川、湖沼、プールなどの水源が存在
しても、飲料水や雑用水を得ることが極めて困難な事態
が生じる。こうした時にも即座に原水を汲上げて加圧供
給することにより飲料水や雑用水を得る。またその駆動
源としてエンジンを運転する場合は、エンジンにより装
置全体が振動を生じるという問題もあった。

【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。すなわち、「濾
過材を充填した複数種のカートリッジを並列的に接続し
た一対のコネクタのうち、両端に流体の入出口を設けた
方のコネクタ内に、前記種類の異なるカートリッジとの
連結部を分けるように、流路閉鎖部材を着脱自在に装着
した浄水器本体と、該本体に供給する原水を汲み上げて
かつ該原水を高圧に昇圧する手段として、人力駆動可能
な手段と、別途にエンジンを動力源とする手段を配設し
たことを特徴とする非常用造水機。」である。

【０００５】つまり原水の汲み上げと高圧に昇圧する手
段としては、災害時の停電を考慮して人力とエンジンを
動力源とするポンプを同一フレームに並列に配設すると
により、状況に応じて運転が可能な、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、プー
ル、防災用貯水槽などに常備して置くのに都合がよく、
簡便で操作の容易な非常用造水機を提供することであ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の浄水器は、即ち濾過材を
充填して成る複数本の筒状のカートリッジを、そのカー
トリッジ相互間を連通する流路を備えた一対のコネクタ
によって並列的に接続し、前記コネクタの一方に、前記
カートリッジ相互間の流路を閉鎖する流路閉鎖部材を着
脱自在に装着し、前記カートリッジには、前記流路閉鎖
部材を挟んで異なる濾過材を充填し、前記流路閉鎖部材
が装着されたコネクタには、その一端及び他端に被濾過
流体の流入口及び流出口を設けた濾過器である。

【０００７】以上のように構成したため、複数本のカー
トリッジが一対のコネクタによって並列的に接続されて
いるにもかかわらず、流路閉鎖部材により閉鎖されたコ
ネクタの流路によって、異なる濾過材が充填されたカー
トリッジ又はカートリッジ群が直列に接続される。又、
濾過器内における濾過材の比率や濾過材の種類数を変え
る場合は、必要な濾過材を充填したカートリッジ又はカ
ートリッジ群を、順次並列的に並べ、コネクタで接続す
ると共にコネクタの流路の所定位置に流路閉鎖部材を装
着する。（図３、図４参照）該カートリッジの容積はおおよそ好ましくは０．２〜
０．３リットル、より好ましくは０．２〜０．５リット
ルであり、本数は好ましくは４〜１０本、より好ましく
は６〜８本である。又、物理的強度や化学的耐久性、並
びに無害性に優れたポリカーボネート樹脂、アクリル樹
脂などが好ましい。

【０００８】本発明の非常用造水機は、原水の汲み上げ
と該原水を高圧に昇圧する手段として、その本体に少な
くとも人力を動力源とする手段と、別途にエンジンと該
エンジンを動力源とする手段を同一フレームに並列に配
設した。また、濾過材が活性炭と中空糸膜からなる単数
もしくは複数個の浄水器を有するものが好ましく、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。

【０００９】災害地や被災地など、運搬が困難で設置に
大きな制限のある地域においても、有効に活用・運用が
できるように軽量かつ小容積であり、特に制限されるも
のではないが、全体の重量は40〜90kg、容積は 0.5〜1.
20ｍ³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、移動用に車輪を取付けるのが特に好ましい。

【００１０】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
汲み上げと高圧に昇圧する手段の駆動源を内臓している
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、微粒子や有機物を除去し、飲
料に耐え得る水を生産できる能力を要求される。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】本発明の動力源は、人力または、エンジン
であり、人力駆動可能なポンプ(9)と、エンジン(11)を
駆動源としたポンプ(10)とを備えたことにより、災害非
常時に柔軟に対応可能となる。両手段は、並列配設され
ることが好ましい。直列配設では、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。また、両手段にそれぞれ逆止弁機構を装備す
ると両手段間に切替え弁を介在させなくとも、逆流を防
止することができ、機構が単純で切替えの手間がいらず
好ましい。

【００１４】本発明の人力駆動可能な、原水を汲み上げ
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
もよい。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バネ機
構を備えることも好ましい。

【００１５】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該手
段(9) は、原水または前処理された原水を、プレフィル
ター・活性炭濾過器・中空糸膜で処理できる圧力まで昇
圧する機能を兼ね備えたものである。浄水器性能によっ
て若干相違してくるが好ましくは吐出能力が 2Kgf/cm²
以上、より好ましくは能力が 5Kgf/cm²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。

【００１６】また、エンジン(11)を駆動源とするポンプ
(10)を備えることも好ましく、具体例を挙げるならば、
ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等がある。また
軽量化を考慮して空冷式・２サイクルエンジンが好まし
い。あるいは、電源車や非常用電源で電力の確保ができ
得る場合には、電動モーターを用いてもよい。

【００１７】該ポンプ(10)は前述のウイングポンプと同
様に自吸式であることと、ポンプ能力は同等程度のポン
プが好ましい。具体例をあげるならば、ゴム製インペラ
ーのモノフレックスポンプ等が好ましい。逆止弁内臓ポ
ンプでない場合は、該ポンプの吐出口には逆止弁を設け
ることが好ましい。

【００１８】なお、エンジン(11)と該エンジンで駆動さ
れるポンプ(10)の動力伝達方式は、該ポンプ駆動軸とエ
ンジン出力軸を、カップリングで締結するのが好まし
い。または、エンジン出力軸にポンプを直接組み付けた
ものが特に好ましい。

【００１９】エンジン駆動ポンプにより、原水を汲み上
げて該原水を高圧に昇圧する場合は、浄水器に供給され
る原水の水圧制御の為に調圧弁(13)を設けることが好ま
しい。この時はウイングポンプ(9) は機能させずにバイ
パスさせる。

【００２０】なお、図２に示したように、エンジン(11)
と該エンジンで駆動されるポンプ(10)をサブフレーム(2
5)に、配備することも好ましい。本発明のサブフレーム
とは、エンジン(11)と該エンジンで駆動されるポンプ(1
0)等の振動発生源と、造水機のその他の構成要素あるい
は造水機本体のメーンフレーム(26)とを隔離する骨組み
乃至は基板である。かかるサブフレームにより、エンジ
ン(11)と該エンジンで駆動されるポンプ(10)の発生する
振動がメーンフレーム(26)に伝わり難くなることによ
り、振動の不快感が減り、かつ造水機の捩子の緩みなど
のトラブルが減少する。サブフレームは一つの共通基板
にエンジン(11)と該エンジンで駆動されるポンプ(10)を
配置するのが、機能的にも、組立て・メンテナンス的に
も好都合であり、経済的かつ省スペースとなり好まし
い。サブフレームとメーンフレームとの間に防振手段を
配置することが好ましい。防振手段としては、防振材(2
7)にて固定することが挙げられ、材質的には天然ゴム、
ネオプレンゴムなどの防振ゴムが挙げられる。なおエン
ジン(11)、および該エンジンで駆動されるポンプ(10)と
サブフレームとの間は、通常の金属ボルト・ナットなど
による締結で十分である。

【００２１】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、取水ホース
(8) の先端に好ましくは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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】なお、浄水器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(12)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
ることも好ましく、前段に10〜50μｍ、後段に 1〜10μ
ｍのカートリッジフィルターを用いることが特に好まし
い。

【００２５】また、かかる前処理手段の設置位置は、浄
水器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を考慮すると、調圧弁
(13)と浄水器(16)の間が好ましい。

【００２６】本発明の浄水器は、好ましくはカートリッ
ジ式の活性炭濾過器と中空糸膜の濾材からなる濾過器で
あり、前段の活性炭は３０〜８０メッシュ程度の微細粒
のものを１５０〜２５０ｇ（１カートリッジ当たり）用
いるのが好ましく、水中のＳＳ成分の除去や、塩素・カ
ビ臭気・非イオン性不純物の除去し、さらに後段の、材
質がポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレ
ン等より成る微細孔平均孔径０．０１〜０．１μｍを有
効面積０．８〜１．２ｍ²（１カートリッジ当たり）の
中空糸膜により水中の濁りや鉄錆、細菌類など水中の微
粒子成分を取り除いて、安全で美味しい飲料水を提供す
ることができる。

【００２７】浄水器出口には、飲料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。

【００２８】なお、殺菌剤を導入する手段は、浄水器の
活性炭が殺菌剤で性能劣化する可能性があるので、図１
のように浄水器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。

【００２９】

【実施例】図１の通りの構成を有する造水機を製作し
た。但し、主な各構成要素は下記の通りにした。

【００３０】｛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。

【００３１】｛９：人力駆動原水ポンプ｝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 = 4 kgf/cm² ｛１０：エンジン駆動原水ポンプ｝ゴム製インペラーを
持った自吸式ポンプ、 30mAq×20L/min(1200rpm)（商品
名：モノフレックスポンプ）｛１１：エンジン｝単気筒の空冷式 4サイクル OHVガソ
リンエンジン,118CC (連続出力:2.8PS/1800rpm) ｛１２：プレフィルター｝エレメント：糸巻きタイプ (PP樹脂、10μｍ×20イン
チ) 、ハウジング：PP樹脂製）｛１３：調圧弁｝エンジン駆動原水ポンプの吐出圧を調
整することを目的とした、砲金製の玉形弁。

【００３２】｛１４：浄水器｝カートリッジ式の活性炭
濾過器と中空糸膜からなる濾過器で、濾過器１個には活
性炭エレメント（椰子殻ベース活性炭を２００ｇ）６
本、中空糸膜エレメント（材質はポリスルホン、微細孔
平均孔径０．１μｍ、有効面積１ｍ²）２本が内蔵され
る。該濾過器２個を装着した。

【００３３】｛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。

【００３４】｛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。

【００３５】｛２４：空気抜き弁｝プレフィルター以前
の配管途中に取り付け、プレフィルターや浄水器に空気
が入り込まないようにする。

【００３６】｛２５：サブフレーム｝30×30×t3,SUS30
4 山形鋼／溶接品。

【００３７】｛２６：メーンフレーム｝Φ30×t1.5,SUS
304 溶接管／折り曲げ・溶接品。

【００３８】｛２７：防振材｝サブフレームのメーンフ
レームへの取り付け用。

【００３９】原水の汲み上げ・加圧手段（ポンプ）の動
力源として、人力とエンジンの２手段を並列配設するこ
とにより柔軟に対応可能となり、２個の浄水器と、浄化
された浄水中の雑菌を殺菌するための殺菌剤導入機構と
からなる構成にしたことにより、80Kgという軽量でコン
パクトな装置にして、人力ポンプの場合、原水吸い上げ
揚程３ｍ、造水能力は淡水の場合 0.6〜1.0 m³／日。
エンジンポンプの場合、原水吸い上げ揚程６ｍ、造水能
力は淡水の場合 1.0〜1.4 m³／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、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。

【００４０】また、サブフレームにより装置全体の振動
が顕著に抑制されたことが認められた。装置停止時には
逆止コーンによる逆流防止効果で、殺菌剤の逆流は防が
れた。

【００４１】

【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。

【００４２】(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、身近にある河川、湖沼、池、プ
ール、防災用貯水槽などの原水を浄水器で処理すること
により、飲料水や雑用水（洗濯水、食器洗い水、風呂水
など）の確保が容易に行える。

【００４３】(b) このことにより、一つの移動台車に必
要な機能を搭載したコンパクトな装置で、使用法が簡便
で、即座に誰にでも運転できる。またコスト的にも廉価
であり、災害時の飲料水や雑用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。

【図２】本発明のサブフレームを図示した透視斜視図
である。

【図３】本発明の浄水器本体の断面図である。

【図４】流路閉鎖部材の位置を変えて濾過材の比率を
変えた本発明の浄水器本体の断面図である。

【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：人力駆動原水ポンプ（手動式ウイングポンプ）１０：エンジン駆動原水ポンプ１１：エンジン１２：プレフィルター１３：調圧弁１４：圧力計（プレフィルター入口）１５：圧力計（〃出口）１６：浄水器１７：飲料水・雑用水配管１８：原水配管１９：逆流防止弁（逆止コーン）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：空気抜き弁２５：サブフレーム２６：メーンフレーム２７：防振材３０：活性炭カートリッジ３１：中空糸膜カートリッジ３２：上部コネクター３３：下部コネクター３４：筒状体３５：流路３６：接続口３７：流入口付キャップ３８：流出口付キャップ３９：流路閉鎖板４０：連結板４４：筒状体４５：流路４６：接続口４７：流入口付キャップ４８：流出口付キャップ４９：流路閉鎖板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０２Ｆ 1/44 Ｃ０２Ｆ 1/50 ５１０Ａ 1/50 ５１０５２０Ｂ５２０５３１Ｍ５３１５４０Ｃ５４０５５０Ｃ５５０Ｂ０１Ｄ 35/02 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】濾過材を充填した複数種のカートリッジ
を並列的に接続した一対のコネクタのうち、両端に流体
の入出口を設けた方のコネクタ内に、前記種類の異なる
カートリッジとの連結部を分けるように、流路閉鎖部材
を着脱自在に装着した浄水器本体と、該本体に供給する
原水を汲み上げてかつ該原水を高圧に昇圧する手段とし
て、人力駆動可能な手段と、別途にエンジンを動力源と
する手段を配設したことを特徴とする非常用造水機。
【請求項２】浄水器本体の濾過材が活性炭と中空糸膜
からなる濾過器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】原水の汲み上げと高圧に昇圧する手段と
して、人力を動力源とする手段と、エンジンを動力源と
する手段を同一フレームに並列に配設したことを特徴と
する請求項１記載の非常用造水機。
【請求項４】上記の人力を動力源とする手段と、エン
ジンを動力源とする手段に、それぞれ逆止弁機構を有す
ることを特徴とする請求項３記載の非常用造水機。
【請求項５】エンジンと該エンジンを動力源とした原
水の汲み上げとかつ該原水を高圧に昇圧する手段を、サ
ブフレームに配設し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】該サブフレームと本体部分の間に防振手
段を配設したことを特徴とする請求項５記載の非常用造
水機。
【請求項７】該浄水器の下流に殺菌剤導入機構を設け
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８】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に記載の非常用
造水機。