JP2014069181A - バッテリーモーター式海水淡水化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】逆浸透膜を使用して、海水から飲み水を５分で１リットル以上製造できる海水淡水化装置で、小型船舶や電力の得られない小島での設置、また持続的使用や移動、メンテナンスも容易な装置の実現。
【解決手段】リチウムイオンバッテリー４で起動できる小型のモーター３、加圧ポンプ５を用いて、４．５Ｍｐａ以上の高圧をかけ、海水１０を耐圧容器１に入った逆浸透膜２に通すことにより、塩分を除去して飲み水を確保できる。また小型化によるパーツの取替えとメンテナンスの簡便さを実現し、ソーラーパネル１６による発電システムを組み合わせる事でバッテリーを充電することができ、いつでもどこでも使用可能な海水淡水化装置ができる。
【選択図】図１

Description

世界的に幅広く普及している逆浸透膜を使用しての海水淡水化装置の場合、高圧をかけて塩分を除去するが、そのためには大きな電力とそれに耐え得る強固な容器を必要とし、結果的に装置もコストも大きくなるのが一般的である。
本発明は、自動車バッテリーレベルの電力でモーターを動かし、小型で軽量の逆浸透膜容器に海水を通して、塩分除去を実現するものである。しかもソーラーパネルによる充電方式により、移動可能で、どこでも手軽に、しかもすばやく海水から飲み水を得ることを可能にするものである。

海水から淡水を得る海水淡水化の方法としては蒸発法、逆浸透膜法、電気透析法等様々な種類がある。

近年では精製水量と費用対効果の面から逆浸透膜を利用した方法が広く用いられるようになってきた。逆浸透膜で海水をろ過することにより安定的に、かつ早く大量に淡水を得ることが出来るが、逆浸透膜は非常に細かいメンブレン（膜）である為にそれで塩分を除去する為には電力によるポンプで４．５Ｍｐａ（４５気圧）以上の大きな圧力をかける必要がある。

海水が逆浸透膜を通過する事により、海水に含まれる塩分やミネラル、その他不純物を９９．９％除去する事が出来る。

軽量で高出力のリチュームイオンバッテリーが電気自動車に採用されて以来、モーターの動力源として、広く普及している。

太陽光発電の普及により、安価なソーラーパネルによる充電方式で、リチウムイオンバッテリーを充電することができる。

特開２０１１−１７７６０４ 特開２０１１−１１５７０４ 特開２０１２−１３５２１３

逆浸透膜を利用して海水から塩分を除去して飲み水を得る海水淡水化装置は、電力などにより大きな圧力をかける必要があって、通常、装置の大型化、高コストになりやすいが、小型船舶や電気の無い小島でも手軽に利用できることをめざすために、１．バッテリー起動での高圧力モーター ２．移動可能な小型化 ３．持続的動力源の確保 が課題である。

本発明は、動力源にバッテリーモーターを使用する、小型で軽量の海水淡水化装置であるが、低コストとメンテナンスのしやすさが課題である。

ＤＣモーターの改良と加圧ポンプの小型化を図ることにより、リチウムイオンバッテリーの電力で、海水を逆浸透膜に通水できるだけの圧力（４．５Ｍｐａ以上）を確保して塩分を除去することができる。

小型の海水専用逆浸透膜をステンレス製の容器に入れることにより、海水による腐食を抑えつつ、小型ながら高圧に耐え、海水から塩分を除去する事ができる。

ソーラーパネルとコントローラーをセットする事により、リチウムイオンバッテリーを充電する事が可能となり、いつでもどこでも海水淡水化装置を起動することができる。

一般的によく使用されるような小型で汎用性のあるバッテリー、モーター、ポンプ、ソーラーパネルを組み合わせる事により、低コスト化を図ることができ、それによりパーツの取替えをはじめ、メンテナンスの簡便さを実現することができる。

請求項１のように、バッテリーを動力源とし、ハイパワーＤＣモーターと加圧ポンプ、逆浸透膜の組合せで、移動可能な小型の海水淡水化装置が低コストで実現する事により、漁船をはじめ小型の船舶に常備する事ができ、エンジントラブルのような遭難時にも飲み水を確保する事ができる。

請求項２のように、リチウムイオンバッテリーの充電を目的としたソーラーパネルの発電装置を組み合わせる事で、いつでもどこでも浄水器として利用する事ができるので、発展途上国のような電力事情の乏しい地域において、河川や湖沼などから持続的に飲料水及び純水を得ることが出来るようになる。

請求項３のように、海水用の逆浸透膜（ＲＯメンブレン）を入れる容器として、高圧に耐え、かつ海水の腐食にも耐えられる小型のステンレス製容器を開発する事により、コストを抑えて、製品を長期使用することができるようになる。

請求項４のように、逆浸透膜フィルターでの処理の前後に、各種フィルターを装着する事により、ＲＯメンブレンの寿命を長くする事ができ、また、より美味しい飲料水をつくることができるようになる。

本発明によるバッテリー式海水淡水化装置の基本構成をなす模式図である。 バッテリー専用モーターと加圧ポンプの図である。 耐圧容器と逆浸透膜を拡大した図で、原水（海水）、高濃度水、浄水の流れを図示したものである。

逆浸透膜２を利用して海水から塩分を除去する為には、４．５Ｍｐａ以上の高圧力をかける事が不可欠である。装置の小型、軽量化を実現するために、リチウムイオンバッテリー４で、高出力がでる小型のＤＣモーター３を起動して圧力をかける。

海水専用加圧ポンプ５についている海水吸引チューブ７を原水１０に入れ、モーターのスイッチをＯＮにすると、原水が吸い込まれ、逆浸透膜の入っている容器に送り込まれるが、高価な逆浸透膜（ＲＯメンブレン）の寿命を延ばす目的で、粗ゴミが除去されるように先にセディメントフィルター９に通して前処理を行う。

塩分を除去するためには、４．５Ｍｐａ（４５気圧）以上の圧力が耐圧容器１にかかるので、その耐圧容器１は、高圧に耐えることができると同時に海水による腐食にも絶える容器でなければならず、海水専用の材質を用いる。

原水（海水）１０は、逆浸透膜２を通水して浄化されるが、塩分が除去された浄水は、浄水排出チューブ１２を通って、活性炭、サンゴフィルター１３によりろ過され、飲料水排出チューブ１４を通って飲料水１５となる。また、その活性炭、サンゴフィルター１３は、取替えが非常に簡単で、頻繁に変えることができるので、雑菌繁殖の心配がなく、安心して飲用に供することができる。

逆浸透膜のろ過システムは、原水（海水）のすべてが浄化されず、浄水１４と***水１１に分かれて出てくる。飲用の浄水は原水の３分の１ほどで、３分の２は、塩分の多い高濃度水となり、高濃度排出チューブ１１を通って***される。

軽量で小型ながら高圧力を効率よくかけて塩分を除去する装置が本発明であるが、同時に持続的使用を可能にするためにソーラーパネル１８、コントローラー１７による発電装置も組み合わせる。それにより、電力の無いところでも容易に使用でき、また移動しての使用も可能となる。

小型船舶への設置や水不足で悩む小島等での利用は勿論のこと、川や池の水も簡単に無害な飲料水として精製することが出来るので、幅広いビジネス上の利用が可能である。

１ 耐圧容器
２ 逆浸透膜（ＲＯメンブレン）
３ バッテリー専用モーター
４ バッテリー
５ 加圧ポンプ
６ 圧力計
７ 海水吸引チューブ
８ 海水高圧排出チューブ
９ セディメントフィルター
１０ 海水（原水）
１１ 高濃度海水排出チューブ（***水）
１２ 浄水排出チューブ
１３ 活性炭フィルター
１４ 飲料水排出チューブ
１５ 飲料水
１６ ソーラーパネル
１７ 接続コード
１８ コントローラー

Claims (4)

1. 逆浸透膜を用いたろ過処理によって海水から塩分を除去して、飲み水を得る海水淡水化方法であって、バッテリーを動力源とし、ハイパワーＤＣモーターと加圧ポンプの組合せで、移動可能な小型の海水淡水化装置。
2. リチウムイオンバッテリーの充電を目的としたソーラーパネルの発電装置を組合せ、移動と持続的使用が可能な海水淡水化装置。
3. ４Ｍｐａ以上の高圧に耐え、かつ海水からの腐食にも絶えられるステンレス製ハウジング（圧力容器）の中に小型で海水専用の逆浸透膜を入れた海水淡水化装置。
4. 逆浸透膜で海水をろ過する前に、安価なフィルターで海水を前処理することにより粗ゴミなどの不純物を取り除き、逆浸透膜のフィルターを長持ちさせ、また逆浸透膜での処理後にサンゴと活性炭フィルターを通すことにより、おいしい飲み水を確保できる海水淡水化装置。