海水淡水化装置
【課題】 前処理手段を簡略化しても海水中の濁質成分を十分に除去することができ、ろ過手段におけるろ化効率の経時的減少を抑制し、さらに所定の加圧手段を用いることにより装置の簡略化・小型化および逆浸透膜の劣化防止を図ることができる海水淡水化装置を提供する。
【解決手段】 取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記加圧手段として、ポンプ用モータとして磁束ベクトル制御可能なインバーターを使用し回転速度を２０分の１から１．５倍までモータの基本トルクを保持しながら圧力送水が可能な一つのプランジャポンプを用いる。
【解決手段】 取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記加圧手段として、ポンプ用モータとして磁束ベクトル制御可能なインバーターを使用し回転速度を２０分の１から１．５倍までモータの基本トルクを保持しながら圧力送水が可能な一つのプランジャポンプを用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆浸透膜を用いた海水淡水化装置に関し、特に、家庭や井戸水、防火水槽、海水プール用や小型漁船や小型船舶等で用いられる小型移動可搬型の逆浸透膜海水淡水化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水淡水化方法としては、海水を蒸発させて精製した水蒸気を凝縮することによる蒸発法、海水を加圧下で逆浸透膜に通水させることにより淡水を得る逆浸透膜法、その他電気透析法、蒸気圧縮法、多段フラッシュ法および多重効用法等があり、特に逆浸透膜法は蒸発法などに比べ、操作が簡便である等の利点があるため、多くの海水淡水化装置に用いられている。
【０００３】
一般に、逆浸透膜を用いた大型の海水淡水化装置では、逆浸透膜による処理工程の前段に、装置内部での微生物の繁殖を防止するため、取水した海水に塩素等を添加する殺菌処理工程や、膜汚染を防止するため海水中の濁質成分を除去する凝集沈殿処理工程、砂ろ過手段等を有する前処理工程を有する。しかし、小型船舶等に搭載される海水淡水化装置においては、淡水化装置全体を小型、軽量化する傾向があるため、前処理工程を簡略化し、逆浸透膜処理工程の前段にフィルターを設けたり、あるいは海水取水口にストレーナーを取り付ける等により取水した海水の除濁を行ない、逆浸透膜処理工程に供給している。
また、逆浸透膜法では被処理水を５．５〜６Ｍｐａ程度に加圧して逆浸透膜処理工程に供給されるが、大型の海水淡水化装置では海水の揚水用ポンプとは別に取水した海水を加圧するための加圧ポンプを設け、真空ポンプで海水を揚水するとともに、取水した海水をタンクに貯留して渦巻きポンプのような脈動の少ないポンプを用いて海水を逆浸透膜処理装置に加圧送水するよう構成されている。これに対し、小型の海水淡水化装置では、一般的に１つの真空ポンプにより海水を揚水するとともに逆浸透膜処理に供される被処理水の加圧を行なうように構成し、装置の小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３０２５９号公報
【特許文献２】特開平１−９９６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のように前処理工程を簡略化した場合、海水に含まれる濁質の除去が不十分となり易く、装置内への微生物の進入・繁殖を完全には防止できず、そのため逆浸透膜が汚染され処理効率が低下し、膜寿命が短縮されるという問題が生じていた。海水取水口にストレーナーを設けた場合、ストレーナーに貝類等の海生生物が付着し、取水効率が低下するという問題も生じていた。
【０００６】
また、真空ポンプを逆浸透膜処理装置の前段に設けた場合、例えば給水ポンプの運転中に急に停止したとき等、特に該ポンプと逆浸透膜処理装置との間において急激な過負荷状態となるいわゆる「ウォータハンマー」により、逆浸透膜の寿命が短縮するという問題があった。しかしそのために、蓄圧機能を有するアキュムレータを設置すると、装置構成が複雑化・大型化するおそれがあった。
【０００７】
さらに、装置の小型化を図るための手段としては、加圧ポンプのトルクを増大させる方法も挙げられるが、大型プーリなどの倍力装置が必要となる。ところが大型プーリを装着するものは、作業者が指を挟む等の事故の危険性が大きく、またプーリベルトの磨耗による滑りに起因するエネルギーロスにより海水から淡水化への処理効率が低下するという問題があった。
【０００８】
その上、海水淡水装置が漁師等の船上作業者等、一般ユーザーに使用される場合、装置使用後の真水による洗浄や殺菌剤封入等の維持管理の徹底が難しく、そのために系内に貯留した水やフィルター内で微生物や雑菌が繁殖し、再度、海水淡水化装置を稼動させても得られた透過水（淡水）をそのまま使用することができない場合もあった。
【０００９】
そして、小型海水淡水化装置においては、低消費電力で加圧ポンプを運転させなければならないために、ポンプ内のピストン口径が小さく設計されており、海水中の濁質成分が流入した場合、ピストンの磨耗が著しく数時間程度しか正常に連続運転できないという問題もあった。
【００１０】
そこで、本発明は逆浸透膜法による海水淡水化装置の小型化・簡略化を図り、また、特にアキュムレータを省略しても逆浸透膜の膜劣化を防止できる海水淡水化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的は、下記（１）〜（５）の本発明により達成される。
（１） 取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記ろ過手段の前段にパルス状の印加電圧を印加したストレーナーと、前記ストレーナーを通過した海水を通水させるパルス状の印加電圧を印加したフィルターと、を有する前処理手段を設けたことを特徴とする海水淡水化装置。
（２） 取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記ろ過手段の前段に半波整流された直流電圧を印加したストレーナーと、半波整流された直流電圧を印加したフィルターと、を有する前処理手段を設けたことを特徴とする海水淡水化装置。
（３） 取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記ろ過手段の前段に交流静電圧を印加したストレーナーと、
交流静電圧を印加したフィルターと、を有する前処理手段を設けたことを特徴とする海水淡水化装置。
（４） 取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記加圧手段として、ポンプ用モータとして磁束ベクトル制御可能なインバーターを使用し回転速度を２０分の１から１．５倍までモータの基本トルクを保持しながら圧力送水が可能なプランジャポンプを用いることを特徴とする海水淡水化装置。
（５） 取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記加圧手段としてポンプ用モータに減速ギアを設け回転速度を２０分の１から５分の１までモータの基本トルクを倍増させながら低回転で圧力送水が可能なプランジャポンプを用いることを特徴とする海水淡水化装置。
【発明の効果】
【００１２】
以上に説明したように、本発明の海水淡水化装置は前処理手段を簡略化しても海水中の濁質成分を十分に除去することができ、逆浸透膜等のろ化手段におけるろ化効率の経時的減少を抑制し、透過水量を飛躍的に増大させることができる。また、装置内での微生物の繁殖を抑制して膜の寿命低下を防ぐことができる。さらに、本発明の海水淡水化装置は所定の加圧手段を用いることにより低消費電力で所望の圧力での送水が可能となった。その上、本発明の装置では回転トルクを保持するためにベルトプーリによる減速が必要であったがかかるベルトプーリを必要としないので、ベルトプーリの回転中の巻き込み事故の危険性もなく、装置の小型化と低消費電力での運転が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の海水淡水化装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の海水淡水化装置の一次ろ過手段を示す分解図である。
【図３】本発明の海水淡水化装置の前処理手段を示す全体斜視図である。
【図４】本発明の海水淡水化装置の加圧手段の一態様を示す側面図である。
【図５】本発明の海水淡水化装置の加圧手段の他の態様を示す側面図である。
【図６】本発明の海水淡水化装置の加圧手段のさらに別の態様を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の海水淡水化装置を添付図面に示す好適実施形態に基づいて説明する。
図１は本発明の海水淡水化装置の一実施形態を示したものである。この図に示されるように、本発明の海水淡水化装置は、取水した海水をろ過するろ過手段２と、前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段３と、前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段５と、を有し、前記ろ過手段２の前段にパルス状の印加電圧を印加させたストレーナーと、前記ストレーナーを通過した海水を通水させるパルス状の印加電圧を印加させたフィルターと、を有する前処理手段１３を設けたことを特徴とする。
【００１５】
このような構成とすることにより、海水中の濁質成分を予め前処理手段で除去するため、逆浸透膜の目詰まりなどがなく逆浸透膜寿命の低下を防止し、処理効率および処理能力の持続性を向上させることができる。
【００１６】
図１に示すように、符号１は金属製ストレーナーとフィルターからなる一次ろ過手段、符号２はろ過手段、符号３は加圧手段、符号４は圧力計、符号５は逆浸透膜処理装置、符号８は逆止弁、符号９はニードル弁を表す。
【００１７】
海水は、加圧手段３を構成する加圧ポンプの吸引力により揚水され、一次ろ過手段１からろ過手段２を経て濁質成分や微生物等の微粒子が除去され、逆浸透膜処理装置５に送水される。逆浸透膜処理装置５の後段には、淡水化された処理水を取り出す処理水管６と塩化ナトリウム等が濃縮された濃縮排水を排出する排出管７が接続され、処理水管６には逆止弁８、排出管７にはニードル弁９が備えられる。取水された海水は、加圧手段３および排出管７に設けられたニードル弁９を開閉することで所定の圧力に加圧され、逆浸透膜処理装置５に供給される。逆浸透膜処理装置５の前段には被処理水を供給する被処理水管１０が接続され、被処理水管１０には水圧を監視する圧力計４および逆浸透膜処理装置５への供給水量を監視する原水警報装置１１が設けられている。また、必要に応じてニードル弁９の開閉により圧力調整を行うとともに、被処理水管１０に原水が送液されない場合、原水警報装置１１が作動するよう構成されている。
【００１８】
本実施形態の前処理手段１３は、図２および図３に示されるように、例えば円筒形状の金属製ストレーナー１ａを外筒とし、内側にフィルタエレメント１ｂを組み合わせたカートリッジ式フィルターとして構成された一次ろ化手段１と、ストレーナー１ａの上部に取付けられ、ろ過された水に海水が混入しないようシールするための蓋１ｅと、該蓋１ｅに設けられたフック１ｃに接続された導電線１ｄを介してストレーナ１ａおよびフィルターエレメント１ｂに電圧または電流を印加する印加手段１ｆと、フック１ｃから延びた鎖１ｇによって固定された浮き子１ｈとを有する。また、蓋１ｅの中央部付近には一次ろ過された海水をろ過手段２に送水するための被処理水送水管１０の一端が接続されている。
ストレーナー１ａは中空の円筒形状であって、その外表面が例えば孔径０．０１〜３ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．３ｍｍのメッシュ状に形成されていることが好ましい。このような形状とすることにより、過度の抵抗なく、効率よく海水から濁質成分を除去することができる。ストレーナーの構成材料としては、ステンレスもしくはチタン等の耐食性のある金属を用いることが好ましく、あるいはこれらの金属材料に白金、金等の貴金属材料を主とするコーティング層が形成されたされたものが好ましい。このような材料を使用することにより金属イオンの溶出を抑止することができる。
【００１９】
フィルタエレメント１ｂとしては、孔径が０．１μｍ以上、好ましくは１μｍ〜１００μｍのフィルタを使用することが好ましい。この範囲の孔径とすることにより、フィルタエレメントに過剰な負荷をかけることなく良好に海水中の濁質成分を除去することができる。また、フィルタエレメントの構成材料としては、例えばセルロース、酢酸セルロース、二酢酸セルロース、ポリカボネート、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、フッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ四フッ化エチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリベンゾキサジンジオン、ポリビニルアルコール、モダクリル、ポリベンズイミダゾロン、グラスファイバー、セラミック、活性炭等の任意のものを使用することができる。
また、フィルタエレメント１ｂの形状も特に限定されず、中空糸、プリーツ、ワインド等の任意の形状を使用することができるが、なかでもポリプロピレン及びポリエステルからなる不織布を加圧成形したフィルターは孔径を０．１μｍ程度と小さくできるため、本発明のフィルタエレメントとして特に好ましく用いられる。
【００２０】
海水はまず、金属製のストレーナー１ａを通過することによって比較的大きな侠雑物が除去された後、フィルタエレメント１ｂを通過することにより微粒子が除去される。このような構成とすることで後段のろ過手段２と相俟って、逆浸透膜手段５を通過する被処理水中の濁質成分や微生物数を減らして逆浸透膜の目詰まりを防止し、逆浸透膜の負荷を低減させ、膜寿命の短縮を防止することができる。
なお、一次ろ化手段１と、ろ過手段２との間に別途カートリッジ式フィルター等を設ける構成としてもよい。
【００２１】
上記の一次ろ化手段１は印加手段１ｆによってパルス状の印加電圧が印加される。金属製ストレーナー１ａに負と正のパルス電圧が印加されることで負に帯電した微生物等がストレーナーに付着するのを防ぐことができる。また、ストレーナーが正に帯電したとき、正電荷同士の排斥力によって海水中の重金属イオンが付着しにくくなり、装置内部への微生物および重金属イオン等の侵入を抑制することができる。また、パルス状の印加電圧を印加することにより、ショート（短絡）の発生を抑止することも可能である。
【００２２】
また、パルス状の印加電圧を印加した金属ストレーナー１ａとフィルターエレメント１ｂとを組み合わせることで、海水中の濁質成分の除去能力を一層高めることができ、逆浸透膜寿命の短縮化を効果的に防止することができる。
【００２３】
パルス状印加電圧は直流電圧で０．１〜５Ｖであることが好ましく、０．５〜２Ｖとすることがより好ましい。また、パルス周期は０．１〜１０秒間隔で正と負が反転し０．１〜３秒間直流電圧を印加させることが好ましい。印加電圧が０．１Ｖ未満では十分な効果を得ることができない一方、５Ｖを超えると海水が電気分解されて塩素ガスが発生するおそれがある。さらに、ストレーナー１ａに一定時間負電圧を印加後、電圧を反転させ正の電圧を一定時間印加させることで海水中のスケール成分等の付着成分を脱離させることができ、金属ストレーナー１ａの目詰まりも防止できる。また、装置内への微生物の進入・繁殖を抑制することができ、この結果、逆浸透膜処理装置５へ供給される被処理水に含まれる微生物量を低減でき逆浸透膜の負担の軽減を図ることができる。
【００２４】
この他、被処理水に負のパルス電圧を印加することで逆浸透膜処理装置の通水性を改善する効果も得られる。
【００２５】
一次ろ過手段１の後段に設けられるろ過手段２としては、特に限定されないが交換容易な小型のカートリッジ式フィルター１を使用することが好ましい。カートリッジ式フィルターとしては任意のものを使用することができ、例えばセルロース、酢酸セルロース、二酢酸セルロース、ポリカボネート、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、フッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ四フッ化エチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリベンゾキサジンジオン、ポリビニルアルコール、モダクリル、ポリベンズイミダゾロン、グラスファイバー、セラミック、活性炭等の任意のものを使用することができる。例えばポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエステル、活性炭等を素材とする中空糸型、プリーツ型、ワインド型のフィルタエレメントが市販されているが、特に活性炭素材のものは高い脱臭効果が得られるため好ましい。
【００２６】
後述する加圧手段３の後段に設けられる逆浸透膜処理装置５は、アセチルセルロース系、芳香族ポリアミド系、ポリエーテル系、脂肪族ポリアミド系など任意の逆浸透膜エレメントから構成することができ、膜モジュールの形状としては平膜、スパイラル、中空糸、管形の任意の形状を使用することができる。逆浸透膜処理装置５の後段には処理水管６と排水管７が接続され、逆浸透膜処理により塩化ナトリウムやマグネシウム等が除去され、淡水化された処理水は例えば飲料水として処理水管６から取り出される。一方、海水中の塩類が濃縮された濃縮排水は排出管７から装置外へ排出される。
【００２７】
また、本発明の海水淡水化装置は、ろ過手段２の前段に半波整流された直流電圧を印加したストレーナーと、半波整流された直流電圧を印加したフィルターと、を有する前処理手段を設けることを特徴とする。
【００２８】
金属製ストレーナー１ａに、パルス電流の一種である半波整流の直流電圧が印加することで、負に帯電した微生物等がストレーナーに付着するのを防ぐとともに、正に帯電したとき海水中の重金属イオンが付着しにくくなり、装置内部への微生物の侵入を抑制することができる。また、半波整流された直流電圧を印加したストレーナーとフィルターとを組み合わせることで、海水中の濁質成分の除去能力を高めることができ、膜寿命の低下を効果的に防止することができる。さらに、半波整流された直流電圧を印加することにより、ショート（短絡）の発生を抑止することも可能である。
【００２９】
印加電圧は半波整流された直流電圧で０．１〜５Ｖであることが好ましく、０．５〜２Ｖとすることがより好ましい。印加電圧が０．１Ｖ未満では充分な効果を得ることができない一方、５Ｖを超えると海水が電気分解されて塩素ガスが生じるおそれがある。微生物は通常負に帯電していることから、ストレーナー１ａに負の電圧を印加することにより微生物や貝類、フジ壺等の海生生物の付着が抑制される。さらに、一定時間負の電圧を印加した後、電圧を反転させ正の電圧をストレーナー１ａに印加させることにより、海水中のスケール成分等の付着成分を脱離させることができるので、目詰まりを防止しストレーナーの通水性を確保することができる。また、微生物の装置内への進入および繁殖を抑制することができるとともに、逆浸透膜処理装置５へ供給される被処理水に含まれる微生物量を低減できる。この他、被処理水に負の電圧を印加することで、逆浸透膜における通水性を改善する効果も得られる。
【００３０】
本発明のさらに別の実施態様では、ろ過手段の前段に前記ろ過手段の前段に交流静電圧を印加したストレーナーと、交流静電圧を印加したフィルターと、を有する前処理手段を設けたこと特徴とする。
【００３１】
金属製ストレーナー１ａに交流静電圧を印加させることにより、微生物等がストレーナーに付着するのを防ぐとともに、海水中の重金属イオンが付着しにくくなり、装置内部への微生物および重金属イオン等の侵入を抑制することができる。また、このように交流静電圧を印加した金属ストレーナーと交流静電圧を印加したフィルターとを組み合わせることにより、海水中の濁質成分の除去能力を一層向上させることができ、これにより逆浸透膜寿命の短縮化を防止することができる。
【００３２】
本実施態様において一次ろ過手段１は、印加手段１ｆにより交流回路で周波数５〜２５０Ｈｚ、電圧０．５〜５Ｖ、電流０．３〜３．６ｍＡで静電圧が印加された金属ストレーナーと、交流回路で周波数が５〜２５０Ｈｚ、電圧０．５〜５Ｖ，電流０．３〜３．６ｍＡに静電圧を印加されたフィルターからなるものが好ましい。より好ましくはそれぞれ周波数８〜２００Ｈｚ、電圧１．０〜４Ｖ、電流０．３〜３ｍＡの範囲で静電圧が印加されることが好ましい。印加電圧が０．５Ｖ未満では十分な効果を得ることができない一方、５Ｖを超えると海水が電気分解されて塩素ガスや水素ガスが生じるおそれがある。
【００３３】
微生物は通常、負に帯電していることから、ストレーナー１ａに交流の静電圧を印加することで微生物や貝類、フジ壺等の海生生物の付着を防止し、目詰まりを回避することができる。さらに、交流電圧のため海水中のスケール成分等の付着成分を脱離させることができるので、微生物の装置内への進入を阻止し、装置内での微生物繁殖を抑制することができ、逆浸透膜処理装置へ供給される被処理水に含まれる微生物量も低減できる。この他、逆浸透膜処理装置被処理水に静電圧を印加することで逆浸透膜処理装置の通水性を改善する効果も得られる。
【００３４】
本発明の海水淡水化装置は、取水した海水をろ過するろ過手段と、前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、前記加圧手段として、ポンプ用モータとして磁束ベクトル制御可能なインバーターを使用し回転速度を２０分の１から１．５倍までモータの基本トルクを保持しながら圧力送水が可能なプランジャポンプを用いることを特徴とする。
【００３５】
このような加圧手段を用いることにより、原水（海水）を所望の圧力まで高めることができ、海水の自吸と加圧とを一つのポンプでまかなうことができる。さらに、３気筒のプランジャポンプ３１を使用することにより、原水の圧力を円滑に可変制御することができ、脈動を吸収し逆浸透膜への急激な圧力変動を軽減することにより、膜劣化を効果的に抑制することができる。
【００３６】
図４は本発明の加圧手段３の一例を示したものである。加圧手段３は、３気筒型のプランジャポンプからなる加圧ポンプ３１と、磁束ベクトル制御型定トルクモータ３２とを備え、モータ３２は、磁束ベクトルインバーターを使用し回転速度を２０分の１から１．５倍までを可変することが可能である。
【００３７】
すなわちこれによって、モータの基本トルクを保持しながら低消費電力で６Ｍｐａ圧力での送水が可能なプランジャポンプを作ることが可能となり、従来のプランジャポンプではポンプまでの揚程能力が０．３ｍから１ｍ程度であったが、海水を自吸する時点まではインバーターによりブランジャーポンプの回転速度を１．５倍に上げることができるため、ポンプ揚程能力が２０ｍ前後まで吸い上げ可能となった。
【００３８】
さらに、従来の高圧ポンプの消費電力の１０分の１の電力で加圧能力や自吸能力が５倍に向上した。そして、従来、回転トルクを保持するためにベルトプーリによる減速が必要であったが、本装置ではベルトプーリを必要としないのでベルトプーリの回転中の巻き込み事故の危険性もなく、装置の小型化、安全性の向上および低消費電力での運転が可能になる。
【００３９】
なお、加圧手段として渦巻きポンプのような脈動を生じないポンプを備えるものに置き換えることも可能である。ただし、この場合、アキュムレータを必要としないが、加圧手段３の他に海水揚水用のポンプを設けることが好ましい。
【００４０】
また、本発明の加圧手段の他の態様としては、ポンプ用モータに減速ギアを設け回転速度を２０分の１から５分の１までモータの基本トルクを倍増させながら低回転で圧力送水が可能なプランジャポンプを用いることを特徴とする。
【００４１】
図５は、本実施態様の加圧手段を示したものである。この加圧手段３は、３気筒型のプランジャポンプからなる加圧ポンプ３１と、加圧ポンプ用モータとして減速ギア３４とを備える。これにより回転速度を２０分の１から５分の１までモータの基本トルクを倍増させながら低回転で、例えば６Ｍｐａの圧力送水が可能となるが、モータの長期連続運転を想定した場合、６０Ｈｚ、４ポール１７５０回転の１０分の１、１７５回転程度とすることが望ましい。また、今までの小型海水淡水化装置の如く、回転トルクを保持するためにベルトプーリによる減速を必要しないため、ベルトプーリの回転中の巻き込み事故の危険性もなく装置の小型化、簡略化および低消費電力での運転が可能になった。
【００４２】
図６は、加圧手段３のさらに別の態様を示したものである。容器３６内に加圧ポンプを駆動する駆動装置である電動モータと、１気筒もしくは２気筒のオイルレス偏芯型プランジャー加圧ポンプが内臓されており、６．０Ｍｐａの圧力で送水することも可能である。また、アキュムレータ３７が設けられ、その蓄圧機能により脈動を吸収するよう構成されている。このような構成とすることにより、ポンプの脈動による逆浸透膜の劣化を防止することができる。また、モータの長期連続運転を想定した場合回転速度は、１７４０回転でアキュムレータを装着することが望ましい。１ｔ／日の被処理水を６Ｍｐａで逆浸透膜処理装置に加圧送水する場合、従来２０ｋｗ／時間程度必要であったポンプの消費電力を２００ｗ／ｈ程度に低減することができる。このように消費電力が少ないため、電動モータはソーラパネルにより駆動させることも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 一次ろ過手段
１ａ ストレーナー
１ｂ フィルタエレメント
１ｆ 印加手段
２ ろ過手段
３ 加圧手段
３１ プランジャポンプ
３２ モータ
３４ 減速ギア
３６ 容器
３７ アキュムレータ
４ 圧力計
５ 逆浸透膜処理手段
１３ 前処理手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆浸透膜を用いた海水淡水化装置に関し、特に、家庭や井戸水、防火水槽、海水プール用や小型漁船や小型船舶等で用いられる小型移動可搬型の逆浸透膜海水淡水化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水淡水化方法としては、海水を蒸発させて精製した水蒸気を凝縮することによる蒸発法、海水を加圧下で逆浸透膜に通水させることにより淡水を得る逆浸透膜法、その他電気透析法、蒸気圧縮法、多段フラッシュ法および多重効用法等があり、特に逆浸透膜法は蒸発法などに比べ、操作が簡便である等の利点があるため、多くの海水淡水化装置に用いられている。
【０００３】
一般に、逆浸透膜を用いた大型の海水淡水化装置では、逆浸透膜による処理工程の前段に、装置内部での微生物の繁殖を防止するため、取水した海水に塩素等を添加する殺菌処理工程や、膜汚染を防止するため海水中の濁質成分を除去する凝集沈殿処理工程、砂ろ過手段等を有する前処理工程を有する。しかし、小型船舶等に搭載される海水淡水化装置においては、淡水化装置全体を小型、軽量化する傾向があるため、前処理工程を簡略化し、逆浸透膜処理工程の前段にフィルターを設けたり、あるいは海水取水口にストレーナーを取り付ける等により取水した海水の除濁を行ない、逆浸透膜処理工程に供給している。
また、逆浸透膜法では被処理水を５．５〜６Ｍｐａ程度に加圧して逆浸透膜処理工程に供給されるが、大型の海水淡水化装置では海水の揚水用ポンプとは別に取水した海水を加圧するための加圧ポンプを設け、真空ポンプで海水を揚水するとともに、取水した海水をタンクに貯留して渦巻きポンプのような脈動の少ないポンプを用いて海水を逆浸透膜処理装置に加圧送水するよう構成されている。これに対し、小型の海水淡水化装置では、一般的に１つの真空ポンプにより海水を揚水するとともに逆浸透膜処理に供される被処理水の加圧を行なうように構成し、装置の小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３０２５９号公報
【特許文献２】特開平１−９９６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のように前処理工程を簡略化した場合、海水に含まれる濁質の除去が不十分となり易く、装置内への微生物の進入・繁殖を完全には防止できず、そのため逆浸透膜が汚染され処理効率が低下し、膜寿命が短縮されるという問題が生じていた。海水取水口にストレーナーを設けた場合、ストレーナーに貝類等の海生生物が付着し、取水効率が低下するという問題も生じていた。
【０００６】
また、真空ポンプを逆浸透膜処理装置の前段に設けた場合、例えば給水ポンプの運転中に急に停止したとき等、特に該ポンプと逆浸透膜処理装置との間において急激な過負荷状態となるいわゆる「ウォータハンマー」により、逆浸透膜の寿命が短縮するという問題があった。しかしそのために、蓄圧機能を有するアキュムレータを設置すると、装置構成が複雑化・大型化するおそれがあった。
【０００７】
さらに、装置の小型化を図るための手段としては、加圧ポンプのトルクを増大させる方法も挙げられるが、大型プーリなどの倍力装置が必要となる。ところが大型プーリを装着するものは、作業者が指を挟む等の事故の危険性が大きく、またプーリベルトの磨耗による滑りに起因するエネルギーロスにより海水から淡水化への処理効率が低下するという問題があった。
【０００８】
その上、海水淡水装置が漁師等の船上作業者等、一般ユーザーに使用される場合、装置使用後の真水による洗浄や殺菌剤封入等の維持管理の徹底が難しく、そのために系内に貯留した水やフィルター内で微生物や雑菌が繁殖し、再度、海水淡水化装置を稼動させても得られた透過水（淡水）をそのまま使用することができない場合もあった。
【０００９】
そして、小型海水淡水化装置においては、低消費電力で加圧ポンプを運転させなければならないために、ポンプ内のピストン口径が小さく設計されており、海水中の濁質成分が流入した場合、ピストンの磨耗が著しく数時間程度しか正常に連続運転できないという問題もあった。
【００１０】
そこで、本発明は逆浸透膜法による海水淡水化装置の小型化・簡略化を図り、また、特にアキュムレータを省略しても逆浸透膜の膜劣化を防止できる海水淡水化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的は、下記（１）〜（５）の本発明により達成される。
（１） 取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記ろ過手段の前段にパルス状の印加電圧を印加したストレーナーと、前記ストレーナーを通過した海水を通水させるパルス状の印加電圧を印加したフィルターと、を有する前処理手段を設けたことを特徴とする海水淡水化装置。
（２） 取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記ろ過手段の前段に半波整流された直流電圧を印加したストレーナーと、半波整流された直流電圧を印加したフィルターと、を有する前処理手段を設けたことを特徴とする海水淡水化装置。
（３） 取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記ろ過手段の前段に交流静電圧を印加したストレーナーと、
交流静電圧を印加したフィルターと、を有する前処理手段を設けたことを特徴とする海水淡水化装置。
（４） 取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記加圧手段として、ポンプ用モータとして磁束ベクトル制御可能なインバーターを使用し回転速度を２０分の１から１．５倍までモータの基本トルクを保持しながら圧力送水が可能なプランジャポンプを用いることを特徴とする海水淡水化装置。
（５） 取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記加圧手段としてポンプ用モータに減速ギアを設け回転速度を２０分の１から５分の１までモータの基本トルクを倍増させながら低回転で圧力送水が可能なプランジャポンプを用いることを特徴とする海水淡水化装置。
【発明の効果】
【００１２】
以上に説明したように、本発明の海水淡水化装置は前処理手段を簡略化しても海水中の濁質成分を十分に除去することができ、逆浸透膜等のろ化手段におけるろ化効率の経時的減少を抑制し、透過水量を飛躍的に増大させることができる。また、装置内での微生物の繁殖を抑制して膜の寿命低下を防ぐことができる。さらに、本発明の海水淡水化装置は所定の加圧手段を用いることにより低消費電力で所望の圧力での送水が可能となった。その上、本発明の装置では回転トルクを保持するためにベルトプーリによる減速が必要であったがかかるベルトプーリを必要としないので、ベルトプーリの回転中の巻き込み事故の危険性もなく、装置の小型化と低消費電力での運転が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の海水淡水化装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の海水淡水化装置の一次ろ過手段を示す分解図である。
【図３】本発明の海水淡水化装置の前処理手段を示す全体斜視図である。
【図４】本発明の海水淡水化装置の加圧手段の一態様を示す側面図である。
【図５】本発明の海水淡水化装置の加圧手段の他の態様を示す側面図である。
【図６】本発明の海水淡水化装置の加圧手段のさらに別の態様を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の海水淡水化装置を添付図面に示す好適実施形態に基づいて説明する。
図１は本発明の海水淡水化装置の一実施形態を示したものである。この図に示されるように、本発明の海水淡水化装置は、取水した海水をろ過するろ過手段２と、前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段３と、前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段５と、を有し、前記ろ過手段２の前段にパルス状の印加電圧を印加させたストレーナーと、前記ストレーナーを通過した海水を通水させるパルス状の印加電圧を印加させたフィルターと、を有する前処理手段１３を設けたことを特徴とする。
【００１５】
このような構成とすることにより、海水中の濁質成分を予め前処理手段で除去するため、逆浸透膜の目詰まりなどがなく逆浸透膜寿命の低下を防止し、処理効率および処理能力の持続性を向上させることができる。
【００１６】
図１に示すように、符号１は金属製ストレーナーとフィルターからなる一次ろ過手段、符号２はろ過手段、符号３は加圧手段、符号４は圧力計、符号５は逆浸透膜処理装置、符号８は逆止弁、符号９はニードル弁を表す。
【００１７】
海水は、加圧手段３を構成する加圧ポンプの吸引力により揚水され、一次ろ過手段１からろ過手段２を経て濁質成分や微生物等の微粒子が除去され、逆浸透膜処理装置５に送水される。逆浸透膜処理装置５の後段には、淡水化された処理水を取り出す処理水管６と塩化ナトリウム等が濃縮された濃縮排水を排出する排出管７が接続され、処理水管６には逆止弁８、排出管７にはニードル弁９が備えられる。取水された海水は、加圧手段３および排出管７に設けられたニードル弁９を開閉することで所定の圧力に加圧され、逆浸透膜処理装置５に供給される。逆浸透膜処理装置５の前段には被処理水を供給する被処理水管１０が接続され、被処理水管１０には水圧を監視する圧力計４および逆浸透膜処理装置５への供給水量を監視する原水警報装置１１が設けられている。また、必要に応じてニードル弁９の開閉により圧力調整を行うとともに、被処理水管１０に原水が送液されない場合、原水警報装置１１が作動するよう構成されている。
【００１８】
本実施形態の前処理手段１３は、図２および図３に示されるように、例えば円筒形状の金属製ストレーナー１ａを外筒とし、内側にフィルタエレメント１ｂを組み合わせたカートリッジ式フィルターとして構成された一次ろ化手段１と、ストレーナー１ａの上部に取付けられ、ろ過された水に海水が混入しないようシールするための蓋１ｅと、該蓋１ｅに設けられたフック１ｃに接続された導電線１ｄを介してストレーナ１ａおよびフィルターエレメント１ｂに電圧または電流を印加する印加手段１ｆと、フック１ｃから延びた鎖１ｇによって固定された浮き子１ｈとを有する。また、蓋１ｅの中央部付近には一次ろ過された海水をろ過手段２に送水するための被処理水送水管１０の一端が接続されている。
ストレーナー１ａは中空の円筒形状であって、その外表面が例えば孔径０．０１〜３ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．３ｍｍのメッシュ状に形成されていることが好ましい。このような形状とすることにより、過度の抵抗なく、効率よく海水から濁質成分を除去することができる。ストレーナーの構成材料としては、ステンレスもしくはチタン等の耐食性のある金属を用いることが好ましく、あるいはこれらの金属材料に白金、金等の貴金属材料を主とするコーティング層が形成されたされたものが好ましい。このような材料を使用することにより金属イオンの溶出を抑止することができる。
【００１９】
フィルタエレメント１ｂとしては、孔径が０．１μｍ以上、好ましくは１μｍ〜１００μｍのフィルタを使用することが好ましい。この範囲の孔径とすることにより、フィルタエレメントに過剰な負荷をかけることなく良好に海水中の濁質成分を除去することができる。また、フィルタエレメントの構成材料としては、例えばセルロース、酢酸セルロース、二酢酸セルロース、ポリカボネート、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、フッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ四フッ化エチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリベンゾキサジンジオン、ポリビニルアルコール、モダクリル、ポリベンズイミダゾロン、グラスファイバー、セラミック、活性炭等の任意のものを使用することができる。
また、フィルタエレメント１ｂの形状も特に限定されず、中空糸、プリーツ、ワインド等の任意の形状を使用することができるが、なかでもポリプロピレン及びポリエステルからなる不織布を加圧成形したフィルターは孔径を０．１μｍ程度と小さくできるため、本発明のフィルタエレメントとして特に好ましく用いられる。
【００２０】
海水はまず、金属製のストレーナー１ａを通過することによって比較的大きな侠雑物が除去された後、フィルタエレメント１ｂを通過することにより微粒子が除去される。このような構成とすることで後段のろ過手段２と相俟って、逆浸透膜手段５を通過する被処理水中の濁質成分や微生物数を減らして逆浸透膜の目詰まりを防止し、逆浸透膜の負荷を低減させ、膜寿命の短縮を防止することができる。
なお、一次ろ化手段１と、ろ過手段２との間に別途カートリッジ式フィルター等を設ける構成としてもよい。
【００２１】
上記の一次ろ化手段１は印加手段１ｆによってパルス状の印加電圧が印加される。金属製ストレーナー１ａに負と正のパルス電圧が印加されることで負に帯電した微生物等がストレーナーに付着するのを防ぐことができる。また、ストレーナーが正に帯電したとき、正電荷同士の排斥力によって海水中の重金属イオンが付着しにくくなり、装置内部への微生物および重金属イオン等の侵入を抑制することができる。また、パルス状の印加電圧を印加することにより、ショート（短絡）の発生を抑止することも可能である。
【００２２】
また、パルス状の印加電圧を印加した金属ストレーナー１ａとフィルターエレメント１ｂとを組み合わせることで、海水中の濁質成分の除去能力を一層高めることができ、逆浸透膜寿命の短縮化を効果的に防止することができる。
【００２３】
パルス状印加電圧は直流電圧で０．１〜５Ｖであることが好ましく、０．５〜２Ｖとすることがより好ましい。また、パルス周期は０．１〜１０秒間隔で正と負が反転し０．１〜３秒間直流電圧を印加させることが好ましい。印加電圧が０．１Ｖ未満では十分な効果を得ることができない一方、５Ｖを超えると海水が電気分解されて塩素ガスが発生するおそれがある。さらに、ストレーナー１ａに一定時間負電圧を印加後、電圧を反転させ正の電圧を一定時間印加させることで海水中のスケール成分等の付着成分を脱離させることができ、金属ストレーナー１ａの目詰まりも防止できる。また、装置内への微生物の進入・繁殖を抑制することができ、この結果、逆浸透膜処理装置５へ供給される被処理水に含まれる微生物量を低減でき逆浸透膜の負担の軽減を図ることができる。
【００２４】
この他、被処理水に負のパルス電圧を印加することで逆浸透膜処理装置の通水性を改善する効果も得られる。
【００２５】
一次ろ過手段１の後段に設けられるろ過手段２としては、特に限定されないが交換容易な小型のカートリッジ式フィルター１を使用することが好ましい。カートリッジ式フィルターとしては任意のものを使用することができ、例えばセルロース、酢酸セルロース、二酢酸セルロース、ポリカボネート、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、フッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ四フッ化エチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリベンゾキサジンジオン、ポリビニルアルコール、モダクリル、ポリベンズイミダゾロン、グラスファイバー、セラミック、活性炭等の任意のものを使用することができる。例えばポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエステル、活性炭等を素材とする中空糸型、プリーツ型、ワインド型のフィルタエレメントが市販されているが、特に活性炭素材のものは高い脱臭効果が得られるため好ましい。
【００２６】
後述する加圧手段３の後段に設けられる逆浸透膜処理装置５は、アセチルセルロース系、芳香族ポリアミド系、ポリエーテル系、脂肪族ポリアミド系など任意の逆浸透膜エレメントから構成することができ、膜モジュールの形状としては平膜、スパイラル、中空糸、管形の任意の形状を使用することができる。逆浸透膜処理装置５の後段には処理水管６と排水管７が接続され、逆浸透膜処理により塩化ナトリウムやマグネシウム等が除去され、淡水化された処理水は例えば飲料水として処理水管６から取り出される。一方、海水中の塩類が濃縮された濃縮排水は排出管７から装置外へ排出される。
【００２７】
また、本発明の海水淡水化装置は、ろ過手段２の前段に半波整流された直流電圧を印加したストレーナーと、半波整流された直流電圧を印加したフィルターと、を有する前処理手段を設けることを特徴とする。
【００２８】
金属製ストレーナー１ａに、パルス電流の一種である半波整流の直流電圧が印加することで、負に帯電した微生物等がストレーナーに付着するのを防ぐとともに、正に帯電したとき海水中の重金属イオンが付着しにくくなり、装置内部への微生物の侵入を抑制することができる。また、半波整流された直流電圧を印加したストレーナーとフィルターとを組み合わせることで、海水中の濁質成分の除去能力を高めることができ、膜寿命の低下を効果的に防止することができる。さらに、半波整流された直流電圧を印加することにより、ショート（短絡）の発生を抑止することも可能である。
【００２９】
印加電圧は半波整流された直流電圧で０．１〜５Ｖであることが好ましく、０．５〜２Ｖとすることがより好ましい。印加電圧が０．１Ｖ未満では充分な効果を得ることができない一方、５Ｖを超えると海水が電気分解されて塩素ガスが生じるおそれがある。微生物は通常負に帯電していることから、ストレーナー１ａに負の電圧を印加することにより微生物や貝類、フジ壺等の海生生物の付着が抑制される。さらに、一定時間負の電圧を印加した後、電圧を反転させ正の電圧をストレーナー１ａに印加させることにより、海水中のスケール成分等の付着成分を脱離させることができるので、目詰まりを防止しストレーナーの通水性を確保することができる。また、微生物の装置内への進入および繁殖を抑制することができるとともに、逆浸透膜処理装置５へ供給される被処理水に含まれる微生物量を低減できる。この他、被処理水に負の電圧を印加することで、逆浸透膜における通水性を改善する効果も得られる。
【００３０】
本発明のさらに別の実施態様では、ろ過手段の前段に前記ろ過手段の前段に交流静電圧を印加したストレーナーと、交流静電圧を印加したフィルターと、を有する前処理手段を設けたこと特徴とする。
【００３１】
金属製ストレーナー１ａに交流静電圧を印加させることにより、微生物等がストレーナーに付着するのを防ぐとともに、海水中の重金属イオンが付着しにくくなり、装置内部への微生物および重金属イオン等の侵入を抑制することができる。また、このように交流静電圧を印加した金属ストレーナーと交流静電圧を印加したフィルターとを組み合わせることにより、海水中の濁質成分の除去能力を一層向上させることができ、これにより逆浸透膜寿命の短縮化を防止することができる。
【００３２】
本実施態様において一次ろ過手段１は、印加手段１ｆにより交流回路で周波数５〜２５０Ｈｚ、電圧０．５〜５Ｖ、電流０．３〜３．６ｍＡで静電圧が印加された金属ストレーナーと、交流回路で周波数が５〜２５０Ｈｚ、電圧０．５〜５Ｖ，電流０．３〜３．６ｍＡに静電圧を印加されたフィルターからなるものが好ましい。より好ましくはそれぞれ周波数８〜２００Ｈｚ、電圧１．０〜４Ｖ、電流０．３〜３ｍＡの範囲で静電圧が印加されることが好ましい。印加電圧が０．５Ｖ未満では十分な効果を得ることができない一方、５Ｖを超えると海水が電気分解されて塩素ガスや水素ガスが生じるおそれがある。
【００３３】
微生物は通常、負に帯電していることから、ストレーナー１ａに交流の静電圧を印加することで微生物や貝類、フジ壺等の海生生物の付着を防止し、目詰まりを回避することができる。さらに、交流電圧のため海水中のスケール成分等の付着成分を脱離させることができるので、微生物の装置内への進入を阻止し、装置内での微生物繁殖を抑制することができ、逆浸透膜処理装置へ供給される被処理水に含まれる微生物量も低減できる。この他、逆浸透膜処理装置被処理水に静電圧を印加することで逆浸透膜処理装置の通水性を改善する効果も得られる。
【００３４】
本発明の海水淡水化装置は、取水した海水をろ過するろ過手段と、前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、前記加圧手段として、ポンプ用モータとして磁束ベクトル制御可能なインバーターを使用し回転速度を２０分の１から１．５倍までモータの基本トルクを保持しながら圧力送水が可能なプランジャポンプを用いることを特徴とする。
【００３５】
このような加圧手段を用いることにより、原水（海水）を所望の圧力まで高めることができ、海水の自吸と加圧とを一つのポンプでまかなうことができる。さらに、３気筒のプランジャポンプ３１を使用することにより、原水の圧力を円滑に可変制御することができ、脈動を吸収し逆浸透膜への急激な圧力変動を軽減することにより、膜劣化を効果的に抑制することができる。
【００３６】
図４は本発明の加圧手段３の一例を示したものである。加圧手段３は、３気筒型のプランジャポンプからなる加圧ポンプ３１と、磁束ベクトル制御型定トルクモータ３２とを備え、モータ３２は、磁束ベクトルインバーターを使用し回転速度を２０分の１から１．５倍までを可変することが可能である。
【００３７】
すなわちこれによって、モータの基本トルクを保持しながら低消費電力で６Ｍｐａ圧力での送水が可能なプランジャポンプを作ることが可能となり、従来のプランジャポンプではポンプまでの揚程能力が０．３ｍから１ｍ程度であったが、海水を自吸する時点まではインバーターによりブランジャーポンプの回転速度を１．５倍に上げることができるため、ポンプ揚程能力が２０ｍ前後まで吸い上げ可能となった。
【００３８】
さらに、従来の高圧ポンプの消費電力の１０分の１の電力で加圧能力や自吸能力が５倍に向上した。そして、従来、回転トルクを保持するためにベルトプーリによる減速が必要であったが、本装置ではベルトプーリを必要としないのでベルトプーリの回転中の巻き込み事故の危険性もなく、装置の小型化、安全性の向上および低消費電力での運転が可能になる。
【００３９】
なお、加圧手段として渦巻きポンプのような脈動を生じないポンプを備えるものに置き換えることも可能である。ただし、この場合、アキュムレータを必要としないが、加圧手段３の他に海水揚水用のポンプを設けることが好ましい。
【００４０】
また、本発明の加圧手段の他の態様としては、ポンプ用モータに減速ギアを設け回転速度を２０分の１から５分の１までモータの基本トルクを倍増させながら低回転で圧力送水が可能なプランジャポンプを用いることを特徴とする。
【００４１】
図５は、本実施態様の加圧手段を示したものである。この加圧手段３は、３気筒型のプランジャポンプからなる加圧ポンプ３１と、加圧ポンプ用モータとして減速ギア３４とを備える。これにより回転速度を２０分の１から５分の１までモータの基本トルクを倍増させながら低回転で、例えば６Ｍｐａの圧力送水が可能となるが、モータの長期連続運転を想定した場合、６０Ｈｚ、４ポール１７５０回転の１０分の１、１７５回転程度とすることが望ましい。また、今までの小型海水淡水化装置の如く、回転トルクを保持するためにベルトプーリによる減速を必要しないため、ベルトプーリの回転中の巻き込み事故の危険性もなく装置の小型化、簡略化および低消費電力での運転が可能になった。
【００４２】
図６は、加圧手段３のさらに別の態様を示したものである。容器３６内に加圧ポンプを駆動する駆動装置である電動モータと、１気筒もしくは２気筒のオイルレス偏芯型プランジャー加圧ポンプが内臓されており、６．０Ｍｐａの圧力で送水することも可能である。また、アキュムレータ３７が設けられ、その蓄圧機能により脈動を吸収するよう構成されている。このような構成とすることにより、ポンプの脈動による逆浸透膜の劣化を防止することができる。また、モータの長期連続運転を想定した場合回転速度は、１７４０回転でアキュムレータを装着することが望ましい。１ｔ／日の被処理水を６Ｍｐａで逆浸透膜処理装置に加圧送水する場合、従来２０ｋｗ／時間程度必要であったポンプの消費電力を２００ｗ／ｈ程度に低減することができる。このように消費電力が少ないため、電動モータはソーラパネルにより駆動させることも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 一次ろ過手段
１ａ ストレーナー
１ｂ フィルタエレメント
１ｆ 印加手段
２ ろ過手段
３ 加圧手段
３１ プランジャポンプ
３２ モータ
３４ 減速ギア
３６ 容器
３７ アキュムレータ
４ 圧力計
５ 逆浸透膜処理手段
１３ 前処理手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記加圧手段として、ポンプ用モータとして磁束ベクトル制御可能なインバーターを使用し回転速度を２０分の１から１．５倍までモータの基本トルクを保持しながら圧力送水が可能な一つのプランジャポンプを用いることを特徴とする海水淡水化装置。
【請求項２】
取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記加圧手段としてポンプ用モータに減速ギアを設け
回転速度を２０分の１から５分の１までモータの基本トルクを倍増させながら低回転で圧力送水が可能な一つのプランジャポンプを用いることを特徴とする海水淡水化装置。
【請求項３】
前記加圧手段として、３気筒のプランジャポンプを用いる請求項１又は２記載の海水淡水化装置。
【請求項４】
取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記ろ過手段の前段に、海水を通過させる金属製ストレーナーと、前記ストレーナーを通過した海水を通水させるフィルターと、導電線を介してストレーナおよびフィルターエレメントに印加電圧を印加する印加手段を有する前処理手段を設けた請求項１又は２記載の海水淡水化装置。
【請求項５】
前記金属製ストレーナーは、中空の円筒形状であって孔を有するメッシュ状に形成され且つ金属イオンの溶出を抑止する構成材料からなる外筒であり、
前記フィルターは、金属製ストレーナーの内側に有し且つ孔を有するフィルターエレメントからなり、
前記印加電圧は、０．１〜５Ｖの電圧で正と負が反転する請求項４記載の海水淡水化装置。
【請求項１】
取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記加圧手段として、ポンプ用モータとして磁束ベクトル制御可能なインバーターを使用し回転速度を２０分の１から１．５倍までモータの基本トルクを保持しながら圧力送水が可能な一つのプランジャポンプを用いることを特徴とする海水淡水化装置。
【請求項２】
取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記加圧手段としてポンプ用モータに減速ギアを設け
回転速度を２０分の１から５分の１までモータの基本トルクを倍増させながら低回転で圧力送水が可能な一つのプランジャポンプを用いることを特徴とする海水淡水化装置。
【請求項３】
前記加圧手段として、３気筒のプランジャポンプを用いる請求項１又は２記載の海水淡水化装置。
【請求項４】
取水した海水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段でろ過した海水を加圧送水する加圧手段と、
前記加圧手段で加圧された海水を逆浸透膜法により処理する逆浸透膜処理手段と、を有する海水淡水化装置であって、
前記ろ過手段の前段に、海水を通過させる金属製ストレーナーと、前記ストレーナーを通過した海水を通水させるフィルターと、導電線を介してストレーナおよびフィルターエレメントに印加電圧を印加する印加手段を有する前処理手段を設けた請求項１又は２記載の海水淡水化装置。
【請求項５】
前記金属製ストレーナーは、中空の円筒形状であって孔を有するメッシュ状に形成され且つ金属イオンの溶出を抑止する構成材料からなる外筒であり、
前記フィルターは、金属製ストレーナーの内側に有し且つ孔を有するフィルターエレメントからなり、
前記印加電圧は、０．１〜５Ｖの電圧で正と負が反転する請求項４記載の海水淡水化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２２６４０７（Ｐ２００９−２２６４０７Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３５９９３（Ｐ２００９−１３５９９３）
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【分割の表示】特願２００３−７５３５９（Ｐ２００３−７５３５９）の分割
【原出願日】平成１５年３月１９日（２００３．３．１９）
【出願人】（５９７０７３１０６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【分割の表示】特願２００３−７５３５９（Ｐ２００３−７５３５９）の分割
【原出願日】平成１５年３月１９日（２００３．３．１９）
【出願人】（５９７０７３１０６）
【Ｆターム（参考）】
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