(57)【要約】【課題】エネルギー問題に鑑み、雪国には捨てる程にある雪に着眼し、融雪水を利用し、この融雪水を少ないエネルギー量で電気分解等できるように処理できる実用性に秀れた雪水処理装置及び雪利用方法を提供すること。【解決手段】雪を溶かして得た融雪水１を処理する装置であって、前記融雪水１をｐＨ調整する調整機構２を設けた雪水処理装置。【選択図】        図１
2004216343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雪を溶かして得た融雪水を処理する装置であって、前記融雪水をｐＨ調整する調整機構を設けたことを特徴とする雪水処理装置。
【請求項２】
前記調整機構として、前記融雪水をアルカリ体に接触させることで酸性の融雪水を中性〜弱アルカリ性にする構成のものを採用したことを特徴とする請求項１記載の雪水処理装置。
【請求項３】
前記アルカリ体として、酸化カルシウムをセラミックスボール状にしたものを採用したことを特徴とする請求項２記載の雪水処理装置。
【請求項４】
前記調整機構の前処理機構として、濾過機構を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の雪水処理装置。
【請求項５】
前記調整機構の前処理機構として、抗酸化機構を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の雪水処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の雪水処理装置により処理された処理融雪水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを得ることを特徴とする雪利用方法。
【請求項７】
前記処理融雪水を電気分解して得た水素ガスと酸素ガスとを反応させてエネルギーを得ることを特徴とする請求項６記載の雪利用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雪水処理装置及び雪利用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
水を電気分解すると水素ガスと酸素ガスとが得られ、この水素ガスと酸素ガスとを燃焼反応させると水となる。そして、この反応サイクルにおいて、有害物質が発生せず、故に、水素ガスは、クリーンなエネルギー源として注目されている。
【０００３】
ところで、水を電気分解する際、普通の水道水を使用すると問題がある。具体的には、水道水には塩素（塩素イオン）が含まれており、この塩素が電気分解を阻害したり、電極を劣化させたりする。
【０００４】
また、井戸水を使用することも問題がある。具体的には、井戸水には各種ミネラルが含まれており、このミネラル分が電気分解を阻害する。
【０００５】
従って、水を電気分解する際には、イオン交換や蒸留等によって水を精製する工程が必要とされているが、この水の精製には、当然ながらエネルギーが必要であり、エネルギー効率の観点において問題点となっている。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するもので、雪国には捨てる程にある雪に着眼し、融雪水を利用し、この融雪水を少ないエネルギー量で電気分解等できるように処理できる実用性に秀れた雪水処理装置及び雪利用方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００８】
雪を溶かして得た融雪水１を処理する装置であって、前記融雪水１をｐＨ調整する調整機構２を設けたことを特徴とする雪水処理装置に係るものである。
【０００９】
また、前記調整機構２として、前記融雪水１をアルカリ体３に接触させることで酸性の融雪水を中性〜弱いアルカリ性にする構成のものを採用したことを特徴とする請求項１記載の雪水処理装置に係るものである。
【００１０】
また、前記アルカリ体３として、酸化カルシウムをセラミックスボール状にしたものを採用したことを特徴とする請求項２記載の雪水処理装置に係るものである。
【００１１】
また、前記調整機構２の前処理機構として、濾過機構４を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の雪水処理装置に係るものである。
【００１２】
また、前記調整機構２の前処理機構として、抗酸化機構５を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の雪水処理装置に係るものである。
【００１３】
また、請求項１〜５のいずれか１項に記載の雪水処理装置により処理された処理融雪水６を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを得ることを特徴とする雪利用方法に係るものである。
【００１４】
また、前記処理融雪水６を電気分解して得た水素ガスと酸素ガスとを反応させてエネルギーを得ることを特徴とする請求項６記載の雪利用方法に係るものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
好適と考える本発明の実施の形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいてその作用効果を示して説明する。
【００１６】
雪は、上空で水（水蒸気）が結晶化したもので、水の純度が極めて高く、不純物、特に電気分解に悪影響を及ぼすイオン成分が非常に少ない。
【００１７】
この雪を溶かして得た融雪水１をそのまま電気分解するというだけでも、水道水や井戸水等を電気分解する場合に比し、問題は少ない。
【００１８】
しかし、近年の酸性雨の問題が雪にも影響を及ぼしており、雪も最近はｐＨ６程度の弱酸性となっている。これは、雪に含まれる酸性イオン成分が増加していることを示す。
【００１９】
このように弱酸性の雪を溶かして得た融雪水１は、電気分解の際にエネルギーロスが発生したり（水の電気分解は強アルカリ性の際に良好に行われる）、電極が劣化したりする等の問題点が発生する。
【００２０】
本発明は、調整機構２によって融雪水１のｐＨを調整する構成であるから、上述のようなエネルギーロス等の問題点が発生せずに、電気分解等を行うことができる。
【００２１】
ところで、雪は水の純度が高いだけでなく、上空にあった際、紫外線やガンマ線等のエネルギー線の影響や、オゾン等の活性物質の影響を受けているという長所も有している。具体的には、前記エネルギー線や前記活性物質の影響により、分子が分子同志に分解し易い状態（非クラスタ化の状態）や、分子を構成する水素イオンと水酸化イオンとが分離し易い状態となっている。
【００２２】
従って、雪を融雪して得た融雪水１は元々電気分解し易く、更に、本発明では前記調整機構２によってより一層融雪水１を電気分解し易い処理融雪水６としているから、前記電気分解を極めて良好に且つコスト安で行うことができる。
【００２３】
【実施例】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００２４】
処理装置本体１０（雪水処理装置）の上部には、雪を溶かして得た融雪水１を導入する導入口１１を設けている。
【００２５】
この処理装置本体１０には、上から順に、濾過機構４、抗酸化機構５、調整機構２を設けている。
【００２６】
融雪水１は、処理装置本体１０内を自然流下によって移動する。
【００２７】
濾過機構４は、多孔質セラミックスを高温（１０００℃〜１２００℃）で焼成したボール状のセラミックス体１２が充填された構成である。この濾過機構４において、融雪水１に含まれる不純物（微細ゴミ）が前記セラミックス体１２の孔部に吸着されて除去されることになる。
【００２８】
抗酸化機構５は、各種触媒素材（酸化チタンやトルマリンを主成分とする）を層状とし、この各種触媒素材に微生物（放線菌，乳酸菌，糸状菌等）を繁殖させた構成である。この抗酸化機構５において、融雪水１は還元電位が高められ（３２０ｍＶ〜４００ｍＶ程度。一般的な水道水は１００ｍＶ〜２００ｍＶ程度。）酸化されにくい状態となる。また、融雪水１に含まれる不純物が前記触媒素材によって分解され易い状態となり、更に、特に不純物の内の有機成分が微生物の作用によって除去される。また、融雪水１そのものも前記触媒素材によって分解され易い状態となる。
【００２９】
調整機構２は、処理装置本体１０の底部に設けられている。
【００３０】
この調整機構２は、前記処理装置本体１０の底部を仕切る仕切り壁１４によって複数の貯水分室１３ａ・１３ｂ・１３ｃ（図面は三つの分室）に分割された構成である。融雪水１は、オーバーフローによって上流側の貯水分室１３ａから順次下流側の貯水分室１３ｂ・１３ｃへ移動する。
【００３１】
最も上流側の貯水分室１３ａの上部には、アルカリ体３を導入する為のアルカリ導入口１５を設けている。このアルカリ導入口１５から導入されたアルカリ体３は、最も上流側の貯水分室１３ａに降下投入される。
【００３２】
アルカリ体３は、融雪水１に弱いアルカリ作用を及ぼすものが良く、例えば、酸化カルシウム製のものが採用される。また、このアルカリ体３は、貯水分室１３ａ・１３ｂ・１３ｃに貯留してアルカリ作用を長期間発揮するように、粉体状のものは採用せず、セラミックスボール状にしたものを採用すると良い。また、セラミックスボール状にした場合、多孔質となるから、比表面積が広いことにより、アルカリ体３のアルカリ作用が良好に発揮される。
【００３３】
このアルカリ体３の導入量は、融雪水１のｐＨから適宜設定する。具体的には、融雪水１を中性〜弱いアルカリ性（ｐＨ７〜９）の電気分解し易いｐＨとし得る量に制御して導出する。
【００３４】
融雪水１は、この処理装置本体１０を通過することで電気分解し易い状態の処理融雪水６となる。具体的には、前記濾過機構４によって微細ゴミを含まない状態となり、また、前記抗酸化機構５によって分解され易く且つ微生物の影響の無い状態となり、また、前記調整機構２によって中性〜弱アルカリ性という電気分解し易い状態となる。
【００３５】
また、分子間引力やイオン結合力が弱められた電気分解し易い状態となる。
【００３６】
特に、前記調整機構２によってｐＨ９程度とした場合、処理前に比し、電気分解の際の電気コストが１／２程度となり、また、電気分解の為に必要な電解液の量も１／２となり、非常にコスト安となる。
【００３７】
図中符号１６は、調整機構２での反応の際に発生するガスを放出する為のガス抜き口１６である。
【００３８】
この得られた処理融雪水６は、例えば、電気分解機構とこの電気分解機構において発生した水素ガス及び酸素ガスを燃焼反応させる反応機構とを備えたＣＰガスジェネレーター７（Ｃ．Ｐ．Ｒ株式会社製：ＣＰ＝クリーンパワー）に用いられる。
【００３９】
図３は、本実施例の雪水処理装置をＣＰガスジェネレーター７及び貯水タンク１７に連結したもので、融雪水１は、貯水タンク１７から雪水処理装置に導入され、電気分解され易いように処理された後、ＣＰガスジェネレーター７に導入され、ここで電気分解されて水素ガス及び酸素ガスに分解され、使用される。
【００４０】
ＣＰガスジェネレーター７は、電気によって水（ＫＯＨによって電解液の状態とされている。）を電気分解し、この電気分解によって発生した水素ガス（単原子化された状態であると言われている。）及び酸素ガス（同様に単原子化された状態であると言われている。）を混合してノズル２０に導入し、このノズル２０から前記混合した水素ガス及び酸素ガスを強力に噴射するもので、着火により、この水素ガスと酸素ガスとが反応し、強力な炎を発生させるものである（タングステン鋼を熔融できる程の高温も発生させることができる。また、外部からの酸素供給を必要としない。）。
【００４１】
このＣＰガスジェネレーター７は強力な炎を効率良く発生させることができるが、その為には、水をイオン交換によって精製しなければならないという問題点があった。
【００４２】
この点、本実施例の雪水処理装置を通過した処理融雪水６を利用すれば、水のイオン交換は不要で、効率的に十分強力な炎が得られる。
【００４３】
また、水道水を使用した場合との消費電力を比較した実験では、本実施例の雪水処理装置を通過した処理融雪水６を利用した場合、水道水に比し、消費電力が約８割（２割削減。尚、ＣＰガスジェネレーター７はファン駆動電力等も消費している為、電気分解だけに消費される電力で考えれば５割削減。）となり、よって、本実施例の雪水処理装置によれば、融雪水１を電気分解し易い状態に処理できることが確認されたといえる。
【００４４】
このＣＰガスジェネレーター７の水導入口９と本実施例の雪水処理装置とは、例えば、天然鉱物製の管材８によって連結され、この管材８を前記処理融雪水６が通過するように構成すると良い。この構成の場合、管材８を構成する天然鉱物によって、前記処理融雪水６がクラスタ化することが防止され、これにより活性状態を維持することができる。
【００４５】
このＣＰガスジェネレーター７で得られた炎等のエネルギーは、そのまま使用しても良く、また、一部を雪の融雪に用いたりして該ＣＰガスジェネレーター７と雪水処理装置とのエネルギーサイクルを構成しても良い。また、発生させた水素ガスと酸素ガスとを電気分解のエネルギー源としたりしても良い。
【００４６】
また、本実施例の雪水処理装置は、ＣＰガスジェネレーター７以外にも、例えば、水素ガスを取り出す為の電気分解装置に接続したりして使用することができる。
【００４７】
また、本実施例の雪水処理装置で得られた処理融雪水６は、ＣＰガスジェネレーター７以外にも、例えば、電気分解してガスタービンの駆動エネルギー源として使用したり、発生させた水素ガスを燃料電池に吸着させたりする等、様々な用途に利用できる。
【００４８】
いずれの場合も、水の純度が高いから処理融雪水６から得られる水素ガスや酸素ガスには不純物が少なく、良好なものとなる。また、電気分解し易い性質であるから、電気分解時の使用エネルギーが少なく、コスト安が達成される。
【００４９】
本実施例は上述のように構成したから、雪を電気分解し易いように良好に処理することができ、これにより有害性の無いクリーンなエネルギー源がコスト安で得られる実用性に秀れた雪水処理技術となる。
【００５０】
また、電気分解装置に悪影響を及ぼさないことにより、電気分解装置のメンテナンス頻度を少なくしたり、長寿命化を達成したりできる等の効果も発揮される。
【００５１】
また、廃棄処分に困っていた雪を利用することができるから、雪害対策ともなる。即ち、本実施例は、廃棄されていた雪を有効利用するという画期的な技術であるといえる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したから、電気分解等を行い易い水を雪から簡単且つコスト安な処理で得ることができる実用性に秀れた雪利用技術となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の雪水処理装置の説明断面側面図である。
【図２】本実施例のＣＰガスジェネレーター７の説明図である。
【図３】本実施例の説明図である。
【符号の説明】
１  融雪水
２  調整機構
３  アルカリ体
４  濾過機構
５  抗酸化機構
６  処理融雪水
【図１】
2004216343.tif 000003
【図２】
2004216343.tif 000004
【図３】
2004216343.tif 000005