(57)【要約】【課題】非常用浄水装置のポンプ駆動源としてガソリン等の化石燃料を必要とせずに、災害時確実にポンプを駆動する動力源を得ることができる非常用浄水装置を提供すること。【解決手段】非飲料用水源１４から水を取水するポンプ１と、該取水した水を飲料用水とするために必要なプレフィルター１１、中空糸膜モジュール１２、活性炭フィルター１３及びその他の機器を備えた非常用浄水装置において、ポンプ１を駆動する動力源として太陽光発電設備を設け、太陽光発電設備は、複数の太陽電池モジュール２とインバータ３と可動式台車を備え、複数の太陽電池モジュール２及びインバータ３は可動式台車に搭載され、複数の太陽電池モジュールで発電された直流電力はインバータにより交流電力に変換されケーブルを通してポンプに供給されるように構成している。【選択図】図２
2007075713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非飲料用水源から水を取水するポンプと、該取水した水を飲料用水とするために必要な濾過フィルター及びその他の機器を備えた非常用浄水装置において、
前記ポンプを駆動する動力源として太陽光発電設備を設け、
前記太陽光発電設備は、複数の太陽電池モジュールとインバータと可動式台車を備え、
前記複数の太陽電池モジュール及び前記インバータは可動式台車に搭載され、前記複数の太陽電池モジュールで発電された直流電力は前記インバータにより交流電力に変換されケーブルを通して前記ポンプに供給されるように構成されていることを特徴する非常用浄水装置。
【請求項２】
非飲料用水源から水を取水するポンプと、該取水した水を飲料用水とするために必要な濾過フィルター及びその他の機器を備えた非常用浄水装置において、
前記ポンプを駆動する動力源として太陽光発電設備を設け、
前記太陽光発電設備は、複数の太陽電池モジュール、コントローラ、及び電力を蓄電するための蓄電器を備え、
前記コントローラは前記複数の太陽電池モジュールで発電した電力を前記蓄電器に充電する機能と該蓄電器に蓄電された電力を放電する機能を備えた充放電ユニットと、前記太陽電池モジュールで発電した直流電力及び該蓄電器から放電された直流電力を交流電力に変換するインバータを備えたことを特徴とする非常用浄水装置。
【請求項３】
非飲料用水源から水を取水するポンプと、該取水した水を飲料用水とするために必要な濾過フィルター及びその他の機器を備えた非常用浄水装置において、
前記ポンプを駆動する動力源として太陽光発電設備を設け、
前記太陽光発電設備は、複数の太陽電池モジュールで構成され、各太陽電池モジュールは発電した直流電力を交流電力に変換するインバータを備え、交流電力を出力するように構成されていることを特徴とする非常用浄水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震等の災害時で通常の浄水設備が使用できない場合、河川、湖沼、雨水等の非飲料用水源から水を取水し、該取水した水を浄化し飲料用水にする非常用浄水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地震等の広域災害が発生した場合、電気、ガス、水道（浄水）設備が破壊されると、これらの設備が復旧されるまで、何らかの形で電気、ガス、浄水（特に飲料水）を補給する必要がある。水道設備はガス設備と同様、配管の漏れ検査等を行う必要から復旧に時間がかかることが予想される。そこで復旧するまで通常は給水車等により飲料水を供給するが、給水量が不十分であり、また給水車が通行できない場所では飲料水自体を入手できないという問題がある。
【０００３】
そこで、河川、湖沼、雨水貯蔵タンク等の非飲料水源からポンプで取水し、フィルター等で濾過して飲料用水に変換する非常用浄水装置が製造され、市販されている。図１はこの種の非常用浄水装置のフロー図である。
【０００４】
非常用浄水装置は、自吸式エンジンポンプ１０、プレフィルター１１−１、１１−２、中空糸膜モジュール１２−１乃至１２−４、及び活性炭フィルター１３を備えている。河川、湖沼、雨水等の非飲料用水源１４の水Ｗ１は自吸式エンジンポンプ１０によりサクションホース１５を通して吸引され、プレフィルター１１−１、１１−２に供給され粗い濾過が行われる。プレフィルター１１−１、１１−２を通った水Ｗ２は切換弁１８−１乃至１８−４の切換操作により中空糸膜モジュール１２−１乃至１２−４に供給され濾過される。
【０００５】
上記中空糸膜モジュール１２−１乃至１２−４で濾過された水Ｗ３は定流量弁１９−１、１９−２及び配管２０を通して活性炭フィルター１３に供給され、臭い等の不純物が除去される。該臭い等の不純物が除去された水Ｗ４は浄水として蛇口２１−１乃至２１−３を通って供給される。なお、２５−１乃至２５−５はドレン排出部である。自吸式エンジンポンプ１０とプレフィルター１１−１、１１−２を接続する配管１６にはリリーフ弁２２が接続され、プレフィルター１１−１、１１−２と各切換弁１８−１乃至１８−４を接続する配管１７には１次圧力計２３が定流量弁１９−１、１９−２と活性炭フィルター１３を接続する配管２０には２次圧力計２４が設けられている。また、中空糸膜モジュール１２‐１乃至１２‐４のそれぞれには自動空気抜弁１２ａが設けられている。
【０００６】
上記構成の非常用浄水装置において、自吸式エンジンポンプ１０の仕様は、最大吐出量：１４０リットル／分、最大全揚程：３５ｍ、燃料タンクの容量：約１．５リットル、燃料消費時間は約２．５時間である。また、使用する中空糸膜モジュール１２はＭＦ膜、公称孔径０．１μｍであり、８ｍ2×４本を用いている。この非常用浄水装置では、毎時２０００〜２４００リットルの処理水（浄水Ｗ４）が得られる。なお、上記非常用浄水装置は図示しない筐体（ケーシング）に搭載して一体ものとして構成されることが可能で、その重量は７０ｋｇ程度であり、筐体の底部にキャスターを取り付けることで移動式浄水装置となっている。
【特許文献１】特開平１０−１１８６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記、従来の非常用浄水装置では、ポンプは自吸式エンジンポンプであるので、ポンプを駆動するのにガソリンを燃焼させる。そのため燃焼に伴うＳＯｘ等を含む排ガスが発生すると共に、燃料がなくなれば飲料水の製造ができない。また、燃料タンクのガソリンは２．５時間程度しかもたないので、補給するガソリンを貯蔵するための設備（可燃物貯蔵用設備）が必要である。地震等の災害時では、ガソリン等の化石燃料を入手することが困難なことが想定され、ポンプを稼動させるための新たな方法が求められる。
【０００８】
また、上記のガソリン燃料では燃料自体が可燃物であるので、その貯蔵施設が火災等の災害を引き起こす懸念がある。エンジンポンプ以外の例えば、ディーゼル発電等でポンプを駆動する場合も、軽油や灯油等を使用するので同様の課題がある。
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、非常用浄水装置のポンプ駆動源としてガソリン等の化石燃料を必要とせずに、災害時確実にポンプを駆動する動力源を得ることができる非常用浄水装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、非飲料用水源から水を取水するポンプと、該取水した水を飲料用水とするために必要な濾過フィルター及びその他の機器を備えた非常用浄水装置において、前記ポンプを駆動する動力源として太陽光発電設備を設け、前記太陽光発電設備は、複数の太陽電池モジュールとインバータと可動式台車を備え、前記複数の太陽電池モジュール及び前記インバータは可動式台車に搭載され、前記複数の太陽電池モジュールで発電された直流電力は前記インバータにより交流電力に変換されケーブルを通して前記ポンプに供給されるように構成されていることを特徴する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、非飲料用水源から水を取水するポンプと、該取水した水を飲料用水とするために必要な濾過フィルター及びその他の機器を備えた非常用浄水装置において、前記ポンプを駆動する動力源として太陽光発電設備を設け、前記太陽光発電設備は、複数の太陽電池モジュール、コントローラ、及び電力を蓄電するための蓄電器を備え、前記コントローラは前記複数の太陽電池モジュールで発電した電力を前記蓄電器に充電する機能と該蓄電器に蓄電された電力を放電する機能を備えた充放電ユニットと、前記太陽電池モジュールで発電した直流電力及び該蓄電器から放電された直流電力を交流電力に変換するインバータを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、非飲料用水源から水を取水するポンプと、該取水した水を飲料用水とするために必要な濾過フィルター及びその他の機器を備えた非常用浄水装置において、前記ポンプを駆動する動力源として太陽光発電設備を設け、前記太陽光発電設備は、複数の太陽電池モジュールで構成され、各太陽電池モジュールは発電した直流電力を交流電力に変換するインバータを備え交流電力を出力するように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１乃至３に記載の発明によれば、非常用浄水装置のポンプ駆動源として太陽光発電設備を用いることで、ガソリン等の化石燃料を使用する必要がないので、ＳＯｘ等を含む排ガスがなく、燃料補給の必要もなくなる。また、可燃物である補給用燃料（ガソリン、軽油等）を貯蔵する設備の設置が必要なくなるので、災害時貯蔵設備自体が火災源となる懸念もなくなる。また、太陽光発電設備では、ポンプの容量に合わせて太陽電池モジュールの設置枚数を変えればよい。
【００１４】
また、請求項１に記載の発明によれば、複数の太陽電池モジュール及びインバータは可動式台車に搭載され、複数の太陽電池モジュールで発電された直流電力はインバータにより交流電力に変換されケーブルを通してポンプに供給されるように構成されているので、例えば非飲料用水源が日射場所から遠く離れ且つ日陰となっている場合、可動台車に搭載された太陽電池モジュールとインバータを備えた太陽光発電設備部分を日射場所に設置し、ポンプや濾過フィルタ等を備えた浄水部分を日陰の非飲料用水源近傍に設置し、太陽電池モジュールで発電した直流電力をインバータにより交流電力に変換し、遠く離れた浄水部のポンプに送電でき、電力損失の大きい直流送電距離が無視できるほど短くなるから、電力損失が小さくなる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明によれば、コントローラは複数の太陽電池モジュールで発電した電力を蓄電器に充電する機能と該蓄電器に蓄電された電力を放電する機能を備えた充放電ユニットと、太陽電池モジュールで発電した直流電力及び該蓄電器から放電された直流電力を交流電力に変換するインバータを備えているので、夜間や不日射時でも非常用浄水装置の使用が可能となる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明によれば、太陽光発電設備を構成する各太陽電池モジュールは発電した直流電力を交流電力に変換するインバータを備え交流電力を出力する構成、即ちＡＣモジュール化しているので、専用のインバータを設置する必要がない。また、ポンプ容量の増減に対しては太陽電池モジュール設置台数の増減により容易に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図２は本発明に係る非常用浄水装置のフロー図である。図２において、図１と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。なお、他の図においても同様とする。図示するように、本非常用浄水装置は、プレフィルター１１−１、１１−２、中空糸膜モジュール１２−１乃至１２−４、及び活性炭フィルター１３を備えており、非飲料用水源１４の水Ｗ１はポンプ１によりサクションホース１５を通して吸引され、プレフィルター１１−１、１１−２で粗い濾過が行われ、続いて中空糸膜モジュール１２−１乃至１２−４で精密濾過が行われ、更に活性炭フィルター１３で臭い等の濾過が行われ飲料水Ｗ４とする構成であることは、図１の非常用浄水装置と同一である。
【００１８】
本非常用浄水装置は図１に示す非常用浄水装置と異なる点は、複数個（図では３個）の太陽電池モジュール２−１乃至２−３とインバータ３を備えた太陽光発電設備を備え、該太陽電池モジュール２−１乃至２−３で発電された直流電力をインバータ３で交流電力に変換し、ポンプ１（正確にはポンプを駆動する交流電動機）に供給している点である。ポンプ１の駆動により非飲料用水源１４の水Ｗ１はポンプ１によりサクションホース１５を通して吸引され、上記のようにプレフィルター１１−１、１１−２による粗い濾過、中空糸膜モジュール１２−１乃至１２−４による精密濾過、更に活性炭フィルター１３による濾過により、浄水Ｗ４として蛇口２１−１乃至２１−３から供給される。
【００１９】
太陽光発電設備の特徴の一つは、設置する太陽電池モジュール２の枚数により出力が変えられることにある。例えば、ポンプ１の出力が０．４ｋＷ（吐出量：０．１５ｍ3／ｍｉｎ、全揚程：７．５ｍ）の場合、定格出力１３４Ｗの太陽電池モジュールを３枚以上を直列に設置すればよい。同様にポンプ出力０．７５ｋＷ（吐出量：０．１５ｍ3／ｍｉｎ、全揚程：１４．５ｍ）の場合、定格出力１８７Ｗの太陽電池モジュールを４枚以上直列に設置すればよい。ポンプ１の出力が１．５ｋＷ、２．２ｋＷと大きくなる場合も同様に太陽電池モジュール２の設置枚数を増やせばよい。インバータ３の容量はポンプ１の出力が上記のような場合、２ｋＷ程度とすればシステムとして充分である。
【００２０】
太陽光発電設備は日射が必要であるので、河川、湖沼、雨水貯蔵タンク等の非飲料用水源が日陰等の日射の無い場所、或いは太陽電池モジュール２−１乃至２‐３の設置が困難な場所の場合では、プレフィルター１１−１、１１−２、中空糸膜モジュール１２−１乃至１２−４、及び活性炭フィルター１３を備えた浄水部と、太陽電池モジュール２−１乃至２‐３及びインバータ３を備えた太陽光発電設備部を分けて設置する必要がある。
【００２１】
そこで太陽電池モジュール２−１乃至２−３を図３に示すようにキャスター２７を備えた可動式台車２６に搭載すると共に、インバータ３を太陽電池モジュール２−１乃至２−３の裏面に位置するように搭載し、太陽電池モジュール２−１乃至２−３で発電した直流電力をインバータ３で交流電力に変換し、ケーブル２８を通してポンプ１に供給する。このときインバータ３は太陽電池モジュール２−１乃至２−３の裏面に日射を避けて配置しているので、インバータ３の変換効率上においても好ましい。なお、図３（Ａ）は太陽光発電設備部の側面図、図３（Ｂ）は太陽光発電設備部の正面図である。また、浄水部は太陽光発電設備部と別に、図示しない筐体（ケーシング）に搭載して一体のものとして構成することが可能で、筐体の底部にキャスターを取り付けることで浄水部の移動移動を簡便にすることが望ましい。
【００２２】
ケーブルを通して直流電力を送電する場合は交流電力を送電する場合に比較して、その電力損失が大きい。上記のように太陽電池モジュール２−１乃至２‐３を可動式台車２６に搭載し、インバータをその裏面に搭載することにより、太陽電池モジュール２−１乃至２−３で発電した直流電力をインバータ３に送電する距離は極めて短くて済み、その電力損失は殆どない。従って、太陽電池モジュール２−１乃至２−３で発電した直流電力はインバータ３により交流電力に変換され、電力損失の少ない交流送電でポンプ１に送電されることになる。従って、太陽光発電設備部が浄水部から離れた日射位置に配置されていても、太陽電池モジュール２−１乃至２−３で発電した直流電力を交流電力に変換し、電力損失が少なく浄水部のポンプ１に供給できる。
【００２３】
図２に示す非常用浄水装置において、定格出力１３４Ｗの太陽電池モジュールを３枚、若しくは定格出力１８７Ｗの太陽電池モジュール４枚を図３に示すような可動式台車２６に搭載し、日射の良い場所に太陽電池モジュールを移動配置し、太陽光発電設備が定格出力で発電すれば、毎時２０００〜２４００リットルの飲料用水が製造できる。
【００２４】
図４は本発明に係る他の非常用浄水装置のフロー図である。本非常用浄水装置が図２に示す非常用浄水装置と異なる点は、インバータ４１及び充放電ユニット４２を備えたコントローラ４と蓄電器５を具備する点である。太陽電池モジュール２−１乃至２‐３の定格出力は図２に示す非常用浄水装置の太陽電池モジュールと同じかそれ以上のものとする。コントローラ４の充放電ユニット４２は太陽電池モジュール２−１乃至２−３で発電された直流電力を蓄電器５に充電する機能と該蓄電器５に蓄電された直流電力を放電する機能を備えている。インバータ４１は太陽電池モジュール２−１乃至２−３で発電された直流電力を交流電力に変換し、また蓄電器５から放電される直流電力を交流電力に変換する機能を備えている。  蓄電器５は、通常の鉛蓄電池やニッケル−カドミウム電池、リチウムイオン電池で構成されるが、電気二重相（キャパシタ）でもよく、特に制限はない。
【００２５】
日射のある昼間は太陽電池モジュール２−１乃至２−３で発電された直流電力はインバータ４１により交流電力に変換されポンプ１に供給される。ポンプ１の駆動により非飲料用水源１４の水Ｗ１はポンプ１によりサクションホース１５を通して吸引され、上記のようにプレフィルター１１−１、１１−２により粗い濾過、中空糸膜モジュール１２−１乃至１２−４により精密濾過、更に活性炭フィルター１３により臭い等の濾過が行われ、浄水Ｗ４として蛇口２１−１乃至２１−３から供給される。そして太陽電池モジュール２−１乃至２−３で発電された余剰の直流電力は、充放電ユニット４２を介して蓄電器５に充電される。日射の無い夜間等は蓄電器５から充放電ユニット４２を介して放電された直流電力をインバータ４１により交流電力に変換しポンプ１に供給する。
【００２６】
図５は本発明に係る他の非常用浄水装置のフロー図である。本非常用浄水装置が図２及び図３に示す非常用浄水装置と異なる点は、太陽電池モジュール２−１乃至２−３がそれぞれそこで発電した直流電力を交流に変換する小型のインバータ６を備え、各太陽電池モジュール２−１乃至２−３から交流電力を出力できるように構成、即ちＡＣモジュール化されている点である。このように各太陽電池モジュール２に小型のインバータ６を設置し、太陽電池モジュールをＡＣモジュール化することにより、ポンプ１の容量に応じて、太陽電池モジュール２の数を増減することにより、ポンプ１の容量に応じた電力出力の太陽光発電設備を容易に設置できる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の非常用浄水装置のフロー図である。
【図２】本発明に係る非常用浄水装置のフロー図である。
【図３】本発明に係る非常用浄水装置の太陽光発電設備部の構成を示す図である。
【図４】本発明に係る他の非常用浄水装置のフロー図である。
【図５】本発明に係る他の非常用浄水装置のフロー図である。
【符号の説明】
【００２９】
１      ポンプ
２      太陽電池モジュール
３      インバータ
４      コントローラ
５      蓄電器
６      インバータ
１１    プレフィルター
１２    中空糸膜モジュール
１３    活性炭フィルター
１４    非飲料用水源
１５    サクションホース
１６    配管
１７    配管
１８    切換弁
１９    定流量弁
２０    配管
２１    蛇口
２２    リリーフ弁
２３    １次圧力計
２４    ２次圧力計
２５    ドレン排出部
２６    可動式台車
２７    キャスター
２８    ケーブル
４１    インバータ
４２    充放電ユニット
【図１】
2007075713.tif 000003
【図２】
2007075713.tif 000004
【図３】
2007075713.tif 000005
【図４】
2007075713.tif 000006
【図５】
2007075713.tif 000007