(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜によって陽極側と陰極側とに分離された水電解装置を備え、電気分解される被浄化水の一部を前記陽極側に供給する水供給系と、前記陰極側から水素を含む水を前記被浄化水に戻す浄化水系を有し、前記被浄化水に戻した水素による還元作用で被浄化水中の藻や植物性微生物の栄養源を還元し被浄化水中の藻や植物性微生物の栄養源を断って繁殖を抑えるよう構成したことを特徴とする水浄化装置。
【請求項２】
前記被浄化水が湖水又は海水であることを特徴とする請求項１に記載の水浄化装置。
【請求項３】
前記水浄化装置を水中又は水上を移動可能なケーシング内に設置したことを特徴とする請求項１に記載の水浄化装置。
【請求項４】
前記水素を含む水を被浄化水に戻す注入深さ位置が調整可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の水浄化装置。
【請求項５】
前記ケーシングがスクリューなどの自走装置を備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載の水浄化装置。
【請求項６】
前記ケーシングが水電解用及び／又は走行用のバッテリーを備えたことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の水浄化装置。
【請求項７】
前記ケーシングが水電解用及び／又は走行用の太陽発電装置を備えたことを特徴とする請求項３に記載の水浄化装置。
【請求項８】
前記ケーシングが水電解用及び／又は走行用の風力発電装置を備えたことを特徴とする請求項３に記載の水浄化装置。
【請求項９】
前記発電装置に加えてバッテリーを備えたことを特徴とする請求項７又は８に記載の水浄化装置。
【請求項１０】
前記被浄化水の汚染度を検出する検出装置を備え、その検出値によって前記浄化水系を通じて前記被浄化水に戻す水素を含む水の供給量を制御するように構成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の水浄化装置。
【請求項１１】
前記水供給系に純水製造装置を設置したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、藻や植物性微生物の繁殖を抑えて、海水や湖水などを浄化する水浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海水や湖水を浄化するのに用いられる水浄化装置として、従来から種々のものが提案されている。例えば、オゾンを発生させ、それを被浄化水中に注入することにより浄化を行なう方式のものが提案されている。
或いは、超音波により水中にキャビテーションを発生させその衝撃波により藻や植物性微生物の繁殖力を失わせるようにした方式のものも提案されている。
【０００３】
しかしながら、これら従来の水浄化装置では、オゾン発生装置や超音波によるキャビテーション発生装置などのような高価な設備を必要とするものであった。
従って、経済的に、かつ、効果的に海水や湖水を浄化することができる水浄化装置が望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水浄化装置が前記した問題点を有していた点に鑑み、本発明は、経済的に、しかも、環境を汚染することなく，藻や植物性微生物の繁殖を抑えて海水、湖水を浄化することが可能な水浄化装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は電解質膜によって陽極側と陰極側とに分離された水電解装置を備え、電気分解される被浄化水の一部を前記陽極側に供給する水供給系と、前記陰極側から水素を含む水を前記被浄化水に戻す浄化水系を有し、前記被浄化水に戻した水素による還元作用で被浄化水中の藻や植物性微生物の栄養源を還元し被浄化水中の藻や植物性微生物の栄養源を断って繁殖を抑えるようにした構成の水浄化装置を提供する。
【０００６】
水を電気分解して水素を得る水電解装置として電解質に固体高分子膜を用いた固体高分子水電解装置が知られている。
この固体高分子水電解装置による水電解法は、エネルギ効率が高く、しかも高純度の水素が生成できる上、高電流密度化が可能で装置がコンパクトであり、かつ、室温で作動させることができる上、電解質が固体で扱い易いというように種々の利点を具えている。
【０００７】
固体高分子水電解装置は、電解質膜としての固体高分子電解質膜を隔膜として陽極側と陰極側とに分離し、水を陽極側に供給して電気分解し、陽極側から酸素ガス、陰極側から水素ガスを発生するように構成されている。
これは、燃料電池を逆にした作用を有している。
固体高分子膜としては、カチオン交換膜の表面に白金属の多孔質の陽極と陰極を接合した構造のものなどが用いられる。
【０００８】
本発明は、このようにコンパクトで、かつ、室温で作動させることができる特徴をもつ、固体高分子水電解装置などのような、電解質膜によって陽極側と陰極側とに分離された構造の水電解装置を用いて、その陰極側に発生する水素を用いて水を浄化する。
すなわち、陰極側から水素を含む水を海水や湖水などの被浄化水に注入することによって、藻や植物性微生物の栄養源となる、水中の硝酸や亜硝酸を次のように還元するのである。
【０００９】
【数１】
0004022065.tif 000002
【００１０】
このように、栄養源を断つことによって、藻や植物性微生物などの汚染源が水中で繁殖するのを防ぐのである。
本発明による水浄化装置は、水中又は水上を移動可能なケーシング内に設置し、海水や湖水における浄化すべき区域、或いは水域に移動させることによって水の浄化を効果的、効率的に行なうことができるようにすることができる。
【００１１】
また、本発明による水浄化装置において、陰極側から水素を含む水を浄化すべき水中に注入する深さ、すなわち、上下方向位置を調整可能に構成することによって更に効率的、効果的に水浄化を行なうことができるものとなる。
更に、本発明による水浄化装置をケーシング内に設置した構成とした場合、そのケーシングにスクリューなどの自走装置を備えた構造のものとすることによって、その水浄化装置を遠隔操作などによって所定の水域に自走させて、その水域を効率的に浄化させることができるものとなる。
【００１２】
本発明による水浄化装置をケーシング内に設置した構成とした場合、その水電解装置の運転用及び、そのケーシングの自走用のバッテリーを備えた構成とすることによって、その水浄化装置は、外部からの電力の供給を断って運転も自走もできることとなって好ましい。
【００１３】
また、前記したバッテリーに代え、太陽発電装置や風力発電装置をケーシングに設置することにより、自然エネルギを活用して経済的に水浄化を行なうことができる装置となる。
更に、この場合、それらの太陽発電装置や風力発電装置に加え、バッテリーを搭載させると、日照や風などの自然状態に影響されずに安定した水浄化作用や自走を行なわせることができて好ましい。
【００１４】
以上説明した本発明の水浄化装置において、被浄化水の汚染度を検出する検出装置を備え、その検出値によって浄化水系を通じて被浄化水に戻す水素を含む水の供給量を制御するように構成すると、経済的、かつ、効果的に水浄化を行なうことができて好ましい。
本発明の水浄化装置によれば、港湾、各種水路、発電所における冷却水系、河川など種々の水を浄化することができる。
【００１５】
本発明による水浄化装置は、前記したように自走装置を装備して自走させたり、適宜曳行して所定位置の水浄化を行なわせることはもとより、浄化すべき水域の水面上又は水中などに１個又は複数個を設置しておいて水浄化作用を行なわせるようにすることができる。
【００１６】
また、本発明による水浄化装置において、電気分解される被浄化水の一部を前記陽極側に供給する水供給系に純水製造装置を設置して、陽極側に供給される水に含まれている重金属イオンなどの不純物を除去するように構成して、それらの不純物によって電解質膜の劣化による水電解性能の低下を防ぐようにするのが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による水浄化装置を図示した実施の一形態に基づいて具体的に説明する。
図１において、Ｃは、水浄化装置を内部に設置しているケーシングで、この実施形態の場合のケーシングは船体の形をしていて水上を自走できる構造となっている。
【００１８】
１は固体高分子水電解装置で、ケーシングＣを浮かべてある海洋からポンプ２によって汲み上げられた海水を、水供給系３を経て受け入れて電解し、固体高分子からなる電解質膜によって分離された陽極側に酸素、陰極側に水素を発生させる。
陰極側から水素を含む水が浄化水系４を経てケーシングＣ外の海水中に戻されるように構成されている。
【００１９】
５は太陽電池、６は風力発電装置で、共にケーシングＣに搭載されている。太陽電池５と風力発電装置６で発電された電気は固体高分子水電解装置１に供給されるが、風力発電装置６で発電された電気は交直変換器７を通して直流に変換されたのち固体高分子水電解装置１に導かれる構成となっている。
【００２０】
８はバッテリーで、太陽電池５と風力発電装置６で発電された電気の一部が流れて蓄電される構成となっており、バッテリー８は直交変換器９を通して交流に変換されたのちモータ１０に流れるように構成されている。
１１はスクリュー（推進装置）で、モータ１０によって回転駆動されるよう連結されている。
【００２１】
１２は純水製造装置で、フィルターとイオン交換膜を備え、固体高分子水電解装置１に海水を導く水供給系３に設置されている。この純水製造装置１２は、固体高分子水電解装置１に供給される海水中に含まれるゴミなどの固形物をそのフィルターで物理的に除去するとともに、そのイオン交換膜により重金属イオンなどの不純物を除去する働きをする。
【００２２】
図示した水浄化装置は以上の構成を有しており、水供給系３を通して固体高分子水電解装置１の陽極側へ不純物を除去された海水が供給される。
固体高分子水電解装置１は、太陽電池５、風力発電装置６、バッテリー８のいずれか１つ以上から電力の供給を受けて陽極側に受け入れた海水を電解し、陽極側に酸素、陰極側に水素を発生する。
【００２３】
陰極側に生じた水素は、電解後の海水と共に浄化水系４を通して海水に戻される。
海水中に戻された水素を含む海水は、ケーシングＣの外側で拡散し、その水素が〔数式１〕に示したように海水中の硝酸や亜硝酸を還元して窒素と水に分解させ、硝酸や亜硝酸が藻や植物性微生物の栄養源となるのを防ぎ、その繁殖を抑える。
このケーシングＣは、スクリュー１１を駆動することによって水浄化を施すべき水域へ移動できる。
【００２４】
また、固体高分子水電解装置１から、水素を含む水を海水中に注入する浄化水系４は、海水への水素注入深さを調節できるようにその吐出口の上下位置を調節可能に構成するのが好ましい。
また、水素を注入する水域における海水の汚染度を検出する検出装置をケーシングＣ内に備え、その検出値によって浄化水系４を通して注入される水素の量を制御する構成とすることによって、水素の注入量を効率的に行なうことができて好ましい。
【００２５】
以上、本発明の実施の一形態について説明したが、本発明がこの実施形態に限定されるものではなく、本出願の特許請求の範囲に示す本発明の範囲内において種々の変更、変形を加えてよいことはいうまでもない。
例えば、図示した実施形態では、水浄化装置を設置したケーシングＣを船体の形に構成して浄化すべき水域の水面上に浮かべて自走できるようにしているが、自走装置無しに定位置に所定数を固定又は停泊させた状態で使用するものとしてもよいし、或いは、水中を走行又は水中に固定した構造のものとしてもよい。
【００２６】
また、図示した実施の形態では、固体高分子水電解装置１を用いているが、固体高分子以外、電解質膜によって陽極側と陰極側に分離した構成をもつ固体電解質型など適宜の水電解装置を採用してよい。
また、図示したものでは、水電解装置の電源として太陽電池５と風力発電装置６を採用しているが、電源はこれに限らず、バッテリーのみ、又は他の適宜の発電装置を搭載、又は外部電源から電力供給するものであってよい。
【００２７】
また、図示した実施の形態では、水電解装置によって生成された酸素の利用については特に考えられていないが、これを例えば白金系、鉛系触媒を用いて水素とオゾンを発生させ、そのオゾンを用いて水の浄化を併せ行なうようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上、具体的に説明したように、本発明は電解質膜によって陽極側と陰極側とに分離された水電解装置を備え、電気分解される被浄化水の一部を前記陽極側に供給する水供給系と、前記陰極側から水素を含む水を前記被浄化水に戻す浄化水系を有し、前記被浄化水に戻した水素による還元作用で被浄化水中の藻や植物性微生物の栄養源を還元し被浄化水中の藻や植物性微生物の栄養源を断って繁殖を抑えるようにした構成の水浄化装置を提供する。
【００２９】
本発明は、コンパクトで、かつ、室温で作動させることができる特徴をもつ、固体高分子水電解装置などのような、電解質膜によって陽極側と陰極側とに分離された構造の水電解装置を用いて、その陰極側に発生する水素を含む水を海水や湖水などの被浄化水に注入することによって、藻や植物性微生物の栄養源となる、水中の硝酸や亜硝酸を数式１のように還元し、藻や植物性微生物などの汚染源の栄養源を断つことによって、水中で繁殖するのを防ぐのである。
【００３０】
本発明による水浄化装置を、水中又は水上を移動可能なケーシング内に設置したものでは、海水や湖水における浄化すべき区域、或いは水域に、このケーシングを移動させることによって水の浄化を効果的、効率的に行なうことができる。
【００３１】
また、本発明による水浄化装置において、陰極側から水素を含む水を浄化すべき水中に注入する深さ、すなわち、上下方向位置を調整可能に構成したものでは、更に効率的、効果的に水浄化を行なうことができる。
更に、本発明による水浄化装置をケーシング内に設置し、そのケーシングにスクリューなどの自走装置を備えた構造としたものでは、その水浄化装置を遠隔操作などによって所定の水域に自走させて、その水域の浄化を効率的に行なわせることができる。
【００３２】
本発明による水浄化装置をケーシング内に設置し、その水電解装置の運転及び、そのケーシングの自走用のバッテリーを備えた構成としたものでは、その水浄化装置は、外部からの電力の供給を断って運転も自走もできる。
【００３３】
また、前記したバッテリーに代え、太陽発電装置や風力発電装置をケーシングに設置したものでは、自然エネルギを活用して経済的に水浄化を行なうことができ、更に、それらの太陽発電装置や風力発電装置に加え、バッテリーを搭載させたものでは、日照や風などの自然状態に影響されずに安定した水浄化作用や自走を行なわせることができる。
【００３４】
本発明の水浄化装置において、被浄化水の汚染度を検出する検出装置を備え、その検出値によって浄化水系を通じて被浄化水に戻す水素を含む水の供給量を制御するように構成したものでは、経済的、かつ、効果的に水浄化を行なうことができる。
【００３５】
また、本発明の水浄化装置において、被浄化水の一部を前記陽極側に供給する水供給系に純水製造装置を設置した構成としたものでは、陽極側に供給される水に含まれている重金属イオンなどの不純物が除去され、それらの不純物によって電解質膜の劣化による水電解性能の低下を防ぐことができる。
【００３６】
以上のように、本発明の水浄化装置によれば、港湾、各種水路、発電所における冷却水系、河川など種々の水を経済的、効果的に浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態による水浄化装置の構成を示す説明図。
【符号の説明】
１      固体高分子水電解装置
２      ポンプ
３      水供給系
４      浄化水系
５      太陽電池
６      風力発電装置
７      交直変換器
８      バッテリー
９      直交変換器
１０    モータ
１１    スクリュー
１２    純水製造装置
Ｃ      ケーシング
【図１】
0004022065.tif 000003