(57)【要約】【課題】軽量で持ち運びが可能であり、任意の自転車やバイクから濾過ポンプの駆動源を得ることができる給水ポンプの駆動力伝達装置およびそれを備えた造水装置を提供する。【解決手段】給水ポンプ4と、自転車やモーターサイクルの駆動輪14の回転力を給水ポンプの回転軸に伝達する駆動力伝達装置13とを備え、駆動力伝達装置13が、ベース部材13aと、平行な水平軸まわりにそれぞれ回動自在に設けられる一対のローラ13d，13eと、ベース部材から立設され、それらのローラの回転軸を軸支する支持部材13b,13cと、一対のローラを周回するように架設されるとともに駆動輪が載置されるエンドレスのベルト13fと、ローラのいずれか一方の回転軸と給水ポンプの回転軸とを連動させる連動機構とを備えてなることを特徴とする。【選択図】図２
2009293486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水ポンプと、自転車やモーターサイクルの駆動輪の回転力を上記給水ポンプの回転軸に伝達する駆動力伝達装置とを備え、
上記駆動力伝達装置が、ベース部材と、平行な水平軸まわりにそれぞれ回動自在に設けられる一対のローラと、上記ベース部材から立設され、それらのローラの回転軸を軸支する支持部材と、上記一対のローラを周回するように架設されるとともに上記駆動輪が載置されるエンドレスのベルトと、上記ローラのいずれか一方の上記回転軸と上記給水ポンプの回転軸とを連動させる連動手段とを備えてなることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
上記一対のローラとしてタイミングプーリを有し、上記ベルトとしてタイミングベルトを有する請求項１記載のポンプ装置。
【請求項３】
上記連動手段として、上記ローラの回転軸に設けられたスプロケットと、上記ポンプの回転軸に設けられたスプロケットと、上記両スプロケットに張架されるチェーンとを有する請求項１または２記載のポンプ装置。
【請求項４】
上記給水ポンプの回転軸から回転力が伝達されて駆動する薬液供給ポンプが備えられている請求項１〜３のいずれか１項に記載のポンプ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のポンプ装置と、
上記ポンプ装置の吸入側から延設され水源に浸漬される取水部と、
上記ポンプ装置によって上記水源から移送された被処理水を濾過する濾過ユニットとを備えてなることを特徴とする造水装置。
【請求項６】
上記濾過ユニットとして、ＵＦ膜またはＭＦ膜モジュールを有する請求項５記載の造水装置。
【請求項７】
上記濾過ユニットとして、上記ＵＦ膜またはＭＦ膜モジュールの上流側に活性炭フィルタを有する請求項６記載の造水装置。
【請求項８】
上記濾過ユニットとして、上記活性炭フィルタの上流側に砂濾過器を有する請求項７記載の造水装置。
【請求項９】
上記活性炭フィルタからの濾過水を上記ＵＦ膜またはＭＦ膜モジュールの排出口側に案内する流路切換弁と、上記ＵＦ膜またはＭＦ膜モジュールの排出口から延設される排出流路とから構成される逆洗回路を有する請求項７記載の造水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、震災、津波、河川氾濫等の災害時に、被災地近くの河川、プールに貯溜されている水等の飲用に不適な水源から飲料水、生活用水としての高品質な水を生産するためのポンプ装置およびそれを備えた造水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地震等の災害が発生してライフ・ラインが遮断された被災地では、まず、飲料水を確保することが必要となる。
【０００３】
その飲料水を確保する手段として、トラック等の車両に膜濾過装置を搭載した浄水設備が実用化されている。ところが、この種の自走式浄水設備は、被災地に通じる道路が分断されたり交通が混雑した場合には現地への到着が遅れるため、迅速な対応を期待することができない。そこで、自転車やモーターサイクルに小型の濾過装置を搭載した移動式造水機も実用化されている。
【０００４】
自転車やモーターサイクルは、それらの車輪が通過し得る道幅さえあれば走行が可能であるため、上記自走式浄化設備に比べると機動力に優れており、迅速に被災地に移動して造水作業を行なうことができる。
【０００５】
しかも、自転車搭載型の場合は、人力で濾過装置のポンプを駆動するため、電気やガソリン等のエネルギー源が確保できなくとも造水が可能である。また、モーターサイクル搭載型では燃料タンクにガソリンがある範囲で造水が可能である。
【０００６】
図４は上記自転車搭載型の移動式造水機の構成を示したものである。
【０００７】
同図に示す移動式造水機は、自転車５０の荷台５１に造水ユニット５２を搭載しており、この造水ユニット５２は、ケース５３内に収納された濾過ポンプと、濾過装置５４と、この濾過装置５４の反対側に取り付けられる前処理用のフィルタ５５等から構成されており、上記濾過ポンプの駆動源は、自転車５０の後輪車軸に固定されているスプロケット５６からチェーン５７を介して得るようになっている。
【０００８】
なお、図中、５８は濾過水を蓄える濾過水タンクであり、５９は逆洗に使用される空気タンクである（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−３０１４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した移動式造水機のように、自転車やバイクから動力源を得る構成では、自転車やバイクに濾過ポンプ用の動力伝達機構を加工する必要があり、また、造水機用に改良された自転車やバイクは、平常時に通常の自転車、バイクとして使用することができないという不都合がある。
【００１０】
本発明は以上のような従来の移動式造水機における課題を考慮してなされたものであり、専用の自転車、またはバイクを必要とせず、軽量で持ち運びが可能であり、任意の自転車やバイクから濾過ポンプの駆動源を得ることができるポンプ装置およびそれを備えた造水装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のポンプ装置は、給水ポンプと、自転車やモーターサイクルの駆動輪の回転力を上記給水ポンプの回転軸に伝達する駆動力伝達装置とを備え、
上記駆動力伝達装置が、ベース部材と、平行な水平軸まわりにそれぞれ回動自在に設けられる一対のローラと、上記ベース部材から立設され、それらのローラの回転軸を軸支する支持部材と、上記一対のローラを周回するように架設されるとともに上記駆動輪が載置されるエンドレスのベルトと、上記ローラのいずれか一方の上記回転軸と上記給水ポンプの回転軸とを連動させる連動手段とを備えてなることを要旨とする。
【００１２】
本発明のポンプ装置において、上記一対のローラとしてタイミングプーリを有し、上記ベルトとしてタイミングベルトを有することができる。
【００１３】
本発明のポンプ装置において、上記連動手段として、上記ローラの回転軸に設けられたスプロケットと、上記ポンプの回転軸に設けられたスプロケットと、上記両スプロケットに張架されるチェーンとを有することができる。
【００１４】
本発明のポンプ装置において、上記給水ポンプの回転軸から回転力が伝達されて駆動する薬液供給ポンプを備えることができる。
【００１５】
また、本発明の造水装置は、上記構成を有するポンプ装置と、
上記ポンプ装置の吸入側から延設され水源に浸漬される取水部と、
上記ポンプ装置によって上記水源から移送された被処理水を濾過する濾過ユニットとを備えてなることを要旨とする。
【００１６】
本発明の造水装置において、上記濾過ユニットとして、ＵＦ膜またはＭＦ膜モジュールを有することができる。
【００１７】
本発明の造水装置において、上記濾過ユニットとして、上記ＵＦ膜またはＭＦ膜モジュールの上流側に活性炭フィルタを有することができる。
【００１８】
本発明の造水装置において、上記濾過ユニットとして、上記活性炭フィルタの上流側に砂濾過器を有することができる。
【００１９】
本発明の造水装置において、上記活性炭フィルタからの濾過水を上記ＵＦ膜またはＭＦ膜モジュールの排出口側に案内する流路切換弁と、上記ＵＦ膜またはＭＦ膜モジュールの排出口から延設される排出流路とから構成される逆洗回路を有することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のポンプ装置によれば、専用の自転車、またはバイクを必要とせず、軽量で持ち運びが可能であり、任意の自転車やバイクから濾過ポンプの駆動源を得ることができるという長所を有する。
【００２１】
本発明の造水装置によれば、上記ポンプ装置と組み合わせることにより、任意の自転車やバイクから濾過ポンプの駆動源を得て水源から被処理水を汲み上げ、濾過して浄水を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る造水装置の構成を示した説明図である。
【００２４】
同図において、造水装置１はポンプユニット２と濾過ユニット３とから主として構成されている。
【００２５】
1  ポンプユニット
1.1  給水ポンプと殺菌用ポンプ
ポンプユニット２は、ベーンポンプからなる給水ポンプ４と殺菌用ポンプ５とを有している。
【００２６】
給水ポンプ４の吸入側ポート４ａはホース６を介して粗フィルタ７が接続されており、この粗フィルタ７は被処理水を採取するため、河川、溜池、プール、あるいはタンクローリーによって搬入され槽に溜められた水等の水源に浸漬される。上記ホース６および粗フィルタ７は取水部として機能する。
【００２７】
また、給水ポンプ４の吐出側ポート４ｂは、ホース８を介して上記濾過ユニット３の給水ポート３ａに接続されている。
【００２８】
また、殺菌用（薬液供給）ポンプ５の吸入側ポート５ａはホース９を介して、例えば次亜塩素酸ソーダ等の薬液を貯蔵した薬液タンク１０に接続されており、吐出側ポート５ｂは上記濾過ユニット３の薬液ポート３ｂに接続されている。
【００２９】
上記給水ポンプ４の回転軸にはスプロケット４ｃが備えられ、上記殺菌用ポンプ５の回転軸にはスプロケット５ｃが備えられ、スプロケット４ｃとスプロケット５ｃをチェーン１１で連絡することにより、給水ポンプ４と殺菌用ポンプ５とが連動するようになっている。
【００３０】
図２の拡大図に示すように、給水ポンプ４の回転軸にはスプロケット４ｃと同軸でスプロケット４ｃよりも大径のスプロケット４ｄが備えられており、このスプロケット４ｄはチェーン１２を介し駆動力伝達装置１３と接続されている。
【００３１】
1.2  駆動力伝達装置
駆動力伝達装置１３は、地面または床面等の平坦部に載置されるベースプレート（ベース部材）１３ａを有し、このベースプレート１３ａの一方端部から一対の支持部材１３ｂ，１３ｂ（手前側のみ図示）が立設され、他方端部からも一対の支持部材１３ｃ，１３ｃ（手前側のみ図示）が立設されている。
【００３２】
上記一対の支持部材１３ｂ，１３ｂの上端部にはφ１３０ｍｍのタイミングプーリ（ローラ）１３ｄが水平軸まわりに回動自在に架設（紙面厚み方向に）されており、上記一対の支持部１３ｃ，１３ｃについても上記タイミングプーリ１３ｄと同じ構成からなるタイミングプーリ１３ｅが架設されている。
【００３３】
上記タイミングプーリ１３ｄとタイミングプーリ１３ｅには、若干、緩みを持たせた状態でタイミングベルト（エンドレスのベルト）１３ｆが架設され、両タイミングプーリ１３ｄおよび１３ｅを周回するようになっている。
【００３４】
このタイミングベルト１３ｆ上に、そのタイミングベルト１３ｆの移動方向に向けてモーターサイクルの後輪（駆動輪）１４が載せられる。なお、本実施形態の後輪は、幅１０ｃｍ、外径５６０ｍｍのゴムタイヤからなる。
【００３５】
本実施形態のモーターサイクルでは後輪荷重が８０ｋｇ、後輪空気圧が１．０ｋｇ／ｃｍ２であり、後輪１４をタイミングベルト１３ｆで支持し、後輪１４の回転力をそのタイミングベルト１３ｆを介してタイミングプーリ１３ｄおよび１３ｅに伝達し、駆動力の伝達効率を高めるようになっている。
【００３６】
詳しくは、後輪にローラに接触させて駆動力を伝達させる従来の駆動力伝達装置では、後輪とローラとの接触長さが３ｃｍ程度であり、十分な接触面積が得られないことから駆動力の伝達効率が低く、接触面積を増やすためには後輪幅の広いモーターサイクルを採用する必要があり、伝達効率を高めるための方法としては現実的ではなかった。
【００３７】
これに対し、本実施形態では、後輪１４を直接、ローラに接触させず、タイミングベルト１３ｆを介してタイミングプーリ１３ｄ，１３ｅに伝達するように構成している。このタイミングベルト１３ｆは、後輪１４に対し円弧状に接触することが可能であり、それにより、従来のように後輪にローラを接触させるものに比べて、後輪１４との接触面積を大幅に増やすことができ、駆動力の伝達効率を高めることが可能になる。
【００３８】
本実施形態では、後輪１４の接触幅が６ｃｍであり、後輪１４とタイミングベルト１３ｆとの接触長さＬを２５ｃｍとしたことにより、後輪１４とタイミングベルト１３ｆとの接触面積を、６×２５＝１５０ｃｍ２確保することができた。
【００３９】
なお、駆動力伝達装置１３のタイミングベルト１３ｆに後輪１４を載せる際、ベースプレート１３ａから立設され後輪１４の車軸を支える転倒防止材を使用してモーターサイクルの転倒を防止するようにする。
【００４０】
また、タイミングプーリ１３ｅの回転軸１３ｇにはスプロケット１３ｈが備えられ、このスプロケット１３ｈは給水ポンプ４の回転軸に備えられたスプロケット４ｄとチェーン１２を介して連結されている。それにより、後輪１４の回転力を給水ポンプ４の回転軸に伝達することができるようになっている。
【００４１】
上記スプロケット１３ｈ、スプロケット４ｄ、チェーン１２は連動手段として機能する。
【００４２】
次に、(ａ)後輪１４を直接、ローラに載せた場合と、(ｂ)タイミングベルト１３ｆを介して駆動力をタイミングプーリ１３ｄ，１３ｅに伝達した場合とで動力伝達効率を比較した。
【００４３】
測定にあたっては、タイミングプーリ１３ｅの回転軸１３ｇの軸端に、長さ１ｍのアームＡを取り付けて回転軸１３ｇまわりに回転できるようにし、さらにそのアームＡの自由端側にバネ計りＢを取り付けた。
【００４４】
次に、後輪１４とタイミングベルト１３ｆ（またはローラ）とを密着させた状態で後輪１４に制動を与え、アームＡを矢印Ｃ方向に一定速さで回転させていき、やがて(ａ)後輪１４とローラとの間、または(ｂ)後輪１４とタイミングベルト１３ｆとの間でスリップが生じた時のトルクをそれぞれバネ計りＢで測定し、(ａ)と(ｂ)とで得られたトルクを測定した。
【００４５】
表１はそのトルク測定結果を示したものである。
【００４６】
【表１】
2009293486.tif 000003
【００４７】
上記表１から分かるように、タイミングベルトを介して後輪１４の動力をタイミングプーリに伝達する(ｂ)の構成では、後輪の動力を直接、ローラに伝達する(ａ)の構成に比べ、１．９〜２．３倍のトルクの向上が確認された。
【００４８】
したがって、本実施形態の駆動力伝達装置１３を使用すれば、駆動力をより効率良く給水ポンプ４に伝達することが可能になる。
【００４９】
2  濾過ユニット
次に、図１に戻って濾過ユニット３の構成を説明する。
【００５０】
濾過ユニット３は、第１砂濾過器２０と、第２砂濾過器２１と、活性炭フィルタ２２と、ＵＦ（Ultra Filtration）膜モジュール２３とから主として構成されている。
【００５１】
上記給水ポート３ａから供給される被処理水は、配管２４を通じて上記第１砂濾過器２０および第２砂濾過器２１にそれぞれ並行して供給され、第１砂濾過器２０および第２砂濾過器２１によって前処理された前処理水は、配管２５で合流され上記活性炭フィルタ２２に供給されるようになっている。
【００５２】
なお、本実施形態では上記第１砂濾過器２０および第２砂濾過器２１に被処理水を並行して供給したが、被処理水の汚濁が少ない場合には第１砂濾過器２０のみで被処理水を濾過することもできる。
【００５３】
活性炭フィルタ２２によって濾過された濾過水は、さらに配管２６を通じて上記ＵＦ膜モジュール２３に供給され、このＵＦ膜モジュール２３によって濾過された浄水は配管２７を通じ、蛇口となるプラグ弁２８から取り出されるようになっている。
【００５４】
なお、上記給水ポート３ａから分岐して、後述する逆洗用の配管２９も設けられている。
【００５５】
上記薬液ポート３ｂは配管３０を通じて上記配管２７と接続されており、ＵＦ膜モジュール２３から得られる浄水に薬液を混合するようになっている。
【００５６】
なお、薬液は薬液ポート３ｂ→別の配管３１を通じて上記配管２４にも供給することができるようになっており、この流路は第１および第２砂濾過器２０，２１の殺菌に利用される。
【００５７】
また、上記配管２４には圧力計３２が、上記活性炭フィルタ２２の上流側には圧力計３３が、上記ＵＦ膜モジュール２３の上流側には圧力計３４がそれぞれ設けられている。
【００５８】
また、濾過ユニット３には各処理段階における被処理水、濾過水等を配管３５を通じて排出するための排出ポート３ｃが設けられている。
【００５９】
また、３ｄは給水ポート３ａから濾過ユニット３に取り入れた被処理水を水源に戻すための戻りポートであり、濾過ユニット３に供給する被処理水の供給量を調整するために設けられている。
【００６０】
上記ＵＦ膜モジュール２３は全量濾過タイプのもので構成され、図３に示すように、底蓋部２３ａと上蓋部２３ｂを有し、φ７９ｍｍ、長さ２５０ｍｍの円筒状容器２３ｃを外装として有し、底蓋部２３ａには活性炭フィルタ２２からの濾過水を導入するための導入口２３ｄが備えられ、上蓋部２３ｂには浄水を排出するための排出口２３ｅが備えられている。
【００６１】
なお、円筒状容器２３ｃの側壁には濃縮水（またはエアー抜き用）を排出しながら濾過を行なうタイプにも兼用できるように口部２３ｆ，２３ｆが備えられている。
【００６２】
円筒状容器２３ｃ内には、例えばポリエーテルスルホンからなる多数本の中空糸２３ｇが束状に収納されており、中空糸２３ｇの外面側に導入された被処理水は、中空糸２３ｇの細孔を通過することによって濾過され、濾過された浄水は中空糸２３ｇの内部を通って円筒状容器２３ｃの上部室Ｄに集合し、排出口２３ｅから送り出されるようになっている。
【００６３】
なお、本実施形態ではＵＦ膜モジュール２３を使用したが、これに代えてＭＦ（Micro Filtration）膜モジュールを使用することもできる。
【００６４】
3  造水装置の造水処理
次に、上記構成からなる造水装置１の処理動作について図１を参照しながら説明する。
【００６５】
ただし、以下に説明するバルブａ，ｂは、手動ボール弁と手動ストップ弁を組み合わせた流量制御弁、バルブｃは手動ストップ弁、バルブｄ〜ｍはそれぞれ手動ボール弁を示している。
【００６６】
濾過処理を行う場合、バルブａ，ｃ，ｄ，ｅ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｍはそれぞれ閉、バルブｂ，ｆ，ｇ，ｌはそれぞれ開とする。
【００６７】
モーターサイクルの後輪１４を回転させると、タイミングベルト１３ｆを介してタイミングプーリ１３ｄおよび１３ｅが回転し、タイミングプーリ１３ｅに対してチェーン１２を介して接続されている給水ポンプ４が駆動し、同時にその給水ポンプ４に対してチェーン１１を介して接続されている薬液ポンプ５が駆動する。
【００６８】
それにより、給水ポンプ４は粗フィルタ７から被処理水を汲み上げて濾過ユニット３の給水ポート３ａに給水し、一方、殺菌用ポンプ５は薬液タンク１０から薬液を汲み上げて薬液ポート３ｂに供給する。
【００６９】
給水ポート３ａからの被処理水は配管２４を通じて第１および第２砂濾過器２０，２１にそれぞれ供給されて被処理水中の不純物が除去される。
【００７０】
不純物が除去された前処理水は、次に配管２５を通じて活性炭フィルタ２２に供給され、前濾過処理が行なわれる。
【００７１】
前濾過処理された濾過水は、次に配管２６を通じてＵＦ膜モジュール２３の導入口２３ｄ（図３参照）に供給されて限外濾過され、浄水として排出口２３ｅから配管２７に送り出される。
【００７２】
この浄水に対し、薬液ポート３ｂ→配管３０から供給される所定濃度の薬液が混合される。それにより、プラグ弁２８を開けば、殺菌された浄水が得られる。
【００７３】
4  造水装置の洗浄処理
上記の濾過処理を実行することによって被処理水が濾過され浄水が造水されるが、この処理を継続して行なうと、第１および第２砂濾過器２０，２１、活性炭フィルタ２２、およびＵＦ膜モジュール２３に濁質が蓄積されていく。
【００７４】
その結果、圧力計３４に表示される圧力が上昇し、処理できる水量も次第に低下してくる。したがって、継続して濾過性能を維持するためには、第１および第２砂濾過器２０，２１、活性炭フィルタ２２、およびＵＦ膜モジュール２３の中空糸２３ｇ（図３参照）に付着した濁質を定期的に除去する必要がある。
【００７５】
4.1  ＵＦ膜モジュールの逆洗
ＵＦ膜モジュール２３を逆洗する場合、バルブｇを閉じてバルブｈ，ｉ，ｊ，ｋを開き、活性炭フィルタ２２からの濾過水をＵＦ膜モジュール２３の排出口２３ｅから導入する。なお、上記バルブｈ，ｉ，ｊ，ｋは流路切換弁として機能する。
【００７６】
ＵＦ膜モジュール２３内では、濾過水の濾過処理時とは逆の流れが発生することにより、中空糸２３ｇの膜表面に付着した濁質が洗い流され、逆洗回路としての口部２３ｆ→配管３５→排出ポート３ｃから洗い流された濁質が排出される。
【００７７】
また、ＵＦ膜モジュール２３の底部に残る洗浄排水は、配管２６ａ→バルブｉ→配管３５→排出ポート３ｃを通じて排出される。
【００７８】
4.2  砂濾過器の逆洗浄
第１および第２砂濾過器２０，２１を逆洗する場合、バルブｂを閉じてバルブａを開き、給水ポート３ａからの給水を配管２９を通じて第１および第２砂濾過器２０，２１の出口側に導入する。それにより、砂濾過器２０，２１内に蓄積した濁質が入口側から洗い流され、排出管２４ａおよび２４ｂから配管３５に流れて排出ポート３ｃから排出される。
【００７９】
4.3  砂濾過器の正洗
第１および第２砂濾過器２０，２１を正洗する場合、バルブａ，ｆを閉じてバルブｂ，ｅを開き、給水ポート３ａからの給水を通常の濾過処理と同様に、第１および第２砂濾過器２０，２１の入口側に導入する。それにより、第１および第２砂濾過器２０，２１内に蓄積した濁質が出口側から洗い流され、排出管２５ａ→配管３５→排出ポート３ｃを通じて排出される。
【００８０】
上記洗浄処理を行なうことにより、濾過処理を継続して行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係る造水装置の構成を示す説明図である。
【図２】図１の駆動力伝達装置の拡大図である。
【図３】図１のＵＦ膜モジュールの構成を示す拡大断面図である。
【図４】従来の移動式造水機の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８２】
１    造水装置
２    ポンプユニット
３    濾過ユニット
３ａ  給水ポート
３ｂ  薬液ポート
４    給水ポンプ
５    殺菌用ポンプ
６    ホース
７    粗フィルタ
８，９  ホース
１０    薬液タンク
１１，１２  チェーン
１３    駆動力伝達装置
１３ａ  ベースプレート
１３ｂ，１３ｃ  支持部材
１３ｄ，１３ｅ  タイミングプーリ（ローラ）
１３ｆ  タイミングベルト（ベルト）
１４    後輪（駆動輪）
２０    第１砂濾過器
２１    第２砂濾過器
２２    活性炭フィルタ
２３    ＵＦ膜モジュール
【図３】
2009293486.tif 000004
【図４】
2009293486.tif 000005
【図１】
2009293486.tif 000006
【図２】
2009293486.tif 000007