JP2017035655A - Fresh water purification apparatus and fresh water purification method - Google Patents
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Abstract
【課題】大気中の水分を捕集するにあたり、使用するエネルギーを抑え、長期連続稼働による生活水の確保を可能とする真水精製装置を提供することを目的とする。
【解決手段】大気中に浮遊する水分子を捕集する補水フィルタ18を備えた外郭14と、電荷を帯びて大気中の前記水分子を引き寄せる芯材20とを有する集水器12と、集水器12によって捕集された水分をろ過する精製フィルタ26を備えた貯水器24と、を備えることを特徴とする。また、補水フィルタ18は、静電フィルタとすると良い。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a fresh water refining device that suppresses energy used for collecting moisture in the atmosphere and can secure domestic water through long-term continuous operation.
A water collector (12) having an outer shell (14) provided with a water replenishing filter (18) for collecting water molecules floating in the atmosphere, and a core member (20) that attracts the water molecules in the atmosphere by being charged. And a water reservoir 24 having a purification filter 26 for filtering the water collected by the water device 12. Further, the water refill filter 18 is preferably an electrostatic filter.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、生活水を得るための技術に係り、特に、真水を精製するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for obtaining domestic water, and more particularly to a technique for purifying fresh water.
従来、生活水の精製は、海水や貯水池などの水源がある場合に、この水源に蓄えられた海水や淡水を飲料用の真水に変換するというものが知られている。例えば特許文献1に開示されている技術の場合は、水源からポンプで吸い上げた水をプレフィルタ(夾雑物の除去)と活性炭フィルタ(臭い除去)を通した後、逆浸透膜モジュールに圧送することで、真水を得るというものである。 Conventionally, in the purification of domestic water, when there is a water source such as seawater or a reservoir, seawater or fresh water stored in the water source is converted into fresh water for drinking. For example, in the case of the technique disclosed in Patent Document 1, water sucked up by a pump from a water source is passed through a prefilter (removal of impurities) and an activated carbon filter (removal of odor) and then pumped to a reverse osmosis membrane module. And get fresh water.
しかし、こうした従来からしられている浄水技術は、予め水源が確保されていることが前提である。このため、水源を得ることができない場合には、生活水を得ることはできない。 However, such a conventional water purification technique is premised on having secured a water source in advance. For this reason, when a water source cannot be obtained, domestic water cannot be obtained.
これに対し、渇水などにより水源が存在しない場合に生活水を得るための技術が、特許文献2に開示されている。特許文献2に開示されている技術では、除湿器の技術を利用して大気中の水分を集水し、集められた水をフィルタを介して浄水することで、真水を得るというものである。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a technique for obtaining living water when there is no water source due to drought or the like. In the technique disclosed in Patent Literature 2, fresh water is obtained by collecting moisture in the atmosphere using a dehumidifier technique and purifying the collected water through a filter.
確かに、特許文献2に開示されているような技術によれば、水源が無い場所においても生活水を得ることが可能となると考えられる。しかし、特許文献2に開示されている技術は、除湿器の技術を利用するため、水分の捕集に関し、冷却や圧縮、あるいは吸着還元といった作用を用いることとなる。このため、冷却や圧縮には、水分を得るために多くのエネルギーが必要とされ、生活水を得るという点においては実用性に乏しいという問題がある。また、吸着、還元では、乾燥剤や吸収剤を用いて水分を捕集し、これらを再乾燥させることで、除湿機能の維持を図っている。このため、乾燥剤や吸収剤から排出される水分は、再び水蒸気となるため、水分としての捕集が困難であるという実状がある。 Certainly, according to the technique disclosed in Patent Document 2, it is considered that domestic water can be obtained even in a place where there is no water source. However, since the technique disclosed in Patent Document 2 uses the technique of a dehumidifier, an action such as cooling, compression, or adsorption reduction is used for collecting moisture. For this reason, cooling and compression require a lot of energy to obtain moisture, and there is a problem that practicality is poor in terms of obtaining domestic water. In adsorption and reduction, moisture is collected using a desiccant or absorbent, and these are re-dried to maintain the dehumidifying function. For this reason, since the water | moisture content discharged | emitted from a desiccant or an absorber becomes water vapor | steam again, there exists the actual condition that collection as a water | moisture content is difficult.
そこで本発明では、大気中の水分を捕集するにあたり、使用するエネルギーを抑え、長期連続稼働による生活水の確保を可能とする真水精製装置、および真水精製方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fresh water purifying apparatus and a fresh water purifying method that suppress energy used for collecting moisture in the atmosphere and can secure domestic water by long-term continuous operation.
上記目的を達成するための本発明に係る真水精製装置は、大気中に浮遊する水分子を捕集する補水フィルタを備えた外郭部と、電荷を帯びて大気中の前記水分子を引き寄せる集水部とを有する集水器と、前記集水器によって捕集された水分をろ過する精製フィルタを備えた貯水器と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fresh water purifying apparatus according to the present invention comprises an outer part having a water replenishing filter that collects water molecules floating in the atmosphere, and water collection that attracts the water molecules in the atmosphere with a charge. And a water reservoir equipped with a purification filter that filters the water collected by the water collector.
また、上記のような特徴を有する真水精製装置において前記補水フィルタは静電フィルタであり、当該補水フィルタの外側に、大気中の塵埃を捕集するプレフィルタを備えるようにすると良い。このような構成とした場合、静電フィルタの繊維に帯電している電荷を操作することで、効率よく水分子を捕集することが可能となる。さらに、プレフィルタを備えることで、補水フィルタへの塵埃の付着を防止することができ、捕集される水分のろ過数を減らすことができる。 In the fresh water purifying apparatus having the above-described features, the water replenishing filter may be an electrostatic filter, and a prefilter for collecting dust in the atmosphere may be provided outside the water replenishing filter. In such a configuration, it is possible to efficiently collect water molecules by manipulating the electric charges charged on the fibers of the electrostatic filter. Furthermore, by providing the pre-filter, it is possible to prevent dust from adhering to the water refilling filter, and to reduce the number of collected water that is filtered.
また、上記のような特徴を有する真水精製装置において前記精製フィルタはカーボンフィルタであり、当該カーボンフィルタは、ろ過粒度の異なる物を複数段に亙って配置されているようにすると良い。このような構成とすることで、捕集された水分の臭いも除去することができる。さらに、捕集された水分を段階的にろ過することができ、フィルタの長寿命化と、ろ過水の高純度化を図ることができる。 In the fresh water purifier having the above-described characteristics, the purification filter is a carbon filter, and the carbon filter is preferably arranged in a plurality of stages with different filtration particle sizes. By setting it as such a structure, the smell of the collected water | moisture content can also be removed. Furthermore, the collected water can be filtered stepwise, and the life of the filter can be increased and the purity of the filtered water can be increased.
また、上記目的を達成するための真水精製方法は、上記いずれかの真水精製装置を用いて、大気中に浮遊する水分子を捕集する真水精製方法であって、電荷引力により引き寄せた水分子を補水フィルタにより捕集する工程と、捕集した前記水分子をクラスター化させて水分として滴下させる工程と、滴下させた前記水分をろ過して真水とする工程と、を備え、前記補水フィルタを静電フィルタとし、捕集面側に正の電荷を集約させて前記水分子を捕集することを特徴とする。 In addition, a fresh water purification method for achieving the above object is a fresh water purification method for collecting water molecules floating in the atmosphere using any of the above-described fresh water purification devices, wherein the water molecules attracted by charge attraction. A step of collecting the collected water molecules by clustering and dropping the collected water molecules as water, and a step of filtering the dropped water into fresh water. An electrostatic filter is used to collect the water molecules by collecting positive charges on the collection surface side.
このような方法を採用することにより、大気中の水分を捕集するにあたり、使用するエネルギーを抑えることができる。また、補水フィルタの捕集面側に正の電荷を集約させて水分子を捕集することにより、大気中を浮遊する水分子を効率的に捕集することができる。 By adopting such a method, it is possible to suppress the energy used in collecting moisture in the atmosphere. Moreover, the water molecule which floats in air | atmosphere can be efficiently collected by concentrating a positive electric charge on the collection surface side of a water replenishing filter, and collecting a water molecule.
上記のような特徴を有する真水精製装置、および方法によれば、大気中の水分を捕集するにあたり、使用するエネルギーを抑えることができる。このため、長期連続稼働による生活水の確保を可能とすることができる。 According to the fresh water purifying apparatus and method having the above-described features, energy used for collecting moisture in the atmosphere can be suppressed. For this reason, it is possible to secure domestic water by long-term continuous operation.
以下、本発明の真水精製装置、および方法に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the fresh water purifying apparatus and method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態に係る真水精製装置10は図1に示すように、大別して、集水器12と貯水器24より構成されている。集水器12は、大気中に漂う水分を捕集する役割を担う要素である。集水器12の具体的な構成の一例としては、次のようなものを挙げることができる。 As shown in FIG. 1, the fresh water purifying apparatus 10 according to the present embodiment is roughly composed of a water collector 12 and a water reservoir 24. The water collector 12 is an element that plays a role of collecting moisture drifting in the atmosphere. As an example of a specific configuration of the water collector 12, the following can be cited.
すなわち、実施形態に係る集水器12は、外郭14と芯材20を有し、外郭14には、プレフィルタ16と、補水フィルタ18が備えられている。プレフィルタ16としては、例えばHEPA(High Efficiency Particulate Air)フィルタを挙げることができる。プレフィルタ16は、補水フィルタ18の外側に配置され、補水フィルタ18が捕集対象とする水分と共に流れ込む大気中の塵埃を除去する役割を担う。
That is, the water collector 12 according to the embodiment includes an outer shell 14 and a
具体的には、HEPAフィルタは、クリーンルームのメインフィルタとして利用されるエアフィルタの1種であり、粒径が0.3μm程度の粒子に対して、99.97%以上の粒子捕集率を有するエアフィルタと規定されている。よって、PM2.5とは粒径2.5μm以下の粒子状物質であり、また、スギ花粉が約30μmで、ダニのふんなどのハウスダストも2〜5μmであって、粉塵の殆どを捕集できる。 Specifically, the HEPA filter is a kind of air filter used as a main filter in a clean room, and has a particle collection rate of 99.97% or more with respect to particles having a particle size of about 0.3 μm. It is defined as an air filter. Therefore, PM2.5 is a particulate material with a particle size of 2.5 μm or less, cedar pollen is about 30 μm, house dust such as mite dung is 2 to 5 μm, and most of the dust is collected. it can.
また、補水フィルタ18としては、例えば、静電フィルタなどを採用することができる。水分子は、粒径が3オングストローム程度(0.0003μm)であり、電気陰性度の作用により、水素原子と酸素原子が結合し、極性分子として存在している。このため、電荷引力の作用により、正に帯電している水素原子(δ+)は、負に帯電している物質(δ−)に引き寄せられ、負に帯電している酸素原子(δ−)は、正に帯電している物質(δ+)に引き寄せられる。よって、静電フィルタを構成する繊維周りの電荷を制御することで、効率良く水分子を捕集することが可能となるからである。
Moreover, as the
芯材20は、プレフィルタ16、および補水フィルタ18が備えられた外郭14の内部に配置される金属体であり、電荷引力の作用を利用して、大気中の水分子を引き寄せる集水部としての役割を担う。このため、芯材20には、微弱な電荷を帯びさせるよう電力を印加する。実施形態においては、外表面に正の電荷(δ+)を帯びるように構成されている。なお、芯材20の原理としては、例えば静電気発生装置などの原理によれば良い。
The
このような構成とした場合、静電フィルタを採用している補水フィルタ18の繊維では、芯材20の帯電が無い場合には、図2に示すように、電荷が散在していたとしても、芯材20が正の電荷を帯びた後には、負の電荷が芯材20側に引き寄せられるように分極し、図3に示すような形態となる。
In such a configuration, in the fiber of the
また、水分子は、芯材20の電荷引力により配向分極してその向きが整えられ、負の電荷を帯びた酸素原子側が芯材20の配置方向に向いて引き寄せられる。ここで、水分子が補水フィルタ18を通過しようとした際、補水フィルタ18を構成する繊維の外側に集中した正の電荷に引き寄せられ、補水フィルタ18に吸着されることとなる。なお、補水フィルタ18を構成する静電フィルタの繊維の電荷は、水分の付着によっても失われない。
Further, the water molecules are oriented and polarized by the charge attraction of the
補水フィルタ18により吸着された水分子は、集約されてクラスター化して、水滴として滴下する。滴下した水滴は、捕集パン22を介して集水器12の下部に備えられた貯水器24へと導入される。
Water molecules adsorbed by the
貯水器24は、集水器12によって捕集された水分をろ過する役割を担い、内部に精製フィルタ26を備えている。精製フィルタ26は、例えば、カーボンフィルタとすれば良い。ここで、実施形態に係る貯水器24では、図1に示すように、木目の細かさ、すなわち、ろ過粒度の異なるカーボンフィルタを複数、積層配置する構成としている。
The water reservoir 24 plays a role of filtering the water collected by the water collector 12 and includes a
積層配置するカーボンフィルタは、下層側ほどろ過粒度が細かなものとなるように配置すると良い。このような配置構成とすることで、集水器12から導入された水分を段階的にろ過することができる。よって、各フィルタの目詰まりを抑制し、長寿命化を図ることができる。また、段階的に複数回のろ過を行うことで、処理後の真水の精製度が向上し、より安全なものとすることができる。 The carbon filters to be laminated are preferably arranged so that the filtration particle size becomes finer toward the lower layer side. By setting it as such an arrangement structure, the water | moisture content introduced from the water collector 12 can be filtered in steps. Therefore, clogging of each filter can be suppressed and the life can be extended. Moreover, the purification degree of the fresh water after a process improves by performing filtration in multiple steps in steps, and can be made safer.
このような精製フィルタ26を備える貯水器24では、集水器12から供給された水分は、重力落下によりろ過され、下層部において生活水用の真水となる。このため、捕集水分のろ過に関する使用エネルギーが無く、省エネ化を図ることができる。
In the water reservoir 24 equipped with such a
なお、貯水器24の下層に貯留された生活水は、ドレンコック28を介して排出することができる。 The domestic water stored in the lower layer of the water reservoir 24 can be discharged through the drain cock 28.
また、このような構成の真水精製装置10によれば、水分の捕集に関しても、使用するエネルギーは、芯材を帯電させるための僅かな電力のみとなり、省エネ化を図ることができる。このため、長期連続稼働による生活水の確保が可能となり、本発明は砂漠などに隣接する乾燥帯気候区での建設現場にて飲料水を確保するための真水精製装置として利用できる。 Further, according to the fresh water purifying apparatus 10 having such a configuration, energy used for collecting water is only a small amount of electric power for charging the core material, and energy saving can be achieved. For this reason, it becomes possible to secure domestic water by long-term continuous operation, and the present invention can be used as a fresh water refining device for securing drinking water at a construction site in a dry zone climatic zone adjacent to a desert or the like.
10………真水精製装置、12………集水器、14………外郭、16………プレフィルタ、18………補水フィルタ、20………芯材、22………捕集パン、24………貯水器、26………精製フィルタ、28………ドレンコック。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ......... Fresh water refiner | purifier, 12 ......... Water collector, 14 ......... Outer shell, 16 ......... Pre-filter, 18 ......... Replenishment filter, 20 ...... Core material, 22 ...... Collection pan 24 ......... Reservoir, 26 ......... Purification filter, 28 ... Drain cock.
Claims (4)
前記集水器によって捕集された水分をろ過する精製フィルタを備えた貯水器と、を備えることを特徴とする真水精製装置。 A water collector having an outer portion provided with a water replenishing filter that collects water molecules floating in the atmosphere, and a water collection portion that is charged and attracts the water molecules in the atmosphere;
A fresh water refining apparatus comprising: a water reservoir including a purification filter for filtering water collected by the water collector.
電荷引力により引き寄せた水分子を補水フィルタにより捕集する工程と、
捕集した前記水分子をクラスター化させて水分として滴下させる工程と、
滴下させた前記水分をろ過して真水とする工程と、を備え、
前記補水フィルタを静電フィルタとし、捕集面側に正の電荷を集約させて前記水分子を捕集することを特徴とする真水精製方法。 A fresh water purification method for collecting water molecules floating in the atmosphere using the fresh water purification apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A step of collecting water molecules attracted by the charge attractive force by a water replenishing filter;
Clustering the collected water molecules and dropping them as moisture; and
And filtering the dripped water into fresh water,
A fresh water purification method, wherein the water replenishing filter is an electrostatic filter, and the water molecules are collected by collecting positive charges on a collecting surface side.
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| CN109577421A (en) * | 2018-12-29 | 2019-04-05 | 福建金源泉科技发展有限公司 | Water purifier |
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