特許 7275525 船舶向け飲用水供給システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-10

(45)【発行日】2023-05-18

(54)【発明の名称】船舶向け飲用水供給システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/68 20230101AFI20230511BHJP

   C02F 1/44 20230101ALI20230511BHJP

   B01F 21/00 20220101ALI20230511BHJP

   C02F 1/28 20230101ALI20230511BHJP

   C02F 1/04 20230101ALI20230511BHJP

   C02F 9/00 20230101ALI20230511BHJP

   B63J 1/00 20060101ALI20230511BHJP

【ＦＩ】

C02F1/68 520C

C02F1/44 A

C02F1/44 G

C02F1/68 510B

C02F1/68 520M

C02F1/68 530A

C02F1/68 530K

C02F1/68 530L

C02F1/68 540A

C02F1/68 540D

C02F1/68 540Z

B01F21/00

C02F1/28 D

C02F1/04 A

C02F9/00

B63J1/00

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018195391

(22)【出願日】2018-10-16

(65)【公開番号】P2020062595

(43)【公開日】2020-04-23

【審査請求日】2021-10-04

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108833

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 裕司

(74)【代理人】

【識別番号】100162156

【弁理士】

【氏名又は名称】村雨 圭介

(72)【発明者】

【氏名】野末 満

【審査官】▲高▼ 美葉子

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－１１４７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０５７２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０４３８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０６９１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０２９８１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ１／６６－１／６８

Ｂ０１Ｄ５３／２２，６１／００－７１／８２

Ｃ０２Ｆ１／４４

Ｃ０２Ｆ１／０２－１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

海水から脱塩水を製造する海水淡水化装置と、前記海水淡水化装置から供給された脱塩水から飲用水を製造する飲用水製造装置とを備える船舶向け飲用水供給システムであって、
前記飲用水製造装置が炭酸ガス溶解装置とミネラル溶解手段と活性炭カートリッジとをこの順に備え、
前記飲用水製造装置に供給された前記脱塩水の供給量を計測する流量計測手段と演算制御装置とをさらに備え、
前記流量計測手段が前記演算制御装置に接続されており、
前記演算制御装置は、前記脱塩水の積算流量を含む情報を表示可能な表示器に接続しており、
前記演算制御装置は、前記流量計測手段により計測された前記脱塩水の供給量に基づき前記炭酸ガス溶解装置及び前記ミネラル溶解手段を制御可能となっており、
前記演算制御装置は、前記ミネラル溶解手段に供給されるべき前記脱塩水に含まれる炭酸ガスの濃度が１００～５００ｐｐｍとなるように制御し、
前記流量計測手段は、前記脱塩水の流量を一定時間ごとに積算し、時間当たりの流量を設定値として設定し、
前記演算制御装置は、前記脱塩水の時間当たりの流量が前記設定値を下回ったら、その情報を前記表示器にアラームとして表示させ、製造された前記飲用水を捨て水として処理するように注意を促す、船舶向け飲用水供給システム。

【請求項2】

前記流量計測手段は、前記脱塩水の一定流量ごとにパルス信号を前記演算制御装置に送信可能となっており、
前記演算制御装置は、前記流量計測手段から受信した前記パルス信号に基づき前記脱塩水の積算流量をカウントして、設定された積算流量に達したら、前記ミネラル溶解手段に供給されるべき前記脱塩水への炭酸ガスの注入を開始する、請求項１に記載の船舶向け飲用水供給システム。

【請求項3】

前記活性炭カートリッジはＭＦ膜を備える、請求項１又は２に記載の船舶向け飲用水供給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船舶向け飲用水供給システムに関し、特にミネラル分を適度に含む美味な飲用水を製造することの可能な船舶向け飲用水供給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、海水から真水を得る船舶の飲用水製造装置においては、蒸留方式又はＲＯ膜脱塩方式により、塩化ナトリウムを除去することが行われているが、これらの脱塩水は、ミネラル分も除去してしまうので、人体への刺激が強く、飲用としては適しない。そこで、人為的にミネラル分を添加することが行われている。

【0003】

しかしながら、人為的にミネラル分を添加する場合には、主に水溶性の薬剤を添加するため、その多くはアニオンとして、塩化物イオンや硫酸イオンも含むことになる。塩化物イオンや硫酸イオンは、えぐ味等を感じる原因となり、水本来の味を再現できない、という問題点があった。

【0004】

そこで、船舶に大容量の飲用水の貯蔵タンクを設置して、ここに十分な量の飲用水を積み込んでおくことが考えられるが、長期間航行する大型船舶などでは膨大な量の水が必要であるだけでなく、貯蔵タンクからの溶出物や貯蔵タンクから飲用水を供給する配管内のたまり水の水質管理などが困難であるだけでなく、水質の経時劣化の問題もあり、飲用としての安全性において最適ではない、という問題点があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ミネラル分を適度に含む美味な飲用水を製造することの可能な船舶向け飲用水供給システム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】

【0006】

上記目的を達成するために本発明は、海水から脱塩水を製造する海水淡水化装置と、前記海水淡水化装置から供給された脱塩水から飲用水を製造する飲用水製造装置とを備える船舶向け飲用水供給システムであって、前記飲用水製造装置が炭酸ガス溶解装置とミネラル溶解手段とを備える、船舶向け飲用水供給システムを提供する（発明１）。

【0007】

かかる発明（発明１）によれば、適度にミネラル分を含む美味な飲用水を製造することができる。これは以下のような理由による。すなわち、人が水をおいしいと感じる要素について検討した結果、（１）異味異臭がしないこと、（２）適度なミネラル分（硬度成分）が溶解していること、および（３）ガス成分が溶解していること、の全てを充足する必要があることがわかった。そこで、海水淡水化装置から供給された異味異臭の少ない脱塩水に炭酸ガス溶解装置で炭酸ガスを溶解させるとともにミネラル溶解手段でカルシウムなどのミネラル成分を溶解することにより、ミネラル成分が重炭酸塩として溶解するので、美味な飲用水が得られるのである。

【0008】

上記発明（発明１）においては、前記脱塩水の供給量を計測する流量計測手段を備えることが好ましい（発明２）。また、前記流量計測手段が演算制御装置に接続されているとともに、前記炭酸ガス溶解装置及び前記ミネラル溶解手段が該演算制御装置により制御可能となっていることが好ましい（発明３）。

【0009】

かかる発明（発明２，３）によれば、脱塩水の供給量を計測して該脱塩水の給水量に応じて炭酸ガス溶解装置からのガス供給量を調節することにより、脱塩水中の炭酸濃度を所望の濃度に調整することができる。そして、このような炭酸成分含有水にミネラル溶解手段からミネラルを溶解すると重炭酸塩硬度成分が溶出してくるので、結果的に得られる飲用水中の重炭酸塩硬度成分を変化させることができる。これらにより、適度にミネラル分を含む美味な飲用水を製造することができる。

【0010】

上記発明（発明１～３）においては、前記炭酸ガス溶解装置と前記ミネラル溶解手段との後段に活性炭カートリッジを備えることが好ましい（発明４）。

【0011】

かかる発明（発明４）によれば、活性炭カートリッジにより有機物や雑味成分を除去することでクリアな味わいの飲用水を製造することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の船舶向け飲用水供給システムによれば、海水淡水化装置から供給された異味異臭の少ない脱塩水に炭酸ガス溶解装置で炭酸ガスを溶解させるとともにミネラル溶解手段でカルシウムなどのミネラル成分を溶解しているので、美味な飲用水を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第一の実施形態による船舶向け飲用水供給システムを示す概略図である。

【図2】本発明の第二の実施形態による船舶向け飲用水供給システムを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の船舶向け飲用水供給システムの第一の実施形態について、図１を参照にして詳細に説明する。

【0015】

図１は本発明の第一の実施形態による船舶向け飲用水供給システムを示しており、図１において、船舶向け飲用水供給システム１は、海水淡水化装置２と前記海水淡水化装置から供給された脱塩水Ｄから飲用水を製造する飲用水製造装置３とを備える。

【0016】

〔海水淡水化装置〕
本実施形態において、海水淡水化装置２は、ＲＯ脱塩装置であり、このＲＯ脱塩装置は原水としての海水Ｓの供給ライン２１と、この供給ライン２１の末端に設けられた逆浸透（ＲＯ）膜脱塩装置２２と、ＲＯ膜脱塩装置２２の透過側に設けられた脱塩水供給ライン２３とを有し、ＲＯ膜脱塩装置２２の濃縮側には回収流路２４と排出流路２５とが設けられている。なお、符号２６は海水Ｓの供給ポンプであり、符号２７は回収流路２４の開閉弁であり、符号２８は排出流路２５の開閉弁である。

【0017】

〔飲用水製造装置〕
飲用水製造装置３は、炭酸ガス溶解装置としてのレギュレータ３２を備えた炭酸ガスボンベ３１と、この炭酸ガスボンベ３１に接続した炭酸ガス供給ライン３３とを備える。この炭酸ガス供給ライン３３の途中には炭酸ガス貯留部３４が配置されていて、その前後には炭酸ガス補充弁３５Ａと、炭酸ガス注入弁３５Ｂとが設けられている。そして、脱塩水供給ライン２３の途中には、流量計測手段としての流量計２３Ａが設けられていて、この流量計２３Ａの後段で上述した炭酸ガス供給ライン３３が合流している。

【0018】

また、脱塩水供給ライン２３の末端には、ミネラル溶解手段としてのミネラルカートリッジ３６が設けられている。ミネラルカートリッジ３６には、固形粉末状のミネラル剤が充填されており、このミネラル剤は、岩石由来のものや自然由来のものを用いることができ、例えば貝殻未焼成カルシウムもしくはサンゴ未焼成カルシウム等が好適である。

【0019】

さらに、ミネラルカートリッジ３６に接続されたミネラル水供給管３７の末端にはＭＦ膜を備えた活性炭カートリッジ３８が設けられていて、その後段の飲用水供給管３９が蛇口やウォータークーラーなどのユースポイントＵＰに連通している。なお、図１中において、符号４１は脱塩水供給ライン２３の開閉弁であり、符号４２は脱塩水Ｄの昇圧ポンプであり、符号４３は飲用水供給管３９に接続された排出管であり、符号４４は飲用水Ｗの排出管４３の開閉弁である。

【0020】

上述したような飲用水製造装置３において、流量計２３Ａは一定流量ごとにパルス信号をパーソナルコンピュータなどの演算装置４５に送信可能となっており、演算装置４５はこれに基づき脱塩水Ｄの積算流量をカウントして、炭酸ガス注入弁３５Ｂなどの各種弁の開閉を制御可能となっている。そして、演算装置４５はディスプレイなどの表示器４６に接続していて、脱塩水Ｄの積算流量や飲用水製造装置３の運転状況、さらには炭酸ガスボンベ３１、ミネラルカートリッジ３６及び活性炭カートリッジ３８の交換時期などが必要に応じ表示可能となっている。

【0021】

〔船舶向け飲用水の製造方法〕
次に上述したような構成を有する本実施形態の船舶向け飲用水供給システムを用いた飲用水の製造方法について以下説明する。

【0022】

まず、海水淡水化装置２の開閉弁２７は開成し開閉弁２８は閉鎖した状態で、供給ポンプ２６を駆動して、海水Ｓを供給ライン２１から逆浸透（ＲＯ）膜脱塩装置２２に供給する。このＲＯ膜脱塩装置２２において、海水Ｓ中の塩化ナトリウムの他、カルシウムやマグネシウムなどの水の味を決めるミネラル分を除去した脱塩水Ｄを脱塩水供給ライン２３に吐出する。

【0023】

次に、脱塩水供給ライン２３の開閉弁４１及び飲用水Ｗの排出管４３の開閉弁４４は閉鎖するとともに、炭酸ガス補充弁３５Ａを開成し、炭酸ガス注入弁３５Ｂは閉鎖した状態で、脱塩水Ｄを脱塩水供給ライン２３から送給する。そして、昇圧ポンプ４２を駆動して脱塩水Ｄを昇圧した後、流量計２３Ａでその流量を計測し、設定された積算流量に達したら、炭酸ガス注入弁３５Ｂを開成し、あらかじめ炭酸ガス貯留部３４に貯留された炭酸ガスを脱塩水Ｄに混合して溶解する。これにより炭酸ガス濃度をコントロールした炭酸ガス溶解水が生成される。ここで、脱塩水Ｄに炭酸ガスが１００～５００ｐｐｍ程度の濃度となるように演算装置４５で制御することにより、後述するミネラルカートリッジ３６において重炭酸塩硬度成分含有水の重炭酸塩硬度成分濃度を所望の濃度に調整することができる。なお、炭酸ガス貯留部３４には、炭酸ガス補充弁３５Ａを開成し、炭酸ガス注入弁３５Ｂは閉鎖した状態とすることで、レギュレータ３２で設定された圧力まで炭酸ガスが供給され、炭酸ガスが設定された圧力となったら、炭酸ガス注入弁３５Ｂを閉鎖する。

【0024】

続いて、この炭酸ガスを溶解した脱塩水Ｄはミネラルカートリッジ３６に流入する。そして、ミネラルカートリッジ３６を通過するときに炭酸濃度に比例して、ミネラルカートリッジ３６のミネラル剤中のカルシウムが重炭酸カルシウムとして溶出する。その他のミネラル成分も同様に重炭酸塩として溶解する。特に固形粉末状のミネラル剤として、貝殻未焼成カルシウムもしくはサンゴ未焼成カルシウム等を用いることにより、炭酸カルシウムのみならず炭酸マグネシウム成分が溶出して、これらの成分が含まれたミネラル水を得ることができる。ここで、本実施形態においては、炭酸ガスを溶解した脱塩水Ｄを流通しているので、カルシウムやマグネシウムの対イオンとして重炭酸イオンが存在する結果、硫酸イオンや塩素イオンが少なくなるので、マイルドで美味な飲用水Ｗを得ることができる。このミネラルカートリッジ３６の通過により、ミネラル水が所望の全硬度となるように炭酸ガスを溶解した脱塩水Ｄの流量を設定すればよい。ただし、ミネラル水の全硬度が１００を超えると、ミネラル成分が析出しやすくなるため、全硬度が１００程度、高くても２００以下となるようにミネラルカートリッジ３６に充填する。

【0025】

最後に、得られたミネラル水をミネラル水供給管３７からＭＦ膜を備えた活性炭カートリッジ３８に通水して、ミネラル水に含まれる有機物、雑味成分さらには濁質成分を除去することにより、美味でクリアな飲用水Ｗを製造することができる。

【0026】

上述したような飲用水Ｗの製造工程において、流量計２３Ａにより脱塩水Ｄの流量を一定時間ごとに積算し、時間当たりの流量を設定しておく。そして、時間当たりの流量が設定値を下回ったら、装置の配管内に飲用水Ｗなどが長時間滞留することにより配管に起因する溶出物などより、味質が低下している可能性があるので、これを表示器４６にアラームとして表示させ、排出管４３の開閉弁４４を開成して捨て水を行うように注意を促す。捨て水を実施したら表示器４６のアラームを消去し、排出管４３の開閉弁４４を閉鎖することで飲用水Ｗを使用可能とすることにより、常に美味な飲用水Ｗを供給することができる。さらに流量計２３Ａの積算流量を演算装置４５で管理することにより、炭酸ガスボンベ３１、ミネラルカートリッジ３６及び活性炭カートリッジ３８などの消耗品の交換時期を管理することもできる。

【0027】

次に本発明の第二の実施形態による船舶向け飲用水供給システムについて説明する。本実施形態による船舶向け飲用水供給システムは、基本的には上述した第一の実施形態と同じ構成を有するので同一の構成には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。

【0028】

図２において、第二実施形態の船舶向け飲用水供給システムは、海水淡水化装置２を減圧蒸留装置としたものである。本実施形態において、減圧蒸留装置５１は、減圧蒸留塔５２と、この減圧蒸留塔５２に接続された脱塩水供給ライン５３と、脱塩水供給ライン５３の途中に配置された調圧タンク５４とを備える。この減圧蒸留装置５１の減圧蒸留塔５２に海水Ｓを供給し、大気圧より低い圧力で蒸留分離することにより、海水Ｓ中の塩化ナトリウムの他、カルシウムやマグネシウムなどの水の味を決めるミネラルを除去した脱塩水Ｄを脱塩水供給ライン５３に吐出する。その後は上述した第一の実施形態と同様にして飲用水Ｗを製造することができる。

【0029】

上述したように海水淡水化装置２としては、逆浸透（ＲＯ）膜脱塩装置２２に限らず、減圧蒸留装置５１も同様に適用することができる。

【0030】

以上、本発明の船舶向け飲用水供給システムについて、前記各実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、アラームを告知する手段としては表示器４６に限らず警報音としてもよいし、両者を併用してもよい。また、活性炭カートリッジ３８とＭＦ膜とは別々に設けても良い。さらには、炭酸ガス溶解装置では炭酸ガスだけでなく、他のガス成分を混合しても供給してもよい。

【実施例】

【0031】

以下の具体的実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

【0032】

（ミネラル剤）
ミネラル剤として貝殻未焼成カルシウムを用意した。

【0033】

（船舶向け飲用水の官能試験）
［実施例１、参考例１～５］
図２に示す装置を用い、海水Ｓを脱塩した脱塩水Ｄに対し、炭酸ガス溶解装置により炭酸ガスを１００ｐｐｍ溶解して、炭酸ガスを溶解した脱塩水Ｄを調整した。この炭酸ガスを溶解した脱塩水Ｄをミネラル剤を充填したミネラルカートリッジ３６にミネラル剤が約１００ｐｐｍ溶解する条件で通水し、続いて活性炭カートリッジ３８に通水して、それぞれ実施例１の飲用水Ｗを製造した。

【0034】

また、参考例として超純水（参考例１）、市販のミネラルウォータ（参考例２～５）を用意した。なお、参考例２は「南アルプスの天然水」（商品名、サントリー社）、参考例３は「いろはす天然水」（商品名、日本コカ・コーラ社）、参考例４は「ボルヴィック」（商品名、販売元キリンビバレッジ（株））、及び参考例５は「エビアン」（商品名、ダノン社）である。

【0035】

これら実施例１及び参考例１～５の飲用水を、該飲用水が何であるかわからない条件下で試飲し、その味覚による官能試験を実施した。結果を各飲用水の含有成分とともに表１に示す。

【0036】

【表1】

【0037】

表１から明らかなとおり、炭酸ガスを溶解した後、ミネラル成分を溶解させた実施例１の飲用水Ｗは、雑味成分やミネラル分をほとんど含まない超純水である参考例１よりも「とてもおいしい」と感じ、市販の代表的なミネラルウォータである参考例２～５と遜色ない味覚であった。

【符号の説明】

【0038】

１ 船舶向け飲用水供給システム
２ 海水淡水化装置
２１ 供給ライン
２２ 逆浸透（ＲＯ）膜脱塩装置
２３ 脱塩水供給ライン
２３Ａ 流量計
２４ 回収流路
２５ 排出流路
２６ 供給ポンプ
２７ 開閉弁
２８ 開閉弁
３ 飲用水製造装置
３１ 炭酸ガスボンベ（炭酸ガス溶解装置）
３２ レギュレータ
３３ 炭酸ガス供給ライン（炭酸ガス溶解装置）
３４ 炭酸ガス貯留部
３５Ａ 炭酸ガス補充弁
３５Ｂ 炭酸ガス注入弁
３６ ミネラルカートリッジ（ミネラル溶解手段）
３７ ミネラル水供給管
３８ 活性炭カートリッジ
３９ 飲用水供給管
４１ 開閉弁
４２ 昇圧ポンプ
４３ 排出管
４４ 開閉弁
４５ 演算装置
４６ 表示器
５１ 減圧蒸留装置
５２ 減圧蒸留塔
５３ 脱塩水供給ライン
５４ 調圧タンク
Ｓ 海水
Ｄ 脱塩水
Ｗ 飲用水
ＵＰ ユースポイント

【図1】

【図2】