JP2003502544A - 水を濾過するためのピストンポンプと方法及び装置 - Google Patents

水を濾過するためのピストンポンプと方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は膜濾過装置を用いて液体を濾過するための方法及び装置に関する。本発明は濾過装置、特に半浸透性装置の作成の技術分野に関する。本発明は、液体加圧ポンプ（３，４）が、共通シャフトに連結され、かつ、３つの整列したチャンバ（１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂ）内で並進して可動であるように取り付けられた３つのピストン（２４，２５，２６）を備え、前記ピストンのうちの２つ（２４，２６）は同一であり、シャフト（２３）の端部に連結されて、チャンバ（１８，２０）を２つのキャビティ（１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂ）に分割することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、薄膜フィルタ装置の使用により液体を濾過するための方法および装
置に関する。
【０００２】 本発明の技術分野は、半透過性膜フィルタ装置の製造の分野である。 本発明は、特に、逆浸透により海水または塩水を脱塩するための方法及び装置
と、例えば、飲料用または潅漑用に適当な水を生成するために、水のような液体
を限外濾過するための方法及び装置に関する。
【０００３】 海水を脱塩するために濾過する装置の不都合な点は低効率であるということで
ある。すなわち、１立方メートル（ｍ3）の脱塩水を得るために消費されるエネ
ルギは、約５キロワット時（ｋＷｈ）〜１０ｋＷｈである。生じた非常に高塩度
の（▲ｓｕｒｓａｌｅｅ▼）水からエネルギを回収するために、「Ｐｅｌｔｏｎ
」型式タービンのようなタービンが使用され得るが、しかしながら、タービンの
効率が低いとすれば、装置の総合効率はほんのわずかしか改善されない。更に、
セントリフューガルポンプ及びタービンに適合するこのような装置は高価であり
、それらの信頼性および長寿命性は比較的劣る。
【０００４】 逆浸透によって海水を脱塩するための装置では、処理される水は水の浸透圧よ
り大きい注入口圧でフィルタ装置の注入口に配送される。一般的には、フィルタ
の注入口に水を供給する圧力は最低２５バールであり、例えば、該圧力は約３０
バール〜１００バールの範囲にあり、特に、約６０バール〜８０バールの範囲に
ある。フィルタは、「非常に高塩度の（▲ｓｕｒｓａｌｅｅ▼）」水の濃縮物と
、（気圧に近い圧力における）脱塩水の透過物の双方を生じる。フィルタを出る
濃縮物の圧力は、脱塩のための水の供給圧より若干だけ低く、例えば、フィルタ
内の圧力降下が小さいとすれば、前記濃縮物の圧力は約１バール〜５バールだけ
低い圧力であり得る。
【０００５】 それほど強力でないフィルタ装置では、特に塩水を処理するためのナノ濾過装
置では、約１０のバールの圧力で処理される水が供給され、約４バール〜８バー
ルの圧力で濃縮物が回収される。
【０００６】 米国特許第３８２５１２２号は、逆浸透によって流体を濾過するためのポンプ
装置を記載している。該装置は、主流体ポンプチャンバを画定する整列した複数
のシリンダと、濃縮物からエネルギを回収するためのブースターチャンバと、ポ
ンプによって加圧される作動液によって装置を駆動するための液圧チャンバとか
らなる。各チャンバは、ピストンのすべてに共通のピストンロッドの作用を受け
て往復並進運動するピストンを備える。上記明細書において述べられている目的
は、加圧された流体の流量を一定に維持することであるが、チャンバに接続され
た導管上に配置された分配器バルブを制御するストローク終了センサの使用によ
り、ロッドの移動方向を反転させるためのシステムは、連続した流量を保証する
ことが可能でない。それは恐らく、他のすべてのピストンポンプシステムのよう
に、該装置が逆浸透による濾過のための有効な産業開発を享受していないためで
ある。フィルタ薄膜は、該膜を詰まらせるかまたは破壊し得る圧力および流量に
おける変動に非常に敏感である。
【０００７】 米国特許第４４３２８７６号は、ポンプからの出口における水圧及び流量の変
動を低減しようとする様々な装置について記載している。すなわち、ポンプチャ
ンバの容積とポンプチャンバに連結された膨張チャンバの容積とを同時に変化さ
せるための装置は、水導管上に配置されたバルブの急激な開閉による気圧のサー
ジを縮小するように、ピストンがそのストロークの終わりにある時、それらの２
つのチャンバを瞬間的に連通させる。該装置は、抑制されたバルブを備える装置
と一列に並んだ２つのパイロット逆止弁を有する装置との２つの別例を有する。
前記明細書は、１つ以上の共通クランクシャフトによって駆動される３つ以上の
ピストンを備える装置を提案している。また前記明細書は、２本、４本、８本、
または１６本のピストンを有する装置は避けるよう推奨している。米国特許第４
４３２８７６号により簡潔に記載された装置を製造するために、かつチャンバ容
積を変化させるための装置を排除するために、米国特許第４９１３８０９号は、
ロッドによって相互に連結されており、かつ複動液圧式アクチュエータによって
駆動される２つのピストンを備え、水導管上に設けられた分配器バルブの位置を
制御する圧力が所定時間からわずかにずれて伝えられるポンプ装置を記載してい
る。
【０００８】 ピストンポンプに対してなされる改良にもかかわらず、ピストンポンプ装置は
複雑すぎて、薄膜フィルタに配送するために水を加圧するのには不適当であるた
め、現在の逆浸透装置は本来低効率なセントリフューガルポンプを備えることが
理解され得る。
【０００９】 本発明の目的は、改善された液体を濾過する方法および装置を提供することに
ある。 本発明の目的は、そのような濾過方法および装置の全体効率を改善することに
ある。
【００１０】 第１の態様では、本発明は、少なくとも２つのポンプを備える揚水装置を提案
している。各前記ポンプは、 長手軸線上に整列した少なくとも２つのチャンバと、 ２つのチャンバの各々の中において往復並進運動するようにそれぞれ取り付け
られた少なくとも２つのピストンと、 その一部が各チャンバ内に延び、前記長手軸線に沿って前記チャンバに対して
滑動するように取り付けられた、２つのピストン間において力を伝達するための
伝動シャフトとを備える。
【００１１】 前記ポンプ装置は、前記シャフトを各ポンプ内のピストンと共に、通常は周期
的に、往復並進運動させることによって、（前記ピストンにより濃縮物から回収
されるエネルギを引いた）水を圧縮するために必要なエネルギを伝えるのに適当
なアクチュエータと、各ポンプの前記シャフト及びピストンを各ストロークの終
りに長期間、つまり周期的なサイクルの各期間の２倍の間、休止させ、よってフ
ィルタの注入口における水の圧力のいかなる変動も回避するか非常に制限するこ
とを可能にする手段とをさらに備える。
【００１２】 該ボンプ装置は、前記２つのポンプうちの一方がストロークの終わりで長期間
休止している間、前記２つのポンプうちのもう一方を加速し、それにより、ポン
プによって少なくとも１つのフィルタに配送される水の累積流量をほぼ一定の値
に維持できるようにする手段をさらに備える。
【００１３】 本発明の意味において、「休止」なる用語は、あるポンプの前記ピストンのう
ちの少なくとも１つ、一般には双方のピストン、並びに関連するシャフトが、実
質的に静止している継続期間を意味し、前記休止の継続期間は、シャフト（およ
びピストンの）のサイクル周期に対するその比率が概して１０-3より大きくなる
ようなものであり、この比率は非常に高い値、例えば約０．１以上に上昇するこ
とが可能であり、特に、前記２つのポンプが同じ容量を有していない場合、その
ような状況下では、大容量のポンプの休止は、小容量のポンプの休止より長く継
続するであろう。
【００１４】 やはり、一般には双方のポンプは同じ容量を有し、かつ各々のポンプは、双方
のポンプに対してほぼ同一のストローク終端休止期間を実行するような方法で制
御される。
【００１５】 ストロークの終わりにおいて休止が後続する減速を制御するために、少なくと
も１つのポンプの、少なくとも１つのチャンバには、好ましくは、ピストン（及
び／またはシャフト）の位置を検知するためのものであって、かつ前記ピストン
（または前記シャフト）がそのストロークの終端位置に到達する前に、検知信号
を発生するように位置決めされるセンサが装着される。この検知信号は電子制御
ユニットに送信され、該電子制御ユニットは問題のポンプの前記アクチュエータ
によって伝えられるエネルギを停止させることによって前記信号の受信に応答す
る。
【００１６】 前記アクチュエータによって供給された駆動エネルギは、好ましくは、上述し
た特許に記載されているのと同様な方法で、前記シャフトに接続された「駆動」
ピストン上に作用する作動液を介して水に伝達される。その後、加圧下での駆動
ピストンへの流体の配送における休止は、問題のポンプの休止を引き起こす。
【００１７】 別の態様において、本発明は、２つのポンプを備える揚水装置を提供するもの
である。各ポンプは整列した２つのチャンバを有し、各チャンバは該チャンバ内
で並進運動可能なピストンを受容し、その２つのピストンは滑動シャフトによっ
て相互に連結されており、前記装置は、各ポンプを駆動するための複動液圧式ア
クチュエータと、加圧された駆動作動液を循環させるためのループとをさらに備
え、前記ループは単一であり、従ってポンプ装置の前記液圧式アクチュエータの
全てに共通であり、前記装置は、各アクチュエータを前記ループと選択的に連通
させるための手段をさらに備え、その手段は、アクチュエータに配送される駆動
作動液流量の合計が時間とともにほぼ一定となり、その結果、前記装置のポンプ
によって配送される水の流量の合計がほぼ一定となるように制御される。
【００１８】 前記の共通駆動流体循環ループは、好ましくは、前記ループにおける流量を測
定するための単一ポンプおよび単一部材を備える。 選択的な連通を確立するための前記手段は、アクチュエータに駆動流体を配送
するための巡回路の全てを同時に閉鎖することを恒久的に防ぐ手段を備える。従
って、駆動流体が前記アクチュエータの１つに配送されるのを妨げるために前記
選択的連通手段の一部が閉じている場合、対応するポンプの休止を実行するため
に、前記選択的連通手段の少なくとも一部は開放しており、駆動流体の全体（総
）流量が一定のままであるとすれば、その後、前記ループによって供給される他
のアクチュエータに配送された駆動流体の流量は増加し、その結果、該手段の加
速及び対応する１つ以上のポンプの加速をもたらす。
【００１９】 前記選択的連通手段は、電子制御ユニットによって電気的に制御されるバルブ
を本質的に備える。前記電子制御ユニットは、前記バルブのピストンの位置を表
わす信号、及び好ましくは前記共通のループ内に設けられた流量計からの信号を
受信する。これに代わって、ポンプ装置によって使用される駆動流体の総流量を
測定する流量計は、ポンプによって薄膜フィルタに配送される水を移送するため
の導管に配置された流量計と置き換えることが可能である。また、前記流量計は
、油を移送し、かつ共通ループに各アクチュエータを連結するための導管に配置
された複数（少なくとも２つ）の流量計と置き換えることも可能である。さらに
、前記流量計は、装置のそれぞれのポンプがチャンバと滑動シャフトと同一寸法
のピストンとを備えると仮定すると、少なくとも１つのポンプ内で滑動するシャ
フトの移動速度を検知するための少なくとも１つのセンサと置き換えることも可
能である。そのような状況下では、一定な総流量で水が配送されることを保証す
るためには、それぞれのポンプの滑動シャフトの速度の合計が一定値で恒久的に
維持されることを保証することで十分である。
【００２０】 好ましい実施形態では、各ポンプは、前記滑動シャフトの中央に固定された駆
動ピストンを有する。この実施形態では、前記ポンプの各々は、３つのピストン
及び力を伝達するための共通滑動シャフトを有し、前記ピストンの各々は、それ
ぞれの円筒状チャンバ内で往復並進運動可能であり、３つの該チャンバは、ピス
トンが並進運動する軸線に一致するシャフトの長手軸線上に整列される。２つの
同一な端部ピストンは、まず濾過するために液体を加圧し、次に濃縮物からエネ
ルギを回収するように作用する。また、それら２つのピストンは、シャフトの長
手方向の両端にそれぞれ対向して配置される。（より小さな直径を有する）第３
のピストン、すなわち「駆動」ピストンはシャフト上に固定され、かつシャフト
の両端から等しい距離にある。従って、その中で運動する２つの端部ピストンの
うちの１つをそれぞれ有する２つの端部チャンバ（「共通」チャンバと称される
）の各々は、ピストンによって分割されて同ピストンの位置に応じてその容積が
変化する２つの部分すなわちキャビティにさらに分けられる。各チャンバの第１
の部分は、その中央において滑動するシャフトの一部分を有しており、かつ、薄
膜フィルタに連結されて濃縮物（非常に高塩度の水）を受容する。各チャンバの
第２の部分は、（塩水を）濾過するために液体を移送する導管に連結される。駆
動ピストンが運動する中央チャンバは、好ましくは油からなる作動液を駆動する
ための供給導管及び回収導管に連結される。
【００２１】 本発明の装置は、以下の利点、すなわち、 その２面のうちの第１の面（「前」面）によって、濾過される流体と接してお
り、かつその２面のうちの第２の面（「後」面）によって、フィルタを通過した
濃縮物と接している端部ピストンの各々は、小さな機械的応力を受けて、これら
の２つの液体間に存在する小さな圧力差を与えられることとと、さらに、この小
さな圧力差は、ピストンに複雑で高価なシールリングを取り付けることを要求し
ないことと、また、いかなる場合も、そのようなピストンリングを介した少量の
漏出は容易に許されることと、 米国特許第３８２５１２２号に記載された装置とは異なり、チャンバの外部に
延びるシャフトの部分が無いことにより、必要なシールの数が減り、よって漏出
の危険を低減することと、さらに、その中をシャフトが貫通し、かつ正確に整列
されなければならない穴（軸受）の数を減らすことによって、固定部品および可
動部品の機械加工及び組み立てを非常に単純化することと、これはまた、シャフ
ト上およびピストン上の摩擦力を低減して効率を増大することとを示す。
【００２２】 本装置の構造はまた、シャフトに付与される機械的応力を低減することを可能
にする。この構造により、細長いチャンバ、特に直径に対する長さの比が３以上
、好ましくは５〜１０または１０〜２０の範囲近傍にあるチャンバを使用するこ
とが可能になる。この細長い管状形状は、高圧に耐えることが可能でなければな
らないチャンバを画定する本体を形成することをより容易にする。これは、連続
的に変化するか、または一定である流量を得ることにも寄与し、その結果、特に
ピストン速度に対する、従って共通シャフトの速度に対する制御を容易にするこ
とにより、（ストロークの終わりに）一時的なサージを除去する（かつ／または
相当に低減する）。
【００２３】 ２つの端部ピストンの少なくとも１つが滑動シャフトの対応する端に固定して
連結されていない場合、特に、少なくとも１つの軸線に関してピストンがシャフ
トに対して移動することを可能にする接続手段によって該ピストンがシャフトに
連結される場合、これらの利点は増大される。特に、前記連結は、（例えば、長
手軸線に直交する）少なくとも１つの横軸線を中心とした相対的な回転を可能す
る玉継手またはカルダン自在継手によって、または長手軸線に沿った相対的な並
進を可能にする軸受によって、さらにまたは、前記連結手段の組み合わせによっ
て構成することが可能である。ピストンがシャフトに連結されない場合、ピスト
ンおよびシャフトの端部は双方とも、（軸受に接して）互いに接触するようにな
るための対向面を提供する。濾過用の水が高圧下で配送されている間、シャフト
は駆動流体によって、前記面を介して、中央ピストン上に及ぼされた力を前記端
部ピストンに伝達する。端部チャンバが低圧下でブースター手段（ポンプ手段）
によって充填されている間、端部ピストンは、その第１の面（前面）に対して作
用する濾過用の水によって働く（低い）圧力による駆動を受けて、前記軸受面を
介して接触したままである間、シャフト端部に「追従」する。そのような状況下
では、端部ピストンの周囲にはチャンバ内におけるピストンの摺動を案内するた
めの手段が一体化されている。
【００２４】 本発明の特徴によれば、端部チャンバの前記第２の部分の断面に対する端部チ
ャンバの前記第１の部分の横断面（チャンバおよびシャフトの共通の長手軸線に
対する）の比率は、一般に約２０％〜７５％であるフィルタの転換率に比例する
（同等である）。シャフトの直径、および各ポンプのチャンバの直径は、この割
合に従うように選択されている。
【００２５】 ２つの端部チャンバは、好ましくは、同一であり、駆動ピストンを受容しかつ
作動液によって駆動される中央チャンバに関して対称である。さらに、フィルタ
にポンプを連結する導管もほぼ対称である。
【００２６】 別の態様では、水フィルタ装置は、上記に定義されたような少なくとも２つの
ポンプを備え、前記ポンプは並列に連結されている注入口及び排出口を有し、前
記ポンプの作動は、ずれた位相で維持されており、注入口を介して進入を許され
た液体（水）および排出口を介して配送された加圧液体（水）に関して種々のポ
ンプからの累積総流量がほぼ一定（好ましくは１０％以内、特には最高５％以内
）であることを保証するように、前記ポンプの速度は制御及び／または監視され
ている。
【００２７】 本発明は、好ましくは、そのシャフトが１サイクルの間に変化する速度および
位相ずれで駆動される２つの同一のポンプを備え、その位相差はゼロにも１８０
°にも等しくなく、かつ２本の前記シャフトの速度の絶対値の合計は時間ととも
にほぼ一定である。
【００２８】 各ポンプの２つの水加圧チャンバが構造により逆位相で作動するとすれば、第
１のポンプと並列であり、かつ、例えば（第１のポンプのシャフトの運動に対し
て）１０°〜７０°の範囲にある値を有する位相ずれで運動するシャフトを有す
る第２のポンプを追加することにより、ポンプのシャフトがストロークの終端に
到達しようとも、濾過される流体の流量は、単一のポンプが存在する場合には起
こり得るようなゼロには決してならないことを保証可能にする。
【００２９】 本発明の特徴によれば、第２のシャフトがストロークの終端（死点ポイント）
で休止している間、２本のシャフトのうちの第１のシャフトは加速される。さら
に、端部チャンバの部分は圧力下で流体の供給源に連結され得、前記流体はピス
トンによってチャンバの前記部分内に吸い上げられた（及び／または上流ブース
ターポンプによって配送された）水をフィルタの通常供給圧力まで加圧可能であ
り、その結果、チャンバのこの部分がフィルタの注入口と連通している間にフィ
ルタの注入口圧が（一時的に）降下することを回避することが可能である。前記
部分が充填された後、対応するピストンがストロークの終端（死点位置）に位置
すると、この一時的な加圧が実行される。この目的のために、このチャンバ部分
は吸入及び配送の巡回路から瞬間的に隔離され得る。
【００３０】 好ましい実施形態では、非常に高塩度の水（濃縮物）はまた、熱交換器を通過
することにより駆動作動液を冷却するためにも使用される。 本発明の他の好ましい特徴によると、 管状揚水チャンバは５０ミリメートル（ｍｍ）〜１０００ｍｍの範囲、特に１
００ｍｍ〜６００ｍｍの範囲にある直径を有するように選択され、 シャフトおよびピストンの最高速度は、０．１メートル毎秒（ｍ／ｓ）〜１０
ｍ／ｓに及ぶ範囲、好ましくは０．２５〜３ｍ／ｓの範囲にあるように維持され
、 シャフトのサイクル周期に対するその比率が０．００５〜０．１、特に約０．
０１〜０．０５の範囲にある継続期間の間、特に水を加圧する工程を実行するた
めに、シャフトおよびピストンはチャンバの各終端（「上部」死点ポイントまた
は「底部」死点ポイント）で休止を実行するようにさせられ、 可動装置の慣性を縮小し、かつ軸受上の摩擦を低減するために中空シャフトが
用いられる。
【００３１】 本発明によって得られた利点は、添付図面を参照した以下の記載を読むことに
よって一層理解されるであろう。前記図面は特徴を何ら制限することなく、本発
明の好ましい実施形態を示している。
【００３２】 図面において、同一または類似した要素については、特に否定していない限り
、各図面にわたって同じ参照符号を付与してある。 装置１は、ブースターポンプ（図示せず）によって、３バール〜４バールの範
囲にある圧力で注入口２に配送された水を脱塩するための装置である。この目的
のために、塩水は、２つの同一なポンプ３，４の各々によって７０バールの圧力
に加圧され、該塩水は導管５を介して逆浸透フィルタ７の注入口６に配送される
。生成した真水は符号８で取り出され、一方、６９バールの圧力で符号９におい
てフィルタ７を退出する非常に高塩度の水は導管１０によってポンプ３，４に戻
される。ポンプの内部では、非常に高塩度の水は、これから濾過される海水にそ
のエネルギを返還して、次に、１バールの圧力下で符号１１で取り出される。
【００３３】 濾過される海水を７０バールまで加圧するために必要な追加エネルギは、排出
口１３を介してほぼ一定の圧力および流量で油の流れを伝える油圧式ユニット１
２によって各ポンプ３，４に供給される。油は導管１４によってポンプに移送さ
れ、導管１５を介して前記ユニットの油圧式返送装置に戻る。
【００３４】 特に図１を参照すると、ポンプ３，４の各々は、 ３本の円筒状チャンバ１８ａ，１８ｂと、１９ａ，１９ｂと、２０ａ，２０ｂ
とを画定する本体１６と、これら３本の管状チャンバは軸線１７に沿って一列に
整列していることと、それら３本の管状チャンバは、２つの仕切り２１，２２に
よってそれぞれ互いに分割されており、前記仕切りは封止ガスケットを有する軸
受を装着した孔によってそれぞれ貫通されていることと、 軸線１７に沿って延び、３つのピストン２４，２５，２６を保持する中空シャ
フト２３と、該シャフトは仕切り２１，２２に装着された軸受を通って（矢印２
８に沿って）並進して摺動するように取り付けられることと、シャフト２３の中
央部は、前記チャンバを導管１４，１５に連結した分配器バルブ２７の位置の関
数として、所望の移動方向に応じて部分（またはキャビティ）１９ａ内またはこ
れとは反対に部分（またはキャビティ）１９ｂ内に挿入された油によって、その
面のうちの１つに適用される圧力の影響を受けて中央チャンバ１９ａ，１９ｂ内
で摺動するのに適した駆動ピストン２５を有することと、ピストン２４は第１の
端部チャンバの部分１８ａと部分１８ｂとを分割し、一方、ピストン２６は第２
の端部チャンバの部分（あるいはキャビティ）２０ａと部分２０ｂとを分割して
いることと、可動装置の幾何学的な配置は、本体１６内のチャンバの配置と同様
に、横中央断面に関して対称である。
【００３５】 図１に示される状態において、各ポンプ３，４のピストン２４が矢印２８の方
向に移動することにより、各ポンプのキャビティ１８ａ内に存在する濾過用の水
は各分配器バルブ２９，５０を介してフィルタ７に連なる導管５に７０バールで
配送される。同時に、濾過用の水は、導管３０，３１，３２に沿って流れて、各
ポンプの端部キャビティ２０ｂを満たす。ピストン２４の面２４ａによってキャ
ビティ１８ａ内の水を圧縮するために必要なエネルギは、一部は導管１０及びそ
れぞれの分配器バルブ５１，５２によって配送されるようにキャビティ１８ｂに
入り込む濃縮物によって供給され（濃縮物の圧力はピストン２４の第２の面２４
ｂ上に作用する）、また、一部はユニット１２から由来してキャビティ１９ｂに
入り込む油によって伝えられるピストン２５に対する推進力の影響によって供給
される（前記力はシャフト２３によってピストン２４に伝達される）。
【００３６】 ２本のシャフトのモジュール、方向、および移動速度は、２つのポンプ３，４
に連結されたそれぞれの分配器バルブ２７の位置（及び／または状態）を変更す
ることにより制御される。
【００３７】 この調整は、従来の手段（図示せず）によって電気的にまたは液圧式で制御さ
れ得る。 分配器バルブ２７が図１に示された位置にある場合、ユニット１２のポンプに
よって導管１４に配送された油は、一部が導管３３ｂを介してポンプ３のキャビ
ティ１９ｂ内に、また一部が導管３４ｂを介してポンプ４のキャビティ１９ｂ内
に移送される。２本の導管３３ｂ，３４ｂに沿ってそれぞれ移動する油のこれら
２つの流れの流量は（その下部死点ポイントから）ポンプ３を始動させるように
、かつポンプ４のシャフトが１ｍ／ｓの速度で移動することを保証するように調
整され、該流量は分配器バルブ２７の位置の関数である。図２および図４に示さ
れるように、その後、分配器バルブは、双方の流量がほぼ平衡（同一）になるま
で、導管３３ｂに沿った油の流量を増加させるとともに、同時に導管３４ｂに沿
った油の流量を減少させ、その結果、双方のシャフト２３を０．５ｍ／ｓの速度
で同様に運動させる（図２）ように制御される。
【００３８】 図４に示されるように、各ポンプのシャフトの速度は、一定速度の部分に対し
て往復運動するように（平均値はゼロ）周期的に変化する。各ポンプシャフトの
平均速度（絶対値に於いて）は０．５ｍ／ｓであり、かつ２本のシャフトの速度
の大きさの合計が１ｍ／ｓの値で維持されることにより、流入する海水及び加圧
された海水が一定流量で配送されるようにする。図１〜図３に示される２つの作
動状態は、０．７秒（グラフ上の第２の点）、０．８秒（グラフ上の第３の点）
、及び３．５秒（グラフ上の第６の点）の横座標値を有する図４のグラフ上の点
にそれぞれ相当する。
【００３９】 図４は、各死点（ストローク終端）においてゼロ速度で０．１秒間継続する休
止が実行されていることを示す。２つのポンプ３，４の速度を示すグラフでは、
１．２秒、すなわちサイクル周期が約８秒の値を有するとすれば５４°のオーダ
ーの平均位相ずれ値に関して、１周期中に変動するある値で位相がずれている。
【００４０】 図７で符号８０が付された熱交換器は、好ましくは、非常に高塩度の水を低圧
で取り出すための導管３５に連結されており、さらに油を冷却するために油を移
送するための導管１４，１５のうちの１つに連結されている。
【００４１】 ピストン２４に反応する近接センサ３６（例えば電磁センサ）が、各チャンバ
１８ａ，２０ｂの長手方向の端部付近に配置され、かつ、図７で符号８１が付さ
れているバルブを制御するための監視装置ユニットに連結される。
【００４２】 休止中、キャビティ１８ａ，２０ｂが濾過のための水で満たされた後、加圧部
材がキャビティと瞬間的に連通させられることにより、その圧力を４バールから
７０バールに移行させる。図６に示されるように、これは、抑制された隔離部材
４１，４２（ソレノイドバルブ）を備える導管を介して、圧力下でポンプチャン
バ及び油の供給４０に連結される膨張チャンバ４３（ダイヤフラム４４を有する
）の使用により実行することが可能である。アキュムレータ８２は、非常に塩分
を含む水を受容する回収キャビティ１８ｂに連結され、よって、前記キャビティ
における圧力変動が減衰され得る。
【００４３】 図７に示されるポンプ装置は３つの同一なポンプ３，４，６０を有し、これら
のポンプは上述したのと同様に、並列に、それらの注入口および排出口を介して
水の吸入導管および排出導管（図示せず）に連結される。
【００４４】 図１乃至図３および図５とは異なり、各ポンプを駆動するための液圧式アクチ
ュエータ６１は、各ポンプの中央部分に配置されるのではなく、濾過される水（
１８ａ，２０ｂ）及び非常に高塩度の水（１８ｂ，２０ａ）を吸入・配送するた
めのキャビティを形成する本体から分離されている。
【００４５】 各アクチュエータ６１は、該アクチュエータに連結された水ポンプ３，４，６
０のチャンバと一列に整列した円筒状チャンバ１９ａ，１９ｂ内で摺動する前記
駆動ピストン２５を備え、前記ピストン２５はロッド６２によってポンプの滑動
シャフト２３に連結されている。ロッド（または第２のシャフト）６２は、アク
チュエータ６１の本体及び関連するポンプに対して、前記本体の壁を貫通して設
けられた符号６３のような密封軸受を介して摺動するように取り付けられる。キ
ャビティ２０ａ，２０ｂの横断面の比率が、キャビティ１８ａ，１８ｂの断面の
比率と同一であることを保証するために、ロッド６２の断面と同一の断面を有す
るロッド６４は、ピストン２６に固着され、密封軸受６５を介してポンプの本体
内に空けられた孔を通って摺動するように取り付けられる。シャフト２３がポン
プ及びアクチュエータに対して共通である長手軸線１７上に位置するように、ロ
ッド６２およびロッド６４は一列に整列している。好ましくは、各ポンプ中の可
動装置（ロッド、ピストンおよびシャフト）の重量がそれら可動装置の運動の制
御を複雑にしないように、前記軸線は水平である。
【００４６】 ３つのアクチュエータ６１を駆動するのために圧力下で油を供給するためであ
って３つのポンプに共通なループ６６は、流量計６７を装着した導管１４に配送
するポンプ１２、及び返送装置６８に油を返送するための導管１５を備え、前記
導管には冷却器８０が装着されている。
【００４７】 ポンプ１２によって加圧された油は、導管１４によって分配器バルブ６８の注
入口に移送され、分配器バルブ６８の返送排出口は導管１５に連結されている。 分配器バルブ６８は、センサ３６，６７から信号を受信する制御ユニット８１
の制御を受けて、ポンプ１２によって上述したようなポンプ３，４，６０を駆動
するためのアクチュエータ６１に配送されるような油の流れを分配する。
【００４８】 この目的のために、個々の複動アクチュエータ６１は２本の導管６９，７０に
よって分配器バルブ６８に連結される。
【００４９】 尚、本明細書中▲ｓｕｒｓａｌｅｅ▼と示した語は、国際出願時における仏語
原文においては、
【表１】 と表記されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 海水を脱塩するための、２つの同一ポンプを備える装置を示す図
。
【図２】 ポンピングサイクルの２つの異なる状態にある同じ装置を示す図
。
【図３】 ポンピングサイクルの２つの異なる状態にある同じ装置を示す図
。
【図４】 図１〜図３の各ポンプ内におけるシャフトの速度を示すとともに
、これらの速度がサイクル中にどのように変化するかを示すヒストグラム。
【図５】 ２ポートのソレノイドバルブが図１〜図３の分配器バルブと置き
換えられて使用される同様の装置を示す図１〜図３と同様の図。
【図６】 ポンプのチャンバにおける加圧を維持するための手段を示す図。
【図７】 装置が並列に連結された３つのポンプを備える本発明の異なる実
施形態を示す破断図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3H045 AA02 AA14 AA16 AA23 BA02 BA12 BA19 CA06 DA47 3H071 AA01 BB01 BB13 3H075 AA06 BB03 BB12 BB20 CC11 CC12 DA03 DA04 DA07 DA14 DB10 DB43 EE04 EE08 EE16 EE18 4D006 GA03 GA06 JA53A KE23R PA01 PB03

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２つのポンプ（３，４，６０）を備える揚水装置であって、
    各ポンプは一列に整列した２つのチャンバ（１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂ）
    を有し、各チャンバは該チャンバ内において往復並進運動可能なピストン（２４
    ，２６）を受容し、その２つのピストンは滑動シャフト（２３）によって相互に
    連結されており、前記装置は、各ポンプを駆動するための複動液圧式アクチュエ
    ータ（１９ａ，１９ｂ，２５，６１）と、駆動作動液を循環させるためのループ
    （１４，１５）とをさらに備え、前記ループは複数の前記液圧式アクチュエータ
    に共通であり、前記装置は、各アクチュエータを前記ループと選択的に連通させ
    るための手段（２７，６８）をさらに備え、該手段はアクチュエータに配送され
    る駆動作動液流量の合計が時間とともにほぼ一定となるように制御される揚水装
    置。
  2. 【請求項２】 少なくとも２つのポンプ（３，４，６０）を備える揚水装置
    であって、各ポンプは、 長手軸線（１７）上に整列した少なくとも２つのチャンバ（１８ａ，１８ｂ，
    ２０ａ，２０ｂ）と、 ２つのチャンバの各々の中において往復並進運動するようにそれぞれ取り付け
    られた少なくとも２つのピストン（２４，２６）と、 その一部が各チャンバ内に延び、前記長手軸線に沿って前記チャンバに対して
    滑動するように取り付けられた、２つのピストンの間において力を伝達するため
    の伝動シャフト（２３）とを備え、 該揚水装置は、前記シャフトを各ポンプ内においてピストンと共に往復並進運
    動（滑動）させることによって、前記ピストンにより濃縮物から回収されるエネ
    ルギを引いた水を圧縮するために必要なエネルギを伝えるのに適当なアクチュエ
    ータ（１９ａ，１９ｂ，２５，６１）と、各ポンプのシャフト及びピストンを各
    ストロークの終りに長期間休止させる手段（２７，６８，８１）と、さらに前記
    ２つのポンプうちの一方が長期間のストローク終端休止を行っている間、ポンプ
    によって排出されるような水の累積流量をほぼ一定の値に維持するように、前記
    ２つのポンプうちのもう一方を加速する手段（２７，６８，８１）とを備える揚
    水装置。
  3. 【請求項３】 並列に連結している２つのポンプ（３，４，６０）と、各ポ
    ンプは２つの整列したチャンバ（１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂ）内で並進運
    動するように取り付けられた２つのピストン（２４，２６）と、該ピストンの間
    において力を伝達するための滑動シャフト（２３）とを有することと、２つのピ
    ストン（２４，２６）の各々の後面（２４ｂ，２６ｂ）はポンプ本体（１６）及
    びシャフト（２３）と協働してキャビティ（１８ｂ，２０ｂ）を形成し、該キャ
    ビティは前記本体およびピストン（２４，２６）の前面（２４ａ，２６ａ）によ
    って画定されたキャビティ（１８ａ，２０ｂ）内の水を加圧するのに寄与する圧
    力下で濃縮物を受容することと、 各ポンプに連結されて該ポンプを駆動するアクチュエータ（１９ａ，１９ｂ，
    ２５，６１）と、 ２つのポンプの運動の間において位相ずれが連続的に維持されることを可能に
    するアクチュエータ制御手段（２７，６８，８１）と、前記位相ずれの値がゼロ
    にも１８０°にも等しくないこととを有することを特徴とする揚水装置。
  4. 【請求項４】 揚水チャンバ（１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂ）を加圧す
    るための手段（４０乃至４４，８２）をさらに備える請求項１乃至３のいずれか
    １項に記載の装置。
  5. 【請求項５】 シャフト（２３）の速度の絶対値の合計をほぼ一定の値に維
    持するための手段（１２，２７，６８，８１）をさらに備える請求項１乃至４の
    いずれか１項に記載の装置。
  6. 【請求項６】 ポンプ（３，４，６０）に共通な液圧式ユニット（１２）を
    さらに備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
  7. 【請求項７】 複数の前記ピストン（２４，２６）は同一であり、シャフト
    （２３）の両端に対向して配置される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装
    置。
  8. 【請求項８】 第３のピストン（２５）が他の２つのピストン（２４，２６
    ）から等距離であるシャフト（２３）上に固定され、第３のピストンは駆動作動
    液を受容するためにチャンバ（１９ａ，１９ｂ）内で摺動可能であり、かつ、可
    動装置（２３乃至２６）およびチャンバ（１８ａ乃至２０ｂ）は横中央断面に関
    して対称的に配置される請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置。
  9. 【請求項９】 チャンバ（１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂ）は管状で細長
    く、チャンバの直径に対する長さの比率が３以上である請求項１乃至８のいずれ
    か１項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 ２つのピストン（２４，２６）のどちらも、シャフト（２
    ３）の対応する端部に固定して連結されていない請求項１乃至９のいずれか１項
    に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 双方のピストン（２４，２６）が対応するシャフト端部（
    ２３）に対して、玉継手、カルダン自在継手、または滑り軸受からなる手段によ
    って連結される請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 逆浸透により海水を脱塩する方法であって、請求項１乃至
    １１のいずれか１項に記載の装置が使用され、かつ、シャフトおよびピストンの
    最高速度が０．１ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓの範囲にある値に維持される方法。
  13. 【請求項１３】 逆浸透により海水を脱塩する方法であって、請求項１乃至
    １１のいずれか１項に記載の装置が使用され、かつ、２つのポンプ（３，４，６
    ０）間において位相ずれが１０°〜１７０°の範囲の値に維持される方法。
  14. 【請求項１４】 逆浸透により海水を脱塩する方法であって、請求項１乃至
    １１のいずれか１項に記載の装置が使用され、かつ、各ポンプが１秒〜１００秒
    の範囲にある継続期間の周期で周期的に作動させられる方法。
  15. 【請求項１５】 前記ピストン（２４，２６）の各々のストロークの終わり
    において一定期間の休止が引き起こされ、該所定期間の前記周期に対する比率が
    １０-3〜１０-1の範囲にある値を有している請求項１４に記載の方法。
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