【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ装置に関し、さらに詳しくは低駆動圧で高吐出圧を得ることが可能なポンプ装置であり、海水や汚れた水を半透過膜、例えば逆浸透膜に通して飲料水をつくる等の用途に際して使用されるポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種のポンプ装置としては、図５と図６に示すように、シリンダ１０１及びプランジャー１０２を備えたポンプ本体部１００と、プランジャー１０２をシリンダ１０１内で往復動させる図示しない手動レバーと、フィルタ（逆浸透膜）１３０と、ポンプ本体部１００のポンピングチャンバー１００ａ内に外部から液体（海水や汚れた水）を吸入する吸入流路１０３と、ポンピングチャンバー１００ａ内の液体をフィルタへ送出する送出流路１０４と、フィルタ１３０を透過して浄化された水を外部に流出する供給流路１３１と、フィルタ１３０を透過しない濃縮水をポンプ本体部１００の駆動チャンバー１００ｂ内に還流させる還流流路１０５と、駆動チャンバー１００ｂ内から濃縮水を外部に排出する排出流路１０６と、駆動チャンバー１００ｂとの連通状態を還流流路１０５側又は排水流路１０６側に切り換える切換バルブ（三方弁）１１０とを備え、ポンピング時に生じる濃縮水の液圧を利用して手動レバーの揺動操作を僅かな力で行えるようにしたものが公知である（例えば、特許文献１）。なお、図５と図６において、点線矢印は流体の流れの方向を表し、矢印Ａはプランジャー１０２の復動方向を表し、矢印Ｂはプランジャー１０２の往動方向を表している。
【０００３】
【特許文献１】
特公平３−２１２０８号公報
【０００４】
上記切換バルブ１１０は、ポンプ本体部１００の外側を覆う図示しないマニホルドに形成された筒穴１１１と、この筒穴１１１に収納された外周面に一対の第１凹周溝１１２ａ・第２凹周溝１１２ｂを有するシャトル１１２と、筒穴１１１の端部開口を液封するプラグ１１３を貫通してシャトル１１２の一端に連結された棒軸１１４及び棒軸１１４の一端に付設されたボタン１１５とを備えている。また、ポンプ本体部１００とマニホルドとの間には、ポンピングチャンバー１００ａ内の液体の一部を筒穴１１１内の奥部側の第１室１１１ａに流入させる第１流入流路１１６と、駆動チャンバー１００ｂ内の濃縮水の一部を筒穴１１１内の棒軸１１４側の第２室１１１ｂに流入させる第２流入流路１１７と、シャトル１１２の往復動作により一対の凹周溝１１２ａ、１１２ｂの一方を介して還流流路１０５又は排出流路１０６と連通状態に切り換わる連通流路１１８とが形成されている。還流流路１０５の流出孔１０５ａはシャトル１１２の第１凹周溝１１２ａに連通し、排出流路１０６はもう一方の第２凹周溝１１２ｂに連通している。なお、１２１は取入れバルブ、１２２は排出バルブ、１２３はリリーフバルブである。
【０００５】
この従来（特許文献１）のポンプ装置による液体送出時の基本動作を簡単に説明すると、手動レバーを揺動してポンプ本体部１００のプランジャー１０２が図５の状態から図６に示すように一端側へ往動（矢印Ｂ方向）することにより、外部から液体が吸入流路１０３を通ってポンピングチャンバー１００ａ内に流入する。一方、図６の状態から図５に示すようにプランジャー１０２の復動（矢印Ａ方向）によりポンピングチャンバー１００ａ内から液体が送出流路１０４を通ってフィルタ１３０へ送られ、フィルタ１３０を透過した流体の一部は浄化された飲料水として供給流路１３１を通って外部に流出する。この際、ポンピングチャンバー１００ａ内の一部の液体が第１流入流路１１６を介して切換バルブ１１０の第２室１１１ａに流入してシャトル１１２を押圧し移動させて、第１凹周溝１１２ａと連通流路１１８とを連通状態に切り換えると共に、フィルタ１３０を透過しない液体の残部である濃縮水が還流流路１０５、切換バルブ１１０の第１凹周溝１１２ａ及び連通流路１１８を通過して駆動チャンバー１００ｂ内に還流し、この還流した濃縮水の液圧が、手動レバーに加わる力と共働してプランジャー１０２を復動させている。つまり、ポンプ系の中にすでに存在している圧力は均衡しているので僅かな力を手動レバーに付加するだけでポンピングできる。その後、再びプランジャーを往動（矢印Ｂ方向）させると、駆動チャンバー１００ｂ内の濃縮水が第２流入流路１１７を通って切換弁１１２の第２室１１１ｂ内に流入し、液圧でシャトル１１２が移動して第２凹周溝１１２ｂを介して第２流入流路１１７と排出流路１０６とが連通状態に切り換り、駆動チャンバー１００ｂ内の濃縮水が外部へ排出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このポンプ装置の場合、ポンピング開始時に駆動チャンバー１００ｂ内の空気を排出しポンピングチャンバー１００ａ内に液体をスムースに吸い込むために、以下のような操作を行う必要があった。つまり、ボタン１１５を指にて（約１．０６ｋｇ／ｃｍ２（１５ｐｓｉ）の圧力で）押さえてシャトル１１２を筒穴１１１の奥端まで強制的に移動させて還流流路１０５の流出孔１０５ａを閉鎖し、かつ排出流路１０６を開け（図６参照）、駆動チャンバー１００ｂ内の空気を連通流路１１８、切換バルブ１１０の第２凹周溝１１２ｂを介して排出流路１０６に抜けさせて外部に排出しなければならなかった。このボタン押圧操作は、ポンプ装置を正常に機能させるまでの調整操作であり、排出流路１０６から液体が流出してポンプ系内の空気がある程度抜けきるまで（約５．６２ｋｇ／ｃｍ２（８０ｐｓｉ）の圧力が発生するまで）続ける必要がある。すなわち、ポンプ系内が液体で満たされている状態ならば、プランジャー１０２の往復動作で生じる液圧によってシャトル１１２が筒穴１１１内を適正なタイミングで往復動して（切換バルブ１１０の切り換えが正常に働いて）濃縮水の駆動チャンバー１００ｂに対する流入・排出が正常に行われるが、ポンピングの初期状態ではポンプ系内に空気が存在するため駆動チャンバー１００ｂが内圧（液圧）不足であることや、乾いた状態でのシャトル１１２と筒穴１１１との摩擦抵抗などが原因となってシャトル１１２が筒穴１１１の奥端側に移動し難く、切換バルブ１１０の切換が適正なタイミングで働かないので空気を排出できないためである。また、駆動チャンバー１００ｂに対して流体を流入・排出させるための流路が１本の連通流路１１８であるため、切換バルブ１１０の流入・排出の切換え直後は連通流路１１８の流体の流れが逆方向となって流れ難いという構造上の原因もある。
【０００７】
そこで、本発明の主要な目的の一つは、ポンピングの初期状態から調整操作することなしに正常に機能させることができ、かつ構造を簡素化して製造を容易化したポンプ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かくして、本発明によれば、メインシリンダ及びこのメインシリンダ内に往復動可能に設けられたメインピストンを有するポンプ本体部と、メインピストンを往復動させる駆動手段とを備え、メインピストンの一端側への往動によりメインシリンダ内のポンピング室に吸入流路を介して外部から流体を吸入し、かつポンピング駆動室内の流体を排出流路を介して外部に排出し、一方、メインピストンの他端側への復動によりポンピング室内の流体を送出流路を介して外部の流体送出先へ送出し、かつ流体送出先に送られた流体の一部を還流流路を介してメインシリンダ内の一端側のポンピング駆動室へ還流するポンプ装置であって、
還流流路に介設された第１開閉弁と、排出流路に介設され、メインピストンの復動時に排出流路を閉じる第２開閉弁とを備え、
前記第１開閉弁は、第１サブシリンダと、この第１サブシリンダ内に設けられ、該第１サブシリンダ内を第１室と第２室とに区画し、還流流路を開閉するための第１ピストン弁と、前記第１室内に設けられ、前記第１ピストン弁を弾発付勢し還流流路を閉じる弾発部材と、前記第２室とメインシリンダのポンピング室とを接続し、メインピストンの復動時に前記第２室内に前記ポンピング室の流体の一部を流入させその流体圧にて第１ピストン弁を弾発部材の付勢力に抗して移動させ還流流路を開放する第１流路とを備えたポンプ装置が提供される。
【０００９】
本発明において、流体とは、海水、水道水、汚水、オイル等の液体や、空気や窒素などの気体を含む。流体が海水、水道水、汚水等の場合、ポンプ装置から流体が送出される流体送出先とは、半透過膜を備え、その濃縮側を還流流路に、透過側を透過液提供先にそれぞれ接続してなる濾過部（フィルタ手段）や、耐圧テスト用の被テスト管を挙げることができる。濾過部では、具体的に半透過膜として逆浸透膜、精密濾過膜、限外濾過膜等を挙げることができ、特に本発明では逆浸透膜を備えた逆浸透膜装置（ＲＯ装置）、淡水化装置、海水脱塩装置など、海水を供給して飲料水を作るために低駆動圧で高圧を得ることができるポンプとして好適に使用できる。また、流体送出先としての被テスト管は、水道管、ガス管、可撓性高圧ホース等を挙げることができ、本発明ではこのような被テスト管に高圧水や高圧オイルや高圧ガスを低駆動圧で供給できるポンプとしても好適に使用することができる。この場合、被テスト管はポンプ装置から高圧流体が供給される吸入口と、供給された高圧流体の一部をポンプ装置へ還流させるための流出口が設けられ、ポンプ装置と被テスト管との間で閉鎖系が形成される。
【００１０】
本発明は、上述のように低駆動圧で高吐出圧を得ることができるポンプ装置であって、ポンプ本体部のポンピング駆動室に対する還流流体の流入・排出の流路及び各流路を開閉切換する第１開閉弁・第２開閉弁にそれぞれ独立して振り分け、かつ第１開閉弁内にピストン弁を還流流路の流出孔を閉じる方向に弾発付勢する弾発部材を設けたことによって、ポンピング初期状態、特にポンピング駆動室内に空気が存在し液圧不足である状態であっても、メインピストンの往復動作に第１・第２開閉弁の各ピストン弁が瞬時に反応して適正なタイミングで往復動作すると共に、ポンピング駆動室に流入する還流流体の入り口と出口が別であるため流体の流れがスムースとなり、（図４と図５で説明したような）調整操作することなしに正常にかつスムースにポンピングを開始することができる。また、第１開閉弁及び第２開閉弁としてはそれぞれ二方弁構造のものを使用可能であり、複雑な構造となる三方弁構造のもに比して簡素であるため、ポンプ装置を容易に製造することができる。
【００１１】
本発明において、第２開閉弁は、第２サブシリンダと、この第２サブシリンダ内に設けられ、該第２サブシリンダ内を第３室と第４室に区画し、排出流路を開閉するための第２ピストン弁と、前記第４室とメインシリンダのポンピング室とを接続し、メインピストンの復動時に前記第４室内に前記ポンピング室の流体の一部を流入させその流体圧にて第２ピストン弁を移動させ排出流路を閉じる第２流路とを備えたものとしてもよい。
このように構成することにより、ポンプ装置のポンピングにより第１開閉弁の開閉と第２開閉弁の閉開を同期的に切換動作させるべく第１ピストン弁と第２ピストン弁を往復動させることができる。
【００１２】
本発明において、メインシリンダのポンピング駆動室と第１開閉弁の第１室とを接続し、メインシリンダの往動時に還流流体の流体圧と弾発部材の付勢力との共働にて第１ピストン弁を移動させ還流流路を閉じるための補助流路をさらに備えてなるものでもよい。
このように構成すれば、メインピストンの往動時には第１開閉弁にも第２開閉弁と等しい流体圧を供給できるので、第１開閉弁に設けられた弾発部材により、メインピストンの往動時では第２開閉弁が排出流路を開くよりも僅かに早く還流流路を閉じるタイミングで第１ピストン弁が移動し、メインピストンの復動時では第２開閉弁が排出流路を閉じるよりも僅かに遅く還流流路を開けるタイミングで第１ピストン弁が移動するように、第１開閉弁の開閉タイミングを微調整することができる。この結果、往動時ではポンピング駆動室内の還流流体の還流流路への逆流を防止して排出流路から排出でき、復動時ではポンピング駆動室内へ還流される還流流体を排出流路に漏らすことなく還流流路から供給することができ、この還流流体の流体圧をポンピングに効率よく利用することができる。
ここで、本発明において、使用できる弾発部材の具体例としては、コイルバネ（例えばバネ係数０．４９Ｎ／ｍｍ程度）、板バネ、圧縮バネ、引張バネ（第２室に設けた場合）、弾性ゴム等を挙げることができる。本発明によれば、このような適正なタイミングのための微調整をコイルバネ等の簡単な部品にて行えるので構造の簡素化と製造の容易性が得られる利点もある。
【００１３】
本発明において、駆動手段は、特に限定されないが、先端がメインシリンダの一端側壁部を液密に貫通してメインピストンに連結されたロッドと、このロッドの基端に枢着され、テコの原理によりロッドを往復動させるハンドルとを備えてなるものとしてもよい。
このように構成すれば、動力が確保できないような場所、例えば船内活動や野外活動等に携帯し手動にてポンプ装置を使用することができて便利である。その他の駆動手段としては、回転ハンドルを備え、回転力をメインピストンの往復動力に変換できる機構、小型モータ、小型エンジンなどを挙げることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のポンプ装置の実施の形態を図面に基づいて詳説する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。
【００１５】
図１は本発明のポンプ装置の実施の形態を示す正面図であり、図２は同実施の形態におけるポンプ装置の概略構成図であって、ポンピング前の状態又はメインピストンの復動状態を表し、図３は同実施の形態におけるポンプ装置の概略構成図であって、メインピストンの往動状態を表す。なお、図２及び図３において、点線矢印は流体の流れの方向を表し、矢印Ａはメインピストンの復動方向を表し、矢印Ｂはメインピストンの往動方向を表している。
【００１６】
このポンプ装置は、メインシリンダ２及びこのメインシリンダ２内に往復動可能に設けられたメインピストン３とを有するポンプ本体部１と、メインピストン３を往復動させる駆動手段４とを備え、ポンプ本体部１が、海水や浄化されていない水等の液体を濾過部としての別体の逆浸透膜装置Ｓに送出流路１６を介して圧送し、その液体の一部を逆浸透膜の透過側に透過させて浄化された飲料水を作る際に使用されるものであって、逆浸透膜を透過しない液体の残部（不純物を含む濃縮水）を濃縮側から還流流路１１を介して還流させてその液圧をポンピングに利用できるように構成されている。
【００１７】
駆動手段４は、先端がメインシリンダ２の一端側壁部を液密に貫通してメインピストン３に連結されたロッド５と、ポンプ本体部１の上壁に付設された一対の固定板６（図１では一方のみを図示）と、ロッド５の基端に一対のリンク部材７（図１では一方のみを図示）及び上下一対の支軸８、８を介して先端側が枢着されたハンドル９とを備え、ハンドル９の先端はテコの原理によりロッド５を往復動できるように支軸１０にて前記固定板６に枢着されている。
【００１８】
図２と図３に示すように、ポンプ本体部１において、メインシリンダ２は、メインピストン３の一端側（矢印Ｂ方向）への往動によって他端側内部に形成されるポンピング室２ａと、メインピストン３の他端側（矢印Ａ方向）への復動によって一端側内部に形成されるポンピング駆動室２ｂとを有している。また、メインピストン３は、メインシリンダ２の一端側壁部に当接した状態において僅かにポンピング駆動室２ｂが残るよう、角部に円周方向の切欠きを有している。なお図示省略したが、ポンプ装置において、例えばメインピストン３にはポンピング室２ａとポンピング駆動室２ｂとの密閉を保つ適切なＯリング等を設けることが望まく、ポンプ装置内での密閉を保つシール部材を適正箇所に設けることが望ましい。
【００１９】
また、ポンプ本体部１は、上述したようにポンピングの際に外部の逆浸透膜装置Ｓに向けて高圧で送出した液体の一部をメインシリンダ２のポンピング駆動室２ｂ内に還流するための還流流路１１と、還流流路１１の流出孔１１ａとポンピング駆動室２ｂとを連通可能に開閉する第１開閉弁２０と、ポンピング駆動室２ｂと外部とを連通可能に開閉する第２開閉弁３０と、ポンピング室２ａから送出した液体の一部を第１開閉弁２０及び第２開閉弁３０に流入させるための第１流路１２及び第２流路１３と、メインシリンダ２の他端側壁部に設けられ、第１流路１２及び第２流路１３がそれぞれ連通する流入孔１４と、外部から液体をポンピング室２ａ内に取り入れるための吸入流路１５及び取入弁（逆止弁）１５ａと、ポンピング室２ａ内に取り入れた液体を外部の逆浸透膜装置Ｓに送るための送出流路１６及び送出弁（逆止弁）１６ａとを備えている。なお、１１ｂは、逆浸透膜が詰まったときに、逆浸透膜に異常な圧力がかからないようにするリリーフバルブである。
【００２０】
第１開閉弁２０は、第１サブシリンダ２１と、第１サブシリンダ２１内に設けられ、外周面に凹周溝２２ａが形成された第１ピストン弁２２と、第１サブシリンダ２１内に設けられ、還流流路１１の流出孔１１ａを閉じる方向に第１ピストン弁２２を弾発付勢する弾発部材（コイルバネ）２３と、弾発部材２３を収納する第１サブシリンダ２１内の一端側の第１室２１ａと、第１サブシリンダ２１内の他端側の第２室２１ｂとを有している。
この第１開閉弁２０は、第１ピストン弁２２が第１サブシリンダ２１の他端奥部に移動した状態（図３参照）において、凹周溝２２ａの一端側に還流流路１１の流出孔１１ａが連通する。
【００２１】
第２開閉弁３０は、第２サブシリンダ３１と、第２サブシリンダ３１内に設けられた第２ピストン弁３２と、メインピストン３の矢印Ｂ方向の往動によりポンピング駆動室２ｂ内の還流液体（濃縮水）が流入する第２サブシリンダ３１内の一端側の第３室３１ａと、第２サブシリンダ３１内の他端側の第４室３１ｂと、第３室３１ａ内から還流液体を外部に排出するための排出流路３３とを有する。
【００２２】
また、ポンプ本体部１は、第１開閉弁２０の第１ピストン弁２２が第１サブシリンダ２１の一端側に移動した開状態（図２参照）において、メインシリンダ２のポンピング駆動室２ｂと第１ピストン弁２２の凹周溝２２ａとを連通させる第１連通路１７と、ポンピング駆動室２ｂと第１サブシリンダ２１の第１室２１ａとを連通する補助流路１８と、ポンピング駆動室２ｂと第２サブシリンダ３１の第１室３１ａとを連通する第２連通路１９とをさらに備えている。
【００２３】
次に、このように構成された本発明のポンプ装置の動作・作用等について図１〜図３を参照しながら説明する。なお、流体として海水や汚水などの液体を用いた場合を説明する。
先ず、ポンピングの初期状態において、駆動手段４のハンドル９を揺動してポンプ本体部１のメインピストン３が図２の状態から図３に示すように一端側（矢印Ｂ方向）へ往動することにより、メインシリンダ２のポンピング室２ａ、第１開閉弁２０の第２室２１ｂ及び第２開閉弁３０の第２室３１ｂが負圧となって、外部から液体が吸入流路１５及び取入弁１５ａを介してメインシリンダ２のポンピング室２ａ内に流入する。一方、メインシリンダ２のポンピング駆動室２ｂ内の空気がメインピストン３により押圧され、一部の空気が補助流路１８を介して第１開閉弁２０の第１室２１ａ内に流入して空気圧と弾発部材２３の付勢力との共働により第１ピストン弁２２を押圧し移動させて還流流路１１の流出孔１１ａを閉じ、かつ大部分の空気は、第２連通路１９を介して第２開閉弁３０の第１室３１ａ内に流入して空気圧により第２ピストン弁３２を押圧し移動させて排出流路３３を開き、排出流路３３を介して外部に排出する。
このような動作において、第１・第２ピストン弁２２、３２の横断面積はメインピストン３のそれの１／９程度、容量比では１／２７程度と小さいので、メインピストン３がごく僅か動いても第１・第２ピストン弁２２、３２は移動する。また、弾発部材２３は、第１ピストン弁２２と第１サブシリンダ２１との摩擦力より大きなバネ力（例えばバネ係数０．４９Ｎ／ｍｍ）であり、第２ピストン弁３２が排出流路３３を開ける方向に動く時点よりも僅かに早いタイミングで第１ピストン弁２２が還流流路１１の流出孔１１ａを閉じる方向に動き、かつ第２ピストン弁３２が排出流路３３を閉じる方向に動く時点よりも僅かに遅いタイミングで第１ピストン弁２２が還流流路１１の流出孔１１ａを開ける方向に動くバネ力に設定されている。例えば、メインピストン３の１往復に要する時間が１秒の時、第１ピストン弁２２と第２ピストン弁３２の動くタイミングのずれは０．０１〜０．１秒程度とされる。
【００２４】
そして、図３の状態から図２に示すようにメインピストン３が復動（矢印Ａ方向）すると、メインシリンダ２のポンピング室２ｂ内から液体が送出弁１６ａ及び送出流路１６を介して逆浸透膜装置Ｓへ送られる。この際、ポンピング室２ａ内の一部の液体が第１流路１２を介して第１開閉弁２０の第２室２１ｂに流入して第１ピストン弁２２を弾発部材２３の付勢力に抗して押圧し移動させ、凹周溝２２ａと第１連通路１７とを連通状態に切り換えると共に、ポンピング室２ａ内の一部の液体が第２流路１３を介して第２開閉弁３０の第２室３１ｂに流入して第２ピストン弁３２を押圧し移動させて排出流路３３を閉じる。一方、逆浸透膜の浸透圧力を越えない液体が、逆浸透膜装置Ｓ内の空気を押しながら還流流路１１、第１開閉弁２０内の凹周溝２２ａ及び第１連通路１７を通過してポンピング駆動室２ｂ内に還流し、この液圧及び空気圧とハンドル９に加わる力とによってメインピストン３が復動する。
【００２５】
その後、再び図２から図３の状態にメインピストン３が往動することにより、第１開閉弁２０の第１室２１ａに流入した液体の液圧と弾発部材２３の付勢力との共働により第１ピストン弁２２を押圧し移動させて還流流路１１の流出孔１１ａを閉じ、かつ空気及び液体が第２連通路１９を介して第２開閉弁３０の第１室３１ａ内に流入して第２ピストン弁３２を押圧し移動させて排出流路３３を開き、排出流路３３を介して外部に排出する。なお、ポンプ装置内通路径については、第１ピストン弁２２及び第２ピストン弁３２の適正な動作性の確保及び配管抵抗による圧力損失を低減するために、その管内流速が、０．５〜２．０ｍ／ｓｅｃ程度になるように設計することが望ましい。
【００２６】
このように本発明のポンプ装置は、ポンプ系内に空気が存在するポンピング初期状態であっても、ハンドル９の揺動操作のみのポンピングで第１・第２開閉弁２０、３０が適正なタイミングで開閉してポンプ系内の空気を排出しながら液体を吸い込み、正常にポンプ機能を作動開始させることができる。
そして、ポンプ系内から概ね全ての空気が外部に排出されて液体が満たされ、メインシリンダ２内のポンピング室２ａとポンピング駆動室２ｂ内の液圧が均衡した状態となれば、僅かな力（５ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力）でハンドル９を揺動するのみで高圧（５０ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力）の液体を逆浸透膜装置Ｓに送り、液圧が浸透圧力を超えれた時点で液体の一部（通常海水の場合約１０〜４０％）が逆浸透膜を透過して浄化された飲料水が供給流路４０を介して外部に供給され、一方逆浸透膜を透過しない不純物を含む濃縮水は還流流路１１から開状態の第１開閉弁２０を通過してポンピング駆動室２ｂに還流し、第２開閉弁３０の開状態で排出流路３３を介して外部に排出される。
【００２７】
なお、上記実施の形態ではポンプ装置を逆浸透膜装置とは別体として構成した場合を例示したが、ポンプ装置が逆浸透膜を一体的に備える構成としてもよい。また、別の観点により、弾発部材を省略し、第１開閉弁側と第２開閉弁側の流路径やシリンダ容量を異ならせて供給される液圧に差をつけることによって、第１開閉弁と第２開閉弁の開閉を僅かにずらした適正なタイミングを設定することが可能である。
【００２８】
［実施例］
図１〜図３で説明した本発明のポンプ装置を実施例とし、このポンプ装置の還流流路１１を閉鎖したままの状態のものを比較例とし、実施例及び比較例にてそれぞれ海水を逆浸透膜装置Ｓに供給したときのハンドル押圧とポンプ吐出圧を測定し、その結果を表１及び図４に示した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１及び図４から分かるように、実施例は比較例に比して１／３〜１／４程度の小さいハンドル押圧力で大きいポンプ吐出圧を得ることができた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、低駆動圧で高圧を得ることができるポンプ装置であって、ポンプ本体部のポンピング駆動室に対する還流流体の流入・排出の流路及び各流路を開閉切換する第１開閉弁・第２開閉弁にそれぞれ独立して振り分け、かつ第１開閉弁内にピストン弁を還流流路の流出孔を閉じる方向に弾発付勢する弾発部材を設けたことによって、ポンピング初期状態、特にポンピング駆動室内に空気が存在し液圧不足である状態であっても、メインピストンの往復動作に第１・第２開閉弁の各ピストン弁が瞬時に反応して適正なタイミングで往復動作すると共に、ポンピング駆動室に流入する還流流体の入り口と出口が別であるため流体の流れがスムースとなり、従来のような調整操作することなしに正常にかつスムースにポンピングを開始することができる。また、第１開閉弁及び第２開閉弁としてはそれぞれ二方弁構造のものを使用可能であり、複雑な構造となる三方弁構造のもに比して簡素であるため、ポンプ装置を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポンプ装置の実施の形態を示す正面図である。
【図２】同実施の形態におけるポンプ装置の概略構成図であって、ポンピング前の状態又はメインピストンの復動状態を表す。
【図３】同実施の形態におけるポンプ装置の概略構成図であって、メインピストンの往動状態を表す。
【図４】実施例と比較例のハンドル押圧とポンプ吐出圧を測定した結果のグラフ図である。
【図５】従来のポンプ装置の概略構成図であって、メインピストンの復動状態を表す。
【図６】従来のポンプ装置の概略構成図であって、メインピストンの往動状態を表す。
【符号の説明】
１ ポンプ本体部
２ メインシリンダ
２ａ ポンピング室
２ｂ ポンピング駆動室
３ メインピストン
４ 駆動手段
１１ 還流流路
１１ａ 流出孔
１２ 第１流路
１５ 吸入流路
１６ 送出流路
２０ 第１開閉弁
２１ 第１サブシリンダ
２１ａ 第１室
２１ｂ 第２室
２２ 第１ピストン弁
２３ 弾発部材
３０ 第２開閉弁
３３ 排出流路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pump device, and more particularly to a pump device capable of obtaining a high discharge pressure with a low driving pressure, and for producing drinking water by passing seawater or dirty water through a semi-permeable membrane, for example, a reverse osmosis membrane. The present invention relates to a pump device used for applications such as.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of pump device, as shown in FIGS. 5 and 6, a pump body 100 having a cylinder 101 and a plunger 102, and a manual lever (not shown) for reciprocating the plunger 102 in the cylinder 101, , A filter (reverse osmosis membrane) 130, a suction channel 103 for sucking a liquid (seawater or dirty water) from the outside into the pumping chamber 100 a of the pump body 100, and a liquid in the pumping chamber 100 a to the filter. A delivery flow path 104, a supply flow path 131 that allows purified water that has passed through the filter 130 to flow out, and a return flow path that allows concentrated water that does not pass through the filter 130 to flow back into the drive chamber 100b of the pump body 100. 105, a discharge channel 106 for discharging the concentrated water from the inside of the drive chamber 100b to the outside, And a switching valve (three-way valve) 110 for switching the communication state with the recirculation flow path 105 side or the drainage flow path 106 side to perform the swing operation of the manual lever using the liquid pressure of the concentrated water generated at the time of pumping. There is a known device capable of performing with a small force (for example, Patent Document 1). 5 and 6, the dotted arrows indicate the direction of the flow of the fluid, the arrow A indicates the backward movement direction of the plunger 102, and the arrow B indicates the forward movement direction of the plunger 102.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 3-21208
[0004]
The switching valve 110 includes a cylindrical hole 111 formed in a manifold (not shown) that covers the outside of the pump main body 100, and a pair of first concave peripheral grooves 112a and second concave peripheral holes formed on an outer peripheral surface housed in the cylindrical hole 111. A shuttle 112 having a groove 112b, a rod shaft 114 penetrating through a plug 113 that seals the end opening of the cylindrical hole 111 and connected to one end of the shuttle 112, and a button 115 attached to one end of the rod shaft 114. Have. Further, between the pump body 100 and the manifold, a first inflow channel 116 that allows a part of the liquid in the pumping chamber 100a to flow into the first chamber 111a on the back side in the cylindrical hole 111, and a driving chamber. One of a pair of concave circumferential grooves 112a and 112b by a reciprocating operation of the shuttle 112 and a second inflow channel 117 for allowing a part of the concentrated water in the 100b to flow into the second chamber 111b on the rod shaft 114 side in the cylindrical hole 111. And a communication channel 118 that is switched to a communication state with the reflux channel 105 or the discharge channel 106. The outflow hole 105a of the return flow path 105 communicates with the first concave peripheral groove 112a of the shuttle 112, and the discharge flow path 106 communicates with the other second concave peripheral groove 112b. In addition, 121 is an intake valve, 122 is a discharge valve, and 123 is a relief valve.
[0005]
The basic operation at the time of liquid delivery by the conventional (Patent Document 1) pump device will be briefly described. By swinging a manual lever, the plunger 102 of the pump body 100 is changed from the state shown in FIG. 5 to the state shown in FIG. By going forward to one end side (in the direction of arrow B), liquid flows from outside into the pumping chamber 100a through the suction channel 103. On the other hand, as shown in FIG. 5, the liquid is sent from the inside of the pumping chamber 100a to the filter 130 through the delivery flow path 104 by the backward movement of the plunger 102 (in the direction of the arrow A) as shown in FIG. Part of the fluid flows out through the supply channel 131 as purified drinking water. At this time, a part of the liquid in the pumping chamber 100a flows into the second chamber 111a of the switching valve 110 via the first inflow channel 116, and presses and moves the shuttle 112, so that the first concave circumferential groove 112a The communication with the communication channel 118 is switched to a communication state, and the concentrated water, which is the remainder of the liquid that does not pass through the filter 130, is driven by passing through the reflux channel 105, the first concave groove 112 a of the switching valve 110, and the communication channel 118. The concentrated water returns to the chamber 100b, and the liquid pressure of the returned concentrated water cooperates with the force applied to the manual lever to move the plunger 102 backward. That is, the pressures already present in the pumping system are balanced so that only a small force can be applied to the manual lever to pump. Thereafter, when the plunger is moved forward again (in the direction of arrow B), the concentrated water in the drive chamber 100b flows into the second chamber 111b of the switching valve 112 through the second inflow passage 117, and is shuttled by hydraulic pressure. The 112 moves and the second inflow channel 117 and the discharge channel 106 are switched to the communicating state via the second concave circumferential groove 112b, and the concentrated water in the drive chamber 100b is discharged to the outside.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of this pump device, the following operation has to be performed in order to discharge the air in the drive chamber 100b at the start of pumping and to smoothly suck the liquid into the pumping chamber 100a. That is, the button 115 is pressed with a finger (about 1.06 kg / cm 2 (At a pressure of 15 psi) to forcibly move the shuttle 112 to the far end of the cylindrical hole 111 to close the outflow hole 105a of the reflux channel 105 and open the discharge channel 106 (see FIG. 6). The air in the drive chamber 100b has to be discharged to the outside through the communication flow path 118 and the discharge flow path 106 via the second concave circumferential groove 112b of the switching valve 110. This button pressing operation is an adjusting operation until the pump device functions normally, and until the liquid flows out from the discharge flow path 106 and the air in the pump system is removed to some extent (about 5.62 kg / cm). 2 (Until a pressure of 80 psi occurs). That is, if the pump system is filled with the liquid, the shuttle 112 reciprocates in the cylindrical hole 111 at an appropriate timing by the hydraulic pressure generated by the reciprocating operation of the plunger 102 (the switching of the switching valve 110 is performed). Although the concentrated water flows into and out of the drive chamber 100b normally), in the initial state of the pumping, the drive chamber 100b has insufficient internal pressure (liquid pressure) due to the presence of air in the pump system. The shuttle 112 is hard to move to the far end of the cylindrical hole 111 due to frictional resistance between the shuttle 112 and the cylindrical hole 111 in a dry state, and the switching of the switching valve 110 does not work at an appropriate timing. This is because air cannot be discharged. In addition, since the flow path for flowing the fluid into and out of the drive chamber 100b is a single communication flow path 118, the flow of the fluid in the communication flow path 118 immediately after the switching of the inflow and the discharge of the switching valve 110 is performed. There is also a structural cause that it is difficult to flow in the opposite direction.
[0007]
Therefore, one of the main objects of the present invention is to provide a pump device that can function normally without performing an adjustment operation from an initial state of pumping, and that has a simplified structure and easy manufacturing. is there.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Thus, according to the present invention, there is provided a pump main body having a main cylinder and a main piston reciprocally provided in the main cylinder, and a driving means for reciprocating the main piston, and a driving means for reciprocating the main piston. With the forward movement, fluid is sucked from the outside into the pumping chamber in the main cylinder through the suction flow path, and the fluid in the pumping drive chamber is discharged to the outside through the discharge flow path. The fluid in the pumping chamber is sent out to the external fluid delivery destination via the delivery flow path by the return to, and a part of the fluid sent to the fluid delivery destination is returned to one end side in the main cylinder via the return flow path. A pump device that returns to the pumping drive chamber of
A first opening / closing valve provided in the return flow passage, and a second opening / closing valve provided in the discharge flow passage and closing the discharge flow passage when the main piston is moved backward;
The first on-off valve is provided in the first sub-cylinder and in the first sub-cylinder, and divides the inside of the first sub-cylinder into a first chamber and a second chamber, and opens and closes a reflux passage. A first piston valve, a resilient member provided in the first chamber for resiliently urging the first piston valve to close the recirculation flow path, and connecting the second chamber and a pumping chamber of a main cylinder; When the main piston moves backward, a part of the fluid in the pumping chamber flows into the second chamber and the fluid pressure moves the first piston valve against the urging force of the resilient member to open the recirculation flow path. A pump device having a first flow path is provided.
[0009]
In the present invention, the fluid includes liquids such as seawater, tap water, sewage, and oil, and gases such as air and nitrogen. When the fluid is seawater, tap water, sewage, or the like, the fluid delivery destination from which the fluid is delivered from the pump device includes a semi-permeable membrane, the concentration side of which is a reflux channel, and the permeate side of which is a permeate supply destination. The filter section (filter means) connected thereto and a test tube for a pressure resistance test can be exemplified. In the filtration section, specific examples of the semi-permeable membrane include a reverse osmosis membrane, a microfiltration membrane, and an ultrafiltration membrane. In the present invention, a reverse osmosis membrane device (RO device) equipped with a reverse osmosis membrane, fresh water It can be suitably used as a pump capable of obtaining a high pressure at a low driving pressure for supplying drinking water and producing drinking water, such as a desalination device and a seawater desalination device. Examples of the test pipe as a fluid delivery destination include a water pipe, a gas pipe, and a flexible high-pressure hose. In the present invention, high-pressure water, high-pressure oil, or high-pressure gas is reduced to such a test pipe. It can also be suitably used as a pump that can be supplied with driving pressure. In this case, the pipe under test is provided with an inlet through which the high-pressure fluid is supplied from the pump device, and an outlet through which a part of the supplied high-pressure fluid is returned to the pump device. A closed system is formed between them.
[0010]
The present invention relates to a pump device capable of obtaining a high discharge pressure with a low drive pressure as described above, wherein the flow path for inflow and discharge of the recirculating fluid to and from the pumping drive chamber of the pump body and the respective flow paths are opened and closed. The first on-off valve and the second on-off valve are independently allocated to each other, and a resilient member is provided in the first on-off valve for resiliently urging the piston valve in a direction to close the outflow hole of the return flow path. Even in the initial state of pumping, particularly in the state where air exists in the pumping driving chamber and the hydraulic pressure is insufficient, each piston valve of the first and second on-off valves instantaneously responds to the reciprocating operation of the main piston, and an appropriate The reciprocating operation is performed at the same timing, and since the inlet and outlet of the recirculating fluid flowing into the pumping drive chamber are different, the flow of the fluid is smooth, and the fluid flows normally without the adjustment operation (as described in FIGS. 4 and 5). Nikatsu It is possible to start pumping in mousse. Further, as the first on-off valve and the second on-off valve, each having a two-way valve structure can be used, which is simpler than a three-way valve structure having a complicated structure. Can be manufactured.
[0011]
In the present invention, the second on-off valve is provided in the second sub-cylinder and in the second sub-cylinder, partitions the inside of the second sub-cylinder into a third chamber and a fourth chamber, and opens and closes the discharge passage. A second piston valve for connecting the fourth chamber to the pumping chamber of the main cylinder, and when the main piston moves backward, a part of the fluid in the pumping chamber flows into the fourth chamber and the fluid pressure is applied. A second flow path that moves the second piston valve to close the discharge flow path may be provided.
With this configuration, the first piston valve and the second piston valve can be reciprocated by the pumping of the pump device so that the first on-off valve is opened and closed and the second on-off valve is opened and closed synchronously. it can.
[0012]
In the present invention, the pumping drive chamber of the main cylinder and the first chamber of the first on-off valve are connected, and the first pressure is cooperated by the fluid pressure of the recirculating fluid and the urging force of the resilient member when the main cylinder moves forward. An auxiliary flow path for moving the piston valve to close the return flow path may be further provided.
With this configuration, the same hydraulic pressure as that of the second on-off valve can be supplied to the first on-off valve during the forward movement of the main piston. Therefore, the forward movement of the main piston is performed by the resilient member provided on the first on-off valve. When the first on-off valve closes the recirculation flow path slightly earlier than when the second on-off valve opens the discharge flow path, the first on-off valve closes the discharge flow path when the main piston returns. The opening / closing timing of the first on-off valve can be finely adjusted so that the first piston valve moves at a timing slightly opening the recirculation flow path. As a result, at the time of the forward movement, the backflow of the return fluid in the pumping drive chamber to the return flow path can be prevented and the return fluid can be discharged from the discharge flow path. The fluid can be supplied from the recirculation flow path without using the fluid, and the fluid pressure of the recirculation fluid can be efficiently used for pumping.
Here, in the present invention, specific examples of the resilient member that can be used include a coil spring (for example, a spring coefficient of about 0.49 N / mm), a plate spring, a compression spring, a tension spring (when provided in the second chamber), and an elasticity. Rubber and the like can be mentioned. According to the present invention, such fine adjustment for proper timing can be performed by a simple component such as a coil spring, so that there is an advantage that simplification of the structure and easiness of manufacture are obtained.
[0013]
In the present invention, the driving means is not particularly limited, but a rod whose leading end penetrates one side wall of the main cylinder in a liquid-tight manner and is connected to the main piston, and is pivotally attached to the base end of this rod, And a handle for reciprocating the rod.
With this configuration, the pump device can be conveniently used in a place where power cannot be secured, for example, in a boat activity or outdoor activity. Other driving means include a mechanism provided with a rotating handle and capable of converting a rotating force into reciprocating power of a main piston, a small motor, a small engine, and the like.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the pump device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment.
[0015]
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a pump device of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the pump device in the embodiment, showing a state before pumping or a returning state of a main piston. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the pump device according to the embodiment, showing a forward movement state of the main piston. 2 and 3, the dotted arrows indicate the direction of the flow of the fluid, the arrow A indicates the backward movement direction of the main piston, and the arrow B indicates the forward movement direction of the main piston.
[0016]
The pump device includes a pump body 1 having a main cylinder 2 and a main piston 3 reciprocally provided in the main cylinder 2, and a driving unit 4 for reciprocating the main piston 3. The unit 1 pressure-feeds a liquid such as seawater or unpurified water to a separate reverse osmosis membrane device S as a filtration unit via a delivery channel 16, and a part of the liquid is supplied to the permeation side of the reverse osmosis membrane. Is used to produce purified drinking water that has been permeated through the membrane, and the remaining liquid (concentrated water containing impurities) that does not pass through the reverse osmosis membrane is refluxed from the concentration side through the reflux channel 11. The hydraulic pressure is used for pumping.
[0017]
The driving means 4 includes a rod 5 having a distal end liquid-tightly penetrating one end side wall of the main cylinder 2 and connected to the main piston 3, and a pair of fixed plates 6 attached to the upper wall of the pump body 1 (see FIG. 1, only one is shown), and a handle 9 pivotally attached to the base end of the rod 5 via a pair of link members 7 (only one is shown in FIG. 1) and a pair of upper and lower support shafts 8, 8. The tip of the handle 9 is pivotally attached to the fixed plate 6 by a support shaft 10 so that the rod 5 can reciprocate on the principle of leverage.
[0018]
As shown in FIGS. 2 and 3, in the pump body 1, the main cylinder 2 includes a pumping chamber 2 a formed inside the other end of the main piston 3 by going forward to one end (in the direction of arrow B). A pumping drive chamber 2b formed inside one end of the main piston 3 by the backward movement of the main piston 3 toward the other end (in the direction of arrow A). The main piston 3 has a notch in the circumferential direction at a corner so that the pumping drive chamber 2b slightly remains in a state in which the main piston 3 is in contact with one side wall of the main cylinder 2. Although not shown, in the pump device, for example, it is desirable to provide an appropriate O-ring or the like for maintaining the hermetic seal between the pumping chamber 2a and the pumping drive chamber 2b in the main piston 3, and a seal for maintaining the hermetic seal in the pump device. It is desirable to provide the members at appropriate locations.
[0019]
In addition, the pump body 1 is provided with a reflux for returning a part of the liquid delivered at a high pressure to the external reverse osmosis membrane device S during pumping into the pumping drive chamber 2b of the main cylinder 2 as described above. A first opening / closing valve 20 for opening and closing the flow path 11, the outflow hole 11a of the return flow path 11 and the pumping driving chamber 2b, and a second opening / closing valve 30 for opening and closing the communication between the pumping driving chamber 2b and the outside. A first flow path 12 and a second flow path 13 for allowing a part of the liquid delivered from the pumping chamber 2a to flow into the first on-off valve 20 and the second on-off valve 30, and the other end side wall of the main cylinder 2 , And an inflow hole 14 through which the first flow path 12 and the second flow path 13 communicate with each other, a suction flow path 15 for taking in liquid from outside into the pumping chamber 2a, and an intake valve (check valve) 15a. And inside the pumping chamber 2a Outlet flow passage 16 and the delivery valve for feeding the introduced fluid to the outside of the reverse osmosis unit S and a (check valve) 16a. In addition, 11b is a relief valve for preventing abnormal pressure from being applied to the reverse osmosis membrane when the reverse osmosis membrane is clogged.
[0020]
The first on-off valve 20 is provided in the first sub-cylinder 21, the first piston valve 22 provided in the first sub-cylinder 21, and having a concave circumferential groove 22 a on the outer peripheral surface, and provided in the first sub-cylinder 21. And a resilient member (coil spring) 23 for resiliently urging the first piston valve 22 in a direction to close the outflow hole 11a of the recirculation flow channel 11, and one end side in the first sub-cylinder 21 for accommodating the resilient member 23. And a second chamber 21b on the other end side in the first sub-cylinder 21.
The first on-off valve 20 has an outlet hole of the recirculation flow channel 11 at one end side of the concave circumferential groove 22a when the first piston valve 22 is moved to the back of the other end of the first sub-cylinder 21 (see FIG. 3). 11a communicates.
[0021]
The second on-off valve 30 is provided with a second sub-cylinder 31, a second piston valve 32 provided in the second sub-cylinder 31, and a recirculation liquid in the pumping drive chamber 2 b by the forward movement of the main piston 3 in the direction of arrow B. The third chamber 31a at one end of the second sub-cylinder 31 into which the (concentrated water) flows, the fourth chamber 31b at the other end of the second sub-cylinder 31, and the reflux liquid from the third chamber 31a. And a discharge channel 33 for discharging the liquid to the outside.
[0022]
When the first piston valve 22 of the first opening / closing valve 20 is moved to one end of the first sub-cylinder 21 (see FIG. 2), the pump body 1 and the pumping drive chamber 2b of the main cylinder 2 A first communication passage 17 that communicates with the concave circumferential groove 22a of the one piston valve 22, an auxiliary passage 18 that communicates the pumping drive chamber 2b with the first chamber 21a of the first sub-cylinder 21, and a pumping drive chamber 2b. It further includes a second communication passage 19 that communicates with the first chamber 31a of the second sub cylinder 31.
[0023]
Next, the operation and operation of the pump device of the present invention thus configured will be described with reference to FIGS. The case where a liquid such as seawater or sewage is used as the fluid will be described.
First, in the initial state of pumping, the handle 9 of the driving means 4 is swung to move the main piston 3 of the pump main body 1 from the state of FIG. 2 to one end side (the direction of arrow B) as shown in FIG. As a result, the pumping chamber 2a of the main cylinder 2, the second chamber 21b of the first opening / closing valve 20, and the second chamber 31b of the second opening / closing valve 30 become negative pressure, so that the liquid flows from the outside into the suction passage 15 and the intake passage. It flows into the pumping chamber 2a of the main cylinder 2 via the valve 15a. On the other hand, the air in the pumping drive chamber 2b of the main cylinder 2 is pressed by the main piston 3, and a part of the air flows into the first chamber 21a of the first on-off valve 20 via the auxiliary flow path 18 and the air pressure is reduced. The first piston valve 22 is pressed and moved in cooperation with the urging force of the resilient member 23 to close the outflow hole 11 a of the return flow passage 11, and most of the air flows through the second communication passage 19 through the second communication passage 19. The gas flows into the first chamber 31 a of the two-way valve 30, presses and moves the second piston valve 32 by air pressure, opens the discharge passage 33, and discharges the outside through the discharge passage 33.
In such an operation, the cross-sectional area of the first and second piston valves 22 and 32 is as small as about 1/9 of that of the main piston 3 and the capacity ratio is as small as about 1/27, so that the main piston 3 moves very slightly. Also, the first and second piston valves 22, 32 move. The resilient member 23 has a spring force (for example, a spring coefficient of 0.49 N / mm) larger than the frictional force between the first piston valve 22 and the first sub-cylinder 21, and the second piston valve 32 A point at which the first piston valve 22 moves in a direction to close the outflow hole 11a of the recirculation flow path 11 and a second piston valve 32 moves in a direction to close the discharge flow path 33 at a timing slightly earlier than the time when it moves in the direction in which the valve opens. The spring force is set such that the first piston valve 22 moves in a direction to open the outflow hole 11a of the recirculation flow channel 11 at a timing slightly later than that. For example, when the time required for one reciprocation of the main piston 3 is 1 second, the difference between the movement timings of the first piston valve 22 and the second piston valve 32 is about 0.01 to 0.1 seconds.
[0024]
Then, when the main piston 3 moves backward (in the direction of arrow A) from the state of FIG. 3 as shown in FIG. 2, the liquid is reverse osmosis from the pumping chamber 2 b of the main cylinder 2 via the delivery valve 16 a and the delivery flow path 16. It is sent to the membrane device S. At this time, a part of the liquid in the pumping chamber 2a flows into the second chamber 21b of the first on-off valve 20 via the first flow path 12, and the first piston valve 22 resists the urging force of the resilient member 23. To move the recessed circumferential groove 22a and the first communication passage 17 into a communicating state, and at the same time, a part of the liquid in the pumping chamber 2a passes through the second flow path 13 to the second on-off valve 30 of the second on-off valve 30. After flowing into the second chamber 31b, the second piston valve 32 is pressed and moved to close the discharge passage 33. On the other hand, the liquid that does not exceed the osmotic pressure of the reverse osmosis membrane passes through the reflux channel 11, the concave groove 22a in the first on-off valve 20, and the first communication passage 17 while pushing the air in the reverse osmosis membrane device S. The main piston 3 is moved backward by the hydraulic pressure and the air pressure and the force applied to the handle 9.
[0025]
Thereafter, the main piston 3 moves forward again from the state shown in FIG. 2 to the state shown in FIG. 3, so that the liquid pressure of the liquid flowing into the first chamber 21 a of the first on-off valve 20 and the urging force of the resilient member 23 cooperate. The first piston valve 22 is pressed and moved to close the outflow hole 11a of the return flow passage 11, and the air and the liquid flow into the first chamber 31a of the second on-off valve 30 via the second communication path 19. Then, the second piston valve 32 is pressed and moved to open the discharge channel 33, and is discharged to the outside via the discharge channel 33. In addition, as for the diameter of the passage in the pump device, the flow velocity in the pipe is 0.5 to 2 in order to secure the proper operability of the first piston valve 22 and the second piston valve 32 and reduce the pressure loss due to the pipe resistance. It is desirable to design so as to be about 0.0 m / sec.
[0026]
As described above, the pump device of the present invention allows the first and second on-off valves 20 and 30 to be set at the proper timing by pumping only by the swing operation of the handle 9 even in the initial pumping state where air exists in the pump system. The liquid can be sucked while the air in the pump system is opened and closed by discharging air, and the pump function can be started normally.
When almost all the air is discharged from the pump system to the outside and the liquid is filled, and the pumping chamber 2a in the main cylinder 2 and the hydraulic pressure in the pumping driving chamber 2b are in a state of equilibrium, a slight force ( 5kg / cm 2 High pressure (50 kg / cm) 2 (About pressure) is sent to the reverse osmosis membrane device S, and when the liquid pressure exceeds the osmotic pressure, a part of the liquid (normally about 10 to 40% in the case of seawater) is permeated through the reverse osmosis membrane and purified. The drinking water is supplied to the outside through the supply flow path 40, while the concentrated water containing impurities that does not permeate the reverse osmosis membrane passes through the first open / close valve 20 from the return flow path 11 to the pumping drive chamber 2b. And is discharged to the outside via the discharge flow path 33 with the second on-off valve 30 opened.
[0027]
In the above embodiment, the case where the pump device is configured separately from the reverse osmosis membrane device is illustrated, but the pump device may be configured to integrally include the reverse osmosis membrane. Further, from another viewpoint, the first opening / closing is performed by omitting the resilient member and making the supplied hydraulic pressure different by changing the flow path diameter and the cylinder capacity between the first opening / closing valve side and the second opening / closing valve side. It is possible to set an appropriate timing by slightly opening and closing the valve and the second on-off valve.
[0028]
[Example]
As an example, the pump device of the present invention described with reference to FIGS. 1 to 3 is used as a comparative example, and the pump device in a state in which the return flow path 11 is closed is used as a comparative example. The handle pressure and the pump discharge pressure when supplied to the osmosis membrane device S were measured, and the results are shown in Table 1 and FIG.
[0029]
[Table 1]
[0030]
As can be seen from Table 1 and FIG. 4, in the example, a large pump discharge pressure could be obtained with a small handle pressing force of about 1/3 to 1/4 as compared with the comparative example.
[0031]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a pump device capable of obtaining a high pressure with a low driving pressure, and a first opening / closing switch for opening / closing a flow path for inflow and discharge of a recirculation fluid to / from a pumping drive chamber of a pump body. The pumping initial state is provided by distributing the valve to the valve and the second on-off valve independently of each other, and providing a resilient member for resiliently biasing the piston valve in the direction of closing the outlet hole of the return flow passage in the first on-off valve. In particular, even in a state where air exists in the pumping drive chamber and the hydraulic pressure is insufficient, each piston valve of the first and second on-off valves instantaneously responds to the reciprocating operation of the main piston and reciprocates at an appropriate timing. In addition, since the inlet and outlet of the recirculating fluid flowing into the pumping drive chamber are different, the flow of the fluid becomes smooth, and the pumping can be started normally and smoothly without the conventional adjusting operation. It is possible. Further, as the first on-off valve and the second on-off valve, each having a two-way valve structure can be used, which is simpler than a three-way valve structure having a complicated structure. Can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a pump device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the pump device according to the embodiment, showing a state before pumping or a returning state of a main piston.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a pump device according to the embodiment, showing a forward movement state of a main piston.
FIG. 4 is a graph showing measurement results of handle pressing and pump discharge pressure of an example and a comparative example.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional pump device, showing a returning state of a main piston.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a conventional pump device, showing a forward movement state of a main piston.
[Explanation of symbols]
1 Pump body
2 Main cylinder
2a Pumping room
2b Pumping drive room
3 Main piston
4 Driving means
11 Return channel
11a Outlet
12 First flow path
15 Suction channel
16 Delivery channel
20 First open / close valve
21 1st sub cylinder
21a Room 1
21b Room 2
22 First piston valve
23 elastic members
30 Second on-off valve
33 discharge channel
