JP2004509754A - 逆浸透により水を浄化する方法および手段 - Google Patents

Abstract

本発明は、逆浸透を用いて水を浄化する方法および手段に関する。水は、圧力下で膜エレメント（１０）を介して押し込まれるが、その圧力は、高圧用ポンプ（２）により得られ、当該エレメント（１０）には、外部から供給された浄化されていない水と、その流入側で当該エレメントにより通された内部循環水の両方が供給される。高圧用ポンプは、断続的に作動し、内部で循環する水の量は、少なくとも、外部から供給される水と同量である。圧力が減じられた後、外部から供給される水を用いた噴射により、遅延した当該エレメント（１０）の噴射洗浄がある。

Description

【０００１】
本発明は、高流量で逆浸透を用いて浄水する方法および装置に関する。当該装置は、水の消費が、断続的であり、単位時間当たり、ほんの小量である個人家庭および同等のユーザにより使用されることが意図されている。
【０００２】
本発明は、不純物によるエレメントの詰まり及びその成長が避けられる断続的な動作における逆浸透により、水を浄化する方法を提示することを目的とする。また、本発明は、洗浄動作中の破壊を避けることも目的とする。更に、本発明は、特別用品や特別装置を使用することなく、洗浄がなされることを目的とする。また、磨耗による損傷が避けられるように当該エレメントを配置する方法を提示することも目的とする。
【０００３】
本発明による装置は、従来技術で知られる系統の浸透エレメントを含むフィルタを備える。何枚かの膜を備えることができる上記エレメントは、中空の、中央に配置された円筒に巻かれ、その壁には多数の穴があり、これらの穴を通じて、浄化された水が抜き出される。膜層が互いに直接接触することを防止するために、対応する数の細かい網目組織のネットである遠方部材は、膜と共に円筒に巻かれている。熱可塑性材料の抽出により形成される品物を使用することが好ましい。これら又は他の種類のネット製造において、より厚い断面部は、ネットの糸を交差する場所で形成される。これらの断面部は、膜の磨耗の原因になり、不良品や当該エレメントの不満足な機能を起こす損傷の原因になる。作動におけるトラブルの危険は、本発明による装置で回避される。
【０００４】
本発明による逆浸透で水を浄化する方法は、浸透膜を用いたエレメントを通じて圧縮された水を押し込むことを含み、これは、高圧用ポンプを使って達成され、そのポンプに供給される水は、外部から供給された浄化されていない水と、流入側で当該エレメントをバイパスした内部循環水の両方である。高圧用ポンプは、断続的に動作し、水の内部循環量は、外部から供給された水の量と同量である。断続的に動作している装置内の圧力が減じられた後、外部から供給された水で噴射することにより、当該エレメントの時間遅れ噴射洗浄がある。好ましい洗浄は、当該エレメントの両側が大気圧下になった後に実行される。高圧動作と大流量が続く時間は、１０分以下であるのが好ましい。
【０００５】
以下、添付図面を参照して本発明を説明する。
【０００６】
概略的に図１に示された装置は、エレメント用容器１を備える。その容器又はその内部に配置される従来設計の管システムは、図１には示されていない。浄化されていない水は、流入管４を通って供給され、高圧用ポンプ２を用いてエレメント容器１にポンプ送りされる。浄化手順には、幾分かの水がエレメントを通過することを含み、そこでは、水に溶けている塩は、当該エレメントを通過しない水の中に主に残っている。浄化された水は、分離され、第１流出導管５を通って廃棄されるが、増大された塩の含有量を有する、浄化されない水は、第２流出導管６を通って容器から廃棄される。浄化されない水は、二分割され、一部分は、流出管７を経て当該システムを離れ、他の部分は、管８を通ってポンプ３によりポンプ送りされることにより、流入部に戻される。ポンプ２，３、管６，８は、単一ユニットを形成するように容器と共に作られている。これらの手段は、好適な実施形態では、高圧用ポンプ及び返送用ポンプ３の両方とも共通のモータと駆動シャフトを有するように作られる。当該装置は、高圧用ポンプが作動していないときには、上記エレメントの一方側に水を供給する手段を備え、タイマー制御の下で、上記エレメントの流入側の洗浄する為の手段により流入水を供給する。流入水の塩含有量は、その折り返しで、エレメントを通して返送流を生じさせる浸透圧の原因になり、これにより、エレメントが洗浄される。当該エレメントの外側が大気圧未満になり、そこに接続された流出導管が閉鎖手段を有することなく不変的に開いているように当該エレメントが配置されることが好ましい。動作中、廃棄は、収集用の入れ物に対し直接なされる。
【０００７】
容器１の中に置かれるエレメント１０が横断面で図２、図３に示されている。エレメント１０は、円筒管９に巻かれた適切な膜材から構成された比較的薄いシート１１の形状になっている。膜の有効部分は、非常に薄く、柔軟な材料のキャリア層により支えられている。層の典型的な厚さは、膜層では約１μｍ、キャリア層で約４０μｍである。管９の壁内には、浄化された水を廃棄するための多くの穴が存在する。膜は、円筒の周りに数回巻かれ、膜の別の旋回との間で直接接触を避けるため、膜表面の間に間隔ネットが挿入されている。圧力の大きな変化は、膜が間隔ネットからの磨耗に晒されることをもたらす。磨耗による損傷の危険性を減じるには、膜の実装が転がるとき、外側にある膜の凸面側にネット層の被覆が向けられるべきである。
【０００８】
本発明による装置の動作において、以下の手順が続く。開始後、浄化されていない水は高圧で供給され、ポンプの圧力が加工媒体の浸透圧を超えるとき、その後、水はエレメント１１を通って流出部５に流れる。そのとき、水の効率は、少なくとも５０％であり、これは、流入水の少なくとも半分がエレメントを通って流れることを意味する。高い浸透圧の原因となる濃度の偏りを避けるため、浄化されていない水の内部循環は、ポンプ３により管６，８を通して達成される。内部に循環される量は、外部から供給される水の量より多い量より多い必要があり、内部で循環される量は、外部から追加される量の少なくとも２倍、若しくは、浄化された水の量の４倍を超えるのが好ましい。これにより、膜の表面で水の速度は高くなり、境界層の厚さが薄くなり、乱流を増やすことをもたらし、これらは、膜の表面を清潔に保つせん断力を高めることになる。
【０００９】
１０分以内の動作時間の後、次の水廃棄まで、非動作時間が続く。システムは、その後、圧力が等しくなり、エレメントの側部間の圧力差はなくなる。供給された水から排除された物質の、エレメントの流入側での、かなり高められた濃度は、濃度の偏りを生じ、浄化された水がエレメントを通って清潔な水側から逆流し、そのため、膜の表面から排除された物質を強制的に離し、持ち上げるという効果を有する。一定時間（適当に数分）後、到来する浄化されていない水は、装置を通して洗浄され、高められた濃度の塩を有する水と他の物質は、当該エレメントから洗い落とされる。
【００１０】
当該装置の設計と動作の更なる詳細は、以下の例示で明らかになる。当該装置は、湿った環境で許容される系統の正規電気接続部に接続されている。一定色（好ましくは緑色）の第１表示灯（ＬＥＤ）は、その後、スイッチが入れられ、点灯する。スタートは、水流を開くタップの起動により作用され、第２表示灯（ＬＥＤ）のスイッチが入れられ、点灯する。この関係で水質の関連指標である流出する水の導伝性は、装置に含まれる導電性メータを使って計測され、それが、流入水と比較して許容できる一定値に達したとき、その後、他の表示灯（ＬＥＤ）が点灯される。流れの中断により処理が終了するまで、浄化された水は、毎分３リットル以下の流速で生産される。
【００１１】
当該装置に供給される水は、家庭用品で豊富な品物のスクリーンクロスと、粒子が除去されて塩素含有量が減じられるカーボンフィルタの両方を通って、高圧用ポンプ前の流入部付近を通過する。導入される水は、しばしば、地域浄化プラント等から到来し、その後、通常は塩素で消毒される。一部の水は、エレメントユニットを通して押し込まれ、浄化された水や浸透水は、タップを通して抜き出される。同時に、排水は、一定の流量弁を通して排除用導管に抜き出される。このシステムは、圧力制御弁により制御され、一定に保持される。この圧力は、供給された水の最大塩含有量を決定し、これが、システム圧力より低くすべき浸透圧を決定する。
【００１２】
流れが中断され、水の抜き出しが停止されたとき、そのときには、装置は休止し、圧力は大気圧に減少するが、その間の時間、当該ユニットの膜は前述したように洗浄化され、濃度の偏りが等しくなったとき、流入水を用いた洗浄が起こり、装置内の全ての水は循環される。
【００１３】
実用ケースにおいて、流入速度は、毎分３．７リットル、高圧用ポンプ後のシステム圧は、１０バールであった。浄化された水の抜き出された流量は、１０分間で毎分２．５リットルであったが、その後、流れは停止された。２分間の停止の後、９０秒の洗浄があり、その後、装置は次の動作サイクルが実行可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明を用いて水を浄化する装置を概略的に示す。
【図２】
図２は、当該装置の横断面を示す図である。
【図３】
図３は、当該装置の横断面を示す図である。
【符号の説明】
１…エレメント用容器、２…高圧用ポンプ、３…ポンプ、４…流入管、５…流出部、６…第２流出導管、７…流出管、８…管、９…円筒管、１０…エレメント、１１…シート。

Claims (5)

1. 逆浸透を用いて水を浄化する方法において、水は、高圧用ポンプ（２）により得られた圧力の下で、膜エレメントを通して押し込まれ、エレメント（１０）には、外部から供給された浄化されていない水と、流入側で当該エレメントにより通された内部循環水の両方が供給される前記方法であって、
   上記高圧用ポンプは、断続的に作動し、内部循環水の量は、少なくとも、外部から供給された水と同量であり、その圧力が減じられた後、外部から供給された水で噴射することにより、当該エレメントの遅延噴射洗浄があることを特徴とする、前記方法。
2. 上記噴射洗浄は、上記エレメント（１０）の両側が大気圧になった後に行われることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 上記高圧の間隔は、１０分以上は続かないことを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
4. 逆浸透を用いて水を浄化する装置において、水は、高圧用ポンプ（２）により得られた圧力の下で、膜エレメントを通して押し込まれ、エレメント（１０）に供給される水は、外部に供給された浄化されていない水と、流入側で当該エレメントにより通された内部循環水との両方から供給される前記装置であって、
   上記高圧用ポンプが作動状態にないとき、流入水を上記エレメントの一方側に供給する手段と、時間制御により、上記手段を介して流入水を供給し、上記エレメントの流入側を噴射する手段と、を備える前記装置。
5. 上記エレメント（１０）の流出側は大気圧であり、流出導管（５）は、そこで接続され、閉鎖手段を有することなく不変に開いていることを特徴とする、請求項４記載の装置。