JP2004522066A - 逆浸透塩水脱塩システム用ポンプ - Google Patents

Abstract

このポンプは、２つの横側チャンバー（２，３）を備え、それらの各チャンバー内にはそれぞれピストン（４，５）が収容され、これらのピストンによって塩水が逆浸透膜（７）へ送り込まれるようになっている。また、このポンプには中央チャンバー（８）が設けられ、このチャンバーには、上記ピストン（４及び５）によって作動せしめられるスライド体が収容され、このスライド体によりディレクショナルバルブ（９）が作動せしめられるようになっている。このポンプは、外部圧力の導入管からの圧力を上記横側チャンバー（２，３）のピストン正面側区画へ向けて送る作動と、逆浸透膜の不透過水の圧力を上記横側チャンバー（２，３）のピストン背面側区画へ向けて送る作動とを交互に切り換えて行うようになっている。

Description

【０００１】
［発明の属する技術分野］
本発明は、その名称が示すように、逆浸透方式の塩水脱塩システム用のポンプに関するものであり、より具体的には、脱塩システム用の逆浸透膜（７）へ向けて塩水を交互にポンプ送りするピストン（４，５）をそれぞれ移動可能なように収容した２つの横側チャンバー（２，３）を備え、上記脱塩システムには、パイロットバルブによって作動せしめられるディレクショナルバルブ（９）が設けられ、当該パイロットバルブは上記ピストン（４，５）のシフト運動によって作動せしめられるよう構成されたポンプに関する。
【０００２】
［従来の技術］
今日、塩水の脱塩に用い得るさまざまな形態のポンプやポンプシステムが提供されており、それらには、塩水を浸透膜へ向けて送り出すために交互にシフトする一対のピストンを収容した水圧シリンダが設けられている。
一般的に、これらのシステムはディレクショナルバルブ（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｖａｌｖｅ；方向切換え弁）を備えており、このディレクショナルバルブをピストンのシリンダと協働させ、浸透膜へ供給する水の圧力を増大させることによって、浸透膜を透過しない水の圧力を利用することを可能にしている。
【０００３】
この技術分野において、上記タイプのシステムを開示している特許としては、ＵＳ５，４６２，４１４、ＷＯ９８／２２２０２、ＵＳ４，３６７，１４０及びＵＳ４，７９３，１５３が重要である。
ピストンを交互に反対方向へ動かすために、これらの特許は、水圧回路を有しており、それらはすべて、その機能を達成するために逆止弁を必要としており、更にまた、ポンプ本体とは別個のパイロットバルブ及びディレクショナルバルブを併用している。然しながら、これらのシステムは、一方では、多数の外部配管を必要とし、そのため、管の破損や圧力損失という問題を生じ、他方では、組立て部品内での塩分の沈殿、堆積によって逆止弁が役立たなくなるという問題を生じるなど、さまざまに異なった問題点を有していることを指摘しなければならない。
【０００４】
［発明の説明］
本発明に係る逆浸透塩水脱塩システム用ポンプは、上記問題点を解決するためなされたものである。即ち、本発明は、一方では、逆止弁を用いることなく作動し、他方では、外部配管の数を大幅に低減することによりコンパクトに構成することのできるポンプを提供することを目的とするものである。
【０００５】
本発明に係るポンプは、それぞれがピストンを収容したチャンバーを有し、当該ポンプのボディーは、上記２つの横側チャンバーの間に配置される第３のチャンバーとしての中央チャンバーを有し、当該中央チャンバーは、外部からの圧力入口と、上記ディレクショナルバルブに接続される２つの横開口と、水取出し管に接続される中間開口とを備え、当該中央チャンバー内にはスライド体が収容され、当該スライド体の側面には、上記中央チャンバーの内壁との間に閉じた空間を形成する側面凹部が形成され、当該スライド体の位置に依存して、上記ディレクショナルバルブに接続された上記横開口の一方を交互に開くと共に、もう一方の横開口を上記側面凹部により中央開口と交互に連通せしめ、これにより、中央チャンバーからディレクショナルバルブへの圧力の導入を許容すると同時に、ディレクショナルバルブから水取出し管への水の通過をガイドするように構成されている。
【０００６】
上記第３のチャンバーである中央チャンバーは、正確には、上記ディレクショナルバルブのパイロットバルブを構成するようになっている。
【０００７】
ポンプボディーの中央チャンバーに収容された上記スライド体は、上記ピストンの共通シャフトを挿通するための壁面孔と、当該共通シャフトの中央部に形成された拡張部を軸方向へシフト可能なように収容する内部空間とを有し、これにより、ピストンがその移動終端に近づいたとき、上記スライド体がポンプの中央チャンバー内でシフト可能なように構成されている。
【０００８】
上記ディレクショナルバルブは、上記ポンプのボディーに組み付けられる円筒状のボディーを有すると共に、当該ボディーには、２つの横側コンパートメントと、２つの中間コンパートメントとが設けられ、上記２つの横側コンパートメントにはそれぞれピストンが収容され、２つの中間コンパートメントにはそれぞれスライド部材が収容され、これらのピストンとスライド部材は共通シャフトによって互いに連結されて、同時に交互にシフト可能なように構成されている。
【０００９】
上記ディレクショナルバルブの横側コンパートメントは、前記パイロットバルブの横開口とそれぞれ接続されるようになっている。
【００１０】
上記ディレクショナルバルブの一方の中間コンパートメントは、上記逆浸透膜の入口に接続されると共に、当該中間コンパートメントは、ポンプボディーの上記横側チャンバーのピストン正面側区画に接続される２つの横開口と、外部圧力の導入管及びポンプボディーの上記中央チャンバーに接続される中央開口とを有している。上記中間コンパートメントに収容されたスライド部材は、側面凹部を有し、当該側面凹部によって、外部圧力の導入管をポンプボディーの横側チャンバーのピストン正面側区画と交互に接続すると共に、ポンプの横側チャンバーのピストン正面側区画が上記ディレクショナルバルブの中間コンパートメントと交互に接続可能なように構成されている。
【００１１】
上記ディレクショナルバルブのもう一方の中間コンパートメントは、上記逆浸透膜の不透過水の出口に接続されると共に、当該中間コンパートメントは、ポンプボディーの上記２つの横側チャンバーのピストン背面側区画に接続される２つの横開口と、ポンプボディーの中央チャンバーの中間開口及び外部への水取出し管に接続される中央開口とを有している。上記中間コンパートメントに収容されたスライド部材は、側面凹部を有し、当該側面凹部によって、外部への水取出し管をポンプボディーの横側チャンバーのピストン背面側区画と交互に接続すると共に、ポンプボディーの横側チャンバーのピストン背面側区画が上記ディレクショナルバルブの中間コンパートメントと交互に接続可能なように構成されている。
【００１２】
このように、ディレクショナルバルブをポンプのボディー上に組み付けることにより、ディレクショナルバルブをポンプの横側チャンバーに接続するための導管を内蔵形式にすることができる。また、ポンプのピストンの動きの方向に応じて、ディレクショナルバルブ内に収容されたスライド部材が、その側面凹部の作用により、ディレクショナルバルブの中間コンパートメントに設けた開口のうちのいずれか２つを互いに接続し、これにより加圧された水を逆浸透膜へ送り込むと共に、逆浸透膜を透過できなかった水を、ポンプの横側チャンバーのピストン正面側区画又は背面側区画の一方へ送り込むように作動させることができる。
【００１３】
［図面の説明］
明細書の説明を補足し、本発明の内容の理解を容易にするために、本明細書に図面一式を添付するが、本発明はこれらの図面に描かれた形態に限定されるものではない。
図１及び図２は、本発明に係るポンプを模式的に示す長手方向に添った正面側から見た断面図であり、ポンプが逆浸透膜に接続され、そのパイロットバルブ及びディレクショナルバルブのスライド体がそれぞれ右側又は左側終端位置に達した状態で描かれている。
図３は、スライド部材が図２に示したものと同じ位置にある状態におけるディレクショナルバルブの拡大詳細図である。
【００１４】
［発明の好適な実施形態］
図示されるように、本発明に係るポンプは、２つの横側チャンバー（２，３）を備えたボディー（１）を有し、これらの各チャンバーには、共通シャフト（６）により互いに連結されたピストン（４，５）がそれぞれ収容されている。
これらのピストン（４，５）は、その交互の移動により、塩水を、脱塩システムに適した逆浸透膜（７）の入口（７１）へ交互に送り込むようになっており、この逆浸透膜（７）は、脱塩され透過された水の出口（７２）と、不透過水の出口（７３）とを有している。
【００１５】
ポンプボディー（１）は、その中央部に中央チャンバー（８）を有し、この中央チャンバー（８）には、外部圧力の入口（８１）と、ディレクショナルバルブ（９）に接続された２つの横開口（８２，８３）と、水取出し管（１０ａ ）に接続された中間開口（８４）とが設けられている。
上記中央チャンバー（８）は、スライド体（１１）を収容し、このスライド体の側面には側面凹部（１１１）が形成され、この側面凹部（１１１）の位置に依存して、上記横開口（８２，８３）が交互に開かれたり、或いは、それらが交互に中間開口（８４）と接続されたりするようになっており、これによって、外部圧力の導入管（１０ｂ）を通じて中央チャンバー（８）に導入された水圧が、交互に、ディレクショナルバルブの横側コンパートメント（９１，９２）へ送られると同時に、当該ディレクショナルバルブの横側コンパートメント（９１，９２）からの水は、交互に水取出し管（１０ａ）へ導かれるようになっている。
【００１６】
上記スライド体（１１）は、その内部に、上記共通シャフト（６）が挿通される内部空間（１１２）を有し、この空間内には共通シャフトの拡張部（６１）が収容され、この拡張部が軸方向にシフトするのを許容し、これによって、スライド体（１１）が図１に示す終端位置と図２に示す終端位置との間でシフトし得るようになっている。
【００１７】
上記ディレクショナルバルブ（９）は、ポンプボディー（１）に取り付けられ、前記２つの横側コンパートメント（９１，９２）のほかに、２つの中間コンパートメント（９３，９４）を備え、横側コンパートメント（９１，９２）にはそれぞれピストン（１２，１３）が収容され、中間コンパートメント（９３，９４）にはそれぞれスライド部材（１４，１５）が収容され、これらのピストンとスライド部材は共通シャフト（１６）によって互いに連結されている。
【００１８】
上記ディレクショナルバルブの一方の中間コンパートメント（９３）は、逆浸透膜（７）の入口（７１）に接続され、また更に、中間コンパートメント（９３）は、ポンプの上記横側チャンバー（２及び３）のピストン正面側区画に接続される２つの横開口（９３１，９３２）を有すると共に、ポンプの圧力入口（８１）を通じて中央チャンバー（８）に接続される中央開口（９３３）を有している。
【００１９】
上記スライド部材（１４）は、側面凹部（１４１）を有し、当該側面凹部は、中央開口（９３３）をその両側の横開口（９３１及び９３２）と交互に接続するようになっており、これによって、圧力がポンプの横側チャンバー（２及び３）のピストン正面側区画に交互に導入されると共に、これらの横側チャンバー（２及び３）のピストン正面側区画をディレクショナルバルブの中間コンパートメント（９３）と交互に接続するようになっている。
【００２０】
上記ディレクショナルバルブのもう一方の中間コンパートメント（９４）は、逆浸透膜（７）の不透過水の出口（７３）に接続されると共に、ポンプボディーの横側チャンバー（２及び３）のピストン背面側区画に接続される２つの横開口（９４１，９４２）と、中央チャンバー（８）の中間開口（８４）及び外部への水取出し管（１０ａ）に接続される中央開口（９４３）とを有している。
【００２１】
中間コンパートメント（９４）に収容されたスライド部材（１５）は、側面凹部（１５１）を有し、この側面凹部（１５１）は、ポンプの横側チャンバー（２及び３）のピストン背面側区画を外部への水取出し管（１０ａ）と交互に接続すると共に、逆浸透膜の不透過水の圧力を、横側チャンバー（２及び３）のピストン背面側区画へ交互に導入することを可能としている。
【００２２】
以上、本発明の特徴とその望ましい実施形態について詳細に説明したが、これらの各部品の材質、形状、サイズ及び配置は、特許請求の範囲に記載された本発明の本質的特徴から想到可能な範囲内において、適宜設計変更され得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係るポンプを模式的に示す長手方向に添った正面側から見た断面図であり、ポンプが逆浸透膜に接続され、そのパイロットバルブ及びディレクショナルバルブのスライド体がそれぞれ右側終端位置に達した状態を示す図である。
【図２】
図１と同様の断面図であり、パイロットバルブ及びディレクショナルバルブのスライド体がそれぞれ左側終端位置に達した状態を示す図である。
【図３】
スライド部材が図２に示したものと同じ位置にある状態におけるディレクショナルバルブの拡大詳細図である。
【符号の説明】
１ ポンプのボディー
２，３ 横側チャンバー
４，５ ピストン
６ 共通シャフト
６１ 拡張部
７ 逆浸透膜
７１ 入口
７２ 出口
７３ 不透過水出口
８ 中央チャンバー
８１ 圧力入口
８２，８３ 横開口
８４ 中間開口
９ ディレクショナルバルブ
９１，９２ 横側コンパートメント
９３，９４ 中間コンパートメント
９３１，９３２ 横開口
９３３ 中央開口
９４１，９４２ 横開口
９４３ 中央開口
１０ａ 水取出し管
１０ｂ 外部圧力の導入管
１１ スライド体
１１１ 側面凹部
１１２ 内部空間
１２，１３ ピストン
１４，１５ スライド部材
１４１，１５１ 側面凹部
１６ 共通シャフト

Claims (6)

1. 脱塩システム用の逆浸透膜（７）へ向けて塩水を交互にポンプ送りするピストン（４，５）をそれぞれ移動可能なように収容した２つの横側チャンバー（２，３）を有するポンプを備えると共に、上記脱塩システムには、パイロットバルブによって作動せしめられるディレクショナルバルブ（９）が設けられ、当該パイロットバルブは上記ピストン（４，５）のシフト運動によって作動せしめられるよう構成された逆浸透塩水脱塩システム用ポンプにおいて；
   上記ポンプのボディー（１）は、上記２つの横側チャンバー（２，３）の間に配置される第３のチャンバーとしての中央チャンバー（８）を有し、当該中央チャンバー（８）は、外部からの圧力入口（８１）と、上記ディレクショナルバルブ（９）に接続される２つの横開口（８２，８３）と、水取出し管（１０ａ）に接続される中間開口（８４）とを備え、当該中央チャンバー（８）内にはスライド体（１１）が収容され、当該スライド体（１１）の側面には、上記中央チャンバー（８）の内壁との間に閉じた空間を形成する側面凹部（１１１）が形成され、当該スライド体（１１）の位置に依存して、上記ディレクショナルバルブ（９）に接続された上記横開口（８２，８３）の一方を交互に開くと共に、もう一方の横開口を上記側面凹部（１１１）により中央開口と交互に連通（８２，８４）（８３，８４）せしめ、これにより、中央チャンバー（８）からディレクショナルバルブ（９）への圧力の導入を許容すると同時に、ディレクショナルバルブ（９）から水取出し管（１０ａ）への水の通過をガイドするように構成されたことを特徴とする上記の逆浸透塩水脱塩システム用ポンプ。
2. 上記スライド体（１１）は、上記ピストン（４，５）の共通シャフト（６）を挿通するための壁面孔と、当該共通シャフト（６）の中央部に形成された拡張部（６１）を軸方向へシフト可能なように収容する内部空間（１１２）とを有し、これにより、上記スライド体（１１）がポンプの中央チャンバー（８）内でシフト可能なように構成されたこと特徴とする請求項１に記載の逆浸透塩水脱塩システム用ポンプ。
3. 上記ディレクショナルバルブ（９）が、上記ポンプのボディー（１）に組み付けられる円筒状のボディーを有すると共に、当該ボディーには、２つの横側コンパートメント（９１，９２）と、２つの中間コンパートメント（９３，９４）とが設けられ、上記２つの横側コンパートメント（９１，９２）にはそれぞれピストン（１２，１３）が収容され、２つの中間コンパートメント（９３，９４）にはそれぞれスライド部材（１４，１５）が収容され、これらのピストンとスライド部材は共通シャフト（１６）によって互いに連結されて、同時に交互にシフト可能なように構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の逆浸透塩水脱塩システム用ポンプ。
4. 上記ディレクショナルバルブ（９）の横側コンパートメント（９１，９２）が、上記パイロットバルブの横開口（８２，８３）とそれぞれ接続されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の逆浸透塩水脱塩システム用ポンプ。
5. 上記ディレクショナルバルブの一方の中間コンパートメント（９３）が、上記逆浸透膜（７）の入口（７１）に接続されると共に、当該中間コンパートメント（９３）は、上記横側チャンバー（２，３）のピストン正面側区画に接続される２つの横開口（９３１，９３２）と、外部圧力の導入管（１０ｂ）及び上記中央チャンバー（８）に接続される中央開口（９３３）とを有し、上記中間コンパートメント（９３）に収容されたスライド部材（１４）は、側面凹部（１４１）を有し、当該側面凹部（１４１）によって、外部圧力の導入管（１０ｂ）をポンプのボディー（１）の横側チャンバー（２，３）のピストン正面側区画と交互に接続すると共に、横側チャンバー（２，３）のピストン正面側区画が上記ディレクショナルバルブの中間コンパートメント（９３）と交互に接続可能なように構成されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の逆浸透塩水脱塩システム用ポンプ。
6. 上記ディレクショナルバルブのもう一方の中間コンパートメント（９４）が、上記逆浸透膜（７）の不透過水の出口（７３）に接続されると共に、当該中間コンパートメント（９４）は、ポンプボディーの上記２つの横側チャンバー（２，３）のピストン背面側区画に接続される２つの横開口（９４１，９４２）と、ポンプボディーの中央チャンバー（８）の中間開口（８４）及び外部への水取出し管（１０ａ）に接続される中央開口（９４３）とを有し、上記中間コンパートメント（９４）に収容されたスライド部材（１５）は、側面凹部（１５１）を有し、当該側面凹部（１５１）によって、外部への水取出し管（１０ａ）をポンプボディー（１）の横側チャンバー（２，３）のピストン背面側区画と交互に接続すると共に、横側チャンバー（２，３）のピストン背面側区画が上記ディレクショナルバルブの中間コンパートメント（９４）と交互に接続可能なように構成されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の逆浸透塩水脱塩システム用ポンプ。