JP2964169B2 - 逆浸透用透過水ポンプ - Google Patents

逆浸透用透過水ポンプ

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JP2964169B2 JP7529158A JP52915895A JP2964169B2 JP 2964169 B2 JP2964169 B2 JP 2964169B2 JP 7529158 A JP7529158 A JP 7529158A JP 52915895 A JP52915895 A JP 52915895A JP 2964169 B2 JP2964169 B2 JP 2964169B2
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、逆浸透膜フィルタから貯水タンクまで透過
水をポンプ送液する液圧駆動ダイアフラムポンプに関す
る。
関連技術の説明 逆浸透(RO)式浄水システムは、不純物を除去するの
に使用される。図1は給水源12へ連結された逆浸透膜10
を有する従来のROシステムを示す。給水源12は、一般に
水道蛇口水である。そのシステムは、給水から不純物を
分離して浄水すなわち透過水と、ブラインと呼ばれる不
純物の濃縮液とにする浸透性膜を備える。ついで透過水
は貯水タンク14または浄水を溜める他の手段内に貯水さ
れ、一方、ブラインは連続して排液溝へ排出される。
浸透性膜は比較的小さい多くの孔を有し、水が膜を通
過するときにかなりの圧力損失を生じる。水道水の圧力
が低い場所でこのシステムを使用する場合、膜を通過し
た透過水の圧力は低すぎて、タンクを満たすことさえで
きない。この理由のために、多くのROシステムは、ポン
プ16を備えて、給水の圧力、およびRO膜により生成され
る透過水の圧力を高めている。従来のRO用ポンプは、一
般に都市電源へ差し込まれる電気モーターにより駆動さ
れる。最終使用者が都市電源を必ずしも利用できず、そ
のため、電気モーターに基づくシステムをあきらめる場
合がある。加えて、電気モーターは比較的高価であり、
システムの全体的コストがかさむ。かくして、逆浸透水
フィルタ膜とフィルタのシステムにより生成される透過
水の圧力を高める、電気以外で駆動されるポンプを有す
るのが望ましいことになる。
発明の概要 本発明は、逆浸透水フィルタにより生成された透過水
の圧力を高めるダイアフラムポンプである。そのポンプ
は、浸透水チャンバーとブラインチャンバーとを分離す
るダイアフラムを有する。浸透水チャンバーは、逆浸透
フィルタの透過水出口接続口へ連結された入口ポート、
およびフィルタにより生成される透過水を溜めるタンク
に連結された出口ポートを有する。ブラインチャンバー
は、フィルタのブライン出口ポートに連結された入口ポ
ート、および排液溝へ連結された出口ポートを有する。
動作に際して、ブラインはフィルタからポンプのブラ
インチャンバーへ流入する。ブラインの流れにより、ダ
イアフラムが動かされて、ポンプ内の透過水が貯水タン
ク中に押し入れられる。ダイアフラムが押出し位置に達
すると、弁が開いて、ブラインチャンバー内のブライン
をブライン出口ポートから排出する。透過水の圧力が排
液中圧力よりも高いので、フィルタからの透過水はダイ
アフラムを動かして元の位置まで戻すと、そこで弁が閉
じて、ブラインがブラインチャンバーを再び満たして、
このサイクルを繰り返す。
このシステムは、背圧を無くす流量絞り部材を備える
が、それを備えないと、ダイアフラムの吸い込み位置ま
での移動が妨げられることがある。ポンプは、ダイアフ
ラムがポンプ内の所定位置を通過するときに弁を開位置
と閉位置にラッチ掛けするバネ押し式リンク仕掛け組立
体を備える。
図面の簡単な説明 本発明の目的および利点は、下記の詳細な説明および
添付図面を参照すれば、技術において通常の技量を有す
る者にとり一層容易に明らかになる。
図1は従来技術の逆浸透浄水システムの概略図であ
る。
図2は本発明の逆浸透浄水システムの概略図である。
図3は本発明のダイアフラムのポンプの断面図であ
る。
図4はポンプの弁を開ける前のオーバセンタリンク仕
掛け機構を示す図3と同様な断図である。
図5は弁を開位置にラッチ掛けするバネ組立体を示す
図4と同様な断面図である。
図6は透過水で満たすポンプを示す、図5と同様な断
面図である。
図7は弁を閉める前のリンク仕掛け機構を示す図6と
同様な断面図である。
図8は弁を閉位置にラッチ掛けするバネ組立体を示す
図3と同様な断面図である。
発明の詳細な説明 参照番号によりもっと詳しく図面を参照すると、図2
は、本発明の逆浸透浄水システム20を示す。このシステ
ムは、給水源24に連結された逆浸透膜22を備える。給水
は一般に水道源からの水である。逆浸透膜22は、給水か
ら不純物を除去して、透過水とブラインを生成する。透
過水は一般にタンク28に貯水される。タンク28は、単純
な容器、加圧袋充填溜め器、または透過水を貯水するい
かなる他の手段であってもよい。タンク28は、使用者が
透過水を取り出すことができるように、一般的な蛇口を
有する。
膜22は、かなりの圧力損失を生成する比較的小さい多
くの孔を有する。透過水の圧力を高めるために、透過水
ポンプ30はフィルタ22およびタンク28へ連結される。透
過水ポンプ30は、膜22のブライン出口ポート34へ連結さ
れたブライン入口ポート32、および排液溝へ接続される
ブライン出口ポート36を有する。排液溝が記載されてい
るが、出口ポート34を膜22の入口や逆浸透システムの別
の構成部材へ戻してもよいことは言うまでもない。ポン
プ30は、また膜22の透過水出口ポート40に連結された透
過水入口ポート38、およびタンク28に接続された透過水
出口ポート42を有する。この透過水ポンプ30は、膜22か
らのブラインの圧力により駆動されて、タンク28へ供給
される透過水の圧力を高める。膜22のブライン出口ポー
ト34は好ましくは、流量絞り部材29によりポンプ30のブ
ライン入口ポート32へ連結される。流量絞り部材29は、
ポンプ30へ流入するブラインの流量を大幅に減少させ
る。別の実施形態として、流量絞り部材をポンプ30のブ
ライン入口ポート32に組み込むこともできる。
図3〜図8は、透過水ポンプ30の好ましい実施形態を
示す。ポンプ30はハウジング44を有する。ハウジングは
外筒48へネジ込まれる端部材46で組立てられるのが好ま
しい。ハウジング44は内部チャンバー50および52を有す
る。チャンバー50は、ブラインポート32および36を有す
る。同様に、外筒48は透過水ポート38および42を有す
る。管継手54が、それらのポートに挿入されて、ハウジ
ング部材48および50へ取り付けられる。管継手54へたわ
みホース(図示されない)が取り付けられ、そのホース
でポンプ30が膜22、タンク28および排液溝へ連結され
る。
ポンプ30は、透過水チャンバー56をブラインチャンバ
ー58から分離する内部たわみダイアフラム54を有する。
透過水チャンバー56を出入りする水の流れは、透過水ポ
ート38および42内にそれぞれ設けられる一方向弁60およ
び62により制御される。ブラインチャンバー58内には、
弁リンク組立体64がある。リンク組立体64はブライン出
口ポート36に関係づけられ弁66を動かす。ダイアフラム
54および外筒48は、透過水チャンバー56を通ってポンプ
送水されるときに透過水を汚染しない材料から作られる
のが好ましい。ダイアフラム54はまた透過水チャンバー
56をリンク組立体64から完全に封止するので、その組立
体の構成部材は透過水を汚染しない。このように封止さ
れたチャンバー56は、ポンプによる水の汚染をほとんど
防止する。加えてポンプ30はブラインにより駆動される
ので、本発明のポンプ30は、従来の水ポンプに一般に見
出される油、潤滑剤または物質で透過水を汚染しない。
リンク組立体64は、ピン72によりピストン70へ回転自
在に接続されたリンクアーム68を備える。ピストン70が
ダイアフラム54へ取り付けられるので、ダイアフラム54
およびピストン70は一緒に動く。リンクアーム68も、ピ
ン74によりハウジング44へ回転自在に連結され、またバ
ネ組立体78によりレバー76へ連結されている。レバー76
は弁66へ連結され、か、ピン80によりハウジング44へ回
転自在に接続される。バネ組立体78は、部材84および86
により保持される圧縮バネ82を備え、アーム68およびレ
バー76へ回転自在に連結されている。バネ82は、図3に
示される伸張位置と、図4に示される圧縮位置との間で
移動できる。
レバー76の端部には、弁66の首部88を受ける開口部
(図示されない)が設けられる。その開口部が首部88の
径よりも大きいので、レバー76の端部は弁66に沿ってス
ライドできる。レバー76の端部は弁フランジ90および92
により捕捉される。弁66は、チャンバー52のスロット96
内でスライドする弁棒94を有するので、開位置と閉位置
との間で移動できる。
動作に際して弁66は、最初に図3に示される閉位置に
ある。バネ82は、圧縮位置にあって、レバー76へ力を加
えて弁66を閉位置に維持する。弁66が閉位置にあると、
ブラインはブラインチャンバー58に流入できる。ブライ
ンの圧力は透過水チャンバー56内の透過水の圧力よりも
高いので、ブラインによりダイアフラム54へ加わる力に
より、ピストン70が外筒48へ向けて動かされる。ダイア
フラム54の移動により、透過水チャンバー56の容積が減
少し、チャンバー56内の透過水が出口ポート42を通って
タンク28中へ押し出される。一方向弁60により、このポ
ンプで透過水が膜22へ戻るのを防止する。
ピストン70が外筒48へ向けて動き、かつ透過水をチャ
ンバー56から外へポンプ送液すると、アーム68は回転
し、バネ82はピン74に整列に向かう。バネ組立体78がレ
バー76と整列すると、バネ82は圧縮される。ピストン70
およびアーム68は、バネ組立体がもはやレバー76と整列
しなくなるまで、移動し続けると、その位置でバネ82は
図5に示される伸張位置に解放される。バネ82が移動す
るとレバー76は時計方向に回転し、レバー76の首部88を
上へスライドさせ、フランジ92と係合させて、弁66を図
示される開位置まで押し上げることになる。レバー76が
回転すると、レバー端部は弁66の首部に沿ってスライド
する。ピストン70が移動中に首部に沿ってスライドする
このレバー76の機能により、ダイアフラム54は、弁66が
引き続いて開く前に、チャンバー56中の水を十分に減少
させることができる。
図6に示されるように、弁66が開くと、チャンバー58
内のブラインは、ポート36を通って排液溝中に排出され
る。排液中圧力は透過水の圧力よりも低いので、チャン
バー56内の透過水の力により、ダイアフラム54が筒48か
ら離れるように押される。ダイアフラム54の移動によ
り、ブラインがブラインチャンバー58から外へ押し出さ
れる。ブライン出口ポート36をブライン入口ポート38よ
りもかなり大きくし、入口ポート32を通る流体抵抗が出
口ポート36を通るものより大きくなるようにすることが
望ましい。この好ましい実施形態の出口ポート36は、入
口ポート32のほぼ50倍の面積を有する。流量絞り部材29
は、ブラインが継続して流れてくるときにブラインチャ
ンバーの圧力が蓄積されるのが防止される。また、ダイ
アフラム54が移動すると、ピストン70が移動し、アーム
68が時計方向に回転して、バネ82を圧縮する。図7に示
されるように、ピストン70は、バネ組立体78がもはやレ
バー76と整列しなくなるまで移動し続け、その時点でバ
ネ82が伸び、レバー76を反時計方向に回転させる。図8
に示されるように、レバー76の回転により、レバー端部
がフランジ90と係合して弁66を閉じる。弁66が閉じる
と、ブラインがポンプ30に再び流入し、チャンバー58内
の圧力が高まる。チャンバー圧力の増加により、ダイア
フラム54が筒48へ向けて押されて、プロセスが繰り返さ
れる。
バネ組立体78は、ダイアフラム54がポンプ内で吸込み
位置と押出し位置へ達すると、弁66を開閉するラッチ掛
け機能を形成している。バネ78は、圧縮の行程中アーム
68とレバー76の相対的位置から、弁66が閉じている時よ
りも、弁66が開いている時の方が大きい圧縮とその圧縮
からの解放の力を有する。反対方向に作用する水圧が、
弁が開いている時よりも弁が閉じている時の方が低いの
で、弁を閉じる力は、それほど必要とされない。弁66を
閉じるときに生じる低いバネ力により、可動構成部材の
磨耗が減少し、ポンプの寿命が長くなる。
本発明のポンプは、電気を必要とせず、逆浸透浄水シ
ステム内の透過水の圧力を高める手段を提供する。加え
てそのポンプは、従来技術の従来式電気駆動ポンプと比
べて比較的静かである。
添付図面において一つの代表的な実施形態を説明し、
示してきたが、当業者であれば種々の他の変形を考え得
るので、こうした実施形態は、もっぱら説明のためのも
のであって、この広い発明を制約するものでなく、本発
明は、図示および説明される特定の構造および構成に制
約されないことは言うまでもない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01D 61/00 - 65/10 C02F 1/44

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ブラインポートおよび透過水ポートを備え
    る逆浸透膜を有する逆浸透浄水システム用のポンプシス
    テムであって、 逆浸透膜の透過水ポートへ連結された透通水入口ポー
    ト、透過水出口ポート、逆浸透膜のブラインポートへ連
    結されたブライン入口ポートおよびブライン出口ボート
    を有するハウジングと、 前記ブライン入口ポートとブライン出口ポートとを流体
    連通するブラインチャンバーを、前記透過水入口ポート
    と出口ポートとを流体連通する透過水チャンバーから分
    離するダイアフラムと、 前記ダイアフラムがポンプ送液行程で移動するときに閉
    じ、また前記ダイアフラムが吸い込み行程で移動すると
    きに開くように、前記ブライン出口ポートおよび前記ダ
    イアフラムへ連結された弁と、 前記ブライン入口ポートへ連結された流量絞り部材と、 から構成されるポンプシステム。
  2. 【請求項2】前記透過水入口ポートへ連結された第1の
    一方向弁、および前記透過水出口ポートへ連結された第
    2の一方向弁をさらに備える請求項1に記載されるポン
    プシステム。
  3. 【請求項3】給水源へ連結された給水入口ポート、ブラ
    イン出口ポートおよび透過水出口ポートを有し、かつ給
    水から透過水を生成する逆浸透膜と、 前記逆浸透膜へ接続されたタンクと、 前記逆浸透からのブラインの流れに応じて前記タンクへ
    透過水をポンプ送水する、前記ブライン出口ポートおよ
    び前記透過水出口ポートへ連結されたダイアフラムポン
    プと、 前記膜と前記ダイアフラムポンプとの間に設けられた流
    量絞り部材と、 から構成される逆浸透浄水システム。
  4. 【請求項4】前記透過水入口ポートへ連結された第1の
    一方向弁、および前記透過水出口ポートへ連結された第
    2の一方向弁をさらに備える請求項3に記載される浄水
    システム。
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US08/239,720 1994-05-09
US239,720 1994-05-09
PCT/US1995/005722 WO1995030472A1 (en) 1994-05-09 1995-05-09 Reverse osmosis permeate pump

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