JP3274738B2 - 加圧式浄水装置の弁構造 - Google Patents

加圧式浄水装置の弁構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は入口導管、この入口導管
に組付けられた圧力上昇ポンプ、フィルターまたは膜形
式の浄化ユニット、浄化された清浄水の出口導管、およ
び清浄水とならずに濃縮された汚水の廃水出口を含んで
構成された形式の加圧式浄水装置の弁構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知の加圧式浄水装置の問題点は、流量
の大小とは無関係に浄化した清浄水の一様な、すなわち
脈動のない出力流を得ることが困難なことにある。この
問題は、フィルターもしくは膜の対抗圧力に打ち勝つた
めにこの形式の浄水装置が１ＭＰａより高い内部圧力で
作動することを必要とするという事実に関連しており、
この１ＭＰａの圧力とは浄水装置の取付けられた家庭用
の水装置が普通に構成される考慮された最大圧力であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡単
な制御／技術手段を備えて浄水装置が決して１ＭＰａを
超えない部分負荷領域でさえも浄化した清浄水を供給で
きるような、しかもこれと同時に、浄水装置から流出す
る流れが最少限の脈動でもって可能なかぎり滑らかな流
れとなることを保証する前述形式の弁構造を提供するこ
とである。
【０００４】
【課題を達成するための手段】この目的は請求項１の特
徴の部分に記載の特徴を有する本発明の弁構造で達成さ
れる。
【０００５】本発明の１つの見地によれば、廃水導管に
圧力制限弁が組付けられ、この圧力制限弁は出口導管内
に生じた圧力で制御される。この浄水装置の圧力を出口
導管内の圧力に応じてこのように変化させることによ
り、出口導管内の圧力が上昇するにつれて少量の水をこ
の装置から取出すと、浄化ユニットを流れる水の圧力は
低下する。これと反対の場合には、すなわち出口導管内
の圧力が低下したときに装置から大量の水を取出すと、
圧力制限弁よりも上流側の装置内圧力は上昇し、その結
果として浄化ユニットを横断する圧力降下およびこれに
よる浄化された清浄水の流出流量は増大する。
【０００６】換言すればこの装置は、浄化された清浄水
の流れが出口導管の取出し弁の開度の変化に従動可能と
なるように、積極的に制御される。浄水装置の圧力が廃
水圧力によって制御されるので、高圧ポンプで生じた流
れを制御する必要はなくなり、この流れを誘導モーター
のような安価な定速電気モーターで駆動できることにな
る。
【０００７】本発明の他の特徴およびそれにより得られ
る利点は残る請求項から、また本発明の以下の詳細な説
明から明白となろう。
【０００８】本発明はここでその代表的な実施例を参照
し、また、添付図面を参照して詳細に説明される。
【０００９】
【実施例】図１の実施例で浄化すべき水は入口パイプ１
４、高圧ポンプ１２および圧力ライン１６を通して浄化
ユニットすなわち濾過ユニット１０へ送られる。濾過ユ
ニット１０からは浄化した清浄水のための出口導管１８
および廃棄されるすなわちこの濾過ユニットを通された
汚水のための出口導管３２が延在している。この高圧ポ
ンプ１２は、ポンプの速度に実質的に比例して水流を取
り扱うことのできるラメーラ（ｌａｍｅｌｌａ）ポンプ
のようなピストンポンプ（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ
ｐｕｍｐ）とされるのが都合良い。
【００１０】濾過ユニット１０は周知形式のものであ
り、逆浸透原理によって機能する半透膜を含むか、微小
濾過もしくは限外濾過形式のフィルターを所望に応じて
含み得る。このような濾過ユニット１０は一般に、前述
した膜またはフィルターの支持構造体を有する本質的に
管状の分離ユニット（図示せず）を含む。浄化すべき水
は過剰圧力の下でユニットの外側を緩やかにもしくは激
しく流され、ある量の水がユニットを通して、且つまた
その管状内部を通して流され、そこから浄化された清浄
水として給送される。必要なポンプ運転のエネルギー経
費を減少させる意図で濾過ユニットを横断する圧力降下
を可能な限り最少限に保持するために、解離した物質す
なわち粒状汚物が膜もしくはフィルターの外面上に集中
する度合いを低く保持する努力が払われる。これらの不
純物はそうしなければ該表面に集まる傾向を示し、これ
とともに浸透対抗圧の高まりやフィルターの詰まりによ
ってフィルターを横断する圧力降下が増大する。既に説
明したように、加圧されている濾過されて清浄化されな
かった水、すなわち廃水、の一部が濾過ユニットに戻さ
れて、そのユニットが不純物のない清浄状態となるよう
に連続して洗浄する。
【００１１】１つのこのような洗浄回路が図１の実施例
に示されており、この回路は出口導管２２から分岐し且
つ例えばサイドチャンネルのような流量の大きい遠心式
循環ポンプ２６を組み付けており、また、この流量は高
圧ポンプ１２で導かれる流量の少なくとも５倍を超え
る、好ましくは１０倍を超える流量とされる。戻りライ
ン２４を循環する水は高圧ポンプ１２が発生する高圧に
保持されるように意図され、この圧力は本発明によれば
出口導管２２の下流側で戻り導管に組付けられた圧力制
限弁２８で決まる。
【００１２】この圧力制限弁２８は浄化された清浄水の
出口導管１８に生じた圧力に応じて制御ライン３０の作
用で制御される。更にこの圧力は、浄化した清浄水の取
出し弁すなわちタップ３２を横断する圧力降下で決ま
り、この取出し弁３２が僅かに開かれたときに圧力制限
弁２８はより多量の廃水を戻し導管３４に流して、戻し
導管２４の高い圧力が予め定めたレベルを超えて上昇し
ないようになされる。この圧力制限弁２８は、入口圧力
が制御導管３０内の圧力と組合うばね力で制限されるよ
うな形式のものが適当とされる。圧力制限弁２８はま
た、浄水装置が作動されるときに、すなわち高圧ポンプ
１２が運転されるときに最少限の流量が弁を通して一定
して流れるように寸法決めされる。これは、取出し弁３
２を操作するときに弁衝撃（ウォーターハンマー）およ
び圧力変動が発生することを確実に回避する。
【００１３】図３および図４は、本発明の圧力制限弁２
８の代表的な２つの実施例をそれぞれ示しており、ここ
では全体を２８Ａおよび２８Ｂで示されている。
【００１４】図３に示した弁２８Ａは全体的に円筒形の
弁ハウジング７０を含み、このハウジングは図１に示し
た導管２２または図２に示した導管３４に対して連結さ
れる入口通路７２を含んでいる。この弁ハウジング７０
の反対側から穴７４が延在してこの穴は弁本体９０を受
入れており、弁本体は螺旋ばね１１０で弁ハウジングの
着座部７８に押圧されており、該ばねはセットねじ１１
２で弁ハウジング内に取付けられている。弁本体９０の
着座部側はゴムシール板９６を備えており、このシール
板は外側周辺まわりに延在する円形のシールビード９８
を有している。この弁ハウジング７０はまた縮径された
肩部７６を含み、この肩部は弁本体９０の対応する肩部
９４と協働する。また弁本体７０には２つの半径方向穴
８０および８２が備えられており、その一方の穴８０は
弁の出口開口を形成し、他方の穴８２は浄水装置の制御
導管３０との連結を意図されている。穴開口８２は、肩
部７６および９４の間に制御圧力を導いて弁本体に開動
力を作用させ、これで弁入口通路７２内の圧力で付与さ
れる開動力を増強することを意図されている。穴開口８
０および８２は図示していないバンジョーカップリング
で関連する値導管に連結することを意図されている。こ
のために、円周溝８６，８６がそれぞれの穴開口８０，
８２の近くにて弁ハウジング７０の外面に形成されてい
る。弁本体はＯ−リング１００でハウジング内にシール
される。２つのＯ−リングシール１００の間の弁本体の
リング溝と通じている抜出し通路８４が穴開口８０およ
び８２の間で弁ハウジング７０に形成されている。この
抜出し通路８４は片側に圧力を付与することでＯ−リン
グの満足できるシールを保証し、且つまた弁を流れる廃
水が浄化された制御圧力流体と混合しないように阻止す
ることを目的とする。
【００１５】図４の圧力制限弁２８Ｂは図３の圧力制限
弁２８Ａと、弁本体９０が圧力を等しくする通路１０
４，１０６を含んでおり、また、出口開口の圧力がセッ
トねじ１１２内の空間に導かれることができ且つまた弁
本体９０の後側に作用して弁本体の圧力均衡をとるよう
にすることから、これらの通路が出口開口８０の圧力に
対して弁本体９０を補償する、すなわち流体力学的に均
衡させるように作用する点で異なる。制御導管３０に必
要とされる制御圧力はこれにより出口穴８０内の圧力と
は独立する。図４に示した実施例は、圧力制限弁が図２
に示した実施例の場合と同様に加圧された戻り導管３４
にて連結されると特に有利となるのであり、これは以下
に説明される。
【００１６】浄化された清浄水の出口導管１８はまた逆
止弁２０を含み、この逆止弁は取出し弁３２が閉じられ
ていると、高圧ポンプ１２が停止されたときに圧力制限
弁２８に通じる導管内に制御圧力を保持する。
【００１７】図示実施例の場合、第２の戻り導管３４は
圧力制限弁２８の下流側の位置で出口導管２２から分岐
される。この第２の戻り導管は、圧力制限弁を通った流
れの一部を入口導管１４へ、すなわち高圧ポンプ１２の
上流側の位置へ戻す。この装置を一定して出て廃水出口
へ流れる汚水部分は括れ部すなわち一定流量弁３６を通
して流される。しかしながら、戻り導管２４および３４
へ分岐して流さずに全ての廃水を廃水出口へ流すように
することも本発明の見地に含まれる（図示していない
が）。
【００１８】従って、装置の取出し位置で浄水装置の圧
力を検出し、この圧力を廃水流れで調整することで、浄
水装置の圧力が技術的に簡単に制御される方法で清浄水
の取出しにおける圧力変動に従動できるようになされ
る。
【００１９】更に、２つの戻り導管２４，３４の前述し
た配置によって、高圧で且つ大量の本質的に一定した還
流と、低圧で且つ清浄水の取出しに応じて圧力が変化で
きるようにされた還流が達成される。これは、循環ポン
プ２６が一定速度で作動されるだけでなく、高圧ポンプ
１２も一定速度で作動され、これにより両ポンプが例え
ば誘導モーターのような安価な交流モーターで駆動でき
るようにする。
【００２０】出口導管１８には、取出し部の近くの制御
圧力が予め定めた値、例えば０．３ＭＰａより低く低下
したときに電気制御回路（図示せず）によって浄水装置
を始動させる、すなわちポンプ１２を始動させる一方、
この圧力が設定値、例えば０．７ＭＰａに達したときに
浄水装置を停止させることを意図する圧力スイッチ６２
が配置される。
【００２１】圧力制限弁２８は、装置圧力を１ＭＰａよ
り高い好ましい圧力レベル、例えば１．５ＭＰａの圧力
レベルに保持する。圧力制限弁２８は、浄水装置を通る
最大流量において、すなわち出口導管１８の圧力がゼロ
に近づくときに装置圧力が最大値例えば１．５ＭＰａに
なるように、また、流量が少ないとき、すなわち出口導
管１８の圧力が停止圧力、例えば０．７ＭＰａに等しく
なるときに出口導管１８の圧力よりも僅かに高くなるよ
うに構成されるのが好ましい。この装置圧力は従って導
管１８を通して取出される水の圧力変動に従動するよう
になされる。
【００２２】高圧に対する極度の安全対策として、圧力
制限弁の様々な圧力レベルがドレン穴（図示せず）で解
除できる。
【００２３】本発明の弁構造は逆浸透原理に従って作動
される浄水装置に使用することが特に好適である。この
形式の浄水装置は半透膜の浸透対抗圧に打ち勝つために
約１．５ＭＰａの過剰圧力を必要とする。しかしながら
水導管装置が達する圧力は廃水導管に取付けられた圧力
制限弁で約０．７ＭＰａに制限できる。
【００２４】原理的に、図２に示された代表的な実施例
は主として圧力制限弁２８が図１の実施例の２つの戻り
導管の間の出口導管に代えて戻された可変量の廃水流れ
のための戻り導管に配置される点で図１の実施例と異な
る。この場合、汚水のための出口導管は濾過ユニットで
戻り導管４６と廃水導管２２とに分けられるのであり、
この分岐が概略的に示されている。廃水導管２２は括れ
部すなわち一定流量弁３６を通して出口４４へ延在し、
また、磁気的に制御される洗浄弁４２を組付けた分流流
４０も備えている。この洗浄弁４２は常閉であるが、濾
過ユニットが付加的な洗浄を必要とするときに制御ユニ
ット（図示せず）によって作動できる。
【００２５】この場合は高圧状態にある出口導管の他の
分岐流４６はポンプ２６を備えた還流導管２４に、ま
た、第２の戻り導管３４の第１の高圧部へ分岐され、第
２の戻り導管は圧力制限弁２８で終端し、その下流側で
圧力制限された還流は入口導管５６に戻され、そこで新
しく流入してくる水と混合された後に高圧ポンプ１２に
送られる。
【００２６】本発明の弁構造は、適当に寸法決めされる
とポンプが一定速度で運転されることを可能にし、ま
た、図２に示されたように共通のモーター５８で共通の
シャフト６０，６０を介して駆動できるようにする。こ
れは低経費で簡単な構造を得ることができるようにす
る。
【００２７】図２の実施例では、浄化されるべき水の入
口導管１４は、導管５２で相互に直列に連結される入口
弁４８および２つの濾過ハウジング５０および５４も組
付けている。第１の濾過ハウジング５０は粒状物質のフ
ィルターを収容し、他方の濾過ハウジング５４は流入し
てくる水の予備浄化のために活性炭フィルターを収容で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弁構造を備えた浄水装置を示す単純化
したブロック図。
【図２】本発明の弁構造を備えた浄水装置の改良した実
施例を詳細に示す概略図。
【図３】本発明による圧力制限弁の横断面図。
【図４】本発明による他の圧力制限弁の横断面図。
【符号の説明】
１０ 浄化ユニット １２ 高圧ポンプ １４ 入口パイプ １６ 圧力ライン １８ 出口導管 ２４ 戻り導管 ２６ 循環ポンプ ２８ 圧力制限弁 ３０ 制御ライン ３２ 出口導管すなわち取出し弁 ３４ 戻り導管 ４０，４６ 分岐流 ４２ 洗浄弁 ４４ 出口 ５０，５４ 濾過ハウジング ５２ 導管 ５８ モーター ６０ シャフト ７０ 弁ハウジング ７２ 入口通路 ７４ 穴 ８０，８２ 穴 ８６ 円周溝 ９０ 弁本体 ９６ シール板 １００ Ｏ−リングシール １１０ ばね
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−52958（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−185493（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 61/06 C02F 1/44

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧力上昇ポンプ（１２）を含む入口導管
    （１４，１６）、フィルターもしくは膜形式の浄化ユニ
    ット（１０）、浄化された清浄水の出口導管（１８）お
    よび清浄水となされなかった濃縮汚水の廃水導管（２
    ２）を含んで構成された加圧式浄水装置の弁構造であっ
    て、廃水導管（２２，３４）が出口導管（１８）内の圧
    力で制御される圧力制限弁（２８）を含んでいることを
    特徴とする加圧式浄水装置の弁構造。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の弁構造であって、圧力
    制限弁（２８Ａ，２８Ｂ）が弁ハウジング（７０）を含
    み、この弁ハウジングは弁本体（９０）を含み、この弁
    本体はばね（１００）の作用に対抗して廃水導管（２
    ２，３４）および出口導管（１８）内の圧力で開弁方向
    に移動できることを特徴とする加圧式浄水装置の弁構
    造。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の弁構造であって、弁本
    体（９０）が弁（２８Ｂ）の出口に作用する圧力に応じ
    たその移動に対して流体力学的に力を釣り合わされるよ
    うに構成されていることを特徴とする加圧式浄水装置の
    弁構造。
  4. 【請求項４】 請求項１から３の何れか１項に記載の弁
    構造であって、圧力上昇ポンプ（１２）を駆動するモー
    ター（５８）が停止されたときに出口導管（１８）内の
    圧力を保持するように作用する逆止弁（２０）を特徴と
    する加圧式浄水装置の弁構造。
  5. 【請求項５】 請求項１から４の何れか１項に記載の弁
    構造であって、圧力上昇ポンプ（１２）を駆動するモー
    ター（５８）の始動および停止を制御するように作用す
    る、出口導管（１８）の圧力スイッチ（６２）を特徴と
    する加圧式浄水装置の弁構造。
  6. 【請求項６】 請求項１から５の何れか１項に記載の弁
    構造であって、前記入口導管まで延在し且つまた廃水導
    管から分岐している戻り導管（３４）に、弁（２８）が
    取付けられたことを特徴とする加圧式浄水装置の弁構
    造。
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