JP5123184B2

JP5123184B2 - 逆浸透濾過システム

Info

Publication number: JP5123184B2
Application number: JP2008528180A
Authority: JP
Inventors: ビオール，ティモシー・エイ
Original assignee: ネクスト−アールオー・インコーポレーテッド
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2026-08-25
Also published as: JP2009505826A; US20070045165A1; US7601256B2; EP1922292A2; KR20080063756A; EP1922292A4; CN101296867A; US20100024893A1; WO2007025125A3; IL189742A0; WO2007025125A2

Description

関連出願

（関連出願の相互引用）
本出願は、２００５年８月２６日出願の米国仮特許出願第６０／７１１，８３７号の利益を主張する。

本発明は、逆浸透濾過システムの分野に関する。

逆浸透水濾過システムは、源水を有する適当な膜の片側を加圧し、膜に水をゆっくりと通過させ、水中の不純物を、膜を通る余分な源水の制御された流れによって洗い流すために、膜の源水側に残す。膜を通過する濾過水すなわち生産水は、保管タンクを生産水保管領域と圧搾水領域とに分割する可撓性の嚢を有する、保管タンク内に蓄積される。通常、嚢によって区画される生産水保管タンク領域が満たされると、嚢は、タンク壁部にぴったりと接触する。次に、生産水が分配されると、圧搾水が、嚢とタンク壁部との間の領域に結合される。しかし、嚢はタンク壁部とぴったり接触しているので、圧搾水が嚢とタンク壁部との間で滲出するには、少し時間がかかる。したがって、圧搾水の流れには、初期のもたつきが存在し、したがって生産水の加圧の際に、初期の生産水分配における望ましくないもたつき及び躊躇がもたらされる。

保管タンクと逆浸透膜に加えて、逆浸透膜以前に水から塩素を除去するための従来の源水フィルタ及び活性炭フィルタ、システムの動作を制御するための制御弁、さらに、様々な要素を接続し、源水入口、１つ又は複数の生産水出口、ドレイン出口とするための配管など、別の構成要素も必要となる。これらの構成要素は、従来のホース・フィッティングなどと結合させることができるが、そのような構成は、少々混み合っており、組立てや運転に手間がかかる傾向があり、必要以上に大きくなる傾向がある。

本発明は、最小限の部品数を有し、容易に接続され、運転でき、カウンタの上又は下で使用するのに適した、コンパクトな設計の一体型逆浸透濾過システムを含む。本発明の一実施形態を、図１から図４に見ることができる。図１は、本発明の第１の実施形態の逆浸透濾過システムを示す、第１の端面図であり、図２は、第１の側面図であり、図３は、第２の側面図であり、図４は底面図である。図１に見ることができる主な構成要素は、全体が番号２０で示される、生産水を保管するための保管タンク、及び、全体が番号４８で示される、頂部プレート・アセンブリである。以下から分かるように、頂部プレート・アセンブリは、システム内で必要とされるすべての水の相互接続を提供する、マニホルド・アセンブリである。図２、図３では、それぞれ従来のフィルタ、逆浸透濾過膜、活性炭フィルタを収容する、カートリッジ５２、５４、５６も見ることができる。図２には、外界への２つの接続部５８が見られ、図３には、外界への４つの接続部６０がさらに示されている。これらの接続部のうちの４つは、源水入力部、膜を洗い流す水と圧搾水のドレインへの出力部、分配用水栓と製氷機への同時接続を受け入れるための２つの生産水出力部のための接続部である。当然ながら、システムが水道水を提供するためだけに使用される場合は、製氷機出力部は単にキャップで閉じられる。さらなる２つの接続部は、予備保管タンクが使用される場合それに接続するための生産水接続部と、そのような予備タンクのための圧搾水接続部である。これらもまた、そのような予備タンクが実際に使用されなければ、キャップで閉じられる。これらの接続部は、以下でさらに詳細に説明される。

システム全体のための水圧を制御するための制御弁６２も、図２、図３に見られる。好ましい実施形態で使用される制御弁は、参照により本明細書にその開示が組み込まれる米国特許第６，１１０，３６０号によるものである。ただし必要に応じて、別の設計の弁を、本発明と共に使用するように適合させることができる。

図５に見ることができるように、好ましい実施形態の保管タンク２０は、上方射出成形シェル２２と下方射出成形シェル２４から製作され、下方シェル２４は、完成したタンク２０を平坦な表面上で支持するための、中空の円形基部２６を有する。タンクの断面図である図５は、上方タンク・シェル２２と下方タンク・シェル２４内の、リブすなわち突起２８、３０をそれぞれ示す。これらのリブは、タンク・シェルの内側表面上に一体成形されたリブ様突起であり、その機能は以下で説明される。図６は、リブの正面図を示す、上方シェル２２内をのぞき込んだ図である。

図５にはまた、タンク内に配置されることになる嚢内に出入りする生産水のための中央開口部３４と、生産水を分配目的で選択に加圧するための圧搾水の用の複数の周辺開口部３６とを設ける、頂部部材３２も示されている。この好ましい実施形態では、２つのタンク・シェル２２、２４は、説明したばかりのリブによって主に中断されるほぼ球形の内面を区画するために、２つの部材を強力かつ恒久的に接合するように、互いにスピン溶接される。

次に図７を参照すると、図の左側は、図５と同じ断面を示し、図の右側は、嚢３８が設置された後のタンクの断面を示す。嚢３８は、好ましくは、逆浸透濾過保管タンクの嚢のために従来から使用される、何らかの可撓性材料製のブロー成形された球形の嚢であり、部材３２の下向きの突起４０を覆って嵌りそれに対して封止されるネックを有する。図７の下方部分に見ることができるように、リブ３０は、嚢をシェル２４の壁部から離して局所的に保持し、図５に示すリブ２８は、シェルの内周周囲の別の位置で、シェル２２に対して同じことを行う。その点に関して、２つのシェル２２、２４の相対的な角度向きは重要ではなく、制御される必要はない。リブは、満たされた嚢の周りに圧搾水の流路を形成し、生産水出口の弁の開放時に、加圧された生産水を分配するために嚢を十分に加圧する際の、いかなる遅延又はもたつきもなくす。

好ましい実施形態の完成したアセンブリの斜視図を、図８に見ることができる。図に示されるように、好ましい実施形態では、上方シェル２２の頂部４２は、バヨネット・タイプのコネクタ４４の形を有し、コネクタ４４は、タンクの頂部４２を逆浸透濾過システム・アセンブリの残りの部分に締結させ、Ｏリング溝４６内のＯリング（図１、図２参照）が、生産水接続部を封止し、頂部４２の内周内部のＯリング・フィッティングが、特に加圧時に、圧搾水の漏れを防止するためにその内周を封止する。このアセンブリは、本明細書において以下でさらに詳細に説明される。

動作に際して、濾過中は、逆浸透膜を通過する生産水が嚢の内側に蓄積するように、嚢３８とタンク２０の内周との間の圧搾水領域が、ドレインへ排出される。すなわち嚢は、基本的に生産水で満たされ、ほとんどの圧搾水をドレインへ排水する。ただし、タンクの内周上のリブ２８、３０は、嚢を局所的にタンクの内壁から離して保持して、ポート３６を通るこれらの領域への流れ通路を、リブの周りに残す。したがって、嚢が満たされ、システムが遮断されるときにも、リブのそれぞれの側部にあるこれらの流れ通路が維持される。次に、蛇口を開くこと、又は製氷機の弁をオンにすることなどによって、生産水が要求されるとき、及び、システムが圧搾水を加圧するとき、圧搾水は、嚢３８とタンク内周との間の領域内へと自由に流入し、生産水を、分配目的で実質的に直ちに加圧する。結果的に、本発明のタンクは、容易に射出成形され、スピン溶接され、かつ、満たされた保管タンクからの生産水の初期分配の際のもたつきや躊躇をなくすという、さらなる利点を有する。

好ましい実施形態では、リブが、圧搾水の初期流入のための流路を形成するように、タンクの内面上に配置される。あるいは、タンク内の同様の凹みを使用することができるが、それらはタンクを弱くし、タンクのための平均壁厚を幾分より厚くすることが必要となり、費用が増すので、好ましくない。しかし、さらなる代替形態として、リブは、必ずしもタンクの内面全体にわたって延び、又は円周方向に向けられる必要はないが、少なくとも、圧搾水接続部からタンクへと出るべきである。各「リブ」はまた、互いに隣接する２つの盛り上がった領域の形とし、それによって、盛り上がった領域の間に別の圧搾水流路を形成することができる。同様に、タンク・シェルは、球形以外の内部を形成することができ、かつ／又は、スピン溶接以外の手段によって組み立てることができるが、スピン溶接が好ましい。というのもスピン溶接は、成形された材料自体と実質的に同じくらい強い溶接強度をもたらす、非常に低価格な製造技術であるからである。

次に図９を参照すると、フィルタ・カートリッジ５２、５６の斜視図を見ることができる。これらのカートリッジは、上向きに突出するバヨネット・タイプの機械的コネクタを有する成形された頂部キャップ６８を備える、成形された本体６６で構成される。最終的なアセンブリでは、カートリッジに出入りする水の流れは、開口部７０と環状領域７２を通って行われ、フィルタ・カートリッジは、Ｏリング溝７４と７６内のＯリングによって、最終的なアセンブリに対して封止される。好ましくは本体６６にスピン溶接される部材６８上のバヨネット・コネクタは、典型的な２要素コネクタではなく、６要素のバヨネット・コネクタであり、キャニスタのわずかな回転のみで、最終的なアセンブリにおけるカートリッジの封止と係止をもたらすことに留意されたい。

図１から図４の頂部プレート・アセンブリは、上述のように、システム内の水の流路の相互接続のための、必要とされるすべてのマニホルディングを提供する。この頂部プレート・アセンブリ４８は、好ましい実施形態では互いに熱板溶接される、２つのマニホルド・プレートで構成される。全体が番号７８で示される下方マニホルド・プレートを、図１０内に見ることができ、そのプレートの頂部の正面図が、図１１に示される。図１０は、フィルタ・カートリッジ５６（図３）のための受口８０のうちの１つを示す。フィルタ・カートリッジのバヨネット・コネクタのための、かみ合わせコネクタ８２、及び、生産水保管タンク２０（図１から図３）のための、かみ合わせバヨネット・コネクタ８４も見られる。最後に、上記で説明された６つの外部接続部６０（図３）のうちの４つも見られる。図１２は、図１０、図１１の底面図であり、基本的に、フィルタ・カートリッジと水保管タンクへの接続部のための受口、さらに上記で説明された制御弁６２（図２、図３）への流体連結部８６を示す。

マニホルド・アセンブリの上方マニホルド・プレート８８の底部を図１３に見ることができ、上方マニホルド・プレート８８の頂部が図１４に示される。図１３に見ることができるように、上方マニホルド・プレート８８の下面内の流れ通路は、基本的に、図１０に示される下方マニホルド・プレート７８の頂部内に区画された流れ通路を複製する。したがって、２つのプレートが互いに熱溶接されるとき、アセンブリは、システムのために必要とされるすべてのマニホルディングを提供する。

サブアセンブリが完成すると、逆浸透水濾過ユニットの組立ては単に、制御弁６２（図２、図３）の据付け、さらに、水タンク２０とフィルタ・キャニスタ５２、５４、５６の、バヨネット・コネクタを用いた頂部プレート・アセンブリへの取付けのみの問題となる。保管タンク２０のためのさらなる安定性をもたらすために、図１５に示される３つの支持部材９０が、タンクのさらなる支持部とするために使用され、支持部材は、下方マニホルド・プレート７８内の開口部９４（図１２）を通して引っ掛け、また、図１から図４に見ることができるようにタンク２０の下方タンク・シェル内に設けられたリップの下方をつかむための、上方タブ９２を有する。タンク２０上の下方円形基部２６は、アセンブリ全体のためのスタンドとなり、上記で参照した６つの水接続部は、カウンタ上ユニット又はカウンタ下ユニットとして容易に使用されるように、近くの又は離れたところにある蛇口を容易に受け入れ、かつ供給管とドレイン管の取付け部を容易に受け入れる。

図１６から図２０、図２４は、フィルタ封入物の詳細を示し、そのほとんどが、フィルタ５２、５４、５６（図２、図３）に共通である。各フィルタは、射出成形された本体６６を有し、キャップ６８がそれにスピン溶接される。このアセンブリ内に閉込められているのは、スペーサ部材１０４（図２４も参照）であり、スペーサ部材１０４は、フィンガ１０８の間に、ポート１１０からフィルタ要素１０６の周囲の周りの領域１１２への流路を設けながら、フィルタ要素１０６の上端部を中心合せする。また、スペーサ部材１０４は、突起１１４を通って、フィルタ要素１０６の内径と流体連通する中央ポートを区画し、Ｏリング１１６、１１８が、下方マニホルド・プレート７８内の突起１１０、１１２（図１２参照）それぞれの内径にはめ込まれる。フィルタ要素１０６の底端部は、本体６６の底部中央にて、突起１１８によって中心合せされる。すなわち、組立てのために、フィルタ要素１０６が定位置に落とされ、それを覆ってスペーサ部材１０４が配置され、次いで、キャップ部材６８が、そのアセンブリを覆って配置され、本体６６へとスピン溶接され、Ｏリング１１６、１１８以外のアセンブリを完成させる。

図１７に見ることができるように、キャップ６８は、好ましい実施形態では合計６つの、突起１２０をその上に有し、下方マニホルド・プレート７８（図１２参照）上の内向きに突出する突起１２２と共に、バヨネット・タイプのコネクタを形成する。このコネクタは、各突起１２０上の前方リップ１２４が内向き突出部１２２の上端部を超えて摺動するまで、従来のねじ山を用いてフィルタを下方マニホルド・プレート上にねじ付けするような、第１の方向での回転を可能にし、そのとき、フィルタのさらなる長手運動が存在しないことと、Ｏリング１１６、１１８の弾性たわみとの組合せによって生じるある種のスナップ嵌め作用によって、フィルタ・カートリッジが定位置に係止される。４つ以上のそのような突出部を使用することによって、フィルタのための少なくとも４つの開始位置と、フィルタの限定された回転を伴う定位置への迅速な係止が可能になる。

フィルタが反対方向に回転させられるとき、突起１２０は、それらが内向き突出部１２２の下面に係合し、それによってフィルタを下方マニホルド・プレート７８に対して下向きに押すまで、回転させられる。好ましい実施形態では、バヨネット・コネクタを形成する突起は、フィルタ・カートリッジを下方マニホルド・プレート７８に対して定位置へと引き込むバヨネット・コネクタのねじ式の作用が、Ｏリング１１６、１１８と下方マニホルド・プレート７８上の円形突起とのいかなる強制的な係合よりも前に、開始するように構成される。これによって、ねじ作用によりＯリングを強制的に係合させることが容易になり、この作用は、フィルタを単に、Ｏリングに係合させるために長手方向上向きに押すことを試みるよりも、はるかに簡便である。同様に、バヨネット・コネクタは、フィルタを下方マニホルド・プレート７８からねじ式に外すために回転させるとき、ねじ式作用の最後に到達する前に、バヨネット・コネクタがフィルタと下方マニホルド・プレート７８との間を強制的に十分に分離させて、Ｏリング１１６、１１８を強制的に非係合状態にするように構成される。これは、係合のためのフィルタの開始位置、あるいは非係合状態にされた後のフィルタの終了位置を全体的に示す、図１８に関して全体的に示され、図２０は、フィルタがその据付位置にあるときの、フィルタと下方マニホルド・プレート７８との相対位置を示す。図２０において、ポート７７は図では小さく見えるが、実際は４つの弧セグメントが、図に見られるよりも大きい流れ領域を提供する。

逆浸透フィルタ・カートリッジ５４（図２、図３参照）は、直前に説明したような、下方マニホルド・プレート７８への同一のバヨネット・タイプ接続部を有する。しかしそれは、１つは原水入口、もう１つは生産水出口、３つ目は廃水出口である、３つの同心入口ポートが設けられるという点で異なっている。例えば、図１２に示す、下方マニホルド・プレート７８上の接続部を参照されたい。

次に、図２１、図２２を参照すると、好ましい実施形態の制御弁６２の据付けを見ることができる。これらの図では、制御弁６２の本体のみが示されるが、図２、図３には完全な制御弁が示されており、この弁は、上述のように米国特許第６，１１０，３６０号によるものである。制御弁６２の本体は、本体から離れて延びる４つのポートを有し、それらのうちの２つのポート１２６、１２８を、図２１で見ることができ、それらのうちの１つのポート１２６を、図２２で見ることができる。図２２に示すポートは、廃水用の狭窄したポートであり、その他の３つのポートは、その中を通る実質的に狭窄されない流れのための、はるかに大きい開口を有する。４つのポートは、図２２に示すように、下方マニホルド・プレート７８の下面内のポート間を封止するＯリング１３０を有する。制御弁の本体は、それと一体の２つの突出部１３２を有し、突出部は、制御弁をアセンブリ内に保持するために、下方マニホルド・プレート７８内の協力的に配置された開口部１３４を貫通してスナップ嵌めする。したがって、隣接するアセンブリへの制御弁の組立ては、単純に、Ｏリングを定位置に配置し、弁を定位置にスナップ嵌めするだけであり、何らかの工具などを使用する必要はない。制御弁６２の取外しが必要とされる場合、上方マニホルド・プレート８８（図１３、図１４、図２２参照）内に開口部１３４が設けられており、制御弁６２をアセンブリから解放するための、ねじ回し又は１対のねじ回しの使用を容易にしている。

図２３を参照すると、水保管タンク２０（図１から図５も参照）を取り付けるやり方の詳細を見ることができる。下方マニホルド・プレート７８は、下方マニホルド・プレート７８内の中央ポート１３８の周りの、約９０°の弧セグメントの形の、２つの内向きに突出するフランジ１３６（図１２も参照）を備える。水保管タンクは、保管タンクを単に、定位置に配置し、それをアセンブリの残りの部分に対して９０°回転させることによって、水保管タンクをアセンブリの残りの部分に組み付けることができるように、外向きに突出するフランジ４４（図８も参照）を有する。

保管タンク２０の頂部内に、挿入部材１４０が押し込まれており、挿入部材１４０は、下方マニホルド・プレート７８内のポート１３８と位置合わせされる中央ポートと、その周辺の周りの離隔されたポート３６を備えている。ポート３６は、圧搾水のために、マニホルド領域１４４から水保管タンク２０内の嚢の外側へ連通させ、中央ポート１３８は、生産水のために、マニホルド領域１４６と連通する。これらのポートの封止は、Ｏリング１４８、１５０によって行われる。

本発明の全体的な構造を説明してきたが、上方マニホルド・プレート８８と下方マニホルド・プレート７８によって行われるマニホルディングを、図２、図３、図１０、図１１、図１２を用いてたどることができる。この目的のために、外部への接続部のための６つのポートのうちの２つは、図２において５８₁と５８₂と表示され、別のその他の４つは、図３において６０₁から６０₄と表示される。その表示を図１２に、表示のうちのいくつかを図１０に見ることができる。分かりやすくするために、図１１に示すこれらのポートへの接続部も同じ表示を有するが、図１１に示すように、これらの接続部は、外界のポートと連通しているが、実際は、上方と下方マニホルド・プレートによって区画される内部マニホルドへの流体接続部であることが、理解されるべきである。原水入口ポートは、ポート５８₁であり、マニホルディングは、原水をフィルタ５２（図２）へと送る。水がフィルタを通過した後に、マニホルディングは、水をフィルタ５４のＲＯフィルタ要素の外側へと送り、生産水は、フィルタ５６内のチャコール・フィルタの外周、及び保管タンク２０の中央ポートへと進む。また、チャコール・フィルタを通過した後に、生産水は、生産水出口ポート６０₂、６０₃で利用可能となる。これに関して、２つのそのようなポートが、好ましい実施形態において設けられ、一方が、分配装置への接続部用であり、もう一方が、アイス・キューブ製氷機への接続部用である。ポート６０₄も、保管タンク２０上の中央ポートに結合されており、必要に応じて予備保管タンクへと接続可能である。これ関して、保管タンク内で生産水を分配目的で加圧するための圧搾水も、使用される場合、予備タンクの圧搾水接続部へと結合するためのポート５８₂へと結合される。使用されない場合、ポート５８₂、６０₄は、単純に遮断される。最後に、ポート６０₁は、廃水出口ポートである。

制御弁６２は、動作状態に応答して、水の濾過と分配プロセスを制御する。特に、分配中でなく保管タンク２０が生産水で満たされていないとき、制御弁は、フィルタ５２を通じて原水入口を、フィルタ５４内の逆浸透膜へと結合させ、同時に、圧搾水と廃水を、廃水出口へと逃がす。生産水保管タンク内の圧力が上昇し、タンクが満たされていることを指示するとき、廃水は遮断される。出口６０₂、６０₃のうちの一方に結合された弁が開くと、圧力低下によって、制御弁が、原水入口を生産水保管タンク内の膜の周りの圧搾空間へと結合させて、生産水を、それぞれの出力ポートを通して分配するために、加圧する。結果的に、システムは自己作動式であり、生産水保管タンク２０が満たされると、すべての原水の流れを遮断し、システムの動作のために必要とされる以上の水を使用しない。また、生産水保管タンクを加圧することにより生産水を分配することによって、システムをそれ自体の分配弁や装飾的な囲いと共にカウンタ上に据え付け、あるいは、離れたところにある蛇口又はアイス・キューブ製氷機へと必要に応じて生産水を送るために、カウンタの下に据え付けることが可能になる。

図２５に、全システムの図を見ることができる。好ましくは組み合わされた繊維と炭素のフィルタである、フィルタ５２が、好ましくは専用の遮断弁１６２によって、原水供給源１６０に接続される。フィルタ５２の出口は、逆浸透フィルタ５４の入口に結合され、その生産水が、炭素フィルタ５６の入口へ、かつ生産水保管タンク２０へ結合される。逆浸透フィルタ５４用の廃水出口は、弁６２のポート１へ結合される。保管タンク２０用の圧搾水接続部は、弁６２のポート２に結合され、ポート３は、ドレインに結合され、ポート４は、分配装置（又はアイス・キューブ製氷機もしくは別の生産水利用手段）の弁１６４の前の、生産水出力管へと結合される。

図２５は、離れたところにある保管タンクのための、さらなる生産水と圧搾水接続部を備えず、この図では、そのような接続部は利用可能でなく、又は遮断されたと想定する。この図にはまた、それぞれフィルタ５４、５６の生産水出口内の、逆止め弁１６６、１６８が示される。別の図には示されないこれらの逆止め弁は、これらのフィルタの出口ポート内の、小さい逆止め弁であり、図２５に示すように一方向の流れを可能にするが、反対方向の流れを妨げる。逆止め弁１６６は、外径が加圧されないときに、逆浸透フィルタの内径の加圧を妨げる。

制御弁６２の４つの状態を、図２５から図２８に示す。制御弁の本体アセンブリ１７０は、２つの直径を有するピストン１７２を封止するための、様々なＯリングを備える。ピストン１７２は、それにかかる様々な圧力に応答して、本体アセンブリ１７０内で前後に自由に摺動する。本体アセンブリ１７０は、絞りねじ１７４を備え、絞りねじ１７４は、ピストン１７２の位置によって、ポート１と２との間の、通路１７６と絞りねじの周りの狭い環状通路を通る、制限された流れを可能にする。

図２６は、ピストン１７２が休止位置にある、制御弁を示す。これは、生産水が分配されておらず、水保管タンク２０が生産水で満たされているときに存在する状態を表す。原水圧力又はそに近い、ピストンのより大きい端部に対して作用する、ポート４を通る生産水圧力は、ピストン１７２を、ポート１内の廃水圧力に逆らって最も右の位置へと押す。この圧力は、管１６０の原水入口圧力と実質的に等しい。この位置では、ポート１と通路１７６を通る廃水の流れが遮断され、ポート２を通る圧搾水の流れも遮断され、ドレインであるポート３へのいかなる流れも遮断される。すなわち、すべての水の流れが遮断される。

分配弁１６４が開かれると、生産水の圧力が低下する。ここで、管１内の廃水圧力は、ポート４上の生産水圧力を超えて、図２７に示すような最も左の位置へとピストン１７２を動かするのに十分である。この位置で、弁のポート１は、ポート２に結合され、圧搾水が分配のために生産水を加圧するとき、廃水を逆浸透フィルタ５４から水保管タンク２０へと結合させる。この位置で、制御弁６２のポート３は、水がドレインへと流れないように遮断される。しかし、かなりの生産水が分配装置又はアイス・キューブ製氷機へと流れると仮定すると、フィルタ５４内の逆浸透フィルタの外側を通る廃水の流れは、比較的速く、この高速度の流れによって、逆浸透フィルタ要素を清浄化するように作用する。これに関して、好ましい実施形態における逆浸透フィルタ５４は、要素の外面を十分に清浄化するために、フィルタ要素の原水側を通過する廃水の比較的高速の流れをもたらすように構成される（すなわち小さい流れ領域用に構成される）。

分配が停止すると、分配管内の圧力が回復し、ピストンの大きい端部のその圧力によって生じる力が、弁のポート１上の廃水圧力の力を超え、図２８に示すようにピストン１７２を右に向かって押すまで、ピストン１７２の大きい端部上の圧力を上昇させる。ピストンの右端が最も右側のＯリングに対して封止されるとき、廃水ポート１は、ポート２への絞りねじ１７４の周りの小さい流路を除いて、圧搾水ポート２から封止される。したがって、ピストン１７２が比較的急速にこの位置へと移動すると、圧搾水の流速が大幅に低下し、そのため、ポート４にもたらされる生産水圧力の最終的な回復が、ゆっくりとさらに上昇する。これによって、ピストン１７２は、ポート２がポート３へと結合されるまで、すなわち圧搾水がドレインに結合されるまで、右に向かってゆっくりと押される。これは、図２９に示される。圧搾水をドレインに結合することによって、生産水にかかる圧力がなくなるが、逆止め弁１６８は、生産水圧力が降下してもピストンが再び左に動くことができないように、ピストン１７２の左端部で水の体積を維持する。逆浸透フィルタ５４の原水側には圧力が常に加えられるので、濾過の再開は、生産された生産水が保管タンク２０に加えられ、ここでは加圧されない圧搾水を、ポート２を通してポート３すなわちドレインポートへと排水することから始まる。同様に、ポート１から絞りねじ１７４を通過し、通路１７６を通りポート２へと流れ、したがってポート３とドレインへ流れる、廃水の低速の流れが存在する。好ましい実施形態では、この廃水の流速は、濾過速度、すなわちこの生産水が生産される速度と、ほぼ等しく設定される。したがって、生産される生産水のそれぞれの体積につき、逆浸透フィルタの洗い流しを減速させる、ほぼ等しい体積の廃水が生成され、さらに、ドレインへの加圧されない圧搾水の排水によって、さらなる等体積の廃水が生成される。結果的に、本発明のシステムでは、システムによって使用される約３分の１が生産水として提供され、システムは、水保管タンク２０が満たされていてもほとんど空でも、同じ効率を維持する。これは、より多くの生産水が生成されるにつれて効率が一様に低下する、キャプティブ・エア・システムと比較されるべきである。これは、廃水の流速が常に一定である一方、生産水保管タンク内の気圧が、保管される生産水の量の増加に伴って上昇し、システムの効率を、システムが遮断されるまで連続的に低下させることによる。好ましい実施形態では、使用されるすべての水に対する、生成される生産水に関する効率は、約３分の１又は３３％であり、これは、絞りねじ１７４を変化させることによって変えることができ、調整されていない場合は原水の圧力と共にいくらか変えることができるが、好ましくは、少なくとも２０％に、より好ましくは少なくとも２５％に設定される。水の節約自体は非常に重要ではあるが、効率が高いことは、水を節約するだけでなく、逆浸透フィルタの原水側のフィルタ需用を減少させ、より小さいフィルタの使用、及び／又はフィルタ交換までのより長い期間を可能にする。

生産水保管タンク２０が満たされると、生産水の圧力が、管１６０上の原水の圧力に向かって上昇する。生産水圧力が、制御弁のポート４へと向かう管内に以前に捉えられた生産水の圧力を超えると、逆止め弁１６８が開き、ピストン１７２の左側で圧力が上昇することを可能にし、ピストンを図２６に示される位置へと押し戻して、すべての水の流れを、分配装置又はアイス・キューブ製氷機弁（又は別の何らかの生産水出力弁）が再び開かれるまで遮断する。

本発明の別の態様は、本発明が、カウンタ上又はカウンタ下のいずれの用途にも適用可能であること、及び、多くの表面的な装飾に適用可能であることである。例として、図３０、図３１は、すべて同一の基本的な逆浸透水濾過シャシを収容するがそれぞれ別々の外観を有する、カウンタ上やカウンタの下での用途の両方のための、例示的な囲いの芸術的視覚表現(artist rendition)を示す。図３０ａ、図３０ｃは、カウンタ上用途のために構成された、本発明の一実施形態によるシステムを示し、基部１７８、装飾的な囲い１８０、及び可動式の後部カバー１８２がシステムを収容し、頂部アセンブリ１８４が、様々なポートに接続され、又はそれらを封止し、手動で動作可能な分配ヘッド１８６を設ける。取外し可能なカバー１８２は、フィルタの交換が必要とされるときに、システムのフィルタへのアクセスを提供する。水供給とドレイン管１８８が、必要に応じて、接続のためにシステムの後部の外側に設けられる。ただし、カバー１８４をカバー１９０に置き換えることによって、また、カウンタ上の分配装置、及び／又はアイス・キューブ製氷機もしくは生産水を使用する別の装置への接続を含めた、様々な管を必要に応じて接続することによって、同じシステムをカウンタの下でも使用することもできる。それに関して、本明細書で使用する「カウンタの下」という句は、手動で動作させられ又は別の装置によって動作させられる生産水分配弁から、離れていることを意味するために、一般的な意味で使用される。

図３１ａから図３１ｃは、本発明のための代替ハウジング構成を示す。ここでは、基部１９４、装飾カバー１９６、取外し可能な後部カバー１９８が設けられている。この実施形態では、様々な水の入口と出口が、接続部２００内で接続され、接続部２００は、カウンタ下の用途に必要とされるように、接続及び／又は封止することができる。あるいは、分配ヘッド２０２をそこに接続させることができ、ヘッド自体は、システム上の適当な接続部に接続され、又はそれを封止する。そのような構成では、原水供給部、及びドレインへの接続部が、システムの後部を通して外に出される。

本発明のシステムをカウンタ上からカウンタ下システムへと変換する能力は、非常に有利である。特に、カウンタ下システムは、通常、別個の保管タンクを有しており、それをカウンタ上で使用することが困難であった。一方、人々は、装置を評価するために、カウンタを貫通する分配装置のための穴を開けるなどしてカウンタの下にシステムを恒久的に設置する前に、システムをカウンタ上でしばらく使用したいことがある。本発明は、システムのカウンタ上への容易な設置を可能にし、かつ、通常、後日システムの使用者がシステムに慣れ、その連続的な使用を決定した後に同一のシステムをカウンタ下に設置するための、システムの最小限の変更を可能にする。すなわち、システムをまず、カウンタ上に設置して使用し、後に同じシステムを、分配ヘッドを取り外し、カウンタ下用途のための適当な接続部を作ることによって少し修正するだけで、カウンタ下システムとして使用することができるという、マーケティング上の大きな利点がある。これによって、１つのシステムをカウンタ上に設置し、後に、カウンタ下の設置が望まれるときにシステムを取り替えなければならないということが、回避される。

本発明の例示的な実施形態を、本明細書において開示してきたが、システムの様々なサブ・コンビネーションを、必要に応じて有利に使用することもできることが、留意されるべきである。すなわち、本発明のいくつかの好ましい実施形態を、限定ではなく例示のために、本明細書において開示し説明してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細における様々な変更を加えることができることが、当業者には理解されるであろう。

本発明の一実施形態の第１の端面図である。本発明の一実施形態の第１の側面図である。本発明の一実施形態の第２の側面図である。本発明の一実施形態の底面図である。本発明の好ましい一実施形態によるタンク・アセンブリを示す断面図である。図５の実施形態の上方シェル２２を直接のぞき込んだ図である。図５と同様であるが嚢が図の右側に示される断面図である。好ましい実施形態の最終的なタンク・アセンブリを示す斜視図である。フィルタ・カートリッジのうちの１つを示す斜視図である。下方マニホルド・プレートの頂部斜視図である。下方マニホルド・プレートの頂面図である。下方マニホルド・プレートの底面図である。上方マニホルド・プレートの底面図である。上方マニホルド・プレートの頂面図である。生産水保管タンクをさらに支持するための支持部材を示す斜視図である。典型的なフィルタ・カートリッジの構造を示す図である。典型的なフィルタ・カートリッジの構造を示す図である。典型的なフィルタ・カートリッジの構造を示す図である。典型的なフィルタ・カートリッジの構造を示す図である。典型的なフィルタ・カートリッジの構造を示す図である。制御弁の据付けを示す図である。制御弁の据付けを示す図である。水保管タンクの残りのアセンブリへの据付けを示す断面図である。典型的なフィルタ・カートリッジの構造を示す図である。本発明による例示的なシステムの図である。本発明の好ましい実施形態において使用される制御弁の、動作の一段階を示す図である。本発明の好ましい実施形態において使用される制御弁の、動作の別の段階を示す図である。本発明の好ましい実施形態において使用される制御弁の、動作の別の段階を示す図である。本発明の好ましい実施形態において使用される制御弁の、動作の別の段階を示す図である。本発明のシステムの、カウンタ上使用の設置からカウンタ下使用の設置への変換可能性を示す図である。本発明のシステムの、カウンタ上使用の設置からカウンタ下使用の設置への変換可能性を示す図である。

Claims

生産水を加圧分配するための圧搾水から生産水を分離するための嚢を中に有し、互いにスピン溶接された２つの射出成形部品を備える、ほぼ球形の生産水蓄積タンクと、
互いに熱溶接されてマニホルド・アセンブリを形成する、上方と下方のマニホルド・プレートと、
逆浸透フィルタを含む、フィルタ・カートリッジ内の複数のフィルタであって、前記各フィルタ・カートリッジは、前記下方マニホルド・プレートの下面内の相補的なコネクタとかみ合うする、バヨネット・タイプコネクタをその頂部に有する、複数のフィルタと、前記下方マニホルド・プレートの前記下面と結合される制御弁を、単一アセンブリとして備え、
前記生産水蓄積タンクは、前記下方マニホルド・プレートの前記下面内の相補的なコネクタとかみ合うする、バヨネット・タイプコネクタをその頂部にて有し、
前記マニホルド・アセンブリが、水供給部、生産水出力部、廃水出力部に接続するための、ポートを有し、前記マニホルド・アセンブリが、前記水供給部、前記フィルタ、前記生産水蓄積タンク、前記制御弁、前記生産水出力部、前記廃水出力部を、前記制御弁によって制御するために機能的に結合させる逆浸透濾過システム。
前記下方マニホルド・プレートと、前記フィルタ、前記生産水蓄積タンク、前記制御弁との間の封止する、Ｏリングをさらに備える請求項１に記載のシステム。
前記制御弁が、前記下方マニホルド・プレート上にスナップ嵌めされるように構成され、前記上方マニホルド・プレートが、開口部を備え、その開口部を通して、前記制御弁を必要に応じて前記システムから解体する際に前記スナップ部を解放するために、前記スナップ部へアクセスできる請求項１に記載のシステム。
前記下方マニホルド・プレートと、前記フィルタ・カートリッジ、前記生産水貯蓄タンク、及び前記制御弁との間の前記水接続部が、Ｏリングを用いて封止される請求項１に記載のシステム。
各フィルタ頂部の前記バヨネット・タイプコネクタ、及び、前記各フィルタのための、前記下方マニホルド・プレートの下面内の前記それぞれの相補的なコネクタは、前記それぞれのフィルタが前記マニホルド・アセンブリに取り付けられるとき、前記それぞれのＯリングが前記フィルタと前記下方マニホルド・プレートの両方に係合し始める前に、前記コネクタと相補的なコネクタとが係合し始めるように構成され、前記それぞれのフィルタが前記マニホルド・アセンブリに対して第１の方向に回転するとき、前記フィルタが前記第１の方向でその最大回転に到達する前に、前記下方マニホルド・プレートに向かって引っ張られて、前記フィルタ・カートリッジと前記下方マニホルド・プレートの両方と封止係合する前記それぞれのＯリングに係合するように、前記コネクタ及び相補的なコネクタが、十分な前縁を有する請求項４に記載のシステム。
各フィルタが前記第１の方向と反対の第２の方向に回転するとき、前記それぞれのフィルタのための前記コネクタと前記相補的なコネクタの前記前縁が、前記それぞれのフィルタを、前記下方マニホルド・プレートから離し、前記フィルタと前記下方マニホルド・プレートの両方に前記それぞれのＯリングがもはや係合しない位置へと動かすように、前記コネクタと相補的なコネクタが構成される請求項５に記載のシステム。
各フィルタの頂部にある前記バヨネット・タイプコネクタ、及び、前記各フィルタのための、前記下方マニホルド・プレートの下面内の前記それぞれの相補的なコネクタがそれぞれ、少なくとも４つの相補的なバヨネット・タイプ要素を備える請求項６に記載のシステム。
各フィルタの頂部にある前記バヨネット・タイプコネクタ、及び、前記各フィルタのための、前記下方マニホルド・プレートの下面内の前記それぞれの相補的なコネクタがそれぞれ、６つの相補的なバヨネット・タイプ要素を備える請求項６に記載のシステム。
前記接続部が、第１及び第２の生産主出力接続部と、前記嚢の前記生産水側に結合される第３の生産水接続部と、前記嚢の前記圧搾水側に結合される圧搾水接続部とを備える請求項１に記載のシステム。
前記フィルタのうちの１つが、チャコール・フィルタであり、前記第１及び第２の生産水接続部が、前記生産水保管タンクから前記チャコール・フィルタを通して生産水を受け取るように結合される請求項９に記載のシステム。
前記接続部が、前記下方マニホルド・プレート内にある請求項９に記載のシステム。
前記制御弁は、生産水の分配中に、前記嚢の前記圧搾水側を加圧し、前記システムが生産水を生成しているときに、圧搾水と廃水を前記逆浸透フィルタからドレインへと通過させるように構成され、生成される生産水の量が、前記水供給源から使用される水の少なくとも２０％である請求項１に記載のシステム。
前記制御弁は、生産水の分配中に、前記嚢の前記圧搾水側を加圧し、前記システムが生産水を生成しているときに、圧搾水と廃水を前記逆浸透フィルタからドレインへと通過させるように構成され、生成される生産水の量が、前記水供給源から使用される水の少なくとも２５％である請求項１に記載のシステム。
前記制御弁は、生産水の分配中に、前記嚢の前記圧搾水側を加圧し、前記システムが生産水を生成しているときに、圧搾水と廃水を前記逆浸透フィルタからドレインへと通過させるように構成され、生成される生産水の量が、前記水供給源から使用される水の約３３％である請求項１に記載のシステム。
逆浸透濾過システムを提供する方法であって、
前記請求項１に記載の逆浸透濾過システムを、自蔵式アセンブリとして提供することと、
前記水供給部及び前記廃水出力部を、それぞれ水道水の供給源及びドレインに結合することと、
前記逆浸透濾過システムがカウンタ上システムとして配置され使用されるときに、分配ヘッドを、前記自蔵式アセンブリ及び前記生産水出力部に直接結合させることと、
前記逆浸透濾過システムがカウンタ下システムとして配置され使用されるときに、前記生産水出力部を管機構によってカウンタ上の分配装置へと結合させることとを含む方法。
前記逆浸透濾過システムがまず、前記分配ヘッドと共にカウンタ上に設置され、カウンタ上システムとして動作させられ、後に、前記分配ヘッドが取り外され、前記生産水が、管機構によってカウンタ上の分配装置に接続され、前記システムが、カウンタ下システムとして使用される請求項１５に記載の方法。
前記システムが、圧搾水接続部と、追加の生産水出力部とを備え、前記方法は、前記システムがカウンタ上システムとして使用されるときに、前記圧搾水接続部と前記追加の生産水出力部とを封止することと、前記圧搾水接続部及び前記追加の生産水出力部を、生産水空間と圧搾水空間とを分離する嚢を有する、第２の生産水保管タンクへと結合することとを含む請求項１６に記載の方法。