JPH01151904A - 逆浸透膜濃縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被濃縮液を高圧に加圧して逆浸透膜に供給し
て、当該逆浸透膜を透過する透過液と、透過しない濃縮
液とに分離する逆浸透膜濃縮装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の逆浸透膜濃縮装置は、例えば、特公昭５
９−４８１２２号公報等に記載されているように、逆浸
透膜槽の一端における被濃縮液出入口と、他端における
被濃縮液出入口との間を繋ぐ閉ループ管路の途中に、循
環ポンプを設ける一方、前記閉ループ管路内に、被濃縮
液を加圧ポンプにて高圧（５０〜６０ｋｇ／ｃｎ＋）に
加圧して供給するようにしたものであったが、この装置
は、加圧ポンプと循環ポンプとの二台のポンプを必要と
して、装置が大型化すると共に、装置の重量が大幅に増
大することに加えて、消費する動力も大きい等の問題が
あった。

そこで、先行技術としての米国特許第４，４３２．８７
６号明細書は、小型、軽量化を図るために、−台の往復
動式ポンプを使用した逆浸透膜濃縮装置を提案している
。

すなわち、この装置は、前記往復動式ポンプにおいてそ
のピストンを挟む両シリンダ室のうち、断面積の大きい
第１のシリンダ室を、逆浸透膜槽における被濃縮液入口
に、断面積の小さい第２のシリンダ室を、前記逆浸透膜
槽における濃縮液出口に各々接続し、前記ピストンが第
１のシリンダ室に向かう前進行程により、前記両シリン
ダ室における断面積の差によって被濃縮液を高圧に加圧
して、逆浸透膜槽に供給して透過液を製造する一方、前
記ピストンが第２のシリンダ室に向かう後退行程に際し
て、第１のシリンダ室内に新しい被濃縮液を吸入すると
同時に、第２のシリンダ室から古い濃縮液を排出するよ
うに構成したものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この先行技術の逆浸透膜濃縮装置は、往復動式
ポンプにおけるピストンの前進行程のときにおいて透過
液の製造を行い、ピストンの後退行程のときにおいて新
しい被濃縮液の吸入と古い濃縮液の排出とを行うもので
、透過液の製造、つまり、被濃縮液の濃縮は、ピストン
の前進行程のときのみに限られるから、濃縮の処理能力
が低いのである。

従って、所定の処理能力を得るには、それだけ往復動式
ポンプにおける容量を大きくしなければならないから、
装置全体の小型・軽量化が未だ不十分であり、しかも、
透過液の製造が往復動式ポンプにおけるピストンの前進
行程に限られることに加えて、当該往復動式ポンプの容
量を大きくすることは、これだけ濃縮処理量に対する消
費動力が増大し、濃縮処理のための運転経費が嵩むので
あった。

本発明は、この先行技術の問題を解消することを目的と
するものである。

〔問題を解決するための手段〕

この目的を達成するため本発明は、透過液取出管路を備
えた逆浸透膜槽と、往復動式ポンプとから成る逆浸透膜
濃縮装置において、前記往復動式ポンプにおけるシリン
ダ内を、同時に往復動する二つのピストンにより四つの
シリンダ室に構成して、この四つのシリンダ室のうち、
両ピストンの前進行程のとき容積が縮小される二つのシ
リンダ室を前部シリンダ室に、両ピストンの後退行程の
とき容積が縮小される二つのシリンダ室を後部シリンダ
室に各々に構成し、前記両前部シリンダ室のうち第１の
前部シリンダ室を、前記両後部シリンダ室のうち第２の
後部シリンダ室よりも大きい断面積に、また、前記両後
部シリンダ室のうち第１の後部シリンダ室を、前記両前
部シリンダ室のうち第２の前部シリンダ室よりも大きい
断面積に各々構成し、これら第１の前部シリンダ室及び
第１の後部シリンダ室からの循環管路を前記逆浸透膜種
における被濃縮液入口に接続し、前記第１の前部シリン
ダ室からの循環管路には両ピストンの前進行程のとき開
く前部シリンダ室用循環弁を、前記第１の後部シリンダ
室からの循環管路には両ピストンの後退行程のとき開く
後部シリンダ室用循環弁を各々設け、前記第１の前部シ
リンダ室に接続した被濃縮液供給管路中には両ピストン
の後退行程のとき開く前部シリンダ室用供給弁を、前記
第１の後部シリンダ室に接続した被濃縮液供給管路中に
は両ピストンの前進行程のとき開く後部シリンダ室用供
給弁を各々設け、更に、前記第２の前部シリンダ室及び
前記第２の後部シリンダ室に、前記逆浸透膜槽における
濃縮液出口からの戻循環管路を各々接続し、前記第２の
前部シリンダ室への戻循環管路には両ピストンの後退行
程のとき開く前部シリンダ室用戻循環弁を、前記第２の
後部シリンダ室への戻循環管路には両ピストンの前進行
程のとき開く後部シリンダ室用戻循環弁を各々設け、且
つ、前記第２の前部シリンダ室に接続した濃縮液排出管
路には両ピストンの前進行程のとき開く前部シリンダ室
用排出弁を、前記第２の後部シリンダ室に接続した濃縮
液排出管路には両ピストンの後退行程のとき開く後部シ
リンダ室用排出弁を各々設ける構成にした。

〔作　　用〕

この構成において、両ピストンの前進行程のとき、第１
の前部シリンダ室からの循環管路中における前部シリン
ダ室用循環弁が開で、第１の後部シリンダ室からの循環
管路中における後部シリンダ室用循環弁が閉じているこ
とにより、第１の前部シリンダ室内における被濃縮液は
、循環管路を介して逆浸透膜槽内に送出される一方、逆
浸透膜槽から第２の後部シリンダ室への戻循環管路中に
おける後部シリンダ室用戻循環弁が開いていることによ
り、逆浸透膜槽内における濃縮液は、第２の後部シリン
ダ室内に流入するように流動する。

この流動中において、前記逆浸透膜槽への被濃縮液には
、第１の前部シリンダ室と第２の後部シリンダ室とにお
ける断面積の差により高い圧力に加圧されるから、逆洗
Ｘ３膜槽における透過液取出管路からは、前記断面積の
差に相当する量の透過液が取り出されるのである。また
、この両ピストンの前進行程のとき、第１の後部シリン
ダ室への被濃縮液供給管路中における後部シリンダ室用
供給弁、及び他方の前部シリンダ室からの濃縮液排出管
路中における前部シリンダ室用排出弁が共に開いること
により、第１の後部シリンダ室内に新しい被濃縮液が吸
入される一方、第２の前部シリンダ室内における古い濃
縮液が排出される。

そして、両ピストンが、前進行程から後退行程に移行す
ると、第１の後部シリンダ室からの循環管路中における
後部シリンダ室用循環弁が開で、第１の前部シリンダ室
からの循環管路中における前部シリンダ室用循環弁が閉
じていることにより、第１の後部シリンダ室内における
被濃縮液は、循環管路を介して逆浸透膜槽内に送出され
る一力、逆浸透膜槽から第２の前部シリンダ室への戻循
環管路中におけるｉ：１部シリンダ室用戻循環弁が開い
ていることにより、逆浸透膜槽内における濃縮液は、第
２の前部シリンダ室内に流入するように流動する。この
流動中において、前記逆浸透膜槽への被濃縮液には、第
１の後部シリンダ室と第２の前部シリンダ室とにおける
断面積の差により高い圧力に加圧されるから、逆浸透膜
槽における透過液取出管路からは、前記断面積の差に相
当する量の透過液が取り出されるのである。また、この
両ピストンの前進行程のとき、第１の前部シリンダ室へ
の被濃縮液供給管路中における前部シリンダ室用供給弁
、及び第２の後部シリンダ室からの濃縮液排出管路中に
おける後部シリンダ室用排出弁が共に開いることにより
、第１の前部シリンダ室内に新しい被濃縮液が吸入され
る一方、第２の後部シリンダ室内における古い濃縮液が
排出される。

以下、前記作用を繰り返すことにより、両ピストンの前
進行程、及び後退行程の両方において透過液の製造、つ
まり、濃縮処理を行うのである。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面について説明するに、第１図
は第１の実施例を示すもので、この図において符号１は
、逆浸透膜２を内蔵し、且つ、透過液取出管路３を備え
た逆浸透膜槽を示し、該逆浸透膜槽１には、その一端部
に被濃縮液人口４を、他端部に濃縮液出口５を各々備え
ている。

符号６は、往復動式のポンプを示し、該往復動式ポンプ
６は、第１シリンダ７と、第２シリンダ８とを、その間
に仕切体９を挟んで一直線状に接合したものに構成され
、両シリンダ７．８内には、前記仕切体９を貫通するロ
ッドｌＯにて互いに連結したピストン１１．１２を各々
設けて、当該両シリンダ７．８内を四つのシリンダ室１
３，１４゜１５．１６に８成する。

前記両ピストン１１．１２にロッド１７ａを介して一体
的に連結したねじ軸１７に、ナツト１８を螺合し、該ナ
ツト１８を、モータ１９にて正逆回転することにより、
両ピストン１１．１２を同時に往復動するように構成す
る。この場合、他方のピストン１２に、二点鎖線で示す
ように、補助ロッド１７ｂを連結しても良い。

前記四つのシリンダ室１３，１４．１５．１６のうち、
前記両ピストン１１．１２の矢印Ａ方向への前進行程の
とき容積が縮小される二つのシリンダ室１３．１５を前
部シリンダ室に、両ピストン１１．１２の点線矢印Ｂ方
向への後退行程のとき容積が縮小される二つのシリンダ
室１４．１６を後部シリンダ室に構成する一方、前記第
１シリンダ７の直径を第２シリンダ８の直径よりも大き
くすることにより、前記両前部シリンダ室１３゜１５の
うち第１の前部シリンダ室１３を、前記両後部シリンダ
室１４．１６のうち第２の後部シリンダ室１６よりも大
きい断面積に、前記両後部シリンダ室１４．１６のうち
第１の後部シリンダ室１４を、前記両前部シリンダ室１
３．１５のうち第２のシリンダ室１５よりも大きい断面
積に各々構成する。

そして、前記第１の前部シリンダ室１３及び前記第１の
後部シリンダ室１４には、前記逆浸透膜槽１における被
濃縮液人口４への循環管路２０゜２１と、被濃縮液供給
管路２２．２３を各々接続し、前記再循環管路２０．２
１中には、前部シリンダ室用循環弁及び後部シリンダ室
用循環弁としての一つの実施例であるところの逆止弁２
４．２５を各々設け、前記両波濃縮液供給管路２２．２
３中には、前部シリンダ室用供給弁及び後部シリンダ室
用供給弁としての一つの実施例であるところの逆止弁２
６．２７を各々設ける。

また、前記逆浸透膜槽１における濃縮液出口５からの戻
循環管路２８．２９を、前記第２の前部シリンダ室１５
と第２の後部シリンダ室１６とに接続し、この両肩循環
管路２８．２９中には、前部シリンダ室用戻循環弁と後
部シリンダ室用戻循環弁との両方の実ｈｆＩ！例を兼ね
た電磁式の三方切換弁３０を設け、該三方切換弁３０を
、前記両ピストン１１．１２の往復動に、両ピストン１
１．ｔ２の前進行程のとき濃縮液出口５を第２の後部シ
リンダ室１６に連通し、両ピストン１１．１２の後退行
程のとき濃縮液出口５を第２の前部シリンダ室１５に連
通ずる如く切換え作動するように関連する。

更にまた、前記第２の前部シリンダ室１５及び第２の後
部シリンダ室１、二６に、濃縮液排出管路３１．３２を
各々接続し、この両濃縮液排出管路３１．３２中には、
前部シリンダ室用排出弁と後部シリンダ室用排出弁との
両方の実施例を兼ねた電磁式の三方切換弁３３を設け、
該三方切換弁３３を、前記両ピストン１１．１２の往復
動に、両ピストン１１．１２の前進行程のとき第２の前
部シリンダ室１５における濃縮液排出管路３１を開き、
両ピストン１１．１２の後退行程のとき第２の後部シリ
ンダ室１６における濃縮液排出管路３２を開く如く切換
え作動するように関連する。

この構成において、両ピストン１１．１２が矢印Ａ方向
に移動する前進行程のとき、第１のＡｉＪ部シリンダ室
１３内における被濃縮液は、循環管路２０中における逆
止弁２４を開き、循環管路２０を介して逆浸透膜槽ｌ内
に送出される（このとき、第１の後部シリンダ室１４に
対する循環管路２１中の逆止弁２５は閉じているから、
第１の前部シリンダ室１３から送出される被濃縮液が、
第１の後部シリンダ室１４内に入ることはない）一方、
逆浸透膜槽ｌからの両肩循環管路２８．２９中における
三方切換弁３０は、両ピストン１１．１２のｉｉ１進行
進行色きには、濃縮液出口５を第２の後部シリンダ室１
６に連通してい、ることにより、逆浸透膜槽１内におけ
る濃縮液は、第２の後部シリンダ室１６内に流入するよ
うに流動する。この流動中において、前記逆浸透膜槽１
への被濃縮液には、第１の前部シリンダ室１３と第２の
後部シリンダ室１６とにおける断面積の差により高い圧
力に加圧されるから、逆浸透膜槽ｌにおける透過液取出
管路３からは、前記断面積の差に相当する量の透過液が
取り出されるのである。また、この両ピストン１１．１
２の前進行程のとき、第１の後部シリンダ室１４内には
、新しい被濃縮液が逆止弁２７付き被濃縮液供給管路２
３を介して吸入される一方、再濃縮液排出管路３１．３
２中における三方切換弁３３は、他方の前部シリンダ室
１５における濃縮液排出管路３１を開いているので、第
２の前部シリンダ室１５内における古い濃縮液が排出さ
れる。

そして、両ピストン１１．１２が前進行程から、点線矢
印Ｂ方向への後退行程に移行すると、第１の後部シリン
ダ室１４内における被濃縮液は、循環管路２１中におけ
る逆止弁２５を開き、循環管路２１を介して逆浸透膜槽
１内に送出される（このとき、第１の前部シリンダ室１
３に対する循環管路２０中の逆止弁２４は閉じているか
ら、第１の後部シリンダ室１４から送出される被濃縮液
が、第１の前部シリンダ室１３内に入ることはない）一
方、逆浸透膜槽ｌからの両肩循環管路２８，２９中にお
ける三方切換弁３０は、両ピストン１１゜１２の後退行
程のときには、濃縮液出口５を第２の前部シリンダ室１
５に連通していることにより、逆浸透膜槽ｌ内における
濃縮液は、第２の前部シリンダ室１５内に流入するよう
に流動する。この流動中において、前記逆浸透膜槽１へ
の被濃縮液には、第１の後部シリンダ室１４と第２の前
部シリンダ室１５とにおける断面積の差により高い圧力
に加圧されるから、逆浸透膜槽１における透過液取出管
路３からは、前記断面積の差に相当する量の透過液が取
り出されるのである。また、この両ピストン１１．１２
の後退行程のとき、第１の前部シリンダ室１３内には、
新しい被濃縮液が逆止弁２６付き被濃縮液供給管路２２
を介して吸入される一方、再濃縮液排出管路３１．３２
中における三方切換弁３３は、第２の後部シリンダ室１
６における濃縮液排出管路３２を開いているので、第２
の後部シリンダ室１６内における古い濃縮液が排出され
る。

以下、前記作用を繰り返すことにより、両ピストン１１
．１２の矢印Ａ方向への前進行程、及び点線矢印Ｂ方向
への後退行程の両方において透過液の製造、つまり、濃
縮処理を行うのである。

第２図は、第２の実施例を示すもので、この実施例は、
両シリンダ７．８を同径にし、ねじ軸１７に対するロッ
ド１７ａ及び補助ロッド１７ｂを、両ピストン１１．１
２間のロッド１０よりも大径に形成することによって、
両前部シリンダ室１３゜１５のうち第１の前部シリンダ
室１３を、前記両後部シリンダ室１４．１６のうち第２
の後部シリンダ室１６よりも大きい断面積に、前記両後
部シリング室１４．１６のうち第１の後部シリンダ室１
４を、前記両前部シリンダ室１３．１５のうち第２のシ
リンダ室１５よりも大きい断面積に各々構成したもので
あり、その他の構成は、前記第１の実施例と同様であり
、前記第１の実施例と同様に、両ピストン１１．１２の
矢印Ａ方向への前進行程、及び点線矢印Ｂ方向への後退
行程の両方において透過液の製造、つまり、濃縮処理を
行うのものである。

また、第３図は、第３の実施例を示すもので、この実ｈ
（！！例は、両シリンダ７．８を同径にし、両ピストン
１１．１２を連結するロッド１０を、他のｏ　ラド１７
ａ、１７ｂ　（但し、１７ｂは、第１図に実線で示すよ
うに省略して良い）よりも大径に形成することによって
、両前部シリンダ室１３゜１５のうち第１の前部シリン
ダ室１３を、前記両後部シリンダ室１４．１６のうち第
２の後部シリンダ室１６よりも大きい断面積に、前記両
後部シリンダ室１４．１６のうち第１の後部シリンダ室
１４を、前記両前部シリンダ室１３．１５のうち第２の
シリンダ室１５よりも大きい断面積に各々構成したもの
であり、その他の構成は、前記第１の実ｈｂ例と同様で
あり、前記第１の実施例と同様に、両ピストン１１．１
２の矢印Ａ方向への前進行程、及び点線矢印Ｂ方向への
後退行程の両刀において透過液の製造、つまり、濃縮処
理を行うのものである。

更にまた、第４図は、第４の実施例を示すもので、この
実施例は、二つのシリンダ７．８を直列状に配設するこ
とに代えて、二つのシリンダ７゜８を並列状に配設して
、その各々に同時に往復動するピストン１１．１２を設
けたものであり、この場合においても、両前部シリンダ
室１３．１５のうち第１の前部シリンダ室１３を、前記
両後部シリンダ室１４．１６のうち第２の後部シリンダ
室１６よりも大きい断面積に、前記両後部シリンダ室１
４．１６のうち第１の後部シリンダ室１４を、前記両前
部シリンダ室１３．１５のうち第２のシリンダ室１５よ
りも大きい断面積に各々構成することについては、前記
と同様に、両シリンダ７．８の直径を大小にすること、
各ロッドの直径を大小にすること等の手段を採用できる
。

〔発明の効果〕

以上の通り本発明によると、往復動式ポンプにおける前
進行程及び後退行程の両方について、透過液の製造、つ
まり、濃縮処理を行うことができて、往復動式ポンプの
行程に無駄がなく、濃縮処理を略連続的に行うことがで
きるから、装置全体の大型化及び重量の増大を招来する
ことなく、処理能力の向上を図ることができるのであり
、しかも、濃縮処理量に対する消費動力が低減できるか
ら、運転経費を可成り節減できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の実施例を示し、第１図は第１の実施例を
示す図、第２図は第２の実施例を示す図、第３図は第３
の実施例を示す図、第４図は第４の実施例を示す図であ
る。 ｌ・・・・逆浸透膜槽、２・・・・逆浸透膜、３・・・
・透過液取出管路、４・・・・被濃縮液入口、５・・・
・濃縮液出口、６・・・・往復動式ポンプ、７．８・・
・・シリンダ、９・・・・仕切体、ＩＯ・・・・ロッド
、１１．’１２・・・・ピストン、１３・・・・第１の
前部シリンダ室、１４・・・・第１の後部シリンダ室、
１５・・・・第２の前部シリンダ室、１６・・・・第２
の後部シリンダ室、１７・・・・ねじ軸、１８・・・・
ナツト、１９・・・・モータ、２０．２１・・・・循環
管路、２２．２３・・・・被濃縮液供給管路、２４．２
５・・・・前部シリンダ室用循環弁及び後部シリンダ室
用循環弁としての逆止弁、２６．２７・・・・前部シリ
ンダ室用供給弁及び後部シリンダ室用供給弁としての逆
止弁、２８゜２９・・・・戻循環管路、３０・・・・前
部シリンダ室用戻循環弁及び後部シリンダ室用戻循環弁
としての三方切換弁、３１．３２・・・・濃縮液排出管
路、３３・・・・前部シリンダ室用排出弁及び後部シリ
ンダ室用排出弁としての三方切換弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、透過液取出管路を備えた逆浸透膜槽と、往復動
   式ポンプとから成る逆浸透膜濃縮装置において、前記往
   復動式ポンプにおけるシリンダ内を、同時に往復動する
   二つのピストンにより四つのシリンダ室に区成して、こ
   の四つのシリンダ室のうち、両ピストンの前進行程のと
   き容積が縮小される二つのシリンダ室を前部シリンダ室
   に、両ピストンの後退行程のとき容積が縮小される二つ
   のシリンダ室を後部シリンダ室に各々に構成し、前記両
   前部シリンダ室のうち第１の前部シリンダ室を、前記両
   後部シリンダ室のうち第２の後部シリンダ室よりも大き
   い断面積に、また、前記両後部シリンダ室のうち第１の
   後部シリンダ室を、前記両前部シリンダ室のうち第２の
   前部シリンダ室よりも大きい断面積に各々構成し、これ
   ら第１の前部シリンダ室及び第１の後部シリンダ室から
   の循環管路を前記逆浸透膜槽における被濃縮液入口に接
   続し、前記第１の前部シリンダ室からの循環管路には両
   ピストンの前進行程のとき開く前部シリンダ室用循環弁
   を、前記第１の後部シリンダ室からの循環管路には両ピ
   ストンの後退行程のとき開く後部シリンダ室用循環弁を
   各々設け、前記第１の前部シリンダ室に接続した被濃縮
   液供給管路中には両ピストンの後退行程のとき開く前部
   シリンダ室用供給弁を、前記第１の後部シリンダ室に接
   続した被濃縮液供給管路中には両ピストンの前進行程の
   とき開く後部シリンダ室用供給弁を各々設け、更に、前
   記第２の前部シリンダ室及び前記第２の後部シリンダ室
   に、前記逆浸透膜槽における濃縮液出口からの戻循環管
   路を各々接続し、前記他方の前部シリンダ室への戻循環
   管路には両ピストンの後退行程のとき開く前部シリンダ
   室用戻循環弁を、前記第２の後部シリンダ室への戻循環
   管路には両ピストンの前進行程のとき開く後部シリンダ
   室用戻循環弁を各々設け、且つ、前記第２の前部シリン
   ダ室に接続した濃縮液排出管路には両ピストンの前進行
   程のとき開く前部シリンダ室用排出弁を、前記第２の後
   部シリンダ室に接続した濃縮液排出管路には両ピストン
   の後退行程のとき開く後部シリンダ室用排出弁を各々設
   けたことを特徴とする逆浸透膜濃縮装置。