JPH0321208B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ポンプ装置に関し、さらに詳しく言
えば、好適には逆浸透により液体を濾過するポン
プ装置に関する。

浸透は、固体分含有料が少ない溶液が半透過性
薄膜を通つて固定分含有量が多い溶液の中に移動
する自然現象である。固体分含有量が多い溶液の
圧力が薄膜の浸透圧力と等しくなると、浸透流動
が停止し、平衡状態に到達する。浸透圧力より高
い圧力が半透過性薄膜を通つて逆方向に水の分子
を通過したとき、逆浸透が発生する。

海水または汚れた水から携帯用の飲料水を作る
ために使用される逆浸透装置は公知である。従来
の逆浸透システムはポンプと逆浸透モジユールと
背圧バルブとから構成されている。ポンプはモジ
ユールに水を供給する。モジユールの半透過性薄
膜は未浄化の溶液の10から20パーセントまでの携
帯可能な飲料水に変換する。溶液の残りの80から
90パーセントは、オーバーフロー溶液の浸透圧よ
り若干高い圧力をモジユール内に維持するよう設
定された背圧バルブを通過する。溶液は背圧バル
ブから排出される。

したがつて、一般的に言つて、オーバーフロー
溶液に含まれているエネルギーが従来のシステム
から失われる。しかし、このエネルギーを回収す
るためいろいろ多くの装置が知られている。古典
的な装置ではオーバーフロー溶液はポンプまたは
ポンプ駆動モーターに取り付けられペルトンにぶ
つかるようにされている。

他のエネルギー回収装置として、オーバーフロ
ー溶液中のエネルギーを新しい溶液に転移させる
タイプの熱交換装置が知られている。米国特許第
3791768号に開示されているように、これらの装
置は一般に向かい合わせに配置されたシリンダ
ー・ピストン・ポンプを使用していて、これらの
ポンプでは逆浸透モジユールをオーバーフローし
た濃縮液によりピストンが駆動される。透過され
た水または浄化された水と等量の新しい溶液の一
部分を圧送するとともに、ポンプ系内の摩擦に打
ち勝つために必要とするエネルギーは機械的に駆
動される補助ポンプにより供給されている。

他のエネルギー交換装置では１本の往復動する
プランジヤーが使用されている。このような装置
の最新のものが米国特許第4187173号に開示され
ている。この装置ではパワーを補うためハンド・
ポンプが使用されている。この装置はスプール型
の三方弁を備えており、該三方弁の軸棒はプラン
ジヤー・ロツドと平行に本体から突出していて、
ハンド・レバーに取り付けられている。下り行程
ではハンド・レバーを弁棒と取り付けている部分
が支点として機能している。レバーの行程が逆転
すると、支点は弁棒からプランジヤー・ロツドに
移動する。ポンプ系の液圧的なロツキング機能の
ため、新しい支点として機能するようプランジヤ
ー・ロツドは固定状態のままである。

米国特許第4187173号の装置は実用可能であれ
が、いろいろな欠点を備えている。たとえば、始
動の間、液体的なロツキングが存在しないため、
呼び水機能を働らかせることは困難である。その
ほか、バルブ・スプールの両端における大気への
漏洩を阻止するため封止を行なうことが必要であ
り、このため漏洩等の不具合が生じるおそれがあ
る。しかも、もつとも問題視すべきことは、三方
弁の移動に伴うストローク損失ならびにレバーを
効果的に操作することができる角度に制約をうけ
ることに伴うストローク損失のため、多くの用途
に従来から一般に使用されているものよりポンピ
ング・ユニツトが大型化し、重量がかさむことで
ある。

したがつて、本発明の目的は、大気圧より高い
浸透圧力で浄化された水を圧送するために必要エ
ネルギー入力よりごくわずか大きいエネルギー入
力だけで逆浸透モジユールを通つて大量の未浄化
の溶液を循環させることができる往復動式プラン
ジヤー・ポンプ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、プランジヤー・ロツドに
力を加えるだけで機械的に駆動することができあ
るいはハンド・レバーを操作することにより駆動
することができるポンプ装置を提供することであ
る。

本発明のいま１つの目的は、入口ポートとベン
ト・ポートを完全に開くことができる油圧操作式
三方弁を組み込むことによりこれらのポートにお
ける圧力降下を最小程度に抑えることができるポ
ンプ装置を提供することである。

本発明の別の目的は、三方弁の移動に伴うスト
ローク損失を最小程度に少なくすることができる
ポンプ装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、三方弁のシヤツト
ルに接続されている突設された軸棒に設けられて
いるボタンであつて、始動行程の間に押しさげ
て、プランジヤーのロツド側にある駆動チヤンバ
ーにベントを開放した状態に保持することができ
るボタンを備えていて、モジユール内の空気を圧
縮し、圧縮された空気を非常に効果的なアキユム
レーターとして機能させ、吸込行程の間、モジユ
ール内の圧力を維持しながら、早い速度で逆浸透
モジユールに溶液を満たすことが可能なポンプ装
置を提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明に係るポン
プ装置は逆浸透要素を収容する円筒状の筒体が取
りつけられたポンプ本体を備えている。逆浸透要
素の本体とフレツシユ・ウオーター・チユーブと
オーバー・フロー・チユーブを収容するため３段
の穴を備えている。３段の穴と背中あわせにポン
プ本体はプランジヤーとロツドを収容する円筒状
の穴を備えていて、前記ロツドがシリンダー・キ
ヤツプを通り抜けて延在している。シリンダー穴
の閉止端には１対の穴が凹設されていて、入口バ
ルブ装置と出口バルブ装置が前記穴それぞれに収
容されている。逆浸透要素のため入口バルブ穴と
出口ボルト穴との間に通路が設けられている。

マニホルドがポンプ本体の一方の側に取り付け
られている。マニホルドは、未浄化の溶液をいれ
る入口と未浄化の濃縮液を排流させる出口を設け
るため、一方の端部に開口を備えている。マニホ
ルドは反対側の端部にフレツシユ・ウオーターを
通す開口を備えている。入口開口をポンプ・シリ
ンダーの入口バルブと接続するためにマニホルド
に通路が設けられている。マニホルドは、逆浸透
要素のフレツシユ・ウオーター・チユーブをフレ
ツシユ・ウオーター開口と接続するため別の通路
を備えている。そのほか、穴の開放端でプラグに
差し通された軸棒を有するシヤツトルを収容する
ため円筒状の穴がマニホルドに設けられている。
穴の両端はポンプ・シリンダーの両端の流体的に
連通している。シヤツトルは三方式スプール・バ
ルブを構成するようにスプールとして使用され
る。シヤツトルの穴の自由端またはシヤツトルの
軸棒のボタンとプラグ上の突出部はシヤツトルの
移動を制限するストツパーとして使用されてい
る。シヤツトルのどちらかの側にあるバルブ穴に
収容されている溶液の容積と関連したプランジヤ
ー・シリンダーに収容されている溶液の容積が、
停止から停止にいたるシヤツトルの移動の間、一
定に保たれるようにするため、シヤツトル軸棒の
直径対シヤツトルの主要直径の比はプランジヤ
ー・ロツドの直径対プランジヤーの直径の比と同
じでなければならない。このような構成により任
意の箇所でポンプの行程を反転させることができ
るとともに、ポンプの行程を円滑に反転させるこ
とができる。シヤツトルの直径はプランジヤの直
径と比べて小さく設定されているので、プランジ
ヤーをごくわずか動かすだけでシヤツトルを移動
させることができる。この結果、三方弁を移動さ
せる際に生じるポンプ行程の損失は非常に少な
い。

シヤツトル上にある中央ランドの軸方向の長さ
は、シリンダーのロツド端と流体的に連通してい
る中央ポートの幅の３倍より若干大きく設定され
ている。シヤツトルの移動は、ランドを中央ポー
トのどちらかの側へ移動させる間、ストツパーに
より制約される。シヤツトルの中央ランドとシヤ
ツトルの両端にあるパツキング・ランドとの間で
はシヤツトルの主要直径は減縮されている。逆浸
透要素から見て加圧された濃縮液と連通している
中央ランドの一方の側にある圧力ポート前記要素
の排出ポートと連通している中央ランドの反対側
にあるベント・ポートがどちらも、ストツパーと
中央ポートに関するシヤツトルの位置に係わりな
く、シヤツトルの減縮された直径部分により形成
された各キヤビテイに対し開いているように減縮
された直径部分の軸方向の長さが設定されてい
る。

したがつて、プランジヤーの圧力行程ではシヤ
ツトルは加圧された濃縮液を駆動チヤンバーまた
はプランジヤーのロツド側に指向させる位置に移
動する。シヤツトルの軸棒は大気圧の圧力の抵抗
をうけるだけであるので、シヤツトルは底部スト
ツパーまで移動し、中央ポートを完全に開く。ピ
ストンの吸収行程ではシヤツトルは駆動チヤンバ
ーの中の溶液を排流させることができる位置まで
移動する。中央ポートが開いたときポンプ装置の
水の入口に現われる急激な加速のためシヤツトル
前後に差圧が生じる結果、シヤツトルは頂部スト
ツパーまで移動し、再度中央ポートを全開させ
る。シヤツトルの両側の容積は等ししいので、こ
の瞬間までポンピング・チヤンバーに新しい溶液
は流入しない。

なお、本ポンプ装置のプランジヤー・ロツドを
駆動するため、機械的な機構を使用してもよく、
動力で駆動される機構を使用してもよく、往復動
機構を使用してもよく、あるいはハンド・レバー
を使用してもよい。

かくして、本発明の目的のいずれもが達成され
たのである。さらに、本発明に係るポンプ装置は
とくに機能に関して非常に有利であつて、当業者
にはこれまで知られていない構造が得られたので
ある。本発明のその他の特長と目的は、本発明の
好適な実施例を図解した添付図面を参照した以下
の説明より容易に理解していただけよう。

以下、本発明の実施例を図解した添付図面を参
照しながら本発明を詳細に説明する。

同じ部品または類似した部分を同じ参照数字に
より表示した複数の添付図面、とくに、第１図よ
り第３図までを参照すれば、本発明に係るポンプ
装置は代表的に参照数字１０により表示されてい
る。ポンプ装置１０は本体１２を備えており、円
筒状チユーブ１４が本体１２の底部端１６に取り
付けられている。ハンド・レバー１８をナツトと
ボルトの組み合わせたもの２８を用いて１組のリ
ンク３０の一端に枢着する。リンク３０の他端は
キヤツプ・スクリユ９２により本体１２に固定さ
れたシリンダー・キヤツプ９０のブラケツト部３
４に枢着されている。リンク３０から間隔をへだ
てた位置にナツトとボルトを組み合わせたもの２
０を用いてレバー１８はヨーク２２に取り付けら
れているとともに、ナツトとボルトを組み合わせ
たもの３２を用いてプランジヤー・ロツド３５に
取り付けられている。ヨーク２２は参照数字２０
で表示されている位置で枢動し、一方、リンク３
０は参照数字２８で表示されている位置で枢動す
る。これによりレバー１８はブラケツト部３４に
枢動可能に取り付けられることになる。マニホル
ド３６は複数の機械用ねじ４０を用いて本体１２
の側面３８に取り付けられている。マニホルド３
６は本体１２とは別個のものであつて、本体１２
に取り付けるようにすることが望ましいが、これ
らの２つの要素が１つの一体もののユニツトであ
つてよいことは理解していただけよう。

本体１２は、正方形の棒鋼を使用し、適切に機
械加工することにより作ることが好ましい。円筒
状チユーブ１４は溶接またはその他一般に使用さ
れている取り付け方法により本体１２に恒久的に
固定されている。第４図と第６図に示されている
ように、フエルール４４が溶接またはその他一般
に使用されている取付方法によりチユーブ１４の
底端部４６に恒久的に固定されている。プラグ４
８（第４図参照）がチユーブ１４の端部とフエル
ール４４の中に嵌着されていて、スナツプ・リン
グ５０を用いて適所に保持されている。Ｏリング
またはその他類似の部材がプラグ４８とシリンダ
ー１４の間のプレツシヤー・シールを形成してい
る。

本体１２の底端部１６にある３段の穴はフイル
ター要素５４、好適には逆浸透要素を収容するよ
う設計されている。外側の段５６はフイルター要
素５４の本体５８を収容している。中間段６０は
フイルター要素５４のフレツシユ・ウオーター・
チユーブ６２を収容している。内側の段６４はフ
イルター要素５４のオーバーフロー濃縮液チユー
ブ６６を収容している。

プランジヤー７０のポンピング・シリンダー６
８を形成している穴が本体１２の頂部に凹設され
ている。プランジヤー７０は、シリンダー６８を
プランジヤーのバルブ側のポンピング・チヤンバ
ーとプランジヤーのロツド側の駆動チヤンバーに
分離している。上述のように、ロツド３５はプラ
ンジヤー７０に取り付けられていて、ロツド３５
とプランジヤー７０を組み合わせたものは、第１
図より第３図までに示されているように、ハン
ド・レバー１８により支点２８のまわりで往復動
する。第６図を見ればよく解るように、シリンダ
ー６８の底部には１体のカウンターボア７２と７
４が凹設されており、取入バルブ装置７６と排出
バルブ装置７８が前記カウンターボア７２と７４
に収容されている。バルブ装置７６と７８はそれ
ぞれ、弁座８０とポペツト８２とバルブ・スプリ
ングとスプリング・リテーナー８６を備えてい
て、これらの諸要素は一般に利用されているやり
方で組み立てられている。ねじ（図示せず）を用
いて保持されているプレート９１は前記バルブ装
置７６と７８を適所に保持している。プランジヤ
ー・ロツド３５は（キヤツプ・スクリユー９２に
より適所に保持されている）シリンダー・キヤツ
プ９０に差し通されていて、適当なシール装置９
４がキヤツプ９０とプランジヤー・ロツド３５と
の間で漏洩が生じないよう封止作用を行なつてい
る。

いろいろな逆浸透要素が一般に市販されている
が、本発明は特定のタイプのものに限定されるも
のはない。代表的な逆浸透要素５４は半透過性薄
膜９６より成り、該半透過性薄膜９６はフレツシ
ユ・ウオーター・チユーブ６２のまわりに包み込
まれている。フイルター要素の本体５４は、薄膜
９６の両端に端部部材９８と１００を備えてい
る。端部部材９８はぴつたりと嵌着されていると
ともに、断面Ｕ字状のカツプ１０２により外側の
段５６との間で漏洩が生じないよう封止されてい
る。端部スペーサー部材１０４は複数のベーンを
備えていて、該ベーンは外向きに延在するととも
に、下向きにも延在していて、フイルター要素５
４の底部端がシリンダー４２とキヤツプ４８とい
つしよにぴつたりと嵌着されるようになつてい
る。非透過性のリテーナー・スリーブ１０６が薄
膜９６を取り囲んでいて、該薄膜９６を適所に保
持する働らきをしている。端部部材９８と１００
は脚１０８を介在せしめてフレツシユ・ウオータ
ー・チユーブ６２から隔置されている、オーバー
ロー濃縮液チユーブ６６は、一方の端部では異つ
た穴径を有する中間段６０と内側の段６４により
フレツシユ・ウオーター・チユーブ６２から隔置
されているとともに、他方の端部では濃縮液チユ
ーブ６６の径の大きい部分１１０によりフレツシ
ユ・ウオーター・チユーブ６２から隔置されてい
る。水は薄膜９６を通過し、フレツシユ・ウオー
ター・チユーブ６２に流入する。一方の端部部材
９８の脚１０８を通つて薄膜９６に沿つて移動し
た水は濃縮液チユーブ６６に流入する。

好適な実施例について代表的な逆浸透要素を説
明したが、特許請求の範囲を逸脱しない限り、他
のタイプの濾過作業にも同様に本発明を適用する
ことができることは理解していただけよう。

マニホルド３６は断面が矩形の棒鋼材から作ら
れていることが好ましい。マニホルド３６はホー
ス継手１１８と１２０と１２２を収容する３つの
雌ねじ穴１１２と１１４と１１６を備えている。
雌ねじ穴１１２は海水または汚れた水または未浄
化の水を導き入れる入口である。雌ねじ穴１１２
はマニホルド３６の中の通路１２４と本体１２の
中の通路１２６を通つて取入バルブ装置７６と連
通している。雌ねじ穴１１４は排出口である。雌
ねじ穴１１４は穴１４６のベント・ポート１７０
と連通しているとともに、調節可能なリリーフ・
バルブ１２８とも連通している。リリーフ・バル
ブ１２８は従来から一般に使用されているもの
で、ボール１３４を備えており、該ボール１３４
はねじブツシユ１４０により保持されているばね
１３８により制止部１３６に当接した状態に保持
されている。雌ねじ穴１１６はフレツシユ・ウオ
ーター出口である。雌ねじ穴１１６はマニホルド
３６の中の通路１４２と本体１２の中の通路１４
４をへてフレツシユ・ウオーター・チユーブ６２
と連通している。

マニホルド３６は円筒状の穴１４６を備えてい
て、該穴１４６は開放端に取り付けられたプラグ
１５２に差し通されている軸棒１５０を固設せし
めたシヤツトル１４８を収容するチヤンバーを形
成している。軸棒１５０の外端にボタン１５４を
備えている。マニホルド３６の中の第１の端部ポ
ート１５６は本体１２の中の通路１５８をへてシ
リンダー６８の閉止端と連通している。プラグ１
５２に隣接した穴１４６の端部は、マニホルド３
６の中の第２の端部ポート１６２と本体１２の中
の通路１６４をへてピストン７０のロツド側と連
通している。穴１４６の中央ポート１６６は、本
体１２の中の通路１６８をへてプランジヤー７０
のロツド側にあるチヤンバー１６０まで延在した
通路１６４と連通している。ベント・ポート１７
０は、シヤツトル１４８の小径部分１７８と穴１
４６の壁との間で環状スペースとして限定されて
いるキヤビテイ１８７を排出ポート１１４または
出口ポート１１４と接続している。圧力ポート１
７２は、シヤツトル１４８の小径部分１７６と穴
１４６の壁面との間で環状スペースとして限定さ
れているキヤビテイ１８９を通路１３０と接続さ
せている。なお、通路１３０は、通路１３２をへ
てフイルター要素５４の濃縮液側と連通してい
る。リリーフ・バルブ１２８は通路１３２と雌ね
じ穴１１４との間に配置されている。

シヤツトル１４８は中央ランド１７４を備えて
おり、該中央ランド１４７の長さは中央ポート１
６６の幅の３倍より若干長めに設定されている。
シヤツトル１４８は中央ランド１７４の両側に小
径部分１７６と１７８を備えている。小径部分１
７６は中央ランド１７４とシヤツトル１４８の底
部にあるパツキング・ランド１８０との間に延在
している。小径部分１７８は、中央ランド１７８
と軸棒１５０と一体に取り付けるようにされたシ
ヤツトル１４８の頂部にあるパツキング・ランド
１８２との間に延在している。小径部分１７６と
１７８の長さは、シヤツトル１４８の位置に係わ
りなく小径部分１７６と１７８と穴１４６の壁と
の間に形成されたキヤビテイが常に圧力ポート１
７２とベント・ポート１７０に開放されるよう設
定されている。シヤツトル１４８はもつとも高い
位置から移動するが、プラグ１５２の下端１８４
はもつとも低い位置に到達したときのランド１８
２のストツパーを形成しているとともに、プラグ
１５２の上端１８６はボタン１５４がプラグ１５
２と接触したときの第２のストツパーを形成して
いる。このような構成ではなく、ボタン１５０は
プラグ１５２の上端１８６から隔置されていて、
穴１４６の内端が第２のストツパーとして機能す
るようにしてもよい。

ポンプ装置１０のいたるところにいろいろな静
的シールと動的なシールが必要であることは理解
していただけよう。このようなシールは一般に使
用されるものである。たとえば、シヤツトル１４
６とピストン１７０に取り付けられているパツキ
ングはＯリングを補足的に取り付けた弗化炭素製
リングである。プランジヤー・ロツド３５上に取
り付けられているシールはダブル・リツプ型シー
ルである。本体１２に関しフイルター要素５４を
封止するには断面Ｕ字状のカツプを使用すること
が好ましい。いろいろな箇所に取り付けられてい
る静的なシールはＯリングである。

図示の実施例ではポンプ装置１０を駆動するた
めハンド・レバー１８が使用されているが、第７
図に示されているような機械的な駆動装置をプラ
ンジヤー・ロツド３５に使用することができるこ
とも理解していただけよう。そのほか、本発明に
係るポンプ装置またはこれに相当した複合的なポ
ンプ装置を機能させるため、相互に関連して動作
するようシリンダーとプランジヤーと駆動機構を
複合的に設計することができる。

第７図に示されている機械的な駆動機構は、ク
ラング部材２０２とリンク２０４を介して回転シ
ヤフト２００がポンプ装置１０′のプランジヤ
ー・ロツド３５′に接続されている状態を示した
ものである。ブラケツト２０６はボス２１０内に
ベアリングまたはベアリング面を包持したシヤフ
ト２００を支承している。ブラツケツト２０６は
キヤツプ・スクリユ９２′によりポンプ装置１
０′に固定されている。ブラツケツト２０６は一
対の隔置された壁２０８を備えており、該壁２０
８の外側にボス２１０が固定されている。クラン
ク２０２はシヤフト２００に固定されていて、シ
ヤフト２００といつしよに回転するようになつて
いる。リンク２０４はピン２１２を用いてクラン
プ２０２に枢着されており、さらにリンク２０４
はピン２１４を用いてロツド３４′に枢着されて
いる。

なお、ポンプ装置１０のいろいろな要素の間に
下記の関係が存在している。すなわち、プランジ
ヤー・ロツド３５の断面積対ピストン７０の断面
積の比は逆浸透要素５４の回収比と同じ値であつ
て、後者の値を決定している。回収率は、１スト
ローク当たり圧送される水の全量と比較したフレ
ツシユ・ウオーターの量をパーセントで表わした
ものである。また、シヤツトル１４８の軸棒１５
０の直径とランド１８２の直径の比は、シヤツト
ル１４８の移動の間におけるプランジヤー７０と
シヤツトル１４８の両側で一定量の水を保持する
ため、プランジヤー・ロツド３５の直径対プラン
ジヤー７０の直径の比と同じでなければならな
い。

以下、本発明に係るポンプ装置の動作について
説明する。

海水または浄化されていない水が、水の供給源
からホース継手１１８に導かれる。プランジヤー
７０の吸込行程の間、取入バルブ装置７６は開
き、供給された水は通路１２４と１２６と取入バ
ルブ装置７６を通つてポンピング・シリンダーま
たはポンピング・チヤンバー６８に導き入れられ
る。レバー１８は逆の力を付加すると、プランジ
ヤー７０はポンピング行程を開始する。ポンピン
グ行程の間、供給された水は出口バルブ装置７８
と通路１８８を通つて出口穴５６に圧送されると
ともに、端部部材９８の脚に沿つて薄膜９６に到
達する。引き続き、水は薄膜９６と端部部材１０
０の脚に沿つて流れ、濃縮液チユーブ６６と通路
１３２と１３０と１７０をオーバーフローしてキ
ヤビテイ１８９に入り、中央ポート１６６と通路
１６８と１６４を通つてチヤンバー１６０に到達
する。なお、図示の好適な実施例では、常にプラ
ンジヤー７０を駆動するため、ハンド・レバー１
８がナツトとボルトを組み合わせたもの２８より
成る支点のまわりで枢動するようになつている。

プランジヤー７０の最初の往復動作の間、約
1.06Kg／cm（15psi）の指の圧力をボタン１５４
に付加することにより、取入バルブ装置７６を通
つてまず空気が排出され、しかるのち供給水が排
出される。約5.62Kg／cm（80psi）の圧力が発生
するまで、プランジヤー・ポンプの全変位比で空
気と水がポンプ系の中に押し入れられる。前記の
圧力レベルではフイルター要素５４の中の液体の
レベルは濃縮液出力チユーブ６６より上に位置し
ているので、ポンプ系の中に溜つた空気のおかげ
でいろいろな通路と空所は効果的なアキユムレー
ターの働きをする。ポンピング行程ごとに、シヤ
ツトル１４８が穴１４６の中で下端にあるときポ
ンピング・チヤンバーの中で供給された流体が加
圧される。通路１５８と第１のポート１５６をへ
て十分な圧力を作用させ、ボタン１５４とシヤツ
トル１４８に付加された指の圧力に打ち勝つポン
ピング行程では、シヤツトル１４８はチヤンバー
１４６の上端に移動し、これによりベント・ポー
ト１７０に連通している中央ポート１６６が閉止
するとともに、圧力ポート１７２に連通している
中央ポートを開き、プランジヤー７０の図面で見
て左向きの行程の間に駆動チヤンバー１６０を加
圧する。すなわち、濃縮液チユーブ６６から到来
した不純物を含んだ濃縮された水は通路１３２と
１３０を通つて圧力ポート１７２に流れ、シヤツ
トル１４８の小径部分１７６のまわりのキヤビテ
イ１８９を通つて中央ポート１６６に流れるとと
もに、通路１６８と１６４を通つてチヤンバー１
６０に流れる。加圧された水はプランジヤー７０
の裏側にあるので、ポンプ系の中にすでに存在し
ている圧力より高い圧力を発生させるに十分な力
だけをハンド・レバー１８を操作することにより
付加することを必要とするにすぎない。すなわ
ち、プランシヤー７０の両側に作用する単位圧力
は平衡しているので、圧力行程は、プランジヤ
ー・ロツド３５の横断面積に単位圧力を掛けた力
よりごくわずか大きい力をプランジヤー・ロツド
３５に与えることを必要とするにすぎない。

なお、シヤツトル１４８の軸棒はポンプ装置を
通り抜けて外部に露出している結果、シヤトル１
４８の両端に作用する力に差が生じるため、中央
ポート１６６は完全に開く。また、シヤトル１４
８の横断面積は、たとえは、プランジヤー７０の
横断面積の約1/10にすぎないので、プランジヤー
７０がごくわずか動いてもシヤトル１４８を移動
させることができる。このような状態のもとシヤ
ツトル１４８を7.9mm（0.312インチ）移動させる
ために必要なプランジヤー７０の移動両は約0.8
mm（0.031インチ）である。したがつて、バル
ブ・シヤツトルを移動させる際に失われるプラン
ジヤーのストロークはごくわずかである。

ボタン１５４に付加された指の圧力に打ち勝つ
動作に続く行程であつて図面で見て右向きの行程
においては、プランジヤー７０のロツド側にある
チヤンバー１６０内の液体は穴１４６の中に押し
込まれ、ボタン１５４がプラグ１５２の端部１８
６に当接して停止した位置にシヤツトル１４８を
移動させる。再びプランンジヤー７０がごくわず
か移動するに伴つてシヤツトル１４８も移動す
る。この移動の間、プランジヤー７０とシヤツト
ル１４８の一方の側から他方の側にかけてポンプ
系の中に保持されている液体の容積は一定であ
る。なぜなら、シヤツトルの軸棒１５０の直径対
シヤツトルのランドの直径の比はプランジヤー・
ロツド３５の直径対プランジヤー７０の直径の比
に等しいからである。プランジヤー７０とシヤツ
トル１４８にそれぞれの同じ側の端部にあるキヤ
ビテイはたがいに連通しているので、プランジヤ
ー７０が移動するに伴つてシヤツトル１４８が移
動する。中央ランド１７４が中央ポート１６６を
通りすぎると、フイルター要素５４を含む閉止系
は中央ランド１７４と閉止された排出バルブ装置
７８の間で分離される。中央ポート１７０に通じ
るとすぐ、プランジヤー７０のロツド側にある水
は減圧して排流され、一方、シヤツトルの底部端
で生じた吸い込みのため、シヤツトル１４８は全
開する。

上述の行程を繰り返すにしたがつて、プランジ
ヤー・ロツド３５の変位に相当した溶液の量が各
行程ごとに閉止系に加えられる。系内の圧力が薄
膜９６の浸透圧力を越えるまで、引き続き系内に
圧力を生じる。系内の圧力が浸透圧力を越えた時
点でフレツシユ・ウオーターは薄膜９６を通つて
フレツシユ・ウオーター・チユーブ６２と雌ねじ
穴に通じている通路１４４と１４２の中に移動
し、フレツシユ・ウオーターの容器に流れる。閉
止系内の圧力は、発生するフレツシユ・ウオータ
ーの量が各往復運動の間、プランジヤー３５の図
面で見て左向きの変位量に対応するレべルまで上
昇する。調節可能なリリーフ・バルブは、もし、
薄膜９６がつまつたとき、異常な圧力が薄膜９６
に作用することを防止する。

ポンプ装置１０の特定の限界的な関係について
説明した。しかし、構造上その他を挙げることが
できよう。好適な実施例についてすべての構成要
素を説明したが、これはすべて例示的なものにす
ぎない。したがつて、特許請求の範囲の項により
限定されている本発明の範囲を逸脱しない限り諸
構成要素の形状と寸法と配置と組み合わせ等につ
いて適宜変更を加えてさしつかえないことは理解
していただけよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な実施例に従つて構成さ
れたポンプ装置を上から目視した平面図、第２図
は第１図に示されているポンプ装置の側立面図、
第３図は第１図に示されているポンプ装置の端面
図、第４図は第３図の４−４線で切断した横断面
図、第５図は第３図の５−５線で切断した横断面
図、第６図はいろいろな要素の機能的な関係を図
解した横断面図、第７図はロータリ・シヤフトに
よつて駆動されるポンプ装置の立面図。 １０，１０′……ポンプ装置、１２……本体、
１４……円筒状チユーブ、１６……底部端、１８
……レバー、２０，２８，３２……ナツトとボル
トを組み合わせたもの、２２……ヨーク、２４…
…本体の頂端、２６……レバー端部、３０……リ
ンク、３４……ブラケツト部、３５，３５′……
プランジヤー・ロツド、３６……マニホルド、３
８……本体の側部、４０……機械用ねじ、４４…
…フエルール、４６……チユーブの底端部、４８
……プラグ、５０……スナツプ・リング、５２…
…Ｏリング、５４……フイルター要素、５６……
外側の段、５８……フイルター要素の本体、６０
……中間段、６２……フイツシユ・ウオーター・
チユーブ、６６……濃縮液チユーブ、６８……ポ
ンピング・シリンダー、７０……プランジヤー、
７２，７４……カウンターボア、７６……取入バ
ルブ装置、７８……排出バルブ装置、８０……弁
座、８２……ポペツト、８４……バルブ・スプリ
ング、８６……スプリング・リテーナー、９０…
…シリンダー・キヤツプ、９１……プレート、９
２，９２′……キヤツプ・スクリユ、９４……シ
ール装置、９６……半透過性薄膜、９８，１００
……端部部材、１０２……断面Ｕ字状のカツプ、
１０４……端部スペーサー部分、１０６……非透
過性リテーナー・スリーブ、１０８……脚、１１
０……濃縮液チユーブの径の大きい部分、１１
２，１１４，１１６……雌ねじ穴、１１８，１２
０，１２２……ホース継手、１２４，１２６，１
３０，１３２，１４２，１４４，１５８，１６
４，１６８，１７２，１８８……通路、１２８…
…調節可能なリリーフ・バルブ、１３４……ボー
ル、１３６……制止部、１３８……ばね、１４０
……ねじブツシユ、１４６……穴、１４８……シ
ヤツトル、１５０……軸棒、１５２……プラグ、
１５４……ボタン、１５６……第１の端部ポー
ト、１６０……チヤンバー、１６２……第２の端
部ポート、１６６……中央ポート、１７０……ベ
ント・ポート、１７２……圧力ポート、１７４…
…中央ランド、１７６，１７８……シヤツトルの
小径部分、１８０，１８２……パツキング・ラン
ド、１８４……プラグの下端、１８６……プラグ
の上端、１８６，１８９……キヤビテイ、２００
……回転シヤフト、２０２……クランク部材、２
０４……リンク、２０６……ブラケツト、２０８
……壁、２１０……ボス、２１２，２１４……ピ
ン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体を濾過する装置であつて、 往復動可能なロツドとプランジヤーとを備えた
   プランジヤー・ポンプと、該ポンプが前記プラン
   ジヤーにより駆動チヤンバーとポンピング・チヤ
   ンバーに分離されたスペースを備えていること、
   前記駆動チヤンバーが第一の端部締切りを備えて
   いることと、前記ロツドが前記プランジヤーから
   前記第一の端部締切りを通つて延在していること
   と、前記ポンプが流体供給源から供給された汚れ
   た液体と流体物に連通していることと、前記ポン
   プが駆動チヤンバーとポンピング・チヤンバーを
   備えていることと、 前記ポンプを駆動するため前記ロツドに固定さ
   れた手段と、 浄化された液体部分と未濾過の濃縮液体部分を
   汚れた液体から濾過する手段と、 前記ポンプのポンピング・チヤンバーから前記
   濾過手段に汚れた液体を連通させる第一の手段
   と、 前記濾過手段から出口ポートに浄化された液体
   を連通させる第二の手段と、 前記濾過手段からベント・ポートに未浄化の濃
   縮液を連通させる第三の手段と、該第三の連通手
   段が前記濾過手段から前記ポンプの駆動チヤンバ
   ーにいたる第一の径路と前記駆動チヤンバーから
   前記ベント・ポートにいたる第二の径路の一方に
   沿つて濃縮液を選択的に指向させるバルブ手段を
   備えていることと、該バルブ手段が移動可能なシ
   ヤツトルと軸棒を備えていることと、該シヤツト
   ルが第一の径路に沿つて濃縮液体を指向させる第
   一の位置と第二の径路に沿つて濃縮液体を指向さ
   せる第二の位置との間で移動する通路を前記バル
   ブ手段がさらに備えていることと、 第一の位置と第二の位置との間で前記シヤツト
   ルを液圧的に移動させるよう前記ポンプと流体的
   に連通した手段と、前記通路が第二の端部締切り
   を備えていることと、前記軸棒が前記第二の端部
   締切りを通つて前記シヤツトルから前記シヤツト
   ルから延在していることと、前記シヤツトルが軸
   棒端とこれと反対の位置にある端部を備えている
   ことと、前記ロツドと前記プランジヤーと前記軸
   棒と前記シヤツトルが前記シヤツトルの両側と前
   記プランジヤーの両側で移動する相対的な変位量
   が同じであるよう前記軸棒と前記シヤツトルが指
   向性移動に関して直角な向きの横断面積を有する
   ことと、 前記駆動チヤンバーからシヤツトルの軸棒端に
   連通する第三の手段と、 前記ポンピング・チヤンバーから前記シヤツト
   ルの軸棒に向かい合つた端部に連通する第四の手
   段と より成ることを特徴とする装置。 ２ 液体を濾過するポンプ装置であつて、 第一と第二のシリンダーを備えた本体と、前記
   第一と第二のシリンダーが第一と第二の端部を備
   えていることと、 前記第一のシリンダーの中で移動するプランジ
   ヤーと、該プランジヤーの直径が前記第一のシリ
   ンダーの直径よりわずかに小さく設定されている
   ことと、前記プランジヤーが前記第一のシリンダ
   ーをポンピング・チヤンバーと駆動チヤンバーに
   分割することと、 第一の端部で前記プランジヤーに固定されたロ
   ツドと、該ロツドが前記第一のシリンダーの第二
   の端部にある第一の壁を通つて前記本体から外側
   にある位置まで延在していることと、前記ロツド
   の直径が第一の壁に設けられた穴の直径よりわず
   かに小さく設定されていることと、 汚れた液体を大気圧を上回つた圧力で圧送する
   よう前記ロツドと前記プランジヤーを往復動させ
   るため前記ロツドの第二の端部に固定された手段
   と、 汚れた液体を収容するために使用される常用の
   装置と、 液体源から前記第一のシリンダーのポンピン
   グ・チヤンバーまで汚れた液体を連通させる第一
   の手段と、 前記ポンピング・チヤンバーから前記常用の装
   置に汚れた液体を連通させる第二の手段と、前記
   常用の装置が濃縮液として汚れた液体の一部を排
   除することと、 前記常用の装置からベント・ポートに前記圧力
   レベルで濃縮液体を連通させる第三の手段と、該
   第三の連通手段が前記常用の装置から前記第一の
   シリンダーの駆動チヤンバーにいたる第一の径路
   と駆動チヤンバーからベント・ポートにいたる第
   二の径路の一方に沿つて濃縮液体を選択的に指向
   させるバルブ手段を備えていることと、該バルブ
   手段が第一の径路に沿つて濃縮液体を指向させる
   第一の位置と第二の径路に沿つて濃縮液体を指向
   させる第二の位置との間で前記第二のシリンダー
   の中で移動するシヤツトルを備えていることと、
   該シヤツトルの直径が前記第二のシリンダーの直
   径よりわずかに小さく設定されていることと、前
   記バルブ手段がさらに第一の位置で前記シヤツト
   ルの第一の端部に固定された軸棒を備えているこ
   とと、該軸棒の一部分が前記第二のシリンダーの
   第二の端部にある第二の壁に設けられた通路の中
   に保持されていることと、前記軸棒の直径が第二
   の壁に設けられた穴の直径よりわずかに小さく設
   定されていることと、前記ロツドの直径対前記プ
   ランジヤーの直径の比が前記軸棒の直径対前記シ
   ヤツトルのランドの直径の比に等しいことと、 第一と第二の位置の間で前記シヤツトルを液圧
   的に移動させるための前記第一のシリンダーの駆
   動チヤンバーとポンピング・チヤンバーと液体的
   に連通している手段と より成ることを特徴とするポンプ装置。 ３ 前記往復動手段が手動で操作されるレバーよ
   り成り、該レバーが前記ロツドの第二の端部に取
   り付けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載のポンプ装置。 ４ 前記往復動手段がモーターとリンク手段より
   成り、該リンク手段が前記モーターを前記ロツド
   の第二の端部と接続していることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載のポンプ装置。 ５ 本ポンプ装置がさらにリリーフ・バルブを備
   えていて、該リリーフ・バルブが前記常用の装置
   の不具合のために生じた過大な圧力を放出するよ
   う前記第二の連通手段と液体的に連通しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のポン
   プ装置。 ６ 前記シヤツトに固定された前記軸棒が前記シ
   リンダーの第二の端部にある壁を通つて延在して
   いて、前記軸棒の第二の端部が本体から外に突出
   しており、もつて本ポンプ装置の初期加圧段階の
   間、第一の位置で前記シヤツトルを手動で保持す
   ることができることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載のポンプ装置。 ７ 前記バルブ手段が前記第二のシリンダーの中
   に圧力ポートとベント・ポートを備えていて、前
   記バルブ手段がさらに、前記圧力ポートとベン
   ト・ポートの一方と選択的に流体的に連通するよ
   う前記第二のシリンダーの中の中央ポートを備え
   ているとともに、前記シヤツトルが前記第二のシ
   リンダーの周縁と接触する中央ランドを備えてお
   り、もつて前記シヤツトルが第一と第二の位置の
   間で移動するにしたがつて、前記中央ランドが前
   記中央ポートの両側の間で移動し、前記中央ポー
   トと前記圧力ポートとベント・ポートの一方との
   間で選択的に流体的な連通を確保することを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載のポンプ装置。 ８ 前記バルブ手段が前記中央ランドの両側に第
   一と第二のパツキング・ランドを備えていて、前
   記バルブ手段かさらに前記第二のシリンダーの中
   に第一と第二の端部ポートを備えており、該第一
   の端部ポートが前記第一のシリンダーのポンピン
   グ・チヤンバーと前記第二のシリンダーの一端と
   の間の流体的な連通を確保するとともに、前記第
   二の端部ポートが前記第一のシリンダーの駆動チ
   ヤンバーと前記第二のシリンダーの他端との間の
   流体的な連通を確保することを特徴とする特許請
   求の範囲第７項記載のポンプ装置。 ９ 供給液体をそれぞれフイルター手段を通過さ
   せたうえ排除するようにされた濾過ずみの液体部
   分の濃縮液の液体部分に濾過する方法であつて、
   前記フイルター手段が第二のシリンダーの中に軸
   棒とシヤツトルを備えているバルブ手段と協働し
   ながら第一のシリンダーの中にロツドとプランジ
   ヤーを備えている往復動可能なポンプ手段により
   供給される加圧された供給液体にさらされるよう
   になつていて、前記ロツドと前記プランジヤーと
   前記軸棒が前記シヤツトルの両側と前記プランジ
   ヤーの両側で移動する相対的な変位量が等しくな
   るよう前記ロツドと前記プランジヤーと前記軸棒
   と前記シヤツトルが寸法ぎめされており、プラン
   ジヤーが第一のシリンダーをポンピング・チヤン
   バーと駆動チヤンバーに分割するとともに、前記
   ポンプ手段が取入バルブと排出バルブを備えてい
   るようにされた前記方法において、該方法が下記
   の諸工程、すなわち、 前記ポンプ手段の取入バルブを開くことと、 前記バルブ手段の導入行程により供給流体をポ
   ンピング・チヤンバーに導き入れることと、 導入行程の任意の箇所で前記ポンプ手段に付加
   された力の方向を反転させることと、 プランジヤーのポンピング行程により第二のシ
   リンダーの中にあるシヤツトルの一方の端でポン
   ピング・チヤンバーの中にある供給流体を加圧す
   ることと、 前記シヤツトルを移動させて、加圧された濃縮
   液の液体部分を前記ポンプ手段の駆動チヤンバー
   に連通させることにより、ポンピング行程の間、
   プランジヤーに供給されるエネルギーを補うこと
   と、 供給流体を最終的に使用される濾過ずみの液体
   部分と前記バルブ手段と前記駆動チヤンバーに連
   通した通路に流れる濃縮液の液体部分に濾過する
   ことと、 前記プランジヤーの移動方向を反転させるポン
   ピング行程の任意の箇所で前記ポンプ手段に付加
   された力の方向を再び反転させることと、 前記ポンプ手段の排出バルブを閉じることと、 駆動チヤンバーから前記シヤツトルの軸棒へ濃
   縮液の流体を強制的に流動させることと、 駆動チヤンバーから到来した濃縮液の液体を排
   流させるよう前記シヤツトルを移動させ、導入行
   程のために必要とされるエネルギーを最小程度に
   抑えることと、 より成ることを特徴とする方法。 １０ 本方法がさらに、前記ポンプ手段のポンピ
   ング行程の間、シヤツトルの移動を防止する行程
   を備えていることを特徴とする特許請求の範囲の
   第９項に記載の方法。 １１ 逆浸透により水を浄化するポンプ装置であ
   つて、 第一と第二のシリンダーを備えた本体と、該第
   一と第二のシリンダーがそれぞれ第一と第二の端
   部を備えていることと、 前記第一のシリンダーの中で移動するプランジ
   ヤーと、該プランジヤーが前記第一のシリンダー
   をポンピング・チヤンバーと駆動チヤンバーに分
   割することと、 第一の端部で前記プランジヤーに取り付けられ
   たロツドと、該ロツドが前記第一のシリンダーの
   第二の端部で第一の壁を通つて前記本体から外側
   にある位置まで延在していることと、 大気圧を上回つた圧力で汚れた水を圧送するた
   め前記ロツドと前記プランジヤーを往復動させる
   よう前記ロツドの第二の端部に固定された手段
   と、 汚れた水を透過ずみの水の部分と濃縮された水
   の部分に分離するため逆浸透薄膜を備えた要素
   と、 水の供給源から前記第一のシリンダーのポンピ
   ング・チヤンバーに汚れた水を連通させる第一の
   手段と、 ポンピング・チヤンバーから前記逆浸透要素に
   汚れた水を連通させる第二の手段と、 前記大気圧を上回つた圧力で前記逆浸透要素か
   らベント・ポートに濃縮された水を連通させる第
   三の手段と、該第三の連通手段が前記逆浸透要素
   から駆動チヤンバーにいたる第一の径路と駆動チ
   ヤンバーからベント・ポートにいたる第二の径路
   の一方に沿つて濃縮された水を選択的に指向させ
   るバルブ手段を備えていることと、該バルブ手段
   が第一の径路に沿つて濃縮された液体を指向させ
   る第一の位置と第二の径路に沿つて濃縮された水
   を指向させる第二の位置との間で前記第二のシリ
   ンダーの中で移動するシヤツトルを備えているこ
   とと、該シヤツトルが第一の端部で前記シヤツト
   ルの第一の端部に固定された軸棒を備えているこ
   とと、該軸棒が前記第二のシリンダーの第二の端
   部にある第二の壁を通つて前記本体の外側にある
   位置まで延在していることと、前記シヤツトルが
   さらに、シヤツトルが移動しないよう選択的に保
   持するよう前記軸棒の第二の端部に固定されたポ
   タンを備えていることと、前記バルブ手段がさら
   に、前記第二のシリンダーの中に圧力ポートとベ
   ント・ポートと中央ポートを備えていることと、
   前記シヤツトルが前記第二のシリンダーの周縁と
   接触する中央ランドを備えていることと、前記中
   央ポートと前記圧力ポートとベント・ポートの一
   方との間で選択的に流体の連通を確保するよう前
   記シヤツトルが前記第一と第二の位置の間で移動
   するにしたがつて前記中央ポートの両側の間で前
   記中央ランドが移動することと、前記バルブ手段
   がさらに、前記中央ランドの両側で第一と第二の
   パツキング・ランドを備えていることと、前記バ
   ルブ手段がまた前記第二のシリンダーの中に第一
   と第二の端部ポートを備えていることと、前記第
   一の端部ポートが前記第一のシリンダーのポンピ
   ング・チヤンバーと前記第二のシリンダーの第一
   の端部と前記第一のランドの間のスペースとの間
   で流体の連通を確保することと、前記第二の端部
   ポートが前記第二のシリンダーの駆動チヤンバー
   と前記第二のシリンダーの第二の端部と前記第二
   のランドの間で流体の連通を確保することと、 前記逆浸透要素の不具合またはつまりのために
   生じる過大な圧力を放出するため前記第二の連通
   手段と大気を流体的に連通するリリーフ・バルブ
   と より成ることを特徴とするポンプ装置。