JPH07102304B2 - 逆浸透膜濃縮装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被濃縮液を高圧で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。

〔従来の技術とその問題点〕

従来この種の逆浸透膜濃縮装置は、第２図に示すように
逆浸透膜槽１と被濃縮液の循環ポンプ２との間を閉ルー
プの循環管路３に構成し、この閉ループ循環管路３に、
加圧ポンプ４付き被濃縮液注入管路５を介して被濃縮液
を高圧（50〜60kg/cm²）で供給することにより、前記逆
浸透膜槽１における逆浸透膜を透過した透過液を透過液
取出管路６より機外に取り出す一方、濃縮液を定圧排水
弁７付き濃縮液排出管路８から系外に排出するようにし
たものであった。

このものは被濃縮液の分離が連続運転にてできる利点を
有する反面、加圧ポンプ４は、透過液量と濃縮液量の合
計量の被濃縮液を高圧に加圧するものでなければならな
いから、該加圧ポンプにおける動力消費が大きくて、運
転経費が著しく嵩む点に問題があった。

そこで、先行技術としての特公昭59−48122号公報は、
その公報における第３図に記載され、且つ、本明細書に
添付した第３図に示すように逆浸透膜槽１と被濃縮液の
循環ポンプ２との間を閉ループの循環管路３に形成する
一方、加圧ポンプ４をバイパスして前記循環ポンプ２の
吸込側に接続したバイパス管路９を設け、更に、前記閉
ループ循環管路３に、前記バイパス管路９からの流れ及
び濃縮液排出管路８への流れを阻止し閉ループ循環管路
３における循環流れを許容する状態と、バイパス管路９
からの流れ及び濃縮液排出管路８への流れを許容し閉ル
ープ循環管路３の濃縮液排出管路８の接続部より下流側
への流れを阻止する状態とに切換可能な二つの流路切換
弁10a,10bを設けて成る逆浸透膜濃縮装置を提案してい
る。

そして、この先行技術の逆浸透膜濃縮装置は、逆浸透膜
槽１及び循環ポンプ２を含む閉ループ循環管路３の圧力
を、加圧ポンプ４にて高圧にすることによって、透過液
取出管路６から透過液を取り出し、前記閉ループ循環管
路３における被濃縮液の濃度が高くなると、前記の運転
を停止し、両流路切換弁10a,10bを各々切換え操作し
て、被濃縮液注入管路５からバイパス管路９を介して被
濃縮液を注入する一方、濃縮液排出管路８から濃縮液を
排出することによって、前記閉ループ循環管路３内にお
ける濃縮液を新しい被濃縮液と総入れ替えするようにし
たものであって、加圧ポンプ４によって被濃縮液を透過
液の量だけ高圧に加圧するだけで良いから、加圧ポンプ
４の駆動に要する動力消費を従来の場合よりも遥かに低
減できる利点を有する反面、閉ループ循環管路３内にお
ける被濃縮液の濃度が高くなると、濃縮運転を停止し、
二つの流路切換弁10a,10bの切換え操作によって、前記
閉ループ循環管路３内における被濃縮液を総入れ替えし
なければならず、濃縮運転が連続的でなく断続的、つま
り回分式であることに加えて、前記閉ループ循環管路３
内における被濃縮液を総入れ替えすることに可成り長い
時間を要することになり、換言すると、濃縮運転を中断
する時間が長いので、濃縮の処理能力が低いのである。

しかも、前記従来及び先行技術の逆浸透膜濃縮装置は、
いずれも、加圧ポンプと循環ポンプとの二台のポンプを
必要とするから、構造が複雑で、且つ、著しく大型にな
ると共に、可成り高価であった。

本発明は、これらの問題を解消し、小型で、且つ、安価
な逆浸透膜濃縮装置を提供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、透過液取出管路付き
逆浸透膜槽と、シリンダ内のピストンをシリンダから突
出するピストンロッドにて往復動するようにした往復動
式ポンプとからなり、前記往復動式ポンプにおける両シ
リンダ室のうち前記ピストンロッドを有しない前部シリ
ンダ室を、前記逆浸透膜槽における被濃縮液入口に、前
記ピストンロッドを有する後部シリンダ室を、前記逆浸
透槽における被濃縮液出口に接続して、往復動式ポンプ
と逆浸透膜槽との間を閉ループ管路に構成し、該閉ルー
プ管路に接続した被濃縮液供給管路中に、前記ピストン
が前部シリンダ室の方向に前進動するとき閉じるように
した逆流阻止弁を設ける一方、前記閉ループ管路には、
当該閉ループ管路に対する前記被濃縮液供給管路の接続
部よりも後部シリンダ室側の部位に濃縮液排出管路を接
続し、該濃縮液排出管路中に、前記ピストンが前部シリ
ンダ室の方向に前進動するとき閉で、ピストンが後部シ
リンダ室の方向に後退動するとき開くようにした濃縮液
排出弁を設けた構成にしたものである。

〔作用〕

このように構成すると、往復動式ポンプにおけるピスト
ンが前部シリンダ室の方向に前進動するとき、閉ループ
管路からの濃縮液排出管路中における濃縮液排出弁、及
び閉ループ管路への被濃縮液供給管路中における逆流阻
止弁は何れも閉じているから、往復動式ポンプの前部シ
リンダ室内における被濃縮液は、当該前部シリンダ室か
ら押し出され、逆浸透膜槽を経て、往復動式ポンプにお
ける後部シリンダ室に入る流動を行う。この場合、往復
動式ポンプにおける後部シリンダ室内には、ピストンを
往復動するためのピストンロッドが存在して、当該後部
シリンダ室の内容積は、前部シリンダ室の内容積よりも
ピストンロッドの体積分だけ少ないから、前記閉ループ
管路内における被濃縮液は、ピストンの前進動中におい
て、前記の内容積の差によって高い圧力に加圧されるこ
とになり、逆浸透膜槽における透過液取出管路からは、
前部シリンダ室の内容積と後部シリンダ室の内容積との
差、つまり、ピストンロッドの体積に相当する量の透過
液が取り出される一方、後部シリンダ室には、濃度の高
い濃縮液が流入する。

そして、往復動式ポンプにおけるピストンが前部シリン
ダ室への前進動から後部シリンダ室の方向への後退動に
移行すると、後部シリンダ室の容積が縮小し、前部シリ
ンダ室の容積が増大されると共に、濃縮液排出管路中に
おける濃縮液排出弁、及び被濃縮液供給管路中における
逆流阻止弁が何れも開となっているのであるが、この場
合、濃縮液排出管路の閉ループ管路に対する接続部を、
被濃縮液供給管路の閉ループ管路に対する接続部よりも
後部シリンダ室側の部位に位置したことにより、後部シ
リンダ室内における濃縮液は、濃縮液排出管路から閉ル
ープ管路外に排出される一方、前部シリンダ室に連通す
る閉ループ管路内には、被濃縮液注入管路から新しい被
濃縮液が吸入されるのであり、以下、前記動作を繰り返
すことにより、一台の往復動式ポンプにて、被濃縮液の
吸入と濃縮液の排出とを自動的に行いながら濃縮操作が
できるのである。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面（第１図）について説明する
に、図において符号11は、透過液の取出管路12を備えた
逆浸透膜槽、符号13は、シリンダ14内にピストン15を摺
動自在に備えた比較的大きい容積の往復動式ポンプを各
々示し、該往復動式ポンプ13におけるピストン15には、
シリンダ14外に突出するピストンロッド16を備え、この
ピストンロッド16に形成したねじ軸部16aに歯車17を噛
合し、この歯車17を、モータ18にて正逆回転することに
より、ピストン15を往復動するように構成する。

前記逆浸透膜槽11と前記往復動式ポンプ13との間を、逆
浸透膜槽11における被濃縮液入口11aと往復動式ポンプ1
3における両シリンダ室のうちピストンロッド16を有し
ない前部シリンダ室14aとを第１管路19aを介して接続す
ると共に、逆浸透膜槽11における被濃縮液出口11bと往
復動式ポンプ13における両シリンダ室のうちピストンロ
ッド16を有する後部シリンダ室14bとを第２管路19bを介
して接続することにより、閉ループ管路19に構成する。

前記閉ループ管路19における第１管路19aには、被濃縮
液供給管路20を接続して、この被濃縮液供給管路20中
に、前記ピストンが前部シリンダ室の方向に前進動する
ときのみ閉じるようにした逆流阻止弁の一つの実施例で
あるところの逆止弁21を設ける。

一方、閉ループ管路19における第２管路19bには、濃縮
液排出管路22を接続して、この濃縮液排出管路22中に、
前記往復動式ポンプ13におけるピストン15の動きに関連
して当該ピストン15が前部シリンダ室14aの方向に前進
動するとき閉で、ピストン15が後部シリンダ室14bの方
向に後退動するとき開くようにした濃縮液排出弁23を設
ける。

例えば、この濃縮液排出弁23は、前記ねじ軸部16aに、
これと平行にロッド24を固着し、該ロッド24の両端部に
は、各々外向き方向にのみ回動自在に構成した爪体25,2
6をピンにて枢着して設け、ピストン15の前進動の当初
において一方の爪体25が、濃縮液排出弁23におけるレバ
ー23aに接当してこれを二点鎖線で示すように右方向に
倒すことにより濃縮液排出弁23を閉じ、ピストン15の後
退動の当初において他方の爪体26が、濃縮液排出弁23に
おけるレバー23aに接当してこれを実線で示すように左
方向に倒すことにより濃縮液排出弁23を開くように構成
する。

この構成において、往復動式ポンプ13におけるピストン
15が前部シリンダ室14aの方向に前進動するとき、閉ル
ープ管路19の第２管路19bに接続した濃縮液排出管路22
中における濃縮液排出弁23は閉じているから、往復動式
ポンプ13の前部シリンダ室14a内における被濃縮液は、
当該前部シリンダ室14aから押し出されて逆浸透膜槽11
を経て、往復動式ポンプ13における後部シリンダ室14b
に至る流動を行う。この場合、往復動式ポンプ13におけ
る後部シリンダ室14b内には、ピストン15を往復動する
ためのピストンロッド16が存在して、当該後部シリンダ
室14bの内容積は、前部シリンダ室14aの内容積よりもピ
ストンロッド16の体積分だけ少ないから、前記閉ループ
管路19内における被濃縮液は、被濃縮液供給管路20中の
逆止弁21が閉になっていることにより、前記内容積の差
によって高い圧力に加圧され、その一部が逆浸透膜槽11
における逆浸透膜を透過し、逆浸透膜槽11における透過
液取出管路12からは、前部シリンダ室14aの内容積と後
部シリンダ室14bの内容積との差、つまり、ピストンロ
ッド16の体積に相当する量の透過液が取り出される一
方、後部シリンダ室14bには、濃縮によって濃度が高く
なった濃縮液が流入する。

次いで、往復動式ポンプ13におけるピストン15が前部シ
リンダ室14aへの前進動から後部シリンダ室14bの方向へ
の後退動に移行すると、後部シリンダ室14bの容積が縮
小し、及び前部シリンダ室14aの容積が増大することに
より、閉ループ管路19内における被濃縮液は、後部シリ
ンダ室14bから逆浸透膜槽11を経て前部シリンダ室14aに
向かう流動を行うことになるが、ピストン15の後退動に
際しては、濃縮液排出管路22中における濃縮液排出弁23
が開となっていると共に、濃縮液排出管路22の閉ループ
管路19に対する接続部が、逆止弁21付き被濃縮液供給管
路20の閉ループ管路19に対する接続部よりも後部シリン
ダ室14b側の部位に位置していることにより、後部シリ
ンダ室14b内における濃縮液は、前記濃縮液排出管路22
から閉ループ管路19外に排出される一方、閉ループ管路
19内には、被濃縮液供給管路20から新しい被濃縮液が吸
入されるのである。

なお、この場合、前記閉ループ管路19中に、当該閉ルー
プ19に対する被濃縮液供給管路20の接続部と、当該閉ル
ープ管路19に対する濃縮液排出管路22の接続部との間の
部位に、後部シリンダ室14bへの方向にのみ開くように
した逆止弁27を設けておけば、ピストン15の後退動に際
して、後部シリンダ室14bから押し出された濃縮液が、
被濃縮液供給管路20より吸入される新しい被濃縮液に混
合することを、前記逆止弁27にて阻止することができる
から、被濃縮液供給管路20より吸入される新しい被濃縮
液に、高い濃度の濃縮液が混合することによる濃縮能力
の低下を回避し、濃縮能力の向上を図ることができるの
である。

前記実施例は、往復動式ポンプ13におけるピストン15を
往復動する機構として、ピストンロッド16に設けたねじ
軸部16aに歯車17を噛合し、この歯車17をモータ18にて
正逆回転する場合であったが、ピストン15を往復動する
機構としては、前記実施例のものに限らず、油圧機構等
の他の形式の機構を使用しても良いのであり、また、濃
縮液排出弁23は、ピストンロッド16の往復動に電気的に
関連する等、他の関連手段によって開閉作動するように
しても良く、被濃縮液供給管路20中の逆流阻止弁として
は、前記実施例の逆止弁21に限らず、ピストンロッド16
の往復動に関連して開閉作動するものを使用しても良い
のである。

更にまた、前記実施例は、被濃縮液供給管路20を閉ルー
プ管路19における第１管路19aに、濃縮液排出管路22を
閉ループ管路19における第２管路19bに各々接続するこ
とによって、濃縮液排出管路22の接続部を、被濃縮液供
給管路20の接続部よりも後部シリンダ室14b側の部位に
位置した場合を示したが、被濃縮液供給管路20及び濃縮
液排出管路22を、共に閉ループ管路19における第１管路
19a又は第２管路19bに対して接続したり、或いは、被濃
縮液供給管路20を前部シリンダ室14aに、濃縮液排出管
路22を後部シリンダ室14bに対して各々接続するように
しても、同様の作用が得られるのである。従って、本発
明の特許請求の範囲において「閉ループ管路に接続した
被濃縮液供給管路」には、図面の場合の他に、被濃縮液
供給管路20を第２管路19bに接続したり、或いは前部シ
リンダ室14aに接続したりする場合を含むのであり、ま
た、本発明の特許請求の範囲において「閉ループ管路に
濃縮液排出管路を接続する」には、図面の場合の他に、
濃縮液排出管路22を第１管路19aに接続したり、或いは
後部シリンダ室14bに接続したりする場合を含むのであ
る。

〔発明の効果〕

以上の通り本発明によると、一台の往復動式ポンプによ
り、濃縮後の濃縮液の排出と、新しい被濃縮液の吸入と
を自動的に行いながら濃縮操作をすることができ、前記
先行技術のように閉ループ管路内の濃縮液の全部を総入
れ替えするための長い中断時間を必要としないから、濃
縮の処理能力を向上できると共に、先行技術のような切
換え操作が不必要で、操作に要する経費を節減できるの
である。

しかも、本発明は、一台の往復動式ポンプを駆動するの
みで良く、消費動力を節減できるから、前記した操作に
要する経費の節減と相俟って、運転コストを著しく低減
できるのであり、その上、一台の往復動式ポンプで良い
から、装置を著しく小型化できると共に、装置を安価に
提供できる効果を有する。

また、閉ループ管路中に、当該閉ループ管路に対する前
記被濃縮液供給管路の接続部と当該閉ループ管路に対す
る前記濃縮液排出管路の接続部との間の部位に後部シリ
ンダ室への方向にのみ開くようにした逆止弁を設けた構
成にすることによって、濃縮能力をより向上することが
できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は従来の逆浸
透膜濃縮装置を示す図、第３図は先行技術の逆浸透膜濃
縮装置を示す図である。 11……逆浸透膜槽、12……透過液取出管路、13……往復
動式ポンプ、14……シリンダ、14a……前部シリンダ
室、14b……後部シリンダ室、15……ピストン、16……
ピストンロッド、19……閉ループ管路、20……被濃縮液
供給管路、21……逆止弁、22……濃縮液排出管路、23…
…濃縮液排出弁、27……逆止弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透過液取出管路付き逆浸透膜槽と、シリン
   ダ内のピストンをシリンダから突出するピストンロッド
   にて往復動するようにした往復動式ポンプとからなり、
   前記往復動式ポンプにおける両シリンダ室のうち前記ピ
   ストンロッドを有しない前部シリンダ室を、前記逆浸透
   膜槽における被濃縮液入口に、前記ピストンロッドを有
   する後部シリンダ室を、前記逆浸透膜槽における被濃縮
   液出口に接続して、往復動式ポンプと逆浸透膜槽との間
   を閉ループ管路に構成し、該閉ループ管路に接続した被
   濃縮液供給管路中に、前記ピストンが前部シリンダ室の
   方向に前進動するとき閉じるようにした逆流阻止弁を設
   ける一方、前記閉ループ管路には、当該閉ループ管路に
   対する前記被濃縮液供給管路の接続部よりも後部シリン
   ダ室側の部位に濃縮液排出管路を接続し、該濃縮液排出
   管路中に、前記ピストンが前部シリンダ室の方向に前進
   動するとき閉で、ピストンが後部シリンダ室の方向に後
   退動するとき開くようにした濃縮液排出弁を設けたこと
   を特徴とする逆浸透膜濃縮装置。 （２）前記閉ループ管路中に、当該閉ループ管路に対す
   る前記被濃縮液供給管路の接続部と当該閉ループ管路に
   対する前記濃縮液排出管路の接続部との間の部位に後部
   シリンダ室への方向にのみ開くようにした逆止弁を設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲の第１項に記載した
   逆浸透膜濃縮装置。