JPH10502861A - 逆浸透用透過水ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 逆浸透水膜により生成された透過水の圧力を高めるダイアフラムポンプ（３０）。そのポンプは、浸透水チャンバー（５６）をブラインチャンバー（５８）から分離するダイアフラム（５４）を有する。浸透水チャンバー（５６）は、逆浸透膜の透過水出口ポートへ連結された入口ポート（３８）、および膜により生成される透過水を溜めるタンクへ連結された出口ポート（４２）を有する。ブラインチャンバー（５８）は、膜のブライン出口ポートへ連結された入口ポート（３２）、および排液溝へ連結された出口ポート（３６）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 逆浸透用透過水ポンプ 発明の背景 発明の分野 本発明は、逆浸透膜フィルタから貯水タンクまで透過水をポンプ送液する液圧 駆動ダイアフラムポンプに関する。 関連技術の説明 逆浸透（ＲＯ）式浄水システムは、不純物を除去するのに使用される。図１は 給水源１２へ連結された逆浸透膜１０を有する従来のＲＯシステムを示す。給水 源１２は、一般に水道蛇口水である。そのシステムは、給水から不純物を分離し て浄水すなわち透過水と、ブラインと呼ばれる不純物の濃縮液とにする浸透性膜 を備える。ついで透過水は貯水タンク１４または浄水を溜める他の手段内に貯水 され、一方、ブラインは連続して排液溝へ排出される。 浸透性膜は比較的小さい多くの孔を有し、水が膜を通過するときにかなりの圧 力損失を生じる。水道水の圧力が低い場所でこのシステムを使用する場合、膜を 通過した透過水の圧力は低すぎて、タンクを満たすことさえできない。この理由 のために、多くのＲＯシステムは、ポンプ１６を備えて、給水の圧力、およびＲ Ｏ膜により生成される透過水の圧力を高めている。従来のＲＯ用ポンプは、一般 に都市電源へ差し込まれる電気モーターにより駆動される。最終使用者が都市電 源を必ずしも利用できず、そのため、電気モーターに基づくシステムをあきらめ る場合がある。加えて、電気モーターは比較的高価であり、システムの全体的コ ストがかさむ。かくして、逆浸透水フィルタ膜とフィルタのシステムにより生成 される透過水の圧力を高める、電気以外で駆動されるポンプを有するのが望まし いことになる。 発明の概要 本発明は、逆浸透水フィルタにより生成された透過水の圧力を高めるダイアフ ラムポンプである。そのポンプは、浸透水チャンバーとブラインチャンバーとを 分離するダイアフラムを有する。浸透水チャンバーは、逆浸透フィルタの透過水 出口接続口へ連結された入口ポート、およびフィルタにより生成される透過水を 溜めるタンクに連結された出口ポートを有する。ブラインチャンバーは、フィル タのブライン出口ポートに連結された入口ポート、および排液溝へ連結された出 口ポートを有する。 動作に際して、ブラインはフィルタからポンプのブラインチャンバーへ流入す る。ブラインの流れにより、ダイアフラムが動かされて、ポンプ内の透過水が貯 水タンク中に押し入れられる。ダイアフラムが押出し位置に達すると、弁が開い て、ブラインチャンバー内のブラインをブライン出口ポートから排出する。透過 水の圧力が排液中圧力よりも高いので、フィルタからの透過水はダイアフラムを 動かして元の位置まで戻すと、そこで弁が閉じて、ブラインがブラインチャンバ ーを再び満たして、このサイクルを繰り返す。 このシステムは、背圧を無くす流量絞り部材を備えるが、それを備えないと、 ダイアフラムの吸い込み位置までの移動が妨げられることがある。ポンプは、ダ イアフラムがポンプ内の所定位置を通過するときに弁を開位置と閉位置にラッチ 掛けするバネ押し式リンク仕掛け組立体を備える。 図面の簡単な説明 本発明の目的および利点は、下記の詳細な説明および添付図面を参照すれば、 技術において通常の技量を有する者にとり一層容易に明らかになる。 図１は従来技術の逆浸透浄水システムの概略図である。 図２は本発明の逆浸透浄水システムの概略図である。 図３は本発明のダイアフラムのポンプの断面図である。 図４はポンプの弁を開ける前のオーバセンタリンク仕掛け機構を示す図３と同 様な断図である。 図５は弁を開位置にラッチ掛けするバネ組立体を示す図４と同様な断面図であ る。 図６は透過水で満たすポンプを示す、図５と同様な断面図である。 図７は弁を閉める前のリンク仕掛け機構を示す図６と同様な断面図である。 図８は弁を閉位置にラッチ掛けするバネ組立体を示す図３と同様な断面図であ る。 発明の詳細な説明 参照番号によりもっと詳しく図面を参照すると、図２は、本発明の逆浸透浄水 システム２０を示す。このシステムは、給水源２４に連結された逆浸透膜２２を 備える。給水は一般に水道源からの水である。逆浸透膜２２は、給水から不純物 を除去して、透過水とブラインを生成する。透過水は一般にタンク２８に貯水さ れる。タンク２８は、単純な容器、加圧袋充填溜め器、または透過水を貯水する いかなる他の手段であってもよい。タンク２８は、使用者が透過水を取り出すこ とができるように、一般的な蛇口を有する。 膜２２は、かなりの圧力損失を生成する比較的小さい多くの孔を有する。透過 水の圧力を高めるために、透過水ポンプ３０はフィルタ２２およびタンク２８へ 連結される。透過水ポンプ３０は、膜２２のブライン出口ポート３４へ連結され たブライン入口ポート３２、および排液溝へ接続されるブライン出口ポート３６ を有する。排液溝が記載されているが、出口ポート３４を膜２２の入口や逆浸透 システムの別の構成部材へ戻してもよいことは言うまでもない。ポンプ３０は、 また膜２２の透過水出口ポート４０に連結された透過水入口ポート３８、および タンク２８に接続された透過水出口ポート４２を有する。この透過水ポンプ３０ は、膜２２からのブラインの圧力により駆動されて、タンク２８へ供給される透 過水の圧力を高める。膜２２のブライン出口ポート３４は好ましくは、流量絞り 部材２９によりポンプ３０のブライン入口３２へ連結される。流量絞り部材２９ は、ポンプ３０へ流入するブラインの流量を大幅に減少させる。別の実施形態と して、流量絞り部材をポンプ３０のブライン入口ポート３２に組み込むこともで きる。 図３〜図８は、透過水ポンプ３０の好ましい実施形態を示す。ポンプ３０はハ ウジング４４を有する。ハウジングは外筒４８へネジ込まれる端部材４６で組立 てられるのが好ましい。ハウジング４４は内部チャンバー５０および５２を有す る。チャンバー５０は、ブラインポート３２および３６を有する。同様に、外筒 ４８は透過水ポート３８および４２を有する。管継手５４が、それらのポートに 挿入されて、ハウジング部材４８および５０へ取り付けられる。管継手５４へた わみホース（図示されない）が取り付けられ、そのホースでポンプ３０が膜２２ 、タンク２８および排液溝へ連結される。 ポンプ３０は、透過水チャンバー５６をブラインチャンバー５８から分離する 内部たわみダイアフラム５４を有する。透過水チャンバー５６を出入りする水の 流れは、透過水ポート３８および４２内にそれぞれ設けられる一方向弁６０およ び６２により制御される。ブラインチャンバー５８内には、弁リンク組立体６４ がある。リンク組立体６４は、ブライン出口ポート３６に関係づけられ弁６６を 動かす。ダイアフラム５４および外筒４８は、透過水がチャンバー５６を通って ポンプ送水されるときに透過水を汚染しない材料から作られるのが好ましい。ダ イアフラム５４はまた、透過水チャンバー５６をリンク組立体６４から完全に封 止するので、その組立体の構成部材は透過水を汚染しない。このように封止され たチャンバー５６は、ポンプによる水の汚染をほとんど防止する。加えてポンプ ３０はブラインにより駆動されるので、本発明のポンプ３０は、従来の水ポンプ に一般に見出される油、潤滑剤または他の物質で透過水を汚染しない。 リンク組立体６４は、ピン７２によりピストン７０へ回転自在に接続されたリ ンクアーム６８を備える。ピストン７０がダイアフラム５４へ取り付けられるの で、ダイアフラム５４およびピストン７０は一緒に動く。リンクアーム６８も、 ピン７４によりハウジング４４へ回転自在に連結され、またバネ組立体７８によ りレバー７６へ連結されている。レバー７６は弁６６へ連結され、かつピン８０ によりハウジング４４へ回転自在に接続される。バネ組立体７８は、部材８４お よび８６により保持される圧縮バネ８２を備え、アーム６８およびレバー７６へ 回転自在に連結されている。バネ８２は、図３に示される圧縮位置と、図４に示 される伸張位置との間で移動できる。 レバー７６の端部には、弁６６の首部８８を受ける開口部（図示されない）が 設けられる。その開口部が首部８８の径よりも大きいので、レバー７６の端部は 弁６６に沿ってスライドできる。レバー７６の端部は弁フランジ９０および９２ により捕捉される。弁６６は、チャンバー５２のスロット９６内でスライドする 弁棒９４を有するので、開位置と閉位置との間で移動できる。 動作に際して弁６６は、最初に図３に示される閉位置にある。バネ８２は、圧 縮位置にあって、レバー７６へ力を加えて弁６６を閉位置に維持する。弁６６が 閉位置にあると、ブラインはブラインチャンバー５８に流入できる。ブラインの 圧力は透過水チャンバー５６内の透過水の圧力よりも高いので、ブラインにより ダイアフラム５４へ加わる力により、ピストン７０が外筒４８へ向けて動かされ る。ダイアフラム５４の移動により、透過水チャンバー５６の容積が減少し、チ ャンバー５６内の透過水が出口ポート４２を通ってタンク２８中へ押し出される 。一方向弁６０により、このポンプで透過水が膜２２へ戻るのを防止する。 ピストン７０が外筒４８へ向けて動き、かつ透過水をチャンバー５６から外へ ポンプ送液すると、アーム６８は回転し、バネ８２はピン７４に整列に向かう。 バネ組立体７８がレバー７６と整列すると、バネ８２は圧縮される。ピストン７ ０およびアーム６８は、バネ組立体がもはやレバー７６と整列しなくなるまで、 移動し続けると、その位置でバネ８２は図５に示される伸張位置に解放される。 バネ８２が移動するとレバー７６は時計方向に回転し、レバー７６の首部８８を 上へスライドさせ、フランジ９２と係合させて、弁６６を図示される開位置まで 押し上げることになる。レバー７６が回転すると、レバー端部は弁６６の首部に 沿ってスライドする。ピストン７０が移動中に首部に沿ってスライドするこのレ バー７６の機能により、ダイアフラム５４は、弁６６が引き続いて開く前に、チ ャンバー５６中の水を十分に減少させることができる。 図６に示されるように、弁６６が開くと、チャンバー５８内のブラインは、ポ ート３６を通って排液溝中に排出される。排液中圧力は透過水の圧力よりも低い ので、チャンバー５６内の透過水の力により、ダイアフラム５４が筒４８から離 れるように押される。ダイアフラム５４の移動により、ブラインがブラインチャ ンバー５８から外へ押し出される。ブライン出口ポート３６をブライン入口ポー ト３８よりもかなり大きくし、入口ポート３２を通る流体抵抗が出口ポート３６ を通るものより大きくなるようにすることが望ましい。この好ましい実施形態の 出口ポート３６は、入口ポート３２のほぼ５０倍の面積を有する。流量絞り部材 ２９は、ブラインが継続して流れてくるときにブラインチャンバーの圧力が蓄積 されるのが防止される。また、ダイアフラム５４が移動すると、ピストン７０が 移動し、アーム６８が時計方向に回転して、バネ８２を圧縮する。図７に示され るように、ピストン７０は、バネ組立体７８がもはやレバー７６と整列しなくな るまで移動し続け、その時点でバネ８２が伸び、レバー７６を反時計方向に回転 させる。図８に示されるように、レバー７６の回転により、レバー端部がフラン ジ９０と係合して弁６６を閉じる。弁６６が閉じると、ブラインがポンプ３０に 再び流入し、チャンバー５８内の圧力が高まる。チャンバー圧力の増加により、 ダイアフラム５４が筒４８へ向けて押されて、プロセスが繰り返される。 バネ組立体７８は、ダイアフラム５４がポンプ内で吸込み位置と押出し位置へ 達すると、弁６６を開閉するラッチ掛け機能を形成している。バネ７８は、圧縮 の行程中のアーム６８とレバー７６の相対的位置から、弁６６が閉じている時よ りも、弁６６が開いている時の方が大きい圧縮とその圧縮からの解放の力を有す る。反対方向に作用する水圧が、弁が開いている時よりも弁が閉じている時の方 が低いので、弁を閉じる力は、それほど必要とされない。弁６６を閉じるときに 生じる低いバネ力により、可動構成部材の磨耗が減少し、ポンプの寿命が長くな る。 本発明のポンプは、電気を必要とせずに、逆浸透浄水システム内の透過水の圧 力を高める手段を提供する。加えてそのポンプは、従来技術の従来式電気駆動ポ ンプと比べて比較的静かである。 添付図面において一つの代表的な実施形態を説明し、示してきたが、当業者で あれば種々の他の変形を考え得るので、こうした実施形態は、もっぱら説明のた めのものであって、この広い発明を制約するものでなく、本発明は、図示および 説明される特定の構造および構成に制約されないことは言うまでもない。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ブラインポートおよび透過水ポートを備える逆浸透膜を有する逆浸透浄水 システム用のポンプシステムであって、 逆浸透膜の透過水ポートへ連結された透過水入口ポート、透過水出口ポート、 逆浸透膜のブラインポートへ連結されたブライン入口ポートおよびブライン出口 ポートを有するハウジングと、 前記ブライン入口ポートとブライン出口ポートとを流体連通するブラインチャ ンバーを、前記透過水入口ポートと出口ポートとを流体連通する透過水チャンバ ーから分離するダイアフラムと、 前記ダイアフラムがポンプ送液行程で移動するときに閉じ、また前記ダイアフ ラムが吸い込み行程で移動するときに開くように、前記ブライン出口ポートおよ び前記ダイアフラムへ連結された弁と、 前記ブライン入口ポートへ連結された流量絞り部材と、 から構成されるポンプシステム。 ２．前記ダイアフラムがリンク組立体により前記弁へ連結される請求項１に記 載されるポンプシステム。 ３．前記リンク組立体が、前記弁を前記開閉位置へ動かすバネを備える請求項 ２に記載されるポンプシステム。 ４．前記リンク組立体が、前記ダイアフラムが前記弁を動かすことなく移動で きるように、前記ダイアフラムおよび前記弁へ連結されたレバーを備える請求項 ２に記載されるポンプシステム。 ５．前記ブライン出口ポートが、前記ブライン入口ポートよりも大きい径を有 する請求項１に記載されるポンプシステム。 ６．前記バネが、前記弁を閉じるのに必要な第２の力よりも大きい第１の力を 加えて、前記弁を開ける請求項３に記載されるポンプシステム。 ７．前記透過水入口ポートへ連結された第１の一方向弁、および前記透過水出 口ポートへ連結された第２の一方向弁をさらに備える請求項１に記載されるポン プシステム。 ８．前記ダイアフラムが、リンク組立体により前記弁へ連結される請求項７に 記載されるポンプシステム。 ９．前記リンク組立体が、前記弁を前記開閉位置に動かすバネを備える請求項 ８に記載されるポンプシステム。 １０．前記リンク組立体が、前記ダイアフラムが前記弁を動かすことなく移動 できるように、前記ダイアフラムおよび前記弁へ連結されたレバーを備える請求 項９に記載されるポンプシステム。 １１．前記バネが、前記弁を閉じるのに必要な第２の力よりも大きい第１の力 を加えて、前記弁を開ける請求項１０に記載されるポンプシステム。 １２．給水源へ連結された給水入口ポート、ブライン出口ポートおよび透過水 出口ポートを有し、かつ給水から透過水を生成する逆浸透膜と、 前記逆浸透膜へ接続されたタンクと、 前記逆浸透からのブラインの流れに応じて前記タンクへ透過水をポンプ送水す る、前記ブライン出口ポートおよび前記透過水出口ポートへ連結されたダイアフ ラムポンプと、 前記膜と前記ダイアフラムポンプとの間に設けられた流量絞り部材と、 から構成される逆浸透浄水システム。 １３．前記ダイアフラムポンプが、 前記逆浸透膜のブライン出口ポートへ連結された透過水入口ポート、透過水 出口ポート、逆浸透膜のブライン出口ポートへ連結されたブライン入口ポートお よびブライン出口ポートを有するハウジングと、 前記ブライン入口ポートとブライン出口ポートとを流体連通するブラインチャ ンバーを、前記透過水入口ポートと透過水出口ポートとを流体連通する透過水チ ャンバーから分離するダイアフラムと、 前記ダイアフラムがポンプ送液行程で移動するときに閉じ、また前記ダイアフ ラムが吸い込み行程で移動するときに開くように、前記ブライン出口ポートおよ び前記ダイアフラムへ連結された弁と、 を有する請求項１２に記載される浄水システム。 １４．前記ダイアフラムがリンク組立体により前記弁へ連結される請求項１３ に記載される浄水システム。 １５．前記リンク組立体が、前記弁を前記開閉位置へ動かすバネを備える請求 項１４に記載される浄水システム。 １６．前記リンク組立体が、前記ダイアフラムが前記弁を動かすことなく移動 できるように、前記ダイアフラムおよび前記弁へ連結されたレバーを備える請求 項１４に記載される浄水システム。 １７．前記ブライン出口ポートが、前記ブライン入口ポートよりも大きい径を 有する請求項１３に記載される浄水システム。 １８．前記バネが、前記弁を閉じるのに必要な第２の力よりも大きい第１の力 を加えて、前記弁を開ける請求項１５に記載される浄水システム。 １９．前記透過水入口ポートへ連結された第１の一方向弁、および前記透過水 出口ポートへ連結された第２の一方向弁をさらに備える請求項１３に記載される 浄水システム。 ２０．前記ダイアフラムがリンク組立体により前記弁へ連結される請求項１９ に記載される浄水システム。 ２１．前記リンク組立体が、前記弁を前記開閉位置へ動かすバネを備える請求 項２０に記載される浄水システム。 ２２．前記リンク組立体が、前記ダイアフラムが前記弁を動かすことなく移動 できるように、前記ダイアフラムおよび前記弁へ連結されたレバーを備える請求 項２１に記載される浄水システム。 ２３．前記バネが、前記弁を閉じるのに必要な第２の力よりも大きい第１の力 を加えて、前記弁を開ける請求項２２に記載される浄水システム。