JPS6149178A - ポンプ装置 - 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】 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、固体分合有料が少ない溶液が半透過性薄膜を通
って固定分合有量が多い溶液の中に移動する自然現象で
ある。固体分合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って逆方
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ュールと背圧バルブとから構成
されている。ポンプはモジュールに水を供給する。モジ
ュールの半透過性薄膜は未浄化の溶液のｌＯから２０パ
ーセントまでを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ュ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。

したがって、一般的に言って、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！３，７９１，７６８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ュールをオ
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
ャ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４，１８７，１７３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ャー・ロッドと平行に本体か
ら突出していて、ハンドｅ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（すてい
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ャー・ロッドに移動す
る。ポンプ系の液圧的なロッキング機ｍのため、新しい
支点として機部するようプランジャー・ロッドは固定状
態のままである。

米国特許第４，１８７，１７３号の装置は実用可能であ
るが、いろいろな欠点を備えている。たとえば、始動の
間、液体的なロッキングが存在しないため、呼び水機能
を拗らかせることは困難でアル、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刺止
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。しかし、もっ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ボンピング・ユニット
が大型化し、重量がかさむことである。

したがって、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人力よ
りごくわずか大きいエネギー人力だけで逆浸透モジュー
ルを通っ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ャーψポンプ装置を提供することで
ある。

本発明の他の目的は、プランジャー・ロッドに力を加え
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、三方弁のシャツトルに接続
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
って、始動行程の間に押しさげて、プランジャーのロッ
ド側にある堪動チャンへ−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ｔｉえていて、モジュール
内の空気を圧縮し、圧縮された空気を非常に効果的なア
キュムレーターとして機能させ、吸込行程の間、モジュ
ール内の圧力を維持しながら、早い速度で逆浸透モジュ
ールに溶液を満たすことが可鑞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ッシュ
・ウォーター・チューブとオーバー・フロー・チューブ
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ャーとロッドを収容する
円筒状の穴を備えていて、前記ロッドがシリンダー・キ
ャッ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ッ
シュ・ウォーターを通す開口を備えている。入口開口を
ポンプφシリンダーの入口バルブと接続するためマニホ
ルドに通路が設けられている。マニホルドは、逆浸透要
素のフレッシュ・ウォーター・チューブをフレッシュ・
ウォ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
するシャ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
端と流体的に連通している。シャツトルは三方式スプー
ル・バルブを構成するようスプールとして使用される。

シャ７）ルの穴の自由端またはシャツトルの＃ｌ棒のボ
タンとプラグ上の突出部はシャツトルの移動を制限する
ストッパーとして使用されている。

シャツトルのどちらかの側にあるバルブ六に収容されて
いる溶液の容積と関連したプランジャー・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
ャツトルの移動の間、一定に保たれるようにするため、
シャツトル軸棒の直径対シャツトルの主要直径の比はプ
ランジャーΦロットの直径対プランジャーの直径の比と
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。シャ
ツトルの直径はプランジャの直径と比べて小さく設定さ
れているので、プランジャーをごくわずか動かすだけで
シャ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。

シャツトル上にある中央ランドの軸方向の長さは、シリ
ンダーのロッ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。シャツトルの
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　ストッパーにより制約される。シャツトルの中央
ランドとシャツトルの両端にあるパッキング・ランドと
の間ではシャ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ｅｆｉ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と前記要素の排
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、ストフパーと中央ポートに関す
るシャツトルの位置に係わりなく、シャツトルのｆｆ［
された直径部分により形成された各キャビティに対し開
いているよう減１ｄされた直径部分の軸方向の長さが設
定されている。

したがって、プランジャーの圧力行程ではシャツトルは
加圧されたＣ培液を駆動チャンバーまたはプランジャー
のロッド側に指向させる位置に移動する。シャツトルの
軸棒は大気圧の圧力の抵抗をうけるだけであるので、シ
ャツトルは底部ストッバーまで移動し、中央ポートを完
全に開く、ピストンの吸収行程ではシャツトルは駆動チ
ャ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ャツトル前後に差圧が
生じる結果、シャツトルは頂部ストッパーまで移動し、
再度中央ポートを全開させる。シャツトルの両側の容積
は等しいので、この瞬間までポンピング・チャンバーに
新しい溶液は流入しない。

なお、本ポンプ装置のプランジャー・ロッドを駆動する
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って、昌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０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
ら本発明の詳細な説明する。

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１
２を備えており、円筒状チューブ１４が本体１２の底部
端工６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の他端はキャッ
プ・スクリュ９２により本体１２に固定されたシリンダ
ー・キャップ９０のブラケット部３４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２０を用いてレバー１８はヨーク２
２に取り付けられているとともに、ナツトとボルトを組
み合わセタモの３２を用いてプランジャー・ロット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３０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はブラケット部３４に枢動回部に取り付けられ
ることになる。７Ｆニホルド３６は複数の機械用ねじ４
０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３６は本体１２とは別個のものであって、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つの一体ものの二ニットであってよ
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０円筒状チューブ１４
は溶接またはその他一般に使用されている取り付は方法
により本体１２に恒久的に固定されている。５Ｓ４図と
第６図に示されているように、フェルール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ュー
ブ１４の底端部４６に恒久的に固定されている。プラグ
４８（第４図参照）がチューブ１４の端部とフェルール
４４の中に嵌着されていて、スナップ・リング５０を用
いて適所に保持されている。０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の間のプレッシャ
ー・シールを形成している。

本体１２の底端部１６にある３段の穴はフィルター要素
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はフィルター要素５４の本体５８を収
容している。中間段６゜はフィルター要素５４のフレッ
シュ・ウォーターφチューブ６２を収容している。内側
の段６４はフィルター要素５４のオーバーフロー濃縮液
チューブ６６を収容している。

プランジャー７０のシンピング・シリンダー６８を形成
している穴が本体１２の頂部に凹設されている。プラし
ジャー７０は、シリンダー６８をプランジャーのバルブ
側のポンピング・チャンバーとプランジャーのロッド側
の駆動チャンバーに分離している。上述のように、ロッ
ド３５はプランジャー７０に取り付けられていて、ロッ
ド３５とプランジャー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、ハント−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
のカウンターポア７２と７４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が前記カウンターポ
ア７２と７４に収容されている。バルブ８置７６と７８
はそれぞれ、弁座８０とポペット８２とバルブ・スプリ
ングとスプリング・リテーナ−８６を備えていて、これ
らの諸要素は一般に採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。プランジャー・ロッド３５は（キャップ・スク
リュ９２により適所に保持されている）シリンダー・キ
ャップ９０に差し通されていて、遠出なシール装置９４
がキャップ９０とプランジャｍ−ロッド３５との間で漏
洩が生じないよう封止作用を行なっている。

いろいろな逆浸透要素が一般に重版されているが、本発
明は特定のタイプのものに限定されるものはない０代表
的な逆浸透要素５４は半透過性薄１１！Ｊ　９６より成
り、該半透過性薄膜９６はフレッシュ・ウォーター・チ
ューブ６２のまわりに包み込まれている。フィルター要
素の本体５４は、薄膜９６の両端に端部部材９８と１０
０を備えている。端部部材９８はぴったりと嵌着されて
いるとともに、断面Ｕ字状のカップ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
部スペーサ一部材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、フィルター要素５４の底部端がシリンダー４
２とキャップ４８といっしょにぴったりと嵌着されるよ
うになっている。非透過性のりテーナー働スリーブ１０
６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１
０８を介在せしめてフレッシュ・ウォーター・チューブ
６２から隔置されている。オーバーローｃｂ液チューブ
６２は、一方の端部では異った穴径を有する中間段６０
と内側の段６４によりフレッシュ・ウォーター・チュー
ブ６２から隔置されているとともに、他方の端部ではｅ
ｌＩｉｉ液チューブ６６の径の大きい部分１１０により
フレッシュ・ウォーターφチューブ６２から隔置されて
いる。水は薄Ｐｆ２９６を通過し、フレッシュ・ウォー
ター・チューブ６２に流入する。一方の端部部材９８の
脚１０８を通って薄膜９６に沿って移動した水は濃縮液
チューブ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、他のタイプの吐過
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在から作られている
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１１
４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
って取入バルブ装置７６と連通している。雌ねじ穴１１
４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、ポ
ール１３４を備えており、該ポール１３４はねじブツシ
ュ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１１
６はフレッシュ・ウォーター出口である。雌ねじ穴１１
６はマニホルド３６の中の通路１４２と本体１２の中の
通路１４４をへてフレッシュ・ウォーター・チューブ６
２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を固設せしめたシャツトル１４８
を収容するチャンバーを形成している。軸栓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ｒ？、接した穴１４６の端部は、マニホルド３６
の中の第２の端部ポート１６２と本体１２の中の通路１
６４をへてピストン７０のロッ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１６
８をへてプランジャー７０のロッド側にあるチャンバー
１６０まで延在した通路１６４と連通している。ベント
・ポート１７０は、シャツトル１４８の小径部分１７８
と穴１４６の壁との間で環状スペースとして限定されて
いるキャビティ１８７を排出ボー）１１４または出口ポ
ー）１１４と接続している。圧力ポート１７２は、シャ
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ャビティ１８９
を通路１３０と接続させている。なお、通路１３０は、
通路１３２をへてフィルター要素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。

シャツトル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１６８の幅の３倍
より若干長めに設定されている。シャツトル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１７６は中央ランド１７４とシャツト
ル１４８の底部にあるパッキング・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ャツト
ル１４８の頂部にあるパッキング・ランド１８２どの間
に延在している。小径部分１７６と１７８の長さは、シ
ャツトル１４８の位置に係わりなく小径部分１７６と１
７８と穴１４６の壁との間に形成されたキャビティが常
に圧力ポート１７２とベント・ポート１７０に開放され
るよう設定されている。シャツトル１４８はもっとも高
い位置から移動するが、プラグ１５２の下端１８４はも
っとも低い位置に到辻したときのランド１８２のストッ
パーを形成しているとともに、プラグ１５２の上ｇｘｓ
６はボタン１５４がプラグ１５２と接触したときのｆｔ
５２のストッパーを形成している。このような構成では
カ＜、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のストッパーとし
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、シャツトル１４６とピストン７０に取り付け
られているバッキングは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。プランジャー・ロフト３５上
に取り付けられているシールはダブル−リップ型シール
である０本体１２に関しフィルター要素５４を封止する
には断面Ｕ字状のカッ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０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ャー會ロッド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構させるため、相互に関連し
て動作するようシリンダーとプランジャーと駆動機構を
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、フラング部
材２０２とリンク２０４を介して回転シャフ）２００が
ポンプ装置１０′のプランジャー・ロッド３５′に接続
されている状態を示したものである。ブラフケラト２０
６はポス２１０内にベアリングまたはベアリング面を包
持したシャフト２００を支承している。ブラフケラト２
０６はキャップ・スクリュ９２′によりポンプ装置１０
′に固定されている。ブラフケラト２０６は一対の隔置
された壁２０８を備えており、該壁２０８の外側にポス
２１０が固定されている。クランク２０２はシャフト２
００に固定されていて、シャフト２００といっしょに回
転するようになっている。リンク２０４はビン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を用いてロッド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、プランジャー・ロッド３
５の断面積対ピストン７０の断面積の比は逆浸透要素５
４の回収比と同じ値であって、後者の値を決定している
０回収率は、１ストローク当たり圧送される水の全量と
比較したフレッシュ・ウォーターの量をパーセントで表
わしたものである。また、シャツトル１４８の軸棒１５
０の直径とランド１８２の直径の比は、シャツトル１４
８の移動の間におけるプランジャー７０とシャツトル１
４８の両側で一定量の水を保持するため、プランジャー
・ロッド３５の直径対プランジャー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。プランジャー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を通ってポンピン
グ・シリンダーまたはポンピング・チャンバー６８に導
き入れられる。レバー１８に逆の力を付加すると、プラ
ンジャー７０はポンピング行程を開始する。ボンピング
行程の間、供給された水は出口バルブ装置７８と通路１
８８を通って出口穴５６に圧送されるとともに、端部部
材９８の脚に沿って薄膜９６に到達する。引き続き、水
は薄膜９６と端部部材１００の脚に沿って流れ、ａｌｉ
Ｎ液チューブ６６と通路１３２と１３０と１７０をオー
へ−フローしてキャビティ１８９に入り、中央ポート１
６６と通路１６８と１６４を通ってチャンバー１６０に
到達する。なお、図示の好適な実施例では、常にプラン
ジャー７０を駆動するため、ハンド・レバー１８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っている。

プランジャー７０の最初の往復動作の間、約１　、０６
ｋｇ／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
通っ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、プランジャー・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
力レベルではフィルター要素５４の中の液体のレベルは
Ｃｌ液出力チューブ６６より上に位置しているので、ポ
ンプ系の中に溜った空気のおかげでいろいろな通路と空
所は効果的なアキュムレーターの働きをする。ボンピン
グ行程ごとに、シャツトル１４８が穴１４６の中で下端
にあるときポンピング・チャンバーの中で供給された流
体が加圧される０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とシャツトル１
４８に付加された指の圧力に打ち勝つボンピング行程で
は、シャツトル１４８はチャンバー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、プランジャー７０の
図面で見て左向きの行程の間に駆動チャンバー１６０を
加圧する。すなわち、濃縮渣チューブ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
って圧力ポート１７２に流れ、シャツトル１４８の小径
部分１７６のまわりのキャビティ１８９を通って中央ポ
ート１６６に流れるとともに、通路１６８と１６４を通
ってチャンバー１６０に流れる。加圧された水はプラン
ジャー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
（すをハンド・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、プランジャ
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、プランジャー・ロッド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ャ
ー・ロッド３５に与えることを必要とするにすぎない。

なお、シャツトル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、シャトル１４８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、シャトル１４８の横断面積は、たとえは、
プランジャー７０の横断面積の約１／１０にすぎないの
で、プランジャー７０がごくわずか動いてもシャトル１
４８を移動させることができる。このような状態のもと
シャツトル１４Ｂを７．９躇属（０，３１２インチ）移
動させるために必要なプランジャー７０の移動円は約０
．８ｍ＋＊（０，０３１インチ）である、したがって、
バルブ・シャツトルを移動させる際に失われるプランジ
ャ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
く行程であって図面で見て右向きの行程においは、プラ
ンジャー７０のロッド側にあるチャンバー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１８６に当接して停止した位置にシャツト
ル１４８を移動させる。再びプランジャー７０がごくわ
ずか移動するに伴ってシャツトル１４８も移動する。

この移動の間、プランジャー７０とシャツトル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、シャツトル
の軸棒１５０の直径対シャツトルのランドの直径の比は
プランジャー・ロッド３５の直径対プランジャー７０の
直径の比に等しいからである。プランジャー７０とシャ
ツトル１４８それぞれの同じ側の端部にあるキャビティ
はたがいに連通しているので、プランジャー７０が移動
するに伴ってシャツトル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、フィルター
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１７
０に通じるとすぐ、プランジャー７０のロッド側にある
水は減圧して排流され、一方、シャツトルの底部端で生
じた吸い込みのため、シャツトル１４８は全開する。

上述の行程を繰り返すにしたがって、プランジャー・ロ
ッド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￥ｊ膜９６の浸透圧力を
越えるまで、引き続き系内に圧力が生じる。系内の圧力
が浸透圧力を越えた時点でフレッシュ・ウォーターは薄
１１２９６を通ってフレッシュ・ウォーター・チューブ
６２と雌ねじ穴に通じている通路１４４と１４２の中に
移動し、フレッシュ・ウォーターの容器に流れる。閉止
系内の圧力は、発生するフレッシュ・ウォーターの量が
各往復運動の間、プランジャー３５の図面で見て左向き
の変位量に対応するレベルまで上昇する。　ｗＪｆＭ可
俺な回部−フ・バルブは、もし、薄膜９６がつまったと
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、したがって、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
しない限り語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って構成されたポン
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倒立面図、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土的な関
係を図解した横断面図、第７図はロータリ・シャフトに
よっ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・・・・・・円筒状チューブ、 １６・・・・・・底部端、　　　１８・・・・・・レバ
ー１２０・２８・３２・・・・・・ナツトとボルトを組
み合わせたもの、 ２ｚ・・・・・・ヨーク、　　　２４・・・・・・本体
の頂端、２６・・・・−・レバ　ｇ＝部、　　　　３０
・・・・・・リンク、３４・・・・・・ブラケット部、 ３５・３５′・・・・・・プランジャｍ−ロッド、３６
・・・・・・マニホルド、 ３８・・・・・・本体の側部、 ４０・・・・・・機械用ねじ、　４４・・・・・・フェ
ルール、４６・・・・・・チューブの底端部、４８・・
・・・・プラグ、５０・・・・・・スナップ・リング、 ５２・・・・・・０リング、５４・・・・・・フィルタ
ー要素、５６・・・・・・外側の段、 ５８・・・・・・フィルター要素の本体、６０・・・・
・・中間段、 ６２・・・・・・フレッシュ・ウォーター・チューブ、
６６・・・・・・濃縮液チューブ、 ６８・・・・・・ポンピング・シリンダー、７０・・・
・・・プランジャー、 ７２＠７４・・・・・・カウンターポア、７６・・・・
・・取入バルブ装置、 ７８・・・・・・排出バルブ装置、　　８０・・・・・
・弁座、８２・・・・・・ポペット、 ８４・・・・・・バルブφスプリング、８６・・・・・
・スプリングのりテーナー、９０・・・・・・シリンダ
ー・キャップ、９１・・・・・・プレート、 ９２・９２′・・・・・・キャップ・スクリュ。 ９４・・・・・・シール装置、９６・・・・・・半透過
性薄膜、９８・１００・・・・・・端部部材、 １０２・・・・・・断面Ｕ字状のカップ、１０４・・・
・・・端部スペーサ一部分、１０６・・・・・・非透過
性リテーナ−・スリーブ、１０８・・・・・・脚、 １１０・・・・・・濃縮液チューブの径の大きい部分、
１１２争１１４＠１１６・・・・・・雌ねじ穴、１１８
・１２０・１２２・・・・・・ホース継手、１２４　・
　１２６　・　１３０　・　１３２　拳　１４２−１４
４拳１５８・１６４・１６８・１７２・１８８・・・・
・・通路、 １２８・・・・・・調節可能なリリーフ・バルブ、１３
４・・・・・・ポール、　　１３６・・・・・・制止部
、１３８・・・・・・ばね、　　１４０・・・・・・ね
じブツシュ、１４６・・・・・・穴、　　　　１４８・
・・・・・シャツトル、１５０・・・・・・軸棒、　　
　１５２・・・・・・プラグ、１５４・・・・・・ボタ
ン、 １５６・・・・・・第１の端部ポート、１６０・・・・
・・チャンバー、 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・・・・・・シャツトルの小径部分、１
８０・１８２・・・・・・パッキング・ランド、１８４
・・・・・・プラグの下端、 １８６・・・・・・プラグの上端、 １８６・１８９・・・・・・キャビティ、２００・・・
・・・回転シャフト、 ２０２−−−０．−クランク部材、２０４・・・・・・
リンク、２０６・・・・・・ブラケット、　　２０８・
・・・・・壁、２１０・・・・・・ボス、　　２１２・
　２１４・・・・・・ビン。 手続補正書 昭和６０年６月１９日 特許庁長官　　志　賀　　学　　殿 ２　発明の名称 ポンプ装置 ３　補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 住所　アメリカ合衆国、ミネソタ州、ミネアポリス、ビ
ューレーン　５８０５ 氏名　　ウィリアムｅエフ嗜ワナー 国乃　アメリカ合衆国 ４　代理人　　　　電話　０３−５８２−０９４４住所
　　　東京都港区赤坂１丁目１番１７号６　捕正により
増加する発明の数　　　な　　　し７　補正の対象　　
　　　　明細書並びに図面８　補正の内容 別紙の通りタイプした明細書

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体を濾過する装置であって、 往復動可能なロッドとプランジャーとを備えたプランジ
   ャー・ポンプと、該ポンプが前記プランジャーにより駆
   動チャンバーとポンピング・チャンバーに分離されたス
   ペースを備えていることと、前記駆動チャンバーが第一
   の端部締切りを備えていることと、前記ロッドが前記プ
   ランジャーから前記第一の端部締切りを通って延在して
   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
   駆動チャンバーとポンピング・チャ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ッ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・チャ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ャンバーにいたる第一の径路
   と前記駆動チャ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っ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
   能なシャットルと軸棒を備えていることと、該シャット
   ルが第一の径路に沿って濃縮液体を指向させる第一の位
   置と第二の径路に沿っ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ャットルを液圧
   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って前記シャット
   ルから前記シャットルから延在していることと、前記シ
   ャッ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、前記ロッドと前記プランジャーと前記軸
   棒と前記シャットルが前記シャットルの両側と前記プラ
   ンジャ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ャットルが指向性移動に関し直角
   な向きの横断面積を有することと、 前記駆動チャンバーからシャットルの軸棒端に連通する
   第三の手段と、 前記ポンピング・チャンバーから前記シャットルの軸棒
   に向かい合っ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. （２）液体を濾過するポンプ装置であって、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ャーと、
   該プランジャ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
   ャーが前記第一のシリンダーをポンピング・チャンバー
   と駆動チャンバーに分割することと、 第一の端部で前記プランジャーに固定されたロッドと、
   該ロッドが前記第一のシリンダーの第二の端部にある第
   一の壁を通っ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、前記ロッ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った圧力で圧送するよう前記
   ロッドと前記プランジャーを往復動させるため前記ロッ
   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・チャン
   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・チャ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ャ
   ンバーにいたる第一の径路と駆動チャンバーからベント
   ・ポートにいたる第二の径路の一方に沿って濃縮液体を
   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って濃縮液体を指向させる
   第一の位置と第二の径路に沿っ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
   るシャットルを備えていることと、該シャットルの直径
   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
   で前記シャッ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、前記ロッドの直径対前記プランジャーの直径の比が
   前記軸棒の直径対前記シャッ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ャットルを液圧的に移動
   させるため前記第一のシリンダーの駆動チャンバーとポ
   ンピング・チャ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. （３）前記往復動手段が手動で操作されるレバーより成
   り、該レバーが前記ロッ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. （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ッドの第二の端
   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. （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. （６）前記シャットル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って延在していて、前
   記軸棒の第二の端部が本体から外に突出しており、もっ
   て本ポンプ装置の初期加圧段階の間、第一の位置で前記
   シャッ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. （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、前記シャットル
   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、もって前記シャットルが第一と第二の位置
   の間で移動するにしたがって、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. （８）前記バルブ手段が前記中央ランドの両側に第一と
   第二のパッキング・ランドを備えていて、前記バルブ手
   段が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・チャ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
   動チャ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. （９）供給液体をそれぞれフィ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って、前記フィルター手
   段が第二のシリンダーの中に軸棒とシャットルを備えて
   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
   ロッドとプランジャ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
   ようになっていて、前記ロッドと前記プランジャーと前
   記軸棒が前記シャットルの両側と前記プランジャーの両
   側で移動する相対的な変位量が等しくなるよう前記ロッ
   ドと前記プランジャーと前記軸棒と前記シャットルが寸
   法ぎめされており、プランジャーが第一のシリンダーを
   ポンピング・チャンバーと駆動チャ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、なすわち、 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・チャンバ
   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、 プランジャーのポンピング行程により第二のシリンダー
   の中にあるシャットルの一方の端でポンピング・チャン
   バーの中にある供給流体を加圧することと、 前記シャットルを移動させて、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ャンバーに連通させるこ
   とにより、ポンピング工程の間、プランジャーに供給さ
   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ャ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、 前記プランジャ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、駆動チャ
   ンバーから前記シャッ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、 駆動チャンバーから到来した濃縮液の液体を排流させる
   よう前記シャットルを移動させ、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. （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、シャットルの移動を防止する工程を備えてい
    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. （１１）逆浸透により水を浄化するポンプ装置であって
    、 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ャーと、
    該プランジャーが前記第一のシリンダーをポンピング・
    チャンバーと駆動チャンバーに分割することと、 第一の端部で前記プランジャーに取り付けられたロッド
    と、該ロッドが前記第一のシリンダーの第二の端部で第
    一の壁を通っ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、 大気圧を上回った圧力で汚れた水を圧送するため前記ロ
    ッドと前記プランジャーを往復動させるよう前記ロッド
    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
    ャ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・チャ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、 前記大気圧を上回っ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ャンバーに
    いたる第一の径路と駆動チャンバーからベント・ポート
    にいたる第二の径路の一方に沿っ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っ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っ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
    移動するシャットルを備えていることと、該シャットル
    が第一の端部で前記シャッ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って前記本体の外
    側にある位置まで延在していることと、前記シャットル
    がさらに、シャッ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ボタンを備え
    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、前記シャッ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
    シャットルが前記第一と第二の位置の間で移動するにし
    たがっ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ッキング・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・チャ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ャ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。