(57)【要約】【課題】ポンピングの初期状態から調整操作することなしに正常に機能させることができ、かつ構造を簡素化して製造を容易化したポンプ装置を提供すること。【解決手段】流体送出先に送られた流体の一部が還流流路１１を介してメインシリンダ２内の一端側のポンピング駆動室２ｂへ還流されるポンプ装置において、ポンピング駆動室２ｂに対する還流流体の流入・排出の切換を行う第１開閉弁２０・第２開閉弁３０を備える。第１開閉弁２０は、第１サブシリンダ２１と、第１サブシリンダ２１内に設けられた第１ピストン弁２２と、第１サブシリンダ２１内に設けられ、ポンピング駆動室２ｂと連通する還流流路１１の流出孔１１ａを閉じる方向に第１ピストン弁２２を弾発付勢する弾発部材２３とを有する。【選択図】  図２
2004218474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインシリンダ及びこのメインシリンダ内に往復動可能に設けられたメインピストンを有するポンプ本体部と、メインピストンを往復動させる駆動手段とを備え、メインピストンの一端側への往動によりメインシリンダ内のポンピング室に吸入流路を介して外部から流体を吸入し、かつポンピング駆動室内の流体を排出流路を介して外部に排出し、一方、メインピストンの他端側への復動によりポンピング室内の流体を送出流路を介して外部の流体送出先へ送出し、かつ流体送出先に送られた流体の一部を還流流路を介してメインシリンダ内の一端側のポンピング駆動室へ還流するポンプ装置であって、
還流流路に介設された第１開閉弁と、排出流路に介設され、メインピストンの復動時に排出流路を閉じる第２開閉弁とを備え、
前記第１開閉弁は、第１サブシリンダと、この第１サブシリンダ内に設けられ、該第１サブシリンダ内を第１室と第２室とに区画し、還流流路を開閉するための第１ピストン弁と、前記第１室内に設けられ、前記第１ピストン弁を弾発付勢し還流流路を閉じる弾発部材と、前記第２室とメインシリンダのポンピング室とを接続し、メインピストンの復動時に前記第２室内に前記ポンピング室の流体の一部を流入させその流体圧にて第１ピストン弁を弾発部材の付勢力に抗して移動させ還流流路を開放する第１流路とを備えたことを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
第２開閉弁は、第２サブシリンダと、この第２サブシリンダ内に設けられ、該第２サブシリンダ内を第３室と第４室に区画し、排出流路を開閉するための第２ピストン弁と、前記第４室とメインシリンダのポンピング室とを接続し、メインピストンの復動時に前記第４室内に前記ポンピング室の流体の一部を流入させその流体圧にて第２ピストン弁を移動させ排出流路を閉じる第２流路とを備えた請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
メインシリンダのポンピング駆動室と第１開閉弁の第１室とを接続し、メインシリンダの往動時に還流流体の流体圧と弾発部材の付勢力との共働にて第１ピストン弁を移動させ還流流路を閉じるための補助流路をさらに備えてなる請求項１または２に記載のポンプ装置。
【請求項４】
駆動手段は、先端がメインシリンダの一端側壁部を液密に貫通してメインピストンに連結されたロッドと、このロッドの基端に枢着され、テコの原理によりロッドを往復動させるハンドルとを備えてなる請求項１〜３の何れか１つに記載のポンプ装置。
【請求項５】
ポンプ本体が、送出流路を介して半透過膜を備えた濾過部に接続され、この濾過部の濃縮側が還流流路に、透過側が透過液提供先にそれぞれ接続された請求項１〜４の何れか一つに記載のポンプ装置。
【請求項６】
半透過膜が、逆浸透膜である請求項５に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ装置に関し、さらに詳しくは低駆動圧で高吐出圧を得ることが可能なポンプ装置であり、海水や汚れた水を半透過膜、例えば逆浸透膜に通して飲料水をつくる等の用途に際して使用されるポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種のポンプ装置としては、図５と図６に示すように、シリンダ１０１及びプランジャー１０２を備えたポンプ本体部１００と、プランジャー１０２をシリンダ１０１内で往復動させる図示しない手動レバーと、フィルタ（逆浸透膜）１３０と、ポンプ本体部１００のポンピングチャンバー１００ａ内に外部から液体（海水や汚れた水）を吸入する吸入流路１０３と、ポンピングチャンバー１００ａ内の液体をフィルタへ送出する送出流路１０４と、フィルタ１３０を透過して浄化された水を外部に流出する供給流路１３１と、フィルタ１３０を透過しない濃縮水をポンプ本体部１００の駆動チャンバー１００ｂ内に還流させる還流流路１０５と、駆動チャンバー１００ｂ内から濃縮水を外部に排出する排出流路１０６と、駆動チャンバー１００ｂとの連通状態を還流流路１０５側又は排水流路１０６側に切り換える切換バルブ（三方弁）１１０とを備え、ポンピング時に生じる濃縮水の液圧を利用して手動レバーの揺動操作を僅かな力で行えるようにしたものが公知である（例えば、特許文献１）。なお、図５と図６において、点線矢印は流体の流れの方向を表し、矢印Ａはプランジャー１０２の復動方向を表し、矢印Ｂはプランジャー１０２の往動方向を表している。
【０００３】
【特許文献１】
特公平３−２１２０８号公報
【０００４】
上記切換バルブ１１０は、ポンプ本体部１００の外側を覆う図示しないマニホルドに形成された筒穴１１１と、この筒穴１１１に収納された外周面に一対の第１凹周溝１１２ａ・第２凹周溝１１２ｂを有するシャトル１１２と、筒穴１１１の端部開口を液封するプラグ１１３を貫通してシャトル１１２の一端に連結された棒軸１１４及び棒軸１１４の一端に付設されたボタン１１５とを備えている。また、ポンプ本体部１００とマニホルドとの間には、ポンピングチャンバー１００ａ内の液体の一部を筒穴１１１内の奥部側の第１室１１１ａに流入させる第１流入流路１１６と、駆動チャンバー１００ｂ内の濃縮水の一部を筒穴１１１内の棒軸１１４側の第２室１１１ｂに流入させる第２流入流路１１７と、シャトル１１２の往復動作により一対の凹周溝１１２ａ、１１２ｂの一方を介して還流流路１０５又は排出流路１０６と連通状態に切り換わる連通流路１１８とが形成されている。還流流路１０５の流出孔１０５ａはシャトル１１２の第１凹周溝１１２ａに連通し、排出流路１０６はもう一方の第２凹周溝１１２ｂに連通している。なお、１２１は取入れバルブ、１２２は排出バルブ、１２３はリリーフバルブである。
【０００５】
この従来（特許文献１）のポンプ装置による液体送出時の基本動作を簡単に説明すると、手動レバーを揺動してポンプ本体部１００のプランジャー１０２が図５の状態から図６に示すように一端側へ往動（矢印Ｂ方向）することにより、外部から液体が吸入流路１０３を通ってポンピングチャンバー１００ａ内に流入する。一方、図６の状態から図５に示すようにプランジャー１０２の復動（矢印Ａ方向）によりポンピングチャンバー１００ａ内から液体が送出流路１０４を通ってフィルタ１３０へ送られ、フィルタ１３０を透過した流体の一部は浄化された飲料水として供給流路１３１を通って外部に流出する。この際、ポンピングチャンバー１００ａ内の一部の液体が第１流入流路１１６を介して切換バルブ１１０の第２室１１１ａに流入してシャトル１１２を押圧し移動させて、第１凹周溝１１２ａと連通流路１１８とを連通状態に切り換えると共に、フィルタ１３０を透過しない液体の残部である濃縮水が還流流路１０５、切換バルブ１１０の第１凹周溝１１２ａ及び連通流路１１８を通過して駆動チャンバー１００ｂ内に還流し、この還流した濃縮水の液圧が、手動レバーに加わる力と共働してプランジャー１０２を復動させている。つまり、ポンプ系の中にすでに存在している圧力は均衡しているので僅かな力を手動レバーに付加するだけでポンピングできる。その後、再びプランジャーを往動（矢印Ｂ方向）させると、駆動チャンバー１００ｂ内の濃縮水が第２流入流路１１７を通って切換弁１１２の第２室１１１ｂ内に流入し、液圧でシャトル１１２が移動して第２凹周溝１１２ｂを介して第２流入流路１１７と排出流路１０６とが連通状態に切り換り、駆動チャンバー１００ｂ内の濃縮水が外部へ排出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このポンプ装置の場合、ポンピング開始時に駆動チャンバー１００ｂ内の空気を排出しポンピングチャンバー１００ａ内に液体をスムースに吸い込むために、以下のような操作を行う必要があった。つまり、ボタン１１５を指にて（約１．０６ｋｇ／ｃｍ２（１５ｐｓｉ）の圧力で）押さえてシャトル１１２を筒穴１１１の奥端まで強制的に移動させて還流流路１０５の流出孔１０５ａを閉鎖し、かつ排出流路１０６を開け（図６参照）、駆動チャンバー１００ｂ内の空気を連通流路１１８、切換バルブ１１０の第２凹周溝１１２ｂを介して排出流路１０６に抜けさせて外部に排出しなければならなかった。このボタン押圧操作は、ポンプ装置を正常に機能させるまでの調整操作であり、排出流路１０６から液体が流出してポンプ系内の空気がある程度抜けきるまで（約５．６２ｋｇ／ｃｍ２（８０ｐｓｉ）の圧力が発生するまで）続ける必要がある。すなわち、ポンプ系内が液体で満たされている状態ならば、プランジャー１０２の往復動作で生じる液圧によってシャトル１１２が筒穴１１１内を適正なタイミングで往復動して（切換バルブ１１０の切り換えが正常に働いて）濃縮水の駆動チャンバー１００ｂに対する流入・排出が正常に行われるが、ポンピングの初期状態ではポンプ系内に空気が存在するため駆動チャンバー１００ｂが内圧（液圧）不足であることや、乾いた状態でのシャトル１１２と筒穴１１１との摩擦抵抗などが原因となってシャトル１１２が筒穴１１１の奥端側に移動し難く、切換バルブ１１０の切換が適正なタイミングで働かないので空気を排出できないためである。また、駆動チャンバー１００ｂに対して流体を流入・排出させるための流路が１本の連通流路１１８であるため、切換バルブ１１０の流入・排出の切換え直後は連通流路１１８の流体の流れが逆方向となって流れ難いという構造上の原因もある。
【０００７】
そこで、本発明の主要な目的の一つは、ポンピングの初期状態から調整操作することなしに正常に機能させることができ、かつ構造を簡素化して製造を容易化したポンプ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かくして、本発明によれば、メインシリンダ及びこのメインシリンダ内に往復動可能に設けられたメインピストンを有するポンプ本体部と、メインピストンを往復動させる駆動手段とを備え、メインピストンの一端側への往動によりメインシリンダ内のポンピング室に吸入流路を介して外部から流体を吸入し、かつポンピング駆動室内の流体を排出流路を介して外部に排出し、一方、メインピストンの他端側への復動によりポンピング室内の流体を送出流路を介して外部の流体送出先へ送出し、かつ流体送出先に送られた流体の一部を還流流路を介してメインシリンダ内の一端側のポンピング駆動室へ還流するポンプ装置であって、
還流流路に介設された第１開閉弁と、排出流路に介設され、メインピストンの復動時に排出流路を閉じる第２開閉弁とを備え、
前記第１開閉弁は、第１サブシリンダと、この第１サブシリンダ内に設けられ、該第１サブシリンダ内を第１室と第２室とに区画し、還流流路を開閉するための第１ピストン弁と、前記第１室内に設けられ、前記第１ピストン弁を弾発付勢し還流流路を閉じる弾発部材と、前記第２室とメインシリンダのポンピング室とを接続し、メインピストンの復動時に前記第２室内に前記ポンピング室の流体の一部を流入させその流体圧にて第１ピストン弁を弾発部材の付勢力に抗して移動させ還流流路を開放する第１流路とを備えたポンプ装置が提供される。
【０００９】
本発明において、流体とは、海水、水道水、汚水、オイル等の液体や、空気や窒素などの気体を含む。流体が海水、水道水、汚水等の場合、ポンプ装置から流体が送出される流体送出先とは、半透過膜を備え、その濃縮側を還流流路に、透過側を透過液提供先にそれぞれ接続してなる濾過部（フィルタ手段）や、耐圧テスト用の被テスト管を挙げることができる。濾過部では、具体的に半透過膜として逆浸透膜、精密濾過膜、限外濾過膜等を挙げることができ、特に本発明では逆浸透膜を備えた逆浸透膜装置（ＲＯ装置）、淡水化装置、海水脱塩装置など、海水を供給して飲料水を作るために低駆動圧で高圧を得ることができるポンプとして好適に使用できる。また、流体送出先としての被テスト管は、水道管、ガス管、可撓性高圧ホース等を挙げることができ、本発明ではこのような被テスト管に高圧水や高圧オイルや高圧ガスを低駆動圧で供給できるポンプとしても好適に使用することができる。この場合、被テスト管はポンプ装置から高圧流体が供給される吸入口と、供給された高圧流体の一部をポンプ装置へ還流させるための流出口が設けられ、ポンプ装置と被テスト管との間で閉鎖系が形成される。
【００１０】
本発明は、上述のように低駆動圧で高吐出圧を得ることができるポンプ装置であって、ポンプ本体部のポンピング駆動室に対する還流流体の流入・排出の流路及び各流路を開閉切換する第１開閉弁・第２開閉弁にそれぞれ独立して振り分け、かつ第１開閉弁内にピストン弁を還流流路の流出孔を閉じる方向に弾発付勢する弾発部材を設けたことによって、ポンピング初期状態、特にポンピング駆動室内に空気が存在し液圧不足である状態であっても、メインピストンの往復動作に第１・第２開閉弁の各ピストン弁が瞬時に反応して適正なタイミングで往復動作すると共に、ポンピング駆動室に流入する還流流体の入り口と出口が別であるため流体の流れがスムースとなり、（図４と図５で説明したような）調整操作することなしに正常にかつスムースにポンピングを開始することができる。また、第１開閉弁及び第２開閉弁としてはそれぞれ二方弁構造のものを使用可能であり、複雑な構造となる三方弁構造のもに比して簡素であるため、ポンプ装置を容易に製造することができる。
【００１１】
本発明において、第２開閉弁は、第２サブシリンダと、この第２サブシリンダ内に設けられ、該第２サブシリンダ内を第３室と第４室に区画し、排出流路を開閉するための第２ピストン弁と、前記第４室とメインシリンダのポンピング室とを接続し、メインピストンの復動時に前記第４室内に前記ポンピング室の流体の一部を流入させその流体圧にて第２ピストン弁を移動させ排出流路を閉じる第２流路とを備えたものとしてもよい。
このように構成することにより、ポンプ装置のポンピングにより第１開閉弁の開閉と第２開閉弁の閉開を同期的に切換動作させるべく第１ピストン弁と第２ピストン弁を往復動させることができる。
【００１２】
本発明において、メインシリンダのポンピング駆動室と第１開閉弁の第１室とを接続し、メインシリンダの往動時に還流流体の流体圧と弾発部材の付勢力との共働にて第１ピストン弁を移動させ還流流路を閉じるための補助流路をさらに備えてなるものでもよい。
このように構成すれば、メインピストンの往動時には第１開閉弁にも第２開閉弁と等しい流体圧を供給できるので、第１開閉弁に設けられた弾発部材により、メインピストンの往動時では第２開閉弁が排出流路を開くよりも僅かに早く還流流路を閉じるタイミングで第１ピストン弁が移動し、メインピストンの復動時では第２開閉弁が排出流路を閉じるよりも僅かに遅く還流流路を開けるタイミングで第１ピストン弁が移動するように、第１開閉弁の開閉タイミングを微調整することができる。この結果、往動時ではポンピング駆動室内の還流流体の還流流路への逆流を防止して排出流路から排出でき、復動時ではポンピング駆動室内へ還流される還流流体を排出流路に漏らすことなく還流流路から供給することができ、この還流流体の流体圧をポンピングに効率よく利用することができる。
ここで、本発明において、使用できる弾発部材の具体例としては、コイルバネ（例えばバネ係数０．４９Ｎ／ｍｍ程度）、板バネ、圧縮バネ、引張バネ（第２室に設けた場合）、弾性ゴム等を挙げることができる。本発明によれば、このような適正なタイミングのための微調整をコイルバネ等の簡単な部品にて行えるので構造の簡素化と製造の容易性が得られる利点もある。
【００１３】
本発明において、駆動手段は、特に限定されないが、先端がメインシリンダの一端側壁部を液密に貫通してメインピストンに連結されたロッドと、このロッドの基端に枢着され、テコの原理によりロッドを往復動させるハンドルとを備えてなるものとしてもよい。
このように構成すれば、動力が確保できないような場所、例えば船内活動や野外活動等に携帯し手動にてポンプ装置を使用することができて便利である。その他の駆動手段としては、回転ハンドルを備え、回転力をメインピストンの往復動力に変換できる機構、小型モータ、小型エンジンなどを挙げることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のポンプ装置の実施の形態を図面に基づいて詳説する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。
【００１５】
図１は本発明のポンプ装置の実施の形態を示す正面図であり、図２は同実施の形態におけるポンプ装置の概略構成図であって、ポンピング前の状態又はメインピストンの復動状態を表し、図３は同実施の形態におけるポンプ装置の概略構成図であって、メインピストンの往動状態を表す。なお、図２及び図３において、点線矢印は流体の流れの方向を表し、矢印Ａはメインピストンの復動方向を表し、矢印Ｂはメインピストンの往動方向を表している。
【００１６】
このポンプ装置は、メインシリンダ２及びこのメインシリンダ２内に往復動可能に設けられたメインピストン３とを有するポンプ本体部１と、メインピストン３を往復動させる駆動手段４とを備え、ポンプ本体部１が、海水や浄化されていない水等の液体を濾過部としての別体の逆浸透膜装置Ｓに送出流路１６を介して圧送し、その液体の一部を逆浸透膜の透過側に透過させて浄化された飲料水を作る際に使用されるものであって、逆浸透膜を透過しない液体の残部（不純物を含む濃縮水）を濃縮側から還流流路１１を介して還流させてその液圧をポンピングに利用できるように構成されている。
【００１７】
駆動手段４は、先端がメインシリンダ２の一端側壁部を液密に貫通してメインピストン３に連結されたロッド５と、ポンプ本体部１の上壁に付設された一対の固定板６（図１では一方のみを図示）と、ロッド５の基端に一対のリンク部材７（図１では一方のみを図示）及び上下一対の支軸８、８を介して先端側が枢着されたハンドル９とを備え、ハンドル９の先端はテコの原理によりロッド５を往復動できるように支軸１０にて前記固定板６に枢着されている。
【００１８】
図２と図３に示すように、ポンプ本体部１において、メインシリンダ２は、メインピストン３の一端側（矢印Ｂ方向）への往動によって他端側内部に形成されるポンピング室２ａと、メインピストン３の他端側（矢印Ａ方向）への復動によって一端側内部に形成されるポンピング駆動室２ｂとを有している。また、メインピストン３は、メインシリンダ２の一端側壁部に当接した状態において僅かにポンピング駆動室２ｂが残るよう、角部に円周方向の切欠きを有している。なお図示省略したが、ポンプ装置において、例えばメインピストン３にはポンピング室２ａとポンピング駆動室２ｂとの密閉を保つ適切なＯリング等を設けることが望まく、ポンプ装置内での密閉を保つシール部材を適正箇所に設けることが望ましい。
【００１９】
また、ポンプ本体部１は、上述したようにポンピングの際に外部の逆浸透膜装置Ｓに向けて高圧で送出した液体の一部をメインシリンダ２のポンピング駆動室２ｂ内に還流するための還流流路１１と、還流流路１１の流出孔１１ａとポンピング駆動室２ｂとを連通可能に開閉する第１開閉弁２０と、ポンピング駆動室２ｂと外部とを連通可能に開閉する第２開閉弁３０と、ポンピング室２ａから送出した液体の一部を第１開閉弁２０及び第２開閉弁３０に流入させるための第１流路１２及び第２流路１３と、メインシリンダ２の他端側壁部に設けられ、第１流路１２及び第２流路１３がそれぞれ連通する流入孔１４と、外部から液体をポンピング室２ａ内に取り入れるための吸入流路１５及び取入弁（逆止弁）１５ａと、ポンピング室２ａ内に取り入れた液体を外部の逆浸透膜装置Ｓに送るための送出流路１６及び送出弁（逆止弁）１６ａとを備えている。なお、１１ｂは、逆浸透膜が詰まったときに、逆浸透膜に異常な圧力がかからないようにするリリーフバルブである。
【００２０】
第１開閉弁２０は、第１サブシリンダ２１と、第１サブシリンダ２１内に設けられ、外周面に凹周溝２２ａが形成された第１ピストン弁２２と、第１サブシリンダ２１内に設けられ、還流流路１１の流出孔１１ａを閉じる方向に第１ピストン弁２２を弾発付勢する弾発部材（コイルバネ）２３と、弾発部材２３を収納する第１サブシリンダ２１内の一端側の第１室２１ａと、第１サブシリンダ２１内の他端側の第２室２１ｂとを有している。
この第１開閉弁２０は、第１ピストン弁２２が第１サブシリンダ２１の他端奥部に移動した状態（図３参照）において、凹周溝２２ａの一端側に還流流路１１の流出孔１１ａが連通する。
【００２１】
第２開閉弁３０は、第２サブシリンダ３１と、第２サブシリンダ３１内に設けられた第２ピストン弁３２と、メインピストン３の矢印Ｂ方向の往動によりポンピング駆動室２ｂ内の還流液体（濃縮水）が流入する第２サブシリンダ３１内の一端側の第３室３１ａと、第２サブシリンダ３１内の他端側の第４室３１ｂと、第３室３１ａ内から還流液体を外部に排出するための排出流路３３とを有する。
【００２２】
また、ポンプ本体部１は、第１開閉弁２０の第１ピストン弁２２が第１サブシリンダ２１の一端側に移動した開状態（図２参照）において、メインシリンダ２のポンピング駆動室２ｂと第１ピストン弁２２の凹周溝２２ａとを連通させる第１連通路１７と、ポンピング駆動室２ｂと第１サブシリンダ２１の第１室２１ａとを連通する補助流路１８と、ポンピング駆動室２ｂと第２サブシリンダ３１の第１室３１ａとを連通する第２連通路１９とをさらに備えている。
【００２３】
次に、このように構成された本発明のポンプ装置の動作・作用等について図１〜図３を参照しながら説明する。なお、流体として海水や汚水などの液体を用いた場合を説明する。
先ず、ポンピングの初期状態において、駆動手段４のハンドル９を揺動してポンプ本体部１のメインピストン３が図２の状態から図３に示すように一端側（矢印Ｂ方向）へ往動することにより、メインシリンダ２のポンピング室２ａ、第１開閉弁２０の第２室２１ｂ及び第２開閉弁３０の第２室３１ｂが負圧となって、外部から液体が吸入流路１５及び取入弁１５ａを介してメインシリンダ２のポンピング室２ａ内に流入する。一方、メインシリンダ２のポンピング駆動室２ｂ内の空気がメインピストン３により押圧され、一部の空気が補助流路１８を介して第１開閉弁２０の第１室２１ａ内に流入して空気圧と弾発部材２３の付勢力との共働により第１ピストン弁２２を押圧し移動させて還流流路１１の流出孔１１ａを閉じ、かつ大部分の空気は、第２連通路１９を介して第２開閉弁３０の第１室３１ａ内に流入して空気圧により第２ピストン弁３２を押圧し移動させて排出流路３３を開き、排出流路３３を介して外部に排出する。
このような動作において、第１・第２ピストン弁２２、３２の横断面積はメインピストン３のそれの１／９程度、容量比では１／２７程度と小さいので、メインピストン３がごく僅か動いても第１・第２ピストン弁２２、３２は移動する。また、弾発部材２３は、第１ピストン弁２２と第１サブシリンダ２１との摩擦力より大きなバネ力（例えばバネ係数０．４９Ｎ／ｍｍ）であり、第２ピストン弁３２が排出流路３３を開ける方向に動く時点よりも僅かに早いタイミングで第１ピストン弁２２が還流流路１１の流出孔１１ａを閉じる方向に動き、かつ第２ピストン弁３２が排出流路３３を閉じる方向に動く時点よりも僅かに遅いタイミングで第１ピストン弁２２が還流流路１１の流出孔１１ａを開ける方向に動くバネ力に設定されている。例えば、メインピストン３の１往復に要する時間が１秒の時、第１ピストン弁２２と第２ピストン弁３２の動くタイミングのずれは０．０１〜０．１秒程度とされる。
【００２４】
そして、図３の状態から図２に示すようにメインピストン３が復動（矢印Ａ方向）すると、メインシリンダ２のポンピング室２ｂ内から液体が送出弁１６ａ及び送出流路１６を介して逆浸透膜装置Ｓへ送られる。この際、ポンピング室２ａ内の一部の液体が第１流路１２を介して第１開閉弁２０の第２室２１ｂに流入して第１ピストン弁２２を弾発部材２３の付勢力に抗して押圧し移動させ、凹周溝２２ａと第１連通路１７とを連通状態に切り換えると共に、ポンピング室２ａ内の一部の液体が第２流路１３を介して第２開閉弁３０の第２室３１ｂに流入して第２ピストン弁３２を押圧し移動させて排出流路３３を閉じる。一方、逆浸透膜の浸透圧力を越えない液体が、逆浸透膜装置Ｓ内の空気を押しながら還流流路１１、第１開閉弁２０内の凹周溝２２ａ及び第１連通路１７を通過してポンピング駆動室２ｂ内に還流し、この液圧及び空気圧とハンドル９に加わる力とによってメインピストン３が復動する。
【００２５】
その後、再び図２から図３の状態にメインピストン３が往動することにより、第１開閉弁２０の第１室２１ａに流入した液体の液圧と弾発部材２３の付勢力との共働により第１ピストン弁２２を押圧し移動させて還流流路１１の流出孔１１ａを閉じ、かつ空気及び液体が第２連通路１９を介して第２開閉弁３０の第１室３１ａ内に流入して第２ピストン弁３２を押圧し移動させて排出流路３３を開き、排出流路３３を介して外部に排出する。なお、ポンプ装置内通路径については、第１ピストン弁２２及び第２ピストン弁３２の適正な動作性の確保及び配管抵抗による圧力損失を低減するために、その管内流速が、０．５〜２．０ｍ／ｓｅｃ程度になるように設計することが望ましい。
【００２６】
このように本発明のポンプ装置は、ポンプ系内に空気が存在するポンピング初期状態であっても、ハンドル９の揺動操作のみのポンピングで第１・第２開閉弁２０、３０が適正なタイミングで開閉してポンプ系内の空気を排出しながら液体を吸い込み、正常にポンプ機能を作動開始させることができる。
そして、ポンプ系内から概ね全ての空気が外部に排出されて液体が満たされ、メインシリンダ２内のポンピング室２ａとポンピング駆動室２ｂ内の液圧が均衡した状態となれば、僅かな力（５ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力）でハンドル９を揺動するのみで高圧（５０ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力）の液体を逆浸透膜装置Ｓに送り、液圧が浸透圧力を超えれた時点で液体の一部（通常海水の場合約１０〜４０％）が逆浸透膜を透過して浄化された飲料水が供給流路４０を介して外部に供給され、一方逆浸透膜を透過しない不純物を含む濃縮水は還流流路１１から開状態の第１開閉弁２０を通過してポンピング駆動室２ｂに還流し、第２開閉弁３０の開状態で排出流路３３を介して外部に排出される。
【００２７】
なお、上記実施の形態ではポンプ装置を逆浸透膜装置とは別体として構成した場合を例示したが、ポンプ装置が逆浸透膜を一体的に備える構成としてもよい。また、別の観点により、弾発部材を省略し、第１開閉弁側と第２開閉弁側の流路径やシリンダ容量を異ならせて供給される液圧に差をつけることによって、第１開閉弁と第２開閉弁の開閉を僅かにずらした適正なタイミングを設定することが可能である。
【００２８】
［実施例］
図１〜図３で説明した本発明のポンプ装置を実施例とし、このポンプ装置の還流流路１１を閉鎖したままの状態のものを比較例とし、実施例及び比較例にてそれぞれ海水を逆浸透膜装置Ｓに供給したときのハンドル押圧とポンプ吐出圧を測定し、その結果を表１及び図４に示した。
【００２９】
【表１】
2004218474.tif 000003
【００３０】
表１及び図４から分かるように、実施例は比較例に比して１／３〜１／４程度の小さいハンドル押圧力で大きいポンプ吐出圧を得ることができた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、低駆動圧で高圧を得ることができるポンプ装置であって、ポンプ本体部のポンピング駆動室に対する還流流体の流入・排出の流路及び各流路を開閉切換する第１開閉弁・第２開閉弁にそれぞれ独立して振り分け、かつ第１開閉弁内にピストン弁を還流流路の流出孔を閉じる方向に弾発付勢する弾発部材を設けたことによって、ポンピング初期状態、特にポンピング駆動室内に空気が存在し液圧不足である状態であっても、メインピストンの往復動作に第１・第２開閉弁の各ピストン弁が瞬時に反応して適正なタイミングで往復動作すると共に、ポンピング駆動室に流入する還流流体の入り口と出口が別であるため流体の流れがスムースとなり、従来のような調整操作することなしに正常にかつスムースにポンピングを開始することができる。また、第１開閉弁及び第２開閉弁としてはそれぞれ二方弁構造のものを使用可能であり、複雑な構造となる三方弁構造のもに比して簡素であるため、ポンプ装置を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポンプ装置の実施の形態を示す正面図である。
【図２】同実施の形態におけるポンプ装置の概略構成図であって、ポンピング前の状態又はメインピストンの復動状態を表す。
【図３】同実施の形態におけるポンプ装置の概略構成図であって、メインピストンの往動状態を表す。
【図４】実施例と比較例のハンドル押圧とポンプ吐出圧を測定した結果のグラフ図である。
【図５】従来のポンプ装置の概略構成図であって、メインピストンの復動状態を表す。
【図６】従来のポンプ装置の概略構成図であって、メインピストンの往動状態を表す。
【符号の説明】
１  ポンプ本体部
２  メインシリンダ
２ａ  ポンピング室
２ｂ  ポンピング駆動室
３  メインピストン
４  駆動手段
１１  還流流路
１１ａ  流出孔
１２  第１流路
１５  吸入流路
１６  送出流路
２０  第１開閉弁
２１  第１サブシリンダ
２１ａ  第１室
２１ｂ  第２室
２２  第１ピストン弁
２３  弾発部材
３０  第２開閉弁
３３  排出流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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