JPS5948643B2 - 回転駆動式逆浸透方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、大雑把に言って、逆浸透・限外濾過式流体分
離方法および装置ｆこ関するものであり、特１こ逆浸透
による海水脱塩・清浄化「こ応用できる。

逆浸透Ｅこおいては、供給流体、たきえは、海水が半透
膜を明答した圧力容器内に高い作動圧力で圧送される。

この作動圧力が供給流体の浸透圧よりも高ければ、塩分
のかなり減った清浄な製品水が低圧のコレクタ側に半透
膜を横切って透過する。

無理のない表面積の半透膜を横切って充分な製品水の流
れを生じさせ、かつ半透膜を通しての少量の塩拡散（半
透膜を横切って濃度勾配があるときｌこは常に存在する
）を充分かつ確実に希釈するため１こは、供給流体の浸
透圧以上のかなり余分な作動圧を必要とする。

浸透圧が約２５ｋｇ／ｃ１１１である海水の場合、単段
の逆浸透「こおける代表的な作動圧力は７０ｋｇ／ｉの
オーダー（こある。

供給流体の流れは、若干量、半透膜を透過するが、その
残部は半透膜によって阻止された塩でますます濃縮され
ることになる。

連続逆浸透工程では、濃縮流体の流れを容器から排出し
て過剰な塩の蓄積を防がねばならない。

海水脱塩では、この濃縮流体の流れは、供給流体の流れ
の７０パーセレントが代表的であり、時には９０パーセ
ントはどにもなるこ々がある。

濃縮流体はほぼ完全な作動圧力で容器を出るが、濃縮流
体を装置から排出する前に減圧しなければならない。

この減圧は濃縮流体の流れを適当な背圧弁で絞って作動
圧力を調節すると共（こすべての圧力エネルギを消散さ
せるこき（こよって行うことができる。

しかしながら、このエネルギ消散作用は効率を低下させ
る。

濃縮流体の圧力エネルギを成る程度回収することは公知
であり、往復動式ポンプｔこおけるエネルギ回収装置の
例が米国特許第３，５５８，２４２号（発明者Ｗ、Ｄ、
Ｊｅｎｋｙｎ−Ｔｈｏｍａｓ）および米国特許第４．１
２４，２８８号（発明者り、 Ｐ 、 Ｓ 、Ｗｉ １
ｓｏｎ ）ｆこ示されている。

これらの米国特許では、供給ポンプの膨張室に出入する
濃縮流体の流れ方向を制卸するのに摺動スプール弁ある
いは回転弁を用いており、弁はポンプのストロークに合
わせてあってピストンストロークの末端限界で正確に流
体を出入りさせる。

もちろん、ピストン装置が動いている間、弁装置の運動
が生じることがないので、油圧ロックあるいはシステム
圧力損失の機会を減らすべく、正確な弁タイミングと迅
速な弁シフトが必要である。

したがって、当然、弁開閉時期合わせ機構が精密な製造
公差を必要とし、この機構Ｆこおける過剰な磨耗があび
しい問題を生じさせがちとなる。

先に述べたようｔこ、作動圧力は普通７０ｋｙ／ｆｆｌ
のオーダーのものであるから、特Ｅこ海水の潤滑性が比
較的悪いという観点ｔこおいて、方向性弁ギヤが比較的
高い力を受は易い。

上記の米国特許では、方向性弁ギヤが高い圧力差を受け
るポートを横切′つて生じ、弁の浸蝕が大きい問題とな
り、弁ギヤ「こ高い負荷をかけ、磨耗を促進させがちで
あり、圧力損失の危険を作り出す。

さらに、効率を高くするためには、逆浸透時ｔこ濃度分
極を制；卸しなければならない。

濃度分極は供給流体の流れに濃度勾配を生じさせて半透
膜面付近ｔこおける塩濃度を高める傾向がある。

この傾向は半透膜面・＼の供給塩水の大量移送から生じ
、半透膜面付近の境界層ｔこ塩分が蓄積して半透膜を透
過する水が少なくなり、この境界層から塩分が拡散する
こと１こよって平衡するのである。

濃度分極は、特に、浸透性の高い供給溶液、たとえば海
水で有害である。

これは、半透膜のところの濃度がより高くなって有効浸
透圧を高めるからである。

濃度分極が生じた場合、所定の製品流量のための作動圧
力を高めなければならず、そうすると、製品の塩分が増
すことＥこなり、半透膜の寿命を損なうおそれもある。

逆浸透システムは、普通、半透膜列を通して強制対流を
生じさせること（こよって濃度分極を減じるよう１こな
っている。

流れ（こ瞬間的な滞留が生じただけでも激しい濃度分極
が生じるこさもあるので、半透膜を通して連続的な循環
流を保つことが絶対必要である。

成る種の用途では、ポンプのもどり行程で半透膜を横切
っての圧力、流量の変動を減らすのｔこ液圧アキュムレ
ータ装置が役１こ立つが、別の用途では、膜面を横切っ
て製品水流量対濃縮流体流量の比を低くして循環させる
か、補助的な再循環を行うか、あるいは機械的な撹拌装
置を用いることによって強制対流を改善することができ
る。

しかしながら、半透膜を通して再循環させたり、撹拌装
置を用いたりすると、普通は、装置がかなり複雑になる
。

本発明は、供給流体から透過流体分と濃縮流体分とを分
離する半透膜を用いる半透膜分離装置用の多シリンダ回
転駆動式供給ポンプを提供することによって従来技術の
難点および欠点を減じるものである。

ポンプ作用は、供給流体と濃縮流体とを分離しているフ
ィードディスプレーサを有するポンプシリンダ内の濃縮
流体の圧力を減するこきにより助勢される。

ポンプシリンダへのまたはこれからの濃縮流体の流れを
制御する方向制御弁はクランクシャフトｌこより機械的
１こ付勢される。

この方向制御弁の作動を完了させるため（こ停止期間を
与えて弁作動のタイミングエラーに対する余裕を増し、
ディスプレーサの両端部間の圧力差をおおよそ均等Ｅこ
する。

ある実施例Ｅこおいては、ディスプレーサロッドが弁作
動に先立って圧縮または圧縮解除作用を与えて弁の両端
部間の圧力差をおおよそ均等化して弁の摩耗を減する。

悪い影響を及ぼす濃度分極効果は、等しい位相差で配設
した数個のフィードシリンダを用いるか、または再循環
濃縮流体の脈動流を供給するように配設したひさつまた
はひとつ以上の再循環シリンダを有する単一のフィード
シリンダポンプを用いることによって半透膜を横切って
存在する圧力脈動または流れの脈動を減少せしめるこさ
によって減することができる。

さらに、このようなポンプのいくつかの実施例Ｅこおい
ては、ディスプレーサを横切る流体の制限された相互混
合が許容される。

少なくさも３つのフィードシリンダを有する実施例にお
いては、各シリンダのディスプレーサロッドに弁を一体
１こして他のシリンダへの流体流れを制御するようｔこ
することＥこより弁作動の機械的な単純化を果たしてい
る。

また他の実施例ｔこおいては濃縮分極効果を、ひとつま
たはひとつ以上の再循環ポンプを用いて主供給流れの脈
動流から位相のずれた濃縮流体流れの脈動流を与えるこ
（ｌ！：ｆこより、減少せしめている。

本発明「こよる圧送装置は、選択性膜手段により供給流
体を透過流体分き濃縮流体分（！ｌ−（こ分離し、それ
ぞれ透過および排出せしめる半透膜分離装置に用いる。

この圧送装置は少なくともひとつのフィードシリンダを
持つ往復動式フィードポンプを有するもので、このフィ
ードシリンダはフィードディスプレーサロッド（こ装架
したフィードディスプレーサを有、し、これはフィード
シリンダ内で往復動する。

フィードシリンダはディスプレーサの一方の側ｔこ圧送
室を有し、この圧送室は入口導管装置と連通し供給流体
をここへ入れるようにする一方、供給導管装置とも連通
し供給流体を半透膜へと導く。

またディスプレーサの他方の側ｔこは膨張室があり、こ
の膨張室はもどり導管装置１こ連通し半透膜からの濃縮
流体をここｌこ導く。

圧送室および膨張室は相対的な移動部分を有し、これに
より全供給流体流量（こ対する透過流体分のおおよその
回収比を決める。

またこの装置は第１および第２の弁装置を包含し、これ
らの弁装置がそれぞれ膨張室と圧送室と１こ連通し、導
管装置お協同して流体の流れを圧送室・＼またはここか
ら半透膜へ送りまたは半透膜から流出せしめる。

第１の弁装置はふたつの開放位置間ｔこ閉鎖中間位置を
有する。

さらに可回転駆動装置ｆこよりフィードディスプレーサ
ロッドおよび第１の弁装置を働かせる一方、このフィー
ドディスプレーサの行程さ第１の弁装置の作動との間に
位相ずれまたは角度ずれを維持せしめる。

フィードシリンダに関連せしめた停止装置は流体容積交
換装置を有し、この流体容積交換装置は圧送室および膨
張室に作用的に関連して容積の交換を許容しこれによっ
てフィードディスプレーサロッドの運動方向の逆転ｔこ
引続いて圧送室さ膨張室との間の圧力をおおよそ均等化
する。

停止装置はまた有効閉鎖中間位置を横切って第１の弁装
置を移動する１こ充分な停止間隔または角度を与える一
方、フィードディスプレーサロッドの最初の動きは、ポ
ート開放ｔこ先立って開こうとしている第１の弁装置の
ポート間の圧力差を均等化しようとする。

本圧送装置は、少なくともふたつの附加的なシリンダ「
こより特徴ずけられる、半透膜を横切る圧力および流体
の流れの脈動を減じせしめる装置を有する。

各シリンダは回転駆動装置１こよって駆動され、シリン
ダ内で往復動できるデイスフーレーサさディスプレーサ
ロッドさを有し、これらシリンダは互いｔこ位相を異ｆ
こし、各シリンダは導管装置１こ連通して流体を半透膜
装置へ圧送しおよび流体を半透膜装置から受取るようｔ
こする。

フィードシリンダの第１の弁装置はこれらの附加的なシ
リンダの一方１こ関連する回転駆動装置と協同して前述
の弁作動のための位相差を与えている。

本発明の半透膜ｆこよる分離法は上述の装置（こよって
実施できるものであって、圧送室へ供給流体を導入する
のと同時］こ膨張室から減圧濃縮流体を排出し次いで圧
送室内の供給流体を加圧し同時ｆこ加圧濃縮流体を膨張
室内・＼導入して圧送行程においてフィードディスプレ
ーサへ供給されたエネルギ１こつけ加える行程を包含す
る。

また、フィードディスプレーサロッドの運動の逆転に引
続いて圧送室と膨張室との間で流体容積が交換され、開
こうとしている方向制御弁装置のポートを横切る圧力差
を大略均等化する一方、この弁装置の閉鎖中間位置を瞬
時ｔこ横切って移動するようＥこする。

本方法はさらｔこ、第１のシリンダを作動させる一方同
時ｔこ回転弁、駆動装置から少なくともふたつの附加的
なシリンダを互いに位相をずらして作動せしめ、これら
附加的なシリンダの一方に関連せしめた回転駆動装置（
こよりフィードシリンダに関連せしめた方向制御弁装置
を作動せしめるが、これらのシリンダ間の位相差を方向
制御弁装置の作動のためｆこ適宜な停止期間を与えるよ
うｔこ定めることを特徴とする。

以下、添付図面を参照しながら本発明をその前提きなる
装置と実施例とによって説明する。

第１図 本発明は前提きなる単一シリンダ式半透膜分離装置５は
クランク軸６と、往復動式フィードポンプ装置７と、方
向制御用三方弁組立体８とを包含する。

クランク軸６は軸線９のまわりに回転できるよう「こジ
−ビーナル（図示せず）（こ装着してあり、適当な位相
角（後ｔこ説明する）で隔たった一対のクランクピンす
なわち偏心体１０．１１を有し、偏心体１０はほぼ中間
行程を示してあり、偏心体１１は上死点で示しである。

連接棒１２．１３が偏心体１ｏ、ｉｉをポンプ装置７お
よび弁装置８（こ連結している。

この分離装置は、さらに、差動サージング吸吹器１５と
、半透膜装置１７を入れた膜容器１６と、任意選択の低
圧用、高圧用フィルタ１８．１９とを包含する。

供給流体２１は透過流体分２２と濃縮流体分２３とｔこ
分離され、これらの流体分は、それぞれ、半透膜装置を
透過したものと、半透膜装置によって阻止されたもので
ある。

ポンプ装置７はフィードシリンダ２４と可動フィードピ
ストン装置、すなわち）／−ドブイスプレーサ２５とを
有し、このピストン装置はシリンダを、供給流体を加圧
する圧送室２７と、濃縮流体を減圧する膨張室２８き（
こ分割している。

いくつかの均等のピストン装置が考えられるが、すべて
流体加圧体きしてよりも流体ディスプレーサきして作用
し、後述するようＦこ、普通の剛性ピストンとは異なる
。

ここでは「ピストン装置小 「ディスプレーサ」等の用
語を用いるが、特許請求の範囲でも用いている「テ゛イ
スプレーサ」きいう用語はこのようなものをすべて含む
ものである。

ピストン装置は膨張室を貫いているピストンロッド装置
、すなわちフィードディスプレーサロッド２９と協働し
、連接棒１２）こ枢着してあってクランク軸の回転Ｅこ
よってピストンロッド装置を往復動させるようＥこなっ
ている。

ピストンロッド装置２９は対向した弾性パッド３０・１
，３１・１を備えた一対の隔たった止め３０，３１を有
する。

ピストン装置２５はピストンロッド装置にすべりばめし
た内径部３３を有するピストン円板３２を包含し、この
円板は隔たった止めのパッド間ｔこ位置していて止め間
で自由Ｅこ摺動するようになっている。

パッドは、円板３２が止めと係合したときの衝撃を減ら
すのに役立つ。

あるいは、ピストン円板あるいは止めそのものを弾性の
あるものきして衝撃を緩めてもよい。

内径部３３とピストンロッド装置２９との間隔は、円板
３２が止めから離れたときｆこ限られた流量の流体を通
過させるに充、分なものである。

ピストン円板３２の外周を動的シール３２・１が囲んで
いてこの外周とシリンダ壁との間を流体が余分子こ漏出
するのを防ぐよう「こなっている。

止めのパッド間隔３５および円板の厚みは、ピストンロ
ッド装置２９が円板３２を軸線方向］こ置いて移動する
ときに、円板の動きが無視しうるほどのものであり、ピ
ストン全行程の約１０乃至３０パーセントであるよう１
こ選定される。

それ故、ピストン円板３２はピストンロッド装置上で浮
動し、ピストン円板３２の往復行程がピストンロッド装
置２９のそれよりも小さくなる。

ピストンロッド装置のまわりのシール装置２６はシリン
ダからの流体の漏出を防ぐ。

シリンダ２４、したがって、ピストン装置２５または円
板３２さピストンロッド装置２９は、後述するようｆこ
、透過流体分封全流体流れの回収率を部分的ｔこ決定す
る圧送室、膨張室の相対移動を反映するピストンワット
すなわちディスプレーサロッド対シリンダの比率を定め
る相対的な直径寸法をもっている。

入口導管装置３６が圧送室２７さ連通していて供給流体
内に突入している供給導管部分３８から供給流体２１を
導く。

逆止弁３７が圧送室２７から導管装置３６に逆流するの
を防ぎながら供給流体をフィルタ１８および導管部分３
８を通して導入するようＥこなっている。

出口導管装置３９は、差動サージング吸収器１５および
フィルタ１９を経て半透膜装置１７と圧送室２７とを連
通させており、圧送室から半透膜装置ｔこ加圧供給流体
を導くよう（こなっている。

導管３９には逆止弁４０が設けてあり、圧送室・＼の逆
流を防いでいる。

出口導管３９は差動サージング吸吹器１５と圧送室との
間を延びる導管部分４１と、差動サージング吸収器とフ
ィルタ１９との間に延びる導管部分４２と、フィルタ１
９から半透膜容器１６まで延びる導管部分４３とから成
る。

もどり導管装置４４が半透膜装置を膨張室２８と連通さ
せていて濃縮流体分を半透膜装置から膨張室２８ｆこ導
く。

もどり導管装置４４は、差動サージング吸収器１５と半
透膜容器１６との間に延在する導管部分４５と、方向制
御弁組立体８と差動サージング吸収器１５譜の間Ｅこ延
在する導管部分４６さを有する。

この方向制御弁組立体８は、濃縮流体分２３を通常、廃
棄部めに導く通気導管すなわち排出導管４７と、膨張室
２８と連通ずる接続導管４８とを有する。

方向制御弁組立体８は三方弁であり、上端を連接棒１３
に枢着した摺動弁スプール４９を有し、このスプールは
線形の往復運動を行う。

図（こは、このスプールが移動の上限で示してあり、こ
の位置では、導管部分４６が接続導管４８と連絡して濃
縮流体分を半透膜から膨張室（こ導く。

図示していないが、移動の下限では、後述するように、
接続導管４８が排出導管４７）こ連絡する。

水の粘性および潤滑性が低いため、スプール４９］こは
、適当な組成物、たとえば、ガラス繊維入りフルオロカ
ーボン重合材料の動的シールリング５２が装着してあっ
て漏洩を最小限に抑えると共Ｅこスプール焼付きを防い
でいる。

こうして、弁組立体８は可動スプールを有する２位置、
中央閉止、三方弁であり、スプールが中間閉位置を通っ
て２つの位置間を移動して導管連絡を変えるのである。

スプール移動量はクランクピン１１の偏心量（こよって
決まる。

弁組立体８は膨張室２８譜連通している特定の導管・＼
またはそこからの流体の方向を制御するものであって、
第１の弁装置と呼ぶこさにする。

逆止弁３７，４０は圧送室２７々連通ずる導管の流れを
制御するものであって、第２の弁装置き呼ぶこｄこする
。

後述するように、第１、第２の弁装置は導管装置き協働
して流体源からの流体、半透膜装置への流体および半透
膜装置からの流体の流れ方向を制御する。

明らかなようｔこ、第１、第２の弁装置は等価な手段で
置き換えることができる。

差動サージング吸収器１５はシリンダ６５とピストン装
置６４とを有し、ピストン装置はシリンダ６５を濃縮流
体サージング吸収室６６お供給流体サージング吸収室６
７とＥこ分割している。

ピストン装置６４は濃縮流体サージング吸吹室６６を貫
通しているピストンロッド装置６９と協働し、流体の混
合、漏洩を防ぐシール装置７０．７１を有する。

サージング吸収器をなめらかに作動させるために、これ
らのシール装置は摩擦の低いものきしである。

圧縮はね７２がピストンロッド装置を囲み、ピストン装
置６４（！−濃縮流体サージング吸収室６６との間「こ
延在しており、ピストン装置が有効ｔこばね負荷されて
シリンダ内で往復動できるようＥこなっている。

こうして、圧縮ばねはピストン装置と協働してピストン
装置を供給流体サージング吸収室の排出方向に押してい
る。

供給流体サージング吸収室６７は出口導管３９の部分４
１内の加圧供給流体ｔこさらされており、導管部分４２
．４３を通して半透膜容器１６とも連通している。

濃縮流体サージング吸収室６６はもどり導管装置４４の
導管部分４５内の濃縮流体分にさらされており、部分４
６を通して弁組立体８さも連通している。

ピストン装置６４およびピストンロッド装置６９はフィ
ードディスジ１／−サ２５およびフィートチ゛イヌプレ
ーサロッド２９さ同様ｔこ作用するので、吸収器ディス
プレーサ、吸収器ディスプレーサロッドき考えることが
できる。

サージング吸収室６７のピストンロッド装置６９（！ニ
ジリンタロ５はフィードポンプ７のピストンロンド対シ
リンダの比率さほぼ同様の相対的な直径寸法を有するが
、その数倍の排出量を有し、透過流体分対全流体分の回
収率を調整することができる。

差動サージング吸吹器の１つの特徴は、ポンプ装置７の
比率さ同様の比率、すなわち、サージング吸収器の濃縮
流体および供給流体のサージング吸収室の移動の比率を
圧送装置７の膨張室２８の圧送室２７の移動の比率と大
略等しいものとして、濃縮流体および供給流体のサージ
ング吸収室６６．６７の接続を行ってポンプ装置の負荷
ならし装置として作用すると、＝１こある。

ばね７２は比較的小さく、ピストンロッド−装置６９は
ピストン装置６４さ比べて比較的小さい面積のものであ
り、差動サージング吸収器は後述するよう（こ始動時１
こクランク軸の数回転以内に完全ｔこ作動状態まで充填
される。

差動サージング吸収器からのピストンロッド装置６９の
突出量が任意の瞬間ｔこおけるシステムの静液圧を視覚
的ｆこ表示しているこｄこ注意されたい。

排出量についてのピストンロンド対シリンダの面積比は
１：１０の範囲内１こあり、実際の回収率の場合１：２
である。

半透膜装置１７はこの分野で公知の適当な列で半透膜容
器１６に収容されており、低圧側の製品チャンネル７６
は半透膜からの製品水を受け、この製品水は製品導管７
７を通して排出される。

半透膜容器内の半透膜列（ま、過剰の濃度分極効果を防
ぐに充分な供給流体の強制対流を生じさせるように設計
されている。

供給流体の流速が低すぎる場合Ｅこは、濃度分極が激し
くなる可能性がある。

作動 第１図を参照して、ピストン装置および弁の最初の完全
な運動は詳しく説明せず、簡略に説明するが、第２図で
詳しく説明する。

クランク軸６が矢印７３の方向Ｅこ回転するｔこっれて
、フィードピストン装置２５は矢印７４の方向に下向き
ｔこ移動して圧送行程を行う。

ピストン円板は止め３０ｔこ押付けられて円板の内径部
を通しての漏洩を防止する。

弁スプール４９はしばらくその最上方位置ｔこいて通気
導管４７を閉じ、導管部分４６が接続導管４８と連通し
て半透膜容器１６からの加圧供給流体分を差動サージン
グ吸収器の室６６および弁組立体８を通して膨張室２８
）こ流入させてピストン装置２５の背面（こ作用させる
。

濃縮流体は膨張室２８で減圧され、ピストン装置（こ力
を加え、この力はピストン装置が矢印７４の方向・＼シ
リンダ２４内で下向きに移動するときに連接棒１２から
の力に加勢して圧送室２７内の供給流体を加圧する。

逆止弁３７は供給流体圧力１こよって閉じられており、
逆止弁４０は開いていて圧送室２７からの加圧供給流体
を導管部分４１を通して差動サージング吸収器１５の供
給流体サージング吸収室６７に送る。

この室６７からの加圧供給流体は導管部分４２、高圧側
フィルタ１９および導管部分４３を通って半透膜容器１
６に流入する。

透過流体分は半透膜装置を透過してから、低圧側製品チ
ャンネル７６ｆこ流入し、製品導管７７から集められる
。

濃縮流体分は半透膜装置Ｅこよって拒否され、導管部分
４５を通って濃縮流体サージング吸収室６６ｆこ流入し
、それから導管部分４６および弁組立体８を通って膨張
室２８）こ流入する。

濃縮流体圧力はピストン装置２５の背面１こ作用し、濃
縮流体の静液圧エネルギの利用を可能とし、供給流体に
加えられたエネルギのかなりの部分を回収するこさがで
きる。

膨張室２８内の濃縮流体の圧力は圧送室２７内の供給流
体の圧力よりもほんの少し低く、したがって、濃縮流体
の圧力が作用するピストンの背面の面積が小さいこａＧ
考慮すれば、クランク軸は本来必要さされる力とエネル
ギ回収された力きの差ｆこ相当する力のみ供給すればよ
い。

第２図を参照してより詳しく後に説明するように、クラ
ンクピン１０が第１図に示す位置Ｅこ対して直径方向ｔ
こ対向した場合、ピストン円板は上向き］こ動いてもど
り、すなわち吸入行程を行い、破線で示すよう（こ止め
３１さ係合し、内径部３３を通しての漏洩を防ぐ。

弁ヌプール４９は反対側の位置（図示せず）ｆこあって
、導管部分４６が閉じて弁組立体８を差動サージング吸
収器１５から遮断する。

通気導管４７は開いていて接続導管４８と連通し、膨張
室２８内の流体ｔこさらされている。

逆止弁３７は供給流体を圧送室２７Ｅこ導くようｆこ開
いており、逆止弁４０は差動サージング吸収器からの逆
流を防ぐよう１こ閉じている。

もどり行程でのピストン装置の上向き運動は弁組立体お
よび通気導管４７を通して膨張室２８からの減圧濃縮流
体を、通常、廃棄溜めｔこ排出させる。

供給流体サージング吸収室６７内の圧力が製品水の半透
膜装置１７を連続的１こ造膜する結果としてやや低下し
たとき、ばね７２が差動サージング吸吹器のピストン装
置６４を導管部分４１．４２に向かって下向きＥこ押す
。

このばね７２の力は、半透膜装置から濃縮流体サージン
グ吸収室６６へ流入してピストン装置６４の背面１こ作
用する濃縮流体の圧力ｔこよって高められる。

差動サージング吸収器のピストン装置６４の下向き運動
は半透膜容器内への供給流体の流れを維持し、濃度分極
作用を減じる傾向１こある。

こうして、フィードポンプのもどり行程中の、半透膜装
置の濃縮流体側ｔこおける滞留状態が減じられ、ピスト
ン装置６４の移動を充分なものとしてもどり行程を通じ
て半透膜装置を通る流れを適切に維持するのである。

明らかなよう］こ、差動サージング吸収器１５は半透膜
装置と連通して装置作動中、半透膜装置を横切っての供
給流体の圧力、流量をほぼ均−ｔこする手段さして作用
する。

この差動サージング吸収器は出口、もどり導管装置と連
通しており、半透膜装置さ第１、第２の弁装置との間Ｅ
こあって圧力変動を吸収し、半透膜を横切っての流体の
流量をほぼ均−ｔこする。

ピストンロッド運動の逆転の際、ピストン円板３２、：
！−ピストンロッド装置２９との間（こ相対運動、すな
わち、軸線方向摺動があること（こ注目されたい。

これはピストンロッドの逆転に続いてピストン円板３２
の空動き、すなわち停止を生じきせる。

これは絶対必要なことであるが、異なった構造でもこの
停止作用を得ることはできる。

以下の説明ｔこおいてこの停止作用ｔこついて詳しく触
れるが、これの効果はシリンダ内の流体移動がゼロのと
きに弁組立体８を変位させるこきにあり、圧力損失を無
視できるほどのもの１こし、弁の磨耗を低下させるので
ある。

ピストン円板はピストンロッド装置上で止め３０．３１
間で往復動するものとして説明したが、実際ｌこは、止
めのバッド３０・１．３１・１間で往復動する。

第２図 第２図はクランク軸６の時針方向への１回転の間のピス
トンと弁の相対位置および作動順序を示しているが、角
度間隔は説明のためＥこ正確にとっていない。

ピストンロッド装置の偏心体１０の上死点がクランク軸
の基準点となっていてピストン圧送行程の直前（こＡで
示しである。

対応する下死点はピストン吸入行程の直前「こあってＢ
で示しである。

停止期間りはピストンロッド装置ｆこ加えられる往復動
作用の逆転ｆこ続くフィードシリンダの膨張室内での流
体移動ゼロの期間である。

この実施例では、停止期間はピストンロッド圧送行程の
開始ＡとＥで示すピストン装置圧送行程の開始との間の
、角度間隔、すなわち停止角りで示す期間として定義し
である。

同じ定義がピストンロッド圧送行程およびＢ、Ｆ間のそ
の角度間隔１こも尚てはまる。

作動順序は次の通りである。偏心体１０゜１１は破線で
示すようｔこ位相角Ｃだけ隔たって示しであり、この位
相角は９０度よりも幾分小さくて第１図とは矛盾しない
。

偏心体１０が上死点で示してあり、第１図の位置と比べ
てクランク軸基準点Ｅこ対して約９０度変位した位置ｔ
こあること１こ注意されたい。

吸入行程時、ピストン装置はＡ］こ近づき、弁組立体８
は導管４８．４７を連絡して膨張室から濃縮流体を排出
させており、この間、導管４６は閉じている。

室２７．２８内の流体圧力は低く、Ａの直後、Ｇのとこ
ろで、導管４８．４７の間は閉じられ、導管４６も閉じ
たままである。

こうして、弁の中間閉位置ですべての導管が閉じられ、
シリンダの膨張室からの流体移動がまったくなくなる。

ピックトンロッド装置２９が室２７）こ向って下向きに
動き始め、ピストン円板３２は静止したままである。

このピストンロッド装置は密閉室である室２７内の供給
流体を加圧するポンプ・プランジャとして作用する。

室２７内の圧力が高まる１こつれて、Ｅの直前のＨｌこ
おいて、逆止弁４０（第１図参照）が開き始め、導管部
分４１を通して差動サージング吸収器１５な供給流体を
送り込む。

ＨとＥの間のＪにおいて、第１弁装置が再び開いて導管
部分４８．４６を連絡する。

このさき、これらの導管部分の圧力はピストンロッド装
置のポンププランジャ作用ｌこよってずで１こほぼ等し
くなっている。

その直後のＥのところで、止めがピストン円板と接触し
てこのピストン円板をピストンロッド装置と一緒に移動
させ、停止期間りを終らせ、ピストン装置の圧送行程を
開始させる。

クランク軸６がさらＥこ回転すると、ピストンロッドの
圧送行程が完了し、このとき、弁スプール４９が１で示
す、その行程の偏心体１０の上死点ｆこ達し、次ｔこ下
降を開始する。

偏心体１０の下死点Ｂのところで、ピストン円板がシリ
ンダ内のその下方限界Ｅこ達し、停止期間（こ入り、逆
止弁４０が閉じる。

その直後のＫのところで、弁８が導管４８．４６を閉じ
、導管４７も閉じたままであり、再び中間閉位置をとる
こと１こなる。

ピストンロッド装置が再び静止しているピストン円板３
２を通り抜け、ポンプ・プランジャとして作用し、閉じ
ている室２７から後退してその中の圧力を低下させる。

圧力がＦの直前でさらｔこ低下したさき、逆止弁３７が
Ｌのところで開き、供給流体が導管３６を通って圧送室
２７に流入し始める。

その直後のＭのところで、弁８が導管４８，４７を連絡
させ、この段階で、これらの導管４８．４７内の圧力が
ほぼ等しくなる。

その直後のＦのところで、止め３１がピストン円板３２
と接触してピストン停止期間を終了させ、ピストン円板
が吸入行程を開始する。

ピストン円板が吸入行程を完了するさ、弁がＮのところ
で偏心体の下死点Ｅこ達し、次ｆこ逆向きに動き始める
。

ピストンロッド装置２９が偏心体の上死点Ａｌこもどっ
た♂ころでサイクルが完了し、これが繰り返される。

点Ａ、Ｇ間、点Ｈ９Ｊ間、点Ｊ、Ｅ間の角度間隔および
直径方向反対側の対応位置間の角度間隔は誇張して示し
てあり、流体ポートの寸法、弁スプールの形状寸法、製
造公差、シリンダの容積変化、圧力変動等Ｅこよるが、
普通２乃至５度である。

停止期間りは第１図の単一シリンダ型の場合２０乃至６
０度である。

引出し線Ｐ、Ｒはそれぞれ吸入、圧送行程ｆこおけるピ
ストンロッド、ピストン円板の移動量を表している。

ピストン装置位置に対する上記の弁動作順序を得るため
には、弁装置の偏心体１１が停止期間りの中間点Ｓから
９０度隔たっていなければならない。

こうして、ディスプレーサロッドと第１弁装置は９０度
から停止角の半分だけ異なる位相角で隔たっているので
ある。

こうして、浮動ピストンを用いて停止期間を与える（こ
は、ピストンおよびそれぞれの弁装置の動作が９０度以
外の角度で隔たっていてこの停止期間を（９０±Ｄ）度
の位相角で調整する偏心体を有するクランク軸を必要と
する。

これＥこよって、第１弁装置が停止期間ｔこ完全Ｅこ閉
ざされ、すなわち、弁がその中間閉位置「こあり、第１
弁装置の弁閉止角■が停止角りの一部だけ両端で重なり
合う。

弁の中間閉位置はシリンダから流体が出るのを防ぎ、こ
うして、開こうあるいは閉じようさしている第１弁装置
のポートを横切る圧力をほぼ等しくするこ々ができるの
である。

関連した導管の前後での圧力均等化は、粘性、圧縮性お
よび潤滑性の低い、高圧の流体で通常起る激しい浸食、
磨耗を抑えてシールおよび弁座の寿命を延ばす。

また、開こうとするポート前後の圧力差の均等化は弁装
置を作動させるのｌこ加えなければならない力を減じ、
弁作動機構の寿命、信頼性を高めるこキｔこなる。

弁作動のタイミングはピストン装置がフィードシリンダ
内での行程の終りに上、下死点ｌこ達したさきに三方弁
装置８をなめらかに切換えるようｌこリンク機構１こよ
って決定されるピストン装置の位置「こほぼ依存する。

明らかなように、ピストンロッド装置２９および弁スプ
ール４９（第１図）は流れの運動量が重要である比較的
大型のユニットに適するなめらかな単調和式往復運動を
持つ。

停止期間を弁作動順序ｔこ最低限必要な以上Ｅこ増大さ
せて液圧衝撃をさら（こ減じることができる。

明らかをこ、海水の非圧縮性から見て、クランク軸作動
式装置は浮動ピストン装置によって与えられる確実な停
止期間なしｆこは機能を果しえないであろう。

粗い性質の液体を移送する方向制御弁は比較的ゆっくり
と作動するのが望ましく、これは準調和式弁動作および
停止期間（こよって達成される。

弁閉止角■は弁スプールの移動速度をゆるめるか、ある
いはその中間閉止部分を延長するかすることによって増
すことができる。

しかしながら、停止期間りは両端で■と重ならなければ
ならない。

停止期間りの適当な角度範囲は約２０乃至６０度であり
、それ以上の停止角はより高い作動圧力あるいは速度ま
たはその両方の場合ｔこ適する。

停止期間は許容速度での弁動作を可能とし、かつまた第
１弁装置を横切っての圧力均等化を可能きするＥこ充分
な長さでなければならぬ。

比較的長い停止期間の場合、ピストンロッドは停止期間
の終りでかなりの速度を必要とし、ピストン円板お止め
との接触衝撃を減するＥこはクランク軸速度が比較的低
いのが好ましい。

代替物および均等物 ２つの偏心体を持った簡単なりランク軸Ｅこ均等の別の
クランク機構を用いてピストンロッド装置の独立した準
調和運動、ピストンロッド装置の逆転毎のピストン停止
期間、および三方弁の動作のための停止期間の中間点か
らの９０度位相差を得ることができる。

このような機構としては、たとえば、斜板駆動装置、ス
コッチョーク駆動装置、軸方向半径方向ローラカム、駆
動装置等がある。

明らかに、特Ｅこカム駆動装置の場合、広い範囲のピヌ
トンロツドおよび弁スプールの加速度および速度が可能
であり、広い範囲の停止期間を得ることができる。

第３図 代りの第１弁装置８１は第１図の弁組立体８に置き換え
ることができるものであり、摺動カム８２となるスプー
ルを有する三方弁である。

カム８２は次のよう１こ導管と連通ずる弁座８７，８８
を有する２つの二方向ポペット弁８５，８６を作動させ
る。

もどり導管部分８９が差動サージング吸収器（図示せず
）と連通しており、接続導管９０がポンプ装置の膨張室
（図示せず）と連通しており、通気導管あるいは排出導
管９１が濃縮流体出口（図示せず）と連通している。

弁８５．８６はそれぞればね９３．９４を有し、これら
のばねは弁の閉鎖を開始させ、流体圧力差が弁の密封を
高める。

ステムガイドに設けたシール９６，９７はポペット弁の
ステムを通っての漏洩を防止し、硬化鋼のボール９８．
９９がステムを横方向から護っている。

ポペット弁のうち少なくさも１つが常Ｅこ着座している
よう「こ摺動カム８２のプロフィルを決めるこさが絶対
必要である。

もし両方のポペット弁が一度に持ち上げられるならば、
それがたさえ瞬間的「こあったとしても、導管８９．９
１が連絡して圧力を逃がしてしまうので、装置が作動し
なくなってしまう。

スプール、すなわちカム８２は第１図の連接棒１こ連結
してあり、第１弁装置８１が弁組立体８と代って同様な
機能を果すことができる。

作動Ｅこあたって、弁は圧送行程で生じる完全な上昇位
置Ｆこあり、カム８２が弁８５をその弁座８７から持ち
上げており、したがって、導管８９゜９０が連絡して半
透膜装置からの加圧濃縮流体を膨張室に流入させる。

弁８６はばね９４および不平衡な静液圧によって着座さ
せられている。

ポンプのもどり行程（図示せず）で、弁８６が弁座８８
から持ち上げられて膨張室を通気導管９１に通じさせ、
弁８５はばね９３および静液圧ｔこよって閉じられて半
透膜装置からの濃縮流体の流れを阻止する。

第４図 代りのポンプシリンダ１０５が、第１図Ｅこ関連して先
Ｅこ説明したようＥこ、入口導管３６、出口導管３９お
よび接続導管４８と連通している。

このポンプシリンダ１０５は可撓性のあるダイヤフラム
あるいはベローズ１０８と協働するピストンロッド装置
１０６を有する。

このタイヤフラム１０８はその一端を固定シール１１０
ｒこよってポンプシリンダ１０５Ｉこ、他端をピストン
ロッド装置（こ、それぞれ取付けである。

こうして、ダイヤフラムはポンプシリンダを圧送室１０
９と膨張室１１１（！：ｆこ分割し、供給流体分と濃縮
流体分とに分離し、第１図のピストン装置と同様Ｅこ作
用する。

可撓性ダイヤフラムは、圧送室１０９と膨張室１１１と
の間ｆこ通常存在する静液圧の差がほんの少しなので、
適したものである。

可撓性ダイヤフラムまたはベローズを用いるき、第１図
のピストン装置２５のシール３２．１の摩擦損失がなく
なり、また、公差もゆるくなるので製作も簡略化されう
る。

ダイヤフラム１０８は圧力差の下でもつぶれないように
比較的剛いものであるとよい。

つぶれた場合に、変位量が減少して満足をこ作用しなく
なるからである。

あるいは、接続導管４８内の排出圧力を越えたブースト
圧力で供給流体を入口導管３６ｔこ供給してもよい。

ダイヤフラムは供給流体と濃縮流体の間の剛性の隔壁と
なるものではなく、ピストンロッド装置１０６の運動が
圧送室１０９内の流体排出を生じさせると共（こ膨張室
１１１内の流体排出量をゼロＩこしつるようなものであ
ればよい。

こうして、ダイヤフラムはピストン装置ドの運動の結果
としての流体圧力Ｅこ屈服し、往復作用の転換に順応す
る。

こうして、ダイヤフラムの弾力性がシリンダからの流体
移動なしにちょうど良い時機に弁変位を行なわせる停止
期間を得る代替手段を提供する。

無孔ベローズによって隔離された室１０９，１１１間ｆ
こ流体の移動がまったくないことｔこ注意されたい。

弾力性および流体圧力差が適切であれば、このダイヤフ
ラムは第１図のピストン装置２５と同様のフィードディ
スプレーサとして作用するこさができるが、ただし流体
の相互混合はない。

ピストンロッド装置１０６もフィートチ゛イスプレーサ
ロッドとして作用する。

第５図 代替物としての差動サージング吸吹器１１８は第１図の
差動サージング吸収器１５の代りとなりうるものである
。

この吸収器１１８はシリンダ１１９を有し、このシリン
ダは出口導管装置３９の導管部分４１．４２およびもど
り導管装置４４の導管部分４５，４６古連通している。

差動サージング吸収器１１８はピストンロッド装置１２
１も有し、これは可撓性のダイアフラムあるいはベロー
ズ１２３と協働する。

このダイアフラムは一端を固定シール１２５でシリンダ
入、他端をピストンロッド装置・＼取付けである。

ダイアフラムはシリンダ１１９を濃縮流体サージング吸
収器１２９と供給流体サージング吸収器１３０．ｉＩこ
分割する。

ばね１３１がピストンロッド装置１２１を囲んでおり、
これは第１図のばね７２七同様ｆこ作用する。

第１図の剛性ピストン装置２５の代りｔこ第４図のダイ
アフラム１０８を用いる°さきの考察は第５図の構造に
も当てはまる。

第６図 代替物としての可撓性ピストン装置、すなわちフィード
ディスプレーサ１３８は第１図のフィードシリンダ２４
内のピストン円板３２の代り（こ用いることができ、ピ
ストンロッド装置すなわちフイードデイヌブレーサ田ン
ド１３９と協働する。

このピストンロッド装置は、互に向い合った球面１４３
，１４４を有する１対の隔たった支え１４１．１４２を
有する。

可撓性円板１４６がこれらの球面間１こ配置してあり、
これはピストンロッド装置１３９を受ける中央内径部さ
、非変形状態（図示せず）のときにやや凸状の両面１４
６゜１４７（！ｌ−、シリンダ内径よりもやや大きい直
径の外周縁１４９とを有する。

この外周縁は耐磨耗性）低摩擦シー／ｌ／ＩＪング１５
０を持っており、このシールリングはシリンダ壁面と摺
動・密封係合するに充分なほど外周縁から突出している
。

円板１４６はシリンダによって皿状に変形させられる。

この円板は充分な可撓性を持っており、ピストンロッド
がその軸線方向運動を転換するとき、円板の内部が撓ん
でロッドの運動（こ追従する一方、円板外部分がシリン
ダ壁と静止接触したままであり、最終的Ｅこは円板の変
形が限界（こ達すると、円板の外周縁がシリンダ壁土を
摺動する。

こうして、ピストンは充分に順応してピストンロッドの
運動逆転の際ｔこピストンロッド装置および円板の隣接
部分の、比較的大きな量、代表的Ｅこはピストンロッド
全行程の１０乃至２０パーセントの運動を可能とし、こ
のとき、シールリングのシリンダ壁土の摺動量は無視し
うるほとである。

このように円板が変形することによって、その外周縁の
移動量はピストンロッド装置の移動量よりも少ない。

明らかなようｆこ、ピストンロッド運動の逆転時ｌこ、
１４６．１の破線で示す下向きの凸状の形状１こ下方ｔ
こピストンが移動するさきにピストン円板は図示のよう
「こ上向きに凸の形状から変形する。

円板のこの変形は壁面に対する円板の無視しうるほどの
滑りを伴って生じる。

こうして、明らかなよう（こ、ピストン円板１４６はピ
ストンロッド装置十Ｆこ支えられたほぼ平らで、弾力性
のあるダイアフラム装置として有効に作用し、充分な弾
性ｆこよってピストン円板の外周付近の無視しうるほど
の動きを伴ったピストンロッド運動を許し、ちょうど良
い時機ｆこ弁変位を行なわせて弁ポートのところで圧力
均等化を可能とする停止期間を与えることができる。

上記のような弾性ピストン円板は、第１図のクランク軸
６に類似した回転駆動装置と共ｔこ用いた場合、膨張室
、圧送室間の流体移動なしｔこ第１図の摺動ピストン円
板上はぼ同様に作用する。

このピストン円板は、第４図のベローズ１０８よりも剛
いダイアフラムであるき考えるこきができ、同様１こ、
円板を横切る圧力がほぼ均等化されたさきのみ第１弁装
置をして導管を開閉せしめて弁ポート）こおける圧力差
を減じ、それ相当１こ浸食および磨耗を減する。

明らかなよう１こ、第６図の可撓性ピストン円板１４６
、第１図の浮動ピストン円板３２および第３図のダイア
フラムすなわちベローズ１０８はほぼ均等のフィードデ
ィスプレーサであり、ディスプレーサおよびフィードデ
ィスプレーサロッドと組合ってポンプ作用の逆転に応じ
てディスプレーサの一部とディスプレーサロッドの軸線
方向相対運動を生じさせる屈服自在の手段を呼ぶことが
できる。

この屈服自在手段は所望の値に選定することのできる確
実な停止期間を与え、粘性、潤滑性が低く、腐食性のあ
る粗い性質を持った海水の脱塩ｔこ装置を用いるときＥ
こ特１ご重要である。

他の均等な屈服自在のディスプレーサを用いることもで
き、上記のディスプレーサおよび均等物を代りのポンプ
装置において用いるこきもできる。

停止装置の屈従手段は圧送室および膨張室ｆこ作動的１
こ関連せしめた流体容積交換装置を包含する。

この流体容積交換装置はフィードディスプレーサロッド
の運動の逆転（こ伴って両室間で流体容積の交換を許容
し圧力のおおよその均等化を果す手段である。

こうして、これらのディスプレーサは流体を循環させる
と共に濃縮流体のエネルギの回収を可能１こするが、流
体を圧縮したり、膨張させたりするよう１こは作用しな
い。

フィードディスプレーサロッドは水を半透膜から追い出
し、ディスプレーサが静止しているさきＥこ圧力を増減
し、ディスプレーサを駆動するプランジャとして作用し
、かつ第７図１こ関連して説明するよう１こ弁装置と協
働することができる。

第７図 本発明の第１の実施例である３段式のフィードポンプ組
立体１７０はクランクケース１７２とクランク軸１７３
とを有し、このクランク軸は３つの偏心体、すなわちク
ランクピン１７５，１７６゜１７７を有し、軸線１７９
まわりに回転できるよう１こジャーナル止めしである。

以下の説明ｆこおいて、クランク軸は矢印１８１の方向
に回転し、３つの偏心体は普通の３偏心体式クランク軸
と同様ｔこ均等１こ１２０度ずつ隔たっている。

ポンプ組立体１７０は偏心体１７５，１７６゜１７７に
対応する第１、第２、第３のフィードシリンダ１８５，
１８６，１８７を包含する。

各シリンダは、それぞれピストンロッド装置すなわちフ
ィードディスプレーサロッド１９３，１９４゜１９５を
有する第１、第２、第３のフィードピストン装置すなわ
ちフィードディスプレーサ１８９゜１９０．１９１を有
する。

ピストン装置は、概略的（こ示しであるが、第１図に示
すような摺動ピストン装置すなわちフィードディスプレ
ーサ２５ｂはぼ同様である。

こうして、たきえば、第１ピストン装置１８９を考えた
場合、ピストン円板１９２がピストンロッド装置１９３
上の止め１９６間ｆこ装着してあり、これはピストンロ
ッドと協働して先ｔこ述べたようｌこ円板とロッドの軸
線方向相対運動を生じさせる。

すなわち、均等の屈服自在のディスプレーサとして作動
しうるのである。

止め１９６の１つさ円板１９２．！：の向い合った面の
間隔１９９はピストンロッド装置上ピストン円板の相対
運動を定める。

３つの均等に隔たったシリンダの場合、間隔１９９はピ
ストンロッド装置の行程の４分の１、すなわち、クラン
ク軸偏心距離の半分である。

これは各シリンダの停止角が以下（こ述べるようｔこ６
０度だからである。

第２図を簡単１こ参照して、停止角りは最小間隔１９９
、すなわちピストンロッドに対するピストン円板の移動
量の角度表示である。

すなわち、停止角りはピストン円板の動きなしｆこ生じ
るクランク軸回転を表わしており、かつまた、第１弁装
置とピストンロッドの間の位相差は（９ｏ−＋’２）度
である。

２ 再び第７図を参照して、３つのシリンダが均等に隔たっ
ている場合、シリンダ間隔は であり、公称停止角は （１２０°−９０°）Ｘ２＝６０゜ である。

公称停止期間はクランク偏心体間の位相差、たとえば、
シリンダの数によって決まる。

実際の選定される停止期間はやや大きくしてもよく、弁
設計、公差等に依存する。

簡単な例としては、６０度の停止期間はピストンロッド
行程の４分の１を表わす。

各ピストン装置はそれぞれのシリンダを圧送室と膨張室
とＦこ分割しており、第１シリンダ１８５は第１圧送室
１９７、′第１膨張室１９８を有し、第２シリンダ１８
６は第２圧送室２０口、第２膨張室２０１を有し、第３
シリンダ１８７は第３圧送室２０３、第３膨張室２０４
を有する。

各シリンダのピストンロッド装置は膨張室を貫通してそ
れぞれの偏心体、すなわち回転駆動装置と後述するよう
な要領で協働し、ピストン装置が１２０度の位相で隔て
られることＥこなる。

第１、第２、第３のシリンダ１８５，１８６゜１８７は
、それぞれ、第１、第２、第３の弁ヌプール２０５，２
０６，２０７と第１、第２、第３の弁室２１０，２１１
，２１２古を有する。

各弁スプールはそれぞれの弁室内で往復動する。

各弁ヌプールの内端はそれぞれのピストンロッド装置（
こ直結してあり、外端はそれぞれの連結装置２１５．２
１６，２１７と協働する。

これらの連結装置はそれぞれのクランク偏心体と協働す
る。

弁スプールはそれぞれのピストン装置ドと整合しており
、それに固着しであるが、一体となっていてもよく、か
つそれぞれのピストン装置と同時（こ往復動する。

連結装置は概略的に示しであるが、第１図ｆこ示すよう
Ｅこスプールの外端にリンク止めしてあってもよく、偏
心体とスプールとを相互連結している。

あるいは、偏心体の横方向運動Ｅこ順応する他の同等の
連結装置、たきえば、カム装置、回転駆動装置を代りに
用いてもよい。

フィードポンプき協働する導管装置およびそれに関連し
た装置は先に述べたものとほぼ同様のものであるが、以
下ｔこ簡単ｔこ述べる。

入口導管装置２２１は供給流体源２２２から同様の入口
逆止弁２２５を有する図示しない接続導管を通って延び
ており、フィードシリンダの圧送室１９７，２００゜２
０３さ連通している。

出口導管装置２２７は圧送室を半透膜圧力容器２３３（
こ出口逆止弁２２９およびフィルタ２３１を通して接続
している。

この出口導管装置２２７ｆこは、半透膜を横切る圧力お
よび流れの変動を抑える液圧アキュムレータ２３５およ
び最高システム圧力を制御する圧力逃し弁２３６古が組
込んである。

透過導管２３８が半透膜から透過流体を放出し、濃縮も
どし導管装置２４０が半透膜と供給ポンプ組立体１７０
との間にあって濃縮流体をフィードポンプＥこもどすよ
う１こなっている。

明らかなように、入口導管装置２２１は供給流体源をそ
れぞれの圧送室さ連通させて供給流体を圧送室に流入さ
せるようＥこなっており、出口導管装置２２７は各圧送
室を半透膜装置と連通させて加圧供給流体を圧送室から
半透膜装置（こ導ひくよう（こなっている。

逆止弁２２５，２２９は入口、出口導管装置と連通して
圧送室に出入りする供給流体の方向を制御する第２弁装
置として作用する。

後述するように、それぞれの弁室内の弁スプールは所望
に応じて濃縮流体を方向付ける第１弁装置として作用す
る。

弁室２１０，２１１，２１２の内端はもどり導管装置２
４０と連通ずる濃縮流体もどり導管部分２４２Ｅこよっ
て相互連結しである。

弁室の他端は最終排出導管２４５と連通ずる排出導管部
分２４４Ｅこよって相互連結しである。

中間濃縮流体導管装置２４７，２４８が第１、第２の弁
室２１０，２１１の中間部分をそれぞれ第２、第３の膨
張室２０１゜２０４と接続させている。

中間濃縮流体導管装置２４９第３弁室２１２の中間部分
から出て第１シリンダの膨張室１９８さ接続している。

この導管装置２４９は破線で概略的（こ示しであるが、
先Ｅこ述べた弁室および膨張室間の相互接続部と同等の
ものである。

こうして、明らかなるようｔこ、各弁室はその一端（こ
濃縮流体もどり導管装置２４０をこ接続した中間濃縮流
体導管装置を有し、その他端を排出導管装置に接続しで
あるこさに注目されたい。

弁室の中間位置付近で、中間濃縮流体導管装置は１つの
シリンダの弁室を他のシリンダの膨張室と接続している
のである。

こうして、もどり導管装置２４０は半透膜装置を各シリ
ンダの膨張室と連通させて濃縮流体分を半透膜装置から
フィードシリンダの膨張室１こ導ひく。

明らかなるように、シリンダ間の位相差から見て、各弁
とそれに対応するシリンダとの間Ｅこは同じ回転方向に
おいて１２０度の位相差がある。

各弁スプールは間隔を置いてシールを装着したランド部
を有し、シリンダ内で往復運動を行なって中間導管部分
を遮断したり、隣合った濃縮流体もどり導管部分、排出
導管部分を連絡させたりする。

第７図に示すような特定の瞬間１こ、第１弁室２１０の
第１弁スプール２０５は中間位置（こあり、中間濃縮流
体導管２４７は閉じ、第２弁スプール２０６は導管装置
２４８を開いたままＥこする位置ｔこあって第３シリン
ダの膨張室２０４から減圧濃縮流体を排出させており、
第３弁スプール２０７は導管装置２４９を開いた状態に
保ち、加圧濃縮流体を半透膜装置から第１シリンダ１８
５の膨張室１９８に送るような位置Ｅこある。

弁スプールおよびピストンロッド装置は矢印で示す方向
（こ変位・ しつつある。

第７図をみれば明らかなように、第１シリンダ１８５は
圧送行程Ｅこあり、第２シリンダ１８６は停止期間にあ
り、第３シリンダ１８７は吸入行程ｆこある。

この３段式フィードポンプ１７０の作動が３つ・ のフ
ィードシリンダポンプを組合わせて濃縮流体もどり導管
装置からエネルギを回収するものであるこきは明らかで
あろう。

フィードシリンダは１回転のうちに均等をこ位相差を付
けられており、各シリンダの第１弁装置はそれぞれのピ
ストン町ンド装置に固着された摺動自在の弁スプールで
あって成るピストンロッド装置（こ連結された弁ヌプー
ルが半透膜装置から残りの２つの）／−ドシリンダのう
ちの１つのシリンダの膨張室に向う加圧濃縮流体の流れ
方向を制御するようになっている。

半透膜装置を覆う供給流体の流れはクランク軸の回転毎
ｔこ３つの異なった圧力パルスを持っているが、クラン
ク軸の回転数を適当１こ選定するこき（こよって流れの
停滞状態をほぼ除くとさができ、また、アキュームレー
タ２３５あるいは単一シリンダ配置で用いられる差動サ
ージング吸収器の寸法を縮小するとさもできる。

また、第１図の単一シリンダの実施例と比べてクランク
軸のトルク需要変動を低下させることもできる。

３段式フィードポンプを３つの偏心体を有するクランク
軸き協働する３つのフィードシリンダン共に示したが、
同じクランク軸にさらにシリンダを組込み、たとえば、
５段式フィードポンプとして、適消数の偏心体を有する
クランク軸で駆動することもできる。

所望に応じて、多シリンダ内燃機関と同様の要領でフィ
ードシリンダの数を増やして１つまたはそれ以上のシリ
ンダ傾斜列を持つ半径方向機関としてもよい。

入口、出口、もどり導管装置の配置は先ｔこ述べたもの
とほぼ同様であり、第１弁装置、すなわちスプール弁そ
の他の均等物が回転駆動装置き協働し、各シリンダのそ
れぞれの第１弁装置が駆動装置ｔこ対して位相差を持っ
て配置され、弁動作とピストン装置運動との間ｆこ所望
の停止期間を与えることｔこなる。

これは先（こ述べたと同様の要領で複雑なタイミング機
構なしに達成され、したがって、成るシリンダと組合っ
た弁装置が別のシリンダ（必ずしも隣のシリンダではな
くて所望の停止期間にあるシリンダ）Ｅこ出入りする濃
縮流体を方向付ける。

半径方向配置シリンダの２つまたはそれ以上の列を持っ
た多シリンダ実施例１こおいては、成る列にある弁を隣
の列のシリンダき接続することができる。

明らかｔこ、多くの組合わせが可能であり、特に、上述
のようＥこ弁の位相を選んだ場合、協働するシリンダの
全数は１より大きい奇数きなる。

特Ｆこ望ましいシリンダ数は３，５であり、これをそれ
ぞれ全体で６゜１０シリンダさなるようｔこ２つの列Ｅ
こ組合わせてもよい。

第８図 ポンプ装置の第２実施例；はフィードシリンダ２６３と
、フィードピストン装置２６４と、フィードピストンロ
ッド装置２６５を有する往復動式ポンプ装置２６１を包
含する。

このフィードピストン装置はフィードシリンダを圧送室
２６７と膨張室２６１＃こ分割している。

フィードピストン装置２６４は、第７図のフィードピス
トン装置と同様Ｆこフィードシリンダ内のディスプレー
サロッドの行程の４分の１の軸線方向相対運動を行なえ
るようＥこフィードディスプレーサロッドに装着したフ
ィードディスプレーサである。

中心軸線２７０を有するクランク軸（図示せず）が連結
装置２７１さ協働して先ｔこ述べたき同様の要領でピス
トンロッド装置２６５を往復動させる第１の偏心体を有
する。

ポンプ装置２６１は第１、第２の再循環用シリンダ２７
５，２７６を包含し、これらのシリンダ内ではそれぞれ
第１、第２の再循環用ピストン装置２７９，２８０が往
復動する。

ピストン装置２７９．２８０は、再循環用ピストンロッ
ド装置２８１．２８２と連結してあり、第１、第２の再
循環用シリンダをそれぞれ第１の前、後室２８５゜２８
６と第２の前、後室２８７，２８８とＥこ分割している
。

ピストン装置２７９．２８０は再循環用ディスプレーサ
としても作用し、主として、後述するようＥこ実質的な
圧力上昇なしＥこ流体を追い出す。

こうして、再循頃用ピストンロッド装置は再循環用ディ
スプレーサロッドとなり、再循環用シリンダのそれぞれ
の後室を貫き、シールされて漏れを防止される。

再循環用ピストン装置２７９，２８０はそれぞれ内部流
体移動装置２８３，２８４を有し、再循環用ピストン装
置のもどり行程の際ｔこ流体を後室から前室に通過させ
るようになっている。

ピストン装置２７９は隔たった内外の止め２９０，２９
１の間で軸線方向ｆこ移動できるようＥこ装着したピス
トン円板２８９を包含する。

ピストン円板は中央孔２９２を有し、外方止め２９１は
多数の移動孔２９３を有し、これらの移動孔はピヌトン
ロツド装ｆｉ２８１の半径方向に隔たっていてピストン
円板２８９が図示したように外方止め（こ係合したさき
に中央孔２９２と整合するようになっている。

この位置では、内方止めと円板の間に充分な間隙２９４
があってもどり行程の際ｔこ孔２９２、孔２９３、間隙
２９４を通して前、後室２８５．２８６間に流れを生じ
させる。

摺動自在の円板および孔は濃縮流体移動装置２８３とし
て作用し、ピストン装置２８０の移動装置２８４も同様
である。

図では、流体移動装置２８４が圧送行程を行なっており
、そのピストン円板が内方止めに接触しており、円板の
中央孔が内方止めで閉ざされており、流体の移動を防い
でいること（こ注目されたい。

こうして、再循環用ピストン円板は流体を一方向ｔこ移
動させる弁として作用し、濃縮流体移動装置は移動導管
および移動弁装置を包含する。

この弁付きピストン装置は普通の２サイクルポンプで用
いるようなカップワッシャプランジャと同様ｌこ作用し
、別の形態もきりつる。

その代りの例が第１０図ｔこ示しである。

ピストンロッド装置２８１．２８２は連結装置２７１と
同様の要領でクランク軸の偏心体（こそれぞれ装着した
ロッド連結装置２９５．２９ｉ協働する。

このクランク軸は、回転自在の駆動装置として作用し、
再循環用ピストンロッド装置と協働し、その結果、再循
環用シリンダがフィードシリンダから均等の位相で配置
される。

入口導管装置２９７が入口弁導管２９８を通してフィー
ドシリンダの圧送室２６７さ連通し、供給流体源３００
からフィードシリンダ（こ供給流体を流入させている。

出口導管装置３０２は圧送室を出口逆止弁３０４および
フィルタ３０５を通しし半透膜圧力容器３０６ｔこ連通
させている。

液圧アキュムレータ３０８および圧力逃し弁３０９が前
述のようｔこ出口導管３０２お連通している。

透過流体放出導管３１１および濃縮流体もどり導管３１
２がそれぞれ半透膜容器から透過流体分および濃縮流体
分を放出し、導管３１２は第１の再循環用シリンダ２７
５の第１後室２８６と連通している。

第１、第２の再循環用導管部分３１３，３１４が主再循
環導管装置３１５と連通し、これは半透膜さ連通してい
て出口導管３０２内の供給流体と混ぜるよう１こなって
いる。

同様の濃縮流体出口逆止弁３１６が各導管部分３１３，
３１４ｆこ設けてあって半透膜１こ向う濃縮流体の流れ
方向を制菌する。

こうして、導管３１３乃至３１５は再循環用シリンダの
前室から半透膜装置まで延びる再循環用導管装置として
作用し、出口弁３１６は再循環用弁装置すして働く。

第２の再循環用シリンダ２７６のピストンロッド装置２
８２は弁スプール３１８を有する第１弁装置３１７を有
し、この弁スプールはピストンロッド装置と一体であり
、縮径部３１９の両端に装着した流体シールを有する。

この縮径部は流体移動のための間隙を与えて弁ポートを
相互連絡させる。

ピヌトンロツド２８２は内径部３２０内で摺動自在であ
り、この内径部；ま弁スプール３１８の弁室さなる。

縮径部３１９はピストンロンド上に位置していて、ピス
トン円板ドがその上死点付近１こあるときＥこ、スプー
ル３１８が第１の位置（図示せず）ｆこあって、縮径部
の上部が後室２８８Ｅこ入ってこの後室２８８を弁室す
なわち内径部３２０でこ通しさせる。

第１の濃縮流体中間導管装置３２４が第１、第２の後室
２８６，２８８間を延びており、第２の濃縮流体中間導
管装置３２６が内径部３２０から出てフィードシリンダ
２６３の膨張室２６８さ連通している。

排出導管部分３２８が内径部３２０から廃棄換部めをこ
向って延びていて後述するよう（こ減圧濃縮流体を排出
させるようＥこなっている。

導管３２６，３２８の位置は、第８図をこ示すようｔこ
スプール３１８が第２の位置「こあるときＥこ、縮径部
３１９が導管３２６，３２８間に延びてそれらを相互接
続し、減圧濃縮流体が膨張室２６８から排出導管３２Ｂ
まで流れうるように決められる。

スプールの第１位置（図示せず）ｆこおいて、加圧濃縮
流体が後室２８８から弁室３２０・＼、そこから導管３
２６・＼、次Ｅこ膨張室２６８に流れることができる。

スプールの第３位置（これも図示せず）は弁室３２０へ
の流量がゼロである中間閉位置である。

第１弁装置３１７は、こうして、再循環用ポンプシリン
ダ２８０の後室２８８、第１、第２の濃縮流体中間導管
装置３２４，３２６、および排出導管部分３２８（！ｌ
−協働する。

弁スプール３１８は弁室３２０内で往復動し、再循環用
シリンダのうちの１つのシリンダのピストンロッド装置
（こ連結してあってフィードシリンダの作動時期から１
２０度の位相差で配置されでいる。

こうして、要約すれば、もどり導管装置は再循環用シリ
ンダの後室の間を第１弁装置まで延び、第１弁装置を少
なくとも１つの後室と連通させる。

また、第２の濃縮流体中間導管装置３２６が第１弁装置
からフィードシリンダの膨張室２６８まで延びていて再
循環用シリンダの後室からの加圧濃縮流体をフィードシ
リンダの膨張室に送り込む。

第１弁装置が変位すると、第２濃縮流体中間導管部分３
２６および弁室３２０々連通している排出導管部分３２
８が相互連絡し、減圧された濃縮流体がフィードポンプ
装置の膨張室２６８から排出される。

第１図の差動サージング吸収器１５と同様に、再循環用
シリンダ２７５，２７６はピストン装置の押退は量とピ
ストンロッド装置の押退は量との好ましい関係を持つ。

透過流体の最も均一な流量およびクランク軸の回転毎の
最も均一なトルク需要を得るために、再循環用シリンダ
のピストンロッド装置２８１，２８２は、各々、フィー
ドシリンダ２６３のピストンロッド装置２６５の排出量
の約半分の排出量を有する。

流量およびトルク需要「こついては第９図を参照しなが
ら詳しく説明する。

ポンプ装置２６１作動Ｅこ際して、フィードシリンダ２
６３は単一のフィードシリンダと同様ｔこ作用し、導管
３０２を通して半透膜作動圧力の供給流体を半透膜装置
３０６に送る。

半透膜（こよって拒絶された濃縮流体は導管３１２を通
ってもどり、再循環用ピストンがフィードシリンダｆこ
対して１２０度で位相をずらして往復動している再循環
用シリンダの後室２８６，２８８に入る。

単一シリンダの場合き同様１こ、フィードシリンダ圧送
行程で、濃縮流体の一部が膨張室２６８で減圧されて濃
縮流体の圧力エネルギを成る程度回収することができる
。

濃縮流体が圧送行程を行なっている再循環用シリンダの
後室に入ったとき、濃縮流体の圧力がピストン「こ作用
し、濃縮流体を半透膜装置「こもどす助けとなる。

第８図「こ示した瞬間ｔこは、再循環用シリンダ２７５
，２７６のピストン装置はそれぞれもどり行程と圧送行
程々を行なっており、）メートシリンダは吸入行程の終
りＥこあって膨張室から減圧濃縮流体を排出している。

第９図 第９図のグラフは摩擦および圧力降下をゼロとした高圧
回路ｆこ出入りする正味流体排出量およびクランク軸の
トルク需要を表わしている。

半透膜装置はクランク軸の回転毎にピストンロッドＥこ
よって排出される流体の２つのパルスを受け、′これら
のパルスはアキュムレータ、圧縮性および流れ損失の効
果を無視した場合、半透膜の出合うようなほぼ正弦関数
として示しである。

３つのディスプレーサの排出量は均等とする。

第１のパルス、すなわち曲線３３０はフィードシリンダ
２６３のピストンロッドによって排出される流れを表わ
しており、流量増大の始まりのところにある不規則部分
３３１はピストン装置の６０度停止期間（こより最初の
ゆっくりしたスタートを表わしている。

フィードシリンダＥこ停止期間がまったくない場合、曲
線は３３２で示す正弦波形（こ近づく。

パルス３３０は再循環用シリンダ２７６のピストンロッ
ドよって排出される濃縮流体の第２のパルス、すなわち
曲線３３３の先、約１２０度のところにあり、これ（こ
続いて約１２０度のきころ１こ再循環用シリンダ２７５
のピストンロッドによって排出される濃縮流体の第３パ
ルス、すなわち曲線３３４がある。

合計曲線３３５は半透膜の供給面］こついての３つの曲
線の代数学的合計を表わしている。

半透膜を通る全流量は３つのシリンダのピストンロッド
よりもむしろディスプレーサによって決定されるので、
循環速度は普通の３段式ポンプと同様に回転毎に３つの
パルスを持つことになる。

再循環用のシリンダから回転毎の２つのパルスは半透膜
を横切っての加圧濃縮流体のサージングを生じさせ、こ
のサージングはフィードシリンダが供給流体の次のパル
スを送る前ｆこ流れの停滞により生じるかも知れない濃
度分極効果を減する。

これらのパルスは圧力および流量の変化１こおいてほぼ
正弦波形となるよう４示してあり、パルスが１２０度だ
け間隙を置いているので、１つのパルスから漸減する流
量が次のパルスからの増大する流量によって増大させら
れ、変動を減らす。

上記の説明は半透膜の加圧口にある流体の流量で行なっ
たが、次のように、クランク軸にかかるトルク需要の表
現でも考えることができる。

フィードシリンダ２６３は、圧送行程（こおいて、高圧
回路、すなわち半透膜容器お組合った導管１こ供給流体
を排出させながら９０度の両側で約６０度、最大トルク
を要求する。

同時１こ、再循環用シリンダは、これら複数のシリンダ
の組合わされた動きで高圧回路内の再循環用ピストンロ
ッドの総容積を減するように、すなわち再循環用ピスト
ンロッドが後退してその占める体積が小さくなるように
位相をきめるのである。

実際に、再循環用シリンダは各々フイードシリンダピス
トンロッドの排出量の約半分を受けるよう１こ１駆動さ
れ、こうして、再循環用シリンダはクランク軸に有効１
こトルクを与えてフィードシリンダ圧送行程を助ける。

フィードシリンダ２６３の、吸入行程で要求するトルク
は少なく、すなわち２７０度の両側に約６０度であり、
高圧回路から外される。

しかしながら、再循環用ピストンロッド装置の組合わせ
効果は、今や、流体を放出させ、先に引き出された流体
を高圧回路ｔこ排出することである。

こうして、先Ｅこ半分受は入れられた流体が高圧回路ｔ
こ再流入させられ、クランク軸ｌこトルクを与える。

これが第８図１こ示した状態であり、第９図のグラフｔ
こ示しであるのである。

数学的に表現すれば、ポンプ１こよって高圧回路に排出
される平均正味流量−（出口導管３０２における流量）
±（主再循環用導管３１ｓｔこおける流量）−（もどり
導管３１２１こおける流量）＝透過導管３１１ｆこおけ
る流量である。

こうして、対の再循環用シリンダがフィードシリンダに
接続され、このフィードシリンダから均等１こ位相がず
れているので、再循環濃縮流体の２つのパルスが供給流
体の各種パルスから均等ｔこ位相がずれていて半透膜を
横切っての圧力、流量の変動を減らし、駆動装置のトル
ク要求Ｆこおける変動を減らし、半透膜から透過流体を
なめらか（こ放出させることになる。

第１０図 再循環用ピストン装置３３７はピストンロッド装置３３
９の外端ｌこ固着したピストン円板３３８を有し、再循
環用シリンダ２７６内を往復動する。

ピストン円板はそれを貫通する多数の移動導管３４０と
、再循環用シリンダの壁面をシールするための周縁シー
ル３４１とを有する。

各移動導管はそれぞれ移動弁３４３を有し、これは流体
の圧力１こ応じて移動導管を開閉するように３４４のき
ころで枢着されたフラッパ弁である。

もどり行程のとき、弁３４３は開いていて、加圧濃縮流
体が後室２８６から導管３４０を通して前室２８５ｔこ
流入する。

前進行程のとき、弁３４３は閉ざされて移動導管を塞ぎ
、ピストンが普通のピストンとして作動する。

明らか（こ、ピストン円板３３８およびロッド３３９は
それぞれ再循環用ディスプレーサ、再循環用ディスプレ
ーサロッドであり、第８図のディスプレーサ２７９およ
びロッド２８１さ同様のものである。

第１１図 ここに示す再循環用ポンプ３５０は第８図に示すものに
かなり類似した３般式シリンダクランクケース３５１を
有する。

このクランクケースは先ｔこ述べたようｆこ供給流体源
および半透膜圧力容器装置き協働する入口、出口、もど
り濃縮流体導管３５２．３５３，３５４を包含する。

また、再循環用弁３５７を有する第１、第２の再循環用
導管３５５．３５６が設けてあって、第８図のものとほ
ぼ同様ｌこ作用する。

ポンプ３５０は、先の実施例さ同様に、フィードシリン
ダ３６０、フィードピストン装置すなわちフィードディ
スプレーサ３６１およびフイードピヌトンロツド装置す
なわちフィードディスプレーサロッド３６２を有する。

ピストン装置はシリンダをポンプ室３６３と膨張室３６
４と（こ分割している。

この装置は第１、第２の再循環用シリンダ３６５，３６
６を有し、これらのシリンダは第１、第２の再循環用ピ
ストン円板ド、すなわちディスプレーサロッド３６９，
３７０ｒこ装着された第１、第２の再循環用ピストン装
置、すなわちディスプレーサ３６７．３６８を備、える
。

第１、第２の再循環用ピストンはそれぞれのシリンダを
第１の前、後室３７１．３７２と、第２の前、後室３７
３．３７４と１こ分割している。

３つのピストンロッド装置は先に述べたと同様の３つの
偏心体を持つクランク軸き協働し、フィードピストン装
置３６１は先の実施例のピストン装置２６４さほぼ同様
である。

第８図のポンプ２６１と第１１図のポンプ３５０との主
な相違は、第８図の再循環用ピストン装置２７９，２８
０（！−一体の移動導管および弁装置と異なり、第１１
図の再循環用シリンダと協働する再循環装置が外部の移
動導管および移動弁装置を用いていることである。

再循環ピストン装置３６７．３６８はピストンロッド装
置３６９，３７０Ｉこ固着されたほぼ普通のピストン円
板を有し、これらの円板は第８゜１０図の実施例におけ
るように流体移動のために軸線方向摺動したり孔があけ
られたりしていない。

代りＥこ、これらの再循環用シリンダは第１、第２の移
動導管３７７．３７８と協働する。

これらの移動導管はそれぞれ第１、第２の再循環用導管
３５５，３５６から出て濃縮流体もどり導管３５４に接
続している。

各移動導管はそれぞれ再循環用シリンダと弁３５７との
間の再循環用導管き接続しており、それぞれ同様の移動
弁３７６を有し、この弁は導管き協働して再循環用ピス
トンのもどり行程で再循環用シリンダの後室からそれぞ
れの前室ｌこ流体を送る。

こうして、移動用の弁および導管は第８図の移動装置と
同様に再循環用シリンダの後室から前室ｔこ濃縮流体を
移動させるのである。

ポンプ３５０は弁室３８３Ｅこ突入している第１、第２
のポペット弁３８１．３８２を有するポペット弁装置で
ある第１弁装置３８０を有する。

これらのポペット弁はたとえばクランク軸（図示せず）
（こ連結してあってそれｔこ同期して作動するカム軸、
従動子のような作動装置を有する。

第１の濃縮流体中間導管装置３８７は再循環用シリンダ
の後室３７２．３７４を相互Ｅこ接続し、第１ポペツト
弁３８１と連通して流体を弁室３８３に流入させる２つ
の部分を有する。

第２の濃縮流体中間導管装置３９０がフィードシリンダ
の膨張室３６４から出て弁室３８３と連通している。

排出導管３９２が第２のポペット弁３８２と連通してい
て減圧濃縮流体を排出させるようｔこなっている。

適当なポペット弁動作で、第１弁装置は濃縮流体を再循
環用シリンダから膨張室３６４（こ、この膨張室から排
出導管に送り、先Ｅこ述べた第１弁実施例と同様１こ、
間を開かすＥこ両ポペット弁が開く。

ポンプ３５０が作動すると、加圧濃縮流体の流れは先１
こ述べた実施例とほぼ同様にふるまうが、ただし、濃縮
流体再循環用シリンダからの、すなわち再循環用シリン
ダの後室から前室・＼の移動流体はピストン装置の外（
こある。

また、ポペット弁装置はカム軸によって正確に作動させ
られるが、明らかＥこ、先に述べた実施例のスプール弁
き比べて、ポペット弁の時機合わせの融通性が大きく、
成る種の状況では有利である。

また、簡略化のためＥこ、再循環用導管１こある移動弁
装置３７６を外部から調整できるよう１こすると便利で
ある。

第１弁装置で用いるカム制御式ポペット弁の利点は、弁
時機合わせの融通性が大きくて単一の再循環用シリンダ
を用いることを可能とすることにある。

これは図示してないが、１つのフィードシリンダと１つ
の再循環用シリンダさを有するフィードポンプが考えら
れる。

だが、ピストンロッド装置ｔこ装着したヌプール式第１
弁装置は上述のよう（こ適当な停止期間を提供しない。

こうして、カム作動式第１弁装置あるいは独立して時機
合わせされる同様の弁を２つのシリンダの実施例で用い
ることができる。

要約すれば、ポンプ装置３５０は少なくとも１つの再循
環用シリンダの後室および第１、第２の濃縮流体中間導
管装置々連通するポペット弁式第１弁装置を持っている
のである。

この第１弁装置は再循環用駆動装置と協働してフィード
シリンダの作動から位相ずれさせられる。

第１、第２の濃縮流体中間導管装置はフィードシリンダ
の膨張室さ再循環用シリンダの後室とを連通させ、フイ
ードシリンダピストンロッド装置の圧送行程完了後Ｅこ
閉ざされ、フィードシリンダのピストンロッド装置の吸
入行程の開始Ｅこ先立って開けられる。

第７図の３段式フィードポンプお第８，１１図の再循環
用フィードポンプとを比較した場合、２０パーセントの
回収率で作動する３段式フィードポンプの方が１日当り
４０００１Ｊットル以上の処理を行う大型ユニットに適
している。

これは、半透膜が比較的長い流路、たとえば、らせん状
あるいは中空繊維の半透膜であることを仮定している。

２０パーセントの回収率で３段式フィードポンプを用い
るものと小型のユニットの場合、流れをゆっくりＥこし
て濃度分極を防ぎ、したがって、再循環用フィードポン
プの流量をより高いものきし、きわめて低い回収率を用
いずｔこ圧送損失を減らすこ、！：ｔこなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の前提となるクランク、駆動式単一フィ
ードシリンダポンプを示すダイアグラムで、ディスプレ
ーサすなわちピストン装置を示す図、第２図はテ゛イス
プレーサおよびディスプレーサロッドの弁時機合わせお
よび作動を示すダイアグラム、第３図は別の方向制御弁
装置を示す図、第４図は別のフィードシリンダを示す図
、第５図は別の差動サージング吸収器を示す図、第６図
はさらに別のフィードシリンダを示す図、第７図は本発
明の第１実施例である３シリンダクランク、駆動式フィ
ードポンプを示す図、第８図は１つのシリンダがフィー
ドシリンダで、２つのシリンダが再循現用シリンダとな
っており、一体の方向制御スプール弁および内部の流体
移動装置を用いている別の３シリンダ・クランク駆動式
ポンプを示す図、第９図は第８図の実施例の理想的な流
量またはクランク軸トルク需要を表わすグラフ、第１０
図は再循環用シリンダのビストス装置Ｅこおける別の内
部流体移動装置を通る概略断面図、第１１図は１つのシ
リンダがフィードシリンダとなり、２つのシリンダが再
循環用シリンダとなり、外部ポペット弁式方向制御弁装
置と外部流体移動装置さを用いる別の３シリンダポンプ
を示す図である。 ６・・・・・・クランク軸、７・・・・・・フィードポ
ンプ、８・・・・・・方向制菌弁、１０，１１・・・・
・・クランクピン、偏心体、１２，１３・・・・・・連
接棒、１５・・・・・・差動サージング吸収器、１６・
・・・・・半透膜容器、１７・・・・・・半透膜装置、
１８，１９・・・・・・フィルタ、２１・・・・・・供
給流体、２２・・・・・・透過流体分、２３・・・・・
・濃縮流体分、２４・・・・・・フィードシリンダ、２
５・曲・フィードディスプレーサ、２７・・・・・・圧
送室、２８・・・・・・膨張室、２９・・・・・・フィ
ードディスプレーサロッド、３０．３１・・・・・・止
め、３２・・・・・・ピストン円板、３６・・・・・・
入口導管、３７・・・・・・逆止弁、３９・・・・・・
出口導管、４０・・・・・・逆止弁、４９・・・・・・
弁スプール、６５・・・・・・シリンダ、６４・・・・
・・ピストン、６９・・・・・・ピストン円板ド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 供給流体２１を半透膜２３３，３０６を透過した透
   過流体分２２．：この半透膜１こよって阻止された濃縮
   流体分２３とＥこ分離する半透膜式分離装置のための圧
   送装置であって、少なくともひとつのフィードシリンダ
   １８５，２６３，３６０を有する往復動式フィードポン
   プ１７０ 、２６１，３５０をそなえ、前記フィードシ
   リンダ１こフィードディスプレーサロッド１０６，１３
   ９，１９３，２８１゜３６２＆こ装架され前記フィード
   シリンダ内を往復動できるフィードディスプレーサ１０
   ８，１３８゜１８９．２６４．３６１を設け、前記フィ
   ードシリンダと前記フィードディスプレーサロッドとが
   全供給流体流量ｔこ対する透過流体分の回収率を部分的
   に決定するようにフィードシリンダ対フィートチイヌプ
   レーサロッド比を定める直径を有し、前記フィードディ
   スプレーサの一方の側１こ圧送室１０９．１９７，２６
   ７．３６３を設けてこれを入口導管装置２２１．２９７
   ．３５２に連通せしめて供給流体を進入せしめるように
   すると共に出口導管装置２２７，３０２，３５３と連通
   せしめて供給流体を前記半透膜Ｅこ導くようｌこし、前
   記半透膜からの濃縮流体分を前記フィードディスプレー
   サの他方の側の膨張室１１１，１９８，２６８゜３６４
   ｆこ導びくもどり導管装置２４０，３１２゜３５４を設
   け、前記膨張室および前記圧送室ｆこそれぞれ連通し前
   記導管装置と協働して流体の流れを前記半透膜・＼およ
   び前記半透膜からき差し向けかつ減圧濃縮流体分を前記
   膨張室から排出せしめる第１および第２の弁装置８１，
   ２０５，２０６゜２０７．２２５，２２９，２３０，３
   １７，２９８゜３０４を設け、前記第１の弁装置のふた
   つの開放位置の間ｔこ閉じた中間部分を設け、前記フィ
   ー ドブイスプレーサロッドおよび前記第１の弁装置を
   作動せしめる一方前記フィードディスプレーサの衝程と
   前記第１の弁装置の作動との間に位相ずれまたは位相角
   Ｃを維持する回転駆動装置１７３゜２７０を設け、前記
   圧送室と前記膨張室との間ｔこ介装され前記フィードデ
   ィスプレーサロッドの運動の反転に引続いて前記圧送室
   と前記膨張室との間で容積の交換とおおよその圧力の均
   等化とを許容する一方前記フィードディスプレーサロッ
   ドの最初の運動が前記第１のポートの開放に先立って正
   Ｅこ開こうとしているこれらの弁の間の圧力差を均等化
   するようｔこ流体容積交換装置１０８，１３８゜１９２
   ．１９６を有し前記フィードシリンダｔこ関連せしめた
   停止装置を設け、この停止装置が前記閉じた中間部分を
   横切って前記第１の弁装置を移動せしめるｔこ充分な停
   止間隔または角度りを与えるようｔこし、さらｔこ前記
   半透膜を横切って生ずる圧力の動揺および流体流量の動
   揺を減少せしめる装置を設けて成る圧送装置において、 （ａ）それぞれディスプレーサ１９０，１９１，２７９
   ゜２８０．３６７．３６８とディスプレーサロンド１９
   ４，１９５，２８１，２８２，３６９゜３７Ｇとを有す
   る少なくともふたつの追加のシリンダ１８６．１８７．
   ２７５，２７６．３６５゜３６６を設け、前記ディスプ
   レーサロッドを前記回転、駆動装置１こよって１駆動し
   て前記追加のシリンダを互いＥこ位相を異ｔこせしめ、
   かつそれぞれの追加のシリンダが前記導管装置と連通し
   て流体を前記半透膜・＼々圧送しかつ前記半透膜からの
   流体を受は入れるようｔこし、 （ｂ）＠記フィードシリンダの第１の弁装置を前記追加
   のシリンダの一方と関連する前記回転駆動装置と協働せ
   しめて弁作動の位相差を与えるようｔこした ことを特徴とする圧送装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の圧送装置１こおいて、
   前記追加シリンダ１８６，１８７をフィードシリンダと
   し、協働するひとつの組のフィードシリンダの総数を１
   より大きい奇数とし、これらのフィードシリンダｆこそ
   れぞれ往復動フィードディスプレーサ１９０，１９１お
   よびフィードディスプレーサロッド１９４，１９５を設
   け、各ディスプレーサロッドを前記回転駆動装置１７３
   ，２７０さ協働せしめて前記フィードディスプレーサを
   等角度だけ位相をずらして作動せしめ、入口および出口
   導管装置２２１．２２７および各第２の弁装置２２５，
   ２２９をそれぞれの圧送室１９７，２００と連通せしめ
   て供給流体を前記圧送室１９７，２００・＼またこの圧
   送室から前記半透膜へと進入せしめるよう（こし、もど
   り導管装置２４０，２４２ｉこ前記半透膜から各シリン
   ダの各膨張室１９８，２０１へと濃縮流体分を導き、各
   シリンダの第１の弁装置２０５，２０６，２０７を残り
   のシリンダの駆動装置１こ応答せしめてひとつの特定の
   シリンダ１こ対する流体流量を制御する第トＤ弁装置が
   協働する組のシリンダの間の位相角１こ依存する量だけ
   前記特定のシリンダ（こ対して位相ずれしているこきを
   特徴上する圧送装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の圧送装置ｔこおいて、
   各シリンダの第１の弁装置２０５，２０６゜２０７を、
   停止角りの半分だけ９０度からずれた位相角Ｃで分離さ
   れている他のシリンダのディスプレーサロッド１９３，
   １９４，１９５ｒこよって作動せしめられるようＥこし
   たこさを特徴とする圧送装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の圧送装置Ｆこおいて、 （ａ）前記追加のシリンダを少なくきもふたつの再循環
   用シリンダ２７５，２７６．３６５，３６６とし、各再
   循環用シリンダにこの中で往復動できる再循環用ディス
   プレーサ２７９，２８０゜３６７．３６８とこれき連結
   した再循環用ディスプレーサロッド２８１．２８２，３
   ６９，３７０とを設け、各再循環用ディスプレーサが前
   記再循環用シリンダを前部および後部室２８５．２８６
   ゜２８７．２８８，３７１，３７３，３７２．３７４Ｅ
   こ分割し、前記再循環用ディスプレーサロッドが前記後
   部室中を貫通し、前記前部室が前記半透膜３０６ｔこ連
   通し、前記後部室が前記フィードシリンダ２６３，３６
   ０の膨張室２６８，３６４Ｅこ接続されてこれと連通し
   、 （ｂ） 再循環用導管装置３１３，３１５，３５５゜
   ３５６、移送導管装置２９３，３７７．３７８および弁
   装置３１６．２９０．３５７．３７６が各再循環用シリ
   ンダき協働して前記再循環用シリンダの圧送衝程１こお
   いては前記前部室７７）らの濃縮流体を前記半透膜へと
   差し向けると共１こ前記再循環用シリンダのもどり衝程
   Ｆこおいては前記後部室からの濃縮流体を前記前部室ｔ
   こ差し向けるようにした ことを特徴とする圧送装置。 ５ 特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ７１１
   （こ記載の圧送装置において、前記流体容積交換装置を
   前記フィードディスプレーサｔこ関連せしめた屈従装置
   １０８，１３８，１９２，１９６さし、 （ａ） 前記フィードディスプレーサロッド１９３を
   １対のストップ装置１９６を有するピストンロッド装置
   とし、 （ｂ） 前記フィードディスプレーサｆこ前記ピスト
   ンロッド（こすべりばめされる孔をそなえたピストン円
   板１９２を設け、このピストン円板を前記ストップ装置
   間Ｅこ介装し、前記ストップ装置間の空隙および前記ピ
   ストン円板の厚さが前記ストップ装置間Ｆこ制限された
   前記ピストン円板と前記ピストンロッドとの間の相対軸
   線方向滑動を許容するようＥこし、 これにより前記ピストンロッドの衝程を前記ピストンの
   衝程よりも大きくなし弁の移動を許容せしめることを特
   徴とする圧送装置。 ６ 特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかｔこ
   記載の圧送装置ｆこおいて、前記ディスプレーサ、前記
   ディスプレーサロッド１０６および前記停止装置が、 ピストン円板ド１０６１こ取付けられ前記圧送室１０９
   を膨張室１１１から隔離する可撓性隔膜装置１０８を有
   し これｔこより前記可撓性隔膜の弾性が停止を与えて適時
   の弁移動を許容するようＥこしたことを特徴とする圧送
   装置。 ７ 特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか（こ
   記載の圧送装置Ｅこおいて、 前記フィードディスプレーサ１３８と前記ディスプレー
   サロッド１３９と（こ関連する前記屈従装置が、 ピヌトンロツド１３９に装架され外側リム１４９の移行
   がこのピヌトンロツドの移行より少ないように変形する
   可撓性の皿状のピストン円板１４６を有することを特徴
   とする圧送装置。 ８ 特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかｔこ
   記載の圧送装置ｔこおいて、圧送装置用の１駆動装置お
   よび停止装置が、 （ａ） 移送および停止装置と協働し前記第１の弁装
   置が前記第１または第２の位置の一方を占めるようｔこ
   移動せしめられた後前記フィードディスプレーサの移動
   の方向が逆転して流体を前記フィードシリンダ１こ出入
   せしめる回転軸１６゜１７３（！ｌ−１ （ｂ） 前記ディスプレーサロッドと前記第１の弁装
   置１９３，１９４，１９５）こそれぞれ結合せしめたク
   ランク部１７５，１７６．１７７とロッド接続装置２１
   ５，２１６，２１７とを有し、前記クランク部が前記弁
   作動および圧送衝程の間に所望の位相差を与えるように
   した回転軸とを有することを特徴とする圧送装置。 ９ 供給流体２２２を半透膜装置２３３，３０６を透過
   した透過流体分とこの半透膜装置によって拒絶された濃
   縮流体分ｄこ半透膜式ｆこ分離する方法であって、前記
   半透膜装置が第１のフィードシリンダ１８５，２６３，
   ３６０、フィードディスプレーサ１８９，２６４，３６
   １およびフィードディスプレーサロッド１９３，２６５
   ，３６１を有する往復動式供給圧送装置１７０，２６１
   ，３５０１こよって供給される加圧供給流体ｌこさらさ
   れており、前記フィードディスプレーサロッドが回転駆
   動装置１７３，２７０ｒこよって駆動され。 前記フィードディスプレーサが前記第１のフィードシリ
   ンダを供給流体用の圧送室１９７．２６７．３６３と濃
   縮流体用の膨張室１９８，２６８，２６４さくこ分割し
   、弁装置２３０，３１７．３８０，２２５゜２２９．３
   ０４，３１６，３５７が画室および前記半透膜装置］こ
   出入する流体の流れの方向を決定するよう「こなってい
   る方法であって、前記圧送室への供給流体の供給を止め
   るさ同時ｆこ前記膨張室からの減圧濃縮流体を排出せし
   め次いで前記圧送室内で供給流体を加圧する上回時］こ
   加圧濃縮流体を前記膨張室内へ進入せしめて圧送衝程中
   ｔこ前記フィードディスプレーサｆこ供給されるエネル
   ギを補充せしめ、前記フィードディスプレーサロッドの
   運動の反転に引続いて前記圧送室と前記膨張室さの間の
   流体容積を交換し、正１こ開かれようとしている方向性
   弁装置のポートの前後の圧力差を大略均等化せしめ、同
   時ｒこ前記方向性弁装置をその閉鎖中間位置を横切って
   移動せしめる方法１こおいて、 （ａ） 前記第１のシリンダを作動せしめるのき同時
   に前記回転駆動装置により少なく譜もふたつの追加のシ
   リンダ１８６，１８７，２７５，２７６゜３６５．３６
   ６を作動せしめてこれらシリンダを互いに位相を異ｆこ
   して作用せしめ、 （ｂ） 前記フィードシリンダお関連する前記弁２３
   ０゜３１７．３８０を前記追加のシリンダのひきつと関
   連する前記回転駆動装置によって操作し、こＱらシリン
   ダ間の位相差で弁作動のための適当な停止期間を与える ことを特徴とする方法。 １０特許請求の範囲第９項記載の方法において、前記ふ
   たつの追加のシリンダを互いに等間隔Ｅこ位相をずらし
   たフィードシリンダ１８６，１８７（！−し、さら１こ 吸入衝程の開始時および圧送衝程の開始時に３つのシリ
   ンダの膨張室および圧送室間の流体の相互混合を制限さ
   れた範囲で同時に許容する。 ことを特徴とする方法。 １１特許請求の範囲第９項記載の方法］こおいて、前記
   ふたつの追加のシリンダを前記回転駆動装置で操作せし
   められる再循環用シリンダ２７５，２７６゜３６５．３
   ６６として、これら再循環用シリンダが前記フィードシ
   リンダから等しい位相角だけ、また互いに等しい位相角
   だけ位相ずれせしめるさ共１こ、 濃縮流体を前記再循環用シリンダから前記半透膜を横切
   って圧送して、再循環した濃縮流体のふたつの再循環脈
   動を供給流体の各主脈動から等しく位相ずれせしめる ことを特徴とする方法。