JP2017536234A - 水浄化装置および該水浄化装置を用いた水ろ過方法 - Google Patents

Abstract

本発明は水浄化装置を開示し、下から上に向けて第１の圧力シリンダと、第２の圧力シリンダと、第１の連結手段と、第２のシリンダ体と、第２のシリンダ体に収容されている第１のシリンダ体の順で備えており、第１の圧力シリンダと第２の圧力シリンダはいずれも一端に開口が設けられており、他端に第１の貫通孔が設けられており、第１のシリンダ体と第２のシリンダ体はいずれも両端に開口が設けられており、中空をなして設けられており、第２のシリンダ体には１のシリンダ体と第２のシリンダ体との間に形成されている第１の水流路と連絡する吸水口が設けられており、該水浄化装置の外壁には、前記第１のシリンダ体に連通する吐水管が挿設されている。本発明における水浄化装置は、超ろ過膜を清浄する時は、第２の貫通孔から水を該水浄化装置に導入するだけで、水圧の作用で超ろ過膜に溜まった汚染物を押し流せ、汚染物の溜まりすぎで超ろ過膜が塞がれ、廃棄になることを防止し、超ろ過膜の耐用年数を大いに伸ばし、水浄化のコストを削減する。

Description

この発明は、汚水処理に関するものであって、特に水浄化装置および該水浄化装置を用いた水ろ過方法に関するものである。

我が国は水資源が極めて乏しい国であって、この事実は人々の生活に大きな不便をもたらしている。ここ数年、都市・農村部の汚水に関する問題がますます際立ってきた。多くの都市では、住民生活による汚水は汚染物質排出配管システムに集中されて処理するようになっているが、経済・社会の発展があまりにもアンバランスなもので、一部の都市と広い農村部には汚染物質排出配管システムがなく、住民生活による汚水の排出は無秩序のままである。そのなかで、直接排出・勝手排出が散見される。一部の川はこれで汚染され、水質汚染への寄与率も年増しに増えている。このままいけば、国民大衆の健康を損なうに間違いない。そこで、汚水処理による圧力を減らすため、人々はより多くの力を入れなければならない。

汚水処理として、まずは汚水における粒の大きな物質、例えば土砂などをろ過除去し、続いて粒の小さな物質、例えばサビ、細菌などを更に除去してから、可溶の塩類を除去するようになっている。こうして処理された汚水は相対的に清潔になるが、コストの高い超ろ過膜という用具は再利用不可で常に交換しなければならない以上、水浄化のコストも高くなっている。水浄化が普及できない理由は、往々としてこういうコスト問題にある。

本発明の目的は、水浄化装置を提供し、常にろ過膜を交換しなければならないことによる高コストという従来の水浄化における問題を解決することである。

上記の目的を実現するため、本発明は水浄化装置を提供し、該水浄化装置は、第１の圧力シリンダと、第２の圧力シリンダと、第１のシリンダ体と、第２のシリンダ体と、第１の連結手段とを備えており、前記第１の圧力シリンダ、第２のシリンダ体、第１の連結手段及び第２の圧力シリンダの順で接続されており、前記第１のシリンダ体は第２のシリンダ体内に収容されており、
前記第１のシリンダ体は水をろ過する超ろ過膜を積載するためのものであって、該第１のシリンダ体の対向する両端は開口を備えており、かつ中空をなして設置されており、前記第２のシリンダ体の対向する両端は開口を備えており、かつ中空をなして設置されており、第１の圧力シリンダは第１の水流端及び汚物排出端を備えており、前記第１の水流端には水を流動させる開口が設けられており、前記汚物排出端には汚物を排出する第１の貫通孔が設けられており、該第１の圧力シリンダは中空をなして設置されており、前記第２の圧力シリンダは第２の水流端及び吸水端を備えており、前記第２の水流端には水を流動させる開口が設けられており、前記吸水端には外部の水を第２の圧力シリンダに流入させる第２の貫通孔が設けられており、該第２の圧力シリンダは中空をなして設置されており、前記第１の連結手段には水を流動させる第３の貫通孔が設けられており、
前記第１の水流端は前記第２のシリンダ体の一端に接続されており、前記第２のシリンダ体の他端は前記第１の連結手段を介して前記第２の水流端に接続されており、前記第１のシリンダ体と第２のシリンダ体との間には第１の水流路が形成されており、前記第１の水流路は前記第１の圧力シリンダに連通しており、前記第１の連結手段は前記第１の水流路の該第１の連結手段寄りの一端を密封しており、前記第１のシリンダ体は前記第２の圧力シリンダに前記第３の貫通孔を通じて連通しており、前記第２のシリンダ体の外壁には前記第１の水流路に連通する吸水口が設けられており、前記第２のシリンダ体の外壁には、前記第１のシリンダ体に連通する吐水管が更に挿設されており、
水をろ過する前に、前記第１の貫通孔が閉じた状態にあり、前記第２の貫通孔が開いた状態にあって、ろ過時には、前記第１の貫通孔が開いて、前記第２の貫通孔が閉じており、前記第１のシリンダ体の超ろ過膜を洗浄するとき、前記吸水口及び吐水管が閉じて、前記第１の貫通孔が開いて、前記水流が前記第２の貫通孔から第１のシリンダ体内に流入し、前記第１の貫通孔から流出する。

好ましくは、前記第２のシリンダ体と前記第１の圧力シリンダとの間には、前記第１のシリンダ体及び第２のシリンダ体を前記第１の圧力シリンダに連結するための第２の連結手段が更に設けられており、前記第２の連結手段には前記水流路を前記第１の圧力シリンダに連通するための第１の導流孔、及び前記第１のシリンダ体を前記第１の圧力シリンダに連通するための第２の導流孔が設けられている。

好ましくは、前記第２の連結手段は第１の連結板を備えており、前記第１の連結板には貫通孔が設けられており、前記貫通孔の周縁は該第１の連結板の一つの板面とは反対となる方向で第１の円環状柱体が延出しており、前記第１の円環状柱体の前記第１の連結板から離れた一端には該第１の円環状柱体の端口を塞ぐ第１の封止板が設けられており、前記第１の封止板には前記第２の導流孔が設けられており、該第２の導流孔の周縁は該第１の封止板の一つの板面とは反対となる方向で第２の円環状柱体が延出しており、前記第２の円環状柱体の周縁の第１の封止板には前記第１の導流孔が更に設けられており、前記第１の円環状柱体は前記第１の連結板と前記第２の円環状柱体との間に位置し、前記第１の円環状柱体の口径は前記第２の円環状柱体の口径よりも大きい。

好ましくは、前記第１の円環状柱体は前記第１の連結板と垂直となっており、前記第２の円環状柱体は前記第１の封止板と垂直となっている。

好ましくは、前記第２の円環状柱体の第１の封止板から離れた一端には、該第２の円環状柱体の端口を塞ぐ第２の封止板が設けられており、前記第２の封止板には増圧孔が設けられている。

好ましくは、前記第１の水流端の第１の圧力シリンダの外壁に対応する位置には、前記第２の連結手段に連結するための第１の補強手段が被さるように設けられている。

好ましくは、前記第２の水流端の第２の圧力シリンダの外壁に対応する位置には、前記第２の連結手段に連結するための第２の補強手段が被さるように設けられている。

好ましくは、前記吐水端の第１の水流端の端面と平行となる横断面積が前記第１の水流端から前記汚物排出端に向かって徐々に小さくなっている。

好ましくは、前記第１の貫通孔には第１の汚物排出管が挿設されており、前記第２の貫通孔には第２の汚物排出管が挿設されており、前記第１の汚物排出管及び第２の汚物排出管にはいずれも水流調節バルブが設けられている。

好ましくは、前記第１のシリンダ体と第２のシリンダ体は中空の樽状をなして設置されている。

本発明は更に上記の請求項のいずれか１項に記載の水浄化装置を用いた水ろ過方法を提供し、該方法は、
ａ．前記第１のシリンダ体内に超ろ過膜を設置するステップと、
ｂ．第１の貫通孔を閉じて、第２の貫通孔を開いて、前記吸水口を通じて前記水流路に向けてろ過待ちの水を注入することで、第１のシリンダ体及び第２の圧力シリンダ内の気体を排出するステップと、
ｃ．第１の貫通孔を閉じたまま、第２の貫通孔を開いたまま、又は第２の貫通孔を間欠的に開くことで、水をろ過するステップと、を含むことを特徴とする方法である。

本発明における水浄化装置は、水圧と第１の圧力シリンダの作用で水を超ろ過膜に押すことで、清潔な水は吐水管から流出する。超ろ過膜を洗浄する時は、第２の貫通孔から水を該水浄化装置に導入するだけで、水圧の作用で超ろ過膜に溜まった汚染物を押し流せ、汚染物の溜まりすぎで超ろ過膜が塞がれ、廃棄になることを防止し、超ろ過膜の耐用年数を大いに伸ばし、水浄化のコストを削減する。

図１は本発明における水浄化装置の実施例を示す立体構造図である。 図２は図１に示す水浄化装置における第１の圧力シリンダの構造図である。 図３は図１に示す水浄化装置における第２の圧力シリンダの構造図である。 図４は図１に示す水浄化装置における第２の連結手段の構造図である。 図５は図１に示す水浄化装置における第１の連結手段の構造図である。 図６は図１に示す水浄化装置の側面平面構造図である。 図７は図６に示す水浄化装置の異なる角度の平面構造図である。 図８は図７に示す水浄化装置の実施例のＡ−Ａ線沿いの断面構造図である。 図９は第１のシリンダ体に超ろ過膜が設置されている図７に示す水浄化装置の実施例のＡ−Ａ線沿いの断面構造図であって、矢印の方向はろ過時の水流の方向を示す。

実施例と添付図面と結び、本発明の目的の実現、機能上の特徴とメリットを更に説明する。

以下における実施例は、当業者の本発明に対する更なる理解を助力するが、本発明を何ら限定するものではない。

本発明は水浄化装置を提供する。図１、図２および図３が示すように、本発明の第１実施例によって提供される水浄化装置は、第１の圧力シリンダ１０と、第１のシリンダ体１１（図８参照）と、第２のシリンダ体１２と、第２の圧力シリンダ１３と、第１の連結手段１５とを備えている。第１の圧力シリンダ１０、第２のシリンダ体１２、第２の圧力シリンダ１３と第１の連結手段１５の順で接続されており、前記第１のシリンダ体は第２のシリンダ体内に収容されている。

前記第１の圧力シリンダ１０は第１の水流端１０４と、汚物排出端１０２を備えている。本実施例において、該第１の水流端１０４は、汚物排出端１０２と相対して設置され、該第１の水流端１０４は水を流動させる開口を備え、汚物排出端１０２は汚物を排出する第１の貫通孔を備えている。

水ろ過用の超ろ過膜が設置されている前記第１のシリンダ体１１であって、該第１のシリンダ体１１は両側に開口を備えており、中空をなして設置されており、好ましくは中空の樽形をなして設置される。

前記第２のシリンダ体１２は両側に開口を備え、中空をなして設置されており、好ましくは中空の樽形をなして設置される。

前記第２の圧力シリンダ１３は第２の水流端１３４と、吸水端１３３とを備えている。本実施例において、該第２の水流端１３４は、吸水端１３３と相対して設置されており、第２の水流端１３４は水を流動させる開口を備え、吸水端１３３は外部の水が第２の圧力シリンダに流れ込むための第２の貫通孔１３１を備えており、前記第１の連結手段１５は水を流動させる第３の貫通孔１５１を備えている（図４参照）。

前記第１の水流端１０４が前記第２のシリンダ体１２の一端に連結し、前記第２のシリンダ体１２の他端は前記第１の連結手段１５を介して第２の水流端１３４と連結する。前記第１のシリンダ体１１と第２のシリンダ体１２との間には第１の水流路１２３が形成されており、前記第１の水流路１２３は前記第１の圧力シリンダ１０に連通しており、前記第１の連結手段１５は前記第１の水流路１２３の該第１の連結手段１５寄りの一端を密封しており、前記第１のシリンダ体１１は前記第２の圧力シリンダ１３は前記第３の貫通孔１５１を通じて連通しており、前記第２のシリンダ体１２の外壁には前記第１の水流路１２３に連通する吸水口１２１が設けられており、前記第２のシリンダ体１２の外壁には、前記第１のシリンダ体１１に連通する吐水管１２２が更に挿設されており、好ましくは、吸水口１２１は吐水管１２２と相対して設置される。

該水浄化装置は水をろ過する前に、前記第１の貫通孔１０１が閉じた状態にあり、前記第２の貫通孔１３１が開いた状態にあって、ろ過時には、前記第１の貫通孔１０１が開き、前記第２の貫通孔１３１が閉じて、前記第１のシリンダ体１１内の超ろ過膜を洗浄するとき、前記吸水口１２１及び吐水管１２２が閉じて、前記第１の貫通孔１０１が開いて、水流が前記第２の貫通孔１３１から第１のシリンダ体１０内に流入し、前記第１の貫通孔１０１から流出する。

具体的には、前記水浄化装置は一般としてろ過時に立ったまま置くもので、すなわち前記第１の圧力シリンダ１０が該水浄化装置の底部にあり、第２の圧力シリンダ１３が該水浄化装置の頭部にある。ろ過する前に前記第２の貫通孔１３１を開いたまま（第２の貫通孔１３１が気体排出のために開く）に、前記汚物排出口１０１を閉じたままにし、浄化待ちの水が前記吸水口１２１を通じて前記水流路１２３に流れる時、ろ過待ちの水はまず第１の圧力シリンダ１０内に流れ込み、ろ過待ちの水が多くなり、水位が次第に上がるにつれ、第２の貫通孔１３１を閉じて、ろ過待ちの水は水圧と前記第１の圧力シリンダ１０の圧力作用で次第に第１のシリンダ体１１内にある超ろ過膜に押され、超ろ過膜にろ過された後、ろ過待ちの水は前記吐水管１２２から排出される。ろ過された汚物が第１の圧力シリンダ１０に堆積し、第１の貫通孔１０１を開けることで第１の圧力シリンダでの汚物を排出できる。この過程において、水における一部の土砂とほかの大粒の不純物は重力作用で前記第１の圧力シリンダ１０の底部に堆積する一方、超ろ過膜にろ過された不純物も食い止められて第１の圧力シリンダ１０に残るところで、堆積と堆積していない土砂はすべて第１の貫通孔１０１を通じて排出できる。

ろ過待ちの水が前記第１の水流路１２３を満たした時、水圧と前記第１の圧力シリンダ１０の作用で、ろ過待ちの水は前記超ろ過膜に押される。このプロセスにおいて、水における一部の不純物が前記超ろ過膜に入り、不純物が次第に多くなるにつれ、超ろ過膜が塞げられる一方、水の二次汚染（水はまだ清潔にろ過されていない）にもなり、ひいては超ろ過膜はろ過機能を失い、廃棄となる。該水浄化装置は主に水圧と第１の圧力シリンダ１０を通じて水を前記超ろ過膜に押すものであって、したがって、超ろ過膜における不純物も主に超ろ過膜の底部に存在する（超ろ過膜は第１の圧力シリンダ１０の一部に寄っている）。したがって、本実施例において、該水浄化装置が一部の水を処理した後、第２の貫通孔１３１に清潔な水を流し、かつ該水を前記超ろ過膜の頭部から底部に流動させることで、逆方向（水をろ過する時の水が主に該水浄化装置の底部から頭部に流れることと相対的に）で超ろ過膜を洗浄する目的を達成でき、更に水の水圧を上げることで洗い流す強度を上げ、超ろ過膜に入った不純物が水と共に流出するようにさせ、超ろ過膜が長期間水における不純物に塞がれ、ろ過機能を失い、廃棄となることを防止する。

本発明における水浄化装置は、水圧と第１の圧力シリンダ１０の作用で水を超ろ過膜に押すことで、ろ過された汚水は第１の貫通孔１０１から流出し、清潔な水は吐水管１２２から流出する。超ろ過膜を洗浄する時は、第２の貫通孔１３１から水を該水浄化装置に導入するだけで、水圧の作用で超ろ過膜に溜まった汚染物を押し流せ、汚染物の溜まりすぎで超ろ過膜が塞がれ、廃棄になることを防止し、超ろ過膜の耐用年数を大いに伸ばし、水浄化のコストを削減する。

更に、図４が示すように、前記第２のシリンダ体１２と前記第１の圧力シリンダ１０との間には、前記第１のシリンダ体１１及び第２のシリンダ体１２を前記第１の圧力シリンダ１０に連結するための第２の連結手段１４が更に設けられており、前記第２の連結手段１４には前記第１の水流路１２３を前記第１の圧力シリンダ１０に連通するための第１の導流孔１４３１、及び前記第１のシリンダ体１１を前記第１の圧力シリンダ１０に連通するための第２の導流孔が設けられている（図には表示されていない）。

具体的には、前記第２の連結手段１４は第１の連結板１４１を備えており、前記第１の連結板１４１には貫通孔が設けられており、前記貫通孔の周縁は該第１の連結板１４１の一つの板面とは反対となる方向で第１の円環状柱体１４２が延出しており、前記第１の円環状柱体１４２の前記第１の連結板１４１から離れた一端には該第１の円環状柱体１４２の端口を塞ぐ第１の封止板１４３が設けられており、前記第１の封止板１４３には前記第２の導流孔が設けられており、該第２の導流孔の周縁は該第１の封止板１４３の一つの板面とは反対となる方向で第２の円環状柱体１４４が延出しており、前記第２の円環状柱体１４４の周縁の第１の封止板１４３には前記第１の導流孔１４３１が更に設けられており、前記第１の円環状柱体１４２は前記第１の連結板１４１と前記第２の円環状柱体１４４との間に位置し、前記第１の円環状柱体１４２の口径は前記第２の円環状柱体１４４の口径よりも大きい。ここで説明すべきは、前記第１の円環状柱体１４２は好ましく前記第１の連結板１４４と垂直となっており、前記第２の円環状柱体１４４は好ましく前記第１の封止板１４３と垂直となっている。

ここで、前記第１の連結板１４１は第１の圧力シリンダ１０の第１の水流端１０４を塞ぎ、かつ第１の圧力シリンダ１０と固定的に連結する（例えばネジ山によって連結される）。前記第１のシリンダ体１１には前記第２の円環状柱体１４４が被さるように設けられており、かつ第１のシリンダ体１１は第２の円環状柱体１４４と密封的に連結しており、前記第２のシリンダ体１２には前記第１の円環状柱体１４２が被さるように設けられており、かつ第２のシリンダ体１２は第１の円環状柱体１４２と密封的に連結している。こうして、第１のシリンダ体１１と、第２のシリンダ体１２と、第１の圧力シリンダ１０との連結が強化される。ここで説明すべきは、前記第１の円環状柱体１４２と前記第１の連結板１４１との連結は好ましくは垂直連結となり、前記第２の円環状柱体１４４と前記第１の封止板１４３との連結は好ましく垂直連結となる。

更に、前記第２の円環状柱体１４４の第１の封止板１４３から離れた一端には、該第２の円環状柱体１４４の端口を塞ぐ第２の封止板１４５が設けられており、前記第２の封止板１４５には増圧孔１４５１が設けられている。

前記超ろ過膜は水に対する抵抗力が元々大きいゆえ、水ろ過の速度を上げるため、本実施例では増圧孔１４５１を設けることでろ過待ちの水が前記超ろ過膜の中により円滑に押し込まれるようにさせる。ろ過待ちの水が第１の圧力シリンダ１０に入る時（第１の貫通孔１０１が閉じ、または一部が閉じる状態にある）、水が次第に第１の圧力シリンダ１０によって押され、第１の水流端１０４を通じて超ろ過膜の中に押し込まれ、同じ圧力レベルでは、水が超ろ過膜に入る時の開口の面積が小さくなり、つまり水が超ろ過膜に入る時の圧力が上昇することで、水を超ろ過膜の中により円滑に流れ込ませることができ、水浄化の効率を上げる。

前記第２の封止板１４５が前記超ろ過膜を積載するため設けられている。

更に、図２が示すように、前記第１の水流端１０４の第１の圧力シリンダ１０の外壁に対応する位置には、前記第２の連結手段１４に連結するための第１の補強手段１０３が被さるように設けられている。

具体的に、前記第２の連結手段１４と第１の圧力シリンダ１０との連結を強化するため、本実施例において、前記第１の水流端１０４の第１の圧力シリンダ１０の外壁に対応する位置には、前記第２の連結手段１４に連結するための第１の補強手段１０３が被さるように設けられている。前記第１の補強手段１０３は前記連結手段１４とはネジ山によって連結される。第１の圧力シリンダ１０と第２の連結手段１４とは図２が示すネジ穴１０３１と図４が示すネジ穴１４１１を通じ、ネジ山によって連結される。

更に、図５が示すように、前記第２のシリンダ体１２と前記第２の圧力シリンダ１３との間には、前記第２のシリンダ体１２を前記第２の圧力シリンダ１３に連結するための第１の連結手段１５が更に設けられており、前記第１の連結手段１５には前記第１のシリンダ体１１を連通するための第３の導流孔１５１が設けられており、前記第２の水流端１３４の第２の圧力シリンダ１３の外壁に対応する位置には、前記第１の連結手段１５に連結するための第２の補強手段１３２が被さるように設けられている。

図３が示すように、第２の補強手段１３２にはネジ穴１３５が設けられており、図５が示すように、第１の連結手段１５における第３の貫通孔１５１の周縁にはネジ穴１５２が設けられており、前記第２の圧力シリンダ１３と前記第１の連結手段１５とは前記ネジ穴１３５とネジ穴１５２を通じて、同じネジのネジ山によって連結される。

図６、図７、図８および図９が示すように、前記第１のシリンダ体１１に超ろ過膜２０が設けられている場合、超ろ過膜２０と前記第１シリンダ体の内部の間に第２の水流路２０１が形成されている。超ろ過膜２０が水をろ過する時は該超ろ過膜２０の両端からろ過待ちの水を押し流すもので、ろ過された水は該超ろ過膜２０の外周壁から排出され、かつ前記第２の水流路２０１に流れ込み、そして前記吐水管１２２から排出される。

更に、図２が示すように、前記吐水端１０２の第１の水流端１０の端面と平行となる横断面積が前記第１の水流端１０４から前記第１の貫通孔１０１に向かって徐々に小さくなっている。

具体的に、前記汚物排出端１０２は各種の形をなして設けられてもよく、それは例えば方形、筒形などであってもよい。しかし、第１の圧力シリンダ１０によるろ過済みの不純物の排出を円滑化するため、本実施例において、前記吐水端１０２の第１の水流端１０４の端面と平行となる横断面積が前記第１の水流端１０４から前記第１の貫通孔１０１に向かって徐々に小さくなっており、したがって、水における不純物はろ過された後に第１の貫通孔１０１を通して排出される。第１の圧力シリンダ１０がこうして設けられていることで、第１の圧力シリンダ１０の底部に死角が生じること無く、不純物が第１の圧力シリンダ１０の底部に堆積して排出できないことにはならない。

本発明は更に上記請求項のいずれか１項に記載の水浄化装置を用いた水ろ過方法を提供し、該方法は、
ａ．前記第１のシリンダ体１１内に超ろ過膜２０を設置するステップと、
ｂ．第１の貫通孔１０１を閉じて、第２の貫通孔１３１を開いて、前記吸水口１２１を通じて前記水流路１２３に向かってろ過待ちの水を注入することで、第１のシリンダ体１１及び第２の圧力シリンダ１３内の気体を排出するステップと、
ｃ．第１の貫通孔１０１を閉じたまま、第２の貫通孔１３１を開いたまま、又は第２の貫通孔１３１を間欠的に開くことで、水をろ過するステップと、を含む。

まずは第１のシリンダ体１１内に超ろ過膜２０を設置する。ろ過（例えば海水のろ過）する前に、第２の圧力シリンダ１３と１のシリンダ体１１にはまだ空気が一部残っているため、水ろ過時の抵抗力にならないよう、それらの気体を排出しなければならない。具体的には、ろ過する前に第１の貫通孔１０１を閉じて、第２の貫通孔１３１を開いて、吸水口１２１を通じて前記水流路１２３に向かってろ過待ちの水を注入することで、第１のシリンダ体１１及び第２の圧力シリンダ１３内の気体を排出する。

ろ過する時、気体が次第に排出されるにつれ、水流路１２３に流れ込む水は水流路での水位が次第に上がり、水流路１２３における気体は次第に圧縮され、圧縮された気体は水に対して推力を成し、その推力と吸水口１２１の水圧の作用で、水は超ろ過膜２０に押し込まれ、超ろ過膜２０にろ過されてから排水口１２２から排出される。この過程において、海水における一部の汚物が超ろ過膜２０を通って第２の貫通孔１３１から排出されるように、前記第２の貫通孔１３１は開いたままにしてもよい。なお、第２の貫通孔１３１にはバルブ設けられており、該バルブを通じて第２の貫通孔１３１を調整することができ、該バルブを通じて第２の貫通孔１３１を調整して第２の圧力シリンダ１３での圧力を調整することができ、その圧力が大きい場合、水ろ過の速度が速い、その圧力が小さい（第２の貫通孔１３１が一部開いている）場合は、第２の圧力シリンダ１３における汚物の排出に適する。無論、第２の貫通孔１３１がもともと小さいであるゆえ、第２の圧力シリンダ１１での圧力に対しては大きな影響を与えることなく、いつも開いたままにしてもよい。

従来の水浄化装置と比べ、本発明はなお省エネの効果も持っている。

試験によって、本発明における水浄化装置と従来の横型水浄化装置とを比べる。

表１．消費電力テスト表

表１によると、本発明における水浄化装置は水１トンごとのろ過に消費する電力が約０．１８４ｋＷｈで、従来の横型水浄化装置は水１トンごとのろ過に消費する電力が約１．０４ｋＷｈであるため、従来の横型水浄化装置の消費電力は本発明における水浄化装置の５．６倍である。

分析：水道水は吸水口１２１から前記水流路１２３に流れ込んだあと、水位が次第に上がりにつれ、水流路上端の空気が次第に圧縮されると同時に、それで水流路１２３での水に対し逆方向の推力も生じ、圧縮された空気の圧力が大きければ大きいほど、生じる逆方向の推力も大きくなり、水が超ろ過膜２０の中に円滑に押し込まれ、超ろ過膜２０に入るために消費するエネルギーも大きく削減される。

なお、水位が下から上に向かって次第に上昇するにつれ、水は還流して超ろ過膜を通っており、超ろ過膜２０は水が通れる隙間がかなり小さいため、超ろ過膜２０を通る水の流速は速くなっており、流速が速くなったため、超ろ過膜２０の穴径より大きい不純物と汚染物質はすべて水によって第２の圧力シリンダ１３の中に押され、汚物排出口１３１から排出され、これで超ろ過膜２０に残る不純物が減少し、超ろ過膜２０の耐用年数も伸ばされる。１８０日間連続で水道水対象に実験したところ、シリンダ体内部及び超ろ過膜２０は汚染されていないと見られる。

本発明における水ろ過装置１０は排水量が多い。

試験によって、本発明における水浄化装置と従来の横型水浄化装置を比べる（水道水を実験対象とする）。

表２．排水量テスト表

表２によると、本発明における水浄化装置の１時間ごとの平均排水量は５．９８トンで、従来の横型水浄化装置の１時間ごとの平均排水量は１．７６トンであるため、本発明における水浄化装置の排水量は従来の横型水浄化装置の排水量の約３．４倍である。

分析：水流路１２３の上端で圧縮された空気が水流路１２３内の水に逆方向の推力を成し、そこで水が超ろ過膜２０を通る速度は向上し、排水量も増加する。

上記における実施例は、当業者の本発明に対する更なる理解を助力するが、本発明を何ら限定するものではない。本発明の明細書と添付図面を持って作成した同等な効果を持つ構造または同等な効果を持つプロセス、もしくはそれらを直接または間接的にほかの関連技術分野に運用する行為は、いずれも本発明の特許保護に属するものとなる。

Claims (12)

1. 水浄化装置であって、前記水浄化装置は、第１の圧力シリンダと、第２の圧力シリンダと、第１のシリンダ体と、第２のシリンダ体と、第１の連結手段とを備えており、前記第１の圧力シリンダ、第２のシリンダ体、第１の連結手段及び第２の圧力シリンダの順で接続されており、前記第１のシリンダ体は第２のシリンダ体内に収容されており、
   前記第１のシリンダ体は水をろ過する限外ろ過膜を設置するためのものであり、該第１のシリンダ体の対向する両端は開口を有し、かつ中空をなして設置されており、前記第２のシリンダ体の対向する両端は開口を有し、かつ中空をなして設置されており、第１の圧力シリンダは第１の水流端及び汚物排出端を含み、前記第１の水流端には水を流動させる開口が設けられており、前記汚物排出端には汚物を排出する第１の貫通孔が設けられており、該第１の圧力シリンダは中空をなして設置されており、前記第２の圧力シリンダは第２の水流端及び吸水端を含み、前記第２の水流端には水を流動させる開口が設けられており、前記吸水端には外部の水を第２の圧力シリンダに流入させる第２の貫通孔が設けられており、該第２の圧力シリンダは中空をなして設置されており、前記第１の連結手段には水を流動させる第３の貫通孔が設けられており、
   前記第１の水流端は前記第２のシリンダ体の一端に接続されており、前記第２のシリンダ体の他端は前記第１の連結手段を介して前記第２の水流端に接続されており、前記第１のシリンダ体と第２のシリンダ体との間には第１の水流路が形成されており、前記第１の水流路は前記第１の圧力シリンダに連通しており、前記第１の連結手段は前記第１の水流路の該第１の連結手段寄りの一端を密封しており、前記第１のシリンダ体は前記第２の圧力シリンダに前記第３の貫通孔を通じて連通しており、前記第２のシリンダ体の外壁には前記第１の水流路に連通する吸水口が設けられており、前記第２のシリンダ体の外壁には、前記第１のシリンダ体に連通する吐水管が更に挿設されており、
   該水浄化装置は水をろ過する前に、前記第１の貫通孔が閉じた状態にあり、前記第２の貫通孔が開いた状態にあって、ろ過時には、前記第１の貫通孔が開き、前記第２の貫通孔が閉じ、前記第１のシリンダ体の限外ろ過膜を洗浄するとき、前記吸水口及び吐水管が閉じて、前記第１の貫通孔が開き、前記水流が前記第２の貫通孔から第１のシリンダ体内に流入し、前記第１の貫通孔から流出する、水浄化装置。
2. 前記第２のシリンダ体と前記第１の圧力シリンダとの間には、前記第１のシリンダ体及び第２のシリンダ体を前記第１の圧力シリンダに連結するための第２の連結手段が更に設けられており、前記第２の連結手段には前記第１の水流路を前記第１の圧力シリンダに連通するための第１の導流孔、及び前記第１のシリンダ体を前記第１の圧力シリンダに連通するための第２の導流孔が設けられている、請求項１に記載の水浄化装置。
3. 前記第２の連結手段は第１の連結板を含み、前記第１の連結板には貫通孔が設けられており、前記貫通孔の周縁は該第１の連結板の一つの板面とは反対となる方向で第１の円環状柱体が延出しており、前記第１の円環状柱体の前記第１の連結板から離れた一端には該第１の円環状柱体の端口を塞ぐ第１の封止板が設けられており、前記第１の封止板には前記第２の導流孔が設けられており、該第２の導流孔の周縁は該第１の封止板の一つの板面とは反対となる方向で第２の円環状柱体が延出しており、前記第２の円環状柱体の周縁の第１の封止板には前記第１の導流孔が更に設けられており、前記第１の円環状柱体は前記第１の連結板と前記第２の円環状柱体との間に位置し、前記第１の円環状柱体の口径は前記第２の円環状柱体の口径よりも大きい、請求項２に記載の水浄化装置。
4. 前記第１の円環状柱体は前記第１の連結板と垂直となっており、前記第２の円環状柱体は前記第１の封止板と垂直となっている、請求項３に記載の水浄化装置。
5. 前記第２の円環状柱体の第１の封止板から離れた一端には、該第２の円環状柱体の端口を塞ぐ第２の封止板が設けられており、前記第２の封止板には増圧孔が設けられている、請求項３に記載の水浄化装置。
6. 前記第１の水流端の第１の圧力シリンダの外壁に対応する位置には、前記第２の連結手段に連結するための第１の補強手段が被さるように設けられている、請求項２〜５のいずれか１項に記載の水浄化装置。
7. 前記第２の水流端の第２の圧力シリンダの外壁に対応する位置には、前記第１の連結手段に連結するための第２の補強手段が被さるように設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水浄化装置。
8. 前記吐水端の第１の水流端の端面と平行となる横断面積が前記第１の水流端から前記汚物排出端に向けて徐々に小さくなっている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水浄化装置。
9. 前記第１のシリンダ体及び第２のシリンダ体が中空筒状をなして設置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水浄化装置。
10. 請求項１に記載する水浄化装置を用いた水ろ過方法であって、該方法は、
    ａ．前記第１のシリンダ体内に限外ろ過膜を設置するステップと、
    ｂ．第１の貫通孔を閉じて、第２の貫通孔を開いて、前記吸水口を通じて前記水流路に向けてろ過待ちの水を注入することで、第１のシリンダ体及び第２の圧力シリンダ内の気体を排出するステップと、
    ｃ．第１の貫通孔を閉じたまま、第２の貫通孔を開いたまま、又は第２の貫通孔を間欠的に開くことで、水をろ過するステップと、を含む、方法。
11. 請求項２に記載する水浄化装置を用いた水ろ過方法であって、該方法は、
    ａ．前記第１のシリンダ体内に限外ろ過膜を設置するステップと、
    ｂ．第１の貫通孔を閉じて、第２の貫通孔を開いて、前記吸水口を通じて前記水流路に向けてろ過待ちの水を注入することで、第１のシリンダ体及び第２の圧力シリンダ内の気体を排出するステップと、
    ｃ．第１の貫通孔を閉じたまま、第２の貫通孔を開いたまま、又は第２の貫通孔を間欠的に開くことで、水をろ過するステップと、を含む、方法。
12. 請求項３に記載する水浄化装置を用いた水ろ過方法であって、該方法は、
    ａ．前記第１のシリンダ体内に限外ろ過膜を設置するステップと、
    ｂ．第１の貫通孔を閉じて、第２の貫通孔を開いて、前記吸水口を通じて前記水流路に向けてろ過待ちの水を注入することで、第１のシリンダ体及び第２の圧力シリンダ内の気体を排出するステップと、
    ｃ．第１の貫通孔を閉じたまま、第２の貫通孔を開いたまま、又は第２の貫通孔を間欠的に開くことで、水をろ過するステップと、を含む、方法。