CN102743974A - 海水淡化系统及能量交换腔 - Google Patents

Abstract

本发明提供能量交换腔以及具有该能量交换腔的海水淡化系统，该能量交换腔从腔的下方进行浓缩海水的给排水，从上方进行海水的给排水，能够在抑制浓缩海水与海水的混合的同时，进行从浓缩海水向海水的压力传递。本发明的能量交换腔在将增压的海水通入到反渗透膜分离装置(4)中而将淡水与浓缩海水分离的海水淡化系统中，具有：腔(CH)，收容浓缩海水及海水；浓缩海水口(P 1)，设在腔(CH)的下部，进行浓缩海水的给排水；海水口(P2)，设在腔(CH)的上部，进行海水的给排水；浓缩海水分散构造体(26)，与浓缩海水口(P1)连通，使浓缩海水在水平面整体上分散；和海水分散构造体(25)，与海水口(P2)连通，使海水在水平面整体上分散，被导入到腔(CH)内的浓缩海水与海水直接接触，浓缩海水与海水的压力能量实现交换。

Description

海水淡化系统及能量交换腔

技术领域

本发明涉及从海水中除去盐分而使海水淡化的海水淡化系统、以及适用于该海水淡化系统(海水淡化设备)的能量交换腔。

背景技术

以往，作为使海水淡化的系统已知有将海水通入反渗透膜分离装置中而进行脱盐的海水淡化系统。在该海水淡化系统中，被吸入的海水通过前处理装置被调整为规定的水质条件后，被高压泵加压并被加压输送至反渗透膜分离装置，反渗透膜分离装置内的高压海水的一部分克服反渗透压力而从反渗透膜通过，作为除去了盐分的淡水被取出。其他的海水在盐分浓度变高而被浓缩的状态下，从反渗透膜分离装置中作为废物(浓缩海水)而被排出。在此，在海水淡化系统中的最大的运行成本(电力费用)很大程度依存于为了使前处理后的海水上升到能够克服渗透压的压力即反渗透压力的能量，也就是说很大程度依存于高压泵所实现的加压能量。

即，很多情况下，作为海水淡化设备中的最大的运行成本的电力费用的一半以上被消耗在高压泵所进行的加压上。由此，普遍实施的是，将从反渗透膜分离装置中排出的高盐分浓度且高压的废物(浓缩海水)所保有的压力能量，利用于将海水的一部分增压的能量中。而且，作为将从反渗透膜分离装置排出的浓缩海水的压力能量利用于将海水的一部分增压的能量中的机构，普遍实施的是利用能量交换腔，该能量交换腔通过能够移动地嵌装在圆筒的筒内的活塞而将圆筒的内部分离成两个容积室，在两个分离的空间的一方上设有进行浓缩海水的进出的浓缩海水通道，在另一方上设有进行海水的进出的海水通道。

图19是表示以往的海水淡化系统的构成例的示意图。如图19所示，通过吸水泵(未图示)吸入的海水通过前处理装置被实施前处理从而调整为规定的水质条件后，经由海水供给管路1被供给至直接连结有电机M的高压泵2。被高压泵2增压了的海水经由排出管路3被供给至具有反渗透膜(RO膜)的反渗透膜分离装置4。反渗透膜分离装置4将海水分离成盐分浓度高的浓缩海水和盐分浓度低的淡水，从而从海水中得到淡水。此时，盐分浓度高的浓缩海水从反渗透膜分离装置4排出，但该浓缩海水依然具有高压力。从反渗透膜分离装置4将浓缩海水排出的浓缩海水管路5，经由控制阀6与能量交换腔10的浓缩海水口P1连接。供给被前处理了的低压海水的海水供给管路1，在高压泵2的上游分支而经由阀7与能量交换腔10的海水口P2连接。能量交换腔10在内部具有活塞12，活塞12在将能量交换腔10内分离成两个容积室的同时，以能够移动的方式嵌装。

在能量交换腔10中利用浓缩海水的压力被增压了的海水被供给至增压泵8。而且，通过增压泵8海水被进一步增压为与高压泵2的排出管路3相同水平的压力，被增压了的海水经由阀9与高压泵2的排出管路3合流并被供给至反渗透膜分离装置4。

在上述以往的能量交换腔中，能量交换腔内的活塞与气缸内壁发生滑动，使活塞的滑动部件产生磨耗，因此需要定期的更换，另外需要对长尺寸的腔的内径与活塞的外形相匹配地进行高精度加工，从而造成加工成本非常高。

由此，本发明的申请人将专利文献1中圆筒形长尺寸的腔作为压力交换腔，通过采用在腔内设置多个被划分的流路而利用从反渗透膜(RO膜)排出的高压的浓缩海水直接对海水进行加压的方式，提出无活塞的方式的能量交换腔。

专利文献1：日本特开2010-284642号公报。

专利文献1所公开的能量交换腔，在将圆筒形长尺寸的腔水平横置地设置的情况下，在使浓缩海水与海水在水平方向上被分离为左右、并对在两流体接触的边界部处的混合进行抑制的同时，进行从高压的浓缩海水向海水的压力传递。

本发明的发明人对专利文献1所公开的那样的、使浓缩海水与海水的界面通过浓缩海水与海水的双方的压力平衡而在腔内移动的方式的能量交换腔，进行了由在浓缩海水与海水的比重差考虑下的电脑模拟作出的解析，其结果是，得出了以下认识：在存在比重差的情况下，将腔的长度方向水平横置的情况下存在问题。

发明内容

本发明的发明人基于上述认识，构想一种即使在将腔的长度方向水平横置的情况下，也能够对浓缩海水与海水的混合进行抑制而将浓缩海水与海水分离的机构，从而完成了本发明。

即，本发明的目的是提供一种能量交换腔及具有该能量交换腔的海水淡化系统，该能量交换腔通过从腔的容积室的下方进行浓缩海水的给排水，并从上方进行海水的给排水，而能够在使浓缩海水和海水上下分离、并对在两流体接触的边界部处的混合进行抑制的同时，进行从高压的浓缩海水向海水的压力传递。

为了实现上述目的，本发明的能量交换腔在将由泵增压的海水通入到反渗透膜分离装置中而将淡水与浓缩海水分离，从而利用海水生成淡水的海水淡化系统中，将从所述反渗透膜分离装置排出的浓缩海水的压力能量，利用于对所述海水增压的能量中，其特征在于，具有：腔，在内部具有收容浓缩海水及海水的空间；浓缩海水口，设在所述腔的下部，进行浓缩海水的给排水；海水口，设在所述腔的上部，进行海水的给排水；浓缩海水分散构造体，与所述浓缩海水口连通，使流入的浓缩海水向所述腔内的水平面整体分散；和海水分散构造体，与所述海水口连通，使流入的海水向所述腔内的水平面整体分散，被导入到所述腔内的浓缩海水与海水与腔内的水平面整体直接接触，浓缩海水与海水的压力能量实现交换。

根据本发明，将浓缩海水从设在腔的下部的浓缩海水口向腔内给排水，将海水从设在腔的上部的海水口向腔内给排水。流入到腔内的浓缩海水通过浓缩海水分散构造体向腔内的水平面整体分散，另外流入到腔内的海水通过海水分散构造体向腔内的水平面整体分散。由于浓缩海水比海水比重高，因此由于比重的差而形成浓缩海水与海水的边界部，分散到腔内的水平面整体上的浓缩海水将分散到腔内的水平面整体上的海水推起，从而能够一边将浓缩海水与海水上下分离，一边抑制在两流体接触的边界部的混合，同时能够进行从高压的浓缩海水向海水的压力传递。

根据本发明的优选方式，所述腔为将长度方向水平地配置的圆筒形状的腔。

根据本发明的优选方式，所述浓缩海水分散构造体和所述海水分散构造体水平地配置，为具有多个孔的管形状，所述孔分别与腔内面的最下部和最上部相对地排列。

根据本发明，在从浓缩海水口供给浓缩海水，从海水口将海水排出的情况下，被供给至浓缩海水口的浓缩海水流入到与浓缩海水口连通的管形状的浓缩海水分散构造体中，并从形成在浓缩海水分散构造体上的向下的贯穿孔中通过而流入到腔室内。由于流入到腔室内的浓缩海水比海水比重高，因此一边从下方将海水向上方推起一边流入。在腔室内由于比重差而形成浓缩海水与海水的边界部，该边界部在腔室内上升或者下降。在从海水口供给海水，从浓缩海水口将浓缩海水排出的情况下，被供给至海水口的海水流入到与海水口连通的海水分散构造体中，并从形成在海水分散构造体上的贯穿孔流入到腔室内，浓缩海水从形成在浓缩海水分散构造体上的贯穿孔，向与浓缩海水分散构造体连通的浓缩海水口排出。

根据本发明的优选方式，所述管形状为圆筒形状的管或者棱筒形状的管。

根据本发明，能够通过在腔室内上下地配置的圆筒形状的管或者棱筒形状的管构成浓缩海水分散构造体和海水分散构造体。在该情况下，通过使管为棱筒形状，即使浓缩海水与海水的边界部比管的下端位于上方，或者比管的上端位于下方，也能够减少由于与管接触而造成的边界部的紊乱。

根据本发明的优选方式，具有将所述浓缩海水分散构造体与所述海水分散构造体连结的连结部件，所述连结部件中的所述浓缩海水分散构造体与所述海水分散构造体的连结部，分别以逐渐接近连结的分散构造体的外形形状的方式呈大致三角形的截面形状。

根据本发明，连结部件中的与分散构造体连结的部分，呈随着接近分散构造体的外径而截面积逐渐变宽的大致三角形的截面形状。由此，在边界部比海水分散构造体的下端位于上方，或者比浓缩海水分散构造体的上端位于下方时的边界部的变化减少，因此能够抑制边界部I的紊乱。

根据本发明的优选方式，在所述浓缩海水分散构造体与所述海水分散构造体各自与腔内面相面对的位置上，以夹着所述多个孔的方式在所述多个孔的两侧配置两张多孔板，通过该两张多孔板将所述腔内面与所述浓缩海水分散构造体、或者所述海水分散构造体连接。

根据本发明，设有将海水分散构造体的两侧面与腔的内表面连接的两张多孔板，并设有将浓缩海水分散构造体的两侧面与腔的内表面连接的两张多孔板。由此，构成由浓缩海水分散构造体与两张多孔板形成的第一空间、由海水分散构造体与两张多孔板形成的第三空间、以及第一空间与第三空间之间的第二空间。通过该构成，从浓缩海水分散构造体流入的浓缩海水进入到第一空间，在从第一空间通过多孔板时流速通过多孔板而被均匀化，而该流速被均匀化了的流动流入到第二空间中。由于通过该作用使在第二空间中的流动更加均匀地向上方流动，因此能够在抑制边界部的紊乱，并抑制浓缩海水与海水的混合的同时，进行从高压的浓缩海水向海水的压力传递。另一方面，被推起来的海水在从第二空间通过多孔板时流速通过多孔板而被均匀化。而且，通过多孔板使流速被均匀化了的海水的流动流入到第三空间中，并且海水从形成在海水分散构造体上的向上的贯穿孔中流出。

在本发明中，多孔板构成为：由在板上形成多个孔的、被称为冲压板的部件构成，孔的直径为3～10mm左右，对板面积中的孔的面积进行表示的开孔率为30～60％，能够使由从多孔板中通过而造成的压力损失减少，且能够得到流动的均匀化效果。

根据本发明的优选方式，所述浓缩海水分散构造体与所述海水分散构造体由四张多孔板组成，所述多孔板将水平地配置在所述腔的中央部的管的外表面与所述腔内面呈放射状地隔开。

根据本发明，配置有四张多孔板，该多孔板将管的外表面和腔的内表面呈放射状地隔开，在管外表面与腔内面之间形成有第一空间、第二空间和第三空间。而且，第一空间与浓缩海水口连通，第三空间与海水口连通。从浓缩海水口流入的浓缩海水在第一空间内扩散，通过两张多孔板整流为均匀的流动而流入到第二空间中。通过多孔板在圆周方向上变得均匀的浓缩海水，不会扰乱边界部而将海水均匀地推起，从而能够抑制在腔室内的浓缩海水与海水的混合。另一方面，被推起来的海水在从第二空间通过多孔板时，流速被多孔板均匀化。而且，流速被多孔板均匀化了的海水的流动流入到第三空间中，将海水向海水口侧推出。

根据本发明的优选方式，所述浓缩海水分散构造体与所述海水分散构造体由两张多孔板组成，所述多孔板在所述腔内在上下隔开间隔地配置在水平方向上。

根据本发明，在腔内于上下隔开间隔地配置有在水平方向上延伸的两张多孔板，通过两张多孔板将腔室从下向上划分为第一空间、第二空间和第三空间。从浓缩海水口流入的浓缩海水在第一空间内扩散，通过下方的多孔板整流为均匀的流动流入到第二空间中。在第二空间中浓缩海水以对上方的海水进行推出的方式向上方流动。此时，由于通过下方多孔板而形成方向、流速都均匀的流动，因此在第二空间内的边界部浓缩海水与海水的混合得到抑制。在海水从上方的海水口流入到第三空间中，并从第三空间经由多孔板流入到第二空间中的情况下，也能够实现同样的整流效果。

根据本发明的优选方式，所述浓缩海水口与所述海水口设置成贯穿圆筒形状的腔的外周面。

根据本发明的优选方式，所述腔为将长度方向垂直地配置的圆筒形状的腔。

根据本发明，长尺寸的圆筒形状的腔，使腔的长度方向配置在垂直方向上，作为浓缩海水口，为了在腔室的下侧进行浓缩海水的给排水而设在腔的下侧，作为海水口，为了在腔室的上侧进行海水的给排水而设在腔的上侧。

根据本发明的优选方式，所述浓缩海水分散构造体和所述海水分散构造体由配置在所述圆筒形状的腔的上下的多孔板组成。

根据本发明，通过利用多孔板构成浓缩海水分散构造体以及海水分散构造体，能够使从浓缩海水口流入的浓缩海水以及从海水口流入的海水在腔内的水平面整体上均匀地分散。

根据本发明的优选方式，在所述上下配置的多孔板之间配置有多个被划分的流路。

根据本发明，在被划分的流路内浓缩海水与海水接触，但是在流路截面积小的流路内产生的漩涡为管路内的小漩涡，因此不会大范围扩散，从而不会使浓缩海水与海水的边界部发生紊乱。由于以这种方式、聚集多个流路截面积小的流路而构成较大的腔，因此能够在各流路内维持浓缩海水与海水的边界部，从而能够在作为整体地维持浓缩海水与海水的边界部的状态下，即能够在抑制浓缩海水与海水的混合的同时，通过浓缩海水将海水加压并排出。

本发明的海水淡化系统，将由泵增压的海水通入到反渗透膜分离装置中而将淡水与浓缩海水分离，从而利用海水生成淡水，其特征在于，具有将从所述反渗透膜分离装置排出的浓缩海水的压力能量利用于对所述海水的一部分增压的能量中的、技术方案1至12的任一项中所述的能量交换腔。

发明的效果

根据本发明，能够实现以下列举的效果。

1)通过从腔的下方进行浓缩海水的给排水，从上方进行海水的给排水，能够利用浓缩海水与海水的比重差而将浓缩海水与海水上下分离的同时，抑制在两流体接触的边界部的混合，同时能够进行从高压的浓缩海水向海水的压力传递。

2)能够抑制由于腔内的乱流扩散而导致的浓缩海水与海水的混合，并且不会将浓度高的海水输送到反渗透膜分离装置，因此能够充分地发挥反渗透膜分离装置的性能，并且能够延长反渗透膜自身的更换周期。

附图说明

图1是表示本发明的海水淡化系统的构成例的示意图。

图2是表示本发明的能量交换腔的构成例的剖视图。

图3是表示配置在腔室内的上管的立体图。

图4是图2的IV-IV线剖视图。

图5是说明本发明的能量交换腔的作用的图，是与图4相对应的示意图。

图6是说明本发明的能量交换腔的作用的图，是与图4相对应的示意图。

图7是表示本发明的能量交换腔的变形例的剖视图。

图8是表示本发明的能量交换腔的其他的变形例的剖视图。

图9是表示本发明的能量交换腔的另一个其他的变形例的图，是能量交换腔的剖视图。

图10是图9的X-X线剖视图。

图11是表示本发明的能量交换腔的其他的实施方式的图，是能量交换腔的剖视图。

图12是图11的XII-XII线剖视图。

图13是表示本发明的能量交换腔的另一个其他的实施方式的图，是能量交换腔的剖视图。

图14是图13的XIV-XIV线剖视图。

图15是电脑模拟的一例，是在图2至图6所示的构成中，在将浓缩海水导入，而边界部上升到上管紧前时的解析结果。

图16是表示本发明的能量交换腔的另一个其他的实施方式的剖视图。

图17是图16的XVII-XVII线剖视图。

图18是表示图16所示的本发明的能量交换腔的变形例的剖视图。

图19是表示以往的海水淡化系统的构成例的示意图。

附图标记说明

1海水供给管路

2高压泵

3排出管路

4反渗透膜分离装置

5浓缩海水管路

6控制阀

7阀

8增压泵

9阀

14双头螺栓

15螺母

20能量交换腔

21腔主体

21a大直径部

23法兰

25上管

25h孔

26下管

26h孔

30连结部件

31多孔板

35上管

35a角部

35h孔

36下管

36h孔

40管

41多孔板

45管

51多孔板

A～D空间

CH腔室

I边界部

P1浓缩海水口

P2海水口

具体实施方式

下面，参照图1至图18，对本发明的海水淡化系统的实施方式进行说明。此外，在图1至图18中，对相同或者相当的构成要素标注同一附图标记，并省略重复的说明。

图1是表示本发明的海水淡化系统的构成例的示意图。如图1所示，通过吸水泵(未图示)吸入的海水通过前处理装置被前处理而调整为规定的水质条件后，经由海水供给管路1被供给至直接连结有电机M的高压泵2。被高压泵2增压了的海水经由排出管路3被供给至具有反渗透膜(RO膜)的反渗透膜分离装置4。反渗透膜分离装置4将海水分离成盐分浓度高的浓缩海水和盐分浓度低的淡水，从而从海水中得到淡水。此时，盐分浓度高的浓缩海水从反渗透膜分离装置4被排出，但是该浓缩海水依然具有高压力。从反渗透膜分离装置4将浓缩海水排出的浓缩海水管路5，经由控制阀6与能量交换腔10的浓缩海水口P1连接。供给被前处理了的低压海水的海水供给管路1，在高压泵2的上游分支而经由阀7与能量交换腔10的海水口P2连接。能量交换腔20在通过浓缩海水和海水的边界部将两流体分离的同时，进行能量传递。

在能量交换腔20中利用浓缩海水的压力被增压了的海水被供给至增压泵8。而且，通过增压泵8海水被进一步增压为与高压泵2的排出管路3相同水平的压力，被增压了的海水经由阀9与高压泵2的排出管路3合流并被供给至反渗透膜分离装置4。另一方面，将对海水增压而失去了能量的浓缩海水从能量交换泵20经由控制阀6排出至浓缩海水排出管路17。

图2是表示本发明的能量交换腔20的构成例的剖视图。如图2所示，能量交换腔20具有长尺寸的圆筒形状的腔主体21，和将腔主体21的两开口端闭塞的法兰23。在腔主体21内形成有腔室(容积室)CH，在一方的法兰23上形成有浓缩海水口P1，在另一方的法兰23上形成有海水口P2。在腔主体21上形成有两端部的外径比中央部大的大直径部21a，并在此处嵌入有双头螺栓14。双头螺栓14以从法兰23的端部突出的方式固定，使螺母15紧固在该双头螺栓14上而使法兰23固定在腔主体21上。

能量交换腔20被水平横置地设置，作为浓缩海水口P1，为了在腔室CH的下侧进行浓缩海水的给排水而使口P1设在下侧，作为海水口P2，为了在腔室CH的上侧进行海水的给排水而使口P2设在上侧。

另外，在腔室CH内上下地设有两根管25、26，并构成为：在上管25上连通海水口P2，在下管26上连通浓缩海水口P1。上下的管25、26由圆筒形状的管组成，其位置通过法兰23、23而固定。

图3是表示配置在腔室内的上管25的立体图。如图3所示，在配置于腔室CH的上方的上管25上，在上部形成有多个孔25h，多个孔25h贯穿至管25的中空部。配置在腔室CH的下方的下管26具有与上管25相同的结构，不过是将图3所示的上管25上下反转而成的方式，朝下地形成有贯穿孔。

图4是图2的IV-IV线剖视图。如图4所示，在形成于圆筒形状的腔主体21内的腔室CH中，上管25和下管26上下隔开间隔地配置。而且，在上管25的上部形成有多个孔25h，在下管26的下部形成有多个孔26h。

图5及图6是说明本发明的能量交换腔的作用的图，是与图4相对应的示意图。图5是表示从浓缩海水口P 1供给浓缩海水，并从海水口P2排出海水的状态的图。如图5所示，供给至浓缩海水口P1中的浓缩海水流入到与口P1连通的下管26中，并从形成在下管26上的朝下的贯穿孔26h中通过而流入到腔室CH中。由于流入到腔室CH中的浓缩海水其比重比海水高，因此其一边从下方将海水向上方推起一边流入。另一方面，被推起来的比重低的海水从形成在上管25上的朝上的贯穿孔25h中通过而流入到上管25内。在腔室CH内因为比重差而形成有浓缩海水与海水的分界部I，该分界部I在腔室CH中上升或者下降。

上述的动作是通过形成如下的流动而完成的，该流动通过利用设在能量交换腔20的浓缩海水口P1的上游的控制阀6(参照图1)，使来自反渗透膜(RO膜)的高压的浓缩海水向浓缩海水口P1连通，由此，高压的浓缩海水被供给至能量交换腔20中。由于能量交换腔20的腔室CH内变得压力相同，由此从反渗透膜(RO膜)供给到能量交换腔20的高压的浓缩海水的压力与海水的压力变得相等，所以通过该作用能够使高压海水从海水口P2排出，并能够使浓缩海水的压力能量传递到海水中。

图6是表示从海水口P2供给海水，并从浓缩海水口P2排出浓缩海水的状态的图。如图6所示，与图5的作用相反地，供给至海水口P2中的海水流入到与口P2连通的上管25中，并从形成在上管25上的贯穿孔25h中流入到腔室CH中，浓缩海水从形成在下管26上的贯穿孔26h中排出到与下管26连通的浓缩海水口P1中。此时也是相同地，比重低的海水从腔室CH的上方将比重高的浓缩海水向下方推出。该动作是通过形成如下的流动而完成的，该流动通过利用设在能量交换腔20的浓缩海水口P1的上游的控制阀6，使浓缩海水口P1向排水侧连通，由此，低压的海水被供给到能量交换腔20内。

通过利用控制阀6对上述的浓缩海水的给排水进行控制，而能够起到能量回收装置(能量交换腔)的作用，该能量回收装置(能量交换腔)将低压的海水增压到与高压的浓缩海水相等的压力，并将增压的海水从海水口P2向反渗透膜(RO膜)侧供给。

此外，图示的浓缩海水与海水的边界部I是作为双点划线表示德，但实际上在浓缩海水与海水相接触的边界处，两者发生混合而成为层状的混合层。

图7是表示本发明的能量交换腔的变形例的剖视图。图7所示的实施方式使图2至图6所示的实施方式中的上管和下管成为棱型。即，如图7所示，上管35与下管36由棱筒形状的管组成。上管35以使角部35a位于下方，使孔35h位于上方的方式配置。另外，下管36以使角部36a位于上方，使孔36h位于下方的方式配置。通过这样地使上管35和下管36成为棱型，即使浓缩海水与海水的边界部I比上管35的下端位于上方，或者比下管36的上端位于下方，也能够减少由于与管接触而造成的边界部I的紊乱。在图7中表示边界部I比上管35的下端(角部35a)位于上方的状态。

图8是表示本发明的能量交换腔的其他的变形例的剖视图。图8所示的实施方式使上管和下管成为与图2至图6所示的实施方式同样的圆筒形状，并设有将上管与下管连结的连结部件。即，如图8所示，设有将圆筒形状的上管25与下管26连结的连结部件30。连结部件30中的与管25、26连结的部分，呈随着接近管的外径而截面积逐渐变宽的大致三角形的截面形状。由此，在边界部I比上管25的下端位于上方，或者比下管26的上端位于下方时的边界部I的变化减少，因此能够抑制边界部I的紊乱。

图9及图10是表示本发明的能量交换腔的另一个其他的变形例的图，图9是能量交换腔的剖视图，图10是图9的X-X线剖视图。图9及图10所示的实施方式设有多孔板，该多孔板将图2至图6所示的实施方式中的圆筒形状的上管25及下管26与腔主体21连结。即，如图10所示，设有将上管25的两侧面与腔主体21的内周面连接的两张多孔板31、31，并设有将下管26的两侧面与腔主体21的内周面连接的两张多孔板31、31。由此，构成由下管26与两张多孔板31、31形成的空间B、由上管25与两张多孔板31、31形成的空间D、以及空间B与空间D之间的空间C。通过该构成，从下管26流入的浓缩海水进入到空间B，在从空间B通过多孔板31时流速通过多孔板31而均匀化，而该流速被均匀化了的流动流入到空间C中。由于通过该作用使在空间C中的流动更加均匀地向上方流动，因此能够在抑制边界部I的紊乱，并抑制浓缩海水与海水的混合的同时，进行从高压的浓缩海水向海水的压力传递。另一方面，被推起来的海水在从空间C通过多孔板31时流速通过多孔板31而均匀化。而且，通过多孔板31使流速被均匀化了的海水的流动流入到空间D中，并且海水从上管25流出。

图11及图12是表示本发明的能量交换腔的其他的实施方式的图，图11是能量交换腔的剖视图，图12是图11的XII-XII线剖视图。如图11及图12所示，在腔室CH的中央设置有圆筒形状的管40，管40的位置通过法兰23、23而被固定。如图12所示，配置有四张多孔板41，该多孔板41将管40的外周和腔主体21的内周呈放射状地隔开。如图11所示，多孔板31在两法兰23、23之间延伸。这样，通过四张多孔板41而在腔主体1与管40之间形成有空间B、空间C和空间D。而且，空间B与浓缩海水口P1连通，空间D与海水口P2连通。

在如图11及图12所示地构成的能量交换腔20中，从浓缩海水口P1流入的浓缩海水在空间B内扩散，通过两张多孔板41整流为均匀的流动而流入到空间C中。通过多孔板41在圆周方向上变得均匀的浓缩海水，能够不扰乱边界部I地将海水均匀地推起，从而能够抑制在腔室CH内的浓缩海水与海水的混合。另一方面，被推起来的海水在从空间C通过上方的多孔板41时，流速通过多孔板41而均匀化。而且，流速通过多孔板41均匀化了的海水的流动流入到空间D中，将海水向海水口P2侧推出。

图13及图14是表示本发明的能量交换腔的另一个其他的实施方式的图，图13是能量交换腔的剖视图，图14是图13的XIV-XIV线剖视图。如图13所示，在本实施方式中浓缩海水口P1及海水口P2以贯穿腔主体21的侧面的方式设置。如图14所示，在腔主体21的内周上，上下隔开间隔地配置有在水平方向上延伸的两张多孔板51、51。如图13所示，多孔板51在两法兰23、23之间延伸。而且，如图14所示，通过两张多孔板51、51将腔室CH从下向上划分为3个空间，即空间B、空间C和空间D。

在如图13及图14所示地构成的能量交换腔20中，从浓缩海水口P1流入的浓缩海水在空间B内扩散，通过下方的多孔板51整流为均匀的流动流入到空间C中。在空间C中浓缩海水以对上方的海水进行推出的方式向上方流动。此时，由于通过多孔板51而形成方向、流速都均匀的流动，因此在空间C内的边界部I浓缩海水与海水的混合得到抑制。在海水从上方的海水口P2流入到空间D中，并从空间D经由多孔板51流入到空间C中的情况下，也能够实现同样的整流效果。

图15是电脑模拟的一例，是在图2至图6所示的构成的能量交换腔20中，导入浓缩海水及海水，使边界部I上升到上管的紧前时的解析结果。

在图15中由灰色所示的部分GR表示浓缩海水，由白底所示的部分WH表示海水。由黑色所示的部分BL是两流体混合的区域(混合部)。此外，比重设为浓缩海水大约为1.06，以及海水为1.03。

图16是表示本发明的能量交换腔20的另一个其他的实施方式的剖视图。如图16所示，在本实施方式中，能量交换腔20以纵置方式设置。即，长尺寸的圆筒形状的腔主体21使腔的长度方向配置在垂直方向上，作为浓缩海水口P1，为了在腔室CH的下侧对浓缩海水进行给排水而使口P1设在下侧，作为海水口P2，为了在腔室CH的上侧对海水进行给排水而使口P2设在上侧。在腔主体21内，在浓缩海水口P1与海水口P2之间配设有多个管45，该管45与形成在腔主体21内的腔室CH相比直径小，通过固定在腔室CH内的直径小的多个管45形成有多个被划分的流路R。而且，通过这些流路浓缩海水口P1与海水口P2被连通。由于各管45由直径小的管组成，因此管内的圆形的流路截面积被设定得较小。

图17是图16的XVII-XVII线剖视图。如图17所示，在形成于腔主体21内的腔室上配设有直径小的多个管45。而且，在各管45内形成有供浓缩海水及海水流入的流路R。

在浓缩海水口P1与流路R之间的空间以及海水口P2与流路R之间的空间中，分别设有进行流体的整流的多孔板61。多孔板61从口P1、P2离开规定距离地配置。而且，多孔板61也从流路R的端部离开规定距离地配置。这样，通过配置多孔板61而使从直径小的口P1、P2流入的流动在直径大的腔室内均匀地分散，并均匀地流入到多个被划分的流路R中。

此时，在被划分的流路R内，浓缩海水与海水接触，但是在流路截面积小的流路R内产生的漩涡为管路内的小漩涡，因此不会大范围扩散，从而不会使浓缩海水与海水的边界部I发生紊乱。由于以这种方式、聚集多个流路截面积小的流路R而构成较大的腔，因此能够在各流路R内维持浓缩海水与海水的边界部I，从而能够在作为整体地维持浓缩海水与海水的边界部I的状态下，即能够在抑制浓缩海水与海水的混合的同时，通过浓缩海水将海水加压并排出。在海水从上方的海水口P2通过多孔板61而流入到被划分的流路R中的情况下，也能够实现同样的整流效果。

在图16及图17中，对通过具有圆形截面的多个管45而在腔室CH内形成多个被划分的流路R的例进行了说明，但是还可以在腔室CH内形成蜂窝状或格栅状的被划分的多个流路R。

图18是表示图16所示的本发明的能量交换腔20的变形例的剖视图。如图18所示，在本实施方式中能量交换腔20以纵置方式设置。即，长尺寸的圆筒形状的腔主体21使腔的长度方向配置在垂直方向上，作为浓缩海水口P1，为了在腔室CH的下侧对浓缩海水进行给排水而使口P1设在下侧，作为海水口P2，为了在腔室CH的上侧对海水进行给排水而使口P2设在上侧。在腔主体21内，在浓缩海水口P1及海水口P2的附近配置有两张进行流体的整流的多孔板61。多孔板61从口P1、P2离开规定的距离地配置。而且，腔室CH被定义在口P1侧的多孔板61与口P2侧的多孔板61之间。这样，通过配置多孔板61使从直径小的口P1、P2流入的流动均匀地流入到直径大的腔室CH内。

在此，均匀的流动意味着在腔室CH内的某一水平截面上的流速和方向一样。即，若图18中的腔室CH内的纵方向的任意水平截面(评价截面)中的流动将图示箭头的长度作为流速、将朝向作为流动方向的话，则意味着任一箭头都具有相同长度并具有相同朝向。该流动能够通过配置在腔室内的多孔板的开孔率和距口P1、P2的各自的配置位置而调整，并能够通过解析等而决定最佳的尺寸和配置位置。

通过多孔板61而均匀地流入到腔室CH内的浓缩海水和海水，由于比重差而上下分离，同时，形成为在腔截面积上且在上下方向上一样的流动，因此边界部I得到维持，从而能够在作为整体地维持浓缩海水与海水的边界部I的状态下，即能够在抑制浓缩海水与海水的混合的同时，通过浓缩海水将海水加压并排出。在海水从上方的海水口P2通过多孔板61而流入到腔室CH内的情况下，也能够实现同样的整流效果。

至此，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于上述的实施方式，当然还可以在其技术思想的范围内以多种不同的方式进行实施，例如能量交换腔的方式等并不仅限定于上述的图示例，当然在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变更。

Claims (13)

1.一种能量交换腔，在将由泵增压的海水通入到反渗透膜分离装置中而将淡水与浓缩海水分离、从而利用海水生成淡水的海水淡化系统中，将从所述反渗透膜分离装置排出的浓缩海水的压力能量利用于对所述海水增压的能量中，其特征在于，具有：

腔，在内部具有收容浓缩海水及海水的空间；

浓缩海水口，设在所述腔的下部，进行浓缩海水的给排水；

海水口，设在所述腔的上部，进行海水的给排水；

浓缩海水分散构造体，与所述浓缩海水口连通，使流入的浓缩海水向所述腔内的水平面整体分散；和

海水分散构造体，与所述海水口连通，使流入的海水向所述腔内的水平面整体分散，

被导入到所述腔内的浓缩海水与海水与所述腔内的水平面整体直接接触，浓缩海水与海水的压力能量实现交换。

2.根据权利要求1所述的能量交换腔，其特征在于，所述腔为将长度方向水平地配置的圆筒形状的腔。

3.根据权利要求1所述的能量交换腔，其特征在于，所述浓缩海水分散构造体和所述海水分散构造体水平地配置，为具有多个孔的管形状，所述孔分别与腔内面的最下部和最上部相对地排列。

4.根据权利要求3所述的能量交换腔，其特征在于，所述管形状为圆筒形状的管或者棱筒形状的管。

5.根据权利要求3所述的能量交换腔，其特征在于，具有将所述浓缩海水分散构造体与所述海水分散构造体连结的连结部件，

所述连结部件中的所述浓缩海水分散构造体与所述海水分散构造体的连结部，分别以逐渐接近连结的分散构造体的外形形状的方式呈大致三角形的截面形状。

6.根据权利要求3所述的能量交换腔，其特征在于，在所述浓缩海水分散构造体与所述海水分散构造体各自与腔内面相面对的位置上，以夹着所述多个孔的方式在所述多个孔的两侧配置两张多孔板，通过该两张多孔板将所述腔内面与所述浓缩海水分散构造体、或者所述海水分散构造体连接。

7.根据权利要求1所述的能量交换腔，其特征在于，所述浓缩海水分散构造体与所述海水分散构造体由4张多孔板组成，所述多孔板将水平地配置在所述腔的中央部的管的外表面与所述腔内面呈放射状地隔开。

8.根据权利要求1所述的能量交换腔，其特征在于，所述浓缩海水分散构造体与所述海水分散构造体由两张多孔板组成，所述多孔板在所述腔内上下隔开间隔地配置在水平方向上。

9.根据权利要求8所述的能量交换腔，其特征在于，所述浓缩海水口与所述海水口设置成贯穿圆筒形状的腔的外周面。

10.根据权利要求1所述的能量交换腔，其特征在于，所述腔为将长度方向垂直地配置的圆筒形状的腔。

11.根据权利要求10所述的能量交换腔，其特征在于，所述浓缩海水分散构造体和所述海水分散构造体由配置在所述圆筒形状的腔的上下的多孔板组成。

12.根据权利要求11所述的能量交换腔，其特征在于，在所述上下配置的多孔板之间配置有多个被划分的流路。

13.一种海水淡化系统，将由泵增压的海水通入到反渗透膜分离装置中而将淡水与浓缩海水分离，从而利用海水生成淡水，其特征在于，具有将从所述反渗透膜分离装置排出的浓缩海水的压力能量利用于对所述海水的一部分增压的能量中的、权利要求1至12的任一项中所述的能量交换腔。

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