CN103304006B - 海水淡化系统及能量回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能量回收装置，通过在腔的口附近配置两个多孔板并将多孔板的配置位置和多孔板的开口率设定为最佳范围，而能够使从口流入的局部的水流在腔截面上均匀化。本发明的能量回收装置是海水淡化系统中使用的能量回收装置，具有腔(20)、浓缩海水口(P1)、海水口(P2)、和在浓缩海水口及海水口附近分别配置两个的第一多孔板(31)和第二多孔板(32)，第一多孔板(31)及第二多孔板(32)以满足如下三个条件中的任意一个条件的方式设定，该三个条件为，第一多孔板(31)的开口率为45～60％，第二多孔板(32)的开口率为45～60％，以及第一多孔板(31)与第二多孔板(32)的距离(L2)为腔内径的0.5倍以上。

Description

海水淡化系统及能量回收装置

技术领域

本发明涉及从海水中除去盐分而淡化海水的海水淡化系统以及适用于海水淡化系统(海水淡化设备)的能量回收装置。

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浓缩海水(盐水)而被排出。在此，在海水淡化系统中的最大的运行成本为电力费用，其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，作为海水淡化设备中的电力费用的一半以上多被消耗在高压泵所进行用于将海水加压的电力中。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浓缩海水的压力能量，用于对海水的一部分进行增压。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用于对海水的一部分进行增压的手段，普遍实施的是利用能量回收腔，该能量回收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空间，在两个空间的一方上设有进行浓缩海水的进出的浓缩海水口，在另一方上设有进行海水的进出的海水口。

图9是表示以往的海水淡化系统的构成例的示意图。如图9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，而且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，从而从海水生产淡水。此时，盐分浓度高的浓缩海水从反渗透膜分离装置4排出，且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与能量回收腔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与能量回收腔10的海水口P2连接。能量回收腔10在内部具有活塞12，活塞12在将能量回收腔10内分离成两个容积室的同时，以能够移动的方式嵌装。

在能量回收腔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，海水通过增压泵8被进一步增压为与高压泵2的排出管路3相同的压力，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。

在上述以往的能量回收腔中，能量回收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径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能量交换腔，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公开的能量回收腔在浓缩海水口与多个流道之间以及海水口与多个流道之间设置空间，作为在流体向各空间流入时进行流体整流的整流机构而设置多孔板，由此使从小直径的口流入的水流在大直径的腔内均匀地分散，并在多个所划分的流道内均匀地流动。

本发明人对于专利文献1公开的那样的、浓缩海水与海水的界面通过浓缩海水与海水双方的压力平衡而在腔内移动的方式的能量回收腔，进行了基于电脑模拟的解析，发现使从将浓缩海水/海水进排的小直径口(出入口)向大直径的能量回收腔流入的局部的水流，在腔的与轴方向正交的圆形截面内成为均匀水流的情况，是抑制浓缩海水与海水混合的关键，并讨论出了几个均匀化的结构。其结果是，发现最简单的结构就是在各口附近配置有两张多孔板的腔。

发明内容

因此，本案发明人通过将腔内径、多孔板的配置位置、多孔板的开口率等作为参数，并由流动解析和实验设计法而将用于配置两张多孔板的最佳条件导出，从而完成了本发明。

即，本发明以提供一种能量回收装置为目的，该能量回收装置通过在腔的浓缩海水口侧及海水口侧分别配置两张多孔板，并以使两张多孔板满足规定条件的方式设定，而能够使从各口流入的流体的流动在腔的与轴方向正交的截面内均匀化。

为了达成上述目的，本发明的能量回收装置，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、而从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转换为所述海水的压力能量，其特征在于，具有：圆筒形状的腔，在内部具有收容浓缩海水及海水的空间，且将长度方向垂直地配置；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；在所述腔内配置于浓缩海水口侧并且相互分离地配置的两个多孔板，即，第一多孔板和第二多孔板，该第二多孔板配置成与该第一多孔板相比更远离所述浓缩海水口；和在所述腔内配置于海水口侧并且相互分离地配置的两个多孔板，即，第一多孔板和第二多孔板，该第二多孔板配置成与该第一多孔板相比更远离所述海水口，所述浓缩海水口侧及所述海水口侧的第一多孔板及第二多孔板以满足如下三个条件中的任意一个条件的方式设定，所述三个条件为，第一多孔板的开口率为45～60％，第二多孔板的开口率为45～60％，以及第一多孔板与第二多孔板的距离为所述腔内径的0.5倍以上。

根据本发明，从设在腔的下部的浓缩海水口将浓缩海水向腔内给排水，从设在腔的上部海水口将海水向腔内给排水。流入至腔内的浓缩海水被第一多孔板及第二多孔板整流，另外，流入至腔内的海水被第一多孔板及第二多孔板整流。由于浓缩海水与海水相比其比重较高，所以根据比重的差形成浓缩海水与海水的分界部，浓缩海水将海水往上推，能够一边将浓缩海水与海水上下分离，一边抑制两流体在其相接触的分界部混合，同时能够从高压的浓缩海水向海水进行压力传递。

根据本发明，通过对配置在腔内的浓缩海水口侧及海水口侧的第一多孔板的开口率、第二多孔板的开口率、以及第一多孔板与第二多孔板之间的距离中的至少一项进行调整，而能够获得使流体的流动均匀化的整流效果。

根据本发明的优选方式，其特征在于，所述浓缩海水口侧及所述海水口侧的第一多孔板及第二多孔板以满足如下条件的方式设定，所述条件为，第一多孔板的开口率为45～60％以及第二多孔板的开口率为45～60％，或者第一多孔板的开口率为45～60％且第一多孔板与第二多孔板的距离为所述腔内径的0.5倍以上。

根据本发明的优选方式，其特征在于，所述浓缩海水口侧及所述海水口侧的第一多孔板及第二多孔板以全部满足如下三个条件的方式设定，所述三个条件为，第一多孔板的开口率为45～60％，第二多孔板的开口率为45～60％，以及第一多孔板与第二多孔板的距离为所述腔内径的0.5倍以上。

根据本发明的优选方式，其特征在于，所述0.5倍以上为0.5～0.8倍。

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、而从海水生成淡水，其特征在于，具有技术方案1至4中任一项所述的能量回收装置，所述能量回收装置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转换为所述海水的压力能量。

发明效果

根据本发明，可以达成如下列举的效果。

1)通过从腔的下方将浓缩海水给排水并从上方将海水给排水，而能够一边利用浓缩海水与海水的比重差将浓缩海水和海水上下分离，一边通过由多孔板实现的使流体的流动均匀化的整流效果而抑制两流体在其相接触的分界部混合，同时能够从高压的浓缩海水向海水进行压力传递。

2)能够抑制由腔内的紊流扩散造成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中，因此，能够充分地发挥反渗透膜分离装置的性能，还能延长反渗透膜本身的更换周期。

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是表示在本发明的能量回收装置中使用的腔的构成例的剖视图。

图3是表示在本发明的能量回收装置中使用的多孔板的俯视图。

图4是表示根据实验设计法得到的流速的解析结果数据的表。

图5是表示六个参数的评价面中的针对流速的主要效果的图表。

图6是表示六个参数相互之间的针对流速的相互作用的图表。

图7是表示通过CFD得到的评价面中的速度的等值面分布及腔内的速度矢量的图。

图8是表示通过CFD得到的评价面中的速度的等值面分布及腔内的速度矢量的图。

图9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

17浓缩海水排出管路

20能量回收腔

21腔主体

23法兰

P1浓缩海水口

P2海水口

31第一多孔板

32第二多孔板。

具体实施方式

下面，参照图1至图8，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8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，从而从海水生产淡水。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。

在能量回收腔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。

当高压泵2的排出管路3的压力例如为6.5MPa时，由于反渗透膜分离装置4的RO膜模块的压力损失而压力略微降低，则6.4MPa的浓缩海水从反渗透膜分离装置4中被排出。当将该浓缩海水的压力作用于海水时，海水升压为同等压力(6.4MPa)，但是当在能量回收装置内流动时，能量回收装置本身的压力损失量会降低，例如6.3MPa的海水从能量回收装置中被排出。增压泵8将6.3MPa的海水略微升压到6.5MPa的压力，然后使其与高压泵2的排出管路3合流并被供给至反渗透膜分离装置4。增压泵8仅这样地将微少的压力损失量升压即可，在此消耗的能量也是微少的。

在向反渗透膜分离装置4供给了100％的量的海水的情况下，淡水所占比例为40％左右。其他60％作为浓缩海水从反渗透膜分离装置4中被排出，但通过用能量回收装置将该60％的浓缩海水的压力传递给海水并排出，能够通过增压泵的微少的能量消耗而得到相当于由高压泵而得到的量的海水。因此，相对于无能量回收装置的情况，能够将用于得到相同量的淡水的高压泵的能量减少到大概一半。

图2是表示配置有多孔板的能量回收腔的图。如图2所示，能量回收腔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。

在本实施方式中，能量回收腔20设置为纵置。即，长圆筒形的腔主体21使腔的长度方向(轴方向)沿垂直方向配置，浓缩海水口P1以在腔CH的下侧将浓缩海水进排的方式设置在腔的下侧，海水口P2以在腔CH的上侧将浓缩海水进排的方式设置在腔的上侧。浓缩海水口P1及海水口P2形成为与能量回收腔20的内径D相比为小直径的内径d的流路。腔CH的全长为L，在腔CH内，在分别从浓缩海水口P1及海水口P2沿轴方向仅间隔L1的位置上配置有第一多孔板31，进一步在从第一多孔板31沿轴方向仅间隔L2的位置上配置有第二多孔板32。

图3(a)是表示第一多孔板31及第二多孔板32的俯视图。如图3(a)所示，多孔板31、32由在圆形的平板上以均等间隔形成有多个小直径的孔h的所谓冲孔板构成。多个小直径的孔h呈交错状排列。图3(b)是图3(a)的A部放大图，小直径的孔h通过所谓的60°交错的配置，在各个孔的中心线的角度α呈60°交差的位置上开设有孔，孔的直径为φdh，孔的中心间距离(间距、pitch)为p。这样，通过在各口P1、P2的附近配置进行流体整流的两张多孔板31、32，而使从小直径的口P1、P2流入的水流均匀地流入至大直径的腔CH内。即，通过多孔板31及多孔板32，使从各口P1、P2流入至腔内的局部的水流在图2的La所示的区域内均匀地流动。作为在La所示的区域内使水流均匀化的机构，配置两张多孔板是结构上最简单的。之所以配置有两张多孔板，是因为通过一张则水流的均匀化作用不充分，但在配置三张的情况下与配置两张的情况相比没有实质上的差异，所以形成为配置两张多孔板的结构。

多孔板通过孔的排列、小直径的孔h的直径φdh、间距p来计算相对于多孔板整个面积的孔面积的比例。在图3所示的60°交错配置的情况下，孔的直径φdh和间距p在使开口率为F时，通过F＝(90.6×dh²)/p²来进行计算。

此外，多孔板只要具有对水流施与所期望的阻力并得到使其均匀分散的作用的功能即可，也可以是其他配置、其他孔形状的多孔板，也可以是将金属线交替编织而形成的金属网。

在此，均匀的水流是指腔CH内的某个水平截面上的流动速度与方向相同。即，在图2的La所示的区域内，当腔CH内的纵方向的任意水平截面(评价面)上的水流将图示的箭头的长度作为流速，将朝向作为流向时，所有箭头均为相同长度且相同朝向。该水流能够通过配置在腔CH内的多孔板31、32的开口率和两张多孔板31、32的配置位置来进行调整，并通过解析来决定最佳的尺寸、多孔板的开口率、和配置位置。

从多孔板31、32通过并均匀地流入至区域La内的浓缩海水和海水根据比重的差而欲上下分离，同时以腔的截面积在上下方向上形成相同的水流，因此，能够维持浓缩海水与海水的分界部I，并在作为整体而维持浓缩海水与海水的分界部I的状态下，即抑制浓缩海水与海水的混合，同时通过浓缩海水对海水进行加压并将其推出。

接着，基于实验设计法对流速的解析结果数据、和从该解析结果数据推导出的流速的无量纲化的标准偏差的主要效果和相互作用进行说明。

图4所示的表中示出了将腔的内径、流量、第一多孔板的开口率、第二多孔板的开口率、距离L1、距离L2等各参数的组合进行了各种变更后的情况下的解析结果。作为解析结果，表示评价面上的基于流速分布的无量纲化的标准偏差σ/m。

表中，项1～项34所示的参数的组合是根据实验设计法(DOE)得到的组合。对于六个参数分别设有两个边角值，因此各参数的边角值的组合有26组，即64组，但将其中的32组表示在项1～项32中。项33的数据是由各参数的中心的值计算出的结果，项34的数据表示以将项14中的L2的值从225(mm)变更为275(mm)的方式同样地进行计算后得到的结果。

将各参数进行各种变更，通过CFD(ComputationalFluidDynamics；计算流体动力学)解析来求出评价面上的流速分布，并求出平均流速m且求出标准偏差σ。接着，如图4的表所示，用所求出的标准偏差σ除以平均流速m而求出无量纲化的标准偏差σ/m。通过求出无量纲化的标准偏差σ/m，能够消除平均流速的大小对流速分布产生的影响，从而更恰当地对评价面上的流速分布进行评价。

腔的内径(mm)的设计点类型是，最小和最大的边角为300mm及400mm，中央为350mm。流量(％)的设计点类型是，相对于能量回收装置的额定处理流量Q(L/min)，使边角为Q×100％、Q×150％，使中央为Q×125％。第一多孔板的开口率(％)的设计点类型是，边角为35.4％及53.6％，中央为44.5％。第二多孔板的开口率(％)的设计点类型是，边角为35.4％及53.6％，中央为44.5％。距离L1(mm)及距离L2(mm)的设计点类型是，边角为75mm及225mm，中央为150mm。

在使图3中的φdh为5mm、p＝8mm的情况下，第一多孔板及第二多孔板的开口率(％)为35.4％，若使φdh为5mm、p＝6.5mm，则为53.6％。由于各个多孔板成为水流的阻力，所以若使在此设定的开口率更小，则在此的压力损失会变大，且能量回收效率会降低，需要提高多孔板自身的强度。相反地，若使开口率增大，则无法充分获得均匀化作用，因此，通过事先的解析而得出45～60％是比较恰当的，并将开口率设为该范围。

对于各参数的边角的最小值和最大值，如上所述地将接近于在海水淡化系统中使用的能量回收装置中所设想的最小值和最大值的值选定并对其进行计算。在对六个参数分别基于两个边角值而进行的本DOE解析中，通过图4的表所示的32组(项1～32)的各参数的组合而进行解析。

另外，在所有项1～34中，评价面在腔内的位置以使第二多孔板与评价面之间为150mm的方式设定。

图5是表示图4的表所示的各参数的评价面上的流速的无量纲标准偏差σ/m的主要效果的图表。图表(a)表示腔内径的主要效果，图表(b)表示流量的主要效果，图表(c)表示第一多孔板的开口率的主要效果，图表(d)表示第二多孔板的开口率的主要效果，图表(e)表示距离L1的主要效果，图表(f)表示距离L2的主要效果。横轴表示各参数，纵轴表示评价面上的流速的无量纲标准偏差。

在图表(a)～(f)中，绘制各参数的角(最小及最大)的无量纲化的标准偏差的平均值，并将所绘制的两个点用直线连结。中央的方形的点是中央值，其绘制的是图4中的项33的值。

在各参数中将边角的两点连结的直线是倾斜的情况下，能够认为该参数相对于流速的无量纲标准偏差是有意义的，即具有影响。在图表(b)、(e)的情况下，因为将边角的两点连结的直线几乎不倾斜，所以可知，流量和距离L1对流速分布的均匀性几乎没有影响。

另一方面，在图表(a)、(c)、(d)、(f)的情况下，因为在将边角的两点连结的直线上具有较大的倾斜，所以可知，为了使流速的无量纲标准偏差变小，在图表(a)、(c)、(d)、(f)的各参数中分别具有方向性。即，由图表(a)能够确认到腔内径较小一方会使流速分布的偏差较小。由图表(c)可知，第一多孔板的开口率较大一方会使流速的无量纲标准偏差变小。由图表(d)可知，第二多孔板的开口率较大一方会使流速的无量纲标准偏差变小。而且，由图表(f)可知，距离L2较大一方会使流速的无量纲标准偏差变小。这样可知，第一多孔板的开口率、第二多孔板的开口率、和距离L2会对流速的无量纲标准偏差造成影响。

对于多孔板的开口率，考虑到若使开口率变小则会造成腔的压力损失，并且在获得整流效果的范围内选择开口率的范围。因为第一多孔板及第二多孔板的中央点的开口率为44.5％，所以使第一多孔板及第二多孔板的开口率比约45％更大。另外，以最大值的边角值为53.6％来进行解析，且考虑到即使在该值以上，流速的无量纲标准偏差也存在减少的倾向，但是，由于若开口率超过60％，则整流效果会降低。所以优选为，第一多孔板及第二多孔板的开口率为约45～60％。

距离L2在中央点上为150mm，因此，在腔内径为300mm的情况下，中央点上的距离L2为腔内径的0.5倍。由图4的表的项14和项34的数据也可知，距离L2较大的一方会使流速均匀化，因此优选为，距离L2为腔内径的约0.5倍以上。上限值在最大边角点上225mm，因此在腔内径为300mm的情况下，距离L2为腔内径的0.75倍。即，可以说优选为，距离L2为腔内径的约0.5倍～0.8倍。

图6所示的各图表表示上述六个参数相互之间的对流速的无量纲标准偏差的影响程度和相互作用。图6所示的各图表使用图4的表所示的解析结果来绘制平均值，并用直线将所绘制的两个点连结。从六个参数中选择两种参数而成的组合有15组，因此，在图6中示出了15个图表。各图表的纵轴表示流速的无量纲标准偏差，横轴分别表示各参数的最小边角点、中心点、和最大边角点。作为范例，在图6的右端，从上层向下层表示有腔内径(mm)的设计点类型、流量(％)的设计点类型、第一多孔板的开口率(％)的设计点类型、第二多孔板的开口率(％)的设计点类型、距离L1(mm)的设计点类型。

图6中，由最上层的五个图表可知，相对于腔内径，从左到右分别表示了腔内径与流量、腔内径与第一多孔板的开口率、腔内径与第二多孔板的开口率、腔内径与距离L1、腔内径与距离L2的关系。

对最上层左端的图表进行说明，其表示使腔内径和流量变化后的情况下的流速的无量纲标准偏差，圆点是腔内径为300mm的情况，菱形的点是腔内径为400mm的情况。方形的点是中央的值。由该图表可以看出，流速的无量纲标准偏差与流量的关系是，即使内径改变，两条线也几乎为平直的，在流速的无量纲标准偏差中看不到变化。因此，表示腔内径与流量之间并不相互影响。

在此，考虑到图5的结果，而在图6的图表中尝试着眼于第一多孔板的开口率、第二多孔板的开口率、距离L2。将15个图表中认为明显具有相互作用的两个图表用虚线的○包围。

在使第一多孔板的开口率和第二多孔板的开口率发生变化并将流速的无量纲标准偏差绘制了的图表(用虚线的○包围的左侧图表)中可知，两条线的倾斜大不相同，第一多孔板的开口率和第二多孔板的开口率相对于流速的无量纲标准偏差具有相互作用。即，即使第一多孔板的开口率很小，但只要第二多孔板的开口率很大，则流速的无量纲标准偏差就会变小。根据该图表可以说，在第一多孔板的开口率和第二多孔板的开口率都很大的情况下，流速的无量纲标准偏差会变小。即，优选为，第一多孔板及第二多孔板的开口率为约45～60％。

接着，在表示第一多孔板的开口率与距离L2的关系的图表(用虚线的○包围的右侧图表)中，通过改变第一多孔板的开口率，而表示距离L2对流速的无量纲标准偏差造成的影响的两条线的倾斜有很大不同，且第一多孔板的开口率使距离L2对流速的无量纲标准偏差造成的影响大幅改变。即，可知第一多孔板的开口率与距离L2是相互关联的。但是，如果第一多孔板的开口率很小，则即使距离L2增大，流速的无量纲标准偏差也不会变小。根据该图表可以说，在第一多孔板的开口率很大且距离L2也很大的情况下，流速的无量纲标准偏差会变小。即，优选为，第一多孔板的开口率为约45～60％，且距离L2为腔内径的约0.5倍以上。

如上所述可知，通过恰当地限定第一多孔板的开口率与第二多孔板的开口率的组合、或者第一多孔板的开口率与距离L2的组合，能够得到很好的结果。

即，图5中，第一多孔板的开口率、第二多孔板的开口率、距离L2、腔内径是有意义的，因此，作为将图5的图表与图6的图表组合后的结论可知，通过调整第一多孔板的开口率与第二多孔板的开口率的组合、以及第一多孔板的开口率与距离L2的组合，而尤其会对于使流速的无量纲标准偏差的值变小、即消除流速的偏差，产生很大的影响。

接下来，图7及图8表示通过CFD得到的评价面上的流速(无量纲)的等值面分布以及腔内的速度矢量。

图7(a)是根据图4的表中项1的参数的情况下的CFD解析而得到的流速的等值面分布。即，表示在腔的内径为300mm、流量为Q×100％(L/min)、第一多孔板的开口率为35.4％、第二多孔板的开口率为35.4％、距离L1为75mm、距离L2为75mm的情况下的、评价面上的Z轴方向要素(轴线方向要素)的流速的等值面分布。在此，口内径为100mm，口的长度为200mm，评价面设定在距离第二多孔板150mm的靠近腔中心的位置上、即距离腔端部300mm的位置上。

图7(b)表示与图7(a)相同条件下的腔内的速度矢量，是腔的沿着轴线方向的截面上的速度矢量。图中，箭头31、32所示的位置分别是第一多孔板、第二多孔板的位置。

如图7(a)所明确地，评价面上的流速的分布从中心部的较高值(2.2～2.4)随着朝向外周部而逐渐变成较低值，且表示14阶段的分布，评价面上的流速是不均匀的。另外，如由图7(b)的腔内的速度矢量而明确地，即使从第一多孔板及第二多孔板通过后，腔内的流体的流向和速度也是不均匀的。

图8(a)是根据图4的表中项15的参数的情况下的CFD解析而得到的流速的等值面分布。即，表示在腔的内径为300mm、流量为Q×150％(L/min)、第一多孔板的开口率为53.6％、第二多孔板的开口率为53.6％、距离L1为75mm、距离L2为225mm的情况下的、评价面上的Z轴方向要素(轴线方向要素)的流速的等值面分布。在此，口内径为100mm，口的长度为200mm，评价面设定在距离第二多孔板150mm的靠近腔中心的位置上、即距离腔端部450mm的位置上。

图8(b)表示与图8(a)相同条件下的腔内的速度矢量，是腔的沿着轴线方向的截面上的速度矢量。图中，箭头31、32所示的位置分别是第一多孔板、第二多孔板的位置。

如图8(a)所明确地，评价面上的流速的分布表示从中心部在宽阔范围内一定的值(0.8～1.0)的分布，其周围也表示高出一个阶段的值(1.0～1.2)的分布，可以说评价面上的流速基本均匀。另外，由图8(b)的腔内的速度矢量也可以明确得知，从第一多孔板及第二多孔板通过后，腔内的流体的流向和速度都变得均匀了。

至此，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在其技术思想的范围内，当然还可以实施各种不同的方式。

Claims (5)

1.一种能量回收装置，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、而从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转换为所述海水的压力能量，其特征在于，具有：

圆筒形状的腔，在内部具有收容浓缩海水及海水的空间，且将长度方向垂直地配置；

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；

在所述腔内配置于浓缩海水口侧并且相互分离地配置的两个多孔板，即，第一多孔板和第二多孔板，该第二多孔板配置成与该第一多孔板相比更远离所述浓缩海水口；和

在所述腔内配置于海水口侧并且相互分离地配置的两个多孔板，即，第一多孔板和第二多孔板，该第二多孔板配置成与该第一多孔板相比更远离所述海水口，

所述浓缩海水口侧及所述海水口侧的第一多孔板及第二多孔板以满足如下三个条件中的任意一个条件的方式设定，所述三个条件为，第一多孔板的开口率为45～60％，第二多孔板的开口率为45～60％，以及第一多孔板与第二多孔板的距离为所述腔内径的0.5倍以上。

2.根据权利要求1所述的能量回收装置，其特征在于，所述浓缩海水口侧及所述海水口侧的第一多孔板及第二多孔板以满足如下条件的方式设定，所述条件为，第一多孔板的开口率为45～60％以及第二多孔板的开口率为45～60％，或者第一多孔板的开口率为45～60％且第一多孔板与第二多孔板的距离为所述腔内径的0.5倍以上。

3.根据权利要求1所述的能量回收装置，其特征在于，所述浓缩海水口侧及所述海水口侧的第一多孔板及第二多孔板以全部满足如下三个条件的方式设定，所述三个条件为，第一多孔板的开口率为45～60％，第二多孔板的开口率为45～60％，以及第一多孔板与第二多孔板的距离为所述腔内径的0.5倍以上。

4.根据权利要求1所述的能量回收装置，其特征在于，所述0.5倍以上为0.5～0.8倍。

5.一种海水淡化系统，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、而从海水生成淡水，其特征在于，

具有权利要求1至4中任一项所述的能量回收装置，所述能量回收装置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转换为所述海水的压力能量。