JP2012166184A - Pressure exchange apparatus, and performance adjustment method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure exchange apparatus that enables compactification and cost reduction, even if a treatment flow rate is increased, and to provide a performance adjustment method of the pressure exchange apparatus.SOLUTION: The pressure exchange apparatus 10 includes: a first support 20 with a pressure transmission unit 23 formed such that a first flow path 21 where a first fluid flows in/out from one end side communicates with a second flow path 22 where a second fluid flows in/out from one end side at the other end side; a rotor 40 configured such that a first fluid inflow path 41a for guiding the first fluid to the first flow path 21 is formed around its rotational axis along with a second fluid outflow path 42a for guiding the second fluid pressure-exchanged with the first fluid from the second flow path 22, a second fluid inflow path 43b for guiding the second fluid to the second flow path 22, and a first fluid outflow path 44b for guiding the first fluid pressure-exchanged with the second fluid from the first flow path 21: and a second support 30 for rotatably supporting the rotor 40 between the first support 20 and the second support.

Description

本発明は、第1流体と第2流体との間で圧力を交換する圧力交換装置及び圧力交換装置の性能調整方法に関する。   The present invention relates to a pressure exchange device that exchanges pressure between a first fluid and a second fluid, and a performance adjustment method for the pressure exchange device.

逆浸透膜装置を用いる海水淡水化施設では、逆浸透膜装置から排水される高圧濃縮流体である高圧濃縮海水がもつ余剰圧力を、逆浸透膜装置に給水される被濃縮流体である低圧海水の昇圧に利用する圧力交換装置が設けられている。   In seawater desalination facilities that use reverse osmosis membrane devices, the excess pressure of high-pressure concentrated seawater, which is high-pressure concentrated fluid drained from the reverse osmosis membrane device, is reduced by low-pressure seawater, which is the concentrated fluid supplied to the reverse osmosis membrane device. A pressure exchanging device used for boosting is provided.

図16に示すように、特許文献1には、管状の圧力伝達部が回転軸心周りに複数本配設されたロータ80を備えた圧力交換装置が記載されている。   As shown in FIG. 16, Patent Document 1 describes a pressure exchange device including a rotor 80 in which a plurality of tubular pressure transmission parts are arranged around a rotation axis.

該圧力交換装置は、ロータ80の回転に伴って、高圧入口側ポート82へ供給される高圧濃縮海水と低圧入口側ポート81へ供給される低圧海水とを圧力伝達部で接触させて、高圧濃縮海水の圧力によって昇圧した低圧海水を、高圧出口側ポート83から高圧海水として排水し、低圧入口側ポート81へ供給される低圧海水によって前記圧力を伝達し終えた低圧濃縮海水を低圧出口側ポート84から排水するように構成されている。   As the rotor 80 rotates, the pressure exchange device causes the high-pressure concentrated seawater supplied to the high-pressure inlet-side port 82 and the low-pressure seawater supplied to the low-pressure inlet-side port 81 to come into contact with each other by the pressure transmission unit. The low-pressure seawater boosted by the pressure of the seawater is drained as high-pressure seawater from the high-pressure outlet-side port 83, and the low-pressure concentrated seawater that has been transmitted by the low-pressure seawater supplied to the low-pressure inlet-side port 81 It is configured to drain from.

図17に示すように、特許文献2には、一対の回転板91、92と該回転板91、92を連接する軸93とで構成される回転体90を備えた圧力交換装置が記載されている。   As shown in FIG. 17, Patent Document 2 describes a pressure exchanging device including a rotating body 90 including a pair of rotating plates 91 and 92 and a shaft 93 connecting the rotating plates 91 and 92. Yes.

一方の回転板91には、低圧入口側ポート95に供給された低圧海水を圧力伝達部96に案内する流路91aと、圧力伝達部96から排水される高圧海水を高圧出口側ポート97に案内する流路91bが形成されている。   One rotating plate 91 guides the low-pressure seawater supplied to the low-pressure inlet side port 95 to the pressure transmission unit 96 and the high-pressure seawater drained from the pressure transmission unit 96 to the high-pressure outlet side port 97. A flow path 91b is formed.

他方の回転板92には、高圧入口側ポート94に供給された高圧濃縮海水を圧力伝達部96に案内する流路92bと、圧力伝達部96から排水される低圧濃縮海水を低圧出口側ポート98に案内する流路92aが形成されている。   The other rotary plate 92 has a flow path 92b for guiding the high-pressure concentrated seawater supplied to the high-pressure inlet side port 94 to the pressure transmission unit 96, and the low-pressure concentrated seawater drained from the pressure transmission unit 96 at the low-pressure outlet side port 98. A flow path 92a is formed to guide the flow.

該圧力交換装置は、回転体90の回転に伴って、高圧入口側ポート94へ供給される高圧濃縮海水と、低圧入口側ポート95へ供給される低圧海水を、管状の圧力伝達部96内で接触させて、高圧濃縮海水の圧力によって昇圧した低圧海水を高圧出口側ポート97から高圧海水として排水し、低圧入口側ポート95へ供給される低圧海水によって前記圧力を伝達し終えた低圧濃縮海水を低圧出口側ポート98から排水するように構成されている。   The pressure exchanging device converts the high-pressure concentrated seawater supplied to the high-pressure inlet-side port 94 and the low-pressure seawater supplied to the low-pressure inlet-side port 95 in the tubular pressure transmission unit 96 as the rotating body 90 rotates. The low-pressure seawater that has been brought into contact and drained as high-pressure seawater from the high-pressure outlet side port 97 is increased by the pressure of the high-pressure concentrated seawater. It is configured to drain from the low pressure outlet side port 98.

米国特許出願公開第2009180903号明細書US Patent Application Publication No. 2008090903 中国特許出願公開第200710056401号明細書Chinese Patent Application Publication No. 200710056401

特許文献1に記載された圧力交換装置では、ロータ80に配設された管状の圧力伝達部の断面積に依存して圧力伝達される処理流量が定まるので、処理流量を増やすためには、圧力伝達部の配設本数を増加させるか、圧力伝達部の一本あたりの断面積を大きくする必要があり、何れの場合であってもロータ80が大きくなり、それに伴って圧力交換装置が大型になり重量も増大する。   In the pressure exchanging device described in Patent Document 1, since the processing flow rate to which pressure is transmitted is determined depending on the cross-sectional area of the tubular pressure transmission portion disposed in the rotor 80, in order to increase the processing flow rate, It is necessary to increase the number of transmission parts or to increase the cross-sectional area per pressure transmission part. In any case, the rotor 80 becomes large, and the pressure exchange device becomes large accordingly. The weight also increases.

一般的にロータ80は、軽量化、高剛性、耐摩耗性、低摩擦係数等の条件を満足させるために、セラミックス等の高価な材料で形成されているため、圧力交換装置を大型化するとそれに伴って材料費、製造費が嵩むという問題があった。   In general, the rotor 80 is formed of an expensive material such as ceramics in order to satisfy conditions such as weight reduction, high rigidity, wear resistance, and a low friction coefficient. Along with this, there is a problem that material costs and manufacturing costs increase.

さらに、大型のロータ80を回転させるために要するトルクも増大し、小径のロータ80を回転させる場合よりも大きなエネルギーが必要になるという問題もあった。このような理由によって、圧力交換装置1台あたりの処理流量を増加させるのは極めて困難であった。   Furthermore, the torque required to rotate the large rotor 80 also increases, and there is a problem that a larger amount of energy is required than when the small diameter rotor 80 is rotated. For these reasons, it has been extremely difficult to increase the processing flow rate per pressure exchange device.

そのため、大量の海水を淡水化処理する大型の海水淡水化施設には、多数の圧力交換装置が設置されていた。しかし、圧力交換装置の設置台数が増加すると、各圧力交換装置を接続する配管の施工及び管理が煩雑になるという問題があった。   Therefore, a large number of pressure exchange devices have been installed in a large-scale seawater desalination facility that desalinates a large amount of seawater. However, when the number of installed pressure exchange devices increases, there is a problem that the construction and management of piping connecting the pressure exchange devices becomes complicated.

特許文献2に記載された圧力交換装置では、一方の回転板91に形成された流路91bと他方の回転板92に形成された流路92bの夫々が、回転体内部で軸心方向に沿った流路に円周方向に形成された流路が連通するように構成されているため、回転板91、92に流路を形成するための厚みが必要となる。そのため、回転板91、92が大型になり材料費や加工費が嵩むという問題があった。   In the pressure exchanging device described in Patent Document 2, each of the flow path 91b formed in one rotary plate 91 and the flow path 92b formed in the other rotary plate 92 extends along the axial direction inside the rotary body. Since the flow path formed in the circumferential direction communicates with the remaining flow path, a thickness for forming the flow path on the rotating plates 91 and 92 is required. For this reason, there is a problem that the rotating plates 91 and 92 become large and material costs and processing costs increase.

さらに、回転板91、92の大型化によって重量が増すと、回転体90の回転時に軸部93に作用するねじりや曲げ応力が大きくなり、その変形や破損を防止するために軸部93を太くする必要があるばかりでなく、回転のために要するエネルギーが増加し、効率が低下するという問題もあった。   Further, when the weight increases due to an increase in the size of the rotating plates 91 and 92, torsional and bending stress acting on the shaft portion 93 when the rotating body 90 rotates increases, and the shaft portion 93 is thickened to prevent deformation and breakage. In addition to this, there is a problem in that the energy required for rotation increases and efficiency decreases.

本発明の目的は、処理流量を増加させても、コンパクト化、低コスト化が可能な圧力交換装置及び圧力交換装置の性能調整方法を提供する点にある。   An object of the present invention is to provide a pressure exchanging apparatus and a pressure adjusting apparatus performance adjusting method capable of reducing the size and cost even when the processing flow rate is increased.

上述の目的を達成するため、本発明による圧力交換装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項1に記載した通り、第1流体と第2流体との間で圧力を交換する圧力交換装置であって、一端側から第1流体が流入及び流出する第1流路と、一端側から第2流体が流入及び流出する第2流路とが、他端側で連通するように形成された圧力伝達部を備えた第1支持体と、第1流体を第1流路に案内する第1流体流入路と、第1流体との間で圧力交換された第2流体を第2流路から案内する第2流体流出路、及び、第2流体を第2流路に案内する第2流体流入路と、第2流体との間で圧力交換された第1流体を第1流路から案内する第1流体流出路とが、回転軸心周りに形成された回転体と、前記回転体を第1支持体との間で回転可能に支持する第2支持体と、を備えている点にある。   In order to achieve the above-mentioned object, the first characteristic configuration of the pressure exchanging device according to the present invention is that pressure is applied between the first fluid and the second fluid as described in claim 1 of the claims. A pressure exchanging apparatus for exchanging, wherein a first flow path into which the first fluid flows in and out from one end side and a second flow path into which the second fluid flows in and out from one end side communicate with each other on the other end side. A first support having a pressure transmission portion formed as described above, a first fluid inflow passage for guiding the first fluid to the first flow path, and a second fluid pressure-exchanged between the first fluid and the second fluid. The second fluid outflow path that guides from the second flow path, the second fluid inflow path that guides the second fluid to the second flow path, and the first fluid pressure-exchanged between the second fluid and the first fluid The first fluid outflow path guided from the flow path is rotatable between the rotating body formed around the rotation axis and the first support body. In that it includes a second support for supporting, the.

上述の構成によれば、回転体に形成された第1流体流入路を介して装置の外部から第1支持体に形成された第1流路へと案内された第1流体の圧力が、第1流路と連通された第2流路内の第2流体に伝達され、昇圧された第2流体が、回転体に形成された第2流体流出路を介して装置の外部へ排水される。   According to the above configuration, the pressure of the first fluid guided from the outside of the device to the first flow path formed in the first support via the first fluid inflow path formed in the rotating body is The second fluid that has been transmitted to the second fluid in the second fluid passage communicated with the first fluid passage and pressurized is drained to the outside of the apparatus through the second fluid outflow passage formed in the rotating body.

また、回転体に形成された第2流体流入路を介して装置の外部から第1支持体に形成された第2流路へと案内された第2流体の圧力が、第2流路と連通された第1流路内の第1流体に伝達され、第1流体が回転体に形成された第1流体流出路を介して装置の外部へ排水される。   Further, the pressure of the second fluid guided from the outside of the apparatus to the second flow path formed in the first support through the second fluid inflow path formed in the rotating body communicates with the second flow path. The first fluid is transferred to the first fluid in the first flow path, and the first fluid is drained to the outside of the device through the first fluid outflow passage formed in the rotating body.

このように、第1流路と第2流路と両流路の連通部とで圧力伝達部を構成することにより、第1支持体の一端側から該圧力伝達部へ第1流体または第2流体を流入させて、第1流体と第2流体との間で圧力を交換し、該一端側から第2流体または第1流体を流出させることができるので、特許文献2に記載されたような直管で構成された圧力伝達部と比較して、同じ流量の圧力交換処理を行なう場合に第1支持体の軸心方向の長さが短くなり、装置のコンパクト化と低コスト化を図ることができ、また、圧力交換処理の流量を増加させる必要がある場合でも、回転体の軸心方向の長さが短くなることで、装置の極端な大型化を回避することができる。   In this way, the first flow path, the second flow path, and the communication section of both flow paths constitute the pressure transmission section, so that the first fluid or the second fluid flows from one end of the first support to the pressure transmission section. Since the fluid is allowed to flow in, the pressure can be exchanged between the first fluid and the second fluid, and the second fluid or the first fluid can flow out from the one end side. Compared with a pressure transmission unit composed of straight pipes, the length of the first support in the axial direction is shortened when pressure exchange processing at the same flow rate is performed, thereby reducing the size and cost of the device. In addition, even when it is necessary to increase the flow rate of the pressure exchange process, the length of the rotating body in the axial center direction can be shortened, so that an extreme increase in size of the apparatus can be avoided.

同第二の特徴構成は、同請求項2に記載した通り、第1流体と第2流体との間で圧力を交換する圧力交換装置であって、一端側から第1流体が流入及び流出する第1流路と、一端側から第2流体が流入及び流出する第2流路とが、他端側で連通するように形成された圧力伝達部を備えた第1支持体と、一端側から第1流体が流入及び流出する第1流路と、一端側から第2流体が流入及び流出する第2流路とが、他端側で連通するように形成された圧力伝達部を備えた第2支持体と、第1流体を前記第1支持体と第2支持体の夫々に形成された第1流路に案内する第1流体流入路と、第1流体との間で圧力交換された第2流体を前記第1支持体と第2支持体の夫々に形成された第2流路から案内する第2流体流出路と、第2流体を前記第1支持体と第2支持体の夫々に形成された第2流路に案内する第2流体流入路と、第2流体との間で圧力交換された第1流体を前記第1支持体と第2支持体の夫々に形成された第1流路から案内する第1流体流出路とが、回転軸心周りに形成された回転体とを備え、前記回転体は前記第1支持体と前記第2支持体との間で回転可能に支持されている点にある。   The second characteristic configuration is a pressure exchange device for exchanging pressure between the first fluid and the second fluid as described in claim 2, and the first fluid flows in and out from one end side. A first support provided with a pressure transmission part formed so that the first flow path and the second flow path through which the second fluid flows in and out from one end side are communicated on the other end side; A first flow path having a pressure transmission portion formed so that a first flow path through which the first fluid flows in and out and a second flow path from which the second fluid flows in and out from one end side communicate with each other on the other end side; Pressure exchange between the first fluid and the first fluid inflow path for guiding the first fluid to the first flow path formed in each of the first support and the second support. A second fluid outflow passage for guiding a second fluid from a second flow path formed in each of the first support and the second support; and a second fluid in the first support And the second fluid inflow path that guides to the second flow path formed in each of the second support and the first fluid pressure-exchanged between the second fluid and the first fluid and the second support. A first fluid outflow path guided from a first flow path formed in each of the first and second fluid flow paths includes a rotating body formed around a rotation axis, and the rotating body includes the first support body and the second support body. It is in the point supported so that rotation is possible.

上述の構成によれば、第1支持体のみならず第2支持体にも一端側から第1流体が流入及び流出する第1流路と、一端側から第2流体が流入及び流出する第2流路とが、他端側で連通するように形成された圧力伝達部が備えられているため、第2支持体の圧力伝達部でも第1支持体に備えられた圧力伝達部と同様の圧力伝達を行なうことができ、上述の第一特徴構成と同様の作用効果を奏することができる。第1支持体の圧力伝達部と第2支持体の圧力伝達部の両方で圧力伝達ができるため、第1支持体のみに圧力伝達部が形成されている場合に比べて容量が増加するので、単位時間あたりの処理流量を増加させることができる。   According to the above-described configuration, the first flow path in which the first fluid flows in and out from one end side as well as the first support body and the second fluid inflow and outflow from the one end side. Since the pressure transmission part formed so as to communicate with the flow path on the other end side is provided, the pressure transmission part of the second support body has the same pressure as the pressure transmission part provided in the first support body. Transmission can be performed, and the same effect as the first characteristic configuration described above can be achieved. Since the pressure can be transmitted by both the pressure transmission part of the first support and the pressure transmission part of the second support, the capacity increases as compared with the case where the pressure transmission part is formed only in the first support. The treatment flow rate per unit time can be increased.

同第三の特徴構成は、同請求項3に記載した通り、上述の第二特徴構成に加えて、前記第1支持体と前記第2支持体の夫々に備えられる圧力伝達部の形状及び位置が前記回転体に対して対称に構成されている点にある。   The third feature configuration is the shape and position of the pressure transmitting portion provided in each of the first support body and the second support body in addition to the second feature configuration described above, as described in claim 3. Is configured symmetrically with respect to the rotating body.

上述の構成によれば、第1流体は回転体の第1流体流入路から第1支持体及び第2支持体の夫々の第1流路に同時に流入して第1支持体及び第2支持体の夫々の第2流路内の第2流体を昇圧し、昇圧された第2流体は第1支持体及び第2支持体の夫々の第2流路から回転体の第2流体流出路へ同時に流入する。第2流体は回転体の第2流体流入路から第1支持体及び第2支持体の夫々の第2流路へ同時に流入し第1支持体及び第2支持体の夫々の第1流路の第1流体を昇圧し、昇圧された第1流体は、第1支持体及び第2支持体の夫々の第1流路から回転体の第1流体流出路へ同時に流出することになる。   According to the above-described configuration, the first fluid flows simultaneously from the first fluid inflow path of the rotating body into the first flow paths of the first support and the second support, and the first support and the second support. The pressure of the second fluid in each of the second flow paths is increased, and the pressurized second fluid is simultaneously transferred from the second flow paths of the first support and the second support to the second fluid outflow path of the rotating body. Inflow. The second fluid flows simultaneously from the second fluid inflow path of the rotating body into the second flow paths of the first support and the second support, and flows through the first flow paths of the first support and the second support. The pressure of the first fluid is increased, and the pressurized first fluid flows out simultaneously from the first flow paths of the first support body and the second support body to the first fluid outflow path of the rotating body.

さらに、前記第1支持体と前記第2支持体の夫々に備えられる圧力伝達部の形状及び位置が前記回転体に対して対称に構成されているので、回転体と第1及び第2支持体の間にかかる回転に伴う圧力変動も対称となり、回転体と夫々の支持体との間で生じる軸方向の力が略同一で方向が逆になる。よって、回転体の軸方向にかかる力がバランスし、回転体が一方の支持体側へと片寄ることなく円滑に回転し、効率よく圧力回収することができる。   Furthermore, since the shape and position of the pressure transmission portion provided in each of the first support and the second support are configured symmetrically with respect to the rotary body, the rotary body and the first and second support bodies The pressure fluctuations accompanying the rotation during the rotation are also symmetric, and the axial forces generated between the rotating body and the respective supporting bodies are substantially the same and the directions are reversed. Therefore, the force applied in the axial direction of the rotating body is balanced, and the rotating body can smoothly rotate without being displaced toward one of the supports, and the pressure can be recovered efficiently.

同第四の特徴構成は、同請求項4に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記回転体は、第1及び第2支持体とで区画される空間に収容されるとともに、少なくとも第1流体または第2流体のうち何れかの流体の流体流入路及び流体流出路が前記回転体を貫通するように形成され、前記回転体の回転軸心方向の両端面と第1及び第2支持体との間に各流体が進入する隙間が形成されている点にある。   In the fourth feature configuration, as described in claim 4, in addition to any of the first to third feature configurations described above, the rotating body is partitioned by a first support body and a second support body. A fluid inflow path and a fluid outflow path of at least one of the first fluid and the second fluid are formed so as to pass through the rotating body, and the rotational axis direction of the rotating body There is a gap formed between each end face of each of the first and second support members so that each fluid enters.

上述の構成によれば、少なくとも第1流体または第2流体のうち何れかの流体の流体流入路及び流体流出路が回転体を貫通するように形成されているので、第1及び第2支持体とで区画される空間内で回転体が回転するときに、回転体の端面と第2支持体との間に形成された隙間に第1または第2流体が進入して、該流体によって回転体を第1支持体に向けて押圧する力が働く。また、回転体の端面と第1支持体との間に形成された隙間に第1または第2流体が進入して、該流体によって回転体を第2支持体に向けて押圧する力が働く。   According to the above-described configuration, since the fluid inflow path and the fluid outflow path of at least one of the first fluid and the second fluid are formed so as to penetrate the rotating body, the first and second support bodies are formed. When the rotating body rotates in the space defined by the first and second fluids, the first or second fluid enters a gap formed between the end surface of the rotating body and the second support, and the rotating body is driven by the fluid. The force which presses toward the 1st support body acts. In addition, the first or second fluid enters a gap formed between the end face of the rotating body and the first support, and a force that presses the rotating body toward the second support by the fluid acts.

両側から略等しい力で押圧される回転体は、第1及び第2支持体の間で一方向に片寄ることなくバランスするため、第1支持体または第2支持体の何れか一方と常時摺動しながら回転するようなことがなく、円滑に回転できるようになる。その結果、第1支持体及び第2支持体の磨耗が低減できるので、高価な耐磨耗性材料を用いなくとも耐久性を向上させることができる。   Since the rotating body pressed with substantially equal force from both sides balances without shifting in one direction between the first and second supports, it always slides with either the first support or the second support. However, it can rotate smoothly without rotating. As a result, since wear of the first support and the second support can be reduced, durability can be improved without using an expensive wear-resistant material.

さらに、回転体は両側から略等しい力で押圧されるため、第1及び第2支持体と回転体との摩擦が減少し回転抵抗が低減する。そのため、処理流量を稼ぐために回転体を大径に形成し、第1流体または第2流体のうち何れかの流体の流体流入路及び流体流出路の断面積を大きくした場合でも、回転体を回転駆動するために要するエネルギーの損失が低く抑えられるようになる。   Further, since the rotating body is pressed with substantially equal force from both sides, the friction between the first and second support bodies and the rotating body is reduced, and the rotational resistance is reduced. Therefore, even when the rotating body is formed to have a large diameter to increase the processing flow rate and the cross-sectional area of the fluid inflow path and the fluid outflow path of either the first fluid or the second fluid is increased, Loss of energy required for rotational driving can be kept low.

尚、回転体と第1及び第2支持体との間に形成される隙間は、狭すぎると回転体が支持体に押し付けられて大きな摺動抵抗が発生し、広すぎると流体の漏れ量が多くなり圧力の交換効率が低下するため、好ましくは1〜100μm程度に設定される。   If the gap formed between the rotating body and the first and second support bodies is too narrow, the rotating body is pressed against the support body to generate a large sliding resistance, and if it is too wide, the amount of fluid leakage is reduced. Since it increases and the exchange efficiency of pressure falls, Preferably it sets to about 1-100 micrometers.

同第五の特徴構成は、同請求項5に記載した通り、上述の第四特徴構成に加えて、少なくとも一方の支持体を押圧して、第1及び第2支持体の間隔を調整する押圧機構を備えている点にある。   In the fifth feature configuration, as described in the fifth aspect, in addition to the fourth feature configuration described above, at least one of the supports is pressed to adjust the distance between the first and second supports. It has the mechanism.

上述の構成によれば、仮に各支持体と回転体の端面が磨耗して隙間が大きくなり、流体が漏れて圧力の交換効率の低下を招くような場合であっても、押圧機構により少なくとも一方の支持体を押圧して、第1及び第2支持体の間隔が調整できるようになるので、回転体と支持体との間に形成される隙間を適正に調整できるので、部品交換等の規模の大きな分解を伴うメンテナンスを行なわずに長期間安定して稼動させることができるようになる。   According to the above-described configuration, even if the end surfaces of the respective support bodies and the rotating body are worn and gaps are increased, and the fluid leaks and causes a reduction in pressure exchange efficiency, at least one of the pressing mechanisms is used. Since the distance between the first and second support bodies can be adjusted by pressing the support body, the gap formed between the rotating body and the support body can be adjusted appropriately, so that the scale for parts replacement, etc. It is possible to operate stably for a long period of time without performing maintenance involving large disassembly.

同第六の特徴構成は、同請求項6に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、回転体外周を保持する保持部を有し、前記保持部は、少なくとも前記第1流体流入路に連通する第1流体流入口と、前記第2流体流出路に連通する第2流体流出口とを備えている点にある。   In addition to any of the first to fifth feature configurations described above, the sixth feature configuration includes a holding portion that holds the outer periphery of the rotating body, and the holding portion is , At least a first fluid inflow port communicating with the first fluid inflow passage and a second fluid outflow port communicating with the second fluid outflow passage.

上述の構成によれば、保持部は回転体の外周を保持するので、回転体は保持部の中で円滑に回転することができる。保持部は少なくとも第1流体流入路に連通する第1流体流入口と、第2流体流出路に連通する第2流体流出口を備えているので、第1流体流入口から第1流体流入路に第1流体を流入させることができ、第2流体流出路から第2流体流出口へ第2流体を流出させることができる。   According to the above-described configuration, since the holding unit holds the outer periphery of the rotating body, the rotating body can smoothly rotate in the holding unit. Since the holding portion includes at least a first fluid inlet that communicates with the first fluid inlet and a second fluid outlet that communicates with the second fluid outlet, the first fluid inlet to the first fluid inlet The first fluid can be allowed to flow in, and the second fluid can be allowed to flow from the second fluid outflow path to the second fluid outlet.

同第七の特徴構成は、同請求項7に記載した通り、上述の第六特徴構成に加えて、前記保持部は、さらに前記第2流体流入路に連通する第2流体流入口と、前記第1流体流出路に連通する第1流体流出口を備え、前記回転体の回転軸心方向に沿って、前記第1流体流出口と前記第2流体流入口との間に前記第1流体流入口と第2流体流出口とが配設されている点にある。   In the seventh feature configuration, as described in claim 7, in addition to the sixth feature configuration described above, the holding portion further includes a second fluid inlet port communicating with the second fluid inlet passage, A first fluid outlet that communicates with the first fluid outlet; and the first fluid flow between the first fluid outlet and the second fluid inlet along a rotational axis direction of the rotating body. The inlet and the second fluid outlet are disposed.

上述の構成によれば、上述の第六特徴構成と同じ作用効果を奏しながら、さらに保持部に形成された第2流体流入口から第2流体流入路に第2流体を流入させることができ、第1流体流出路から第1流体流出口へ第1流体を流出させることができる。   According to the above configuration, the second fluid can be caused to flow into the second fluid inflow path from the second fluid inflow port formed in the holding portion while exhibiting the same operational effects as the above sixth feature configuration. The first fluid can be allowed to flow from the first fluid outflow path to the first fluid outlet.

さらに、保持部には回転体の回転軸心方向に沿って、前記第1流体流出口と前記第2流体流入口との間に前記第1流体流入口と第2流体流出口とが配設されているので、第1流体流入口から第1支持体の第1流路と第2流路の連通部までの距離と、第1流体流入口から第2支持体の第1流路と第2流路の連通部までの距離の差を小さくすることができる。   Further, the first fluid inlet and the second fluid outlet are disposed between the first fluid outlet and the second fluid inlet along the rotational axis direction of the rotating body in the holding portion. Therefore, the distance from the first fluid inlet to the communication portion of the first flow path and the second flow path of the first support, and the first flow path and the first flow path of the second support from the first fluid inlet The difference in distance to the communication part of the two flow paths can be reduced.

つまり、第1流体流入口から第1支持体の第1流路と第2流路の連通部までの圧力損失と、第1流体流入口から第2支持体の第1流路と第2流路の連通部までの圧力損失の差を小さくすることができるので、第1流体流入口から第1流体流入路に流入した第1流体の第1支持体の第1流路側への流量と、第2支持体の第1流路側への流量の差を小さくすることができる点で好ましい。   That is, the pressure loss from the first fluid inlet to the communicating portion of the first flow path and the second flow path of the first support, and the first flow path and the second flow of the second support from the first fluid inlet. Since the difference in pressure loss to the communication portion of the path can be reduced, the flow rate of the first fluid flowing from the first fluid inlet to the first fluid inlet path toward the first flow path side of the first support, It is preferable at the point which can make small the difference of the flow volume to the 1st flow path side of a 2nd support body.

また、前記第1流体流出口と前記第2流体流入口との間に前記第1流体流入口と第2流体流出口とが配設されている、つまり、回転体の軸心方向の中央部に、高圧の第1流体が流入する第1流体流入路と昇圧された第2流体が流出する第22流体流出路を配設しているため、回転体の軸心方向の一端部に前記第1流体流入口と第2流体流出口が配設される場合に比べて回転体に作用するトルクのバランスがよいので回転体の回転を円滑にすることができる。   Further, the first fluid inlet and the second fluid outlet are disposed between the first fluid outlet and the second fluid inlet, that is, the central portion in the axial direction of the rotating body. In addition, since the first fluid inflow passage through which the high-pressure first fluid flows in and the 22nd fluid outflow passage through which the pressurized second fluid flows out are disposed, the first fluid in the axial center direction of the rotating body is Compared with the case where the 1st fluid inflow port and the 2nd fluid outflow port are arrange | positioned, since the balance of the torque which acts on a rotary body is good, rotation of a rotary body can be made smooth.

さらに、第1流体流入口、第2流体流出口、第2流体流入口、第1流体流出口は、全てが保持部に形成されているので、各流入口及び流出口に接続する配管を保持部の周囲に配設すればよいため、配管を含めた設置スペースの省スペースが図れる。さらに、配管を外すことなく、配管のない箇所からメンテナンスが可能となり、メンテナンス作業性が良くなる。   Furthermore, since the first fluid inlet, the second fluid outlet, the second fluid inlet, and the first fluid outlet are all formed in the holding portion, the piping connected to each inlet and outlet is held. Since it suffices to arrange it around the part, the installation space including piping can be saved. Furthermore, maintenance can be performed from a location without piping without removing the piping, and maintenance workability is improved.

同第八の特徴構成は、同請求項8に記載した通り、上述の第六または第七特徴構成に加えて、前記第1流体流入口は、第1流体流入口から第1流体流入路に流入する第1流体のエネルギーにより前記回転体が回転するように、前記回転体の接線方向に平行な方向に沿って形成され、第1流路に流入する第1流体の圧力が、第2流路に流入する第2流体の圧力より高い圧力に設定されている点にある。   In the eighth feature, as described in claim 8, in addition to the sixth or seventh feature described above, the first fluid inlet is connected from the first fluid inlet to the first fluid inlet. The pressure of the first fluid that flows along the direction parallel to the tangential direction of the rotating body and flows into the first flow path so that the rotating body rotates by the energy of the inflowing first fluid is the second flow. The pressure is higher than the pressure of the second fluid flowing into the passage.

上述の構成によれば、前記第1流体流入口から第1流体流入路に第1流体が流入するときに、第1流体は前記回転体の半径方向に交差する方向に沿って流入するので前記回転体が回転するようなトルクを付与する。よって、外部動力がなくても回転体を回転させることができるようになる。そして、回転体の回転に伴って、圧力伝達部への第1流体の流入と流出、第2流体の流出と流入が切り替えられるので、別途の流路の切替機構が不要となる。   According to the above configuration, when the first fluid flows into the first fluid inflow path from the first fluid inlet, the first fluid flows in a direction intersecting with the radial direction of the rotating body. A torque that rotates the rotating body is applied. Therefore, the rotating body can be rotated without external power. Then, as the rotating body rotates, the inflow and outflow of the first fluid and the outflow and inflow of the second fluid to the pressure transmission unit are switched, so that a separate channel switching mechanism is not required.

尚、第1流路に流入する第1流体の圧力が、第2流路に流入する第2流体の圧力より高い圧力に設定されているので、第1流路を第2流路より径方向外側に配置するほうが、回転軸心から径方向に大きく離隔した流路に流入する流体のエネルギーを利用でき、同じエネルギーでより大きなトルクを発生させることができるのでエネルギー効率がよい。   In addition, since the pressure of the 1st fluid which flows in into a 1st flow path is set to the pressure higher than the pressure of the 2nd fluid which flows into a 2nd flow path, a 1st flow path is radial direction from a 2nd flow path. The energy efficiency is better because the energy of the fluid flowing into the flow path that is greatly separated from the rotation axis in the radial direction can be used and the larger torque can be generated with the same energy.

同第九の特徴構成は、同請求項9に記載した通り、上述の第八特徴構成に加えて、前記回転体の円周方向に前記第1流体流入口と第1流体流入路を連通する連通溝が形成され、前記連通溝に前記第1流体の圧力を受けて前記回転体を回転させる受圧部が形成されている点にある。   In the ninth feature configuration, in addition to the eighth feature configuration described above, the first fluid inflow port and the first fluid inflow path communicate with each other in the circumferential direction of the rotating body. A communication groove is formed, and a pressure receiving portion that rotates the rotating body by receiving the pressure of the first fluid is formed in the communication groove.

第1流体が第1流体流入口から連通溝を介して第1流体流入路に流入する際に、連通溝に形成された受圧部が第1流体の圧力を受けて、回転体は回転させられる。   When the first fluid flows from the first fluid inlet into the first fluid inflow path through the communication groove, the pressure receiving portion formed in the communication groove receives the pressure of the first fluid, and the rotating body is rotated. .

同第十の特徴構成は、同請求項10に記載した通り、上述の第一から第九の何れかの特徴構成に加えて、前記第1支持体に、複数組の圧力伝達部が放射状に配設されている点にある。   In the tenth feature configuration, as described in claim 10, in addition to any of the first to ninth feature configurations described above, a plurality of sets of pressure transmission portions are radially provided on the first support body. It is in the point where it is arranged.

上述の構成によれば、圧力伝達部は回転体の回転軸心周りに回転軸心を中心として放射状に複数配設されているので、圧力伝達部の総断面積が多くなり、圧力交換装置の処理流量を増加させることができる。   According to the above-described configuration, since the plurality of pressure transmission units are arranged radially around the rotation axis of the rotating body, the total cross-sectional area of the pressure transmission unit increases, The processing flow rate can be increased.

同第十一の特徴構成は、同請求項11に記載した通り、上述の第十特徴構成に加えて、隣接する複数の圧力伝達部が、前記回転体の回転に伴って、少なくとも1つの第1流体流入路と第2流体流出路、または、1つの第2流体流入路と第1流体流出路と同時に連通する点にある。   According to the eleventh characteristic configuration, as described in claim 11, in addition to the tenth characteristic configuration described above, the plurality of adjacent pressure transmission units may include at least one One fluid inflow path and the second fluid outflow path, or one second fluid inflow path and the first fluid outflow path are in communication at the same time.

上述の構成によれば、隣接する複数の圧力伝達部が、回転体の回転に伴って、少なくとも1つの第1流体流入路と第2流体流出路、または、1つの第2流体流入路と第1流体流出路と同時に連通することで、回転体の回転に伴う第1流体または第2流体の流入出時の流量変動を低減し、流体の脈動、装置の脈動等の悪影響を防止することができる。   According to the above-described configuration, the adjacent plurality of pressure transmission units are arranged such that at least one first fluid inflow path and second fluid outflow path, or one second fluid inflow path and first in accordance with the rotation of the rotating body. By communicating simultaneously with the one fluid outflow path, fluctuations in the flow rate of the first fluid or the second fluid accompanying the rotation of the rotating body can be reduced, and adverse effects such as fluid pulsation and device pulsation can be prevented. it can.

同第十二の特徴構成は、同請求項12に記載した通り、上述の第十または第十一の特徴構成に加えて、前記複数の圧力伝達部のうち、前記回転体の回転に伴って、第1流体流入路と第2流体流出路、及び、第1流体流出路と第2流体流入路の何れにも連通しない圧力伝達部が存在する点にある。   According to the twelfth characteristic configuration, in addition to the tenth or eleventh characteristic configuration described above, in addition to the tenth or eleventh characteristic configuration described above, the rotation body of the plurality of pressure transmission units is rotated. There is a pressure transmitting portion that does not communicate with any of the first fluid inflow passage and the second fluid outflow passage, and the first fluid outflow passage and the second fluid inflow passage.

上述の構成によれば、前記複数の圧力伝達部のうち、前記回転体の回転に伴って、第1流体流入路と第2流体流出路、及び、第1流体流出路と第2流体流入路の何れにも連通しない圧力伝達部では、第1流体及び第2流体の流入、流出を一旦停止させることができるので、第1流路及び第2流路内の各流体の流れ方向の切り替えを円滑にすることができる。   According to the above-described configuration, the first fluid inflow passage and the second fluid outflow passage, and the first fluid outflow passage and the second fluid inflow passage in accordance with the rotation of the rotating body among the plurality of pressure transmission portions. In the pressure transmission unit that does not communicate with any of the above, since the inflow and outflow of the first fluid and the second fluid can be temporarily stopped, the flow direction of each fluid in the first channel and the second channel can be switched. It can be smooth.

同第十三の特徴構成は、同請求項13に記載した通り、上述の第六から第十二の何れかの構成に加えて、前記保持部に、複数組の第1流体流入口と第2流体流出口が回転軸心周りに点対称に配置されている点にある。   In the thirteenth feature configuration, as described in claim 13, in addition to any of the sixth to twelfth configurations described above, a plurality of sets of first fluid inlets and The two fluid outlets are arranged symmetrically around the rotation axis.

上述の構成によれば、保持部に複数組の第1流体流入口と第2流体流出口が回転体の回転軸心周りに点対称に配置されているので、回転体には第1流体流入路口から第1流体流入路に流入する第1流体のエネルギーがバランスよく作用し、回転体が傾くことなく、回転体を円滑に回転させることができる。   According to the above-described configuration, since the plurality of sets of the first fluid inlet and the second fluid outlet are arranged symmetrically around the rotation axis of the rotating body, the first fluid inflow into the rotating body. The energy of the first fluid flowing into the first fluid inflow path from the road opening acts in a well-balanced manner, and the rotating body can be smoothly rotated without tilting the rotating body.

同第十四の特徴構成は、同請求項14に記載した通り、上述の第一から第十三の何れかの特徴構成に加えて、第1流路の断面積と第2流路の断面積が等しくなるように形成されている点にある。   According to the fourteenth feature configuration, in addition to any one of the first to thirteenth feature configurations described above, the cross-sectional area of the first flow path and the disconnection of the second flow path are described. It is in the point formed so that an area may become equal.

上述の構成によれば、第1流路の断面積と第2流路の断面積が等しくなるように形成されているので、第1流路の断面積と第2流路の断面積が異なる場合に比べて、流体が第1流路と第2流路を通流するときの圧力損失が低減され、効率の良い圧力伝達が可能となる。   According to the above configuration, since the cross-sectional area of the first flow path and the cross-sectional area of the second flow path are equal, the cross-sectional area of the first flow path and the cross-sectional area of the second flow path are different. Compared to the case, the pressure loss when the fluid flows through the first flow path and the second flow path is reduced, and efficient pressure transmission becomes possible.

同第十五の特徴構成は、同請求項15に記載した通り、上述の第一から第十四の何れかの構成に加えて、前記回転体を外部動力で回転させる駆動軸が前記回転体に連結されている点にある。   According to the fifteenth characteristic configuration, as described in claim 15, in addition to any of the first to fourteenth configurations described above, a drive shaft for rotating the rotating body with external power includes the rotating body. It is in the point connected to.

上述の構成によれば、流体の流れが不安定である等の何らかの要因により回転体の回転が安定しないような場合でも、駆動軸に連結された駆動機等の外部動力で回転体を回転させることにより、安定した圧力交換処理が可能となる。   According to the above-described configuration, the rotating body is rotated by external power such as a drive unit connected to the drive shaft even when the rotation of the rotating body is not stable due to some factor such as an unstable fluid flow. This makes it possible to perform a stable pressure exchange process.

同第十六の特徴構成は、同請求項16に記載した通り、上述の第一から第十五の何れかの構成に加えて、前記第1流体流入路に供給される第1流体が逆浸透膜装置から排水される高圧濃縮流体であり、前記第2流体流入路に供給される第2流体が前記逆浸透膜装置に給水される被濃縮流体である点にある。   In the sixteenth feature, as described in claim 16, in addition to any of the first to fifteenth configurations described above, the first fluid supplied to the first fluid inflow passage is reversed. The high-pressure concentrated fluid drained from the osmosis membrane device, and the second fluid supplied to the second fluid inflow passage is the fluid to be concentrated supplied to the reverse osmosis membrane device.

上述の構成によれば、逆浸透膜装置から排水される高圧濃縮流体の圧力により逆浸透膜装置に供給される被濃縮流体を昇圧するので、余剰圧力を捨てることなく有効なエネルギーとして利用することができる。   According to the above configuration, the fluid to be concentrated supplied to the reverse osmosis membrane device is pressurized by the pressure of the high-pressure concentrated fluid drained from the reverse osmosis membrane device, so that it can be used as effective energy without throwing away the excess pressure. Can do.

本発明による圧力交換装置の性能調整方法の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項17に記載した通り、上述の第九特徴構成を備えた圧力交換装置の性能調整方法であって、前記保持部の第1流体流入口の配置、角度、または回転体の受圧部の形状を変更することで、処理流量を調整する点にある。   The characteristic configuration of the performance adjustment method of the pressure exchanging device according to the present invention is the performance adjusting method of the pressure exchanging device having the ninth characteristic configuration described above, as described in claim 17 of the claims. The processing flow rate is adjusted by changing the arrangement and angle of the first fluid inflow port of the holding unit or the shape of the pressure receiving unit of the rotating body.

回転体の回転数は、保持部の第1流体流入口の配置、角度、または回転体の受圧部の形状を変更に依存する。よって、保持部の第1流体流入口の配置、角度、または回転体の受圧部の形状を変更するだけで、処理流量に合わせて回転体の回転数を変更できるため、圧力交換装置の処理流量を容易に調整できる。   The number of rotations of the rotating body depends on changing the arrangement, angle, or shape of the pressure receiving portion of the rotating body of the first fluid inflow port of the holding unit. Therefore, since the number of rotations of the rotating body can be changed in accordance with the processing flow rate by simply changing the arrangement and angle of the first fluid inlet of the holding unit or the shape of the pressure receiving portion of the rotating body, the processing flow rate of the pressure exchange device Can be adjusted easily.

以上説明した通り、本発明によれば、処理流量を増加させても、コンパクト化、低コスト化が可能な圧力交換装置及び圧力交換装置の性能調整方法を提供することができるようになった。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a pressure exchanging apparatus and a pressure adjusting apparatus performance adjustment method that can be made compact and cost-effective even when the processing flow rate is increased.

海水淡水化施設の概略フロー図Outline flow chart of seawater desalination facility 圧力交換装置の説明図Explanatory drawing of pressure exchange device 第1支持体の説明図であって、(a)は正面図、(b)は正面図のA―A線断面図、(c)は背面図It is explanatory drawing of a 1st support body, Comprising: (a) is a front view, (b) is the sectional view on the AA line of the front view, (c) is a rear view 回転体の説明図であって(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は背面図、(d)は正面図のB―B線断面図、(e)は側面図のC−C線断面図、(f)は側面図のD−D線断面図It is explanatory drawing of a rotary body, (a) is a front view, (b) is a side view, (c) is a rear view, (d) is a sectional view taken along the line BB of the front view, and (e) is a side view. CC sectional view, (f) is the DD sectional view of the side view 保持部の説明図であって、(a)は正面図、(b)は部分断面図、(c)は背面図It is explanatory drawing of a holding | maintenance part, (a) is a front view, (b) is a fragmentary sectional view, (c) is a rear view. 圧力交換装置による圧力交換の説明図であって、(a)は図6(b)のE−E線矢視図、(b)は断面の概略図It is explanatory drawing of the pressure exchange by a pressure exchange apparatus, Comprising: (a) is the EE arrow directional view of FIG.6 (b), (b) is the schematic of a cross section. 圧力交換装置による圧力交換の説明図であって、(a)は図7(b)のF−F線矢視図、(b)は断面の概略図It is explanatory drawing of the pressure exchange by a pressure exchange apparatus, Comprising: (a) is the FF arrow directional view of FIG.7 (b), (b) is the schematic of a cross section. 別実施形態による圧力交換装置の説明図Explanatory drawing of the pressure exchange apparatus by another embodiment 別実施形態による圧力交換装置の説明図Explanatory drawing of the pressure exchange apparatus by another embodiment 別実施形態による圧力交換装置の説明図であって、(a)は図9のG−G線断面図、(b)は図9のH−H線断面図It is explanatory drawing of the pressure exchange apparatus by another embodiment, Comprising: (a) is the GG sectional view taken on the line of FIG. 9, (b) is the HH sectional view taken on the line of FIG. 別実施形態による圧力交換装置の説明図であって、(a)は図9のI−I線断面図、(b)は図9のJ−J線断面図It is explanatory drawing of the pressure exchange apparatus by another embodiment, Comprising: (a) is the II sectional view taken on the line of FIG. 9, (b) is the JJ sectional view taken on the line of FIG. 別実施形態による圧力交換装置の説明図Explanatory drawing of the pressure exchange apparatus by another embodiment 別実施形態による圧力交換装置の説明図Explanatory drawing of the pressure exchange apparatus by another embodiment 別実施形態による圧力交換装置の説明図Explanatory drawing of the pressure exchange apparatus by another embodiment 別実施形態による圧力交換装置の説明図Explanatory drawing of the pressure exchange apparatus by another embodiment 従来の圧力交換装置の説明図Explanatory drawing of conventional pressure exchange device 従来の圧力交換装置の説明図Explanatory drawing of conventional pressure exchange device

以下に、本発明による圧力交換装置及び圧力交換装置の性能調整方法の好ましい実施形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the pressure exchange device and the performance adjustment method of the pressure exchange device according to the present invention will be described.

図1に示すように、海水淡水化施設は、海水中の夾雑物を取り除く前処理部1と、前処理部1で前処理された海水を貯留するろ過海水槽2と、ろ過海水槽2に貯留された海水を保安フィルターに供給する供給ポンプ3と、逆浸透膜装置6の詰まりを防止するため海水中の微細な異物を除去する保安フィルター4と、保安フィルター4を通過した海水を昇圧する高圧ポンプ5と、昇圧された海水が供給される逆浸透膜装置6を備えている。逆浸透膜装置6によって海水中の各種塩類が除去され、飲料用水や工業用水等として利用できるように淡水化される。   As shown in FIG. 1, the seawater desalination facility includes a pretreatment unit 1 that removes contaminants in seawater, a filtered seawater tank 2 that stores seawater pretreated by the pretreatment unit 1, and a filtered seawater tank 2. The supply pump 3 that supplies the stored seawater to the safety filter, the safety filter 4 that removes fine foreign matter in the seawater to prevent the reverse osmosis membrane device 6 from being clogged, and the seawater that has passed through the safety filter 4 is pressurized. A high-pressure pump 5 and a reverse osmosis membrane device 6 to which pressurized seawater is supplied are provided. Various salts in the seawater are removed by the reverse osmosis membrane device 6 and desalinated so that it can be used as drinking water or industrial water.

逆浸透膜装置6は、浸透膜の一方側の海水に圧力をかけることにより、逆浸透膜の他方側に海水中の各種塩類が除去された淡水を染み出させる装置であり、ろ過するためには、海水を浸透圧以上の所定の圧力にする必要がある。   The reverse osmosis membrane device 6 is a device that exudes fresh water from which various salts in seawater have been removed to the other side of the reverse osmosis membrane by applying pressure to the seawater on one side of the osmosis membrane. Needs to make seawater a predetermined pressure higher than the osmotic pressure.

しかし、逆浸透膜装置6は、供給された海水の全てを淡水化できるものではない。例えば、逆浸透膜装置6に供給される海水のうち40%は淡水化されて排水されるが、残りの60%は淡水化されずに非常に圧力の高い高圧濃縮海水として排水される。   However, the reverse osmosis membrane device 6 cannot desalinate all of the supplied seawater. For example, 40% of the seawater supplied to the reverse osmosis membrane device 6 is desalinated and drained, but the remaining 60% is not desalinated and drained as high-pressure concentrated seawater with very high pressure.

そこで、逆浸透膜装置6から排水される高圧濃縮海水のもつ余剰圧力を有効なエネルギーとして回収して利用する圧力交換装置10を備えている。   Therefore, a pressure exchange device 10 that recovers and uses surplus pressure of high-pressure concentrated seawater drained from the reverse osmosis membrane device 6 as effective energy is provided.

ろ過海水槽2から逆浸透膜装置6に供給される海水のうち、40%は高圧ポンプ5で浸透圧以上の所定の圧力、例えば、6.9MPaまで昇圧される。逆浸透膜装置6に供給される残りの60%の海水(以下、「低圧海水」と記す)は、圧力交換装置10が逆浸透膜装置6から排水される高圧濃縮海水から回収した余剰圧力(6.75MPa)と、ブースターポンプ7により6.9MPaまで昇圧される。   40% of the seawater supplied from the filtered seawater tank 2 to the reverse osmosis membrane device 6 is boosted to a predetermined pressure higher than the osmotic pressure by the high-pressure pump 5, for example, 6.9 MPa. The remaining 60% of seawater (hereinafter referred to as “low pressure seawater”) supplied to the reverse osmosis membrane device 6 is the excess pressure (from the high pressure concentrated seawater drained from the reverse osmosis membrane device 6 by the pressure exchange device 10 ( 6.75 MPa) and the pressure is increased to 6.9 MPa by the booster pump 7.

つまり、圧力交換装置10は、逆浸透膜装置6から排水される高圧濃縮海水Hi(高圧濃縮流体)の圧力により、圧力交換装置10に供給される低圧海水Li(被濃縮流体)を昇圧して、浸透膜装置6に供給し、圧力交換装置10に供給される低圧海水Liによって、前記圧力が回収された後の低圧濃縮海水Loを排水する圧力交換処理を行なう。   That is, the pressure exchange device 10 boosts the low-pressure seawater Li (concentrated fluid) supplied to the pressure exchange device 10 by the pressure of the high-pressure concentrated seawater Hi (high-pressure concentrated fluid) drained from the reverse osmosis membrane device 6. Then, pressure exchange processing is performed to drain the low-pressure concentrated seawater Lo after the pressure is recovered by the low-pressure seawater Li supplied to the osmosis membrane device 6 and supplied to the pressure exchange device 10.

このように、圧力交換装置10は、逆浸透膜装置6から排水される高圧濃縮海水Hiの余剰圧力を捨てることなく逆浸透膜装置6に供給される低圧海水Liの昇圧に利用して、逆浸透膜装置6でのろ過に必要な圧力の一部を補うので、海水淡水化施設全体のエネルギー効率が向上する。   In this way, the pressure exchange device 10 uses the excess pressure of the high-pressure concentrated seawater Hi drained from the reverse osmosis membrane device 6 to increase the pressure of the low-pressure seawater Li supplied to the reverse osmosis membrane device 6 without throwing away the reverse pressure. Since a part of pressure required for the filtration by the osmosis membrane device 6 is compensated, the energy efficiency of the entire seawater desalination facility is improved.

図2に示すように、圧力交換装置10は、第1支持体20と、第2支持体30と、エンドカバー25と、各支持体20、30との間で回転可能に支持された回転体40と、回転体40の外周を保持する保持部11と、押圧部材50を備えている。   As shown in FIG. 2, the pressure exchanging device 10 includes a first support 20, a second support 30, an end cover 25, and a rotating body that is rotatably supported between the supports 20 and 30. 40, a holding portion 11 that holds the outer periphery of the rotating body 40, and a pressing member 50.

保持部11、各支持体20、30、回転体40は、アルミナ等のセラミックス、または、二相ステンレス鋼やスーパー二相ステンレス鋼等のように、海水に対する耐食性があり、十分に強度のある材料を用いることができる。二相ステンレス鋼やスーパー二相ステンレス鋼を用いた場合には、回転体40と各支持体20、30、及び、保持部11との対向面を窒化処理し、或は、アルミナ等のセラミックスを溶射し、肉盛溶接し、或はHIP処理して摩擦係数を低減する耐磨耗層を形成することが好ましい。   The holding part 11, the respective supports 20, 30 and the rotating body 40 are materials having corrosion resistance and sufficient strength against seawater, such as ceramics such as alumina, or duplex stainless steel or super duplex stainless steel. Can be used. When duplex stainless steel or super duplex stainless steel is used, the opposing surfaces of the rotating body 40 and the supports 20, 30 and the holding part 11 are nitrided, or ceramics such as alumina are used. It is preferable to form a wear-resistant layer that reduces the coefficient of friction by thermal spraying, overlay welding, or HIP treatment.

エンドカバー25や押圧部材50は、樹脂材料、または、二相ステンレス鋼やスーパー二相ステンレス鋼等の金属材料のように、海水に対する耐食性があり、ある程度強度を備えた材料で形成すればよい。安価な鋼やステンレス鋼等の高強度であるが、耐食性に劣る金属を樹脂材料で被覆して部材を構成するとコストダウンが図れる。   The end cover 25 and the pressing member 50 may be formed of a resin material or a material having corrosion resistance to seawater and having a certain degree of strength, such as a metal material such as a duplex stainless steel or a super duplex stainless steel. The cost can be reduced by forming a member by coating a metal with a high strength such as inexpensive steel or stainless steel but having a poor corrosion resistance with a resin material.

図2及び図3(a)、(b)、(c)に示すように、第1支持体20には、その一端側の端面20aから第1流体としての高圧濃縮海水Hiが流入し、圧力が交換された後の低圧濃縮海水Loが流出する第1流路21と、同じく一端側の端面20aから第2流体としての低圧海水Liが流入し、圧力が交換された後の高圧海水Hoが流出する第2流路22とが、第1支持体20の他端側の端面20b側で連通するように形成された圧力伝達部23が設けられている。   As shown in FIGS. 2 and 3A, 3B, and 3C, high-pressure concentrated seawater Hi as the first fluid flows into the first support 20 from the end face 20a on one end side, The first flow path 21 through which the low-pressure concentrated seawater Lo flows out and the low-pressure seawater Li as the second fluid flows in from the end face 20a on the one end side, and the high-pressure seawater Ho after the pressure is exchanged. A pressure transmission unit 23 is provided so that the second flow path 22 that flows out communicates with the end surface 20 b on the other end side of the first support 20.

本実施形態では、圧力伝達部23は回転体40の回転軸心周りに回転軸心を中心として放射状に18組配設され、各第1流路21の断面積と第2流路22の断面積は等しくなるように形成されている。断面の形状は、配管抵抗が少なくなるように円形や楕円形、丸みを帯びた多角形が好ましい。   In this embodiment, 18 sets of pressure transmission parts 23 are arranged radially around the rotation axis of the rotator 40 around the rotation axis, and the cross-sectional area of each first flow path 21 and the second flow path 22 are disconnected. The areas are formed to be equal. The cross-sectional shape is preferably a circle, an ellipse, or a rounded polygon so as to reduce pipe resistance.

第1支持体20の他端側の端面20bには、シール24を介してエンドカバー25がボルト28aとナット28bで取り付けられている。エンドカバー25の中央には、第2流体流入口27が形成され、図示しない配管が接続され、低圧海水Liが供給される。第1支持体20の中央には、第2流体流入口27から流入した低圧海水Liを回転体40に導く連通路26が形成されている。   An end cover 25 is attached to the end surface 20b on the other end side of the first support 20 via a seal 24 with bolts 28a and nuts 28b. A second fluid inlet 27 is formed at the center of the end cover 25, and a pipe (not shown) is connected to supply low-pressure seawater Li. In the center of the first support 20, a communication path 26 that guides the low-pressure seawater Li that flows in from the second fluid inlet 27 to the rotating body 40 is formed.

尚、本実施形態では、第1流路21に流入する高圧濃縮海水Hiの圧力は、第2流路22に流入する低圧海水Liの圧力より高い圧力に設定されている。   In the present embodiment, the pressure of the high-pressure concentrated seawater Hi flowing into the first flow path 21 is set to be higher than the pressure of the low-pressure seawater Li flowing into the second flow path 22.

図2及び図4(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)に示すように、回転体40には、高圧濃縮海水Hiを第1支持体20の第1流路21に案内する第1流体流入路41a、41bと、高圧濃縮海水Hiとの間で圧力交換された高圧海水Hoを第1支持体20の第2流路22から案内する第2流体流出路42a、42b、及び、第1支持体20に貫通形成された連通路26から流入する低圧海水Liを第1支持体20の第2流路22に案内する第2流体流入路43a、43bと、低圧海水Liとの間で圧力交換された低圧濃縮海水Loを第1流路21から第2支持体30に形成された連通路31へと案内する第1流体流出路44a、44bとが、回転軸心周りに形成されている。   As shown in FIGS. 2 and 4 (a), (b), (c), (d), (e), (f), the rotary body 40 is supplied with high-pressure concentrated seawater Hi of the first support 20. A second high pressure seawater Ho pressure-exchanged between the first fluid inflow passages 41 a and 41 b guided to the first flow path 21 and the high pressure concentrated seawater Hi is guided from the second flow path 22 of the first support 20. A second fluid inflow passage 43a for guiding the low-pressure seawater Li flowing in from the fluid outflow passages 42a and 42b and the communication passage 26 formed through the first support 20 to the second flow passage 22 of the first support 20; First fluid outflow paths 44a and 44b for guiding the low-pressure concentrated seawater Lo pressure-exchanged between the low-pressure seawater 43b and the low-pressure seawater Li from the first flow path 21 to the communication path 31 formed in the second support 30; Is formed around the rotational axis.

第1流体流入路41a、41bと第2流体流出路42a、42bは夫々回転体40を厚み方向(回転軸心方向)に貫通するように形成されている。   The first fluid inflow passages 41a and 41b and the second fluid outflow passages 42a and 42b are formed so as to penetrate the rotating body 40 in the thickness direction (rotational axis direction).

第1流体流入路41a、41bと第1流体流出路44a、44b及び第2流体流出路42a、42bと第2流体流入路43a、43bは夫々通水断面積が等しくなるように、回転体40の周方向に沿って円弧状に形成されている。   The first fluid inflow passages 41a and 41b, the first fluid outflow passages 44a and 44b, the second fluid outflow passages 42a and 42b, and the second fluid inflow passages 43a and 43b have the same water passage cross-sectional area. It is formed in circular arc shape along the circumferential direction.

第1流体流入路41a、41bと第1流体流出路44a、44b及び第2流体流出路42a、42bと第2流体流入路43a、43bには同時に夫々同数の、例えば2〜3本の第1流路21及び第2流路22が連通する。尚、同数でなくてもよいが、同数とすることで、回転体にかかる力の変動が減少し、回転体がバランスよく回転する。   The first fluid inflow passages 41a and 41b, the first fluid outflow passages 44a and 44b, the second fluid outflow passages 42a and 42b, and the second fluid inflow passages 43a and 43b are simultaneously in the same number, for example, two to three first. The channel 21 and the second channel 22 communicate with each other. In addition, although it does not need to be the same number, by making it the same number, the fluctuation | variation of the force concerning a rotary body reduces, and a rotary body rotates with sufficient balance.

回転体40の円周方向には、連通溝41cと連通溝42cが形成され、第1流体流入路41a、41bと連通溝41cは、夫々連通口41d、41eを介して連通され、第2流体流出路42a、42bと連通溝42cは、夫々連通口42d、42eを介して連通されている。   In the circumferential direction of the rotating body 40, a communication groove 41c and a communication groove 42c are formed, and the first fluid inflow passages 41a and 41b and the communication groove 41c are communicated via communication ports 41d and 41e, respectively. The outflow passages 42a and 42b and the communication groove 42c communicate with each other through communication ports 42d and 42e, respectively.

保持部11に備えられた第1流体流入口12には、図示しない配管が接続され、高圧濃縮海水Hiが供給され、該高圧濃縮海水Hiが第1流体流入路41a、41bから第1流路21に流入する。圧力伝達部23内で昇圧された高圧海水Hoは、第2流路22から第2流体流出路42a、42bを経て保持部11に形成された第2流体流出口13から流出される。第2流体流出口13には、図示しない配管が接続され、該高圧海水Hoがブースターポンプ7を経て逆浸透膜装置6へ供給される。   A pipe (not shown) is connected to the first fluid inlet 12 provided in the holding unit 11, and high-pressure concentrated seawater Hi is supplied from the first fluid inflow paths 41 a and 41 b to the first flow path. 21. The high-pressure seawater Ho pressurized in the pressure transmission unit 23 flows out from the second fluid outlet 13 formed in the holding unit 11 from the second channel 22 through the second fluid outflow channels 42a and 42b. A pipe (not shown) is connected to the second fluid outlet 13, and the high-pressure seawater Ho is supplied to the reverse osmosis membrane device 6 through the booster pump 7.

連通溝41cには、4本のボルト46が正面視で回転軸心に対して点対称の位置に配置されている。ボルト46は、高圧濃縮海水Hiの圧力を受けて回転体40を回転させる受圧部として機能する。尚、ボルト46は、4本に限らず、1本でもよく、本数が増えるほど、受圧部が増え回転に寄与する。   In the communication groove 41c, four bolts 46 are arranged at point-symmetrical positions with respect to the rotational axis when viewed from the front. The bolt 46 functions as a pressure receiving portion that receives the pressure of the high-pressure concentrated seawater Hi and rotates the rotating body 40. The number of bolts 46 is not limited to four, and may be one. As the number of bolts increases, the pressure receiving portion increases and contributes to rotation.

第2流体流入路43a、43bは、第1支持体20に貫通形成された連通路26と連通する中央部43cとが回転体40の一端側の端面40bで連通するように構成されている。   The second fluid inflow passages 43 a and 43 b are configured such that a central portion 43 c communicating with the communication passage 26 formed through the first support 20 communicates with an end surface 40 b on one end side of the rotating body 40.

連通路26から中央部43cへと流入した低圧海水Liは、第2流体流入路43a、43bへと分散し、夫々連通する第2流路22へと流入する。尚、低圧海水Liの流れる第2流体流入路43a、43b、中央部43cの通水断面積を連通路26の通水断面積と等しく構成することで、圧力損失の低減が図られる。   The low-pressure seawater Li that has flowed into the central portion 43c from the communication path 26 is dispersed into the second fluid inflow paths 43a and 43b, and flows into the second flow paths 22 that communicate with each other. In addition, pressure loss can be reduced by configuring the cross-sectional area of the second fluid inflow passages 43a and 43b and the central portion 43c through which the low-pressure seawater Li flows to be equal to the cross-sectional area of the communication passage 26.

第1流体流出路44a、44bは、夫々回転体40を厚み方向に貫通するように形成され、回転体40の他端側の端面40aの中央部44cで連通するように構成され、その中央部44cが第2支持体30に貫通形成された連通路31と連通するように構成されている。   The first fluid outflow passages 44a and 44b are formed so as to penetrate the rotating body 40 in the thickness direction, and are configured to communicate with each other at the central portion 44c of the end surface 40a on the other end side of the rotating body 40. 44 c is configured to communicate with a communication path 31 formed through the second support 30.

第1流路21から第1流体流出路44a、44bへと流入した低圧濃縮海水Loは、中央部44cで集中され、連通路31へ排出される。尚、低圧濃縮海水Loの流れる第1流体流出路44a、44b、中央部44cの通水断面積を連通路31の通水断面積と等しく構成することで圧力損失の低減が図られる。   The low-pressure concentrated seawater Lo that has flowed from the first flow path 21 into the first fluid outflow paths 44 a and 44 b is concentrated in the central portion 44 c and discharged to the communication path 31. In addition, pressure loss can be reduced by configuring the water flow cross-sectional areas of the first fluid outflow passages 44a and 44b and the central portion 44c through which the low-pressure concentrated seawater Lo flows to be equal to the water flow cross-sectional area of the communication passage 31.

これにより、連通路26から回転体40の中央部43cに流入した低圧海水Liは第2流体流入路43a、43bから夫々第1支持体20の第2流路22に流入し、第1流路21の低圧濃縮海水Loは第1流体流入路44a、44bに流出し、中央部44cから第2支持体30に貫通形成された連通路31へと流出する。   Thereby, the low-pressure seawater Li that has flowed into the central portion 43c of the rotating body 40 from the communication path 26 flows into the second flow path 22 of the first support 20 from the second fluid inflow paths 43a and 43b, respectively. The low-pressure concentrated seawater Lo 21 flows out into the first fluid inflow passages 44 a and 44 b, and flows out from the central portion 44 c to the communication passage 31 formed through the second support 30.

本実施形態では、図4(a)に示すように、第1流体流入路41a及び第2流体流出路42aと、第1流体流入路41b及び第2流体流出路42bとは、回転体40の正面視で回転軸心に対して点対称の位置に配置されている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 4A, the first fluid inflow passage 41a and the second fluid outflow passage 42a, and the first fluid inflow passage 41b and the second fluid outflow passage 42b It is arranged at a point-symmetrical position with respect to the rotational axis when viewed from the front.

さらに、これらと90度位相が回転した位置に、第2流体流入路43の周辺部43a及び第1流体流出路44aと、第2流体流入路43b及び第1流体流出路44bとが、正面視で回転軸心に対して点対称の位置に配置されている。   Further, the peripheral portion 43a and the first fluid outflow passage 44a, the second fluid inflow passage 43b and the first fluid outflow passage 44b of the second fluid inflow passage 43 are located in a front view at positions where the phase is rotated by 90 degrees. Are arranged at point-symmetrical positions with respect to the rotational axis.

以上のように、回転体40の端面40a、40bの形状が略等しくなるように各流体の各流入路及び流出路が形成されている。   As described above, the inflow passages and the outflow passages of the respective fluids are formed so that the shapes of the end faces 40a and 40b of the rotating body 40 are substantially equal.

図2及び図5(a)、(b)、(c)に示すように、保持部11は、円筒状の部材に回転体40の外周を保持する保持面14と、第2支持体30が嵌合される嵌合部15が形成されている。   As shown in FIGS. 2 and 5A, 5B, and 5C, the holding unit 11 includes a holding surface 14 that holds the outer periphery of the rotating body 40 on a cylindrical member, and a second support 30. A fitting portion 15 to be fitted is formed.

保持部11に形成された一対の第1流体流入口12は、正面視で回転軸心に対して回転体40の半径方向に交差する方向に沿って点対称の位置に配置され、内部に収容される回転体40に形成された連通溝41cと連通するように構成され、一対の第2流体流出口13は、正面視で回転軸心高さに左右対称に配置され、内部に収容される回転体40に形成された連通溝42cと連通するように構成されている。   The pair of first fluid inflow ports 12 formed in the holding unit 11 is disposed at point-symmetrical positions along the direction intersecting the radial direction of the rotating body 40 with respect to the rotation axis when viewed from the front, and accommodated therein. The pair of second fluid outlets 13 are arranged symmetrically with respect to the height of the rotational axis when viewed from the front, and are accommodated in the communication channel 41c formed in the rotating body 40. It is configured to communicate with a communication groove 42 c formed in the rotating body 40.

このように、第1流体流入口12は、回転軸の中心に向かうことなく回転体40の半径方向に交差する方向(回転体40の接線方向に平行な方向)に沿って形成されているので、高圧濃縮海水Hiが第1流体流入口12から連通溝41cを介して第1流体流入路41a、41bに流入するときに、その圧力が連通溝41cに配設されたボルト46、及び、連通口41d、41eに作用し、回転体40は回転させられる。尚、高圧濃縮海水Hiの流入方向と回転体40の回転効率を考慮すると、第1流体流入口12は、回転体40の接線方向に向けて形成することが最もよい。   Thus, the first fluid inlet 12 is formed along the direction intersecting the radial direction of the rotating body 40 (the direction parallel to the tangential direction of the rotating body 40) without going toward the center of the rotation axis. When the high-pressure concentrated seawater Hi flows from the first fluid inlet 12 into the first fluid inflow passages 41a and 41b via the communication groove 41c, the pressure 46 is arranged in the communication groove 41c, and the communication Acting on the mouths 41d and 41e, the rotating body 40 is rotated. In consideration of the inflow direction of the high-pressure concentrated seawater Hi and the rotation efficiency of the rotating body 40, the first fluid inlet 12 is best formed in the tangential direction of the rotating body 40.

一対の第1流体流入口12は、正面視で回転軸心に対して回転体40の半径方向に交差する方向に沿って点対称の位置に配置されているので、回転体40にはバランスよくトルクが付与されて保持部11内で片寄ることなく円滑に回転する。高圧濃縮海水Hiの圧力は、回転体40の径方向の側面で、半径方向のなるべく外側から高圧濃縮海水Hiの圧力を作用させるので、少ないエネルギーでより大きなトルクを発生させることができ、装置の高効率化が図れる。   Since the pair of first fluid inflow ports 12 are arranged at point-symmetrical positions along the direction intersecting the radial direction of the rotating body 40 with respect to the rotation axis when viewed from the front, the rotating body 40 is balanced. Torque is applied and the holder 11 rotates smoothly without being offset. Since the pressure of the high-pressure concentrated seawater Hi acts on the side surface in the radial direction of the rotating body 40 from the outer side as much as possible in the radial direction, a larger torque can be generated with less energy. High efficiency can be achieved.

このように、回転体40は、高圧濃縮海水Hiのエネルギーにより回転させられるので、別途に回転のための外部動力が不要となる。また、回転体40の回転に伴って、第1流体の流入と流出、第2流体の流出と流入が切り替えられるので、別途の流路の切替機構が不要となる。   Thus, since the rotary body 40 is rotated by the energy of the high-pressure concentrated seawater Hi, external power for rotation is not required separately. Further, since the inflow and outflow of the first fluid and the outflow and inflow of the second fluid are switched with the rotation of the rotating body 40, a separate flow path switching mechanism becomes unnecessary.

図2に示すように、嵌合部15には、回転体40の直径より大径の円柱状に形成された第2支持体30の外周が嵌合される。第2支持体30の嵌合部15と接触面にはシール18が配設され、シール18により保持部11の外部に流体が漏れるのが防止される。尚、図2では、第2支持体30の外周部にシール18を設けているが、第2支持体30と保持部11との接触面であればどこに設けてもよい。   As shown in FIG. 2, the outer periphery of the second support body 30 formed in a columnar shape having a diameter larger than the diameter of the rotating body 40 is fitted into the fitting portion 15. A seal 18 is disposed on the fitting surface 15 and the contact surface of the second support 30, and the seal 18 prevents fluid from leaking outside the holding unit 11. In FIG. 2, the seal 18 is provided on the outer peripheral portion of the second support 30. However, the seal 18 may be provided anywhere as long as it is a contact surface between the second support 30 and the holding portion 11.

保持部11の一端側の端面11bはボルト16により第1支持体20の端面20aと接合されている。第1支持体20の保持部11との接触面にはシール19が配設され、シール19により保持部11の外部に流体が漏れるのが防止される。   An end surface 11 b on one end side of the holding portion 11 is joined to an end surface 20 a of the first support 20 by a bolt 16. A seal 19 is disposed on the contact surface of the first support 20 with the holding unit 11, and the seal 19 prevents fluid from leaking outside the holding unit 11.

回転体40は第1支持体20と第2支持体30と保持部11で区画される空間に収容される。回転体40の回転軸心方向の両端面40b、40aと第1支持体20及び第2支持体30との間に各流体が進入する隙間が形成されている。   The rotating body 40 is accommodated in a space defined by the first support 20, the second support 30, and the holding unit 11. A gap into which each fluid enters is formed between both end faces 40b, 40a of the rotating body 40 in the rotation axis direction and the first support body 20 and the second support body 30.

第1支持体20及び第2支持体30とで区画される空間内で回転体40が回転することにより、第1流路21に流入した高圧濃縮海水Hiから圧力伝達された高圧海水Hoが第2流路22から流出し、第2流路22に流入する低圧海水Liによって低圧濃縮海水Loが第1流路21から流出する動作が繰り返される。   When the rotating body 40 rotates in the space defined by the first support body 20 and the second support body 30, the high-pressure seawater Ho that has been transmitted with pressure from the high-pressure concentrated seawater Hi that has flowed into the first flow path 21 is the first. The operation in which the low-pressure concentrated seawater Lo flows out of the first flow path 21 by the low-pressure seawater Li that flows out of the second flow path 22 and flows into the second flow path 22 is repeated.

このとき、少なくとも第1流体流入路41a、41b及び第2流体流入路42a、42bが回転体40を貫通するように形成されているので、回転体40の端面40aと第2支持体30との間に形成された隙間に高圧濃縮海水Hi及び高圧海水Hoが進入して、該流体によって回転体40を第1支持体20に向けて押圧する力が働く。   At this time, since at least the first fluid inflow passages 41 a and 41 b and the second fluid inflow passages 42 a and 42 b are formed so as to penetrate the rotating body 40, the end surface 40 a of the rotating body 40 and the second support body 30 The high-pressure concentrated seawater Hi and the high-pressure seawater Ho enter the gap formed therebetween, and the force that presses the rotating body 40 toward the first support 20 is acted on by the fluid.

また、回転体40の端面40bと第1支持体20との間に形成された隙間に高圧濃縮海水Hi及び高圧海水Hoが進入して、該流体によって回転体40を第2支持体30に向けて押圧する力が働く。   Further, the high-pressure concentrated seawater Hi and the high-pressure seawater Ho enter a gap formed between the end surface 40b of the rotator 40 and the first support 20, and the rotator 40 is directed to the second support 30 by the fluid. The pressing force works.

回転体40は、両端面の隙間に進入した流体により両側から略等しい力で押圧されて第1支持体20及び第2支持体30の間で回転軸心方向でバランスするため、第1支持体20または第2支持体30と常時摺動しながら回転するようなことがなく、円滑に回転できるようになる。その結果、第1支持体20及び第2支持体30の磨耗が低減できるので、高価な耐磨耗性材料を用いなくとも耐久性を向上させることができる。   The rotating body 40 is pressed with substantially equal force from both sides by the fluid that has entered the gap between the both end faces, and balances in the direction of the rotation axis between the first support body 20 and the second support body 30. 20 or the second support 30 is not rotated while being always slid, and can be rotated smoothly. As a result, since the wear of the first support 20 and the second support 30 can be reduced, the durability can be improved without using an expensive wear-resistant material.

さらに、第1支持体20及び第2支持体30と回転体40との間で常時摺動しないため回転抵抗が低減するので、処理流量を稼ぐために回転体を大径に形成し、第1流体流入路41a、41bや第2流体流入路42a、42bの断面積を大きくした場合でも、該回転体を回転駆動するために要するエネルギーの損失が低く抑えられるようになる。   Furthermore, since it does not always slide between the first support body 20 and the second support body 30 and the rotating body 40, the rotational resistance is reduced, so that the rotating body is formed to have a large diameter in order to increase the processing flow rate. Even when the cross-sectional areas of the fluid inflow passages 41a and 41b and the second fluid inflow passages 42a and 42b are increased, the loss of energy required to rotationally drive the rotating body can be kept low.

尚、前記隙間は、狭すぎると少しの圧力変動による軸心方向への動きにより大きな摺動抵抗が発生し、広すぎると流体の漏れ量が多くなり圧力の交換効率が低下するため、押圧部材50により調整できるように構成され、好ましくは1〜100μm程度に設定される。   If the gap is too narrow, a large sliding resistance is generated due to movement in the axial direction due to slight pressure fluctuations. If it is too wide, the amount of fluid leakage increases and the pressure exchange efficiency decreases. 50, and can be adjusted, and is preferably set to about 1 to 100 μm.

押圧部材50は、中央に第2支持体30と当接して押圧する押圧部51を備え、周辺部52を保持部11の他端側の端面11aに弾性部材53を介してボルト17により締め付けることで押圧機構を構成する。   The pressing member 50 includes a pressing portion 51 that contacts and presses against the second support 30 at the center, and the peripheral portion 52 is fastened to the end surface 11 a on the other end side of the holding portion 11 with the bolt 17 via the elastic member 53. The pressing mechanism is configured by.

図2に示すように、押圧部51は、第2支持部30の端面30aに当接するように、保持部11の嵌合部15の直径より小径の突出部で構成され、中央には、第2支持体30に形成された連通路31と連通する第1流体流出口54が貫通形成されている。第1流体流入口54には、図示しない配管が接続され、低圧濃縮海水Loが排出される。   As shown in FIG. 2, the pressing portion 51 is configured by a protruding portion having a diameter smaller than the diameter of the fitting portion 15 of the holding portion 11 so as to contact the end surface 30 a of the second supporting portion 30. The 1st fluid outflow port 54 connected with the communicating path 31 formed in the 2 support body 30 is penetratingly formed. A pipe (not shown) is connected to the first fluid inlet 54, and the low-pressure concentrated seawater Lo is discharged.

ボルト17を締め付けると、押圧部51が第2支持体30を第1支持体20側へ押圧して、第2支持体30が僅かに変形して、回転体40の両端面40a、40bと各支持体20、30の間に形成される前記隙間が狭くなる。逆に、ボルト17を緩めると、弾性部材53の弾性力によって、第2支持体30は第1支持体20から離隔する方向へ移動し、前記間隔が広くなる。   When the bolt 17 is tightened, the pressing portion 51 presses the second support 30 toward the first support 20, and the second support 30 is slightly deformed, so that both end surfaces 40 a and 40 b of the rotating body 40 and each The gap formed between the supports 20 and 30 is narrowed. On the contrary, when the bolt 17 is loosened, the second support 30 is moved away from the first support 20 by the elastic force of the elastic member 53, and the interval becomes wider.

例えば、回転体40の両端面が第1支持体20または第2支持体30と摺動して摩耗し、前記隙間が広くなったとしても、押圧部材50により第2支持体30を押圧して第1支持体20及び第2支持体30の間隔を調整することで、前記隙間を適当な間隔にして、前記隙間に進入する流体の量を調整することができるので、圧力の交換効率の低下を防止することができる。尚、弾性部材53の代わりに、厚さの異なるスペーサを複数用意しておき、該スペーサを交換することで隙間を調整することもできる。   For example, even if both end surfaces of the rotating body 40 slide and wear with the first support body 20 or the second support body 30 and the gap becomes wider, the second support body 30 is pressed by the pressing member 50. By adjusting the distance between the first support body 20 and the second support body 30, the gap can be set at an appropriate distance, and the amount of fluid entering the gap can be adjusted. Can be prevented. Instead of the elastic member 53, a plurality of spacers having different thicknesses are prepared, and the gap can be adjusted by exchanging the spacers.

図6(a)、(b)及び図7(a)、(b)に基づいて、本発明による圧力変換装置10の具体的な圧力変換の様子について説明する。   Based on FIG. 6 (a), (b) and FIG. 7 (a), (b), the mode of the specific pressure conversion of the pressure converter 10 by this invention is demonstrated.

図6(a)、(b)に示すように、回転体40の第1流体流入路41aが第1流路21aに連通し、第2流体流出路42aが第2流路22aに連通しているとき、第1流体流入口12から第1流体流入路41aを介して第1流路21aに流入した高圧濃縮海水Hiの圧力は、第2流路22a内の海水に伝達されて高圧海水Hoとなり、高圧海水Hoが第2流体流出路42aを介して、第2流体流出口13から排出される。   As shown in FIGS. 6A and 6B, the first fluid inflow path 41a of the rotating body 40 communicates with the first flow path 21a, and the second fluid outflow path 42a communicates with the second flow path 22a. The pressure of the high-pressure concentrated seawater Hi flowing into the first flow path 21a from the first fluid inflow port 12 through the first fluid inflow path 41a is transmitted to the seawater in the second flow path 22a, and the high-pressure seawater Ho. Thus, the high-pressure seawater Ho is discharged from the second fluid outlet 13 through the second fluid outflow passage 42a.

このとき、回転体40の第2流体流入路43bは第2流路22bと連通し、第1流体流出口44bは第1流路21bと連通する。第2流体流入口27から連通路26を介して、回転体40の第2流体流入路43a、43bの中央部43cへと流入した低圧海水Liは、第2流路22bへ流入する。   At this time, the second fluid inflow path 43b of the rotating body 40 communicates with the second flow path 22b, and the first fluid outflow port 44b communicates with the first flow path 21b. The low-pressure seawater Li that has flowed into the central portion 43c of the second fluid inflow passages 43a and 43b of the rotating body 40 from the second fluid inlet 27 through the communication passage 26 flows into the second flow passage 22b.

該低圧海水Liの圧力により第1流路21b内の低圧濃縮海水Lo(海水に圧力の伝達をした高圧濃縮海水Hi)は第1流体流出路44b、中央部44c、連通路31を経て第1流体流出口54へと排出される。   The low-pressure concentrated seawater Lo (high-pressure concentrated seawater Hi that has transmitted pressure to the seawater) in the first flow path 21b by the pressure of the low-pressure seawater Li passes through the first fluid outflow path 44b, the central portion 44c, and the communication path 31 to the first. It is discharged to the fluid outlet 54.

第1流体流入口12から連通溝41cを介して第1流体流入路41a、41bに流入する高圧濃縮海水Hiのエネルギーが回転体40の連通溝41cの壁面や連通口41d、41eの壁面に作用して、回転体40が回転させられると、図7(a)、(b)に示すように、回転体40の第2流体流入路43bが第2流路22aに連通し、第1流体流出路44bが第2流路21aに連通する。   The energy of the high-pressure concentrated seawater Hi flowing into the first fluid inflow passages 41a and 41b from the first fluid inlet 12 through the communication groove 41c acts on the wall surface of the communication groove 41c of the rotating body 40 and the wall surfaces of the communication ports 41d and 41e. When the rotating body 40 is rotated, as shown in FIGS. 7A and 7B, the second fluid inflow passage 43b of the rotating body 40 communicates with the second flow path 22a, and the first fluid outflow is performed. The path 44b communicates with the second flow path 21a.

第2流体流入口27から連通路26を介して、回転体40の第2流体流入路43a、43bの中央部43cへと流入した低圧海水Liは、第2流路22aへ流入し、該低圧海水Liの圧力により第1流路21a内の低圧濃縮海水Loが第1流体流出路44b、中央部44c、連通路31を経て第1流体流出口54から排出される。   The low-pressure seawater Li that has flowed into the central portion 43c of the second fluid inflow passages 43a and 43b of the rotating body 40 from the second fluid inlet 27 through the communication passage 26 flows into the second flow passage 22a, and the low pressure Due to the pressure of the seawater Li, the low-pressure concentrated seawater Lo in the first flow path 21a is discharged from the first fluid outlet 54 through the first fluid outflow path 44b, the central portion 44c, and the communication path 31.

このとき、回転体40の第1流体流入路41aは第1流路21bと連通し、第2流体流出口42aは第2流路22bと連通する。第1流体流入口12から第1流体流入路41aを介して第1流路21bに流入した高圧濃縮海水Hiの圧力は、第2流路22b内の海水に伝達されて高圧海水Hoとなり、高圧海水Hoが第2流体流出路42aを介して、第2流体流出口13から排出される。   At this time, the first fluid inflow path 41a of the rotating body 40 communicates with the first flow path 21b, and the second fluid outflow port 42a communicates with the second flow path 22b. The pressure of the high-pressure concentrated seawater Hi flowing into the first flow path 21b from the first fluid inlet 12 via the first fluid inflow path 41a is transmitted to the seawater in the second flow path 22b to become high-pressure seawater Ho. Seawater Ho is discharged from the second fluid outlet 13 through the second fluid outflow passage 42a.

尚、回転体40の第1流体流入路41b、第2流体流出路42b、第2流体流入路43a、第1流体流出路44a、及び、夫々連通する第1流路21、第2流路22でも上述と同様の圧力交換が行われている。   The first fluid inflow path 41b, the second fluid outflow path 42b, the second fluid inflow path 43a, the first fluid outflow path 44a, and the first flow path 21 and the second flow path 22 that communicate with the rotor 40, respectively. However, the same pressure exchange as described above is performed.

回転体40の第1流体流入路41a、41b、第2流体流出路42a、42b、第2流体流入路43a、43b、第1流体流出路44a、44bの何れとも連通しない第1流路21、第2流路22では、第1流体と第2流体との間で圧力の交換が行われない。   A first flow path 21 that does not communicate with any of the first fluid inflow paths 41a, 41b, the second fluid outflow paths 42a, 42b, the second fluid inflow paths 43a, 43b, and the first fluid outflow paths 44a, 44b of the rotating body 40; In the second flow path 22, no pressure is exchanged between the first fluid and the second fluid.

以上のように、回転体40の回転によって、ある圧力伝達部23を構成する第1流路21と第2流路22の組と、夫々連通する第1流体流入路41a、41bと第2流体流出路42a、42b、第2流体流入路43a、43bと第1流体流出路44a、44bとが切り替わり、高圧濃縮海水Hiから高圧海水Hoへの圧力の伝達と低圧海水Liから低圧濃縮海水Loへの圧力の伝達が連続的に行われ、つまり、第1流体と第2流体の圧力交換処理が連続的に行われる。   As described above, by the rotation of the rotating body 40, the first fluid inflow passages 41a and 41b and the second fluid in communication with the set of the first flow path 21 and the second flow path 22 constituting a certain pressure transmission unit 23, respectively. The outflow passages 42a and 42b, the second fluid inflow passages 43a and 43b, and the first fluid outflow passages 44a and 44b are switched to transmit pressure from the high-pressure concentrated seawater Hi to the high-pressure seawater Ho and from the low-pressure seawater Li to the low-pressure concentrated seawater Lo. The pressure is continuously transmitted, that is, the pressure exchange process between the first fluid and the second fluid is continuously performed.

尚、第1流路21及び第2流路22内では、濃縮海水と海水が混在することになるが、各々の流体は塩分濃度差があるため境界部分は拡散によりある一定量が常に混ざった領域となるだけで、該領域は、ピストンのような役目をしながら第1流路21及び第2流路22の内部で揺動することになる。   In addition, in the 1st flow path 21 and the 2nd flow path 22, although concentrated seawater and seawater will coexist, since each fluid has a salt concentration difference, a fixed amount always mixed by the boundary part by diffusion. The region only swings within the first flow path 21 and the second flow path 22 while acting like a piston.

以上のように構成された圧力交換装置10の性能調整方法について説明する。   The performance adjustment method of the pressure exchange device 10 configured as described above will be described.

保持部11の第1流体流入口12の配置、角度を変更すると、回転体40に流入する高圧濃縮海水Hiの流入方向が変わり、回転体40に作用する力の方向が変わる。回転体40の連通溝41cに形成された受圧部としてのボルトの形状を変更すると、回転体40に流入する高圧濃縮海水Hiから受ける圧力の大きさが変わる。   When the arrangement and angle of the first fluid inlet 12 of the holding unit 11 are changed, the inflow direction of the high-pressure concentrated seawater Hi flowing into the rotator 40 is changed, and the direction of the force acting on the rotator 40 is changed. When the shape of the bolt as the pressure receiving portion formed in the communication groove 41 c of the rotating body 40 is changed, the magnitude of the pressure received from the high-pressure concentrated seawater Hi flowing into the rotating body 40 changes.

回転体40は保持部11の第1流体流入口12から流入する高圧濃縮海水Hiのエネルギーにより回転するので、その回転数は保持部11の第1流体流入口12の配置、角度、または回転体40の連通溝41cに形成された受圧部としてのボルトの形状に依存し、これらを変更することで装置に大掛かりな変更をすることなく処理流量を容易に調整することができるのである。   Since the rotating body 40 is rotated by the energy of the high-pressure concentrated seawater Hi flowing from the first fluid inlet 12 of the holding unit 11, the number of rotations is the arrangement, angle, or rotating body of the first fluid inlet 12 of the holding unit 11. Depending on the shape of the bolt as the pressure receiving portion formed in the 40 communication grooves 41c, the processing flow rate can be easily adjusted without making a major change in the apparatus by changing these.

尚、上述の実施形態では、連通溝41cに配設したボルト46により受圧部を構成したが、ボルト46を備えずに連通溝41cに受圧部を構成してもよい。   In the above-described embodiment, the pressure receiving portion is configured by the bolt 46 disposed in the communication groove 41c. However, the pressure receiving portion may be configured in the communication groove 41c without the bolt 46.

第1流体流入口12は、保持部11の半径方向に交差する方向に沿って形成されているので、第1流体流入口12から連通溝41cを介して第1流体流入路41a、41bに流入する高圧濃縮海水Hiのエネルギーは、連通溝41cや連通口41d、41eや第1流体流入路41a、41bの壁面に作用して回転体40は回転させられる。連通溝41cの壁面や連通口41d、41eの壁面が、連通溝41cに形成された高圧濃縮海水Hiの圧力を受けて回転体40を回転させる受圧部を構成する。よって、連通口41d、41eや、連通溝41cの形状の異なる回転体を用意し、交換することで、処理流量を調整することもできる。   Since the first fluid inlet 12 is formed along the direction intersecting the radial direction of the holding portion 11, the first fluid inlet 12 flows into the first fluid inlets 41a and 41b from the first fluid inlet 12 via the communication groove 41c. The energy of the high-pressure concentrated seawater Hi that acts on the wall surfaces of the communication groove 41c, the communication ports 41d and 41e, and the first fluid inflow channels 41a and 41b causes the rotating body 40 to rotate. The wall surface of the communication groove 41c and the wall surfaces of the communication ports 41d and 41e constitute a pressure receiving section that receives the pressure of the high-pressure concentrated seawater Hi formed in the communication groove 41c and rotates the rotating body 40. Therefore, the processing flow rate can be adjusted by preparing and exchanging rotating bodies having different shapes of the communication ports 41d and 41e and the communication groove 41c.

以下に、本発明による圧力交換装置の別実施形態について説明する。尚、上述の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し説明を省略する。   Below, another embodiment of the pressure exchange apparatus by this invention is described. In addition, about the structure similar to the above-mentioned embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図8に示すように、圧力交換装置100は、回転体40に駆動軸32を連結し、駆動機等の外部動力で回転体40を回転できるように構成してもよい。駆動軸32は、押圧部材50、第2支持体30の中央部に形成した開口に挿通され、回転体40とキー33とボルト34で固定される。   As shown in FIG. 8, the pressure exchanging device 100 may be configured to connect the drive shaft 32 to the rotator 40 so that the rotator 40 can be rotated by external power such as a drive machine. The drive shaft 32 is inserted through an opening formed in the central portion of the pressing member 50 and the second support 30, and is fixed by the rotating body 40, the key 33, and the bolt 34.

押圧部材50には径方向に第1流体流出口54と連通する排出路55が形成され、排出路55には、図示しない配管が接続されている。第1流体流出口54に排出された低圧濃縮海水Loは排出路55から装置外部へと排出される。連通路31及び第1流体流出口54には駆動軸32が挿通されるので、通水断面積を維持するために連通路31及び第1流体流出口54は拡径して形成されている。   The pressing member 50 is formed with a discharge passage 55 communicating with the first fluid outlet 54 in the radial direction, and a pipe (not shown) is connected to the discharge passage 55. The low-pressure concentrated seawater Lo discharged to the first fluid outlet 54 is discharged from the discharge path 55 to the outside of the apparatus. Since the drive shaft 32 is inserted through the communication passage 31 and the first fluid outlet 54, the communication passage 31 and the first fluid outlet 54 are formed with an enlarged diameter in order to maintain the water passage cross-sectional area.

このように構成することで、流体の流れが不安定である等により回転体40の回転が安定しないような場合でも、駆動軸32に連結された駆動機等の外部動力で回転体40を回転駆動できるため、安定した回転を得ることができるので装置の信頼性が向上する。   With this configuration, even when the rotation of the rotating body 40 is not stable due to an unstable fluid flow, the rotating body 40 is rotated by external power such as a drive unit connected to the drive shaft 32. Since it can be driven, stable rotation can be obtained, so that the reliability of the apparatus is improved.

さらに、別実施形態を説明する。図9に示すように、圧力交換装置110は、第1支持体56、第2支持体57、エンドカバー58、59、各支持体56、57との間で回転可能に支持された回転体60、回転体60の外周を保持する保持部61、押圧機構62を備えている。   Further, another embodiment will be described. As shown in FIG. 9, the pressure exchanging device 110 includes a first support 56, a second support 57, end covers 58 and 59, and a rotating body 60 that is rotatably supported between the supports 56 and 57. A holding portion 61 that holds the outer periphery of the rotating body 60 and a pressing mechanism 62 are provided.

本実施形態では、回転体60は、各支持体56、57とで挟持された保持部61とで区画される空間に収容され、押圧機構62としてのボルト62aとナット62bの締め付けを調整することにより、第1支持体57と第2支持体58の間隔が調整され、その結果、第1支持体57、第2支持体58と回転体60の両端の各隙間を調整できるように構成されている。   In this embodiment, the rotating body 60 is accommodated in a space defined by the holding portion 61 sandwiched between the support bodies 56 and 57, and adjusts the tightening of the bolt 62a and the nut 62b as the pressing mechanism 62. Thus, the distance between the first support 57 and the second support 58 is adjusted, and as a result, the gaps at both ends of the first support 57, the second support 58 and the rotating body 60 can be adjusted. Yes.

第1支持体56には、その一端側から高圧濃縮海水Hiが流入し、圧力が交換された低圧濃縮海水Loが流出する第1流路63と、同じく一端側から低圧海水Liが流入し、圧力が交換された高圧海水Hoが流出する第2流路64とが貫通形成されている。尚、第1流路63の断面積と第2流路64の断面積は等しくなるように形成されている。   High-pressure concentrated seawater Hi flows into the first support 56 from one end side thereof, and the first flow path 63 from which low-pressure concentrated seawater Lo whose pressure has been exchanged flows out. A second flow path 64 through which the high-pressure seawater Ho whose pressure has been exchanged flows out is formed. In addition, the cross-sectional area of the 1st flow path 63 and the cross-sectional area of the 2nd flow path 64 are formed so that it may become equal.

第1支持体57の他端側には、エンドカバー58がボルト28aとナット28bで取り付けられている。エンドカバー58には、第1流路63と第2流路64を連通する連通流路65が形成されており、第1流路63及び第2流路64とを連通する連通流路65とで圧力伝達部66を構成する。本実施形態では圧力伝達部は回転軸心周りに放射状に18組配設されている。   An end cover 58 is attached to the other end of the first support 57 with bolts 28a and nuts 28b. The end cover 58 is formed with a communication channel 65 that communicates the first channel 63 and the second channel 64, and a communication channel 65 that communicates the first channel 63 and the second channel 64. The pressure transmission part 66 is comprised by this. In this embodiment, 18 sets of pressure transmission parts are arranged radially around the rotation axis.

回転体60には、夫々一対の第1流体流入路67、第2流体流出路68、第2流体流入路69、第1流体流出路70が厚み方向に貫通形成されている。各流入路及び流出路の径方向外周面には連通溝75、76、77、78が形成されている。   A pair of first fluid inflow passage 67, second fluid outflow passage 68, second fluid inflow passage 69, and first fluid outflow passage 70 are formed through the rotating body 60 in the thickness direction. Communication grooves 75, 76, 77, 78 are formed in the radially outer peripheral surface of each inflow path and outflow path.

保持部61には、回転体60に形成された、連通溝75、76、77、78と連通する、夫々一対の第1流体流入口71、第2流体流出口72、第2流体流入口73、第1流体流出口74が夫々回転軸心に対して点対称となるように配置されている。   The holding portion 61 has a pair of a first fluid inlet 71, a second fluid outlet 72, and a second fluid inlet 73 that communicate with communication grooves 75, 76, 77, 78 formed in the rotating body 60. The first fluid outlets 74 are arranged so as to be point-symmetric with respect to the rotational axis.

本実施形態では、第1及び第2流体の回転体60への流入及び回転体60からの流出は以下のように行われる。   In the present embodiment, the first and second fluids flow into and out of the rotating body 60 as follows.

図10(a)に示すように、高圧濃縮海水Hiは、保持部61に形成された第1流体流入口71から、回転体60の外周面に形成された連通溝75を介して第1流体流入路67に案内される。尚、連通溝75には、周方向に沿って複数の受圧面75aが形成され、該受圧面75aが高圧濃縮海水Hiの圧力が作用して回転体60を回転させる受圧部として機能する。   As shown in FIG. 10A, the high-pressure concentrated seawater Hi is supplied from the first fluid inlet 71 formed in the holding portion 61 through the communication groove 75 formed in the outer peripheral surface of the rotating body 60. It is guided to the inflow path 67. A plurality of pressure receiving surfaces 75 a are formed in the communication groove 75 along the circumferential direction, and the pressure receiving surfaces 75 a function as pressure receiving portions that rotate the rotating body 60 by the pressure of the high-pressure concentrated seawater Hi.

尚、受圧部の構成はこれに限らず、図12に示すように、連通溝75の周方向に多数の受圧凹部75bを設け、該受圧凹部75bに高圧濃縮海水Hiの圧力を作用させることで回転体60を回転させる構成でもよい。また、連通溝76に受圧部を設けて、低圧海水Liの圧力のみ、または、高圧濃縮海水Hi及び低圧海水Liの両方の圧力により回転体60を回転させる構成でもよい。高圧濃縮海水Hi及び低圧海水Liの両方の圧力を利用することで、より大きなトルクを付与することができる。   The configuration of the pressure receiving portion is not limited to this, and as shown in FIG. 12, a large number of pressure receiving recesses 75b are provided in the circumferential direction of the communication groove 75, and the pressure of the high pressure concentrated seawater Hi is applied to the pressure receiving recess 75b. The structure which rotates the rotary body 60 may be sufficient. Further, a configuration may be adopted in which a pressure receiving portion is provided in the communication groove 76 and the rotating body 60 is rotated only by the pressure of the low-pressure seawater Li or the pressures of both the high-pressure concentrated seawater Hi and the low-pressure seawater Li. By using the pressures of both the high-pressure concentrated seawater Hi and the low-pressure seawater Li, a larger torque can be applied.

図10(b)に示すように、高圧海水Hoは、第2流体流出路68から回転体60の外周面に形成された連通溝76を介して保持部61の第2流体流出口72へ排出される。   As shown in FIG. 10 (b), the high-pressure seawater Ho is discharged from the second fluid outflow path 68 to the second fluid outlet 72 of the holding portion 61 through the communication groove 76 formed on the outer peripheral surface of the rotating body 60. Is done.

図11(a)に示すように、低圧海水Liは、保持部61に形成された第2流体流入口73から、回転体60の外周面に形成された連通溝77を介して第2流体流入路69に案内される。   As shown in FIG. 11A, the low-pressure seawater Li flows into the second fluid from the second fluid inlet 73 formed in the holding portion 61 through the communication groove 77 formed in the outer peripheral surface of the rotating body 60. You will be guided to Road 69.

図11(b)に示すように、低圧濃縮海水Loは、第1流体流出路70から回転体60の外周面に形成された連通溝78を介して保持部61の第1流体流出口74へ排出される。   As shown in FIG. 11 (b), the low-pressure concentrated seawater Lo flows from the first fluid outflow passage 70 to the first fluid outlet 74 of the holding portion 61 through the communication groove 78 formed on the outer peripheral surface of the rotating body 60. Discharged.

このように、各流体の流入配管、流出配管を保持部61に備えられた各流入口及び流出口に接続すればよいので、従来の装置のように回転体の両端側に夫々流体の流入路または流出路と接続する配管を設置する場合と比較して、配管設置作業の作業性が良好になる。また、各配管を保持部61側にまとめることができるので、配管を含めた設置スペースの省スペース化が図れる。さらに、配管を外すことなく、配管のない箇所からメンテナンスが可能となり、メンテナンス作業性が良くなる。   In this way, since the inflow pipe and the outflow pipe for each fluid may be connected to each inflow port and outflow port provided in the holding portion 61, the fluid inflow paths are respectively provided at both ends of the rotating body as in the conventional device. Or compared with the case where the piping connected with an outflow channel is installed, workability | operativity of piping installation work becomes favorable. Moreover, since each piping can be gathered by the holding | maintenance part 61 side, the space-saving of the installation space including piping can be achieved. Furthermore, maintenance can be performed from a location without piping without removing the piping, and maintenance workability is improved.

さらに、本発明による圧力交換装置の別実施形態を説明する。図13に示すように、圧力交換装置120は、第1支持体80と、第2支持体81と、エンドカバー82、83と、各支持体80、81との間で回転可能に支持された回転体60と、回転体60の外周を保持する保持部61を備えている。   Furthermore, another embodiment of the pressure exchange device according to the present invention will be described. As shown in FIG. 13, the pressure exchanging device 120 is rotatably supported between the first support 80, the second support 81, the end covers 82 and 83, and the supports 80 and 81. A rotating body 60 and a holding portion 61 that holds the outer periphery of the rotating body 60 are provided.

尚、本実施形態による圧力交換装置は、図9に示した実施形態による圧力交換装置110と、第1支持体80と、第2支持体81と、エンドカバー82、83の形状が主に異なり、特に第2支持体81にも圧力伝達部を備える点で大きく異なる構成となっているが、回転体や保持部は、圧力交換装置110と同様の構成である。よって、回転体及び保持部には同一の符号を付して説明を省略する。   The pressure exchanging device according to the present embodiment is mainly different in the shapes of the pressure exchanging device 110 according to the embodiment shown in FIG. 9, the first support 80, the second support 81, and the end covers 82 and 83. In particular, the second support 81 has a structure that is greatly different in that it includes a pressure transmission unit, but the rotating body and the holding unit have the same configuration as the pressure exchange device 110. Therefore, the same reference numerals are assigned to the rotating body and the holding unit, and the description thereof is omitted.

第1支持体80には、その一端側から高圧濃縮海水Hiが流入し、圧力が交換された低圧濃縮海水Loが流出する第1流路86と、同じく一端側から低圧海水Liが流入し、圧力が交換された高圧海水Hoが流出する第2流路87とが第1支持体80の他端側の端面側で連通するように形成された圧力伝達部が設けられている。第1支持体80の他端側の端面には、シールを介してエンドカバー82が取り付けられている。尚、エンドカバー82と第1支持体80は一体に形成してもよい。   High-pressure concentrated seawater Hi flows into the first support 80 from one end side thereof, and the first flow path 86 through which low-pressure concentrated seawater Lo whose pressure has been exchanged flows out. There is provided a pressure transmission portion formed so as to communicate with the second flow path 87 through which the high-pressure seawater Ho whose pressure has been exchanged flows out on the other end side of the first support 80. An end cover 82 is attached to the end face on the other end side of the first support 80 via a seal. Note that the end cover 82 and the first support 80 may be integrally formed.

第2支持体81は、第1支持体80と同一の構成となっている。つまり、その一端側から高圧濃縮海水Hiが流入し、圧力が交換された低圧濃縮海水Loが流出する第1流路86と、同じく一端側から低圧海水Liが流入し、圧力が交換された高圧海水Hoが流出する第2流路87とが第2支持体81の他端側の端面側で連通するように形成された圧力伝達部が設けられている。第2支持体81の他端側の端面には、シールを介してエンドカバー83が取り付けられている。尚、エンドカバー83と第2支持体81は一体に形成してもよい。   The second support 81 has the same configuration as the first support 80. That is, the first flow path 86 through which the high-pressure concentrated seawater Hi flows in from one end side thereof and the low-pressure concentrated seawater Lo through which pressure has been exchanged flows out, and the high pressure in which the low-pressure seawater Li flows in from one end side and the pressure is exchanged. There is provided a pressure transmission portion formed so as to communicate with the second flow path 87 through which the seawater Ho flows out on the end face side of the other end side of the second support body 81. An end cover 83 is attached to the end surface on the other end side of the second support 81 via a seal. Note that the end cover 83 and the second support 81 may be integrally formed.

第1支持体80と第2支持体81の夫々には、図3に示す実施形態と同様に、18組の圧力伝達部が回転体60の回転軸心周りに回転軸心を中心として放射状に配設されている。各第1流路86の断面積と第2流路87の断面積は等しくなるように形成され、かつ、回転体60に形成された各流入路及び流出路に対して同じ位相となる位置に配置されている。つまり、第1支持体80と第2支持体81の夫々に備えられる圧力伝達部の形状及び位置は回転体60に対して対称となるように構成されている。尚、第1流路86と第2流路87の断面の形状は、配管抵抗が少なくなるように円形や楕円形、丸みを帯びた多角形が好ましい。   Each of the first support body 80 and the second support body 81 has 18 sets of pressure transmission portions radially around the rotation axis of the rotating body 60 as in the embodiment shown in FIG. It is arranged. The cross-sectional area of each first flow path 86 and the cross-sectional area of the second flow path 87 are formed to be equal to each other and at the same phase with respect to each inflow path and outflow path formed in the rotating body 60. Has been placed. That is, the shape and the position of the pressure transmitting portion provided in each of the first support body 80 and the second support body 81 are configured to be symmetric with respect to the rotating body 60. The cross-sectional shapes of the first flow path 86 and the second flow path 87 are preferably a circle, an ellipse, or a rounded polygon so that the pipe resistance is reduced.

保持部61には、回転体60の回転軸心方向に沿って、第1流体流出口74と第1流体流入口71と第2流体流出口72と第2流体流入口73とが、図中左からこの順で配設されているが、これに限るものではない。   In the holder 61, a first fluid outlet 74, a first fluid inlet 71, a second fluid outlet 72, and a second fluid inlet 73 are arranged in the drawing along the rotational axis direction of the rotating body 60. Although arranged in this order from the left, it is not limited to this.

高圧濃縮海水Hiが流入する第1流体流入口71と、高圧海水Hoが流出する第2流体流出口72とを、低圧濃縮海水Loが流出する第1流体流出口74と、低圧海水Liが流入する第2流体流入口73の間に配設することで、第1流体流入口71から第1支持体80の第1流路86と第2流路87の連通部までの距離と、第1流体流入口71から第2支持体81の第1流路86と第2流路87の連通部までの距離の差を小さくすることができる。   The first fluid inlet 71 through which the high-pressure concentrated seawater Hi flows in and the second fluid outlet 72 through which the high-pressure seawater Ho flows out, the first fluid outlet 74 through which the low-pressure concentrated seawater Lo flows out, and the low-pressure seawater Li flows in. By disposing between the second fluid inlet 73, the distance from the first fluid inlet 71 to the communicating portion of the first channel 86 and the second channel 87 of the first support 80, the first The difference in distance from the fluid inlet 71 to the communication portion of the first flow path 86 and the second flow path 87 of the second support 81 can be reduced.

つまり、第1流体流入口から第1支持体の第1流路と第2流路の連通部までの圧力損失と、第1流体流入口から第2支持体の第1流路と第2流路の連通部までの圧力損失の差を小さくすることができるので、第1流体流入口71から第1流体流入路67に流入した高圧濃縮海水Hiの第1支持体80の第1流路86側への流量と、第2支持体81の第1流路86側への流量の差を小さくすることができる点で好ましい。   That is, the pressure loss from the first fluid inlet to the communicating portion of the first flow path and the second flow path of the first support, and the first flow path and the second flow of the second support from the first fluid inlet. Since the difference in pressure loss up to the communication portion of the path can be reduced, the first flow path 86 of the first support 80 of the high-pressure concentrated seawater Hi flowing into the first fluid inflow path 67 from the first fluid inlet 71. This is preferable in that the difference between the flow rate to the side and the flow rate to the first flow path 86 side of the second support 81 can be reduced.

また、回転体60の軸心方向の中央部に、高圧である高圧濃縮海水Hiが流入する第1流体流入口71と高圧海水Hoが流出する第2流体流出口72が配設されているため、回転体60の軸心方向の一端部に第1流体流入口71と第2流体流出口72を配設する場合に比べて、回転体60に作用するトルクの軸方向におけるバランスがよいので回転体60の回転を円滑にすることができる。   Moreover, since the 1st fluid inflow port 71 into which the high voltage | pressure high pressure seawater Hi flows in and the 2nd fluid outflow port 72 from which the high pressure seawater Ho flows out are arrange | positioned in the center part of the axial direction of the rotary body 60. In comparison with the case where the first fluid inlet 71 and the second fluid outlet 72 are arranged at one end of the rotating body 60 in the axial direction, the torque acting on the rotating body 60 is balanced in the axial direction. The body 60 can be smoothly rotated.

回転体60の外周面と保持部61の内周面には回転体60が回転できるように僅かな隙間が形成されているので、第1流体及び第2流体は該隙間に進入する。よって、高圧濃縮海水Hiが高圧海水Hoと混ざり、第2流体流出口72から逆浸透膜装置6へ再び供給されると、逆浸透膜装置6のろ過効率が低下するという問題がある。   Since a slight gap is formed between the outer peripheral surface of the rotating body 60 and the inner peripheral surface of the holding portion 61 so that the rotating body 60 can rotate, the first fluid and the second fluid enter the gap. Therefore, when the high-pressure concentrated seawater Hi is mixed with the high-pressure seawater Ho and supplied again from the second fluid outlet 72 to the reverse osmosis membrane device 6, there is a problem that the filtration efficiency of the reverse osmosis membrane device 6 is lowered.

しかし、高圧濃縮海水Hiが流入する第1流体流入口71と、高圧海水Hoが流出する第2流体流出口72とを回転体60の回転軸心方向に沿って隣に配設しているので、前記隙間に侵入した高圧濃縮海水Hiと高圧海水Hoとは圧力差がない、または、少ないため混合する虞が少ない。   However, since the first fluid inlet 71 into which the high-pressure concentrated seawater Hi flows in and the second fluid outlet 72 from which the high-pressure seawater Ho flows out are arranged next to each other along the rotational axis direction of the rotating body 60. The high-pressure concentrated seawater Hi and the high-pressure seawater Ho that have entered the gap do not have a pressure difference or are small, so there is little risk of mixing.

また、高圧濃縮海水Hiが流入する第1流体流入口71と、低圧海水Liが流入する第2流体流入路73の間には、回転体60の回転軸心方向に沿って第2流体流出口72が隣に配設されているので、高圧濃縮海水Hiが第2流体流入路73側へ流入する虞が極めて少なく、低圧海水Liに高圧濃縮海水Hiが混合する虞が極めて少ない。   Further, a second fluid outlet is provided between the first fluid inlet 71 into which the high-pressure concentrated seawater Hi flows and the second fluid inlet path 73 into which the low-pressure seawater Li flows in along the rotational axis direction of the rotating body 60. Since 72 is arranged next to the high pressure concentrated seawater Hi, there is very little possibility that the high pressure concentrated seawater Hi will flow into the second fluid inflow path 73 side, and there is very little possibility that the high pressure concentrated seawater Hi will mix with the low pressure seawater Li.

尚、高圧濃縮海水Hiが流入する第1流体流入口71と、低圧濃縮海水Loが流出する第1流体流出口74とは回転体60の回転軸心方向に沿って隣に配設されているが、高圧濃縮海水Hiが前記隙間を介して第1流体流出口74側へ進入して低圧濃縮海水Loと混合されても、濃縮海水同士が混合されて圧力交換装置から排水されるだけであるので問題はない。   The first fluid inlet 71 into which the high-pressure concentrated seawater Hi flows in and the first fluid outlet 74 from which the low-pressure concentrated seawater Lo flows out are arranged next to each other along the rotational axis direction of the rotating body 60. However, even if the high-pressure concentrated seawater Hi enters the first fluid outlet 74 through the gap and is mixed with the low-pressure concentrated seawater Lo, the concentrated seawater is only mixed and drained from the pressure exchange device. So there is no problem.

このように、保持部61には、回転体60の回転軸心方向に沿って、第1流体流出口74と第1流体流入口71と第2流体流出口72と第2流体流入口73とをこの順で配設することで、ろ過効率が低下する虞を解決している。   As described above, the holding portion 61 includes the first fluid outlet 74, the first fluid inlet 71, the second fluid outlet 72, and the second fluid inlet 73 along the rotational axis direction of the rotating body 60. By arranging in this order, the possibility that the filtration efficiency is lowered is solved.

さらに、第1流体流入口71と、第2流体流出口72と、第2流体流入口73と、第1流体流出口74は、全てが保持部61に形成されているので、各流入口及び流出口に接続する配管を保持部61の周囲に配設すればよいため、配管を含めた設置スペースの省スペースが図れる。さらに、配管を外すことなく、配管のない箇所からメンテナンスが可能となり、メンテナンス作業性が良くなる。   Furthermore, since all of the first fluid inlet 71, the second fluid outlet 72, the second fluid inlet 73, and the first fluid outlet 74 are formed in the holding portion 61, each inlet and Since the pipe connected to the outflow port may be disposed around the holding portion 61, the installation space including the pipe can be saved. Furthermore, maintenance can be performed from a location without piping without removing the piping, and maintenance workability is improved.

以下に、圧力変換装置120の具体的な圧力変換の様子について説明する。図10(a)に示す実施形態と同様に、高圧濃縮海水Hiは、保持部61に形成された第1流体流入口71から、回転体60の外周面に形成された連通溝75を介して第1流体流入路67に案内される。尚、連通溝75には、周方向に沿って複数の受圧面75aが形成され、該受圧面75aが高圧濃縮海水Hiの圧力が作用して回転体60を回転させる受圧部として機能する。   Below, the mode of the specific pressure conversion of the pressure converter 120 is demonstrated. Similarly to the embodiment shown in FIG. 10A, the high-pressure concentrated seawater Hi passes from the first fluid inlet 71 formed in the holding portion 61 through the communication groove 75 formed on the outer peripheral surface of the rotating body 60. It is guided to the first fluid inflow path 67. A plurality of pressure receiving surfaces 75 a are formed in the communication groove 75 along the circumferential direction, and the pressure receiving surfaces 75 a function as pressure receiving portions that rotate the rotating body 60 by the pressure of the high-pressure concentrated seawater Hi.

第1流体流入路67に案内された高圧濃縮海水Hiは、第1流体流入路67に連通する第1支持体80と第2支持体81の夫々に形成された第1流路86に案内される。第1支持体80と第2支持体81の夫々の圧力伝達部では、第1流路86に流入した高圧濃縮海水Hiの圧力が、圧力伝達部内の海水に伝達されて高圧海水Hoとなり、高圧海水Hoが回転体60の第2流体流出路68に流入する。   The high-pressure concentrated seawater Hi guided to the first fluid inflow path 67 is guided to the first flow path 86 formed in each of the first support body 80 and the second support body 81 communicating with the first fluid inflow path 67. The In each of the pressure transmission parts of the first support 80 and the second support 81, the pressure of the high-pressure concentrated seawater Hi flowing into the first flow path 86 is transmitted to the seawater in the pressure transmission part to become high-pressure seawater Ho. Seawater Ho flows into the second fluid outflow path 68 of the rotating body 60.

図10(b)に示す実施形態と同様に、高圧海水Hoは、第2流体流出路68から回転体60の外周面に形成された連通溝76を介して保持部61の第2流体流出口72へ排出される。   Similarly to the embodiment shown in FIG. 10B, the high-pressure seawater Ho flows from the second fluid outflow path 68 to the second fluid outlet of the holding portion 61 via the communication groove 76 formed on the outer peripheral surface of the rotating body 60. 72 is discharged.

図11(a)に示す実施形態と同様に、低圧海水Liは、保持部61に形成された第2流体流入口73から、回転体60の外周面に形成された連通溝77を介して第2流体流入路69に案内される。   Similarly to the embodiment shown in FIG. 11A, the low-pressure seawater Li is supplied from the second fluid inflow port 73 formed in the holding portion 61 through the communication groove 77 formed in the outer peripheral surface of the rotating body 60. It is guided to the two-fluid inflow passage 69.

第2流体流入路69に案内された低圧海水Liは、第2流体流入路69に連通する第1支持体80と第2支持体81の夫々に形成された第2流路87に案内される。第1支持体80と第2支持体81の夫々の圧力伝達部では、第2流路87に流入した低圧海水Liが、圧力伝達部内の海水に圧力を伝達し終えた低圧濃縮海水Loを回転体60の第1流体流出路70に押し出す。   The low-pressure seawater Li guided to the second fluid inflow path 69 is guided to the second flow path 87 formed in each of the first support body 80 and the second support body 81 communicating with the second fluid inflow path 69. . In each pressure transmission part of the first support 80 and the second support 81, the low-pressure seawater Li that has flowed into the second flow path 87 rotates the low-pressure concentrated seawater Lo that has finished transmitting pressure to the seawater in the pressure transmission part. Push into the first fluid outflow passage 70 of the body 60.

図11(b)に示す実施形態と同様に、第1流体流出路70に押し出された低圧濃縮海水Loは、第1流体流出路70から回転体60の外周面に形成された連通溝78を介して保持部61の第1流体流出口74へ排出される。   Similarly to the embodiment shown in FIG. 11 (b), the low-pressure concentrated seawater Lo pushed into the first fluid outflow passage 70 has a communication groove 78 formed on the outer peripheral surface of the rotating body 60 from the first fluid outflow passage 70. To the first fluid outlet 74 of the holding part 61.

以上のように、圧力交換装置120では、各支持体80、81とで挟持された保持部61とで区画される空間内で回転体60が回転することにより、第1支持体80と第2支持体81の夫々の第1流路86と第2流路87と連通する第1流体流入路67と第2流体流出路68及び第2流体流入路69と第1流体流出路70とが切り替わり、高圧濃縮海水Hiから高圧海水Hoへの圧力の伝達と低圧海水Liから低圧濃縮海水Loへの圧力の伝達が連続的に行われ、つまり、第1流体と第2流体の圧力交換処理が連続的に行われる。   As described above, in the pressure exchanging device 120, the first support 80 and the second support 80 are rotated by the rotation of the rotating body 60 in the space defined by the holding unit 61 sandwiched between the supports 80 and 81. The first fluid inflow passage 67, the second fluid outflow passage 68, the second fluid inflow passage 69, and the first fluid outflow passage 70 that communicate with the first flow path 86 and the second flow path 87 of the support 81 are switched. The pressure transmission from the high-pressure concentrated seawater Hi to the high-pressure seawater Ho and the pressure from the low-pressure seawater Li to the low-pressure concentrated seawater Lo are continuously performed, that is, the pressure exchange process between the first fluid and the second fluid is continuously performed. Done.

回転体60と第2支持体81との対向面間に形成された隙間に高圧濃縮海水Hi及び高圧海水Hoが進入して、該流体によって回転体60を第1支持体80に向けて押圧する力が働く。   High-pressure concentrated seawater Hi and high-pressure seawater Ho enter a gap formed between the opposed surfaces of the rotating body 60 and the second support body 81 and press the rotating body 60 toward the first support body 80 by the fluid. Power works.

また、回転体60と第1支持体80との対向面間に形成された隙間に高圧濃縮海水Hi及び高圧海水Hoが進入して、該流体によって回転体60を第2支持体81に向けて押圧する力が働く。   Further, the high-pressure concentrated seawater Hi and the high-pressure seawater Ho enter a gap formed between the opposing surfaces of the rotator 60 and the first support 80, and the rotator 60 is directed toward the second support 81 by the fluid. The pressing force works.

回転体60は、両端面の隙間に進入した流体により両側から略等しい力で押圧されて第1支持体80及び第2支持体81の間で回転軸心方向でバランスするため、第1支持体80または第2支持体81と常時摺動しながら回転するようなことがなく、円滑に回転できるようになる。その結果、第1支持体80及び第2支持体81及び回転体60の磨耗が低減できるので、高価な耐磨耗性材料を用いなくとも耐久性を向上させることができる。   Since the rotating body 60 is pressed with substantially equal force from both sides by the fluid that has entered the gap between the both end faces and balances in the direction of the rotation axis between the first support body 80 and the second support body 81, the first support body It is possible to rotate smoothly without sliding while always sliding with 80 or the second support 81. As a result, since the wear of the first support 80, the second support 81, and the rotating body 60 can be reduced, the durability can be improved without using an expensive wear-resistant material.

さらに、第1支持体80及び第2支持体81と回転体60との間で常時摺動しないため回転抵抗が低減するので、処理流量を稼ぐために回転体を大径に形成し、第1流体流入路67や第2流体流入路70の断面積を大きくした場合でも、該回転体60を回転駆動するために要するエネルギーの損失が低く抑えられるようになる。   Furthermore, since it does not always slide between the first support body 80 and the second support body 81 and the rotating body 60, the rotational resistance is reduced, so that the rotating body is formed with a large diameter in order to increase the processing flow rate, Even when the cross-sectional areas of the fluid inflow path 67 and the second fluid inflow path 70 are increased, the loss of energy required to rotationally drive the rotating body 60 can be kept low.

前記隙間は、狭すぎると少しの圧力変動による軸心方向への動きにより大きな摺動抵抗が発生し、広すぎると流体の漏れ量が多くなり圧力の交換効率が低下するため、好ましくは1〜100μm程度に設定される。   If the gap is too narrow, a large sliding resistance is generated due to movement in the axial direction due to slight pressure fluctuation, and if it is too wide, the amount of fluid leakage increases and the pressure exchange efficiency decreases. It is set to about 100 μm.

回転体60の回転によって第1流体流入路67と、第2流体流出路68と、第2流体流入路69と、第1流体流出路70の何れとも連通しないときは第1支持体80及び第2支持体81の第1流路86、第2流路87では、第1流体と第2流体との間で圧力の交換が行われない。   When the rotating body 60 does not communicate with any of the first fluid inflow path 67, the second fluid outflow path 68, the second fluid inflow path 69, and the first fluid outflow path 70 due to the rotation of the rotating body 60, 2 In the first flow path 86 and the second flow path 87 of the support body 81, pressure is not exchanged between the first fluid and the second fluid.

第1流路86及び第2流路87内では、濃縮海水と海水が混在することになるが、各々の流体は塩分濃度差があるため境界部分は拡散によりある一定量が常に混ざった領域となるだけで、該領域は、ピストンのような役目をしながら第1流路86及び第2流路87の内部で揺動することになる。   In the first flow path 86 and the second flow path 87, concentrated seawater and seawater are mixed. However, since each fluid has a difference in salt concentration, the boundary portion is a region where a certain amount is always mixed by diffusion. As a result, the region swings inside the first flow path 86 and the second flow path 87 while acting like a piston.

このように構成することで、圧力交換装置120は、第1支持体80の圧力伝達部と第2支持体81の圧力伝達部の両方で圧力伝達ができるため、圧力交換装置10のように、第1支持体20のみに圧力伝達部が形成されている場合に比べて容量が増加するので、単位時間あたりの処理流量を増加させることができる。   By configuring in this way, the pressure exchanging device 120 can transmit pressure by both the pressure transmitting portion of the first support 80 and the pressure transmitting portion of the second support 81, so that, like the pressure exchanging device 10, Since the capacity increases as compared with the case where the pressure transmission part is formed only on the first support 20, the processing flow rate per unit time can be increased.

図14には、さらなる別実施形態による圧力交換装置130が示されている。尚、図13に示した圧力交換装置120の各部の構成と対応する構成については、同一の符号を付して説明を省略する。   FIG. 14 shows a pressure exchange device 130 according to yet another embodiment. In addition, about the structure corresponding to the structure of each part of the pressure exchange apparatus 120 shown in FIG. 13, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

圧力交換装置130は、第1支持体88と、第2支持体89と、各支持体88、89との間で回転可能に支持された回転体60を備え、第1支持体88と第2支持体89は、夫々の対向面側に回転体60を収容する空間部が形成され、第1支持体88と第2支持体89を螺着したときに、空間で回転体60を回転可能に保持する。このように構成することで、圧力交換装置130を構成する部品点数を低減でき、第1支持体88と第2支持体89を同形状に構成すると量産効果によってコストダウンが図れる。   The pressure exchange device 130 includes a first support 88, a second support 89, and a rotating body 60 that is rotatably supported between the supports 88, 89. The support body 89 is formed with a space for accommodating the rotator 60 on each facing surface side, and the rotator 60 can be rotated in the space when the first support body 88 and the second support body 89 are screwed together. Hold. By comprising in this way, the number of parts which comprise the pressure exchange apparatus 130 can be reduced, and if the 1st support body 88 and the 2nd support body 89 are comprised in the same shape, cost reduction can be aimed at by the mass-production effect.

このように構成することで、圧力交換装置130は、第1支持体88の圧力伝達部と第2支持体89の圧力伝達部の両方で圧力伝達ができるため、圧力交換装置10のように、第1支持体20のみに圧力伝達部が形成されている場合に比べて容量が増加するので、単位時間あたりの処理流量を増加させることができる。   By configuring in this way, the pressure exchanging device 130 can transmit pressure by both the pressure transmitting portion of the first supporting body 88 and the pressure transmitting portion of the second supporting member 89. Therefore, like the pressure exchanging device 10, Since the capacity increases as compared with the case where the pressure transmission part is formed only on the first support 20, the processing flow rate per unit time can be increased.

図15には、さらなる別実施形態による圧力交換装置140が示されている。尚、図2に示した圧力交換装置10及び図13に示した圧力交換装置120の各部の構成と対応する構成については、同一の符号を付して説明を省略する。   FIG. 15 shows a pressure exchange device 140 according to yet another embodiment. In addition, about the structure corresponding to the structure of each part of the pressure exchange apparatus 10 shown in FIG. 2 and the pressure exchange apparatus 120 shown in FIG. 13, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

第1支持体80と、第2支持体81と、エンドカバー82、83と、各支持体80、81との間で回転可能に支持された回転体40と、回転体40の外周を保持する保持部11を備えている。   The 1st support body 80, the 2nd support body 81, end covers 82 and 83, the rotating body 40 supported rotatably between each support body 80 and 81, and the perimeter of rotating body 40 are held. A holding unit 11 is provided.

第1支持体80の中央には、図2に示す圧力交換装置10と同様に、エンドカバー82に形成された第2流体流入口27から流入した低圧海水Liを回転体40に導く連通路26が形成されている。第2支持体81の中央には、図13に示す圧力交換装置120と異なり、回転体40から流出する低圧濃縮海水Loをエンドカバー83に形成された第1流体流出口73まで導く連通路77が形成されている。   In the center of the first support 80, as in the pressure exchange device 10 shown in FIG. 2, the communication path 26 that guides the low-pressure seawater Li that flows in from the second fluid inlet 27 formed in the end cover 82 to the rotator 40. Is formed. In the center of the second support 81, unlike the pressure exchange device 120 shown in FIG. 13, a communication passage 77 that guides the low-pressure concentrated seawater Lo flowing out from the rotating body 40 to the first fluid outlet 73 formed in the end cover 83. Is formed.

図2に示す圧力交換装置10と異なり、第1流体流出路44a、44bは、回転体40の第2支持体81側の端面から第1支持体80側へ離隔した位置に形成された連通路により中央部44cに連通するように構成されている。   Unlike the pressure exchange device 10 shown in FIG. 2, the first fluid outflow paths 44 a and 44 b are communication paths formed at positions spaced from the end surface of the rotating body 40 on the second support 81 side to the first support 80 side. Therefore, it is configured to communicate with the central portion 44c.

このように構成することで、圧力交換装置140は、第1支持体80の圧力伝達部と第2支持体81の圧力伝達部の両方で圧力伝達ができるため、圧力交換装置10のように、第1支持体20のみに圧力伝達部が形成されている場合に比べて容量が増加するので、単位時間あたりの処理流量を増加させることができる。   By configuring in this way, the pressure exchanging device 140 can transmit pressure by both the pressure transmitting unit of the first support 80 and the pressure transmitting unit of the second support 81. Since the capacity increases as compared with the case where the pressure transmission part is formed only on the first support 20, the processing flow rate per unit time can be increased.

上述の何れの実施形態でも、第1流体流入路に濃縮流体である高圧濃縮海水を流入させ、第2流体流入路に被濃縮流体である低圧海水を流入させる構成について説明したが、第1流体流入路に被濃縮流体である低圧海水を流入させ、第2流体流入路に高圧濃縮海水を流入させてもよい。   In any of the above-described embodiments, the configuration in which the high-pressure concentrated seawater that is the concentrated fluid is caused to flow into the first fluid inflow path and the low-pressure seawater that is the concentrated fluid is allowed to flow into the second fluid inflow path has been described. Low-pressure seawater that is a fluid to be concentrated may be flowed into the inflow path, and high-pressure concentrated seawater may be flowed into the second fluid inflow path.

例えば、図2に示す、高圧濃縮海水Hiを第2流体流入口27から流入させて圧力伝達部23内で圧力交換し、第1流体流出口54から高圧海水Hoを排出させ、低圧海水Liを第1流体流入口12から流入させて圧力伝達部23内で圧力交換し、第2流体流出口13から低圧濃縮海水Loを排出させる。   For example, the high-pressure concentrated seawater Hi shown in FIG. 2 is introduced from the second fluid inlet 27 and the pressure is exchanged in the pressure transmission unit 23, and the high-pressure seawater Ho is discharged from the first fluid outlet 54. The pressure is exchanged in the pressure transmission unit 23 through the first fluid inlet 12, and the low-pressure concentrated seawater Lo is discharged from the second fluid outlet 13.

上述の何れの実施形態でも、第1支持体、保持部、エンドカバーを別に構成したが、保持部、または、エンドカバー、さらには、保持部とエンドカバーを第1支持体と一体に構成してもよい。   In any of the above-described embodiments, the first support, the holding unit, and the end cover are separately configured. However, the holding unit or the end cover, and further, the holding unit and the end cover are configured integrally with the first support. May be.

上述の何れの実施形態でも、第2支持体、保持部、押圧部材を別に構成したが、押圧部材、または、保持部、さらには押圧部材と保持部とを第2支持体と一体に構成してもよい。また、構成によっては、第1支持体と第2支持体との間にスペーサを設け、第1支持体及び第2支持体の間隔を調整することで、回転体の回転軸心方向の両端面と第1及び第2支持体との間に形成される隙間を調整することもできる。   In any of the above-described embodiments, the second support, the holding portion, and the pressing member are separately configured. However, the pressing member or the holding portion, and further, the pressing member and the holding portion are configured integrally with the second support. May be. Further, depending on the configuration, a spacer may be provided between the first support body and the second support body, and by adjusting the distance between the first support body and the second support body, both end surfaces of the rotating body in the rotational axis direction And a gap formed between the first and second supports can be adjusted.

上述の何れの実施形態でも、圧力伝達部の連通部は、第1流路と第2流路の回転体から最も離れた支持体の一端部で説明したが、一端部から回転体側(他端)によった一端側であってもよい。このように構成することで、一端側に壁が形成され、支持体の強度が向上する。   In any of the above-described embodiments, the communication portion of the pressure transmission unit has been described with one end portion of the support body farthest from the rotating body of the first flow path and the second flow path. ) May be one end side. By comprising in this way, a wall is formed in the one end side and the intensity | strength of a support body improves.

以上説明した圧力交換装置及び圧力交換装置の性能調整方法の具体的構成は実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計可能であることはいうまでもない。   The specific configuration of the pressure exchanging apparatus and the performance adjusting method of the pressure exchanging apparatus described above is not limited to the description of the embodiment, and it goes without saying that it can be appropriately changed and designed within the scope of the effects of the present invention. Nor.

6:逆浸透膜装置
10:圧力交換装置
11:保持部
12:第1流体流入口
13:第2流体流出口
20:第1支持体
21:第1流路
22:第2流路
23:圧力伝達部
25:エンドカバー
26:連通路
27:第2流体流入口
30:第2支持体
31:連通路
32:駆動軸
40:回転体
41a、41b:第1流体流入路
41c:連通溝
42a、42b:第2流体流出路
42c:連通溝
43a、43b:第2流体流入路
44a、44b:第1流体流出路
46:ボルト(受圧部)
50:押圧部材
54:第1流体流出口
Hi:高圧濃縮海水(濃縮流体)
Li:低圧海水(被濃縮流体)
Ho:高圧海水(被濃縮流体)
Lo:低圧濃縮海水(濃縮流体)
6: Reverse osmosis membrane device 10: Pressure exchange device 11: Holding part 12: 1st fluid inflow port 13: 2nd fluid outflow port 20: 1st support body 21: 1st flow path 22: 2nd flow path 23: Pressure Transmitter 25: end cover 26: communication path 27: second fluid inflow port 30: second support 31: communication path 32: drive shaft 40: rotating body 41a, 41b: first fluid inflow path 41c: communication groove 42a, 42b: 2nd fluid outflow path 42c: Communication groove 43a, 43b: 2nd fluid inflow path 44a, 44b: 1st fluid outflow path 46: Bolt (pressure receiving part)
50: Pressing member 54: First fluid outlet Hi: High-pressure concentrated seawater (concentrated fluid)
Li: Low-pressure seawater (concentrated fluid)
Ho: High-pressure seawater (concentrated fluid)
Lo: Low-pressure concentrated seawater (concentrated fluid)

Claims (17)

第1流体と第2流体との間で圧力を交換する圧力交換装置であって、
一端側から第1流体が流入及び流出する第1流路と、一端側から第2流体が流入及び流出する第2流路とが、他端側で連通するように形成された圧力伝達部を備えた第1支持体と、
第1流体を第1流路に案内する第1流体流入路と、第1流体との間で圧力交換された第2流体を第2流路から案内する第2流体流出路、及び、第2流体を第2流路に案内する第2流体流入路と、第2流体との間で圧力交換された第1流体を第1流路から案内する第1流体流出路とが、回転軸心周りに形成された回転体と、
前記回転体を第1支持体との間で回転可能に支持する第2支持体と、
を備えている圧力交換装置。
A pressure exchange device for exchanging pressure between a first fluid and a second fluid,
A pressure transmission section formed such that a first flow path through which the first fluid flows in and out from one end side and a second flow path from which the second fluid flows in and out from one end side communicate with each other on the other end side; A first support comprising:
A first fluid inflow path for guiding the first fluid to the first flow path, a second fluid outflow path for guiding the second fluid pressure-exchanged with the first fluid from the second flow path, and a second A second fluid inflow path for guiding the fluid to the second flow path and a first fluid outflow path for guiding the first fluid pressure-exchanged with the second fluid from the first flow path are around the rotation axis. A rotating body formed on
A second support that rotatably supports the rotating body with respect to the first support;
Equipped with a pressure exchange device.
第1流体と第2流体との間で圧力を交換する圧力交換装置であって、
一端側から第1流体が流入及び流出する第1流路と、一端側から第2流体が流入及び流出する第2流路とが、他端側で連通するように形成された圧力伝達部を備えた第1支持体と、
一端側から第1流体が流入及び流出する第1流路と、一端側から第2流体が流入及び流出する第2流路とが、他端側で連通するように形成された圧力伝達部を備えた第2支持体と、
第1流体を前記第1支持体と第2支持体の夫々に形成された第1流路に案内する第1流体流入路と、第1流体との間で圧力交換された第2流体を前記第1支持体と第2支持体の夫々に形成された第2流路から案内する第2流体流出路と、第2流体を前記第1支持体と第2支持体の夫々に形成された第2流路に案内する第2流体流入路と、第2流体との間で圧力交換された第1流体を前記第1支持体と第2支持体の夫々に形成された第1流路から案内する第1流体流出路とが、回転軸心周りに形成された回転体とを備え、
前記回転体は前記第1支持体と前記第2支持体との間で回転可能に支持されている圧力交換装置。
A pressure exchange device for exchanging pressure between a first fluid and a second fluid,
A pressure transmission section formed such that a first flow path through which the first fluid flows in and out from one end side and a second flow path from which the second fluid flows in and out from one end side communicate with each other on the other end side; A first support comprising:
A pressure transmission section formed such that a first flow path through which the first fluid flows in and out from one end side and a second flow path from which the second fluid flows in and out from one end side communicate with each other on the other end side; A second support provided;
A first fluid inflow path for guiding the first fluid to a first flow path formed in each of the first support and the second support, and a second fluid pressure-exchanged between the first fluid and the first fluid. A second fluid outflow path for guiding from a second flow path formed in each of the first support and the second support; and a second fluid formed in each of the first support and the second support. The first fluid exchanged between the second fluid inflow path for guiding to the two flow paths and the second fluid is guided from the first flow paths formed on the first support body and the second support body, respectively. A first fluid outflow path that includes a rotating body formed around a rotation axis,
The pressure exchanging device, wherein the rotating body is rotatably supported between the first support body and the second support body.
前記第1支持体と前記第2支持体の夫々に備えられる圧力伝達部の形状及び位置が前記回転体に対して対称に構成されている請求項2記載の圧力交換装置。   The pressure exchange device according to claim 2, wherein the shape and the position of a pressure transmission portion provided in each of the first support body and the second support body are configured symmetrically with respect to the rotating body. 前記回転体は、第1及び第2支持体とで区画される空間に収容されるとともに、少なくとも第1流体または第2流体のうち何れかの流体の流体流入路及び流体流出路が前記回転体を貫通するように形成され、前記回転体の回転軸心方向の両端面と第1及び第2支持体との間に各流体が進入する隙間が形成されている請求項1から3の何れかに記載の圧力交換装置。   The rotating body is accommodated in a space defined by the first and second supports, and at least a fluid inflow path and a fluid outflow path of either the first fluid or the second fluid are the rotating body. 4. The gap according to claim 1, wherein a gap is formed between each end surface of the rotating body in the direction of the rotation axis and the first and second supports. The pressure exchange device described in 1. 少なくとも一方の支持体を押圧して、第1及び第2支持体の間隔を調整する押圧機構を備えている請求項4記載の圧力交換装置。   The pressure exchange device according to claim 4, further comprising a pressing mechanism that presses at least one of the supports and adjusts a distance between the first and second supports. 回転体外周を保持する保持部を有し、前記保持部は、少なくとも前記第1流体流入路に連通する第1流体流入口と、前記第2流体流出路に連通する第2流体流出口とを備えている請求項1から5の何れかに記載の圧力交換装置。   A holding unit configured to hold an outer periphery of the rotating body, wherein the holding unit includes at least a first fluid inflow port communicating with the first fluid inflow channel and a second fluid outflow port communicating with the second fluid outflow channel; The pressure exchange apparatus in any one of Claim 1 to 5 provided. 前記保持部は、さらに前記第2流体流入路に連通する第2流体流入口と、前記第1流体流出路に連通する第1流体流出口を備え、前記回転体の回転軸心方向に沿って、前記第1流体流出口と前記第2流体流入口との間に前記第1流体流入口と第2流体流出口とが配設されている請求項6記載の圧力交換装置。   The holding portion further includes a second fluid inflow port that communicates with the second fluid inflow passage, and a first fluid outflow passage that communicates with the first fluid outflow passage, along a rotational axis direction of the rotating body. The pressure exchange device according to claim 6, wherein the first fluid inlet and the second fluid outlet are disposed between the first fluid outlet and the second fluid inlet. 前記第1流体流入口は、第1流体流入口から第1流体流入路に流入する第1流体のエネルギーにより前記回転体が回転するように、前記回転体の接線方向に平行な方向に沿って形成され、
第1流路に流入する第1流体の圧力が、第2流路に流入する第2流体の圧力より高い圧力に設定されている請求項6または7記載の圧力交換装置。
The first fluid inlet is along a direction parallel to the tangential direction of the rotating body so that the rotating body rotates by the energy of the first fluid flowing into the first fluid inflow path from the first fluid inlet. Formed,
The pressure exchange device according to claim 6 or 7, wherein the pressure of the first fluid flowing into the first flow path is set to be higher than the pressure of the second fluid flowing into the second flow path.
前記回転体の円周方向に前記第1流体流入口と第1流体流入路を連通する連通溝が形成され、前記連通溝に前記第1流体の圧力を受けて前記回転体を回転させる受圧部が形成されている請求項8記載の圧力交換装置。   A communication groove that connects the first fluid inlet and the first fluid inflow path is formed in a circumferential direction of the rotating body, and a pressure receiving unit that rotates the rotating body by receiving the pressure of the first fluid in the communication groove The pressure exchange device according to claim 8, wherein: 前記第1支持体に、複数組の圧力伝達部が放射状に配設されている請求項1から9の何れかに記載の圧力交換装置。   The pressure exchange device according to any one of claims 1 to 9, wherein a plurality of sets of pressure transmission portions are radially arranged on the first support. 隣接する複数の圧力伝達部が、前記回転体の回転に伴って、少なくとも1つの第1流体流入路と第2流体流出路、または、1つの第2流体流入路と第1流体流出路と同時に連通する請求項10記載の圧力交換装置。   A plurality of adjacent pressure transmission parts are simultaneously with at least one first fluid inflow path and second fluid outflow path or one second fluid inflow path and first fluid outflow path as the rotating body rotates. The pressure exchange device according to claim 10, which is in communication. 前記複数の圧力伝達部のうち、前記回転体の回転に伴って、第1流体流入路と第2流体流出路、及び、第1流体流出路と第2流体流入路の何れにも連通しない圧力伝達部が存在する請求項10または11記載の圧力交換装置。   Pressure that does not communicate with any of the first fluid outflow path and the second fluid outflow path, and the first fluid outflow path and the second fluid inflow path, as the rotating body rotates, among the plurality of pressure transmission units. The pressure exchange device according to claim 10 or 11, wherein a transmission portion is present. 前記保持部に、複数組の第1流体流入口と第2流体流出口が回転軸心周りに点対称に配置されている請求項6から12の何れかに記載の圧力交換装置。   The pressure exchanging apparatus according to any one of claims 6 to 12, wherein a plurality of sets of first fluid inlets and second fluid outlets are arranged symmetrically around the rotation axis in the holding portion. 第1流路の断面積と第2流路の断面積が等しくなるように形成されている請求項1から13の何れかに記載の圧力交換装置。   The pressure exchange device according to any one of claims 1 to 13, wherein the cross-sectional area of the first flow path is equal to the cross-sectional area of the second flow path. 前記回転体を外部動力で回転させる駆動軸が前記回転体に連結されている請求項1から14の何れかに記載の圧力交換装置。   The pressure exchange device according to any one of claims 1 to 14, wherein a drive shaft for rotating the rotating body with external power is connected to the rotating body. 前記第1流体流入路に供給される第1流体が逆浸透膜装置から排水される高圧濃縮流体であり、前記第2流体流入路に供給される第2流体が前記逆浸透膜装置に給水される被濃縮流体である請求項1から15の何れかに記載の圧力交換装置。   The first fluid supplied to the first fluid inflow passage is a high-pressure concentrated fluid drained from the reverse osmosis membrane device, and the second fluid supplied to the second fluid inflow passage is supplied to the reverse osmosis membrane device. The pressure exchange device according to any one of claims 1 to 15, which is a fluid to be concentrated. 請求項9記載の圧力交換装置の性能調整方法であって、
前記保持部の第1流体流入口の配置、角度、または回転体の受圧部の形状を変更することで、処理流量を調整する圧力変換装置の性能調整方法。
It is the performance adjustment method of the pressure exchange device according to claim 9,
A method for adjusting the performance of a pressure conversion device that adjusts the processing flow rate by changing the arrangement, angle, or shape of the pressure receiving portion of the rotating body of the first fluid inlet of the holding unit.
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