JP6836574B2 - Energy recovery device - Google Patents
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Description
本発明は、海水の淡水化等に用いられる逆浸透膜法による水処理システムのエネルギー回収装置に関する。 The present invention relates to an energy recovery device for a water treatment system by a reverse osmosis membrane method used for desalination of seawater and the like.
海水から淡水を造水する方法の一つとして、逆浸透法が知られている。この逆浸透法は、海水に海水の浸透圧以上の高い圧力を浸透圧の作用する方向と逆方向に加えて半透膜(逆浸透膜:RO膜)でろ過し、塩類と淡水とを分離するものである。この逆浸透法において、淡水が分離されて塩類が濃縮された海水(濃縮海水)は、高い圧力エネルギーを保持したまま逆浸透膜モジュールから流出する。この流出する濃縮海水の有する高い圧力エネルギーを有効に利用するため、種々のエネルギー回収装置が実用化されている。 The reverse osmosis method is known as one of the methods for producing fresh water from seawater. In this reverse osmosis method, a pressure higher than the osmotic pressure of seawater is applied to seawater in the direction opposite to the direction in which the osmotic pressure acts, and filtration is performed with a semipermeable membrane (reverse osmosis membrane: RO membrane) to separate salts and freshwater. Is what you do. In this reverse osmosis method, seawater in which freshwater is separated and salts are concentrated (concentrated seawater) flows out from the reverse osmosis membrane module while maintaining high pressure energy. In order to effectively utilize the high pressure energy of the outflowing concentrated seawater, various energy recovery devices have been put into practical use.
従来、例えば特許文献1には、逆浸透法による海水淡水化システムにおけるエネルギー回収装置の一例が提案されている。この特許文献1では、一対のシリンダ装置のそれぞれの一端が、2つの逆止弁で構成された流路方向規制装置を介して給水ポンプおよび増圧ポンプに連通されている。また、シリンダ装置の他端は流路切換装置の流出入ポートに連通される。また、流路切換装置の流入ポートは逆浸透膜モジュールの高圧な濃縮海水の流出口に連通される。さらに、流路切換装置の一端に流出ポートが設けられている。 Conventionally, for example, Patent Document 1 has proposed an example of an energy recovery device in a seawater desalination system by a reverse osmosis method. In Patent Document 1, one end of each of the pair of cylinder devices is communicated with the water supply pump and the pressure boosting pump via a flow path direction regulating device composed of two check valves. Further, the other end of the cylinder device is communicated with the inflow / outflow port of the flow path switching device. Further, the inflow port of the flow path switching device is communicated with the outlet of the high-pressure concentrated seawater of the reverse osmosis membrane module. Further, an outflow port is provided at one end of the flow path switching device.
このエネルギー回収装置では、給水ポンプから送水される海水を高圧ポンプで加圧して逆浸透膜モジュールに供給すると共に、逆浸透膜モジュールから排出される高圧の濃縮海水をシリンダ装置に供給して高圧で海水を押し出すピストンを駆動し、シリンダ装置からも増圧ポンプを介して高圧海水を逆浸透膜モジュールに送っている。この逆浸透膜モジュールから排出される高圧の濃縮海水をシリンダ装置に供給して高圧で海水を押し出すピストンを駆動する操作を圧送工程と称している。
また、圧送工程終了後、給水ポンプから流路方向規制装置を介してシリンダ装置に海水を供給し、圧送工程と逆方向にピストンを駆動することで濃縮海水を排出しながら海水を充填する操作を充填工程と称している。
このようにこのエネルギー回収装置では、シリンダ装置のピストンがシリンダの端部に達した際に流路切換装置によって逆浸透膜モジュールからの高圧濃縮海水を一対のシリンダ装置に交互に供給すると共に給水ポンプから一対のシリンダ装置に交互に海水を充填するように制御を行っている。
In this energy recovery device, the seawater sent from the water supply pump is pressurized by the high-pressure pump and supplied to the reverse osmosis membrane module, and the high-pressure concentrated seawater discharged from the reverse osmosis membrane module is supplied to the cylinder device at high pressure. It drives a piston that pushes out seawater, and also sends high-pressure seawater from the cylinder device to the reverse osmosis membrane module via a booster pump. The operation of supplying the high-pressure concentrated seawater discharged from the reverse osmosis membrane module to the cylinder device and driving the piston that pushes out the seawater at high pressure is called a pumping process.
In addition, after the pumping process is completed, seawater is supplied from the water supply pump to the cylinder device via the flow path direction regulating device, and the piston is driven in the opposite direction to the pumping process to discharge concentrated seawater and fill it with seawater. It is called the filling process.
In this way, in this energy recovery device, when the piston of the cylinder device reaches the end of the cylinder, the high-pressure concentrated seawater from the back-penetrating membrane module is alternately supplied to the pair of cylinder devices by the flow path switching device, and the water supply pump. Control is performed so that the pair of cylinder devices are alternately filled with seawater.
これによって、2つのシリンダ装置で海水の圧送工程と充填工程とを繰り返し行って連続ろ過が可能となる。このように、逆浸透膜モジュールから排出される濃縮海水の高圧エネルギーを利用して2つのシリンダ装置から増圧ポンプを介して逆浸透モジュールに高圧海水を供給することで、高圧ポンプの消費エネルギーが削減される。 As a result, continuous filtration is possible by repeatedly performing the seawater pumping step and the filling step with the two cylinder devices. In this way, the energy consumption of the high-pressure pump is reduced by supplying high-pressure seawater from the two cylinder devices to the reverse osmosis module via the booster pump using the high-pressure energy of the concentrated seawater discharged from the reverse osmosis membrane module. It will be reduced.
上記従来の技術において、以下の課題が残されている。
すなわち、上記従来の技術では、給水ポンプから送られる海水を直接加圧する高圧ポンプと、シリンダ装置から送り出される海水を増圧する増圧ポンプとで高圧海水を膜分離装置に送っているが、加圧用のポンプを2つ用いた2系統の増圧経路が必要になり、設備が複雑になり、設備コストが増大してしまう不都合があった。
In the above-mentioned conventional technique, the following problems remain.
That is, in the above-mentioned conventional technique, high-pressure seawater is sent to the membrane separation device by a high-pressure pump that directly pressurizes the seawater sent from the water supply pump and a pressure-increasing pump that boosts the seawater sent from the cylinder device. There is a disadvantage that the equipment becomes complicated and the equipment cost increases because two systems of boosting paths using two pumps of the above are required.
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、加圧用のポンプが1つで済み、設備の簡易化が可能なエネルギー回収装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an energy recovery device that requires only one pressurizing pump and can simplify the equipment.
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第1の発明に係るエネルギー回収装置は、高圧海水を逆浸透膜で淡水と濃縮海水とに分離し前記淡水を淡水管に排出すると共に高圧の前記濃縮海水を濃縮水管に排出する膜分離装置に接続されるエネルギー回収装置であって、海水を供給する給水ポンプと、前記海水を加圧して前記膜分離装置へ前記高圧海水を供給する高圧ポンプと、一端が前記給水ポンプに連通し、前記濃縮水管との連通と遮断とを行うと共に前記濃縮海水の排水路との連通と遮断とを行う流路切換機構を介してそれぞれ他端が前記濃縮水管と前記排水路とに接続された複数のシリンダ装置と、複数の前記シリンダ装置の一端に接続され、前記海水を複数の前記シリンダ装置に交互に供給すると共に、複数の前記シリンダ装置から高圧で交互に押し出される前記海水を前記膜分離装置に送る流路方向規制機構と、前記流路切換機構を制御して前記濃縮水管及び前記排水路に対する複数の前記シリンダ装置の接続を切り換え、高圧の前記濃縮海水を前記シリンダ装置に供給して内部の前記海水を高圧で押し出す圧送工程と、前記圧送工程後に前記給水ポンプからの前記海水を前記シリンダ装置に供給して内部の前記濃縮海水を排出しながら前記海水を充填させる充填工程と行う制御機能を有した制御部とを備え、前記シリンダ装置が、前記濃縮水管と前記排水路とに他端が接続され前記濃縮海水が導入される一次側シリンダと、前記一次側シリンダ内で往復移動する一次側ピストンと、一端が前記給水ポンプに連通し前記海水が導入される二次側シリンダと、前記二次側シリンダ内で往復移動する二次側ピストンと、前記一次側シリンダの一端部に貫通されていると共に前記二次側シリンダの他端部に貫通され前記一次側ピストンと前記二次側ピストンとを連結している連結軸部とを備え、前記一次側シリンダの内径と前記二次側シリンダの内径とが異なっていることを特徴とする。 The present invention has adopted the following configuration in order to solve the above problems. That is, the energy recovery device according to the first invention separates high-pressure seawater into fresh water and concentrated seawater with a back-penetrating membrane, discharges the fresh water into a freshwater pipe, and discharges the high-pressure concentrated seawater into a concentrated water pipe. An energy recovery device connected to the device, the water supply pump that supplies seawater, the high-pressure pump that pressurizes the seawater and supplies the high-pressure seawater to the membrane separation device, and one end communicating with the water supply pump. A plurality of ends connected to the concentrated water pipe and the drainage channel via a flow path switching mechanism that communicates with and shuts off the concentrated water pipe and also communicates with and shuts off the drainage channel of the concentrated seawater. Cylinder device and the seawater connected to one end of the plurality of cylinder devices to alternately supply the seawater to the plurality of cylinder devices and alternately extruding the seawater from the plurality of cylinder devices at high pressure to the film separation device. By controlling the flow path direction regulating mechanism and the flow path switching mechanism to switch the connection of the plurality of cylinder devices to the concentrated water pipe and the drainage channel, the high-pressure concentrated seawater is supplied to the cylinder device and inside. A control function performed by a pumping step of pushing out the seawater at a high pressure and a filling step of supplying the seawater from the water supply pump to the cylinder device after the pumping step and filling the seawater while discharging the concentrated seawater inside. The cylinder device is provided with a control unit having a control unit, the other end of which is connected to the concentrated water pipe and the drainage channel, and the primary side cylinder into which the concentrated seawater is introduced and a primary side cylinder that reciprocates within the primary side cylinder. It is penetrated through a side piston, a secondary cylinder whose one end communicates with the water supply pump and the seawater is introduced, a secondary piston that reciprocates in the secondary cylinder, and one end of the primary cylinder. Along with this, a connecting shaft portion that is penetrated through the other end of the secondary cylinder and connects the primary piston and the secondary piston is provided, and the inner diameter of the primary cylinder and the secondary cylinder are provided. It is characterized in that it is different from the inner diameter of.
このエネルギー回収装置では、シリンダ装置が、一次側シリンダと、一次側ピストンと、二次側シリンダと、二次側ピストンと、一次側シリンダの一端部に貫通されていると共に二次側シリンダの他端部に貫通され一次側ピストンと二次側ピストンとを連結している連結軸部とを備え、一次側シリンダの内径と二次側シリンダの内径とが異なっているので、一次側シリンダと二次側シリンダとの内径の比率に応じてシリンダ装置から送り出される海水を所望の圧力と流量とに設定することが可能になる。
すなわち、シリンダ装置における海水の圧力と流量との入出力比は、パスカルの原理によればシリンダ断面積比に比例するため、一次側の流量および圧力のみを制御対象とすればよく、制御システムの構築が容易になる。また、一次側シリンダに入った濃縮海水から回収した圧力エネルギーを、連結軸部を介して予め二次側シリンダに入った海水に伝達し、高圧ポンプ吸込側に供給することで、押込圧力分だけ高圧ポンプの吐出し圧力を上げることが可能になる。
このように、一次側シリンダと二次側シリンダとで設定された圧力と流量とで海水をシリンダ装置から押し出して高圧ポンプ側に供給することで、海水の圧力をさらに追加して膜分離装置に供給でき、給水ポンプからの海水を増圧して高圧ポンプに供給することで半透膜(逆浸透膜:RO膜)及び各配管等の各部の損失水頭分を補っていた増圧ポンプが不要になる。すなわち、二次側シリンダから出た圧力分が高圧ポンプの押込み圧力となり、その押込み圧力分、高圧ポンプの全揚程を低くすることができる。RO膜および各配管等の各部の損失水頭分は高圧ポンプのヘッドに加算すればよいので、増圧ポンプが不要になる。
また、シリンダ装置が一次側ピストンと二次側ピストンとを連結軸部で連結した構造であるため、一次側の流体エネルギーをピストン及び連結軸部を介して二次側に直接伝えることで、伝達効率が高くなる。
また、エネルギー伝達に伴う流量および圧力比は、常に一定となるため、本装置を含む全体システムの制御を一次側の流量および圧力のみを対象とすればよく、制御が容易となる。
さらに、シリンダの一次側と二次側との流体は、各々のシリンダ等により完全に分離されるので、塩濃度上昇の原因となるミキシングが生じない。
In this energy recovery device, the cylinder device is penetrated through one end of the primary side cylinder, the primary side piston, the secondary side cylinder, the secondary side piston, and the primary side cylinder, and other than the secondary side cylinder. It is provided with a connecting shaft portion that is penetrated through the end and connects the primary side cylinder and the secondary side piston, and since the inner diameter of the primary side cylinder and the inner diameter of the secondary side cylinder are different, the primary side cylinder and the secondary side cylinder It is possible to set the seawater discharged from the cylinder device to a desired pressure and flow rate according to the ratio of the inner diameter to the next cylinder.
That is, since the input / output ratio of seawater pressure and flow rate in the cylinder device is proportional to the cylinder cross-sectional area ratio according to Pascal's principle, only the flow rate and pressure on the primary side need to be controlled, and the control system Easy to build. In addition, the pressure energy recovered from the concentrated seawater that has entered the primary cylinder is transmitted to the seawater that has entered the secondary cylinder in advance via the connecting shaft, and is supplied to the suction side of the high-pressure pump, so that only the pressing pressure is applied. It is possible to increase the discharge pressure of the high-pressure pump.
In this way, seawater is pushed out from the cylinder device at the pressure and flow rate set by the primary side cylinder and the secondary side cylinder and supplied to the high-pressure pump side, so that the pressure of the seawater is further added to the membrane separation device. By boosting the pressure of seawater from the water supply pump and supplying it to the high-pressure pump, the pressure booster pump that compensates for the head loss of each part such as the semitransparent membrane (reverse permeable membrane: RO membrane) and each pipe is no longer necessary. Become. That is, the pressure generated from the secondary cylinder becomes the pushing pressure of the high-pressure pump, and the total head of the high-pressure pump can be lowered by the pushing pressure. Since the head loss of each part such as the RO membrane and each pipe may be added to the head of the high-pressure pump, the booster pump becomes unnecessary.
Further, since the cylinder device has a structure in which the primary side piston and the secondary side piston are connected by the connecting shaft portion, the fluid energy on the primary side is transmitted directly to the secondary side via the piston and the connecting shaft portion. Higher efficiency.
In addition, since the flow rate and pressure ratio associated with energy transfer are always constant, the control of the entire system including this device only needs to be targeted at the flow rate and pressure on the primary side, which facilitates control.
Further, since the fluids on the primary side and the secondary side of the cylinder are completely separated by each cylinder or the like, mixing that causes an increase in salt concentration does not occur.
第2の発明に係るエネルギー回収装置は、第1の発明において、前記一次側シリンダの一端部に、前記一次側シリンダ内において前記一次側ピストンと前記一次側シリンダの一端部との間に漏れ出た前記濃縮海水を外部に排出可能な一次側ドレーン孔が形成され、前記二次側シリンダの他端部に、前記二次側シリンダ内において前記二次側ピストンと前記二次側シリンダの他端部との間に漏れ出た前記海水を外部に排出可能な二次側ドレーン孔が形成されていることを特徴とする。
すなわち、このエネルギー回収装置では、一次側シリンダの一端部に、一次側シリンダ内において一次側ピストンと一次側シリンダの一端部との間に漏れ出た濃縮海水を外部に排出可能な一次側ドレーン孔が形成されているので、空気だけでなく一次側ピストンを越えて漏れ出した濃縮海水を往復移動する一次側ピストンで一次側ドレーン孔から押し出して、二次側の海水と混ざらない。
また、二次側シリンダの他端部に、二次側シリンダ内において二次側ピストンと二次側シリンダの他端部との間に漏れ出た海水を外部に排出可能な二次側ドレーン孔が形成されているので、空気だけでなく二次側ピストンを越えて漏れ出した海水を往復移動する二次側ピストンで二次側ドレーン孔から押し出して、一次側の濃縮海水と混ざらない。
In the first invention, the energy recovery device according to the second invention leaks to one end of the primary cylinder and between the primary piston and one end of the primary cylinder in the primary cylinder. A primary side drain hole capable of discharging the concentrated seawater to the outside is formed, and at the other end of the secondary cylinder, the secondary piston and the other end of the secondary cylinder in the secondary cylinder are formed. It is characterized in that a secondary drain hole is formed so that the seawater leaked from the portion can be discharged to the outside.
That is, in this energy recovery device, at one end of the primary cylinder, a primary drain hole capable of discharging concentrated seawater leaked between the primary piston and one end of the primary cylinder in the primary cylinder to the outside. Is formed, not only the air but also the concentrated seawater leaked beyond the primary side piston is pushed out from the primary side drain hole by the primary side piston that reciprocates and does not mix with the secondary side seawater.
Further, at the other end of the secondary cylinder, a secondary drain hole capable of discharging seawater leaked between the secondary piston and the other end of the secondary cylinder in the secondary cylinder to the outside. Is formed, not only the air but also the seawater leaked over the secondary piston is pushed out from the secondary drain hole by the secondary piston that reciprocates and does not mix with the concentrated seawater on the primary side.
第3の発明に係るエネルギー回収装置は、第1又は第2の発明において、前記一次側シリンダの内径と前記二次側シリンダの内径との比率が、複数の前記シリンダ装置で全て同じに設定されていることを特徴とする。
すなわち、このエネルギー回収装置では、一次側シリンダの内径と二次側シリンダの内径との比率が、複数のシリンダ装置で全て同じに設定されているので、各シリンダ装置で押し出す海水の圧力及び流量が一定になり、バランス良く加圧した海水を供給することができる。
In the energy recovery device according to the third invention, in the first or second invention, the ratio of the inner diameter of the primary cylinder to the inner diameter of the secondary cylinder is set to be the same for all of the plurality of cylinder devices. It is characterized by being.
That is, in this energy recovery device, the ratio of the inner diameter of the primary cylinder to the inner diameter of the secondary cylinder is set to be the same for all of the plurality of cylinder devices, so that the pressure and flow rate of seawater extruded by each cylinder device can be increased. It becomes constant and can supply pressurized seawater in a well-balanced manner.
第4の発明に係るエネルギー回収装置は、第1から第3の発明のいずれかにおいて、前記一次側シリンダの内径が、前記二次側シリンダの内径よりも小さく設定され、前記流路方向規制機構が、前記シリンダ装置から押し出された前記海水を前記高圧ポンプの吸込側に供給していることを特徴とする。
すなわち、このエネルギー回収装置では、一次側シリンダの内径が、二次側シリンダの内径よりも小さく設定され、流路方向規制機構が、シリンダ装置から押し出された海水を高圧ポンプの吸込側に供給するので、二次側シリンダから出た圧力分が高圧ポンプの押込み圧力となり、その押込み圧力分、高圧ポンプの全揚程を低くすることができる。
In the energy recovery device according to the fourth invention, in any one of the first to third inventions, the inner diameter of the primary cylinder is set smaller than the inner diameter of the secondary cylinder, and the flow path direction regulating mechanism is set. However, the seawater extruded from the cylinder device is supplied to the suction side of the high-pressure pump.
That is, in this energy recovery device, the inner diameter of the primary cylinder is set smaller than the inner diameter of the secondary cylinder, and the flow path direction regulating mechanism supplies the seawater extruded from the cylinder device to the suction side of the high-pressure pump. Therefore, the pressure generated from the secondary cylinder becomes the pushing pressure of the high-pressure pump, and the total head of the high-pressure pump can be lowered by the pushing pressure.
第5の発明に係るエネルギー回収装置は、第1から第3の発明のいずれかにおいて、前記給水ポンプからの前記海水を前記高圧ポンプに送る送水管を備え、前記一次側シリンダの内径が、前記二次側シリンダの内径よりも大きく設定され、
前記流路方向規制機構が、前記シリンダ装置から押し出された前記海水を前記高圧ポンプの排出側に供給することを特徴とする。
すなわち、このエネルギー回収装置では、給水ポンプからの海水を高圧ポンプに送る送水管を備え、一次側シリンダの内径が、二次側シリンダの内径よりも大きく設定され、流路方向規制機構が、シリンダ装置から押し出された海水を高圧ポンプの排出側に供給するので、高圧ポンプから送り出される海水に、削除した増圧ポンプ分の圧力を昇圧させ、合流させることができる。すなわち、一次側シリンダと二次側シリンダとの内径比に応じてシリンダ装置から送り出される海水の圧力が増大し、高圧ポンプから送り出される海水の圧力と等しくなることで膜分離装置に送り込むことができる。また、膜分離装置に送られる海水の流量は、送水管から高圧ポンプに送られる海水の流量とシリンダ装置から送られる海水の流量を合わせた流量となり、必要な流量を確保することができる。
The energy recovery device according to the fifth invention includes, in any one of the first to third inventions, a water pipe that sends the seawater from the water supply pump to the high-pressure pump, and the inner diameter of the primary cylinder is the said. Set larger than the inner diameter of the secondary cylinder,
The flow path direction regulating mechanism is characterized in that the seawater extruded from the cylinder device is supplied to the discharge side of the high-pressure pump.
That is, this energy recovery device is provided with a water supply pipe that sends seawater from the water supply pump to the high-pressure pump, the inner diameter of the primary side cylinder is set to be larger than the inner diameter of the secondary side cylinder, and the flow path direction regulating mechanism is a cylinder. Since the seawater extruded from the device is supplied to the discharge side of the high-pressure pump, the pressure of the deleted booster pump can be increased and merged with the seawater sent out from the high-pressure pump. That is, the pressure of the seawater sent out from the cylinder device increases according to the inner diameter ratio between the primary side cylinder and the secondary side cylinder, and becomes equal to the pressure of the seawater sent out from the high pressure pump, so that the seawater can be sent to the membrane separation device. .. Further, the flow rate of seawater sent to the membrane separation device is the sum of the flow rate of seawater sent from the water supply pipe to the high-pressure pump and the flow rate of seawater sent from the cylinder device, and the required flow rate can be secured.
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明によるエネルギー回収装置によれば、シリンダ装置が、一次側シリンダと、一次側ピストンと、二次側シリンダと、二次側ピストンと、一次側シリンダの一端部に貫通されていると共に二次側シリンダの他端部に貫通され一次側ピストンと二次側ピストンとを連結している連結軸部とを備え、一次側シリンダの内径と二次側シリンダの内径とが異なっているので、一次側シリンダと二次側シリンダとの内径の比率に応じてシリンダ装置から送り出される海水の圧力と流量とを設定することが可能になる。
したがって、本発明のエネルギー回収装置では、高圧ポンプだけで海水を高い圧力かつ十分な流量で膜分離装置に送り込むことができ、従来必要であった増圧ポンプが不要になって、設備の簡易化が可能になり、設備コストの低減を図ることができる。
According to the present invention, the following effects are obtained.
That is, according to the energy recovery device according to the present invention, the cylinder device is penetrated through the primary side cylinder, the primary side piston, the secondary side cylinder, the secondary side piston, and one end of the primary side cylinder. Since it is provided with a connecting shaft portion that is penetrated through the other end of the secondary cylinder and connects the primary piston and the secondary piston, the inner diameter of the primary cylinder and the inner diameter of the secondary cylinder are different. , It becomes possible to set the pressure and the flow rate of the seawater sent out from the cylinder device according to the ratio of the inner diameters of the primary side cylinder and the secondary side cylinder.
Therefore, in the energy recovery device of the present invention, seawater can be sent to the membrane separation device at a high pressure and a sufficient flow rate only by a high-pressure pump, which eliminates the need for a pressure boosting pump, which has been required in the past, and simplifies the equipment. This makes it possible to reduce equipment costs.
以下、本発明におけるエネルギー回収装置の第1実施形態を、図1に基づいて説明する。 Hereinafter, the first embodiment of the energy recovery device in the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態におけるエネルギー回収装置1は、図1に示すように、高圧海水を逆浸透膜で淡水と濃縮海水とに分離し淡水を淡水管3に排出すると共に高圧の濃縮海水を濃縮水管4に排出する膜分離装置5に接続されるエネルギー回収装置である。
As shown in FIG. 1, the energy recovery device 1 in the present embodiment separates high-pressure seawater into freshwater and concentrated seawater with a reverse osmosis membrane, discharges the freshwater to the
このエネルギー回収装置1は、海水を供給する給水ポンプP1と、海水を加圧して膜分離装置5へ高圧海水を供給する高圧ポンプP2と、一端が給水ポンプP1に連通し、濃縮水管4との連通と遮断とを行うと共に濃縮海水の排水路19との連通と遮断とを行う流路切換機構6A,6Bを介してそれぞれ他端が濃縮水管4と排水路19とに接続された複数のシリンダ装置7A,7Bと、複数のシリンダ装置7A,7Bの一端に接続され、海水を複数のシリンダ装置7A,7Bに交互に供給すると共に、複数のシリンダ装置7A,7Bから高圧で交互に押し出される海水を膜分離装置5に戻す流路方向規制機構11と、流路切換機構6A,6Bを制御して濃縮水管4及び排水路19に対する複数のシリンダ装置7A,7Bの接続を切り換え、高圧の濃縮海水をシリンダ装置7A,7Bに供給して内部の海水を高圧で押し出す圧送工程と、圧送工程後に給水ポンプP1からの海水をシリンダ装置7A,7Bに供給して内部の濃縮海水を排出しながら海水を充填させる充填工程と行う制御機能を有した制御部Cとを備えている。
The energy recovery device 1 includes a water supply pump P1 that supplies seawater, a high-pressure pump P2 that pressurizes seawater and supplies high-pressure seawater to the
上記シリンダ装置7A,7Bは、濃縮水管4と排水路19とに他端が接続され濃縮海水が導入される一次側シリンダ8Aと、一次側シリンダ8A内で往復移動する一次側ピストン9Aと、一端が給水ポンプP1に連通し海水が導入される二次側シリンダ8Bと、二次側シリンダ8B内で往復移動する二次側ピストン9Bと、一次側シリンダ8Aの一端部に貫通されていると共に二次側シリンダ8Bの他端部に貫通され一次側ピストン9Aと二次側ピストン9Bとを連結している連結軸部12とを備えている。
すなわち、連結軸部12で連結された一次側ピストン9Aと二次側ピストン9Bとは、連結軸部12と共に互いに同じ方向に移動する。
The
That is, the
上記一次側シリンダ8Aの内径と二次側シリンダ8Bの内径とは、異なっており、本実施形態では、一次側シリンダ8Aの内径が、二次側シリンダ8Bの内径よりも小さく設定されている。
また、一次側シリンダ8Aの内径と二次側シリンダ8Bの内径との比率は、複数のシリンダ装置7A,7Bで全て同じに設定されている。
The inner diameter of the
Further, the ratio of the inner diameter of the
また、上記流路方向規制機構11は、各シリンダ装置7A,7Bから押し出された海水を高圧ポンプP2の吸込側に供給するように設定されている。すなわち、流路方向規制機構11は、各シリンダ装置7A,7Bから押し出された海水を高圧ポンプP2の吸込側に接続された連結管11eに送るように設定されている。
なお、上記連結軸部12は、一次側シリンダ8Aと二次側シリンダ8Bとを同軸上に連結する連結筒部材内に収納しても構わない。
Further, the flow path
The connecting
一次側シリンダ8Aの一端部には、一次側シリンダ8A内において一次側ピストン9Aと一次側シリンダ8Aの一端部との間に漏れ出た濃縮海水を外部に排出可能な一次側ドレーン孔8aが形成されている。
また、二次側シリンダ8Bの他端部には、二次側シリンダ8B内において二次側ピストン9Bと二次側シリンダ8Bの他端部との間に漏れ出た海水を外部に排出可能な二次側ドレーン孔8bが形成されている。
なお、一次側ピストン9A及び二次側ピストン9Bの外周面には、漏れ防止用のピストンシール(図示略)が設けられている。
At one end of the
Further, at the other end of the
A piston seal (not shown) for preventing leakage is provided on the outer peripheral surfaces of the
シリンダ装置7A,7Bは、濃縮水管4との連通と遮断とを行うと共に濃縮海水の排水管19との連通と遮断とを行う第1流路切換機構6Aを介して一端が濃縮水管4と排水管19とに接続された第1シリンダ装置7Aと、濃縮水管4との連通と遮断とを行うと共に排水管19との連通と遮断とを行う第2流路切換機構6Bを介して一端が濃縮水管4と排水管19とに接続された第2シリンダ装置7Bとを備えている。
One end of the
すなわち、制御部Cは、第1流路切換機構6A及び第2流路切換機構6Bを制御して濃縮水管4及び排水管19に対する第1シリンダ装置7Aと第2シリンダ装置7Bとの接続を切り換え、高圧の濃縮海水を第1シリンダ装置7Aと第2シリンダ装置7Bとに交互に流し込む制御機能と濃縮海水を第1シリンダ装置7A及び第2シリンダ装置7Bから交互に排出する制御機能とを有している。
That is, the control unit C controls the first flow
また、海水の供給管2aには、給水ポンプP1が接続されており、給水ポンプP1によって供給管2aから流路方向規制機構11に海水が送られる。
上記流路方向規制機構11は、海水を第1シリンダ装置7Aと第2シリンダ装置7Bとに交互に供給すると共に、第1シリンダ装置7Aと第2シリンダ装置7Bとから高圧で交互に押し出される海水を連結管11eを介して膜分離装置5に戻すように設定されている。
Further, a water supply pump P1 is connected to the
The flow path
上記濃縮水管4は、途中で分岐されて第1流路切換機構6Aと第2流路切換機構6Bとに接続されている。
上記第1流路切換機構6A及び第2流路切換機構6Bは、第1シリンダ装置7A又は第2シリンダ装置7Bへの濃縮海水の供給とその停止及び第1シリンダ装置7A又は第2シリンダ装置7Bからの濃縮海水の排出とその停止との切り換えを行う切換用シリンダ装置13と、切換用シリンダ装置13を駆動する駆動装置14とを備えている。
The concentrated water pipe 4 is branched in the middle and is connected to the first flow
The first flow
上記切換用シリンダ装置13は、第1シリンダ装置7A又は第2シリンダ装置7Bの一端と排水管19と濃縮水管4とに接続された切換用シリンダ20と、切換用シリンダ20内で往復移動し第1シリンダ装置7A又は第2シリンダ装置7Bの一端と排水管19及び濃縮水管4との連通及び遮断が可能な排水側ピストン20aと、切換用シリンダ20内で排水側ピストン20aと一体で往復移動する供給側ピストン20bと、一端に排水側ピストン20aが設けられていると共に中間部に供給側ピストン20bが設けられ他端が切換用シリンダ20の他端から外部に突出して駆動装置14に接続された切換用ピストンロッド22とを備えている。
The
上記切換用シリンダ20は、濃縮海水の排水管19に接続され一端側に設けられた流出ポート13aと、濃縮水管4に接続され中間部に設けられた流入ポート13bと、第1シリンダ装置7A又は第2シリンダ装置7Bに接続され流出ポート13aと流入ポート13bとの間に設けられた流出入ポート13cとを有している。
The switching
制御部Cは、例えば各シリンダ装置7A,7Bの一次側シリンダ8Aの他端近傍を含む複数箇所にそれぞれ設けられ一次側ピストン9Aの位置、特に一次側シリンダ8Aの他端近傍に達したことを検出する位置検出器(図示略)を備え、これら位置検出器の検出信号に基づいて第1流路切換機構6A及び第2流路切換機構6Bを制御する機能を有している。
なお、位置検出器は、一次側シリンダ8A及び二次側シリンダ8Bの上記以外の少なくとも一方の複数箇所に設置しても構わない。
The control unit C is provided at a plurality of locations including, for example, near the other end of the
The position detectors may be installed at at least one of a plurality of locations other than the above on the
上記第1流路切換機構6A及び上記第2流路切換機構6Bは、切換用シリンダ装置13を駆動する上記駆動装置14を備えている。
上記駆動装置14は、例えば油圧ポンプに接続された油圧ピストン,電動アクチュエータなどを用いて構成されている。
上記制御部Cは、前記検出信号に基づいて油圧サーボ弁又はサーボモータ(図示略)を制御して駆動装置14を操作する機能を有している。
The first flow
The
The control unit C has a function of controlling a hydraulic servo valve or a servo motor (not shown) to operate the
第1シリンダ装置7Aおよび第2シリンダ装置7Bのそれぞれの他端は、一対の逆止弁11で構成された流路方向規制機構11を介して給水ポンプP1に連通されている。
第1シリンダ装置7Aの一端は、第1流路切換機構6Aにおける切換用シリンダ装置13の流出入ポート13cに連通され、第2シリンダ装置7Bの一端は、第2流路切換機構6Bにおける切換用シリンダ装置13の流出入ポート13cに連通されている。
The other ends of the
One end of the
また、切換用シリンダ装置13の流入ポート13bは、濃縮水管4に連通されている。さらに、切換用シリンダ装置13の一端には、排水管19に接続された流出ポート13aが設けられている。切換用シリンダ20内に配設された排水側ピストン20a及び供給側ピストン20bは切換用ピストンロッド22に連結されている。また、切換用ピストンロッド22の一端は、駆動装置14に連結されて駆動装置14に連動して切換用シリンダ20内を往復動する。
Further, the
上記流路方向規制機構11は、供給管2aに接続された一対の分岐管11cを有し、これらの分岐管11cに対応する第1シリンダ装置7A及び第2シリンダ装置7Bの他端がシリンダ接続管11dを介して接続されている。分岐管11cにおいて、シリンダ接続管11dの接続部分の両側には、それぞれ一対の逆止弁11が設けられている。また、一対の分岐管11cの他端は、連結管11eに接続されている。
The flow path
次に、本実施形態のエネルギー回収装置1の動作について、図面を参照して説明する。
まず、図1に示すように、圧送工程にある第1シリンダ装置7Aの一次側ピストン9Aが矢印Y1の方向に移動すると、連結軸部12で連結された二次側ピストン9Bも同じ方向に移動することで、二次側シリンダ8B内の海水が分岐管11d側に押し出される。分岐管11dに押し出された海水は、連結管11eを介して高圧ポンプP2に供給される。
一方、充填工程にある第2シリンダ装置7Bの二次側ピストン9Bが一次側ピストン9Aが矢印Y2の方向に移動すると、連結軸部12で連結された一次側ピストン9Aも同じ方向に移動することで、一次側シリンダ8A内の濃縮海水が流出入ポート13cを介して排水管19に排出される。
Next, the operation of the energy recovery device 1 of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
First, as shown in FIG. 1, when the
On the other hand, when the
一次側ピストン9Aが所定の位置検出器の位置に到達すると、その位置検出器から検出信号が制御部Cに送信され、この検出信号を制御部Cが受信すると、制御部Cが第2流路切換機構6Bの駆動装置14を制御して流路の切り換えを行う。
このとき、第2流路切換機構6Bにおける切換用シリンダ装置13の流入ポート13bと流出入ポート13cとが連通されて高圧の濃縮海水が膜分離装置5から第2シリンダ装置7Bに供給されると共に、流出入ポート13cと流出ポート13aとの連通が遮断されて、第2シリンダ装置7Bの圧送工程が開始される。
このように流路の切り換えが行われ、第1シリンダ装置7Aと第2シリンダ装置7Bとで交互に圧送工程と充填工程とが繰り返し行われる。
When the
At this time, the
In this way, the flow path is switched, and the pumping step and the filling step are alternately repeated in the
本実施形態では、互いに内径が異なる一次側シリンダ8A及び二次側シリンダ8Bにより、高圧ポンプP2に送られる海水の流量は、
Q1:一次側シリンダから送り出される流量
Q2:二次側シリンダから送り出される流量
A1:一次側シリンダ内の断面積
A2:二次側シリンダ内の断面積
とすると、以下の関係式により流量と面積との関係が決まる。
流量比:面積比=Q2/Q1:A2/A1
In the present embodiment, the flow rate of seawater sent to the high-pressure pump P2 by the
Q1: Flow rate sent from the primary cylinder Q2: Flow rate sent from the secondary cylinder A1: Cross-sectional area in the primary cylinder A2: Cross-sectional area in the secondary cylinder, the flow rate and area are calculated by the following relational expression. Relationship is determined.
Flow rate ratio: Area ratio = Q2 / Q1: A2 / A1
例えば、一次側シリンダ8A内の断面積A1と、二次側シリンダ8B内の断面積A2との比が、A1:A2=1:2である場合について以下に説明する。
この場合、圧送工程の第1シリンダ装置7Aでは、一次側シリンダ8Aにおける濃縮海水の流量が5,000m3/d、圧力が4.0MPaとすると、二次側シリンダ8Bにおける海水の流量が10,000m3/d、圧力が2.0MPaとなる。
For example, a case where the ratio of the cross-sectional area A1 in the
In this case, in the
このとき、高圧ポンプP2には、第1シリンダ装置7Aから流量が10,000m3/dで圧力が2.0MPaの海水が送られるため、膜分離装置5に流量が10,000m3/dで圧力が4.0MPaの海水を送り込みたい場合は、高圧ポンプP2において2.0MPaだけ昇圧すれば良い。したがって、従来の技術では、給水ポンプから送られる海水を直接加圧する高圧ポンプと、シリンダ装置から送り出される海水を増圧する増圧ポンプとで高圧海水を膜分離装置に送っており、加圧用のポンプを2つ用いた2系統の増圧経路が必要であった。本実施形態ではシリンダ装置から送り出される海水を高圧ポンプの吸込み側に全量送り、増圧ポンプが補っていたRO膜および各配管等の各部の損失水頭分は高圧ポンプの全揚程に見込むため増圧ポンプが不要になる。
At this time, the high pressure pump P2, the pressure in the flow from the
また、膜分離装置5では、濃縮海水が流量5,000m3/d、圧力4.0MPaで第1シリンダ装置7Aへ送り出されると共に、淡水(透過水)が流量5,000m3/dで淡水管3に送り出される。
なお、この際、充填工程である第2シリンダ装置7Bでは、二次側シリンダ8Bにおける海水の流量が10,000m3/dであり、一次側シリンダ8Aにおける濃縮海水の排出量が5,000m3/dとなる。
Further, in the
At this time, in the
このように本実施形態のエネルギー回収装置1では、各シリンダ装置7A,7Bが、一次側シリンダ8Aと、一次側ピストン9Aと、二次側シリンダ8Bと、二次側ピストン9Bと、一次側シリンダ8Aの一端部に貫通されていると共に二次側シリンダ8Bの他端部に貫通され一次側ピストン9Aと二次側ピストン9Bとを連結して一次側ピストン9A及び二次側ピストン9Bと共に移動する連結軸部12とを備え、一次側シリンダ8Aの内径と二次側シリンダ8Bの内径とが異なっているので、一次側シリンダ8Aと二次側シリンダ8Bとの内径の比率に応じてシリンダ装置7A,7Bから送り出される海水の圧力と流量とを設定することが可能になる。
As described above, in the energy recovery device 1 of the present embodiment, the
すなわち、上述したように、シリンダ装置に7A,7Bおける海水の圧力と流量との入出力比は、シリンダ断面積比に比例するため、一次側の流量および圧力のみを制御対象とすればよく、制御システムの構築が容易になる。また、一次側シリンダ8Aに入った濃縮海水から回収した圧力エネルギーを連結軸部12を介して予め二次側シリンダ8Bに入った海水に伝達し、高圧ポンプP2吸込側に供給することで、押込圧力分だけ高圧ポンプの吐出し圧力を上げることが可能になる。
このように、一次側シリンダ8Aと二次側シリンダ8Bとで設定された圧力と流量とで海水をシリンダ装置7A,7Bから押し出して高圧ポンプP2側に供給することで、海水の圧力をさらに追加して膜分離装置5に供給でき、給水ポンプP1からの海水を増圧して高圧ポンプP2に供給することでRO膜及び各配管等の各部の損失水頭分を補っていた従来の増圧ポンプが不要になる。すなわち、二次側シリンダ8Bから出た圧力分が高圧ポンプP2の押込み圧力となり、その押込み圧力分、高圧ポンプP2の全揚程を低くすることができる。RO膜および各配管等の各部の損失水頭分は高圧ポンプP2のヘッドに加算すればよいので、増圧ポンプが不要になる。
That is, as described above, since the input / output ratio of the seawater pressure and the flow rate at 7A and 7B in the cylinder device is proportional to the cylinder cross-sectional area ratio, only the flow rate and the pressure on the primary side need to be controlled. The control system can be easily constructed. Further, the pressure energy recovered from the concentrated seawater contained in the
In this way, seawater is pushed out from the
特に、一次側シリンダ8Aの内径が、二次側シリンダ8Bの内径よりも小さく設定され、流路方向規制機構11が、シリンダ装置7A,7Bから押し出された海水を高圧ポンプP2の吸込側に供給するので、二次側シリンダ8Bからでた圧力分が高圧ポンプP2の押込み圧力となり、その押込み圧力分、高圧ポンプP2の全揚程を低くすることができる。
In particular, the inner diameter of the
また、シリンダ装置7A,7Bが一次側ピストン9Aと二次側ピストン9Bとを連結軸部12で連結した構造であるため、一次側の流体エネルギーをピストン及び連結軸部を介して二次側に直接伝えることで、伝達効率が高い。
また、一次側シリンダ8Aの内径と二次側シリンダ8Bの内径との比率が、複数のシリンダ装置7A,7Bで全て同じに設定されているので、各シリンダ装置7A,7Bで押し出す海水の圧力及び流量が一定になり、バランス良く加圧した海水を供給することができる。
Further, since the
Further, since the ratio of the inner diameter of the
また、エネルギー伝達に伴う流量および圧力比は、常に一定となるため、本装置を含む全体システムの制御を一次側の流量および圧力のみを対象とすればよく、制御が容易となる。
さらに、シリンダの一次側と二次側との流体は、両シリンダのピストンシール及び各々のシリンダ等により完全に分離されるので、塩濃度上昇の原因となるミキシングが生じない。
In addition, since the flow rate and pressure ratio associated with energy transfer are always constant, the control of the entire system including this device only needs to be targeted at the flow rate and pressure on the primary side, which facilitates control.
Further, since the fluids on the primary side and the secondary side of the cylinders are completely separated by the piston seals of both cylinders and each cylinder, mixing that causes an increase in salt concentration does not occur.
また、一次側シリンダ8Aの一端部に、一次側シリンダ8A内において一次側ピストン9Aと一次側シリンダ8Aの一端部との間に漏れ出た濃縮海水を外部に排出可能な一次側ドレーン孔8aが形成されているので、空気だけでなく一次側ピストン9Aを越えて漏れ出した濃縮海水を往復移動する一次側ピストン9Aで一次側ドレーン孔8aから押し出して、二次側の海水と混ざらない。
Further, at one end of the
また、二次側シリンダ8Bの他端部に、二次側シリンダ8B内において二次側ピストン9Bと二次側シリンダ8Bの他端部との間に漏れ出た海水を外部に排出可能な二次側ドレーン孔8bが形成されているので、空気だけでなく二次側ピストン9Bを越えて漏れ出した海水を往復移動する二次側ピストン9Bで二次側ドレーン孔8bから押し出して、一次側の濃縮海水と混ざらない。
Further, seawater leaking between the
次に、本発明におけるエネルギー回収装置の第2及び第3実施形態を、図2及び図3に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。 Next, the second and third embodiments of the energy recovery device in the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. In the following description of each embodiment, the same components described in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
第2実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、2つのシリンダ装置7A,7Bを備えているのに対し、第2実施形態のエネルギー回収装置21では、図2に示すように、3つのシリンダ装置7A,7B,7Cを備えている点である。
すなわち、第2実施形態では、シリンダ装置が、第1シリンダ装置7A,第2シリンダ装置7B及び第3シリンダ装置9Cで構成されている。
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the first embodiment includes two
That is, in the second embodiment, the cylinder device is composed of the
第2実施形態では、分岐管11cが3つのシリンダ装置に対応して3つに分岐してそれぞれ逆止弁11を介して第1シリンダ装置7A,第2シリンダ装置7B及び第3シリンダ装置7Cに接続されている。
また、流路切換機構も、3つのシリンダ装置に対応して第1流路切換機構6A,第2流路切換機構6B及び第3流路切換機構6Cの3つで構成されている。
第3シリンダ装置7Cも、第1シリンダ装置7A,第2シリンダ装置7Bと同様に、一次側シリンダ8A,一次側ピストン9A,二次側シリンダ8B及び二次側ピストン9Bを備えている。
In the second embodiment, the
Further, the flow path switching mechanism is also composed of a first flow
Like the
なお、第2実施形態では、例えば3つのシリンダ装置7A,7B,7Cのうち、第1シリンダ装置7Aが圧送工程であると共に第3シリンダ装置9Cが充填工程であるとき、第2シリンダ装置7Bが一次側ピストン9A及び二次側ピストン9Bが第2シリンダ装置7Bの他端に到達している状態であり、第2シリンダ装置7Bが待機工程となるようにシリンダ装置7A,7B,7Cの工程の切り換えが設定されている。すなわち、3本のシリンダ装置7A,7B,7Cのうち1本を圧送工程とし、1本を充填工程とし、1本を待機工程として使用することで、給水ポンプP1から常に海水が供給されて給水ポンプP1の脈動を抑制することができる。
In the second embodiment, for example, when the
このように第2実施形態のエネルギー回収装置21でも、3つのシリンダ装置7A,7B,7Cが、一次側シリンダ8Aと、一次側ピストン9Aと、二次側シリンダ8Bと、二次側ピストン9Bと、一次側シリンダ8Aの一端部に貫通されていると共に二次側シリンダ8Bの他端部に貫通され一次側ピストン9Aと二次側ピストン9Bとを連結して一次側ピストン9A及び二次側ピストン9Bと共に移動する連結軸部12とをそれぞれ備え、一次側シリンダ8Aの内径と二次側シリンダ8Bの内径とが異なっているので、一次側シリンダ8Aと二次側シリンダ8Bとの内径の比率に応じて各シリンダ装置7A,7B,7Cから送り出される海水の圧力と流量とを設定することが可能になる。
As described above, also in the
次に、第3実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、一次側シリンダ8Aの内径が、二次側シリンダ8Bの内径よりも小さく設定され、流路方向規制機構11が、各シリンダ装置7A,7Bから押し出された海水を高圧ポンプP2の吸込側に供給しているのに対し、第3実施形態のエネルギー回収装置31では、図3に示すように、一次側シリンダ8Aの内径が、二次側シリンダ8Bの内径よりも大きく設定され、流路方向規制機構11が、各シリンダ装置7A,7Bから押し出された海水を高圧ポンプP2の排出側に供給する点である。
また、第3実施形態のエネルギー回収装置31では、供給管2aに一端が接続されていると共に他端が高圧ポンプP2に接続され、給水ポンプP1からの海水を高圧ポンプP2にも送る送水管2bを備えている。
Next, the difference between the third embodiment and the first embodiment is that in the first embodiment, the inner diameter of the
Further, in the
例えば、一次側シリンダ8A内の断面積A1と、二次側シリンダ8B内の断面積A2との比を、従来の増圧ポンプによる増圧分0.2MPaを加圧するために必要な比に設定し、造水率が50%の場合について説明する。
なお、給水ポンプP1から供給される海水は、流量が10,000m3/dとする。
この場合、圧送工程の第1シリンダ装置7Aでは、一次側シリンダ8Aに送り込まれる濃縮海水の流量が5,000m3/d、圧力が4.0MPaとすると、二次側シリンダ8Bにおける海水の流量が4,762m3/d、圧力が4.2MPaとなり、連結管11eに送り出される。
For example, the ratio of the cross-sectional area A1 in the
The flow rate of seawater supplied from the water supply pump P1 is 10,000 m 3 / d.
In this case, in the
このとき、高圧ポンプP2には、送水管2bから流量が5,238m3/dの海水が送られ、高圧ポンプP2で加圧されて圧力が4.0MPaの海水として送り出されると共に、連結管11eからの流量4,762m3/dの海水と合わされ、膜分離装置5には、流量10,000m3/d、圧力4.0MPaの高圧海水が送り込まれる。
膜分離装置5では、濃縮海水が流量5,000m3/d、圧力4.0MPaでシリンダ装置7A,7Bへ送り出されると共に、淡水(透過水)が流量5,000m3/dで淡水管3に送り出される。
At this time, seawater having a flow rate of 5,238 m 3 / d is sent from the
In the
このように第3実施形態のエネルギー回収装置31では、給水ポンプP1からの海水を高圧ポンプP2に送る送水管2bを備え、一次側シリンダ8Aの内径が、二次側シリンダ8Bの内径よりも大きく設定され、流路方向規制機構11が、シリンダ装置7A,7Bから押し出された海水を高圧ポンプP2の排出側に供給するので、高圧ポンプP2から送り出される海水に、削除した増圧ポンプ分の圧力を昇圧させ、合流させることができる。
As described above, the
すなわち、一次側シリンダ8Aと二次側シリンダ8Bとの内径比に応じてシリンダ装置7A,7Bから送り出される海水の圧力が増大し、高圧ポンプP2から送り出される海水の圧力に合わせることで、より高圧の海水を膜分離装置5に送り込むことができる。また、膜分離装置5に送られる海水の流量は、送水管2bから高圧ポンプP2に送られる海水の流量とシリンダ装置7A,7Bから送られる海水の流量とを合わせた流量となり、必要な流量を確保することができる。
That is, the pressure of the seawater sent out from the
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The present invention is not limited to each of the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1,21,31…エネルギー回収装置、2a…供給管、2b…送水管、3…淡水管、4…濃縮水管、5…膜分離装置、6A…第1流路切換機構、6B…第2流路切換機構、6C…第3流路切換機構、7A…第1シリンダ装置、7B…第2シリンダ装置、7C…第3シリンダ装置、8A…一次側シリンダ、8B…二次側シリンダ、8a…一次側ドレーン孔、8b…二次側ドレーン孔、9A…一次側ピストン、9B…二次側ピストン、11…流路方向規制機構、12…連結軸部、19…濃縮海水の排水路、P1…給水ポンプ、P2…高圧ポンプ、C…制御部 1,1,31 ... Energy recovery device, 2a ... Supply pipe, 2b ... Water supply pipe, 3 ... Freshwater pipe, 4 ... Concentrated water pipe, 5 ... Membrane separation device, 6A ... First flow path switching mechanism, 6B ... Second flow Road switching mechanism, 6C ... 3rd flow path switching mechanism, 7A ... 1st cylinder device, 7B ... 2nd cylinder device, 7C ... 3rd cylinder device, 8A ... primary side cylinder, 8B ... secondary side cylinder, 8a ... primary Side drain hole, 8b ... Secondary side drain hole, 9A ... Primary side piston, 9B ... Secondary side piston, 11 ... Flow path direction regulation mechanism, 12 ... Connecting shaft, 19 ... Concentrated seawater drainage channel, P1 ... Water supply Pump, P2 ... High pressure pump, C ... Control unit
Claims (4)
海水を供給する給水ポンプと、
前記海水を加圧して前記膜分離装置へ前記高圧海水を供給する高圧ポンプと、
一端が前記給水ポンプに連通し、前記濃縮水管との連通と遮断とを行うと共に前記濃縮海水の排水路との連通と遮断とを行う流路切換機構を介してそれぞれ他端が前記濃縮水管と前記排水路とに接続された複数のシリンダ装置と、
複数の前記シリンダ装置の一端に接続され、前記海水を複数の前記シリンダ装置に交互に供給すると共に、複数の前記シリンダ装置から高圧で交互に押し出される前記海水を前記膜分離装置に送る流路方向規制機構と、
前記流路切換機構を制御して前記濃縮水管及び前記排水路に対する複数の前記シリンダ装置の接続を切り換え、高圧の前記濃縮海水を前記シリンダ装置に供給して内部の前記海水を高圧で押し出す圧送工程と、前記圧送工程後に前記給水ポンプからの前記海水を前記シリンダ装置に供給して内部の前記濃縮海水を排出しながら前記海水を充填させる充填工程と行う制御機能を有した制御部とを備え、
前記シリンダ装置が、前記濃縮水管と前記排水路とに他端が接続され前記濃縮海水が導入される一次側シリンダと、
前記一次側シリンダ内で往復移動する一次側ピストンと、
一端が前記給水ポンプに連通し前記海水が導入される二次側シリンダと、
前記二次側シリンダ内で往復移動する二次側ピストンと、
前記一次側シリンダの一端部に貫通されていると共に前記二次側シリンダの他端部に貫通され前記一次側ピストンと前記二次側ピストンとを連結している連結軸部とを備え、
前記一次側シリンダの内径と前記二次側シリンダの内径とが異なっており、
前記一次側シリンダの一端部と前記二次側シリンダの他端部とに、ドレーン孔が形成され、
前記一次側ピストン及び前記二次側ピストンの外周面に、漏れ防止用のピストンシールが設けられ、
互いに対向する前記一次側シリンダの一端部と前記二次側シリンダの他端部とが、前記連結軸部の貫通孔及び前記ドレーン孔を除いて閉塞されていることを特徴とするエネルギー回収装置。 An energy recovery device connected to a membrane separation device that separates high-pressure seawater into freshwater and concentrated seawater with a reverse osmosis membrane and discharges the freshwater to a freshwater pipe and discharges the high-pressure concentrated seawater to a concentrated water pipe.
A water pump that supplies seawater and
A high-pressure pump that pressurizes the seawater and supplies the high-pressure seawater to the membrane separation device.
One end communicates with the water supply pump to communicate with and shut off the concentrated water pipe, and the other end communicates with the concentrated water pipe via a flow path switching mechanism that communicates with and shuts off the drainage channel of the concentrated seawater. A plurality of cylinder devices connected to the drainage channel and
A flow path direction in which the seawater is connected to one end of the plurality of cylinder devices, the seawater is alternately supplied to the plurality of cylinder devices, and the seawater alternately extruded from the plurality of cylinder devices at high pressure is sent to the membrane separation device. Regulatory mechanism and
A pumping step of controlling the flow path switching mechanism to switch the connection of a plurality of the cylinder devices to the concentrated water pipe and the drainage channel, supplying the concentrated seawater at high pressure to the cylinder device, and pushing out the seawater inside at high pressure. A control unit having a control function for filling the seawater while supplying the seawater from the water supply pump to the cylinder device and discharging the concentrated seawater inside after the pumping step.
The cylinder device includes a primary cylinder in which the other end is connected to the concentrated water pipe and the drainage channel and the concentrated seawater is introduced.
The primary side piston that reciprocates in the primary side cylinder and
A secondary cylinder in which one end communicates with the water supply pump and the seawater is introduced.
A secondary piston that reciprocates in the secondary cylinder,
It is provided with a connecting shaft portion that is penetrated through one end of the primary cylinder and is penetrated by the other end of the secondary cylinder to connect the primary piston and the secondary piston.
The inner diameter of the primary cylinder and the inner diameter of the secondary cylinder are different .
Drain holes are formed at one end of the primary cylinder and the other end of the secondary cylinder.
A piston seal for preventing leakage is provided on the outer peripheral surfaces of the primary side piston and the secondary side piston.
An energy recovery device characterized in that one end of the primary cylinder and the other end of the secondary cylinder facing each other are closed except for a through hole of the connecting shaft portion and a drain hole.
前記一次側シリンダの内径と前記二次側シリンダの内径との比率が、複数の前記シリンダ装置で全て同じに設定されていることを特徴とするエネルギー回収装置。 In the energy recovery device according to claim 1,
An energy recovery device, wherein the ratio of the inner diameter of the primary cylinder to the inner diameter of the secondary cylinder is set to be the same for all of the plurality of cylinder devices.
前記一次側シリンダの内径が、前記二次側シリンダの内径よりも小さく設定され、
前記流路方向規制機構が、前記シリンダ装置から押し出された前記海水を前記高圧ポンプの吸込側に供給することを特徴とするエネルギー回収装置。 In the energy recovery device according to claim 1 or 2.
The inner diameter of the primary cylinder is set smaller than the inner diameter of the secondary cylinder.
An energy recovery device, wherein the flow path direction regulating mechanism supplies the seawater extruded from the cylinder device to the suction side of the high-pressure pump.
前記給水ポンプからの前記海水を前記高圧ポンプに送る送水管を備え、
前記一次側シリンダの内径が、前記二次側シリンダの内径よりも大きく設定され、
前記流路方向規制機構が、前記シリンダ装置から押し出された前記海水を前記高圧ポンプの排出側に供給することを特徴とするエネルギー回収装置。 In the energy recovery device according to claim 1 or 2.
A water pipe for sending the seawater from the water supply pump to the high-pressure pump is provided.
The inner diameter of the primary cylinder is set to be larger than the inner diameter of the secondary cylinder.
An energy recovery device, wherein the flow path direction regulating mechanism supplies the seawater extruded from the cylinder device to the discharge side of the high-pressure pump.
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