JPH0350572B2 - - Google Patents

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JPH0350572B2
JPH0350572B2 JP6438583A JP6438583A JPH0350572B2 JP H0350572 B2 JPH0350572 B2 JP H0350572B2 JP 6438583 A JP6438583 A JP 6438583A JP 6438583 A JP6438583 A JP 6438583A JP H0350572 B2 JPH0350572 B2 JP H0350572B2
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JP
Japan
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pressure
flow rate
semipermeable membrane
pump
solution
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JP6438583A
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JPS59189910A (ja
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Koichi Yamada
Ichiro Hiraiwa
Shin Taniguchi
Toshinari Zengo
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Ebara Corp
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Ebara Corp
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Priority to GB08426165A priority patent/GB2146263B/en
Priority to EP84901424A priority patent/EP0142567B1/en
Priority to DE3490181A priority patent/DE3490181C2/de
Priority to DE19843490181 priority patent/DE3490181T1/de
Priority to US06/668,521 priority patent/US4772385A/en
Priority to CA000451806A priority patent/CA1233128A/en
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半透膜を利用した物質の分離操作に於
ける流量又は圧力制御に関するものである。
従来この種装置の主要部は第1図のフローシー
トに示すように構成されている。第1図は海水淡
水化の例を示すもので図示されない取水装置から
取水して前処理された海水はポンプ1に吸込ま
れ、ポンプ1で昇圧して吐出し、圧力検出器2a
により制御される圧力調整弁2を通り、流量計3
aの検出部3′、半透膜4の手前の圧力検出器2
aの圧力測定点2′をとおり、半透膜4の片側に
入り、浸透圧に抗して淡水を透過して流量計5を
介して水槽6に送り出し、濃厚化した海水は水車
例えばペルトン水車7へ供給される。ペルトン水
車7のノズル入口7′は流量計3aにより開度を
制御される。即ち、ノズル7′と流量計3aによ
り流量制御弁3を構成する。水車7により得られ
るエネルギーはポンプ駆動モータ8を助勢するた
めに用いられる。
以上の構成においてポンプ1の吐出圧P0は通
常濃度の海水の浸透圧約25Kg/cm2に対して50Kg/
cm2であり、ポンプ1の吐出量Q0の内半透膜では
20〜40%が逆浸透して淡水化される。
今半透膜4からの淡水出力を圧力P1、流量Q1
濃度C1とし淡水化の流量Q1を調整する装置の流
量調整は次の二通りの方法で行われる。
(1) 狭い範囲の流量Q1の調整 ポンプ1の吐出量Q0を一定にしておいて圧
力測定点2′の圧力を調整するように圧力調整
弁2を操作して半透膜入口圧力P′0を変化させ、
圧力P′0を増大させると淡水出力の流量Q1は増
加し、圧力P′0を減少させると淡水出力の流量
Q1は減少する。なんとなれば、今 AM 半透膜の面積 K 半透膜の種類と温度により定まる定数 PM 半透膜の海水側圧力 πM 供給液(海水)の浸透圧 π1 希薄液(淡水)の浸透圧 とすると、 Q1=AMK{(PM−P1)−(πM−π1)} ……(1) で定まる。P1、π1はほぼ一定でありせまい範囲
ではπMはほぼ一定であるから淡水の流量Q1
半透膜の加圧側の圧力PMにほぼ比例し、該浸
透圧力PMは圧力測定点2′の半透膜入口圧力
P′0と比例するからである。
(2) 広い範囲の流量調整 例えば淡水出力の流量Q1を大きくしたい場
合は 流量制御弁3を固定して検出部3′の流量
従つてQ0を固定する。
圧力調整弁2によつて半透膜入口圧力 P′0を高くし式(1)に基き淡水出力の流量Q1
増大させる。
淡水の回収率Q1/Q0が海水の組成、半透
膜4の性状から定まる許容値以上であれば流
量制御弁3を用いて流量Q0を増して再度圧
力調整弁2によつて半透膜入口圧力P′0を高
くし流量Q1を増大させる。そして回収率
Q1/Q2が許容値以内であれば操作を完了す
る。
以上のような従来例には次のような欠点があ
る。
(1) 流量計、圧力検出器、圧力調整弁が必要であ
り、特に小容量設備に於いては計装品の価格が
非常に大きな割合を占めていた。
(2) 狭い範囲の流量調整は圧力調整弁のみで可能
であるが広範囲の流量調整は圧力調整弁、流量
調整弁を交互に操作する必要があり運転操作性
が悪かつた。
本発明は半透膜による物質分離装置における上
記従来の欠点を除去して簡易低価格で操作性のよ
い流量制御装置を提供することを目的とする。
本発明は上記欠点を除去する為、ポンプの性能
曲線及び溶質の濃度と浸透圧の関係から求まる系
内圧力と希薄もしくは濃縮溶液流量との関係式を
用いて単に系内圧力保持手段を操作するだけで所
定の流量を得る安価で操作性の良い流量制御
装置を提供するものである。
以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。第2図は制御ブロツク図を含むフローシート
である。
図示されない海水の取水ポンプにて取水された
海水は前処理工程を経て遠心ポンプ(以下単にポ
ンプと称す)1に吸込まれる。ポンプ1にて昇圧
し吐出された海水は圧力P0、流量Q0、濃度C0
ある。この状態の海水は半透膜4に浸透圧以上の
逆浸透圧を加えて圧力P1、流量Q1、濃度C1の淡
水を出力し、圧力P2、流量Q2、濃度C2の濃縮化
された海水はペルトン水車7に供給されエネルギ
ーを回収し、モータ8を助勢する。
制御装置9はその出力端が弁駆動装置3bと弁
駆動装置3bによりストロークを調節されるノズ
ル7′よりなる流量制御弁3の制御入力端に結ば
れている。
制御装置9の内容をのべる。
半透膜の希薄側の流量Q1は Q1=AMK△P ……(2) ただし AM 半透膜の面積 △P≒PM−π1 ……(2′) K 膜の種類と温度により定まる係数 PM 半透膜近傍の供給海水の圧力 π1 供給海水の浸透圧 である。
制御装置9では次の演算が行われる。
(1) 希薄液流量Q1が設定のため入力される。
(2) ポンプ1の吐出圧力P0が仮定される。この
仮定吐出圧力P0は計算上のものであるから装
置起動時は予め一定としておいてよい。又装置
運転中は希薄側流量Q1の設定変更前のポンプ
吐出圧力P0を仮定値としてもよい。
制御装置9のブロツク11は縦軸に水頭を横
軸に流量を表わしてある。図において曲線21
はポンプ1の性能曲線(Q−H曲線)を示し、
曲線22はノズル7′における水車7への入力
特性曲線を示し、曲線23は半透膜4の希薄液
流量Q1を示している。
ポンプ吐出圧力P0を仮定するとポンプ吐出
量Q0が求まる。
(3) 濃縮液流量Q2=Q0−Q1であるから項目(2)に
おいて求めたQ0から設定値のQ1を減ずると求
まる。
(4) ブロツク12は縦軸に浸透圧πを横軸に溶液
の濃度CMを示してある。曲線24は溶質濃度
と浸透圧の関係を示す。半透膜4の供給側の液
濃度CMは近似的にCM≒(C0+C2)/2で定ま
る。C0、C2は回収率Q1/Q0が著しく変化しな
い限り、上記近似式でよい。従つて又C0、C2
は特に装置の通常運転中は定数とみなすことが
できる。この関係から浸透圧πMが求まる。
(5) 供給海水が温度変化の著しいときには供給側
配管中の供給液温度を検出する温度検出器14
を設け、 K=K0(DW/T) ただし K0 膜の種類により定まる常数 DW 膜内の水の拡散係数 T 給液の温度 により係数Kを算出する。給液の温度変化が小
さい場合には定数としてよい。TとDW/Tの
関係はブロツク13に曲線28で示される。
(6) ブロツク11,12は縦軸が同スケールで示
してあり、半透膜4の供給側圧力PMは項目(2)
で仮定したポンプ1の吐出圧力P0から半透膜
4までの供給側配管の流体の管路による損失ヘ
ツドPL1を減じたものである。半透膜4の希薄
側圧力P1はほぼ一定であり、又希薄液濃度は
一定とみてよいから希薄液の浸透圧π1は一定と
してよい。そこで逆浸透圧 △P=(PM−P1)−(πM−π1) ……(3) を算求する。この関係はブロツク11,12間
に取り出して示されている。
(7) ブロツク15はブロツク11,12と縦軸の
スケールを等しくして縦軸に浸透圧πを越える
圧力と横軸に希薄液流量Q1を示している。線
25は Q1=AMK△P ……(2) を表わし、半透膜4の希薄側流量が浸透圧を越
える圧力△Pにより変化する希薄液流量Q1
直線比例で示される。式(2)により計算したQ1
をQ1CALCとする。
(8) 項目(1)で設定したQ1とQ1CALCを比較する。そ
してこの誤差が大きいときは項目(2)に戻りポン
プ吐出圧P0を再仮定して項目(2)〜(8)をループ
にしてくりかえし、Q1とQ1CALCの誤差が小にな
るまでくり返す。
ここでブロツク11で示すように最大の希薄
液流量Q1naxに対応するポンプ1の吐出圧力P01
よりも先に項目(2)で仮定した圧力P0が小さい
範囲でQ1CALC−Q1>0なるときは再仮定のP0
最初に仮定したP0よりも小さくし、Q1CALC−Q1
<0なるときは再仮定したP0は最初に仮定し
たP0よりも大きくする。
最初に項目(2)で仮定したポンプ1の吐出圧力
P0が希薄液流量Q1naxに対応するポンプ1の吐
出圧力P01よりも大きい範囲でQ1CALC−Q1>0
なるときは再仮定のP0を最初に仮定したP0
りも大きくし、Q1CALC−Q1<0になるときは再
仮定のP0を最初に仮定したP0よりも小さくす
る。
(9) 設定した希薄液流量Q1と項目(2)〜(8)までに
おいて計算したQCALCとの差である計算誤差が
許容値以内であれば濃縮液の圧力P2をP2=P0
−PL1−PL2で求める。ただしPL2は半透膜4か
らペルトン水車7のノズル7′までの流路の抵
抗による損失圧力である。このことは制御装置
9のブロツク11と同スケールの縦軸で濃縮液
圧力P2を表わし、横軸にノズル7′からの噴出
速度vを表わしたノズル7′の特性曲線26を
示すブロツク16間に示されている。特性曲線
26は v=α√22 ただしαは常数、gは重力の加速度である。
ブロツク16によりvが求まる。
以上の制御装置9は希薄液流量Q1を設定す
るとポンプ1の性能曲線が定まつており、かつ
溶液の種類により濃度と浸透圧の関係も定つて
いるのでポンプ1の吐出圧P0と希薄液流量Q1
の関係は一義的に決定される。従つて上述した
項目(2)〜(8)の手順は数値表として纒めることに
より省略できる。
又同一の希薄液流量Q1に於いてブロツク1
1で示したように二種類のポンプ1の吐出圧
P0が求まるが 半透膜4の性状から定まる許容回収率
Q1/Q0以下であるべきこと 所要動力の小さい方で選ぶ を判定条件として決定すればよい。
(10) ブロツク17はノズル7′の弁開度Avを横軸
にとり、縦軸には流量制御弁3のストロークS
をとつて、弁開度−弁ストロークの特性曲線2
7を示している。ブロツク16によりvが求ま
ると流量制御弁3の弁開度はAv=Q2/vで求
められる。弁開度Avが求まると流量制御弁3
のストロークSが求められる。
このストロークSは制御装置9より信号とし
て出されるのでドライバ18により増幅して流
量制御弁3を動作させる。
以上の制御装置9をフローチヤートでまとめる
と第3図の如くである。希薄液流量はQ1が予め
設定され、装置がスタートするとルーチン101
ではポンプ吐出圧P0が仮定され、ルーチン10
2に入力されてルーチン102は項目(2)〜(8)にの
べた処によりQ1CALCを求める。Q1CALCの出力はル
ーチン103でQ1と比較され許容値内であれば
ルーチン104へ、許容値外であればルーチン1
01へ戻る。ルーチン104では濃縮液圧力P2
が計算され、ルーチン105に結果が送られ、ル
ーチン105ではノズル流速vが求められ結果は
ルーチン106に送られ、ルーチン106では弁
開度Avを求めて出力する。
以上により所要希薄液流量Q1を得るように流
量制御弁3が調節される。実施例は系内圧力保持
手段としてポンプ吐出側下流端に開度調節可能な
ノズルと該ノズルによりの噴出液により動作する
ペルトン水車を用いているが、これに限られるも
のではなく単に流量制御弁あるいは流量制御弁と
逆転ポンプ等他のエネルギ回収手段を配してもよ
い。また、系内の状態量(圧力、流量など)例え
ばポンプ吐出圧を検出する検出手段を設け、この
圧力が演算で求めた値と等しくなるようタービン
入口弁開度を調節するフイードバツク制御装置を
備えるようにしてもよい。
本発明は半透膜を用いて溶液中の溶質を分離し
希薄溶液と濃縮溶液を得る膜分離装置において、
溶液を加圧動作をする遠心ポンプと半透膜と半透
膜よりも濃縮液側下流に系内圧力保持手段の制御
装置のみを備え、制御装置は遠心ポンプの性能曲
線と溶液中の溶質の濃度と浸透圧の関係から希薄
もしくは濃縮溶液流量に見合う系内理論圧力を算
出して圧力保持手段への供給濃縮液圧力、濃縮液
流量により圧力保持手段を動作させる機能を備え
たから、装置の構成数が少く配管も簡単になり安
価である。希薄液流量を設定すれば自動的に系内
圧力が制御されることになるので操作性がよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例のフローシート、第2図は本発
明の実施例のフローシート、第3図はフローチヤ
ートである。 1……ポンプ、3……流量制御弁、4……半透
膜、9……制御装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半透膜を用いて溶液中の溶質を分離し希薄溶
    液と濃縮溶液を得る膜分離装置において、供給溶
    液の加圧動作をする遠心ポンプと、半透膜と、半
    透膜より濃縮溶液側下流に配した系内圧力保持手
    段、及び系内圧力保持手段の制御装置を備え、系
    内圧力保持手段の制御装置が遠心ポンプの性能曲
    線と溶液中の溶質の濃度と浸透圧の関係から設定
    された希薄もしくは濃縮溶液流量に見合う系内理
    論圧力を算出し、該系内理論圧力を生起するよう
    に系内圧力保持手段を調節する信号を出力する機
    能を備えていることを特徴とする半透膜による物
    質分離装置。
JP6438583A 1983-04-11 1983-04-11 半透膜による物質分離装置 Granted JPS59189910A (ja)

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JP6438583A JPS59189910A (ja) 1983-04-11 1983-04-11 半透膜による物質分離装置
PCT/JP1984/000180 WO1984004049A1 (en) 1983-04-11 1984-04-10 Control apparatus for reverse osmosis process system
GB08426165A GB2146263B (en) 1983-04-11 1984-04-10 Control apparatus for reverse osmosis process system
EP84901424A EP0142567B1 (en) 1983-04-11 1984-04-10 Control apparatus for reverse osmosis process system
DE3490181A DE3490181C2 (ja) 1983-04-11 1984-04-10
DE19843490181 DE3490181T1 (de) 1983-04-11 1984-04-10 Steuerung zur Verwendung bei einem umgekehrten osmotischen Behandlungssystem
US06/668,521 US4772385A (en) 1983-04-11 1984-04-10 Control for use with reverse osmotic treatment system
CA000451806A CA1233128A (en) 1983-04-11 1984-04-11 Control for use with reverse osmotic treatment system

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JPS59189910A JPS59189910A (ja) 1984-10-27
JPH0350572B2 true JPH0350572B2 (ja) 1991-08-02

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4892526B2 (ja) * 2008-08-26 2012-03-07 本田技研工業株式会社 タンデム式マスタシリンダ

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JPS59189910A (ja) 1984-10-27

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