JPS60222113A - 膜分離装置におけるエネルギ−回収装置 - Google Patents
膜分離装置におけるエネルギ−回収装置Info
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- JPS60222113A JPS60222113A JP58232338A JP23233883A JPS60222113A JP S60222113 A JPS60222113 A JP S60222113A JP 58232338 A JP58232338 A JP 58232338A JP 23233883 A JP23233883 A JP 23233883A JP S60222113 A JPS60222113 A JP S60222113A
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
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- Y02A20/138—Water desalination using renewable energy
- Y02A20/144—Wave energy
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ば逆浸透膜により塩分濃縮水と淡水とに分離する膜分離
装置において、濃縮水のエネルギーを回収する装置に関
するものであって、その目的とするところは、濃縮水の
エネルギーを回収することによって、供給装置の駆動力
に転換しようとするものである。
装置において、濃縮水のエネルギーを回収する装置に関
するものであって、その目的とするところは、濃縮水の
エネルギーを回収することによって、供給装置の駆動力
に転換しようとするものである。
従来、膜分離装置の中で逆浸透膜装置において、日量数
百トン以上の大型装置で逆浸透膜からの濃縮水で、ター
ビンを駆動（またはタービンポンプの逆使用）してエネ
ルギー回収を行い、供給水ポンプ電動機の助勢を行って
いたが、流体力学的発生力でトルクを得ようとするため
、駆動流体即ち、上記濃縮水の圧力エネルギーよりも、
流量の大小が発生トルクの大きな因子であり濃縮水の少
ない小型装置では実用的ではなかった。また、濃縮水の
圧力エネルギーレベルと、流量とがエネルギー回収用タ
ービンに対してアンバランスであると非常に効率の悪い
ものとなりがちであった。
百トン以上の大型装置で逆浸透膜からの濃縮水で、ター
ビンを駆動（またはタービンポンプの逆使用）してエネ
ルギー回収を行い、供給水ポンプ電動機の助勢を行って
いたが、流体力学的発生力でトルクを得ようとするため
、駆動流体即ち、上記濃縮水の圧力エネルギーよりも、
流量の大小が発生トルクの大きな因子であり濃縮水の少
ない小型装置では実用的ではなかった。また、濃縮水の
圧力エネルギーレベルと、流量とがエネルギー回収用タ
ービンに対してアンバランスであると非常に効率の悪い
ものとなりがちであった。
このことは、高圧で運転される比較的少容量の逆浸透膜
装置で起こりがちで、小型装置でエネルギー回収が困難
であることの一因になっていた。大型膜分離装置におい
ても、流体供給ポンプの消費動力の約１８％を回収とい
う低い値にとどまる報告もあり、エネルギー回収効率は
４０チ程度という説もある。タービンによるエネルギー
回収では分離膜での透過水量は分離膜面上の圧力と温度
に依存し、分離膜面上の圧力はタービンの透過抵抗に依
存し、タービンの透過抵抗はタービンへの流体流入量に
依存し、タービンへの流入量は分離膜で透過水量に依存
し、回収エネルギー量は流体のタービンへの流入量に依
存するといっだ相互依存の関係にアシ、オる面では不安
定な関係にある。
装置で起こりがちで、小型装置でエネルギー回収が困難
であることの一因になっていた。大型膜分離装置におい
ても、流体供給ポンプの消費動力の約１８％を回収とい
う低い値にとどまる報告もあり、エネルギー回収効率は
４０チ程度という説もある。タービンによるエネルギー
回収では分離膜での透過水量は分離膜面上の圧力と温度
に依存し、分離膜面上の圧力はタービンの透過抵抗に依
存し、タービンの透過抵抗はタービンへの流体流入量に
依存し、タービンへの流入量は分離膜で透過水量に依存
し、回収エネルギー量は流体のタービンへの流入量に依
存するといっだ相互依存の関係にアシ、オる面では不安
定な関係にある。
例えば、温度によシ変化する分離膜面での透過水量は、
濃縮水の増減を起こし、タービンへの流入量の増減を起
こすことにより、他Ｑ運転要素に伺らかの影響を与える
ことになり、これを制御する装置が必要となり、システ
ムが複雑化するというよう々欠点があった。
濃縮水の増減を起こし、タービンへの流入量の増減を起
こすことにより、他Ｑ運転要素に伺らかの影響を与える
ことになり、これを制御する装置が必要となり、システ
ムが複雑化するというよう々欠点があった。
この発明は、上述の様な従来装置の欠点、短所を打破し
簡単なシステムで、安定した装置の運転と分離膜での安
定した透過水回収率および確実かつ高効率のエネルギー
回収を実現し、小型装置から大型装置まで、低圧装置か
ら高圧装置までに広く適用できるものとすることを目的
としている。以下に概念を示す系統図と、実施例につい
てこの発明の詳細な説明する。
簡単なシステムで、安定した装置の運転と分離膜での安
定した透過水回収率および確実かつ高効率のエネルギー
回収を実現し、小型装置から大型装置まで、低圧装置か
ら高圧装置までに広く適用できるものとすることを目的
としている。以下に概念を示す系統図と、実施例につい
てこの発明の詳細な説明する。
第１図は、この発明の概念を表わす系統図である。流体
は供給シリンダｌにより、供給ライン膜３で分離され、
濃縮水として未透過の小分子と共に濃縮水として濃縮水
ライン５を通りエネルギー回収シリンダ２へ流入する。
は供給シリンダｌにより、供給ライン膜３で分離され、
濃縮水として未透過の小分子と共に濃縮水として濃縮水
ライン５を通りエネルギー回収シリンダ２へ流入する。
一方分離膜３で透過した分子（淡水）は透過水として透
過水ライン６を通り系外へ出る。
過水ライン６を通り系外へ出る。
ここで、供給シリンダｌのピストン７の受圧面積Ｓ１
とエネルギー回収シリンダ２のピストン８の受圧面積Ｓ
２ とは、Ｓｌ〉Ｓ２ の関係にしてあり、両シリンダ
の行程はＬｊ 、Ｌ２ はＬｌ＝Ｌ２ とする。
とエネルギー回収シリンダ２のピストン８の受圧面積Ｓ
２ とは、Ｓｌ〉Ｓ２ の関係にしてあり、両シリンダ
の行程はＬｊ 、Ｌ２ はＬｌ＝Ｌ２ とする。
供給シリンダｌとエネルギー回収シリンダ２とは、共通
駆動軸９で連結され、ピストン７とピストン８の移動距
離は完全に等しくなっている。また系内には流体Ｂが充
満されているものとする。この状態で分離膜３がなく、
供給ライン４と濃縮水ライン５が直接結合されているも
のとすると、断面積Ｓ１ と８２ が上記の通り５１）
Ｓ２ の関係にあるため、シリンダｌの駆動軸９の端部
に矢印Ａ方向に駆動力Ｆを与えても、シリンダｌで排出
されようとする流体量はシリンダ２に入りきれず、ピス
トン７とピストン８は動かず、駆動力Ｆを増加するとそ
れに比例した圧力が系内に発生する。また一方、シリン
ダｌとシリンダ２の共通駆動軸９が切れているとすると
、シリンダｌにより送り出される流体は供給ライフ４２
分離膜３．濃縮水ライ１５を通り、シリンダ２に流入し
、ピストン８を移動させる。このとき当然流れ損失や機
械的抵抗に見合う圧力しか系内に発生せず、系内に高圧
発生は有り得ない。
駆動軸９で連結され、ピストン７とピストン８の移動距
離は完全に等しくなっている。また系内には流体Ｂが充
満されているものとする。この状態で分離膜３がなく、
供給ライン４と濃縮水ライン５が直接結合されているも
のとすると、断面積Ｓ１ と８２ が上記の通り５１）
Ｓ２ の関係にあるため、シリンダｌの駆動軸９の端部
に矢印Ａ方向に駆動力Ｆを与えても、シリンダｌで排出
されようとする流体量はシリンダ２に入りきれず、ピス
トン７とピストン８は動かず、駆動力Ｆを増加するとそ
れに比例した圧力が系内に発生する。また一方、シリン
ダｌとシリンダ２の共通駆動軸９が切れているとすると
、シリンダｌにより送り出される流体は供給ライフ４２
分離膜３．濃縮水ライ１５を通り、シリンダ２に流入し
、ピストン８を移動させる。このとき当然流れ損失や機
械的抵抗に見合う圧力しか系内に発生せず、系内に高圧
発生は有り得ない。
以上のことを踏えて第１図の状態では次のようになる。
シリンダｌに加えられる駆動力Ｆにより流体Ｂはシリン
ダ１から分離ＩＩＩ ３へ流入しようとして、シリンダ
ｌとシリンダ２の受圧面積差（Ｓｒ −８２）により、
（Ｓｒ −８２） ・Ｖ （＊ タＬＶはピストン７、
ピストン８の移動速度とする）に相当する体積の透過水
量を分離膜３で分離させるに必要な膜面圧力を発生させ
る。
ダ１から分離ＩＩＩ ３へ流入しようとして、シリンダ
ｌとシリンダ２の受圧面積差（Ｓｒ −８２）により、
（Ｓｒ −８２） ・Ｖ （＊ タＬＶはピストン７、
ピストン８の移動速度とする）に相当する体積の透過水
量を分離膜３で分離させるに必要な膜面圧力を発生させ
る。
シリンダｌから吐出された流体２体積Ｓ１・Ｖは、この
膜面圧力によって、前記のように（Ｓｌ−８２） ・Ｖ
だけ透過を引き起こし、体積を８２・■に減少されて高
圧のままシリンダ２へ流入し、ピストン８を駆動し、系
外へ排出される。このときピストン８を駆動することに
より、これと共通駆動軸９で連結されたピストン７の駆
動を助勢して、エネルギー回収を行う。
膜面圧力によって、前記のように（Ｓｌ−８２） ・Ｖ
だけ透過を引き起こし、体積を８２・■に減少されて高
圧のままシリンダ２へ流入し、ピストン８を駆動し、系
外へ排出される。このときピストン８を駆動することに
より、これと共通駆動軸９で連結されたピストン７の駆
動を助勢して、エネルギー回収を行う。
このようにして、この発明ではシリンダｌから吐出され
る流体量Ｓ１・Ｖは、温度変化に影響されないで、常に
一定（ただしＶを一定とする）の透過水量（Ｓ＋−８ｚ
） ・■を分離膜３で生み出し、安定した透過水回収率
と運転を期待でき、る。第１図での力のつシ合いは、系
内流体圧力をＰとすると Ｆ＋Ｐ＠ Ｓ２二Ｐｅ Ｓｌ 、’、Ｆ：Ｐ・ （Ｓ＋ −８２） まだエネルギー回収率Ｒはエネルギー回収をしない場合
の仕事が、Ｐ−８１・Ｖであるので、分離膜３での透過
水回収率をＸとし、透過水量をＱｐとすると Ｑｐ＝Ｓ＋・Ｖ−８２・Ｖ であるので Ｒ＝ｌ−Ｘ 例として、逆浸透膜による海水淡水化において一般的な
透過水回収率３０％および４０％のときエネルギー回収
率は、 Ｘ二０．３（３０％）のとき Ｒ＝ １−Ｘ＝１−Ｑ、３＝ ０．７ Ｘ＝０．４（４０％）のとき Ｒ，、１−Ｘ＝１−０．４＝０．６ で各々７０％、６０％のエネルギー回収率となり、エネ
ルギー回収をしない場合に比較して、必要動力は夫々３
０チ、および４０％で済むことになる。
る流体量Ｓ１・Ｖは、温度変化に影響されないで、常に
一定（ただしＶを一定とする）の透過水量（Ｓ＋−８ｚ
） ・■を分離膜３で生み出し、安定した透過水回収率
と運転を期待でき、る。第１図での力のつシ合いは、系
内流体圧力をＰとすると Ｆ＋Ｐ＠ Ｓ２二Ｐｅ Ｓｌ 、’、Ｆ：Ｐ・ （Ｓ＋ −８２） まだエネルギー回収率Ｒはエネルギー回収をしない場合
の仕事が、Ｐ−８１・Ｖであるので、分離膜３での透過
水回収率をＸとし、透過水量をＱｐとすると Ｑｐ＝Ｓ＋・Ｖ−８２・Ｖ であるので Ｒ＝ｌ−Ｘ 例として、逆浸透膜による海水淡水化において一般的な
透過水回収率３０％および４０％のときエネルギー回収
率は、 Ｘ二０．３（３０％）のとき Ｒ＝ １−Ｘ＝１−Ｑ、３＝ ０．７ Ｘ＝０．４（４０％）のとき Ｒ，、１−Ｘ＝１−０．４＝０．６ で各々７０％、６０％のエネルギー回収率となり、エネ
ルギー回収をしない場合に比較して、必要動力は夫々３
０チ、および４０％で済むことになる。
勿論これは、流れ損失、機械的摩擦損失等がないとした
場合の理想値であるが、一般に容積型流体機械は効率が
他の方法のものより高く、この発明の方法を採用するこ
とにより、高いエネルギー回収率を得ることができる。
場合の理想値であるが、一般に容積型流体機械は効率が
他の方法のものより高く、この発明の方法を採用するこ
とにより、高いエネルギー回収率を得ることができる。
第２図はこの発明の実施例の一つである。
ベーン形式のポンプ２５′とそれと幾何学的に相似の流
体通過部の形状をもつ容積型駆動機２６とが共通駆動軸
９で連結され、軸受２１．２２．２３゜２４で支持され
、シール１８．１９．２０で水封されている。吸入口１
４から矢印Ｃ方向に吸入された流体は、ポンプ２５のベ
ーン１１により吐出口１５から矢印り方向に吐出され、
ポンプ２５の吐出口１５と容積型駆動機２６の入口１６
傘に年＃との間の系内に設けである分離膜３を通過し、
そこで分離膜３を透過しなかった流体が濃縮水として入
口１６より矢印Ｅ方向に入り、容積型駆動機２６のベー
ン１２を押して、共通駆動軸９の回転を助勢することに
よりエネルギー回堅を行う。
体通過部の形状をもつ容積型駆動機２６とが共通駆動軸
９で連結され、軸受２１．２２．２３゜２４で支持され
、シール１８．１９．２０で水封されている。吸入口１
４から矢印Ｃ方向に吸入された流体は、ポンプ２５のベ
ーン１１により吐出口１５から矢印り方向に吐出され、
ポンプ２５の吐出口１５と容積型駆動機２６の入口１６
傘に年＃との間の系内に設けである分離膜３を通過し、
そこで分離膜３を透過しなかった流体が濃縮水として入
口１６より矢印Ｅ方向に入り、容積型駆動機２６のベー
ン１２を押して、共通駆動軸９の回転を助勢することに
よりエネルギー回堅を行う。
流体は出口１７よりＦ方向に排出される。
第２図の実施例では、ベーン型ポンプ２５と容、種型駆
動機２６の組み合わせであるが、これは勿論他の型式の
もの、例えば、ギアー、プランジャーポンプ等を使用す
ることもできる。
動機２６の組み合わせであるが、これは勿論他の型式の
もの、例えば、ギアー、プランジャーポンプ等を使用す
ることもできる。
また、ポンプ２５と容積型駆動機２６を共通軸９で連結
しているが、これも各々の駆動軸を別にして、その間を
歯車等で連結し、ポンプと容積型駆動機の回転数比を調
整することもできる。
しているが、これも各々の駆動軸を別にして、その間を
歯車等で連結し、ポンプと容積型駆動機の回転数比を調
整することもできる。
上記のように、この発明によれば従来困難であった小容
量の膜分離装置においてのエネルギー回収が可能となり
、しかも高回収率が期待できるようになる。またこの発
明の特徴として、流体温度に左右されず、一定の回収率
が装置において保持され安定した運転ができ、適正な設
計、製作によシセルフバランスタイプのため系内の圧力
調整が不要になる。海水淡水化に例をとると、造水量１
ｍ当りのランニングコストの約５０％が動力費であり、
この発明の方式によるとこの動力費が大幅々減少となり
多大な効果をもたらす。またシステムの計画、設計要素
が一意的に決定され、簡素なエネルギー回収装置となシ
、制御が容易であり、このことがトラブル減少にもつな
がるなどの効果を有するものである０
量の膜分離装置においてのエネルギー回収が可能となり
、しかも高回収率が期待できるようになる。またこの発
明の特徴として、流体温度に左右されず、一定の回収率
が装置において保持され安定した運転ができ、適正な設
計、製作によシセルフバランスタイプのため系内の圧力
調整が不要になる。海水淡水化に例をとると、造水量１
ｍ当りのランニングコストの約５０％が動力費であり、
この発明の方式によるとこの動力費が大幅々減少となり
多大な効果をもたらす。またシステムの計画、設計要素
が一意的に決定され、簡素なエネルギー回収装置となシ
、制御が容易であり、このことがトラブル減少にもつな
がるなどの効果を有するものである０
第１図はこのシステムを表わす系統図、第２図はポンプ
、１駆動機の断面図、第３図は第２図のＧ−Ｇ線に沿っ
た断面図、第４図は第２図のＨ−Ｈ線に沿った断面図で
ある。 ｌ； 供給シリンダ、２： エネルギー回収シリンダ、
３；分離膜、４１供給ライン、５；濃縮水ライン、６；
透過水ライン、７，８； ピストン、９； 共通駆動軸
、１１，１２：ベーン、１４；ポンプ吸入口、１５：
ポンプ吐出口、１６；容積型駆動機入口、１７； 容積
型駆動機出口、１８，１９゜２０； シール、２１．２
２．２３．２４ ；軸受、２５： ポンプ、２６；容積
型駆動機 第１図 第３図 り 第４図 手続補正書（方式） １、事件の表示 昭和５８年特許願第２３２３３８号 ２、発明の名称 膜分離装置におけるエネルギー回収装置３、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪府大阪市西区京町堀１丁目８番３１号「支出
ヒル」 昭和６０年４月１０日 （発送日 昭和６０年４月３０日） ６、補正の対象 明細書の発明の名称の欄 ７、補正の内容
、１駆動機の断面図、第３図は第２図のＧ−Ｇ線に沿っ
た断面図、第４図は第２図のＨ−Ｈ線に沿った断面図で
ある。 ｌ； 供給シリンダ、２： エネルギー回収シリンダ、
３；分離膜、４１供給ライン、５；濃縮水ライン、６；
透過水ライン、７，８； ピストン、９； 共通駆動軸
、１１，１２：ベーン、１４；ポンプ吸入口、１５：
ポンプ吐出口、１６；容積型駆動機入口、１７； 容積
型駆動機出口、１８，１９゜２０； シール、２１．２
２．２３．２４ ；軸受、２５： ポンプ、２６；容積
型駆動機 第１図 第３図 り 第４図 手続補正書（方式） １、事件の表示 昭和５８年特許願第２３２３３８号 ２、発明の名称 膜分離装置におけるエネルギー回収装置３、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪府大阪市西区京町堀１丁目８番３１号「支出
ヒル」 昭和６０年４月１０日 （発送日 昭和６０年４月３０日） ６、補正の対象 明細書の発明の名称の欄 ７、補正の内容
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、膜分離装置において、流体供給装置（ポンプ等で以
下供給装置と呼ぶ）と、容積型駆動機を共通駆動軸等で
一定比の運動をするようンＱ２ で一定の比をもつよう
なものとし、供給装置により送られる流体が容積型駆動
機の駆動流体となるように、供給装置吐出口を分離膜モ
ジュールの入口へ結合し、分離膜モジュールの濃縮水出
口を上記容積型駆動機の入口へ結合したことを特長とす
るエネルギー回収方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載のエネルギー回収方法
において、供給装置と共通駆動軸等で一定比の運動をす
るように連結され、当該供給装置の単位時間当りの流体
吐出量Ｑ１ とＱ２ ＝ ａＱ＋ （ａ＝定数で０（ａ
（１）となるような流体吐出量Ｑ２ をもつ流体により
駆動される容積型駆動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58232338A JPS60222113A (ja) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | 膜分離装置におけるエネルギ−回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58232338A JPS60222113A (ja) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | 膜分離装置におけるエネルギ−回収装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60222113A true JPS60222113A (ja) | 1985-11-06 |
Family
ID=16937633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58232338A Pending JPS60222113A (ja) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | 膜分離装置におけるエネルギ−回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60222113A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6291693A (ja) * | 1985-10-16 | 1987-04-27 | Nikkiso Co Ltd | 動力回収形キヤンドモ−タポンプ |
| FR2774309A1 (fr) * | 1998-01-30 | 1999-08-06 | Bernard Marinzet | Procede et installation de filtration d'un liquide utilisant un dispositif de filtration a membrane |
| WO2002020412A1 (de) * | 2000-09-08 | 2002-03-14 | Herhof Umwelttechnik Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur meerwasserentsalzung durch einsatz biogener stoffe |
| EP1256371A1 (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-13 | Van de Lageweg, Wiebe Yde | Method for purification of water |
| JP2002346342A (ja) * | 2001-05-24 | 2002-12-03 | Toray Ind Inc | 水処理装置 |
| NL1029506C2 (nl) * | 2005-07-13 | 2007-01-16 | Hans Georg Prof Dr Ing Jerie | Filtreerinrichting. |
| JP2009536878A (ja) * | 2006-05-12 | 2009-10-22 | エナジー リカバリー インコーポレイテッド | ハイブリッドｒｏ／ｐｒｏシステム |
| JP2011083741A (ja) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Kyb Co Ltd | 海水淡水化装置 |
-
1983
- 1983-12-08 JP JP58232338A patent/JPS60222113A/ja active Pending
Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6291693A (ja) * | 1985-10-16 | 1987-04-27 | Nikkiso Co Ltd | 動力回収形キヤンドモ−タポンプ |
| JPH0549833B2 (ja) * | 1985-10-16 | 1993-07-27 | Nikkiso Co Ltd | |
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