WO2014141872A1 - 海水淡水化システムおよびエネルギー回収装置 - Google Patents

海水淡水化システムおよびエネルギー回収装置 Download PDF

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信田　昌男
茂雄 滝田
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Definitions

  • the present invention relates to a seawater desalination system that desalinates seawater by removing salinity from seawater, and an energy recovery apparatus suitably used for the seawater desalination system.
  • seawater desalination system in which seawater is passed through a reverse osmosis membrane separation device for desalting as a system for desalinizing seawater.
  • the intake seawater is adjusted to a condition of constant water quality by the pretreatment device, then pressurized by the high pressure pump and pressure-fed to the reverse osmosis membrane separation device, and the reverse osmosis membrane separation device A portion of the high-pressure seawater inside is overcome the reverse osmosis pressure, passes through the reverse osmosis membrane, and is taken out as desalinated fresh water.
  • the other seawater is discharged as concentrated seawater (brine) from the reverse osmosis membrane separation device in a state where the salinity is high and concentrated.
  • the largest operating cost in the seawater desalination system is the power cost, and it depends largely on the energy for raising the seawater after pretreatment to the pressure that can overcome the osmotic pressure, that is, the reverse osmotic pressure, that is, the pressurized energy by the high pressure pump Do.
  • FIG. 13 is a schematic view showing a configuration example of a conventional seawater desalination system.
  • the seawater taken in by the intake pump (not shown) is removed by the pretreatment device 1 to remove suspended solids etc. and adjusted to a predetermined water quality condition, and then passes through the water pump 2 and the high pressure pump line Branch to 3 and energy recovery unit seawater supply line 4.
  • the seawater flowing into the high pressure pump 5 is pressurized by the high pressure pump 5, joined with the seawater pressurized by the energy recovery device 10 and the booster pump 7, and then pressure-fed to the reverse osmosis membrane separation device 8.
  • a portion of the seawater introduced into the reverse osmosis membrane separator 8 overcomes the reverse osmosis pressure and passes through the reverse osmosis membrane (RO membrane) 8a in the reverse osmosis membrane separator 8 as desalted water from which salt has been removed It is taken out via a demineralized water line.
  • the other seawater has a high salinity and becomes concentrated concentrated seawater, which is introduced from the reverse osmosis membrane separation device 8 to the energy recovery device 10 through the concentrated seawater line 9.
  • the seawater pressurized in the energy recovery chambers 11 and 12 is supplied from the check valve module 15 to the booster pump 7 via the booster pump seawater supply line 6.
  • the booster pump 7 boosts the pressure loss of the reverse osmosis membrane separation device 8 and the piping, the pressure loss of the control valve 14, the pressure loss generated in the energy recovery chambers 11, 12 and the check valve module 15, and after boosting
  • the seawater is discharged from the high pressure pump 5 to merge with the seawater, and is pumped to the reverse osmosis membrane separation device 8.
  • the piston in the energy recovery chamber slides on the inner wall of the cylinder, and the sliding member of the piston wears, so regular replacement is necessary, and a long chamber is also required.
  • the machining cost is very expensive because the inner diameter of the cylinder needs to be precisely machined according to the outer diameter of the piston. Therefore, in the patent document 1, the applicant of the present invention uses the cylindrical long chamber as a pressure exchange chamber, provides a plurality of divided flow paths in the chamber, and concentrates the high pressure discharged from the reverse osmosis membrane (RO membrane)
  • RO membrane reverse osmosis membrane
  • a magnet is incorporated in the piston, and a magnet switch for detecting magnetism is provided outside the chamber to detect the position of the piston. Since the piston moves while separating concentrated seawater and seawater, this magnet switch is provided in the vicinity of both ends of the chamber and the moving direction of the piston is switched by a control valve or the like to reciprocate in the chamber. The control was to switch the In addition, detecting the position of a piston using a proximity sensor, a laser, a photo sensor, etc. is also performed. On the other hand, the energy recovery chamber having no piston can not control the amount of water supply and discharge in the same manner because there is no piston. For this reason, it is necessary to perform control which switches water supply and drainage of seawater and concentrated seawater with another means and method.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and in any of the energy recovery chamber without the piston and the energy recovery chamber with the piston, switching between supply and drainage of concentrated seawater and seawater to the energy recovery chamber is required.
  • An object of the present invention is to provide an energy recovery apparatus that can be performed at an accurate timing.
  • the energy recovery apparatus of the present invention flows seawater pumped by a pump to a reverse osmosis membrane separation apparatus, separates it into freshwater and concentrated seawater, and produces freshwater from seawater.
  • a reverse osmosis membrane separation apparatus In an energy recovery apparatus provided in a system and utilizing pressure energy of concentrated seawater discharged from the reverse osmosis membrane separation device as energy for pressurizing a part of the seawater, the concentrated seawater and seawater are supplied and drained, and the pressure of concentrated seawater is supplied.
  • a plurality of chambers for pressurizing seawater by energy a first flow meter used to integrate the flow of seawater or concentrated seawater flowing into the chamber, and integrating the flow of seawater or concentrated seawater discharged from the chamber Installed in each of the plurality of chambers, the flow of concentrated seawater into each chamber and each The integrated flow rate of the chamber is determined based on the flow rate of the first flow meter and / or the second flow rate meter, and the plurality of the plurality of flow rates are determined based on the integrated flow rate.
  • a control device for controlling each switching valve of the chamber wherein the control device controls each switching valve by inputting a single input signal to each switching valve of the plurality of chambers.
  • concentrated seawater discharged from the reverse osmosis membrane separation device is supplied / drained to a plurality of chambers via a switching valve and seawater is supplied / drained to a plurality of chambers, whereby seawater is concentrated by concentrated seawater in each chamber.
  • the pressure can be boosted and discharged (discharged).
  • the integrated flow rate is determined by measuring the flow rate of seawater or concentrated seawater flowing into the chamber with a first flow meter, and the flow rate of seawater or concentrated seawater discharged from the chamber is measured by a second flow meter to determine an integrated flow rate
  • the opening degree of the switching valve By controlling the opening degree of the switching valve by grasping the amount of inflow to the chamber of seawater or concentrated seawater and / or the amount of discharge from the chamber based on the integrated flow rate determined, supply of concentrated seawater and seawater to the chamber Switching can be performed at the correct timing. Furthermore, since the opening degree can be adjusted by one input signal for each switching valve installed in a plurality of chambers, control of a large number of switching valves can be performed easily and reliably.
  • the opening degree and switching time of each switching valve can be controlled by the single input signal. According to the present invention, since the opening degree and the switching time of the switching valve can be adjusted by one input signal, it is possible to control a large number of switching valves more accurately.
  • a trapezoidal wave is used as the single input signal. According to the present invention, by setting the time during which the input signal value takes a constant value, it is possible to adjust the time for keeping the opening degree of each switching valve constant.
  • the opening degree of each of the switching valves is set to change with respect to the input signal based on a preset set value. According to the present invention, since the switching valve is controlled based on the setting value representing the inherent relationship between the input signal value and the opening degree of each switching valve, the opening degree of each switching valve is changed by changing the setting value. It is possible to control while correcting.
  • the control device switches the switching valve of the chamber when the integrated flow rate of the chamber by the first flow meter or the second flow meter reaches a predetermined value.
  • the switching valve is switched when the integrated flow rate reaches a predetermined value after the integration by the first flow meter or the second flow meter is started, so the amount of concentrated seawater flowing into the chamber is predetermined
  • the inflow of concentrated seawater can be stopped when the value is reached. Therefore, concentrated seawater does not flow into the booster pump from the energy recovery device.
  • the inflow of concentrated seawater into the chamber can be determined from the integrated flow rate measured by the first flow meter.
  • the discharge amount (discharge amount) of the seawater from the chamber can be obtained from the integrated flow rate of the seawater measured by the second flow meter.
  • the inflow of concentrated seawater into the chamber can be determined.
  • switching of the switching valve is performed at a value calculated from a predetermined ratio of the actual volume of the chamber.
  • the inflow of concentrated seawater can be stopped when the inflow of the concentrated seawater into the chamber reaches a predetermined percentage (for example, 80 to 90%) of the actual volume of the chamber. Does not flow from the energy recovery device into the booster pump.
  • the inflow of concentrated seawater into the chamber may be determined from the integrated flow rate of the first flow meter, or may be determined from the integrated flow rate of the second flow meter.
  • the control device compares the integrated value of the inflow of concentrated seawater into the chamber with the integrated value of the discharge of concentrated seawater from the chamber, and discharges the chamber from the chamber. Control the flow rate of concentrated seawater.
  • the integrated value of the inflow of concentrated seawater into the chamber and the integrated value of the discharge of concentrated seawater from the chamber are compared, and the flow rate of concentrated seawater discharged from the chamber is controlled. Since the discharge amount of concentrated seawater discharged from the chamber is equal to the inflow amount of seawater flowing into the chamber, the inflow amount of seawater into the chamber can be determined by determining the discharge amount of concentrated seawater from the chamber.
  • the integrated value of the inflow of seawater into the chamber and the integrated value of seawater discharged from the chamber are compared, the integrated value of the inflow of concentrated seawater into the chamber and the integrated value of seawater discharged from the chamber Comparison-It goes without saying that the balance can be taken by comparing the integrated value of the inflow of seawater into the chamber and the integrated value of the discharge of concentrated seawater from the chamber as well, the point is that the fluid flowing into the chamber By comparing the integrated value of fluid discharged from the chamber with the chamber, the flow of concentrated seawater into the booster pump is avoided.
  • the control of the switching valve can freely adjust the inflow of seawater into the chamber and the inflow of concentrated seawater into the chamber.
  • the controller switches the switching so that the integrated value of the inflow of seawater into the chamber is equal to or greater than the integrated value of the inflow of concentrated seawater into the chamber. It is characterized by controlling a valve. According to the present invention, since the switching valve is controlled such that the integrated value of the inflow of seawater into the chamber is equal to or greater than the integrated value of the inflow of concentrated seawater into the chamber, the concentrated seawater has an energy recovery device Does not flow into the booster pump.
  • the control device controls each of the switching valves so as to include a step of simultaneously discharging pressurized seawater from a plurality of chambers.
  • the step of suctioning seawater and the step of pressurizing and discharging the sucked seawater with concentrated seawater are repeated.
  • the other steps are repeated.
  • the switching valve is controlled such that the pressurized seawater is simultaneously discharged from the plurality of chambers, that is, the pulsation of the pressurized seawater is suppressed by overlapping the seawater discharging steps of the plurality of chambers. it can.
  • the energy recovery apparatus is provided in a seawater desalination system for passing seawater pressurized by a pump to a reverse osmosis membrane separation device to separate it into freshwater and concentrated seawater and producing freshwater from seawater, the reverse osmosis membrane
  • an energy recovery apparatus that uses pressure energy of concentrated seawater discharged from a separation device for energy that pressurizes a part of the seawater, a plurality of chambers that supply and drain the concentrated seawater and seawater and pressurize the seawater by pressure energy of the concentrated seawater
  • at least one switching valve installed in each of the plurality of chambers to switch the inflow of concentrated seawater into each chamber and the discharge of concentrated seawater from each chamber, and a single switching valve of each of the plurality of chambers.
  • a controller for controlling each of the switching valves by inputting an input signal.
  • concentrated seawater discharged from the reverse osmosis membrane separation device is supplied / drained to a plurality of chambers via a switching valve and seawater is supplied / drained to a plurality of chambers, whereby seawater is concentrated by concentrated seawater in each chamber.
  • the pressure can be boosted and discharged (discharged). Furthermore, since the opening degree can be adjusted by one input signal for each switching valve installed in a plurality of chambers, control of a large number of switching valves can be performed easily and reliably.
  • the seawater desalination system according to the present invention is a seawater desalination system in which seawater pressurized by a pump is fed to a reverse osmosis membrane separation device to separate it into freshwater and concentrated seawater and produce freshwater from seawater,
  • the energy recovery device according to any one of claims 1 to 10, wherein pressure energy of concentrated seawater discharged from the device is used to pressurize a part of the seawater.
  • the following effects can be obtained. 1) It is possible to switch between concentrated seawater and seawater supply / drainage to multiple chambers at an accurate timing, so there is no need to send seawater with high salinity concentration to the reverse osmosis membrane separation device, so While being able to fully demonstrate the performance of a reverse osmosis membrane separation apparatus without making it fall, the exchange period of reverse osmosis membrane itself can be lengthened. 2) Since a plurality of switching valves can be interlocked and operated by inputting one input signal, it is possible to save time and effort for determining the opening and closing order of the plurality of switching valves.
  • FIG. 1 is a schematic diagram which shows the structural example of the seawater desalination system of this invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a configuration example of the energy recovery apparatus of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the opening degree of the switching valve (vertical axis) and the input signal (horizontal axis).
  • FIG. 4 is a diagram showing a trapezoidal wave signal indicating the relationship between the input signal value IV and time.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the opening degree of the switching valve (vertical axis) and the input signal (horizontal axis).
  • FIG. 6 is a diagram showing the state of the energy recovery apparatus according to the change of the input signal value using the input signal values 0, S, U, and ⁇ 100% shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing the opening / closing operation of the switching valve when the input signal value IV is changed in the form of a trapezoidal wave in a range of ⁇ 100%.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the input signal to the switching valve, the switching operation of each switching valve, the flow rate of intake seawater to the energy recovery chamber, and the flow rate of intake seawater to the energy recovery chamber.
  • FIG. 9 is a flow chart showing the procedure of a control method for realizing the operation of the energy recovery system of the present invention.
  • FIG. 10 is a flow chart showing a procedure of setting time T2 shown in FIG.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a procedure of setting the maximum opening (LIMIT) of the switching valves VD-1 and VD-2 shown in FIG.
  • LIMIT maximum opening
  • FIG. 12A is a graph showing an input signal to a set of switching valves and the operation of the switching valves.
  • FIG. 12B is a diagram showing an input signal having a phase difference.
  • FIG. 13 is a schematic view showing a configuration example of a conventional seawater desalination system.
  • FIGS. 1 to 12 embodiments of a seawater desalination system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 12. Note that, in FIG. 1 to FIG. 12, the same or corresponding components are given the same reference numerals, and duplicate explanations are omitted.
  • FIG. 1 is a schematic diagram which shows the structural example of the seawater desalination system of this invention.
  • the seawater taken in by the intake pump (not shown) is pretreated by the pretreatment device 1 and adjusted to a predetermined water quality condition, and then passes through the water pump 2 and the high pressure pump line 3 and energy It branches to the recovery unit seawater supply line 4.
  • the seawater flowing into the high pressure pump 5 is pressurized by the high pressure pump 5, joined with the seawater pressurized by the energy recovery device 10 and the booster pump 7, and then pressure-fed to the reverse osmosis membrane separation device 8.
  • a portion of the seawater introduced into the reverse osmosis membrane separator 8 overcomes the reverse osmosis pressure and passes through the reverse osmosis membrane (RO membrane) 8a in the reverse osmosis membrane separator 8 as desalted water from which salt has been removed It is taken out via a demineralized water line.
  • the other seawater has a high salinity and becomes concentrated concentrated seawater, which is introduced from the reverse osmosis membrane separation device 8 to the energy recovery device 10 through the concentrated seawater line 9.
  • the interface between concentrated seawater and seawater moves within the two energy recovery chambers 11 and 12 according to the pressure balance of the concentrated seawater and seawater in conjunction with the operation of the switching device 20.
  • the seawater pressurized in the energy recovery chambers 11 and 12 is supplied from the check valve module 15 to the booster pump 7 via the booster pump seawater supply line 6.
  • the booster pump 7 boosts the pressure loss of the reverse osmosis membrane separation device 8 and the piping, the pressure loss in the switching device 20, and the pressure loss generated in the energy recovery chambers 11, 12 and the check valve module 15
  • the seawater is discharged from the high pressure pump 5 to merge with the seawater, and is pumped to the reverse osmosis membrane separation device 8.
  • FIG. 1 illustrates an example in which two energy recovery chambers are provided, three or more energy recovery chambers may be provided.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a configuration example of the energy recovery device 10 of the present invention.
  • the energy recovery device 10 includes two energy recovery chambers 11 and 12.
  • the concentrated seawater line 9 for discharging concentrated seawater from the reverse osmosis membrane separation device 8 is branched into two, and one branch line is connected to the concentrated seawater port P1 of the energy recovery chamber 11 via the switching valve VS-1.
  • the other branch line is connected to the concentrated seawater port P1 of the energy recovery chamber 12 via the switching valve VS-2.
  • the concentrated seawater port P1 of the energy recovery chamber 11 is connected to the concentrated seawater discharge line 16 via the switching valve VD-1, and the concentrated seawater port P1 of the energy recovery chamber 12 is concentrated via the switching valve VD-2.
  • a flow meter FM1 is installed on the upstream side of the switching valves VS-1, VS-2.
  • a flowmeter FM2 is installed downstream of the switching valves VD-1 and VD-2.
  • the switching valves VS-1, VS-2, VD-1, and VD-2 constitute a switching device 20 (see FIG. 1).
  • Each switching valve VS-1, VS-2, VD-1, VD-2 is connected to the control device 21, and the operation of each switching valve VS-1, VS-2, VD-1, VD-2 is controlled It is controlled by the device 21.
  • FIG. 1 Each switching valve VS-1, VS-2, VD-1, VD-2 is connected to the control device 21, and the operation of each switching valve VS-1, VS-2, VD-1, VD-2 is controlled It is controlled by the device 21.
  • a switching valve is a 3-way valve, 4-way valve, and a rotary. Any valve such as a valve having a so-called fluid flow switching function may be used.
  • the seawater port P2 of the energy recovery chamber 11 is connected to the booster pump seawater supply line 6 via the check valve module 15 consisting of four check valves (check valves) and to the energy recovery unit seawater supply line 4 It is connected.
  • the seawater port P2 of the energy recovery chamber 12 is also connected to the booster pump seawater supply line 6 via the check valve module 15 consisting of four check valves (check valves) and to the energy recovery system seawater supply line 4 It is done.
  • a flowmeter FM3 is installed in the booster pump seawater supply line 6.
  • a flow meter FM4 is installed in the energy recovery unit seawater supply line 4.
  • the flow meters FM1, FM2, FM3, and FM4 are connected to the control device 21.
  • the control device 21 integrates the measurement values of the flow meters FM1, FM2, FM3, and FM4, and the like.
  • the control method used in the present invention is an operation control method of a switching valve capable of controlling the opening degree of a plurality of switching valves and the switching time of the switching valve by one input signal.
  • the relationship between the opening degree of the switching valve (vertical axis) and the input signal (horizontal axis) is shown in FIG.
  • the input signal to the switching valve (VS-1, VS-2, VD-1, VD-2) takes a value from -100 (%) to +100 (%) and is shown on the vertical axis
  • the opening degree of the switching valve changes in the range of 0 to 100. That is, the switching valves VS-1 and VS-2 change between 0 and 100 fully closed, and the switching valves VD-1 and VD-2 change between 0 and fully opened as appropriate. Do.
  • Each graph showing the relationship between the opening degree of each switching valve (VS-1, VS-2, VD-1, VD-2) shown in FIG. 3 and the input signal value has four types of set values MO, LI, CC And DZ are expressed by the following equations.
  • the four set values MO, LI, CC, and DZ shown in FIG. 3 are determined as follows. That is, the absolute value of the input signal value when the switching valves VS-1 and VS-2 are fully open (MAX OPENING) is set as the maximum opening degree (LIMIT) of the switching valves VD-1 and VD-2 as MO.
  • the degree of opening and closing of each switching valve that is, the degree of opening changes with the change of the trapezoidal wave signal value IV input to each switching valve, according to the following equation.
  • Expression of change in opening degree of switching valve VS-2 (100 / (CC + MO)) ⁇ (IV + CC) Expression of change in opening degree of switching valve VD-1 ... (LI / (100-DZ)) ⁇ (IV-DZ)
  • the input signal to each switching valve has a value between -100 (%) and +100 (%) as shown on the horizontal axis of FIG. 3, but a trapezoidal wave as an input signal will be described.
  • FIG. 4 shows a trapezoidal wave signal indicating the relationship between input signal value IV and time.
  • the shape of the trapezoidal wave is composed of time T1 and time T2, and the input signal IV as a trapezoidal wave shows a value between -100 (%) and +100 (%) for each switching valve.
  • the time T1 is a time for changing the input signal value IV to 0 to 100%, 100 to 0%, 0 to -100%, -100 to 0%, and by appropriately setting the time T1, the switching valve is opened or closed. You can adjust the time it takes to
  • the time T2 is a holding time after the input signal value IV reaches 100% and -100%, and the holding time after opening and closing of each switching valve can be adjusted by appropriately setting the time T2.
  • FIG. 5 shows the relationship between the degree of opening of the switching valve (vertical axis) and the input signal (horizontal axis).
  • R (%), T (%) and V (%) indicating the opening degree of the switching valve are shown at the left end for convenience.
  • the horizontal axis in FIG. 5 indicates S (%) and U (%) of the input signal value IV.
  • Each switching valve (VS-1, VS-2, VD-1, VD-2) changes its degree of opening based on preset values (MO, LI, CC, DZ) according to the input signal .
  • the opening degrees of VS-1 and VS-2 are both R%, and the opening degrees of VD-1 and VD-2 are both 0%.
  • the opening degree of VS-1 is 0%
  • the opening degree of VS-2 is T%
  • the opening degrees of VD-1 and VD-2 are both 0%.
  • the input signal value is U%
  • the opening degree of VS-1 is 0%
  • the opening degree of VS-2 is V%
  • the opening degrees of VD-1 and VD-2 are 0%.
  • the opening of VS-1 is 0%
  • the opening of VS-2 is fully open (100%)
  • the opening of VD-1 is the maximum opening (LIMIT).
  • the opening degree of VD-2 is 0%.
  • VS-1 changes from full open to an opening defined by MO and CC
  • VD-1 is full close
  • VS-2 from full close
  • the opening is defined by MO and CC
  • VD-2 is fully closed from the opening defined by LI.
  • FIG. 6 is a schematic view showing an energy recovery process in the energy recovery apparatus 10 shown in FIG. 2, and is a view showing a state of the energy recovery apparatus accompanying the change of the input signal value shown in FIG. S% and U% in FIG. 6 are identical to S% and U% in FIG.
  • each switching valve When the input signal value IV is from -S% to + S%, each switching valve is in the state where VS-1 is open, VS-2 is open, VD-1 is closed, and VD-2 is closed, Supply of concentrated seawater to the energy recovery chamber 11 is continued, discharge of high pressure seawater from the energy recovery chamber 11 is continued, supply of concentrated seawater to the energy recovery chamber 12 is started, and discharge of high pressure seawater from the energy recovery chamber 12 Is started. At this time, the interface between the concentrated seawater and the seawater moves from the right to the left in the energy recovery chamber 11 and moves from the right to the left in the energy recovery chamber 12.
  • each switching valve is in the state where VS-1 starts closing, VS-2 opens, VD-1 closes, VD-2 closes, and energy
  • the supply of concentrated seawater to the recovery chamber 11 is stopped, the discharge of high pressure seawater from the energy recovery chamber 11 is stopped, the supply of concentrated seawater to the energy recovery chamber 12 is continued, and the discharge of high pressure seawater from the energy recovery chamber 12 is It will be continued.
  • the interface between the concentrated seawater and the seawater stops at the left end of the movable range in the energy recovery chamber 11, and moves from the right to the left in the energy recovery chamber 12.
  • each switching valve When the input signal value IV is + U% to 100%, each switching valve is in a state where VS-1 is closed, VS-2 is open, VD-1 is open, VD-2 is closed, Supply of low pressure seawater to the recovery chamber 11 is started, discharge of concentrated seawater from the energy recovery chamber 11 is started, supply of concentrated seawater to the energy recovery chamber 12 is continued, and discharge of high pressure seawater from the energy recovery chamber 12 is It will be continued. At this time, the interface between the concentrated seawater and the seawater moves from the left to the right in the energy recovery chamber 11 and from the right to the left in the energy recovery chamber 12. A state where the input signal value is 100% is held for a predetermined time (T2).
  • each switching valve closes VS-1 and opens VS-2.
  • VD-1 is open, VD-2 is closed, supply of low-pressure seawater to energy recovery chamber 11 is continued, discharge of concentrated seawater from energy recovery chamber 11 is continued, concentration to energy recovery chamber 12 is continued Supply of seawater is continued and discharge of high pressure seawater is continued from the energy recovery chamber 12.
  • the interface between the concentrated seawater and the seawater moves from the left to the right in the energy recovery chamber 11 and from the right to the left in the energy recovery chamber 12.
  • each switching valve is in the state where VS-1 is closed, VS-2 is open, VD-1 is closed, VD-2 is closed,
  • the supply of low pressure seawater to the recovery chamber 11 is stopped, the discharge of concentrated seawater from the energy recovery chamber 11 is stopped, the supply of concentrated seawater to the energy recovery chamber 12 is continued, and the discharge of high pressure seawater from the energy recovery chamber 12 is It will be continued.
  • the interface between the concentrated seawater and the seawater stops at the right end of the movable range in the energy recovery chamber 11, and moves from the right to the left in the energy recovery chamber 12.
  • each switching valve When the input signal value IV is from + S% to -S%, each switching valve is in the state where VS-1 is open, VS-2 is open, VD-1 is closed, and VD-2 is closed, Supply of concentrated seawater to the energy recovery chamber 11 is started, discharge of high pressure seawater from the energy recovery chamber 11 is started, supply of concentrated seawater to the energy recovery chamber 12 is continued, discharge of high pressure seawater from the energy recovery chamber 12 Will be continued. At this time, the interface between the concentrated seawater and the seawater moves from the right to the left in the energy recovery chamber 11 and moves from the right to the left in the energy recovery chamber 12.
  • each switching valve When the input signal value IV is -S% to -U%, each switching valve is in the state where VS-1 is open, VS-2 is closed, VD-1 is closed, and VD-2 is closed.
  • the supply of concentrated seawater to the energy recovery chamber 11 is continued, the discharge of high pressure seawater from the energy recovery chamber 11 is continued, the supply of concentrated seawater to the energy recovery chamber 12 is stopped, and the high pressure seawater is discharged from the energy recovery chamber 12 Discharging is stopped.
  • the interface between the concentrated seawater and the seawater moves from right to left in the energy recovery chamber 11 and stops at the left end of the movable range in the energy recovery chamber 12.
  • each switching valve When the input signal value IV is -U% to -100%, each switching valve is in the state where VS-1 is open, VS-2 is closed, VD-1 is closed, and VD-2 is open.
  • the supply of concentrated seawater to the energy recovery chamber 11 is continued, the discharge of high pressure seawater from the energy recovery chamber 11 is continued, the supply of low pressure seawater to the energy recovery chamber 12 is started, and the concentrated seawater is collected from the energy recovery chamber 12 Discharge is started.
  • the interface between the concentrated seawater and the seawater moves from right to left in the energy recovery chamber 11 and moves from left to right in the energy recovery chamber 12.
  • the state of the input signal value of -100% is held for a predetermined time (T2).
  • each switching valve opens the VS-1, VS-2 Is closed, VD-1 is closed, VD-2 is open, the supply of concentrated seawater to the energy recovery chamber 11 is continued, and discharge of high pressure seawater from the energy recovery chamber 11 is continued, and the energy recovery chamber 12 is closed.
  • the supply of low-pressure seawater to the fuel is continued, and the discharge of concentrated seawater from the energy recovery chamber 12 is continued.
  • the interface between the concentrated seawater and the seawater moves from right to left in the energy recovery chamber 11 and moves from left to right in the energy recovery chamber 12.
  • FIG. 7 is a diagram showing the opening / closing operation of the switching valve when the input signal value IV is changed in the form of a trapezoidal wave in a range of ⁇ 100%.
  • each switching valve (VS-1, VS-2, VD-1, VD-2) performs a predetermined operation according to an input signal to each switching valve, that is, responds to one input signal.
  • Each of the switching valves performs its own operation.
  • the middle graph shows the switching operation of the switching valve VS-1 (thick solid line) and the switching valve VS-2 (thick dotted line)
  • the lower graph shows the switching operation of the switching valve VD-1 (thick solid line) and the switching valve VD-2 (thick dotted line).
  • the shape of the trapezoidal wave is constituted by the time T1 and the time T2, and the input signal IV as the trapezoidal wave is -100 (%) to +100 (%) for each switching valve. Indicates the value between).
  • the time T1 is a time for changing the input signal value IV to 0 to 100%, 100 to 0%, 0 to -100%, -100 to 0%, and by appropriately setting the time T1, the switching valve is opened or closed. You can adjust the time it takes to
  • the time T2 is a holding time after the input signal value IV reaches 100% and -100%, and the holding time after opening and closing of each switching valve can be adjusted by appropriately setting the time T2.
  • the switching valve VS-1 continues the closing operation, and after being fully closed, continues the fully closed state for a predetermined time, and then starts the opening operation, and the maximum opening degree After the state is reached, the state is continued for a predetermined time. Thereafter, the closing operation is started, and a series of operations are repeated.
  • the switching valve VS-2 continues the opening operation, and after reaching the maximum opening state, continues the state for a predetermined time, then enters the closing operation, and after being fully closed, continues the fully closed state for a predetermined time. After that, the opening operation is started and a series of operations are repeated.
  • the predetermined time for continuing the state of the maximum opening in the operation of switching valves VS-1 and VS-2 is longer than time T2, and the predetermined time for continuing the fully closed state is longer than the continuation time of the maximum opening state. It is a long time.
  • the switching valve VD-1 starts the opening operation after the fully closed state continues, and the time T2 elapses after reaching the preset maximum opening degree (LIMIT).
  • the open state is continued until the closing operation is started, and after the fully closed state is reached, the fully closed state is continued while the input signal is in the opening dead zone (DEAD ZONE).
  • the switching valve VD-2 performs the same operation in the next 1 ⁇ 2 cycle. That is, the switching valve VD-2 starts the opening operation after the fully closed state continues, and continues the open state until the time T2 elapses after reaching the preset maximum opening degree (LIMIT), and then closes. After the operation is started and the fully closed state is reached, the fully closed state is continued while the input signal is in the opening dead zone (DEAD ZONE).
  • FIG. 8 shows input signals to the switching valve, opening and closing operations of the switching valves VS-1, VS-2, opening and closing operations of the switching valves VD-1, VD-2, intake seawater flow rate and energy to the energy recovery chambers 11, 12 It is each graph which shows the relationship with the suction
  • FIG. 8 Each of the top three graphs in FIG. 8 is the same as the three graphs shown in FIG.
  • the lowermost graph in FIG. 8 shows the intake seawater flow rate and intake concentrated seawater to the energy recovery chambers 11 and 12 when each switching valve is in the open / close state shown in FIG. 8 corresponding to the change of the input signal value to the switching valve. Indicates the flow rate. As shown in the lowermost graph of FIG.
  • the flow rate of the chamber suction seawater repeats the trapezoidal shape change, and the flow rate of the chamber suction concentrated seawater is constant in all steps.
  • the chamber suction seawater flow rate and the chamber discharge concentrated seawater flow rate change the same, and the chamber suction concentrated seawater flow rate and the chamber discharge seawater flow rate change the same.
  • the relationship between the input signal and the intake seawater flow rate to the energy recovery chambers 11 and 12 is as follows.
  • the intake seawater flow rate to the energy recovery chamber 11 is 0, and when the input signal value becomes U% (see FIG. 5), that is, when the opening dead zone (DEAD ZONE) is exceeded
  • U% see FIG. 5
  • the input signal value becomes U% see FIG. 5
  • the intake of seawater into the energy recovery chamber 11 becomes a constant flow rate
  • the input signal keeps a constant flow rate during +100 (time T2) .
  • the input signal starts to decrease from +100, the intake of seawater into the energy recovery chamber 11 also decreases, and when the input signal value becomes U%, the intake of seawater is ended.
  • the intake seawater flow rate is 0 until the input signal value reaches -U%, and when the input signal value decreases below -U%, intake of seawater to the energy recovery chamber 12 is started, and the energy is reached when the input signal reaches -100.
  • the intake of seawater into the recovery chamber 12 has a constant flow rate, and the constant flow rate is maintained while the input signal is -100 (time T2).
  • time T2 time T2
  • the intake seawater flow rate is zero until the input signal value changes from -U% to zero.
  • the cycle from when the input signal value changes from 0 to 0 is 1/2 cycle.
  • the relationship between the input signal and the intake concentrated seawater flow into the energy recovery chambers 11 and 12 is as follows.
  • concentrated seawater is simultaneously sucked into the energy recovery chambers 11 and 12, and when the input signal value becomes S%, the condensed seawater intake into the energy recovery chamber 11 is stopped, but the energy Concentrated seawater is continuously sucked into the recovery chamber 12.
  • the intake amount of concentrated seawater becomes constant when the opening degree of the switching valve VS-2 becomes the maximum opening amount, and then the intake amount of concentrated seawater is constant while the input signal value is + 100% (during time T2).
  • the intake amount of concentrated seawater into the chamber 12 is constant until the input signal value decreases from + 100% until the opening degree of the switching valve VS-2 is the maximum opening degree, and then the intake amount decreases, but the input signal
  • suction of concentrated seawater into the chamber 11 starts. Concentrated seawater is sucked into both chambers 11 and 12 while the input signal value is from S% to -S%.
  • the input signal value is ⁇ S%, the suction of concentrated seawater into the chamber 12 is stopped, but the concentrated seawater is continuously sucked into the energy recovery chamber 11.
  • the intake amount of concentrated seawater becomes constant when the opening degree of the switching valve VS-1 reaches the maximum opening degree, and then the intake amount of concentrated seawater is constant while the input signal value is -100% (during time T2) .
  • the intake amount of concentrated seawater into the chamber 11 is constant until the input signal value starts to increase from -100% until the opening degree of the switching valve VS-1 is the maximum opening degree, and then the intake amount decreases, but the input
  • suction of concentrated seawater into the chamber 12 starts. While the input signal value is from -S% to 0 (+ S%), concentrated seawater is sucked into both chambers 11 and 12.
  • the range of the input signal value IV is divided into ⁇ S%, ⁇ U% and ⁇ 100% as shown in FIG.
  • the contact interface between concentrated seawater and seawater simultaneously becomes a step of seawater pressurization. This makes it possible to suppress the pulsation of the pressurized seawater discharged from the energy recovery device to the booster pump.
  • the setting (control) of the maximum opening of the switching valves VD-1 and VD-2 on the concentrated seawater discharge side is: integrated flow of concentrated seawater supplied to the energy recovery device ⁇ supply to the energy recovery device And the difference between the two integrated flow rates can also be adjusted.
  • the following is realized. 1) Concentrated seawater does not flow into the booster pump from the energy recovery device. 2) Seawater is not discharged more than necessary from the energy recovery system. Also, by setting the maximum opening (LIMIT) of the switching valves VD-1 and VD-2 appropriately, the integrated flow rate of concentrated seawater supplied to the energy recovery device and the integrated flow rate of seawater supplied to the energy recovery device can be freely set. It becomes possible to adjust.
  • the control method that is, the timing of switching the switching valves by changing the input signal value
  • the automatic adjustment of the supplied concentrated seawater flow rate and the supplied seawater flow rate will be specifically described.
  • the following automatic adjustment can be performed on each switching valve.
  • the switching time of each switching valve refers to time T1 and time T2 shown in FIG. 7 and FIG. 8, that is, an element determining the shape of trapezoidal wave of input signal. is there.
  • the input signal value takes a value between 0% and + 100% in a half cycle, that is, at time T1
  • any one of the switching valves opens and closes. It is time to do the operation.
  • the flow meter FM3 may be used.
  • the operation is as follows. As shown in the top right of FIG. 6, integration of the concentrated seawater flow rate into the chamber 11 is started from the time when the switching valve VS-1 starts to open, and the integration value is a predetermined ratio of the actual volume of the energy recovery chamber (80 When -90% is reached, time T2 is ended and switching valve VS-1 is closed. Integration of the concentrated seawater flow rate into the chamber 12 is started from the time when the VS-2 starts to open as shown in the top left column in FIG. 6, and the integration value is a predetermined percentage of the actual volume of the energy recovery chamber (80-90 When%) is reached, time T2 is ended and switching valve VS-2 is closed.
  • the method of adjusting the switching time T2 integrates the flow rate of the concentrated concentrated seawater supplied to the energy recovery device from the opening of the switching valve VS-1 or VS-2 to the closing end, and this integrated flow rate If the value is equal to or more than the volume of the energy recovery chamber (or a predetermined ratio of the actual volume of the chamber), the time T2 is shortened in the next cycle, and this integrated flow value is the volume of the energy recovery chamber (or the predetermined volume of the chamber's actual volume) If it is less than the ratio, the time T2 is lengthened in the next cycle.
  • the amount of increase or decrease in the next cycle of time T2 may be set in advance, or the amount of increase or decrease may be changed according to the amount of deviation from the energy recovery chamber volume. If the deviation amount is small, increase or decrease the amount of increase or decrease.
  • the maximum opening degree (LIMIT) of the switching valve VD-1 and VD-2 is automatic In this method, the amount of supplied concentrated seawater to the energy recovery chamber is balanced with the amount of supplied seawater.
  • the lowermost graph of FIG. 8 shows the supplied seawater flow rate to the energy recovery chamber and the supplied concentrated seawater flow rate to the energy recovery chamber.
  • the intake seawater flow rate to the energy recovery chamber is not constant but increases or decreases, and during time T2, the intake seawater flow rate is a maximum at a constant amount,
  • the input signal value at which the switching valves VD-1 and VD-2 are fully closed is between 0 and U% and between 0 and -U% (see FIG. 5)
  • the intake seawater flow rate is zero.
  • the suction concentrated seawater flow rate to the energy recovery chamber is constant.
  • the concentrated seawater supplied to the energy recovery apparatus does not flow into the booster pump, it is necessary to make the water volume of the concentrated seawater introduced and derived in each chamber equal to the water volume of the seawater.
  • the concentrated seawater is sucked into the chamber in 1 ⁇ 2 cycle (A), and the integrated value of the suction concentrated seawater flow rate at this time becomes a rectangular area A.
  • the input signal value takes a value of U to 100% (or -U to -100%)
  • seawater is sucked into the chamber, and the integrated value of the intake seawater flow rate at this time becomes the area B of trapezoidal shape.
  • the energy recovery chamber is gradually filled with concentrated seawater only, and then the concentrated seawater flows into the booster pump and is introduced into the reverse osmosis membrane (RO membrane) to reduce the desalting rate or reversely. Promotes the deterioration of the permeable membrane (RO membrane).
  • RO membrane reverse osmosis membrane
  • the switching valves VD-1 and VD are set so that the integrated value of the supplied concentrated seawater and the integrated value of the supplied seawater of each chamber in the process of water supply and drainage of concentrated seawater and seawater in the energy recovery apparatus satisfy the following conditions.
  • Integrated value of feed seawater flow rate to energy recovery device ⁇ Integrated value of feed concentrated seawater flow rate to energy recovery device With this, it is possible to maintain a state where concentrated seawater does not always flow into the booster pump.
  • the opening degree of the switch valves VS-1 and VS-2 on the supply concentrated seawater side of the energy recovery device is basically Fully open.
  • FIG. 8 further shows the trapezoidal wave of the input signal, the opening / closing operation of the switching valves VS-1, VS-2, and the opening / closing operation of the switching valves VD-1, VD-2. These operations are as described in FIG.
  • the lowermost graph in FIG. 8 shows the flow rate of intake concentrated seawater to the energy recovery apparatus and the flow rate of intake seawater according to the change of the input signal value.
  • the flow meter FM2 may be used. 2) At the end of the 1 ⁇ 2 cycle (A), the integration of the intake concentrated seawater flow rate and the integration of the intake seawater flow rate end.
  • the integrated value of the suction concentrated seawater flow rate at this time is a rectangular area A, and the integrated value of the suctioned seawater flow rate is a trapezoidal area B. The integrated value is similarly obtained in the next half cycle (B).
  • the increase / decrease amount of the maximum opening degree (LIMIT) of the switching valves VD-1 and VD-2 may use a predetermined value (set value) or may be changed according to the comparison result of the integrated values. That is, if the difference between the integrated values is large, the amount of increase or decrease may be increased, and if the difference between the integrated values is small, the amount of increase or decrease may be decreased.
  • the integrated value comparison result of the half cycle (B) is reflected on the next half cycle (B). That is, the integrated value comparison result is reflected to adjust (control) the maximum opening degree (LIMIT) of the switching valve VD-1. 4) While the input signal value increases from 0 to + 100% and decreases again from 100 to 0% (or decreases from 0 to -100% and increases again from -100 to 0%), the switching valve VS-1 , VS-2 are controlled in the above-mentioned 1) to 3) in each half cycle from the opening start to the closing end. In addition, in order to satisfy the conditions in the procedure 3) with certainty, it may be possible to carry out the above conditions after multiplying the integrated value of the supply concentrated seawater flow rate to the energy recovery apparatus by a preset coefficient.
  • FIG. 9 is a flow chart showing the procedure of a control method for realizing the operation of the energy recovery system of the present invention.
  • the operation control of the energy recovery device EPD
  • the counter of the flow meter FM1 that measures the flow rate of the concentrated concentrated seawater supplied to the energy recovery device is reset.
  • the flow meter FM1 may be replaced with the flow meter FM3.
  • the counter of the flow meter FM4 that measures the supplied seawater flow rate to the energy recovery device is reset.
  • the flow meter FM4 may be replaced with the flow meter FM2.
  • the trapezoidal wave signal which drives each switching valve is input.
  • FIG. 10 is a flow chart showing a procedure of setting time T2 shown in FIG.
  • the time T2 setting compares the integrated flow rate of concentrated seawater with a predetermined ratio (for example, 80 to 90%) of the actual volume of the chamber, and when the integrated flow rate of concentrated seawater is smaller than the predetermined ratio of the actual volume of the chamber, The time T2 is set again. That is, as shown in FIG. 10, the absolute value of Vbi-Vc is defined in advance by comparing the integrated flow rate value (Vbi) of concentrated seawater obtained by the flow meter FM1 with a predetermined ratio (Vc) of the actual volume of the chamber.
  • Vbi integrated flow rate value
  • the time T2 is set without changing T2. If it is outside the predetermined range ( ⁇ Vo) (in the case of YES), the time T2 is lengthened at a predetermined rate to end the setting of the time T2 so as to increase the integrated flow rate value of the concentrated seawater.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a procedure of setting the maximum opening (LIMIT) of the switching valves VD-1 and VD-2 shown in FIG.
  • the integrated flow rate value (Vbi) of concentrated seawater obtained by the flow meter FM1 and the integrated flow rate value (Vsi) of seawater obtained by the flow meter FM4 are compared, and whether Vbi-Vsi ⁇ 0 is satisfied? If NO (if Vbi is greater than or equal to Vsi), it is necessary to increase the supplied seawater flow rate, so the maximum opening (LIMIT) is increased by a predetermined degree.
  • Vbi-Vsi when Vbi is less than Vsi, it is determined whether the absolute value of Vbi-Vsi is out of a predetermined range ( ⁇ Vi), and in the case of out of the range (in the case of YES)
  • the maximum opening degree (LIMIT) of -1 and VD-2 is reduced by a previously defined degree (%) to finish setting the maximum opening degree, and when it is within the range (in the case of NO), switching valve VD-1 , And leave the maximum opening (LIMIT) of VD-2 as it is and complete the setting of the maximum opening.
  • each switching valve determines the opening / closing order of each switching valve in advance, and the switching valve is opened / closed according to the order.
  • the energy recovery system is used in an actual plant, many energy recovery systems are used simultaneously. In this case, there is a problem that it takes a lot of time to determine in advance the opening and closing order of the plurality of switching valves.
  • it is easy to introduce an error in the determination of the opening and closing order of the plurality of switching valves and if there is an error, not only the function of the energy recovery device is lost, but the whole plant is adversely affected.
  • the booster pump will be closed, which leads to failure of the booster pump.
  • the supply flow rate to the reverse osmosis membrane separation device decreases, and the required fresh water flow rate can not be obtained.
  • the present invention it is possible to interlock a plurality of switching valves by one type of input signal, it is not necessary to determine in advance the opening / closing order of a plurality of switching valves, which saves time and also a plurality of switchings. It is possible to avoid the occurrence of a problem due to an error in the opening and closing order of the valve. That is, the opening and closing states of the two switching valves installed in each chamber are indicated by the opening degree, and the relationship between the opening degree of the switching valve and the signal value to be input is represented using the switching valve setting value. In the embodiment described above, the relationship between the opening of the two sets of switching valves in two chambers, that is, the four switching valves and the input signal value is used.
  • FIGS. 12A and 12B are graphs showing an input signal to a set of switching valves, a graph showing the operation of the switching valves, and an input signal with a phase difference.
  • two switching valves VS and VD are used per chamber.
  • the switching valve set values CC, DZ, MO, LI are set, and the degree of opening or closing of each switching valve VS, VD, that is, the opening degree is a trapezoidal wave input to each switching valve.
  • the signal value IV changes, it changes according to the following equation. Formula of change in opening of switching valve VS ...
  • the input signal here sets the form of the trapezoidal wave signal.
  • the input signal is an input signal to the first pair of switching valves, a plurality of second switching valve pairs, a plurality of third switching valve pairs, etc. are provided with a phase difference in time.
  • the phase difference in this case is set in advance.
  • the present invention is applicable to a seawater desalination system that desalinates seawater by removing salinity from seawater, and an energy recovery apparatus suitably used for the seawater desalination system.

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Abstract

　本発明は、海水淡水化システムに好適に用いられるエネルギー回収装置に関する。エネルギー回収装置は、濃縮海水および海水を給排水して濃縮海水の圧力エネルギーによって海水を昇圧する複数のチャンバー（１１，１２）と、チャンバーに流入する海水または濃縮海水の流量を積算する第１流量計（ＦＭ１）と、チャンバーから排出される海水または濃縮海水の流量を積算する第２流量計（ＦＭ２）と、複数のチャンバーに設置され濃縮海水の流入と排出を切換える少なくとも１つの切換弁（ＶＳ－１，ＶＤ－１）と、流量計の流量から求めたチャンバーの積算流量に基づいて複数のチャンバーの各切換弁を制御する制御装置（２１）とを備えている。制御装置は複数のチャンバーの各切換弁に単一の入力信号を入力して各切換弁を制御する。

Description

海水淡水化システムおよびエネルギー回収装置
　本発明は、海水から塩分を除去して海水を淡水化する海水淡水化システムおよび該海水淡水化システムに好適に用いられるエネルギー回収装置に関するものである。
　従来、海水を淡水化するシステムとして、海水を逆浸透膜分離装置に通水して脱塩する海水淡水化システムが知られている。この海水淡水化システムにおいては、取水された海水は、前処理装置により一定水質の条件に整えられたのち、高圧ポンプにより加圧され、逆浸透膜分離装置へと圧送され、逆浸透膜分離装置内の高圧海水の一部は、逆浸透圧力に打ち勝って逆浸透膜を通過し、塩分が除去された淡水として取り出される。その他の海水は、塩分濃度が高くなり濃縮された状態で逆浸透膜分離装置から濃縮海水（ブライン）として排出される。ここで、海水淡水化システムにおける最大の運転コストは電力費であり、前処理後の海水を浸透圧に打ち勝てる圧力即ち逆浸透圧まで上昇させるためのエネルギー、つまり高圧ポンプによる加圧エネルギーに大きく依存する。
　すなわち、海水淡水化プラントにおける電力費の半分以上は、高圧ポンプによる加圧に費やされることが多い。従って、逆浸透膜分離装置から排出される高塩分濃度で高圧の濃縮海水が保有する圧力エネルギーを、海水の一部を昇圧するのに利用することが行われている。そして、逆浸透膜分離装置から排出される濃縮海水の圧力エネルギーを海水の一部を昇圧するのに利用する手段として、円筒の筒内に移動可能に嵌装されたピストンによって円筒の内部を２つの空間に分離し、２つの空間の一方に濃縮海水の出入りを行う濃縮海水ポートを設け、もう一方に海水の出入りを行う海水ポートを設けたエネルギー回収チャンバーを利用することが行われている。
　図１３は、従来の海水淡水化システムの構成例を示す模式図である。図１３に示すように、取水ポンプ（図示しない）により取水された海水は、前処理装置１により浮遊物等が除去されて所定の水質条件に整えられたのち、送水ポンプ２を経て高圧ポンプライン３とエネルギー回収装置海水供給ライン４に分岐する。高圧ポンプ５へ流入した海水は、高圧ポンプ５により加圧され、エネルギー回収装置１０とブースターポンプ７とにより昇圧された海水と合流した後、逆浸透膜分離装置８へ圧送される。
　逆浸透膜分離装置８に導入された海水の一部は、逆浸透圧に打ち勝って逆浸透膜分離装置８内の逆浸透膜（ＲＯ膜）８ａを通過し、塩分が除去された脱塩水として脱塩水ラインを経て取り出される。その他の海水は、塩分濃度が高くなり、濃縮された濃縮海水となり逆浸透膜分離装置８から濃縮海水ライン９を通じエネルギー回収装置１０に導入される。
　エネルギー回収装置１０においては、制御弁１４の動作に伴って、２つのエネルギー回収チャンバー１１，１２内では、ピストン１３，１３の移動により送水ポンプ２からチェック弁モジュール１５に通じた海水の導入と高圧の濃縮海水（リジェクト）を利用した海水の昇圧、吐出しを行う。
　エネルギー回収チャンバー１１，１２内で昇圧された海水は、チェック弁モジュール１５からブースターポンプ海水供給ライン６を介してブースターポンプ７へ供給される。ここでブースターポンプ７により、逆浸透膜分離装置８や配管の圧力損失、制御弁１４における圧力損失、エネルギー回収チャンバー１１，１２およびチェック弁モジュール１５内で発生する圧力損失分を昇圧後、昇圧後の海水を高圧ポンプ５の吐出し海水と合流させ、逆浸透膜分離装置８へ圧送する。
　上述した従来のエネルギー回収チャンバーにおいては、エネルギー回収チャンバー内のピストンはシリンダ内壁と摺動することになり、ピストンの摺動部材が摩耗するので定期的な交換が必要であり、また長尺のチャンバーの内径をピストンの外形に合わせて精度よく加工する必要があり、加工コストが非常に高価であった。
　そのため、本件出願人は、特許文献１において円筒形長尺のチャンバーを圧力交換チャンバーとし、チャンバー内に複数の区画された流路を設けて逆浸透膜（ＲＯ膜）から排出される高圧の濃縮海水で直接海水を加圧する方式を採用することにより、ピストンの無い形態のエネルギー回収チャンバーを提案した。
特開２０１０－２８４６４２号公報
　ピストンを備えた従来のエネルギー回収チャンバーにおいては、ピストンに磁石を内蔵し、チャンバー外部に磁気を検出するマグネットスイッチを設けてピストンの位置を検知していた。ピストンが濃縮海水と海水を分離しながら移動するので、このマグネットスイッチをチャンバーの両端近傍に設けてピストンの移動方向を制御弁などで切り替えてチャンバー内で往復させることがすなわち海水と濃縮海水の給排水の切り替えを行う制御となっていた。なお、ピストンの位置を近接センサ、レーザ、フォトセンサなどを用いて検知することも行われている。
　一方、ピストンの無い形態のエネルギー回収チャンバーは、ピストンがないため同様の方法で給排水量を制御することができない。このため、海水と濃縮海水の給排水の切り替えを行う制御を別な手段、手法で行う必要がある。
　本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、ピストンが無い形態のエネルギー回収チャンバーおよびピストンが有る形態のエネルギー回収チャンバーのいずれにおいても、エネルギー回収チャンバーへの濃縮海水と海水の給排水の切り替えを正確なタイミングで行うことができるエネルギー回収装置を提供することを目的とする。
　上述した目的を達成するために、本発明のエネルギー回収装置は、ポンプによって昇圧した海水を逆浸透膜分離装置に通水して淡水と濃縮海水に分離して海水から淡水を生成する海水淡水化システムに設けられ、前記逆浸透膜分離装置から吐出される濃縮海水の圧力エネルギーを前記海水の一部を昇圧するエネルギーに利用するエネルギー回収装置において、濃縮海水および海水を給排水して濃縮海水の圧力エネルギーによって海水を昇圧する複数のチャンバーと、前記チャンバーに流入する海水または濃縮海水の流量を積算するために用いる第１流量計と、前記チャンバーから排出される海水または濃縮海水の流量を積算するために用いる第２流量計と、前記複数のチャンバーの各々に設置され、各チャンバーへの濃縮海水の流入と各チャンバーからの濃縮海水の排出を切り換える少なくとも１つの切換弁と、前記第１流量計および／または前記第２流量計の流量に基づき前記チャンバーの積算流量を求めて該積算流量に基づいて前記複数のチャンバーの各切換弁を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は前記複数のチャンバーの各切換弁に単一の入力信号を入力して前記各切換弁を制御することを特徴とする。
　本発明によれば、逆浸透膜分離装置から吐出される濃縮海水を切換弁を介して複数のチャンバーに給排水するとともに海水を複数のチャンバーに給排水することにより、各チャンバー内において濃縮海水によって海水を昇圧して吐出（排出）することができる。チャンバー内に流入する海水または濃縮海水の流量を第１流量計により測定して積算流量を求め、またチャンバーから排出される海水または濃縮海水の流量を第２流量計により測定して積算流量を求め、求めた積算流量に基づいて海水または濃縮海水のチャンバーへの流入量および／またはチャンバーからの排出量を把握して切換弁の開度を制御することにより、チャンバーへの濃縮海水と海水の給排水の切り換えを正確なタイミングで行うことができる。さらに、複数のチャンバーに設置される各切換弁に対して１つの入力信号で開度を調節することができるため、容易にかつ確実に多数の切換弁の制御ができる。
　本発明の好ましい態様によれば、前記単一の入力信号によって前記各切換弁の開度および切換時間を制御可能であることを特徴とする。
　本発明によれば、１つの入力信号で切換弁の開度および切換時間を調節することができるため、より的確に多数の切換弁の制御ができる。
　本発明の好ましい態様によれば、前記単一の入力信号として台形波を用いることを特徴とする。
　本発明によれば、入力した信号値が一定値をとる時間を設けることにより各切換弁の開度を一定に保持する時間を調整することができる。
　本発明の好ましい態様によれば、前記各切換弁の開度は、予め規定された設定値に基づき前記入力信号に対して変化するように設定されていることを特徴とする。
　本発明によれば、入力される信号値とそれぞれの切換弁の開度との固有の関係を表す設定値に基づき切換弁を制御するため、設定値を変えることにより各切換弁の開度を修正しつつ制御することができる。
　本発明の好ましい態様によれば、前記制御装置は、前記第１流量計または前記第２流量計による前記チャンバーの積算流量が所定値に到達したときに前記チャンバーの前記切換弁の切換を行うように制御することを特徴とする。
　本発明によれば、第１流量計または第２流量計による積算を開始してから積算流量が所定値に到達したときに切換弁の切換を行うので、チャンバーへの濃縮海水の流入量が所定値に到達したタイミングで濃縮海水の流入を停止することができる。そのため、濃縮海水がエネルギー回収装置からブースターポンプに流入することがない。この場合、チャンバーへの濃縮海水の流入量は、第１流量計で測定した積算流量から求めることができる。また、チャンバーへ濃縮海水が流入するとチャンバー内の海水が排出（吐出）されるので、チャンバーからの海水の排出量（吐出量）を第２流量計で測定した海水の積算流量から求めることにより、チャンバーへの濃縮海水の流入量を求めることができる。
　本発明の好ましい態様によれば、前記チャンバーの実容積の所定の割合から算定される値で前記切換弁の切換を行うことを特徴とする。
　本発明によれば、チャンバーへの濃縮海水の流入量がチャンバーの実容積の所定の割合（例えば、８０～９０％）に到達したときに濃縮海水の流入を停止することができるため、濃縮海水がエネルギー回収装置からブースターポンプに流入することがない。上述したように、チャンバーへの濃縮海水の流入量は、第１流量計の積算流量から求めてもよいし、第２流量計の積算流量から求めてもよい。
　本発明の好ましい態様によれば、前記制御装置は、前記チャンバーへの濃縮海水の流入量の積算値と前記チャンバーからの濃縮海水の排出量の積算値とを比較して、前記チャンバーから排出される濃縮海水の流量を制御することを特徴とする。
　本発明によれば、チャンバーへの濃縮海水の流入量の積算値とチャンバーからの濃縮海水の排出量の積算値とを比較し、チャンバーから排出される濃縮海水の流量を制御する。チャンバーから排出される濃縮海水の排出量は、チャンバーに流入する海水の流入量と等しいため、チャンバーからの濃縮海水の排出量を求めることによりチャンバーへの海水の流入量を求めることができる。したがって、チャンバーへの濃縮海水の流入量の積算値とチャンバーからの濃縮海水の排出量の積算値とを比較することによって、チャンバーへの濃縮海水の流入量とチャンバーへの海水の流入量のバランスをとることができる。このバランスを適正にとることにより、濃縮海水がエネルギー回収装置からブースターポンプに流入することがない。
　また、上記より
・チャンバーへの海水の流入量の積算値とチャンバーから排出される海水の積算値を比較
・チャンバーへの濃縮海水の流入量の積算値とチャンバーから排出される海水の積算値を比較
・チャンバーへの海水の流入量の積算値とチャンバーからの濃縮海水の排出量の積算値を比較
することによっても、前記バランスを取ることができることは言うまでもなく、要は、チャンバーへ流入する流体とチャンバーから排出される流体の積算値を比較することにより、濃縮海水のブースターポンプへの流入を回避する。
　ここでは、チャンバーへの濃縮海水の流入量の積算値とチャンバーからの濃縮海水の排出量の積算値を比較する場合について記載する。
　なお、本発明によれば、前記切換弁の制御により、チャンバーへの海水の流入量とチャンバーへの濃縮海水の流入量を自在に調整することができる。
　本発明の好ましい態様によれば、前記制御装置は、前記チャンバーへの海水の流入量の積算値が前記チャンバーへの濃縮海水の流入量の積算値と等しく、もしくは、多くなるように、前記切換弁を制御することを特徴とする。
　本発明によれば、チャンバーへの海水の流入量の積算値がチャンバーへの濃縮海水の流入量の積算値と等しく、もしくは、多くなるように切換弁を制御するので、濃縮海水がエネルギー回収装置からブースターポンプへ流入することがない。
　本発明の好ましい態様によれば、前記制御装置は、複数のチャンバーから昇圧された海水を同時に排出する工程を含むように前記各切換弁を制御することを特徴とする。
　複数のチャンバーにおいて、海水を吸入する工程と、吸入された海水を濃縮海水によって昇圧して吐出（排出）する工程とを繰り返すが、この場合、一つのチャンバーが海水吐出工程を終了したときに他のチャンバーが海水吐出工程を開始するように切換弁を制御すると、切換時に昇圧海水の脈動が起こる。そのため、本発明では、複数のチャンバーから昇圧された海水が同時に吐出されるように切換弁を制御し、すなわち複数のチャンバーの海水吐出工程を重複させることにより、昇圧海水の脈動を抑制することができる。
　本発明のエネルギー回収装置は、ポンプによって昇圧した海水を逆浸透膜分離装置に通水して淡水と濃縮海水に分離して海水から淡水を生成する海水淡水化システムに設けられ、前記逆浸透膜分離装置から吐出される濃縮海水の圧力エネルギーを前記海水の一部を昇圧するエネルギーに利用するエネルギー回収装置において、濃縮海水および海水を給排水して濃縮海水の圧力エネルギーによって海水を昇圧する複数のチャンバーと、前記複数のチャンバーの各々に設置され、各チャンバーへの濃縮海水の流入と各チャンバーからの濃縮海水の排出を切り換える少なくとも１つの切換弁と、前記複数のチャンバーの各切換弁に単一の入力信号を入力して前記各切換弁を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、逆浸透膜分離装置から吐出される濃縮海水を切換弁を介して複数のチャンバーに給排水するとともに海水を複数のチャンバーに給排水することにより、各チャンバー内において濃縮海水によって海水を昇圧して吐出（排出）することができる。さらに、複数のチャンバーに設置される各切換弁に対して１つの入力信号で開度を調節することができるため、容易にかつ確実に多数の切換弁の制御ができる。
　本発明の海水淡水化システムは、ポンプによって昇圧した海水を逆浸透膜分離装置に通水して淡水と濃縮海水に分離して海水から淡水を生成する海水淡水化システムにおいて、前記逆浸透膜分離装置から吐出される濃縮海水の圧力エネルギーを前記海水の一部を昇圧するのに利用する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のエネルギー回収装置を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、以下に列挙する効果を奏する。
１）複数のチャンバーへの濃縮海水と海水の給排水の切り換えを正確なタイミングで行うことができるため、塩分濃度の高い海水を逆浸透膜分離装置に送ってしまうことがないので、脱塩率を低下させることなく逆浸透膜分離装置の性能を十分に発揮することができるとともに、逆浸透膜自体の交換周期を長くすることができる。
２）一つの入力信号を入力することにより複数の切換弁を連動して動作させることができるため、複数の切換弁の開閉順序を決める手間が省略でき、時間の節約になる。また、多数の切換弁の開閉順序を決める際に順序を誤って決めてしまうことがなくなり、装置の機能低下が回避できる。
３）複数のチャンバーから同時に昇圧海水を吐出（排出）する工程を含んでいるため、昇圧海水の流量および圧力の脈動が小さい。
４）チャンバーから排出される濃縮海水の排出量を制御することにより、チャンバーに流入する海水の流入量を制御することができるため、チャンバーから海水が必要以上に排出されることがない。
５）海水淡水化システムにおいて淡水の需要量が変化する場合に、逆浸透膜分離装置からエネルギー回収装置に供給される濃縮海水の流量が変化するが、この流量変化に速やかに追従することができる。
図１は、本発明の海水淡水化システムの構成例を示す模式図である。 図２は、本発明のエネルギー回収装置の構成例を示す模式図である。 図３は、切換弁の開度（縦軸）と入力信号（横軸）との関係を示すグラフである。 図４は、入力信号値ＩＶと時間との関係を示す台形波信号を示す図である。 図５は、切換弁の開度（縦軸）と入力信号（横軸）との関係を示すグラフである。 図６は、図５に示した入力信号値０，Ｓ，Ｕ，及び±１００％を用いて入力信号値の変化に伴うエネルギー回収装置の状態を示す図である。 図７は、入力信号値ＩＶを±１００％の範囲で台形波の形態で変化させた場合の切換弁の開閉動作を示す図である。 図８は、切換弁に対する入力信号と、各切換弁の開閉動作、エネルギー回収チャンバーへの吸入海水流量及びエネルギー回収チャンバーへの吸入濃縮海水流量との関係を示すグラフである。 図９は、本発明におけるエネルギー回収装置の動作を実現する制御方法の手順を示すフローチャートである。 図１０は、図９に示す時間Ｔ２設定の手順を示すフローチャートである。 図１１は、図９に示す切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２の最大開度（ＬＩＭＩＴ）設定の手順を示すフローチャートである。 図１２Ａは、一組の切換弁に対する入力信号と切換弁の動作を示すグラフである。 図１２Ｂは、位相差をもたせた入力信号を示す図である。 図１３は、従来の海水淡水化システムの構成例を示す模式図である。
　以下、本発明に係る海水淡水化システムの実施形態について図１乃至図１２を参照して説明する。なお、図１乃至図１２において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
　図１は、本発明の海水淡水化システムの構成例を示す模式図である。図１に示すように、取水ポンプ（図示しない）により取水された海水は、前処理装置１により前処理されて所定の水質条件に整えられたのち、送水ポンプ２を経て高圧ポンプライン３とエネルギー回収装置海水供給ライン４に分岐する。高圧ポンプ５へ流入した海水は、高圧ポンプ５により加圧され、エネルギー回収装置１０とブースターポンプ７とにより昇圧された海水と合流した後、逆浸透膜分離装置８へ圧送される。
　逆浸透膜分離装置８に導入された海水の一部は、逆浸透圧に打ち勝って逆浸透膜分離装置８内の逆浸透膜（ＲＯ膜）８ａを通過し、塩分が除去された脱塩水として脱塩水ラインを経て取り出される。その他の海水は、塩分濃度が高くなり、濃縮された濃縮海水となり逆浸透膜分離装置８から濃縮海水ライン９を通じエネルギー回収装置１０に導入される。
　エネルギー回収装置１０においては、切換装置２０の動作に伴って、２つのエネルギー回収チャンバー１１，１２内では、濃縮海水と海水の界面が濃縮海水と海水の双方の圧力バランスによりチャンバー内を移動することにより送水ポンプ２からチェック弁モジュール１５に通じた海水の導入と高圧の濃縮海水（リジェクト）を利用した海水の昇圧、吐出しを行う。
　エネルギー回収チャンバー１１，１２内で昇圧された海水は、チェック弁モジュール１５からブースターポンプ海水供給ライン６を介してブースターポンプ７へ供給される。ここでブースターポンプ７により、逆浸透膜分離装置８や配管の圧力損失、切換装置２０における圧力損失、エネルギー回収チャンバー１１，１２およびチェック弁モジュール１５内で発生する圧力損失分を昇圧後、昇圧後の海水を高圧ポンプ５の吐出し海水と合流させ、逆浸透膜分離装置８へ圧送する。
　次に、図１に示すように、濃縮海水と海水の界面が濃縮海水と海水の双方の圧力バランスによりチャンバー内を移動する方式のエネルギー回収チャンバーを複数備えたエネルギー回収装置において、複数のエネルギー回収チャンバーへの濃縮海水と海水の給排水を制御する構成を図２を参照して説明する。図２においては、エネルギー回収チャンバーを２個備えた例が図示されているが、エネルギー回収チャンバーを３個以上備えていてもよい。
　図２は、本発明のエネルギー回収装置１０の構成例を示す模式図である。図２に示すように、エネルギー回収装置１０は、２つのエネルギー回収チャンバー１１，１２を備えている。逆浸透膜分離装置８から濃縮海水を排出する濃縮海水ライン９は、２つに分岐し、一方の分岐ラインは切換弁ＶＳ－１を介してエネルギー回収チャンバー１１の濃縮海水ポートＰ１に接続されており、他方の分岐ラインは切換弁ＶＳ－２を介してエネルギー回収チャンバー１２の濃縮海水ポートＰ１に接続されている。また、エネルギー回収チャンバー１１の濃縮海水ポートＰ１は切換弁ＶＤ－１を介して濃縮海水排出ライン１６に接続されており、エネルギー回収チャンバー１２の濃縮海水ポートＰ１は切換弁ＶＤ－２を介して濃縮海水排出ライン１６に接続されている。濃縮海水ライン９には、切換弁ＶＳ－１，ＶＳ－２の上流側に流量計ＦＭ１が設置されている。濃縮海水排出ライン１６には、切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２の下流側に流量計ＦＭ２が設置されている。切換弁ＶＳ－１，ＶＳ－２，ＶＤ－１，ＶＤ－２は切換装置２０（図１参照）を構成している。各切換弁ＶＳ－１，ＶＳ－２，ＶＤ－１，ＶＤ－２は制御装置２１に接続されており、各切換弁ＶＳ－１，ＶＳ－２，ＶＤ－１，ＶＤ－２の動作は制御装置２１により制御される。図２においては、切換弁ＶＳ－１，ＶＳ－２，ＶＤ－１，ＶＤ－２にＯＮ－ＯＦＦ弁を使用する構成例にて説明するが、切換弁は３方向弁、４方向弁、ロータリー弁など、いわゆる流体の流れの切換機能を有する弁であれば何れでも良い。
　一方、エネルギー回収チャンバー１１の海水ポートＰ２は、４個のチェック弁（逆止弁）からなるチェック弁モジュール１５を介してブースターポンプ海水供給ライン６に接続されるとともにエネルギー回収装置海水供給ライン４に接続されている。また、エネルギー回収チャンバー１２の海水ポートＰ２も４個のチェック弁（逆止弁）からなるチェック弁モジュール１５を介してブースターポンプ海水供給ライン６に接続されるとともにエネルギー回収装置海水供給ライン４に接続されている。ブースターポンプ海水供給ライン６には、流量計ＦＭ３が設置されている。また、エネルギー回収装置海水供給ライン４には、流量計ＦＭ４が設置されている。各流量計ＦＭ１，ＦＭ２，ＦＭ３，ＦＭ４は、制御装置２１に接続されており、各流量計ＦＭ１，ＦＭ２，ＦＭ３，ＦＭ４の測定値の積算等は制御装置２１により行う。
　本発明のエネルギー回収装置において、エネルギー回収チャンバーへの濃縮海水と海水との給排水を制御する方法の一形態を説明する。本発明において用いられる制御方法は、一つの入力信号で複数の切換弁の開度及び切換弁の切換時間を制御することができる切換弁の運転制御方法である。
　切換弁の開度（縦軸）と入力信号（横軸）との関係を図３に示す。図３に示すように、切換弁（ＶＳ－１，ＶＳ－２，ＶＤ－１，ＶＤ－２）に対する入力信号は－１００（％）から＋１００（％）までの値をとり、縦軸に示す切換弁の開度は０から１００までの範囲で変化する。すなわち切換弁ＶＳ－１，ＶＳ－２は全閉の０から全開の１００の間で変化し、切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２は全閉の０から適宜設定する最大開度の間で変化する。
　図３に示す各切換弁（ＶＳ－１，ＶＳ－２，ＶＤ－１，ＶＤ－２）の開度と入力信号値との関係を表す各グラフは、４種の設定値ＭＯ，ＬＩ，ＣＣ、ＤＺを用いて後述する式で表される。
　図３に示す４種の設定値ＭＯ，ＬＩ，ＣＣ、ＤＺは、それぞれ以下のように決められる。すなわち、切換弁ＶＳ－１及びＶＳ－２が全開（ＭＡＸ　ＯＰＥＮＩＮＧ）となるときの入力信号値の絶対値をＭＯ、切換弁ＶＤ－１及びＶＤ－２の最大開度（ＬＩＭＩＴ）として設定する値をＬＩ、両チャンバー１１，１２が連通している状態である両チャンバー連通域（ＣＨＡＭＢＥＲ　ＣＯＮＮＥＣＴ）の最大入力信号値又は最小入力信号値の絶対値をＣＣ、切換弁ＶＤ－１及びＶＤ－２の開度がゼロの領域（開度不感域と称する）（ＤＥＡＤ　ＺＯＮＥ）であるときの最大入力信号値又は最小入力信号値の絶対値をＤＺとする。
　図３から明らかなように、入力信号値が０であるときの縦軸を中心線として左右対称のグラフとなっており、図２に示す２組のチャンバー１１，１２に使用される４つの切換弁（ＶＳ－１，ＶＳ－２，ＶＤ－１，ＶＤ－２）について一つの入力信号で制御している。
　各切換弁の開閉の度合いすなわち開度は、各切換弁に対して入力される台形波信号値ＩＶの変化に伴い、それぞれ次のような式に従って変化する。
切換弁ＶＳ－１の開度変化の式・・・（１００／（ＣＣ＋ＭＯ））×（－ＩＶ＋ＣＣ）
切換弁ＶＳ－２の開度変化の式・・・（１００／（ＣＣ＋ＭＯ））×（ＩＶ＋ＣＣ）
切換弁ＶＤ－１の開度変化の式・・・（ＬＩ／（１００－ＤＺ））×（ＩＶ－ＤＺ）
切換弁ＶＤ－２の開度変化の式・・・（ＬＩ／（１００－ＤＺ））×（－ＩＶ－ＤＺ）
　各切換弁に対する入力信号は図３の横軸に示すように－１００（％）から＋１００（％）の間の値をとるが、入力信号としての台形波について説明する。
　図４に入力信号値（ｉｎｐｕｔ　ｖａｌｕｅ）ＩＶと時間との関係を示す台形波信号を示す。台形波の形状は時間Ｔ１と時間Ｔ２とにより構成され、台形波としての入力信号ＩＶは、各切換弁に対して－１００（％）から＋１００（％）の間の値を示す。
　時間Ｔ１は、入力信号値ＩＶを０～１００％、１００～０％、０～－１００％、－１００～０％に変化させる時間であり、時間Ｔ１を適宜設定することにより各切換弁の開閉に要する時間を調整することができる。
　時間Ｔ２は、入力信号値ＩＶが１００％及び－１００％に到達した後の保持時間であり、時間Ｔ２を適宜設定することにより各切換弁の開閉後の保持時間を調整することができる。
　次に、各切換弁への入力信号と各切換弁の連動動作を図５を用いて説明する。
　図５は、切換弁の開度（縦軸）と入力信号（横軸）との関係を示している。図５の縦軸には切換弁の開度を示すＲ（％），Ｔ（％），Ｖ（％）を便宜上左端に示す。また図５の横軸には入力信号値ＩＶのＳ（％），Ｕ（％）を示す。各切換弁（ＶＳ－１，ＶＳ－２，ＶＤ－１，ＶＤ－２）は、入力信号に応じて、予め規定された設定値（ＭＯ，ＬＩ，ＣＣ、ＤＺ）に基づき開度が変化する。
　例えば、入力信号値が０％の場合は、ＶＳ－１，ＶＳ－２の開度はともにＲ％であり、ＶＤ－１，ＶＤ－２の開度はともに０％である。入力信号値がＳ％の場合は、ＶＳ－１の開度は０％になり、ＶＳ－２の開度はＴ％になり、ＶＤ－１，ＶＤ－２の開度はともに０％である。また、入力信号値がＵ％の場合は、ＶＳ－１の開度は０％、ＶＳ－２の開度はＶ％であり、ＶＤ－１，ＶＤ－２の開度は０％である。入力信号値が１００％の場合は、ＶＳ－１の開度は０％、ＶＳ－２の開度は全開（１００％）であり、ＶＤ－１の開度は最大開度（ＬＩＭＩＴ）であり、ＶＤ－２の開度は０％である。
　図３及び図５から明らかなように、入力信号値ＩＶが０％の場合、ＶＳ－１、ＶＳ－２はＭＯとＣＣによって規定される開度（両グラフの交点に相当）となり、ＶＤ－１，ＶＤ－２は全閉である。入力信号値ＩＶが０％～＋１００％と変化する場合、ＶＳ－１は開度が小さくなり全閉になり、ＶＤ－１は開度が大きくなりＬＩで規定される最大開度になり、ＶＳ－２は開度が大きくなり全開になり、ＶＤ－２は全閉である。入力信号値ＩＶが＋１００％の場合は、ＶＳ－１は全閉であり、ＶＤ－１はＬＩで規定される開度を保持し、ＶＳ－２は全開であり、ＶＤ－２は全閉である。入力信号値ＩＶが＋１００％～０％と変化する場合、ＶＳ－１は全閉からＭＯとＣＣによって規定される開度になり、ＶＤ－１はＬＩで規定される開度から全閉になり、ＶＳ－２は開度が小さくなりＭＯとＣＣによって規定される開度になり、ＶＤ－２は全閉である。
　入力信号値ＩＶが０％～－１００％と変化する場合、ＶＳ－１はＭＯとＣＣによって規定される開度から全開になり、ＶＤ－１は全閉であり、ＶＳ－２は開度が小さくなり全閉になり、ＶＤ－２は全閉からＬＩで規定される開度になる。入力信号値が－１００％の場合、ＶＳ－１は全開であり、ＶＤ－１は全閉であり、ＶＳ－２は全閉であり、ＶＤ－２はＬＩで規定される開度を保持する。入力信号値ＩＶが－１００％～０％と変化する場合、ＶＳ－１は全開からＭＯとＣＣによって規定される開度になり、ＶＤ－１は全閉であり、ＶＳ－２は全閉からＭＯとＣＣによって規定される開度になり、ＶＤ－２はＬＩで規定される開度から全閉になる。
　図６は、図２に示すエネルギー回収装置１０におけるエネルギー回収工程を示す模式図であり、図５に示した入力信号値の変化に伴うエネルギー回収装置の状態を示す図である。図６におけるＳ％およびＵ％は、図５のＳ％およびＵ％と同一である。
　入力信号値ＩＶが－Ｓ％から＋Ｓ％の場合は、各切換弁は、ＶＳ－１が開、ＶＳ－２が開動作開始、ＶＤ－１が閉、ＶＤ－２が閉の状態であり、エネルギー回収チャンバー１１への濃縮海水の供給が継続されてエネルギー回収チャンバー１１から高圧海水の吐出が継続され、エネルギー回収チャンバー１２への濃縮海水の供給が開始されてエネルギー回収チャンバー１２から高圧海水の吐出が開始される。このとき、濃縮海水と海水の界面は、エネルギー回収チャンバー１１では右から左に移動し、エネルギー回収チャンバー１２では右から左に移動する。
　入力信号値ＩＶが＋Ｓ％から＋Ｕ％の場合は、各切換弁は、ＶＳ－１が閉動作開始、ＶＳ－２が開、ＶＤ－１が閉、ＶＤ－２が閉の状態であり、エネルギー回収チャンバー１１への濃縮海水の供給が停止されてエネルギー回収チャンバー１１から高圧海水の吐出が停止され、エネルギー回収チャンバー１２への濃縮海水の供給が継続されてエネルギー回収チャンバー１２から高圧海水の吐出が継続される。このとき、濃縮海水と海水の界面は、エネルギー回収チャンバー１１では可動域の左端で停止し、エネルギー回収チャンバー１２では右から左に移動する。
　入力信号値ＩＶが＋Ｕ％から１００％の場合は、各切換弁は、ＶＳ－１が閉、ＶＳ－２が開、ＶＤ－１が開動作開始、ＶＤ－２が閉の状態であり、エネルギー回収チャンバー１１への低圧海水の供給が開始されてエネルギー回収チャンバー１１から濃縮海水の排出が開始され、エネルギー回収チャンバー１２への濃縮海水の供給が継続されてエネルギー回収チャンバー１２から高圧海水の吐出が継続される。このとき、濃縮海水と海水の界面は、エネルギー回収チャンバー１１では左から右に移動し、エネルギー回収チャンバー１２では右から左に移動する。入力信号値が１００％の状態を所定時間（Ｔ２）保持する。
　入力信号値ＩＶが１００％で所定時間（Ｔ２）状態を保持した後、入力信号値が１００％から＋Ｕ％となる場合は、各切換弁は、ＶＳ－１が閉、ＶＳ－２が開、ＶＤ－１が開、ＶＤ－２が閉の状態であり、エネルギー回収チャンバー１１への低圧海水の供給が継続されてエネルギー回収チャンバー１１から濃縮海水の排出が継続され、エネルギー回収チャンバー１２への濃縮海水の供給が継続されてエネルギー回収チャンバー１２から高圧海水の吐出が継続される。このとき、濃縮海水と海水の界面は、エネルギー回収チャンバー１１では左から右に移動し、エネルギー回収チャンバー１２では右から左に移動する。
　入力信号値ＩＶが＋Ｕ％から＋Ｓ％の場合は、各切換弁は、ＶＳ－１が閉、ＶＳ－２が開、ＶＤ－１が閉動作開始、ＶＤ－２が閉の状態であり、エネルギー回収チャンバー１１への低圧海水の供給が停止されてエネルギー回収チャンバー１１から濃縮海水の排出が停止され、エネルギー回収チャンバー１２への濃縮海水の供給が継続されてエネルギー回収チャンバー１２から高圧海水の吐出が継続される。このとき、濃縮海水と海水の界面は、エネルギー回収チャンバー１１では可動域の右端で停止し、エネルギー回収チャンバー１２では右から左に移動する。
　入力信号値ＩＶが＋Ｓ％から－Ｓ％の場合は、各切換弁は、ＶＳ－１が開動作開始、ＶＳ－２が開、ＶＤ－１が閉、ＶＤ－２が閉の状態であり、エネルギー回収チャンバー１１への濃縮海水の供給が開始されてエネルギー回収チャンバー１１から高圧海水の吐出が開始され、エネルギー回収チャンバー１２への濃縮海水の供給が継続されてエネルギー回収チャンバー１２から高圧海水の吐出が継続される。このとき、濃縮海水と海水の界面は、エネルギー回収チャンバー１１では右から左に移動し、エネルギー回収チャンバー１２では右から左に移動する。
　入力信号値ＩＶが－Ｓ％から－Ｕ％の場合は、各切換弁は、ＶＳ－１が開、ＶＳ－２が閉動作開始、ＶＤ－１が閉、ＶＤ－２が閉の状態であり、エネルギー回収チャンバー１１への濃縮海水の供給が継続されてエネルギー回収チャンバー１１から高圧海水の吐出が継続され、エネルギー回収チャンバー１２への濃縮海水の供給が停止されてエネルギー回収チャンバー１２から高圧海水の吐出が停止される。このとき、濃縮海水と海水の界面は、エネルギー回収チャンバー１１では右から左に移動し、エネルギー回収チャンバー１２では可動域の左端で停止する。
　入力信号値ＩＶが－Ｕ％から－１００％の場合は、各切換弁は、ＶＳ－１が開、ＶＳ－２が閉、ＶＤ－１が閉、ＶＤ－２が開動作開始の状態であり、エネルギー回収チャンバー１１への濃縮海水の供給が継続されてエネルギー回収チャンバー１１から高圧海水の吐出が継続され、エネルギー回収チャンバー１２への低圧海水の供給が開始されてエネルギー回収チャンバー１２から濃縮海水の排出が開始される。このとき、濃縮海水と海水の界面は、エネルギー回収チャンバー１１では右から左に移動し、エネルギー回収チャンバー１２では左から右に移動する。入力信号値が－１００％の状態を所定時間（Ｔ２）保持する。
　入力信号値ＩＶが－１００％で所定時間（Ｔ２）状態を保持した後、入力信号値が－１００％から－Ｕ％となる場合は、各切換弁は、ＶＳ－１が開、ＶＳ－２が閉、ＶＤ－１が閉、ＶＤ－２が開の状態であり、エネルギー回収チャンバー１１への濃縮海水の供給が継続されてエネルギー回収チャンバー１１から高圧海水の吐出が継続され、エネルギー回収チャンバー１２への低圧海水の供給が継続されてエネルギー回収チャンバー１２から濃縮海水の排出が継続される。このとき、濃縮海水と海水の界面は、エネルギー回収チャンバー１１では右から左に移動し、エネルギー回収チャンバー１２では左から右に移動する。
　入力信号値ＩＶが－Ｕ％から－Ｓ％となる場合は、各切換弁は、ＶＳ－１が開、ＶＳ－２が閉、ＶＤ－１が閉、ＶＤ－２が閉動作開始の状態であり、エネルギー回収チャンバー１１への濃縮海水の供給が継続されてエネルギー回収チャンバー１１から高圧海水の吐出が継続され、エネルギー回収チャンバー１２への低圧海水の供給が停止されてエネルギー回収チャンバー１２から濃縮海水の排出が停止される。このとき、濃縮海水と海水の界面は、エネルギー回収チャンバー１１では右から左に移動し、エネルギー回収チャンバー１２では可動域の右端で停止する。
　図７は、入力信号値ＩＶを±１００％の範囲で台形波の形態で変化させた場合の切換弁の開閉動作を示す図である。図７に示すように、各切換弁に対する入力信号に応じて各切換弁（ＶＳ－１，ＶＳ－２，ＶＤ－１，ＶＤ－２）は所定の動作を行う、すなわち一つの入力信号に反応して複数の切換弁がそれぞれ独自の動作を行う。図７の上段のグラフは各切換弁に対して入力される台形波信号を示し、中段のグラフは切換弁ＶＳ－１（太い実線）と切換弁ＶＳ－２（太い点線）の開閉動作を示し、下段のグラフは切換弁ＶＤ－１（太い実線）と切換弁ＶＤ－２（太い点線）の開閉動作を示している。
　図７の上段のグラフに示すように、台形波の形状は時間Ｔ１と時間Ｔ２とにより構成され、台形波としての入力信号ＩＶは、各切換弁に対して－１００（％）から＋１００（％）の間の値を示す。時間Ｔ１は、入力信号値ＩＶを０～１００％、１００～０％、０～－１００％、－１００～０％に変化させる時間であり、時間Ｔ１を適宜設定することにより各切換弁の開閉に要する時間を調整することができる。時間Ｔ２は、入力信号値ＩＶが１００％及び－１００％に到達した後の保持時間であり、時間Ｔ２を適宜設定することにより各切換弁の開閉後の保持時間を調整することができる。
　図７の中段のグラフに示すように、切換弁ＶＳ－１は、閉動作を継続し、全閉状態になった後に所定時間全閉状態を継続し、その後開動作を開始し、最大開度状態になった後その状態を所定時間継続する。その後閉動作に入り、一連の動作を繰り返す。切換弁ＶＳ－２は、開動作を継続し、最大開度状態になった後その状態を所定時間継続し、その後閉動作に入り、全閉になった後所定時間全閉状態を継続する。その後開動作を開始し、一連の動作を繰り返す。切換弁ＶＳ－１，ＶＳ－２の動作における最大開度の状態を継続する所定時間は時間Ｔ２よりも長い時間であり、全閉状態を継続する所定時間は最大開度状態の継続時間よりも長い時間である。
　図７の下段のグラフに示すように、切換弁ＶＤ－１は、全閉状態が続いた後開動作を開始し、予め設定された最大開度（ＬＩＭＩＴ）に達した後に時間Ｔ２が経過するまで開状態を継続し、その後閉動作を開始し、全閉状態になった後、この全閉状態を入力信号が開度不感域（ＤＥＡＤ　ＺＯＮＥ）である間継続する。以上を１／２サイクルとすると、次の１／２サイクルでは、切換弁ＶＤ－２が同様の動作を行う。すなわち、切換弁ＶＤ－２は、全閉状態が続いた後開動作を開始し、予め設定された最大開度（ＬＩＭＩＴ）に達した後に時間Ｔ２が経過するまで開状態を継続し、その後閉動作を開始し、全閉状態になった後、この全閉状態を入力信号が開度不感域（ＤＥＡＤ　ＺＯＮＥ）である間継続する。
　図８は、切換弁に対する入力信号と、切換弁ＶＳ－１，ＶＳ－２の開閉動作、切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２の開閉動作、エネルギー回収チャンバー１１，１２への吸入海水流量及びエネルギー回収チャンバー１１，１２への吸入濃縮海水流量との関係を示す各グラフである。図８における上から３つの各グラフは、図７に示す３つのグラフと同じものであるため、説明は省略する。図８における最下段のグラフは、切換弁に対する入力信号値の変化に対応して各切換弁が図８に示す開閉状態にあるときのエネルギー回収チャンバー１１，１２への吸入海水流量及び吸入濃縮海水流量を示す。図８の最下段のグラフに示すように、チャンバー吸入海水流量は台形状の変化を繰り返し、チャンバー吸入濃縮海水流量は全工程において一定である。
　なお、ここで、前記チャンバー吸入海水流量とチャンバー排出濃縮海水流量が同一の変化をし、前記チャンバー吸入濃縮海水流量とチャンバー吐出海水流量が同一の変化をする。
　すなわち、入力信号とエネルギー回収チャンバー１１，１２への吸入海水流量との関係は以下の通りである。
　入力信号が０のときエネルギー回収チャンバー１１への吸入海水流量は０であり、入力信号値がＵ％（図５参照）になったとき、すなわち開度不感域（ＤＥＡＤ　ＺＯＮＥ）を超えた時点でエネルギー回収チャンバー１１への海水吸入を開始し、入力信号が＋１００になる時点でエネルギー回収チャンバー１１への海水吸入は一定流量となり、入力信号が＋１００の間（時間Ｔ２の間）一定流量を保持する。入力信号が＋１００から減り始めるとエネルギー回収チャンバー１１への海水吸入も減少し、入力信号値がＵ％になると海水吸入を終了する。入力信号値が－Ｕ％になるまで吸入海水流量は０であり、入力信号値が－Ｕ％より減少するとエネルギー回収チャンバー１２への海水吸入を開始し、入力信号が－１００になる時点でエネルギー回収チャンバー１２への海水吸入は一定流量となり、入力信号が－１００の間（時間Ｔ２の間）一定流量を保持する。入力信号が－１００から増え始めるとエネルギー回収チャンバー１２への海水吸入も減少し、入力信号値が－Ｕ％の時点で海水吸入を終了する。入力信号値が－Ｕ％から０になるまで吸入海水流量は０である。入力信号値が０から次に０になるまでのサイクルが１／２周期である。
　一方、入力信号とエネルギー回収チャンバー１１，１２への吸入濃縮海水流入との関係は以下の通りである。
　入力信号値が０であるときは、エネルギー回収チャンバー１１，１２へ同時に濃縮海水が吸入され、入力信号値がＳ％になった時点でエネルギー回収チャンバー１１への縮海水吸入は停止するが、エネルギー回収チャンバー１２へは継続して濃縮海水が吸入される。切換弁ＶＳ－２の開度が最大開度になった時点で濃縮海水吸入量は一定となり、その後入力信号値が＋１００％である間（時間Ｔ２の間）濃縮海水吸入量は一定である。入力信号値が＋１００％から減少しはじめ切換弁ＶＳ－２の開度が最大開度である時点まではチャンバー１２への濃縮海水吸入量は一定であり、その後吸入量は減少するが、入力信号値がＳ％になった時点でチャンバー１１への濃縮海水の吸入が開始する。入力信号値がＳ％から－Ｓ％までの間は両チャンバー１１，１２に濃縮海水が吸入される。入力信号値が－Ｓ％でチャンバー１２への濃縮海水吸入は停止するがエネルギー回収チャンバー１１へは継続して濃縮海水が吸入される。切換弁ＶＳ－１の開度が最大開度になった時点で濃縮海水吸入量は一定となり、その後入力信号値が－１００％である間（時間Ｔ２の間）濃縮海水吸入量は一定である。入力信号値が－１００％から増加しはじめ切換弁ＶＳ－１の開度が最大開度である時点まではチャンバー１１への濃縮海水吸入量は一定であり、その後吸入量は減少するが、入力信号値が－Ｓ％になった時点でチャンバー１２への濃縮海水の吸入が開始する。入力信号値が－Ｓ％から０（＋Ｓ％）までの間は両チャンバー１１，１２に濃縮海水が吸入される。入力信号値と各チャンバーへの濃縮海水の吸入状態は以上のような態様をとるが、図示されるように、チャンバーへの吸入濃縮海水流量は常に一定である。
　次に、本発明のエネルギー回収装置１０において、図６及び図８に示すようなエネルギー回収装置の動作を実現する制御方法について説明する。
（１）入力信号値ＩＶの範囲を図６に示すように±Ｓ％、±Ｕ％、±１００％で区切り、１０通りで表す。
　入力信号値ＩＶが－Ｓ％～＋Ｓ％の場合と入力信号値ＩＶが＋Ｓ％～－Ｓ％の場合において、濃縮海水と海水の接触界面は、同時に海水昇圧の工程になる。
　これにより、エネルギー回収装置からブースターポンプに吐出される昇圧海水の脈動の抑制が可能となる。
（２）濃縮海水排出側（海水供給側）の切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２の最大開度の設定（制御）は、エネルギー回収装置へ供給する濃縮海水の積算流量≦エネルギー回収装置へ供給する海水の積算流量になるようにし、かつ、両積算流量の差も調節可能にする。
　これにより、下記を実現する。
１）濃縮海水がエネルギー回収装置からブースターポンプに流入しない。
２）海水がエネルギー回収装置から必要以上に排出されない。
　また、切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２の最大開度（ＬＩＭＩＴ）を適宜設定することにより、エネルギー回収装置へ供給する濃縮海水の積算流量とエネルギー回収装置へ供給する海水の積算流量を自在に調整することが可能となる。
　次に、上記制御方法すなわち入力信号値を変化させることにより各切換弁を切換えるタイミングと、供給濃縮海水流量及び供給海水流量の自動調整について具体的に説明する。エネルギー回収装置の運転においては、各切換弁に対して以下の自動調整を行うことができる。
（１）各切換弁の切換時間の調整について
　ここで各切換弁の切換時間とは図７及び図８に示す時間Ｔ１及び時間Ｔ２を指す、すなわち入力信号の台形波の形状を決定する要素である。
　図７及び図８の上段のグラフに示すように、１／２周期において入力信号値が０％と＋１００％との間の値をとるとき、すなわち時間Ｔ１のときには、いずれかの切換弁が開閉動作を行っている時間である。この時間Ｔ１の間は、チャンバーに吸入（供給）される濃縮海水（または海水）の流量は一定ではないため、この一定でない流量に基づいてチャンバーが濃縮海水（または海水）で満水になる時間を予測することはできない。
　一方、入力信号値が＋１００％の値を保持する時間、すなわち時間Ｔ２のときには、いずれの切換弁も開又は閉の状態にあって開閉動作を行うことはない。そのため、チャンバーに吸入（供給）される濃縮海水（または海水）の流量は一定であり、この一定流量に基づけばチャンバーが濃縮海水（または海水）で満水になる時間を予測できる。次の１／２周期においても同様である。
１）切換弁の切換時間（時間Ｔ１及びＴ２）の設定の第１の態様
　ｉ）切換弁の切換時間Ｔ１を所定値に設定する。
　ii）時間Ｔ２は、エネルギー回収チャンバーの容積と濃縮海水の流入量から、予めエネルギー回収チャンバーが濃縮海水で満水になるまでの時間を計算して設定する。
　この際、濃縮海水のブースターポンプへの流入を確実に回避するために、例えば、計算時にエネルギー回収チャンバーの容積を実容積よりも数～数十％小さくするか、もしくは算出された時間の数～数十％短い時間に設定するなどの方法が挙げられる。
２）切換弁の切換時間（時間Ｔ１及びＴ２）の設定の第２の態様
　ｉ）切換弁の切換時間Ｔ１を所定値に設定する。
　ii）時間Ｔ２は、流量計ＦＭ１にて測定される濃縮海水流量に応じて自動で設定する。
　すなわち、切換弁ＶＳ－１もしくはＶＳ－２が開き始めた時点から流量計ＦＭ１の測定値の積算を開始し、当該積算値がエネルギー回収チャンバーの実容積の所定の割合（８０－９０％）（初期設定値）に到達したら、切換弁ＶＳ－１もしくはＶＳ－２が閉じるように入力信号値を変化させる。なお、流量計ＦＭ１にて測定される吸入濃縮海水流量と流量計ＦＭ３にて測定される吐出海水流量とは等しいので、流量計ＦＭ３を用いてもよい。
　動作は以下のようになる。
　図６における右最上段に示されるように切換弁ＶＳ－１が開き始めた時点からチャンバー１１への濃縮海水流量の積算を開始し、積算値がエネルギー回収チャンバーの実容積の所定の割合（８０－９０％）に到達したら、時間Ｔ２を終了し切換弁ＶＳ－１を閉じる。
　図６における左最上段に示されるようにＶＳ－２が開き始めた時点からチャンバー１２への濃縮海水流量の積算を開始し、積算値がエネルギー回収チャンバーの実容積の所定の割合（８０－９０％）に到達したら、時間Ｔ２を終了し切換弁ＶＳ－２を閉じる。
　上述したように、切換時間Ｔ２の調整方法は、切換弁ＶＳ－１もしくはＶＳ－２の開き始めから閉じ終わりまでの間のエネルギー回収装置への供給濃縮海水の流量の積算を行い、この積算流量値がエネルギー回収チャンバーの容積（またはチャンバーの実容積の所定割合）以上であれば、時間Ｔ２を次の周期で短くし、この積算流量値がエネルギー回収チャンバーの容積（またはチャンバーの実容積の所定割合）以下であれば、時間Ｔ２を次の周期で長くする。
　時間Ｔ２の次周期での増減量は予め設定しておいても良いし、エネルギー回収チャンバー容積との偏差量に応じて増減量を変化させても良い、すなわち偏差量が大きい場合は増減量を大きくし、偏差量が小さい場合は増減量を小さくする。
（２）濃縮海水排出側（海水供給側）の切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２の開度の調節（制御）方法について
　切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２の最大開度（ＬＩＭＩＴ）を自動調節して、エネルギー回収チャンバーへの供給濃縮海水の水量と供給海水の水量のバランスをとる方法である。
　図８の最下段のグラフにエネルギー回収チャンバーへの供給海水流量及びエネルギー回収チャンバーへの供給濃縮海水流量を示す。
　エネルギー回収チャンバーへの供給海水流量についてみると、時間Ｔ１の間は、エネルギー回収チャンバーへの吸入海水流量は一定ではなく増減し、時間Ｔ２の間は、吸入海水流量は最大で一定量であり、切換弁ＶＤ－１およびＶＤ－２が全閉となる入力信号値が０～Ｕ％の間及び０～－Ｕ％の間（図５参照）では、吸入海水流量は０になる。
　一方、エネルギー回収チャンバーへの吸入濃縮海水流量は一定である。
　ここで、エネルギー回収装置へ供給される濃縮海水がブースターポンプへ流入しない条件としては、各チャンバー内に導入，導出する濃縮海水の水量と海水の水量を同一にする必要がある。
　図８の最下段のグラフに示すように、１／２周期（Ａ）において、チャンバーに濃縮海水が吸入され、このときの吸入濃縮海水流量の積算値は矩形状の面積Ａになる。一方、入力信号値がＵ～１００％（または－Ｕ～－１００％）の値をとるときにはチャンバーに海水が吸入され、このときの吸入海水流量の積算値は台形状の面積Ｂになる。エネルギー回収装置へ供給される濃縮海水がブースターポンプへ流入しない条件としては、面積Ａと面積Ｂとを等しくする必要がある。次の１／２周期（Ｂ）においても同様である。本方策を採らなければ、エネルギー回収チャンバー内は次第に濃縮海水のみで満たされ、ひいては濃縮海水がブースターポンプへ流入して逆浸透膜（ＲＯ膜）へ導入され、脱塩率を低下させたり、逆浸透膜（ＲＯ膜）の劣化を促進させる。
　そこで、本発明においては、エネルギー回収装置における濃縮海水と海水の給排水過程での各チャンバーの供給濃縮海水の積算値と供給海水の積算値が下記の条件になるように切換弁ＶＤ－１およびＶＤ－２の開度を制御する。
　　　エネルギー回収装置への供給海水流量の積算値≧エネルギー回収装置への供給濃縮海水流量の積算値
　これにより、常に濃縮海水がブースターポンプへ流入することがない状態を維持できる。
　また、エネルギー回収装置への供給濃縮海水のエネルギー（圧力、流量）が損失しないようにするため、エネルギー回収装置の供給濃縮海水側の切換弁ＶＳ－１，ＶＳ－２の開度は基本的に全開とする。
　また、上記の条件にかかわらず、エネルギー回収装置への供給海水流量とエネルギー回収装置への供給濃縮海水流量を切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２の開度を制御することにより調整することも可能である。
　図８の最下段のグラフには、切換弁の工程動作における１／２周期間でエネルギー回収装置への供給濃縮海水の積算値と供給海水（排出濃縮海水）の積算値を比較し、切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２の開度を自動的に制御する工程をあわせて示している。
　図８にはさらに、入力信号の台形波、切換弁ＶＳ－１，ＶＳ－２の開閉動作、切換弁のＶＤ－１，ＶＤ－２の開閉動作を示す。これらの動作は、図７において説明したとおりである。
　図８の最下段のグラフは、入力信号値の変化に伴うエネルギー回収装置への吸入濃縮海水流量，吸入海水流量を示す。
１）１／２周期（Ａ）において、入力信号値が０％（切換弁ＶＳ－１が開の状態）の時点から、エネルギー回収装置への吸入濃縮海水流量を測定する流量計ＦＭ１の測定値の積算を開始する。なお、流量計ＦＭ１にて測定される吸入濃縮海水流量と流量計ＦＭ３にて測定される吐出海水流量とは等しいので、流量計ＦＭ３を用いてもよい。
　これと同時に、エネルギー回収装置への吸入海水流量を測定する流量計ＦＭ４の測定値の積算を開始する。なお、流量計ＦＭ４にて測定される吸入海水流量と流量計ＦＭ２にて測定される排出濃縮海水流量とは等しいので、流量計ＦＭ２を用いてもよい。
２）１／２周期（Ａ）の終了時点で、吸入濃縮海水流量の積算および吸入海水流量の積算を終了する。このときの吸入濃縮海水流量の積算値は矩形状の面積Ａになり、吸入海水流量の積算値は台形状の面積Ｂになる。次の１／２周期（Ｂ）においても同様に積算値を得る。
３）次に、吸入濃縮海水流量の積算値と吸入海水流量の積算値とを比較し、エネルギー回収装置への供給海水流量の積算値≧エネルギー回収装置への供給濃縮海水流量の積算値になるように、次の１／２周期（Ａ）で切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２の開度を自動調整する。
　すなわち、１／２周期（Ａ）の積算値比較結果を次の１／２周期（Ａ）に反映する。つまり、積算値比較結果を反映させて切換弁ＶＤ－２の最大開度（ＬＩＭＩＴ）を調整（制御）する。
　なお、切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２の最大開度（ＬＩＭＩＴ）の増減量は、あらかじめ決めた値（設定値）を用いても良いし、積算値の比較結果により変化させても良い。つまり、積算値の差が大きければ、増減量を大きくし、積算値の差が小さければ増減量を小さくするなどの方法を用いても良い。
　１／２周期（Ｂ）の積算値比較結果を次の１／２周期（Ｂ）に反映する。つまり、積算値比較結果を反映させて切換弁ＶＤ－１の最大開度（ＬＩＭＩＴ）を調整（制御）する。
４）入力信号値が０から＋１００％に増加し再び１００から０％に減少する間（または０から－１００％に減少し再び－１００から０％に増加する間）において、切換弁ＶＳ－１，ＶＳ－２の開き始めから閉じ終わりまでの、各々１／２周期間にて、上記１）～３）の制御を行う。
　なお、手順３）における条件を確実に満たすために、エネルギー回収装置への供給濃縮海水流量の積算値に予め設定した係数を掛けた上で、上記の条件だしを行うこともありうる。
　図９は、本発明におけるエネルギー回収装置の動作を実現する制御方法の手順を示すフローチャートである。
　図９に示す態様においては、エネルギー回収装置（ＥＲＤ）の運転制御を開始し、エネルギー回収装置への供給濃縮海水流量を測定する流量計ＦＭ１のカウンタをリセットする。なお、流量計ＦＭ１を流量計ＦＭ３に置き換えてもよい。また、エネルギー回収装置への供給海水流量を測定する流量計ＦＭ４のカウンタをリセットする。なお、流量計ＦＭ４を流量計ＦＭ２に置き換えてもよい。そして、各切換弁を駆動する台形波信号を入力する。入力信号値が０％であるか否かを判断し、入力信号値が０％の時点（両チャンバーに濃縮海水が供給されている状態）で濃縮海水の流量と海水の流量の積算を開始する。これらの流量の積算を入力信号値が再び０％になるまで行う。次に濃縮海水の積算流量とチャンバーの実容積の所定の割合（例えば８０～９０％）とを比較し、濃縮海水の積算流量がチャンバーの実容積の所定の割合よりも大きいか否かを判断し、ＹＥＳの場合には時間Ｔ２を予め決めた割合で短くする。ＮＯの場合には、時間Ｔ２設定（後述する）に移行し新たに時間Ｔ２を設定する。その後必要に応じて切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２の最大開度設定を行い、台形波信号入力に戻る。
　図１０は、図９に示す時間Ｔ２設定の手順を示すフローチャートである。
　時間Ｔ２設定は、濃縮海水の積算流量とチャンバーの実容積の所定割合（例えば８０～９０％）とを比較し、濃縮海水の積算流量がチャンバーの実容積の所定の割合よりも小さい場合に、時間Ｔ２を改めて設定する。すなわち、図１０に示すように、流量計ＦＭ１により得られた濃縮海水の流量積算値（Ｖｂｉ）とチャンバーの実容積の所定割合（Ｖｃ）とを比較し、Ｖｂｉ－Ｖｃの絶対値が予め規定した範囲（ΔＶｏ）外か否かを判断し、範囲（ΔＶｏ）内の場合（ＮＯの場合）はＴ２を変更しないでそのままの時間Ｔ２を設定する。予め規定した範囲（ΔＶｏ）外である場合（ＹＥＳの場合）は、濃縮海水の積算流量値を増加させるように、時間Ｔ２を予め規定した割合で長くして時間Ｔ２の設定を終了する。
　図１１は、図９に示す切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２の最大開度（ＬＩＭＩＴ）設定の手順を示すフローチャートである。
　図１１においては、流量計ＦＭ１により得られた濃縮海水の流量積算値（Ｖｂｉ）と流量計ＦＭ４により得られた海水の流量積算値（Ｖｓｉ）とを比較し、Ｖｂｉ－Ｖｓｉ＜０であるか否かを判断し、ＮＯの場合（ＶｂｉがＶｓｉより多いか等しい場合）は、供給海水流量を増やす必要があるため、最大開度（ＬＩＭＩＴ）を予め規定した度合いで大きくする。ＹＥＳの場合（ＶｂｉがＶｓｉより少ない場合）は、Ｖｂｉ－Ｖｓｉの絶対値が予め規定した範囲（ΔＶｉ）外か否かを判断し、範囲外の場合（ＹＥＳの場合）には、切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２の最大開度（ＬＩＭＩＴ）を予め規定した度合い（％）で小さくして最大開度設定を終了し、範囲内の場合（ＮＯの場合）には、切換弁ＶＤ－１，ＶＤ－２の最大開度（ＬＩＭＩＴ）をそのままにして最大開度設定を終了する。
　エネルギー回収チャンバー内の流体を動作させる目的でチャンバー１つ当たりに２つの切換弁を用いる。従来の運転制御方法では、各切換弁の開閉動作は、予め各切換弁の開閉順序を決めておき、その順序に従って切換弁の開閉動作を行っていた。しかしながら、エネルギー回収装置の実際のプラントでの使用時には、エネルギー回収装置は多数同時に使用される。この場合、複数の切換弁の開閉順序を予め決めておくには多くの時間を要するという問題がある。また複数の切換弁の開閉順序の決定に誤りを誘発しやすく、誤りがあった場合にエネルギー回収装置の機能が失われるのみならず、プラント全体に悪影響を及ぼしてしまう。例えば、誤って各エネルギー回収装置の濃縮海水供給側の全ての切換弁を全閉にするステップを形成した場合、ブースターポンプの閉じ込み運転を行うことになりブースターポンプの故障につながる。また、逆浸透膜分離装置への供給流量が低下し、必要とする淡水流量が得られなくなる。
　これに対して、本発明では１種の入力信号で複数の切換弁を連動させることが可能であり、複数の切換弁の開閉順序を予め決める必要がなく時間の節約になり、また複数の切換弁の開閉順序の誤りに基づく問題の発生を回避できる。すなわち、各チャンバーに設置される２つの切換弁の開閉状態を開度で示し、切換弁の開度と入力する信号値の関係を切換弁設定値を用いて表している。上述した実施形態においては、２本のチャンバーにおける２組の切換弁すなわち４つの切換弁の開度と入力信号値の関係を利用している。
　次に、切換弁設定値を設定し位相差を持たせた入力信号による運転制御方法を説明する。
　図１２Ａ，１２Ｂは、一組の切換弁に対する入力信号と切換弁の動作を示すグラフ及び位相差を持たせた入力信号を示す図である。
　エネルギー回収チャンバー内の流体を動作させる目的においては、チャンバー１つ当たり２個の切換弁ＶＳ，ＶＤを用いる。図１２Ａに示すように、切換弁の開閉設定値ＣＣ，ＤＺ，ＭＯ，ＬＩを設定し、各切換弁ＶＳ，ＶＤの開閉の度合いすなわち開度は、各切換弁に対して入力される台形波信号値ＩＶの変化に伴い、それぞれ次のような式に従って変化する。
切換弁ＶＳの開度変化の式・・・（１００／（ＣＣ＋ＭＯ））×（ＩＶ＋ＣＣ）
切換弁ＶＤの開度変化の式・・・（ＬＩ／（１００－ＤＺ））×（－ＩＶ－ＤＺ）
　入力信号は、ここでは台形波信号の形態を設定する。
　図１２Ｂに示すように、前記入力信号が第１の切換弁のペアに対する入力信号だとすると、時間的に位相差をもたせて第２の切換弁のペア、第３の切換弁のペアというように複数の切換弁のペアに対して入力することにより、チャンバーが複数になっても複数組の切換弁を連動させることができる。この場合の位相差は予め設定しておく。
　さらに、前述した実施形態のように、一つの入力信号で２個のチャンバーの２組の切換弁を連動して動作させるようにし、この入力信号を位相差を持たせて入力することも可能である。
　これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことはいうまでもない。例えば、本発明は、図１３に示すようなピストンを有した形態のエネルギー回収チャンバーにも適用できることは勿論である。
　本発明は、海水から塩分を除去して海水を淡水化する海水淡水化システムおよび該海水淡水化システムに好適に用いられるエネルギー回収装置に利用可能である。
　１　　前処理装置
　２　　送水ポンプ
　３　　高圧ポンプライン
　４　　エネルギー回収装置海水供給ライン
　５　　高圧ポンプ
　６　　ブースターポンプ海水供給ライン
　７　　ブースターポンプ
　８　　逆浸透膜分離装置
　８ａ　逆浸透膜（ＲＯ膜）
　９　　濃縮海水ライン
１０　　エネルギー回収装置
１１，１２　　エネルギー回収チャンバー
１５　　チェック弁モジュール
１６　　濃縮海水排出ライン
２０　　切換装置
２１　　制御装置
ＦＭ１，ＦＭ２，ＦＭ３，ＦＭ４　　流量計
Ｐ１　　濃縮海水ポート
Ｐ２　　海水ポート
ＶＳ－１，ＶＳ－２，ＶＤ－１，ＶＤ－２　　切換弁

Claims (11)

  1. 　ポンプによって昇圧した海水を逆浸透膜分離装置に通水して淡水と濃縮海水に分離して海水から淡水を生成する海水淡水化システムに設けられ、前記逆浸透膜分離装置から吐出される濃縮海水の圧力エネルギーを前記海水の一部を昇圧するエネルギーに利用するエネルギー回収装置において、
    　濃縮海水および海水を給排水して濃縮海水の圧力エネルギーによって海水を昇圧する複数のチャンバーと、
    　前記チャンバーに流入する海水または濃縮海水の流量を積算するために用いる第１流量計と、
    　前記チャンバーから排出される海水または濃縮海水の流量を積算するために用いる第２流量計と、
    　前記複数のチャンバーの各々に設置され、各チャンバーへの濃縮海水の流入と各チャンバーからの濃縮海水の排出を切り換える少なくとも１つの切換弁と、
    　前記第１流量計および／または前記第２流量計の流量に基づき前記チャンバーの積算流量を求めて該積算流量に基づいて前記複数のチャンバーの各切換弁を制御する制御装置とを備え、
    　前記制御装置は前記複数のチャンバーの各切換弁に単一の入力信号を入力して前記各切換弁を制御することを特徴とするエネルギー回収装置。
  2. 　前記単一の入力信号によって前記各切換弁の開度および切換時間を制御可能であることを特徴とする請求項１記載のエネルギー回収装置。
  3. 　前記単一の入力信号として台形波を用いることを特徴とする請求項１記載のエネルギー回収装置。
  4. 　前記各切換弁の開度は、予め規定された設定値に基づき前記入力信号に対して変化するように設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエネルギー回収装置。
  5. 　前記制御装置は、前記第１流量計または前記第２流量計による前記チャンバーの積算流量が所定値に到達したときに前記チャンバーの前記切換弁の切換を行うように制御することを特徴とする請求項１記載のエネルギー回収装置。
  6. 　前記チャンバーの実容積の所定の割合から算定される値で前記切換弁の切換を行うことを特徴とする請求項５記載のエネルギー回収装置。
  7. 　前記制御装置は、前記チャンバーへの濃縮海水の流入量の積算値と前記チャンバーからの濃縮海水の排出量の積算値とを比較して、前記チャンバーから排出される濃縮海水の流量を制御することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー回収装置。
  8. 　前記制御装置は、前記チャンバーへの海水の流入量の積算値が前記チャンバーへの濃縮海水の流入量の積算値と等しく、もしくは、多くなるように、前記切換弁を制御することを特徴とする請求項１記載のエネルギー回収装置。
  9. 　前記制御装置は、複数のチャンバーから昇圧された海水を同時に排出する工程を含むように前記各切換弁を制御することを特徴とする請求項１記載のエネルギー回収装置。
  10. 　ポンプによって昇圧した海水を逆浸透膜分離装置に通水して淡水と濃縮海水に分離して海水から淡水を生成する海水淡水化システムに設けられ、前記逆浸透膜分離装置から吐出される濃縮海水の圧力エネルギーを前記海水の一部を昇圧するエネルギーに利用するエネルギー回収装置において、
    　濃縮海水および海水を給排水して濃縮海水の圧力エネルギーによって海水を昇圧する複数のチャンバーと、
    　前記複数のチャンバーの各々に設置され、各チャンバーへの濃縮海水の流入と各チャンバーからの濃縮海水の排出を切り換える少なくとも１つの切換弁と、
    　前記複数のチャンバーの各切換弁に単一の入力信号を入力して前記各切換弁を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするエネルギー回収装置。
  11. 　ポンプによって昇圧した海水を逆浸透膜分離装置に通水して淡水と濃縮海水に分離して海水から淡水を生成する海水淡水化システムにおいて、
    　前記逆浸透膜分離装置から吐出される濃縮海水の圧力エネルギーを前記海水の一部を昇圧するのに利用する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のエネルギー回収装置を備えたことを特徴とする海水淡水化システム。
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