WO2016035704A1 - 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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seawater
chamber
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concentrated
port
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後藤　彰
圭瑞 高橋
基彦 能見
正典 後藤
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株式会社 荏原製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a seawater desalination system that desalinates seawater by removing salt from seawater and an energy recovery device that is suitably used in a seawater desalination system (seawater desalination plant).
  • seawater desalination system in which seawater is desalted by passing it through a reverse osmosis membrane separator is known.
  • the collected seawater is adjusted to a constant water quality condition by a pretreatment device, and then pressurized by a high-pressure pump and pumped to a reverse osmosis membrane separation device.
  • a part of the high-pressure seawater in the tank overcomes the osmotic pressure, passes through the reverse osmosis membrane, and is taken out as fresh water from which the salinity has been removed.
  • seawater is discharged as concentrated seawater (brine) from the reverse osmosis membrane separation device in a state where the salt concentration is increased and concentrated.
  • the maximum operating cost in the seawater desalination system is the power cost, and a large proportion of the energy for raising the pretreated seawater to a pressure that can overcome the osmotic pressure, that is, the reverse osmotic pressure, that is, the pressure energy by the high-pressure pump Accounted for.
  • the pressure energy possessed by the high-salt concentration and high-pressure concentrated seawater discharged from the reverse osmosis membrane separator is used to boost a part of the seawater.
  • the inside of the cylinder is separated by a piston movably fitted in the cylinder.
  • An energy recovery chamber is used that is separated into two spaces, and provided with a concentrated seawater port for entering and exiting concentrated seawater in one of the two spaces, and a seawater port for entering and exiting seawater on the other.
  • FIG. 21 is a schematic diagram showing a configuration example of a conventional seawater desalination system.
  • seawater taken by a water intake pump (not shown) is adjusted to a predetermined water quality condition by removing suspended matters or the like by a pretreatment device, and then motor M is connected via a seawater supply line 1.
  • Seawater pressurized by the high-pressure pump 2 is supplied via a discharge line 3 to a reverse osmosis membrane separator 4 equipped with a reverse osmosis membrane (RO membrane).
  • RO membrane reverse osmosis membrane
  • a concentrated seawater line 5 for discharging concentrated seawater from the reverse osmosis membrane separation device 4 is connected to a concentrated seawater port P1 of the energy recovery chamber 10 via a control valve 6.
  • a seawater supply line 1 for supplying pre-processed low-pressure seawater branches upstream of the high-pressure pump 2 and is connected to a seawater port P2 of the energy recovery chamber 10 via a valve 7.
  • the energy recovery chamber 10 includes a piston 16 therein, and the piston 16 is fitted so as to be movable while separating the inside of the energy recovery chamber 10 into two volume chambers.
  • the seawater pressurized using the pressure of the concentrated seawater in the energy recovery chamber 10 is supplied to the booster pump 8 through the valve 7.
  • An energy recovery device 11 is configured by the control valve 6, the valve 7, and the energy recovery chamber 10. Then, the booster pump 8 further increases the pressure of the seawater so that the pressure becomes the same level as the discharge line 3 of the high-pressure pump 2, and the pressurized seawater merges with the discharge line 3 of the high-pressure pump 2 via the valve 9 and reverses.
  • the osmotic membrane separation device 4 is supplied.
  • FIG. 22 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a conventional seawater desalination system including two control valves 6, energy recovery chambers 10, and valves 7 that are components of the energy recovery apparatus illustrated in FIG.
  • the energy recovery device 11 includes two energy recovery chambers 10 and 10, thereby supplying concentrated seawater to one of the two energy exchange chambers 10 and 10 and simultaneously exchanging the other energy. Operates to drain concentrated seawater from the chamber.
  • high-pressure seawater can always be discharged from the apparatus (continuous), so the seawater supplied to the reverse osmosis membrane separation device 4
  • the fresh water obtained from the reverse osmosis membrane separation device 4 can be obtained at a constant flow rate with a constant flow rate.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-284642
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-284642
  • RO membrane reverse osmosis membrane
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing the energy recovery chamber 10 without a piston.
  • the energy recovery chamber 10 includes a long cylindrical chamber body 11 and an end plate 12 that closes both open ends of the chamber body 11.
  • a chamber CH is formed in the chamber body 11, a concentrated seawater port P 1 is formed at the position of one end plate 12, and a seawater port P 2 is formed at the position of the other end plate 12.
  • the concentrated seawater port P ⁇ b> 1 and the seawater port P ⁇ b> 2 are arranged on the central axis of the cylindrical chamber body 11.
  • the inner diameter of the chamber CH is set to ⁇ D, and the inner diameters of the concentrated seawater port P1 and the seawater port P2 are set to ⁇ d.
  • the energy recovery chamber 10 is installed vertically. Considering the influence of the specific gravity difference between the concentrated seawater and the seawater, the chamber CH is vertically arranged, the port P1 of concentrated seawater having a high specific gravity is placed on the lower side, and the port P2 of seawater with a low specific gravity is placed on the top. That is, the long cylindrical chamber body 11 is arranged such that the longitudinal direction (axial direction) of the chamber is vertical, and the concentrated seawater port P1 supplies and drains the concentrated seawater below the chamber CH.
  • the seawater port P2 is provided on the upper side of the chamber so as to supply and discharge seawater on the upper side of the chamber CH.
  • the overall length of the chamber CH is L, and the flow resistor 13 is disposed in the chamber CH at a position spaced apart by L1 in the axial direction from the concentrated seawater port P1, and at a position spaced apart by L1 in the axial direction from the seawater port P2.
  • a flow resistor 13 is arranged.
  • the flow resistor 13 is composed of a single perforated plate.
  • the flow of fluid having a large velocity distribution at the center portion is distributed in the diameter direction of the chamber CH by the flow resistor 13 through the small-diameter ports P1 and P2, and the chamber
  • the two fluids are pushed and pulled while the interface between the seawater and the concentrated seawater is kept horizontal, thereby mixing the seawater and the concentrated seawater with different salt concentrations in the chamber.
  • Energy transmission is performed while maintaining a small state.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing the energy recovery chamber 10 in which two perforated plates separated by a predetermined distance as flow resistors disposed in the vicinity of each port in FIG. 23 are disposed in the vicinity of each port.
  • the first porous plate 14 is disposed in the chamber CH at a position spaced apart from the concentrated seawater port P1 by L1 in the axial direction, and further separated from the first porous plate 14 by L2 in the axial direction.
  • the second perforated plate 15 is disposed at the position.
  • the first perforated plate 14 is disposed at a position spaced apart by L1 in the axial direction from the seawater port P2
  • the second perforated plate 15 is disposed at a position separated from the first perforated plate 14 by L2 in the axial direction.
  • the two perforated plates 14 and 15 constitute a flow resistor 13.
  • Other configurations of the energy recovery chamber 10 shown in FIG. 24 are the same as the configurations of the energy recovery chamber 10 shown in FIG.
  • the applicant of the present invention has a case where the flow velocity of the fluid flowing into the chamber is high, or the size and shape of the perforated plate, the position where the perforated plate is disposed, that is, the distance L1 in FIG.
  • the solution is described in Japanese Patent Application No. 2013-0778012 (unpublished). Proposed. That is, as shown in FIG.
  • the flow resistor 23 is disposed in the chamber CH at a position spaced apart by L1 in the axial direction from the concentrated seawater port P1, and at a position spaced apart by L1 in the axial direction from the seawater port P2.
  • a flow resistor 23 is arranged.
  • the flow resistor 23 has a disk shape with an outer diameter ( ⁇ D) equal to the inner diameter of the chamber, and is outside the virtual circle ( ⁇ dc) at the center.
  • a plurality of small holes 23h having a diameter ⁇ dk1 are formed, and a single perforated plate in which small holes are not formed on the inner side (center side) of the virtual circle is formed. That is, a perforated plate having a closed central portion is arranged.
  • FIG. 27 is a diagram showing a flow distribution by numerical fluid analysis in the vicinity of the seawater port when the flow resistor 23 composed of a perforated plate with the central portion shown in FIG. 25 is horizontally disposed.
  • the arrows in the figure indicate the flow speed by the length of the arrow and the flow direction by the direction of the arrow. Since the flow that has flowed into the chamber CH from the seawater port P2 flows into the chamber from the small-diameter port, the velocity distribution near the port of the chamber has a large flow at the center. This high-speed flow at the center collides with the closed portion of the perforated plate facing the port, and becomes a flow toward the outer periphery of the chamber horizontally along the plate.
  • the fluid flows downstream only through small holes formed in the outer peripheral portion of the perforated plate and passes through the perforated plate.
  • a part of the horizontal flow flows upward along the side surface of the chamber, and a large vortex is generated in the outer peripheral portion.
  • the speed of the high-speed flow flowing in from the port becomes slow.
  • the flow which passed the small hole from the outer peripheral part flows so that it may gather in a central part again after the central part once flows to the outer peripheral side.
  • a vortex is generated downstream of the closed portion of the perforated plate, but the flow velocity and direction can be made uniform in the AA cross section separated from the perforated plate to the center of the chamber by a predetermined distance in FIG. It was that.
  • the applicant of the present application has further analyzed the characteristics of the flow in the chamber by computational fluid dynamics (CFD) focusing on the velocity distribution flowing from the port of the energy recovery device shown in FIGS. 25 and 26.
  • CFD computational fluid dynamics
  • the perforated plate having a circular block at the center of the disc has a speed dependence, and the flow rate and direction in the chamber are uniform by the perforated plate with a limited range of inflow speed. It has been found that when the flow velocity changes, the velocity distribution in the evaluation section separated from the perforated plate by a predetermined distance from the perforated plate to the center of the chamber also changes, resulting in a decrease in uniformity.
  • FIG. 28 shows a flow by numerical fluid analysis (CFD) in the vicinity of a seawater port when a perforated plate having a circular closed portion is arranged in the center of the disc and the flow velocity is increased to three times that of the case of FIG. It is a figure which shows the result of distribution.
  • CFD numerical fluid analysis
  • the flow rate from the small-diameter port is always within a predetermined range, so that the flow is uniformly dispersed in the chamber.
  • the desired effect may not be obtained when the flow velocity from the port is greatly changed.
  • the flow does not always flow from the port to the chamber at a constant speed, but the speed changes greatly in one cycle. That is, increasing the flow velocity limit at which a desired flow homogenization effect can be obtained can be applied to a wide range of processing flow rates by the energy recovery chamber.
  • the critical flow velocity of the perforated plate having a circular closed portion at the center was about 250 mm / s. However, if this flow velocity is exceeded, this does not mean that the homogenizing action will be lost at all, but that the flow velocity distribution will be greater than a prescribed threshold value.
  • uniform flow means that the flow velocity and direction in a horizontal cross section in the chamber are uniform.
  • flow velocity (scalar) and direction (vector) in a horizontal section in the chamber are uniformly distributed at any position in the horizontal section, it is called a completely uniform flow. That is, as shown in FIG. 29, flows at arbitrary points Pn and Pm in the horizontal cross section are indicated by arrows whose flow sizes are Vn and Vm, respectively.
  • the flow at the points Pn and Pm is a uniform flow, and when the angles ⁇ and ⁇ are the same at any position in the horizontal section, the flow is completely uniform.
  • a closer flow is assumed to be a uniform flow.
  • the cylindrical chamber wall exists as a vertical wall surface on the outer periphery in the horizontal cross section, the angles ⁇ and ⁇ are more uniform as the angles ⁇ and ⁇ are both perpendicular.
  • the push-pull of seawater and concentrated seawater refers to an operation of pushing out (pushing) the seawater while boosting the seawater with the concentrated seawater, and then switching the valve 6 to draw the concentrated seawater with the seawater and discharge (pull) it.
  • seawater and concentrated seawater form a two-fluid boundary where seawater and concentrated seawater contact each other in a chamber space having a length indicated by La between flow resistors 13. And this boundary part reciprocates in La by pushing and pulling seawater and concentrated seawater, and it controls so that seawater is not discharged
  • the pushing and pulling of seawater and concentrated seawater has the same meaning as pushing up seawater and pushing down concentrated seawater.
  • Mixing at the boundary is promoted by pushing and pulling seawater and concentrated seawater, but the flow of seawater and concentrated seawater above and below the boundary is made uniform in the region of La in the chamber, resulting in uneven flow.
  • the phenomenon that the boundary surface turbulently diffuses and mixes due to the property is suppressed, and at the same time, it can be pushed and pulled like a virtual piston by keeping the boundary portion horizontal.
  • the present invention has a configuration in which flow resistors are arranged on the concentrated seawater port side and the seawater port side of the chamber, respectively, and a high-speed fluid flow in the center of the flow resistor corresponding to the port diameter. Even in the case of collision, the flow of fluid by the flow resistor is rectified, and the pressure is transmitted from the high-pressure concentrated seawater to seawater while suppressing mixing at the boundary where the two fluids contact each other by the effect of making it uniform. Therefore, an object of the present invention is to provide an energy recovery device that can prevent discharge of seawater having a high salt concentration that can be generated by mixing seawater and concentrated seawater in the energy recovery device.
  • the present invention has the effect of rectifying the flow of the fluid by the flow resistor and making it uniform, making it less dependent on the flow rate flowing from the port and making the flow uniform over a wide range of flow rates.
  • An object of the present invention is to provide an energy recovery device having a configuration that can be used.
  • seawater pressurized by a pump is passed through a reverse osmosis membrane separation device and separated into fresh water and concentrated seawater to obtain fresh water from seawater.
  • An energy recovery device that converts the pressure energy of the concentrated seawater discharged from the reverse osmosis membrane separation device into the pressure energy of the seawater in a seawater desalination system that generates water, and has a space for containing the concentrated seawater and seawater therein
  • a cylindrical chamber having a longitudinal direction arranged vertically, a concentrated seawater port provided in the lower part of the chamber for supplying and discharging concentrated seawater, and a seawater port provided in the upper part of the chamber for supplying and discharging seawater
  • a flow resistor disposed on the concentrated seawater port side in the chamber; and a flow resistor disposed on the seawater port side in the chamber.
  • a flow resistor, and the flow resistor disposed on the concentrated seawater port side and the seawater port side is at least one porous disk, and a virtual circle having a predetermined diameter concentric with the porous disk
  • a hole is formed in the outer peripheral region of the outer periphery of the hole, and the hole is formed so that the aperture ratio gradually increases from the outer diameter of the virtual circle having the predetermined diameter toward the outer diameter of the porous disk.
  • the concentrated seawater is supplied and discharged from the concentrated seawater port provided at the lower part of the chamber, and the seawater is supplied and discharged from the seawater port provided at the upper part of the chamber to the chamber.
  • a hole is formed in the outer peripheral region outside the predetermined diameter of the porous disk, and the high speed flowing into the chamber in the central region of the porous plate having the region where the hole is not formed in the central portion.
  • the flow is collided and dispersed in the radial direction of the chamber and rectified so as to reduce the flow velocity, so that it flows downstream from the area where the hole in the outer periphery is formed.
  • a more uniform flow velocity distribution can be obtained in the cross section of the chamber.
  • the boundary between the concentrated seawater and seawater rectified by the porous disk is formed due to the difference in specific gravity.By pushing and pulling, the lower concentrated seawater pushes up the seawater, the upper seawater pushes down the concentrated seawater, and the concentrated seawater and seawater move up and down.
  • the pressure can be transmitted from the high-pressure concentrated seawater to the seawater while suppressing mixing at the boundary portion where the two fluids contact with each other.
  • the hole is formed so that the aperture ratio gradually increases from the outer diameter of the virtual circle having the predetermined diameter toward the outer diameter of the porous disk, even if the flow velocity flowing from the port changes to a wide flow velocity range.
  • the flow on the back surface of the porous disk hardly changes, and the flow can be made uniform.
  • the region in which the hole of the porous disk is not formed is a circle with a predetermined diameter as an inscribed circle, and a circle that is not more than the outer diameter of the porous disk and larger than the diameter of the virtual circle. It is a region of a star-shaped polygon that is a circumscribed circle.
  • the flow in the radial direction of the downstream flow after passing through the perforated plate is changed by the pore distribution by attaching the strength of the blocking portion (opening ratio) in the circumferential direction of the perforated plate, Rectification can be performed so that the entire chamber is uniform in the longitudinal direction.
  • this shape has a high leveling effect in a wide range of flow rates, and has the effect of making the flow faster than the conventional flow rate.
  • the perforated disk is a first perforated plate
  • the second perforated plate is disposed at a predetermined distance from the first perforated plate.
  • the flow resistor as the flow resistor, the flow dispersed and uniformly rectified by the first perforated plate is further uniformized by the second perforated plate disposed downstream, so that a higher leveling effect can be obtained. Can do.
  • the energy recovery device includes a donut-shaped disk having an opening in the center between one or both of the concentrated seawater port and the seawater port and the flow resistor. It is characterized by.
  • the concentrated seawater is supplied / drained into the chamber from the concentrated seawater port provided at the lower part of the chamber, and the seawater is supplied / drained into the chamber from the seawater port provided at the upper part of the chamber, the seawater port and the concentrated seawater are provided. Even if the port is not in the axial center of the chamber, the flow that flows into the chamber flows from the hole of the disk with a hole in the center to the center of the flow resistor.
  • the flow can be distributed throughout the chamber without bias and the flow downstream of the flow resistor can be rectified into a more uniform flow.
  • Concentrated seawater rectified by the flow resistor and seawater form a boundary due to the difference in specific gravity, and by pushing and pulling, the lower concentrated seawater pushes up the seawater, the upper seawater pushes down the concentrated seawater, and the concentrated seawater and seawater move up and down.
  • the pressure can be transmitted from the high-pressure concentrated seawater to the seawater while suppressing mixing at the boundary portion where the two fluids contact with each other.
  • the seawater desalination system for generating fresh water from seawater by passing the seawater pressurized by the pump through the reverse osmosis membrane separator and separating it into freshwater and concentrated seawater.
  • An energy recovery device that converts pressure energy of concentrated seawater discharged from the reverse osmosis membrane separation device into pressure energy of the seawater, having a space for containing the concentrated seawater and seawater therein, and having a longitudinal direction vertically A cylindrical chamber disposed; a concentrated seawater port provided at a lower portion of the chamber for supplying and discharging concentrated seawater; a seawater port provided at an upper portion of the chamber for supplying and discharging seawater; and the concentrated seawater in the chamber A flow resistor disposed on the port side, and a flow resistor disposed on the seawater port side in the chamber, The flow resistor disposed on the reduced seawater port side and the seawater port side is at least one porous disk, and a hole is formed in a region outside a virtual circle having a predetermined diameter of the porous disk.
  • a formation region in which the holes are densely formed and a non-formation region in which no hole is formed are provided, and a collective jet that is bundled by a jet group from the holes passing through the formation region is defined.
  • the stationary fluid is defined by the flow through the disk being blocked by the non-formation region, and the formation region and the non-formation region are alternately distributed in the circumferential direction of the outer region.
  • shearing occurs between the collective jet and the stationary fluid.
  • the seawater desalination system for generating fresh water from seawater by passing seawater pressurized by a pump through a reverse osmosis membrane separation device and separating it into fresh water and concentrated seawater.
  • An energy recovery device that converts pressure energy of concentrated seawater discharged from the reverse osmosis membrane separation device into pressure energy of the seawater, having a space for containing the concentrated seawater and seawater therein, and having a longitudinal direction vertically A cylindrical chamber disposed; a concentrated seawater port provided at a lower portion of the chamber for supplying and discharging concentrated seawater; a seawater port provided at an upper portion of the chamber for supplying and discharging seawater; and the concentrated seawater in the chamber A flow resistor disposed on the port side, and a flow resistor disposed on the seawater port side in the chamber, The flow resistor disposed on the reduced seawater port side and the seawater port side is at least one porous disk, and a hole is formed in a region outside a virtual circle having a predetermined diameter of the porous disk.
  • a formation region for forming the hole and a non-formation region in which no hole is formed are provided in the outer region, the non-formation region is connected to the virtual circle, and is formed in a radial petal shape toward the outer periphery of the porous disk. A formation region is formed.
  • the seawater desalination system for generating fresh water from seawater by passing the seawater pressurized by the pump through the reverse osmosis membrane separator and separating it into freshwater and concentrated seawater.
  • An energy recovery device that converts pressure energy of concentrated seawater discharged from the reverse osmosis membrane separation device into pressure energy of the seawater, having a space for containing the concentrated seawater and seawater therein, and having a longitudinal direction vertically A cylindrical chamber disposed; a concentrated seawater port provided at a lower portion of the chamber for supplying and discharging concentrated seawater; a seawater port provided at an upper portion of the chamber for supplying and discharging seawater; and the concentrated seawater in the chamber A flow resistor disposed on the port side, and a flow resistor disposed on the seawater port side in the chamber, The flow resistor disposed on the reduced seawater port side and the seawater port side is at least one porous disk, and a hole is formed in a region outside a virtual circle having a predetermined radius from the center of the porous disk.
  • the seawater desalination system of the present invention is the seawater desalination system in which seawater pressurized by a pump is passed through a reverse osmosis membrane separation device and separated into fresh water and concentrated seawater to produce fresh water from the seawater.
  • the energy recovery device is provided, which converts the pressure energy of the concentrated seawater discharged from the device into the pressure energy of the seawater.
  • the pressure energy of high-pressure concentrated seawater discharged from a reverse osmosis membrane separation device can be directly transmitted to seawater, and mixing of two fluids when pushing and pulling concentrated seawater and seawater is suppressed. Therefore, seawater with a high salt concentration is not discharged from the energy recovery device, and the system can be operated without increasing the seawater supply pressure to the reverse osmotic pressure separation device. Electric power required can be reduced.
  • the present invention has the following effects. 1) The high-speed flow flowing into the chamber is dispersed in the radial direction of the chamber in the area where the hole is not formed in the central part of the perforated disk in which the hole is formed in the outer peripheral area with a predetermined diameter, and the flow velocity is reduced. It is made to flow downstream from the region where the hole in the outer peripheral portion is formed, and further, the strength of the blocking portion (opening ratio) is given in the circumferential direction of the porous plate, and the downstream flow after passing through the porous plate in the radial direction By changing the flow according to the hole distribution, the action of decelerating and dispersing the large flow in the central portion to make the flow more uniform in the cross section of the chamber is dramatically improved.
  • Pressure can be transmitted from high-pressure concentrated seawater to seawater while suppressing mixing at a boundary portion where the two fluids contact each other by a uniformizing action that rectifies the flow of fluid by a flow resistor made of a porous disk. Furthermore, since the hole is formed so that the aperture ratio gradually increases from the outer diameter of the virtual circle having the predetermined diameter toward the outer diameter of the porous disk, even if the flow velocity flowing from the port changes to a wide flow velocity range. The flow on the back surface of the porous disk hardly changes, and the flow can be made uniform.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a seawater desalination system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the energy recovery chamber of the present invention applied to the seawater desalination system shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating an example of a flow resistor.
  • FIG. 4 is a view showing an example of another flow resistor, and is a plan view showing a flow resistor made of one mesh plate.
  • FIG. 5 is an enlarged plan view of the holes of the perforated plate in FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view of the wire and opening of the mesh plate in FIG. 7A, 7B, and 7C are graphs showing average aperture ratios at the diameter positions of the three types of flow resistors.
  • FIG. 8 (a) and 8 (b) show the CFD (computational fluid analysis) in the vicinity of the seawater port when a flow resistor composed of a perforated plate having a central hexagonal shape closed as shown in FIG. It is a figure which shows the flow distribution by.
  • 9 (a) and 9 (b) show a CFD in another cross section near the seawater port when a flow resistor composed of a perforated plate whose central portion is closed in a star-shaped hexagonal shape as shown in FIG. It is a figure which shows the flow distribution by (numerical fluid analysis).
  • FIGS. 10 (a) and 10 (b) are views of still another cross section in the vicinity of the seawater port when a flow resistor composed of a perforated plate whose central portion is closed in a star-shaped hexagonal shape as shown in FIG. It is a figure which shows the flow distribution by CFD (computational fluid analysis).
  • Fig.11 (a) is a schematic sectional drawing which shows the energy recovery chamber of the energy recovery apparatus which concerns on another embodiment of this invention.
  • FIG.11 (b) is a top view which shows each porous plate installed in the energy recovery chamber shown to Fig.11 (a).
  • FIG. 12 is an enlarged plan view of the second perforated plate shown in FIG. FIGS.
  • FIG. 13A and 13B are diagrams showing the flow distribution inside the chamber when seawater flows in from the seawater port near the top of the chamber in FIG. 14 (a) and 14 (b) are diagrams showing flow distributions in different cross sections inside the chamber when seawater flows from the seawater port near the upper part of the chamber in FIG. 11 (a).
  • FIGS. 15A and 15B are diagrams showing the flow distribution in yet another section inside the chamber when seawater flows from the seawater port near the upper part of the chamber in FIG. 11A.
  • FIG. 16 is a plan view showing another embodiment of the perforated plate of the flow resistor.
  • FIG. 17 is an enlarged plan view of the holes of the perforated plate of FIG. FIG.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a chamber of an energy recovery device according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a plan view of a disk with holes.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of a chamber of an energy recovery device according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a conventional seawater desalination system.
  • FIG. 22 is a schematic diagram showing a configuration example of a conventional seawater desalination system including two control valves, energy recovery chambers, and valves, which are components of the conventional energy recovery apparatus shown in FIG.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing an energy recovery chamber without a conventional piston.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing an energy recovery chamber in which two perforated plates separated by a predetermined distance as flow resistors arranged in the vicinity of each port in FIG. 23 are arranged in the vicinity of each port.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view showing an energy recovery chamber provided with a flow resistor provided with a circular closed portion at the center as proposed in Japanese Patent Application No. 2013-0778012.
  • FIG. 26 is a plan view of a perforated plate provided with a circular blocking portion proposed in Japanese Patent Application No. 2013-0778012.
  • FIG. 27 is a diagram showing a flow distribution by CFD (computational fluid analysis) inside the chamber when high-speed seawater flows from the seawater port near the upper part of the chamber in FIG.
  • CFD computational fluid analysis
  • FIG. 28 is a diagram showing a flow distribution by CFD (computational fluid analysis) inside the chamber when higher-speed seawater flows from the seawater port near the upper part of the chamber in FIG.
  • FIG. 29 is a diagram showing the uniformity of flow at points Pn and Pm on the horizontal cross section in the chamber.
  • FIGS. 1 to 20 the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a seawater desalination system according to the present invention.
  • seawater taken by a water intake pump (not shown) is pretreated by a pretreatment device and adjusted to a predetermined water quality condition, and then a motor M is directly connected via a seawater supply line 1.
  • a seawater supply line 1 Supplied to the high-pressure pump 2.
  • Seawater pressurized by the high-pressure pump 2 is supplied via a discharge line 3 to a reverse osmosis membrane separator 4 equipped with a reverse osmosis membrane (RO membrane).
  • RO membrane reverse osmosis membrane separation device 4 separates seawater into concentrated seawater having a high salt concentration and fresh water having a low salt concentration, and obtains freshwater from the seawater.
  • a concentrated seawater line 5 for discharging concentrated seawater from the reverse osmosis membrane separation device 4 is connected to a concentrated seawater port P1 of the energy recovery chamber 20 via a control valve 6.
  • a seawater supply line 1 for supplying pretreated low-pressure seawater is branched upstream of the high-pressure pump 2 and connected to a seawater port P2 of the energy recovery chamber 20 via a valve 7.
  • the energy recovery chamber 20 performs energy transfer while separating the two fluids by the boundary region between the concentrated seawater and the seawater.
  • the seawater pressurized using the pressure of the concentrated seawater in the energy recovery chamber 20 is supplied to the booster pump 8 via the valve 7. Then, the booster pump 8 further increases the pressure of the seawater so that the pressure becomes the same level as the discharge line 3 of the high-pressure pump 2, and the pressurized seawater merges with the discharge line 3 of the high-pressure pump 2 via the valve 9 and reverses.
  • the osmotic membrane separation device 4 is supplied.
  • the concentrated seawater that has lost its energy by boosting the seawater is discharged from the energy recovery chamber 20 to the concentrated seawater discharge line 17 via the control valve 6.
  • the pressure of the discharge line 3 of the high-pressure pump 2 is, for example, 6.5 MPa
  • the seawater is increased to an equal pressure (6.4 MPa).
  • the pressure loss of the energy recovery apparatus itself is reduced. For example, 6.3 MPa of seawater Is discharged from the energy recovery device.
  • the booster pump 8 slightly raises 6.3 MPa seawater to a pressure of 6.5 MPa, joins the discharge line 3 of the high pressure pump 2, and is supplied to the reverse osmosis membrane separation device 4.
  • the booster pump 8 only needs to increase the pressure loss in this way, and the energy consumed here is very small.
  • the ratio of obtaining fresh water is about 40%.
  • the other 60% is discharged from the reverse osmosis membrane separation device 4 as concentrated seawater, but the pressure of this 60% concentrated seawater is transmitted to the seawater by the energy recovery device and discharged, so that a slight consumption of the booster pump
  • the amount of seawater equivalent to a high-pressure pump can be obtained with energy. For this reason, the energy of the high-pressure pump for obtaining the same amount of fresh water as compared with the case where there is no energy recovery device can be almost halved.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the energy recovery chamber of the present invention applied to the seawater desalination system shown in FIG.
  • the energy recovery chamber 20 includes a long cylindrical chamber main body 21 and an end plate 22 that closes both open ends of the chamber main body 21.
  • a chamber CH is formed in the chamber body 21, a concentrated seawater port P 1 is formed at the position of one end plate 22, and a seawater port P 2 is formed at the position of the other end plate 22.
  • the energy recovery chamber 20 is installed vertically. Considering the influence of the specific gravity difference between the concentrated seawater and the seawater, the chamber CH is vertically arranged, the port P1 of concentrated seawater having a high specific gravity is placed on the lower side, and the port P2 of seawater with a low specific gravity is placed on the top. That is, the long cylindrical chamber main body 21 is arranged such that the longitudinal direction (axial direction) of the chamber is vertical, and the concentrated seawater port P1 supplies and drains the concentrated seawater below the chamber CH.
  • the seawater port P2 is provided on the upper side of the chamber so as to supply and discharge seawater on the upper side of the chamber CH.
  • the total length of the chamber CH is L, and the flow resistor 23 is disposed in the chamber CH at a position spaced apart by L1 in the axial direction from the concentrated seawater port P1, and at a position spaced apart by L1 in the axial direction from the seawater port P2.
  • a flow resistor 23 is arranged.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating an example of a flow resistor.
  • the flow resistor 23 has a disk shape having an outer diameter ( ⁇ D) equal to the inner diameter of the chamber, and a virtual circle (diameter: ⁇ dc) at the center is an inscribed circle.
  • a plurality of small holes 23h having a diameter ⁇ dk1 are formed outside a virtual polygon (particularly a concave polygon, a star hexagon (hexagonal star, hexagonal star, etc.)) having a circle (diameter: ⁇ dr) as a circumscribed circle.
  • the rectangular inner side (center side) is composed of a single perforated plate in which no small holes are formed.
  • the perforated plate in which a central portion and a part of the outer periphery are closed.
  • the intersection of the inscribed circle that is a virtual circle and the virtual polygon is represented by Pdc
  • the intersection of the circumscribed circle that is a virtual circle and the virtual polygon is represented by Pdr.
  • the diameter of the virtual circle ( ⁇ dc) at the center of the perforated plate is the same as or slightly larger than the inner diameter ⁇ ds of the seawater port and the inner diameter ⁇ db of the concentrated seawater port in FIG.
  • the high-speed flow is made to collide with the blockage to slow down the flow.
  • the blocking portion is made larger than each port, the flow passing through the plurality of small holes 23h provided on the outer peripheral side is biased toward the outer peripheral side, and the equalizing action becomes smaller on the contrary, so that it is almost the same as the inner diameter of each port.
  • the virtual circle at the center of the flow resistor 23 is provided to be concentric with the outer periphery of the flow resistor disk.
  • a seawater port and a concentrated seawater port are provided at the axial center of the cylindrical chamber so that a high-speed flow flowing from each port into the chamber collides with the closed portion defined by the virtual circle. Yes.
  • the diameter ( ⁇ dr) of the virtual circle circumscribing the star hexagon is made smaller than the outer diameter ( ⁇ D) of the flow resistor 23.
  • the flow resistor 23 composed of a perforated plate closed with a star-shaped hexagon gives an appropriate flow resistance to the flow upstream of the flow resistor in the chamber CH, thereby reducing the flow downstream of the flow resistor. It has a function of rectifying the entire chamber to be uniform. It should be noted that the outer edge connecting the corners of the polygon is not necessarily a straight side.
  • FIG. 4 is a view showing an example of another flow resistor, and is a plan view showing a flow resistor made of one mesh plate.
  • the flow resistor 23 is composed of a mesh material formed by weaving a wire material into a disk shape having an outer diameter ⁇ D.
  • Another star-shaped hexagonal plate 30 having a virtual circle ( ⁇ dc) at the center of the disk made of mesh material as an inscribed circle and an outer virtual circle ( ⁇ dr) as a circumscribed circle is attached.
  • the fluid flows in the outer portion of the star-shaped hexagon where the mesh material is exposed, and the fluid does not flow in the portion of the star-shaped hexagonal plate 30.
  • the flow resistor 23 configured to be closed by a star-shaped hexagon gives an appropriate flow resistance to the flow upstream of the main flow resistor in the chamber CH, thereby allowing the flow downstream of the main flow resistor to flow through the entire chamber. It has a function of rectifying to be uniform.
  • the porous plate shown in FIG. 3 and the mesh plate shown in FIG. 4 are collectively referred to as a porous disk.
  • a uniform perforated plate has a certain aperture ratio defined by the shape of the hole (diameter in the case of a round hole), the distance (pitch) between arrangements, and the arrangement.
  • APR 90.6 ⁇ dk 2 / P 2 (Formula 1)
  • the aperture ratio is defined by the following equation, assuming that the mesh between the lines is Am and the wire diameter is dm.
  • APR Am 2 / (Am + dm) 2 (Formula 2)
  • FIG. 7A, 7B, and 7C are graphs showing the aperture ratio at the radial position of the disk.
  • the aperture ratio (APR) at the radial position of the disk is constant at any position as shown in FIG. Become.
  • the aperture ratio (APR) at each diameter position in the case of a perforated plate (FIGS. 25 and 26) provided with a circular closed portion at the center is zero in the area of the diameter dc closed at the center, Since the aperture ratio is constant from a diameter larger than the diameter dc, the aperture ratio at the radial position shown in FIG. 7B is obtained.
  • the star-shaped hexagonal closed portion of the present invention when the star-shaped hexagonal closed portion of the present invention is provided, the area of the diameter dc closed at the central portion has an opening ratio of zero, and the outer side of the circumscribed circle (diameter dr) of the star-shaped hexagon is uniform. Since the APR is calculated based on the aperture ratio of the mesh, the aperture ratio gradually increases from zero to the APR, and the aperture ratio relationship at the radial position shown in FIG. As described above, the present invention can be characterized as a shape in which the aperture ratio gradually increases toward the outer periphery. In addition, the aperture ratio of the vertical axis
  • the star-shaped polygon is a star-shaped hexagon, and the angle formed by two imaginary lines connecting two adjacent acute vertices on the outer peripheral side of the disk and the center of the porous plate is 60 degrees.
  • the center line of the staggered arrangement is arranged so as to be the above-mentioned star-shaped hexagonal virtual line, it can be rotationally symmetric with respect to the perforated plate center. it can.
  • the arrangement of the individual holes formed in the perforated plate is also rotationally symmetric, so that the flow downstream of the perforated plate is rectified so that the flow downstream of the perforated plate is uniform over the entire chamber. Can be expected.
  • FIGS. 8A and 8B are diagrams showing the flow distribution at the time of inflow of seawater near the seawater port of the chamber in the B1-B1 cross section passing through the intersection of the star-shaped hexagon of the perforated plate and the inscribed circle.
  • FIG. 8B is a plan view of the flow resistor 23 having the same configuration as that shown in FIG. 3, and FIG. 8A is a seawater port of the chamber in the B1-B1 cross section of FIG. 8B. It is a figure which shows the flow distribution of the vicinity.
  • FIG.8 (b) illustration of the small hole 23h outside a star-shaped hexagon is abbreviate
  • the flow that flows into the chamber CH from the seawater port P2 flows into the chamber from the small-diameter port, so that the velocity distribution near the port of the chamber has a large flow at the center.
  • This high-speed flow at the center collides with the circular closed portion at the center of the perforated plate facing the port, and becomes a flow toward the outer periphery of the chamber horizontally along the plate.
  • the fluid flows downstream only through small holes formed in the perimeter of the perforated plate and flows through the perforated plate, and part of the horizontal flow flows upward along the side surface of the chamber. A big vortex is generated.
  • the speed of the high-speed flow flowing in from the port becomes slow.
  • the flow downstream of the perforated plate that has passed through the small holes of the perforated plate from the outer peripheral portion flows so as to gather again at the central portion after the central portion once flows to the outer peripheral side.
  • a vortex indicated by Vx is generated on the back side of the closed portion of the perforated plate.
  • a vortex Vx is also generated on the outer peripheral side upstream of the evaluation cross section AA separated from the perforated plate by a predetermined distance.
  • the vortex becomes a complicated flow having a component velocity in a direction perpendicular to the two-dimensional plane of the cross section shown in FIG.
  • FIG. 9B shows a plan view of the flow resistor 23 having the same configuration as that shown in FIG. 3, and FIG. 9A shows the seawater of the chamber in the B2-B2 cross section of FIG. 9B. It is a figure which shows the flow distribution of a port vicinity.
  • FIG.9 (b) illustration of the small hole 23h outside a star-shaped hexagon is abbreviate
  • the vortex Vx is generated on the back side of the closed portion of the porous plate and on the outer peripheral side upstream of the evaluation section AA, as in FIG. 8A.
  • the central vortex Vx is larger than that in the cross section shown in FIG. 8A, and the outer peripheral vortex Vx is smaller than that in FIG. 8A. ing.
  • FIGS. 10 (a) and 10 (b) Shown in 10B is a plan view of the flow resistor 23 having the same configuration as that shown in FIG. 3, and FIG. 10A is a seawater port of the chamber in the B3-B3 cross section of FIG. 10B. It is a figure which shows the flow distribution of the vicinity. In FIG. 10B, the small holes 23h outside the star-shaped hexagon are not shown. As shown in FIG.
  • the ratio of the closed portion at the center is large, and a flow along the wall of the cylinder in the chamber is formed from the outer peripheral portion.
  • a large vortex Vx is formed at the center, and a complicated flow having a component velocity perpendicular to the two-dimensional plane of the cross section shown in FIG.
  • the vortex Vx has an appearance in which a plurality of complicated vortices are mixed.
  • the flow behavior in the B1-B1 and B3-B3 cross-sections is extreme, but can occur in very limited pinpoint cross-sections, each with three cross-sections. The flow behavior intermediate between these extreme flow behaviors is almost the same as that of the B2-B2 cross section.
  • the flow that flows in from the concentrated seawater port P1 arranged at the lower side of the chamber collides with the closing plate at the center of the perforated plate at the time of inflow, and the flow slows down. Therefore, the fluid between the perforated plates flows in and out with a uniform flow in the horizontal section of the chamber, and is uniformly pushed and pulled over the entire section. By this action, when seawater and concentrated seawater are pushed and pulled, mixing of seawater and concentrated seawater having different salt concentrations can be suppressed.
  • the energy recovery device of the present invention pushes the mixing region of seawater and concentrated seawater so as to go back and forth between the flow resistors respectively arranged on the seawater port P2 side and the concentrated seawater port P1 side in the chamber. Switch the pull. Therefore, the mixed region of seawater and concentrated seawater exists in a portion indicated by La between the flow resistors 23 and 23 in FIG.
  • the seawater flowing in from the seawater port P2 provided above the chamber becomes a uniform flow in the horizontal section of the downstream chamber by the flow resistor 23, but this flows out from the concentrated seawater port P1 side which is the discharge side. It also changes depending on the flow resistance. That is, it changes also with the combination with the flow resistor 23 arrange
  • the resistance of the flow resistor 23 on the outflow side is taken into consideration.
  • the flow equalization action by the inflow-side flow resistor in the present invention varies depending on the arrangement of the outflow-side flow resistor and the port. Since the energy recovery device repeats inflow and outflow of seawater and concentrated seawater alternately, in addition to making the flow in one direction uniform, consideration must be given to the flow of outflow when flowing in the opposite direction.
  • Fig.11 (a) is a schematic sectional drawing which shows the energy recovery chamber of the energy recovery apparatus which concerns on another embodiment of this invention.
  • the first porous plate 24 is horizontally disposed in the chamber at a position separated by a distance L1 from the seawater port P2, and similarly spaced from the concentrated seawater port P1 by L1.
  • the first perforated plate 24 is disposed horizontally at the position, and the second perforated plate 25 is disposed horizontally at a position spaced apart from each first perforated plate 24 by L2.
  • a flow resistor 23 is constituted by the first porous plate 24 and the second porous plate 25.
  • 11 (b) is a plan view showing each porous plate installed in the energy recovery chamber shown in FIG. 11 (a).
  • the first perforated plate 24 constituting the flow resistor disposed in the energy recovery chamber of FIG. 11A is a star-shaped six plate having a virtual circle at the center as an inscribed circle and a virtual circle at the outer periphery as a circumscribed circle.
  • the first porous plate 24 may be a porous plate whose central portion is closed as shown in FIG. 4 and whose outer peripheral portion is a mesh material.
  • the second perforated plate 25 is a disc having small holes formed at equal intervals on the entire surface.
  • the second porous plate 25 may be a disk made of a mesh material.
  • FIG. 12 is an enlarged plan view of the second porous plate 25 shown in FIG.
  • the second porous plate 25 is made of a disc having an outer diameter of ⁇ D equal to the inner diameter of the chamber, and a small hole 25h having a diameter ⁇ dk2 is formed on the entire surface of the disc as shown in FIG. It is formed at intervals.
  • FIGS. 11 (a), 11 (b) show a porous disc 24 in which the central portion of the plate is closed with a star hexagon as shown in FIGS. 11 (a), 11 (b).
  • FIGS. 13 (a) and 13 (b) are diagrams showing the flow distribution when inflowing seawater near the seawater port of the chamber in the B1-B1 cross section passing through the intersection of the star-shaped hexagon of the perforated plate and the inscribed circle. That is, FIG. 13B shows a plan view of the first perforated plate 24 having the same configuration as that shown in FIG. 3, and FIG. 13A shows the chamber in the B1-B1 cross section of FIG. It is a figure which shows the flow distribution of seawater port vicinity. In FIG. 13B, illustration of the outer small hole 23h of the star-shaped hexagon is omitted.
  • FIGS. 14 (a) and 14 (b) show the flow distribution when seawater flows in the vicinity of the seawater port of the chamber in the B2-B2 cross section passing through the middle of the intersection of the star hexagon and the inscribed circle and the circumscribed circle of the perforated plate.
  • FIG. 14B is a plan view of the first perforated plate 24 having the same configuration as that shown in FIG. 3, and FIG. 14A is a view of the chamber in the B2-B2 cross section of FIG. 14B. It is a figure which shows the flow distribution of seawater port vicinity. In FIG. 14 (b), the outer small hole 23h of the star-shaped hexagon is not shown.
  • FIG. 15 (a) and 15 (b) are diagrams showing the flow distribution at the time of inflow of seawater near the seawater port of the chamber in the B3-B3 cross section passing through the intersection of the perforated star hexagon and circumscribed circle. That is, FIG. 15B shows a plan view of the first perforated plate 24 having the same configuration as that shown in FIG. 3, and FIG. 15A shows the chamber in the B3-B3 cross section of FIG. It is a figure which shows the flow distribution of seawater port vicinity. In FIG. 15 (b), the outer small hole 23h of the star-shaped hexagon is not shown.
  • the flow speed and direction approach the same flow, and a more uniform flow can be obtained.
  • the function of the first perforated plate is to cause a high-speed flow from the seawater port (or concentrated seawater port) to collide with the circular block at the center to reduce the speed and to distribute the flow to the outer periphery. Then, the flow downstream of the perforated plate is dispersed by the hole channel whose opening ratio gradually increases from the center toward the outer periphery so as to have the “uniform” velocity distribution defined in FIG. 29 in the circular cross section of the chamber.
  • the function of the second perforated plate is to further smooth out the difference in the velocity distribution still remaining in the flow dispersed by the first perforated plate.
  • FIG. 16 is a plan view showing another shape of the flow resistor.
  • the flow resistor 23 shown in FIG. 16 is used instead of the flow resistor 23 shown in FIG.
  • the flow resistor is constituted by two porous plates shown in FIGS. 11A and 11B, the flow resistor is replaced with the porous plate 24 shown in FIGS. 11A and 11B on the side close to each port.
  • a perforated plate 24 shown in FIG. As shown in FIG.
  • the flow resistor 23 has a disk shape with an outer diameter ( ⁇ D) equal to the inner diameter of the chamber, and a virtual circle ( ⁇ dc) at the center is an inscribed circle, and a virtual circle ( A plurality of small holes 23h having a diameter ⁇ dk1 are formed on the outer side of a star-shaped square having a circumscribed circle of ⁇ dr), and a single perforated plate with no small holes formed on the inner side (center side) of the star-shaped square. It is configured. That is, it is a perforated plate in which a central portion and a part of the outer periphery are closed.
  • the diameter of the virtual circle ( ⁇ dc) at the center of the perforated plate is set to be the same as or slightly larger than the inner diameter ⁇ ds of the seawater port and the concentrated seawater port in FIG.
  • the high-speed flow is made to collide with the blockage to slow down the flow.
  • the blocking portion is made larger than each port, the flow passing through the plurality of small holes 23h provided on the outer peripheral side is biased toward the outer peripheral side, and the equalizing action becomes smaller on the contrary, so that it is almost the same as the inner diameter of each port.
  • the diameter of the virtual circle ( ⁇ dr) circumscribing the star-shaped square is made smaller than the outer diameter ( ⁇ D) of the flow resistor 23.
  • FIG. 17 is an enlarged plan view showing the arrangement of the holes of the perforated plate shown in FIG. Holes having a diameter of ⁇ dk are arranged apart from each other by a distance (pitch) P on an orthogonal axis.
  • This arrangement is called a parallel arrangement, and the aperture ratio can be calculated as follows.
  • APR 78.5 ⁇ dk 2 / P 2 (Formula 3)
  • the shape that closes the center of the disk is a star-shaped square, and the holes are arranged in parallel, so that the shape of the chamber is 90-degree rotational symmetry.
  • the flow resistor composed of a perforated plate of this shape also has a feature that the aperture ratio gradually increases from the outer diameter of the center virtual circle toward the outer diameter of the perforated disk.
  • the flow resistor 23 composed of a perforated plate closed with a star-shaped square similarly provides a flow resistance downstream of the flow resistor by giving an appropriate flow resistance to the flow upstream of the flow resistor in the chamber CH. Has a function of rectifying the gas so as to be uniform over the entire chamber.
  • Both the star-shaped quadrangle (FIG. 16) and the star-shaped hexagon (FIG. 2) are excellent in homogenization, and the shape in which the aperture ratio gradually increases from the outer diameter of the center virtual circle toward the outer diameter of the porous disk is uniformized. It is shown to be an effective feature.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a chamber of an energy recovery device according to still another embodiment of the present invention.
  • the chamber of the present embodiment has a configuration in which the upper seawater port is divided into two ports, a seawater inflow port P2 IN and a seawater outflow port P2 OUT , and each is provided at a position spaced radially from the central axis of the chamber. ing. Then, from the port P2 IN, P2 OUT only spaced locations Lp, it is arranged perforated disc 31 formed with holes in the center.
  • a first porous plate 24 whose central portion is closed at a position spaced apart from the holed disk 31 by L1 is disposed, and a second porous plate 25 having holes uniformly formed on the entire surface is disposed at a position spaced apart by L2. Yes.
  • FIG. 19 is a plan view of the holed disc 31.
  • the holed disc 31 has an outer diameter equal to the inner diameter ( ⁇ D) of the chamber, and has a circular hole with a diameter ( ⁇ dp) at the center of the disc.
  • ⁇ D inner diameter
  • ⁇ dp diameter
  • the flow flowing in from the port is restricted from flowing from the outer peripheral portion to the flow resistor 23 through the hole having the diameter ⁇ dp in the central portion. Even if the configuration is not in the central portion, it is possible to diffuse and rectify the flow uniformly in the outer peripheral direction by the downstream flow resistor 23 after once flowing in the central portion of the chamber. Therefore, a uniform flow can be formed in the cylindrical chamber.
  • a flow collides with the obstruction
  • the downstream flow after the first porous plate 24 is the same as the flow shown and described in FIGS. 8A and 8B to FIGS. 10A and 10B.
  • the perforated disc 31 is the same thing as that disposed in the chamber axis with the chamber port locations of the arrangement seawater inlet port P2 IN to an eccentric position.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of a chamber of an energy recovery device according to still another embodiment of the present invention.
  • the configuration of the chamber of FIG. 20 on the seawater port side is the same as that of the embodiment shown in FIG. 18, but the chamber of this embodiment is different in that a concentrated seawater port on the lower side of the chamber is formed on the side surface of the chamber. . That is, since the concentrated seawater port P1 is formed on the side surface of the chamber, the concentrated seawater is supplied and discharged in a direction (radial direction) perpendicular to the axial direction of the chamber.
  • a holed disc 31 having a hole formed in the center is disposed at a position spaced apart by Lp from the chamber end surface on the concentrated seawater port side, and the first porous plate 24 is disposed at a position spaced apart from the holed disk 31 by L1.
  • the second perforated plate 25 is arranged at a position spaced apart from the first perforated plate 24 by L2.
  • the perforated disc 31 has the same configuration as that shown in FIG. 19, the first porous plate 24 has the same configuration as that shown in FIG. 3 or FIG. 4, and the second porous plate 25 has the same configuration as that shown in FIG. The configuration is the same as that shown.
  • the flow that flows in from the concentrated seawater port P1 on the side of the chamber is regulated by the circular plate 31 with a hole so that it flows from the hole with the diameter ( ⁇ dp) in the center toward the flow resistor 23.
  • the flow can be once rectified in the central part of the chamber and then uniformly distributed in the outer peripheral direction by the downstream flow resistor 23 to be rectified. Therefore, a uniform flow can be formed in the cylindrical chamber.
  • the downstream flow after the first perforated plate 24 is a flow in which the flows shown in FIGS. 8A and 8B to FIGS. 10A and 10B are upside down.
  • the flow equalizing action by the flow resistor on the inflow side also varies depending on the arrangement of the flow resistor 23 and the port on the outflow side.
  • the holed disc 31 having a hole in the center, the inflow position into the flow resistor 23 becomes the center of the chamber regardless of the arrangement of the ports.
  • the holed disk 31 disposed between each port and the flow resistor 23 Since the hole formed in the central portion can be seen as a virtual seawater port and a concentrated seawater port inside the chamber, the same operation and effect as the invention of the embodiment shown in FIG. 2 and FIGS. 11 (a) and 11 (b) Can be obtained.
  • the flow resistance constructed in the chamber has symmetry in inflow and outflow.
  • the flow resistor configured in the chamber between the ports is rotationally symmetric about the central axis of the chamber, and the flow resistance of inflow and outflow in the radial direction of the chamber is rotationally symmetric.
  • the internal configuration of the chamber is rotationally symmetric about the center axis of the chamber between the hole at the center of the holed disc 31 and the center port. It has become.
  • both port positions are not at the center of the chamber as in the embodiment of FIG. 20, the internal configuration of the chamber between the central holes of both the perforated discs 31 is rotationally symmetric about the chamber center axis. ing.
  • the concentrated seawater flows out from the flow resistor 23 on the concentrated seawater port side to the port P1 side on the downstream left side. Because it becomes easier, the flow is biased in the radial direction. As a result, when viewed as seawater inflow, the action of the flow resistor 23 on the seawater side is affected by the non-uniformity of the downstream flow resistance, and the uniformizing action is lost. This is because, in the absence of the holed disc 31 of the embodiment of FIG. 20, the rotational symmetry about the chamber central axis is lost in the configuration between the ports, and the feature of the structural symmetry of the present invention is lacking. Because.
  • the flow resistor configured in the chamber between the ports (holes) rotationally symmetric around the chamber central axis, the flow resistance in the chamber radial direction is also rotationally symmetric, There is a uniform flow in the push-pull space between the flow resistors.
  • the present invention can be used in a seawater desalination system that removes salt from seawater to desalinate seawater and an energy recovery device that is suitably used in a seawater desalination system (seawater desalination plant).

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Abstract

　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。　エネルギー回収装置は、長手方向を鉛直に配置した円筒形状のチャンバー（ＣＨ）と、濃縮海水の給排水を行う濃縮海水ポート（Ｐ１）と、海水の給排水を行う海水ポート（Ｐ２）と、チャンバー（ＣＨ）内において濃縮海水ポート（Ｐ１）側に配置される流れ抵抗器（２３）と、チャンバー（ＣＨ）内において海水ポート（Ｐ２）側に配置される流れ抵抗器（２３）とを備え、濃縮海水ポート（Ｐ１）側および海水ポート（Ｐ２）側に配置される流れ抵抗器（２３）は、少なくとも１枚の多孔円板であって、多孔円板の所定の直径の円より外側の外周領域に孔が形成されてなる。

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海水淡水化システム（海水淡水化プラント）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、浸透圧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が大きな割合を占めている。
　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吐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２１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２１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、海水供給ライン１を介してモータＭが直結された高圧ポンプ２へ供給される。高圧ポンプ２で昇圧された海水は吐出ライン３を介して逆浸透膜（ＲＯ膜）を備えた逆浸透膜分離装置４に供給される。逆浸透膜分離装置４は、海水を塩濃度の高い濃縮海水と塩濃度の低い淡水に分離し海水から淡水を得る。この時、塩濃度の高い濃縮海水が逆浸透膜分離装置４から排出されるが、この濃縮海水は依然高い圧力を有している。逆浸透膜分離装置４から濃縮海水を排出する濃縮海水ライン５は、制御弁６を介してエネルギー回収チャンバー１０の濃縮海水ポートＰ１へ接続している。前処理された低圧の海水を供給する海水供給ライン１は、高圧ポンプ２の上流で分岐してバルブ７を介してエネルギー回収チャンバー１０の海水ポートＰ２へ接続している。エネルギー回収チャンバー１０は、内部にピストン１６を備え、ピストン１６はエネルギー回収チャンバー１０内を二つの容積室に分離しながら移動可能に嵌装されている。
　エネルギー回収チャンバー１０において濃縮海水の圧力を利用して昇圧された海水は、バルブ７を介してブースターポンプ８に供給される。制御弁６，バルブ７，エネルギー回収チャンバー１０によってエネルギー回収装置１１を構成している。そして、ブースターポンプ８によって海水は高圧ポンプ２の吐出ライン３と同じレベルの圧力になるようにさらに昇圧され、昇圧された海水はバルブ９を介して高圧ポンプ２の吐出ライン３に合流して逆浸透膜分離装置４に供給される。
　図２２は、図２１に示すエネルギー回収装置の構成機器である制御弁６，エネルギー回収チャンバー１０，バルブ７をそれぞれ２個備えた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２２に示すように、エネルギー回収装置１１が２個のエネルギー回収チャンバー１０，１０を備えることにより、２つのエネルギー交換チャンバー１０，１０の何れか一方へ濃縮海水を供給し同時にもう一方のエネルギー交換チャンバーから濃縮海水を排水するように動作する。したがって、低圧海水の吸込みと、高圧海水の押し出しを交互に行うことにより装置からは常に（連続して）高圧の海水を排出することができるので、逆浸透膜分離装置４へ供給される海水の流量を一定にし、逆浸透膜分離装置４から得る淡水を一定流量で得ることができる。
　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、特開２０１０－２８４６４２号公報（特許文献１）において円筒形長尺のチャンバーをエネルギー交換チャンバーとし、チャンバー内に逆浸透膜（ＲＯ膜）から排出される高圧の濃縮海水と海水とを導入し、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。
　図２３は、ピストンが無い形態のエネルギー回収チャンバー１０を示す断面図である。図２３に示すように、エネルギー回収チャンバー１０は、長尺の円筒形状のチャンバー本体１１と、チャンバー本体１１の両開口端を閉塞する端板１２を備えている。チャンバー本体１１内にはチャンバーＣＨが形成され、一方の端板１２の位置に濃縮海水ポートＰ１が形成され、他方の端板１２の位置に海水ポートＰ２が形成されている。濃縮海水ポートＰ１および海水ポートＰ２は円筒形状のチャンバー本体１１の中心軸上に配置されている。チャンバーＣＨの内径はφＤ、濃縮海水ポートＰ１および海水ポートＰ２の内径はφｄに設定されている。
　エネルギー回収チャンバー１０は縦置きに設置されている。濃縮海水と海水の比重差の影響を考慮し、チャンバーＣＨを縦配置とし、比重の重い濃縮海水のポートＰ１を下側に、比重の軽い海水のポートＰ２を上に配置にしている。すなわち、長尺の円筒形状のチャンバー本体１１は、チャンバーの長手方向（軸方向）が垂直方向に配置されており、濃縮海水ポートＰ１はチャンバーＣＨの下側で濃縮海水を給排水するようにチャンバーの下側に設けられ、海水ポートＰ２はチャンバーＣＨの上側で海水を給排水するようにチャンバーの上側に設けられている。チャンバーＣＨの全長はＬであり、チャンバーＣＨ内には、濃縮海水ポートＰ１から軸方向にＬ１だけ離間した位置に流れ抵抗器１３を配置し、海水ポートＰ２から軸方向にＬ１だけ離間した位置に流れ抵抗器１３を配置している。流れ抵抗器１３は、１枚の多孔板から構成されている。
　図２３に示すエネルギー回収チャンバー１０においては、小径の各ポートＰ１，Ｐ２から流入し、中央部が大きな速度分布を有する流体の流れを流れ抵抗器１３によってチャンバーＣＨの直径方向に分散させて、チャンバーの断面で均一な流れに整流することにより、海水と濃縮海水の界面が水平に維持された状態で二流体を押し引きすることで、チャンバー内において塩濃度の異なる海水と濃縮海水との混合を少ない状態に維持しながらエネルギー伝達を行うものである。
　図２４は、図２３における各ポート近傍に配置した流れ抵抗器として所定の距離だけ離間した２枚の多孔板を各ポートの近傍に配置したエネルギー回収チャンバー１０を示す断面図である。図２４に示すように、チャンバーＣＨ内には、濃縮海水ポートＰ１から軸方向にＬ１だけ離間した位置に第１多孔板１４を配置し、さらに第１多孔板１４から軸方向にＬ２だけ離間した位置に第２多孔板１５を配置している。同様に、海水ポートＰ２から軸方向にＬ１だけ離間した位置に第１多孔板１４を配置し、さらに第１多孔板１４から軸方向にＬ２だけ離間した位置に第２多孔板１５を配置している。２枚の多孔板１４，１５は流れ抵抗器１３を構成している。
　図２４に示すエネルギー回収チャンバー１０のその他の構成は、図２３に示すエネルギー回収チャンバー１０の構成と同様である。
　本件出願人は、上述したエネルギー回収チャンバーにおいて、チャンバーへ流入する流体の流速が高速な場合、または多孔板の寸法・形状、多孔板を配置する位置、すなわち、図２３における距離Ｌ１、図２４における距離Ｌ１，Ｌ２によっては、分散、整流の効果が十分ではなく、依然中央部の流速が速い不均一な流れになることに鑑み、特願２０１３－０７８０１２号（未公開）にてその解決手段を提案した。すなわち、図２５に示すように、チャンバーＣＨ内には、濃縮海水ポートＰ１から軸方向にＬ１だけ離間した位置に流れ抵抗器２３を配置し、海水ポートＰ２から軸方向にＬ１だけ離間した位置に流れ抵抗器２３を配置する。そして、図２６に流れ抵抗器の平面図を示すように、流れ抵抗器２３はチャンバーの内径と等しい外径（φＤ）の円板形状をなし、中央部の仮想円（φｄｃ）の外側には、直径φｄｋ１の複数の小孔２３ｈが形成され、仮想円の内側（中心側）には小孔が形成されていない１枚の多孔板で構成する。すなわち、中央部を閉塞した多孔板を配置するものである。
　図２７は、図２５に示す中央部を閉塞した多孔板からなる流れ抵抗器２３を水平に配置した場合の海水ポート近傍の数値流体解析による流れ分布を示す図である。図中の矢印は流れの速度を矢印の長さで、流れの向きを矢印の向きで示している。
　海水ポートＰ２からチャンバーＣＨに流入した流れは、小径のポートからチャンバーに流入するので、チャンバーのポート付近の速度分布は中央部が大きな流れになる。この中央部の高速な流れは、ポートと対向する多孔板の閉塞部に衝突し、板に沿って水平にチャンバー外周に向かう流れとなる。流体は多孔板外周部に形成した小孔からのみ多孔板を通過して下流に流れ、一部の水平な流れはチャンバー側面に沿って上向きに流れ、外周部で大きな渦が生じる。この時、多孔板の閉塞部に衝突して外周へ流れるとともに、ポートから流入する高速な流れの速度が遅くなる。そして外周部から小孔を通過した流れは、中央部が一旦外周側に流れた後、再び中央部に集まるように流れる。多孔板の閉塞部の下流には渦が生じるが、図２７における多孔板からチャンバー中央へ所定の距離だけ離間したＡ－Ａ断面において、流れの速度と、向きが均一な流れとすることができるというものであった。
特開２０１０－２８４６４２号公報
　本件出願人は、更に図２５および図２６に示したエネルギー回収装置のポートから流入する速度分布に着目した数値流体解析（ＣＦＤ：Computational　Fluid　Dynamics）によるチャンバー内の流れの特性の分析を進めた結果、円板の中央に円形の閉塞部を有する多孔板は速度依存性があり、限られた範囲の流入速度では多孔板によりチャンバー内の流れの速度と向きが均一となるが、小径のポートから流入する流速が変化すると、それに応じて、多孔板からチャンバー中央へ所定の距離だけ離間した評価断面における速度分布も変化し、均一性が低下するという課題があることを見出した。
　図２８は円板の中央に円形の閉塞部を有する多孔板をチャンバー内に配置し、流速を図２７のケースの３倍に高速にした場合の海水ポート近傍の数値流体解析（ＣＦＤ）による流れ分布の結果を示す図である。
　数値流体解析（ＣＦＤ）と分析の結果、流速に依存する速度分布の変化は、円板の中央部にある円形の閉塞部の裏側（下流側）に生じる渦の大きさに起因することがわかった。
　図２７および図２８を比較すると、中央の閉塞部の外縁近傍を通過する流れＧの向きが、流速が高速な図２８の方がチャンバー外周側に傾斜している。そして、中央の閉塞部の裏に形成される渦（図中Ｖｘ）が横長に広がっている。この結果、渦の下流において中央から一旦外周側へ流れた流れが強く中央に引き付ける作用を生じ、結果としてポートからの流速が高速になると多孔板から所定の距離だけ離間した評価断面において流れの均一性が低下してしまうと分析する。
　このように、中央に円形の閉塞部を設けた多孔板やメッシュによれば、小径のポートからの流速が、いつも所定の範囲にあれば流れをチャンバー内に均一に分散して流す作用が得られるのであるが、ポートからの流速を大きく変更した場合に所望の作用が得られない場合がある。特に、実際のポートからチャンバーに給排水する際には、常に一定の速度でポートからチャンバーに流れるのではなく、１サイクルで速度は大きく変化する。すなわち、所望の流れの均一化作用が得られる流速限界を大きくすることは、エネルギー回収チャンバーによって広い範囲の処理流量に適用できるということになる。なお、中央部に円形の閉塞部を設けた多孔板の限界流速は約２５０ｍｍ／ｓ程度であった。ただし、この流速以上にするとまったく均一化作用がなくなるということではなく、流れの速度分布が規定した閾値以上に大きくなるということである。
　ここで「均一な流れ」とは、チャンバー内のある水平断面での流速と方向が一様であることを意味する。チャンバー内のある水平断面内の流速（スカラー）と方向（ベクトル）が水平断面内のどの位置においても同一に分布していることを完全に均一流れという。すなわち、図２９に示すように、水平断面内の任意の点Ｐｎ、Ｐｍにおける流れは、流れの大きさがそれぞれＶｎ，Ｖｍである矢印で示される。この場合、矢印と水平断面上の補助線Ｘ，Ｙ（ＸとＹは直交している）とのなす角度（α、β）が同一である（αｎ＝αｍ、βｎ＝βｍ）とき点Ｐｎ、Ｐｍにおける流れは均一な流れであり、水平断面内のどの位置においても角度α、βが同一であるとき完全に均一な流れとする。このような状態により近いことをここでは均一な流れとする。ここで、水平断面内の外周には円筒状のチャンバー壁が垂直な壁面として存在するため、角度α、βはともに直角になるほど均一な流れとなる。
　小径の各ポートＰ１，Ｐ２から流体がチャンバーＣＨに流入すると、その近傍のチャンバーの水平断面では中央部が高速で、外周部が低速な流れとなるが、この中央部の流れを低速に、外周部の流れを高速に均すことで、水平面内における速度分布の分散を小さくすることを「均一な流れにする」「均一化作用」という。また、「整流」とは流速の分布を変化させることを指し、整流して流速の分布を変化させた結果、均一な流れになることを「整流して均一化する」という。
　海水と濃縮海水の押し引きとは、濃縮海水で海水を昇圧しながらチャンバーから押し出し（押し）、その後、バルブ６を切り換えて海水で濃縮海水を引き込んで排出（引き）する動作を指す。図２４および図２５において、海水と濃縮海水は流れ抵抗器１３の間のＬａで示す長さのチャンバー空間内に海水と濃縮海水が接触する二流体の境界部が形成される。そして、海水と濃縮海水の押し引きによって、この境界部がＬａ内を往復し、海水が濃縮海水ポートＰ１から排出されず、濃縮海水が海水ポートＰ２から排出されないように制御される。チャンバーを縦置きとし、チャンバー下側が濃縮海水、上側が海水となるように構成する場合には、海水と濃縮海水の押し引きとは、海水の押し上げ、濃縮海水の押し下げと同じ意味になる。
　海水と濃縮海水の押し引きによって境界部の混合が促進されるが、境界部の上下にある海水と濃縮海水の流れをチャンバー内のＬａの領域で均一な流れにすることで、流れの不均一性によって境界面が乱流拡散して混合する現象が抑制されると同時に、境界部を水平に維持することにより仮想的なピストンのように押し引きすることができる。
　チャンバー内の断面において不均一な流れで海水と濃縮海水を押し引きすると、チャンバー内で乱流拡散による海水と濃縮海水との混合が進み、エネルギー回収装置から塩濃度の高い海水が排出されてしまう。その結果、逆浸透膜分離装置へ供給する海水の塩濃度が上昇し、逆浸透膜分離装置から得られる淡水の量が減少する、もしくは同量の淡水を得るために逆浸透膜分離装置への海水供給圧力を上昇させることになり、単位造水量に対するエネルギーが増大してしまう。
　本発明は、上記問題点に鑑み、チャンバーの濃縮海水ポート側および海水ポート側にそれぞれ流れ抵抗器を配置した構成であって、ポート径に相当する流れ抵抗器の中央部に高速の流体の流れが衝突した場合でも、流れ抵抗器による流体の流れを整流し、均一な流れにする効果によって２流体が接触する境界部での混合を抑制しながら、高圧の濃縮海水から海水へ圧力伝達を行うことができ、ひいてはエネルギー回収装置内で海水と濃縮海水が混合することにより起こりうる塩濃度の高い海水が排出することを防ぐ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。
　特に、本発明は、流れ抵抗器による流体の流れを整流し、均一な流れにする効果としてポートから流入する流速に依存しにくく、広い範囲の流速において均一な流れにする効果を発揮することができる構成を有したエネルギー回収装置を提供することを目的とする。
　上述の目的を達成するため、本発明のエネルギー回収装置の第１の態様によれば、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圧力エネルギーに変換するエネルギー回収装置であって、内部に濃縮海水および海水を収容する空間を有し、長手方向を鉛直に配置した円筒形状のチャンバーと、前記チャンバーの下部に設けられ、濃縮海水の給排水を行う濃縮海水ポートと、前記チャンバーの上部に設けられ、海水の給排水を行う海水ポートと、前記チャンバー内において濃縮海水ポート側に配置される流れ抵抗器と、前記チャンバー内において海水ポート側に配置される流れ抵抗器とを備え、前記濃縮海水ポート側および前記海水ポート側に配置される流れ抵抗器は、少なくとも１枚の多孔円板であって、該多孔円板と同心の所定の直径の仮想円の外側の外周領域に孔が形成されてなり、該所定の直径の仮想円の外径から多孔円板の外径に向かって開口率が漸増するように孔を形成したことを特徴とする。
　本発明によれば、チャンバーの下部に設けられた濃縮海水ポートから濃縮海水をチャンバー内へ給排水し、チャンバーの上部に設けられた海水ポートから海水をチャンバー内へ給排水する。本発明によれば、多孔円板の所定の直径の外側の外周領域に孔が形成され、中心部に孔が形成されていない領域をもつ多孔板の中心部の領域に、チャンバーに流入する高速な流れを衝突させ、チャンバー半径方向に分散するととともに流速を落とすように整流し、外周部の孔が形成された領域から下流に流れるようにしたので、流入する中心部の大きな流れを減速、分散してチャンバーの断面においてより均一な流速分布にすることができる。多孔円板で整流された濃縮海水と海水は比重の差から境界部が形成され、押し引きにより下側の濃縮海水は海水を押し上げ、上側の海水は濃縮海水を押し下げ、濃縮海水と海水を上下に分離しつつ２流体の接触する境界部での混合を抑制しながら、高圧の濃縮海水から海水へ圧力伝達を行うことができる。
　更に、該所定の直径の仮想円の外径から多孔円板の外径に向かって開口率が漸増するように孔を形成したので、ポートから流入する流速が広い範囲の流速に変化しても、多孔円板の背面の流れが変化しにくく、均一な流れにすることができる。
　本発明の好ましい態様によれば、前記多孔円板の孔を形成しない領域は、所定の直径の円を内接円とし、該多孔円板の外径以下で且つ仮想円の直径より大きな円を外接円とする星型多角形の領域であることを特徴とする。
　本発明によれば、多孔板の円周方向に閉塞部（開口率）の強弱をつけることによって、多孔板を通過した後の下流の流れの半径方向への流れを孔分布によって変化させて、チャンバー全体で長手方向に均一になるように整流することができる。また、本形状は海水ポートおよび濃縮海水ポートからの流入流速が変化しても、広範囲の流速において均一化作用が高く、従来の流速より高速な流れを均一にする作用を有する。
　本発明の好ましい態様によれば、前記多孔円板を第１多孔板とし、第１多孔板から所定距離だけ離間して第２多孔板を配置することを特徴とする。
　本発明によれば、流れ抵抗器として、第１多孔板によって分散、均一に整流された流れを下流に配置した第２多孔板によりさらに均一化作用されるので、より高い均一化効果を得ることができる。
　本発明の好ましい態様によれば、前記エネルギー回収装置は、濃縮海水ポートと海水ポートのいずれか又は両方と、前記流れ抵抗器との間に中央に開口を有するドーナツ形状の円板を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、チャンバーの下部に設けられた濃縮海水ポートから濃縮海水をチャンバー内へ給排水し、チャンバーの上部に設けられた海水ポートから海水をチャンバー内へ給排水する場合、海水ポートと濃縮海水ポートがチャンバーの軸心になくても、チャンバーに流入した流れを、中央に孔を備えた円板の孔から流れ抵抗器の中央部に流れるようにしたため、流れ抵抗器の上流の中央部から偏りなくチャンバー全体に流れを分散し、流れ抵抗器の下流の流れをより均一な流れに整流することができる。流れ抵抗器で整流された濃縮海水と海水は比重の差から境界部が形成され、押し引きにより下側の濃縮海水は海水を押し上げ、上側の海水は濃縮海水を押し下げ、濃縮海水と海水を上下に分離しつつ２流体の接触する境界部での混合を抑制しながら、高圧の濃縮海水から海水へ圧力伝達を行うことができる。
　本発明のエネルギー回収装置の第２の態様によれば、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圧力エネルギーに変換するエネルギー回収装置であって、内部に濃縮海水および海水を収容する空間を有し、長手方向を鉛直に配置した円筒形状のチャンバーと、前記チャンバーの下部に設けられ、濃縮海水の給排水を行う濃縮海水ポートと、前記チャンバーの上部に設けられ、海水の給排水を行う海水ポートと、前記チャンバー内において濃縮海水ポート側に配置される流れ抵抗器と、前記チャンバー内において海水ポート側に配置される流れ抵抗器とを備え、前記濃縮海水ポート側および前記海水ポート側に配置される流れ抵抗器は、少なくとも１枚の多孔円板であって、該多孔円板の所定の直径の仮想円より外側の領域に孔が形成されてなり、前記外側の領域において該孔を密集して形成する形成領域と、孔を形成しない非形成領域を設け、形成領域を通過する孔からの噴流群による束状にまとまった集合噴流が定義され、非形成領域によって該円板を通過する流れが遮断されてできる静止流体が定義され、前記外側の領域の円周方向に形成領域と非形成領域を交互に分布させたことを特徴とする。
　本発明の好ましい態様によれば、前記集合噴流と前記静止流体との間でせん断が生ずることを特徴とする。
　本発明のエネルギー回収装置の第３の態様によれば、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圧力エネルギーに変換するエネルギー回収装置であって、内部に濃縮海水および海水を収容する空間を有し、長手方向を鉛直に配置した円筒形状のチャンバーと、前記チャンバーの下部に設けられ、濃縮海水の給排水を行う濃縮海水ポートと、前記チャンバーの上部に設けられ、海水の給排水を行う海水ポートと、前記チャンバー内において濃縮海水ポート側に配置される流れ抵抗器と、前記チャンバー内において海水ポート側に配置される流れ抵抗器とを備え、前記濃縮海水ポート側および前記海水ポート側に配置される流れ抵抗器は、少なくとも１枚の多孔円板であって、該多孔円板の所定の直径の仮想円より外側の領域に孔が形成されてなり、前記外側の領域において該孔を形成する形成領域と、孔を形成しない非形成領域を設け、非形成領域は前記仮想円とつながり、多孔円板の外周へ向かって放射状の花弁状の非形成領域を構成することを特徴とする。
　本発明のエネルギー回収装置の第４の態様によれば、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圧力エネルギーに変換するエネルギー回収装置であって、内部に濃縮海水および海水を収容する空間を有し、長手方向を鉛直に配置した円筒形状のチャンバーと、前記チャンバーの下部に設けられ、濃縮海水の給排水を行う濃縮海水ポートと、前記チャンバーの上部に設けられ、海水の給排水を行う海水ポートと、前記チャンバー内において濃縮海水ポート側に配置される流れ抵抗器と、前記チャンバー内において海水ポート側に配置される流れ抵抗器とを備え、前記濃縮海水ポート側および前記海水ポート側に配置される流れ抵抗器は、少なくとも１枚の多孔円板であって、該多孔円板の中心から所定の半径を有する仮想円より外側の領域に孔が形成されてなり、前記外側の領域において前記仮想円によって形成される円弧を底辺側として円板の外径方向に略三角形状に拡がる領域であって孔が形成されない領域を円周方向に複数個設けたことを特徴とする。
　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圧力エネルギーに利用変換する上記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、逆浸透膜分離装置から排出される高圧の濃縮海水の圧力エネルギーを海水に直接伝達することができるとともに、濃縮海水と海水の押し引き時に２つの流体が混合することが抑制されるので、エネルギー回収装置から塩濃度の高い海水が排出されることがなく、ひいては逆浸透圧分離装置への海水供給圧力を高くすることなくシステムを運転することができるので、システムの運転に要する電力を削減することができる。
　本発明によれば、以下に列挙する効果を奏する。
１）チャンバーに流入する高速な流れを、所定の直径より外周領域に孔が形成された多孔円板における中心部の孔が形成されていない領域で、チャンバー半径方向に分散するととともに流速を落とし、外周部の孔が形成された領域から下流に流れるようにし、さらに多孔板の円周方向に閉塞部（開口率）の強弱をつけ、多孔板を通過した後の下流の流れの半径方向への流れを孔分布によって変化させることにより、流入する中心部の大きな流れを減速、分散してチャンバーの断面においてより均一な流れにする作用が飛躍的に向上される。多孔円板からなる流れ抵抗器による流体の流れを整流する均一化作用によって２流体の接触する境界部での混合を抑制しながら、高圧の濃縮海水から海水へ圧力伝達を行うことができる。更に、該所定の直径の仮想円の外径から多孔円板の外径に向かって開口率が漸増するように孔を形成したので、ポートから流入する流速が広い範囲の流速に変化しても、多孔円板の背面の流れが変化しにくく、均一な流れにすることができる。
２）チャンバー内での乱流拡散による濃縮海水と海水の混合を抑制でき、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、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。
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、図１に示す海水淡水化システムに適用される本発明のエネルギー回収チャンバーの概略断面図である。 図３は、流れ抵抗器の一例を示す平面図である。 図４は、別の流れ抵抗器の一例を示す図であり、１枚のメッシュ板からなる流れ抵抗器を示す平面図である。 図５は、図３における多孔板の孔の拡大平面図である。 図６は、図４におけるメッシュ板の線材と開口部の拡大平面図である。 図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は、３種の流れ抵抗器の直径位置における平均開口率を示すグラフである。 図８（ａ），（ｂ）は、図２に示すように中央部を星型六角形状に閉塞した多孔板からなる流れ抵抗器を水平に配置した場合の海水ポート近傍のＣＦＤ（数値流体解析）による流れ分布を示す図である。 図９（ａ），（ｂ）は、図２に示すように中央部を星型六角形状に閉塞した多孔板からなる流れ抵抗器を水平に配置した場合の海水ポート近傍の別の断面におけるＣＦＤ（数値流体解析）による流れ分布を示す図である。 図１０（ａ），（ｂ）は、図２に示すように中央部を星型六角形状に閉塞した多孔板からなる流れ抵抗器を水平に配置した場合の海水ポート近傍のさらに別の断面におけるＣＦＤ（数値流体解析）による流れ分布を示す図である。 図１１（ａ）は、本発明の別の実施形態に係るエネルギー回収装置のエネルギー回収チャンバーを示す概略断面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すエネルギー回収チャンバー内に設置された各多孔板を示す平面図である。 図１２は、図１１（ｂ）に示す第２多孔板の拡大平面図である。 図１３（ａ），（ｂ）は、図１１（ａ）のチャンバー上方近傍の海水ポートから海水が流入した場合のチャンバー内部の流れ分布を示す図である。 図１４（ａ），（ｂ）は、図１１（ａ）のチャンバー上方近傍の海水ポートから海水が流入した場合のチャンバー内部の別な断面における流れ分布を示す図である。 図１５（ａ），（ｂ）は、図１１（ａ）のチャンバー上方近傍の海水ポートから海水が流入した場合のチャンバー内部のさらに別な断面における流れ分布を示す図である。 図１６は、流れ抵抗器の多孔板の他の実施形態を示す平面図である。 図１７は、図１６の多孔板の孔の拡大平面図である。 図１８は、本発明のさらに別の実施形態に係るエネルギー回収装置のチャンバーの断面図である。 図１９は孔付き円板の平面図である。 図２０は、本発明のさらに他の実施形態に係るエネルギー回収装置のチャンバーの断面図である。 図２１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２２は、図２１に示す従来のエネルギー回収装置の構成機器である制御弁，エネルギー回収チャンバー，バルブをそれぞれ２個備えた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２３は、従来のピストンが無い形態のエネルギー回収チャンバーを示す断面図である。 図２４は、図２３における各ポート近傍に配置した流れ抵抗器として所定の距離だけ離間した２枚の多孔板を各ポートの近傍に配置したエネルギー回収チャンバーを示す断面図である。 図２５は、特願２０１３－０７８０１２号で提案した中央に円形の閉塞部を設けた流れ抵抗器を備えたエネルギー回収チャンバーを示す断面図である。 図２６は、特願２０１３－０７８０１２号で提案した円形の閉塞部を設けた多孔板の平面図である。 図２７は、図２５のチャンバー上方近傍の海水ポートから高速な海水が流入した場合のチャンバー内部のＣＦＤ（数値流体解析）による流れ分布を示す図である。 図２８は、図２５のチャンバー上方近傍の海水ポートからさらに高速な海水が流入した場合のチャンバー内部のＣＦＤ（数値流体解析）による流れ分布を示す図である。 図２９は、チャンバー内の水平断面上の点Ｐｎ、Ｐｍにおける流れの均一性を示す図である。
　以下、本発明に係るエネルギー回収装置の実施形態を図１乃至図２０を参照して説明する。図１乃至図２０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、前処理装置により前処理されて所定の水質条件に整えられたのち、海水供給ライン１を介してモータＭが直結された高圧ポンプ２へ供給される。高圧ポンプ２で昇圧された海水は吐出ライン３を介して逆浸透膜（ＲＯ膜）を備えた逆浸透膜分離装置４に供給される。逆浸透膜分離装置４は、海水を塩濃度の高い濃縮海水と塩濃度の低い淡水に分離し、海水から淡水を得る。この時、塩濃度の高い濃縮海水が逆浸透膜分離装置４から排出されるが、この濃縮海水は依然高い圧力を有している。逆浸透膜分離装置４から濃縮海水を排出する濃縮海水ライン５は、制御弁６を介してエネルギー回収チャンバー２０の濃縮海水ポートＰ１へ接続している。前処理された低圧の海水を供給する海水供給ライン１は、高圧ポンプ２の上流で分岐してバルブ７を介してエネルギー回収チャンバー２０の海水ポートＰ２へ接続している。エネルギー回収チャンバー２０は、濃縮海水と海水の境界領域によって二流体を分離しながらエネルギー伝達を行うものである。
　エネルギー回収チャンバー２０において濃縮海水の圧力を利用して昇圧された海水は、バルブ７を介してブースターポンプ８に供給される。そして、ブースターポンプ８によって海水は高圧ポンプ２の吐出ライン３と同じレベルの圧力になるようにさらに昇圧され、昇圧された海水はバルブ９を介して高圧ポンプ２の吐出ライン３に合流して逆浸透膜分離装置４に供給される。一方、海水を昇圧してエネルギーを失った濃縮海水は、エネルギー回収チャンバー２０から制御弁６を介して濃縮海水排出ライン１７に排出される。
　高圧ポンプ２の吐出ライン３の圧力が例えば６．５ＭＰａとすると、逆浸透膜分離装置４のＲＯ膜モジュールの圧力損失で僅かに圧力が低下し６．４ＭＰａの濃縮海水が逆浸透膜分離装置４から排出される。この濃縮海水の圧力を海水に作用すると海水が等圧（６．４ＭＰＡ）に昇圧されるが、エネルギー回収装置を流れる際にエネルギー回収装置自体の圧力損失分が低下し、例えば６．３ＭＰａの海水がエネルギー回収装置から排出される。ブースターポンプ８は６．３ＭＰａの海水を６．５ＭＰａの圧力に僅かに昇圧して高圧ポンプ２の吐出ライン３に合流して逆浸透膜分離装置４に供給される。ブースターポンプ８はこのように僅かな圧力損失分を昇圧するだけでよく、ここで消費されるエネルギーは僅かである。
　逆浸透膜分離装置４に１０割の量の海水を供給した場合、淡水が得られる割合は４割程度である。他の６割が濃縮海水として逆浸透膜分離装置４から排出されるが、この６割の濃縮海水の圧力をエネルギー回収装置によって海水に圧力伝達して排出することで、ブースターポンプの僅かな消費エネルギーで高圧ポンプ相当量の海水を得ることができる。このため、エネルギー回収装置が無い場合に対して同じ量の淡水を得るための高圧ポンプのエネルギーをほぼ半分にすることができる。
　図２は、図１に示す海水淡水化システムに適用される本発明のエネルギー回収チャンバーの概略断面図である。図２に示すように、エネルギー回収チャンバー２０は、長尺の円筒形状のチャンバー本体２１と、チャンバー本体２１の両開口端を閉塞する端板２２を備えている。チャンバー本体２１内にはチャンバーＣＨが形成され、一方の端板２２の位置に濃縮海水ポートＰ１が形成され、他方の端板２２の位置に海水ポートＰ２が形成されている。
　エネルギー回収チャンバー２０は縦置きに設置されている。濃縮海水と海水の比重差の影響を考慮し、チャンバーＣＨを縦配置とし、比重の重い濃縮海水のポートＰ１を下側に、比重の軽い海水のポートＰ２を上に配置にしている。すなわち、長尺の円筒形状のチャンバー本体２１は、チャンバーの長手方向（軸方向）が垂直方向に配置されており、濃縮海水ポートＰ１はチャンバーＣＨの下側で濃縮海水を給排水するようにチャンバーの下側に設けられ、海水ポートＰ２はチャンバーＣＨの上側で海水を給排水するようにチャンバーの上側に設けられている。チャンバーＣＨの全長はＬであり、チャンバーＣＨ内には、濃縮海水ポートＰ１から軸方向にＬ１だけ離間した位置に流れ抵抗器２３を配置し、海水ポートＰ２から軸方向にＬ１だけ離間した位置に流れ抵抗器２３を配置している。
　図３は、流れ抵抗器の一例を示す平面図である。図３に示すように、流れ抵抗器２３はチャンバーの内径と等しい外径（φＤ）の円板形状をなし、中央部の仮想円（直径：φｄｃ）を内接円とし、それより外周の仮想円（直径：φｄｒ）を外接円とする仮想多角形（特に凹多角形、星型六角形（六芒星、六角星）など）の外側に、直径φｄｋ１の複数の小孔２３ｈが形成され、仮想多角形の内側（中心側）には小孔が形成されていない１枚の多孔板で構成されている。すなわち、中央部と外周の一部を閉塞した多孔板である。図３において仮想円である内接円と仮想多角形の交点をＰｄｃで表し、仮想円である外接円と仮想多角形の交点をＰｄｒで表している。
　多孔板の中央部の仮想円の径（φｄｃ）は、図２における海水ポートの内径φｄｓ、濃縮海水ポートの内径φｄｂと同じ径、あるいはそれより僅かに大きな径とすることで、各ポートから流入する高速な流れを閉塞部に衝突させて流れを遅くするようにする。しかし、閉塞部を各ポートより大きくしすぎると、外周側に設けた複数の小孔２３ｈを通過する流れが外周側に偏り、均一化作用が逆に小さくなるため、各ポートの内径とほぼ同じ径の仮想円とする。
　ここで、流れ抵抗器２３の中央部の仮想円は、流れ抵抗器の円板外周と同心になるように設けられている。海水ポートおよび濃縮海水ポートを、図２に示すように円筒状チャンバーの軸心に設け、各ポートからチャンバーに流入する高速な流れを、この仮想円で定義される閉塞部に衝突させるようにしている。
　星型六角形と外接する仮想円の径（φｄｒ）は、流れ抵抗器２３の外径（φＤ）より小さくする。
　星型六角形で閉塞した多孔板で構成される流れ抵抗器２３は、チャンバーＣＨ内において本流れ抵抗器の上流の流れに適切な流れ抵抗を与えることで、本流れ抵抗器の下流の流れをチャンバー全体に均一になるように整流する機能を有する。
　尚、多角形の隣り合う角と角を結ぶ外縁は、必ずしも直線の辺でなくても良い。
　図４は、別の流れ抵抗器の一例を示す図であり、１枚のメッシュ板からなる流れ抵抗器を示す平面図である。図４に示すように、流れ抵抗器２３は、線材を編み込んで外径φＤの円板状に形成したメッシュ材から構成されている。メッシュ材からなる円板の中央部の仮想円（φｄｃ）を内接円とし、それより外周の仮想円（φｄｒ）を外接円とする星型六角形の別の板３０が取り付けられている。メッシュ材が露出している星型六角形の外側部分は流体が流通し、星型六角形の板３０の部分は流体が流通しないようになっている。
　星型六角形で閉塞して構成される流れ抵抗器２３は、チャンバーＣＨ内において本流れ抵抗器の上流の流れに適切な流れ抵抗を与えることで、本流れ抵抗器の下流の流れをチャンバー全体に均一になるように整流する機能を有する。図３に示す多孔板および図４に示すメッシュ板を総称して多孔円板という。
　図３および図４に示す円板状の多孔板および円板状のメッシュの中央に星型六角形の閉塞部を設ける形状は次のように特徴付けることができる。
　均一な多孔板は孔の形状（丸孔の場合は径）、配置間距離（ピッチ）、配置により一定の開口率が定義される。例えば、円形孔の径ｄｋ、配置間隔Ｐ、６０度千鳥という図５に孔の配置を示すような一般的な多孔板の場合、開口率ＡＰＲは次式で定義される。
　　　　　　　　　ＡＰＲ＝９０．６×ｄｋ２／Ｐ２　　　　　（式１）
　図６に示すような線材を編み込んだメッシュ材の場合、線間の目開きＡｍ、線径ｄｍとすると、開口率は次式で定義される。
　　　　　　　　　ＡＰＲ＝Ａｍ２／（Ａｍ＋ｄｍ）２　　　　（式２）
　図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は、円板の半径位置における開口率を示すグラフである。
　閉塞部が無い場合、円板全面は平均的に均一な開口率となるため、円板の半径位置における開口率（ＡＰＲ）は、図７（ａ）に示すように、どの位置においても一定になる。
　中央部に円形の閉塞部を設けた多孔板（図２５および図２６）の場合の各直径位置での開口率（ＡＰＲ）は、中央部に閉塞した直径ｄｃの領域は開口率がゼロとなり、直径ｄｃより大きい径から一定の開口率となるので図７（ｂ）に示す半径位置における開口率の関係となる。
　一方、本発明の星型六角形の閉塞部を設けた場合、中央部に閉塞した直径ｄｃの領域は開口率がゼロとなり、星型六角形の外接円（直径ｄｒ）より外側が均一な多孔やメッシュの開口率で計算されるＡＰＲとなるので、ゼロからＡＰＲに開口率が漸増する関係となり、図７（ｃ）に示す半径位置における開口率の関係となる。
　以上のように、本発明は開口率が外周に向けて漸増する形状であると特徴付けることができる。
　なお、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した縦軸の開口率は半径位置における平均開口率としている。
　図３に示したように、星型多角形を星型六角形とし、円板外周側の隣り合う２つの鋭角頂点と多孔板中心とを結ぶ２つの仮想線によって形成される角度を６０度とし、図５に示すように孔の配置を６０度千鳥とし、千鳥配置の中心線を前述の星型六角形の仮想線となるように配置すると、多孔板中心に対して回転対称とすることができる。このように、多孔板に形成する個々の孔配置も回転対称とすることで、回転対称でない形状に対して、本多孔板の下流の流れをチャンバー全体に均一になるように整流するより高い作用が期待できる。
　図８（ａ），（ｂ）乃至図１０（ａ），（ｂ）は、図２に示すように板の中央部を星型六角形で閉塞した多孔円板からなる流れ抵抗器２３を水平に配置した場合の海水ポート近傍の海水の流入時のＣＦＤ（数値流体解析）による流れ分布を示す図である。図中の矢印は流れの速度を矢印の長さで、流れの向きを矢印の向きで示している。
　図８（ａ），（ｂ）は多孔板の星型六角形と内接円の交点を通るＢ１－Ｂ１断面におけるチャンバーの海水ポート近傍の海水の流入時の流れ分布を示す図である。すなわち、図８（ｂ）は図３に示したものと同様の構成の流れ抵抗器２３の平面図を示し、図８（ａ）は図８（ｂ）のＢ１－Ｂ１断面におけるチャンバーの海水ポート近傍の流れ分布を示す図である。なお、図８（ｂ）においては星形六角形の外側の小孔２３ｈは図示を省略している。
　図８（ａ）に示すように、海水ポートＰ２からチャンバーＣＨに流入した流れは、小径のポートからチャンバーに流入するので、チャンバーのポート付近の速度分布は中央部が大きな流れになる。この中央部の高速な流れは、ポートと対向する多孔板の中央の円形閉塞部に衝突し、板に沿って水平にチャンバー外周に向かう流れとなる。流体は多孔板外周部に形成した小孔からのみ多孔板を通過して下流に流れ、一部の水平な流れはチャンバー側面に沿って上向きに流れ、多孔板で区画された上流空間で外周部で大きな渦が生じる。この時、多孔板の閉塞部に衝突して外周へ流れるとともに、ポートから流入する高速な流れの速度が遅くなる。そして外周部から多孔板の小孔を通過した多孔板下流の流れは、中央部が一旦外周側に流れた後、再び中央部に集まるように流れる。これは多孔板の閉塞部の裏側にはＶｘで示す渦が生じるためである。また、多孔板から所定の距離だけ離間した評価断面Ａ－Ａの上流の外周側にも渦Ｖｘが生じる。ここで、渦は図８（ａ）に示す断面の二次元平面に対し垂直方向の成分の速度を持つ複雑な流れになる。
　次に、多孔板の星型六角形と内接円の交点と外接円の交点の中間を通るＢ２－Ｂ２断面におけるチャンバーの海水ポート近傍の海水の流入時のＣＦＤ（数値流体解析）による流れ分布を図９（ａ），（ｂ）に示す。すなわち、図９（ｂ）は図３に示したものと同様の構成の流れ抵抗器２３の平面図を示し、図９（ａ）は、図９（ｂ）のＢ２－Ｂ２断面におけるチャンバーの海水ポート近傍の流れ分布を示す図である。なお、図９（ｂ）においては、星型六角形の外側の小孔２３ｈは図示を省略している。
　図９（ａ）に示すように、図８（ａ）と同様に多孔板の閉塞部の裏側と評価断面Ａ－Ａの上流の外周側に渦Ｖｘが生じる。中央の渦Ｖｘは図８（ａ）で示した断面のときより大きく、外周の渦Ｖｘは図８（ａ）のときより小さく、本断面の二次元における主要流れは、真下に向かう流れになっている。
　さらに多孔板の星型六角形と外接円の交点を通るＢ３－Ｂ３断面におけるチャンバーの海水ポート近傍の海水の流入時のＣＦＤ（数値流体解析）による流れ分布を図１０（ａ），（ｂ）に示す。すなわち、図１０（ｂ）は図３に示したものと同様の構成の流れ抵抗器２３の平面図を示し、図１０（ａ）は図１０（ｂ）のＢ３－Ｂ３断面におけるチャンバーの海水ポート近傍の流れ分布を示す図である。なお、図１０（ｂ）においては、星型六角形の外側の小孔２３ｈは図示を省略している。
　図１０（ａ）に示すように、中央部の閉塞部の割合が大きく、外周部からチャンバー内円筒の壁に沿った流れが形成される。そして中央部には大きな渦Ｖｘが形成され、図１０（ａ）に示す断面の二次元平面に対し垂直方向の成分の速度を持つ複雑な流れが形成される。ここで、渦Ｖｘ内には複数の複雑な渦が混在した様相を呈する。
　Ｂ１－Ｂ１断面とＢ３－Ｂ３断面における流れの挙動は両極端でありながら、各々３断面ずつの、ごく限られたピンポイントの断面で起こりうる。これら両極端の流れの挙動の中間の流れの挙動は、ほとんどＢ２－Ｂ２断面の場合のようになっている。以上３種類の断面の流れの挙動により、結果としてポートから流入する流速が広い範囲の流速に変化しても、多孔円板の背面の流れが変化しにくく、均一な流れとすることが可能となった。
　図２７および図２８にて示した流れは中央部にのみ集まるように流れていたが、閉塞部に半径方向に開口率の分布を付けることにより、この分布によって多孔板を通過する主要な流れが半径方向に分散される。
　チャンバー下側に配置した濃縮海水ポートＰ１から流入する流れも同様に、流入時に多孔板の中央の閉塞板に衝突して流れが遅くなり、外周部の小孔からチャンバー全面に均一な流れが形成されるので、多孔板間にある流体はチャンバーの水平断面において均一な流れで流入および流出することになり、断面全体で一様な押し引きがなされる。この作用により、海水と濃縮海水を押し引きした場合、塩濃度の異なる海水と濃縮海水の混合を抑制することができる。
　ここで、本発明のエネルギー回収装置は、海水と濃縮海水との混合領域を、チャンバー内の海水ポートＰ２側と濃縮海水ポートＰ１側にそれぞれ配置した流れ抵抗器との間を行き来するように押し引きを切り換える。したがって、海水と濃縮海水の混合領域は図２において流れ抵抗器２３，２３の間のＬａで示される部分に存在する。チャンバーの上方に設けた海水ポートＰ２から流入する海水は、流れ抵抗器２３によってその下流のチャンバーの水平断面において均一な流れとなるのであるが、これは排出側である濃縮海水ポートＰ１側から流出する流れの抵抗によっても変化する。すなわち、濃縮海水ポート側に配置した流れ抵抗器２３との組み合わせによっても変化する。このため、図８（ａ），（ｂ）乃至図１０（ａ），（ｂ）に示した流入時の数値流体解析では、流出側の流れ抵抗器２３の抵抗を考慮している。
　このように、本発明における流入側の流れ抵抗器による流れの均一化作用は、流出側の流れ抵抗器やポートの配置によっても変化する。エネルギー回収装置は、海水と濃縮海水が交互に流入と流出を繰り返すため、一方向の流れを均一にすることに加え、逆向きに流れた場合の流出の流れにも配慮しなければならない。
　図１１（ａ）は、本発明の別の実施形態に係るエネルギー回収装置のエネルギー回収チャンバーを示す概略断面図である。図１１（ａ）に示すように、チャンバー内部には、海水ポートＰ２から距離Ｌ１だけ離間した位置に水平に第１多孔板２４が配置されており、同様に濃縮海水ポートＰ１からＬ１だけ離間した位置に水平に第１多孔板２４が配置され、さらにそれぞれの第１多孔板２４からＬ２だけ離間した位置に水平に第２多孔板２５が配置されている。第１多孔板２４と第２多孔板２５により流れ抵抗器２３が構成されている。
　図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すエネルギー回収チャンバー内に設置された各多孔板を示す平面図であり、上から下に向かって、海水ポート側の第１多孔板２４，第２多孔板２５、濃縮海水ポート側の第２多孔板２５，第１多孔板２４を示している。図１１（ａ）のエネルギー回収チャンバーに配置した流れ抵抗器を構成する第１多孔板２４は、中央部の仮想円を内接円とし、それより外周の仮想円を外接円とする星型六角形の外側に、複数の小孔が形成され、星型六角形の内側（中心側）には小孔が形成されていない１枚の多孔板であり、図３に示したものと同様の構成である。第１多孔板２４を図４に示すような中央部が閉塞し外周部がメッシュ材である多孔質板としてもよい。また、第２多孔板２５は全面に小孔が等間隔に形成された円板からなっている。第２多孔板２５をメッシュ材からなる円板としてもよい。
　図１２は、図１１（ｂ）に示す第２多孔板２５の拡大平面図である。図１２に示すように、第２多孔板２５は、チャンバーの内径と等しいφＤの外径を有する円板からなり、円板の全面に直径φｄｋ２の小孔２５ｈが、図５に示すように等間隔に形成されている。
　図１３（ａ），（ｂ）乃至図１５（ａ），（ｂ）は、図１１（ａ），（ｂ）に示すように板の中央部を星型六角形で閉塞した多孔円板２４を第１多孔板として海水および濃縮海水ポートからＬ１だけ離間した位置に配置し、そこからさらにＬ２だけ離間した位置に全面に均一な小孔が形成された第２多孔板２５を配置し、これら２枚の多孔板からなる流れ抵抗器２３を水平に配置した場合における海水ポート近傍の海水の流入時の流れ分布を示す図である。図中の矢印は流れの速度を矢印の長さで、流れの向きを矢印の向きで示している。
　図１３（ａ），（ｂ）は多孔板の星型六角形と内接円の交点を通るＢ１－Ｂ１断面におけるチャンバーの海水ポート近傍の海水の流入時の流れ分布を示す図である。すなわち、図１３（ｂ）は図３に示したものと同様の構成の第１多孔板２４の平面図を示し、図１３（ａ）は、図１３（ｂ）のＢ１－Ｂ１断面におけるチャンバーの海水ポート近傍の流れ分布を示す図である。なお、図１３（ｂ）においては、星型六角形の外側の小孔２３ｈは図示を省略している。
　図１４（ａ），（ｂ）は多孔板の星型六角形と内接円の交点と外接円の交点の中間を通るＢ２－Ｂ２断面におけるチャンバーの海水ポート近傍の海水の流入時の流れ分布を示す図である。すなわち、図１４（ｂ）は図３に示したものと同様の構成の第１多孔板２４の平面図を示し、図１４（ａ）は、図１４（ｂ）のＢ２－Ｂ２断面におけるチャンバーの海水ポート近傍の流れ分布を示す図である。なお、図１４（ｂ）においては、星型六角形の外側の小孔２３ｈは図示を省略している。
　図１５（ａ），（ｂ）は多孔板の星型六角形と外接円の交点を通るＢ３－Ｂ３断面におけるチャンバーの海水ポート近傍の海水の流入時の流れ分布を示す図である。すなわち、図１５（ｂ）は図３に示したものと同様の構成の第１多孔板２４の平面図を示し、図１５（ａ）は、図１５（ｂ）のＢ３－Ｂ３断面におけるチャンバーの海水ポート近傍の流れ分布を示す図である。なお、図１５（ｂ）においては、星型六角形の外側の小孔２３ｈは図示を省略している。
　図１３（ａ），（ｂ）乃至図１５（ａ），（ｂ）の流れの第１多孔板下流の流れの様相は、図８（ａ），（ｂ）乃至図１０（ａ），（ｂ）で説明したものとほぼ同様と説明することができる。第１多孔板２４と、第１多孔板２４からＬ２だけ離間した第２多孔板２５を配置することによって、第１多孔板２４により小径のポートから高速に流入する流れをチャンバー断面全面に分散させ、第１多孔板２４によって速度分布が均一化された流れを全面に小孔が形成された第２多孔板２５を通過させることで、第２多孔板２５の下流の流れがより均一な流れに整流され、第２多孔板２５からチャンバー中央へ所定の距離だけ離間したＡ－Ａ断面において、流れの速度と方向が同一な流れに近づき、さらに均一な流れとすることができる。
　第１多孔板の機能は、海水ポート（または濃縮海水ポート）からの高速な流れを中央部の円形の閉塞部に衝突させ速度を減速するとともに、流れを外周部に分散する。そして中央から外周に向けて開口率が漸増する孔流路によって多孔板下流の流れをチャンバーの円形断面において図２９にて定義した「均一」な速度分布となるように分散する。そして第２多孔板の機能は、第１多孔板によって分散した流れにおいて依然として残っている速度分布の高低差をさらに均すことである。
　第２多孔板を配置することによって、流入流速によって第１多孔板を通過した流れの均一性が崩れても、第２多孔板によって速度分布を均す機能を追加することで、より広い範囲の流入流速に対応する流れ抵抗器とすることができる。これは、エネルギー回収装置として、同じ構成の装置であっても広い範囲の処理流量に対応できるということになる。
　図１６は、流れ抵抗器の他の形状を示す平面図である。図２に示した多孔板１枚で流れ抵抗器を構成する場合は、図３の流れ抵抗器２３に代えて図１６に示す流れ抵抗器２３を用いる。図１１（ａ），（ｂ）に示した多孔板２枚で流れ抵抗器を構成する場合は、各ポートに近い側にある図１１（ａ），（ｂ）の多孔板２４に代えて図１６に示す多孔板２４を用いる。図１６に示すように、流れ抵抗器２３はチャンバーの内径と等しい外径（φＤ）の円板形状をなし、中央部の仮想円（φｄｃ）を内接円とし、それより外周の仮想円（φｄｒ）を外接円とする星型四角形の外側に、直径φｄｋ１の複数の小孔２３ｈが形成され、星型四角形の内側（中心側）には小孔が形成されていない１枚の多孔板で構成されている。すなわち、中央部と外周の一部を閉塞した多孔板である。
　多孔板の中央部の仮想円（φｄｃ）の径は、図２における海水ポートの内径φｄｓ、濃縮海水ポートの内径φｄｂと同じ径、あるいはそれより僅かに大きな径とすることで、各ポートから流入する高速な流れを閉塞部に衝突させて流れを遅くするようにする。しかし、閉塞部を各ポートより大きくしすぎると、外周側に設けた複数の小孔２３ｈを通過する流れが外周側に偏り、均一化作用が逆に小さくなるため、各ポートの内径とほぼ同じ径の仮想円とする。
　星型四角形と外接する仮想円（φｄｒ）の径は、流れ抵抗器２３の外径（φＤ）より小さくする。
　図１７は図１６に示す多孔板の孔の配置を示す拡大平面図である。直径をφｄｋとする孔が直交する軸線上に距離（ピッチ）Ｐだけ離間して配置されている。この配置は並列配置と呼ばれ、開口率は下記にて算出できる。
　　　　　　　　ＡＰＲ＝７８．５×ｄｋ２／Ｐ２　　　　　（式３）
　円板の中央を閉塞する形状を星型四角形とし、孔を並列配置とすることで、チャンバーの形状を９０度の回転対称とするようにしている。
　本形状の多孔板からなる流れ抵抗器も中央の仮想円の外径から多孔円板の外径に向かって開口率が漸増する特徴を有する。図２に示した星型六角多孔板とは、開口率と開口率の漸増の傾きが異なる。
　星型四角形で閉塞した多孔板で構成される流れ抵抗器２３も同様に、チャンバーＣＨ内において本流れ抵抗器の上流の流れに適切な流れ抵抗を与えることで、本流れ抵抗器の下流の流れをチャンバー全体に均一になるように整流する機能を有する。星型四角形（図１６）、星型六角形（図２）ともに均一化作用は優れ、中央の仮想円の外径から多孔円板の外径に向かって開口率が漸増する形状が均一化に有効な特徴であることが示されている。
　図１８は、本発明のさらに別の実施形態に係るエネルギー回収装置のチャンバーの断面図である。本実施形態のチャンバーは、上方の海水ポートを海水流入ポートＰ２ＩＮと海水流出ポートＰ２ＯＵＴの２つのポートに分けた構成を備え、それぞれがチャンバーの中心軸から半径方向に離間した位置に設けられている。そして、ポートＰ２ＩＮ，Ｐ２ＯＵＴからＬｐだけ離間した位置に、中央部に孔を形成した孔付き円板３１を配置している。そして、孔付き円板３１からＬ１だけ離間した位置に中央部を閉塞した第１多孔板２４を、さらにＬ２だけ離間した位置に全面に孔を均一に形成した第２多孔板２５を配置している。
　図１９は孔付き円板３１の平面図である。孔付き円板３１は、チャンバーの内径（φＤ）と等しい外径を有し、円板の中央部に直径（φｄｐ）の円形孔を有している。孔付き円板３１を配置することにより、ポートから流入した流れは外周部からは流れず、中央部の直径φｄｐの孔から流れ抵抗器２３に向けて流れるように規制されるため、ポートの配置が中央部にない構成であっても、チャンバー中央部の流れに一旦した後に、この流れを下流の流れ抵抗器２３により均一に外周方向へ拡散、整流することができる。したがって、円筒形状のチャンバー内に均一な流れを形成することができる。
　チャンバー軸心から偏心した位置に配置された海水流入ポートＰ２ＩＮから高速の海水の流れがチャンバーＣＨ内に流入すると、孔付き円板３１の外周部の孔が空いていない板部に衝突し、チャンバー内円筒と孔付き円板３１で区画される海水ポート側の空間内に分散し、孔付き円板３１の中央部に形成した孔から海水が第１多孔板２４の中央部に向かって高速で流れる。そして、第１多孔板２４の中央部にある孔が形成されていない閉塞部に流れが衝突し、チャンバー外周へ向かう流れに分散するとともに、速度が減速される。この第１多孔板２４以降の下流の流れは、図８（ａ），（ｂ）乃至図１０（ａ），（ｂ）で示し説明した流れと同様の流れとなる。
　孔付き円板３１は偏心した位置に配置された海水流入ポートＰ２ＩＮのポート位置をチャンバー内でチャンバー軸心に配置していることと同じことである。
　図２０は、本発明のさらに他の実施形態に係るエネルギー回収装置のチャンバーの断面図である。
　図２０のチャンバーの海水ポート側の構成は、図１８で示した実施形態と同様であるが、本実施形態のチャンバーは、チャンバー下側の濃縮海水ポートがチャンバー側面に形成されている点が異なる。すなわち、濃縮海水ポートＰ１はチャンバー側面に形成されているため、濃縮海水はチャンバーの軸方向とは直角の方向（半径方向）に給排水される。そして、濃縮海水ポート側のチャンバー端面からＬｐだけ離間した位置に中央部に孔を形成した孔付き円板３１を配置し、孔付き円板３１からＬ１だけ離間した位置に第１多孔板２４を配置し、さらに第１多孔板２４からＬ２だけ離間した位置に第２多孔板２５を配置している。
　孔付き円板３１は図１９に示したものと同様の構成であり、第１多孔板２４は図３又は図４に示したものと同様の構成であり、第２多孔板２５は図１２に示したものと同様の構成である。
　図２０において、チャンバー側面の濃縮海水ポートＰ１から流入した流れは、孔付き円板３１により中央部の直径（φｄｐ）の孔から流れ抵抗器２３に向けて流れるように規制されるため、ポートの配置を側面にしても、チャンバー中央部の流れに一旦した後に、この流れを下流の流れ抵抗器２３により均一に外周方向へ分散させ、整流することができる。したがって、円筒形状のチャンバー内に均一な流れを形成することができる。
　チャンバーの側面に配置された濃縮海水ポートＰ１からチャンバー軸心と直角な向きに高速な流れがチャンバーＣＨ内に流入すると、孔付き円板３１で区画される濃縮海水ポート側の空間内で、一部は孔付き円板３１の中央部に形成した孔から流出し、一部はその空間で渦となって空間内に広がった後に、孔付き円板３１の中央部に形成した孔から流出する。そして、濃縮海水は孔付き円板３１から第１多孔板２４の中央部に向かって高速で流れ、第１多孔板２４の中央部にある孔が形成されていない閉塞部に流れが衝突し、チャンバー外周へ向かう流れに分散するとともに、速度が減速される。この第１多孔板２４以降の下流の流れは、図８（ａ），（ｂ）乃至図１０（ａ），（ｂ）で示し説明した流れが上下逆になった流れとなる。
　前述したように、流入側の流れ抵抗器による流れの均一化作用は、流出側の流れ抵抗器２３やポートの配置によっても変化する。中央部に孔を形成した孔付き円板３１を配置することにより、ポートの配置にかかわらず流れ抵抗器２３への流入位置がチャンバー中心となる。図１８および図２０で示した実施形態のように、実際の海水ポートおよび濃縮海水ポートの位置が中心にない場合でも、各ポートと流れ抵抗器２３との間に配置した孔付き円板３１の中央部に形成した孔をチャンバー内部の仮想の海水ポートと濃縮海水ポートと見ることができるので、図２および図１１（ａ），（ｂ）で示した実施形態の発明と同等の作用・効果を得ることができる。
　このように、海水と濃縮水が押し引きされるチャンバー空間（図２、図１１（ａ）、図１８、図２０におけるＬａの部分）で均一な流れを形成するために本発明は、チャンバー中心位置の流入・流出ポート（又は孔）、流れ抵抗器、海水と濃縮海水が押し引きされるチャンバー空間、流れ抵抗器、チャンバー中心位置の流入・流出ポート（又は孔）という構成になっており、流れが逆向きになっても、同様の構成・順番の流れとなる。このように流入と流出において、チャンバー内に構成した流れ抵抗が対称性を有する。
　また、各ポート間のチャンバー内に構成した流れ抵抗器は、チャンバー中心軸まわりに回転対称となっており、チャンバーの半径方向における流入、流出の流れ抵抗が回転対称となるようにしている。図１８の実施形態のように、一方のポート位置がチャンバー中心に無い場合は、孔付き円板３１の中央部の孔と中央のポートの間でチャンバーの内部構成がチャンバー中心軸まわりに回転対称となっている。図２０の実施形態のように、両方のポート位置がチャンバー中心に無い場合は、両方の孔付き円板３１の中央部の孔の間のチャンバーの内部構成がチャンバー中心軸まわりに回転対称となっている。
　図２０において濃縮海水側に設けた孔付き円板３１が無い場合の濃縮海水の流出を考えると、濃縮海水は濃縮海水ポート側の流れ抵抗器２３から下流の左側面のポートＰ１側に流出しやすくなるため半径方向に偏った流れになる。この結果、海水流入として見た場合、海水側の流れ抵抗器２３による作用が、その下流の流れ抵抗の不均一性の影響を受け、均一化作用が失われてしまう。これは、図２０の実施形態の孔付き円板３１が無い場合は、ポート間の構成においてチャンバー中心軸まわりの回転対称性が失われ、本発明の構成的な対称性という特徴を欠いてしまうためである。このように、本発明は、各ポート（孔）間のチャンバー内に構成した流れ抵抗器の作用を、チャンバー中心軸まわりに回転対称とすることで、チャンバー半径方向の流れ抵抗も回転対称となり、流れ抵抗器間の押し引き空間において均一な流れとなる。
　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、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
　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海水淡水化システム（海水淡水化プラント）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　海水供給ライン
２　高圧ポンプ
３　吐出ライン
４　逆浸透膜分離装置
５　濃縮海水ライン
６　制御弁
７，９　バルブ
８　ブースターポンプ
１０，２０　エネルギー回収チャンバー
１１　エネルギー回収装置
１２，２２　端板
１３，２３　流れ抵抗器
１４，２４　第１多孔板
１５，２５　第２多孔板
１６　ピストン
１７　濃縮海水排出ライン
２１　チャンバー本体
２３ｈ　孔
３０　円板
３１　孔付き円板
ＣＨ　チャンバー
Ｐ１　濃縮海水ポート
Ｐ２　海水ポート
Ｐ２ＩＮ　海水流入ポート
Ｐ２ＯＵＴ　海水流出ポート

Claims (9)

  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圧力エネルギーに変換するエネルギー回収装置であって、
    　内部に濃縮海水および海水を収容する空間を有し、長手方向を鉛直に配置した円筒形状のチャンバーと、
    　前記チャンバーの下部に設けられ、濃縮海水の給排水を行う濃縮海水ポートと、
    　前記チャンバーの上部に設けられ、海水の給排水を行う海水ポートと、
    　前記チャンバー内において濃縮海水ポート側に配置される流れ抵抗器と、
    　前記チャンバー内において海水ポート側に配置される流れ抵抗器とを備え、
    　前記濃縮海水ポート側および前記海水ポート側に配置される流れ抵抗器は、少なくとも１枚の多孔円板であって、該多孔円板と同心の所定の直径の仮想円の外側の外周領域に孔が形成されてなり、該所定の直径の仮想円の外径から多孔円板の外径に向かって開口率が漸増するように孔を形成したことを特徴とするエネルギー回収装置。
  2. 　前記多孔円板の孔を形成しない領域は、所定の直径の円を内接円とし、該多孔円板の外径以下で且つ仮想円の直径より大きな円を外接円とする星型多角形の領域であ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。
  3. 　前記多孔円板を第１多孔板とし、第１多孔板から所定距離だけ離間して第２多孔板を配置することを特徴とする請求項１又は２に記載のエネルギー回収装置。
  4. 　前記エネルギー回収装置は、濃縮海水ポートと海水ポートのいずれか又は両方と、前記流れ抵抗器との間に中央に開口を有するドーナツ形状の円板を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエネルギー回収装置。
  5. 　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圧力エネルギーに変換するエネルギー回収装置であって、
    　内部に濃縮海水および海水を収容する空間を有し、長手方向を鉛直に配置した円筒形状のチャンバーと、
    　前記チャンバーの下部に設けられ、濃縮海水の給排水を行う濃縮海水ポートと、
    　前記チャンバーの上部に設けられ、海水の給排水を行う海水ポートと、
    　前記チャンバー内において濃縮海水ポート側に配置される流れ抵抗器と、
    　前記チャンバー内において海水ポート側に配置される流れ抵抗器とを備え、
    　前記濃縮海水ポート側および前記海水ポート側に配置される流れ抵抗器は、少なくとも１枚の多孔円板であって、該多孔円板の所定の直径の仮想円より外側の領域に孔が形成されてなり、前記外側の領域において該孔を密集して形成する形成領域と、孔を形成しない非形成領域を設け、形成領域を通過する孔からの噴流群による束状にまとまった集合噴流が定義され、非形成領域によって該円板を通過する流れが遮断されてできる静止流体が定義され、前記外側の領域の円周方向に形成領域と非形成領域を交互に分布させたことを特徴とするエネルギー回収装置。
  6. 　前記集合噴流と前記静止流体との間でせん断が生ずることを特徴とする請求項５に記載のエネルギー回収装置。
  7. 　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圧力エネルギーに変換するエネルギー回収装置であって、
    　内部に濃縮海水および海水を収容する空間を有し、長手方向を鉛直に配置した円筒形状のチャンバーと、
    　前記チャンバーの下部に設けられ、濃縮海水の給排水を行う濃縮海水ポートと、
    　前記チャンバーの上部に設けられ、海水の給排水を行う海水ポートと、
    　前記チャンバー内において濃縮海水ポート側に配置される流れ抵抗器と、
    　前記チャンバー内において海水ポート側に配置される流れ抵抗器とを備え、
    　前記濃縮海水ポート側および前記海水ポート側に配置される流れ抵抗器は、少なくとも１枚の多孔円板であって、該多孔円板の所定の直径の仮想円より外側の領域に孔が形成されてなり、前記外側の領域において該孔を形成する形成領域と、孔を形成しない非形成領域を設け、非形成領域は前記仮想円とつながり、多孔円板の外周へ向かって放射状の花弁状の非形成領域を構成することを特徴とするエネルギー回収装置。 
  8. 　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圧力エネルギーに変換するエネルギー回収装置であって、
    　内部に濃縮海水および海水を収容する空間を有し、長手方向を鉛直に配置した円筒形状のチャンバーと、
    　前記チャンバーの下部に設けられ、濃縮海水の給排水を行う濃縮海水ポートと、
    　前記チャンバーの上部に設けられ、海水の給排水を行う海水ポートと、
    　前記チャンバー内において濃縮海水ポート側に配置される流れ抵抗器と、
    　前記チャンバー内において海水ポート側に配置される流れ抵抗器とを備え、
    　前記濃縮海水ポート側および前記海水ポート側に配置される流れ抵抗器は、少なくとも１枚の多孔円板であって、該多孔円板の中心から所定の半径を有する仮想円より外側の領域に孔が形成されてなり、前記外側の領域において前記仮想円によって形成される円弧を底辺側として円板の外径方向に略三角形状に拡がる領域であって孔が形成されない領域を円周方向に複数個設けたことを特徴とするエネルギー回収装置。
  9. 　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圧力エネルギーに利用変換する請求項１乃至８のいずれか一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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