(57)【要約】【課題】エネルギー回収チャンバーにおいて加圧された加圧水をそのまま高圧ポンプから排出された高圧水に合流させることができる容積形エネルギー回収装置を提供する。【解決手段】濃縮水と原水を導入して濃縮水の圧力を利用して原水を加圧するエネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂと、濃縮水のエネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂへの導入および排出を切り換える方向切換弁１０と、油圧シリンダ１７Ａ，１７Ｂと油圧供給ユニット１５Ａ，１５Ｂと油圧方向切換弁１６Ａ，１６Ｂとを有した補助動力装置７Ａ，７Ｂと、エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂのピストン１２と油圧シリンダ１７Ａ，１７Ｂのピストン２２とを連結する連結手段１８Ａ，１８Ｂとを備え、逆浸透膜カートリッジ８から排出された濃縮水の圧力と補助動力装置７Ａ，７Ｂの油圧を利用してエネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂに導入された原水を加圧する。【選択図】図１
2010253343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された原水を加圧する高圧ポンプと、
前記高圧ポンプから吐出された高圧水を逆浸透膜で膜処理して処理水を生成する逆浸透膜カートリッジと、
前記逆浸透膜で処理されることなく前記逆浸透膜カートリッジから排出された濃縮水の圧力を利用して、供給された原水を加圧することにより濃縮水の有するエネルギーを原水側に回収する容積形エネルギー回収装置とを備えたエネルギー回収システムにおける前記容積形エネルギー回収装置であって、
前記濃縮水と前記原水を導入して前記濃縮水の圧力を前記原水に伝達することにより前記原水を加圧する、内部にピストンを有するエネルギー回収チャンバーと、
前記濃縮水の前記エネルギー回収チャンバーへの導入および前記濃縮水の前記エネルギー回収チャンバーからの排出を切り換える方向切換弁と、
内部にピストンを有し作動油が導入される油圧シリンダと、前記油圧シリンダに前記作動油を供給するための油圧供給ユニットと、前記作動油の前記油圧シリンダへの導入および前記作動油の前記油圧シリンダからの排出を切り換える油圧方向切換弁とを有した補助動力装置と、
前記エネルギー回収チャンバーのピストンと前記油圧シリンダのピストンとを連結する連結手段とを備え、
前記逆浸透膜カートリッジから排出された濃縮水の圧力を利用して前記エネルギー回収チャンバーに導入された原水を加圧するとともに、前記補助動力装置の油圧を利用して前記エネルギー回収チャンバーに導入された原水を昇圧して前記高圧ポンプから吐出された高圧水に合流させることを可能にしたことを特徴とする容積形エネルギー回収装置。
【請求項２】
前記エネルギー回収チャンバーのピストンと前記油圧シリンダのピストンとは、同期して同一方向に動作するように、前記方向切換弁と前記油圧方向切換弁とは、同期して制御することを特徴とする請求項１記載の容積形エネルギー回収装置。
【請求項３】
前記エネルギー回収チャンバーと前記油圧シリンダと前記連結手段とを少なくとも２個設けたことを特徴とする請求項１記載の容積形エネルギー回収装置。
【請求項４】
前記方向切換弁は、前記２個のエネルギー回収チャンバーに濃縮水を交互に導入することが可能であるとともに、前記２個のエネルギー回収チャンバーに濃縮水を同時に導入することが可能であることを特徴とする請求項３記載の容積形エネルギー回収装置。
【請求項５】
前記方向切換弁は、スプールの動作により前記濃縮水の前記エネルギー回収チャンバーへの導入および前記濃縮水の前記エネルギー回収チャンバーからの排出を切り換える方向切換弁からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の容積形エネルギー回収装置。
【請求項６】
前記方向切換弁のメータリングオリフィス部をアンダーラップにして、前記スプールの中立位置において前記２個のエネルギー回収チャンバーに高圧の濃縮水を導入することを可能にしたことを特徴とする請求項５記載の容積形エネルギー回収装置。
【請求項７】
前記高圧ポンプに原水を供給する高圧ポンプラインとは別途に、前記エネルギー回収チャンバーに原水を供給するエネルギー回収装置ラインを設け、該エネルギー回収装置ラインに原水を加圧するためのフィードポンプを設けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の容積形エネルギー回収装置。
【請求項８】
前記エネルギー回収装置ラインをバイパスするバイパスラインを設け、該バイパスラインに規定圧以上で弁体が開く安全弁もしくは小水量の確保が可能なオリフィスからなる安全装置を設けたことを特徴とする請求項７記載の容積形エネルギー回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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プラントに好適に用いられる容積形エネルギー回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
逆浸透膜法を用いる海水淡水化プラントは、主として、前処理システム、高圧ポンプ、逆浸透膜カートリッジ、エネルギー回収装置から構成されている。取水された海水は、前処理システム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、逆浸透膜カートリッジへと圧送される。逆浸透膜カートリッジ内の高圧海水の一部は、逆浸透圧力に打ち勝って膜を通過し、塩分が除去された淡水として取り出される。その他の海水は、塩分濃度が高くなり濃縮された状態で逆浸透膜カートリッジからリジェクト（濃縮水）として排出される。ここで、海水淡水化プラントにおける最大の運用コスト（電力費）は、前処理後の海水を浸透圧に打ち勝てる圧力即ち逆浸透圧まで上昇させるためのエネルギー、つまり高圧ポンプによる加圧エネルギーに大きく依存する。
【０００３】
すなわち、海水淡水化プラントにおける最大の運用コストであ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、逆浸透膜カートリッジから排出される高塩分濃度で高圧のリジェクト（濃縮水）が保有する圧力エネルギーを有効に回収するエネルギー回収装置が重要な役割を果たす。
【０００４】
図１５は、逆浸透膜法を用いる海水淡水化プラントの構成例を示す模式図である。図１５に示すように、取水ポンプ（図示しない）により取水された海水は、前処理装置１により所定の水質条件に整えられたのち、送水ポンプ２を経て、高圧ポンプライン３とエネルギー回収装置ライン４に分岐する。高圧ポンプライン３へ分岐した海水は、高圧ポンプ５により加圧され、エネルギー回収装置６とブースターポンプ７により昇圧された海水と合流した後、逆浸透膜カートリッジ８へ圧送される。
【０００５】
逆浸透膜カートリッジ８内に導入された海水の一部は、逆浸透圧力に打ち勝って逆浸透膜カートリッジ８内の逆浸透膜（ＲＯ膜）８ａを通過し、塩分が除去された淡水として取り出される。その他の海水は、塩分濃度が高くなり、濃縮された状態で逆浸透膜カートリッジ８からリジェクトライン９によりエネルギー回収装置６に導入される。
【０００６】
エネルギー回収装置６においては、方向切換弁１０の動作に伴って、２つのエネルギー回収チャンバー１１内では、各々交互に、エネルギー回収装置ライン４からチェック弁モジュール１４を介した海水の導入と高圧のリジェクト（濃縮水）を利用したピストン１２の駆動による、海水の昇圧、吐出しを行う。
【０００７】
エネルギー回収チャンバー１１内で昇圧された海水は、チェック弁モジュール１４を介してブースターポンプ７へ供給される。ここで、ブースターポンプ７により、逆浸透膜カートリッジ８や配管の圧力損失、方向切換弁１０における圧力損失、エネルギー回収チャンバー１１の内部のピストン１２とシリンダ１３の間の漏れ損失などにより発生する圧力損失分を昇圧後、昇圧後の海水を高圧ポンプライン３の高圧の海水と合流させ、逆浸透膜カートリッジ８へ圧送する。
なお、容積形エネルギー回収装置の従来の構成例としては、米国特許第５３０６４２８号公報（特許文献１）、米国特許第５７９７４２９号公報（特許文献２）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５３０６４２８号公報
【特許文献２】米国特許第５７９７４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１５に示すような従来の海水淡水化プラントにおいては、エネルギー回収装置６のエネルギー回収チャンバー１１内で昇圧された海水は、高圧ポンプ５により加圧された海水よりも低い圧力となっている。そこで、両者を合流させるために、エネルギー回収チャンバー１１より吐出された海水をブースターポンプ７により昇圧している。この場合、ブースターポンプ７に求められる昇圧量（ヘッド）は配管等の圧力損失分だけなので、小さな値であるが、同ポンプの入口圧は７ＭＰａ前後の高圧条件となるため、軸シール構造に配慮した特殊なポンプが必要になる。すなわち、高圧の軸シール構造のために、構造が複雑となり、高コストになるという問題点がある。
【００１０】
また、ブースターポンプ７に求められる昇圧量（ヘッド）が小さい割りに、同ポンプには耐高圧設計が要求されるため、高コストになるという問題点がある。
さらに、ブースターポンプの軸シールには、高圧が負荷されるため、軸シールの劣化が進行しやすく、軸シールの寿命が比較的短いという問題点がある。この場合、軸シールの劣化により、シール漏れが発生した場合、運転効率の低下などを誘発する。
【００１１】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、海水淡水化プラントに好適に利用される容積形エネルギー回収装置であって、エネルギー回収チャンバーにおいて加圧された加圧水をそのまま高圧ポンプから排出された高圧水に合流させることができ、エネルギー回収チャンバーから排出された加圧水を昇圧するためのブースターポンプを省略することができる容積形エネルギー回収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成するために、本発明は、供給された原水を加圧する高圧ポンプと、前記高圧ポンプから吐出された高圧水を逆浸透膜で膜処理して処理水を生成する逆浸透膜カートリッジと、前記逆浸透膜で処理されることなく前記逆浸透膜カートリッジから排出された濃縮水の圧力を利用して、供給された原水を加圧することにより濃縮水の有するエネルギーを原水側に回収する容積形エネルギー回収装置とを備えたエネルギー回収システムにおける前記容積形エネルギー回収装置であって、前記濃縮水と前記原水を導入して前記濃縮水の圧力を前記原水に伝達することにより前記原水を加圧する、内部にピストンを有するエネルギー回収チャンバーと、前記濃縮水の前記エネルギー回収チャンバーへの導入および前記濃縮水の前記エネルギー回収チャンバーからの排出を切り換える方向切換弁と、内部にピストンを有し作動油が導入される油圧シリンダと、前記油圧シリンダに前記作動油を供給するための油圧供給ユニットと、前記作動油の前記油圧シリンダへの導入および前記作動油の前記油圧シリンダからの排出を切り換える油圧方向切換弁とを有した補助動力装置と、前記エネルギー回収チャンバーのピストンと前記油圧シリンダのピストンとを連結する連結手段とを備え、前記逆浸透膜カートリッジから排出された濃縮水の圧力を利用して前記エネルギー回収チャンバーに導入された原水を加圧するとともに、前記補助動力装置の油圧を利用して前記エネルギー回収チャンバーに導入された原水を昇圧して前記高圧ポンプから吐出された高圧水に合流させることを可能にしたことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、逆浸透膜カートリッジから排出された濃縮水と供給された原水とはエネルギー回収チャンバーに導入され、チャンバー内のピストンを駆動し、容積形ピストンポンプとして作用することにより高圧の濃縮水の大半のエネルギーを原水側に回収する。これと併行して、補助動力装置の油圧シリンダに油圧供給ユニットから油圧方向切換弁を介して油圧を供給し、油圧シリンダ内のピストンを駆動し、該ピストンの駆動に伴い連結手段を介してエネルギー回収チャンバー内の原水を補助的に昇圧する。このように、エネルギー回収チャンバー内に導入された高圧の濃縮水と、油圧シリンダ内に導入された油圧とにより、エネルギー回収チャンバー内に導入した原水の昇圧を行う。そして、昇圧された原水を高圧ポンプから吐出された高圧水と合流させ、逆浸透膜カートリッジへ圧送する。エネルギー回収チャンバーのピストンと油圧シリンダのピストンとは、同期して同一方向に駆動されるように、方向切換弁と油圧方向切換弁とは、同期して制御される。
【００１４】
逆浸透膜カートリッジへ供給する高圧水の圧力脈動は、逆浸透膜カートリッジに悪影響を及ぼすため、逆浸透膜カートリッジへ供給する高圧水の圧力は一定であることが望ましい。
図１６は、本発明の基本構成を示す模式図である。図１６に示すように、逆浸透膜カートリッジは、一種のフィルターであり、供給される高圧水の圧力脈動が大きい場合、該フィルターのメッシュ（目）が伸縮を繰り返すことになり、該フィルターの劣化を早め、短寿命化させることや、該フィルターを破損させることになる。
本発明では、容積形エネルギー回収装置の吐出流体（昇圧された原水）は、高圧ポンプから吐出された高圧水と合流し、逆浸透膜カートリッジへ供給される構成としている。なお、ここで用いる高圧ポンプは羽根車式が大部分であり、吐出圧力の脈動はほぼゼロである。
本発明の構成により、容積形エネルギー回収装置内のピストンの動作に伴う圧力脈動が発生したとしても、図１６に示すとおり、高圧ポンプから吐出された高圧水との合流で、圧力の整流化（圧力脈動幅の縮小化）がなされて、逆浸透膜カートリッジへの付加を軽減でき、前記のような問題は発生しない。
図１６の上部において示す２つの圧力線図は、左側が高圧ポンプから吐出された高圧水の圧力線図であり、右側が高圧ポンプから吐出された高圧水と容積形エネルギー回収装置で昇圧された原水とが合流した後の圧力線図である。図１６の右側下部において示す圧力線図は、逆浸透膜カートリッジから排出された濃縮水の圧力線図であり、図１６の左側下部において示す圧力線図は、容積形エネルギー回収装置により昇圧された原水の圧力線図である。これら４つの圧力線図から明らかなように、高圧ポンプから吐出された高圧水と容積形エネルギー回収装置で昇圧された原水とが合流した後の圧力の整流化が顕著になされている。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記エネルギー回収チャンバーのピストンと前記油圧シリンダのピストンとは、同期して同一方向に動作するように、前記方向切換弁と前記油圧方向切換弁とは、同期して制御することを特徴とする。
本発明によれば、油圧シリンダ内に導入された油圧により、エネルギー回収チャンバー内に導入した原水の昇圧を行い、昇圧された原水を高圧ポンプから吐出された高圧水に合流させることができる。
【００１６】
本発明の好ましい態様は、前記エネルギー回収チャンバーと前記油圧シリンダと前記連結手段とを少なくとも２個設けたことを特徴とする。
本発明によれば、以下の動作形態をとることができる。
１）第１のエネルギー回収チャンバー内に高圧の濃縮水が導入され、第１のエネルギー回収チャンバー内の原水を濃縮水の圧力と油圧シリンダの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された原水を高圧ポンプから吐出された高圧水に合流させる。これと併行して、第２のエネルギー回収チャンバー内に原水が導入され、同時に、第２のエネルギー回収チャンバー内の濃縮水が方向切換弁を通じて排出される。
２）第１および第２のエネルギー回収チャンバー内に高圧の濃縮水が導入され、両チャンバー内の原水を濃縮水の圧力と油圧シリンダの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された原水を高圧ポンプから吐出された高圧水に合流させる。
３）第２のエネルギー回収チャンバー内に高圧の濃縮水が導入され、第２のエネルギー回収チャンバー内の原水を濃縮水の圧力と油圧シリンダの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された原水を高圧ポンプから吐出された高圧水に合流させる。これと併行して、第１のエネルギー回収チャンバー内に原水が導入され、同時に、第１のエネルギー回収チャンバー内の濃縮水が方向切換弁を通じて排出される。
【００１７】
本発明の好ましい態様は、前記方向切換弁は、前記２個のエネルギー回収チャンバーに濃縮水を交互に導入することが可能であるとともに、前記２個のエネルギー回収チャンバーに濃縮水を同時に導入することが可能であることを特徴とする。
本発明の方向切換弁によれば、逆浸透膜カートリッジからの高圧の濃縮水を２個のエネルギー回収チャンバーに交互に導入しつつ、エネルギー回収チャンバー内の原水を交互に加圧して排出することができる。また、逆浸透膜カートリッジからの高圧の濃縮水を２個のエネルギー回収チャンバーに同時に導入しつつ、これら２個のエネルギー回収チャンバー内の原水を同時に加圧して排出することができる。
【００１８】
本発明の好ましい態様は、前記方向切換弁は、スプールの動作により前記濃縮水の前記エネルギー回収チャンバーへの導入および前記濃縮水の前記エネルギー回収チャンバーからの排出を切り換える方向切換弁からなることを特徴とする。
本発明によれば、方向切換弁に供給される逆浸透膜カートリッジからの高圧の濃縮水をスプールの動作により、２個のエネルギー回収チャンバーに交互に導入しつつ、エネルギー回収チャンバー内の原水を交互に加圧して排出することができる。方向切換弁の例としては、方向切換弁に１つ以上の供給ポート、２つの制御ポート、２つ以上の戻りポートが形成され、スプールの動作により、供給ポートと何れか一方の制御ポートが連通し、また何れかもう一方の制御ポートと戻りポートが連通するものであれば、直線移動スプール形に限らず、回転スプール形でもよい。
【００１９】
本発明の好ましい態様は、前記方向切換弁のメータリングオリフィス部をアンダーラップにして、前記スプールの中立位置において前記２個のエネルギー回収チャンバーに高圧の濃縮水を導入することを可能にしたことを特徴とする。
本発明によれば、逆浸透膜カートリッジからの高圧の濃縮水を同時に２個のエネルギー回収チャンバーに導入しつつ、２個のエネルギー回収チャンバー内の原水を同時に加圧して排出することができるため、当該チャンバー内のピストンの動作方向の切換り時に発生する、圧力脈動（瞬時吐出し圧力低下）の抑制と逆浸透膜カートリッジの閉塞を回避することができる。
【００２０】
本発明の好ましい態様は、前記高圧ポンプに原水を供給する高圧ポンプラインとは別途に、前記エネルギー回収チャンバーに原水を供給するエネルギー回収装置ラインを設け、該エネルギー回収装置ラインに原水を加圧するためのフィードポンプを設けたことを特徴とする。
本発明によれば、２個のエネルギー回収チャンバー内のピストンが、両方とも吐出し工程のときの動作により、フィードポンプが閉じ込み運転になる時間がある。この際、フィードポンプは閉じ込み運転になるが、フィードポンプを設けたエネルギー回収装置ラインを高圧ポンプラインとは別経路にしているため、フィードポンプの閉じ込み運転の影響が高圧ポンプに及ぶことはない。
【００２１】
本発明の好ましい態様は、前記エネルギー回収装置ラインをバイパスするバイパスラインを設け、該バイパスラインに規定圧以上で弁体が開く安全弁もしくは小水量の確保が可能なオリフィスからなる安全装置を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、フィードポンプが締切運転になった場合にも、安全装置によりエネルギー回収装置側の圧力をポンプ締切圧以下に保つことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）従来の海水淡水化プラント等において用いられるエネルギー回収装置においては、エネルギー回収チャンバー内で昇圧された海水は、高圧ポンプにより加圧された海水よりも低い圧力となっているので、両者を合流させるために、エネルギー回収チャンバーより吐出された海水をブースターポンプにより昇圧していたが、本発明の容積形エネルギー回収装置によれば、エネルギー回収チャンバーにおいて加圧された加圧水をそのまま高圧ポンプから排出された高圧水に合流させることができ、高圧の軸シール構造を具備したブースターポンプを用いる必要がないため、装置コストを飛躍的に低減できる。
（２）容積形エネルギー回収装置の吐出流体（昇圧された原水）は、高圧ポンプから吐出された高圧水と合流し、逆浸透膜カートリッジへ供給される構成としているため、容積形エネルギー回収装置内のピストンの動作に伴う圧力脈動が発生したとしても、高圧ポンプから吐出された高圧水との合流で、圧力の整流化（圧力脈動幅の縮小化）がなされて、逆浸透膜カートリッジへの付加を軽減でき、逆浸透膜カートリッジの長寿命化を達成できる。
（３）高圧の軸シールを必要とするブースターポンプを用いる必要がないため、従来のエネルギー回収装置に起こっていた軸シールの劣化により、シール漏れが発生することにより、運転効率の低下を誘発するという事態を防ぐことができる。
（４）高圧の軸シールを必要とするブースターポンプを用いる必要がないため、従来、頻繁に行っていた軸シールのメンテナンス作業を省略することができる。したがって、メンテナンスコストを飛躍的に低減できる。
（５）ブースターポンプに必要となる電動モータやインバータ（外部からのエネルギーを供給しなければならない電気機器及びその配線）等を不要とすることができ、結果としてシステム全体としての信頼性の向上に繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の容積形エネルギー回収装置が適用される海水淡水化プラント（海水淡水化装置・システム）の構成例を示す模式図である。
【図２】図２は、エネルギー回収装置に設置されたフィードポンプをバイパスするバイパスラインを設けた構成例を示す模式図である。
【図３】図３は、図１および図２に示す海水淡水化プラントにおける容積形エネルギー回収装置の拡大図である。
【図４】図４は、図３に示す容積形エネルギー回収装置に用いられる方向切換弁の構成例を示す模式的断面図である。
【図５】図５は、本発明の方向切換弁およびエネルギー回収チャンバーの動作例を示す模式的断面図であり、方向切換弁の供給ポートと制御ポートが連通する方向にスプールが動作した場合を示す図である。
【図６】図６は、本発明の方向切換弁およびエネルギー回収チャンバーの動作例を示す模式的断面図であり、方向切換弁の供給ポートと制御ポートが連通する方向にスプールが動作した場合を示す図である。
【図７】図７は、本発明の方向切換弁およびエネルギー回収チャンバーの動作例を示す模式的断面図であり、方向切換弁のスプールが中立位置にあって、方向切換弁の供給ポートと、２つの制御ポートとが連通する場合を示す図である。
【図８】図８は、本発明の容積形エネルギー回収装置の第１動作形態を示す図である。
【図９】図９は、本発明の容積形エネルギー回収装置の第２動作形態を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の容積形エネルギー回収装置の第３動作形態を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の容積形エネルギー回収装置の第４動作形態を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の容積形エネルギー回収装置の第５動作形態を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の容積形エネルギー回収装置の第６動作形態を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の容積形エネルギー回収装置におけるエネルギー回収チャンバーのピストンの挙動（変位）と吐出流量とを示すダイアグラムである。
【図１５】図１５は、逆浸透膜法を用いる海水淡水化プラントの構成例を示す模式図である。
【図１６】図１６は、本発明の基本構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る容積形エネルギー回収装置の実施形態について図１乃至図１４を参照して説明する。なお、図１乃至図１４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、本発明の容積形エネルギー回収装置が適用される海水淡水化プラント（海水淡水化装置・システム）の構成例を示す模式図である。図１に示すように、取水ポンプ（図示しない）により取水された海水は、前処理装置１により所定の水質条件に整えられたのち、送水ポンプ２によって高圧ポンプライン３を介して高圧ポンプ５に供給される。一方、前処理装置１からエネルギー回収装置ライン４に供給された海水は、フィードポンプ１９によって昇圧されたあとにチェック弁モジュール１４を介してエネルギー回収装置６に導入される。高圧ポンプ５に供給された海水は、高圧ポンプ５により加圧され、エネルギー回収装置６により昇圧された海水と合流した後、逆浸透膜カートリッジ８へ圧送される。
【００２５】
逆浸透膜カートリッジ８内に導入された海水の一部は、逆浸透圧力に打ち勝って逆浸透膜カートリッジ８内の逆浸透膜（ＲＯ膜）８ａを通過し、塩分が除去された淡水として取り出される。その他の海水は、塩分濃度が高くなり、濃縮された状態で逆浸透膜カートリッジ８からリジェクトライン９によりエネルギー回収装置６に導入される。エネルギー回収装置６においては、方向切換弁１０の動作に伴って、２つのエネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内では、各々交互に、エネルギー回収装置ライン４からチェック弁モジュール１４を介した海水の導入と高圧のリジェクト（濃縮水）を利用したピストン１２の駆動による、海水の昇圧、吐出しを行う。エネルギー回収装置６のエネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内で昇圧された海水は、チェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３の高圧の海水と合流させ、逆浸透膜カートリッジ８へ圧送する。
【００２６】
図２は、エネルギー回収装置ライン４に設置されたフィードポンプ１９をバイパスするバイパスラインを設けた構成例を示す模式図である。図２に示すように、フィードポンプ１９をバイパスするバイパスライン２５を設け、バイパスライン２５に規定圧以上（ポンプ締切圧力より小）で弁体が開く安全弁もしくは小水量の確保が可能なオリフィスからなる安全装置２６が設置されている。なお、安全装置２６が安全弁の場合には、安全弁はチェック弁やリリーフ弁等から構成される。また、安全装置２６がオリフィスの場合には、フィードポンプ１９の前後の差圧がある程度大きくなると、規定流量が流れるオリフィスから構成される。安全装置２６により、フィードポンプ１９が締切運転になった場合にも、エネルギー回収装置６側の圧力をポンプ締切圧力以下に保つことができる。なお、フィードポンプ１９をバイパスするバイパスラインは、必要に応じて設置するものとし、設置しなくともよい。
【００２７】
図１および図２に示す海水淡水化プラントにおいては、フィードポンプ１９を設置しているが、各エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂに前処理装置１からエネルギー回収装置ライン４を通じて、海水を自吸することも可能である。この際には、各エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂのピストンとシリンダとの気密性を高くすることが好ましい。すなわち、ピストンのシリンダ内面とのシール性を上げることが好ましい。
【００２８】
次に、図１および図２に示す海水淡水化プラントにおける容積形エネルギー回収装置について図３を参照して説明する。
図３に示すように、容積形エネルギー回収装置６は、方向切換弁１０と、２つのエネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂと、補助動力装置７Ａ，７Ｂとから構成されており、補助動力付き容積形エネルギー回収装置になっている。各エネルギー回収チャンバー１１Ａ（又は１１Ｂ）は、シリンダ１３と、シリンダ１３内で往復動するピストン１２とから構成されている。また、補助動力装置７Ａは、油圧供給ユニット１５Ａと、油圧方向切換弁１６Ａと、油圧シリンダ１７Ａとから構成されており、補助動力装置７Ｂは、油圧供給ユニット１５Ｂと、油圧方向切換弁１６Ｂと、油圧シリンダ１７Ｂとから構成されている。各油圧シリンダ１７Ａ（又は１７Ｂ）は、シリンダ２３と、シリンダ２３内で往復動するピストン２２とから構成されている。エネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２と油圧シリンダ１７Ａのピストン２２とは、連結手段を構成するピストンロッド１８Ａによって連結されている。エネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２と油圧シリンダ１７Ｂのピストン２２とは、連結手段を構成するピストンロッド１８Ｂによって連結されている。
【００２９】
図３に示すように構成された容積形エネルギー回収装置６において、逆浸透膜カートリッジ８からの高圧のリジェクト（濃縮水）を方向切換弁１０に導入し、方向切換弁１０の駆動により、各エネルギー回収チャンバー１１Ａ（又は１１Ｂ）内に高圧のリジェクトを交互に導入して、エネルギー回収チャンバー１１Ａ（又は１１Ｂ）内のピストン１２を駆動し、エネルギー回収装置ライン４（図２参照）からエネルギー回収チャンバー１１Ａ（又は１１Ｂ）内に導入した海水の昇圧を行う。このとき、各補助動力装置７Ａ（又は７Ｂ）の油圧シリンダ１７Ａ（又は１７Ｂ）に油圧供給ユニット１５Ａ（又は１５Ｂ）から油圧方向切換弁１６Ａ（又は１６Ｂ）を介して油圧を供給し、油圧シリンダ１７Ａ（又は１７Ｂ）内のピストン２２を駆動し、ピストンロッド１８Ａ（又は１８Ｂ）を介して各エネルギー回収チャンバー１１Ａ（又は１１Ｂ）内の海水を補助的に昇圧する。このように、エネルギー回収チャンバー１１Ａ（又は１１Ｂ）内に導入された高圧のリジェクトと、油圧シリンダ１７Ａ（又は１７Ｂ）内に導入された油圧とにより、各エネルギー回収チャンバー１１Ａ（又は１１Ｂ）内に導入した海水の昇圧を行う。そして、昇圧された海水をチェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３の高圧の海水と合流させ、逆浸透膜カートリッジ８へ圧送する。エネルギー回収チャンバー１１Ａ（又は１１Ｂ）のピストン１２と油圧シリンダ１７Ａ（又は１７Ｂ）のピストン２２とは、同期して同一方向に動作するように、方向切換弁１０と油圧方向切換弁１６Ａ（又は１６Ｂ）とは、制御装置（図示せず）により同期して制御される。
【００３０】
図４は、図３に示す容積形エネルギー回収装置６に用いられる方向切換弁１０の構成例を示す模式的断面図である。図４に示すように、方向切換弁１０は、ハウジング１０１、スプール１０２、駆動部１０３からなり、ハウジング１０１にスプール１０２を嵌合させ、スプール１０２を移動させることにより、流路の切換えを行う方式のものである。
方向切換弁１０には、１つ以上の供給ポートＰ、２つの制御ポートＡ，Ｂ、２つ以上の戻りポートＲが形成される。本発明における方向切換弁１０では、供給ポートＰはリジェクトライン９に連通し、２つの制御ポートＡ，Ｂは、それぞれエネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂに連通し、戻りポートＲは排出ライン２４（図３参照）に連通している。
【００３１】
本方向切換弁１０の機能は、方向切換弁１０に供給される逆浸透膜カートリッジ８からの高圧のリジェクト（濃縮水）をスプール１０２の動作により、エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂに交互に導入しつつ、エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内の海水を排出することである。
図４に示す形態による方向切換弁１０の例では、スプール１０２は３ランドであるが、方向切換弁に１つ以上の供給ポートＰ、２つの制御ポートＡ，Ｂ、２つ以上の戻りポートＲが形成され、スプールの動作（制御弁内の流路の切換）により、供給ポートＰと何れか一方の制御ポートＡ（又はＢ）が連通し、また何れかもう一方の制御ポートＢ（又はＡ）と戻りポートＲが連通するものであれば、回転スプール形など、本図の構造・形態例に限らない。
【００３２】
また、メータリングオリフィス部（○指示部）の軸方向の各重合量もアンダーラップ（負重合）、オーバーラップ（正重合）、ゼロラップ（ゼロ重合）など、本発明による制御対象（エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内のピストン１２）の動作要件に応じてその都度設定するものとする。
例えば、本発明による補助動力付き容積形エネルギー回収装置６では、所定の動作形態時に両エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂは、所定の時間だけ同方向に動作するが、これは、当該チャンバー内のピストン１２の動作方向の切換り時に発生する、圧力脈動（瞬時吐出し圧力低下）の抑制と逆浸透膜カートリッジ８の閉塞を回避するための動作手法である。
前記動作手法を実現する為に、メータリングオリフィス部（供給ポート〜制御ポート間）をアンダーラップにして、中立位置においても方向切換弁１０からエネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂへの制御流量を常に無流量にせず、両チャンバーに高圧のリジェクトを導入する方法を採ることなどが挙げられる。
【００３３】
また、メータリングオリフィス部（供給ポート〜制御ポート間）をアンダーラップにする方法としては、前記のようにランド部の軸方向寸法操作以外に、該箇所に相当するスプールエッジ部にＲ面取りもしくはＣ面取りなどを施すことが挙げられるが、本手法は前記例には限らない。
なお、制御ポート〜戻りポート間のメータリングオリフィスは、方向切換弁１０内の内部漏れを抑制するために、オーバーラップ（正重合）もしくはゼロラップ（ゼロ重合）にするのが好ましい。
また、スプールの駆動方法は、電磁ソレノイド、ウォームギア、電動ボールねじ、電動モータ、ピエゾ素子、油空圧シリンダなどを利用する。要は入力信号に応じたスプールの動作が行える駆動法、構造であれば、何れの形態でも良い。
またスプールの支持方法として、静圧軸受を利用する形態を採用してもよいし、他の形態でもよい。
【００３４】
本発明による方向切換弁１０の接液部の材質は、金属ではステンレス、二相ステンレス、スーパー２相ステンレス、Aluminium  Bronzeであり、セラミックス系では、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）のうち少なくとも１種類を含むもののコーティングもしくはバルクであり、高分子材料ではＰＡ、ＰＯＭ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＰＰＥ、ＰＣ、ＵＨＭＷ−ＰＥ、ＰＴＦＥ、ＰＰＳ、ＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＡＲ、ＰＳＦ、ＰＥＩ、ＰＡＩ、ＰＥＳのうち少なくとも１種類を含むものや、これらに炭素繊維、ガラス繊維、固体潤滑剤を混合したもののコーティングもしくはバルクである。
【００３５】
特にスプール１０２とハウジング１０１の摺動部には、海水もしくは濃縮海水潤滑下で、低摩擦摩耗条件を達成する必要がある。本摺動部の材料としては、金属ではステンレス、二相ステンレス、スーパー２相ステンレス、Aluminium  Bronzeであり、セラミックスではアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）のうち少なくとも１種類を含むものであり、溶射によるセラミックスコーティングでは、酸化物系セラミックス（Ｃｒ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３）、炭化物系サーメット（ＷＣ−ＮｉＣｒ、ＷＣ−ＣｏＣｒ、Ｃｒ３Ｃ２−ＮｉＣｒ）のコーティングがあり、また母材まで海水が浸透しないようにセラミックスコーティングと母材の間にＮｉ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏなどをコーティングし、母材のすきま腐食を防止してもよい。
【００３６】
さらにＰＶＤ法やＣＶＤ法を用いるセラミックスコーティングでは、ＤＬＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮ、ｃＢＮ、多結晶ダイヤモンド、ＳｉＣなどをコーティングする。
また高分子材料では、ＰＡ、ＰＯＭ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＰＰＥ、ＰＣ、ＵＨＭＷ−ＰＥ、ＰＴＦＥ、ＰＰＳ、ＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＡＲ、ＰＳＦ、ＰＥＩ、ＰＡＩ、ＰＥＳのうち少なくとも１種類を含むものであり、またこれらに炭素繊維、ラス繊維や固体潤滑剤を混合したもののコーティングでもバルクでもよい。
【００３７】
図３に示すように、本発明による容積形エネルギー回収装置６では、２つのエネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂが用いられ、各チャンバーの有する２つの入出力ポート２０１ａ，２０１ｂの内、いずれか一方が、方向切換弁１０の制御ポート（ＡもしくはＢ）に接続され、もう一方が、チェック弁モジュール１４に各々接続される。
また図示していないが、ピストン１２の周りにピストンシールを設置し、ピストン１２により隔壁された各液室の流体の混合を回避する構造も採用している。
【００３８】
エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂの材質は、金属ではステンレス、二相ステンレス、スーパー２相ステンレス、Aluminium  Bronzeであり、セラミックス系では、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）のうち少なくとも１種類を含むもののコーティングでもバルクでもよい。また高分子材料ではＰＡ、ＰＯＭ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＰＰＥ、ＰＣ、ＵＨＭＷ−ＰＥ、ＰＴＦＥ、ＰＰＳ、ＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＡＲ、ＰＳＦ、ＰＥＩ、ＰＡＩ、ＰＥＳのうち少なくとも１種類を含むものや、これらに炭素繊維、ガラス繊維、固体潤滑剤を混合したもののコーティングでもバルクでもよい。
【００３９】
また特に、ピストンとシリンダの摺動部には、海水もしくは濃縮海水潤滑下で、低摩擦摩耗条件を達成することが要求される。本摺動部の材料としては、金属ではステンレス、二相ステンレス、スーパー２相ステンレス、Aluminium  Bronzeであり、セラミックスではアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）のうち少なくとも１種類を含むものであり、摺動部への溶射によるセラミックスコーティングでは、酸化物系セラミックス（Ｃｒ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３）、炭化物系サーメット（ＷＣ−ＮｉＣｒ、ＷＣ−ＣｏＣｒ、Ｃｒ３Ｃ２−ＮｉＣｒ）のコーティングがあり、また母材まで海水が浸透しないようにセラミックスコーティングと母材の間にＮｉ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏなどをコーティングし、母材のすきま腐食を防止してもよい。
【００４０】
さらにＰＶＤ法やＣＶＤ法を用いるセラミックスコーティングでは、ＤＬＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮ、ｃＢＮ、多結晶ダイヤモンド、ＳｉＣなどをコーティングする。また高分子材料では、ＰＡ、ＰＯＭ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＰＰＥ、ＰＣ、ＵＨＭＷ−ＰＥ、ＰＴＦＥ、ＰＰＳ、ＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＡＲ、ＰＳＦ、ＰＥＩ、ＰＡＩ、ＰＥＳのうち少なくとも１種類を含むものであり、またこれらに炭素繊維、ラス繊維や固体潤滑剤を混合したもののコーティングでもバルクでもよい。
【００４１】
なお、エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂの軸方向の断面形状（ピストン、シリンダ）は円形状に限らず、四角、六角形状などその他の形状も採用する場合も有り得る。
また、エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂのピストン１２の外周に潤滑膜形成用の潤滑溝を設置し、ピストン外周とシリンダ内面との摺動性を向上させる場合もある。潤滑溝の例としては、円周方向のリング状の凹溝や、螺旋状の凹溝、軸方向の矩形状の凹溝などその形態は１種に限らない。
【００４２】
図５乃至図７は、本発明の方向切換弁１０およびエネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂの動作例を示す模式的断面図である。
（Ａ）方向切換弁１０の供給ポートＰと制御ポートＡが連通する方向にスプール１０２が動作した場合を図５に示す。
リジェクト圧力が、方向切換弁１０を通じて（Ｐポート→Ａポート）エネルギー回収チャンバー１１Ａ（図５中の上）のピストン１２の方向切換弁１０側の面（図中右側面）に作用する。
エネルギー回収チャンバー１１Ａ（図５中の上）のピストン１２が、同図中の左方向に移動する。
エネルギー回収チャンバー１１Ａ（図５中の上）内にチェック弁モジュール１４（図１および図２参照）を通じて導入された海水が、ピストン１２の動作により増圧され、チェック弁モジュール１４を通じて高圧ポンプライン３に導入される。
また併行して、方向切換弁１０の制御ポートＢと戻りポートＲが連通し、フィードポンプ１９から吐出された海水の圧力がチェック弁モジュール１４を通じて、エネルギー回収チャンバー１１Ｂ（図５中の下）のピストン１２のチェック弁モジュール１４側（図中左側面）に作用して、ピストン１２は右方向に動作する。
エネルギー回収チャンバー１１Ｂ内（図５中の下）のピストン１２により隔壁された、チェック弁モジュール１４側の液室に海水が充填される。
【００４３】
（Ｂ）方向切換弁１０の供給ポートＰと制御ポートＢが連通する方向にスプール１０２が動作した場合を図６に示す。
リジェクト圧力が、方向切換弁１０を通じて（Ｐポート→Ｂポート）エネルギー回収チャンバー１１Ｂ（図６中の下）のピストン１２の方向切換弁１０側の面（図中右側面）に作用する。
エネルギー回収チャンバー１１Ｂ（図６中の下）のピストン１２が、同図中の左方向に移動する。
エネルギー回収チャンバー１１Ｂ（図６中の下）内にフィードポンプ１９およびチェック弁モジュール１４を通じて導入された海水が、ピストン１２の動作により増圧され、チェック弁モジュール１４を通じて高圧ポンプライン３に導入される。
また併行して、方向切換弁１０の制御ポートＡと戻りポートＲが連通し、フィードポンプ１９から吐出された海水の圧力がチェック弁モジュール１４を通じて、エネルギー回収チャンバー１１Ａ（図６中の上）のピストン１２のチェック弁モジュール１４側（図中左側面）に作用して、ピストンは右方向に動作する。
エネルギー回収チャンバー１１Ａ内（図６中の上）のピストン１２により隔壁された、チェック弁モジュール１４側の液室に海水が充填される。
【００４４】
（Ｃ）方向切換弁１０のスプール１０２が中立位置にあって、方向切換弁１０の供給ポートＰと、制御ポートＡおよび制御ポートＢとが連通する場合を図７に示す。
リジェクト圧力が、方向切換弁１０を通じて（Ｐポート→Ａポート）エネルギー回収チャンバー１１Ａ（図７中の上）のピストン１２の方向切換弁１０側の面（図中右側面）に作用する。
エネルギー回収チャンバー１１Ａ（図７中の上）のピストン１２が、同図中の左方向に移動する。
エネルギー回収チャンバー１１Ａ（図７中の上）内にチェック弁モジュール１４を通じて導入された海水が、ピストン１２の動作により増圧され、チェック弁モジュール１４を通じて高圧ポンプライン３に導入される。
【００４５】
また、リジェクト圧力が、方向切換弁１０を通じて（Ｐポート→Ｂポート）エネルギー回収チャンバー１１Ｂ（図７中の下）のピストン１２の方向切換弁１０側の面（図中右側面）に作用する。
エネルギー回収チャンバー１１Ｂ（図７中の下）のピストン１２が、同図中の左方向に移動する。
エネルギー回収チャンバー１１Ｂ（図７中の下）内にチェック弁モジュール１４を通じて導入された海水が、ピストン１２の動作により増圧され、チェック弁モジュール１４を通じて高圧ポンプライン３に導入される。
図７に示すように、本発明においては、両エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂが海水を増圧する工程が存在する。
【００４６】
容積形エネルギー回収装置６において、両エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内のピストン１２が、両方とも吐出し工程の動作をした場合、フィードポンプ１９（図１および図２参照）が閉じ込み運転になる時間がある。この際、フィードポンプ１９は閉じ込み運転になるが、図１および図２に示すように、フィードポンプ１９を設けたエネルギー回収装置ライン４を高圧ポンプライン３とは別経路にしているため、閉じ込み運転の影響が高圧ポンプ５に及ぶことはない。
【００４７】
図５乃至図７に示すように方向切換弁１０およびエネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂが（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を行うことで、取水された海水（取水海水）がリジェクト圧力を利用して増圧される。この取水海水のリジェクト圧力を利用した増圧と併行して、補助動力装置７Ａ，７Ｂにおける油圧シリンダ１７Ａ，１７Ｂの油圧を利用した取水海水の増圧が行われる。このために、エネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２と、油圧シリンダ１７Ａのピストン２２とは、ピストンロッド１８Ａによって連結されており、エネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２と油圧シリンダ１７Ｂのピストン２２とは、ピストンロッド１８Ｂによって連結されている。
【００４８】
補助動力装置７Ａ，７Ｂ（図３参照）における油圧シリンダ１７Ａ，１７Ｂは、ピストン２２の両側に交互に油圧が作用して仕事をする複動油圧シリンダから構成されている。そして、油圧シリンダ１７Ａ，１７Ｂに油圧を供給する油圧方向切換弁１６Ａ，１６Ｂは、スプール形電磁切換弁等からなり、スプールの動作にともなう切換弁内の流路の切り替えにより、供給ポートと何れか一方の制御ポートが連通し、また何れかもう一方の制御ポートと戻りポートが連通するようになっている。油圧方向切換弁１６Ａと方向切換弁１０とは、エネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２と油圧シリンダ１７Ａのピストン２２とが同一方向に動作するように、同期して切換え制御され、油圧方向切換弁１６Ｂと方向切換弁１０とは、エネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２と油圧シリンダ１７Ｂのピストン２２とが同一方向に動作するように、同期して切換え制御される。
また、油圧供給ユニット１５Ａ，１５Ｂは、それぞれ所定圧力の作動油を油圧シリンダ１７Ａ，１７Ｂに供給するための油圧ポンプを備えている。図示例では、油圧供給ユニットは２セット設けられているが、油圧供給ユニットを単一のセットとし、単一の油圧供給ユニットから所定圧力の作動油を油圧シリンダ１７Ａ，１７Ｂに供給するようにしてもよい。
【００４９】
次に、本発明に係る容積形エネルギー回収装置６を備えた海水淡水化プラントの動作形態を図８乃至図１３を参照して説明する。
図８は、本発明の容積形エネルギー回収装置の第１動作形態を示す図である。図８に示すように、方向切換弁１０の切換動作を行い（方向切換弁１０は図５に示す状態）、エネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２を左方向に動作させる。同時に、油圧方向切換弁１６Ａの切換動作を行い、油圧シリンダ１７Ａのピストン２２を左方向に動作させる。これにより、エネルギー回収チャンバー１１Ａ内に高圧のリジェクトが導入され、エネルギー回収チャンバー１１Ａ内の海水をリジェクトの圧力と油圧シリンダ１７Ａの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された海水をチェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３に吐出して高圧ポンプ５から吐出された高圧の海水に合流させる。
【００５０】
また、油圧方向切換弁１６Ｂの切換動作を行い、油圧シリンダ１７Ｂのピストン２２を右方向に動作させる。これにより、エネルギー回収チャンバー１１Ｂ内にエネルギー回収装置ライン４から海水が導入され、同時に、エネルギー回収チャンバー１１Ｂ内の濃縮海水が方向切換弁１０を通じて排出ライン２４に排出される。
【００５１】
図９は、本発明の容積形エネルギー回収装置の第２動作形態を示す図である。図９に示すように、方向切換弁１０は第１動作形態を保持し、エネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２を左方向に動作させ続ける。また、油圧方向切換弁１６Ａは第１動作形態を保持し、油圧シリンダ１７Ａのピストン２２を左方向に動作させ続ける。これにより、エネルギー回収チャンバー１１Ａ内に高圧のリジェクトを導入し続け、エネルギー回収チャンバー１１Ａ内の海水をリジェクトの圧力と油圧シリンダ１７Ａの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された海水をチェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３に吐出して高圧ポンプ５から吐出された高圧の海水に合流させる。
【００５２】
一方、油圧シリンダ１７Ｂのピストン２２は右方端に到達し、油圧方向切換弁１６Ｂを停止する。これにより、エネルギー回収装置ライン４からエネルギー回収チャンバー１１Ｂ内への海水の導入を完了する。同時に、エネルギー回収チャンバー１１Ｂ内の濃縮海水の排出を停止する。
【００５３】
図１０は、本発明の容積形エネルギー回収装置の第３動作形態を示す図である。図１０に示すように、方向切換弁１０の切換動作を行い（方向切換弁１０は図７に示す状態）、スプール１０２を中立位置とし、エネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２を左方向に動作させ続ける。また、油圧方向切換弁１６Ａは第２動作形態を保持し、油圧シリンダ１７Ａのピストン２２を左方向に動作させ続ける。また併行して、油圧方向切換弁１６Ｂの切換動作を行い、油圧シリンダ１７Ｂのピストン２２を左方向に動作させるとともにエネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２を左方向に動作させる。これにより、両エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内に高圧のリジェクトが導入され、両チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内の海水をリジェクトの圧力と油圧シリンダ１７Ａ，１７Ｂの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された海水をチェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３に吐出して高圧ポンプ５から吐出された高圧の海水に合流させる。
【００５４】
図１０に示す第３動作形態の場合、エネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２の速度およびエネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２の速度は、第１動作形態の１／２になる。これにより、両エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内に高圧のリジェクトが導入され、両チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内の海水をリジェクトの圧力と油圧シリンダ１７Ａ，１７Ｂの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された海水をチェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３に吐出する。この際、各チャンバー内で増圧される海水の流量は、１／２になるが、両チャンバーから吐出される昇圧海水の総流量は一定である。
【００５５】
図１１は、本発明の容積形エネルギー回収装置の第４動作形態を示す図である。図１１に示すように、方向切換弁１０の切換動作を行い（方向切換弁１０は図６に示す状態）、エネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２を左方向に動作させる。同時に、油圧方向切換弁１６Ｂの切換動作を行い、油圧シリンダ１７Ｂのピストン２２を左方向に動作させる。これにより、エネルギー回収チャンバー１１Ｂ内に高圧のリジェクトが導入され、エネルギー回収チャンバー１１Ｂ内の海水をリジェクトの圧力と油圧シリンダ１７Ｂの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された海水をチェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３に吐出して高圧ポンプ５から吐出された高圧の海水に合流させる。
【００５６】
また、油圧方向切換弁１６Ａの切換動作を行い、油圧シリンダ１７Ａのピストン２２を右方向に動作させる。これにより、エネルギー回収チャンバー１１Ａ内にエネルギー回収装置ライン４から海水が導入され、同時に、エネルギー回収チャンバー１１Ａ内の濃縮海水が方向切換弁１０を通じて排出ライン２４に排出される。
【００５７】
図１２は、本発明の容積形エネルギー回収装置の第５動作形態を示す図である。図１２に示すように、方向切換弁１０は第４動作形態を保持し、エネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２を左方向に動作させ続ける。また、油圧方向切換弁１６Ｂは第４動作形態を保持し、油圧シリンダ１７Ｂのピストン２２を左方向に動作させ続ける。これにより、エネルギー回収チャンバー１１Ｂ内に高圧のリジェクトを導入し続け、エネルギー回収チャンバー１１Ｂ内の海水をリジェクトの圧力と油圧シリンダ１７Ｂの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された海水をチェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３に吐出して高圧ポンプ５から吐出された高圧の海水に合流させる。
【００５８】
一方、油圧シリンダ１７Ａのピストン２２は右方端に到達し、油圧方向切換弁１６Ａを停止する。これにより、エネルギー回収装置ライン４からエネルギー回収チャンバー１１Ａ内への海水の導入を完了する。同時に、エネルギー回収チャンバー１１Ａ内の濃縮海水の排出を停止する。
【００５９】
図１３は、本発明の容積形エネルギー回収装置の第６動作形態を示す図である。図１３に示すように、方向切換弁１０の切換動作を行い（方向切換弁１０は図７に示す状態）、スプール１０２を中立位置とし、エネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２を左方向に動作させ続ける。また、油圧方向切換弁１６Ｂは第５動作形態を保持し、油圧シリンダ１７Ｂのピストン２２を左方向に動作させ続ける。また併行して、油圧方向切換弁１６Ａの切換動作を行い、油圧シリンダ１７Ａのピストン２２を左方向に動作させるとともにエネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２を左方向に動作させる。これにより、両エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内に高圧のリジェクトが導入され、両チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内の海水をリジェクトの圧力と油圧シリンダ１７Ａ，１７Ｂの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された海水をチェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３に吐出して高圧ポンプ５から吐出された高圧の海水に合流させる。
【００６０】
図１３に示す第６動作形態の場合、エネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２の速度およびエネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２の速度は、第１動作形態の１／２になる。これにより、両エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内に高圧のリジェクトが導入され、両チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内の海水をリジェクトの圧力と油圧シリンダ１７Ａ，１７Ｂの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された海水をチェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３に吐出して高圧ポンプ５から吐出された高圧の海水に合流させる。この際、各チャンバー内で増圧される海水の流量は、１／２になるが、両チャンバーから吐出される昇圧海水の総流量は一定である。
【００６１】
図１４は、本発明の容積形エネルギー回収装置におけるエネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂのピストン１２の挙動（変位）と吐出流量とを示すダイアグラムである。図１４において、上の図は時間（ｔ）とエネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂのピストン変位との関係を示し、下の図は時間（ｔ）とエネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂの吐出流量との関係を示す。ここでエネルギー回収チャンバー１１Ａの吐出流量を破線で表し、エネルギー回収チャンバー１１Ｂの吐出流量を一点鎖線で表し、エネルギー回収チャンバー１１Ａの吐出流量とエネルギー回収チャンバー１１Ｂの吐出流量との和である総吐出流量（Ｑ）を実線で表す。図１４において、（１）〜（６）の各工程は、図８乃至図１３に示す第１〜第６動作形態にそれぞれ対応している。エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂは、（１）〜（６）の工程を繰り返すことにより、取水海水をリジェクトの圧力と油圧シリンダの油圧を利用して昇圧し、昇圧された海水を一定の流量で高圧ポンプライン３に導入して高圧ポンプ５から吐出された高圧の海水に合流させる。
【００６２】
すなわち、本発明の容積形エネルギー回収装置の第１動作形態（（１）で表示）においては、エネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２は所定の速度で左方向に動作し、エネルギー回収チャンバー１１Ａ内に高圧のリジェクトが導入され、エネルギー回収チャンバー１１Ａ内の海水をリジェクトの圧力と油圧シリンダ１７Ａの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された海水をチェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３に吐出流量Ｑで吐出する。これに対して、エネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２は所定の速度で右方向に動作し、エネルギー回収チャンバー１１Ｂ内にエネルギー回収装置ライン４から海水が導入され、同時に、エネルギー回収チャンバー１１Ｂ内の濃縮海水が方向切換弁１０を通じて排出される。
【００６３】
容積形エネルギー回収装置の第２動作形態（（２）で表示）においては、エネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２は左方向に動作し続け、エネルギー回収チャンバー１１Ａ内に高圧のリジェクトを導入し続け、エネルギー回収チャンバー１１Ａ内の海水をリジェクトの圧力と油圧シリンダ１７Ａの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された海水をチェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３に吐出流量Ｑで吐出し続ける。これに対して、エネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２はストローク右端に到達し、エネルギー回収チャンバー１１Ｂ内への海水の導入を完了する。
【００６４】
容積形エネルギー回収装置の第３動作形態（（３）で表示）においては、エネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２は左方向に動作し続けるとともに、エネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２は左方向に動作し始める。この場合、エネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２の速度およびエネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２の速度は、第１動作形態の１／２になる。これにより、両エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内に高圧のリジェクトが導入され、両チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内の海水をリジェクトの圧力と油圧シリンダ１７Ａ，１７Ｂの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された海水をチェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３に吐出する。この際、各チャンバー内で増圧される海水の流量は、１／２になるが、両チャンバーから吐出される昇圧海水の総流量は、吐出流量Ｑで一定である。
【００６５】
容積形エネルギー回収装置の第４動作形態（（４）で表示）においては、エネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２は所定の速度で左方向に動作し、エネルギー回収チャンバー１１Ｂ内に高圧のリジェクトが導入され、エネルギー回収チャンバー１１Ｂ内の海水をリジェクトの圧力と油圧シリンダ１７Ｂの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された海水をチェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３に吐出流量Ｑで吐出する。これに対して、エネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２は所定の速度で右方向に動作し、エネルギー回収チャンバー１１Ａ内にエネルギー回収装置ライン４から海水が導入され、同時に、エネルギー回収チャンバー１１Ａ内の濃縮海水が方向切換弁１０を通じて排出される。
【００６６】
容積形エネルギー回収装置の第５動作形態（（５）で表示）においては、エネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２は左方向に動作し続け、エネルギー回収チャンバー１１Ｂ内に高圧のリジェクトを導入し続け、エネルギー回収チャンバー１１Ｂ内の海水をリジェクトの圧力と油圧シリンダ１７Ｂの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された海水をチェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３に吐出流量Ｑで吐出し続ける。これに対して、エネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２はストローク右端に到達し、エネルギー回収チャンバー１１Ａ内への海水の導入を完了する。
【００６７】
容積形エネルギー回収装置の第６動作形態（（６）で表示）においては、エネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２は左方向に動作し続けるとともに、エネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２は左方向に動作し始める。この場合、エネルギー回収チャンバー１１Ｂのピストン１２の速度およびエネルギー回収チャンバー１１Ａのピストン１２の速度は、第１動作形態および第４動作形態の１／２になる。これにより、両エネルギー回収チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内に高圧のリジェクトが導入され、両チャンバー１１Ａ，１１Ｂ内の海水をリジェクトの圧力と油圧シリンダ１７Ａ，１７Ｂの油圧（動力）を利用して昇圧し、昇圧された海水をチェック弁モジュール１４を介して高圧ポンプライン３に吐出する。この際、各チャンバー内で増圧される海水の流量は、１／２になるが、両チャンバーから吐出される昇圧海水の総流量は、吐出流量Ｑで一定である。
【００６８】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことはいうまでもなく、例えば、エネルギー回収チャンバーや油圧シリンダ等は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６９】
１    前処理装置
２    送水ポンプ
３    高圧ポンプライン
４    エネルギー回収装置ライン
５    高圧ポンプ
６    エネルギー回収装置
７    ブースターポンプ
７Ａ，７Ｂ    補助動力装置
８    逆浸透膜カートリッジ
８ａ  逆浸透膜（ＲＯ膜）
９    リジェクトライン
１０    方向切換弁
１１，１１Ａ，１１Ｂ    エネルギー回収チャンバー
１２，２２    ピストン
１３    シリンダ
１４    チェック弁モジュール
１５Ａ，１５Ｂ    油圧供給ユニット
１６Ａ，１６Ｂ    油圧方向切換弁
１７Ａ，１７Ｂ    油圧シリンダ
１８Ａ，１８Ｂ    ピストンロッド
１９    フィードポンプ
２３    シリンダ
２４    排出ライン
２５    バイパスライン
２６    安全装置
１０２    スプール
Ｐ    供給ポート
Ａ，Ｂ  制御ポート
Ｒ    戻りポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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