(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のシリンダー装置と第２のシリンダー装置のそれぞれの一端を流路方向規制手段を介して給液手段からの流入と増圧手段へ流出するようにするとともに、前記第１のシリンダー装置の他端を第１の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第２のシリンダー装置の他端を第２の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流入ポートを膜分離装置の高圧濃縮水の流出口に連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流出ポートを排出路に連通し、前記第１のシリンダー装置に、前記第１のシリンダー装置のピストンが前記他端側から前記一端側に移動して所定の位置となったと判断して信号を発する第１の判断手段を設け、前記第２のシリンダー装置に、前記第２のシリンダー装置のピストンが前記他端側から前記一端側に移動して所定の位置となったと判断して信号を発する第２の判断手段を設け、前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換えたと判断する第１の切換判断手段を設け、前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換えたと判断する第２の切換判断手段を設け、前記第１の判断手段の前記信号により、前記第２の流路切換装置の流路を前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように切り換え、前記第２の切換判断手段により前記第２の流路切換装置の流路が前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように切り換えたと判断すると、前記第１の流路切換装置の流路を前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように切り換え、前記第２の判断手段の前記信号により、前記第１の流路切換装置の流路を前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように切り換え、前記第１の切換判断手段により前記第１の流路切換装置の流路が前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように切り換えたと判断すると、前記第２の流路切換装置の流路を前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように切り換えるように構成したことを特徴とするエネルギー回収装置。 
【請求項２】
第１のシリンダー装置と第２のシリンダー装置のそれぞれの一端を流路方向規制手段を介して給液手段からの流入と増圧手段へ流出するようにするとともに、前記第１のシリンダー装置の他端を第１の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第２のシリンダー装置の他端を第２の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流入ポートを膜分離装置の高圧濃縮水の流出口に連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流出ポートを排出路に連通し、前記第１のシリンダー装置の前記一端側の外壁に、前記第１のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第１の位置検出器を配設するとともに、前記第１のシリンダー装置の前記外壁に前記第１の位置検出器よりも前記一端側に近い位置で前記ピストンの移動方向に間隔を開けて前記ピストンを検出して信号を発する第３の位置検出器を配設し、前記第２のシリンダー装置の前記一端側の外壁に、前記第２のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第２の位置検出器を配設するとともに、前記第２のシリンダー装置の前記外壁に前記第２の位置検出器よりも前記一端側に近い位置で前記ピストンの移動方向に間隔を開けて前記ピストンを検出して信号を発する第４の位置検出器を配設し、制御装置で、前記第１のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第１の位置検出器の前記信号により前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置で、前記第１のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第３の位置検出器の前記信号により前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置で、前記第２のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第２の位置検出器の前記信号により前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置で、前記第２のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第４の位置検出器の前記信号により前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換えるように構成したことを特徴とするエネルギー回収装置。 
【請求項３】
第１のシリンダー装置と第２のシリンダー装置のそれぞれの一端を流路方向規制手段を介して給液手段からの流入と増圧手段へ流出するようにするとともに、前記第１のシリンダー装置の他端を第１の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第２のシリンダー装置の他端を第２の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流入ポートを膜分離装置の高圧濃縮水の流出口に連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流出ポートを排出路に連通し、前記第１のシリンダー装置の外壁に、前記第１のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第１の計時開始位置検出器を配設し、前記第１の計時開始位置検出器から前記一端側に距離Ｌ１、Ｌ３を隔てた位置Ｐ１、Ｐ３を設定し、前記第２のシリンダー装置の外壁に、前記第２のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第２の計時開始位置検出器を配設し、前記第２の計時開始位置検出器から前記一端側に距離Ｌ２、Ｌ４を隔てた位置Ｐ２、Ｐ４を設定し、前記膜分離装置の前記流出口から流出する高圧濃縮水の流量を測定する流量測定手段を設け、この流量測定手段で測定された流量と前記第１のシリンダー装置および前記第２のシリンダー装置のそれぞれのシリンダー断面積とからそれぞれのピストンの移動速度を求め、前記移動速度から前記距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を移動するのに要する時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４を予め算出して制御装置に記憶し、前記制御装置で、前記第１のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第１の計時開始位置検出器の前記信号により計時が開始され、前記時間ｔ１の計時で、前記制御装置からの第１の切換信号により前記第２のシリンダー装置の他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換え、前記時間ｔ３の計時で、前記制御装置からの第３の切換信号により前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置で、前記第２のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第２の計時開始位置検出器の前記信号により計時が開始され、前記時間ｔ２の計時で、前記制御装置からの第２の切換信号により前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記時間ｔ４の計時で、前記制御装置からの第４の切換信号により前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換えるように構成したことを特徴とするエネルギー回収装置。
【請求項４】
第１のシリンダー装置と第２のシリンダー装置のそれぞれの一端を流路方向規制手段を介して給液手段からの流入と増圧手段へ流出するようにするとともに、前記第１のシリンダー装置の他端を第１の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第２のシリンダー装置の他端を第２の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流入ポートを膜分離装置の高圧濃縮水の流出口に連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流出ポートを排出路に連通し、前記第１のシリンダー装置の前記一端側の外壁に、前記第１のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第１の位置検出器を配設し、前記第２のシリンダー装置の前記一端側の外壁に、前記第２のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第２の位置検出器を配設し、制御装置で、前記第１のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第１の位置検出器の前記信号により第１の時間の計時が開始されるとともに前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置による前記第１の時間の計時で、前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置で、前記第２のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第２の位置検出器の前記信号により第２の時間の計時が開始されるとともに前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置による前記第２の時間の計時で、前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換えるように構成したことを特徴とするエネルギー回収装置。 
【請求項５】
第１のシリンダー装置と第２のシリンダー装置のそれぞれの一端を流路方向規制手段を介して給液手段からの流入と増圧手段へ流出するようにするとともに、前記第１のシリンダー装置の他端を第１の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第２のシリンダー装置の他端を第２の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流入ポートを膜分離装置の高圧濃縮水の流出口に連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流出ポートを排出路に連通し、前記第１のシリンダー装置の前記一端側の外壁に、前記第１のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第１の位置検出器を配設し、前記第２のシリンダー装置の前記一端側の外壁に、前記第２のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第２の位置検出器を配設し、前記第１の流路切換装置に、前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように流路が切り換えられたことを検出する第１の流路切換検出器を配設し、前記第２の流路切換装置に、前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように流路が切り換えられたことを検出する第２の流路切換検出器を配設し、制御装置で、前記第１のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第１の位置検出器の前記信号により前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換え、前記第２の流路切換検出器で前記第２の流路切換装置が前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように切り換えたことを検出すると、前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置で、前記第２のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第２の位置検出器の前記信号により前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記第１の流路切換検出器で前記第１の流路切換装置で前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように切り換えたことを検出すると、前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換えるように構成したことを特徴とするエネルギー回収装置。 
【請求項６】
請求項１ないし５記載のいずれかのエネルギー回収装置において、前記第１の流路切換装置および前記第２の流路切換装置の流路切換速度が、前記第１のシリンダー装置および前記第２のシリンダー装置の前記他端と前記膜分離装置の前記流出口を連通するときには遅く、前記他端と前記膜分離装置の前記流出口の連通を遮断するときには速くなるように構成したことを特徴とするエネルギー回収装置。 
【請求項７】
請求項１ないし６記載のいずれかのエネルギー回収装置において、前記第１の流路切換装置および前記第２の流路切換装置が、前記流出ポートと前記流入ポートの間に前記流出入ポートを配設して、それぞれのシリンダーに１つの流出ポートと１つの流出入ポートと１つの流入ポートと１つの調整ポートを順次に設け、前記流出ポートと前記流出入ポートの間に位置して前記流出ポートと前記流出入ポートを遮断するとともに前記流出入ポートと前記流入ポートの間に位置して前記流出入ポートと前記流入ポートを遮断する第１のピストンと、前記第１のピストンが前記流出ポートと前記流出入ポートの間に位置した状態で、前記流入ポートより前記流出入ポートと反対側に位置する第２のピストンを設け、前記第１のピストンと前記第２のピストンをピストンロッドで連結するとともに、前記ピストンロッドの一端を駆動装置に連結して前記ピストンロッドが前記シリンダーの軸方向に移動するようにし、前記シリンダーの前記流入ポート側の端部に前記調整ポートを配設して構成したことを特徴とするエネルギー回収装置。 
【請求項８】
請求項７記載のエネルギー回収装置において、前記第２のピストンのシリンダーの軸方向の厚さを、前記第１のピストンの前記シリンダーの軸方向の厚さより薄く構成したことを特徴とする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、海水の淡水化、若しくは汚水からきれいな水を得る等のための、逆浸透法による水処理システムに用いられるエネルギー回収装置に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
海水から淡水を造水する方法の一つとして逆浸透法が知られている。この逆浸透法は、海水に海水の浸透圧（約２．５ＭＰa）以上の高い圧力を浸透圧の作用する方向と逆方向に加えて、半透膜（逆浸透膜）で濾過し、海水から塩類を除いた淡水を分離させるものである。淡水が分離されて塩類が濃縮された海水は高い圧力エネルギーを保持したまま膜分離装置から流出する。そこで、この流出する濃縮海水の有する高い圧力エネルギーを有効に利用するため、種々のエネルギー回収装置が実用化されている。 
【０００３】
逆浸透法による海水淡水化システムにおける従来のエネルギー回収装置の一例を図８ないし図１１を参照して説明する。図８は、従来例の海水淡水化システムに用いられたエネルギー回収装置の構成と水の流れを示す模式図で、第１のシリンダー装置が圧送工程、第２のシリンダー装置が充填工程にある状態を示す。図９は、図８の模式図で、第１のシリンダー装置が充填工程、第２のシリンダー装置が圧送工程にある状態を示す。図１０は、図８の従来例の流路切換装置の構造を示す図である。図１１は、図８の従来例の第１と第２のシリンダー装置の圧送行程および充填行程と流路切換装置の動作関係を示す模式図である。
【０００４】
図８において、給水手段としての取水ポンプ１で取水された海水が高圧ポンプ２で昇圧（一例として５〜７MPa）され、膜分離装置３に送られて濃縮海水４と淡水５に分離される。分離された淡水５は貯留槽（図示せず）に送水される。一方、膜分離装置３の流出口２３から流出した高圧濃縮海水４は、流路切換装置６に流入ポート６ａから流入し、流路切換装置６の第１の流出入ポート６ｂと連通された第１のシリンダー装置７ａの他端に流入し、ピストン８ａを高圧で矢印の方向に移動させる。ピストン８ａの移動によって第１のシリンダー装置７ａ内の低圧の海水が圧縮されて高圧となり一端の第１の連通口９から流出し、４つの逆止弁で構成された流路方向規制装置１０を介して増圧手段としての増圧ポンプ１１に流入し、高圧ポンプ２と同じ吐出圧力まで昇圧された後、高圧ポンプ２からの高圧海水と合流して膜分離装置３に送られ、高圧の濃縮海水４と淡水５に分離される。
【０００５】
上述の第１のシリンダー装置７ａの圧送工程と並行して、第２のシリンダー装置７ｂで充填工程が行われる。取水ポンプ１で取水された海水が流路方向規制装置１０を介して第２の連通口１２から第２のシリンダー装置７ｂの一端に供給され、ピストン８ｂを矢印の方向に移動させる。ピストン８ｂの移動によって第２のシリンダー装置７ｂ内の低圧の濃縮海水が押し出されて、流路切換装置６の第２の流出入ポート６ｃから流路切換装置６に流入し、第２の流出ポート６ｅから排出路６０に排出される。圧送工程にある第１のシリンダー装置７ａのピストン８ａが流路方向規制装置１０側に移動し、一端側に設けられた第１の位置検出器１３ａによりピストン８ａが検出されると、第１の位置検出器１３ａから第１の信号が制御装置１４に送信され、この第１の信号を受けて制御装置１４から切換信号が流路切換装置６の駆動装置１５に送られて流路切換装置６の流路が切り換えられる。
【０００６】
この流路切換装置６の流路の切り換えにより、図９に示すごとき、第２のシリンダー装置７ｂが圧送工程、第１のシリンダー装置７ａが充填工程に切り換えられる。膜分離装置３の流出口２３から流出した高圧濃縮海水４が流路切換装置６の第２の流出入ポート６ｃと連通された第２のシリンダー装置７ｂの他端に流入し、ピストン８ｂを高圧で矢印の方向に移動させる。ピストン８ｂの移動によって第２のシリンダー装置７ｂ内の低圧の海水が圧縮されて高圧となり一端から第２の連通口１２から流出し、流路方向規制装置１０を介して増圧ポンプ１１に流入し、高圧ポンプ２と同じ吐出圧力で高圧ポンプ２からの高圧海水と合流して膜分離装置３に送らる。 
【０００７】
この第２のシリンダー装置７ｂの圧送工程と並行して、第１のシリンダー装置７ａで充填工程が行われる。取水ポンプ１で取水された海水が流路方向規制装置１０を介して第１の連通口９から第１のシリンダー装置７ａの一端に供給され、ピストン８ａを矢印の方向に移動させる。ピストン８ａの移動によって第１のシリンダー装置７ａ内の低圧の濃縮海水が押し出されて、流路切換装置６の第１の流出入ポート６ｂから流路切換装置６に流入し、第１の流出ポート６ｄから排出路６０に排出される。圧送工程にある第２のシリンダー装置７ｂのピストン８ｂが流路方向規制装置１０側に移動し、一端側に設けられた第２の位置検出器１３ｂによりピストン８ｂが検出されると、第２の位置検出器１３ｂから第２の信号が制御装置１４に送信され、この第２の信号を受けて制御装置１４から切換信号が流路切換装置６の駆動装置１５に送られて流路切換装置６の流路が切り換えられる。
【０００８】
このように第１のシリンダー装置７ａと第２のシリンダー装置７ｂを圧送工程と充填工程に交互に切り換えて、これらの交互の切換を継続して行うことによってエネルギーの回収を効果的に行うことができる。かかるエネルギーの回収装置の一例が、米国特許第５７９７４２９号公報（特許文献１）に示されている。
【特許文献１】米国特許第５７９７４２９号公報
【０００９】
そして、図８および図９において用いられた従来の流路切換装置６は、図１０に示すように、１本のシリンダー１６に、第２の流出ポート６ｅと第２の流出入ポート６ｃと流入ポート６ａと第１の流出入ポート６ｂと第１の流出ポート６ｄが順次に配設されている。第１の流出ポート６ｄと第２の流出ポート６ｅは、排出路６０に連通され、流入ポート６ａは、膜分離装置３の流出口２３に連通され、第１の流出入ポート６ｂが第１のシリンダー装置７ａの他端に連通され、第２の流出入ポート６ｃが第２のシリンダー装置７ｂの他端に連通される。さらに、第１の流出ポート６ｄと第１の流出入ポート６ｂを遮断および連通させるとともに第１の流出入ポート６ｂと流入ポート６ａを遮断および連通させる第１のピストン１７ａと、第２の流出ポート６ｅと第２の流出入ポート６ｃを遮断および連通させるとともに第２の流出入ポート６ｃと流入ポート６ａを遮断および連通させる第２のピストン１７ｂが設けられ、これらの第１のピストン１７ａと第２のピストン１７ｂが、ピストンロッド１８で連結され、ピストンロッド１８が駆動装置１５に連結されて構成される。
【００１０】
かかる構成の従来の流路切換装置６の動作を図１１を参照して説明する。図１１（ａ）は、第１のシリンダー装置７ａが圧送行程で、第２のシリンダー装置７ｂが充填工程である。第１のピストン１７ａが第１の流出入ポート６ｂと第１の流出ポート６ｄの連通を遮断し、流入ポート６ａが第１の流出入ポート６ｂに連通していて、高圧濃縮海水４が第１のシリンダー装置７ａに流入する。また、第２のピストン１７ｂが流入ポート６ａと第２の流出入ポート６ｃの連通を遮断し、第２の流出入ポート６ｃと第２の流出ポート６ｅを連通していて、第２のシリンダー装置７ｂ内の低圧な海水が排出路６０に排水される。図１１（ｂ）は、第１のシリンダー装置７ａの第１の位置検出器１３ａによりピストン８ａが検出されて、流路切換装置６が切り換えられるようにピストンロッド１８が紙面の右側から左側に移動して、第２の流出入ポート６ｃが第２のピストン１７ｂにより閉塞されようとする状態である。図１１（ｃ）は、さらにピストンロッド１８が移動して、第２の流出入ポート６ｃが第２のピストン１７ｂにより完全に閉塞されて、第２の流出入ポート６ｃと第２の流出ポート６ｅが遮断されるとともに第２の流出入ポート６ｃと流入ポート６ａが遮断されたままである。この状態では、第１の流出入ポート６ｂは第１のピストン１７ａで未だ閉塞されていない。ここで、第２の流出入ポート６ｃが第２のピストン１７ｂにより遮断されている状態で、第１の流出入ポート６ｂが第１のピストン１７ａにより閉塞されると、高圧濃縮海水４の流入ポート６ａへの流入が妨げられて、膜分離装置３に高圧の負荷が加わり、逆浸透膜が破損したり、流路切換装置６やその配管に振動および騒音が発生する虞があり、しかもエネルギーの回収効率が低下する。そこで、図１１（ｄ）のごとく、第１の流出入ポート６ｂが第１のピストン１７ａにより閉塞されようとして流路面積が縮小されて高圧濃縮海水４が流入する流量が低下する分だけ、第２のピストン１７ｂによる第２の流出入ポート６ｃの閉塞を開放して流路面積を拡大して、第２の流出入ポート６ｃに流入する高圧濃縮海水４の流量が増加するようになされる。もって、流入ポート６ａへ流入する高圧濃縮海水４の流れが妨げられるようなことがなく、逆浸透膜の破損や流路切換装置６やその配管の振動および騒音の発生が防止され、エネルギーの回収効率も向上する。さらに、ピストンロッド１８の移動で、図１１（ｅ）のごとく、第１のピストン１７ａにより第１の流出入ポート６ｂが完全に閉塞されて、第１の流出入ポート６ｂと流入ポート６ａの連通が遮断されると、第２のピストン１７ｂのずれにより第２の流出入ポート６ｃと流入ポート６ａが完全に連通される。そしてさらに、ピストンロッド１８の移動で、図１１（ｆ）のごとく、第１のピストン１７ａによる第１の流出入ポート６ｂの閉塞が開放されて、第１の流出入ポート６ｂと第１の流出ポート６ｄが小さな流路面積で連通され、さらなるピストンロッド１８の移動で、図１１（ｇ）のごとく、第１のピストン１７ａによる第１の流出入ポート６ｂの閉塞が完全に解放されて、第１の流出入ポート６ｂと第１の流出ポート６ｄが連通される。この第１の位置検出装置１３ａからの第１の信号によるピストンロッド１８が紙面の右側から左側に移動する流路切換装置６の切り換えにより、今度は、第１のシリンダー装置７ａが充填工程となり、第２のシリンダー装置７ｂが圧送工程となる。そして、第２の位置検出装置１３ｂからの第２の信号によるピストンロッド１８が紙面の左側から右側に移動する流路切換装置６の切り換えにより、今度は、再び第１のシリンダー装置７ａが圧送工程となり、第２のシリンダー装置７ｂが充填工程となる。
【００１１】
上述の従来のエネルギー回収装置における流路切換装置６にあっては、図１０に示すように、流入ポート６ａの幅をＸ１とし、第１の流出入ポート６ｂと第２流出入ポート６ｃの幅が同じ寸法でＸ２とし、第１のピストン１７ａと第２のピストン１７ｂの幅が同じ寸法でＸ３とし、第１の流出ポート６ｄの幅をＸ４とすれば、第１のピストン１７ａと第２のピストン１７ｂが実線で示す状態から破線で示す状態まで移動するために、シリンダー１６はＸ１＋２×Ｘ２＋６×Ｘ３＋Ｘ４の長さが必要である。なお、第１の流出入ポート６ｂと第２流出入ポート６ｃの幅Ｘ２より、第１のピストン１７ａと第２のピストン１７ｂの幅Ｘ３が大きく設定される。これは第１の流出入ポート６ｂと第２流出入ポート６ｃをそれぞれ第１のピストン１７ａと第２のピストン１７ｂで閉塞したときに完全に閉塞するためである。完全に閉塞できずに隙間が生じると、流入ポート６ａの高圧濃縮海水４が第１の流出ポート６ｄと第２の流出ポート６ｅに流れる虞がある。そして、ピストンロッド１８のストロークは、Ｘ２＋２×Ｘ３だけ必要である。第１のシリンダー装置７ａと第２のシリンダー装置７ｂに高圧濃縮海水４が同様に流入するように、第１の流出入ポート６ｂの幅と第２流出入ポート６ｃの幅は同じ寸法Ｘ２とされ、第１のピストン１７ａの幅と第２のピストン１７ｂの幅も同じＸ３とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述の従来のエネルギー回収装置は、高圧濃縮海水４が途切れることなく常時一定の流量で連続して流入ポート６ａに流入し、しかも第１のシリンダー装置７ａに連通された第１の流出入ポート６ｂと第２のシリンダー装置７ｂに連通された第２の流出入ポート６ｃが同時に閉塞されることがないようにして、エネルギー交換が連続して行い得るという特徴を有する。しかしながら、流路切換装置６の流路の切り換え過渡期において、流路の変更や流路方向規制手段１０に用いられる逆止弁の応答性などにより、高圧濃縮海水４の流量や圧力に急激な変動が生じることがあり、振動と騒音が発生したり、逆浸透膜が損傷するなどの問題があった。また、エネルギー回収の効率も悪化する。
【００１３】
また、１つの流路切換装置６のシリンダー１６に、５つのポートを設ける必要があるため、シリンダー１６とピストンロッド１８が軸方向に長くなり、シリンダー１６の内径およびピストンロッド１８に固定された第１のピストン１７ａと第２のピストン１７ｂの外径を、精度良く加工することが難しいという問題がある。さらに、流路切換装置６のピストンロッド１８のストロークが長くなることで、ピストンロッド１８を駆動する駆動装置１５（例えば、油圧シリンダー等を使用）では、長大化が問題となる。またさらに、シリンダー１６が軸方向に長いため、第１のピストン１７ａおよび第２のピストン１７ｂの移動速度を速くして流路の切り換え速度を速くする必要があり、切り換え速度を速くすることで流路切換装置６内の圧力変動が大きくなり、振動や騒音が発生して流路切換装置６の寿命が短くなるなどの問題がある。そしてまた、エネルギー回収装置全体が大形化し、広い設置スペースが必要になるという問題もある。 
【００１４】
本発明は、上述のごとき従来のエネルギー回収装置の問題点に鑑みてなされたもので、一方のシリンダー装置が圧送工程を終了する前に他方のシリンダー装置を圧送工程に切り換えることで、切り換えの際に、第１のシリンダー装置に連通された第１の流出入ポートと第２のシリンダー装置に連通された第２の流出入ポートを一時的に同時に全開とさせて、高圧濃縮水の流量や圧力に急激な変動が生じないようにして、振動と騒音が発生したり、逆浸透膜が損傷するようなことがなく、しかもエネルギー回収の効率も改善された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】
【００１５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、本発明のエネルギー回収装置は、第１のシリンダー装置と第２のシリンダー装置のそれぞれの一端を流路方向規制手段を介して給液手段からの流入と増圧手段へ流出するようにするとともに、前記第１のシリンダー装置の他端を第１の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第２のシリンダー装置の他端を第２の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流入ポートを膜分離装置の高圧濃縮水の流出口に連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流出ポートを排出路に連通し、前記第１のシリンダー装置に、前記第１のシリンダー装置のピストンが前記他端側から前記一端側に移動して所定の位置となったと判断して信号を発する第１の判断手段を設け、前記第２のシリンダー装置に、前記第２のシリンダー装置のピストンが前記他端側から前記一端側に移動して所定の位置となったと判断して信号を発する第２の判断手段を設け、前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換えたと判断する第１の切換判断手段を設け、前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換えたと判断する第２の切換判断手段を設け、前記第１の判断手段の前記信号により、前記第２の流路切換装置の流路を前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように切り換え、前記第２の切換判断手段により前記第２の流路切換装置の流路が前記第２のシリンダーの前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように切り換えたと判断すると、前記第１の流路切換装置の流路を前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように切り換え、前記第２の判断手段の前記信号により、前記第１の流路切換装置の流路を前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように切り換え、前記第１の切換判断手段により前記第１の流路切換装置の流路が前記第１のシリンダーの前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように切り換えたと判断すると、前記第２の流路切換装置の流路を前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように切り換えるように構成されている。
【００１６】
また、本発明のエネルギー回収装置は、第１のシリンダー装置と第２のシリンダー装置のそれぞれの一端を流路方向規制手段を介して給液手段からの流入と増圧手段へ流出するようにするとともに、前記第１のシリンダー装置の他端を第１の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第２のシリンダー装置の他端を第２の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流入ポートを膜分離装置の高圧濃縮水の流出口に連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流出ポートを排出路に連通し、前記第１のシリンダー装置の前記一端側の外壁に、前記第１のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第１の位置検出器を配設するとともに、前記第１のシリンダー装置の前記外壁に前記第１の位置検出器よりも前記一端側に近い位置で前記ピストンの移動方向に間隔を開けて前記ピストンを検出して信号を発する第３の位置検出器を配設し、前記第２のシリンダー装置の前記一端側の外壁に、前記第２のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第２の位置検出器を配設するとともに、前記第２のシリンダー装置の前記外壁に前記第２の位置検出器よりも前記一端側に近い位置で前記ピストンの移動方向に間隔を開けて前記ピストンを検出して信号を発する第４の位置検出器を配設し、制御装置で、前記第１のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第１の位置検出器の前記信号により前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置で、前記第１のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第３の位置検出器の前記信号により前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置で、前記第２のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第２の位置検出器の前記信号により前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置で、前記第２のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第４の位置検出器の前記信号により前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換えるように構成することもできる。
【００１７】
そして、本発明のエネルギー回収装置は、第１のシリンダー装置と第２のシリンダー装置のそれぞれの一端を流路方向規制手段を介して給液手段からの流入と増圧手段へ流出するようにするとともに、前記第１のシリンダー装置の他端を第１の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第２のシリンダー装置の他端を第２の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流入ポートを膜分離装置の高圧濃縮水の流出口に連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流出ポートを排出路に連通し、前記第１のシリンダー装置の外壁に、前記第１のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第１の計時開始位置検出器を配設し、前記第１の計時開始位置検出器から前記一端側に距離Ｌ１、Ｌ３を隔てた位置Ｐ１、Ｐ３を設定し、前記第２のシリンダー装置の外壁に、前記第２のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第２の計時開始位置検出器を配設し、前記第２の計時開始位置検出器から前記一端側に距離Ｌ２、Ｌ４を隔てた位置Ｐ２、Ｐ４を設定し、前記膜分離装置の前記流出口から流出する高圧濃縮水の流量を測定する流量測定手段を設け、この流量測定手段で測定された流量と前記第１のシリンダー装置および前記第２のシリンダー装置のそれぞれのシリンダー断面積とからそれぞれのピストンの移動速度を求め、前記移動速度から前記距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を移動するのに要する時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４を予め算出して制御装置に記憶し、前記制御装置で、前記第１のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第１の計時開始位置検出器の前記信号により計時が開始され、前記時間ｔ１の計時で、前記制御装置からの第１の切換信号により前記第２のシリンダー装置の他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換え、前記時間ｔ３の計時で、前記制御装置からの第３の切換信号により前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置で、前記第２のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第２の計時開始位置検出器の前記信号により計時が開始され、前記時間ｔ２の計時で、前記制御装置からの第２の切換信号により前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記時間ｔ４の計時で、前記制御装置からの第４の切換信号により前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換えるように構成することもできる。
【００１８】
さらに、本発明のエネルギー回収装置は、第１のシリンダー装置と第２のシリンダー装置のそれぞれの一端を流路方向規制手段を介して給液手段からの流入と増圧手段へ流出するようにするとともに、前記第１のシリンダー装置の他端を第１の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第２のシリンダー装置の他端を第２の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流入ポートを膜分離装置の高圧濃縮水の流出口に連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流出ポートを排出路に連通し、前記第１のシリンダー装置の前記一端側の外壁に、前記第１のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第１の位置検出器を配設し、前記第２のシリンダー装置の前記一端側の外壁に、前記第２のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第２の位置検出器を配設し、制御装置で、前記第１のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第１の位置検出器の前記信号により第１の時間の計時が開始されるとともに前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置による前記第１の時間の計時で、前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置で、前記第２のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第２の位置検出器の前記信号により第２の時間の計時が開始されるとともに前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置による前記第２の時間の計時で、前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換えるように構成することもできる。
【００１９】
そしてまた、第１のシリンダー装置と第２のシリンダー装置のそれぞれの一端を流路方向規制手段を介して給液手段からの流入と増圧手段へ流出するようにするとともに、前記第１のシリンダー装置の他端を第１の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第２のシリンダー装置の他端を第２の流路切換装置の流出入ポートに連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流入ポートを膜分離装置の高圧濃縮水の流出口に連通し、前記第１の流路切換装置と前記第２の流路切換装置のそれぞれの流出ポートを排出路に連通し、前記第１のシリンダー装置の前記一端側の外壁に、前記第１のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第１の位置検出器を配設し、前記第２のシリンダー装置の前記一端側の外壁に、前記第２のシリンダー装置のピストンを検出して信号を発する第２の位置検出器を配設し、前記第１の流路切換装置に、前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように流路が切り換えられたことを検出する第１の流路切換検出器を配設し、前記第２の流路切換装置に、前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように流路が切り換えられたことを検出する第２の流路切換検出器を配設し、制御装置で、前記第１のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第１の位置検出器の前記信号により前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換え、前記第２の流路切換検出器で前記第２の流路切換装置が前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように切り換えたことを検出すると、前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記制御装置で、前記第２のシリンダー装置の前記ピストンが前記他端側から前記一端側に移動して検出する前記第２の位置検出器の前記信号により前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように前記第１の流路切換装置の流路を切り換え、前記第１の流路切換検出器で前記第１の流路切換装置で前記第１のシリンダー装置の前記他端が前記排出路に連通した状態から前記膜分離装置の前記流出口に連通するように切り換えたことを検出すると、前記第２のシリンダー装置の前記他端が前記膜分離装置の前記流出口に連通した状態からこれを遮断して前記排出路に連通するように前記第２の流路切換装置の流路を切り換えるように構成することができる。
【００２０】
さらにまた、前記第１の流路切換装置および前記第２の流路切換装置の流路切換速度が、前記第１のシリンダー装置および前記第２のシリンダー装置の前記他端と前記膜分離装置の前記流出口を連通するときには遅く、前記他端と前記膜分離装置の前記流出口の連通を遮断するときには速くなるようにすることも可能である。 
【００２１】
そしてまた、前記第１の流路切換装置および前記第２の流路切換装置が、前記流出ポートと前記流入ポートの間に前記流出入ポートを配設して、それぞれのシリンダーに１つの流出ポートと１つの流出入ポートと１つの流入ポートと１つの調整ポートを順次に設け、前記流出ポートと前記流出入ポートの間に位置して前記流出ポートと前記流出入ポートを遮断するとともに前記流出入ポートと前記流入ポートの間に位置して前記流出入ポートと前記流入ポートを遮断する第１のピストンと、前記第１のピストンが前記流出ポートと前記流出入ポートの間に位置した状態で、前記流入ポートより前記流出入ポートと反対側に位置する第２のピストンを設け、前記第１のピストンと前記第２のピストンをピストンロッドで連結するとともに、前記ピストンロッドの一端を駆動装置に連結して前記ピストンロッドが前記シリンダーの軸方向に移動するようにし、前記シリンダーの前記流入ポート側の端部に前記調整ポートを配設して構成することも可能である。
【００２２】
そしてさらに、前記第２のピストンのシリンダーの軸方向の厚さを、前記第１のピストンの前記シリンダーの軸方向の厚さより薄く構成することもできる。 
【発明の効果】
【００２３】
請求項１記載のエネルギー回収装置によれば、２つのシリンダー装置のそれぞれに流路切換装置を設け、それぞれのシリンダー装置にピストンが所定の位置となったと判断する判断手段を設け、それぞれの流路切換装置が流路を切り換えたと判断する切換判断手段を設けたので、一方の圧送工程にあるシリンダー装置のピストンの位置を判断して、一方のシリンダー装置が圧送工程を終了する前に充填工程にある他方のシリンダー装置に設けられた流路切換手段の流路を切り換えて、他方のシリンダー装置を圧送工程に切り換えることができる。２つの流路切換装置への高圧濃縮水の流入が妨げられることがなく、圧力の急激な上昇が発生せず、振動および騒音の発生がないとともに膜分離装置の損傷が防止され、エネルギー回収装置の信頼性が向上する。そして、切換判断手段により他方のシリンダー装置に設けられた流路切換装置が流路を切り換えたと判断すると、一方のシリンダー装置に設けられた流路切換装置の流路を切り換えて、一方のシリンダー装置を充填工程とし、２つのシリンダー装置を圧送工程と充填工程に交互に切り換えて、効率よくエネルギーを回収することができる。
【００２４】
請求項２記載のエネルギー回収装置によれば、２つのシリンダー装置のそれぞれに流路切換装置を設けるとともに、２つのシリンダー装置のそれぞれにピストンの所定の位置を検出する２つの位置検出器をそれぞれに設けて構成したので、圧送工程の一方のシリンダー装置に設けられた１つの位置検出器によりピストンが所定の位置となったのを検出すると、一方のシリンダ装置が圧送工程を終了する前に充填工程にある他方のシリンダ装置に設けられた流路切換手段の流路を切り換えて、他方のシリンダー装置を圧送工程に切り換えることができ、２つの流路切換装置の流入ポートが同時に閉塞されることがない。そして、一方のシリンダー装置に設けられた他の位置検出器によりピストンが他の所定の位置となったのを検出すると、他方のシリンダ装置に設けられた流路切換手段が流路を切り換えたと判断して、一方のシリンダー装置に設けられた流路切換装置の流路を切り換えて、一方のシリンダー装置を充填工程とし、２つのシリンダー装置を圧送工程と充填工程に交互に切り換えて、効率よくエネルギーを回収することができる。
【００２５】
請求項３記載のエネルギー回収装置によれば、２つのシリンダー装置のそれぞれに流路切換装置を設けるとともに、２つのシリンダー装置のそれぞれにピストンの所定の位置を検出する計時開始位置検出器を設け、この計時開始位置検出器から２つの距離を隔てた２つの位置をそれぞれに設定し、膜分離装置から流出する高圧濃縮水の流量を測定する流量測定手段を設け、測定された流量とシリンダー断面積とからそれぞれのピストンの移動速度を求め、この移動速度から所定の位置から設定された位置まで移動するのに要する時間を予め算出して制御装置にそれぞれ記憶し、圧送工程の一方のシリンダー装置に設けられた計時開始位置検出器による検出で計時が開始されてから所定の時間が計時されるとピストンが設定された位置となったと判断して、一方のシリンダ装置が圧送工程を終了する前に充填工程にある他方のシリンダ装置に設けられた流路切換手段の流路を切り換えて、他方のシリンダー装置を圧送工程に切り換えることができ、２つの流路切換装置の流入ポートが同時に閉塞されることがない。さらに他の所定の時間が計時されると、他方のシリンダ装置に設けられた流路切換手段が流路を切り換えたと判断して、一方のシリンダー装置に設けられた流路切換装置の流路を切り換えて、一方のシリンダー装置を充填工程とし、２つのシリンダー装置を圧送工程と充填工程に交互に切り換えてえ、効率よくエネルギーを回収することができる。
【００２６】
請求項４記載のエネルギー回収装置によれば、２つのシリンダ装置のそれぞれに流路切換装置を設けるとともに、２つのシリンダ装置のそれぞれにピストンの所定の位置を検出する位置検出器を設け、圧送工程の一方のシリンダー装置に設けられた位置検出器による検出により一方のシリンダ装置が圧送工程を終了する前に充填工程にある他方のシリンダ装置に設けられた流路切換手段の流路を切り換えて、他方のシリンダー装置を圧送工程に切り換えることができ、２つの流路切換装置の流入ポートが同時に閉塞されることがない。そして、制御装置で、位置検出器による検出で計時が開始され、所定の時間が計時されると、他方のシリンダ装置に設けられた流路切換手段が流路を切り換えたと判断して、一方のシリンダー装置に設けられた流路切換装置の流路を切り換えて、一方のシリンダー装置を充填工程とし、２つのシリンダー装置を圧送工程と充填工程に交互に切り換えて、効率よくエネルギーを回収することができる。
【００２７】
請求項５記載のエネルギー回収装置によれば、２つのシリンダ装置のそれぞれに流路切換装置を設けるとともに、２つのシリンダ装置のそれぞれにピストンの所定の位置を検出する位置検出器を設け、圧送工程の一方のシリンダー装置に設けられた位置検出器による検出により一方のシリンダ装置が圧送工程を終了する前に充填工程にある他方のシリンダ装置に設けられた流路切換手段の流路を切り換えて、他方のシリンダー装置を圧送工程に切り換えることができ、２つの流路切換装置の流入ポートが同時に閉塞されることがない。そして、流路切換装置に流路が切り換えられたことを検出する流路切換検出器をそれぞれに配設したので、他方のシリンダー装置に設けられた流路切換手段の流路が切り換えられたことを検出すると、一方のシリンダー装置に設けられた流路切換装置の流路を切り換えて、一方のシリンダー装置を充填工程とし、２つのシリンダー装置を圧送工程と充填工程に交互に切り換えて、効率よくエネルギーを回収することができる。流路切換手段が流路を切り換えたことを流路切換検出器で検出するので、確実に検出することができる。
【００２８】
請求項６記載のエネルギー回収装置にあっては、流路切換装置の流路切換速度が、シリンダー装置に高圧濃縮水が流入するように流路を切り換えるときは切り換えが遅くなるようにしたので、流路を切り換える過渡期においても高圧濃縮水の流量や圧力の急激な変動が生じることがなく、振動および騒音の発生がない。 
【００２９】
請求項７記載のエネルギー回収装置にあっては、流路切換装置が、流出ポートと流入ポートの間に流出入ポートを配設して、それぞれのシリンダーに１つの流出ポートと１つの流出入ポートと１つの流入ポートと１つの調整ポートを順次に設け、流出ポートと流出入ポートの間に位置してこれを遮断するとともに流出入ポートと流入ポートの間に位置してこれを遮断する第１のピストンと、第１のピストンが流出ポートと流出入ポートの間に位置した状態で、流入ポートより流出入ポートと反対側に位置する第２のピストンを設け、第１のピストンと第２のピストンをピストンロッドで連結するとともに、ピストンロッドを駆動装置に連結して軸方向に移動するようにし、シリンダーの流入ポート側の端部に調整ポートを設けて構成しているので、流路切換装置のシリンダー長さとストロークを短縮できる。もって、駆動装置を含めた装置全体をコンパクト化でき、設置スペースが縮小される。また、シリンダーやピストンロッドの長さが短くなるので、シリンダー内径およびピストンの外径を精度よく加工することが容易になる。 また、常時、第１のピストンと第２のピストンの間に、高圧の濃縮海水が流入する流入ポートがあるので、濃縮水の高圧が第１のピストンと第２のピストンに反対向きで加わり、濃縮水の高圧でピストンロッドを軸方向の片側に偏寄させる力が作用せず、ピストンロッドを小さな力で動作させることができる。
【００３０】
請求項８記載のエネルギー回収装置にあっては、第２のピストンのシリンダーの軸方向の厚さを、第１のピストンの前記シリンダーの軸方向の厚さより薄く構成したので、その薄い分だけシリンダーの長さを短縮でき、流路切換装置を小型化できる。 
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の第１実施例を図１ないし図４を参照して説明する。図１は、海水淡水化システムに用いられた本発明のエネルギー回収装置の第１実施例の模式図であり、第１のシリンダー装置が圧送工程、第２のシリンダー装置が充填工程にある状態を示す。図２は、第１と第２のシリンダー装置の圧送行程および充填行程と第１と第２の流路切換装置の動作関係を示す模式図である。図３は、流路切換装置の構造を示す図である。図４は、流路切換装置の油圧流路の一例である。図１ないし図４において、図８ないし図１１に示された従来の構造と同じまたは均等な部材には、同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００３２】
本発明の第１実施例において、第１のシリンダー装置７ａの他端は第１の流路切換装置２０ａの流出入ポート２２ｂに連通され、第２のシリンダー装置７ｂの他端は第２の流路切換装置２０ｂの流出入ポート２１ｂに連通される。また、第１の流路切換装置２０ａの流入ポート２２ａおよび第２の流路切換装置２０ｂの流入ポート２１ａは膜分離装置３の高圧濃縮海水４の流出口２３に連通される。さらに、第１の流路切換装置２０ａおよび第２の流路切換装置２０ｂの流出ポート２２ｃ、２１ｃがそれぞれ排出路６０に連通される。第１の流路切換装置２０ａは、シリンダー２４ａに流出ポート２２ｃと流入ポート２２ａの間に流出入ポート２２ｂを配設して、シリンダー２４ａに１つの流出ポート２２ｃと１つの流出入ポート２２ｂと１つの流入ポート２２ａと１つの調整ポート２９ａが順次に設けられる。そして、シリンダー２４ａ内に、流出ポート２２ｃと流出入ポート２２ｂの間に位置してこれを遮断するとともに流出入ポート２２ｂと流入ポート２２ａの間に位置してこれを遮断する第１のピストン２６ａと、第１のピストン２６ａが流出ポート２２ｃと流出入ポート２２ｂの間に位置した状態で、流入ポート２２ａより流出入ポート２２ｂと反対側に位置する第２のピストン２５ａを設け、第１のピストン２６ａと第２のピストン２５ａをピストンロッド２７ａで連結する。ピストンロッド２７ａの一端は駆動シリンダー装置２８ａに連結され、駆動シリンダー装置２８ａの駆動に連動してピストンロッド２７ａがシリンダー２４ａ内を往復動する。そして、シリンダー２４ａの流入ポート２２ａ側の端部に調整ポート２９ａが設けられる。
【００３３】
また、第２の流路切換装置２０ｂも同様に、シリンダー２４ｂに流出ポート２１ｃと流入ポート２１ａの間に流出入ポート２１ｂを配設して、シリンダー２４ｂに１つの流出ポート２１ｃと１つの流出入ポート２１ｂと１つの流入ポート２１ａと１つの調整ポート２９ｂが順次に設けられる。そして、シリンダー２４ｂ内に、流出ポート２１ｃと流出入ポート２１ｂの間に位置してこれを遮断するとともに流出入ポート２１ｂと流入ポート２１ａの間に位置してこれを遮断する第１のピストン２６ｂと、第１のピストン２６ｂが流出ポート２１ｃと流出入ポート２１ｂの間に位置した状態で、流入ポート２１ａより流出入ポート２１ｂと反対側に位置する第２のピストン２５ｂを設け、第１のピストン２６ｂと第２のピストン２５ｂをピストンロッド２７ｂで連結する。ピストンロッド２７ｂの一端は駆動シリンダー装置２８ｂに連結され、駆動シリンダー装置２８ｂの駆動に連動してピストンロッド２７ｂがシリンダー２４ｂ内を往復動する。そして、シリンダー２４ｂの流入ポート２１ａ側の端部に調整ポート２９ｂが設けられる。
【００３４】
さらに、第１のシリンダー装置７ａの流路方向規制手段１０側の外壁に第１の位置検出器３０ａが配設され、第２の シリンダー装置７ｂの流路方向規制手段１０側の外壁に第２の位置検出器３０ｂが配設される。さらに、第１の シリンダー装置７ａの外壁に、より流路方向規制手段１０側の位置に第１の位置検出器３０ａとピストン８ａの移動方向（図１で右側から左側）に適宜な間隔を設定して第３の位置検出器３１ａが配設され、第２の シリンダー装置７ｂの外壁に、より流路方向規制手段１０側の位置に第２の位置検出器３０ｂとピストン８ｂの移動方向（図１で右側から左側）に適宜な間隔を設定して第４の位置検出器３１ｂが配設される。第１ないし第４の位置検出器３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂの検出した信号が制御装置３２に送信される。これらの第１ないし第４の位置検出器３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂは、一例として磁気近接センサーであり、ピストン８ａ、８ｂが移動して近接するとこれを検出して信号を出力する。制御装置３２にあっては、第１ないし第４の位置検出器３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂの検出信号に応じて、駆動シリンダー装置２８ａ、２８ｂの油圧流路を切り換える電磁弁３３、３４に電圧を印加しまたは印加せず、若しくは印加する電流の方向を適宜に制御する。なお、３５は、油圧流路の油圧源である。そして、制御装置３２は、第１のシリンダー装置７ａおよび第２のシリンダー装置７ｂが、ピストン８ａ、８ｂが他端側から一端側（図１で右側から左側）に移動する圧送工程の状態のときに、第１ないし第４の位置検出器３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂの検出した信号を受け付ける。制御装置３２にあっては、電磁弁３３、３４に電圧の印加の有無、若しくは印加する電流の方向から、第１のシリンダー装置７ａおよび第２のシリンダー装置７ｂが圧送工程にあるか充填工程にあるかを判別することができる。
【００３５】
そして、図１のごとく、第１のシリンダー装置７ａが圧送工程で、第２のシリンダー装置７ｂが充填工程であるとすると、第１のシリンダー装置７ａのピストン８ａが高圧濃縮海水４により押圧されて矢印（実線で示す）の図面で右側から左側の方向に移動して、第１のシリンダー装置７ａ内の低圧の海水が高圧とされて流路方向規制手段１０に流出され、もってエネルギーの回収がなされる。第２のシリンダー装置７ｂのピストン８ｂが流路方向規制手段１０から流入する低圧の海水により押圧されて矢印の図面で左側から右側の方向に移動して、第２のシリンダー装置７ｂ内のエネルギーが回収されて低圧となった濃縮海水が排出される。この第１のシリンダー装置７ａが圧送工程で、第２のシリンダー装置７ｂが充填工程であると、第１と第２の流路切換装置２０ａ、２０ｂは、図２（ａ）に示すように、第１の流路切換装置２０ａは、流出ポート２２ｃと流出入ポート２２ｂの連通が第１のピストン２６ａで遮断され、流出入ポート２２ｂと流入ポート２２ａが連通していて、高圧濃縮海水４が第１のシリンダー装置７ａ内に流入する。第２の流路切換装置２０ｂは、流出ポート２１ｃと流出入ポート２１ｂが連通され、第２のシリンダー装置７ｂ内の低圧の濃縮海水が流出ポート２１ｃから流出し、流入ポート２１ａと流出入ポート２１ａの連通が第１のピストン２６ｂで遮断され、高圧濃縮海水４が第２のシリンダー装置７ｂ内に流入しない。そして、第１のシリンダー装置７ａのピストン８ａが高圧濃縮海水４により押圧されて矢印の方向に移動し、第１の位置検出器３０ａの位置に到達して第１の位置検出器３０ａから検出した信号が制御装置３２に送信される。すると、制御装置３２は電磁弁３３に切換信号を送信して、電磁弁３３の油圧流路を切り換えて駆動シリンダー装置２８ｂを駆動させて、第２の流路切換装置２０ｂのピストンロッド２７ｂを軸方向に移動させて、図２（ｂ）のごとく、第１のピストン２６ｂで流出入ポート２１ｂと流出ポート２１ｃの連通が遮断され流入ポート２１ａと流出入ポート２１ｂが連通され、第２のシリンダー装置７ｂも圧送工程の状態となる。この図２（ｂ）の状態では、第１と第２のシリンダー装置７ａ、７ｂのいずれにも高圧濃縮海水４が流入する。そこで、高圧濃縮海水４の流れが妨げられることがなく、膜分離装置３の流出口２３の圧力が急激に高くなるようなことがない。さらに、第１のシリンダー装置７ａのピストン８ａがさらに矢印の方向に移動して第３の位置検出器３１ａの位置に到達して、第３の位置検出器３１ａから検出した信号が制御装置３２に送信されると、今度は制御装置３２は電磁弁３４に切換信号を送信して、電磁弁３４の油圧流路を切り換えて駆動シリンダー装置２８ａを駆動させて第１の流路切換装置２０ａのピストンロッド２７ａを軸方向に移動させて、図２（ｃ）のごとく、第１のピストン２６ａが流入ポート２２ａと流出入ポート２２ｂの連通を遮断するとともに流出入ポート２２ｂと流出ポート２２ｃを連通させ、第１のシリンダー装置７ａが充填工程の状態となる。
【００３６】
圧送工程となった第２のシリンダー装置７ｂは、ピストン８ｂが高圧濃縮海水４により押圧されて破線矢印の方向に移動して、第２の位置検出器３０ｂの位置に到達して第２の位置検出器３０ｂから検出した信号が制御装置３２に送信される。すると、制御装置３２は電磁弁３４に切換信号を送信して、電磁弁３４の油圧流路を切り換えて駆動シリンダー装置２８ａを駆動させて第１の流路切換装置２０ａのピストンロッド２７ａを軸方向に移動させて、図２（ｄ）のごとく、第１のピストン２６ａで流出入ポート２２ｂと流出ポート２２ｃの連通が遮断され流入ポート２２ａと流出入ポート２２ｂが連通されて、第１のシリンダー装置７ａが再び圧送工程の状態となる。この図２（ｄ）の状態では、第１と第２のシリンダー装置７ａ、７ｂのいずれにも高圧濃縮海水４が流入する。そこで、高圧濃縮海水４の流れが妨げられることがなく、膜分離装置３の流出口２３の圧力が急激に高くなるようなことがない。さらに、第２のシリンダー装置７ｂのピストン８ｂがさらに破線矢印の方向に移動して第４の位置検出器３１ｂの位置に到達して、第４の位置検出器３１ｂから検出した信号が制御装置３２に送信されると、今度は制御装置３２は電磁弁３３に切換信号を送信して、電磁弁３３の油圧流路を切り換えて駆動シリンダー装置２８ｂを駆動させて第２の流路切換装置２０ｂのピストンロッド２７ｂを軸方向に移動させて、図２（ｅ）のごとく、第２のピストン２６ｂが流入ポート２１ａと流出入ポート２１ｂの連通を遮断するとともに流出入ポート２１ｂと流出ポート２１ｃを連通させ、第２のシリンダー装置７ｂが再び充填工程の状態となる。
【００３７】
以上のように、第１と第２のシリンダー装置７ａ、７ｂを、交互に圧送工程と充填工程に切り換えて繰り返し行うことにより、連続した海水の逆浸透圧濾過とエネルギーの回収が可能となる。本発明にあっては、第１のシリンダー装置７ａに第１の流路切換装置２０ａを設け、第２のシリンダー装置７ｂに第２の流路切換装置２０ｂを設け、第１のシリンダー装置７ａのピストン８ａの位置を第１と第３の位置検出装置３０ａ、３１ａで検出するとともに、第２のシリンダー装置７ｂのピストン８ｂの位置を第２と第４の位置検出装置３０ｂ、３１ｂで検出することで、第１と第２の流路切換装置２０ａ、２０ｂの流路切換のタイミングを適宜に制御して、一方のシリンダー装置が圧送工程を終了する前に他方のシリンダー装置を圧送工程に切り換えることができる。なお、圧送工程におけるシリンダー装置のピストンの移動速度は、膜分離装置３の流出口２３から流出する高圧濃縮海水４の流量により制約される。また、充填工程にあるシリンダー装置にあるピストンの移動速度は、取水ポンプ１の吐き出し流量により決まる。そこで、取水ポンプ１の吐き出し流量を調整することで、圧送工程におけるシリンダー装置のピストンが流路方向規制手段１０に連通する一端側に移動到達する速度よりも、充填工程におけるシリンダー装置のピストンが他端側に移動到達する速度が早くなるように設定される。
【００３８】
従来技術では、１つの流路切換装置に２つの流出入ポートが設けられており、一方のシリンダー装置を充填工程から圧送工程に切り換える際、圧送工程に切り換えられる方のシリンダー装置に連通する流出入ポートにおいて流入する高圧濃縮海水４の増加の流量割合と、充填工程に切り換えられる他方のシリンダー装置に連通する流出入ポートにおいて流入する高圧濃縮海水４の減少の流量割合が１：１となるように、２つのピストンと２つの流出入ポートの間隔設定がなされている。そこで、２つの流出入ポートの切り換え動作中の開口面積は、１つの流出入ポートの全開の開口面積と等しくなるように設定される。これに対して本発明は、他方のシリンダー装置を圧送工程に切り換える際に、圧送工程にある一方のシリンダー装置の流路切換装置の流出入ポートが全開状態のままで他方の流路切換装置の流出入ポートを開成するので、２つの流出入ポート２１ｂ、２２ｂが同時に全開となり、高圧濃縮海水４の流入に対して、流出入ポートの十分な開口面積が保持でき、膜分離装置３の流出口２３の圧力の急激な上昇が発生せずに、流路切換の過渡期においても流量や圧力の急激な変動が生じることがない。 
【００３９】
本発明に用いられている第１と第２の流路切換装置２０ａ、２０ｂの各ポートとピストンの位置関係およびピストンと各ポートの幅とシリンダー長さおよびストロークの関係を、第１の流路切換装置２０ａを例にして図３で示す。第１のシリンダー装置７ａが圧送工程であると、流入ポート２２ａと流出入ポート２２ｂが連通していて、第１のピストン２６ａは実線で示すようにシリンダー２４ａの一端側に位置している。また、充填工程であると、流入ポート２２ａと流出入ポート２２ｂの連通を遮断するとともに流出入ポート２２ｂと流出ポート２２ｃを連通させるように、第１のピストン２６ａは破線で示すように流入ポート２２ａと流出入ポート２２ｂの間に位置している。流出ポート２２ｃは、シリンダー２４ａの一端側の端面に設けられていて、シリンダーの長さを必要としない。なお、第２のピストン２５ａは、いずれのポートも跨いで移動することがなく、流入ポート２２ａより流出入ポート２２ｂと反対側に位置していれば良い。そして、第２のピストン２５ａは、いずれのポートも跨いで移動することがないので、流入ポート２２ａおよび流出入ポート２２の幅よりも薄くても良い。さらに、第２のピストン２５ａから漏れ出す海水を排出するために、調整ポート２９ａがシリンダー２４ａの他端側に設けられている。
【００４０】
上述の本発明に用いられる第１の流路切換装置２０ａにあっては、流入ポート２２ａの幅をＸａとし、流出入ポート２２ｂの幅がＸｂとし、第１のピストン２６ａの幅をＸｃとし、第２のピストン２５ａの幅をＸｄとすれば、ピストンロッド２７ａのストロークは、第１のピストン２６ａが実線の位置から破線の位置まで移動できれば良く、Ｘｂ＋Ｘｃの長さで足りる。ここで流出入ポート２２ｂ幅Ｘｂより、第１のピストン２６ａの幅Ｘｃが大きくないと、流出入ポート２２ｂに対応する位置に第１のピストン２６ａが位置したときに、流出入ポート２２ｂを完全に閉塞できずに隙間が生じ、流入ポート２２ａの高圧濃縮海水４が流出ポート２２ｃに流れる虞がある。そこで、完全に閉塞するためにはＸｃがＸｂより大きい必要がある。そして、シリンダー２４ａの長さは、２×Ｘｂ＋３×Ｘｃ＋Ｘａ＋Ｘｄとなる。
【００４１】
流路切換装置２０ａのシリンダー２４ａの長さおよびピストンロッド２７ａのストロークが短縮されることで、駆動シリンダー装置２８ａを含めた流路切換装置全体をコンパクトにでき、設置スペースが縮小される。また、シリンダー２４ａやピストンロッド２７ａの長さが短くなるので、シリンダー内径およびピストン外径を精度よく加工することが容易になる。また、常時、第１のピストン２６ａと第２のピストン２５ａの間に、高圧濃縮海水４が流入する流入ポート２２ａがあるので、高圧濃縮海水４の圧力が第１のピストン２６ａと第２のピストン２５ａに反対向きで同様に加わり、高圧濃縮海水４の圧力でピストンロッド２７ａを軸方向の片側に偏寄させる力が作用せず、ピストンロッド２７ａを小さな力で動作させることができる。さらに、第２のピストン２５ａのシリンダー２４ａの軸方向の厚さを、第１のピストン２６ａの厚さより薄く構成したので、その薄い分だけシリンダー２４ａの長さおよびストロークを短縮でき、流路切換装置２０ａを小型化できる。なお、第２の流路切換装置２０ｂの構造も、同様であり、重複する説明を省略する。
【００４２】
本発明に用いられる第１の流路切換装置２０ａの油圧流路の一例は、図４に示されるように、駆動シリンダー装置２８ａのシリンダーの一端側に油圧配管４０が接続され、逆止弁４１と流量調整弁４２を平行に介して電磁弁３４に接続されている。逆止弁４１は、駆動シリンダー置２８ａへ圧油を流入させる向きで配設される。また、駆動シリンダー装置２８ａのシリンダーの他端側に油圧配管４３が接続され、逆止弁４４と流量調整弁４５を平行に介して電磁弁３４に接続されている。逆止弁４４は、駆動シリンダー装置２８ａから圧油の流出を阻止する向きで配設される。電磁弁３４は制御装置３２からの制御信号により流路を切り換えて、油圧源３５から供給される圧油を駆動シリンダー装置２８ａに供給するとともに駆動シリンダー装置２８ａからの戻り油を油貯槽に排出する。駆動シリンダー装置２８ａのシリンダーの一端側の油圧配管４０に圧油が流入すると、第１のピストン２６ａが、流出入ポート２２ｂと流入ポート２２ａとの連通を遮断するとともに流出入ポート２２ｂと流出ポート２２ｃを連通した状態から、流出入ポート２２ｂと流入ポート２２ａを連通させるとともに流出入ポート２２ｂと流出ポート２２ｃの連通を遮断するようにピストンロッド２７ａが移動する。また、駆動シリンダー装置２８ａのシリンダーの他端側の油圧配管４３に圧油が流入すると、第１のピストン２６ａが、流出入ポート２２ｂと流出ポート２２ｃの連通を遮断するとともに流出入ポート２２ｂと流入ポート２２ａを連通した状態から、流出入ポート２２ｂと流入ポート２２ａの連通を遮断するとともに流出入ポート２２ｂと流出ポート２２ｃを連通させるようにピストンロッド２７ａが移動する。
【００４３】
図４に示す第１の流路切換装置２０ａの油圧流路において、圧油は流量規制のない逆止弁４１を通って油圧配管４０から駆動シリンダー装置２８ａに供給されるが、排出される流量は流量調整弁４５で適宜に絞られているため、第１のピストン２６ａの移動速度は遅く、第１の流路切換装置２０ａの流路切換が緩慢に行われ、第１のシリンダー装置７ａを充填工程から圧送工程に切り換えるときは、流入ポート２２ａと流出入ポート２２ｂが徐々に連通される。逆に、圧送工程から充填工程に切り換わる場合、駆動シリンダー装置２８ａに油圧配管４３から供給される圧油は、流量規制のない逆止弁４４を通って駆動シリンダー装置２８ａに供給されるが、排出される流量は流量調整弁４２で適宜に絞られるが、その絞り量は流量調整弁４５による絞り量よりも大幅に少なく調整され、第１のピストン２６ａの移動速度が早くなるように設定される。そこで、第１の流路切換装置２０ａの流路切換が迅速に行われ、第１のシリンダー装置７ａを圧送工程から充填工程に切り換えるときは、流入ポート２２ａと流出入ポート２２ｂの連通が迅速に遮断されるとともに流出入ポート２２ｂと流出ポート２２ｃが迅速に連通される。図４の第１の流路切換装置２０ａの油圧流路にあっては、第１のシリンダー装置７ａが充填工程から圧送工程への流路切換が緩やかに行われるので、高圧濃縮海水４が流入する流路切換の過渡期においても流量や圧力の急激な変動が生じることがない。なお、第２の流路切換装置２０ｂの油圧流路にあっても、同様の構造であり、重複する説明を省略する。なお、第１のシリンダー装置７ａの充填工程から圧送工程への流路切換は、第２のシリンダー装置７ｂが圧送工程から充填工程に流路切換がなされる前に、終了しなければならない。そこで、第１の位置検出装置３０ａでピストン８ａが検出されてから第３の位置検出装置３１ａでピストン８ａが検出されるまでに、第２のシリンダー装置７ｂの流路切換が終了するように流量調整弁４２、４５が設定される。同様に、第２の位置検出装置３０ｂでピストン８ｂが検出されてから第４の位置検出装置３１ｂでピストン８ｂが検出されるまでに、第１のシリンダー装置７ａの流路切換が終了するように流量調整弁４２、４５が調整される。
【００４４】
上述の第１実施例にあっては、第１の位置検出器３０ａと制御装置３２が、第１のシリンダー装置７ａのピストン８ａが他端側から一端側に移動して所定の位置となったと判断して信号を発する第１の判断手段として作用し、第２の位置検出器３０ｂと制御装置３２が、第２のシリンダー装置７ｂのピストン８ｂが他端側から一端側に移動して所定の位置となったと判断して信号を発する第２の判断手段として作用する。また、第３の位置検出器３１ａと制御装置３２が、第２のシリンダー装置７ｂの他端が排出路６０に連通した状態から膜分離装置３の流出口２３に連通するように第２の流路切換装置２０ｂの流路を切り換えたと判断する第２の切換判断手段として作用し、第４の位置検出器３１ｂと制御装置３２が、第１のシリンダー装置７ａの他端が排出路６０に連通した状態から膜分離装置３の流出口２３に連通するように第１の流路切換装置２０ａの流路を切り換えたと判断する第１の切換判断手段として作用する。
【００４５】
次に、本発明の第２実施例を図５を参照して説明する。図５は、海水淡水化システムに用いられた本発明のエネルギー回収装置の第２実施例の模式図であり、第１のシリンダー装置が圧送工程、第２のシリンダー装置が充填工程にある状態を示す。図５において、図１ないし図４および図８ないし図１１に記載した部材と同じ若しくは均等なものには同じ符号を付け、重複する説明を省略する。
【００４６】
図５に示す第２実施例の構造において、第１のシリンダー装置７ａの外壁で比較的に他端側に第１の計時開始位置検出器５０ａが配設され、ピストン８ａを検出して信号を制御装置３２に送信する。そして、第１の計時開始位置検出器５０ａから流路方向規制手段１０側に距離Ｌ１だけ離れた位置にＰ１、さらに一端側に離れた距離Ｌ３の位置にＰ３が設定される。また、第２のシリンダー装置７ｂの外壁で比較的に他端側に第２の計時開始位置検出器５０ｂが配設され、ピストン８ｂを検出して制御装置３２に送信する。そして、第２の計時開始位置検出器５０ｂから流路方向規制手段１０側に距離Ｌ２だけ離れた位置にＰ２、さらに一端側に離れた距離Ｌ４の位置にＰ４が設定される。さらに、膜分離装置３の流出口２３に連通する流路５１に流量測定手段５２が配設されて、高圧濃縮海水４の流量が測定され、その測定値が制御装置３２に与えられる。制御装置３２は、高圧濃縮海水４の流量と第１と第２のシリンダー装置７ａ、７ｂのそれぞれのシリンダー断面積とから、それぞれのピストン８ａ、８ｂの他端側から一端側への移動速度を求め、これらの移動速度から第１と第２の計時開始位置検出器５０ａ、５０ｂから距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４まで移動する時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４を予め算出し記憶する。
【００４７】
そして、第１のシリンダー装置７ａが圧送工程で、第２のシリンダー装置７ｂが充填工程にある状態で、第１の計時開始位置検出器５０ａがピストン８ａが他端側から一端側に（図５において、右側から左側に）移動通過する際に検出した信号が制御装置３２に与えられると、制御装置３２は計時を開始し、時間ｔ１後にピストン８ａがＰ１の位置に移動したとして、第２の流路切換装置２０ｂの流路を切り換えて第２のシリンダー装置７ｂを充填工程から圧送工程に切り換える。さらに、時間ｔ３後にピストン８ａがＰ３の位置に移動したとして、第１の流路切換装置２０ａの流路を切り換えて第１のシリンダー装置７ａを圧送工程から充填工程に切り換える。このようにして、第１のシリンダー装置７ａが充填工程で、第２のシリンダー装置７ｂが圧送工程になると、今度は、第２の計時開始位置検出器５０ｂがピストン８ｂが他端側から一端側に（図５において、右側から左側に）移動通過する際に検出した信号が制御装置３２に与えられると、制御装置３２は計時を開始し、時間ｔ２後にピストン８ｂがＰ２の位置に移動したとして、第１の流路切換装置２０ａの流路を切り換えて第１のシリンダー装置７ａを充填工程から圧送工程に切り換える。さらに、時間ｔ４後にピストン８ｂがＰ４の位置に移動したとして、第２の流路切換装置２０ｂの流路を切り換えて第２のシリンダー装置７ｂを圧送工程から充填工程に切り換える。
【００４８】
第２実施例のエネルギー回収装置によれば、圧送工程の一方のシリンダー装置に設けられた計時開始位置検出器によるピストンの検出で計時が開始されてから所定の時間が計時されるとピストンが距離が設定された位置に移動したと判断して、一方のシリンダー装置が圧送工程を終了する前に、充填工程にある他方のシリンダー装置に設けられた流路切換手段の流路を切り換えて、他方のシリンダー装置を圧送工程に切り換えることができる。そこで、２つの流路切換装置の高圧濃縮海水４が流入する流入ポートが同時に閉塞されることがない。そしてさらに、他の所定の時間が計時されると、他方のシリンダー装置に設けられた流路切換手段が流路を切り換えたと判断して、一方のシリンダー装置に設けられた流路切換装置の流路を切り換えて、一方のシリンダー装置を充填工程とする。２つのシリンダー装置を圧送工程と充填工程に交互に切り換えて、効率よくエネルギーを回収することができる。
【００４９】
上述の第２実施例にあっては、第１の計時開始位置検出器５０ａと時間ｔ１を計時する制御装置３２が、第１のシリンダー装置７ａのピストン８ａが他端側から一端側に移動して所定の位置となったと判断して信号を発する第１の判断手段として作用し、第２の計時開始位置検出器５０ｂと時間ｔ２を計時する制御装置３２が、第２のシリンダー装置７ｂのピストン８ｂが他端側から一端側に移動して所定の位置となったと判断して信号を発する第２の判断手段として作用する。また、第１の計時開始位置検出器５０ａと時間ｔ３を計時する制御装置３２が、第２のシリンダー装置７ｂの他端が排出路６０に連通した状態から膜分離装置３の流出口２３に連通するように第２の流路切換装置２０ｂの流路を切り換えたと判断する第２の切換判断手段として作用し、第２の計時開始位置検出器５０ｂと時間ｔ４を計時する制御装置３２が、第１のシリンダー装置７ａの他端が排出路６０に連通した状態から膜分離装置３の流出口２３に連通するように第１の流路切換装置２０ａの流路を切り換えたと判断する第１の切換判断手段として作用する。
【００５０】
さらに、本発明の第３実施例を図６を参照して説明する。図６は、海水淡水化システムに用いられた本発明のエネルギー回収装置の第３実施例の模式図であり、第１のシリンダー装置が圧送工程、第２のシリンダー装置が充填工程にある状態を示す。図６において、図１ないし図５および図８ないし図１１に記載した部材と同じ若しくは均等なものには同じ符号を付け、重複する説明を省略する。
【００５１】
図６に示す第３実施例の構造において、第１のシリンダー装置７ａの外壁で一端側に第１の位置検出器３０ａが配設され、ピストン８ａが移動通過する際に検出された信号が制御装置３２に送信される。また、第２のシリンダー装置７ｂの外壁で一端側に第２の位置検出器３０ｂが配設され、ピストン８ｂが移動通過する際に検出された信号が制御装置３２に送信される。さらに、制御装置３２には、所定の時間が記憶設定される。
【００５２】
そして、第１のシリンダー装置７ａが圧送工程で、第２のシリンダー装置７ｂが充填工程にある状態で、ピストン８ａを第１の位置検出器３０ａが検出して信号が制御装置３２に与えられると、制御装置３２は第２の流路切換装置２０ｂの流路を切り換えて第２のシリンダー装置７ｂを充填工程から圧送工程に切り換えるとともに第１の時間の計時を開始し、第１の時間が予め記憶設定された所定の時間となると、第１の流路切換装置２０ａの流路を切り換えて第１のシリンダー装置７ａを圧送工程から充填工程に切り換える。このようにして、第１のシリンダー装置７ａが充填工程で、第２のシリンダー装置７ｂが圧送工程になると、今度は、ピストン８ｂを第２の位置検出器３０ｂが検出して信号が制御装置３２に与えられると、制御装置３２は第１の流路切換装置２０ａの流路を切り換えて第１のシリンダー装置７ａを充填工程から圧送工程に切り換えるとともに第２の時間の計時を開始し、第２の時間が予め記憶設定された所定の時間となると、第２の流路切換装置２０ｂの流路を切り換えて第２のシリンダー装置７ｂを圧送工程から充填工程に切り換える。制御装置３２に予め設定記憶される所定の時間は、流路切換装置２０ａ、２０ｂが、完全に切り換わるのに要する時間（例えば１秒）以上に設定する。
【００５３】
第３実施例のエネルギー回収装置によれば、圧送工程の一方のシリンダー装置に設けられた位置検出器による検出により一方のシリンダー装置が圧送工程を終了する前に充填工程にある他方のシリンダー装置に設けられた流路切換手段の流路を切り換えて、他方のシリンダー装置を圧送工程に切り換えることができ、２つの流路切換装置の流入ポートが同時に閉塞されることがない。そして、制御装置で、位置検出器による検出で計時が開始され、所定の時間が計時されると、他方のシリンダ装置に設けられた流路切換手段の流路が流路を切り換えたと判断して、一方のシリンダー装置に設けられた流路切換装置の流路を切り換えて、一方のシリンダー装置を充填工程とし、２つのシリンダー装置を圧送工程と充填工程に交互に切り換えて、効率よくエネルギーを回収することができる。
【００５４】
上述の第３実施例にあっては、第１の位置検出器３０ａと制御装置３２が、第１のシリンダー装置７ａのピストン８ａが他端側から一端側に移動して所定の位置となったと判断して信号を発する第１の判断手段として作用し、第２の位置検出器３０ｂと制御装置３２が、第２のシリンダー装置７ｂのピストン８ｂが他端側から一端側に移動して所定の位置となったと判断して信号を発する第２の判断手段として作用する。また、第１の位置検出器３０ａと第１の位置検出器３０ａによるピストン８ａを検出した信号で所定の時間を計時する制御装置３２が、第２のシリンダー装置７ｂの他端が排出路６０に連通した状態から膜分離装置３の流出口２３に連通するように第２の流路切換装置２０ｂの流路を切り換えたと判断する第２の切換判断手段として作用し、第２の位置検出器３０ｂと第２の位置検出器３０ｂによるピストン８ｂを検出した信号で所定の時間を計時する制御装置３２が、第１のシリンダー装置７ａの他端が排出路６０に連通した状態から膜分離装置３の流出口２３に連通するように第１の流路切換装置２０ａの流路を切り換えたと判断する第１の切換判断手段として作用する。
【００５５】
そしてさらに、本発明の第４実施例を図７を参照して説明する。図７は、海水淡水化システムに用いられた本発明のエネルギー回収装置の第４実施例の模式図であり、第１のシリンダー装置が圧送工程、第２のシリンダー装置が充填工程にある状態を示す。図７において、図１ないし図６および図８ないし図１１に記載した部材と同じ若しくは均等なものには同じ符号を付け、重複する説明を省略する。
【００５６】
図７に示す第４実施例の構造において、第１のシリンダー装置７ａの外壁で一端側に第１の位置検出器３０ａが配設され、ピストン８ａが移動通過する際に検出された信号が制御装置３２に送信される。また、第２のシリンダー装置７ｂの外壁で一端側に第２の位置検出器３０ｂが配設され、ピストン８ｂが移動通過する際に検出された信号が制御装置３２に送信される。さらに、第１の流路切換装置２０ａの駆動シリンダー装置２８ａのピストンロッド５５ａの位置を検出する第１の流路切換検出器５６ａが設けられる。また、第２の流路切換装置２０ｂの駆動シリンダー装置２８ｂのピストンロッド５５ｂの位置を検出する第２の流路切換検出器５６ｂが設けられる。第１と第２の流路切換検出器５６ａ、５６ｂは、第１と第２の流路切換装置２０ａ、２０ｂが流入ポート２２ａ、２１ａと流出入ポート２２ｂ、２１ｂが完全に連通した状態となった駆動シリンダー装置２８ａ、２８ｂのピストンロッド５５ａ、５５ｂの位置をそれぞれに検出するように配設されている。
【００５７】
そして、第１のシリンダー装置７ａが圧送工程で、第２のシリンダー装置７ｂが充填工程にある状態で、ピストン８ａを第１の位置検出器３０ａが検出して信号が制御装置３２に与えられると、制御装置３２は第２の流路切換装置２０ｂの流路を切り換えて第２のシリンダー装置７ｂを充填工程から圧送工程に切り換える。そして、第２の流路切換装置２０ｂが流入ポート２１ａと流出入ポート２１ｂを完全に連通させた状態となって、第２の流路切換検出器５６ｂから信号が送信されると、制御装置３２は、第１の流路切換装置２０ａの流路を切り換えて第１のシリンダー装置７ａを圧送工程から充填工程に切り換える。このようにして、第１のシリンダー装置７ａが充填工程で、第２のシリンダー装置７ｂが圧送工程になると、今度は、ピストン８ｂを第２の位置検出器３０ｂが検出して信号が制御装置３２に与えられると、制御装置３２は第１の流路切換装置２０ａの流路を切り換えて第１のシリンダー装置７ａを充填工程から圧送工程に切り換える。そして、第１の流路切換装置２０ａが流入ポート２２ａと流出入ポート２２ｂを完全に連通させた状態となって、第１の流路切換検出器５６ａから信号が送信されると、制御装置３２は、第２の流路切換装置２０ｂの流路を切り換えて第２のシリンダー装置７ｂを圧送工程から充填工程に切り換える。
【００５８】
第４実施例のエネルギー回収装置によれば、圧送工程の一方のシリンダー装置に設けられた位置検出器による検出により一方のシリンダ装置が圧送工程を終了する前に充填工程にある他方のシリンダ装置に設けられた流路切換手段の流路を切り換えて、他方のシリンダー装置を圧送工程に切り換えることができ、２つの流路切換装置の流入ポートが同時に閉塞されることがない。そして、流路切換検出器で、他方のシリンダー装置に設けられた流路切換装置が流入ポートと流出入ポートを完全に連通させた状態を検出すると、一方のシリンダー装置に設けられた流路切換装置の流路を切り換えて、一方のシリンダー装置を充填工程とするので、より確実に２つのシリンダー装置を圧送工程と充填工程に交互に切り換えることができる。
【００５９】
上述の第４実施例にあっては、第１の位置検出器３０ａと制御装置３２が、第１のシリンダー装置７ａのピストン８ａが他端側から一端側に移動して所定の位置となったと判断して信号を発する第１の判断手段として作用し、第２の位置検出器３０ｂと制御装置３２が、第２のシリンダー装置７ｂのピストン８ｂが他端側から一端側に移動して所定の位置となったと判断して信号を発する第２の判断手段として作用する。また、第１の流路切換検出器５６ａが第１のシリンダー装置７ａの他端が排出路６０に連通した状態から膜分離装置３の流出口２３に連通するように第１の流路切換装置２０ａの流路を切り換えたと判断する第１の切換判断手段として作用し、第２の流路切換検出器５６ｂが第２のシリンダー装置７ｂの他端が排出路６０に連通した状態から膜分離装置３の流出口２３に連通するように第２の流路切換装置２０ｂの流路を切り換えたと判断する第２の切換判断手段として作用する。
【００６０】
なお、第１のシリンダー装置７ａのピストン８ａが他端側から一端側に移動して所定の位置となったと判断して信号を発する第１の判断手段、第２のシリンダー装置７ｂのピストン８ｂが他端側から一端側に移動して所定の位置となったと判断して信号を発する第２の判断手段は、ピストンが所定の位置を他端側から一端側に移動通過するのを検出して判別しても良いが、所定の位置とは別の他の位置で他端側から一端側に移動通過するピストンを検出して、所定の位置に移動到達する時間を計時して、その計時された時間後にピストンが所定の位置を移動通過すると推測して判別しても良く、上記実施例のものに限られない。また、第１のシリンダー装置７ａの他端が排出路６０に連通した状態から膜分離装置３の流出口２３に連通するように第１の流路切換装置２０ａの流路を切り換えたと判断する第１の切換判断手段、第２のシリンダー装置７ｂの他端が排出路６０に連通した状態から膜分離装置３の流出口２３に連通するように第２の流路切換装置２０ｂの流路を切り換えたと判断する第２の切換判断手段は、流路切換装置の流路が第４実施例のごとく実際に切り換えられたのを検出して判断しても良いが、第１実施例のごとくピストンがある位置を他端側から一端側に移動通過するのを検出して流路切換装置の流路が切り換えられたと推測して判断しても良く、さらに第２および第３実施例のごとくピストンがある位置を他端側から一端側に移動通過するのを検出して、その時点から所定の時間を計時して、その計時された時間後に流路切換装置の流路が切り換えられたと推測して判断しても良く、上記実施例のものに限られない。
【００６１】
上述の従来例の説明および本発明の実施例の説明は、いずれも海水の淡水化の水処理システムに適用されたエネルギー回収装置であるが、かかる適用例に限られない。本発明のエネルギー回収装置を、汚れが溶解した汚水から飲料に適したきれいな水作る水処理システム等にも適用できることは、容易に理解し得るであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、海水淡水化システムに用いられた本発明のエネルギー回収装置の第１実施例の模式図であり、第１のシリンダー装置が圧送工程、第２のシリンダー装置が充填工程にある状態を示す。
【図２】第１と第２のシリンダー装置の圧送行程および充填行程と第１と第２の流路切換装置の動作関係を示す模式図である。
【図３】流路切換装置の構造を示す図である。
【図４】流路切換装置の油圧流路の一例である。
【図５】海水淡水化システムに用いられた本発明のエネルギー回収装置の第２実施例の模式図であり、第１のシリンダー装置が圧送工程、第２のシリンダー装置が充填工程にある状態を示す。
【図６】海水淡水化システムに用いられた本発明のエネルギー回収装置の第３実施例の模式図であり、第１のシリンダー装置が圧送工程、第２のシリンダー装置が充填工程にある状態を示す。
【図７】海水淡水化システムに用いられた本発明のエネルギー回収装置の第４実施例の模式図であり、第１のシリンダー装置が圧送工程、第２のシリンダー装置が充填工程にある状態を示す。
【図８】従来例の海水淡水化システムに用いられたエネルギー回収装置の構成と水の流れを示す模式図で、第１のシリンダー装置が圧送工程、第２のシリンダー装置が充填工程にある状態を示す。
【図９】図８の模式図で、第１のシリンダー装置が充填工程、第２のシリンダー装置が圧送工程にある状態を示す。
【図１０】図８の従来例の流路切換装置の構造を示す図である。
【図１１】図８の従来例の第１と第２のシリンダー装置の圧送行程および充填行程と流路切換装置の動作関係を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  取水ポンプ
２  高圧ポンプ
３  膜分離装置
４  高圧の濃縮海水
５  淡水
６  流路切換装置
６ａ  流入ポート
６ｂ  第１の流出入ポート
６ｃ  第２の流出入ポート
６ｄ  第１の流出ポート
６ｅ  第２の流出ポート
７ａ  第１のシリンダー装置
７ｂ  第２のシリンダー装置
８ａ、８ｂ  ピストン
９  第１の連通口
１０  流路方向規制装置
１１  増圧ポンプ
１２  第２の連通口
１３ａ  第１の位置検出器
１３ｂ  第２の位置検出器
１４  制御装置
１５  駆動装置
１６  シリンダー
１７ａ  第１のピストン
１７ｂ  第２のピストン
１８  ピストンロッド
２０ａ  第１の流路切換装置
２０ｂ  第２の流路切換装置
２１ａ、２２ａ  流入ポート
２１ｂ、２２ｂ  流出入ポート
２１ｃ、２２ｃ  流出ポート
２３  流出口
２４ａ、２４ｂ  シリンダー
２５ａ、２５ｂ  第２のピストン
２６ａ、２６ｂ  第１のピストン
２７ａ、２７ｂ  ピストンロッド
２８ａ、２８ｂ  駆動シリンダー装置
２９ａ、２９ｂ  調整ポート
３０ａ  第１の位置検出器
３０ｂ  第２の位置検出器
３１ａ  第３の位置検出器
３１ｂ  第４の位置検出器
３２  制御装置
３３、３４  電磁弁
３５  油圧源
４０、４３  油圧配管
４１、４４  逆止弁
４２、４５  流量調整弁
５０ａ  第１の計時開始位置検出器
５０ｂ  第２の計時開始位置検出器
５２  流量測定手段
５５ａ、５５ｂ  ピストンロッド
５６ａ  第１の流路切換検出器
５６ｂ  第２の流路切換検出器
６０  排出路
【図１】
0005441273.tif 000002
【図２】
0005441273.tif 000003
【図３】
0005441273.tif 000004
【図４】
0005441273.tif 000005
【図５】
0005441273.tif 000006
【図６】
0005441273.tif 000007
【図７】
0005441273.tif 000008
【図８】
0005441273.tif 000009
【図９】
0005441273.tif 000010
【図１０】
0005441273.tif 000011
【図１１】
0005441273.tif 000012