(57)【要約】【課題】発電効率が高く、淡水資源を必要としない浸透圧発電システムを提供する。【解決手段】半透膜１３と、海水淡水化プラント３１で海水を淡水化時に生成された濃縮海水が供給される高濃度水区画１４と、海水が供給される低濃度水区画１５とを有する半透膜装置１２と、タービン１７を回転させて発電する発電機１６とを備える。高濃度水区画１４に供給される濃縮海水に、浸透圧を更に高めるための溶質２０を添加する。タービン１７を回転させた後の濃縮海水中に含まれる溶質２０を回収し、高濃度水区画１４において再利用可能とする高浸透液再生装置２１を備える。【効果】濃縮海水に浸透圧を更に高めるための溶質２０を添加するので、浸透圧エネルギーが飛躍的に高くなる。添加した溶質２０は、高浸透液再生装置２１によって低エネルギーで回収し、再利用するので、海洋生態系への影響も低減できる。【選択図】図１
2014034946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半透膜と、前記半透膜の一方の膜面側に形成され、海水淡水化プラントで海水を淡水化時に生成された濃縮海水が供給される高濃度水区画と、前記半透膜の他方の膜面側に形成され、海水が供給される低濃度水区画とを有する半透膜装置と、
前記半透膜装置によって得られる浸透圧エネルギーを利用してタービンを回転させて発電する発電機と、
を備えた浸透圧発電システムであって、
前記高濃度水区画に供給される濃縮海水に、浸透圧を更に高めるための溶質を添加すると共に、
前記タービンを回転させた後の濃縮海水中に含まれる前記溶質を回収し、前記高濃度水区画において再利用可能とする高浸透液再生装置を備えたことを特徴とする浸透圧発電システム。
【請求項２】
前記溶質として２価の無機塩を用いると共に、前記高浸透液再生装置は、ＮＦ膜による膜分離にて前記溶質を回収することを特徴とする請求項１に記載の浸透圧発電システム。
【請求項３】
前記溶質として水溶性低沸点気体を用いると共に、前記高浸透液再生装置は、加熱により前記溶質を回収することを特徴とする請求項１に記載の浸透圧発電システム。
【請求項４】
半透膜と、前記半透膜の一方の膜面側に形成され、製塩プラントの副産物である苦汁を添加した海水が供給される高濃度水区画と、前記半透膜の他方の膜面側に形成され、海水が供給される低濃度水区画とを有する半透膜装置と、
前記半透膜装置によって得られる浸透圧エネルギーを利用してタービンを回転させて発電する発電機と、
を備えたことを特徴とする浸透圧発電システム。
【請求項５】
前記高濃度水区画に供給される海水に、浸透圧を更に高めるための溶質を添加すると共に、
前記タービンを回転させた後の海水中に含まれる前記溶質を回収し、前記高濃度水区画において再利用可能とする高浸透液再生装置を備えたことを特徴とする請求項４に記載の浸透圧発電システム。
【請求項６】
半透膜と、前記半透膜の一方の膜面側に形成され、海水淡水化プラントで海水を淡水化時に生成された濃縮海水が供給される高濃度水区画と、前記半透膜の他方の膜面側に形成され、海水が供給される低濃度水区画とを有する半透膜装置と、
前記半透膜装置によって得られる浸透圧エネルギーを利用してタービンを回転させて発電する発電機と、
を備えた浸透圧発電システムであって、
前記高濃度水区画に供給される濃縮海水の浸透圧を更に高めるために、天然海水中に含まれる無機塩からなる溶質を添加することを特徴とする浸透圧発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電効率が高く、淡水資源を必要としない浸透圧発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、図１０に示すような、河川Ｒと海Ｓが交わる河口付近に設置される浸透圧発電システム１００が開示されている。
【０００３】
この浸透圧発電システム１００では、河川Ｒに設けた取水口１０１から淡水を取水し、沈殿池１０２に導き、沈殿及びろ過の後、半透膜装置１０３内の区画１０３Ａに導水する。他方、海水ポンプ１０５を用いて取水した海水は、区画１０３Ａと半透膜１０４によって隔てられた区画１０３Ｂに導水する。
【０００４】
このように、半透膜１０４を介して海水と淡水を接触させると、淡水側の区画１０３Ａ内の水分子が半透膜１０４を透過して海水側の区画１０３Ｂに移動し、海水側に高圧水流が生じる。浸透圧発電システム１００は、このような海水と淡水の間に生じる浸透圧を利用して発電機１０６のタービン１０７を回転させて発電するものである。
【０００５】
しかしながら、従来の浸透圧発電システムには、次の（１）〜（３）の課題があった。
【０００６】
（１）設置場所が淡水資源を利用できる地域に限定されること
浸透圧発電では、濃度差の大きい水源の安定的な確保が必要である。上述のような海水と淡水の間に生じる浸透圧を利用した浸透圧発電システムの場合、例えば河川と海の両方からの導水が容易な河口付近が設置に適した場所となる。
【０００７】
しかし、国内外を問わず、河川水などの淡水資源を豊富に利用できる地域は決して多くはなく、むしろ限られている。そのため、設置場所が淡水資源を利用できる地域に限定されることは、浸透圧発電が普及しない要因の一つとなっていた。
【０００８】
上記課題に対応すべく、海水淡水化装置で海水を淡水化する際に同時に生成される濃縮海水を利用する浸透圧発電システムが提案されている（例えば、特許文献２）。海水淡水化装置から排出される濃縮海水は、塩分濃度が約７％であり、通常の海水と比較すると塩分濃度が約２倍に濃縮されているので、この濃縮海水と海水の間に生じる浸透圧を利用して、淡水資源が不要な浸透圧発電を実現しようとするものである。しかし、単に濃縮海水を利用するのみでは、以下の（２）及び（３）の課題は解決できなかった。
【０００９】
（２）塩の漏出による濃度分極により半透膜の膜透過流量が低下すること
現状、浸透圧発電システムでは、半透膜として、例えば海水淡水化プラントなどで利用されている逆浸透膜（ＲＯ膜）が使用されている。このＲＯ膜は、塩の除去率が９９．６％程度であるから、これを浸透圧発電で利用する場合、濃縮海水側から海水側へ僅かではあるが塩が漏出する。そのため、ＲＯ膜の海水側の表面に塩濃度の高い領域が形成され、この濃度分極によって膜透過流量が低下する。
【００１０】
上記課題への対応として、半透膜の塩除去率を９９．６％よりも高くした専用の半透膜を開発することも考えられる。しかし、半透膜の塩除去率を高くすると、水の透過率が著しく低下し、不純物が吸着するファウリングも生じやすくなって、かえって膜透過流量が低下してしまう。
【００１１】
そこで、半透膜によって隔てられた高濃度水区画と低濃度水区画の間に生じる浸透圧をより高いものとすることで、濃度分極の影響を相対的に小さくすることが考えられる。
【００１２】
しかし、淡水資源が不要な浸透圧発電を実現するために、濃縮海水と海水の間に生じる浸透圧を利用する場合、得られる浸透圧は約３ＭＰａにとどまる。そのため、特許文献２の浸透圧発電システムのように、単に濃縮海水を利用するのみでは、濃度分極による膜透過流量の低下によって実効浸透圧差が次第に小さくなり、発電量が低下してしまうという問題があった。ちなみに、濃縮海水と淡水の間であれば、約６ＭＰａのより高い浸透圧が得られるが、この場合は淡水資源が必要となることは言うまでもない。
【００１３】
（３）濃縮海水が海洋生態系に悪影響を及ぼすこと
また、仮に、濃縮海水の塩分濃度（約７％）を更に高くしようとすると、発電利用後の排水も依然として塩分濃度が相当に高いものとなるため、周辺海域の生態系に悪影響を及ぼすという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開昭５８−５３６８４号公報
【特許文献２】特許第４１６６４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明が解決しようとする問題点は、従来の浸透圧発電システムは、１）設置場所が淡水資源を利用できる地域に限定される点、２）濃縮海水と海水の間に生じる浸透圧が小さく、濃度分極による膜透過流量の低下の影響を受けて発電量が低下してしまう点、３）発電利用後の濃縮海水が海洋生態系に悪影響を及ぼすおそれがある点である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、濃縮海水と海水の間に生じる浸透圧を利用し、淡水資源を使用しない浸透圧発電システムを提供することを第１の目的としている。また、濃縮海水側の浸透圧を飛躍的に高めて、発電効率を向上することを第２の目的としている。さらに、高濃度水区画の浸透圧を高めるために添加する溶質が周辺の海洋生態系に悪影響を及ぼす懸念がある場合は、これを低エネルギーで回収し、半透膜装置において再利用することで、環境保全対策をより万全にすることを第３の目的としている。
【００１７】
本発明は、上記の目的を達成するためになされたものであって、
半透膜と、前記半透膜の一方の膜面側に形成され、海水淡水化プラントで海水を淡水化時に生成された濃縮海水が供給される高濃度水区画と、前記半透膜の他方の膜面側に形成され、海水が供給される低濃度水区画とを有する半透膜装置と、
前記半透膜装置によって得られる浸透圧エネルギーを利用してタービンを回転させて発電する発電機と、
を備えた浸透圧発電システムであって、
前記高濃度水区画に供給される濃縮海水に、浸透圧を更に高めるための溶質を添加すると共に、
前記タービンを回転させた後の濃縮海水中に含まれる前記溶質を回収し、前記高濃度水区画において再利用可能とする高浸透液再生装置を備えたことを最も主要な特徴としている。
【００１８】
上記本発明によれば、高濃度水区画に供給される濃縮海水に、浸透圧を更に高めるために、例えば無機塩、水溶性低沸点気体、磁性ナノ粒子などからなる溶質を添加するので、低濃度水区画に供給される海水との間に生じる浸透圧エネルギーが飛躍的に高まる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、高濃度水区画に濃縮海水を用いると共に、低濃度水区画には海水を用いるので、淡水資源を必要としない浸透圧発電システムを構築できる。また、本発明は、濃縮海水に上記溶質を添加し、海水との間に生じる浸透圧エネルギーを飛躍的に高めることができるので、濃度分極の影響を受けずに高い発電効率を維持できる。
【００２０】
特に、上記溶質として、例えば塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）や塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）のような２価のイオン（Ｃａ2+、Ｍｇ2+等）を含む無機塩を用いた場合、この２価の無機塩さえ半透膜を通過しなければ高浸透圧性を維持できる。そのため、仮に２価の無機塩以外の塩が僅かに海水側に漏出して濃度分極が生じても、濃度分極による膜透過流量低下の影響は非常に小さなものとなる。
【００２１】
さらに、本発明の浸透圧発電システムは、タービンを回転させた後の濃縮海水中に含まれる溶質を回収し、高濃度水区画において再利用するための高浸透液再生装置を備えているので、前記溶質が海洋生態系に悪影響を及ぼす懸念がある場合は、これを低エネルギーで回収し、再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】濃縮海水に溶質を添加し、高浸透液再生装置で回収する第１実施例の浸透圧発電システムの説明図である。
【図２】本発明の半透膜装置の一例を示す図である。
【図３】塩化マグネシウム、塩化カルシウム、その他の溶質の水溶液につき、２５℃におけるモル濃度と浸透圧の関係を示したグラフである。
【図４】ＮＦ膜で無機塩を回収する高浸透液再生装置の一例を示す図ある。
【図５】加熱装置で水溶性低沸点気体を回収する高浸透液再生装置の一例を示す図である。
【図６】高濃度水区画に苦汁を添加する第２実施例の浸透圧発電システムの説明図である。
【図７】（ａ）は海水中に塩分が占める割合を示したグラフ、（ｂ）は海水の塩分の組成を示したグラフである。
【図８】高濃度水区画に苦汁と共に溶質を添加し、高浸透液再生装置で回収する第２実施例の変形例の図である。
【図９】濃縮海水に天然海水中に含まれる無機塩からなる溶質を添加する第１実施例の変形例の図である。
【図１０】河口付近に設置される従来の浸透圧発電システムの一例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図９を用いて詳細に説明する。第１実施例の浸透圧発電システム１１は、海水淡水化プラント３１と並設されている。
【実施例】
【００２４】
図１は、第１実施例の浸透圧発電システム１１の全体構成図である。１２は、半透膜１３と、この半透膜１３の一方の膜面側に形成され、海水淡水化プラント３１で海水を淡水化時に生成された濃縮海水が供給される高濃度水区画１４と、半透膜１３の他方の膜面側に形成され、前記濃縮海水よりも濃度が低い通常の海水が供給される低濃度水区画１５とを有した半透膜装置を示している。浸透圧発電システム１１は、低濃度水区画１５側の水分子が半透膜１３を透過して高濃度水区画１４側に移動する浸透圧エネルギーを利用し、発電機１６のタービン１７を回転させて発電するものである。
【００２５】
３１は、蒸発法や逆浸透法による海水淡水化プラントである。海水淡水化プラント３１は、海水３２を加熱して蒸気を発生させ、その蒸気を凝縮して淡水３３を得る方法や、逆浸透膜（ＲＯ膜）を利用し、海水３２を高圧でＲＯ膜に送り込んで淡水３３を抽出する方法等により、海水３２を淡水化するものである。
【００２６】
海水淡水化プラント３１では、海水３２から淡水３３を生産する際に、塩分濃度が通常の海水に比べて約２倍に濃縮された濃縮海水が副産物として生成される。この濃縮海水（塩分濃度：約７％）は、ポンプにより送水され、濃縮海水送水管１８を介して高濃度水区画１４に供給される。
【００２７】
他方、半透膜装置１２の低濃度水区画１５には、通常の海水３２（塩分濃度：約３．５％）が供給される。海水３２は、ポンプにより送水され、海水送水管１９を介して低濃度水区画１５に供給される。
【００２８】
高濃度水区画１４に供給される濃縮海水には、浸透圧を更に高めるために、例えば無機塩、水溶性低沸点気体、磁性ナノ粒子などからなる溶質２０が添加される。具体的には、高浸透液再生装置２１と接続された溶質供給管２２が濃縮海水送水管１８の途中一箇所と合流しており、高浸透液再生装置２１で調整された溶質２０を含むドロー溶液が、溶質供給管２２を通って濃縮海水中に添加される。
【００２９】
２３は、溶質２０を含む濃縮海水の持つ圧力エネルギーを無駄に消費することなく、高濃度水区画１４に供給される濃縮海水（濃縮海水送水管１８内の濃縮海水）の圧力エネルギーとして再利用する圧力変換器を示している。また、２５は、半透膜装置１２と発電機１６の間の配管２４の途中一箇所から分岐し、高浸透液再生装置２１と接続される第１排水管を示している。圧力変換器２３は、この第１排水管２５と濃縮海水送水管１８との間で圧力エネルギーを回収するものである。
【００３０】
高浸透液再生装置２１は、タービン１７を回転させた後の濃縮海水中に含まれる溶質２０を回収し、高濃度水区画１４において再利用可能とするための装置である。発電機１６の下流側の第２排水管２６は、高浸透液再生装置２１の上流側の第１排水管２５の途中一箇所と合流しており、発電利用後の溶質２０を含む濃縮海水は、高浸透液再生装置２１に導水されて、後述するように溶質２０の回収又は再生が行われる。
【００３１】
溶質２０を回収した後の排水は、配管２７を通って系外に排出される。配管２７中の排水の塩分濃度は約５％に低減されている。また、２８は、低濃度水区画１５中の海水を排出するための配管を示している。配管２８中の排水は、水分子が高濃度水区画１４側に浸透するため、通常の海水よりも濃縮されているが、その塩分濃度は約５％程度である。
【００３２】
図２は、図１の半透膜装置１２を模式的に表した図である。図２のように、半透膜１３を介して溶質２０が添加された濃縮海水１４ａと海水１５ａを接触させると、海水１５ａ中の水分子が半透膜１３を透過して濃縮海水１４ａ側に移動する。
【００３３】
このとき、半透膜を介して単に濃縮海水と海水を接触させるだけであれば、得られる浸圧は約３ＭＰａ程度にとどまるが、本発明は、上述のとおり濃縮海水１４ａに無機塩、水溶性低沸点気体、磁性ナノ粒子などからなる溶質２０を添加するので、浸透圧が飛躍的に高くなる。
【００３４】
溶質２０の具体的な一例は、図３のグラフに示す通りである。まず、無機塩としては、例えば、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）などが使用できる。また、水溶性低沸点気体としては、例えば炭酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＣＯ3）などが使用できる。
【００３５】
この内、塩化マグネシウムと塩化カルシウムは、図３に示す通り、他の溶質と比較しても著しく高い浸透圧が得られるので、好適である。例えばモル濃度が５Ｍの塩化マグネシウム水溶液であれば、約１００ＭＰａの極めて高い浸透圧が得られる（１ａｔｍ＝101325Ｐａ）。
【００３６】
また、溶質２０として塩化マグネシウムを使用し、高濃度水区画１４中の塩化マグネシウムのモル濃度が例えば１Ｍとなるように添加する場合は、濃縮海水と海水間に生じる約３ＭＰａの浸透圧に、塩化マグネシウムによる約１０ＭＰａの浸透圧を加え、約１３ＭＰａの浸透圧を利用してタービン１７を駆動させることができる。
【００３７】
図４は、ナノ濾過膜（ＮＦ膜）を用いた高浸透液再生装置２１の一例を説明する図である。溶質２０として無機塩を使用する場合、高浸透液再生装置２１に半透膜を設け、この半透膜に発電利用後の排水を透過させることにより、排水中の無機塩を回収することが考えられる。しかし、高浸透液再生装置２１において、塩除去率の高い半透膜を使用した場合は、溶質回収時の負荷が高くなり、発電効率を低下させてしまう。
【００３８】
そこで、本発明では、溶質２０として２価の無機塩を用いると共に、高浸透液再生装置２１は、ＮＦ膜２１ａによる膜分離にて溶質２０を回収することが望ましい。溶質２０として塩化マグネシウム、塩化カルシウムなどの２価のイオン（Ｃａ2+、Ｍｇ2+）を含む無機塩を使用する場合、この２価のイオンを回収できれば良いので、高浸透液再生装置２１において、例えばＲＯ膜を用いる必要はなく、ＮＦ膜２１ａのようなＲＯ膜よりも膜透過水量が大きい膜を使用することができる。
【００３９】
そして、透過水量が多いほど低エネルギーで溶質２０を回収することができるので、高浸透液再生装置２１を設けた場合でも発電効率の高いシステムを維持できる。また、ＮＦ膜２１ａを用いた場合は、細孔径が大きいので、不純物の吸着によるファウリングの影響も低減できる。
【００４０】
図５は、溶質２０として水溶性低沸点気体を用いる場合における高浸透液再生装置２１の一例を説明する図である。この場合、高浸透液再生装置２１は、例えば廃熱を利用して４０〜７０℃程度の低温加熱が可能な加熱装置２１ｂを備えている。
【００４１】
例えば炭酸水素アンモニウムの場合、発電利用後の排水中に含まれる炭酸水素アンモニウムは、高浸透液再生装置２１内で、加熱装置２１ｂにより常圧で低温加熱するだけで、下記の式（１）のようにアンモニアと二酸化炭素と水に分解される。よって、排水中から炭酸水素アンモニウムを容易に除去することができる。
ＮＨ4ＨＣＯ3  →  ＮＨ3＋ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ・・・・（１）
【００４２】
その後、加熱装置２１ｂから離れた場所で温度が低下すると、下記の式（２）に示すように上記とは逆の反応が進行し、アンモニアと二酸化炭素と水から炭酸水素アンモニウムが生成される。この炭酸水素アンモニウムは、溶質供給管２２に送り込むことで、高濃度水区画１４に供給される濃縮海水１４ａ中に添加される。よって、低温加熱によって回収した炭酸水素アンモニウムを、浸透圧を高めるための溶質２０として再利用することができる。
ＮＨ3＋ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ  →  ＮＨ4ＨＣＯ3・・・・（２）
【００４３】
このように、溶質２０として水溶性低沸点気体を用いると共に、高浸透液再生装置２１は加熱により溶質２０を回収する構成を採用した場合も、低エネルギーで溶質２０を回収し、高い発電効率を維持できる。
【００４４】
図６は、高濃度水区画４４に苦汁５０を添加する第２実施例の浸透圧発電システム４１の一例を示す図である。第２実施例の浸透圧発電システム４１は、製塩プラント６１と並設されている。
【００４５】
４２は、半透膜４３と、この半透膜４３の一方の膜面側に形成され、製塩プラント６１の副産物である苦汁５０を添加した海水が供給される高濃度水区画４４と、半透膜４３の他方の膜面側に形成され、海水が供給される低濃度水区画４５とを有した半透膜装置を示している。浸透圧発電システム４１は、低濃度水区画４５側の水分子が半透膜４３を透過して高濃度水区画４４側に移動する浸透圧エネルギーを利用し、発電機４６のタービン４７を回転させて発電するものである。
【００４６】
製塩プラント６１は、海水６２中に約３．５％含まれる塩分の内、約７８％を占める塩６３（塩化ナトリウム）を生成するシステムである。このとき、塩化ナトリウム以外に、副産物として、塩分中に約９．６％含まれる塩化マグネシウムを主要成分とする苦汁５０が生成される（海水中の塩分組成につき、図７のグラフを参照）。
【００４７】
この苦汁５０の主成分である塩化マグネシウムは、既に図３で説明した通り、極めて高い浸透圧が得られるものである。第２実施例の浸透圧発電システム４１は、この苦汁５０を含む海水をポンプにより送水し、送水管４８を介して高濃度水区画４４に供給するものである。よって、第２実施例の浸透圧発電システム４１は、濃縮海水を必要としないものである。
【００４８】
また、図６の浸透圧発電システム４１は、高浸透液再生装置を設けていない。これは、苦汁５０は、元々、天然海水中に含まれる塩分であるため、周辺海域の環境に与える影響が小さいという理由による。
【００４９】
５３は、苦汁５０を含む海水の持つ圧力エネルギーを無駄に消費することなく、高濃度水区画４４に供給される苦汁５０を含む海水（送水管４８内の海水）の圧力エネルギーとして再利用する圧力変換器を示している。また、５５は、半透膜装置４２と発電機４６の間の配管５４の途中一箇所から分岐された排水管を示している。圧力変換器５３は、この排水管５５と送水管４８との間で圧力エネルギーを回収するものである。また、４９は、海水送水管を、５８は、低濃度水区画４５中の海水を排出するための配管を示している。
【００５０】
図８は、第２実施例の変形例の説明図である。第２実施例では、前述のとおり苦汁５０の添加により高い浸透圧が得られるが、高濃度水区画４４の浸透圧を更に高める必要がある場合は、図８に示すように、高濃度水区画４４に供給される海水に対し、溶質供給管５２から、浸透圧を更に高めるための溶質２０を含むドロー溶液を添加しても良い。
【００５１】
５１は、タービン４７を回転させた後の海水中に含まれる苦汁５０及び溶質２０を回収し、高濃度水区画４４において再利用可能とするための高浸透液再生装置を示している。発電機４６の下流側の第２排水管５６は、高浸透液再生装置５１の上流側の排水管５５の途中一箇所と合流しており、発電利用後の苦汁５０及び溶質２０を含む海水は、高浸透液再生装置５１に導水され、苦汁５０及び溶質２０が回収される。なお、高浸透液再生装置５１において、苦汁５０及び溶質２０を回収する方法は、前述の第１実施例の場合と同じである。
【００５２】
図８の浸透圧発電システム４１では、苦汁５０及び溶質２０を回収し、塩分濃度を十分に低減した排水のみが配管５７を通って系外に排出されるので、環境への影響はより一層低減できる。
【００５３】
図９は、第１実施例の浸透圧発電システム１１の変形例を示す図である。この浸透圧発電システム１１は、海水淡水化プラント３１と並設されている。
【００５４】
１２は、半透膜１３と、この半透膜１３の一方の膜面側に形成され、海水淡水化プラント３１で海水を淡水化時に生成された濃縮海水が供給される高濃度水区画１４と、半透膜１３の他方の膜面側に形成され、海水が供給される低濃度水区画１５とを有した半透膜装置を示している。浸透圧発電システム１１は、低濃度水区画１５側の水分子が半透膜１３を透過して高濃度水区画１４側に移動する浸透圧エネルギーを利用し、発電機１６のタービン１７を回転させて発電するものである。
【００５５】
高濃度水区画１４に供給される濃縮海水には、浸透圧を更に高めるために、図７（ｂ）に列挙されている塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウムなどの天然海水中に含まれる無機塩の中から選択される１又は複数の溶質が添加される。溶質供給管２２は、濃縮海水送水管１８の途中一箇所に合流しており、天然海水中に含まれる無機塩からなる溶質２０を含むドロー溶液が、溶質供給管２２を通って濃縮海水中に添加される。  
【００５６】
この浸透圧発電システム１１が図１のシステムと異なる点は、溶質２０として天然海水中に含まれる無機塩のみを使用する一方、高浸透液再生装置は設けない点である。これは、天然海水中に含まれる無機塩であれば、環境への影響は小さいと考えられるからである。図９の浸透圧発電システム１１は、周辺海域の環境条件に適合することを前提として溶質２０は回収せず、そのまま系外に放出するものである。
【００５７】
本発明は、前記の実施例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【００５８】
例えば、前述の実施例では、溶質として無機塩または水溶性低沸点気体を用いる例を開示したが、本発明に用いる溶質はこれらに限らない。例えば、以下の物質から合成される2-Pyrol-MNPs、TREG-MNPs、PAA-MNPsなどの磁性ナノ粒子も、高濃度水区画の浸透圧を高めるための溶質として使用することができる。
【００５９】
2-Pyrol-MNPs： Fe(acac)3 + 2-pyrrolidine
TREG-MNPs： Fe(acac)3 + triethylene glycol
PAA-MNPs： Fe(acac)3  + triethylene glycol + polyacrylic acid
【００６０】
上記の場合、高浸透液再生装置には高磁力のマグネット装置を設ける。発電利用後の排水から回収した磁性ナノ粒子は、マグネット装置から強力な磁力を与えることにより、再生することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１１，４１  浸透圧発電システム
１２，４２  半透膜装置
１３，４３  半透膜
１４，４４  高濃度水区画
１４ａ  濃縮海水
１５，４５  低濃度水区画
１５ａ  海水
１６，４６  発電機
１７，４７  タービン
２０  溶質
２１，５１  高浸透液再生装置
２１ａ  ＮＦ膜
２１ｂ  加熱装置
３１  海水淡水化プラント
５０  苦汁
６１  製塩プラント
【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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