(57)【要約】【課題】本発明は、濃縮塩水と淡水又は海水との塩分濃度差を大きくすることができ、発電効率の高い浸透圧発電装置を有する淡水化システムを提供する。【解決手段】本発明の淡水化システムは、脱塩装置と、製塩装置と、浸透圧発電装置と、塩供給部とを備え、前記脱塩装置は、塩水を逆浸透膜により淡水と濃縮塩水とに分離し、かつ、前記淡水および前記濃縮塩水をそれぞれ排出するように構成され、前記製塩装置は、前記脱塩装置から排出された濃縮塩水に含まれる塩分を析出させることにより塩を製造するように構成され、前記浸透圧発電装置は、高濃度側流路と、低濃度側流路と、前記高濃度側流路と前記低濃度側流路とを仕切る半透膜と、水力発電タービンとを有し、前記塩供給部は、前記高濃度側流路を流れる濃縮塩水に前記製塩装置により製造された塩を供給することにより前記濃縮塩水の塩分濃度を上昇させることを特徴とする。【選択図】図１
2014117653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱塩装置と、製塩装置と、浸透圧発電装置と、塩供給部とを備え、
前記脱塩装置は、塩水を逆浸透膜により淡水と濃縮塩水とに分離し、かつ、前記淡水および前記濃縮塩水をそれぞれ排出するように構成され、
前記製塩装置は、前記脱塩装置から排出された濃縮塩水に含まれる塩分を析出させることにより塩を製造するように構成され、
前記浸透圧発電装置は、前記脱塩装置から排出された濃縮塩水が流れる高濃度側流路と、淡水または塩水が流れる低濃度側流路と、前記高濃度側流路と前記低濃度側流路とを仕切る半透膜と、前記高濃度側流路または前記低濃度側流路と連通した水力発電タービンとを有し、
前記塩供給部は、前記高濃度側流路を流れる濃縮塩水に前記製塩装置により製造された塩を供給することにより前記濃縮塩水の塩分濃度を上昇させることを特徴とする淡水化システム。
【請求項２】
前記製塩装置が製造した塩を貯蔵する塩貯蔵部をさらに備え、
前記塩供給部は、前記高濃度側流路を流れる濃縮塩水に前記塩貯蔵部に貯蔵した塩を供給するように設けられた請求項１に記載の淡水化システム。
【請求項３】
前記脱塩装置に供給する塩水、前記低濃度側流路に供給する淡水または塩水、前記脱塩装置、あるいは前記低濃度側流路を加熱する加熱部をさらに備える請求項１または２に記載の淡水化システム。
【請求項４】
太陽電池をさらに備え、
前記加熱部は、前記太陽電池が太陽光を受光することにより生じる熱を移動させる熱交換により、前記脱塩装置に供給する塩水、前記低濃度側流路に供給する淡水または塩水、前記脱塩装置、あるいは前記低濃度側流路を加熱するように設けられた請求項３に記載の淡水化システム。
【請求項５】
脱塩装置と、製塩装置と、浸透圧発電装置と、加熱部とを備え、
前記脱塩装置は、塩水を逆浸透膜により淡水と濃縮塩水とに分離し、かつ、前記淡水および前記濃縮塩水をそれぞれ排出するように構成され、
前記製塩装置は、前記脱塩装置から排出された濃縮塩水に含まれる塩分を析出させることにより塩を製造するように構成され、
前記浸透圧発電装置は、前記脱塩装置から排出された濃縮塩水が流れる高濃度側流路と、淡水または塩水が流れる低濃度側流路と、前記高濃度側流路と前記低濃度側流路とを仕切る半透膜と、前記高濃度側流路または前記低濃度側流路と連通した水力発電タービンとを有し、
加熱部は、前記脱塩装置に供給される塩水、前記低濃度側流路に供給する淡水または塩水、前記脱塩装置、あるいは前記低濃度側流路を加熱するように設けられた淡水化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、淡水化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料水などの生活用水が不足しやすい地域において、海水を淡水化して生活用水を製造する淡水化プラントが建設されている。海水淡水化の方法としては、塩水を加熱して生じる水蒸気を冷却して淡水を製造する多段フラッシュ法と、逆浸透膜（ＲＯ膜）により加圧した塩水を淡水と濃縮塩水とに分離する逆浸透法とがある。逆浸透法は多段フラッシュ法に比べエネルギー効率に優れているため、逆浸透法を利用した逆浸透膜ろ過装置が多くの淡水化プラントで採用されている。
また、逆浸透膜ろ過装置の副生成物である濃縮塩水と、淡水または海水との塩分濃度差を利用して発電する発電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２７２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、逆浸透膜ろ過装置の副生成物である濃縮塩水の塩分濃度は５．５〜６％程度であるため、発電装置が発電に利用できる濃縮塩水と淡水又は海水との塩分濃度差は比較的小さく、発電装置の発電効率が低い。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、濃縮塩水と淡水又は海水との塩分濃度差を大きくすることができ、発電効率の高い浸透圧発電装置を有する淡水化システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、脱塩装置と、製塩装置と、浸透圧発電装置と、塩供給部とを備え、前記脱塩装置は、塩水を逆浸透膜により淡水と濃縮塩水とに分離し、かつ、前記淡水および前記濃縮塩水をそれぞれ排出するように構成され、前記製塩装置は、前記脱塩装置から排出された濃縮塩水に含まれる塩分を析出させることにより塩を製造するように構成され、前記浸透圧発電装置は、前記脱塩装置から排出された濃縮塩水が流れる高濃度側流路と、淡水または塩水が流れる低濃度側流路と、前記高濃度側流路と前記低濃度側流路とを仕切る半透膜と、前記高濃度側流路または前記低濃度側流路と連通した水力発電タービンとを有し、前記塩供給部は、前記高濃度側流路を流れる濃縮塩水に前記製塩装置により製造された塩を供給することにより前記濃縮塩水の塩分濃度を上昇させることを特徴とする淡水化システムを提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、脱塩装置を備え、前記脱塩装置は、塩水を逆浸透膜により淡水と濃縮塩水とに分離し、かつ、前記淡水および前記濃縮塩水をそれぞれ排出するように構成されるため、脱塩装置により淡水を製造することができる。
本発明によれば、製塩装置を備え、前記製塩装置は、前記脱塩装置から排出された濃縮塩水に含まれる塩分を析出させることにより塩を製造するように構成されるため、製塩装置により塩を製造することができる。また、このことにより濃縮塩水に含まれる塩分を塩として貯蔵することができる。
【０００７】
本発明によれば、浸透圧発電装置を備え、前記浸透圧発電装置は、前記脱塩装置から排出された濃縮塩水が流れる高濃度側流路と、淡水または塩水が流れる低濃度側流路と、前記高濃度側流路と前記低濃度側流路とを仕切る半透膜と、前記高濃度側流路または前記低濃度側流路と連通した水力発電タービンとを有するため、半透膜に浸透圧を発生させることができ、低濃度側流路を流れる淡水または塩水に含まれる水を半透膜に浸透させ高濃度側流路に流入させることができる。この浸透圧による水の流れを利用して高濃度側流路または低濃度側流路と連通した水力発電タービンにより発電することができる。また、本発明によれば、前記脱塩装置から排出された濃縮塩水を浸透圧発電装置の高濃度側流路に供給し浸透圧発電装置により発電することにより濃縮塩水を電力に変換することができる。従って、濃縮塩水は、浸透圧発電装置により電力を発生させるエネルギーを有しており、濃縮塩水を貯蔵することによりエネルギーを蓄えることが可能になる。
本発明によれば、塩供給部を備え、前記塩供給部は、前記高濃度側流路を流れる濃縮塩水に前記製塩装置により製造された塩を供給することにより前記濃縮塩水の塩分濃度を上昇させるため、高濃度側流路を流れる濃縮塩水と、低濃度側流路を流れる淡水または塩水との塩分濃度差を大きくすることができ、半透膜に生じる浸透圧を大きくすることができる。このことにより、低濃度側流路から高濃度側流路に流入する水の量を多くすることができ、浸透圧発電装置の発電効率を高くすることができる。よって、浸透圧発電装置および塩供給部により、製塩装置で製造した塩を電力に変換することができる。従って、塩は浸透圧発電装置で電力を発生させるエネルギーを有しており、製塩装置で製造した塩を貯蔵することにより高いエネルギー密度でエネルギーを蓄えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の淡水化システムの概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態の淡水化システムに含まれる海水取水装置の概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の淡水化システムに含まれる海水取水装置の概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の淡水化システムの一部の概略構成図である。
【図５】本発明の一実施形態の淡水化システムの一部の概略構成図である。
【図６】本発明の一実施形態の淡水化システムの一部の概略構成図である。
【図７】本発明の一実施形態の淡水化システムの一部の概略構成図である。
【図８】本発明の一実施形態の淡水化システムの一部の概略構成図である。
【図９】本発明の一実施形態の淡水化システムの一部の概略構成図である。
【図１０】本発明の一実施形態の淡水化システムの一部の概略構成図である。
【図１１】本発明の一実施形態の淡水化システムの一部の概略構成図である。
【図１２】本発明の一実施形態の淡水化システムの一部の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の淡水化システムは、脱塩装置と、製塩装置と、浸透圧発電装置と、塩供給部とを備え、前記脱塩装置は、塩水を逆浸透膜により淡水と濃縮塩水とに分離し、かつ、前記淡水および前記濃縮塩水をそれぞれ排出するように構成され、前記製塩装置は、前記脱塩装置から排出された濃縮塩水に含まれる塩分を析出させることにより塩を製造するように構成され、前記浸透圧発電装置は、前記脱塩装置から排出された濃縮塩水が流れる高濃度側流路と、淡水または塩水が流れる低濃度側流路と、前記高濃度側流路と前記低濃度側流路とを仕切る半透膜と、前記高濃度側流路または前記低濃度側流路と連通した水力発電タービンとを有し、前記塩供給部は、前記高濃度側流路を流れる濃縮塩水に前記製塩装置により製造された塩を供給することにより前記濃縮塩水の塩分濃度を上昇させることを特徴とする。
なお、本発明において、塩水とは、海から取水した塩水をいい、濃縮塩水とは、海から取水した塩水を脱塩装置により塩分を濃縮した塩水をいう。
【００１０】
本発明の淡水化システムにおいて、前記製塩装置が製造した塩を貯蔵する塩貯蔵部をさらに備え、前記塩供給部は、前記高濃度側流路を流れる濃縮塩水に前記塩貯蔵部に貯蔵した塩を供給するように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、浸透圧発電装置により電力に変換することができる塩を塩貯蔵部に貯蔵することができるため、エネルギーを高いエネルギー密度で蓄えることができる。
本発明の淡水化システムにおいて、前記脱塩装置に供給する塩水、前記低濃度側流路に供給する淡水または塩水、前記脱塩装置、あるいは前記低濃度側流路を加熱する加熱部をさらに備えることが好ましい。
このような構成によれば、水分子の動きが活発になり、脱塩装置が備える逆浸透膜または浸透圧発電装置が備える半透膜に水を浸透しやすくすることができる。このことにより、脱塩装置の淡水化効率を向上させることまたは浸透圧発電装置の発電量を大きくすることができる。
【００１１】
本発明の淡水化システムにおいて、太陽電池をさらに備え、前記加熱部は、前記太陽電池が太陽光を受光することにより生じる熱を移動させる熱交換により、前記脱塩装置に供給する塩水、前記低濃度側流路に供給する淡水または塩水、前記脱塩装置、あるいは前記低濃度側流路を加熱するように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、太陽電池の温度上昇を抑制することができ太陽電池の光電変換効率の低下を抑制することができる。また、脱塩装置が備える逆浸透膜または浸透圧発電装置が備える半透膜に水を浸透しやすくすることができ、脱塩装置の淡水化効率を向上させることまたは浸透圧発電装置の発電量を大きくすることができる。
本発明は、脱塩装置と、製塩装置と、浸透圧発電装置と、加熱部とを備え、前記脱塩装置は、塩水を逆浸透膜により淡水と濃縮塩水とに分離し、かつ、前記淡水および前記濃縮塩水をそれぞれ排出するように構成され、前記製塩装置は、前記脱塩装置から排出された濃縮塩水に含まれる塩分を析出させることにより塩を製造するように構成され、前記浸透圧発電装置は、前記脱塩装置から排出された濃縮塩水が流れる高濃度側流路と、淡水または塩水が流れる低濃度側流路と、前記高濃度側流路と前記低濃度側流路とを仕切る半透膜と、前記高濃度側流路または前記低濃度側流路と連通した水力発電タービンとを有し、加熱部は、前記脱塩装置に供給される塩水、前記低濃度側流路に供給する淡水または塩水、前記脱塩装置、あるいは前記低濃度側流路を加熱するように設けられた淡水化システムも提供する。
本発明の淡水化システムによれば、脱塩装置が備える逆浸透膜または浸透圧発電装置が備える半透膜に水を浸透しやすくすることができ、脱塩装置の淡水化効率を向上させることまたは浸透圧発電装置の発電量を大きくすることができる。
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００１３】
淡水化システム
図１は、本実施形態の淡水化システム７０の概略構成図である。また、図４〜１２は、本実施形態の淡水化システム７０の一部の概略構成図である。
本実施形態の淡水化システム７０は、脱塩装置２５と、製塩装置３８と、浸透圧発電装置３０と、塩供給部６６とを備え、脱塩装置２５は、塩水を逆浸透膜により淡水と濃縮塩水とに分離し、かつ、前記淡水および前記濃縮塩水をそれぞれ排出するように構成され、製塩装置３８は、脱塩装置２５から排出された濃縮塩水に含まれる塩分を析出させることにより塩を製造するように構成され、浸透圧発電装置３０は、脱塩装置２５から排出された濃縮塩水が流れる高濃度側流路３５と、淡水または塩水が流れる低濃度側流路３４と、高濃度側流路３５と低濃度側流路３４とを仕切る半透膜３２と、高濃度側流路３５または低濃度側流路３４と連通した水力発電タービン３７とを有し、塩供給部６６は、高濃度側流路３５を流れる濃縮塩水に製塩装置３８により製造された塩を供給することにより前記濃縮塩水の塩分濃度を上昇させることを特徴とする。
また、本実施形態の淡水化システム７０は、海水取水装置２０、ろ過装置５０、光触媒部４８、自然エネルギーを用いた発電装置、塩貯蔵部６７、加熱部４０などを備えることができる。
以下、本実施形態の淡水化システム７０について説明する。
【００１４】
１．海水取水装置
本実施形態の淡水化システム７０に含まれる海水取水装置は、淡水化する塩水の原料となる海水を取水できれば特に限定されないが、例えば、図２、３に示したような構造を有することができる。
図２、３は、それぞれ海水取水装置２０の構成を示す概略断面図である。
本実施形態の淡水化システム７０では、海水取水装置２０が備えるポンプ１２ｄにより、塩水を取水することができる。取水した塩水は、ろ過装置５０に流入させることができる。また、取水した塩水は、光触媒装置を流通した後ろ過装置５０に流入してもよい。
海水取水装置２０は、海岸近くに設けられかつ井戸穴を有しかつ地中に浸透した海水が前記井戸穴の側壁又は底から流入するように設けられた井戸３と、貯水槽４と、井戸３と貯水槽４とを連通させる連通流路８と、前記井戸内の塩水または前記貯水槽内の塩水を揚水するポンプ１２ｄとを備え、井戸３は、井戸３内の塩水６の水面の水位が海水面の水位に連動するように設けられ、連通流路８は、井戸３内の塩水６の水面の水位が高くなると井戸３内の塩水６が貯水槽４に流入するように設けられ、貯水槽４は、井戸３から流入した塩水７を貯留する。
【００１５】
１−１．井戸
井戸３は、海岸近くに設けられる。また、井戸３は、海水が地中から流入するように設けられる。井戸３の井戸穴は、例えば、油圧ショベルやボーリング機械などで砂浜などを掘削し、金属管やコンクリート管などの井戸管を砂浜などに埋設することにより形成することができる。
井戸３は、例えば、海水が井戸穴の底（海水流入部）の砂礫層１から井戸内に流入するように設けてもよく、井戸穴の側壁の流入孔１０を設けた海水流入部から海水が井戸３に流入するように設けてもよい。流入孔１０は、例えば、側壁に直径０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の穴を設けることにより形成してもよく、幅が０．５〜２ｍｍ程度のスリットを設けることにより形成してもよく、側壁に網状の材料や多孔質材料を用いることにより形成してもよい。
【００１６】
井戸３の深さは、井戸の底が大潮の干潮時における海水面より深くなり、海水が井戸３に流入することができれば特に限定されないが、例えば、７ｍ以上４０ｍ以下とすることができる。また、深い部分は内径１０ｃｍ〜３０ｃｍ程度の金属管などで形成し、浅い部分はコンクリートなどで多くの塩水を溜めることができるように設けてもよい。
なお、井戸３内の塩水は、井戸３内に設けた揚水管内の塩水をポンプ１２ｄにより揚水することにより取水することができる。
【００１７】
井戸３の海水流入部が砂礫層１などを介して海と繋がっていると、海から砂礫層１に浸透した海水が海水流入部から井戸３内に流入することができる。また、井戸３内の塩水は海水流入部から砂礫層１に流出することもできる。このため、井戸３に海水流入部を設けることにより、井戸内の塩水の水面の水位が、海の干満に伴う海水面の水位に連動することになる。このため、満潮時に井戸３内の塩水を揚水することにより、揚水に用いるポンプの消費エネルギーを低くすることができる。例えばセイシェルなどの干満の差（約９ｍ）が大きい地域において、より消費エネルギーを低くすることができる。
【００１８】
流入孔１０を有する海水流入部を、図２のように井戸３の底および側壁の広い範囲に設けてもよい。このことにより、井戸３に流入する海水の量を多くすることができ、井戸３から取水する塩水の量を多くすることができる。
また、海水流入部を図３のように大潮の干潮における海水面より低い部分に設け、大潮の干潮における海水面よりも高い部分は、非透水性を有する非透水部とすることができる。このことにより、深い砂礫層１から井戸３内に海水を流入させることができ、この海水が通過する砂礫層１の距離を長くすることができる。このことにより、井戸３に流入する海水の砂礫層１によるろ過距離を長くすることができ、井戸３内の塩水の水質を向上させることができる。
【００１９】
また、図３のように海水流入部と非透水部とを設けると、井戸３を、井戸３内の塩水の水面の上の気体が実質に密閉された気密構造とすることができる。井戸３が図３のような気密構造を有すると井戸３内の塩水６の水位を高くすることができる。また、井戸内の気圧を低くすることができ、井戸内に生じた水滴を塩水に流入させることができる。このことを以下に説明する。
上げ潮においては、井戸３の上部に設けたリークバルブ１５を開き流入孔１０から井戸３内に海水を流入させる。満潮となると、井戸３内の塩水６の水面の水位は、満潮時の海面の水位と実質的に同じになる。この際、リークバルブ１５を閉じる。引き潮となり、海水面の水位が低くなると、海水面の水位に連動して井戸３内の塩水６の水面の水位も低下するが、塩水６の水位が低下すると、井戸３内の気圧が低下する。このため、井戸３内の気圧と大気圧との間に差が生じ、井戸３内の塩水６の水面の水位は、海水面よりも高くなる。また、井戸３内の気圧が低下すると、塩水６が気化しやすくなり井戸３内の水蒸気の量が増加する。
次に、リークバルブ１５を閉めたまま上げ潮となり、井戸３内の塩水の水位が上昇すると、井戸３内の気圧は上昇し、井戸３内の水蒸気は水滴となり井戸３内の塩水に流入する。このため、井戸３内の塩水の塩分濃度は低下する。このことにより、井戸３内の塩水を取水して淡水化するコストを低減することができる。
【００２０】
なお、連通流路８を介して貯水槽４内の気体が井戸３内に流入しないように連通流路８の貯水槽４側の開口を貯水槽４内の塩水中となるように設けることができる。例えば、連通流路の流出口を貯水槽４の底部に近接して設けることができる。また、井戸３内の気圧が低下することにより、貯水槽４に溜めた塩水が井戸３内に流入することを抑制するために連通流路８は逆流防止弁２２を有することができる。
【００２１】
井戸３は、井戸３の底部に近接した流入口を有し、ポンプ１２ｅに接続された浚渫管を有することができる。また、流入孔１０などから井戸３内に侵入し、井戸３の底部３に堆積した砂や土は、浚渫管の流入口から吸揚され、井戸３から排出される。このような浚渫用設備を備えることにより、井戸３内に砂や土が溜まるのを抑制することができ、井戸３から取水できる塩水の量が減少することを抑制することができる。
また、井戸３は、傾斜した底部を有することができる。また、浚渫管の流入口は、傾斜した底部の最低部に近接して設けることができる。このことにより、井戸３の底部に堆積した砂や土を最低部に集めることができ、集めた砂や土を浚渫管により吸揚することができる。
また、井戸３に引き上げ可能に設けられた可動底を設けることもできる。このことにより、可動底を引き上げ井戸の底に堆積した砂や土を浚渫することができる。
井戸３の底に堆積した砂や土の浚渫は、例えば、満潮時に行うことができる。このことにより、浚渫に要する消費エネルギーを小さくすることができる。
【００２２】
１−２．貯水槽、連通流路
貯水槽４は、連通流路８により井戸３と連通し、井戸３から流入した塩水を貯留できるように設けられる。また、連通流路８は、井戸３内の塩水の水面の水位が高くなると井戸３内の塩水が貯水槽４に流入するように設けられる。
連通流路８の井戸３側の流入口は、満潮時の海水面の水位よりも少し低い位置に設けることができる。このことにより、満潮時に井戸３内の塩水の水位は連通流路８の井戸３側の流入口よりも高くなり、井戸３内の塩水を連通流路８に流入させることができ、連通流路８を流れた塩水を貯水槽４に流入させることができる。また、連通流路８の井戸３側の流入口をこの位置に設けることにより、干潮により井戸３内の塩水の水位が低下したときに、貯水槽４内の塩水が連通流路８を介して井戸３に流入することを防止することができ、貯水槽４が井戸３から流入した塩水を貯留することができる。
【００２３】
貯水槽４は、井戸３から流入した塩水を貯留できるものであれば特に限定されないが、例えば、コンクリート製であってもよく、プラスチック製であってもよく、金属製であってもよい。
また、貯水槽４は、井戸３と隔壁により分離された水槽であってもよい。また、この場合、連通流路８は、隔壁またはその上端に設けられてもよい。
なお、貯水槽４は、ポンプ１２ｄに接続された揚水管を内部に有することができる。この揚水管から貯水槽４内の塩水を取水することができる。
【００２４】
貯水槽４は、淡水が流入することができるように設けられてもよい。このことにより、貯水槽４内の塩水の塩分濃度を低下させることができ、塩水を淡水化するときのコストを低減することができる。貯水槽４に流入する淡水は、例えば、淡水化プラントによる淡水化に伴い副生成する淡水であってもよく、地下水であってもよく、河川などから取水した淡水であってもよい。
連通流路８は、管状の流路であってもよく、井戸３と貯水槽４とを分離する隔壁上に設けられ井戸３内の塩水がオーバーフローすることにより塩水が流れるような流路であってもよい。
【００２５】
２．光触媒装置
光触媒装置は、光触媒部４８を備え、太陽光を受光できるように設けられる。光触媒装置に流入した塩水は、受光することにより光触媒活性が生じた光触媒部４８に接触した後、光触媒装置から流出する。塩水をこのような光触媒装置を流通させることにより、塩水に含まれる有機物を光触媒部４８の光触媒活性により分解除去することができる。特に、海水中に含まれる微量の臭素から生成される可能性のある臭素酸を分解することができる。また、ろ過装置５０、脱塩装置２５などにおける膜の目詰まりを抑制することができ、さらに、塩水に菌などが繁殖することを抑制することができる。
光触媒部４８には、酸化チタンなど公知の光触媒材料を用いることができる。
【００２６】
３．ろ過装置、塩水槽
ろ過装置５０は、ＭＦ（精密ろ過）膜またはＵＦ（限外ろ過）膜などのろ過膜５１により流入した塩水のろ過を行う。このようなろ過装置５０を設けることにより、塩水に含まれる微粒子や菌体などを除去することができる。ろ過装置５０は、ろ過膜５１によりろ過するために加圧装置または減圧装置を備えることができる。
ろ過装置５０によりろ過された塩水は、塩水槽５５に溜められ、その後、ポンプ１２ａにより脱塩装置２５に供給される。また、塩水槽５５に貯留した塩水は、浸透圧発電装置３０の低濃度側流路３４に供給されてもよい。
なお、塩水槽５５に貯留される塩水の塩分濃度は、海水の塩分濃度と実質的に同じであり、海水を取水する場所により異なるが、約３．５％程度である。
また、塩水槽５５に貯留する塩水を昇温させる加熱部４０を設けてもよい。加熱部４０については後述する。
【００２７】
ポンプ１２ａとしては、タービンポンプやプランジャーポンプなどの高圧ポンプを用いることができ、ポンプ１２ａにより加圧を行った約６０気圧の塩水を脱塩装置２５に供給する。このことにより、脱塩装置２５において供給された塩水を逆浸透膜によりろ過することができ、脱塩装置２５により淡水を製造することができる。
また、ポンプ１２ａは、太陽電池２８などの自然エネルギーを用いた発電装置から供給される電力により駆動されてもよい。また、ポンプ１２ａは、浸透圧発電装置３０から供給される電力により駆動されてもよい。
【００２８】
４．脱塩装置
脱塩装置２５は、供給された塩水をろ過し淡水と濃縮塩水とを分離する逆浸透膜（ＲＯ膜）と、分離された淡水を排出する淡水用排出口１６と、分離された濃縮塩水を排出する濃縮塩水用排出口１７とを有する。また、脱塩装置２５は、逆浸透膜により仕切られた塩水流路および淡水流路を備えることができる。逆浸透膜は、直径が約２ナノメートル以下の孔が多数設けられており、水分子はこの孔を通過することができるが、水和したナトリウムイオンや塩素イオンはこの孔を通過することができない。脱塩装置２５はこの逆浸透膜の性質を利用して塩水をろ過し淡水と濃縮塩水とを製造する。
なお、脱塩装置２５内の塩水の温度を上昇させると、水分子の動きを活発にすることができ、水が逆浸透膜を通りやすくなるため、脱塩装置２５の淡水化率を向上させることができる。
【００２９】
脱塩装置２５には、ポンプ１２ａなどによる加圧により約６０気圧の水圧を有する塩水が供給され、脱塩装置２５に供給された塩水は、塩水流路を流れる。塩水流路を流れる塩水に含まれる水分子は、塩水流路を流れる塩水と、淡水流路との圧力差により逆浸透膜の孔を通過し、淡水流路において淡水となる。また、塩水流路を流れる塩水に含まれるナトリウムイオンや塩素イオンは、逆浸透膜の孔を通過することができないため、塩水流路を流れていく。このため、塩水流路の出口である濃縮塩水用排出口１７からは濃縮塩水が排出され、淡水流路の出口である淡水用排出口１６からは淡水が排出される。
なお、濃縮塩水用排出口１７から排出される濃縮塩水の塩分濃度は、脱塩装置２５に供給する塩水の塩分濃度により異なるが、約５．５％〜６．０％程度である。
また、濃縮塩水用排出口１７から排出される濃縮塩水が水力発電タービンに流入するように設けることもできる。塩水流路を流れる濃縮塩水はポンプ１２ａにより加圧されているため、この圧力を利用して水力発電タービンにより発電することができる。
脱塩装置２５から排出された淡水は、淡水タンク５７に貯留され、生活用水などとして利用される。
脱塩装置２５から排出された濃縮塩水は、濃縮塩水槽５６に貯留される。また、脱塩装置２５から排出された濃縮塩水は、製塩装置３８に供給されてもよい。
濃縮塩水６２は、後述する浸透圧発電装置３０により電力に変換することができるため、浸透圧発電装置３０により電力を発生させるエネルギーを有する。従って、濃縮塩水を濃縮塩水槽５６に貯留することにより、エネルギーを蓄えることができる。
【００３０】
５．自然エネルギーを用いた発電装置
自然エネルギーを用いた発電装置としては、たとえば、太陽電池２８、太陽熱発電装置、風力発電装置、波力発電装置、潮汐力発電装置、地熱発電装置、海洋温度差発電装置、バイオマス発電装置などである。
このような自然エネルギーを用いた発電装置の電力によりポンプ１２ａなどを駆動させることにより、化石燃料や核燃料を用いずに発電した電力により塩水を淡水化することができる。
【００３１】
ここでは、自然エネルギーを用いた発電装置が太陽電池２８である場合について説明する。
太陽電池２８は、太陽光を受光することにより光起電力が生じるものであれば特に限定されない。また、太陽電池２８が発電した電力は、ポンプ１２ａなどに供給され塩水の淡水化に利用される。太陽電池２８は、夜間発電することができないため、夜間は、系統電力や後述する浸透圧発電装置３０により発電される電力を利用して塩水を淡水化することができる。
太陽電池２８は、熱交換器４５の吸熱部４６により冷却されるように設けることができる。このことにより、太陽電池２８の温度が上昇し太陽電池２８の発電能力が低下することを抑制することができる。なお、太陽電池２８は受光面とその裏面とを有し、吸熱部２６は、太陽電池２９の裏面上に設けることができる。
なお、熱交換器４５については後述する。
【００３２】
６．浸透圧発電装置
浸透圧発電装置３０は、脱塩装置２５または製塩装置３８から排出された濃縮塩水６２が流れる高濃度側流路３５と、淡水または塩水が流れる低濃度側流路３４と、高濃度側流路３５と低濃度側流路３４とを仕切る半透膜３２と、高濃度側流路３５または低濃度側流路３４と連通した水力発電タービン３７とを有する。
また、浸透圧発電装置３０は、太陽電池２８などの自然エネルギーを用いた発電装置の発電量が低下すると発電し、電力をポンプ１２ａに供給するように設けることができる。このことにより、自然エネルギーを用いた発電装置の発電量が変動し、発電量が低下した場合でも、浸透圧発電装置３０により発電し、発電した電力を利用して脱塩装置２５により淡水を製造することができる。このことにより、自然エネルギーを用いた発電装置の発電量が低下した場合でも、安定して淡水を製造することができる。
なお、半透膜３２は、例えば、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜などである。
【００３３】
自然エネルギーを利用した発電装置の発電量が低下し、浸透圧発電装置３０により発電する場合、水供給部２３により低濃度側流路３４に淡水または塩水を供給し、濃縮塩水供給部２４により濃縮塩水６２を高濃度側流路３５に供給する。このことにより、高濃度側流路３５を流れる塩水と低濃度側流路３４を流れる淡水または塩水との間の塩分濃度差により半透膜３２に浸透圧を生じさせることができ、この浸透圧により低濃度側流路３４を流れる淡水または塩水に含まれる水が半透膜３２を浸透し高濃度側流路３５を流れる塩水に流入する。このため、浸透圧は、低濃度側流路３４に淡水または塩水を供給する流路または高濃度側流路３５から塩水を排出する流路に水流を生じさせる。従って、水力発電タービン３７をこのどちらかの流路に設置することにより、浸透圧により生じた水流によりタービンを回転させることができ、発電することができる。水力発電タービン３７により発電された電力は、ポンプ１２ａなどに供給される。
なお、半透膜３２に生じる浸透圧は、高濃度側流路３５を流れる水の塩水濃度と低濃度側流路３４を流れる水の塩水濃度との差が大きいほど大きくなる。また、低濃度側流路３４に流れる水の温度が、高濃度側流路３５に流れる水の温度よりも高く、これらの温度差が大きいほど、半透膜３２に生じる浸透圧は大きくなる。
【００３４】
低濃度側流路３４に低コストで大量に入手可能である淡水又は塩水を流し、高濃度側流路３５に脱塩装置２５の副生成物として生成された濃縮塩水を流すことにより、浸透圧発電装置３０は発電する。従って、浸透圧発電装置３０により脱塩装置２５の副生成物である濃縮塩水を電力に変換することができ、濃縮塩水は浸透圧発電装置３０により電力を発生させるエネルギーを有する。
従って、脱塩装置２５により製造された濃縮塩水６２を濃縮塩水槽５６などにより貯留すると、エネルギーを蓄えることができる。
【００３５】
また、低濃度側流路３４を流れる水の塩分濃度と高濃度側流路３５を流れる水の塩分濃度との差が大きいほど、半透膜３２に生じる浸透圧は大きくなり、低濃度側流路３４から高濃度側流路３５に流入する水の量は大きくなる。その結果、浸透圧発電装置３０の発電量も大きくなる。従って、浸透圧発電装置３０による発電量は、高濃度側流路３５に供給できる濃縮塩水の塩分濃度が高いほど大きくなる。
従って、脱塩装置２５により製造された濃縮塩水６２を濃縮塩水槽５６などに貯留する場合、濃縮塩水６２の塩分濃度が高いほど高いエネルギー密度でエネルギーを蓄えることができる。
また、塩を濃縮塩水に溶解させると濃縮塩水の塩分濃度は高くなり濃縮塩水のエネルギー密度も高くなるため、浸透圧発電装置３０により濃縮塩水をより大きい電力に変換することができる。よって、塩は、浸透圧発電装置３０により電力を発生させるエネルギーを有する。従って、後述する製塩装置３８により製造した塩を貯蔵すると、エネルギーを蓄えることができる。また、水分が除去されている塩を貯蔵することにより、より高いエネルギー密度でエネルギーを蓄えることができる。
【００３６】
自然エネルギーを利用した発電装置の発電量が回復し、浸透圧発電装置３０による発電を停止する場合、水供給部２３による低濃度側流路３４への淡水または塩水の供給を停止し、濃縮塩水供給部２４による高濃度側流路３５への濃縮塩水６２の供給を停止する。このことにより、半透膜３２を浸透する水の流れがなくなり水力発電タービン３７の回転が止まり発電が停止する。
このように、浸透圧発電装置３０は、起動および停止が比較的容易である。このため、ポンプ１２ａに電力を供給する自然エネルギーを用いた発電装置２９の発電量が低下した場合に、浸透圧発電装置３０による発電を容易に開始することができ、ポンプ１２ａに電力を供給することができる。また、ポンプ１２ａに電力を供給する自然エネルギーを用いた発電装置２９の発電量が回復した場合に、浸透圧発電装置３０による発電を容易に停止することができる。
【００３７】
水供給部２３は、低濃度側流路３４に淡水または塩水を供給するように設けられる。水供給部２３は例えば、ポンプ１２ｃと流路を有することができる。水供給部２３が低濃度側流路３４に淡水を供給する場合、水供給部２３は、例えば、淡水化システム７０による淡水化に伴い副生成する淡水を低濃度側流路３４に供給してもよく、地下水を低濃度側流路３４に供給してもよく、河川などから取水した淡水を低濃度側流路３４に供給してもよい。水供給部２３が低濃度側流路３４に塩水を供給する場合、塩水槽５５に貯留した塩水を低濃度側流路３４に供給することができる。この場合、塩水槽５５に貯留した塩水は、塩分濃度が実質的に海水と同じ約３．５％であり、高濃度側流路３５に脱塩装置２５の濃縮塩水排出口１７から排出された濃縮塩水を流すことにより、低濃度側流路３４と高濃度側流路３５との間の塩分濃度差による浸透圧を生じさせることができる。なお、高濃度側流路３５を流れる濃縮塩水は、塩供給部６６により供給された塩により塩分濃度が上昇している。また、塩水槽５５に貯留した塩水は、ろ過装置５０によりろ過されているため、半透膜３２の目詰まりなどを抑制することができる。
【００３８】
濃縮塩水供給部２４は、脱塩装置２５の濃縮塩水用排出口１７から排出された濃縮塩水６２を高濃度側流路３５に供給するように設けられる。また、濃縮塩水供給部２４は、濃縮塩水排出口１７から排出された後、製塩装置３８を流通した濃縮塩水を高濃度側流路３５に供給するように設けられてもよい。濃縮塩水供給部２４は、例えば、ポンプ１２ｂと、濃縮塩水槽５６と、流路とを有することができる。
濃縮塩水槽５６は、脱塩装置２５の濃縮塩水用排出口１７から排出される濃縮塩水６２を貯留する。また、濃縮塩水槽５６は、濃縮塩水用排出口１７から排出された後、製塩装置３８を流れた濃縮塩水６２を貯留することができる。また、濃縮塩水槽５６は、塩供給部６６により供給される塩が溶解することによりその内部の濃縮塩水６２の塩分濃度が高くなるように設けることができる。
浸透圧発電装置３０により電力に変換できる濃縮塩水６２を貯留する濃縮塩水槽５６を備えることにより、エネルギーを蓄えることができる。
【００３９】
ポンプ１２ｂは、浸透圧発電装置３０を起動させる際、濃縮塩水槽５６に貯留した濃縮塩水６２の高濃度側流路３５への供給を開始し、浸透圧発電装置３０を停止させる際、高濃度側流路３５への濃縮塩水６２の供給を停止するように設けられる。
また、ポンプ１２ｂは、高濃度側流路３５に供給する濃縮塩水６２の量を調節できるように設けることもできる。
また、濃縮塩水供給部２４は、高濃度側流路３５に供給する濃縮塩水６２の量を調節するための流量調節用バルブを備えることもできる。
ポンプ１２ｂまたは流量調節用バルブにより高濃度側流路３５に供給する濃縮塩水６２の量を調節することにより、浸透圧発電装置３０による発電を効率化することができる。
【００４０】
浸透圧発電装置３０は、半透膜３２に生じる浸透圧を測定するセンサ部３６を有してもよい。センサ部３６は、例えば、低濃度側流路３４を流れる水の水圧と高濃度側流路３５を流れる水の水圧との差を測定するものであってもよく、低濃度側流路３４を流れる水の塩分濃度と高濃度側流路３５を流れる水の塩分濃度との差を測定するものであってもよい。
濃縮塩水供給部２４は、センサ部３４の測定結果に基づき高濃度側流路３５に供給する濃縮塩水の量を調節するように設けられてもよい。このことにより、浸透圧発電装置３０の発電量が大きくなるように高濃度側流路３５に供給する濃縮塩水の量を調節することができ、浸透圧発電装置３０の発電効率を高くすることができる。例えば、濃縮塩水供給部２４は、半透膜３２を浸透し低濃度側流路３４から高濃度側流路３５に流入する水の量の半分の量の濃縮塩水を高濃度側流路３５に供給するように設けることができる。
【００４１】
７．製塩装置、塩貯蔵部、塩供給部
製塩装置３８は、脱塩装置２５から排出された濃縮塩水に含まれる塩分を析出させることにより塩を製造するように設けられる。また、脱塩装置２５から排出された濃縮塩水の一部が製塩装置３８に流入するように設けることができる。このことにより、濃縮塩水に含まれる塩分を固体の塩に変換することができる。また、製塩装置３８により製造された塩は、高濃度側流路３５を流れる濃縮塩水に溶解させることにより浸透圧発電装置３０において半透膜３２に浸透圧を発生させ電力に変換される。このため、塩は、浸透圧発電装置３０により電力を生じさせるエネルギーを有している。従って、固体の塩の状態でエネルギーを貯蔵することが可能になる。固体の塩は、水分が除去されているため、濃縮塩水に比べ高密度で塩化ナトリウムなどを含んでいる。このため、塩分を固体の状態で貯蔵することにより、より高いエネルギー密度でエネルギーを蓄えることができる。
製塩装置３８で製造された塩は、塩貯蔵部６７に貯蔵した後塩供給部６６により濃縮塩水に供給してもよく、製塩装置３８から塩供給部６６に供給し濃縮塩水に供給してもよい。製塩装置３８で製造された塩を塩貯蔵部６７に貯蔵することにより、より多くの塩を貯蔵することができる。
なお、製塩装置３８を流通した濃縮塩水は、濃縮塩水槽５６に流入するように設けることができる。
濃縮塩水に含まれる塩分を析出させる方法は、例えば、太陽光を受光することにより生じる熱により濃縮塩水に含まれる水分を蒸発させることにより、塩を析出させる方法が挙げられる。
【００４２】
製塩装置３８は、例えば、図４に示した淡水化システムに含まれる製塩装置３８のように２つのローラー７２により回転するベルト７３を有する塩製造手段６８を備えることができる。また、このベルト７３の一部が濃縮塩水６２に浸漬し、ベルト７３の他の部分が空気中となるように設けることができる。このような構成において、ローラー７２によりベルト７３を回転させると、ベルト７３の濃縮塩水６２に浸漬した部分においてベルト７３に濃縮塩水６２が付着し、濃縮塩水６２から引き上げられたベルト７３の部分において、ベルト７３に付着した濃縮塩水６２に含まれる水分を蒸発させ塩を析出させることができる。このベルト７３上に析出させた塩６５を回収することにより塩を製造することができる。
【００４３】
また、ベルト７３に付着した濃縮塩水６２の水分を蒸発させるために、製塩装置３８に太陽光が入射するように設けることができる。
さらに製塩装置３８において発生させた水蒸気は、水蒸気の状態または蒸留水として淡水タンク５７に流入させることができる。このことにより製造できる淡水の量を増やすことができる。
【００４４】
製塩装置３８は、例えば、図５に示した淡水化システムに含まれる製塩装置３８のように階段構造を有することができる。このような階段構造の最上段に脱塩装置２５から排出された濃縮塩水を供給すると、濃縮塩水は各段を流れ下っていく。この流れにより濃縮塩水と空気とを気液接触させることができ、濃縮塩水に含まれる水分を蒸発させ塩を析出させることができる。各段上の析出させた塩を回収することにより、塩を製造することができる。
また、階段構造を流れる濃縮塩水６２の水分を蒸発させるために、製塩装置３８に太陽光が入射するように設けることができる。さらに製塩装置３８において発生させた水蒸気は、水蒸気の状態または蒸留水として淡水タンク５７に流入させることができる。
【００４５】
製塩装置３８は、例えば、図６に示した淡水化システムに含まれる製塩装置３８のように傾斜構造を有することができる。このような傾斜構造の最上部に脱塩装置２５から排出された濃縮塩水を供給すると、濃縮塩水は傾斜構造を流れ下っていく。この流れにより濃縮塩水と空気とを気液接触させることができ、濃縮塩水に含まれる水分を蒸発させ塩を析出させることができる。傾斜構造の斜面上から析出させた塩を回収することにより、塩を製造することができる。
また、傾斜構造を流れる濃縮塩水６２の水分を蒸発させるために、製塩装置３８に太陽光が入射するように設けることができる。さらに製塩装置３８において発生させた水蒸気は、水蒸気の状態または蒸留水として淡水タンク５７に流入させることができる。
【００４６】
製塩装置３８は、例えば、図７に示した淡水化システムに含まれる製塩装置３８のように傾斜するように設けた網７５を有することができる。また、製塩装置３８は、網７５の下側に別の網７５を有することもできる。このような網７５の最上部に脱塩装置２５から排出された濃縮塩水を供給すると、濃縮塩水は、網７５を伝って流れ下っていく。また、濃縮塩水の一部は、網７５から落下し、下の網７５を伝って流れる。この流れにより濃縮塩水と空気とを気液接触させることができ、濃縮塩水に含まれる水分を蒸発させ塩を析出させることができる。網７５の網目が詰まる程度に塩が析出した後、塩を回収することにより塩を製造することができる。
また、網７５を流れる濃縮塩水６２の水分を蒸発させるために、製塩装置３８に太陽光が入射するように設けることができる。さらに製塩装置３８において発生させた水蒸気は、水蒸気の状態または蒸留水として淡水タンク５７に流入させることができる。
【００４７】
塩供給部６６は、製塩装置３８により製造された塩、または製塩装置３８により製造され塩貯蔵部６７に貯蔵された塩を高濃度側流路３５を流れる濃縮塩水に供給するように設けられる。なお、塩供給部６６は、自動的に濃縮塩水に塩を供給できるように設けられてもよく、手動で濃縮塩水に塩を供給できるように設けられてもよい。
塩供給部６６は、図１に示した淡水化システムのように濃縮塩水槽５６内の濃縮塩水に塩を供給するように設けてもよい。また、図９に示した淡水化システムのように濃縮塩水槽５６と高濃度側流路３５との間の流路を流れる濃縮塩水に塩を供給するように設けてもよい。この場合、塩供給部６６により供給された塩が濃縮塩水槽５６内または流路内の濃縮塩水に溶解し濃縮塩水の塩分濃度が上昇する。この塩分濃度が上昇した濃縮塩水は、ポンプ１２ｂにより高濃度側流路３５に供給され高濃度側流路３５を流れる。このことにより、浸透圧発電装置３０の半透膜３２に生じる浸透圧が大きくなり、浸透圧発電装置３０の発電量を大きくすることができる。
また、塩が濃縮塩水に溶解することにより生じる溶解熱により、濃縮塩水の温度を低下させることができるため、高濃度側流路３５を流れる塩水の温度を低下させることができ、半透膜３２に生じる浸透圧を大きくすることができる。
【００４８】
塩供給部６６は、図８に示した淡水化システムのように高濃度側流路３５に直接塩を供給するように設けてもよい。この場合、塩供給部６６により供給された塩が高濃度側流路３５を流れている濃縮塩水に溶解し濃縮塩水の塩分濃度が上昇する。このことにより、浸透圧発電装置３０の半透膜３２に生じる浸透圧が大きくなり、浸透圧発電装置３０の発電量を大きくすることができる。また、高濃度側流路３５においては、低濃度側流路３４から半透膜３２を介して水が流入するため塩水の塩分濃度が低下する。このため、塩供給部６６により供給された塩は、濃縮塩水に溶解しやすく、より多くの塩を濃縮塩水に供給することができる。このことにより、浸透圧発電装置３０の発電量をより大きくすることができる。
また、塩供給部６６から供給された塩は、濃縮塩水と共に高濃度側流路３５を流れてもよい。高濃度側流路３５を流れる塩水は下流ほど塩分濃度が低下するため、低濃度側流路３４から高濃度側流路３５に流入する水の量も下流ほど少なくなる。高濃度側流路３５に、濃縮塩水と共に固体の塩を流すことによりこのような塩分濃度の低下を小さくすることができる。
さらに、塩が濃縮塩水に溶解することにより生じる溶解熱により、高濃度側流路３５を流れる塩水の温度を低下させることができ、半透膜３２に生じる浸透圧を大きくすることができる。
【００４９】
８．加熱部、熱交換器
加熱部４０は、脱塩装置２５に供給する塩水または脱塩装置２５を加熱するように設けることができる。このことにより、脱塩装置２５内の水の温度を高くすることができ、水分子の動きを活発にすることができる。このことにより脱塩装置２５の逆浸透膜を水が通りやすくなり、脱塩装置２５の淡水化効率を向上させることができる。
【００５０】
また、加熱部４０は、浸透圧発電装置３０の低濃度側流路３４に供給する淡水又は塩水、あるいは浸透圧発電装置３０の低濃度側流路３４を加熱するように設けることができる。このことにより、低濃度側流路３４を流れる淡水又は塩水の温度を上昇させることができ、半透膜３２に生じる浸透圧を大きくすることができる。このことにより、浸透圧発電装置３０の発電量を大きくすることができる。
【００５１】
加熱部４０は、熱交換器４５に含まれる加熱部４０であってもよく、ヒーターであってもよい。ここでは、加熱部４０が熱交換器４５に含まれる場合について説明する。
熱交換器４５は、温度の高い物体から温度の低い物体へ効率的に熱を移動させる機器であり、吸熱部４６と加熱部４０を有する。熱交換器４５は、金属銅や金属アルミニウムなどの高い熱伝導率を有する金属から構成されてもよく、熱媒体を介して熱交換する熱交換器であってもよい。
熱交換器４５の吸熱部４６は、温度が比較的高い部分に設けられるが、例えば、図１、４〜１２に示した淡水化システムのように、太陽電池２８の裏面上に設けることができる。
太陽光を受光できるように設けられた太陽電池２８は、太陽光を受光することにより発電し、発電した電力をポンプ１２ａなどに供給することができる。しかし、太陽電池２８が受光した太陽光の一部は熱となり太陽電池２８の温度を上昇させる。太陽電池２８の温度が上昇すると、太陽電池２８の光電変換効率が低下し、発電量が低下する。このため、太陽電池２８の裏面上に設けた吸熱部４６により太陽電池２８の熱を吸収することにより、太陽電池２８の温度の上昇を抑制することができ、発電量の低下を抑制することができる。
また、熱交換器４５の吸熱部４６は、製塩装置３８で発生させた水蒸気の熱を吸収するように設けてもよい。このことにより、製塩装置３８で発生させた水蒸気から蒸留水を製造することができ、淡水化システム７０による淡水化効率を向上させることができる。
【００５２】
熱交換器４５の加熱部４０は、吸熱部４６から移動してきた熱により脱塩装置２５に供給する塩水などを加熱する。
熱交換器４５の加熱部４０は、例えば、図４のように脱塩装置２５を加熱するように設けることができる。このことにより、太陽電池２８の熱を脱塩装置２５に移動させることができ、脱塩装置２５の温度を上昇させることができる。このことにより、脱塩装置２５の淡水化効率を向上させることができる。
【００５３】
熱交換器４５の加熱部４０は、例えば、図５のように脱塩装置２５に塩水を供給する流路を加熱するように設けることができる。このことにより、太陽電池２８の熱を脱塩装置２５に供給する塩水に移動させることができ、脱塩装置２５内の塩水の温度を上昇させることができる。このことにより、脱塩装置２５の淡水化効率を向上させることができる。
【００５４】
熱交換器４５の加熱部４０は、例えば、図８のように浸透圧発電装置３０の低濃度側流路３４を加熱するように設けることができる。このことにより、低濃度側流路３４を流れる塩水の温度を上昇させることができ、浸透圧発電装置３０の発電量を大きくすることができる。
熱交換器４５の加熱部４０は、例えば、図９のように浸透圧発電装置３０の低濃度側流路３４に塩水を供給する流路を加熱するように設けることができる。このことにより、低濃度側流路３４を流れる塩水の温度を上昇させることができ、浸透圧発電装置３０の発電量を大きくすることができる。
【００５５】
熱交換器４５の加熱部４０は、例えば、図６、７、１０、１１、１２のように脱塩装置２５または浸透圧発電装置３０の低濃度側流路３４に供給する塩水を貯留する塩水槽５５内の塩水を加熱するように設けることができる。なお、淡水化システムを浸透圧発電装置３０の低濃度側流路３４に淡水を供給するように設けている場合、同様の構造で加熱部４０により淡水を溜める水槽内の淡水を加熱するように設けることができる。
加熱部４０により塩水槽５５に貯留した塩水の温度を上昇させ、この温度が上昇した塩水６１を脱塩装置２５に供給することにより、脱塩装置２５内の塩水の温度を上昇させることができ、脱塩装置２５の淡水化効率を向上させることができる。
また、加熱部４０により塩水槽５５に貯留した塩水の温度を上昇させ、この温度が上昇した塩水６１を浸透圧発電装置３０の低濃度側流路３４に供給することにより、低濃度側流路３４を流れる塩水の温度を上昇させることができ、浸透圧発電装置３０の発電量を大きくすることができる。
【００５６】
図６、図１０に示した淡水化システムでは、加熱部４０を塩水槽５５の周りに設けている。このような構造により、太陽電池２８の熱を加熱部４０に移動させ塩水槽５５に貯留した塩水の温度を上昇させることができる。
また、図７、１１に示した淡水化システムでは、加熱部４０である伝熱棒または伝熱格子を塩水槽５５に溜めた塩水６１に浸漬するように設けている。このような構造により、太陽電池２８の熱が加熱部４０である伝熱棒または伝熱格子に移動し塩水槽５５に貯留した塩水の温度を上昇させることができる。
さらに、図１２に示した淡水化システムでは、加熱部４０である伝熱棒、伝熱格子または伝熱板を塩水槽５５の底面上または底面近くに設けている。このような構造によれば、太陽電池２８の熱が加熱部４０である伝熱棒、伝熱格子または伝熱板に移動し塩水槽５５に貯留した塩水の温度を上昇させることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１：砂礫層    ３：井戸    ４：貯水槽    ６：井戸内の塩水    ７：貯水槽内の塩水    ８：連通流路    １０：流入孔    １２、１２ａ〜１２ｅ：ポンプ    １５：バルブ    １６：淡水用排出口    １７：濃縮塩水用排出口    ２０：海水取水装置    ２２：逆流防止弁    ２３：水供給部    ２４：濃縮塩水供給部    ２５：脱塩装置    ２８：太陽電池    ３０：浸透圧発電装置    ３２：半透膜    ３４：低濃度側流路    ３５：高濃度側流路    ３６：センサ部    ３７：水力発電タービン    ３８：製塩装置    ４０：加熱部    ４５：熱交換器    ４６：吸熱部    ４８：光触媒部    ５０：ろ過装置    ５１：ろ過膜    ５５：塩水槽    ５６：濃縮塩水槽    ５７：淡水タンク    ６１：塩水    ６２：濃縮塩水    ６３：淡水    ６５：塩    ６６：塩供給部    ６７：塩貯蔵部    ６８：塩製造手段    ７０：淡水化システム  ７２：ローラー    ７３：ベルト    ７５：網
【図１】
2014117653.tif 000003
【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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