(57)【要約】【課題】被処理液体から、消費電力を抑制し低コストで安定的に処理水を生産する。【解決手段】実施の形態によれば、複数のピストン２９がそれぞれ液密に区分された２つのメイン空間にまたがって往復運動可能に収納され、かつ各メイン空間両端部に連なるメイン空間よりも径小の段差をもつサブ空間を有する回転体２３と、この回転体が回転可能に収納され、原水（低圧）及び高濃度原水（高圧）が入り側流路、原水（高圧）及び高濃度原水（低圧）がそれぞれ出側流路を介して流通する流路付きの第１の開口及び流路付きの第２の開口が形成され、回転体が所定の回転角度回転するごとに、４つのサブ空間に対して、対応する前記４種類の原水をそれぞれ入出力する入り側流路及び出側流路を介して第１の開口群と第２の開口群とに交互につながる構成とした筒状ケースと、回転体が収納された筒状ケースを閉じる蓋体とを備え、高濃度原水（高圧）を利用して原水（低圧）を昇圧して原水（高圧）を生成する動力回収装置である。【選択図】図１０
2014074383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周部長手方向に所定の間隔をもって複数のピストンがそれぞれ液密に区分された２つのメイン空間にまたがって往復運動可能に収納され、かつ各メイン空間両端部に連なる当該メイン空間よりも径小の段差をそれぞれ有するサブ空間を設けた回転体と、
この回転体が回転可能に収納され、内部には入出力される４種類の原水である原水（低圧）及び高濃度原水（高圧）がそれぞれ入り側流路、原水（高圧）及び高濃度原水（低圧）がそれぞれ出側流路を介して流通する流路付きの第１の開口及び流路付きの第２の開口が形成され、前記回転体が所定の回転角度回転するごとに、前記４つのサブ空間に対して、対応する前記４種類の原水をそれぞれ入出力する前記入り側流路及び出側流路を介して前記第１の開口群と前記第２の開口群とに交互につながる構成とした筒状ケースと、
前記回転体が収納された前記筒状ケースを閉じる蓋体とを備え、
前記回転体が前記所定の回転角度回転するごとに交互に前記第１の開口群又は前記第２の開口群を介して今回の前記高濃度原水（高圧）と前記原水（低圧）とを対応する前記サブ空間に供給し、これら原水の動力を利用して前記ピストンの往復運動を行うことにより、前記回転体が既に所定の回転角度回転前のときに前記第２の開口又は前記第１の開口から供給された前回の前記原水（低圧）を昇圧して前記原水（高圧）に生成し前記該当する第１の開口又は第２の開口を通して出力し、また、前記第２の開口又は前記第１の開口から供給された前回の高濃度原水（高圧）の動力を使いはたして低圧となった前記高濃度原水（低圧）を該当する第１の開口又は第２の開口を通して出力することを特徴とする動力回収装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動力回収装置において、
前記回転体は、円周部長手方向に所定の間隔をもって複数のピストンが収納され、かつ前記各ピストン両端部に固定されたピストンヘッドで仕切られるメイン空間の両端部にそれぞれ連なる前記メイン空間よりも小径のピストン規制用の前記サブ空間を設けた芯体と、この芯体が嵌入され、前記４つのサブ空間にそれぞれ個別に対応して前記４種類の原水を入出力させる開口部を設けた筒体とを備えたことを特徴とする動力回収装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の動力回収装置において、
前記回転体は、前記メイン空間を仕切る前記ピストンヘッド両側の空間の断面積の比を変えることにより、前記原水（高圧）の圧力を前記高濃度原水（圧力）の圧力よりも高くすることを特徴とする動力回収装置。
【請求項４】
請求項３に記載の動力回収装置において、
前記メイン空間を仕切る前記ピストンヘッドの両側空間の断面積の比は、前記ピストンを構成する両ピストンヘッドを繋ぐ連結体の径を変えることで実現することを特徴とする動力回収装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載の動力回収装置において、
前記高濃度原水（高圧）と前記原水（低圧）とを対応する前記サブ空間に供給する際、前記回転体が回転する接線方向に向けて該回転体の開口部にぶつけるように投入することにより、該回転体を所定方向へ回転させるとともに、対応する前記サブ空間を通して前記メイン空間に供給して前記ピストンの往復運動を実施することを特徴とする動力回収装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載の動力回収装置において、
前記ケースの外側に設置され、当該ケース内に収納された前記回転体を所定の回転速度で回転する回転駆動源をさらに設けたことを特徴とする動力回収装置。
【請求項７】
請求項６に記載の動力回収装置において、
前記高濃度原水（高圧）又は前記高濃度原水（低圧）の流量を計測する流量計測手段と、この流量計測手段で計測された流量に基づいて前記回転駆動源の回転速度を制御するインバータとをさらに設けたことを特徴とする動力回収装置。
【請求項８】
所定の品質の原水（低圧）を高圧ポンプで所定の圧力まで昇圧し、原水（高圧）としてＲＯ膜装置に注入し、当該ＲＯ膜装置から浄水を取り出す液体処理プラントにおいて、
前記所定の品質の原水（低圧）を分岐し、その分岐された原水（低圧）の一部を前記高圧ポンプに供給する一方、残りの原水（低圧）を導く管路と、
この残りの原水（低圧）を導く管路の出力端と前記ＲＯ膜装置から排出される未ろ過状態の高濃度原水（高圧）を流通する管路の出力端との間に設けられた前記請求項１ないし前記請求項７の何れか一項の構成を有する動力回収装置とを備え、
前記動力回収装置を構成する前記回転体の供給される前記高濃度原水（高圧）を利用して前記回転体のピストンを往復運動させることにより、前記管路から供給されている原水（低圧）を昇圧して前記原水（高圧）とし、前記高圧ポンプから出力される原水（高圧）に合流させることを特徴とする動力回収装置を用いた液体処理プラント。
【請求項９】
所望の圧力の原水をＲＯ膜装置に注入し、当該ＲＯ膜装置からろ過された浄水を取り出す液体処理プラントにおいて、
前記所定の品質の原水（低圧）を導く管路と、
この原水（低圧）を導く管路の出力端と前記ＲＯ膜装置から排出される未ろ過状態の高濃度原水（高圧）を流通する管路の出力端との間に設けられ、後記する回転体に収納されるピストン両端のピストンヘッドでそれぞれ仕切られるメイン空間での該ピストンヘッド両側空間の断面積の比を変えることにより、一方の前記サブ空間に供給される今回の高濃度原水（高圧）の圧力及び流量を利用し、前記回転体が既に所定の回転角度回転前のときに前記別のサブ空間から供給された前回の前記原水（低圧）を高濃度原水（高圧）の圧力のほぼ１／２となる原水（中圧）に変換し、前記他方のサブ空間及びケースの該当系統の流路を経て外部へ出力する前記請求項１ないし前記請求項７の何れか一項の構成を有する動力回収装置と、
この動力回収装置から出力される前記原水（中圧）を前記所望の圧力となる原水（高圧）に昇圧し前記ＲＯ膜装置に注入する高圧ポンプとを備えたことを特徴とする動力回収装置を用いた液体処理プラント。
【請求項１０】
請求項９に記載の動力回収装置を用いた液体処理プラントにおいて、
前記高圧ポンプから出力される前記原水（高圧）の圧力を計測する圧力計測手段と、この圧力計測手段で計測された圧力に基づいて所望の圧力となるように前記高圧ポンプの回転速度を制御するインバータとをさらに設けたことを特徴とする動力回収装置を用いた液体処理プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、動力回収装置及びその装置を用いた液体処理プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＲＯ膜と呼ばれている逆浸透膜を備えたＲＯ膜装置（以下、ＲＯ膜カートリッジと呼ぶ）を使用して複数の成分を含む水（ここでは、以下、原水と呼ぶ）を処理する液体処理プラントが知られている。
【０００３】
一般的な液体処理プラントとしては、例えば塩類を含む電解質溶液の多成分系の海水を淡水化する海水淡水化プラントが挙げられる。
【０００４】
この海水淡水化プラントは、海水が前処理系で一定品質の原水とした後、送水ポンプで０．２ＭＰａ程度に昇圧して保安フィルタに投入する。保安フィルタを通過した原水は２分岐され、その一方分岐管から出力される約半分の原水が高圧ポンプに送られ、ここで約６．０ＭＰａに昇圧された後、ＲＯ膜カートリッジに注入し、ＲＯ膜でろ過された淡水と未ろ過状態である塩などが溶解された約５．７ＭＰａ程度の高濃度原水とに分離して排出する。
【０００５】
他方の分岐管を流れる残りの原水は動力回収装置に供給され、ここでＲＯ膜カートリッジから排出される高濃度原水の圧力を利用して約５．７ＭＰａ程度まで昇圧し出力する。さらに、動力回収装置の出力側には昇圧ポンプが設置され、動力回収装置で昇圧された原水の圧力不足分となる例えば０．３ＭＰａを昇圧して、約６．０ＭＰaの圧力に上昇させた後、高圧ポンプから吐出される高圧原水に合流させる構成である。
【０００６】
ところで、海水淡水化プラントでは、次のような様々な問題が指摘されている。  
（１）  動力回収装置とは別に昇圧ポンプが必要であること。  
従来の海水淡水化プラントでは、動力回収装置で昇圧された原水の圧力不足分を昇圧ポンプで昇圧する構成であるが、昇圧ポンプは、入口圧力が５．７ＭＰａ、出口圧力が６．０ＭＰａと非常に高い圧力を扱うことから、肉厚の部材で構成しなければならず、プラントの高額部品となり、プラントの建設コストが増大する問題がある。
【０００７】
また、昇圧ポンプは、内圧で破壊されないように肉厚の部材で構成しているが、内部流体の漏れなどによる故障が多く、システムの稼働率が低下し、安定した液体処理ができない状態になっている。
【０００８】
（２）  海水淡水化プラントには多数の昇圧ポンプが必要であること。  
海水淡水化プラントの造水能力は、通常，小規模プラントでは一日当り５，０００トン程度、大規模プラントでは３５０，０００トン程度が要求されることが多い。
【０００９】
しかし、大流量の原水を一度に流せるポンプやＲＯ膜カートリッジなどは存在しない。そのため、海水淡水化プラントの淡水生産系を多数並列化して稼動させている。そのため、送水ポンプ、高圧ポンプ、昇圧ポンプなど、多数のポンプを設置する必要がある。その結果、定期的に多数のポンプのメンテナンスが必要となり、ひいてはメンテナンスコストが増大する問題がある。結局、メンテナンスコストを低減化し、プラントの安定した造水を生産するには、ポンプの総数を少なくする必要がある。
【００１０】
（３）  昇圧ポンプの昇圧に費やされる電力が大きい。  
昇圧ポンプの揚程は、ＲＯ膜の状態で変化し、０．０５〜０．３０ＭＰａの範囲である。昇圧ポンプの効率は、ある決まった流量と揚程で最高となり８０％程度となる。
【００１１】
しかし、最高効率点から外れると、ポンプ効率が低下する。昇圧ポンプの場合、揚程が０．０５〜０．３０ＭＰａと変化するため、最高効率点で運転される確率は非常に少なく、ほとんどの期間，例えば４０％〜６０％と低い効率で運転しているのが現状である。
【００１２】
原水を昇圧するのに要する動力、つまり，昇圧ポンプで消費される動力は、真に必要なエネルギー動力Ｗ１／効率ηとから求められる。ここで、真に必要なエネルギー動力Ｗ１（Ｗ）＝揚程（０．０５×１０6Ｐａ〜０．３０×１０6Ｐａ）×流量（ｍ3／ｓ）で表せる。また、効率ηは、昇圧ポンプの効率（例えば５０％）、昇圧ポンプの流量制御を行うインバータの効率（例えば９５％）とすると、それらを総合すると４７％となる。その結果、真に必要なエネルギー動力は２．１倍必要となる。従って、昇圧ポンプの使用は淡水を作るのに要する電力消費を上昇させ、造水コストを上昇させてしまう問題がある。
【００１３】
造水の提供事業者としては、造水が人類にとって不可欠なものであり、可能な限り低コストで、かつ安定的に供給しなければならない使命がある。よって、多数必要とする昇圧ポンプが削除できれば、メンテナンス，電力，建設等のコスト低減、トラブルの頻度を抑制してシステムの稼働率を高め、安定な液体処理を実現でき、事業者の使命がより高い次元で達成できることになる。
【００１４】
（４）  動力回収装置内で原水に高濃度原水が混入する問題がある。
【００１５】
動力回収装置は、筒状ケースに収納されるレンコン状の多数の孔を有する回転体と、筒状ケースの一端部側に固定された原水（低圧）流入路及び原水（高圧）流出路を備えた第1の固定蓋体と、筒状ケースの他端部に固定された原水（高圧）流出路と対峙する関係にある高濃度原水（高圧）流入路及び原水（低圧）流入路と対峙する関係にある高濃度原水（低圧）流出路を備えた第２の固定蓋体とを備え、原水（低圧）が原水（低圧）流入路を通して回転体の複数の該当する孔部に供給され、当該回転体の回転に伴って複数の該当する孔部が第２の固定蓋体の高濃度原水（高圧）流入路と向き合ったとき、ＲＯ膜カートリッジからの５．７ＭＰａの高濃度原水（高圧）を複数の該当する孔部内の原水（低圧）に直接ぶっつけることで５．７ＭＰａの原水（高圧）を取り出し、第1の固定蓋体の原水（高圧）流出路を通して出力する構成となっている。
【００１６】
従って、この動力回収装置は、高濃度原水（高圧）を孔部内の原水（低圧）にぶっつけて原水（高圧）を生成することから、高濃度原水（高圧）が原水（高圧）に混入し、その混入割合は約８％程度となる。すなわち、原水（高圧）の内訳は、原水が９２％で高濃度原水（高圧）が８％となる。
【００１７】
そのため、海水淡水化プラントでは、原水（低圧）の塩分濃度が３．５％、高濃度原水（高圧）の塩分濃度が７％だとすると、高圧ポンプの出力側の合流原水（高圧）の塩分濃度は約３．６％となる。
【００１８】
その結果、合流原水の塩分濃度の上昇に応じてＲＯ膜の浸透圧が上昇し、合流原水の必要とする圧力が上昇する。高圧ポンプの消費電力は、ポンプ揚程に応じて上昇することから、淡水を作るのに費やす電力が上昇し、ひいては造水コストの上昇を招く問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】米国特許第７，２０１，５５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明が解決しようとする課題は、複数成分を含んだ原水から浄化した処理水を造水するに際し、昇圧ポンプを不要にして消費電力、建設・運用コスト及び故障トラブルを低減化し、かつ高圧原水に対して高濃度原水を混入させずに安定的に所要とする処理水を生産する動力回収装置及びその装置を用いた液体処理プラントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、実施形態に係る動力回収装置は、円周部長手方向に所定の間隔をもって複数のピストンがそれぞれ液密に区分された２つのメイン空間にまたがって往復運動可能に収納され、かつ各メイン空間両端部に連なる当該メイン空間よりも径小の段差をそれぞれ有するサブ空間を設けた回転体と、この回転体が回転可能に収納され、内部には入出力される４種類の原水である原水（低圧）及び高濃度原水（高圧）がそれぞれ入り側流路、原水（高圧）及び高濃度原水（低圧）がそれぞれ出側流路を介して流通する流路付きの第１の開口及び流路付きの第２の開口が形成され、前記回転体が所定の回転角度回転するごとに、前記４つのサブ空間に対して、対応する前記４種類の原水をそれぞれ入出力する前記入り側流路及び出側流路を介して前記第１の開口群と前記第２の開口群とに交互につながる構成とした筒状ケースと、前記回転体が収納された前記筒状ケースを閉じる蓋体とを備え、
前記回転体が前記所定の回転角度回転するごとに交互に前記第１の開口群又は前記第２の開口群を介して今回の前記高濃度原水（高圧）と前記原水（低圧）とを対応する前記サブ空間に供給し、これら原水の動力を利用して前記ピストンの往復運動を行うことにより、前記回転体が既に所定の回転角度回転前のときに前記第２の開口又は前記第１の開口から供給された前回の前記原水（低圧）を昇圧して前記原水（高圧）に生成し前記該当する第１の開口又は第２の開口を通して出力し、また、前記第２の開口又は前記第１の開口から供給された前回の高濃度原水（高圧）の動力を使いはたして低圧となった前記高濃度原水（低圧）を該当する第１の開口又は第２の開口を通して出力する動力回収装置である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施の形態に係る動力回収装置を用いた液体処理プラントの概略構成図。
【図２】液体処理プラントに用いる動力回収装置の外観図。
【図３】図２に示す動力回収装置の分解斜視図。
【図４】図３に示す回転体及び該回転体を構成する筒体の分解図。
【図５】回転体を構成する筒体を半分にカットしたときの回転体の内部構成を示す図。
【図６】回転体を切断線１，２，３に沿って切断する状態を表わす図。
【図７】図６に示す切断線１，２，３に沿って切断したときの断面図。
【図８Ａ】筒状ケース内に形成される４種類の原水を流すための流路を備えた４個の第１開口群及び４個の第２の開口群が配列された状態を示す図。
【図８Ｂ】図８Ａから筒状ケース及び蓋体を除去したときの４個の第１の開口群、４個の第２の開口群と入り側流路、出側流路との接続関係を示す図であって、同図（ａ）は正面側から見た図、同図（ｂ）は同図（ａ）の裏側から見た図。
【図９Ａ】回転体の外周部に筒状ケース内に流入する高濃度原水（高圧）及び原水Ａ（低圧）を流す流路付きの第１の開口及び流路付きの第２の開口が巻き付いている状態を示す図。
【図９Ｂ】回転体の外周部に筒状ケース内から流出する原水Ｂ（高圧）及び高濃度原水（低圧）を流す流路付きの第１の開及び流路付きの第２の開口が巻き付いている状態を示す図。
【図１０】高濃度原水（高圧）のもつ動力を利用し、原水Ａ（低圧）を原水Ｂ（高圧）に生成する動力伝達の一例を説明する図。
【図１１】回転体の回転角度に応じて高濃度原水（高圧）、原水Ａ（低圧）、原水Ｂ（高圧）、高濃度原水（低圧）の入出力の状態を表わす図。
【図１２】回転体から筒体を取り外したときの外観図。
【図１３】回転体を切断線１，２に沿って切断する状態を表わす図。
【図１４】注目する回転体のサブ空間が回転角度４５°、６７．５°、９０°回転したときの図１３に示す切断線１，２にそって切断したときの切断面図。
【図１５】注目する回転体のサブ空間が回転角度１１２．５°、１３５°、１５７．５°回転したときの図１３に示す切断線１，２にそって切断したときの切断面図。
【図１６】注目する回転体のサブ空間が回転角度１８０°、２０２．５°、２２５°回転したときの図１３に示す切断線１，２にそって切断したときの切断面図。
【図１７】第２の実施の形態に係る動力回収装置の一部切り欠き外観図。
【図１８】第２の実施の形態に係る動力回収装置を用いた液体処理プラントの概略構成図。
【図１９】第３の実施の形態に係る動力回収装置を用いた液体処理プラントの概略構成図。
【図２０】第４の実施の形態に係る動力回収装置を用いた液体処理プラントの概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。  
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態に係る動力回収装置を備えた液体処理プラントの概略構成図である。
【００２４】
液体処理プラントは、複数の成分を含む水（例えば海水など）を殺菌、固形物除去、脱塩素処理などを行って一定品質を満たす水を取り出す前処理系１、この前処理系１で処理された水を例えば０．２ＭＰａ程度に昇圧して送水する送水ポンプ２、この送水ポンプ２から送水されてくる水に含む微細粒子を捕捉して原水（低圧）を取り出す保安フィルタ３、分岐配管４、高圧ポンプ５、ＲＯ（逆浸透）膜カートリッジ６、圧力計７、圧力調整用バルブ８及び動力回収装置９を含む構成である。
【００２５】
保安フィルタ３は、例えばポリエステルの長繊維と短繊維とを立体的に絡み合うように特殊加工を施したものであって、微細粒子を捕捉して原水（低圧）を取り出すろ過機能を有する。
【００２６】
分岐配管４は、保安フィルタ３で取り出した原水（低圧）を例えば約半分ずつに分岐し、その一方の分岐管から出力する約半分の原水（低圧）を高圧ポンプ５に供給し、他方の分岐管から出力する残り約半分の原水Ａ（低圧）を動力回収装置９に供給する。
【００２７】
高圧ポンプ５は、分岐配管４の一方分岐管から出力された約半分の原水を所定の圧力（例えば６．０ＭＰａ）まで昇圧した原水Ｃ（高圧）を出力しＲＯ膜カートリッジ６に注入するが、このときＲＯ膜カートリッジ６から未ろ過状態で排出される高濃度原水（高圧）の動力を利用して、動力回収装置９内にて、前記原水Ａ（低圧）を所定の圧力まで昇圧した原水Ｂ（高圧）（例えば６．０ＭＰａ）を出力し、前記原水Ｃ（高圧）に合流させる。
【００２８】
ＲＯ膜カートリッジ６は、内部に高圧ＲＯ膜６ａが設けられ、高圧ポンプ５側から注入される原水Ｃ（高圧）＋原水Ｂ（高圧）の圧力が高圧ＲＯ膜６ａの透過抵抗に打ち勝って絞り出されるようにろ過し出力される淡水１０と未ろ過状態で排出される高濃度原水（高圧）とに分離する機能を持っている。淡水１０の圧力はほぼ大気圧まで低下して出力される。
【００２９】
ＲＯ膜カートリッジ６は、淡水化されない未ろ過状態の高濃度原水を排出するが、この排出された高濃度原水の圧力は約５．７ＭＰａに低下している。
【００３０】
圧力調整用バルブ８は、高濃度原水（高圧）の圧力を圧力計７により計測し、高濃度原水の圧力が約５．７ＭＰａ以上となったとき、弁開度を絞り、高濃度原水（高圧）の圧力を５．７ＭＰａまで減圧して動力回収装置９に供給する機能を持っている。
【００３１】
動力回収装置９は、ＲＯ膜カートリッジ６から排出される約５．７ＭＰａの高濃度原水の動力を利用して、前記分岐配管４の他方の分岐路から受け取る原水Ａ（低圧）を昇圧して６．０ＭＰａの原水Ｂ（高圧）に生成し、高圧ポンプ５から出力される原水Ｃ（高圧）に合流させる機能を有する。なお、約５．７ＭＰａの高濃度原水（高圧）は、動力の利用に伴って圧力が低下し、高濃度原水（低圧）として配水される。
【００３２】
図２は組み上がった状態の動力回収装置９の外観を示す図であって、筒状ケース２１と、蓋体２２が見えており、蓋体２２には原水Ａ（低圧）、高濃度原水（高圧）、原水Ｂ（高圧）及び高濃度原水（低圧）が入出力する構成となっている。
【００３３】
図３は図２に示す動力回収装置９を分解した図であって、筒状ケース２１と、蓋体２２と、筒状ケース２１に収納される回転体２３と、筒状ケース２１の図示右側端面と蓋体２２とをシールする例えばＯリングなどのシール材（図示せず）と、筒状ケース２１の図示右側端面に蓋体２２を固定する例えばネジ部材（図示せず）とで構成される。
【００３４】
筒状ケース２１の内部構成については後記する図８Ａ、図８Ｂ及び図９Ａ、図９Ｂを用いて詳細に説明する。筒状ケース２１において、２４ｆｄ及び２４ｂｕは筒状ケース２１内部に原水Ａ（低圧）及び高濃度原水（高圧）を入力するための入り側流路、２４ｆｕ及び２４ｂｄは筒状ケース２１内部から原水Ｂ（高圧）及び高濃度原水（低圧）を外部に出力するための出側流路である。
【００３５】
なお、符号２４の添字となる「ｆ」は非高濃度、「ｂ」は高濃度、「ｄ」は低圧、「ｕ」は高圧を表わしている。以下、符号２４以外の符号の添字「ｆ」，「ｂ」，「ｄ」，「ｕ」についても同様の状態を表わすものとする。
【００３６】
蓋体２２には、前述した流路２４ｆｄ，２４ｂｕ，２４ｆｕ，２４ｂｄと対応する位置関係をもって４つの配管口２５ｆｄ，２５ｂｕ，２５ｆｕ，２５ｂｄが取り付けられている。
【００３７】
図４は回転体２３の構成を分解して示す図である。回転体２３は、図４（ａ）に示すように芯体２６とこの芯体２６が嵌挿される筒体２７とを有し、これら芯体２６と筒体２７はシール部材（図示せず）を介して固着される。
【００３８】
筒体２７は、内部に芯体２６を組み込むことを考慮し、予め図４（ｂ）のように左端筒部２７ａ、中央筒部２７ｂ及び右端筒部２７ｃからなり、中央筒部２７ｂ内に芯体２６の組み込んだ後、左端筒部２７ａ及び右端筒部２７ｃからそれぞれ複数本のボルト２７ｄ，…及び２７ｅ，…を貫通し、中央筒部２７ｂにネジ止めすることにより、３つの筒部２７ａ〜２７ｃを液密に一体化した状態に固着する。
【００３９】
芯体２６の円周部長手方向に所定の間隔をもって複数（例えば８個）のピストン（動力伝達機構）２９がそれぞれ液密に区分された２つのメイン空間２８−１，２８−４にまたがって往復運動可能に収納されている。
【００４０】
筒体２７の内壁面には、芯体２６に収納されているピストン２９を囲むような円弧状をなす空間が形成され、芯体２６の２つのメイン空間２８−１，２８−４と筒体２７の円弧状をなす空間とでシリンダを構成している。さらに、筒体２７には、芯体２６に収納される各ピストン２９に沿う方向に４つの開口部３０−３，…、３０−２，…、３０−５，…、３０−６，…が設けられている。
【００４１】
図５は筒体２７を半分にカットしたときの回転体２３の内部構成を示す図である。この図５から芯体２６の円弧状をなすメイン空間２８−１，２８−４と筒体２７の開口部３０−３、３０−２、３０−５、３０−６との関係が明らかになる。
【００４２】
先ず、メイン空間２８−１の両端部には当該メイン空間２８−１に連なって小径の段差を有するピストンヘッド２９ａのストッパ機能を果たすサブ空間２８−３、２８−２が設けられ、またメイン空間２８−４の両端部にも当該メイン空間２８−４に連なって小径の段差を有するピストンヘッド２９ｂのストッパ機能を果たすサブ空間２８−５、２８−６が設けられている。
【００４３】
さらに、２つに分割されたメイン空間２８−１と２８−４との間の充実部にはピストン２９の連結体（棒体）２９ｃを通す貫通孔３１が形成されている。
【００４４】
これらサブ空間２８−３、２８−２、２８−５、２８−６は、前述した筒体２７の開口部３０−３、３０−２、３０−５、３０−６と対応するような位置関係をもって設けられている。これら開口部３０−３、３０−２、３０−５、３０−６には、高濃度原水（高圧）、原水Ａ（低圧）が入力され、また原水Ｂ（高圧）、高濃度原水（低圧）が出力されるようになっている。
【００４５】
図６は切断線１，２，３に沿って回転体２３を切断する状態を表しており、図７は図６に示す切断線１，２，３に沿って切断したときの断面を表している。すなわち、切断線１の断面からは開口部３０−３とサブ空間２８−３が連なっている状態が見え、切断線２の断面からはピストン２９とメイン空間２８−１とが見え、さらに、切断線３の断面からは開口部３０−２とサブ空間２８−２が連なっている状態が見える。
【００４６】
図８Ａ及び図８Ｂは筒状ケース２１と蓋体２２との関係及び筒状ケース２１の開口形状を説明する図である。  
図８Ａ（ａ）は筒状ケース２１と蓋体２２との関係を示している。筒状ケース２１には入り側流路２４ｆｄ，２４ｂｕ及び出側流路２４ｆｕ，２４ｂｄが形成され、これら流路２４ｆｄ、２４ｂｕ，２４ｆｕ，２４ｂｄと蓋体２２の配管口２５ｆｄ，２５ｂｕ，２５ｆｕ，２５ｂｄとが位置的に対応付けられ、４種類の原水が筒状ケース２１に対して入出力する構成となっている。
【００４７】
図８Ａ（ｂ）は筒状ケース２１と蓋体２２を半透明とすることで、４種類の原水が筒状ケース２１内に形成された入り側流路２４ｆｄ，２４ｂｕ及び出側流路２４ｆｕ，２４ｂｄを介して入出力する構成になっている。
【００４８】
図８Ｂ（ａ），（ｂ）は筒状ケース２１と蓋体２２を除去した筒状ケース２１内部の構成示す図である。
【００４９】
筒状ケース２１内の長手方向には前述するように入り側流路２４ｆｄ，２４ｂｕ及び出側流路２４ｆｕ，２４ｂｄが設けられている。
【００５０】
入り側流路２４ｆｄには原水Ａ（低圧）が流れる流路付きの第１の開口３４ｆｄ１及び第２の開口３４ｆｄ２が接続され、入り側流路２４ｂｕには高濃度原水（高圧）が流れる流路付きの第1の開口３４ｂｕ１及び流路付きの第２の開口３４ｂｕ２が接続されている。
【００５１】
出側流路２４ｆｕには原水Ａ（低圧）を昇圧して所定の圧力とした原水Ｂ（高圧）を取り込んで出力する流路付きの第1の開口３４ｆｕ１及び流路付きの第２の開口３４ｆｕ２が接続され、出側流路２４ｂｄには高濃度原水（高圧）の動力の利用に伴って圧力が低下した高濃度原水（低圧）を取り込んで出力する流路付きの第1の開口３４ｂｄ１及び流路付きの第２の開口３４ｂｄ２が接続されている。
【００５２】
これら第1の開口３４ｆｄ１，３４ｂｕ１，３４ｆｕ１，３４ｂｄ１は第1の開口群と呼ぶ。また、第２の開口３４ｆｄ２，３４ｂｕ２，３４ｆｕ２，３４ｂｄ２は第２の開口群と呼ぶ。
【００５３】
図９Ａ及び図９Ｂは回転体２３の外周部に筒状ケース２１内の開口形状部分が巻き付いている状態を示す図である。
【００５４】
図９Ａ（ａ）の上段は、回転体２３の外周部に筒状ケース２１内の高濃度原水（高圧）を流通する流路付きの第１の開口３４ｂｕ１及び流路付きの第２の開口３４ｂｕ２が巻き付き、その第１の開口３４ｂｕ１の両端部は開口部３０−３、第２の開口３４ｂｕ２の両端部は開口部３０−６にそれぞれ接するように対面配置されている。図９Ａ（ａ）の下段は、図９Ａ（ａ）の上段から回転体２３を取り除いた図である。
【００５５】
図９Ａ（ｂ）の上段は、回転体２３の外周部に筒状ケース２１内の原水Ａ（低圧）を流通する流路付きの第１の開口３４ｆｄ１及び流路付きの第２の開口３４ｆｄ２が巻き付き、その第１の開口３４ｆｄ１の両端部は開口部３０−５、第２の開口３４ｂｕ２の両端部は開口部３０−２にそれぞれ接するように対面配置されている。図９Ａ（ｂ）の下段は、図９Ａ（ｂ）の上段から回転体２３を取り除いた図である。
【００５６】
図９Ｂ（ａ）の上段は、回転体２３の外周部に筒状ケース２１内の原水Ｂ（高圧）を出力する流路付きの第１の開口３４ｆｕ１及び流路付きの第２の開口３４ｆｕ２が巻き付き、その第１の開口３４ｆｕ１の両端部は開口部３０−２、第２の開口３４ｆｕ２は開口部３０−５にそれぞれ接するように対面配置されている。図９Ｂ（ａ）の下段は、回転体２３を取り除いた状態を表す図である。
【００５７】
図９Ｂ（ｂ）の上段は、回転体２３の外周部に筒状ケース２１内の高濃度原水（低圧）を出力する流路付きの第１の開口３４ｂｄ１及び流路付きの第２の開口３４ｂｄ２が巻き付き、その第１の開口３４ｂｄ１の両端部は開口部３０−６、第２の開口３４ｂｄ２の両端部は開口部３０−３にそれぞれ接するように対面配置されている。図９Ｂ（ｂ）の下段は、回転体２３を取り除いた状態を表す図である。
【００５８】
図１０は高濃度原水（高圧）のもつ動力を利用し、低圧の原水Ａを原水Ｂ（高圧）とする動力伝達例について説明する図である。
【００５９】
一般に流体のもつ動力（Ｗ）は、流体の流量（ｍ3／ｓ）と圧力（Ｐａ）との積となる。従って、ピストン２９に注目すれば、ピストン２９は高濃度原水（高圧）の動力と原水Ａ（低圧）の動力を原水Ｂに伝播する動作となる。
【００６０】
高濃度原水（高圧）は、回転体２３の開口部例えば３０−３から導入する。そうすると、高濃度原水（高圧）の圧力によりピストン２９が図示左方向（実線矢印）に押される。その結果、高濃度原水（高圧）の圧力がメイン空間２８−１に入っている原水Ｂに伝播され、原水Ｂが高圧となって回転体２３の開口部３０−２から吐出される。これと同時に、回転体２３の開口部例えば３０−５から流入した原水Ａはピストン２９を図示左方向（実線矢印）に押し、それに伴ってメイン空間２８−４に入っていた高濃度原水（低圧）が開口部３０−６から吐出される。
【００６１】
ところで、高濃度原水（高圧）の圧力をＰ３、原水Ｂ（高圧）の圧力をＰ２、原水Ａ（低圧）の圧力をＰ５、高濃度原水（低圧）の圧力をＰ６とする。また、メイン空間２８−１の内部でピストンヘッド２９ａの右側の液体断面積をＡ１、ピストンヘッド２９ａの左側の液体断面積をＡ２とし、ピストン２９が左方向に移動しているものとする。但し、連結体２９ｃの面積を除くと、Ａ１＞Ａ２の関係にある。
【００６２】
その結果、ピストン２９に作用する力の釣合いは次式で表せる。  
Ｐ３・Ａ１＋Ｐ５・Ａ２＝Ｐ２・Ａ２＋Ｐ６・Ａ１          ……（１）  
上式に基づき、原水Ｂの圧力Ｐ２は次式で表せる。  
Ｐ２＝（Ｐ３・Ａ１＋Ｐ５・Ａ２−Ｐ６・Ａ１）／Ａ２      ……（２）
そこで、実際に数値を入れて原水Ｂの圧力Ｐ２を求めてみる。通常、ＲＯ膜６ａにはＰ２＝６．０ＭＰａの原水Ｂが投入され、ＲＯ膜カートリッジ６からＰ３＝５．７ＭＰａ程度の高濃度原水（高圧）が出力される。また、原水Ａ（低圧）の圧力はＰ５＝０．２ＭＰａ、高濃度原水（低圧）の圧力がＰ６＝０．０３ＭＰａ、Ａ１＝０．００１ｍ2とする。
【００６３】
そこで、断面積Ａ２は、連結体２９ｃの面積を考慮し、Ａ２＝０．０００９７８ｍ2とし、前記式（２）に代入すると、原水Ｂ（高圧）の圧力Ｐ２＝６．０ＭＰａとなる。
【００６４】
従って、原水Ｂ（高圧）の圧力Ｐ２が６．０ＭＰａ、高濃度原水（高圧）の圧力が５．７ＭＰａであり、従来の動力回収装置から供給される原水Ｂの圧力は、高濃度原水（高圧）の圧力５．７ＭＰａとほぼ等しく５．７ＭＰａなので、昇圧ポンプが必要となる。
【００６５】
本実施形態に係る動力回収装置９は、断面積Ａ１と断面積Ａ２との比を適切に決めることにより、原水Ｂの圧力を６．０ＭＰａとすることができ、昇圧ポンプが不要となる。
【００６６】
また、本実施形態に係る液体処理プラントにおいては、ＲＯ膜カートリッジ６から出力される高濃度原水（高圧）の圧力が５．７ＭＰａ〜６．０ＭＰａまで変動することも考えられる。ＲＯ膜カートリッジ６を使用することにより、ＲＯ膜６ａに微小なゴミが堆積することで、高濃度原水（高圧）の圧力は低下する。
【００６７】
そこで、ＲＯ膜６ａが新品のときには高濃度原水（高圧）の圧力は５．９５ＭＰａとなるが、ゴミの堆積によってＲＯ膜６ａが詰まったときには５．７ＭＰａ程度となる。
【００６８】
従って、高濃度原水（高圧）の圧力を計測し、５．７ＭＰａ以下となった場合にはＲＯ膜６ａを洗浄する。一方、高濃度原水（高圧）の圧力が５．７ＭＰａ以上のときには、圧力調整用バルブ８にて弁開度を絞り、５．７ＭＰａとなるように減圧し、動力回収装置９に導入する。
【００６９】
図１１及び図１２は回転体２３の回転角度に応じて高濃度原水（高圧）、原水Ａ（低圧）、原水Ｂ（高圧）、高濃度原水（低圧）の入出力の状態を表す図である。
【００７０】
先ず、回転体２３の回転角度に応じて４種類の原水の入出力状態を説明するに先立ち、第1の開口群３４ｆｄ１，３４ｂｕ１，３４ｆｕ１，３４ｂｄ１及び第２の開口群３４ｆｄ２，３４ｂｕ２，３４ｆｕ２，３４ｂｄ２について説明する。
【００７１】
図８Ａ、図８Ｂ及び図９Ａ，図９Ｂでは、筒状ケース２１内に流路付きの第1の開口３４ｆｄ１，３４ｂｕ１，３４ｆｕ１，３４ｂｄ１からなる第1の開口群と、流路付きの第２の開口３４ｆｄ２，３４ｂｕ２，３４ｆｕ２，３４ｂｄ２からなる第２の開口群が形成されている。
【００７２】
第1の開口群は、回転体２３が所定角度回転したとき、筒体２７の各開口部３０−３，３０−２，３０−５，３０−６と繋がる流路付きの第1の開口３４ｆｄ１，３４ｂｕ１，３４ｆｕ１，３４ｂｄ１である。第２の開口群は、さらに回転体２３が所定回転角度（９０°）回転したとき、筒体２７の各開口部３０−３，３０−２，３０−５，３０−６と繋がる流路付きの第1の開口３４ｆｕ２，３４ｂｕ２，３４ｆｄ２，３４ｂｄ２である。
【００７３】
第1の開口群（３４ｆｕ１，３４ｂｕ１，３４ｆｄ１，３４ｂｄ１）と第２の開口群（３４ｆｕ２，３４ｂｕ２，３４ｆｄ２，３４ｂｄ２）とを設けた理由は、ピストン２９を往復運動させるためである。
【００７４】
次に、図１１、図１２を参照して回転体２３の回転位置と高濃度原水（高圧）、原水Ａ（低圧）、原水Ｂ（高圧）、高濃度原水（低圧）の入出力状態とを説明する。
【００７５】
回転体２３が所定の回転角度回転したととき、例えば４５°から１３５°の回転角度まで回転させたとき、回転角度９０°位置にて、外部から入力される高濃度原水（高圧）が例えば第1の開口３４ｂｕ１及び開口部３０−３を介して回転体２３に供給され、また、原水Ａ（低圧）が例えば第1の開口３４ｆｄ１及び開口部３０−５を介して回転体２３に供給され、これによってピストン２９が例えば図示左方向（往路方向，図１０及び図１２参照）に移動する。
【００７６】
このとき、高濃度原水（高圧）の動力を利用して、回転角度３６０°位置で入力された原水Ａ（低圧）がピストン２９の往路方向（図示左方向）の移動に伴って昇圧された原水Ｂ（高圧）を生成し、開口部３０−２、第1の開口３４ｆｕ１及び出側流路２４ｆｕを通って外部に出力される。
【００７７】
一方、回転角度３６０°位置で入力された高濃度原水（高圧）は、ピストン２９の復路方向（図示右方向，図１０及び図１２参照）の移動に利用されて高濃度原水（低圧）となり、開口部３０−６、第１の開口３４ｂｄ１及び出側流路２４ｂｄを通って外部に排出される。
【００７８】
さらに、回転体２３が所定の回転角度１３５°から２２５°まで回転させたとき、回転角度１８０°位置にて、外部から入力される高濃度原水（高圧）が例えば第２の開口３４ｂｕ２及び開口部３０−６を介して回転体２３に供給され、また、原水Ａ（低圧）が例えば第２の開口３４ｆｄ２及び開口部３０−２を介して回転体２３に供給され、これによりピストン２９が例えば図示右方向（復路方向，図１０及び図１２参照）に移動する。
【００７９】
このとき、高濃度原水（高圧）の動力を利用して、回転角度９０°位置で入力された原水Ａ（低圧）がピストン２９の復路方向（図示右方向、図１０及び図１２参照）に移動するに伴って昇圧された原水Ｂ（高圧）を生成し、開口部３０−５、第２の開口３４ｆｕ２及び出側流路２４ｆｕを通って外部に出力される。
【００８０】
また、回転角度９０°位置で入力された高濃度原水（高圧）は、ピストン２９の復路方向（図示左方向、図１０及び図１２参照）の移動に利用されて高濃度原水（低圧）となり、開口部３０−３、第２の開口３４ｂｄ２及び出側流路２４ｂｄを通って外部に排出される。
【００８１】
引き続き、回転角度２２５°から３１５°まで回転させたとき、回転角度４５°から１３５°まで回転させたときと同様にピストン２９が往路方向に移動し、回転角度３１５°から４５°まで回転させたとき、回転角度１３５°から２２５°まで回転させたときと同様にピストン２９が復路方向に移動する。
【００８２】
図１３ないし図１６を参照し、高濃度原水（高圧）及び原水（低圧）Ａを利用して回転体２３を回転させる例及び回転体２３の各回転角度における注目するサブ空間２８−３、開口部３０−３とサブ空間２８−２、開口部３０−２について説明する。
【００８３】
なお、図１３は切断線１及び切断線２にそって切断する状態を表しており、理解を助けるために図１０にも切断線１及び切断線２の位置関係を示している。また、図１４〜図１６において、左側の図は切断線１で切断した断面図、右側の図は切断線２で切断した断面図を表わしている。
【００８４】
図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の左図は図１３の切断線１の断面、右図は図１３の切断線２の断面である。
【００８５】
図１４（ａ）は注目するサブ空間２８−３，開口部３０−３（左図）及びサブ空間２８−２及び開口部３０−２(右図)が４５°の位置にあるときの断面図である。
【００８６】
図１４（ａ）の左図では、注目する開口部３０−３は筒状ケース２１のどの流路付き開口群ともつながっていないため、開口部３０−３からの原水の出入りはない。
【００８７】
しかし、筒状ケース２１内の入り側流路２４ｂｕから入力される高濃度原水（高圧）が流路付きの第１の開口３４ｂｕ１から注目外の開口部３０−３の回転方向の接線方向にぶつけるように流入しているので、回転体２３は回転する。
【００８８】
図１４（ａ）の右図では、注目する開口部３０−２は筒状ケース２１のどの流路付き開口群ともつながっていないため、開口部３０−２からの原水の出入りはない。
【００８９】
しかし、筒状ケース２１内の入り側流路２４ｆｄから入力される原水Ａ（低圧）が流路付きの第２の開口３４ｆｄ２から注目外の開口部３０−２の回転方向の接線方向にぶつけるように流入しているので、回転体２３は回転する。
【００９０】
よって、回転体２３は、高濃度原水（高圧）及び原水Ａ（低圧）による接線方向の動圧を受けて所要の方向に回転する。
【００９１】
一方、注目するピストン２９は、紙面垂直方向に往復運動するが、注目するサブ空間及び開口部が４５°の位置にあるときには一番手前側（紙面側）にある。
【００９２】
次に、図１４（ｂ）は注目するサブ空間２８−３，開口部３０−３（左図）及びサブ空間２８−２及び開口部３０−２(右図)が６７．５°の位置に回転されたときの断面図である。
【００９３】
図１４（ｂ）の左図は、高濃度原水（高圧）及び原水Ａ（低圧）の動圧を受けて回転体２３が回り、先ほどの４５°の位置にあった注目するサブ空間２８−３及び開口部３０−３が６７．５°の位置に移動したときの断面図である。
【００９４】
ここでは、注目する開口部３０−３が筒状ケース２１の高濃度原水（高圧）の流路付き開口３４ｂｕ１とつながり、サブ空間２８−３内の圧力は高圧（例えば５．７ＭＰａ）となり、高濃度原水（高圧）が流入する。筒状ケース２１の高濃度原水（高圧）の流路付き開口３４ｂｕ１の両端部が回転体２３の開口部３０−３と接するように配置されているので、高濃度原水（高圧）が回転体２３の接線方向に向かって流入する。その結果、回転体２３が受ける高濃度原水（高圧）の動圧は、回転体２３の接線方向であるため、回転体２３を回そうとするトルクが発生する。よって、そのトルクによって回転体２３が回転する。
【００９５】
このとき、例えば５．７ＭＰａの圧力をもつ高濃度原水（高圧）がサブ空間２８−３内に入って行くことにより、ピストン２９は紙面から離れる方向（図１０，図１２では左方向：往路方向）に移動する。
【００９６】
図１４（ｂ）の右図は、先ほどの４５°の位置にあった注目するサブ空間２８−２及び開口部３０−２が６７．５°の位置に移動したときの断面図である。注目するサブ空間２８−２及び開口部３０−２が筒状ケース２１の原水Ｂ（高圧）の流れる流路付き開口３４ｆｕ１につながり、サブ空間２８−２内の原水Ｂ（高圧）が高圧（例えば６．０ＭＰａ）となり、流路付き開口３４ｆｕ１及び出側流路２４ｆｕを通って外部に出ていく。
【００９７】
図１４（ｃ）は回転体２３の注目するサブ空間２８−３及び開口部３０−３（左図）とサブ空間２８−２及び開口部３０−２（右図）が９０°の位置に回転移動したときの断面図である。
【００９８】
注目するサブ空間２８−３、開口部３０−３とサブ空間２８−２、開口部３０−２の原水の流れには変化がないが、高濃度原水（高圧）の全部が注目するサブ空間２８−３及び開口部３０−３に流入し（図１１の９０°位置参照）、かつ、高濃度原水（高圧）が回転体２３の接線方向に向けてぶつけるように流入しているので、回転体２３は回転する。
【００９９】
一方、高圧Ｂ（高圧）の全部は注目するサブ空間２８−２及び開口部３０−２から流出し（図１１の９０°位置参照）、筒状ケース２１の流路付きの開口３４ｆｕ１及び出側流路２４ｆｕを通って外部に出力される。
【０１００】
このとき、ピストン２９は、その往復運動の中心位置にある。
【０１０１】
図１５（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の左図は図１３の切断線１の断面、右図は図１３の切断線２の断面である。
【０１０２】
図１５（ｄ）は回転体２３の注目するサブ空間２８−３及び開口部３０−３（左図）とサブ空間２８−２及び開口部３０−２（右図）が１１２．５°の位置に回転移動したときの断面図である。注目するサブ空間２８−３、開口部３０−３とサブ空間２８−２、開口部３０−２の原水の流れには変化がない。その結果、高濃度原水（高圧）及び原水Ａ（低圧）が回転体２３の接線方向に向けてぶつけるように流入しているので、回転体２３は回転する。ピストン２９は往復運動の終端近傍まで移動する。
【０１０３】
図１５（ｅ）は回転体２３の注目するサブ空間２８−３及び開口部３０−３（左図）とサブ空間２８−２及び開口部３０−２（右図）が１３５°の位置に回転移動したときの断面図である。
【０１０４】
図１５（ｅ）の左図では、注目するサブ空間２８−３及び開口部３０−３は筒状ケース２１の何れの流路付き開口群にもつながっておらず、原水の流れはない。このとき、図１４（ａ）の４５°位置からちょうど９０°回転したことにより、ピストン２９は、サブ空間２８−６の段差部で規制され、紙面から垂直方向に最も遠い位置で停止している。つまり、注目するサブ空間及び開口部は、回転起点となる４５°位置から９０°回転し、ピストン２９の往路運動が完了する。
【０１０５】
図１５（ｅ）の右図では、注目するサブ空間２８−２及び開口部３０−２は筒状ケース２１の何れの流路付き開口群にもつながっておらず、原水の流れはない。ピストン２９は、紙面から垂直方向に最も遠い位置で停止している
図１５（ｆ）は回転体２３の注目するサブ空間２８−３及び開口部３０−３（左図）とサブ空間２８−２及び開口部３０−２（右図）が１５７．５°の位置に回転移動したときの断面図である。
【０１０６】
図１５（ｆ）の左図では、回転体２３の注目するサブ空間２８−３及び開口部３０−３が筒状ケース２１の高濃度原水（低圧）の流路付き開口３４ｂｄ２につながり、サブ空間２８−３内の圧力が低下し（例えば０．０３ＭＰａ）、サブ空間２８−３内の高濃度原水（低圧）が筒状ケース２１の流路付き開口３４ｂｄ２及び出側流路２４ｂｄを通って外部に排出される。このとき、ピストン２９は紙面垂直方向（紙裏面から紙面に近づく方向）に向かって移動する（図１０，図１２では右方向：復路方向）。
【０１０７】
図１５（ｆ）の右図では、注目するサブ空間２８−２及び開口部３０−２が筒状ケース２１の原水Ａ（低圧）の流路付き開口３４ｆｄ２とつながり、この流路付き開口３４ｆｄ２からサブ空間２８−２内に原水Ａ（低圧）が流入する。このとき、ピストン２９は、紙面垂直方向（紙裏面から紙面に近づく方向）に移動する（図１０，図１２では右方向：復路方向）。
【０１０８】
図１６（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）の左図は図１３の切断線１の断面、右図は図１３の切断線２の断面である。
【０１０９】
図１６（ｇ）は回転体２３の注目するサブ空間２８−３及び開口部３０−３（左図）とサブ空間２８−２及び開口部３０−２（右図）が１８０°の位置に回転移動したときの断面図である。
【０１１０】
図１６（ｇ）の左図及び右図においても、注目するサブ空間２８−３内及びサブ空間２８−２内の原水の流れに変化がない。ピストン２９は、紙裏面から紙面の方向に向かって移動しており、復路運動の中心位置にある。
【０１１１】
図１６（ｈ）は回転体２３の注目するサブ空間２８−３及び開口部３０−３（左図）とサブ空間２８−２及び開口部３０−２（右図）が２０２．５°の位置に回転移動したときの断面図である。
【０１１２】
この図１６（ｈ）の左図及び右図では、注目するサブ空間２８−３内及びサブ空間２８−２内の原水の流れに変化がない。ピストン２９は、紙面の最も近い位置に来ており、復路運動の最終端側に近づいている。
【０１１３】
図１６（ｉ）は回転体２３の注目するサブ空間２８−３及び開口部３０−３（左図）とサブ空間２８−２及び開口部３０−２（右図）が２２５°の位置に回転移動したときの断面図である。
【０１１４】
ここでは、注目するサブ空間２８−３及び開口部３０−３とサブ空間２８−２及び開口部３０−２は、筒状ケース２１の何れの流路付き開口群にもつながっておらず、原水は流れない。ピストン２９はサブ空間２８−３の段差部で規制され、紙面に最も遠い位置で止まって複路運動は完了する。
【０１１５】
なお、図１６（ｉ）は、回転体２３の位置が２２５°であって、図１４（ａ）の状態（回転体２３の位置が４５°）と同じ状態となる。回転体２３は現在の２２５°から４５°まで回転するときの挙動は、前述する図１４（ａ）から図１６（ｉ）と同じ挙動となる。
【０１１６】
従って、以上のような実施の形態によれば、高濃度原水（高圧）の動力を用いて、原水Ａ（低圧）を昇圧し、所望の圧力となる原水Ｂ（高圧）を生成して高圧ポンプ５から出力される原水Ｃに合流するので、従来の昇圧ポンプを不要にして動力回収装置９だけで所望の圧力（例えば６．０ＭＰａ）の原水Ｂ（高圧）を取り出すことができる。
【０１１７】
特に、昇圧ポンプを不要とすることにより、液体処理プラントに使用するポンプの数が大幅に少なくなり、ひいてはポンプの昇圧に費やす消費電力を大幅に低減でき、また、ポンプ数を低減することでプラントの建設コストの低減化、プラントの安定した稼働率を確保でき、さらにポンプのメンテナンスコストの大幅に低減できる。
【０１１８】
さらに、回転体２３に液密に区分された２つのメイン空間２８−１と２８−４とにまたがってピストン２９を往復運動可能に内装し、かつ、各メイン空間２８−１（２８−４）をピストン２９の該当するピストンヘッド２９ａ（２９ｂ）で２つの空間に仕切り、この一方の空間側に高濃度原水（高圧）の動力を利用してピストン２９を移動させ、他方の空間に既に入っている原水Ａ（低圧）を昇圧するので、高濃度原水と原水とを完全に隔離した状態で昇圧でき、高濃度原水と原水との混合を確実に抑えることができる。
【０１１９】
その結果、高圧ポンプ５から所定の塩分濃度の原水Ｃ（高圧６．０ＭＰａ）をＲＯ膜カートリッジ６に注入できるので、高濃度原水の混合による塩分濃度の上昇を抑制でき、ひいてはＲＯ膜の浸透圧の上昇変化を抑え、合流原水Ｃの必要とする圧力を一定とすることができる。このことは、淡水を作るのに要する電力の上昇を抑え、造水コストの上昇を抑えることができる。
【０１２０】
図１７は第２の実施の形態に係る動力回収装置の構成を示す図である。  
この動力回収装置９Ａは、回転体２３にモータ等の回転駆動源４１の回転軸４１ａを直結し、回転駆動源４１の回転動力を回転体２３に伝達し、回転体２３を連続的に回転する構成である。４２は筒状ケース２１を貫く回転軸４１ａの回転部分を液密に封止する回転シール，メカニカルシール等のシール部材である。
【０１２１】
従って、以上のような第２の実施形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を奏する他、モータ等の回転駆動源４１を用いて回転体２３を回転させるので、原水を利用して回転させる必要がなく、常に一定の回転速度で回転させることができる。
【０１２２】
第２の実施の形態においては、モータ等の回転駆動源４１が回転体２３を所定の回転速度で回転する例を説明したが、例えば回転体２３の回転速度を可変する構成であってもよい。
【０１２３】
図１８は第２の実施の形態に係る動力回収装置９Ａを構成する回転体２３の回転速度を可変可能にする液体処理プラントの概略構成図である。
【０１２４】
この液体処理プラントは、高濃度原水（高圧）又は高濃度原水（低圧）の出力ラインに流れる流量を計測する流量計４３と、この流量計４３で計測される流量に応じた回転速度制御信号を出力するインバータ制御部４４と、インバータ制御部４４から出力される回転速度制御信号に応じた交流周波数の回転駆動信号を取り出すインバータ４５を備え、前記回転駆動源４１を回転駆動する構成である。
【０１２５】
このような構成とした理由は、ピストン２９の往復運動と回転体２３の回転角度とが密接に関係する為である。すなわち、動力回収装置９Ａを構成する回転体２３が９０°回転したとき、ピストン２９がシリンダの一方端から他方端まで移動する。そのため、ピストン２９の片道（往路または復路）運動させるために必要とする高濃度原水（高圧）又は高濃度原水（低圧）の流量と、回転体２３が９０°回転させるための回転速度とが密接な関係を有している。
【０１２６】
そこで、インバータ制御部４４は、予め高濃度原水（高圧）又は高濃度原水（低圧）の流量と回転速度との関係を規定し、流量計４３で計測された流量に応じて回転速度を決定する。すなわち、インバータ制御部４４は、計測された流量値が大きいとき、それに応じて回転速度を上げる制御信号を出力する。
【０１２７】
インバータ４５は、インバータ制御部５４からの回転速度制御信号に基づいてインバータ素子をスイッチングし、回転速度に比例した周波数の交流電圧をモータに印加して回転体２３を回転し、ピストン２９の往復運動を実施する。
【０１２８】
従って、以上のような第２の実施形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を奏する他、高濃度原水（高圧）又は高濃度原水（低圧）の流量に応じた最適な回転速度で回転駆動源４１を回転させるので、高濃度原水（高圧）又は高濃度原水（低圧）の流量に応じた回転速度で回転体２３を回転させることができる。
【０１２９】
（第３の実施の形態）  
図１９は第３の実施の形態に係る動力回収装置９Ｂを用いた液体処理プラントの概略構成図である。
【０１３０】
第３の実施の形態は、動力回収装置９Ｂが、ＲＯ膜カートリッジ６から排出される高濃度原水（高圧５．７ＭＰａ）を用いて、保安フィルタ３から出力される流量１００％の原水Ａ（低圧）を受け入れ、その受け入れた１００％流量の原水を昇圧し、中圧２．８５ＭＰａの原水Ｄとして高圧ポンプ５に送り込む構成である。
【０１３１】
前述した第1，第２の実施の形態では、分岐配管４を用いて原水（低圧）の流量を略５０％ずつ振分けて高圧ポンプ５と動力回収装置９，９Ａに供給するようにしたが、この第３の実施の形態では、１００％の流量の原水（低圧）（装置９，９Ａと比較して２倍の流量）を動力回収装置９Ｂに供給する。
【０１３２】
動力回収装置９Ｂは、入ってきた２倍の流量である１００％の原水Ａを、ＲＯ膜カートリッジ６から排出される高濃度原水（高圧５．７ＭＰａ）を用いて、中圧２．８５ＭＰａに昇圧し、高圧ポンプ５に導く。
【０１３３】
高圧ポンプ５は、１００％の原水Ｄ（中圧２．８５ＭＰａ）を受け取ると、原水Ｄ（中圧）をさらに３．１５ＭＰａ分昇圧し、原水Ｅ（高圧６．０ＭＰａ）とし、ＲＯ膜カートリッジ６に供給する。
【０１３４】
しかして、１００％流量（装置９，９Ａの２倍）の原水Ａ（低圧）を、そのまま１００％流量の原水Ｄ（中圧２．８５ＭＰａ）に昇圧して出力できる理由ついて説明する。
【０１３５】
動力回収装置９Ｂの入力動力Ｗｉｎと出力動力Ｗｏｕｔとは等しい関係にある。一般に、動力Ｗは液体の流量と圧力の積とによって決まる。このことは、５０％の高濃度原水（高圧）の入力流量を用いて、２倍である１００％の原水Ｄ（中圧２．８５ＭＰａ）の流量を出力するには、原水Ｄの出力圧力は高濃度原水（高圧）の入力圧力の略半分の５０％の圧力となるのである。
【０１３６】
ここで、動力回収装置９Ｂの出力を５０％の圧力とするには、動力回収装置９Ｂの液体の断面積Ａ１と断面積Ａ２とを２：１の面積比とする必要がある。
【０１３７】
そこで、液体の断面積Ａ１を変えないとすると、ピストン２０の連結体２９ｃを２：１の面積比に見合うような太い径とすれば、流量５０％の高濃度原水（高圧５．７ＭＰａ）を用いて、１００％の原水（低圧）の流量を１００％の原水Ｄ（中圧２．８５ＭＰａ）に昇圧して出力することができる。
【０１３８】
従って、以上のような第３の実施の形態によれば、前述する第１、第２の実施の形態と同様の効果を奏する他、昇圧ポンプを用いることなく、高圧ポンプ５を用いて中圧２．８５ＭＰａの原水Ｄを６．０ＭＰａに昇圧するので、高圧ポンプ５で昇圧するために費やされる電力を大幅に低減できる。
【０１３９】
また、ＲＯ膜カートリッジ６からの高濃度原水（高圧）の出力ラインに圧力計７及びバルブ８を設けたので、ＲＯ膜カートリッジ６から排出される高濃度原水（高圧）の圧力を圧力計７で計測し、その計測圧力が５．７ＭＰａ以上のとき、圧力調整用バルブ８にて弁開度を絞り、５．７ＭＰａとなるように減圧し、動力回収装置９に導入するので、高濃度原水（高圧）の適切な動力のもとに原水Ａ（低圧）を中圧２．８５ＭＰａの原水Ｄに生成しポンプ５に導入することができる。
【０１４０】
（第４の実施の形態）  
図２０は第４の実施の形態に係る動力回収装置９Ｂ用いた液体処理プラントの概略構成図である。
【０１４１】
第４の実施の形態は、大容量の高圧ポンプを用いることなく、適宜な容量の高圧ポンプを用いて、原水Ｄ（中圧２．８５ＭＰａ）を効率的に原水Ｅ（６．０ＭＰａ）に昇圧可能にする構成である。
【０１４２】
この液体処理プラントは、図１９に示す構成に、新たに圧力計５、インバータ制御部５及びインバータ５３を追加し、高圧ポンプ５の回転速度を制御する構成である。
【０１４３】
圧力計５１は、高圧ポンプ５からＲＯ膜カートリッジ６に出力されるラインに取り付けて原水Ｅの圧力を計測し、インバータ制御部６２に送出する。
【０１４４】
インバータ制御部５２は、圧力計５１で計測された原水Ｅの圧力が６．０ＭＰａとなるような回転速度制御信号を出力し、インバータ５３に供給する。
【０１４５】
インバータ５３は、半導体スイッチング素子で構成され、インバータ制御部５２からの回転速度制御信号に従って半導体スイッチング素子をスイッチング制御し、回転速度制御信号に応じた周波数の交流電圧をモータに印加して高圧ポンプ５を回転させ、当該高圧ポンプ５から所望の高圧（６．０ＭＰａ）の原水Ｅが出力するようにする。
【０１４６】
従って、以上のような第４の実施の形態によれば、第1，３の実施の形態と同様の効果を奏する他、例えば動力回収装置９Ｂから出力される原水Ｄの中圧に変動があっても、高圧ポンプ５から所望の高圧（６．０ＭＰａ）の原水Ｅを確実にＲＯ膜カートリッジ６に与えることができる。
【０１４７】
なお、上記実施の形態では、筒状ケース２１の蓋体２２から４種類の原水を入出力させる構成としたが、例えば筒状ケース２１の胴体部分から４種類の原水を入出力させる構成であっても構わない。
【０１４８】
また、各実施の形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４９】
１…前処理系、２…送水ポンプ、３…保安フィルタ、４…分岐配管、５…高圧ポンプ、６…ＲＯ膜カートリッジ、６ａ…高圧ＲＯ膜、７…圧力計、８…圧力調整用バルブ、９，９Ａ，９Ｂ…動力回収装置、２１…筒状ケース、２２…蓋体、２３…回転体、２４ｂｕ，２４ｆｄ…入り側流路、２４ｂｄ，２４ｆｕ…出側流路、２５ｂｕ，２５ｂｄ，２５ｆｄ，２５ｆｕ…配管口、２６…芯体、２７…筒体、２８−１、２８−４…メイン空間、２８−２、２８−３、２８−５、２８−６…サブ空間、２９…ピストン、２９ａ，２９ｂ…ピストンヘッド、２９ｃ…連結体、３０−３，…、３０−２，…、３０−５，…、３０−６，…開口部、３４ｂｕ１，３４ｆｄ１，３４ｆｕ１，３４ｂｄ１…流路付きの第１の開口（第１の開口群）、３４ｂｕ２，３４ｆｄ２，３４ｆｄ２，３４ｂｄ２…流路付きの第２の開口（第２の開口群）、４１…回転駆動源、４１ａ…回転軸、４２…シール部材、４３…流量計、４４…インバータ制御部、４５…インバータ、５１…圧力計、５２…インバータ制御部、５３…インバータ。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2014074383.tif 000016
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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