(57)【要約】複数成分を含む原水を昇圧ユニットを介し逆浸透膜に送り上記膜で水の一部を抽出する液体処理装置に使用され、水抽出後の高濃度原水の圧力を利用し昇圧した原水を昇圧ユニットからの原水に加え上記膜に送る動力回収装置（２４）は、ハウジング（３２）の内部空間（３０）に固定中心軸（３４）及び上記中心軸の周りに回転自在な回転部材（３６）を収容している。上記部材は、周方向に等間隔に配置され夫々が内周面と外周面との間を延出している複数の通路（３６ｃ）を含む。上記空間の一区画（３８ａ）に導入した原水（ＬＰＦ）を回転部材の外周面に押し当て回転部材を回転させた後に通路の内端及び中心軸の原水排出通路（４２ａ）を介し外部に排出し、中心軸の高濃度原水通路を介し上記通路の内端に導入した高濃度原水（ＨＰＢ）に回転部材の回転による遠心力を負荷し上記通路の外端及び上記内部空間の他区画（３８ｂ）を介し前述した如く原水に加える。
2011151883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給され複数の成分を含む水である原水（ＳＷ）を圧力上昇ユニット（１６）を介し逆浸透膜（１８ａ）に送り逆浸透膜において原水（ＨＰＳＷ）から水の一部（ＦＷ）を抽出する液体処理装置において使用され、逆浸透膜において水の一部が抽出された後の残りの原水（ＨＰＢ）の圧力を利用して圧力上昇させた原水（ＨＰＦ）を圧力上昇ユニットからの原水（ＨＰＳＷ）に加えて逆浸透膜に送る動力回収装置であって：
内部空間（３０，４１）を有するハウジング（３２，４３）と；ハウジングの内部空間に固定され外周面（３６ｂ，４６ｃ）とハウジングの外部に突出した少なくとも１つの端部とを有した中心軸（３４，４４）と；そして、ハウジングの内部空間に中心軸の外周面の周りに回転自在に収容され、中心軸の外周面に対面した内周面（３６ａ，４６ｂ）と中心軸の半径方向の外方に位置した外周面（３６ｂ，４６ｃ）とを有し、中心軸の周方向に等間隔に配置され夫々が内周面と外周面との間を延出している複数の通路（３６ｃ，４６ｄ）を含む回転部材（３６，４６）と、を備え、
ハウジングの内部空間には、回転部材の外周面に対面し相互に区画された２対１組の少なくとも１組の室（３８ａ，３８ｂ；４８ａ，４８ｂ）が設けられ、
中心軸には、中心軸の外周面に形成されハウジングの内部空間の少なくとも１組の室に回転部材を介して対向し前記室と同数の２対１組の少なくとも１組の開口（４０ａ，４０ｂ：５０ａ，５０ｂ）と、少なくとも１組の開口から中心軸中を延出し中心軸の前記少なくとも１つの端部に開口した２対１組の少なくとも１組の通路（４２ａ，４２ｂ：５２ａ，５２ｂ）と、が形成され、
ハウジングの内部空間の前記１組の室において中心軸を挟んで相互に対称に配置されている一方の１対の室（３８ａ；４８ａ）は、外部から供給される原水（ＬＰＦ）が導入され導入された原水を前記一方の１対の室中に露出している回転部材の外周面の複数の通路に対し前記外周面の所定の周方向に押し当てて回転部材を回転させるよう構成され、
前記１組の室において中心軸を挟んで相互に対称に配置されている他方の１対の室（３８ｂ；４８ｂ）は、圧力上昇ユニット（１６）と逆浸透膜（１８ａ）との間の原水（ＨＰＳＷ）の通路に接続されており、
中心軸の外周面の前記１組の開口において回転部材を介し前記一方の１対の室（３８ａ；４８ａ）に対向している一方の１対の開口（４０ａ；５０ａ）は中心軸の対応する一方の１対の通路（４２ａ；５２ａ）を介して外部に連通されており、
中心軸の外周面の前記１組の開口において回転部材を介し前記他方の１対の室（３８ｂ；４８ｂ）に対向している他方の１対の開口（４０ｂ；５０ｂ）には中心軸の対応する他方の１対の通路（４２ｂ；５２ｂ）を介して前記残りの原水（ＨＰＢ）が導入される、
ことを特徴とする液体処理装置の動力回収装置。
【請求項２】
前記中心軸（３４）は細長く前記中心軸の長手方向中心線に沿って前記１つの端部とは反対側において前記ハウジング（３２）の外部に突出したもう１つの端部を有しており、
前記中心軸（３４）の前記一方の１対の通路（４２ａ）は前記中心軸の前記１つの端部に開口し、
前記中心軸の前記他方の１対の通路（４２ｂ）は前記中心軸の前記もう１つの端部に開口している、
ことを特徴とする請求項１記載の液体処理装置の動力回収装置。
【請求項３】
前記中心軸（４４）は細長く、前記中心軸の長手方向中心線に沿って前記１つの端部とは反対側に位置し前記ハウジング（４３）の内部空間（４１）に収容されているもう１つの端部を有している、
ことを特徴とする請求項１記載の液体処理装置の動力回収装置。
【請求項４】
前記回転部材（４６）に連結され前記回転部材とともに回転する出力軸（５４ａ）を有する電動モータ（５４）をさらに備えている、ことを特徴とする請求項１記載の液体処理装置の動力回収装置。
【請求項５】
前記原水（ＳＷ）は塩水である、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体処理装置の動力回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、液体処理装置の動力回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＲＯ膜と呼ばれている逆浸透膜を使用して複数の成分を含む水（ここでは以下、原水という）を処理する液体処理装置が知られている。【０００３】
原水が高圧で逆浸透膜に供給され、逆浸透膜において原水から水が抽出される。その間に逆浸透膜により抽出される水の割合は、逆浸透膜に供給される原水の圧力の値が高くなれば高くなる傾向がある。しかしながら、原水の圧力の値を高めるには原水の圧力の値を高めるのに必要な原水圧力上昇装置の強度も高くしなければならず、原水の圧力向上に必要なエネルギー量も大きくなる。また通常は、原水圧力上昇装置の構成も複雑化する。【０００４】
逆浸透膜においてある割合で水が抽出された後の原水（ここでは以下、高濃度原水）は逆浸透膜における水の抽出の為にその圧力の幾分かが失われてしまうが、高濃度原水は逆浸透膜に供給された時に原水に負荷されていた高圧力の大部分を維持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１０３１０９号公報
【発明の概要】
【０００６】
［発明が解決しようとする課題］
高濃度原水が維持している高圧力のエネルギーを簡易な構成でありながら高い効率で回収して逆浸透膜に供給される新たな原水の圧力を上昇させ、高圧で逆浸透膜に供給される新たな原水の圧力上昇のために必要な新たな外部エネルギーの量を削減でき、ひいては液体処理装置の運転に必要なエネルギー量、即ち動力、を少なくすることが出来る、液体処理装置の動力回収装置を提供することである。
【０００７】
［課題を解決するための手段］
この発明の一実施形態に従った、液体処理装置の動力回収装置は、外部から供給され複数の成分を含む水である原水を圧力上昇ユニットを介し逆浸透膜に送り逆浸透膜において原水から水の一部を抽出する液体処理装置において使用され、逆浸透膜において水の一部が抽出された後の残りの原水の圧力を利用して圧力上昇させた原水を圧力上昇ユニットからの原水に加えて逆浸透膜に送る動力回収装置である。
【０００８】
この動力回収装置は：内部空間を有するハウジングと；ハウジングの内部空間に固定され外周面とハウジングの外部に突出した少なくとも１つの端部とを有した中心軸と；そして、ハウジングの内部空間に中心軸の外周面の周りに回転自在に収容され、中心軸の外周面に対面した内周面と中心軸の半径方向の外方に位置した外周面とを有し、中心軸の周方向に等間隔に配置され夫々が内周面と外周面との間を延出している複数の通路を含む回転部材と、を備えている。
【０００９】
ハウジングの内部空間には、回転部材の外周面に対面し相互に区画された２対１組の少なくとも１組の室が設けられている。
【００１０】
中心軸には、中心軸の外周面に形成されハウジングの内部空間の少なくとも１組の室に回転部材を介して対向し前記室と同数の２対１組の少なくとも１組の開口と、少なくとも１組の開口から中心軸中を延出し中心軸の前記少なくとも１つの端部に開口した２対１組の少なくとも１組の通路と、が形成されている。
【００１１】
ハウジングの内部空間の前記１組の室において中心軸を挟んで相互に対称に配置されている一方の１対の室は、外部から供給される原水が導入され導入された原水を前記一方の１対の室中に露出している回転部材の外周面の複数の通路に対し前記外周面の所定の周方向に押し当てて回転部材を回転させるよう構成されている。
【００１２】
前記１組の室において中心軸を挟んで相互に対称に配置されている他方の１対の室は、圧力上昇ユニットと逆浸透膜との間の原水の通路に接続されている。
【００１３】
中心軸の外周面の前記１組の開口において回転部材を介し前記一方の１対の室に対向している一方の１対の開口は中心軸の対応する一方の１対の通路を介して外部に連通されている。
【００１４】
中心軸の外周面の前記１組の開口において回転部材を介し前記他方の１対の室に対向している他方の１対の開口には中心軸の対応する他方の１対の通路を介して前記残りの原水が導入される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、この発明の第１実施形態に従った動力回収装置が使用される液体処理装置の一例の全体を概略的に示す図である。
【図２】図２は、この発明の第１実施形態に従った動力回収装置の外観を概略的に示す斜視図である。
【図３】図３は、図２の動力回収装置の概略的な分解斜視図である。
【図４】図４は、図３の動力回収装置の中心軸を伴ったケースの下方からの概略的な斜視図である。
【図５】図５は、図３の動力回収装置の回転部材の水平断面を概略的に示す斜視図である。
【図６】図６は、図３の動力回収装置の中心軸の概略的な斜視図である。
【図７】図７は、図６の中心軸をＩＶ―ＩＶ線に沿って切断した後の下方部分の概略的な斜視図である。
【図８】図８は、図２の動力回収装置の動作を説明する為の図３と同様な分解斜視図である。
【図９】図９は、図２の動力回収装置の動作を説明する為の図８のケースと中心軸と回転部材との組み合わせの概略的な平面図である。
【図１０】図１０は、この発明の第２実施形態に従った動力回収装置の概略的な分解斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０の動力回収装置の回転部材を半分を水平断面にして示す斜視図である。
【図１２】図１２は、図１０の中心軸の斜視図である。
【図１３】図１３は、図１２の中心軸をＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿って切断した後の下方部分の概略的な斜視図である。
【図１４】図１４は、図１３の中心軸の下方部分をＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿ってさらに切断した後の下方末端部の概略的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
最初に、図１を参照しながら、この発明の第１実施形態に従った動力回収装置が使用される液体処理装置の一例の全体の概略的な構成を説明する。
【００１７】
一例の液体処理装置は、海水淡水化装置である。この海水淡水化装置では、外部から供給され複数の成分を含む水である原水は海水である。海からポンプにより汲み上げられた海水ＳＷは前処理ユニット１０に供給される。前処理ユニット１０は、そこに供給された海水ＳＷに例えば殺菌剤１０ａ，凝集剤１０ｂ，スケール抑制剤１０ｃ，脱塩素剤１０ｄ等を添加し前処理する。前処理された海水（前処理海水）ＰＳＷは配管により送水ポンプ１２及び保安フィルター１４を通過するよう導かれる。保安フィルター１４を通過した後の前処理海水ＰＳＷは分岐配管により２つに分岐される。
【００１８】
一方の分岐配管は圧力上昇ユニット１６を介して逆浸透膜１８ａを格納した逆浸透膜ユニット１８に接続されている。この実施形態では圧力上昇ユニット１６は高圧ポンプにより提供されている。圧力上昇ユニット１６により所定の高圧力が負荷された前処理海水ＰＳＷは一方の分岐配管により逆浸透膜ユニット１８に送られる。高圧力の前処理海水ＨＰＳＷからは逆浸透膜ユニット１８において逆浸透膜１８ａにより水（淡水）ＦＷの一部が抽出される。
【００１９】
抽出された水ＦＷは配管により浄水槽２０に導かれる。浄水槽２０では、水ＦＷに例えば硬度調整剤２０ａ，ｐｈ調整剤２０ｂ，消毒剤２０ｃ等が添加されることにより浄水ＣＷが作成される。浄水槽２０で作成された浄水ＣＷは浄水供給ポンプ２２を介し水道管２３に供給される。
【００２０】
他方の分岐配管は前記第１実施形態に従った動力回収装置２４に接続されている。他方の分岐管を介し動力回収装置２４に送られる低圧の前処理海水ＰＳＷは、低圧フィードＬＰＦと呼ばれる。逆浸透膜ユニット１８において水ＦＷの一部が抽出され塩を含む種々の成分濃度が濃くなっているとともに圧力が幾分か低下した海水（高濃度海水）は配管により動力回収装置２４に導かれている。逆浸透膜ユニット１８から動力回収装置２４に送られる高濃度海水は高圧ブラインＨＰＢと呼ばれる。
【００２１】
動力回収装置２４は、低圧フィードＬＰＦの有しているエネルギーにより高圧ブラインＨＰＢの圧力を高めた後、圧力が高められた高圧ブラインＨＰＢが低圧フィードＬＰＦを押し出すことで，低圧フィードＬＰＦの圧力を高めて高圧フィードＨＰＦとして排出する。即ち、高圧フィードＨＰＦの有しているエネルギーは、高圧ブラインＨＰＢの有しているエネルギーの大部分を利用することに加えて低圧フィードＬＰＦの有しているエネルギーの一部を追加して発生されている。
【００２２】
高圧フィードＨＰＦは、配管により動力回収装置２４から圧力上昇ユニット１６と逆浸透膜ユニット１８との間の配管に導かれる。高圧フィードＨＰＦは、この配管において、圧力上昇ユニット１６から逆浸透膜ユニット１８に向かう高圧力の前処理海水ＨＰＳＷに追加され、高圧力の前処理海水ＨＰＳＷとともに逆浸透膜ユニット１８に向かう。
【００２３】
動力回収装置２４において高圧ブラインＨＰＢの圧力を高めるのに利用された後の低圧フィードＬＰＦは、次のサイクルでは、低圧フィードＬＰＦの有しているエネルギーの一部を使って圧力をさらに上昇させた高圧ブラインＨＰＢにより、昇圧されて高圧フィードＨＰＦとなる。このとき、高圧ブラインＨＰＢは低圧フィードＬＰＦの圧力を上昇させた後、その圧力を失い、低圧ブラインＬＰＢとして動力回収装置２４から外部に排出される。
【００２４】
［第１実施形態］
次に、図２乃至図７を参照しながら、第１実施形態の動力回収装置２４の構成について説明する。
【００２５】
動力回収装置２４は、図２乃至図４中に図示されている如く、内部空間３０を有するハウジング３２を備えている。この実施形態においてハウジング３２は、内部空間３０を提供する略円形状の凹所を有するケース３２ａと、ケース３２ａの凹所の一方の側の開口を液密に覆う蓋３２ｂと、を含んでいる。蓋３２ｂはケース３２ａに対し図示しない公知の固定手段により着脱可能に固定されている。
【００２６】
動力回収装置２４は、ハウジング３２の内部空間３０に固定され外周面とハウジング３２の外部に突出した少なくとも１つの端部とを有した中心軸３４をさらに備えている。詳細には、中心軸３４は細長く、その外周面の一部がケース３２ａの凹所の底面の中央に形成されている貫通孔３２ｃに液密に固定されている。中心軸３４において中心軸３４の長手方向中心線に沿った一方に位置する一端部は、上記貫通孔３２ｃからケース３２ａの下方の外部空間中に突出している。中心軸３４において上記長手方向中心線に沿った他方に位置する他端部は、蓋３２ｂの中央の貫通孔３２ｄから蓋３２ｂの上方の外部空間に突出している。
【００２７】
動力回収装置２４はまた、ハウジング３２の内部空間３０に中心軸３４の外周面の周りに回転自在に収容された回転部材３６を備えている。回転部材３６は、中心軸３４の外周面に対面した内周面３６ａと中心軸３４の半径方向の外方に位置した外周面３６ｂとを有し、図５中に良く示されている如く中心軸３４の周方向に等間隔に配置され夫々が内周面３６ａと外周面３６ｂとの間を延出している複数の通路３６ｃを含む。
【００２８】
図３中に良く示されている如く、ハウジング３２の内部空間３０には、回転部材３６の外周面３６ｂに対面し相互に区画された２対１組の少なくとも１組の室３８ａ，３８ｂが設けられている。この実施形態では、２対１組の室３８ａ，３８ｂが設けられている。
【００２９】
ハウジング３２の内部空間３０の前記１組の室３８ａ，３８ｂにおいて中心軸３４を挟んで相互に対称に配置されている一方の１対の室３８ａには、図１中に図示されている如く動力回収装置２４に供給されている低圧フィードＬＰＦが図２中に示されている如く導入される。一方の１対の室３８ａは、導入された低圧フィードＬＰＦを一方の１対の室３８ａ中に露出している回転部材３６の外周面３６ｂに対し外周面３６ｂの所定の周方向（図３では反時計回り方向）に沿わせるよう形作られている。
【００３０】
前記１組の室３８ａ，３８ｂにおいて中心軸３４を挟んで相互に対称に配置されている他方の１対の室３８ｂは、図１及び図２中に図示されている如く動力回収装置２４から圧力上昇ユニット１６と逆浸透膜ユニット１８との間の配管に向かう高圧フィードＨＰＦの為の配管に接続されている。
【００３１】
中心軸３４には、図６及び図７中に良く示されている如く、中心軸３４の外周面に形成されハウジング３２の内部空間３０の少なくとも１組の室３８ａ，３８ｂに回転部材３６を介して対向し前記室３８ａ，３８ｂと同数の２対１組の少なくとも１組の開口４０ａ，４０ｂが形成されている。そしてこの実施形態では、中心軸３４の外周面に、この外周面の周方向に等間隔に２対１組の開口４０ａ，４０ｂが形成されている。
【００３２】
ハウジング３２の内部空間３０の一方の１対の室３８ａに対応している一方の１対の開口４０ａからは、中心軸３４中を中心軸３４の図６中で上方に位置している他端部まで１対の通路４２ａ（図７参照）が延出していて、１対の通路４２ａは上記他端部の端面に開口している。１対の通路４２ａは、図２，図３，そして図６中に図示されている如く上記他端部に到達するまでに中心軸３４中で１つに統合されていることが出来る。中心軸３４の他端部の端面における統合されている通路４２ａの開口は、図１及び図２中に図示されている如く動力回収装置２４から延びている低圧ブラインＬＰＢの為の管路に接続されている。
【００３３】
ハウジング３２の内部空間３０の他方の１対の室３８ｂに対応している他方の１対の開口４０ｂからは、中心軸３４中を中心軸３４の図６中で下方に位置している一端部まで１対の通路４２ｂ（図７参照）が延出していて、１対の通路４２ｂは上記一端部の端面に開口している。１対の通路４２ｂは、図４中に図示されている如く上記一端部に到達するまでに中心軸３４中で１つに統合されていることが出来る。中心軸３４の一端部の端面の統合されている通路４２ｂの開口は、図１及び図２中に図示されている如く逆浸透膜ユニット１８から動力回収装置２４に向かい延びている高圧ブラインＨＰＢの為の管路に接続されている。
【００３４】
次に、図２乃至図７を参照しながら前述した動力回収装置２４の動作について、図８及び図９を参照しながら説明する。
【００３５】
図１中に示されている逆浸透膜ユニット１８から動力回収装置２４に向かい送り出されている高圧ブラインＨＰＢは、図８及び図９中に示されている如く動力回収装置２４の中心軸３４の下方の一端部分の端面に開口している通路４２ｂ（図４参照）を介し中心軸３４の外周面の他方の１対の開口４０ｂに到達し、回転部材３６の複数の通路３６ｃにおいて他方の１対の開口４０ｂに内端を露出させている幾つかの通路中３６ｃに流入する。この間に、図１中に示されている前処理ユニット１０から送水ポンプ１２及び保安フィルター１４を介して動力回収装置２４に送られてくる低圧フィードＬＰＦは、図８及び図９中に示されている如く動力回収装置２４のハウジング３２のケース３２ａの一方の１対の室３８ａ中に流入される。一方の１対の室３８ａ中に流入された低圧フィードＬＰＦは、回転部材３６の外周面において一方の１対の室３８ａ中に露出させている部分に対し回転部材３６の外周面の所定の周方向に沿い押し当てられる。この結果として、一方の１対の室３８ａ中の低圧フィードＬＰＦは、回転部材３６の複数の通路３６ｃにおいて一方の１対の室３８ａ中に外端を露出させている幾つかの通路３６ｃの側面を押しながらこれら幾つかの通路３６ｃ中に流入する。そして、回転部材３６を所定の方向Ｒに回転させるために低圧フィードＬＰＦのエネルギーの一部は消費される。
【００３６】
通路３６ｃ中の低圧フィードＬＰＦは回転部材３６の回転に伴い一方の１対の室３８ａと他方の１対の室３８ｂとの間及び中心軸３４の一方の一対の開口４０ａと他方の開口４０ｂとの間で通路３６ｃ中に閉じ込められ、他方の１対の室３８ｂ及び中心軸３４の他方の開口４０ｂに対応した時に他方の開口４０ｂから通路中３６ｃ中に流入した高圧ブラインＨＰＢにより通路３６ｃから他方の１対の室３８ｂ中に押し出される。この間に、開口４０ｂから通路中３６ｃ中に流入した高圧ブラインＨＰＢの圧力エネルギーが通路３６ｃ中の低圧フィードＬＰＦに付与され通路３６ｃ中の低圧フィードＬＰＦは高圧フィードＨＰＦとなり他方の１対の室３８ｂ中に押し出される。
【００３７】
他方の開口４０ｂから通路中３６ｃ中に流入した高圧ブラインＨＰＢは、通路３６ｃ中の低圧フィードＬＰＦに圧力エネルギーを付与して圧力エネルギーが大きく低下又は無くされて低圧ブラインＬＰＢになり、その後、回転部材３６のさらなる回転により他方の１対の室３８ｂと一方の１対の室３８ａとの間及び中心軸３４の他方の１対の開口４０ｂと一方の１対の開口４０ａとの間で通路３６ｃ中に閉じ込められ、次に一方の１対の室３８ａ及び中心軸３４の一方の１対の開口４０ａに対応した時に一方の１対の室３８ａから通路中３６ｃ中に流入した低圧フィードＬＰＦにより中心軸３４の一方の１対の開口４０ａから対応している一方の１対の通路４２ａを介し動力回収装置２４の外部に排出される。
【００３８】
他方の１対の室３８ｂ中の高圧フィードＨＰＦは、図１中に示されている如く動力回収装置２４から配管により圧力上昇ユニット１６と逆浸透膜ユニット１８との間の配管に導かれる。高圧フィードＨＰＦは、この配管において、圧力上昇ユニット１６から逆浸透膜ユニット１８に向かう高圧力の前処理海水ＨＰＳＷに追加され、高圧力の前処理海水ＨＰＳＷとともに逆浸透膜ユニット１８に向かう。
【００３９】
この結果として、逆浸透膜ユニット１８において抽出する淡水ＦＷの単位時間当たりの量が一定であるならば、圧力上昇ユニット１６から逆浸透膜ユニット１８に向かい単位時間当たりに送り出さなければならない高圧力の前処理海水ＨＰＳＷの量を減らすことができる。このことは、動力回収装置２４を使用した液体処理装置の一種である海水淡水化装置の運転に必要なエネルギー量、即ち動力、を少なくすることが出来る。
【００４０】
また、この実施形態の動力回収装置２４では、ハウジング３２のケース３２ａの内部空間３０中に相互に区画されて設けられている２対１組の室３８ａ，３８ｂは、中心軸３４を挟んで相互に対称に配置されている一方の１対の室３８ａには同じ低圧フィードＬＰＦが導入され、また同時に中心軸３４を挟んで相互に対称に配置されている他方の１対の室３８ｂには同じ高圧ブラインＨＰＢが導入されている。従って、ハウジング３２のケース３２ａやケース３２ａの内部空間３０中に中心軸３４の外周面に対し回転自在に収容されている回転部材３６に対し、一方の１対の室３８ａ中の低圧フィードＬＰＦ及び他方の１対の室３８ｂ中の高圧ブラインＨＰＢにより負荷される力は中心軸３４の半径方向において相殺される。
【００４１】
さらに、中心軸３４の外周面と回転部材３６の内周面３６ａとの間の隙間に入り込んだ低圧ブラインＬＰＢ及び高圧ブラインＨＰＢの混合物が、中心軸３４の外周面上における回転部材３６の回転に伴い中心軸３４の外周面と回転部材３６の内周面３６ａとの間のラジアル動圧軸受として機能する。また、回転部材３６の外周面３６ｂとハウジング３２のケース３２ａの内部空間３０における回転部材３６の外周面３６ｂと対面している内周面上で２対１組の室３８ａ，３８ｂを除いた領域との間の隙間に入り込んだ低圧フィードＬＰＦ及び高圧フィードＨＰＦの混合物が、中心軸３４の外周面上における回転部材３６の回転に伴い回転部材３６の外周面３６ｂとハウジング３２のケース３２ａの内部空間３０の内周面の上記領域との間のラジアル動圧軸受として機能する。
【００４２】
従って、中心軸３４の外周面と回転部材３６の内周面３６ａとの間に独立したラジアル軸受を必要とせず、この実施形態の動力回収装置２４の構成を簡易にし製造コストを低くすることが出来る。
【００４３】
またさらに、ハウジング３２の蓋３２ｂの内表面とハウジング３２のケース３２ａの内部空間３０中の回転部材３６において上記内表面と対面している一方の側面との間の隙間に入り込んだ低圧ブラインＬＰＢ及び高圧ブラインＨＰＢの混合物及び低圧フィードＬＰＦ及び高圧フィードＨＰＦの混合物が、中心軸３４の外周面上における回転部材３６の回転に伴い蓋３２ｂの内表面と回転部材３６の上記一方の側面との間のスラスト軸受として機能する。同時に、ハウジング３２のケース３２ａの内部空間３０の低面とハウジング３２のケース３２ａの内部空間３０中の回転部材３６において上記底面と対面している他方の側面との間の隙間に入り込んだ低圧ブラインＬＰＢ及び高圧ブラインＨＰＢの混合物及び低圧フィードＬＰＦ及び高圧フィードＨＰＦの混合物が、中心軸３４の外周面上における回転部材３６の回転に伴いケース３２ａの内部空間３０の低面と回転部材３６の上記他方の側面との間のスラスト軸受として機能する。
【００４４】
従って、蓋３２ｂの内表面と回転部材３６の上記一方の側面との間及びケース３２ａの内部空間３０の低面と回転部材３６の上記他方の側面との間に独立したスラスト軸受を必要とせず、この実施形態の動力回収装置２４の構成を簡易にし、製造コストを低くすることが出来る。
【００４５】
［第２実施形態］
次に、図１０乃至図１４を参照しながら、図２乃至図９を参照しながら前述した第１実施形態の動力回収装置２４に代わり、図１を参照しながら前述した一例の液体処理装置において使用可能なこの発明の第２実施形態に従った動力回収装置２４´の構成について説明する。
【００４６】
動力回収装置２４´は、図１０乃至図１４中に図示されている如く、内部空間４１を有するハウジング４３を備えている。この実施形態においてハウジング４３は、内部空間４１を提供する略円形状の凹所を有するケース４３ａと、ケース４３ａの凹所の一方の側の開口を液密に覆う蓋４３ｂと、を含んでいる。蓋４３ｂはケース４３ａに対し図示しない公知の固定手段により着脱可能に固定されている。
【００４７】
動力回収装置２４´は、ハウジング４３の内部空間４１の中央から蓋４３ｂの中央の貫通孔４３ｃを介し蓋４３ｂの上方の外部空間に突出している中心軸４４を備えている。詳細には、中心軸４４は細長く、その外周面の一部が蓋４３ｂの中央の貫通孔４３ｃに液密に固定されている。中心軸４４において中心軸４４の長手方向中心線に沿った一方に位置する一端部は、蓋４３ｂの貫通孔４３ｃから蓋３２ｂの上方の外部空間に突出している。中心軸４４において上記長手方向中心線に沿った他方に位置する他端部は、ハウジング４３の内部空間４１の底面の中央から少し離れた上方に位置している。
【００４８】
動力回収装置２４´はまた、ハウジング４３の内部空間４１に中心軸４４の上記他端部の外周面の周りに回転自在に収容された回転部材４６を備えている。詳細には、回転部材４６の中央には、中心軸４４の上記他端部を受け入れる底付き孔４６ａが形成されている。底付き孔４６ａの内周面４６ｂ及び底面は、底付き孔４６ａに受け入れられた中心軸４４の上記他端部の外周面及び端面に対し相対的に回転自在に対面している。回転部材４６は、底付き孔４６ａの半径方向の外方に位置した外周面４６ｃと、図１１中に良く示されている如く底付き孔４６ａの周方向に等間隔に配置され夫々が内周面４６ｂと外周面４６ｃとの間を延出している複数の通路４６ｄを含む。
【００４９】
図１０中に良く示されている如く、ハウジング４３の内部空間４１には、回転部材４６の外周面４６ｃに対面し相互に区画された２対１組の少なくとも１組の室４８ａ，４８ｂが設けられている。この実施形態では、２対１組の室４８ａ，４８ｂが設けられている。
【００５０】
ハウジング４３の内部空間４１の前記１組の室４８ａ，４８ｂにおいて中心軸４４を挟んで相互に対称に配置されている一方の１対の室４８ａには、図１中において動力回収装置２４´に供給されている低圧フィードＬＰＦが図１０中に図示されている如く導入される。一方の１対の室４８ａは、導入された低圧フィードＬＰＦを一方の１対の室４８ａ中に露出している回転部材４６の外周面４６ｃに対し外周面４６ｃの所定の周方向（図１０では反時計回り方向）に沿わせるよう形作られている。
【００５１】
前記１組の室４８ａ，４８ｂにおいて中心軸４４を挟んで相互に対称に配置されている他方の１対の室４８ｂは、図１及び図１０中に図示されている如く動力回収装置２４´から圧力上昇ユニット１６と逆浸透膜ユニット１８との間の配管に向かう高圧フィードＨＰＦの為の配管に接続されている。
【００５２】
中心軸４４には、図１０，及び図１２乃至図１４中に良く示されている如く、中心軸４４の前記他端部の外周面に形成されハウジング４３の内部空間４１の少なくとも１組の室４８ａ，４８ｂに回転部材４６を介して対向し前記室４８ａ，４８ｂと同数の２対１組の少なくとも１組の開口５０ａ，５０ｂが形成されている。そしてこの実施形態では、中心軸４４の前記他端部の外周面に、この外周面の周方向に等間隔に２対１組の開口５０ａ，５０ｂが形成されている。
【００５３】
ハウジング４３の内部空間４１の一方の１対の室４８ａに対応している一方の１対の開口５０ａからは、中心軸４４中を中心軸４４の上方に位置している上記一端部に向かい１対の通路５２ａ（図１４参照）が延出していて、１対の通路５２ａは上記一端部の端面に開口している。１対の通路５２ａは、図１０，図１２及び図１３中に図示されている如く上記一端部に到達するまでに中心軸４４中で１つに統合されていることが出来る。中心軸４４の上記一端部の端面における統合されている通路５２ａの開口は、図１及び図１２中に図示されている如く動力回収装置２４（この実施形態では２４´）から延びている低圧ブラインＬＰＢの為の管路に接続されている。
【００５４】
ハウジング４３の内部空間４１の他方の１対の室４８ｂに対応している他方の１対の開口５０ｂからは、中心軸４４中を中心軸４４の上方に位置している上記一端部に向かい１対の通路５２ｂ（図１４参照）が延出していて、１対の通路５２ｂは上記一端部の端面に開口している。１対の通路５２ｂは、図１０，図１２及び図１３中に図示されている如く上記一端部に到達するまでに中心軸４４中で１つに統合されていることが出来る。この実施形態では、中心軸４４の上記一端部の端面において、１対の通路５２ｂは、前述した如く統合された通路５２ａに対し同心円状に統合されている。中心軸４４の上記一端部の端面における統合されている通路５２ｂの開口は、図１及び図１２中に図示されている如く逆浸透膜ユニット１８から動力回収装置２４（この実施形態では２４´）に向かい延びている高圧ブラインＨＰＢの為の管路に接続されている。
【００５５】
この実施形態のハウジング４３の内部空間４１の底面（即ち、ケース４２ａの底面）の中央には貫通孔４３ｄが形成されていて、貫通孔４３ｄにはモータ５４の出力軸５４ａが回転自在かつ液密に挿入されている。モータ５４の出力軸５４ａのこの様な回転自在かつ液密な挿入は、例えば、貫通孔４３ｄの内周面とモータ５４の出力軸５４ａの外周面との間にＯ−リングやオイルシールの如き公知の環状の密封部材を介在させることにより可能である。
【００５６】
貫通孔４３ｄに挿入されたモータ５４の出力軸５４ａの突出端は、ハウジング４３の内部空間４１中の回転部材４６の中央の底付き孔４６ａの底壁に外側から同心的に固定されている。
【００５７】
次に、図１０乃至図１４を参照しながら前述した動力回収装置２４´の動作について、図１０を参照しながら説明する。
【００５８】
図１中に示されている逆浸透膜ユニット１８から動力回収装置２４（この実施形態では２４´）に向かい送り出されている高圧ブラインＨＰＢは、図１２中に示されている如く動力回収装置２４´の中心軸４４の上方の一端部分の端面に開口している通路５２ｂを介し中心軸４４の他端部の外周面の他方の１対の開口５０ｂに到達し、回転部材４６の複数の通路４６ｄにおいて他方の１対の開口５０ｂに内端を露出させている幾つかの通路中４６ｄに流入する。この間に、図１中に示されている前処理ユニット１０から送水ポンプ１２及び保安フィルター１４を介して動力回収装置２４（この実施形態では２４´）に送られてくる低圧フィードＬＰＦは、図１０中に示されている如く動力回収装置２４´のハウジング４３のケース４２ａの一方の１対の室４８ａ中に流入される。一方の１対の室４８ａ中に流入された低圧フィードＬＰＦは、回転部材４６の外周面において一方の１対の室４８ａ中に露出させている部分に対し回転部材４６の外周面の所定の周方向に沿い押し当てられる。この結果として、一方の１対の室４８ａ中の低圧フィードＬＰＦは、回転部材４６の複数の通路４６ｄにおいて一方の１対の室４８ａ中に外端を露出させている幾つかの通路４６ｄの側面を押しながらこれら幾つかの通路４６ｄ中に流入する。そして、回転部材４６を所定の方向Ｒに回転させるために低圧フィードＬＰＦのエネルギーの一部は消費される。
【００５９】
通路４６ｄ中の低圧フィードＬＰＦは回転部材４６の回転に伴い一方の１対の室４８ａと他方の１対の室４８ｂとの間及び中心軸４４の一方の一対の開口５０ａと他方の開口５０ｂとの間で通路４６ｄ中に閉じ込められ、他方の１対の室４８ｂ及び中心軸４４の他方の開口５０ｂに対応した時に他方の開口５０ｂから通路中４６ｄ中に流入した高圧ブラインＨＰＢにより通路４６ｄから他方の１対の室４８ｂ中に押し出される。この間に、開口５０ｂから通路中４６ｄ中に流入した高圧ブラインＨＰＢの圧力エネルギーが通路４６ｄ中の低圧フィードＬＰＦに付与され通路４６ｄ中の低圧フィードＬＰＦは高圧フィードＨＰＦとなり他方の１対の室４８ｂ中に押し出される。
【００６０】
他方の開口５０ｂから通路中４６ｄ中に流入した高圧ブラインＨＰＢは、通路４６ｄ中の低圧フィードＬＰＦに圧力エネルギーを付与して圧力エネルギーが大きく低下又は無くされて低圧ブラインＬＰＢになり、その後、回転部材３６のさらなる回転により他方の１対の室４８ｂと一方の１対の室４８ａとの間及び中心軸４４の他方の１対の開口５０ｂと一方の１対の開口５０ａとの間で通路４６ｄ中に閉じ込められ、次に一方の１対の室４８ａ及び中心軸４４の一方の１対の開口５０ａに対応した時に一方の１対の室５８ａから通路中５６ｄ中に流入した低圧フィードＬＰＦにより中心軸４４の一方の１対の開口５０ａから対応している一方の１対の通路５２ａを介し動力回収装置２４（この実施形態では２４´）の外部に排出される。
【００６１】
他方の１対の室４８ｂ中の高圧フィードＨＰＦは、図１０及び図１中に示されている如く動力回収装置２４（この実施形態では２４´）から配管により圧力上昇ユニット１６と逆浸透膜ユニット１８との間の配管に導かれる。高圧フィードＨＰＦは、この配管において、圧力上昇ユニット１６から逆浸透膜ユニット１８に向かう高圧力の前処理海水ＨＰＳＷに追加され、高圧力の前処理海水ＨＰＳＷとともに逆浸透膜ユニット１８に向かう。
【００６２】
この結果として、逆浸透膜ユニット１８において抽出する淡水ＦＷの単位時間当たりの量が一定であるならば、圧力上昇ユニット１６から逆浸透膜ユニット１８に向かい単位時間当たりに送り出さなければならない高圧力の前処理海水ＨＰＳＷの量を減らすことができる。このことは、動力回収装置２４（この実施形態では２４´）を使用した液体処理装置の一種である海水淡水化装置の運転に必要なエネルギー量、即ち動力、を少なくすることが出来る。
【００６３】
なお、この実施形態では、モータ５４を使用してハウジング４３の内部空間４１中の回転部材４６の回転を制御することが出来る。即ち、この実施形態の動力回収装置２４´から配管により圧力上昇ユニット１６と逆浸透膜ユニット１８との間の配管に導かれる高圧フィードＨＰＦに対し動力回収装置２４´において回転部材４６の回転により与えられるエネルギー量を、動力回収装置２４´に供給される低圧フィードＬＰＦにより回転部材４６に与えられる回転力の値とは無関係に制御することが出来る。
【００６４】
また、この実施形態の動力回収装置２４´では、ハウジング４３のケース４２ａの内部空間４１中に相互に区画されて設けられている２対１組の室４８ａ，４８ｂは、中心軸４４を挟んで相互に対称に配置されている一方の１対の室４８ａには同じ低圧フィードＬＰＦが導入され、また同時に中心軸４４を挟んで相互に対称に配置されている他方の１対の室４８ｂには同じ高圧ブラインＨＰＢが導入されている。従って、ハウジング４３のケース４２ａやケース４２ａの内部空間４１中に中心軸４４の外周面に対し回転自在に収容されている回転部材４６に対し、一方の１対の室４８ａ中の低圧フィードＬＰＦ及び他方の１対の室４８ｂ中の高圧ブラインＨＰＢにより負荷される力は中心軸４４の半径方向において相殺される。
【００６５】
さらに、中心軸４４の他端部の外周面と回転部材４６の底付き孔４６ａの内周面４６ｂとの間の隙間に入り込んだ低圧ブラインＬＰＢ及び高圧ブラインＨＰＢの混合物が、中心軸４４の外周面上における回転部材４６の回転に伴い中心軸４４の他端部の外周面と回転部材４６の底付き孔４６ａの内周面４６ｂとの間のラジアル動圧軸受として機能する。また、回転部材４６の外周面４６ｃとハウジング４３のケース４２ａの内部空間４１における回転部材４６の外周面４６ｃと対面している内周面上で２対１組の室４８ａ，４８ｂを除いた領域との間の隙間に入り込んだ低圧フィードＬＰＦ及び高圧フィードＨＰＦの混合物が、中心軸４４の他端部の外周面上における回転部材４６の回転に伴い回転部材４６の外周面４６ｃとハウジング４３のケース４２ａの内部空間４１の内周面の上記領域との間のラジアル動圧軸受として機能する。
【００６６】
従って、中心軸４４の他端部の外周面と回転部材４６の底付き孔４６ａの内周面４６ｂとの間に独立したラジアル軸受を必要とせず、この実施形態の動力回収装置２４´の構成を簡易にし、製造コストを低くすることが出来る。
【００６７】
またさらに、ハウジング４３の蓋４３ｂの内表面とハウジング４３のケース４２ａの内部空間４１中の回転部材４６において上記内表面と対面している一方の側面との間の隙間に入り込んだ低圧ブラインＬＰＢ及び高圧ブラインＨＰＢの混合物及び低圧フィードＬＰＦ及び高圧フィードＨＰＦの混合物が、中心軸４４の他端部の外周面上における回転部材４６の回転に伴い蓋４３ｂの内表面と回転部材４６の上記一方の側面との間のスラスト軸受として機能する。同時に、中心軸４４の他端部の端面と回転部材４６の底付き孔４６ａの底面との間の隙間に入り込んだ低圧ブラインＬＰＢ及び高圧ブラインＨＰＢの混合物が、中心軸４４の他端部の外周面上における回転部材４６の回転に伴い中心軸４４の他端部の端面と回転部材４６の底付き孔４６ａの底面との間のスラスト軸受として機能する。さらに、ハウジング４３のケース４２ａの内部空間４１の低面とハウジング４３のケース４２ａの内部空間４１中の回転部材４６において上記底面と対面している他方の側面との間の隙間に入り込んだ低圧フィードＬＰＦ及び高圧フィードＨＰＦの混合物が、中心軸４４の他端部の外周面上における回転部材４６の回転に伴いケース４２ａの内部空間４１の低面と回転部材４６の上記他方の側面との間のスラスト軸受として機能する。
【００６８】
従って、蓋４３ｂの内表面と回転部材４６の上記一方の側面との間，中心軸４４の他端部の端面と回転部材４６の底付き孔４６ａの底面との間，そしてケース４２ａの内部空間４１の低面と回転部材４６の上記他方の側面との間に独立したスラスト軸受を必要とせず、この実施形態の動力回収装置２４´の構成を簡易にし製造コストを低くすることが出来る。
【図１】
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【図２】
2011151883.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011151883.tif 000006
【図５】
2011151883.tif 000007
【図６】
2011151883.tif 000008
【図７】
2011151883.tif 000009
【図８】
2011151883.tif 000010
【図９】
2011151883.tif 000011
【図１０】
2011151883.tif 000012
【図１１】
2011151883.tif 000013
【図１２】
2011151883.tif 000014
【図１３】
2011151883.tif 000015
【図１４】
2011151883.tif 000016
【国際調査報告】
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