(57)【要約】【課題】ＲＯ法による造水を行う生成水製造装置において、供給される電力量に変動がある場合であっても、蓄電池の容量増加を抑制することができる生成水製造装置を提供する。【解決手段】原水を昇圧する第１加圧部２Ａと、昇圧された原水をろ過して中間水とする第１逆浸透膜部３Ａと、中間水を昇圧する第２加圧部２Ｂと、昇圧された中間水をろ過して生成水とする第２逆浸透膜部３Ｂと、第１逆浸透膜部３Ａと第２加圧部２Ｂとの間に配置され、ろ過された中間水を蓄える中間水タンク部４と、電力を発電する太陽電池パネル５と、発電された電力を蓄える蓄電池７と、発電された電力の少なくとも一部を蓄電池７に供給し、日射量が所定値より減少した場合には、第１加圧部２Ａおよび第２加圧部２Ｂのいずれか一方への電力の供給量を減らすとともに、他方への電力の供給量を一定に保つ制御部９と、が設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
2011020010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された原水を昇圧する第１加圧部と、
昇圧された前記原水をろ過して中間水とする第１逆浸透膜部と、
前記中間水を昇圧する第２加圧部と、
昇圧された前記中間水をろ過して生成水とする第２逆浸透膜部と、
前記第１逆浸透膜部と前記第２加圧部との間に配置され、ろ過された前記中間水を一時的に蓄える中間水タンク部と、
太陽光に基づいて電力を発電する太陽電池パネルと、
発電された電力を一時的に蓄える蓄電池と、
前記太陽電池パネルより発電された電力の少なくとも一部を前記蓄電池に供給し、
日射量が所定値より減少した場合には、前記第１加圧部および前記第２加圧部のいずれか一方への前記電力の供給量を減らすとともに、他方への前記電力の供給量を一定に保つ制御部と、
が設けられていることを特徴とする生成水製造装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１加圧部への電力の供給量を一定に制御するとともに、
日射量の増減に基づいて前記第２加圧部への電力の供給量、および、前記蓄電池への電力の供給量を制御することを特徴とする請求項１記載の生成水製造装置。
【請求項３】
前記中間水タンク部の上に、前記太陽電池パネルが設けられていることを特徴とする請求項２記載の生成水製造装置。
【請求項４】
前記第２加圧部と前記第２逆浸透膜部との間に配置され、昇圧された前記中間水を一時的に蓄える加圧タンク部と、
該加圧タンク部内の前記中間水の圧力を一定に保つ圧力調整部と、
が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の生成水製造装置。
【請求項５】
前記加圧タンク部の上に、前記太陽電池パネルが配置されていることを特徴とする請求項４記載の生成水製造装置。
【請求項６】
供給された原水を昇圧する第１加圧部と、
昇圧された前記原水をろ過して中間水とする第１逆浸透膜部と、
前記中間水を昇圧する第２加圧部と、
昇圧された前記中間水をろ過して生成水とする第２逆浸透膜部と、
前記第１逆浸透膜部と前記第２加圧部との間に配置され、ろ過された前記中間水を一時的に蓄える中間水タンク部と、
太陽光に基づいて電力を発電する太陽電池パネルと、
発電された電力を一時的に蓄える蓄電池と、
昼間は、前記太陽電池パネルにより発電された電力を前記第１加圧部および前記蓄電池へ供給するとともに前記第２加圧部への前記電力の供給を停止し、
夜間は、前記第１加圧部への前記電力の供給を停止するとともに、前記蓄電池から前記第２加圧部へ前記電力を供給する制御部と、
が設けられていることを特徴とする生成水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆浸透法を利用した生成水製造装置であって、特に、太陽電池モジュールにより発電された電力を用いて淡水を製造する生成水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
逆浸透（ＲＯ：Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｏｓｍｏｓｉｓ）法を用いた生成水製造装置は、逆浸透膜を耐圧容器に収納して、海水やかん水などを浸透圧以上の圧力を加えて脱塩して淡水を得る方法であり、従来より利用されている。また、浸透圧以上の圧力を加える動力源として、再生可能エネルギを用いて運転する種々の方法が提案されている（例えば、特許文献１から３参照。）。
特に、人口が少なく送電設備等のインフラが整っていない過疎地域や乾燥地域等において、外部電力に頼らず、再生可能エネルギ源により逆浸透膜装置の運転ができれば、離島などの様々な地域に逆浸透膜装置を容易に普及させることができる。
【０００３】
特許文献１には、太陽電池モジュールにより発電された電力を用いて生成水製造装置を稼動させるとともに、太陽電池モジュールで受けた雨水を原水タンクに集め、淡水化に用いる技術が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、風力発電機により発電された電力を用いて海水淡水化装置を稼動させるとともに、風力発電機の発電量に対して予め定めた海水淡水化装置の運転台数を変更する技術や、余剰となった電力を用いて海水を加熱して海水淡水化装置における淡水化効率の向上を図る技術が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、太陽電池モジュールや風力発電機により発電された電力を用いて逆浸透膜装置を稼動させるとともに、蓄電池に蓄えられた電力で逆浸透膜装置の駆動に用いられる電力を補うとともに、太陽電池モジュールを逆浸透膜装置の日除けとして用いる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−６８２５７号公報
【特許文献２】特開２０００−２０２４４１号公報
【特許文献３】特開２００４−４１８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、ＲＯ法は、逆浸透膜を備えた耐圧容器に収納し、浸透圧（海水の場合には約２．５ＭＰａ）以上の圧力を加えることにより、海水等を脱塩して淡水を得る方法であって、上水道や中水道の水質改善にも利用されている。
【０００８】
この、ＲＯ法を用いた生成水製造装置に対して、太陽電池発電により得られた電力を利用して海水等を淡水化する装置を、海岸付近などの日照条件が良い場所に建設する案が提案されている。
しかしながら、ＲＯ法を用いた淡水化の場合には、海水等から淡水を造水する際に要する時間が長く、この間、海水等に加える逆浸透圧力（５ＭＰａから８ＭＰａ程度）における急激な変化を避けることが望ましい。
【０００９】
太陽電池モジュールを用いた発電は、日照変動の影響を受けて発電量が変化する。そのため、変化を伴う当該電力によりそのままポンプを駆動して逆浸透圧力を発生させると、日照変動により逆浸透圧力も変化するために、逆浸透膜の性能を低下させるという問題があった。
【００１０】
この問題を解決するために、太陽電池モジュールにより発電された電力を、一度、蓄電池に蓄えることにより日照変動による影響を緩和し、安定した逆浸透圧力を維持する技術が提案されている。
しかしながら、この方法では大容量の蓄電池を必要とするため、蓄電池のコストが嵩むことから実用化に支障を生じるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ＲＯ法による造水を行う生成水製造装置において、供給される電力量に変動がある場合であっても、蓄電池の容量増加を抑制することができる生成水製造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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の生成水製造装置は、供給された原水を昇圧する第１加圧部と、昇圧された前記原水をろ過して中間水とする第１逆浸透膜部と、前記中間水を昇圧する第２加圧部と、昇圧された前記中間水をろ過して生成水とする第２逆浸透膜部と、前記第１逆浸透膜部と前記第２加圧部との間に配置され、ろ過された前記中間水を一時的に蓄える中間水タンク部と、太陽光に基づいて電力を発電する太陽電池パネルと、発電された電力を一時的に蓄える蓄電池と、前記太陽電池パネルより発電された電力の少なくとも一部を前記蓄電池に供給し、日射量が所定値より減少した場合には、前記第１加圧部および前記第２加圧部のいずれか一方への前記電力の供給量を減らすとともに、他方への前記電力の供給量を一定に保つ制御部と、が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、第１加圧部により昇圧された海水やかん水などの原水は第１逆浸透膜部においてろ過されて中間水となる。中間水は第２加圧部により昇圧されて第２逆浸透膜部においてろ過されて淡水などの生成水となる。
【００１４】
所定値の日射量が確保されている場合には、少なくとも太陽電池パネルにより発電された電力で第１加圧部および第２加圧部を駆動させることができる。
その一方で、日射量が所定値よりも減少した場合には、第１加圧部および第２加圧部のいずれか一方へ供給される電力が減らされ、他方へ供給される電力が所定の一定値に保たれる。これにより、原水または中間水についてのろ過処理量は一定量に保たれる。
第１加圧部および第２加圧部の一方の運転継続が困難な場合には、蓄電池に蓄えられた電力も第１加圧部および第２加圧部の一方に供給され、運転の継続が図られる。
【００１５】
例えば、原水のろ過が継続される場合には、第１逆浸透膜部により生成された中間水は中間水タンク部に蓄えられる。中間水のろ過が継続される場合には、中間水タンク部に蓄えられた中間水が第２加圧部により昇圧されて第２逆浸透膜部においてろ過される。
【００１６】
上記発明においては、前記制御部は、前記第１加圧部への電力の供給量を一定に制御するとともに、日射量の増減に基づいて前記第２加圧部への電力の供給量、および、前記蓄電池への電力の供給量を制御することが望ましい。
【００１７】
本発明によれば、第１加圧部は第２加圧部より大きな電力を必要としているため、第１加圧部への電力の供給量を優先して一定に制御することで、原水は第１加圧部により安定した昇圧力のもとで第１逆浸透膜部へ供給される。そのため、第１逆浸透膜部における原水のろ過処理は安定して行われ、中間水が安定して生成される。
また、日射量の増減に基づいて第２加圧部への電力の供給量、および、蓄電池への電力の供給量を制御するので、ろ過された中間水を一時的に蓄える中間水タンク部が、日射量の増減を吸収するバッファーとして働くので、全体システムを簡素化できる。
【００１８】
上記発明においては、前記中間水タンク部の上に、前記太陽電池パネルが設けられていることが望ましい。
【００１９】
本発明によれば、中間水タンク部の上に太陽電池パネルを設けるため、太陽電池パネルを支持する架台を設ける必要がなく、設置スペースも効率化できる。
【００２０】
さらに、太陽光により昇温した太陽電池パネルの熱を、中間水タンク部に蓄えられた中間水に吸収させることができる。例えば、太陽電池パネルが結晶シリコン系太陽電池モジュールを備えたものである場合には、日照時の太陽電池パネルの昇温を抑制して発電性能の低下を抑制できる。
【００２１】
その一方で、中間水タンク部に蓄えられた中間水の熱量により、夜間における太陽電池パネルの温度低下が抑制される。例えば、太陽電池パネルが非晶質シリコン系および結晶質シリコン系からなる薄膜系太陽電池モジュールを備えたものである場合には、夜間においても中間水タンク部に蓄熱された熱により太陽電池パネルの温度低下が抑制される。その結果、朝方など太陽電池パネルが冷えている場合に発生しやすい光劣化の助長作用を抑制することができる。従い、結晶シリコン系と薄膜シリコン系のいずれの太陽電池モジュールにも好適である。
【００２２】
上記発明においては、前記第２加圧部と前記第２逆浸透膜部との間に配置され、昇圧された前記中間水を一時的に蓄える加圧タンク部と、該加圧タンク部内の前記中間水の圧力を一定に保つ圧力調整部と、が設けられていることが望ましい。
【００２３】
本発明によれば、第２加圧部に供給される電力が減少しても、加圧タンク部の内部には所定の圧力に昇圧された中間水が蓄えられ、この中間水が第２逆浸透膜部に供給される。そのため、日射量が所定値より減少しても、所定の圧力に昇圧された中間水を日射量の増減を吸収するバッファーとして働いて、第２逆浸透膜部において中間水のろ過を継続できる。
【００２４】
上記発明においては、前記加圧タンク部の上に、前記太陽電池パネルが配置されていることが望ましい。
本発明によれば、加圧タンク部の上に太陽電池パネルを設けるため、太陽電池パネルを支持する架台を設ける必要がなく、設置スペースも効率化できる。
【００２５】
さらに、太陽光により昇温した太陽電池パネルの熱を、加圧タンク部に蓄えられた中間水に吸収させることができる。例えば、太陽電池パネルが結晶シリコン系太陽電池モジュールを備えたものである場合には、日照時の太陽電池パネルの昇温を抑制して発電性能の低下を抑制できる。
【００２６】
その一方で、加圧タンク部に蓄えられた中間水の熱量により、夜間における太陽電池パネルの温度低下が抑制される。例えば、太陽電池パネルが非晶質シリコン系および結晶質シリコン系からなる薄膜系太陽電池モジュールを備えたものである場合には、夜間においても中間水タンク部に蓄熱された熱により太陽電池パネルの温度低下が抑制される。その結果、朝方など太陽電池パネルが冷えている場合に発生しやすい光劣化の助長作用を抑制することができる。従い、結晶シリコン系と薄膜シリコン系のいずれの太陽電池モジュールにも好適である。
【００２７】
本発明の生成水製造装置は、供給された原水を昇圧する第１加圧部と、昇圧された前記原水をろ過して中間水とする第１逆浸透膜部と、前記中間水を昇圧する第２加圧部と、昇圧された前記中間水をろ過して生成水とする第２逆浸透膜部と、前記第１逆浸透膜部と前記第２加圧部との間に配置され、ろ過された前記中間水を一時的に蓄える中間水タンク部と、太陽光に基づいて電力を発電する太陽電池パネルと、発電された電力を一時的に蓄える蓄電池と、昼間は、前記太陽電池パネルにより発電された電力を前記第１加圧部および前記蓄電池へ供給するとともに前記第２加圧部への前記電力の供給を停止し、夜間は、前記第１加圧部への前記電力の供給を停止するとともに、前記蓄電池から前記第２加圧部へ前記電力を供給する制御部と、が設けられていることを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、第１加圧部は第２加圧部より大きな電力を必要としているため、昼間の日射量が確保される時間帯では、太陽電池パネルにより発電された電力を用いて第１加圧部が運転されるとともに、蓄電池に充電が行われる。第１逆浸透膜部では昇圧された原水のろ過が行われ、得られた中間水は中間水タンク部に蓄えられる。このとき、第１加圧部への電力の供給量を優先するために、第２加圧部は停止されている。
【００２９】
夜間の日射が得られない時間帯では、蓄電池から電力が供給されて第２加圧部が運転される。第２逆浸透膜部では昇圧された中間水のろ過が行われる。このとき、第１加圧部は停止されている。第２加圧部は第１加圧部より大きな電力を必要としないため、昼間に充電された蓄電池から電力を効率よく利用できる。
【００３０】
そのため、第１加圧部および第２加圧部は、約１２時間連続して運転されることとなり、第１逆浸透膜部および第２逆浸透膜部において安定したろ過を行うことができる。
さらに、第２逆浸透膜部においてろ過される中間水の量を確保しつつ、蓄電池に求められる容量を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の生成水製造装置によれば、変動を避けられない日射量が所定値よりも減少した場合には、第１加圧部および第２加圧部の一方へ供給される電力を減し、他方へ供給される電力を一定に保つことにより、原水または中間水についてのろ過処理を一定に保ちつつ、蓄電池の容量増加を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る生成水製造装置の構成を説明する概略図である。
【図２】図１の生成水製造装置における太陽電池パネルにより発電された電力の割り振りを説明するグラフである。
【図３】日射量の変動と、従来の蓄電池における蓄電容量の変化を説明するグラフである。
【図４】従来の高圧ポンプおよび中圧ポンプの消費電力の変化と、淡水の造水量の変化を説明するグラフである。
【図５】日射量の変動と、図１の蓄電池における蓄電容量の変化を説明するグラフである。
【図６】図１の高圧ポンプおよび中圧ポンプの消費電力の変化と、淡水の造水量の変化を説明するグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る生成水製造装置の構成を説明する概略図である。
【図８】日射量の変動と、図７の蓄電池における蓄電容量の変化を説明するグラフである。
【図９】図７の高圧ポンプおよび中圧ポンプの消費電力の変化と、生成水の造水量の変化を説明するグラフである。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る生成水製造装置の構成を説明する概略図である。
【図１１】図１０のタンクの構成を説明する模式図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る生成水製造装置の構成を説明する概略図である。
【図１３】図１２のタンクの構成を説明する模式図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る生成水製造装置の構成を説明する概略図である。
【図１５】日射量の変動と、図１４の蓄電池における蓄電容量の変化を説明するグラフである。
【図１６】図１４の高圧ポンプおよび中圧ポンプの消費電力の変化と、生成水の造水量の変化を説明するグラフである。
【図１７】本発明の第６の実施形態に係る生成水製造装置の構成を説明する概略図である。
【図１８】日射量の変動と、図１７の蓄電池における蓄電容量の変化を説明するグラフである。
【図１９】図１７の高圧ポンプおよび中圧ポンプの消費電力の変化と、生成水の造水量の変化を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る生成水製造装置ついて図１から図６を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る生成水製造装置の構成を説明する概略図である。
【００３４】
本実施形態の生成水製造装置１は、ＲＯ法（逆浸透法）を用いて原水である海水から淡水である生成水を造水するものであって、太陽電池パネルにより発電された電力を駆動用電力として用いたものである。
生成水製造装置１には、図１に示すように、高圧ポンプ（第１加圧部）２Ａと、第１ＲＯモジュール（第１逆浸透膜部）３Ａと、中圧ポンプ（第２加圧部）２Ｂと、第２ＲＯモジュール（第２逆浸透膜部）３Ｂと、タンク（中間水タンク部）４と、太陽電池パネル５と、パワーコントローラ６と、蓄電池７と、電力供給セレクタ８と、制御部９と、が設けられている。
【００３５】
高圧ポンプ２Ａは、海水を高圧（例えば、５ＭＰａから８ＭＰａ程度）に昇圧するポンプであって、第１ＲＯモジュール３Ａに昇圧した海水を供給するものである。
高圧ポンプ２Ａには、海水が供給されているとともに、第２ＲＯモジュール３Ｂから排出された濃縮された中間水も供給されている。その一方で、高圧ポンプ２Ａには、パワーコントローラ６から電力が供給されている。
【００３６】
高圧ポンプ２Ａは、中圧ポンプ２Ｂと比較して大流量の海水を、高圧に昇圧して圧送するものである。そのため、高圧ポンプ２Ａにおけるポンプ動力は、中圧ポンプ２Ｂと比較して大きい。本実施形態では、高圧ポンプ２Ａの昇圧は５ＭＰａから８ＭＰａ程度であり、中圧ポンプ２Ｂの昇圧は１ＭＰａから３ＭＰａ程度である。また、処理する海水の流量を考慮して、高圧ポンプ２Ａと中圧ポンプ２Ｂとのポンプ動力の比は、生成水製造装置１の処理容量、原水である海水の状態や浸透膜部の性能に左右されるが、約１０：１から約５：１程度の範囲内の場合に適用して説明する。
なお、高圧ポンプ２Ａとしては、公知のポンプを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３７】
第１ＲＯモジュール３Ａは、海水をろ過処理して中間水を生成するものである。ここで、中間水とは、塩分をはじめ海水に含まれる不純物の量が、低品質な水である海水と比較すると少なく、高品質な生成水である生成水と比較すると多い水のことである。言い換えると中間水は、塩分の多くが除去されるも残留分のある中品質な生成水のことである。
【００３８】
第１ＲＯモジュール３Ａには、高圧ポンプ２Ａにより５ＭＰａから８ＭＰａ程度に昇圧された海水が供給されている。昇圧された海水には、第２ＲＯモジュール３Ｂから排出された塩分や不純物濃度が濃縮された中間水も含まれ、リサイクルすることで原水（海水）の利用率を向上している。
【００３９】
第１ＲＯモジュール３Ａにより生成された中間水はタンク４に供給されている。その一方で、第１ＲＯモジュール３Ａから濃縮された海水が排出されている。濃縮された海水とは、ろ過により中間水が生成された後の海水であって、元の海水と比較して、塩分などの不純物の濃度が高められた海水である。例えば、濃縮された海水は、再び海に戻される。
【００４０】
本実施形態では、第２ＲＯモジュール３Ｂにおいて、第２ＲＯモジュール３Ｂに供給された中間水を基準として、体積流量で約１０％塩分や不純物濃度が濃縮された中間水が第１ＲＯモジュール３Ａの高圧ポンプ２Ａ入口にリサイクルされ、かつ、第１ＲＯモジュール３Ａにおいて、第１ＲＯモジュール３Ａに供給された海水を基準として、体積流量で約４０％から約６０％の塩分や不純物濃度が濃縮された海水が排出される例に適用して説明する。
そのため、第２ＲＯモジュール３Ｂと比較して、第１ＲＯモジュール３Ａにおける水の処理量は非常に多くなっている。
【００４１】
なお、第１ＲＯモジュール３Ａとしては、公知のＲＯ法を用いたものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００４２】
中圧ポンプ２Ｂは、中間水を中圧（例えば、１ＭＰａから３ＭＰａ程度）に昇圧するポンプであって、第２ＲＯモジュール３Ｂに昇圧した中間水を供給するものである。
中圧ポンプ２Ｂには、タンク４から中間水が供給されているとともに、中圧ポンプ２Ｂは、第２ＲＯモジュール３Ｂに１ＭＰａから３ＭＰａ程度に昇圧された中間水を供給している。その一方で、中圧ポンプ２Ｂには、電力供給セレクタ８から電力が供給されている。
【００４３】
なお、中圧ポンプ２Ｂとしては、公知のポンプを用いることができ、特に限定するものではない。
【００４４】
第２ＲＯモジュール３Ｂは、中間水をろ過処理して生成水を生成するものである。
第２ＲＯモジュール３Ｂには、中圧ポンプ２Ｂにより１ＭＰａから３ＭＰａ程度に昇圧された中間水が供給され、第２ＲＯモジュール３Ｂにより生成された生成水は外部に供給されている。その一方で、第２ＲＯモジュール３Ｂにおいて塩分や不純物濃度が濃縮された中間水が、高圧ポンプ２Ａの上流側に排出されている。
【００４５】
なお、第２ＲＯモジュール３Ｂとしては、公知のＲＯ法を用いたものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００４６】
タンク４は、第１ＲＯモジュール３Ａにより生成された中間水を一時的に蓄えるものである。
タンク４には、第１ＲＯモジュール３Ａから中間水が供給されるとともに、タンク４から中圧ポンプ２Ｂに中間水が供給されている。
【００４７】
なお、タンク４としては、公知の容器を用いることができ、特に限定するものではない。
【００４８】
太陽電池パネル５は、太陽光を電気エネルギに変換するものであって、発電を行うものである。
太陽電池パネル５はパワーコントローラ６と電気的に接続されている。
なお、太陽電池パネル５としては、単層アモルファスシリコン薄膜太陽電池や、微結晶シリコンをはじめとする結晶質シリコン太陽電池や、シリコンゲルマニウム太陽電池や、アモルファスシリコン太陽電池と結晶質シリコン太陽電池やシリコンゲルマニウム太陽電池とを各１から複数層に積層させた多接合型（タンデム型）太陽電池、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、化合物系（ＣＩＧＳやＣｄＴｅなど）太陽電池など、種々の形式の公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００４９】
パワーコントローラ６は、制御部９の制御信号に基づいて、電力の割り振りを行うものである。パワーコントローラ６による具体的な電力の割り振りについては後述する。
パワーコントローラ６は、太陽電池パネル５、蓄電池７、電力供給セレクタ８、高圧ポンプ２Ａと電気的に接続されている。その一方で、パワーコントローラ６には、制御部９から電力の割り振りを制御する制御信号が入力されている。
【００５０】
蓄電池７は、太陽電池パネル５により発電された電力を一時的に蓄え、蓄えた電力を第１ＲＯモジュール３Ａなどに供給するものである。蓄電池７はパワーコントローラ６と電気的に接続されている。
なお、蓄電池７としては、リチウム電池や、鉛蓄電池などの公知の蓄電池を用いることができ、特に限定するものではない。
【００５１】
電力供給セレクタ８は、制御装置の制御信号に基づいて、パワーコントローラ６から供給された電力を、高圧ポンプ２Ａおよび中圧ポンプ２Ｂのいずれか一方に供給するものである。
電力供給セレクタ８は、パワーコントローラ６から電力の供給が可能に接続されているとともに、高圧ポンプ２Ａおよび中圧ポンプ２Ｂへ電力の供給が可能に接続されている。
【００５２】
その一方で、制御部９と電力の割り振りを制御する制御信号が入力可能に接続されている。
なお、電力供給セレクタ８としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００５３】
制御部９は、パワーコントローラ６および電力供給セレクタ８を制御することにより、電力の割り振りを制御するものである。
制御部９は、パワーコントローラ６および電力供給セレクタ８に対して制御信号を出力可能に接続されている。
【００５４】
さらに、制御部９には、日照変動の観測値、言い換えると日射量変動の観測値、および気象情報の少なくとも一方が入力され、パワーコントローラ６および電力供給セレクタ８の制御に用いられている。
なお、制御部９による具体的な制御については後述する。
【００５５】
次に、上記の構成からなる生成水製造装置１における生成水の造水方法について説明する。
本実施形態の生成水製造装置１では、高圧ポンプ２Ａおよび第１ＲＯモジュール３Ａを２４時間連続して稼動させる一方で、中圧ポンプ２Ｂおよび第２ＲＯモジュール３Ｂの稼動が制御されている。
【００５６】
ここで、海水から生成水が生成される場合の一連の流れについて説明する。
最初に、制御部９、パワーコントローラ６および電力供給セレクタ８により、高圧ポンプ２Ａに電力が供給され、高圧ポンプ２Ａが駆動される。すると、高圧ポンプ２Ａにより昇圧された海水は第１ＲＯモジュール３Ａに供給されて、ろ過処理されることにより中間水が生成される。生成された中間水はタンク４に蓄えられる。その一方で、塩分や不純物濃度などが濃縮された海水は第１ＲＯモジュール３Ａから排出される。
ここまでの過程は、２４時間連続して行われる。
【００５７】
その後、日照条件が良好であって（日射量が多く）、太陽電池パネル５による発電量が高圧ポンプ２Ａおよび中圧ポンプ２Ｂを駆動させるのに十分な場合には、次の制御が制御部９によって行われる。
【００５８】
つまり、制御部９、パワーコントローラ６および電力供給セレクタ８により、中圧ポンプ２Ｂには、太陽電池パネル５から電力が供給され、中圧ポンプ２Ｂの駆動が開始される。すると、中間水はタンク４に一時的に蓄えられた後、中圧ポンプ２Ｂにより１ＭＰａから３ＭＰａ程度に昇圧されて第２ＲＯモジュール３Ｂに供給される。第２ＲＯモジュール３Ｂにおいて中間水はろ過処理されて生成水となる。その一方で、塩分や不純物濃度などが濃縮された中間水は、第２ＲＯモジュール３Ｂから排出されて高圧ポンプ２Ａの上流側に戻され、リサイクルすることで、総合回収率（原水の利用率）を高めることができる。
【００５９】
日照条件がさらに良好な場合には、太陽電池パネル５による発電量が増加するため、増加した発電量を用いて、以下の制御が行われる。
【００６０】
つまり、制御部９、パワーコントローラ６および電力供給セレクタ８により、太陽電池パネル５から中圧ポンプ２Ｂに供給される電力がさらに増やされる。すると、中圧ポンプ２Ｂは、第１ＲＯモジュール３Ａにより生成された中間水に加えて、タンク４に蓄えられていた中間水を昇圧して第２ＲＯモジュール３Ｂに供給する。これにより、第２ＲＯモジュール３Ｂにより生成される生成水の量が増加する。
【００６１】
逆に、日照条件が悪化して日射量が減少すると、太陽電池パネル５による発電量が減少するため、以下の制御が行われる。
【００６２】
つまり、制御部９および電力供給セレクタ８により中圧ポンプ２Ｂに供給されていた電力が高圧ポンプ２Ａを優先に供給され、高圧ポンプ２Ａの運転状態が維持される。中圧ポンプ２Ｂに供給できる余剰電力がある場合には、余剰電力に応じて中圧ポンプ２Ｂの運転が継続される。その一方で、余剰電力がない場合には、中圧ポンプ２Ｂの運転は停止される。
【００６３】
あるいは、制御部９およびパワーコントローラ６により余剰電力を蓄電池７に供給してもよい。
【００６４】
さらに日照条件が悪化して日射量が減少すると、太陽電池パネル５による発電量がさらに減少するため、以下の制御が行われる。
つまり、制御部９およびパワーコントローラ６により中圧ポンプ２Ｂに供給される電力は、蓄電池７に供給される。さらに、高圧ポンプ２Ａには、蓄電池７から電力が供給される。これにより、高圧ポンプ２Ａの運転状態が維持される。
【００６５】
夜間になると、以下の制御が行われる。
つまり、制御部９およびパワーコントローラ６により、高圧ポンプ２Ａには、蓄電池７から電力が供給される。これにより、高圧ポンプ２Ａの運転状態が維持される。
【００６６】
ここで、上述の構成からなる生成水製造装置１における電力の割り振り、言い換えると電力の分配について説明する。
図２は、図１の生成水製造装置における太陽電池パネルにより発電された電力の割り振りを説明するグラフである。
ここでは、１００ｋＷの太陽電池パネル５を供えた生成水製造装置１であって、高圧ポンプ２Ａと中圧ポンプ２Ｂのポンプ動力の比は８５：１５である。さらに、高圧ポンプを２４時間連続して駆動し、中圧ポンプ２Ｂを１２時間連続して駆動する場合について説明する。
【００６７】
晴天時における太陽電池パネル５による発電量は、図２に示すように、日の出（６時ごろ）から増加し始め、正午（１２時ごろ）で最大となる。その後、発電量が減少し始め、日の入り（１８時ごろ）には零となる。
【００６８】
この太陽電池パネル５により発電された電力量のうち、約５０％が蓄電池７に充電され（Ａ）、約７．５％が中圧ポンプ２Ｂの駆動に用いられ（Ｂ）、約４２．５％が高圧ポンプ２Ａの駆動に用いられる（Ｃ）。
蓄電池７に充電された電力は、日射量が変動した場合と、夜間やおける高圧ポンプ２Ａの駆動と中圧ポンプ２Ｂの駆動に用いられるものである。
【００６９】
さらに、生成水製造装置１における日射量の変動と、高圧ポンプ２Ａの消費電力、中圧ポンプ２Ｂの消費電力、および、蓄電池７における蓄電容量の変動について説明する。
図３は、日射量の変動と、従来の蓄電池における蓄電容量の変化を説明するグラフである。図４は、計画日射量をもとに制御を行なう場合の従来のシステムにおける高圧ポンプおよび中圧ポンプの消費電力の変化と、生成水の造水量の変化を説明するグラフである。
【００７０】
図３におけるＬ１は日射量の時間変動を示すグラフであり、Ｌ２は蓄電池の蓄電容量の時間変動を示すグラフである。図４におけるＬ３は高圧ポンプの消費電力の時間変動を示すグラフであり、Ｌ４は中圧ポンプの消費電力の時間変動を示すグラフであり、Ｌ５は生成水の造水量の時間変動を示すグラフである。
【００７１】
従来システムの制御を行う生成水製造装置の場合には、図３および図４に示すように、日射量が変動しても、高圧ポンプおよび中圧ポンプを継続して、かつ、一定に運転する制御が行われている（Ｌ３，Ｌ４）。そのため、生成水の造水量も一定となっている（Ｌ５）。
【００７２】
その一方で、蓄電池の蓄電容量（Ｌ２）は、日射量（Ｌ１）の変動に遅れて追従する変化を示している。さらに、１３時から１６時にわたる日射量の一時的な低下に対して、蓄電池の蓄電容量には、日射量の一時的な低下がなかった場合（点線）と比較して、約１３％低下する変動が現れている。
図４の従来のシステムのように、計画日射量をもとに日射量が変動しても、高圧ポンプおよび中圧ポンプを一定に継続運転する制御が行うためには、日射量変動を吸収できるよう十分な容量の蓄電池が必要な状況にある。
【００７３】
図５は、日射量の変動と、図１の蓄電池における蓄電容量の変化を説明するグラフである。図６は、図１の高圧ポンプおよび中圧ポンプの消費電力の変化と、生成水の造水量の変化を説明するグラフである。
本実施形態の生成水製造装置１の場合には、図５および図６に示すように、日射量（Ｌ１）の変動に応じて中圧ポンプ２Ｂの消費電力（Ｌ４）も変動している。具体的には、１３時から１５時までの間で中圧ポンプ２Ｂの消費電力（Ｌ４）が減少している。そのため、生成水の造水量（Ｌ５）も減少している。
【００７４】
さらに、１６時から１９時までは、日射量（Ｌ１）が通常の変化に戻っているため、生成水の一日の総造水量を確保することを目的として、中圧ポンプ２Ｂの消費電力（Ｌ４）が、従来の制御の場合（定常運転の場合）と比較して、約１５０％にまで増やされている。そのため、生成水の時間当たりの造水量（Ｌ５）も約１５０％にまで増やされている。
【００７５】
日の入りである１９時以降は、再び中圧ポンプ２Ｂの消費電力（Ｌ４）は、定常運転時の消費電力まで減少され、生成水の時間当たりの造水量も定常運転時の造水量へ減らされている。
その一方で、高圧ポンプ２Ａにおける消費電力（Ｌ３）は、一日を通じて一定に保たれている。
【００７６】
蓄電池の蓄電容量（Ｌ２）は、日射量（Ｌ１）の変動に遅れて追従する変化を示している。さらに、１３時から１６時にわたる日射量の一時的な低下に対して、蓄電池の蓄電容量には、日射量の一時的な低下がなかった場合（点線）と比較して、約１２％低下する変動が現れている。
【００７７】
上記の構成によれば、大きなポンプ動力を必要とする高圧ポンプ２Ａの稼動状態を変動することなく一定に維持することができるため、第１ＲＯモジュール３Ａを高い運転効率のままで処理能力を高い状態に保つことができる。このため、本実施形態の生成水製造装置１は、必要電力の多くを占める高圧ポンプ２Ａの稼動を安定な状態に維持することで、生成水製造装置１の運転効率を維持して、造水コストの増加を抑制できる。
具体的には、海水は高圧ポンプ２Ａにより安定して昇圧されて第１ＲＯモジュール３Ａへ供給される。そのため、第１ＲＯモジュール３Ａにおける海水のろ過処理が安定して行われ、中間水が安定して生成される。
【００７８】
日照変動（日射量の変動）による太陽電池パネル５の発電量変動を、中圧ポンプ２Ｂの稼動状態を制御することにより吸収することができる。つまり、中圧ポンプ２Ｂは高圧ポンプ２Ａより大きな電力を必要としないため、中圧ポンプ２Ｂの運転状態をこまめに制御するとともに、昼間に充電された蓄電池から電力を効率よく利用できる。そのため、本実施形態の生成水製造装置１を、自然エネルギ利用に適したシステムとすることができる。
【００７９】
すなわち、日射量の増減変動に基づいて、中圧ポンプ２Ｂへの電力の供給量、および、蓄電池への電力の供給量を制御するとともに、ろ過された中間水を一時的に蓄える中間水のタンク４が、日射量の増減を吸収するバッファーとして働くので、蓄電池容量を抑制できるとともに、全体システムを簡素化できる。
【００８０】
蓄電池７に蓄えられた電力の利用は、制御部９により日照条件に基づいて制御される。具体的には、第１ＲＯモジュール３Ａの不足電力を補うために優先して利用される。そのため、生成水製造装置１の運転効率を維持するとともに、蓄電池７における蓄電容量の増加が抑制され、生成水製造装置１のコスト低減に貢献できる。
【００８１】
なお、上述の実施形態のように、高圧ポンプ２Ａおよび第１ＲＯモジュール３Ａと、中圧ポンプ２Ｂおよび第２ＲＯモジュール３Ｂとを用いて２段階のろ過処理を経て生成水を造水してもよいし、中圧ポンプ２Ｂおよび第２ＲＯモジュール３Ｂをさらに２段階のろ過処理を行なう３段階のろ過処理を経て生成水を造成してもよく、特に限定するものではない。
【００８２】
３段階のろ過処理を行う場合には、中圧ポンプ２Ｂおよび第２ＲＯモジュール３Ｂのろ過処理の後（下流側）に、低圧ポンプ２Ｃおよび第３ＲＯモジュール３Ｃを設けることで、全体として３段階のろ過処理を行なう。ここで、２段階目のろ過処理に用いられる中圧ポンプ２Ｂおよび３段階目のろ過処理に用いられる低圧ポンプ２Ｃの電力と制御、およびこれらに関するＲＯモジュールに対して、上述の中圧ポンプ２Ｂおよび第２ＲＯモジュール３Ｂと同様の制御を行うことができる。
【００８３】
すなわち、３段階目のろ過の低圧ポンプ２Ｃの電力と制御、および第３ＲＯモジュール３Ｃに対しては、２段階目のろ過の中圧ポンプ２Ｂおよび第２ＲＯモジュール３Ｂに含まれる一部の構成として扱い、上述の中圧ポンプ２Ｂおよび第２ＲＯモジュール３Ｂで代表して取り扱うことが出来る。
【００８４】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図７から図９を参照して説明する。
本実施形態の生成水製造装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、中圧ポンプの制御方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図７から図９を用いて中圧ポンプの制御に関する構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図７は、本実施形態に係る生成水製造装置の構成を説明する概略図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００８５】
生成水製造装置１０１には、図７に示すように、高圧ポンプ２Ａと、第１ＲＯモジュール３Ａと、中圧ポンプ２Ｂと、第２ＲＯモジュール３Ｂと、タンク４と、太陽電池パネル５と、パワーコントローラ１０６と、蓄電池７と、電力供給セレクタ８と、制御部１０９と、が設けられている。
【００８６】
パワーコントローラ１０６は、制御部１０９の制御信号に基づいて、電力の割り振りを行うものである。パワーコントローラ１０６による具体的な電力の割り振りについては後述する。パワーコントローラ１０６は、太陽電池パネル５、蓄電池７、電力供給セレクタ８、高圧ポンプ２Ａと電気的に接続されている。その一方で、パワーコントローラ１０６には、制御部１０９から電力の割り振りを制御する制御信号が入力されている。
【００８７】
ここで、パワーコントローラ１０６は、中圧ポンプ２Ｂに対して蓄電池７から電力を供給する点において、第１の実施形態におけるパワーコントローラ６と異なっている。
【００８８】
制御部１０９は、パワーコントローラ１０６および電力供給セレクタ８を制御することにより、電力の割り振りを制御するものである。制御部１０９は、パワーコントローラ１０６および電力供給セレクタ８に対して制御信号を出力可能に接続されている。
さらに、制御部１０９には、日照変動の観測値、言い換えると日射量変動の観測値、および気象情報の少なくとも一方が入力され、パワーコントローラ１０６および電力供給セレクタ８の制御に用いられている。
【００８９】
ここで、制御部１０９は、中圧ポンプ２Ｂに対して供給する電力の制御が、第１の実施形態における制御と比較して緩やかな点が異なっている。
なお、制御部１０９による具体的な制御については後述する。
【００９０】
次に、上述の構成からなる生成水製造装置１０１における電力の分配について説明する。
なお、海水から生成水が生成される場合の一連の流れについては、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００９１】
図８は、日射量の変動と、図７の蓄電池における蓄電容量の変化を説明するグラフである。図９は、図７の高圧ポンプおよび中圧ポンプの消費電力の変化と、生成水の造水量の変化を説明するグラフである。
【００９２】
本実施形態の生成水製造装置１０１の場合には、図８および図９に示すように、日射量（Ｌ１）の変動に応じて中圧ポンプ２Ｂの消費電力（Ｌ４）の基準の消費電力量に対する減少量・増加量が緩やかに変動している。
具体的には、１１時前後、および、１４時から１５時前後に示すように、日射量（Ｌ１）が減少すると、制御部１０９は、パワーコントローラ１０６に制御信号を出力して、中圧ポンプ２Ｂに供給される電力を約５０％に制御する。すると、中圧ポンプ２Ｂの消費電力（Ｌ４）が定常運転の場合と比較して約５０％に減少し、これに応じて、生成水の時間当たりの造水量（Ｌ５）も約５０％に減少する。
【００９３】
その後、１２時前後、および、１６時から１７時前後に示すように、日射量（Ｌ１）が減少した後に回復すると、制御部１０９は、生成水の一日の総造水量を確保することを目的として、中圧ポンプ２Ｂに供給される電力を約１５０％に制御する。すると、中圧ポンプ２Ｂの消費電力（Ｌ４）が定常運転の場合と比較して約１５０％に増加し、これに応じて、生成水の時間当たりの造水量（Ｌ５）も約１５０％に増加する。
【００９４】
上記の構成によれば、制御部１０９は、中圧ポンプ２Ｂに供給する電力を、定常運転時における消費電力を１００％とした場合に、約５０％から約１５０％までの範囲内で、変動制御することにより、蓄電池７における蓄電容量は、第１の実施形態の場合と比較してより平準化される。そのため、蓄電池７における蓄電容量の増加が抑制され、生成水製造装置１０１のコスト低減に貢献できる。
また、中圧ポンプ２Ｂの運転変動量が少なくなるので、中圧ポンプ２Ｂの運転効率を大きく低下させることがなく、生成水製造装置１の運転効率を高い状態で維持することができる。
【００９５】
その一方で、同一の蓄電池７を用いた場合には、生成水製造装置１０１における造水能力の向上を図ることができる。
【００９６】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１０および図１１を参照して説明する。
本実施形態の生成水製造装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、タンクの構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１０および図１１を用いてタンクの構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１０は、本実施形態に係る生成水製造装置の構成を説明する概略図である。図１１は、図１０のタンクの構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００９７】
生成水製造装置２０１には、図１０および図１１に示すように、高圧ポンプ２Ａと、第１ＲＯモジュール３Ａと、中圧ポンプ２Ｂと、第２ＲＯモジュール３Ｂと、タンク（中間水タンク部）２０４と、太陽電池パネル５と、パワーコントローラ６と、蓄電池７と、電力供給セレクタ８と、制御部９と、が設けられている。
【００９８】
タンク２０４は、第１ＲＯモジュール３Ａにより生成された中間水を一時的に蓄えるものである。タンク２０４には、第１ＲＯモジュール３Ａから中間水が供給されるとともに、タンク４から中圧ポンプ２Ｂに中間水が供給されている。
さらに、タンク２０４は太陽電池パネル５の下方に配置され、太陽電池パネル５の架台を兼ねるものである。
【００９９】
なお、上述の構成からなる生成水製造装置２０１における海水から生成水が生成される場合の一連の流れや、電力の分配等については、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【０１００】
上記の構成によれば、タンク２０４の上に太陽電池パネル５を設けるため、太陽電池パネル５を支持する架台を設ける必要がない。さらに、タンク２０４の重量により、太陽電池パネル５に働く正面風圧や背面風圧に対する十分な剛性を持たせることが容易となる。
そのため、架台を設置するコストの低減、および、生成水製造装置２０１を設置する敷地面積の削減を図ることができる。
【０１０１】
さらに、日照時に太陽光により昇温した太陽電池パネル５の熱を、タンク２０４に蓄えられた中間水に吸収させることができる。例えば、太陽電池パネル５が結晶シリコン系太陽電池モジュールを備えたものである場合には、日照時の太陽電池パネル５の昇温を抑制して発電性能の低下を抑制できる。
【０１０２】
その一方で、タンク２０４に蓄えられた中間水の熱量により、夜間における太陽電池パネル５の温度低下が抑制される。例えば、太陽電池パネル５が非晶質シリコン系および結晶質シリコン系からなる薄膜系太陽電池モジュールを備えたものである場合には、夜間においても中間水タンク部に蓄熱された熱により太陽電池パネル５の温度低下が抑制される。その結果、朝方など太陽電池パネルが冷えている場合に発生しやすい光劣化の助長作用を抑制することができる。
従い、日照時に太陽光により昇温した太陽電池パネル５の熱を、タンク２０４に蓄えられた中間水に吸収させることは、結晶シリコン系と薄膜シリコン系のいずれの太陽電池モジュールにも好適である。
【０１０３】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図１２および図１３を参照して説明する。
本実施形態の生成水製造装置の基本構成は、第３の実施形態と同様であるが、第３の実施形態とは、中圧ポンプと第２ＲＯモジュールとの間に加圧タンクが配置されている点が異なっている。よって、本実施形態においては、図１２および図１３を用いて圧力タンク周辺の構成のみを説明し、その他の実施形態等の説明を省略する。
図１２は、本実施形態に係る生成水製造装置の構成を説明する概略図である。図１３は、図１２のタンクの構成を説明する模式図である。
なお、第３の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１０４】
生成水製造装置３０１には、図１２および図１３に示すように、高圧ポンプ２Ａと、第１ＲＯモジュール３Ａと、中圧ポンプ２Ｂと、第２ＲＯモジュール３Ｂと、タンク２０４と、加圧タンク（加圧タンク部）３０４と、太陽電池パネル５と、パワーコントローラ６と、蓄電池７と、電力供給セレクタ８と、制御部９と、が設けられている。
【０１０５】
加圧タンク３０４は、中圧ポンプ２Ｂにより昇圧された中間水を一時的に蓄えるものである。加圧タンク３０４には、中圧ポンプ２Ｂから昇圧された中間水が供給されるとともに、加圧タンク３０４から第２ＲＯモジュール３Ｂに中間水が供給されている。
【０１０６】
加圧タンク３０４は、タンク２０４と比較して容積が約１０％から約５０％程度の容器であり、加圧タンク３０４内部の中間水の圧力を調節するとともに維持する圧力調節弁（図示せず）が設けられている。
【０１０７】
さらに、加圧タンク３０４は、タンク２０４とともに太陽電池パネル５の下方に配置され、太陽電池パネル５の架台を兼ねるものである。具体的には、加圧タンク３０４はタンク２０４のさらに下方であって、太陽電池パネル５から隔離された位置に配置されている。
【０１０８】
その一方で本実施形態では、図１３に示すように、第１ＲＯモジュール３Ａおよび第２ＲＯモジュール３Ｂは、加圧タンク３０４とタンク２０４によって支持されていない太陽電池パネル５の下方に配置されている。
【０１０９】
なお、上述の構成からなる生成水製造装置３０１における海水から生成水が生成される場合の一連の流れや、電力の分配等については、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【０１１０】
上記の構成によれば、日照条件の急速な変動で中圧ポンプ２Ｂの稼動状態に変動があった場合においても、第２ＲＯモジュール３Ｂに供給される中間水の圧力変動が抑制され、第２ＲＯモジュール３Ｂにおける中間水のろ過状態の変動が少なくなるので好ましい。すなわち、所定の圧力に昇圧された中間水を加圧タンク３０４に蓄積することで、日射量の増減を吸収するバッファーとして働くことができ、蓄電池容量を抑制できる。
【０１１１】
具体的には、中圧ポンプ２Ｂに供給される電力が減少しても、加圧タンク３０４の内部には所定の圧力に昇圧された中間水が蓄えられ、この中間水が第２ＲＯモジュール３Ｂに供給される。そのため、日照条件が急速に変動しても、第２ＲＯモジュール３Ｂにおける中間水のろ過処理を継続することができる。
【０１１２】
タンク２０４の下側に配置された加圧タンク３０４には、昇圧されることにより昇温した中間水が蓄えられる。そのため、タンク２０４は第３の実施形態と同様に機能しながら、タンク２０４からの散熱を加圧タンク３０４により抑制するので、タンク２０４による蓄熱効果をより高めることができ、第３の実施形態と同様に、太陽電池パネル５の性能変化を抑制することができる。
【０１１３】
さらに、太陽電池パネル５の背面に、タンク２０４、加圧タンク３０４、第１ＲＯモジュール３Ａおよび第２ＲＯモジュール３Ｂを配置するため、太陽電池パネル５を屋根として利用することができる。さらに、太陽電池パネル５の設置面積を有効に利用で、生成水製造装置２０１を設置する敷地面積の削減を図ることができる。
【０１１４】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図１４から図１６を参照して説明する。
本実施形態の生成水製造装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、高圧ポンプおよび中圧ポンプへの電力の配分方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図１４から図１６を用いて高圧ポンプおよび中圧ポンプへの電力の配分方法のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１４は、本実施形態に係る生成水製造装置の構成を説明する概略図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１１５】
生成水製造装置４０１には、図１４に示すように、高圧ポンプ２Ａと、第１ＲＯモジュール３Ａと、中圧ポンプ２Ｂと、第２ＲＯモジュール３Ｂと、タンク４と、太陽電池パネル５と、パワーコントローラ６と、蓄電池７と、電力供給セレクタ８と、制御部４０９と、が設けられている。
【０１１６】
制御部４０９は、パワーコントローラ６および電力供給セレクタ８を制御することにより、電力の割り振りを制御するものである。制御部４０９は、パワーコントローラ６および電力供給セレクタ８に対して制御信号を出力可能に接続されている。
【０１１７】
さらに、制御部４０９には、日照変動の観測値、言い換えると日射量変動の観測値、および気象情報の少なくとも一方が入力され、パワーコントローラ６および電力供給セレクタ８の制御に用いられている。
なお、制御部４０９による具体的な制御については後述する。
【０１１８】
次に、上述の構成からなる生成水製造装置４０１における電力の分配について説明する。
なお、海水から生成水が生成される場合の一連の流れについては、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【０１１９】
図１５は、日射量の変動と、図１４の蓄電池における蓄電容量の変化を説明するグラフである。図１６は、図１４の高圧ポンプおよび中圧ポンプの消費電力の変化と、生成水の造水量の変化を説明するグラフである。
【０１２０】
図１５および図１６では、高圧ポンプ２Ａおよび中圧ポンプ２Ｂのポンプ動力の比が８５：１５であって、高圧ポンプ２Ａが昼間の１２時間連続して運転され、中圧ポンプ２Ｂが夜間の１２時間連続して運転される場合について示している。
さらに、太陽の日射量の配分、つまり、太陽電池パネル５により発電された電力の配分は、昼間の高圧ポンプ２Ａの運転用に８０％から８５％が配分され、夜間の中圧ポンプ２Ｂの運転用および変動用に１５％から２０％が配分されている場合について示している。
【０１２１】
本実施形態の生成水製造装置４０１の場合には、図１５および図１６に示すように、日射量（Ｌ１）の変動に応じて高圧ポンプ２Ａの消費電力（Ｌ３）および中圧ポンプ２Ｂの消費電力（Ｌ４）が変動している。
【０１２２】
具体的には、日射量（Ｌ１）がある昼間（７時から１９時まで）は、制御部４０９は、パワーコントローラ６に制御信号を出力して、高圧ポンプ２Ａに供給される電力を、定常運転の場合と比較して約２００％に制御するとともに、中圧ポンプ２Ｂに供給される電力を約０％に制御する。
【０１２３】
すると、高圧ポンプ２Ａにおける消費電力（Ｌ３）が約２００％に増加し、これに応じて第１ＲＯモジュール３Ａにおける中間水の時間当たりの造水量も約２００％に増加する。その一方で、中圧ポンプ２Ｂにおける消費電力（Ｌ４）は約０％となり、第２ＲＯモジュール３Ｂにおける生成水の造水量（Ｌ５）も約０％となる。
そのため、生成された中間水は大型のタンク４に蓄えられる。
【０１２４】
日射量（Ｌ１）がなくなる夜間（１９時から翌日の７時まで）になると、制御部４０９は、パワーコントローラ６に制御信号を出力して、中圧ポンプ２Ｂに供給される電力を、定常運転の場合と比較して約２００％に制御するとともに、高圧ポンプ２Ａに供給される電力を約０％に制御する。
【０１２５】
すると、中圧ポンプ２Ｂにおける消費電力（Ｌ４）が約２００％に増加し、これに応じて第２ＲＯモジュール３Ｂにおける生成水の時間当たりの造水量も約２００％に増加する。その一方で、高圧ポンプ２Ａにおける消費電力（Ｌ３）は約０％となり、第１ＲＯモジュール３Ａにおける中間水の時間当たりの造水量も約０％となる。
なお、第２ＲＯモジュール３Ｂには、タンク４に蓄えられた中間水が供給されている。
【０１２６】
上記の構成によれば、生成水が得られるのは夜間に限定されるが、生成水の造水量を維持しながら蓄電池７における蓄電池容量を３５％程度に低減することができる。
さらに、高圧ポンプ２Ａも中圧ポンプ２Ｂも各１２時間安定に連続運転できることから、生成水製造装置４０１を高い運転効率を維持しながら安定して運転することができる。
【０１２７】
具体的には、昼間の日射量が確保される時間帯では、太陽電池パネル５により発電された電力を用いて高圧ポンプ２Ａが運転されるとともに、蓄電池７に充電が行われる。第１ＲＯモジュール３Ａでは昇圧された海水のろ過処理が行われ、得られた中間水は大型のタンク４に蓄えられる。このとき中圧ポンプ２Ｂは停止されている。
【０１２８】
夜間の日射が得られない時間帯では、蓄電池７から電力が供給されて中圧ポンプ２Ｂが運転される。第２ＲＯモジュール３Ｂでは中圧ポンプ２Ｂで昇圧された中間水のろ過処理が行われる。このとき、高圧ポンプ２Ａは停止されている。
中圧ポンプ２Ｂの電力量は、高圧ポンプ２Ａより小さいので、夜間に運転される中圧ポンプ２Ｂに供給するための蓄電池容量が少なくてよくなり、蓄電池におけるコストダウンになる。
【０１２９】
〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態について図１７から図１９を参照して説明する。
本実施形態の生成水製造装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、高圧ポンプおよび中圧ポンプへの電力の配分方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図１７から図１９を用いて高圧ポンプおよび中圧ポンプへの電力の配分方法のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１７は、本実施形態に係る生成水製造装置の構成を説明する概略図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１３０】
生成水製造装置５０１には、図１７に示すように、高圧ポンプ２Ａと、第１ＲＯモジュール３Ａと、中圧ポンプ２Ｂと、第２ＲＯモジュール３Ｂと、タンク４と、太陽電池パネル５と、パワーコントローラ６と、蓄電池７と、電力供給セレクタ８と、制御部５０９と、が設けられている。
【０１３１】
制御部５０９は、パワーコントローラ６および電力供給セレクタ８を制御することにより、電力の割り振りを制御するものである。制御部５０９は、パワーコントローラ６および電力供給セレクタ８に対して制御信号を出力可能に接続されている。
【０１３２】
さらに、制御部５０９には、日照変動の観測値、言い換えると日射量変動の観測値、および気象情報の少なくとも一方が入力され、パワーコントローラ６および電力供給セレクタ８の制御に用いられている。
なお、制御部５０９による具体的な制御については後述する。
【０１３３】
次に、上述の構成からなる生成水製造装置５０１における電力の分配について説明する。
なお、海水から生成水が生成される場合の一連の流れについては、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【０１３４】
図１８は、日射量の変動と、図１７の蓄電池における蓄電容量の変化を説明するグラフである。図１９は、図１７の高圧ポンプおよび中圧ポンプの消費電力の変化と、生成水の造水量の変化を説明するグラフである。
【０１３５】
本実施形態の生成水製造装置５０１の場合には、図１８および図１９に示すように、日射量（Ｌ１）の変動に応じて高圧ポンプ２Ａの消費電力（Ｌ３）が変動し、中圧ポンプ２Ｂの消費電力（Ｌ４）は一定に保たれている。
【０１３６】
具体的には、１４時から１５時前後に示すように、日射量（Ｌ１）が減少すると、制御部５０９は、パワーコントローラ６に制御信号を出力して高圧ポンプ２Ａに供給される電力を、定常運転の場合と比較して約５０％に制御する。その一方で、中圧ポンプ２Ｂに供給される電力は一定に保たれている。
すると、高圧ポンプ２Ａの消費電力（Ｌ３）は、定常運転の場合と比較して約５０％に減少し、これに応じて中間水の時間当たりの造水量も約５０％に減少する。その一方で、中圧ポンプ２Ｂの消費電力（Ｌ４）は一定に保たれ、これに応じて生成水の時間当たりの造水量も一定に保たれる。
このときタンク４に蓄えられた中間水も中圧ポンプ２Ｂにより第２ＲＯモジュール３Ｂに供給されている。
【０１３７】
その後、１６時から１８時前後に示すように、日射量（Ｌ１）が減少した後に回復すると、制御部５０９は、タンク４に蓄えられた中間水の量が減量したことの回復を目的として、高圧ポンプ２Ａに供給される電力を約１５０％に制御する。すると、高圧ポンプ２Ａの消費電力（Ｌ３）が定常運転の場合と比較して約１５０％に増加し、これに応じて、中間水の時間当たりの造水量も約２００％に増加する。
【０１３８】
さらに、日射量（Ｌ１）の変化が急速で、高圧ポンプ２Ａへ供給する電力の制御のみで、太陽電池パネル５における発電量の変化を吸収できない場合には、制御部５０９は、中圧ポンプ２Ｂへ供給する電力を、定常運転の場合と比較して約５０％から約１５０％の範囲で制御する。
【０１３９】
上記の構成によれば、日照変動の大きさに合せて、高圧ポンプ２Ａの運転状態を制御することにより、中圧ポンプ２Ｂを２４時間連続して安定して運転することができるため、生成水製造装置４０１を安定して運転することができる。
すなわち、高圧ポンプ２Ａの電力は大きいため、日射量の大きな増減変動に基づいて、生成水製造装置４０１を安定に運転することが出来る。
【０１４０】
また、高圧ポンプ２Ａへの電力の供給量を制御して、ろ過された中間水を一時的に蓄える中間水のタンク４が、日射量の増減を吸収するバッファーとして働くので、蓄電池容量を抑制して、全体システムを簡素化できる。
【符号の説明】
【０１４１】
１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１  生成水製造装置
２Ａ  高圧ポンプ（第１加圧部）
２Ｂ  中圧ポンプ（第２加圧部）
３Ａ  第１ＲＯモジュール（第１逆浸透膜部）
３Ｂ  第２ＲＯモジュール（第２逆浸透膜部）
４，２０４  タンク（中間水タンク部）
５  太陽電池パネル
７  蓄電池
９，１０９，４０９，５０９  制御部
３０４  加圧タンク（加圧タンク部）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【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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