(57)【要約】【課題】逆浸透膜エレメントの透過水側に比較的大きな圧力がからないようにする。【解決手段】淡水化システムＳは、内蔵された逆浸透膜エレメントＲＯに被処理水を通して濃縮水と透過水とを生成する加圧容器２１と、透過水が排水される排水経路上に配置され、透過水の背圧エネルギーを回収するエネルギー回収装置３１と、加圧容器とエネルギー回収装置との間で排水経路から分岐して配置され、透過水を排水するバイパス排水経路（バイパス配管６６）と、バイパス排水経路上に配置され、透過水の排水量を調整するバイパス調整機構（流量調整弁Ｂ１）と、を備える。【選択図】図１
2019171320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内蔵された逆浸透膜エレメントに被処理水を通して濃縮水と透過水とを生成する加圧容器と、
前記透過水が排水される排水経路上に配置され、前記透過水の背圧エネルギーを回収するエネルギー回収装置と、
前記加圧容器と前記エネルギー回収装置との間で前記排水経路から分岐して配置され、前記透過水を排水するバイパス排水経路と、
前記バイパス排水経路上に配置され、前記透過水の排水量を調整するバイパス調整機構と、を備える
ことを特徴とする淡水化システム。
【請求項２】
請求項１に記載の淡水化システムにおいて、
前記エネルギー回収装置は、容積型のエネルギー回収装置である
ことを特徴とする淡水化システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の淡水化システムにおいて、
さらに、前記エネルギー回収装置を通って排水される、前記加圧容器で生成された前記透過水の排水量を調整する、前記バイパス調整機構とは別の調整機構と、
前記加圧容器の供給水側に配置され、前記被処理水を加圧する加圧手段と、を備え、
当該淡水化システムの停止時に、前記バイパス調整機構を開き、前記別の調整機構を閉じた後に、前記エネルギー回収装置を停止し、さらに、前記加圧手段を停止する
ことを特徴とする淡水化システム。
【請求項４】
請求項３に記載の淡水化システムにおいて、
当該淡水化システムの起動時に、前記バイパス調整機構を開けた状態を維持するとともに、前記別の調整機構を閉じた状態を維持しながら、前記加圧手段を駆動し、
当該淡水化システムの背圧エネルギー回収工程時に、前記エネルギー回収装置を駆動した後に、前記バイパス調整機構を閉じるとともに、前記別の調整機構を開く
ことを特徴とする淡水化システム。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の淡水化システムにおいて、
さらに、前記加圧容器の供給水側に配置され、前記加圧容器に導入される分の前記被処理水を加圧する加圧手段と、
前記加圧手段と前記エネルギー回収装置との間に配置され、前記エネルギー回収装置に導入される分の前記被処理水を加圧する別の加圧手段と、を備える
ことを特徴とする淡水化システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の淡水化システムにおいて、
さらに、前記透過水が貯蔵される処理水槽を備え、
前記バイパス排水経路の端部は、前記処理水槽の内部で液面よりも低い位置に配置されている
ことを特徴とする淡水化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、淡水化システム（脱塩処理システム）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、逆浸透膜エレメントを利用して、塩分を含む被処理水（供給水）から逆浸透処理（脱塩処理）を行って透過水（逆浸透処理水）と濃縮水とを生成する淡水化システム（脱塩処理システム）がある。淡水化システムは、例えば、円筒状に構成された加圧容器の内部に複数の逆浸透膜エレメントが直列に配置された構造になっている。各逆浸透膜エレメントは、逆浸透膜エレメントの中央に配置された集水配管で接続されている。加圧容器は、供給水側（供給水の導入口側）と、透過水側（透過水の排出口側）と、濃縮水側（濃縮水の排出口側）との３つの方向に分岐した構造になっている。
【０００３】
淡水化システムは、逆浸透膜エレメントの逆浸透圧を利用するために、高圧ポンプで被処理水（供給水）を加圧して加圧容器に供給する。その際に、高圧ポンプは、加圧容器の濃縮水側に設置された流量調整弁の開度に応じて、被処理水（供給水）を加圧する。
【０００４】
被処理水（供給水）に加わった圧力が逆浸透膜エレメントの浸透圧を超えた場合に、加圧容器の内部において、脱塩水（透過水）が逆浸透膜エレメントを透過して中央の集水配管に流れ込む。そして脱塩水（透過水）が透過水側（透過水の排出口側）から加圧容器の外部に排出される。また、加圧容器の内部において、集水配管の周囲で、濃縮水の塩分濃度が供給水側から濃縮水側に向って高くなる。そして濃縮水が濃縮水側（濃縮水の排出口側）から加圧容器の外部に排出される。このような加圧容器の内部の圧力は、最終的に、最終段の塩分濃度と、透過水量と、逆浸透膜エレメントの膜面を通過する被処理水（供給水）の流速とによって決定される。
【０００５】
淡水化システムでは、加圧容器の供給水側に比較的大きな圧力がかかるため、透過水量を増加することができるものの、加圧容器内を通過する透過水量が不均一であることにより、必要動力が増加したり、加圧容器の供給水側で逆浸透膜エレメントの汚染が進行したりする。
【０００６】
このような問題を解決するために、例えば、特許文献１には、加圧容器の内部の中央部で逆浸透膜エレメントの接続部分に集水配管を閉塞するプラグと、このプラグにより閉塞された集水配管から前後に分かれた透過水を各々外部に排出する透過水ラインを設けた海水淡水化システムが記載されている。また、特許文献１には、プラグにより分離された加圧容器内の導入口側の透過水量を調節することと、透過水の背圧エネルギーを回収するエネルギー回収装置を備えることも記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、被処理水を一次処理する第１加圧容器と、一次処理によって処理された濃縮水を二次処理する第２加圧容器と、を備え、第１加圧容器内の圧力を調整する透過水流量調整バルブと、一次処理された透過水を第１加圧容器から排出する第１排出管とを有し、第１排出管と透過水流量調整バルブとの間に、エネルギー回収装置を備えることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１７９２６４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２６６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の淡水化システムは、以下に説明するように、タービン型エネルギー回収装置よりも回収率の高い容積型のエネルギー回収装置を用いることができるように、加圧容器の透過水側（透過水の排出口側）に比較的大きな圧力がからないようにすることが望まれていた。
【００１０】
その理由は、以下のようなものであった。
容積型のエネルギー回収装置は、圧力容器の内部に設けられた空間に流体を導入して、流体に空間の容積を変化させることで、流体のもつエネルギーを回収する装置である。容積型のエネルギー回収装置としては、例えば、ＤＷＥＥＲ（Dual Work Energy Exchanger）型エネルギー回収装置等がある。ここでは、仮想的にＤＷＥＥＲ型エネルギー回収装置を淡水化システムに用いた場合を想定して説明する。
【００１１】
ＤＷＥＥＲ型エネルギー回収装置は、内部がピストン（仕切り部材）で２つの空間に仕切られた複数の圧力容器を有している。各圧力容器の一方の空間には、エネルギー回収対象の流体（例えば、淡水化システムでは逆浸透処理が行われた透過水）が導入される。また、各圧力容器の他方の空間には、エネルギー回収に伴って作動させる流体（例えば、淡水化システムでは逆浸透処理が行われていない被処理水）が導入される。ＤＷＥＥＲ型エネルギー回収装置は、各流体の流れを切り替えることによって、一方の空間が増大したら他方の空間が縮小する動作と他方の空間が増大したら一方の空間が縮小する動作とを交互に繰り返し行う構造になっている。
【００１２】
従来の淡水化システムは、仮にこのような容積型のエネルギー回収装置を用いた場合に、透過水の流れの向きと被処理水の流れの向きとが交互に切り替わる構造になる。そのため、従来の淡水化システムは、システムの停止時に、配管内に残圧が残ったり、サックバックが発生し易くなったりする。そして、従来の淡水化システムは、配管内に残圧が残ったり、サックバックが発生し易くなったりすると、それに起因して、逆浸透膜エレメントが内蔵された加圧容器の透過水側に負圧が発生する可能性がある。なお、「サックバック」とは、加圧容器に内蔵された逆浸透膜エレメントを介して浸透圧によって透過水側から供給水側（被処理水側）に透過水が移動する現象を意味している。
【００１３】
加圧容器は、供給水側から透過水側に被処理水を流すことを想定している。このような加圧容器に内蔵された逆浸透膜エレメントは、加圧容器の透過水側にかかる圧力に対してあまり高い耐性強度が与えられていない。そのため、逆浸透膜エレメントは、加圧容器の透過水側に高い圧力がかかると、逆浸透処理性能を低下させてしまう可能性があった。そして、従来の淡水化システムは、システムの停止時に、配管内に残る残圧やサックバックの発生に起因して加圧容器の透過水側に負圧が発生することを抑制する構造にはなっていなかった。そのため、従来の淡水化システムは、回収率の高い容積型のエネルギー回収装置を用いることができなかった。
【００１４】
一方、タービン型エネルギー回収装置は、容積型のエネルギー回収装置よりも回収率の低いものの、透過水の流れの向きと被処理水の流れの向きとを交互に切り替えるような構造にはなっていない。このようなタービン型エネルギー回収装置は、ＤＷＥＥＲ型エネルギー回収装置と異なり、従来の淡水化システムの停止時に、配管内に残圧が残ったり、サックバックが発生し易くなったりすることがない。そのため、従来の淡水化システムは、容積型のエネルギー回収装置よりも回収率の低いタービン型エネルギー回収装置を用いていた。このような従来の淡水化システムは、回収率の高い容積型のエネルギー回収装置を用いることができるように、加圧容器の透過水側に比較的大きな圧力がからないようにすることが望まれていた。
【００１５】
本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、加圧容器の透過水側に比較的大きな圧力がからないようにした淡水化システムを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するため、本発明は、淡水化システムであって、内蔵された逆浸透膜エレメントに被処理水を通して濃縮水と透過水とを生成する加圧容器と、前記透過水が排水される排水経路上に配置され、前記透過水の背圧エネルギーを回収するエネルギー回収装置と、前記加圧容器と前記エネルギー回収装置との間で前記排水経路から分岐して配置され、前記透過水を排水するバイパス排水経路と、前記バイパス排水経路上に配置され、前記透過水の排水量を調整するバイパス調整機構と、を備える構成とする。
その他の手段は、後記する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、加圧容器の透過水側に比較的大きな圧力がからないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１に係る淡水化システムの構成を示す概略図である。
【図２】実施形態１に係る淡水化システムの起動工程時の動作を示す説明図である。
【図３】実施形態１に係る淡水化システムの背圧エネルギー回収工程時の動作を示す説明図である。
【図４】実施形態２に係る淡水化システムの構成を示す概略図である。
【図５】比較例の淡水化システムの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）について詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００２０】
［実施形態１］
本実施形態１は、以下のように構成された淡水化システムＳを提供するものである（図１参照）。
（１）淡水化システムＳは、加圧容器２１とエネルギー回収装置３１との間にバイパス配管６６（バイパス排水経路）を備えている。
（２）淡水化システムＳは、バイパス配管６６上に流量調整弁Ｂ１（バイパス調整機構）を備えている。
（３）淡水化システムＳは、エネルギー回収装置３１として、タービン型エネルギー回収装置よりも回収率の高い容積型のエネルギー回収装置を用いている。
【００２１】
＜淡水化システムの構成＞
以下、図１を参照して、本実施形態１に係る淡水化システムＳの構成について説明する。図１は、本実施形態１に係る淡水化システムＳの構成を示す概略図である。
【００２２】
図１に示すように、淡水化システムＳは、原水タンク１１と、処理水槽１２と、加圧容器２１，２２と、エネルギー回収装置３１と、供給水ポンプ４１と、高圧ポンプ４２と、昇圧ポンプ４３と、を有している。
【００２３】
原水タンク１１は、被処理水（供給水）としての海水（原水）が貯蔵されるタンクである。
処理水槽１２は、透過水（逆浸透処理水）が貯蔵される水槽である。
【００２４】
加圧容器２１，２２は、逆浸透（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｏｓｍｏｓｉｓ；ＲＯ）膜を有する逆浸透膜エレメントＲＯを利用して、塩分を含む被処理水（供給水）から逆浸透処理（脱塩処理）を行って透過水（逆浸透処理水）と濃縮水とを生成する逆浸透装置である。加圧容器２１は、加圧容器２２の上流側に配置されており、被処理水に対して一次処理を行う。一方、加圧容器２２は、加圧容器２１の下流側に配置されており、被処理水に対して二次処理を行う。加圧容器２１，２２の構成については、後記する「加圧容器の構成」の章で説明する。
【００２５】
エネルギー回収装置３１は、加圧容器２１で生成された透過水（一次透過水）の背圧エネルギーを回収する装置である。エネルギー回収装置３１の構成については、後記する「エネルギー回収装置の構成」の章で説明する。
【００２６】
供給水ポンプ４１は、原水タンク１１の海水（原水）を加圧して下流側に供給する加圧手段である。
高圧ポンプ４２は、供給水ポンプ４１から供給された海水（原水）を加圧して被処理水として下流側に供給する加圧手段である。
昇圧ポンプ４３は、エネルギー回収装置３１から排出された水（被昇圧水）をさらに昇圧して被処理水として下流側に供給する加圧手段である。
【００２７】
淡水化システムＳは、水を流すための構成要素として、配管５１，５２，５３，５４，５５，５６，６１，６２，６３，６４，６５，６６，６９，７１，７９を有している。これらの中で、上流側の構成要素から排出された水を下流側に流す管を「排出管」と称する場合がある。また、下流側の構成要素に水を導入する管を「導入管」と称する場合がある。
【００２８】
配管５１は、原水タンク１１と供給水ポンプ４１との間に配置されている。配管５１は、原水タンク１１から供給水ポンプ４１に未処理の海水（原水）を供給水ポンプ４１に供給する。
【００２９】
配管５２と配管５３は、供給水ポンプ４１と高圧ポンプ４２との間に配置されており、互いに接続されている。配管５２は、供給水ポンプ４１から排出された水を下流側に流す排出管である。配管５３は、高圧ポンプ４２に水を導入する導入管である。
【００３０】
配管５４と配管５５は、高圧ポンプ４２と加圧容器２１の供給水側（被処理水の導入口側）との間には配置されており、互いに接続されている。配管５４は、高圧ポンプ４２から排出された水を下流側に流す排出管である。配管５５は、加圧容器２１に水を導入する導入管である。配管５５は、加圧容器２１の供給水側（被処理水の導入口側）に接続される。
【００３１】
配管５６は、供給水ポンプ４１とエネルギー回収装置３１との間に、配管５２から分岐して配置されている。配管５６は、供給水ポンプ４１から排出された水をエネルギー回収装置３１に導入する導入管である。配管５６は、エネルギー回収装置３１の被処理水（被昇圧水）の低圧側導入口に接続される。
【００３２】
配管６１と配管６２は、加圧容器２１とエネルギー回収装置３１との間に配置されており、互いに接続されている。配管６１は、加圧容器２１から排出された水を下流側に流す排出管である。配管６１は、加圧容器２１の透過水側（一次透過水の排出口側）に接続される。配管６２は、エネルギー回収装置３１に水を導入する導入管である。配管６２は、エネルギー回収装置３１の透過水（一次透過水）の上流側導入口に接続される。配管６１と配管６２は、配管６５とともに、加圧容器２１で生成された透過水（一次透過水）が排水される一次排水経路を構成している。
【００３３】
配管６３は、エネルギー回収装置３１と昇圧ポンプ４３との間に配置されている。配管６３は、エネルギー回収装置３１から排出された水を下流側の昇圧ポンプ４３に流す排出管である。配管６３は、エネルギー回収装置３１の被処理水（被昇圧水）の高圧側導入口に接続される。
【００３４】
配管６４は、昇圧ポンプ４３と配管５５との間に配置されている。配管６４は、昇圧ポンプ４３から排出された水（昇圧水）を、配管５５を経由して下流側の加圧容器２１に流す排出管である。
【００３５】
配管６５は、エネルギー回収装置３１と処理水槽１２との間に配置されている。配管６５は、エネルギー回収装置３１から排出された、低圧に昇圧された低圧昇圧水である透過水（逆浸透処理水）を下流側の処理水槽１２に流す排出管である。配管６５は、エネルギー回収装置３１の透過水（一次透過水）の下流側導入口に接続される。配管６５は、端部が開放系となっており、後記する流量調整弁Ｂ２の開放により、圧力を開放することができる。
【００３６】
配管６６は、加圧容器２１と処理水槽１２との間に、配管６１から分岐して配置されている。配管６６は、加圧容器２１から排出された透過水（逆浸透処理水）をエネルギー回収装置３１を経由することなく配管６１からバイパスして処理水槽１２に流す排出管である。以下、配管６６を「バイパス配管６６」と称する場合がある。バイパス配管６６は、端部（処理水槽１２側の端部）が開放系となっており、後記する流量調整弁Ｂ１の開放により、圧力を開放することができる。バイパス配管６６の端部（処理水槽１２側の端部）は、処理水槽１２の内部で透過水の液面よりも低い位置に設置されている。
【００３７】
配管６９は、加圧容器２１と加圧容器２２との間に配置されている。配管６９は、加圧容器２１から排出された、一次処理された濃縮水を下流側の加圧容器２２に流す排出管である。配管６９は、加圧容器２１の濃縮水側（一次濃縮水の排出口側）と、加圧容器２２の供給水側（一次濃縮水の導入口側）とに接続される。
【００３８】
配管７１は、加圧容器２２と配管６５との間に配置されている。配管７１は、加圧容器２２から排出された透過水（逆浸透処理水）を、配管６５を経由して処理水槽１２に流す排出管である。配管７１は、加圧容器２２の透過水側（二次透過水の排出口側）に接続される。配管７１は、配管６５とともに、加圧容器２２で生成された透過水（二次透過水）が排水される二次排水経路を構成している。
【００３９】
配管７９は、加圧容器２２の濃縮水側（二次濃縮水の排出口側）に配置されている。配管７９は、加圧容器２２から排出された、二次処理された濃縮水を外部（例えば、海や図示せぬ貯蔵タンク等）に流す排出管である。配管７９は、加圧容器２２の濃縮水側（二次濃縮水の排出口側）に接続される。配管７９は、端部が開放系となっており、後記する流量調整弁Ｂ３の開放により、圧力を開放することができる。
【００４０】
淡水化システムＳは、水の流量を計測する構成要素として、流量計Ｆ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を有している。
流量計Ｆ１ａは、配管６４の経路上に配置されており、配管６４を流れる水の流量を計測する。
流量計Ｆ１ｂは、配管６１の経路上に配置されており、配管６１を流れる水の流量を計測する。
流量計Ｆ２は、配管６５の経路上のエネルギー回収装置３１と後記する流量調整弁Ｂ２との間に配置されており、配管６５を流れる水の流量を計測する。
流量計Ｆ３は、配管７１の経路上に配置されており、配管７１を流れる水の流量を計測する。
流量計Ｆ４は、配管７９の経路上の後記する流量調整弁Ｂ３よりも下流側に配置されており、配管７９を流れる水の流量を計測する。
【００４１】
淡水化システムＳは、水の流量を調整する構成要素として、流量調整弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を有している。
流量調整弁Ｂ１は、バイパス配管６６の経路上に配置されており、バイパス配管６６を流れる水の流量を調整する。流量調整弁Ｂ１は、バイパス配管６６上で、加圧容器２１で生成された透過水（一次透過水）の排水量を調整するバイパス調整機構として機能する。
【００４２】
流量調整弁Ｂ２は、配管６５の経路上に配置されており、配管６５を流れる水の流量を調整する。流量調整弁Ｂ２は、エネルギー回収装置３１を通って排水される、加圧容器２１で生成された透過水（一次透過水）の排水量を調整する、流量調整弁Ｂ１（バイパス調整機構）とは別の調整機構として機能する。流量調整弁Ｂ２は、配管６５を流れる水の流量を調整することによって、エネルギー回収装置３１にかかる負荷を調整することができる。
【００４３】
流量調整弁Ｂ３は、配管７９の経路上に配置されており、配管７９を流れる水の流量を調整する。流量調整弁Ｂ３は、加圧容器２２で生成された濃縮水（二次濃縮水）の排水量を調整する調整機構として機能する。
【００４４】
係る構成において、加圧容器２１は、一方の端部（導入口）に被処理水を導入するための配管５５が接続されている。また、加圧容器２１は、他方の端部（排出口）に、透過水（逆浸透処理水）を排出するための配管６１と、一次処理された濃縮水を排出するための配管６９と、が接続されている。加圧容器２１は、内蔵された逆浸透膜エレメントＲＯで被処理水を一次処理して一次濃縮水と一次透過水とを生成する第１加圧容器として機能する。
【００４５】
また、加圧容器２２は、一方の端部（導入口）に加圧容器２１で一次処理された濃縮水を被処理水として導入するための配管６９が接続されている。また、加圧容器２２は、他方の端部（排出口）に、透過水（逆浸透処理水）を排出するための配管７１と、二次処理された濃縮水を排出するための配管７９と、が接続されている。加圧容器２２は、内蔵された逆浸透膜エレメントＲＯで一次濃縮水を二次処理して二次濃縮水と二次透過水とを生成する第２加圧容器として機能する。
【００４６】
また、係る構成において、配管６１と配管６２と配管６５は、加圧容器２１で生成された透過水（一次透過水）が排水される一次排水経路を構成している。また、配管７１と配管６５は、加圧容器２２で生成された透過水（二次透過水）が排水される二次排水経路を構成している。そして、バイパス配管６６は、加圧容器２１とエネルギー回収装置３１との間で、前記した一次排水経路から分岐して配置されている。バイパス配管６６は、エネルギー回収装置３１を経由することなく、加圧容器２１で生成された透過水を一次排水経路からバイパスして処理水槽１２に流すバイパス排水経路として機能する。そのバイパス配管６６上には、バイパス調整機構として機能する流量調整弁Ｂ１が配置されている。
【００４７】
＜加圧容器の構成＞
前記した加圧容器２１，２２は、それぞれ、例えば、円筒状に構成されており、内部に複数の逆浸透膜エレメントＲＯが直列に配置された構造になっている。各逆浸透膜エレメントＲＯは、逆浸透膜エレメントＲＯの中央に配置された集水配管（図示せず）で接続されている。ただし、加圧容器２１，２２は、１つの逆浸透膜エレメントＲＯしか持たない構造にすることともできる。
【００４８】
加圧容器２１，２２は、それぞれ、供給水側と、透過水側と、濃縮水側との３つの方向に分岐した構造になっている。供給水側は、被処理水（供給水）が供給される導入口側である。透過水側は、逆浸透処理で生成された透過水（逆浸透処理水）が排出される排出口側である。濃縮水側は、逆浸透処理で生成された濃縮水が排出される排出口側である。加圧容器２１は、加圧容器２２の上流側に配置されている。加圧容器２１は、海水（原水）を被処理水（供給水）とし、被処理水（供給水）から透過水（一次透過水）と濃縮水（一次濃縮水）とを生成する。加圧容器２２は、加圧容器２１で生成された一次濃縮水を被処理水（供給水）とし、被処理水（供給水）から透過水（二次透過水）とさらに濃縮された濃縮水（二次濃縮水）とを生成する。
【００４９】
淡水化システムＳは、逆浸透膜エレメントＲＯの逆浸透圧を利用するために、高圧ポンプ４２で被処理水（供給水）を加圧して加圧容器２１に供給する。その際に、高圧ポンプ４２は、流量計Ｆ１ｂの計測値及び流量計Ｆ３の計測値に応じて、被処理水（供給水）を加圧する。
【００５０】
加圧容器２１の内部において、被処理水（供給水）に加わった圧力が逆浸透膜エレメントＲＯの浸透圧を超えた場合に、加圧容器２１の内部において、脱塩水（透過水）が逆浸透膜エレメントＲＯを透過して中央の集水配管（図示せず）に流れ込む。そして脱塩水（透過水）が透過水側（透過水の排出口側）から加圧容器２１の外部に排出される。また、加圧容器２１の内部において、集水配管（図示せず）の周囲で、濃縮水の塩分濃度が供給水側から濃縮水側に向って高くなる。そして濃縮水が濃縮水側（濃縮水の排出口側）から加圧容器２１の外部に排出される。このような加圧容器２１の内部の圧力は、最終的に、最終段の塩分濃度と、透過水量と、逆浸透膜エレメントＲＯの膜面を通過する被処理水（供給水）の流速とによって決定される。
【００５１】
＜エネルギー回収装置の構成＞
本実施形態では、エネルギー回収装置３１は、回収率の高い容積型のエネルギー回収装置（往復容積式エネルギー回収装置）で構成されている。容積型のエネルギー回収装置（往復容積式エネルギー回収装置）としては、例えば、ＤＷＥＥＲ型エネルギー回収装置等がある。ここでは、エネルギー回収装置３１がＤＷＥＥＲ型エネルギー回収装置で構成されている場合を想定して説明する。
【００５２】
図１に示すように、ＤＷＥＥＲ型エネルギー回収装置で構成されたエネルギー回収装置３１は、複数本（図示例では、２本）の円筒状の圧力容器３３ａ，３３ｂを有している。それぞれの圧力容器３３ａ，３３ｂの内部は、仕切り部材としてのピストン３４ａ，３４ｂで２つの空間に仕切られている。各圧力容器３３ａ，３３ｂの一方の空間（図示例では、右側の空間）には、エネルギー回収対象の流体（図示例では、加圧容器２１から排出された透過水）が導入される。また、各圧力容器３３ａ，３３ｂの他方の空間（図示例では、左側の空間）には、エネルギー回収に伴って作動させる流体（図示例では、供給水ポンプ４１から供給された被処理水）が導入される。
【００５３】
圧力容器３３ａの一端側（透過水側）の配管と圧力容器３３ｂの一端側（透過水側）の配管は、配管３５ａで接続されている。また、圧力容器３３ａの他端側（被処理水（被昇圧水）側）の配管と圧力容器３３ｂの他端側（被処理水（被昇圧水）側）の配管は、配管３５ｂで接続されている。配管３５ａの経路上には、水の流れる向きを切り替える切替手段３６ａが配置されている。同様に、配管３５ｂの経路上には、水の流れる向きを切り替える切替手段３６ｂが配置されている。
【００５４】
エネルギー回収装置３１は、切替手段３６ａ，３６ｂで透過水と被処理水の流れを切り替えることによって、各圧力容器３３ａ，３３ｂの一方の空間（図示例では、右側の空間）が増大したら他方の空間（図示例では、左側の空間）が縮小する動作と他方の空間（図示例では、左側の空間）が増大したら一方の空間（図示例では、右側の空間）が縮小する動作とを交互に繰り返し行う。
【００５５】
エネルギー回収装置３１は、制御装置３２で切替手段３６ａ，３６ｂの動作を制御しながら、透過水の通れる向きと被処理水の流れる向きとを交互に切り替えることによって、ピストン３４ａ，３４ｂを往復運動させる。これによって、エネルギー回収装置３１は、透過水が有する残圧（背圧）をエネルギーとして回収することができる。
【００５６】
＜淡水化システムの動作＞
（起動工程時の動作）
以下、図２を参照して、淡水化システムＳの起動工程時の動作について説明する。図２は、淡水化システムＳの起動工程時の動作を示す説明図である。淡水化システムＳの動作は、図示せぬ制御部によって制御される。
【００５７】
起動工程前において、淡水化システムＳでは、供給水ポンプ４１と高圧ポンプ４２と昇圧ポンプ４３が停止している。また、流量調整弁Ｂ１が全開になっており、流量調整弁Ｂ２が全閉になっている。なお、流量調整弁Ｂ３は、運用に応じて任意の状態になっている。
【００５８】
起動工程時において、淡水化システムＳは、まず供給水ポンプ４１を起動し、次に昇圧ポンプ４３を起動する。このとき、淡水化システムＳは、流量調整弁Ｂ１を開けた状態（全開状態）を維持するとともに、流量調整弁Ｂ２を閉じた状態（全閉状態）を維持する。また、淡水化システムＳは、運用に応じて流量調整弁Ｂ３の開度を制御する。
【００５９】
図２に破線で示すように、淡水化システムＳは、供給水ポンプ４１と昇圧ポンプ４３を起動すると、流量計Ｆ１ａの計測値に応じて、昇圧ポンプ４３の圧力を制御する。また、淡水化システムＳは、流量計Ｆ４の計測値に応じて、流量調整弁Ｂ３の開度を制御する。
【００６０】
次に、淡水化システムＳは、高圧ポンプ４２を起動する。このとき、図２に破線で示すように、淡水化システムＳは、流量計Ｆ１ｂの計測値及び流量計Ｆ３の計測値に応じて、高圧ポンプ４２の圧力を制御する。
【００６１】
次に、淡水化システムＳは、高圧ポンプ４２を起動すると、流量調整弁Ｂ１の開度調整を開始する。このとき、図２に破線で示すように、淡水化システムＳは、流量計Ｆ１ｂの計測値に応じて、流量調整弁Ｂ１の開度を制御する。
【００６２】
このようにして淡水化システムＳの起動工程が行われる。起動工程が行われると、淡水化システムＳの動作は、背圧エネルギー回収工程（運用工程）に移行する。
【００６３】
（背圧エネルギー回収工程時の動作）
以下、図３を参照して、淡水化システムＳの背圧エネルギー回収工程（運用工程）時の動作について説明する。図３は、淡水化システムＳの背圧エネルギー回収工程時の動作を示す説明図である。
【００６４】
起動工程と背圧エネルギー回収工程とは、主に、背圧エネルギー回収工程において、流量調整弁Ｂ１を閉じるとともに、流量調整弁Ｂ２を開く点で相違する。
【００６５】
背圧エネルギー回収工程の開始直前の状態において、淡水化システムＳでは、供給水ポンプ４１と昇圧ポンプ４３と高圧ポンプ４２が起動している。また、淡水化システムＳは、流量調整弁Ｂ１，Ｂ３が開いており、流量調整弁Ｂ２が全閉になっている。
【００６６】
背圧エネルギー回収工程（運用工程）時において、淡水化システムＳは、まずエネルギー回収装置３１を駆動し、次に流量調整弁Ｂ１を閉じる。このとき、淡水化システムＳは、流量調整弁Ｂ１の開度を徐々に下げて、ゼロ（全閉）にする。ただし、流量調整弁Ｂ１は、運用次第で、背圧エネルギー回収工程（運用工程）時にエネルギー回収装置３１に導入させる透過水（一次透過水）の流量を調整するために、少し開けるようにしてもよい。
【００６７】
次に、淡水化システムＳは、流量調整弁Ｂ２を開いて、流量調整弁Ｂ２の開度調整を開始する。このとき、図３に破線で示すように、淡水化システムＳは、流量計Ｆ２の計測値に応じて、流量調整弁Ｂ２の開度を制御する。また、このとき、淡水化システムＳは、起動工程に引き続いて、高圧ポンプ４２と昇圧ポンプ４３の圧力を制御する。その際に、図３に破線で示すように、淡水化システムＳは、流量計Ｆ１ｂの計測値及び流量計Ｆ３の計測値に応じて、高圧ポンプ４２の圧力を制御する。このとき、淡水化システムＳは、好ましくは、流量計Ｆ１ｂの計測値と流量計Ｆ３の計測値が一定の値で安定するように高圧ポンプ４２の圧力を制御する。また、淡水化システムＳは、流量計Ｆ１ａの計測値に応じて、昇圧ポンプ４３の圧力を制御する。また、淡水化システムＳは、流量計Ｆ４の計測値に応じて、流量調整弁Ｂ３の開度を制御する。
【００６８】
なお、淡水化システムＳは、流量計Ｆ１ｂが配管６１（排出管）に設置されることにより、流量計Ｆ１ｂの計測値を高圧ポンプ４２と流量調整弁Ｂ２の制御に用いることができる。これにより、淡水化システムＳは、容積型のエネルギー回収装置３１を用いた場合であっても、加圧容器２１の透過水側に比較的大きな圧力がからないように、高圧ポンプ４２と流量調整弁Ｂ２を好適に制御することができる。また、淡水化システムＳは、流量計Ｆ１ｂが配管６１（排出管）内に設置されることにより、起動工程時と背圧エネルギー回収工程時の両方で、流量計Ｆ１ｂの計測値を高圧ポンプ４２の制御に用いることができる。
【００６９】
（停止工程時の動作）
以下、淡水化システムＳの停止工程時の動作について説明する。淡水化システムＳの停止工程時の動作は、背圧エネルギー回収工程（図３参照）及び起動工程（図２参照）の逆を辿って行われる。
【００７０】
停止工程の開始直前の状態において、淡水化システムＳでは、供給水ポンプ４１と昇圧ポンプ４３と高圧ポンプ４２が起動している。また、淡水化システムＳは、流量調整弁Ｂ１が全閉になっており、流量調整弁Ｂ２，Ｂ３が開いている。
【００７１】
停止工程時において、淡水化システムＳは、加圧容器２１の透過水側にかかる負圧を低減するために、まず流量調整弁Ｂ１を開く。このとき、淡水化システムＳは、淡水化システムＳは、好ましくは、流量調整弁Ｂ１の開度を徐々に上げて全開にするとよい。また、淡水化システムＳは、ほぼ同じタイミングで、次回の起動工程に備えて、流量調整弁Ｂ２を閉じて全閉にする。また、淡水化システムＳは、運用に応じて流量調整弁Ｂ３の開度を制御する。
【００７２】
次に、淡水化システムＳは、流量調整弁Ｂ１を開いてから一定時間経過後に、エネルギー回収装置３１を停止する。その後、淡水化システムＳは、高圧ポンプ４２、昇圧ポンプ４３、供給水ポンプ４１を順に停止する。
【００７３】
その結果、停止工程後において、淡水化システムＳでは、供給水ポンプ４１と高圧ポンプ４２と昇圧ポンプ４３が停止している。また、流量調整弁Ｂ１が全開になっており、流量調整弁Ｂ２が全閉になっている。なお、流量調整弁Ｂ３は、運用に応じて任意の状態になっている。
【００７４】
＜淡水化システムの主な特徴＞
以下に、本実施形態１に係る淡水化システムＳの主な特徴について説明する。ここでは、本実施形態１に係る淡水化システムＳの特徴を分かり易く説明するために、図５を参照して、比較例の淡水化システムＳＺの構成及び主な特徴について説明し、その後に、本実施形態１に係る淡水化システムＳの主な特徴について説明する。なお、図４については、後記の実施形態２で説明する。
【００７５】
図５は、比較例の淡水化システムＳＺの構成を示す概略図である。比較例の淡水化システムＳＺは、容積型のエネルギー回収装置３１の代わりに、タービン型エネルギー回収装置３１Ｚを備えたシステムである。
【００７６】
ここで、タービン型エネルギー回収装置３１Ｚの構成について説明する。図５に示す例では、タービン型エネルギー回収装置３１Ｚは、第１タービン９１と、第２タービン９２と、第１タービン９１と第２タービン９２とを連結するシャフト９３とを有する構成になっている。第２タービン９２は、第１タービン９１よりも大径になっている。
【００７７】
比較例の淡水化システムＳＺは、加圧容器２１で生成された透過水をタービン型エネルギー回収装置３１Ｚの第１タービン９１に導入する、その後に、配管６５を経由して第１タービン９１を通過した透過水を処理水槽１２に排出する。また、比較例の淡水化システムＳＺは、供給水ポンプ４１で加圧された海水（原水）を被処理水としてタービン型エネルギー回収装置３１Ｚの第２タービン９２に導入する。その際に、透過水が第１タービン９１を回転させる方向と被処理水が第２タービン９２を回転させる方向とが逆方向になるように、被処理水を第２タービン９２に導入する。その後に、比較例の淡水化システムＳＺは、第２タービン９２を通過した被処理水を昇圧ポンプ４３側に排出する。なお、第１タービン９１に導入される透過水の圧力は、高圧ポンプ４２で加圧されているため、第２タービン９２に導入される被処理水の圧力よりも高くなっている。
【００７８】
タービン型エネルギー回収装置３１Ｚは、容積型のエネルギー回収装置３１（図１参照）と異なり、透過水の流れの向きと被処理水の流れの向きとが交互に切り替ることがない。そのため、タービン型エネルギー回収装置３１Ｚを用いた比較例の淡水化システムＳＺは、システムの停止時に、配管内に残圧が残ったり、サックバックが発生し易くなったりすることを抑制することができる。しかしながら、タービン型エネルギー回収装置３１Ｚは、容積型のエネルギー回収装置３１（図１参照）よりも回収率が低い。そのため、タービン型エネルギー回収装置３１Ｚは、残圧（背圧）エネルギーが多分に含まれる透過水を下流側に排出してしまう。
【００７９】
（比較例と実施形態との相違点）
このようなタービン型エネルギー回収装置３１Ｚを備えた比較例の淡水化システムＳＺは、本実施形態１に係る淡水化システムＳと比較すると、以下の点で相違している。
（１）比較例の淡水化システムＳＺは、バイパス配管６６（図１参照）を備えていない。
（２）比較例の淡水化システムＳＺは、流量調整弁Ｂ１（図１参照）を備えていない。
（３）前記した通り、比較例の淡水化システムＳＺは、ＤＷＥＥＲ型エネルギー回収装置で構成された容積型のエネルギー回収装置３１（図１参照）の代わりに、タービン型エネルギー回収装置３１Ｚ（図５参照）を備えている。
【００８０】
前記した（１）の相違点について、比較例の淡水化システムＳＺは、本実施形態１のようなバイパス配管６６（図１参照）を備えていない。そのため、比較例の淡水化システムＳＺは、加圧容器２１で生成された透過水を配管６１，６２（加圧容器２１の排水経路）からバイパスして処理水槽１２に排出することができない。
【００８１】
これに対して、本実施形態１に係る淡水化システムＳは、加圧容器２１とエネルギー回収装置３１との間に、バイパス配管６６（バイパス排水経路）を備えている。これにより、本実施形態１に係る淡水化システムＳは、加圧容器２１で生成された透過水を配管６１，６２（加圧容器２１の排水経路）からバイパスして処理水槽１２に排出することができる。
【００８２】
また、前記した（２）の相違点及び（３）の相違点について、比較例の淡水化システムＳＺは、本実施形態１のような流量調整弁Ｂ１（図１参照）を備えていない。そのため、比較例の淡水化システムＳＺは、配管６１，６２（加圧容器２１の排水経路）を流れる透過水の水量及び配管６１，６２内の圧力を調整することができない。
【００８３】
このような比較例の淡水化システムＳＺは、システムの停止時に、加圧容器２１の透過水側に比較的大きな圧力がからないようにすることができない。このような比較例の淡水化システムＳＺは、システムの停止時に、配管６１，６２（排水経路）内に残る残圧やサックバックの発生に起因して加圧容器２１の透過水側に負圧が発生することを抑制することができない。
【００８４】
そのため、比較例の淡水化システムＳＺは、仮に本実施形態１の容積型のエネルギー回収装置３１を用いた場合に、加圧容器２１に内蔵された逆浸透膜エレメントＲＯの逆浸透処理性能を低下させる可能性がある。
【００８５】
これに対して、本実施形態１に係る淡水化システムＳは、流量調整弁Ｂ１（バイパス調整機構）を備えている。これにより、本実施形態１に係る淡水化システムＳは、バイパス配管６６を通って排出される透過水の排水量を流量調整弁Ｂ１で調整して、配管６１，６２（加圧容器２１の排水経路）を流れる透過水の水量及び配管６１，６２内の圧力を調整することができる。
【００８６】
このような本実施形態１に係る淡水化システムＳは、システムの停止時に、加圧容器２１の透過水側に比較的大きな圧力がからないようにすることができる。つまり、このような本実施形態１に係る淡水化システムＳは、各動作工程に応じて、配管６１，６２（加圧容器２１の排水経路）を流れる透過水を好適に調整することができる。例えば、淡水化システムＳは、背圧エネルギー回収工程時に、流量調整弁Ｂ１を全閉にし、一方、起動工程時及び停止工程時に、流量調整弁Ｂ１を開放することができる。このような本実施形態１に係る淡水化システムＳは、システムの停止時に、配管６１，６２（排水経路）内に残る残圧やサックバックの発生に起因して加圧容器２１の透過水側に負圧が発生することを抑制することができる。
【００８７】
そのため、本実施形態１に係る淡水化システムＳは、容積型のエネルギー回収装置３１を用いているにもかかわらず、加圧容器２１に内蔵された逆浸透膜エレメントＲＯの逆浸透処理性能を低下させることを抑制することができる。
【００８８】
したがって、本実施形態１に係る淡水化システムＳは、エネルギー回収装置３１として、例えば、ＤＷＥＥＲ型エネルギー回収装置等の、タービン型エネルギー回収装置３１Ｚよりも回収率の高い容積型のエネルギー回収装置３１を用いることができる。
【００８９】
なお、図１に示すように、本実施形態１に係る淡水化システムＳでは、バイパス配管６６（バイパス排水経路）の端部（処理水槽１２側の端部）は、処理水槽１２の内部で透過水の液面よりも低い位置に配置されている。このような淡水化システムＳは、サックバック時に空気を吸い込むことがないため、システムの再起動時に、エア抜き工程を簡略化することができる。
【００９０】
また、図３に示すように、本実施形態１に係る淡水化システムＳは、背圧エネルギー回収工程時に、流量計Ｆ２の計測値に応じて、流量調整弁Ｂ２の開度を制御するとともに、流量計Ｆ１ｂの計測値及び流量計Ｆ３の計測値に応じて、高圧ポンプ４２の圧力を制御する。このような淡水化システムＳは、加圧容器２１の供給水側（供給水の導入口側）にかかる圧力と、透過水側（透過水の排出口側）にかかる圧力とを好適に調整することができる。そのため、淡水化システムＳは、加圧容器２１に内蔵された逆浸透膜エレメントＲＯの逆浸透処理性能を維持しつつ、加圧容器２１で高効率に逆浸透処理（脱塩処理）を行うことができる。
【００９１】
以上の通り、本実施形態１に係る淡水化システムＳによれば、加圧容器２１の透過水側に比較的大きな圧力がからないようにすることができる。このような淡水化システムＳは、容積型のエネルギー回収装置を用いた場合であっても、加圧容器２１に内蔵された逆浸透膜エレメントＲＯの逆浸透処理性能を低下させることを抑制することができる。そのため、淡水化システムＳは、ＤＷＥＥＲ型エネルギー回収装置等の、回収率の高い容積型のエネルギー回収装置を用いることができる。
【００９２】
［実施形態２］
本実施形態２は、供給水ポンプ４１とは別の供給水ポンプ４４で海水（原水）を加圧してエネルギー回収装置３１に供給する淡水化システムＳＡを提供する（図４参照）。
【００９３】
以下、図４を参照して、本実施形態２に係る淡水化システムＳＡの構成について説明する。図４は、本実施形態２に係る淡水化システムＳＡの構成を示す概略図である。
【００９４】
図４に示すように、本実施形態２に係る淡水化システムＳＡは、実施形態１に係る淡水化システムＳ（図１参照）と比較すると、以下の点で相違している。
（１）淡水化システムＳＡは、配管５６（図１参照）が削除されており、その代わりに、配管５７，５８と、供給水ポンプ４１（加圧手段）とは別の供給水ポンプ４４（別の加圧手段）とが設けられている。
（２）淡水化システムＳＡは、流量調整弁Ｂ２（図１参照）が削除されている。
【００９５】
供給水ポンプ４４は、配管５７と配管５８との間に配置されている。配管５７は、原水タンク１１と供給水ポンプ４１の間で、配管５１（導入管）から分岐して配置されている。配管５８は、供給水ポンプ４４とエネルギー回収装置３１に接続されている。
【００９６】
前記した供給水ポンプ４１は、加圧容器２１の供給水側に配置され、加圧容器２１に導入される分の被処理水を加圧する加圧手段である。これに対し、供給水ポンプ４４は、供給水ポンプ４１とエネルギー回収装置３１との間に配置され、エネルギー回収装置３１に導入される分の被処理水を加圧する加圧手段である。
【００９７】
本実施形態２に係る淡水化システムＳＡは、システムの起動時に、供給水ポンプ４４を自動的に起動する。また、淡水化システムＳＡは、図４に破線で示すように、背圧エネルギー回収工程時に、流量計Ｆ２の計測値に応じて供給水ポンプ４４の圧力が変化するように、供給水ポンプ４４の制御を行う。
【００９８】
前記した実施形態１に係る淡水化システムＳは、配管６５を流れる水の流量を流量調整弁Ｂ２（図１参照）で調整することによって、エネルギー回収装置３１にかかる負荷を調整している。これに対して、本実施形態２に係る淡水化システムＳＡは、配管５７，５８を流れる水の流量を供給水ポンプ４４で調整することによって、エネルギー回収装置３１にかかる調整する。
【００９９】
この点について、一般にポンプ類は、比較的大量の水の流れを弁（バルブ）よりも比較的容易に調整することができる機構になっている。そのため、供給水ポンプ４４は、比較的大型な淡水化システムＳＡにおいて、実施形態１の流量調整弁Ｂ２（図１参照）よりも比較的大量の水の流れを容易に調整することができる。
【０１００】
本実施形態２に係る淡水化システムＳＡによれば、実施形態１に係る淡水化システムＳと同様に、加圧容器２１の透過水側に比較的大きな圧力がからないようにすることができる。
しかも、本実施形態２に係る淡水化システムＳＡによれば、実施形態１に係る淡水化システムＳに比べて、比較的大量の水の流れを容易に調整することができる。
【０１０１】
本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えることが可能であり、また、実施形態の構成に他の構成を加えることも可能である。また、各構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
Ｓ，ＳＡ  淡水化システム
１１    原水タンク
１２    処理水槽
２１    加圧容器（第１加圧容器）
２２    加圧容器（第２加圧容器）
３１    エネルギー回収装置
３２    制御装置
３３ａ，３３ｂ    圧力容器
３４ａ，３４ｂ    ピストン
３５ａ，３５ｂ    配管
３６ａ，３６ｂ    切替手段
４１    供給水ポンプ（加圧手段）
４２    高圧ポンプ（加圧手段）
４３    昇圧ポンプ（加圧手段）
４４    供給水ポンプ（別の加圧手段）
５１，５３，５５，５６，５７，５８，６２    配管（導入管）
５２，５４，６１，６３，６４，６５，６９，７１，７９    配管（排出管）
６６    配管（バイパス配管、バイパス排水経路）
Ｂ１    流量調整弁（バイパス調整機構）
Ｂ２    流量調整弁（別の調整機構）
Ｂ３    流量調整弁
Ｆ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４    流量計
ＲＯ    逆浸透膜エレメント
【図１】
2019171320.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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