(57)【要約】【課題】  充填工程の開始時や終了時におけるキャビテーションの発生を抑制することができるエネルギー回収装置を提供すること。【解決手段】  濃縮水管に接続された第１シリンダ装置と、濃縮水管に接続された第２シリンダ装置と、制御部と、高圧海水を膜分離装置に戻す流路方向規制機構とを備え、第１流路切換機構及び第２流路切換機構が、切換用シリンダ装置１３と駆動装置１４とを備え、切換用シリンダ装置が、切換用シリンダ２０と、排水側ピストン２１ａと、供給側ピストン２１ｂと、切換用ピストンロッド２２とを備え、切換用ピストンロッドに、切換用シリンダの一端側の第１シリンダ室と他端側の第２シリンダ室とを連通させるロッド内連通流路２２ａが形成されていると共に、切換用シリンダの他端側に第２シリンダ室と外部とを連通させ大気を導入可能な流体用連通孔１３ｄが形成されている。【選択図】  図２
2019030819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧海水を逆浸透膜で淡水と濃縮海水とに分離し前記淡水を淡水管に排出すると共に高圧の前記濃縮海水を濃縮水管に排出する膜分離装置に接続されるエネルギー回収装置であって、
前記濃縮水管との連通と遮断とを行うと共に前記濃縮海水の排水管との連通と遮断とを行う第１流路切換機構を介して一端が前記濃縮水管と前記排水管とに接続され、第１シリンダ内を往復移動する第１ピストンを有した第１シリンダ装置と、
前記濃縮水管との連通と遮断とを行うと共に排水管との連通と遮断とを行う第２流路切換機構を介して一端が前記濃縮水管と前記排水管とに接続され、第２シリンダ内を往復移動する第２ピストンを有した第２シリンダ装置と、
前記第１流路切換機構及び前記第２流路切換機構を制御して前記濃縮水管及び前記排水管に対する前記第１シリンダ装置と前記第２シリンダ装置との接続を切り換え、高圧の前記濃縮海水を前記第１シリンダ装置と前記第２シリンダ装置とに交互に流し込む制御機能と前記濃縮海水を前記第１シリンダ装置及び前記第２シリンダ装置から交互に排出する制御機能とを有した制御部と、
前記第１シリンダ装置の他端と前記第２シリンダ装置の他端とに接続され、海水を前記第１シリンダ装置と前記第２シリンダ装置とに交互に供給すると共に、前記第１シリンダ装置と前記第２シリンダ装置とから高圧で交互に押し出される前記海水を増圧手段を介して前記膜分離装置に戻す流路方向規制機構とを備え、
前記第１流路切換機構及び前記第２流路切換機構が、前記第１シリンダ装置又は前記第２シリンダ装置への前記濃縮海水の供給とその停止及び前記第１シリンダ装置又は前記第２シリンダ装置からの前記濃縮海水の排出とその停止との切り換えを行う切換用シリンダ装置と、前記切換用シリンダ装置を駆動する駆動装置とを備え、
前記切換用シリンダ装置が、前記第１シリンダ装置又は前記第２シリンダ装置の一端と前記排水管と前記濃縮水管とに接続された切換用シリンダと、前記切換用シリンダ内で往復移動し前記第１シリンダ装置又は前記第２シリンダ装置の一端と前記排水管及び前記濃縮水管との連通及び遮断が可能な排水側ピストンと、前記切換用シリンダ内で前記排水側ピストンと一体で往復移動する供給側ピストンと、一端に前記排水側ピストンが設けられていると共に中間部に前記供給側ピストンが設けられ他端が前記切換用シリンダの他端から外部に突出して前記駆動装置に接続された切換用ピストンロッドとを備え、
前記切換用ピストンロッドに、前記切換用シリンダの一端側の第１シリンダ室と他端側の第２シリンダ室とを連通させるロッド内連通流路が形成されていると共に、前記切換用シリンダの他端側に前記第２シリンダ室と外部とを連通させ大気を導入可能な流体用連通孔が形成されていることを特徴とするエネルギー回収装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエネルギー回収装置において、
前記流体用連通孔と外部との間に設けられ大気の前記流体用連通孔側への導入及び外部への排出が可能であると共に海水の外部への排出を防止可能な吸排気弁機構を備えていることを特徴とするエネルギー回収装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエネルギー回収装置において、
前記吸排気弁機構が、前記流体用連通孔に一端が接続された接続管部と、
前記接続管部の他端が底部導入口に接続され前記流体用連通孔から排出される海水を貯留可能な貯留部と、
前記貯留部の上部に設けられ外部と連通して大気の導入及び排出が可能な上部貫通管と、
前記流体用連通孔からの海水が前記貯留部内に一定以上流入した際に浮いて前記上部貫通管の下端通気口を閉塞可能なフロート部材と、
前記貯留部内に設けられ前記貯留部内の海水が一定未満であるときに前記底部導入口から離間させて前記フロート部材を支持するフロート部材支持部とを備えていることを特徴とするエネルギー回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水の淡水化等に用いられる逆浸透膜法による水処理システムのエネルギー回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水から淡水を造水する方法の一つとして、逆浸透法が知られている。この逆浸透法は、海水に海水の浸透圧（約２．５ＭＰａ）以上の高い圧力を浸透圧の作用する方向と逆方向に加えて半透膜（逆浸透膜）でろ過し、塩類と淡水とを分離するものである。この逆浸透法において、淡水が分離されて塩類が濃縮された海水（濃縮海水）は、高い圧力エネルギーを保持したまま逆浸透膜モジュールから流出する。この流出する濃縮海水の有する高い圧力エネルギーを有効に利用するため、種々のエネルギー回収装置が実用化されている。
【０００３】
従来、例えば特許文献１には、逆浸透法による海水淡水化システムにおける従来のエネルギー回収装置の一例が提案されている。この特許文献１では、一対のシリンダ装置のそれぞれの一端が、４つの逆止弁で構成された流路方向規制装置を介して取水ポンプおよび増圧ポンプに連通されている。また、シリンダ装置の他端は流路切換装置の流出入ポートに連通される。また、流路切換装置の流入ポートは逆浸透膜モジュールの高圧な濃縮海水の流出口に連通される。さらに、流路切換装置の一端に流出ポートが設けられている。
【０００４】
このエネルギー回収装置では、取水ポンプから送水される海水を高圧ポンプで加圧して逆浸透膜モジュールに供給すると共に、逆浸透膜モジュールから排出される高圧の濃縮海水をシリンダ装置に供給して高圧で海水を押し出すピストンを駆動し、シリンダ装置からも増圧ポンプを介して高圧海水を逆浸透膜モジュールに送っている。この逆浸透膜モジュールから排出される高圧の濃縮海水をシリンダ装置に供給して高圧で海水を押し出すピストンを駆動する操作を圧送工程と称している。
また、圧送工程終了後、取水ポンプから流路方向規制装置を介してシリンダ装置に海水を供給し、圧送工程と逆方向にピストンを駆動することで濃縮海水を排出しながら海水を充填する操作を充填工程と称している。
このようにこのエネルギー回収装置では、シリンダ装置のピストンがシリンダの端部に達した際に流路切換装置によって逆浸透膜モジュールからの高圧濃縮海水を一対のシリンダ装置に交互に供給すると共に取水ポンプから一対のシリンダ装置に交互に海水を充填するように制御を行っている。
【０００５】
これによって、２つのシリンダ装置で海水の圧送工程と充填工程とを繰り返し行って連続ろ過が可能となる。このように、逆浸透膜モジュールから排出される濃縮海水の高圧エネルギーを利用して２つのシリンダ装置から増圧ポンプに高圧海水を供給することで、それだけ増圧ポンプの消費エネルギーが削減され、圧送工程におけるエネルギーが回収できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−８６０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の技術において、以下の課題が残されている。
すなわち、上記従来の技術では、シリンダ装置が圧送工程から充填工程に切り換わる際に、流路切換装置の流出入ポートに連通されたシリンダ装置内の高圧濃縮海水が流出ポートとの連通が開始された直後に流出入ポートから流路切換装置のシリンダ内に高速（一例として最大局部流速１００ｍ／ｓ）で噴出されることにより流路切換装置のシリンダ内に負圧部が生じ、過渡的に激しいキャビテーションが発生する。また、充填工程において充填工程が終了する直前に流出入ポートの流路面積を縮小して流路抵抗を大きくし、シリンダ装置のピストンの移動速度を減速させる必要があるが、流路面積を縮小することにより流出入ポートと流出ポートとの間に差圧が生じると共に、流路切換装置のシリンダ内の負圧が大きくなり、やはりキャビテーションが発生する。上記キャビテーションの発生は、装置や配管の振動・騒音の原因になると共に、長期間の使用によって流路切換装置のシリンダやピストンにキャビテーションによる浸食が進行し、漏水が生じたり、エネルギー回収効率が低下したりする等の問題があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、充填工程の開始時や終了時におけるキャビテーションの発生を抑制することができるエネルギー回収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】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るエネルギー回収装置は、高圧海水を逆浸透膜で淡水と濃縮海水とに分離し前記淡水を淡水管に排出すると共に高圧の前記濃縮海水を濃縮水管に排出する膜分離装置に接続されるエネルギー回収装置であって、前記濃縮水管との連通と遮断とを行うと共に前記濃縮海水の排水管との連通と遮断とを行う第１流路切換機構を介して一端が前記濃縮水管と前記排水管とに接続され、第１シリンダ内を往復移動する第１ピストンを有した第１シリンダ装置と、前記濃縮水管との連通と遮断とを行うと共に排水管との連通と遮断とを行う第２流路切換機構を介して一端が前記濃縮水管と前記排水管とに接続され、第２シリンダ内を往復移動する第２ピストンを有した第２シリンダ装置と、前記第１流路切換機構及び前記第２流路切換機構を制御して前記濃縮水管及び前記排水管に対する前記第１シリンダ装置と前記第２シリンダ装置との接続を切り換え、高圧の前記濃縮海水を前記第１シリンダ装置と前記第２シリンダ装置とに交互に流し込む制御機能と前記濃縮海水を前記第１シリンダ装置及び前記第２シリンダ装置から交互に排出する制御機能とを有した制御部と、前記第１シリンダ装置の他端と前記第２シリンダ装置の他端とに接続され、海水を前記第１シリンダ装置と前記第２シリンダ装置とに交互に供給すると共に、前記第１シリンダ装置と前記第２シリンダ装置とから高圧で交互に押し出される前記海水を増圧手段を介して前記膜分離装置に戻す流路方向規制機構とを備え、前記第１流路切換機構及び前記第２流路切換機構が、前記第１シリンダ装置又は前記第２シリンダ装置への前記濃縮海水の供給とその停止及び前記第１シリンダ装置又は前記第２シリンダ装置からの前記濃縮海水の排出とその停止との切り換えを行う切換用シリンダ装置と、前記切換用シリンダ装置を駆動する駆動装置とを備え、前記切換用シリンダ装置が、前記第１シリンダ装置又は前記第２シリンダ装置の一端と前記排水管と前記濃縮水管とに接続された切換用シリンダと、前記切換用シリンダ内で往復移動し前記第１シリンダ装置又は前記第２シリンダ装置の一端と前記排水管及び前記濃縮水管との連通及び遮断が可能な排水側ピストンと、前記切換用シリンダ内で前記排水側ピストンと一体で往復移動する供給側ピストンと、一端に前記排水側ピストンが設けられていると共に中間部に前記供給側ピストンが設けられ他端が前記切換用シリンダの他端から外部に突出して前記駆動装置に接続された切換用ピストンロッドとを備え、前記切換用ピストンロッドに、前記切換用シリンダの一端側の第１シリンダ室と他端側の第２シリンダ室とを連通させるロッド内連通流路が形成されていると共に、前記切換用シリンダの他端側に前記第２シリンダ室と外部とを連通させ大気を導入可能な流体用連通孔が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
このエネルギー回収装置では、切換用ピストンロッドに、切換用シリンダの一端側の第１シリンダ室と他端側の第２シリンダ室とを連通させるロッド内連通流路が形成されていると共に、切換用シリンダの他端側に第２シリンダ室と外部とを連通させ大気を導入可能な流体用連通孔が形成されているので、充填工程の開始時や終了時に切換用シリンダ内に発生した負圧部に大気圧の空気が流体用連通孔及びロッド内連通流路を介して供給されることで、キャビテーションの発生が抑制される。
充填工程開始時においては、切換用シリンダの流出入ポートに連通されたシリンダ装置内の高圧濃縮海水が切換用シリンダの流出ポートとの連通が開始された直後に流出入ポートから切換用シリンダ内に高速で噴出されることにより、切換用シリンダ内に負圧部が発生するが、このとき切換用シリンダの外部から流体用連通孔とロッド内連通流路とを介して負圧部に大気圧の空気が供給されて負圧部の圧力低下が防止され、キャビテーションの発生が抑制される。
また、充填工程終了時においては、切換用シリンダの流出入ポートに連通されたシリンダ装置内の低圧濃縮海水が切換用シリンダの流出ポートとの連通が遮断される直前に流出入ポートから切換用シリンダ内に高速で噴出されることにより、切換用シリンダ内に負圧部が発生するが、このとき切換用シリンダの外部から大気圧の空気が流体用連通孔とロッド内連通流路とを介して負圧部に供給されて負圧部の圧力低下が防止され、キャビテーションの発生が抑制される。
【００１１】
第２の発明に係るエネルギー回収装置は、第１の発明において、前記流体用連通孔と外部との間に設けられ大気の前記流体用連通孔側への導入及び外部への排出が可能であると共に海水の外部への排出を防止可能な吸排気弁機構を備えていることを特徴とする。
すなわち、このエネルギー回収装置では、流体用連通孔と外部との間に設けられ大気の流体用連通孔側への導入及び外部への排出が可能であると共に海水の外部への排出を防止可能な吸排気弁機構を備えているので、吸排気弁機構により空気のみが外部に排出され、液体である海水は外部への排出が規制される。このように海水の外部への排出が規制されるため、排出された海水を回収するための設備を別途設ける必要がなく、装置全体をコンパクトにすることが可能になる。
【００１２】
第３の発明に係るエネルギー回収装置は、第２の発明において、前記吸排気弁機構が、前記流体用連通孔に一端が接続された接続管部と、前記接続管部の他端が底部導入口に接続され前記流体用連通孔から排出される海水を貯留可能な貯留部と、前記貯留部の上部に設けられ外部と連通して大気の導入及び排出が可能な上部貫通管と、前記流体用連通孔からの海水が前記貯留部内に一定以上流入した際に浮いて前記上部貫通管の下端通気口を閉塞可能なフロート部材と、前記貯留部内に設けられ前記貯留部内の海水が一定未満であるときに前記底部導入口から離間させて前記フロート部材を支持するフロート部材支持部とを備えていることを特徴とする。
すなわち、このエネルギー回収装置では、流体用連通孔からの海水が貯留部内に一定以上流入した際に浮いて上部貫通管の下端通気口を閉塞可能なフロート部材と、貯留部内に設けられ貯留部内の海水が一定未満であるときに底部導入口から離間させてフロート部材を支持するフロート部材支持部とを備えているので、海水量に応じたフロート部材の上下動によって大気の導入・排出と海水の外部への排出規制とを行うことができる。
この発明では、貯留部内に海水が流入しないとき又は貯留部内の海水が一定未満であるときは、フロート部材が底部導入口と離れて支持され底部導入口及び下端通気口が開口していることで、大気の流入及び排出が可能になる。また、貯留部内に海水が一定以上流入すると海水の浮力でフロート部材が浮いて上昇し、下端通気口を閉塞し、外部との連通が遮断されて海水の外部への排出を防止することができる。このように簡易な構成で、大気の導入・排出が可能であると共に、海水の外部への排出を規制することが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明によるエネルギー回収装置によれば、切換用ピストンロッドに、切換用シリンダの一端側の第１シリンダ室と他端側の第２シリンダ室とを連通させるロッド内連通流路が形成されていると共に、切換用シリンダの他端側に第２シリンダ室と外部とを連通させ大気を導入可能な流体用連通孔が形成されているので、充填工程の開始時や終了時に切換用シリンダ内に発生した負圧部に大気圧の空気が流体用連通孔及びロッド内連通流路を介して供給されることで、キャビテーションの発生が抑制される。
したがって、本発明のエネルギー回収装置では、キャビテーションの発生に起因する装置や配管の振動・騒音、及び漏水やエネルギー回収効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るエネルギー回収装置の第１実施形態を示す模式図である。
【図２】第１実施形態において、切換用シリンダ装置及び駆動装置を示す断面図である。
【図３】第１実施形態において、切換用シリンダ装置及び駆動装置のピストンが一端側へ移動する際の状態を説明するための概略的な断面及び配管を示す図である。
【図４】第１実施形態において、切換用シリンダ装置及び駆動装置のピストンが他端側へ移動する際の状態を説明するための概略的な断面及び配管を示す図である。
【図５】本発明に係るエネルギー回収装置の第２実施形態において、空気導入・排気時の吸排気弁機構を示す断面図である。
【図６】第２実施形態において、海水の排出を防いだ状態の吸排気弁機構を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明におけるエネルギー回収装置の第１実施形態を、図１から図４に基づいて説明する。
【００１６】
本実施形態におけるエネルギー回収装置１は、図１に示すように、高圧海水の供給管２ａに接続され高圧海水を逆浸透膜で淡水と濃縮海水とに分離し淡水を淡水管３に排出すると共に高圧の濃縮海水を濃縮水管４に排出する膜分離装置５に接続されるエネルギー回収装置である。
【００１７】
このエネルギー回収装置１は、濃縮水管４との連通と遮断とを行うと共に濃縮海水の排水管１９との連通と遮断とを行う第１流路切換機構６Ａを介して一端が濃縮水管４と排水管１９とに接続され、第１シリンダ７Ａ内を往復移動する第１ピストン８Ａを有した第１シリンダ装置９Ａと、濃縮水管４との連通と遮断とを行うと共に排水管１９との連通と遮断とを行う第２流路切換機構６Ｂを介して一端が濃縮水管４と排水管１９とに接続され、第２シリンダ７Ｂ内を往復移動する第２ピストン８Ｂを有した第２シリンダ装置９Ｂと、第１流路切換機構６Ａ及び第２流路切換機構６Ｂを制御して濃縮水管４及び排水管１９に対する第１シリンダ装置９Ａと第２シリンダ装置９Ｂとの接続を切り換え、高圧の濃縮海水を第１シリンダ装置９Ａと第２シリンダ装置９Ｂとに交互に流し込む制御機能と濃縮海水を第１シリンダ装置９Ａ及び第２シリンダ装置９Ｂから交互に排出する制御機能とを有した制御部Ｃと、第１シリンダ装置９Ａの他端と第２シリンダ装置９Ｂの他端とに接続され、海水を第１シリンダ装置９Ａと第２シリンダ装置９Ｂとに交互に供給すると共に、第１シリンダ装置９Ａと第２シリンダ装置９Ｂとから高圧で交互に押し出される海水を増圧手段１０を介して膜分離装置５に戻す流路方向規制機構１１とを備えている。
【００１８】
なお、供給管２ａの基端側には加圧ポンプ３３が、また送水管２ｂの基端側には、取水ポンプ１２がそれぞれ接続されている。
また、濃縮水管４は、途中で分岐されて第１流路切換機構６Ａと第２流路切換機構６Ｂとに接続されている。
上記第１流路切換機構６Ａ及び第２流路切換機構６Ｂは、第１シリンダ装置９Ａ又は第２シリンダ装置９Ｂへの濃縮海水の供給とその停止及び第１シリンダ装置９Ａ又は第２シリンダ装置９Ｂからの濃縮海水の排出とその停止との切り換えを行う切換用シリンダ装置１３と、切換用シリンダ装置１３を駆動する駆動装置１４とを備えている。
【００１９】
上記切換用シリンダ装置１３は、図２に示すように、第１シリンダ装置９Ａ又は第２シリンダ装置９Ｂの一端と排水管１９と濃縮水管４とに接続された切換用シリンダ２０と、切換用シリンダ２０内で往復移動し第１シリンダ装置９Ａ又は第２シリンダ装置９Ｂの一端と排水管１９及び濃縮水管４との連通及び遮断が可能な排水側ピストン２１ａと、切換用シリンダ２０内で排水側ピストン２１ａと一体で往復移動する供給側ピストン２１ｂと、一端に排水側ピストン２１ａが設けられていると共に中間部に供給側ピストン２１ｂが設けられ他端が切換用シリンダ２０の他端から外部に突出して駆動装置１４に接続された切換用ピストンロッド２２とを備えている。
【００２０】
上記切換用ピストンロッド２２には、切換用シリンダ２０の一端側の第１シリンダ室３３ａと他端側の第２シリンダ室３３ｂとを連通させるロッド内連通流路２２ａが形成されていると共に、切換用シリンダ２０の他端側に第２シリンダ室３３ｂと外部とを連通させ大気を導入可能な流体用連通孔１３ｄが形成されている。
【００２１】
上記制御部Ｃは、第１流路切換機構６Ａを制御して、第１シリンダ装置９Ａの一端と排水管１９とが連通される時に排水側ピストン２１ａの移動速度を減速させて緩やかに連通を開始させると共に、第１シリンダ装置９Ａの一端と排水管１９との連通が遮断される時に排水側ピストン２１ａの移動速度を減速させて緩やかに連通を遮断させ、さらに第２流路切換機構６Ｂを制御して、第２シリンダ装置９Ｂの一端と排水管１９とが連通される時に排水側ピストン２１ａの移動速度を減速させて緩やかに連通を開始させると共に、第２シリンダ装置９Ｂの一端と排水管１９との連通が遮断される時に排水側ピストン２１ａの移動速度を減速させて緩やかに連通を遮断させる機能を有している。
【００２２】
この制御部Ｃは、第１シリンダ７Ａ及び第２シリンダ７Ｂの他端近傍に設けられ第１ピストン８Ａ又は第２ピストン８Ｂが対応する第１シリンダ７Ａ又は第２シリンダ７Ｂの他端近傍に達したことを検出する一対の第１位置検出器Ｓ１を備えている。また、制御部Ｃは、一対の第１位置検出器Ｓ１の検出信号に基づいて第１流路切換機構６Ａ及び第２流路切換機構６Ｂを制御する機能を有している。
【００２３】
上記第１流路切換機構６Ａ及び上記第２流路切換機構６Ｂは、切換用シリンダ装置１３を駆動する駆動装置１４を備えている。
また、上記制御部Ｃは、図１及び図２に示すように、第１流路切換機構６Ａの駆動装置１４に第１油圧配管１５Ａを介して圧油を供給すると共に第２流路切換機構６Ｂの駆動装置１４に第２油圧配管１５Ｂを介して圧油を供給する油圧ポンプ（油圧源）１６と、第１油圧配管１５Ａに接続された第１切換弁１７Ａと、第２油圧配管１５Ｂに接続された第２切換弁１７Ｂと、第１切換弁１７Ａ及び第２切換弁１７Ｂを制御する制御部本体Ｃ１と、駆動装置１４内の圧油流量を調整する圧油調整機構１８とを備えている。
上記制御部本体Ｃ１は、前記検出信号に基づいて電磁弁である第１切換弁１７Ａ及び第２切換弁１７Ｂを制御して駆動装置１４を操作する機能を有している。
【００２４】
上記切換用シリンダ２０は、濃縮海水の排水管１９に接続され一端側に設けられた流出ポート１３ａと、濃縮水管４に接続され中間部に設けられた流入ポート１３ｂと、第１シリンダ装置９Ａ又は第２シリンダ装置９Ｂに接続され流出ポート１３ａと流入ポート１３ｂとの間に設けられた流出入ポート１３ｃと、流入ポート１３ｂよりも他端側に設けられた流体用連通孔１３ｄとを有している。
【００２５】
上記駆動装置１４は、図２から図４に示すように、第１流出入用管１５ａに接続された第１圧油流出入口２３ａと第２流出入用管１５ｂに接続された第２圧油流出入口２３ｄとを有する油圧シリンダ２３と、油圧シリンダ２３内で往復移動する油圧ピストン２４と、中間部に油圧ピストン２４が設けられていると共に一端が切換用ピストンロッド２２の他端に連結された油圧ピストンロッド２５とを備えている。上記油圧シリンダ２３は、油圧ピストン２４よりも他端側に第１油圧室２６ａを有すると共に一端側に第２油圧室２６ｂを有し、さらに第１油圧室２６ａ内に突出した第１突起部２７ａと、第２油圧室２６ｂ内に突出した第２突起部２７ｂとを有している。
上記第１突起部２７ａ及び第２突起部２７ｂは、半径方向内方に突出した円環状の突条部として形成されている。
【００２６】
上記油圧ピストンロッド２５は、油圧ピストン２４よりも他端側にあって往復移動時に第１突起部２７ａに対向した際に第１突起部２７ａより他端側の第１油圧室２６ａを閉塞する第１軸突起部２５ａと、油圧ピストン２４よりも一端側にあって往復移動時に第２突起部２７ｂに対向した際に第２突起部２７ｂより一端側の第２油圧室２６ｂを閉塞する第２軸突起部２５ｂとを有している。
上記第１軸突起部２５ａ及び第２軸突起部２５ｂは、対応する第１突起部２７ａ又は第２突起部２７ｂに合わせて半径方向外方に突出した円環状の突条部として形成されている。
【００２７】
上記圧油調整機構１８は、第１油圧室２６ａに第１突起部２７ａを挟んで一端が接続された一対の第１油圧管２９ａと、第２油圧室２６ｂに第２突起部２７ｂを挟んで一端が接続された一対の第２油圧管２９ｂと、一対の第１油圧管２９ａの他端側に互いに並列に接続され一対の第１油圧管２９ａを連通させる第１逆止弁３０ａ及び第１流量調整弁３１ａと、一対の第２油圧管２９ｂの他端側に互いに並列に接続され一対の第２油圧管２９ｂを連通させる第２逆止弁３０ｂ及び第２流量調整弁３１ｂとを備えている。
すなわち、第１逆止弁３０ａ及び第１流量調整弁３１ａのそれぞれの一端は、一対の第１油圧管２９ａの一方に接続されていると共に、それぞれの他端は、一対の第１油圧管２９ａの他方に接続されている。また、第２逆止弁３０ｂ及び第２流量調整弁３１ｂのそれぞれの一端は、一対の第２油圧管２９ｂの一方に接続されていると共に、それぞれの他端は、一対の第２油圧管２９ｂの他方に接続されている。
【００２８】
また、排水側ピストン２１ａが流出入ポート１３ｃを閉塞する際に、第１突起部２７ａと第１軸突起部２５ａとが互いに対向する位置に設定されると共に第２突起部２７ｂと第２軸突起部２５ｂとが互いに対向する位置に設定されている。
さらに、上記第１逆止弁３０ａは、第１突起部２７ａの他端側の第１油圧管２９ａから一端側の第１油圧管２９ａへの方向のみ流通可能であり、上記第２逆止弁３０ｂは、第２突起部２７ｂの一端側の第２油圧管２９ｂから他端側の第２油圧管２９ｂへの方向のみ流通可能である。
【００２９】
第１シリンダ装置９Ａおよび第２シリンダ装置９Ｂのそれぞれの他端は、図１に示すように、４つの逆止弁１１ａで構成された流路方向規制機構１１を介して取水ポンプ１２および増圧手段１０に連通されている。なお、増圧手段１０は、例えば増圧ポンプである。
第１シリンダ装置９Ａの一端は、第１流路切換機構６Ａにおける切換用シリンダ装置１３の流出入ポート１３ｃに連通され、第２シリンダ装置９Ｂの一端は、第２流路切換機構６Ｂにおける切換用シリンダ装置１３の流出入ポート１３ｃに連通されている。
【００３０】
上記流路方向規制機構１１は、接続管１１ｂを介して送水管２ｂに接続された環状管１１ｃを有し、この環状管１１ｃに第１シリンダ装置９Ａ及び第２シリンダ装置９Ｂのそれぞれの他端がシリンダ接続管１１ｄを介して接続されている。環状管１１ｃにおいて、シリンダ接続管１１ｄの接続部分の両側には、それぞれ一対の逆止弁１１ａが設けられている。また、環状管１１ｃにおける２つのシリンダ接続管１１ｄの接続部分の間と供給管２ａが、増圧手段１０を介して連結管１１ｅで接続されている。
なお、送水管２ｂの流路方向規制機構１１との接続部と供給管２ａと連結管１１ｅとの接続部との間には、高圧ポンプ３３が接続されている。
【００３１】
また、切換用シリンダ装置１３の流入ポート１３ｂは、濃縮水管４に連通されている。さらに、切換用シリンダ装置１３の一端には、流出ポート１３ａが設けられている。切換用シリンダ２０内に配設された排水側ピストン２１ａ及び供給側ピストン２１ｂは切換用ピストンロッド２２に連結されている。また、切換用ピストンロッド２２の一端は、駆動装置１４に連結されて駆動装置１４に連動して切換用シリンダ２０内を往復動する。
【００３２】
なお、流体用連通孔１３ｄは、排水側ピストン２１ａ及び供給側ピストン２１ｂの往復動に必要な流体の排出・流入口であって、第１切換用シリンダ２０の端部に設けられている。
第１シリンダ装置９Ａ及び第２シリンダ装置９Ｂの流路方向規制機構１１側の外周壁には、第１位置検出器Ｓ１及び第２位置検出器Ｓ２が配設されている。また、第１位置検出器Ｓ１と第２位置検出器Ｓ２とは、対応する第１ピストン８Ａ又は第２ピストン８Ｂの移動方向に適宜な間隔設定がなされて配設されている。
【００３３】
次に、駆動装置１４の構成について図２を用いて、より詳細に説明する。
駆動装置１４の油圧シリンダ２３には、軸方向中央部に油圧ピストン室２６ｃが形成されていると共に、油圧ピストン室２６ｃの他端側に第１油圧室２６ａが形成され、一端側（流出ポート１３ａ側）に第２油圧室２６ｂが形成されている。油圧ピストン室２６ｃ内に油圧ピストン２４が配設され、油圧ピストン２４の第１油圧室２６ａ側に第１油圧ピストンロッド２５Ａの一端がボルト（図示せず）で接合されていると共に、第２油圧室２６ｂ側に第２油圧ピストンロッド２５Ｂの一端がボルト（図示せず）で接合され、全体で油圧ピストンロッド２５を構成している。
【００３４】
油圧ピストン２４の往復動によって第１油圧ピストンロッド２５Ａは、第１油圧室２６ａ内を往復動し、第２油圧ピストンロッド２５Ｂは第２油圧室２６ｂ内を往復動する。油圧ピストン室２６ｃと第１油圧室２６ａと第２油圧室２６ｂとは、軸方向と直交する断面が円形に形成され、第１油圧室２６ａと第２油圧室２６ｂとの内壁に、内側に向けて突出した環状の第１突起部２７ａと第２突起部２７ｂとがそれぞれ設けられ、第１油圧室２６ａと第２油圧室２６ｂとの内径を狭窄している。
【００３５】
第１油圧ピストンロッド２５Ａと第２油圧ピストンロッド２５Ｂとには、上述した第１軸突起部２５ａと第２軸突起部２５ｂとがそれぞれ設けられている。第１軸突起部２５ａの外径は、第１突起部２７ａの内径よりわずかに小さく、第２軸突起部２５ｂの外径は第２突起部２７ｂの内径よりわずかに小さく形成されている。さらに、第１突起部２７ａと第１軸突起部２５ａとの距離Ｌ１と第２突起部２７ｂと第２軸突起部２５ｂとの距離Ｌ２とは等しく設定されている。
【００３６】
第１油圧室２６ａの軸方向他端側の側壁端部には、第１圧油流出入口２３ａが設けられ、第１油圧配管１５Ａ又は第２油圧配管１５Ｂの第１流出入用管１５ａに連結される。また、第１油圧室２６ａの側壁に第１突起部２７ａを挟んで第３圧油流出入口２３ｂと第４圧油流出入口２３ｃとが設けられている。一対の第１油圧管２９ａのうち一方の一端が第３圧油流出入口２３ｂに接続され、一対の第１油圧管２９ａのうち他方の一端が第４圧油流出入口２３ｃに接続されている。一対の第１油圧管２９ａは、他端がそれぞれ２つに分岐され、分岐された一方は第１逆止弁３０ａを介して一対の第１油圧管２９ａを連通し、他方は第１流量調整弁３１ａを介して一対の第１油圧管２９ａを連通している。
第１逆止弁３０ａによって第３圧油流出入口２３ｂから第４圧油流出入口２３ｃへの圧油の流れは規制されないが、第４圧油流出入口２３ｃから第３圧油流出入口２３ｂへの流れは規制される。
【００３７】
第２油圧室２６ｂの軸方向一端側の側壁端部には、第２圧油流出入口２３ｄが設けられ、第１油圧配管１５Ａ又は第２油圧配管１５Ｂの第２流出入用管１５ｂに連結されている。
また、第２油圧室２６ｂの側壁には、第２突起部２７ｂを挟んで第５圧油流出入口２３ｅと第６圧油流出入口２３ｆとが設けられている。一対の第２油圧管２９ｂのうち一方の一端が第５圧油流出入口２３ｅに接続され、一対の第２油圧管２９ｂのうち他方の一端が第６圧油流出入口２３ｆに接続されている。一対の第２油圧管２９ｂは、他端がそれぞれ２つに分岐され、分岐された一方は第２逆止弁３０ｂを介して一対の第２油圧管２９ｂを連通し、他方は第２流量調整弁３１ｂを介して一対の第２油圧管２９ｂを連通している。
第２逆止弁３０ｂによって第６圧油流出入口２３ｆから第５圧油流出入口２３ｅへの圧油の流れは規制されないが、第５圧油流出入口２３ｅから第６圧油流出入口２３ｆへの流れは規制される。
【００３８】
第２油圧ピストンロッド２５Ｂは、一端が第２油圧室２６ｂの側壁を貫通突出し、切換用ピストンロッド２２の一端と軸継手３４で連結され、切換用ピストンロッド２２は駆動装置１４によって駆動される。
切換用シリンダ装置１３は、切換用シリンダ２０に流出ポート１３ａ、流出入ポート１３ｃ、流入ポート１３ｂ、流体用連通孔１３ｄが設けられ、流出入ポート１３ｃは第１シリンダ装置９Ａ又は第２シリンダ装置９Ｂの一端と連通されている。
【００３９】
切換用ピストンロッド２２には、排水側ピストン２１ａと供給側ピストン２１ｂとが連結され、切換用ピストンロッド２２と一体で切換用シリンダ２０内を往復動する。排水側ピストン２１ａは、流出ポート１３ａと流出入ポート１３ｃとの間に位置して流出ポート１３ａと流出入ポート１３ｃとの連通を遮断すると共に、流出入ポート１３ｃと流入ポート１３ｂとの間に位置して流出入ポート１３ｃと流入ポート１３ｂとの連通を遮断するように切換用シリンダ２０内を往復動する。
【００４０】
供給側ピストン２１ｂは、排水側ピストン２１ａが流出ポート１３ａと流出入ポート１３ｃとの間に位置した状態で、流入ポート１３ｂより流体用連通孔１３ｄ側に位置するように配設されている。すなわち、供給側ピストン２１ｂは、往復動によって流出ポート１３ａと流出入ポート１３ｃと流入ポート１３ｂとのいずれのポートも連通及び遮断しない位置に配設されている。
【００４１】
次に、本実施形態のエネルギー回収装置１の動作について、図面を参照して説明する。
まず、図１に示すように、圧送工程にある第１シリンダ装置９Ａの第１ピストン８Ａが実線の矢印の方向（紙面右から左）に移動し、第１位置検出器Ｓ１の位置に到達すると、第１位置検出器Ｓ１から検出信号が制御部Ｃの制御部本体Ｃ１に送信される。この検出信号を制御部本体Ｃ１が受信すると、制御部本体Ｃ１から第２流路切換機構６Ｂの駆動装置１４の油圧流路を切り換える第２切換弁１７Ｂに切換信号が送信される。
【００４２】
切換信号を受けた第２切換弁１７Ｂでは、油圧ポンプ１６からの油圧流路を切り換え、第２流路切換機構６Ｂにおける駆動装置１４の油圧ピストン２４を駆動して、第２流路切換機構６Ｂにおける切換用シリンダ装置１３の排水側ピストン２１ａ及び供給側ピストン２１ｂが一端側（紙面下方側）に所定の一定速度で移動を開始する。このとき、移動開始時点では第２流路切換機構６Ｂの切換用シリンダ装置１３の流出入ポート１３ｃは全開状態で第２シリンダ装置９Ｂから濃縮海水が一定流量で排水管１９に排出されている。
【００４３】
そして、図３に示すように、排水側ピストン２１ａが一定速度で矢印方向（紙面下方）に移動して、流出入ポート１３ｃの開口部を完全に閉塞する前の所定の位置Ｐｂに到達したとき、駆動装置１４の駆動速度が減速され、同時に第２流路切換機構６Ｂにおける切換用シリンダ装置１３の排水側ピストン２１ａの移動速度が減速される。
そして、排水側ピストン２１ａが位置Ｐｂに到達してから第２流路切換機構６Ｂにおける切換用シリンダ装置１３の流出入ポート１３ｃが完全に閉塞されて切換用シリンダ装置１３の流出入ポート１３ｃと流出ポート１３ａとの連通が遮断されるまでの間は、流出入ポート１３ｃの流路面積が漸減して流路抵抗が大きくなるため、低圧濃縮海水が切換用シリンダ２０内に高速で噴出され、流出入ポート１３ｃと流出ポート１３ａとの間に差圧が生じると共に、切換用シリンダ２０の第１シリンダ室３３ａ内に負圧部が生じる。
【００４４】
このとき、特に排水側ピストン２１ａの一端側端面近傍Ｓの負圧が大きくなるが、この負圧の作用により外部から大気圧の空気が、流体用連通孔１３ｄ、切換用シリンダ２０の他端側にある第２シリンダ室３３ｂ及びロッド内連通流路２２ａを介して、排水側ピストン２１ａの一端側端面近傍Ｓの負圧部に供給されて負圧部の圧力低下が防止され、キャビテーションの発生が抑制される。
【００４５】
この切り換えが完了すると、第２流路切換機構６Ｂにおける切換用シリンダ装置１３の流入ポート１３ｂと流出入ポート１３ｃとが連通されて高圧の濃縮海水が膜分離装置５から第２シリンダ装置９Ｂに供給されるとともに、流出入ポート１３ｃと流出ポート１３ａとの連通が遮断されて、第２シリンダ装置９Ｂの圧送工程が開始される。
そして、このとき、まだ圧送工程にある第１シリンダ装置９Ａの第１ピストン８Ａがさらに実線の矢印の方向に移動して第２位置検出器Ｓ２の位置に到達すると、第２位置検出器Ｓ２から検出信号が制御部本体Ｃ１送信される。
【００４６】
この検出信号を制御部本体Ｃ１が受信すると、第１流路切換機構６Ａにおける駆動装置１４の油圧流路を切り換える第１切換弁１７Ａに、制御部本体Ｃ１から切換信号が送信される。切換信号を受けた第１切換弁１７Ａは、油圧ポンプ１６（油圧源）からの油圧流路を切り換え、第１流路切換機構６Ａにおける駆動装置１４の油圧ピストン２４を駆動して第１流路切換機構６Ａにおける排水側ピストン２１ａ及び供給側ピストン２１ｂが下端位置から他端側（紙面上方）に移動を開始する。
【００４７】
図４に示すように、移動開始時点では第１流路切換機構６Ａにおける切換用シリンダ装置１３の流出入ポート１３ｃは全開状態であり、膜分離装置５から高圧の濃縮海水が一定流量で第１シリンダ装置９Ａに流入している。排水側ピストン２１ａが所定の一定速度で他端側（紙面上方）に移動して、流出入ポート１３ｃが、流出ポート１３ａとの連通が始まる前の所定の位置Ｑ１ａに到達したとき、第１流路切換機構６Ａにおける駆動装置１４の駆動速度が減速される。
【００４８】
駆動装置１４の減速に伴い、第１流路切換機構６Ａにおける切換用シリンダ装置１３の供給側ピストン２１ｂの移動速度が減速され、流出入ポート１３ｃが緩やかに開成されて流出入ポート１３ｃと流出ポート１３ａとの連通が始まり、第１シリンダ装置９Ａの充填工程が開始される。排水側ピストン２１ａが所定の位置Ｑ１ａから位置Ｑ２ａに到達するまでの間は、駆動装置１４が減速された状態で移動し、流出入ポート１３ｃと流出ポート１３ａとが緩やかに連通される。
【００４９】
切換用シリンダ装置１３の流出入ポート１３ｃと流出ポート１３ａとの連通が開始された直後は流出入ポート１３ｃの流路面積が大きく絞られた状態にあるが、流出入ポート１３ｃに作用する高圧濃縮海水の圧力は高圧（一例として６ＭＰａ）であり、流出ポート１３ａの圧力は低圧（一例として０〜０．０５ＭＰａ）であるため、流出入ポート１３ｃから切換用シリンダ２０内に高圧濃縮海水が高速（一例として、絞り部の局部流速は最大１００ｍ／ｓ）で噴出されて流出入ポート１３ｃと流出ポート１３ａとの間に差圧が生じると共に切換用シリンダ２０の第１シリンダ室３３ａ内に負圧部が生じる。
【００５０】
このとき、特に切換用シリンダ２０内の排水側ピストン２１ａの一端側端面近傍Ｓの負圧が大きくなるが、この負圧の作用により外部から大気圧の空気が流体用連通孔１３ｄ、切換用シリンダ２０の他端側にある第２シリンダ室３３ｂ及びロッド内連通流路２２ａを介して、排水側ピストン２１ａの一端側端面近傍Ｓの負圧部に供給されて負圧部の圧力低下が防止され、キャビテーションの発生が抑制される。
【００５１】
排水側ピストン２１ａが所定の位置Ｑ２ａに到達したとき、駆動装置１４の駆動速度が減速前の速度に増速される。駆動装置１４の増速に伴い第１流路切換機構６Ａにおける切換用シリンダ装置１３の排水側ピストン２１ａの移動速度も減速前の速度に増速されて流出入ポート１３ｃが全開になり、濃縮海水が一定流量で排水管１９に排出される。
圧送工程にある第２シリンダ装置９Ｂの第２ピストン８Ｂが破線で示した矢印の方向に移動し、第１位置検出器Ｓ１の位置に到達すると、第１位置検出器Ｓ１から検出信号が制御部本体Ｃ１送信される。検出信号を制御部本体Ｃ１が受信すると、制御部本体Ｃ１から第１流路切換機構６Ａの駆動装置１４の第１切換弁１７Ａに切換信号が送信されて第１切換弁１７Ａの油圧流路が切り換わる。
【００５２】
第１切換弁１７Ａの流路が切り換わると、駆動装置１４が駆動されて第１流路切換機構６Ａの切換用シリンダ装置１３の排水側ピストン２１ａと供給側ピストン２１ｂとが一端側（紙面下方）に所定の一定速度で移動を開始する。
移動開始時点では、第１流路切換機構６Ａにおける切換用シリンダ装置１３の流出入ポート１３ｃが全開状態で、第１シリンダ装置９Ａから濃縮海水が一定流量で排水管１９に排出されている。排水側ピストン２１ａが一定速度で一端側（紙面下方）に移動して、図３に示すように、流出入ポート１３ｃの開口部を完全に閉塞する前の所定の位置Ｐａに到達したとき、駆動装置１４の駆動速度が減速される。
【００５３】
駆動装置１４の減速に伴い、第１流路切換機構６Ａにおける切換用シリンダ装置１３の排水側ピストン２１ａの移動速度が減速され、流出入ポート１３ｃが緩やかに閉塞される。そこで排水側ピストン２１ａが位置Ｐａに到達してから流出入ポート１３ｃが完全に閉塞されて流出入ポート１３ｃと流出ポート１３ａとの連通が遮断されるまでの間、流出入ポート１３ｃの流路面積が漸減して流路抵抗が大きくなるため、流出入ポート１３ｃと流出ポート１３ａとの間に差圧が生じると共に、流路切換装置のシリンダ内に負圧部が生じ、特に排水側ピストン２１ａの一端側端面近傍Ｓの負圧が大きくなる。
【００５４】
このとき、生じた負圧の作用により大気圧の空気が、流体用連通孔１３ｄ、切換用シリンダ２０の他端側にある第２シリンダ室３３ｂ及びロッド内連通流路２２ａを介して、排水側ピストン２１ａの一端側端面近傍Ｓの負圧部に供給されて負圧部の圧力低下が防止され、キャビテーションの発生が抑制される。
【００５５】
この切り換えが完了すると、第１流路切換機構６Ａにおける切換用シリンダ装置１３の流入ポート１３ｂと流出入ポート１３ｃとが連通されて高圧の濃縮海水が膜分離装置５から第１シリンダ装置９Ａに供給されると共に、流出入ポート１３ｃと流出ポート１３ａとの連通が遮断されて、第１シリンダ装置９Ａの圧送工程が開始される。
そして、このとき、まだ圧送工程にある第２シリンダ装置９Ｂの第２ピストン８Ｂがさらに他端側（破線の矢印の方向）に移動して第２位置検出器Ｓ２の位置に到達すると、第２位置検出器Ｓ２から検出信号が制御部本体Ｃ１に送信される。この検出信号を制御部本体Ｃ１が受信すると、制御部本体Ｃ１から第２流路切換機構６Ｂにおける駆動装置１４の第２切換弁１７Ｂに切換信号が送信されて第２切換弁１７Ｂの油圧流路が切り換わる。
【００５６】
第２切換弁１７Ｂの油圧流路が切り換わると、第２流路切換機構６Ｂにおける駆動装置１４が駆動されて切換用シリンダ装置１３の排水側ピストン２１ａ及び供給側ピストン２１ｂが他端側（紙面上方）に移動を開始する。移動開始時点では、第２流路切換機構６Ｂにおける切換用シリンダ装置１３の流出入ポート１３ｃは全開状態であり、膜分離装置５から高圧の濃縮海水が一定流量で第２シリンダ装置９Ｂに流入している。排水側ピストン２１ａが所定の一定速度で他端側（紙面上方）に移動して、流出入ポート１３ｃと流出ポート１３ａとの連通が始まる前の所定の位置Ｑ１ｂに到達したとき、第２流路切換機構６Ｂにおける駆動装置１４の駆動速度が減速される。
【００５７】
駆動装置１４の減速に伴い第２流路切換機構６Ｂにおける切換用シリンダ装置１３の排水側ピストン２１ａの移動速度が減速され、流出入ポート１３ｃが緩やかに開成されて流出入ポート１３ｃと流出ポート１３ａとの連通が始まり、第２シリンダ装置９Ｂの充填工程が開始される。
排水側ピストン２１ａが所定の位置Ｑ１ｂから位置Ｑ２ｂに到達するまでの間は、駆動装置１４が減速された状態で移動し、流出入ポート１３ｃと流出ポート１３ａとが緩やかに連通される。
【００５８】
切換用シリンダ１３の流出入ポート１３ｃと流出ポート１３ａとの連通が開始された直後は流出入ポート１３ｃの流路面積が大きく絞られた状態にあり、流出入ポート１３ｃに作用する高圧濃縮海水の圧力は高圧（一例として６ＭＰａ）で、流出ポート１３ａの圧力は低圧（一例として０〜０．０５ＭＰａ）であるため、流出入ポート１３ｃから切換用シリンダ２０内に高圧濃縮海水が高速（一例として、絞り部の局部流速は最大１００ｍ／ｓ）で噴出されて流出入ポート１３ｃと流出ポート１３ａとの間に差圧が生じると共に切換用シリンダ２０の第１シリンダ室３３ａ内に負圧部が生じる。
【００５９】
このとき、特に切換用シリンダ２０内の排水側ピストン２１ａの一端側端面近傍Ｓの負圧が大きくなるが、この負圧の作用により外部から大気圧の空気が流体用連通孔１３ｄ、切換用シリンダ２０の他端側にある第２シリンダ室３３ｂ及びロッド内連通流路２２ａを介して、排水側ピストン２１ａの一端側端面近傍Ｓの負圧部に供給されて負圧部の圧力低下が防止され、キャビテーションの発生が抑制される。
排水側ピストン２１ａが所定の位置Ｑ２ｂに到達したとき、駆動装置１４の駆動速度が所定の速度に増速される。これに伴い第２流路切換機構６Ｂにおける切換用シリンダ装置１３の排水側ピストン２１ａも減速前の速度に増速されて流出入ポート１３ｃが全開になり、濃縮海水が一定流量で排水管１９に排出される。
【００６０】
このように本実施形態のエネルギー回収装置１では、切換用シリンダ２０の一端側の第１シリンダ室３３ａと他端側の第２シリンダ室３３ｂとを連通させるロッド内連通流路２２ａが形成されていると共に、切換用シリンダ２０の他端側に第２シリンダ室３３ｂと外部とを連通させ大気を導入可能な流体用連通孔１３ｄが形成されているので、充填工程の開始時や終了時に切換用シリンダ２０内に発生した負圧部に大気圧の空気が流体用連通孔１３ｄ及びロッド内連通流路２２ａを介して供給されることで、キャビテーションの発生が抑制される。
【００６１】
次に、本発明におけるエネルギー回収装置の第２実施形態を、図５及び図６に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００６２】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、切換用シリンダ２０の第２シリンダ室３３ｂが流体用連通孔１３ｄを介して外部に直接連通しているのに対し、第２実施形態のエネルギー回収装置では、図５から図６に示すように、切換用シリンダ２０の第２シリンダ室３３ｂが流体用連通孔１３ｄに接続された吸排気弁機構４０を介して外部に連通されている点である。
【００６３】
上記吸排気弁機構４０は、流体用連通孔１３ｄに一端が接続された接続管部４１と、接続管部４１の他端が底部導入口４２ａに接続され流体用連通孔１３ｄから排出される海水を貯留可能な貯留部４２と、貯留部４２の上部に設けられ外部と連通して大気の導入及び排出が可能な上部貫通管４３と、流体用連通孔１３ｄからの海水が貯留部４２内に一定以上流入した際に浮いて上部貫通管４３の下端通気口４３ａを閉塞可能なフロート部材４４と、貯留部４２内に設けられ貯留部４２内の海水が一定未満であるときに底部導入口４２ａから離間させてフロート部材４４を支持するフロート部材支持部４５とを備えている。
【００６４】
なお、上記フロート部材４４は、海水で浮く球体であり、下端通気口４３ａの内径よりも大きな直径を有している。
第２実施形態では、第１シリンダ室３３ａ及び第２シリンダ室３３ｂの内部の圧力が大気圧より高くなると、第２シリンダ室３３ｂ内の空気は流体用連通孔１３ｄを通って吸排気弁機構４０に入り、上部貫通管４３から外部に排出される。また、第１シリンダ室３３ａ及び第２シリンダ室３３ｂの内部の圧力が大気圧より低くなると、外部から空気が上部貫通管４３から吸排気弁機構４０に入り、流体用連通孔１３ｄから第２シリンダ室３３ｂに流入する。さらに、この空気が流体用連通孔１３ｄを通って第１シリンダ室３３ａの負圧部に供給される。
【００６５】
第２シリンダ室３３ｂ内の空気と海水とが混ざった状態の流体が吸排気弁機構４０に流入した場合は、上部貫通管４３から空気が排出された後、吸排気弁機構４０内に設けられたフロート部材４４が、流入した海水の浮力で上昇して上部貫通管４３の下端通気口４３ａを閉塞し、第２シリンダ室３３ｂと外部との連通が遮断される。
なお、上部貫通管４３の下端通気口４３ａは、浮上するフロート部材４４を捉えやすくするために下方に向けて内径が漸次大きくテーパ状に形成されている。また、上部貫通管４３の下端通気口４３ａとフロート部材支持部４５とは、フロート部材４４が浮上した際にフロート部材４４がフロート部材支持部４５の外に出ない程度の間隔を空けて、互いに対向状態に配されている。
【００６６】
このように第２実施形態のエネルギー回収装置では、流体用連通孔１３ｄと外部との間に設けられ大気の流体用連通孔１３ｄ側への導入及び外部への排出が可能であると共に海水の外部への排出を防止可能な吸排気弁機構４０を備えているので、吸排気弁機構４０により空気のみが外部に排出され、液体である海水は外部への排出が規制される。このように海水の外部への排出が規制されるため、排出された海水を回収するための設備を別途設ける必要がなく、装置全体をコンパクトにすることが可能になる。
【００６７】
また、流体用連通孔１３ｄからの海水が貯留部４２内に一定以上流入した際に浮いて上部貫通管４３の下端通気口４３ａを閉塞可能なフロート部材４４と、貯留部４２内に設けられ貯留部４２内の海水が一定未満であるときに底部導入口４２ａから離間させてフロート部材４４を支持するフロート部材支持部４５とを備えているので、海水量に応じたフロート部材４４の上下動によって大気の導入・排出と海水の外部への排出規制とを行うことができる。
【００６８】
すなわち、貯留部４２内に海水が流入しないとき又は貯留部４２内の海水が一定未満であるときは、フロート部材４４が底部導入口４２ａと離れて支持され底部導入口４２ａ下端通気口４３ａが開口していることで、大気の流入及び排出が可能になる。また、貯留部４２内に海水が一定以上流入すると海水の浮力でフロート部材４４が浮いて上昇し、下端通気口４３ａを閉塞し、外部との連通が遮断されて海水の外部への排出を防止することができる。このように簡易な構成で、大気の導入・排出が可能であると共に、海水の外部への排出を規制することが可能になる。
【００６９】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記駆動装置は、上述した構造に限られるものではなく、電動アクチュエータや油圧サーボ弁などを用いて構成しても構わない。
【符号の説明】
【００７０】
１…エネルギー回収装置、２ａ…供給管、２ｂ…送水管、３…淡水管、４…濃縮水管、５…膜分離装置、６Ａ…第１流路切換機構、６Ｂ…第２流路切換機構、７Ａ…第１シリンダ、７Ｂ…第２シリンダ、９Ａ…第１シリンダ装置、９Ｂ…第２シリンダ装置、１０…増圧手段、１１…流路方向規制機構、１３…切換用シリンダ装置、１３ａ…流出ポート、１３ｂ…流入ポート、１３ｃ…流出入ポート、１３ｄ…流体用連通孔、１４…駆動装置、１８…圧油調整機構、１９…濃縮海水の排水管、２０…切換用シリンダ、２１ａ…排水側ピストン、２１ｂ，２２１ｂ…供給側ピストン、２２…切換用ピストンロッド、２３…油圧シリンダ、２４…油圧ピストン、２５…油圧ピストンロッド、２５Ａ…第１油圧ピストンロッド、２５Ｂ…第２油圧ピストンロッド、３３ａ…第１シリンダ室、３３ｂ…第２シリンダ室、４０…吸排気弁機構、４１…接続管部、４２…貯留部、４２ａ…底部導入口、４３…上部貫通管、４４…フロート部材、４５…フロート部材支持部、Ｃ…制御部、Ｃ１…制御部本体、Ｓ１…第１位置検出器、Ｓ２…第２位置検出器
【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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