(57)【要約】【課題】  従来の淡水化装置は、高濃度塩水を海に排出するため自然を破壊してしまう懸念があった。一方、従来の発電方式は浸透圧によってタービン発電機を回転させて発電する方式であるが、海水の塩水濃度（３．５％）が低いため浸透圧が低くなり、実用できる程度の発電を得ることが困難であった。そこで、【解決手段】  本発明の解決手段は、ナノファイバー膜蒸留淡水化装置と浸透圧装置と水流発電機とを組み合わせて、浸透圧装置を使用し、海水から浸透圧を利用して水分を吸い上げ、この水分をナノファイバー膜蒸留淡水化装置で生じた高濃度塩水に移動して高濃度塩水に水分量が増量されるため低濃度塩水となると共に低濃度塩水の流量が増大して水流発電機に送り込むようにして、水流発電機を発電するようにしたもので且つ、海水から水分を吸い上げて残った少しだけ塩分濃度が上がった海水を海に排出するようにしたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高濃度塩水取出し口および低濃度塩水取入れ口を形成したナノファイバー膜蒸留装置と、浸透膜で高濃度塩水流路室および海水流路室とに二分した浸透圧装置とから構成し、ナノファイバー膜蒸留装置の高濃度塩水取出し口と浸透圧装置の高濃度塩水流路室の一側端との間に高濃度塩水流路管を接続し且つ、浸透圧装置の高濃度塩水流路室の他側端とナノファイバー膜蒸留装置の低濃度塩水取入れ口との間に低濃度塩水流路管を接続して設けて、低濃度塩水流路管の途中に配置した水流発電機にて発電するようにしたことを特徴とするナノファイバー膜蒸留法を活用した発電システム。
【請求項２】
浸透圧装置の海水流路室にはナノフィルタを取付けた海水導入管と、海水排出ポンプを取り付けた海水排出管を接続したことを特徴とする請求項１のナノファイバー膜蒸留法を活用した発電システム。
【請求項３】
ナノファイバー膜蒸留装置には淡水排水管を取付けたことを特徴とする請求項１のナノファイバー膜蒸留法を活用した発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ナノファイバー膜蒸留法で海水から淡水を取り除いた後の高濃度塩水を海に放流することで海の環境に悪影響を与えないようにした方式であり、且つ高濃度塩水を利用した浸透圧発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  一般に、海水の淡水化法としては、従来から逆浸透膜法、多段フラッシュ法が実施されている。これらの淡水化装置は、海水（３．５％）から淡水を抽出するため高濃度塩水（７％〜１０％）を生成される。この高濃度塩水を海に排出されることで、周辺の生態系に大きなダメージを与えてしまう。このため、下水処理場などから排出される水を利用して海水と同程度まで薄めてから海に排出するなどが実施されているが多くの場所では海に排出し自然を破壊している。【０００３】  一方、浸透膜を利用した発電方法が研究されている。これは、河川から淡水を取水するとともに、海から海水を取水し、浸透膜を用いて淡水を海水に浸透させ、淡水が浸透する過程で生じる浸透圧によってタービン発電機を回転させて発電する方式である。【０００４】  しかしながら、海水の塩水濃度（３．５％）が低いため浸透圧が低いため、実用できる程度の発電を得ることが困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  以上の課題を解決したもので、本発明の目的は、ナノファイバー膜蒸留淡水化装置が生成した高濃度塩水を利用した浸透圧装置を利用して海に排出することなく海の環境に悪影響を与えないようにしたものである。【０００６】  本発明のもう一つの目的は、ナノファイバー膜蒸留淡水化装置が生成した高濃度の塩水を利用した浸透圧装置が発生する浸透圧を利用して発電をしたものである。【０００７】  本発明のもう一つの目的は、ナノファイバー膜淡水化蒸留装置と浸透圧装置の間で高濃度塩水が触媒として働き不純物が混入しないためメンテナンスフリーを実現したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明の第１の解決手段は、ナノファイバー膜蒸留淡水化装置を使用することでこれまでの淡水化装置が生成できる塩水濃度が７％〜１０％であったものを２５％程度まで塩水濃度を引き上げることができるようになったことである。【０００９】  本発明の第２の解決手段は、浸透圧装置を使用し、海水から浸透圧を利用して淡水を吸い上げるようにしたことである。【００１０】  本発明の第３の解決手段は、浸透圧による海水からの淡水の吸い上げ量を安定的に保つために海水（３．５％）を海から引き込み速やかに海に戻す循環をさせたことである。【００１１】  本発明の第４の解決手段は、浸透膜に海水に含まれる有機物やコンタミによる目詰まりをナノフィルターによって除去したことである。【００１２】  本発明の第５の解決手段は、浸透膜によって吸い上げた淡水によって高濃度塩水が低濃度塩水になることによる体積膨張による低濃度塩水によってタービン発電機を回すことによって発電したことである。
【発明の効果】
【００１３】（１）ナノファイバー膜蒸留淡水化装置で生成された高濃度塩水を海に排出することのなく、浸透圧装置間で循環させることで海などの環境に悪影響を与えることがない。
（２）ナノファイバー膜蒸留装置で生成された高濃度塩水を海に排出することなく、浸透圧装置にて海水から淡水を吸い上げ。低濃度海水に変化して、水流発電機の発電用水として利用したので有効活用が図れる。
（３）高濃度塩水は、ナノファイバー膜蒸留淡水化装置を浸透圧装置間を触媒として循環をするためコンタミの混入がないためメンテナンフリーの構造にすることができる。
（４）ランニングコストが極めて安くできる。
（５）設備が簡単で投資金額が少ない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ナノファイバー膜蒸留法を活用した発電システムの一例を示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  以下、本発明の実施形態にについて図１に基づいて説明する。
【実施例】１はナノファイバー膜蒸留装置で、この装置１には高濃度塩水取出し口２と低濃度塩水取入れ口３が形成されている。４は淡水排水管でナノファイバー膜蒸留装置１のナノ蒸気透過膜（図示せず）を透過した淡水を回収するようになっている。５は浸透圧装置で、浸透圧装置５は浸透膜６で隔離形成された高濃度塩水流路室７と海水流路室８とに二分されている。高濃度塩水取出し口２には高濃度塩水流路管９が取り付けられ、この高濃度塩水流路管９は途中、高濃度塩水送給ポンプ１０を介在して高濃度塩水流路室７の一側端に接続されている。また、高濃度塩水流路室７の他側端には低濃度塩水流路管１１が取り付けられ、途中に水流発電機１２を介在して低濃度塩水取入れ口３に接続されている。海水流路室８には海水を取り込む海水導入管１３が取り付けられている。さらに、この海水導入管１３にはナノフィルタ１４がとりつけられている。
さらに、海水流路室８の下端には、海水排出ポンプ１５を介在して少しだけ塩分濃度が上がった海水を海に排出する海水排出管１６が接続されている。【００１６】  ここで、ナノファイバー膜蒸留装置１の本体は溶融電界紡糸法で繊維径が１００ｎｍ〜１μｍのナノファイバーからなる薄い層を積層してマット形状に形成したナノ蒸気透過膜で内部が仕切られ、ナノ蒸気透過膜を介して海水中の水分を気化させ透過した蒸気を淡水に変化させる構造となっている。【００１７】  さらに、水流発電機１２は低濃度塩水給水管１１から送給された低濃度塩水の圧力でタービンを回転させ発電できるようになっている。【００１８】  浸透圧装置５の浸透膜６はナノフィルタ製疎水性多孔質膜でＰＴＦＥを延伸加工したフイルムとポリウレタンポリマーを複合化して製作されている。そして、ナノフィルタ製疎水性多孔質膜には、疎水性、透湿性、耐久性のある機能を保持している。【００１９】  さらに、ナノフィルタ１４は、不織布あるいは織布からなる基材に、溶融電界紡糸法により繊維径が１００ｎｍ〜１μのナノファイバーからなる薄い層を積層してフィルタ形状にしたもので、海水導入管１３に取り付けられ、海水中に含まれる有機物やごみなどを除去して、浸透膜７の目詰まりを防止したものである。【００２０】本発明は上記のような発電システムから構成されているので、その作用効果について説明する。【００２１】  まず、海水排出ポンプ１５を駆動することによって、海水は海水導入管１３から取り入れられを、ナノフィルタ１４を経由して浸透圧装置５の海水流路室８へ送り込まれる。一方、高濃度塩水送給ポンプ１０の駆動によりナノファイバー膜蒸留装置１で生成した高濃度塩水が浸透圧装置５の高濃度塩水流路室７に送り込まれる。これにより、高濃度塩水流路室７内の高濃度塩水と海水流路室８の海水とが浸透膜７を介して接触するようになる。【００２２】  ここで、本発明の場合、ナノファイバー膜蒸留装置１を使用することで、従来の淡水化装置が生成できる塩水濃度が７％〜１０％であったものを２５％程度まで塩水濃度を引き上げることができるようにしたので、従来にない大きな塩分濃度差を生じることができ、その分、浸透膜７を透過する海水中の水分量が増加する。【００２３】  次に、浸透膜７を透過した水分によって高濃度塩水が低濃度塩水に変化すると共に低濃度塩水は数倍の流量に膨れ上がり、体積膨張による低濃度塩水となる。【００２４】  そして、体積膨張した低濃度塩水は低濃度塩水管１１を流下して水流発電機１２に送り込まれる。ここで、水流発電機１２に送り込まれた圧力エネルギーが高まった低濃度塩水の圧力エネルギーはタービンの回転エネルギーに変換され発電が生じる。このように、ナノファイバー膜蒸留装置１で生成した高濃度塩水を海に排出することなく、低濃度塩水に変化して、水流発電機１２の発電用水として利用して有効活用が図れるようにしたものである。【００２５】  さらに、水流発電機１２で使用された低濃度塩水はナノファイバー膜蒸留装置１内に戻され、ナノ蒸気透過膜の作用により低濃度塩水中の水分が透過され高濃度塩水として再び使用される。【００２６】  一方、浸透膜７の作用で水分が除去され少しだけ塩分濃度の上がった海水を海水排出ポンプ１５により海水排出管１６を経由して海水へ排出するようにしたので海などへの環境に悪影響を与えることがない。
また、浸透圧装置を使用し、浸透圧による海水からの淡水の吸い上げ量を安定的に保つために海水（３．５％）を海から引き込み速やかに海に戻す循環をさせたことである。【００２７】  さらに、高濃度塩水は、ナノファイバー膜蒸留淡水化装置を浸透圧装置間に触媒として循環できるようにしたためコンタミの混入がないためメンテナンフリーの構造としたものである。【００２８】  なお、本発明は前記実施形態そのままに限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化でき、また前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】  従来の淡水化装置は、高濃度塩水を海に排出するため自然を破壊してしまう懸念があった。一方、従来の発電方式は浸透圧によってタービン発電機を回転させて発電する方式であるが、海水の塩水濃度（３．５％）が低いため浸透圧が低くなり、実用できる程度の発電を得ることが困難であった。そこで、本発明は、ナノファイバー膜蒸留淡水化装置と浸透圧装置と水流発電機とを組み合わせて従来の問題点を解消したもので、産業上極めて利用価値の高いものである。
【符号の説明】
【００３０】１・・・ナノファイバー膜蒸留装置      ２・・・高濃度塩水取出し口
３・・・低濃度塩水取入れ口              ４・・・淡水排水管
５・・・浸透圧装置      ６・・・浸透膜        ７・・高濃度塩水流路室・
８・・・海水流路室      ９・・・高濃度塩水流路管
１０・・・高濃度塩水送給ポンプ      １１・・・低濃度塩水流路管
１２・・・水流発電機        １３・・・海水導入管
１４・・・ナノフィルタ      １５・・・海水排出ポンプ
１６・・・海水排出管
【図１】
2015021490.tif 000003