(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体と第２流体との間で圧力を交換する圧力交換装置であって、
一端側から第１流体が流入及び流出する第１流路と前記一端側から第２流体が流入及び流出する第２流路とが配設された圧力伝達部と、
第１流体を前記第１流路に案内する第１流体流入路と、第１流体との間で圧力交換された第２流体を前記第２流路から案内する第２流体流出路と、第２流体を前記第２流路に案内する第２流体流入路と、第２流体との間で圧力交換された第１流体を前記第１流路から案内する第１流体流出路とが形成され、前記圧力伝達部の一端側に設けられた第１側方部材と、
前記圧力伝達部の他端側に設けられた第２側方部材と、
前記圧力伝達部を保持する保持部材と、を備え、
前記圧力伝達部が前記保持部材を介して前記第１側方部材と前記第２側方部材との間で回転可能に挟持されて圧力交換部が形成され、
第１流体及び第２流体を供給または排出する第１流体流入口と第１流体流出口と第２流体流入口と第２流体流出口とを備えた第１エンドカバーを前記第１側方部材に隣接して備え、
前記圧力交換部は一端側に前記第１エンドカバーと他端側に第２エンドカバーとを備えたケーシングに収容され、前記第２側方部材側から前記圧力交換部が挿脱自在に構成されている圧力交換装置。
【請求項２】
前記圧力伝達部は前記第１流路と第２流路が回転軸心周りに貫通して配設された回転体であり、
前記第１側方部材の第１流体流入路と第２流体流出路と第２流体流入路と第１流体流出路とが厚み方向に形成されている請求項１記載の圧力交換装置。
【請求項３】
圧力交換前の第１流体を供給する第１流体供給管、圧力交換後の第１流体を回収する第１流体回収管、圧力交換前の第２流体を供給する第２流体供給管、及び圧力交換後の第２流体を回収する第２流体回収管が互いに並列に配置され、
各回収管及び各供給管と接続する第１流体流入口と第１流体流出口と第２流体流入口と第２流体流出口を一端側に備え、他端側に圧力交換部が挿脱自在に構成されている請求項１または２記載の圧力交換装置が、前記回収管または供給管に沿って複数台配列され、当該接続状態で前記圧力交換装置の他端側から前記圧力交換部が挿脱自在に配置されている圧力交換ユニット。
【請求項４】
前記第１流体供給管、前記第１流体回収管、前記第２流体供給管、及び前記第２流体回収管が横姿勢で配置され、各圧力交換装置の圧力交換部が縦方向に挿脱自在に配置されている請求項３記載の圧力交換ユニット。
【請求項５】
前記第１流体供給管、前記第１流体回収管、前記第２流体供給管、及び前記第２流体回収管が縦姿勢で配置され、各圧力交換装置の圧力交換部が横方向に挿脱自在に配置されている請求項３記載の圧力交換ユニット。
【請求項６】
請求項３から５の何れかに記載の圧力交換ユニットに取り付けられた圧力交換装置の点検方法であって、
前記圧力交換装置は前記圧力交換部を収容するケーシングと前記圧力交換装置の他端側に前記ケーシングを閉止する第２エンドカバーを有して構成され、
各供給管及び回収管と、前記第１流体流入口、前記第１流体流入口、前記第２流体流入口、前記第２流体流出口のそれぞれが接続された状態で、前記圧力交換装置の他端側に取り付けられた第２エンドカバーを取り外し、前記圧力交換装置から前記圧力交換部を離脱して、前記圧力交換装置を点検する圧力交換装置の点検方法。
【請求項７】
前記圧力交換装置は、
一端側から第１流体が流入及び流出する第１流路と前記一端側から第２流体が流入及び流出する第２流路とが配設された回転体と、
第１流体を前記第１流路に案内する第１流体流入路と、第１流体との間で圧力交換された第２流体を前記第２流路から案内する第２流体流出路と、第２流体を前記第２流路に案内する第２流体流入路と、第２流体との間で圧力交換された第１流体を前記第１流路から案内する第１流体流出路とが形成された第１側方部材と、
前記回転体を第１側方部材との間で保持部材を介して挟持する第２側方部材と、
前記回転体を貫通し、前記第１側方部材と前記第２側方部材の支持部で支持された支軸とで形成された前記圧力交換部と、
前記圧力交換部を収容するケーシングと、
前記第１側方部材に隣接して各流入口、流出口を有し、前記ケーシングと連結する第１エンドカバーと、
前記第２側方部材に隣接して前記ケーシングと連結する第２エンドカバーと、を有して構成され、
各供給管及び回収管と前記第１流体流入口、前記第１流体流入口、前記第２流体流入口、前記第２流体流出口がそれぞれ前記第１エンドカバーに接続された状態で、前記第２エンドカバーを取り外し、
前記支軸に備えた装着部に治具を装着し、前記治具により前記ケーシングから前記圧力交換部を離脱して、
前記圧力交換装置を点検する請求項６記載の圧力交換装置の点検方法。
【請求項８】
圧力交換前の第１流体を供給する第１流体供給管、圧力交換後の第１流体を回収する第１流体回収管、圧力交換前の第２流体を供給する第２流体供給管、及び圧力交換後の第２流体を回収する第２流体回収管が互いに並列に配置され、
各回収管及び各供給管と接続する第１流体流入口と第１流体流出口と第２流体流入口と第２流体流出口を一端側に備え、
他端側に圧力交換部が挿脱自在に構成されている圧力交換装置が、前記回収管または供給管に沿って複数台配列され、
当該接続状態で前記圧力交換装置の他端側から圧力交換部が挿脱自在に配置されている圧力交換ユニットに取り付けられた圧力交換装置の点検方法であって、
前記圧力交換装置は前記圧力交換部を収容するケーシングと前記圧力交換装置の他端側に前記ケーシングを閉止する第２エンドカバーを有して構成され、
各供給管及び回収管と、前記第１流体流入口、前記第１流体流入口、前記第２流体流入口、前記第２流体流出口のそれぞれが接続された状態で、前記圧力交換装置の他端側に取り付けられた第２エンドカバーを取り外し、前記圧力交換装置から前記圧力交換部を離脱して、前記圧力交換装置を点検する圧力交換装置の点検方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１流体と第２流体との間で圧力を交換する圧力交換装置、圧力交換ユニット、及び圧力交換装置の点検方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
逆浸透膜装置を用いる海水淡水化施設では、逆浸透膜装置から排水される高圧濃縮流体である高圧濃縮海水がもつ余剰圧力を、逆浸透膜装置に給水される被濃縮流体である低圧海水の昇圧に利用する圧力交換装置が設けられている。
【０００３】
図１９に示すように、特許文献１には、管状の圧力伝達部が回転軸心周りに複数本配設されたロータ８５を備えた圧力交換装置８０が記載されている。
【０００４】
該圧力交換装置８０は、ロータ８５の回転に伴って、高圧入口側ポート８２へ供給される高圧濃縮海水と低圧入口側ポート８１へ供給される低圧海水とを圧力伝達部で接触させて、高圧濃縮海水の圧力によって昇圧した低圧海水を、高圧出口側ポート８３から高圧海水として排水し、低圧入口側ポート８１へ供給される低圧海水によって前記圧力を伝達し終えた低圧濃縮海水を低圧出口側ポート８４から排水するように構成されている。
【０００５】
図２０（ａ），（ｂ）には、このような圧力交換装置８０の複数台が組み込まれた圧力交換ユニット９０が示されている。圧力交換ユニット９０は、圧力交換前の高圧流体を供給する高圧流体供給ヘッダー管９１、圧力交換後の低圧流体を回収する低圧流体回収ヘッダー管９２、圧力交換前の低圧流体を供給する低圧流体供給ヘッダー管９３、及び圧力交換後の高圧流体を回収する高圧流体回収ヘッダー管９４が互いに軸心が平行姿勢で配置され、各ヘッダー管９１，９２，９３，９４に沿って複数台の圧力交換装置８０が縦姿勢でラックに支持され、各圧力交換装置８０の高圧入口側ポート８２、低圧出口側ポート８４、低圧入口側ポート８１、及び高圧出口側ポート８３のそれぞれが、ジョイント機構を介して高圧流体供給ヘッダー管９１、低圧流体回収ヘッダー管９２、低圧流体供給ヘッダー管９３、及び高圧流体回収ヘッダー管９４と接続されている。
【０００６】
大量の海水を淡水化処理する大型の海水淡水化施設の圧力交換ユニットには、多数の圧力交換装置が組み込まれており、このような圧力交換装置は、定期的に保守点検作業を行う必要がある。その際には圧力交換装置と各ヘッダー管とのジョイント機構を各々取り外した後に、圧力交換装置をチェーンブロック等の揚重装置で支持しながらラックから離脱し、その後人手で分解して点検清掃するという作業が必要で、更に点検清掃後には、逆の手順で圧力交換装置を組み立てて、ラックに収容し、さらに圧力交換装置と各ヘッダー管とを連結する作業が必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９１８０９０３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような圧力交換装置は、通常７０〜８０ｋｇの重量物であり、圧力交換ユニットから圧力交換装置を取り外して点検清掃し、再度圧力交換ユニットに組み付ける作業は非常に煩雑で手間が掛かるという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、保守点検作業が極めて容易な圧力交換装置、圧力交換ユニット、及び圧力交換装置の点検方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明による圧力交換装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載したとおり、第１流体と第２流体との間で圧力を交換する圧力交換装置であって、一端側から第１流体が流入及び流出する第１流路と前記一端側から第２流体が流入及び流出する第２流路とが配設された圧力伝達部と、第１流体を前記第１流路に案内する第１流体流入路と、第１流体との間で圧力交換された第２流体を前記第２流路から案内する第２流体流出路と、第２流体を前記第２流路に案内する第２流体流入路と、第２流体との間で圧力交換された第１流体を前記第１流路から案内する第１流体流出路とが形成され、前記圧力伝達部の一端側に設けられた第１側方部材と、前記圧力伝達部の他端側に設けられた第２側方部材と、前記圧力伝達部を保持する保持部材と、を備え、前記圧力伝達部が前記保持部材を介して前記第１側方部材と前記第２側方部材との間で回転可能に挟持されて圧力交換部が形成され、第１流体及び第２流体を供給または排出する第１流体流入口と第１流体流出口と第２流体流入口と第２流体流出口とを備えた第１エンドカバーを前記第１側方部材に隣接して備え、前記圧力交換部は一端側に前記第１エンドカバーと他端側に第２エンドカバーとを備えたケーシングに収容され、前記第２側方部材側から前記圧力交換部が挿脱自在に構成されている点にある。
【００１１】
上述の構成によれば、第１エンドカバーに形成した第１流体流入口と第１流体流出口と第２流体流入口と第２流体流出口を介して外部との間で第一流体及び第二流体の供給または回収を行なうように構成できるので、圧力交換装置を保守点検する際に、外部との間で第一流体及び第二流体の供給または回収を行なうための配管を取り外すことなく、第２側方部材側から内部に収容された圧力交換部を離脱させることができ、極めて容易に保守作業を行うことができる。
【００１２】
本発明による圧力交換装置の第二の特徴構成は、同請求項２に記載したとおり、上述の第一特徴構成に加えて、前記圧力伝達部は前記第１流路と第２流路が回転軸心周りに貫通して配設された回転体であり、前記第１側方部材の第１流体流入路と第２流体流出路と第２流体流入路と第１流体流出路とが厚み方向に形成されている点にある。
【００１３】
上述の構成によれば、ケーシングから第２エンドカバーを取り外すことにより、ケーシングから圧力交換部を離脱させることができる。
【００１４】
本発明による圧力交換ユニットの第一の特徴構成は、同請求項３に記載したとおり、圧力交換前の第１流体を供給する第１流体供給管、圧力交換後の第１流体を回収する第１流体回収管、圧力交換前の第２流体を供給する第２流体供給管、及び圧力交換後の第２流体を回収する第２流体回収管が互いに並列に配置され、
各回収管及び各供給管と接続する第１流体流入口と第１流体流出口と第２流体流入口と第２流体流出口を一端側に備え、他端側に圧力交換部が挿脱自在に構成されている上述の第一または第二の特徴構成を備えた圧力交換装置が、前記回収管または供給管に沿って複数台配列され、当該接続状態で前記圧力交換装置の他端側から前記圧力交換部が挿脱自在に配置されている点にある。
【００１５】
第１流体流入口、第１流体流出口、第２流体流入口、及び第２流体流出口のそれぞれが各回収管及び各供給管に接続された状態で、圧力交換装置の他端側から圧力交換部が挿脱自在に、つまり、圧力交換部を離脱させるときに干渉するような部材がないように圧力交換装置が配置されているので、圧力交換装置の他端側から圧力交換部を容易に離脱させることができ、極めて容易に保守作業を行うことができる。
【００１６】
本発明による圧力交換ユニットの第二の特徴構成は、同請求項４に記載したとおり、上述の第一特徴構成に加えて、前記第１流体供給管、前記第１流体回収管、前記第２流体供給管、及び前記第２流体回収管が横姿勢で配置され、各圧力交換装置の圧力交換部が縦方向に挿脱自在に配置されている点にある。
【００１７】
圧力交換部が縦方向に挿脱自在に配置されているため、単に圧力交換装置から圧力交換部を上方または下方に抜き取れば、直ちに圧力交換部の保守点検作業が行える。
【００１８】
本発明による圧力交換ユニットの第三の特徴構成は、同請求項５に記載したとおり、上述の第一特徴構成に加えて、前記第１流体供給管、前記第１流体回収管、前記第２流体供給管、及び前記第２流体回収管が縦姿勢で配置され、各圧力交換装置の圧力交換部が横方向に挿脱自在に配置されている点にある。
【００１９】
圧力交換部が横方向に挿脱自在に配置されているため、単に圧力交換装置から圧力交換部を横に抜き取れば、直ちに圧力交換部の保守点検作業が行える。
【００２０】
本発明による圧力交換装置の点検方法の第一の特徴構成は、同請求項６に記載したとおり、上述の第一から第三の何れかの特徴構成を備えた圧力交換ユニットに取り付けられた圧力交換装置の点検方法であって、前記圧力交換装置は前記圧力交換部を収容するケーシングと前記圧力交換装置の他端側に前記ケーシングを閉止する第２エンドカバーを有して構成され、各供給管及び回収管と、前記第１流体流入口、前記第１流体流入口、前記第２流体流入口、前記第２流体流出口のそれぞれが接続された状態で、前記圧力交換装置の他端側に取り付けられた第２エンドカバーを取り外し、前記圧力交換装置から前記圧力交換部を離脱して、前記圧力交換装置を点検する点にある。
【００２１】
上述の構成によれば、ケーシングの他端側に取り付けられた第２エンドカバーを取り外せば、ケーシングから圧力交換部を容易に離脱し、直ちに圧力交換装置の保守点検作業が行なえる。
【００２２】
本発明による圧力交換装置の点検方法の第二の特徴構成は、同請求項７に記載したとおり、上述の第一の特徴構成に加えて、前記圧力交換装置は、一端側から第１流体が流入及び流出する第１流路と前記一端側から第２流体が流入及び流出する第２流路とが配設された回転体と、第１流体を前記第１流路に案内する第１流体流入路と、第１流体との間で圧力交換された第２流体を前記第２流路から案内する第２流体流出路と、第２流体を前記第２流路に案内する第２流体流入路と、第２流体との間で圧力交換された第１流体を前記第１流路から案内する第１流体流出路とが形成された第１側方部材と、前記回転体を第１側方部材との間で保持部材を介して挟持する第２側方部材と、前記回転体を貫通し、前記第１側方部材と前記第２側方部材の支持部で支持された支軸とで形成された前記圧力交換部と、前記圧力交換部を収容するケーシングと、前記第１側方部材に隣接して各流入口、流出口を有し、前記ケーシングと連結する第１エンドカバーと、前記第２側方部材に隣接して前記ケーシングと連結する第２エンドカバーと、を有して構成され、各供給管及び回収管と前記第１流体流入口、前記第１流体流入口、前記第２流体流入口、前記第２流体流出口がそれぞれ前記第１エンドカバーに接続された状態で、前記第２エンドカバーを取り外し、前記支軸に備えた装着部に治具を装着し、前記治具により前記ケーシングから前記圧力交換部を離脱して、前記圧力交換装置を点検する点にある。
【００２３】
ケーシングの他端側に取り付けられた第２エンドカバーを取り外せば、回転体を貫通し、第１側方部材と第２側方部材の支持部で支持された支軸に対して、第２側方部材側の支持部に備えた装着部が露出するので、当該装着部に治具を装着して筒状ケーシングから圧力交換部を離脱させれば、直ちに圧力交換装置の保守点検作業が行える。例えば、各圧力交換装置の筒状ケーシングに収容された圧力交換部が縦方向に挿脱自在に配置されている場合には、装着部にクレーン牽引治具を装着することにより、容易に圧力交換部を吊り上げることができる。
【００２４】
本発明による圧力交換装置の点検方法の第三の特徴構成は、同請求項８に記載したとおり、圧力交換前の第１流体を供給する第１流体供給管、圧力交換後の第１流体を回収する第１流体回収管、圧力交換前の第２流体を供給する第２流体供給管、及び圧力交換後の第２流体を回収する第２流体回収管が互いに並列に配置され、各回収管及び各供給管と接続する第１流体流入口と第１流体流出口と第２流体流入口と第２流体流出口を一端側に備え、他端側に圧力交換部が挿脱自在に構成されている圧力交換装置が、前記回収管または供給管に沿って複数台配列され、当該接続状態で前記圧力交換装置の他端側から圧力交換部が挿脱自在に配置されている圧力交換ユニットに取り付けられた圧力交換装置の点検方法であって、前記圧力交換装置は前記圧力交換部を収容するケーシングと前記圧力交換装置の他端側に前記ケーシングを閉止する第２エンドカバーを有して構成され、各供給管及び回収管と、前記第１流体流入口、前記第１流体流入口、前記第２流体流入口、前記第２流体流出口のそれぞれが接続された状態で、前記圧力交換装置の他端側に取り付けられた第２エンドカバーを取り外し、前記圧力交換装置から前記圧力交換部を離脱して、前記圧力交換装置を点検する点にある。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したとおり、本発明によれば、保守点検作業が極めて容易な圧力交換装置、圧力交換ユニット、及び圧力交換装置の点検方法を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】海水淡水化施設の概略フロー図
【図２】圧力交換装置を説明する断面図
【図３】圧力交換ユニットの平面図
【図４】圧力交換ユニットの正面図
【図５】圧力交換ユニットの側面図
【図６】（ａ）は別実施例を示す圧力交換ユニットの平面図、（ｂ）は同正面図
【図７】（ａ）は別実施例を示す圧力交換ユニットの平面図、（ｂ）は同正面図
【図８】（ａ）は別実施例を示す圧力交換ユニットの平面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同側面図
【図９】（ａ）は別実施例を示す圧力交換ユニットの平面図、（ｂ）は同正面図
【図１０】（ａ）は別実施例を示す圧力交換ユニットの平面図、（ｂ）は同正面図
【図１１】回転体の説明図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は背面図
【図１２】第１側方部材の説明図であって（ａ）は正面図、（ｂ）は断面概略図、（ｃ）は背面図
【図１３】第２側方部材の説明図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ線断面図、（ｃ）は背面図
【図１４】（ａ）は図４（ｃ）に示す第１流体流入路のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図４（ｃ）に示す第２流体流出路のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は図４（ｃ）に示す第２流体流入路のＣ−Ｃ線断面図、（ｄ）は図４（ｃ）に示す第１流体流出路のＤ−Ｄ線断面図
【図１５】回転体に形成された各流路と第１側方部材に形成された各流入路及び各流出路の位置を示す説明図
【図１６】封止部材の説明図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面概略図、（ｃ）は背面図
【図１７】別実施形態を示す圧力交換ユニットの平面図
【図１８】別実施形態を示す圧力交換装置の断面図
【図１９】従来の圧力交換装置の説明図
【図２０】（ａ）は従来の圧力交換ユニットの斜視図、（ｂ）は同正面図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明による圧力交換装置、圧力交換ユニット、及び圧力交換装置の点検方法を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１に示すように、海水淡水化施設は、海水中の夾雑物を取り除く前処理部１と、前処理部１で前処理された海水を貯留するろ過海水槽２と、ろ過海水槽２に貯留された海水を保安フィルターに供給する供給ポンプ３と、逆浸透膜装置６の詰まりを防止するため海水中の微細な異物を除去する保安フィルター４と、保安フィルター４を通過した海水を昇圧する高圧ポンプ５と、昇圧された海水が供給される逆浸透膜装置６を備えている。逆浸透膜装置６によって海水中の各種塩類が除去され、飲料用水や工業用水等として利用できるように淡水化される。
【００２９】
逆浸透膜装置６は、浸透膜の一方側の海水に圧力をかけることにより、逆浸透膜の他方側に海水中の各種塩類が除去された淡水を染み出させる装置であり、ろ過するためには、海水を浸透圧以上の所定の圧力にする必要がある。
【００３０】
逆浸透膜装置６は、供給された海水のすべてを淡水化できるものではない。例えば、逆浸透膜装置６に供給される海水のうち４０％は淡水化されて排水されるが、残りの６０％は淡水化されずに非常に圧力の高い高圧濃縮海水として排水される。
【００３１】
そこで、逆浸透膜装置６から排水される高圧濃縮海水のもつ余剰圧力を有効なエネルギーとして回収して利用する圧力交換装置１０を備えている。
【００３２】
ろ過海水槽２から逆浸透膜装置６に供給される海水のうち、４０％は高圧ポンプ５で浸透圧以上の所定の圧力、例えば、６．９ＭＰａまで昇圧される。逆浸透膜装置６に供給される残りの６０％の海水（以下、「低圧海水」と記す）は、圧力交換装置１０が逆浸透膜装置６から排水される高圧濃縮海水から回収した余剰圧力（６．７５ＭＰａ）と、ブースターポンプ７により６．９ＭＰａまで昇圧される。
【００３３】
つまり、圧力交換装置１０は、逆浸透膜装置６から排水される高圧濃縮海水Ｈｉの圧力により、被濃縮流体である低圧海水Ｌｉを昇圧して、高圧海水Ｈｏとしてブースターポンプ７を経由して逆浸透膜装置６に供給するとともに、圧力交換装置１０に供給される低圧海水Ｌｉにより前記圧力が回収された後の低圧濃縮海水Ｌｏを排水する圧力交換処理を行なう。
【００３４】
このように、圧力交換装置１０は、逆浸透膜装置６から排水される高圧濃縮海水Ｈｉの余剰圧力を捨てることなく逆浸透膜装置６に供給される低圧海水Ｌｉの昇圧に利用して、逆浸透膜装置６でのろ過に必要な圧力の一部を補うので、海水淡水化施設全体のエネルギー効率が向上する。
【００３５】
図２に示すように、圧力交換装置１０は、一端側が第１エンドカバー１４で封止され、他端側が第２エンドカバー１５で封止された筒状ケーシング１３と、筒状ケーシング１３に収容された圧力交換部５０を備えている。
【００３６】
圧力交換部５０は、第１エンドカバー１４に対向配置された第１側方部材２０と、第２エンドカバー１５に対向配置された第２側方部材３０と、それら側方部材２０，３０で挟持された筒状の保持部材１１と、第１側方部材２０及び第２側方部材３０の対向面側の中央部に突出形成された軸部２０ａ，３０ｂに支持された圧力伝達部として機能する回転体４０とで構成されている。
【００３７】
回転体４０には、一端側から第１流体が流入及び流出する第１流路４１と、同じく一端側から第２流体が流入及び流出する複数の第２流路４２とが他端側で連通可能に回転軸心周りに放射状に複数本配設されている。
【００３８】
第１側方部材２０には、第１流体を第１流路４１に案内する第１流体流入路２１と、第１流体との間で圧力交換された第２流体を第２流路４２から案内する第２流体流出路２２と、第２流体を第２流路４２に案内する第２流体流入路２３と、第２流体との間で圧力交換された第１流体を第１流路４１から案内する第１流体流出路２４とが厚み方向に形成されている。
【００３９】
第２側方部材３０には、回転体４０の回転に伴って回転体４０の他端側で第１流路４１と第２流路４２を連通する連通路３１，３２，３３，３４が形成されている。
【００４０】
回転体４０の回転に伴って第１流路４１と第２流路４２とを連通路３１，３２または連通路３３，３４で連通することによって、第１流体流入口２５を介して第１流体流入路２１から第１流路４１に供給された高圧の第１流体と、第２流体流入口２７を介して第２流体流入路２３から第２流路４２に供給された低圧の第２流体との間で圧力交換が行なわれ、その結果、高圧の第２流体が第２流体流出路２２を介して第２流体流出口２６から流出する一方で、低圧の第１流体が第１流体流出路２４を介して第１流体流出口２８から流出する。
【００４１】
つまり、逆浸透膜装置から排水される高圧濃縮流体が第１流体として第１流体流入口２５から第１流体流入路２１に供給され、被濃縮流体、即ち海水が第２流体として第２流体流入口２７から第２流体流入路２３に供給される。
【００４２】
図３から図５に示すように、圧力交換ユニット６０は、上下２段に設置された架台７０に組み込まれている。架台７０の上段に圧力交換前の第１流体を供給する第１流体供給ヘッダー管６１、圧力交換後の第２流体を回収する第２流体回収ヘッダー管６４が固定され、架台７０の下段に圧力交換前の第２流体を供給する第２流体供給ヘッダー管６３、及び圧力交換後の第１流体を回収する第１流体回収ヘッダー管６２が固定されている。第１流体供給ヘッダー管６１及び第２流体供給ヘッダー管６３が流体供給管として機能し、第１流体回収ヘッダー管６２と第２流体回収ヘッダー管６４が流体回収管として機能する。
【００４３】
各ヘッダー管６１，６２，６３，６４は並列して（図３から図５では、互いに軸心が平行姿勢となるように）配置され、各ヘッダー管６１，６２，６３，６４に沿って上述した圧力交換装置１０が複数台（図面では４台×２列）配列されるように架台７０の上段に固定され、各ヘッダー管６１，６２，６３，６４に第１流体流入管５１、第１流体流出管５２、第２流体流入管５３、及び第２流体流出管５４のそれぞれが接続されている。
【００４４】
第１流体流入管５１は第１流体供給ヘッダー管６１と第１流体流入口２５を接続するための配管であり、第１流体流出管５２は第１流体回収ヘッダー管６２と第１流体流出口２８を接続するための配管であり、第２流体流入管５３は第２流体供給ヘッダー管６３と第２流体流入口２７を接続するための配管であり、第２流体流出管５４は第２流体回収ヘッダー管６４と第２流体流出口２６を接続するための配管である。各配管５１，５２，５３，５４には、各ヘッダー管６１，６２，６３，６４との接続部と管軸心を合わせて接続するための連結管が介挿されている。尚、接続部と管軸心とが容易に整合可能な場合には、連結管は必須ではなく、連結管を不要とすると圧力交換ユニット６０の一層の小型化を図ることができる。
【００４５】
第１流体供給ヘッダー管６１、第１流体回収ヘッダー管６２、第２流体供給ヘッダー管６３、及び第２流体回収ヘッダー管６４が横姿勢で配置され、圧力交換装置１０の一端側、つまり第１エンドカバー１４側が下方を向き、圧力交換装置１０の他端側、つまり第２エンドカバー１５側が上方を向く縦姿勢で配置されている。
【００４６】
図２に示すように、圧力交換部５０は、第１側方部材２０と第２側方部材３０に両端を支持された支軸４３を備え、支軸４３に貫通され、回転体４０の両端部で回転体４０を回転自在に支持する軸部４８ａ，４８ｂが、第１及び第２側方部材２０，３０の対向面側に突出するように、第１及び第２側方部材２０，３０と一体に形成されている。
【００４７】
六角ボルトで構成される支軸４３は、第２側方部材３０から第１側方部材２０に向けて挿入され、第１側方部材２０側でナットによって締付固定されている。第２側方部材３０の上端部中央には六角ボルトの頭部を収容可能な深さの凹部３０ｂが形成され、六角ボルトの頭部にはその軸方向に雌ねじ部４３ａが形成されている。
【００４８】
一端側が第１エンドカバー１４にボルト固定されたケーシング１３に、上述の圧力交換部５０が収容され、その上から封止板３５介して第２エンドカバー１５が配置され、第１エンドカバー１４と第２エンドカバー１５とがその外周部でタイボルトとナットによって固定されている。
【００４９】
図２及び図４に示すように、各圧力交換装置１０の保守点検時には、各圧力交換装置１０が配管５１，５２，５３，５４を介して各ヘッダー管６１，６２，６３，６４に接続された状態で、先ず、タイボルトのナット１２ｃを取り外して第２エンドカバー１５及び封止板３５を取り外し、次に、六角ボルト（支軸４３）の頭部に形成された雌ねじ部４３ａにアイボルト７５を螺着し、当該アイボルト７５のリング部にクレーン装置のフックを係合させて圧力交換部５０全体を吊り上げて、ケーシング１３から離脱させる。
【００５０】
つまり、支軸４３に対して、第２側方部材３０側の支持部に備えた装着部として機能する雌ねじ部４３ａに、アイボルト７５を治具として装着し、アイボルト７５を介してケーシング１３から圧力交換部を吊り上げて離脱させる。
【００５１】
更に、圧力交換部５０を作業台に載置して、支軸４３を取り外せば、第１側方部材２０と、第２側方部材３０と、回転体４０とに分離でき、それぞれのクリーニングや点検作業が行なわれる。
【００５２】
点検作業が終了すると、逆の手順で圧力交換部５０を組み上げて、組み上げた圧力交換部５０をクレーンでケーシング１３に収容し、更に、封止板３５を介して第２エンドカバー１５を固定する。
【００５３】
従って、圧力交換装置１０を保守点検する際に、各ヘッダー管６１，６２，６３，６４と接続されている各配管５１，５２，５３，５４を取り外すことなく、ケーシング１３の他端側から内部に収容された圧力交換部５０を容易に離脱させることができ、保守作業が極めて容易になる。
【００５４】
尚、保守点検作業時に圧力交換ユニット６０を停止させた状態で各圧力交換装置１０を順に点検する例を説明したが、各配管５１，５２，５３，５４に開閉バルブを設ければ、圧力交換ユニット６０の稼動中に特定の圧力交換装置１０のみを点検することも可能になる。つまり、点検対象の圧力交換装置１０に対する開閉バルブを閉止することにより、システムから切り離すことが可能になる。
【００５５】
図３から図５で説明した圧力交換ユニット６０の構成は一例であり、本発明による圧力交換ユニット６０の構成はこれに限定されるものではない。
【００５６】
例えば、図３から５に示した圧力交換ユニット６０の配置を天地逆にした圧力交換ユニット６０であってもよい。
【００５７】
例えば、図６（ａ），(ｂ)に示すように、一列に配置された各ヘッダー管６１，６２，６３，６４の側方にその長手方向に圧力交換装置１０を配列し、各配管５１，５２，５３，５４と各ヘッダー管６１，６２，６３，６４を接続してもよいし、図７（ａ），（ｂ）に示すように、一列に配置された各ヘッダー管６１，６２，６３，６４の上部に、各配管５１，５２，５３，５４が対称形状となるように交互に圧力交換装置１０を配列してもよい。
【００５８】
同様に、図８（ａ），(ｂ)，（ｃ）に示すように、上下に配置された各ヘッダー管６１，６２，６３，６４の両側にその長手方向に沿って圧力交換装置１０を配列し、各配管５１，５２，５３，５４と各ヘッダー管６１，６２，６３，６４を接続してもよい。
【００５９】
また、第１流体供給ヘッダー管６１、第１流体回収ヘッダー管６２、第２流体供給ヘッダー管６３、及び第２流体回収ヘッダー管６４が縦直姿勢で配置され、各圧力交換装置１０のケーシング１３に収容された圧力交換部５０が横方向に挿脱自在に配置されていてもよい。
【００６０】
例えば、図９（ａ），（ｂ）に示すように、各ヘッダー管６１，６２，６３，６４が縦姿勢で二列に配置され、横姿勢の圧力交換装置１０が上下に配列されるものであってもよいし、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、各ヘッダー管６１，６２，６３，６４が縦姿勢で一列に配置され、横姿勢の圧力交換装置１０が上下に配列されるものであってもよい。
【００６１】
この場合には、六角ボルトの頭部に形成された雌ねじ部４４ａに螺着したアイボルト７５のリング部に係合して、圧力交換部５０を横方向に引き抜く引抜装置と、引抜装置により引き出された圧力交換部５０を支持する案内レールを備えた保守用の架台を準備すれば作業性がより向上する。
【００６２】
また、回収管及び供給管は軸心が平行姿勢で配置される直管で構成される例を説明したが、圧力交換装置との接続を考慮して曲管で構成してもよい。例えば、図１７に示すように、圧力交換後の第２流体を回収する第２流体回収ヘッダー管６４が一本の合流管に合流するように構成される場合、各ヘッダー管６４を合流部に向けて僅かに傾斜させた姿勢で並列に配置し、一端側に曲管部６４Ａが形成されていてもよい。
【００６３】
尚、図面には表されていないが、何れの場合にも、各圧力交換装置１０やヘッダー管等は架台７０に固定されている。
【００６４】
以下、上述した圧力交換装置１０の主要部を更に詳しく説明する。
図２及び図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、回転体４０には、１６組の第１流路４１と第２流路４２が回転軸心周りに放射状に配置されている。各第１流路４１と各第２流路４２は、回転体４０を回転軸心方向に貫通するように形成されている。なお、第１流路４１の断面積と第２流路４２の断面積は略等しくなるように形成されている。
【００６５】
回転体４０と第１側方部材２０及び第２側方部材３０との間には、各流体が進入するような隙間が形成され、当該隙間に進入した流体の圧力によって、回転体４０の回転時に第１側方部材２０及び第２側方部材３０との間の摺動が回避され、円滑に回転するように構成されている。
【００６６】
このため、第１側方部材２０及び第２側方部材３０には夫々回転体４０との対向面とは異なる端面方向へと圧力が作用するが、連結部材１２で第１エンドカバー１４と第２エンドカバー１５とを締結することで、第１側方部材２０及び第２側方部材３０に作用する前記圧力を受けている。
【００６７】
よって、第１側方部材２０及び第２側方部材３０が流体の圧力によって歪むようなことなく、回転体４０と第１側方部材２０及び第２側方部材４０との夫々の隙間は一定に保たれ、回転体４０のより円滑な回転が可能となり効率が向上する。また、隙間に進入した流体は、潤滑剤の役割もかねており、より円滑な回転を可能としている。
【００６８】
図２及び図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、第１流体流入路２１は、第１側方部材２０の開口部２１ａから開口部２１ｂにかけて回転体４０の周方向に沿って複数の第１流路４１と連通するように拡径して形成された第１傾斜部としての流路壁２１ｃを備えて構成されている。
【００６９】
第２流体流出路２２は、第１側方部材２０の開口部２２ａから開口部２２ｂにかけて回転体４０の周方向に沿って複数の第２流路４２と連通するように拡径して形成された第２傾斜部としての流路壁２２ｃを備えて構成されている。
【００７０】
第２流体流入路２３は、第１側方部材２０の開口部２３ａから開口部２３ｂにかけて回転体４０の周方向に沿って複数の第２流路４２と連通するように拡径して形成された第２傾斜部としての流路壁２３ｃを備えて構成されている。
【００７１】
第１流体流出路２４は、第１側方部材２０の開口部２４ａから開口部２４ｂにかけて回転体４０の周方向に沿って複数の第１流路４１と連通するように拡径して形成された第１傾斜部としての流路壁２４ｃを備えて構成されている。
【００７２】
流路壁２１ｃの傾斜方向と流路壁２３ｃの傾斜方向は円周方向に対して同じ向きに設定され（図１４（ａ），（ｃ）参照）、流路壁２１ｃの傾斜方向と流路壁２２ｃの傾斜方向が円周方向に対して逆になるように設定され（図１４（ｂ），（ｄ）参照）、流路壁２３ｃの傾斜方向と流路壁２４ｃの傾斜方向が円周方向に対して逆になるように設定され（図１４（ｃ），（ｄ）参照）、各流入路及び流出路が回転体４０に対するトルク付与機構を構成する。
【００７３】
第１流体流入路２１は、第１側方部材２０の開口部２１ａから開口部２１ｂにかけて回転体４０の周方向に沿って複数の第１流路４１と連通するように拡径して形成されているので、高圧濃縮海水Ｈｉは流路壁２１ｃに沿って分散し複数の第１流路４１に流入する。
【００７４】
このとき、高圧濃縮海水Ｈｉは回転体４０の周方向に沿って流れ、第１流路４１の壁面へ圧力を付与する、つまり、回転体４０を回転させるトルクを発生する。
【００７５】
第２流体流出路２２は、第１側方部材２０の開口部２２ａから開口部２２ｂにかけて回転体４０の周方向に沿って複数の第２流路４２と連通するように拡径して形成されているので、隣接する複数の第２流路４２を流れる高圧海水Ｈｏが合流して流路壁２２ｃを経て流出する。
【００７６】
このときに、高圧海水Ｈｏは、第２流路４２から第２流体流出路２２に流れる水の通水断面積を広くする向きに第２流路４２の壁面へ圧力を付与する、つまり、回転体４０を回転させるトルクを発生する。
【００７７】
流路壁２１ｃの傾斜方向と流路壁２２ｃの傾斜方向が逆になるように設定されているので、高圧濃縮海水Ｈｉが第１流体流入路２１から第１流路４１に流入するときに発生するトルクと、高圧海水Ｈｏが第２流路４２から第２流体出路２２へと流出するときに発生するトルクが同じ向きになる。
【００７８】
つまり、回転体４０に流入する高圧濃縮海水Ｈｉと回転体４０から流出する高圧海水Ｈｏのエネルギーにより回転体４０を回転させるトルクを発生させるので、何れか一方のエネルギーのみにより回転体４０を回転させる場合より、大きなトルクを発生させることができる。
【００７９】
同様に、低圧海水Ｌｉが第２流体流入路２３から第２流路４２に流入するときのエネルギーにより回転体４０に付与されるトルクと、低圧濃縮海水Ｌｏが第１流路４１から第１流体流出路２４へと流出するときのエネルギーにより回転体４０に付与されるトルクも同じ向きになる。
【００８０】
このように、トルク付与機構が、第１流路４１に流入する高圧濃縮海水Ｈｉのエネルギーと第２流路４２から流出する高圧海水Ｈｏのエネルギー、及び、第２流路４２に流入する低圧海水Ｌｉのエネルギーと第１流路４１から流出する低圧濃縮海水Ｌｏのエネルギーにより回転体４０を回転させるトルクを発生させる。
【００８１】
図２に示すように、第１エンドカバー１４には、第１流体流入路２１と連通する第１流体流入口２５と、第２流体流出路２２と連通する第２流体流出口２６と、第２流体流入路２３と連通する第２流体流入口２７と、第１流体流出路２４と連通する第１流体流出口２８が形成されている。第１エンドカバー１４とケーシング１３はボルトで螺着されている。第１エンドカバー１４のケーシング１３との接触面には、円周方向にシールが配設され、ケーシング１３の外部に流体が漏れるのが防止される。
【００８２】
さらに、第１エンドカバー１４の第１側方部材２０との対向面側の中央部には凹部が形成され、該凹部と第１側方部材２０の外側面とで第１閉空間１６を構成し、第１流体流入路２１と第１閉空間１６とを連通する第１連通路１７により、第１閉空間１６には高圧濃縮海水Ｈｉが流入するように構成されている。第１連通路１７から第１閉空間１６に流入した高圧濃縮海水Ｈｉの圧力は、第１側方部材２０を回転体４０に向けて押圧するように作用する。
【００８３】
この第１側方部材２０を回転体４０に向けて押圧する力は、回転体４０内の第１または第２流体が、第１側方部材２０に作用する押圧力と釣り合うので、第１側方部材を薄肉化しても流体の圧力によって回転軸心方向に歪むような事態が回避され、回転体４０と第１側方部材２０との隙間は一定に保たれ、回転体の円滑な回転が可能となる。
【００８４】
図２及び図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、第２側方部材３０には、第１側方部材２０の各開口部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ（図１４参照）に対向する位置に、第１流路４１と第２流路４２とを連通して濃縮海水と海水との間で圧力を交換するための連通部３１，３２，３３，３４が形成されている。
【００８５】
回転体４０の回転に伴って、連通部３１，３２を介して第１流路４１と第２流路４２が連通し、第１流路４１に流入した高圧の濃縮海水と第２流路４２に流入している低圧海水との間で圧力伝達が行なわれ、高圧となった海水が第２流路４２から流出する。
【００８６】
また、回転体４０の回転に伴って、連通部３３，３４を介して第２流路４２と第１流路４１が連通し、第２流路４２に流入した低圧海水と第１流路４１に流入している濃縮海水との間で圧力伝達が行なわれ、濃縮海水が第１流路４１から流出する。
【００８７】
圧力交換時には、第１流体流入路２１から周方向に隣接する複数の第１流路４１に高圧濃縮海水が流入し、連通部３１，３２を介して同じく周方向に隣接する複数の第２流路４２と同時に連通し、圧力交換後の高圧海水が第２流体流出路２２を介して流出する。
【００８８】
このとき、トルク付与機構の作用で、各第１流路４１及び第２流路４２の圧損が周方向で異なるため、第１流路４１から連通部３１に流入した流体が連通部３２を経由して圧損の低い第２流路４２に流出すると、トルク付与機構は適正に機能せず、回転力が低下する虞がある。尚、圧損の低い流路とは、流入路から流出路へと直線的に連通している通路（例えば、後述する図１５の４１ｂ，４２ｏや４２ｊ，４１ｇ）のことである。
【００８９】
同様の現象が連通部３３，３４でも発生する虞がある。そのため、トルク付与機構による適正なトルクが維持されるように、連通部３１，３２及び連通部３３，３４の中央部には、それぞれ第２側方部材３０の表面よりも僅かに低い高さの隔壁ｗが形成されている。
【００９０】
この隔壁ｗにより、周方向への流れが制限され、圧損の低い流路への流れ（例えば、後述する図１５の４１ｂから４２ｏや４２ｊから４１ｇへの流れ）を阻害し、径方向に隣接する第１流路から第２流路または第２流路から第１流路への流れ（例えば、後述する図１５の４２ｂから４２ｂや４２ｊから４１ｊへの流れ）を生じさせ、トルク付与機構を適正に機能させることができる。
【００９１】
図１５に示すように、回転体４０には、１６組の圧力伝達部、つまり、第１流路４１ａ〜４１ｐと第２流路４２ａ〜４２ｐが回転軸心周りに放射状に配設されている。図１５中の二点鎖線で示す領域は、第１側方部材２０の第１流体流入路２１の開口部２１ｂと、第２流体流出路２２の開口部２２ｂと、第２流体流入路２３の開口部２３ｂと、第１流体流出路２４の開口部２４ｂに対応する領域を表している。
【００９２】
第１流体流入路２１には、隣接する第１流路４１ｃ，４１ｂ，４１ａ，４１ｐ，４１ｏ，４１ｎの６本が同時に連通し、第２流体流出路２２には、第１流路４１ｃ，４１ｂ，４１ａ，４１ｐ，４１ｏ，４１ｎと第２側方部材３０内で連通した第２流路４２ｃ，４２ｂ，４２ａ，４２ｐ，４２ｏ，４２ｎが同時に連通する。第２流体流入路２３には、隣接する第２流路４２ｆ，４２ｇ，４２ｈ，４２ｉ，４２ｊ，４２ｋの６本が同時に連通し、第１流体流出路２４には、第２流路４２ｆ，４２ｇ，４２ｈ，４２ｉ，４２ｊ，４２ｋと第２側方部材３０内で連通した第１流路４１ｆ，４１ｇ，４１ｈ，４１ｉ，４１ｊ，４１ｋが連通する。
【００９３】
第１流体流入路２１に流入した高圧濃縮海水Ｈｉが、第１流路４１ｃ，４１ｂ，４１ａ，４１ｐ，４１ｏ，４１ｎの夫々に分散して流入するときに、高圧濃縮海水Ｈｉは、流路壁２１ｃに沿って流れ、回転体４０には、図１５中一点鎖線矢印が示すように時計回りのトルクが付与される。
【００９４】
第１流路４１ｃ，４１ｂ，４１ａ，４１ｐ，４１ｏ，４１ｎに流入した高圧濃縮海水Ｈｉの圧力は、夫々第２側方部材３０内で連通した第２流路４２ｃ，４２ｂ，４２ａ，４２ｐ，４２ｏ，４２ｎの海水に伝達され、高圧海水Ｈｏが第２流路４２ｃ，４２ｂ，４２ａ，４２ｐ，４２ｏ，４２ｎから第２流体流出路２２へと流出する。
【００９５】
高圧海水Ｈｏが第２流路４２ｃ，４２ｂ，４２ａ，４２ｐ，４２ｏ，４２ｎから第２流体流出路２２へと流出する際に、流れを広くするように流路壁２２ｃに沿って流れ、回転体４０には、図１５中一点鎖線矢印が示すように時計回りのトルクが付与される。
【００９６】
第２流体流入路２３に流入した低圧海水Ｌｉが、第２流路４２ｆ，４２ｇ，４２ｈ，４２ｉ，４２ｊ，４２ｋの夫々に分散して流入するときに、低圧海水Ｌｉは、流路壁２３ｃに沿って流れ、回転体４０には、図１５中一点鎖線矢印が示すように時計回りのトルクが付与される。
【００９７】
第２流路４２ｆ，４２ｇ，４２ｈ，４２ｉ，４２ｊ，４２ｋに流入した低圧海水Ｌｉの圧力は、夫々第２側方部材３０内で連通した第１流路４１ｆ，４１ｇ，４１ｈ，４１ｉ，４１ｊ，４１ｋの濃縮海水に伝達され、低圧濃縮海水Ｌｏが第１流路４１ｆ，４１ｇ，４１ｈ，４１ｉ，４１ｊ，４１ｋから第１流体流出路２４へと流出する。
【００９８】
低圧濃縮海水Ｌｏが第１流路４１ｆ，４１ｇ，４１ｈ，４１ｉ，４１ｊ，４１ｋから第１流体流出路２４へと流出する際に、流れを広くするように流路壁２４ｃに沿って流れ、回転体４０には、図１５中、一点鎖線矢印が示すように時計回りのトルクが付与される。
【００９９】
高圧濃縮海水Ｈｉが第１流体流入路２１から複数の第１流路４１に分散して流入するときに、高圧濃縮海水Ｈｉの圧力は回転体４０の隣接する第１流路４１の間の端面４０ａ（図１１参照）に作用し、回転体４０を第２側方部材３０側へ押圧し、高圧海水Ｈｏが複数の第２流路４２から第２流体流出路２２へ流出するときに、高圧海水Ｈｏの圧力は回転体４０の隣接する第２流路４２の間の端面４０ａに作用し、回転体４０を第２側方部材３０側へ押圧する。
【０１００】
同様に、低圧海水Ｌｉが第２流体流入路２３から複数の第２流路４２に分散して流入するときに、低圧海水Ｌｉの圧力は回転体４０の隣接する第２流路４２の間の端面４０ａに作用し、回転体を第２側方部材に押圧し、低圧濃縮海水Ｌｏが複数の第１流路４１から第１流体流出路２４へ流出するときに、高圧海水Ｈｏの圧力は回転体４０の隣接する第１流路４１の間の端面４０ａに作用し、回転体４０を第２側方部材３０側へ押圧する。
【０１０１】
このように、回転体４０には、第１流路４１及び第２流路４２に流入出する流体が端面４０ａに作用するため、第２側方部材３０側へと押圧される力が働くが、第２側方部材に形成された連通部３１，３２，３３，３４に第１流体及び第２流体が流入し、回転体４０の端面４０ｂに作用して、回転体４０を第１側方部材２０側へ押圧するので、両端面４０ａ，４０ｂに作用する押圧力が釣り合うとともに押圧力の分布も等しくなり、回転体４０は第１側方部材２０または第２側方部材３０に一方的に摺動するようなことがなくなり、円滑に回転することができる。
【０１０２】
さらに、第２側方部材３０の連通部３１，３２，３３，３４が形成された面には、２本の連通溝３７ａ，３７ｂが形成されている。連通溝３７ａ，３７ｂは、例えば数ミリ程度の溝で形成され、連通部３４と連通部３１の間、及び連通部３２と連通部３３の間に配置されることで、回転体４０と第２側方部材３０との隙間を通って高圧流体が低圧流体の連通路へと進入する際の大きな圧力変動、低圧流体が高圧流体の連通路へと進入する際の大きな圧力変動を緩和する。
【０１０３】
図２及び図１６に示すように、第２側方部材３０と第２エンドカバー１５の間には、封止板３５が配設されている。封止板３５の一面に形成された溝部と、第２側方部材３０とで第２閉空間３８ａ，３８ｂが区画されるように構成されている。第２閉空間３８ａ，３８ｂは、隔壁３８ｃで区画されている。封止板３５には、第２側方部材３０と接触する端面にシール３６ａが備えられ、周囲にシール３６ｂが備えられている。
【０１０４】
封止板３５の他面は第２エンドカバーとボルトで固定され、連結部材１２のナット１２ｂ，１２ｃを締め付けることで、封止板３５を第２側方部材３０側へと押圧するように構成されている。
【０１０５】
なお、封止板３５と第２エンドカバー１５を一体に形成してもよく、この場合は、第２側方部材３０と、第２エンドカバーとで第２閉空間３８が区画される。
【０１０６】
第２側方部材３０の連通部３１，３２には、高圧流体を第２閉空間３８ａへと導く第２連通路３９ａが厚み方向に貫通形成され、連通部３３，３４には、低圧流体を第２閉空間３８ｂへと案内する第２連通路３９ｂが厚み方向に貫通形成されている。
【０１０７】
第２閉空間３８ａ，３８ｂには、回転体４０内の流体が第２連通路３９ａ，３９ｂを介して流入し、流入した流体の圧力は第２側方部材３０を回転体４０に向けて押圧するように作用する。
【０１０８】
回転体４０内の高圧濃縮海水Ｈｉと高圧海水Ｈｏが、第２側方部材３０に作用する押圧力と釣り合うので、第２側方部材を薄肉化しても流体の圧力によって回転軸心方向に歪むような事態が回避され、回転体４０と第２側方部材３０との隙間は一定に保たれ、回転体の円滑な回転が可能となる。
【０１０９】
上述のように、第１側方部材２０と第２側方部材３０には、回転体４０内の流体によって軸心方向外側への圧力がかかるが、第１閉空間１６に第１連通路１７を介して第１流体流入路２１に供給される高圧濃縮海水Ｈｉが導かれ、第２閉空間３８ａ，３８ｂに第２連通路３９ａ，３９ｂを介して第１流路４１、第２流路４２内の高圧濃縮海水Ｈｉ及び低圧海水Ｌｉが導かれる。第１側方部材２０及び第２側方部材３０は、夫々回転体４０の回転軸心方向に歪む、または回転軸心に対して傾くことを防ぐことができ、支軸４３に無駄な応力がかかることがない。
【０１１０】
保持部材１１は円筒状に形成され、その内周径は回転体４０の直径より僅かに大きく設定され、その長さは回転体４０の回転軸心方向長さより僅かに長く設定されている。保持部材１１の周面には、第３連通路４５が貫通形成され、回転体４０と保持部材１１の隙間に進入した高圧濃縮海水Ｈｉまたは高圧海水Ｌｏが第３連通路４５を介して、保持部材１１の外周面とケーシング１３の内周面とで区画される外周閉空間４６に流入するように構成されている。
【０１１１】
このように、回転体４０の各端面と第１側方部材２０及び第２側方部材３０の隙間と、回転体４０の外周と保持部材１１の隙間には各流体が進入するが、当該隙間は狭すぎると回転体４０と第１側方部材２０または第２側方部材３０、回転体４０と保持部材１１が摺動して回転に対する抵抗となり、広すぎると高圧の流体から低圧の流体へと漏れる量が多すぎて圧力の交換効率が低下するため、例えば、１〜１００μｍ程度が好ましい。この隙間は、回転体４０と保持部材１１の軸方向の長さの差によって設定されるが、摺動の発熱により膨張しても前記隙間の距離を一定にできるように熱膨張率が同等の素材で形成することが好ましい。
【０１１２】
回転体４０と第１側方部材２０及び第２側方部材３０との隙間を介して、回転体４０の外周面と保持部材１１の内周面との隙間に進入した流体が、保持部材１１に形成された第３連通路４５を介して、保持部材１１の外周面とケーシング１３の内周面との外周閉空間４６に進入する。
【０１１３】
外周閉空間４６に導かれた流体の圧力は、回転体４０と保持部材１１の内周面との隙間に作用する流体の圧力と略等しく、保持部材１１の内周面と外周面の両面に作用する押圧力が釣り合うので、保持部材１１を薄肉化しても径方向に歪むような事態が回避される。そのため、運転中に回転体４０と保持部材１１との隙間は広がることなく、所定の隙間が保持されるので円滑に回転できるようになる。
【０１１４】
第１側方部材２０、第２側方部材３０、回転体４０、保持部材１１は、アルミナ等のセラミックス、ＦＲＰ、または、二相ステンレス鋼やスーパー二相ステンレス鋼等のように、海水に対する耐食性があり、十分に強度のある材料を用いることができる。また、二相ステンレス鋼やスーパー二相ステンレス鋼を用いた場合には、回転体４０と第１側方部材２０及び第２側方部材３０との対向面、及び保持部材１１の内周面を窒化処理し、或は、アルミナ等のセラミックを溶射し、肉盛溶接し、或はＨＩＰ処理して摩擦係数を低減する耐磨耗層を形成することが好ましい。また、回転体４０と保持部材１１は、熱膨張率が同等の素材を選択して構成することが好ましい。
【０１１５】
ケーシング１３は、樹脂材料、ＦＲＰまたは、二相ステンレス鋼やスーパー二相ステンレス鋼等の金属材料のように、海水に対する耐食性があり、ある程度強度を備えた材料で形成されている。ステンレス鋼等の高強度の金属管を樹脂材料やセラミックスで被覆して耐食性を付加して構成してもよい。これにより、耐食性に劣る安価な材料を利用することができコストダウンが図られる。
【０１１６】
このような圧力交換ユニット６０に組み込まれる圧力交換装置１０の具体的な構造は上述したものに限定されるものではなく、一端側から第１流体が流入及び流出する第１流路と前記一端側から第２流体が流入及び流出する第２流路とが配設された圧力伝達部と、第１流体を前記第１流路に案内する第１流体流入路と、第１流体との間で圧力交換された第２流体を前記第２流路から案内する第２流体流出路と、流体を前記第２流路に案内する第２流体流入路と、第２流体との間で圧力交換された第１流体を前記第１流路から案内する第１流体流出路とが形成され、前記圧力伝達部の一端側に設けられた第１側方部材と、前記圧力伝達部の他端側に設けられた第２側方部材と、で圧力交換部が形成され、第１流体及び第２流体を供給または排出する第１流体流入口と第１流体流出口と第２流体流入口と第２流体流出口とを備えた第１エンドカバーを前記第１側方部材に隣接して備え、前記第２側方部材側から前記圧力交換部が挿脱自在に構成されている圧力交換装置であればよい。
【０１１７】
図１８には、このような他の圧力交換装置が示されている。圧力交換装置１０は、一端側から第１流体が流入及び流出する第１流路４１と前記一端側から第２流体が流入及び流出する第２流路４２とが配設された圧力伝達部４０と、第１流体を第１流路４１に案内する第１流体流入路２１と、第１流体との間で圧力交換された第２流体を第２流路４２から案内する第２流体流出路２２と、流体を第２流路４２に案内する第２流体流入路２３と、第２流体との間で圧力交換された第１流体を第１流路４１から案内する第１流体流出路２４とが形成され、圧力伝達部の一端側に設けられた第１側方部材２０と、圧力伝達部４０を第１側方部材２０との間で挟持する第２側方部材３０と、で圧力交換部が形成され、第１流体及び第２流体を供給または排出する第１流体流入口２５と第１流体流出口２８と第２流体流入口２７と第２流体流出口２６とを備えた第１エンドカバー１４を第１側方部材２０に隣接して備え、第２側方部材３０側から圧力交換部が挿脱自在に構成されている。
【０１１８】
第２側方部材３０に第１流路４１と第２流路４２とを連通させて圧力伝達可能な連通部３１，３３が形成されている。また、第１エンドカバー１４の内部に第１側方部材２０が回転可能に収容され、圧力伝達部４０の端面に形成されたフランジ部と第１エンドカバー１４とがボルトＢＬＴで締め付けられている。
【０１１９】
このような圧力交換装置１０では、各ヘッダー管（図示せず）と、第１流体流入口２５と第１流体流出口２８と第２流体流入口２７と第２流体流出口２６とがそれぞれ接続された状態で、ボルトＢＬＴを取り外すことにより、圧力交換装置１０から圧力交換部を離脱させることができる。
【０１２０】
上述した何れの圧力交換装置でも、連通部３１，３２，３３，３４を第２側方部材３０に形成しているが、回転体４０に形成することもできる。
【０１２１】
以上説明した圧力交換装置、圧力交換ユニットの具体的構成は実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１２２】
６：逆浸透膜装置
１０：圧力交換装置
１１：保持部材
１３：ケーシング
１４：第１エンドカバー
１５：第２エンドカバー
２０：第１側方部材
２１：第１流体流入路
２２：第２流体流出路
２３：第２流体流入路
２４：第１流体流出路
３０：第２側方部材
４０：圧力伝達部（回転体）
４１：第１流路
４２：第２流路
４３：支軸
Ｈｉ：高圧濃縮海水（濃縮流体）
Ｌｉ：低圧海水（被濃縮流体）
Ｈｏ：高圧海水（被濃縮流体）
Ｌｏ：低圧濃縮海水（濃縮流体）
【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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【図２０】
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