(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩濃度が相対的に低い低塩濃度溶液を貯留可能な減圧槽と、
前記減圧槽と接続され、かつ前記低塩濃度溶液と、前記低塩濃度溶液よりも塩濃度が高い高塩濃度溶液とが互いに正浸透膜を介して接触されるように供給される正浸透膜装置とを備えた、減圧装置。
【請求項２】
前記高塩濃度溶液として、海水が用いられるように構成されている、請求項１に記載の減圧装置。
【請求項３】
海水をろ過処理する逆浸透膜を有し、かつ前記逆浸透膜を透過した淡水と、前記逆浸透膜を透過しなかった濃縮水とを生成する逆浸透膜装置をさらに備え、
前記高塩濃度溶液として、前記濃縮水が用いられるように構成されている、請求項１に記載の減圧装置。
【請求項４】
前記減圧槽は、複数の減圧槽を含み、
前記正浸透膜装置は、前記複数の減圧槽から選択的に前記低塩濃度溶液が供給されるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の減圧装置。
【請求項５】
塩濃度が相対的に低い低塩濃度溶液を減圧槽に貯留する工程と、
前記低塩濃度溶液よりも塩濃度が高い高塩濃度溶液と、前記減圧槽から排出される前記低塩濃度溶液とを互いに正浸透膜を介して接触するように正浸透膜装置に供給する工程とを備えた、減圧方法。
【請求項６】
前記供給する工程では、前記高塩濃度溶液として、海水を用いる、請求項５に記載の減圧方法。
【請求項７】
海水を逆浸透膜装置に供給し、逆浸透膜によるろ過処理によって前記逆浸透膜を透過した淡水と、前記逆浸透膜を透過しなかった濃縮水とを生成する工程をさらに備え、
前記供給する工程では、前記高塩濃度溶液として、前記濃縮水を用いる、請求項５に記載の減圧方法。
【請求項８】
前記供給する工程では、複数の減圧槽から選択的に前記低塩濃度溶液を前記正浸透膜装置に供給する、請求項５〜７のいずれか１項に記載の減圧方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減圧装置及び減圧方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、蒸発、輸送、食品保存などの減圧を利用する種々の分野において、減圧装置が用いられている。このような減圧装置としての真空装置は、一般的に、真空ポンプを用いて、内部を真空にされている（例えば特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１０３６４６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４９４１１号公報
【特許文献３】特開２００６−３３２３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１〜３の真空装置は、真空ポンプにより真空を達成しているので、真空にするためには真空ポンプによる動力を要する。
【０００５】
本発明は、減圧に要する動力を低減した減圧装置及び減圧方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の減圧装置は、塩濃度が相対的に低い低塩濃度溶液を貯留可能な減圧槽と、該減圧槽と接続され、かつ該低塩濃度溶液と、該低塩濃度溶液よりも塩濃度が高い高塩濃度溶液とが互いに正浸透（ＦＯ）膜を介して接触されるように供給される正浸透（ＦＯ）膜装置とを備えている。
【０００７】
本発明の減圧方法は、濃度が相対的に低い低塩濃度溶液を減圧槽に貯留する工程と、該低塩濃度溶液よりも塩濃度が高い高塩濃度溶液と、該減圧槽から排出される低塩濃度溶液とを互いに正浸透（ＦＯ）膜を介して接触するように正浸透（ＦＯ）膜装置に供給する工程とを備えている。
【０００８】
本発明の減圧装置及び減圧方法によれば、塩濃度が相対的に低い低塩濃度溶液と、塩濃度が相対的に高い高塩濃度溶液とをＦＯ膜装置に供給すると、圧力を加えなくても、低塩濃度溶液の一部が高塩濃度溶液に移動するので、低塩濃度溶液を貯留する減圧槽の内部が減圧される。減圧対象を減圧槽に接続することにより、真空ポンプなどの減圧ポンプのみを用いた減圧に比べて、減圧対象の減圧に要する動力を低減することができる。
【０００９】
上記減圧装置において好ましくは、上記高塩濃度溶液として、海水が用いられるように構成されている。
【００１０】
上記減圧方法において好ましくは、上記供給する工程では、上記高塩濃度溶液として、海水を用いる。
【００１１】
海水は無尽蔵であり、大量に利用することができ、かつ容易に取得できるので、工業化に有利である。
【００１２】
上記減圧装置において好ましくは、海水をろ過処理する逆浸透（ＲＯ）膜を有し、かつ該逆浸透膜を透過した淡水と、該逆浸透膜を透過しなかった濃縮水とを生成する逆浸透（ＲＯ）膜装置をさらに備え、上記高塩濃度溶液として、該濃縮水が用いられるように構成されている。
【００１３】
上記減圧方法において好ましくは、海水を逆浸透（ＲＯ）膜装置に供給し、逆浸透（ＲＯ）膜によるろ過処理によって該ＲＯ膜を透過した淡水と、該ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水とを生成する工程をさらに備え、上記供給する工程では、上記高塩濃度溶液として、該濃縮水を用いる。
【００１４】
濃縮水は高い浸透圧を有しているので、高塩濃度溶液として濃縮水の高い浸透圧を用いることにより、減圧装置の小型化を図ることができる。
【００１５】
上記減圧装置において好ましくは、上記減圧槽は、複数の減圧槽を含み、上記ＦＯ膜装置は、該複数の減圧槽から選択的に上記低塩濃度溶液が供給されるように構成されている。
【００１６】
上記減圧方法において好ましくは、上記貯留する工程では、複数の減圧槽から上記ＦＯ膜装置へ上記低塩濃度溶液を選択的に供給する。
【００１７】
これにより、複数の減圧槽のうち貯留量が減ったものに低塩濃度溶液を補給している間も、他の減圧槽から低濃度溶液を供給することで、該他の減圧槽を減圧することができる。減圧対象を複数の減圧槽に接続することにより、減圧対象を減圧に要する動力を低減して、連続して減圧することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、減圧に要する動力を低減した減圧装置及び減圧方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１における減圧装置の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態２における減圧装置の模式図である。
【図３】本発明の実施の形態３における減圧装置の模式図である。
【図４】本発明の実施の形態４における減圧装置の模式図である。
【図５】本発明の実施の形態４の変形例における減圧装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１を参照して、本発明の一実施の形態における減圧装置１０について説明する。実施の形態１における減圧装置１０は、低塩濃度溶液供給部１１と、高塩濃度溶液供給部１２と、減圧槽１３と、正浸透（ＦＯ）膜装置１４と、弁１５〜１９とを備えている。
【００２２】
低塩濃度溶液供給部１１は、相対的に塩濃度が低い溶液、すなわち低塩濃度溶液Ａを減圧槽１３に供給する。低塩濃度溶液Ａは、特に限定されないが、例えば、生物処理水、工業用水、河川水、地下水、放射性汚染水、有価物を有する工場排水などを用いることができる。
高塩濃度溶液供給部１２は、相対的に塩濃度が高い溶液、すなわち高塩濃度溶液ＢをＦＯ膜装置１４に供給する。高塩濃度溶液Ｂは、特に限定されず、シロップなどの高濃度溶液やアンモニアと二酸化炭素との混合液でもよいが、海水を用いることが好ましい。海水は、海に存在する水に限定されず、湖（塩湖、汽水湖）の水、沼水、池水等の陸に存在する水、鹹（かん）水などを含む。
低塩濃度溶液Ａの塩濃度は、高塩濃度溶液Ｂの塩濃度よりも低い。
【００２３】
減圧槽１３は、低塩濃度溶液供給部１１と弁１５を介して配管等により接続され、塩濃度が相対的に低い低塩濃度溶液を貯留可能である。
【００２４】
ＦＯ膜装置１４は、高塩濃度溶液供給部１２と配管等により接続されると共に、減圧槽１３と弁１６を介して配管等により接続されている。ＦＯ膜装置１４は、低塩濃度溶液Ａと高塩濃度溶液Ｂとを仕切るように配置されるＦＯ膜と、このＦＯ膜を収容する圧力容器とを有している。ＦＯ膜は、例えば、水分子または水イオンのみを透過させる膜である。このようなＦＯ膜は、ナノろ過膜（ＮＦ膜）を含む概念である。
【００２５】
ＦＯ膜装置１４は、低塩濃度溶液と、この低塩濃度溶液よりも塩濃度が高い高塩濃度溶液とがＦＯ膜を介して互いに接触されるように供給される。ＦＯ膜装置１４において、ＦＯ膜を介して、低塩濃度溶液と、高塩濃度溶液とが接触されて、正浸透により、圧力を加えずに、低塩濃度溶液に含まれる水の少なくとも一部を、高塩濃度溶液に移動させる。これにより、ＦＯ膜装置１４に供給された高塩濃度溶液と、ＦＯ膜を透過した低塩濃度溶液とが混合されて、高塩濃度溶液よりも塩濃度が低い混合水Ｃと、低塩濃度溶液のうちＦＯ膜を透過しなかった非透過物Ｄとが得られる。
【００２６】
ＦＯ膜装置１４は、高塩濃度溶液として、海水が用いられるように構成されていることが好ましい。この構成は、高塩濃度溶液供給部１２が海水をＦＯ膜装置１４に供給することで実現できる。
【００２７】
弁１７は、非透過物Ｄを減圧装置１０の外部に排出するために設けられている。弁１８は、減圧槽１３に減圧対象Ｕを接続した際に、減圧槽１３の内部と減圧対象Ｕの内部とを連通または遮断するために設けられている。弁１９は、減圧槽１３の内部を排気するために設けられている。
【００２８】
なお、本実施の形態の減圧装置１０は、減圧ポンプを備えていないが、減圧対象Ｕに接続するための減圧ポンプをさらに備えていてもよい。
【００２９】
また、減圧装置１０は、減圧槽１３に貯留している低塩濃度溶液の液位が所定よりも下がった場合に低塩濃度溶液を減圧槽１３に供給する制御部（図示せず）をさらに備えていてもよい。
【００３０】
また、減圧装置１０は、低塩濃度溶液供給部１１と減圧槽１３との間、減圧槽１３とＦＯ膜装置１４との間、高塩濃度溶液供給部１２とＦＯ膜装置１４との間の少なくともいずれかに配置された除濁装置等をさらに備えていてもよい。除濁装置は、ＦＯ膜よりも粗いろ過、即ち、ＦＯ膜で分離するよりも粗い不純物（例えば固形物質等）を除去するためのＦＯ膜装置１４の前処理装置である。
【００３１】
続いて、図１を参照して、本実施の形態の減圧方法について説明する。本実施の形態の減圧方法は、図１の減圧装置１０を用いて行う。
【００３２】
まず、塩濃度が相対的に低い低塩濃度溶液Ａを減圧槽１３に貯留する。本実施の形態では、弁１５を開けて、低塩濃度溶液供給部１１から減圧槽１３へ低塩濃度溶液Ａを供給する。減圧槽１３に低塩濃度溶液Ａを所定の液位まで貯留すれば、弁１５を閉じて、減圧槽１３への供給を停止する。
【００３３】
減圧槽１３に貯留する低塩濃度溶液は、特に限定されないが、例えば、生物処理水、工業用水、河川水、地下水、放射性汚染水、有価物を有する工場排水などを用いることができる。
【００３４】
次に、弁１６を開けて減圧槽１３から排出される低塩濃度溶液Ａと、高塩濃度溶液供給部１２から供給される高塩濃度溶液Ｂとを、ＦＯ膜を介して互いに接触するようにＦＯ膜装置１４に供給する。この工程において、ＦＯ膜を介して、低塩濃度溶液Ａと高塩濃度溶液Ｂとを接触することで、正浸透により、圧力を加えずに、低塩濃度溶液Ａの少なくとも一部を、高塩濃度溶液Ｂに移動させることができる。このため、ＦＯ膜を透過した塩分を実質的に含まない低塩濃度溶液と高塩濃度溶液とが混合されて、高塩濃度溶液よりも塩濃度が低い混合水Ｃと、ＦＯ膜を透過しなかった低塩濃度溶液である非透過物Ｄとを生成する。なお、混合水Ｃは、他の用途に利用されてもよく、放流されてもよい。処理が必要な非透過物は、弁１７を開けて、処理設備に移送されてもよく、処理が不要な非透過物Ｄは、弁１７を開けて、放流されてもよい。
【００３５】
この工程において、低塩濃度溶液の少なくとも一部を高塩濃度溶液に移動させると、減圧槽１３の内部は減圧される。減圧槽１３に減圧対象Ｕを接続し、弁１８を開けると、減圧対象Ｕを減圧することができる。これにより、減圧対象Ｕの減圧に要する動力を低減することができる。
【００３６】
なお、減圧対象Ｕに減圧ポンプを接続して、ＦＯ膜装置１４による減圧に加えて、真空ポンプなどの減圧ポンプによる減圧をしてもよい。この場合であっても、減圧ポンプのみによる減圧に比べて、減圧対象Ｕの減圧に要する動力を低減することができる。さらに、減圧ポンプの容量を低減することもできる。
【００３７】
減圧対象Ｕの減圧を実施しない場合等には、弁１８を閉じて、弁１９を開けて減圧槽１３の内部を排気してもよい。
【００３８】
ＦＯ膜装置１４に供給する高塩濃度溶液Ｂは、特に限定されず、シロップなどの高濃度溶液やアンモニアと二酸化炭素との混合液でもよいが、海水を用いることが好ましい。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態における減圧装置１０は、塩濃度が相対的に低い低塩濃度溶液Ａを貯留可能な減圧槽１３と、減圧槽１３と接続され、かつ低塩濃度溶液Ａと、この低塩濃度溶液Ａよりも塩濃度が高い高塩濃度溶液Ｂとが互いに接触されるように供給されるＦＯ膜装置１４とを備えている。
【００４０】
また、本実施の形態における減圧方法は、塩濃度が相対的に低い低塩濃度溶液Ａを減圧槽１３に貯留する工程と、低塩濃度溶液Ａよりも塩濃度が高い高塩濃度溶液Ｂと、減圧槽１３から排出される低塩濃度溶液Ａとを互いにＦＯ膜を介して接触するようにＦＯ膜装置１４に供給する工程とを備えている。
【００４１】
本発明の減圧装置１０及び減圧方法によれば、塩濃度が相対的に低い低塩濃度溶液Ａと、塩濃度が相対的に高い高塩濃度溶液ＢとをＦＯ膜装置１４に供給すると、正浸透作用により、圧力を加えなくても、低塩濃度溶液Ａの一部が高塩濃度溶液Ｂに移動するので、低塩濃度溶液Ａを貯留する減圧槽１３の内部が減圧される。減圧対象Ｕを減圧槽１３に接続することにより、減圧ポンプのみを用いた減圧に比べて、減圧対象Ｕの減圧に要する動力を低減することができる。
【００４２】
このように、本実施の形態における減圧装置１０及び減圧方法は、減圧対象Ｕの減圧に要する動力を低減することができるので、減圧対象Ｕは、蒸発、輸送、食品保存などの減圧を利用する分野において好適に用いられる。
【００４３】
ここで、「減圧」とは、内部の気体を排出することで、通常の大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間内の状態を意味する。つまり、減圧とは、周囲の圧力に対して圧力が低い状態を意味する。このため、減圧は、１００Ｐａ以上の低真空、１００〜０．１Ｐａの中真空、０．１〜１０-5Ｐａの高真空、及び１０-5Ｐａ以下の超高真空を含む。本実施の形態の減圧装置１０及び減圧方法は、低真空、中真空、高真空、及び超高真空のいずれの状態にも減圧対象Ｕを減圧することができる。
【００４４】
本実施の形態における減圧装置１０において好ましくは、高塩濃度溶液Ｂとして、海水が用いられるように構成されている。また、本実施の形態における減圧方法において好ましくは、供給する工程では、高塩濃度溶液Ｂとして、海水を用いる。
【００４５】
海水は無尽蔵であり、大量に利用することができ、かつ容易に取得することができるので、本実施の形態の減圧装置１０及び減圧方法の工業化に有利である。
【００４６】
（実施の形態２）
図２に示すように、実施の形態２の減圧装置２０は、基本的には図１に示す実施の形態１の減圧装置１０と同様の構成を備えているが、浸透圧発電２１をさらに備えている点において異なる。浸透圧発電２１は、ＦＯ膜装置１４における混合水Ｃの出口と接続され、正浸透圧エネルギーが加えられた混合水が供給される。浸透圧発電２１は、例えば、タービンと、発電機とを有する。
【００４７】
実施の形態２の減圧方法は、実施の形態１の減圧方法と基本的には同様であるが、ＦＯ膜装置１４で得られた混合水Ｃ（図１参照）を浸透圧発電２１に用いる点において異なる。具体的には、ＦＯ膜装置１４に供給された高塩濃度溶液Ｂよりも塩濃度が低く、かつ水量が増加した混合水Ｃ（図１参照）を浸透圧発電２１に供給する。これにより、正浸透圧エネルギーが加えられ、動力エネルギーが増加した混合水Ｃを用いて、浸透圧発電２１で発電を行って、電力エネルギーを生成することができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態における減圧装置２０は、ＦＯ膜装置１４においてろ過処理により高塩濃度溶液Ｂに低塩濃度溶液Ａの一部を混合して得られた混合水が供給される浸透圧発電２１をさらに備えている。本実施の形態における減圧方法は、低塩濃度溶液Ａと高塩濃度溶液ＢとをＦＯ膜装置に供給する工程において、ろ過処理により高塩濃度溶液Ｂに低塩濃度溶液Ａの一部を混合して混合水Ｃを得、混合水Ｃを浸透圧発電２１に供給する工程をさらに備えている。
【００４９】
本実施の形態における減圧装置２０及び減圧方法によれば、減圧対象Ｕを減圧する際にＦＯ膜装置１４で発生する正浸透圧エネルギーを利用して、浸透圧発電を実施することができる。このため、減圧対象Ｕの減圧に要する動力を低減することができると共に、電力エネルギーを得ることができる。
【００５０】
（実施の形態３）
図３に示すように、実施の形態３の減圧装置３０は、基本的には図１に示す実施の形態１の減圧装置１０と同様の構成を備えているが、海水をろ過処理する逆浸透（ＲＯ）膜を有し、かつＲＯ膜を透過した淡水Ｆと、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水Ｇとを生成するＲＯ膜装置３１をさらに備え、高塩濃度溶液として濃縮水Ｇが用いられるように構成されている点において主に異なる。
【００５１】
減圧装置３０は、海水ＥをＲＯ膜装置３１に供給するための高圧ポンプ（図示せず）をさらに備えている。海水供給部３２とＲＯ膜装置３１とは、高圧ポンプを介して配管等により接続されている。
【００５２】
ＲＯ膜装置３１は、加圧された海水Ｅが供給され、海水Ｅを、ＲＯ膜を用いたろ過処理により、ＲＯ膜を透過した淡水Ｆと、ＲＯを透過しなかった濃縮水Ｇとに分離する。ＲＯ膜装置３１は、例えば、ＲＯ膜と、このＲＯ膜を収容する圧力容器とを有している。ＲＯ膜は、ナノろ過膜（ＮＦ膜）を含む概念である。
【００５３】
なお、海水Ｅの流路において、高圧ポンプの前に、除濁装置等が配置されていてもよい。除濁装置は、ＲＯ膜よりも粗いろ過、即ち、ＲＯ膜で分離するよりも粗い不純物（例えば固形物質等）を除去するためのＲＯ膜装置３１の前処理装置である。
【００５４】
減圧装置３０は、ＦＯ膜装置１４において高塩濃度溶液としての濃縮水Ｇに低塩濃度溶液Ａの一部が加えられた混合水Ｃを排出する配管と、海水ＥとＲＯ膜装置３１との間を接続する配管とを、接続する配管をさらに備えていてもよい。この場合、混合水Ｃの一部または全部をＲＯ膜装置３１に供給することができる。
【００５５】
実施の形態３の減圧方法は、基本的には実施の形態１の減圧方法と同様であるが、海水ＥをＲＯ膜装置３１に供給し、ＲＯ膜によるろ過処理によってＲＯ膜を透過した淡水Ｆと、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水Ｇとを生成する工程をさらに備え、供給する工程では、高塩濃度溶液として濃縮水Ｇを用いる点において主に異なる。
【００５６】
具体的には、実施の形態１と同様に、減圧槽１３に低塩濃度溶液Ａを貯留する。
【００５７】
また、海水Ｅを高圧ポンプ（図示せず）で加圧する。海水に加える圧力は特に限定されないが、ＲＯ膜装置３１で透過水たる淡水Ｆを分離可能な程度に、混合水に圧力を加える。
【００５８】
次に、加圧された海水をＲＯ膜装置３１に供給し、逆浸透作用により、ＲＯ膜を透過した淡水Ｆと、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水Ｇとに分離する。
【００５９】
次に、実施の形態１と同様に、高塩濃度溶液としての濃縮水Ｇと、低塩濃度溶液Ａとを、ＦＯ膜装置１４に供給する。これにより、本実施の形態においても、減圧槽１３の内部を減圧することができる。
【００６０】
ＦＯ膜装置１４においてＦＯ膜を透過した混合水Ｃは、実施の形態１と同様に、他の用途に利用または放出されてもよいが、本実施の形態では、混合水Ｃの一部または全部をＲＯ膜装置３１に供給する。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態における減圧装置３０は、海水Ｅをろ過処理するＲＯ膜を有し、かつＲＯ膜を透過した淡水Ｆと、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水Ｇとを生成するＲＯ膜装置３１をさらに備え、高塩濃度溶液として濃縮水Ｇが用いられるように構成されている。また、本実施の形態における減圧方法は、海水ＥをＲＯ膜装置３１に供給し、ＲＯ膜によるろ過処理によってＲＯ膜を透過した淡水Ｆと、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水Ｇとを生成する工程をさらに備え、供給する工程では、高塩濃度溶液として濃縮水Ｇを用いる。
【００６２】
濃縮水Ｇは高い浸透圧を有しているので、高塩濃度溶液として濃縮水Ｇの高い浸透圧を用いることにより、減圧装置３０の小型化を図ることができる。また、ＦＯ膜装置１４において濃縮水Ｇの塩濃度を低減することができるので、環境の負荷を低減して、混合水Ｃを海に放流することもできる。
【００６３】
（実施の形態４）
図４に示すように、実施の形態４の減圧装置４０は、基本的には図１に示す実施の形態１の減圧装置１０と同様の構成を備えているが、減圧槽１３は複数の減圧槽１３ａ、１３ｂを含み、ＦＯ膜装置１４は、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂから選択的に低塩濃度溶液が供給されるように構成されている点において主に異なる。
【００６４】
複数の減圧槽１３ａ、１３ｂの各々は、弁１５ａ、１５ｂを介して配管等により、低塩濃度溶液供給部１１と接続されている。また、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂの各々は、弁１６ａ、１６ｂを介して配管等により、ＦＯ膜装置１４と接続されている。
【００６５】
また、弁１８ａ、１８ｂは、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂに減圧対象Ｕを接続した際に、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂの内部の各々と減圧対象Ｕの内部の各々とを連通または遮断するために設けられている。弁１９ａ、１９ｂは、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂの内部の各々を排気するために設けられている。
【００６６】
また、減圧装置４０は、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂに貯留している低塩濃度溶液Ａの液位を測定する測定部４１ａ、４１ｂをさらに備えている。測定部４１ａ、４１ｂで測定された複数の減圧槽１３ａ、１３ｂの一方の液位が所定よりも下がった場合には、その減圧槽に低塩濃度溶液を供給するように制御する制御部（図示せず）をさらに備えている。
【００６７】
本実施の形態の減圧方法は、基本的には実施の形態１の減圧方法と同様の構成を備えているが、貯留する工程では、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂから選択的に低塩濃度溶液ＡをＦＯ膜装置１４に供給する点において主に異なる。
【００６８】
ＦＯ膜装置１４に供給する工程では、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂから選択的に低塩濃度溶液ＡをＦＯ膜装置１４に供給する。複数の減圧槽１３ａ、１３ｂのうち、ＦＯ膜装置１４に低塩濃度溶液を供給している減圧槽のみに、減圧対象Ｕを内部が連通するように弁１８ａ、１８ｂを制御する。具体的には、例えば、以下のようにこの工程を実施する。
【００６９】
弁１６ａを開けて、減圧槽１３ａからＦＯ膜装置１４に低塩濃度溶液Ａを供給する。このとき、弁１８ａを開け、弁１８ｂを閉じ、減圧槽１３ａの内部を減圧することで、減圧対象Ｕを減圧する。
減圧槽１３ａに貯留した低塩濃度溶液Ａの液位が所定位置よりも下がると、弁１６ａを閉じ、弁１６ｂを開けて、減圧槽１３ｂからＦＯ膜装置１４に低塩濃度溶液を供給する。このとき、弁１８ａを閉じ、弁１８ｂを開け、減圧槽１３ｂの内部を減圧することで、減圧対象Ｕを減圧する。また、弁１５ａ、弁１９ａを開けて、減圧槽１３ａの内部を排気して、低塩濃度溶液供給部１１から減圧槽１３ａに低塩濃度溶液Ａを供給し、減圧槽１３ａに低塩濃度溶液Ａを貯留する。
減圧槽１３ｂに貯留した低塩濃度溶液Ａの液位が所定位置よりも下がると、弁１６ｂを閉じ、弁１６ａを開けて、減圧槽１３ａからＦＯ膜装置１４に低塩濃度溶液Ａを供給する。このとき、弁１８ａを開け、弁１８ｂを閉じ、減圧槽１３ａの内部を減圧することで、減圧対象Ｕを減圧する。また、弁１５ｂ、弁１９ｂを開けて、減圧槽１３ｂの内部を排気して、低塩濃度溶液供給部１１から減圧槽１３ｂに低塩濃度溶液Ａを供給し、減圧槽１３ｂに低塩濃度溶液Ａを貯留する。
上記工程を繰り返すことで、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂを液位制御して切り替えることができるので、減圧対象Ｕの減圧を連続して行うことができる。
【００７０】
なお、本実施の形態では、複数の減圧槽として、２つの減圧槽１３ａ、１３ｂを例に挙げて説明したが、３つ以上の減圧槽を用いてもよい。３つ以上の減圧槽を用いる場合には、減圧対象Ｕを複数にしてもよい。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態における減圧装置４０において、減圧槽１３ａ、１３ｂは複数であり、ＦＯ膜装置１４は、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂから選択的に低塩濃度溶液Ａが供給されるように構成されている。また、本実施の形態における減圧方法は、供給する工程では、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂから選択的に低塩濃度溶液ＡをＦＯ膜装置１４に供給する。
【００７２】
これにより、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂのうち貯留量が減ったものに低塩濃度溶液Ａを補給している間も、他の減圧槽を減圧することができる。減圧対象Ｕを複数の減圧槽１３ａ、１３ｂに接続することにより、減圧対象Ｕを減圧に要する動力を低減して、減圧対象Ｕの減圧を連続して行うことができる。
【００７３】
（変形例）
図５に示すように、実施の形態４の変形例における減圧装置５０は、図４に示す実施の形態４の減圧装置４０における減圧対象Ｕとして減圧蒸発器５１を含んでいる。
【００７４】
具体的には、図５に示すように、変形例の減圧装置５０は、淡水の製造装置でもあり、減圧蒸発器５１と、海水供給部３２と、熱交換器５２と、凝縮水槽５３とをさらに備えている。
【００７５】
減圧蒸発器５１は、減圧された雰囲気内で、海水を蒸発させる。減圧蒸発器５１は、ＦＯ膜装置１４と配管等により接続されている。
【００７６】
海水供給部３２は、熱交換器５２を介して配管等により、減圧蒸発器５１に接続され、減圧蒸発器５１に海水Ｅを供給する。
【００７７】
熱交換器５２は、減圧蒸発器５１の水蒸気を排出する排出部と、海水を導入する導入部とに、配管等により接続されている。熱交換器５２は、海水Ｅと水蒸気とを熱交換する。
【００７８】
凝縮水槽５３は、熱交換器５２と配管等により接続され、熱交換器５２において凝縮された水蒸気、つまり淡水Ｈを貯留する。また、凝縮水槽５３は、弁１８ａ、１８ｂを介して減圧槽１３ａ、１３ｂと配管等により接続されている。
【００７９】
実施の形態４の変形例における減圧方法は、実施の形態４における減圧方法において、減圧蒸発器５１の内部を減圧する。
【００８０】
海水Ｅを減圧蒸発器５１に供給し、減圧下で海水Ｅを蒸発して水蒸気を生成する。熱交換器５２において、減圧蒸発器５１で生成された水蒸気と、減圧蒸発器５１に供給する海水Ｅとを、熱交換させる。これにより、水蒸気は凝縮されると共に、減圧蒸発器５１に供給する海水Ｅは加熱される。水蒸気が凝縮されることで、淡水Ｈを製造することができる。この淡水Ｈを凝縮水槽５３に貯留し、必要に応じて、淡水Ｈを取り出す。
【００８１】
減圧蒸発器５１に供給された海水Ｅ及び減圧槽１３に貯留された低塩濃度溶液Ａを、ＦＯ膜を介して互いに接触するようにＦＯ膜装置１４に供給する。なお、海水Ｅは、減圧蒸発器５１において蒸発を続けると、濃縮されて、塩濃度が高くなる。また、実施の形態４の変形例における低塩濃度溶液は、放射性汚染水または有価物を有する排水であることが好ましい。ここで、有価物とは、例えば、インジウム、コバルト、リチウムなどのレアメタル、鉱山排水中の銅、鉄などをいう。
ＦＯ膜装置１４において低塩濃度溶液Ａの一部がＦＯ膜を透過して海水Ｅに移動することにより、低塩濃度溶液を供給している減圧槽１３の内部が減圧される。減圧されている減圧槽１３の内部と凝縮水槽５３の内部とを連通させることにより、凝縮水槽５３の内部を減圧することができる。凝縮水槽５３の内部と熱交換器５２、及び、熱交換器５２と減圧蒸発器５１の内部とは連通しているので、減圧蒸発器５１の内部を減圧することができる。したがって、減圧ポンプのみにより減圧蒸発器５１の内部を減圧する場合に比べて、実施の形態４の変形例では減圧蒸発器５１の内部を減圧するために要する動力を低減できる。
なお、減圧蒸発器５１の内部を海水の飽和蒸気圧以下にまで減圧することが好ましい。
【００８２】
以上説明したように、実施の形態４の変形例における減圧装置５０は、低塩濃度溶液Ａを貯留可能な減圧槽１３と、この減圧槽１３と接続され、かつ低塩濃度溶液Ａよりも塩濃度が高い高塩濃度溶液としての海水Ｅが供給され、かつ高塩濃度溶液としての海水Ｅを蒸発して水蒸気を生成するための減圧蒸発器５１と、水蒸気を凝縮して淡水Ｈを製造する凝縮部と、減圧蒸発器５１及び減圧槽１３と接続され、かつ海水Ｅ及び低塩濃度溶液Ａが供給されるＦＯ膜装置１４とを備えている。
【００８３】
また、実施の形態４の変形例における減圧方法は、減圧槽１３に低塩濃度溶液Ａを貯留する工程と、この低塩濃度溶液よりも塩濃度が高い高塩濃度溶液としての海水Ｅを減圧蒸発器５１に供給して、海水Ｅを蒸発して水蒸気を生成する工程と、凝縮部において水蒸気を凝縮して淡水Ｈを製造する工程と、減圧槽１３及び減圧蒸発器５１の各々から、低塩濃度溶液Ａ及び海水ＥをＦＯ膜装置１４に供給する工程とを備えている。
【００８４】
実施の形態４の変形例における減圧装置５０及び減圧方法によれば、低塩濃度溶液Ａと高塩濃度溶液としての海水ＥとをＦＯ膜装置１４に供給すると、圧力を加えなくても、低塩濃度溶液Ａの一部が海水Ｅに移動するので、低塩濃度溶液Ａを貯留する減圧槽１３の内部が減圧される。減圧対象である減圧蒸発器５１を凝縮部を介して減圧槽１３に接続することにより、減圧ポンプのみを用いた減圧に比べて、減圧蒸発器５１の減圧に要する動力を低減することができる。したがって、要するエネルギーを低減して淡水Ｈを製造することができる。
【００８５】
実施の形態４の変形例における減圧装置５０において好ましくは、低塩濃度溶液として、放射性汚染水または有価物を有する排水が用いられるように構成されている。
【００８６】
また、実施の形態４の変形例における減圧方法において好ましくは、低塩濃度溶液Ａを貯留する工程では、低塩濃度溶液として放射性汚染水または有価物を有する排水を用いる。
【００８７】
放射性汚染水は、除外する放射性物質を含み、有価物を有する排水は回収する有価物を含む。低塩濃度溶液として放射性汚染水または有価物を有する排水を用いると、放射性物質または有価物はＦＯ膜を透過しないため、非透過物Ｄとして、放射性物質または有価物を含む濃縮物を得ることができる。このため、要するエネルギーを低減して淡水Ｈを製造できるとともに、放射性汚染水または有価物の回収をすることができる。
【００８８】
実施の形態４の変形例における減圧装置５０において好ましくは、凝縮部は、減圧蒸発器５１に供給する海水と、水蒸気とを熱交換するための熱交換器５２を含む。
【００８９】
実施の形態４の変形例における減圧方法において好ましくは、淡水を製造する工程では、減圧蒸発器５１に供給する海水と、水蒸気とを熱交換器５２により熱交換することで、水蒸気を凝縮する。
【００９０】
これにより、減圧蒸発器５１に供給する海水を加熱できると共に、水蒸気を凝縮させて淡水にすることができる。このため、要するエネルギーをより低減して淡水Ｈを製造することができる。
【００９１】
以上のように本発明の実施の形態及び変形例について説明を行なったが、各実施の形態及び変形例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態及び変形例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態及び変形例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９２】
１０，２０，３０，４０，５０  減圧装置、１１  低塩濃度溶液供給部、１２  高塩濃度溶液供給部、１３，１３ａ，１３ｂ  減圧槽、１４  ＦＯ膜装置、１５，１５ａ，１５ｂ，１６，１６ａ，１６ｂ，１７，１８，１８ａ，１８ｂ，１９，１９ａ，１９ｂ  弁、１５  ＦＯ膜装置、２１  浸透圧発電、３１  ＲＯ膜装置、３２  海水供給部、４１ａ，４１ｂ  測定部、５１  減圧蒸発器、５２  熱交換器、５３  凝縮水槽、Ａ  低塩濃度溶液、Ｂ  高塩濃度溶液、Ｃ  混合水、Ｄ  非透過物、Ｅ  海水、Ｆ，Ｈ  淡水、Ｇ  濃縮水、Ｕ  減圧対象。
【要約】
【課題】減圧に要する動力を低減した減圧装置及び減圧方法を提供する。
【解決手段】減圧装置５０は、塩濃度が相対的に低い低塩濃度溶液を貯留可能な減圧槽１３ａ、１３ｂと、該減圧槽１３ａ、１３ｂと接続され、かつ低塩濃度溶液と、該低塩濃度溶液よりも塩濃度が高い高塩濃度溶液とが互いにＦＯ膜を介して接触されるように供給されるＦＯ膜装置１４とを備える。減圧方法は、塩濃度が相対的に低い低塩濃度溶液を減圧槽１３ａ、１３ｂに貯留する工程と、該低塩濃度溶液よりも塩濃度が高い高塩濃度溶液と、減圧槽１３ａ、１３ｂから排出される低塩濃度溶液とを互いにＦＯ膜を介して接触するようにＦＯ膜装置１４に供給する工程とを備える。
【選択図】図５【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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