(57)【要約】逆浸透水精製装置は、水の供給源に接続された衝動タービン（１０３）と、給送ポンプ（１０１）とを含んでいる。給送ポンプ（１０１）には第一の精製膜チャンバ（１０４）が接続されており、この第一の精製膜チャンバは、精製された水を排出するための出口と、高圧の未精製の水を排出するための排出口と、水圧ターボチャージャー（１０８）のポンプ側端部Ｐに接続されている高圧の未精製の水を排出するための排出口と、を備えている。ポンプ側端部Ｐの出口は、高圧の未精製の水を排出し、この高圧の未精製の水は、第二の精製膜チャンバ（１１２）に供給される。第二の精製膜チャンバ（１１２）は、精製された水を排出するための出口と、第一の精製膜チャンバ（１０４）又は第二の精製膜チャンバ（１１２）に供給される精製されるべき水の圧力を増すために、水圧ターボチャージャー（１０８）のタービン側端部Ｔと衝動タービン（１０３）のタービン側端部Ｔとに接続されている未精製の水を排出するための排出口とを備えている。
2004504929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆浸透型の水精製装置であって、
精製されるべき水の供給源と、
エネルギの回収を提供するための衝動タービン（１０３）と、
精製されるべき高圧の水を供給するために、衝動タービン（１０３）に作動可能に接続された給送ポンプ（１０１）と、
第一の精製膜チャンバ（１０４）であって、給送ポンプ（１０１）から高圧の未精製の水の供給を受け取るために給送ポンプに作動可能に接続された入口と、同第一の精製膜チャンバ（１０４）内で精製された水を排出するための出口と、高圧の未精製の水を同第一の精製膜チャンバ（１０４）から排出するための排出口と、を有する第一の精製膜チャンバ（１０４）と、
タービン側端部Ｔ及びポンプ側端部Ｐを有する水圧ターボチャージャー（１０８）であって、前記ポンプ側端部Ｐが、第一の精製膜チャンバ（１０４）から高圧の未精製の水を受け取るための入口と、高圧の未精製の水を排出する出口とを有している、水圧ターボチャージャー（１０８）と、
ターボチャージャー（１０８）のポンプ側端部Ｐから高圧の未精製の水を受け取るために水圧ターボチャージャー（１０８）のポンプ側端部Ｐの出口に作動可能に接続された入口を有する第二の精製膜チャンバ（１１２）であって、同第二の精製膜チャンバ（１１２）内で精製された水を排出するための出口と、同第二の精製膜チャンバ（１１２）から高圧の未精製の水を排出するための排出口であって、水圧ターボチャージャー（１０８）のタービン側端部Ｔと衝動タービン（１０３）に作動可能に接続された排出口と、を有する第二の精製膜チャンバ（１１２）と、を含み、
それによって、第二の精製膜チャンバ（１１２）からの高圧の未精製の水が、水圧ターボチャージャー（１０８）のタービン側端部Ｔ及び／又は衝動タービン（１０３）を駆動して、第一の精製膜チャンバ（１０４）又は第二の精製膜チャンバ（１１２）に供給される精製されるべき水の圧力を増大させるようになされた逆浸透型の水精製装置。
【請求項２】
請求項１に記載の逆浸透型の水精製装置であって、
第二の精製膜チャンバ（１１２）と衝動タービン（１０３）との間に、絞り弁（１２４）が配置されている、逆浸透型の水精製装置。
【請求項３】
請求項１に記載の逆浸透型の水精製装置であって、
第二の精製膜チャンバ（１１２）と水圧衝動タービン（１０３）との間に、衝動タービン入口ニードル弁（１２２）が配置されている、逆浸透型の水精製装置。
【請求項４】
請求項１に記載の逆浸透型の水精製装置であって、
衝動タービン（１０３）が、バイパス弁（１２４）と給送ポンプ（１０１）に対して、並列形態で作動可能に接続されている、逆浸透型の水精製装置。
【請求項５】
請求項２に記載の逆浸透型の水精製装置であって、
衝動タービン（１０３）が、衝動タービン入口ニードル弁（１２２）、バイパス弁（１２４）及び給送ポンプ（１０１）に対して、直列形態で作動可能に接続されている、逆浸透型の水精製装置。
【請求項６】
逆浸透型の水精製装置であって、
精製されるべき水の供給源と、
エネルギの回収を提供するための衝動タービン（２２４）と、
精製されるべき高圧の水を供給するために、前記衝動タービンに作動可能に接続された給送ポンプ（２０１）と、
動力回収ポンプタービンＴ及びポンプ側端部Ｐを有する水圧ターボチャージャー（２０８）であって、前記ポンプ側端部Ｐが、給送ポンプ（２０１）から高圧の未精製の水の供給を受け取るための入口と、高圧の未精製の水を排出する出口とを有している、水圧ターボチャージャー（２０８）と、
精製膜チャンバ（２１２）であって、高圧の未精製の水の供給を受け取るために水圧ターボチャージャー（２０８）のポンプ側端部Ｐに作動可能に接続された入口と、精製膜チャンバ（２１２）内で精製された水を排出するための出口と、精製膜チャンバ（２１２）から排出された高圧の未精製の水を排出するために、水圧ターボチャージャー（２０８）のタービン側端部Ｔ及び衝動タービン（２２４）に作動可能に接続された排出口と、を有する精製膜チャンバ（２１２）と、を含み、
それによって、精製膜チャンバ（２１２）からの高圧の未精製の水が、水圧ターボチャージャー（２０８）のタービン側端部Ｔを駆動して精製膜チャンバ（２１２）に供給される精製されるべき水の圧力を増大させ及び／又は衝動タービン（２２４）を駆動して給送ポンプ（２０１）を駆動するのに必要とされるエネルギの一部分を提供するために使用することができるようになされた、逆浸透型の水精製装置。
【請求項７】
請求項６に記載の逆浸透型の水精製装置であって、
衝動タービン（２０８）と精製膜チャンバ（２１２）との間に、面積可変のニードル弁（２３０）が配置されている、逆浸透型の水精製装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、液体又は気体を高圧で圧送することを含む多くの工業的な処理及び液体精製プロセスのエネルギ必要量を低減するための新規で且つ有用な動力回収装置に関する。本発明は、海水から塩を取り出すために使用される逆浸透プロセスにおいて使用するのに特に好適である。本発明の使用が特に好適である逆浸透装置及びその他の装置においては、液体又は気体がチャンバ内へ高圧で圧送される。チャンバ内においては、液体又は気体の一部分が、精製されるか、さもなければ処理され且つチャンバから抜き取られる。残りの高圧のガス又は液体は、廃棄される廃棄物としてチャンバから排出される。この廃棄物は、通常は極めて高圧であり、この圧力は、絞り弁又はその他の装置を使用することによって散逸させなければならない。通常は、絞り弁は、廃棄物の流れの圧力を本質的に０ｐｓｉまで低減し、その結果、廃棄物の流れ内の圧力エネルギの全てが散逸され、プロセスに対して更なる利益を提供しない。これらのエネルギの損失は、極めて著しく且つ装置内の基本的な非効率を生じ得る。海水から塩を取り出すために逆浸透方法を使用する場合には、このような効率の悪い装置に伴うこれらの高いエネルギコストが、この技術の商業的用途を著しく制限して来た。
【０００２】
工業的プロセス又は液体精製プロセスの運転費を低減するために、廃棄物の流れの中のエネルギを回収するいくつかの方法が試みられて来た。逆浸透装置に関して、蒸気ピストンエンジンと類似した装置内に配置されている機械的に作動せしめられる弁を備えたピストンが使用されて来た。しかしながら、これらの装置は、装置の機械的に複雑な設計のために、高い費用及び高い維持費が必要とされることにより、商業的な用途を見つけ出すことができなかった。更に、これらの装置は、弁が開くか又は閉じる度毎に、水撃作用と呼ばれる強い衝撃波を供給物の流れの中に形成し、逆浸透装置の構成部品に損傷を起こし得る。
【０００３】
他の装置は、装置から排出される高圧の廃棄物によって駆動されるタービンを使用して来た。このタービンは、供給ポンプを駆動するモーターに接続されている。良好な効率のためには、タービンは、通常は１５，０００ｒｐｍを超える極めて速い速度で作動しなければならない。この速い速度は、減速ギヤボックスがタービンユニットと給送ポンプモーターとの間に設けられて、動力をタービンから給送ポンプモーターへと効率良く伝えるようにしなければならない。減速ギヤボックスは、装置の極めて高価な部品であり且つ適切に設置し且つ維持するためには多大な技術を必要とする。ギヤボックスはまた、外部の潤滑手段をも必要とし、これは、維持費を更に増大させる。潤滑剤はまた、逆浸透装置に供給される水を汚染し得ることもあり得る。タービンと減速ギヤボックスとの間には、高速シールも設けなければならない。これらの高速シールもまた、高価であり、通常は現場での用途においてはそれ程信頼性が高くない。上記の理由により、逆浸透プロセスにおいて使用するためにこの種の動力回収装置が商業的に採用されることは極めて限られていた。
【０００４】
その他の方法は、米国特許第４，９８３，３０５号、第４，９６６，７０８号及び第５，０４８，０４５号に記載されている動力回収ポンプタービン装置を含んでおり、これらの特許は、本発明の発明者によって発明されたものであり、本明細書において特に参考として組み入れる。
【０００５】
発明の概要
本発明は、流体が高圧で工業的なプロセス内へと圧送され、流体の少なくとも一部分が高圧でプロセスから排出されるようになされた、工業的プロセスからエネルギを回収するための装置及び方法に関する。高圧で排出された流体は、タービンの入口へと導かれる。高圧で排出された流体は、回転可能なシャフトに取り付けられたタービンのインペラを回転させる。シャフトに取り付けられたポンプのインペラもまた、シャフトの回転によって回転せしめられる。プロセスへ圧送されるべき流体は、ポンプの入口へと導かれる。回転しつつあるポンプのインペラは、高圧でプロセスに供給される流体の圧力を高め且つプロセスから排出された高圧の流体からエネルギを回収する。
【０００６】
本発明に従って、精製されるべき高圧の水源を供給するために、給送ポンプが衝動タービンに作動可能に接続される。
【０００７】
給送ポンプから高圧の未精製の水源を受け取るために、第一の精製膜チャンバが給送ポンプに作動可能に接続されている。この第一の精製膜チャンバは、第一の精製膜チャンバ内で精製された水を排出するための出口を有している。第一の精製膜チャンバは、同第一の精製膜チャンバから高圧の未精製の水を排出するための排出口を有している。
【０００８】
第一の精製膜チャンバの排出口には、水圧ターボチャージャーが作動可能に接続されている。ターボチャージャーは、タービン側端部Ｔとポンプ側端部Ｐとを有している。ポンプ側端部Ｐは、第一の精製膜チャンバから高圧の未精製の水を受け取るための入口と、高圧の未精製の水を排出する出口とを備えている。
【０００９】
入口を備えた第二の精製膜チャンバは、ターボチャージャーのポンプ側端部Ｐから高圧の未精製の水を受け取るために、水圧ターボチャージャーのポンプ側端部Ｐの出口に作動可能に接続されている。第二の精製膜チャンバは、同第二の精製膜チャンバ内で精製された水を排出するための出口を備えている。第二の精製膜チャンバは、同第二の精製膜チャンバから高圧の未精製の水を排出するための排出口を備えている。この排出口は、水圧ターボチャージャーのタービン側端部Ｔと衝動タービンとに作動可能に接続されている。
【００１０】
第二の精製膜チャンバからの高圧の未精製の水は、水圧ターボチャージャーのタービン側端部Ｔを駆動して精製されるべき水及び衝動タービンの圧力を増すために使用される。
【００１１】
本発明のもう一つ別の実施形態は、上記したような衝動タービン、給送ポンプ及び水圧ターボチャージャーを備えている。精製膜チャンバは、高圧の未精製の水の供給を受け取るために水圧ターボチャージャーのポンプ側端部Ｐに作動可能に接続された入口を備えている。精製膜チャンバは、第一の膜チャンバ内で精製された水を排出するための出口を備えている。精製膜チャンバは、同精製膜チャンバから排出された高圧の未精製の水を排出するための排出口を備えている。この排出口は、水圧ターボチャージャーのタービン側端部Ｔ及び摺動タービンに作動可能に接続されている。精製膜チャンバからの高圧の未精製の水は、水圧ターボチャージャーのタービン側端部Ｔを駆動して、精製されるべき水及び衝動タービンの圧力を増すために使用される。
【００１２】
本発明は、本発明の発明者によって発明された米国特許第４，９８３，３０５号を改良したものである。この‘３０５特許は、少なくとも２つの精製膜チャンバを有する二段階逆浸透装置の塩水の流れに増圧装置を提供するために水圧ターボチャージャーを使用することを記載している。ターボチャージャーのタービン部分を付勢した流れ及び圧力は、第二段階の廃棄物（塩水）であった。第一の段階と第二の段階との間の圧力を増すことはいくつかの利点を提供した。第一に、増圧装置による圧力は、第二の段階の水の製造を増大させた。しかしながら、第二の段階での供給水の塩度がより高いことにより、増大した浸透圧に適合させるためには高い圧力が必要とされる。第二に、増圧装置による圧力は、第一の段階の膜と第二の段階の膜との間の流量を実質的に均衡させ、それによって、第一の段階の膜の過剰な製造に対して損害を来すのを防止した。第三に、増大した流速は、膜表面の水の層の偏りを減じ、これはまた、精製された生産水の製造量を増した。第四に、段階間で増圧される装置の高い圧力と速度によって、生産水に溶解された固体の全量をも減らした。最後に、水圧ターボチャージャーを使用することにより、増圧装置を提供するのに必要なエネルギは、第二の段階の塩水から回収したエネルギであり、これは、この種の逆浸透装置をキロワット／ガロン基準において最も大きなエネルギ効率とさせた。
【００１３】
ターボチャージャーの効率が例えば約５５％程度まで充分に高くなると、次いで、ターボチャージャーを駆動するために全ての塩水を使用する必要なく、充分なレベルの増圧が第二の段階で達成される。高圧の塩水の残りの部分は、更にエネルギを回収するために利用することができる。この塩水のエネルギを回収し且つ二段階逆浸透プロセスを制御するための最も効率の良い方法は、本発明の主要な目的である。
【００１４】
逆浸透による水脱塩装置は、通常は、透過水又は生産水の一定の流れを形成するように設計される。一定の流れの測定値は、装置を定格し且つ販売するための基準である。しかしながら、この所望の一定の出力は、温度、塩度及び膜のエージングのような変動する入力の影響を受ける。これらの変動要素は、逆浸透装置がある範囲の流れ及び圧力状態によって作動することを必要とする。本発明のもう一つの目的は、変動する供給水入力状態及び膜状態において一定した生産水出力を達成するように逆浸透装置を制御する方法を提供することである。
【００１５】
従って、本発明の目的は、最も高いエネルギ効率を達成しつつ、逆浸透脱塩装置の高い生産性を提供することである。
【００１６】
本発明のもう一つの目的は、廃棄エネルギ及び工業的プロセスを利用するためのエネルギ回収ポンプタービンを提供することである。
【００１７】
本発明のこれらの及びその他の目的は、添付図面と組み合わせた以下の本発明の詳細な説明を読むことにより、更に十分に理解されるであろう。
【００１８】
好ましい実施形態の説明
本発明は、液体又はガスを高圧で圧送することを含む多くの工業的な液体精製プロセスのエネルギの必要度を低減するために使用することができる多段階逆浸透装置に関する。より特別には、この多段階逆浸透装置は、精製プロセスから排出される高圧の液体又はガスからエネルギを回収し且つこのエネルギを液体又はガスを高圧で精製プロセス内へ圧送するために使用する。本発明の特徴は、以下の説明と組み合わせた添付図面を参照することによってより容易に理解出来るであろう。
【００１９】
本発明の逆浸透装置は、海水から塩を取り出すプロセスにおいて使用するのに特に適している。しかしながら、本発明の多段階逆浸透装置は、高圧で液体又はガスを圧送することを含む多くの工業的な液体精製プロセスのエネルギの必要度を低減するために使用することができることは理解されるべきである。
【００２０】
本発明の多段階逆浸透装置を使用することができる環境をより良く理解するためには、海水から塩を取り出すために典型的な逆浸透装置が作動する方法を説明する必要がある。図１は、海水が入口パイプ３を介して増圧ポンプ５内へと通過する典型的な逆浸透装置１を示している。増圧ポンプは、海水の圧力を約１７２．４ｋＰａ（約２５ポンド／インチ２）まで増圧し、同海水を、海水内に懸濁した不純物を除去することができるフィルタ７を介して圧送する。海水は、フィルタ７から給送ポンプ９内へと通過し、海水の圧力は、給送ポンプ内で約６．８９ＭＰａ（約１０００ｐｓｉ）まで増圧される。高圧（約６．８９ＭＰａ（約１０００ｐｓｉ））の海水は、次いで、膜チャンバ１１へと導かれ、膜チャンバ１１内で、塩水の少なくとも一部分から塩が取り出される。一例として、１分当たり３７８．５リットル（１００ガロン）の海水が膜チャンバ１１に供給されると、１分当たり約９４．６リットル（約２５ガロン）の精製された水が膜チャンバによって生産されるであろう。精製された水は、膜チャンバから低圧で真水排出ライン１３を介して排出される。１分当たり約２８３．９リットル（約７５ガロン）の濃縮された海水の塩水が、膜チャンバから塩水排出ライン１５を介して排出される。濃縮された塩水は、約６．５５ＭＰａ（約９５０ｐｓｉ）の圧力で膜チャンバから排出され、この濃縮された塩水は廃棄物と呼ばれる。高圧の廃棄物は、絞り弁１７を通過し、絞り弁１７において濃縮された塩水廃棄物の圧力は、同廃棄物が廃棄されるために廃棄物ライン１９を介して排出できるように低減される。廃棄物ライン１９を介して排出される廃棄物の圧力は、本質的には０Ｐａ（０ｐｓｉ）である。絞り弁１７はまた、膜チャンバ内に適切な圧力を維持して塩水の少なくとも一部分が精製されるようにするために、塩水排出ライン１５内の圧力を維持するように作用する。
【００２１】
逆浸透精製装置のための上記した例においては、絞り弁は、濃縮された塩水廃棄物の流れの圧力を約６．５５ＭＰａ（約９５０ｐｓｉ）だけ低下させる。廃棄物のための１分間当たり２８３．９リットル（７５ガロン）の流量においては、絞り弁によって消費される水圧動力は約４２馬力である。これは、給送ポンプ９によって装置内に供給されなければならない多大なエネルギであり、このエネルギは、エネルギが絞り弁１７によって消費されるときに装置から実際上失われる。
【００２２】
図２は、米国特許第４，９６６，７０８号、第４，９８３，３０５号及び第５，０４９，０４５号に記載された逆浸透装置を示しており、これらの装置においては、動力回収ポンプタービンが装置内に装備されている。この装置は、動力回収ポンプタービン２５が給送ポンプ９と膜チャンバ１１との間に動作可能に接続されている点及び動力回収ポンプタービン２５が膜チャンバ１１からの塩水排出ライン１５へと動作可能に接続されている点以外は、本質的に、既に説明した図１に示された逆浸透装置と同じ構成要素を備えている。動力回収ポンプタービン２５は、タービン側端部２７とポンプ側端部２９とを備えている。給送ポンプ９からのパイプ３１は、ポンプ側端部２９上のポンプ入口３３に接続されている。海水は、ポンプ側端部２９を介してポンプ入口３３を通過し、ポンプの排出口３５から排出される。海水は、ポンプの排出口３５からパイプ３７を通って膜チャンバ１１へと流れる。膜チャンバ１１によって精製された海水の一部分は、排出ライン１３を介して膜チャンバから出て行く。濃縮された塩水廃棄物は、塩水排出ライン１５を通って膜チャンバ１１から出て行く。塩水排出ライン１５は、動力回収ポンプタービン２５のタービン側端部２７に設けられたタービン入口ノズル４１に作動可能に接続されている。廃棄物は、タービン側端部２７を通過し且つタービンの排出通路４３から排出される。廃棄物は、タービンの排出通路４３から廃棄物ライン４５を通過して廃棄される。
【００２３】
動力回収ポンプタービンを使用することによって、塩水内における、給送ポンプ９によって形成される必要がある圧力増加が著しく低減され、この著しい低減によって、給送ポンプのための動力条件が著しく減じられる。給送ポンプのための動力条件の低減は、給送ポンプ９を作動させるためのエネルギコストに対して重大な影響を及ぼす。これと同時に、低い給送ポンプ排出圧力によって、ポンプに対する応力が減じられ、給送ポンプの寿命が延びるであろう。更に、タービン排出通路を介して排出される濃縮された海水の塩水は、圧力が極めて低いか又はゼロであり、その結果、濃縮された塩水は容易に廃棄することができる。このことにより、膜チャンバ１１から排出される濃縮された海水の塩水の圧力を下げるための絞り弁の必要がなくなる。
【００２４】
逆浸透装置おいては、精製された水又は透過水の製造速度を調整することが極めて重要である。このような装置においては、透過水の流れが所与の供給流量に対して大きすぎると、透過水の品質が低下し得る（すなわち、透過水の塩分がより高くなる）。基本的に、所与の供給流量の膜チャンバ内の膜に多すぎる水の量が強制的に流されると、膜チャンバから排出される廃棄物の流れの塩分が著しく高くなる。これは、膜チャンバに供給された海水から、より多くの精製された水が抽出されつつあり、これが廃棄物の塩分を高めるからである。この高い廃棄物内の塩分は、膜を通る塩分の通過量がより高く、それによって透過水の塩分が増加せしめられることを意味する。一方、透過水の流れが低くなり過ぎると、次いで、水の需要量が透過水の流量を超過し、これは許容され得ない。透過水の製造速度は、膜の圧力及び供給量の流速を制御することによって調節される。一般的に、この調節は、透過水の出力及び品質の変化に応答してオペレータ又はコンピュータシステムによって調整されなければならない。
【００２５】
透過水の出力は、供給物の流れの水の塩分又は温度の変化のようないくつかの理由によって変化するかも知れない。何年かの使用の後に膜が凝縮することもあり、膜の凝縮は、透過水の出力に影響を及ぼし得る。逆浸透装置においては、海水の温度が低くなると、膜チャンバの効率が低下せしめられ、所与の膜圧力及び供給流量に対して透過水の出力が低下する。逆に、海水の温度が高くなると、膜チャンバは透過性が高くなり、透過水の出力が高くなる。温かい供給水による過剰な透過水出力及び冷たい供給水による不十分な透過水出力を防止するためには、膜圧力を能動的に制御しなければならない。しかしながら、上記したように、過去において使用されていた弁構造は、人的な認識を必要とし、これは高価で必ずしも利用可能ではない。従って、所望量の透過水を製造するためには、変動条件下で膜の圧力が制御される機構を備えることが望ましい。
【００２６】
本発明の多段階逆浸透装置は、膜の圧力を制御して所望量の透過水を製造するために使用することができる。この多段階逆浸透装置は、２つの方法によって、すなわち、ポンプによって形成される増圧量及び廃棄物ライン内に形成される流動抵抗の量により、膜の圧力に影響を及ぼす。廃棄物ライン内の抵抗の量に注目すると、多段階逆浸透装置は、逆浸透装置に理想的に適した流れに対する特有の圧力の関係を有している。多段階逆浸透装置の利点を理解するためには、この装置を膜圧力を制御する一般的な方法と比較することが助けになる。一般的な逆浸透装置においては、膜の圧力を制御するために弁又はオリフィスプレートが一般的に使用される。弁又はオリフィスプレートは、廃棄物ラインに対する流動抵抗を形成し、弁又はオリフィスは、膜圧力と流速との間に二乗関係を有している。すなわち、流量が半分の場合には、圧力抵抗は四分の一に低下する。逆浸透装置においては、供給物の温度が上昇すると、より多くの海水が膜チャンバを通過し且つ透過水となるので、次いで、廃棄物の流れが低下する。このことにより、より低い廃棄物の流れがもたらされ、弁の圧力抵抗を低下させる。しかしながら、この圧力抵抗の低下は、膜の圧力を低下させ且つ透過水の生産量を少なくさせるほど充分ではない。従って、透過水の生産量を調節するためには、廃棄物ライン上の弁を手動によって開くか又は所望の膜圧力を得るように調整しなければならない。
【００２７】
本発明の多段階逆浸透装置は、逆浸透装置に対して特に好適な種々の圧力対流量特性を有している。特に、廃棄物の流れを半分に減らすことによって、圧力抵抗は、弁又はオリフィスプレートにおける四分の一よりもむしろ前の弁の五分の一まで減る。多くの場合には、幾分低い膜圧力は、過剰な透過水出力を防止するのに充分である。例えば、供給される水の温度が低下すると、より少ない透過水が生産されつつあるので、廃棄物ラインを通る流量は低下する。多段階逆浸透装置は、次いで、弁又はオリフィスプレートによって惹き起こされる圧力の増加よりも大きい廃棄物ライン内の流動抵抗を形成するであろう。その結果、透過水の生産は、弁又はオリフィスプレートほど大きく低下しない。多段階逆浸透装置を使用することによる最終的な効果は、供給水の温度が高くなったときに透過水の過剰生産が低減され、供給水の温度が低下したときに透過水の生産不足が最少化されることである。これは、オペレータ又は何らかの補助的な制御装置の介在無しで行われる。供給水の能力又は膜の圧縮度が変化するときもまた、同じ透過水の調節がもたらされる。
【００２８】
図３は、動力回収ポンプタービンと衝動タービンとが装置内に装備されている多段逆浸透装置を示している。海水は、入口パイプ１００を通過して、高圧給送ポンプである渦巻ポンプ１０１内へと流れる。渦巻ポンプ１０１は、電動機１０２によって駆動される。電動機１０２は、衝動タービン１０３に作動可能に接続されている。渦巻ポンプ１０１は、給送パイプ１０５及び制御弁１２０を介して第一段階の逆浸透膜チャンバ１０４と連通している。高圧の海水は、膜チャンバ１０４へと導かれ、同膜チャンバ１０４において、海水の少なくとも一部分から塩が取り出される。精製された水は、膜チャンバ１０４から、淡水排出ライン１０６を介して低圧で排出される。上記した米国特許第’７０８号、第’３０５号及び第’０４５号に記載されているような動力回収水圧ポンプタービン又はターボチャージャー１０８が、排出管１０７と連通している。ターボチャージャー１０８は、タービン側端部Ｔとポンプ側端部Ｐとを備えている。第一の膜チャンバ１０４からの排出管１０７は、ポンプ側端部Ｐに接続されている。廃棄物又は塩水は、ポンプ側端部Ｐを通過し且つターボチャージャー１０８から第一及び第二の塩水管１１０へと排出される。管１１０は、第二の逆浸透膜チャンバ１１２に作動可能に接続されており、同第二の逆浸透膜チャンバ１１２において、付加的な塩が水から除去される。精製された水は、淡水排出管１１４を介して第二の膜チャンバ１１２から排出される。管１１４は、第一の膜チャンバ１０４からの生産水管１０６と連通している。高圧の濃縮された海水塩水は、第二段階の塩水管１１６を介して膜チャンバ１１２から排出される。第二段階の塩水管１１６は、水圧ターボチャージャー１０８のタービン側端部Ｔに作動可能に接続されている。
【００２９】
分岐管が、第二段階の塩水管１１６から延びており且つ衝動タービン入口ニードル弁１２２と連通している。制御弁１２４が、第二段階の塩水管１１６とタービン入口ニードル弁１２２との間の塩水分岐管１２１上に配置されている。
【００３０】
衝動タービン入口ニードル弁１２２は、衝動タービン１０３に作動可能に接続されている。
【００３１】
付加的な制御装置と弁とを装置内に配置することができる。例えば、生産物の流量計１３０が第一の生産水の管１０６に配置されている。第二の生産物の流量計１３２が、第二段階の生産水の管１１４に配置されている。塩水の流量計１３４が、第二段階の塩水の管１１６に配置されている。水が渦巻ポンプ１０１から出て膜チャンバ１０４へ入るときの第一段階の給送圧力を測定するために、圧力ゲージ１３６が第一段階の膜チャンバ１０４に隣接して接続されている。第一及び第二の塩水の管１１０内の圧力を監視するために、膜チャンバ１１２の水圧ターボチャージャーのポンプ側に圧力ゲージ１３８が配置されている。水圧ターボチャージャー補助ノズル弁１４０が、ターボチャージャー１０８のターボチャージャー側端部Ｔに作動可能に接続されている。
【００３２】
付加的な絞り弁１４２を、ターボチャージャー１０８のポンプ側端部Ｐと第二段階の逆浸透膜チャンバ１１２との間の第一及び第二の塩水の管１１０に作動可能に配置することができる。好ましい実施形態においては、制御弁１２０、衝動タービン入口ニードル弁１２２，第二段階の塩水バイパス弁１２４、補助ノズル弁１４０及び第二段階の流量制御弁１４２を制御するためにプログラム可能な論理制御装置１４４が使用されている自動化された装置を備えることが望ましい。生産物の流量計１３０，生産物の流量計１３２、圧力ゲージ１３６，圧力ゲージ１３８及び塩水の流量計１３４は、全て、制御装置１４４への入力信号を提供する。
【００３３】
ほぼ全ての大きな逆浸透脱塩装置には、自動のプロセス制御装置が設けられるけれども、上記した膜チャンバ、ターボチャージャー、モーター及び弁の組み合わせもまた、手動によって作動させることができることは理解されるべきである。洗浄サイクル及び装置の充填及び始動のために付加的な弁を含むことができることも、本発明の意図された範囲に含まれる。別の方法として、他の実施形態においては、ほぼ一定の給送条件で作動する、より小さく且つより低廉な逆浸透装置を、本発明を実施するために必要な唯一の弁が第二段階の塩水バイパス弁１２４であるという点まで、最少の設備及び弁によって適切に制御することができる。本発明は、２つの異なる種類のタービン及び負荷分配制御装置を組み入れ、それによって最少のエネルギで所望の生産物出力を達成することができるようにすることによって、逆浸透多段階プロセスに対する基本的な改良を提供する。
【００３４】
些細な変形箇所を備えた三段階逆浸透装置に適用することができ且つ種々の環境下のより低い圧力の逆浸透装置及びその他の工業的逆浸透プロセスに適用しても良いことも、当業者に理解されるべきである。更に、二段階逆浸透装置は、渦巻ポンプ１０１によって加圧され、この渦巻ポンプ１０１は、流量制御弁１２０を排除することによって、容積型ポンプを使用するように修正することができる。
【００３５】
多段階逆浸透装置の作動においては、海水又は供給水は、予備処理装置（図示せず）から、管１００を通って高圧の渦巻ポンプ１０１内へ入る。水の圧力は、第一段階の逆浸透膜チャンバ１０４の作動圧力（この例では約６．２０ＭＰａ（約９００ｐｓｉ）である）まで上昇せしめられる。供給水は、逆浸透チャンバ１０４内へ入り、同逆浸透チャンバ内で、供給水の一部分が逆浸透膜によって精製され、膜を介して塩が除去される。この例においては、精製された供給水の部分は、前記供給物の流れの約４０％である。この精製された水は、“透過水”又は“生産水”と呼ばれる。透過水は、約６８．９ないし１３７．９ｋＰａ（約１０ないし２０ｐｓｉ）の低圧で、第一段階の水の管１０６を介して逆浸透膜チャンバ１０４から出て行く。供給水の残りの部分は、高い濃縮された塩水か又は廃棄物であり、約６．０７ＭＰａ（約８８０ｐｓｉ）の圧力で、第一の塩水の管１０７を介して逆浸透膜チャンバ１０４から出て行く。塩水は、ポンプ側端部Ｐにおいてターボチャージャー１０８内へ入り、そこで、圧力が約８．２７ないし８．９６ＭＰａ（約１２００ないし１３００ｐｓｉ）まで増大せしめられる。塩水又は廃水のより高い浸透圧に打ち勝つためには、より高い圧力が望ましい。ターボチャージャー１０８のポンプ側端部Ｐは、圧力が高くなった塩水を、第一及び第二段階の塩水の管１１０を介して第二段階の逆浸透膜チャンバ１１２内へと通過させる。塩水供給物の約３０％が精製されて生産水とされ、第二段階の生産水の管１１４を介して第二段階の膜チャンバ１１２から排出される。塩水供給物の残りの７０％は、濃縮されて更に高いレベルの溶解された固体とされる。第二段階の塩水は、約７．９３ないし約８．６２ＭＰａ（約１１５０ないし約１２５０ｐｓｉ）の圧力で第二段階の塩水の管１１６を介して第二段階の逆浸透チャンバ１１２から排出され、ターボチャージャー１０８のタービン側端部Ｔへと入る。高圧の塩水のエネルギは、ターボチャージャーのタービン側端部Ｔによって機械的なシャフトのエネルギに変換され、このシャフトのエネルギは、次いで、ターボチャージャー１０８のポンプ側端部Ｐを駆動し、それによって、供給水の圧力の増圧を生じさせる。
【００３６】
ターボチャージャー１０８の効率が約５５％に達すると、通常は、必要とされる増圧を達成するためにターボチャージャー１０８に必要なエネルギよりも多量の利用可能な塩水エネルギが存在する。本発明以前は、第二段階の逆浸透膜チャンバを過剰に増圧しないようにターボチャージャーの圧力の出力を制御する方法は、ターボチャージャーの近辺で充分な塩水の流れを迂回させ、それによって、第二段階の逆浸透チャンバ内に所望の膜圧力を達成することであった。過去においては、この迂回は、潜在的に回収可能なエネルギを消費する絞り弁（図示せず）によって達成されていた。
【００３７】
本発明は、装置内に別の形式のタービンを組み入れることによって、エネルギの損失を避けている。衝動タービン１０３が、駆動モーター１０２に機械的に結合されており且つターボチャージャー１０８の上流に設けられた第二段階の塩水の管１１６の分岐１２１と水圧連通している。ターボチャージャー１０８に必要とされない第二段階の逆浸透膜チャンバ１１２からのあらゆる余分な塩水の流れが、高圧ポンプ駆動モーター１０２から動力を取り除くか動力を供給するために、衝動タービン１０３によって使用される。種々の作動状態においては、衝動タービンへの塩水の流れは、ターボチャージャー１０８が供給水の状態及び膜の状態の入力の変動に応答するときに、ターボチャージャー１０８の変動条件によって大きく変化し得る。例えば、供給水の変動が逆浸透装置の性能に如何に影響し得るかをより良く理解するために、北大西洋の海水に対して作動する二段階の逆浸透装置のための実際に作動する計画を検査した。特に、４つの場合の作動条件は同一であった。殆どの変動は、逆浸透装置への海水の供給の季節による温度変化によるものであった。下の表１は、異なる作動状態を示す４つの場合の結果を提供している。
【００３８】
【表１】
2004504929.tif 000003
仮定：
１）管での損失無し
２）５５％のターボ効率
３）８５％のタービン効率
方程式：
１）ＰＢＲＱＵＤ＝必要とされる増圧
２）ＰＢＡＢＬ＝利用できる増圧
３）Ｂｏｏｓｔ＝ＰＢ×Ｎ×Ｒ
４）Ｒ＝　廃棄物の割合＝塩水の流れ／供給物の流れ
５）ＲＢＲＱＵＤ＝（ＰＢＲＱＵＤ／ＰＢＡＢＬ×ＱＰ２）／ＱＢＲＢＲＱＵＤ＝必要される廃棄物の割合
６）ＷＨＰ＝０．０００５８３×ＰＢ２Ｑｅｘ　ＰＢＲＱＵＤを発生するために必要
ＷＨＰ＝水の馬力
７）　Ｎ＝水圧ターボチャージャーの効率（ＨＴＣ）
８）　ＮＩＴ＝衝動タービンの効率
９）ＩＴＨＰ（衝動タービン馬力）＝ＷＨＰ×ＮＩＴ
場合１
Ｒ＝５２８．４／７９２．５＝０．６６６７５
ＰＢＡＢＬ＝ＰＢ２×Ｎ×Ｒ
Ｂｏｏｓｔ＝ＰＢＡＢＬ＝１２７６×０．５５×０．６６６７５
ＰＢＡＢＬ＝４６７．９
ＲＢＲＱＵＤ＝ＰＢＲＱＵＤ／ＰＢ２Ｎ
Ｒ＝３９１．５／１２７６（．５５）＝０．５５７８５１
ＱＥＸ＝ＱＢ２−Ｒ（ＱＢ）
ＱＥＸ＝５２８．４−０．５５７８５１（７９２．５）
ＱＥＸ＝５２８．４−４４２．０９６９１７５
ＯＥＸ＝８６．３
Ｐ＝０．０００５８３×ＰＢ２×ＱＥＸ×Ｅ
Ｐ＝０．０００５８３×１２７６×８６．３×０．８５
Ｐ＝５４．６
場合２
Ｒ＝５２８．４／７９２．５＝０．６６６７５
ＰＢＡＢＬ＝ＰＢ２×Ｎ×Ｒ
Ｂｏｏｓｔ＝ＰＢＡＢＬ＝１２７６×０．５５×０．６６６７５
ＰＢＡＢＬ＝４６７．９
ＲＢＲＱＵＤ＝ＰＢＲＱＵＤ／ＰＢ２Ｎ
Ｒ＝３１９／１２７６×．５５＝０．４５４５４５
ＱＥＸ＝ＱＢ２−Ｒ（ＱＢ）
ＱＥＸ＝５２８．４−０．４５４５４５（７９２．５）
ＱＥＸ＝５２８．４−３６０．２２６９
ＱＥＸ＝１６８．２
Ｐ＝０．０００５８３×ＰＢ２×ＱＥＸ×Ｅ
Ｐ＝０．０００５８３×１２７６×１６８．２×０．８５
Ｐ＝１０６．４
場合３
Ｒ＝４７５．５／６３４＝０．７５
ＰＢＡＢＬ＝ＰＢ２×Ｎ×Ｒ
Ｂｏｏｓｔ＝ＰＢＡＢＬ＝１１０２（．５５）（．７５）
ＰＢＡＢＬ＝４５４．６
ＲＢＲＱＵＤ＝ＰＢＲＱＵＤ／ＰＢ２Ｎ
Ｒ＝２０３／（１１０２）（．５５）＝０．３３４９２８
ＱＥＸ＝ＱＢ２−Ｒ（ＱＢ）
ＱＥＸ＝４７５．５−０．３３４９２８（６３４）
ＱＥＸ＝４７５．５−２１２．３４４３５２
ＱＥＸ＝２６３．２
Ｐ＝０．０００５８３×ＰＢ２×ＱＥＸ×Ｅ
Ｐ＝０．０００５８３×１１０２×２６３．２×０．８５
Ｐ＝１４３．７
場合４
Ｒ＝４７５．５／６３４＝０．７５
ＰＢＡＢＬ＝ＰＢ２×Ｎ×Ｒ
Ｂｏｏｓｔ＝ＰＢＡＢＬ＝１１０２（．５５）（．７５）
ＰＢＡＢＬ＝４５４．６
ＲＢＲＱＵＤ＝ＰＢＲＱＵＤ／ＰＢ２Ｎ
Ｒ＝１３０．５／１１０２（．５５）＝０．２１５３１１
ＱＥＸ＝ＱＢ２−Ｒ（ＱＢ）
ＱＥＸ＝４７５．５−０．２１５３１１（６３４）
ＱＥＸ＝４７５．５−１３６．５０７１７４
ＱＥＸ＝３３９．０
Ｐ＝０．０００５８３×１１０２×３３８．０×．８５
Ｐ＝１８５．１
第一段階の塩水の流れ（第１欄、第二段階の供給物の流れでもある）は、２．４０ないし３．００リットル／分（６３４ないし７９２ｇｐｍ）の範囲であること、第二段階の塩水の流れ（第３欄）は１．８０ないし２．００リットル／分（４７５ないし５２８ｇｐｍ）の範囲内であること、第二段階の膜作動圧力（第２欄）は７．６９ないし９．００ＭＰａ（１１１６ないし１３０５ｐｓｉ）の範囲内であり、所望のターボ圧力の増圧（第６欄）は、８９６、１４００、２１９９、２６９６ｋＰａ（１３０、２０３、３１９、３９１ｐｓｉ）であることに注目すべきである。
【００３９】
第８欄は、第６欄の所望の圧力の増圧を達成するためにターボチャージャー１０８によって必要とされる塩水の流れよりも多量の塩水の流量を示している。
【００４０】
第７欄は、全ての塩水の流れがターボチャージャー１０８によって使用される場合に利用できる圧力の増圧の量を示している。第９欄は、衝動タービン１０３の機械的な軸の動力の出力を示している。
【００４１】
第４及び第５欄は、第二段階の塩水の圧力及びターボチャージャー排出圧力を各々示している。
【００４２】
場合１及び２は冷たい供給水の状態を示しており、一方、場合３及び４はより温かい供給水の状態を示している。このデータが示しているように、より冷たい供給水は、より高い作動圧力を必要とし且つ第一段階からよりたくさんの塩水を生産する。より温かい供給条件に対してはこの逆である。塩度の変化もまた、同様の影響を及ぼす。すなわち、より高い塩度は、より高い圧力及び高い廃棄物の割合（塩水流量を全流量によって割った比）を生じさせる。制御装置は、入力供給条件がある範囲の値に亘って変化しつつある間、最も少ないエネルギを使用して、許容可能な水の量において望ましい一定の生産物の流れ（全体の溶解した固体のレベルは５００ｐｐｍ以下である）を維持しなければならない。
【００４３】
この例においては、装置は、渦巻型の高圧給送ポンプ１０１と、流量制御弁１２０とを使用している。初期の条件として第２の場合を使用し、第３の場合に対する処理を使用すると、以下の一連の現象が起こるであろう。供給水の温度が第３の場合まで上昇すると、第一段階の膜チャンバ１０４の応答が、透過水を過剰生産するであろう。この過剰生産は、膜に対して損傷を与えつつあり且つ水の品質を低下させ、すなわち、全体の溶解した固体が増す。過剰生産を防止するためには、第一段階の膜圧が減じられるべきである。制御装置１４４への生産物の流量計１３０からの信号によって、制御装置１４４に供給物絞り弁１２０が閉じさせられ、それによって、第一段階の膜チャンバ１０４への供給物の流れを減らす。これと同時に、第二段階の塩水バイパス弁１２４は、より大きな流れを許容するように開かれ、それは、次いで装置の圧力抵抗を減じる。
【００４４】
第１欄が示しているように、段階間の塩水の流れは、３．００から２．４０キロリットル／分（７９２から６３４ｇｐｍ）まで減っている。これと同時に、第二段階の膜圧条件は、９．００から７．６９Ｍｐａ（１３０５から１１１６ｐｓｉ）まで減じられ、第二段階の塩水の流れは、２．００から１．８０キロリットル／分（５２８から４７５ｇｐｍ）まで減じられた。新しい圧力及び流れに到達するために、制御装置１４４は、所望の点が得られるまで、バイパス弁１２４によって開かなければならない。衝動タービン１０３へのバイパス流は、６３６から９９６リットル／分（１６８から２６３ｇｐｍ）まで増加する。衝動タービンの動力の出力は、同様に、１０６から１４４ｈｐまで増加する。同時に、より大きな流れが衝動タービン１０３に行くように、制御装置１４４は、衝動タービン１０３上のノズル１２２を開かせるための変数の信号を送り、増大した流れを吸収する。
【００４５】
図４は、同じく、図３に示されているような、第一段階の膜チャンバ１０４、第二段階の膜チャンバ１１２及びターボチャージャー１０８を使用している本発明のもう一つ別の多段階逆浸透装置を示している。チャンバと種々の膜チャンバのための配管結合とは、図３に対して既に説明したものと本質的に同じであるので、説明は繰り返さない。図３に示された装置と図４に示された装置との違いは、衝動タービン１０３の代わりに、逆流ポンプタービン１５３が使用されていることである。逆流ポンプタービン１５３は、図４に示されているようにターボチャージャー１０８に対して並列に作動するか又は図５に示されているようにターボチャージャー１０８に対して直列に作動することができる。図４及び５に示された両方の実施形態において、作動原理は同じである。増圧のためにターボチャージャー１０８によって必要とされない余分の流れ及び圧力エネルギは、逆流ポンプタービン１５３によって利用される。図４に示されているように、逆流ポンプタービン１５３は、逆流ポンプタービン１５３への塩水の流量を制御するためにバイパスフローバルブ１２４を利用している。図４に示された実施形態においては、衝動タービン入口ニードル弁１２２の必要性がない。図４に示された実施形態は、分岐管１５７によって第二段階の塩水管の分岐管１２１に作動可能に接続されているバイパス弁１５５を有している。
【００４６】
図５には、一連の構造が示されており、この構造においては、逆流ポンプタービン１５３の使用は、水圧ターボチャージャーのタービン排出端部と、逆流ポンプタービン１５３との間に作動可能に接続された流量絞り弁１２２に依存している。図５に示された一連の構造は更に、バイパス弁１２４と衝動タービン入口ニードル弁１２２との間の第二段階の管の分岐１２１に作動可能に接続されている第二のバイパス弁１５５を含んでいる。
【００４７】
図６は、逆浸透装置のエネルギ効率を最大化するために、２つの異なるエネルギ回収タービンと制御弁とを使用している本発明の更に別の実施形態を示している。図６は、高圧ポンプ２０１に作動可能に接続されている入口管２００を示している。電動モーター２０２が、高圧ポンプ２０１に接続され且つ管２０５を介して給送制御弁２０３と水圧連通している。給送制御弁２０３は、水圧ターボチャージャー２０８と連通している。水圧ターボチャージャー２０８は、管２１０を介して、逆浸透膜チャンバ２１２と連通している。
【００４８】
ターボチャージャー２０８は、ポンプ側端部Ｐとタービン側端部Ｔとを有している。精製された水は、管２１６を介して、逆浸透膜チャンバ２１２から排出される。塩水又は廃棄物は、管２１８を介して、逆浸透膜チャンバ２１２から排出される。塩水管２１８は、ターボチャージャー２０８のタービン側端部Ｔに作動可能に接続されている。管２２０は、管２１８から分岐し且つ衝動タービンエンジン２２４と連通している。この実施形態においては、ターボチャージャー２０８はターボチャージャー補助弁２２６を有していることが示されている。
【００４９】
可変面積ニードル弁２３０が、分岐管２２０によって、逆浸透膜チャンバ２１２の塩水側に作動可能に接続されている。可変面積ニードル弁２３０は、塩水装置の圧力エネルギを衝動タービン２２４で必要とされる高速の噴射に変更し且つ制御する。種々の実施形態においては、付加的な弁２３２が、可変面積ニードル弁２３０と逆浸透膜チャンバ２１２の塩水側との間に配置されて、装置の隔離か又は装置の付加的な制御装置を提供する。
【００５０】
装置の作動方法の例を次に示す。逆浸透装置の初期の作動条件は、３．７９キロリットル／分（１０００ｇｐｍ）の供給物の流れ、５．５２Ｍｐａ（８００ｐｓｉ）の膜圧、２．２７キロリットル／分（６００ｇｐｍ）の塩水の流れ及び５．１７Ｍｐａ（７５０ｐｓｉ）の塩水圧力を有している。膜の終端の寿命条件は、３．７９キロリットル／分（１０００ｇｐｍ）の供給物の流れ、６．８９Ｍｐａ（１０００ｐｓｉ）の膜圧、２．２７キロリットル／分（６００ｇｐｍ）の塩水の流れ及び６．２１Ｍｐａ（９００ｐｓｉ）の塩水の圧力である。ターボチャージャー２０８を備えたこの装置のための適当な大きなの給送ポンプは、４．４１Ｍｐａ（６４０ｐｓｉ）の差圧において３．７９キロリットル／分（１０００ｇｐｍ）の能力を有している。ポンプの排出圧力は、必要とされる最も高い予想圧力４．４１Ｍｐａ（６４０ｐｓｉ）のための大きさになされている。６．８９Ｍｐａ（１０００ｐｓｉ）の条件でターボチャージャーによって提供される増圧は約２．４８Ｍｐａ（３６０ｐｓｉ）である。５．５２Ｍｐａ（８００ｐｓｉ）の条件におけるターボ増圧は１．９９Ｍｐａ（２８８ｐｓｉ）であろう。このことは、５．５２Ｍｐａ（８００ｐｓｉ）において必要とされるポンプ排出圧力が３．５３Ｍｐａ（５１２ｐｓｉ）であることを意味している。従って、約１．９９Ｍｐａ（１２８ｐｓｉ）の圧力は流量制御弁において絞られつつある。本発明においては、５．５２Ｍｐａ（８００ｐｓｉ）の初期の膜条件での作動においては、塩水の流れは、ターボチャージャーに１．１０Ｍｐａ（１６０ｐｓｉ）の増圧を形成させるレベルになるまでターボチャージャーから逸らされる。逸らされた流れは、衝動タービン２２４のノズル弁２３０へと入れられる。ターボチャージャー２０８によって必要とされる塩水の量は約１．４２キロリットル／分（３７５ｇｐｍ）である。残りの８５２リットル／分（２２５ｇｐｍ）は、衝動タービン２２４に利用することができ且つ０．８５のタービン効率で８３ｈｐの付加的な回収されたエネルギを示す。膜が劣化し、透過水の生産を維持するためにより高い圧力が必要とされるにつれて、衝動タービン２２４の可変面積のノズル２３０は閉じて、適正な圧力を達成するために必要な塩水をターボチャージャー２０８が利用できるようにするであろう。
【００５１】
装置全体のエネルギ比率の比較は以下の通りである。渦巻型給送ポンプの効率が０．７５であり、膜の端部での寿命条件が０．６のＨＴＣ水圧伝達効率であり、最大分流状態で．５５であり、衝動タービン効率が．８５であると仮定した場合に以下の通りである。
【００５２】
2004504929.tif 000004
４年の期間に亘って等しい割合で膜圧の変化が起こったと仮定すると、全体の省力（８０００時間／年において）は約３３２，０００ｋｗ／ｈｒであろう。
【００５３】
衝動タービンの代わりに、二次的なエネルギ回収装置として逆流ポンプタービンのような他のタイプのエネルギ回収タービンを使用することができることは理解されるべきである。しかしながら、ある種の実施形態においては、衝動タイプのタービンは、最も良好な変動可能な能力の性能を有し、従って、この装置に最も適している。
【００５４】
本発明の上記の説明は説明のためになされたものである。請求の範囲によって規定された本発明の範囲から逸脱することなく、説明されたもの以外の種々の変形及び代用を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液体を精製するための従来技術による装置の構成図である。
【図２】液体を精製するための従来技術による装置の構成図である。
【図３】本発明による液体を精製するための多段階逆浸透装置の構成図である。
【図４】本発明のもう一つ別の実施形態の構成図である。
【図５】本発明のもう一つ別の実施形態の構成図である。
【図６】本発明のもう一つ別の実施形態の構成図である。
【図１】
2004504929.tif 000005
【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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