【手続補正書】
【提出日】平成22年11月5日(2010.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
流束は、希薄な（または低濃度の）「供給」（またはフィード）溶液（真水）から、高濃度の（または濃厚な）「透過側（または取水もしくは牽引；draw）」溶液（海水）に生じる。これが生じるにつれて、溶質が、供給側に沿って膜の表面に堆積する。膜の浸透側にて、溶媒は、膜の表面に沿って、溶解した溶質を希釈する。膜の表面における溶質の濃度は、膜を横切る浸透圧差を支配するので、これらの濃度分極現象は、高い流量を確保するために、最小にしなければならない。濃度分極現象の重篤性は、交差流（またはクロスフロー）によって緩和させることができ、その場合、膜表面付近の乱流が、これらの境界層の厚さを減少させることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
このことは、浸透圧で駆動される膜プロセスにおいて、繰り返し生じる追加の難題、即ち、高い浸透圧を生成し得るとともに、再利用のために高度に除去可能であり得る、溶質を同定することの困難性を示している。ほぼ完全な除去可能性は、非常に重要である。なぜならば、作動流体（供給溶液）における内部濃度分極の作用は、膜の水流束を著しく減少させ得る。したがって、理想的な浸透圧熱エンジンは、次の特徴を有する透過側溶質を使用する：（１）高度な溶解性；（２）完全に除去可能であること；（３）膜のシステムにおいて、有効な物質移動のために高い拡散率を有する；（４）水または高度に溶解可能な有機溶質の蒸発に必要とされる熱よりも、低い熱を、溶質の除去のために必要とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の目的は、作動流体としての希薄な（ほとんど脱イオン化された）水、および
内部濃度分極が膜を通過する水の浸透流を阻害しないように形成された膜
を含む、浸透圧熱エンジンを提供することである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本発明は、閉じたサイクルの浸透圧熱エンジンに関する。システムは、アンモニア−二酸化炭素透過側溶液、および脱イオン化された水作動流体を使用する。脱イオン化された水の作動流体は、実質的に（またはほぼ）脱イオン化されている水を含む。「ほぼ脱イオン化された」が意味するところは、脱イオン化された水作動流体が、１ｐｐｍ未満のアンモニアおよび二酸化炭素を含み、他の溶質を含まないということである。透過側溶液は高度に溶解性であり、浸透圧的に有効であり、除去可能でかつ再利用可能な溶質をもっぱら含む。脱イオン化された水を作動流体として使用することは、内部濃度分極効果を除去することによって、膜の物質移動を最大にする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
本発明のアンモニア−二酸化炭素の浸透圧熱エンジンにおいて、濃厚な透過側溶液は、その浸透圧よりも低い水圧に加圧され、希薄な（または希釈された）作動流体（１ｐｐｍよりも少ないアンモニアおよび二酸化炭素を含む、脱イオン化された水）が、半透膜を経由して、加圧された溶液内に流れ込み、また、この水流束（または流れ）が透過側溶液の体積を膨張せしめ、フローからタービンによって電力を生成させる。熱が、浸透圧熱エンジンに導入されて、透過側溶液からの溶質の分離を促進し、再生された透過側溶液ストリームおよび作動流体ストリームをもたらす。逆浸透（ＲＯ）脱塩で用いられる圧力交換器に類似する圧力交換器が用いられて、安定した（または一定の）状態の操作で、膜の透過側溶液側の圧力を維持する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
本発明は、再利用可能な透過側溶質を、ＰＲＯで使用し、熱は、透過側溶質を再生する作用をするシステムに投入され、過剰の熱は、ある意味では環境に捨てられる。システムは、「浸透圧熱エンジン」として知られている。なぜならば、熱は吸収および廃棄されて、且つ仕事が生成されるからである。このタイプのシステムの種々の概念がこれまでに構成されてきたが、選択した透過側溶液剤の不適切な性能および苛酷な内部濃度分極効果に部分的に起因する、膜性能の低さ及び／又は効率的でない熱の利用が、さらなる発展を制限していた。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
再生可能な熱源もまた使用され得る。地熱源は豊富であるが、電気を直接生成するのに十分な高い質を有していることはまれである。一般には、これらの熱源は、ホーム（または家屋）を温め、および冷やすのに用いられ得るが、これらの熱源はまた、二元サイクル構成で使用され得る。ここで、二元サイクル構成は、二次的な液体（例えば、アンモニア）を蒸発させるために、また、タービンを介してその蒸気を膨張させるために、熱を利用する。蒸気は、それから、空気または表面水へ熱を捨てることによって、凝縮され得る。海洋中の温水を用いる同様の概念は、海水熱エネルギ変換（ocean thermal energy conversion；ＯＴＥＣ）（または海洋温度差発電）である。このシステムは、温かい表面海洋水を熱源として使用し、冷たい深層海洋水をヒートシンクとして使用するエンジンを含む。地熱二元サイクルと同様に、ＯＴＥＣは、液体（例えばアンモニア）を蒸発させるために温かい水を利用し、液体はそれからタービンを介して膨張する。ガスはそれから、冷たい深層海洋水で凝縮され、再利用される。これらの両方のプロセスに関して、ガスが作動流体として使用されており、したがって、大きなタービンを使用しなければならない（即ち、スチームタービンＯＴＣについては、少なくとも約１０メートルの直径）。これは、設計制約であり、この制約は、一般に用いられているアンモニア蒸気システムを、本発明の浸透圧熱エンジンで置き換えることによって緩和することができる。ＮＨ３−ＣＯ２透過側溶液を除去する（またはストリップ）ために温かい水を利用し、これらのガスを凝縮させるために冷たい水を利用することによって、電力を生成するタービンを通過するように向けられた作動流体は、代わりに液体となる。これは有意な利点である。なぜならば、水力タービンは、より低い密度のガスを使用するように設計されたタービンよりも、ずっと小さくなり、また、仕事の電気への変換の点で非常に効率的となるからである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
２つの温度を、様々な浸透圧について試験した。５０ｇｆｄを越える流束が、いくつかの試験で得られ、使用したこの特定の膜が先に試験された膜よりも５０倍良いことを示しており、所定の量の電気を生成するのに必要とされる膜の量に、有意な影響を有している。より高い流束は、膜の面積についてより小さい要求をもたらす。浸透するストリームは、これらの試験において加圧されていなかった（また、先の試験においても加圧されていなかった）ことに留意されたい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
加圧されていない条件での水流束の測定は、本発明の加圧されたＯＨＥシステムにおける流束を予測すると仮定され、異なる浸透圧および水圧条件の下で、ＰＲＯに関する支配的な式に従う。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
エンジン効率の「熱量」成分は、希釈された透過側溶液から、アンモニアおよび二酸化炭素を分離するために用いられ、再濃縮された透過側溶液と脱イオン化された作動流体とを生成する、蒸留塔の熱負荷（または熱所要量）に基づいて算出され得る。蒸留塔の熱負荷は、OLI Systems, Inc.（ニュージャージー州、Morris Plains）の電解質特性パッケージと組み合わせた、Aspen HYSYS（登録商標）（マサチューセッツ州、バーリントン、Aspen Technologyから入手可能）を用いて、正浸透の脱塩のエネルギ需要評価において用いられる手順にしたがって、モデル化された。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
ここで、ＴＨは、（例えば燃料燃焼から）エンジンに送られる熱の絶対温度であり、ＴＬは、環境へ熱が捨てられるときの絶対温度である。カルノーエンジンの効率に対してＯＨＥの効率を測定することは、ＯＨＥが、それが使用する熱の量に対して、いかに効率的であるかを証明する。２００℃の熱を使用する地熱発電所であって、例えば、２０％の熱効率を得る発電所は、熱効率測定により、非常に効率的なプラントではないようである。しかしながら、そのようなエンジンのカルノー効率は、５５％であり、５３７℃で運転する石炭燃焼発電所のカルノー効率にほぼ等しい。これは、最大の理論熱効率が相当低い、周辺温度よりも２０℃高いほどの低温の熱源を考慮すると、熱エンジン技術の間で特に有用な比較方法である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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