JP7521297B2

JP7521297B2 - Concentration Difference Power Generation System

Info

Publication number: JP7521297B2
Application number: JP2020124943A
Authority: JP
Inventors: 俊之内藤
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2024-07-24
Anticipated expiration: 2040-07-22
Also published as: JP2022021409A

Description

本開示は、濃度差発電システムに関する。 This disclosure relates to a concentration difference power generation system.

海水と淡水の塩分の濃度差を利用して発電する濃度差発電が知られている。濃度差発電は、火力発電のように化石燃料を使用せず、太陽光発電のように発電量の変動が大きくないことから、新たな再生可能エネルギーとして注目されている。 Concentration difference power generation is known, which generates electricity by taking advantage of the difference in salinity between seawater and freshwater. Concentration difference power generation is attracting attention as a new renewable energy source because it does not use fossil fuels like thermal power generation, and the amount of electricity generated does not fluctuate as greatly as solar power generation.

濃度差発電方法として、特許文献１には、半透膜を介して、低濃度塩水と高濃度塩水とを接触させることで、低濃度塩水から高濃度塩水への水の流動を生じさせ、上記流動を利用して発電機を駆動させる方法が開示されている。 As a method of generating electricity using concentration differences, Patent Document 1 discloses a method in which low-concentration salt water and high-concentration salt water are brought into contact with each other through a semipermeable membrane, causing a flow of water from the low-concentration salt water to the high-concentration salt water, and this flow is used to drive a generator.

国際公開第２０１３／１７２３３０号International Publication No. 2013/172330

濃度差発電は、上述の通り、海水及び河川の水の濃度差で発電する。そのため、海水を半透膜に接触させるために、海から海水を供給する必要がある。しかしながら、海から濃度差発電を生じさせる半透膜までの距離が長い場合も少なくない。このような場合には海水を供給するための配管も長くなる傾向にある。海水を供給するための配管が長いと、海水を半透膜に供給するためのエネルギーが大きくなる。そのため、半透膜を含む浸透装置へ海水を供給するためだけの海水ポンプを設けた場合には、濃度差発電システム全体として発電効率が低下するおそれがある。 As mentioned above, concentration difference power generation generates electricity by utilizing the concentration difference between seawater and river water. Therefore, seawater needs to be supplied from the ocean to bring it into contact with the semipermeable membrane. However, there are many cases where the distance from the ocean to the semipermeable membrane that generates concentration difference power generation is long. In such cases, the piping for supplying seawater also tends to be long. If the piping for supplying seawater is long, more energy is required to supply seawater to the semipermeable membrane. Therefore, if a seawater pump is provided solely for supplying seawater to the permeation device that includes the semipermeable membrane, the power generation efficiency of the concentration difference power generation system as a whole may decrease.

そこで、本開示は、半透膜を含む浸透装置へ海水を供給するためだけの海水ポンプを備えていなくても海水を浸透装置へ供給可能な濃度差発電システムを提供することを目的とする。 The present disclosure therefore aims to provide a concentration difference power generation system that can supply seawater to a permeation device that includes a semipermeable membrane, even if the system does not have a seawater pump solely for supplying seawater to the permeation device.

本開示に係る濃度差発電システムは、水蒸気を海水で冷却する復水器を備える。濃度差発電システムは、復水器から供給される海水が通過する第１空間と、淡水が通過する第２空間とを区画し、復水器よりも低い位置に配置される半透膜を含む浸透装置を備える。濃度差発電システムは、第１空間を通過する海水によって発電する。 The concentration difference power generation system according to the present disclosure includes a condenser that cools water vapor with seawater. The concentration difference power generation system includes a permeation device that divides a first space through which seawater supplied from the condenser passes and a second space through which fresh water passes, and includes a semipermeable membrane that is positioned lower than the condenser. The concentration difference power generation system generates electricity by the seawater passing through the first space.

濃度差発電システムは、第１空間を通過する海水によって回転するタービンと、タービンの回転によって発電する発電機とをさらに備えてもよい。濃度差発電システムは、復水器で冷却された水から水蒸気を生成するボイラーを備え、ボイラーによって生成された水蒸気によって発電し、ボイラーによって生成された水蒸気は復水器で冷却されてもよい。 The concentration difference power generation system may further include a turbine rotated by seawater passing through the first space, and a generator that generates electricity by the rotation of the turbine. The concentration difference power generation system may include a boiler that generates steam from water cooled in a condenser, generate electricity using the steam generated by the boiler, and cool the steam generated by the boiler in the condenser.

本開示によれば、半透膜を含む浸透装置へ海水を供給するためだけの海水ポンプを備えていなくても海水を浸透装置へ供給可能な濃度差発電システムを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a concentration difference power generation system that can supply seawater to a permeation device including a semipermeable membrane without having a seawater pump solely for supplying seawater to the permeation device.

一実施形態に係る濃度差発電システムを示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a concentration difference power generation system according to an embodiment.

以下、いくつかの例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Below, several exemplary embodiments will be described with reference to the drawings. Note that the dimensional ratios in the drawings have been exaggerated for the convenience of explanation and may differ from the actual ratios.

本実施形態に係る濃度差発電システム１は、海水と淡水の浸透圧差を利用して発電する。図１は、一実施形態に係る濃度差発電システム１を示す概略図である。図１に示すように、濃度差発電システム１は、復水器１５と、浸透装置５０と、タービン６０と、発電機７０とを備える。また、濃度差発電システム１は、水蒸気発電装置１０を備えている。 The concentration difference power generation system 1 according to this embodiment generates electricity by utilizing the osmotic pressure difference between seawater and fresh water. Figure 1 is a schematic diagram showing the concentration difference power generation system 1 according to one embodiment. As shown in Figure 1, the concentration difference power generation system 1 includes a condenser 15, an infiltration device 50, a turbine 60, and a generator 70. The concentration difference power generation system 1 also includes a steam power generation device 10.

水蒸気発電装置１０は、循環配管１１と、給水ポンプ１２と、ボイラー１３と、タービン１４と、復水器１５と、発電機１６とを備えている。循環配管１１には、給水ポンプ１２と、ボイラー１３と、タービン１４と、復水器１５とが設けられている。 The steam power generation system 10 includes a circulation pipe 11, a feedwater pump 12, a boiler 13, a turbine 14, a condenser 15, and a generator 16. The circulation pipe 11 includes the feedwater pump 12, the boiler 13, the turbine 14, and the condenser 15.

ボイラー１３には、給水ポンプ１２によって液体の水が供給される。ボイラー１３に供給された水は加熱され、加熱された水は水蒸気となる。水蒸気となって体積が膨張した水蒸気は、タービン１４を通過し、タービン１４を回転させる動力として用いられる。タービン１４は、発電機１６と機械的に接続されており、タービン１４の回転によって発電機１６が発電するように設けられている。タービン１４から排出された水蒸気は、復水器１５に供給される。 Liquid water is supplied to the boiler 13 by the water supply pump 12. The water supplied to the boiler 13 is heated, and the heated water becomes steam. The steam expands in volume and passes through the turbine 14, where it is used as power to rotate the turbine 14. The turbine 14 is mechanically connected to the generator 16, and is set up so that the generator 16 generates electricity by the rotation of the turbine 14. The steam discharged from the turbine 14 is supplied to the condenser 15.

復水器１５は、ボイラー１３によって生成された水蒸気を海水で冷却する。復水器１５としては、例えば表面復水器を使用することができる。復水器１５には、海Ｓから海水が供給されるため、復水器１５を通過する水蒸気の熱と、復水器１５を通過する海水の熱とが交換される。復水器１５で冷却された水蒸気は凝縮し、凝縮した水は給水ポンプ１２によってボイラー１３に再度供給される。 The condenser 15 cools the steam generated by the boiler 13 with seawater. For example, a surface condenser can be used as the condenser 15. Seawater is supplied to the condenser 15 from the sea S, so that the heat of the steam passing through the condenser 15 is exchanged with the heat of the seawater passing through the condenser 15. The steam cooled by the condenser 15 is condensed, and the condensed water is supplied again to the boiler 13 by the feedwater pump 12.

このようにして、ボイラー１３は、復水器１５で冷却された水から水蒸気を生成する。発電機１６は、ボイラー１３によって生成された水蒸気によって発電する。ボイラー１３によって生成された水蒸気は復水器１５で冷却される。復水器１５には、供給配管１７及び排出配管１８が接続されており、供給配管１７を通じて水蒸気を冷却するための海水が復水器１５に供給され、排出配管１８を通じて水蒸気の熱と熱交換されて加熱された海水が復水器１５から排出される。 In this way, the boiler 13 generates steam from the water cooled by the condenser 15. The generator 16 generates electricity using the steam generated by the boiler 13. The steam generated by the boiler 13 is cooled by the condenser 15. A supply pipe 17 and a discharge pipe 18 are connected to the condenser 15, and seawater for cooling the steam is supplied to the condenser 15 through the supply pipe 17, and the heated seawater is discharged from the condenser 15 through the discharge pipe 18 after heat exchange with the heat of the steam.

供給配管１７の一端は復水器１５の海水の入口と接続されており、供給配管１７のもう一端は海Ｓの中に配置されている。供給配管１７には、循環水ポンプ１９と、吐出弁２０とが設けられている。循環水ポンプ１９は、海Ｓから復水器１５へ海水を汲み上げる。吐出弁２０は、循環水ポンプ１９で汲み上げられた海水の通路を開閉することによって、循環水ポンプ１９で汲み上げられた海水の吐出量を調節することができる。また、供給配管１７には、海水の通路を開閉可能な入口弁２１が復水器１５の入口側に設けられている。入口弁２１は、復水器１５に流入する海水の量を調節することができる。 One end of the supply pipe 17 is connected to the seawater inlet of the condenser 15, and the other end of the supply pipe 17 is disposed in the sea S. The supply pipe 17 is provided with a circulating water pump 19 and a discharge valve 20. The circulating water pump 19 pumps seawater from the sea S to the condenser 15. The discharge valve 20 can adjust the discharge amount of seawater pumped up by the circulating water pump 19 by opening and closing the passage of the seawater pumped up by the circulating water pump 19. In addition, the supply pipe 17 is provided with an inlet valve 21 on the inlet side of the condenser 15 that can open and close the seawater passage. The inlet valve 21 can adjust the amount of seawater flowing into the condenser 15.

排出配管１８の一端は復水器１５の海水の出口と接続されており、排出配管１８のもう一端は海Ｓに導かれている。排出配管１８には海水の通路を開閉可能な出口弁２２が設けられている。復水器１５は、海面よりも高い位置に設けられているため、復水器１５から海水を排出するためのポンプが設けられていなくても、出口弁２２を開閉するだけで、海水を自重によって復水器１５から海Ｓに放出することができる。 One end of the discharge pipe 18 is connected to the seawater outlet of the condenser 15, and the other end of the discharge pipe 18 is led to the sea S. The discharge pipe 18 is provided with an outlet valve 22 that can open and close the seawater passage. Because the condenser 15 is provided at a position higher than sea level, seawater can be discharged from the condenser 15 into the sea S by its own weight simply by opening and closing the outlet valve 22, even if a pump for discharging seawater from the condenser 15 is not provided.

排出配管１８における復水器１５の下流側には接続配管３１が接続されている。接続配管３１の一端は排出配管１８に接続されており、接続配管３１のもう一端は浸透装置５０に接続されている。接続配管３１は、排出配管１８における復水器１５と出口弁２２との間に設けられている。ただし、接続配管３１は、出口弁２２に対して復水器１５とは反対側の排出配管１８に設けられていてもよい。排出配管１８には、流量調節弁３２と、水圧計３３と、ブースターポンプ３４と、前処理装置３５とが設けられている。 A connection pipe 31 is connected to the discharge pipe 18 downstream of the condenser 15. One end of the connection pipe 31 is connected to the discharge pipe 18, and the other end of the connection pipe 31 is connected to the permeation device 50. The connection pipe 31 is provided between the condenser 15 and the outlet valve 22 in the discharge pipe 18. However, the connection pipe 31 may be provided on the discharge pipe 18 on the opposite side of the outlet valve 22 from the condenser 15. The discharge pipe 18 is provided with a flow control valve 32, a water pressure gauge 33, a booster pump 34, and a pretreatment device 35.

流量調節弁３２は、復水器１５から浸透装置５０に供給される海水の通路を開閉することができる。復水器１５は、上述のように、海面及び浸透装置５０よりも高い位置に設けられているため、海水は、自重によって、復水器１５から浸透装置５０に移動することができる。したがって、復水器１５から海水を供給するためのポンプが設けられていなくても、流量調節弁３２を開閉するだけで、復水器１５から浸透装置５０へ流れる海水の量を調節することができる。 The flow rate control valve 32 can open and close the passage of seawater supplied from the condenser 15 to the infiltration device 50. As described above, the condenser 15 is located higher than the sea surface and the infiltration device 50, so seawater can move from the condenser 15 to the infiltration device 50 by its own weight. Therefore, even if a pump for supplying seawater from the condenser 15 is not provided, the amount of seawater flowing from the condenser 15 to the infiltration device 50 can be adjusted simply by opening and closing the flow rate control valve 32.

水圧計３３は、接続配管３１内を流れる海水の水圧を測定することができる。水圧計３３で水圧を測定することによって、接続配管３１内を流れる海水の量を把握することができる。そのため、例えば流量調節弁３２の開度を調節し、最適な流量の海水を浸透装置５０に供給することができる。水圧計３３で得られた水圧に関する信号は、制御部８０に送られ、制御部８０が上記信号に基づいて流量調節弁３２の開度を調節してもよい。 The water pressure gauge 33 can measure the water pressure of the seawater flowing in the connecting pipe 31. By measuring the water pressure with the water pressure gauge 33, the amount of seawater flowing in the connecting pipe 31 can be grasped. Therefore, for example, the opening of the flow rate control valve 32 can be adjusted to supply an optimal flow rate of seawater to the infiltration device 50. A signal related to the water pressure obtained by the water pressure gauge 33 can be sent to the control unit 80, and the control unit 80 can adjust the opening of the flow rate control valve 32 based on the signal.

ブースターポンプ３４は、流量調節弁３２の下流側の接続配管３１に設けられ、接続配管３１内を流れる海水を昇圧する。上述の通り、海水は自重によって復水器１５から浸透装置５０まで流れることができる。そのため、ブースターポンプ３４は必須ではないが、必要に応じて接続配管３１内を流れる海水の水圧を上昇させることができる。 The booster pump 34 is provided in the connecting pipe 31 downstream of the flow control valve 32, and boosts the pressure of the seawater flowing in the connecting pipe 31. As described above, the seawater can flow from the condenser 15 to the infiltration device 50 by its own weight. Therefore, the booster pump 34 is not essential, but can increase the water pressure of the seawater flowing in the connecting pipe 31 as necessary.

前処理装置３５は、浸透装置５０の上流側に設けられている。前処理装置３５は、フィルターを含んでおり、水中のゴミなどの異物をフィルターによって除去することができる。海水が前処理装置３５を通過することで、異物が除去されて清浄化された処理水を浸透装置５０に供給することができる。そのため、浸透装置５０の半透膜５１が異物で目詰まりするのを抑制することができる。フィルターとしては、ウルトラフィルター膜などの公知のフィルターを用いることができる。前処理装置３５は、逆流洗浄が可能な逆流洗浄器を含んでいてもよい。逆流洗浄器は、フィルターに対して下流側から上流側に水を流すことができるため、フィルターで捕らえられた異物を除去してフィルターを洗浄することができる。逆流洗浄は、任意のタイミングで実施してもよく、所定の期間ごとに実施してもよい。 The pretreatment device 35 is provided upstream of the infiltration device 50. The pretreatment device 35 includes a filter, and can remove foreign matter such as garbage in the water by the filter. By passing seawater through the pretreatment device 35, foreign matter is removed and purified treated water can be supplied to the infiltration device 50. Therefore, clogging of the semipermeable membrane 51 of the infiltration device 50 with foreign matter can be suppressed. As the filter, a known filter such as an ultrafilter membrane can be used. The pretreatment device 35 may include a backwasher capable of backwashing. The backwasher can flow water from the downstream side to the upstream side of the filter, so that foreign matter captured by the filter can be removed and the filter can be washed. Backwashing may be performed at any timing or at a predetermined interval.

浸透装置５０は、半透膜５１を含んでいる。浸透装置５０は、第１空間５２と第２空間５３とを有しており、第１空間５２と第２空間５３とは半透膜５１によって区画されている。第１空間５２内を海水が通過し、第２空間５３内を淡水が通過する。 The permeation device 50 includes a semipermeable membrane 51. The permeation device 50 has a first space 52 and a second space 53, and the first space 52 and the second space 53 are partitioned by the semipermeable membrane 51. Seawater passes through the first space 52, and freshwater passes through the second space 53.

第１空間５２内を通過する海水は、上述したように、復水器１５から供給される。半透膜５１は、復水器１５よりも低い位置に配置されるため、海水は、自重によって、復水器１５から浸透装置５０に供給される。また、第２空間５３内を通過する淡水は、河川Ｒから供給される。淡水は、給水配管４０を介して浸透装置５０に供給される。給水配管４０の一端は、浸透装置５０の第２空間５３に接続されており、給水配管４０のもう一端は河川Ｒの中に配置されている。給水配管４０にはポンプ４１と前処理装置４２とが設けられており、ポンプ４１は、河川Ｒの淡水を汲み上げ、給水配管４０を通じて浸透装置５０の第２空間５３に淡水を供給することができる。 As described above, seawater passing through the first space 52 is supplied from the condenser 15. Since the semipermeable membrane 51 is disposed at a lower position than the condenser 15, seawater is supplied from the condenser 15 to the infiltration device 50 by its own weight. Freshwater passing through the second space 53 is supplied from the river R. The freshwater is supplied to the infiltration device 50 via the water supply pipe 40. One end of the water supply pipe 40 is connected to the second space 53 of the infiltration device 50, and the other end of the water supply pipe 40 is disposed in the river R. The water supply pipe 40 is provided with a pump 41 and a pretreatment device 42, and the pump 41 can pump up freshwater from the river R and supply the freshwater to the second space 53 of the infiltration device 50 via the water supply pipe 40.

前処理装置４２は、浸透装置５０の上流側に設けられている。前処理装置４２は、フィルターを含んでおり、水中のゴミなどの異物をフィルターによって除去することができる。淡水が前処理装置４２を通過することで、異物が除去されて清浄化された処理水を浸透装置５０に供給することができる。そのため、浸透装置５０の半透膜５１が異物で目詰まりするのを抑制することができる。フィルターとしては、ウルトラフィルター膜などの公知のフィルターを用いることができる。前処理装置４２は、前処理装置３５と同様の逆流洗浄器を含んでいてもよい。なお、前処理装置３５及び前処理装置４２は接続配管３１及び給水配管４０にそれぞれ別の構成として設けたが、１つの前処理装置として接続配管３１及び給水配管４０に設けられてもよい。 The pretreatment device 42 is provided upstream of the permeation device 50. The pretreatment device 42 includes a filter, and can remove foreign matter such as garbage in the water by the filter. By passing fresh water through the pretreatment device 42, foreign matter is removed and purified treated water can be supplied to the permeation device 50. Therefore, clogging of the semipermeable membrane 51 of the permeation device 50 with foreign matter can be suppressed. As the filter, a known filter such as an ultrafilter membrane can be used. The pretreatment device 42 may include a backwash cleaner similar to the pretreatment device 35. Note that the pretreatment device 35 and the pretreatment device 42 are provided as separate components in the connection pipe 31 and the water supply pipe 40, respectively, but they may be provided as a single pretreatment device in the connection pipe 31 and the water supply pipe 40.

半透膜５１は、上述のように、復水器１５から供給される海水が通過する第１空間５２と、淡水が通過する第２空間５３とを区画する。すなわち、半透膜５１は、一方の面が海水と接触し、もう一方の面が淡水と接触する。半透膜５１は、水分子を透過するが、海水中のナトリウムイオンなどを透過しない。そのため、淡水中の水分子が半透膜５１を透過して海水と合流する。透過した水分子の量に応じて第１空間５２内の海水の流量が増加するため、第１空間５２内で海水の流れが加速する。 As described above, the semipermeable membrane 51 separates the first space 52 through which the seawater supplied from the condenser 15 passes, from the second space 53 through which freshwater passes. That is, one side of the semipermeable membrane 51 is in contact with seawater, and the other side is in contact with freshwater. The semipermeable membrane 51 is permeable to water molecules, but is impermeable to sodium ions and the like in seawater. Therefore, water molecules in the freshwater pass through the semipermeable membrane 51 and merge with the seawater. The flow rate of seawater in the first space 52 increases in accordance with the amount of water molecules that have passed through, and the flow of seawater in the first space 52 accelerates.

半透膜５１の膜の形状及び膜厚は特に限定されず、必要に応じて適宜変更することができる。半透膜５１は、剛性を付与するため、支持体などの表面に設けられてもよい。半透膜５１の孔径は、水分子を透過し、海水中のナトリウムイオンなどを透過しない程度の大きさであればよく、例えば１ｎｍ～１０ｎｍである。半透膜５１は、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン及びセラミックなどの公知の材料を用いることができる。 The shape and thickness of the semipermeable membrane 51 are not particularly limited and can be changed as necessary. The semipermeable membrane 51 may be provided on the surface of a support or the like to impart rigidity. The pore size of the semipermeable membrane 51 may be large enough to allow water molecules to pass through but not allow sodium ions in seawater to pass through, for example, 1 nm to 10 nm. The semipermeable membrane 51 can be made of known materials such as cellulose acetate, polyacrylonitrile, polysulfone, polyethersulfone, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, and ceramics.

浸透装置５０には、配管５４が接続されている。配管５４の一端は浸透装置５０の第１空間５２に接続されており、配管５４のもう一端はタービン６０と接続されている。配管５４には水圧計５５が設けられており、配管５４内を流れる海水の水圧を測定することができる。水圧計５５で測定された水圧に基づいて流量調節弁３２の開度が調節されてもよい。水圧計３３で得られた水圧に関する信号が制御部８０に送られ、制御部８０は上記信号に基づいて流量調節弁３２の開度を調節してもよい。 A pipe 54 is connected to the infiltration device 50. One end of the pipe 54 is connected to the first space 52 of the infiltration device 50, and the other end of the pipe 54 is connected to the turbine 60. A water pressure gauge 55 is provided in the pipe 54, and the water pressure of the seawater flowing through the pipe 54 can be measured. The opening of the flow control valve 32 may be adjusted based on the water pressure measured by the water pressure gauge 55. A signal related to the water pressure obtained by the water pressure gauge 33 is sent to the control unit 80, and the control unit 80 may adjust the opening of the flow control valve 32 based on the signal.

半透膜５１の第１空間５２から排出された海水は、タービン６０に供給される。タービン６０は、半透膜５１の第１空間５２を流れる海水の通過によって回転する。タービン６０は、発電機７０と機械的に接続されており、発電機７０と連動するように設けられている。そのため、発電機７０は、タービン６０の回転によって発電する。すなわち、濃度差発電システム１は、第１空間５２を通過する海水によって発電する。 The seawater discharged from the first space 52 of the semipermeable membrane 51 is supplied to the turbine 60. The turbine 60 rotates as the seawater flows through the first space 52 of the semipermeable membrane 51. The turbine 60 is mechanically connected to the generator 70 and is arranged to operate in conjunction with the generator 70. Therefore, the generator 70 generates electricity by the rotation of the turbine 60. In other words, the concentration difference power generation system 1 generates electricity by the seawater passing through the first space 52.

タービン６０は配管６１と接続されている。配管６１の一端はタービン６０の出口と接続されており、配管６１のもう一端は海Ｓに導かれている。タービン６０を通過した海水は、配管６１を介して海Ｓへ放出される。 The turbine 60 is connected to a pipe 61. One end of the pipe 61 is connected to the outlet of the turbine 60, and the other end of the pipe 61 is led to the sea S. Seawater that has passed through the turbine 60 is discharged into the sea S via the pipe 61.

浸透装置５０は、配管５６と接続されている。配管５６の一端は浸透装置５０の第２空間５３と接続されており、配管５６のもう一端は河川Ｒへ導かれている。第２空間５３内の淡水は、浸透装置５０から河川Ｒに排出される。 The infiltration device 50 is connected to a pipe 56. One end of the pipe 56 is connected to the second space 53 of the infiltration device 50, and the other end of the pipe 56 is led to the river R. The fresh water in the second space 53 is discharged from the infiltration device 50 into the river R.

浸透装置５０から排出される淡水は、工場Ｐなどへ移送され、工業用水として使用してもよい。浸透装置５０に供給される淡水は、前処理装置４２で異物が除去されて浄化されているため、工場内で使用する水として利用することができる。 The fresh water discharged from the permeation device 50 may be transported to a factory P or the like and used as industrial water. The fresh water supplied to the permeation device 50 has been purified by removing foreign matter in the pretreatment device 42, so it can be used as water for use within the factory.

制御部８０は、水圧計３３からの水圧に関する信号、水圧計５５からの水圧に関する信号、及び発電機７０からの回転速度に関する信号などを受信してもよい。そして、制御部８０は、これらの信号に基づいて流量調節弁３２の開閉、ブースターポンプ３４の吐出量、ポンプ４１の吐出量を調節してもよい。 The control unit 80 may receive a signal related to the water pressure from the water pressure gauge 33, a signal related to the water pressure from the water pressure gauge 55, and a signal related to the rotational speed from the generator 70. Based on these signals, the control unit 80 may adjust the opening and closing of the flow control valve 32, the discharge rate of the booster pump 34, and the discharge rate of the pump 41.

以上の通り、本実施形態に係る濃度差発電システム１は、水蒸気を海水で冷却する復水器１５を備える。濃度差発電システム１は、復水器１５から供給される海水が通過する第１空間５２と、淡水が通過する第２空間５３とを区画し、復水器１５よりも低い位置に配置される半透膜５１を含む浸透装置５０を備える。第１空間５２を通過する海水によって発電する。 As described above, the concentration difference power generation system 1 according to this embodiment includes a condenser 15 that cools water vapor with seawater. The concentration difference power generation system 1 includes a permeation device 50 that divides a first space 52 through which seawater supplied from the condenser 15 passes and a second space 53 through which fresh water passes, and includes a semipermeable membrane 51 that is positioned lower than the condenser 15. Electricity is generated by the seawater passing through the first space 52.

濃度差発電をするためには、海Ｓから海水を浸透装置５０に供給する必要がある。しかしながら、海水を浸透装置５０まで供給するための配管が長いと、海水を浸透装置５０に供給するためのエネルギーが大きくなり、濃度差発電システム１全体として発電効率が低下するおそれがある。 To generate electricity from the concentration difference, it is necessary to supply seawater from the sea S to the infiltration device 50. However, if the piping for supplying seawater to the infiltration device 50 is long, the energy required to supply seawater to the infiltration device 50 becomes large, and there is a risk that the power generation efficiency of the concentration difference power generation system 1 as a whole will decrease.

一方、復水器１５は、火力発電所などにおいて生成された水蒸気を、海水で冷却している。本実施形態に係る濃度差発電システム１では、復水器１５で水蒸気の冷却に用いられた海水を浸透装置５０にも利用することができる。そのため、半透膜５１を含む浸透装置５０へ海水を供給するためだけの海水ポンプを備えていなくても海水を浸透装置５０へ供給することができる。したがって、海水を海Ｓから浸透装置５０まで供給するためのエネルギーを低減することができる。また、ポンプに必要な設備費用及び維持費用を低減することができる。 On the other hand, the condenser 15 cools the steam generated in a thermal power plant or the like with seawater. In the concentration difference power generation system 1 according to this embodiment, the seawater used to cool the steam in the condenser 15 can also be used in the permeation device 50. Therefore, seawater can be supplied to the permeation device 50 even if a seawater pump is not provided solely for supplying seawater to the permeation device 50 including the semipermeable membrane 51. This makes it possible to reduce the energy required to supply seawater from the sea S to the permeation device 50. In addition, the equipment costs and maintenance costs required for the pump can be reduced.

さらに、復水器１５から浸透装置５０に供給される海水は、水蒸気の熱と熱交換することによって加温されている。浸透圧は、温度が高くなるほど大きくなるため、加温された海水が浸透装置５０に供給されることにより、第２空間５３を通過する淡水中の水分子が、第１空間５２を通過する海水へ透過しやすくなる。したがって、第１空間５２を通過する海水の流量が多くなり、濃度差発電システム１による発電量が多くなる。 Furthermore, the seawater supplied from the condenser 15 to the infiltration device 50 is heated by heat exchange with the heat of the water vapor. Since the osmotic pressure increases as the temperature increases, by supplying heated seawater to the infiltration device 50, the water molecules in the freshwater passing through the second space 53 are more likely to pass through to the seawater passing through the first space 52. Therefore, the flow rate of seawater passing through the first space 52 increases, and the amount of electricity generated by the concentration difference power generation system 1 increases.

濃度差発電システム１は、第１空間５２を通過する海水によって回転するタービン６０と、タービン６０の回転によって発電する発電機７０とをさらに備えてもよい。これにより、浸透装置５０の第１空間５２を通過する海水によってより確実に発電することができる。 The concentration difference power generation system 1 may further include a turbine 60 that is rotated by seawater passing through the first space 52, and a generator 70 that generates electricity by the rotation of the turbine 60. This allows for more reliable generation of electricity by seawater passing through the first space 52 of the infiltration device 50.

濃度差発電システム１は、復水器１５で冷却された水から水蒸気を生成するボイラー１３を備え、ボイラー１３によって生成された水蒸気によって発電し、ボイラー１３によって生成された水蒸気は復水器１５で冷却されてもよい。これにより、発電機７０だけでなく、発電機１６でも発電できるため、より多くの電力を生成することができる。 The concentration difference power generation system 1 includes a boiler 13 that generates steam from water cooled by a condenser 15, and generates electricity using the steam generated by the boiler 13, which may be cooled by the condenser 15. This allows power to be generated not only by the generator 70 but also by the generator 16, making it possible to generate more electricity.

なお、本実施形態に係る濃度差発電システム１では、復水器１５が火力発電で用いられている例を説明した。しかしながら、水蒸気を海水で冷却するのであれば、火力発電に限らず、例えば原子力発電などで用いられている復水器も同様に使用することができる。 In the concentration difference power generation system 1 according to this embodiment, an example has been described in which the condenser 15 is used in thermal power generation. However, if the steam is cooled with seawater, the condenser is not limited to thermal power generation, and a condenser used in, for example, nuclear power generation can also be used in the same way.

また、本実施形態に係る濃度差発電システム１では、復水器１５の海水を浸透装置５０に供給した。しかしながら、復水器１５の海水を濃縮した水を浸透装置５０に供給してもよい。このような水を浸透装置５０に供給することによって、淡水との濃度差が大きくなるため、浸透圧を大きくすることができ、発電機７０による発電量を多くすることができる。復水器１５の海水を濃縮方法としては、例えば、半透膜を用いた淡水化装置が挙げられる。淡水化装置は、半透膜の一方の面側の海水を浸透圧以上に加圧することで、半透膜のもう一方の面側に淡水を押し出すことができる。このような装置を設けることで、海水から淡水を生成するとともに、海水側の水が濃縮されるために淡水との濃度差が大きくなるため、濃度差発電量を増加させることができる。 In the concentration difference power generation system 1 according to the present embodiment, the seawater in the condenser 15 is supplied to the permeation device 50. However, concentrated water of the seawater in the condenser 15 may be supplied to the permeation device 50. By supplying such water to the permeation device 50, the concentration difference with the freshwater increases, so the osmotic pressure can be increased and the amount of power generated by the generator 70 can be increased. As a method for concentrating the seawater in the condenser 15, for example, a desalination device using a semipermeable membrane can be mentioned. The desalination device can push the freshwater to the other side of the semipermeable membrane by pressurizing the seawater on one side of the semipermeable membrane to a pressure equal to or higher than the osmotic pressure. By providing such a device, freshwater can be generated from seawater, and the concentration difference with the freshwater increases because the water on the seawater side is concentrated, so the amount of concentration difference power generation can be increased.

いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。 Although several embodiments have been described, the embodiments can be modified or varied based on the above disclosure. All components of the above embodiments and all features described in the claims may be individually extracted and combined, unless they are mutually inconsistent.

１濃度差発電システム
１３ボイラー
１５復水器
５０浸透装置
５１半透膜
５２第１空間
５３第２空間
６０タービン
７０発電機 Reference Signs List 1 Concentration difference power generation system 13 Boiler 15 Condenser 50 Permeation device 51 Semipermeable membrane 52 First space 53 Second space 60 Turbine 70 Generator

Claims

A condenser that cools the steam with seawater;
A permeation device that divides a first space through which seawater supplied from the condenser passes and a second space through which freshwater passes, and includes a semipermeable membrane that is located at a position lower than the condenser;
Equipped with
Water molecules in the freshwater in the second space permeate through the semipermeable membrane and join the seawater in the first space,
A concentration difference power generation system that generates power by seawater passing through the first space.

A turbine rotated by seawater passing through the first space;
a generator that generates electricity by rotation of the turbine;
The concentration difference power generation system according to claim 1 , further comprising:

a boiler for generating steam from the water cooled by the condenser,
generating electricity using steam generated by the boiler;
3. The concentration differential power generation system according to claim 1, wherein the steam generated by the boiler is cooled by the condenser.