渗透压发电方法、渗透压产生器以及渗透压发电装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种渗透压发电方法、渗透压产生器以及渗透压发电装置,使淡水和盐水隔着渗透膜接触,使渗透压诱导体与盐水所处的所述渗透膜侧的面接触,利用渗透压使所述淡水至少通过所述渗透膜,并借助由此产生的水压使旋转体旋转而进行发电。
【专利说明】渗透压发电方法、渗透压产生器以及渗透压发电装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及渗透压发电方法、渗透压产生器以及渗透压发电装置。
【背景技术】
[0002]海水平均具有3.5%左右的盐浓度。在使海水与淡水接触隔着渗透膜(半透膜)的情况下,尽管取决于温度,但相对于淡水,25?30气压的渗透压差在渗透膜的两侧产生。
[0003]若将该渗透压的大小置换为势能,则该渗透压相当于2500?3000的高低差。渗透压发电的原理是利用由上述渗透压差产生的水压使涡轮机旋转,进行发电的方法。能够利用无限存在的海水和河川的水。在使用海水和河川的淡水进行渗透压发电的情况下,通过使海水与淡水隔着渗透膜接触,借助在海水侧产生的压力使涡轮旋转。因此,渗透压发电与太阳能发电、风力发电等不同,能够24小时连续发电。此外,渗透压发电作为不产生废弃物的清洁的可再生能源受到期待。
[0004]渗透压发电利用渗透压,利用自然的压力的方向。因此,称作正渗透压发电法。使用的渗透膜被称作正渗透膜(抑膜兄
[0005]另一方面,在普通的海水淡化中,需要克服渗透压由泵进行加压。在该情况下使用的渗透膜为逆渗透膜。由于海水淡化是向渗透压的相反方向加压,因此称作逆渗透膜淡水化法,使用的渗透膜被称作逆渗透膜(如膜
[0006]与海水淡化不同,在渗透压发电中,为了提高发电效率,使用的正渗透膜需要高透水性。
[0007]然而,在现在的渗透压发电方法中,发电效率不充分,因无法盈利,故达不到实用化。
【发明内容】
[0008]发明要解决的课题
[0009]本发明提供一种能够高效地发电的渗透压发电方法及渗透压产生器、以及渗透压发电装置。
[0010]解决课题的技术方案
[0011〕 根据本发明的第一方式,提供一种渗透压发电方法,该渗透压发电方法包括:使淡水与盐水隔着渗透膜接触的工序;使渗透压诱导体与盐水所处的所述渗透膜侧的面接触,并利用渗透压使所述淡水至少通过所述渗透膜的工序;及借助由所述渗透压产生的水压使旋转体旋转,由此进行发电的工序。
[0012]根据本发明的第二方式,提供一种渗透压产生器,该渗透压产生器具备:密闭处理容器;渗透膜,其将所述密闭处理容器内划分为容纳淡水的第一室和容纳盐水的第二室;渗透压诱导体,其与位于所述第二室内的所述渗透膜侧的面接触;第一流入口,其设在所述第一室所处的所述处理容器,且使淡水流入所述第一室;第二流入口,其设在位于所述第二室的所述处理容器,且使盐水流入所述第二室;流出口,其设在位于所述第二室的所述处理容器。
[0013]根据本发明的第三方式,提供一种渗透压发电装置,所述渗透压发电装置具有渗透压产生器及发电机,所述渗透压产生器具备:密闭处理容器;渗透膜,其将所述密闭处理容器内划分为容纳淡水的第一室和容纳盐水的第二室;渗透压诱导体,其与位于所述第二室内的所述渗透膜侧的面接触;第一流入口,其设在所述第一室所处的所述处理容器,且使淡水流入所述第一室;第二流入口,其设在位于所述第二室的所述处理容器,且使盐水流入所述第二室;流出口,其设在位于所述第二室的所述处理容器,所述发电机具有旋转体,该旋转体利用通过所述渗透压产生器的所述流出口流出的盐水的流动而旋转。
[0014]根据本发明的第四实施方式,提供一种渗透压发电装置,所述渗透压发电装置具有渗透压产生器、保管槽及发电机,所述渗透压产生器具备:密闭处理容器;渗透膜,其将所述密闭处理容器内划分为容纳淡水的第一室和容纳盐水的第二室;渗透压诱导体,其与位于所述第二室内的所述渗透膜侧的面接触;第一流入口,其设在所述第一室所处的所述处理容器,且使淡水流入所述第一室;第二流入口,其设在位于所述第二室的所述处理容器,且使盐水流入所述第二室;流出口,其设在位于所述第二室的所述处理容器,所述保管槽具有第二流出口,该第二流出口与所述渗透压产生器的所述第一流出口连接,且容纳通过所述第一流出口流出的盐水,所述发电机具有旋转体,该旋转体利用通过所述保管槽的所述第二流出口流出的盐水的流动而进行旋转。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是第一实施方式所涉及的渗透压发电装置的简图。
[0016]图2是表示第二实施方式所涉及的密闭处理容器的图。
[0017]图3是表示第三实施方式所涉及的密闭处理容器的图。
[0018]图4是第四实施方式所涉及的渗透压发电装置的简图。
[0019]图5是第五实施方式所涉及的渗透压发电装置的简图。
[0020]图6是第五实施方式所涉及的渗透压发电装置的简图。
[0021]图7是第六实施方式所涉及的渗透压发电装置的简图。
[0022]图8是表示渗透压产生的机理的图。
[0023]图9是表示例1的结果的图表。
[0024]图10是表示高压试验装置的图。
[0025]图11是表示例3的试验装置的图。
[0026]图12是表示例4所使用的膜和改性基材的接触的状态的图。
[0027]图13是表示例5的试验装置的图。
[0028]图14是表示例5的试验结果的图。
【具体实施方式】
[0029]以下,参照附图对各种实施方式进行说明。需要说明的是,对实施方式共用的结构标注相同的附图标记,并省略其重复的说明。另外,各图是用于促进实施方式与其理解的示意图,其形状、尺寸、比例等虽存在与实际的装置不同的地方,但这些可以参照以下的说明和公知的技术适当地加以设计变更。[0030]?第一实施方式?
[0031]第一实施方式是一种渗透压发电方法,该渗透压发电方法包括:使淡水和盐水隔着渗透膜接触的工序;使渗透压诱导体与盐水所处的所述渗透膜侧的面接触并借助渗透压使所述淡水至少通过所述渗透膜的工序;利用由所述渗透压产生的水压使旋转体旋转并由此进行发电的工序。
[0032]具体地说,渗透压发电方法包括:准备具有第一面及位于与该第一面相对的位置的第二面的渗透膜的工序;使渗透压诱导体与所述渗透膜的第二面接触的工序;使淡水及盐水分别与所述渗透膜的第一面及第二面接触并利用渗透压使位于所述渗透膜的第一面侧的所述淡水至少通过所述渗透膜的工序;利用由所述渗透压产生的水压使旋转体旋转并由此进行发电的工序。
[0033]在此,“使渗透压诱导体与盐水所处的渗透膜侧的面接触”是指,使渗透压诱导体与盐水所处的渗透膜侧的面的全部接触、或使渗透压诱导体分散在所述盐水中而使渗透压诱导体的一部分与盐水所处的渗透膜侧的面接触。一般来说,前者的渗透压诱导体以膜的形式使用,后者的渗透压诱导体以粒子的形式使用。
[0034]上述方法通过渗透压发电装置来进行。渗透压发电装置具备渗透压产生器和发电机。所述渗透压产生器具备:密闭处理容器;渗透膜,该渗透膜具有第一面及位于与该第一面相反的一侧的第二面,将所述密闭处理容器内划分为容纳淡水的与所述第一面相向的第一室和容纳盐水的与所述第二面相向的第二室;与位于所述第二室内的所述渗透膜侧的面接触的渗透压诱导体;第一流入口,该第一流入口设在所述第一室所处的所述处理容器且使所述淡水流入所述第一室;第二流入口,该第二流入口设在位于所述第二室的所述处理容器且使所述盐水流入所述第二室;流出口,该流出口设在位于所述第二室的所述处理容器。所述发电机具备利用通过所述渗透压产生器的所述流出口流出的盐水的流动而旋转的旋转体。
[0035]图1是用于进行渗透压发电方法的装置的一例的简图。渗透压发电装置1具备渗透压产生器2和发电机4,该发电机4具有旋转体3。
[0036]渗透压产生器2具备例如横向放置的密闭处理容器5和渗透膜6。渗透膜6以将其周围固定于密闭处理容器5的内侧壁面的方式配置。渗透膜6具有第一面63及位于与该第一面如相反的一侧的第二面6匕在上述构造中,利用渗透膜6将密闭处理容器5内沿着水平方向划分为与第一面63相向的第一室8和与第二面66相向的第二室9。膜状的渗透压诱导体7与渗透膜6的第二面66 (盐水侧的面)例如整面紧贴地接触。在位于第一室8的处理容器5的上部开口有第一流入口 10。在位于第二室9的处理容器5的上部开口有第二流入口 11。在位于第二室9的处理容器5的侧壁(右侧壁)开口有流出口 12。流出口12与排出管16连通,在与排出管16之间夹设了具有旋转体3的发电机4。发电机4上连接有导线13,其用于获得来自于发电机4的电力。
[0037]渗透压发电方法以如下方式进行。使水14通过第一流入口 10向第一室8内供给。与此同时或在此之前,使盐水15通过第二流入口 11向第二室9内供给。如此,通过使淡水14与盐水15隔着渗透膜6及渗透压诱导体7接触,在淡水14与盐水15之间产生渗透压差。利用渗透压差使淡水14通过渗透膜6及渗透压诱导体7。即,淡水14从第一室8侧移动至第二室9侧。利用该淡水14的移动,充满盐水15的第二室9内的压力增加,随之而来地,第二室9内的盐水从流出口 12向排出管16流出。利用流出的盐水的水压,在与排出管16之间夹设的旋转体3旋转。旋转体3的旋转力借助发电机4转换为电力。产生的电力通过导线13根据愿望被使用和/或存储在电池中。
[0038]在第一实施方式中,通过使渗透压诱导体7与渗透膜6接触,相对于渗透膜6产生渗透压。即,通过使渗透压诱导体7与盐水所处的渗透膜6侧的面接触,除了利用相对于渗透膜6产生的淡水与盐水之间的盐分浓度差产生的渗透压差,由渗透压诱导体7诱导进一步的渗透压。由此,第一室内的淡水以多于以往的量移动至第二室内的盐水侧。其结果是,产生比以往更大的水压,从而能够更高效地进行发电。
[0039]渗透压诱导体7是结合了功能基的基材,即改性基材。结合有功能基的基材优选为即使在与水接触的情况下,功能基也不与基材分离而与基材结合。
[0040]功能基可以是能够相对于渗透膜6产生渗透压的官能基。上述官能基可以与例如反离子一并形成盐构造,也可以是不形成盐构造的糖等官能基。优选的功能基的一例是出自于硅烷偶联剂的基。
[0041]出自于硅烷偶联剂的基可以是通过使用例如硅烷偶联剂的硅烷偶联处理而将功能基与基材结合时获得的官能基。
[0042]硅烷偶联处理是通过将例如硅烷偶联剂导入基材来进行的。硅烷偶联剂可以是向由与例如硅烷直接结合的碳构成的置换基导入与水亲和性高的构造。与水亲和性高的构造可以举出例如一0!!、一順2、順一、一^=,—順—順2+ —及二矿二等。
[0043]作为硅烷偶联剂,可以举出例如~一2 —(氨乙基)一3 —氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、^ 一 2 一(氛乙基)一 3 一氛基丙基二甲氧基硅烷、^ 一 2 一(氛乙基)一 3 一氛基丙基三乙氧基硅烷、3 —氨基丙基三甲氧基硅烷、3 —氨基丙基三乙氧基硅烷、3 —三乙氧基一^ 一(1,3 —二甲一亚丁基)丙胺、X —苯基一 3 —氛基丙基二甲氧基硅烷、^ 一(乙烯基节基)一 2 一氨乙基一 3 —氨基丙基二甲氧基硅烷、(3 —酸服丙基)二甲氧基硅烷、(3 —酸服丙基)三乙氧基硅烷、及三甲基[3 —(三乙氧基)丙酯〕氯化铵等。这些也可以与酸、碱或其他反离子一并成为盐构造和/或络化物构造。
[0044]硅烷偶联剂相对于基材的导入率在例如基材无压力损失这样的前提的情况下可以为5%~80%,优选为60%~80%。在此,“硅烷偶联剂的导入率”是指,相对于改性基材的0?基的摩尔数的导入的硅烷偶联剂的结合比例。其中,在使用滤纸等基材的情况下,兼顾水的流路是重要的,过度的导入会导致流路堵塞,效果为负。
[0045]将作为渗透压诱导体7的改性基材与渗透膜接触(紧贴)的方法可以以不妨碍存在于渗透膜与改性基材两者的孔的液体通过的方式进行。渗透膜与改性基材即使例如仅是粘贴也可以在高压下紧贴。此外,也可以是通过由框等支承体进行的压入、由网构件进行的压入、由其他构造进行的压入、及与该渗透膜和该基材之间的流路无关的周缘部的热熔融、与该渗透膜和该基材之间的流路无关的周缘部的由粘结剂进行的粘结等,使渗透膜与改性基材紧贴。
[0046]另外,当渗透膜6与作为渗透压诱导体7的改性基材接触(紧贴)时,优选配置于渗透膜6的活性层侧。渗透膜6的“活性层”是指在洛布索里拉金(匕“-“证丨以扣!0型、或非对称的渗透膜6中具有承担脱盐的功能的活性的膜部分。活性层通常以0.1~1 9 0的厚度在渗透膜6上制造。另外,将渗透膜6的活性层以外的部分称作“支承层”。[0047]在第一实施方式所涉及的渗透压发电方法中,盐水也可以是例如海水和丨或盐浓度高的工业废水等。虽然使用的盐水的盐浓度可以为例如0.05%~4%,但越高越好。
[0048]渗透膜6通常可以是被用作脱盐膜的膜,也可以使用例如醋酸纤维素膜、聚酰胺膜等。脱盐膜优选具有45~2509 0的厚度。渗透膜6例如可以是正渗透膜、也可以是逆渗透膜。优选地,渗透膜6为正渗透膜。
[0049]基材能够使用例如纸、棉布、铜氨纤维、人造纤维、铜氨人造纤维那样的纤维素膜、布、树脂膜。其中,优选能够防止在加压下的脱盐膜的损伤的滤纸那样的柔软的纸或无纺织布。另外,进一步优选透水性高的基材,以使能够尽可能地减少压损。基材4优选具有例如1~100 9 III的厚度。
[0050]在所述渗透压诱导中使用的基材如上述那样,与盐水所处的渗透膜侧的面的一部分或整面接触、或在所述盐水中使渗透压诱导体分散、使一部分与盐水所处的渗透膜侧的面接触。例如,也可以是单个或多个纤维状或粒子状。在单个或多个纤维状的情况下,也可以是纤维素膜、布、树脂膜的断片或通过将这些解开而获得的纤维。
[0051]粒子状的基材也可以是例如无机粒子或树脂粒子。无机粒子可以是二氧化硅(~(^)、二氧化钛和/或氧化锆(21^)等金属氧化物或半金属氧化物。偶合剂与无机粒子之间的反应通过无机粒子表面的氢氧基与硅烷偶联剂发生反应来进行。因此,特别是在金属氧化物或半金属氧化物中,二氧化硅的表面氢氧基的数量多,故是优选的。
[0052]无机粒子与偶合剂之间的反应具有如下的方法:使偶合剂气化而与粒子发生反应的方法、将偶合剂混合于溶剂中而与无机粒子混合的方法、不使用溶剂而使粒子与偶合剂直接反应的方法等。也可以使用任一方法。在任一反应中,也可以通过进行加热、减压等,能够调节改性量。当使用溶剂时,不优选有机溶剂、水等分解反应物的溶剂。从操作温度等反应条件的观点出发,例如乙醇和/或水由于操作性良好,故是优选的。优选调节偶合剂与无机粒子的比率,以达到无机粒子的表面的氢氧基的一部分残存的程度。例如,优选使用20重量%以上、150重量%以下的偶合剂对无机粒子进行偶合处理。另外,也可以相对于偶合剂使用分散稳定剂。例如,也可以将乙醇等酒精用作分散稳定剂。
[0053]树脂粒子可以是例如聚乙烯醇、纤维素、加工纤维素及聚丙烯酸等能够实现硅烷偶联剂的导入的树脂。
[0054]粒子状基材的平均颗粒直径可以在100 ^ III以上5000 ^ III以下。通过将粒子的平均颗粒直径设为100 9 以上5000 9 0以下,向渗透压产生器的填充率及透水性都良好。例如,在平均颗粒直径不足100 9 的情况下,填充率高但透水性变低。例如,在平均颗粒直径超过5000 4 III的情况下,透水性高但填充率降低。优选的平均颗粒直径在100 ^以上2111111以下,进一步优选为300 9 111以上1臟以下。
[0055]在此,平均颗粒直径能够通过筛分法来进行测定。具体地说,根据了132890“‘试验用粉体及试验用粒子”,可以使用多个网目为1000 ~5000 ^ 0之间的筛而进行筛分来测定。
[0056]另外,在使粒子状的基材或纤维状的改性基材的一部分与盐水所处的渗透膜侧的面接触的情况下,推定为可以是覆盖渗透膜的面积的80%~95%。如此配置的粒子状或纤维状的基材的大小也可以为0.01111111~5111111,优选为1111111~5111111。[0057]在第一实施方式中,作为渗透压诱导体7的膜状的改性基材如上所述与位于第二室的渗透膜侧的整面紧贴地接触。另外,在作为渗透压诱导体7的改性基材使用粒子的情况下,也可以使改性基材的粒子分散在第二室内的盐水中而使改性基材的粒子的一部分与位于第二室的渗透膜侧的面接触、或使改性基材的粒子分散在所述盐水中而使改性基材的粒子的一部分与渗透膜侧的面局部地接触。
[0058]在作为渗透压诱导体7的改性基材为粒子、并且分散在盐水15中而配置于第二室9内的情况下,优选地,通过使用过滤器等,从通过流出口 12流出的盐水中除去粒子状的渗透压诱导体7。过滤器也可以通过以覆盖流出口 12的方式将其周缘部固定于密闭处理容器5的壁面而配置。另外,过滤器也可以配置为垂直于位于流出口 12与旋转体3之间的排出管16的轴。
[0059]在第一实施方式中,虽然示出使用中空矩形状的密闭处理容器5的例子,但密闭处理容器5的形状并不限于矩形状,也可以是圆柱形状、圆锥形状、棱柱形状、角锥形状等中空的各种形状。[0060]密闭处理容器5可以是由适于容纳水及盐水的材质构成。例如,可以是使用树脂、金属、玻璃、陶瓷和/或这些的复合材料等来形成所希望的形状。
[0061]在第一实施方式中,示出了横型的密闭密闭处理容器5,第一室8与第二室9在与设置面平行的方向上配置的例子。然而,密闭处理容器5也可以是纵型。例如,在纵型的密闭处理容器5中,可以与重力方向垂直地配置渗透膜,第二室9配置在上方或下方。优选地,第二室9配置于上方。另外,第一室8与第二室9的配置也可以是其他配置。例如,也可以是使第一室8与第二室9隔着渗透膜6相邻,并且相对于设置面配置于不同的高度。
[0062]第一流入口 10及第二流入口 11、以及流出口 12所配置的位置并不局限于第一实施方式中的位置。
[0063]具有旋转体3的发电机将通过第二室9的流出口 12流出的盐水的流动所具有的力即水压转换为电力。旋转体3受到水压旋转并利用该旋转力进行发电。旋转体3也可以是例如水轮机或涡轮。
[0064]?第二实施方式?
[0065]第二实施方式中,渗透压产生器2作为渗透压元件而被提供。渗透压元件是约11~约201的容量的渗透压产生器。集合多个渗透压元件而使用,作为用于将由这些渗透压元件产生的压力输出为一个压力的渗透压模块而使用。在渗透压模块中,在一部分的渗透压元件因使用而劣化的情况下,可以仅更换劣化了的渗透压元件。
[0066]参照图2对作为渗透压元件而被提供的渗透压产生器2的一例进行说明。
[0067]图2匕)是渗透压产生器2的侧视图,图2 (6)是渗透压产生器2的纵向剖视图,图2 (0)是沿着[一[线的剖视图。
[0068]渗透压产生器2具备圆筒状的密闭处理容器5。密闭处理容器5为了固定于台、架子、架台或木架等支承体而在其外侧部设有突起53。为了将密闭处理容器5固定于支承体,也可以利用例如设于支承体的弹簧构造体来压入突起53。通过将密闭处理容器5固定于所述支承体,能够高效地使用产生的压力。
[0069]密闭处理容器5的一端(右端)被封闭,在中心具有开口部253。具有开口部256的喷嘴26中,其前端通过并插入密闭处理容器5的右端的开口部25^另一端向外部延伸突出。密闭处理容器5的另一端(左端)形成前端细的锥部,在其前端部设有用于使液体流出的流出口 30。另外,在密闭处理容器5的右端附近设有流入口 29。
[0070]在密闭处理容器5的内部,圆筒状的渗透膜6及渗透压诱导体7相互形成为一体化并呈同心圆状地配置。圆筒状的渗透膜6及渗透压诱导体7的一端(右端)与位于密闭处理容器5内的所述喷嘴26的前端抵接。利用环状的止动构件22,渗透膜6及渗透压诱导体7与喷嘴26相互固定,该止动构件22借助支承板24安装于密闭处理容器5的内壁面。在位于密闭处理容器5的锥部一侧的渗透膜6及渗透压诱导体7的另一端部(左端部),嵌合安装有借助支承板23而安装于密闭处理容器5的内壁面的盖帽21,其将左端的开口封闭。支承板23、24具有在内侧环与外侧环之间呈放射状地结合有多个支承片的构造,液体通过支承片之间隙流通。如图2 (c)所示,渗透压诱导体7为膜状,以与圆筒状的渗透膜6的外周面接触的方式覆盖。
[0071]通过这样在密闭处理容器5内呈同心圆状地配置圆筒状的渗透膜6及渗透压诱导体7,在渗透膜6的内部形成第一室27和位于渗透压诱导体7与密闭处理容器5之间的第二室28。淡水通过从密闭处理容器5的右端突出的喷嘴26的开口部25b向第一室27内供给。盐水通过设于密闭处理容器5的右端附近的流入口 29向第二室28供给,并从左端的流出口 30流出。
[0072]渗透压产生器2中的渗透压的产生以下述方式进行。淡水通过喷嘴26流入第一室27内。盐水通过流入口 29流入第二室28内。借助由渗透压诱导体7促进的渗透压,第一室27内的淡水通过渗透膜6及渗透膜诱导体7并向第二室27侧移动。利用因淡水的移动而产生的水压,第二室28内的盐水从流出口 30流出。如此,使用从流出口 29流出的水压进行发电。
[0073]<第三实施方式>
[0074]参照图3对作为渗透压元件而提供的渗透压产生器2进行说明。
[0075]图3 (a)是渗透压产生器2的侧视图,图3 (b)是收纳于壳体31内的密闭处理容器5的侧视图,图3 (c)是将图3 (b)的密闭处理容器5展开而示意性地示出的图。
[0076]渗透压产生器2具备:中空的圆筒型壳体31 ;容纳于壳体31的内部的密闭处理容器5。壳体31包括:左端封闭圆筒状主体32 ;与圆筒状主体32的开口的右端嵌合安装的盖帽33。
[0077]密闭处理容器5具有将液体容纳体35卷绕在中空棒状体34上的构造。中空棒状体34由例如合成树脂制作,分别一体地在左端附近设有供给淡水的第一流入部34a,在右端附近设有使淡水流出的第一流出部34b。第一流入部34a及第一流出部34b分别由合成树脂的薄膜管形成。
[0078]液体容纳体35由贴合了三张薄膜的周缘的两个扁平袋构成,第二张薄膜作为两个扁平袋的隔膜36而发挥功能。隔膜36由渗透膜与膜状的渗透压诱导体的层叠膜形成。隔着隔膜36位于渗透膜侧的第一扁平袋的内部作为第一室37而发挥功能。隔着隔膜36位于渗透压诱导体侧的第二扁平袋的内部作为第二室38而发挥功能。
[0079]将液体容纳体35卷绕在所述中空棒状体34上的构造中,中空棒状体34的流出部34b插入到位于第一扁平袋的右端侧的第一室37内。供给盐水的第二流入部(第二流入管)39插入到位于第二扁平袋的左端侧的第二室38内,使盐水流出的第二流出部(第二流出管)40插入到位于第二扁平袋的右端侧的第二室38内。
[0080]中空棒状体34的第一流入部3?贯通壳体31的左端附近而向外部延伸突出。第二流入管39贯通壳体31的左端附近而向外部延伸突出。第二流出管40贯通壳体31的盖帽33而向外部延伸突出。
[0081]渗透压产生器2中的渗透压的产生以下述方式进行。淡水通过中空棒状体34的第一流入部3?、中空棒状体34及第一流出部3仙流入第一室37内。盐水通过第二流入部39流入第二室38内。利用由构成隔膜36的一方的膜状的渗透压诱导体促进的渗透压,第一室37内的淡水通过隔膜36并向第二室38侧移动。利用因淡水的移动产生的水压,第二室38内的盐水从第二流出部40流出。这样,使用从第二流出部40流出的水压进行发电。
[0082]上述的渗透压产生器2的液体容纳体35由贴合了三张薄膜的周缘的两个扁平袋构成,将第二张薄膜作为两个扁平袋的隔膜36而发挥功能,将第一、第二扁平袋的内部用作第一室37、第二室38。其结果是,由于能够以紧凑的尺寸增大构成隔膜36的渗透膜及膜状的渗透压诱导体的面积,因此能够进一步提高从第二流出部40流出的水压。
[0083]〈第四实施方式〉
[0084]参照图4对第四实施方式进行说明。图4是用于进行渗透压发电方法的装置的一例的简图。除了与上述的第一实施方式相同地具备渗透压产生器2、具有旋转体3的发电机
4、导线13外,渗透压发电装置1还具备:容纳用于向第一室8供给的淡水50的第一保管槽51 ;容纳用于向第二室9供给的盐水53的第二保管槽54。第一保管槽51与第一流入口 10通过使淡水流通的管路523连接。同样地,第二保管槽54与第二流入口 11通过使盐水流通的管路526连接。
[0085]在第四实施方式中也可以具备第三保管槽56,使盐水从第二室9的流出口 12通过管路52^流出,使在与管路52^之间夹设的旋转体4旋转来发电,该第三保管槽56回收并保管此后的盐水53。
[0086]?第五实施方式?
[0087]参照图5对第五实施方式进行说明。图5是用于进行渗透压发电方法的装置的一例的简图。
[0088]除了上述的第四实施方式,渗透压发电装置1还具备用于向第一保管槽51供给淡水的管路52(1和用于向第二保管槽54供给盐水的管路526。管路52(1用于从河川等淡水供给源57向第一保管槽51供给淡水。例如,在从河川回收淡水的情况下,管路52(1的端部也可以位于河川中。管路526用于从海水和/或工厂废水等盐水供给源58向第二保管槽54供给海水和/或工业废水。在将海水用作盐水的情况下,管路526的端部也可以位于海中。在将工业废水用作盐水的情况下,例如,管路526的端部可以与工业废水的储藏槽或用于排出工业废水的流出口连接。
[0089]也可以在淡水供给源57与第一保管槽51之间、和/或盐水供给源58与第二保管槽54之间配置过滤器。
[0090]渗透压发电装置1所包含的多个容器,在这些容器中含有的液体的水位优选以下述方式配置。容纳于第一保管槽51的淡水50的水位([2)与河川的平均水位([1)相等。容纳于第二保管槽54的盐水55的水位([3)与用于从渗透压产生器2的第二室流出盐水的流出口的位置(14)比河川的平均水位(11)低。[0091]通过如此配置,能够更高效地进行渗透压发电。
[0092]参照图6对第五实施方式的其他方式进行说明。在其他方式中,将泵593夹装配置在第一保管槽51与河川之间的管路52(1上、和/或将泵5%夹装配置在第二保管槽54与海和/或工业废水供给源58之间配置的管路526上。
[0093]在第五实施方式中,渗透压发电装置1也可以将由发电机4产生的电力经由导线13储存在电池(未图示)中。另外,渗透压发电装置1为了使用及储存由发电机4产生的电力,具备多根导线13。例如,渗透压发电装置也可以具备用于直接使用由发电机4产生的电力的导线和用作与用于将电力储存的电池连接的导线。
[0094]?第六实施方式?
[0095]使用图7对第六实施方式进行说明。渗透压发电装置1与抽水发电组合使用。
[0096]渗透压发电装置1还具备用于抽水发电的第四保管槽60。第四保管槽60中,从渗透压产生器2的第二室9流出盐水的管路52^与第四保管槽60连接。第四保管槽60配置于渗透压产生器2的上方。从渗透压产生器2的第二室9排出的盐水利用在渗透压产生器2中因渗透压而产生的水压流入第四保管槽60内。通过使夹装在向第四保管槽60的下方延伸突出的管路52?上的旋转体3旋转由发电机4进行发电。
[0097]当与上述的抽水组合使用时,渗透压发电装置1可以具备:渗透压产生器2 ;保管槽60,其容纳通过管路52。向渗透压产生器2的第一流出口流出的盐水;发电机4,其具有夹装在管路52?之间的旋转体3上,该旋转体3利用从保管槽60的流出口通过管路52?流出的盐水的流动而旋转。
[0098]在发电机4中产生的电力可以通过与发电机4连接的导线13使用和/或储存。渗透压发电装置1也可以具备单根或多根导线13。
[0099]渗透压发电装置1也可以具备与连接于发电机4的导线13连接的电池。由发电机4产生的电力也可以通过导线13储存于电池61。此外,也可以将电池61通过导线62与泵5%连接,将储存于电池61的电力用作泵5%的供电,用于从海水和/或工厂废液等盐水供给源58向第二保管槽54汲取盐水。
[0100]向第四保管槽60的抽水也可以通过同时采用由渗透压产生器2进行的盐水的供给和来自于盐水供给源的直接的盐水的供给来进行。另外,向第四保管槽60的抽水也可以通过选择性执行由渗透压产生器2进行的盐水的供给和来自于盐水供给源58的直接的盐水的供给来进行。在该情况下,也可以在盐水供给源58与第二保管槽54之间的管路526上夹装流路切换阀(例如三通阀)63,将盐水供给源58的盐水通过三通阀63及管路528向第四保管槽60供给。
[0101]在利用大海作为盐水供给源58的情况下,由渗透压产生器2进行的向第四保管槽60的抽水优选在大海满潮时进行。通过在满潮时进行抽水,由于大海与第四保管槽60之间的高低差变小,因此是有利的。例如,因小名浜海岸的一天的潮位的变动在满潮时和低潮时潮位产生60(^的差。不优选在低潮时进行抽水,而优选在满潮时进行抽水。由此,避免浪费并能够提高发电效率。
[0102]第一实施方式~第六实施方式所涉及的渗透压发电装置采用将由渗透压产生器产生的水压用作发电的的方法。在渗透压产生器中,如图8匕)所示,使淡水依次隔着渗透膜和渗透压诱导体与盐水接触。图8 (10示出对于渗透压产生器中的盐浓度而言将渗透压结果,明显地,正渗透膜的盐水侧变为更高3.5%的盐浓度的盐水相比,通过以实现7%能够获得近4倍的流量。由此,能够获得更
三基材。向0.的硅烷偶联剂(3 —(2 —的水、的狀0!1的混合物浸入直径在室温下放置2小时。接着,以401蒸发,用1规定盐酸处理5分钟。此外,将其用水3分进行水洗并进行干燥。将获得的滤纸设
压试验装置。试验装置101主要具备第一丨左端。单元103通过导入管108与第一连二配管12与导入管108连接。第二连接器)4安装于第一连接器102、第二连接器105105连接,并且第一压力释放阀106安装于基材以与渗透膜的支承层侧的表面紧贴的方式配置。
[0112]如图10 (£1)及图10 (6)所示,在实验中,调节泵以及第一压力释放阀106和第二压力释放阀107,纯水从泵流入试验装置101的单元103,以使渗透压成为11?^渗透膜使用尺0膜即日东电工制31070。使用在例1中制作的改性基材作为改性基材。试验都在301、3!11?3的压力下进行,使纯水流通5分钟。将在这5分钟的过程中透过渗透膜和改性基材向多孔板滴下的水的重量作为流量而进行了测定。将其作为流量用8单位表示。
[0113]表1记载重复三次相同的试验的结果。
[0114]表1
【权利要求】
1.一种渗透压发电方法,其中,所述渗透压发电方法包括: 使淡水与盐水隔着渗透膜接触的工序; 使渗透压诱导体与盐水所处的所述渗透膜侧的面接触,并利用渗透压使所述淡水至少通过所述渗透膜的工序;及 借助由所述渗透压产生的水压使旋转体旋转,由此进行发电的工序。
2.根据权利要求1所述的渗透压发电方法,其中, 所述渗透压诱导体为由硅烷偶联剂处理过的基材。
3.根据权利要求2所述的渗透压发电方法,其中, 所述基材为膜或粒子,所述硅烷偶联剂为氨基硅烷。
4.一种渗透压产生器,其中,所述渗透压产生器具备: 密闭处理容器; 渗透膜,其将所述密闭处理容器内划分为容纳淡水的第一室和容纳盐水的第二室; 渗透压诱导体,其与位于所述第二室内的所述渗透膜侧的面接触; 第一流入口,其设在所述第一室所处的所述处理容器,且使淡水流入所述第一室; 第二流入口,其设在位于所述第二室的所述处理容器,且使盐水流入所述第二室; 流出口,其设在位于所述第二室的所述处理容器。
5.根据权利要求4所述的渗透压产生器,其中, 所述渗透压诱导体为膜,配置为与位于所述第二室内的所述渗透膜侧的面全部接触。
6.根据权利要求4所述的渗透压产生器,其中, 所述渗透压诱导体为粒子,分散在所述第二室内的盐水中,一部分的所述粒子与位于所述第二室内的所述渗透膜侧的面接触。
7.根据权利要求4所述的渗透压产生器,其中, 所述渗透压诱导体为由硅烷偶联剂处理过的基材。
8.根据权利要求7所述的渗透压产生器,其中, 所述基材为膜或粒子,所述硅烷偶联剂为氨基硅烷。
9.根据权利要求4所述的渗透压产生器,其中, 所述渗透膜垂直于重力方向配置,所述第二室相对于所述第一室配置在上方。
10.根据权利要求4所述的渗透压产生器,其中, 所述渗透压产生器还具备:与所述第一流入口连接的容纳淡水的第一保管槽;与所述第二流入口连接的容纳盐水的第二保管槽。
11.根据权利要求10所述的渗透压产生器,其中, 所述渗透压产生器还具备:第一管路,其一端与所述第一保管槽连接,另一端位于河川中,用于从河川向所述第一保管槽供给淡水,所述第一保管槽内的淡水的水位与所述河川的平均水位相等,且所述第二保管槽的盐水的水位、所述渗透压产生器的所述流出口的位置设定得比所述河]11的平均水位低。
12.根据权利要求10或11所述的渗透压产生器,其中, 所述渗透压产生器还具备:第二管路,其一端与所述第二保管槽连接,另一端位于海水中;泵,其夹装在所述第二管路上,用于从大海向所述第二保管槽供给作为盐水的海水。
13.—种渗透压发电装置,其中,所述渗透压发电装置具有渗透压产生器及发电机, 所述渗透压产生器具备: 密闭处理容器; 渗透膜,其将所述密闭处理容器内划分为容纳淡水的第一室和容纳盐水的第二室; 渗透压诱导体,其与位于所述第二室内的所述渗透膜侧的面接触; 第一流入口,其设在所述第一室所处的所述处理容器,且使淡水流入所述第一室; 第二流入口,其设在位于所述第二室的所述处理容器,且使盐水流入所述第二室; 流出口,其设在位于所述第二室的所述处理容器, 所述发电机具有旋转体,该旋转体利用通过所述渗透压产生器的所述流出口流出的盐水的流动而旋转。
14.根据权利要求13所述的渗透压发电装置,其中, 所述渗透压发电装置还具备与所述发电机连接且对由所述发电机产生的电力进行储存的电池。
15.一种渗透压发电装置,其中,所述渗透压发电装置具有渗透压产生器、保管槽及发电机, 所述渗透压产生 器具备: 密闭处理容器; 渗透膜,其将所述密闭处理容器内划分为容纳淡水的第一室和容纳盐水的第二室; 渗透压诱导体,其与位于所述第二室内的所述渗透膜侧的面接触; 第一流入口,其设在所述第一室所处的所述处理容器,且使淡水流入所述第一室; 第二流入口,其设在位于所述第二室的所述处理容器,且使盐水流入所述第二室; 流出口,其设在位于所述第二室的所述处理容器, 所述保管槽具有第二流出口,该第二流出口与所述渗透压产生器的所述第一流出口连接,且容纳通过所述第一流出口流出的盐水, 所述发电机具有旋转体,该旋转体利用通过所述保管槽的所述第二流出口流出的盐水的流动而进行旋转。
16.根据权利要求15所述的渗透压发电装置,其中, 所述渗透压发电装置还具备与所述发电机连接且对由所述发电机产生的电力进行储存的电池。
【文档编号】F03B13/00GK103835865SQ201310581253
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2012年11月20日
【发明者】佐野健二, 山田有纱, 辻秀之 申请人:株式会社东芝