(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
淡水化システムの水量制御方法であって、
前記淡水化システムは、
液体を貯める空間を有する水槽と、
前記水槽の下に位置し、かつ、複数の撥水粒子で構成される撥水粒子層と、
前記撥水粒子層の下に位置し、前記撥水粒子層を通過した水蒸気を液化することにより淡水を得る液化層と、
前記水槽に貯められた液体の温度、及び、前記液体の不純物濃度を測定するセンサと、
前記センサの測定結果に基づいて、前記水槽に導入または排出する液体の量を制御する制御部とを備え、
前記水量制御方法は、
前記センサが測定した不純物濃度が飽和濃度より低い値である第１基準値以上のとき、前記制御部が前記水槽の液体を排出する排出弁を開き、かつ、前記排出弁を開いてから所定の時間経過後に前記水槽へ液体を導入する水門を開く工程と、
前記センサが測定した不純物濃度が前記第１基準値より低い第２基準値以上であり、かつ、前記センサが測定した温度が第３基準値以下のとき、前記制御部が前記排出弁及び前記水門の開きを絞る工程と、
前記センサが測定した不純物濃度が前記第２基準値より下の場合、前記制御部が前記排出弁を閉じ、かつ、前記排出弁を閉じてから所定の時間経過後に前記水門を閉じる工程と、を含む、
水量制御方法。
【請求項２】
前記センサは、前記撥水粒子層よりも上の位置、かつ、前記水槽の底の位置に設置されている、
請求項１に記載の水量制御方法。
【請求項３】
前記センサは、前記水槽に貯められた液体の温度を測定する温度センサと前記水槽に貯められた液体の不純物濃度を測定する濃度センサとで構成され、
前記濃度センサは、前記水門から前記水槽へ液体が導入される位置よりも、前記排出弁の位置に近い前記水槽内の位置に設置されている、
請求項１または２に記載の水量制御方法。
【請求項４】
前記温度センサは、前記排出弁の位置よりも前記水門から液体が導入される位置に近い前記水槽内の位置に設置されている、
請求項３に記載の水量制御方法。
【請求項５】
前記水量制御方法は、さらに、
前記撥水粒子層の上に配置された前記液体を加熱することにより蒸発させて水蒸気を生成する工程と、
前記液化層で前記水蒸気を液化することにより、前記淡水を得る工程とを含む、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の水量制御方法。
【請求項６】
液体を貯める空間を有する水槽と、前記水槽の下に位置し、かつ、複数の撥水粒子で構成される撥水粒子層と、前記撥水粒子層の下に位置し、前記撥水粒子層を通過した水蒸気を液化することにより淡水を得る液化層とを備える淡水化装置と、
前記水槽に貯められた前記液体の温度及び前記液体の不純物濃度を測定するセンサと、
前記水槽に貯められた液体を排出するための排出弁と、
前記センサの測定結果に基づいて、前記水槽に導入または排出する液体の量を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記センサが測定した不純物濃度が飽和濃度より低い値である第１基準値以上のとき、前記排出弁を開き、かつ、前記排出弁を開いてから所定の時間経過後に前記水槽へ液体を導入する水門を開き、
前記センサが測定した不純物濃度が前記第１基準値より低い第２基準値以上であり、かつ、前記センサが測定した温度が第３基準値以下のとき、前記排出弁及び前記水門の開きを絞り、
前記センサが測定した不純物濃度が前記第２基準値より下のとき、前記排出弁を閉じ、かつ、前記排出弁を閉じてから所定の時間経過後に前記水門を閉じる、
淡水化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体から淡水を得る水量制御方法及び淡水化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
真水を得ることが困難な立地において真水を作り出す技術として、海水から淡水を作り出す技術が知られている。例えば、特許文献１には、撥水粒子を用いた淡水化方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０６００３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術の方法では、時間が経過するにしたがって撥水粒子層の表層に不純物が析出することにより、単位時間当たりに生成する淡水の量を示す淡水化効率が低下するという課題がある。【０００５】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、淡水化効率の低下を抑制する水量制御方法及び淡水化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る水量制御方法は、淡水化システムの水量制御方法であって、前記淡水化システムは、液体を貯める空間を有する水槽と、前記水槽の下に位置し、かつ、複数の撥水粒子で構成される撥水粒子層と、前記撥水粒子層の下に位置し、前記撥水粒子層を通過した水蒸気を液化することにより淡水を得る液化層と、前記水槽に貯められた液体の温度、及び、前記液体の不純物濃度を測定するセンサと、前記センサの測定結果に基づいて、前記水槽に導入または排出する液体の量を制御する制御部とを備え、前記水量制御方法は、前記センサが測定した不純物濃度が飽和濃度より低い値である第１基準値以上のとき、前記制御部が前記水槽の液体を排出する排出弁を開き、かつ、前記排出弁を開いてから所定の時間経過後に前記水槽へ液体を導入する水門を開く工程と、前記センサが測定した不純物濃度が前記第１基準値より低い第２基準値以上であり、かつ、前記センサが測定した温度が第３基準値以下のとき、前記制御部が前記排出弁及び前記水門の開きを絞る工程と、前記センサが測定した不純物濃度が前記第２基準値より下の場合、前記制御部が前記排出弁を閉じ、かつ、前記排出弁を閉じてから所定の時間経過後に前記水門を閉じる工程と、を含む。【０００７】
なお、これらの包括的または一部の具体的な態様は、システム、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水量制御方法及び淡水化システムによれば、淡水化効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、基本構成における淡水化装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、基本構成における淡水化システムの構成の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、基本構成における淡水化装置の淡水化処理の工程を示すフロー図である。
【図４】図４は、実施の形態における淡水化システムの構成の一例を示す断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施の形態におけるセンサの設置位置の一例を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施の形態におけるセンサの設置位置の一例を示す上面図である。
【図６】図６は、実施の形態における水量制御装置の構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態における水量制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図８】図８は、実施の形態における淡水化システムの水量制御処理の工程を示すフロー図である。
【図９】図９は、実施の形態における淡水化システムの水量制御処理のシーケンス図である。
【図１０】図１０は、実施の形態における淡水化システムの構成の別の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書で「撥水性」とは、水を弾く性質を意味する。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る淡水化システムは、淡水化システムの水量制御方法であって、前記淡水化システムは、液体を貯める空間を有する水槽と、前記水槽の下に位置し、かつ、複数の撥水粒子で構成される撥水粒子層と、前記撥水粒子層の下に位置し、前記撥水粒子層を通過した水蒸気を液化することにより淡水を得る液化層と、前記水槽に貯められた液体の温度、及び、前記液体の不純物濃度を測定するセンサと、前記センサの測定結果に基づいて、前記水槽に導入または排出する液体の量を制御する制御部とを備え、前記水量制御方法は、前記センサが測定した不純物濃度が飽和濃度より低い値である第１基準値以上のとき、前記制御部が前記水槽の液体を排出する排出弁を開き、かつ、前記排出弁を開いてから所定の時間経過後に前記水槽へ液体を導入する水門を開く工程と、前記センサが測定した不純物濃度が前記第１基準値より低い第２基準値以上であり、かつ、前記センサが測定した温度が第３基準値以下のとき、前記制御部が前記排出弁及び前記水門の開きを絞る工程と、前記センサが測定した不純物濃度が前記第２基準値より下の場合、前記制御部が前記排出弁を閉じ、かつ、前記排出弁を閉じてから所定の時間経過後に前記水門を閉じる工程と、を含む。
【００１２】
この構成により、不純物濃度を常に飽和濃度より小さく、かつ、液体の温度を一定の値以上に維持することができるので、撥水粒子層を通過する水蒸気量の低下を抑制でき、かつ、液体を気化するまでに要する時間が延びるのを防止できる。それより、淡水化効率の低下を抑制することができる。
【００１３】
ここで、例えば、前記センサは、前記撥水粒子層よりも上の位置、かつ、前記水槽の底の位置に設置されている。
【００１４】
この構成により、撥水粒子層と水槽の界面近傍にある液体の不純物濃度および温度を測定できるので、界面近傍にある液体の温度を一定の値以上に維持し、液体を気化するまでの要する時間が延びるのを抑制することができる。それにより、撥水粒子層を通過する水蒸気量の低下をより抑制できる。
【００１５】
また、例えば、前記センサは、前記水槽に貯められた液体の温度を測定する温度センサと前記水槽に貯められた液体の不純物濃度を測定する濃度センサとで構成され、前記濃度センサは、前記水門から前記水槽へ液体が導入される位置よりも、前記排出弁の位置に近い前記水槽内の位置に設置されている。
【００１６】
この構成により、水槽内でもっとも濃度が高くなる可能性のある排出弁の近傍にある液体の不純物濃度を測定できるので、水槽内の液体全体の不純物濃度を飽和濃度より小さくすることができる。それより、淡水化効率の低下を抑制することができる。
【００１７】
また、例えば、前記温度センサは、前記排出弁の位置よりも前記水門から液体が導入される位置に近い前記水槽内の位置に設置されている。
【００１８】
この構成により、水槽内でもっとも温度が低くなる可能性のある位置の液体の温度を測定できるので、水槽内の液体全体の温度を一定の値以上に維持し、液体を気化するまでの要する時間が延びるのを抑制することができる。それにより、淡水化効率の低下を抑制することができる。
【００１９】
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る水量制御方法は、前記水量制御方法は、さらに、前記撥水粒子層の上に配置された前記液体を加熱することにより蒸発させて水蒸気を生成する工程と、前記液化層で前記水蒸気を液化することにより、前記淡水を得る工程とを含む。
【００２０】
これにより、不純物濃度を常に飽和濃度より小さく、かつ、液体の温度を一定の値以上に維持することができるので、撥水粒子層を通過する水蒸気量の低下を抑制でき、かつ、液体を気化するまでに要する時間が延びることを抑制できる。それより、淡水化効率の低下を抑制することができる。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る淡水化システムは、液体を貯める空間を有する水槽と、前記水槽の下に位置し、かつ、複数の撥水粒子で構成される撥水粒子層と、前記撥水粒子層の下に位置し、前記撥水粒子層を通過した水蒸気を液化することにより淡水を得る液化層とを備える淡水化装置と、前記水槽に貯められた液体の温度及び前記液体の不純物濃度を測定するセンサと、前記水槽に貯められた液体を排出するための排出弁と、前記センサの測定結果に基づいて、前記水槽に導入または排出する液体の量を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記センサが測定した不純物濃度が飽和濃度より低い値である第１基準値以上のとき、前記排出弁を開き、かつ、前記排出弁を開いてから所定の時間経過後に前記水槽へ液体を導入する水門を開き、前記センサが測定した不純物濃度が前記第１基準値より低い第２基準値以上であり、かつ、前記センサが測定した温度が第３基準値以下のとき、前記排出弁及び前記水門の開きを絞り、前記センサが測定した不純物濃度が前記第２基準値より下のとき、前記排出弁を閉じ、かつ、前記排出弁を閉じてから所定の時間経過後に前記水門を閉じる。
【００２２】
この構成により、不純物濃度を常に飽和濃度より小さく、かつ、液体の温度を一定の値以上に維持することができるので、撥水粒子層を通過する水蒸気量の低下を抑制でき、かつ、液体を気化するまでに要する時間が徒に延びることを抑制できる。それより、淡水化効率の低下を抑制することができる。
【００２３】
なお、これらの包括的または一部の具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００２４】
以下、各実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２５】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２６】
（実施の形態）
［基本構成の淡水化装置］
以下、実施の形態に係る淡水化システムを説明する前に、基本構成の淡水化装置１０及びその淡水化処理を、図面を参照しながら説明する。図１は、基本構成における淡水化装置１０の構成を示す断面図である。
【００２７】
図１に示す淡水化装置１０は、水槽（ｗａｔｅｒ  ｔａｎｋ）１１と、撥水粒子層（ｗａｔｅｒ−ｒｅｐｅｌｌｅｎｔ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｌａｙｅｒ）１３と、液化層（ｄｅｐｏｌｉｔｉｃｉｚｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）１４とを備えている。水槽１１、撥水粒子層１３、及び液化層１４は、上から下に向かって順に位置している。
【００２８】
ここで、水槽１１は、側面が容器１２の上側側壁１２ａによって囲まれ、底面が撥水粒子層１３によって覆われた、液体を貯める空間（貯液層）を有する。淡水化装置１０では、水槽１１に貯められた液体（液体層１５）は気化し水蒸気となる。水蒸気は撥水粒子層１３を通過する。通過した水蒸気は、液化層１４で液化して水（淡水）となる。
【００２９】
以下、各構成の詳細について説明する。
【００３０】
＜水槽１１＞
水槽１１は、平面視（上面視）において矩形又は円形など任意の形状でよい。水槽１１は、側面が容器１２の上側側壁１２ａで形成され、底面が撥水粒子層１３の上面で形成されている。
【００３１】
ここで、容器１２について説明する。図１に示す容器１２は、鉛直方向に沿って立設された下側側壁１２ｂと、下側側壁１２ｂと接続され、かつ、上向きに広がるように傾斜した上側側壁１２ａと、下側側壁１２ｂと接続された底板１２ｃとを有する。上側側壁１２ａは上向きに広がるように傾斜することは必須ではなく、下側側壁１２ｂと同様に、鉛直方向に沿って立設されても良い。ただし、上側側壁１２ａは、水槽１１に液体を導入する場合の液体の流路にも相当する場合があり、水槽１１に導入される液体のエネルギーを低減するために、上向きに広がるように傾斜していることが望ましい。
【００３２】
容器１２は、水槽１１の上面以外の面を、上側側壁１２ａと下側側壁１２ｂと底板１２ｃとで囲むように形成されている。
【００３３】
容器１２の下部は、後述する撥水粒子層１３と液化層１４との側部を下側側壁１２ｂですべて囲こむとともに、液化層１４の底面を底板１２ｃで保持する。容器１２は、液化層１４中に淡水化された淡水を保持可能としている。
【００３４】
下側側壁１２ｂ及び上側側壁１２ａは、それぞれ、撥水性を有する材料で構成されている。下側側壁１２ｂ及び上側側壁１２ａの例は、それぞれ、金属板コンクリート、防水シート、又は、粘土などである。
【００３５】
このように、容器１２は、有底筒体形状であって、下側の開口と比べて上側の開口が大きい筒体形状の上側側壁１２ａと、上側の開口が上側側壁１２ａの下側の開口に当接する筒体形状の下側側壁１２ｂと、下側側壁１２ｂの下側の開口を塞ぐ底板１２ｃとを備え、内部に、水槽１１、撥水粒子層１３及び液化層１４が位置している。なお、容器１２は、有底筒体形状に限らず、例えば、地面に掘られた凹部であって、この凹部に、水槽１１、撥水粒子層１３及び液化層１４が位置する構成であってもよい。また、下側側壁１２ｂ及び上側側壁１２ａは、撥水性に限らず、防水性であってもよい。
【００３６】
水槽１１に注がれた（導入された）液体は、水槽１１に液体層１５を形成する。つまり、撥水粒子層１３の上面でかつ容器１２の内部（上側側壁１２ａの空間）に液体層１５を形成する。
【００３７】
なお、淡水化装置１０は、水槽１１に液体を導入するための導入通路を有していても良い。一方、淡水化装置１０が導入通路を有さない場合には、水槽１１の開口（容器１２の開口）から、液体が水槽１１内に導入されていても良い。ここで、水槽１１に導入される液体は、一例として透明又は透光性を有している。
【００３８】
水槽１１に注がれて液体層１５を形成している液体は、撥水粒子層１３及び上側側壁１２ａが撥水性を有するため、液化層１４に流れ落ちない。すなわち、水槽１１に注がれた液体は、液体層１５として、周囲が上側側壁１２ａで囲まれた撥水粒子層１３の上面上に積み重ねられて維持されている。液体層１５の高さ（液体層１５の液面の高さ）の例は、１ｍｍから５０ｃｍである。液体層１５の高さが高すぎると（例えば、１ｍｍよりも高いと）、後述するように液体を加熱するのに時間がかかり、大きな熱容量が必要となり、液体の淡水化の効率が悪くなる。一方、低すぎると（例えば、５０ｃｍよりも低いと）、液体の淡水化の効率が悪すぎる。このため、この数値範囲内であれば、淡水化の効率を良好な状態で保つことができる。
【００３９】
このように、水槽１１は、側面が容器の上側側壁１２ａで形成され、底面が撥水粒子層１３で形成され、淡水化装置１０の外部から導入された液体を液体層１５として保持する。
【００４０】
なお、水槽１１は、水槽１１の液体層１５を加熱するヒーターを有していても良い。その場合、例えば、ヒーターは、水槽１１の上側側壁１２ａに配置される。
【００４１】
＜撥水粒子層１３＞
撥水粒子層１３は、水槽１１の下に位置している。撥水粒子層１３の上面が水槽１１の底面を形成する。水槽１１に液体が注がれた場合、撥水粒子層１３は、液体層１５の下面に接して位置する。図１に示すように、撥水粒子層１３の側面は下側側壁１２ｂで囲まれていても良い。
【００４２】
撥水粒子層１３は、少なくとも複数の撥水粒子を含む。各撥水粒子は、粒子と粒子表面を被覆している撥水膜とを備える。撥水粒子とは、粒子表面が撥水性を有する粒子である。
【００４３】
撥水粒子層１３は、多数の撥水粒子が密集することで形成されている。すなわち、１つの撥水粒子の表面は、複数の他の撥水粒子の表面に接している。各撥水粒子は、粒子と粒子表面を被覆している撥水膜とを備え、撥水性を有する。このとき、撥水粒子層１３は、互いに接触している撥水粒子間に、液体から加熱により蒸発した水蒸気が通過可能な隙間を有する。撥水粒子層１３は、複数の撥水粒子を含むため、撥水粒子層１３の内部に、液体の浸入を低減することができる。
【００４４】
撥水粒子層１３の側面は、下側側壁１２ｂで全周囲が囲まれていても良い。下側側壁１２ｂで囲まれることにより、液体が撥水粒子層１３の内部へ浸入するのを低減できる。撥水粒子層１３を形成する複数の撥水粒子も撥水性を有するため、液体が撥水粒子層１３の内部への浸入を低減できるため、下側側壁１２ｂは必須の構成ではない。
【００４５】
粒子とは、礫、砂、シルト、及び、粘土を含む。礫とは、２ｍｍより大きく７５ｍｍ以下の粒子径を有する粒子である。砂とは、０．０７５ｍｍより大きく２ｍｍ以下の粒子径を有する粒子である。シルトとは、０．００５ｍｍより大きく０．０７５ｍｍ以下の粒子径を有する粒子である。粘土とは、０．００５ｍｍ以下の粒子径を有する粒子である。
【００４６】
撥水膜は、各粒子の表面を被覆している。撥水膜は、化学式−（ＣＦ２）ｎ−によって表されるフッ化炭素基を具備することが望ましい。ｎは自然数である。望ましいｎは２以上２０以下である。
【００４７】
撥水膜は、共有結合により粒子と結合していることが望ましい。以下の化学式（Ｉ）は、望ましい撥水膜を表す。
【００４８】
【化１】
0005617064.tif 000002
【００４９】
ここで、Ｑは水素又はフッ素である。ｍ１及びｍ２は、それぞれ、独立して、０又は１以上の自然数である。ｎは２以上２０以下である。
【００５０】
撥水粒子を製造する方法の一例が以下、説明される。
【００５１】
まず、化学式ＣＸ３−（ＣＨ２）ｍ１−（ＣＦ２）ｎ−（ＣＨ２）ｍ２−ＳｉＸ３によって表される界面活性剤が、非水系溶媒に溶解され、界面活性剤溶液を調製する。Ｘはハロゲンであり、好ましくは塩素である。
【００５２】
次に、乾燥雰囲気下において、界面活性剤溶液に複数の粒子が浸漬され、複数の撥水粒子を得る（特許文献；米国特許第５２７００８０号明細書（特公平０７−０６３６７０号公報に対応）参照）。
【００５３】
また、撥水膜の材料の例は、クロロシラン系材料、又は、アルコキシシラン系材料などである。クロロシラン系材料の例は、ペプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラハイドロデシルトリクロロシラン、又はノルマルオクタデシルジメチルクロロシランである。アルコキシシラン系材料の例は、ノルマルオクタデシルトリメトキシシラン、又はノナフルオロヘキシルトリエトキシシランである。
【００５４】
撥水粒子層１３は、水槽１１及び液化層１４の間で熱伝導を低減するように、低い熱伝導性を有することが望ましい。水槽１１では液体を加熱することにより水蒸気化するため、水槽１１は所定の温度以上（例えば、４０℃以上８０℃以下）を有する。液化層１４は水蒸気を液化するため、液化層１４は所定の温度以下（例えば、４０℃以下）を有する。少なくとも水槽１１の温度と液化層１４の温度との差が１０℃以上である。水槽１１の温度と液化層１４の温度は大きく異なり、水槽１１と液化層１４との間の熱伝導性が高い場合には、淡水化の効率が下がる場合がある。
【００５５】
撥水粒子層１３は複数の撥水粒子が密集して形成されているため、複数の粒子間に空気などが存在する。よって、撥水粒子層１３は、一様な素材で形成された膜などよりも、低い熱伝導を有する。
【００５６】
撥水粒子層１３の厚みの例は、５ｍｍ以上３０ｃｍ以下である。
【００５７】
撥水粒子層１３があまりにも薄いと（厚みが５ｍｍ未満であると）、水槽１１に注がれた水が液化層１４に流れ落ち得る。一方、撥水粒子層１３があまりにも分厚いと（厚みが３０ｃｍを越えると）、後述する水蒸気が撥水粒子層１３の隙間を通過しづらくなる。
【００５８】
＜液化層１４＞
液化層１４は、撥水粒子層１３の下に位置している。液化層１４は、撥水処理をしていない粒子を含む複数の粒子で形成しても良い。又は、液化層１４は、下側側壁１２ｂ及び底板１２ｃで囲われた空間としても良い。
【００５９】
液化層１４は、下側側壁１２ｂで側部の全周囲が囲まれているとともに、底部は底板１２ｃで覆われて、容器１２により、淡水１６を保持可能としても良い。
【００６０】
撥水粒子層１３から撥水粒子層１３の隙間を通過して液化層１４に到達した水蒸気は、液化層１４で液化し、液体の水（淡水１６）となる。詳細は後述する。
【００６１】
液化層１４は、必要に応じて冷却されている。
【００６２】
冷却の例としては、以下のような方法が考えられる。液化層１４の少なくとも一部が土壌中（地中）に配置されることにより、液化層１４が冷却されている。例えば、液化層１４と撥水粒子層１３との界面の高さを地表の高さと同じにして、液化層１４を撥水粒子層１３よりも低い温度にする。
【００６３】
また、液化層１４が冷却部を有していても良い。
【００６４】
このように、液化層１４は、撥水粒子層１３の下に位置し、撥水粒子層１３を通過した水蒸気を冷却することにより液化する。ここで、液化層１４は所定の温度以下（例えば、１５℃以下）である。
【００６５】
なお、淡水化装置１０は、液化層１４と撥水粒子層１３との界面には、撥水粒子層の撥水粒子が液化層１４へと落ちにくくするための、例えばメッシュ等の支持層を有しても良い。
【００６６】
［基本構成の淡水化システム］
以上のように構成された淡水化装置１０は、装置として実現できるだけでなく、システムとしても実現することができる。以下、基本構成における淡水化システムの一例について、図２を用いて説明する。
【００６７】
図２は、基本構成における淡水化システムの構成の一例を示す断面図である。
【００６８】
図２に示す淡水化システム２０は、例えば、海水から淡水を得るシステムであり、上述した淡水化装置１０と、水門２２とを備える。なお、図１と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【００６９】
水門２２は、開閉することにより、淡水化装置１０の外部から水槽１１への液体の導入を開始する又は停止する。より具体的には、水門２２は、導入通路２１に設けられており、導入通路２１を介して水槽１１に導入する液体の量（導入量）を調整する。
【００７０】
図２に示す例では、水門２２は、水槽１１と液体が溜められている外部槽２３との間の液体の流量を調整する。水門２２は、開くことにより、外部槽２３から導入通路２１を介して水槽１１に液体を導入する。水門２２は、閉まることにより、外部槽２３から導入通路２１を介しての水槽１１への液体の導入を停止する。なお、水門２２は、例えばユーザ等により開閉されてもよいし、例えば制御装置等により、開閉が制御されるとしてもよい。
【００７１】
外部槽２３は、例えば、海、海から導入した海水を溜める前処理槽、又は、別途供給されている塩水が溜められている槽である。
【００７２】
以上のように構成された淡水化システム２０では、水門２２を設けることで、水流を調整することができる。
【００７３】
［淡水化方法］
以下、以上のように構成された基本構成における淡水化装置１０または淡水化システム２０による淡水化処理について説明する。
【００７４】
＜淡水化の処理＞
図３は、淡水化装置１０の淡水化処理の工程を示すフロー図である。
【００７５】
まず、水槽１１に液体を導入し、撥水粒子層１３の上に液体（液体層１５）を配置する（Ｓ１０１）。ここで、液体は、例えば塩水である。
【００７６】
なお、図３に示す淡水化システム２０で淡水化処理を行う場合、外部槽２３から水門２２及び導入通路２１を介して水槽１１に液体を注ぎ、撥水粒子層１３の上面に液体層１５を形成する。
【００７７】
次いで、撥水粒子層１３の上に配置された液体を加熱することにより蒸発させて水蒸気を生成する（Ｓ１０２）。詳細には、水槽１１に貯められた液体（液体層１５）を一定以上の温度まで加熱すると、液体は水蒸気となる。
【００７８】
なお、この一定の温度は、液体の種類及び気圧に基づいて、飽和蒸気圧曲線に応じて決まる温度である。例えば液体が塩水の場合、一定の温度は５０度以上６０度以下である。液体層１５の加熱は、例えば太陽光により行われるとしてもよし、水槽１１がヒーターを有する場合には、ヒーターにより行われるとしてもよい。また、加熱された物体を水槽１１の液体層１５に供給することにより、行われるとしてもよい。
【００７９】
次いで、液化層１４で水蒸気を液化することにより、淡水を得る（Ｓ１０３）。
【００８０】
詳細には、水槽１１において加熱により液体から蒸発した水蒸気は、上方向だけでなく、下方向にも移動する。下方向に移動する水蒸気は、撥水粒子層１３における撥水粒子間の隙間を通り抜け、液化層１４に到達すると、液化層１４で液化し、液体の水となる。つまり、水槽１１において加熱により液体から蒸発した水蒸気は、液化層１４において冷却され、液体の水になる。
【００８１】
このようにして、淡水化装置１０（または淡水化システム２０）の淡水化処理は行われる。
【００８２】
なお、液体の水とは、水槽１１に注がれた液体に含まれる固体、及び、溶解している不純物が低減された水であり、典型的には淡水（蒸留水）である。液体に溶解している不純物は、例えばイオンである。
【００８３】
（本発明に至った知見）
しかしながら、上述した基本構成における淡水化装置１０および淡水化システム２０では、時間が経過するにしたがって、つまり塩などの不純物が混入または溶解している液体を蒸発させるにしたがって、液体中の不純物が析出し、この析出した不純物によって淡水化効率が低下する。具体的には、水槽１１の中の液体が例えば海水の場合、海水を蒸発させるにしたがって、海水塩分濃度（撥水粒子層１３の上部の海水濃度）が上昇し、飽和塩分濃度になると塩が撥水粒子層１３上に析出してしまうので、淡水化効率が低下する。
【００８４】
したがって、淡水化装置１０において、淡水化効率を維持しようとするならば、不純物濃度を常に飽和濃度より小さくする必要がある。
【００８５】
そこで、本発明者らは、淡水化効率の低下を抑制するために、不純物濃度を常に飽和濃度より小さくすることのできる発明を創作するに至った。
【００８６】
以下では、不純物濃度を常に飽和濃度より小さくすることのできる本実施の形態の淡水化装置１０Ａ及び淡水化システム２０Ａについて説明する。
【００８７】
［淡水化システム］
図４は、本実施の形態における淡水化システムの構成の一例を示す断面図である。図５Ａは、センサの設置位置の一例を示す断面図であり、図５Ｂはセンサの設置位置の一例を示す上面図である。なお、図１及び２と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【００８８】
図４に示す淡水化システム２０Ａは、液体から淡水を得る淡水化装置１０Ａと、温度センサ１７と、濃度センサ１８と、排出弁２７と、水量制御装置２８とを備える。
【００８９】
本実施の形態では、淡水化システム２０Ａは、さらに、導入通路２１と、水門２２と、外部槽２３と、排出通路２６とを備える。
【００９０】
淡水化装置１０Ａは、水槽１１Ａと、撥水粒子層１３と、液化層１４とを備え、液体から淡水を得る。淡水化装置１０Ａは、淡水化装置１０Ａに液体を供給するための導入通路２１と接続されている。導入通路２１は、液体を外部槽２３から導入するための通路である。
【００９１】
＜水槽１１Ａ＞
水槽１１Ａは、上述の基本構成と同様に、側面が上側側壁１２ａで形成され、底面が撥水粒子層１３の上面で形成されている。水槽１１Ａは、上側側壁１２ａ及び撥水粒子層１３で囲まれた液体を貯める空間を有する。水槽１１Ａの側面の一部には、導入通路２１が接続されている。また、上側側壁１２ａの上部端の一部が、導入通路２１と接続されていても良い。
【００９２】
水槽１１Ａは、側面に、液体が排出される排出通路２６を有する。排出通路２６は、水槽１１Ａの側面において、導入通路２１の位置と対向する位置に配置されることが望ましい。つまり、排出通路２６は、水槽１１Ａの液体を貯める空間を挟んで、導入通路２１と対向する位置に配置される。
【００９３】
これにより、水槽１１Ａの液体はゆるやかに水槽１１Ａ中を流動し、排出通路２６から排出される。ここで、排出通路２６は、水槽１１Ａの液体口でもよく、水槽１１Ａの液体の一部がゆるやかに流動しながら排出されるようになっていればその形態は問わない。なお、その他については、基本構成で説明したのと同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００９４】
＜撥水粒子層１３＞
撥水粒子層１３は、水槽１１Ａの下に位置し、複数の撥水粒子で構成されている。水槽１１Ａに含まれる液体が所定以下の高さを有する場合には、液体は、撥水粒子層１３を通過できない。一方、水槽１１Ａの液体が気化することにより発生する水蒸気は、撥水粒子層１３を通過する。詳細については、基本構成で説明したのと同様であるため、説明は省略する。
【００９５】
＜液化層１４＞
液化層１４は、撥水粒子層１３の下に位置する。液化層１４は、撥水粒子層１３を通過した水蒸気を液化することにより淡水を得る。詳細については、基本構成で説明したのと同様であるため、説明は省略する。
【００９６】
＜温度センサ１７＞
温度センサ１７は、水槽１１Ａ内に設置され、水槽１１Ａに貯められた液体の温度を測定する。例えば、温度センサ１７は、図５Ａに示すように、撥水粒子層１３よりも上の位置、かつ、水槽１１Ａの底の位置に設置されている。これにより、撥水粒子層１３と水槽１１Ａの界面近傍にある液体（液体層１５）の温度を測定できる。このような温度センサ１７の測定結果を用いることで、後述する水量制御装置２８は、撥水粒子層１３と水槽１１Ａの界面近傍にある液体（液体層１５）の温度を一定の値以上に維持することができ、液体を気化するまでの要する時間が延びるのを抑制することができる。それにより、撥水粒子層１３を通過する水蒸気量の低下を抑制できる。
【００９７】
また、温度センサ１７は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、排出弁２７の位置よりも水門２２から液体が導入される位置に近い水槽１１Ａ内の位置に設置されている。これにより、水槽１１Ａ内でもっとも温度が低くなる可能性の位置の液体の温度を測定できる。このような温度センサ１７の測定結果を用いることで、後述する水量制御装置２８は、水槽内の液体全体の温度を一定の値以上に維持することができるので、液体を気化するまでの要する時間が延びるのを抑制することができる。それにより、淡水化効率の低下を抑制できる。
【００９８】
＜濃度センサ１８＞
濃度センサ１８は、水槽１１Ａ内に設置され、水槽１１Ａに貯められた液体の濃度を測定する。例えば、濃度センサ１８は、図５Ａに示すように、撥水粒子層１３よりも上の位置、かつ、水槽１１Ａの底の位置に設置されている。これにより、濃度センサ１８は、撥水粒子層１３と水槽１１Ａの界面近傍にある液体（液体層１５）の濃度を測定できる。このような濃度センサ１８の測定結果を用いることで、後述する水量制御装置２８は、撥水粒子層１３と水槽１１Ａの界面近傍にある液体（液体層１５）の濃度を飽和濃度以上とならないようにすることができる。それにより、撥水粒子層１３を通過する水蒸気量の低下を抑制できる。
【００９９】
また、濃度センサ１８は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、水門２２から水槽１１Ａへ液体が導入される位置よりも、排出弁２７の位置に近い水槽１１Ａ内の位置に設置されている。好ましくは、水槽１１Ａ内で、排出弁２７の位置にもっとも近い場所に設置される。これにより、水槽１１Ａ内でもっとも濃度が高くなる可能性のある排出弁の近傍にある液体の不純物濃度を測定できる。このような濃度センサ１８の測定結果を用いることで、後述する水量制御装置２８は、水槽１１Ａ内の液体全体の不純物濃度を常に飽和濃度より小さくすることができるので、淡水化効率の低下を抑制することができる。
【０１００】
なお、本実施の形態では、温度センサ１７と濃度センサ１８とは、別体のセンサとして説明したが、それに限らない。温度センサ機能と濃度センサ機能とを有する一体のセンサとして構成されてもよい。その場合、水槽１１Ａに貯められた液体の温度及び液体の不純物濃度を測定するセンサは、撥水粒子層１３よりも上の位置、かつ、水槽１１Ａの底の位置に少なくとも設置される。
【０１０１】
＜導入通路２１＞
導入通路２１は、外部槽２３と水槽１１Ａとの間に接続され、外部槽２３の液体を水槽１１Ａに導く。
【０１０２】
導入通路２１は、外部槽２３からの液体を水槽１１Ａに導くために、外部槽２３（具体的には水門２２）から水槽１１Ａに向かう方向に下向きに傾斜していることが望ましい。つまり、導入通路２１及び外部槽２３（水門２２）の接続部分が導入通路２１及び水槽１１Ａとの接続部分よりも相対的に高い位置に配置されるように、導入通路２１が形成されることが望ましい。導入通路２１が下向きに傾斜していることにより、図４に示す下向きの方向に、液体が流れる。
【０１０３】
なお、導入通路２１に所定以上の量の液体が導入することにより、液体を水槽１１Ａに向かって導く場合には、導入通路２１は傾斜を有していなくても良い。
【０１０４】
＜水門２２＞
水門２２は、開閉することにより、淡水化装置１０の外部（ここでは外部槽２３）から水槽１１Ａへの液体の導入を開始する又は停止する。より具体的には、水門２２は、導入通路２１に設けられており、導入通路２１を介して水槽１１に導入する液体の量（導入量）を調整する。
【０１０５】
水門２２は、図２に説明したのと同様に、水槽１１Ａと液体が溜められている外部槽２３との間の液体の流量を調整する。水門２２は、後述する水量制御装置２８により、開閉が制御される。なお、水門２２は、水量制御装置２８以外に例えばユーザ等によっても開閉される。その他の詳細については、基本構成で説明したのと同様であるため、説明は省略する。
【０１０６】
＜排出通路２６＞
排出通路２６は、水槽１１Ａに接続され、水槽１１Ａに貯められた液体を外部に排出する。
【０１０７】
排出通路２６は、水槽１１Ａの液体を外部に排出するために、水槽１１Ａから外部に向かう方向に下向きに傾斜していることが望ましい。つまり、排出通路２６及び水槽１１Ａの接続部分が排出通路２６及び外部との接続部分よりも相対的に高い位置に配置されるように、排出通路２６が形成されることが望ましい。排出通路２６が下向きに傾斜していることにより、図４に示す下向きの方向に、液体が流れる。
【０１０８】
なお、排出通路２６に所定以上の量の水槽１１Ａの液体を導入することにより、液体を外部に向かって導く場合には、排出通路２６は傾斜を有していなくても良い。
【０１０９】
＜排出弁２７＞
排出弁２７は、開閉することにより、水槽１１Ａから外部への液体の排出を開始する又は停止する。具体的には、排出弁２７は、排出通路２６に設けられており、排出通路２６を介して外部に排出する液体の量（排出量）を調整する。
【０１１０】
排出弁２７は、水槽１１Ａから外部へ排出する液体の流量を調整する。排出弁２７は、後述する水量制御装置２８により、開閉が制御される。
【０１１１】
＜水量制御装置２８＞
水量制御装置２８は、制御部の一例であり、センサ（温度センサ１７及び濃度センサ１８）の測定結果に基づいて、水槽１１Ａに導入または排出する液体の量を制御する。
【０１１２】
図６は、実施の形態における水量制御装置の構成の一例を示す図である。
【０１１３】
水量制御装置２８は、図６に示すように、調整部２８１と、判定部２８２とを備える。
【０１１４】
判定部２８２は、温度センサ１７と濃度センサ１８の測定結果を常にモニターしており、濃度センサ１８が測定した不純物濃度が、飽和濃度より低い値である第１基準値以上、第１基準値より低い第２基準値以上、第２基準値より下であるかを判定する。また、判定部２８２は、温度センサ１７が測定した温度が第３基準値以下であるかを判定する。
【０１１５】
調整部２８１は、排出弁２７と水門２２との開閉および開の絞り（開度）を調整する。具体的には、調整部２８１は、濃度センサ１８が測定した不純物濃度が第１基準値以上のとき、排出弁２７を開き、かつ、排出弁２７を開いてから所定の時間経過後に水槽１１Ａへ液体を導入する水門２２を開く。また、調整部２８１は、濃度センサ１８が測定した不純物濃度が第１基準値より低い第２基準値以上であり、かつ、温度センサ１７が測定した温度が第３基準値以下のとき、排出弁２７及び水門２２の開きを絞る。また、調整部２８１は、濃度センサ１８が測定した不純物濃度が第２基準値より下のとき、排出弁２７を閉じ、かつ、排出弁２７を閉じてから所定の時間経過後に水門２２を閉じる。
【０１１６】
なお、水量制御装置２８は、センサ（温度センサ１７及び濃度センサ１８）の測定結果に加えて、入力部（不図示）を利用してユーザ等から入力された情報に応じて、水門２２や排出弁２７等の開閉を制御しても良い。ここで、入力部は、例えばタッチパネル、キーボード、カーソル、マイクなどである。また、入力部に対してユーザ等により入力される情報は、例えば水門２２を開ける指示を示す情報、又は、水門２２を閉める指示を示す情報である。
【０１１７】
図７は、本実施の形態における水量制御装置２８のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【０１１８】
水量制御装置２８は、図７に示すように、例えばＣＰＵ２８１１、ＲＡＭ２８１２、ＲＯＭ２８１４、受信部２８１５、及び、バス２８１８で構成される。
【０１１９】
ＣＰＵ２８１１は、ＲＡＭ２８１２に格納されているプログラム２８１３を実行する。プログラム２８１３には、例えば後述する図８に示される処理手順が記述されている。なお、プログラム２８１３は、ＲＯＭ２８１４に格納されるとしてもよい。
【０１２０】
受信部２８１５は、アンテナ２８１７と受信回路２８１６とを有し、水門等の開閉を指示する情報を受信する。例えば、ユーザ等が入力部に情報を入力した場合、入力部が有するアンテナから情報が送信される。その場合、水量制御装置２８では、送信された情報を、アンテナ２８１７で受信し、受信回路２８１６で受け付ける。
【０１２１】
受信回路２８１６とＣＰＵ２８１１とは、互いにバス２８１８で接続されており、相互にデータの授受できる。受信部２８１５すなわち受信回路２８１６で受け付けた情報は、バス２８１８を経由してＣＰＵ２８１１に送られる。
【０１２２】
［水量制御方法］
以下、上記のように構成された淡水化システム２０Ａの水量制御処理について、図８および図９を用いて説明する。
【０１２３】
図８は、実施の形態における淡水化システムの水量制御処理の工程を示すフロー図である。水量制御装置２８は、温度センサ１７と濃度センサ１８の測定結果を常にモニターしている。
【０１２４】
まず、水量制御装置２８は、濃度センサ１８が測定した不純物濃度が飽和濃度より低い値である第１基準値以上か否かを判定する（Ｓ２０１）。
【０１２５】
水量制御装置２８は、濃度センサ１８が測定した不純物濃度が第１基準値以上であるとき（Ｓ２０１でＹＥＳ）、排出弁２７を開き（Ｓ２０２）、かつ、排出弁２７を開いてから所定の時間経過後に水槽１１Ａへ液体を導入する水門２２を開く（Ｓ２０３）。なお、水量制御装置２８は、濃度センサ１８が測定した不純物濃度が第１基準値以上でないとき（Ｓ２０１でＮＯ）、Ｓ２０１に戻り、Ｓ２０１の処理を再度行う。
【０１２６】
次に、水量制御装置２８は、温度センサ１７が測定した温度が第３基準値以下であるかを判定する（Ｓ２０４）。具体的には、水量制御装置２８は、濃度センサ１８が測定した不純物濃度が第１基準値より低い第２基準値以上であり、かつ、温度センサ１７が測定した温度が第３基準値以下のときであるかを判定する。なお、Ｓ２０４において、水量制御装置２８は、温度センサ１７が測定した温度が第３基準値以上であるとき（Ｓ２０４でＮｏ）、Ｓ２０６へ処理へと進む。
【０１２７】
水量制御装置２８は、温度センサ１７が測定した温度が第３基準値以下であるとき（Ｓ２０４でＹＥＳ）、排出弁２７及び水門２２の開きを絞り、排出流量及び導入流量をダウンさせる（Ｓ２０５）。具体的には、水量制御装置２８は、濃度センサ１８が測定した不純物濃度が第１基準値より低い第２基準値以上であり、かつ、温度センサ１７が測定した温度が第３基準値以下のとき、排出弁２７及び水門２２の開きを絞る。
【０１２８】
次に、水量制御装置２８は、濃度センサ１８が測定した不純物濃度が第２基準値より下であるかを判定する（Ｓ２０６）。
【０１２９】
水量制御装置２８は、濃度センサ１８が測定した不純物濃度が第２基準値より下のとき（Ｓ２０６でＹＥＳ）、排出弁２７を閉じ（Ｓ２０７）、かつ、排出弁２７を閉じてから所定の時間経過後に水門２２を閉じる（Ｓ２０８）。
【０１３０】
なお、Ｓ２０６において、水量制御装置２８は、濃度センサ１８が測定した不純物濃度が第２基準値より下でないとき（Ｓ２０６でＮｏ）、Ｓ２０１に戻り、Ｓ２０１からの処理を再度行う。
【０１３１】
図９は、実施の形態における淡水化システムの水量制御処理時の不純物濃度変化、液体温度変化等を示す図である。
【０１３２】
図８で説明したフローを、図９に示す例を用いて具体的に説明する。
【０１３３】
まず、時間ｔ１より前の状態では、水門２２及び排出弁２７は閉まっているため、水槽１１Ａの液体の不純物濃度は徐々に高くなっており、液体の温度も徐々に高まっている。液面高さは、液体の気化以外で液体の導入および排出がなく、略一定である。
【０１３４】
次に、時間ｔ１において、水量制御装置２８は、濃度センサ１８が測定した不純物濃度が第１基準値以上であると判定すると（Ｓ２０１でＹＥＳ）、まず排出弁２７を開く（Ｓ２０２）。このとき、液体の温度は、水門２２が閉まっているので温度の低い新しい液体が導入されないため、さらに高まる傾向にある。また、液面は、排出弁２７より排出が開始されるので、低くなる傾向にある。水槽１１Ａの液体の不純物濃度は、水槽１１Ａの液体が排出されているものの、新しい液体が導入されたわけではないので、変化はない。
【０１３５】
次に、水量制御装置２８は、所定の時間経過後の時間ｔ２において、水槽１１Ａへ液体を導入する水門２２を開く（Ｓ２０３）。
【０１３６】
このとき、液体の温度は、水門２２が開き温度の低い新しい液体（外部槽２３の液体）が導入されはじめるため、低くなる傾向にある。また、液面は、排出弁２７より排出され、かつ、水門２２により液体が導入されるので、時間ｔ２での液面高さを維持する傾向にある。水槽１１Ａの液体の不純物濃度は、水槽１１Ａの液体が排出されて、かつ水門２２が開いていることで新しい液体が導入されているので、低くなる傾向にある。
【０１３７】
なお、排出弁２７を開いてから所定の時間経過後に水門２２を開くのは、水槽１１の高濃度の液体を早期に排出することで、液体の入れ替え時間を短縮化するためである。
【０１３８】
次に、時間ｔ３において、水量制御装置２８は、温度センサ１７が測定した温度が第３基準値以下であると判定すると（Ｓ２０４でＹＥＳ）、排出弁２７及び水門２２の開きを同時に絞り、排出流量及び導入流量をダウンさせる（Ｓ２０５）。
【０１３９】
このとき、液体の温度は、水門２２が開き温度の低い新しい液体（外部槽２３の液体）が導入されたままであるので、低くなる傾向にあるが、水門２２の開きを絞ったため、温度の低くなる勾配が緩和される。これは、水槽１１Ａ内の液体の温度を一定の値以上に維持するためにされる措置である。また、液面は、排出弁２７の排出量と水門２２の液体導入量を維持していることから、時間ｔ２での液面高さを維持する傾向にある。水槽１１Ａの液体の不純物濃度は、水門２２と排出弁の開きが絞られたものの、水槽１１Ａの液体が排出されて、かつ水門２２を介して新しい液体が導入されている。そのため、時間ｔ２〜時間ｔ３より鈍くなるものの時間ｔ３以降でも低くなる傾向にある。
【０１４０】
次に、時間ｔ３において、水量制御装置２８は、温度センサ１７が測定した温度が第３基準値以下であると判定すると（Ｓ２０４でＹＥＳ）、排出弁２７及び水門の開きを同時に絞り、排出流量及び導入流量をダウンさせる（Ｓ２０５）。
【０１４１】
次に、時間ｔ４において、水量制御装置２８は、濃度センサ１８が測定した不純物濃度が第２基準値より下のとき（Ｓ２０６でＹＥＳ）、まず排出弁２７を閉じる（Ｓ２０７）。
【０１４２】
このとき、液体の温度は、排出弁２７が閉まっているものの水門２２は開いており新しい液体が導入されるので、さらに低くなる傾向にある。また、液面は、排出弁２７の排出が停止されるので、高まる傾向にある。水槽１１Ａの液体の不純物濃度は、水槽１１Ａの液体の排出が停止されているものの、新しい液体が導入されているので、さらに低くなる傾向にある。
【０１４３】
次に、水量制御装置２８は、所定の時間経過後の時間ｔ５において、水門２２を閉じる（Ｓ２０８）。
【０１４４】
このとき、液体の温度は、水門２２も閉じ新しい液体が導入されないので、高くなる傾向にある。また、液面は、排出弁２７の排出が停止され、かつ、水門２２を介しての液体の導入が停止されているので、時間ｔ５での液面高さを維持する傾向にある。水槽１１Ａの液体の不純物濃度は、排出弁２７及び水門２２が閉まっていることから、徐々に高まる傾向にある。
【０１４５】
なお、排出弁２７を閉じてから所定の時間経過後に水門２２を閉じるのは、時間ｔ１〜時間ｔ２の間に、先に排出弁２７を開けて水槽１１Ａの液体が減った分を補うためである。
【０１４６】
なお、時間ｔ１〜時間ｔ２の時間と、時間ｔ４〜時間ｔ５の時間とは、排出量及び導入量が一定ならば同じとなるが、異なるならば、水槽１１Ａの液体が減った分を補う時間だけ差の時間を調整すればよい。
【０１４７】
また、時間ｔ１で排出弁２７が開いたときに、ｏｎアラームを鳴らすとしてもよいし、時間ｔ５で水門２２が閉じたときにｏｆｆアラームを鳴らすとしてもよい。これにより、淡水化システム２０Ａのユーザに対して、水槽１１Ａの液体の濃度調整を知らせることができる。
【０１４８】
以上のように、本発明の一態様に係る水量制御方法及び淡水化システムによれば、不純物濃度を常に飽和濃度より小さくすることのでき、かつ、液体の温度も一定の値以上を維持することができるので、撥水粒子層を通過する水蒸気量の低下を抑制でき、かつ、液体を気化するまでに要する時間が徒に延びることを抑制できる。それにより、淡水化効率の低下を抑制することができる。
【０１４９】
なお、淡水化システムは、図４に示す例に限られない。以下、淡水化システムの別の例を説明する。
【０１５０】
図１０は、本実施の形態における淡水化システムの別の一例を示す断面図である。なお、図４と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【０１５１】
図１０に示す淡水化システム２０Ｂは、図４に示す淡水化システム２０Ａと比較して、フタ１９を有している。その他の構成については、淡水化装置１０と同様のため、説明を省略する。
【０１５２】
フタ１９は、水槽１１Ａに設けられ、水槽１１Ａ（上側側壁１２ａ）の開口を覆う。フタ１９は、淡水化装置１０Ｂの液体層１５を太陽光により加熱する場合には、透明の部材で形成される。淡水化装置１０Ｂはフタ１９を有することにより、水槽１１Ａから上方向に逃げる水蒸気を低減できるだけでなく、水槽１１Ａの開口から混入する不純物を低減できる。
【０１５３】
なお、水槽１１Ａと撥水粒子層１３との間に、液体又は水蒸気を通過させることができる膜などの構成が配置されていても良い。また、撥水粒子層１３と液化層１４との間に、水蒸気を通過させることができる膜などの構成が配置されていても良い。
【０１５４】
また、塩水から淡水を得る例を主に説明しているが、塩水の場合に限られない。例えば、塩水の代わりに化学物質が溶解した排水等から蒸留水（淡水）を得る場合にも同様に、液体に溶解した化学物質を低減することができる。したがって、上述の淡水化装置１０、１０Ａ及び１０Ｂは、液体に溶解している不純物を除去できる。
【０１５５】
以上、本発明の一つまたは複数の態様に係る水量制御方法及び淡水化システムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明は、海水を淡水化する又は塩として析出可能な不純物を蒸留する水量制御方法及び淡水化システムなどに利用することができる。
【符号の説明】
【０１５７】
１０、１０Ａ、１０Ｂ  淡水化装置
１１、１１Ａ  水槽
１２  容器
１２ａ  上側側壁
１２ｂ  下側側壁
１２ｃ  底板
１３  撥水粒子層
１４  液化層
１５  液体層
１６  淡水
１７  温度センサ
１８  濃度センサ
１９  フタ
２０、２０Ａ、２０Ｂ  淡水化システム
２１  導入通路
２２  水門
２３  外部槽
２６  排出通路
２７  排出弁
２８  水量制御装置
２８１  調整部
２８２  判定部
２８１１  ＣＰＵ
２８１２  ＲＡＭ
２８１３  プログラム
２８１４  ＲＯＭ
２８１５  受信部
２８１６  受信回路
２８１７  アンテナ
２８１８  バス
【要約】
本開示の水量制御方法は、濃度センサ（１８）が測定した不純物濃度が飽和濃度より低い値である第１基準値以上のとき、水量制御装置（２８）が水槽（１１Ａ）の液体を排出する排出弁（２７）を開き、かつ、排出弁（２７）を開いてから所定の時間経過後に水槽（１１Ａ）へ液体を導入する水門（２２）を開く工程と、濃度センサ（１８）が測定した不純物濃度が第１基準値より低い第２基準値以上であり、かつ、温度センサ（１７）が測定した温度が第３基準値以下のとき、水量制御装置（２８）が排出弁（２７）及び水門（２２）の開きを絞る工程と、濃度センサ（１８）が測定した不純物濃度が第２基準値より下の場合、水量制御装置（２８）が排出弁（２７）を閉じ、かつ、排出弁（２７）を閉じてから所定の時間経過後に前記水門を閉じる工程と、を含む。【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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