(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物が溶解した液体から淡水を得る淡水化装置を用いて液体から淡水を得る淡水化方法であって、
前記淡水化装置は、
前記液体を貯める空間である貯液層の下に位置し、かつ、複数の撥水粒子を含み、前記貯液層に貯められた液体が気化することにより発生する水蒸気を通過させる撥水粒子層と、
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前記淡水を得る液化層と、
前記撥水粒子層の表層に設けられた、通水性を有するシートとを備え、
前記淡水化方法は、
前記貯液層に前記液体を導入し、前記撥水粒子層の上に前記液体を配置する工程と、
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、
前記シートに前記不純物が析出したか否かを判定する工程と、
前記不純物が析出していると判定された場合、前記シートを前記淡水化装置から取り出す工程とを含む
淡水化方法。
【請求項２】
不純物が溶解した液体から淡水を得る淡水化装置を用いて液体から淡水を得る淡水化方法であって、
前記淡水化装置は、
前記液体を貯める空間である貯液層の下に位置し、かつ、複数の撥水粒子を含み、前記貯液層に貯められた液体が気化することにより発生する水蒸気を通過させる撥水粒子層と、
前記撥水粒子層の下の位置に設けられた、通水性を有するシートと、
前記シートの下に位置し、かつ、複数の撥水粒子を含み、前記貯液層に貯められた液体が気化することにより発生する水蒸気を通過させる下部撥水粒子層と、
前記下部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前記淡水を得る液化層と備え、
前記淡水化方法は、
前記貯液層に前記液体を導入し、前記撥水粒子層の上に前記液体を配置する工程と、
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、
前記シートに前記不純物が析出したか否かを判定する工程と、
前記不純物が析出していると判定された場合、前記シートを前記淡水化装置から取り出す工程とを含む
淡水化方法。
【請求項３】
前記シートを前記淡水化装置から取り出す工程では、前記シート、及び、当該シート下方に析出した前記不純物を取り出す
請求項１又は２記載の淡水化方法。
【請求項４】
前記シートを前記淡水化装置から取り出す工程では、前記シート、前記撥水粒子層のうち前記シート上方に位置する複数の撥水粒子、及び、前記撥水粒子層上に析出した前記不純物を取り出す
請求項１又は２記載の淡水化方法。
【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淡水化装置、それを備える淡水化システム及び淡水化方法に関する。
【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、このような方法では、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、本発明の目的は、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淡水化装置、それを備える淡水化システム、及び、淡水化方法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淡水化装置は、不純物が溶解した液体から淡水を得る淡水化装置であって、前記液体を貯める空間である貯液層の下に位置し、かつ、複数の撥水粒子を含み、前記貯液層に貯められた液体が気化することにより発生する水蒸気を通過させる撥水粒子層と、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前記淡水を得る液化層と、前記撥水粒子層に設けられた、通水性を有するシートとを備える。【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、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およ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】
本発明の淡水化装置、それを備える淡水化システム及び淡水化方法は、淡水化効率の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、比較例に係る淡水化装置の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る淡水化装置の構成を示す断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る淡水化装置の詳細な構成を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１実施形態に係る淡水化装置において、不純物が析出する過程、及び、不純物を回収する過程を説明するための図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａの（ｄ）に示す不純物回収の過程を詳細に説明するための図である。
【図５】図５は、第１実施形態の変形例に係る淡水化装置の詳細な構成を示す図である。
【図６】図６は、制限部材の構成の他の一例を示す平面図である。
【図７】図７は、第２実施形態に係る淡水化装置の構成の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第２実施形態に係る淡水化装置において、不純物が析出する過程、及び、不純物を回収する過程を説明するための図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａの（ｄ）に示す不純物回収の過程を詳細に説明するための図である。
【図９】図９は、第３実施形態における淡水化システムの構成を示す断面図の一例である。
【図１０】図１０は、淡水化システムの淡水化処理の工程を示すフロー図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態の変形例１における淡水化システムの構成を示す断面図の一例である。
【図１２】図１２は、第３実施形態の変形例１における水門制御部のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態の変形例２に係る淡水化システムの構成を示す断面図の一例である。
【図１４】図１４は、濃度測定部の配置例を示す、淡水化システムの構成の一例を示す拡大断面図である。
【図１５】図１５は、撮像部の配置例を示す、淡水化システムの構成の一例を示す拡大断面図である。
【図１６】図１６は、不純物回収処理の工程を示すフロー図である。
【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】
（本発明に至った知見）
実施形態に係る淡水化装置について説明する前に、まず、本発明に至った知見について、比較例に係る淡水化装置を用いて説明する。
【００１２】
図１は、比較例に係る淡水化装置の構成を示す断面図である。
【００１３】
比較例に係る淡水化装置７０は、液体から淡水を得る淡水化装置であって、上側側壁７２ａ、下側側壁７２ｂ及び底板７２ｃからなる容器７２と、容器７２の内部に上から下に向かって次の順で位置する、水槽７１、撥水粒子層７３、及び、液化層７４を備える。この淡水化装置７０は、水槽７１に貯められた液体（液体層７５）が気化することにより発生した水蒸気が撥水粒子層７３を通過し、通過した水蒸気が液化層７４で液化することにより水となることにより淡水を得る。
【００１４】
ここで、撥水粒子層７３は、多数の撥水粒子が密集することにより構成されており、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。また、撥水粒子層７３は、互いに接触している撥水粒子間に、液体から気化した水蒸気が通過可能な隙間を有する。
【００１５】
本発明者らは、このような淡水化装置において、時間が経過するにしたがって、つまり水槽の液体から水蒸気が蒸発するにしたがって撥水粒子層の表層に不純物が析出し、この析出した不純物によって、淡水化効率が低下するという知見を見出した。具体的には、撥水粒子層の表層に析出した不純物によって、水槽と撥水粒子層との界面の少なくとも一部が不純物で覆われる。その結果、水槽から撥水粒子層内部への水蒸気の通気性が低下し、淡水化効率が低下するという知見を見出した。
【００１６】
したがって、比較例に係る淡水化装置７０において、淡水化効率を維持しようとするならば、析出した不純物を除去する必要がある。
【００１７】
しかしながら、不純物は撥水粒子層７３の表層のほぼ全体にわたって析出しているために、析出している不純物を効率良く除去することが、次のような理由により困難である。すなわち、析出している不純物は、これら不純物と接している撥水粒子に固着しているために、撥水粒子も共に取り除く必要がある。しかしながら、撥水粒子は容易にバラけてしまうために、析出している不純物と撥水粒子とを取り除く際に、バラけて淡水化装置７０に残留したままの撥水粒子に固着している不純物も淡水化装置７０に残留してしまう。
【００１８】
このように、比較例に係る淡水化装置７０では、析出した不純物を効率良く除去することが困難であり、その結果、淡水化効率が低下するという問題がある。
【００１９】
そこで、本発明者らは、析出した不純物を効率良く除去することにより、液体層７５から撥水粒子層内部への通気性の低下を低減し、淡水化効率の低下を抑制できる発明を創作するに至った。
【００２０】
すなわち、本発明の一態様に係る淡水化装置は、不純物が溶解した液体から淡水を得る淡水化装置であって、前記液体を貯める空間である貯液層の下に位置し、かつ、複数の撥水粒子を含み、前記貯液層に貯められた液体が気化することにより発生する水蒸気を通過させる撥水粒子層と、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前記淡水を得る液化層と、前記撥水粒子層に設けられた、通水性を有するシートとを備える。
【００２１】
これにより、淡水化装置からシートを取り出すことにより、析出した不純物を効率良く回収することができる。その結果、淡水化効率の低下を抑制できる。
【００２２】
また、例えば、前記シートは、厚み方向に貫通する貫通孔を有する格子状に形成され、当該貫通孔の大きさは、１００μｍより大きく、１０ｍｍより小さい。
【００２３】
これにより、シートを設けることにより生じる淡水化効率の低下を抑制し、かつ、析出した不純物を効率良く取り除くことができる。
【００２４】
また、例えば、前記シートは、前記撥水粒子層の前記貯液層側の表層以外の層に設けられている。
【００２５】
これにより、不純物が付着した撥水粒子が淡水化装置に残留するのを抑制できるので、淡水化効率の低下を一層抑制できる。
【００２６】
また、例えば、前記シートの比重は、前記不純物の濃度が飽和濃度の場合における前記液体の比重以下であり、前記淡水化装置は、さらに、前記シートの周縁部の少なくとも一部の動きを制限する制限部材を備えるとしてもよく、前記シートの比重は、前記不純物の濃度が飽和濃度の場合における前記液体の比重より大きいとしてもよい。
【００２７】
これにより、貯液層に不純物が析出している場合、すなわち、貯液層に貯められた液体に溶解している不純物の濃度が飽和濃度の場合であっても、貯液層に貯められた液体中にシートが浮かび上がるのを抑制できる。
【００２８】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、上記淡水化装置を備える淡水化システムとして実現されてもよい。
【００２９】
すなわち、本発明の一態様に係る淡水化システムは、上記態様のいずれかの淡水化装置と、前記撥水粒子層の表面に前記不純物が析出したか否かを判定する判定部とを備える。
【００３０】
このように不純物が析出したことを判定することにより、シートを取り出すタイミングを検知することができる。したがって、適切なタイミングでシートを回収することが可能となり、淡水化効率の低下を抑制できる。
【００３１】
また、例えば、さらに、前記撥水粒子層の表面を撮像する撮像部を備え、前記判定部は、前記撮像部で撮像された画像を用いて、前記撥水粒子層の表面に前記不純物が析出したか否かを判定する。
【００３２】
また、これらの包括的または具体的な態様は、上記淡水化装置を用いて液体から淡水を得る淡水化方法として実現されてもよい。
【００３３】
以下、各実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３４】
なお、以下で説明する実施形態は、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。
【００３５】
（第１実施形態）
［淡水化装置］
以下、図面を参照しながら、実施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説明する。図３は、淡水化装置１０の構成を示す断面図である。
【００３６】
図３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。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。
【００３７】
＜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。
【００３８】
ここで、容器１２について説明する。図３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よい。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は、上向きに広がるように傾斜していることが望ましい。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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よい。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よい。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。
【００４５】
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、１５ｃｍ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。
【００４６】
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。
【００４７】
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よい。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。
【００４８】
＜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３に示すように、撥水粒子層１３の側面は下側側壁１２ｂで囲まれていてもよい。
【００４９】
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。
【００５０】
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。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。
【００５１】
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よい。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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
【化１】
0005838366.tif 000002
【００５６】
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。
【００５７】
撥水粒子を製造する方法の一例が以下、説明される。
【００５８】
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。
【００５９】
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）。
【００６０】
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。
【００６１】
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、３０℃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。
【００６２】
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。
【００６３】
撥水粒子層１３の厚みの例は、５ｍｍ以上３０ｃｍ以下である。
【００６４】
撥水粒子層１３があまりにも薄いと（厚みが１ｃｍ未満であると）、水槽１１に注がれた水が液化層５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。
【００６５】
＜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よい。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よい。
【００６６】
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よい。
【００６７】
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。
【００６８】
液化層１４は、必要に応じて冷却されている。
【００６９】
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。
【００７０】
また、液化層１４が冷却部を有していてもよい。
【００７１】
このように、液化層１４は、撥水粒子層１３の直下に位置し、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。
【００７２】
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よい。
【００７３】
［淡水化装置の特徴構成］
以下、本実施形態に係る淡水化装置の特徴的な構成について、図２〜図４Ｂを用いて説明する。
【００７４】
図２に示すように、本実施形態に係る淡水化装置１０において、撥水粒子層１３は、詳細には、粒子層１３ａと不純物回収シート１３ｂとから構成される。
【００７５】
図３は、第１実施形態に係る淡水化装置１０の詳細な構成を示す図であり、（ａ）は撥水粒子層１３の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面における撥水粒子層１３の断面図であり、（ｃ）は不純物回収シート１３ｂの一部拡大平面図である。なお、図３の（ｂ）には、水槽１１の一部及び液化層１４の一部も図示されている。
【００７６】
図２及び図３に示すように、粒子層１３ａは、撥水粒子層１３のうちの下側に位置し、複数の撥水粒子からなる。つまり、隣り合う複数の撥水粒子間には水蒸気が通過し、液体が通過しない隙間が形成されている。これにより、液体は通過させず、液体が蒸発したことにより生成された水蒸気は通過させる。
【００７７】
不純物回収シート１３ｂは、撥水粒子層１３の表層に設けられ、通水性を有する。
【００７８】
ここで、通水性とは、例えば、液体及び水蒸気を通過する性質である。このような不純物回収シート１３ｂを設けることにより、本実施形態に係る淡水化装置１０は、析出した不純物を効率良く回収することができる。なお、不純物回収シート１３ｂを設けることにより、析出した不純物を効率よく回収できる理由については後述する。
【００７９】
この不純物回収シート１３ｂは、淡水化装置１０から取り外し可能な構成であり、具体的には、図３の（ｃ）に示すように、厚み方向に貫通する貫通孔１３ｈを有する格子状に形成され、貫通孔１３ｈの大きさは、１００［μｍ］より大きく、１０［ｍｍ］より小さい。具体的には、貫通孔１３ｈの大きさが縦ｐ１×横ｐ２の場合、１００［μｍ］＜ｐ１＜１０［ｍｍ］、かつ、１００［μｍ］＜ｐ２＜１０［ｍｍ］である。
【００８０】
また、不純物回収シート１３ｂは、粒子層１３ａ上に設けられている。なお、粒子層１３ａを構成する各撥水粒子の粒子径と、不純物回収シート１３ｂの貫通孔１３ｈの大きさとの大小関係により、不純物回収シート１３ｂの貫通孔１３ｈ内に撥水粒子が位置してもよい。
【００８１】
次に、不純物回収シート１３ｂを設けることにより、析出した不純物を効率良く回収できる理由について説明する。
【００８２】
図４Ａは、本実施形態に係る淡水化装置１０において、不純物が析出する過程、及び、不純物を回収する過程を説明するための図である。なお、同図は、淡水化装置１０のうち、水槽１１と撥水粒子層１３との界面付近の拡大断面図である。
【００８３】
まず、図４Ａの（ａ）に示すように、液体層１５の不純物濃度が飽和濃度以下の場合、不純物は析出していない。例えば、淡水化装置１０の水槽１１に液体を導入することにより液体層１５を形成したときには、液体層１５の不純物濃度が飽和濃度以下であるので、不純物が析出していない。
【００８４】
その後、時間が経過するにつれ、図４Ａの（ｂ）に示すように、不純物回収シート１３ｂの貫通孔１３ｈ（開口部）に不純物１６ａが析出する。具体的には、淡水化処理が進むにつれ、液体層１５の水分が撥水粒子層１３を通過することにより、液体層１５の不純物濃度が高くなる。また、液体層１５の水分が上方へ蒸発することによっても、液体層１５の不純物濃度が高くなる。そして、液体層１５の不純物濃度が飽和濃度を超えた場合に、不純物１６ａが析出する。
【００８５】
その後、さらに時間が経過すると、図４Ａの（ｃ）に示すように、不純物回収シート１３ｂを覆うように不純物１６ｂが析出する。さらに時間が経過するにつれ、不純物回収シート１３ｂを覆うように析出した不純物１６ｂの厚みが厚くなっていく。
【００８６】
そこで、図４Ａの（ｃ）の後、図４Ａの（ｄ）に示すように、不純物回収シート１３ｂを取り出すことにより、この不純物回収シート１３ｂを覆うように析出した不純物１６ｃも併せて取り出すことができる。すなわち、不純物１６ｃを回収することができる。
【００８７】
ここで、上述したように、不純物回収シート１３ｂの貫通孔１３ｈの大きさが１００［μｍ］より大きく、１０［ｍｍ］より小さいことにより、次のような効果がある。具体的には、貫通孔１３ｈの大きさが１００［μｍ］以下の場合、撥水粒子層１３の上方からの平面視において、粒子層１３ａが視認できる領域が著しく少なくなる。つまり、液体と粒子層１３ａとの界面の面積が著しく少なくなる。つまり、淡水化装置１０の淡水化効率が低下する恐れがある。一方、貫通孔１３ｈの大きさが１０［ｍｍ］以上の場合、析出した不純物の回収時に、析出した不純物が貫通孔１３ｈから粒子層１３ａへとこぼれ落ちてしまう恐れがある。すなわち、析出した不純物を効率良く取り除くことができない。よって、貫通孔１３ｈの大きさを１００［μｍ］＜ｐ＜１０［ｍｍ］とすることにより、不純物回収シート１３ｂを設けることにより生じる淡水化効率の低下を抑制し、かつ、析出した不純物を効率良く取り除くことができる。
【００８８】
ところで、図４Ａの（ｄ）に示すように不純物回収シート１３ｂを取り出す際には、析出した不純物１６ｃと併せて、粒子層１３ａを構成する複数の撥水粒子１３１の一部が取り出される場合がある。図４Ｂは、図４Ａの（ｄ）に示す不純物回収の過程を詳細に説明するための図であり、不純物回収シート１３ｂ及び不純物１６ｃの拡大断面図である。このように、不純物回収シート１３ｂを取り出す際（図４Ａの（ｄ））には、析出した不純物１６ｃと併せて、粒子層１３ａの一部の撥水粒子１３１も回収される場合があり、特に不純物が潮解性を有する場合（例えば液体が海水等の場合）に顕著である。
【００８９】
また、不純物回収シート１３ｂの比重は、不純物の濃度が飽和濃度の場合における液体の比重より大きい。すなわち、不純物の濃度が飽和濃度の場合における液体層１５の比重より大きい。
【００９０】
これにより、図４Ａの（ｂ）及び（ｃ）に示すように、水槽１１に不純物が析出している場合、すなわち、液体層１５の液体に溶解している不純物の濃度が飽和濃度の場合であっても、不純物回収シート１３ｂが液体層１５に浮かび上がるのを抑制できる。ここで、不純物回収シート１３ｂの比重とは、この不純物回収シート１３ｂを構成している材料の比重である。
【００９１】
例えば、液体が塩水の場合、飽和食塩水の比重は約１．２であるので、不純物回収シート１３ｂとしては、比重１．２のポリカーボネート樹脂及びポリウレタン樹脂、比重１．４のポリアセタール樹脂、比重１．２９〜１．４０のＰＥＴ（polyethylene terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）樹脂、比重１．３０〜１．５８の硬質ＰＶＣ（polyvinyl chloride：ポリ塩化ビニル）樹脂、比重１．７７〜２．２０のフッ素樹脂、又は、比重約２．５のガラス材料、比重３．９のアルミナ等のセラミック材料、又は、比重７．７〜８．０のステンレス等の金属材料等を用いることができる。
【００９２】
以上のように、本実施形態に係る淡水化装置１０は、不純物が溶解した液体から淡水を得る淡水化装置であって、液体を貯める空間である水槽１１（貯液層）の下に位置し、かつ、複数の撥水粒子を含み、水槽１１に貯められた液体層１５（液体）が気化することにより発生する水蒸気を通過する撥水粒子層１３と、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液化することにより淡水を得る液化層１４と、撥水粒子層１３に設けられた、通水性を有する不純物回収シート１３ｂとを備える。
【００９３】
これにより、本実施形態に係る淡水化装置１０は、析出した不純物を効率良く回収することができる。その結果、淡水化効率の低下を抑制できる。
【００９４】
なお、上記実施形態では、不純物回収シート１３ｂは格子状であるとしたが、これに限らず、多孔性のシートであればよく、例えば、厚み方向に貫通する貫通孔の平面視形状が略円形、略楕円形、半円形、多角形等のメッシュ形状であってもよいし、不織布であってもよい。
【００９５】
（第１実施形態の変形例）
上記説明では、不純物回収シート１３ｂの比重は、不純物の濃度が飽和濃度の場合における液体の比重より大きい、として説明したが、これに限らない。つまり、不純物回収シート１３ｂの比重は、不純物の濃度が飽和濃度の場合における液体の比重以下であってもよく、淡水化装置は、第１実施形態と比較して、さらに、不純物回収シートの周縁部の少なくとも一部の動きを制限する制限部材を備えてもよい。
【００９６】
以下、第１実施形態の変形例に係る淡水化装置について、図５を用いて説明する。図５は、本変形例に係る淡水化装置の詳細な構成を示す図であり、（ａ）は制限部材及び撥水粒子層１３の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面における制限部材及び撥水粒子層１３の断面図である。なお、図５の（ｂ）には、水槽１１の一部及び液化層１４の一部も図示されている。
【００９７】
図５に示す本変形例に係る淡水化装置は、第１実施形態に係る淡水化装置１０と比較して、不純物回収シート１３ｂの比重が、不純物の濃度が飽和濃度の場合における液体の比重以下であり、さらに、不純物回収シート１３ｂの周縁部の少なくとも一部の動きを制限する制限部材３１を備える。この制限部材３１は、例えば、不純物回収シート１３ｂの四隅を押さえる重石である。これにより、不純物回収シート１３ｂが液体層１５に浮かび上がるのを抑制できる。
【００９８】
このように、不純物の濃度が飽和濃度の場合における液体の比重以下の比重を有する不純物回収シート１３ｂの周縁部を制限部材３１で押さえることにより、不純物回収シート１３ｂは、制限部材３１で押さえられた箇所以外では液体中に浮いた状態となる。したがって、水槽１１に液体が導入された際に、この液体の流速によって不純物回収シート１３ｂが水平方向に僅かに移動する。その結果、析出した不純物をより効率良く不純物回収シート１３ｂに付着させることができる。
【００９９】
なお、制限部材は上記構成に限らず、例えば、図６に示す制限部材３２のように、枠体形状であってもよい。図６に示す制限部材３２は枠体形状であって、不純物回収シート１３ｂの周縁部を押さえる。
【０１００】
（第２実施形態）
本実施形態に係る淡水化装置は、第１実施形態に係る淡水化装置とほぼ同じであるが、不純物回収シートが撥水粒子層の内層に設けられている点が異なる。このように不純物回収シートが撥水粒子層の内層に設けられていることにより、本実施形態に係る淡水化装置は、不純物が付着した撥水粒子が淡水化装置に残留するのを抑制できるので、淡水化効率の低下を一層抑制できる。以下、図７、図８Ａ及び図８Ｂを用いて、本実施形態に係る淡水化装置について、第１実施形態に係る淡水化装置と異なる点を中心に詳細に説明する。
【０１０１】
図７は、本実施形態に係る淡水化装置の構成の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【０１０２】
同図に示すように、本実施形態に係る淡水化装置では、図３の（ａ）に示す淡水化装置と比較して、不純物回収シート１３ｂの設けられている位置が異なる。具体的には、本実施形態に係る淡水化装置では、不純物回収シート１３ｂが撥水粒子層２１３の内層に設けられている。言い換えると、撥水粒子層２１３の水槽１１（貯液層）側の表層以外の層に設けられている。つまり、不純物回収シート１３ｂは、粒子層１３ａ内に設けられている。
【０１０３】
詳細には、不純物回収シート１３ｂは、撥水粒子層２１３の表面からの深さｄの位置に設けられており、この深さｄは、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。
【０１０４】
図８Ａは、本実施形態に係る淡水化装置において、不純物が析出する過程、及び、不純物を回収する過程を説明するための図である。なお、同図は、淡水化装置のうち、水槽１１と撥水粒子層２１３との界面付近の拡大断面図である。
【０１０５】
まず、図８Ａの（ａ）に示すように、液体層１５の不純物濃度が飽和濃度以下の場合、不純物は析出していない。例えば、淡水化装置の水槽１１に液体を導入することにより液体層１５を形成したときには、液体層１５の不純物濃度が飽和濃度以下であるので、不純物が析出していない。
【０１０６】
その後、時間が経過するにつれ、図８Ａの（ｂ）に示すように、粒子層１３ａ上に不純物２１６ａが析出する。同図を図４Ａの（ｂ）と比較すると、第１実施形態に係る淡水化装置１０では、図４Ａの（ｂ）に示すように不純物回収シート１３ｂの貫通孔１３ｈ（開口部）に不純物１６ａが析出していたのに対し、本実施形態では、粒子層１３ａ上に不純物２１６ａが析出する点が異なる。
【０１０７】
その後、さらに時間が経過すると、図８Ａの（ｃ）に示すように、析出した不純物２１６ｂの厚みが厚くなっていく。
【０１０８】
そこで、図８Ａの（ｃ）の後、図８Ａの（ｄ）に示すように、不純物回収シート１３ｂを取り出すことにより、粒子層１３ａ上に析出した不純物２１６ｃも併せて取り出すことができる。すなわち、不純物２１６ｃを回収することができる。
【０１０９】
ここで、本実施形態に係る淡水化装置において、不純物回収シート１３ｂが粒子層１３ａ内に設けられていることにより、次のような効果が得られる。
【０１１０】
粒子層１３ａは、多数の撥水粒子が密集することにより構成されているので、本来であれば、上述したように、水蒸気は通過するが、液体は通過しない。しかしながら、水槽１１に液体を導入して液体層１５を形成してから時間が経過するにしたがって、つまり、粒子層１３ａの表面が液体で覆われている時間が経過するにしたがって、次第に、粒子層１３ａの表面から下方向へ向かって液体が浸入する場合がある。
【０１１１】
これは、粒子層１３ａを構成している撥水粒子の撥水膜が劣化することで撥水粒子の撥水性が低下することによるものである。この撥水膜の劣化は、例えば、水槽１１への液体の導入によって撥水粒子が動くことによって隣り合う撥水粒子同士の撥水膜が擦れることにより生じたり、淡水化装置が外部に設置されている場合に、撥水粒子に紫外線が照射されることによって生じたりする。
【０１１２】
このように、粒子層１３ａの表面からの液体の浸入により、粒子層１３ａのうち上層１３ａａは液体に濡れる場合がある。つまり、粒子層１３ａのうち上層１３ａａにおいて、不純物が存在する場合がある。
【０１１３】
そこで、本実施形態では、不純物回収シート１３ｂが撥水粒子層２１３の表層以外の層、つまり、粒子層１３ａの内層に設けられていることにより、不純物回収シート１３ｂを取り出す際（図８Ａの（ｄ））には、析出した不純物２１６ｃと併せて、粒子層１３ａのうち、上層１３ａａ（液体が浸入して濡れた層）も回収される。図８Ｂは、図８Ａの（ｄ）に示す不純物回収の過程を詳細に説明するための図であり、本実施形態に係る淡水化装置から取り出された、析出した不純物２１６ｃ、粒子層１３ａの上層１３ａａ、及び、不純物回収シート１３ｂの拡大断面図である。
【０１１４】
ところで、第１実施形態で説明したように、水槽１１に導入される液体に溶解している不純物が潮解性を有する場合（例えば、液体が海水の場合）、図８Ａの（ｄ）に示す不純物回収シート１３ｂを取り出す際には、液体層１５の水分を蒸発又は排出して、粒子層１３ａのうち上層１３ａａを乾燥させてもよい。これにより、粒子層１３ａのうち上層１３ａａの撥水粒子１３１同士、さらには不純物回収シート１３ｂを、上層１３ａａに浸入した液体の不純物を介して固めることができ、取り出しが容易になる。
【０１１５】
以上のように、本実施形態に係る淡水化装置は、第１実施形態に係る淡水化装置１０と比較して、不純物回収シート１３ｂが撥水粒子層２１３の水槽１１側の表層以外の層に設けられている。つまり、不純物回収シート１３ｂが粒子層１３ａの内層に配置されている。
【０１１６】
これにより、本実施形態に係る淡水化装置は、第１実施形態に係る淡水化装置１０と比較して、不純物が付着した撥水粒子が淡水化装置に残留するのを抑制できるので、淡水化効率の低下を一層抑制できる。
【０１１７】
具体的には、第１実施形態に係る淡水化装置１０において不純物回収シート１３ｂを取り出す際には、図４Ａの（ｄ）に示すように、不純物回収シート１３ｂを覆うように析出した不純物１６ｃを取り出す。つまり、不純物回収シート１３ｂより下に析出した不純物１６ｃを取り出す。このとき、図４Ｂに示すように、粒子層１３ａの一部の撥水粒子１３１が回収される場合があるが、粒子層１３ａは不純物回収シート１３ｂよりも下に位置するため、粒子層１３ａのうち液体に濡れた層を効率よく回収することは困難である。つまり、不純物が付着した撥水粒子１３１が、不純物回収シート１３ｂの取り出し後の淡水化装置１０の粒子層１３ａに残留してしまう。
【０１１８】
また、不純物回収シート１３ｂより下に析出した不純物１６ｃの一部が剥がれて粒子層１３ａに落ちる場合もある。
【０１１９】
このように、粒子層１３ａに残留し、かつ、不純物の付着した撥水粒子１３１や、粒子層１３ａに落ちた不純物は、撥水粒子１３１が動くことにより粒子層１３ａの内層へと移動する場合がある。その結果、第１実施形態に係る淡水化装置１０では、淡水化効率が低下する恐れがある。
【０１２０】
これに対して、本実施形態に係る淡水化装置では、不純物回収シート１３ｂを取り出す際には、図８Ａの（ｄ）に示すように、不純物回収シート１３ｂより上に位置し、液体に濡れた粒子層１３ａである上層１３ａａと、この上層１３ａａの表面上に析出した不純物２１６ｃとを併せて取り出す。つまり、不純物回収シート１３ｂより上に析出した不純物２１６ｃを、撥水粒子層１３の上層１３ａａと併せて取り出す。これにより、不純物が付着した撥水粒子１３１が、不純物回収シート１３ｂの取り出し後の粒子層１３ａｂに残留するのを抑制できる。また、析出した不純物２１６ｃが剥がれ落ちるのを抑制できる。
【０１２１】
したがって、本実施形態に係る淡水化装置は、第１実施形態に係る淡水化装置１０と比較して、淡水化効率の低下を一層抑制できる。
【０１２２】
（第３実施形態）
［淡水化システム］
以上のように構成された淡水化装置は、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、本実施形態における淡水化システムの一例について、図９を用いて説明する。
【０１２３】
図９は、第３実施形態における淡水化システムの構成を示す断面図の一例である。
【０１２４】
図９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、第１実施形態に係る淡水化装置１０と、水門２２とを備える。なお、図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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
図９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、例えば水門制御部等により、開閉が制御されるとしてもよい。
【０１２７】
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。
【０１２８】
以上のように構成された淡水化システム２０では、不純物が析出した場合に不純物回収シート１３ｂを取り出すことにより、淡水化効率の低下を抑制できる。なお、本実施形態に係る淡水化装置は、第１実施形態に係る淡水化装置１０を備える構成に限らず、第１実施形態の変形例、又は、第２実施形態に係る淡水化装置を備える構成であってもよい。
【０１２９】
［淡水化方法］
以下、本実施形態に係る淡水化システム２０による淡水化処理について説明する。
【０１３０】
＜淡水化の処理＞
図１０は、淡水化システム２０の淡水化処理の工程を示すフロー図である。なお、以下で説明する淡水化処理は、淡水化システム２０の淡水化処理に限らず、第１実施形態、第１実施形態の変形例、又は、第２実施形態に係る淡水化装置の淡水化処理であってもよい。
【０１３１】
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。
【０１３２】
なお、図９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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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いし、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。
【０１３５】
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）。
【０１３６】
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。
【０１３７】
このようにして、淡水化システム２０の淡水化処理は行われる。
【０１３８】
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。
【０１３９】
（第３実施形態の変形例１）
第３実施形態では、淡水化システムの例として図９を用いて説明したが、淡水化システムは、図９に示す例に限られない。淡水化システムの別の例を、変形例１として説明する。
【０１４０】
図１１は、第３実施形態の変形例１における淡水化システムの構成を示す断面図の一例である。
【０１４１】
図１１に示す淡水化システム２０Ａは、例えば、海水から淡水を得るシステムであり、淡水化装置１０Ａと、導入通路２１と、水門２２と、外部槽２３と、淡水通路２４と、排出管２６と、排出弁２７と、水門制御部２８とを備える。なお、図９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。
【０１４２】
淡水化装置１０Ａは、図９に示す淡水化装置１０に比較して、フタ１７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。
【０１４３】
フタ１７は、水槽１１に設けられ、水槽１１（上側側壁１２ａ）の開口を覆う。フタ１７は、淡水化装置１０Ａ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１０Ａはフタ１７を有することにより、水槽１１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１１の開口から混入する不純物を低減できる。
【０１４４】
淡水通路２４は、液化層１４と接続されており、液化層１４の淡水（蒸留水）を外部に排出する。なお、淡水通路２４には、淡水排出弁（不図示）が設けられているとしてもよい。その場合、淡水排出弁を開けることにより、淡水通路２４を介して液化層１４の淡水（蒸留水）を外部に排出することができ、淡水排出弁を閉めることにより、液化層１４の淡水（蒸留水）の排出を停止することができる。なお、淡水排出弁の開閉は、水門制御部２８により制御されるとしてもよい。
【０１４５】
排出管２６は、水槽１１と接続され、液体層１５の液体を外部に排出する。
【０１４６】
排出弁２７は、排出管２６に設けられている。排出弁２７は、開けられることにより、水槽１１から液体層１５の液体を排出し、閉められることにより、水槽１１から液体層１５の液体の排出を停止する。排出弁２７の開閉は、水門制御部２８により制御されている。
【０１４７】
水門制御部２８は、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よい。なお、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。
【０１４８】
図１２は、第３実施形態の変形例１における水門制御部２８のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【０１４９】
水門制御部２８は、図１２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。
【０１５０】
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、例えば上述した図１０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。
【０１５１】
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２８１７から情報が送信される。その場合、水門制御部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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
以上のように構成された淡水化システム２０Ａは、導入水量（水流）を調整することができるので、水流による撥水粒子層１３の決壊を抑制することができる。
【０１５４】
（第３実施形態の変形例２）
［淡水化システム］
淡水化システムは、さらに、撥水粒子層１３の表面に不純物が析出したか否かを判定する判定部を備えてもよい。
【０１５５】
図１３は、本変形例に係る淡水化システム２０Ｂの構成を示す断面図の一例である。
【０１５６】
同図に示すように、本変形例に係る淡水化システム２０Ｂは、淡水化装置１０Ａの変形例である淡水化装置１０Ｂと、不純物判定部４３（判定部）とを備える。淡水化装置１０Ｂは、淡水化装置１０Ａとほぼ同じであるが、さらに濃度測定部４１及び撮像部４２を備える点が異なる。不純物判定部４３は、濃度測定部４１及び撮像部４２と、有線又は無線で接続されている。以下、各構成要素について、具体的に説明する。
【０１５７】
濃度測定部４１は、液体層１５の濃度を測定する。濃度測定部４１は、時刻を計測する時刻計測部から時刻を取得し、時刻と対応付けて、測定した濃度を不純物判定部４３に送信してもよい。
【０１５８】
濃度測定部４１は、水槽１１の内部であり、かつ、液体層１５の内部に配置される。図１４に、濃度測定部４１が液体層１５中に配置されている例を示す。液体層１５の液体のうち撥水粒子層１３に近い部分に位置する液体は、最も不純物濃度が高くなる。よって、撥水粒子層１３に近い位置に配置されることが望ましい。例えば、濃度測定部４１は、撥水粒子層１３に接して配置される。
【０１５９】
撮像部４２は、撥水粒子層１３の表面の画像を撮像する。撮像部４２は、時刻を計測する時刻計測部から時刻を取得し、時刻と対応付けて、測定した画像を不純物判定部４３に送信してもよい。
【０１６０】
撮像部４２は、撥水粒子層１３の表面の画像を撮像するように、配置される。図１５に、撮像部４２が液体層１５中に配置される例を示す。液体層１５の表面において反射する光による影響を低減するために、撮像部４２は、液体層１５の内部に配置されることが望ましい。
【０１６１】
不純物判定部４３は、撥水粒子層１３上に、液体に溶解する不純物が析出しているか否かを判定する。
【０１６２】
不純物判定部４３は、濃度測定部４１が測定した濃度が所定の濃度範囲に含まれるか否かを判定する。測定した濃度が所定の濃度範囲に含まれる場合には、不純物が析出していると判定し、測定した濃度が所定の濃度範囲に含まれない場合には、不純物が析出していないと判定する。所定の濃度範囲は、飽和濃度以下飽和濃度から所定の量小さい濃度以上である。所定の濃度範囲の例は、飽和濃度から３％低い濃度以上飽和濃度以下である。
【０１６３】
また、不純物判定部４３は、予め定めた時間以上の間、液体層１５の濃度が所定の濃度範囲に含まれる場合には、不純物が析出していると判定してもよい。不純物が析出しているか否かの情報に加えて、予め定めた時間の長さに基づいて、不純物の析出量を判定してもよい。
【０１６４】
不純物判定部４３は、基準記憶部に記録されている所定の濃度範囲を取得する。不純物判定部４３が基準記憶部を有していてもよいし、外部の基準記憶部から所定の濃度範囲を取得してもよい。基準記憶部は、所定の濃度範囲に加えて、予め定められた時間を記憶してもよい。
【０１６５】
不純物判定部４３は、撮像部４２が撮像した画像に基づいて、不純物が析出したか否かを判定する。予め液体に溶解する不純物の色が、撮像した画像に含まれているか否かにより、不純物が析出したか否かを判定する。不純物と撥水粒子の色とが同じ場合には、輝度の情報を用いてもよい。
【０１６６】
なお、撮像した画像中の不純物の量に基づいて、不純物の析出量を判定してもよい。撮像した画像中の不純物の量とは、画像中を不純物が占める割合、又は不純物の面積である。
【０１６７】
不純物判定部４３は、基準記憶部に記録されている所定の不純物の色又は輝度を取得する。不純物判定部４３が基準記憶部を有していてもよいし、外部の基準記憶部から所定の画像中の不純物の色又は輝度を取得してもよい。基準記憶部は、所定の不純物の色又は輝度に加えて、予め定めた不純物が占める割合、又は不純物の面積を記憶してもよい。
【０１６８】
また、不純物判定部４３は、不純物が析出していると判定した場合、不純物が析出していることを示す情報を水門制御部２８Ｂに送信し、水門制御部２８Ｂは、水門２２を閉じ、かつ、排出弁２７を開くことで、液体（液体層１５）を排出させてもよい。これにより、例えば、海水のように、溶解している不純物が潮解性を有する場合であっても、析出した不純物を乾燥させることができ、回収が容易になる。
【０１６９】
以上のように、本変形例に係る淡水化システム２０Ｂは、撥水粒子層１３の表面に不純物が析出したか否かを判定する不純物判定部４３を備える。このように不純物が析出したことを判定することにより、不純物回収シート１３ｂを取り出すタイミングを検知することができる。したがって、適切なタイミングで不純物回収シート１３ｂを回収することが可能となり、淡水化効率の低下を抑制できる。
【０１７０】
［不純物回収方法］
このような構成の淡水化システム２０Ｂでは、上述した淡水化処理と平行して、又は、順番に、次に説明するような不純物回収処理を行ってもよい。
【０１７１】
図１６は、撥水粒子層１３上に析出した不純物を回収する不純物回収処理の工程を示すフロー図である。
【０１７２】
まず、不純物判定部４３は撥水粒子層１３上に不純物が析出しているか否かを判定する（Ｓ２０１）。具体的は、濃度測定部４１が測定した濃度が所定の濃度範囲に含まれるか否かを判定する、又は、撮像部４２が撮像した画像に基づいて、不純物が含まれるか否かを判定する。
【０１７３】
不純物判定部４３により不純物が析出したと判定された場合（Ｓ２０１でＹｅｓ）、不純物回収シート１３ｂを回収する（Ｓ２０２）。一方、不純物が析出していないと判定された場合（Ｓ２０１でＮｏ）、不純物回収処理を終了する。
【０１７４】
不純物回収シート１３ｂの回収処理（Ｓ２０２）では、人が不純物回収シート１３ｂに取り出し用の治具を取り付けて引き上げることにより、不純物回収シート１３ｂを回収してもよいし、機械によって引き上げることにより回収してもよい。
【０１７５】
ここで、本実施形態に係る淡水化システム２０Ｂでは、不純物回収シート１３ｂが撥水粒子層１３の表層に設けられている。よって、第１実施形態で図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明したように、この不純物回収シート１３ｂの回収処理（Ｓ２０２）では、不純物回収シート１３ｂと、不純物回収シート１３ｂを内包するように析出した不純物１６ｃとが取り出される。すなわち、不純物回収シート１３ｂの下方に析出した不純物１６ｃが取り出される。
【０１７６】
なお、第２実施形態に係る淡水化装置のように、不純物回収シート１３ｂが撥水粒子層２１３の内層に設けられている場合には、析出した不純物は以下のように回収される。具体的には、第２実施形態で図８Ａ及び図８Ｂを用いて説明したように、不純物回収シート１３ｂの回収処理（Ｓ２０２）では、不純物回収シート１３ｂ、撥水粒子層１３のうち不純物回収シート上方に位置する複数の撥水粒子１３１、及び、撥水粒子層１３上に析出した不純物２１６ｃが取り出される。
【０１７７】
不純物回収処理（Ｓ２０２）の後、回収した、不純物、撥水粒子及び不純物回収シート１３ｂが一体となったものを洗うことにより、各々を分離する（Ｓ２０３）。
【０１７８】
その後、不純物が除去された撥水粒子を淡水化装置１０Ｂに戻し（Ｓ２０４）、不純物回収処理を終了する。
【０１７９】
このように、本変形例に係る淡水化システム２０Ｂは、不純物が析出したことを判定することにより、不純物回収シート１３ｂを取り出すタイミングを検知することができる。したがって、適切なタイミングで不純物回収シート１３ｂを回収することができ、淡水化効率の低下を抑制できる。
【０１８０】
なお、撥水粒子を戻す工程（Ｓ２０４）では、不純物回収処理（Ｓ２０２）で回収された不純物回収シート１３ｂから不純物及び撥水粒子を分離したもの、つまり、不純物及び撥水粒子が付着していない不純物回収シート１３ｂも、淡水化装置１０Ｂに戻してもよい。
【０１８１】
以上、一つまたは複数の態様に係る淡水化装置、それを備える淡水化システム、及び、淡水化方法について、実施形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、これら実施形態及び変形例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形態及び変形例に施したものや、異なる実施形態及び変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、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】
【０１８２】
本発明は、液体を淡水化する装置又はシステムなどに利用することができる。
【符号の説明】
【０１８３】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、７０  淡水化装置
１１、７１  水槽
１２、７２  容器
１２ａ、７２ａ  上側側壁
１２ｂ、７２ｂ  下側側壁
１２ｃ、７２ｃ  底板
１３、７３、２１３  撥水粒子層
１３ａ  粒子層
１３ａａ  上層
１３ａｂ  取り出し後の粒子層
１３ｈ  貫通孔
１３ｂ  不純物回収シート
１４、７４  液化層
１５、７５  液体層
１６  淡水
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ  不純物
１７  フタ
２０、２０Ａ、２０Ｂ  淡水化システム
２１  導入通路
２２  水門
２３  外部槽
２４  淡水通路
２６  排出管
２７  排出弁
２８、２８Ｂ  水門制御部
３１、３２  制限部材
４１  濃度測定部
４２  撮像部
４３  不純物判定部
１３１  撥水粒子
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
【図１】
0005838366.tif 000003
【図２】
0005838366.tif 000004
【図３】
0005838366.tif 000005
【図４Ａ】
0005838366.tif 000006
【図４Ｂ】
0005838366.tif 000007
【図５】
0005838366.tif 000008
【図６】
0005838366.tif 000009
【図７】
0005838366.tif 000010
【図８Ａ】
0005838366.tif 000011
【図８Ｂ】
0005838366.tif 000012
【図９】
0005838366.tif 000013
【図１０】
0005838366.tif 000014
【図１１】
0005838366.tif 000015
【図１２】
0005838366.tif 000016
【図１３】
0005838366.tif 000017
【図１４】
0005838366.tif 000018
【図１５】
0005838366.tif 000019
【図１６】
0005838366.tif 000020