(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽と、
前記水槽の下部に位置し、かつ、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する液化層とを備え、
前記水槽に液体が導入されて液体層が形成され、
前記導入した液体が加熱されることにより蒸発させて水蒸気にし、
前記水蒸気が前記撥水粒子層を通過し、前記液化層で液化することにより、前記液体から淡水を得る、淡水化システムにおいて、
前記水槽に前記液体を導入した導入量に対応する情報と前記水槽における前記液体層の高さとの関係の情報に基づいて、前記水槽の前記液体層の高さを決定する液体層高さ制御部と、
前記決定した液体層の高さに基づいて、前記水槽に導入する前記液体の導入量を調整する導入量制御部と
を備える淡水化システム。
【請求項２】
前記水槽に前記液体を導入した前記導入量に対応する情報は、前記水槽に前記液体を導入した回数に対応する情報であり、この回数に対応する情報と前記水槽における前記液体層の高さとの関係の情報は、前記液体の導入した回数が多いほど、前記液体層の高さが低い、
請求項１に記載の淡水化システム。
【請求項３】
前記水槽に前記液体を導入した前記導入量に対応する情報は、前記水槽に前記液体を導入する導入通路に配置した水門を開けた場合の前記液体の単位時間当たりの導入量が一定の場合には、前記水門の開閉の回数と、前記水門を開けている時間とを用いて推測した導入量である、
請求項１に記載の淡水化システム。
【請求項４】
前記水槽に前記液体を導入した前記導入量に対応する情報は、前記液体を導入してからの経過時間に対応する情報であり、この経過時間に対応する情報と前記水槽における前記液体層の高さとの関係の情報は、前記液体を導入してからの前記経過時間が長いほど、前記液体層の高さが低い、
請求項１に記載の淡水化システム。
【請求項５】
前記水槽に前記液体を導入する際に用いる複数の導入通路のうちの隣接する導入通路の間の距離が所定距離以下の場合の前記液体層の高さを、前記隣接する導入通路の間の距離が前記所定距離より大きい場合の前記液体層の高さよりも小さくする、
請求項１〜４のいずれか１つに記載の淡水化システム。
【請求項６】
前記液体中から不純物が析出しているか否かの情報を取得する不純物析出情報取得部と、
前記液体層高さ制御部は、前記不純物析出情報取得部からの情報を基に、前記不純物が析出しているときの前記水槽の前記液体層の高さを、前記不純物が析出していないときの前記液体層の高さよりも高くなるように前記液体層の高さを決定する判定部を有する、
請求項１〜５のいずれか１つに記載の淡水化システム。
【請求項７】
前記不純物析出情報取得部は、
前記液体層内の前記撥水粒子層の表面の画像を撮像し、時刻と対応付けて、撮像した画像を出力する撮像部と、
前記撮像部から出力されかつ撮像した画像を基に、前記液体中から前記不純物が析出しているか否かを判定する不純物判定部とを備える、
請求項６に記載の淡水化システム。
【請求項８】
前記不純物析出情報取得部は、前記水槽に前記液体を導入する導入通路に不純物が析出しているか否かの情報を取得し、
前記判定部は、前記不純物析出情報取得部から前記不純物が析出しているとの情報を取得したときの前記水槽の前記液体層の高さを、前記不純物が析出していないときの前記液体層の高さよりも高く調整する、
請求項６に記載の淡水化システム。
【請求項９】
前記不純物析出情報取得部は、
前記導入通路を流れる前記液体の前記不純物の濃度を測定して、時刻と対応付けて、測定した前記不純物の濃度を前記不純物析出情報取得部に出力する濃度測定部と、
前記濃度測定部から出力された前記不純物の濃度を基に、前記液体中から前記不純物が析出しているか否かを判定する不純物判定部とを備える、
請求項８に記載の淡水化システム。
【請求項１０】
前記不純物析出情報取得部は、
前記導入通路を流れる前記液体の画像を撮像して、時刻と対応付けて、撮像した前記液体の画像を前記不純物析出情報取得部に出力するする撮像部と、
前記撮像部から出力された前記液体の画像を基に、前記液体中から前記不純物が析出しているか否かを判定する不純物判定部とを備える、
請求項８に記載の淡水化システム。
【請求項１１】
淡水化システムに用いられる液体層調整装置であって、
前記淡水化システムは、
液体が液体層として配置される水槽と、
前記水槽の下部に位置し、かつ、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する液化層とを備え、
前記水槽に前記液体を導入した導入量に対応する情報と前記水槽における前記液体層の高さとの関係の情報に基づいて、前記水槽の前記液体層の高さを決定する液体層高さ決定部と、
前記決定した液体層の高さに基づいて、前記水槽に導入する前記液体の導入量を調整する導入量制御部と
を備える液体層調整装置。
【請求項１２】
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、
液体が液体層として配置される水槽と、
前記水槽の下部に位置し、かつ、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する液化層とを備え、
前記水槽に液体を導入した導入量に対応する情報と前記水槽における前記液体層の高さとの関係の情報に基づいて、前記水槽の前記液体層の高さを液体層高さ制御部で決定する工程と、
前記決定した液体層の高さになるように、導入量制御部で前記水槽に導入する前記液体の導入量を調整して、前記撥水粒子層の上に前記液体層を配置する工程とを
含む、淡水化方法。
【請求項１３】
前記淡水化方法は、
前記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にする工程と、
前記水蒸気を前記撥水粒子層を通過させたのち前記液化層に到達させて液化することにより、前記液体から淡水を得る工程とを
含む、請求項１２に記載の淡水化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撥水粒子を用いた淡水化システム及び淡水化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、撥水粒子を用いた淡水化システム及び方法を開示している。
【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、実際に淡水化する場合の具体的な構成については、開示されていなかった。
従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、効率良く淡水化することができる、淡水化システム及び淡水化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。【０００６】
本発明の１つの態様によれば、水槽と、
前記水槽の下部に位置し、かつ、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する液化層とを備え、
前記水槽に液体が導入されて液体層が形成され、
前記導入した液体が加熱されることにより蒸発させて水蒸気にし、
前記水蒸気が前記撥水粒子層を通過し、前記液化層で液化することにより、前記液体から淡水を得る、淡水化システムにおいて、
前記水槽に前記液体を導入した導入量に対応する情報と前記水槽における前記液体層の高さとの関係の情報に基づいて、前記水槽の前記液体層の高さを決定する液体層高さ制御部と、
前記決定した液体層の高さに基づいて、前記水槽に導入する前記液体の導入量を調整する導入量制御部と
を備える淡水化システムを提供する。
【０００７】
これらの概括的かつ特定の態様は、システム、方法、コンピュータプログラム並びにシステム、方法及びコンピュータプログラムの任意の組み合わせにより実現してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の前記態様によれば、水槽に液体を導入した導入量に対応する情報と水槽における液体層の高さとの関係の情報に基づいて、水槽の液体層の高さを液体層高さ制御部で決定し、決定した液体層の高さに基づいて、導入量制御部で、水槽に導入する液体を調整するようにしている。この結果、凹部での撥水粒子層の決壊を効果的に防止することができ、淡水化処理を自動的に効率良く確実に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
【図１】図１は、第１実施形態の淡水化装置の基本的な構成を示す断面図であり、
【図２】図２は、第１実施形態の淡水化装置の淡水化処理の工程を示すフローチャートであり、
【図３】図３は、淡水化装置の変形例を含む淡水化システムを示す図であり、
【図４Ａ】図４Ａは、撥水粒子層の一部が削れる様子の一例を拡大した断面図であり、
【図４Ｂ】図４Ｂは、撥水粒子層の一部が削れる様子の一例を拡大した断面図であり、
【図４Ｃ】図４Ｃは、撥水粒子層の一部が削れる様子の一例を拡大した断面図であり、
【図４Ｄ】図４Ｄは、撥水粒子層の一部が削れる様子の一例を拡大した断面図であり、
【図４Ｅ】図４Ｅは、撥水粒子層の一部が削れる様子の一例を拡大した断面図であり、
【図４Ｆ】図４Ｆは、撥水粒子層の一部が削れる様子の一例を拡大した断面図であり、
【図４Ｇ】図４Ｇは、撥水粒子層の一部が削れる様子の一例を拡大した断面図であり、
【図４Ｈ】図４Ｈは、撥水粒子層の一部が削れる様子の一例を拡大した断面図であり、
【図４Ｉ】図４Ｉは、撥水粒子層の一部が削れる様子の一例を拡大した断面図であり、
【図５Ａ】図５Ａは、第１実施形態の淡水化システムの一部断面の説明図であり、
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１実施形態の淡水化システムの液体層高さ制御部の構成を示すブロック図であり、
【図６】図６は、第１実施形態の淡水化システムにおいて、水門の開閉の回数と液体層との高さとの関係の情報の一例を示す表形式の図であり、
【図７Ａ】図７Ａは、第１実施形態の淡水化システムにおいて、液体層を形成してからの経過時間と液体層の高さとの関係の情報を示す表形式の図であり、
【図７Ｂ】図７Ｂは、第１実施形態の淡水化システムにおける水面高さ測定部のブロック図であり、
【図８】図８は、第１実施形態の淡水化システムの液体層調整装置の液体層高さ調整処理のフローチャートであり、
【図９Ａ】図９Ａは、第１実施形態の淡水化システムにおいて、水槽に液体が導入されている様子を上から見た図であり、
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの上記様子において、１つの導入通路からの液体の流れについての上から見た拡大図であり、
【図９Ｃ】図９Ｃは、第１実施形態の淡水化システムにおいて、水槽に液体が導入されている別の様子を上から見た図であり、
【図１０Ａ】図１０Ａは、第２実施形態の淡水化システムにおいて、水槽に液体を導入する際に用いる複数の導入通路の間の距離により、液体層の高さの関係の情報を変更する前後の例を示す表形式の図であり、
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、第２実施形態の淡水化システムにおいて、撥水粒子層に不純物が析出する様子を示す図であり、
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、第２実施形態の淡水化システムにおいて、撥水粒子層に不純物が析出している状態で、水槽に液体を導入する様子を示す図であり、
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、第２実施形態の淡水化システムにおいて、撥水粒子層に不純物が析出していない状態で、水槽に液体を導入する様子を示す図であり、
【図１１Ａ】図１１Ａは、第２実施形態の淡水化システムを示す図であり、
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、第２実施形態の淡水化システムの構成要素のブロック図であり、
【図１２Ａ】図１２Ａは、第２実施形態の淡水化システムの濃度測定部が液体層中に配置されている例を示す図であり、
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、第２実施形態の淡水化システムの撮像部が液体層の内部に配置されている例を示す図であり、
【図１３】図１３は、第２実施形態の淡水化システムの液体層調整装置の液体層高さ調整処理のフローチャートであり、
【図１４Ａ】図１４Ａは、第３実施形態の淡水化システムを示す図であり、
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、第３実施形態の淡水化システムの構成要素のブロック図であり、
【図１５】図１５は、第１実施形態の淡水化システムの液体層調整装置の液体層高さ制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００１２】
本発明の第１態様によれば、水槽と、
前記水槽の下部に位置し、かつ、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する液化層とを備え、
前記水槽に液体が導入され、
前記導入した液体が加熱されることにより蒸発させて水蒸気にし、
前記水蒸気が前記撥水性粒子層を通過し、前記液化層で液化することにより、前記液体から淡水を得る、淡水化システムにおいて、
前記水槽に前記液体を導入した導入量に対応する情報と前記水槽における前記液体の液面の高さとの関係の情報に基づいて、前記水槽に導入する前記液体の高さを決定する液体層高さ制御部と、
前記決定した液体の液面の高さに基づいて、前記水槽に導入する前記液体の導入量を調整する導入量制御部と
を備える淡水化システムを提供する。
【００１３】
この態様によれば、水槽に液体を導入した導入量に対応する情報と水槽における液体の液面の高さとの関係の情報に基づいて、水槽に導入する液体の高さを液体層高さ制御部で決定し、決定した液体の液面の高さに基づいて、導入量制御部で、水槽に導入する液体を調整するようにしている。この結果、凹部での撥水粒子層の決壊を効果的に防止することができ、淡水化処理を自動的に効率良く確実に実施することができる。
【００１４】
本発明の第２態様によれば、前記水槽に前記液体を導入した前記導入量に対応する情報は、前記水槽に前記液体を導入した回数に対応する情報であり、この回数に対応する情報と前記水槽における前記液体の前記液面の高さとの関係の情報は、前記液体の導入した回数が多いほど、前記液体の前記液面の高さが低い、
第１の態様に記載の淡水化システムを提供する。
【００１５】
この態様によれば、水槽に液体を導入した回数を用いることにより、撥水粒子層の凹部の深さを予測して、撥水粒子層の決壊を低減することができる。
【００１６】
本発明の第３態様によれば、前記水槽に前記液体を導入した前記導入量に対応する情報は、前記水槽に前記液体を導入する導入通路に配置した水門を開けた場合の前記液体の単位時間当たりの導入量が一定の場合には、前記水門の開閉の回数と、前記水門を開けている時間とを用いて推測した導入量である、
第１の態様に記載の淡水化システムを提供する。
【００１７】
この態様によれば、水槽に液体を導入した回数を用いることにより、液体の導入により形成される撥水粒子層の凹部の深さを予測して、撥水粒子層の決壊を低減することができる。
【００１８】
本発明の第４態様によれば、前記水槽に前記液体を導入した前記導入量に対応する情報は、前記液体を導入してからの経過時間に対応する情報であり、この経過時間に対応する情報と前記水槽における前記液体の前記液面の高さとの関係の情報は、前記液体を導入してからの前記経過時間が長いほど、前記液体の前記液面の高さが低い、
第１の態様に記載の淡水化システムを提供する。
【００１９】
この態様によれば、経過時間を用いることで、より簡易に、液体の導入により形成される撥水粒子層の凹部の深さを予測して、撥水粒子層の決壊を低減することができる。
【００２０】
本発明の第５態様によれば、前記水槽に前記液体を導入する際に用いる複数の導入通路のうちの隣接する導入通路の間の距離が所定距離以下の場合の前記液体層の高さを、前記隣接する導入通路の間の距離が前記所定距離より大きい場合の前記液体層の高さをより小さくする、
第１〜４のいずれか１つの態様に記載の淡水化システムを提供する。
【００２１】
この態様によれば、隣接する導入通路から導入される液体の流れが互いに重複することにより撥水粒子層に形成される凹部が、液体の流れが互いに重複していない部分に形成される凹部よりも深くなって撥水粒子層が決壊しやすくなるのを効果的に防止することができる。
【００２２】
本発明の第６態様によれば、前記液体中から不純物が析出しているか否かの情報を取得する不純物析出情報取得部と、
前記液体層高さ制御部は、前記不純物析出情報取得部からの情報を基に、前記不純物が析出しているときの前記水槽の前記液体層の高さを、前記不純物が析出していないときの前記液体層の高さよりも高くなるように前記液体層の高さを決定する判定部を有する、
第１〜５のいずれか１つの態様に記載の淡水化システムを提供する。
【００２３】
この態様によれば、不純物析出情報取得部から液体層又は導入通路に不純物が析出しているとの情報を取得したとき、取得した不純物析出有無情報を考慮して、水槽に液体を導入した導入量に対応する情報と水槽における液体の液面の高さとの関係の情報に基づいて、水槽に導入する液体の高さを液体層高さ制御部の判定部で決定し、決定した液体の液面の高さに基づいて、導入量制御部で、水槽に導入する液体を調整するようにしている。この結果、凹部での撥水粒子層の決壊を効果的に防止することができ、淡水化処理を自動的により効率良くかつより確実に実施することができる。
【００２４】
本発明の第７態様によれば、前記不純物析出情報取得部は、
前記液体層内の前記撥水粒子層の表面の画像を撮像し、時刻と対応付けて、撮像した画像を出力する撮像部と、
前記撮像部から出力されかつ撮像した画像を基に、前記液体中から前記不純物が析出しているか否かを判定する不純物判定部とを備える、
第６の態様に記載の淡水化システムを提供する。
【００２５】
本発明の第８態様によれば、前記不純物析出情報取得部は、前記水槽に前記液体を導入する導入通路に不純物が析出しているか否かの情報を取得し、
前記判定部は、前記不純物析出情報取得部から前記不純物が析出しているとの情報を取得したときの前記水槽の前記液体層の高さを、前記不純物が析出していないときの前記液体層の高さよりも高く調整する、
第６の態様に記載の淡水化システムを提供する。
【００２６】
この態様によれば、液体の導入により移動する撥水粒子の量が不純物の析出により異なることを考慮して、実環境に応じた、液体の導入により形成される撥水粒子層の凹部の深さを予測して、撥水粒子層の決壊を低減することができる。
【００２７】
本発明の第９態様によれば、前記不純物析出情報取得部は、
前記導入通路を流れる前記液体の前記不純物の濃度を測定して、時刻と対応付けて、測定した前記不純物の濃度を前記不純物析出情報取得部に出力する濃度測定部と、
前記濃度測定部から出力された前記不純物の濃度を基に、前記液体中から前記不純物が析出しているか否かを判定する不純物判定部とを備える、
第８の態様に記載の淡水化システムを提供する。
【００２８】
この態様によれば、導入通路の不純物の析出により、水槽に導入する液体の流れが低減することを考慮して、実環境に応じた、液体の導入により形成される撥水粒子層の凹部の深さを予測して、撥水粒子層の決壊を低減することができる。
【００２９】
本発明の第１０態様によれば、前記不純物析出情報取得部は、
前記導入通路を流れる前記液体の画像を撮像して、時刻と対応付けて、撮像した前記液体の画像を前記不純物析出情報取得部に出力するする撮像部と、
前記撮像部から出力された前記液体の画像を基に、前記液体中から前記不純物が析出しているか否かを判定する不純物判定部とを備える、
第８の態様に記載の淡水化システムを提供する。
【００３０】
本発明の第１１態様によれば、淡水化システムに用いられる液体層調整装置であって、
前記淡水化システムは、
液体が配置される水槽と、
前記水槽の下部に位置し、かつ、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する液化層とを備え、
前記水槽に前記液体を導入した導入量に対応する情報と前記水槽における前記液体の液面の高さとの関係の情報に基づいて、前記水槽に導入する前記液体の高さを決定する液体層高さ決定部と、
前記決定した液体の液面の高さに基づいて、前記水槽に導入する前記液体の導入量を調整する導入量制御部と
を備える液体層調整装置を提供する。
【００３１】
本発明の第１２態様によれば、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、
液体が配置される水槽と、
前記水槽の下部に位置し、かつ、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する液化層とを備え、
前記水槽に液体を導入した導入量に対応する情報と前記水槽における前記液体の液面の高さとの関係の情報に基づいて、前記水槽に導入する前記液体の前記液面の高さを液体層高さ制御部で決定する工程と、
前記決定した液体の前記液面の高さになるように、導入量制御部で前記水槽に導入する前記液体の導入量を調整して、前記撥水粒子層の上に液体層を配置する工程とを
含む淡水化方法を提供する。
【００３２】
この態様によれば、水槽に液体を導入した導入量に対応する情報と水槽における液体の液面の高さとの関係の情報に基づいて、水槽に導入する液体の高さを液体層高さ制御部で決定し、決定した液体の液面の高さに基づいて、導入量制御部で、水槽に導入する液体を調整するようにしている。この結果、凹部での撥水粒子層の決壊を効果的に防止することができ、淡水化処理を自動的に効率良く確実に実施することができる。
【００３３】
本発明の第１３態様によれば、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にする工程と、
前記水蒸気を前記第１の粒子層と前記第２の粒子層とを通過させたのち前記液化層に到
達させて液化することにより、前記液体から淡水を得る工程とを
含む淡水化方法を提供する。
【００３４】
以下、図面を参照して本発明における第１実施形態を詳細に説明する。
【００３５】
（用語の定義）
本明細書で「撥水性」とは、水を弾く性質を意味する。
【００３６】
（第１実施形態）
以下、図面を参照しながら、第１実施形態の淡水化装置１を説明するにあたり、最初に、淡水化装置１と基本的な機能が同じ淡水化装置１Ａを説明する。図１は、第１実施形態の淡水化装置１Ａの断面図を示している。
【００３７】
図１に示す淡水化装置１Ａは、水槽（water tank）１０２と、撥水粒子層（water-repellent particle layer）１０４と、液化層（depoliticizing layer）１０５とを備えている。水槽１０２、撥水粒子層１０４、及び液化層１０５が上から下に向かって順に位置している。
【００３８】
＜水槽１０２＞
水槽１０２は、平面的には矩形又は円形など任意の形状でよい。水槽１０２の側面は、上側側壁１０２ａで全周囲を囲まれている。
【００３９】
水槽１０２の側面と、後述する撥水粒子層１０４の側面と、後述する液化層１０５の側面及び底面とを囲むように、容器１０３を形成しても良い。
【００４０】
図１に示す容器１０３は、鉛直方向に沿って立設された下側側壁１０３ａと、下側側壁１０３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１０２ａと、下側側壁１０３と接続された底板１０３ｂとを有する。
【００４１】
容器１０３は、上部以外の面を、上側側壁１０２ａと下側側壁１０３と底板１０３ｂとで囲むように形成されている。水槽１０２の下部は、後述する撥水粒子層１０４と液化層１０５との側部を下側側壁１０３ａですべて囲こむとともに、液化層１０５の底面を底板１０３ｂで保持する。容器１０３は、液化層１０５中に淡水化された淡水４ｇを保持可能としている。
【００４２】
下側側壁１０３ａ及び上側側壁１０２ａ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１０３ａ及び上側側壁１０２ａ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。
【００４３】
水槽１０２に液体が注がれ、撥水粒子層１０４の上面でかつ水槽１０２の内部（上側側壁１０２ａの空間）に液体層４を形成する。
【００４４】
水槽１０２は、水槽１０２の内部に液体を導入する導入通路１０１ａを有していても良い。水槽１０２が導入通路１０１ａを有さない場合には、水槽１０２の上部に配置される開口から、液体が水槽１０２内に導入されている。液体は、後述するように粒子測定を可能にするため、一例として透明又は透光性を有している。
【００４５】
撥水粒子層１０４及び上側側壁１０２ａが撥水性を有するため、水槽１０２に注がれた液体は、液化層１０５に流れ落ちない。すなわち、水槽１０２に注がれた液体は、液体層４として、周囲が上側側壁１０２ａで囲まれた撥水粒子層１０４の上面上に積み重ねられて維持されている。液体層４の高さ（液体層４の液面の高さ）の例は、１５ｃｍから５０ｃｍである。液体層４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】
導入通路１０１ａを介して水槽１０２に導入する液体を調整する水門１０１を導入通路１０１ａに有していても良い（図５Ａ参照）。水門１０１は、水槽１０２と液体が溜められている外部槽６との間の液体の流量を調整する。外部槽６の例は、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。
【００４７】
水門１０１を開けることにより、外部槽６から導入通路１０１ａを介して水槽１０２に液体を導入する。水門１０１を閉めることにより、外部槽６から導入通路１０１ａを介しての水槽１０２への液体の導入を停止する。導入量制御部の一例として機能する水門制御部１０１０により、水門１０１の開閉が制御されている。
【００４８】
水門制御部１０１０は、入力部１０１１を利用してユーザ等から入力された情報に応じて、水門１０１の開閉を制御しても良い。入力部１０１１の例は、タッチパネル、キーボード、カーソル、マイクなどである。入力部１０１１に対してユーザ等により入力された情報は、水門１０１の開ける、又は、水門１０１を閉める情報である。
【００４９】
水槽１０２は、水槽１０２の液体層４を加熱するヒーターを有していても良い。例えば、ヒーターは、水槽１０２の上側側壁１０２ａに配置されている。
【００５０】
＜撥水粒子層１０４＞
撥水粒子層１０４は、水槽１０２の下部に位置されている。
【００５１】
撥水粒子層１０４は、少なくとも複数の撥水性粒子、通常は多数の撥水性粒子で構成されている。多数の撥水性粒子が密集して、撥水粒子層１０４を形成している。すなわち、１つの撥水性粒子の表面は、複数の他の撥水性粒子の表面に接している。撥水粒子層１０４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。
【００５２】
撥水粒子層１０４は、撥水性粒子で構成されているため、撥水粒子層１０４の内部に、液体の浸入を低減することができる。撥水粒子層１０４の側面は、下側側壁１０３ａで全周囲が囲まれていても良い。下側側壁１０３ａで囲まれることにより、撥水粒子層１０４の内部に、液体が浸入するのを防止することができる。
【００５３】
各撥水性粒子は、粒子と粒子表面を被覆している撥水膜とを備える。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
【化１】
0005689213.tif 000002
【００５８】
ここで、Ｑは水素又はフッ素である。
【００５９】
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。
【００６０】
ｎは２以上２０以下である。
【００６１】
撥水性粒子を製造する方法の一例が以下、説明される。
【００６２】
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。
【００６３】
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、複数の撥水性粒子を得る。
【００６４】
詳しくは、米国特許第５２７００８０号公報（特公平０７−０６３６７０号公報に対応）を参照されたい。
【００６５】
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。
【００６６】
撥水粒子層１０４は、水槽１０２及び液化層１０５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１０２では液体４ａを加熱することにより水蒸気化するため、水槽１０２は所定の温度以上（例えば、４０℃以上６０℃以下）を有する。液化層１０５は水蒸気を液化するため、液化層１０５は所定の温度以下（例えば、１５℃以下）を有する。水槽１０２の温度と液化層１０５の温度は大きく異なり、水槽１０２と液化層１０５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。
【００６７】
撥水粒子層１０４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１０４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ことができる。
【００６８】
撥水粒子層１０４の厚みの例は、１ｃｍ以上３０ｃｍ以下である。
【００６９】
撥水粒子層１０４があまりにも薄いと（厚みが１ｃｍ未満であると）、水槽１０２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１０４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１０４の隙間を通過しづらくなる。
【００７０】
＜液化層１０５＞
液化層１０５は、撥水粒子層１０４の下部に位置されている。液化層１０５は、撥水処理をしていない複数の粒子で形成しても良い。又は、液化層１０５は、下側側壁１０３ａ及び底板１０３ｂで囲われた空間としても良い。
【００７１】
液化層１０５は、下側側壁１０３ａで側部の全周囲が囲まれているとともに、底部は底板１０３ｂで覆われて、容器１０３により、淡水４ｇを保持可能としても良い。
【００７２】
撥水粒子層１０４から撥水粒子層１０４の隙間を通過して液化層１０５に到達した水蒸気は、液化層１０５で液化し、液体の水（淡水４ｇ）となる。詳細は後述する。
【００７３】
液化層１０５は、必要に応じて冷却されている。
【００７４】
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１０５の少なくとも一部が土壌１１３中に配置されることにより、液化層１０５が冷却されている。例えば、液化層１０５と撥水粒子層１０４との界面の高さを地表の高さと同じにして、液化層１０５を撥水粒子層１０４よりも低い温度にする。
【００７５】
また、液化層１０５が冷却部を有していても良い。
【００７６】
以下、前記構成の淡水化装置１Ａによる淡水化処理について説明する。
【００７７】
＜淡水化の処理＞
図２に、淡水化装置１Ａの淡水化処理の工程を示す。
【００７８】
＜ステップＳ１０１＞
まず、外部槽６から水門１０１及び導入通路１０１ａを介して水槽１０２に液体が注がれ、水槽１０２の内部の撥水粒子層１０４の上面に液体層４を形成する。液体の例は、塩水である。
【００７９】
＜ステップＳ１０２＞
次いで、水槽１０２の液体層４の液体が加熱されている。液体が一定以上の温度に加熱されることにより、液体が水蒸気となる。例えば、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。液体が塩水の場合、一定の温度の例は、５０度以上６０度以下である。
【００８０】
加熱の例として、太陽光により液体層１０５の液体が加熱されている。又は、水槽１０２が有するヒーターにより、液体層４の液体が加熱されている。又は、加熱された物体を液体層４に供給することにより、液体が加熱されるようにしてもよい。
【００８１】
＜ステップＳ１０３＞
次いで、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１０４における撥水粒子間の隙間を通り抜け、液化層１０５に到達する。撥水粒子層１０４における撥水粒子間の隙間を通り抜けた水蒸気は、液化層１０５で液化し、液体の水となる。例えば、液化層１０５において、水蒸気は冷却され、液体の水になる。
【００８２】
このようにして、淡水化装置１Ａによれば、水槽１０２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を低減した水が得られる。
【００８３】
不純物の例は、イオンである。液化層１０５で得られる液体の水の例は、淡水である。液化層１０５で得た水を「蒸留水」とも表記する。
【００８４】
＜変形例１＞
図３に、淡水化装置１Ａの変形例である淡水化装置１Ｂを含む淡水化システム２Ｂを示す。
【００８５】
なお、水槽１０２は、液体層４の液体を外部に排出する排出管１０８ａと排出弁１０８とを有していても良い。排出弁１０８を開けることにより、水槽１０２から液体層４の液体を排出する。排出弁１０８を閉めることにより、水槽１０２から液体層４の液体の排出を停止する。水門制御部１０１０により、排出弁１０８の開閉が制御されている。
【００８６】
水槽１０２と撥水粒子層１０４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１０４と液化層１０５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。
【００８７】
また、水槽１０２は、液化層１０５の蒸留水を外部に排出する蒸留水排出管１０９と、蒸留水排出弁１０９ｖとを有していても良い。蒸留水排出弁１０９ｖを開けることにより、蒸留水排出管１０９から液化層１０５の蒸留水を外部に排出し、蒸留水排出弁１０９ｖを閉めることにより、液化層１０５の蒸留水の排出を停止する。水門制御部１０１０により、蒸留水排出弁１０９ｖの開閉が制御されるようにしてもよい。
【００８８】
さらに、図３に示すように、水槽１０２は、上側側壁１０２ａの開口を覆うフタ１１０を有していてもよい。フタ１１０は、水槽１０２から上方向に逃げる水蒸気を低減できる。また、水槽１０２の開口から混入する不純物を低減できる。太陽光により海水層４を加熱する場合には、フタ７は透明であることが望ましい。
【００８９】
上述の例では、塩水から淡水を得る例を説明しているが、塩水の代わりに化学物質が溶解した排水等から蒸留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１Ａ，１Ｂは、蒸留化装置としても同様の効果を得ることができる。つまり、淡水化装置１Ａ，１Ｂは、液体に溶解している不純物を除去する。
以上が淡水化装置１Ａ，１Ｂの構造である。
次に、本発明の第１実施形態にかかる淡水化システム２としての詳細な構成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説明する。
【００９０】
（本発明に至った知見）
本発明者らは、水槽１０２に液体を導入する際に、撥水粒子が簡単に移動して撥水粒子層１０４の表面（上面）の一部が削れる場合があるという知見を見出した。図４Ａから図４Ｉに、撥水粒子層１０４の表面の一部が削れる様子の一例を拡大した図を示す。
【００９１】
＜図４Ａ＞
図４Ａは、水槽１０２内に液体４ａを導入する前の状態を示す。淡水化装置１Ａのうち、水槽１０２の一部及び撥水粒子層１０４のみを拡大した図である。以下、撥水粒子層１０４の上面が平らな平面を有し、水槽１０２の開口から水槽１０２の上側の側壁１０２ａに沿って、液体４ａを導入する例を示す。
【００９２】
＜図４Ｂ＞
図４Ｂに、水槽１０２の開口から上側側壁１０２ａに沿って、水槽１０２に液体４ａを導入している状態を示す。下向きの矢印は、液体４ａの流れを示している。水槽１０２の内部に示す点線は、水槽１０２に溜まる液体の液体層４を示す。水槽１０２に液体４ａを導入することにより、撥水粒子層１０４の上に、液体４ａが溜まり、液体層４が形成されている。また、導入された液体４ａの流れにより、撥水粒子層１０４の撥水粒子が部分的に舞い上がって液体層４内で浮遊し、撥水粒子層１０４の表面のうち液体４ａが導入された部分の表面の撥水粒子１０４０が部分的に削れられている。撥水粒子層１０４の表面のうち液体４ａが導入された部分の表面が部分的に削れ、撥水粒子層１０４の表面のうち液体４ａが導入された部分の表面に、凹部４００が部分的に形成されている。言い換えれば、撥水粒子層１０４の表面の撥水粒子１０４０が部分的に移動して無くなり、撥水粒子層１０４の表面にへこんだ部分（凹部４００）が部分的に形成されている。また、撥水粒子層１０４の液体４ａが導入された部分でかつ凹部４００が形成される部分に位置していた撥水粒子１０４０が、液体層４の内部に舞い上がって、液体層４の内部で浮いた状態となる。
【００９３】
＜図４Ｃ＞
図４Ｃに、図４Ｂの状態から水槽１０２に液体４ａをさらに大きな流量で導入されている状態を示す。図４Ｂと同様に、さらに導入された液体４ａの流れにより、撥水粒子層１０４の表面のうち液体が導入された部分（凹部４００が形成された部分）が部分的にさらに削れられる。液体４ａのさらなる導入に伴い、凹部４００の深さはさらに深くなる。また、液体層４の内部にさらに浮いた撥水粒子１０４０は、液体４ａの流れにより、液体層４内を、主として、凹部４００から遠ざかる方向などに向けて移動する。
【００９４】
＜図４Ｄ＞
図４Ｄに、液体層４の内部に浮いた撥水粒子１０４０が、撥水粒子層１０４の表面のうちの凹部４００以外の部分の表面に堆積していく様子を示す。この撥水粒子１０４０の堆積により、撥水粒子層１０４の表面のうちの凹部４００以外の部分の表面に複数個の凸部４０１が部分的に形成されている。
【００９５】
＜図４Ｅ＞
図４Ｅに、所定の高さ（耐水圧未満の高さ）を有する液体層４が形成された状態を示す。この状態では、水槽１０２への液体４ａの導入を停止している。図４Ｃ及び図４Ｄに示すように、水槽１０２に液体４ａを導入することにより、撥水粒子層１０４が部分的に削れて、撥水粒子層１０４の表面に凹部４００及び凸部４０１が形成されている。すなわち、撥水粒子層１０４の上面の高さが一定（平面）ではなく、凹凸により、高さが異なる部分が形成される結果、液体層４の高さが、部分的に異なることになる。すると、例えば、液体４ａを導入するときの水槽１０４の液体層４の高さの変化に応じて、液体４ａを導入するときの液体４ａの流れが変化する。液体４ａの流れの変化により、液体層４の内部に浮いた撥水粒子１０４０は、撥水粒子層１０４の異なる位置にそれぞれ堆積して、複数の凸部４０１が形成されることになる。
【００９６】
よって、図４Ｅに示すように、撥水粒子層１０４の表面に、少なくとも１つの凹部４００と複数の凸部４０１とが形成され得る。ただし、１つの凹部４００に限られず、水槽１０２に導入する液体４ａの流れ又は液体４ａの導入方法に応じて、複数の凹部４００が撥水粒子層１０４の表面に形成され得る。
【００９７】
＜図４Ｆ＞
図４Ｅに示すように液体層４を形成した後に、淡水化装置１Ａは、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３に示す淡水化処理が行われる。淡水化処理により、液体層４の液体が水蒸気になって、液体層４から移動するため、液体層４の高さが低くなる。そのため、水槽１０２には、再度、液体４ａが導入されている。
【００９８】
＜図４Ｇ＞
水槽１０２に液体４ａが再度導入されることにより、図４Ｃと同様に、撥水粒子層１０４の表面の粒子１０４０が部分的に削れる。水槽１０２の同じ場所から液体４ａが導入されている場合、凹部４００の深さがさらに深くなる。
【００９９】
＜図４Ｈ＞
液体層４内に浮き上がった撥水粒子１０４０が撥水粒子層１０４の表面に堆積することにより、撥水粒子層１０４の表面に凸部４０１が形成されている。既に凸部４０１を形成している部分の上に、撥水粒子１０４０が堆積する場合には、凸部４０１の高さはさらに高くなる。
【０１００】
＜図４Ｉ＞
図４Ａから図４Ｈで示すように、液体層４を形成する際に、撥水粒子層１０４の表面に、凹部４００及び複数の凸部４０１が形成されている。
【０１０１】
図４Ｉにおいて、凹部４００の下面（例えば、最もくぼんだ部分）と液体層４の上面との距離をＡで示し、凸部４０１の上面（例えば、最も突き出た部分）と液体層４の上面との距離をＢで示す。液体層４の上面（液面）を「水面」とも表記する。
【０１０２】
このように、液体層４の上面（水面）の高さが同じ場合でも、凹部４００の下面と水面との距離Ａは、凸部４０１の上面と水面との距離Ｂよりも大きくなる。撥水粒子層１０４は、水面との距離で、撥水粒子層１０４に加わる圧力が決まるため、撥水粒子層１０４の凹部４００と凸部４０１とでは、撥水粒子層１０４に加わる圧力が異なる。
【０１０３】
したがって、撥水粒子層１０４の表面に凹部４００及び凸部４０１が形成されることを考慮せずに、水槽１０２に液体を導入した場合に、撥水粒子層１０４の一部において、耐水圧を超えた液体４ａが導入されることになり、撥水粒子層１０４は液体４ａを保持することができなくなり、撥水粒子層１０４に液体が浸入する（決壊する）。撥水粒子層１０４が液体を保持することができなくなることを「決壊」とも表記する。
【０１０４】
例えば、撥水粒子層１０４が削れる前の平らな表面を基準にして、撥水粒子層１０４上に液体層４の所定の高さ（耐水圧未満の高さ）を形成した場合、凹部４００には、基準とした平らな表面に作用する圧力以上の圧力（耐水圧を超える圧力）が加わり、凹部４００で撥水粒子層１０４の決壊が起き得る。
【０１０５】
また、図４Ｆから図４Ｈに示すように、淡水化処理を行う前の液体層４と同じ厚みの液体層４を形成するように液体４ａを導入した場合でも、撥水粒子層１０４の一部が削れ、撥水粒子層１０４の削れた部分（凹部４００）に加わる圧力が所定の耐水圧を越えて大きくなり、凹部４００で撥水粒子層１０４が決壊し得る。
【０１０６】
淡水化処理を続ける毎に、液体層４の液体４ａは蒸発するため、水槽１０２に液体４ａを導入する必要がある。図４Ｆのように、淡水化処理の後に、再度、液体４ａを導入することで、凹部４００は徐々に深くなっていく。つまり、図４Ｉで示す凹部４００の下面と液体層４の上面との距離Ａは、撥水粒子層１０４の凹部４００に撥水粒子を供給して補修しない限り、大きくなり続ける。
【０１０７】
撥水粒子層１０４の耐水圧は、撥水粒子層１０４の表面と液体層４の上面との高さで決まる。よって、凹部４００が深くなることで、液体層４の高さを低く調整しなければ、撥水粒子層１０４が決壊する恐れがある。そこで、本発明者らは、淡水化処理により凹部４００が深くなることを想定して液体層４の高さの調整を行い、凹部４００での撥水粒子層１０４の決壊を効果的に防止することができる発明を創作するに至った。
【０１０８】
以下、図５Ａに示す第１実施形態の淡水化システム２は、水槽１０２と、撥水粒子層１０４と、液化層１０５と、液体層高さ制御部１０６と、水門制御部１０１０とを備える。淡水化システム２に含まれる液体層調整装置２０３は、液体層高さ制御部１０６と、水門制御部１０１０となどを備える。淡水化システム２に含まれる淡水化装置１は、水槽１０２と、撥水粒子層１０４と、液化層１０５とを備える。淡水化装置１は、先に説明した淡水化装置１Ａ，１Ｂとは基本的な機能は同じであるが、液体層４の高さ調整の見地から液体層高さ制御部１０６を備えることが異なっている。淡水化装置１Ｂ及びその淡水化システム２Ｂの構成であって、以下の淡水化装置１及びその淡水化システム２の説明で言及されていない構成については、第１実施形態の変形例として、適宜、適用可能なものである。
【０１０９】
なお、水槽１０２と、撥水粒子層１０４と、液化層１０５となどを備えるシステムを淡水化システムとも表記し、液体層調整装置２０３は、淡水化システムに用いられる液体層調整装置とも表記する。
【０１１０】
＜液体層高さ制御部１０６＞
液体層高さ制御部１０６は、水槽１０２へ液体４ａを導入したことにより生じる撥水粒子層１０４の凹部４００の深さを予測して、水槽１０２の液体層４の高さを決定する。図５Ｂに示す液体層高さ制御部１０６は、液体層高さ調整用情報データベース１０６ａと、情報取得部１０６ｂと、判定部（液体層高さ決定部）１０６ｃとで構成される。
【０１１１】
情報取得部１０６ｂは、液体層高さ調整用情報データベース１０６ａと判定部１０６ｃと有線又は無線で接続されている。また、情報取得部１０６ｂと判定部１０６ｃとは、水門制御部１０１０と有線又は無線で接続されている。
【０１１２】
液体層高さ調整用情報データベース１０６ａには、水槽１０２に導入した液体４ａの導入量に対応する情報と予め定められた液体層４の高さとの関係の情報（関係情報）が予め記憶されている。
【０１１３】
情報取得部１０６ｂは、水槽１０２に液体４ａを導入した導入量に対応する情報の一例として、水槽１０２に液体４ａを導入した導入回数の情報と予め定められた液体層４の高さとの関係の情報をデータベース１０６ａに予め記憶するとともに、導入回数の情報を水門制御部１０１０から取得して、記憶する。
【０１１４】
判定部１０６ｃは、情報取得部１０６ｂで取得した水槽１０２に導入した液体４ａの導入量に対応する情報に基づいて、データベース１０６ａの関係の情報を参照して、予め定められた液体層４の高さを決定する。例えば、判定部１０６ｃでは、水槽１０２に導入した液体４ａの量が多くなるほど、液体層４の高さを低くする。
【０１１５】
さらに、判定部１０６ｃは、判定部１０６ｃで決定した液体層４の高さに基づいて、水門１０１の開閉又は排出弁１０８の開閉を調整するように、水門制御部１０１０に開閉調整指示を出力する。
【０１１６】
なお、液体層高さ制御部１０６は、情報取得部１０６ｂと、判定部（液体層高さ決定部）１０６ｃで構成しても良い。このとき、情報取得部１０６ｂと、判定部（液体層高さ決定部）１０６ｃとは、液体層高さ調整用情報データベース１０６ａと有線又は無線で接続され、情報を送受信する。
【０１１７】
水槽１０２への液体４ａの導入を水門１０１で調整している場合には、水槽１０２に導入した液体４ａの導入量に対応する情報の一例は、水門１０１の開閉の回数である。水槽１０２に導入した液体４ａの量は、水門１０１の開閉の回数に比例する。ただし、水門１０１を開くときの開き度合い（液体４ａの流速）は一定とする。この場合、情報取得部１０６ｂは、水門制御部１０１０で水門１０１を開閉した回数の情報を水門制御部１０１０から取得して、データベース１０６ａに記憶する。判定部１０６ｃは、水門１０１の開閉回数に基づいて、データベース１０６ａを参照して、液体層４の高さを決定する。判定部１０６ｃは、水門１０１の開閉回数を多くするほど、液体層４の高さを低くする。
【０１１８】
判定部１０６ｃは、判定動作時に、データベース１０６ａに予め記憶されている水門１０１の開閉の回数と液体層４との高さとの関係の情報を取得する（一例として、後述する図６のテーブルを参照）。液体層高さ制御部１０６が有するデータベース１０６ａに記憶していても良いし、外部の記憶部から情報取得部１０６ｂで前記関係の情報を取得しても良い。液体層４との高さとは、液体４ａの水面の高さを意味する。
【０１１９】
水門１０１の開閉の回数と液体層４との高さとの関係の情報は、水門１０１の開閉の回数を変数とする式も含む。式の例は、（液体層４の高さ）＝３０ｃｍ−（水門１０１の開閉の回数）×０．５である。データベース１０６ａ又は外部記憶部は、この式を記憶する。判定部１０６ｃは、情報取得部１０６ｂから取得した水門１０１の開閉の回数を式に入力して、液体層４の高さを算出することで、液体層４の高さを決定してもよい。
【０１２０】
図６に、水門１０１の開閉の回数と液体層４との高さとの関係の情報の一例を示す。水門１０１の開閉の回数が多いほど、凹部４００は深くなると予測できる。その結果、図６の情報では、水門１０１の開閉の回数が多いほど、撥水粒子層１０４から液体層４の上面までの高さが高くなるので、液体層４の高さを低くするように関係の情報が作成されている。水門１０１の開閉の回数と液体層４との高さとの関係の情報は、凹部４００の形成速度に依存して予め決定されて、データベース１０６ａ又は外部記憶部に記憶されている。
【０１２１】
なお、水門１０１の開閉の回数に代えて、水門１０１の開ける量と、水門１０１の開けている時間とを、水槽１０２に液体４ａを導入した導入量に対応する情報の別の例として用いても良い。水門１０１の開ける量は、図示しない流量計などで測定することができ、単位時間当たりの液体４ａの導入量に対応する。水門１０１の開けている時間は、液体４ａを導入する時間に対応する。この場合は、水門１０１の開ける量と、水門１０１の開けている時間とを、情報取得部１０６ｂが図示しない流量計と水門制御部１０１０とから取得する。
【０１２２】
例えば、水門１０１を開けた場合の液体４ａの単位時間当たりの導入量が同じであり、かつ、水門１０１を開けている時間が同じ場合には、水門１０１の開閉の回数を用いて、水槽１０２に導入した液体４ａの導入量を判定部１０６ｃで推測できる。このとき、水門１０１を開くときの最大開き度合いと開閉動作速度とはそれぞれ一定とする。
【０１２３】
また、水門１０１を開けた場合の液体４ａの単位時間当たりの導入量が同じ（一定の）場合には、水門１０１の開閉の回数と、水門１０１を開けている時間とを用いて、水槽１０２に導入した液体４ａの量を判定部１０６ｃで推測できる。
【０１２４】
水門１０１の開閉の回数に変えて、液体層４を形成してからの経過時間を用いても良い。例えば、経過時間単位で、水槽１０２に一定量の液体４ａを導入する場合に有効である。
【０１２５】
図７Ａに、液体層４を形成してからの経過時間と液体層４の高さとの関係の情報の一例を示す。液体層４を形成した時刻から現在（水門制御時）までの経過時間を意味する。図７Ａに示す関係の情報の経過時間の単位は、日である。経過時間の単位の例は、分、時間、日、週、月、又は、年である。
【０１２６】
液体層高さ制御部１０６の情報取得部１０６ｂは、時間計測部１０６１から経過時間を取得する。時間計測部１０６１は、水門制御部１０１０から液体層４の形成開始時刻と現在（水門制御時）の時刻とを取得し、液体層４を形成してからの経過時間を求めて、情報取得部１０６ｂに出力する。
【０１２７】
液体層高さ制御部１０６の情報取得部１０６ｂは、液体層４を形成してからの経過時間と液体層４の高さとの関係の情報をデータベース１０６ａ又は外部記憶部から取得する。この経過時間に対応する情報と水槽１０２における液体層４の液面の高さとの関係の情報は、液体４ａを導入してからの経過時間が長いほど、液体層４の液面の高さが低いようにする。
【０１２８】
また、水門１０１の開閉の回数又は経過時間が所定の値以上になったと判定部１０６ｃで判定した場合には、凹部４００が深くなり過ぎて、撥水粒子層１０４の厚みが一定以下であると予測される。判定部１０６ｃは、水門制御部１０１０に停止指令を出力して、淡水化処理を停止しても良い。例えば、判定部１０６ｃは、排出弁１０８を開いて水槽１０２の全ての液体を排出口１０８ａから排出するように水門制御部１０１０に指示を出力する。水槽１０２の液体が排出口１０８ａから排出された後に、撥水処理層１０４を補修する。ここで、「補修」とは、撥水粒子層１０４に形成される凹部４００の深さを小さくする工程を意味する。具体的な補修としては、凹部４００に撥水粒子を補充して凹部４００の深さを小さくするか、又は、撥水粒子層１０４全体を一旦除去したのち、新たに撥水粒子層１０４を形成するなどが挙げられる。
【０１２９】
＜水門制御部１０１０＞
水門制御部１０１０は、水門１０１と排出弁１０８とをそれぞれ独立して開閉制御して、液体層４の液体の高さを調整したり、液体層４を無くしたりする。一例として、水門制御部１０１０により、水門１０１を開閉制御することにより、液体層高さ制御部１０６が決定した液体層４の高さに基づいて、水槽１０２に導入する液体４ａの量を調整する。
【０１３０】
例えば、水門制御部１０１０は、水槽１０２の液体層４の水面の高さを測定する水面高さ測定部１０６５から水面の高さの情報を取得するようにしてもよい。
【０１３１】
水面高さ測定部１０６５は公知の水位計を用いることができる。水面高さ測定部１０６５の一例は、超音波測定器１０６５ａである。図７Ｂに示すように、超音波測定器１０６５ａは、超音波送受信器１０６５ｂと、時間計測部１０６５ｃと、演算部１０６５ｄとを備える。超音波送受信器１０６５ｂは、上側側壁１０２ａに配置される。超音波送受信器１０６５ｂは、液体層４に向かって、超音波を送信する。超音波送受信器１０６５ｂは、液体層４で反射した超音波を受信する。時間計測部１０６５ｃは、超音波送受信器１０６５ｂが超音波を送信してから受信するまでの時間を計測する。演算部１０６５ｄは、予め定めた時間と距離との関係と、時間計測部１０６５ｃで計測した時間とを用いて、水面の高さを算出する。また、超音波を送受信する超音波測定器１０６５ａに代わりに、レーザーを送受信するレーザー測定器を用いても良い。
【０１３２】
水門制御部１０１０は、高さ測定部１０６５から、液体層高さ制御部１０６で決定された液体層４の高さの情報を取得するまで、水門１０１を開けて、水槽１０２に液体４ａを導入する。水門制御部１０１０は、高さ測定部１０６５で測定した水面の高さが、液体層高さ制御部１０６で決定された液体層４の高さと同じになったとき、水門１０１を閉める。
【０１３３】
＜淡水化システム２の液体層高さ調整処理＞
図８に、液体層調整装置２０３の液体層高さ調整処理のフローチャートを示す。
【０１３４】
＜ステップＳ２０１＞
まず、液体層高さ制御部１０６の情報取得部１０６ｂは、水門制御部１０１０で水門１０１を開いて、水槽１０２に液体４ａを導入した回数に対応する情報を水門制御部１０１０から取得する。上述のように、水槽１０２に液体４ａを導入した回数に対応する情報の例は、水門１０１の開閉の回数又は液体層４を形成してからの経過時間であり、水門制御部１０１０から液体層高さ制御部１０６の情報取得部１０６ｂで取得する。
【０１３５】
＜ステップＳ２０２＞
次いで、液体層高さ制御部１０６の判定部１０６ｃは、データベース１０６ａに記憶されかつ読み出された水槽１０２に液体４ａを導入した回数に対応する情報及び液体層４の高さの関係の情報と、情報取得部１０６ｂで取得した水槽１０２に液体４ａを導入した回数に対応する情報とに基づいて、液体層４の高さを決定する。具体的には、判定部１０６ｃは、情報取得部１０６ｂで取得した水槽１０２に液体４ａを導入した回数を基に、データベース１０６ａに記憶された回数と高さとの関係の情報を参照して、液体層４の高さを決定する。
【０１３６】
＜ステップＳ２０３＞
次いで、判定部１０６ｃで決定した液体層４の高さに基づいて、水門１０１の開閉又は排出弁１０８の開閉を調整するように、判定部１０６ｃから水門制御部１０１０に指示（信号）を出力する。判定部１０６ｃからの指示に従って水門制御部１０１０は、判定部１０６ｃで決定した液体層４の高さに基づいて、水門１０１の開閉を調整する。具体的には、例えば、判定部１０６ｃで、決定した液体層４の高さになるまでに水門１０１の開く時間を算出して、算出した時間の間、水門１０１を開くように水門制御部１０１０を制御する。
【０１３７】
この結果、凹部４００での撥水粒子層１０４の決壊を効果的に防止することができ、淡水化処理を自動的に効率良く確実に実施することができる。
【０１３８】
＜変形例２＞
前記第１実施形態及び変形例１では、水門制御部１０１０の制御により１つの水門１０１を開いて、１つの導入通路１０１ａを介して、水槽１０２に液体４ａを導入するように構成している。しかしながら、複数の水門１０１を開いて、複数の導入通路１０１ａを介して、水槽１０２に液体４ａを導入するように構成してもよい。このように、水槽１０２に複数の導入通路１０１ａから液体４ａが導入される場合には、液体４ａを導入する際に用いた導入通路１０１ａの数を考慮して、液体４ａを導入した回数に対応する情報と液体層４の高さとの関係の情報を定めても良い。
【０１３９】
例えば、図９Ａ及び図９Ｂに、水槽１０２に液体４ａが導入されている様子を上から見た図である。ここでは、導入通路１０１ａは３つの導入通路１０２１ａ、１０２１ｂ、１０２１ｃであり、水門１０１は３つの水門１０１−１、１０１−２、１０１−３で構成されている。
【０１４０】
図９Ａ及び図９Ｃに示す水槽１０２は、その側壁に、３つの導入通路１０２１ａ、１０２１ｂ、１０２１ｃを有する。導入通路１０２１ａ、１０２１ｂ、１０２１ｃは、それぞれ水門制御部１０１０で開閉制御される３つの水門１０１−１、１０１−２、１０１−３とそれぞれ接続されている。水門１０１−１、１０１−２、１０１−３は、それぞれ、外部槽６と接続されている。水門制御部１０１０で水門１０１−１、１０１−２、１０１−３をそれぞれ開けることにより、外部槽６の液体４ａを水槽１０２に導入する。水門１０１−１、１０１−２、１０１−３をそれぞれ閉めることにより、外部槽６の液体４ａを水槽１０２に導入するのを停止する。
【０１４１】
図９Ａは、３つの導入通路１０２１ａ、１０２１ｂ、１０２１ｃから水槽１０２に液体４ａが同時に導入されている状態を示す。図９Ｂは、図９Ａの上記様子において、１つの導入通路からの液体４ａの流れについての上から見た拡大図である。図９Ｃは、３つの導入通路１０２１ａ、１０２１ｂ、１０２１ｃのうちの両端の２つの導入通路１０２１ａ及び１０２１ｃから水槽１０２に液体４ａが同時に導入されている状態を示す。図９Ａ及び図９Ｃにおいて、斜線領域Ａの部分は、３つの導入通路１０２１ａ、１０２１ｂ、１０２１ｃ又は２つの導入通路１０２１ａ、１０２１ｃから水槽１０２にそれぞれ導入された液体４ａの流れを示している。
【０１４２】
導入通路１０２１ａ、１０２１ｂ、１０２１ｃから導入された液体４ａは、例えば扇状（例えば逆台形形状）に広がるように流れを形成して、水槽１０２に溜まる。液体の流れを形成する所定の領域（図９Ａに示す領域）は、例えば、導入通路の開口を中心とした扇形（例えば逆台形形状）の領域である。
【０１４３】
導入された液体４ａの流れが広がることにより、複数の導入通路から導入された液体の流れが重なる領域が存在する場合がある。図９Ａに示す斜線領域Ｂの部分は、３つの導入通路１０２１ａ、１０２１ｂ、１０２１ｃのうちいずれか隣接する２つの導入通路１０２１ａ及び１０２１ｂ、又は、１０２１ｂ及び１０２１ｃから水槽１０２に導入された液体４ａの流れが互いに重なる重複部分を示す。この斜線領域Ｂ（以下、重複領域Ｂとも表記する。）では、重複領域Ｂ以外の領域と比較して、液体４ａの導入量が多くなり、凹部４００が部分的に深く形成されると想定される。
【０１４４】
斜線領域Ｂが存在するか否かは、それぞれの導入通路から導入された液体４ａの流れを形成する所定の領域（図９Ａに示す斜線領域Ａ）が重なるか否かにより決まる。
【０１４５】
図９Ｂに、図９Ａの導入通路１０２１ａ（導入通路１０２１ｂ及び１０２１ｃも同様）から導入された液体の流れを示す斜線領域Ａの拡大した状態を示す。液体４ａの流れを示す斜線領域Ａは、導入通路１０２１ａから液体４ａが導入される方向（導入通路１０２１ａの開口の方向）（例えば、図９Ｂの上下方向の上向き方向）に形成される斜線領域Ｄと、液体４ａが導入される方向から右方向にはみ出した斜線領域Ｃと、液体４ａが導入される方向から左方向にはみ出した斜線領域Ｅとを有する。図９Ｂにおいて、導入通路１０２１ａから液体４ａが導入される方向（例えば、図９Ｂの上下方向の上向き方向）と垂直な方向（例えば、図９Ｂの左右方向）において、斜線領域Ｃの最大の長さはＬ２であり、斜線領域Ｄの最大長さはＬ３であり、斜線領域Ｅの最大の長さはＬ４であり、斜線領域Ａ（斜線領域Ｃ、Ｄ、及びＥ）の最大の長さはＬ５である。
【０１４６】
斜線領域Ｃ及びＤの面積は単位時間当たりの液体４ａの導入量などに依存する。図９Ｂに示す斜線領域Ｃ及びＥは左右対称であるが、導入通路１０２１ａ及び導入通路１０２１ｂの位置関係又は導入通路１０２１ａの開口の方向に依存して非対称になる場合もある。
【０１４７】
隣り合う導入通路からそれぞれ導入された液体４ａによる斜線領域ＣとＥとが重なり合うことで、図９Ａに示す斜線領域Ｂが形成される。つまり、導入通路１０２１ａから液体４ａが導入される方向（導入通路１０２１ａの開口の方向）（例えば、図９Ａの上下方向の上向き方向）からはみ出した領域Ｅの垂直方向の最大の長さＬ４と導入通路１０２１ｂから液体４ａが導入される方向からはみ出した領域Ｃの垂直方向の最大の長さＬ２との合計が、隣り合う導入通路間の長さよりも大きい場合には、斜線領域Ｂが形成される。
【０１４８】
例えば、図９Ａにおいて、導入通路１０２１ａから液体４ａが導入される方向と垂直な方向（例えば、図９Ａの左右方向）における斜線領域Ａの左側にはみ出した領域Ｅの最大長さ（例えば、図９Ｂの長さＬ４）と、導入通路１０２１ｂから液体４ａが導入される方向と垂直な方向における斜線領域Ａの右側にはみ出した領域Ｃの最大長さ（例えば、図９Ｂの長さＬ２）とを加算した距離が、導入通路１０２１ａの開口と導入通路１０２１ｂの開口との距離Ｌ１より小さい場合には、斜線領域Ｂが形成される。
【０１４９】
より具体的には、図９Ｃに示すように、いずれかの導入通路から導入された液体４ａにより、同じ面積の逆台形形状の斜線領域Ａが形成される場合、以下のようにしても良い。図９Ｃにおいて、導入通路１０２１ａ及び１０２１ｃから導入される液体４ａの単位時間当たりの導入量が同じであり、導入通路１０２１ａ及び１０２１ｃのそれぞれから導入された液体４ａは、同じ面積の逆台形形状の斜線領域Ａが形成される。
【０１５０】
図９Ｃの右端の導入通路１０２１ａの開口の中央の導入通路１０２１ｂ側の端部と、左端の導入通路１０２１ｃの開口の中央の導入通路１０２１ｂ側の端部との間の間隔を、隣接導入通路間の距離Ｌ１とする。また、右端の導入通路１０２１ａの開口の中央の導入通路１０２１ｂ側の端部と、右端の導入通路１０２１ａから流出した液体４ａの斜線領域Ａの逆台形形状の上底（図９Ｃでは下辺）の端から、上向きに引き出した引き出し線と逆台形形状の下底（図９Ｃでは上辺）とが交差して直角三角形Ｔ１が形成される。この直角三角形の底辺側の距離Ｌ２は、右端の導入通路１０２１ａの開口から隣の中央側の導入通路１０２１ｂの開口に向けてはみ出した液体４ａの流出領域Ａの最大幅Ｌ２と考えられる。よって、この最大幅Ｌ２が、隣接開口間の距離Ｌ１の２分の１の値より大きければ、重複した斜線領域Ｂが形成される（図９Ａ参照）。逆に、最大幅Ｌ２が、隣接開口間の距離Ｌ１の２分の１の値より小さければ、重複した斜線領域Ｂは形成されない（図９Ｃ参照）。
【０１５１】
つまり、液体４ａを導入する複数の導入通路の間の距離Ｌ１が所定距離以下である場合、それぞれの導入通路から導入される液体４ａにより、重なる部分が発生する。液体４ａを導入する複数の導入通路の間の距離Ｌ１が所定距離より大きい場合、それぞれの導入通路から導入される液体４ａにより、重なる部分が発生しない。所定の距離は、液体の導入量、又は、導入通路の開口の向きに依存して決定できる。
【０１５２】
斜線領域Ｂの流れを受ける撥水粒子層１０４は、２つの導入通路１０２１ａ及び導入通路１０２１ｂ、又は、２つの導入通路１０２１ｂ及び導入通路１０２１ｃからの液体４ａの流れにより、撥水粒子層１０４の凹部４００がより深く形成されている。一方、斜線領域Ａの流れを受ける撥水粒子層１０４は、導入通路１０２１ａ、１０２１ｂ、１０２１ｃのいずれか一つの導入通路からの液体４ａの流れにより、撥水粒子層１０４の凹部４００が形成されている。
【０１５３】
よって、水槽１０２に同様の量の液体４ａを導入した場合、縦のハッチング領域Ｂの液体４ａの流れを受ける撥水粒子層１０４に形成される凹部４００の深さは、横のハッチング領域Ａの液体４ａの流れを受ける撥水粒子層１０４に形成される凹部４００の深さより大きくなる。
【０１５４】
したがって、水槽１０２に液体４ａを導入する際に用いる複数の導入通路の間の距離によって、水槽１０２に導入した液体４ａの導入量に対応する情報と液体層４の高さとの関係の情報を判定部１０６ｃで変更しても良い。例えば、判定部１０６ｃにより、隣接する導入通路の間の距離Ｌ１が所定距離以下の場合の液体層４の高さを、隣接する導入通路の間の距離Ｌ１が所定距離より大きい場合の液体層４の高さをより大きくする。
【０１５５】
所定の距離は、導入通路の底面と水面との高さ、又は、液体４ａの単位時間当たりの導入量などに依存する。所定の距離の例は、１ｍである。
【０１５６】
図１０Ａに、水槽１０２に液体４ａを導入する際に用いる複数の導入通路の間の距離Ｌ１により、液体層４の高さの関係の情報を変更する前後の例を示す。変更後の水門１０１の開閉回数と液体層４の高さとの関係の情報（図１０Ａの右側の表参照）は、変更前の液体層４の高さの関係の情報（図１０Ａの右側及び左側の表参照）と比較して、液体層４の高さが大きくなっている。
【０１５７】
一例として、変更前における水門１０１の開閉の回数が１回の場合の液体層４の高さは、開閉の回数が０回の場合の液体層４の高さと比較して、０．５ｃｍ小さい。一方、変更後の水門１０１の開閉の回数が１回の場合の液体層４の高さは、開閉の回数が０回の場合の液体層４の高さと比較して、０．２ｃｍ小さい。つまり、変更後の関係の情報において、水門１０１の開閉回数が増える毎の液体層４の高さの変化は、変更前の関係の情報における液体層４の高さの変化より小さい。つまり、液体層４の高さの変化（液体層４の高さを低減する量）を小さくすることで、液体層４の高さを大きく変更する。
【０１５８】
複数の導入通路からの水の流れを受ける部分（重複領域Ｂ）が存在する場合には、基準となる液体層４の高さに対して、決壊防止のための安全係数として予め定めた値を加えて、液体層４の高さとしても良い。
【０１５９】
又は、データベース１０６ａ又は外部記憶部が、複数の導入通路からの水の流れを受ける部分（重複領域Ｂ）が存在する場合の水槽１０２に液体４ａを導入した導入量に対応する情報と水槽１０２における液体４ａの液面の高さとの関係の情報と、複数の導入通路からの水の流れを受ける部分（重複領域Ｂ）が存在しない場合の水槽１０２に液体４ａを導入した導入量に対応する情報と水槽１０２における液体４ａの液面の高さとの関係の情報との両方を記憶していても良い。
【０１６０】
液体層高さ制御部１０６の情報取得部１０６ｂは、水門１０１−１、水門１０１−２、及び水門１０１−３のそれぞれの開閉の情報を水門制御部１０１０から取得する。水門１０１が開けられている複数の導入通路の間の距離Ｌ１が所定の距離以下の場合には、判定部１０６ｃは、複数の導入通路からの水の流れを受ける部分が存在する場合の水槽１０２に液体４ａを導入した導入量に対応する情報と水槽１０２における液体４ａの液面の高さとの関係の情報を用いて、液体層４の高さを決定する。水門１０１が開けられている複数の導入通路の間の距離Ｌ１が所定の距離より大きい場合には、判定部１０６ｃは、複数の導入通路からの水の流れを受ける部分が存在しない場合の水槽１０２に液体４ａを導入した導入量に対応する情報と水槽１０２における液体４ａの液面の高さとの関係の情報を用いて、液体層４の高さを決定する。
【０１６１】
また、気温が高いなど水槽１０２の液体４ａの蒸発量が多い場合、ユーザ等が入力部１０１１から水門制御部１０１０に対して、単位時間当たりの液体４ａの導入量を多くするように指示することができる。例えば、複数の導入通路を用いて、水槽１０２に液体４ａを導入する。より具体的には、図９Ａに示すように、３つの導入通路１０２１ａ、１０２１ｂ、１０２１ｃを用いて、液体４ａを水槽１０２に導入する。
【０１６２】
また、水槽１０２に導入する液体４ａの温度が、液体層４の液体４ａの温度よりも低い温度を有する場合には、多量の液体４ａを導入することで、液体層４の温度が低下することになる。そこで、例えば、できる限り、液体層４の温度を下げないように、単位時間当たりの液体４ａの導入量を少なくするように指示する。このとき、ユーザ等が入力部１０１１から水門制御部１０１０に対して、できる限り少ない数の導入通路１０２１を用いて、水槽１０２に液体４ａを導入する。より具体的には、図９Ｃに示すように、中央の導入通路１０２１ｂを用いず、両端部の２つの導入通路１０２１ａ及び１０２１ｃを用いて、液体４ａを水槽１０２に導入する。
【０１６３】
又は、使用する導入通路の数が多くなるほど、撥水粒子層１０４に与えられる液体４ａの流れによる力が分散するため、凹部４００の数が多くなり、かつ、各凹部４００の深さが小さくなる。よって、例えば、判定部１０６ｃで、液体４ａの導入に用いられた導入通路の数が多いほど、液体層４の高さを高くするようにしても良い。より具体的には、図６に示す、水槽１０２に導入した液体４ａの導入量に対応する情報と液体層４の高さとの関係の情報を基準として、判定部１０６ｃで、導入通路の数が多いほど、液体層４の高さを小さくする。また、複数の導入通路の間の距離Ｌ１が所定値以下の場合には、複数の導入通路の間の距離Ｌ１が所定値より大きい場合と比べて、判定部１０６ｃで、液体層４の高さを小さくする。
【０１６４】
第１実施形態によれば、水槽１０２に液体４ａを導入した導入量に対応する情報と水槽１０２における液体４ａの水面の高さとの関係の情報に基づいて、水槽１０２に導入する液体４ａの高さを液体層高さ制御部１０６で決定し、決定した液体４ａの水面の高さに基づいて、水門制御部１０１０で、水槽１０２に導入する液体４ａを調整するようにしている。この結果、凹部４００での撥水粒子層１０４の決壊を効果的に防止することができ、淡水化処理を自動的に効率良く確実に実施することができる。
【０１６５】
（第２実施形態）
淡水化処理を継続して行うことにより、水槽１０２の液体に溶解する不純物の濃度が上昇して、撥水粒子層１０４に不純物が析出する可能性がある。例えば、液体層４の液体の一部が水蒸気になり、液体層４に溶解する不純物の濃度が上昇して、撥水粒子層１０４の表面に不純物が析出して堆積する。すなわち、液体層４の不純物濃度が飽和濃度を超えることで、不純物２０００が析出する。
【０１６６】
図１０Ｂに、撥水粒子層１０４に不純物２０００が析出する様子を示す。不純物２０００は、撥水粒子層１０４の表面に堆積する。この場合、撥水粒子層１０４の表面のうち、凸部４０１の傾斜面及び凹部４００の傾斜面などにも、不純物２０００が析出して堆積する。このうち、凸部４０１の傾斜面に堆積した不純物２０００は、凸部４０１の傾斜面から凹部４００の傾斜面に重力により移動すると考えられるため、凸部４０１の表面よりも凹部４００の表面に、相対的に多くの不純物２０００が位置すると考えられる。
【０１６７】
図１０Ｃに、撥水粒子層１０４に不純物２０００が析出している状態で、水槽１０２に液体４ａを導入する様子を示す。水槽１０２に導入した液体４ａの流れにより、凹部４００の撥水粒子１０４０と同様に、凹部４００に溜まった不純物２０００も液体層４内で移動する。
【０１６８】
図１０Ｄに、撥水粒子層１０４に不純物２０００が析出していない状態で、水槽１０２に液体４ａを導入する様子を示す。図１０Ｃに示す状態における、水槽１０２の液体中に浮いている撥水粒子１０４０の量は、図１０Ｄに示す状態における撥水粒子１０４０の量より少ない。
【０１６９】
図１０Ｃに示す状態おいて、不純物２０００は、撥水粒子層１０４の上に析出するため、液体の流れにより、凹部４００に溜まった不純物２０００が液体層４内で移動した後に、凹部４００の撥水粒子１０４０が液体層４内で移動する。つまり、液体の流れによる力は、凹部４００の不純物２０００を移動するためにも使われるため、不純物２０００が析出していない場合と比べて、凹部４００の撥水粒子１０４０が移動する量は少なくなる。
【０１７０】
よって、第２実施形態の淡水化システム３は、不純物２０００が析出しているか否かの情報を、後述する不純物析出情報取得部２３２から取得して用いることにより、不純物析出の有無の情報を考慮して、水槽１０２の液体層４の高さを判定部１０６ｃで決定する。例えば、不純物析出情報取得部２０６３から不純物２０００が析出しているとの情報を取得したとき、水槽１０２の液体層４の高さを、不純物２０００が析出していない状態であるときの液体層４の高さよりも高く調整する。
【０１７１】
図１１Ａ及び図１１Ｂに、第２実施形態の淡水化システム３を示す。図１１Ａに示す淡水化システム３は、水槽１０２と、撥水粒子層１０４と、液化層１０５と、液体層調整装置２３１とを備える。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、淡水化システム３に含まれる液体層調整装置２３１は、液体層高さ制御部２０６と、水門制御部１０１０と、不純物判定部２０６３と、濃度測定部２０６１又は撮像部２０６２となどを備える。
【０１７２】
液体層高さ制御部２０６は、液体層高さ制御部１０６と同じ構成を備えており、液体層高さ調整用情報データベース２０６ａと、情報取得部２０６ｂと、判定部（液体層高さ決定部）２０６ｃとで構成される。情報取得部２０６ｂは、液体層高さ調整用情報データベース２０６ａと判定部２０６ｃと有線又は無線で接続されている。また、情報取得部２０６ｂと判定部２０６ｃとは、水門制御部１０１０と有線又は無線で接続されている。液体層高さ制御部２０６は、液体層高さ制御部１０６とは、判定時の基準となる情報と判定内容とのみが異なる。
【０１７３】
不純物判定部２０６３は、濃度測定部２０６１又は撮像部２０６２と有線又は無線で接続されている。濃度測定部２０６１又は撮像部２０６２と、不純物判定部２０６３とで、不純物析出情報取得部２３２の一例を構成している。
【０１７４】
なお、液体層調整装置２３１は、淡水化システム３に用いられる液体層調整システムとも表記する。
【０１７５】
＜濃度測定部２０６１＞
濃度測定部２０６１は、液体層４の液体中の不純物２０００の濃度を測定する。濃度測定部２０６１は、時刻を計測する時刻計測部２３３から時刻を取得し、時刻と対応付けて、測定した不純物２０００の濃度を不純物判定部２０６３に送信しても良い。
【０１７６】
濃度測定部２０６１は、水槽１０２の内部であり、かつ、液体層４の内部に配置されている。図１２Ａに、濃度測定部２０６１が液体層４中に配置されている例を示す。液体層４の液体のうち撥水粒子層１０４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、例えば、撥水粒子層１０４に近い位置に濃度測定部２０６１を配置する。より具体的には、濃度測定部２０６１は、撥水粒子層１０４に接して配置されている。
【０１７７】
＜撮像部２０６２＞
撮像部２０６２は、撥水粒子層１０４の表面の画像を撮像する。撮像部２０６２は、時刻を計測する時刻計測部２３３から時刻を取得し、時刻と対応付けて、撮像した画像を不純物判定部２０６３に送信しても良い。
【０１７８】
撮像部２０６２は、撥水粒子層１０４の表面の画像を撮像するように、配置されている。より具体的には、図１２Ｂに示すように、液体層４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２０６２は、液体層４の内部に配置されている。
【０１７９】
＜不純物判定部２０６３＞
不純物判定部２０６３は、撥水粒子層１０４上に、液体に溶解していた不純物２０００が析出しているか否かを判定する。
【０１８０】
不純物判定部２０６３は、濃度測定部２０６１が測定した不純物２０００の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２０００が析出していると不純物判定部２０６３で判定する。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２０００が析出していないと不純物判定部２０６３で判定する。所定の濃度範囲は、飽和濃度以下でかつ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％低い濃度以上でかつ飽和濃度以下である。
【０１８１】
また、不純物判定部２０６３は、予め定めた時間以上の間、液体層４の濃度が所定の濃度範囲に含まれる場合には、不純物２０００が析出していると不純物判定部２０６３で判定しても良い。不純物２０００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２０００の析出量を不純物判定部２０６３で判定しても良い。
【０１８２】
不純物判定部２０６３は、基準記憶部２０６３ａに記録されている所定の濃度範囲を取得する。液不純物判定部２０６３自体が基準記憶部２０６３ａを有していても良いし（理解しやすくするため、図１１Ａでは不純物判定部２０６３の外側に図示している。）、又は、外部の基準記憶部から所定の濃度範囲を取得しても良い。基準記憶部２０６３ａは、所定の濃度範囲に加えて、予め定めた時間を記憶しても良い。
【０１８３】
不純物判定部２０６３は、撮像部２０６２が撮像した画像に基づいて、不純物２０００が含まれるか否かを判定する。液体に予め溶解している不純物２０００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２０００が含まれるか否かを不純物判定部２０６３で判定する。不純物２０００と撥水粒子の色が同じ場合には、輝度の情報を不純物判定部２０６３で用いても良い。
【０１８４】
なお、撮像した画像中の不純物２０００の量に基づいて、不純物２０００の析出量を不純物判定部２０６３で判定しても良い。撮像した画像中の不純物２０００の量とは、画像中を不純物２０００が占める割合、又は不純物２０００の面積である。
【０１８５】
不純物判定部２０６３は、基準記憶部２０６３ａに記録されている所定の不純物２０００の色又は輝度を取得する。不純物判定部２０６３が基準記憶部２０６３ａを有していても良いし（理解しやすくするため、図１１Ａでは不純物判定部２０６３の外側に図示している。）、又は、外部の基準記憶部から所定の画像中の不純物２０００の色又は輝度を取得しても良い。基準記憶部２０６３ａは、所定の不純物２０００の色又は輝度に加えて、予め定めた不純物２０００が占める割合、又は不純物２０００の面積を記憶しても良い。
【０１８６】
＜液体層高さ制御部２０６＞
液体層高さ制御部２０６は、撥水粒子層１０４上に、液体に溶解していた不純物２０００が析出しているか否かの情報を不純物判定部２０６３から取得して、取得した不純物析出有無情報に基づいて、水槽１０２へ液体４ａを導入したことにより生じる撥水粒子層１０４の凹部４００の深さを予測して、水槽１０２の液体層４の高さを決定する。
【０１８７】
例えば、液体の濃度を測定する濃度測定部２０６１から濃度情報を取得して不純物判定部２０６３で不純物有無判定したのち、その情報を液体層高さ制御部２０６で取得しても良い。濃度測定部２０６１で測定した濃度が、一定期間以上の飽和濃度となった場合、不純物２０００が析出していると不純物判定部２０６３で判定する。又は、撥水粒子層１０４の表面の画像を撮像部２０６２で撮像して、撮像した画像を基に不純物判定部２０６３で不純物の有無を判定する。
【０１８８】
例えば、不純物２０００の情報として、析出した不純物２０００の大きさ又は形を不純物判定部２０６３で予め記憶しておく。撮像した画像を不純物判定部２０６３で分析し、不純物２０００が析出しているか否かの情報を不純物判定部２０６３で取得する。また、撥水粒子層１０４を形成する粒子の形状として形状を不純物判定部２０６３で予め記憶し、その形状以外の塊を検出した場合に、不純物２０００が析出していると不純物判定部２０６３で判断しても良い。撮像部２０６２で撮像した画像中において析出している不純物２０００の数又は面積から不純物２０００の量を不純物判定部２０６３で求めてもよい。
【０１８９】
液体層高さ制御部２０６の判定部２０６ｃは、不純物判定部２０６３での不純物２０００が析出しているか否かの判定情報を用いて、水槽１０２に液体を導入した回数に対応する情報及び液体層４の液体の高さの関係の情報を変更して、液体層４の高さを決定する。例えば、不純物２０００が析出していると不純物判定部２０６３で判定した場合、不純物２０００が析出していないときよりも、液体の高さを高くするように液体層高さ制御部２０６で水門制御部１０１０を制御する。これは、撥水粒子層１０４上に不純物２０００が多く析出すると、撥水粒子の移動量が低下して水槽１０２に液体４ａが導入されて形成される凹部４００の深さが、撥水粒子層１０４上に不純物２０００が析出されていないときに水槽１０２に液体４ａが導入されて形成される凹部４００の深さよりも浅くなる。このため、液体の高さを高くすることができる。また、不純物２０００が析出していないと不純物判定部２０６３で判定した場合、液体層高さ制御部２０６の判定部２０６ｃは液体の高さを変更しない。不純物２０００が析出しているか否かの判定情報は、２値の情報だけでなく、不純物２０００が析出していると不純物判定部２０６３で判定した場合には、不純物２０００の析出量に応じて、液体層４の高さを液体層高さ制御部２０６の判定部２０６ｃで決定してもよい。
【０１９０】
＜液体層高さ調整処理＞
図１３に、淡水化システム３の液体層調整装置２３１の液体層高さ調整処理のフローチャートを示す。
【０１９１】
＜ステップＳ２０１＞
まず、液体層高さ制御部２０６の情報取得部２０６ｂは、水門制御部１０１０で水門１０１を開いて、水槽１０２に液体４ａを導入した回数に対応する情報を水門制御部１０１０から取得する。上述のように、水槽１０２に液体４ａを導入した回数に対応する情報の例は、水門１０１の開閉の回数又は液体層４を形成してからの経過時間であり、水門制御部１０１０から液体層高さ制御部２０６の情報取得部２０６ｂで取得する。
【０１９２】
＜ステップＳ３０１＞
次いで、液体層高さ制御部２０６の判定部２０６ｃは、不純物２０００が析出しているか否かの情報を不純物析出情報取得部２３２から取得し、取得した情報を用いて、必要に応じて、データベース２０６ａ又は外部記憶部に記憶されかつ判定部２０６ｃに読み出された水槽１０２に液体を導入した回数に対応する情報及び液体層４の高さの関係の情報を変更する。例えば、液体層４に不純物２０００が析出していないとの情報を不純物析出情報取得部２３２から取得した場合には、液体層高さ制御部２０６の判定部２０６ｃは、関係の情報を変更しない。一方、液体層４に不純物２０００が析出したとの情報を不純物析出情報取得部２３２から取得した場合には、前記したように、液体層高さ制御部２０６の判定部２０６ｃは、関係の情報を変更する。
【０１９３】
＜ステップＳ２０２＞
次いで、液体層高さ制御部２０６の判定部２０６ｃは、ステップＳ３０１で変更した又は必要がなく変更しなかった水槽１０２に液体を導入した回数に対応する情報及び液体層４の高さの関係の情報と、取得した水槽１０２に液体を導入した回数に対応する情報とに基づいて、液体層４の高さを決定する。具体的には、ステップＳ３０１で変更した場合は、判定部２０６ｃは、情報取得部２０６ｂで取得した水槽１０２に液体４ａを導入した回数を基に、ステップＳ３０１で変更した回数と高さとの関係の情報を参照して、液体層４の高さを決定する。ステップＳ３０１で変更しなかった場合は、判定部２０６ｃは、情報取得部２０６ｂで取得した水槽１０２に液体４ａを導入した回数を基に、データベース２０６ａ又は外部記憶部に記憶された回数と高さとの関係の情報を参照して、液体層４の高さを決定する。
【０１９４】
＜ステップＳ２０３＞
次いで、判定部２０６ｃで決定した液体層４の高さに基づいて、水門１０１の開閉又は排出弁１０８の開閉を調整するように、判定部２０６ｃから水門制御部１０１０に指示を出力する。判定部２０６ｃからの指示に従って水門制御部１０１０は、判定部２０６ｃで決定した液体層４の高さに基づいて、水門１０１の開閉を調整する。具体的には、例えば、判定部２０６ｃにより、判定部２０６ｃで決定した液体層４の高さになるまでに水門１０１の開く時間を算出して、算出した時間の間、水門１０１を開くように水門制御部１０１０を制御する。
【０１９５】
この結果、凹部４００での撥水粒子層１０４の決壊を効果的に防止することができ、淡水化処理を自動的に効率良く確実に実施することができる。
【０１９６】
第２実施形態によれば、不純物析出情報取得部２３２から液体層４に不純物２０００が析出しているとの情報を取得したとき、取得した不純物析出有無情報を考慮して、水槽１０２に液体４ａを導入した導入量に対応する情報と水槽１０２における液体４ａの水面の高さとの関係の情報に基づいて、水槽１０２に導入する液体４ａの高さを液体層高さ制御部２０６の判定部２０６ｃで決定し、決定した液体４ａの水面の高さに基づいて、水門制御部１０１０で、水槽１０２に導入する液体４ａを調整するようにしている。この結果、凹部４００での撥水粒子層１０４の決壊を効果的に防止することができ、淡水化処理を自動的により効率良くかつより確実に実施することができる。
【０１９７】
（第３実施形態）
水槽１０２を液体４ａが流れている間に、液体４ａの一部が加熱され、水蒸気になる可能性がある。液体４ａは、一時的に飽和濃度を超え、導入通路１０１ａで不純物２０００が析出する。水槽１０２に液体４ａを導入する導入通路１０１ａに析出した不純物２０００により、液体４ａの流れが変わり、水槽１０２に導入される液体４ａの流れも変化する。具体的には、例えば、導入通路１０１ａに不純物２０００が多く析出すると、導入通路１０１ａを流れる液体４ａが少なくなる。
【０１９８】
そこで、第３実施形態の淡水化システム７は、導入通路１０１ａに不純物２０００が析出しているか否かの情報を導入通路用不純物析出情報取得部３３２で取得し、取得した情報を用いて、判定部１０６ｃで液体層４の高さを決定する。例えば、導入通路用不純物析出情報取得部３３２から不純物２０００が析出しているとの情報を取得したとき、水槽１０２の液体層４の高さを、不純物２０００が析出していない状態であるときの液体層４の高さよりも高く調整する。
【０１９９】
図１４Ａ及び図１４Ｂに、第３実施形態の淡水化システム７を示す。淡水化システム７は、水槽１０２と、撥水粒子層１０４と、液化層１０５と、液体層調整装置２４１とを備える。淡水化システム７に含まれる液体層調整装置２４１は、液体層高さ制御部３０６と、水門制御部１０１０と、不純物判定部３０６３と、濃度測定部３０６１又は撮像部３０６２となどを備える。
【０２００】
液体層高さ制御部３０６は、液体層高さ制御部１０６と同じ構成を備えており、液体層高さ調整用情報データベース３０６ａと、情報取得部３０６ｂと、判定部（液体層高さ決定部）３０６ｃとで構成され、情報取得部３０６ｂは、液体層高さ調整用情報データベース３０６ａと判定部３０６ｃとに接続されている。また、情報取得部３０６ｂと判定部３０６ｃとは、水門制御部１０１０に接続されている。液体層高さ制御部３０６は、液体層高さ制御部１０６とは、判定時の基準となる情報と判定内容とのみが異なる。
【０２０１】
不純物判定部３０６３は、濃度測定部３０６１又は撮像部３０６２と有線又は無線で接続されている。濃度測定部３０６１又は撮像部３０６２と、不純物判定部３０６３とで、不純物析出情報取得部３３２の一例を構成している。
【０２０２】
なお、液体層調整装置２４１は、淡水化システム７に用いられる液体層調整システムとも表記する。
【０２０３】
＜濃度測定部３０６１＞
濃度測定部３０６１は、導入通路１０１ａを流れる液体４ａの不純物２０００の濃度を測定する。濃度測定部３０６１は、時刻を計測する時刻計測部２３３から時刻を取得し、時刻と対応付けて、測定した不純物２０００の濃度を不純物判定部３０６３に送信しても良い。
【０２０４】
図１４Ａに示すように、濃度測定部３０６１は、導入通路１０１ａに配置されている。一例として、濃度測定部３０６１は、導入通路１０１ａのうち水槽１０２に導入する部分又はその近傍に配置されている。
【０２０５】
＜撮像部３０６２＞
撮像部３０６２は、導入通路１０１ａを流れる液体４ａの画像を撮像する。撮像部３０６２は、時刻を計測する時刻計測部２３３から時刻を取得し、時刻と対応付けて、撮像した画像を不純物判定部３０６３に送信しても良い。
【０２０６】
図１４Ａに示すように、撮像部３０６２は、導入通路１０１ａ沿いに導入通路１０１ａの液体４ａの流れの画像を撮像するように、導入通路１０１ａに配置されている。例えば、撮像部３０６２は、導入通路１０１ａの水門１０１に近い部分から水槽１０２側に向けて導入通路１０１ａ沿いに配置されて、水門１０１側から水槽１０２側に向けて導入通路１０１ａを流れる液体４ａの状態の画像を撮像できるようにしている。一例として、導入通路１０１ａを形成する部材の色は、液体の色及び不純物２０００の色とは異なる色として、画像撮像時に不純物２０００を検出しやすくする。
【０２０７】
＜不純物判定部３０６３＞
不純物判定部３０６３は、導入通路１０１ａに、液体４ａに溶解していた不純物２０００が析出しているか否かを判定する。
【０２０８】
不純物判定部３０６３は、濃度測定部３０６１が測定した不純物２０００の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２０００が析出していると不純物判定部３０６３で判定する。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２０００が析出していないと不純物判定部３０６３で判定する。所定の濃度範囲は、飽和濃度以下でかつ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％低い濃度以上でかつ飽和濃度以下である。
【０２０９】
また、不純物判定部３０６３は、予め定めた時間以上の間、液体層４の濃度が所定の濃度範囲に含まれる場合には、不純物２０００が析出していると不純物判定部３０６３で判定しても良い。不純物２０００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、不純物の析出量を不純物判定部３０６３で判定しても良い。
【０２１０】
不純物判定部３０６３は、基準記憶部３０６３ａに記録されている所定の濃度範囲を取得する。液不純物判定部３０６３自体が基準記憶部３０６３ａを有していても良いし（理解しやすくするため、図１４Ａでは不純物判定部３０６３の外側に図示している。）、又は、外部の基準記憶部から所定の濃度範囲を取得しても良い。基準記憶部３０６３ａは、所定の濃度範囲に加えて、予め定めた時間を記憶しても良い。
【０２１１】
代わりに、不純物判定部３０６３は、撮像部３０６２が撮像した画像に基づいて、不純物２０００が含まれるか否かを判定する。液体４ａに予め溶解している不純物２０００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２０００が含まれるか否かを不純物判定部３０６３で判定する。不純物２０００と撥水粒子の色が同じ場合には、輝度の情報を不純物判定部３０６３で用いても良い。
【０２１２】
なお、撮像した画像中の不純物２０００の量に基づいて、不純物２０００の析出量を不純物判定部３０６３で判定しても良い。撮像した画像中の不純物２０００の量とは、画像中を不純物２０００が占める割合、又は不純物の面積である。
【０２１３】
不純物判定部３０６３は、基準記憶部３０６３ａに記録されている所定の不純物２０００の色又は輝度を取得する。不純物判定部３０６３が基準記憶部３０６３ａを有していても良いし（理解しやすくするため、図１４Ａでは不純物判定部３０６３の外側に図示している。）、又は、外部の基準記憶部から所定の画像中の不純物２０００の色又は輝度を取得しても良い。基準記憶部３０６３ａは、所定の不純物２０００の色又は輝度に加えて、予め定めた不純物２０００が占める割合、又は不純物の面積を記憶しても良い。
【０２１４】
＜液体層高さ制御部３０６＞
液体層高さ制御部３０６は、導入通路１０１ａに、液体４ａに溶解していた不純物２０００が析出しているか否かの情報を不純物判定部３０６３から取得して、取得した不純物析出有無情報に基づいて、導入通路１０１ａに不純物２０００が析出したことにより生じる液体４ａの流れの変化に伴う、撥水粒子層１０４の凹部４００の深さを予測して、水槽１０２の液体層４の高さを決定する。
【０２１５】
例えば、液体の濃度を測定する濃度測定部３０６１から濃度情報を取得して不純物判定部３０６３で不純物有無判定したのち、その情報を液体層高さ制御部３０６で取得しても良い。濃度測定部３０６１で測定した濃度が、一定期間以上の飽和濃度となった場合、不純物２０００が析出していると不純物判定部３０６３で判定する。又は、導入通路１０１ａの液体４ａの流れの画像を撮像して、撮像した画像を基に不純物判定部３０６３で不純物の有無を判定する。
【０２１６】
例えば、不純物２０００の情報として、析出した不純物２０００の大きさ又は形を不純物判定部３０６３で予め記憶しておく。撮像した画像を不純物判定部３０６３で分析し、不純物２０００が析出しているか否かの情報を不純物判定部２０６３で取得する。また、撥水粒子層１０４を形成する粒子の形状として形状を不純物判定部３０６３で予め記憶し、その形状以外の塊を検出した場合に、不純物２０００が析出していると不純物判定部３０６３で判断しても良い。撮像部３０６２で撮像した画像中において析出している不純物２０００の数又は面積から不純物２０００の量を撮像部３０６２で撮像して求めてもよい。
【０２１７】
液体層高さ制御部３０６の判定部３０６ｃでは、不純物判定部３０６３での不純物２０００が析出しているか否かの判定情報を用いて、水槽１０２に液体を導入した回数に対応する情報及び液体層４の液体の高さの関係の情報を変更して、液体層４の高さを決定する。例えば、不純物２０００が析出していると不純物判定部３０６３で判定した場合、不純物２０００が析出していないときよりも、液体の高さを高くするように液体層高さ制御部３０６で水門制御部１０１０を制御する。これは、導入通路１０１ａに不純物２０００が多く析出すると、水槽１０２に導入される液体４ａの量が、導入通路１０１ａに不純物２０００が析出されていないときに水槽１０２に導入される液体４ａの量よりも少なくなる。このため、撥水粒子層１０４に形成される凹部４００の深さも浅くなることから、液体の高さを高くすることができる。また、不純物２０００が析出していないと不純物判定部３０６３で判定した場合、液体層高さ制御部３０６の判定部３０６ｃは液体の高さを変更しない。不純物２０００が析出しているか否かの判定情報は、２値の情報だけでなく、不純物２０００が析出していると不純物判定部２０６３で判定した場合には、不純物２０００の析出量に応じて、液体層４の高さを液体層高さ制御部３０６の判定部３０６ｃで決定してもよい。
【０２１８】
＜液体層高さ調整処理＞
液体層調整装置２４１の液体層高さ調整処理の工程は、以下に示すように、図１３の第２実施形態の淡水化システム３の液体層調整装置２３１の液体層高さ調整処理と類似するため、図１３を参照しつつ説明する。
【０２１９】
＜ステップＳ２０１＞
液体層高さ制御部３０６の情報取得部３０６ｂは、水門制御部１０１０で水門１０１を開いて、水槽１０２に液体４ａを導入した回数に対応する情報を水門制御部１０１０から取得する。上述のように、水槽１０２に液体４ａを導入した回数に対応する情報の例は、水門１０１の開閉の回数又は液体層４を形成してからの経過時間であり、水門制御部１０１０から液体層高さ制御部３０６の情報取得部３０６ｂで取得する。
【０２２０】
＜ステップＳ３０１＞
次いで、液体層高さ制御部３０６の判定部３０６ｃは、不純物２０００が析出しているか否かの情報を不純物析出情報取得部３３２から取得し、取得した情報を用いて、必要に応じて、データベース３０６ａに記憶されかつ判定部３０６ｃに読み出された水槽１０２に液体を導入した回数に対応する情報及び液体層４の高さの関係の情報を変更する。例えば、導入通路１０１ａに不純物２０００が析出していないとの情報を不純物析出情報取得部３３２から取得した場合には、液体層高さ制御部３０６の判定部３０６ｃは、関係の情報を変更しない。一方、導入通路１０１ａに不純物２０００が析出したとの情報を不純物析出情報取得部３３２から取得した場合には、前記したように、液体層高さ制御部３０６の判定部３０６ｃは、関係の情報を変更する。
【０２２１】
＜ステップＳ２０２＞
次いで、液体層高さ制御部３０６の判定部３０６ｃは、ステップＳ３０１で変更した又は必要がなく変更しなかった水槽１０２に液体を導入した回数に対応する情報及び液体層４の高さの関係の情報と、取得した水槽１０２に液体を導入した回数に対応する情報とに基づいて、液体層４の高さを決定する。具体的には、ステップＳ３０１で変更した場合は、判定部３０６ｃは、情報取得部３０６ｂで取得した水槽１０２に液体４ａを導入した回数を基に、ステップＳ３０１で変更した回数と高さとの関係の情報を参照して、液体層４の高さを決定する。ステップＳ３０１で変更しなかった場合は、判定部３０６ｃは、情報取得部３０６ｂで取得した水槽１０２に液体４ａを導入した回数を基に、データベース３０６ａに記憶された回数と高さとの関係の情報を参照して、液体層４の高さを決定する。
【０２２２】
＜ステップＳ２０３＞
次いで、判定部３０６ｃで決定した液体層４の高さに基づいて、水門１０１の開閉又は排出弁１０８の開閉を調整するように、判定部３０６ｃから水門制御部１０１０に指示を出力する。判定部３０６ｃからの指示に従って水門制御部１０１０は、判定部３０６ｃで決定した液体層４の高さに基づいて、水門１０１の開閉を調整する。具体的には、例えば、判定部３０６ｃにより、判定部３０６ｃで決定した液体層４の高さになるまでに水門１０１の開く時間を算出して、算出した時間の間、水門１０１を開くように水門制御部１０１０を制御する。
【０２２３】
この結果、凹部４００での撥水粒子層１０４の決壊を効果的に防止することができ、淡水化処理を自動的に効率良く確実に実施することができる。
【０２２４】
第３実施形態によれば、導入通路用不純物析出情報取得部３３２から導入通路１０１ａに不純物２０００が析出しているとの情報を取得したとき、水槽１０２に液体４ａを導入した導入量に対応する情報と水槽１０２における液体４ａの水面の高さとの関係の情報に基づいて、水槽１０２に導入する液体４ａの高さを液体層高さ制御部３０６の判定部３０６ｃで決定し、決定した液体４ａの水面の高さに基づいて、水門制御部１０１０で、水槽１０２に導入する液体４ａを調整するようにしている。この結果、凹部４００での撥水粒子層１０４の決壊を効果的に防止することができ、淡水化処理を自動的により効率良くかつより確実に実施することができる。
【０２２５】
（その他の実施形態）
図１５に、液体層調整装置２０３の液体層高さ制御部１０６のハードウェア構成の一例を示す。液体層高さ制御部１０６は、アンテナ３００６と、受信回路３００５と、ＣＰＵ３００１とで構成されている。例えば、水門制御部１０１０のアンテナから送信された情報をアンテナ３００６で受信され、受信回路３００５で受け付けられる。受信回路３００５と、ＣＰＵ３００１とは、これらは互いにバス３０１１で接続され、相互にデータの授受できる。水門制御部１０１０から受信した情報は、受信回路３００５からバス３０１１を経由してＣＰＵ１０１に送られる。
【０２２６】
液体層高さ制御部１０６を構成するＣＰＵ３００１は、ＲＡＭ３００２に格納されているプログラム３００３を実行する。プログラム３００３には、上述の図８などのフローチャートに示される処理手順が記述されている。プログラム３００３はＲＯＭ３００４に格納される場合もある。
【０２２７】
なお、液体層高さ制御部２０６又は３０６も、液体層高さ制御部１０６と同様な構造であり、プログラム３００３には、上述の図８に代えて図１３などのフローチャートに示される処理手順が記述されている。
【０２２８】
なお、本発明を第１〜第３実施形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本発明は、前記の第１〜第３実施形態及び変形例に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
【０２２９】
前記各制御部の一部又は全部は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各部は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０２３０】
例えば、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。なお、前記実施形態又は変形例における淡水化システムを構成する要素の一部を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、この淡水化システム用プログラムは、コンピュータに、
前記水槽に前記液体を導入した導入量に対応する情報と前記水槽における前記液体の液面の高さとの関係の情報に基づいて、前記水槽に導入する前記液体の高さを決定する液体層高さ制御部と、
前記決定した液体の液面の高さに基づいて、前記水槽に導入する前記液体の導入量を調整する導入量制御部と
として機能させるための淡水化システム用プログラムである。
【０２３１】
また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスク、磁気ディスク、又は、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。
【０２３２】
また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。
【０２３３】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２３４】
本発明の淡水化システム及び方法は、水槽に液体を導入した導入量に対応する情報と水槽における液体の液面の高さとの関係の情報に基づいて、水槽に導入する液体の高さを決定することにより、撥水粒子層の決壊を未然に防止し、淡水化処理を自動的に効率良く確実に実施することができて、液体を淡水化する淡水化システム及び方法になどに利用することができる。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形又は修正は明白である。そのような変形又は修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【図１】
0005689213.tif 000003
【図２】
0005689213.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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