(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、
前記水槽に液体を導入し、
前記液体を加熱す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用いる測定システムにおいて、
前記撥水粒子層は、第１の撥水粒子で構成される第１の粒子層と、前記第１の粒子層の下に位置し、かつ、前記第１の撥水粒子と識別可能な第２の撥水粒子で構成される第２の粒子層とを有し、
前記液体中に位置する、前記第２の撥水粒子の量を測定する粒子測定部と、
前記粒子測定部で測定した前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部が前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であると判定した場合に、警告する信号、前記水槽への液体の導入を停止する信号、又は前記判定部の判定前の前記水槽への液体の導入速度と比較して、前記水槽への液体の導入速度を低減する信号を出力する制御部と備える測定システム。
【請求項２】
前記第１の粒子層の前記第１の撥水粒子及び前記第２の粒子層の前記第２の撥水粒子は、それぞれ異なる色の粒子で構成する、請求項１に記載の測定システム。
【請求項３】
前記粒子測定部は、前記液体層の上面及び前記上面付近の内部を撮像して、前記液体層中に位置する、前記第２の撥水粒子の量を測定するカメラである、請求項１又は２に記載の測定システム。
【請求項４】
前記粒子測定部は、前記液体層の内部を撮像するように前記水槽の側壁に配置されたカメラであり、前記カメラは、前記液体層の内部を通して、前記カメラが配置された前記側壁と対向する側壁を撮像して、前記液体層中に位置する、前記第２の撥水粒子の量を測定する、請求項１又は２に記載の測定システム。
【請求項５】
前記粒子測定部は、前記第２の撥水粒子の量と、測定時の時刻とを対応付けて、前記判定部に出力する、請求項１又は２に記載の測定システム。
【請求項６】
前記撥水粒子層は、前記第２の粒子層の下に位置し、かつ、前記第１の撥水粒子と前記第２の撥水粒子と識別可能な第３の撥水粒子で構成される第３の粒子層をさらに有し、
前記粒子測定部は、前記液体層中に位置する、前記第２の撥水粒子の量と前記第３の撥水粒子の量とをそれぞれ測定し、
前記判定部は、前記測定した前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定するとともに、前記測定した前記第３の撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定し、
前記制御部は、前記判定部が前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定であると判定した場合に、警告する信号、又は、前記判定部の判定前の前記水槽への液体の導入速度と比較して、前記水槽への液体の導入速度を低減する信号を出力し、前記判定部が前記第３の撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定であると判定した場合に、前記水槽への液体の導入を停止する、請求項１又は２に記載の測定システム。
【請求項７】
前記判定部は、前記測定した前記第２の撥水粒子の量が所定の第１の基準値以上であると判定した場合に、前記測定した前記第２の撥水粒子の量の情報を第１の測定情報とし、この第１の測定情報と、予め保持した測定情報との間での撥水粒子の量の変化量を求め、求めた前記撥水粒子の変化量が、第２の基準値より大きい場合には、さらに、前記第１の測定情報と、前記第１の測定情報の後に測定した前記第２の撥水粒子の量の情報である第２の測定情報との変化量が、第３の基準値より小さいか否かを判定し、前記変化量が第３の基準値以上であると判定する場合には、前記粒子測定部の測定を再度行い、
前記制御部は、前記変化量が第３の基準値より小さいと判定する場合には、警告する信号、前記水槽への液体の導入を停止する信号、又は前記判定部の判定前の前記水槽への液体の導入速度と比較して、前記水槽への液体の導入速度を低減する信号を出力する、請求項１又は２に記載の測定システム。
【請求項８】
前記判定部は、
前記水槽に配置され、かつ、風力を測定する風力計で測定された風力が風力判定用所定値以上の場合に、
前記測定した前記第２の撥水粒子の量が所定の第１の基準値以上であると判定した場合に、前記測定した前記第２の撥水粒子の量の情報を第１の測定情報とし、この第１の測定情報と、予め保持した測定情報との間での前記第２の撥水粒子の量の変化量を求め、求めた前記第２の撥水粒子の変化量が、第２の基準値より大きい場合には、さらに、前記第１の測定情報と、前記第１の測定情報の後に測定した前記第２の撥水粒子の量の情報である第２の測定情報との変化量が、第３の基準値より小さいか否かを判定し、前記変化量が前記第３の基準値以上であると判定する場合には、前記粒子測定部の測定を再度行い、
前記制御部は、前記判定部が前記変化量が前記第３の基準値より小さいと判定する場合には、警告する信号、前記水槽への前記液体の導入を停止する信号、又は前記判定部の判定前の前記水槽への前記液体の導入速度と比較して、前記水槽への前記液体の導入速度を低減する信号を出力し、
前記判定部は、
前記風力計で測定された風力が前記風力判定用所定値より小さい場合に、
前記粒子測定部で測定した前記第２の撥水粒子の量が水量制御判定用所定値以上であるか否かを判定し、
前記制御部は、前記判定部が前記第２の撥水粒子の量が水量制御判定用所定値以上であると判定した場合に、警告する信号、前記水槽への液体の導入を停止する信号、又は前記判定部の判定前の前記水槽への液体の導入速度と比較して、前記水槽への液体の導入速度を低減する信号を出力する、請求項１〜５のいずれか１つに記載の測定システム。
【請求項９】
液体が導入される水槽と、
前記水槽の下部に位置し、かつ、第１の撥水粒子で構成され、前記液体が加熱され蒸発した水蒸気が通過する第１の粒子層と、
前記第１の粒子層の下に位置し、かつ、前記第１の撥水粒子と識別可能な第２の撥水粒子で構成され、前記第１の粒子層を通過した水蒸気が通過する第２の粒子層と、
前記第２の粒子層の下に位置し、前記第２の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、
前記液体中の第２の撥水粒子の量を測定する粒子測定部と、
前記粒子測定部で測定した前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部が前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であると判定した場合に、警告する信号、前記水槽への液体の導入を停止する信号、又は前記判定部の判定前の前記水槽への液体の導入速度と比較して、前記水槽への液体の導入速度を低減する信号を出力する制御部と備える淡水化システム。
【請求項１０】
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、第１の撥水粒子で構成される第１の粒子層と、
前記第１の粒子層の下に位置し、かつ、前記第１の撥水粒子と識別可能な第２の撥水粒子で構成される第２の粒子層と、
前記第２の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、前記第１の粒子層の上に前記液体を配置する工程と、
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、  前記液体中の第２の撥水粒子の量を粒子測定部で測定する工程と、
前記測定した前記第２の粒子の量が所定値以上であるか否かを判定部で判定する工程と、
前記判定部が前記第２の粒子の量が所定値以上であると判定した場合に、制御部で、警告する信号、前記水槽への液体の導入を停止する信号、又は前記判定部の判定前の前記水槽への液体の導入速度と比較して、前記水槽への液体の導入速度を低減する信号を出力する工程とを含む淡水化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、淡水化システムにおいて用いる測定システム、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。【０００５】
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、淡水化システムに用いる測定システム、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】
【０００６】
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。【０００７】
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、
前記水槽に液体を導入し、
前記液体を加熱す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用いる測定システムにおいて、
前記撥水粒子層は、第１の撥水粒子で構成される第１の粒子層と、前記第１の粒子層の下に位置し、かつ、前記第１の撥水粒子と識別可能な第２の撥水粒子で構成される第２の粒子層とを有し、
前記液体中に位置する、前記第２の撥水粒子の量を測定する粒子測定部と、
前記粒子測定部で測定した前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部が前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であると判定した場合に、警告する信号、前記水槽への液体の導入を停止する信号、又は前記判定部の判定前の前記水槽への液体の導入速度と比較して、前記水槽への液体の導入速度を低減する信号を出力する制御部と備える測定システムを提供する。【０００８】
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】
【０００９】
本発明の前記態様によれば、撥水粒子層を第１の粒子層と第２の粒子層との少なくとも２層で構成して液体を保持するとともに、第２の粒子層から液体中に浮遊する第２の撥水粒子の量を粒子測定部で測定することにより、第１の粒子層が部分的に削られて第２の粒子層が削られ始める状態を的確に検出することができ、撥水粒子層の決壊を未然に防止することができる。この結果、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】
【００１０】
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粒子測定部の構成を示すブロック図であり、
【図５Ｃ】図５Ｃは、第１実施形態の淡水化システムの補修部を含む構成の一部断面の説明図であり、
【図６】図６は、第１実施形態の淡水化システムの撥水粒子層の拡大断面図であり、
【図７Ａ】図７Ａは、第１実施形態の淡水化システムのカメラの配置を示す構成の一部断面の説明図であり、
【図７Ｂ】図７Ｂは、第１実施形態の淡水化システムの別のカメラの配置を示す構成の一部断面の説明図であり、
【図７Ｃ】図７Ｃは、第１実施形態の淡水化システムの光源を用いる粒子濃度計測計の配置を示す構成の一部断面の説明図であり、
【図７Ｄ】図７Ｄは、第１実施形態の淡水化システムの別の光源を用いる粒子濃度計測計の配置を示す構成の一部断面の説明図であり、
【図８】図８は、第１実施形態の淡水化システムの表示装置の表示例を示す説明図であり、
【図９】図９は、撥水粒子層の測定システムの処理のフローチャートであり、
【図１０】図１０は、判定部又は基準保持部が保持する基準値の例を示す図であり、
【図１１】図１１は、第２実施形態の淡水化システムを示す図であり、
【図１２】図１２は、第２実施形態の淡水化システムの撥水粒子層の拡大断面図であり、
【図１３】図１３は、第２実施形態の淡水化システムの判定部が有する基準値の例と、制御部の制御の例を示す図であり、
【図１４】図１４は、第３実施形態の淡水化システムを示す図であり、
【図１５】図１５は、第３実施形態の淡水化システムにおいて撥水粒子層の測定システムの処理のフローチャートであり、
【図１６】図１６は、第３実施形態の淡水化システムにおいて撥水粒子の変化量を模式的に表す図であり、
【図１７】図１７は、第１実施形態の淡水化システム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】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、
前記水槽に液体を導入し、
前記液体を加熱す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用いる測定システムにおいて、
前記撥水粒子層は、第１の撥水粒子で構成される第１の粒子層と、前記第１の粒子層の下に位置し、かつ、前記第１の撥水粒子と識別可能な第２の撥水粒子で構成される第２の粒子層とを有し、
前記液体中に位置する、前記第２の撥水粒子の量を測定する粒子測定部と、
前記粒子測定部で測定した前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部が前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であると判定した場合に、警告する信号、前記水槽への液体の導入を停止する信号、又は前記判定部の判定前の前記水槽への液体の導入速度と比較して、前記水槽への液体の導入速度を低減する信号を出力する制御部と備える測定システムを提供する。
【００１４】
前記態様によれば、撥水粒子層を第１の粒子層と第２の粒子層との少なくとも２層で構成して液体を保持するとともに、第２の粒子層から液体中に浮遊する第２の撥水粒子の量を粒子測定部で測定することにより、第１の粒子層が部分的に削られて第２の粒子層が削られ始める状態を的確に検出することができ、撥水粒子層の決壊を未然に防止することができる。この結果、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。
【００１５】
本発明の第２態様によれば、前記第１の粒子層の前記第１の撥水粒子及び前記第２の粒子層の前記第２の撥水粒子は、それぞれ異なる色の粒子で構成する、第１の態様に記載の測定システムを提供する。
【００１６】
前記態様によれば、前記第１の撥水粒子と前記第２の撥水粒子とを色により識別することができて、撥水粒子層が削れることによる撥水粒子層が決壊することを予測できる。
【００１７】
本発明の第３態様によれば、前記粒子測定部は、前記液体層の上面及び前記上面付近の内部を撮像して、前記液体層中に位置する、前記第２の撥水粒子の量を測定するカメラである、第１又は２の態様に記載の測定システムを提供する。
【００１８】
前記態様によれば、前記カメラは、浮いている第２の撥水粒子と同じ色を有する撥水粒子層の表面を撮像しないようにすることができて、液体層中に位置する、前記第２の撥水粒子の量をより正確に測定することができる。
【００１９】
本発明の第４態様によれば、前記粒子測定部は、前記液体層の内部を撮像するように前記水槽の側壁に配置されたカメラであり、前記カメラは、前記液体層の内部を通して、前記カメラが配置された前記側壁と対向する側壁を撮像して、前記液体層中に位置する、前記第２の撥水粒子の量を測定する、第１又は２の態様に記載の測定システムを提供する。
【００２０】
前記態様によれば、前記カメラは、浮いている第２の撥水粒子と同じ色を有する撥水粒子層の表面を撮像しないようにすることができて、液体層中に位置する、前記第２の撥水粒子の量をより正確に測定することができる。
【００２１】
本発明の第５態様によれば、前記粒子測定部は、前記第２の撥水粒子の量と、測定時の時刻とを対応付けて、前記判定部に出力する、第１〜４のいずれか１つの態様に記載の測定システムを提供する。
【００２２】
本発明の第６態様によれば、前記撥水粒子層は、前記第２の粒子層の下に位置し、かつ、前記第１の撥水粒子と前記第２の撥水粒子と識別可能な第３の撥水粒子で構成される第３の粒子層をさらに有し、
前記粒子測定部は、前記液体層中に位置する、前記第２の撥水粒子の量と前記第３の撥水粒子の量とをそれぞれ測定し、
前記判定部は、前記測定した前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定するとともに、前記測定した前記第３の撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定し、
前記制御部は、前記判定部が前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定であると判定した場合に、警告する信号、又は、前記判定部の判定前の前記水槽への液体の導入速度と比較して、前記水槽への液体の導入速度を低減する信号を出力し、前記判定部が前記第３の撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定であると判定した場合に、前記水槽への液体の導入を停止する、第１〜５のいずれか１つの態様に記載の測定システムを提供する。
【００２３】
前記態様によれば、撥水粒子層を、互いに識別性を有する撥水粒子でそれぞれ構成される３層以上の粒子層で構成することにより、第２の粒子層の撥水粒子の色が見えると、警告又は液体導入量低減などを行い、第３の粒子層の撥水粒子の色が見えると、液体導入を直ちに停止させるなどの２段階の処置を的確に取ることができる。よって、撥水粒子層の決壊をより的確にかつ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、前記判定部は、前記測定した前記第２の撥水粒子の量が所定の第１の基準値以上であると判定した場合に、前記測定した前記第２の撥水粒子の量の情報を第１の測定情報とし、この第１の測定情報と、予め保持した測定情報との間での撥水粒子の量の変化量を求め、求めた前記撥水粒子の変化量が、第２の基準値より大きい場合には、さらに、前記第１の測定情報と、前記第１の測定情報の後に測定した前記第２の撥水粒子の量の情報である第２の測定情報との変化量が、第３の基準値より小さいか否かを判定し、前記変化量が第３の基準値以上であると判定する場合には、前記粒子測定部の測定を再度行い、
前記制御部は、前記変化量が第３の基準値より小さいと判定する場合には、警告する信号、前記水槽への液体の導入を停止する信号、又は前記判定部の判定前の前記水槽への液体の導入速度と比較して、前記水槽への液体の導入速度を低減する信号を出力する、第１〜５のいずれか１つの態様に記載の測定システムを提供する。
【００２５】
前記態様によれば、液体の流れによって撥水粒子が一時的に多量の撥水粒子が浮き上がって、前記判定部が、測定された前記第２の撥水粒子の量が第１の基準値以上であると判定した場合でも、測定された前記第２の撥水粒子の量の測定時よりも前の測定情報と、測定後に測定した次の測定情報とを比較することにより、一時的に前記第２の撥水粒子の量が第１の基準値以上になったにすぎないことを識別することができる。よって、実際に浮いている撥水粒子よりも多くの撥水粒子が浮き上がっていると誤って予測して、誤った警告等を出力するといったことを防止することができ、より効率的な淡水化処理を実施することができる。
【００２６】
本発明の第８態様によれば、前記判定部は、
前記水槽に配置され、かつ、風力を測定する風力計で測定された風力が風力判定用所定値以上の場合に、
前記測定した前記第２の撥水粒子の量が所定の第１の基準値以上であると判定した場合に、前記測定した前記第２の撥水粒子の量の情報を第１の測定情報とし、この第１の測定情報と、予め保持した測定情報との間での前記第２の撥水粒子の量の変化量を求め、求めた前記第２の撥水粒子の変化量が、第２の基準値より大きい場合には、さらに、前記第１の測定情報と、前記第１の測定情報の後に測定した前記第２の撥水粒子の量の情報である第２の測定情報との変化量が、第３の基準値より小さいか否かを判定し、前記変化量が前記第３の基準値以上であると判定する場合には、前記粒子測定部の測定を再度行い、
前記制御部は、前記判定部が前記変化量が前記第３の基準値より小さいと判定する場合には、警告する信号、前記水槽への前記液体の導入を停止する信号、又は前記判定部の判定前の前記水槽への前記液体の導入速度と比較して、前記水槽への前記液体の導入速度を低減する信号を出力し、
前記判定部は、
前記風力計で測定された風力が前記風力判定用所定値より小さい場合に、
前記粒子測定部で測定した前記第２の撥水粒子の量が水量制御判定用所定値以上であるか否かを判定し、
前記制御部は、前記判定部が前記第２の撥水粒子の量が水量制御判定用所定値以上であると判定した場合に、警告する信号、前記水槽への液体の導入を停止する信号、又は前記判定部の判定前の前記水槽への液体の導入速度と比較して、前記水槽への液体の導入速度を低減する信号を出力する、第１〜７のいずれか１つの態様に記載の測定システムを提供する。
【００２７】
前記態様によれば、液体の流れによって一時的に多量の撥水粒子が浮き上がって、前記判定部が、測定された前記第２の撥水粒子の量が第１の基準値以上であると判定した場合でも、測定された前記第２の撥水粒子の量の測定時よりも前の測定情報と、測定後に測定した次の測定情報とを比較することにより、一時的に前記第２の撥水粒子の量が第１の基準値以上になったにすぎないことを識別することができる。よって、実際に浮いている撥水粒子よりも多くの撥水粒子が浮き上がっていると誤って予測して、誤った警告等を出力するといったことを防止することができ、より効率的な淡水化処理を実施することができる。
【００２８】
本発明の第９態様によれば、液体が導入される水槽と、
前記水槽の下部に位置し、かつ、第１の撥水粒子で構成される第１の粒子層と、
前記第１の粒子層の下に位置し、かつ、前記第１の撥水粒子と識別可能な第２の撥水粒子で構成される第２の粒子層と、
前記第２の粒子層の下に位置する液化層と、
前記液体中の第２の撥水粒子の量を測定する粒子測定部と、
前記粒子測定部で測定した前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部が前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であると判定した場合に、警告する信号、前記水槽への液体の導入を停止する信号、又は前記判定部の判定前の前記水槽への液体の導入速度と比較して、前記水槽への液体の導入速度を低減する信号を出力する制御部と備える淡水化システムを提供する。
【００２９】
前記態様によれば、撥水粒子層を第１の粒子層と第２の粒子層との少なくとも２層で構成して液体を保持するとともに、第２の粒子層から液体中に浮遊する第２の撥水粒子の量を粒子測定部で測定することにより、第１の粒子層が部分的に削られて第２の粒子層が削られ始める状態を的確に検出することができ、撥水粒子層の決壊を未然に防止することができる。この結果、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。
【００３０】
本発明の第１０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、第１の撥水粒子で構成される第１の粒子層と、
前記第１の粒子層の下に位置し、かつ、前記第１の撥水粒子と識別可能な第２の撥水粒子で構成される第２の粒子層と、
前記第２の粒子層の下に位置する液化層とを備え、
前記液体中の第２の撥水粒子の量を粒子測定部で測定する工程と、
前記測定した前記第２の粒子の量が所定値以上であるか否かを判定部で判定する工程と、
前記判定部が前記第２の粒子の量が所定値以上であると判定した場合に、制御部で、警告する信号、前記水槽への液体の導入を停止する信号、又は前記判定部の判定前の前記水槽への液体の導入速度と比較して、前記水槽への液体の導入速度を低減する信号を出力する工程とを含む淡水化方法を提供する。
【００３１】
前記態様によれば、撥水粒子層を第１の粒子層と第２の粒子層との少なくとも２層で構成して液体を保持するとともに、第２の粒子層から液体中に浮遊する第２の撥水粒子の量を粒子測定部で測定することにより、第１の粒子層が部分的に削られて第２の粒子層が削られ始める状態を的確に検出することができ、撥水粒子層の決壊を未然に防止することができる。この結果、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。
【００３２】
本発明の第１１態様によれば、前記淡水化方法は、
前記水槽に液体を導入し、前記撥水粒子層の上に液体を配置する工程と、
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、第１０の態様に記載の淡水化方法を提供する。
【００３３】
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。
【００３４】
（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。
【００３５】
（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、まず最初に、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。
【００３６】
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。
【００３７】
＜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。
【００３８】
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。
【００３９】
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１０３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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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る。液体層４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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。水門制御部１０１０により、水門１０１の開閉が制御される。
【００４７】
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。
【００４８】
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に配置される。
【００４９】
＜撥水粒子層１０４＞
撥水粒子層１０４は、水槽１０２の下部に位置される。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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【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】
0005799265.tif 000002
【００５６】
ここで、Ｑは水素又はフッ素である。
【００５７】
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。
【００５８】
ｎは２以上２０以下である。
【００５９】
撥水性粒子を製造する方法の一例が以下、説明される。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
撥水粒子層１０４の厚みの例は、１ｃｍ以上３０ｃｍ以下である。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。
【００６５】
＜液化層１０５＞
液化層１０５は、撥水粒子層１０４の下部に位置される。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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
液化層１０５は、必要に応じて冷却される。
【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。
【００７０】
また、液化層１０５が冷却部を有していても良い。
【００７１】
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。
【００７２】
＜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。
【００７３】
＜ステップＳ１０１＞
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。
【００７４】
＜ステップＳ１０２＞
次いで、水槽１０２の液体層４の液体が加熱される。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。
【００７５】
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。
【００７６】
＜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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
（変形例）
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。
【００８０】
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の開閉が制御される。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
（本発明に至った知見）
本発明者らは、複数の撥水粒子で構成された撥水粒子層１０４は、複数の親水粒子で構成された粒子層と比較して、力が加わることによって、撥水粒子が簡単に移動して、層構成としての形状が変形しやすい知見を見出した。
【００８７】
複数の撥水粒子で構成された撥水粒子層１０４は、複数の親水性の粒子で構成された粒子層と比較して、隣に接する粒子との接合が弱い。通常、親水性の粒子は、隣に接する他の親水性の粒子と、水分子を介して接合する。一方、撥水粒子は、隣に接する他の撥水粒子と接しているのみであり、力が加わることにより、撥水粒子は動きやすい。そのため、撥水粒子層１０４の一部に力が加わることで、力が加えられた撥水粒子は移動するが、力が加えられていない他の撥水粒子は移動しないため、撥水粒子層１０４の形状が変化しやすい。
【００８８】
ここで、撥水粒子層１０４がその上面に液体を保持できる量は、液体の液面と撥水粒子層１０４の表面（上面）との高さに依存する耐水圧により決まる。撥水粒子層１０４が有する所定の耐水圧を超える液体が、撥水粒子層１０４の上に配置（形成）された場合には、液体は撥水粒子層１０４を通過する。すなわち、撥水粒子層１０４が液体を保持できなくなり、撥水粒子層１０４が液体を通過させてしまう現象を「決壊」とも表記する。
【００８９】
撥水粒子層１０４の上部に液体層４を形成する場合には、撥水粒子層１０４の表面の形状が変化することにより、水面と撥水粒子層１０４の表面との高さが変化するため、撥水粒子層１０４の形状の変化を特定することは非常に重要である。
【００９０】
特に、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本発明者らは見出した。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）。
【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１０４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】
なお、図４Ａから図４Ｉでは、水槽１０２に液体４ａを導入する際に、撥水粒子層１０４が削れる例を示したが、液体層４の上面に対して風により力が加えられた場合でも、液体４ａに流れが発生し、撥水粒子層１０４が削れる場合も考えられる。
【０１０７】
本発明者らは、撥水粒子層１０４のうち削れた部分の撥水粒子１０４０が液体層４中に浮くことを利用して、撥水粒子層１０４が決壊する前の状態を事前に検出することにより、効率良く淡水化することができる本発明を創作するに至った。以下、第１実施形態の淡水化システム２としての詳細な構成を説明する。
【０１０８】
図５Ａ及び図５Ｂ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１０４Ａと、液化層１０５と、粒子測定部２０１と、判定部２０２と、制御部２０３とを少なくとも備える。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１０４Ａと、液化層１０５とで構成されている。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、粒子測定の見地から撥水粒子層１０４Ａの構成が異なっている。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】
また、粒子測定部２０１と、判定部２０２と、制御部２０３とで測定システム２１を構成している。判定部２０２は、粒子測定部２０１及び制御部２０３と有線又は無線で接続されており、情報を送受信する。淡水化装置１は、水槽１０２と、撥水粒子層１０４Ａと、液化層１０５とを備える。
【０１１０】
＜撥水粒子層１０４Ａ＞
撥水粒子層１０４Ａは、互いに識別性を有する撥水粒子でそれぞれ構成される複数の層を有する。すなわち、図６に示す撥水粒子層１０４Ａは、第１の粒子層１０４１と、第２の粒子層１０４２とを有する。図６に示すように、第１の粒子層１０４１と、第２の粒子層１０４２は上から下に向けて順に位置する。
【０１１１】
第１の粒子層１０４１及び第２の粒子層１０４２は、それぞれ異なる色の撥水粒子で構成する。ここで、異なる色の例は、異なる色相、明度、彩度、又は輝度である。なお、第１の粒子層１０４１及び第２の粒子層１０４２を構成する粒子は、水槽１０２の液体とも異なる色を有する。
【０１１２】
このように第１の粒子層１０４１及び第２の粒子層１０４２をそれぞれ異なる色の撥水粒子で構成することにより、以下のような効果が期待できる。淡水化処理の最初のうちは、第１の粒子層１０４１の撥水粒子の色のみが液体層４内で浮遊している。淡水化処理を続けるにつれて、第２の粒子層１０４２の撥水粒子の色の粒子が液体層４内で浮遊してくる。これは、第１の粒子層１０４１の一部が削れて、液体層４に接して第２の粒子層１０４２の表面の一部が位置していることを意味する。後述するように、第２の粒子層１０４２の色を有する粒子を計測することにより、撥水粒子層１０４の凹部４００の深さを予測できる。
【０１１３】
例えば、第１の粒子層１０４１は、青色の粒子で構成し、第２の粒子層１０４２は、赤色の粒子で構成する。顔料を用いて予め着色した粒子の表面に、撥水膜を被覆することで、青色の粒子及び赤色の粒子を生成する。
【０１１４】
例えば、顔料を用いて、粒子の表面を青色又は赤色に着色できる。粒子の表面を青色又は赤色に着色する顔料は、公知の材料を用いることができる。青色の顔料の例は、コバルト又はマンガン系の材料などである。また、赤色の顔料の例は、四酸化三鉛系又は酸化鉄赤系の材料である。また、青色又は赤色を有する粒子を用いても良い。
【０１１５】
なお、撥水粒子層１０４Ａの全体の厚み（第１の粒子層１０４１の厚みと第２の粒子層１０４２の厚みとを加算した全体の厚み）を一定の値にする場合、第１の粒子層１０４１の厚みの割合を第２の粒子層１０４２の割合よりも小さくしても良い。これにより、撥水粒子層１０４Ａの第１の粒子層１０４１が削れたことをより早期に検出できる。
【０１１６】
又は、撥水粒子層１０４Ａが平らな表面を有している場合の液体層４の高さと第１の粒子層１０４１の厚みが、撥水粒子層１０４Ａが有する耐水圧の高さに対して、安全係数を考慮して、所定の割合を有しても良い。例えば、所定の割合を８０％とする。撥水粒子層１０４Ａが３０ｃｍの耐水圧を有し、撥水粒子層１０４Ａが平らな表面を有している場合の液体層４の高さを１５ｃｍである場合には、（３０ｃｍ×８０％）−１５ｃｍ＝９ｃｍとなり、９ｃｍの厚みを有する第１の粒子層１０４１を構成する。
【０１１７】
＜粒子測定部２０１＞
粒子測定部２０１は、液体層４に浮いている撥水粒子の色（少なくとも第２の撥水粒子の色）毎に、撥水粒子の量を測定する。粒子測定部２０１は、例えば、一定時間当たりの第１の粒子層１０４１の第１の撥水粒子及び第２の粒子層１０４２の第２の撥水粒子の量をそれぞれ測定する。
【０１１８】
粒子測定部２０１の例は、液体層４の水面の画像を測定するカメラ２０１ａと演算部２０１ｃと記憶部２０１ｂとで構成される。カメラ２０１ａはカラー画像を撮像できることが望ましい。粒子測定部２０１は、第１の粒子層１０４１の第１の撥水粒子及び第２の粒子層１０４２の第２の撥水粒子及び／又は複数の撥水粒子の塊の大きさを記憶部２０１ｂに予め記憶する。予め記憶した撥水粒子及び／又は塊の大きさを基にカメラ２０１ａで測定した画像を演算部２０１ｂで分析し、予め記憶する大きさを有する撥水粒子及び／又は塊の数を演算部２０１ｂで取得する。又は、粒子測定部２０１は、第１の粒子層１０４１の第１の撥水粒子及び第２の粒子層１０４２の第２の撥水粒子のそれぞれの色の面積の基準値を記憶部２０１ｃに記憶する、予め記憶した基準値を基にカメラ２０１ａで撮像した画像を演算部２０１ｂで分析して、カメラ画像における所定の色の撥水粒子の面積を演算部２０１ｂでそれぞれ取得する。
【０１１９】
図７Ａ及び図７Ｂに、粒子測定部２０１のカメラ２０１ａがカメラ２０１ｄ，２０１ｅである場合のカメラ２０１ｄ，２０１ｅの設置の例を示す。図７Ａ及び図７Ｂに示すカメラ２０１ｄ，２０１ｅは、カメラ２０１ｄ，２０１ｅからそれぞれ延びる２つの点線の間の領域の画像を撮像する。図７Ａに示すカメラ２０１ｄの例では、液体層４の上面及び上面付近の内部を撮像するように、カメラ２０１ｄが上側側壁１０２ａに配置される。図７Ｂに示すカメラ２０１ｅの例では、液体層４の内部を撮像するように上側側壁１０２ａに配置されて、液体層４の内部を通して、カメラ２０１ｅが配置された上側側壁１０２ａと対向する上側側壁１０２ａを撮像する角度で、カメラ２０１ｅが配置される。つまり、撮像した画像から液体層４内に浮いている撥水粒子１０４０の量を決定できるように、浮いている撥水粒子１０４０と同じ色を有する撥水粒子層１０４Ａの表面が撮像されないような角度で、カメラ２０１ｄ，２０１ｅが配置される。
【０１２０】
又は、粒子測定部２０１の別の例は、液体層４の液体粒子数の濃度を測定する粒子濃度計測計２０１ｆである。公知の粒子濃度計測計を用いることができる。
【０１２１】
図７Ｃ及び図７Ｄに示すように、粒子濃度計測計２０１ｆは、光源２０１ｇと、受光部２０１ｈと、計数部２０１ｉとを備える。光源２０１ｇは、水槽２０１の上側側壁２０１ａに配置される。光源２０１ｇは、カメラ２０１ｄ又はカメラ２０１ｅと同様の位置に配置される。受光部２０１ｈは、上側側壁２０１ａに配置される。
【０１２２】
光源２０１ｇから水槽１０２の液体層４に向かって光を照射する。照射された光は、液体層４に浮いている撥水粒子１０４０で反射される。受光部２０１ｈは、撥水粒子１０４０で反射された光を受光する。計数部２０１ｉは、予め保持する光の強度と粒子濃度との関係を用いて、受光部２０１ｉで受光した光の強度に対応する粒子濃度をネットワーク回線２１１に出力する。
【０１２３】
粒子測定部２０１は、第２の撥水粒子の量と、測定時の時刻とを対応付けて、判定部２０２に出力する。このため、一例として、粒子測定部２０１は、時刻を計測する時刻計測部２０１ｆを有する。このように構成することにより、粒子測定部２０１は、撥水粒子の色毎の撥水粒子の量と、測定時刻とを対応付けて、判定部２０２にネットワーク回線２１１などを介して送信しても良い。測定時刻の情報の代わりに、水槽１０２に液体４ａが導入されている時刻であるか否かの情報を、撥水粒子の色毎の撥水粒子の量に対応付けても良い。又は、水槽１０２に液体４ａが導入されている場合に、判定部２０２に測定結果を送信しても良い。
【０１２４】
液体４ａが導入されている時刻であるか否かの情報は、水槽１０２が水門１０１を有する場合には、水門１０１の開閉の情報に基づいて粒子測定部２０１で取得しても良い。この場合、水門１０１が開いている場合には、液体４ａが導入されている時刻とする。水門１０１の開閉の情報は、水門１０１の開閉を制御する水門制御部１０１０から粒子測定部２０１が取得する。
【０１２５】
また、粒子測定部２０１は、水槽１０２の水面を計測する水面計測部を有し、水面が所定の基準より一定以上高くなった場合、又は水面が一定時刻に所定値以上高くなった場合に、液体４ａが導入されている時刻としても良い。
【０１２６】
＜判定部２０２＞
判定部２０２は、粒子測定部２０１が測定した撥水粒子の色毎の撥水粒子の量を受信する。判定部２０２は、所定の色を有する撥水粒子の量を基準値として保持する。判定部２０２は、判定部２０２とは別に設けた基準値保持部２０６から、所定の色を有する撥水粒子の量である基準値を取得しても良い。撥水粒子の量の例は、粒子の数、粒子の濃度、又はカメラで撮像した場合に画像中を粒子が占める面積である。撥水粒子の量は、絶対値であっても良く、割合でも良い。
【０１２７】
判定部２０２は、粒子測定部２０１から受信した、所定の色を有する撥水粒子の量が、基準値以上か否かを判定する。
【０１２８】
基準値の例は、第２の粒子層１０４２を構成する粒子の色及び所定の量である。第２の粒子層１０４２の第２の撥水粒子１０４２ａが液体層４に浮いていることは、第２の粒子層１０４２の上に存在していた第１の粒子層１０４１が部分的に削れてなくなり、第２の粒子層１０４２が削れて始めて、その第２の撥水粒子１０４２ａが浮いていることを意味する。よって、この基準値を用いることにより、撥水粒子層１０４Ａが削れて、一定以上の高さを有する凹部４００が形成されているがわかる。
【０１２９】
又は、基準値の例は、測定した粒子の色に第２の粒子層１０４２の色を含み、かつ、測定した全ての粒子の所定の量である。この基準値を用いることにより、凹部４００が一定以上の高さを有しており、かつ、所定量以上の第２の撥水粒子１０４２ａが液体層４に浮く程度に液体の流れが強いことがわかる。
【０１３０】
所定の量は、一定期間の量でも良い。また、所定の量は、初めて液体層４を形成してから撥水粒子層１０４Ａの表面の凹部４００を無くすように補修するまでの全時間区間における総量でも良い。判定部２０２は、粒子測定部２０１から取得した一定時刻毎の撥水粒子の量を合計した値が、基準値以上か否かを判定する。判定結果は制御部２０３に送る。判定部２０４は、後述する補修部２０４から補修の情報を取得した場合に、それまで合計した撥水粒子の量を初期化する。
【０１３１】
図４Ｆから図４Ｉに示すように、淡水化処理後に、さらに液体４ａを導入することにより、撥水粒子層１０４Ａの凹部４００は徐々に高さが大きくなる。基準値として、全区間における総量を有することにより、淡水化処理を進める毎に深くなる凹部４００の状況を把握した撥水粒子層１０４Ａの決壊の予測をすることができる。入力部１０１１により、ユーザ等から基準値を受け付けても良い。また、入力部１０１１により、基準値からの変更を受け付けても良い。例えば、強い風が吹いていることを観測した場合等に、水槽１０２の液体層４に加わる力が大きくなることを考慮して、ユーザが基準値を設定又は変更することができる。
【０１３２】
判定部２０２は、所定の時刻毎に、判定の処理を行う。所定時刻の例は、１分以上１０分以下の時間である。判定部２０２は、水槽１０２に液体４ａが導入される時間は、所定時刻よりも短くしても良い。判定部２０２は、水門制御部１０１０から水槽１０２に液体４ａが導入される時間の情報を取得する。
【０１３３】
＜制御部２０３＞
制御部２０３は、判定結果に基づき、判定部２０２が所定の色を有する撥水粒子の量が基準値以上であると判定した場合、警告又は液体層４の水量を調整する指示（信号）を出力部２０５に出力する。
【０１３４】
制御部２０３は、出力部２０５の一例としての音声出力部で警告音を鳴らす指示（信号）を出力する。又は、制御部２０３は、出力部２０５の別の例としての表示装置２０３１（図８参照）に、撥水粒子層１０４Ａが決壊する可能性があることを表示する指示（信号）を出力する。表示装置２０３１は、決壊する可能性があることのみを表示しても良い。
【０１３５】
又は、制御部２０３は、水門制御部１０１０に、液体層４の水量を調整する指示（信号）を出力する。例えば、判定部２０２が所定の色を有する撥水粒子の量が基準値以上であると判定した場合、制御部２０３は、液体の導入を停止又は液体の導入量を低減するように調整する。
【０１３６】
液体層４の水量の調整の例は、液体層４の形成する速度を低減するように、水槽１０２に液体を導入する単位時間当たりの量を低減することである。
【０１３７】
又は、制御部２０３は、図５Ｃに示す補修部２０４に、撥水粒子層１０４Ａに撥水粒子を補修する指示（信号）を出力する。例えば、制御部２０３は、撥水粒子の量に応じて、撥水粒子を補修する量を指示しても良い。
【０１３８】
補修部２０４は、図５Ｃに示すように、導入通路１０１ａに連結されるように配置される。補修部２０４は、導入通路１０１ａを介して、凹部４００に向けて撥水粒子を含む液体を導入することにより、凹部４００の深さを浅くして、凹部４００を無くすように補修する。このとき、可能な限り、最初の第１の粒子層１０４１と第２の粒子層１０４２との２層の状態で撥水粒子層１０４Ａが構成されるように補修するのがよい。よって、例えば、最初、第２の粒子層１０４２の欠落部分を補修するため、浮遊する第２の撥水粒子１０４２ａの量に応じた所定時間は第２の撥水粒子１０４２ａを液体と共に導入し、その後、第１の粒子層１０４１を形成するため、第１の粒子層１０４１を形成するための時間だけ第１の撥水粒子１０４１ａを液体と共に導入する。なお、図５Ｃでは、簡略化のため、水門制御部１０１０など図５Ａと共通の構成部分については一部省略して図示している。
【０１３９】
制御部２０３は、判定結果により、判定部２０２が所定の色を有する撥水粒子の量が基準値より小さいと判定した場合、制御部２０３は、指示を行わなくても良い。
【０１４０】
図８に、表示装置２０３１の表示例を示す。表示装置２０３１は、カメラ画像２０３２と、撥水粒子量２０３３と、凹部の深さ推定量２０３４と、制御指示２０３５とを表示しても良い。
【０１４１】
カメラ画像２０３２は、粒子測定部２０１で測定された、液体中の撥水粒子１０４０のカメラ画像である。
【０１４２】
撥水粒子量２０３３は、粒子測定部２０１で測定された撥水粒子の量を定量的に表示する。撥水粒子の量には、撥水粒子の濃度（ｍｇ／ｌ）、又は、画像中の撥水粒子の面積（ｃｍ２）などを含む。
【０１４３】
凹部の深さ推定量２０３４は、粒子測定部２０１で測定した撥水粒子の量に基づいて、推定した凹部４００の深さを表示する。図８に示すように、凹部４００の深さを模式的に表示しても良いし、定量的な数字で表示しても良い。図８に示す凹部４００の深さ推定量は、凹部４００が形成される前の撥水粒子層１０４Ａの表面をＡとし、凹部４００の深さをＢで表示している。
【０１４４】
制御指示２０３５は、水槽１０２への液体導入の停止、水槽１０２への液体の導入量の低減、又は撥水粒子の導入の指示を表示する。水槽１０２への液体の導入量の低減は、「Ｈ」、「Ｍ」、「Ｌ」を表示して、低減の程度を示しても良い。例えば、「Ｈ」は導入量を予め定められた基準より大きく低減し、「Ｍ」は導入量を基準に基づいて低減し、「Ｌ」は導入量を基準より小さく低減する。
【０１４５】
制御部２０３が有する制御入力部は、制御指示部２０３５に表示する指示が入力される。制御部２０３は、入力された指示に基づいて、制御を行っても良い。
【０１４６】
＜補修部２０４＞
補修部２０４は、撥水粒子層１０４に撥水粒子を供給することで、凹部４００の深さを小さくする。例えば、制御部２０３から補修の指示を受け付けた場合に、水槽１０２に導入される液体に撥水粒子を供給する。水槽１０２に導入される液体の流れに沿って、撥水粒子が凹部４００に供給され、凹部４００の深さが小さくなる。
【０１４７】
補修部２０４は、水門１０１から水槽１０２の導入通路１０１ａのうちの液体が導入される位置までの間に、配置される。
【０１４８】
補修部２０４は、制御部２０３から取得した撥水粒子の量に応じて、供給する撥水粒子の量を決定してもよい。補修部２０４は、制御部２０３から補修の指示を受け付けた場合に、粒子測定部２０１又は判定部２０２から撥水粒子の量を取得しても良い。例えば、測定した撥水粒子の量と、供給する撥水粒子の量との対応関係を保持し、又は記憶部から取得する。補修部２０４は、対応関係と、取得した撥水粒子の量とに基づいて、供給する撥水粒子の量を決定する。
【０１４９】
水槽１０２に導入する液体に撥水粒子を供給することにより、撥水粒子層１０４が削れる部分（凹部４００）に対して、撥水粒子を供給することができる。淡水化処理を続けることで、凹部４００は形成されるため、予め対応関係で決定される撥水粒子の量に対して、例えば所定量だけ多くの量の第１の撥水粒子を供給しても良い。これにより、撥水粒子層１０４Ａが削れて凹部４００が形成される予定の部分に、第１の撥水粒子で凸部を予め形成し、液体の導入により、撥水粒子層１０４Ａが少々削れても、耐水圧が下がらないようにすることができる。
【０１５０】
＜撥水粒子層１０４Ａの測定システムの処理＞
図９に、撥水粒子層１０４Ａの測定システム２１の測定処理のフローチャートを示す。
【０１５１】
＜ステップＳ２０１＞
粒子測定部２０１は、液体層４に浮いている撥水粒子の色毎に、撥水粒子の量を測定する。
【０１５２】
＜ステップＳ２０２＞
判定部２０２は、ステップＳ２０１で測定した所定の色を有する撥水粒子の量が水量制御判定用基準値以上か否かを判定部２０２で判定する。
【０１５３】
図１０に、判定部２０２又は基準値保持部２０６が保持する水量制御判定用基準値の例を示す。撥水粒子の量が水量制御判定用基準値以上であると判定部２０２で判定する場合には、ステップＳ２０３に進む。撥水粒子の量が水量制御判定用基準値より小さいと判定部２０２で判定する場合には、ステップＳ２０１に戻る。
【０１５４】
＜ステップＳ２０３＞
制御部２０３は、判定部２０２が所定の色を有する撥水粒子の量が水量制御判定用基準値以上であると判定した場合、警告又は液体層４の水量を調整する指示（信号）を出力部２０５に出力する。
【０１５５】
制御部２０３は、図１０に示す水量制御判定用基準値以上の場合の指示を予め保持しても良いし、基準値保持部２０６に記憶されている指示を取得しても良い。
【０１５６】
＜変形例１＞
前記第１実施形態では、第１の粒子層１０４１及び第２の粒子層１０４２は、異なる色を有する粒子で構成する例を説明している。色で識別する代わりに、第１の粒子層１０４１及び第２の粒子層１０４２は、識別可能に異なる大きさの粒径を有する粒子で構成しても良い。例えば、第１の粒子層１０４１を第１の範囲の粒径を有する粒子で構成し、第２の粒子層１０４２を、第１の範囲とは重複せずに異なる第２の範囲の粒径を有する粒子で構成する。第１の範囲又は第２の範囲に８割以上の粒子が含まれるように第１の粒子層１０４１及び第２の粒子層１０４２を構成することが望ましい。
【０１５７】
ここで、第１の範囲と第２の範囲とは、識別可能な程度に大きさが異なる場合を例示する。例えば、第２の粒子層１０４２を構成する粒子に対して、第１の粒子層１０４１を構成する粒子は、その粒子の粒径の５割程度異なるように構成する。例えば、第１の範囲を５ｍｍ以上１ｍｍ以下とし、第２の範囲を１．５ｍｍ以上２ｍｍ以下とする。
【０１５８】
第１実施形態によれば、撥水粒子層１０４Ａを第１の粒子層１０４１と第２の粒子層１０４２との２層で構成して液体を保持するとともに、第２の粒子層１０４２から液体中に浮遊する第２の撥水粒子の量を粒子測定部２０１で測定するように構成している。このような構成により、第１の粒子層１０４１が部分的に削られて第２の粒子層１０４２が削られ始める状態を的確に検出することができ、撥水粒子層１０４Ａの決壊を未然に防止することができる。この結果、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。
【０１５９】
（第２実施形態）
図１１に、第２実施形態の淡水化システム３を示す。第２実施形態の淡水化システム３は、水槽１０２と、撥水粒子層３０４と、液化層１０５と、粒子測定部２０１と、判定部３０２と、制御部３０３とを備える。第１実施形態の淡水化システム２の撥水粒子層１０４Ａは、２つの層を有するのに対して、第２実施形態の淡水化システム３は、撥水粒子層３０４は３つ以上の層を有する。撥水粒子層３０４、判定部３０２、及び制御部３０３を除いて、第２実施形態の淡水化システム３は、変形例を含めて第１実施形態の淡水化システム２と同様の構成を有していても良い。
【０１６０】
＜撥水粒子層３０４＞
撥水粒子層３０４が、互いに識別性を有する撥水粒子でそれぞれ構成される３層以上の粒子層を有する。それぞれの粒子層は、異なる色の粒子で構成する。ここで、色の例は、色相、明度、彩度、又は輝度である。
【０１６１】
例えば、図１２に示すように、撥水粒子層３０４は、第１の粒子層１０４１と、第２の粒子層１０４２と、第３の粒子層１０４３とを備える。第１の粒子層１０４１と、第２の粒子層１０４２と、第３の粒子層１０４３とは上から下向きに順に位置する。
【０１６２】
例えば、第１の粒子層１０４１は、青色の粒子で構成し、第２の粒子層１０４２は、緑色の粒子で構成し、第３の粒子層１０４３は、赤色の粒子で構成する。顔料を用いて予め着色した粒子の表面に、撥水膜を被覆することで、青色の粒子、緑色の粒子、及び赤色の粒子を生成する。
【０１６３】
例えば、顔料を用いて、粒子の表面を青色、緑色、又は赤色に着色できる。粒子の表面を青色、緑色、又は赤色に着色する顔料は、公知の材料を用いることができる。青色の顔料の例は、コバルト又はマンガン系の材料などである。緑色の顔料の例は、フタロシアニン又はアゾメチン系の材料などである。また、赤色の顔料の例は、四酸化三鉛系又は酸化鉄赤系の材料である。また、青色、緑色、又は赤色を有する粒子を用いても良い。
【０１６４】
このように第１の粒子層１０４１及び第２の粒子層１０４２と及び第３の粒子層１０４３とをそれぞれ異なる色の撥水粒子で構成することにより、以下のような効果が期待できる。淡水化処理の最初のうちは第１の粒子層１０４１の撥水粒子の色のみが液体層４内で浮遊しているが、そのうち、第２の粒子層１０４２の撥水粒子の色が見えると、第１の粒子層１０４１が少なくとも部分的に削れてなくなったことを意味することになる。さらに、第３の粒子層１０４３の撥水粒子の色が見えると、第２の粒子層１０４２も少なくとも部分的に削れてなくなったことを意味することになる。よって、例えば、第２の粒子層１０４２の撥水粒子の色が見えると、警告又は液体導入量低減などを行い、第３の粒子層１０４３の撥水粒子の色が見えると、液体導入を直ちに停止させるなどの２段階の処置を取ることができる。
【０１６５】
なお、第３の粒子層２０４３は、第１の粒子層２０４１及び第２の粒子層２０４２の厚みよりも大きい厚みを有していても良い。また、第３の粒子層２０４３、第２の粒子層２０４２、及び第１の粒子層２０４１の順に厚みを小さくしても良い。
【０１６６】
＜判定部３０２＞
判定部３０２は、粒子測定部２０１が測定した撥水粒子の色毎の撥水粒子の量を受信する。判定部３０２は、所定の色（少なくとも第２の撥水粒子の色と第３の撥水粒子の色と）を有する撥水粒子の量を水量制御判定用基準値として保持する。撥水粒子の量の例は、粒子の数、粒子の濃度、又はカメラで撮像した場合に画像中を粒子が占める面積である。
【０１６７】
判定部３０２は、判定部３０２から受け付けた所定の色を有する撥水粒子の量が、それぞれ、水量制御判定用基準値以上か否かを判定する。
【０１６８】
撥水粒子層１０４が３層以上の粒子層を有するため、水量制御判定用基準値の設定により、３値以上の判定をすることができる。
【０１６９】
＜制御部３０３＞
制御部３０３は、判定部３０２が所定の色を有する撥水粒子の量が水量制御判定用基準値以上であると判定した場合、警告又は液体層４の水量を調整する指示（信号）を出力部２０５に出力する。
【０１７０】
例えば、制御部３０３は、出力部２０５の一例としての音声出力部に警告音を鳴らす指示（信号）を出力部２０５に出力する。又は、出力部２０５の別の例としての表示装置に、撥水粒子層３０４が決壊する可能性があることを表示する指示（信号）を出力する。警告の表示には、水量制御判定用基準値以上の所定の色を有する撥水粒子の量を表示することも含む。
【０１７１】
制御部３０３は、判定部３０２が所定の色を有する撥水粒子の量が水量制御判定用基準値より小さいと判定した場合、制御部３０３は、指示を行わなくても良い。
【０１７２】
図１３に、判定部３０２が有する水量制御判定用基準値の例と、制御部３０３の制御の例を示す。水量制御判定用基準値として、第２の粒子の色の粒子の所定量と、第３の粒子の色の粒子の所定量が保持される。制御部３０３は、判定部３０２が所定値以上の量の第２の粒子層１０４２の色の粒子が存在すると判定した場合、水槽１０２に導入する液体の量を減らすように、水門制御部１０１０に指示（信号）を出力する。さらに、制御部３０３は、判定部３０２が、所定値以上の量の第３の粒子層１０４３の色の粒子が存在すると判定した場合、水槽１０２に導入する液体を停止するように、水門制御部１０１０に指示（信号）を出力する。
【０１７３】
第２実施形態によれば、撥水粒子層３０４を、互いに識別性を有する撥水粒子でそれぞれ構成される３層以上の粒子層１０４１，１０４２，１０４３で構成することにより、第２の粒子層１０４２の撥水粒子の色が見えると、警告又は液体導入量低減などを行い、第３の粒子層１０４３の撥水粒子の色が見えると、液体導入を直ちに停止させるなどの２段階の処置を的確に取ることができる。よって、撥水粒子層１０４Ａの決壊をより的確にかつ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実施することができる。
【０１７４】
（第３実施形態）
図１４に、第３実施形態に係る淡水化システム１２を示す。第３実施形態に係る淡水化システム１２は、第１実施形態及び第２実施形態の淡水化システム２，３と、判定部４０２が異なる。その他の構成については、変形例を含めて第１実施形態及び第２実施形態の淡水化システム２，２Ｂ，３と同様の構成を有していても良い。
【０１７５】
水槽１０２に液体４ａを導入している間、図４Ｂから図４Ｄの状態を繰り返しながら、図４Ｅに示す状態になる。このとき、液体４ａの導入量又は液体層４の厚みなどに依存する液体の流れにより、液体層４における撥水粒子１０４０の量は、変化することを説明している。よって、撥水粒子１０４０は、液体層４中で均一に分散せず、液体４ａの流れによって、粒子測定部２０１で撥水粒子１０４０が一時的に多く計測される場合が考えられる。
【０１７６】
判定部４０２は、粒子測定部２０１の測定結果の変化も考慮して、撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定する。
【０１７７】
＜判定部４０２＞
液体４ａの流れによって、撥水粒子１０４０は一時的に多量の撥水粒子１０４０を浮き上がらせる可能性がある。例えば、液体４ａを導入した直後などである。しかし、粒子測定部２０１は撥水粒子１０４０の一部しか計測できない。一時的に多量の浮き上がった撥水粒子１０４０の測定量を基に判定部４０２で判定することにより、実際に浮いている撥水粒子１０４０よりも多くの撥水粒子１０４０が浮き上がっていると予測してしまう可能性がある。その場合には、第２の粒子層１０４２の凹部４００の深さは、予測より浅く、警告等を出力する必要がない場合がある。そこで、判定部４０２は、測定した撥水粒子の量の変化量を考慮して判定する。
【０１７８】
（第１の判定）
判定部４０２は、粒子測定部２０１で測定した撥水粒子の量のうち所定の色を有する撥水粒子の量が基準値（第１の基準値）以上か否かを判定する。ここでの測定した撥水粒子の量を「第１の測定情報」とも表記する。判定部４０２は、粒子測定部２０１が測定した情報を記憶する記憶部４０２ａを有する。記憶部４０２ａには、第１の測定情報の前に測定した情報が記憶されている。
【０１７９】
（第２の判定）
判定部４０２は、第１の測定情報と、記憶部４０２ａに記憶されている測定情報との撥水粒子の量の変化量を求める。記憶部４０２ａに記憶されている測定情報は、直前の撥水粒子の量でも良いし、記憶されている撥水粒子の量の平均値でも良い。
【０１８０】
（第３の判定）
撥水粒子の変化量が第２の基準値以上であると判定部４０２で判定する場合には、さらに、第１の測定情報と、第１の測定情報の後に受け付けた第２の測定情報との変化量が、第３の基準値より小さいか否かを判定部４０２で判定する。なお、変化量は、変化量の絶対値でも良く、変化の割合でも良い。第２の測定情報は、１つの時刻の測定情報でも良いし、複数の時刻の測定情報の平均値でも良い。
【０１８１】
なお、第３の基準値以上であると判定部４０２で判定する場合には、一時的に多量の浮き上がった撥水粒子１０４０測定の量によって判定していると考えられるため、判定部４０２は、改めて、粒子測定部２０１の測定した撥水粒子の量の平均が基準値以上であるか否かを判定しても良い。
【０１８２】
なお、一時的に多量の撥水粒子１０４０が浮き上がる例として、水槽１０２に液体の導入を開始した直後が考えられる。判定部４０２は、水門制御部１０１０から水槽１０２への液体の導入の開始から一定時間経過まで情報を取得しても良い。判定部４０２は、水門制御部１０１０からその情報を取得した場合のみ、第１の判定から第３の判定を行う。
【０１８３】
また、一時的に多量の撥水粒子１０４０が浮き上がる他の例として、水槽１０２の外部環境における風が風力判定用所定値（風力判定用閾値）以上に強い場合が考えられる。水槽１０２に風力計２０８を設置し（図１４参照）、風力計２０８で測定された風力が風力判定用所定値以上の場合に、判定部４０２に情報を送信しても良い。判定部４０２は、風力計２０８から情報を取得した場合のみ、第１の判定から第３の判定を行う。風力計２０８で測定された風力が風力判定用所定値より小さい場合には、判定部４０２は、図９に示す判定を行う。
【０１８４】
または、判定部４０２は、風力計２０８から測定された風力を受け付け、予め保持する風力判定用所定値と受け付けた風力の値とを比較しても良い。判定部４０２は、測定された風力が風力判定用所定値以上の場合に、第１の判定から第３の判定を行う。判定部４０２は、風力計２０８で測定された風力が風力判定用所定値より小さい場合には、図９に示す判定を行う。
【０１８５】
＜撥水粒子層の測定システムの処理＞
図１５に、撥水粒子層３０４の測定システムの処理のフローチャートを示す。ステップＳ２０１、ステップＳ２０２、及びステップＳ２０３は、図９のフローチャートに示す処理と同じである。
【０１８６】
＜ステップＳ２０１＞
粒子測定部２０１は、液体層４に浮いている撥水粒子の色毎に、撥水粒子の量を測定する。
【０１８７】
＜ステップＳ２０２＞
判定部４０２は、ステップＳ２０１で測定した所定の色を有する撥水粒子の量が第１の基準値以上か否かを判定する。ステップＳ２０１で測定した所定の色を有する撥水粒子の量を「第１の測定情報」とも表記する。撥水粒子の量が第１の基準値以上であると判定部４０２で判定する場合には、ステップＳ２０３に進む。撥水粒子の量が第１の基準値より小さいと判定部４０２で判定する場合には、ステップＳ２０１に戻る。これにより、所定量以上の所定の色を有する撥水粒子が液体層４に浮いていなければ、以下の処理は行わないことになる。逆に言えば、所定量以上の所定の色を有する撥水粒子が液体層４に浮いている場合のみ、以下の処理を行う。
【０１８８】
＜ステップＳ４０１＞
判定部４０２は、第１の測定情報と、記憶部４０２ａに記憶されておりかつ第１の測定情報の前に測定された測定情報との変化量が、第２の基準値より大きいか否かを判定する。変化量が第２の基準値よりも大きいと判定部４０２で判定する場合には、ステップＳ４０２に進む。変化量が第２の基準値以下であると判定部４０２で判定する場合には、一時的に多量の撥水粒子１０４０を測定されたわけではないと判定できるので、通常の処理のステップＳ２０３に進む。図１６に、撥水粒子の変化量を模式的に表した図を示す。図１６の縦軸は撥水粒子の量であり、横軸は測定時刻である。ステップＳ４０１では、基準値を超えた測定時刻Ｂの値（第１の測定情報）と、測定時刻Ａの情報との変化量が第２の基準値よりも大きいか否かを判定部４０２で判定する。
【０１８９】
＜ステップＳ４０２＞
判定部４０２は、第１の測定情報と、第１の測定情報の後に測定された測定情報との変化量が第３の基準値より小さいか否かを判定する。変化量が第３の基準値以上であると判定部４０２で判定する場合には、第１の測定情報は、一時的に多量に浮き上がった撥水粒子１０４０を測定した情報であるとして、ステップＳ２０１に戻って、測定を再開する。
【０１９０】
変化量が第３の基準値よりも小さいと判定部４０２で判定する場合には、一時的に多量の撥水粒子１０４０を測定されたわけではないと判定できるので、通常の処理のステップＳ２０３に進む。
【０１９１】
ステップＳ４０２では、図１６に示す測定時刻Ｂの値（第１の測定情報）と、測定時刻Ｃの値（第２の測定情報）との変化量が第３の基準値より小さいか否かを判定部４０２で判定する。
【０１９２】
＜ステップＳ２０３＞
制御部２０３は、判定部４０２が所定の色を有する撥水粒子の量が第１の基準値以上であると判定した場合、警告又は液体層４の水量を調整する指示（信号）を出力する。
【０１９３】
制御部２０３は、第１の基準値以上の場合の指示（信号）を予め保持しても良いし、基準値保持部２０６に記憶されている指示（信号）を取得しても良い。
【０１９４】
第３実施形態によれば、液体４ａの流れによって一時的に多量の撥水粒子１０４０が浮き上がって、前記判定部が、測定された前記第２の撥水粒子の量が所定値（第１の基準値）以上であると判定した場合でも、測定された前記第２の撥水粒子の量の測定時よりも前の測定情報と、測定後に測定した次の測定情報とを比較することにより、一時的に前記第２の撥水粒子の量が所定値（第１の基準値）以上になったにすぎないことを識別することができる。よって、実際に浮いている撥水粒子１０４０よりも多くの撥水粒子１０４０が浮き上がっていると誤って予測して、誤った警告等を出力するといったことを防止することができ、より効率的な淡水化処理を実施することができる。
【０１９５】
（その他の実施形態）
図１７に、淡水化システム２のハードウェア構成の一例を示す。粒子測定部２０１は、カメラ２０１ａと演算部２０１ｃと記憶部２０１ｂとを有する測定部２０１０と、送信回路２０１１と、アンテナ２０１２とで構成される。測定部２０１０で測定した結果は、送信回路３０１１によって、アンテナ２０１２から送信される。
【０１９６】
判定部２０２は、アンテナ３００６と、受信回路３００５と、ＣＰＵ３００１とで構成される。アンテナ２０１２から送信された測定結果をアンテナ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。粒子測定部２０１の測定情報は、受信回路３００５からバス３０１１を経由してＣＰＵ３００１に送られる。
【０１９７】
制御部２０３は、ＣＰＵ３００１と、画像制御部３００８又は音声制御部３００９とで構成される。判定部２０２及び制御部２０３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９等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。
【０１９８】
制御部３０３を構成するＣＰＵ３００１の処理に応じて、画像制御部３００８が表示部３００７に表示される情報を制御し、又は音声制御部３００９が音声出力部３０１０から出力される音声情報を制御する。
【０１９９】
制御部３０３を構成するＣＰＵ３００１は、制御入力部３０１０で入力された情報に基づいて、水門制御部１０１０又は補修部２０４の処理を制御しても良い。
【０２００】
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。
【０２０１】
前記各淡水化システムの一部は、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。
【０２０２】
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、
前記測定した前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部が前記第２の撥水粒子の量が所定値以上であるか否かを判定であると判定した場合に、警告、前記水槽への液体の導入を停止し、又は前記判定部の判定前の前記水槽への液体の導入速度と比較して、前記水槽への液体の導入速度を低減する信号を出力する制御部と、
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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】
【０２０６】
本発明は、淡水化システムにおいて用いる測定システム、淡水化システム、及び淡水化方法は、液体を淡水化する淡水化システムにおいて、淡水化装置の撥水粒子層から液体中に浮遊する撥水粒子量を測定して、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】
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【図２】
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【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５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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