(57)【要約】      （修正有）【課題】利用目的に適した水塊を利用するために、取水位置を制御することで、水資源を有効に活用することができる取水方法及び取水システムを提供する。【解決手段】温度分布測定部１２で、水中の所定の測定範囲における温度分布を、水面に平行で互いに交差する２方向と水深方向とにそれぞれ配列された複数の温度分布測定用センサ１２１で測定し、取水位置決定部で測定範囲から水を送り出す取水部２１の取水位置を前記温度分布に基づいて定め、取水位置は、取水位置コントローラ１４で調節する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中の所定の測定範囲において温度分布測定部が測定した温度分布に基づいて前記測定範囲から水を送り出す取水部の取水位置を定める取水位置決定過程と、
前記取水位置決定過程で定めた取水位置に前記取水部の取水位置を調節する取水位置調節過程と、
を有する取水方法。
【請求項２】
前記取水位置決定過程は、少なくとも水流、気流、気象、海象のいずれかを観測する環境観測部が観測した環境に基づいて演算した前記温度分布に基づいて前記取水位置を定める請求項１に記載の取水方法。
【請求項３】
前記取水位置決定過程は、前記環境観測部が測定した流速が高いほど取水口から離れた位置にある前記温度分布に基づいて前記取水位置を定める請求項２に記載の取水方法。
【請求項４】
前記取水位置決定過程は、前記環境観測部が測定した流向と逆方向に位置する前記温度分布に基づいて前記取水位置を定める請求項２または３に記載の取水方法。
【請求項５】
前記取水位置決定過程は、前記測定範囲を細分化した単位領域毎の温度に基づいて前記取水位置を定める請求項１から４のいずれかに記載の取水方法。
【請求項６】
前記取水位置決定過程は、前記取水部の取水量に応じて前記単位領域の大きさを決定する請求項５に記載の取水方法。
【請求項７】
前記取水位置決定過程は、前記単位領域毎の温度のうち目標温度に応じた温度の単位領域に対応した部位を前記取水位置と定める請求項５または６に記載の取水方法。
【請求項８】
前記温度分布測定部は、水面に平行で互いに交差する２方向と水深方向とにそれぞれ配列された複数の温度検出部を備える請求項１から７のいずれかに記載の取水方法。
【請求項９】
水中の所定の測定範囲において温度分布を測定する温度分布測定部と、
前記測定範囲から水を送り出す取水部の取水位置を前記温度分布に基づいて定める取水位置決定部と、
前記取水位置を調節する取水位置調節部と、
を備える取水システム。
【請求項１０】
少なくとも水流、気流、気象、海象のいずれかを観測する環境観測部を、さらに備え、
前記取水位置決定部は、前記環境観測部が観測した環境に基づいて前記温度分布測定部が測定した温度分布を演算する請求項９に記載の取水システム。
【請求項１１】
前記温度分布測定部は、水面に平行で互いに交差する２方向と水深方向とにそれぞれ配列された複数の温度検出部を備える請求項９または１０に記載の取水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取水方法及び取水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、海洋や湖沼（以下、海洋等、と呼ぶ）から海水や湖水（以下、水資源と呼ぶ）を取水し、取水した水資源が産業設備で利用されている。かかる設備（以下、水利用設備と呼ぶ）には、例えば、汽力発電所、海水淡水化設備、海洋温度差発電設備、等がある。
水利用設備に水資源を導くために取水管が用いられ、その取水口が、岸壁、護岸、海底等に固定設置されることがある。例えば、特許文献１に記載の海洋深層水利用システムでは、取水管が深度６００〜８００ｍの海底に沿って敷設され、その先端には取水口が取り付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４３７９０９号公報
【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、取水口が固定されていると、季節、潮汐、気象、海象等の条件により、取水温度が変動するので、水利用設備において、利用目的に適した温度の水資源が得られるとは限らない。そのため、利用目的に適した温度の水資源を利用する場合よりも、水資源が有効に利用されないことがある。得られた水資源の温度が利用目的に適した温度ではない場合、水利用設備における設備効率が低下することや、より多くの水資源を要すること、等の問題がある。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、水利用設備において利用目的に適した水塊を利用するために取水位置を制御することで、水資源を有効に活用することができる取水方法及び取水システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、水中の所定の測定範囲において温度分布測定部が測定した温度分布に基づいて前記測定範囲から水を送り出す取水部の取水位置を定める取水位置決定過程と、前記取水位置決定過程で定めた取水位置に前記取水部の取水位置を調節する取水位置調節過程と、を有する取水方法である。
【０００７】
（２）本発明の他の態様は、上述した取水方法であって、前記取水位置決定過程は、少なくとも水流、気流、気象、海象のいずれかを観測する環境観測部が観測した環境に基づいて演算した前記温度分布に基づいて前記取水位置を定める。
【０００８】
（３）本発明の他の態様は、上述した取水方法であって、前記取水位置決定過程は、前記環境観測部が測定した流速が高いほど取水口から離れた位置にある前記温度分布に基づいて前記取水位置を定める。
【０００９】
（４）本発明の他の態様は、上述した取水方法であって、前記取水位置決定過程は、前記環境観測部が測定した流向と逆方向に位置する前記温度分布に基づいて前記取水位置を定める。
【００１０】
（５）本発明の他の態様は、上述した取水方法であって、前記取水位置決定過程は、前記測定範囲を細分化した単位領域毎の温度に基づいて前記取水位置を定める。
【００１１】
（６）本発明の他の態様は、上述した取水方法であって、前記取水位置決定過程は、前記取水部の取水量に応じて前記単位領域の大きさを決定する。
【００１２】
（７）本発明の他の態様は、上述した取水方法であって、前記取水位置決定過程は、前記単位領域毎の温度のうち目標温度に応じた温度の単位領域に対応した部位を前記取水位置と定める。
【００１３】
（８）本発明の他の態様は、上述した取水方法であって、前記温度分布測定部は、水面に平行で互いに交差する２方向と水深方向とにそれぞれ配列された複数の温度検出部を備える。
【００１４】
（９）本発明の他の態様は、水中の所定の測定範囲において温度分布を測定する温度分布測定部と、前記測定範囲から水を送り出す取水部の取水位置を前記温度分布に基づいて定める取水位置決定部と、前記取水位置を調節する取水位置調節部と、を備える取水システムである。
【００１５】
（１０）本発明の他の態様は、上述した取水システムであって、少なくとも水流、気流、気象、海象のいずれかを観測する環境観測部を、さらに備え、前記取水位置決定部は、前記環境観測部が観測した環境に基づいて前記温度分布測定部が測定した温度分布を演算する。
【００１６】
（１１）本発明の他の態様は、上述した取水システムであって、前記温度分布測定部は、水面に平行で互いに交差する２方向と水深方向とにそれぞれ配列された複数の温度検出部を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、測定した温度分布に基づいて定めた取水位置から取水されるので、温度分布に応じて利用目的に適した温度の水を取水することができる。そのため、水資源を有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る取水システムの構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る取水位置コントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る取水部の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る取水処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る温度判断パターン選択処理を示すフローチャートである。
【図６】温度分布測定範囲の一例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る温度判断パターン選択部が定めた取水水塊座標の例を示す断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る温度判断パターン選択部が定めた測温ブロックの大きさの例を示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る取水位置決定部が定めた候補ブロックの例を示す立体図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る取水位置決定処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る取水システムの構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る取水システムの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本実施形態に係る取水システム１の構成を示す模式図である。
取水システム１は、温度分布測定部１２、水流測定部１３、取水位置コントローラ１４、取水部２１、及び送水管２２を含んで構成される。図１は、取水部２１が護岸に設けられている場合における構成例を示す。取水部２１が、海底、湖底、河床に設けられている場合も、取水システム１は同様に構成される。図１において、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向は、三次元空間内で互いに直交する方向である。Ｘ、Ｙ方向は、それぞれ水平面に平行な方向（水面方向）であり、互いに直交している。Ｚ方向は鉛直方向（水深方向）である。
【００２０】
温度分布測定部１２は、複数の温度分布測定用センサ１２１と保持用構造物１２２とを含んで構成される。それぞれの温度分布測定用センサ１２１は、保持用構造物１２２に保持され、自部に接した水の温度を測定する温度分布測定用センサ１２１は、その位置で測定された温度を示す温度信号を生成し、生成した温度信号を取水位置コントローラ１４に出力する。温度分布測定用センサ１２１は、例えば、熱電対、測温抵抗体、等、温度を検出することができれば、いずれでもよい。温度分布測定範囲（後述）内の温度分布（水温分布）を示す温度分布測定データが、それぞれの温度分布測定用センサ１２１から入力される温度信号により形成される。
【００２１】
保持用構造物１２２は、例えば、水面に浮遊する浮体を備え、水中における所定の三次元の範囲内に分布するように複数の温度分布測定用センサ１２１を保持する。この三次元の範囲を温度分布測定範囲（温度分布測定エリア）と呼ぶことがある。温度分布測定範囲は、保持用構造物１２２から鉛直に分布した所定の大きさ及び形状の範囲である。
図１に示す例では、保持用構造物１２２は、所定の大きさを有する正方格子であり、各格子点とその格子点から鉛直方向に予め定めた個数の温度分布測定用センサ１２１を保持する。格子点の数は、水平方向に互いに直交する２方向のそれぞれについて、各６個である。また、各格子点において最大６個の温度分布測定用センサ１２１を所定の間隔ｄで保持することができる。間隔ｄは、例えば、数ｍ〜数十ｍである。温度分布測定範囲では、温度の測定点を頂点とする一辺の長さがｄである単位格子が、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向に間隔ｄで規則的に配列される。これにより、温度分布測定用センサ１２１は、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向に間隔ｄで配列される。但し、深度（水深）が５ｄよりも浅い領域では、保持される温度分布測定用センサ１２１の数は、６個よりも少なく、その深度に応じた個数の温度分布測定用センサ１２１が設置される。
【００２２】
なお、保持用構造物１２２は、温度分布測定用センサ１２１に代えて、光ファイバ温度センサを備えてもよい。光ファイバ温度センサは、光ファイバが配置されている部分の水温を測定できるため、温度分布測定範囲内に設置されていれば、必ずしも各格子点に設置されていなくてもよい。
また、保持用構造物１２２は、岸壁、護岸又は水底に固定された建造物であってもよい。
【００２３】
水流測定部１３は、保持用構造物１２２のいずれかの位置に支持され、その位置における水の流速とその方向（流向）を測定する。水流測定部１３は、測定した流速と流向を示す流速信号を生成し、生成した流速信号を取水位置コントローラ１４に出力する。図１に示す例では、保持用構造物１２２の中央に設置され、その部位における流速及び流向を測定する。水流測定部１３は、例えば、電磁流速計、ドップラー式流速計等、いずれでもよい。
【００２４】
取水位置コントローラ１４は、温度分布測定部１２から入力された温度分布測定データに基づいて取水部２１において水を取り入れる位置（取水位置）を定める。取水位置コントローラ１４には、取水位置を決定するための動作モードが設定され、動作モードに対応した目標温度又はその目標温度から予め定めた範囲内の温度の水を取水することができる位置を取水位置と定める。動作モードは、水利用設備３１における水の使用目的に応じて設定しておく。取水位置コントローラ１４は、取水位置を定める際、さらに水流測定部１３から入力された流速信号を用いてもよい。取水位置決定処理については後述する。
取水位置コントローラ１４は、定めた取水位置から取水することを指示する取水位置制御信号を生成し、生成した取水位置制御信号を取水部２１に出力する。取水位置コントローラ１４の構成については後述する。
【００２５】
取水部２１は、少なくともその一部が水中に設置され、取り入れた水を温度分布測定範囲外にある送水管２２に送り出す。取水部２１の水を取り入れることができる範囲は可変である。この範囲が、取水位置可変範囲ＶＰである。取水位置可変範囲ＶＰは、少なくともその一部が温度分布測定範囲に含まれる。取水部２１は、取水位置コントローラ１４から入力された取水位置制御信号が指示する取水位置から取水する取水位置変更機構（後述）を備える。取水部２１は、例えば、連続サイフォン型取水設備、多段式取水設備、多孔式取水設備等、いずれでもよい。
【００２６】
送水管２２は、取水部２１から受けた水を取水ピット２３に送り出す管材である。
取水ピット２３は、送水管２２から受けた水を一時的に貯留する。これにより、送水量の時間経過による変動が緩和される。
送水管２４は、取水ピット２３に貯留された水を水利用設備３１に送り出す管材である。
【００２７】
水利用設備３１は、送水管２４から受けた水を利用する装置又はその装置を備えた設備である。水利用設備３１は、例えば、海洋温度差発電設備、汽力発電（火力発電、原子力発電、地熱発電、等）設備、海水淡水化設備、水産養殖設備、地域冷暖房設備、地中冷却栽培、等、送水管２４から受けた水を低温熱源または高温熱源、もしくは、その水自体を直接加工、利用する設備である。水利用設備３１における水の使用目的に応じて最適な温度が存在する。例えば、海洋温度差発電設備において送水管２４から受けた水が低温熱源として用いられる場合には、その温度が低いほど発電効率が高いので、採水可能な温度のうち最も低い温度が最適な温度となる。また、海洋温度差発電設備において送水管２４から受けた水が高温熱源として用いられる場合には、その温度が高いほど発電効率が高いので、採水可能な温度のうち最も高い温度が最適な温度となる。
【００２８】
取水位置コントローラ１４には、最適な温度を目標温度として設定することにより、その目標温度又はその温度から予め定めた範囲内の温度の水が水利用設備３１に供給される。そのため、取水自体が効率的に行われる他、取水された水が温度調整等を行わずに有効に利用される。そのため、過剰な取水が抑制されるので、取水量が削減され環境への負荷が軽減される。
【００２９】
一般に、海洋や湖沼では深度が深くなるほど水温が低くなることがある。所定の温度範囲内の深度の範囲は水温層と呼ばれる。図１に示す例では、潮位、潮流、気象、その他の要因により水温が変動するが、本実施形態では温度分布測定部１２によって測定された温度分布に基づいて取水部２１の取水位置を定め、定めた取水位置から取水する。そのため、用途に適した水温の水を取水することができる。
なお、取水深度可変範囲ＶＤは、上述の取水位置可変範囲ＶＰを鉛直方向に射影した深度の範囲に相当し、用途に適した水温層ＨＴ、ＬＴそれぞれの深度の範囲を含む。
【００３０】
（取水位置コントローラの構成）
次に、取水位置コントローラ１４の構成について説明する。
図２は、本実施形態に係る取水位置コントローラ１４の構成を示すブロック図である。
取水位置コントローラ１４は、その制御プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、制御プログラムや処理データを記憶する記憶装置を有する電子計算機によって構成される。記憶装置は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）を含んで構成される。取水位置コントローラ１４は、制御プログラムを実行することで、設定入力部１４１、データ入出力部１４２、温度判断パターン選択部１４３、及び取水位置決定部１４４の各機能を実現する。
【００３１】
設定入力部１４１は、ユーザによる操作を受け付け、受け付けた操作に応じた入力信号を生成する。入力信号には、例えば、運転モードを示す運転モード信号、計画取水量を示す計画取水量信号、設定温度を示す設定温度信号、動作モード（後述）を示す動作モード信号、等がある。設定入力部１４１は、計画取水量信号を温度判断パターン選択部１４３に出力する。設定入力部１４１は、設定温度信号と動作モード信号を取水位置決定部１４４に出力する。設定入力部１４１は、例えば、キーボード、マウス、タッチパッドその他の入力装置を含んで構成される。
【００３２】
データ入出力部１４２は、温度分布測定部１２から温度分布測定データが入力され、入力された温度分布測定データを取水位置決定部１４４に出力する。データ入出力部１４２は、水流測定部１３から入力された流速信号が入力され、入力された流速信号を温度判断パターン選択部１４３に出力する。データ入出力部１４２は、取水位置決定部１４４から入力された取水位置制御信号を取水部２１に出力する。データ入出力部１４２は、例えば、データ入出力インタフェースである。
【００３３】
温度判断パターン選択部１４３は、データ入出力部１４２を介して入力された流速信号、設定入力部１４１から入力された計画取水量信号に基づいて温度判断パターンを選択する。温度判断パターンとは、取水位置を決定する際に用いられる温度分布の取り扱いの態様、例えば、測温単位領域（測温ブロック）の大きさ、流速及び流向に応じた取水水塊座標の決定である。温度判断パターン選択部１４３は、例えば、計画取水量信号が示す計画取水量が大きいほど大きい測温ブロックを定める。測温ブロックは、温度分布測定領域を細分化した領域であって、取水位置決定部１４４で取水位置を決定する際に有効となる温度測定値の集まりである。
【００３４】
また、温度判断パターン選択部１４３は、取水部２１の所定位置を基準として、流速が大きいほど流向とは逆方向に離れた位置にある座標を取水水塊座標と定め、定めた取水水塊座標を代表位置（例えば、中心）として有する測温ブロックを選択する。これにより、取水位置決定部１４４では、温度分布の測定から取水位置の制御までの時間経過に伴い水流によって移動した温度分布に基づいて取水位置を定めることができる。予測された温度判断パターン選択部１４３は、選択した温度判断パターン（例えば、測温ブロックの大きさ、取水水塊座標）を示す温度判断パターン信号を生成し、生成した温度判断パターン信号を取水位置決定部１４４に出力する。
【００３５】
取水位置決定部１４４は、温度判断パターン選択部１４３から入力された温度判断パターン信号が示す温度判断パターンに従って、データ入出力部１４２を介して入力された温度分布計測データが示す温度分布を処理することにより取水位置を決定する。
ここで、取水位置決定部１４４は、温度判断パターン信号が示す取水水塊座標を特定し、特定した取水水塊座標を基準として、その代表位置（例えば、中心）が鉛直方向に分布した候補ブロックを設定する。候補ブロックの大きさは、温度判断パターン信号が示す測温ブロックの大きさと同一となるように定められる。取水位置決定部１４４は、設定した候補ブロック毎の代表温度を算出する。代表温度は、各候補ブロックの温度分布を代表する温度、例えば、平均値、最頻値、中央値、のいずれでもよい。
【００３６】
取水位置決定部１４４は、候補ブロック毎の代表温度から設定入力部１４１から入力された動作モード信号が示す動作モードに従って取水位置を決定する。動作モードは、取水位置を決定する際に参照する目標温度の種別を示す。動作モードには、例えば、最高温度モード、最低温度モード、設定温度モードがある。取水位置決定部１４４は、候補ブロック毎の代表温度のうち目標温度と等しいか、又は最も近似する代表温度に対応する候補ブロックを、選択ブロックと判定する。取水位置決定部１４４は、取水位置データを参照して判定した選択ブロックに対応する取水位置を定める。取水位置データは、選択ブロックの代表位置と取水位置との対応関係を示すデータであって、予め取水位置決定部１４４に設定されたデータである。取水位置は、例えば、候補ブロックの代表位置と同一の深度に配置された取水口（後述）の位置である。取水位置決定部１４４は、定めた取水位置から取水することを指示する取水位置制御信号を生成する。取水位置決定部１４４は、生成した取水位置制御信号を取水部２１に出力する。
【００３７】
（取水部の構成）
次に、取水部２１の構成について説明する。
図３は、本実施形態に係る取水部２１の構成を示す模式図である。
図３に示す例では、取水部２１は、連続サイフォン型取水設備である。
取水部２１は、複数の取水管２１２、取水位置調節部２１３、取水管２１２と同じ数の給排気管２１５、導水管２１６、及び取水ポンプ２１７を含んで構成される。
【００３８】
取水管２１２は、それぞれ同一の形状を有し、導水管２１６の長手方向に互いに隣接して配列される。取水管２１２は、逆Ｖ字型に屈曲した屈曲部を有し、屈曲部の頂部に給排気管２１５の一端が接続されている。取水管２１２の一端は、導水管２１６に接続され、取水管２１２の他端は、外部（水中）に対して開口され取水口２１１を形成している。給排気管２１５から屈曲部に圧縮空気が供給（給気）されると、その取水管２１２に流入した水が遮断される（止水）。屈曲部から空気が給排気管２１５の一端に排気されると取水管２１２に取水口２１１から水が流入され、取水管２１２の一端から水が導水管２１６に導かれる（通水）。取水口２１１が配列されている領域が、取水位置可変範囲ＶＰに相当し、排気された取水管２１２の取水口２１１の位置が取水位置に相当する。
【００３９】
取水位置調節部２１３は、取水位置決定部１４４から入力された取水位置制御信号を参照して、いずれの取水管２１２で通水し、その他の取水管２１２で止水するかを制御することにより取水位置を調節する。取水位置調節部２１３は、取水管２１２と同じ数のバルブ２１４とコンプレッサ（図示せず）を備える。各バルブ２１４は、３個の端子（端子１〜３、図示せず）を有し、端子１はコンプレッサ（図示せず）に接続され、端子２は外部（大気）に対して開口され、端子３は給排気管２１５の他端に接続される。
【００４０】
取水位置調節部２１３は、取水位置制御信号が示す取水位置に対応したバルブ２１４の端子２・端子３間を開放し、端子１・端子３間を閉鎖する。このとき、圧縮空気が給排気管２１５の他端から端子３を介して端子２から外部に排出され、その取水管２１２で通水される。
取水位置調節部２１３は、その他のバルブ２１４の端子１・端子３間を閉鎖し、端子３・端子３間を開放する。このとき、コンプレッサから供給された圧縮空気が端子１から端子３及び給排気管２１５を介して取水管２１２に圧縮空気が供給され、その取水管２１２で止水される。
【００４１】
導水管２１６は、各取水管２１２の一端に接続され、導水管２１６の一端には取水ポンプ２１７が備えられている。
取水ポンプ２１７は、各取水管２１２から導かれ、導水管２１６内に充填された水を取水し、水利用設備３１へ供給する。取水ポンプ２１７には、設定入力部１４１から計画取水量信号が入力され、入力された計画取水量で取水してもよい。
【００４２】
（取水処理）
次に、本実施形態に係る取水処理について説明する。
図４は、本実施形態に係る取水処理を示すフローチャートである。
（ステップＳ１０１）取水位置コントローラ１４の設定入力部１４１は、受け付けた操作に応じて運転モード、計画取水量、設定温度が入力される。設定入力部１４１に、運転モードとして水利用設備運転モード、計画取水量、設定温度が設定されているとき、ステップＳ１０２に進む。
【００４３】
（ステップＳ１０２）温度分布測定部１２は、温度分布測定範囲内の温度分布を測定し、測定した温度分布を示す温度分布測定データを取水位置コントローラ１４に出力する。取水位置コントローラ１４の取水位置決定部１４４には、温度分布測定部１２から温度分布測定データが入力される。その後、ステップＳ１０３に進む。
（ステップＳ１０３）取水位置コントローラ１４の温度判断パターン選択部１４３は、設定入力部１４１で設定された計画取水量、水流測定部１３から入力された流速信号が示す流向及び流速に基づいて温度判断パターンを選択する。その後、ステップＳ１０４に進む。
温度判断パターン選択処理については後述する。
【００４４】
（ステップＳ１０４）取水位置決定部１４４は、温度判断パターン選択部１４３から入力された温度判断パターン信号が示す温度判断パターンに従って、データ入出力部１４２を介して入力された温度分布計測データが示す温度分布を処理することにより取水位置を決定する。取水位置決定部１４４は、決定した取水位置を示す取水位置制御信号を生成し、生成した取水位置制御信号を取水部２１に出力する。その後、ステップＳ１０５に進む。取水位置決定処理については、後述する。
（ステップＳ１０５）取水部２１の取水位置調節部２１３は、取水位置制御信号に基づいて取水位置を調節する。その後、ステップＳ１０６に進む。
【００４５】
（ステップＳ１０６）取水位置コントローラ１４の設定入力部１４１は、本処理を継続するか否か判定する。設定入力部１４１は、例えば、受け付けた操作に応じて本処理の停止が指示された場合には、本処理を停止すると判定し、それ以外の場合には本処理を継続すると判定する。本処理を継続すると判定された場合には（ステップＳ１０６  ＹＥＳ）、ステップＳ１０１に戻る。本処理を停止すると判定された場合には（ステップＳ１０６  ＮＯ）、本処理を終了する。
【００４６】
（温度判断パターン選択処理）
次に、温度判断パターン選択処理について説明する。
図５は、本実施形態に係る温度判断パターン選択処理を示すフローチャートである。
（ステップＳ２０１）温度判断パターン選択部１４３は、データ入出力部１４２を介して入力された流速信号が示す流向と流速に基づいて取水水塊座標を定める。取水水塊座標は、温度分布測定範囲内に設置された取水部２１の所定位置を基準として、流速が大きいほど流速とは逆方向に離れた位置である。温度判断パターン選択部１４３は、取水水塊座標に対応する格子点を選択する。取水水塊座標に格子点が存在する場合には、温度判断パターン選択部１４３は、その格子点を選択する。取水水塊座標に格子点が存在しない場合には、温度判断パターン選択部１４３は、取水水塊座標から予め定めた範囲（例えば、間隔ｄ）内にある複数の格子点を選択する。その後、ステップＳ２０２に進む。
（ステップＳ２０２）温度判断パターン選択部１４３は、設定入力部１４１から入力された計画取水量信号に基づいてブロックの大きさを決め、測温単位領域を決定する。その後、図５に示す処理を終了する。
【００４７】
次に、温度判断パターン選択部１４３が定めた取水水塊座標の例について説明する。
図６は、温度分布測定範囲の一例を示す図である。
図６に示す例では、温度分布測定範囲は、温度分布測定部１２を形成する複数の温度分布測定用センサ１２１が分布している立方体の領域である。温度分布測定用センサ１２１は、それぞれ間隔ｄの格子点上に配列されている。温度分布測定範囲のＸ、Ｙ、Ｚ方向それぞれの格子点数は１１である。取水部２１は、円筒の形状を有する。取水部２１の中心軸は、Ｚ方向（水深方向）に向けられ、温度分布測定範囲のＸ−Ｙ平面の中心点を通る。破線で囲まれている１１個の〇印は、Ｘ座標の最小値から３番目、Ｙ座標の最小値から３番目の格子点に配置された温度分布測定用センサ１２１を示す。１１個の温度分布測定用センサ１２１は、Ｚ方向に配列されている。
【００４８】
次に、温度判断パターン選択部１４３が水温の演算を行う温度分布センサ群の決定方法について説明する。温度分布測定センサ群の取水水塊座標（Ｘ，Ｙ）は、取水部２１の水平面内の所定位置（例えば、中心）を取水座標とし、流向・流速を基に決定される。具体的には、取水座標から流向とは逆方向で流速に応じた距離Ｄ離れた位置を取水水塊座標とする。ここで、取水座標から取水水塊座標までの距離Ｄは、流速に依存するように決定される。流速が速くなる程、距離Ｄは大きくなり、取水水塊座標は取水座標より離れた位置に定められる。
【００４９】
次の説明では、温度判断パターン選択部１４３が、流速に応じて定める距離Ｄが４段階である場合を例にする。４段階の距離Ｄは、距離３、距離２、距離１、距離０であり、それぞれの段階の流速（高）、流速（中）、流速（低）、流速（０）に対応付けられる。距離０は、０である。距離１は０よりも大きい予め定めた正の値であり、距離２は距離１よりも大きい予め定めた正の値であり、距離３は距離２よりも大きい予め定めた正の値である。また、流速（高）、流速（中）、流速（低）、流速（０）は、流速がそれぞれ流速３以上の範囲、流速２以上流速３未満の範囲、流速が流速１以上流速２未満の範囲であることを示す。流速１は、０よりも大きい予め定めた正の値であり、流速２は、流速１よりも大きい予め定めた正の値であり、流速３は、流速２よりも大きい予め定めた正の値である。
【００５０】
図７は、温度判断パターン選択部１４３が定めた取水水塊座標の例を示す断面図である。
但し、図７では、距離０の場合については、割愛されている。
図７（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ図６のＡ−Ａ’断面上に配置された温度分布測定用センサ１２１の分布を示す。Ａ−Ａ’断面は、例えば、温度分布測定範囲の中心を通る水平面である。温度分布測定用センサ１２１の分布の中心には、取水部２１の断面が表されている。●印は、取水水塊座標３１を示す。また、温度分布測定用センサ１２１の分布の下方の矢印の方向、長さは、それぞれ流向、流速を表す。
【００５１】
図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ流向がＹ座標の正方向（上方）であって、流速が流速（低）、流速（中）、流速（高）である場合に定められる取水水塊座標３１を示す。流速が流速（低）、流速（中）、流速（高）である場合、取水水塊座標３１は、各分布の中心からＹ座標の負方向（下方）にｄ、２ｄ、３ｄ離れた位置である。
図７（ｄ）〜（ｆ）は、それぞれ流向がＸ座標の正方向からＹ座標の正方向に４５°傾いた方向（右上方）であって、流速が流速（低）、流速（中）、流速（高）である場合に定められる取水水塊座標３１を示す。流速が流速（低）、流速（中）、流速（高）である場合、取水水塊座標３１は、各分布の中心から、Ｘ座標の負方向からＹ座標の負方向に４５°傾いた方向（左下方）に√２ｄ、２√２ｄ、３√２ｄ離れた位置である。
【００５２】
説明の便宜上、図７（ａ）〜（ｃ）に示す例と、図７（ｄ）〜（ｆ）に示す例との間で、距離Ｄが異なるが、流速に応じて与えられる距離Ｄは流向に関わらず一定である。また、流向及び所定の距離Ｄ（例えば、距離１〜３）に応じて定めた取水水塊座標３１が格子点上にない場合には、温度判断パターン選択部１４３が、定めた取水水塊座標３１を最も近接した格子点に調整してもよい。
【００５３】
次に、温度判断パターン選択部１４３が定めた測温単位領域（測温ブロック）の大きさの例について説明する。
次の説明では、温度判断パターン選択部１４３が、計画取水量に応じて定められる測温ブロックの大きさが３段階である場合を例にする。
３段階の大きさの測温ブロックは、それぞれ１個又は複数の格子点からなる領域であり、その大きさに応じて大ブロック、中ブロック、小ブロックと呼ぶ。大ブロック、中ブロック、小ブロックは、例えば、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の各辺の格子点数が５、３、１である立方体である。大ブロック、中ブロック、小ブロックは、それぞれの段階の計画取水量、即ち、計画取水量（大）、計画取水量（中）、計画取水量（小）に対応付けられる。計画取水量（大）、計画取水量（中）、計画取水量（小）は、計画取水量がそれぞれ取水量２以上の範囲、取水量１以上であって取水量２未満の範囲、０以上であって取水量１未満の範囲であることを示す。取水量１は、０よりも大きい予め定めた正の値であり、取水量２は、取水量１よりも大きい予め定めた正の値である。
【００５４】
図８は、温度判断パターン選択部１４３が定めた測温ブロックの大きさの例を示す断面図である。
図８（ａ）〜（ｆ）は、図７と同様に、それぞれ図６のＡ−Ａ’断面上に配置された温度分布測定用センサ１２１の分布、取水部２１、及び取水水塊座標３１を示す。また、取水水塊座標３１を中心とする塗りつぶされた四角形の領域は、それぞれ測温ブロック３２を示す。
図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ流向がＹ座標の正方向（上方）かつ流速（高）であって（図７（ｃ））、計画取水量が計画取水量（小）、計画取水量（中）、計画取水量（大）である場合に定められる測温ブロック３２を示す。計画取水量が計画取水量（小）、計画取水量（中）、計画取水量（大）である場合、測温ブロック３２として小ブロック、中ブロック、大ブロックがそれぞれ選ばれる。
図８（ｄ）〜（ｆ）は、それぞれ流向がＸ座標の正方向からＹ座標の正方向に４５°傾いた方向（右上方）であって、かつ流速（高）（図７（ｆ））であって、計画取水量が計画取水量（小）、計画取水量（中）、計画取水量（大）である場合に定められる測温ブロック３２を示す。計画取水量が計画取水量（小）、計画取水量（中）、計画取水量（大）である場合、測温ブロック３２として小ブロック、中ブロック、大ブロックがそれぞれ選ばれる。
【００５５】
なお、各種の設定値、例えば、距離１〜３、取水量１〜３、各段階の測温ブロックの格子点数は、予め試験を行って定めておいてもよい。
また、図７、８では、各格子点に温度分布測定用センサ１２１が配置されている場合を例にしたが、温度分布センサとして光ファイバ温度センサが、互いに隣接する格子点間の各辺に設置されてもよい。
【００５６】
（取水位置決定処理）
次に、取水位置決定処理の例について説明する。
上述したように、取水位置決定部１４４は、温度判断パターン選択部１４３が定めた取水水塊座標を基準として、その代表位置が鉛直方向に分布した候補ブロックを定める。定められる候補ブロックには、温度判断パターン選択部１４３が定めた取水水塊座標を代表位置とするブロックも含まれる。
【００５７】
図９は、取水位置決定部１４４が定めた候補ブロックの例を示す立体図である。
図９に示す例では、温度分布測定範囲は、図６に示す例と同様であり、取水水塊座標３１は、図８（ｆ）に示す例と同様である。取水位置決定部１４４は、取水水塊座標３１から鉛直方向に分布した各格子点を代表位置とする候補ブロックを定める。取水水塊座標３１及び代表位置は、●印で示され、代表位置を中心とする立方体が候補ブロックを示す。これらの立方体のうち、塗りつぶされた部分が温度判断パターン選択部１４３で定められた測温ブロック３２を示す。候補ブロックの各辺の格子点数は、それぞれ５個である。図９の例では、鉛直方向（Ｚ方向）に７個の候補ブロックが存在する。７個の候補ブロックは、いずれも温度分布測定範囲内に含まれる。
取水位置決定部１４４は、設定した候補ブロック毎の代表温度、例えば、平均値を算出する。そして、取水位置決定部１４４は、次に説明する取水位置決定処理を行って取水位置を定める。
【００５８】
なお、取水水塊座標３１、代表位置、及び候補ブロックの各頂点は、必ずしも格子点のいずれかに定められるとは限らない。その場合には、取水位置決定部１４４は、各格子点で温度分布測定用センサ１２１が測定した温度に基づいて、公知の補間処理（例えば、線形補間）を行って候補ブロック毎の温度分布を算出してもよい。
また、温度分布測定部１２が光ファイバ温度センサで形成されている場合についても、取水位置決定部１４４は、測定された温度に基づいて、公知の補間処理（例えば、線形補間）を行って候補ブロック毎の温度分布を算出してもよい。
【００５９】
図１０は、本実施形態に係る取水位置決定処理を示すフローチャートである。
（ステップＳ３０１）取水位置決定部１４４は、設定入力部１４１で設定された動作モードが最高温度モード、設定温度モード、最低温度モードのいずれであるかを判定する。最高温度モードと判定された場合には（ステップＳ３０１  最高温度モード）、ステップＳ３０２に進む。設定温度モードと判定された場合には（ステップＳ３０１  設定温度モード）、ステップＳ３０３に進む。最低温度モードと判定された場合には（ステップＳ３０１  最低温度モード）、ステップＳ３０４に進む。
【００６０】
（ステップＳ３０２）取水位置決定部１４４は、温度分布データから算出された代表温度が最高である候補ブロックを選択ブロックとして選択し、取水位置データを参照して選択ブロックに対応する取水位置を決定する。その後、図１０に示す処理を終了する。
（ステップＳ３０３）取水位置決定部１４４は、温度分布データから算出された代表温度が、設定入力部１４１で設定された設定温度に最も近似する候補ブロックを選択ブロックとして選択し、取水位置データを参照して選択ブロックに対応する取水位置を決定する。その後、図１０に示す処理を終了する。
（ステップＳ３０４）取水位置決定部１４４は、温度分布データから算出された代表温度が最低である候補ブロックを選択ブロックとして選択し、取水位置データを参照して選択ブロックに対応する取水位置を決定する。その後、図１０に示す処理を終了する。
【００６１】
取水位置決定部１４４は、決定した取水位置からの取水を指示する取水位置制御信号を生成し、生成した取水位置制御信号を取水部２１に出力することにより、取水部２１に対して決定した取水位置から取水させる。これにより、最高温度モードが設定された場合には、温度測定範囲内で最も温度が高い領域と同一の水温層から取水されるので、可能な限り温度が高い水が取水される。設定温度モードが設定された場合には、最も設定温度に近い温度の領域と同一の水温層から取水されるので、設定温度に近似した温度の水が取水される。最低温度モードが設定された場合には、温度測定範囲内で最も温度が低い領域と同一の水温層から取水されるので、可能な限り温度が低い水が取水される。上述したように、目標温度に応じた動作モードが設定されることにより、水利用設備３１は用途に応じた目標温度の水を取り入れることができる。
【００６２】
以上に説明したように、本実施形態によれば、取水位置決定部１４４は、水中の所定の温度分布計測範囲において温度分布測定部１２が測定した温度分布に基づいて、温度分布計測範囲から水を送り出す取水部２１の取水位置を定める．また、取水位置調節部２１３は、取水位置決定部１４４が定めた取水位置に取水部２１の取水位置を調節する。
この構成により、測定した温度分布に基づいて定めた取水位置から取水されるため、温度分布に応じて利用目的に適した温度の水を取水することができる。そのため、水資源を有効に活用することができ、水利用設備における設備効率を向上することができる。
【００６３】
また、本実施形態によれば、取水位置決定部１４４は、水流測定部１３が測定した水流に基づいて温度分布測定部１２が測定した温度分布を演算する。
この構成により、水流による温度分布の変化を考慮して取水位置が定められるため、より利用目的に適した温度の水を取水することができる。
【００６４】
また、本実施形態によれば、取水位置決定部１４４は、水流測定部１３が測定した流速が高いほど取水口２１１から遠方に、水流測定部１３が測定した流向と逆方向に離れた温度分布に基づいて取水位置を定める。
この構成により、流速及び流向に応じて変化した温度分布が推定され、推定された温度分布に基づいて取水位置が定められる。そのため、より利用目的に適した温度の水を取水することができる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、取水位置決定部１４４は、取水部２１の取水量が多いほど大きい測温ブロックであって、温度分布計測範囲を細分化した測温ブロック毎の温度に基づいて取水位置を定める。
この構成により、取水位置を定める際に取水量が多いほど大きい測温ブロック内の温度分布が用いられる。そのため、取水量が多いほど著しくなる取水口付近の温度分布の変動の影響を考慮することができるので、より利用目的に適した温度の水を取水することができる。
【００６６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上述した実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を援用する。
図１１は、本実施形態に係る取水システム１ａの構成を示す模式図である。
図１１は、取水部２１が温度分布測定部１２ａの保持用構造物１２２ａに保持されている場合の構成例を示す。かかる構成例は、取水部２１が沖合等、沿岸から十分に離れ、十分な深度（例えば、５ｄ以上）を有している領域に配置される場合に用いられてもよい。
取水システム１ａは、温度分布測定部１２ａ、水流測定部１３ａ、取水位置コントローラ１４、取水部２１、及び送水管２２を含んで構成される。
【００６７】
温度分布測定部１２ａは、温度分布測定部１２において保持用構造物１２２（図１）に代えて、保持用構造物１２２ａを備える。保持用構造物１２２ａは、保持用構造物１２２（図１）と同様に複数の温度分布測定用センサ１２１を保持し、自部の中心部に取水部２１を保持する。取水部２１は、その長手方向が鉛直方向に向けられている。
水流測定部１３ａは、複数（例えば、４個）の流速センサ１３１を含んで構成される。それぞれの流速センサ１３１は、保持用構造物１２２ａの各頂点で保持される。流速センサ１３１は、取水部２１から離れた位置に設置されるため、取水部２１に水流が到来することによる水流の乱れが緩和される。温度判断パターン選択部１４３（図２）は、それぞれの流速センサ１３１から入力された流速信号が示す流速ベクトルの代表値（例えば、平均値）を算出し、算出した流速ベクトルの代表値が示す流速及び流向を用いて温度判断パターン選択処理を行う。
【００６８】
以上に説明したように、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様の構成を備える他、取水部２１が温度分布測定部１２ａの保持用構造物１２２ａに保持される。
この構成により、必ずしも取水部２１が護岸、水底等に支持されなくてもよくなり、設置条件の自由度が高くなる。例えば、沿岸から十分に離れ、十分な深度を有している領域から取水することが可能になる。
【００６９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。上述した実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を援用する。
図１２は、本実施形態に係る取水システム１ｂの構成を示す模式図である。
図１２に示す例では、水利用設備３１が温度分布測定部１２ａの保持用構造物１２２ａに保持されている（浮体式）。本構成例は、図１１に示す構成例と同様に、取水部２１が岸から十分に離れ、十分な深度を有している領域に配置される場合に用いられてもよい。
【００７０】
取水システム１ｂは、温度分布測定部１２ａ、水流測定部１３ａ、取水位置コントローラ１４、取水部２１及び水利用設備３１を含んで構成される。本構成例では、温度分布測定部１２ａ、水流測定部１３ａ、取水部２１、及び水利用設備３１が一体化した浮体として構成されている。
水利用設備３１は、保持用構造物１２２ａの上面に保持され、取水部２１に接続されている。水利用設備３１には、取水部２１から受けた水が供給され、供給された水を利用する。
【００７１】
以上に説明したように、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様の構成を備える他、水利用設備３１が温度分布測定部１２ａの保持用構造物１２２ａに保持される。
この構成により、水利用設備３１が取水部２１から近接して設置されるので、取水部２１で取水した水の温度の周囲環境による変化が抑制される。そのため、水利用設備３１は、目標温度により近似した温度の水を利用することができるので、水資源を有効に活用することができる。また、取水部２１で取水された水を送水する送水管２２等を省略することができる。
【００７２】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【００７３】
例えば、上述した取水システム１、１ａ、１ｂ（図１、１１、１２）が、温度分布測定範囲又はその範囲から予め定めた範囲内における環境を観測する環境観測部として水流測定部１３、１３ａ（図１、１１、１２）を備える場合を例にしたが、これに限られない。取水システム１、１ａ、１ｂは、水流測定部１３、１３ａに代えて、又は水流測定部１３、１３ａと併せて、気流（即ち、風速と風向）を計測する気流測定部（図示せず）、気象を観測する気象観測部（図示せず）、海象を観測する海象観測部（図示せず）のいずれか又は組み合わせを備えてもよい。その場合、取水位置決定部１４４は、さらに気流測定部が測定した風速ならびに風向、気象観測部が観測した気象、海象観測部が観測した海象のいずれか又は組み合わせを考慮して温度分布を補正し、補正した温度分布に基づいて取水位置を定めてもよい。
【００７４】
また、流速が予め定めた流速の閾値よりも低い場合には、取水システム１、１ａ、１ｂ（図１、１１、１２）は、水流測定部１３、１３ａ（図１、１１、１２）を省略してもよい。その場合、取水位置決定部１４４は、流速ならびに流向に基づいて取水水塊座標を決定する処理を省略してもよい。
上述した実施形態では、温度判断パターン選択部１４３が計画取水量に応じて３段階のブロックの大きさの候補のうちいずれかを選択し、流速に応じて４段階の取水座標に対する取水水塊座標までの距離Ｄの候補のうちいずれかを選択する場合を例にしたが、これには限られない。測温ブロックの大きさの候補の数は、２段階でも４段階以上でもよいし、距離Ｄの候補の数は、３段階以下でも５段階以上でもよい。また、測温ブロックの大きさの候補の数と距離Ｄの候補の数が等しくてもよい。
【００７５】
上述では、保持用構造物１２２、１２２ａ（図１、１１、１２）の格子点の数が、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の間で等しい場合を例にしたが、これには限られない。格子点の数は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の間でそれぞれ異なってもよいし、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のうちの２方向間で等しくの残りの１方向と異なっていてもよい。
また、温度分布測定部１２、１２ａの温度分布測定範囲の形状が立方体である場合を例にしたが、これには限られない。取水部２１を含む範囲であれば、例えば、直方体、球、楕円体、等であってもよい。
温度分布測定部１２、１２ａを形成する温度分布測定用センサ１２１の間隔ｄが一定である場合を例にしたが、これには限られない。その間隔は、部位によって異なってもよい。
【００７６】
また、取水システム１（図１）において取水ピット２３、送水管２４は省略され、送水管２２が水利用設備３１に接続されてもよい。また、取水システム１ａ（図１１）において、取水ピット２３、送水管２４が含まれ、送水管２４が水利用設備３１に接続されてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１、１ａ、１ｂ…取水システム、１２、１２ａ…温度分布測定部、
１２１…温度分布測定用センサ、１２２、１２２ａ…保持用構造物、
１３、１３ａ…水流測定部、１３１…流速センサ、
１４…取水位置コントローラ、１４１…設定入力部、１４２…データ入出力部、
１４３…温度判断パターン選択部、１４４…取水位置決定部、
２１…取水部、２１２…取水管、２１３…取水位置調節部、２１４…バルブ、
２１５…給排気管、２１６…導水管、２１７…取水ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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