JP5799265B2 - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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は、第2実施形態の淡水化システムを示す図であり、
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は、第3実施形態の淡水化システムを示す図であり、
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
本明細書で「撥水性」とは、水を弾く性質を意味する。
(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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ここで、Qは水素又はフッ素である。
m1及びm2は、それぞれ、独立して、0又は1以上の自然数である。
nは2以上20以下である。
撥水性粒子を製造する方法の一例が以下、説明される。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
液化層105は、必要に応じて冷却される。
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。
また、液化層105が冷却部を有していても良い。
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。
<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。
図2に、淡水化装置1Aの淡水化処理の工程を示す。
<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。
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。
<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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
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。
<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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
(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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
<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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (10)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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