(57)【要約】【課題】液体中に存在するイオンの濃度や存在比率等を比較的簡単な装置で高精度に調節できる液体のイオン濃度調節装置を提供する。【解決手段】イオン濃度調節対象とする液体中に存在させる陽極６および陰極７と、上記陽極６および陰極７に直流電圧を印加する直流電源装置４とを備え、上記陽極６と陰極７をイオンの静電吸着能力が相対的に異なるものとすることにより、上記液体中に存在するプラスイオンとマイナスイオンのいずれかを選択的に多く吸着して液体のイオン濃度を調節する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃度調節対象とする液体中に存在させる陽極および陰極と、上記陽極および陰極に直流電圧を印加する電圧供給手段とを備え、上記陽極と陰極を帯電物質の静電吸着能力が相対的に異なるものとすることにより、上記液体中に存在するプラス帯電物質とマイナス帯電物質のいずれかを選択的に多く吸着して液体の帯電物質の濃度を調節することを特徴とする液体の帯電物質の濃度調節装置。
【請求項２】
上記陽極と陰極に対して直流電圧を印加して液体中のプラス帯電物質とマイナス帯電物質のいずれかを選択的に多く吸着する吸着モードと、上記陽極と陰極を短絡させるかもしくは逆極性にしてそれまで陽極と陰極にそれぞれ吸着していた帯電物質を放出する放出モードとを切り替える切替手段を備えている請求項１記載の液体の帯電物質の濃度調節装置。
【請求項３】
陽極の静電吸着能力が陰極よりも大きくなるよう設定されている請求項１または２記載の液体の帯電物質の濃度調節装置。
【請求項４】
陰極の静電吸着能力が陽極よりも大きくなるよう設定されている請求項１または２記載の液体の帯電物質の濃度調節装置。
【請求項５】
上記陽極と陰極は、表面積を異ならせることにより帯電物質の静電吸着能力が相対的に異なるものとなっている請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体の帯電物質の濃度調節装置。
【請求項６】
液質制御対象とする溶液を貯留する貯留槽と、上記溶液中に存在して直流電圧が印加されるとともに静電吸着能力が異なる陽極と陰極が組になった電極と、上記両電極間に印加する電位差および／または電流値を制御する制御手段とを備え、上記制御手段で両電極に印加する電位差および／または電流値を制御して、上記溶液に元々存在したプラス帯電物質とマイナス帯電物質のいずれかを選択的に多く吸着することにより、溶液の液質を目標値に制御することを特徴とする溶液の液質制御装置。
【請求項７】
上記制御手段は、両電極に印加した直流電圧の極性を切り換えることにより、溶液中に元々存在していたプラス帯電物質を多く吸着するモードと、溶液中に元々存在していたマイナス帯電物質を多く吸着するモードとを切り換えるよう制御する請求項６記載の液質制御装置。
【請求項８】
陽極の静電吸着能力が陰極よりも大きくなるよう設定された第１電極組と、陰極の静電吸着能力が陽極よりも大きくなるよう設定された第２電極組とを備えている請求項６または７記載の溶液の液質制御装置。
【請求項９】
上記貯留槽には、液質制御対象とする溶液を導入する導入路と、液質が制御された溶液を排出する排出路とを備え、目標液質の溶液を連続的に生成するように構成されている請求項６〜８のいずれか一項に記載の溶液の液質制御装置。
【請求項１０】
上記排出路もしくはその近傍において溶液中の帯電物質を検知する帯電物質検知手段を備え、上記制御手段は、帯電物質検知手段による溶液中の帯電物質の検知結果に応じて電極に印加する電位差および／または電流値を制御する請求項９記載の溶液の液質制御装置。
【請求項１１】
上記導入路または排出路には、導入もしくは排出される溶液の流量を調節する流量調節弁が設けられ、上記制御手段は、帯電物質検知手段による溶液中の帯電物質の検知結果に応じて上記流量調節弁を制御する請求項９または１０記載の溶液の液質制御装置。
【請求項１２】
上記電極は、溶液と通電する導電体からなり、上記制御手段は、上記帯電物質の吸着が、実質的に溶液の電気分解を生じない範囲で行なわれるよう、上記電極に印加する電位を制御する請求項６〜１１のいずれか一項に記載の溶液の液質制御装置。
【請求項１３】
静電吸着能力が異なる電極は、比表面積が異なる電極である請求項６〜１２のいずれか一項に記載の溶液の液質制御装置。
【請求項１４】
上記静電吸着能力が異なる電極は、実質の表面積が異なる電極である請求項６〜１２のいずれか一項に記載の溶液の液質制御装置。
【請求項１５】
液質制御対象とする溶液中に直流電圧が印加されるとともに、静電吸着能力が異なる陽極と陰極が組になった電極を存在させ、上記両電極間の電位差および／または電流値を制御して、上記溶液に元々存在したプラス帯電物質とマイナス帯電物質のいずれかを選択的に多く吸着することにより、溶液の液質を目標値に制御することを特徴とする溶液の液質制御方法。
【請求項１６】
両電極に印加した直流電圧の極性を切り換えることにより、溶液中に元々存在していたプラス帯電物質を多く吸着するモードと、溶液中に元々存在していたマイナス帯電物質を多く吸着するモードとを切り換える請求項１５記載の液質制御方法。
【請求項１７】
上記帯電物質の吸着を、実質的に溶液の電気分解を生じない電位差で行なうよう制御する請求項１５または１６記載の溶液の液質制御方法。
【請求項１８】
上記静電吸着能力が異なる電極は、実質の表面積が異なる電極である請求項１５〜１６のいずれか一項に記載の溶液の液質制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中に存在するイオン等の帯電物質の濃度や存在比率等の液質を、電気的な制御のみで液体を直接的に調節することにより、液体の帯電物質の濃度等の液質を比較的簡単な装置で高精度に調節できる液体の帯電物質の濃度調節装置、溶液の液質制御装置、溶液の液質制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、さまざまな産業分野において各種の特性を有する液体が用いられている。このような液体は、ｐＨ，電気抵抗，濃度，密度，粘度，色，味覚等の各種の液質を、用途に応じて最も適切な特性となるように調整して使用される。このような液質の制御は、主としてイオン濃度を制御することにより行うことが可能であり、特にｐＨ，電気抵抗等は主としてイオン濃度を制御することにより行われる。
【０００３】
上記のようなイオン濃度の制御方法として、例えば下記の特許文献１に示すように、制御対象の液体のイオン濃度を検知して、そのイオン濃度が目標のレベルとなるように所定の薬品を補充することにより行うものが開示されている。
【０００４】
また、下記の特許文献２に示すように、液体を電気分解しながらイオン透過性膜を透過させることにより、酸性水とアルカリ性水に分離してｐＨセンサが設けられた塩水タンクに導入し、上記ｐＨセンサの検出信号に基づいて酸性水とアルカリ性水の導入量を調節することにより塩水のｐＨを所望の値に制御するものが開示されている。
【０００５】
さらに、下記の特許文献３に示すように、カソードの面積をアノードの面積よりも大きくすることにより、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物を分解除去するものが開示されている。
【０００６】
さらに、下記の特許文献４および５に示すように、液体中に存在させた２枚の電極に直流電流を印加して液体中のイオンを除去・回収するものが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１０３８５５号公報
【特許文献２】特開平７−２９９４５７号公報
【特許文献３】特開２００２−２４８４７４号公報
【特許文献４】特開平６−３２５９８３号公報
【特許文献５】特表平１１−５０５４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１のような方法では、制御対象とする溶液のタンク以外に、補充用の薬品タンクおよびその薬品を補充するためのポンプおよび配管が、必要とする薬品の種類の数だけ必要となり、設備が大掛かりなものとなってしまう。また、上記特許文献２の方法でも、導入する酸性水とアルカリ性水をタンクに貯めておくのではなく電気分解で生成するに過ぎず、制御対象とする溶液のタンク（塩水タンク）以外に電気分解装置や配管が必要になり、設備が大掛かりなものとなってしまう。このため、上記いずれの方法でも、設備が複雑かつ大掛かりで、設備コストやメンテナンスコストがかかるという問題がある。しかも、上記特許文献２の方法では、イオン透過性膜を必要とすることから、その交換や再生等のメンテナンスが必要となり、設備維持のために多大なコストがかかっているのが実情である。
【０００８】
また、特許文献１および特許文献２のいずれの方法でも、イオン濃度やｐＨが目標レベルとなるように調整用の液体を補充するものに過ぎず、制御対象の溶液自体を直接制御するのではない。このような調整用液体を補充する場合、調整用液体の特性ばらつきが制御精度に影響したり、補充過剰による調整精度のばらつきが生じやすかったりするという問題もあった。また、イオン濃度やｐＨを微調整しようとすると、少量の調整用液体を投入して制御することになるのであるが、少量の調整用液体の投入がタンク内で十分に混ざり、イオン濃度やｐＨの検出値に反映してから、再度少量の調整用液体を投入することを繰り返す必要があることから、微調整作業には時間と手間がかかるという問題があった。
【０００９】
さらに、上記特許文献３に示す方法は、カソードの面積をアノードの面積よりも大きくすることにより、カソードで生じる還元反応を促進させて窒素化合物を分解・除去するものに過ぎず、溶液の液質が任意の目標値になるようにコントロールし、制御できるものではない。また、上記特許文献４および５に示す方法も、単に溶液中のイオン性物質を除去するだけのものに過ぎず、溶液の液質が任意の目標値になるようにコントロールし、制御できるものではない。
【００１０】
本発明は、上記のような事情に鑑みなされたもので、溶液等の液体中に存在するイオン等の帯電物質の濃度や存在比率等の液質を、電気的な制御で直接的に溶液等の液体を制御することにより、比較的簡単な装置で高精度に調節できる液体の帯電物質の濃度調節装置、溶液の液質制御装置、溶液の液質制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の液体の帯電物質の濃度調節装置は、濃度調節対象とする液体中に存在させる陽極および陰極と、上記陽極および陰極に直流電圧を印加する電圧供給手段とを備え、上記陽極と陰極を帯電物質の静電吸着能力が相対的に異なるものとすることにより、上記液体中に存在するプラス帯電物質とマイナス帯電物質のいずれかを選択的に多く吸着して液体の帯電物質の濃度を調節することを要旨とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明の溶液の液質制御装置は、液質制御対象とする溶液を貯留する貯留槽と、上記溶液中に存在して直流電圧が印加されるとともに静電吸着能力が異なる陽極と陰極が組になった電極と、上記両電極間に印加する電位差および／または電流値を制御する制御手段とを備え、上記制御手段で両電極に印加する電位差および／または電流値を制御して、上記溶液に元々存在したプラス帯電物質とマイナス帯電物質のいずれかを選択的に多く吸着することにより、溶液の液質を目標値に制御することを要旨とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明の溶液の液質制御方法は、液質制御対象とする溶液中に直流電圧が印加されるとともに、静電吸着能力が異なる陽極と陰極が組になった電極を存在させ、上記両電極間の電位差および／または電流値を制御して、上記溶液に元々存在したプラス帯電物質とマイナス帯電物質のいずれかを選択的に多く吸着することにより、溶液の液質を目標値に制御することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
すなわち、本発明の液体の帯電物質の濃度調節装置は、陽極と陰極を帯電物質の静電吸着能力が相対的に異なるものとすることにより、上記液体中に存在するプラス帯電物質とマイナス帯電物質のいずれかを選択的に多く吸着して液体の帯電物質の濃度を調節する。これにより、調節対象とする液体中に元々存在していたプラス帯電物質とマイナス帯電物質の存在比率すなわち濃度バランスを調節することが可能となる。例えば、陽極の静電吸着能力が陰極よりも大きくなるように設定すると、液体中に元々存在していたマイナス帯電物質の吸着量がプラス帯電物質よりも多くなる。その結果、（液体中に新たなマイナス帯電物質が生成したとしても）元々存在していたプラス帯電物質の存在比率が、元々存在していたマイナス帯電物質よりも高い状態に制御することが可能となる。反対に、陰極の静電吸着能力が陽極よりも大きくなるように設定すると、液体中に元々存在していたプラス帯電物質の吸着量がマイナス帯電物質よりも多くなる。その結果、（液体中に新たなプラス帯電物質が生成したとしても）元々存在していたマイナス帯電物質の存在比率が、元々存在していたプラス帯電物質よりも高い状態に制御することが可能となる。このように、液体中に元々存在していたプラス帯電物質とマイナス帯電物質の濃度バランスを制御できるようになる。
【００１５】
このように、制御対象とする液体中に存在する帯電物質の濃度や存在比率を、電気的な制御で直接的に液体の制御を行うことができるため、従来のように、調整用液を蓄えるタンクや調整用液をつくるための電気分解装置、それにともなう複雑な配管等を必要とせず、装置が大幅に簡素化小型化し、設備コストやメンテナンスコストの大幅な節減が可能となった。また、従来のようなイオン交換膜を必要としないことから、イオン交換膜のメンテナンスも不要となる。しかも、従来のように、調整用液体を補充するのではなく、制御対象の溶液自体を直接制御することから、調整用液体の特性ばらつきが制御精度に影響したり、補充過剰による調整精度のばらつきが生じたりするという問題も完全に解消する。
【００１６】
本発明において、上記陽極と陰極に対して直流電圧を印加して液体中のプラス帯電物質とマイナス帯電物質のいずれかを選択的に多く吸着する吸着モードと、上記陽極と陰極を短絡させるかもしくは逆極性にしてそれまで陽極と陰極にそれぞれ吸着していた帯電物質を放出する放出モードとを切り替える切替手段を備えている場合には、吸着モードでは、液体中に元々存在していたプラス帯電物質とマイナス帯電物質の濃度バランスを調節するが、そのまま吸着を続けると、吸着能力の限界に達する。そこで、このような場合には、上記切替手段を切り換えて放出モードにし、上記陽極と陰極を短絡させるかもしくは逆極性にしてそれまで陽極と陰極にそれぞれそれまで吸着していた帯電物質を放出することにより、陽極および陰極を再生することができるのである。
【００１７】
本発明において、陽極の静電吸着能力が陰極よりも大きくなるよう設定されている場合には、陽極の静電吸着能力が陰極よりも大きくなるように設定すると、静電吸着能力の大きな陽極に対して元々液体中に存在していたマイナス帯電物質の吸着量が、静電吸着能力の小さな陰極へのプラス帯電物質の吸着量よりも多くなる。その結果、（液体中に新たなマイナス帯電物質が生成したとしても）元々存在していたプラス帯電物質の存在比率が、元々存在していたマイナス帯電物質よりも高くなる状態に制御することが可能となる。
【００１８】
本発明において、陰極の静電吸着能力が陽極よりも大きくなるよう設定されている場合には、静電吸着能力の大きな陰極に対して元々液体中に存在していたプラス帯電物質の吸着量が、静電吸着能力の小さな陽極へのマイナス帯電物質の吸着量よりも多くなる。その結果、（液体中に新たなプラス帯電物質が生成したとしても）元々存在していたマイナス帯電物質の存在比率が、元々存在していたプラス帯電物質よりも高くなる状態に制御することが可能となる。
【００１９】
本発明において、上記陽極と陰極は、表面積を異ならせることにより帯電物質の静電吸着能力が相対的に異なるものとなっている場合には、表面積が大きな電極には、表面積が小さい電極よりも多くの帯電物質が吸着されることから、電極の材質を適宜選定したり大きさや枚数を適宜設定したりすることにより、電極の静電吸着能力を適宜設定して運転することが可能となる。
【００２０】
本発明の溶液の液質制御装置は、液質制御対象とする溶液中に静電吸着能力が異なる陽極と陰極が組になった電極を存在させて直流電圧を印加し、上記両電極間の電位差および／または電流値を制御して、上記溶液に元々存在したプラス帯電物質とマイナス帯電物質のいずれかを選択的に多く吸着することにより、溶液の液質を目標値に制御する。このため、溶液中に元々存在していた帯電物質の静電吸着能力が大きな側の電極への吸着量を増大させ、結果として制御対象とする溶液中に元々存在していたプラス帯電物質とマイナス帯電物質の存在比率すなわち濃度バランスを制御することが可能となる。例えば、陽極の静電吸着能力が陰極よりも大きくなるように設定すると、溶液中に元々存在していたマイナス帯電物質の吸着量がプラス帯電物質よりも多くなる。その結果、（溶液中に新たなマイナス帯電物質が生成したとしても）元々存在していたプラス帯電物質の存在比率が、元々存在していたマイナス帯電物質よりも高い状態に制御することが可能となる。反対に、陰極の静電吸着能力が陽極よりも大きくなるように設定すると、溶液中に元々存在していたプラス帯電物質の吸着量がマイナス帯電物質よりも多くなる。その結果、（溶液中に新たなプラス帯電物質が生成したとしても）元々存在していたマイナス帯電物質の存在比率が、元々存在していたプラス帯電物質よりも高い状態に制御することが可能となる。このように、溶液中に元々存在していたプラス帯電物質とマイナス帯電物質の濃度バランスを制御できるようになる。
【００２１】
本発明の溶液の液質制御装置において、上記制御手段は、両電極に印加した直流電圧の極性を切り換えることにより、溶液中に元々存在していたプラス帯電物質を多く吸着するモードと、溶液中に元々存在していたマイナス帯電物質を多く吸着するモードとを切り換えるよう制御する場合には、
溶液中に元々存在していたプラス帯電物質を多く吸着するモードと、溶液中に元々存在していたマイナス帯電物質を多く吸着するモードとを切り換えることにより、上記溶液中に元々存在していたプラス帯電物質とマイナス帯電物質の吸着と放出を可逆的に制御し、溶液中の帯電物質の濃度や存在比率を目標値に制御して、溶液の液質を目標の特性に制御することができる。
【００２２】
本発明の溶液の液質制御装置において、陽極の静電吸着能力が陰極よりも大きくなるよう設定された第１電極組と、陰極の静電吸着能力が陽極よりも大きくなるよう設定された第２電極組とを備えている場合には、
第１電極組と第２電極組のそれぞれで、静電吸着能力の大きな側の電極への帯電物質の吸着量を増大させ、結果として制御対象とする溶液中に元々存在していたプラス帯電物質と元々存在していたマイナス帯電物質の存在比率すなわち濃度バランスを任意の状態に制御することが可能となる。すなわち、陽極の静電吸着能力が陰極よりも大きい第１電極組では、元々存在していたマイナス帯電物質の吸着量を増やし、陰極の静電吸着能力が陽極よりも大きい第２電極組では、元々存在していたプラス帯電物質の吸着量を増やすことができる。その結果、元々溶液中に存在していたプラス帯電物質とマイナス帯電物質の濃度バランスを任意の状態に制御できるようになる。
【００２３】
本発明の溶液の液質制御装置において、上記貯留槽には、液質制御対象とする溶液を導入する導入路と、液質が制御された溶液を排出する排出路とを備え、目標液質の溶液を連続的に生成するように構成されている場合には、
制御対象の溶液を貯留槽に導入しながら、貯留槽において電極への帯電物質の吸着と放出を制御して液質の制御を行い、液質が制御された溶液は連続的に排出路から排出される。このように、連続的に溶液を流しながら溶液の液質制御を行えることから、極めて良好な処理効率での運転が可能である。
【００２４】
本発明の溶液の液質制御装置において、上記排出路もしくはその近傍において溶液中の帯電物質を検知する帯電物質検知手段を備え、上記制御手段は、帯電物質検知手段による溶液中の帯電物質の検知結果に応じて電極に印加する電位差および／または電流値を制御する場合には、
帯電物質検知手段による帯電物質の検知結果に応じて電極に印加する電位差および／または電流値を制御することにより、連続的に流れる溶液を常に目標の液質となるように制御することが可能となる。このように、目標とする液質への制御を連続的に行い、目標液質の溶液を連続的に生成することができるようになる。
【００２５】
本発明の溶液の液質制御装置において、上記導入路または排出路には、導入もしくは排出される溶液の流量を調節する流量調節弁が設けられ、上記制御手段は、帯電物質検知手段による溶液中の帯電物質の検知結果に応じて上記流量調節弁を制御する場合には、
連続的に溶液を流しながら帯電物質の吸着と放出を制御するときに、帯電物質検知手段による帯電物質の検知結果に応じて流量を適切に制御することにより、流量が制御精度に与える影響をなくし、常に目標液質の溶液を連続的に生成することができるようになる。
【００２６】
本発明の溶液の液質制御装置において、上記電極は、溶液と通電する導電体からなり、上記制御手段は、上記帯電物質の吸着および放出が、実質的に溶液の電気分解を生じない範囲で行なわれるよう、上記電極に印加する電位を制御する場合には、
溶液を電気分解させてしまうと、それだけで帯電物質の濃度等の液質が変化するが、帯電物質の吸着および放出を実質的に溶液の電気分解を生じない範囲で行なうことにより、帯電物質の吸着および放出によってのみ液質の制御を行い、電極に印加する電位の制御だけを液質に反映させて他の要因を排除し、常に正確な液質制御を実現し、液質制御の精度を確保できる。
【００２７】
本発明の溶液の液質制御装置において、静電吸着能力が異なる電極は、比表面積が異なる電極である場合には、
比表面積が大きな電極には、比表面積が小さい電極よりも多くの帯電物質が吸着されることから、電極の材質を適宜選定することにより、電極の静電吸着能力を適宜設定して運転することが可能となる。
【００２８】
本発明の溶液の液質制御装置において、上記静電吸着能力が異なる電極は、実質の表面積が異なる電極である場合には、実質の表面積が大きな電極には、実質の表面積が小さい電極よりも多くの帯電物質が吸着されることから、電極を適宜選定することにより、電極の静電吸着能力を適宜設定して運転することが可能となる。
【００２９】
本発明の溶液の液質制御方法は、液質制御対象とする溶液中に静電吸着能力が異なる陽極と陰極が組になった電極を存在させて直流電圧を印加し、上記両電極間の電位差および／または電流値を制御して、上記溶液に元々存在したプラス帯電物質とマイナス帯電物質のいずれかを選択的に多く吸着することにより、溶液の液質を目標値に制御する。このため、溶液中に元々存在していた帯電物質の静電吸着能力が大きな側の電極への吸着量を増大させ、結果として制御対象とする溶液中に元々存在していたプラス帯電物質とマイナス帯電物質の存在比率すなわち濃度バランスを制御することが可能となる。例えば、陽極の静電吸着能力が陰極よりも大きくなるように設定すると、溶液中に元々存在していたマイナス帯電物質の吸着量がプラス帯電物質よりも多くなる。その結果、（溶液中に新たなマイナス帯電物質が生成したとしても）元々存在していたプラス帯電物質の存在比率が、元々存在していたマイナス帯電物質よりも高い状態に制御することが可能となる。反対に、陰極の静電吸着能力が陽極よりも大きくなるように設定すると、溶液中に元々存在していたプラス帯電物質の吸着量がマイナス帯電物質よりも多くなる。その結果、（溶液中に新たなプラス帯電物質が生成したとしても）元々存在していたマイナス帯電物質の存在比率が、元々存在していたプラス帯電物質よりも高い状態に制御することが可能となる。このように、溶液中に元々存在していたプラス帯電物質とマイナス帯電物質の濃度バランスを制御できるようになる。
【００３０】
本発明の溶液の液質制御方法において、両電極に印加した直流電圧の極性を切り換えることにより、溶液中に元々存在していたプラス帯電物質を多く吸着するモードと、溶液中に元々存在していたマイナス帯電物質を多く吸着するモードとを切り換える場合には、
溶液中に元々存在していたプラス帯電物質を多く吸着するモードと、溶液中に元々存在していたマイナス帯電物質を多く吸着するモードとを切り換えることにより、上記溶液中に元々存在していたプラス帯電物質とマイナス帯電物質の吸着と放出を可逆的に制御し、溶液中の帯電物質の濃度や存在比率を目標値に制御して、溶液の液質を目標の特性に制御することができる。
【００３１】
本発明の溶液の液質制御方法において、上記帯電物質の吸着を、実質的に溶液の電気分解を生じない電位差で行なうよう制御する場合には、
溶液を電気分解させてしまうと、それだけで帯電物質の濃度等の液質が変化するが、帯電物質の吸着を実質的に溶液の電気分解を生じない範囲で行なうことにより、帯電物質の吸着および放出によってのみ液質の制御を行い、電極に印加する電位の制御だけを液質に反映させて他の要因を排除し、常に正確な液質制御を実現し、液質制御の精度を確保できる。
【００３２】
本発明の溶液の液質制御方法において、上記静電吸着能力が異なる電極は、実質の表面積が異なる電極である場合には、実質の表面積が大きな電極には、実質の表面積が小さい電極よりも多くの帯電物質が吸着されることから、電極を適宜選定することにより、電極の静電吸着能力を適宜設定して運転することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
つぎに、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００３４】
図１は、本発明が適用されたイオン濃度調節装置の第１実施形態を示す図である。
【００３５】
上記イオン濃度調節装置は、貯留槽１に貯留されたイオン濃度調節対象とする液体中に存在させる陽極６および陰極７と、上記陽極６および陰極７に直流電圧を印加する直流電源装置（電圧供給手段）４とを備え、上記陽極６と陰極７をイオンの静電吸着能力が相対的に異なるものとしている。これにより、上記液体中に存在するプラスイオンとマイナスイオンのいずれかを選択的に多く吸着して液体のイオン濃度を調節するようになっている。
【００３６】
この例では、上記陽極６の静電吸着能力が陰極７よりも大きくなるよう設定されている。具体的には、上記陽極６と陰極７は、表面積を異ならせることによりイオンの静電吸着能力が相対的に異なるものとなっており。上記陽極６の表面積が陰極７の表面積よりも大きくなっている。
【００３７】
上記陽極６と陰極７の表面積を異ならせるために、陽極６と陰極７を異なる材質にしたり、あるいは、陽極６と陰極７の枚数や大きさを異ならせたりすることを行うことができる。
【００３８】
陽極６と陰極７を異なる材質の組み合わせにする場合、相対的に表面積が異なる陽極６と陰極７の組み合わせとして、例えば、相対的に表面積が大きい陽極６に、金属粉末の焼結体，板状活性炭，活性炭不織布，炭化ケイ素等の導電性セラミックス，カーボンエアロゲル（ＢＥＴ比表面積を５００〜２５００ｍ２／ｇに調整した孔径２〜５０ｎｍのメソポア主体のカーボンシート）等の多孔質体を用い、相対的に表面積が小さい陰極７に、ステンレス，チタン，ニッケル，銅，白金，金等各種の金属材料や、カーボン等の導電材料を用いることにより、比表面積や実質の表面積を異ならせ、静電吸着能力を異ならせることができるのである。
【００３９】
また、図示していないが、陽極６と陰極７を同じ材質のものとし、陽極６の枚数を陰極７よりも多くしたり、陽極６の大きさを陰極７よりも大きくしたりすることにより、表面積を異ならせ、静電吸着能力を異ならせることができる。
【００４０】
上記陽極６，陰極７は、板状とするのが好ましく、厚みは、特に限定するものではないが、０．１〜５ｍｍ程度が好ましく、より好ましいのは０．５〜２ｍｍ程度である。陽極６と陰極７の間隔は、特に限定するものではないが、０．１〜５ｍｍ程度が好ましく、より好ましいのは０．５〜２ｍｍ程度である。なお、陽極６と陰極７の間隔は、液体が通過してイオンの吸着や放出を妨げなければ、０．１ｍｍ以下とすることを妨げるものではない。
【００４１】
上記電極として金属板を用いる場合、金属板にめっきや表面改質を施したものを用いることができる。例えば、ステンレス板の表層部に、フッ化処理の後低温浸炭処理を施すことにより、クロム炭化物が実質的に析出していない炭素の拡散浸透層を形成したものを用いることができる。また、チタン板に白金をめっきしたものを用いることもできる。これらは極めて耐食性に優れることから、好適に用いられる。
【００４２】
ここで、上記陽極６と陰極７の表面積が異なる組み合わせとは、（１）見かけの面積が同じで陽極６と陰極７に比表面積が異なる材料を用いた場合、（２）陽極６と陰極７に比表面積が同じ材料を用いて見かけの面積が異なる場合、（３）陽極６と陰極７に比表面積が異なる材料を用いてさらに見かけの面積も異なる場合、等があげられる。すなわち、静電吸着能力が異なるとは、これらいずれの場合も含む趣旨である。
【００４３】
なお、比表面積とは、電極を構成する物質１ｇあたりの真の表面積の総和をいう。ここでは、ＢＥＴ比表面積のことをいい、単位はｍ２／ｇである。これに対し、見かけの面積とは、板形状の電極の場合の最大投影面積をいう。表面の面積と裏面の面積の合算は、してもしなくてもよいが、ここでは表裏の合算をしない最大投影面積を扱うことにする。そして、実質の表面積とは、上記比表面積とから算出した表面積の総和をいい、下記の関係式が成り立つ。
Ｔ＝Ｓ×Ｖ×Ｇ
Ｔ：実質の表面積（ｍ２）  Ｓ：比表面積（ｍ２／ｇ）
Ｖ：電極の体積（ｍ３）    Ｇ:電極の比重（ｇ／ｍ３）
【００４４】
また、上記イオン濃度調節装置は、上記陽極６と陰極７に対して直流電圧を印加して液体中のマイナスイオンを選択的に多く吸着する吸着モードと、上記陽極６と陰極７間を短絡させてそれまで陽極６と陰極７にそれぞれ吸着していたイオンを放出する放出モードとを切り替えるスイッチング装置（切替手段）５を備えている。
【００４５】
また、上記イオン濃度調節装置は、吸着モードのときに、陽極６と陰極７間に流れる電流を検知する電流計１２を備えている。また、上記イオン濃度調節装置は、吸着モードのときに、液体のｐＨを測定するｐＨ計１０を備えている。
【００４６】
吸着モードの際に陽極６と陰極７間に流れる電流は、初期は吸着速度が早く、それに伴い電流計１２で検知される電流値も大きいが、電極６，７への吸着量が次第に増えるにつれ、徐々に吸着速度が遅くなるに伴い、電流計１２で検知される電流値も小さくなってきて、やがて限界吸着量に達する。したがって、吸着モードのときに電流計１２で陽極６と陰極７間の電流値を検知することにより、電極６，７の吸着限界を検知することが可能となる。また、上記電流値を検知することにより、吸着イオン量すなわち液体がどの程度アルカリ化したかを検知することも可能である。また、上記ｐＨ計１０は、液体がどの程度アルカリ化したかを液体のｐＨを直接測定することによって検知する。
【００４７】
そして、上記イオン濃度調節装置は、上記電流計１２で検知された電流値が所定の閾値以下になったときに、報知手段としてのシグナルランプ１３を点灯させて報知する制御回路８を備えている。上記シグナルランプ１３が点灯することにより、電流計１２で検知された電流値が所定の閾値以下になり、陽極６と陰極７が吸着限界となったことを検知したり、吸着イオン量を検知したり、あるいは、すなわち液体がどの程度アルカリ化したかを検知したりすることが可能となる。
【００４８】
また、上記制御回路８は、上記ｐＨ計１０で検知されたｐＨが所定の閾値以上になったときに、報知手段としてのシグナルランプ１３を点灯させて報知するようにすることもできる。上記シグナルランプ１３が点灯することにより、ｐＨ計１０で検知されたｐＨが所定の閾値以上すなわち液体のアルカリ化の程度を検知することが可能となる。
【００４９】
また、吸着イオン量すなわち液体がどの程度アルカリ化したかや吸着限界を図示しないタイマによって検知するようにすることもできる。例えば、貯留槽１に貯留されている液体の性質と液量がある程度わかっており、その液体をイオン制御する目標値もあらかじめある程度決まっている場合、装置が備える電極６，７数等に応じて、上記目標値に達する時間もある程度決まってくる。したがって、タイマのカウント時間が所定時間経過したときにシグナルランプ１３を点灯させ、吸着イオン量すなわち液体のアルカリ化の程度や吸着限界を報知するようにできる。
【００５０】
図１（ａ）に示すように、上記の構成で、上記陽極６と陰極７に対して直流電圧を印加することにより、陽極６には液体中に存在するマイナスイオンが吸着され、陰極７には液体中に存在するプラスイオンが吸着される。そして、陽極６の方が陰極７よりも表面積が大きく、マイナスイオンの静電吸着能力が大きいことから、液体中のマイナスイオンが選択的に多く吸着されるのである。その結果、制御対象とする液体中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの存在比率すなわち濃度バランスを調節することが可能となる。
【００５１】
すなわち、図示したものは、陽極６として表面積の大きな多孔質電極を使用し、陰極７として表面積の小さい板状電極を使用している。このように、陽極６の表面積を陰極７よりも大きくなるように設定すると、マイナスイオンの吸着量をプラスイオンよりも増やすことができる。その結果、液体中に元々存在していたマイナスイオン等の陽極６への吸着量が増大し、結果として制御対象とする液体中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの存在比率すなわち濃度バランスを制御することが可能となる。
【００５２】
例えば、制御対象となる液体がＮａＣｌ水溶液である場合、プラスイオンとしてＮａ＋、マイナスイオンとしてＣｌ−が等しく存在する。この状態で、陽極６にＣｌ−の方を多く吸着すると、液体全体として電気的な中性を保つために陰極７側で水が電極反応を起こし、残ったＮａ＋に対応するＯＨ−が生成する。その結果、液体全体としてはＮａ＋とＯＨ−が存在することとなり、アルカリ性の水酸化ナトリウム水溶液が生成することとなると考えられる。
【００５３】
上記の説明は、わかりやすくするためにＮａＣｌ水溶液の場合で説明したが、それ以外の液体でも、元々の液体中にはプラスイオンとマイナスイオンが等しく存在し、その状態で、陽極６にマイナスイオンの方を多く吸着すると、液体全体として電気的な中性を保つために陰極７側で水が電極反応を起こしてＯＨ−が生成する。その結果、液体全体としてアルカリ化することとなると考えられる。
【００５４】
すなわち、この例のように、相対的に表面積が大きく静電吸着能力が大きな陽極６と、相対的に表面積が小さく静電吸着能力が小さな陰極７を液体中に存在させて直流電圧を印加することにより、液体をアルカリ化することが可能となるのである。
【００５５】
そして、図１（ｂ）に示すように、電流計１２で検知された電流値が所定の閾値以下になり、陽極６と陰極７が吸着限界となったり、ｐＨ計１０で検知されたｐＨが所定の閾値以上となって液体がアルカリ化したりすると、両電極６，７を調節済みの液体から取出して他の液体に浸漬し、スイッチング装置５を切り換えて、上記陽極６と陰極７間を短絡させて放出モードに切り替え、それまでに陽極６と陰極７に吸着されたイオンを放出して陽極６と陰極７を再生するようになっている。
【００５６】
図２は、本発明が適用されたイオン濃度調節装置の第２実施形態を示す図である。
【００５７】
この例では、図１の第１実施形態とは反対に、上記陰極７の静電吸着能力が陽極６よりも大きくなるよう設定されている。それ以外は図１の第１実施形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００５８】
具体的には、上記陽極６と陰極７は、表面積を異ならせることによりイオンの静電吸着能力が相対的に異なるものとなっており、上記陰極７の表面積が陽極６の表面積よりも大きくなっている。相対的に表面積が異なる電極６，７の組み合わせの具体例は上述したとおりである。
【００５９】
したがって、吸着モードでは、上記陽極６と陰極７に対して直流電圧を印加して液体中のプラスイオンを選択的に多く吸着し、電流計１２で陽極６と陰極７間の電流値を検知したりｐＨ計１０で液体のｐＨを直接検知したりあるいはタイマで時間計測したりしてシグナルランプ１３を点灯させることにより、陽極６と陰極７が吸着限界となったことを検知したり、吸着イオン量を検知したり、あるいは、すなわち液体がどの程度酸性化したかを検知したりするようになっている。
【００６０】
図２（ａ）に示すように、上記の構成で、上記陽極６と陰極７に対して直流電圧を印加することにより、陰極７には液体中に存在するプラスイオンが吸着され、陽極６には液体中に存在するマイナスイオンが吸着される。そして、陰極７の方が陽極６よりも表面積が大きく、プラスイオンの静電吸着能力が大きい。すなわち、図示したものは、陰極７として表面積の大きな多孔質電極を使用し、陽極６として表面積の小さい板状電極を使用している。
【００６１】
このように、陰極７の表面積を陽極６よりも大きくなるように設定すると、プラスイオンの吸着量をマイナスイオンよりも増やすことができる。その結果、液体中に元々存在していたプラスイオン等の陰極７への吸着量が増大し、結果として制御対象とする液体中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの存在比率すなわち濃度バランスを制御することが可能となる。
【００６２】
例えば、上述した例のように、制御対象となる液体がＮａＣｌ水溶液である場合、プラスイオンとしてＮａ＋、マイナスイオンとしてＣｌ−が等しく存在する。この状態で、陰極７にＮａ＋の方を多く吸着すると、液体全体として電気的な中性を保つために陽極６側で水が電極反応を起こし、Ｈ＋が生成する。その結果、液体全体としてはＨ＋とＣｌ−が存在することとなり、酸性の塩化水素水溶液が生成することとなると考えられる。
【００６３】
上記の説明は、わかりやすくするためにＮａＣｌ水溶液の場合で説明したが、それ以外の液体でも、元々の液体中にはプラスイオンとマイナスイオンが等しく存在し、その状態で、陰極７にプラスイオンの方を多く吸着すると、液体全体として電気的な中性を保つために陽極６側で水が電極反応を起こしてＨ＋が生成する。その結果、液体全体として酸性化することとなると考えられる。
【００６４】
すなわち、この例のように、相対的に表面積が大きく静電吸着能力が大きな陰極７と、相対的に表面積が小さく静電吸着能力が小さな陽極６を液体中に存在させて直流電圧を印加することにより、液体を酸性化することが可能となるのである。
【００６５】
そして、図２（ｂ）に示すように、電流計１２で検知された電流値が所定の閾値以下になり、陽極６と陰極７が吸着限界となったり、ｐＨ計１０で検知されたｐＨが所定の閾値以下となって液体が酸性化したりすると、両電極６，７を調節済みの液体から取出して他の液体に浸漬し、スイッチング装置５を切り換えて、上記陽極６と陰極７間を短絡させて放出モードに切り替え、それまでに陽極６と陰極７に吸着されたイオンを放出して陽極６と陰極７を再生するようになっている。
【００６６】
上記説明では、図１および図２に示した第１および第２の実施態様は、それぞれ両電極６，７に印加した直流電圧の極性を固定した状態を説明したが、第１の実施態様（図１）の装置において、直流電源装置４の両電極６，７に印加する極性を切り換えることにより、第２の実施態様（図２）が実現し、第２の実施態様（図２）の装置において、直流電源装置４の両電極６，７に印加する極性を切り換えることにより、第１の実施態様（図１）が実現する。
【００６７】
すなわち、上記装置において、上記制御回路８あるいはスイッチング装置５により、直流電源装置４の両電極６，７に印加する極性を切り換えるように制御することにより、液体中に元々存在していたプラスイオンを多く吸着するプラスイオン吸着モード（第２の実施態様（図２））と、液体中に元々存在していたマイナスイオンを多く吸着するマイナスイオン吸着モード第１の実施態様（図１）とを切り換えるようにすることもできる。
【００６８】
そして、目的に応じてスイッチング装置５を切り換えて、プラスイオン吸着モードやマイナスイオン吸着モードで運転することが行われる。例えば、除菌を目的として液体を酸性化させる場合は、プラスイオン吸着モードで運転し、浸透力の向上や健康志向のために液体をアルカリ化させる場合は、マイナスイオン吸着モードで運転することが行われる。
【００６９】
さらに、プラスイオン吸着モードとマイナスイオン吸着モードとを可逆的に切り換えることにより、プラスイオンとマイナスイオンの吸着と放出を可逆的に制御し、液体中のイオン濃度や存在比率を目標値に向かって制御して、液体の液質を目標の特性に制御するようにしてもよい。この場合、プラスイオン吸着モードとマイナスイオン吸着モードとの切り替えは、ｐＨ計１０で検知したｐＨに基づいて、ｐＨが目標値よりも低ければｐＨを上げてアルカリ化するようマイナスイオン吸着モードで運転し、ｐＨが目標値よりも高ければｐＨを下げて酸性化するようプラスイオン吸着モードで運転することが行われる。
【００７０】
このようにすることにより、上記液体中に存在させた電極６，７へのイオン吸着と放出の双方を可逆的に制御し、液体中のイオン等の濃度や存在比率を目標値に制御することができるようになる。
【００７１】
以上の構成により、陽極６と陰極７をイオンの静電吸着能力が相対的に異なるものとすることにより、上記液体中に存在するプラスイオンとマイナスイオンのいずれかを選択的に多く吸着して液体のイオン濃度を調節する。これにより、調節対象とする液体中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの存在比率すなわち濃度バランスを調節することが可能となる。
【００７２】
陽極６の静電吸着能力が陰極７よりも大きくなるように設定すると、液体中に元々存在していたマイナスイオンの吸着量がプラスイオンよりも多くなる。その結果、（液体中に新たなマイナスイオンが生成したとしても）元々存在していたプラスイオンの存在比率が、元々存在していたマイナスイオンよりも高い状態に制御することが可能となる。
【００７３】
反対に、陰極７の静電吸着能力が陽極６よりも大きくなるように設定すると、液体中に元々存在していたプラスイオンの吸着量がマイナスイオンよりも多くなる。その結果、（液体中に新たなプラスイオンが生成したとしても）元々存在していたマイナスイオンの存在比率が、元々存在していたプラスイオンよりも高い状態に制御することが可能となる。
【００７４】
このように、制御対象とする液体中に存在するイオンの濃度や存在比率を、電気的な制御で直接的に液体の制御を行うことができるため、従来のように、調整用液を蓄えるタンクや調整用液をつくるための電気分解装置、それにともなう複雑な配管等を必要とせず、装置が大幅に簡素化小型化し、設備コストやメンテナンスコストの大幅な節減が可能となった。また、従来のようなイオン交換膜を必要としないことから、イオン交換膜のメンテナンスも不要となる。しかも、従来のように、調整用液体を補充するのではなく、制御対象の液体自体を直接制御することから、調整用液体の特性ばらつきが制御精度に影響したり、補充過剰による調整精度のばらつきが生じたりするという問題も完全に解消する。
【００７５】
また、吸着モードと放出モードとを切り替えるスイッチング装置５を備えているため、吸着モードでは、液体中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの濃度バランスを調節するが、そのまま吸着を続けると、吸着能力の限界に達する。そこで、このような場合には、上記スイッチング装置５を切り換えて、上記陽極６と陰極７を短絡させるかもしくは逆極性にしてそれまで陽極６と陰極７にそれぞれそれまで吸着していたイオンを放出することにより、陽極６および陰極７を再生することができるのである。
【００７６】
また、上記陽極６と陰極７は、表面積を異ならせることによりイオンの静電吸着能力が相対的に異なるものとしたため、表面積が大きな電極には、表面積が小さい電極よりも多くのイオンが吸着されることから、電極の材質を適宜選定したり大きさや枚数を適宜設定したりすることにより、電極の静電吸着能力を適宜設定して運転することが可能となる。
【００７７】
上述した説明では、放出モードにおいて、上記陽極６と陰極７を短絡させるようにしたが、これに限定するものではなく、上記スイッチング装置５は、単に電源を切って陽極６と陰極７への直流電圧の印加を解除するよう切り替えたり、あるいは、陽極６にマイナス電圧を印加するとともに陰極７にプラス電圧を印加して逆極性にする接続に切り替えたりしてもよい。
【００７８】
なお、上記陽極６と陰極７に印加する電圧としては、特に限定するものではないが、０．５〜５Ｖ程度に設定するのが好ましく、液体を電気分解させない範囲が好ましい。具体的には、液体の種類に応じて適宜設定されるが、水を主体とする液体の場合には、２Ｖ以下が好ましく、より好適なのは１．５Ｖ以下である。
【００７９】
液体を電気分解させてしまうと、それだけでイオン濃度等の液質が変化するが、イオンの吸着および放出を実質的に液体の電気分解を生じない範囲で行なうことにより、イオンの吸着や放出によってのみ液質の制御を行い、電極６，７に印加する電気的制御だけを液質に反映させて他の要因を排除し、常に正確な液質制御を実現し、液質制御の精度を確保できる。このような電圧範囲で制御するのは、特に、上記電極６，７が、金属やカーボン等の液体と通電する導電体からなる場合に有効である。また、液体の電気分解が生じた場合、電極の消耗が加速されてメンテナンスコストがかかったり、スラッジの除去設備が必要になったりするという不都合も生じるからである。
【実施例１】
【００８０】
図３は、上記第１および第２実施形態を適用した第１実施例を示す。
【００８１】
この装置は、上記陽極６，陰極７，直流電源装置４，スイッチング装置５，制御回路８，電流計１２，ｐＨ計１０，シグナルランプ１３が一体的な筐体にまとめられたものである。図における装置の下側は、複数組の陽極６と陰極７が所定隙間を隔てて対面した状態で露出した電極部２３であり、液体内に浸漬するようになっている。図における装置の上側は、直流電源装置４，スイッチング装置５，制御回路８，電流計１２，シグナルランプ１３が設けられた制御部（電源部）２４である。ｐＨ計１０は液体に浸漬される電極部２３の先端近傍に配置されている。
【００８２】
この装置は、陽極６と陰極７が露出した電極部２３を、容器２０内に満たされた液体に浸漬し、その状態で陽極６と陰極７間に直流電圧をかけることにより、容器２０内の液体のイオン濃度を調節するものである。
【００８３】
図１の第１実施形態のように、陽極６の静電吸着能力が陰極７よりも高い装置であれば、液体をアルカリ化し、図２の第２実施形態のように陰極７の静電吸着能力が陽極６よりも高い装置であれば、液体を酸性化する。したがって、目的に応じて、図１の第１実施形態の装置を用いるか、図２の第２実施形態の装置を用いるかを使い分けることが行われる。
【００８４】
例えば、水道水をアルカリ化してアルカリイオン水とする場合、図１の第１実施形態を適用する。また、水道水等の液体を酸性化して酸性水として除菌効果を得る場合には、図２の第２実施形態を適用する。または、目的に応じて直流電源装置４の極性を切り換えて、図１の第１実施形態の状態で使用したり、図２の第２実施形態の状態で使用したりする。
【００８５】
この装置は、比較的小型として容器２０内の液体を卓上でそのまま手軽に処理でき、卓上型アルカリイオン水精製装置等に適用できる。
【実施例２】
【００８６】
図４は、上記第１および第２実施形態を適用した第２実施例を示す。
【００８７】
この装置は、上記陽極６，陰極７，ｐＨ計１０が一体的な筐体にまとめられた電極ユニット２５と、直流電源装置４，スイッチング装置５，制御回路８，電流計１２，シグナルランプ１３が一体的な筐体にまとめられた制御ユニット（電源ユニット）２６とを備えたものである。上記電極ユニット２５と制御ユニット２６は通電ケーブルで接続されている。
【００８８】
この装置は、陽極６と陰極７が露出した電極ユニット２５を、貯留槽２１内に満たされた液体に浸漬し、その状態で陽極６と陰極７間に直流電圧をかけることにより、貯留槽２１内の液体のイオン濃度を調節するものである。
【００８９】
図１の第１実施形態のように、陽極６の静電吸着能力が陰極７よりも高い装置であれば、液体をアルカリ化し、図２の第２実施形態のように陰極７の静電吸着能力が陽極６よりも高い装置であれば、液体を酸性化する。したがって、目的に応じて、図１の第１実施形態を適用するか、図２の第２実施形態を適用するかを使い分けることが行われる。または、目的に応じて直流電源装置４の極性を切り換えて、図１の第１実施形態の状態で使用したり、図２の第２実施形態の状態で使用したりする。
【００９０】
この装置は、比較的大型なプラント内の貯留槽２１内の液体をイオン調節する際に用いる投げ込み型のイオン濃度調節装置として適用できる。
【実施例３】
【００９１】
図５は、上記第１および第２実施形態を適用した第３実施例を示す。
【００９２】
この装置は、上記陽極６，陰極７，直流電源装置４，スイッチング装置５が一体的な小型のスティック状の筐体にまとめられたものである。
【００９３】
図５（ａ）における装置の下側と、図５（ｂ）における装置の左側は、陽極６と陰極７が所定隙間を隔てて露出した電極部２３であり、液体内に浸漬するようになっている。
【００９４】
図５（ａ）における装置の上側と、図５（ｂ）における装置の右側は、直流電源装置４，スイッチング装置５が設けられた制御部（電源部）２４である。この制御部２４には、必要に応じて制御回路８，電流計１２，シグナルランプ１３を設けても良い。また、電極部２３の先端近傍にｐＨ計１０を設けるようにしてもよい。
【００９５】
図５（ａ）の装置は、例えば、本発明をマドラーに適用した例であり、電極部２３をコップ内に満たされた飲み物に浸漬し、その状態で陽極６と陰極７間に直流電圧をかけることにより、飲み物のイオン濃度を調節するものである。例えば、水道水をアルカリ化してアルカリイオン水とする場合は図１の第１実施形態を適用し、水道水を酸性化して酸性水として除菌効果を得る場合は図２の第２実施形態を適用する。または、目的に応じて直流電源装置４の極性を切り換えて、図１の第１実施形態の状態で使用したり、図２の第２実施形態の状態で使用したりする。
【００９６】
図５（ｂ）の装置は、例えば、本発明をハブラシに適用した例であり、ブラシが設けられた電極部２３を口中にいれた状態で陽極６と陰極７間に直流電圧をかけることにより、口中のイオン濃度を調節するものである。例えば、水道水をアルカリ化してアルカリイオン水とし、高い浸透力で歯垢の除去効果を向上させる場合は図１の第１実施形態を適用し、水道水を酸性化して酸性水として除菌効果を得る場合は図２の第２実施形態を適用する。または、目的に応じて直流電源装置４の極性を切り換えて、図１の第１実施形態の状態で使用したり、図２の第２実施形態の状態で使用したりする。
【実施例４】
【００９７】
図６は、上記第１および第２実施形態を適用した第４実施例を示す。
【００９８】
これらの例は、なべ２７、湯沸しポット２８、コーヒーサーバ２９等の容器類に本発明を適用した例を示す。いずれも、上記陽極６，陰極７，ｐＨ計１０が一体的な筐体にまとめられた電極ユニット２５と、直流電源装置４，スイッチング装置５，制御回路８，電流計１２，シグナルランプ１３が一体的な筐体にまとめられた制御ユニット（電源ユニット）２６とを備えている。上記電極ユニット２５は容器類の内部に配置され、制御ユニット２６は容器類の外側に配置されている。
【００９９】
図６（ａ）は本発明をなべ２７に適用した例であり、図６（ｂ）は本発明を湯沸しポット２８に適用した例であり、図６（ｃ）は本発明をコーヒーメーカーのコーヒーサーバ２９に適用した例である。いずれも内部に貯めた水やお湯、コーヒー等のイオン濃度調節が可能である。例えば、水道水をアルカリ化してアルカリイオン水とする場合は図１の第１実施形態を適用し、水道水を酸性化して酸性水として除菌効果を得る場合は図２の第２実施形態を適用する。または、目的に応じて直流電源装置４の極性を切り換えて、図１の第１実施形態の状態で使用したり、図２の第２実施形態の状態で使用したりする。
【０１００】
図６には、第４実施例として、本発明をなべ２７、湯沸しポット２８、コーヒーサーバ２９に適用した例を示したが、これに限定するものではなく、容器類に電極ユニット２５と制御ユニット２６を取り付けて内部に貯留した液体をイオン濃度調節しうるものであれば、各種のものに適用することができる。例えば、ピッチャー、炊飯器、やかん、哺乳瓶等に適用して内部の水等をアルカリイオン水とすること等が可能である。
【０１０１】
図７は、本発明が適用されたイオン濃度調節装置の第３実施形態を示す。
【０１０２】
この例は、密閉型の貯留槽１の内部に電極６，７を配置し、上記貯留槽１に処理対象の液体を導入してイオン調節処理を行い、処理済の液体を貯留槽１から排出するようにしたものである。それ以外は、図１および図２の第１および第２実施形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【０１０３】
上記貯留槽１には、貯留槽１に液体を導入する導入路２と、貯留槽で液質が調整された調整済みの液体を排出する排出路３とが設けられている。上記排出路３には、貯留槽１から排出される調整済み液体のイオン濃度を検知する帯電物質検知手段としてのｐＨ計１０が設けられている。また、上記導入路２には、貯留槽１に導入する液体の流量を調節する流量調節弁１１と、上記流量調節弁１１で調節された流量で貯留槽１に導入される液体の流量を検知する流量計９が設けられている。上記ｐＨ計１０で検知されたイオン濃度および流量計９で検知された流量は、制御回路８に送られる。
【０１０４】
上記制御回路８は、上記スイッチング装置５の切り換え制御を行って、陽極６，陰極７に直流電圧を印加する吸着モードと、陽極６，陰極７間を短絡させる放出モードとを切り換える制御を行う。
【０１０５】
図示した装置は、図１の第１実施形態を適用したもので、陽極６の静電吸着能力が陰極７よりも高い装置であるが、目的に応じ、図２の第２実施形態を適用して陰極７の静電吸着能力が陽極６よりも高い装置とすることができる。または、目的に応じて直流電源装置４の極性を切り換えて、図１の第１実施形態の状態で使用したり、図２の第２実施形態の状態で使用したりすることができる。
【０１０６】
そして、導入路２から導入された液体は、陽極６と陰極７が存在する貯留槽１内に導入され、吸着モードでは、陽極６と陰極７へのイオン等の吸着によりイオン濃度が調節され、調節済みの液体が排出路３から排出されるのである。また、スイッチング装置５により放出モードに切り替えられると、陽極６と陰極７にそれまで吸着されたイオンが液中に放出され、その廃液が排出路３から排出されるのである。
【０１０７】
このように、制御対象の液体を導入路２から貯留槽１に導入しながら、貯留槽１において電極６，７へのイオン吸着を行ってイオン濃度の制御を行い、イオン濃度が制御された調整済液体は連続的に排出路３から排出される。このように、連続的に液体を流しながら液体の液質制御を行えることから、極めて良好な処理効率での運転が可能である。
【０１０８】
上記装置において、上記制御回路８は、電流計１２で検知された電流値が所定の閾値以下になり、陽極６と陰極７が吸着限界となったことを検知した場合に、制御回路８によりスイッチング装置５を切り換え制御して、上記陽極６と陰極７間を短絡させて放出モードに切り替え制御するように制御することもできる。このようにすることにより、陽極６と陰極７が吸着限界に達したときに、自動的に陽極６と陰極７再生する放出モードに切り換えることができる。このとき、上記制御回路８は、必要な弁操作も制御する。
【０１０９】
そして、図７に示した装置を２槽併設し、一方の吸着能力が低下したら他方の装置による吸着を行うよう、２槽の装置を切り換え制御するようにしてもよい。
【０１１０】
なお、図３では、貯留槽１の中に陽極６と陰極７がそれぞれ１枚ずつの例を模式的に表したいわゆるビーカーモデルを示したが、工業的には、複数の集電極（両面電極）を内部に配設したセルとすることができる。
【０１１１】
また、上記制御回路８により、イオン濃度検出手段としてのｐＨ計１０による液体中の帯電物質の検知結果に応じて電極６，７に印加する直流電源装置４の極性を切り換え制御するようにしてもよい。すなわち、例えば、ｐＨ計１０において調整済液体のｐＨが目標値よりも高くアルカリ側になったときに、図２の第２実施形態の状態に極性を切り替え制御して液体を酸性化し、反対に、調整済液体のｐＨが目標値よりも低く酸性側になったときに、図１の第１実施形態の状態に極性を切り替え制御して液体をアルカリ化する。なお、イオン濃度検出手段としては、イオン濃度に対応する物理量を検出するものであれば、ｐＨ計１０に限らず、各種のものを適用することができる。
【０１１２】
このように、ｐＨ計１０によるイオン濃度等の検知結果に応じて電極６，７に印加する極性を切り替え制御することにより、連続的に流れる液体を常に目標のイオン濃度となるように制御することが可能となる。このように、目標とする液質への制御を連続的に行い、目標液質の液体を連続的に生成することができるようになる。
【０１１３】
また、上記制御回路８により、ｐＨ計１０による液体中のイオン濃度等の検知結果に応じて上記流量調節弁１１を制御するようにしてもよい。すなわち、連続的に液体を流しながらイオンの吸着や放出を制御するときに、流量が大きすぎると、電極６，７へのイオンの吸着や放出による液体の液質変化が十分に反映しない状態で液体が排出路３から排出されてしまい、反対に流量が小さすぎると処理効率が低下する。したがって、連続的に液体を流しながらイオンの吸着や放出を制御するときに、ｐＨ計１０によるｐＨの検知結果に応じて流量を適切に制御することにより、流量が制御精度に与える影響をなくし、常に目標液質の液体を連続的に生成することができるようになる。
【０１１４】
さらに、上記制御回路８は、ｐＨ計１０において調整済液体のイオン濃度等が目標値よりも高くなったときに、スイッチング装置５を電極６，７に電圧を印加するよう切り換えて液体中のイオンを電極６，７に吸着させるのであるが、この場合において、あらかじめ設定された所定時間が経過しても目標値に達しないときには、流量調節弁１１を流量が小さくなるように制御することができる。このような場合に流量を小さくすることにより、液体が貯留槽１内に滞留する時間が長くなり、より多くのイオン等を電極６，７に吸着させて液質を目標値まで制御することができるようになる。反対に、目標値に達するまでの時間が、あらかじめ設定された所定時間以下であるときには、流量調節弁１１を流量が大きくなるように制御する。このような場合に流量を大きくすることにより、液体が貯留槽１内に滞留する時間が短くなり、短時間で液質を目標値まで制御することができて処理効率を向上させることができるようになる。
【０１１５】
また、上記制御回路８は、ｐＨ計１０において調整済液体のイオン濃度等が目標値よりも高くなったときに、スイッチング装置５を電極６，７に電圧を印加するよう切り換えて液体中のイオンを電極６，７に吸着させるのであるが、この場合において、あらかじめ設定された所定時間が経過しても目標値に達しないときには、直流電源装置４の電圧を高くするように制御することもできる。このような場合に電圧を高くすることにより、より多くのイオン等を電極６，７に吸着させて液質を目標値まで制御することができるようになる。反対に、目標値に達するまでの時間が、あらかじめ設定された所定時間以下であるときには、直流電源装置４の電圧を低くするように制御する。このような場合に電圧を低くすることにより、電力消費を少なくし、エネルギー効率を向上させることができるようになる。
【０１１６】
図７の装置において、両電極６，７間に流れる電流値と通電時間を積算した電流積算値を算出する電流積算手段（図示せず）を備え、上記制御回路８は、上記両電極６，７間の電位差および／または電流値を、上記算出された電流積算値に基づいて制御することにより、上記電極６，７への帯電物質の吸着量や放出量を制御するようにすることができる。このようにすることにより、電流積算値という計測が容易な数値に基づいて吸着量および放出量を制御できることから、液体中のイオン濃度や存在比率の制御が行いやすい。
【０１１７】
また、上記装置において、上記直流電源装置４を電圧制御および電流制御が可能なものとし、制御回路８により上記陽極６，陰極７に印加する電圧および／または電流値を制御するようにすることもできる。
【０１１８】
すなわち、吸着モードにおいて、陽極６，陰極７に印加する電圧や電流値を制御することにより、液体中のイオン等の帯電物質の陽極６，陰極７への吸着速度や吸着量を制御することができる。また、放出モードにおいて、陽極６，陰極７に印加する電圧や電流値を制御することにより、液体中のイオン等の帯電物質の陽極６，陰極７への放出速度や放出量を制御することができる。
【０１１９】
そして、上述した説明では、陽極６と陰極７に直流電圧を印加させた吸着モードと短絡した放出モードを切り換え、両電極６、７間の電位差を制御してイオン等の吸着および放出を制御する例を示したが、両電極６、７間の通電のオンオフだけでなく、電位差を増減させるようにコントロールしたり、両電極６，７間に流れる電流値を増減させるようにコントロールしたりしてイオン等の吸着および放出を制御することもできる。また、上記電位差と電流値の双方を増減させるようにコントロールしてイオン等の吸着および放出を制御することも可能である。
【０１２０】
そして、両電極６，７への直流電圧の印加と短絡を交互に行ったり、交互に極性を逆にしたり、あるいは、電位差や電流値を連続的にコントロールすることにより、プラスイオンおよびマイナスイオンの吸着と放出を可逆的に行うように制御することができる。このようにすることにより、上記液体中に存在させた電極６，７へのイオン等の帯電物質の吸着と放出の双方を可逆的に制御し、液体中のイオン等の濃度や存在比率を目標値に制御し、液体の液質を目標の特性に制御することができる。
【０１２１】
このようにすることにより、液質の微調整を行う場合でも、電極６，７に印加する電位差や電流値を微調整して電極への帯電物質の吸着量や放出量ならびに吸着速度や放出速度を微調整することにより、容易に液質の微調整を行うことができ、従来の調整液体を補充する方法に比べて、極めて短時間で高精度の液質制御を実現することができる。
【実施例５】
【０１２２】
図８は、上記第３実施形態を適用した第５実施例を示す。
【０１２３】
この例は、本発明をアルカリイオン水精製装置に適用した例である。この精製装置は、原水供給路１６および精製水排出路１７が接続されて内部でアルカリイオン水の精製を行う第１貯槽１４と、上記第１貯槽１４と上記精製水排出路１７で接続されて第１貯槽１４で精製されたアルカリイオン水を貯留するとともに、貯留したアルカリイオン水を供給するための精製水供給路１８が接続された第２貯槽１５とを備えている。
【０１２４】
上記第１貯槽１４には、陽極６，陰極７，ｐＨ計１０（いずれも図示せず）を備えた電極ユニット２５が内部に収容され、上記電極ユニット２５は陽極６および陰極７が槽内において露出しており、導入された原水と接触するようになっている。また、上記装置は、上記電極ユニット２５と電気的に接続され、直流電源装置４，スイッチング装置５，制御回路８，電流計１２，シグナルランプ１３（いずれも図示せず）が一体的な筐体にまとめられた制御ユニット２６を備えている。さらに、上記第１貯槽１４には、電極ユニット２５の陽極６および陰極７に吸着されたイオン等が放出モードで放出された廃液を排出する廃水路１９が接続されている。
【０１２５】
上記原水供給路１６、精製水排出路１７、精製水供給路１８、廃水路１９には、それぞれ第１弁２２ａ、第２弁２２ｂ、第３弁２２ｃ、第４弁２２ｄが設けられている。上記制御ユニット２６の制御回路８は、上述した吸着モードと放出モードの切り替え制御等のほかに、第１弁２２ａ、第２弁２２ｂ、第４弁２２ｄの開閉制御も行うようになっている。第１貯槽１４および第２貯槽１５には、図示しない液面計を備えており、上記制御回路８は、各液面計で検知した液面、ｐＨ計で検知したｐＨ、電流計で検知した電流値等に基づいて上記第１弁２２ａ、第２弁２２ｂ、第４弁２２ｄの開閉制御を行う。
【０１２６】
上記精製装置では、第１貯槽１４の液面が低下したことを液面計が検知すると、制御回路８は第１弁２２ａを開けて原水供給路１６から第１貯槽１４に原水を導入する。第１貯槽１４の液面計が、液面が所定以上に上がったことを検知すると、制御回路８は第１弁２２ａを閉じて原水の導入を停止する。
【０１２７】
液面が上がって原水が導入されると、制御回路８は陽極６および陰極７に対する直流電流を印加して吸着モードでの運転を開始する。このときの極性は、原水をアルカリ化するのであるから、図１の第１実施形態での運転である。ｐＨの調整は、ｐＨ計１０によるフィードバック制御したり、電流の印加時間をタイマでカウントしたり、あるいは電圧を調整したりすることにより行われる。このようにして第１貯槽１４で原水の精製が行われる。
【０１２８】
第２貯槽１５の液面が低下したことを液面計が検知すると、制御回路８は第２弁２２ｂを開けて精製水排出路１７から第１貯槽１４で精製された精製水を第２貯槽１５に導入する。第２貯槽１５の液面計が、液面が所定以上に上がったことを検知すると、制御回路８は第２弁２２ｂを閉じて精製水の導入を停止する。第２貯槽１５の精製水は、適宜第３弁２２ｃを開けることにより精製水供給路１８から供給して使用に供される。
【０１２９】
電流計１２の電流値が所定の閾値以下に下がったり、もしくは第１貯槽１４に導入された原水の精製（吸着モードでの運転）を所定回数繰り返した回数を図示しないカウンタでカウントして所定量の原水の精製をしたりしたタイミングで、制御回路８は、陽極６と陰極７の間を短絡させるか極性を切り換えて放出モードでの運転を行い、電極６，７の再生を行う。放出モードでの運転を所定時間したのち、制御回路８は、第４弁２２ｄを開けて廃水路１９から廃水を排出する。
【実施例６】
【０１３０】
図９は、上記第３実施形態を適用した第６実施例を示す。
【０１３１】
この例は、本発明をアルカリイオン水精製装置に適用した例である。この精製装置は、原水供給路１６が接続された第１貯槽１４と、上記第１貯槽１４と連通路３１を介して連通して原水の精製を行う電極セル３０と、上記電極セル３０と精製水排出路１７で接続されて電極セル３０で精製されたアルカリイオン水を貯留するとともに、貯留したアルカリイオン水を供給するための精製水供給路１８が接続された第２貯槽１５とを備えている。
【０１３２】
上記電極セル３０は、陽極６，陰極７，ｐＨ計１０（いずれも図示せず）を備えた電極ユニットとして機能するものであり、内部で導入された原水と陽極６、陰極７が接触するようになっている。また、上記装置は、上記電極セル３０と電気的に接続され、直流電源装置４，スイッチング装置５，制御回路８，電流計１２，シグナルランプ１３（いずれも図示せず）が一体的な筐体にまとめられた制御ユニット２６を備えている。さらに、上記電極セル３０には、電極ユニット２５の陽極６および陰極７に吸着されたイオン等が放出モードで放出された廃液を排出する廃水路１９が接続されている。
【０１３３】
上記原水供給路１６、精製水排出路１７、精製水供給路１８、廃水路１９には、それぞれ第１弁２２ａ、第２弁２２ｂ、第３弁２２ｃ、第４弁２２ｄが設けられている。上記制御ユニット２６の制御回路８は、上述した吸着モードと放出モードの切り替え制御等のほかに、第１弁２２ａ、第２弁２２ｂ、第４弁２２ｄの開閉制御も行うようになっている。第１貯槽１４および第２貯槽１５には、図示しない液面計を備えており、上記制御回路８は、各液面計で検知した液面、ｐＨ計で検知したｐＨ、電流計で検知した電流値等に基づいて上記第１弁２２ａ、第２弁２２ｂ、第４弁２２ｄの開閉制御を行う。
【０１３４】
上記精製装置では、第１貯槽１４の液面が低下したことを液面計が検知すると、制御回路８は第１弁２２ａを開けて原水供給路１６から第１貯槽１４に原水を導入する。第１貯槽１４の液面計が、液面が所定以上に上がったことを検知すると、制御回路８は第１弁２２ａを閉じて原水の導入を停止する。
【０１３５】
液面が上がって原水が導入されると、制御回路８は第２弁２２ｂを開けるとともに、陽極６および陰極７に対する直流電流を印加して吸着モードでの運転を開始する。このときの極性は、原水をアルカリ化するのであるから、図１の第１実施形態での運転である。ｐＨの調整は、ｐＨ計１０によるフィードバック制御したり、電流の印加時間をタイマでカウントしたり、あるいは電圧を調整したり、もしくは流量を設定したりすることにより行われる。このようにして電極セル３０内に原水を通水させながら精製することが行われる。第２貯槽１５の精製水は、適宜第３弁２２ｃを開けることにより精製水供給路１８から供給して使用に供される。
【０１３６】
電流計１２の電流値が所定の閾値以下に下がったり、もしくは第２貯槽１５に供給した精製水の量を図示しないカウンタでカウントして所定量の原水の精製をしたりしたタイミングで、制御回路８は、陽極６と陰極７の間を短絡させるか極性を切り換えて放出モードでの運転を行い、電極６，７の再生を開始して放出モードでの運転を行うとともに第４弁２２ｄを開けて廃水路１９から廃水を排出する。
【０１３７】
図８および図９には、上記第５実施例および第６実施例として、本発明をアルカリイオン水の精製装置に適用したものを示したが、本発明の適用範囲はこれに限定するものではなく、原水を精製してアルカリイオン水としうるものであれば各種のものに適用することができる。例えば、冷水器や給湯器に適用してアルカリイオン水の冷水やお湯を供給するものとしたり、給茶器やコーヒーサーバ、紙コップ式の自動販売機等に適用してアルカリイオン水のお茶・コーヒー・ジュース等を提供するものとしたり、製氷機や冷蔵庫に適用してアルカリイオン水の氷を供給するものとしたりすることができる。
【０１３８】
また、本発明は、液体を酸性化して利用する場合は、図２の第２実施形態を適用して酸性化を行えばよいし、液体をアルカリ化して利用する場合は、図１の第１実施形態を適用してアルカリ化を行えばよい。あるいは、目的に応じて直流電源装置４の極性を切り換えて、図１の第１実施形態の状態で使用して酸性化を行ったり、図２の第２実施形態の状態で使用してアルカリ化を行ったりすればよい。
【０１３９】
このような観点から本発明は、上述したもの以外にも、例えば下記のようなものに適用して実施することができる。
【０１４０】
加湿器に適用し、加湿器の給水カートリッジ内の水のイオン調節を行い、アルカリイオン水の浸透力を利用して肌をしっとりさせる場合はアルカリ化するようイオン調節を行い、酸性イオン水の除菌効果を利用する場合は酸性化するようイオン調節を行う。
【０１４１】
スチームアイロンに適用し、アイロンの給水カートリッジ内の水のイオン調節を行い、アルカリイオン水の浸透力を利用してしわを伸びやすくさせる場合はアルカリ化するようイオン調節を行い、しわとり後に酸性イオン水の除菌効果を利用する場合は酸性化するようイオン調節を行う。
【０１４２】
洗濯機に適用し、洗濯機の洗濯槽内の水のイオン調節を行い、アルカリイオン水の浸透力を利用して洗濯時に汚れ落ちをよくする場合はアルカリ化するようイオン調節を行い、すすぎ時に酸性イオン水の除菌効果を利用する場合は酸性化するようイオン調節を行う。
【０１４３】
食器洗い乾燥機に適用し、洗浄槽内の水のイオン調節を行い、アルカリイオン水の浸透力を利用して洗浄時に汚れ落ちをよくする場合はアルカリ化するようイオン調節を行い、すすぎ時に酸性イオン水の除菌効果を利用する場合は酸性化するようイオン調節を行う。
【０１４４】
水洗トイレに適用し、給水タンク内の水のイオン調節を行い、アルカリイオン水の浸透力を利用して水洗時に汚れ落ちをよくする場合はアルカリ化するようイオン調節を行い、水洗時に酸性イオン水の除菌効果を利用する場合は酸性化するようイオン調節を行う。
【０１４５】
入浴設備やフットバスに適用し、バスタブ内の水のイオン調節を行い、アルカリイオン水の浸透力を利用して入浴時等の汚れ落ちをよくし、肌に水分を浸透させてすべすべにする場合はアルカリ化するようイオン調節を行い、おふろ洗い時や入浴時に酸性イオン水の除菌効果を利用する場合は酸性化するようイオン調節を行う。
【０１４６】
洗顔機や美顔機に適用し、洗顔槽内の水のイオン調節を行い、アルカリイオン水の浸透力を利用して洗顔時等の汚れ落ちをよくし、肌に水分を浸透させてすべすべにする場合はアルカリ化するようイオン調節を行い、洗顔時や清掃時に酸性イオン水の除菌効果を利用する場合は酸性化するようイオン調節を行う。
【０１４７】
眼鏡やコンタクトレンズ用をはじめとする超音波洗浄機に適用し、洗浄槽内の水のイオン調節を行い、アルカリイオン水の浸透力を利用して洗浄時等の汚れ落ちをよくする場合はアルカリ化するようイオン調節を行い、すすぎ時に酸性イオン水の除菌効果を利用する場合は酸性化するようイオン調節を行う。
【０１４８】
自動車のウインドウォッシャー液タンクに適用し、タンク内の水のイオン調節を行い、アルカリイオン水の浸透力・溶解効果を利用して洗浄時等の汚れ落ちをよくする場合はアルカリ化するようイオン調節を行う。
【０１４９】
生花陳列棚の給水装置に適用し、タンク内の水のイオン調節を行い、アルカリイオン水の浸透力を利用して生花の寿命を延長させる場合はアルカリ化するようイオン調節を行う。
【０１５０】
上記各実施例では、帯電物質が主としてイオンである場合を例にあげて説明したが、これに限定するものではなく、陽極６や陰極７に吸引されうる各種の帯電粒子を制御対象物質とすることができる。例えば、パイロジェンのようなゼータ電位を有する帯電性物質や、帯電した顔料，染料，高分子等を挙げることができる。
【０１５１】
図１０は、本発明の第４および第５の実施の形態において、前提となる溶液の液質制御装置を示す図である。
【０１５２】
上記液質制御装置は、液質制御対象とする溶液を貯留する貯留槽４１と、上記貯留槽４１に貯留された溶液中に存在して直流電圧が印加される電極４６，４７と、上記電極４６，４７に印加する電位差および／または電流値を制御する制御回路４８とを備えている。
【０１５３】
上記電極４６，４７は、電圧制御および電流制御が可能な直流電源４４に接続されて、プラス電位が印加される陽極４６と、マイナス電位が印加される陰極４７とから構成されている。４５は、上記電極４６，４７と直流電源を接続して各電極４６，４７に直流電圧を印加する状態と、両電極４６，４７間を短絡させる状態とを切り換えるスイッチである。
【０１５４】
上記貯留槽４１には、貯留槽４１に溶液を導入する導入路４２と、貯留槽で液質が調整された調整済みの溶液を排出する排出路４３とが設けられている。上記排出路４３には、貯留槽４１から排出される調整済み溶液のイオン濃度を検知する帯電物質検知手段としてのイオン濃度計５０が設けられている。また、上記導入路４２には、貯留槽４１に導入する溶液の流量を調節する流量調節弁５１と、上記流量調節弁５１で調節された流量で貯留槽４１に導入される溶液の流量を検知する流量計４９が設けられている。上記イオン濃度計５０で検知されたイオン濃度および流量計で検知された流量は、制御回路４８に送られる。
【０１５５】
上記制御回路４８は、上記スイッチ４５の切り換え制御を行って、両電極４６，４７に印加する電位を制御することにより、溶液中の帯電物質であるイオンの電極４６，４７への吸着および電極４６，４７に吸着されたイオンの溶液中への放出を制御する。
【０１５６】
すなわち、液質制御対象とする溶液中に存在させた電極４６，４７に印加する電位を制御することにより、溶液中のイオン等の帯電物質の電極４６，４７への吸着および電極４６，４７に吸着された帯電物質の溶液中への放出を制御する。このため、制御対象とする溶液中の帯電物質を減少させたいときには、図１０（ａ）に示すように、スイッチ４５を電極４６，４７に電圧を印加するよう切り換え制御して溶液中の帯電物質を電極４６，４７に吸着させ、反対に溶液中の帯電物質を増加させたいときには、図１０（ｂ）に示すように、スイッチ４５を電極４６，４７を短絡させて電圧の印加を解除するよう制御して電極４６，４７に吸着された帯電物質を溶液中に放出させればよい。
【０１５７】
このとき、プラス電位が印加された陽極４６には溶液中のマイナスイオンが吸着され、マイナス電位が印加された陰極４７にはプラスイオンが吸着され、溶液中のイオンが減少する。また、陽極４６と陰極４７とを短絡させて上記吸着時に印加された直流電圧を解除することにより、陽極４６に吸着されたマイナスイオンは溶液中に放出され、陰極４７に吸着されたプラスイオンは溶液中に放出される。このように、上記溶液中に存在させた電極４６，４７へのイオンや帯電粒子等の吸着と放出の双方を制御することにより、溶液中の帯電物質の濃度や存在比率を目標値に制御し、溶液の液質を制御することができるのである。
【０１５８】
なお、上記両電極４６，４７に印加する電圧としては、特に限定するものではないが、０．５〜５Ｖ程度に設定するのが好ましい。
【０１５９】
ここで、図１０では、貯留槽４１の中に陽極４６と陰極４７がそれぞれ１枚ずつの例を模式的に表したいわゆるビーカーモデルを示したが、工業的には、図１１に示すように、複数の集電極（両面電極）５８ａ，５８ｂを配設したセルとすることができる。
【０１６０】
このセルは、２枚の末端プレート５６の間に、複数（この例では１２）の両面電極５８ａ，５８ｂが積層状態に配置され、各両面電極５８ａ，５８ｂ同士の間および両面電極５８ａ，５８ｂと末端プレート５６の間には枠状スペーサ６３が配置されている。５７は積層状の枠状スペーサ６３、末端プレート５６、両面電極５８ａ，５８ｂを固定するボルトナットである。
【０１６１】
一方の両面電極５８ａは、セパレータ５２の両面に陽極４６が設けられた陽電極であり、他方の両面電極５８ｂは、セパレータ５２の両面に陰極４７が設けられた陰電極である。そして、陽電極５８ａと陰電極５８ｂが交互に積層されることにより、隣り合う両面電極５８ａ，５８ｂ間において陽極４６と陰極４７が対面するように配置されている。そして、上記両面電極５８ａ，５８ｂ、枠状スペーサ６３、末端プレート５６により形成される内部空間が、溶液が貯留される貯留空間であり、セル全体が貯留槽４１として機能する。上記貯留空間は、両面電極５８ａ，５８ｂによって複数段（この例では１３段）の空間に仕切られている。
【０１６２】
また、一方（図では上側）の末端プレート５６に導入路４２（図１１には示していない）に連通する導入口５４が形成され、他方の末端プレート５６に排出路４３（図１１には示していない）に連通する排出口５５が形成されている。また、この例では、各セパレータ５２には、内部の貯留空間に導入された溶液が格段の空間をジグザグに流れるよう、千鳥状の配置で連通口５３が形成されている。
【０１６３】
そして、導入口５４から導入された溶液は、陽極４６と陰極４７に挟まれる複数の空間を通りながら電極４６，４７へのイオン等の吸着と放出を受けて液質が制御され、調整済みの溶液が排出口５５から排出されるのである。
【０１６４】
このように、制御対象とする溶液中に電極４６，４７を存在させ、その電極に印加する電位差および／または電流値を制御することにより、制御対象とする溶液中に存在する帯電物質の濃度や存在比率等の液質を、電気的な制御のみにより、溶液に対する直接的な制御を行うことができる。したがって、従来のように、調整用液を蓄えるタンクや調整用液をつくるための電気分解装置、それにともなう複雑な配管等を必要とせず、装置が大幅に簡素化小型化し、設備コストやメンテナンスコストの大幅な節減が可能となった。また、従来のようなイオン交換膜を必要としないことから、イオン交換膜のメンテナンスも不要となる。
【０１６５】
しかも、従来のように、調整用液体を補充するのではなく、制御対象の溶液自体を直接制御することから、調整用液体の特性ばらつきが制御精度に影響したり、補充過剰による調整精度のばらつきが生じたりするという問題も完全に解消する。しかも、液質の微調整を行う場合でも、電極に印加する電位差や電流値を微調整して電極への帯電物質の吸着量や放出量ならびに吸着速度や放出速度を微調整することにより、容易に液質の微調整を行うことができ、従来の調整溶液を補充する方法に比べて、極めて短時間で高精度の液質制御を実現することができるのである。以上のように、本発明によれば、溶液の液質を比較的簡単な装置で高精度に制御することができるようになる。
【０１６６】
なお、以上の説明では、電極４６，４７に吸着したイオン等を溶液内に放出させるときに両電極４６，４７を短絡させるようにしたが、これに限定するものではなく、単にスイッチ４５を切って電極４６，４７への直流電圧の印加を解除したり、あるいは、陽極４６にマイナス電圧を印加するとともに陰極４７にプラス電圧を印加して逆極性にする接続を行ったりしてもよい。
【０１６７】
また、上述した説明では、陽極４６と陰極４７に直流電圧を印加させた状態と短絡した状態を切り換え、両電極４６、４７間の電位差を制御してイオン等の吸着および放出を制御する例を示したが、両電極４６、４７間の通電のオンオフだけでなく、電位差を増減させるようにコントロールしたり、両電極４６，４７間に流れる電流値を増減させるようにコントロールしたりしてイオン等の吸着および放出を制御することもできる。また、上記電位差と電流値の双方を増減させるようにコントロールしてイオン等の吸着および放出を制御することも可能である。
【０１６８】
そして、両電極４６，４７への直流電圧の印加と短絡を交互に行ったり、交互に極性を逆にしたり、あるいは、電位差や電流値を連続的にコントロールすることにより、プラスイオンおよびマイナスイオンの吸着と放出を可逆的に行うように制御することができる。このようにすることにより、上記溶液中に存在させた電極４６，４７へのイオン等の帯電物質の吸着と放出の双方を可逆的に制御し、溶液中のイオン等の濃度や存在比率を目標値に制御し、溶液の液質を目標の特性に制御することができる。
【０１６９】
また、上記制御回路４８は、イオン濃度検出手段としてのイオン濃度計５０による溶液中の帯電物質の検知結果に応じて電極４６，４７に印加する電位差および／または電流値を制御するようになっている。すなわち、例えば、イオン濃度計５０において調整済溶液のイオン濃度等が目標値よりも高くなったときに、スイッチ４５を電極４６，４７に電圧を印加するよう切り換えて溶液中の帯電物質を電極４６，４７に吸着させ、反対にイオン濃度計５０における調整済溶液のイオン濃度等が目標値よりも低くなったときには、スイッチ４５を電極４６，４７を短絡させるよう切り換えて電極４６，４７に吸着された帯電物質を溶液中に放出させればよい。なお、イオン濃度検出手段としては、イオン濃度に対応する物理量を検出するものであれば、イオン濃度計５０に限らず、各種のものを適用することができる。
【０１７０】
そして、制御対象の溶液を導入路４２から貯留槽４１に導入しながら、貯留槽４１において電極４６，４７への帯電物質の吸着と放出を制御して液質の制御を行い、液質が制御された調整済溶液は連続的に排出路４３から排出される。このように、連続的に溶液を流しながら溶液の液質制御を行えることから、極めて良好な処理効率での運転が可能である。また、イオン濃度計５０によるイオン等の検知結果に応じて電極４６，４７に印加する電位差および／または電流値を制御することにより、連続的に流れる溶液を常に目標の液質となるように制御することが可能となる。このように、目標とする液質への制御を連続的に行い、目標液質の溶液を連続的に生成することができるようになる。
【０１７１】
また、上記制御回路４８は、イオン濃度計５０による溶液中のイオン濃度等の帯電物質の検知結果に応じて上記流量調節弁５１を制御する。すなわち、連続的に溶液を流しながらイオンの吸着と放出を制御するときに、流量が大きすぎると、電極４６，４７へのイオンの吸着や放出による溶液の液質変化が十分に反映しない状態で溶液が排出路４３から排出されてしまい、反対に流量が小さすぎると処理効率が低下する。したがって、連続的に溶液を流しながら帯電物質の吸着と放出を制御するときに、イオン濃度計５０によるイオン濃度の検知結果に応じて流量を適切に制御することにより、流量が制御精度に与える影響をなくし、常に目標液質の溶液を連続的に生成することができるようになる。
【０１７２】
また、上記制御回路４８は、上記直流電源４４の電圧の制御を行って、両電極４６，４７に印加する電位差を制御することにより、溶液中の帯電物質であるイオンの電極４６，４７への吸着および電極４６，４７に吸着されたイオンの溶液中への放出を制御する。すなわち、制御対象とする溶液中の帯電物質をより減少させたいときには、直流電源４４の電圧を上昇させてより多くのイオン等を電極４６，４７に吸着させることができる。また、直流電源４４の電圧を高くすることにより、電極４６，４７へのイオン等の吸着速度が早くなり、逆電圧をかけたときの電極４６，４７からの放出速度も速くなり、より鋭敏な液質制御を行うことができる。同様に、両電極４６，４７に印加する電流値を制御することにより、溶液中の帯電物質であるイオンの電極４６，４７への吸着量や吸着速度および電極４６，４７に吸着されたイオンの溶液中への放出量や放出速度を制御することができる。
【０１７３】
さらに、上記制御回路４８は、イオン濃度計５０において調整済溶液のイオン濃度等が目標値よりも高くなったときに、スイッチ４５を電極４６，４７に電圧を印加するよう切り換えて溶液中の帯電物質を電極４６，４７に吸着させるのであるが、この場合において、あらかじめ設定された所定時間が経過しても目標値に達しないときには、流量調節弁５１を流量が小さくなるように制御することができる。このような場合に流量を小さくすることにより、溶液が貯留槽４１内に滞留する時間が長くなり、より多くのイオン等を電極４６，４７に吸着させて液質を目標値まで制御することができるようになる。反対に、目標値に達するまでの時間が、あらかじめ設定された所定時間以下であるときには、流量調節弁５１を流量が大きくなるように制御する。このような場合に流量を大きくすることにより、溶液が貯留槽４１内に滞留する時間が短くなり、短時間で液質を目標値まで制御することができて処理効率を向上させることができるようになる。
【０１７４】
また、上記制御回路４８は、イオン濃度計５０において調整済溶液のイオン濃度等が目標値よりも高くなったときに、スイッチ４５を電極４６，４７に電圧を印加するよう切り換えて溶液中の帯電物質を電極４６，４７に吸着させるのであるが、この場合において、あらかじめ設定された所定時間が経過しても目標値に達しないときには、直流電源４４の電圧を高くするように制御することもできる。このような場合に電圧を高くすることにより、より多くのイオン等を電極４６，４７に吸着させて液質を目標値まで制御することができるようになる。反対に、目標値に達するまでの時間が、あらかじめ設定された所定時間以下であるときには、直流電源４４の電圧を低くするように制御する。このような場合に電圧を低くすることにより、電力消費を少なくし、エネルギー効率を向上させることができるようになる。
【０１７５】
また、図１０や図１１に示した装置を２槽併設し、一方の吸着能力が低下したら他方の装置による吸着を行うよう、２槽の装置を切り換え制御するようにしてもよい。
【０１７６】
また、上記制御回路４８は、上記帯電物質の吸着および放出が、実質的に溶液の電気分解を生じない範囲で行なわれるよう、上記電極４６，４７に印加する電位差を制御する。具体的には、溶液の種類に応じて適宜設定されるが、溶媒が水である場合には、２Ｖ以下が好ましく、より好適なのは１．５Ｖ以下である。溶液を電気分解させてしまうと、それだけで帯電物質の濃度等の液質が変化するが、帯電物質の吸着および放出を実質的に溶液の電気分解を生じない範囲で行なうことにより、帯電物質の吸着および放出によってのみ液質の制御を行い、電極４６，４７に印加する電位の制御だけを液質に反映させて他の要因を排除し、常に正確な液質制御を実現し、液質制御の精度を確保できる。このような電圧範囲で制御するのは、特に、上記電極４６，４７が、金属やカーボン等の溶液と通電する導電体からなる場合に有効である。また、溶液の電気分解が生じた場合、電極の消耗が加速されてメンテナンスコストがかかったり、スラッジの除去設備が必要になったりするという不都合も生じるからである。
【０１７７】
上記電極４６，４７としては、ステンレス，チタン，ニッケル，銅，白金，金等各種の金属材料や、カーボン等の導電材料を用いることができる。上記電極４６，４７は、板状とするのが好ましく、厚みは、特に限定するものではないが、０．１〜５ｍｍ程度が好ましく、より好ましいのは０．５〜２ｍｍ程度である。陽極４６と陰極４７の間隔は、特に限定するものではないが、０．１〜５ｍｍ程度が好ましく、より好ましいのは０．５〜２ｍｍ程度である。なお、陽極４６と陰極４７の間隔は、溶液が通過してイオンの吸着や放出を妨げなければ、０．１ｍｍ以下とすることを妨げるものではない。
【０１７８】
上記電極４６，４７として金属を用いる場合、金属板にめっきや表面改質を施したものを用いることができる。例えば、ステンレス板の表層部に、フッ化処理の後低温浸炭処理を施すことにより、クロム炭化物が実質的に析出していない炭素の拡散浸透層を形成したものを用いることができる。また、チタン板に白金をめっきしたものを用いることもできる。これらは極めて耐食性に優れることから、好適に用いられる。
【０１７９】
また、上記電極４６，４７として、金属粉末の焼結体，板状活性炭，活性炭不織布，炭化ケイ素等の導電性セラミックス，カーボンエアロゲル（ＢＥＴ比表面積を５００〜２５００ｍ２／ｇに調整した孔径２〜５０ｎｍのメソポア主体のカーボンシート）等の多孔質体を用いることができる。このような多孔質体を電極４６，４７として用いることにより、電極４６，４７の表面積を大幅に大きくし、イオン等の吸着量を著しく増大させることができる。
【０１８０】
上記陽極４６と陰極４７は、同じ種類のものを使用することもできるし、制御対象とする溶液の種類や制御しようとする物性に応じて異なる種類のものを組み合わせて使用することもできる。
【０１８１】
図１１の装置において、両電極４６，４７間に流れる電流値と通電時間を積算した電流積算値を算出する電流積算手段（図示せず）を備え、上記制御回路４８は、上記両電極４６，４７間の電位差および／または電流値を、上記算出された電流積算値に基づいて制御することにより、上記電極４６，４７への帯電物質の吸着量および放出量を制御するようにすることができる。
【０１８２】
このようにすることにより、電流積算値という計測が容易な数値に基づいて吸着量および放出量を制御できることから、溶液中の帯電物質の濃度や存在比率の制御が行いやすい。
【０１８３】
それ以外は、上記装置と同様であり同様の部分には同じ符号を付している。この実施例でも上記装置と同様の作用効果を奏する。
【０１８４】
図１２は、本発明の第４の実施の形態の液質制御装置を示す。
【０１８５】
この例は、上記電極４６ａ，４７ｂは、陽極４６ａと陰極４７ｂが組になっており、上記陽極４６ａと陰極４７ｂの比表面積が異なるものを組み合わせ、両電極４６ａ，４７ｂの静電吸着能力が異なる電極４６ａ，４７ｂを組としたものである。その結果、比表面積の大きな側の電極（この例では陽極４６ａである）へのイオン等の帯電物質の吸着量が選択的に増大し、結果として制御対象とする溶液中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの存在比率すなわち濃度バランスを制御することが可能となる。
【０１８６】
すなわち、図示したものは、陽極４６ａとして比表面積の大きな多孔質電極を使用し、陰極４７ｂとして比表面積の小さい板状電極を使用している。このように、陽極４６ａの比表面積を陰極４７ｂよりも大きくなるように設定すると、マイナスイオンの吸着量をプラスイオンよりも増やすことができる。その結果、溶液中に元々存在していたマイナスイオン等の陽極４６ａへの吸着量が増大し、結果として制御対象とする溶液中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの存在比率すなわち濃度バランスを制御することが可能となる。
【０１８７】
例えば、制御対象となる溶液がＮａＣｌ水溶液である場合、プラスイオンとしてＮａ＋、マイナスイオンとしてＣｌ−が等しく存在する。この状態で、陽極４６ａにＣｌ−の方を多く吸着すると、溶液全体として電気的な中性を保つために陰極４７ｂ側で水が電極反応を起こし、残ったＮａ＋に対応するＯＨ−が生成する。その結果、溶液全体としてはＮａ＋とＯＨ−が存在することとなり、アルカリ性の水酸化ナトリウム水溶液が生成することとなると考えられる。
【０１８８】
反対に、陰極４７ｂに多孔質電極を用い、陽極４６ａに平板状電極を用いて、陰極４７ｂの比表面積を陽極４６ａよりも大きくなるように設定すると、プラスイオンの吸着量をマイナスイオンよりも増やすことができる。その結果、溶液中に元々存在していたプラスイオン等の陰極４７ｂへの吸着量が増大し、結果として制御対象とする溶液中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの存在比率すなわち濃度バランスを制御することが可能となる。
【０１８９】
例えば、上述した例のように、制御対象となる溶液がＮａＣｌ水溶液である場合、プラスイオンとしてＮａ＋、マイナスイオンとしてＣｌ−が等しく存在する。この状態で、陰極４７ｂにＮａ＋の方を多く吸着すると、溶液全体として電気的な中性を保つために陽極４６ａ側で水が電極反応を起こし、Ｈ＋が生成する。その結果、溶液全体としてはＨ＋とＣｌ−が存在することとなり、酸性の塩化水素水溶液が生成することとなると考えられる。
【０１９０】
このように、陽極４６ａの静電吸着能力が陰極４７ｂよりも大きくなるように設定すると、溶液中に元々存在していたマイナスイオンの吸着量がプラスイオンよりも多くなる。その結果、溶液中に新たなマイナスイオンが生成したとしても、元々存在していたプラスイオンの存在比率が、元々存在していたマイナスイオンよりも高い状態に制御することが可能となる。反対に、陰極４７ｂの静電吸着能力が陽極４６ａよりも大きくなるように設定すると、溶液中に元々存在していたプラスイオンの吸着量がマイナスイオンよりも多くなる。その結果、溶液中に新たなプラスイオンが生成したとしても、元々存在していたマイナスイオンの存在比率が、元々存在していたプラスイオンよりも高い状態に制御することが可能となる。このように、溶液中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの濃度バランスを制御し、液質を制御できるようになる。
【０１９１】
図１２の装置において、両電極４６ａ，４７ｂに印加した直流電圧の極性を切り換えることにより、溶液中に元々存在していたプラスイオンを多く吸着するモードと、溶液中に元々存在していたマイナスイオンを多く吸着するモードとを切り換えるよう制御することもできる。このように、溶液中に元々存在していたプラスイオンを多く吸着するモードと、溶液中に元々存在していたマイナスイオンを多く吸着するモードとを切り換えることにより、上記溶液中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの吸着と放出を可逆的に制御し、溶液中の帯電物質の濃度や存在比率を目標値に制御して、溶液の液質を目標の特性に制御することができる。
【０１９２】
また、この例において、すなわち、上記陽極４６ａと陰極４７ｂの実質の表面積が異なるものを組み合わせ、両電極４６ａ，４７ｂの静電吸着能力が異なる電極４６ａ，４７ｂを組としたものとすることもできる。その結果、実質の表面積の大きな側の電極（この例では陽極４６ａである）へのイオン等の帯電物質の吸着量が選択的に増大し、結果として制御対象とする溶液中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの存在比率すなわち濃度バランスを制御することが可能となる。このように、上記静電吸着能力が異なる電極は、実質の表面積が異なる電極とすることにより、実質の表面積が大きな電極には、実質の表面積が小さい電極よりも多くの帯電物質が吸着されることから、電極を適宜選定することにより、電極の静電吸着能力を適宜設定して運転することが可能となる。
【０１９３】
ここで、比表面積とは、電極を構成する物質１ｇあたりの真の表面積の総和をいう。ここでは、ＢＥＴ比表面積のことをいい、単位はｍ２／ｇである。これに対し、見かけの面積とは、板形状の電極の場合の最大投影面積をいう。表面の面積と裏面の面積の合算は、してもしなくてもよいが、ここでは表裏の合算をしない最大投影面積を扱うことにする。そして、実質の表面積とは、上記比表面積とから算出した表面積の総和をいい、下記の関係式が成り立つ。
Ｔ＝Ｓ×Ｖ×Ｇ
Ｔ：実質の表面積（ｍ２）      Ｓ：比表面積（ｍ２／ｇ）
Ｖ：電極の体積（ｍ３）  Ｇ:電極の比重（ｇ／ｍ３）
【０１９４】
したがって、上記陽極４６ａと陰極４７ｂの実質の表面積が異なる電極４６ａ，４７ｂの組み合わせとは、（１）見かけの面積が同じで陽極４６ａと陰極４７ｂに比表面積が異なる材料を用いた場合、（２）陽極４６ａと陰極４７ｂに比表面積が同じ材料を用いて見かけの面積が異なる場合、（３）陽極４６ａと陰極４７ｂに比表面積が異なる材料を用いてさらに見かけの面積も異なる場合、等があげられる。すなわち、静電吸着能力が異なるとは、これらいずれの場合も含む趣旨である。
【０１９５】
それ以外は、上記各実施形態と同様であり同様の部分には同じ符号を付している。この実施例でも上記各実施形態と同様の作用効果を奏する。
【０１９６】
図１３は、本発明の第５実施形態の液質制御装置を示す。
【０１９７】
この例は、陰極４７ａよりも陽極４６ａの比表面積が大きくなるよう設定された第１電極組６１ａを備えた第１ユニット６２ａと、陽極４６ｂよりも陰極４７ｂの比表面積が大きくなるよう設定された第２電極組６１ｂを備えた第２ユニット６２ｂとが連結されて構成されている。
【０１９８】
上記第１ユニット６２ａでは、陽極４６ａとして多孔質電極を使用し、陰極４７ａとして平板状電極を使用することにより、陰極４７ａよりも陽極４６ａの比表面積が大きくなるよう設定されている。一方、上記第２ユニット６２ｂでは、陽極４６ｂとして平板状電極を使用し、陰極４７ｂとして多孔質電極を使用することにより、陽極４６ｂよりも陰極４７ｂの表面積が大きくなるよう設定されている。
【０１９９】
そして、第１ユニット６２ａの排出路４３が、第２ユニット６２ｂの導入路４２に接続され、第１ユニット６２ａを通過した溶液が、第２ユニット６２ｂを通過し、２段階で液質制御を行うようになっている。
【０２００】
このようにすることにより、第１ユニット６２ａでは、陽極４６の比表面積を陰極４７よりも大きくなるように設定し、マイナスイオンの吸着量をプラスイオンよりも増やすことができる結果、溶液に元々存在したプラスイオンの存在比率の高い状態に制御することが可能となる。一方、第２ユニット６２ｂでは、陰極４７の比表面積を陽極４６よりも大きくなるように設定し、プラスイオンの吸着量をマイナスイオンよりも増やすことができる結果、溶液に元々存在したマイナスイオンの存在比率の高い状態に制御することが可能となるのである。
【０２０１】
このように、第１電極組６１ａを有する第１ユニット６２ａと第２電極組６１ｂを有する第２ユニット６２ｂのそれぞれで、比表面積の大きな側の電極への帯電物質の吸着量を増大させ、結果として制御対象とする溶液中に元々存在したプラスイオンとマイナスイオンの存在比率すなわち濃度バランスを任意の状態に制御して液質を制御することが可能となるのである。
【０２０２】
上記各実施例では、帯電物質が主としてイオンである場合を例にあげて説明したが、これに限定するものではなく、陽極４６や陰極４７に吸引されうる各種の帯電粒子を制御対象物質とすることができる。例えば、パイロジェンのようなゼータ電位を有する帯電性物質や、帯電した顔料，染料，高分子等を挙げることができる。
【０２０３】
それ以外は、上記各実施形態と同様であり同様の部分には同じ符号を付している。この実施例でも上記各実施形態と同様の作用効果を奏する。
【０２０４】
上記図１１に示した装置により、溶液としてＫＯＨ水溶液を使用して液質の制御を行った。この場合のイオン濃度を変化させて所定の目標値に制御することによって、下記の表１に示すように、ＫＯＨ水溶液の比重，電気抵抗，ｐＨ，粘度，沸点，凝固点等の各種の物性を制御することができる。
【表１】
2006247640.tif 000003
【実施例７】
【０２０５】
化粧品の中間原料であるコラーゲン溶液（コラーゲン１．４％）を対象とし、図１２に示す装置において通水を行わない状態で試験を行った。コラーゲン溶液は素肌と同じ弱酸性に調整するのが好ましいが、コラーゲンを溶かすためにクエン酸が添加されるために酸性になっている。これを弱酸性になるよう制御した。
【０２０６】
つぎの電極をコラーゲン溶液１００ｍｌに浸漬して１．２Ｖの直流電圧を印加した。
陽極  活性炭シート；比表面積５００ｍ２／ｇ・みかけ面積８４ｃｍ２；１枚
陰極  等方性黒鉛板；みかけ面積８４ｃｍ２；１枚
【０２０７】
その結果、下記に示すように、化粧品として好ましい弱酸性のｐＨ範囲（ｐＨ５．５）に調整することができた。
電圧印加時間   ｐＨ
０分     ３．９
１６分     ４．７
４４分     ５．５
【０２０８】
この例において、処理前のｐＨが目標値よりアルカリ側にある場合には、陽極に等方性黒鉛板、陰極に活性炭シートを使用することで、目的とする弱酸性溶液を得られる。また、陽極に活性炭シートを使用して陰極に等方性黒鉛板を使用する場合と、陽極に等方性黒鉛板を使用して陰極に活性炭シートを使用する場合、いずれの場合でも、処理中に溶液のｐＨが目標値よりもアルカリ側になった場合には、両電極間の極性を切り替えることにより、目標値の弱アルカリ溶液を得ることができる。
【実施例８】
【０２０９】
細胞を培養する際に用いる医療用培地（培養液）は、培養しようとする細胞の活動に最適なｐＨに調整されているが、細胞の活動によって発生する乳酸等の影響により、ｐＨが変動し、最適な細胞の活動ｐＨ範囲から外れてしまう。このため、長期の培養を行う場合には細胞を培地から分離して新たな培地に移し変える必要があるため、その労力と培地の使用量の削減を目的としてｐＨの制御を行った。
【０２１０】
図１２に示す装置において通水を行わない状態で試験を行った。市販の培地（イントロゲン社；ＲＰＭＩ１６４０）に予め酢酸を添加して酸性に調整した溶液を準備して試験に供した。
【０２１１】
つぎの電極を培地５００ｍｌに浸漬して１．２Ｖの直流電圧を印加した。
陽極  活性炭シート；比表面積５００ｍ２／ｇ・みかけ面積８４ｃｍ２；６枚
陰極  等方性黒鉛板；みかけ面積８４ｃｍ２；６枚
【０２１２】
その結果、下記に示すように、培地として好ましい弱アルカリのｐＨ範囲（ｐＨ７．２）に調整することができた。
電圧印加時間   ｐＨ
０分     ６．８
５分     ７．１
１５分     ７．２
【０２１３】
この例において、処理前のｐＨが目標値よりアルカリ側にある場合には、陽極に等方性黒鉛板、陰極に活性炭シートを使用することで、目的とする弱アルカリ溶液を得られる。また、陽極に活性炭シートを使用して陰極に等方性黒鉛板を使用する場合と、陽極に等方性黒鉛板を使用して陰極に活性炭シートを使用する場合、いずれの場合でも、処理中に溶液のｐＨが目標値よりもアルカリ側になった場合には、両電極間の極性を切り替えることにより、目標値の弱アルカリ溶液を得ることができる。
【実施例９】
【０２１４】
水耕栽培溶液は、栽培環境に適正なｐＨが弱酸性であり、それを目標値としてｐＨの制御を行った。
【０２１５】
図１１に示す装置において通水した状態で試験を行った。ベース溶液として、水耕栽培用液として、市販の溶液を水に溶解し、ｐＨを６．３に調整した（大塚化学社製大塚ハウス１号を１５００ｐｐｍ、同社大塚ハウス２号を１０００ｐｐｍ）。
このベース溶液に水酸化ナトリウムを添加してｐＨ１０．３に調整したものを試験に供した。
【０２１６】
５００ｍｌ容量のセル内につぎの電極を積層し、溶液を５０ｍｌ／分の流量で通水しながら１．２Ｖの直流電圧を印加した。
陽極  等方性黒鉛板；みかけ面積１３５ｃｍ２；６枚
陰極  活性炭シート；比表面積５００ｍ２／ｇ・みかけ面積１３５ｃｍ２；６枚
【０２１７】
その結果、下記に示すように、栽培環境として好ましい弱酸性のｐＨ範囲（ｐＨ６．３）に調整することができた。
入口ｐＨ        １０．３
出口ｐＨ          ６．３
【０２１８】
この例において、処理中に溶液のｐＨが目標値よりも酸側になった場合には、両電極間の極性を切り替えることにより、目標値の弱酸性溶液を得ることができる。
【０２１９】
また、上記ベース溶液に塩酸を添加してｐＨ３．６に調整したものを試験に供した。
【０２２０】
５００ｍｌ容量のセル内につぎの電極を積層し、溶液を５０ｍｌ／分の流量で通水しながら１．２Ｖの直流電圧を印加した。
陽極  活性炭シート；比表面積５００ｍ２／ｇ・みかけ面積１３５ｃｍ２；６枚
陰極  等方性黒鉛板；みかけ面積１３５ｃｍ２；６枚
【０２２１】
その結果、下記に示すように、栽培環境として好ましい弱酸性のｐＨ範囲（ｐＨ６．３）に調整することができた。
入口ｐＨ          ３．６
出口ｐＨ          ６．３
【０２２２】
この例において、処理中に溶液のｐＨが目標値よりもアルカリ側になった場合には、両電極間の極性を切り替えることにより、目標値の弱酸性溶液を得ることができる。
【実施例１０】
【０２２３】
電圧をパラメータとしてｐＨの制御を行った。１０００ｐｐｍのＮａＣｌ溶液（ｐＨ７）を準備して試験に供した。
【０２２４】
図１１に示す装置により、５００ｍｌ容量のセル内に電極を積層し、溶液を２５ｍｌ／分の流量で通水しながら０．５〜２Ｖの範囲で電圧を変化させながら直流電圧を印加した。
【０２２５】
ｐＨ７の原水を、下記の電極でｐＨ制御を行った。その結果を図１４に示す。
陰極  活性炭シート；比表面積５００ｍ２／ｇ・みかけ面積１３５ｃｍ２；６枚
陽極  等方性黒鉛板；みかけ面積１３５ｃｍ２；６枚
【０２２６】
ｐＨ７の原水を、下記の電極でｐＨ制御を行った。その結果を図１５に示す。
陽極  活性炭シート；比表面積５００ｍ２／ｇ・みかけ面積１３５ｃｍ２；６枚
陰極  等方性黒鉛板；みかけ面積１３５ｃｍ２；６枚
【０２２７】
図１４は、入口ｐＨ７の原水をｐＨ調整したものの出口ｐＨをプロットした図である。また、図１５は、入口ｐＨ７の原水をｐＨ調整したものの出口ｐＨをプロットした図である。図からわかるように印加電圧を変化させることで出口ｐＨが変化し、電圧を調節することによりｐＨを目標値に制御することができることがわかる。
【０２２８】
このように、電圧を制御することによりｐＨを制御して目標値の溶液を得ることができることがわかる。
【実施例１１】
【０２２９】
流量をパラメータとしてｐＨの制御を行った。１０００ｐｐｍのＮａＣｌ溶液（ｐＨ７）を準備して試験に供した。
【０２３０】
図１１に示す装置により、５００ｍｌ容量のセル内に電極を積層し、溶液を２５ｍｌ／分の流量で通水しながら１．２Ｖの範囲で電圧を変化させながら直流電圧を印加した。
【０２３１】
下記の電極でｐＨ制御を行った。
陽極  活性炭シート；比表面積５００ｍ２／ｇ・みかけ面積１３５ｃｍ２；６枚
陰極  等方性黒鉛板；みかけ面積１３５ｃｍ２；６枚
【０２３２】
その結果、下記に示すように、流量が小さいほどｐＨの制御幅が大きくなる結果が得られた。
流量ｍｌ／分    出口ｐＨ
２５        １０．５
５０        １０．０
１００          ９．５
１８０          ９．０
３５０          ８．５
【０２３３】
下記の電極でｐＨ制御を行った。
陰極  活性炭シート；比表面積５００ｍ２／ｇ・みかけ面積１３５ｃｍ２；６枚
陽極  等方性黒鉛板；みかけ面積１３５ｃｍ２；６枚
【０２３４】
その結果、下記に示すように、流量が小さいほどｐＨの制御幅が大きくなる結果が得られた。
流量ｍｌ／分    出口ｐＨ
２５          ３．２
５０          ４．０
１００          ５．５
１８０          ６．４
３５０          ６．７
【０２３５】
これらの結果からわかるように、流量を変化させることで出口ｐＨが変化し、流量を調節することによりｐＨを目標値に制御できることがわかる。
【０２３６】
このように、流量を制御することによりｐＨを制御して目標値の溶液を得ることができることがわかる。
【実施例１２】
【０２３７】
流量をパラメータとしてｐＨの制御を行った。セル出口のｐＨの変化量はセルに流入した溶液中、吸着されたイオンの当量の和に比例し、吸着されるイオン量はセルの電極に流れた電流値に比例する。したがって、電極に流れる電流量をコントロールすることによってセル出口のｐＨを制御することが可能である。
【０２３８】
１０００ｐｐｍのＮａＣｌ溶液（ｐＨ７）を準備して試験に供し、図１１に示す装置を使用し、下記の電極でｐＨ制御を行った。
陽極  活性炭シート；比表面積５００ｍ２／ｇ・みかけ面積１３５ｃｍ２；６枚
陰極  等方性黒鉛板；みかけ面積１３５ｃｍ２；６枚
【０２３９】
図１６は、上記試験の結果であり、電流値を一定にコントロールすることにより、出口ｐＨを一定の値に制御できることがわかる。
【０２４０】
この例において、ｐＨが目標値からずれた場合には、電流値をコントロールしたり、両電極間の極性を切り換えることにより、目標値の溶液を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２４１】
本発明は、アルカリイオン水の精製、水の洗浄力向上、水の殺菌力の向上、飲料の味覚調整、微小重量制御、塩分濃度の調整、浸透圧の微調整、味覚成分の微調整、液体の電気抵抗の微調整、殺菌力の調整、インクの色調や鮮明度の調整、水耕栽培の培養水の調整、食品製造工程における乳酸や酵母の活性度の調整等が行えるほか、屈折率、水頭圧、色、密度、濃度の調整等、各種の技術分野に適用が可能である。
【０２４２】
また、本発明は、例えば下記の表２に示すように、ゴミの分別、微小重量制御、塩分濃度の調整、浸透圧の微調整、味覚成分の微調整、溶液の電気抵抗の微調整、殺菌力の調整、インクの色調や鮮明度の調整、水耕栽培の培養水の調整、食品製造工程における乳酸や酵母の活性度の調整等が行えるほか、屈折率、水頭圧、色、密度、濃度の調整等、各種の技術分野に適用が可能である。
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【０２４３】
【図１】本発明のイオン濃度調節装置の原理と概略構成を示す図である。
【図２】上記イオン濃度調節装置の原理と概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例のイオン濃度調節装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例のイオン濃度調節装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施例のイオン濃度調節装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の第４実施例のイオン濃度調節装置の概略構成を示す図である。
【図７】本発明のイオン濃度調節装置の原理と概略構成を示す図である。
【図８】本発明の第５実施例のイオン濃度調節装置の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の第６実施例のイオン濃度調節装置の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の前提となる液質制御装置の概略構成を示す図である。
【図１１】上記液質制御装置の詳細を示す図である。
【図１２】本発明の第４実施形態の液質制御装置の概略構成を示す図である。
【図１３】本発明の第５実施形態の液質制御装置の概略構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施例１０の計測結果を示す図である。
【図１５】本発明の実施例１０の計測結果を示す図である。
【図１６】本発明の実施例１２の計測結果を示す図である。
【符号の説明】
【０２４４】
１      貯留槽
２      導入路
３      排出路
４      直流電源装置
５      スイッチング装置
６      陽極
７      陰極
８      制御回路
９      流量計
１０      ｐＨ計
１１      流量調節弁
１２      電流計
１３      シグナルランプ
１４      第１貯槽
１５      第２貯槽
１６      原水供給路
１７      精製水排出路
１８      精製水供給路
１９      廃水路
２０      容器
２１      貯留槽
２２ａ    第１弁
２２ｂ    第２弁
２２ｃ    第３弁
２２ｄ    第４弁
２３      電極部
２４      制御部
２５      電極ユニット
２６      制御ユニット
２７      なべ
２８      湯沸しポット
２９      コーヒーサーバ
３０      電極セル
３１      連通路
４１      貯留槽
４２      導入路
４３      排出路
４４      直流電源
４５      スイッチ
４６      電極（陽極）
４６ａ    電極（陽極）
４６ｂ    電極（陽極）
４７      電極（陰極）
４７ａ    電極（陰極）
４７ｂ    電極（陰極）
４８      制御回路
４９      流量計
５０      イオン濃度計
５１      流量調節弁
５２      セパレータ
５３      連通口
５４      導入口
５５      排出口
５６      末端プレート
５７      ボルトナット
５８ａ    両面電極（陽電極）
５８ｂ    両面電極（陰電極）
６１ａ    第１電極組
６１ｂ    第２電極組
６２ａ    第１ユニット
６２ｂ    第２ユニット
６３      枠状スペーサ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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