(57)【要約】【課題】被処理水から発生するスケールや界面活性剤などのイオンを除去することができる、特に、低コストでコンパクトなイオン除去装置とその使用方法を提供する。【解決手段】本発明のイオン除去装置Ｓは、被処理水中に浸漬される少なくとも一対の電極（第１の電極６及び第２の電極７）とイオン回収手段としての界面活性剤回収材９とスケール回収材８とを一体化した。そして、このイオン回収手段を第１の電極６と第２の電極７との間に配設した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中に浸漬される少なくとも一対の電極とイオン回収手段を一体化したことを特徴とするイオン除去装置。
【請求項２】
前記被処理水をアノードとなる前記電極が位置するアノード室側とカソードとなる前記電極が位置するカソード室側とに区画するイオン交換膜を備え、該イオン交換膜を前記電極及びイオン回収手段と一体化したことを特徴とする請求項１に記載のイオン除去装置。
【請求項３】
前記電極間に前記イオン回収手段を配設したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のイオン除去装置。
【請求項４】
流通される前記被処理水の流路中の第１の前記電極の下流側であって第２の前記電極の上流側となる位置に前記イオン回収手段を配設したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のイオン除去装置。
【請求項５】
カソードとなる前記電極側からアノードとなる前記電極側に前記被処理水を流通させることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のイオン除去装置。
【請求項６】
前記電極及び前記イオン回収手段を同心円状に配置すると共に、外側となる前記電極側から前記被処理水を流通させることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のイオン除去装置。
【請求項７】
前記電極及びイオン回収手段は通水性を有すると共に、該イオン回収手段は前記被処理水中のスケールを収集可能な絶縁性のスケール回収材であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載のイオン除去装置。
【請求項８】
前記電極及びイオン回収手段は通水性を有すると共に、前記イオン回収手段は、前記被処理水中のスケールを収集可能な絶縁性のスケール回収材と、第１の前記電極のみと導通関係とされて前記被処理水中の界面活性剤を収集可能な導電性の界面活性剤回収材とから成り、
前記電極に印加する電流値を制御することにより、前記スケール回収材によるスケール除去処理工程と前記界面活性剤回収材による界面活性剤除去処理工程を選択的に実行することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載のイオン除去装置。
【請求項９】
前記界面活性剤がアニオン性かカチオン性かに応じて、前記界面活性剤除去処理工程において前記電極に印加する電位の極性を切り替える手段を有することを特徴とする請求項８に記載のイオン除去装置。
【請求項１０】
前記界面活性剤除去処理工程において前記第１の電極に負電位を印加する場合、前記電流値を５００ｍＡ以下とすることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のイオン除去装置。
【請求項１１】
前記イオン回収手段を構成するスケール回収材に種結晶を担持させたことを特徴とする請求項７乃至請求項１０の何れかに記載のイオン除去装置。
【請求項１２】
前記イオン回収手段を構成するスケール回収材は、当該スケール回収材に捕集されるスケールと補色関係となる色を呈することを特徴とする請求項７乃至請求項１１の何れかに記載のイオン除去装置。
【請求項１３】
前記イオン回収手段を交換可能な構造としたことを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れかに記載のイオン除去装置。
【請求項１４】
前記イオン回収手段を外部より目視可能としたことを特徴とする請求項１乃至請求項１３の何れかに記載のイオン除去装置。
【請求項１５】
前記被処理水の流入側と流出側における水圧の差に基づいて前記イオン回収材の交換時期を予測することを特徴とする請求項１乃至請求項１４の何れかに記載のイオン除去装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水からスケールや界面活性剤などのイオンを除去するイオン除去装置とその使用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、コンデンサなどの被冷却対象を水にて冷却するクーリングタワーや電解水を生成する電解水生成装置などでは、水が使用されているが、この水中からスケールが発生し易く、発生したスケールは伝熱面や配管、又は、電極などに付着して悪影響を及ぼす不都合を招いていた。このため、定期的に薬剤を添加してスケールの発生を防止していた。しかしながら、薬剤を添加する場合には、添加する薬剤濃度や薬品の在庫の十分な管理と、使用する薬剤の十分な知識が必要となり、このような繁雑な作業や取り扱い状の危険性、更には、薬剤処理による環境負荷への影響などから薬剤を用いずにスケールを除去する技術が求められていた。
【０００３】
その一つとして、水を電解処理することでスケールを防止する試みがなされて来ている。当該電解処理は、水中に一対の電極を浸漬し、これら電極間に電圧を印加して、陰極の表面に炭酸カルシウムやケイ酸マグネシウムなどの硬度成分を析出させ、付着させる。次に、電極の極性を転換して上記スケール成分を電極から剥離した後、別の装置でこれらスケール成分を回収して、係る硬度成分を除去処理するものであった。そして、スケールが除去された水（被処理水）を前述したクリーングタワーの冷却水や電解水生成装置の電解水を生成するための水として用いることで、これら装置の伝熱面や配管内、又は、電極などにスケールが発生する不都合を解消することができるようになった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、洗濯機等の洗浄装置では、洗浄工程で界面活性剤を含んだ洗剤が使用されるが、従来より水中から界面活性剤を除去して排出する試みが成されてきている。この界面活性剤を含む廃水処理方法として、廃水に凝集材を転化した後沈澱させ、続いてろ過することにより処理する方法や、ＵＶ照射により界面活性剤を分解して処理する方法など様々な方法が提案されてきている。
【特許文献１】特開２００１−２５９６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述したスケール除去装置では少なくとも電解を行う電解装置と、電極から剥離させたスケールを回収する回収装置とが必要となり、装置の設置面積が広く要求されるという問題が生じていた。
【０００６】
また、電解装置と回収装置とを接続する配管に剥離したスケールが付着して配管が詰まる恐れがあった。更に、電極に付着したスケールを剥離させるためには、極性の転換を行う必要があるが、この極性の転換によるスケール成分の剥離作業は電極の劣化の要因となるため、なるべく極性転換を行わずに運転することが求められていた。
【０００７】
更に、スケールの除去に加えて、界面活性剤の除去を行うためには界面活性剤除去用の装置を追加しなければならず、全体の装置がより大型化し、コストの増大を招くといった問題が生じる。更にまた、従来では１つの系内で、スケールと界面活性剤の除去を可能とした装置はなかった。
【０００８】
本発明は、係る従来技術を解決するために成されたものであり、被処理水から発生するスケールや界面活性剤などのイオンを除去することができる、特に、低コストでコンパクトなイオン除去装置とその使用方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のイオン除去装置は、被処理水中に浸漬される少なくとも一対の電極とイオン回収手段を一体化したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明のイオン除去装置は、上記発明において被処理水をアノードとなる電極が位置するアノード室側とカソードとなる電極が位置するカソード室側とに区画するイオン交換膜を備え、このイオン交換膜を電極及びイオン回収手段と一体化したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明のイオン除去装置は、上記各発明において電極間にイオン回収手段を配設したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明のイオン除去装置は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の発明において流通される被処理水の流路中の第１の電極の下流側であって第２の電極の上流側となる位置にイオン回収手段を配設したことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明のイオン除去装置は、請求項３又は請求項４に記載の発明においてカソードとなる電極側からアノードとなる電極側に被処理水を流通させることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明のイオン除去装置は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の発明において電極及びイオン回収手段を同心円状に配置すると共に、外側となる電極側から被処理水を流通させることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明のイオン除去装置は、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の発明において電極及びイオン回収手段は通水性を有すると共に、このイオン回収手段は前記被処理水中のスケールを収集可能な絶縁性のスケール回収材であることを特徴とする
請求項８の発明のイオン除去装置は、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の発明において電極及びイオン回収手段は通水性を有すると共に、イオン回収手段は、被処理水中のスケールを収集可能な絶縁性のスケール回収材と、第１の電極のみと導通関係とされて被処理水中の界面活性剤を収集可能な導電性の界面活性剤回収材とから成り、電極に印加する電流値を制御することにより、スケール回収材によるスケール除去処理工程と界面活性剤回収材による界面活性剤除去処理工程を選択的に実行することを特徴とする。
【００１６】
請求項９の発明のイオン除去装置は、請求項８に記載の発明において界面活性剤がアニオン性かカチオン性かに応じて、界面活性剤除去処理工程において電極に印加する電位の極性を切り替える手段を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０の発明のイオン除去装置は、請求項８又は請求項９に記載の発明において界面活性剤除去処理工程において第１の電極に負電位を印加する場合、電流値を５００ｍＡ以下とすることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１の発明のイオン除去装置は、請求項７乃至請求項１０の何れかに記載の発明においてイオン回収手段を構成するスケール回収材に種結晶を担持させたことを特徴とする。
【００１９】
請求項１２の発明のイオン除去装置は、請求項７乃至請求項１１の何れかに記載の発明においてイオン回収手段を構成するスケール回収材は、当該スケール回収材に捕集されるスケールと補色関係となる色を呈することを特徴とする。
【００２０】
請求項１３の発明のイオン除去装置は、請求項１乃至請求項１２の何れかに記載の発明においてイオン回収手段を交換可能な構造としたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１４の発明のイオン除去装置は、請求項１乃至請求項１３の何れかに記載の発明においてイオン回収手段を外部より目視可能としたことを特徴とする。
【００２２】
請求項１５の発明のイオン除去装置の使用方法は、請求項１乃至請求項１４の何れかに記載のイオン除去装置において、被処理水の流入側と流出側における水圧の差に基づいてイオン回収材の交換時期を予測することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のイオン除去装置によれば、被処理水中に浸漬される少なくとも一対の電極とイオン回収手段を一体化したので、スケールや界面活性剤などのイオンをイオン回収手段にて回収して、被処理水中から除去することができる。また、単一の系内で電解処理を行い、スケールと界面活性剤とを回収することができるので、装置の小型化とコストの低減を図ることができる。更に、イオン回収手段において、付着したスケールが種結晶となるので、スケールの除去効率を向上させることができる。
【００２４】
特に、請求項２の発明の如く被処理水をアノードとなる電極が位置するアノード室側とカソードとなる電極が位置するカソード室側とに区画するイオン交換膜を備え、このイオン交換膜を電極及びイオン回収手段と一体化したので、スケールの析出を促進することができるようになる。
【００２５】
また、上記各発明において、請求項３の発明の如く電極間にイオン回収手段を配設することで、例えば、請求項４の発明の如く流通される被処理水の流路中の第１の電極の下流側であって第２の電極の上流側となる位置にイオン回収手段を配設すれば、装置をより一層小型化することができる。
【００２６】
特に、請求項３又は請求項４に記載の発明において、請求項５の発明の如くカソードとなる電極側からアノードとなる電極側に被処理水を流通させることで、上流側に位置して周囲がアルカリ性となるカソード電極側にて硬度成分を塩として、下流側に位置するアノード電極側に流すこととなるので、イオン回収手段によりスケール成分を効率よく回収することができる。
【００２７】
請求項６の発明によれば、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の発明において電極及びイオン回収手段を同心円状に配置すると共に、外側となる電極側から被処理水を流通させるので、電極との接触面積を増大することができる。これにより、イオン回収手段でのイオンの回収効率を改善できる。
【００２８】
請求項７の発明によれば、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の発明において電極及びイオン回収手段は通水性を有すると共に、このイオン回収手段は被処理水中のスケールを収集可能な絶縁性のスケール回収材であるので、被処理水を支障なく流通させながら、スケールを回収することができる。特に、請求項３の如く流通される被処理水の流路中の第１の電極の下流側であって第２の電極の上流側となる位置にイオン回収手段を配設した場合には、第１の電極に負電位を印加することで、第１の電極で析出したスケールをその下流側に流して、スケール回収材にて回収することができる。これにより、スケールにより電極間の短絡が生じる不都合を極力解消することができる。
【００２９】
請求項８の発明によれば、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の発明において電極及びイオン回収手段は通水性を有すると共に、イオン回収手段は、被処理水中のスケールを収集可能な絶縁性のスケール回収材と、第１の電極のみと導通関係とされて被処理水中の界面活性剤を収集可能な導電性の界面活性剤回収材とから成り、電極に印加する電流値を制御することにより、スケール回収材によるスケール除去処理工程と界面活性剤回収材による界面活性剤除去処理工程を選択的に実行するので、例えば、スケール除去処理工程では電極に流す電流値が高く、界面活性剤除去処理工程では電極に流す電流値が低くなるように制御することで、被処理水を支障なく流通させながら、スケールの回収と、界面活性剤の回収とを行うことができる。特に、界面活性剤除去処理工程では、スケール除去処理工程において電極に流す電流値より著しく低い電流値にて、被処理水中から界面活性剤を除去処理することが可能であるので、消費電力を著しく低減することができる。
【００３０】
特に、請求項３の如く流通される前記被処理水の流路中の第１の前記電極の下流側であって第２の前記電極の上流側となる位置に前記イオン回収手段を配設した場合には、スケール除去処理工程において第１の電極に負電位を印加することで、第１の電極で析出したスケールをその下流側のスケール回収材にて回収することができる。また、界面活性剤回収材除去工程において界面活性剤回収材に界面活性剤が帯電している電位と異なる電位を印加することで、界面活性剤回収材に界面活性剤を引き寄せて回収することができる。
【００３１】
更に、請求項９の発明の如く界面活性剤がアニオン性かカチオン性かに応じて、界面活性剤除去処理工程において電極に印加する電位の極性を切り替える手段を有するので、アニオン性の界面活性剤を処理する場合には、上記手段を操作して、界面活性剤回収材を正電位に帯電させることで、当該界面活性剤回収材にてアニオン性の界面活性剤を効果的に回収することができる。また、カチオン性の界面活性剤を処理する場合には、上記手段を操作して、界面活性剤回収材を負電位に帯電させることで、この界面活性剤回収材にてカチオン性の界面活性剤を効果的に回収することができる。
【００３２】
特に、アニオン性の界面活性剤を処理する場合には、上述の如く第１の電極に正電位を印加し、界面活性剤回収材を正電位に帯電させて、該界面活性剤回収材にてアニオン性の界面活性剤の回収を行うが、この場合、正電位に帯電した界面活性剤回収材付近の被処理水は酸化され、水酸化物イオンが放電して酸素が発生し、酸性水となる。このため、高い電流値で電極に電圧を印加すると、酸化力の高い酸素が多量に発生し、界面活性剤回収材を腐食し、耐久性を著しく低下させる問題がある。そこで、請求項１０の発明の如く第１の電極に負電位を印加する場合には電流値を５００ｍＡ以下に制御することで、界面活性剤回収材の腐食を抑制することができる。これにより、安定的にアニオン性の界面活性剤を除去することが可能となる。
【００３３】
また、請求項７乃至請求項１０の何れかに記載の発明において、請求項１１の発明の如くイオン回収手段を構成するスケール回収材に種結晶を担持させたので、スケール回収材にスケールが更に付着しやすくなって回収効率を更に改善することができる。
【００３４】
更に、請求項７乃至請求項１１の何れかに記載の発明において、請求項１２の発明の如くイオン回収手段を構成するスケール回収材は、当該スケール回収材に捕集されるスケールと補色関係となる色を呈するので、スケール回収材に捕集されたスケールを目視することができるようになる。
【００３５】
請求項１３の発明によれば、請求項１乃至請求項１２の何れかに記載の発明においてイオン回収手段を交換可能な構造としたので、イオンが付着したイオン回収手段を容易に交換することができる。
【００３６】
請求項１４の発明によれば、請求項１乃至請求項１３の何れかに記載の発明においてイオン回収手段を外部より目視可能としたので、イオン回収手段の交換時期を把握することが可能となる。
【００３７】
更に、上記各発明のイオン除去装置を、請求項１５の発明の使用方法の如く被処理水の流入側と流出側における水圧の差に基づいてイオン回収材の交換時期を予測するものとすれば、イオン回収材の交換時期を確実に把握することができる。これにより、常に良好な状態でイオンの回収を行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明のイオン除去装置は、被処理水からスケールや界面活性剤などのイオンを除去するものであり、衣類や食器などを洗浄する洗浄装置、コンデンサなどの被冷却物を冷却するクーリングタワーや水を電解処理して次亜塩素酸や酸性水などの殺菌水やアルカリイオン水などの電解水を生成する電解水生成装置など被処理水を用いた種々の装置に適用することができる。以下、図面に基づき本発明の実施の形態を詳述する。
【実施例１】
【００３９】
先ず、本発明のイオン除去装置を洗浄装置に適用した場合について説明する。本実施例では、本発明のイオン除去装置を衣類等の洗濯に用いられる洗濯機Ｗに適用した場合を例に挙げて説明する。具体的に、本実施例のイオン除去装置は、洗濯機Ｗの排水通路に設置して、洗浄水やすすぎ水に含まれる界面活性剤やスケールなどを除去するものとする。
【００４０】
図１は本発明のイオン除去装置を適用した洗濯機Ｗの概略構成図、図２は図１の洗濯機Ｗにおける水の流れを示す図である。
【００４１】
本実施例の洗濯機Ｗは、衣類等の被洗濯物の洗浄に用いられるものであり、外郭を構成する本体１０１により構成されている。この本体１０１の前面には、被洗濯物を出し入れするための開口扉１０３が取り付けられており、該開閉扉１０３の上方に位置する本体１０１の前面上部には、各種操作スイッチや表示部が設けられた操作パネル１０４が配設されている。
【００４２】
本体１０１内には、樹脂製の図示しない外槽ドラムとこの外槽ドラムの内側に配設された洗濯槽と脱水槽を兼ねるステンレス製の内槽ドラム１０２から成るドラム本体Ｄが設けられている。外槽ドラム及び内槽ドラム１０２は、共に有底筒状を呈しており、円筒の軸を前上方から後下方に延在する斜め方向となるように配設され、上端開口は、本体１０１に設けられる開閉扉１０３に向けて斜め上方向となるように配設されている。そして、内槽ドラム１０２は内部が被洗濯物を収容する収容室１０５とされ、当該内槽ドラム１０２の図示しない回転軸は、外槽ドラムに装着された駆動モータ１０８の軸１０９に連結され、当該軸１０９に連結された内槽ドラム１０２の回転軸を中心とし、内槽ドラム１０２は外槽ドラム内で回転可能に保持されている。また、内槽ドラム１０２の全周壁には、空気及び水（被処理水）が流通可能な多数の透孔（図示されない）が形成されている。
【００４３】
前記駆動モータ１０８は、洗濯運転の洗浄工程及びすすぎ工程時において、前記軸１０９を中心として内槽ドラム１０２を回転させるためのモータである。尚、駆動モータ１０８は後述する制御装置Ｃにより駆動が制御されている。また、駆動モータ１０８は、軸１０９の他端に装着されている。
【００４４】
前記本体１０１の上部には、給水通路１１２が設けられており、この給水通路１１２の一端には、内槽ドラム１０２内に水道水を供給するための給水源１０７が給水バルブ１１２Ｖを介して接続されている。この給水バルブ１１２Ｖは前記制御装置Ｃにて開閉制御される。
【００４５】
また、給水通路１１２の他端は、外槽ドラムの内部と連通しており、制御装置Ｃにて給水バルブ１１２Ｖが開放されると、外槽ドラム内に設けられた内槽ドラム１０２内の収容室に給水源１０７から水（水道水）が供給されるように構成されている。
【００４６】
そして、外槽ドラムの下部には収容室１０５にて用いられた後の洗浄水やすすぎ水を収容室１０５から排出するための排水通路１１３の一端が接続され、この排水通路１１３の他端には、貯留タンク１１０が排水バルブ１１３Ｖを介して接続されている。そして、貯留タンク１１０の最下部には二つの出口１１０Ａ、１１０Ｂが形成されており、一方の出口１１０Ａには、循環通路１１５の一端が接続され、この循環通路１１５の他端には、貯留タンク１１０内に貯えられた上記洗浄水やすすぎ水等（被処理水）からスケールや界面活性剤などのイオンを除去するための本発明のイオン除去装置Ｓの流入口２が循環バルブ１１５Ｖを介して接続されている。
【００４７】
そして、イオン除去装置Ｓの上端部には、流出口３が形成されており、当該流出口３には、循環通路１１６の一端が接続されている。そして、循環通路１１６は、イオン除去装置Ｓの流出口３に接続された一端からイオン除去装置Ｓ外部に延出し、他端はポンプＰを介して貯留タンク１１０に接続されている。また、貯留タンク１１０の最下部に形成された他方の出口１１０Ｂには外部排水通路１１４の一端が接続されている。そして、外部排出通路１１４は外部排水バルブ１１４Ｖを介し、他端は洗濯機Ｗの外部の排水溝にて開口して、ここから洗濯機Ｗの排水が外部に排出可能とされている。上記ポンプＰの運転、外部排水バルブ１１４Ｖ及び循環バルブ１１５Ｖの開閉も前記制御装置Ｃにて制御されている。
【００４８】
ここで、上記イオン除去装置Ｓについて図３を用いて詳述する。図３は洗濯機Ｗの本体１０１の下部に設置されたイオン除去装置Ｓの概略構成図である。本実施例のイオン除去装置Ｓは、内部に被処理水の流入口２と流出口３を有する電解室５を構成する処理槽１と、この処理槽１内の被処理水中に浸漬されるように対向して配置された一対の電極（即ち、第１の電極６及び第２の電極７）と、後述する界面活性剤回収材９とスケール回収材８等から構成されている。また、一対の電極６、７間の電流値が一定（定電流）となるように、制御装置Ｃから電圧が印加されている。
【００４９】
本実施例の処理槽１は、縦長円筒状を呈し、下端に電解室５内に被処理水を流入させる流入口２、上端に電解室５内の被処理水を流出させる流出口３とを有するものであり、流入口２から流出口３に被処理水が流通するよう電解室５内に流路が形成されている。また、本実施例のイオン除去装置Ｓは、処理槽１の少なくとも一部が分解可能に構成されていてる。具体的に、処理槽１の上面、若しくは、下面が分解可能に構成されている。これにより、界面活性剤回収材９やスケール回収材８の交換時に、上面、或いは、下面を取り外して、当該処理槽１を分解し、内部に収容されている第１及び第２の電極６、７と一体に構成された界面活性剤回収材９とスケール回収材８を取り出すことができる。前記第１及び第２の電極６、７は、例えば、白金（Ｐｔ）、炭素、チタン又はステンレスなどの単体、若しくは、白金（Ｐｔ）、炭素、チタン又はステンレスの何れかを含む導電体をメッシュ状、繊維状、若しくは、パンチングプレート状に加工した多孔質体から成る。特に、両電極６、７は、不溶性電極である白金（Ｐｔ）、若しくは、白金をコーティングした電極を導電体とすることが望ましい。尚、電極の材質は上記に限らず、その他の電極を導電体としても良いものとする。
【００５０】
本実施例では第１及び第２の電極６、７として、白金をメッシュ状で、且つ、全体が円盤形状を呈するよう加工したものを用いるものとする。即ち、両電極６、７は、メッシュ状に加工することで、被処理水を流通可能な通水性の電極とされている。また、係るメッシュ状の電極を全体が円盤形状となるように、具体的には、前記縦長円筒状の処理槽１の内径と略同一の外径を有する円盤形状となるよう形成されている。また、第１及び第２の電極６、７は制御装置Ｃに接続されて、当該制御装置Ｃにより電極６、７への通電及び電極６、７に流す電流値が制御されている。
【００５１】
前記界面活性剤回収材９及びスケール回収材８は、被処理水からスケールやなどのイオンを除去するためのイオン回収手段であり、第１の電極６と第２の電極７の間に配設されている。即ち、本実施例の界面活性剤回収材９及びスケール回収材８は本発明のイオン除去装置Ｓに流通される被処理水の流路の第１の電極６の下流側であって第２の電極７の上流側となる位置に配設されている。
【００５２】
具体的に、界面活性剤回収材９は、第１の電極６のみと導通関係とされ、被処理水中の界面活性剤を収集可能であって、被処理水を流通可能な通水性を有した導電体にて構成されている。本実施例の界面活性剤回収材９は、第１の電極６の流路下流側となる第１の電極の上面に密着された状態で配置されている。
【００５３】
界面活性剤回収材９の流路下流側となる界面活性剤回収材９の上面にはスケール回収材８が当接して設けられている。即ち、スケール回収材８は、界面活性剤回収材９と第２の電極７との間に介在されている。このスケール回収材８は、被処理水中のスケールを回収可能な絶縁体であり、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、アクリルなどの合成樹脂やアルミナ、ゼオライトなどのセラミック等の絶縁性の素材を前記同様に多孔質体、或いは、粒子状、不織布若しくは中空糸フエルト等に加工して成るものである。本実施例のスケール回収材８も、被処理水を流通可能な通水性とされている。尚、本実施例の界面活性剤回収材９及びスケール回収材８は前記電極６、７と略同一の外径を有する縦長円柱状を呈している。
【００５４】
一方、イオン除去装置Ｓは、上記電極６、７とイオン回収手段としての界面活性剤回収材９及びスケール回収材８とが一体化されている。即ち、界面活性剤回収材９とスケール回収材８とから成るイオン回収手段の上下が電極６と電極７にて挟持され、一体となるように構成されている。本実施例では、第１の電極６の上面にイオン回収手段の界面活性剤回収材９、この界面活性剤回収材９の上面にスケール回収材８、スケール回収材８の上面に第２の電極７がそれぞれ当接して処理槽１の電解室５内に収容されている。
【００５５】
ところで、以上の構成から成るイオン除去装置Ｓを組み立てるには、先ず、界面活性剤９の上端面にスケール回収材８を当接させてイオン回収手段を形成する。そして、その上端面（スケール回収材８の上端面）に第２の電極７を、下端面（界面活性剤回収材９の下端面）に第１の電極６をそれぞれ取り付ける。これにより、第１及び第２の電極６、７とイオン回収手段（界面活性剤回収材９及びスケール回収材８）とが一体化される。その後、処理槽１の上面、若しくは、下面のうちの一方から一体化された第１及び第２の電極６、７及びイオン回収手段（界面活性剤回収材９及びスケール回収材８）を挿入して、処理槽１内に収容する。例えば、処理槽１の上面から両電極６、７、界面活性剤回収材９及びスケール回収材８を挿入する場合、当該電極６、７、界面活性剤回収材９及びスケール回収材８を処理槽１の上側から挿入し、処理槽１内の所定の位置に収容した後、上面をネジ止めするなどして取り付けることで、容易にイオン除去装置Ｓを組み立てることができる。
【００５６】
このように、本発明のイオン除去装置Ｓでは、電極６、７とイオン回収手段としての界面活性剤回収材９とスケール回収材８とを一体化したので、単一の系内（処理槽１内）で電解処理とスケール及び界面活性剤の回収を行うことができるようになる。これにより、装置の小型化を図ることができる。特に、イオン回収手段（界面活性剤回収材９及びスケール回収材８）を電極６、７間で、且つ、流通される被処理水の流路中の第１の電極６の下流側であって第２の電極７の上流側となる位置に配置することで、当該イオン除去装置Ｓをより一層小型化することができる。
【００５７】
尚、本実施例の洗濯機Ｗは、前述した制御装置Ｃにより運転が制御されている。この制御装置Ｃは駆動モータ１０８の駆動、給水通路１１２の給水バルブ１１２Ｖの開閉、排水通路１１３の排水バルブ１１３Ｖの開閉、外部排水通路１１４の外部排水バルブ１１４Ｖの開閉、第１及び第２の電極６、７の通電等、洗濯機Ｗの制御を司る制御手段であり、汎用のマイクロコンピュータにて構成されている。特に、制御装置Ｃは、第１及び第２の電極６、７への電流値を制御することにより、スケール回収材８によるスケール除去処理工程と界面活性剤回収材９による界面活性剤除去処理工程とを選択的に実行する。スケール除去処理は、被処理水をカソードとなる電極側からアノードとなる電極側に流通させることで、カソードとなる電極のアノード側の面で被処理水中の硬度成分をスケールとして析出させて、これをスケール回収材８にて回収し、被処理水中から除去するものである。この場合、スケール除去処理工程では、制御装置Ｃにより被処理水の流路の上流側となる第１の電極６及び界面活性剤回収材９に負電位を印加し、下流側となる第２の電極７に正電位を印加することで、カソードとなる界面活性剤回収材９のアノード側の面（上面）で被処理水中の硬度成分をスケールとして析出させて、この析出したスケールを下流側にあるスケール回収材８に捕えて、当該スケール回収材８にてスケールを回収することができる。
【００５８】
また、界面活性剤除去工程は、界面活性剤回収材９に界面活性剤が帯電している電位と異なる電位を印加し、この界面活性剤回収材９にて界面活性剤を回収するものである。この場合、界面活性剤は使用される洗剤の種類によりその洗剤中に含まれる界面活性剤がアノード性の界面活性剤とカチオン性の界面活性剤とに分かれるので、使用される洗剤に応じて第１の電極６及び第２の電極７に印加する電位の極性を切り換える必要がある。例えば、アニオン性の界面活性剤を除去処理する場合（即ち、アニオン性の界面活性剤を含む洗剤が使用された場合）には、第１の電極６及び界面活性剤回収材９に正電位を印加し、第２の電極７に負電位を印加することで、界面活性剤回収材９にアニオン性の界面活性剤を付着させて、被処理水中からアニオン性の界面活性剤を除去することができる。
【００５９】
一方、カチオン性の界面活性剤を除去処理する場合（即ち、カチオン性の界面活性剤を含む洗剤が使用された場合）には、第１の電極６及び第２の電極７の極性を切り換える。即ち、第１の電極６及び界面活性剤回収材９に負電位を印加し、第２の電極７に正電位を印加することで、界面活性剤回収材９にカチオン性の界面活性剤を付着させ、被処理水中からカチオン性の界面活性剤を除去することができる。
【００６０】
本実施例では、前述した操作パネル１０４に上記各除去処理工程を選択するための操作スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が設けられており、当該操作スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の操作により被処理水に対して実行する処理が選択可能に構成されている。即ち、操作スイッチＳＷ１及び操作スイッチＳＷ２は、界面活性剤がアニオン性であるかカチオン性であるかに応じて、界面活性剤工程において電極６、７に印加する電位の極性を切り換えるための切替手段である。ＳＷ１に使用者によりこの操作スイッチＳＷ１が選択されると、制御装置Ｃは、後述する比較的低い電流値で、第１の電極６に正電位を印加し、第２の電極７に負電位を印加する。これにより、界面活性剤回収材９及び第１の電極６はアノードとなり、第２の電極７はカソードとなる。また、使用者によりこの操作スイッチＳＷ２が選択されると、制御装置Ｃは、後述する比較的低い電流値で、第１の電極６に負電位を印加し、第２の電極７に正電位を印加する。これにより、界面活性剤回収材９及び第１の電極６はカソードとなり、第２の電極７はアノードとなる。ここで、上述したように洗剤の種類によりその洗剤中に含まれる界面活性剤がアノード性の界面活性剤とカチオン性の界面活性剤とが分かれるので、使用者に分かりやすいようにＳＷ１にアニオン性の界面活性剤を含む洗剤名を記載し、ＳＷ２にカチオン性の界面活性剤を含む洗剤名を記載しておいても良い。
【００６１】
また、操作スイッチＳＷ３は、スケールを除去する処理モードを選択するためのスイッチである。使用者によりこの操作スイッチＳＷ３が選択されると、制御装置Ｃは後述する高い電流値で第１の電極６に負電位を印加し、第２の電極７に正電位を印加する。これにより、界面活性剤回収材９及び第１の電極６はカソードとなり、第２の電極７はアノードとなる。
【００６２】
ここで、本実施例のイオン除去装置Ｓを用いた被処理水の処理において電極６、７に流す電流値と処理時間について具体的に検討した。先ず、本発明のイオン除去装置Ｓに一定時間繰り返し被処理水循環して流して、電極６、７に流れる電流値を変化させて、被処理水中の界面活性剤とスケールの除去率を調べた。この場合、硬度成分６５．２２ｍｇ／Ｌの標準水を用い、スケールの除去については該標準水を被処理水とし、アニオン性の界面活性剤の除去ではこの標準水にアニオン性の界面活性剤を含む洗剤を添加したものを被処理水とすると共に、カチオン性の界面活性剤の除去では上記標準水にカチオン性の界面活性剤を含む洗剤を添加したものを被処理水として用いた。尚、界面活性剤回収材８として直径４０ｍｍ、表面積１２．５６ｃｍ2の炭素繊維を用いた。
【００６３】
図４は、イオン除去装置Ｓに６０分間繰り返し被処理水を循環させて、電流値を変化させた場合の被処理水中の界面活性剤及びスケールの除去率である。図４において、縦軸は除去率、横軸は電流値である。また、菱形のプロットはカチオン性の界面活性剤、四角のプロットはアニオン性の界面活性剤、黒丸のプロットはスケールをそれぞれ示している。
【００６４】
図４に示すように、本実施例のイオン除去装置Ｓに６０分間繰り返し被処理水を循環させた場合、カチオン性の界面活性剤を含む被処理水では、電流値が６０ｍＡのとき、被処理水から当該カチオン性の界面活性剤を約６０％除去でき、１５０ｍＡ以上の電流値となると被処理水からカチオン性の界面活性剤を約８０％除去できることがわかった。また、アニオン性の界面活性剤を含む被処理水では、電極６、７に１５０ｍＡ（ミリアンペア）の定電流で電圧を印加すると、被処理水からアニオン性の界面活性剤を４３％除去でき、電流値が５００ｍＡでは当該界面活性剤を約５０％除去できることがわかった。
【００６５】
しかしながら、当該アニオン性の界面活性剤の処理において、図４に示すように電極６、７に５００ｍＡより電流値を高くすると、除去率が低下することがわかった。即ち、アニオン性の界面活性剤の処理では、電極６に正電位を印加し、界面活性剤回収材９を正電位に帯電させて、該界面活性剤回収材９にてアニオン性の界面活性剤の回収を行うが、この場合、正電位に帯電した界面活性剤回収材９付近の被処理水は酸化され、水酸化物イオンが放電して酸素が発生し、酸性水となる。このため、５００ｍＡより高い電流値で電極６、７に電圧を印加すると、酸化力の高い酸素が大量に発生し、界面活性剤回収材９を腐食するため、除去率が低下するものと考えられる。そこで、アニオン性の界面活性剤の処理では、電極６、７に流す電流値を５００ｍＡ以下に制御するものとする。これにより、界面活性剤回収材の腐食を抑制することができ、安定的にアニオン性の界面活性剤を除去することが可能となる。
【００６６】
次に、イオン除去装置Ｓにおける処理時間を変更して、被処理水中のカチオン性の界面活性剤の除去率を調べた。図５は、本実施例のイオン除去装置Ｓの各電極６、７にそれぞれ６０ｍＡ、１５０ｍＡ、５００ｍＡの定電流となるように電圧を印加し、処理時間を変化させた場合の被処理水中のカチオン性界面活性剤の除去率である。図５において、縦軸は界面活性剤の除去率の目安となる被処理水中のＴＯＣ（全有機炭素）の除去率、横軸は処理時間である。図５の菱形のプロットに示すように、電極６、７に流れる電流値が６０ｍＡと最も低い場合には、処理時間２０分で除去率は２０％以下、４０分では３０％程度となり、６０分間、被処理水を循環処理した場合には除去率は約６０％となった。また、四角のプロットで示すように、電流値を１５０ｍＡとすると、４０分以上の処理時間で約８０％の界面活性剤を除去できることがわかった。また、電流値を更に上昇して、５００ｍＡとした場合（図５の三角のプロット）、１５０ｍＡの定電流となるように電極６、７に電圧を印加した場合と同様に、４０分以上被処理水をイオン除去装置Ｓに循環処理することで、約８０％の界面活性剤を除去できることがわかった。
【００６７】
以上の結果から、本実施例のイオン除去装置Ｓにて被処理水中の界面活性剤を除去する場合には、各電極６、７に１５０ｍＡの定電流で電圧を印加すると共に、当該イオン除去装置Ｓに４０分以上、例えば本実施例では６０分間、被処理水を循環させるものとする。但し、界面活性剤の回収効率は、界面活性剤の濃度、量、界面活性剤回収材９の表面積に依存するので、電流値、循環時間はこれに限定されるものではない。
【００６８】
また、図４に示すように、電極６、７に１５０ｍＡの定電流で電圧を印加した場合、被処理水からは殆どスケールを除去することができなかった。当該スケールの除去率は、電流値の上昇と比例して高くなり、図４に示すように１５００ｍＡの高電流値とした場合に被処理水からスケールを６４％程除去できることがわかった。
【００６９】
図４に示すようにカチオン性の界面活性剤の除去処理とスケールの除去処理では、共に第１の電極６に負電位を印加し、第２の電極７に正電位を印加することとなるが、両者では除去可能な電流値が大きく相違することがわかった。即ち、カチオン性の界面活性剤を除去する場合には、比較的低い電流値（例えば、前述した１５０ｍＡ）であっても被処理水から界面活性剤を充分に除去することができるが、スケール除去の場合には１５０ｍＡ程の電流値では被処理水から充分にスケールを除去することができず、１５００ｍＡの高電流値とした場合に被処理水からスケールを在る程度除去出来ることがわかった。
【００７０】
そこで、本実施例のイオン除去装置Ｓにて被処理水中のスケール除去を行う場合には高い電流値、例えば、１５００ｍＡ以上の電流値（本実施例では、１５００ｍＡの定電流）にて各電極６、７に電圧を印加すると共に、上述した各界面活性剤除去処理と同様に６０分間、イオン除去装置Ｓに被処理水を循環させるものとする。
（１）アニオン性の界面活性剤除去処理工程
以上の構成で次に本実施例の洗濯機Ｗの動作を説明する。始めに、被処理水中のアニオン性の界面活性剤を除去する場合について説明する。先ず、開閉扉１０３から内槽ドラム１０２の収容室１０５に被洗濯物と当該被洗濯物の量に応じた所定量の洗剤（この場合、使用される洗剤はアニオン性の界面活性剤を含む洗剤）が投入され、開閉扉１０３が閉じられて、前述した操作スイッチのうちの電源スイッチと選択スイッチＳＷ１が選択され、スタートスイッチが操作されると、前記制御装置Ｃにより洗濯運転が開始される。
【００７１】
これにより、前記給水バルブ１１２Ｖが開かれ、給水通路１１２が開放される。これにより、給水源１０７から外槽ドラム内の内槽ドラム１０２の収容室１０５内に水が供給される。尚、このとき、排水通路１１３の排水バルブ１１３Ｖは閉じられているものとする。
【００７２】
そして、内槽ドラム１０２の収容室１０５内に所定量の水が溜まると、制御装置Ｃにより給水バルブ１１２Ｖが閉じられて給水通路１１２が閉塞される。これにより、給水源１０７からの水の供給が停止される。
【００７３】
次に、制御装置Ｃは駆動モータ１０８を通電起動し、軸１０９を回転させる。これにより、当該軸１０９に取り付けられた内槽ドラム１０２が外槽ドラム内で回転し始め、洗浄工程が開始される。
【００７４】
この洗浄工程において、収容室１０５内に貯留された水（以下、洗浄水）には、上述したようにアニオン性の界面活性剤を含む洗剤が添加されていることから、当該界面活性剤により洗浄水の表面張力が小さくされ、衣類等の被洗濯物の繊維の間に洗浄水が浸透する。そして、繊維に付着した汚れ成分を界面活性剤により取り囲み、洗浄水中に汚れ成分を取り出す。界面活性剤の疎水基に付着する形で洗浄水中に取り出された汚れ成分は、界面活性剤分子によって取り囲まれて可溶化しているため、再び繊維に付着しない。また、衣類等に付着している汗に由来するナトリウムイオンなどのカチオンは、洗浄水中に溶出する。
【００７５】
当該洗浄工程の開始から所定時間経過すると、制御装置Ｃは、駆動モータ１０８を停止し、排水通路１１３の排水バルブ１１３Ｖを開放する。これにより、内槽ドラム１０２内の収容室１０５の洗浄水（即ち、外槽ドラム内の洗浄水）が排水通路１１３を介して貯留タンク１１０内に排出される。このとき、イオン除去装置Ｓに接続された循環通路１１５の循環バルブ１１５Ｖ及び外部に導出される外部排水通路１１４に接続された外部排水バルブ１１４Ｖは閉じられているものとする。
【００７６】
そして、内槽ドラム１０２内の収容室１０５の洗浄水が貯留タンク１１０内に排出されると、制御装置Ｃは、洗浄工程から脱水工程に移行する。この脱水工程では、制御装置Ｃは、前記洗浄工程の終了時に開放した排水通路１１３の排水バルブ１１３Ｖを開放した状態を維持したまま、この脱水を所定時間実行した後、排水通路１１３の排水バルブ１１３Ｖを閉じて、脱水工程を終了する。尚、本実施例の洗濯機Ｗでは、この脱水工程の後段、又は、脱水工程の終了後において、制御装置Ｃは、以下の界面活性剤除去処理工程を実行する。
【００７７】
この界面活性剤除去処理工程では、制御装置Ｃは、循環通路１１５の循環バルブ１１５Ｖを開放し、ポンプＰの運転を開始する。これにより、貯留タンク１１０内の洗浄水（当該工程では以降、被処理水と称する）は、出口１１０Ａから循環通路１１５、循環バルブ１１５Ｖを介して、イオン除去装置Ｓの流入口２から処理槽１内の電解室５に供給される。尚、外部排水バルブ１１４Ｖは閉じられた状態のままである。
【００７８】
上記流入口２から処理槽１内の電解室５に被処理水が供給されると、電解室５内の第１の電極６、界面活性剤回収材９、スケール回収材８及び第２の電極７は被処理水中に浸漬されるかたちとなる。そして、電解室５に供給された被処理水は、第１の電極６、界面活性剤回収材９、スケール回収材８及び第２の電極７を順次通過した後、最終的に流出口３に接続された循環通路１１６よりイオン除去装置Ｓの外部に流出する。
【００７９】
また、制御装置Ｃは上記循環バルブ１１５Ｖの開放及びポンプＰの運転の開始と同時にイオン除去装置Ｓの被処理水の流路上流側となる第１の電極６に正電位を印加し、下流側となる第２の電極７に負電位を印加する。これにより、界面活性剤回収材９が第１の電極６と同じ正電位に帯電される。このとき、制御装置Ｃは、後述するスケール除去処理工程において各電極６、７に流れる電流値より低い電流値で電圧を印加する。本実施例では、制御装置Ｃは、上述したように１５０ｍＡの定電流となるように電極６、７に電圧を印加するものとする。
【００８０】
上述の如く第１の電極６及び界面活性剤回収材９に正電位が印加され、第２の電極７に負電位が印加されると、被処理水の流路上流側となる第１の電極６及び界面活性剤回収材９はアノードとなり、下流側となる第２の電極７はカソードとなる。ここで、前述したように本実施例ではアニオン性の界面活性剤を含む洗剤が使用されていることから、即ち、洗剤に含まれる界面活性剤は負電位に帯電していることから、当該界面活性剤は、正電位とされた界面活性剤回収材９に引き寄せられる。また、界面活性剤に取り囲まれた汚れ成分を含む界面活性剤も界面活性剤回収材９に引き寄せられる。従って、界面活性剤及び汚れ成分は界面活性剤回収材９に積極的且つ効果的に静電吸着又は固着されていく。
【００８１】
更に、上記の如く電極６、７に電圧を印加すると、被処理水の電気分解が生じる。即ち、電極６、７により電解室５内の被処理水に通電すると、アノードとなる第１の電極６及び界面活性剤回収材９では、
２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋Ｏ2＋４ｅ-
の反応が起こり、カソードとなる第２の電極７では、
４Ｈ+＋４ｅ-＋（４ＯＨ-）→２Ｈ2＋（４ＯＨ-）
の反応が起こると同時に、被処理水に含まれる塩化物イオンが、
２Ｃｌ-→Ｃｌ2＋２ｅ-
のように反応し、更にこのＣｌ2は水と反応し、
Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
となる。
【００８２】
この構成では電極６、７に通電することで、ＨＣｌＯ（次亜塩素酸）が生成され、当該ＨＣｌＯにより界面活性剤を分解することができる。更に、被処理水中の汚れ成分などの有機物も次亜塩素酸により分解処理することができる。尚、本実施例では電極６、７に通電することで、ＨＣｌＯ（次亜塩素酸）が生成されるものとしたが、当該次亜塩素酸に限らず、電解処理により活性酸素種を含む電解水が生成されるものであれば良く、例えば、電解処理することによりオゾンが生成されるものとしても、界面活性剤や洗剤、汚れ成分などを分解処理することが可能である。
【００８３】
そして、上記の如くイオン除去装置Ｓにてアニオン性の界面活性剤、洗剤及び汚れ成分が除去された後の被処理水は、循環通路１１６からポンプＰを経て再び貯留タンク１１０内に戻る。そして、貯留タンク１１０の出口１１０Ａから循環通路１１５に入り、循環バルブ１１５Ｖを介してイオン除去装置Ｓの流入口２から処理槽１内の電解室５に供給されるサイクルを繰り返す。これにより、界面活性剤回収材９による吸着効果と電気分解により発生する次亜塩素酸による分解効果により、界面活性剤、洗剤及び汚れ成分等が被処理水から徐々に除去処理されていく。
【００８４】
上記界面活性剤除去処理工程が所定時間（例えば、本実施例では６０分）実行されると、制御装置Ｃは、循環通路１１５の循環バルブ１１５Ｖを閉じ、次に、循環通路１１６のポンプＰを停止して、界面活性剤除去処理工程を終了する。尚、界面活性剤除去処理工程において界面活性剤が除去処理された被処理水は制御装置Ｃにより外部排出バルブ１１４が開放されて、貯留タンク１１０の出口１１０Ｂより外部排出通路１１４から洗濯機Ｗの外部に排出される。尚、当該界面活性剤処理工程で処理された被処理水は、界面活性剤及び汚れ成分を含まないので、次回の洗浄やすすぎ等に再利用することも可能である。この場合、例えば、図２に破線で示すように貯留タンク１１０と給水通路１１２とを配管１２０にて接続し、この配管１２０上に貯留タンク１１０内の被処理水を汲み上げるためのポンプＰ２を取り付け、洗濯運転の洗浄工程やすすぎ工程の給水時に当該ポンプＰ２の運転により、貯留タンク１１０内の被処理水を配管１２０及び給水通路１１２を介して収容室１０５に供給するものとすれば、給水源１０７からの給水量を著しく低減することができ、効率的な節水を実現することができるようになる。
【００８５】
他方、本実施例の洗濯機Ｗでは、この界面活性剤除去処理工程の後段、又は、界面活性剤除去処理工程の終了後において、制御装置Ｃは、以下のすすぎ工程を実行する。
【００８６】
このすすぎ工程では、先ず、給水バルブ１１２Ｖが開かれ、給水通路１１２が開放される。これにより、給水源１０７から外槽ドラム内の内槽ドラム１０２の収容室１０５内に水が供給される。このとき、排水通路１１３の排水バルブ１１３Ｖは閉じられているものとする。内槽ドラム１０２の収容室１０５内に所定量の給水が行われると、制御装置Ｃにより給水バルブ１１２Ｖが閉じられ、給水通路１１２が閉塞される。これにより、給水源１０７からの水の供給が停止される。
【００８７】
そして、前記駆動モータ１０８の回転動作が所定時間繰り返されてすすぎが行われると、制御装置Ｃは、駆動モータ１０８を停止して、排水通路１１３の排水バルブ１１３Ｖを開放する。これにより、収容室１０５（外槽ドラム内）のすすぎ水が排水通路１１３を介して貯留タンク１１０内に排出される。このとき、イオン除去装置Ｓに接続される循環通路１１５の循環バルブ１１５Ｖ及び外部に導出される外部排水通路１１４に接続される外部排水バルブ１１４Ｖは閉じられているものとする。
【００８８】
そして、収容室１０５（外槽ドラム内）のすすぎ水が貯留タンク１１０内に排出されると、制御装置Ｃは、すすぎ工程から脱水工程に移行する。脱水工程では、制御装置Ｃは、前記すすぎ工程の終了時に開放した排水通路１１３の排水バルブ１１３Ｖを開放した状態を維持したまま、この脱水を所定時間実行した後、排水通路１１３の排水バルブ１１３Ｖを閉じて、脱水工程を終了する。尚、本実施例の洗濯機Ｗでは、この脱水工程の後段、又は、脱水工程の終了後において、制御装置Ｃは、前記同様に界面活性剤除去処理工程を実行する。尚、界面活性剤除去処理工程における動作は前記同様であるためここでは説明を省略する。
【００８９】
（２）カチオン性の界面活性剤除去処理工程
次に、カチオン性の界面活性剤のみを除去する場合について説明する。先ず、開閉扉１０３から内槽ドラム１０２の収容室１０５に被洗濯物と当該被洗濯物の量に応じた所定量の洗剤（この場合、使用される洗剤はカチオン性の界面活性剤を含む洗剤）が投入され、開閉扉１０３が閉じられて、前述した操作スイッチのうちの電源スイッチと選択スイッチＳＷ２が選択され、スタートスイッチが操作されると、前記制御装置Ｃにより洗濯運転が開始される。
【００９０】
尚、洗濯運転の洗浄工程、脱水工程及びすすぎ工程における動作は上記（１）で説明した動作と同様であるため、ここでは説明を省略し、上記と相違するカチオン性の界面活性剤の除去処理工程のみ説明する。
【００９１】
即ち、制御装置Ｃは、循環通路１１５の循環バルブ１１５Ｖを開放し、ポンプＰの運転を開始する。これにより、貯留タンク１１０内の洗浄水（当該工程では以降、被処理水と称する）は、出口１１０Ａから循環通路１１５、循環バルブ１１５Ｖを介して、イオン除去装置Ｓの流入口２から処理槽１内の電解室５に供給される。尚、外部排水バルブ１１４Ｖは閉じられた状態のままである。
【００９２】
上記流入口２から処理槽１内の電解室５に被処理水が供給されると、電解室５内の第１の電極６、界面活性剤回収材９、スケール回収材８及び第２の電極７は被処理水中に浸漬されるかたちとなる。そして、電解室５に供給された被処理水は、第１の電極６、界面活性剤回収材９、スケール回収材８及び第２の電極７を順次通過した後、最終的に流出口３に接続された循環通路１１６よりイオン除去装置Ｓの外部に流出する。
【００９３】
また、制御装置Ｃは上記循環バルブ１１５Ｖの開放及びポンプＰの運転の開始と同時にイオン除去装置Ｓの被処理水の流路上流側となる第１の電極６に負電位を印加し、下流側となる第２の電極７に正電位を印加する。これにより、界面活性剤回収材９が第１の電極６と同じ負電位に帯電される。このとき、制御装置Ｃは、後述するスケール除去処理工程において各電極６、７に流れる電流値より低い定電流で電圧を印加する。本実施例では、制御装置Ｃは、上記（１）のアニオン性の界面活性剤除去処理工程と同様に１５０ｍＡの定電流となるように電極６、７に電圧を印加するものとする。
【００９４】
上述の如く第１の電極６及び界面活性剤回収材９に負電位が印加され、第２の電極７に正電位が印加されると、被処理水の流路上流側となる第１の電極６及び界面活性剤回収材９はカソードとなり、下流側となる第２の電極７はアノードとなる。ここで、前述したように本実施例ではカチオン性の界面活性剤を含む洗剤が使用されていることから、即ち、洗剤に含まれる界面活性剤は正電位に帯電していることから、当該界面活性剤は、負電位とされた界面活性剤回収材９に引き寄せられる。また、界面活性剤に取り囲まれた汚れ成分を含む界面活性剤も界面活性剤回収材９に引き寄せられる。従って、界面活性剤及び汚れ成分は界面活性剤回収材９に積極的且つ効果的に静電吸着又は固着されていく。
【００９５】
更に、上述の如く電極６、７により電解室５内の被処理水に通電すると、カソードとなる第１の電極６及び界面活性剤回収材９（特に、界面活性剤回収材９の第２の電極７側の面）では、
４Ｈ+＋４ｅ-＋（４ＯＨ-）→２Ｈ2＋（４ＯＨ-）
の反応が起こると同時に、被処理水中に含まれる塩化物イオンが、
２Ｃｌ-→Ｃｌ2＋２ｅ-
のように反応し、更にこのＣｌ２は水と反応し、
Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
となる。
また、アノードとなる第２の電極７では、
２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋Ｏ2＋４ｅ-
の反応が起こる。
【００９６】
このように、電極６、７に通電することで、ＨＣｌＯ（次亜塩素酸）が生成され、当該ＨＣｌＯにより、被処理水中の汚れ成分などの有機物も分解処理することができる。
【００９７】
そして、上記の如くイオン除去装置Ｓにてカチオン性の界面活性剤、洗剤及び汚れ成分が除去された後の被処理水は、循環通路１１６からポンプＰを経て再び貯留タンク１１０内に戻る。そして、貯留タンク１１０の出口１１０Ａから循環通路１１５に入り、循環バルブ１１５Ｖを介してイオン除去装置Ｓの流入口２から処理槽１内の電解室５に供給されルサイクルを繰り返す。これにより、界面活性剤回収材９による吸着効果と電気分解により発生する次亜塩素酸による分解効果により、界面活性剤、洗剤及び汚れ成分等が徐々に除去されていく。
【００９８】
上記界面活性剤除去処理工程が所定時間（例えば、本実施例では６０分）実行されると、制御装置Ｃは、循環通路１１５の循環バルブ１１５Ｖを閉じ、次に、循環通路１１６のポンプＰを停止して、界面活性剤除去処理工程を終了する。尚、界面活性剤除去処理工程において界面活性剤が除去処理された被処理水は制御装置Ｃにより外部排出バルブ１１４が開放されて、貯留タンク１１０の出口１１０Ｂより外部排出通路１１４から洗濯機Ｗの外部に排出される。尚、このように当該界面活性剤処理工程で処理された被処理水は、界面活性剤及び汚れ成分を含まないので、次回の洗浄やすすぎ等に再利用することも可能である。この場合、前記同様に図２に破線で示すように貯留タンク１１０と給水通路１１２とを配管１２０にて接続し、この配管１２０上に貯留タンク１１０内の被処理水を汲み上げるためのポンプＰ２を取り付け、洗濯運転の洗浄工程やすすぎ工程の給水時に当該ポンプＰ２の運転により、貯留タンク１１０内の被処理水を配管１２０及び給水通路１１２を介して収容室１０５に供給するものとすれば、給水源１０７からの給水量を著しく低減することができ、効率的な節水を実現することができるようになる。
【００９９】
（３）スケール除去処理工程
次に、被処理水中のスケールを除去する場合について説明する。先ず、開閉扉１０３から内槽ドラム１０２の収容室１０５に被洗濯物と当該被洗濯物の量に応じた所定量の洗剤が投入され、開閉扉１０３が閉じられて、前述した操作スイッチのうちの電源スイッチと選択スイッチＳＷ３が選択され、スタートスイッチが操作されると、前記制御装置Ｃにより洗濯運転が開始される。
【０１００】
尚、洗濯運転の洗浄工程、脱水工程及びすすぎ工程における動作は前記（１）で説明した動作と同様であるため、ここでは説明を省略し、上記と相違するスケールの除去処理工程のみ説明する。
【０１０１】
即ち、制御装置Ｃは、循環通路１１５の循環バルブ１１５Ｖを開放し、ポンプＰの運転を開始する。これにより、貯留タンク１１０内の洗浄水（当該工程では以降、被処理水と称する）は、出口１１０Ａから循環通路１１５、循環バルブ１１５Ｖを介して、イオン除去装置Ｓの流入口２から処理槽１内の電解室５に供給される。尚、外部排水バルブ１１４Ｖは閉じられた状態のままである。
【０１０２】
上記流入口２から処理槽１内の電解室５に被処理水が供給されると、電解室５内の第１の電極６、界面活性剤回収材９、スケール回収材８及び第２の電極７は被処理水中に浸漬されるかたちとなる。そして、電解室５に供給された被処理水は、第１の電極６、界面活性剤回収材９、スケール回収材８及び第２の電極７を順次通過した後、最終的に流出口３に接続された循環通路１１６よりイオン除去装置Ｓの外部に流出する。
【０１０３】
また、制御装置Ｃは上記循環バルブ１１５Ｖの開放及びポンプＰの運転の開始と同時にイオン除去装置Ｓの被処理水の流路上流側となる第１の電極６に負電位を印加し、下流側となる第２の電極７に正電位を印加する。これにより、界面活性剤回収材９が第１の電極６と同じ負電位に帯電される。このとき、制御装置Ｃは、前述した界面活性剤除去処理工程において各電極６、７に流れる電流値より高い定電流で電圧を印加する。本実施例では、制御装置Ｃは、１５００ｍＡ（ミリアンペア）の定電流となるように電極６、７に電圧を印加するものとする。
【０１０４】
これにより、被処理水の流路の上流側となる第１の電極６はカソードとなり、下流側となる第２の電極７はアノードとなる。即ち、各電極６、７により電解室５内の被処理水に通電すると、カソードとなる第１の電極６及び界面活性剤回収材９（特に、界面活性剤回収材９の第２の電極７側の面）では、
４Ｈ+＋４ｅ-＋（４ＯＨ-）→２Ｈ2＋（４ＯＨ-）
の反応が起こり、アノードとなる第２の電極７では、
２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋Ｏ2＋４ｅ-
の反応が起こる。
【０１０５】
上記の如くカソードとなる界面活性剤回収材９のアノードとなる第２の電極７側の面（即ち、界面活性剤回収材９の上面）では、水酸化物イオン（ＯＨ-）が生成される。水酸化物イオンは非常に強い塩基であるため、界面活性剤回収材９の上面周囲は局所的にアルカリ性となる。これにより、被処理水中の硬度成分が当該水酸化物イオンと反応し、塩となる。具体的には、被処理水中に含まれ主なスケール成分となるカルシウム、マグネシウム、カリウム、シリカなどのイオンが、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムなどの難溶性の塩となって析出する。尚、被処理水中にリン、イオウや亜鉛などのイオンが含まれるときは、塩として硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩基性炭酸亜鉛なども析出することがある。尚、スケール成分となる上記カルシウム、マグネシウム、カリウム、シリカなどのイオンの一部は、電析作用により、界面活性剤回収材９の上面にも直接析出する。
【０１０６】
そして、析出したスケールは、当該界面活性剤回収材９の流路下流側となるスケール回収材８に捕らわれ、回収されていく。即ち、界面活性剤回収材９の上面にて析出したスケールは、被処理水の流れにより界面活性剤回収材９の上面に当接するスケール回収材８に流れ、当該スケール回収材８の界面活性剤回収材９側の面に付着し、そこから流路下流側となるスケール回収材８側（即ち、第２の電極７側）に渡って成長する形で、スケール回収材８に付着していく。
【０１０７】
このように、第１の電極６、界面活性剤回収材９、スケール回収材８及び第２の電極７とを一体化し、第１の電極６と当該第１の電極６と同じ電位に帯電された界面活性剤回収材９と第２の電極７との間にスケール回収材８を設置し、被処理水をカソードとなる第１の電極６及び界面活性剤回収材９からアノードとなる第２の電極７に流通させることで、界面活性剤回収材９の第２の電極７側の面（上面）で析出したスケールをスケール回収材８にて効率よく回収できる。
【０１０８】
更に、スケール回収材８に付着したスケールは種結晶となる。即ち、スケール回収材８に付着したスケールを核として後にスケール回収材８を通過するスケールが付着して成長するので、回収効率をより一層向上させることができる。
【０１０９】
更にまた、上述したように電極６、７、界面活性剤回収材９及びスケール回収材８を通水性を有する構造とすると共に、スケール回収材８を絶縁体とすることで、被処理水を支障なく流通させながら、スケール回収材８によりスケールを回収することができる。
【０１１０】
また、第１の電極６に通電される導電性の界面活性剤回収材９と第２の電極７の間にスケール回収材８を設置し、被処理水をカソードとなる界面活性剤回収材９側からアノードとなる第２の電極７側に流通させることで、界面活性剤回収材９の上面にて析出したスケールが当該界面活性剤回収材９に付着することを極力避けることができる。特に、被処理水の流速が速い場合には、一度界面活性剤回収材９の上面に付着したスケールが剥離し易く、剥離したスケールを界面活性剤回収材９の下流側に配置されたスケール回収材８にて回収することができる。これにより、界面活性剤回収材９にスケールが付着して、このスケールにより電極６、７間の短絡が生じる不都合も極力解消できるようになる。
【０１１１】
そして、上記の如くイオン除去装置Ｓにてスケールが除去された後の被処理水は、循環通路１１６からポンプＰを経て再び貯留タンク１１０内に戻る。そして、貯留タンク１１０の出口１１０Ａから循環通路１１５に入り、循環バルブ１１５Ｖを介してイオン除去装置Ｓの流入口２から処理槽１内の電解室５に供給され、上述したスケールが除去されるサイクルを繰り返す。尚、当該スケール除去処理工程では、上記カチオン性の界面活性剤も除去することができる。即ち、洗剤としてカチオン性の界面活性剤を含む洗剤が使用された場合には、スケール除去処理工程を選択することで、スケール回収材８にてスケールを回収し、界面活性剤回収材９にてカチオン性の界面活性剤を回収することができる。当該カチオン性の界面活性剤の除去動作は上記（２）で詳述した通りであるのでここでは説明を省略する。
【０１１２】
上記スケール除去処理工程が所定時間（例えば、本実施例では６０分）実行されると、制御装置Ｃは、循環通路１１５の循環バルブ１１５Ｖを閉じ、次に、循環通路１１６のポンプＰを停止して、スケール除去処理工程を終了する。尚、スケール除去処理工程においてスケールが除去処理された被処理水は制御装置Ｃにより外部排出バルブ１１４が開放されて、貯留タンク１１０の出口１１０Ｂより外部排出通路１１４から洗濯機Ｗの外部に排出される。尚、当該スケール処理工程で処理された被処理水は、次回の洗浄やすすぎ等に再利用することも可能である。この場合、前記同様に図２に破線で示すように貯留タンク１１０と給水通路１１２とを配管１２０にて接続し、この配管１２０上に貯留タンク１１０内の被処理水を汲み上げるためのポンプＰ２を取り付け、洗濯運転の洗浄工程やすすぎ工程の給水時に当該ポンプＰ２の運転により、貯留タンク１１０内の被処理水を配管１２０及び給水通路１１２を介して収容室１０５に供給するものとすれば、給水源１０７からの給水量を著しく低減することができ、効率的な節水を実現することができるようになる。
【０１１３】
上記のようにスケールが除去された後の被処理水を洗浄やすすぎ等に利用することで、特に、界面活性剤とスケールとが結合してできる金属石けんが減少するので、被洗浄物の洗浄効果を向上することができる。
【０１１４】
更に、カチオン性の界面活性剤を含む洗剤が使用された場合には、スケール処理工程において、カソードとなる界面活性剤回収材９にてカチオン性の界面活性剤が静電吸着又は固着されるので、カチオン性の界面活性材も積極的且つ効果的に除去することが可能である。
【０１１５】
他方、例えば、アニオン性の界面活性剤を含む洗剤が使用された場合に、スケールとアニオン性の界面活性剤の両方を除去処理したい場合には、スイッチＳＷ１、ＳＷ３を選択することで制御装置Ｃが両工程を順次実行する。例えば、制御装置Ｃが上記（１）で説明した界面活性剤除去処理工程を所定時間行った後、上記（３）で説明したスケール除去処理工程を実行するものとすれば、被処理水中からスケールとアニオン性の界面活性剤の両方を除去処理することが可能である。
【０１１６】
以上詳述したように本発明のイオン除去装置Ｓによりスケールや界面活性剤などのイオンを回収して被処理水中から除去することができる。特に、本発明の装置によれば、単一の系内で電解処理を行い、スケールと界面活性剤とを回収することができるので、装置の小型化とコストの低減を図ることができる。
【０１１７】
特に、界面活性剤除去処理では、上述したようにスケール除去処理工程で各電極６、７に流れる大電流値より遙かに低い電流値であってもイオン除去装置Ｓに繰り返し被処理水を流すことで、界面活性剤回収材９にて界面活性剤を充分に除去することができるので、本実施例の如く当該界面活性剤除去処理工程において低い電流値にて電極６、７に電圧を印加し、繰り返してイオン除去装置Ｓに被処理水を流すことで、消費電力を著しく低減することができるようになる。
【０１１８】
尚、本実施例のイオン除去装置Ｓにおいて、例えば、スケール回収材８に予め種結晶を担持させるよう構成すれば、スケール除去処理工程においてスケール回収材８により一層スケールが付着し易くなり、回収効率を更に改善することができるようになる。
【０１１９】
一方、上記界面活性剤回収材９に多量の界面活性剤が付着した場合やスケール回収材８に多量のスケールが付着した場合、被処理水の流通に支障を来す恐れがあるため、これらを交換する必要がある。この場合、先ず、イオン除去装置Ｓの電源を切断して、電極６、７への通電を停止した後、前述したように処理槽１の上面、或いは、下面を取り外して、処理槽１を分解し、前記一体形成された第１の電極６、界面活性剤回収材９、スケール回収材８及び第２の電極７とを当該処理槽１内から引き抜く。その後、スケール回収材８の上面に取り付けられた第２の電極７と、界面活性剤回収材９の下面に取り付けられた電極６第１の電極６とを取り外し、更に、界面活性剤回収材９とスケール回収材８とを分離する。
【０１２０】
その後、新しいスケール回収材８及び界面活性剤回収材９、若しくは、洗浄して界面活性剤を除去した界面活性剤回収材９及びスケールを除去したスケール回収材８とを組み立て、その上端面（スケール回収材８の上端面）に第２の電極７を、下端面（界面活性剤回収材９の下端面）に第１の電極６をそれぞれ取り付けて一体化した後、処理槽１内に挿入して、取り外した一面（上面或いは下面）を再びネジ止めするなどして取り付ける。以上のように界面活性剤回収材９及びスケール回収材８は交換可能な構造とされているので、界面活性剤が付着した界面活性剤回収材９及びスケールが付着したスケール回収材８を交換することが可能である。
【実施例２】
【０１２１】
次に、本発明のイオン除去装置の他の実施例について図６を用いて説明する。図６は本発明のイオン除去装置をコンデンサ２２を冷却するクーリングタワー２０に適用した場合の概略構成図である。クーリングタワー２０では、未使用時において、クーリングタワー２０内に貯溜された水からスケールが発生し易く、また、使用時においては、回路内を循環する水が凝集されて行き、スケールが発生して配管やコンデンサ２２の表面（伝熱面）に付着し易いので、係るスケールの発生による悪影響を除去するために本発明のイオン除去装置を使用することが好ましい。尚、図６において上記図１乃至図５と同一の符号が付されたものは同一、或いは、類似の効果、若しくは作用を奏するものであるため説明を省略する。
【０１２２】
図６において、２５は冷却水が流れる回路を示している。当該回路２５は、本実施例のイオン除去装置Ｔと、負荷手段２６と、クーリングタワー２０と、循環ポンプ２７等を配管接続することにより構成されており、配管の途中部には複数の電磁弁ＳＶ１乃至ＳＶ８が配設されている。即ち、水道などの給水源には配管３０の一端が接続され、ここから、回路２５内に水（補給水）が補給される。当該配管３０は給水源に接続された一端から電磁弁ＳＶ１を介して、他端はイオン除去装置Ｔの流入口２に接続されている。また、イオン除去装置Ｔの流出口３に接続された配管３１は二股に分岐し、一方は、電磁弁ＳＶ５を介してクーリングタワー２０に接続され、当該クーリングタワー２０内の下方であって、内部に貯溜された水の水面より上面となる位置にて開口している。
【０１２３】
そして、分岐した他方の配管３１は、電磁弁ＳＶ６、電磁弁ＳＶ８を介して負荷手段２６に接続される。この負荷手段２６は水に負荷を付与して、減圧し、後側（下流側）に設けられてクーリングタワー２０で水を蒸発させるためのものである。この負荷手段２６の出口に接続された配管３２はクーリングタワー２０に接続され、当該クーリングタワー２０内の上端にて開口している。また、クーリングタワー２０内の底部には配管３３が接続されている。当該配管３３はクーリングタワー２０内に貯溜された水内にて一端が開口し、そこからクーリングタワー２０を出て、循環ポンプ２７の入口側に接続される。
【０１２４】
また、循環ポンプ２７の出口側には配管３４の他端が接続され、当該配管３４は循環ポンプ２７の出口側に接続された他端から電磁弁ＳＶ３、電磁弁ＳＶ２を順次経て一端は前記配管３０の電磁弁ＳＶ１の下流側に接続されている。また、配管３１の電磁弁ＳＶ８の下流側であり、負荷手段２６の上流側となる位置には、配管３５の一端が接続され、他端は配管３４の循環ポンプ２７の下流側であり、電磁弁ＳＶ３の上流側となる位置に接続される。また、配管３５の一端側には電磁弁ＳＶ７が接続され、他端側には電磁弁ＳＶ４が接続されている。また、クーリングタワー２０内には前記コンデンサ２２が設置されている。このコンデンサ２２は、図示しない圧縮機、膨張手段、蒸発器と共に配管接続されて、例えば、空気調和機の冷媒サイクルを構成している。
【０１２５】
本実施例のイオン除去装置Ｔは、イオン回収手段が被処理水中のスケールを収集可能な絶縁性のスケール回収材８により構成されていおり、前記実施例１に示す界面活性剤回収材９を有さない。即ち、イオン除去装置Ｔは、イオン回収手段がスケール回収材８から成り、被処理水からスケールを回収可能なスケール除去装置である。具体的に、本実施例のイオン除去装置Ｔは、図７に示すように第１の電極６と第２の電極７とイオン回収手段としてのスケール回収材８から成り、スケール回収材８の上下が電極６と電極７にて挟持され、一体となるよう構成されている。本実施例では、スケール回収材８の下端に電極６、上端に電極７がそれぞれ着脱可能に当接し、処理槽１の電解室５内に収容されている。
【０１２６】
また、本実施例のスケール回収材８は、スケール回収材８に捕集されるスケールと補色関係となる色を呈している。一般的に本実施例のスケール回収材８にて捕集されるスケールは白色を呈しているため、例えば、スケール回収材８は黒、緑などのスケールの白色が目立つ色とされている。これにより、スケール回収材８に捕集されたスケールを目視することができるようになる。
【０１２７】
更に、本実施例のイオン除去装置Ｔの処理槽１には、図８に示すようにのぞき窓１００が設けられて、処理槽１内に収容されたスケール回収材８が外部より目視可能に構成されている。このように、スケール回収材８を当該スケール回収材８に捕集されるスケールと補色関係となる色とすると共に、のぞき窓１００を設けて処理槽１内に収容されたスケール回収材８が外部より目視可能に構成することで、スケール回収材８の交換時期を目で見て確認することができる。
【０１２８】
更にまた、本実施例の回路２５は、イオン除去装置Ｔのスケール回収材８の交換時期を予測して、使用者に通知するための交換通知手段１０を備えている。当該交換通知手段１０は、被処理水の流入側と流出側における水圧の差に基づいてスケール回収材８の交換時期を予測するものであり、イオン除去装置Ｔ内に流入する水の圧力を検出する流入側水圧検出装置１０Ａと、イオン除去装置Ｔから流出する水の圧力を検出する流出側水圧検出装置１０Ｂと、図示しない制御装置と、交換時期通知手段等から構成されている。
【０１２９】
本実施例では、流入側水圧検出装置１０Ａはイオン除去装置Ｔの流入口２に接続された配管３０上に設置され、流出側水圧検出装置１０Ｂは流出口３に接続された配管３１上に設置されている。これら水圧検出装置１０Ａ、１０Ｂは図示しない制御装置に接続されている。そして、制御装置は、制御装置は係る水圧検出装置１０Ａ、１０Ｂにて検出される水圧が所定の圧力差に達すると、図示しない交換時期通知手段を作動するよう構成されている。
【０１３０】
通常水圧検出装置１０Ａ、１０Ｂにて検出される水圧は所定の圧力差以内であるが、スケール回収材８にスケールが付着して、被処理水の流れが阻害されると、流入側と流出側における水圧に差が生じてくる。即ち、流入側の被処理水が流れ難くなるため、流入側水圧検出装置１０Ａにて検出される流入側の水圧が急激に低下する。これにより、圧検出装置１０Ａ、１０Ｂにて検出される水圧が所定の圧力差以上となる。このとき、制御装置が図示しない交換時期通知手段（警報や警告表示装置などから成る）を作動して、使用者にスケール回収材８の交換時期が近づいていることを知らせる。
【０１３１】
このように、被処理水の流入側と流出側における水圧の差に基づいてスケール回収材８の交換時期を予測することで、上述したスケール回収材８の色と、のぞき窓１００の効果に加えて、スケール回収材８の交換時期をより確実に把握することができ、適切な交換を行うことが可能となる。これにより、常に良好な状態でスケールの回収を行うことができるようになる。尚、図８の如く処理槽１にのぞき窓１００を設けるものに限らず、例えば、図９に示すように処理槽１全体を透明な槽にて構成しても良い。この場合にも、処理槽１内に収容されたスケール回収材８を外部より目視することができるので、スケール回収材８の交換時期を目で見て確認することができる。
【０１３２】
更に、上記交換通知手段１０は上述した構造に限らず、イオン除去装置Ｔのスケール回収材８の流入側と流出側における水圧の差を検出して、スケール回収材８の交換時期を予測できるものであればどのようなものであっても構わない。また、本実施例では、上記流入側水圧検出装置１０Ａを配管３０上、流出側水圧検出装置１０Ｂを配管３１上に設置するものとしたが、これに限らず、イオン除去装置Ｔ内に設けるものとしても差し支えない。この場合、例えば、流入側水圧検出装置１０Ａを流入口２とスケール回収材８の間の流路内、流出側水圧検出装置１０Ｂをスケール回収材８と流出口３の間の流路内に配置することで、上述の如く流入側と流出側における水圧の差に基づいてスケール回収材８の交換時期を予測することが可能である。
【０１３３】
以上の回路構成で、次に水の循環動作について説明する。先ず、回路内に水を補給する給水時の動作を説明する。当該給水時には、電磁弁ＳＶ１及び電磁弁ＳＶ５が開放され、電磁弁ＳＶ２及び電磁弁ＳＶ６が閉塞される。これにより、水源からの水が電磁弁ＳＶ１を介して、流入口２からイオン除去装置Ｔに流入する。そして、このイオン除去装置Ｔにて、第１の電極６、スケール回収材８、第２の電極７を順次通過して、スケール成分が除去された被処理水は、流出口３から配管３１に入り、電磁弁ＳＶ５を経てクーリングタワー２０内に流入する。このとき、クーリングタワー２０内に貯えられる給水源からの水はイオン除去装置Ｔを通過し、スケール成分の除去された被処理水である。このため、従来のように当該クーリングタワー２０内に貯溜された水からスケールが発生する不都合を極力避けることができる。
【０１３４】
次に、クーリングタワー２０内を流れる水の循環動作を説明する。先ず、イオン除去装置Ｔに水を循環させずに、クーリングタワー２０を運転する場合について説明する。この場合、電磁弁ＳＶ４及び電磁弁ＳＶ７が開放され、電磁弁ＳＶ３及び電磁弁ＳＶ８が閉塞される。そして、循環ポンプ２７が駆動されると、クーリングタワー２０内に貯えられた水が配管３３に入り、循環ポンプ２７に吸い込まれる。循環ポンプ２７に吸い込まれた水は、配管３５に吐出され、電磁弁ＳＶ４、電磁弁ＳＶ７を経て負荷手段２６に至る。当該負荷手段２６にて水は減圧され、その後、配管３２を介してクーリングタワー２０内に吐出される。クーリングタワー２０内に吐出された水は当該クーリングタワー２０と熱交換可能に配設されたコンデンサ２２から吸熱して蒸発する。一方、コンデンサ２２内を流れる冷媒は水と熱交換することにより冷却される。そして、クーリングタワー２０内で蒸発した水はその後、液体に戻り底部に流下し、配管３３の循環ポンプ２７に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【０１３５】
次に、イオン除去装置Ｔに水を循環させてスケール成分を除去しながら、クーリングタワー２０を運転する場合について詳述する。この場合、電磁弁ＳＶ３、電磁弁ＳＶ２、電磁弁ＳＶ６及び電磁弁ＳＶ８が開放され、電磁弁ＳＶ１、電磁弁ＳＶ４、電磁弁ＳＶ５及び電磁弁ＳＶ７が閉塞される。そして、循環ポンプ２７が駆動されると、クーリングタワー２０内に貯えられた水が配管３３に入り、循環ポンプ２７に吸い込まれる。循環ポンプ２７に吸い込まれた水は、配管３４に吐出され、電磁弁ＳＶ３、電磁弁ＳＶ２、前記イオン除去装置Ｔを順次通過する。そして、イオン除去装置Ｔにてスケール成分が除去された被処理水は、流出口３から配管３１に入り、電磁弁ＳＶ６、電磁弁ＳＶ８を経て負荷手段２６に至る。そこで、水は減圧された後、配管３２を介してクーリングタワー２０内に吐出される。負荷手段２６にて減圧され、クーリングタワー２０に吐出された水は、当該クーリングタワー２０内において、熱交換可能に配設されたコンデンサ２２から吸熱して蒸発する。一方、コンデンサ２２内を流れる冷媒は水と熱交換することにより冷却される。
【０１３６】
そして、クーリングタワー２０内で蒸発した水はその後、液体に戻り底部に流下し、配管３４に流れるサイクルを繰り返す。このように、クーリングタワー２０によりコンデンサ２２を冷却する循環運転中であっても、イオン除去装置Ｔに水を循環させて、スケール成分を除去することができる。これにより、クーリングタワー２０内を循環し凝集する水からスケールが発生する不都合を防止することができる。特に、回路２５内を循環する水をイオン除去装置Ｔに流すことで、配管（配管３０乃至配管３５）内にスケールが付着して水の循環が阻害されたり、コンデンサ２２の表面（伝熱面）にスケールが付着して、熱交換能力が低下する不都合を未然に回避することができる。
【０１３７】
一方、上記クーリングタワー２０の停止時においてもクーリングタワー２０内に貯えられた水をイオン除去装置Ｔに流してスケール成分を除去処理することで、クーリングタワー２０内に貯えられた水からのスケールの発生をより一層防止することができる。この場合、電磁弁ＳＶ３、電磁弁ＳＶ２及び電磁弁ＳＶ５が開放され、電磁弁ＳＶ１、電磁弁ＳＶ４及び電磁弁ＳＶ６が閉塞される。そして、循環ポンプ２７が駆動されると、クーリングタワー２０内に貯えられた水が配管３３に入り、循環ポンプ２７に吸い込まれる。循環ポンプ２７に吸い込まれた水は、電磁弁ＳＶ３、電磁弁ＳＶ２、イオン除去装置Ｔを順次通過する。そして、イオン除去装置Ｔにてスケール成分が除去された被処理水は、流出口３から配管３１に入り、電磁弁ＳＶ５を介してクーリングタワー２０内に流入し、底部に貯えられる。このように、クーリングタワー２０の停止時であっても循環ポンプ２７を駆動して、クーリングタワー２０内に貯えられた水をイオン除去装置Ｔに流してスケール成分を除去処理することができる。
【実施例３】
【０１３８】
次に、本発明のイオン除去装置のもう一つの他の実施例について図１０を用いて説明する。図１０は、本発明のイオン除去装置を水を電解処理して次亜塩素酸や酸性水などの殺菌水やアルカリイオン水などの電解水を生成する電解水生成装置に適用した場合の概略構成図である。尚、図１０のイオン除去装置Ｔは図７にて説明したイオン除去装置と同一の構成から成る装置である。図１０において、図１乃至図９と同一の符号が付されたものは同一、或いは、類似の効果、若しくは、作用を奏するものであるため、説明は省略する。
【０１３９】
図１０において、４０は電解水を生成する電解水生成装置４０であり、電解槽４１と、当該電解槽４１内に浸漬された一対の電極４２、４３と、電極４２、４３に通電する電源４５を備えている。当該電解水生成装置４０は従来の電解水生成装置と同様であるため本実施例では具体的な説明は省略する。即ち、電極４２、４３は、例えばベースがＴｉ（チタン）で皮膜層がＩｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）から構成された電極板であり、この電極４２、４３に流れる電流値は、電流密度が２０ｍＡ（ミリアンペア）／ｃｍ２（平方センチメートル）として、所定の浮遊残留塩素濃度（例えば、１ｍｇ（ミリグラム）／ｌ（リットル））を発生させる。
【０１４０】
上記電極４２、４３により水道水に通電すると、カソード電極４２では、
４Ｈ+＋４ｅ-＋（４ＯＨ-）→２Ｈ2＋（４ＯＨ-）
の反応が起こり、アノード電極４３では、
２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋Ｏ2＋４ｅ-
の反応が起こると同時に、水に含まれる塩化物イオン（水道水に予め添加されているもの）が、
２Ｃｌ-→Ｃｌ2＋２ｅ-
のように反応し、更にこのＣｌ２は水と反応し、
Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
となる。
【０１４１】
この構成では、電極４２、４３に通電することで、殺菌力の大きいＨＣｌＯ（次亜塩素酸）を含む殺菌水を生成することができる。
【０１４２】
ここで、上記電解水生成装置４０において使用する水（水道水など）には、種々の硬度成分（カルシウム、マグネシウム、カリウム、シリカなど）が含まれており、当該水道水をそのまま電解水生成装置４０に供給して電解水を生成した場合、電解処理により水道水に溶け込んだ硬度成分がスケールとして析出して電極に付着し、電極を劣化させたり、電解処理能力を低下させるなどの不都合を招く恐れがあった。
【０１４３】
そこで、このようなスケールの発生による悪影響を除去するため、イオン除去装置にてスケール成分を除去処理し、これを電解水生成装置４０に供給して電解処理することで、電解水生成装置４０におけるスケールの発生を防止することができる。
【０１４４】
以上の如く被処理水を用いた様々な装置において、本発明のイオン除去装置を適用し、スケールの発生による悪影響を除去することができる。
【０１４５】
尚、上記各実施例では、イオン除去装置の電極６、７として、白金をメッシュ状で、且つ、全体が円盤形状を呈するよう加工し、被処理水を流通可能な通水性の電極としたが、これに限らず、電極６、７として炭素、チタン又はステンレスなどの単体、若しくは、白金（Ｐｔ）、炭素、チタン又はステンレスの何れかを含む導電体などやその他の電極を導電体としても良い。また、当該電極６、７の形状も被処理水を流通可能な通水性のものであれば差し支えなく、例えば繊維状、若しくは、パンチングプレート状に加工した多孔質体より構成することも可能である。
【実施例４】
【０１４６】
尚、前記実施例１においてイオン除去装置は、処理槽１の少なくとも一部が分解可能に構成されているものとしたが、ここで、その具体的な構造について、例を挙げて説明する。この実施例ではイオン回収手段がスケール回収材８のみからなる前記実施例２で説明した装置を用いて説明する。図１１は、処理槽１が分解可能に構成された本実施例のイオン除去装置Ｕの縦断側面図である。本実施例のイオン除去装置Ｕの処理槽１は、図１１に示すように、円筒状の本体１５０と、その下端の開口部を閉塞する蓋部材１６０と、上端の開口部を閉塞する蓋部材１７０とから成る。この円筒状の本体１５０には上下端部近傍の外周面に蓋部材１６０、１７０の外郭部１６１、１７１の内面に形成されたねじ溝１６１Ａ、１７１Ａと相互に螺合するねじ山１５０Ａ、１５０Ｂが形成される。
【０１４７】
蓋部材１６０は、上記外郭部１６１と、その内側に配置され、下端に流入口２が形成された内部材１６２から構成されている。また、蓋部材１７０は、前記外郭部１７１と、その内側に配置され、上端に流出口３が形成された内部材１７２から構成されている。また、本体１５０の中心部の内径は、上下端部の内径より小さく構成され、これにより、中心部と上下端部とは段差形状を呈している。そして、この段差部と蓋部材１６０、１７０の内部材１６２、１７２とで各電極６、７を保持している。
【０１４８】
具体的に、イオン除去装置Ｕを組み立てるには、先ず、スケール回収材８を本体１５０の上端或いは下端の開口から本体１５０内に挿入し、その上面に第２の電極７、下面に第１の電極６を当接させる。この状態で本体１５０の上端縁部にＯリング１５５を介して内部材１７２を配置し、その上側から外郭部１７１を挿入し、外郭部１７１のねじ溝１７１Ａと本体１５０の上端に形成されたねじ山１５０Ｂとを相互に螺合する。同様に、本体１５０の下端縁部にＯリング１５４を介して内部材１６２を配置し、その下側から外郭部１６１を挿入し、外郭部１６１のねじ溝１６１Ａと本体１５０の下端に形成されたねじ山１５０Ａとを相互に螺合することで、容易にイオン除去装置Ｕを組み立てることができる。また、当該イオン除去装置Ｕを分解するには上記組み立て時と逆の手順で順次取り外すことで、容易に分解することができる。これにより、スケール回収材８を容易に交換することが可能である。特に、本体１５０の上下端部にＯリング１５４、１５５を介して取り付けることで、処理槽１の水密性を向上でき、処理槽１内の被処理水が漏れ出る不都合を防ぐことができる。尚、当該実施例で示す図１１のイオン除去装置Ｕの構造の如くねじ込み式の形状に限らず、蓋部材をねじ止めする形状としても、当該ねじ止めを解除することでイオン除去装置は分解可能であり、イオン回収手段を交換可能な構造とすることができる。
【０１４９】
更にまた、本実施例のイオン除去装置Ｕにおいて図１２に示すように本体１５０にのぞき窓１００を形成することで前記実施例２と同様にスケール回収材８を外部より目視可能な構造とすることができる。特に、スケール回収材８を当該スケール回収材８に捕集されるスケールと補色関係となる色（例えば、前記実施例２の如く黒、緑などのスケールの白色が目立つ色）とすることで、スケール回収材８に付着するスケールを目で見て容易に確認し、交換時期を把握することが可能となる。
【実施例５】
【０１５０】
次に、図１３は第５実施例のイオン除去装置Ｘの外観図、図１４は図１３のイオン除去装置Ｘの概略構成図をそれぞれ示している。尚、図１３及び図１４において図１乃至図１２と同一の番号が付されたものは、類似の効果若しくは作用を奏するものとして説明を省略する。本実施例のイオン除去装置Ｘは、縦長円筒状を呈し、上面の軸心方向の中心部に流入口２、当該流入口２の外周に流出口３が形成された処理槽１と、この処理槽１内に同心円状に配置された電極６、７及びイオン回収手段としてのスケール回収材８から構成されている。
【０１５１】
電極６は、軸心方向に空間部５０を有する筒状を呈しており、当該空間部５０の上端は前記流入口２に連通している。また、電極６の外周面には、当該電極６に当接してスケール回収材８が設けられている。このスケール回収材８は、中心に前記電極６が挿通する孔を有したドーナッツ状を呈しており、内周面は電極６の外周面に当接して、外周面は電極７の内周面に当接して配置されている。そして、電極７は、スケール回収材８の外周面を被覆するように配置されている。また、処理槽１内に設置された状態で、電極７の外周面と処理槽１の内面との間には所定の空間部５５が構成され、この空間部５５の上端に対応して前記流出口３が開口している。即ち、本実施例のスケール除去装置Ｘは、中心から被処理水を当該処理槽１内に流入させ、これを電極６、スケール回収材８及び電極７へと順次通過させ、即ち、被処理水を内側から外側に流し、電極７の外周面と処理槽１の内周面との間に形成された空間部５５の上端に形成された流出口３から流出させるよう構成されている。
【０１５２】
これら電極６、７、及び、スケール回収材８は前記実施例同様に一体化され、且つ、処理槽１から出入可能に構成されている。尚、電極６、７、及びスケール回収材８の材質は前記実施例１にて既に詳述したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１５３】
以上の構成で次に本実施例のイオン除去装置Ｘの動作について説明する。先ず、イオン除去装置Ｘの電源が投入されると、電極６、７への通電が開始される。これにより、被処理水の流路の上流側となる電極６はカソードとなり、下流側となる電極７はアノードとなる。即ち、電極６、７により電解室５内の被処理水に通電すると、カソードとなる電極６では、
４Ｈ+＋４ｅ-＋（４ＯＨ-）→２Ｈ2＋（４ＯＨ-）
の反応が起こり、アノード電極では、
２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋Ｏ2＋４ｅ-
の反応が起こる。
【０１５４】
上記の如くカソードとなる電極６のアノード側の面（即ち、電極６の外周面）では、水酸化物イオン（ＯＨ-）が生成される。水酸化物イオンは非常に強い塩基であるため、電極６の外周面周囲は局所的にアルカリ性となる。これにより、被処理水中の硬度成分が当該水酸化物イオンと反応し、塩となる。具体的には、被処理水中に含まれ主なスケール成分となるカルシウム、マグネシウム、カリウム、シリカなどのイオンが、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムなどの難溶性の塩となって析出する。尚、被処理水中にリン、イオウや亜鉛などのイオンが含まれるときは、塩として硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩基性炭酸亜鉛なども析出することがある。尚、上記スケール成分となるカルシウム、マグネシウム、カリウム、シリカなどのイオンの一部は、電析作用により、電極６の外周面にも直接析出する。
【０１５５】
そして、上記の如く析出したスケール（上記各塩）は、電極６の流路下流側に位置するスケール回収材８に捕らわれ、回収されていく。即ち、電極６の外周面にて析出したスケールは、被処理水の流れにより電極６の外周面に当接するスケール回収材８に流れ、当該スケール回収材８の電極６側の面（即ち、スケール回収材８の内周面）に付着し、そこからスケール回収材８の外側（即ち、電極７側）に渡ってスケールが成長するように付着していく。
【０１５６】
このように、電極６、スケール回収材８、電極７とを一体化し、電極６と電極７の間にスケール回収材８を設けて、被処理水をカソード側となる電極６からアノード側となる電極７に流通させることで、電極６の電極７側の面（電極６の外周面）で析出したスケールをスケール回収材８にて効率よく回収することができる。
【０１５７】
更に、スケール回収材８に付着したスケールは種結晶となる。即ち、スケール回収材８に付着したスケールを核として後にスケール回収材８を通過するスケールが付着して成長するので、回収効率をより一層向上させることができる。
【０１５８】
更にまた、上述したように電極６、７及びスケール回収材８を通水性を有する構造とすると共に、スケール回収材８を絶縁体とすることで、被処理水を支障なく流通させながら、スケール回収材８によりスケールを回収することができる。
【０１５９】
また、電極６と電極７の間にスケール回収材８を設置し、被処理水をカソードとなる電極６側からアノードとなる電極７側に流通させることで、電極６の外周面にて析出したスケールが当該電極６に付着することを極力避けることができる。特に、被処理水の流速が速い場合には、一度電極６に付着したスケールが剥離し易く、剥離したスケールは電極６の下流側に配置されたスケール回収材８にて回収することができる。これにより、電極６にスケールが付着して、このスケールにより電極６、７間の短絡が生じる不都合も極力解消できるようになる。
【０１６０】
尚、本実施例のイオン除去装置Ｘにおいて、図１５に示すように、処理槽１の上端面にのぞき窓１００を形成することで、処理槽１に収容されたスケール回収材８が外部から目視できるようになる。この場合、特に、スケール回収材８を捕集されるスケールと補色関係となる色とすることで（例えば、前記実施例２と同様に黒、緑等）、スケール回収材８に捕集されるスケールを容易に目視できるようになるので、スケール回収材８の交換時期を把握することが可能となる。
【０１６１】
更に、図１５の構造に限定されるものでなく、例えば、図１６の如く処理槽１の上端面、或いは、下端面、若しくは、処理槽１の全体を透明に構成しても同様な効果を得ることができる。
【０１６２】
更にまた、処理槽１の一部を分解可能に構成するものとすれば、スケールの付着したスケール回収材８を交換することができる。図１７は、その場合の処理槽１の一例である。この処理槽１は、本体１８０の下端部が、蓋部材１８５にて開閉可能に閉塞されている。具体的に、蓋部材１８５は、中心部に電極７の外径より大きい孔が形成され、その孔の全周にねじ溝１８６Ａが形成されたドーナッツ状の外蓋１８６と、外周にねじ溝１８６Ａに相互に螺合するねじ山１８７Ａが形成され、上記外蓋１８６の孔内に取り付けられる内蓋１８７から構成されている。
【０１６３】
上記構成の処理槽１を有するイオン除去装置Ｘにおいて、スケール回収材８を交換する場合には、スケール回収装置Ｘの電源を切断して、電極６、７への通電を停止した後、前述したように蓋部材１８５の内蓋１８７のねじ山１８７Ａと外蓋１８６のねじ溝１８６Ａとの螺合を解除し、処理槽１の下面から一体化された電極６、スケール回収材８、電極７を引き抜く。その後、当該スケール回収材８の外周面に当接する電極７と、内周面に当接する電極６とを取り外す。そして、新しいスケール回収材８、或いは、洗浄してスケールを除去したスケール回収材８の内周面に電極６を挿入し、これを電極７の内周面に挿入する。これにより、電極６、７及びスケール回収材８を一体化することができる。そして、上述のように一体化された電極６、７及びスケール回収材８を処理槽１内に挿入し、Ｏリング１８８を配し、前記ねじ山１８７Ａとねじ溝１８６Ａとを相互に螺合することで、再び組み立てる。以上のように構造とすることで、スケール回収材８を容易に交換することができる。
このとき、ネジ溝１８６Ａの外周縁にＯリング１８８を取り付けることで、処理槽１の水密性を向上でき、処理槽１内の被処理水が漏れ出る不都合を防ぐことができる。尚、当該実施例で示す図１７のイオン除去装置Ｕの構造の如くねじ込み式の形状に限らず、蓋部材をねじ止めする形状としても、当該ねじ止めを解除することでイオン除去装置は分解可能であり、イオン回収手段としてのスケール回収材８を交換可能な構造とすることができる。
【０１６４】
尚、上記では処理槽１内に配置された電極６、７及びスケール回収材８を一旦、処理槽１から取り出した後、これらを取り外して、スケール回収材８を交換するものとしたが、これに限らず、処理槽１からスケール回収材８のみを取り外し可能に構成するものとしても構わない。
【実施例６】
【０１６５】
尚、上記実施例５では電極６、７は前記実施例１同様に白金電極を用いたが、上記実施例４のように白金などから成る電極６、７に導電体（例えば、炭素繊維ＣＦ）を組み合わせることで、両電極９Ａ、９Ｂを構成しても良い（図１８）。このように、白金電極７、８に炭素繊維ＣＦを組み合わせて、カソードとなる電極９Ａとアノードとなる電極９Ｂを形成することで、特に、カソードとなる電極９Ａを白金電極７、８に炭素繊維ＣＦを組み合わせた構造とすることで、被処理水と電極９Ａとの接触面積が拡大するので、塩の生成効率が向上し、スケール回収材８にて回収することができる。これにより、スケール回収材８での回収効率を改善することができる。
【実施例７】
【０１６６】
また、上記実施例５及び実施例６では、処理槽１の軸心方向の中心に流入口２、その外周に流出口３をそれぞれ形成して、中心から被処理水を当該処理槽１内に流入させ、これを外側に流した後、流出口３から流出させるよう構成したが、図１９に示すように流出口３を処理槽１の軸心方向の中心に形成し、その周囲に流入口２を形成すると共に、電極６をスケール回収材８の外周面に配置し、電極７の内周面にスケール回収材８を配置するものとしても本発明は有効である。
【０１６７】
この場合、処理槽１内を被処理水が外側に配置されたカソード電極６側から内側に配置されたアノード電極７側に流れるので、被処理水と外側に位置するカソードとなる電極６との接触面積が増大するので、塩の生成効率の向上を図ることができるようになる。これにより、スケール回収材８での回収効率を改善することができるようになる。
【実施例８】
【０１６８】
次に、図２０は本発明のイオン除去装置の第８実施例のイオン除去装置の概略構成図を示している。本実施例のイオン除去装置Ｙは、処理槽１と、この処理槽１内の被処理水中に浸漬された一対の電極６、７と、処理槽１内の被処理水をアノードとなる電極７が位置するアノード室７Ａ側とカソードとなる電極６が位置するカソード室６Ａ側とに区画するイオン交換膜４と、イオン回収手段としてのスケール回収材８から構成されている。尚、図２０において、前記図１乃至図１９と同一の符号が付されているものは同様、或いは、類似の効果、若しくは、作用を奏するものであり、ここでは説明を省略する。
【０１６９】
前記処理槽１は、上面１Ａに被処理水の流入口２と流出口３が形成され、下面に開口部１Ｃを有する縦長円筒状の本体１Ｂと、この処理槽１の下面の開口部１Ｃを閉塞する蓋部材１Ｄから構成されている。また、本体１Ｂの開口部１Ｃの内周縁には蓋部材１Ｄの外周縁に形成されたネジ山７２と相互に螺合するネジ溝７０が形成され、このネジ溝７０の外側（下側外方）には全周に渡ってＯリング７３が取り付けられている。そして、蓋部材１Ｄのねじ山７２と開口部１Ｃのネジ溝７０とを相互に螺合することで、当該蓋部材１Ｄにて開口部１Ｃを水密的に閉塞することができる。
【０１７０】
前記電極６、７は、同心円状に互いに離間して非接触状態に配置された中空円筒状の電極であり、電極７が電極６の外面側に位置している。即ち、中空円筒状の電極６の外面側に当該電極６と同心円状に配置され電極６と所定の間隔を存して電極７が配置されている。  本実施例では電極６、７として、白金をメッシュ状に加工したものを用いるものとする。このように、電極６、７をメッシュ状に加工することで、被処理水を流通可能な通水性の電極とされている。
【０１７１】
本実施例のスケール回収材８は、電極６、７と同心円状に配置され、中空円筒状を呈する。そして、当該スケール回収材８は、流通される被処理水の流路中のカソードとなる電極６の下流側に配設されている。具体的に、スケール回収材８は、電極６の内面側に配設され、被処理水は電極６を介して、当該スケール回収材８を通過するよう構成されている。本実施例のスケール回収材８も前記各実施例で説明したように絶縁体であり、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、アクリルなどの合成樹脂やアルミナ、ゼオライトなどのセラミック等の絶縁性の素材を多孔質体、或いは、粒子状、不織布若しくは中空紙フエルト等に加工して成る。また、本実施例のスケール回収材８も電極６、７と同様に、被処理水を流通可能な通水性とされている。
【０１７２】
前記イオン交換膜４は、陽イオンのみを透過可能な陽イオン交換膜であり、アノードとなる電極７が位置するアノード室１０側と、カソードとなる電極６が位置するカソード室６Ａ側とに区画するように設けられている。また、本実施例のイオン交換膜４は、前記電極６、７及びスケール回収材８と同心円状に配置されると共に、電極６と電極７の間に配設されている。
【０１７３】
一方、前記蓋部材１Ｄには被処理水が流れる通路８０が形成されている。この通路８０は、蓋部材１Ｄの中心部にて一端が開口し、当該一端の開口８１は前記スケール回収材８の内周に形成された空間１０と連通する。また、蓋部材１Ｄの開口８１より外方となる位置には通路８０の他端の開口８２が設けられ、イオン交換膜４と電極７との間に形成された空間１４と連通している。本実施例では、通路８０の他端の開口８２は２つ形成されている。即ち、本実施例の通路８０は一端の開口８１から当該蓋部材１Ｄを下方に延在し、そこから２つに分岐して、分岐した通路は共に蓋部材１Ｄを水平方向（外周方向）に延びた後、起立して、イオン交換膜４と電極７との間に形成された空間１４に対応する位置にて開口するよう形成されている。
【０１７４】
また、前記処理槽１の上面に形成された流入口２は電極６とイオン交換膜４との間に形成された空間１２内に連通するように設けられ、流出口３は電極７と処理槽１の本体１Ｂの内周との間に形成された空間１６と連通するように設けられている。
ここで、本発明では電極６、７、イオン交換膜４及びスケール回収材８とが一体化されている。この場合、前記蓋部材１Ｄに電極６、７、イオン交換膜４及びスケール回収材８の一端（下端）を取り付けて、当該蓋部材１Ｄにより電極６、７、イオン交換膜４及びスケール回収材８とを一体化しても良いし、電極６、７、イオン交換膜４及びスケール回収材８の両端を枠体に嵌め込むことで一体化しても良い。また、その他の方法で電極６、７、イオン交換膜４及びスケール回収材８とを一体化しても構わない。尚、本実施例では電極６、７、イオン交換膜４及びスケール回収材８の下端が蓋部材１Ｄの上面に着脱可能に取り付けられているものとする。このように電極６、７、イオン交換膜４及びスケール回収材８とを一体化することで、単一の系内（処理槽１内）にて電解処理とスケールの回収が可能となる。これにより、イオン除去装置の小型化を図ることができるようになる。
【０１７５】
以上の構成で次に本実施例のイオン除去装置Ｙの動作を説明する。先ず、イオン除去装置Ｙの電源が投入されると、電極６、７への通電が開始される。このとき、電極６、７には、電流密度が１０ｍＡ（ミリアンペア）／ｃｍ2（平方センチメートル）の電流値が印加される。これにより、被処理水の流路の上流側となる電極６はカソードとなり、下流側となる電極７はアノードとなる。即ち、電極６、７により電解室５内の被処理水に通電すると、カソードとなる電極６では、
４Ｈ+＋４ｅ-＋（４ＯＨ-）→２Ｈ2＋（４ＯＨ-）
の反応が起こり、アノードとなる電極７では、
２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋Ｏ2＋４ｅ-
の反応が起こる。
【０１７６】
ここで、電極６で生成された水酸化物イオン（ＯＨ-）は、非常に強い塩基である。この水酸化物イオンは、イオン交換膜４の存在により、電極７の設けられたアノード室７Ａ側に移動できないので、カソード室６Ａ側にとどまることとなる。これにより、カソード室６Ａ側はアルカリ性となる。
【０１７７】
一方、被処理水は、イオン除去装置Ｙの処理槽１内を図２０に矢印で示す如く流通する。即ち、被処理水は、流入口２からイオン除去装置Ｙの処理槽１内のイオン交換膜４にて区画されたカソード室６Ａのイオン交換膜４と電極６の間に形成された空間１２に流入し、電極６、スケール回収材８を順次通過して、スケール回収材８の内面に形成されたカソード室６Ａの空間１０に至る。このとき、カソード室６Ａ側は前述したようにアルカリ性となるため、被処理水中に含まれる硬度成分（スケール成分）が水酸化物イオンと反応して塩（即ち、スケール）となり、電極６の下流側に配置されたスケール回収材８に付着して、回収される。
【０１７８】
具体的には、被処理水中に含まれ主なスケール成分となるカルシウム、マグネシウム、カリウム、シリカなどのイオンが、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムなどの難溶性の塩となって析出する。尚、被処理水中にリン、イオウや亜鉛などのイオンが含まれるときは、塩として硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩基性炭酸亜鉛なども析出することがある。尚、上記スケール成分となるカルシウム、マグネシウム、カリウム、シリカなどのイオンの一部は、電析作用により、電極６上、特に、被処理水の流路下流側となる電極６の内周面にも直接析出する。
【０１７９】
析出したスケールは、電極６の流路下流側のスケール回収材８に流れ、当該スケール回収材８の電極６側の面（即ち、スケール回収材８の外周面）に付着し、そこから流路下流側となるスケール回収材８内（内面側）に渡って成長するようにスケール回収材８に付着していく。
【０１８０】
このように、本発明によれば、イオン交換膜４にてアノードとなる電極７が位置するアノード室７Ａ側とカソードとなる電極６が位置するカソード室６Ａ側とに区画することで、電極６にて発生した水酸化物イオンがカソード室６Ａ側にとどまり、アルカリ性となるので、スケールの析出を促進することができる。即ち、被処理水の硬度成分（スケール成分）から塩（スケール）が生成され易くなる。そして、生成された上記塩（スケール）を電極６、若しくは、電極６の下流側に配置されたスケール回収材８にて効率よく回収することができる。特に、スケール回収材８に付着したスケールは種結晶となる。即ち、スケール回収材８に付着したスケールを核として後にスケール回収材８を通過するスケールが付着して成長するので、除去効率をより一層向上させることができる。
【０１８１】
更に、上述したように電極６、７及びスケール回収材８を通水性を有する構造とすると共に、スケール回収材８を絶縁体とすることで、被処理水を支障なく流通させながら、スケール回収材８によりスケールを回収することができる。
【０１８２】
一方、スケール回収材８を通過してスケール成分が除去された被処理水は、空間１０の下側に位置する前述した蓋部材１Ｄの一端の開口８１から蓋部材１Ｄ内の通路８０に流入し、そこで２股に分岐した後、イオン交換膜４にて区画されたもう一方のアノード室７Ａのイオン交換膜４と電極７との間に形成された空間１４内に至る。
【０１８３】
当該空間１４の被処理水は電極７を通過して処理槽１の内面と電極７の外面に形成されたアノード室７Ａの空間１６に至り、当該空間１６の上端に形成された流出口３からイオン除去装置Ｙの処理槽１外部に流出する。
【０１８４】
このように、電極６の下流側にスケール回収材８を設置し、被処理水をカソード室６Ａ側からアノード室７Ａ側に流通させることで、電極６にて析出したスケールが当該電極６に付着することを極力避けることができる。特に、被処理水の流速が速い場合には、一度電極６に付着したスケールが剥離し易く、剥離したスケールは電極６の下流側に配置されたスケール回収材８にて回収することができる。
【０１８５】
ところで、スケール回収材８に多量のスケールが付着した場合、被処理水の流通に支障を来す恐れがあるため、当該スケール回収材８を交換する必要がある。この場合、先ず、イオン除去装置Ｙの電源を切断して、電極６、７への通電を停止する。次に、処理槽１の下面に取り付けられた前記蓋部材１Ｄを取り外して、一体形成された電極６、７、イオン交換膜４及びスケール回収材８を取り出す。
【０１８６】
そして、当該蓋部材１Ｄに取り付けられたスケール回収材８を蓋部材１Ｄから取り外し、新しいスケール回収材８、或いはスケールを除去したスケール回収材８を蓋部材１Ｄに取り付ける。そして、電極６、７、イオン交換膜４及びスケール回収材８が一体化された蓋部材１Ｄを処理槽１の下側から挿入し、蓋部材１Ｄの外周縁に形成されたねじ山７２と本体１Ｂの開口部１Ｃの内周縁に形成されたネジ溝７０とを相互に螺合する。このように、スケール回収材８は交換可能な構造とされているので、スケールが付着したスケール回収材８を容易に交換することができる。
【０１８７】
尚、上記実施例のイオン除去装置Ｙにおいて、例えば、スケール回収材８に予め種結晶を担持させるよう構成すれば、スケール回収材８により一層スケールが付着し易くなり、回収効率を更に改善することができるようになる。
【０１８８】
本実施例のイオン除去装置Ｙも、前記実施例２と同様にクーリングタワー（図２１）や、実施例３と同様に電解水生成装置（図２２）など被処理水を用いた種々の装置に適用することができる。尚、クーリングタワーに適用した場合の構成や動作は実施例２で詳述したものと同様、或いは、類似であり、電解水生成装置に適用した場合の構成及び動作は実施例３で説明したものと同様、或いは、類似であるのでここでは説明を省略する。
【０１８９】
更に、本実施例においても、例えば、蓋部材１Ｄにのぞき窓を形成したり、蓋部材１Ｄ全体を透明に構成することで、スケール回収材８をイオン除去装置Ｙの外部から目視可能な構造とすることができる。特に、スケール回収材８を当該スケール回収材８に捕集されるスケールと補色関係となる色（例えば、前記実施例２の如く黒、緑などのスケールの白色が目立つ色）とすることで、スケール回収材８に付着するスケールを目で見て容易に確認し、交換時期を把握することが可能となる。
【実施例９】
【０１９０】
尚、上記実施例８では単一のスケール回収材８を電極６の内面側に配設したが、これに限らず、スケール回収材８を複数設けても構わない。図２３は上記スケール回収材８に加えて、電極７の外面側にスケール回収材８Ｂを設置したイオン除去装置の概略構成図である。尚、図２３において、図１乃至図２２と同一の符号が付されたものは、同一、又は、類似の効果、若しくは、作用を奏するものとしてここでは説明を省略する。このスケール回収材８Ｂは上記スケール回収材８と同様に電極６、７及びイオン交換膜４と同心円状に配置され、中空円筒状を呈している。また、当該スケール回収材８Ｂは、電極７の外面側であって、前記流出口３より内面側となる位置に配設されている。
【０１９１】
被処理水は、このスケール除去装置を図２３の矢印で示すように流通する。即ち、被処理水は、流入口２から処理槽１内のイオン交換膜４にて区画されたカソード室６Ａの空間１２に流入し、電極６、スケール回収材８を順次通過して、スケール回収材８の内面に形成されたカソード室６Ａの空間１０に至る。そして、空間１０の下側に位置する蓋部材１Ｄの一端の開口８１から蓋部材１Ｄ内の通路８０に流入し、そこで２股に分岐した後、イオン交換膜４にて区画されたもう一方のアノード室７Ａの空間１４内に至る。当該空間１４の被処理水は電極７、スケール回収材８Ｂを順次通過してアノード室７Ａの空間１６に至り、当該空間１６の上端に形成された流出口３から処理槽１外部に流出する。
【０１９２】
このように、スケール回収材８に加えてスケール回収材８Ｂを設けることで、スケール回収材８にて回収しきれなかったスケールを当該スケール回収材８Ｂにて回収できる。これにより、スケールの除去効率をより一層向上できるようになる。
【実施例１０】
【０１９３】
更に、上記スケール回収材８及びスケール回収材８Ｂに加えて、図２４の如く電極６の外面側にスケール回収材８Ｃ、電極７の内面側にスケール回収材８Ｄを設けることも可能である。この場合、被処理水は図２４に矢印で示すように流入口２から処理槽１内のイオン交換膜４にて区画されたカソード室６Ａの空間１２に流入し、スケール回収材８Ｃ、電極６、スケール回収材８を順次通過して、スケール回収材８の内面に形成されたカソード室６Ａの空間１０に至る。そして、空間１０の下側に位置する蓋部材１Ｄの一端の開口８１から蓋部材１Ｄ内の通路８０に流入し、そこで２股に分岐した後、イオン交換膜４にて区画されたもう一方のアノード室７Ａの空間１４内に至る。当該空間１４の被処理水はスケール回収材８Ｄ、電極７、スケール回収材８Ｂを順次通過してアノード室７Ａの空間１６に至り、当該空間１６の上端に形成された流出口３から処理槽１の外部に流出する。
【０１９４】
このように、電極６及び電極７の両側にスケール回収材８、８Ｂ、８Ｃ及び８Ｄを設けることで、スケールの回収効率をより一層向上することができる。特に、本実施例の如く電極６、７を白金電極などの貴金属にて構成した場合、白金電極は高価であるため、電極６へのスケールの付着を抑えて、極性転換を極力行わずに運転することが望ましい。そこで、上記の如く電極６の外面側、及び、電極７の内面側にもスケール回収材８Ｃ、８Ｄを設けることで、これらスケール回収材８、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄにてスケールを回収し、電極６にスケールが付着する不都合を極力回避して、電極６、７の耐久性を向上することができる。
【実施例１１】
【０１９５】
尚、上記実施例８乃至実施例１０のスケール除去装置Ｙでは、図２０乃至図２４に黒矢印で示すように処理槽１の軸心方向の略中心となる位置に形成された流入口２から処理槽１内に流入し、外面側に形成された流出口３から処理槽１の外部に流出する構成であったが、図２５に示すように流出口３を処理槽１の軸心方向の略中心となる位置に形成し、その外面側に流入口２を形成しても本発明は有効である。この場合、図２５に示すようにカソードとなる電極６を外側、アノードとなる電極７を内側に配置することが好ましい。図２５において、図１乃至図２４と同一の符号が付されているものは同様、或いは、類似の効果、若しくは作用を奏するものであり、詳細な説明は省略する。
【０１９６】
ここで、本実施例のイオン除去装置Ｚ内を被処理水は図２５に矢印で示すように外側から内側に流れる。即ち、被処理水は、流入口２からイオン除去装置Ｚの処理槽１内のカソード室６Ａ側の電極６と処理槽１の内面との間に形成された空間に流入し、電極６、スケール回収材８を順次通過して、スケール回収材８の内面とイオン交換膜４の外面の間に形成されたカソード室６Ａの空間に至る。このとき、カソード室６Ａ側は上述の如くアルカリ性となるため、被処理水中に含まれる硬度成分（スケール成分）が水酸化物イオンと反応して塩（即ち、スケール）となり、電極６の下流側に配置されたスケール回収材８に付着して、回収される。
【０１９７】
一方、スケール回収材８を通過してスケール成分が除去された被処理水は、スケール回収材８の内面とイオン交換膜４の外面の間に形成されたカソード室６Ａの空間の下側に位置する前述した蓋部材１Ｄの他端の２つの開口８２からそれぞれ蓋部材１Ｄ内の通路８０に流入し、合流して電極７の内面側に形成されたアノード室７Ａの空間に至る。
【０１９８】
当該空間の被処理水は電極７を通過してイオン交換膜４の内面と電極７の間に形成されたアノード室７Ａの空間に流入し、当該空間の上端に形成された流出口３から処理槽１の外部に流出する。
【０１９９】
このように、本実施例のイオン除去装置Ｚに示す構成しても前記各実施例同様に電極６にて析出したスケールを当該電極６の下流側に設置されたスケール回収材８にて回収し、除去することができ、且つ、上記各実施例と同様の効果を得ることができる。更に、本実施例のようにスケール回収材８の外側となる電極６側から被処理水を流通させることで、被処理水とカソードとなる電極６との接触面積が増大し、塩の生成効率を向上することができる。これにより、スケール回収材８での回収効率をより一層改善できるようになる。
【実施例１２】
【０２００】
尚、上記実施例１１では単一のスケール回収材８を電極６の内面側に配設したが、これに限らず、スケール回収材８を複数設けても構わない。図２６は上記スケール回収材８に加えて、電極７の外面側にもスケール回収材８Ｂを設置している。尚、図２６において、図１乃至図２５と同一の符号が付されたものは、同一、又は、類似の効果、或いは、作用を奏するものとしてここでは説明を省略する。このスケール回収材８Ｂは上記スケール回収材８と同様に電極６、７及びイオン交換膜４と同心円状に配置され、中空円筒状を呈している。また、当該スケール回収材８Ｂは、電極７の外面側であって、前記流出口３より内面側となる位置に配設されている。
【０２０１】
このように、スケール回収材８に加えてスケール回収材８Ｂを設けることで、スケールをより回収できるようになる。これにより、スケールの除去効率を向上させることができる。
【実施例１３】
【０２０２】
更に、上記スケール回収材８及びスケール回収材８Ｂに加えて、図２７の如く電極６の外面側にスケール回収材８Ｃ、電極７の内面側にスケール回収材８Ｄを設ければ、スケールの回収効率をより一層向上することができる。
【０２０３】
特に、電極６、７にスケールが付着した場合、当該電極の極性を転換してスケールを剥離させる必要があるが、係る極性の転換による剥離作業は電極の劣化の原因となる。本実施例の如く電極６、７を白金電極などの貴金属にて構成した場合、白金電極は高価であるため、電極６へのスケールの付着を抑えて、極性転換を極力行わずに運転することが望ましい。そこで、上記の如く電極６、７の内面側にもスケール回収材８Ｃ、８Ｄを設けることで、これらスケール回収材８、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄにてスケールを回収し、電極６にスケールが付着する不都合を極力回避して、電極６、７の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０４】
【図１】本発明のイオン除去装置を適用した洗濯機の概略構成図である（実施例１）。
【図２】図１の洗濯機の水の流れを示す図である。
【図３】図１の洗濯機に適用した本発明の一例のイオン除去装置の概略構成図である。
【図４】電流値の変化に伴う被処理水中の界面活性剤の除去率を示す図である。
【図５】処理時間の変化に伴う被処理水中の界面活性剤の除去率を示す図である。
【図６】本発明のイオン除去装置をクーリングタワーに適用した場合の概略構成図である（実施例２）。
【図７】図６のイオン除去装置の概略構成図である。
【図８】図６のイオン除去装置の外観図である。
【図９】図８の他の例のイオン除去装置の外観図である。
【図１０】図７のイオン除去装置を電解水生成装置に適用した一例を示す概略構成図である（実施例３）。
【図１１】第４実施例のイオン除去装置の縦断側面図である（実施例４）。
【図１２】図１２のイオン除去装置の外観図である。
【図１３】第５実施例のイオン除去装置の外観図である（実施例５）。
【図１４】図１３のイオン除去装置の概略構成図である。
【図１５】図１４のイオン除去装置の平面図である。
【図１６】図１４のイオン除去装置の他の例の平面図である。
【図１７】処理槽が分解可能に構成されたイオン除去装置の一例の縦断側面図である。
【図１８】第６実施例のイオン除去装置の概略構成図である。
【図１９】第７実施例のイオン除去装置の概略構成図である。
【図２０】第８実施例のイオン除去装置の概略構成図である。
【図２１】図２０のイオン除去装置をクーリングタワーに適用した場合の概略構成図である。
【図２２】図２０のイオン除去装置を電解水生成装置に適用した一例を示す概略構成図である。
【図２３】第９実施例のイオン除去装置の概略構成図である。
【図２４】第１０実施例のイオン除去装置の概略構成図である。
【図２５】第１１実施例のイオン除去装置の概略構成図である。
【図２６】第１２実施例のイオン除去装置の概略構成図である。
【図２７】第１３実施例のイオン除去装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０２０５】
Ｃ    制御装置
Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｘ、Ｙ、Ｚ  イオン除去装置
Ｗ    洗濯機
１    処理槽
２    流入口
３    流出口
５    電解室
６    第１の電極
７    第２の電極
８    スケール回収材
９    界面活性剤回収材
１０１  本体
１０２  内槽ドラム
１０３  開閉扉
１０４  操作パネル
１０５  収容室
１０７  給水源
１０８  駆動モータ
１０９  軸
１１０  貯留タンク
１１０Ａ、１１０Ｂ  出口
１１２  給水通路
１１２Ｖ  給水バルブ
１１３  排水通路
１１３Ｖ  排水バルブ
１１４  外部排水通路
１１４Ｖ  外部排水バルブ
１１５、１１６  循環通路
１１５Ｖ  循環バルブ
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３  操作スイッチ
【図１】
2008030024.tif 000003
【図２】
2008030024.tif 000004
【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】
2008030024.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2008030024.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2008030024.tif 000021
【図２０】
2008030024.tif 000022
【図２１】
2008030024.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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