(57)【要約】【課題】  イオン吸着電極によるイオン除去において、菌によるバイオフィルム発生を抑制することができるイオン除去方法を提供する。【解決手段】  一対のイオン吸着電極１０２間に電圧を印加して、被処理水１０８中のイオンをイオン吸着電極に吸着する吸着工程と、吸着工程でイオンを吸着した１対のイオン吸着電極を短絡することでイオン吸着電極に吸着したイオンをイオン吸着電極から脱離する脱離工程とを繰り返すイオン除去方法であって、脱離工程と吸着工程との間に、１対のイオン吸着電極と１対の除菌電極１１４とが同時に水で満たされる状態で、脱離工程でのイオン脱離時にイオン吸着電極から発生する電圧を１対の除菌電極間に印加して水を除菌する除菌工程をさらに有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対のイオン吸着電極間に電圧を印加して、被処理水中のイオンを前記イオン吸着電極に吸着する吸着工程と、
前記吸着工程で前記イオンを吸着した前記１対のイオン吸着電極を短絡することで前記イオン吸着電極に吸着した前記イオンを前記イオン吸着電極から脱離する脱離工程とを繰り返すイオン除去方法であって、
前記脱離工程と前記吸着工程との間に、前記１対のイオン吸着電極と１対の除菌電極とが同時に水で満たされる状態で、前記脱離工程でのイオン脱離時に前記イオン吸着電極から発生する電圧を前記１対の除菌電極間に印加して前記水を除菌する除菌工程をさらに有している、イオン除去方法。
【請求項２】
前記除菌工程で前記除菌電極に印加する電圧は、実質的に前記水が電気分解する電圧未満である、請求項１に記載のイオン除去方法。
【請求項３】
前記除菌工程で前記除菌電極に印加する電圧は、１．２３Ｖ未満である、請求項２に記載のイオン除去方法。
【請求項４】
前記１対のイオン吸着電極と前記１対の除菌電極とで構成されるイオン吸着セルを２組設けて、第１のイオン吸着セルと第２のイオン吸着セルとし、かつ、前記第１のイオン吸着セルと前記第２のイオン吸着セルでは、それぞれ、前記吸着工程と前記脱離工程と前記除菌工程と前記吸着工程のうち異なる工程が同時に実施される状態であって、前記第１のイオン吸着セルの第１の１対のイオン吸着電極でイオン吸着している第１のタイミングで、前記第２のイオン吸着セルで第２の１対のイオン吸着電極の脱離動作を行い、前記第１のタイミングでイオン脱離時に第２の１対のイオン吸着電極から発生する電圧を、前記第１のイオン吸着セルの第１の１対の除菌電極間に印加して前記第１のイオン吸着セル内の水を除菌する除菌動作を行い、かつ、前記第１のタイミングとは異なる第２のタイミングでは、前記第１のイオン吸着セルで前記第１の１対のイオン吸着電極の脱離動作を行い、前記第２のタイミングのイオン脱離時に前記第１の１対のイオン吸着電極から発生する電圧を、前記第２のイオン吸着セルの第２の１対の除菌電極間に印加して前記第２のイオン吸着セル内の水を除菌する除菌動作を行う、請求項１〜３のいずれか１つに記載のイオン除去方法。
【請求項５】
前記脱離工程で、イオン脱離時に前記イオン吸着電極から発生する電気を蓄電及び充放電制御装置で蓄電し、
前記除菌工程で、前記蓄電及び充放電制御装置から蓄電した電気を所定のタイミングで前記除菌電極間に電圧印加する、請求項１〜３のいずれか１つに記載のイオン除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に含まれるイオンを除去するイオン除去方法に関するものであり、イオン吸着電極によってイオンを吸着及び脱離する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今の大量生産、大量消費、及び廃棄の社会経済システムは、生活の豊かさを実現する一方で、資源枯渇の問題を生じさせている。中でも、水資源は人類の生活及び社会環境の維持に不可欠な物質であり、世界的な人口増加による生活用水の困窮は、地球規模での重要課題となっている。また、水は産業の基礎資源として重要であり、今後の水需給の逼迫への対応を勘案すると、工業用水の使用量削減は緊急課題である。
【０００３】
ちなみに、工業用水の使用量の内訳では、冷却塔の冷媒水（循環水）を主体とする冷却及び温調水の占有率が最も高い。冷却塔は、冷凍空調機などの冷媒水を冷却するための設備であり、冷凍機又は製造設備を冷却温調した後の冷媒水（温水）をシャワー状に落下させるとともに外気をブローすることで、冷媒水の一部を効率的に蒸発させ、残りの冷媒水を冷却する。これは、夏場の打ち水で地面が冷えるのと同じ現象を活用したもので、水の気化潜熱を利用して冷媒水を冷却している。そして、冷却した冷媒水で再度冷凍機又は製造設備を冷却温調する。
【０００４】
このため、冷却塔を連続運転して冷媒水が継続的に蒸発すると、冷媒水に含まれるカルシウムイオン又はマグネシウムイオンなどのスケール（水垢）成分が濃縮され、溶解度を超えた成分が冷却配管の内面などに析出付着する。スケールは熱伝導率が低いため、冷却配管の内面又は熱交換器に付着すると冷却効率が低下し、エネルギーロスが発生するとともに、冷凍機、空調機、又は製造設備が正常に運転できなくなる。
【０００５】
現状では、スケール対策としては、蒸発水と同量の冷媒水を廃棄（廃棄：強制排水とも呼ぶ）し、蒸発と廃棄で減少した水量と同量の新水（＝蒸発量＋廃棄量）を補給することで冷媒水中のスケール成分の濃度を下げて、スケール析出を抑制する方法がある。
【０００６】
しかしながら、この方法を実施すると、大量の水が浪費されることになる。
【０００７】
また、スケール防止剤又は殺菌剤を含む化学物質を冷媒水中に添加する方法がある。
【０００８】
しかしながら、この方法では、化学物質を含む冷媒水を廃棄することになり、また、冷却塔の周辺に飛散するエアロゾル（水しぶき）にも化学物質が含まれるため、衛生及び環境保全上の問題がある。
【０００９】
これらの問題に対しては、循環水からイオンを除去することで強制排水が廃止でき、冷却塔での水使用量を削減できる。
【００１０】
一般的に、液中からイオンを分離除去する手段としては、逆浸透法又はイオン交換法が用いられるが、冷却塔への適用に関しては、コスト及び設置規模が過大になるため実用されていない。
【００１１】
一方、高比表面積の活性炭をイオン吸着電極として活用する通水型のイオン除去方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図８は、特許文献１に記載された従来の通液型のイオン除去方法を示す模式図である。図８において、５０は通液型コンデンサを示している。まず、スイッチ５３をオンにして、通液型コンデンサ５０の一対の活性炭電極５４に直流電圧を印加し、切替え弁５１を開の状態とし、切替え弁５２を閉の状態とする。さらに、水質監視装置５６を監視状態にして、補給水供給源５５のポンプを作動させ、補給水を通液型コンデンサ５０に供給する。この段階で、通液型コンデンサ５０はイオン除去工程に入り、通液型コンデンサ５０の一対の活性炭電極５４に不純物であるイオン成分が吸着するため、補給水は、イオン成分が除去された処理水となる。よって、処理水は、処理水流出管２１により流出され、冷却塔の循環水系へ送られる。
【００１２】
この状態が継続すると、一対の活性炭電極５４にイオン成分が徐々に吸着されて飽和状態に近づき、イオン成分除去性能が徐々に低下し、処理水の導電率が上昇していく。水質監視装置５６により測定された導電率が基準値を上回ると、切替え弁５１を閉とし、切替え弁５２を開として、直ちにスイッチ５３をオフして通液型コンデンサ５０への直流電圧の印加を止める。更に、スイッチ５７をオンして、一対の活性炭電極５４間を短絡させ、あるいは直流電源５８を逆方向に接続させ、吸着したイオン成分を一対の活性炭電極５４から脱離させ、排水側に移動させて、一対の活性炭電極５４を再生する。すなわち、通液型コンデンサ５０は、イオン回収工程に入る。また、イオン回収工程においては、通液中の水と一緒に又は別途に純水又は工業用水等の回収用水を通液することによりイオン成分を回収し、濃縮水排出管２２を通って系外へ排出している。前記イオン除去工程及びイオン回収工程を１サイクルとし、このサイクルを繰り返して行うことにより、補給水からイオン成分を除去すると共に、通液型コンデンサ５０の一対の活性炭電極５４の飽和と再生とを繰り返し行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−１２９５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１のイオン除去方法では、電極付近に菌によるバイオフィルムが発生する。電極自身は通電しているのでバイオフィルムは発生しにくいが、特に電極を覆っている通電されていないカバー又は配管等でバイオフィルムが発生しやすい。そこで、除菌を行うためには、殺菌剤を含む化学物質を用いる方法がある。しかし、化学物質はイオン除去性能に影響を与えるため、使用が難しい。
【００１５】
また、冷却塔での利用では、前述の通り、化学物質を含む冷媒水を廃棄することになり、また、冷却塔の周辺に飛散するエアロゾル（水しぶき）にも化学物質が含まれるため、衛生及び環境保全上の問題がある。また、オゾン又はＵＶによる除菌も、イオン除去性能に影響を与え、かつ電極の変質を発生させるため、望ましくない。
【００１６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、イオン吸着電極によるイオン除去において、菌によるバイオフィルム発生を抑制することができるイオン除去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】
【００１７】
前記目的を達成するために、本発明の１つの態様にかかるイオン除去方法は、１対のイオン吸着電極間に電圧を印加して、被処理水中のイオンを前記イオン吸着電極に吸着する吸着工程と、
前記吸着工程で前記イオンを吸着した前記１対のイオン吸着電極を短絡することで前記イオン吸着電極に吸着した前記イオンを前記イオン吸着電極から脱離する脱離工程とを繰り返すイオン除去方法であって、
前記脱離工程と前記吸着工程との間に、前記１対のイオン吸着電極と１対の除菌電極とが同時に水で満たされる状態で、前記脱離工程でのイオン脱離時に前記イオン吸着電極から発生する電圧を前記１対の除菌電極間に印加して前記水を除菌する除菌工程をさらに有している。
【発明の効果】
【００１８】
したがって、本発明の前記態様にかかるイオン除去方法によれば、一対の活性炭電極によるイオン除去後のイオン脱離時に、一対の活性炭電極と一対の除菌電極とを電気的に接続して一対の活性炭電極の放電により得られる電力を使って、一対の除菌電極間で除菌を行うことができるので、例えば、イオン除去による冷却塔でのスケール発生を抑制できる上に、省エネルギーで、菌によるバイオフィルムの発生を抑制できる。また、カバー又は配管を含む電極ユニットの長寿命化とともに、冷却塔の周辺に飛散するエアロゾル（水しぶき）への菌含有を抑え、衛生上の問題を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態におけるイオン除去装置の構成図
【図２】本発明の第１実施形態におけるイオン除去装置の動作を示すフローチャート
【図３】第１実施形態の変形例にかかるイオン除去方法におけるイオン吸着と除菌電圧を抵抗で制御するイオン除去装置の構成図
【図４】本発明の第２実施形態におけるイオン除去装置の構成図
【図５】本発明の第２実施形態におけるイオン除去装置の動作を示すフローチャート
【図６】本発明の第３実施形態におけるイオン除去装置の構成図
【図７】本発明の第３実施形態におけるイオン除去装置の動作を示すフローチャート
【図８】従来のイオン除去方法を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかるイオン除去方法を実施するイオン除去装置の構成図で、以下に、イオン除去装置の構成を説明する。
【００２２】
イオン除去装置は、イオン吸着セル１１５と、通液型コンデンサ１０１と、一対の除菌電極１１４と、直流電源１０３と、被処理水槽１１１と、被処理水供給ポンプ１０５と、処理水槽１１２と、２個のスイッチ１０４とを備えて構成されている。
【００２３】
通液型コンデンサ１０１は、イオン吸着装置の一例として機能する。
【００２４】
直流電源１０３は、直流電圧印加装置の一例として機能する。
【００２５】
被処理水槽１１１は、被処理水１０８を保持する被処理水保持装置の一例として機能する。
【００２６】
被処理水供給ポンプ１１２は、被処理水供給装置の一例として機能する。
【００２７】
処理水槽１１２は、処理水１０９を保持する処理水保持装置の一例として機能する。
【００２８】
２個のスイッチ１０４は、電極接続装置の一例として機能する。
【００２９】
通液型コンデンサ１０１は、イオン吸着セル１１５の上部に配置されている。一対のイオン吸着電極の一例である一対の活性炭電極１０２を含む通液型コンデンサ１０１は、少なくとも除菌動作時には、イオン吸着セル１１５及びその周囲は、後述する一対の除菌電極１１４と共に、水で満たすことが可能としている。通液型コンデンサ１０１としては、一例として活性炭から成る一対の活性炭電極１０２を２個、対向させて間隔をあけて配置している。一対の活性炭電極１０２間は、所定間隔をあけた空間又はメッシュ状の樹脂シートとなっており、ポンプ１１２での圧力により処理水１０８が通過するように構成されている。
【００３０】
イオン吸着セル１１５の一端（図１では、一例として上端）には、処理水１０９が保持可能な処理水槽１１２が、処理水用接続管９１で接続されている。イオン吸着セル１１５の他端（図１では、一例として下端）には、濃縮水排出電磁バルブ１０７を介在させた濃縮水排出用接続管９３の一端が接続されている。
【００３１】
濃縮水排出用接続管９３の他端は、濃縮水槽１１３に接続されており、被処理水供給電磁バルブ１０６を閉じた状態で濃縮水排出電磁バルブ１０７を開ければ、通液型コンデンサ１０１から濃縮水１１０が濃縮水槽１１３に自然落流により排出可能としている。
【００３２】
濃縮水排出用接続管９３の、通液型コンデンサ１０１の他端と濃縮水排出電磁バルブ１０７との間には、被処理水供給ポンプ１０５と被処理水供給電磁バルブ１０６とを介在させた被処理水供給用接続管９２の一端が接続されている。被処理水供給用接続管９２の他端には、被処理水１０８が保持される被処理水槽１１１が接続されている。
【００３３】
イオン吸着セル１１５の下部には、一対の除菌電極１１４が上下に間隔をあけて配置されている。一対の除菌電極１１４は、イオン吸着セル１１５内の被処理水１０８又は濃縮水１１０内に水没している。
【００３４】
よって、一対の活性炭電極１０２間に被処理水１０８が供給されて通水され、被処理水１０８に含まれるイオンを一対の活性炭電極１０２に吸着させたのち、イオン吸着処理後の処理水１０９を、処理水槽１１２に向けて通液型コンデンサ１０１から出力（排出）することができる。
【００３５】
また、直流電源１０３に対して、２個の切替スイッチ１０４が備えられている。
【００３６】
２個の切替スイッチ１０４のうちの上側のスイッチ１０４は、１個の可動接点と３個の固定接点とを有する。可動接点は、一対の活性炭電極１０２のうちの左側の電極と接続されている。上端の固定接点は、どこにも接続されていない。中間の固定接点は、通液型コンデンサ１０１の下方でかつイオン吸着セル１１５の底部に配置された一対の除菌電極１１４のうちの下側の除菌電極１１４に接続されている。下端の固定接点は、直流電源１０３の正極に接続されている。
【００３７】
２個の切替スイッチ１０４のうちの下側のスイッチ１０４も、１個の可動接点と３個の固定接点とを有する。可動接点は、一対の活性炭電極１０２のうちの右側の電極と接続されている。上端の固定接点は、直流電源１０３の負極に接続されている。中間の固定接点は、一対の除菌電極１１４のうちの上側の除菌電極１１４に接続されている。下端の固定接点は、どこにも接続されていない。
【００３８】
従って、図１に示すように、上側のスイッチ１０４の可動接点を下端の固定接点に接続し、下側のスイッチ１０４の可動接点を上端の固定接点に接続すれば、直流電源１０３の負極と一対の活性炭電極１０２のうちの右側の電極とを接続し、直流電源１０３の正極と一対の活性炭電極１０２のうちの左側の電極とを接続して、一対の活性炭電極１０２に直流電圧を印加することができる。上側のスイッチ１０４の可動接点を中間の固定接点に接続すれば、一対の活性炭電極１０２のうちの左側の電極と下側の除菌電極１１４とを接続することができる。下側のスイッチ１０４の可動接点を中間の固定接点に接続すれば、一対の活性炭電極１０２のうちの右側の電極と上側の除菌電極１１４とを接続することができる。上側のスイッチ１０４の可動接点を上端の固定接点に接続するとともに、下側のスイッチ１０４の可動接点を下端の固定接点に接続すれば、一対の活性炭電極１０２には電圧を印加しない状態にすることができる。
【００３９】
また、制御装置１００を備えて、制御装置１００が、２個のスイッチ１０４と、被処理水供給ポンプ１０５と、被処理水供給電磁バルブ１０６と、濃縮水排出電磁バルブ１０７とに接続されて、予め記憶されたイオン除去処理の情報又は内蔵タイマの時間情報などに基づき、これらの装置又は部材をそれぞれ個別に動作制御して、イオン除去方法を自動的に実施できるようにしている。
【００４０】
イオン除去処理開始時には、２個のスイッチ１０４の操作により、一対の活性炭電極１０２に直流電源１０３を接続し、直流電圧を印加することができる。この状態で、被処理水供給ポンプ１０５を作動させ、被処理水供給電磁バルブ１０６を開の状態とし、濃縮水排出電磁バルブ１０７を閉の状態にする。このような状態で、被処理水１０８を被処理水槽１１１から通液型コンデンサ１０１に通水する。被処理水１０８を通液型コンデンサ１０１に通水中に、一対の活性炭電極１０２に直流電圧を印加することで、被処理水１０８に含まれるイオンを一対の活性炭電極１０２に吸着させることができる。このとき、電気的には、通液型コンデンサ１０１内の一対の活性炭電極１０２に電荷が蓄積され、充電された状態となる。活性炭は比表面積が大きいので、イオン吸着効率が高く電荷を多く蓄積することができる。なお、被処理水１０８が通液型コンデンサ１０１を通過する間に被処理水１０８からイオンが除去された処理水１０９は、処理水槽１１２に溜まる。
【００４１】
一対の活性炭電極１０２に吸着したイオンの脱離は、まず、被処理水供給ポンプ１０５を停止させ、被処理水供給電磁バルブ１０６及び濃縮水排出電磁バルブ１０７を閉の状態にする。このとき、イオン吸着セル１１５内には、被処理水１０８又は濃縮水１１０などの水が満たされている状態となる。
【００４２】
次いで、２個のスイッチ１０４の操作により、一対の活性炭電極１０２と一対の除菌電極１１４とを接続することで、一対の活性炭電極１０２を一対の除菌電極１１４間の液抵抗にて短絡させた状態とし、一対の活性炭電極１０２に吸着したイオンを一対の活性炭電極１０２から脱離させることができる。ここで、一対の活性炭電極１０２から脱離したイオンは、通液型コンデンサ１０１内の水中に放たれる、濃縮水排出電磁バルブ１０７を開けると濃縮水１１０が濃縮水槽１１３に溜まる。
【００４３】
次に、図１のイオン除去装置の動作について、図２のフローチャートに則って説明する。
【００４４】
ステップＳ１の注水工程では、被処理水供給ポンプ１０５を作動させ、被処理水供給電磁バルブ１０６を開の状態とし、濃縮水排出電磁バルブ１０７を閉の状態として、かつ、２個のスイッチ１０４の操作により、一対の活性炭電極１０２には電圧を印加しない状態で、被処理水１０８をイオン吸着セル１１５内の通液型コンデンサ１０１に通水する。例えば、流速１００ｍＬ／分程度で、約５秒間通水すると、系内（例えば、イオン吸着セル１１５内、接続管内など）の気泡を脱泡することができる。
【００４５】
次いで、ステップＳ２のイオン吸着充電工程では、ステップＳ１の通水状態で、２個のスイッチ１０４の操作により、一対の活性炭電極１０２に直流電圧を印加し、被処理水１０８に含まれるイオンを一対の活性炭電極１０２に吸着させる。このとき、電気的には、通液型コンデンサ１０１内の一対の活性炭電極１０２に電荷が蓄積され、充電された状態となる。また、被処理水１０８からイオンが除去された処理水１０９は、処理水槽１１２に回収する。
【００４６】
次いで、ステップＳ３のイオン離脱放電工程では、被処理水供給ポンプ１０５を停止させ、被処理水供給電磁バルブ１０６及び濃縮水排出電磁バルブ１０７を閉の状態にする。このとき、イオン吸着セル１１５内には水が満たされている状態となる。次いで、スイッチ１０４の操作により、一対の活性炭電極１０２と一対の除菌電極１１４とを接続することで、一対の活性炭電極１０２を一対の除菌電極１１４間の液抵抗にて短絡させた状態とし、一対の活性炭電極１０２に吸着したイオンを、一対の活性炭電極１０２からイオン吸着セル１１５内の水内に脱離させる。このイオン脱離工程で、イオン脱離により、一対の活性炭電極１０２間の処理水１０９がイオン濃縮水（濃縮水）１１０として生成される。濃縮水１１０は、濃縮水供給電磁バルブ１０７が開かれて濃縮水槽１１３に排出されるまで、イオン吸着セル１１５内に保持される。この通液型コンデンサ１０１の放電によって一対の除菌電極１１４間に電流を流すことにより、一対の除菌電極１１４間で水中の除菌動作を行う。一対の活性炭電極１０２を含む通液型コンデンサ１０１と一対の除菌電極１１４とは、イオン吸着セル１１５内に配置されており、かつ、イオン吸着セル１１５内で一対の活性炭電極１０２を含む通液型コンデンサ１０１と一対の除菌電極１１４との周囲は除菌動作時に同時に水で満たされている状態となっている。
【００４７】
なお、この一対の除菌電極１１４は、ステップＳ２を行うタイミングにおいて、被処理水１０８が通液型コンデンサ１０１に到達する前に被処理水１０８が通る配管とイオン吸着セル１１５とが接続した直後で被処理水１０８の流速が配管通過時より遅くなる箇所に設置すると、除菌効果が高い。被処理水１０８の流速が部分的に遅い部分は、菌が滞留しやすく、バイオフィルムが発生しやすいので、滞留しやすい箇所に一対の除菌電極１１４を設置することが好ましい。
【００４８】
次いで、ステップＳ４の濃縮水排出（排水）工程では、被処理水供給電磁バルブ１０６を閉じた状態で濃縮水排出電磁バルブ１０７を開き、濃縮水１１０を濃縮水排出用接続管９３を介して自然落流させ、濃縮水槽１１３に回収する。このとき、２個のスイッチ１０４の操作により、一対の活性炭電極１０２には電圧を印加しない状態にする。
【００４９】
次いで、ステップＳ５の運転要否判定工程で、運転終了しない場合は、ステップＳ１に戻り、プロセスを繰り返し実行する。運転終了する場合、すなわち、イオン除去処理を継続しない場合は、イオン除去動作を終了する。
【００５０】
なお、前記の通り、一対の除菌電極１１４で除菌された水は、イオン吸着セル１１５の内壁と一対の活性炭電極１０２を含む通液型コンデンサ１０１とに接触する。このとき、一対の除菌電極１１４の除菌動作で水が電気分解してしまうと、一対の活性炭電極１０２の性能に影響を与える。電気分解で酸及びアルカリが発生すると、一対の活性炭電極１０２が化学反応を起こしてしまい、劣化する。また、電気分解で、冷媒水に含まれるカルシウムイオン又はマグネシウムイオンが水酸イオン又は炭酸イオンと結びついて金属塩となり、一対の活性炭電極１０２に付着してしまい、性能が低下する。カルシウム又はマグネシウムの金属塩は、溶解度が低く、固着すると除去が困難である。
【００５１】
そこで、本発明の第１実施形態にかかるイオン除去装置においては、図１で、直流電源１０３の電圧を適切に設定することで、一対の除菌電極１１４間にかかる電圧が、実質的に水が電気分解する電圧未満に制御することができ、水が電気分解することによる一対の活性炭電極１０２の化学反応劣化又は金属塩付着の影響を抑えた除菌動作が可能となる。ここで、直流電源１０３の電圧を適切に設定するためには、例えば、事前に成分のわかっている被処理水を使用して、一定期間、イオン吸着能力が一定値以上、確保されている場合の直流電源１０３の電圧を実験で求めて、使用すればよい。
【００５２】
以上で説明した方法により、イオン吸着電極の一例である一対の活性炭電極１０２によるイオン除去において、一対の活性炭電極１０２に直流電圧を印加して被処理水１０８に含まれるイオンを一対の活性炭電極１０２に吸着させたのち、イオン脱離時に一対の活性炭電極１０２と一対の除菌電極１１４とを電気的に接続して一対の活性炭電極１０２の放電により得られる電力を使って、一対の除菌電極１１４間で除菌を行うとき、一対の除菌電極１１４間にかかる電圧を、室温における水の理論電気分解電圧１．２３Ｖ未満にするようにしておく。このように構成することにより、一対の活性炭電極１０２を含むイオン吸着セル１１５内に保持されている水の除菌を行うとき、省エネルギーで菌によるバイオフィルムの発生を抑制することができるとともに、水の電気分解による一対の活性炭電極１０２への影響を極力無くすことで、繰り返し処理を実施してもイオン除去量が低下しにくいイオン除去方法を提供することができる。加えて、水が電気分解することによる酸化還元反応の影響を抑えた除菌動作が可能となるため、特に通液型コンデンサ１０１の長寿命化を図ることができる。
【００５３】
（第１実施形態の変形例）
図３は、本発明の第１実施形態の変形例にかかるイオン除去方法において、イオン吸着と除菌電圧を抵抗で制御するイオン除去装置の構成図である。図３において図１と同じ構成要素は説明を省略する。
【００５４】
図３において、１１６はイオン吸着電圧制限抵抗であり、１１７は除菌電圧制限抵抗である。イオン吸着電圧制限抵抗１１６は、直流電源１０３の正極と上側のスイッチ１０４の下端の固定接点との間に直列に接続されている。除菌電圧制限抵抗１１７は、一対の除菌電極１１４のうちの下側の除菌電極１１４と上側のスイッチ１０４の中間の固定接点との間に直列に接続されている。
【００５５】
図３で２個のスイッチ１０４を用いて、イオン吸着動作を行う際には、直流電源１０３とイオン吸着電圧制限抵抗１１６と一対の活性炭電極１０２とを電気的に接続する。直流電源１０３の電圧が、イオン吸着電圧制限抵抗１１６の抵抗値と一対の活性炭電極１０２の抵抗値とで分圧されることで、一対の活性炭電極１０２への印加電圧が制御される。
【００５６】
２個のスイッチ１０４を用いて、除菌動作を行う際には、除菌電圧制限抵抗１１７と一対の除菌電極１１４と一対の活性炭電極１０２とを電気的に接続する。一対の活性炭電極１０２にかかっていた電圧が、除菌電圧制限抵抗１１７の抵抗値と一対の除菌電極１１４の抵抗値とで分圧されることで、一対の除菌電極１１４への印加電圧が制御される。ここで、一対の活性炭電極１０２と一対の除菌電極１１４とにおいて、それぞれ配線抵抗を含まないような位置で電圧測定を行い、電極間電圧が、室温における水の理論電気分解電圧である１．２３Ｖ未満になるように設定する。
【００５７】
このように、一対の除菌電極１１４間にかかる電圧を、室温における水の理論電気分解電圧１．２３Ｖ未満にしておくと、通液型コンデンサ１０１内の一対の活性炭電極１０２に対し、水が電気分解することによる一対の活性炭電極１０２の化学反応劣化及び金属塩付着の影響を抑えた除菌動作を、より確実に実施することができる。このとことは、他の実施形態又は変形例にも適用可能である。
【００５８】
以上で説明した方法により、イオン吸着電極の一例である一対の活性炭電極１０２によるイオン除去において、一対の活性炭電極１０２に直流電圧を印加して被処理水１０８に含まれるイオンを一対の活性炭電極１０２に吸着させたのち、イオン脱離時に一対の活性炭電極１０２の放電により得られる電力を使って、一対の除菌電極１１４間で除菌を行うことにより、一対の活性炭電極１０２を含むイオン吸着セル１１５内に保持されている水の除菌を行うことができる。このため、省エネルギーで菌によるバイオフィルムの発生を抑制することができるとともに、水の電気分解による一対の活性炭電極１０２への影響を極力無くすことで、繰り返し処理を実施してもイオン除去量が低下しにくいイオン除去方法を提供することができる。加えて、除菌電圧制限抵抗１１７を一方の除菌電極１１４と一方の活性炭電極１０２との間に直列に接続するといった簡単な構成を第１実施形態の構成に追加するだけで、水が電気分解することによる酸化還元反応の影響を抑えた除菌動作が可能となるため、特に通液型コンデンサ１０１の長寿命化を容易に図ることができる。
【００５９】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態のイオン除去方法を実施するイオン除去装置の構成図で、図４において図１と同じ構成要素は説明を省略する。この図４では、イオン吸着セル１１５が２セット、すなわち、第１のイオン吸着セル１２８と第２のイオン吸着セル１３８とが用意されているが、理解しやすくするため、第２のイオン吸着セル１３８は上下逆さまに図示されているが、実際の配置では、第２のイオン吸着セル１３８は、第１のイオン吸着セル１２８と同じ向きに配置され、第２の一対の活性炭電極１３２は第２の一対の除菌電極１３５の上方に配置されている。イオン吸着セル１１５が２セット用意されているのに伴い、直流電源１０３と、２個のスイッチ１０４となども、２セット、すなわち、第１の直流電源１２３と第２の直流電源１３３と、２個の第１のスイッチ１２４と２個の第２のスイッチ１３４とが用意されている。
【００６０】
第１のイオン吸着セル１２８は、イオン吸着セル１１５と同じ構成であり、第１の通液型コンデンサ１２１と第１の一対の除菌電極１２５とを内蔵している。
【００６１】
第２のイオン吸着セル１３８は、イオン吸着セル１１５と同じ構成であり、第２の通液型コンデンサ１３１と第２の一対の除菌電極１３５とを内蔵している。
【００６２】
第１の通液型コンデンサ１２１は、活性炭から成る第１の一対の活性炭電極１２２を備えており、図１の通液型コンデンサ１０１に対応し、各活性炭電極１２２は各活性炭電極１０２に対応する。
【００６３】
第２の通液型コンデンサ１３１も、活性炭から成る第２の一対の活性炭電極１３２を備えており、図１の通液型コンデンサ１０１に対応し、各活性炭電極１３２は各活性炭電極１０２に対応する。
【００６４】
一対の除菌電極１２５は、図１の一対の除菌電極１１４に対応する。
【００６５】
一対の除菌電極１３５も、図１の一対の除菌電極１１４に対応する。
【００６６】
第１の直流電源１２３は、図１の直流電源１０３に対応する。
【００６７】
第２の直流電源１３３も、図１の直流電源１０３に対応する。
【００６８】
第１のイオン吸着セル１２８の一端（図４では、一例として上端）には、処理水１０９が保持可能な処理水槽１１２が、第１の処理水用接続管２９１で接続されている。第１のイオン吸着セル１２８の他端（図４では、一例として下端）には、第１の濃縮水排出電磁バルブ１２７を介在させた第１の濃縮水排出用接続管２９３の一端が接続されている。
【００６９】
第１の濃縮水排出用接続管２９３の他端は、濃縮水槽１１３に接続されている。
【００７０】
第１の濃縮水排出用接続管２９３の、第１のイオン吸着セル１２８の他端と第１の濃縮水排出電磁バルブ１２７との間には、被処理水供給ポンプ１０５と第１の被処理水供給電磁バルブ１２６とを介在させた第１の被処理水供給用接続管２９２の一端が接続されている。第１の被処理水供給用接続管２９２の他端には、被処理水１０８が保持される被処理水槽１１１が接続されている。第１の被処理水供給電磁バルブ１２６を閉じた状態で第１の濃縮水排出電磁バルブ１２７を開ければ、第１の通液型コンデンサ１２１から濃縮水１１０が濃縮水槽１１３に排出可能としている。
【００７１】
よって、一対の第１の活性炭電極１２２間に被処理水１０８が供給されて通水され、被処理水１０８に含まれるイオンを一対の第１の活性炭電極１２２に吸着させたのち、イオン吸着処理後の処理水１０９を、処理水槽１１２に向けて第１のイオン吸着セル１２８から出力（排出）することができる。
【００７２】
また、第２のイオン吸着セル１３８の一端（図４では、一例として下端）には、処理水１０９が保持可能な処理水槽１１２に接続された第１の処理水用接続管２９１に、第２の処理水用接続管３９１で接続されている。第２のイオン吸着セル１３８の他端（図４では、一例として上端）には、第２の濃縮水排出電磁バルブ１３７を介在させた第２の濃縮水排出用接続管３９３の一端が接続されている。第２の濃縮水排出用接続管３９３の他端は、濃縮水槽１１３に接続されている。
【００７３】
第２の濃縮水排出用接続管３９３の、第２のイオン吸着セル１３８の他端と第２の濃縮水排出電磁バルブ１３７との間には、第２の被処理水供給電磁バルブ１３６を介在させた第２の被処理水供給用接続管３９２の一端が接続されている。第２の被処理水供給用接続管３９２の他端には、被処理水供給ポンプ１０５を介して第１の被処理水供給用接続管２９２に接続されている。第２の被処理水供給電磁バルブ１３６を閉じた状態で第２の濃縮水排出電磁バルブ１３７を開ければ、第２の通液型コンデンサ１３１から濃縮水１１０が濃縮水槽１１３に排出可能としている。
【００７４】
よって、一対の第２の活性炭電極１３２間に被処理水１０８が供給されて通水され、被処理水１０８に含まれるイオンを一対の第２の活性炭電極１３２に吸着させたのち、イオン吸着処理後の処理水１０９を、処理水槽１１３に向けて第２のイオン吸着セル１３８から出力（排出）することができる。
【００７５】
２個の第１のスイッチ１２４は、図１の２個のスイッチ１０４に類似する。すなわち、２個の第１のスイッチ１２４のうちの上側の第１のスイッチ１２４は、１個の可動接点と３個の固定接点とを有する。可動接点は、一対の活性炭電極１２２のうちの左側の電極と接続されている。上端の固定接点は、どこにも接続されていない。中間の固定接点は、第２の通液型コンデンサ１３２の上方でかつ第２のイオン吸着セル１３８の上部に配置された一対の除菌電極１３５のうちの上側の除菌電極１３５に接続されている。下端の固定接点は、第１の直流電源１２３の正極に接続されている。
【００７６】
２個の第１のスイッチ１２４のうちの下側の第１のスイッチ１２４も、１個の可動接点と３個の固定接点とを有する。可動接点は、一対の活性炭電極１２２のうちの右側の電極と接続されている。上端の固定接点は、第１の直流電源１２３の負極に接続されている。中間の固定接点は、第２の通液型コンデンサ１３２の上方でかつ第２のイオン吸着セル１３８の上部に配置された一対の除菌電極１３５のうちの下側の除菌電極１３５に接続されている。下端の固定接点は、どこにも接続されていない。
【００７７】
従って、上側の第１のスイッチ１２４の可動接点を下端の固定接点に接続し、下側の第１のスイッチ１２４の可動接点を上端の固定接点に接続すれば、第１の直流電源１２３の負極と一対の活性炭電極１２２のうちの右側の電極とを接続し、直流電源１２３の正極と一対の活性炭電極１２２のうちの左側の電極とを接続して、一対の活性炭電極１２２に直流電圧を印加することができる。図４に示すように、上側の第１のスイッチ１２４の可動接点を中間の固定接点に接続すれば、一対の活性炭電極１２２のうちの左側の電極と第２のイオン吸着セル１３８の上側の除菌電極１３５とを接続することができる。下側の第１のスイッチ１２４の可動接点を中間の固定接点に接続すれば、一対の活性炭電極１２２のうちの右側の電極と第２のイオン吸着セル１３８の下側の除菌電極１３５とを接続することができる。上側の第１のスイッチ１２４の可動接点を上端の固定接点に接続するとともに、下側の第１のスイッチ１２４の可動接点を下端の固定接点に接続すれば、一対の活性炭電極１２２には電圧を印加しない状態にすることができる。
【００７８】
２個の第２のスイッチ１３４は、図１の２個のスイッチ１０４に類似する。すなわち、２個の第２のスイッチ１３４のうちの上側の第２のスイッチ１３４は、１個の可動接点と３個の固定接点とを有する。可動接点は、一対の活性炭電極１３２のうちの左側の電極と接続されている。上端の固定接点は、どこにも接続されていない。中間の固定接点は、第１の通液型コンデンサ１２１の下方でかつ第１のイオン吸着セル１２８の底部に配置された一対の除菌電極１２５のうちの上側の除菌電極１２５に接続されている。下端の固定接点は、第２の直流電源１３３の正極に接続されている。
【００７９】
２個の第２のスイッチ１３４のうちの下側の第２のスイッチ１３４も、１個の可動接点と３個の固定接点とを有する。可動接点は、一対の活性炭電極１３２のうちの右側の電極と接続されている。上端の固定接点は、第２の直流電源１３３の負極に接続されている。中間の固定接点は、第１の通液型コンデンサ１２１の下方でかつ第１のイオン吸着セル１２８の底部に配置された一対の除菌電極１２５のうちの下側の除菌電極１２５に接続されている。下端の固定接点は、どこにも接続されていない。
【００８０】
従って、図４に示すように、上側の第２のスイッチ１３４の可動接点を下端の固定接点に接続し、下側の第２のスイッチ１３４の可動接点を上端の固定接点に接続すれば、第２の直流電源１３３の負極と一対の活性炭電極１３２のうちの右側の電極とを接続し、直流電源１３３の正極と一対の活性炭電極１３２のうちの左側の電極とを接続して、一対の活性炭電極１３２に直流電圧を印加することができる。上側の第２のスイッチ１３４の可動接点を中間の固定接点に接続すれば、一対の活性炭電極１３２のうちの左側の電極と第１のイオン吸着セル１２８の上側の除菌電極１２５とを接続することができる。下側の第２のスイッチ１３４の可動接点を中間の固定接点に接続すれば、一対の活性炭電極１３２のうちの右側の電極と第１のイオン吸着セル１２８の下側の除菌電極１２５とを接続することができる。上側の第２のスイッチ１３４の可動接点を上端の固定接点に接続するとともに、下側の第２のスイッチ１３４の可動接点を下端の固定接点に接続すれば、一対の活性炭電極１３２には電圧を印加しない状態にすることができる。
【００８１】
また、制御装置１００を備えて、制御装置１００が、２個の第１のスイッチ１２４と、２個の第２のスイッチ１３４と、被処理水供給ポンプ１０５と、第１の被処理水供給電磁バルブ１２６と、第２の被処理水供給電磁バルブ１３６と、第１の濃縮水排出電磁バルブ１２７と、第２の濃縮水排出電磁バルブ１３７とに接続されて、予め記憶されたイオン除去処理の情報又は内蔵タイマの時間情報などに基づき、これらの装置又は部材をそれぞれ個別に動作制御して、イオン除去方法を自動的に実施できるようにしている。
【００８２】
イオン除去処理開始時には、２個の第１のスイッチ１２４の操作により、第１の一対の活性炭電極１２２に第１の直流電源１２３を接続し、直流電圧を印加することができる。この状態で、被処理水供給ポンプ１０５を作動させ、第１の給水電磁バルブ１２６を開の状態とし、第１の排水電磁バルブ１２７を閉の状態とする。このような状態で、被処理水１０８を被処理水槽１１１から第１の通液型コンデンサ１２１に通水する。第１の通液型コンデンサ１２１に被処理水１０８を通水中に、第１の一対の活性炭電極１２２に直流電圧を印加することで、被処理水１０８に含まれるイオンを第１の一対の活性炭電極１２２に吸着させることができる。
【００８３】
また、本装置は、２個の第２のスイッチ１３４の操作により、第２の一対の活性炭電極１３２に第２の直流電源１３３を接続し、直流電圧を印加することができる。この状態で、被処理水供給ポンプ１０５を作動させ、第２の給水電磁バルブ１３６を開の状態とし、第２の排水電磁バルブ１３７を閉の状態として、被処理水１０８を被処理水槽１１１から第２の通液型コンデンサ１３１に通水する。第２の通液型コンデンサ１３１に被処理水１０８を通水中に、第２の一対の活性炭電極１３２に直流電圧を印加することで、被処理水１０８に含まれるイオンを第２の一対の活性炭電極１３２に吸着させることができる。
【００８４】
なお、被処理水１０８からイオンが除去された処理水１０９は、処理水槽１１２に溜まる。
【００８５】
次に、図４のイオン除去装置の動作について、図５のフローチャートに則って説明する。
【００８６】
ステップＳ１１の初期注水工程では、被処理水供給ポンプ１０５を作動させ、第１の給水電磁バルブ１２６及び第２の給水電磁バルブ１３６を開の状態とし、第１の排水電磁バルブ１２７及び第２の排水電磁バルブ１３７を閉の状態として、かつ、２個の第１のスイッチ１２４及び２個の第２のスイッチ１３４の操作により、第１の一対の活性炭電極１２２及び第２の一対の活性炭電極１３２には電圧を印加しない状態で、被処理水１０８を第１のイオン吸着セル１２８内の第１の通液型コンデンサ１２１及び第２のイオン吸着セル１３８内の第２の通液型コンデンサ１３１にそれぞれ通水する。例えば、流速１００ｍＬ／分程度で、約５秒間通水すると、系内（例えば、第１のイオン吸着セル１２８及び第２のイオン吸着セル１３８内、接続管内など）の気泡を脱泡することができる。従って、この初期注水工程は、第１のイオン吸着セル１２８及び第２のイオン吸着セル１３８に対してそれぞれ行われる。
【００８７】
次いで、ステップＳ１２のイオン吸着充電離脱除菌工程では、第１の排水電磁バルブ１２７を閉じかつ第１の給水電磁バルブ１２６が開いた状態で、被処理水供給ポンプ１０５の作動により第１のイオン吸着セル１２８内を通水状態とし、２個の第１のスイッチ１２４の操作により、第１の一対の活性炭電極１２２に直流電圧を印加し、被処理水１０８に含まれるイオンを第１の一対の活性炭電極１２２に吸着させる。このとき、電気的には、第１の通液型コンデンサ１２１内の第１の一対の活性炭電極１２２に電荷が蓄積され、充電された状態となる。また、被処理水１０８からイオンが除去された処理水１０９は、第１の通液型コンデンサ１２１内から処理水槽１１２に回収する。
【００８８】
同時に、第２の給水電磁バルブ１３６と第２の排水電磁バルブ１３７とを閉めて通水を停止し、次いで２個の第２のスイッチ１３４の操作により、第２の一対の活性炭電極１３２と第１の一対の除菌電極１２５とを接続することで、第２の一対の活性炭電極１３２を第１の一対の除菌電極１２５間の液抵抗にて短絡させた状態とし、第２の一対の活性炭電極１３２に吸着したイオンを、第２の一対の活性炭電極１３２から脱離させる。なお、初期の１回目は、第２の一対の活性炭電極１３２には電荷が溜まっていないが、２回目から電荷が溜まった状態になる。ここで、第２の一対の活性炭電極１３２から脱離したイオンは、第２のイオン吸着セル１３８内の水中に放たれる。イオンを第２のイオン吸着セル１３８内の水中に放つ動作は、電気的には、第２の通液型コンデンサ１３１内の第２の一対の活性炭電極１３２に充電された電荷が放電される状態となる。この第２の通液型コンデンサ１３１の放電によって第１の一対の除菌電極１２５間に電流が流れることにより、第１の一対の除菌電極１２５間で第１のイオン吸着セル１２８内の除菌動作を行うことができる。このとき、第１のイオン吸着セル１２８内は通水状態であるため、通水しながら第１の一対の除菌電極１２５間に供給される被処理水１０８の除菌を行うことになる。
【００８９】
従って、このイオン吸着充電離脱除菌工程は、イオン吸着充電工程と除菌工程とが第１のイオン吸着セル１２８に対して行われ、イオン離脱工程が第２のイオン吸着セル１３８に対して行われる。
【００９０】
次いで、ステップＳ１３の排水工程では、第２の給水電磁バルブ１３６を閉じた状態のままで第２の排水電磁バルブ１３７を開け、第２のイオン吸着セル１３８内の濃縮水１１０を濃縮水槽１１３に溜める。従って、この排水工程は、第２のイオン吸着セル１３８の排水工程である。このステップＳ１３中では、第１のイオン吸着セル１２８は、通水状態のまま、すなわち、吸着充電工程のままでもよいし、通水を停止してもよい。
【００９１】
次いで、ステップＳ１４の注水工程では、第２の排水電磁バルブ１３７を閉め、第２の給水電磁バルブ１３６を開けて、被処理水供給ポンプ１０５の作動により第２のイオン吸着セル１３８内に給水を行う。従って、この注水工程は、第２のイオン吸着セル１３８の注水工程である。このステップＳ１４中でも、第１のイオン吸着セル１２８は、通水状態のまま、すなわち、吸着充電工程のままでもよいし、通水を停止してもよい。
【００９２】
次いで、ステップＳ１５のイオン吸着充電離脱除菌工程では、第２の排水電磁バルブ１３７を閉じかつ第２の給水電磁バルブ１３６が開いた状態で、被処理水供給ポンプ１０５の作動により第２のイオン吸着セル１３８内を通水状態とし、２個の第２のスイッチ１３４の操作により、第２の一対の活性炭電極１３２に直流電圧を印加し、被処理水１０８に含まれるイオンを第２の一対の活性炭電極１３２に吸着させる。このとき、電気的には、第２の通液型コンデンサ１３１内の第２の一対の活性炭電極１３２に電荷が蓄積され、充電された状態となる。また、第２の通液型コンデンサ１３１内で被処理水１０８からイオンが除去された処理水１０９は、第２の通液型コンデンサ１３１から処理水槽１１２に回収する。
【００９３】
同時に、第１の給水電磁バルブ１２６と第１の排水電磁バルブ１２７とを閉めて第１のイオン吸着セル１２８内への通水を停止し、次いで２個の第１のスイッチ１２４の操作により、第１の一対の活性炭電極１２２と第２の一対の除菌電極１３５とを接続することで、第１の一対の活性炭電極１２２を第２の一対の除菌電極１３５間の液抵抗にて短絡させた状態とし、吸着したイオンを第１の一対の活性炭電極１２２から脱離させる。ここで、第１の一対の活性炭電極１２２から脱離したイオンは、第１のイオン吸着セル１２８内の水中に放たれる。イオンを第１のイオン吸着セル１２８内の水中に放つ動作は、電気的には、第１の通液型コンデンサ１２１内の第１の一対の活性炭電極１２２に充電された電荷が放電される状態となる。この第１の通液型コンデンサ１２１の放電によって第２の一対の除菌電極１３５間に電流が流れることにより、第２の一対の除菌電極１３５間で第２のイオン吸着セル１３８内の除菌動作を行うことができる。このとき、第２のイオン吸着セル１３８内は通水状態であるため、通水しながら第２の一対の除菌電極１３５間に供給される被処理水１０８の除菌を行うことになる。
【００９４】
従って、このイオン吸着充電離脱除菌工程は、イオン離脱工程が第１のイオン吸着セル１２８に対して行われ、イオン吸着充電工程と除菌工程が第２のイオン吸着セル１３８に対して行われる。
【００９５】
次いで、ステップＳ１６の排水工程では、第１の給水電磁バルブ１２６を閉じた状態のままで第１の排水電磁バルブ１２７を開け、第１のイオン吸着セル１２８内の濃縮水１１０を自然落流させて濃縮水槽１１３に溜める。従って、この排水工程は、第１のイオン吸着セル１２８の排水工程である。このステップＳ１６中では、第２のイオン吸着セル１３８は、通水状態のまま、すなわち、吸着充電工程のままでもよいし、通水を停止してもよい。
【００９６】
次いで、ステップＳ１７の注水工程では、第１の排水電磁バルブ１２７を閉め、第１の給水電磁バルブ１２６を開けて、被処理水供給ポンプ１０５の作動により第１のイオン吸着セル１２８内に給水を行う。従って、この注水工程は、第１のイオン吸着セル１２８の注水工程である。このステップＳ１７中でも、第２のイオン吸着セル１３８は、通水状態のまま、すなわち、吸着充電工程のままでもよいし、通水を停止してもよい。
【００９７】
次いで、ステップＳ１８で、運転終了しない場合は、ステップＳ１２に戻り、プロセスを繰り返し実行する。運転終了する場合、すなわち、イオン除去処理を継続しない場合は、イオン除去動作を終了する。
【００９８】
本発明の第１実施形態では、通水時には除菌動作ができなかったが、以上で説明した動作により、本発明の第２実施形態では、通水状態でイオン除去しながらの除菌動作が可能となる。
【００９９】
具体的には、この第２実施形態では、第１の一対の活性炭電極１２２を含む第１の通液型コンデンサ１２１と第１の一対の除菌電極１２５とは、第１のイオン吸着セル１２８内に配置されている。図５のステップＳ１２を行うタイミングでは、第１のイオン吸着セル１２８内で第１の一対の活性炭電極１２２を含む第１の通液型コンデンサ１２１と第１の一対の除菌電極１２５との周囲は、除菌動作時に同時に水で満たされている状態となっている。図５のステップＳ１２を行うタイミングでは、被処理水１０８が第１のイオン吸着セル１２８内を通過し、イオン除去された処理水１０９となって処理水槽１１２に溜まる動作となっており、第１のイオン吸着セル１２８内は通水状態にある。この第１の一対の除菌電極１２５は、被処理水１０８が第１の通液型コンデンサ１２１に到達する前で、被処理水１０８が通る配管すなわち第１の被処理水供給用接続管２９２に接続された第１の濃縮水排出用接続管２９３と第１のイオン吸着セル１２８とが接続した直後でかつ被処理水１０８の流速が配管通過時より遅くなる箇所に設置すると、除菌効果が高い。第１の通液型コンデンサ１２１内の第１の一対の活性炭電極１２２の充電時は、第１の一対の除菌電極１２５間に電流が流れることにより一定の除菌が行われているためである。合わせて、被処理水１０８の流速が部分的に遅い部分は、菌が滞留しやすくバイオフィルムが発生しやすい。図５のステップＳ１２を行うタイミングにおいて、通水状態では、被処理水供給ポンプ１０５を動力とする通水の水流で、被処理水１０８が第１の通液型コンデンサ１２１に到達する前に第１の一対の除菌電極１２５に到達させて除菌することが可能となる。
【０１００】
同様に、この実施形態では、第２の一対の活性炭電極１３２を含む第２の通液型コンデンサ１３１と第２の一対の除菌電極１３５とは、第２のイオン吸着セル１３８内に配置されている。図５のステップＳ１５を行うタイミングでは、第２のイオン吸着セル１３８内で第２の一対の活性炭電極１３２を含む第２の通液型コンデンサ１３１と第２の一対の除菌電極１３５との周囲は、除菌動作時に同時に水で満たされている状態となっている。図５のステップＳ１５を行うタイミングでは、被処理水１０８が第２のイオン吸着セル１３８内を通過し、イオン除去された処理水１０９となって処理水槽１１２に溜まる動作となっており、第２のイオン吸着セル１３８内は通水状態にある。この第２の一対の除菌電極１３５は、被処理水１０８が第２の通液型コンデンサ１３１に到達する前で、被処理水１０８が通る配管すなわち第２の被処理水供給用接続管３９２に接続された第２の濃縮水排出用接続管３９３と第２のイオン吸着セル１３８が接続した直後でかつ被処理水１０８の流速が配管通過時より遅くなる箇所に設置すると、除菌効果が高い。第２の通液型コンデンサ１３１内の第２の一対の活性炭電極１３２の充電時は、第２の一対の除菌電極１３５間に電流が流れることにより一定の除菌が行われているためである。合わせて、被処理水１０８の流速が部分的に遅い部分は、菌が滞留しやすくバイオフィルムが発生しやすい。図５のステップＳ１５を行うタイミングにおいて、通水状態では、被処理水供給ポンプ１０５を動力とする通水の水流で、被処理水１０８が第２の通液型コンデンサ１３１に到達する前に第２の一対の除菌電極１３５に到達させて除菌することが可能となる。
【０１０１】
以上で説明した方法により、イオン吸着電極の一例である一対の活性炭電極１２２又は１３２によるイオン除去において、一対の活性炭電極１２２又は１３２に直流電圧を印加して被処理水１０８に含まれるイオンを一対の活性炭電極１２２又は１３２に吸着させたのち、イオン脱離時に一対の活性炭電極１２２又は１３２と一対の除菌電極１２５又は１３５とを電気的に接続して一対の活性炭電極１２２又は１３２の放電により得られる電力を使って、一対の除菌電極１３５又は１２５間で除菌を行うことができる。このため、一対の除菌電極１３５又は１２５間で除菌された被処理水１０８に対してイオン吸着を行うことになり、省エネルギーで、菌によるバイオフィルムの発生を抑制することができる。加えて、通水状態でイオン除去するといった、通水しながらの除菌動作が可能となり、除菌効果を高めることができる。
【０１０２】
（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態のイオン除去方法を実施するイオン除去装置の構成図で、図６において図１と同じ構成要素は説明を省略する。
【０１０３】
図６において、１４０は、一対の活性炭電極１０２と一対の除菌電極１１４と直流電源１０３の正極と負極とにそれぞれ接続された蓄電及び充放電制御装置である。制御装置１００が、蓄電及び充放電制御装置１４０に接続されて、蓄電及び充放電制御装置１４０の動作を制御している。
【０１０４】
この蓄電及び充放電制御装置１４０を用いて、イオン脱離時にイオン吸着電極である一対の活性炭電極１０２から発生する電気を蓄電及び充放電制御装置１４０で蓄電し、任意のタイミングで蓄電した電気を蓄電及び充放電制御装置１４０から一対の除菌電極１１４間に電圧印加することができる。一対の活性炭電極１０２を含む通液型コンデンサ１０１と一対の除菌電極１１４とは、イオン吸着セル１１５内に配置されており、かつ、イオン吸着セル１１５内で一対の活性炭電極１０２を含む通液型コンデンサ１０１と一対の除菌電極１１４との周囲は、除菌動作時に同時に水で満たされている状態となっている。
【０１０５】
また、本発明の第１実施形態及び第２実施形態のイオン除去装置では、一対の除菌電極１１４間にはコンデンサ放電カーブで電流を流すこととなり、時間と共に電流は減少していくのに対して、この第３実施形態のイオン除去装置では、蓄電及び充放電制御装置１４０により、一対の除菌電極１１４間での除菌電流の定電流化も可能となる。蓄電及び充放電制御装置１４０は、具体的には、例えば蓄電池と、蓄電池と各電極とをスイッチングして電圧印加する制御装置と、にて構成できる。
【０１０６】
次に、図６のイオン除去装置の具体的な動作について、図７のフローチャートに則って説明する。
【０１０７】
ステップＳ２１の注水工程では、被処理水供給ポンプ１０５を作動させ、被処理水供給電磁バルブ１０６を開の状態とし、濃縮水排出電磁バルブ１０７を閉の状態として、かつ蓄電及び充放電制御装置１４０の操作により、一対の活性炭電極１０２には電圧を印加しない状態で、被処理水１０８を通液型コンデンサ１０１に通水する。例えば、流速１００ｍＬ／分程度で、約５秒間通水すると、系内（例えば、イオン吸着セル１１５内、接続管内など）の気泡を脱泡することができる。
【０１０８】
次いで、ステップＳ２２の除菌開始工程では、ステップＳ１の通水状態で、蓄電及び充放電制御装置１４０にて一対の除菌電極１１４間に通電を開始する。この通電開始により、一対の除菌電極１１４間に電流を流し、一対の除菌電極１１４間で水中の除菌動作を行う。
【０１０９】
次いで、ステップＳ２３のイオン吸着充電工程では、蓄電及び充放電制御装置１４０により、一対の活性炭電極１０２に直流電源１０３から直流電圧を印加し、被処理水１０８に含まれるイオンを一対の活性炭電極１０２に吸着させる。このとき、電気的には、通液型コンデンサ１０１内の一対の活性炭電極１０２に電荷が蓄積され、充電された状態となる。また、被処理水１０８からイオンが除去された処理水１０９は、処理水槽１１２に回収する。
【０１１０】
次いで、ステップＳ２４のイオン離脱放電工程では、被処理水供給ポンプ１０５を停止させ、被処理水供給電磁バルブ１０６及び濃縮水排出電磁バルブ１０７を閉の状態にする。このとき、イオン吸着セル１１５内には水が満たされている状態となる。次いで、蓄電及び充放電制御装置１４０により、一対の活性炭電極１０２を短絡もしくは逆電圧を印加させた状態とし、一対の活性炭電極１０２に吸着したイオンを一対の活性炭電極１０２からイオン吸着セル１１５内の水内に脱離させる。このイオン脱離工程で、イオン脱離により、一対の活性炭電極１０２間の処理水１０９がイオン濃縮水（濃縮水）１１０として生成される。濃縮水１１０は、濃縮水供給電磁バルブ１０７が開かれて濃縮水槽１１３に排出されるまで、イオン吸着セル１１５内に保持される。
【０１１１】
次いで、ステップＳ２５の除菌終了工程では、蓄電及び充放電制御装置１４０にて一対の除菌電極１１４間での通電を終了する。この通電終了動作で除菌動作が解除される。
【０１１２】
次いで、ステップＳ２６の排水工程では、被処理水供給電磁バルブ１０６を閉じた状態で濃縮水排出電磁バルブ１０７を開き、イオン吸着セル１１５内から濃縮水１１０を自然落流させ、濃縮水槽１１３に回収する。このとき、蓄電及び充放電制御装置１４０により一対の活性炭電極１０２には電圧を印加しない状態にする。
【０１１３】
次いで、ステップＳ２７の運転要否判定工程で、運転終了しない場合は、ステップＳ２１に戻り、プロセスを繰り返し実行する。運転終了する場合、すなわち、イオン除去処理を継続しない場合は、イオン除去動作を終了する。
【０１１４】
なお、図７においては、ステップＳ２２からステップＳ２５までの間で、水の除菌動作が行われる。通水状態であっても通水で無い状態であっても、イオン吸着セル１１５内で一対の活性炭電極１０２を含む通液型コンデンサ１０１と一対の除菌電極１１４との周囲は水で満たされている状態であれば、水中での除菌動作は可能である。
【０１１５】
以上で説明した方法により、一対の活性炭電極１０２に蓄電及び充放電制御装置１４０により直流電圧を印加して被処理水１０８に含まれるイオンを一対の活性炭電極１０２に吸着させたのち、イオン脱離時に一対の活性炭電極１０２と一対の活性炭電極１０２とを蓄電及び充放電制御装置１４０により電気的に接続して一対の活性炭電極１０２の放電により得られる電力を使って一対の除菌電極１１４間で除菌を行うことができる。よって、通水状態であれば、蓄電及び充放電制御装置１４０により任意のタイミングでの除菌動作が可能となり、効率的な除菌を実施することができる。また、蓄電及び充放電制御装置１４０により除菌電流の定電流化も可能となる。加えて、イオン吸着電極の一例である一対の活性炭電極１０２によるイオン除去において、蓄電及び充放電制御装置１４０によりイオン脱離時に得られる電力を使って、任意のタイミングで、省エネルギーで、菌によるバイオフィルムの発生を抑制することができる。
【０１１６】
前第１〜第３実施形態によれば、一対の活性炭電極１０２,１２２,１３２によるイオン除去において、一対の活性炭電極１０２,１２２,１３２に直流電圧を印加して被処理水１０８に含まれるイオンを一対の活性炭電極１０２,１２２,１３２に吸着させたのち、イオン脱離時に一対の活性炭電極１０２,１２２,１３２と一対の除菌電極１１４,１２５,１３５とを電気的に接続して一対の活性炭電極１０２,１２２,１３２の放電により得られる電力を使って、一対の除菌電極１１４,１２５,１３５間で除菌を行うことができる。
【０１１７】
この結果、例えば、冷却塔でのスケール発生を抑制できるとともに、省エネルギーで、菌によるバイオフィルムの発生を抑制できる。また、カバー又は配管を含む電極ユニットの長寿命化とともに、例えば冷却塔の周辺に飛散するエアロゾル（水しぶき）への菌含有を抑え、衛生上の問題を低減できる。
【０１１８】
また、一対の除菌電極１１４,１２５,１３５間で除菌を行うとき、一対の除菌電極１１４,１２５,１３５間にかかる電圧を、室温における水の理論電気分解電圧１．２３Ｖ未満にするようにしておく。このように構成することにより、一対の活性炭電極１０２,１２２,１３２を含むイオン吸着セル１１５,１２８,１３８内に保持されている水の除菌を行うとき、省エネルギーで菌によるバイオフィルムの発生を抑制することができるとともに、水の電気分解による一対の活性炭電極１０２,１２２,１３２への影響を極力無くすことで、繰り返し処理を実施してもイオン除去量が低下しにくいイオン除去方法を提供することができる。加えて、水が電気分解することによる酸化還元反応の影響を抑えた除菌動作が可能となるため、特に通液型コンデンサ１０１,１２１,１３１の長寿命化を図ることができる。
【０１１９】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明のイオン除去方法によれば、一対の活性炭電極によるイオン除去後のイオン脱離時に、一対の活性炭電極と一対の活性炭電極とを電気的に接続して一対の活性炭電極の放電により得られる電力を使って、一対の除菌電極間で除菌を行うことができるので、省エネルギーで、菌によるバイオフィルムの発生を抑制できる。また、本発明のイオン除去方法によれば、カバー又は配管を含む電極ユニットの長寿命化とともに、例えば冷却塔の周辺に飛散するエアロゾル（水しぶき）への菌含有を抑え、衛生上の問題を低減できる。
【符号の説明】
【０１２１】
９１    処理水用接続管
９２    被処理水供給用接続管
９３    濃縮水排出用接続管
１００    制御装置
１０１    通液型コンデンサ
１０２    一対の活性炭電極
１０３    直流電源
１０４    スイッチ
１０５    被処理水供給ポンプ
１０６    被処理水供給電磁バルブ
１０７    濃縮水排出電磁バルブ
１０８    被処理水
１０９    処理水
１１０    濃縮水
１１１    被処理水槽
１１２    処理水槽
１１３    濃縮水槽
１１４    一対の除菌電極
１１５    イオン吸着セル
１１６    イオン吸着電圧制限抵抗
１１７    除菌電圧制限抵抗
１２１    第１の通液型コンデンサ
１２２    第１の一対の活性炭電極
１２３    第１の直流電源
１２４    第１のスイッチ
１２５    第１の一対の除菌電極
１２６    第１の給水電磁バルブ
１２７    第１の排水電磁バルブ
１２８    第１のイオン吸着セル
１３１    第２の通液型コンデンサ
１３２    第２の一対の活性炭電極
１３３    第２の直流電源
１３４    第２のスイッチ
１３５    第２の一対の除菌電極
１３６    第２の給水電磁バルブ
１３７    第２の排水電磁バルブ
１３８    第２のイオン吸着セル
１４０    蓄電及び充放電制御装置
２９１    第１の処理水用接続管
２９２    第１の被処理水供給用接続管
２９３    第１の濃縮水排出用接続管
３９１    第２の処理水用接続管
３９２    第２の被処理水供給用接続管
３９３    第２の濃縮水排出用接続管
【図１】
2016215121.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2016215121.tif 000007
【図６】
2016215121.tif 000008
【図７】
2016215121.tif 000009
【図８】
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