(57)【要約】【課題】  イオン吸着電極によるイオン除去において、処理水中の溶存酸素を抑制できるイオン除去方法、及び、イオン除去装置を提供する。【解決手段】  １対のイオン吸着電極１０２間に電圧を印加して、被処理水１１０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１対のイオン吸着電極に吸着したイオンを１対のイオン吸着電極から脱離するイオン脱離工程とを繰り返すイオン除去方法であって、イオン脱離工程でイオン脱離により生成されたイオン濃縮水１２１中に１対の水素発生電極１１６，１１７を配置した状態で、イオン脱離時にイオン吸着電極から発生する電圧を水素発生電極間に印加して水素を発生させる水素発生工程と、水素発生工程で発生した水素を被処理水に溶存させて、被処理水の溶存酸素を除去する工程とを有している。【選択図】図１Ａ
2016215084.tif 000002
【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１対のイオン吸着電極に吸着した前記イオンを前記１対のイオン吸着電極から脱離するイオン脱離工程とを繰り返すイオン除去方法であって、
前記イオン脱離工程でイオン脱離により生成されたイオン濃縮水中に１対の水素発生電極を配置した状態で、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水素発生電極間に印加して水素を発生させる水素発生工程と、
前記水素発生工程で発生した前記水素を前記被処理水に溶存させて、前記被処理水の溶存酸素を除去する工程とを有しているイオン除去方法。
【請求項２】
前記イオン脱離工程で前記イオン吸着電極から発生する電気を蓄電し、所定のタイミングで前記蓄電した電気を放電させて前記水素発生電極間に電圧印加する、請求項１に記載のイオン除去方法。
【請求項３】
１対のイオン吸着電極を有するイオン吸着装置と、
前記１対のイオン吸着電極に直流電圧を印加する直流電圧印加装置と、
被処理水を保持する被処理水保持装置と、
前記被処理水保持装置から前記イオン吸着装置へ前記被処理水を供給する被処理水供給装置と、
１対の水素発生電極を有し、前記１対の水素発生電極で水素を発生させる水素発生装置と、
前記水素発生装置と前記被処理水保持装置とを接続して、前記水素発生装置で発生した前記水素を前記被処理水保持装置に供給して、前記被処理水保持装置内で前記水素を前記被処理水に溶存させて前記被処理水の溶存酸素を除去する水素供給用接続管と、
前記１対のイオン吸着電極と前記１対の水素発生電極とを電気的に接続する電極接続装置と、
前記水素発生装置へ前記イオン吸着装置から排出されるイオン濃縮水を供給するイオン濃縮水供給用接続管とを有するイオン除去装置。
【請求項４】
電極接続装置は、
イオン脱離時にイオン吸着電極から発生する電気を蓄電できる蓄電装置と、
所定のタイミングで前記１対の水素発生電極間に電圧印加する電圧印加装置とを有する、請求項３に記載のイオン除去装置。
【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、及び、イオン除去装置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や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５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５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、イオンで無い溶存酸素は除去できない。水中溶存酸素は、イオン吸着電極の劣化を引き起こす。また、イオンを除去した水の供給先において、配管腐食が発生してしまう。溶存酸素を除去するためには、ヒドラジン等の脱酸剤等の化学物質投与、不活性ガス、加熱、又は、減圧等が必要となり、コストと処理エネルギーが大きくなる。
【００１５】
また、冷却塔での化学物質の利用では、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。特に、ヒドラジンは変異原性が認められた化学物質であり、使用は困難である。なお、化学物質は、イオン除去性能にも影響を与えることがある。
【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、処理水中の溶存酸素を抑制できるイオン除去方法、及び、イオン除去装置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１対のイオン吸着電極に吸着した前記イオンを前記１対のイオン吸着電極から脱離するイオン脱離工程とを繰り返すイオン除去方法であって、
前記イオン脱離工程でイオン脱離により生成されたイオン濃縮水中に１対の水素発生電極を配置した状態で、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水素発生電極間に印加して水素を発生させる水素発生工程と、
前記水素発生工程で発生した前記水素を前記被処理水に溶存させて、前記被処理水の溶存酸素を除去する工程とを有している。
【００１８】
前記目的を達成するために、本発明の別の態様にかかるイオン除去装置は、１対のイオン吸着電極を有するイオン吸着装置と、
前記１対のイオン吸着電極に直流電圧を印加する直流電圧印加装置と、
被処理水を保持する被処理水保持装置と、
前記被処理水保持装置から前記イオン吸着装置へ前記被処理水を供給する被処理水供給装置と、
前記被処理水保持装置へ原水を供給する原水供給装置と、
前記イオン吸着装置でイオン吸着された処理水を保持する処理水保持装置と、
１対の水素発生電極を有し、前記１対の水素発生電極で水素を発生させる水素発生装置と、
前記水素発生装置と前記被処理水保持装置とを接続して、前記水素発生装置で発生した前記水素を前記被処理水保持装置に供給して、前記被処理水保持装置内で前記水素を前記被処理水に溶存させて前記被処理水の溶存酸素を除去する水素供給用接続管と、
前記１対のイオン吸着電極と前記１対の水素発生電極とを電気的に接続する電極接続装置と、
前記水素発生装置へ前記イオン吸着装置から排出されるイオン濃縮水を供給するイオン濃縮水供給用接続管とを有する。
【発明の効果】
【００１９】
したがって、本発明の前記態様にかかるイオン除去方法、及び、イオン除去装置によれば、イオン脱離時に得られる電力と脱離イオンが含まれる電導度の高いイオン濃縮水を使って発生させた水素を被処理水に溶存させることで、省エネルギーで被処理水の溶存酸素を抑制することができる。よって、冷却塔でスケール発生を抑制できるとともに、低コスト、省エネルギーで、被処理水の溶存酸素を抑制することができる。イオン吸着装置の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、イオンを除去した水の供給先での配管腐食も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】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１Ｂ】本発明の第１実施形態におけるイオン除去装置の水素発生装置の斜視図
【図１Ｃ】本発明の第１実施形態におけるイオン除去装置の水素発生装置の別の例の斜視図
【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】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４】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５】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】
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１Ａ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。
【００２３】
イオン除去装置は、通液型コンデンサ１０１と、直流電源１０３と、被処理水保持槽１１１と、被処理水供給ポンプ１１２と、水素発生槽１１５と、水素供給用接続管９０と、スイッチ１０４と、イオン濃縮水供給用接続管９３とを備えて構成されている。さらに、イオン除去装置は、原水供給ポンプ１０８と、処理水保持槽１２０とを備えるようにしている。
【００２４】
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。
【００２５】
直流電源１０３は、直流電圧印加装置の一例として機能する。
【００２６】
被処理水保持槽１１１は、被処理水１１０を保持する被処理水保持装置の一例として機能する。
【００２７】
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。
【００２８】
処理水保持槽１２０は、処理水保持装置の一例として機能する。
【００２９】
原水供給ポンプ１０８は、原水供給装置の一例として機能する。
【００３０】
水素発生槽１１５は、水素発生装置の一例として機能する。
【００３１】
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。
【００３２】
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１１０が通過するように構成されている。
【００３３】
通液型コンデンサ１０１の一端（図１Ａでは、一例として上端）には、処理水１１９が保持可能な処理水保持槽１２０が、処理水用接続管９１で接続されている。通液型コンデンサ１０１の他端（図１Ａでは、一例として下端）には、イオン濃縮水供給電磁バルブ１１４を介在させたイオン濃縮水供給用接続管９３の一端が接続されている。
【００３４】
イオン濃縮水供給用接続管９３の他端は、水素発生槽１１５に接続されており、被処理水供給電磁バルブ１１３を閉じた状態でイオン濃縮水供給電磁バルブ１１４を開ければ、通液型コンデンサ１０１からイオン濃縮水１２１が水素発生槽１１５に供給可能としている。
【００３５】
イオン濃縮水供給用接続管９３の、通液型コンデンサ１０１の他端とイオン濃縮水供給電磁バルブ１１４との間には、被処理水供給ポンプ１１２と被処理水供給電磁バルブ１１３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１１０が保持される被処理水保持槽１１１が接続されている。
【００３６】
よって、一対の活性炭電極１０２間に被処理水１１０が供給されて通水され、被処理水１１０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１１９を、処理水保持槽１２０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。
【００３７】
水素発生槽１１５は、図１Ｂに示すように、上下方向に延びた一対の四角形筒部材間を横方向に延びた四角形筒部材で連結した断面Ｈ型の槽であって、一方の凹部１１５ａの底部には、水素発生陰極１１６が固定され、他方の凹部１１５ｂの底部には、水素発生陽極１１７が固定されている。水素発生槽１１５は、図１Ｂに示すように、上下方向に延びた一対の円筒部材間を横方向に延びた円筒部材で連結した断面Ｈ型の槽であってもよい。水素発生陰極１１６及び水素発生陽極１１７は、水素発生電極の一例として機能する。水素発生陰極１１６の上方の水素発生槽１１５の上端には、水素供給用接続管９０の一端が接続されている。水素供給用接続管９０の他端は、被処理水保持槽１１１内に接続されて、被処理水１１０中に挿入されている。水素発生槽１１５の底部には、イオン濃縮水排出電磁バルブ１１８を介在したイオン濃縮水排出管９５が接続されて、イオン濃縮水排出電磁バルブ１１８を開くことにより、イオン濃縮水１２１を水素発生槽１１５から排出可能としている。
【００３８】
原水供給槽１０７には、原水１０６が保持されている。
【００３９】
原水供給槽１０７は、被処理水保持槽１１１と、原水供給用接続管９４で接続されている。
【００４０】
原水供給用接続管９４には、原水供給ポンプ１０８と原水供給電磁バルブ１０９とが介在されており、原水供給電磁バルブ１０９を開けて原水供給ポンプ１０８を駆動すれば、原水供給槽１０７内の原水１０６を被処理水保持槽１１１に供給可能としている。
【００４１】
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。
【００４２】
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、水素発生槽１１５内の水素発生陰極１１６に接続されている。下端の固定接点は、直流電源１０３の負極に接続されている。
【００４３】
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の正極に接続されている。中間の固定接点は、水素発生槽１１５内の水素発生陽極１１７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。
【００４４】
従って、図１Ａ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の正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の負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水素発生槽１１５内の水素発生陰極１１６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水素発生槽１１５内の水素発生陽極１１７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。
【００４５】
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１１２と、被処理水供給電磁バルブ１１３と、イオン濃縮水供給電磁バルブ１１４と、イオン濃縮水排出電磁バルブ１１８と、原水供給電磁バルブ１０９と、原水供給ポンプ１０８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。
【００４６】
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１１２を作動させ、被処理水供給電磁バルブ１１３を開の状態とし、イオン濃縮水供給電磁バルブ１１４を閉の状態にする。このような状態で、被処理水１１０を保持する装置である被処理水保持槽１１１から、通液型コンデンサ１０１に、被処理水１１０を通水する。なお、通水により、被処理水保持槽１１１内の被処理水１１０が減ってくるため、原水供給電磁バルブ１０９を開け、原水供給ポンプ１０８を動作させて、原水供給槽１０７から原水供給用接続管９４０介して、原水１０６を、被処理水保持槽１１１に供給する。
【００４７】
被処理水１１０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１１０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１１０が通液型コンデンサ１０１を通過する間に被処理水１１０からイオンが除去された処理水１１９は、処理水保持槽１２０に溜まることで、イオン吸着された処理水１１９が出力されたことになる。
【００４８】
次に、図１Ａ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。
【００４９】
ステップＳ１の注水工程では、被処理水供給ポンプ１１２を作動させ、被処理水供給電磁バルブ１１３を開の状態にし、イオン濃縮水供給電磁バルブ１１４を閉の状態にして、被処理水保持槽１１１から通液型コンデンサ１０１に被処理水１１０を通水する。なお、通水により、被処理水保持槽１１１内の被処理水１１０が減ってくるため、原水供給電磁バルブ１０９を開け、原水供給ポンプ１０８を動作させて原水１０６を被処理水保持槽１１１に供給する。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１１０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、通液型コンデンサ１０１内、接続管内など）の気泡を脱泡することができる。
【００５０】
次いで、ステップＳ２のイオン吸着充電工程（吸着工程）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１１０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１１０からイオンが除去された処理水１１９は、処理水保持槽１２０に回収する。
【００５１】
次いで、ステップＳ３のイオン離脱放電工程（イオン脱離工程）では、被処理水供給ポンプ１１２を停止させ、被処理水供給電磁バルブ１１３及びイオン濃縮水供給電磁バルブ１１４を閉の状態にする。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と水素発生陰極１１６と水素発生陽極１１７とを接続することで、一対の活性炭電極１０２を水素発生陰極１１６と水素発生陽極１１７との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から一対の活性炭電極１０２間の処理水１１９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１１９がイオン濃縮水１２１として生成される。イオン濃縮水１２１は、イオン濃縮水供給電磁バルブ１１４が開かれるまで、一対の活性炭電極１０２間の通液型コンデンサ１０１内に保持される。一方、この一対の活性炭電極１０２の放電により、水素発生陰極１１６と水素発生陽極１１７との間に電流が流れることで、水素発生動作を行うことができる。この水素ガスが、被処理水保持槽１１１への水素供給が可能となるよう、水素発生槽１１５の上端と被処理水保持槽１１１の被処理水１１０内とが、水素供給用接続管９０により接続されている。よって、水素発生槽１１５で発生する水素の圧力により、水素供給用接続管９０を介して水素発生槽１１５から被処理水保持槽１１１の被処理水１１０内に水素が供給される。この被処理水保持槽１１１への水素供給により、水素を被処理水１１０に溶存させ、被処理水１１０内の溶存酸素を被処理水１１０から追い出すことで、被処理水１１０内の溶存酸素を低減させることができる。
【００５２】
次いで、ステップＳ４のイオン濃縮水供給工程では、被処理水供給電磁バルブ１１３を閉じた状態でイオン濃縮水供給電磁バルブ１１４を開けると、通液型コンデンサ１０１から、イオン濃縮水１２１が水素発生槽１１５に供給される。なお、イオン濃縮水１２１が水素発生槽１１５に供給された後に、イオン濃縮水排出電磁バルブ１１８を一定時間開けた後に閉めることで、水素発生槽１１５内のイオン濃縮水１２１を、イオン吸着セル１０５から供給された量と同じ量だけ排出させ、水素発生槽１１５内のイオン濃縮水１２１の量を一定に保つことができる。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。
【００５３】
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。
【００５４】
従って、第１実施形態のイオン除去方法によれば、一対の活性炭電極１０２に直流電圧を印加して被処理水１１０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、一対の活性炭電極１０２の放電により水素発生槽１１５内の水素発生陰極１１６と水素発生陽極１１７との間に電流を流して水素を発生させ、発生した水素を被処理水保持槽１１１へ供給して水素を被処理水１１０に溶存させることができる。これにより、被処理水１１０内の溶存酸素を被処理水１１０から追い出すことができて、被処理水１１０内の溶存酸素を低減させることができる。言い換えれば、イオン脱離時に得られる電力と脱離イオンが含まれる電導度の高いイオン濃縮水１２１を使って発生させた水素を被処理水１１０に溶存させることで、省エネルギーで被処理水１１０の溶存酸素を抑制することができる。この結果、冷却塔でスケール発生を抑制できるとともに、低コスト、省エネルギーで、被処理水１１０の溶存酸素を抑制することができる。また、通液型コンデンサ１０１の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、イオンを除去した処理水１１０の供給先での配管腐食も抑制することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
図３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３において、図１Ａと同じ構成要素は説明を省略する。
【００５６】
図３において、１３０は蓄電装置であり、１３１は電圧印加装置の一例として機能しかつ一対の活性炭電極１０２と蓄電装置１３０と直流電源１０３と水素発生陰極１１６と水素発生陽極１１７とにそれぞれ接続された充放電制御装置である。充放電制御装置１３１は、一対の活性炭電極１０２から発生する電気を蓄電装置１３０に蓄電する機能と、蓄電装置１３０から電気を放電して水素発生陰極１１６と水素発生陽極１１７との間に電圧印加する機能と、一対の活性炭電極１０２には電圧を印加しない状態とする機能と、一対の活性炭電極１０２に直流電圧を印加する機能とを有している。また、制御装置１００が、充放電制御装置１３１に接続されて、充放電制御装置１３１の動作を制御している。第２実施形態では、蓄電装置１３０と充放電制御装置１３１とが、電極接続装置の別の例として機能する。
【００５７】
この充放電制御装置１３１を用いて、イオン脱離時にイオン吸着電極の一例である一対の活性炭電極１０２から発生する電気を蓄電装置１３０に蓄電いる一方、充放電制御装置１３１にて、所定のタイミングすなわち任意のタイミングで、蓄電装置１３０から電気を放電して水素発生陰極１１６と水素発生陽極１１７との間に電圧印加することができる。
【００５８】
また、本発明の第１実施形態のイオン除去装置では、水素発生陰極１１６と水素発生陽極１１７との間には、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。が、蓄電装置１３０に蓄えられた電気を使って、充放電制御装置１３１により、水素発生陰極１１６と水素発生陽極１１７との間での水素発生電流の定電流化も可能となる。
【００５９】
次に、図３のイオン除去装置の具体的な動作について、図４のフローチャートに則って説明する。
【００６０】
ステップＳ１１の注水工程では、被処理水供給ポンプ１１２を作動させ、被処理水供給電磁バルブ１１３を開の状態にし、イオン濃縮水供給電磁バルブ１１４を閉の状態にして、被処理水保持槽１１１から通液型コンデンサ１０１に被処理水１１０を通水する。なお、通水により、被処理水保持槽１１１内の被処理水１１０が減ってくるため、原水供給電磁バルブ１０９を開け、原水供給ポンプ１０８を動作させて原水１０６を被処理水保持槽１１１に供給する。かつ、充放電制御装置１３１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１１０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、通液型コンデンサ１０１内、接続管内など）の気泡を脱泡することができる。
【００６１】
次いで、ステップＳ１２の電極通電工程では、ステップＳ１の通水状態で、充放電制御装置１３１により、蓄電装置１３０に蓄電された電気を放電して、水素発生陰極１１６と水素発生陽極１１７との間に通電を開始する。この通電開始により、水素発生槽１１５内で水素発生動作を行う。
【００６２】
次いで、ステップＳ１３のイオン吸着充電工程では、ステップＳ１の通水状態で、充放電制御装置１３１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１１０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１１０からイオンが除去された処理水１１９は、処理水保持槽１２０に回収する。
【００６３】
次いで、ステップＳ１４のイオン離脱放電工程では、被処理水供給ポンプ１１２を停止させ、被処理水供給電磁バルブ１１３及びイオン濃縮水供給電磁バルブ１１４を閉の状態にする。次いで、充放電制御装置１３１にて一対の活性炭電極１０２を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。イオン脱離時には、充放電制御装置１３１にて、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装置１３０に蓄電する。
【００６４】
次いで、ステップＳ１５の電極通電終了工程では、充放電制御装置１３１により、水素発生陰極１１６と水素発生陽極１１７との間での通電を終了する。この通電終了動作で水素発生槽１１５内で水素発生動作が停止される。
【００６５】
次いで、ステップＳ１６のイオン濃縮水供給工程では、被処理水供給電磁バルブ１１３を閉じた状態でイオン濃縮水供給電磁バルブ１１４を開けると、通液型コンデンサ１０１から、イオン濃縮水１２１が水素発生槽１１５に供給される。なお、イオン濃縮水１２１が水素発生槽１１５に供給された後に、イオン濃縮水排出電磁バルブ１１８を一定時間開けた後に閉めることで、水素発生槽１１５内のイオン濃縮水１２１を、イオン吸着セル１０５から供給された量と同じ量だけ排出させ、水素発生槽１１５内のイオン濃縮水１２１の量を一定に保つことができる。このとき、充放電制御装置１３１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。
【００６６】
次いで、ステップＳ１７の運転要否判定工程で、ステップＳ１６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。
【００６７】
なお、図４においては、ステップＳ１２からステップＳ１５までの間で、水素発生動作が行われる。
【００６８】
本構成によって、イオン吸着電極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から発生する電気を蓄電装置１３０に蓄電し、充放電制御装置１３１にて、任意のタイミングで水素発生陰極１１６と水素発生陽極１１７との間に電圧印加することができる。従って、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、被処理水１１０の溶存酸素を抑制することができる。加えて、通水状態であれば任意のタイミングでの溶存酸素抑制動作が可能となり、効率的な抑制動作を実施することができる。
【００６９】
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】
【００７０】
本発明にかかるイオン除去方法、及び、イオン除去装置によれば、イオン吸着電極に吸着しているイオン成分を脱離させる工程において、イオンがイオン吸着電極中に残留するのを抑制でき、それによって、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。また、それによって冷却塔でのスケール発生を抑制でき、同時に、低コスト、省エネルギーで、被処理水の溶存酸素を抑制することができる。本発明は、イオン吸着装置の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、イオンを除去した水の供給先での配管腐食も抑制することができる。さらに、本発明は、冷却塔のみでなくボイラー供給水のイオン除去にも有効である。
【符号の説明】
【００７１】
９０    水素供給用接続管
９１    処理水用接続管
９２    被処理水供給用接続管
９３    イオン濃縮水供給用接続管
９４    原水供給用接続管
９５    イオン濃縮水排出管
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
１０６    原水
１０７    原水供給槽
１０８    原水供給ポンプ
１０９    原水供給電磁バルブ
１１０    被処理水
１１１    被処理水保持槽
１１２    被処理水供給ポンプ
１１３    被処理水供給電磁バルブ
１１４    イオン濃縮水供給電磁バルブ
１１５    水素発生槽
１１６    水素発生陰極
１１７    水素発生陽極
１１８    イオン濃縮水排出電磁バルブ
１１９    処理水
１２０    処理水保持槽
１２１    イオン濃縮水
１３０    蓄電装置
１３１    充放電制御装置
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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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