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公開番号2025150914
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024052076
出願日2024-03-27
発明の名称水処理装置
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C02F 1/469 20230101AFI20251002BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】イオン交換樹脂を用いなくても、硬水から金属イオンを効率的に除去する水処理装置を提供する。
【解決手段】被処理水から金属イオンを除去して、処理水を生成する水処理装置1であって、水処理装置は、陽極12を備える陽極室15と、陰極13を備える陰極室16と、陽極室と陰極室とを仕切り、イオンを透過可能な膜14とを備え、電気分解により被処理水から酸性水とアルカリ性水とを生成する電解槽10を備える。水処理装置は、さらに、陽極と陰極との間の電圧又は電流を制御する制御部100を備える。陽極室は酸性水が流通し、陰極室はアルカリ性水が流通し、陽極室中の酸性水の流速は陰極室中のアルカリ性水の流速よりも速い。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被処理水から金属イオンを除去して、処理水を生成する水処理装置であって、
陽極を備える陽極室と、陰極を備える陰極室と、前記陽極室と前記陰極室とを仕切り、イオンを透過可能な膜とを備え、電気分解により前記被処理水から酸性水とアルカリ性水とを生成する電解槽と、
前記陽極と前記陰極との間の電圧又は電流を制御する制御部と、
を備え、
前記陽極室は前記酸性水が流通し、前記陰極室は前記アルカリ性水が流通し、
前記陽極室中の前記酸性水の流速は、前記陰極室中の前記アルカリ性水の流速よりも速い、水処理装置。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記制御部は、電極反応により前記陽極室で生成した水素イオンが前記膜を超えて前記陰極室に移動しない割合を基に、前記陽極室中の前記酸性水の流速及び前記陰極室中の前記アルカリ性水の流速を制御する、請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記陽極室に接続され、前記酸性水が流通する第１の流路と、前記陰極室に接続され、前記アルカリ性水が流通する第２の流路と、をさらに備え、
前記第１の流路には、前記酸性水の流速を調整するための第１の流速調整部が設けられ、前記第２の流路には、前記アルカリ性水の流速を調整するための第２の流速調整部が設けられている、請求項１又は２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記陰極室中の前記アルカリ性水のｐＨが所定値に到達するように、前記陽極室中の前記酸性水の流速及び前記陰極室中の前記アルカリ性水の流速を制御する、請求項１又は２に記載の水処理装置。
【請求項５】
電極反応により前記陽極室で生成した水素イオンが、前記膜を超えて前記陰極室に移動しない割合が、０．４～１００％である、請求項１又は２に記載の水処理装置。
【請求項６】
電極反応により前記陽極室で生成した水素イオンが、前記膜を超えて前記陰極室に移動しない割合が、１～２０％である、請求項１又は２に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記陰極室中の前記アルカリ性水のｐＨは８．２以上である、請求項１又は２に記載の水処理装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記陽極と前記陰極との間に印加する電圧又は電流を変化させることにより、定電流制御及び定電圧制御の一方から他方に切り替える、請求項１又は２に記載の水処理装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、硬水中の金属イオンを除去するためのイオン交換樹脂軟水器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１のイオン交換樹脂軟水器は、硬水中の金属イオン（カルシウムイオンおよびマグネシウムイオン）をイオン交換樹脂により除去するものである。具体的には、ナトリウムイオンを表面に付着させたイオン交換樹脂を備える軟水器容器に硬水を流すことにより、硬水中の金属イオンをナトリウムイオンと置換し、硬水中から金属イオンを除去する。なお、硬水中に存在していた金属イオンは、イオン交換樹脂の表面に捕捉される。このようにして、硬水の硬度を低下させて軟水を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０００－１４０８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のイオン交換樹脂軟水器では、金属イオンを捕捉したイオン交換樹脂を再生する際に大量の塩水が必要であり、メンテナンスに手間が掛かるという問題がある。また再生処理を行うと、大量の塩水を含む再生排水が生じ、土壌汚染や下水処理の負荷が増大するという問題もある。さらに、イオン交換樹脂軟水器によって軟水化された処理水はナトリウムイオンの濃度が高く、地域によっては飲用水として推奨されない場合がある。このように、イオン交換樹脂を用いた水処理装置では、メンテナンス性および環境性という観点で改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、イオン交換樹脂を用いなくても、硬水から金属イオンを効率的に除去することが可能な水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の態様に係る水処理装置は、被処理水から金属イオンを除去して、処理水を生成する水処理装置であって、陽極を備える陽極室と、陰極を備える陰極室と、前記陽極室と前記陰極室とを仕切り、イオンを透過可能な膜とを備え、電気分解により前記被処理水から酸性水とアルカリ性水とを生成する電解槽と、前記陽極と前記陰極との間の電圧又は電流を制御する制御部と、を備え、前記陽極室は前記酸性水が流通し、前記陰極室は前記アルカリ性水が流通し、前記陽極室中の前記酸性水の流速は、前記陰極室中の前記アルカリ性水の流速よりも速い。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、イオン交換樹脂を用いなくても、硬水から金属イオンを効率的に除去することが可能な水処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本実施形態に係る水処理装置の構成の一例を示す概略図である。
本実施形態に係る水処理装置の電解槽において、金属イオンの移動及び不溶化の状態を示す概略図である。
本実施形態に係る水処理装置の電解槽において、水素イオンの移動及び中和の状態を示す概略図である。
水に炭酸イオンが溶解している場合における、炭酸（Ｈ
２
ＣＯ
３
）、炭酸水素イオン（ＨＣＯ
３
－
）及び炭酸イオン（ＣＯ
３
２－
）の存在比と、ｐＨとの関係を示すグラフである。
本実施形態に係る水処理装置における電解制御を説明するための表である。
定電流制御のみを行った場合、定電圧制御のみを行った場合、電解制御を行った場合における、被処理水の導電率と、金属イオンのイオン移動率及び不溶化率並びに軟水化率との関係を概略的に示すグラフである。
定電圧制御のみ、定電流制御のみ及び電解制御を行った際の、被処理水の導電率と消費電力との関係の一例を示すグラフである。
本実施形態に係る水処理装置の電解槽において、水素イオンの移動を示す概略図である。
陰極室のアルカリ性水のｐＨ変化（縦軸）及び電極間の電気量（横軸）と、Ｈ
＋
が膜を超える割合との関係を、理論モデルを用いて計算した結果を示すグラフである。
式（１９）より導き出される、陰極室の水のｐＨ変化（縦軸）と電極間の電気量（横軸）との関係を示すグラフである。
水処理装置において、陽極室中の酸性水の流量を４．６Ｌ／ｍｉｎ又は１４Ｌ／ｍｉｎとした場合における、陰極室中のアルカリ性水のｐＨを測定した結果の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本実施形態に係る水処理装置について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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