JP2009148737A

JP2009148737A - イオン除去装置

Info

Publication number: JP2009148737A
Application number: JP2007331186A
Authority: JP
Inventors: Yui Ogawa; ゆい小川; Hana Oe; 華大江; Hiroyuki Umezawa; 浩之梅沢
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-07-09

Abstract

【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を提供する。
【解決手段】
被処理水の流路中に配置された通水性の第１の電極と、該第１の電極の下流側に位置して当該第１の電極に電気的に接続される導電性繊維と、該導電性繊維の下流側に位置して、前記第１の電極と対を成す通水性の第２の電極と、該第２の電極と前記導電性繊維間に介在された絶縁性多孔質スペーサと、前記両電極に印加する電流を制御する制御手段とを備え、前記両電極に印加する電流値を制御することにより、前記絶縁性多孔質スペーサで被処理水中のスケールを除去するスケール除去工程と界面活性剤を除去する界面活性剤除去処理工程の何れかを実行する。

【選択図】図３

Description

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に関するものである。

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。

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）。

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。
特開２００１−２５９６９０号公報

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。

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。

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。

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を提供することを目的とする。

本発明のイオン除去装置は、被処理水の流路中に配置された通水性の第１の電極と、該第１の電極の下流側に位置して当該第１の電極に電気的に接続される導電性繊維と、該導電性繊維の下流側に位置して、前記第１の電極と対を成す通水性の第２の電極と、該第２の電極と前記導電性繊維間に介在された絶縁性多孔質スペーサと、前記両電極に印加する電流を制御する制御手段とを備え、前記両電極に印加する電流値を制御することにより、前記絶縁性多孔質スペーサで被処理水中のスケールを除去するスケール除去工程と界面活性剤を除去する界面活性剤除去処理工程の何れかを実行することを特徴とする。

請求項２の発明のイオン除去装置は、上記発明において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両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３の発明のイオン除去装置は、上記発明において前記導電性繊維は、炭素繊維、活性炭素繊維、白金繊維、チタン繊維、カーボンナノチューブ、並びにそれぞれ触媒を塗布した炭素繊維、樹脂繊維、活性炭素繊維、チタン繊維の何れか、若しくは２種類以上含むことを特徴とする。

請求項４の発明のイオン除去装置は、上記発明において前記界面活性剤除去工程において前記第１の電極に正電位を印加する場合、前記電流値５００ｍＡ以下、又は電力値２５Ｗ以下とすることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、電極に印加する電流値を制御することにより、絶縁性多孔質スペーサによるスケール除去処理工程と界面活性剤除去処理工程のいずれかを実行するので、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。

更に、請求項２の発明の如く界面活性剤がアニオン性（陰イオン性）かカチオン性（陽イオン性）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、第１の電極に正電位を印加し、第２の電極に負電位を印加させることで、導電性繊維表面におけるイオンの吸着現象により、アニオン性の界面活性剤が吸着し、絶縁性多孔質スペーサ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、第１の電極に負電位を印加し、第２の電極に正電位を印加させることで、導電性繊維表面上でのイオン吸着現象を利用し、絶縁性多孔質スペーサ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。

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、導電性繊維も正電位に帯電させるが、この場合、正電位に帯電した導電性繊維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、導電性繊維を腐食し、耐久性を著しく低下するので、界面活性剤の除去率が低下する問題がある。そこで、請求項３の発明の如く第１の電極に正電位を印加する場合には電流値５００ｍＡ以下、又は電力値２５Ｗ以下に制御することで、導電性繊維の腐食を抑制することができ、安定的に界面活性剤を除去することが可能となる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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３が循環バルブ１１５Ｖを介して接続されている。

そして、イオン除去装置Ｓの上端部には、流出口４が形成されており、当該流出口４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４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。

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。被処理水が流れる流路中に配置されており、被処理水を導入する流入口３が下端部に設けられ、流出口４が上端部に設けられたケース５と、このケース５内に収容された通水性を有する網目状（メッシュ状）の第１の電極６と、この第１の電極６の下流側に位置して第１の電極６に電気的に接続され通水性を有する導電性繊維８と、この導電性繊維８の下流側に位置して、第１の電極６と対を成す通水性を有する網目状（メッシュ状）の第２の電極７と、第２の電極７と導電性繊維８間に介在された通水性を有する絶縁性多孔質スペーサ９などを備えている。

ケース５はガラスや樹脂材などの絶縁部材から成り、本体１０と、この本体１０の上下開口を閉塞する蓋部材１２、１３から構成されている（図４）。本体１０は、縦長円筒状を呈した壁面１０Ａと、この壁面１０Ａの上下端部に円周方向（図４では横方向）に延出し、所定の厚みを有した上下縁部１０Ｂ、１０Ｃから成る。そして、本体１０の壁面１０Ａの内側には前記各部材（網目状電極６、７、導電性繊維８及びスペーサ９）を収容する処理室１５が形成されている。実施例の本体１０の内径（壁面１０Ａの内径）は４０ｍｍとされている。

上記蓋部材１２には、当該蓋部材１２を軸方向（図４では上下方向）に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔は処理室１５を経た被処理水を処理槽１から取り出すための流出口４とされている。また、蓋部材１３にも、上記蓋部材１２と同様に軸方向（図４では上下方向）に貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔は原液槽２０からの被処理水を処理槽１内に導くための流入口３とされている。

そして、本体１０の縁部１０Ｂには、Ｏリング１７を介して蓋部材１２が取り付けられ、同様に、縁部１０ＣにもＯリング１７を介して蓋部材１３が取り付けられて、これにより、ケース５が構成されている。このように、本実施例では、本体１０の各縁部１０Ｂ、１０Ｃにそれぞれシール部材としてのＯリング１７を介して蓋部材１２、１３を取り付けて、ケース５を構成しているので、本体１０と蓋部材１２、１３とのシール性が向上し、ケース５の水密性を高めることができる。

一方、上述した電極６、７は、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、タンタル（Ｔａ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン又はステンレスなどの単体、若しくは、少なくとも白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、タンタル（Ｔａ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン又はステンレスの何れかを含む導電体を網目状（メッシュ状）に加工した不溶性の電極である。電極６、７は、同一の素材から構成され、具体的に、本実施例の電極６、７は、チタン電極を白金とイリジウムから成る合金にて被覆した白金−イリジウム被覆チタン電極を網目状で、且つ、全体が円盤状を呈するように加工したものを用いるものとする。即ち、各電極６、７は網目状に加工することで、被処理水を流通可能な通水性（被処理水が透過可能）の電極とされている。また、係る網目状の電極６、７は、本体１０の内径と略同一の外径を有する円盤状となるよう形成されている。また、電極６、７は給電棒１８を介して制御装置Ｃ（供給手段）に接続されて、当該制御装置Ｃにより電極６と電極７との間を通過する電流が一定値（定電流）となるように、両電極に印加される電圧の電圧値が制御されている。また制御装置Ｃは両電極へ印加する電流値の制御も可能であり、極性転換機能も有する。この給電棒１８は流入口３、或いは、流出口４にそれぞれパッキンなどのシール部材１８Ａを介して取り付けられている。

前記導電性繊維８には、炭素繊維、活性炭素繊維、白金繊維、チタン繊維、カーボンナノチューブ、並びにそれぞれ触媒を塗布した炭素繊維、樹脂繊維（ヨウ素や五フッ化砒素等をドープしたポリアセチレン樹脂等のそれ自体が導電性である樹脂繊維又は導電性材料が組成物として配合されている樹脂繊維）、活性炭素繊維、チタン繊維のいずれか、若しくは２種類以上含んだものが使用される。特に炭素繊維は、安価であり且つ吸着性能が優れるので、導電性繊維８の材料として好適である。

また導電性繊維８は多孔質ブロック状又はスポンジ状又はフェルト状であるために通水性を有し（被処理水が透過可能）、第１の電極６の流路下流側となる電極６の上面に密着された状態で配置されている。

また、導電性繊維８は電極６、７間で直接通電が生じることのない構造とされている。具体的に、本実施例では被処理水の流路である処理室１５の断面方向において、少なくとも前記電極６が導電性繊維８より外側に出ない構造となるように形成されている。即ち、前述したように電極６は、本体１０の内径と略同一の外径を有する円盤状に形成されているため、導電性繊維８も同様に、被処理水が流れる流路方向に直交する断面が略同一となるように、本体１０の内径と略同一の外径を有する円盤状に形成されている。このように、本実施例では、流路の断面方向において電極６が導電性繊維８より外側に出ない構造とすることで、電極６、７間で直接通電が生じる不都合を回避することができる。

そして、上記電極６は、ケース５内の下方であって、本体１０の壁面１０Ａの内壁面に電極６の外周壁が当接するように配置されると共に、導電性繊維８は処理室１５内において、この電極６の被処理水の流路の下流側となる電極６の上面に、該電極６の中央部と導電性繊維８の中央部とが一致するように、且つ、本体１０の壁面１０Ａの内面との間に隙間無く配置されている。

他方、導電性繊維８の流路下流側となる導電性繊維８の上面には前記スペーサ９が当接して設けられている。即ち、スペーサ９は、導電性繊維８とその流路下流側に位置する電極７との間に介設されている。このスペーサ９は、絶縁性（非導電性）の多孔質体であって、空隙率が高いものを用いることが望ましい。ここで、空隙率とは、多孔質構造の内部に存在する空隙部（空気の部分）の割合のことである。従って、空隙率が高いほどスペーサ９の密度（かさ密度）が低く（目が粗い）、空隙率が低いほどスペーサ９の密度が高く（目が細かい）なる。絶縁性多孔質体には、絶縁性（非導電性）の樹脂（PP樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂等）、化学繊維（ガラス繊維、ポリエステル繊維等）、不織布、紙などが使用されるが、本実施例では、通水性を有する高分子の不織布、例えば、ポリエステルやサラン（旭化成製）等のポリ塩化ビニリデン系の高分子などであって、空隙率が９５％より大きいものをスペーサ９として使用している。

また、当該スペーサ９は、導電性繊維８の上面に当接し、当該導電性繊維８を押圧しているので、導電性繊維８は、スペーサ９の当該押圧力により、第１の電極に押しつけられ、該第１の電極６の上面に密着されることとなる。このように、導電性繊維８を電極６と密着させることで、この導電性繊維８が電極６と電気的に接続されると共に、電極６に対する接触抵抗を低下させ、電極６の一部分を形成することとなる。即ち、電極６に通電されると、導電性繊維８にも通電され、この導電性繊維８は、電極６と同一の電位に帯電されることとなる。

更に、スペーサ９を設けることで、導電性繊維８の電極７側の面（即ち、本実施例では上面）を平坦化することができる。即ち、上述したように、導電性繊維８は電極６に密着して設けられているため、導電性繊維８全体が電極６の一部を構成することとなるが、導電性繊維８の上面が平坦でない場合、導電性繊維表面が不均一に帯電し、吸着効率が低下する。また対向する電極７との距離が不均一となるため、導電性繊維８に均一に電流が流れず、導電性繊維８の上面と電極７の下面との距離が最も近い部分（即ち、最短距離の箇所）に局所的に大電流が流れる不都合が生じる。

特に触媒を塗布された導電性繊維８の場合、局所的に大電流が流れた箇所では、触媒層が剥離しやすくなるため劣化しやすく、当該導電性繊維８の寿命が短くなると云う問題が生じていた。そこで、本発明の如く導電性繊維８の上面にスペーサ９を配置することで、電極７側の面（即ち、本実施例では上面）も平坦化することができるようになる。これにより、導電性繊維８と電極７との距離を略均一とすることが可能となる。これにより、導電性繊維８に局所的に大電流が流れる不都合を解消することができる。

尚、本実施例では、上述した如く電極６と導電性繊維８との断面を略同一となるように形成したので、電極６の中央部と導電性繊維８の中心部とを一致して配置することで、電極６の上面と、導電性繊維８の下面とが全面で当接することとなる。

一方、本実施例のスペーサ９は、前記導電性繊維８と同様に円盤状に形成されているが、外径が導電性繊維８より小径に形成されている。そして、スペーサ９は、中央部（軸心方向の中心）が導電性繊維８の中央部（軸心方向の中心）と一致するように導電性繊維８の上面に密着された状態で配置される。当該スペーサ９は、外周に固定リング１９が取り付けられた状態で、導電性繊維８上に配置される。固定リング１９は、内径がスペーサ９の外径と略同一に形成されており、スペーサ９の外周面を固定リング１９の内周面にて保持可能に構成されている。また、固定リング１９の外径は本体１０の壁面１０Ａの内径と略同一とされ、固定リング１９を本体１０に取り付けた際に、壁面１０Ａと固定リング１９との間に隙間がないように形成されている。

このように、スペーサ９の外径を導電性繊維８の外径より小さくし、この導電性繊維８の外径より小さくして生じた空間にスペーサ９の外周面に本体の壁面１０Ａの内径と同一に形成した固定リング１９を取り付けることで、スペーサ９が位置する流路を導電性繊維８が位置する部分よりも狭くしている。これにより、万が一、導電性繊維８の外周面と本体１０の壁面１０Ａの内周面との間に僅かに隙間が存在して、電極６を経た被処理水がこの隙間を流れたとしても、導電性繊維８の上面に位置する固定リング１９により内側（内径側）に流れ、ここに位置する導電性繊維８を通過することとなる。

これにより、電極６、７間で直接通電する不都合を防ぐことができるようになる。

特に、本実施例の如くスペーサ９の外周に固定リング１９を取り付けることで、スペーサ９が移動する不都合も解消でき、且つ、固定リング１９の重さにより、導電性繊維８の上面を抑える押圧力も増大するので、導電性繊維８を電極６により密着させ、且つ、導電性繊維８の上面をより一層平坦化することができるので、導電性繊維８の上面でより均一な電場を得ることができる。これにより、処理効率をより一層向上させることができるようになる。このように、本発明のイオン除去装置Ｓでは、電極６，７と、導電性繊維８と、スケール及び界面活性剤を回収するスペーサ９と、電極６，７に印加する電圧及び電流値を制御する制御装置Ｃ（制御手段）を備えたので、単一の系内（処理槽１内）でスケール及び界面活性剤の回収を行うことができ、装置の小型化を図ることができる。

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、スペーサ９によるスケール除去処理工程と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（負電位）となる電極側からアノード（正電位）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、これをスペーサ９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及び導電性繊維８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、カソードとなる導電性繊維８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ペーサ９に捕えて、当該スペーサ９にてスケールを回収することができる。

また、界面活性剤除去工程は、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ニオン性（陰イオン性）の界面活性剤とカチオン性（陽イオン性）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及び導電性繊維８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、導電性繊維表面におけるイオンの吸着現象により、アニオン性の界面活性剤が吸着し、スペーサにてアニオン性の界面活性剤を効果的に回収させて、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。

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及び導電性繊維８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、導電性繊維表面におけるイオンの吸着現象により、カチオン性の界面活性剤が吸着し、スペーサ９にてカチオン性の界面活性剤を効果的に回収させて、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。

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、導電性繊維８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、導電性繊維８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ニオン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。

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、導電性繊維８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、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、標準水（Na⁺230.5mg/L、Ca²⁺10mg/L、Mg²⁺5mg/L、K⁺ 1.5mg/L）を用い、スケールの除去については該標準水以外の塩を添加しない試料を被処理水とし、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、導電性繊維８として直径４０ｍｍ、表面積１２．５６ｃｍ²の炭素繊維を用い、スペーサ９として空隙率が９５％より大きいポリ塩化ビニリデン系の高分子であるサラン（旭化成製）を用いた。

図５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５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。

図５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、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。

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５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。理由として、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、導電性繊維８を正電位に帯電させて、スペーサ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、正電位に帯電した導電性繊維８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。そのため酸化力の高い酸素が大量に発生し、導電性繊維８を著しく腐食させるので、除去率が低下するものと考えられる。本現象は電極に５００ｍＡ、直流電圧５０Ｖを印加した時（電力値２５Ｗ）に発生したため、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５００ｍＡ以下、又は電力値２５Ｗ以下に制御するものとする。これにより、導電性繊維８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と考えられる。

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６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６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６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。

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、導電性繊維８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。

また、図５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５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。

さらに図５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、５００ｍＡ以上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。

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、５００ｍＡ以上の電流値（本実施例では５００ｍＡ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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内の処理室１５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。

上記流入口２から処理槽１内の処理室１５に被処理水が供給されると、処理室１５内の第１の電極６、導電性繊維８、スペーサ９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、処理室１５に供給された被処理水は、第１の電極６、導電性繊維８、スペーサ９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。

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、導電性繊維８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。

上述の如く第１の電極６及び導電性繊維８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及び導電性繊維８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、洗剤に含まれる界面活性剤は負電位に帯電し、当該界面活性剤及び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、正電位とされた導電性繊維８の上面に吸着して、そこから流路下流側となるスペーサ９側（即ち、第２の電極７側）に回収されることになる。

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により処理室１５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及び導電性繊維８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。

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、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、汚れ成分などを分解処理することが可能である。

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内の処理室１５に供給されるサイクルを繰り返す。これにより、導電性繊維８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。

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。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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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内の処理室１５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。

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、導電性繊維８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。

上述の如く第１の電極６及び導電性繊維８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及び導電性繊維８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、洗剤に含まれる界面活性剤は正電位に帯電し、当該界面活性剤及び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、負電位とされた導電性繊維８の上面に吸着して、そこから流路下流側となるスペーサ９側（即ち、第２の電極７側）に回収されることになる。

更に、上述の如く電極６、７により処理室１５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及び導電性繊維８（特に、導電性繊維８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。

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。

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内の処理室１５に供給されルサイクルを繰り返す。これにより、導電性繊維８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、汚れ成分等が徐々に除去されていく。

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。

（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。

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。

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内の処理室１５に供給される。尚、外部排水バルブ１４Ｖは閉じられた状態のままである。

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、導電性繊維８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、５００ｍＡ（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。

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により処理室１５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及び導電性繊維８（特に、導電性繊維８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。

上記の如くカソードとなる導電性繊維８のアノードとなる第２の電極７側の面（即ち、導電性繊維８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、導電性繊維８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、導電性繊維表面におけるイオンの吸着現象により、引き寄せられ、効率よくスケールを析出させることができる。

そして、析出したスケールは、当該導電性繊維８の流路下流側に位置するスペーサ９に回収される。即ち、導電性繊維８の表面に析出したスケールは、導電性繊維８に密着した流路下流側に位置するスペーサ９に付着し、堆積するので、効率よくスケール回収することが出来る。

更に、スペーサ９に付着したスケールは種結晶となる。即ち、スペーサ９に付着したスケールを核として後にスペーサ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。

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内の処理室１５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、スペーサ９にてスケールを回収し、導電性繊維８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。

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１０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。

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。

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、カソードとなる導電性繊維８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。

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。

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。

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、導電性繊維８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。

尚、本実施例のイオン除去装置Ｓにおいて、例えば、スペーサ９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ペーサ９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。

回収したスケールの排出は、通常の場合、電極６及び電極７に印加する電位の極性を反転させると、導電性繊維８がアノード（正電位）となるので、電解反応により導電性繊維表面が局所的に酸性に傾き、導電性繊維表面に析出したスケールが溶解して、電解反応により導電性繊維表面が局所的に酸性に傾くので、スペーサに付着したスケールも溶解し、陽イオンとして下流側から排出される。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、スペーサ９を交換する必要がある。このスペーサ９を交換する場合、先ず、システムＳの電源を切断して、電極６、７への通電を停止した後、ケース５の蓋部材１２及び蓋部材１３を取り外して、本体１０の一方の開口、例えば、下端の開口から電極６を上端側に押し出すことで、上端の開口から電極７、固定リング１７、スペーサ９、導電性繊維８及び電極６を取り外して交換することができる。或いは、何れか一方の蓋部材（蓋部材１２、若しくは、蓋部材１３）を取り外して、例えば、蓋部材１２を取り外して、ここからこれらの部材を引き抜いて交換することも可能である。

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。図１の洗濯機の水の流れを示す図である。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。本発明のイオン除去装置の縦断側面図である。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。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。

符号の説明

Ｃ制御装置
Ｓイオン除去装置
Ｗ洗濯機
１処理槽
３流入口
４流出口
５ケース
６電極（第１の電極）
７電極（第２の電極）
８導電性繊維
９絶縁性多孔質スペーサ
１０本体
１０Ａ壁面
１０Ｂ、１０Ｃ縁部
１２、１３蓋部材
１５処理室
１７Ｏリング
１８給電棒
１９固定リング
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

Claims

被処理水の流路中に配置された通水性の第１の電極と、
該第１の電極の下流側に位置して当該第１の電極に電気的に接続される導電性繊維と、
該導電性繊維の下流側に位置して、前記第１の電極と対を成す通水性の第２の電極と、
該第２の電極と前記導電性繊維間に介在された絶縁性多孔質スペーサと、
前記両電極に印加する電流を制御する制御手段とを備え、
前記両電極に印加する電流値を制御することにより、前記絶縁性多孔質スペーサで被処理水中のスケールを除去するスケール除去工程と界面活性剤を除去する界面活性剤除去処理工程の何れかを実行することを特徴とするイオン除去装置。
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両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１記載のイオン除去装置。
前記導電性繊維は、炭素繊維、活性炭素繊維、白金繊維、チタン繊維、カーボンナノチューブ、並びにそれぞれ触媒を塗布した炭素繊維、樹脂繊維、活性炭素繊維、チタン繊維の何れか、若しくは２種類以上含む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。
前記界面活性剤除去工程において前記第１の電極に正電位を印加する場合、前記電流値を５００ｍＡ以下、又は電力値２５Ｗ以下とする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。