JP2022070103A - 陽イオン除去装置と陽イオン除去方法と陰イオン検出装置 - Google Patents

陽イオン除去装置と陽イオン除去方法と陰イオン検出装置 Download PDF

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Abstract

【課題】陽イオン濃度が大きく変動する循環水に対して適用可能な陽イオン除去装置と陽イオン除去方法と陰イオン検出装置とを提供する。【解決手段】本発明にかかる陽イオン除去装置２－２Ｃは、試料水から陽イオンを除去する陽極室１２と、陽極室から移動した陽イオンを排出する陰極室１３と、陽極室と陰極室とを仕切る陽イオン交換膜１４と、陽極室に配置される陽極１５と、陰極室に配置される陰極１６と、陽極と陰極との間に電圧を印加する電源３４，３４Ｂ，３４Ｃと、試料水の陽イオン濃度、および／または、陽イオン濃度に応じて変動する試料水の物性値、の測定結果を取得する取得部４３，４３Ｃと、取得部に取得された測定結果に基づいて、電源の動作を制御する制御信号を生成する信号生成部４４，４４Ｂ，４４Ｃと、を有してなる。電源は、制御信号に基づいて、電圧を変化させる。【選択図】図１

Description

本発明は、陽イオン除去装置と陽イオン除去方法と陰イオン検出装置とに関する。
火力発電所や原子力発電所などの蒸気タービンを用いて発電する発電所では、ボイラで生成された高温高圧の水蒸気が蒸気タービンに導入される。蒸気タービンから排出された水蒸気は復水器で凝集されて水となり、その水がボイラに供給される。発電所の復水器において、水蒸気を凝集させるために用いられる冷却水として、海水が用いられる。そのため、復水器にピンホールが生じると、ボイラと復水器との間で循環される水（循環水）に海水が混入し、循環水に含まれる塩分の濃度が高くなる。このように、循環水には、循環水の循環系統（配管）を腐食させる汚染物質が蓄積され得る。循環系統が腐食されると、循環系統の配管の腐食、減肉、亀裂などの不具合が生じ得る。したがって、循環水の水質は、常時監視される。
循環水の水質を監視する方法として、循環水の電気伝導率（または比抵抗）を測定する方法が、用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１記載の方法は、循環水の一部を試料水としてサンプリングして、試料水の電気伝導率の変化を観測することにより、循環水に含まれる汚染物質を検出する（すなわち、循環水の水質が監視される）。同方法では、試料水に含まれる成分のうち、汚染物質以外に試料水の電気伝導率に影響を与える成分は、試料水の電気伝導率の測定前に、予め除去される。
循環水には、水の循環系統の腐食を抑制するために、循環水をアルカリ性にするアンモニアと、循環水に含まれる酸素濃度を低減させるヒドラジンと、が添加される。そして、近年、発癌性を有するヒドラジンの使用は控えられ、代わりに循環水に添加されるアンモニアの量は増加している。すなわち、循環水には、常に所定濃度以上のアンモニア（イオン化したアンモニウムイオン：ＮＨ４ ＋）が含まれる。仮に、復水器において、海水のリークが発生しても、循環水に混入される海水は微量であり、循環水に含まれる塩分濃度（すなわち、汚染物質の量）はアンモニア濃度よりも十分に低い。そのため、復水器における海水のリークを電気伝導率の変化で検知する場合、試料水に含まれるアンモニア（すなわち、ＮＨ４ ＋）は、電気伝導率の測定前に、陽イオン交換器により除去される。
陽イオン交換器は、通常、相互に対向して配置される陽極および陰極と、陽極が配置される陽極室と、陰極が配置される陰極室と、陽極室と陰極室とを仕切る陽イオン交換膜と、を備える。試料水は、陽極室に供給される。試料水に含まれる陽イオンは、陽極室で除去されて、陽イオン交換膜を介して陰極室に移動する。陽極室に移動した陽イオンは、陰極室内を流れる水と共に排出される。
試料水に海水が混入している場合、試料水には、ＮａＣｌやＮａ２ＳＯ４などの海水由来の成分が含まれる。これらの成分は、試料水内で、Ｎａ＋などの陽イオンと、Ｃｌ－，ＳＯ４ ２－などの陰イオンと、にイオン化する。前述のとおり、試料水が陽イオン交換器により処理されると、Ｎａ＋などの陽イオンはＮＨ４ ＋と共にＨ＋と交換され、除去される。その結果、Ｃｌ－，ＳＯ４ ２－などの陰イオンの対イオンは、Ｈ＋となる。すなわち、試料水は、塩酸や硫酸の水溶液となる。これらの水溶液の電気伝導率の変化は、イオン交換前の試料水の電気伝導率の変化よりも大きい。そのため、海水の混入は、高感度で検知される。
ところで、近年、太陽光発電などの環境発電が広く普及し、火力発電所や原子力発電所などの発電所は、環境発電に応じて、こまめに発電量を変動させるように運用され得る。また、ボイラにおける薬注装置は日々進歩しており、新しい水処理技術がボイラに導入され得る。その結果、将来の循環水における陽イオン（ＮＨ４ ＋）濃度（ｐＨ）は、現在よりも大きく変動することが予想される。
ここで、特許文献１記載のような従来の方法では、陽イオンを除去する処理の前提として、処理水に含まれる陽イオン濃度は、ほとんど変動しない。そのため、陽イオンを除去するために陽極と陰極との間に流される電流値（陽極と陰極との間に印加される電圧）は、予め陽イオン濃度に応じた値に決定される。その結果、試料水に含まれる陽イオン濃度が高くなると陽イオンの除去が不十分となり、同陽イオン濃度が低くなると大量の気泡（陽極における酸素、陰極における水素）が発生する。このように、従来の方法は、陽イオン濃度が大きく変動する循環水に対して、適用できない。
国際公開第２０００／０５７１６５号
本発明は、陽イオン濃度が大きく変動する循環水に対して適用可能な陽イオン除去装置と陽イオン除去方法と陰イオン検出装置とを提供することを目的とする。
本発明にかかる陽イオン除去装置は、試料水が供給され、試料水から陽イオンを除去する陽極室と、陽極室から移動した陽イオンを排出する陰極室と、陽極室と陰極室とを仕切る陽イオン交換膜と、陽極室に配置される陽極と、陰極室に配置される陰極と、陽極と陰極とに接続され、陽極と陰極との間に電圧を印加する電源と、試料水の陽イオン濃度、および／または、陽イオン濃度に応じて変動する試料水の物性値、の測定結果を取得する取得部と、取得部に取得された測定結果に基づいて、電源の動作を制御する制御信号を生成する信号生成部と、を有してなり、電源は、制御信号に基づいて、電圧を変化させる、ことを特徴とする。
本発明によれば、陽イオン濃度が大きく変動する循環水に対して適用可能な陽イオン除去装置と陽イオン除去方法と陰イオン検出装置とを提供できる。
本発明にかかる陰イオン検出装置の実施の形態を示す模式構成図である。 本発明にかかる陽イオン除去装置が備える陽イオン交換器の模式断面図である。 本発明にかかる陰イオン検出装置の別の実施の形態を示す模式構成図である。 本発明にかかる陰イオン検出装置のさらに別の実施の形態を示す模式構成図である。 本発明にかかる陽イオン除去装置が備える別の陽イオン交換器の模式断面図である。 本発明にかかる陰イオン検出装置のさらに別の実施の形態を示す模式構成図である。
以下、図面を参照しながら、本発明にかかる陽イオン除去装置（以下「本除去装置」という。）と、陽イオン除去方法（以下「本方法」という。）と、陰イオン検出装置（以下「本検出装置」という。）と、の実施の形態について説明する。各図において、同一の部材と要素とについては同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
以下に説明する各実施の形態において、本検出装置は発電所に設置されるボイラサンプリング装置に組み込まれており、ボイラサンプリング装置により処理されたボイラ水（処理ボイラ水）は試料水として本検出装置に供給される。すなわち、処理ボイラ水は、本発明における試料水の例である。
「ボイラ水」は、例えば、発電所に設置されるボイラと、発電所で使用されたボイラからの水蒸気を凝集して水にする復水器と、の間の循環系統を循環する循環水である。
●陰イオン検出装置（１）●
●陰イオン検出装置（１）の構成
先ず、本検出装置の実施の形態（第１実施形態）について説明する。
図１は、本検出装置の実施の形態を示す模式構成図である。
同図は、本検出装置１がボイラサンプリング装置１００の配管Ｌに接続されていることを示す。また、同図は、配管Ｌ内を流れる処理ボイラ水のｐＨを計測するｐＨメータ１０１からの出力が本検出装置１に入力されることを示す。
ボイラサンプリング装置１００は、循環水の一部を取得・冷却・減圧して、本検出装置１による陰イオンの検出に適した温度・圧力を有する処理ボイラ水（試料水）を生成する。ｐＨメータ１０１は、本発明における測定器である。
本検出装置１は、試料水に含まれる陽イオンを除去して、陽イオンが除去された試料水に含まれる陰イオンを検出する。本検出装置１は、本除去装置２と電気伝導率計Ｃ１１とを有してなる。
「陽イオン」は、例えば、ボイラ水に添加される水質調整剤（アンモニア、ヒドラジン）由来の陽イオン（ＮＨ４ ＋，Ｎ２Ｈ５ +）や、ボイラ水に混入し得る不純物（例えば、ボイラ水に混入した海水など）由来の陽イオン（Ｎａ＋，Ｃａ２＋）などである。
「陰イオン」は、例えば、ボイラ水に混入し得る不純物由来の陰イオン（Ｃｌ－，ＳＯ４ ２－）などである。
本除去装置２は、試料水に含まれる陽イオンを除去する。本除去装置２は、陽イオン交換器１０と、制御ユニット３０と、信号ユニット４０と、配管Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６と、弁Ｖ１１，Ｖ１２と、フィルタＦと、フローメータＦＬ１１，ＦＬ１２と、ベントＢ１１と、を備える。
図２は、陽イオン交換器１０の模式断面図である。
陽イオン交換器１０は、試料水に含まれる陽イオンを除去する。陽イオン交換器１０は、筐体１１と、陽極室１２と、陰極室１３と、陽イオン交換膜１４と、陽極１５と、陰極１６と、を備える。
筐体１１は、陽極１５と陰極１６とを収容して、陽イオン交換膜１４と共に陽極室１２と陰極室１３とを形成する。筐体１１は、例えば、ポリプロピレンなどの合成樹脂製である。筐体１１は、第１半体１１ａと第２半体１１ｂとを備える。
第１半体１１ａは、陽極室１２を形成する直方体状の凹部を有する箱状である。第１半体１１ａは、陽極室１２に供給される試料水の入口である陽極室入口１２ａと、陽極室１２から排出される試料水（後述する処理水）の出口である陽極室出口１２ｂと、を備える。
第２半体１１ｂは、陰極室１３を形成する直方体状の凹部を有する箱状である。第２半体１１ｂは、陰極室１３に供給される陰極水の入口である陰極室入口１３ａと、陰極室１３から排出される陰極水の出口である陰極室出口１３ｂと、を備える。第２半体１１ｂの形状は、第１半体１１ａの形状と共通する。
「陰極水」は、陰極室１３に供給されて、陽極室１２から移動した陽イオンを陰極室１３から排出する水である。本実施の形態では、陰極水として試料水の一部が供給される。
陽極室１２は、陽極１５を収容して、試料水から陽イオンを除去する領域である。
陰極室１３は、陰極１６を収容して、陽極室１２から移動した陽イオンを陰極水を介して排出する領域である。
陽イオン交換膜１４は、第１半体１１ａと第２半体１１ｂとに挟持され、第１半体１１ａと共に陽極室１２を形成し、第２半体１１ｂと共に陰極室１３を形成する。すなわち、陽イオン交換膜１４は、陽極室１２と陰極室１３とを仕切る。陽イオン交換膜１４は、膜状の公知の陽イオン交換樹脂（例えば、スチレン－ジビニルベンゼン共重合体にスルホン酸基を導入した樹脂）である。
陽極１５と陰極１６とは、試料水に対して、イオン交換に必要な電流を流す電極である。陽極１５は、陽極室１２に配置される。陽極１５は、例えば、白金が塗布されたチタン板などの公知の電極である。陰極１６は、陰極室１３に配置される。陰極１６は、例えば、ステンレス鋼板などの公知の電極である。
陽極１５と陰極１６それぞれの面積は、例えば、陽イオン交換器１０においてイオン交換に必要な陽極１５と陰極１６との間の電流密度に応じて設定される。陽極１５は陽極室１２に配置され、陰極１６は陽極１５と対向するように陰極室１３に配置される。陽極１５と陰極１６との間の間隔は、例えば、陽イオン交換器１０においてイオン交換に必要な陽極１５と陰極１６との間の電位勾配に応じて設定される。
陽極室１２において、陽イオン交換膜１４と陽極１５との間には、公知の陽イオン交換樹脂（不図示）が充填される。陰極室１３において、陽イオン交換膜１４と陰極１６との間には、公知の陽イオン交換樹脂（不図示）が充填される。各陽イオン交換樹脂の充填率は、例えば、試料水と陰極水それぞれの流路、陽イオンの移動の割合、により設定される。
図１に戻る。
制御ユニット３０は、本検出装置１全体の動作を制御する。制御ユニット３０は、接続部３１と制御部３２と記憶部３３と電源部３４とを備える。
接続部３１は、信号ユニット４０に電気的に接続されるインターフェイスである。
制御部３２は、例えば、記憶部３３に記憶された各種設定や、フローメータＦＬ１１，ＦＬ１２や温度計（不図示）などの情報に基づいて、試料水や陰極水の管理・調整などを行う。制御部３２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory），ＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリと、により構成される。
記憶部３３は、制御ユニット３０の動作に必要な情報を記憶する。記憶部３３は、例えば、ＲＡＭやＳＤ（Secure Digital）メモリカードなどのメモリである。
電源部３４は、陽極１５と陰極１６とに接続され、陽極１５と陰極１６との間に、イオン交換に必要な電圧（陽極１５と陰極１６との間に後述する目標電流値の電流を流す電圧）を印加する。電源部３４は、例えば、公知の直流電源ユニットである。電源部３４は、本発明における電源である。電源部３４は、電源部３４が出力する電圧（電流）を制御する制御基板（不図示）を備える。
信号ユニット４０は、ｐＨメータ１０１の測定結果を取得し、制御信号を生成する。信号ユニット４０は、接続部４１と記憶部４２と取得部４３と信号生成部４４とを備える。
接続部４１は、ｐＨメータ１０１と制御ユニット３０とに接続されるインターフェイスである。
記憶部４２は、ｐＨメータの測定結果を記憶する。記憶部４２は、例えば、ＲＡＭやＳＤメモリカードなどのメモリである。
取得部４３は、試料水内の陽イオン濃度に応じて変動する試料水の物性値の測定結果を取得する。取得部４３の具体的な動作は、後述する。
「物性値」は、例えば、試料水のｐＨ、電気伝導率、比抵抗など、物質（試料水）が有する性質の大小を示す値である。本実施の形態では、物性値は、ｐＨメータ１０１が測定した試料水のｐＨの値である。
信号生成部４４は、取得部４３が取得した測定結果に基づいて、制御信号を生成する。信号生成部４４の具体的な動作と、制御信号と、については、後述する。
取得部４３と信号生成部４４とは、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサと、ＲＯＭ，ＲＡＭなどのメモリと、により構成される。
電気伝導率計Ｃ１１は、後述する処理水の電気伝導率を測定する。電気伝導率計Ｃ１１は、例えば、フローセルタイプ交流２電極方式などの公知の電気伝導率計である。電気伝導率計Ｃ１１は、本発明における処理水測定器である。
配管Ｌ１１は、配管Ｌからの試料水の入口である弁Ｖ１１と、フローメータＦＬ１１，ＦＬ１２と、を接続する管である。配管Ｌ１１には、試料水に含まれる異物を除去するフィルタＦが接続される。配管Ｌ１１のうち、弁Ｖ１１とフィルタＦとの間には、分岐点Ｐ１１が配置される。配管Ｌ１２は、分岐点Ｐ１１と排水口（不図示）とを接続する管である。配管Ｌ１２には、安全弁である弁Ｖ１２が接続される。配管Ｌ１１のうち、フィルタＦよりも下流側には、分岐点Ｐ１２が配置される。配管Ｌ１１のうち、分岐点Ｐ１２から下流側は、配管Ｌ１３と配管Ｌ１４とに分岐する。
配管Ｌ１３は、分岐点Ｐ１２と陽極室入口１２ａとを接続する管である。配管Ｌ１３には、陽極室入口１２ａに供給される試料水の流量を調整するフローメータＦＬ１１が接続される。配管Ｌ１４は、分岐点Ｐ１２と陰極室入口１３ａとを接続する管である。配管Ｌ１４には、陰極室入口１３ａに供給される試料水（陰極水）の流量を調整するフローメータＦＬ１２が接続される。
配管Ｌ１５は、陽極室出口１２ｂと排水口（不図示）とを接続する管である。配管Ｌ１５には、電気伝導率計Ｃ１１が接続される。配管Ｌ１６は、陰極室出口１３ｂと排水口（不図示）とを接続する管である。配管Ｌ１６には、分岐点Ｐ１３が配置される。分岐点Ｐ１３には、配管Ｌ１６内の陰極水に含まれる気体を排出するベントＢ１１が接続される。
●陰イオン検出装置（１）の動作
次に、本検出装置１（本除去装置２）の動作について、説明する。本検出装置１は、本除去装置２を用いて試料水から陽イオンを除去し、陽イオンが除去された試料水（以下「処理水」という。）の電気伝導率を測定し、電気伝導率の変化から試料水に含まれる陰イオンを検出する。
先ず、本除去装置２を用いて試料水に含まれる陽イオンを除去する方法（すなわち、本方法）について、説明する。
弁Ｖ１１から配管Ｌ１１に導入された試料水は、フィルタＦを通過して分岐点Ｐ１２に供給され、分岐点Ｐ１２から配管Ｌ１３，Ｌ１４に供給される。配管Ｌ１３に供給された試料水は、フローメータＦＬ１１により流量調整されて、陽極室入口１２ａから陽極室１２へ供給される。一方、配管Ｌ１４に供給された試料水は、フローメータＦＬ１２により流量調整されて、陰極水として陰極室入口１３ａから陰極室１３へ供給される。
次いで、陽極室１２に供給された試料水は、陽極室１２内の陽イオン交換樹脂を通過する。このとき、試料水に含まれる陽イオンは、陽イオン交換樹脂に吸着され、除去される。陽イオンが除去された試料水は、処理水として陽極室出口１２ｂから配管Ｌ１５に排出される。
次いで、電気伝導率計Ｃ１１は、配管Ｌ１５内の処理水の電気伝導率を測定する。電気伝導率計Ｃ１１は、例えば、常時、電気伝導率を測定する。
一方、陰極室１３に供給された陰極水は、陰極室１３に充填された陽イオン交換樹脂を通過して、陰極室出口１３ｂから配管Ｌ１６に排出される。
このように、試料水と陰極水とが、陽イオン交換器１０に供給される。次いで、取得部４３は、接続部４１を介して、ボイラサンプリング装置１００のｐＨメータ１０１により測定された試料水のｐＨを、測定結果として取得する。測定結果（ｐＨ）は、例えば、記憶部４２に記憶される。ここで、ｐＨメータ１０１は、例えば、常時、ｐＨを測定する。
次いで、信号生成部４４は、取得部４３が取得した測定結果に基づいて、制御信号を生成する。制御信号は、接続部３１，４１を介して、制御ユニット３０の制御部３２に伝送される。
「制御信号」は、本実施の形態において、陽極１５と陰極１６との間に流れる電流の目標となる電流値（以下「目標電流値」という。）を定める信号である。すなわち、制御信号は、陽極１５と陰極１６との間に目標電流値の電流が流れるように、電源部３４に陽極１５と陰極１６との間に電圧を印加させる信号である。換言すれば、制御信号は、電源部３４の動作を制御する信号である。具体的には、制御信号は、例えば、取得部４３が取得した測定結果が制御ユニット３０を受信可能な形式に変換した信号である。目標電流値は、試料水の陽イオン濃度に応じて定まり、例えば、制御部３２により算出される。目標電流値は、例えば、「０」以上の値である。
次いで、電源部３４は、陽極１５と陰極１６との間に目標電流値の電流が流れるように、陽極１５と陰極１６との間に電圧を印加する。このように、電源部３４は、制御信号に基づいて算出された目標電流値に応じて、陽極１５と陰極１６との間に電圧を印加する。換言すれば、電源部３４は、制御信号に基づいて、陽極１５と陰極１６との間に電圧を印加する。
陽極１５と陰極１６との間に電圧が印加されたとき、陽極室１２内の陽イオン交換樹脂に吸着された陽イオンは、陽イオン交換膜１４を通過して隣接する陽イオン交換樹脂への移動を繰り返し、陰極室１３内の陽イオン交換樹脂へと移動する。すなわち、陽極室１２と陰極室１３それぞれの陽イオン交換樹脂は、陽イオンの移動の媒体として機能する。その結果、陽極１５と陰極１６との間に印加される電圧を過剰に高めることなく、陽イオンは、陽極室１２から陰極室１３へスムーズに移動できる。
一方、陰極室１３内に移動した陽イオンは、陰極水に混入される。陽極室１２から移動した陽イオンが混入された陰極水は、陰極室出口１３ｂから配管Ｌ１６へ順次排出される。そのため、陰極室１３内の陰極水に含まれる陽イオンの量は、一定量以下に抑制される。その結果、陽イオンは、陽極室１２から陰極室１３へスムーズに移動できる。
このように、本検出装置１（本除去装置２）は、試料水に含まれる陽イオンを除去できる。
次に、本検出装置１を用いて試料水（処理水）に含まれる陰イオンを検出する方法について説明する。
不純物由来の成分（ＮａＣｌ，Ｎａ２ＳＯ４など）が試料水に含まれているとき、陽極室１２内の陽イオン交換樹脂は、不純物由来の陽イオン（Ｎａ＋，Ｃａ２＋など）を吸着して、Ｈ＋と交換する。すなわち、配管Ｌ１５に排出される処理水は、不純物由来の陰イオン（Ｃｌ－，ＳＯ４ ２－など）と、その対イオンとなるＨ＋と、を含む。その結果、Ｃｌ－，ＳＯ４ ２－などの陰イオンの対イオンは、Ｈ＋となる。すなわち、処理水は、塩酸や硫酸を含む水溶液となる。これらの水溶液の電気伝導率の変化は、イオン交換前の試料水の電気伝導率の変化よりも大きい。そのため、本検出装置１は、処理水の電気伝導率の変化（増加）を検知することにより、処理水に含まれる陰イオンを検出できる。その結果、本検出装置１は、処理水に含まれる陰イオンの濃度を推定でき、試料水（すなわち、ボイラ水）への海水の混入を検知できる。
次いで、本検出装置１は、処理水のｐＨ（測定結果）の取得と、測定結果に基づく制御信号の生成と、制御信号に基づく電圧の印加と、を繰り返し実行して、試料水に含まれる陽イオンの除去と、電気伝導率の測定（陰イオンの検出）と、を繰り返し実行する。その結果、本検出装置１と本除去装置２それぞれは、試料水に含まれる陽イオン（特に、アンモニウムイオン：ＮＨ４ ＋）濃度に応じて変動するｐＨの測定結果に基づいて、陽極１５と陰極１６との間に陽イオンの除去に適切な目標電流値の電流が流れるように、陽極１５と陰極１６との間に電圧を印加できる。すなわち、例えば、処理水のｐＨ（陽イオン濃度）が高いとき、制御部３２は、制御信号に基づいて目標電流値を増加させ、電源部３４は、目標電流値に基づいて電圧を増加させる。一方、処理水のｐＨ（陽イオン濃度）が低いとき、制御部３２は、制御信号に基づいて目標電流値を低下させ、電源部３４は、目標電流値に基づいて電圧を低下させる。換言すれば、電源部３４は、制御信号に基づいて、陽極１５と陰極１６との間に印加される電圧を変化させる。
●まとめ（１）
以上説明した実施の形態によれば、信号生成部４４は、試料水のｐＨの測定結果に基づいて、制御信号を生成する。電源部３４は、制御信号に基づいて、陽極１５と陰極１６との間に印加する電圧を変化させる。すなわち、本検出装置１と本除去装置２それぞれは、試料水のｐＨの測定結果に基づいて、陽極１５と陰極１６との間に目標電流値の電流が流れるように、陽極１５と陰極１６との間に印加される電圧を制御する。その結果、本検出装置１と本除去装置２それぞれは、陽イオン濃度が大きく変動する試料水に対して、陽イオンの除去に適切な電圧を印加できる。したがって、本検出装置１は、陽イオン濃度が大きく変動する試料水に含まれる陰イオンを適切に検出できる。つまり、本検出装置１と本除去装置２それぞれは、陽イオン濃度が大きく変動する試料水（循環水）に対して適用できる。
●陰イオン検出装置（２）●
次に、本検出装置の別の実施の形態（第２実施形態）について、先に説明した第１実施形態とは異なる部分を中心に説明する。第２実施形態の陰イオン検出装置は、陰極水として処理水を用いる点において、第１実施形態の陰イオン検出装置と異なる。
●陰イオン検出装置（２）の構成
図３は、本検出装置の別の実施の形態を示す模式構成図である。
本検出装置１Ａは、試料水に含まれる陽イオンを除去して、陽イオンが除去された試料水に含まれる陰イオンを検出する。
本検出装置１Ａは、陽イオン交換器１０と、制御ユニット３０と、信号ユニット４０と、電気伝導率計Ｃ１１と、配管Ｌ１１Ａ，Ｌ１２，Ｌ１５Ａ，Ｌ１６と、弁Ｖ１１，Ｖ１２と、フィルタＦと、フローメータＦＬ１１と、ベントＢ１１と、を有してなる。本実施の形態において、本検出装置１Ａは、本除去装置２Ａでもある。
配管Ｌ１１Ａは、弁Ｖ１１と陽極室入口１２ａとを接続する管である。配管Ｌ１１Ａの上流側にはフィルタＦが接続され、フィルタＦよりも下流側にはフローメータＦＬ１１が接続される。配管Ｌ１５Ａは、陽極室出口１２ｂと陰極室入口１３ａとを接続する管である。すなわち、陽極室出口１２ｂから排出される処理水は、陰極水として陰極室入口１３ａから陰極室１３に供給される。配管Ｌ１５Ａには、電気伝導率計Ｃ１１が接続される。
●陰イオン検出装置（２）の動作
次に、本検出装置１Ａ（本除去装置２Ａ）の動作について、説明する。本検出装置１Ａ（本除去装置２Ａ）は、試料水から陽イオンを除去し、陽イオンが除去された試料水（処理水）の電気伝導率を測定し、試料水に含まれる陰イオンを検出する。
弁Ｖ１１から配管Ｌ１１Ａに導入された試料水は、フィルタＦを通過して、フローメータＦＬ１１により流量調整され、陽極室入口１２ａから陽極室１２へ供給される。
次いで、陽極室１２に供給された試料水は、陽極室１２内の陽イオン交換樹脂を通過する。このとき、試料水に含まれる陽イオンは、陽イオン交換樹脂に吸着される。すなわち、試料水に含まれる陽イオンは、除去される。陽イオンが除去された試料水は、処理水として、陽極室出口１２ｂから配管Ｌ１５Ａに排出される。
次いで、電気伝導率計Ｃ１１は、第１実施形態における処理水の電気伝導率の測定と同様に、配管Ｌ１５Ａ内の処理水の電気伝導率を測定する。
次いで、配管Ｌ１５Ａ内の処理水は、陰極室入口１３ａから陰極室１３へ供給される。陰極室１３に供給された陰極水は、陰極室１３に充填された陽イオン交換樹脂を通過して、陰極室出口１３ｂから配管Ｌ１６に排出される。
このように、試料水と陰極水とが、陽イオン交換器１０に供給される。次いで、本検出装置１Ａは、第１実施形態の本検出装置１と同様に、処理水のｐＨ（測定結果）の取得と、測定結果に基づく制御信号の生成と、制御信号に基づく電圧の印加と、を繰り返し実行して、試料水に含まれる陽イオンの除去と、電気伝導率の測定（陰イオンの検出）と、を繰り返し実行する。その結果、本検出装置１Ａと本除去装置２Ａそれぞれは、第１実施形態の本検出装置１と本除去装置２と同様に、陽極１５と陰極１６との間に陽イオンの除去に適切な目標電流値の電流が流れるように、陽極１５と陰極１６との間に印加される電圧を制御できる。
ここで、前述のとおり、陽極室出口１２ｂから配管Ｌ１５Ａに排出された処理水は、陰極室入口１３ａから陰極室１３に供給される。また、前述のとおり、陰極室１３に供給された処理水（陰極水）に含まれる陽イオン濃度は、陽極室１２に供給される試料水に含まれる陽イオン濃度よりも低い。そのため、陽イオンが陽極室１２から陰極室１３に移動しても、陰極水に含まれる陽イオン濃度は、陽極室１２に供給された試料水に含まれる陽イオン濃度以上にはならない。その結果、陽イオンは、陽極室１２から陰極室１３へスムーズに移動できる。また、本検出装置１Ａでは、処理水が陰極水として用いられる。そのため、本検出装置１Ａに必要な処理水の量は、第１実施形態の本検出装置１の半量となる。
●まとめ（２）
以上説明した実施の形態によれば、本検出装置１Ａと本除去装置２Ａそれぞれは、陽イオン濃度が大きく変動する試料水に対して、第１実施形態の本検出装置１と本除去装置２と同様に、陽イオンの除去に適切な電圧を印加できる。したがって、本検出装置１Ａは、陽イオン濃度が大きく変動する試料水に含まれる陰イオンを適切に検出できる。つまり、本検出装置１Ａと本除去装置２Ａそれぞれは、陽イオン濃度が大きく変動する試料水（循環水）に対して適用できる。
●陰イオン検出装置（３）●
次に、本検出装置のさらに別の実施の形態（第３実施形態）について、先に説明した第１実施形態とは異なる部分を中心に説明する。第３実施形態の陰イオン検出装置は、２つの陽イオン交換器を備える点において、第１実施形態の陰イオン検出装置と異なる。
●陰イオン検出装置（３）の構成
図４は、本検出装置のさらに別の実施の形態を示す模式構成図である。
本検出装置１Ｂは、試料水に含まれる陽イオンを除去して、陽イオンが除去された試料水に含まれる陰イオンを検出する。本検出装置１Ｂは、本除去装置２Ｂと電気伝導率計Ｃ１１とを有してなる。
本除去装置２Ｂは、試料水に含まれる陽イオンを除去する。本除去装置２Ｂは、陽イオン交換器１０，２０と、制御ユニット３０Ｂと、信号ユニット４０Ｂと、配管Ｌ１１Ｂ，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５Ｂ，Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８，Ｌ１９と、弁Ｖ１１，Ｖ１２と、フィルタＦと、フローメータＦＬ１１，ＦＬ１２，ＦＬ１３と、ベントＢ１１，Ｂ１２と、を有してなる。
図５は、陽イオン交換器２０の模式断面図である。
陽イオン交換器２０は、陽イオン交換器１０により陽イオンが除去された処理水（以下「脱イオン水」という。）に含まれる（残留している）陽イオンを除去する。陽イオン交換器２０は、筐体２１と、陽極室２２と、陰極室２３と、陽イオン交換膜２４と、陽極２５と、陰極２６と、を備える。
筐体２１は、陽極２５と陰極２６とを収容して、陽イオン交換膜２４と共に陽極室２２と陰極室２３とを形成する。筐体２１は、例えば、ポリプロピレンなどの合成樹脂製である。筐体２１は、第１半体２１ａと第２半体２１ｂとを備える。
第１半体２１ａは、陽極室２２を形成する直方体状の凹部を有する箱状である。第１半体２１ａは、陽極室２２に供給される脱イオン水の入口である陽極室入口２２ａと、陽極室２２から排出される脱イオン水（処理水）の出口である陽極室出口２２ｂと、を備える。
第２半体２１ｂは、陰極室２３を形成する直方体状の凹部を有する箱状である。第１半体２１ａは、陰極室２３に供給される第２陰極水の入口である陰極室入口２３ａと、陰極室２３から排出される第２陰極水の出口である陰極室出口２３ｂと、を備える。第２半体２１ｂの形状は、第１半体２１ａの形状と共通する。
「第２陰極水」は、陰極室２３に供給されて、陽極室２２から移動した陽イオンを陰極室２３から排出する水である。本実施の形態では、試料水の一部が第２陰極水として供給される。
陽極室２２は、陽極２５を収容して、脱イオン水から陽イオンを除去する領域である。陽極室２２は、本発明における第２陽極室である。
陰極室２３は、陰極２６を収容して、陽極室２２から移動した陽イオンを第２陰極水を介して排出する領域である。陰極室２３は、本発明における第２陰極室である。
陽イオン交換膜２４は、第１半体２１ａと第２半体２１ｂとに挟持され、第１半体２１ａと共に陽極室２２を形成し、第２半体２１ｂと共に陰極室２３を形成する。すなわち、陽イオン交換膜２４は、陽極室２２と陰極室２３とを仕切る。陽イオン交換膜２４は、膜状の公知の陽イオン交換樹脂（例えば、スチレン－ジビニルベンゼン共重合体にスルホン酸基を導入した樹脂）である。陽イオン交換膜２４は、本発明における第２陽イオン交換膜である。
陽極２５と陰極２６とは、脱イオン水に対して、イオン交換に必要な電流を流す電極である。陽極２５は、陽極室２２に配置される。陽極２５は、例えば、白金を塗布したチタン板などの公知の電極である。陰極２６は、陰極室２３に配置される。陰極２６は、例えば、ステンレス鋼板などの公知の電極である。陽極２５は本発明における第２陽極であり、陰極２６は本発明における第２陰極である。
陽極２５と陰極２６それぞれの面積は、例えば、陽イオン交換器２０においてイオン交換に必要な陽極２５と陰極２６との間の電流密度に応じて設定される。陽極２５は陽極室２２に配置され、陰極２６は陽極２５と対向するように陰極室２３に配置される。陽極２５と陰極２６との間の間隔は、例えば、陽イオン交換器２０においてイオン交換に必要な陽極２５と陰極２６との間の電位勾配に応じて設定される。
陽極室２２において、陽イオン交換膜２４と陽極２５との間には、公知の陽イオン交換樹脂（不図示）が充填される。陰極室２３において、陽イオン交換膜２４と陰極２６との間には、公知の陽イオン交換樹脂（不図示）が充填される。各陽イオン交換樹脂の充填率は、例えば、脱イオン水と第２陰極水それぞれの流路、陽イオンの移動の程度、により設定される。
図４に戻る。
制御ユニット３０Ｂは、本検出装置１Ｂ全体の動作を制御する。制御ユニット３０Ｂは、接続部３１Ｂと制御部３２Ｂと記憶部３３と電源部３４Ｂとを備える。
接続部３１Ｂは、信号ユニット４０Ｂに電気的に接続されるインターフェイスである。
制御部３２Ｂは、例えば、記憶部３３に記憶された各種設定や、フローメータＦＬ１１，ＦＬ１２，ＦＬ１３や温度計（不図示）などの情報に基づいて、試料水や陰極水の管理・調整などを行う。制御部３２Ｂは、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサと、ＲＯＭ，ＲＡＭなどのメモリと、により構成される。
電源部３４Ｂは、陽極１５と陰極１６とに接続され、陽極１５と陰極１６との間に、イオン交換に必要な電圧（後述する第１電圧）を印加する。また、電源部３４Ｂは、陽極２５と陰極２６とに接続され、陽極２５と陰極２６との間に、イオン交換に必要な電圧（後述する第２電圧）を印加する。電源部３４Ｂは、例えば、公知の直流電源ユニットである。電源部３４Ｂは、本発明における電源である。電源部３４Ｂは、電源部３４Ｂが出力する電圧（電流）を制御する制御基板（不図示）を備える。
信号ユニット４０Ｂは、ｐＨメータ１０１の測定結果を取得し、制御信号を生成する。信号ユニット４０Ｂは、接続部４１Ｂと記憶部４２と取得部４３と信号生成部４４Ｂとを備える。
接続部４１Ｂは、ｐＨメータ１０１と制御ユニット３０Ｂとに接続されるインターフェイスである。
信号生成部４４Ｂは、取得部４３が取得した測定結果に基づいて、制御信号を生成する。信号生成部４４Ｂは、例えば、取得部４３と共通するＣＰＵなどのプロセッサと、ＲＯＭ，ＲＡＭなどのメモリと、により構成される。信号生成部４４Ｂの具体的な動作については、後述する。
配管Ｌ１１Ｂは、弁Ｖ１１と、フローメータＦＬ１１－ＦＬ１３と、を接続する管である。配管Ｌ１１Ｂには、フィルタＦが接続される。配管Ｌ１１Ｂのうち、弁Ｖ１１とフィルタＦとの間には、分岐点Ｐ１１が配置される。配管Ｌ１１Ｂのうち、フィルタＦよりも下流側には、分岐点Ｐ１２Ｂが配置される。配管Ｌ１１Ｂのうち、分岐点Ｐ１２Ｂから下流側は、配管Ｌ１３と配管Ｌ１４と配管Ｌ１７とに分岐する。
配管Ｌ１５Ｂは、陽極室出口１２ｂと陽極室入口２２ａとを接続する管である。配管Ｌ１７は、分岐点Ｐ１２Ｂと陰極室入口２３ａとを接続する管である。配管Ｌ１７には、陰極室入口２３ａに供給される試料水（第２陰極水）の流量を調整するフローメータＦＬ１３が接続される。
配管Ｌ１８は、陽極室出口２２ｂと排水口（不図示）とを接続する管である。配管Ｌ１８には、電気伝導率計Ｃ１１が接続される。配管Ｌ１９は、陰極室出口２３ｂと排水口（不図示）とを接続する管である。配管Ｌ１９には、分岐点Ｐ１４が配置される。分岐点Ｐ１４には、配管Ｌ１９内を流れる第２陰極水に含まれる気体を排出するベントＢ１２が接続される。
●陰イオン検出装置（３）の動作
次に、本検出装置１Ｂの動作について、説明する。本検出装置１Ｂは、本除去装置２Ｂを用いて試料水から陽イオンを除去し、電気伝導率計Ｃ１１を用いて本除去装置２Ｂにより陽イオンが除去された試料水（処理水）の電気伝導率を測定し、電気伝導率の変化から試料水に含まれる陰イオンを検出する。
弁Ｖ１１から配管Ｌ１１Ｂに導入された試料水は、フィルタＦを通過して分岐点Ｐ１２Ｂに供給され、分岐点Ｐ１２Ｂから配管Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１７に供給される。配管Ｌ１３に供給された試料水は、陽極室１２に供給される。配管Ｌ１４に供給された試料水は、陰極水として陰極室１３に供給される。配管Ｌ１７に供給された試料水は、フローメータＦＬ１３により流量調整されて、第２陰極水として陰極室入口２３ａから陰極室２３へ供給される。
次いで、陽極室１２に供給された試料水は、陽極室１２内の陽イオン交換樹脂を通過する。このとき、試料水に含まれる陽イオンは、陽イオン交換樹脂に吸着され、除去される。陽イオンが除去された試料水は、脱イオン水として陽極室出口１２ｂから配管Ｌ１５Ｂに排出される。
次いで、配管Ｌ１５Ｂに排出された脱イオン水は、陽極室入口２２ａから陽極室２２へ供給される。陽極室２２に供給された試料水は、陽極室２２内の陽イオン交換樹脂を通過する。このとき、脱イオン水に含まれる（残留している）陽イオンは、陽イオン交換樹脂に吸着され、除去される。陽イオンが除去された脱イオン水は、処理水として陽極室出口２２ｂから配管Ｌ１８に排出される。
次いで、電気伝導率計Ｃ１１は、第１実施形態における処理水の電気伝導率の測定と同様に、配管Ｌ１８内を流れる処理水の電気伝導率を測定する。
一方、陰極室２３に供給された第２陰極水は、陰極室２３に充填された陽イオン交換樹脂を通過して、陰極室出口２３ｂから配管Ｌ１９に排出される。このとき、陽極室２２から移動した陽イオンは、第２陰極水と共に配管Ｌ１９に排出される。
このように、試料水と陰極水とが陽イオン交換器１０に供給され、脱イオン水と第２陰極水とが陽イオン交換器２０に供給される。次いで、取得部４３は、接続部４１Ｂを介して、試料水のｐＨを測定結果として取得する。測定結果（ｐＨ）は、例えば、記憶部４２に記憶される。
次いで、信号生成部４４Ｂは、取得部４３が取得した測定結果に基づいて、制御信号を生成する。制御信号は、接続部３１Ｂ，４１Ｂを介して、制御ユニット３０Ｂの制御部３２Ｂに伝送される。
「制御信号」は、本実施の形態において、陽極１５と陰極１６との間に流れる電流（以下「第１電流」という。）の目標となる電流値（以下「第１目標電流値」という。）と、陽極２５と陰極２６との間に流れる電流（以下「第２電流」という。）の目標となる電流値（以下「第２目標電流値」という。）と、を定める信号である。すなわち、本実施の形態において、制御信号は、陽極１５と陰極１６との間に第１目標電流値の第１電流が流れるように、陽極１５と陰極１６との間に電圧（以下「第１電圧」という。）を印加させ、陽極２５と陰極２６との間に第２目標電流値の第２電流が流れるように、陽極２５と陰極２６との間に電圧（以下「第２電圧」という。）を印加させる信号である。換言すれば、本実施の形態において、制御信号は、電源部３４Ｂの動作を制御する信号である。第１目標電流値と第２目標電流値それぞれは、試料水の陽イオン濃度に応じて定まり、例えば、制御部３２Ｂにより算出される。ここで、第１目標電流値と第２目標電流値それぞれは、例えば、「０」以上の値である。
次いで、電源部３４Ｂは、陽極１５と陰極１６との間に第１電流が流れるように、陽極１５と陰極１６との間に第１電圧を印加する。このとき、陽極室１２内の陽イオン交換樹脂に吸着された陽イオンは、陰極室１３内の陽イオン交換樹脂へと移動する。同様に、電源部３４Ｂは、陽極２５と陰極２６との間に第２電流が流れるように、陽極２５と陰極２６との間に第２電圧を印加する。このとき、陽極室２２内の陽イオン交換樹脂に吸着された陽イオンは、陰極室２３内の陽イオン交換樹脂へと移動する。このように、電源部３４Ｂは、制御信号に基づいて算出された第１目標電流値に応じて、陽極１５と陰極１６との間に第１電圧を印加し、制御信号に基づいて算出された第２目標電流値に応じて、陽極２５と陰極２６との間に第２電圧を印加する。換言すれば、電源部３４Ｂは、制御信号に基づいて、陽極１５と陰極１６との間に第１電圧を印加し、陽極２５と陰極２６との間に第２電圧を印加する。
一方、陰極室１３内に移動した陽イオンは、陰極水に混入され、陰極水と共に陰極室出口１３ｂから配管Ｌ１６へ順次排出される。同様に、陰極室２３内に移動した陽イオンは、第２陰極水に混入され、第２陰極水と共に陰極室出口２３ｂから配管Ｌ１９へ順次排出される。その結果、陽イオンは、陽極室１２から陰極室１３へスムーズに移動でき、陽極室２２から陰極室２３へスムーズに移動できる。
このように、本検出装置１Ｂ（本除去装置２Ｂ）は、試料水に含まれる陽イオンを除去できる。
次いで、本検出装置１Ｂは、試料水のｐＨ（測定結果）の取得と、測定結果に基づく制御信号の生成と、制御信号に基づく第１電圧の印加と第２電圧の印加と、を繰り返し実行して、試料水に含まれる陽イオンの除去と、陰イオンの検出と、を実行する。その結果、本検出装置１Ｂと本除去装置２Ｂそれぞれは、試料水に含まれる陽イオン（特に、アンモニウムイオン：ＮＨ４ ＋）濃度に応じて変動するｐＨの測定結果に基づいて、陽極１５と陰極１６との間に陽イオンの除去に適切な第１目標電流値の電流が流れるように、陽極１５と陰極１６との間に第１電圧を印加でき、陽極２５と陰極２６との間に陽イオンの除去に適切な第２目標電流値の電流が流れるように、陽極２５と陰極２６との間に第２電圧を印加できる。すなわち、例えば、処理水のｐＨ（陽イオン濃度）が高いとき、制御部３２Ｂは、制御信号に基づいて第１目標電流値を増加させ、電源部３４Ｂは、第１目標電流値に基づいて第１電圧を増加させる。および／または、制御部３２Ｂは、制御信号に基づいて第２目標電流値を増加させ、電源部３４Ｂは、第２目標電流値に基づいて第２電圧を増加させる。一方、処理水のｐＨ（陽イオン濃度）が低いとき、制御部３２Ｂは、制御信号に基づいて第２目標電流値を低下させ、電源部３４Ｂは、第２目標電流値に基づいて第２電圧を低下させる。および／または、制御部３２Ｂは、制御信号に基づいて第１目標電流値を低下させ、電源部３４Ｂは、第１目標電流値に基づいて第１電圧を低下させる。換言すれば、電源部３４Ｂは、制御信号に基づいて、第１電圧と第２電圧とを変化させる。
ここで、制御部３２Ｂと電源部３４Ｂそれぞれは、処理水のｐＨ（陽イオン濃度）が高いとき、第１目標電流値と第１電圧とを変更せず、第２目標電流値と第２電圧のみ増加させてもよい。また、制御部３２Ｂと電源部３４Ｂそれぞれは、処理水のｐＨ（陽イオン濃度）が低いとき、第２目標電流値と第２電圧とを「０」にして、陽イオン交換器１０のみで陽イオンを除去してもよい。さらに、制御部３２Ｂと電源部３４Ｂそれぞれは、試料水のｐＨ（陽イオン濃度）が低いとき、第１目標電流値と第１電圧とを「０」にして、陽イオン交換器２０のみで陽イオンを除去してもよい。
●まとめ（３）
以上説明した実施の形態によれば、信号生成部４４Ｂは、試料水のｐＨの測定結果に基づいて、制御信号を生成する。電源部３４Ｂは、制御信号に基づいて、陽極１５と陰極１６との間に印加する第１電圧を変化させ、陽極２５と陰極２６との間に印加する第２電圧を変化させる。すなわち、本検出装置１Ｂと本除去装置２Ｂそれぞれは、試料水のｐＨの測定結果に基づいて、陽極１５と陰極１６との間に第１目標電流値の電流が流れるように、陽極１５と陰極１６との間に印加される第１電圧を制御し、陽極２５と陰極２６との間に第２目標電流値の電流が流れるように、陽極２５と陰極２６との間に印加される第２電圧を制御する。その結果、本検出装置１Ｂと本除去装置２Ｂそれぞれは、陽イオン濃度が大きく変動する試料水に対して、陽イオンの除去に適切な第１電圧と第２電圧とを印加できる。したがって、本検出装置１Ｂは、陽イオン濃度が大きく変動する試料水に含まれる陰イオンを適切に検出できる。つまり、本検出装置１Ｂと本除去装置２Ｂそれぞれは、陽イオン濃度が大きく変動する試料水（循環水）に対して適用できる。
●陰イオン検出装置（４）●
次に、本検出装置のさらに別の実施の形態（第４実施形態）について、先に説明した第３実施形態とは異なる部分を中心に説明する。第４実施形態の陰イオン検出装置は、２つの電気伝導率計を備える点と、電気伝導率計の測定結果に基づいて電源部の動作が制御される点と、において、第３実施形態の陰イオン検出装置と異なる。
●陰イオン検出装置（４）の構成
図６は、本検出装置のさらに別の実施の形態を示す模式構成図である。
本検出装置１Ｃは、試料水に含まれる陽イオンを除去して、陽イオンが除去された試料水に含まれる陰イオンを検出する。本検出装置１Ｃは、本除去装置２Ｃと電気伝導率計Ｃ１１とを備える。
本除去装置２Ｃは、試料水に含まれる陽イオンを除去する。本除去装置２Ｃは、陽イオン交換器１０，２０と、制御ユニット３０Ｃと、信号ユニット４０Ｃと、電気伝導率計Ｃ１２と、配管Ｌ１１Ｃ，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５Ｃ，Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８，Ｌ１９と、弁Ｖ１１，Ｖ１２と、フィルタＦと、フローメータＦＬ１１，ＦＬ１２，ＦＬ１３と、ベントＢ１１，Ｂ１２と、を有してなる。
制御ユニット３０Ｃは、本検出装置１Ｃ全体の動作を制御する。制御ユニット３０Ｃは、接続部３１Ｃと制御部３２Ｃと記憶部３３と電源部３４Ｃとを備える。
接続部３１Ｃは、信号ユニット４０Ｃに電気的に接続されるインターフェイスである。
制御部３２Ｃは、例えば、記憶部３３に記憶された各種設定や、フローメータＦＬ１１，ＦＬ１２，ＦＬ１３や温度計（不図示）などの情報に基づいて、試料水や陰極水の管理・調整などを行う。制御部３２Ｃは、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサと、ＲＯＭ，ＲＡＭなどのメモリと、により構成される。
電源部３４Ｃの構成と動作とは、第３実施形態の電源部３４Ｂと共通する。すなわち、電源部３４Ｃは、陽極１５と陰極１６とに接続され、陽極１５と陰極１６との間に第１電圧を印加する。また、電源部３４Ｃは、陽極２５と陰極２６とに接続され、陽極２５と陰極２６との間に第２電圧を印加する。電源部３４Ｃは、本発明における電源である。
信号ユニット４０Ｃは、電気伝導率計Ｃ１２の測定結果を取得し、制御信号を生成する。信号ユニット４０Ｂは、接続部４１Ｃと記憶部４２Ｃと取得部４３Ｃと信号生成部４４Ｃとを備える。
接続部４１Ｃは、電気伝導率計Ｃ１２と制御ユニット３０Ｃとに接続されるインターフェイスである。
記憶部４２Ｃは、電気伝導率計Ｃ１２の測定結果を記憶する。記憶部４２Ｃは、例えば、ＲＡＭやＳＤメモリカードなどのメモリである。
取得部４３Ｃは、試料水内の陽イオン濃度に応じて変動する試料水の物性値の測定結果を取得する。取得部４３の具体的な動作は、後述する。
信号生成部４４Ｃは、取得部４３Ｃが取得した測定結果に基づいて、制御信号を生成する。信号生成部４４Ｃの具体的な動作については、後述する。
取得部４３Ｃと信号生成部４４Ｃとは、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサと、ＲＯＭ，ＲＡＭなどのメモリと、により構成される。
電気伝導率計Ｃ１２は、脱イオン水の電気伝導率を測定する。電気伝導率計Ｃ１２は、例えば、フローセルタイプ交流２電極方式などの公知の電気伝導率計である。電気伝導率計Ｃ１２は、本発明における測定器である。
配管Ｌ１５Ｃは、陽極室出口１２ｂと陽極室入口２２ａとを接続する管である。配管Ｌ１５Ｃは、本発明における接続経路である。配管Ｌ１５Ｃには、電気伝導率計Ｃ１２が接続される。
●陰イオン検出装置（４）の動作
次に、本検出装置１Ｃの動作について、説明する。本検出装置１Ｃは、本除去装置２Ｃを用いて試料水から陽イオンを除去し、電気伝導率計Ｃ１１を用いて本除去装置２Ｃにより陽イオンが除去された試料水（処理水）の電気伝導率を測定し、試料水に含まれる陰イオンを検出する。
弁Ｖ１１から配管Ｌ１１Ｃに導入された試料水は、配管Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１７に供給される。配管Ｌ１３に供給された試料水は、陽極室１２に供給される。配管Ｌ１４に供給された試料水は、陰極水として陰極室１３に供給される。配管Ｌ１７に供給された試料水は、第２陰極水として陰極室入口２３ａから陰極室２３へ供給される。
次いで、陽極室１２に供給された試料水は、陽極室１２内の陽イオン交換樹脂を通過する。このとき、試料水に含まれる陽イオンは、陽イオン交換樹脂に吸着される。陽イオンが除去された試料水は、脱イオン水として陽極室出口１２ｂから配管Ｌ１５Ｃに排出される。
次いで、配管Ｌ１５Ｃに排出された脱イオン水は、陽極室入口２２ａから陽極室２２へ供給される。このとき、電気伝導率計Ｃ１２は、配管Ｌ１５Ｃ内を流れる脱イオン水の電気伝導率を測定する。電気伝導率計Ｃ１２は、例えば、常時、電気伝導率を測定する。測定された電気伝導率は、接続部４１Ｃを介して、取得部４３Ｃに伝送される。すなわち、取得部４３Ｃは、接続部４１Ｃを介して、電気伝導率計Ｃ１２により測定された脱イオン水の電気伝導率を、測定結果として取得する。測定結果（電気伝導率）は、例えば、記憶部４２に記憶される。
次いで、陽極室２２に供給された脱イオン水は、陽極室２２内の陽イオン交換樹脂を通過する。このとき、脱イオン水に含まれる陽イオンは、陽イオン交換樹脂に吸着される。陽イオンが除去された脱イオン水は、処理水として陽極室出口２２ｂから配管Ｌ１８に排出される。
次いで、電気伝導率計Ｃ１１は、第１実施形態における処理水の電気伝導率の測定と同様に、配管Ｌ１８内を流れる処理水の電気伝導率を測定する。
一方、陰極室２３に供給された第２陰極水は、陰極室２３に充填された陽イオン交換樹脂を通過して、陰極室出口２３ｂから配管Ｌ１９に排出される。このとき、陽極室２２から移動した陽イオンは、第２陰極水と共に配管Ｌ１９に排出される。
このように、試料水と陰極水とが陽イオン交換器１０に供給され、脱イオン水と第２陰極水とが陽イオン交換器２０に供給される。
次いで、信号生成部４４Ｃは、取得部４３Ｃが取得した測定結果に基づいて、制御信号を生成する。制御信号は、接続部３１Ｃ，４１Ｃを介して、制御ユニット３０Ｃの制御部３２Ｃに伝送される。
「制御信号」は、第２実施形態における制御信号と共通する。すなわち、本実施の形態において、制御信号は、陽極１５と陰極１６との間に第１目標電流値の第１電流が流れるように、陽極１５と陰極１６との間に第１電圧を印加させ、陽極２５と陰極２６との間に第２目標電流値の第２電流が流れるように、陽極２５と陰極２６との間に第２電圧を印加させる信号である。換言すれば、本実施の形態において、制御信号は、電源部３４Ｃの動作を制御する信号である。第１目標電流値と第２目標電流値それぞれは、試料水の陽イオン濃度に応じて定まり、例えば、制御部３２Ｃにより算出される。ここで、第１目標電流値と第２目標電流値それぞれは、例えば、「０」以上の値である。
次いで、電源部３４Ｃは、陽極１５と陰極１６との間に第１電流が流れるように、陽極１５と陰極１６との間に第１電圧を印加する。このとき、陽極室１２内の陽イオン交換樹脂に吸着された陽イオンは、陰極室１３内の陽イオン交換樹脂へと移動する。同様に、電源部３４Ｃは、陽極２５と陰極２６との間に第２電流が流れるように、陽極２５と陰極２６との間に第２電圧を印加する。このとき、陽極室２２内の陽イオン交換樹脂に吸着された陽イオンは、陰極室２３内の陽イオン交換樹脂へと移動する。このように、電源部３４Ｃは、制御信号に基づいて算出された第１目標電流値に応じて、陽極１５と陰極１６との間に第１電圧を印加し、制御信号に基づいて算出された第２目標電流値に応じて、陽極２５と陰極２６との間に第２電圧を印加する。換言すれば、電源部３４Ｃは、制御信号に基づいて、陽極１５と陰極１６との間に第１電圧を印加し、陽極２５と陰極２６との間に第２電圧を印加する。
一方、陰極室１３内に移動した陽イオンは、陰極水に混入され、陰極水と共に陰極室出口１３ｂから配管Ｌ１６へ順次排出される。同様に、陰極室２３内に移動した陽イオンは、第２陰極水に混入され、第２陰極水と共に陰極室出口２３ｂから配管Ｌ１９へ順次排出される。その結果、陽イオンは、陽極室１２から陰極室１３へスムーズに移動でき、陽極室２２から陰極室２３へスムーズに移動できる。
このように、本検出装置１Ｃ（本除去装置２Ｃ）は、試料水に含まれる陽イオンを除去できる。
次いで、本検出装置１Ｃは、脱イオン水の電気伝導率（測定結果）の取得と、測定結果に基づく制御信号の生成と、制御信号に基づく第１電圧の印加と第２電圧の印加と、を繰り返し実行して、試料水に含まれる陽イオンの除去と、電気伝導率の測定（陰イオンの検出）と、を繰り返し実行する。その結果、本検出装置１Ｃと本除去装置２Ｃそれぞれは、第３実施形態の本検出装置１Ｂと本除去装置２Ｂと同様に、脱イオン水に含まれる陽イオン（特に、アンモニウムイオン：ＮＨ４ ＋）濃度に応じて変動する電気伝導率の測定結果に基づいて、陽極１５と陰極１６との間に陽イオンの除去に適切な第１目標電流値の電流が流れるように、陽極１５と陰極１６との間に第１電圧を印加でき、陽極２５と陰極２６との間に陽イオンの除去に適切な第２目標電流値の電流が流れるように、陽極２５と陰極２６との間に第２電圧を印加できる。
ここで、制御部３２Ｃと電源部３４Ｃそれぞれは、脱イオン水の電気伝導率（陽イオン濃度）が高いとき、第１目標電流値と第１電圧とを変更せず、第２目標電流値と第２電圧のみ増加させてもよい。また、制御部３２Ｃと電源部３４Ｃそれぞれは、脱イオン水の電気伝導率（陽イオン濃度）が低いとき、第２目標電流値と第２電圧とを「０」にして、陽イオン交換器１０のみで陽イオンを除去してもよい。さらに、制御部３２Ｃと電源部３４Ｃそれぞれは、脱イオン水の電気伝導率（陽イオン濃度）が低いとき、第１目標電流値と第１電圧とを「０」にして、陽イオン交換器２０のみで陽イオンを除去してもよい。
●まとめ（４）
以上説明した実施の形態によれば、信号生成部４４Ｃは、脱イオン水の電気伝導率の測定結果に基づいて、制御信号を生成する。電源部３４Ｃは、制御信号に基づいて、陽極１５と陰極１６との間に印加する第１電圧を変化させ、陽極２５と陰極２６との間に印加する第２電圧を変化させる。すなわち、本検出装置１Ｃと本除去装置２Ｃそれぞれは、脱イオン水の電気伝導率の測定結果に基づいて、陽極１５と陰極１６との間に第１目標電流値の電流が流れるように、陽極１５と陰極１６との間に印加される第１電圧を制御し、陽極２５と陰極２６との間に第２目標電流値の電流が流れるように、陽極２５と陰極２６との間に印加される第２電圧を制御する。その結果、本検出装置１Ｃと本除去装置２Ｃそれぞれは、陽イオン濃度が大きく変動する試料水に対して、陽イオンの除去に適切な第１電圧と第２電圧とを印加できる。したがって、本検出装置１Ｃは、陽イオン濃度が大きく変動する試料水に含まれる陰イオンを適切に検出できる。つまり、本検出装置１Ｃと本除去装置２Ｃそれぞれは、陽イオン濃度が大きく変動する試料水（循環水）に対して適用できる。
●まとめ（その他）●
なお、本発明におけるｐＨメータが試料水のｐＨを測定する時間間隔は、第１－第３実施形態に限定されない。すなわち、例えば、ｐＨメータは、ボイラサンプリング装置が稼働している間、所定の時間間隔でｐＨを測定してもよい。
また、本発明における電気伝導率計が処理水の電気伝導率を測定する時間間隔は、第１－第４実施形態に限定されない。すなわち、例えば、電気伝導率計は、試料水と陰極水それぞれが陽イオン交換器に供給されている間、所定の時間間隔で電気伝導率を測定してもよい。
さらに、本発明における信号生成部は、取得部が測定結果（ｐＨ，電気伝導率）を取得するごとに制御信号を生成してもよく、あるいは、所定の時間間隔で制御信号を生成してもよい。
さらにまた、第１－第４実施形態において、本発明における電気伝導率計は、電気伝導率に代えて、比抵抗を測定してもよい。
さらにまた、第１－第４実施形態において、本発明における制御部は、予め記憶部に記憶されているテーブルに基づいて、測定結果（ｐＨまたは電気伝導率）から目標電流値、第１目標電流値、第２目標電流値を決定してもよい。
さらにまた、第１－第４実施形態において、本発明における電源部の制御基板が、制御信号に基づいて、目標電流値、第１目標電流値、第２目標電流値を算出してもよい。
さらにまた、第１－第４実施形態において、本発明における取得部は、試料水に含まれる陽イオン濃度（例えば、アンモニウムイオン濃度）を測定結果として取得してもよい。この場合、例えば、陽イオン濃度を測定する測定器は、ボイラサンプリング装置または本検出装置に備えられる。
さらにまた、第１－第４実施形態において、本発明における取得部は、試料水のｐＨに代えて、処理水の電気伝導率を測定結果として取得してもよい。
さらにまた、第３，第４実施形態において、本除去装置は、「３」以上の陽イオン交換器を備えてもよい。この場合、電気伝導率計は、例えば、各陽イオン交換器の陽極室出口と陽極室入口とを接続する配管に接続される。
さらにまた、本発明における測定器の測定結果は、接続部を介して、または、接続部を介することなく直接、電源部に出力されてもよい。この場合、例えば、電源部が備える制御基板が、本発明における取得部と信号生成部として機能してもよい。
さらにまた、第１，第３，第４実施形態において、本除去装置は、処理水の電気伝導率を測定する電気伝導率計を備えてもよい。すなわち、第１，第３，第４実施形態において、本除去装置は、本検出装置として機能してもよい。
さらにまた、第１－第３実施形態において、本発明における取得部は、処理ボイラ水（試料水）のｐＨに代えて、処理水の電気伝導率を測定結果として取得してもよい。
さらにまた、第１－第４実施形態において、本発明における取得部と信号生成部それぞれは、個別のプロセッサとメモリと、により構成されてもよい。
さらにまた、第１－第４実施形態において、本発明における制御ユニットと信号ユニットとは、１つのユニットとして構成されてもよい。
１ 陰イオン検出装置
１Ａ 陰イオン検出装置
１Ｂ 陰イオン検出装置
１Ｃ 陰イオン検出装置
２ 陽イオン除去装置
２Ａ 陽イオン除去装置
２Ｂ 陽イオン除去装置
２Ｃ 陽イオン除去装置
１２ 陽極室
１３ 陰極室
１４ 陽イオン交換膜
１５ 陽極
１６ 陰極
２２ 陽極室（第２陽極室）
２３ 陰極室（第２陰極室）
２４ 陽イオン交換膜（第２イオン交換膜）
２５ 陽極（第２陽極）
２６ 陰極（第２陰極）
３４ 電源部（電源）
３４Ｂ 電源部（電源）
３４Ｃ 電源部（電源）
４３ 取得部
４３Ｃ 取得部
４４ 信号生成部
４４Ｂ 信号生成部
４４Ｃ 信号生成部
Ｃ１１ 電気伝導率計（処理水測定器）
Ｃ１２ 電気伝導率計（測定器）
Ｌ１５Ｃ 配管（接続経路）

Claims (6)

  1. 試料水に含まれる陽イオンを除去する陽イオン除去装置であって、
    前記試料水が供給され、前記試料水から前記陽イオンを除去する陽極室と、
    前記陽極室から移動した前記陽イオンを排出する陰極室と、
    前記陽極室と前記陰極室とを仕切る陽イオン交換膜と、
    前記陽極室に配置される陽極と、
    前記陰極室に配置される陰極と、
    前記陽極と前記陰極とに接続され、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加する電源と、
    前記試料水の陽イオン濃度、および／または、前記陽イオン濃度に応じて変動する前記試料水の物性値、の測定結果を取得する取得部と、
    前記取得部に取得された前記測定結果に基づいて、前記電源の動作を制御する制御信号を生成する信号生成部と、
    を有してなり、
    前記電源は、前記制御信号に基づいて、前記電圧を変化させる、
    ことを特徴とする陽イオン除去装置。
  2. 前記陽極室から前記陽イオンが除去された前記試料水が脱イオン水として供給され、前記脱イオン水から前記陽イオンをさらに除去する第２陽極室と、
    前記第２陽極室から移動した前記陽イオンを排出する第２陰極室と、
    前記第２陽極室と前記第２陰極室とを仕切る第２陽イオン交換膜と、
    前記第２陽極室に配置される第２陽極と、
    前記第２陰極室に配置される第２陰極と、
    を有してなり、
    前記電源は、前記第２陽極と前記第２陰極とに接続され、前記第２陽極と前記第２陰極との間に第２電圧を印加し、
    前記電源は、前記制御信号に基づいて、前記電圧と前記第２電圧との少なくとも一方を変化させる、
    請求項１記載の陽イオン除去装置。
  3. 前記陽極室と前記第２陽極室とを接続する接続経路と、
    前記接続経路内の前記脱イオン水の電気伝導率または比抵抗を測定する測定器と、
    を有してなり、
    前記取得部は、前記測定器により測定された前記電気伝導率または前記比抵抗を前記測定結果として取得する、
    請求項２記載の陽イオン除去装置。
  4. 前記取得部は、前記試料水のｐＨ、電気伝導率、比抵抗または前記陽イオン濃度、を前記測定結果として取得する、
    請求項１または２記載の陽イオン除去装置。
  5. 陽イオン除去装置と、
    前記陽イオン除去装置により陽イオンが除去された処理水の電気伝導率または比抵抗を測定する処理水測定器と、
    を有してなり、
    前記陽イオン除去装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の陽イオン除去装置である、
    ことを特徴とする陰イオン検出装置。
  6. 試料水が供給され、前記試料水から陽イオンを除去する陽極室と、
    前記陽極室から移動した前記陽イオンを排出する陰極室と、
    前記陽極室と前記陰極室とを仕切る陽イオン交換膜と、
    前記陽極室に配置される陽極と、
    前記陰極室に配置される陰極と、
    前記陽極と前記陰極とに接続され、前記陽極と前記陰極とに電圧を印加する電源と、
    を備える陽イオン除去装置により実行される、前記試料水に含まれる前記陽イオンを除去する陽イオン除去方法であって、
    前記陽イオン除去装置が、前記試料水の陽イオン濃度、または、前記陽イオン濃度に応じて変動する前記試料水の物性値、の測定結果を取得するステップと、
    前記陽イオン除去装置が、取得された前記測定結果に基づいて、前記電源の前記電圧を制御する制御信号を生成するステップと、
    前記陽イオン除去装置が、前記制御信号に基づいて、前記電圧を変化させるステップと、
    を有してなる、
    ことを特徴とする陽イオン除去方法。

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