JP2023093807A - 軟水化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒劣化を抑制し、長期間に亘って電解性能を維持可能な軟水化装置を提供する。【解決手段】軟水化装置１は、原水を軟水化処理する軟水化槽３と、軟水化槽を通過した軟水のｐＨを中和する中和槽４と、酸性電解水とアルカリ性電解水とを生成する電解槽９と、酸性電解水を用いた弱酸性陽イオン交換樹脂７の再生またはアルカリ性電解水を用いた弱塩基性陰イオン交換樹脂８の再生の少なくとも一方を行う樹脂再生処理を制御する制御部２６と、を備える。また、電解槽９は、第一電極７７を有する第一室７６と、第二電極１１を有し第一室７６と隔膜を隔てて隣接する第二室１４と、第三電極１５を有し第二室１４と隣接することなく第一室７６と隔膜を隔てて隣接する第三室１８と、を備える。そして、制御部２６は、樹脂再生処理時には、第一電極７７及び第二電極１１を陽極として機能させ、第三電極１５を陰極として機能させる。【選択図】図１

Description

本発明は、軟水化装置に関するものである。

従来の弱酸性陽イオン交換樹脂を用いた軟水化装置では、食塩を使用しない陽イオン交換樹脂の再生方法として、電気分解で生成した酸性電解水により陽イオン交換樹脂を再生する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。弱酸性陽イオン交換樹脂は、官能基の末端にプロトン（水素イオン）を有しており、原水中の硬度成分（例えば、カルシウムイオン、マグネシウムイオン）をプロトンに交換して原水を軟水化している。また、弱酸性陽イオン交換樹脂により軟水化された水は、硬度イオンの代わりにプロトンが放出されるために酸性となり、これを中和するために弱塩基性陰イオン交換樹脂と組み合わせて利用されることがある。この陰イオン交換樹脂の再生方法として、電気分解で生成したアルカリ性電解水を用いる方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。弱塩基性陰イオン交換樹脂は、弱酸性陽イオン交換樹脂により軟水化された水に含まれるプロトンと陰イオンを吸着することで軟水化された原水を中和している。

特開２０１１－３０９７３号公報 特開２０１０－１４２６７４号公報

このような電気分解で生成する電解水によって樹脂再生を行う従来の軟水化装置では、一般に、電解槽の電極として、白金系の電極触媒材料が用いられる。しかし、このような白金系の電極触媒材料は、電極材料に印加される電流密度または電解水中の塩化物イオン等の電解質の影響を受けやすく、陽極として用いた場合に、触媒として機能する白金成分の溶出及び脱離が発生し、触媒性能の劣化が進行していく。電極が劣化すると、電解槽における電解性能の低下が生じるため、電極の耐久性を向上させることが求められている。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、電極の触媒劣化を抑制し、長期間に亘って電解性能を維持可能な軟水化装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明に係る軟水化装置は、原水を弱酸性陽イオン交換樹脂により軟水化処理する軟水化槽と、軟水化槽を通過した軟水のｐＨを弱塩基性陰イオン交換樹脂により中和する中和槽と、酸性電解水とアルカリ性電解水とを生成する電解槽と、酸性電解水を用いた弱酸性陽イオン交換樹脂の再生またはアルカリ性電解水を用いた弱塩基性陰イオン交換樹脂の再生の少なくとも一方を行う樹脂再生処理を制御する制御部とを備える。電解槽は、第一電極を有する第一室と、第二電極を有し第一室と隔膜を隔てて隣接する第二室と、第三電極を有し第二室と隣接することなく第一室と隔膜を隔てて隣接する第三室とを備えるように構成される。制御部は、樹脂再生処理時には、第一電極及び第二電極を陽極として機能させ、第三電極を陰極として機能させる制御を行い、電解槽の転極運転時には、第一電極の極性は反転させず、第二電極及び第三電極の極性を反転させる制御を行う。これにより、所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、触媒劣化を抑制し、長期間に亘って電解性能を維持可能な軟水化装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る軟水化装置の構成を示す概念図である。 図２は、実施の形態１に係る軟水化装置の樹脂再生処理時の正電解時における循環流路を示す構成図である。 図３は、実施の形態１に係る軟水化装置の樹脂再生処理時の逆電解時における循環流路を示す構成図である。 図４は、実施の形態１に係る軟水化装置の動作時の状態を示す図である。

以下、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。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

（実施の形態１）
図１を参照して、本発明の実施の形態１に係る軟水化装置１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る軟水化装置１の構成を示す概念図である。なお、図１では、軟水化装置１の各要素を概念的に示している。

（全体構成）
軟水化装置１は、外部から供給される硬度成分を含む原水から、中性の軟水を生成する装置である。なお、原水とは、流入口２から装置内に導入された水（処理対象水）であり、例えば市水や井戸水である。原水は、硬度成分（例えばカルシウムイオン及びマグネシウムイオン）を含む。

具体的には、図１に示すように、軟水化装置１は、流入口２と、軟水化槽３（第一軟水化槽３ａ及び第二軟水化槽３ｂ）と、中和槽４（第一中和槽４ａ及び第二中和槽４ｂ）と、取水口５と、再生装置６とを備えている。

また、軟水化装置１は、複数の弁（開閉弁５１～開閉弁５５、開閉弁６１～開閉弁６６、開閉弁７１～７２、三方弁７８～８１、開閉弁８７～８９、開閉弁９１、及び開閉弁９３）及び複数の流路（流路３０～３４、酸性電解水循環流路４０ａ、酸性電解水循環流路４０ｂ、酸性電解水循環流路４０ｃ、第一供給流路４１、第一バイパス流路４２、第一回収流路４３、アルカリ性電解水循環流路４４ａ、アルカリ性電解水循環流路４４ｂ、アルカリ性電解水循環流路４４ｃ、第二供給流路４５、第二バイパス流路４６、第二回収流路４７、送水流路４８、送水流路４９、流路８２～８６、分岐流路９０、及び流路９２）を備えており、詳細は後述する。なお、複数の流路（流路３０～３４、酸性電解水循環流路４０ａ、酸性電解水循環流路４０ｂ、酸性電解水循環流路４０ｃ、第一供給流路４１、第一バイパス流路４２、第一回収流路４３、アルカリ性電解水循環流路４４ａ、アルカリ性電解水循環流路４４ｂ、アルカリ性電解水循環流路４４ｃ、第二供給流路４５、第二バイパス流路４６、第二回収流路４７、送水流路４８、送水流路４９、流路８２～８６、分岐流路９０、及び流路９２）として、例えばパイプ等の管が用いられる。

（流入口、取水口、及び流路３０～３４）
流入口２は、原水の供給元及び流路３０に接続されている。流入口２は、原水を装置内に導入する開口である。

取水口５は、軟水化槽３及び中和槽４により処理された中性の軟水を装置外へ排出する開口である。軟水化装置１では、流入口２から流入する原水の圧力により、取水口５から軟水化処理後の軟水を取り出すことができる。

流入口２から取水口５までは、流路３０、流路３１、流路３２、流路３３、及び流路３４によって接続されている。

流路３０は、流入口２から第一軟水化槽３ａまでを接続する流路である。つまり、流路３０は、硬度成分を含む原水を流入口２から第一軟水化槽３ａへ導く流路である。

流路３１は、第一軟水化槽３ａから第一中和槽４ａまでを接続する流路である。つまり、流路３１は、第一軟水化槽３ａで軟水化された酸性の軟水（第一軟水）を第一中和槽４ａへ導く流路である。

流路３２は、第一中和槽４ａから第二軟水化槽３ｂまでを接続する流路である。つまり、流路３２は、第一中和槽４ａで中和された第一軟水（第一中和軟水）を第二軟水化槽３ｂへ導く流路である。

流路３３は、第二軟水化槽３ｂから第二中和槽４ｂまでを接続する流路である。つまり、流路３３は、第二軟水化槽３ｂで軟水化された酸性の軟水（第二軟水）を第一中和槽４ａへ導く流路である。

流路３４は、第二中和槽４ｂから取水口５までを接続する流路である。つまり、流路３４は、第一中和槽４ａで中和された第二軟水（第二中和軟水）を取水口５へ導く流路である。

まとめると、軟水化装置１では、軟水化処理において、外部から供給される市水が、流入口２、流路３０、第一軟水化槽３ａ、流路３１、第一中和槽４ａ、流路３２、第二軟水化槽３ｂ、流路３３、第二中和槽４ｂ、流路３４、及び取水口５の順に流通して、中性の軟水として排出される。

（軟水化槽）
軟水化槽３は、弱酸性陽イオン交換樹脂７の作用により、硬度成分を含む原水を軟水化する。具体的には、軟水化槽３は、流通する水（原水）に含まれる硬度成分である陽イオン（カルシウムイオン、マグネシウムイオン）を水素イオンと交換するため、原水の硬度が下がり、原水を軟水化する。軟水化槽３は、官能基の末端に水素イオンを有する弱酸性陽イオン交換樹脂７を備えている。

軟水化槽３は、例えば円筒状の容器に弱酸性陽イオン交換樹脂７が充填されて構成されている。軟水化槽３は、第一軟水化槽３ａと第二軟水化槽３ｂとを含んで構成される。

第一軟水化槽３ａは、第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａが充填されて構成されている。第一軟水化槽３ａは、上流側で流路３０と接続され、下流側で流路３１と接続される。

第二軟水化槽３ｂは、第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂが充填されて構成されている。第二軟水化槽３ｂは、上流側で流路３２と接続され、下流側で流路３３と接続される。

また、第一軟水化槽３ａと第二軟水化槽３ｂとは、同一の流路長、流路断面積、及び同体積の弱酸性陽イオン交換樹脂７を有している。これにより、第一軟水化槽３ａ及び第二軟水化槽３ｂを同じ部材で構成できるため、軟水化装置１の低コスト化を図れる。

なお、以下では、第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａ及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂに関しては、特に両者を区別する必要がない場合には、弱酸性陽イオン交換樹脂７として説明する。

弱酸性陽イオン交換樹脂７は、官能基の末端に水素イオンを有するイオン交換樹脂である。弱酸性陽イオン交換樹脂７は、通水される原水に含まれる硬度成分である陽イオン（カルシウムイオン、マグネシウムイオン）を吸着し、水素イオンを放出する。弱酸性陽イオン交換樹脂７として、特に制限はなく、汎用的なものを使用することができ、例えば、カルボキシル基（－ＣＯＯＨ）を交換基とするものが挙げられる。また、弱酸性陽イオン交換樹脂７として、カルボキシル基の対イオンである水素イオン（Ｈ＋）が、金属イオン、アンモニウムイオン（ＮＨ４＋）等の陽イオンとなっている樹脂を用いてもよい。

（中和槽）
中和槽４は、弱塩基性陰イオン交換樹脂８の作用により、軟水化槽３から出てきた水素イオンを含む軟水（酸性化した軟水）のｐＨを中和し、中性の軟水とする。具体的には、中和槽４は、軟水化槽３から流入する軟水に含まれる水素イオンを陰イオンとともに吸着するため、軟水のｐＨが上がり、中性の軟水とすることができる。

中和槽４は、弱塩基性陰イオン交換樹脂８を備えている。

中和槽４は、例えば円筒状の容器に弱塩基性陰イオン交換樹脂８が充填されて構成されている。また、中和槽４は、第一中和槽４ａと第二中和槽４ｂとを含んで構成される。

第一中和槽４ａは、例えば円筒状の容器に第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａが充填されて構成されている。第一中和槽４ａは、上流側で流路３１と接続され、下流側で流路３２と接続される。

第二中和槽４ｂは、第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂが充填されて構成されている。第二中和槽４ｂは、上流側で流路３３と接続され、下流側で流路３４と接続される。

第一中和槽４ａと第二中和槽４ｂとは、同一の流路長、流路断面積、及び同体積の弱塩基性陰イオン交換樹脂８を有している。これにより、第一中和槽４ａ及び第二中和槽４ｂを同じ部材で構成できるため、軟水化装置１の低コスト化を図れる。

なお、以下では、第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａ及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂに関しては、特に両者を区別する必要がない場合には、弱塩基性陰イオン交換樹脂８として説明する。

弱塩基性陰イオン交換樹脂８は、通水される水に含まれる水素イオンを中和し、中性の水を生成する。弱塩基性陰イオン交換樹脂８としては、特に制限はなく、汎用的なものを使用することができ、例えば、遊離塩基型の陰イオン交換樹脂が挙げられる。弱塩基性陰イオン交換樹脂８は、後述する樹脂再生処理において、アルカリ性電解水を用いて再生される。

（再生装置）
再生装置６は、軟水化槽３の弱酸性陽イオン交換樹脂７を再生させ、且つ、中和槽４の弱塩基性陰イオン交換樹脂８を再生させる機器である。具体的には、再生装置６は、電解槽９と、酸性電解水貯水槽１９と、酸性電解水循環ポンプ２３と、アルカリ性電解水貯水槽２１と、アルカリ性電解水循環ポンプ２４と、捕捉部２５と、制御部２６とを含んで構成される。そして、再生装置６では、流入口２から取水口５までの流路３３、流路３０、流路３４、及び流路３１に対して、第一供給流路４１、第一回収流路４３、第二供給流路４５、及び第二回収流路４７がそれぞれ接続されている。

（（電解槽））
電解槽９は、弱酸性陽イオン交換樹脂７を再生する酸性電解水と、弱塩基性陰イオン交換樹脂８を再生するアルカリ性電解水とを、水の電気分解により生成する。電解槽９で酸性電解水及びアルカリ性電解水を生成することで、軟水化装置１の軟水化性能が低下してきた場合には、再生処理を行うことができる。なお、電解槽９は、後述する制御部２６によって、第一電極７７、第二電極１１、及び第三電極１５への通電状態を制御できるように構成されている。

電解槽９は、隔膜１０、隔膜７５、第一室７６、第二室１４、及び第三室１８を備える。電解槽９は、内部に設けられた隔膜１０および隔膜７５により、第一室７６と第二室１４と第三室１８とに隔てられている。

隔膜１０は、第一室７６と第三室１８とを区画する膜である。

隔膜１０は、正電解時に電気分解により第一室７６で生成される酸性電解水と第三室１８で生成されるアルカリ性電解水とが混合することを抑制する。

また、隔膜７５は、第一室７６と第二室１４とを区画する膜である。

隔膜７５は、逆電解時に電気分解により第一室７６で生成される酸性電解水と第二室１４で生成されるアルカリ性電解水とが混合することを抑制する。

隔膜１０および隔膜７５は、フッ素系の多孔質膜である。なお、隔膜１０および隔膜７５に用いる多孔質膜として、フッ素系の他に、炭化水素系の多孔質膜等、一般的に用いられる多孔質膜を用いてもよいが、フッ素系の多孔質膜は耐久性に優れるため、軟水化装置１では、フッ素系の多孔質膜を用いている。

第一室７６は、水の電気分解時に、酸性電解水が生成する部位である。第一室７６では、正電解時及び逆電解時のいずれにおいても、酸性電解水が生成する。第一室７６は、第一電極７７、第一取水口７３、及び第一吐出口７４を備える。

第一電極７７は、正電解時及び逆電解時のいずれにおいても、陽極として機能する。つまり、第一電極７７は、電解槽９の運転時に、水を電気分解することにより水素イオンを生成する。したがって、第一電極７７を備える第一室７６では、水の水素イオン濃度が高まり、酸性電解水となる。

第一電極７７は極性反転を伴う転極処理が不要であり、正電解時及び逆電解時のいずれにおいても陽極として機能するため、酸化イリジウム電極を用いることが好ましい。酸化イリジウム電極は、白金電極に比べ、陽極として機能させた場合に、触媒層の溶解及び脱離が起こりづらい。また、酸化イリジウム電極は、高効率電解が可能で高い耐久性能を有する。酸化イリジウム電極は、酸化還元による体積変動が大きいため、転極処理を実施すると、触媒層の脱離が発生しやすく、急激な材料劣化を引き起こす。しかし、第一電極７７は転極処理が不要であるため、第一電極７７として酸化イリジウム材料を用いることにより、第一電極７７の劣化を抑制し、電解槽９の性能を長期にわたり維持することが可能となる。

第一電極７７は、メッシュ構造の電極とすることが好ましい。これにより、第一電極７７を電解水が通過するため、第二電極１１と第三電極１５との間で電気の流れをつくりだすことが可能である。例えば第一電極７７として、板状の電極を用いた場合には、メッシュ構造の電極を用いた場合と比較し、第二電極１１及び第三電極１５間の電気の流れが弱くなる。

第一取水口７３は、酸性電解水貯水槽１９に貯められた酸性電解水を、送水流路４８及び流路８２を通して第一室７６に導入する開口である。第一取水口７３は、流路８２に接続される。

第一吐出口７４は、第一室７６で生成された水素イオンを含む酸性電解水を、第一供給流路４１を通して軟水化槽３へ供給する開口である。第一吐出口７４は、第一供給流路４１と接続される。

第二室１４は、電解槽９の正電解時には酸性電解水が生成し、逆電解時にはアルカリ性電解水が生成する部位である。第二室１４は、第二電極１１、第二取水口１２、及び第二吐出口１３を備える。

第二電極１１は、電解槽９の正電解時には陽極として機能し、逆電解時には陰極として機能する。つまり、電解槽９の正電解時には、第二電極１１は、水を電気分解することにより水素イオンを生成する。したがって、第二電極１１を備える第二室１４では、水の水素イオン濃度が高まり、酸性電解水となる。一方、電解槽９の逆電解時には、第二電極１１は、水を電気分解することにより水酸化物イオンを生成する。したがって、第二電極１１を備える第二室１４では、水の水酸化物イオン濃度が高まり、アルカリ性電解水となる。

第二電極１１には、白金電極が用いられる。白金触媒を有する電極は、水の電気分解時に、貴金属溶出が起こりにくい材料である。したがって、第二電極１１に白金電極を用いることで、第二電極１１が陽極として機能する場合に電極の劣化を抑制可能である。

第二取水口１２は、電解槽９の正電解時には酸性電解水貯水槽１９に貯められた酸性電解水を第二室１４に導入し、逆電解時にはアルカリ性電解水貯水槽２１に貯められたアルカリ性電解水を送水流路４９及び流路８４を通し第二室１４に導入する開口である。第二取水口１２は、送水流路４８及び流路８４に接続される。

第二吐出口１３は、電解槽９の正電解時には第二室１４で生成された水素イオンを含む酸性電解水を第一供給流路４１へ流通させ第二軟水化槽３ｂへ供給し、逆電解時には第二室１４で生成された水酸化物イオンを含むアルカリ性電解水を流路９２及び第二供給流路４５へ流通させ第二中和槽４ｂに導入する開口である。第二吐出口１３は、第一供給流路４１及び流路９２と接続される。

第三室１８は、電解槽９の正電解時にはアルカリ性電解水が生成し、逆電解時には酸性電解水が生成する部位である。第三室１８は、第三電極１５、第三取水口１６、及び第三吐出口１７を備える。

第三電極１５は、電解槽９の正電解時には陰極として機能し、逆電解時には陽極として機能する。つまり、電解槽９の正電解時には、第三電極１５は、水を電気分解することにより水酸化物イオンを生成する。したがって、第三電極１５を備える第三室１８では、水の水酸化物イオン濃度が高まり、アルカリ性電解水となる。一方、電解槽９の逆電解時には、第三電極１５は、水を電気分解することにより水素イオンを生成する。したがって、第三電極１５を備える第三室１８では、水の水素イオン濃度が高まり、酸性電解水となる。

第三電極１５には、白金電極が用いられる。白金触媒を有する電極は、水の電気分解時に、貴金属溶出が起こりにくい材料である。したがって、第三電極１５に白金電極を用いることで、第三電極１５が陽極として機能する場合に電極の劣化を抑制可能である。

第三取水口１６は、電解槽９の正電解時にはアルカリ性電解水貯水槽２１に貯められたアルカリ性電解水を送水流路４９から第三室１８に導入し、逆電解時には酸性電解水貯水槽１９に貯められた酸性電解水を送水流路４８及び流路８３から第二室１４に導入する開口である。第三取水口１６は、送水流路４９及び流路８３に接続される。

第三吐出口１７は、電解槽９の正電解時には第三室１８で生成された水酸化物イオンを含むアルカリ性電解水を流路９２及び第二供給流路４５へ流通させ第二中和槽４ｂに供給し、逆電解時には第三室１８で生成された水素イオンを含む酸性電解水を流路８６から第一供給流路４１へ流通させ第二軟水化槽３ｂへ供給する開口である。第二吐出口１３は、第一供給流路４１及び流路８６と接続される。

なお、極性の反転が行われる第二電極１１及び第三電極１５に酸化イリジウム電極を用いると、酸化還元による体積変動が大きいため、触媒層の脱離が発生しやすく、急激な材料劣化を引き起こす。そのため、電極が急速に劣化するので、電解槽９の耐久性が低くなるため好ましくない。

（（酸性電解水貯水槽及びアルカリ性電解水貯水槽））
酸性電解水貯水槽１９は、空気抜き弁２０を備えたタンクまたは容器である。酸性電解水貯水槽１９は、弱酸性陽イオン交換樹脂７を再生する際に酸性電解水循環流路４０ａ及び酸性電解水循環流路４０ｂ内を流通させる水を確保し、貯留するものである。空気抜き弁２０は、酸性電解水に含まれる気体を抜き、酸性電解水循環流路４０ａ及び酸性電解水循環流路４０ｂ内に気体が溜まらないようにするものである。

酸性電解水貯水槽１９に酸性電解水を貯めることで、酸性電解水循環流路４０ａあるいは酸性電解水循環流路４０ｂ内を流通する酸性電解水の総量を制御することが可能となる。例えば、酸性電解水貯水槽１９の容積を大きくすることにより、酸性電解水循環流路４０ａあるいは酸性電解水循環流路４０ｂ内のイオンの量が一定の場合に、酸性電解水循環流路４０ａあるいは酸性電解水循環流路４０ｂ内のイオン濃度を低下させることができる。硬度成分等の陽イオン濃度の低下により、弱酸性陽イオン交換樹脂７での反応の平衡は、再生反応（弱酸性陽イオン交換樹脂７から硬度成分が脱離し、水素イオンが吸着する反応）側に傾くため、再生効率を高めることが可能となる。また、酸性電解水貯水槽１９の容積を小さくすることにより、酸性電解水循環流路４０ａあるいは酸性電解水循環流路４０ｂ内のイオン（硬度成分等の陽イオン）の量が一定の場合に、酸性電解水循環流路４０ａあるいは酸性電解水循環流路４０ｂのイオン濃度を上昇させることができる。酸性電解水のイオン濃度の上昇により、電解槽９において電気分解を行う際の溶液抵抗が小さくなる。したがって、電解槽９が印加する印加電圧を小さくすることが可能となり、消費電力を低減することが可能となる。つまり、目的に応じた容積を有する酸性電解水貯水槽１９を用いることにより、軟水化装置１の性能を向上させることができる。

アルカリ性電解水貯水槽２１は、弱塩基性陰イオン交換樹脂８を再生する際にアルカリ性電解水循環流路４４ａあるいはアルカリ性電解水循環流路４４ｂ内を流通させる水を確保し、貯留するものである。空気抜き弁２２は、アルカリ性電解水に含まれる気体を抜き、アルカリ性電解水循環流路４４ａあるいはアルカリ性電解水循環流路４４ｂ内に気体が溜まらないようにするものである。

アルカリ性電解水貯水槽２１にアルカリ性電解水を貯めることで、アルカリ性電解水循環流路４４ａあるいはアルカリ性電解水循環流路４４ｂ内を流通するアルカリ性電解水の総量を制御することが可能となる。例えば、アルカリ性電解水貯水槽２１の容積を大きくすることにより、アルカリ性電解水循環流路４４ａあるいはアルカリ性電解水循環流路４４ｂ内のイオンの量が一定の場合に、アルカリ性電解水循環流路４４ａあるいはアルカリ性電解水循環流路４４ｂ内のイオン濃度を低下させることができる。陰イオン濃度の低下により、弱塩基性陰イオン交換樹脂８での反応の平衡は、再生反応側に傾くため、再生効率を高めることが可能となる。また、アルカリ性電解水貯水槽２１の容積を小さくすることにより、アルカリ性電解水循環流路４４ａあるいはアルカリ性電解水循環流路４４ｂ内のイオンの量が一定の場合に、アルカリ性電解水循環流路４４ａあるいはアルカリ性電解水循環流路４４ｂ内のイオン濃度を上昇させることができる。アルカリ性電解水のイオン濃度の上昇により、電解槽９において電気分解を行う際の溶液抵抗が小さくなる。したがって、電解槽９が印加する印加電圧を小さくすることが可能となり、消費電力を低減することが可能となる。つまり、目的に応じた容積を有するアルカリ性電解水貯水槽２１を用いることにより、軟水化装置１の性能を向上させることができる。

（（酸性電解水循環ポンプ及びアルカリ性電解水循環ポンプ））
酸性電解水循環ポンプ２３は、再生装置６による再生処理の際に、酸性電解水循環流路４０ａあるいは酸性電解水循環流路４０ｂに水を流通させる機器である。酸性電解水循環ポンプ２３は、送水流路４８に設けられている。

酸性電解水循環ポンプ２３により、酸性電解水循環流路４０ａあるいは酸性電解水循環流路４０ｂを流通する酸性電解水の流量を制御することが可能となる。例えば、電解槽９での水素イオンの生成速度が一定の場合に、酸性電解水の流量を大きくすると、水素イオン濃度が低下（ｐＨが上昇）する。また、酸性電解水の流量を小さくすると、水素イオン濃度が上昇（ｐＨが低下）する。つまり、酸性電解水循環ポンプ２３によって、酸性電解水の流量を調整することにより、弱酸性陽イオン交換樹脂７へ供給する酸性電解水中の水素イオン濃度を調整することができる。そのため、弱酸性陽イオン交換樹脂７の状態に応じた水素イオン供給が可能となり、軟水化装置１の性能を向上させることができる。

アルカリ性電解水循環ポンプ２４は、再生装置６による再生処理の際に、アルカリ性電解水循環流路４４ａあるいはアルカリ性電解水循環流路４４ｂに水を流通させる機器である。アルカリ性電解水循環ポンプ２４は、送水流路４９に設けられている。また、酸性電解水循環ポンプ２３、及びアルカリ性電解水循環ポンプ２４は、後述する制御部２６と無線又は有線により通信可能に接続されている。

アルカリ性電解水循環ポンプ２４により、アルカリ性電解水循環流路４４ａあるいはアルカリ性電解水循環流路４４ｂを流通するアルカリ性電解水の流量を制御することが可能となる。例えば、電解槽９での水酸化物イオンの生成速度が一定の場合に、アルカリ性電解水の流量を大きくすると、水酸化物イオン濃度が低下する。また、アルカリ性電解水の流量を小さくすると、水酸化物イオン濃度が上昇する。つまり、アルカリ性電解水循環ポンプ２４によって、アルカリ性電解水の流量を調整することにより、弱塩基性陰イオン交換樹脂８へ供給するアルカリ性電解水中の水酸化物イオン濃度を調整することができる。そのため、弱塩基性陰イオン交換樹脂８の状態に応じた水酸化物イオン供給が可能となり、軟水化装置１の性能を向上させることができる。

酸性電解水循環ポンプ２３及びアルカリ性電解水循環ポンプ２４を一つのポンプとせず、それぞれ独立して設けることにより、弱酸性陽イオン交換樹脂７の再生に適した水素イオン供給が可能な酸性電解水の流量及び弱塩基性陰イオン交換樹脂８の再生に適した水酸化物イオン供給が可能なアルカリ性電解水の流量を個別に設定することが可能となる。

（（捕捉部））
捕捉部２５は、第二供給流路４５において、電解槽９の後段、且つ、第二中和槽４ｂの前段に設けられている。

捕捉部２５は、電解槽９から供給されるアルカリ性電解水に含まれる固体を分離する。固体とは、電解槽９の第三室１８でアルカリ性電解水水中の硬度成分と第三電極１５により生成される水酸化物イオンが反応して析出する反応生成物である。例えば、アルカリ性電解水に含まれる硬度成分がマグネシウムイオンの場合、水酸化マグネシウムが生じる。再生処理時に析出する固体は、除去しなければ中和槽４に溜まり、固体から硬度成分が溶出することで、軟水化処理時の軟水硬度を高くしてしまう、すなわち軟水化性能を低下させる。

そのため、捕捉部２５で析出物の分離を行うことにより、第二中和槽４ｂへの析出物の流入及び堆積を抑制し、軟水化処理時の軟水化性能の低下を抑制できる。

捕捉部２５は、電解槽９から供給されるアルカリ性電解水に含まれる硬度成分との反応生成物を分離可能であればその形態は問わない。例えば、カートリッジタイプのフィルター、粒状ろ材を用いたろ過層、サイクロン型の固液分離機、又は中空糸膜等を用いる形態が挙げられる。

（（制御部））
制御部２６は、硬度成分を含む原水を軟水化する軟水化処理を制御する。また、制御部２６は、軟水化槽３の弱酸性陽イオン交換樹脂７及び中和槽４の弱塩基性陰イオン交換樹脂８の再生処理（樹脂再生処理）を制御する。さらに、制御部２６は、軟水化装置１の軟水化処理、樹脂再生処理、及び排水処理の切り替えを制御する。この際、制御部２６は、第一電極７７、第二電極１１、第三電極１５、酸性電解水循環ポンプ２３、アルカリ性電解水循環ポンプ２４、開閉弁５１～開閉弁５５、開閉弁６１～開閉弁６６、開閉弁７１～７２、三方弁７８～８１、開閉弁８７～８９、開閉弁９１の動作を制御し、軟水化処理、再生処理、及び排水処理の切り替えを行い、それぞれの処理を実行させる。

（開閉弁）
複数の開閉弁（開閉弁５１～開閉弁５５、開閉弁６１～開閉弁６６、開閉弁７１～７２、三方弁７８～８１、開閉弁８７～８９、開閉弁９１、及び開閉弁９３）は、各流路にそれぞれ設けられ、各流路において「開放」された状態と、「閉止」された状態とに切り替えられる。また、複数の開閉弁（開閉弁５１～開閉弁５５、開閉弁６１～開閉弁６６、開閉弁７１～７２、三方弁７８～８１、開閉弁８７～８９、開閉弁９１、及び開閉弁９３）はそれぞれ、後述する制御部２６と無線又は有線により通信可能に接続されている。

（酸性電解水循環流路、アルカリ性電解水循環流路）
次に、図２を参照して、軟水化装置１の樹脂再生処理（正電解時）の際に形成される酸性電解水循環流路４０ａ及びアルカリ性電解水循環流路４４ａについて説明する。

（（正電解時））
酸性電解水循環流路４０ａは、図２（白矢印）に示すように、酸性電解水循環ポンプ２３によって酸性電解水貯水槽１９から送出された水が、電解槽９、第二軟水化槽３ｂ、及び第一軟水化槽３ａを流通し、酸性電解水貯水槽１９に戻って循環する流路である。より詳細には、酸性電解水循環流路４０ａは、酸性電解水循環ポンプ２３によって酸性電解水貯水槽１９から送出された水が、送水流路４８を通水し、流路８２に分岐してそれぞれ第二取水口１２及び第一取水口７３から第二室１４及び第一室７６を通水し、それぞれ第二吐出口１３及び第一吐出口７４から第一供給流路４１及び流路８５を通して、第二軟水化槽３ｂ、第一バイパス流路４２、第一軟水化槽３ａ、第一回収流路４３、酸性電解水貯水槽１９の順に流通して循環する流路である。つまり、酸性電解水循環流路４０ａは、電解槽９から送出された酸性電解水を、第二軟水化槽３ｂに流通させた後、第一バイパス流路４２によって第一軟水化槽３ａへと送出し、第一軟水化槽３ａを流通させ、酸性電解水貯水槽１９に回収した後、第二取水口１２及び第一取水口７３から電解槽９へ流入させる流路である。また、酸性電解水循環流路４０ａは、電解槽９から送出された酸性電解水を、第一軟水化槽３ａ及び第二軟水化槽３ｂの下流側から第一軟水化槽３ａ及び第二軟水化槽３ｂに導入し、軟水化槽３の下流側に比べて硬度成分の吸着量が多い上流側から流出させる経路を備える。なお、下流側とは、軟水化処理時の流路における下流側を指す。

第一供給流路４１は、第一吐出口７４から第二軟水化槽３ｂまでを接続する流路である。つまり、第一供給流路４１は、電解槽９からの酸性電解水を第二軟水化槽３ｂへ供給する流路である。なお、第一供給流路４１には開閉弁６３及び開閉弁８８が設置されている。

流路８５は、第二吐出口１３から第一供給流路４１までを接続する流路である。つまり、流路８５は、第二吐出口１３から第一供給流路４１へ酸性電解水を供給する流路である。なお、流路８５には、三方弁７８が設置されている。正電解時には、三方弁７８は、第二吐出口１３と第一供給流路４１とを連通する方向に流路を接続する。

第一バイパス流路４２は、第一中和槽４ａを迂回して第二軟水化槽３ｂから第一軟水化槽３ａまでを接続する流路である。つまり、第一バイパス流路４２は、第二軟水化槽３ｂを流通した酸性電解水を、第一中和槽４ａをバイパスして第一軟水化槽３ａに供給する流路である。これにより、酸性電解水を第二軟水化槽３ｂから第一軟水化槽３ａの下流側に供給することができる。すなわち、軟水化装置１は、第二軟水化槽３ｂを流通した酸性電解水を第一軟水化槽３ａの下流側へ送水可能とする第一バイパス流路４２を備える。なお、第一バイパス流路４２を設けることにより、第一軟水化槽３ａと第二軟水化槽３ｂとの間に存在する第一中和槽４ａに酸性電解水を流通させることなく再生処理を進行させることができる。第一バイパス流路４２には、開閉弁６５が設置されている。

第一回収流路４３は、流路３０から酸性電解水貯水槽１９までを接続する流路である。つまり、第一回収流路４３は、第一軟水化槽３ａを通過した硬度成分を含む酸性電解水を酸性電解水貯水槽１９へ回収する流路である。第一回収流路４３には、開閉弁６１が設置されている。

送水流路４８は、酸性電解水貯水槽１９から第一取水口７３までを接続する流路である。送水流路４８には、酸性電解水循環ポンプ２３が設けられている。つまり、送水流路４８は、酸性電解水循環ポンプ２３を用いて、酸性電解水貯水槽１９に貯められた酸性電解水を第一取水口７３へと供給する流路である。送水流路４８には、開閉弁７１が設置されている。

流路８２は、送水流路４８から第二取水口１２までを接続する流路である。つまり、流路８２は、送水流路４８から第二取水口１２へ酸性電解水を供給する流路である。なお、流路８２には、三方弁８１が設置されている。

ここで、酸性電解水循環流路４０ａにおいて水を循環させるための各流路の状態を説明する。

第二吐出口１３の下流側には三方弁７８が設置されており、三方弁７８において、第三吐出口１７に繋がる流路８６への流通方向を閉止し、第二軟水化槽３ｂへ繋がる流通方向を開放する。また、第一供給流路４１に設置された開閉弁８８を開放し、第二供給流路４５に繋がる分岐流路９０に設置された開閉弁８９を閉止する。また、第一吐出口７４から流路８５を通じて第一供給流路４１に通水する。そして、開閉弁５４を閉止して、開閉弁６３を開放することで、第二軟水化槽３ｂの下流側に第一供給流路４１が連通接続された状態になる。これにより、電解槽９の第二室１４及び第一室７６からの酸性電解水を第二軟水化槽３ｂに供給できるようになる。

流路３１には、第一バイパス流路４２の下流側、且つ、第二回収流路４７の上流側に開閉弁５２が設置されている。また、流路３２には、第二バイパス流路４６の下流側、且つ、第一バイパス流路４２の上流側に開閉弁５３が設置されている。そして、開閉弁５２及び開閉弁５３を閉止して、開閉弁６５を開放することで、第二軟水化槽３ｂの上流側、且つ、第一軟水化槽３ａの下流側に、第一バイパス流路４２が連通接続された状態となる。これにより、第二軟水化槽３ｂを流通した酸性電解水を第一軟水化槽３ａに供給できるようになる。

流路３０には、流入口２の下流側、且つ、第一回収流路４３の上流側に開閉弁５１が設置されている。そして、開閉弁５１及び開閉弁５２を閉止して、開閉弁６１を開放することで、第一軟水化槽３ａの上流側に第一回収流路４３が連通接続された状態となる。これにより、軟水化装置１では、第一軟水化槽３ａ及び第二軟水化槽３ｂを流通した水（硬度成分を含む酸性電解水）を酸性電解水貯水槽１９へ回収することができるようになる。

送水流路４８には、酸性電解水貯水槽１９の下流側（酸性電解水貯水槽１９と酸性電解水循環ポンプ２３の間の位置）に開閉弁７１が設置されている。開閉弁７１を閉止することにより、酸性電解水貯水槽１９に水を貯留することができる。一方、開閉弁７１を開放することにより、送水流路４８へ水を供給することができる。

また、開閉弁５１及び開閉弁５５を閉止することによって、酸性電解水循環流路４０ａへの水の循環を開始することができる一方、開閉弁５１及び開閉弁５５を開放することによって、酸性電解水循環流路４０ａへの水の循環を停止することができる。

一方、アルカリ性電解水循環流路４４ａは、図２（黒矢印）に示すように、アルカリ性電解水循環ポンプ２４よってアルカリ性電解水貯水槽２１から送出された水が、電解槽９、第二中和槽４ｂ、及び第一中和槽４ａを流通し、アルカリ性電解水貯水槽２１に戻って循環する流路である。より詳細には、アルカリ性電解水循環流路４４ａはアルカリ性電解水循環ポンプ２４によってアルカリ性電解水貯水槽２１から送出された水が、送水流路４９、第三取水口１６、第三室１８、第三吐出口１７、第二供給流路４５、捕捉部２５、第二中和槽４ｂ、第二バイパス流路４６、第一中和槽４ａ、第二回収流路４７、アルカリ性電解水貯水槽２１の順に流通して循環する流路である。つまり、アルカリ性電解水循環流路４４ａは、電解槽９から送出されたアルカリ性電解水を、第二中和槽４ｂに流通させた後、第二バイパス流路４６によって第一中和槽４ａへと送出し、第一中和槽４ａを流通させ、アルカリ性電解水貯水槽２１に回収した後、第三取水口１６から電解槽９へ流入させる流路である。また、アルカリ性電解水循環流路４４ａは、電解槽９から送出されたアルカリ性電解水を、第一中和槽４ａ及び第二中和槽４ｂの下流側から第一中和槽４ａ及び第二中和槽４ｂに導入し、各中和槽の下流側に比べて陰イオンの吸着量が多い上流側から流出させる経路を備える。なお、下流側とは、軟水化処理時の流路における下流側を指す。

第二供給流路４５は、第三吐出口１７から第二中和槽４ｂまでを接続する流路である。つまり、第二供給流路４５は、第三吐出口１７から捕捉部２５を通して第二中和槽４ｂへアルカリ性電解水を供給する流路である。第二供給流路４５には、開閉弁６４、開閉弁９１及び三方弁７９が設置されている。

第二バイパス流路４６は、第二軟水化槽３ｂを迂回して流路３３から流路３２までを接続する流路である。つまり、第二バイパス流路４６は、第二中和槽４ｂを流通したアルカリ性電解水を、第二軟水化槽３ｂをバイパスして第一中和槽４ａの下流側に供給する流路であり、第二バイパス流路４６には、開閉弁６６が設置されている。

第二回収流路４７は、流路３１からアルカリ性電解水貯水槽２１までを接続する流路である。つまり、第二回収流路４７は、第一中和槽４ａを通過したアルカリ性電解水をアルカリ性電解水貯水槽２１へ回収する流路である。第二回収流路４７には、開閉弁６２が設置されている。

送水流路４９は、アルカリ性電解水貯水槽２１から第三取水口１６までを接続する流路である。送水流路４９には、アルカリ性電解水循環ポンプ２４が設けられている。つまり、送水流路４９は、アルカリ性電解水循環ポンプ２４を用いて、アルカリ性電解水貯水槽２１に貯められたアルカリ性電解水を第三取水口１６へ供給する流路である。送水流路４９には、開閉弁７２及び三方弁８０が設置されている。

ここで、アルカリ性電解水循環流路４４ａにおいて水を循環させるための各流路の状態を説明する。

流路３３には、第二バイパス流路４６の上流側、且つ、第二軟水化槽３ｂの下流側に開閉弁５４が設置されている。流路３４には、取水口５の上流側、且つ、第二中和槽４ｂの下流側に開閉弁５５が設置されている。開閉弁５５を閉止して、開閉弁６４を開放することで、第二中和槽４ｂの下流側に第二供給流路４５が連通接続された状態となる。これにより、第三室１８からのアルカリ性電解水を第二中和槽４ｂに供給できるようになる。

また、開閉弁５３及び開閉弁５４を閉止して、開閉弁６６を開放することで、第一中和槽４ａの下流側、且つ、第二中和槽４ｂの上流側に、第二バイパス流路４６が連通接続された状態となる。これにより、第二中和槽４ｂを流通したアルカリ性電解水を第一中和槽４ａに供給できるようになる。

開閉弁５２を閉止して、開閉弁６２を開放することで、第一中和槽４ａの上流側に第二回収流路４７が連通接続された状態となる。これにより、軟水化装置１では、第一中和槽４ａ及び第二中和槽４ｂを流通した水（陰イオンを含むアルカリ性電解水）をアルカリ性電解水貯水槽２１へ回収することができるようになる。

また、送水流路４９には、アルカリ性電解水貯水槽２１の下流側（アルカリ性電解水貯水槽２１とアルカリ性電解水循環ポンプ２４の間の位置）に開閉弁７２が設置されている。開閉弁７２を閉止することにより、アルカリ性電解水貯水槽２１に水を貯留することができる。一方、開閉弁７２を開放することにより、送水流路４９へ水を供給することができる。

また、開閉弁５１及び開閉弁５５を閉止することによって、アルカリ性電解水循環流路４４ａへの水の循環を開始することができる一方、開閉弁５１及び開閉弁５５を開放することによって、アルカリ性電解水循環流路４４ａへの水の循環を停止することができる。

（（逆電解時））
次に、図３を参照して、軟水化装置１の樹脂再生処理（逆電解時）の際に形成される酸性電解水循環流路４０ｂ及びアルカリ性電解水循環流路４４ｂについて説明する。なお、正電解時と同様の流路については、省略する。

酸性電解水循環流路４０ｂは、図３（白矢印）に示すように、酸性電解水循環ポンプ２３によって酸性電解水貯水槽１９から送出された水が、電解槽９、第二軟水化槽３ｂ、及び第一軟水化槽３ａを流通し、酸性電解水貯水槽１９に戻って循環する流路である。より詳細には、酸性電解水循環流路４０ｂは、酸性電解水循環ポンプ２３によって酸性電解水貯水槽１９から送出された水が、送水流路４８を通水し、三方弁８１により流路８２及び流路８３に分岐されて、それぞれ第一取水口７３及び第三取水口１６から第一室７６及び第三室１８を通水し、それぞれ第一吐出口７４及び第三吐出口１７からそれぞれ第一供給流路及び流路８６を通して、第一供給流路４１にて合流し、第二軟水化槽３ｂ、第一バイパス流路４２、第一軟水化槽３ａ、第一回収流路４３、及び酸性電解水貯水槽１９の順に流通して循環する流路である。つまり、酸性電解水循環流路４０ｂは、電解槽９から送出された酸性電解水を、第二軟水化槽３ｂに流通させた後、第一バイパス流路４２によって第一軟水化槽３ａへと送出し、第一軟水化槽３ａを流通させ、酸性電解水貯水槽１９に回収した後、第三取水口１６及び第一取水口７３から電解槽９へ流入させる流路である。また、酸性電解水循環流路４０ｂは、電解槽９から送出された酸性電解水を、第一軟水化槽３ａ及び第二軟水化槽３ｂの下流側から第一軟水化槽３ａ及び第二軟水化槽３ｂに導入し、軟水化槽３の下流側に比べて硬度成分の吸着量が多い上流側から流出させる経路を備える。なお、下流側とは、軟水化処理時の流路における下流側を指す。

流路８６は、第三吐出口１７から流路８５に設けられた三方弁７８までを接続する流路である。つまり、流路８６は、第三吐出口１７から流路８５を介し、第一供給流路４１へ酸性電解水を供給する流路である。

流路８３は、流路８２に設けられた三方弁８１から第三取水口１６までを接続する流路である。つまり、流路８３は、送水流路４８から流路８２を介し、第三取水口１６へ酸性電解水を供給する流路である。

ここで、酸性電解水循環流路４０ｂにおいて水を循環させるための各流路の状態を説明する。

流路８６に設置されている三方弁７８において、三方弁７８と第二吐出口１３を繋ぐ流通方向を閉止し、三方弁７８と第三吐出口１７を繋ぐ流通方向を開放し、第二軟水化槽３ｂへ繋がる流通方向を開放する。また、第一供給流路４１に設置された開閉弁８８を開放し、第二供給流路４５に繋がる分岐流路９０に設置された開閉弁８９を閉止する。また、第一吐出口７４から流路８５を通じて第一供給流路４１に通水する。そして、開閉弁５４を閉止して、開閉弁６３を開放することで、第二軟水化槽３ｂの下流側に第一供給流路４１が連通接続された状態になる。これにより、電解槽９の第一室７６及び第三室１８からの酸性電解水を第二軟水化槽３ｂに供給できるようになる。

流路３１には、第一バイパス流路４２の下流側、且つ、第二回収流路４７の上流側に開閉弁５２が設置されている。また、流路３２には、第二バイパス流路４６の下流側、且つ、第一バイパス流路４２の上流側に開閉弁５３が設置されている。そして、開閉弁５２及び開閉弁５３を閉止して、開閉弁６５を開放することで、第二軟水化槽３ｂの上流側、且つ、第一軟水化槽３ａの下流側に、第一バイパス流路４２が連通接続された状態となる。これにより、第二軟水化槽３ｂを流通した酸性電解水を第一軟水化槽３ａに供給できるようになる。

流路３０には、流入口２の下流側、且つ、第一回収流路４３の上流側に開閉弁５１が設置されている。そして、開閉弁５１及び開閉弁５２を閉止して、開閉弁６１を開放することで、第一軟水化槽３ａの上流側に第一回収流路４３が連通接続された状態となる。これにより、軟水化装置１では、第一軟水化槽３ａ及び第二軟水化槽３ｂを流通した水（硬度成分を含む酸性電解水）を酸性電解水貯水槽１９へ回収することができるようになる。

また、開閉弁５１及び開閉弁５５を閉止することによって、酸性電解水循環流路４０ａへの水の循環を開始することができる一方、開閉弁５１及び開閉弁５５を開放することによって、酸性電解水循環流路４０ａへの水の循環を停止することができる。

アルカリ性電解水循環流路４４ｂは、図３（黒矢印）に示すように、アルカリ性電解水循環ポンプ２４よってアルカリ性電解水貯水槽２１から送出された水が、電解槽９、第二中和槽４ｂ、及び第一中和槽４ａを流通し、アルカリ性電解水貯水槽２１に戻って循環する流路である。より詳細には、アルカリ性電解水循環流路４４ｂはアルカリ性電解水循環ポンプ２４によってアルカリ性電解水貯水槽２１から送出された水が、送水流路４９を通水し、三方弁８０により流路８４を流通し、第二取水口１２、第二室１４、第二吐出口１３、流路９２、第二供給流路４５、捕捉部２５、第二中和槽４ｂ、第二バイパス流路４６、第一中和槽４ａ、第二回収流路４７、アルカリ性電解水貯水槽２１の順に流通して循環する流路である。つまり、アルカリ性電解水循環流路４４ｂは、電解槽９から送出されたアルカリ性電解水を、第二中和槽４ｂに流通させた後、第二バイパス流路４６によって第一中和槽４ａへと送出し、第一中和槽４ａを流通させ、アルカリ性電解水貯水槽２１に回収した後、第二取水口１２から電解槽９へ流入させる流路である。また、アルカリ性電解水循環流路４４ｂは、電解槽９から送出されたアルカリ性電解水を、第一中和槽４ａ及び第二中和槽４ｂの下流側から第一中和槽４ａ及び第二中和槽４ｂに導入し、各中和槽の下流側に比べて陰イオンの吸着量が多い上流側から流出させる経路を備える。なお、下流側とは、軟水化処理時の流路における下流側を指す。

流路９２は、第二吐出口１３から第二供給流路４５に設けられた三方弁７９までを接続する流路である。つまり、流路９２は、第二吐出口１３から第一供給流路４１へ酸性電解水を供給する流路である。

流路８３は、送水流路４９に設けられた三方弁８０から第二取水口１２までを接続する流路である。つまり、流路８３は、送水流路４９から第二取水口１２へアルカリ性電解水を供給する流路である。

ここで、アルカリ性電解水循環流路４４ｂにおいて水を循環させるための各流路の状態を説明する。

第三吐出口１７の下流側には三方弁７９が設置されており、三方弁７９において、第二吐出口１３に繋がる流路９２への流通方向を閉止し、第二中和槽４ｂに繋がる流通方向を開放する。また、第三吐出口１７の下流側であり捕捉部２５の上流側に設置された開閉弁９１は開放し、排水用の開閉弁８７は閉止する。また、第一供給流路４１に繋がる分岐流路９０に設置されている開閉弁８９は閉止する。

流路３４には、第二供給流路４５の下流側、且つ、第二バイパス流路４６の上流側に開閉弁５４が設置されている。また、流路３４には、取水口５の上流側、且つ、第二中和槽４ｂの下流側に開閉弁５５が設置されている。開閉弁５４及び開閉弁５５を閉止して、開閉弁６４を開放することで、第二中和槽４ｂの下流側に第二供給流路４５が連通接続された状態となる。これにより、電解槽９の第三室１８からのアルカリ性電解水を第二中和槽４ｂに供給できるようになる。

流路３２には、第二バイパス流路４６の下流側、且つ、第二軟水化槽３ｂの上流側に開閉弁５３が設置されている。また、開閉弁５２、開閉弁５３及び開閉弁５４を閉止して、開閉弁６６を開放することで、第一中和槽４ａの下流側、且つ、第二中和槽４ｂの上流側に、第二バイパス流路４６が連通接続された状態となる。これにより、第二中和槽４ｂを流通したアルカリ性電解水を第一中和槽４ａに供給できるようになる。

また、開閉弁５２を閉止して、開閉弁６２を開放することで、第一中和槽４ａの上流側に第二回収流路４７が連通接続された状態となる。これにより、軟水化装置１では、第一中和槽４ａ及び第二中和槽４ｂを流通した水（陰イオンを含むアルカリ性電解水）をアルカリ性電解水貯水槽２１へ回収することができるようになる。

また、送水流路４９には、アルカリ性電解水貯水槽２１の下流側（アルカリ性電解水貯水槽２１とアルカリ性電解水循環ポンプ２４の間の位置）に開閉弁７２が設置されている。開閉弁７２を閉止することにより、アルカリ性電解水貯水槽２１に水を貯留することができる。一方、開閉弁７２を開放することにより、送水流路４９へ水を供給することができる。

また、開閉弁５１及び開閉弁５５を閉止することによって、酸性電解水循環流路４０ａ、アルカリ性電解水循環流路４４ａへの水の循環を開始することができる一方、開閉弁５１及び開閉弁５５を開放することによって、酸性電解水循環流路４０ａ、アルカリ性電解水循環流路４４ａへの水の循環を停止することができる。

（排水流路）
図２及び図３を用いて、正電解時あるいは逆電解時に排水する場合に用いる構成要素について説明する。

開閉弁８７は、第二供給流路４５を流通するアルカリ性電解水を装置外に排出する弁である。開閉弁８７は、第二供給流路４５に設置されている。

分岐流路９０は、第一供給流路４１から第二供給流路４５へ酸性電解水を供給する流路である。分岐流路９０により、スケール成分を含む酸性電解水を電解槽９から開閉弁９３を介し装置外に排出することができる。

開閉弁９３は、第二供給流路４５を流通する電解水を装置外に排出する弁である。開閉弁９３は、第二供給流路４５に設置されている。

以上が、軟水化装置１の構成の説明である。

続いて、軟水化装置１の動作時について説明する。

（軟水化処理及び樹脂再生処理）
次に、図４を参照して、正電解時及び逆電解時における軟水化装置１の軟水化処理及び樹脂再生処理について説明する。図４は、軟水化装置１の動作時の状態を示す図である。

軟水化装置１において、弱酸性陽イオン交換樹脂７を充填した軟水化槽３は、使用を続けると陽イオン交換能力が低下または消失する。すなわち、陽イオン交換樹脂の官能基である水素イオンすべてが、硬度成分であるカルシウムイオンあるいはマグネシウムイオンと交換された後は、イオン交換ができなくなる。このような状態になると、硬度成分が処理水中に含まれるようになる。このため、軟水化装置１では、再生装置６による軟水化槽３及び中和槽４の再生処理を行う必要が生じる。

軟水化処理及び樹脂再生処理では、制御部２６は、図４に示すように、開閉弁５１～開閉弁５５、開閉弁６１～開閉弁６６、開閉弁７１、開閉弁７２、三方弁７８～８１、開閉弁８７～８９、開閉弁９１、開閉弁９３、第一電極７７、第二電極１１、第三電極１５、酸性電解水循環ポンプ２３、及び、アルカリ性電解水循環ポンプ２４を切り替えてそれぞれの流通状態及び動作状態となるように制御する。なお、制御部２６は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムを有している。そして、プロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御部として機能する。プロセッサが実行するプログラムは、ここではコンピュータシステムのメモリに予め記録されているとしたが、ＣＤ等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて提供されてもよい。

ここで、図４中の「ＯＮ」は、該当の開閉弁が「開放」した状態、第一電極７７、第二電極１１、及び第三電極１５が通電している状態、並びに、酸性電解水循環ポンプ２３及びアルカリ性電解水循環ポンプ２４が動作している状態をそれぞれ示す。また、三方弁は連通する取水口または吐出口を記載している。空欄は、該当の開閉弁が「閉止」した状態、第一電極７７、第二電極１１、及び第三電極１５が通電していない状態、並びに、酸性電解水循環ポンプ２３及びアルカリ性電解水循環ポンプ２４が停止している状態をそれぞれ示す。

（正電解時）
図２を参照して、電解槽の正電解時の電解槽の運転について説明する。

正電解時には、第一電極７７及び第二電極１１は陽極、第三電極１５は陰極として機能する。

第二電極１１を陽極、第三電極１５を陰極として機能させた場合、第一電極７７と第三電極１５との極間距離は、第二電極１１と第三電極１５との極間距離よりも近いため、第一電極７７と第三電極１５での電界強度は、第二電極１１と第三電極１５での電界強度よりも強い。また、陽極として機能する第二電極１１には、陰極として機能する第三電極１５との間に第一電極７７が配置されているため、電流が流れにくい構造になり、電極への負荷が低減されている。このような構成にすることにより、第二電極１１が陽極として機能する場合、酸化溶出としての負荷を軽減でき、第一電極７７は酸化イリジウムを陽極として常に機能させるため、電解槽９としての高寿命化が期待できる。また、第一電極７７はメッシュ構造の電極であるため、第二電極１１と第三電極１５との間で電気の流れをつくりだすことが可能である。

（（樹脂再生処理））
まず、軟水化装置１の再生装置６による樹脂再生処理時の動作について、図４の「再生時（正電解時）」の欄を参照して順に説明する。

再生時において、開閉弁５１～開閉弁５５を閉止して、開閉弁６１～開閉弁６６、開閉弁７１、開閉弁７２、開閉弁８８、開閉弁９１、三方弁７８～８１を図４に記載の流通方向に開放すると、図２に示すように、酸性電解水循環流路４０ａ及びアルカリ性電解水循環流路４４ａがそれぞれ形成される。

そして、第二電極１１、第一電極７７、第三電極１５、酸性電解水循環ポンプ２３、及びアルカリ性電解水循環ポンプ２４を動作させると、酸性電解水貯水槽１９及びアルカリ性電解水貯水槽２１に貯留した水が酸性電解水循環流路４０ａ及びアルカリ性電解水循環流路４４ａのそれぞれを循環することとなる。

この際、電解槽９の第二室１４及び第一室７６で生成した酸性電解水は、第二吐出口１３及び第一吐出口７４からそれぞれ第一供給流路４１及び流路８５を流通し第二軟水化槽３ｂ内に送水され、内部の第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂを流通する。そして、第二軟水化槽３ｂを流通した酸性電解水は、第一バイパス流路４２を流通し、第一軟水化槽３ａ内に送水され、内部の第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａを流通する。すなわち、酸性電解水を第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａ及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂに通水することで、第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａ及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂに吸着されている陽イオン（硬度成分）が、酸性電解水に含まれるプロトンとイオン交換反応を起こす。これにより、第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａ及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂが再生される。その後、第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａを流通した酸性電解水は、陽イオンを含み、第一回収流路４３へ流入する。すなわち、第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａ及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂを流通した陽イオンを含む酸性電解水は、第一バイパス流路４２及び第一回収流路４３を介して酸性電解水貯水槽１９に回収される。

このように、酸性電解水循環流路４０ａ内の酸性電解水は、原水の流入口から最も下流に位置し、硬度成分の吸着量が少ない第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂを有する第二軟水化槽３ｂの下流側から流通し、上流に位置しており第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂに比べて硬度成分がより多く吸着している第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａを有する第一軟水化槽３ａの下流側へと流入する。これにより、再生処理の際には、第一軟水化槽３ａと比べて硬度成分の吸着量が少ない第二軟水化槽３ｂに、電解槽９の第二室１４から吐出された酸性電解水が流入し、硬度成分を含んだ酸性電解水が第二軟水化槽３ｂから第一軟水化槽３ａへと吐出される。第二軟水化槽３ｂの第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂの再生では、第一軟水化槽３ａと比較し、酸性電解水中の水素イオンの消費が少ないため、第一軟水化槽３ａの再生と比べ、水素イオン濃度の低減を抑制できる。そのため、水素イオンを多く含有する酸性電解水が第一軟水化槽３ａに流入することになり、硬度成分が第一軟水化槽３ａにおいて再吸着するのを抑制することができる。したがって、再生処理効率の低下を抑制でき、再生時間が短縮できる。

また、酸性電解水循環流路４０ａは、アルカリ性電解水循環流路４４ａと独立した流路であることから、酸性電解水とアルカリ性電解水との混合を抑制する。

一方、電解槽９の第三室１８で生成したアルカリ性電解水は、第三吐出口１７から第二供給流路４５、捕捉部２５を通って第二中和槽４ｂ内に送水され、内部の第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂを流通する。そして、第二中和槽４ｂを流通したアルカリ性電解水は、第二バイパス流路４６を流通し、第一中和槽４ａ内に送水され、内部の第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａを流通する。すなわち、アルカリ性電解水を第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａ及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂに通水させることで、第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａ及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂに吸着されている陰イオンが、アルカリ性電解水に含まれる水酸化物イオンとイオン交換反応を起こす。これにより、第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａ及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂが再生される。その後、第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂを流通したアルカリ性電解水は、陰イオンを含み、第二回収流路４７へ流入する。すなわち、第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａ及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂを流通した陰イオンを含むアルカリ性電解水は、第二バイパス流路４６及び第二回収流路４７を介してアルカリ性電解水貯水槽２１内に回収される。

このように、アルカリ性電解水循環流路４４ａ内のアルカリ性電解水は、原水の流入口から最も下流に位置し、陰イオンの吸着量が少ない第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂを有する第二中和槽４ｂの下流側から流通し、上流に位置しており第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂに比べて陰イオンがより多く吸着している第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａを有する第一中和槽４ａの下流側へと流入する。これにより、再生処理の際には、第一中和槽４ａと比べて陰イオンの吸着量が少ない第二中和槽４ｂに、アルカリ性電解水が流入し、陰イオンを含んだアルカリ性電解水が第二中和槽４ｂから第一中和槽４ａへと吐出される。第二中和槽４ｂの第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂの再生では、第一中和槽４ａと比較し、アルカリ性電解水中の水酸化物イオンの消費が少ないため、第一中和槽４ａの再生と比べ、水酸化物イオン濃度の低減を抑制できる。そのため、水酸化物イオンを多く含有するアルカリ性電解水が第一中和槽４ａに流入し、陰イオンが第一中和槽４ａにおいて再吸着するのを抑制することができる。したがって、再生処理効率の低下を抑制でき、再生時間が短縮できる。

また、アルカリ性電解水循環流路４４ａは、酸性電解水循環流路４０ａと独立した流路であることから、酸性電解水とアルカリ性電解水との混合を抑制する。

また、電解槽９は、隔膜１０を有している。隔膜１０により、陽極室である第一室７６と陰極室である第三室１８が区画されている。これにより、酸性電解水中の水素イオンとアルカリ性電解水中の水酸化物イオンとが中和反応により消費されることが抑制できるため、弱酸性陽イオン交換樹脂７及び弱塩基性陰イオン交換樹脂８の再生効率低下を抑制できる。また、一方のイオン交換樹脂の再生が先に終わった場合の他方のイオン交換樹脂の再生効率低下についても抑制することができる。具体的には、隔膜１０がない場合、正電解時に酸性電解水とアルカリ性電解水とが混合しやすい環境となる。すると、例えば、弱塩基性陰イオン交換樹脂８の再生に対して、弱酸性陽イオン交換樹脂７の再生が先に完了すると、弱酸性陽イオン交換樹脂７の再生に供されていた酸性電解水中の水素イオンが、アルカリ性電解水中の水酸化物イオンと反応し、中和により水酸化物イオンが消費されてしまう。つまり、隔膜１０を有さない場合には、一方のイオン交換樹脂の再生が先に完了すると、他方のイオン交換樹脂の再生効率が低下しやすい。しかし、隔膜１０により、電解槽９の内部を第一室７６と第三室１８とに隔てることで、一方のイオン交換樹脂の再生が完了した場合においても、他方のイオン交換樹脂の再生に供される電解水との混合を抑制可能となる。したがって、隔膜１０により、一方のイオン交換樹脂の再生が先に終わった場合の他方のイオン交換樹脂の再生効率低下についても抑制可能となる。

そして、軟水化装置１では、再生処理が終了すると第二電極１１、第一電極７７、第三電極１５、酸性電解水循環ポンプ２３、及びアルカリ性電解水循環ポンプ２４の動作を停止させる。なお、再生処理の終了は、再生処理開始（第二電極１１、第一電極７７、及び第三電極１５の動作開始時）から一定時間（例えば７時間）とすればよい。

（（軟水化処理））
次に、軟水化装置１による軟水化処理時の動作について、図４の「軟水化時」の欄を参照して説明する。

軟水化装置１では、図４に示すように、軟水化処理（軟水化時）において、開閉弁５１～開閉弁５４を開放した状態で、取水口５に設けた開閉弁５５を開放する。これにより、外部から市水（硬度成分を含む原水）が軟水化槽３と中和槽４とを流通するので、軟水化装置１は、取水口５から軟水化した水（中性の軟水）を取り出すことができる。このとき、開閉弁６１～開閉弁６６、開閉弁７１、開閉弁７２、三方弁７８～８１、開閉弁８７～８９、開閉弁９１は、いずれも閉止した状態になっている。また、第二電極１１、第一電極７７、第三電極１５、酸性電解水循環ポンプ２３、及びアルカリ性電解水循環ポンプ２４の動作も停止した状態である。

具体的には、図１に示すように、軟水化処理では、市水の圧力によって、供給される原水は、流入口２から流路３０を通って、第一軟水化槽３ａに供給される。そして、第一軟水化槽３ａに供給された原水は、第一軟水化槽３ａ内に備えられた第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａを流通する。このとき、原水中の硬度成分である陽イオンは第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａの作用により吸着され、プロトンが放出される（イオン交換が行われる）。そして、原水から陽イオンが除去されることで原水が軟水化される。軟水化された水は、硬度成分と交換されて流出したプロトンを多く含むため、酸性化してｐＨが低い酸性水となっている。軟水化された水は、さらに流路３１を流通し、第一中和槽４ａへ流入する。第一中和槽４ａでは、第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａの作用によって、軟水化された水に含まれるプロトンが吸着される。つまり、第一軟水化槽３ａにより軟水化された水からプロトンが除去されるので、低下したｐＨが上昇して中和される。そのため、第一軟水化槽３ａにおいて軟水化した水をそのまま第二軟水化槽３ｂで軟水化する場合と比較して、第二軟水化槽３ｂでの軟水化処理が進行しやすくなる。第一中和槽４ａにより中和された水は、さらに流路３２を流通し、第二軟水化槽３ｂに流入する。第二軟水化槽３ｂでは、第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂの作用により、硬度成分である陽イオンが吸着され、プロトンが放出される。つまり、第二軟水化槽３ｂに流入した水が軟水化され、軟水となる。プロトンを含む軟水は、流路３３を流通し、第二中和槽４ｂに流入する。第二中和槽４ｂでは、第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂの作用により、流入した軟水に含まれるプロトンが吸着される。つまり、軟水からプロトンが除去されるので、低下したｐＨが上昇し、生活用水として使用可能な中性の軟水となる。中性の軟水は、流路３４を流通して取水口５から取り出すことができる。

そして、軟水化装置１では、制御部２６で特定された時間帯になった場合もしくは軟水化処理が一定時間を超えた場合に再生処理を実行する。

以上のようにして、軟水化装置１では、軟水化処理及び再生処理が繰り返し実行される。

（逆電解時）
図２を参照して、電解槽の正電解時の電解槽の運転について説明する。

逆電解時には、第一電極７７及び第三電極１５は陽極、第二電極１１は陰極として機能する。

第二電極１１を陰極、第三電極１５を陽極として機能させた場合、第一電極７７と第二電極１１との極間距離は、第三電極１５と第二電極１１との極間距離よりも近いため、第一電極７７と第二電極１１での電界強度は、第三電極１５と第二電極１１での電界強度よりも強い。また、陽極として機能する第三電極１５には、陰極として機能する第二電極１１との間に第一電極７７が配置されているため、電流が流れにくい構造になり、電極への負荷が低減されている。このような構成にすることにより、第三電極１５が陽極として機能する場合、酸化溶出としての負荷を軽減でき、第一電極７７は酸化イリジウムを陽極として常に機能させるため、電解槽９としての高寿命化が期待できる。また、第一電極７７はメッシュ構造の電極であるため、第二電極１１と第三電極１５との間で電気の流れをつくりだすことが可能である。

次に、図４を参照して、逆電解時における樹脂再生処理を起点とした軟水化装置１の軟水化処理及び樹脂再生処理について説明する。図４は、軟水化装置１の動作時の状態を示す図である。

逆電解時の制御部２６におけるシステム制御に関しては、三方弁７８～８１の接続方向が異なるだけであり、他は正電解時と同様であるため省略する。

（（樹脂再生処理））
まず、軟水化装置１の再生装置６による樹脂再生処理時の動作について、図４の「再生時（逆電解時）」の欄を参照して順に説明する。

再生時において、開閉弁５１～開閉弁５５を閉止して、開閉弁６１～開閉弁６６、開閉弁７１、開閉弁７２、開閉弁８８、開閉弁９１、三方弁７８～８１を図４に記載の流通方向に開放すると、図３に示すように、酸性電解水循環流路４０ｂ及びアルカリ性電解水循環流路４４ｂがそれぞれ形成される。

そして、第二電極１１、第一電極７７、第三電極１５、酸性電解水循環ポンプ２３、及びアルカリ性電解水循環ポンプ２４を動作させると、酸性電解水貯水槽１９及びアルカリ性電解水貯水槽２１に貯留した水が酸性電解水循環流路４０ｂ及びアルカリ性電解水循環流路４４ｂのそれぞれを循環することとなる。

この際、電解槽９の第一室７６で生成した酸性電解水は、第一吐出口７４から流路８５を通して第一供給流路４１に流通し、第三室１８で生成した酸性電解水は、第三吐出口１７から流路８６を通して第一供給流路４１に流通する。第一供給流路４１に流通した酸性電解水は、第二軟水化槽３ｂ内に送水され、内部の第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂを流通する。そして、第二軟水化槽３ｂを流通した酸性電解水は、第一バイパス流路４２を流通し、第一軟水化槽３ａ内に送水され、内部の第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａを流通する。すなわち、酸性電解水を第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａ及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂに通水することで、第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａ及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂに吸着されている陽イオン（硬度成分）が、酸性電解水に含まれるプロトンとイオン交換反応を起こす。これにより、第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａ及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂが再生される。その後、第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａを流通した酸性電解水は、陽イオンを含み、第一回収流路４３へ流入する。すなわち、第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａ及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂを流通した陽イオンを含む酸性電解水は、第一バイパス流路４２及び第一回収流路４３を介して酸性電解水貯水槽１９に回収される。

このように、酸性電解水循環流路４０ｂ内の酸性電解水は、原水の流入口から最も下流に位置し硬度成分の吸着量が少ない第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂを有する第二軟水化槽３ｂの下流側から流通し、上流に位置しており第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂに比べて硬度成分がより多く吸着している第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａを有する第一軟水化槽３ａの下流側へと流入する。これにより、再生処理の際には、第一軟水化槽３ａと比べて硬度成分の吸着量が少ない第二軟水化槽３ｂに、電解槽９の第二室１４から吐出された酸性電解水が流入し、硬度成分を含んだ酸性電解水が第二軟水化槽３ｂから第一軟水化槽３ａへと吐出される。第二軟水化槽３ｂの第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂの再生では、第一軟水化槽３ａと比較し、酸性電解水中の水素イオンの消費が少ないため、第一軟水化槽３ａの再生と比べ、水素イオン濃度の低減を抑制できる。そのため、水素イオンを多く含有する酸性電解水が第一軟水化槽３ａに流入することになり、硬度成分が第一軟水化槽３ａにおいて再吸着するのを抑制することができる。したがって、再生処理効率の低下を抑制でき、再生時間が短縮できる。

また、酸性電解水循環流路４０ｂは、アルカリ性電解水循環流路４４ｂと独立した流路であることから、酸性電解水とアルカリ性電解水との混合を抑制する。

一方、電解槽９の第二室１４で生成したアルカリ性電解水は、第二吐出口１３から流路９２、第二供給流路４５、捕捉部２５を通って第二中和槽４ｂ内に送水され、内部の第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂを流通する。そして、第二中和槽４ｂを流通したアルカリ性電解水は、第二バイパス流路４６を流通し、第一中和槽４ａ内に送水され、内部の第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａを流通する。すなわち、アルカリ性電解水を第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａ及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂに通水させることで、第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａ及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂに吸着されている陰イオンが、アルカリ性電解水に含まれる水酸化物イオンとイオン交換反応を起こす。これにより、第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａ及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂが再生される。その後、第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂを流通したアルカリ性電解水は、陰イオンを含み、第二回収流路４７へ流入する。すなわち、第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａ及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂを流通した陰イオンを含むアルカリ性電解水は、第二バイパス流路４６及び第二回収流路４７を介してアルカリ性電解水貯水槽２１内に回収される。

このように、アルカリ性電解水循環流路４４ｂ内のアルカリ性電解水は、原水の流入口から最も下流に位置し陰イオンの吸着量が少ない第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂを有する第二中和槽４ｂの下流側から流通し、上流に位置しており第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂに比べて陰イオンがより多く吸着している第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａを有する第一中和槽４ａの下流側へと流入する。これにより、再生処理の際には、第一中和槽４ａと比べて陰イオンの吸着量が少ない第二中和槽４ｂに、アルカリ性電解水が流入し、陰イオンを含んだアルカリ性電解水が第二中和槽４ｂから第一中和槽４ａへと吐出される。第二中和槽４ｂの第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂの再生では、第一中和槽４ａと比較し、アルカリ性電解水中の水酸化物イオンの消費が少ないため、第一中和槽４ａの再生と比べ、水酸化物イオン濃度の低減を抑制できる。そのため、水酸化物イオンを多く含有するアルカリ性電解水が第一中和槽４ａに流入し、陰イオンが第一中和槽４ａにおいて再吸着するのを抑制することができる。したがって、再生処理効率の低下を抑制でき、再生時間が短縮できる。

また、アルカリ性電解水循環流路４４ｂは、酸性電解水循環流路４０ｂと独立した流路であることから、酸性電解水とアルカリ性電解水との混合を抑制する。

また、電解槽９は、隔膜７５を有している。隔膜７５により、陽極室である第一室７６と陰極室である第二室１４が区画されている。これにより、酸性電解水中の水素イオンとアルカリ性電解水中の水酸化物イオンとが中和反応により消費されることが抑制できるため、弱酸性陽イオン交換樹脂７及び弱塩基性陰イオン交換樹脂８の再生効率低下を抑制できる。また、一方のイオン交換樹脂の再生が先に終わった場合の他方のイオン交換樹脂の再生効率低下についても抑制することができる。隔膜７５がない場合、逆電解時に酸性電解水とアルカリ性電解水とが混合しやすい環境となる。すると、例えば、弱塩基性陰イオン交換樹脂８の再生に対して、弱酸性陽イオン交換樹脂７の再生が先に完了すると、弱酸性陽イオン交換樹脂７の再生に供されていた酸性電解水中の水素イオンが、アルカリ性電解水中の水酸化物イオンと反応し、中和により水酸化物イオンが消費されてしまう。つまり、隔膜７５を有さない場合には、一方のイオン交換樹脂の再生が先に完了すると、他方のイオン交換樹脂の再生効率が低下しやすい。しかし、隔膜７５により、電解槽９の内部を第一室７６と第二室１４とに隔てることで、一方のイオン交換樹脂の再生が完了した場合においても、他方のイオン交換樹脂の再生に供される電解水との混合を抑制可能となる。したがって、隔膜７５により、一方のイオン交換樹脂の再生が先に終わった場合の他方のイオン交換樹脂の再生効率低下についても抑制可能となる。

そして、軟水化装置１では、再生処理が終了すると第二電極１１、第一電極７７、第三電極１５、酸性電解水循環ポンプ２３、及びアルカリ性電解水循環ポンプ２４の動作を停止させる。なお、再生処理の終了は、再生処理開始（第二電極１１、第一電極７７、及び第三電極１５の動作開始時）から一定時間（例えば７時間）とすればよい。

（（軟水化処理））
次に、軟水化装置１による軟水化処理時の動作に関しては、正電解時の制御方法と同様のため省略する。

以上のようにして、軟水化装置１では、軟水化処理及び再生処理が繰り返し実行される。

（排水処理）
次に、電解槽９において、正電解から逆電解への切替、逆電解から正電解への切替をした際に、陰極として作用していた電極に対して、電極表面に付着したスケールを溶解させる必要がある。溶解したスケール成分は、イオンとして再度樹脂に吸着すると軟水化性能の低下を引き起こす可能性があるため、スケール成分の洗浄目的において電解する際には、陽極から吐出されるスケール成分を含む酸性電解水は排出することが好ましい。また、同時に生成されるアルカリ性電解水に関しても排水することが好ましい。本発明の実施の形態においては、正電解時の流路構造あるいは逆電解時の流路構造のどちらの流路構造でスケール成分の洗浄を実施してもよい。

図３及び図４の「排水時」を用いて、正電解時に排水する場合について説明する。

第二供給流路４５に設置された開閉弁９１を閉止し、排出用の開閉弁８７を開放する。この構成により、アルカリ性電解水は開閉弁８７から排水することが可能である。

一方、第一供給流路４１に設置された開閉弁８８を閉止し、分岐流路９０に設置された開閉弁８９を開放する。第二供給流路４５に設置された開閉弁６４を閉止し、開閉弁９３を開放する。これにより、第一供給流路４１から分岐した分岐流路９０を通して、第三電極１５から溶出したスケール成分を含む酸性電解水は、開閉弁９３から排水することが可能である。

また、図３及び図４の「排水時」を用いて、逆電解時に排水する場合について説明する。

第一供給流路４１に設置された開閉弁８８を閉止し、分岐流路９０に設置された開閉弁８９を開放する。また、第二供給流路４５に設置された開閉弁９１を閉止し、排出用の開閉弁８７を開放する。この構成により、アルカリ性電解水は流路９２を通して、開閉弁８７から排水することが可能である。

一方、第二供給流路４５に設置された開閉弁６４を閉止し、開閉弁９３を開放する。これにより、第一供給流路４１から分岐した分岐流路９０を通して、第三電極１５から溶出したスケール成分を含む酸性電解水は、開閉弁９３から排水することが可能である。

排水処理は、再生時の正電解及び逆電解の切替時、あるいは樹脂再生処理から軟水化処理への切替時に実行すればよい。排水処理は、処理の開始から一定時間（例えば５分）経過後に終了し、排水処理終了後は、各処理に移行する。

以上、本実施の形態１に係る軟水化装置１によれば、以下の効果を享受することができる。

（１）軟水化装置１は、原水を弱酸性陽イオン交換樹脂７により軟水化処理する軟水化槽３と、軟水化槽３を通過した軟水のｐＨを弱塩基性陰イオン交換樹脂８により中和する中和槽４と、酸性電解水とアルカリ性電解水とを生成する電解槽９と、酸性電解水を用いた弱酸性陽イオン交換樹脂７の再生またはアルカリ性電解水を用いた弱塩基性陰イオン交換樹脂８の再生の少なくとも一方を行う樹脂再生処理を制御する制御部２６と、を備え、電解槽９は、第一電極７７を有する第一室７６と、第二電極１１を有し第一室７６と隔膜７５を隔てて隣接する第二室１４と、第三電極１５を有し前記第二室１４と隣接することなく第一室７６と隔膜１０を隔てて隣接する第三室１８と、を備え、制御部２６は、樹脂再生処理時には、第一電極７７及び第二電極１１を陽極として機能させ、第三電極１５を陰極として機能させる。

こうした構成によれば、樹脂再生処理時には、第一室７６に格納されている第一電極７７および第二室１４に格納されている第二電極１１は陽極として機能し、陰極として機能する第三電極１５との間でそれぞれ電界を形成する。また、第一電極７７と第二電極１１は互いに陽極であるため、第一電極７７と第二電極１１との間に形成される電界強度は、陽極陰極間である第一電極７７と第三電極１５との間で形成される電界強度よりも弱い状態である。加えて、第二電極１１と比較し第一電極７７は、陰極である第三電極１５への物理的距離が短く電気的な力の影響を受けやすいため、第一電極７７の方が、第二電極１１よりも電流が流れやすい構造になる。これにより、陽極として機能する第二電極１１は電気的な負荷が少なくなるため、電極表面に塗布された触媒材料の溶出や剥離による劣化を抑制することが可能となる。したがって、触媒劣化を抑制し、長期間に亘って電解性能を維持可能な電解槽を有する軟水化装置とすることができる。

（２）軟水化装置１は、制御部２６は、第三電極１５の再生処理のための転極運転時には、第三電極１５の極性を陰極から陽極へ転極させ、第一電極７７の極性は転極させず、第二電極１１の極性を陽極から陰極へ転極させる制御を行う。

通常、極性反転を伴う転極処理を実施すると、電極表面の触媒材料は酸化還元のプロセスにより、材料の膨張収縮が起こり触媒材料の剥離や溶出が加速されてしまう。しかし、軟水化装置１において、第一電極７７は、常に陽極として作用するため、触媒材料の剥離や溶出を抑制することができる。したがって、第一電極７７を電極材料として長期間に亘って使用し続けることが可能である。また、第一電極７７の両端に位置する第二電極１１及び第三電極１５は転極処理が実施されるため、陰極での電解時に電極表面に付着したスケール成分を酸化溶解することができ、電解質に接触する活性面の電解性能の低下を防ぐことが可能である。

（３）軟水化装置１は、第二電極１１及び第三電極１５が、白金電極であり、第一電極７７が、酸化イリジウム電極である。

第二電極１１及び第三電極１５において、溶出劣化のしにくい不溶性の白金触媒を使用することで、転極処理を実施しても触媒材料の劣化を抑制することが可能である。また、転極処理を実施しない第一電極７７に酸化イリジウム電極を用いることで、陽極として高い電解効率を発揮可能である。加えて、酸化イリジウム電極は、転極による触媒材料の体積膨張収縮が発生しなければ、耐久性が非常に高く、触媒性能の劣化はほとんど起こらないため、長期間に亘り第一電極７７を使用し続けることが可能である。

（４）軟水化装置１は、第一電極７７が、メッシュ電極である。

これにより、第一電極７７を電解水が通過するため、第二電極１１と第三電極１５との間の電気の流れを生み出すことができる。したがって、正電解時には第二電極１１も陽極として機能させることができ、第二室１４からも酸性電解水を取り出すことが可能となる。また、逆電解時には第三電極１５も陽極として機能させることができ、第三室１８からも酸性電解水を取り出すことが可能となる。

以上、本発明に関して実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組み合わせに様々な変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されているところである。

本実施の形態１に係る軟水化装置１では、電極は第一電極７７、第二電極１１、及び第三電極１５の３つとしたが、これに限られない。例えば、電極が５つであってもよい。その場合、本実施の形態１に記載のない残りの２つの電極としては、１つは酸化イリジウム電極を用い、１つは白金電極を用いることができる。その場合、実施の形態１の第三電極１５に対し、第一電極７７とは反対側に酸化イリジウム電極を有する室を設けてもよい。また、新たに設けた酸化イリジウム電極を有する室と隔膜により区画された室をさらに設け、その室に白金電極を設ければよい。その場合、例えば５つすべての電極を稼働させてもよい。また、酸化イリジウム電極を中心として、酸化イリジウム電極を有する室に隣接する室２つの電極を稼働させ、残りの２つの室の電極は、稼働させずに休止させてもよい。これにより、より長期間にわたり電解性能を維持可能な電解槽９を有する軟水化装置１とすることができる。

また、本実施の形態１に係る軟水化装置１では、軟水化槽３及び中和槽４は、それぞれ２個ずつであるとしたが、これに限られない。例えば、それぞれ１個ずつであってもよい。これにより、装置構成は簡便になる。また、例えば、それぞれ３個ずつであってもよいし、それ以上であってもよい。これにより、軟水化処理時に、軟水化と中和を交互に行う回数が増加するため、軟水化性能をさらに向上させることができる。

また、本実施の形態１に係る軟水化装置１では、第一軟水化槽３ａ及び第二軟水化槽３ｂの流路長及び流路断面積はそれぞれ等しいものとしたが、この限りではない。例えば、流路長もしくは流路断面積が異なっていてもよいし、流路長及び流路断面積の双方が異なっていてもよい。このようにしても、実施の形態１と同様の効果が得られる。

また、本実施の形態１に係る軟水化装置１では、第一軟水化槽３ａに充填されている第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａ及び第二軟水化槽３ｂに充填されている第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂの体積を等しいものとしたが、この限りではない。例えば、第一弱酸性陽イオン交換樹脂７ａ及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂７ｂの体積がそれぞれ異なっていてもよいし、異なる種類の弱酸性陽イオン交換樹脂７を用いてもよい。これにより、軟水化性能を調整することができ、目的に応じた軟水化性能をもつ軟水化装置１が得られる。

また、本実施の形態１に係る軟水化装置１では、第一中和槽４ａ及び第二中和槽４ｂの流路長及び流路断面積はそれぞれ等しいものとしたが、この限りではない。例えば、流路長もしくは流路断面積が異なっていてもよいし、流路長及び流路断面積の双方が異なっていてもよいこのようにしても、実施の形態１と同様の効果が得られる。

また、本実施の形態１に係る軟水化装置１では、第一中和槽４ａに充填されている第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａ及び第二中和槽４ｂに充填されている第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂの体積を等しいものとしたが、この限りではない。例えば、第一弱塩基性陰イオン交換樹脂８ａ及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂの体積がそれぞれ異なっていてもよいし、異なる種類の弱塩基性陰イオン交換樹脂８を用いてもよい。但し、第二中和槽４ｂに充填されている第二弱塩基性陰イオン交換樹脂８ｂの体積は、第二軟水化槽３ｂから放出された水素イオンを吸着し、第二軟水化槽３ｂから流入した酸性の軟水を中性の軟水とするのに十分な体積であればよい。これにより、軟水化性能を調整することができ、目的に応じた軟水化性能をもつ軟水化装置１が得られる。

また、本実施の形態１に係る軟水化装置１では、酸性電解水を第二軟水化槽３ｂ及び第一軟水化槽３ａの順に流通させたが、この限りではない。例えば、酸性電解水を第一軟水化槽３ａ及び第二軟水化槽３ｂの順に流通させるようにしてもよい。さらには、本実施の形態１に係る軟水化装置１では、酸性電解水を軟水化槽３の下流側から流通させたが、上流側から流通させてもよい。このようにしても、軟水化槽３の再生処理を行うことができる。

また、本実施の形態１に係る軟水化装置１では、酸性電解水を第二軟水化槽３ｂ及び第一軟水化槽３ａの順に流通させたが、この限りではない。例えば、再生装置６と同等の機能を備える第一再生装置及び第二再生装置を用いてそれぞれ独立した流通経路で再生処理を行うようにしてもよい。これにより、第一軟水化槽３ａ及び第二軟水化槽３ｂの再生処理をそれぞれ独立して行うことができ、再生処理に要する時間が短縮できる。

また、本実施の形態１に係る軟水化装置１では、アルカリ性電解水を第二中和槽４ｂ、第一中和槽４ａの順に流通させたが、この限りではない。例えば、アルカリ性電解水を第一中和槽４ａ及び第二中和槽４ｂの順に流通させるようにしてもよい。さらには、本実施の形態１に係る軟水化装置１では、酸性電解水を中和槽４の下流側から流通させたが、上流側から流通させてもよい。このようにしても、中和槽４の再生処理を行うことができる。

また、本実施の形態１に係る軟水化装置１では、アルカリ性電解水を第二中和槽４ｂ及び第一中和槽４ａの順に流通させたが、この限りではない。例えば、再生装置６と同等の機能を備える第一再生装置及び第二再生装置を用いてそれぞれ独立した流通経路で再生処理を行うようにしてもよい。これにより、第一中和槽４ａ及び第二中和槽４ｂの再生処理をそれぞれ独立して行うことができ、再生処理に要する時間が短縮できる。

また、本実施の形態１に係る軟水化装置１では、制御部２６で特定された時間帯になった場合もしくは軟水化処理が一定時間を超えた場合に再生処理を実行するようにしたが、これに限られない。例えば、第二中和槽４ｂの下流側、且つ、開閉弁５５の上流側に、イオン濃度検出部を設け、そのイオン濃度検出部によって、流路３４を流通する軟水のイオン濃度（例えば、硬度成分濃度）を常に検出し、制御部２６で特定された時間帯になった場合もしくは軟水化処理が一定時間を超えた場合だけでなく、イオン濃度が予め設定された基準値を超えた場合に再生処理を実行するようにしてもよい。これにより、第二中和槽４ｂを流通した後の水のイオン濃度に基づいて、再生処理の実行を判断することができる。そのため、軟水化槽３の弱酸性陽イオン交換樹脂７の状態をより正確に判断することができ、適切なタイミングでの弱酸性陽イオン交換樹脂７及び弱塩基性陰イオン交換樹脂８の再生を行うことができる。

本発明に係る軟水化装置は、使用場所設置型浄水装置（ＰＯＵ：Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｕｓｅ）あるいは建物入口設置型浄水装置（ＰＯＥ: Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｅｎｔｒｙ）等に適用することが可能である。

１ 軟水化装置
２ 流入口
３ 軟水化槽
３ａ 第一軟水化槽
３ｂ 第二軟水化槽
４ 中和槽
４ａ 第一中和槽
４ｂ 第二中和槽
５ 取水口
６ 再生装置
７ 弱酸性陽イオン交換樹脂
７ａ 第一弱酸性陽イオン交換樹脂
７ｂ 第二弱酸性陽イオン交換樹脂
８ 弱塩基性陰イオン交換樹脂
８ａ 第一弱塩基性陰イオン交換樹脂
８ｂ 第二弱塩基性陰イオン交換樹脂
９ 電解槽
１０ 隔膜
１１ 第二電極
１２ 第二取水口
１３ 第二吐出口
１４ 第二室
１５ 第三電極
１６ 第三取水口
１７ 第三吐出口
１８ 第三室
１９ 酸性電解水貯水槽
２０ 空気抜き弁
２１ アルカリ性電解水貯水槽
２２ 空気抜き弁
２３ 酸性電解水循環ポンプ
２４ アルカリ性電解水循環ポンプ
２５ 捕捉部
２６ 制御部
３０、３１、３２、３３、３４ 流路
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 酸性電解水循環流路
４１ 第一供給流路
４２ 第一バイパス流路
４３ 第一回収流路
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ アルカリ性電解水循環流路
４５ 第二供給流路
４６ 第二バイパス流路
４７ 第二回収流路
４８、４９ 送水流路
５１、５２、５３、５４、５５、６１、６２、６３、６４、６５、６６、７１、７２ 開閉弁
７３ 第一取水口
７４ 第一吐出口
７５ 隔膜
７６ 第一室
７７ 第一電極
７８、７９、８０、８１ 三方弁
８２、８３、８４、８５、８６ 流路
８７、８８、８９ 開閉弁
９０ 分岐流路
９１、９３ 開閉弁
９２ 流路

Claims (4)

1. 原水を弱酸性陽イオン交換樹脂により軟水化処理する軟水化槽と、
   前記軟水化槽を通過した軟水のｐＨを弱塩基性陰イオン交換樹脂により中和する中和槽と、
   酸性電解水とアルカリ性電解水とを生成する電解槽と、
   前記酸性電解水を用いた前記弱酸性陽イオン交換樹脂の再生または前記アルカリ性電解水を用いた前記弱塩基性陰イオン交換樹脂の再生の少なくとも一方を行う樹脂再生処理を制御する制御部と、を備え、
   前記電解槽は、
   第一電極を有する第一室と、
   第二電極を有し前記第一室と隔膜を隔てて隣接する第二室と、
   第三電極を有し前記第二室と隣接することなく前記第一室と隔膜を隔てて隣接する第三室と、を備え、
   前記制御部は、
   前記樹脂再生処理時には、前記第一電極及び前記第二電極を陽極として機能させ、前記第三電極を陰極として機能させる軟水化装置。
2. 前記制御部は、
   前記第三電極の再生処理のための転極運転時には、
   前記第三電極の極性を陰極から陽極へ転極させ、
   前記第一電極の極性は転極させず、
   前記第二電極の極性を陽極から陰極へ転極させる、請求項１に記載の軟水化装置。
3. 前記第二電極及び前記第三電極が、白金電極であり、
   前記第一電極が、酸化イリジウム電極である請求項１または２に記載の軟水化装置。
4. 前記第一電極が、メッシュ電極である請求項１から３のいずれか一項に記載の軟水化装置。

Images