JP2024061898A

JP2024061898A - 軟水化装置

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Publication number: JP2024061898A
Application number: JP2024043826A
Authority: JP
Inventors: 宣義植屋; 真衣磯野; 康成前田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2024-03-19
Publication date: 2024-05-08
Also published as: EP4155275A1; US20230183105A1; EP4155275A4; JPWO2021235128A1; WO2021235128A1; JP7496522B2

Abstract

【課題】軟水の硬度をより低くすることができる軟水化装置を提供すること。
【解決手段】軟水化装置は、電気分解によりアルカリ水と酸性水とを生成する電気分解装置と、電気分解装置に接続された循環流路であって、電気分解装置が生成したアルカリ水と酸性水を交互に通水可能な第１循環流路および第２循環流路と、第１循環流路を流れる水のパラメータを検出する第１センサと、第２循環流路を流れる水のパラメータを検出する第２センサと、制御部と、を備え、制御部は、第１循環流路にアルカリ水を通水して第２循環流路に酸性水を通水する第１モードと、第１循環流路に酸性水を通水して第２循環流路にアルカリ水を通水する第２モードを実行するように、電気分解装置を制御し、第１モードおよび第２モードにおいて、第１センサ又は第２センサの検出値に基づいて電気分解装置の電気分解を停止するように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、軟水化装置に関する。

硬水地域では、スケールや水垢など、硬度成分によるトラブルがあり、軟水化装置が求められている。軟水化装置としては、イオン交換樹脂による軟水化方法があるが（例えば特許文献１参照）、食塩による再生を行うため、塩廃液が生じるという課題がある。他にもＥＤＩやＲＯ膜などを用いた軟水化方法があるが（例えば特許文献２参照）、捨て水の量が多いという課題があった。

特許第３１４５２４０号国際公開第２００７／１３２６８５号公報

電気分解を利用して軟水化する軟水化装置が考えられる。電気分解を利用した軟水化装置において、最終的に製造する軟水の硬度をより低くすることが望ましい。

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、軟水の硬度をより低くすることができる軟水化装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の軟水化装置は、電気分解によりアルカリ水と酸性水とを生成する電気分解装置と、前記電気分解装置に接続された循環流路であって、前記電気分解装置が生成したアルカリ水と酸性水を交互に通水可能な第１循環流路および第２循環流路と、前記第１循環流路を流れる水のパラメータを検出する第１センサと、前記第２循環流路を流れる水のパラメータを検出する第２センサと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１循環流路にアルカリ水を通水して前記第２循環流路に酸性水を通水する第１モードと、前記第１循環流路に酸性水を通水して前記第２循環流路にアルカリ水を通水する第２モードを実行するように、前記電気分解装置を制御し、前記第１モードおよび前記第２モードにおいて、前記第１センサ又は前記第２センサの検出値に基づいて前記電気分解装置の電気分解を停止するように制御する。

本発明の軟水化装置によれば、軟水の硬度をより低くすることができる。

実施形態における軟水化装置の概略図図１に示す軟水化装置が第１モードを実行する際のフローチャート第１モードにおける第１原水注入モードの水の流れを示す図第１モードにおける第１結晶化処理モードの水の流れを示す図第１モードにおける第１酸性水送水モードの水の流れを示す図第１モードにおける第１アルカリ水送水モードの水の流れを示す図第１モードにおける第１配管洗浄モードの水の流れを示す図第１モードにおける第１電解漕洗浄モードの水の流れを示す図第１結晶化処理モードにおける電気分解の継続／停止を判定する方法を示すフローチャート第１結晶化処理モードにおける「アルカリｐＨ」と「イオン分離率」の時間推移を示すグラフ図１に示す軟水化装置が第２モードを実行する際のフローチャート第２モードにおける第２原水注入モードの水の流れを示す図第２モードにおける第２結晶化処理モードの水の流れを示す図第２モードにおける第２酸性水送水モードの水の流れを示す図第２モードにおける第２アルカリ水送水モードの水の流れを示す図第２モードにおける第２配管洗浄モードの水の流れを示す図第２モードにおける第２電解漕洗浄モードの水の流れを示す図導電率センサあるいはＴＤＳセンサを用いた場合のパラメータの時間推移を示す概略図濁度センサあるいは色度センサを用いた場合のパラメータの時間推移を示す概略図硬度センサを用いた場合のパラメータの時間推移を示す概略図

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施形態）
図１は、実施形態における軟水化装置２の概略図である。

軟水化装置２は、電気分解を利用して、硬度成分としての金属イオンを水中から除去するための装置である。ここでの金属イオンとは、カルシウムイオン（Ｃａ^２＋）とマグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）である。実施形態における軟水化装置２は、硬水中から金属イオンを除去して分離することにより、硬水中における金属イオンの濃度（硬度）を所定濃度以下まで低下させて、軟水を製造する軟水化装置である。硬水及び軟水の定義としては、例えばＷＨＯの定義を用いてもよい。すなわち、硬度１２０ｍｇ／Ｌ未満を軟水と定義し、硬度１２０ｍｇ／Ｌ以上を硬水と定義してもよい。

図１に示す軟水化装置２は、原水流路４Ａ、４Ｂと、バッチ処理タンク６Ａ、６Ｂと、循環流路８Ａ、８Ｂと、ポンプ１０と、電気分解装置１２と、ｐＨセンサ１４Ａ、１４Ｂと、分離装置１６と、中間タンク１８と、貯水タンク２０と、制御部２１とを備える。軟水化装置２はさらに、各種バルブとして、バルブ２２Ａ、２２Ｂと、バルブ２４と、バルブ２６と、バルブ２８Ａ、２８Ｂと、バルブ３０と、バルブ３２とを備える。

原水流路４Ａ、４Ｂはそれぞれ、バッチ処理タンク６Ａ、６Ｂに原水を供給するための流路である。原水は例えば硬水である。原水流路４Ａ、４Ｂは上流側が図示しない水源に接続されており、下流側がバッチ処理タンク６Ａ、６Ｂに接続されている。原水流路４Ａ、４Ｂにはそれぞれ、バルブ２２Ａ、２２Ｂが設けられている。バルブ２２Ａ、２２Ｂの開閉によって、原水流路４Ａ、４Ｂからバッチ処理タンク６Ａ、６Ｂへの通水／止水がそれぞれ制御される。

バッチ処理タンク６Ａ、６Ｂはそれぞれ、バッチ処理を行うための貯水用のタンクである。バッチ処理タンク６Ａ、６Ｂにはそれぞれフロートセンサ（図示せず）が設けられており、貯水量をそれぞれ検出可能である。バッチ処理タンク６Ａ、６Ｂにはそれぞれ、循環流路８Ａ、８Ｂが接続されている。

循環流路８Ａ、８Ｂは、バッチ処理タンク６Ａ、６Ｂに接続された２つの循環流路である。循環流路８Ａ、８Ｂはそれぞれバッチ処理タンク６Ａ、６Ｂから下流側に延びて、バルブ２４に接続される箇所で合流して１つの流路となる。１つの流路となった循環流路８Ａ、８Ｂは、ポンプ１０およびバルブ２６を経由して電気分離装置１２に接続される。

バッチ処理タンク６Ａ、６Ｂから電気分解装置１２への通水／止水は、バルブ２４およびバルブ２６の開閉によって制御される。バルブ２４とバルブ２６の間に設けたポンプ１０の駆動によって、バッチ処理タンク６Ａ、６Ｂから下流側への通水が行われる。

電気分解装置１２は、循環流路８Ａ、８Ｂを通じて供給される水を電気分解することによりアルカリ水と酸性水を生成する装置である。電気分解装置１２は、＋電極（陽極）および－電極（陰極）と、両電極の間に設けられた隔膜とを備え、＋電極と－電極の間に電圧を印加することにより水を電気分解してアルカリ水と酸性水を生成する。

電気分解装置１２の下流側には２つの流路として、循環流路８Ａ、８Ｂが接続されている。

電気分解装置１２から下流側に接続される循環流路８Ａ、８Ｂはそれぞれ、電気分解装置１２が生成するアルカリ水と酸性水を交互に通水可能である。循環流路８Ａがアルカリ水を通水するときは循環流路８Ｂが酸性水を通水し、循環流路８Ａが酸性水を通水するときは循環流路８Ｂがアルカリ水を通水する。

電気分解装置１２から下流側に接続される循環流路８Ａはその途中にバルブ２８ＡおよびｐＨセンサ１４Ａが設けられるとともに、バッチ処理タンク６Ａまで接続される。同様に、電気分解装置１２から下流側に接続される循環流路８Ｂはその途中にバルブ２８ＢおよびｐＨセンサ１４Ｂが設けられるとともに、バッチ処理タンク６Ｂまで接続される。バルブ２８Ａ、２８Ｂの開閉によって、電気分解装置１２からバッチ処理タンク６Ａ、６Ｂへの通水／止水がそれぞれ制御される。

上述した構成を有する循環流路８Ａ、８Ｂは、バッチ処理タンク６Ａ、６Ｂから電気分解装置１２を経由してバッチ処理タンク６Ａ、６Ｂへ戻る循環流路をそれぞれ構成する。本実施形態の循環流路８Ａ、８Ｂは、バルブ２４から電気分解装置１２に至るまでの箇所で合流して１本の流路を構成している。循環流路８Ａ、８Ｂが合流せずに独立した流路である場合に比べて、ポンプ１０が１つだけで済む等、軟水化装置２の装置構成を簡素化することができる。

ｐＨセンサ１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ、循環流路８Ａ、８Ｂを流れる水のパラメータとしてのｐＨ値を検出するためのセンサである。ｐＨセンサ１４Ａ、１４Ｂが検出するｐＨ値は、後述するように、電気分解装置１２による電気分解の継続／停止を判断するためのパラメータとして用いられる。詳細については後述する。

循環流路８Ａ、８Ｂが合流して１本の流路となっている箇所に設けられたバルブ２６には、循環流路８Ａ、８Ｂに加えて流路３４が接続されている。流路３４は、分離装置１６に接続されている。

分離装置１６は、流路３４から供給される水から金属成分の結晶を分離する装置である。実施形態の分離装置１６は、水中に含まれる結晶等の固体を遠心分離により分離するサイクロン方式の分離装置である。

分離装置１６には、２つの流路として、流路３６と流路３８が接続されている。流路３６は、分離装置１６により結晶が分離された水を通水する流路である。流路３８は、分離装置１６で分離された結晶を含む排水を通水する排水流路であり、軟水化装置２の系外に延びている。

結晶を分離した水を通水する流路３６はバルブ３０に接続されている。バルブ３０には流路４０および流路４１が接続されている。

流路４０は、中間タンク１８に接続された流路である。中間タンク１８は、流路４０から通水される水を一時的に貯留するためのタンクである。バルブ３０の開閉によって、流路３６、４０を介した分離装置１６から中間タンク１８への通水／止水が制御される。

流路４１は、電気分解装置１２および分離装置１６を経由せずに、バッチ処理タンク６Ａ、６Ｂと中間タンク１８の間を接続するためのバイパス用の流路である。流路４１には２本の流路４１Ａ、４１Ｂが接続されており、流路４１Ａ、４１Ｂはそれぞれ、前述したバルブ２８Ａ、２８Ｂに接続されている。

中間タンク１８にはＣＯ_２供給ライン４２が接続されている。ＣＯ_２供給ライン４２は、中間タンク１８に貯水された水にＣＯ_２ガスを供給するための配管である。ＣＯ_２供給ライン４２を通じてＣＯ_２ガスを供給することで、中間タンク１８に貯留された水の濁度を低下させることができる。ＣＯ_２供給ライン４２の途中にはバルブ３２が設けられており、バルブ３２の開閉によってＣＯ_２ガスの供給／停止が制御される。

中間タンク１８にはさらに流路４４が接続されている。流路４４は、貯水タンク２０へ接続されている。

貯水タンク２０は、軟水化処理が完了した処理水を貯留するためのタンクである。貯水タンク２０に貯められた処理水、すなわち軟水を水栓などに供給して、エンドユーザが利用することができる。

貯水タンク２０には圧力センサ（図示せず）が設けられている。処理水の消費に伴う圧力の低下を圧力センサで検出することで、貯水タンク２０の貯水量を検出することができる。

制御部２１は、上述した軟水化装置２の各構成要素を制御する部材である。制御部２１は、軟水化装置２の各構成要素に電気的に接続されており、各バルブの開閉制御、ポンプ１０のＯＮ／ＯＦＦ制御、電気分解装置１２のＯＮ／ＯＦＦ制御、分離装置１６のＯＮ／ＯＦＦ制御等を実行する。制御部２１は例えば、プロセッサと、プロセッサによって実行されるコンピュータプログラムを記憶したメモリとを備えるマイクロコンピュータで構成される。

本実施形態の制御部２１は、２つの運転モードとして、第１モードと第２モードのそれぞれで軟水化装置２を運転する。

まず、第１モードについて、図２および図３～図８を用いて説明する。図２は、軟水化装置２を用いて第１モードを実行する際のフローチャートである。図３～図８は、図２に示すフローチャートに沿って第１モードを実行した場合の水の流れ等を示す概略図である。

（第１原水注水モード）
図２に示すように、制御部２１はまず、第１原水注入モードを実行する（Ｓ１－１）。第１原水注水モードは、軟水化装置２の運転を開始する際に、原水である硬水を軟水化装置２の内部に注入するモードである。具体的には、図３に示すような流れを生じさせるように制御部２１が制御する。図３以降の図面では、水の流れを矢印で表し、矢印のない流路には水の流れは生じていないものとする。またバルブが開いている状態をハッチング表示で表し、バルブが閉じている状態を黒色で塗りつぶして表示する。

制御部２１は、原水流路４Ａに原水を通水するようにバルブ２２Ａを開く。原水流路４Ａに原水を通水することで、原水流路４Ａを通じてバッチ処理タンク６Ａへ原水が通水され、バッチ処理タンク６Ａに貯められる。このとき、制御部２１はバルブ２２Ｂを閉じるように制御する。

バッチ処理タンク６Ａに所定量（例えば１０Ｌ）の原水を通水すると、制御部２１は、バルブ２２Ａを閉じるとともに、第１結晶化処理モードを実行する（ステップＳ２－１）。

（第１結晶化処理モード）
図４は、第１結晶化処理モードを示す。制御部２１は、バッチ処理タンク６Ａに貯められた原水を電気分解装置１２に供給するように制御する。具体的には、ポンプ１０を駆動しつつ、バルブ２４を開いてバッチ処理タンク６Ａから循環流路８Ａに通水するとともに、バルブ２６を開いて電気分解装置１２へ通水する。このとき、制御部２１は、バッチ処理タンク６Ｂから下流側へは止水するようにバルブ２４の開閉を制御する。

制御部２１はさらに、電気分解装置１２を駆動して、バッチ処理タンク６Ａから供給される原水を電気分解することにより、アルカリ水と酸性水を生成する。

第１結晶化処理モードでは、電気分解装置１２が生成するアルカリ水と酸性水のうち、アルカリ水を循環流路８Ａに通水し、酸性水を循環流路８Ｂに通水するように、電気分解装置１２が制御される。

制御部２１は、循環流路８Ａに通水したアルカリ水をバッチ処理タンク６Ａに戻すようにバルブ２８Ａの開閉を制御し、循環流路８Ｂに通水した酸性水をバッチ処理タンク６Ｂに戻すようにバルブ２８Ｂの開閉を制御する。これにより、図４に示すような矢印の流れが生じる。

上記運転によれば、バッチ処理タンク６Ａの原水を消費しながら、その消費量の約半分のアルカリ水がバッチ処理タンク６Ａに新たに貯められていくため、貯水量は結果的に減少し、且つｐＨセンサ１４Ａが検出するｐＨ値は上昇していく。一方で、バッチ処理タンク６Ｂでは酸性水が貯められていくため、貯水量は増加し、且つｐＨセンサ１４Ｂが検出するｐＨ値は低い値に維持される。

バッチ処理タンク６Ａを含む循環流路８Ａでは、原水およびアルカリ水の混合水が循環しながら、電気分解装置１２による電気分解が継続的に行われ、ｐＨ値も継続的に上昇していく。

ここで、原水中に含まれているＣａ^２＋やＭｇ^２＋などの金属イオンは電気分解によって陽極（酸性水）から陰極（アルカリ水）へ隔膜を介して電気泳動するため、酸性水の硬度は低下する。一方で、ＯＨ^－を多く含むアルカリ水においても、以下の式１～式３の反応が生じることにより水中の硬度は低下する。

（式１）
ＯＨ^－＋ＨＣＯ_３ ^－→Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_３ ^２－
（式２）
Ｃａ^２＋＋ＣＯ_３ ^２－→ＣａＣＯ_３
（式３）
Ｍｇ^２＋＋２ＯＨ^－→Ｍｇ(ＯＨ)_２

式１のように、アルカリ水に含まれるＯＨ^－が水中のＨＣＯ_３ ^－（重炭酸イオン）と反応することで、水を生成するとともにＣＯ_３ ^２－（炭酸イオン）を生じさせる。式１の反応で生じたＣＯ_３ ^２－は、式２のようにＣａ^２＋と反応することで不溶性のＣａＣＯ_３（炭酸カルシウム）を生じさせる。式３のように、Ｍｇ^２＋はアルカリ水中に含まれるＯＨ^－と反応することで、不溶性のＭｇ(ＯＨ)_２（水酸化マグネシウム）を生じさせる。ＣａＣＯ_３およびＭｇ(ＯＨ)_２が結晶化して析出することに伴って、アルカリ水中の金属イオンの濃度も低下するため、アルカリ水の硬度も低下する。結果的に、酸性水とアルカリ水の両方の硬度が低下する。

循環流路８Ａにアルカリ水を継続的に供給して循環させることにより、上記式１～式３の反応を継続的に生じさせて、アルカリ水中の金属イオンを結晶化して析出させ、原水の硬度を低下させることができる。

制御部２１は、所定のタイミングで第１結晶化処理モードを終了し、次の第１酸性水送水モードを実行する（ステップＳ３－１）。第１結晶化処理モードを終了するタイミングは、ｐＨセンサ１４Ａが検出するアルカリ水のｐＨ値に基づいて決定する。詳細については後述する。

（第１酸性水送水モード）
図５は、第１酸性水送水モードを示す。制御部２１は、バッチ処理タンク６Ｂに貯められている酸性水を、分離装置１６を経由して中間タンク１８に供給するように制御する。具体的には、ポンプ１０を駆動しつつ、バッチ処理タンク６Ｂから循環流路８Ｂに通水するようにバルブ２４を開き、循環流路８Ｂから流路３４に通水するようにバルブ２６を開く。

制御部２１は、分離装置１６を運転せず、分離装置１６に到達する酸性水をそのまま通過させて流路３６に通水する。制御部２１はさらに、流路３６に通水された酸性水を流路４０に通水するようにバルブ３０を開く。これにより、流路４０を通じて酸性水が中間タンク１８に通水される。

上記運転によれば、中間タンク１８の酸性水の貯水量は増加する一方で、バッチ処理タンク６Ｂの酸性水の貯水量は減少する。本実施形態の制御部２１は、バッチ処理タンク６Ｂの酸性水が所定量（例えば２Ｌ）に減少するまで、第１酸性水送水モードを継続する。バッチ処理タンク６Ｂの貯水量が所定量まで減少すると、制御部２１は第１酸性水送水モードを停止して、次の第１アルカリ水送水モードを実行する（Ｓ４－１）。

（第１アルカリ水送水モード）
図６は、第１アルカリ水送水モードを示す。制御部２１は、バッチ処理タンク６Ａに貯められているアルカリ水を、分離装置１６を経由して中間タンク１８に供給するように制御する。前述した第１酸性水送水モードでは分離装置１６の運転を停止していたのに対し、第１アルカリ水送水モードでは分離装置１６を運転することでアルカリ水中から結晶を分離させる。

図６に示すように、ポンプ１０を駆動しつつ、バッチ処理タンク６Ａから循環流路８Ａに通水するようにバルブ２４を開き、循環流路８Ａから流路３４に通水するようにバルブ２６を開く。

制御部２１は、分離装置１６を運転することで、アルカリ水中に含まれる結晶を遠心分離により分離する。分離装置１６は、結晶が分離されたアルカリ水を流路３６に通水し、結晶を含む排水を流路３８に通水して排水する。

流路３６に通水された結晶分離後のアルカリ水は、流路４０を通じて中間タンク１８に通水される。中間タンク１８には既に酸性水が貯められているため、アルカリ水と酸性水が中間タンク１８で混合される。アルカリ水と酸性水の混合水は中和され、ｐＨ値は中性付近の値となる。アルカリ水と酸性水は前述したようにともに硬度が低くなっているため、混合水の硬度も低くなる。これにより、中間タンク１８に貯められる混合水はｐＨ値が中性付近、且つ硬度の低い軟水として生成される。

中間タンク１８へ供給されるアルカリ水には、分離装置１６で分離できなかったＣａＣＯ_３の結晶が含まれる場合がある。制御部２１は必要に応じて、ＣＯ_２供給ライン４２からＣＯ_２を供給するようにバルブ３２の開閉を制御することにより、中間タンク１８にＣＯ_２を供給する。これにより、以下の式４の反応を促進させる。

（式４）
ＣａＣＯ_３＋ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ→Ｃａ（ＨＣＯ_３）_２

結晶であるＣａＣＯ_３が、ＣＯ_２およびＨ_２Ｏと反応することにより、可溶性のＣａ（ＨＣＯ_３）_２を生じさせる。当該反応によって結晶を水中に溶解させることができ、処理水の濁度を下げることができる。なお、Ｍｇ^２+については反応式を省略する。

上記運転によれば、中間タンク１８の混合水の貯水量は増加する一方で、バッチ処理タンク６Ａのアルカリ水の貯水量は減少していく。本実施形態の制御部２１は、バッチ処理タンク６Ａの貯水量がなくなるまで第１アルカリ水送水モードを継続する。バッチ処理タンク６Ａの貯水量がなくなると、制御部２１は第１アルカリ水送水モードを停止して、次の第１配管洗浄モードを実行する（Ｓ５－１）。

（第１配管洗浄モード）
図７は、第１配管洗浄モードを示す。制御部２１は、バッチ処理タンク６Ｂに残っている酸性水を、分離装置１６およびバイパス用流路４１、４１Ａ、４１Ｂを経由してバッチ処理タンク６Ａ、６Ｂに戻すように制御する。

具体的には、ポンプ１０を駆動しつつ、バッチ処理タンク６Ｂから循環流路８Ｂに通水するようにバルブ２４を開き、循環流路８Ｂから流路３４に通水するようにバルブ２６を開く。制御部２１は、分離装置１６を運転せず、分離装置１６に到達する酸性水をそのまま通過させて流路３６に通水する。

制御部２１はさらに、流路３６に通水された酸性水を流路４１および流路４１Ａ、４１Ｂに通水するように、バルブ３０の開閉を制御する。制御部２１はさらに、流路４１Ａ、４１Ｂに通水された酸性水を、循環流路８Ａ、８Ｂを通じてバッチ処理タンク６Ａ、６Ｂに通水するように、バルブ２８Ａ、２８Ｂの開閉を制御する。

これにより、図７に示すような酸性水の流れが生じる。酸性水が各配管を流れることで、各配管の内壁面に付着したスケール（ＣａＣＯ_３）を酸性水に溶解させて、各配管を洗浄することができる。

上記運転によれば、バッチ処理タンク６Ａの酸性水の貯水量は増加するとともに、バッチ処理タンク６Ｂの酸性水の貯水量は減少する。制御部２１は、バッチ処理タンク６Ｂの酸性水を所定量（例えば１Ｌ）通水すると、第１配管洗浄モードを終了し、次の第１電解漕洗浄モードを実行する（Ｓ６－１）。

（第１電解漕洗浄モード）
図８は、第１電解漕洗浄モードを示す。制御部２１は、バッチ処理タンク６Ｂに残っている酸性水を、電気分解装置１２を経由してバッチ処理タンク６Ａ、６Ｂに戻すように制御する。

具体的には、ポンプ１０を駆動しつつ、バッチ処理タンク６Ｂから循環流路８Ｂに通水するようにバルブ２４を開き、循環流路８Ｂから電気分解装置１２に通水するようにバルブ２６を開く。制御部２１は、電気分解装置１２を運転せず、電気分解装置１２に到達する酸性水を電気分解せずにそのまま通過させて循環流路８Ａ、８Ｂに通水する。制御部２１はさらに、電気分解装置１２から出てくる酸性水を循環流路８Ａ、８Ｂを通じてバッチ処理タンク６Ａ、６Ｂに通水するように、バルブ２８Ａ、２８Ｂの開閉を制御する。

これにより、図８に示すような酸性水の流れが生じる。酸性水が電気分解装置１２および各配管を流れることで、電気分解装置１２や各配管の内壁面に付着したスケールを酸性水に溶解させて、電気分解装置１２や各配管を洗浄することができる。

上記運転によれば、バッチ処理タンク６Ａの酸性水の貯水量は増加するとともに、バッチ処理タンク６Ｂの酸性水の貯水量は減少する。制御部２１は、バッチ処理タンク６Ｂの酸性水を所定量（例えば１Ｌ）通水すると、第１電解漕洗浄モードを終了する。バッチ処理タンク６Ａ、６Ｂに残った酸性水はその後廃棄してもよい。

上述したステップＳ１－１～Ｓ６－１を実行することで、第１モードの実行が完了する。

ここで、第１結晶化処理モード（Ｓ２－１）における電気分解装置１２の電気分解の継続／停止を判定する方法について、図４および図９を用いて説明する。図９は、電気分解装置１２の電気分解の継続／停止の判定方法の一例を示すフローチャートである。

図４に示す軟水化装置２の水の流れにおいて、制御部２１は、ｐＨセンサ１４Ａから定期的に送信される検出値に基づいて、アルカリ水のｐＨ値をモニタリングする。制御部２１は、アルカリ水のｐＨ値に関して、図９に示すように、所定期間における変動値が所定範囲内であるか否かを判定する（Ｓ７：第１判定）。所定期間は例えば１分間、所定範囲は例えば－０．０２～０．０２である。

第１判定において、所定期間における変動値が所定範囲内でないと判断する場合（Ｓ７でＮＯ）、制御部２１はステップＳ７を再度実行する。第１判定において、所定期間における変動値が所定範囲内であると判断する場合（Ｓ７でＹＥＳ）、制御部２１は、アルカリ水のｐＨ値に関して、所定期間における上昇値が所定値以上であるか否かをその後判定する（Ｓ８：第２判定）。所定期間は例えば１分間、所定値は例えば０．０５である。

第２判定において、所定期間における上昇値が所定値以上でないと判断する場合（Ｓ８でＮＯ）、制御部２１はステップＳ８を再度実行する。第２判定において、所定期間における上昇値が所定値以上であると判断する場合（Ｓ８でＹＥＳ）、制御部２１は、電気分解装置１２による電気分解を停止する（Ｓ９）。電気分解を停止することで、第１結晶化処理モード（Ｓ２－１）を終了し、第１酸性水送水モード（Ｓ３－１）に移行する。

図９で説明した電気分解の継続／停止の判定方法に関連する実験データの一例を図１０に示す。図１０は、第１結晶化処理モードを所定条件のもとで実施した場合の「アルカリｐＨ」と「イオン分離率」の時間推移を示すグラフである。横軸は時間を表し、縦軸は「アルカリｐＨ」と「イオン分離率」を表す。

「アルカリｐＨ」は、ｐＨセンサ１４Ａの検出値であり、アルカリ水のｐＨ値を示す（単位なし）。「イオン分離率」は、電気分解後の酸性水の硬度を、電気分解前の原水の硬度で除した比率である（単位：％）。イオン分離率は、電気分解によって原水の硬度が低下した程度を示す指標である。イオン分離率が高い値になるほど、酸性水の硬度が低下していることを表す。イオン分離率は、図示しない硬度センサを用いて原水および酸性水の硬度を検出することにより算出される。

図１０に示すように、電気分解装置１２による電気分解を開始すると、アルカリ水の生成に伴って「アルカリｐＨ」の値が上昇する。一方で、電気泳動によってアルカリ水に金属イオンが引き寄せられて酸性水の硬度は低下するため、「イオン分離率」も上昇する。

その後、アルカリｐＨの上昇およびイオン分離率の上昇が止まり、定常状態となる（開始から約２分後）。定常状態では上述した式１～式３の反応が進行しており、金属成分の結晶化が進んでいる。

定常状態が数分間続いた後（開始から約２分後～約８分後）、アルカリｐＨは再度上昇し始めるとともに、イオン分離率は急激に低下し始める。

アルカリｐＨが再度上昇するのは、式１～３の反応が進むことによって、式１～３の反応に必要な物質（ＨＣＯ_３ ^－等）が水中から少なくなることにより式１～式３の反応が鈍くなり、ＯＨ^－の消費量が少なくなるためである。またイオン分離率が低下するのは、式１～式３の反応により結晶化が進んで結晶の塊が大きくなることによって、以下の式５のように、ＣａＣＯ_３の結晶が酸（Ｈ^＋）で溶解してＣａ^２＋を生じさせ、酸性水の硬度が上昇するからである。なお、Ｍｇ(ＯＨ)_２については反応式を省略する。

（式５）
ＣａＣＯ_３＋Ｈ^＋→Ｃａ^２＋＋ＨＣＯ_３ ^－

「アルカリｐＨ」と「イオン分離率」が図１０に示すような挙動を示すことに鑑みて、本実施形態の制御部２１は、上述した第１判定（Ｓ７）および第２判定（Ｓ８）を実行する。

第１判定（Ｓ７）によって、所定期間におけるアルカリｐＨの変動値が所定範囲内であるかどうかを判断することで、図１０のグラフに示す定常状態（約２分後～約８分後の期間）であるか否かを判定することができる。

さらに、第１判定（Ｓ７）によって定常状態と判定した後、第２判定（Ｓ８）によって、所定期間におけるアルカリｐＨの上昇値が所定値以上であるかどうかを判断する。これにより、図１０のグラフに示すようなアルカリｐＨの再上昇（約８分後）が生じたか否かを判定することができる。

第２判定（Ｓ８）によってアルカリｐＨの再上昇を検出した場合に、電気分解装置１２の電気分解を停止するように制御することで（Ｓ９）、イオン分離率が急激に低下し始める前の時点（約８分後）で電気分解を停止することができる。これにより、電気分解によって生じる酸性水の硬度を低い値に維持することができ、最終的に酸性水とアルカリ水を混合して製造する軟水の硬度も低くすることができる。このようにして、電気分解を利用して軟水化する軟水化装置２において、軟水の硬度を低下させることができる。

本実施形態の軟水化装置２は、上述したステップＳ１－１～Ｓ６－１を含む第１モードを実行すると、第１モードで使用したバッチ処理タンク６Ａ、６Ｂおよび循環流路８Ａ、８Ｂを入れ替えて、同様の軟水化処理としての第２モードを実行する。具体的には、制御部２１は、第１モードの実行後、図１１に示すフローチャートに沿って第２モードを実行する。

図１１に示すように、制御部２１は第２モードにおいて、第２原水注入モード（Ｓ１－２）、第２結晶化処理モード（Ｓ２－２）、第２酸性水送水モード（Ｓ３－２）、第２アルカリ水送水モード（Ｓ４－２）、第２配管洗浄モード（Ｓ５－２）、第２電解漕洗浄モード（Ｓ６－２）を順に実行する。

ステップＳ１－２～Ｓ６－２のそれぞれのモードにおける水の流れを図１２～図１７に表す。図１２は第２原水注入モードを示し、図１３は第２結晶化処理モードを示し、図１４は第２酸性水送水モードを示し、図１５は第２アルカリ水送水モードを示し、図１６は第２配管洗浄モードを示し、図１７は第２電解漕洗浄モードを示す。

図１２～図１７では、図３～図８と同様に水の流れを矢印で表し、矢印のない流路には水の流れは生じていないものとする。またバルブが開いている状態をハッチング表示で表し、バルブが閉じている状態を黒色で塗りつぶして表示する。

図１２～図１７に示すように、第２モードでは、バッチ処理タンク６Ａ、６Ｂおよび循環流路８Ａ、８Ｂを入れ替えた点のみが第１モードと異なる。

図１２に示すように、第２原水注入モード（Ｓ１－２）では、バッチ処理タンク６Ｂに原水を注入する。図１３に示すように、第２結晶化処理モード（Ｓ２－２）では、バッチ処理タンク６Ｂに貯められた原水を電気分解装置１２に供給して電気分解を行い、生成したアルカリ水を循環流路８Ｂに通水し、バッチ処理タンク６Ｂを含む循環流路８Ｂで循環させつつ、酸性水は循環流路８Ａに通水してバッチ処理タンク６Ａに貯水する。図１４に示すように、第２酸性水送水モード（Ｓ３－２）では、バッチ処理タンク６Ａに貯められた酸性水を、分離装置１６を経由して中間タンク１８に供給する。図１５に示すように、第２アルカリ水送水モード（Ｓ４－２）では、バッチ処理タンク６Ｂに貯められたアルカリ水を分離装置１６に供給して結晶を分離しつつ、結晶分離後のアルカリ水を中間タンク１８に供給して酸性水と混合する。図１６に示すように、第２配管洗浄モード（Ｓ５－２）では、バッチ処理タンク６Ａに残っている酸性水を、分離装置１６を経由してバイパス用の流路４１、４１Ａ、４１Ｂに流すことで各配管を洗浄する。図１７に示すように、第２電解漕洗浄モード（Ｓ６－２）では、バッチ処理タンク６Ａに残っている酸性水を電気分解装置１２に流すことで、電気分解装置１２や各配管を洗浄する。

第１モードと同様に、図１３に示す第２結晶化処理モード（Ｓ２－２）では、電気分解装置１２による電気分解を行いながら循環流路８Ｂにアルカリ水を循環させる。これにより、循環流路８Ｂを流れる水のｐＨ値を上昇させながら、水中に含まれる金属成分の結晶化を行い、原水の硬度を低下させることができる。

さらに第２結晶化処理モード（Ｓ２－２）では、制御部２１は、図９に示した第１判定（Ｓ７）および第２判定（Ｓ８）を実行することで、電気分解装置１２の電気分解の継続／停止を判定する。具体的には、循環流路８Ｂに設けたｐＨセンサ１４Ｂの検出値に基づいてアルカリ水のｐＨ値をモニタリングしながら、第１判定（Ｓ７）および第２判定（Ｓ８）を実行することで、電気分解装置１２の電気分解の継続／停止を判定する。これにより、図１０のグラフに示したようなイオン分離率が急激に低下する前の時点（約８分後）で電気分解を停止することができ、酸性水の硬度を低い値に維持して、最終的に製造する軟水の硬度を低くすることができる。

制御部２１は、図２に示す第１モード（Ｓ１－１～Ｓ６－１）と、図１１に示す第２モード（Ｓ１－２～Ｓ６－２）を交互に実行することで、軟水を継続的に製造する。

上述した軟水化装置２は、循環流路８Ａ、８Ｂと、電気分解装置１２と、ｐＨセンサ１４Ａと、ｐＨセンサ１４Ｂと、制御部２１と、を備える。ｐＨセンサ１４Ａは、循環流路８Ａ（第１循環流路）を流れる水のパラメータとしてｐＨ値を検出する第１センサである。ｐＨセンサ１４Ｂは、循環流路８Ｂ（第２循環流路）を流れる水のパラメータとしてｐＨ値を検出する第２センサである。このような構成において、制御部２１は、循環流路８Ａにアルカリ水を通水して循環流路８Ｂに酸性水を通水する第１モードと、循環流路８Ａに酸性水を通水して循環流路８Ｂにアルカリ水を通水する第２モードを実行するように、電気分解装置１２を制御する。制御部２１はさらに、第１モードにおいてｐＨセンサ１４Ａの検出値に基づいて電気分解装置１２の電気分解を停止するように制御し、第２モードにおいてｐＨセンサ１４Ｂの検出値に基づいて電気分解装置１２の電気分解を停止するように制御する。

このような構成によれば、ｐＨセンサ１４Ａ、１４Ｂの検出値に基づいて電気分解装置１２の運転を制御することで、「イオン分離率」が急激に低下し始める時点、すなわち酸性水の硬度が上昇し始める時点で電気分解を停止する運転が可能となる。これにより、最終的に製造する軟水の硬度を低下させることができる。

また第１モードでは、ｐＨセンサ１４Ａの検出値に基づいて電気分解装置１２の電気分解を停止するように制御し、第２モードでは、ｐＨセンサ１４Ｂの検出値に基づいて電気分解装置１２の電気分解を停止している。すなわち、第１モードおよび第２モードにおける電気分解の継続／停止の判定をアルカリ水のパラメータに基づいて行っている。

このようにアルカリ水を判定対象とすることで、酸性水を判定対象とする場合（例えば酸性水の硬度を硬度センサで直接的に検出して電気分解の継続／停止を判断する場合等）と比べて、ｐＨセンサ１４Ａ、１４Ｂという汎用的で安価な構成を利用できる等のメリットがある。

また実施形態の軟水化装置２では、ｐＨセンサ１４Ａは、循環流路８Ａにおいて電気分解装置１２の下流側、かつバッチ処理タンク６Ａの上流側に設けられる。また、ｐＨセンサ１４Ｂは、循環流路８Ｂにおいて電気分解装置１２の下流側、かつバッチ処理タンク６Ｂの上流側に設けられる。

このような配置によれば、ｐＨセンサ１４Ａ、１４Ｂによって、アルカリ水と酸性水のｐＨ値を両方検出することができるため、アルカリ水と酸性水を混合する際の混合割合や、ＣＯ_２供給ライン４２によるＣＯ_２の供給量等を決定する際のフィードバックに利用できる。

また実施形態の軟水化装置２では、制御部２１は、ｐＨセンサ１４Ａ、１４Ｂの検出値（アルカリ水）の所定期間における変動値が所定範囲内であるか否かを判断する（Ｓ７）。変動値が所定範囲内であると判断した場合（Ｓ７でＹＥＳ）、制御部２１は、ｐＨセンサ１４Ａ、１４Ｂの検出値の所定期間における上昇値が所定値以上であるか否かをその後判断する（Ｓ８）。上昇値が所定値以上であると判断した場合（Ｓ８でＹＥＳ）、制御部２１は、電気分解装置１２の電気分解を停止するように制御する（Ｓ９）。

このような構成によれば、「イオン分離率」が急激に低下し始める時点、すなわち酸性水の硬度が上昇し始める時点で電気分解を停止する運転が可能となり、最終的に製造する軟水の硬度をより低くすることができる。

実施形態の軟水化装置２はさらに、循環流路８Ａの途中に設けたバッチ処理タンク６Ａ（第１バッチ処理タンク）と、循環流路８Ｂの途中に設けたバッチ処理タンク６Ｂ（第２バッチ処理タンク）と、バルブ２４と、をさらに備える。バルブ２４は、バッチ処理タンク６Ａから下流側への通水／止水、およびバッチ処理タンク６Ｂから下流側への通水／止水を制御する。このような構成において、制御部２１は、第１モードにおいて、バッチ処理タンク６Ａから下流側に通水してバッチ処理タンク６Ｂは止水するようにバルブ２４を制御し、第２モードにおいて、バッチ処理タンク６Ｂから下流側に通水してバッチ処理タンク６Ａは止水するようにバルブ２４を制御する。

このような構成によれば、電気分解で生じる酸性水をバッチ処理タンク６Ａ、６Ｂに貯水しながら、アルカリ水は循環流路８Ａ、８Ｂのそれぞれで循環させる運転が可能となる。

また実施形態の軟水化装置２では、循環流路８Ａ、８Ｂはそれぞれ、バッチ処理タンク６Ａ、６Ｂから下流側に延びた位置で合流して電気分解装置１２に接続される。

このような構成によれば、軟水化装置２の装置構成を簡素化することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、実施形態では、ｐＨセンサ１４Ａ、１４Ｂを用いて、循環流路８Ａ、８Ｂを流れるアルカリ水のｐＨ値に基づいて電気分解の継続／停止を判定する場合について説明したが、このような場合に限らない。ｐＨセンサとは異なるセンサを用いて、ｐＨ値とは異なるパラメータを検出し、当該検出値に基づいて電気分解の継続／停止を判定してもよい。他のセンサの具体例としては、例えば、導電率センサ、ＴＤＳセンサ、濁度センサ、色度センサ、硬度センサが挙げられる。

導電率センサは、水のパラメータとして「導電率」を検出し、ＴＤＳセンサは「総溶解個体量」を検出し、濁度センサは「濁度」を検出し、色度センサは「色度」を検出し、硬度センサは「硬度」を検出する。これらのセンサを用いた場合の電気分解時の各パラメータの時間推移を図１８Ａ～図１８Ｃに示す。

図１８Ａは、導電率センサあるいはＴＤＳセンサを用いた場合の各パラメータの検出値の時間推移を示す概略図である。

図１８Ａに示すように、導電率センサあるいはＴＤＳセンサを用いた場合、パラメータの検出値は、ｐＨセンサ１４Ａ、１４Ｂを用いた場合と同様の時間推移を示す（図１０参照）。具体的には、電気分解の開始に伴ってパラメータは上昇した後、定常状態となり、その後再度上昇する。この再上昇するタイミングが、酸性水の硬度が上昇し始めるタイミングに対応するため、図９と同様の第１判定（Ｓ７）と第２判定（Ｓ８）を行って電気分解の継続／停止を判断すればよい。これにより、実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。

図１８Ｂは、濁度センサあるいは色度センサを用いた場合の各パラメータの検出値の時間推移を示す概略図である。

図１８Ｂに示すように、濁度センサあるいは色度センサを用いた場合、パラメータの検出値は、ｐＨセンサ１４Ａ、１４Ｂ、導電率センサ、ＴＤＳセンサを用いた場合のパラメータとは異なる挙動を示す。具体的には、電気分解の開始に伴ってパラメータは上昇するが、その上昇率は徐々に低下していき、ある時点で飽和状態となりパラメータの上昇が実質的に止まる。このパラメータの上昇が止まる飽和点が、酸性水の硬度が上昇し始めるタイミングに対応するため、飽和点に到達したか否かを判定することで、電気分解の継続／停止を判定すればよい。具体的には、濁度センサあるいは色度センサの検出値に基づいて、単位時間当たりのパラメータの上昇率（変化率）が所定値以下となった場合に電気分解装置１２による電気分解を停止するように制御してもよい。

図１８Ｃは、硬度センサを用いた場合のパラメータの検出値の時間推移を示す概略図である。

図１８Ｃに示すように、硬度センサを用いた場合、パラメータの検出値は、図１８Ａ、図１８Ｂとは異なる挙動を示す。具体的には、電気分解の開始に伴ってパラメータは下降するが、下降率が徐々に低下していき、ある時点で飽和状態となりパラメータの下降が実質的に止まる。このパラメータの下降が止まる飽和点が、酸性水の硬度が上昇し始めるタイミングに対応するため、飽和点に到達したか否かを判定することで、電気分解の継続／停止を判定すればよい。具体的には、硬度センサの検出値に基づいて、単位時間当たりのパラメータの下降率（変化率）が所定値以下となった場合に電気分解装置１２による電気分解を停止するように制御してもよい。

上述した各センサを用いる場合、センサの特性等に応じて、アルカリ水ではなく酸性水を判定対象としてもよい。すなわち、酸性水のパラメータの検出値に基づいて、電気分解の継続／停止を判断してもよい。例えば、ｐＨセンサ、導電率センサ、硬度センサを用いる場合、アルカリ水に代えて酸性水を判定対象としてもよい。特に、硬度センサを用いて酸性水の硬度を判定用のパラメータとして検出することで、酸性水の硬度変化をより直接的に監視することができる。

なお、上述したセンサに限らず、イオン分離率が急激に低下し始めるタイミング、すなわち酸性水の硬度が上昇し始めるタイミングに関連するパラメータを検出できるものであれば、任意のセンサを用いてもよい。そのようなセンサを「結晶化度感知センサ」、「酸性水硬度感知センサ」等と総称してもよい。

また上記実施形態では、循環流路８Ａ、８Ｂの途中にバッチ処理タンク６Ａ、６Ｂをそれぞれ設ける場合について説明したが、このような場合に限らない。バッチ処理タンク６Ａ、６Ｂを設けない場合であってもよい。このような場合でも、循環流路８Ａ、８Ｂの形状や長さを工夫したり、バルブを適宜設けたりすることで、上述した第１結晶化処理モード（Ｓ２－１）および第２結晶化処理モード（Ｓ２－２）と同様に、アルカリ水を循環させる運転を実行することができる。

また上記実施形態では、図２に示す第１モードにおいて第１酸性水送水モードの後に第１アルカリ水送水モードを実行し、図１１に示す第２モードにおいて第２酸性水送水モードの後に第２アルカリ水送水モードを実行する場合について説明したが、このような場合に限らない。アルカリ水送水モードの後に酸性水送水モードを実行してもよい。

なお、上記様々な形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した特許請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。また、実施形態における要素の組み合わせや順序の変化は、本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。

本発明は、家庭用の軟水化装置にも業務用の軟水化装置にも有用である。

２軟水化装置
４Ａ原水流路
４Ｂ原水流路
６Ａバッチ処理タンク（第１バッチ処理タンク）
６Ｂバッチ処理タンク（第２バッチ処理タンク）
８Ａ循環流路（第１循環流路）
８Ｂ循環流路（第２循環流路）
１０ポンプ
１２電気分解装置
１４ＡｐＨセンサ（第１センサ、第１ｐＨセンサ）
１４ＢｐＨセンサ（第２センサ、第２ｐＨセンサ）
１６分離装置
１８中間タンク
２０貯水タンク
２１制御部
２２Ａ、２２Ｂ、２４、２６、２８Ａ、２８Ｂ、３０、３２バルブ
３４流路
３６流路
３８流路（排水流路）
４０流路
４１、４１Ａ、４１Ｂ流路（バイパス流路）
４２ＣＯ_２供給ライン
４４流路

Claims

電気分解によりアルカリ水と酸性水とを生成する電気分解装置と、
前記電気分解装置に接続された循環流路であって、前記電気分解装置が生成したアルカリ水と酸性水を交互に通水可能な第１循環流路および第２循環流路と、
前記第１循環流路を流れる水のパラメータを検出する第１センサと、
前記第２循環流路を流れる水のパラメータを検出する第２センサと、
制御部と、を備え、
前記第１センサおよび前記第２センサは、濁度センサ、色度センサのうちのいずれか１つであり、
前記制御部は、
前記第１循環流路にアルカリ水を通水して前記第２循環流路に酸性水を通水する第１モードと、前記第１循環流路に酸性水を通水して前記第２循環流路にアルカリ水を通水する第２モードを実行するように、前記電気分解装置を制御し、
前記第１モードにおいて、前記第１センサの検出値の単位時間当たりの上昇率が所定値以下であるか否かを判断し、
前記上昇率が前記所定値以下であると判断した場合、前記電気分解装置の電気分解を停止するように制御し、
前記第２モードにおいて、前記第２センサの検出値の単位時間当たりの上昇率が所定値以下であるか否かを判断し、
前記上昇率が前記所定値以下であると判断した場合、前記電気分解装置の電気分解を停止するように制御する、軟水化装置。
前記第１循環流路の途中に設けられた第１バッチ処理タンクと、
前記第２循環流路の途中に設けられた第２バッチ処理タンクと、
前記第１バッチ処理タンクから下流側への通水／止水、および前記第２バッチ処理タンクから下流側への通水／止水を制御するバルブと、をさらに備え、
前記制御部は、
前記第１モードにおいて、前記第１バッチ処理タンクから下流側に通水して前記第２バッチ処理タンクは止水するように、前記バルブを制御し、
前記第２モードにおいて、前記第２バッチ処理タンクから下流側に通水して前記第１バッチ処理タンクは止水するように、前記バルブを制御する、請求項１に記載の軟水化装置。
前記第１センサは、前記第１循環流路において前記電気分解装置の下流側、かつ前記第１バッチ処理タンクの上流側に設けられ、前記第２センサは、前記第２循環流路において前記電気分解装置の下流側、かつ前記第２バッチ処理タンクの上流側に設けられる、請求項２に記載の軟水化装置。
前記第１循環流路および前記第２循環流路はそれぞれ、前記第１バッチ処理タンクおよび前記第２バッチ処理タンクから下流側に延びた位置で合流して前記電気分解装置に接続される、請求項２又は３に記載の軟水化装置。