JP4785800B2 - 水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、水道水、河川水、飲食用水、或いは、プール、公共浴場、温泉等に使用する水（被処理水）を殺菌する水処理装置および水処理方法に関する。

近年、水道水、河川水、飲食用水、公共浴場、温泉等に使用する水（被処理水）中に含まれる細菌やカビ、原虫など微生物を除去するための水処理技術が急速に発展している。被処理水に含まれる細菌等を除去（殺菌）する方法として最も代表的なものは、次亜塩素酸等の酸化剤を被処理水に添加する方法である。この方法であれば、比較的簡単且つ低コストで、被処理水に含まれる細菌等を死滅させることができる。また、水道法では、塩素により殺菌される上水道の管末（蛇口）における遊離残留塩素の濃度は、０．１ｍｇ／Ｌ以上と規定されている。

しかしながら、被処理水の殺菌に次亜塩素酸等の塩素分を使用すると、塩素分（特に次亜塩素酸）が残留するので、殺菌された被処理水の味覚は悪くなる。特に、河川や湖沼等の水源の水質が悪い地域では、多量に含まれる雑菌を消毒するべく大量の次亜塩素酸が添加される。従って、大量の次亜塩素酸が使用される分、残留する遊離残留塩素の濃度も高くなり、上水道から供給される水道水の味覚も悪くなる問題があった。

この問題を解決するために、被処理水の殺菌に塩素分を使用しない代替の方法が開発されている。この方法としては、例えば、極めて微細な濾過孔を有するフィルタを用いる濾過処理、オゾンや過酸化水素水を被処理水に添加する方法、活性炭を被処理水に接触させる方法等がある。しかしながら、これらの方法によると、コストが高くなる、上水の管末に到るまでに再び被処理水に含まれる菌が繁殖する、等の課題が新たに発生する。

本件出願人は、上記問題を解決するべく研究開発を行っており、例えば、出願人は先に被処理水の流路中に一対の電極と微生物を捕集可能な導電体を備えて、この導電体に正電荷を印加し、電極に負電荷を印加することで、微生物を導電体に吸着させる装置を開発した（例えば、特許文献１参照）。この技術によると、塩素やオゾン等の薬剤を使用することなく被処理水中の微生物を処理できるため、塩素、オゾン特有のにおいが低減され、且つ、薬剤投入という煩雑な作業や取扱上の危険性を回避できる効果があった。

更に、同様の上記問題を解決するための技術が開示された文献として、下記特許文献２がある。この文献では、複極式電解槽の電極上で、被処理水に含まれる塩素成分を分解または還元して、被処理水を改質している。この文献記載の技術によると、塩素成分を殆ど含まない飲料水を得ることができる。
特開２００５−２５４１１８号公報 特開平５−２００３８７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された前記水処理装置では、被処理水に含まれる微生物等の除去および殺菌はある程度は可能であるが、被処理水に含まれる酸化剤（例えば次亜塩素酸）の分解は容易ではなかった。この原因は、係る装置では、分解作用を持つ炭素繊維電極が、陽極側の電極に接続されていたからである。従って、多量に次亜塩素酸を含む被処理水をこの水処理装置にて処理した場合、次亜塩素酸が残留するので、得られる処理水は味覚の観点にて劣る。

更に、上記特許文献２に記載された処理装置では、複極式の電極を使用しているため、被処理水の流路に対して炭素繊維から成る層が複数存在し、被処理水に含まれる空気が炭素繊維から抜けにくい問題が予想される。炭素繊維から空気が抜けなければ、炭素繊維中に介在する空気により、被処理水と炭素繊維との接触が阻害され、炭素繊維による分解の作用が低下してしまう。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものである。本発明の目的は、被処理水に含まれる次亜塩素酸等の酸化剤を効率的に分解可能な水処理装置および水処理方法を提供することにある。

本発明の水処理装置は、被処理水の流路中に配置されて前記被処理水に含まれる酸化剤を分解する繊維状電極と、前記繊維状電極が接続されて負の電位が印加される第１電極と、前記繊維状電極と離間して配置されて正の電位が印加されると共に、前記第１電極よりも前記流路の上流側に配置される第２電極と、前記第１電極および前記第２電極に電位を印加する供給手段と、前記第２電極と前記繊維状電極との間に配置された、非導電性の多孔質体からなるスペーサと、前記スペーサを外周から保持する固定リングと、を具備することを特徴とする。

本発明の水処理装置は、酸化剤の一部と成り得る物質を含む被処理水の流路中に配置される水処理装置に於いて、繊維状電極と、前記繊維状電極が接続されて負の電位が印加されると共に、前記被処理水の流路の下流側に配置される第１電極と、前記繊維状電極と離間して配置されて正の電位が印加されると共に、前記第１電極よりも上流側に配置される第２電極と、前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加する供給手段と、前記第２電極と前記繊維状電極との間に配置された、非導電性の多孔質体からなるスペーサと、前記スペーサを外周から保持する固定リングと、を具備し、前記被処理水に含まれる前記物質が前記第２電極に接触することで前記酸化剤が生成され、生成された当該酸化剤の少なくとも一部が前記繊維状電極にて分解されることを特徴とする。

本発明によれば、繊維状電極を利用することで、次亜塩素酸に代表される酸化剤を被処理水から除去することが可能となり、カルキ臭による味の低下および蛇口等の金属製品の腐食が抑止される。

更に、本発明によれば、被処理水に含まれる塩素を陽極側の第２電極に接触させることで次亜塩素酸等の酸化剤を生成し、更に生成された酸化剤を、陰極側の第１電極に接続された繊維状電極により分解している。このことにより、両電極の間では、流通する被処理水に殺菌効果が高い次亜塩素酸が存在する状態になり、殺菌が行われる。更に、殺菌に寄与した次亜塩素酸は、下流側の第１電極に接続された繊維状電極にて分解される。従って、水処理装置の内部にて、酸化剤の生成、生成された酸化剤による殺菌、酸化剤の分解が行われる。従って、処理後の被処理水に含まれる酸化剤の増加を抑止して、被処理水を殺菌することができる。

＜第１の実施の形態：水処理装置の構造＞
図１を参照して、本形態の水処理装置の概略的構成を説明する。図１は、本形態の水処理装置１０を示す斜視図である。この図を参照して、水処理装置１０は、第１電極１２と、第１電極１２に電気的に接続された繊維状電極１６と、スペーサ１８と、第２電極１４と、第１電極１２に負（マイナス）の電位を印加すると共に第２電極１４に正（プラス）の電位を印加する直流の電源２０（供給手段）とを主要に具備する構成と成っている。水処理装置１０にて処理される水である被処理水２２は、紙面上にて下方から上方に流路を形成し、第２電極１４、スペーサ１８、繊維状電極１６、第１電極１２の順番で通過して処理される。本形態の水処理装置１０により、被処理水２２に含まれる次亜塩素等の酸化剤を分解・還元して、被処理水２２を改質することができる。更には、第２電極１４にて次亜塩素酸に代表される酸化剤を生成し、生成された酸化剤により第２電極１４の後段で殺菌処理を行い、殺菌に用いられた酸化剤を繊維状電極１６により分解している。

以下の説明では、水処理装置１０の構成を詳述した後に、他の形態の水処理装置の構成を説明する。

図１を参照して、被処理水２２とは、酸化剤あるいは酸化剤の一部と成り得る物質を含む水である。例えば、水道水は被処理水２２の一例であり、地下水、河川水、湖沼水等に対して濾過処理（固液分離処理）、次亜塩素酸等の酸化剤の添加等の所定の処理を経て、水道水は供給されている。ここで、酸化剤には、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）に代表される次亜ハロゲン酸、オゾン（Ｏ_３）、過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）、次亜塩素酸イオン、塩素が含まれる。更に、酸化剤の一部と成り得る物質としては、次亜塩素酸を構成し得る塩化物イオン（Ｃｌ^―）、オゾン（Ｏ_３）および過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）を構成し得る水（Ｈ_２０）が該当する。

第１電極１２は、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、タンタル（Ｔａ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）又はステンレスなどの単体、若しくは、これらを含む導電体をメッシュ状（網目状）に加工した不溶性の電極である。具体的に、第１電極１２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メッシュ状で、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。第１電極１２を白金−インジウムのみにより形成することも可能であるが、チタンを基材とした方が第１電極１２の機械的強度を向上できると共にコストを低減させることもできる。

即ち、第１電極１２は、メッシュ状に加工されることで、被処理水２２が流通可能な通水性の電極とされている。また、係るメッシュ状の第１電極１２は、本体４４（図２参照）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、第１電極１２は、供給手段としての直流の電源２０と接続されて、負の電位が印加される。ここで、第１電極１２の役割は、繊維状電極１６を電源と接続させることであるので、その材料としては防錆性のある金属（例えばステンレス）であってもよい。

第２電極１４の材料および材質は、上記した第１電極１２と同様で良い。更に、第２電極１４は、第１電極１２および繊維状電極１６よりも、被処理水２２の流路の上流側に配置されている。また、被処理水２２を殺菌するべく第２電極１４にて酸化剤を生成させる場合は、第２電極１４の少なくとも表面は、酸化剤を発生させる金属にて被覆される必要がある。ここで、この金属としては、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジューム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、銀（Ａｇ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）または金（Ａｕ）、あるいは、これらの中から１つ以上の物質を含む材料が採用される。具体的には、チタンから成る基材と、焼成、メッキ処理またはＣＶＤ処理で基材の表面に付着された薄膜とから第２電極１４は形成される。ここで、この薄膜は、上記した酸化剤を発生させ得る金属またはそれを含む合金から成る。また、第２電極１４は、スペーサ１８により繊維状電極１６と離間されており、電源２０から正の電位が印加されている。

繊維状電極１６は、第１電極１２の上流側となる主面（紙面上では下面）に密着された状態で配置されている。この繊維状電極１６は、導電性の材料から成る繊維から構成され、その材料としては、繊維状の金属または炭素繊維が使用される。特に炭素繊維は、安価であり且つ腐食等の劣化が発生しないので、繊維状電極１６の材料として好適である。また、炭素繊維を使用する場合は、２０００℃以上（好ましくは、２５００℃）で焼成されたフエルト状のものを用いると、被処理水２２の処理を好適に行うことができる。本実施の形態に於いて、繊維状電極１６は、被処理水２２に含まれる次亜塩素酸等の酸化剤を分解する機能を有する。更には、被処理水２２に含まれる微生物等の被除去物を補足する機能も有する。また、繊維状電極１６の厚みは、例えば１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍ程度であり、後述する実験によると、繊維状電極１６に必要とされる最小の厚みは、１．０ｍｍであった。ここで、繊維状電極１６を第１電極１２の一部と見なしてもよい。

更に、繊維状電極１６は、導電性の結着剤を介して第１電極１２に接着されている。ここで、この結着剤としては、例えば、メチルセルロース等の高分子接着剤と導電性粉末（例えば炭素粉末）とを混合した導電性結着剤が採用される。この様に、結着剤を用いて繊維状電極１６を第１電極１２に結着させることにより、繊維状電極１６に含まれる導電性の繊維と第１電極１２とが接触する面積が大きくなり、結果的に両者の導通が良好なものとなり、処理効率が向上される。更に、繊維状電極１６と第１電極１２との導通は、後述するスペーサ１８の反発力により繊維状電極１６が押圧された状態とされることにより、良好なものとされる。

スペーサ１８は、非導電性の伸縮可能な多孔質体であって、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１８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１８の密度が高く（目が細かい）なる。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１８として使用した。

更に、スペーサ１８は、繊維状電極１６の主面に当接し、当該繊維状電極１６を押圧している。これにより、繊維状電極１６は、スペーサ１８の押圧力により圧縮され、第１電極１２に押しつけられ、第１電極１２の下面に密着されることとなる。このように、繊維状電極１６と第１電極１２とを密着させることで、この繊維状電極１６が第１電極１２と電気的に接続され、第１電極１２の一部分を形成することとなる。即ち、第１電極１２に通電すると、繊維状電極１６にも通電され、この繊維状電極１６は第１電極１２と同一の電位に帯電される。

更にまた、スペーサ１８を設けることで、繊維状電極１６の第２電極１４側の面（即ち、本実施例では下面）を平坦化することができる。即ち、上述したように、繊維状電極１６は第１電極１２に密着して設けられているため、繊維状電極１６全体が第１電極１２の一部を構成することとなる。しかしながら、繊維状電極１６の下面が平坦でない場合、対向する第２電極１４との距離が不均一となるため、繊維状電極１６に均一に電流が流れず、繊維状電極１６の下面と第２電極１４の上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。

これにより、局所的に大電流が流れた箇所では、焦げが生じる等、繊維状電極１６が劣化しやすく、この繊維状電極１６の寿命が短くなると云う問題が生じていた。そこで、本実施の形態では、繊維状電極１６の下面にスペーサ１８を配置することで、第２電極１４側の面（即ち、本実施例では下面）も平坦化することができるようになる。これにより、繊維状電極１６と第２電極１４との距離を略均一とすることが可能となる。これにより、繊維状電極１６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、その寿命を延ばすことができる。

電源２０は、乾電池、バッテリーあるいは商用交流電圧を所定の電圧の直流電圧に変換する変換器であり、水処理装置１０に対して電圧を印加している。本実施の形態では、電源２０は、第１電極１２（即ち、繊維状電極１６）に対して負の電位を印加し、第２電極１４に対して正の電位を印加している。更に、電源２０は不図示のコントローラにより制御されても良い。即ち、このコントローラにより、第１電極１２と第２電極１４との間を通過する電流の電流値が一定値（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る。

図２を参照して、次に、具現化された構成の水処理装置１０の構成を詳述する。以下の説明に於いて、図１に示したものと共通する符号または名称の部位は、その説明を省略して上記を援用する場合もある。

この図に示す水処理装置１０は、略円筒状の形状を有し上下端が開口された本体４４と、本体４４の上側の開口を上方から塞ぐ蓋部材４６と、本体４４の下側の開口を下方から塞ぐ蓋部材４８と、本体４４の内部に収容されて被処理水２２に含まれる酸化剤を除去する各電極とを主要に具備する構成と成っている。また、水処理装置１０が被処理水２２を処理する概略的方法は、装置の下部に位置する蓋部材４８の流入口５０から被処理水２２が装置内部に流入され、本体４４の内部に収容された繊維状電極１６により被処理水２２に含まれる酸化剤が分解処理され、装置の上部に位置する蓋部材４６の流出口５２から処理された処理水（被処理水２２）が系外に放出される。

また、水処理装置１０は、被処理水２２が流れる流路中に配置される。ここで、流路とは、パイプ等の閉水路または、水路の一部が外気に晒される開水路である。

上記のような概略的構成の水処理装置１０を構成する各構成要素を以下にて詳述する。

先ず、ケース３６はガラスや樹脂材などの絶縁材料から成り、本体４４と、この本体４４の上下開口を閉塞する蓋部材４６、４８から構成されている。本体４４は、縦長円筒状を呈した壁面２４と、この壁面２４の上下端部に円周方向（図では横方向）に延出し、所定の厚みを有した上側の縁部２６および下側の縁部２８から成る。そして、本体４４の壁面２４の内側には前記各部材（第１電極１２、繊維状電極１６、スペーサ１８、第２電極１４、固定リング３０）を収容する処理室３８が形成されている。図示される本体４４の内径（壁面２４の内径）は、一例として４０ｍｍ程度である。そして、水処理装置１０の高さは、一例として５０ｍｍ程度である。

蓋部材４６には、この蓋部材４６を軸方向（図では上下方向）に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔は処理室３８を経た処理水（被処理水２２）を水処理装置１０から取り出すための流出口５２とされている。また、蓋部材４８にも、上記蓋部材４６と同様に軸方向（図では上下方向）に貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔は外部から供給される（例えば管路を経由して浄水場から経由されて残留塩素を含む）被処理水２２を水処理装置１０の内部に導くための流入口５０とされている。

そして、本体４４の縁部２６には、Ｏリング３２を介して蓋部材４６が取り付けられ、同様に、縁部２８にもＯリング３４を介して蓋部材４８が取り付けられている。これにより、ケース３６が構成されている。具体的には、縁部２６の上面には、上方から見たら円環状を呈する所定の深さの溝が設けられている。そして、この溝にゴム等の弾性体から成るＯリング３２が配置され、Ｏリング３２が載置された状態のまま、本体４４の縁部２６の上面に上方から蓋部材４６を圧着させる。このことにより、厚み方向の圧縮力が加えられるＯリング３２により、蓋部材４６の下面と縁部２６の上面との間の間隙が密閉され、処理室３８の内部から両者の間隙を経由して被処理水２２が外部に漏出することが防止される。即ち、蓋部材４６と本体とのシール性が向上し、ケース３６の水密性が高められる。

この事項は、本体４４の処理室３８を下方から塞ぐ蓋部材４８に関しても同様であり、縁部２８の下面に円環状に溝が形成され、この溝にＯリング３４が収納されている。このＯリングの採用により、本体４４の縁部２８と蓋部材４８とのシール性が高められている。

処理室３８の内部には、被処理水２２の流路の上流側から（紙面上では下方側から）、第２電極１４、スペーサ１８、繊維状電極１６、第１電極１２が配置されている。ここで、各電極およびスペーサ１８の詳細は、図１を参照して説明した通りである。

また、スペーサ１８は、外周に固定リング３０が取り付けられた状態で、繊維状電極１６の下に配置される。固定リング３０は、内径がスペーサ１８の外径と略同一に形成されており、スペーサ１８の外周面を固定リング３０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３０の外径は本体４４の壁面２４の内径と略同一とされ、固定リング３０を本体４４に取り付けた際に、壁面２４と固定リング３０との間に隙間がないように形成されている。また、スペーサ１８は、中央部（軸心方向の中心）が繊維状電極１６の中央部（軸心方向の中心）と一致するように繊維状電極１６の下面に密着された状態で配置される。更に、スペーサ１８の外周に固定リング３０を取り付けることで、スペーサ１８が円周方向（紙面上では横方向）に移動する不都合も解消できる。

給電棒４０および給電棒４２は、水処理装置１０に内蔵された各電極に電圧を印加するために用いられる導電路の一部を成している。給電棒４０は、本体４４を上方から塞ぐ蓋部材４６の一部を開口して設けた開口部から内部に挿入されており、この開口部と給電棒４０との間隙は樹脂材料から成るパッキンによりシールされている。給電棒４０の下端は第１電極１２に電気的に接続されている。そして、ケース３６の外側に露出する側の端部（紙面上では上端部）は、電源から負の電位が印加される。一方、給電棒４２は、本体４４を下方から塞ぐ蓋部材４８の一部を開口した開口部から内部に挿入されており、この開口部と給電棒４２との間隙は上記と同様にシールされている。給電棒の上端は第２電極１４に電気的に接続されており、給電棒４２の下端はケース３６から外部に導出されて電源から正の電位が印加される。

次に、図３乃至図６を参照して、上記した水処理装置の他の形態を説明する。図３乃至図６のそれぞれには、他の形態の水処理装置が示されている。以下の説明に於いても、上記と重複する部分の説明は省略する。

図３では、流路５４に対して直列に２つの水処理装置が配置されている。具体的には、紙面上にて下方から上方に被処理水２２が流れる流路５４に、上流側（紙面上では下方側から）から、水処理装置１０Ｂ、１０Ａが配置されている。水処理装置１０Ａおよび水処理装置１０Ｂの構成は、図１を参照して説明したものと同様である。例えば、水処理装置１０Ａの内部には、流路５４の上流側から、第２電極１４、スペーサ１８、繊維状電極１６および第１電極１２が配置されている。そして、第１電極１２は電源２０から負電位が印加され、第２電極１４には電源２０から正電位が印加されている。水処理装置１０Ｂの構成も水処理装置１０Ａと同様である。また、水処理装置１０Ａ、１０Ｂの具体的構成は、図２に示したとおりでもよい。

また、水処理装置１０Ａ、１０Ｂの上流側（紙面上に於いては下方側）には、流量計５８およびバルブ６０（規制手段）が設置されている。流量計５８は、流路５４を流通する被処理水２２の流量を計測している。そして、バルブ６０は、流路５４の内部を流通する被処理水２２の量を規制する機能を有する。例えば、流量計５８にて計測される流量が所定の値になるように、バルブが調整されるように構成しても良い。

ここで、バルブ６０の役割について説明する。本実施の形態では、バルブにて流路５４を流れる被処理水の流量を調整することで、処理後の被処理水２２に含まれる酸化剤の濃度を調整することができる。例えば、実験により繊維状電極１６が酸化剤を全て分解（還元）できる被処理水２２の流量（処理流量）を特定し、被処理水２２の流量がこの処理流量よりも少なくなるようにバルブ６０を調整したら、酸化剤を全く含まない（あるいは殆ど含まない）処理水（被処理水２２）を得ることができる。また、上記処理流量よりも被処理水の流量が大きくなるようにバルブ６０を調整したら、次亜塩素酸等の酸化剤が部分的に除去されて、残りの部分の酸化剤が残留した処理水（被処理水２２）を得ることができる。この場合は、水質基準に規定された最低量以上の遊離残留塩素を含む処理水（被処理水２２）を得ることができる。この事項を検証するために行った実験は、図７に示すグラフを参照して後述する。

上記した構成の水処理装置によれば、水処理装置１０Ａおよび水処理装置１０Ｂにより、複数回の水処理が行われる。従って、繊維状電極１６による酸化剤の除去の効果をより大きなものとなる。更に、第２電極１４にて酸化剤を生成させる場合に於いては、多量の酸化剤が生成されるので、水処理装置１０Ａ等による被処理水２２の殺菌の効果が大きくなる。

ここで、直列に配置される水処理装置１０Ａの個数は３個以上でも良い。更に、流路５４に対して複数の水処理装置が並列して配設されても良い。更にまた、直列に接続された複数の水処理装置から成るセットが、流路５４に対して並列に配置されても良い。

図４を参照して、次に、本実施の形態の水処理装置１０Ｃを、水道の蛇口５６に適用させた場合を説明する。ここでは、水道の蛇口５６の先端部に水処理装置１０Ｃが介装されている。水処理装置１０Ｃの具体的構成は、上述した水処理装置１０と基本的には同様である。具体的には、水処理装置１０Ａは、蛇口５６の上流側から、電源のから正の電位が印加される第２電極１４と、スペーサ１８と、繊維状電極１６と、負の電位が印加される第１電極１２とを備えた構成となっている。また、水処理装置１０Ａは、蛇口５６からの取り外しが容易なカートリッジ式で構成されても良い。

上記構成の水処理装置１０Ｃを蛇口５６に介装させることで、カルキ臭等が低減された水道水を得ることができる。具体的には、上記したように通常の水道水には、次亜塩素酸等の遊離残留塩素（酸化剤）が残留しているが、水処理装置１０Ｃによりこの酸化剤の全て（又は一部）を除去することができる。従って、カルキ臭の原因である次亜塩素酸等の酸化剤が水道水から除去されるので、より自然に近い状態の水道水を使用者が得られる。

また、第２電極１４にて次亜塩素酸を発生させる場合は、水処理装置１０Ｃにて水道水を殺菌することができる。具体的には、蛇口５６に供給される水道水に含まれる残留塩素が無い（又は少ない）場合に於いても、第２電極１４の表面にて、水道水に含まれる塩化物イオンと水とが化合することで次亜塩素酸が生成される。そして、第２電極１４と繊維状電極１６との間で、生成された次亜塩素酸により殺菌が行われる。また、殺菌に寄与した次亜塩素酸は、繊維状電極１６により分解される。このことから、第２電極１４にて次亜塩素酸が生成されることによる、蛇口５６の末端に於いて残留する次亜塩素酸の量の増加は抑制される。従って、第２電極１４にて次亜塩素酸を生成することに起因するカルキ臭の悪化は無い。

図５を参照して、他の形態の水処理装置１０Ｄの構成を説明する。図５（Ａ）は水処理装置１０Ｄを流路５４の流れに沿って平行に切開した断面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＢ−Ｂ’線に於ける断面図である。この図に示す水処理装置１０Ｄでは、各電極が棒状または円筒状である点が上記した他の水処理装置１０等と異なり、他の事項は水処理装置１０等を同様である。

図５（Ａ）を参照して、水処理装置１０Ｄでは、ケース３６の中央部に棒状の第２電極１４が配置されている。そして、この棒状の第２電極１４を包み込むように、内側から円筒状のスペーサ１８、繊維状電極１６および第１電極１２が配置されている。そして、第２電極１４には外部から負の電位が印加され、第１電極１２には正の電位が外部から印加される。また、この図では、ケース３６の内部に於いて被処理水２２が流通する経路を点線で示している。

図５（Ｂ）を参照すると、第２電極１４が棒状に形成され、スペーサ１８、繊維状電極１６および第１電極１２が円筒状に形成されていることが理解できる。

再び図５（Ａ）を参照して、水処理装置１０Ｄの下部の流路５４から供給された被処理水２２は、ケース３６の内部に進入し、第２電極１４、スペーサ１８、繊維状電極１６および第１電極１２を経由して、ケース３６の内部の処理室に到る。この経路を経由することにより、被処理水２２に含まれる酸化剤が除去される。そして、処理された処理水（被処理水２２）は、ケース３６から系外に放出される。水処理装置１０Ｄによれば、繊維状電極１６が円筒状に形成されているので、小型のケース３６の内部に比較的面積の大きい繊維状電極１６を収納させることが可能となる。従って、面積の大きな繊維状電極１６により酸化剤を分解する能力が増大され、水処理装置１０Ｄの小型化および高機能化が推進される。

また上記構成の水処理装置１０Ｄによれば、水処理装置１０Ｄを流路５４（通水管）の一部として取り付けることが可能である。更に、上記特許文献１に記載された構造と比較して、繊維状電極１６が円筒形状を呈しているので、被処理水２２が通過する面積が大きくなり、装置全体の処理効率が向上される。

図６を参照して次に、他の形態の平膜型の水処理装置１０Ｅの構成を説明する。図６（Ａ）は平膜型の水処理装置１０Ｅを濾過面から見た平面図であり、図６（Ｂ）はその代表的な断面図である。この図に示す水処理装置１０Ｅの基本的構成は、上記した水処理装置１０等と同様であり、各電極の構成が異なる。

図６（Ａ）を参照して、水処理装置１０Ｅは、樹脂材料または耐錆性の金属（例えばステンレス）等から成る額縁状のフレーム６２に第２電極１４が組み込まれた外観を呈する構成となっている。フレーム６２の内側には水処理装置１０Ｅを構成する各電極が配置されており、内蔵された電極と電気的に接続されたコネクタ６４、６６が外部に導出されている。例えば、コネクタ６４は内蔵される第１電極１２に接続され、コネクタ６６は第２電極１４に接続される。また、フレーム６２の上部には、フレーム６２の内部空間と連絡されたパイプ等から成る開口部（流入部）が設けられている。

図６（Ｂ）を参照して、水処理装置１０Ｅを構成する各電極は、フレーム６２の内部に膜状（シート状または板状）を呈するように配置されている。具体的には、最も内側に一枚の膜状の第２電極１４が配置されている。ここで、例えば袋状に形成された第２電極１４によりフレーム６２の内側に空間が形成され、この空間に被処理水２２が注入されるように構成されても良い。

第１電極１２を両側から挟み込むように内側から、スペーサ１８、繊維状電極１６および第２電極１４が形成されている。これらのスペーサ１８、繊維状電極１６および第２電極１４は、袋状を呈しても良いし、２枚の膜状のものが両側から挟み込まれるように配置されても良い。

以上のように構成された水処理装置１０Ｅは、例えば、フレームの上部に設けた開口部から被処理水２２を水処理装置１０Ｅに注入することにより使用される。即ち、外部に設けたポンプ等の加圧手段により被処理水２２はフレーム６２の内部に注入され、第２電極１４、スペーサ１８、繊維状電極１６および第１電極１２を経由して系外に放出される。このとき、水処理装置１０Ｅはタンク等の貯留手段の内部に収納されて使用されても良い。水処理装置１０Ｅから酸化剤が除去される作用は上記と同様である。

ここで、フレーム６２に収納される各電極およびスペーサの位置を入れ替えて（即ち、外側にある構成要素と内側にある構成要素との位置関係を入れ替えて）もよい。この場合は、被処理水２２が膜状の電極から内部に進入し、フレームの上部に設けた開口部から外部に吸引して抜き取られる。

上記構成の水処理装置１０Ｅによれば、被処理水２２が貯留された貯留槽に浸漬して使用することができる。更には、上記特許文献１に記載された水処理装置と比較して、通水面積（即ち、繊維状電極１６の面積）が広いので、被処理水２２を処理する効率が向上される。

ここで、背景技術にて説明した特許文献２に記載された技術（従来技術）と本形態との違いを説明する。本形態と従来技術との大きな違いは、従来技術では複極式の電極を使用しており、本形態では単極式の電極を用いている点になる。複極式とは、電源に接続された一対の電極の間に、電源に接続されていない（即ち電気的にフローティングな状態の）電極を介在させて分極させる方式のことである。しかしながら、この従来技術の複極式電極によると、繊維状電極から成る層が多数必要とされるので、被処理水に含まれる空気が繊維状電極に残留して、処理効率が低下する問題が発生する。

それに対して、本形態では、単極式の電極により水処理（即ち酸化剤の分解・還元）を行っている。具体的には、図１を参照して、本形態の水処理装置１０Ａは、メッシュ状の第１電極１２と電気的に接続された繊維状電極１６と第２電極１４とを具備する単極式のものである。従って、従来技術の複極式の処理装置と比較すると、単層の繊維状電極にて水処理が行われるので、被処理水２２に空気が混入していても、その空気は繊維状電極１６に残留せずに容易に抜ける。このことから、被処理水２２に混入する空気に起因した処理効率の低下が抑止される。

更に、本形態の水処理装置では、図３を参照して説明したように、流路に対して水処理装置を直列に複数設置している。このことにより、例えば、被処理水２２に残存する次亜塩素酸等の酸化剤が多量な場合や、被処理水２２の流量が多い場合に、直列に水処理装置を複数個介装させることにより、被処理水２２に含有される酸化剤を十分に分解することができる。ここで、処理前の被処理水２２に残存する酸化剤の全てが水処理装置により除去される必要はなく、処理後の処理水（被処理水２２）に若干の酸化剤が含まれても良い。

＜第２の実施の形態：水処理方法＞
次に、上記した構造の水処理装置１０を使用した水処理方法を説明する。本形態の水処理装置１０を用いた水処理方法は２つに大別される。第１の水処理方法では被処理水に含まれる次亜塩素酸等の酸化剤を除去する。第２の水処理方法では、陽極側の第２電極１４により酸化剤を発生させ、この発生した酸化剤を繊維状電極１６により分解している。これらの方法を以下にて詳述する。

先ず、図１を参照して、酸化剤を除去する上記第１の方法を説明する。具体的には、先ず、被処理水２２の流路に水処理装置１０を設置する。ここで、被処理水２２としては、例えば次亜塩素酸等の酸化剤を含む水道水が該当する。また、上記したが、本実施の形態に於いて、酸化剤とは酸化処理を引き起こして被処理水２２の殺菌に寄与する物質のことである。ここで、微生物には、例えば、原生動物、細菌、カビ黴、酵母、原生動物、原虫、ウイルスまたは、生物学的に活性な蛋白質、ウイルスが含まれる。

上記したように、水道の末端から吐出される水道水には、流路に於ける殺菌作用の持続のために、０．１ｍｇ／Ｌ以上の遊離残留塩素（酸化剤）が含有される。ここで、遊離残留塩素とは、塩素、次亜塩素酸、次亜塩素酸イオンを併せて総称されている。しかしながら、水道水に含まれる遊離残留塩素の量が例えば１．０ｍｇ／Ｌ以上に過剰になると、水道水の味が悪くなる、プールや浴場の臭いが不快になる等の問題が発生する。そこで、第１の方法では、水道水等の被処理水２２に含有される酸化剤を除去する。

水処理装置１０の具体的構成は、上記した第１の実施の形態にて説明した通りであり、被処理水２２の流路の上流側から第２電極１４、スペーサ１８、繊維状電極１６および第１電極１２が設置されている。

次に、上記のように設置された水処理装置１０に直流の電圧を供給する。具体的には、電源２０から、負の電位を第１電極１２に印加し、正の電位を第２電極１４に印加する。このことにより、第１電極１２に電気的に接続された繊維状電極１６は、第１電極１２と共に負に帯電することとなる。

そして、負に帯電した繊維状電極１６に、酸化剤である次亜塩素酸が接触すると、以下の式１に示す反応が起こり、次亜塩素酸は分解（還元）されて、塩化物イオンとなる。この塩化物イオンは、基本的には無味無臭であるので、被処理水２２に塩化物イオンが混入していても、カルキ臭の悪化等の不具合は引き起こさない。
式１：ＨＣｌＯ＋Ｈ^＋＋ｅ⁻→Ｃｌ⁻＋Ｈ_２０
本実施の形態では、電源から負の電位が印加されることで負に帯電した繊維状電極１６を使用して、上記した分解を行っている。繊維状電極１６は、極めて細い導電性の繊維が複雑且つ密集した状態となっている。従って、繊維状電極１６を被処理水２２が通過すると、被処理水２２を構成する殆どの水分子および酸化剤は、繊維状電極１６を構成するいずれかの導電性繊維に接触して、分解される。実験によると、炭素繊維から成る繊維状電極１６が酸化剤を分解する能力は、繊維状電極１６の厚みではなく、被処理水２２が流れる方向に対して垂直な方向の面積の広さに依存することが明らかになっている。

更に、図３を参照して、流路５４に対して複数の水処理装置１０Ａ等を直列に介装してから、上記水処理を行っても良い。水処理装置１０Ａを複数個直列に流路５４に介装することにより、水処理装置の全体的な処理能力が向上するので、より多量の次亜塩素酸を分解して除去することが可能となる。従って、次亜塩素酸を高濃度に含む被処理水２２または流量が大きい被処理水２２に含まれる全て（または殆ど）の次亜塩素酸を水処理装置１０Ａ等にて除去して、次亜塩素酸を全く含まない（または殆ど含まない）被処理水２２が得られる。

更にまた、処理能力を調整して、意図的に処理後の被処理水２２に次亜塩素酸を残留させて、処理後の処理水（被処理水２２）に残存した次亜塩素酸による殺菌作用を持たせることもできる。この場合は、実験により、一つの水処理装置１０Ａが次亜塩素酸を分解する能力を測定した後に、被処理水２２に含まれる次亜塩素酸の濃度および被処理水２２の流量を特定し、水処理装置１０Ａ等が次亜塩素酸を分解するトータルな量を、処理されるべき被処理水２２に含有される次亜塩素酸よりも少なくする。このことにより、処理後の処理水（被処理水２２）に、処理前よりも少量の次亜塩素酸が含まれることになり、カルキ臭が低減されると共に殺菌のための次亜塩素酸が適度に含まれた被処理水２２が得られる。この場合は、流路に５４に設置される水処理装置１０Ａ等の数は、処理後の処理水（被処理水２２）に残留する次亜塩素酸の濃度の目標値に基づいて設定される。

換言すると、分解するべき次亜塩素酸の量に基づいて、水処理装置１０Ａ等の数が設定される。即ち、処理後の処理水（被処理水２２）に残留する次亜塩素酸の濃度値の濃度を低くする場合は、多量の次亜塩素酸を分解する必要があるため、多数の（例えば２つ以上の）水処理装置１０Ａ等が流路５４に直列に改装される。一方、処理後の処理水（被処理水２２）に一定以上（例えば０．１ｍｇ／Ｌ以上）の次亜塩素酸を残留させる場合は、分解するべき次亜塩素酸の量が比較的に少量であるため、小数の（例えば一つの）水処理装置１０Ａ等が流路５４に改装される。

更には、水処理装置１０Ａ等の前段または後段にて、流路５４に流量計５８およびバルブ６０を改装しても良い。この場合は、流量計５８により計測される流量が所定の値となるように、バルブ６０が調整される。バルブ６０にて被処理水２２の流量を制限することで、流路５４に改装された水処理装置１０Ａの処理量（次亜塩素酸を分解する能力）に応じた被処理水２２の流量を得ることができる。即ち、バルブ６０にて被処理水２２の流量を処理量未満に制限することで、処理前の被処理水２２に含まれる全ての次亜塩素酸を水処理装置１０Ａにて分解して、処理後の処理水（被処理水２２）に全く次亜塩素酸が含まれないようにすることができる。更には、バルブ６０の調整により、被処理水２２の流量を処理量よりも多くすることで、処理前の被処理水２２に含まれる次亜塩素酸を一部だけ分解して、処理後の処理水（被処理水２２）に一定以上の次亜塩素酸を残留させることができる。

上記では、次亜塩素酸を酸化剤の一例として説明したが、次亜塩素酸以外の酸化剤に対しても上記した第１の方法は適用される。具体的には、酸化剤として、次亜塩素酸以外の次亜ハロゲン酸、オゾン、過酸化水素、次亜塩素酸イオン、塩素のいずれか、又は、これらの２以上の組みあわせが考えられる。

例えば、酸化剤がオゾンであれば、以下の式２に示す化学反応により、オゾンは分解（還元）される。
式２：Ｏ_３＋２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ
更に、酸化剤が過酸化水素水であれば、以下の式３に示す化学反応により、過酸化水素水は分解される。
式３：２Ｈ_２Ｏ_２＋４ｅ⁻→Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ
更に、被処理水を除去する第１の方法では、陽極側の第２電極１４は、電極としての働きのみを有すればよいので、表面が貴金属で被覆される必要はなく、耐錆性を有するステンレス等の金属から成るものでも良い。この事項は、第１電極１２に関しても同様である。更に、この第１の方法では、繊維状電極１６にて酸化剤を分解することが主たる作用であるので、第１電極１２と第２電極１４との位置関係は入れ替えても良い。

次に、被処理水２２を処理する第２の方法を以下に説明する。この第２の方法では、単に被処理水２２に含まれる酸化剤を繊維状電極１６により除去するのではなく、水処理装置１０にて酸化剤を生成している。即ち、第２電極１４により酸化剤を生成して、第２電極１４と繊維状電極１６との間で被処理水２２を殺菌し、殺菌に寄与した酸化剤を繊維状電極１６にて分解している。

先ず、水処理装置１０にて酸化剤の生成および分解の両方を行うためには、陽極である第２電極１４の表面が、酸化剤を生成可能な物質から成る必要がある。この物質としては、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジューム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、銀（Ａｇ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）または金（Ａｕ）、あるいは、これらの中から１つ以上の物質を含む合金が採用される。一方、第１電極１２に関しては、繊維状電極１６の為の導通手段として機能するので、防錆性に優れた導電性材料から成ればよい。

この第２の方法の詳細は、基本的には上述した第１の方法と同様であるが、第２電極における化学反応が第１の方法とは異なる。具体的には、第２電極１４にて酸化剤が生成されるので、被処理水２２には酸化剤と成り得る物質が含まれている必要がある。具体的には、第２電極１４にて酸化剤として次亜塩素酸が生成される場合は、処理前の被処理水に塩素分（塩化物イオン）が含まれる必要がある。また、生成される酸化剤としてオゾンまたは過酸化水素水が採用される場合は、水が酸化剤の一部となる。

第２の方法のプロセスを、次亜塩素酸を例に具体的に説明する。先ず、塩化物イオンを含む被処理水２２が第２電極１４に接触すると、以下に示す式４および式５により示される反応が起こり、次亜塩素酸が生成される。
式４：２Ｃｌ⁻→Ｃｌ_２＋２ｅ⁻
式５：Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ→ＨＣｌ０＋ＨＣｌ
生成された次亜塩素酸により、第２電極１４および繊維状電極１６の間（即ちスペーサ１８が設置された領域）にて、被処理水２２に含まれる微生物が殺菌される。このことにより、被処理水２２に含まれる微生物の全て（又は殆ど）が除去される。

ここで、被処理水２２に含まれる微生物には、次亜塩素酸等により殺菌されがたい小型の原生動物が含有される場合がある。本形態によれば、第２電極１４に印加される正の電位を高圧にして高濃度の次亜塩素酸を生成することで、小型の原生動物までも殺菌して死滅させることができる。

上記のように殺菌に寄与した次亜塩素酸は下流側に移動して、繊維状電極１６の表面に接触して分解（還元）処理される。この分解時の反応式は以下の式６の通りである。なお、この式６は、上記した式１と同様である。
式６：ＨＣｌＯ＋Ｈ^＋＋ｅ⁻→Ｃｌ⁻＋Ｈ_２０
上記式６に示す反応により、第２電極１４にて生成された次亜塩素酸の全て（又は殆ど）は塩化物イオンと水に変換される。また、繊維状電極１６は、非常に細い導電性繊維が複雑に織り込まれた構成に成っているため、殺菌された微生物は繊維状電極１６に捕獲される。更に、捕獲された微生物に対して、生成された次亜塩素酸の殺菌効果や、電圧の印加を行うことができる。このことにより、水処理装置１０により処理された処理水（被処理水２２）は、含有される微生物が殺菌されると共に、殺菌された微生物自体が除去されたものとなっている。

上記のように殺菌処理された処理水（被処理水２２）は、透水性の第１電極１２を通過して系外に放出される。

この第２の方法では、内部にて次亜塩素酸の生成、殺菌、および、生成された次亜塩素酸の除去を行っている。このことから、水処理装置１０から得られる処理後の処理水（被処理水２２）に含まれる次亜塩素酸の量は、処理前の被処理水２２に含まれる次亜塩素酸の量と同等かそれ以下である。従って、水処理装置１０にて水処理を行うことによるはカルキ臭の悪化は無い。

ここで、酸化剤としては、上記した次亜塩素酸の他にも、オゾンまたは過酸化水素水が採用可能である。オゾンまたは過酸化水素水が酸化剤として採用された場合、水が酸化剤の材料となる。

例えば、酸化剤としてオゾンが採用された場合、第２電極１４では以下の式７および式８に示す何れかの反応式によりオゾンが生成される。
式７：３Ｈ_２Ｏ→６Ｈ^＋＋６ｅ⁻＋Ｏ_３
式８：Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ⁻＋Ｏ_３
そして、殺菌に寄与したオゾンは、繊維状電極１６（第１電極１２）の表面に接触して、以下に示す式９により分解（還元）される。
式９：Ｏ_３＋２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ
更に、酸化剤として過酸化水素水が採用された場合、第２電極１４では以下の式１０に示す反応にて過酸化水素水が生成される。
式１０：２Ｈ_２Ｏ→Ｈ_２Ｏ_２＋２Ｈ^＋＋２ｅ⁻
そして、繊維状電極１６側では、以下に示す式１１により、過酸化水素水が分解される。
式１１：２Ｈ_２Ｏ_２＋４ｅ⁻→Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ

＜第３の実施の形態：実験結果の説明＞
次に、図７乃至図１０を参照して、上記した水処理装置および水処理方法を検証するために行った実験の結果を説明する。これらの実験を行うことで、本発明の水処理装置および水処理方法は、酸化剤の除去および殺菌に非常に有効であることが判明した。

図７を参照して、先ず、図１に示す水処理装置１０を使用して被処理水に含まれる遊離残留塩素を除去した実験を説明する。ここで、遊離残留塩素とは、塩素、次亜塩素酸、次亜塩素酸イオンを含む。

先ず、図１を参照して実験に使用された水処理装置１０の具体的構成を説明する。この実験にて使用された水処理装置１０では、繊維状電極１６は炭素繊維から成る炭素繊維電極であり、直径が４０ｍｍ（面積が約１２５６ｍｍ^２）、厚さが１４ｍｍである。また、繊維状電極１６は、水処理装置１０に収納されるときは圧縮されて厚みが１０ｍｍ程度となる。更に、第１電極１２および第２電極１４としては、表面が白金により被覆されたメッシュ形状のチタンが採用された。また、スペーサ１８としては、充填されたＰＰ樹脂（不導体）が採用されている。そして、繊維状電極１６の下端と第２電極１４とが離間する距離は、１０ｍｍである。

実験の方法を説明すると、上記構成の水処理装置１０に対して、遊離残留塩素濃度が所定の値である被処理水を、決められた流量で通水させる。このとき、水処理装置１０には所定の電流が通過するように、両電極に電圧を印加している。そして、水処理装置１０を通過することにより処理された処理水（被処理水２２）に残留した遊離残留塩素濃度を計測した。

図７に示されたグラフでは、縦軸が処理後の処理水（被処理水）に含まれる遊離残留塩素濃度（ｍｇ／Ｌ）であり、横軸は電圧が印加された両電極（第１電極と第２電極）間を通過する電流の電流値を示している。ここで、電流値が大きいことは印加される電圧値が高いことを示唆している。

また、このグラフに於いて、菱形の点が含まれる実線は。上記構成を有する本形態の水処理装置１０に対して、流量が４００ｍＬ／ｍｉｎの被処理水を通水させた結果を示している。また、正方形の点が含まれる実線は、同様の構成の本形態の水処理装置１０に対して、流量が８００ｍＬ／ｍｉｎの被処理水を通水させた結果を示している。一方、三角の点が含まれる実線は、上記した特許文献１に記載された従来型の水処理装置に対して、流量が４００ｍＬ／ｍｉｎの被処理水を通水させた結果を示している。ここで、従来型の水処理装置と本形態の水処理装置とでは、繊維状電極が接続される電極の極性が異なる。即ち、従来型の水処理装置では、繊維状電極（炭素繊維）に正の電位が印加されている。

先ず、全ての実験結果を参照して理解することができることは、両電極に電圧を印加しなければ（即ち、横軸で示される電流値がゼロであれば）、次亜塩素酸の分解が殆ど行われずに、被処理水に含まれる残留塩素濃度が減少しないことである。そして、電流値を上昇させれば、分解される次亜塩素酸の量が増大し、遊離残留塩素濃度が低下する。即ち、電流値の大きさと遊離残留塩素濃度とは、負の相関関係を示す。

先ず、菱形の点が含まれる実線（本形態の水処理装置：４００ｍＬ／ｍｉｎ）を参照すると、電流値が１０ｍＡの場合で次亜塩素酸の殆どが分解されて残留塩素濃度が約０．２ｍｇ／Ｌと成っている。そして、電極を通過する電流値が３０ｍＡの場合では、遊離残留塩素濃度が０ｍｇ／Ｌとなっている。このことは、流量が４００ｍＬ／ｍｉｎの場合は、処理前の被処理水に含まれる次亜塩素酸の殆どが容易に水処理装置１０により除去されることを示している。

正方形の点が含まれる実線（本形態の水処理装置：８００ｍＬ／ｍｉｎ）を参照すると、４００ｍＬ／ｍｉｎの場合と同様に電流値の増大に従って残留塩素濃度が減少することが認められる。しかしながら、このケースでは、次亜塩素酸の一部が水処理装置１０により分解され、残りの部分の次亜塩素酸は除去されずに残留している。例えば、電流値が３０ｍＡの場合を見ると、流量が４００ｍＬ／ｍｉｎの場合では遊離残留塩素濃度が０ｍｇ／Ｌを示しているのに対し、流量が８００ｍＬ／ｍｉｎの場合では１．８ｍｇ／Ｌ程度の遊離残留塩素濃度が処理後の処理水（被処理水）に含まれている。

三角の点が含まれる実線（従来の水処理装置：４００ｍＬ／ｍｉｎ）を参照すると、電流値の増加に伴う残留塩素濃度の減少は微々たるものとなっている。この原因は、従来型の水処理装置では、炭素繊維が陽極に接続されており、炭素繊維による次亜塩素酸の分解が行われないからである。

上述したが、上記結果を踏まえて水処理装置に供給される被処理水の流量を調整することで、処理後の処理水（被処理水）に含まれる遊離残留塩素濃度を調整することが可能となる。

即ち、処理後の処理水（被処理水）に遊離残留塩素（酸化剤）を残存させたくない場合は、バルブ等の規制手段により被処理水の流量を少なくする。例えば、電極を通過する電流値が３０ｍＡの場合に於いて被処理水の流量を４００ｍＬ／ｍｉｎ程度とする。このことにより、処理前の被処理水に含まれる遊離残留塩素の全て（あるいは殆ど）が除去され、全く（あるいは殆ど）遊離残留塩素を含まない処理水を得ることができる。

一方、処理後の処理水（被処理水）に遊離残留塩素を残存させたい場合は、バルブを調整することで、被処理水の流速を遅くする。例えば、電極を通過する電流値が３０ｍＡの場合に於いて被処理水の流量を８００ｍＬ／ｍｉｎ程度とする。このことにより、処理後の処理水（被処理水）に０．１９ｍｇ／Ｌ程度の遊離残留塩素が残留し、残留した遊離残留塩素による殺菌力を具備する処理水（被処理水）が得られる。

また、上記したほかにも、電極を通過する電流値、設置される水処理装置の個数または繊維状電極の面積を変化させて、処理後の処理水（被処理水）に含まれる残留塩素濃度を調整できる。

図８は、上記した第２の水処理方法の効果を証明するための実験の結果を示すグラフである。即ち、図１に示す水処理装置１０に備えられた第２電極１４により次亜塩素酸（酸化剤）が生成される事項を立証するために、この実験は行われた。このグラフの横軸は両電極を通過する電流の電流値（ｍＡ）であり、縦軸は残留塩素濃度（ｍｇ／Ｌ）を示している。

この実験では、図１に示す構成の水処理装置１０から繊維状電極１６を除外した構成の水処理装置が使用されている。繊維状電極１６が除外された理由は、繊維状電極１６が存在したまま実験を行うと、第２電極１４により生成された次亜塩素酸が繊維状電極１６により分解されてしまい、第２電極１４に生成された次亜塩素酸の量を特定できないからである。

実験の方法は、図７を参照して説明した方法と基本的には同様であり、塩素分（塩化物イオン）を含む被処理水を、通電された水処理装置に導入し、水処理装置により処理された処理水（被処理水）に含まれる残留塩素濃度を測定している。

このグラフを参照すると、電流値の増加に伴って処理後の処理水（被処理水）に含まれる残留塩素濃度が増加している。従って、生成される次亜塩素酸（酸化剤）の量は、両電極を通過する電流の電流値（即ち電圧値）を調整することにより可能なことが明らかとなった。

図９は、図１に示す繊維状電極１６（例えば、炭素繊維から成る電極）の厚みと処理効率との相関関係を明らかにするために行われた実験結果を示すグラフである。このグラフの横軸は、電極を通過する電流の電流値を示し、縦軸は処理された処理水（被処理水）に含まれる残留塩素濃度を示している。この実験に使用される水処理装置および実験方法は図７の説明と同じであり、厚みの異なる２つの繊維状電極１６に対して実験が行われた。

ここでは、図１を参照して、厚みが１０ｍｍの繊維状電極１６を備えた水処理装置（菱形の点を含む実線）と、厚みが１ｍｍの繊維状電極１６（正方形の点を含む実線）を備えた水処理装置に対して実験が行われた。

グラフに示す実験結果を参照すると、電流値が０ｍＡ〜１０ｍＡの場合では、厚みが１０ｍｍの繊維状電極１６を使用した方が、厚みが１ｍｍの繊維状電極１６を用いた場合よりも遊離残留塩素濃度の濃度が高かった。しかしながら、電流値が３０ｍＡ以上になると、両方共に残留塩素濃度が０ｍｇ／Ｌとなる。従って、厚みが１ｍｍ以上の繊維状電極１６であれば十分に残留塩素を除去できることが明らかとなった。更に、厚みが１ｍｍ以上であれば、繊維状電極１６の厚みと残留塩素を除去する効果とは、相関性があまり無いことも明らかとなった。

図１０に示される表を参照して、本形態の水処理装置１０を使用して大腸菌群を殺菌した実験結果を説明する。この表に結果を示した実験の方法は、図７を参照して説明した方法と基本的には同じであり、相違点は大腸菌群を含む被処理水が処理され、処理後の処理水（被処理水）の残留塩素濃度と大腸菌群数が測定されたことにある。また、被処理水としては、次亜塩素酸等の酸化剤を生成し得る物質（例えば塩化物イオン）を含む処理水が採用されている。

この表を参照して、先ず理解できることは、電流値が増加しても、処理後の処理水（被処理水）に含まれる次亜塩素酸（残留塩素）の濃度に大きな変化が無いことにある。具体的には、電流値の増加と共に次亜塩素酸が検出されているが（例えば電流値が３０ｍＡの時には残留塩素濃度が０．０１ｍｇ／Ｌである）、この値は水道水に含まれる次亜塩素酸の濃度と比較すると非常に小さな値である。これは、図１を参照して、第２電極１４にて生成された次亜塩素酸が、繊維状電極１６にて殆どが分解されるためである。電極に印加される電流値を大きくすると、その分第２電極１４にて生成される次亜塩素酸の量が多量となるが、繊維状電極１６による分解の効果も大きくなる。従って、電極を通過する電流の電流値が大きくなっても（即ち、各電極に印加される電圧の電圧値が大きくなっても）、殺菌の効果は大きくなるが、処理後の処理水（被処理水２２）に含まれる次亜塩素酸の増加はほとんど無い。

次に、大腸菌群数を参照すると、電流値の増加に伴い、処理後の処理水（被処理水）に含まれる大腸菌群数は減少している。具体的には、電流値が３０ｍＡ以上になると、処理後の処理水（被処理水）に含まれる大腸菌群数は０ＣＦＵ／ｍＬとなる。

以上の検討により、本形態の水処理装置１０は、処理前の被処理水に次亜塩素酸等の酸化剤が含まれなくても、第２電極１４により酸化剤（例えば次亜塩素酸）を生成して、繊維状電極１６（第１電極１２）により生成された酸化剤を分解している。そして、両電極の間で、生成された酸化剤による被処理水の殺菌を行っている。このことから、処理後の処理水（被処理水）に酸化剤が含まれない水処理方法（殺菌方法）が実現される。また、この事項は、他の酸化剤であるオゾンや過酸化水素水に関しても同様である。

本発明の水処理装置を示す斜視図である。 本発明の水処理装置を示す断面図である。 本発明の水処理装置を示す断面図である。 本発明の水処理装置を示す断面図である。 本発明の水処理装置を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は断面図である。 本発明の水処理装置を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図である。 本発明の水処理装置を用いて行った実験結果を示すグラフである。 本発明の水処理装置を用いて行った実験結果を示すグラフである。 本発明の水処理装置を用いて行った実験結果を示すグラフである。 本発明の水処理装置を用いて行った実験結果を示す表である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ 水処理装置
１２ 第１電極
１４ 第２電極
１６ 繊維状電極
１８ スペーサ
２０ 電源
２２ 被処理水
２４ 壁面
２６ 縁部
２８ 縁部
３０ 固定リング
３２ Ｏリング
３４ Ｏリング
３６ ケース
３８ 処理室
４０ 給電棒
４２ 給電棒
４４ 本体
４６ 蓋部材
４８ 蓋部材
５０ 流入口
５２ 流出口
５４ 流路
５６ 蛇口
５８ 流量計
６０ バルブ
６２ フレーム
６４ コネクタ
６６ コネクタ

Claims (11)

1. 被処理水の流路中に配置されて前記被処理水に含まれる酸化剤を分解する繊維状電極と、
   前記繊維状電極が接続されて負の電位が印加される第１電極と、
   前記繊維状電極と離間して配置されて正の電位が印加されると共に、前記第１電極よりも前記流路の上流側に配置される第２電極と、
   前記第１電極および前記第２電極に電位を印加する供給手段と、
   前記第２電極と前記繊維状電極との間に配置された、非導電性の多孔質体からなるスペーサと、
   前記スペーサを外周から保持する固定リングと、
   を具備することを特徴とする水処理装置。
2. 前記被処理水が流れる方向に対する前記繊維状電極の外形形状は、前記固定リングと同等であることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記繊維状電極、前記第１電極、前記第２電極、前記スペーサおよび前記固定リングは、
   前記被処理水が流入する流入口および前記被処理水が流出する流出口を備えたケースに収納されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
4. 前記被処理水の流量を規制する規制手段を具備し、
   前記規制手段にて前記流量を調整することにより、前記被処理水に含まれる前記酸化剤の分解量を調節することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の水処理装置。
5. 前記繊維状電極を前記被処理水の流路に対して直列に複数介装することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の水処理装置。
6. 前記繊維状電極は、導電性結着剤を介して前記第１電極に接続されることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の水処理装置。
7. 酸化剤の一部と成り得る物質を含む被処理水の流路中に配置される水処理装置に於いて、
   繊維状電極と、
   前記繊維状電極が接続されて負の電位が印加されると共に、前記被処理水の流路の下流側に配置される第１電極と、
   前記繊維状電極と離間して配置されて正の電位が印加されると共に、前記第１電極よりも上流側に配置される第２電極と、
   前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加する供給手段と、
   前記第２電極と前記繊維状電極との間に配置された、非導電性の多孔質体からなるスペーサと、
   前記スペーサを外周から保持する固定リングと、
   を具備し、
   前記被処理水に含まれる前記物質が前記第２電極に接触することで前記酸化剤が生成され、生成された当該酸化剤の少なくとも一部が前記繊維状電極にて分解されることを特徴とする水処理装置。
8. 前記被処理水の流量を規制する規制手段を具備し、
   前記規制手段にて前記流量を調整することにより、前記酸化剤の分解量を調節することを特徴とする請求項７に記載の水処理装置。
9. 前記第２電極の少なくとも表面は、前記酸化剤を生成し得る物質から成ることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の水処理装置。
10. 前記物質は、塩素分または水であり、
    前記酸化剤は、次亜塩素酸、オゾンまたは過酸化水素水であることを特徴とする請求項７から請求項９の何れかに記載の水処理装置。
11. 前記繊維状電極は、導電性結着剤を介して前記第１電極に接続されることを特徴とする請求項７から請求項１０の何れかに記載の水処理装置。