JP6543630B2 - Ｃｄｉ方式の水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、CDI方式の水処理装置に関し、さらに詳しくは、殺菌物質として化学物質を別に供給する必要がなくとも殺菌を行うことができるので、細菌によって発生する問題を予め防止することができるCDI方式の水処理装置に関する。

浄水器のように原水を処理して精製水を生成する水処理装置は、現在多様に開示されている。ところで、最近、EDI（Electro Deionization）、CEDI（Continuous Electro Deionization）、CDI（Capacitive Deionization）のような電気脱イオン方式の水処理装置が脚光を浴びている。これらの中でも最も脚光を浴びているのが、まさにCDI方式の水処理装置である。

CDI方式は、電気的な力により電極の表面でイオンが吸着され脱着される原理を利用してイオン（汚染物質）を取り除く方式をいう。この方式を、図9と図10を参照しながらより詳述する。電極に電力を供給したまま、イオンを含んだ原水を電極の間に通過させると、図9に示しているように、陰イオンは正極に移動することになり、陽イオンは負極に移動することになる。つまり、吸着が起こることになる。このような吸着で原水に含まれているイオンが除去可能である。但し、吸着が続くと、電極はこれ以上イオンを吸着できなくなる。このような場合、図10に示しているように、電極に吸着されたイオンなどを脱着させて電極を再生させる必要がある。このために浄水時の反対電圧を印加することができる。このとき、再生水が生成されて排出される。

KR 10-0973669 B1 KR 10-2012-0135141 A KR 10-2012-0135783 A KR 10-2013-0096521 A KR 10-2012-0002189 A

本発明者達は、CDI方式の水処理装置の使用に伴い、フィルター（より正確には、後述する電極部）に細菌が発生してフィルターの寿命が減少するという事実を見付けた。より詳述すれば、CDI方式の水処理装置の使用に伴い、原水を介してフィルターへ細菌が流入されるか、フィルターで細菌が増殖してフィルターに多くの細菌が発生し得る。このように細菌が発生すれば、バイオフィルムなどが形成されてフィルターの差圧が増加する。これは、精製水の抽出流量を減少させるだけでなく、フィルターの電極の表面を汚染させて浄水性能も悪化させ得る。したがって、CDI方式の水処理装置を継続的に使用するためにはフィルターを殺菌する必要がある。しかし、このために化学物質を別に投入することは、電極の寿命、異臭味、安定性などに問題を発生させる余地がある。

したがって、本発明は、前記のような問題等を解決するために案出されたものであって、本発明の課題は、殺菌物質として化学物質を別に供給する必要性なしに殺菌を行うことができ、細菌によって発生する問題を予め防止することができるCDI方式の水処理装置を提供することである。さらに、本発明の課題は、殺菌を行っても汚染物質の除去率が減少しないCDI方式の水処理装置を提供することである。

本発明に係るCDI方式の水処理装置は、電極とセパレーターが交互に積層されて形成される電極部を介してCDI方式で原水を浄水するフィルター手段、及びフィルター手段の前端に設けられ、電極部を殺菌するために原水で生成させた殺菌物質を電極部へ供給する殺菌手段を含む。このとき、殺菌手段は、電極部で原水を浄水せず、さらに、電極部で電極を再生しないときに作動するのが好ましい。

本発明に係るCDI方式の水処理装置は、原水中の塩素イオン（Cl-）を塩素（Cl2）に還元させて殺菌物質を生成させるため、殺菌物質として化学物質を別に供給する必要性なしに殺菌を行うことができ、細菌によって発生する問題を予め防止することができるという効果がある。さらに、本発明に係るCDI方式の水処理装置は、浄水モードと再生モードがいずれも行われないときに電極部へ殺菌物質を供給するため、差圧の増加を抑制することができるだけでなく、TDS除去率も大凡一定に維持することができるという効果がある。

本発明の一実施形態に係るフィルター手段を示している斜視図である。 図1のフィルター手段を示している分解斜視図である。 図1のフィルター手段の電極部と端子部を示している分解斜視図である。 図1のフィルター手段のA-A線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態に係る水処理装置を概略的に示している概路図である。 電極部を殺菌しないときの、水処理装置の使用期間に応じたTDS除去率と差圧を示しているグラフである。 浄水モードや再生モードに係わりなく電極部へ殺菌物質を継続的に供給するときの、水処理装置の使用期間に応じたTDS除去率と差圧を示しているグラフである。 浄水モードと再生モードが行われていないまま、所定の時間が経過する度に電極部へ殺菌物質を供給するときの、水処理装置の使用期間に応じたTDS除去率と差圧を示しているグラフである。 CDI方式で浄水が行われる原理を説明している概念図である。 CDI方式で再生が行われる原理を説明している概念図である。

以下では、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。しかし、本発明は以下の実施形態によって制限されるか限定されるものではない。

図1は、本発明の一実施形態に係るフィルター手段を示している斜視図である。図2は、図1のフィルター手段を示している分解斜視図である。図3は、図1のフィルター手段の電極部と端子部を示している分解斜視図である。図4は、図1のフィルター手段のA-A線に沿った断面図である。本発明の一実施形態に係る水処理装置はCDI方式の水処理装置に関するものであって、フィルター手段100と殺菌手段200を含む。

［フィルター手段］
フィルター手段100は、電極部110、フィルターケース部130及び端子部150を含む。先ず、電極部110を説明する。電極部110は、CDI方式で原水を浄水する役割を担う。より具体的に、電極部110は、図3に示しているように、電極111、113とセパレーター112が交互に積層されて形成される。このとき、電極は正極111と負極113を含む。つまり、電極部110は、正極111と負極113がセパレーター112を介して対向するように積層されて形成される。ここでセパレーター112は、正極111と負極113の間に間隔を形成する。

しかし、電極111、113は、一般に黒鉛ホイル（graphite foil）の両面に活性炭（activated carbon）を塗布して形成可能である。このとき、黒鉛ホイルは、活性炭が塗布される本体部分（図3で斜線が表示されている部分を参照）と、本体部分から突き出され、但し、活性炭が塗布されていない突出部分111a、113aを含むことができる。ここで突出部分111a、113aは電極111、113の電極タブを形成する。電極タブ111a、113aを介して電極111、113に電力（または電圧や電流）を供給し、電極部110を作動させることができる。

一方、正極111と負極113は、電気的に互いに分離される必要がある。したがって、正極タブ111aと負極タブ113aは、図3に示しているように、互いに離隔されるのが好ましい。しかし、正極タブ111aは正極タブ111a同士、そして負極タブ113aは負極タブ113a同士、図3に示しているように、互いに同じ位置で互いに同じ方向に突出することが好ましい。このようにすると、正極タブ111aと負極タブ113aにそれぞれ電源を供給することが便利である。

次に、フィルターケース部130を説明する。フィルターケース部130は、図2に示しているように電極部110を収容する。より具体的に、フィルターケース部130は上部に開口132が形成され、内部に電極部110が収容される下部ケース131、及び下部ケース131の開口132を密閉する上部ケース136を含む。つまり、下部ケース131の開口132を介して電極部110を下部ケース131の内部に挿入した後、下部ケース131の開口132を上部ケース136で密閉する。ここで、下部ケース131は側部に原水が入水される入水口133を有し、上部ケース136は上部に精製水が出水される出水口137を有する。このとき、出水口137は、電極部110の出水ホール115に対応されるように形成される。

このような構造に伴い、原水は次のような過程を経て浄水される。先ず、原水は入水口133を介してフィルターケース部130の内部に供給される。その後、このような供給による圧力で、原水は電極部110の側面を介して電極部110の内部に入水される。その後、原水は電極部110の内部で正極111と負極113の間を流れながらCDI方式に従って浄水される。その後、原水（即ち、精製水）は出水ホール115を介して電極部110の外部へ排出される。その後、原水は出水口137を介してフィルターケース部130の外部へ排出される。

次に、端子部150を説明する。端子部150は電極タブ111a、113aに電気的に連結され、外部電源（図示省略）から電極111、113へ電力を供給する役割を担う。より具体的に、端子部150は、図2と図3に示しているように、一側末端で電極タブ111a、113aに接する伝導性の電極端子151を備える（電極端子の一側末端に電極タブが接した状態で電極端子の他側末端に電力を供給すれば、電極端子を介して電極タブに電力が供給され得る。）。

電極端子151は、ステンレススチール（stainless steel）で形成されることが好ましい。これは、後述する端子バンド152も同様である。ステンレススチールは、価格が廉価でありながらも電気伝導性が良好であるためである。しかし、ステンレススチールは電流の流れによって酸化し、さびが発生し得るという限界がある。このような限界を乗り越えるため、電極端子151をチタン（Ti）で形成することも考慮してみることができる。しかし、チタンは、電流の流れによって酸化し、電気伝導性が弱化し得るという限界がある。

したがって、電極端子151は白金（Pt）で形成されることが最も好ましい。これは、後述する端子バンド152も同様である。白金は、酸化してさびが発生するとか電気伝導性が弱化するという問題が発生しないためである。但し、高価という点を考慮し、表面に白金（Pt）をコーティングして電極端子151を形成することも考慮することができる。

ところで、端子部150は、電極端子151とともに電極タブ111aまたは113aを包囲する伝導性の端子バンド152を含むことができる。このとき、端子バンド152は、電極タブ111a、113aが内側に加圧されるように電極端子151とともに電極タブ111a、113aを包囲することが好ましい。さらに、端子バンド152は、電極タブ111a、113aの外側で、電極端子151とともに電極タブ111a、113aを少なくとも一回り包囲することが好ましい。

［殺菌手段］
殺菌手段200は、電極部110を殺菌するため、原水で殺菌物質を生成させて電極部110に供給する役割を担う。このように殺菌物質を生成させるため、殺菌手段200は、原水中の塩素イオン（Cl-）を塩素（Cl2）に還元させることができる。このように塩素イオンを塩素に還元させるため、殺菌手段200は、ルテニウム酸化物（RuOx）がコーティングされた殺菌端子部（図示省略）、及び殺菌端子部を収容する殺菌ケース部210を含む。その説明を、以下でより詳述する。

殺菌端子部に電力（または電流や電圧）が印加されると、殺菌端子部のルテニウム酸化物によって原水中の塩素イオンは塩素に還元され得る（原水は一般に塩素イオンをもともと含んでいる。）。ルテニウム酸化物は、塩素イオンを塩素に還元させるときに電位差を低める触媒の役割を担う。このように生成された塩素は、原水にすぐ溶解されてHOCl（次亜塩素酸）になり得る。HOClは、細菌を殺菌することができる殺菌物質であり、混合酸化剤（Mixed Oxidant）である。このように殺菌手段200は、原水中の塩素イオンを還元させて殺菌物質を生成させることができる。

これに伴い、本実施形態に係る水処理装置は、殺菌物質として化学物質を別に供給する必要なく電極部110を殺菌することができる。さらに、本実施形態に係る水処理装置は、このような殺菌によって、細菌により発生する問題を予め防止して半永久的に使用可能である。

殺菌端子部は、次のように設けられ得る。先ず、電極端子151のような金属端子にルテニウムをコーティングする。その後、金属端子を高温で加熱する。このような加熱で、ルテニウムはルテニウム酸化物に酸化し得る。これに伴い、金属端子の表面の大部分にはルテニウム酸化物が存在することができる。ここで、ルテニウムの代わりに白金やイリジウムのような白金族金属を用いることができる。しかし、ルテニウムを用いることが最も効果的である。

ところで、殺菌手段200は、後述する図5で示しているように、フィルター手段100の前端に設けられ得る。このように殺菌手段200を設けると、フィルター手段100と係わりなく殺菌手段200を独立的に作動させることができる。したがって、殺菌手段200を作動させると、殺菌物質を含んだ原水が電極部110に供給可能であり、殺菌手段200を停止させると、殺菌物質を含まない原水が電極部110に供給可能である。このように殺菌手段200を選択的に作動させると、殺菌端子部の寿命を延長させることができる。さらに、このように殺菌手段200を独立的に作動させると、後述するように、差圧の上昇のような細菌による問題を解決することができるとともに、TDS（Total Dissolved Solids、総溶存固形物）除去率を維持することができる。

［殺菌手段の制御］
本実施形態に係る水処理装置は、浄水モード、再生モード及び殺菌モードを有することができる。浄水モードは、電極部110で原水を浄水するモードであり、再生モードは、電極部110で電極111、113を再生するモードであり、殺菌モードは、殺菌手段200を介して電極部110で細菌を殺菌するモードである。殺菌モードを作動させるため、本実施形態に係る水処理装置は、殺菌端子部に供給される電力を制御する制御手段（図示省略）を含むことができる。

ここで制御手段は、浄水モード、再生モード及び殺菌モードの中で殺菌モードであるとき、殺菌端子部へ電力を供給する制御を行うことが好ましい。本出願の発明者たちは、浄水モードや再生モードのように、フィルター手段100の作動中にHOClのような殺菌物質をフィルター手段100へ供給すれば、酸化鉄（FeOx）などが発生してフィルター手段100のTDS除去率が減少するという事実を見つけた。酸化鉄は、粒子の大きさが小さいため、空隙に嵌め込まれて電極から十分に排出されず、このように酸化鉄が排出されなければ、電極が十分に再生され難いためである。したがって、浄水モードと再生モードがいずれも行われないときに殺菌モードが行われるのが好ましい。

但し、殺菌モードを頻繁に行うと、電力の無駄使いや殺菌端子部の寿命の減少をもたらし得るので、殺菌モードは、浄水モードと再生モードがいずれも行われないままで所定の時間（約4時間）が経過した後に行われるのが好ましい。このとき、所定の時間は、電極部110で細菌が増殖する時間によって適宜選択され得る。

一方、制御手段は、原水のTDSに従って殺菌モードで殺菌端子部に供給される電力の大きさを決めるのが好ましい。原水のTDSが高いというのは、原水中の塩素イオンの濃度が高いことがあり得るということを意味する。したがって、原水のTDSが高ければ、殺菌モードで殺菌端子部に供給される電力の大きさを低めるのが好ましい。電力の大きさが低くても、原水中の塩素イオンの濃度が高いため、殺菌物質が十分に生成され得る。これと逆に、原水のTDSが低ければ、殺菌モードで殺菌端子部に供給される電力の大きさを高めるのが好ましい。ここで原水のTDSは、フィルターケース部130の前端に別にTDSセンサーを設けて測定することができる。

ところが、浄水モードで電極111、113に一定の電圧が印加されるように制御する場合は、原水のTDSに応じて電極111、113に流れる電流の大きさが変わる。つまり、原水のTDSが高ければ電極111、113に流れる電流の大きさも高くなり、原水のTDSが低ければ電極111、113に流れる電流の大きさも低くなる。したがって、別にTDSセンサーを設けなくとも、電極111、113に流れる電流の大きさに基づいて原水のTDSを推定することができる。これに伴い、別途のTDSセンサーがなくとも、このように浄水モードで電極111、113に流れる電流の大きさに従って殺菌モードで殺菌端子部に供給される電力の大きさを決めることもできる。

［水処理装置の構造］
図5は、本発明の一実施形態に係る水処理装置を概略的に示している概略図である。図5で示しているように、本発明の一実施形態に係る水処理装置は、前述したフィルター手段100、殺菌手段200、制御手段だけでなく、原水をフィルター手段100へ供給する供給手段310、精製水を使用者に取り出す取出手段320、再生水を外部に排出する排出手段330、及びバルブ手段を含むことができる。

ここで供給手段310は多様に具現化され得る。一例として、供給手段310は外部から原水の供給を受けるための導管であってよい。さらに、取出手段320も多様に具現化可能であって、一例として、使用者に選択的に精製水を供給するためのコック（cock）であってよい。そして、排出手段330も多様に具現化可能であって、一例として、外部に再生水を排出するための導管であってよい。

さらに、バルブ手段は、供給手段310から入水口133まで通じる流路中に設けられる供給バルブ341と、出水口137から取出手段320まで通じる流路中に設けられる取出バルブ342と、出水口137から排出手段330まで通じる流路中に設けられる排出バルブ343と、供給バルブ341の前端から出水口137まで通じる流路中に設けられる洗浄バルブ344と、供給バルブ341の後端から外部まで通じる流路中に設けられる排水バルブ345を備えることができる。バルブ手段のバルブ等は、電子的な制御のためにソレノイドバルブとして具現化されてよい。参考までに、供給バルブ341の前端は、図5を基準に供給バルブ341の左側を、そして供給バルブ341の下端は、図5を基準に供給バルブ341の右側を意味する。

ところで、フィルター手段100は、図5に示しているように、二つの電極部110a、110bを含むことができる。電極部110a、110bは、電極を再生する必要がある。ところが、電極部が一つであれば、電極の再生中に精製水を生成することができない。したがって、電極の再生と係わりなく精製水を生成するためには、フィルター手段100が二つの電極部110a、110bを含むのが好ましい。つまり、いずれか一つの電極部が再生モードであるとき、他の一つの電極部は浄水モードであるのが好ましい。これに伴い、図5に示しているように、取出バルブ342a、342b、排出バルブ343a、343b、洗浄バルブ344a、344bも一対に設けられ得る（フィルターケース部も電極部に対応されるようにそれぞれ設けられる。）。

ここで原水は、殺菌ケース部210を経て選択的に入水口133a、133bまたは出水口137a、137bに供給されることが好ましい。殺菌物質を含んだ原水を、必要に応じて電極部110a、110bの側面側に、または電極部110a、110bの出水ホール115側に全て供給することが、電極部110a、110bの殺菌に一層有利であるためである（図4を参照）。

以下で、制御手段によるバルブなどの制御を詳述する。先ず、浄水モードを説明する。第1電極部110aが浄水モードであれば、供給バルブ341と取出バルブ342aのみ開放する。バルブ手段の残りのバルブは閉鎖する。このように開閉すれば、原水が第1電極部110aを介して浄水された後に取出手段320を介して使用者に供給され得る。

第2電極部110bが浄水モードであれば、供給バルブ341と取出バルブ342bのみ開放する。つまり、第1電極部が浄水モードの場合と同様である。このように開閉すれば、原水が第2電極部110bを介して浄水された後に取出手段320を介して使用者に供給され得る。このとき、浄水のために制御手段は、第1電極部110aの電極端子や第2電極部110bの電極端子に電力を供給する必要がある。しかし、上述したように、浄水モードで殺菌端子部に電力を供給する必要はない。これは後述する再生モードも同様である。

次に再生モードを説明する。第1電極部110aが再生モードであれば、供給バルブ341と排出バルブ343aのみ開放する。残りは閉鎖する。このように開閉すれば、原水が第1電極部110aを経て排出手段330を介して外部に排出され得る。第2電極部110bが再生モードであれば、供給バルブ341と排出バルブ343bのみ開放する。つまり、第1電極部が再生モードの場合と同様である。このように開閉すれば、原水が第2電極部110bを経て排出手段330を介して外部へ排出され得る。このとき、再生のために制御手段は、第1電極部110aの電極端子や第2電極部110bの電極端子に電力を供給する必要がある。

このとき、浄水モードと再生モードは複合的に行われ得る。例えば、第1電極部110aは浄水モード、第2電極部110bは再生モードであれば、供給バルブ341、取出バルブ342a、排出バルブ343bのみ開放すればよい。

次に、殺菌モードの中で逆洗浄を説明する。第1電極部110aを逆洗浄する場合、洗浄バルブ344aと排水バルブ345のみ開放する。残りは閉鎖する。このように開閉すれば、原水が第1フィルターケース部130aの出水口137aを介して第1電極部110aに入水されたあと、第1フィルターケース部130aの入水口133aを経て外部へ排水され得る。このとき、原水はすぐ外部に排出されてもよく、図5に示しているように、排出手段330を経て外部に排出されてもよい（逆洗浄で原水が流れる方向は、浄水モードや再生モードで原水が流れる方向と逆なので「洗浄」に「逆」を付け加える。）。

第2電極部110bを逆洗浄する場合、洗浄バルブ344bと排水バルブ345のみ開放する。つまり、第1電極部110aを逆洗浄する場合と同様である。このように開閉すれば、原水が第2フィルターケース部130bの出水口137bを介して第2電極部110bに入水されたあと、第2フィルターケース部130bの入水口133bを経て外部に排水され得る。このとき、制御手段は、第1電極部110aや第2電極部110bに対する殺菌のため、逆洗浄中に殺菌端子部へ電力を供給することができる。

または、次のように正洗浄と逆洗浄を混用することもできる。先ず、洗浄バルブ344aと排出バルブ343bのみ開放する。残りは閉鎖する。このように開閉すれば、原水が第1フィルターケース部130aの出水口137a→第1電極部110a→第1フィルターケース部130aの入水口133a→第2フィルターケース部130bの入水口133b→第2電極部110b→第2フィルターケース部130bの出水口137bを経て外部に排出され得る。このとき、制御手段は、殺菌のために殺菌端子部へ電力を供給することができる。

または、洗浄バルブ344bと排出バルブ343aのみ開放する。このように開閉すれば、原水が第2フィルターケース部130bの出水口137b→第2電極部110b→第2フィルターケース部130bの入水口133b→第1フィルターケース部130aの入水口133a→第1電極部110a→第1フィルターケース部130aの出水口137aを経て外部に排出され得る。このとき、制御手段は、殺菌のために殺菌端子部へ電力を供給することができる。

次に、殺菌モードの中で逆殺菌（第2殺菌）を説明する。第1電極部110aを逆殺菌する場合、洗浄バルブ344aと排水バルブ345のみ開放する。残りは閉鎖する。このように開閉すれば、原水が第1フィルターケース部130aの出水口137aを介して第1電極部110aに入水されたあと、第1フィルターケース部130aの入水口133aを経て外部に排出され得る。このとき、原水はすぐ外部に排出されてもよく、図5に示しているように、排出手段330を経て外部に排出されてもよい（逆殺菌で原水が流れる方向は、浄水モードや再生モードで原水が流れる方向と逆なので「殺菌」に「逆」を付け加える。）。

第2電極部110bを逆殺菌する場合、洗浄バルブ344bと排水バルブ345のみ開放する。つまり、第1電極部110aを逆殺菌する場合と同様である。このように開閉すれば、原水が第2フィルターケース部130bの出水口137bを介して第2電極部110bに入水されたあと、第2フィルターケース部130bの入水口133bを経て外部に排出され得る。このとき、制御手段は、第1電極部110aや第2電極部110bに対する殺菌のため、逆殺菌中に殺菌端子部へ電力を供給する必要がある。

最後に、殺菌モードの中で正殺菌（第1殺菌）を説明する。第1電極部110aを正殺菌する場合、供給バルブ341と排出バルブ343aのみ開放する。残りは閉鎖する。このように開閉すれば、原水が第1フィルターケース部130aの入水口133aを介して第1電極部110aに入水されたあと、第1フィルターケース部130aの出水口137aを経て排出手段330を介して外部に排出され得る（逆殺菌と対比するため、ここで第1殺菌を正殺菌と称する。）。

第2電極部110bを正殺菌する場合、供給バルブ341と排出バルブ343bのみ開放する。つまり、第1電極部110aを正殺菌する場合と同様である。このように開閉すれば、原水が第2フィルターケース部130bの入水口133bを介して第2電極部110bに入水されたあと、第2フィルターケース部130bの出水口137bを経て排出手段330を介して外部に排出され得る。このとき、制御手段は、第1電極部110aや第2電極部110bに対する殺菌のため、正殺菌中に殺菌端子部へ電力を供給する必要がある。参考までに、原水の流れを考慮するとき、正殺菌は電極部110から入水口137側の殺菌に適し、逆殺菌は電極部110から出水口137側の殺菌に適する。

ここで殺菌モード中の逆洗浄、逆殺菌及び正殺菌は複合的に行われることが好ましい。このとき、正殺菌は逆殺菌後に行われることが好ましい。正殺菌後に浄水モードが行われて精製水が生成されるときに比べて、逆殺菌後に浄水モードが行われて精製水が生成されるときの方が、残存した殺菌物質が精製水に含まれて使用者に供給される可能性が高いためである（入水側の殺菌物質は、CDI方式の電極部を通過しながら除去され得る。）。正殺菌は、結局、最後に行われるのが好ましい。さらに、逆洗浄は、逆洗浄の目的（後述する粒子性物質の除去）を考慮するとき、逆殺菌や正殺菌以前に行われることが好ましい。

ところで、正殺菌中に排出手段330を介して排出される排出流量（原水が正殺菌中に入水口へ供給される第1流量に対応する）や、逆殺菌中に排出手段330を介して排出される排出流量（原水が逆殺菌中に出水口へ供給される第2流量に対応する）は、逆洗浄中に排出手段330を介して排出される排出流量（原水が逆洗浄中に出水口に供給される第3流量に対応する）より少ないことが好ましい。

これについて詳述する。粒子性物質は、電極部110から出水口137側より入水口137側に多くとどまっているので、これを取り除くためには、出水口137側から入水口133側に強く原水を流すことが好ましい（図4を参照）。従って、逆洗浄の基本役割が粒子性物質の除去という点を考慮するとき、逆洗浄中の排出流量は多いことが好ましい。

しかし、殺菌手段200で生成する殺菌物質の量は限定的なので、流量が増加するほど殺菌物質の濃度が減少し、殺菌効果は減少するしかない。従って、正殺菌や逆殺菌の基本役割が電極部の殺菌という点を考慮するとき、正殺菌や逆殺菌中の排出流量は相対的に少ないことが好ましい。参考までに、正殺菌中の排出流量は、逆殺菌中の排出流量と同一であっても構わない。ここで排出流量は、配管の直径によって調節され得る。一例として、排出バルブ343や排水バルブ345の後の配管直径を取出バルブ342の後の配管直径より小さくすれば、排出流量を少なくすることができる。

一方、フィルター手段100が二つの電極部110a、110bを含む場合、本実施形態に係る水処理装置は、排出バルブ343の下端に流量調節バルブ346をさらに含むことができる。ここで流量調節バルブ346は、外部に排出される再生水の量を調節して精製水と再生水の割合を調節することができる。

一例として、第1電極部110aは浄水モードで、第2電極部110bは再生モードであれば、取出バルブ342aと排出バルブ343bのみ開放されるはずである。残りは閉鎖されるはずである。このとき、供給手段310からフィルター手段100に原水を10ほど供給すると仮定する。この通りであるとき、流量調節バルブ346が第2電極部110bから外部に再生水が2ほど排出されるように調節すれば、供給手段310から第1電極部110aに原水が8ほど供給されるはずである。

参考までに、本実施形態に係る水処理装置は、フィルター手段100に加えて他のフィルターをさらに含むことができる。一例として、本実施形態に係る水処理装置は、図5に示しているように、主に塩素物質を取り除くための先カーボンフィルター401や、主に臭いを取り除くための後カーボンフィルター402をさらに含むことができる。

［殺菌モードの効果］
図6は、電極部を殺菌しないときの、水処理装置の使用期間に応じたTDS除去率（TDS Rejection）と差圧（pressure drop）を示しているグラフである。電極部を殺菌しない場合は、図6に示しているように、電極部110で細菌が増殖して差圧（出水口と入水口との間の圧力差）の増加をもたらすことがあり、この結果、フィルターの寿命が減少し得る。

図7は、浄水モードや再生モードに係わりなく電極部へ殺菌物質を継続的に供給するときの、水処理装置の使用期間に応じたTDS除去率と差圧を示しているグラフである。浄水モードや再生モードに係わりなく電極部110へ殺菌物質を継続的に供給すれば、図7に示しているように差圧の増加は抑制することができるが、TDS除去率（結局、汚染物質の除去率）が減少し得る。これは、先に説明したように、酸化鉄のような無機性イオンなどの発生により引き起こされる。但し、このようにTDS除去率が減少しても差圧の増加を抑制することができるという点で、殺菌物質を供給することに意味がある。

図8は、浄水モードと再生モードが行われていないまま、所定の時間が経過する度に電極部へ殺菌物質を供給するときの、水処理装置の使用期間に応じたTDS除去率と差圧を示しているグラフである。浄水モードと再生モードが行われていないまま、所定の時間が経過する度に電極部へ殺菌物質を供給すれば、図8に示しているように差圧の増加を抑制することができるだけでなく、TDS除去率も大体一定に維持することができる。

Claims (20)

1. 電極とセパレーターが交互に積層されて形成される電極部を介してCDI方式で原水を浄水するフィルター手段；及び
   前記フィルター手段の前端に設けられ、前記電極部を殺菌するために前記原水で生成させた殺菌物質を前記電極部へ供給する殺菌手段を含み、
   前記フィルター手段は、前記電極部で原水を浄水する浄水モードで精製水を排出し、前記電極部で電極を再生する再生モードで再生水を排出し、さらに、前記原水が供給される入水口と、前記精製水または前記再生水が排出される出水口とを備え、前記電極部を収容するフィルターケース部を含み、
   前記原水は、前記電極部に対する第1殺菌のため、前記殺菌手段の作動中に第1流量で前記殺菌手段を経て前記入水口に供給され、
   前記原水は、前記電極部に対する第2殺菌のため、前記殺菌手段の作動中に第2流量で前記殺菌手段を経て前記出水口に供給されるCDI方式の水処理装置。
2. 前記殺菌手段は、前記原水で前記殺菌物質を生成させるために前記原水中の塩素イオン（Cl-）を塩素（Cl₂）に還元させることを特徴とする請求項1に記載のCDI方式の水処理装置。
3. 前記殺菌手段は、ルテニウム酸化物（RuOx）がコーティングされる殺菌端子部と、前記殺菌端子部を収容する殺菌ケース部とを含むことを特徴とする請求項2に記載のCDI方式の水処理装置。
4. 前記殺菌端子部に供給される電力を制御する制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載のCDI方式の水処理装置。
5. 前記制御手段は、前記電極部で原水を浄水する浄水モード、前記電極部で電極を再生する再生モード、及び前記電極部で細菌を殺菌する殺菌モードの中で前記殺菌モードであるとき、前記殺菌端子部に電力を供給する制御を行うことを特徴とする請求項4に記載のCDI方式の水処理装置。
6. 前記殺菌モードは、前記浄水モードと前記再生モードがいずれも行われないままで所定の時間が経過した後に行われることを特徴とする請求項5に記載のCDI方式の水処理装置。
7. 前記制御手段は、前記原水のTDS（総溶存固形物）に従って前記殺菌モードで前記殺菌端子部に供給される電力の大きさを制御することを特徴とする請求項5に記載のCDI方式の水処理装置。
8. 前記制御手段は、前記浄水モードで前記電極部に一定の電圧が印加されるとき、前記電極部に流れる電流の大きさに従って前記殺菌モードで前記殺菌端子部に供給される電力の大きさを制御することを特徴とする請求項5に記載のCDI方式の水処理装置。
9. 前記原水は、前記殺菌手段を経て前記入水口または前記出水口に供給されることを特徴とする請求項1に記載のCDI方式の水処理装置。
10. 前記原水は、前記電極部に対する逆洗浄のため、前記第1流量または前記第2流量より多い第3流量で、前記殺菌手段を経て前記出水口に供給されることを特徴とする請求項1に記載のCDI方式の水処理装置。
11. 前記第1殺菌は、前記第2殺菌後に行われることを特徴とする請求項1に記載のCDI方式の水処理装置。
12. 前記逆洗浄は、前記第1殺菌または前記第2殺菌前に行われることを特徴とする請求項10に記載のCDI方式の水処理装置。
13. 前記原水を前記フィルター手段に供給する供給手段；
    前記精製水を使用者に取り出す取出手段；
    前記再生水を外部へ排出する排出手段；
    前記供給手段から前記入水口まで通じる流路中に設けられる供給バルブと、前記出水口から前記取出手段まで通じる流路中に設けられる取出バルブと、前記出水口から前記排出手段まで通じる流路中に設けられる排出バルブと、前記供給バルブの前端から前記出水口まで通じる流路中に設けられる洗浄バルブと、前記供給バルブの後端から外部まで通じる流路中に設けられる排水バルブを備えるバルブ手段；及び
    前記バルブの開閉を制御する制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項5に記載のCDI方式の水処理装置。
14. 前記制御手段は、前記浄水モードで前記殺菌手段の非作動中に、前記供給バルブを開放し、前記排出バルブを閉鎖し、前記取出バルブを開放し、前記洗浄バルブを閉鎖し、前記排水バルブを閉鎖する制御を行うことを特徴とする請求項13に記載のCDI方式の水処理装置。
15. 前記制御手段は、前記再生モードで前記殺菌手段の非作動中に、前記供給バルブを開放し、前記排出バルブを開放し、前記取出バルブを閉鎖し、前記洗浄バルブを閉鎖し、前記排水バルブを閉鎖する制御を行うことを特徴とする請求項13に記載のCDI方式の水処理装置。
16. 前記制御手段は、前記殺菌モードで前記電極部に対する第1殺菌のため、前記殺菌手段の作動中に、前記供給バルブを開放し、前記排出バルブを開放し、前記取出バルブを閉鎖し、前記洗浄バルブを閉鎖し、前記排水バルブを閉鎖する制御を行うことを特徴とする請求項13に記載のCDI方式の水処理装置。
17. 前記制御手段は、前記殺菌モードで前記電極部に対する第2殺菌のため、前記殺菌手段の作動中に、前記供給バルブを閉鎖し、前記排出バルブを閉鎖し、前記取出バルブを閉鎖し、前記洗浄バルブを開放し、前記排水バルブを開放する制御を行うことを特徴とする請求項16に記載のCDI方式の水処理装置。
18. 前記制御手段は、前記殺菌モードで前記電極部に対する逆洗浄のため、前記供給バルブを閉鎖し、前記排出バルブを閉鎖し、前記取出バルブを閉鎖し、前記洗浄バルブを開放し、前記排水バルブを開放する制御を行うことを特徴とする請求項16または17に記載のCDI方式の水処理装置。
19. 前記第1殺菌は、前記第2殺菌後に行われることを特徴とする請求項17に記載のCDI方式の水処理装置。
20. 前記逆洗浄は、前記第1殺菌または前記第2殺菌前に行われることを特徴とする請求項18に記載のCDI方式の水処理装置。

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