JP2002153869A - 純水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオン交換塔においてプラズマを利用して、
イオン交換樹脂と水に含まれる溶解性不純物とイオン交
換樹脂とのイオン交換反応を促進させる条件をつくりだ
し、処理水中の不純物の含有率を低減させるとともにイ
オン交換効率の向上や安定性の改善効果が得られるよう
にした純水装置を提供する。 【解決手段】 流入水側と流出水側のそれぞれに設置さ
れた集水板１６，１７に挟まれるように充填されたイオ
ン交換樹脂１８と不活性樹脂１９と備えた純水装置のイ
オン交換塔１１において、イオン交換塔１１に流入する
溶解性不純物を含んだ水に対して前記集水板１６の内側
において放電を発生させるための放電電極２０と接地電
極２１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、純水を必要とする
設備において、純度の高い純水を供給する純水装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】純水装置におけるイオン交換塔では、陽
イオン交換樹脂が充填されている陽イオン交換塔そして
陰イオン交換樹脂が充填されている陰イオン交換塔に分
けられており、それぞれのイオン交換塔では、イオン交
換樹脂が、容器内に区画されて容器に充填されている。
この区画されイオン交換樹脂に水を通水させると水に含
まれる溶解性不純物が、イオン交換樹脂にそれぞれイオ
ン交換される。そして不純物が除去された純水が生成さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、近年半導体
の製造において、半導体の洗浄を純水にて洗浄する方式
が導入されていることから、より純度の高い純水が要求
されている。このため多床式の純水装置が開発された
り、イオン交換の精度をあげるための樹脂開発及び古い
樹脂から新しい樹脂に交換する期間を縮めたりしてい
る。またイオン交換樹脂による純水の生成の技術の発展
に伴って、ボイラー設備または化学工場等において、よ
り安価にて精度の高い純水を生成する設備を必要として
いる。しかしイオン交換樹脂による純水の生成プロセス
では、イオン交換樹脂まかせであり、どれだけ水に含ま
れる不純物の除去をイオン交換樹脂がまかなえるかは、
イオン交換樹脂の状態に大きく左右されているのが現状
である。そのため過負荷時には、処理能力にある程度の
限界が生じており、イオン交換樹脂の管理は安易ではな
い問題があった。またイオン交換樹脂は高価であり、樹
脂自体の交換を頻繁に行うことはコスト高を招いてい
る。

【０００４】したがって、本発明は、イオン交換樹脂に
イオン交換反応を促進させる条件をつくりだし、純水装
置内でのイオン交換樹脂におけるイオン交換をし易くさ
せ、イオン交換に適した雰囲気の環境とすることによ
り、イオン交換後の処理水の安定性及び処理能力を向上
させるとともに、より精度の高い純水を生成できるよう
にした純水装置を提供することを課題とするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の第１の
発明は、水の供給経路の途中に配置され、イオン交換樹
脂との接触により、水及びイオン交換樹脂間でイオン交
換を行なうイオン交換樹脂と、前記イオン交換樹脂を密
閉状態で収容するハウジングと、イオン交換樹脂の前後
に設置された集水板にて構成される純水装置において、
前記イオン交換樹脂にてイオン交換する前の前記イオン
交換樹脂に通水される溶解性不純物を含んだ処理前の水
に対して、電荷を与えるために放電を発生させる第１プ
ラズマ発生機構を備えるものである。

【０００６】上記第１の発明によると、純水装置に通水
される水は、集水板を通過してイオン交換樹脂に達する
前に、集水板の内側に設置されたプラズマ発生機構が集
水板を通過した水に対して放電することにより、その集
水板を通過した処理前の水を帯電させる。このように、
イオン交換直前の処理前の水が帯電していると、イオン
交換樹脂の表面に達しイオン交換をする際に水の中の溶
解性不純物に対してイオン化が促進され、その樹脂表面
におけるイオン交換反応が促進されるため、イオン交換
反応が容易に行われる。その結果、従来の純水装置に比
べイオン交換樹脂における水の中の溶解性不純物のイオ
ン交換が効果的に行われ、処理後の水の中の溶解性不純
物の含有率は低減され純度の高い純水が生成される。

【０００７】請求項２に記載の第２の発明は、第１の発
明の構成に加え、前記第１プラズマ発生機構は、イオン
交換樹脂を挟むように設置された互いの集水板の内側に
離間して配置された一対の放電電極と、両放電電極と電
気的に接続され、両放電電極間に高周波電圧を印加する
第１プラズマ発生装置とを備えるものである。

【０００８】上記第２の発明によると、プラズマ発生装
置が放電電極に高周波電圧を印加して、集水板を通過し
た処理前の水に対して放電をさせる。その結果、この集
水板を通過した処理前の水が帯電し、イオン交換樹脂に
おけるイオン交換の前に水の中の溶解性不純物のイオン
化が促進される。

【０００９】請求項３に記載の第３の発明は、第１又は
第２の発明の構成に加え、前記純水装置に溶解性不純物
を含んだ処理前の水を流入する水路の途中に、前記純水
装置に流入する水の導電率を計測するための導電率計を
設け、さらに流入する水の量を計測するにあたり流量計
を設けることにより、導電率計にて計測された導電率と
流量計にて計測された流量水量の計測値に応じて第１プ
ラズマ発生機構からの放電量を調整するように構成した
ことをさらに備えるものである。

【００１０】上記第３の発明によると、純水装置に溶解
性不純物を含んだ処理前の水を流入する水路の途中に、
純水装置に流入する水の導電率を計測するための導電率
計を設けている。さらにその水の量を計測するために流
量計を設けている。純水装置に流入される処理前の水の
導電率と流量を計測した結果に応じて、プラズマ発生装
置における放電電極への放電量の増減を制御する。これ
により、集水板を通過した処理前の水に対して、的確に
適正量の放電を発生させることにより、イオン交換樹脂
におけるイオン交換の前に水の中の溶解性不純物のイオ
ン化が効率良く行われる。

【００１１】請求項４に記載の第４の発明は、イオン交
換樹脂を収容した純水装置内において、溶解性不純物を
含んだ処理前の水を粒状に噴射する噴孔と、その水の供
給手段からの水を前記噴孔に導く水の流入通路とを有す
る散水装置を備え、同散水装置から水をイオン交換樹脂
に向けて散水するようにした純水装置において、前記散
水装置から散水される水が通過する前記水の流入通路で
放電を発生させる第２プラズマ発生機構をさらに備える
ものである。

【００１２】上記第４の発明によると、純水装置に通水
される水は、純水装置の上部から原水散水管の散水装置
から水を粒状の状態にしてイオン交換樹脂に散水され
る。散水装置の先端の噴孔から散水される前に、散水装
置につながる水の流入通路において、イオン交換樹脂に
散水される直前の水に対して放電することにより、その
散水される直前の処理前の水を帯電させる。このよう
に、イオン交換直前の処理前の水が帯電していると、イ
オン交換樹脂の表面に達しイオン交換をする際に水の中
の溶解性不純物に対してイオン化が促進され、その樹脂
表面におけるイオン交換反応が促進されるため、イオン
交換反応が容易に行われる。その結果、従来の純水装置
に比べイオン交換樹脂における水の中の溶解性不純物の
イオン交換が効果的に行われ、処理後の水の中の溶解性
不純物の含有率は低減され純度の高い純水が生成される
ことになる。

【００１３】請求項５に記載の第５の発明は、第４の発
明の構成に加え、第２プラズマ発生機構は、前記散水装
置に接続される前記水の流入通路の管壁に互いに離間し
て配置された一対の放電電極と、両放電電極と電気的に
接続され、両放電電極間に高周波電圧を印加する第２プ
ラズマ発生装置とを備えるものである。

【００１４】上記第５の発明によると、プラズマ発生装
置が放電電極に高周波電圧を印加して、散水装置にてイ
オン交換樹脂に散水する前に散水装置につながる水の流
入通路において、イオン交換樹脂に散水される直前の水
に対して放電させる。その結果、純水装置内の散水装置
からイオン交換樹脂に向けて散水される直前に処理前の
水が帯電し、イオン交換樹脂におけるイオン交換の前に
水の中の溶解性不純物のイオン化が促進される。

【００１５】請求項６に記載の第６の発明は、第４又は
第５の発明の構成に加え、前記純水装置に溶解性不純物
を含んだ処理前の水を流入する水路の途中に、前記純水
装置に流入する水の導電率を計測するための導電率計を
設け、さらに流入する水の量を計測するにあたり流量計
を設けることにより、導電率計にて計測された導電率と
流量計にて計測された流量水量の計測値に応じて第２プ
ラズマ発生機構からの放電量を調整するように構成した
ことをさらに備えるものである。

【００１６】上記第６の発明によると、溶解性不純物を
含んだ水が流入する水路の途中に、純水装置に流入する
水の導電率を計測するための導電率計を設けている。さ
らにその水の量を計測するために流量計を設けている。
純水装置に流入される処理前の水の導電率と流量を計測
した結果に応じて、プラズマ発生装置における放電電極
への放電量の増減を制御する。これにより、純水装置内
の散水装置からイオン交換樹脂に向けて散水される処理
前の水に対して、的確に適正量の放電を発生させること
により、イオン交換樹脂におけるイオン交換の前に水の
中の溶解性不純物のイオン化が効率良く行われる。

【００１７】請求項７に記載の第７の発明は、第４の発
明の構成に加え、前記プラズマ発生機構は、前記散水装
置にてイオン交換樹脂に散水する前に散水装置につなが
る水の流入通路の管壁に設けられた放電コイルと、同放
電コイルの両端と電気的に接続され、同放電コイルに高
周波電流を通電するプラズマ発生装置とを備えるもので
ある。

【００１８】上記第７の発明によると、プラズマ発生装
置が放電コイルに高周波電流を通電して、散水装置にて
イオン交換樹脂に散水する前に散水装置につながる水の
流入通路において誘導起電力により放電を発生させる。
その結果、その結果、純水装置内の散水装置からイオン
交換樹脂に向けて散水される直前に処理前の水が帯電
し、イオン交換樹脂におけるイオン交換の前に水の中の
溶解性不純物のイオン化が促進される。

【００１９】請求項８に記載の第８の発明は、第４又は
第７の発明の構成に加え、前記純水装置に溶解性不純物
を含んだ水が流入する水路の途中に、前記純水装置に流
入する水の導電率を計測するための導電率計を設け、さ
らに流入する水の量を計測するにあたり流量計を設ける
ことにより、導電率計にて計測された導電率と流量計に
て計測された流量水量の計測値に応じて第２プラズマ発
生機構からの放電量を調整するように構成したことを備
えるものである。

【００２０】上記第８の発明によると、純水装置処理前
の溶解性不純物を含んだ水が流入する水路の途中に、純
水装置に流入する水の導電率を計測するための導電率計
を設けている。さらにその水の量を計測するために流量
計を設けている。純水装置に流入される処理前の水の導
電率と流量を計測した結果に応じて、プラズマ発生装置
における放電電極への放電量の増減を制御する。これに
より、純水装置内の散水装置からイオン交換樹脂に向け
て散水される処理前の水に対して、的確に適正量の放電
を発生させることにより、イオン交換樹脂におけるイオ
ン交換の前に水の中の溶解性不純物のイオン化が効率良
く行われる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態の純水装置について、図１〜図５に基づいて説明す
る。

【００２２】（第１実施形態）以下、第１、２、３の発
明を向流再生式純水装置に具体化した第１実施形態を図
１〜図２に基づいて説明する。

【００２３】図１または図２に示すように、向流再生式
純水装置の陽イオン交換塔２３または陰イオン交換塔２
７（以下、単に「イオン交換塔」という）の下部には、
処理する前の溶解性不純物を含んだ水を通水させる流入
通路１２が備えられており、イオン交換塔１１の上部に
は、イオン交換塔内１１にて処理された処理水が流れる
流出通路１３が設けられている。その向流再生式純水装
置のイオン交換塔１１の内部は、集水板１６，１７とイ
オン交換樹脂充填区間１８と不活性樹脂充填区間１９に
て構成されている。このイオン交換塔１１に充填されて
いるイオン交換樹脂１８と不活性樹脂１９は集水板１
６，１７にて挟まれた構造となっている。

【００２４】溶解性不純物を含んだ水が通過する入り口
側の集水板１６の内側つまりイオン交換樹脂１８に対面
している面には放電電極２０が設けられ、集水板１６を
通過した処理される水は、放電電極１８を通過するよう
に設置されている。この放電電極１８は、導線によって
後述する第１プラズマ発生装置４１と電気的に接続され
ている。また一方の接地（アース）の電極２１は、処理
された水が通過する出口側の集水板１７の内側に設置さ
れており、導線によって接地（アース）されている。

【００２５】図２に示すように、純水装置は、原水中の
陽イオンの溶解性不純物を除去するために陽イオン交換
樹脂２８が充填されている陽イオン交換塔２３と原水中
の陰イオンの溶解性不純物を除去するために陰イオン交
換樹脂２９が充填されている陰イオン交換塔２７と原水
中の炭酸ガスを除去する脱炭酸塔２４の大きく３つの塔
にて構成されている。原水は、この各処理塔にて該当す
る溶解性不純物が除去されて純水が生成される。各純水
装置（各イオン交換塔）へ水が流入する水路の途中に
は、各純水装置（各イオン交換塔）に流入する水の導電
率を計測するための導電率計８を設けている。さらにそ
の水の量を計測するために流量計９を設けている。な
お、図１においては、イオン交換塔が１つしか図示され
ていないが、図２に示すように実際には同構造を有する
充填しているイオン交換樹脂が異なったイオン交換塔を
有している。

【００２６】前述したように放電電極２０には、第１プ
ラズマ発生装置４１が電気的に接続されている。第１プ
ラズマ発生装置４１には、電源４２やプラズマ制御装置
４３が接続され、プラズマの発生及びその制御を担うプ
ラズマ制御系４０を構成している。第１プラズマ発生装
置４１は、電源４２からの電源の供給を受け、放電電極
２０に高電圧を印加するものである。プラズマ制御装置
４３は、各イオン交換塔１１に水が流入する水路の途中
に設けられた導電率計８と流量計９からの信号を受け、
これらの信号に基づいて各イオン交換塔に流入される導
電率と流入水量を検出し、第１プラズマ発生装置４１の
駆動を制御するものである。

【００２７】上述した純水装置のイオン交換塔内１１の
反応においては、処理する水が流入水路１２からイオン
交換塔内に流入され、集水板１６を通過しイオン交換樹
脂１８そして不活性樹脂１９をへて集水板１７に達する
までの期間にイオン交換が行われる。以下、本実施形態
における作用及び効果について説明する。

【００２８】イオン交換塔１１に充填されたイオン交換
樹脂１８において流入した溶解性不純物を含んだ水の溶
解性不純物イオンは、イオン交換樹脂表面の液境膜に対
イオンと相互拡散してイオン交換樹脂表面に到達する。
その後イオン交換樹脂内部へ相互拡散を経てイオン交換
樹脂の交換基の対イオンと交換反応する順序にて反応が
進み水の中の溶解性不純物イオンをイオン交換樹脂１８
に取り込んでいる。また水の中の溶解性不純物イオンを
取り込んだイオン交換樹脂１８は、イオン交換塔１１の
洗浄工程において水の流れを逆に流す逆流洗浄によって
溶解性不純物イオンをイオン交換樹脂１８から放出させ
てドレン１４から排水させてイオン交換樹脂１８を再生
させている。

【００２９】一般的にイオン交換塔１１に充填されたイ
オン交換樹脂１８と溶解性不純物を含んだ水の中の溶解
性不純物イオンとのイオン交換は、強制的に進行するの
ではなく、自然的に進行する自然イオン交換が支配的と
なっている。即ち、イオン同士の結合つまりイオン交換
の雰囲気は、相互のイオン力に左右される傾向となって
いる。

【００３０】これに対し、本実施形態の純水装置では、
処理する水の中に含んでいるの溶解性不純物イオンに電
荷を与えことによりイオン交換樹脂１８が、よりイオン
交換し易い環境とすることを目的としている。イオン交
換樹脂１８にてイオン交換される溶解性不純物イオンを
含んだ水が集水板１６を通過する際に、第１プラズマ発
生装置４１が集水板１６の内側に設けられた放電電極２
０に対して高電圧を印加し、イオン交換樹脂を挟んで出
口側にある集水板１７の内側に設置されている接地（ア
ース）の電極２１に向けて放電する。詳しくは、プラズ
マ制御装置４３が、図５のフローチャートに示すプラズ
マ制御ルーチンを実行する。

【００３１】まずステップＳ１０において、第１プラズ
マ発生装置４１の駆動の要否を判定する。詳しくは、各
イオン交換塔へ水が流入する水路の途中に設けられてい
る流量計９による流入水量の測定値信号Ｐが所定値αよ
りも大きいか否かを判定する。所定値αは、イオン交換
塔１１に流入する水の最少流入値に設定されている。こ
の判定条件が満たされていないと、すなわち、イオン交
換塔１１に処理する水の流入がないと、ステップＳ１０
が繰り返される。これに対し、前記判定条件が満たされ
ていると、すなわち、イオン交換塔１１に処理する水の
流入が開始されていると、ステップＳ２０へ移行する。

【００３２】ステップＳ２０においても、ステップＳ１
０と同様に第１プラズマ発生装置４１の駆動の要否を判
定する。詳しくは、各イオン交換塔１１へ水が流入する
水路の途中に設けられている導電率計８による導電率の
測定値信号Ｒが所定値βよりも大きいか否かを判定す
る。所定値βは、イオン交換塔１１に流入する水の中の
溶解性不純物イオンが存在しているかないかを確認でき
る最小値に設定されている。この判定条件が満たされて
いないと、すなわち、イオン交換塔１１にて処理する水
の中の溶解性不純物イオンが存在していないことにな
り、ステップＳ２０が繰り返される。これに対し、前記
判定条件が満たされていると、すなわち、イオン交換塔
にて処理する水の中の溶解性不純物イオンの存在が確認
されると、ステップＳ３０へ移行し、第１プラズマ発生
装置４１の駆動を開始する。

【００３３】具体的には、流量計９による流入水量の測
定値信号Ｐ及び導電率計８による導電率の測定値信号Ｒ
に基づき、イオン交換塔へ処理するために流入する溶解
性不純物イオンを含んだ水が流入されると（と判断され
る）、その溶解性不純物イオンを含んだ水に対して、最
適な強度のプラズマを発生させるよう、第１プラズマ発
生装置４１を制御する。詳しくは、所定強度のプラズマ
を発生させるのに必要とされる高電圧を、放電電極２０
に印加する。これにより、放電電極２０からはコロナ放
電が発生し、イオン交換樹脂１８が充填されているイオ
ン交換樹脂充填室内１８にてプラズマを生じる。する
と、放電電極２０の周囲には同じ極性のイオンが充満
し、処理される水の中の溶解性不純物イオンが帯電しイ
オン化される。

【００３４】次のステップＳ４０及びステップＳ５０で
は、第１プラズマ発生装置４１の駆動終了の要否を判定
する。詳しくは、導電率計８による導電率の測定値信号
Ｒが所定値β以下か否かまたは流量計９による流入水量
の測定値信号Ｐが所定値α以下か否かを判定する。所定
値βは、イオン交換塔１１への溶解性不純物イオンを含
んだ水の流入水中の溶解性不純物イオンが測定限界以下
の値に設定されている。また所定値αは、イオン交換塔
１１への溶解性不純物イオンを含んだ水の流入つまり流
入が終了するときの値に設定されている。この判定条件
が満たされていないと、すなわち、イオン交換塔１１へ
の溶解性不純物イオンを含んだ水の流入が継続している
と、ステップＳ３０において第１プラズマ発生装置４１
の駆動制御を継続する。これに対し、前記判定条件が満
たされていると、すなわち、イオン交換塔１１への溶解
性不純物イオンを含んだ水の流入が終了していると、次
のステップＳ６０へ移行して第１プラズマ発生装置４１
の駆動を停止し、プラズマ制御ルーチンを終了する。

【００３５】前記プラズマ制御ルーチンでは、イオン交
換塔１１への溶解性不純物イオンを含んだ水の流入が開
始されると、第１プラズマ発生装置４１から放電電極２
０へ高電圧の印加が開始されるため、溶解性不純物イオ
ンを含んだ水に向けて的確に放電を発生させることがで
きる。

【００３６】また、イオン交換塔１１へ流入する溶解性
不純物イオンを含んだ水の流入水量とその水の導電率の
検出結果に応じて放電電極２０への印加電圧を変動さ
せ、発生するプラズマの強度を制御する方式であるた
め、例えば、処理する水量または水質の負荷が高くな
り、処理する溶解性不純物イオンが多くなった場合で
も、プラズマ強度を増加させることによって、その溶解
性不純物イオンを効率良く帯電し、イオン化させること
ができる。

【００３７】ところで、イオン交換とは、換言すれば溶
解性不純物とイオン交換樹脂とのイオン交換による吸着
反応である。一般に、吸着反応に際して対象となる物質
があらかじめ電荷を帯びてイオン化されていると、その
反応を促進する雰囲気が好転される。このことから、イ
オン交換樹脂１８においても溶解性不純物がイオン化さ
れていると、その反応の応答性が向上しイオン交換を効
率的に行うことができると考えられる。このため、イオ
ン交換樹脂収納室内１８で処理する水の中の溶解性不純
物がイオン化されると、イオン交換反応が速やかに進行
するようになる。その結果、イオン交換塔１１の出口側
における処理水中の不純物の含有率は低減されるととも
にイオン交換効率の向上や安定性の改善効果が得られ
る。

【００３８】なお、本実施形態においては、上述の放電
電極２０、２１及び第１プラズマ発生装置４１などプラ
ズマ制御系４０を構成する機器を、軽量かつコンパクト
にすることが可能である。このため、装置増設を比較的
容易に、かつコスト増を極力抑えて行うことができる。

【００３９】（第２実施形態）次に、第４、５、６の発
明を、多床式純水装置の一形式である順流式イオン交換
塔について具体化した第２実施形態を、図３に基づいて
説明する。第２実施形態は、放電電極３８の取り付け位
置などが、上述の第１実施形態と異なっている。

【００４０】図３に示すように、順流式純水装置の陽イ
オン交換塔または陰イオン交換塔（以下、単に「イオン
交換塔」という）の上部には、処理する前の水を通水さ
せる流入通路３１が備えられており、イオン交換塔の下
部には、イオン交換塔内３０にて処理された処理水が流
れる流出通路３２が設けられている。その順流式純水装
置のイオン交換塔の内部は、散水装置３６とイオン交換
樹脂充填区間３５と集水板３７にて構成されている。な
お、図３においては、イオン交換塔が１つしか図示され
ていないが、実際には同構造を有する充填しているイオ
ン交換樹脂が異なったイオン交換塔を他に有している。

【００４１】イオン交換塔３０に通水される水は、イオ
ン交換塔３０の上部から原水散水管の散水装置３６から
水を粒状の状態にしてイオン交換樹脂３５に散水され
る。散水装置３６の先端の噴孔から散水される前の散水
装置３６につながる水の流入通路３１には、リング状の
一対の放電電極３８が互いに離間して配置されており、
その放電電極３８には、第２プラズマ発生装置５１が電
気的に接続されている。第２プラズマ発生装置５１に
は、電源５２やプラズマ制御装置５３が接続され、プラ
ズマ制御系５０を構成している。第２プラズマ発生装置
５１は、電源５２からの電源の供給を受けて、放電電極
３８に高周波電圧を印加するものである。プラズマ制御
装置５３は、イオン交換塔３０に水が流入する水路の途
中に設けられた導電率計６１と流量計６２からの信号を
受け、これらの信号に基づいて各イオン交換塔３０に流
入される導電率と流入水量を検出し、第２プラズマ発生
装置５１の駆動を制御するものである。なお、イオン交
換塔３０に水が流入する水路の途中に設けられた導電率
計６１と流量計６２について及びプラズマ制御ルーチン
については、上述の第１実施形態と同様の構成を有して
いるため、詳しい説明を省略する。

【００４２】以下、上記のように構成された本実施形態
の作用及び効果について説明する。イオン交換塔３０に
おいて、イオン交換塔３０に通水される水は、純水装置
の上部から原水散水管の散水装置３６から水を粒状の状
態にしてイオン交換樹脂３５に散水される。本実施形態
の散水装置３６では、この散水の際に、第２プラズマ発
生装置５１が両放電電極３８に高周波電圧を印加するこ
とにより、溶解性不純物を含んだ水が流入する通路３１
で放電を発生させるようにしている。これにより、両放
電電極３８の周辺にはコロナ放電が生じ、溶解性不純物
を含んだ水が流入する通路３１を通過する溶解性不純物
を含んだ水は帯電する。この帯電した溶解性不純物を含
んだ水がその後イオン交換樹脂３５に散水されイオン交
換する際には、その溶解性不純物を含んだ水の中の溶解
性不純物のイオン交換が促進される。

【００４３】このように、イオン交換樹脂３５に散水さ
れる直前の溶解性不純物を含んだ水に対して放電し、そ
のイオン化を促進させることにより、対象となる物質が
あらかじめ電荷を帯びてイオン化されていると、その反
応を促進する雰囲気が好転される。このことから、イオ
ン交換樹脂３５においても溶解性不純物がイオン化され
ていると、その反応の応答性が向上しイオン交換を効率
的に行うことができると考えられる。このため、イオン
交換樹脂収納室内３５で処理する水の中の溶解性不純物
がイオン化されると、イオン交換反応が速やかに進行す
るようになる。その結果、上述の第１実施形態と同様な
作用及び効果が得られる。

【００４４】さらに、プラズマ制御装置５１による制御
においても、前述の第１実施形態と同様の作用及び効果
が得られる。すなわち、散水装置５１による溶解性不純
物を含んだ水の散水が開始されると、第２プラズマ発生
装置５１から放電電極３８に対して高周波電圧の印加が
開始されるため、溶解性不純物を含んだ水が流入する通
路３１を通過する散水直前の溶解性不純物を含んだ水に
向けて的確に放電することができる。また、溶解性不純
物を含んだ水の散水量に応じた高周波電圧を放電電極に
印加することにより、発生するプラズマの強度を制御す
る方式であるため、例えば、処理する水量または水質の
負荷が高くなり、処理する溶解性不純物イオンが多くな
った場合でも、プラズマ強度を増加させることによっ
て、その溶解性不純物イオンを効率良く帯電し、イオン
化させることができる。

【００４５】なお、本実施形態においては、上述の第１
実施形態の効果に加え、散水装置３６に直結する溶解性
不純物を含んだ水が流入する通路３１を変更するのみで
済むため、従来の純水装置に大幅な変更を加える必要が
ない。すなわち、散水装置３６に直結する溶解性不純物
を含んだ水が流入する通路３１にプラズマを発生させる
放電電極３８を組み込むため、イオン交換塔自体３０の
構造に何ら変更を加えることなく、従来の純水装置のイ
オン交換塔３０に容易に改良を施すことができる。

【００４６】なお、本発明は次に示す別の実施形態に具
体化することができる。

【００４７】（１）第３実施形態においては、散水装置
３６に直結する溶解性不純物を含んだ水が流入する通路
３１でのプラズマ発生機構として、離間して配置された
一対の放電電極に高周波電圧を印加して放電を発生させ
ているが、他の方法を採用してもよい。例えば、図４に
示すように、散水装置３６に直結する溶解性不純物を含
んだ水が流入する通路３１の管壁に放電コイル３９を配
置し、この放電コイル３９に高周波電流を通電して、誘
導起電力により溶解性不純物を含んだ水が流入する通路
内３１に放電を発生させる方法によってもプラズマを発
生させることができる。

【００４８】（２）第１実施形態においては、向流再生
式イオン交換塔におけるイオン交換樹脂の洗浄工程にお
いて、放電電極によって洗浄水自体に帯電させてイオン
交換樹脂に取り込んだ溶解性不純物イオンを除去する方
法を用いることができる。この場合の放電電極の方法は
上述の第１実施形態の時とは逆に、洗浄水をイオン交換
塔１１に流入通水する側の集水板１７にの内側に放電電
極を設け、洗浄水が排出される側の集水板１６の内側に
接地（アース）の電極を設置させる。これによりイオン
交換樹脂１８にイオン交換によって取り込んだ溶解性不
純物イオンを効果的に排除排出するこができる。

【００４９】（３）第２実施形態及び第３実施形態にお
いては、順流式イオン交換塔におけるイオン交換樹脂３
５の洗浄工程において、放電電極３８または放電コイル
３９によって洗浄水自体に帯電させてイオン交換樹脂３
５に取り込んだ溶解性不純物イオンを除去する方法を用
いることができる。この場合も第２実施形態及び第３実
施形態同様に散水装置３６に直結する水が流入する通路
３１において洗浄水に対して放電電極３８または放電コ
イル３９によって帯電させる。これによりイオン交換樹
脂３５にイオン交換によって取り込んだ溶解性不純物イ
オンを効果的に排除排出するこができる。

【００５０】

【発明の効果】第１の発明によれば、純水装置のイオン
交換樹脂の収納室において、溶解性不純物を含んだ処理
する水を帯電し溶解性不純物をイオン化させることによ
り、そのイオン交換樹脂とのイオン交換反応を促進させ
ることができる。これにより、イオン交換樹脂収納室内
で処理する水の中の溶解性不純物のイオン交換反応が速
やかに進行するようになる。その結果、イオン交換塔の
出口側における処理水中の不純物の含有率は低減される
とともにイオン交換効率の向上や安定性の改善効果が得
られることができる。

【００５１】第２の発明によれば、第１の発明の効果に
加え、溶解性不純物を含んだ水に対してコロナ放電を発
生させプラズマを生じさせることにより、溶解性不純物
を含んだ水を効果的に帯電し溶解性不純物をイオン化さ
せることができる。

【００５２】第３の発明によれば、第１の発明及び第２
の発明の効果に加え、イオン交換塔に流入される溶解性
不純物を含んだ水の水量と導電率を測定することによ
り、水量及び水質に対応した強度の放電を発生させるこ
とにより、効率良く溶解性不純物を含んだ水を帯電し溶
解性不純物をイオン化させることができる。

【００５３】第４の発明によれば、イオン交換塔の上部
から溶解性不純物を含んだ水を散水させる順流式イオン
交換塔の散水装置に直結する溶解性不純物を含んだ水が
流入する通路において、散水直前の溶解性不純物を含ん
だ水を帯電させることにより、散水される水の中の溶解
性不純物のイオン化を促進し、イオン交換樹脂によるイ
オン交換反応を促進させることができる。これにより、
イオン交換樹脂収納室内で処理する水の中の溶解性不純
物のイオン交換反応が速やかに進行するようになる。そ
の結果、イオン交換塔の出口側における処理水中の不純
物の含有率は低減されるとともにイオン交換効率の向上
や安定性の改善効果を図ることができる。

【００５４】第５の発明によれば、第４の発明の効果に
加え、散水装置に直結する溶解性不純物を含んだ水が流
入する通路に放電を発生させプラズマを生じさせること
により、イオン交換樹脂に向けて散水直前の溶解性不純
物を含んだ水を効果的に帯電させることができる。

【００５５】第６の発明によれば、第４又は第５の発明
の効果に加え、イオン交換塔に流入される溶解性不純物
を含んだ水の水量と導電率を測定することにより、水量
及び水質に対応した強度の放電を発生させることによ
り、効率良く溶解性不純物を含んだ水を帯電し溶解性不
純物をイオン化させることができる。

【００５６】第７の発明によれば、第４の発明の効果に
加え、散水装置に直結する溶解性不純物を含んだ水が流
入する通路に放電を発生させプラズマを生じさせること
により、イオン交換樹脂に向けて散水直前の溶解性不純
物を含んだ水を効果的に帯電させることができる。

【００５７】第８の発明によれば、第４又は第７の発明
の効果に加え、イオン交換塔に流入される溶解性不純物
を含んだ水の水量と導電率を測定することにより、水量
及び水質に対応した強度の放電を発生させることによ
り、効率良く溶解性不純物を含んだ水を帯電し溶解性不
純物をイオン化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した第１実施形態における純水
装置の向流再生式イオン交換塔の主要部を示す部分断面
図である。

【図２】本発明を具体化した第１実施形態における向流
再生式イオン交換塔を用いる純水装置の全体説明図であ
る。

【図３】本発明を具体化した第２実施形態における純水
装置の順流式イオン交換塔の主要部を示す部分断面図で
ある。

【図４】本発明を具体化した第３実施形態における純水
装置の順流式イオン交換塔の主要部を示す部分断面図で
ある。

【図５】プラズマ制御処理ルーチンを説明するフローチ
ャートである。

【符号の説明】

８．導電率計 ９．流量計 １１．向流再生式イオン交換塔 １２．溶解性不純物を含んだ水を通水させる流入通路 １３．イオン交換塔にて処理された処理水 １４．ドレン １５．洗浄水用流入通路 １６．集水板（入り口側） １７．集水板（出口側） １８．イオン交換樹脂 １９．不活性樹脂 ２０．放電電極 ２１．接地（アース）電極 ２３．陽イオン交換塔 ２４．脱炭酸塔 ２６．ポンプ ２７．陰イオン交換塔 ２８．陽イオン交換樹脂 ２９．陰イオン交換樹脂 ３０．順流式イオン交換塔 ３１．溶解性不純物を含んだ水を通水させる流入通路 ３２．イオン交換塔にて処理された処理水 ３３．ドレン ３４．洗浄水用流入通路及びバルブ ３５．イオン交換樹脂 ３６．散水装置 ３７．集水板 ３８．放電電極 ３９．放電コイル ４０．プラズマ制御系 ４１．プラズマ発生装置 ４２．電源 ４３．プラズマ制御装置 ５０．プラズマ制御系 ５１．プラズマ発生装置 ５２．電源 ５３．プラズマ制御装置 ６１．導電率計 ６２．流量計

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水の供給経路の途中に配置され、イオン
   交換樹脂との接触により、水及びイオン交換樹脂間でイ
   オン交換を行なうイオン交換樹脂と、前記イオン交換樹
   脂を密閉状態で収容するハウジングと、イオン交換樹脂
   の前後に設置された集水板にて構成される純水装置にお
   いて、前記イオン交換樹脂にてイオン交換する前の前記
   イオン交換樹脂に通水される溶解性不純物を含んだ処理
   前の水に対して、電荷を与えるために放電を発生させる
   第１プラズマ発生機構を備えることを特徴とする純水装
   置。
2. 【請求項２】 前記第１プラズマ発生機構は、イオン交
   換樹脂を挟むように設置された互いの集水板の内側に離
   間して配置された一対の放電電極と、両放電電極と電気
   的に接続され、両放電電極間に高周波電圧を印加する第
   １プラズマ発生装置とを備えることを特徴とする請求項
   １に記載の純水装置。
3. 【請求項３】 前記純水装置に溶解性不純物を含んだ処
   理前の水を流入する水路の途中に、前記純水装置に流入
   する水の導電率を計測するための導電率計を設け、さら
   に流入する水の量を計測するにあたり流量計を設けるこ
   とにより、導電率計により計測された導電率と流量計に
   て計測された流量水量の計測値に応じて第１プラズマ発
   生機構からの放電量を調整するように構成したことを特
   徴とする請求項１または請求項２に記載の純水装置。
4. 【請求項４】 イオン交換樹脂を収容した純水装置内に
   おいて、溶解性不純物を含んだ処理前の水を粒状に噴射
   する噴孔と、その水の供給手段からの水を前記噴孔に導
   く水の流入通路とを有する散水装置を備え、同散水装置
   から水をイオン交換樹脂に向けて散水するようにした純
   水装置において、前記散水装置から散水される水が通過
   する前記水の流入通路で放電を発生させる第２プラズマ
   発生機構をさらに備えることを特徴とする純水装置。
5. 【請求項５】 前記第２プラズマ発生機構は、前記散水
   装置に接続される前記水の流入通路の管壁に互いに離間
   して配置された一対の放電電極と、両放電電極と電気的
   に接続され、両放電電極間に高周波電圧を印加する第２
   プラズマ発生装置とを備えることを特徴とする請求項４
   に記載の純水装置。
6. 【請求項６】 前記純水装置に溶解性不純物を含んだ処
   理前の水を流入する水路の途中に、前記純水装置に流入
   する水の導電率を計測するための導電率計を設け、さら
   に流入する水の量を計測するにあたり流量計を設けるこ
   とにより、導電率計にて計測された導電率と流量計にて
   計測された流量水量の計測値に応じて第２プラズマ発生
   機構からの放電量を調整するように構成したことを特徴
   とする請求項４または請求項５に記載の純水装置。
7. 【請求項７】 前記プラズマ発生機構は、前記散水装置
   にてイオン交換樹脂に散水する前に散水装置につながる
   水の流入通路の管壁に設けられた放電コイルと、同放電
   コイルの両端と電気的に接続され、同放電コイルに高周
   波電流を通電するプラズマ発生装置とを備えるものであ
   ることを特徴とする請求項４に記載の純水装置。
8. 【請求項８】 前記純水装置に溶解性不純物を含んだ処
   理前の水を流入する水路の途中に、前記純水装置に流入
   する水の導電率を計測するための導電率計を設け、さら
   に流入する水の量を計測するにあたり流量計を設けるこ
   とにより、導電率計にて計測された導電率と流量計にて
   計測された流量水量の計測値に応じて第２プラズマ発生
   機構からの放電量を調整するように構成したことを特徴
   とする請求項４または請求項７に記載の純水装置。