JP2002307067A - 電気再生式脱塩装置 - Google Patents

電気再生式脱塩装置

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JP2002307067A
JP2002307067A JP2001112943A JP2001112943A JP2002307067A JP 2002307067 A JP2002307067 A JP 2002307067A JP 2001112943 A JP2001112943 A JP 2001112943A JP 2001112943 A JP2001112943 A JP 2001112943A JP 2002307067 A JP2002307067 A JP 2002307067A
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desalination
desalting
ion exchanger
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Osayuki Inoue
修行 井上
Atsushi Aoyama
淳 青山
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Ebara Corp
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Ebara Corp
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脱塩室のイオン交換体の伸び縮みがあって
も、水質の悪化を防いで、安定した水質が維持できる電
気再生式脱塩装置を提供する。 【解決手段】 陰極を備えた陰極室と、陽極を備えた陽
極室の間に、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜に挟ま
れた脱塩室を少なくとも1室は設け、該脱塩室には、薄
板形状のイオン交換体を充填する電気再生式脱塩装置に
おいて、前記脱塩室1内を流れ方向に仕切り5を用いて
2分割1a、1b以上に分割し、該仕切りに設けた流通
路6が、流れ方向にみて、脱塩室の内側から外側への通
路と、外側から内側への通路とからなっているか、上流
側の分割脱塩室からの集合流路、下流側の分割脱塩室へ
の分配流路及び該両流路を結ぶ連絡流路を設けている
か、又は、脱塩室内の枠体と内部のイオン交換体の間
に、イオン交換体を一方に固定する邪魔板を複数設けた
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、電気再生式脱塩装置に係り、特
に、電力・原子力、電子産業、医薬品製造業における純
水製造などに利用できる液体中からイオンを除去する電
気再生式脱塩装置に関する。
【0002】
【従来の技術】本出願人は、これまでに、主となるイオ
ン交換体が繊維状をなし、これらが織布、不織布、ネッ
トなど薄板形状の集合体となっているイオン交換体を用
いた電気再生式脱塩装置として、種々技術開発を行って
きている。それらは、特開平5−64726号、特開平
7−100391号、特開平9−99221号各公報及
び特願平10−153697号等に示すとおりである。
また、電気再生式脱塩装置の枠体(脱塩室枠、濃縮室枠
等)に関して、特願2000−22672、特願200
0−22673に示す技術開発を行ってきている。
【0003】これらの技術を用いた装置の問題点とし
て、脱塩の対象となる原水水質、運転状態によっては、
処理された被脱塩水の水質が極端に悪化する場合があ
る。この主な原因は、脱塩対象となる被脱塩水がイオン
交換体と接触せず、イオン交換体をバイパスするためで
あると考えられる。すなわち、脱塩室内のイオン交換体
は、運転状態あるいは水質等により伸び縮みがある。例
えば、陽イオン交換体は水質が非常に良くなってくると
H型(水素型)が多くなるが、ナトリウムイオンの多い
水質では、Na型イオン交換体が多くなる。H型は、N
a型に比して、膨張した状態となる。同様に、陰イオン
交換体も、OH型は、Cl型(塩素型)等に比して、膨
張した状態となる。このイオン交換体の伸び縮みによ
り、特に、織布、不織布、ネットなど薄板形状のイオン
交換体の場合、その外形寸法変化が大きく、イオン交換
体が脱塩室出口側に押し付けられ、脱塩室入口側の両側
に隙間ができることがある。
【0004】図6と図7に、従来型の隙間が発生する電
気再生式脱塩装置の脱塩室の断面構成図を示す。図6
は、(a)が正面図、(b)が側面図で、脱塩室が一室
の場合であり、図7は二室の場合であるが、仕切りの通
路がほぼ流れに平行に開けられているため、上流側の分
割室でバイパスした水が、また下流側分割室でバイパス
し易い所に供給され、水質の維持が困難である。このよ
うに、両側の隙間は、水質の悪い入口側が広く(イオン
交換体の縮みが大きい)、出口側が狭くなっている。水
質に関し、概略の数値を挙げると、0.2MΩ・cmの
原水を、通常18.0MΩ・cmまで脱イオンする能力
を持っている装置であっても、1%のバイパスが発生す
ると、9.6MΩ・cmの脱塩水しか得られなくなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した既
知技術に鑑み、イオン交換体の伸び縮みがあって、枠体
とイオン交換体との間に隙間ができたとしても、水質の
悪化を防ぎ、安定した水質が維持でき、また、隙間自体
をできないようにした電気再生式脱塩装置を提供するこ
とを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、陰極を備えた陰極室と、陽極を備えた
陽極室の間に、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜に挟
まれた脱塩室を少なくとも1室は設け、該脱塩室には、
薄板形状のイオン交換体を充填する電気再生式脱塩装置
において、前記脱塩室内を流れ方向に仕切りを用いて2
分割以上に分割し、該分割のための仕切りには、被脱塩
水の流通路を設け、該流通路が、流れ方向にみて、脱塩
室の内側から外側への通路と、外側から内側への通路と
からなっていることとしたものである。前記脱塩装置に
おいて、内側から外側に向かう流通路が、脱塩室の一方
の極側から引込んだ溝型通路であり、外側から内側に向
かう流通路が、前述とは反対方向の極側から引込んだ溝
型通路とすることができる。
【0007】また、本発明では、陰極を備えた陰極室
と、陽極を備えた陽極室の間に、陽イオン交換膜及び陰
イオン交換膜に挟まれた脱塩室を少なくとも1室は設
け、該脱塩室には、薄板形状のイオン交換体を充填する
電気再生式脱塩装置において、前記脱塩室内に、流れ方
向に2分割以上の分割をした枠体を設け、該脱塩室枠体
には、上流側の分割脱塩室からの集合流路、下流側の分
割脱塩室への分配流路及び該両流路を結ぶ連絡流路を設
けることとしたものである。さらに、本発明では、陰極
を備えた陰極室と、陽極を備えた陽極室の間に、陽イオ
ン交換膜及び陰イオン交換膜に挟まれた脱塩室を少なく
とも1室は設け、該脱塩室には、薄板形状のイオン交換
体を充填する電気再生式脱塩装置において、前記脱塩室
内に枠体を設け、該枠体と内部のイオン交換体との間
に、邪魔板を複数設けることとしたものである。前記邪
魔板が、弾性体でできているのがよい。また、邪魔板
は、枠体とイオン交換体の間の隙間に流れが生じるのを
防ぐものである。これらの電気再生式脱塩装置におい
て、脱塩室に充填する薄板形状のイオン交換体は、織
布、不織布、ネットなどの形状のものを用いることがで
きる。
【0008】
【発明の実施の形態】脱塩室に充填される主となるイオ
ン交換体が繊維状をなし、これらが織布、不織布、ネッ
トなど薄板形状の集合体となっているイオン交換体を用
いた電気再生式脱塩装置においては、発生するバイパス
は、図6の如く、脱塩室内イオン交換体の両側、つまり
外側の隙間14を通して流れるものが多く、本発明で
は、このバイパスする流れを、脱塩室を流れ方向に2以
上に分割して流路を変更あるいは混合することによっ
て、直接にバイパスして排出するのを防止するか、又
は、脱塩室内のイオン交換体に発生する隙間を、イオン
交換体を固定することによって発生しなくしたものであ
る。
【0009】次に、本発明を図面を用いて説明する。図
1は、本発明の電気再生式脱塩装置の脱塩室の一例を示
す断面構成図であり、図1の(a)は正面図、(b)は
側面図である。図1において、1は脱塩室、1a、1b
は分割脱塩室、2はイオン交換体、3は被脱塩水入口、
4は脱塩水出口、5は仕切り、6は溝型通路であり、A
は陰イオン交換体、Cは陽イオン交換体である。図1で
は、脱塩室内を流れ方向に、仕切り5で2分割し、溝型
通路6で接続している。上流側の分割脱塩室1aの外側
流体を、下流側の分割脱塩室1bの内側に入れ、上流側
の分割脱塩室1aでバイパスが発生したとしても、下流
側の分割脱塩室1bではイオン交換体2と確実に接触で
きるようにしている。なお、上流側の分割脱塩室1aの
内側流体は、イオン交換体2と接触済みとして、下流側
の分割脱塩室1bの外側に導いている。通路6は、図面
で見て、上面及び下面に設けた溝となっており、厚さ方
向に分離された溝となっている。また、この例では、イ
オン交換体2は、流路に沿って陰イオン交換体Aと陽イ
オン交換体Cが順次充填されている。
【0010】図2は、本発明で用いる脱塩室の他の例を
示す断面構成図であり、図2の(a)は正面図、(b)
は側面図である。図2において、7は脱塩室枠体、8は
集合流路、9は分配流路、10は両流路を結ぶ連絡流路
であり、他は図1と同じ意味を有する。なお、分割脱塩
室内のイオン交換体は、陰イオン交換体のネットA’を
挟んで、陰イオン交換体の不織布Aと、陽イオン交換体
の不織布Cが流路に積層されている。図2では、脱塩室
内を流れ方向に脱塩室枠体で3分割しており、流路で接
続している。上流側の分割脱塩室1aの流体を、集合通
路8で集め、連絡流路10内で全体を混合し、上流側分
割脱塩室1aでバイパスが発生したとしても、全体を平
均化して、下流側の分割脱塩室1bに分配する。例え
ば、各段目で、1%のバイパスが発生したとしても、2
分割の場合、全体としては、0.01%のバイパス相当
になり、バイパスの影響はほとんどなくなる。概略の数
値を挙げると、0.2MΩ・cmの原水を、通常18.
0MΩ・cmまで脱イオンする能力を持っている装置で
あれば、0.01%のバイパスが発生しても、その影響
は無視でき、18.0MΩ・cmの脱塩水が得られる。
【0011】図3は、本発明で用いる脱塩室の他の例を
示す断面構成図で、(a)は正面図、(b)は側面図で
ある。図3では、分割のための仕切り5に、集合流路
8、連絡流路10、分配通路9を設けたものであり、図
2と同様の作用・効果がある。図1〜図3は、脱塩室を
分割し、分割したそれぞれの脱塩質の流路を変更、混合
して、バイパスの影響を少なくしたものであるが、図
4、図5はイオン交換体の隙間に流れが発生しないよう
に脱塩室枠体とイオン交換体との間に邪魔板を複数設け
た例である。
【0012】図4は、本発明で用いる脱塩室の別の例を
示す断面構成図で、(a)は正面図、(b)は側面図、
(c)、(d)は他の例の正面図である。図4におい
て、12は邪魔板であり、脱塩室枠体7に邪魔板12の
一方を固定し、他方をイオン交換体2内に食い込ませて
しいる。枠体7両側への流れを阻害するように、入口側
辺の両サイド及び出口側辺の両サイドに邪魔板12を設
けている。イオン交換体2は、水の流動により、出口側
辺に押し付けられた状態で、主に上流側に伸び縮みの変
形が現れ、また、流れ方向の中ほどで両側への伸び縮み
が現れる。
【0013】図4(c)は、邪魔板12の位置を変更し
たものである。脱塩室1出口側の流れ方向の邪魔板12
位置を、流れ方向に対するイオン交換体2の変形の少な
い位置とし、幅方向には自由度を増している。入口側辺
の邪魔板12は、流れ方向への変形が大きくてもバイパ
スが発生しにくい位置としている。これらの邪魔板12
は、枠体7と一体(枠体の一部)としてもよい。また、
左右への変形を許容するように、弾性体の邪魔板として
もよい。弾性体邪魔板としては、シりコンゴム板などが
適当である。図4(d)は、脱塩室枠体7に邪魔板12
を固定するのを止め、食い込ませた形にしたものであ
る。特に、入口側辺の邪魔板を弾性体とすることで、幅
方向への自由度が大きくなる。
【0014】図5(a)〜図5(c)は、脱塩室に種々
の形状の邪魔板を設けた断面構成図である。図5(a)
は、脱塩室枠体7に弾性体邪魔板13の一方を固定し、
他方を折り曲げて、イオン交換体2に接触させる。折曲
げの方向が、流れによって開く方向とすることで、弾性
力と流体力とで、邪魔板が確実にイオン交換体に接触す
るようにしている。入口側も同じ形状としてもよいし、
両サイドの邪魔板の数を多くしてもよい。図5(b)
は、図5(a)の枠体に固定する代わりに邪魔板13を
食い込ませたものである。
【0015】図5(c)は、脱塩室枠体に凹み部を設
け、ここにチューブ形状の弾性体邪魔板14を入れたも
のである。なお、弾性体を枠体に固定してもよく、数の
増減も可能である。入口側には、図4のような邪魔板を
設けてもよい。また、脱塩室ではなく、イオン交換体の
方に凹みをつけてもよい。イオン交換体の積層の仕方、
陰イオン交換体、陽イオン交換体の配置の仕方には、い
ろいろあるが、本発明は、いずれにも適用でき、これら
に限定されるものではない。また、前記図1〜3の脱塩
室を分割し、バイパスの影響を少なくした構造と、図
4、図5の脱塩室枠体とイオン交換体との間に邪魔板を
複数設けた構造とを組合せた脱塩室としてもよい。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、脱塩室を分割して分割
脱塩室間で流体の流れを変えることにより、どれかの分
割脱塩室のイオン交換体と接触できるか、又は、分割脱
塩室のどれかでイオン交換体と接触しないバイパスが発
生しても、それらは全体として混合され平均化されるの
で、バイパスの影響はほとんどなくすことができ、ま
た、脱塩室内のイオン交換体を邪魔板により一方に固定
することにより、バイパス通路の流れの発生をなくすこ
とができた。それにより、水質の悪化を防ぎ、安定した
水質が維持できる電気再生式脱塩装置を提供することが
できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いる脱塩室の一例を示す断面構成図
で、(a)は正面図、(b)は側面図。
【図2】本発明に用いる脱塩室の他の例を示す断面構成
図で、(a)は正面図、(b)は側面図。
【図3】本発明に用いる脱塩室の他の例を示す断面構成
図で、(a)は正面図、(b)は側面図。
【図4】本発明に用いる脱塩室の別の例を示す断面構成
図で、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)と
(d)は別の正面図。
【図5】本発明に用いる脱塩室の別の例を示す断面構成
図で、(a)〜(c)はそれぞれ別の正面図。
【図6】公知の脱塩室の一例を示す断面構成図で、a)
は正面図、(b)は側面図。
【図7】公知の脱塩室の他の例を示す断面構成図。
【符号の説明】
1:脱塩室、1a:上流側の分割脱塩室、1b、1c:
下流側の分割脱塩室、2:イオン交換体、3:被脱塩水
入口、4:脱塩水出口、5:仕切り、6:溝型通路、
7:脱塩室枠体、8:集合流路、9:分配流路、10:
連絡流路、12、13、14:邪魔板、15:隙間、
A:陰イオン交換体、A’:陰イオン交換体(ネッ
ト)、C:陽イオン交換体、
フロントページの続き Fターム(参考) 4D006 GA17 HA47 JA08A JA29A JA29C JA30A JA41A JA42A JA43A JA44A MA13 MA14 MB07 PA01 PC01 PC31 PC32 PC42 4D025 AA03 AA07 BA08 BA13 BA27 BA28 DA05 DA06 4D061 DA02 DB13 EA09 EB01 EB04 EB13 EB19 FA08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陰極を備えた陰極室と、陽極を備えた陽
    極室の間に、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜に挟ま
    れた脱塩室を少なくとも1室は設け、該脱塩室には、薄
    板形状のイオン交換体を充填する電気再生式脱塩装置に
    おいて、前記脱塩室内を流れ方向に仕切りを用いて2分
    割以上に分割し、該分割のための仕切りには、被脱塩水
    の流通路を設け、該流通路が、流れ方向にみて、脱塩室
    の内側から外側への通路と、外側から内側への通路とか
    らなっていることを特徴とする電気再生式脱塩装置。
  2. 【請求項2】 前記内側から外側に向かう流通路が、脱
    塩室の一方の極側から引込んだ溝型通路であり、外側か
    ら内側に向かう流通路が、前述とは反対方向の極側から
    引込んだ溝型通路であることを特徴とする請求項1記載
    の電気再生式脱塩装置。
  3. 【請求項3】 陰極を備えた陰極室と、陽極を備えた陽
    極室の間に、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜に挟ま
    れた脱塩室を少なくとも1室は設け、該脱塩室には、薄
    板形状のイオン交換体を充填する電気再生式脱塩装置に
    おいて、前記脱塩室内に、流れ方向に2分割以上の分割
    をした枠体を設け、該脱塩室枠体には、上流側の分割脱
    塩室からの集合流路、下流側の分割脱塩室への分配流路
    及び該両流路を結ぶ連絡流路を設けることを特徴とする
    電気再生式脱塩装置。
  4. 【請求項4】 陰極を備えた陰極室と、陽極を備えた陽
    極室の間に、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜に挟ま
    れた脱塩室を少なくとも1室は設け、該脱塩室には、薄
    板形状のイオン交換体を充填する電気再生式脱塩装置に
    おいて、前記脱塩室内に枠体を設け、該枠体と内部のイ
    オン交換体との間に、邪魔板を複数設けたことを特徴と
    する電気再生式脱塩装置。
  5. 【請求項5】 前記邪魔板が、弾性体でできていること
    を特徴とする請求項4記載の電気再生式脱塩装置。
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