JP2005007348A

JP2005007348A - 電気脱イオン装置

Info

Publication number: JP2005007348A
Application number: JP2003176511A
Authority: JP
Inventors: Hiroko Ishii; 裕子石井; Kazuyuki Hamada; 和幸濱田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】ガスケット枠と熱可塑性エラストマーをなくし、組立工数を減らすことができる電気脱イオン装置を提供する。
【解決手段】電解槽１内に対向して設けられ通水された原水を電気化学処理できる第１電極２と第２電極３との間に交互に配置された陽イオン交換膜５と陰イオン交換膜４を有し、この間に流路部を形成する濃縮水スペーサー６ａと脱イオン水スペーサーと、仕切部を備え、スペーサーのみで流路の形成と流れの撹拌を行うとしたので、電解槽の部品の裁断及び組立工数を減らすことで低コスト化できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陽極と陰極の間に複数の陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを交互に配置して濃縮と脱イオンを行う電気脱イオン装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、海水の淡水化や食塩の製造、半導体製造などに使用されるイオン交換水や超純水の生成などに再生操作が不要で連続採水が可能な電気脱イオン装置が広く用いられている。
【０００３】
従来の電気脱イオン装置としては、ガスケットにスペーサーが固着され一体化されたガスケットを使用したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の電気脱イオン装置を説明する。
【０００５】
図４は、従来の電気脱イオン装置のガスケットの正面図である。図４に示すように従来の電気脱イオン装置のガスケット４１は、額縁状に内側が裁断された加硫ゴム製のガスケット枠４２と、ガスケット枠４２の上下広帯部に丸穴状に形成された連通孔４３と、斜交網状に形成されたポリプロピレンでガスケット枠４２内に隙間を持つように裁断されたスペーサー４４と、紐状に形成されスペーサー４４の外周縁とガスケット枠の４２内周縁との隙間を覆うように配置された熱可塑性エラストマー４５とから構成されている。
【０００６】
以上のように構成された電気脱イオン装置について、以下その動作を説明する。流路部を形成するためのガスケット枠４１の内側には膜間距離を均一にすると同時に流れを撹拌させるスペーサー４４を挿入し、ガスケット枠４１の内周縁とスペーサー４４の外周縁の隙間を覆うように熱可塑性エラストマー４５が配置されており、加熱プレスすることによりガスケット枠４２とスペーサー４４が固着されている。スペーサーと固着されたガスケットは電気脱イオン装置に組み込まれ、下広帯部の連通孔４３より流入した液体はガスケット内側を挿入されたスペーサー４４によって撹拌されながら流れ、上広帯部の連通孔４３より排出される。
【０００７】
【特許文献１】
特公平６−５５２６１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は、ガスケットはガスケット枠とスペーサーとの間に熱可塑性エラストマーを配置し加熱プレスすることでガスケットとスペーサーを固着させているため、ガスケット製作にはスペーサー、熱可塑性エラストマーなどの材料を使用し、また各材料の裁断や加熱プレスによる固着などの工数がかかるという欠点があった。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、スペーサーに流路の形成と流れの撹拌の機能を持たせることにより、ガスケット枠と熱可塑性エラストマーをなくし、組立工数を減らすことができる電気脱イオン装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、電解槽内に対向して設けられ通水された原水を電気化学処理できる第１電極と第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極との間に交互に配置された陽イオン交換膜と陰イオン交換膜との間に流路部を形成するスペーサーと、前記流路部を複数の開口部に区画する仕切部を備え、前記仕切部が交差するように複数の前記スペーサーを重ね合わせて膜間に配置したものであり、前記スペーサーを重ね合わせて得られた膜間に流路が構成されるという作用を有する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、さらに、スペーサーは重ねることで前記仕切部がメッシュ形状を形成するとしたものであり、流路部全体に均等に開口部と仕切部が形成されるという作用を有する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明に、さらに、仕切部の幅は開口部の幅より狭くしたものであり、流路面積の拡大ができるという作用を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電気脱イオン装置の実施の形態について、図面を参照にしながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態による電気脱イオン装置の構成を示す分解斜視図である。図２は、同実施の形態の電気脱イオン装置のスペーサーの斜視図である。図３は、同実施の形態の電気脱イオン装置のスペーサーの構成を示す分解斜視図である。
【００１５】
図１、図２、図３において、原水を電気化学処理する電解槽１には、電解槽１内に対向して設けられ正電位を印加する第１電極２と、同じく電解槽１内に対向して設けられ負電位を印加する第２電極３が設けられている。第１電極２と第２電極の間には陰イオンのみを通過させる陰イオン交換膜４と陽イオンのみを通過させる陽イオン交換膜５が交互に間隔をおいて、且つこの記載の順序で並べられている。
【００１６】
第１電極２と陰イオン交換膜４及び、第２電極３と陽イオン交換膜５の間には、イオンが濃縮された濃縮水の電解槽外への洩れを防ぐとともに流動状態を決定する濃縮水スペーサー６ａを配置し、陰イオン交換膜４と陽イオン交換膜の間には、濃縮水スペーサー６ａと上下逆の形状でイオンが除かれた脱イオン水の電解槽外への洩れを防ぐとともに流動状態を決定する脱イオン水スペーサー６ｂとが配置されている。
【００１７】
第１電極２と第２電極３と陰イオン交換膜４と陽イオン交換膜５と濃縮水スペーサ−６ａと脱イオン水スペーサー６ｂには、下部中央に濃縮水濃縮水スペーサー６ａに原水を供給する濃縮水給水口７ａと、濃縮水給水口７ａの両側に配置され、脱イオン水スペーサー６ａに原水を供給する脱イオン水給水口７ｂが配置され、上部両端に濃縮水スペーサー６ａ内を通過した水が吐出される濃縮水出口８と、上部中央に脱イオン水スペーサー６ａ内を通過した水が吐出される脱イオン水出口９が配置されている。
【００１８】
濃縮水スペーサー６ａ及び脱イオン水スペーサー６ａにはは凹凸のある仕切部２１と開口部２２が形成されている。仕切部２１の凹凸は、水平仕切部３１と水平開口部３２を形成する水平スペーサー３３と、垂直仕切部３４と垂直開口部３５を形成する垂直スペーサー３６とを重ね合わせることで形成されている。
【００１９】
以上のように構成された脱イオン装置について、以下その動作を説明する。
【００２０】
原水は、濃縮水給水口７ａと脱イオン水給水口７ｂよりそれぞれ濃縮水スペーサー６ａと脱イオン水スペーサー６ａ内に流入し、水平仕切部３１と垂直仕切部３４によって流れが蛇行しながら全体に広がることによって撹拌され、濃縮水出口８と脱イオン水出口９より電気槽１外に排出される。
【００２１】
このとき、第１電極２には正電位の第２電極３には負電位の直流電圧が印加されており、原水の陽イオンは第２電極３へ陰イオンは第１電極２へ引き寄せられるが、濃縮水スペーサー６ａには、第１電極２側には第１電極２もしくは陽イオン交換膜５、第２電極３側には第２電極３もしくは陰イオン交換膜４が配置されているためイオンが移動できずに留まり、脱イオン水スペーサー６ａでは第１電極２側に陰イオン交換膜４、第２電極３側には陽イオン交換膜５が配置されているため、イオン交換膜をイオンが通過し、隣の濃縮水スペーサー６ａ内に濃縮され、脱イオン水スペーサー６ａ内は脱イオン化される。
【００２２】
ここで、脱イオン化及び濃縮能力は、電流の流れる電流が強く、また面積が大きいと移動するイオンの量が増えることで能力が向上する。また、流れの流速が速く、もしくは流れの攪乱が大きくなると拡散層が小さくなり、脱イオン化及び濃縮能力が向上する。
【００２３】
以上のように本実施の形態の電気脱イオン装置は、電解槽１内に対向して設けられ通水された原水を電気化学処理できる第１電極２と第２電極３と、前記第１電極２と前記第２電極３との間に交互に配置された陽イオン交換膜５と陰イオン交換膜４と、前記陽イオン交換膜５と前記陰イオン交換膜４との間に流路部を形成するスペーサー６ａと、前記流路部を複数の開口部２２に区画する仕切部２１を備え、前記仕切部２１が交差するように複数のスペーサーを重ね合わせて膜間に配置したものであり、スペーサーを重ね合わせて得られた膜間に流路が構成されるので、従来の技術のようにガスケット枠とスペーサーを熱可塑性エラストマーで固着する必要がないので、電解槽１の部品の裁断及び組立工数を減らすことで低コスト化できる。
【００２４】
また、本実施の形態の電気脱イオン装置は、スペーサー６ａは重ねることで仕切部２１がメッシュ形状を形成するとしたものであり、流路部全体に均等に開口部２２が形成されるので、流路内の流れも均一に撹拌できるので軟水能力を向上させることができる。
【００２５】
また、本実施の形態の電気脱イオン装置は、仕切部２１の幅は開口部２２の幅より狭いとしたものであり、流路面積の拡大ができるので、流路内の流速が速くなると同時に仕切部による膜の有効面積の低減を軽減することができるので軟水能力を向上させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、電解槽内に対向して設けられ通水された原水を電気化学処理できる第１電極と第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に交互に配置された陽イオン交換膜と陰イオン交換膜との間に流路部を形成するスペーサーと、前記流路部を複数の開口部に区画する仕切部を備え、前記仕切部が交差するように複数の前記スペーサーを重ね合わせて膜間に配置したもので、スペーサーを重ね合わせて得られた膜間に流路が構成されるので、従来の技術のようにガスケット枠とスペーサーを熱可塑性エラストマーで固着する必要がないので、電解槽の部品の裁断及び組立工数を減らすことで低コスト化できる。
【００２７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、スペーサーは重ねることで仕切部がメッシュ形状を形成するとしたものであり、流路部全体に均等に開口部が形成されるので、流路内の流れも均一に撹拌できるので軟水能力を向上させることができる。
【００２８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明に加えて、仕切部の幅は開口部の幅より狭いとしたものであり、流路面積の拡大ができるので、流路内の流速が速くなると同時に仕切部による膜の有効面積の低減を軽減することができるので軟水能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による電気脱イオン装置の構成を示す分解斜視図
【図２】同実施の形態の電気脱イオン装置のスペーサーの斜視図
【図３】同実施の形態の電気脱イオン装置のスペーサーの構成を示す分解斜視図
【図４】従来の電気脱イオン装置のガスケットの正面図
【符号の説明】
１電解槽
２第１電極
３第２電極
４陰イオン交換膜
５陽イオン交換膜
６ａ濃縮水スペーサー
６ｂ脱イオン水スペーサー
２１仕切部
２２開口部

Claims

電解槽内に対向して設けられ通水された原水を電気化学処理できる第１電極と第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極との間に交互に配置された陽イオン交換膜と陰イオン交換膜との間に流路部を形成するスペーサーと、前記流路部を複数の開口部に区画する仕切部を備え、前記仕切部が交差するように複数枚の前記スペーサーを重ね合わせて膜間に配置することを特徴とする電気脱イオン装置。
スペーサーは重ね合せることで仕切部がメッシュ形状を形成することを特徴とする請求項１に記載の電気脱イオン装置。
仕切部の幅は開口部の幅より狭くしたことを特徴とする請求項２に記載の電気脱イオン装置。