JP2005081199A - Ion exchange resin filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、純水製造、燃料電池の復水処理等の液体処理設備に組込まれるイオン交換樹脂フィルタに関するものである。 The present invention relates to an ion exchange resin filter incorporated in liquid treatment facilities such as pure water production and condensate treatment of a fuel cell.
従来からフィルタケース内に充填されたペレット状のイオン交換樹脂の上層部に隙間が発生することを防止する横置き型イオン交換樹脂フィルタが提案されている(特許文献1参照)。 Conventionally, a horizontally installed ion exchange resin filter that prevents the formation of a gap in the upper layer portion of a pellet-like ion exchange resin filled in a filter case has been proposed (see Patent Document 1).
これは、イオン交換樹脂の体積変化が生じても、フィルタケース内にイオン交換樹脂の通過を阻止できる透水性パック部材を介在させて弾性部材であるコイルスプリングによりペレット状のイオン交換樹脂を押圧して、フィルタケースとイオン交換樹脂との間に隙間を生じさせないようにして、イオン交換フィルタの機能低下を防止するようにしている。
しかしながら、上記従来例では、通過液体と接触する頻度がフィルタケースの中心部のイオン交換樹脂と周辺部のイオン交換樹脂とで相違することにより、イオン交換能力が均一とならない。このため、フィルタ通過後の液体が導電率管理値以下に低下することによりフィルタのイオン交換能力が無い(寿命)として交換される際には、一部のイオン交換樹脂は寿命を全うしている一方、未だ未使用状態のイオン交換樹脂も存在する状態で、フィルタケース内のイオン交換樹脂が未使用の新規イオン交換樹脂と交換される場合があった。 However, in the above-described conventional example, the frequency of contact with the passing liquid is different between the ion exchange resin in the central part of the filter case and the ion exchange resin in the peripheral part, so that the ion exchange ability is not uniform. For this reason, some of the ion exchange resins have reached the end of their life when they are replaced as having no ion exchange capacity (life) due to the liquid passing through the filter dropping below the conductivity control value. On the other hand, there are cases where the ion exchange resin in the filter case is exchanged with an unused new ion exchange resin in a state where there is still an unused ion exchange resin.
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、イオン交換樹脂のイオン交換能力を均一とできるイオン交換樹脂フィルタを提供することを目的とする。 Then, this invention is made | formed in view of the said problem, and it aims at providing the ion exchange resin filter which can make the ion exchange capability of an ion exchange resin uniform.
本発明は、フィルタケース内部にペレット状のイオン交換樹脂が充填され、原液を一端から他端へ通液して処理するイオン交換樹脂フィルタであり、イオン交換樹脂を収容する空間の容積を拡大する容積拡大手段と、容積拡大手段の作動中にイオン交換樹脂を拡大された空間内で攪拌する手段とを備えるようにした。 The present invention is an ion exchange resin filter in which a filter case is filled with pellet-shaped ion exchange resin, and a raw solution is passed from one end to the other end for processing, and the volume of a space for accommodating the ion exchange resin is expanded. Volume expanding means and means for stirring the ion exchange resin in the expanded space during operation of the volume expanding means are provided.
したがって、本発明では、容積拡大手段によりペレット状のイオン交換樹脂を収容する空間容積の拡大中に攪拌手段によりイオン交換樹脂を拡大された空間内で攪拌するようにしたため、未使用イオン交換樹脂と使用済みイオン交換樹脂とが均一に混合された状態でイオン交換反応がなされ、イオン交換樹脂を均一に使用することができ、未使用のイオン交換樹脂を残すことなく使用でき、イオン交換樹脂の交換頻度を下げることができ且つスペースを有効利用できる。 Therefore, in the present invention, the ion exchange resin is stirred in the expanded space by the stirring means during the expansion of the space volume in which the pellet-shaped ion exchange resin is accommodated by the volume expanding means. The ion exchange reaction is performed in a state where the used ion exchange resin is uniformly mixed, the ion exchange resin can be used uniformly, and it can be used without leaving an unused ion exchange resin. The frequency can be lowered and the space can be used effectively.
以下、本発明のイオン交換樹脂フィルタを各実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, an ion exchange resin filter of the present invention will be described based on each embodiment.
(第1実施形態)
図1は、本発明を適用したイオン交換樹脂フィルタの第1実施形態を示す断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of an ion exchange resin filter to which the present invention is applied.
図1において、イオン交換樹脂フィルタ1は、筒状のフィルタケース3と、フィルタケース3内に間隔を置いて配置された一対の透水性板5、6と、両透水性板5、6間に充填したペレット状のイオン交換樹脂4と、フィルタケース3に摺動可能に配置され、一方の透水性板6を弾性体11を介してイオン交換樹脂4側に押付け可能な可動板10と、フィルタケース3を内容物と共に振動させる振動板12とで構成している。
In FIG. 1, an ion
前記フィルタケース3は、一方が側壁3Aにより閉じられ、他方が開放した筒状をなし、側壁3Aには液体の液体出口3Bを備える。ケース3内には、側壁3Aから順に、他方の透水性板5、イオン交換樹脂4、一方の透水性板6、弾性体11、可動板10を内蔵する。フィルタケース3は、可動板10に設けた液体入口3Cとケース3の側壁3Aに設けた液体出口3Bとを、図示しない液体ホース等に接続して、この液体ホースにより弾性支持される。
The
前記両透水性板5、6は、液体の通過は許容するが、イオン交換樹脂4の通過を阻止して、イオン交換樹脂4が両透水性板5、6間から流出しないように阻止するよう機能する。
Both the water
前記イオン交換樹脂4は、ペレット状をなし、接触する液体とのイオン交換反応するカチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂のいずれかが用いられるが、混床式であってもよい。イオン交換樹脂4は、システム作動時には、弾性体11からの押圧力により間隔が狭められる両透水性板5、6により圧縮されてペレット間の隙間が詰められた状態で処理液体が流通されるが、適用する、例えば、燃料電池システム等のシステム停止時には、後述するように、可動板10の後退により間隔が拡げられる透水性板5、6間において、上層部に隙間を持ってフィルタケース3内の下方に沈み、振動などの外力によりケース3内を自由に移動可能となる。
The
前記可動板10は、弾性体11を介して両透水性板5、6の間隔を狭める作動位置と両透水性板5、6の間隔を拡げる停止位置との間でフィルタケース3に摺動自在に配置され、中心部に液体入口3Cを備える。可動板10は、システム作動に連動してコントローラ13により制御されるアクチュエータ14により作動位置に移動され、システム停止時に前記アクチュエータ14により停止位置に後退される。
The
前記振動板12は、フィルタケース3に固定され、適用する燃料電池システム等のシステム始動時にコントローラ13により起動されて振動し、液体ホースに弾性支持されているフィルタケース3を振動させる。
The
以上の構成のイオン交換樹脂フィルタ1の動作について以下に説明する。
The operation of the ion
イオン交換樹脂フィルタ1が搭載されている燃料電池システム等のシステムが作動している時には、図1に示すように、コントローラ13により可動板10が作動位置(イオン交換樹脂側)に移動しており、他方の透水性板6を弾性体11を介して押圧し、イオン交換樹脂4を両透水性板5、6間に隙間無く押え付ける。
When a system such as a fuel cell system in which the ion
処理液は、図示しない液体ホースから液体入口3Cを経由して流入し、弾性体11の隙間を経由し、一方の透水性板6、イオン交換樹脂4、他方の透水性板5を経由して液体出口3Bから流出する。液体はイオン交換樹脂4と接触することによりイオン交換反応がなされ、流水中でもイオン交換樹脂4は動くことがない。
The treatment liquid flows in from a liquid hose (not shown) via the
システムが停止されると、コントローラ13によりアクチュエータ14の作動が解除され、図2に示すように、可動板10が停止位置に復帰され、弾性体11の押圧が解除され、イオン交換樹脂4がフィルタケース3下部に溜まり、一方の透水性板6が後退する。次いで、空気パージによりイオン交換樹脂フィルタ1内の水が抜かれ、イオン交換樹脂4は乾燥による破損を防止すべく水で膨潤した状態とされる。
When the system is stopped, the operation of the
システムが再び始動される場合には、コントローラ13により振動板12が所定時間だけ振動され、同時に純水などの液体が液体入口3Cから供給され、その後にコントローラ13によりアクチュエータ14が起動される。ケース3内のイオン交換樹脂4は、振動板12の振動と液体の供給により、図3に示すように攪拌され、未使用部分と使用済部分とが混ざり合い、その偏りが無くされる。
When the system is started again, the
所定の時間が経過後には、振動が停止され、コントローラ13によりアクチュエータ14が作動され、可動板10をイオン交換樹脂4側に移動させて作動位置とし、図1に示すシステム作動中の状態に復帰される。
After a predetermined time has elapsed, the vibration is stopped, the
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。 In the present embodiment, the following effects can be achieved.
(ア)フィルタケース3内部にイオン交換樹脂4が充填され、原液を一端から他端へ通液して処理するイオン交換樹脂フィルタ1において、イオン交換樹脂4を収容する空間である透水性板5、6間の容積としての間隔を拡大する容積拡大手段(可動板10およびアクチュエータ14)と、容積拡大手段の作動中にイオン交換樹脂4を拡大された空間内で攪拌する手段としての振動板12とを備えるため、未使用イオン交換樹脂4と使用済みイオン交換樹脂4とが均一に混合された状態でイオン交換反応がなされ、イオン交換樹脂4を均一に使用することができ、未使用のイオン交換樹脂4を残すことなく使用でき、イオン交換樹脂4の交換頻度を下げることができ且つスペースを有効利用できる。
(A) In the ion
(イ)容積拡大手段として、フィルタ使用時にイオン交換樹脂4同士の隙間が無くなるよう押圧する押え手段としての弾性体11および可動板10を停止位置まで後退させてその作動を開放することにより収容容積を拡大するため、既存の弾性体11の支持部分を移動可能とするのみで既存のイオン交換樹脂フィルタ1に容易に適用可能である。
(A) The capacity of the
(ウ)攪拌手段として、フィルタケース3を振動させる振動板12により構成したため、簡単な構造、例えば、モーターにより板を振動させる等により、容易にイオン交換樹脂フィルタ1を振動させ、内部のイオン交換樹脂4を撹拌することができる。
(C) Since the
(エ)前記振動板12の振動時に、入口3Cから液体を供給し出口3Bから空間内液体を排出する攪拌手段を併用することで、イオン交換樹脂4同士が液体の流動と共に移動するため、上記(ウ)の効果をより一層高めることができる。
(D) When the
(第2実施形態)
図4は、本発明を適用したイオン交換樹脂フィルタの第2実施形態を示す断面図である。本実施形態においては、液体の導入のみによりイオン交換樹脂の攪拌・混合がなされるようにしたものである。なお、図1と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second embodiment of an ion exchange resin filter to which the present invention is applied. In this embodiment, the ion exchange resin is stirred and mixed only by introducing a liquid. The same devices as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
図4において、本実施形態のイオン交換樹脂フィルタ1は、フィルタケース3に設ける液体入口3Cおよび液体出口3Bの位置と出入口に設ける透水性板7、8の構成が第1実施形態と相違し、その他のフィルタケース3、イオン交換樹脂4、弾性体11および可動板10については第1実施形態と同様の構成としている。
4, the ion
前記液体入口3Cは、フィルタケース3の下部に開口させて配置され、液体入口3Cがケース3内部へ開口する部位に透水性板7が配置される。また、前記液体出口3Bは、フィルタケース3の上部に開口させて配置され、液体出口3Bがケース3内部へ開口する部位に透水性板8が配置される。また、作動状態において、第1実施形態ではイオン交換樹脂4を透水性板5、6によって挟み込むようにしていたが、本実施形態では作動時に非透水性板9とケース側壁3Aとでイオン交換樹脂4を挟み込むようにしている。
The
以上の構成のイオン交換樹脂フィルタ1においては、イオン交換樹脂フィルタ1が搭載されているシステムが作動している時には、図4に示すように、コントローラ13により可動板10が作動位置(イオン交換樹脂4側)に移動しており、非透水性板9を弾性体11を介して押圧し、イオン交換樹脂4をケース側壁3Aとの間に隙間無く押え付ける。処理液は、図示しない液体ホースからケース3下方の液体入口3C、透水性板7を経由してケース3内に流入し、イオン交換樹脂4、他方の透水性板8を経由してケース3上方の液体出口3Bから流出する。液体はイオン交換樹脂4と接触することによりイオン交換反応がなされ、流水中でもイオン交換樹脂4は動くことがない。
In the ion
システムが停止されると、コントローラ13によりアクチュエータ14の作動が解除され、図5に示すように、可動板10が停止位置に復帰され、弾性体11の押圧が解除され、イオン交換樹脂4がフィルタケース3下部に溜まり、非透水性板9が後退する。次いで、空気パージによりイオン交換樹脂フィルタ1内の水が抜かれ、イオン交換樹脂4は乾燥による破損を防止すべく水で膨潤した状態とされる。
When the system is stopped, the operation of the
システムが再び始動される場合には、純水などの液体が液体入口3Cから供給され、その後にコントローラ13によりアクチュエータ14が起動される。ケース3内のイオン交換樹脂4は、液体の供給により、図6に示すように、液体の流れにより撒き上がりケース3下部から遊離され、攪拌され、未使用部分と使用済部分とが混ざり合い、その偏りが無くされる。
When the system is started again, a liquid such as pure water is supplied from the
所定の時間が経過後には、コントローラ13によりアクチュエータ14が作動され、可動板10をイオン交換樹脂4側に移動させて作動位置とし、図4に示すシステム作動中の状態に復帰される。
After a predetermined time has elapsed, the
本実施形態においては、第1実施形態における効果(ア)、(イ)に加えて以下に記載した効果を奏することができる。 In the present embodiment, in addition to the effects (a) and (b) in the first embodiment, the following effects can be achieved.
(オ)攪拌手段として、拡大空間内に入口3Cから液体を供給し出口3Bから空間内液体を排出して空間内に液体の流動を生じさせるものであるため、液体の出入口3B、3Cの配置のみを考慮して、例えば、液体入口3Cをフィルタケース3下部に、液体出口3Bをフィルタケース3上部に配置するのみの簡単な構造で内部のイオン交換樹脂4を撹拌することができる。
(E) Since the liquid is supplied from the
なお、上記各実施形態において、容積拡大手段として、フィルタ使用時にイオン交換樹脂4同士の隙間が無くなるよう押圧する押え手段としての弾性体11および可動板10を停止位置まで後退させてその作動を開放することにより収容容積を拡大するものについて説明したが、図示はしないが、このような押え手段を備えないものであっても、イオン交換樹脂を収容する空間の容積が一時的に拡大されるものであれば、フィルタケースの径方向に拡大するものであってもよい。
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施形態において、攪拌手段として、振動を利用するものや液体の流動を利用するものについて説明したが、図示しないが、機械的な手段を利用するものであってもよい。 In each of the above embodiments, as the stirring means, those using vibration and those using liquid flow have been described. However, although not shown, mechanical means may be used.
また、上記各実施形態において、システム停止時において容積拡大手段を作動させ且つシステム始動時において攪拌手段を作動させるものについて説明したが、図示しないが、システム停止直後、システム始動時、または、システム作動中に上記両手段を作動させるものであってもよく、また、システム停止直後やシステム始動時に常に上記両手段を作動させることなく所定の稼働時間毎に定期的に上記両手段を作動させるものであってもよい。 Further, in each of the above embodiments, the description has been given of the one that operates the volume expanding means when the system is stopped and the stirring means when the system is started, but not shown, but immediately after the system is stopped, when the system is started, or when the system is operated Both of the above means may be operated, and both the above means are periodically operated every predetermined operating time without always operating the both means immediately after the system is stopped or when the system is started. There may be.
1 イオン交換樹脂フィルタ
3 フィルタケース
4 イオン交換樹脂
5、6、7、8 透水性板
9 非透水性板
10 可動板(非透水性)
11 弾性体
12 振動板
13 コントローラ
14 アクチュエータ
DESCRIPTION OF
11
Claims (4)
前記イオン交換樹脂を収容する空間の容積を拡大する容積拡大手段と、
前記容積拡大手段の作動中にイオン交換樹脂を拡大された空間内で攪拌する手段とを備えることを特徴とするイオン交換樹脂フィルタ。 In the ion exchange resin filter that is filled with pellet-shaped ion exchange resin inside the filter case and processed by passing the stock solution from one end to the other,
Volume expansion means for expanding the volume of the space for accommodating the ion exchange resin;
An ion exchange resin filter, comprising: means for stirring the ion exchange resin in an enlarged space during the operation of the volume expanding means.
4. The method according to claim 1, wherein the stirring means supplies liquid from the inlet to the enlarged space and discharges liquid in the space from the outlet to cause the liquid to flow in the space. The ion exchange resin filter as described in any one.
Priority Applications (1)
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010192225A (en) * | 2009-02-17 | 2010-09-02 | Toyota Boshoku Corp | Ion exchange apparatus |
JP2011009033A (en) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Honda Motor Co Ltd | Ion exchanger |
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