JP2012228674A - イオン除去装置および浄水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトなイオン除去装置および浄水装置を提供する。
【解決手段】イオン除去管３０は、ケーシング３１と、第１スクリュー型電極３３ａと、第２スクリュー型電極３３ｂと、モータ３４と、電源３５とを備える。ケーシングは、液体が流入する入口と、液体が流出する出口とを有する管状の部材である。第１スクリュー型電極は、ケーシングと電気的に分離された状態で、ケーシング内に収容される。第１スクリュー型電極は、ケーシングの入口から出口に液体を搬送する。第２スクリュー型電極は、ケーシングおよび第１スクリュー型電極と電気的に分離された状態で、ケーシング内に収容される。第２スクリュー型電極は、ケーシングの入口から出口に液体を搬送する。駆動部は、第１スクリュー型電極および第２スクリュー型電極を駆動する。電源は、第１スクリュー型電極と第２スクリュー型電極との間に電圧を印加する。
【選択図】図２

Description

本発明は、イオン除去装置および浄水装置に関する。

従来、特許文献１（特開２０１１−５６４０７号公報）に開示されているように、イオン交換膜を有するイオン除去装置が用いられている。このタイプのイオン除去装置では、イオン交換膜の両側に配置された一対の電極間に電圧を印加する。これにより、水道水などの被処理液体に含まれるイオンが、イオン交換膜を選択的に通過していずれかの電極側に移動するので、被処理液体からイオンを除去することができる。

例えば、河川の水や地下水が放射性降下物によって汚染されて、水道水が法定基準値を超える濃度の放射性物質を含有している場合を考える。この場合、ヨウ素１３１およびセシウム１３７などの放射性物質の一部は、イオンとして水道水中に溶解している。仮に、放射性物質を含む水道水を摂取すると、内部被爆による健康障害を引き起こす危険性がある。イオン交換膜を有する従来の大型のイオン除去装置は、小型のイオン除去装置に比べて、水道水からイオン性の放射性物質を除去する効果が高い。しかし、大型のイオン除去装置は、イオン除去効果を向上させるために複数台連結して用いる場合に、設置場所の確保が難しい。そこで、従来の大型のイオン除去装置と比べてコンパクトなイオン除去装置の開発が求められてきた。

本発明の目的は、コンパクトなイオン除去装置および浄水装置を提供することである。

本発明に係るイオン除去装置は、ケーシングと、第１電極板と、第２電極板と、駆動部と、電源とを備える。ケーシングは、液体が流入する入口と、液体が流出する出口とを有する管状の部材である。第１電極板は、ケーシングと電気的に分離された状態で、ケーシング内に収容される。第１電極板は、ケーシングの入口から出口に液体を搬送する。第２電極板は、ケーシングおよび第１電極板と電気的に分離された状態で、ケーシング内に収容される。第２電極板は、ケーシングの入口から出口に液体を搬送する。駆動部は、第１電極板および第２電極板を駆動する。電源は、第１電極板と第２電極板との間に電圧を印加する。

本発明に係るイオン除去装置では、管状のケーシング内に収容される第１電極板および第２電極板が駆動することによって、ケーシング内部を満たす液体が、ケーシングの一端から他端に向かって搬送される。第１電極板および第２電極板は、例えば、金属製の細長い薄板が螺旋状に成形された部材であり、ケーシングの長手方向に沿った軸を中心に回転する。ケーシング内の液体は、駆動する第１電極板および第２電極板から力を受けて、ケーシング内を搬送される。また、本発明に係るイオン除去装置では、第１電極板と第２電極板との間に電圧を印加することによって、ケーシング内を搬送される液体に含まれるイオンが、第１電極板および第２電極板に引き寄せられて付着する。

従って、本発明に係るイオン除去装置は、液体を搬送すると同時に液体中に含まれるイオンを除去することができる。また、本発明に係るイオン除去装置は、管状のケーシング内に電極対が収容される、コンパクトな形状を有する。

また、本発明に係るイオン除去装置は、ケーシング内に収容され、かつ、ケーシングの長手方向に沿った回転軸をさらに備えることが好ましい。この態様では、第１電極板および第２電極板は、回転軸と電気的に分離された状態で、回転軸にスクリュー状に巻き付けられて固定されている。また、この態様では、駆動部は、回転軸を回転させて第１電極板および第２電極板を駆動する。

この態様のイオン除去装置では、スクリュー状に成形された第１電極板および第２電極板が、ケーシング内の回転軸に固定されている。駆動部は、回転軸を回転させることによって、スクリュー状の電極対を回転駆動させる。回転する電極対は、スクリューコンベアとして機能して、ケーシング内の液体を搬送する。

また、本発明に係るイオン除去装置では、第１電極板および第２電極板は、二重螺旋構造を形成することが好ましい。

この態様のイオン除去装置では、スクリュー状に成形された２枚の電極板が、二重螺旋を描くように相互に絡み合いながら回転軸に固定されている。

また、本発明に係るイオン除去装置では、回転軸は、樹脂で成形され、かつ、第１電極板および第２電極板は、耐腐食性金属で成形されることが好ましい。

また、本発明に係るイオン除去装置では、ケーシングは、耐腐食性金属で成形され、かつ、内周面が樹脂で被覆されていることが好ましい。

また、本発明に係るイオン除去装置では、第１電極板および第２電極板は、液体に含まれるイオン性の放射性物質を吸着することが好ましい。

この態様のイオン除去装置では、電気分解反応によって、液体中に溶解しているイオン性の放射性物質が、第１電極板および第２電極板に吸着される。従って、この態様のイオン除去装置は、液体に含まれるイオン性の放射性物質を除去することができる。

本発明に係る浄水装置は、本発明に係るイオン除去装置と、水処理装置とを備える。水処理装置は、活性炭、中空糸膜およびイオン交換膜のいずれかを有する。

本発明に係る浄水装置では、水道水などの原水からイオンを除去する本発明に係るイオン除去装置と、原水から不純物を除去するための他の機構を有する装置とが組み合わされている。従って、本発明に係る浄水装置は、原水に含まれる不純物を効果的に除去することができる。例えば、イオン交換膜を有する水処理装置は、電気分解反応によって、液体に含まれるイオン性の放射性物質を効果的に除去することができる。

また、本発明に係る浄水装置では、水処理装置は、イオン交換膜を用いて、液体からイオンを除去するイオン交換膜ユニットであることが好ましい。このイオン交換膜ユニットは、除去したイオンを貯留するタンクを有することが好ましい。

この態様の浄水装置では、液体から除去したイオン性の放射性物質を、タンクに蓄積した後に、安全に処分することができる。

本発明に係るイオン除去装置は、液体を搬送すると同時に液体中に含まれるイオンを除去することができ、コンパクトにすることができる。

本発明に係る浄水装置は、コンパクトでありつつ、原水に含まれる不純物を効果的に除去することができる。

本発明の実施形態に係る浄水装置の構成図である。 本発明の実施形態に係るイオン除去管の構成図である。 本発明の実施形態に係るイオン除去管の内部の外観図である。 本発明の実施形態に係るスクリュー型電極の外観図である。 本発明の実施形態に係るイオン交換膜ユニットの構成図である。 本発明の実施形態に係るイオン交換膜ユニットのサブユニットの構成図である。 本発明の変形例Ｄに係る浄水装置の概略構成図である。

（１）浄水装置の全体構成
本発明の実施形態に係る浄水装置１０の構成図を図１に示す。浄水装置１０は、水道水などの原水を取り入れ、取り入れた原水から不純物を除去して浄水を生成し、生成した浄水を供給する装置である。浄水装置１０は、例えば、オフィスおよび家庭内に設置されるウォーターサーバー、および、スーパーマーケットに設置される業務用の浄水自動販売機として使用される。

本実施形態において、浄水装置１０は、原水タンク２０と、イオン除去管３０と、第１イオン交換膜ユニット４０と、送水管５０と、第２イオン交換膜ユニット６０と、給水装置７０とを有する。原水タンク２０は、水道管２０ａから取り入れた水道水である原水を貯留する。イオン除去管３０は、原水タンク２０と第１イオン交換膜ユニット４０とを接続する管であり、管内を流れる原水に含まれるイオン性の不純物を除去する。イオン除去管３０の詳細な構成は、後述する。第１イオン交換膜ユニット４０および第２イオン交換膜ユニット６０は、イオン除去管３０を通過した原水に残留しているイオン性の不純物を除去する。第１イオン交換膜ユニット４０および第２イオン交換膜ユニット６０の詳細な構成は、後述する。送水管５０は、第１イオン交換膜ユニット４０と第２イオン交換膜ユニット６０とを接続する管である。給水装置７０は、第２イオン交換膜ユニット６０に接続され、生成された浄水を利用者に供給する装置である。給水装置７０は、浄水保存用の容器７０ａを載置する載置台７１と、載置台に載置された容器７０ａに浄水を注水する注水装置７２とを有する。

（２）イオン除去管の構成
イオン除去管３０の構成図を図２に示す。イオン除去管３０は、ケーシング３１と、回転軸３２と、第１スクリュー型電極３３ａと、第２スクリュー型電極３３ｂと、モータ３４と、電源３５とから構成される。

（２−１）ケーシング
ケーシング３１は、円形の断面を有し、かつ、金属で成形された管状の部材である。ケーシング３１は、チタンなどの耐腐食性の金属で成形されることが好ましい。イオン除去管３０の内部の外観図を図３に示す。図３において、ケーシング３１は、その長手方向に沿って切断した断面図で表されている。ケーシング３１は、その長手方向が水平方向になるように配置されている。ケーシング３１は、原水タンク２０に接続される側の端部である取水口３１ａと、第１イオン交換膜ユニット４０に接続される側の端部である送水口３１ｂとを有する。

本実施形態において、イオン除去管３０によって処理される原水は、原水タンク２０から取水口３１ａを介してケーシング３１の内部に取り入れられ、かつ、ケーシング３１の内部から送水口３１ｂを介して第１イオン交換膜ユニット４０に送られる。イオン除去管３０は、ケーシング３１の内部において、原水からイオン性の不純物を除去する処理を行う。

（２−２）回転軸
回転軸３２は、樹脂で成形された円柱状の部材である。回転軸３２は、その長手方向が水平方向になるように、ケーシング３１の内部に配置される。回転軸３２は、モータ３４によって、その長手方向に延びる中心軸３２ａを中心にして回転する。

（２−３）第１スクリュー型電極
第１スクリュー型電極３３ａは、金属で成形された螺旋状の部材である。第１スクリュー型電極３３ａは、チタンおよびステンレスなどの耐腐食性の導電体で成形される。第１スクリュー型電極３３ａは、図３に示されるように、その螺旋形状の内周側の端部が、回転軸３２の外周面に固定されている。第１スクリュー型電極３３ａは、ケーシング３１の内周面と電気的に接続しないように配置される。第１スクリュー型電極３３ａは、電源３５の正極と電気的に接続されている。

第１スクリュー型電極３３ａの外観図を図４に示す。第１スクリュー型電極３３ａは、略Ｃ字形状の金属製の薄板を変形させたスクリュー母材を、溶接により多数連結して成形される。

（２−４）第２スクリュー型電極
第２スクリュー型電極３３ｂは、金属で成形された螺旋状の部材である。第２スクリュー型電極３３ｂは、チタンおよびステンレスなどの耐腐食性の導電体で成形される。第１スクリュー型電極３３ａは、図３に示されるように、その螺旋形状の内周側の端部が、回転軸３２の外周面に固定されている。第２スクリュー型電極３３ｂは、ケーシング３１の内周面および第１スクリュー型電極３３ａと電気的に接続しないように配置される。第２スクリュー型電極３３ｂは、電源３５の負極と電気的に接続されている。

第２スクリュー型電極３３ｂは、図４に示される第１スクリュー型電極３３ａと同じ寸法および同じ形状を有する。図３に示されるように、第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂは、共に二重螺旋を形成するように、回転軸３２の外周面に固定されている。

本実施形態において、第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂは、回転軸３２の回転によって、中心軸３２ａを中心に回転する。また、第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂは、ケーシング３１の内部の原水に浸されている。従って、回転する第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂは、スクリューコンベアとして機能して、ケーシング３１の内部の原水を取水口３１ａから送水口３１ｂに向かって搬送する。

（２−５）モータ
モータ３４は、ケーシング３１の外部に配置される。モータ３４は、ギアあるいはベルトを介して、回転軸３２と機械的に接続される。モータ３４は、中心軸３２ａを中心に回転軸３２を回転させる。モータ３４による回転軸３２の駆動によって、第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂが回転して、ケーシング３１の内部の原水が搬送される。

（２−６）電源
電源３５は、ケーシング３１の外部に配置される。電源３５は、第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂとの間に、直流電圧を印加する装置である。電源３５の正極は、第１スクリュー型電極３３ａに接続され、かつ、電源３５の負極は、第２スクリュー型電極３３ｂに接続される。

本実施形態において、第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂは、ケーシング３１の内部の原水に浸される。電源３５によって、第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂからなる電極対に電圧が印加されることによって、ケーシング３１の内部において、原水に含まれる化学物質と電極との間で電子の受け渡しが行われる電気分解反応が進行する。具体的には、電源３５の正極に接続されるアノードである第１スクリュー型電極３３ａでは、原水に含まれる陰イオンから電子が奪われる酸化反応が進行する。反対に、電源３５の負極に接続されるカソードである第２スクリュー型電極３３ｂでは、原水に含まれる陽イオンに電子が与えられる還元反応が進行する。

（３）イオン交換膜ユニットの構成
第１イオン交換膜ユニット４０の構成図を図５に示す。第１イオン交換膜ユニット４０は、ケーシング４１と、ケーシング４１の内部に配置される複数のサブユニット４２ａ，４２ｂ，・・・，４２ｆと、サブユニット４２ａ，４２ｂ，・・・，４２ｆに接続される電源４３と、ケーシング４１の外部に設置されるポンプ４４と、ケーシング４１の外部に設置される活性炭タンク４５とを有する。なお、第２イオン交換膜ユニット６０は、第１イオン交換膜ユニット４０と同じ構造を有する。

ケーシング４１は、図５に示されるように、ケーシング４１の側面上部に位置する流入口４１ａと、ケーシング４１の側面下部に位置する流出口４１ｂと、ケーシング４１の上面に位置する排気口４１ｃとを有する。流出口４１ｂは、流入口４１ａに対して反対側のケーシング４１の側面に位置する。イオン除去管３０を通過した原水は、流入口４１ａからケーシング４１の内部に流入し、サブユニット４２ａ，４２ｂ，・・・，４２ｆによってイオン性の不純物が除去され、流出口４１ｂから送水管５０に供給される。原水から除去されたガス状の不純物は、排気口４１ｃからケーシング４１の外部に排出される。

サブユニット４２ａの構成図を図６に示す。サブユニット４２ａは、板状のユニットであり、板厚方向が水平になるように配置される。図６は、サブユニット４２ａを板厚方向に切断した縦断面図である。サブユニット４２ａは、第１電極板４６ａ１と、第２電極板４６ａ２と、一対の絶縁板４７ａと、陽イオン交換膜４８ａ１と、陰イオン交換膜４８ａ２とを有する。第１電極板４６ａ１および第２電極板４６ａ２は、互いに対向して配置され、上端および下端がそれぞれ絶縁板４７ａに密着して固定されている。第１電極板４６ａ１および第２電極板４６ａ２は、チタン、ステンレスおよびカーボンシートなどの耐腐食性の導電体で成形される。絶縁板４７ａは、板厚方向に形成される孔４７ａ１を板面中央部に有するプラスチック製の部材である。第１電極板４６ａ１は、電源４３の正極に接続され、第２電極板４６ａ２は、電源４３の負極に接続される。陽イオン交換膜４８ａ１は、第２電極板４６ａ２の板面に密着して固定され、陰イオン交換膜４８ａ２は、第１電極板４６ａ１の板面に密着して固定される。陽イオン交換膜４８ａ１および陰イオン交換膜４８ａ２は、図６に示されるように、所定の間隔を置いて、互いに対向して配置される。絶縁板４７ａの孔４７ａ１は、陽イオン交換膜４８ａ１と陰イオン交換膜４８ａ２との間の空間と連通する。イオン除去管３０の第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂと同様に、第１電極板４６ａ１では酸化反応が進行し、第２電極板４６ａ２では還元反応が進行する。なお、他のサブユニット４２ｂ，４２ｃ，・・・，４２ｆは、サブユニット４２ａと同じ構造を有する。

電源４３は、ケーシング４１の外部に配置され、各サブユニット４２ａ，４２ｂ，・・・，４２ｆが有する一対の電極板の間に、直流電圧を印加する装置である。電源４３は、原水の電気分解によって水素ガスが発生しない程度の電圧を印加し、好ましくは、３〜５ボルトの電圧を印加する。

ポンプ４４は、ケーシング４１の排気口４１ｃから排気されたガス状の不純物を吸引して、活性炭タンク４５に送る装置である。

活性炭タンク４５は、交換可能な活性炭フィルターを内蔵する装置である。活性炭タンク４５は、ポンプ４４によって送られたガス状の不純物を、活性炭フィルターに吸着させて蓄積する。

（４）浄水装置の動作
本実施形態に係る浄水装置１０が、水道水である原水から不純物を除去して浄水を生成する過程について説明する。

水道管２０ａから浄水装置１０に供給された原水は、一旦、原水タンク２０に貯留される。原水タンク２０では、底部に沈殿する比較的質量が大きい不純物が除去される。原水タンク２０に貯留された原水は、イオン除去管３０の内部を通過して、第１イオン交換膜ユニット４０に送られる。イオン除去管３０の内部において、原水は、第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂによって、原水タンク２０から第１イオン交換膜ユニット４０に向かって搬送されると同時に、原水に含まれるイオン性の不純物が電気分解反応によって除去される。具体的には、第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂの回転によって、ケーシング３１の内部の原水に対して、取水口３１ａから送水口３１ｂに向かう力が作用して、原水が搬送される。また、第１スクリュー型電極３３ａと第２スクリュー型電極３３ｂとの間に直流電圧が印加されることによって、原水に含まれる陰イオン性の不純物が、第１スクリュー型電極３３ａに引き寄せられて付着し、かつ、原水に含まれる陽イオン性の不純物が、第２スクリュー型電極３３ｂに引き寄せられて付着する。すなわち、第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂに、原水に含まれるイオン性の不純物が付着することによって、原水からイオン性の不純物の一部が除去される。

イオン除去管３０の内部を搬送されると同時にイオン性の不純物の一部が除去された原水は、第１イオン交換膜ユニット４０に送られる。第１イオン交換膜ユニット４０では、サブユニット４２ａ，４２ｂ，・・・，４２ｆによって、原水に残留しているイオン性の不純物が徐去される。例として、サブユニット４２ａにおいて、原水は、図６に記載の矢印ＷＦが示すように、上側の絶縁板４７ａの孔４７ａ１から、サブユニット４２ａの内部に流入する。そして、原水は、陽イオン交換膜４８ａ１と陰イオン交換膜４８ａ２との間を流下する。この過程で、原水に含まれる陰イオン性の不純物が、陰イオン交換膜４８ａ２を透過して第１電極板４６ａ１に付着し、かつ、原水に含まれる陽イオン性の不純物が、陽イオン交換膜４８ａ１を透過して第２電極板４６ａ２に付着する。イオン性の不純物が除去された原水は、下側の絶縁板４７ａの孔４７ａ１から、サブユニット４２ａの外部に流出する。他のサブユニット４２ｂ，・・・においても、同様に、原水に含まれるイオン性の不純物が除去される。第１イオン交換膜ユニット４０においてイオン性の不純物の一部が除去された原水は、送水管５０の内部を通過して、第２イオン交換膜ユニット６０に送られる。第２イオン交換膜ユニット６０においても、第１イオン交換膜ユニット４０と同様に、原水に残留しているイオン性の不純物が、原水から徐去される。

第２イオン交換膜ユニット６０においてイオン性の不純物が除去された原水は、浄水として、給水装置７０によって浄水装置１０の利用者に供給される。浄水装置１０の利用者は、給水装置７０の載置台７１に、浄水保存用の容器７０ａを載せる。注水装置７２は、載置台７１上の容器７０ａ内に浄水を注入する。注水装置７２は、電子制御されるバルブなどである。

（５）浄水装置の特徴
（５−１）
本実施形態に係る浄水装置１０では、水道水である原水は、第１イオン交換膜ユニット４０において不純物が除去される処理が行われる前に、イオン除去管３０において不純物が除去される処理が行われる。従って、イオン交換膜ユニットのみを備える浄水装置と比べて、本実施形態に係る浄水装置１０は、原水から不純物を効果的に除去することができる。

（５−２）
本実施形態に係る浄水装置１０では、イオン除去管３０は、水道水である原水に含まれるイオン性の不純物を除去することができる。そのため、イオン除去管３０は、水道水中にイオンとして溶解しているヨウ素１３１などの放射性物質を除去することができる。従って、本実施形態に係る浄水装置１０は、放射性降下物などの放射性物質で汚染されている水道水から、放射性物質を効率的に除去することができる。

（５−３）
本実施形態に係る浄水装置１０では、イオン除去管３０は、第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂからなる電極対が、ケーシング３１内に配置される構成を有している。この電極対は、ケーシング３１の内部の原水を原水タンク２０から第１イオン交換膜ユニット４０に搬送すると同時に、ケーシング３１の内部の原水からイオン性の不純物を電気分解によって除去する。従って、本実施形態に係る浄水装置１０は、原水タンク２０に貯留された原水を第１イオン交換膜ユニット４０に効率的に搬送することができ、同時に、原水中に含まれるイオン性の不純物を除去することができる。

（５−４）
本実施形態に係る浄水装置１０では、イオン除去管３０は、第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂからなる電極対がケーシング３１の内部に収納される、コンパクトな形状を有している。

従来、イオン交換膜ユニットを備える浄水装置の浄水効果を向上させるために、新たなイオン交換膜ユニットを浄水装置に追加する方法が採られていた。しかし、本実施形態では、新たなイオン交換膜ユニットを追加する代わりに、イオン除去管３０を追加することによって、浄水装置の浄水効果を向上させることができる。この場合、従来の浄水装置のユニット間を接続する配管を、イオン除去管３０に置換することによって、イオン除去管３０を追加することができる。従って、本実施形態に係る浄水装置１０は、イオン除去管３０を用いることによって、浄水装置１０が占める空間の体積の増加を抑えることができ、同時に、原水中に含まれるイオン性の不純物を除去する効果を向上させることができる。

（５−５）
本実施形態に係る浄水装置１０では、第１イオン交換膜ユニット４０および第２イオン交換膜ユニット６０は、原水に含まれるイオン性の不純物が気体として析出された場合に、ガス状の不純物を活性炭タンク４５に蓄積することができる。例えば、放射性物質の一種であるヨウ素１３１の一価の陰イオンが原水に含まれている場合を考える。この場合、第１イオン交換膜ユニット４０では、ヨウ素１３１の一価の陰イオンが、陰イオン交換膜４８ａ２を透過して、電源４３の正極に接続される第１電極板４６ａ１に接触して、中性のヨウ素ガスに変換される。第２イオン交換膜ユニット６０でも、ヨウ素１３１の一価の陰イオンが、中性のヨウ素ガスに変換される。第１イオン交換膜ユニット４０および第２イオン交換膜ユニット６０は、上述の電気分解反応によって発生した放射性のヨウ素ガスを、ヨウ素１３１の半減期（８．０２日）の経過後に排気して、活性炭タンク４５の活性炭フィルターに吸着させる。従って、浄水装置１０の管理者は、活性炭タンク４５の活性炭フィルターを焼却処分することで、第１イオン交換膜ユニット４０および第２イオン交換膜ユニット６０によって除去された放射性のヨウ素ガスを安全に処理することができる。

（５−６）
本実施形態に係る浄水装置１０では、第１イオン交換膜ユニット４０および第２イオン交換膜ユニット６０は、原水に含まれている放射性物質の一種であるヨウ素１３１をイオン交換膜に吸着させる高い効果を有する。従って、本実施形態に係る浄水装置１０は、原水に含まれているヨウ素１３１を効率的に除去することができる。

（６）変形例
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の具体的構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更可能である。次に、本実施形態に係る浄水装置に対する適用可能な変形例について説明する。

（６−１）変形例Ａ
本発明の実施形態では、イオン除去管３０は、第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂからなる二重螺旋形状の電極対を有するが、ケーシング３１の内部の原水を搬送する効果を有する、他の形状の電極対を有してもよい。

例えば、イオン除去管３０の回転軸３２は、複数の羽根型電極が取り付けられてもよい。これらの羽根型電極のそれぞれは、扇風機などの送風装置が有する回転翼と同じ形状および構造を有する。羽根型電極の回転によって、ケーシング３１の内部の原水に対して、取水口３１ａから送水口３１ｂに向かう力が作用して、原水が搬送される。複数の羽根型電極は、例えば、電源３５の正極に接続される羽根型電極と、電源３５の負極に接続される羽根型電極とが、交互に配置されるように、回転軸３２に固定されている。

（６−２）変形例Ｂ
本発明の実施形態では、イオン除去管３０は、ケーシング３１の内周面が、樹脂などの絶縁材料によってコーティングされてもよい。これにより、第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂが、ケーシング３１と電気的に接続されることを確実に防ぐことができる。

（６−３）変形例Ｃ
本発明の実施形態では、浄水装置１０は、第１イオン交換膜ユニット４０および第２イオン交換膜ユニット６０を有するが、原水から不純物を除去する効果を有する、他の種類のユニットを有してもよい。

例えば、浄水装置１０は、カーボンフィルターユニットおよび逆浸透膜ユニットを有してもよい。カーボンフィルターユニットおよび逆浸透膜ユニットは、それぞれ、原水に含まれる不純物を除去することができる。カーボンフィルターユニットでは、原水に含まれる不純物が、カーボンフィルターに含まれる活性炭に吸着される。逆浸透膜ユニットでは、加圧ポンプにより圧送された原水が、中空糸膜からなる逆浸透膜を透過して濾過された原水と、逆浸透膜を透過せずに濃縮された原水とに分離される。

カーボンフィルターユニットは、カーボンフィルターの網目の孔径が、ヨウ素１３１およびセシウム１３７などの一部の放射性物質の原子半径より小さい。そのため、カーボンフィルターによる濾過処理によって、水道水に含まれている一部の放射性物質を除去することができる。また、逆浸透膜ユニットは、逆浸透膜の孔径が放射性物質の原子半径よりも小さいので、水道水を逆浸透膜に透過させることによって、水道水に含まれている放射性物質を除去することができる。

（６−４）変形例Ｄ
本発明の実施形態では、浄水装置１０は、第１イオン交換膜ユニット４０および第２イオン交換膜ユニット６０の２基のイオン交換膜ユニットが、直列に連結された構成を有しているが、浄水装置１０は、ユニットの台数およびユニット間の接続形態に制限はない。また、変形例Ｃで説明したように、浄水装置１０は、ユニットの種類にも制限はない。

例として、本発明の実施形態とは異なるユニット構成の例を、図７に示す。図７に示される浄水装置１１０では、１基のカーボンフィルターユニット１４０と、並列に接続された２基のイオン交換膜ユニット１６０ａ，１６０ｂとが直列に接続された構成を有する。本変形例において、イオン除去管３０は、原水タンク２０とカーボンフィルターユニット１４０とを連結する。

（６−５）変形例Ｅ
本発明の実施形態では、イオン除去管３０は、原水タンク２０と第１イオン交換膜ユニット４０とを接続する管であるが、イオン除去管３０は、送水管５０の代わりに、第１イオン交換膜ユニット４０と第２イオン交換膜ユニット６０とを接続する管として用いられてもよい。また、変形例ＣおよびＤで説明した、本発明の実施形態とは異なるユニット構成を有する浄水装置において、任意のユニット間を接続するために、本発明の実施形態に係るイオン除去管３０が用いられてもよい。

（６−６）変形例Ｆ
本発明の実施形態に係る浄水装置１０は、原水および浄水の水質を計測するための装置が取り付けられてもよい。そのような装置の例として、ＴＤＳメータが挙げられる。ＴＤＳ（ｔｏｔａｌ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｓｏｌｉｄ）メータは、水の導電率の測定値に基づいて、水中に溶解している不純物の濃度を計測する装置である。

本発明の実施形態に係る浄水装置１０は、原水から不純物を除去する装置として、イオン除去管３０、第１イオン交換膜ユニット４０および第２イオン交換膜ユニット６０の３基の浄水ユニットを有する。浄水装置１０は、例えば、各浄水ユニットを通過した直後の原水が流れる配管、および、水道管２０ａの４箇所に、ＴＤＳメータが取り付けられてもよい。これにより、各浄水ユニットを通過する直前の原水、および、各浄水ユニットを通過した直後の原水、に含まれる不純物の濃度を計測することができる。従って、本変形例では、各浄水ユニットによる不純物の除去効率を監視することによって、各浄水ユニットの異常を早期に検知することができる。

（６−７）変形例Ｇ
本発明の実施形態では、イオン除去管３０は、回転軸３２に固定される第１スクリュー型電極３３ａおよび第２スクリュー型電極３３ｂを有するが、回転軸３２に固定されないスクリュー型電極対を有してもよい。本変形例において、このスクリュー型電極対は、モータと機械的に接続されて、回転する。また、このスクリュー型電極対は、無軸スクリューコンベアとして、ケーシング３１の内部の原水を原水タンク２０から第１イオン交換膜ユニット４０に搬送することができる。

（６−８）変形例Ｈ
本発明の実施形態では、サブユニット４２ａにおいて、陽イオン交換膜４８ａ１は、第２電極板４６ａ２の板面に密着して固定され、陰イオン交換膜４８ａ２は、第１電極板４６ａ１の板面に密着して固定されるが、陽イオン交換膜４８ａ１は、第２電極板４６ａ２と対向するように第２電極板４６ａ２の板面から離れた位置に配置され、陰イオン交換膜４８ａ２は、第１電極板４６ａ１と対向するように第１電極板４６ａ１の板面から離れた位置に配置されてもよい。

１０ 浄水装置
３０ イオン除去装置（イオン除去管）
３１ ケーシング
３２ 回転軸
３３ａ 第１電極板（第１スクリュー型電極）
３３ｂ 第２電極板（第２スクリュー型電極）
３４ 駆動部（モータ）
３５ 電源
４０ 水処理装置（第１イオン交換膜ユニット）
４５ タンク（活性炭タンク）
６０ 水処理装置（第２イオン交換膜ユニット）

特開２０１１−５６４０７号公報

Claims (8)

1. 液体が流入する入口と、前記液体が流出する出口とを有する管状のケーシングと、
   前記ケーシングと電気的に分離された状態で前記ケーシング内に収容され、かつ、前記液体を前記入口から前記出口に搬送する第１電極板と、
   前記ケーシングおよび前記第１電極板と電気的に分離された状態で前記ケーシング内に収容され、かつ、前記液体を前記入口から前記出口に搬送する第２電極板と、
   前記第１電極板および前記第２電極板を駆動する駆動部と、
   前記第１電極板と前記第２電極板との間に電圧を印加する電源と、
   を備える、
   イオン除去装置。
2. 前記ケーシング内に収容され、かつ、前記ケーシングの長手方向に沿った回転軸をさらに備え、
   前記第１電極板および前記第２電極板は、前記回転軸と電気的に分離された状態で、前記回転軸にスクリュー状に巻き付けられて固定され、
   前記駆動部は、前記回転軸を回転させて前記第１電極板および前記第２電極板を駆動する、
   請求項１に記載のイオン除去装置。
3. 前記第１電極板および前記第２電極板は、二重螺旋構造を形成する、
   請求項２に記載のイオン除去装置。
4. 前記回転軸は、樹脂で成形され、
   前記第１電極板および前記第２電極板は、耐腐食性金属で成形される、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のイオン除去装置。
5. 前記ケーシングは、耐腐食性金属で成形され、かつ、内周面が樹脂で被覆されている、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のイオン除去装置。
6. 前記第１電極板および前記第２電極板は、前記液体に含まれるイオン性の放射性物質を吸着する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のイオン除去装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のイオン除去装置と、
   活性炭、中空糸膜およびイオン交換膜のいずれかを有する水処理装置と、
   を備える、
   浄水装置。
8. 前記水処理装置は、前記イオン交換膜を用いて、液体からイオンを除去するイオン交換膜ユニットであり、
   前記イオン交換膜ユニットは、除去したイオンを貯留するタンクを有する、
   請求項７に記載の浄水装置。

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