JP2023115943A - 電気透析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ナノ濾過膜組み込み電気透析装置においてナノ濾過膜を介した水の移動量を調節する。【解決手段】電気透析装置は、陰極と、陽極と、陰極及び陽極間に互いに間隔をあけて設けられる少なくとも３つの膜部材を含む膜部材ユニットとを有し、隣り合う膜部材間に希釈室及び濃縮室が形成された電気透析器と、被処理液を希釈室に流通させて希釈液を得る被処理液供給装置と、濃縮される濃縮液を濃縮室に循環させるための濃縮液循環装置と、濃縮液が濃縮室から流出した後に再び濃縮室に戻るように流通する循環ラインと、希釈室から流出した希釈液が流通する排液ラインと、循環ラインを循環する濃縮液の一部を循環ラインから抜き出すための抜き出しラインと、循環ラインから抜き出しラインが分岐する分岐点と濃縮室の出口との間で循環ラインに設けられ、濃縮液の流れを絞る絞り部材、又は、排液ラインに設けられ、希釈液の流れを絞る絞り部材の少なくとも一方とを備える。【選択図】図３

Description

本開示は、電気透析装置に関する。

特許文献１及び非特許文献１には、陽イオン交換膜又は陰イオン交換膜のいずれか一方をナノ濾過膜に置き換えたスタック構成を有する電気透析装置、すなわちナノ濾過膜組み込み電気透析装置（ＥＤＮＦ）が開示されている。

中国特許出願公開公報第１０７３９８１８１号明細書

Ｌ．Ｇｅｅｔａｌ ｅｔ ａｌ．"Ｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｍｅｍｂｒａｎｅ（ＥＤＮＦ） ｆｏｒ ｈｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｃａｔｉｏｎｓ ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ" Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，４９８，１９２－２００（２０１６）

ナノ濾過膜はイオン交換膜に比べて安価であることから、ＥＤＮＦは通常の電気透析装置に比べて、膜コスト及びメンテナンス時における膜交換費用を低減できるといった利点があるものの、ナノ濾過膜を介したイオンの移動に伴う水の移動量が多くなるため、溶質濃度の高い液を透析しようとする場合には、運用コストが高くなるといった課題があった。一方で、ナノ濾過膜を介したイオンの移動によって溶質濃度が高くなった液からスケールが析出するおそれがある場合には、スケールの析出を抑制するために、ナノ濾過膜を介したイオンの移動に伴う水の移動を促進するニーズもあった。

上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも１つの実施形態は、ナノ濾過膜組み込み電気透析装置においてナノ濾過膜を介した水の移動量を調節することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示に係る電気透析装置は、陰極と、陽極と、前記陰極及び前記陽極間に互いに間隔をあけて設けられる少なくとも３つの膜部材を含む膜部材ユニットとを有し、隣り合う膜部材間に少なくとも１つの希釈室及び少なくとも１つの濃縮室が形成された電気透析器を備える電気透析装置であって、前記膜部材ユニットは、陰イオン交換膜又は陽イオン交換膜のいずれか一方であるとともに前記陰極及び前記陽極のそれぞれに隣り合う２つのイオン交換膜を含む少なくとも２つのイオン交換膜と、少なくとも１つのナノ濾過膜とを備え、前記少なくとも２つのイオン交換膜及び前記少なくとも１つのナノ濾過膜はそれぞれ互い違いに設けられ、又は、前記陰極及び前記陽極のそれぞれに隣り合う２つのナノ濾過膜を含む少なくとも２つのナノ濾過膜と、陰イオン交換膜又は陽イオン交換膜のいずれか一方である少なくとも１つのイオン交換膜とを備え、前記少なくとも２つのナノ濾過膜及び前記少なくとも１つのイオン交換膜はそれぞれ互い違いに設けられ、前記電気透析装置は、被処理液を前記少なくとも１つの希釈室に流通させて希釈液を得る被処理液供給装置と、濃縮される濃縮液を前記少なくとも１つの濃縮室に循環させるための濃縮液循環装置と、前記濃縮液循環装置は、前記濃縮液が前記少なくとも１つの濃縮室から流出した後に再び前記少なくとも１つの濃縮室に戻るように流通する循環ラインと、前記循環ラインを循環する前記濃縮液の一部を前記循環ラインから抜き出すための抜き出しラインと、前記少なくとも１つの希釈室から流出した前記希釈液が流通する排液ラインと、前記循環ラインから前記抜き出しラインが分岐する分岐点と前記少なくとも１つの濃縮室の出口との間で前記循環ラインに設けられ、前記濃縮液の流れを絞る絞り部材、又は、前記排液ラインに設けられ、前記希釈液の流れを絞る絞り部材の少なくとも一方とをさらに備える。

本開示の電気透析装置によれば、絞り部材が濃縮液の流れを絞ることにより、濃縮室内の圧力を上昇させることで、濃縮室から希釈室へ水を移動させようとする駆動力が発生し、電位差で希釈室から濃縮室に移動させようとする駆動力を一部相殺するため、結果として、希釈室から濃縮室へのイオンの移動に伴う水の移動量を低減することができる。また、絞り部材が希釈液の流れを絞ることにより、希釈室内の圧力を上昇させることで、希釈室から濃縮室へ水を移動させようとする駆動力が増大して、希釈室から濃縮室へのイオンの移動に伴う水の移動量を増加することができる。

本開示の実施形態１に係る電気透析装置の構成模式図である。 本開示の実施形態１に係る電気透析装置に設けられる電気透析器の構成模式図である。 本開示の実施形態１に係る電気透析装置に設けられる電気透析器の具体的な構成の一例を示す図である。 本開示の実施形態２に係る電気透析装置の構成模式図である。 本開示の実施形態３に係る電気透析装置の構成模式図である。 石膏の飽和度の温度依存性を示す模式的なグラフである。 被処理液の温度と流量調節弁の開度との関係を示す模式的なグラフである。 被処理液の電気電導度と流量調節弁の開度との関係を示す模式的なグラフである。

以下、本開示の実施形態による電気透析装置について、図面に基づいて説明する。以下で説明する実施形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

（実施形態１）
＜本開示の実施形態１に係る電気透析装置の構成＞
図１に示されるように、本開示の実施形態１に係る電気透析装置１は、イオン性の溶質が溶解する被処理液を希釈液と濃縮液とに分離するための電気透析器２を備えている。電気透析器２には、被処理液を電気透析器２に供給するための被処理液供給ライン３と、電気透析器２による電気透析によって得られた希釈液が電気透析器２から排出するための排液ライン４とが接続されている。また、電気透析器２には、電気透析器２による電気透析によって得られた濃縮液が電気透析器２から流出した後に再び電気透析器２に戻るように流通する循環ライン５が接続されている。循環ライン５には、濃縮液の一部を貯留する濃縮液タンク６を設けてもよい。循環ライン５には、循環ライン５を循環する濃縮液の一部を循環ライン５から抜き出すための抜き出しライン７が接続されている。実施形態１では、一例として、循環ライン５に濃縮液タンク６が設けられ、濃縮液タンク６において循環ライン５から抜き出しライン７が分岐する構成を有するものとする。

被処理液供給ライン３には、被処理液を電気透析器２に供給するための被処理液供給装置である供給ポンプ１１が設けられ、循環ライン５には、濃縮液を循環させるための濃縮液循環装置である循環ポンプ１２が設けられ、抜き出しライン７には、循環ライン５を循環する濃縮液の一部を循環ライン５から抜き出すための抜き出しポンプ１３が設けられている。循環ライン５には、循環ライン５から抜き出しライン７が分岐する分岐点（実施形態１では濃縮液タンク６に相当する）と電気透析器２の出口との間に、濃縮液の流れを絞る絞り部材１０が設けられている。絞り部材１０は、例えば流量調節弁やオリフィス等であってもよい。

絞り部材１０が流量調節弁１０ａである場合、循環ライン５から抜き出される濃縮液の流量を調節することができる。この目的で、抜き出しライン７に流量計１５を設け、循環ライン５から抜き出される濃縮液の流量が予め設定した設定値となるように流量調節弁１０ａの開度を制御可能に構成してもよい。

＜本開示の実施形態１に係る電気透析装置に設けられる電気透析器の構成＞
図２に、電気透析器２の構成の一例を示す。この電気透析器２は、陰極２１と、陽極２２と、陰極２１及び陽極２２間に互いに間隔をあけて設けられる３つの膜部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃを含む膜部材ユニット２０とを有している。３つの膜部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、陰イオン交換膜又は陽イオン交換膜のいずれか一方であるイオン交換膜及びナノ濾過膜のいずれかであり、イオン交換膜とナノ濾過膜とが互い違いに設けられる構成となっている。

例えば、陰極２１及び陽極２２のそれぞれに隣り合う膜部材２０ａ及び２０ｃが陽イオン交換膜であるとともに膜部材２０ｂがナノ濾過膜である場合、膜部材２０ａと膜部材２０ｂとの間に形成された室２３は、被処理液が流通する希釈室であり、膜部材２０ｂと膜部材２０ｃとの間に形成された室２４は、濃縮液が流通する濃縮室である。すなわち、室２３（希釈室）の入口及び出口にはそれぞれ、被処理液供給ライン３及び排液ライン４が接続され、室２４（濃縮室）の入口及び出口にはそれぞれ、循環ライン５（図１参照）の一端及び他端が接続される。

例えば、陰極２１及び陽極２２のそれぞれに隣り合う膜部材２０ａ及び２０ｃが陰イオン交換膜であるとともに膜部材２０ｂがナノ濾過膜である場合、膜部材２０ａと膜部材２０ｂとの間に形成された室２３は、濃縮液が流通する濃縮室であり、膜部材２０ｂと膜部材２０ｃとの間に形成された室２４は、被処理液が流通する希釈室である。すなわち、室２３（濃縮室）の入口及び出口にはそれぞれ、循環ライン５（図１参照）の一端及び他端が接続され、室２４（希釈室）の入口及び出口にはそれぞれ、被処理液供給ライン３及び排液ライン４が接続される。

例えば、陰極２１及び陽極２２のそれぞれに隣り合う膜部材２０ａ及び２０ｃがナノ濾過膜であるとともに膜部材２０ｂが陽イオン交換膜である場合、膜部材２０ａと膜部材２０ｂとの間に形成された室２３は、濃縮液が流通する濃縮室であり、膜部材２０ｂと膜部材２０ｃとの間に形成された室２４は、被処理液が流通する希釈室である。すなわち、室２３（濃縮室）の入口及び出口にはそれぞれ、循環ライン５（図１参照）の一端及び他端が接続され、室２４（希釈室）の入口及び出口にはそれぞれ、被処理液供給ライン３及び排液ライン４が接続される。

例えば、陰極２１及び陽極２２のそれぞれに隣り合う膜部材２０ａ及び２０ｃがナノ濾過膜であるとともに膜部材２０ｂが陰イオン交換膜である場合、膜部材２０ａと膜部材２０ｂとの間に形成された室２３は、被処理液が流通する希釈室であり、膜部材２０ｂと膜部材２０ｃとの間に形成された室２４は、濃縮液が流通する濃縮室である。すなわち、室２３（希釈室）の入口及び出口にはそれぞれ、被処理液供給ライン３及び排液ライン４が接続され、室２４（濃縮室）の入口及び出口にはそれぞれ、循環ライン５（図１参照）の一端及び他端が接続される。

尚、膜部材ユニット２０は、３つの膜部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃを含む構成に限定するものではなく、陰極２１及び陽極２２のそれぞれに隣り合う膜部材２０ａ及び２０ｃがそれぞれイオン交換膜又はナノ濾過膜であれば、膜部材２０ｂが３つ以上の奇数個の膜部材を含んでもよい。ただし、膜部材２０ｂが３つ以上の奇数個の膜部材を含む場合、陰極２１及び陽極２２間において、イオン交換膜とナノ濾過膜とがそれぞれ互い違いに設けられる必要がある。この場合、希釈室又は濃縮室の少なくとも一方が２つ以上形成される。

陰極２１及び膜部材２０ａ間に形成される電極室２５と、陽極２２及び膜部材２０ｃ間に形成される電極室２６とのそれぞれには、電極液（例えば海水）が流通するように構成されている。

＜本開示の実施形態１に係る電気透析装置の動作＞
次に、本開示の実施形態１に係る電気透析装置１の動作について説明する。図１に示されるように、供給ポンプ１１を起動することにより、被処理液が被処理液供給ライン３を流通し、電気透析器２に流入する。循環ポンプ１２を起動することにより、濃縮液が循環ライン５を循環する。電気透析器２内では、後述する動作で、被処理液に溶解するイオン性の溶質が濃縮液に移動することにより、被処理液が希釈されて希釈液として電気透析器２から流出し、排液ライン４を流通する。

電気透析器２において被処理液が希釈液と濃縮液とに分離される際、被処理液の水の一部も濃縮液に移動することにより、循環ライン５を循環する濃縮液の流量が増加する。循環ライン５を循環する濃縮液の流れを絞り部材１０によって絞ることにより、濃縮液の一部を循環ライン５から抜き出しライン７へ抜き出し、濃縮液の一部を排出することができる。絞り部材１０が流量調節弁１０ａの場合には、流量計１５の検出値に基づいて流量調節弁１０ａの開度を調節することにより、濃縮液の抜き出し流量を所望の値に調節することができる。

次に、図３に示されるように、膜部材２０ａ及び２０ｃがそれぞれ陽イオン交換膜２０ａ１及び２０ｃ１であり、膜部材２０ｂがナノ濾過膜２０ｂ１であり、被処理液が海水である場合を例にして、電気透析器２における電気透析の動作を説明する。この場合、室２３が希釈室２３ａであり、室２４が濃縮室２４ａである。

被処理液供給ライン３を介して電気透析器２に流入した海水は、希釈室２３ａに流入する。循環ライン５を循環する濃縮液は、電気透析器２に流入すると、濃縮室２４ａに流入する。陰極２１及び陽極２２間に通電すると、希釈室２３ａ内の海水中のナトリウムイオンが陰極２１に向かって引き寄せられるようにして陽イオン交換膜２０ａ１を通過して電極室２５に流入する。また、電極室２６内の電極液（海水）中のナトリウムイオンも陰極２１に向かって引き寄せられるようにして陽イオン交換膜２０ｃ１を通過して濃縮室２４ａに流入する。希釈室２３ａ内の海水中の塩化物イオンは陽極２２に向かって引き寄せられるようにしてナノ濾過膜２０ｂ１を通過して濃縮室２４ａに流入する。これにより、希釈室２３ａ内の海水中の塩化ナトリウムの濃度が低減する。すなわち、海水が脱塩される。一方、電極室２６から流入したナトリウムイオンと希釈室２３ａから流入した塩化物イオンとにより、濃縮室２４ａ内の濃縮液中の塩化ナトリウムの濃度は増加する。

電気透析の上記動作中に、塩化物イオンがナノ濾過膜２０ｂ１を通過するのに伴い、希釈室２３ａから水がナノ濾過膜２０ｂ１を通過して濃縮室２４ａに流入する。この実施形態１では、濃縮室２４ａから流出した濃縮液の流れが絞り部材１０によって絞られる。そうすると、濃縮室２４ａ内の圧力が上昇し、濃縮室２４ａから希釈室２３ａへ水を移動させようとする駆動力が発生し、電位差で希釈室から濃縮室に移動させようとする駆動力を一部相殺するため、結果として、希釈室２３ａから濃縮室２４ａへのイオンの移動に伴う水の移動量を低減することができる。絞り部材１０が流量調節弁１０ａであれば、ナノ濾過膜２０ｂ１を介した希釈室２３ａ及び濃縮室２４ａ間の圧力差を適切に制御できるので、希釈室２３ａから濃縮室２４ａへのイオンの移動に伴う水の移動量を適切に低減することができる。

当業者であれば上記動作を参考に、膜部材２０ａ及び２０ｃが陰イオン交換膜である場合、膜部材２０ａ及び２０ｃがナノ濾過膜であるとともに膜部材２０ｂがイオン交換膜である場合、膜部材２０ｂが３つ以上の奇数個の膜部材を含む場合のいずれにおいても、電気透析の動作及び希釈室２３ａから濃縮室２４ａへのイオンの移動に伴う水の移動量を低減できる原理について理解可能であることから、それらの場合についての詳細な説明は省略する。

＜本開示の実施形態１に係る電気透析装置の変形例＞
実施形態１では濃縮液のみを循環させているが、希釈室２３ａから流出した希釈液を被処理液とともに希釈液に供給するように希釈液を循環させてもよい。この場合には、希釈液の循環ラインに、濃縮液タンク６及び抜き出しライン７と同様の部材を設けることができる。

（実施形態２）
次に、本開示の実施形態２に係る電気透析装置について説明する。実施形態２に係る電気透析装置は、実施形態１に対して、希釈室２３ａから濃縮室２４ａへの水の移動量を促進することを可能にしたものである。尚、実施形態２において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

＜本開示の実施形態２に係る電気透析装置の構成＞
図４に示されるように、本開示の実施形態２に係る電気透析装置１において、排液ライン４に、希釈液の流れを絞る絞り部材３０が設けられている。絞り部材３０は、例えば流量調節弁やオリフィス等であってもよい。絞り部材３０が流量調節弁３０ａである場合、後述する動作で希釈室２３ａから濃縮室２４ａへの水の移動量を調節することにより、循環ライン５から抜き出される濃縮液の流量を調節することができる。この目的で、抜き出しライン７に流量計１５を設け、循環ライン５から抜き出される濃縮液の流量が予め設定した設定値となるように流量調節弁３０ａの開度を制御可能に構成してもよい。その他の構成は、循環ライン５に絞り部材１０（図１参照）が設けられていない点を除き、実施形態１と同じである。ただし、後述する実施形態２の動作とは別に実施形態１で説明した動作を行うことができるようにするために、循環ライン５に絞り部材１０を設けてもよい。

＜本開示の実施形態２に係る電気透析装置の動作＞
電気透析装置１において、濃縮液の溶質濃度が高くなると、スケールが析出する（例えば、被処理液が海水の場合に石膏のスケールが析出する）おそれが生じる。このような場合、実施形態２では、流量調節弁３０ａの開度を調節することによって希釈室２３ａ（図３参照）内の圧力を高めると、希釈室２３ａから濃縮室２４ａ（図３参照）への水の移動が促進されることで濃縮液の流量を増大することができるので、スケールの析出を抑制することができる。尚、絞り部材３０がオリフィス等のように、希釈液を絞る程度を調節できないものであっても、ある一定の絞りを希釈液に加える必要があることが分かっているような場合には、流量調節弁３０ａを設けた場合と同様の効果を得ることができる。

（実施形態３）
次に、本開示の実施形態３に係る電気透析装置について説明する。実施形態３に係る電気透析装置は、実施形態２に対して、被処理液の性状に応じてナノ濾過膜を介した水の移動量を促進するようにしたものである。尚、実施形態３において、実施形態２の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

＜本開示の実施形態３に係る電気透析装置の構成＞
図５に示されるように、本開示の実施形態３に係る電気透析装置１において、被処理液供給ライン３には、被処理液供給ライン３を流れる被処理液の温度を検出する温度計３１又は被処理液供給ライン３を流れる被処理液の電気電導度を検出する電気電導度計３２の少なくとも一方が設けられている。流量調節弁３０ａと温度計３１と電気電導度計３２とはそれぞれ制御装置３３に電気的に接続されており、後述する動作によって制御装置３３は、温度計３１又は電気電導度計３２の少なくとも一方による検出値に基づいて流量調節弁３０ａの開度を制御可能に構成されている。制御装置３３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されて、記憶媒体等に記憶されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、流量調節弁３０ａの開度制御が実現される。その他の構成は実施形態２と同じである。

＜本開示の実施形態３に係る電気透析装置の動作＞
まず、温度計３１が設けられている場合の動作について説明する。被処理液が海水の場合に石膏のスケールが析出することを想定すると、一般に石膏の飽和度（溶解度積）は、図６に模式的に示されるように温度依存性を有し、電気透析が行われる際の一般的な温度範囲である０～４０℃では、温度が高くなるほど飽和度が大きくなる。すなわち、被処理液の温度が低いほどスケールが析出するリスクが高くなる。

このため、実施形態３では、電気透析中に温度計３１の検出値を制御装置３３に伝送し、制御装置３３は、その検出値が低くなるにつれて希釈室２３ａ（図３参照）から濃縮室２４ａ（図３参照）への水の移動を促進するように、流量調節弁３０の開度を制御する。具体的には、温度計３１の検出値が低くなるにつれて流量調節弁３０ａの開度を小さくする制御を行う。流量調節弁３０ａの開度を小さくすると、排液ライン４の流れが絞られることにより希釈室２３ａ内の圧力が大きくなるので、希釈室２３ａから濃縮室２４ａへの水の移動が促進される。この結果、濃縮水の溶質濃度が下がるので、スケールが析出するリスクを下げることができる。

制御装置３３がこのような流量調節弁３０ａの開度制御を行うために、例えば、図７に模式的に示されるような被処理液の温度と流量調節弁３０ａの開度との関係を制御装置３３の記憶媒体等に組み込んでおき、制御装置３３がこの関係に基づいて、温度計３１の検出値から流量調節弁３０ａの開度を決定することができる。

次に、電気電導度計３２が設けられている場合の動作について説明する。温度計３１が設けられている場合と同様に、被処理液が海水の場合に石膏のスケールが析出することを想定する。海水の塩分濃度は年間で変動する場合があるものの、塩分濃度が変動したとしても各種イオンの存在比は変化しないことが知られている。このため、塩分濃度が高いほどスケールが析出するリスクが大きくなる。海水中の塩分濃度の変動は、海水の電気電導度によって監視可能である。

このため、実施形態３では、電気透析中に電気電導度計３２の検出値を制御装置３３に伝送し、制御装置３３は、その検出値が高くなるにつれて希釈室２３ａ（図３参照）から濃縮室２４ａ（図３参照）への水の移動を促進するように、流量調節弁３０ａの開度を制御する。具体的には、電気電導度計３２の検出値が大きくなるにつれて流量調節弁３０ａの開度を小さくする制御を行う。流量調節弁３０ａの開度を小さくすると、排液ライン４の流れが絞られることにより希釈室２３ａ内の圧力が大きくなるので、希釈室２３ａから濃縮室２４ａへの水の移動が促進される。この結果、濃縮水の溶質濃度が下がるので、スケールが析出するリスクを下げることができる。

制御装置３３がこのような流量調節弁３０ａの開度制御を行うために、例えば、図８に模式的に示されるような被処理液の電気電導度と流量調節弁３０ａの開度との関係を制御装置３３の記憶媒体等に組み込んでおき、制御装置３３がこの関係に基づいて、電気電導度計３２の検出値から流量調節弁３０ａの開度を決定することができる。

＜本開示の実施形態３に係る電気透析装置の変形例＞
被処理液の温度及び電気電導度のいずれか一方に基づいて流量調節弁３０ａの開度を制御することを説明したが、両方に基づいて流量調節弁３０ａの開度を制御してもよい。また、実施形態３では、制御装置３３が被処理液の温度又は電気電導度の少なくとも一方に基づいて流量調節弁３０ａの開度を制御しているが、この形態に限定するものではない。制御装置３３が設けられていなくても、被処理液の温度又は電気電導度の少なくとも一方に基づいて、電気透析装置１のオペレータがマニュアルで流量調節弁３０ａの開度を制御するようにしてもよい。

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

［１］一の態様に係る電気透析装置は、
陰極（２１）と、陽極（２２）と、前記陰極（２１）及び前記陽極（２２）間に互いに間隔をあけて設けられる少なくとも３つの膜部材（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）を含む膜部材ユニット（２０）とを有し、隣り合う膜部材間に少なくとも１つの希釈室（２３ａ）及び少なくとも１つの濃縮室（２４ａ）が形成された電気透析器（２）を備える電気透析装置（１）であって、
前記膜部材ユニット（２０）は、
陰イオン交換膜又は陽イオン交換膜のいずれか一方であるとともに前記陰極（２１）及び前記陽極（２２）のそれぞれに隣り合う２つのイオン交換膜（２０ａ，２０ｃ）を含む少なくとも２つのイオン交換膜（２０ａ，２０ｃ）と、少なくとも１つのナノ濾過膜（２０ｂ）とを備え、前記少なくとも２つのイオン交換膜（２０ａ，２０ｃ）及び前記少なくとも１つのナノ濾過膜（２０ｂ）はそれぞれ互い違いに設けられ、又は、
前記陰極（２１）及び前記陽極（２２）のそれぞれに隣り合う２つのナノ濾過膜を含む少なくとも２つのナノ濾過膜（２０ａ，２０ｃ）と、陰イオン交換膜又は陽イオン交換膜のいずれか一方である少なくとも１つのイオン交換膜（２０ｂ）とを備え、前記少なくとも２つのナノ濾過膜（２０ａ，２０ｃ）及び前記少なくとも１つのイオン交換膜（２０ｂ）はそれぞれ互い違いに設けられ、
前記電気透析装置（１）は、
被処理液を前記少なくとも１つの希釈室（２３ａ）に流通させて希釈液を得る被処理液供給装置（供給ポンプ１１）と、
濃縮される濃縮液を前記少なくとも１つの濃縮室（２４ａ）に循環させるための濃縮液循環装置（循環ポンプ１２）と、
前記濃縮液が前記少なくとも１つの濃縮室（２４ａ）から流出した後に再び前記少なくとも１つの濃縮室（２４ａ）に戻るように流通する循環ライン（５）と、
前記循環ライン（５）を循環する前記濃縮液の一部を前記循環ライン（５）から抜き出すための抜き出しライン（７）と、
前記少なくとも１つの希釈室（２３ａ）から流出した前記希釈液が流通する排液ライン（４）と、
前記循環ライン（５）から前記抜き出しライン（７）が分岐する分岐点（濃縮液タンク６）と前記少なくとも１つの濃縮室（２４ａ）の出口との間で前記循環ライン（５）に設けられ、前記濃縮液の流れを絞る絞り部材（１０）、又は、前記排液ライン（４）に設けられ、前記希釈液の流れを絞る絞り部材（３０）の少なくとも一方と
をさらに備える。

本開示の電気透析装置によれば、絞り部材が濃縮液の流れを絞ることにより、濃縮室内の圧力を上昇させることで、濃縮室から希釈室へ水を移動させようとする駆動力が発生し、電位差で希釈室から濃縮室に移動させようとする駆動力を一部相殺するため、結果として、希釈室から濃縮室へのイオンの移動に伴う水の移動量を低減することができる。また、絞り部材が希釈液の流れを絞ることにより、希釈室内の圧力を上昇させることで、希釈室から濃縮室へ水を移動させようとする駆動力が増大して、希釈室から濃縮室へのイオンの移動に伴う水の移動量を増加することができる。

［２］別の態様に係る電気透析装置は、［１］の電気透析装置であって、
前記濃縮液の流れを絞る前記絞り部材（１０）は、前記循環ライン（５）を流通する前記濃縮液の流量を調節する流量調節弁（１０ａ）である。

このような構成によれば、ナノ濾過膜を介した希釈室及び濃縮室間の圧力差を適切に制御できるので、希釈室から濃縮室へのイオンの移動に伴う水の移動量を適切に低減することができる。

［３］さらに別の態様に係る電気透析装置は、［１］の電気透析装置であって、
前記希釈液の流れを絞る前記絞り部材（３０）は、前記排液ライン（４）を流通する前記希釈液の流量を調節する流量調節弁（３０ａ）である。

このような構成によれば、ナノ濾過膜を介した希釈室及び濃縮室間の圧力差を適切に制御できるので、希釈室から濃縮室へのイオンの移動に伴う水の移動量を適切に促進することができる。

［４］さらに別の態様に係る電気透析装置は、［３］の電気透析装置であって、
前記少なくとも１つの希釈室（２３ａ）に供給される前記被処理液の温度を検出する温度計（３１）を備え、
前記温度計（３１）の検出値に基づいて前記流量調節弁（３０ａ）の開度が制御されるように構成されている。

一般に溶質の飽和度は温度依存性を有し、電気透析が行われる一般的な温度では、温度が高いほど飽和度が大きくなり、温度が低くなるほどスケールが析出するリスクが高くなる。これに対し、被処理液の温度が低くなるにつれて、希釈室から濃縮室への水の移動を促進するように流量調節弁の開度を制御することにより、スケールの析出を適切に抑制することができる。

［５］さらに別の態様に係る電気透析装置は、［３］または［４］の電気透析装置であって、
前記少なくとも１つの希釈室（２３ａ）に供給される前記被処理液の電気電導度を検出する電気電導度計（３２）を備え、
前記電気電導度計（３２）の検出値に基づいて前記流量調節弁（３０ａ）の開度が制御されるように構成されている。

被処理液が海水の場合、塩分濃度は年間で変動する場合があるものの、塩分濃度が変動したとしても各種イオンの存在比は変化しないことが知られている。このため、塩分濃度が高いほどスケールが析出するリスクが大きくなる。このため、塩分濃度の変動を被処理液の電気電導度によって把握し、電気電導度が高くなるにつれて、希釈室から濃縮室への水の移動を促進するように流量調節弁の開度を制御することにより、スケールの析出を適切に抑制することができる。

１ 電気透析装置
２ 電気透析器
４ 排液ライン
５ 循環ライン
７ 抜き出しライン
１０ 絞り部材
１０ａ 流量調節弁
１１ 供給ポンプ（被処理液供給装置）
１２ 循環ポンプ（濃縮液循環装置）
２０ 膜部材ユニット
２０ａ 膜部材
２０ｂ 膜部材
２０ｃ 膜部材
２０ａ１ 陽イオン交換膜
２０ｂ１ ナノ濾過膜
２０ｃ１ 陽イオン交換膜
２３ａ 希釈室
２４ａ 濃縮室
３０ 流量調節弁
３０ａ 流量調節弁
３１ 温度計
３２ 電気電導度計

Claims (5)

1. 陰極と、陽極と、前記陰極及び前記陽極間に互いに間隔をあけて設けられる少なくとも３つの膜部材を含む膜部材ユニットとを有し、隣り合う膜部材間に少なくとも１つの希釈室及び少なくとも１つの濃縮室が形成された電気透析器を備える電気透析装置であって、
   前記膜部材ユニットは、
   陰イオン交換膜又は陽イオン交換膜のいずれか一方であるとともに前記陰極及び前記陽極のそれぞれに隣り合う２つのイオン交換膜を含む少なくとも２つのイオン交換膜と、少なくとも１つのナノ濾過膜とを備え、前記少なくとも２つのイオン交換膜及び前記少なくとも１つのナノ濾過膜はそれぞれ互い違いに設けられ、又は、
   前記陰極及び前記陽極のそれぞれに隣り合う２つのナノ濾過膜を含む少なくとも２つのナノ濾過膜と、陰イオン交換膜又は陽イオン交換膜のいずれか一方である少なくとも１つのイオン交換膜とを備え、前記少なくとも２つのナノ濾過膜及び前記少なくとも１つのイオン交換膜はそれぞれ互い違いに設けられ、
   前記電気透析装置は、
   被処理液を前記少なくとも１つの希釈室に流通させて希釈液を得る被処理液供給装置と、
   濃縮される濃縮液を前記少なくとも１つの濃縮室に循環させるための濃縮液循環装置と、
   前記濃縮液が前記少なくとも１つの濃縮室から流出した後に再び前記少なくとも１つの濃縮室に戻るように流通する循環ラインと、
   前記循環ラインを循環する前記濃縮液の一部を前記循環ラインから抜き出すための抜き出しラインと、
   前記少なくとも１つの希釈室から流出した前記希釈液が流通する排液ラインと、
   前記循環ラインから前記抜き出しラインが分岐する分岐点と前記少なくとも１つの濃縮室の出口との間で前記循環ラインに設けられ、前記濃縮液の流れを絞る絞り部材、又は、前記排液ラインに設けられ、前記希釈液の流れを絞る絞り部材の少なくとも一方と
   をさらに備える電気透析装置。
2. 前記濃縮液の流れを絞る前記絞り部材は、前記循環ラインを流通する前記濃縮液の流量を調節する流量調節弁である、請求項１に記載の電気透析装置。
3. 前記希釈液の流れを絞る前記絞り部材は、前記排液ラインを流通する前記希釈液の流量を調節する流量調節弁である、請求項１に記載の電気透析装置。
4. 前記少なくとも１つの希釈室に供給される前記被処理液の温度を検出する温度計を備え、
   前記温度計の検出値に基づいて前記流量調節弁の開度が制御されるように構成されている、請求項３に記載の電気透析装置。
5. 前記少なくとも１つの希釈室に供給される前記被処理液の電気電導度を検出する電気電導度計を備え、
   前記電気電導度計の検出値に基づいて前記流量調節弁の開度が制御されるように構成されている、請求項３または４に記載の電気透析装置。
   

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