JP3429955B2 - 電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルにおける集水装置 - Google Patents

電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルにおける集水装置

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    • Y02A20/131Reverse-osmosis

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電気式脱イオン水製
造装置を構成する脱塩セルに設けられる集水装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】脱イオン水は半導体製造工業、製薬工
業、食品工業等の各種の産業又は研究施設等において利
用されているが、この脱イオン水を製造する方法として
電気式脱イオン法が知られている。
【0003】この電気式脱イオン法は、カチオン交換膜
とアニオン交換膜との間にイオン交換樹脂、イオン交換
繊維等のイオン交換体を充填して脱塩室を構成し、該脱
塩室の両外側に濃縮室を設け、これら脱塩室及び濃縮室
を陽電極と陰電極との間に配置し、電圧を印加しながら
脱塩室に被処理水を、濃縮室に濃縮水をそれぞれ流入
し、脱塩室において被処理水中の不純物イオンを除去す
ると共に、該不純物イオンを電気的に濃縮室に移動させ
て脱イオン水を製造するものであり、この方法によれば
イオン交換体がイオンで飽和されることがないため薬剤
による再生が不要であるという利点を有する。
【0004】上記電気式脱イオン法により脱イオン水を
製造するための装置は、複数の脱塩室及び濃縮室を交互
に配列し、この脱塩室、濃縮室を複数並設した配列体の
両側部に電極を配置して構成される。脱塩室及び濃縮室
の配列体は、複数の脱塩セルを所定間隔毎に配置し、各
脱塩セル間に四周枠状に形成されたゴムパッキン等の水
密性部材からなるスペーサーを介在することによって構
成される。即ち、脱塩セル内に脱塩室が形成される一
方、スペーサーによって形成される脱塩セル相互間の空
間部が濃縮室として形成される。
【0005】脱塩セルは図6に示すように、枠体1と、
この枠体1の両側面にそれぞれ接着固定したカチオン交
換膜2、アニオン交換膜3と、これら2つのイオン交換
膜2、3間に形成される空間部に充填される図示しない
イオン交換樹脂とから構成される。充填されるイオン交
換樹脂はカチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂である
が、このように充填すべきイオン交換樹脂の種類に応じ
て、それぞれのイオン交換樹脂が独立して充填できるよ
うに、枠体1内に仕切り壁としての分割桟4を設ける場
合がある。尚、図中、5は被処理水入口(但し、上向流
通水の場合は脱イオン水出口となる)、6は脱イオン水
出口(但し、上向流通水の場合は被処理水入口となる)
である。
【0006】このようにして脱塩セル7内に脱塩室8が
形成され、被処理水入口5より流入した被処理水は脱塩
室8内を流れる間にイオン交換樹脂によって脱イオンさ
れ、脱イオンされた処理水は脱イオン水出口6より脱塩
室8外方に流出するようになっている。
【0007】上記の如く構成される脱塩セル7には集水
装置が設けられている。この集水装置はイオン交換樹脂
は通さず、水のみを通すことにより処理水を集水するた
めのもので、下向流通水の場合、集水装置9は図7に示
すように枠体1の下部に設けられる。尚、上向流通水の
場合は集水装置9は枠体1の上部に設けられ、また分割
桟4を設けた場合にはこの分割桟4に集水装置9が設け
られる場合がある。これらの場合において、集水装置そ
れ自体が枠体1の下部枠又は上部枠或いは分割桟4とな
る。
【0008】従来の集水装置9は図7及び図8に示すよ
うに、多数の透孔10を設けた台座11の上面に細かい
メッシュのサランネット12を接着剤で接着固定してな
るものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】サランネットを用いた
従来の集水装置においては、その製作に当たってサラン
ネットの接着固定という面倒な作業を伴うものであり、
製作コストが高いという欠点があり、またサランネット
12を台座11に接着する際に、余分の量の接着剤が接
着部以外に流れ出て、サランネット12の目や台座11
の透孔10を1部目詰まりさせ、通水流路の有効面積を
減少させてしまうという欠点があった。更には、長期間
の使用により接着剤の劣化が起こり、サランネットの接
着離れを生じる虞れもあった。
【0010】そこで本発明者はサランネットを用いない
集水装置を開発するため種々検討した。サランネットを
用いない集水装置として、図9に示すような細幅状のス
リット13を多数設けてなる構造体が考えられるが、幾
つかの問題点がある。
【0011】即ち、集水装置はイオン交換樹脂の通過を
阻止できるものでなければならないが、イオン交換樹脂
は膨潤収縮や負荷等の要因により割れが生じる場合があ
り、この場合この微細な破砕樹脂の通過をも阻止するこ
とが集水装置に要求され、これらの点を考慮するとスリ
ット幅は0.3mm未満とする必要がある。
【0012】ところで、電気式脱イオン水製造装置は脱
塩セル両側の電極間に電圧を印加して、イオン交換樹脂
に一旦捕捉されたイオンを電気的作用により濃縮室に導
くように処理を行なうものであるため、脱塩セルを構成
する枠体は電気絶縁体であるプラスチックを用いて製作
されており、従って集水装置も同様にプラスチック材で
製作されている。
【0013】図9に示す如き集水装置をプラスチック成
形により製作する場合、現在の成形技術をもってしては
上述したスリット幅0.3mm未満のものを製作するこ
とは困難である。機械切削加工によりスリットを形成す
るような製作方法も考えられるが、これとてもせいぜい
スリット幅0.3mmのものが限度である。加えて、機
械切削加工による場合は製作上手間がかかり、コスト高
となって実用化は困難である。
【0014】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
プラスチック成形により容易に製作できると共に、スリ
ット幅を0.3mm未満とすることが可能となった電気
式脱イオン水製造装置の脱塩セルにおける集水装置を提
供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は(1)電気式脱
イオン水製造装置における脱塩セルに設けられる集水装
置であって;部材本体に突設された多数の突起と、各突
起間に形成される凹部とを備えてなる第1の櫛歯状部材
と;上記と同様の突起及び凹部を備えてなる第2の櫛歯
状部材とからなり;一方の櫛歯状部材における突起が他
方の櫛歯状部材における凹部に入り込むように上記第1
の櫛歯状部材と第2の櫛歯状部材を組み合わせて構成さ
れ;この組み合せ状態において突起相互間に間隙が形成
されていることを特徴とする電気式脱イオン水製造装置
の脱塩セルにおける集水装置、(2)第1の櫛歯状部材
と第2の櫛歯状部材は同一形状を有する上記(1)記載
の電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルにおける集水装
置、(3)第1の櫛歯状部材と第2の櫛歯状部材を組み
合せたときの突起相互間の間隙によって形成されるスリ
ット幅が0.3mm未満である上記(1)又は(2)記
載の電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルにおける集水
装置、(4)第1の櫛歯状部材と第2の櫛歯状部材を結
合固定するための嵌合突片及び嵌合凹所を設けた上記
(1)記載の電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルにお
ける集水装置を要旨とする。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づき説明する。本発明は2つの櫛歯状部材を組み合せて
なるもので、図1はその組み合せの分解状態を示してい
る。第1の櫛歯状部材21Aは、横長状の部材本体22
Aを有し、この部材本体22Aの長手方向に沿って通水
孔23が設けられ、この通水孔23より外方に突出する
ようように、部材本体22Aの長手方向に沿って該部材
本体22Aに多数の突起24が所定間隔毎に一体的に突
設されている。25は各突起24、24間に形成された
凹部であり、この凹部25は通水孔23と連通してい
る。
【0017】第2の櫛歯状部材21Bも同様に横長状の
部材本体22Bを有し、この部材本体22Bの長手方向
に沿って通水孔23を設け、この通水孔23より外方に
突出するように、部材本体22Bの長手方向に沿って該
部材本体22Bに多数の突起24を所定間隔毎に一体的
に突設し、且つ各突起24、24間に通水孔23と連通
する凹部25を設けて構成されている。
【0018】第1の櫛歯状部材21Aには、部材本体2
2Aの端部及び中央部にそれぞれ嵌合突片26を設け、
一方、第2の櫛歯状部材21Bには、部材本体22Bの
端部及び中央部にそれぞれ上記嵌合突片26と対応する
ように嵌合凹所27を設けてある。
【0019】2つの櫛歯状部材21A、21Bは組み合
されて本発明集水装置を構成する。この組立てに当たっ
ては、一方の櫛歯状部材における突起24が、他方の櫛
歯状部材における凹部25に入り込むように第1の櫛歯
状部材21Aと第2の櫛歯状部材21Bを組み合せるも
のである。
【0020】第1と第2の櫛歯状部材21A、21Bを
組み合せたとき、第1櫛歯状部材21Aの嵌合突片26
は第2櫛歯状部材21Bの嵌合凹所27に嵌合し、この
嵌合時の嵌合力によって2つの櫛歯状部材21A、21
Bは結合固定される。
【0021】櫛歯状部材21A、21Bはプラスチック
からなり、通常の成形(例えば射出成形)によって製作
される。プラスチックの材質としてはABS樹脂、ポリ
プロピレン、変性ポリフェニレンエーテル、ポリサルホ
ン等が用いられる。
【0022】2つの櫛歯状部材21A、21Bは同一形
状に製作してもよい。2つの櫛歯状部材21A、21B
を同一形状とした場合の例を図2に示す。
【0023】この図2に示す実施例において、櫛歯状部
材21A、21Bは全く同一の形状に構成されており、
一方をひっくり返した形態で組み合せれば、各突起24
が各凹部25に入り込んで所望通りの組立てが可能とな
る。この実施例では、各櫛歯状部材における部材本体2
2A、22Bの両端部に平坦な接合面28A、28Bを
設け、2つの櫛歯状部材21A、21Bを組み立てたと
き一方の接合面28Aが他方の接合面28Bに当接する
ように構成してある。従って接合面28A、28B間に
接着剤を施すことにより、組立て時に2つの櫛歯状部材
21A、21Bを結合固定することができる。
【0024】本実施例の如く2つの櫛歯状部材21A、
21Bを同一形状とした場合は、その製作に当たって成
形用金型が1種類で済み、製作コストを低減できる利点
がある。
【0025】図2に示す2つの櫛歯状部材21A、21
Bを組み合せたときの状態即ち、本発明集水装置の一例
における構造が図3に示されている。同図に示すよう
に、2つの櫛歯状部材21A、21Bを組み合せたと
き、突起24、24相互間に間隙29が生じており、こ
の間隙29が本発明集水装置におけるスリット幅を形成
することになる。
【0026】上記間隙29によって形成されるスリット
幅Δt(図4)は0.3mm未満とすることが可能であ
る。実際の製作例を以下に示す。 (製作例)突起24、24間の間隔即ち凹部25の幅W
1 (図4)を1.2mmとし、突起24の幅W2 (図
4)を0.8mmとしてプラスチック成形により櫛歯状
部材を製作した。2つの櫛歯状部材を組み合せて集水装
置を製作したところ、突起相互間の間隙によって形成さ
れるスリット幅Δt(図4)は0.2mmであった。
【0027】上記製作例によれば、スリット幅Δtが
0.2mmの集水装置を製作するに当り、突起間の間隔
1 が1.2mmの櫛歯状部材を製作すればよいことが
判る。突起間の間隔W1 が1.2mm(即ち、スリット
幅が1.2mm)の櫛歯状部材をプラスチック成形によ
り製作することは、通常の成形技術で容易に行なえ、金
型製作も簡単となる。
【0028】図4に示す態様においては、一方の櫛歯状
部材の突起24の一側面と他方の櫛歯状部材の突起24
の一側面とが相互に接触しない状態で突起24を凹部2
5に嵌入しており、この場合、突起の両側方に間隙29
が生じる。
【0029】本発明の他の実施例として図5に示すよう
に、上記一方の突起24の一側面と上記他方の突起24
の一側面とが相互に接触した状態で突起24を凹部25
に嵌入するようにしてもよく、この場合は突起24の一
側方にのみ間隙29が生じる。
【0030】また突起24の先端部は凹部25の底面に
接触していても、或いは非接触の状態で僅かに隙間が生
じていてもよい。
【0031】突起24の形状は断面四角形状に限らず、
断面三角形状、断面台形形状等任意であり、従って凹部
25の形状もそれに伴って任意に変更できる。
【0032】上記の如く構成される本発明集水装置は、
脱塩セルへの通水方式が下向流通水の場合、図7に示し
た従来の集水装置の場合と同様、脱塩セルの枠体1の下
部に設けられる(即ち、枠体1の下部枠を兼ねるものと
して設けられる)。反対に通水方式が上向流通水の場合
は、枠体1の上部に設けられる(即ち、枠体1の上部枠
を兼ねるものとして設けられる)。また図6に示すよう
に、枠体に分割桟4が設けられる場合は、分割桟を兼ね
るものとして本発明集水装置を設けることができる。
【0033】上記の如く、枠体の構成部材として本発明
集水装置を設ける場合、通常は図1に示したような通水
孔23を有する第1の櫛歯状部材21Aと第2の櫛歯状
部材21Bとを組合せて用い、通水孔23が上下方向に
位置するような姿勢(即ち、突起24の突出方向が上下
方向となる姿勢)で左右両側枠14、15(図7)間に
取り付けられる。
【0034】本発明集水装置における図1に示した集水
装置では、通水孔23と間隙29は連通しているので、
水は通水孔23、間隙29を通って本発明集水装置を通
過する。しかし、イオン交換樹脂は突起24、24間の
間隙29を通ることができず、通過は阻止される。また
間隙29によって形成されるスリット幅Δtを0.3m
m未満とした場合は、細かな破砕樹脂の通過も阻止され
る。
【0035】本発明は突起24の突出方向が上下方向と
なる姿勢で側枠14、15間に取り付けられる場合に限
定されず、上記姿勢を90°回転させた姿勢(即ち、突
起24の突出方向が水平方向となる姿勢であり、この場
合は図1における通水孔23が不要となる)で上記側枠
14、15間に取り付けるようにしてもよい。
【0036】
【発明の効果】本発明は2つの櫛歯状部材を組み合わせ
ることにより構成されるので、突起相互間の間隙により
形成されるスリット幅は極めて微細なものとなり、スリ
ット幅0.3mm未満のものが可能となった。櫛歯状部
材の製作は容易であり、また部材の組立も容易に行なえ
る。而して本発明によれば、機械切削加工を行なうこと
なく微細なスリット幅を形成することが可能であり、製
作コストを大幅に低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明集水装置の分解状態を部分的に示す分解
斜視図である。
【図2】本発明装置の他の実施例を示す分解正面図であ
る。
【図3】本発明装置の部分縦断面図である。
【図4】本発明装置におけるスリット幅を示す要部拡大
縦断面図である。
【図5】組み立て時の突起の位置関係における別の態様
を示す要部拡大縦断面図である。
【図6】脱塩セルを示す分解斜視図である。
【図7】従来の集水装置を示す部分斜視図である。
【図8】従来の集水装置を示す分解斜視図である。
【図9】スリットを形成した集水装置の斜視図である。
【符号の説明】
7 脱塩セル 21A 第1櫛歯状部材 21B 第2櫛歯状部材 22A 部材本体 22B 部材本体 23 通水孔 24 突起 25 凹部 29 間隙
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 61/00 C02F 1/00 - 1/78

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気式脱イオン水製造装置における脱塩
    セルに設けられる集水装置であって;部材本体に突設さ
    れた多数の突起と、各突起間に形成される凹部とを備え
    てなる第1の櫛歯状部材と;上記と同様の突起及び凹部
    を備えてなる第2の櫛歯状部材とからなり;一方の櫛歯
    状部材における突起が他方の櫛歯状部材における凹部に
    入り込むように上記第1の櫛歯状部材と第2の櫛歯状部
    材を組み合わせて構成され;この組み合せ状態において
    突起相互間に間隙が形成されていることを特徴とする電
    気式脱イオン水製造装置の脱塩セルにおける集水装置。
  2. 【請求項2】 第1の櫛歯状部材と第2の櫛歯状部材は
    同一形状を有する請求項1記載の電気式脱イオン水製造
    装置の脱塩セルにおける集水装置。
  3. 【請求項3】 第1の櫛歯状部材と第2の櫛歯状部材を
    組み合せたときの突起相互間の間隙によって形成される
    スリット幅が0.3mm未満である請求項1又は2記載
    の電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルにおける集水装
    置。
  4. 【請求項4】 第1の櫛歯状部材と第2の櫛歯状部材を
    結合固定するための嵌合突片及び嵌合凹所を設けた請求
    項1記載の電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルにおけ
    る集水装置。
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