JP3681124B1 - 純水生成装置または軟水生成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 陽極および陰極からなる一対の電極と、該電極間に、陽極側から、陽極室、アニオン交換樹脂室、アニオン交換膜とカチオン交換膜とを貼り合わせたバイポーラ膜、カチオン交換樹脂室、陰極室を順次有してなり、上記陽極と上記陰極との間に電圧を印加することによって上記バイポーラ膜で水または塩水を電気分解し、生成したOH−イオンまたはH+イオンで上記アニオン交換樹脂室内のアニオン交換樹脂または上記カチオン交換樹脂室内のカチオン交換樹脂を再生し、再生によってイオン交換されたイオンを上記陽極室または上記陰極室に電圧の力によって排出する機構を有するものであることを特徴とする純水生成装置または軟水生成装置である。
【選択図】 図1
Description
2H2O → 2H2 + O2
効率的にH+イオンおよびOH−イオンを生成できない。また、電極表面にアニオンおよびカチオンを集めて酸性、およびアルカリ性の電解水を作る方法では、陽極では塩素ガス発生により酸の生成効率が低下し、陰極ではカルシウムスケールの生成により電極抵抗の増加が起こるという問題がある。
H2O → H+ + OH−
ガス発生を伴うことなく、H+イオンとOH−イオンを生成させることができ、従来の電極表面での水の電解の場合のようなガス発生に伴うH+イオンとOH−イオンの消費がないので、効率よく再生に使用するイオンを発生することができる。
2H2O → 2H2 + O2
図1は本発明の第1実施形態(純水生成装置または軟水生成装置)の一例を示す概略図であり、この図1に示す純水生成装置または軟水生成装置では、電気分解を行うための陽極1と陰極2とからなる一対の電極と、アニオン交換膜3aとカチオン交換膜3bとを貼り合わせたバイポーラ膜3によって仕切られたアニオン交換樹脂室10とカチオン交換樹脂室11とを有し、アニオン交換樹脂室10にはアニオン交換樹脂6が充填され、このアニオン交換樹脂室10は陽極1側に配置され、カチオン交換樹脂室11にはカチオン交換樹脂7が充填され、このカチオン交換樹脂室11は陰極2側に配置されている。そして、上記バイポーラ膜3はアニオン交換膜3aが陽極1側に配置され、カチオン交換膜3bが陰極2側に配置されている。
図2は、本発明の第2実施形態(純水生成装置または軟水生成装置)の一例を示す概略図である。図2では、上記図1と作用が共通する要素については、共通の符号を付して重複説明を避ける(後記の図3および図4についても同じ)。図2に示す純水生成装置または軟水生成装置は、電気分解を行うための陽極1および陰極2からなる一対の電極と、アニオン交換膜3aとカチオン交換膜3bとを貼り合わせたバイポーラ膜3と、隔膜で仕切られた空間にカチオン交換樹脂7が充填されてなるカチオン交換樹脂室11と、隔膜で仕切られた空間にアニオン交換樹脂6が充填されてなるアニオン交換樹脂室10と、陽極室8と陰極室9を有している。
図3は、本発明の第3実施形態(軟水生成装置)の一例を示す概略図である。この図3に示す軟水生成装置では、電気分解を行うための陽極1および陰極2からなる一対の電極と、アニオン交換膜3aとカチオン交換膜3bとを貼り合わせたバイポーラ膜3と隔膜5とで仕切られたカチオン交換樹脂室11を有し、かつ上記カチオン交換樹脂室11の外にバイポーラ膜3と陽極1とで仕切られた陽極室8と、隔膜5と陰極2とで仕切られた陰極室9を有している。この図3に示す軟水生成装置でも、バイポーラ膜3はそのアニオン交換膜3aが陽極1側に配置され、カチオン交換膜3bが陰極2側に配置されていて、隔膜5には前記同様に不織布などが好適に用いられる。
図4は本発明の第4実施形態(軟水生成装置)の一例を示す概略図である。図4に示す軟水生成装置では、電気分解を行うための陽極1および陰極2からなる一対の電極と、アニオン交換膜3aとカチオン交換膜3bとを貼り合わせたバイポーラ膜3と、隔膜5、13で仕切られた空間にカチオン交換樹脂7が充填されてなるカチオン交換樹脂室11と、陽極室8および陰極室9を有している。そして、陽極室8は陽極1とバイポーラ膜3とで仕切られ、陰極室9は、カチオン交換樹脂室11の外側で、陰極2とカチオン交換樹脂室11(隔膜5)とで仕切られている。バイポーラ膜3は、カチオン交換樹脂室11を構成する隔膜13から距離を隔てて(すなわち、領域15を介して)、かつアニオン交換膜3a側を陽極1側に、カチオン交換膜3b側を陰極2側にして配されている。また、図4の装置では、陽極室8と陰極室9が通水可能な水路17で連結されている。
この実施例1では、図1に示す構成の純水生成装置を用いて、カチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂の再生を行った。上記純水生成装置では、陽極1には白金をコートしたチタン板を用い、陰極2にステンレス鋼板を使用し、アニオン交換樹脂室10、カチオン交換樹脂室11の幅(図1では水平方向の距離)をそれぞれ15mmにし、陽極室8と陰極室9の幅をそれぞれ2mmとして、電極間距離(陽極1と陰極2との間の距離)を合計34mmとした。また、電極面積は、陽極1、陰極2とも、180mm×100mmであった。バイポーラ膜3はトクヤマ社製のバイポーラBP−1E(商品名)(厚み:200μm)を用い、カチオン交換樹脂は三菱化学社製のダイヤイオンSK1B(商品名)を用い、アニオン交換樹脂は三菱化学社製のダイヤイオンSA10A(商品名)を用いた。また、隔膜4、5にはジャパンゴアテックス社製の親水性PTFE不織布「SGT010T135」(厚み:135μm)を用いた。なお、バイポーラ膜および隔膜はこのように厚みの薄いものを使用しているため、上記の電極間距離の設定に当たっては、これらの厚みを無視している(後記の実施例2〜4についても、同じ)。
この実施例2では、図2に示す構成の純水生成装置を用いて、カチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂の再生を行った。上記純水生成装置では、陽極1には白金をコートしたチタン板を用い、陰極2にステンレス鋼板を使用し、アニオン交換樹脂室10、カチオン交換樹脂室11の幅(図2では水平方向の距離)をそれぞれ15mmにし、陽極室8と陰極室9の幅をそれぞれ2mm、領域14および領域15の幅をそれぞれ2mmとして、電極間距離(陽極1と陰極2との間の距離)を合計38mmとした。また、電極面積は、陽極1、陰極2とも、180mm×100mmであった。バイポーラ膜3はトクヤマ社製のバイポーラBP−1E(商品名)を用い、カチオン交換樹脂は三菱化学社製のダイヤイオンSK1B(商品名)を用い、アニオン交換樹脂は三菱化学社製のダイヤイオンSA10A(商品名)を用いた。また、隔膜4、5、12、13にはジャパンゴアテックス社製の親水性PTFE不織布「SGT100T100」(厚み:100μm)を用いた。
この実施例3では、図3に示す構成の軟水生成装置でカチオン交換樹脂の再生を行った。
この実施例4では、図4に示す構成の軟水生成装置でカチオン交換樹脂の再生を行った。
2 陰極
3 バイポーラ膜
4 隔膜
5 隔膜
6 アニオン交換樹脂
7 カチオン交換樹脂
8 陽極室
9 陰極室
10 アニオン交換樹脂室
11 カチオン交換樹脂室
12 隔膜
13 隔膜
14 バイポーラ膜とアニオン交換樹脂室を形成するための隔膜とで仕切られた領域
15 バイポーラ膜とカチオン交換樹脂室を形成するための隔膜とで仕切られた領域
16 水路
17 水路
Claims (6)
- 純水生成装置または軟水生成装置であって、
上記装置は、陽極および陰極からなる一対の電極と、該電極間に、陽極側から、陽極室、アニオン交換樹脂室、アニオン交換膜とカチオン交換膜とを貼り合わせたバイポーラ膜、カチオン交換樹脂室、および陰極室を順次有してなり、
上記アニオン交換樹脂室は、カチオンおよびアニオンを通過させ得る隔膜と上記バイポーラ膜で仕切られた空間にアニオン交換樹脂が充填されてなり、
上記カチオン交換樹脂室は、カチオンおよびアニオンを通過させ得る隔膜と上記バイポーラ膜で仕切られた空間にカチオン交換樹脂が充填されてなり、
上記陽極室は、上記陽極と上記アニオン交換樹脂室を仕切る隔膜とで仕切られてなり、
上記陰極室は、上記陰極と上記カチオン交換樹脂室を仕切る隔膜とで仕切られてなり、
上記バイポーラ膜は、アニオン交換膜側を陽極側にし、カチオン交換膜側を陰極側にして配されており、
イオン交換樹脂の再生の際に、イオンを含有する水を上記陽極室に供給し、該陽極室を通過した該水を上記陰極室に供給するか、またはイオンを含有する水を上記陰極室に供給し、該陰極室を通過した該水を上記陽極室に供給し、上記陽極と上記陰極との間に電圧を印加することによって上記バイポーラ膜で水または塩水を電気分解し、生成したOH−イオンまたはH+イオンで上記アニオン交換樹脂室内のアニオン交換樹脂または上記カチオン交換樹脂室内のカチオン交換樹脂を再生し、再生によってイオン交換されたイオンを上記陽極室または上記陰極室に電圧の力によって排出する機構を有するものであることを特徴とする純水生成装置または軟水生成装置。 - 純水生成装置または軟水生成装置であって、
上記装置は、陽極および陰極からなる一対の電極と、該電極間に、陽極側から、陽極室、アニオン交換樹脂室、アニオン交換膜とカチオン交換膜とを貼り合わせたバイポーラ膜、カチオン交換樹脂室、および陰極室を順次有してなり、
上記アニオン交換樹脂室は、2枚の隔膜で仕切られた空間内にアニオン交換樹脂が充填されてなり、
上記カチオン交換樹脂室は、2枚の隔膜で仕切られた空間内にカチオン交換樹脂が充填されてなり、
上記陽極室は、上記陽極と、上記アニオン交換樹脂室を仕切る陽極側の隔膜とで仕切られてなり、
上記陰極室は、上記陰極と、上記カチオン交換樹脂室を仕切る陰極側の隔膜とで仕切られてなり、
上記バイポーラ膜は、上記アニオン交換樹脂室と上記カチオン交換樹脂室との間に、上記アニオン交換樹脂室を仕切る陰極側の隔膜および上記カチオン交換樹脂室を仕切る陽極側の隔膜とは距離を隔て、かつアニオン交換膜側を陽極側にし、カチオン交換膜側を陰極側にして配されており、
上記バイポーラ膜と上記アニオン交換樹脂室で仕切られた領域と、上記バイポーラ膜と上記カチオン交換樹脂室で仕切られた領域とが、水路によって連結されており、
上記陽極と上記陰極との間に電圧を印加することによって上記バイポーラ膜で水または塩水を電気分解し、生成したOH−イオンまたはH+イオンで上記アニオン交換樹脂室内のアニオン交換樹脂または上記カチオン交換樹脂室内のカチオン交換樹脂を再生し、再生によってイオン交換されたイオンを上記陽極室または上記陰極室に電圧の力によって排出する機構を有するものであることを特徴とする純水生成装置または軟水生成装置。 - 上記カチオン交換樹脂室を仕切る上記2枚の隔膜、および上記アニオン交換樹脂室を仕切る上記2枚の隔膜は、カチオンおよびアニオンを通過させ得るものであり、かつ
イオン交換樹脂の再生の際に、イオンを含有する水を上記陽極室に供給し、該陽極室を通過した該水を上記陰極室に供給するか、またはイオンを含有する水を上記陰極室に供給し、該陰極室を通過した該水を上記陽極室に供給する機構を有する請求項2に記載の純水生成装置または軟水生成装置。 - 軟水生成装置であって、
上記装置は、陽極および陰極からなる一対の電極と、該電極間に、陽極側から、陽極室、アニオン交換膜とカチオン交換膜とを貼り合わせたバイポーラ膜、カチオン交換樹脂室、および陰極室を順次有してなり、
上記カチオン交換樹脂室は、カチオンおよびアニオンを通過させ得る隔膜と上記バイポーラ膜で仕切られた空間にカチオン交換樹脂が充填されてなり、
上記陽極室は、上記陽極と上記バイポーラ膜とで仕切られてなり、
上記陰極室は、上記陰極と上記カチオン交換樹脂室を仕切る隔膜とで仕切られてなり、
上記バイポーラ膜は、アニオン交換膜側を陽極側にし、カチオン交換膜側を陰極側にして配されており、
イオン交換樹脂の再生の際に、イオンを含有する水を上記陽極室に供給し、該陽極室を通過した該水を上記陰極室に供給するか、またはイオンを含有する水を上記陰極室に供給し、該陰極室を通過した該水を上記陽極室に供給し、上記陽極と上記陰極との間に電圧を印加することによって上記バイポーラ膜で水または塩水を電気分解し、生成したH+イオンでカチオン交換樹脂を再生し、再生によってイオン交換されたカチオンを上記カチオン交換樹脂室から陰極室に電圧の力によって排出する機構を有するものであることを特徴とする軟水生成装置。 - 軟水生成装置であって、
上記装置は、陽極および陰極からなる一対の電極と、該電極間に、陽極側から、陽極室、アニオン交換膜とカチオン交換膜とを貼り合わせたバイポーラ膜、カチオン交換樹脂室、および陰極室を順次有してなり、
上記カチオン交換樹脂室は、2枚の隔膜で仕切られた空間にカチオン交換樹脂が充填されてなり、
上記陽極室は、上記陽極と上記バイポーラ膜とで仕切られてなり、
上記陰極室は、上記陰極と上記カチオン交換樹脂室を仕切る陰極側の隔膜とで仕切られてなり、
上記バイポーラ膜は、上記カチオン交換樹脂室を仕切る陽極側の隔膜とは距離を隔て、かつアニオン交換膜側を陽極側にし、カチオン交換膜側を陰極側にして配されており、
上記陽極と上記陰極との間に電圧を印加することによって上記バイポーラ膜で水または塩水を電気分解し、生成したH+イオンでカチオン交換樹脂を再生し、再生によってイオン交換されたカチオンを上記カチオン交換樹脂室から陰極室に電圧の力によって排出する機構を有するものであることを特徴とする軟水生成装置。 - 上記カチオン交換樹脂室を仕切る上記2枚の隔膜は、カチオンおよびアニオンを通過させ得るものであり、かつ
イオン交換樹脂の再生の際に、イオンを含有する水を上記陽極室に供給し、該陽極室を通過した該水を上記陰極室に供給するか、またはイオンを含有する水を上記陰極室に供給し、該陰極室を通過した該水を上記陽極室に供給する機構を有する請求項5記載の軟水生成装置。
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