JP5906317B2 - 脱イオン水のより良好な回収のための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、水から溶存塩を除去するための容量式脱イオン（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｄｅｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）法を使用して精製される脱イオン水（ｄｅｉｏｎｉｓｅｄ ｗａｔｅｒ）のより良好な回収のための方法および装置に関する。

世界の多数の人口が、衛生的な飲料水が深刻に不足する国々に生活している。これらの人々の多くが、公共の飲料水処理施設が存在せず、あるいはわずかしか存在しない田舎の広範囲にわたる領域に生活している。人々は、井戸、池、および川などの土地の水源に直接頼らなければならない。

これらの水源からの水は、この水を飲用に適さないものにする５００〜３０００ｐｐｍ程度の高レベルの溶存塩を含む可能性がある。塩濃度が５００〜１５００ｐｐｍ程度である水は、嫌な風味を有し、塩濃度が１５００ｐｐｍを超える水は、一般に「汽水（ｂｒａｃｋｉｓｈ ｗａｔｅｒ）」と呼ばれ、比較的不快である。５０〜３００ｐｐｍの塩濃度が、良好な風味を有し、すべての人々に良好な飲料水としておおむね受け入れられる。

容量式脱イオンは、塩の除去に有用な技術である。この技術においては、塩を含んでいる水が、１対の反対に帯電した電極を通って流され、イオンが電極の表面に電気的に吸着されることで、処理後の水において塩が取り除かれる。この技術は、顕著に少ないエネルギ消費および顕著に高い回収にて、水から塩を効果的に取り除くことが示されている。

米国特許第６１２７４７号明細書（Ａｎｄｅｌｍａｎ、２０００年）、米国特許第７１１０２４２号明細書（Ｃ ａｎｄ Ｔ Ｃｏｍｐａｎｙ、２００６年）、米国特許第６０２２４３６号明細書（Ｋｏｓｌｏｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、２０００年）、米国特許出願公開第２００５／００４２５１３号明細書（Ｃｕｒｒａｎ他）、および米国特許出願公開第２００６／０１１４６４３号明細書（Ｍａｘｗｅｌｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ）が、容量式の脱イオン技術において使用される電極組成物を開示しており、活性炭をフィブリル化ポリマーなどの結合剤ならびに種々の割合の種々の粒子サイズの導電性カーボンブラックとともに有する組成物を開示している。

国際公開第２００９／０７７２７６号パンフレット（Ｕｎｉｌｅｖｅｒ、２００９年）が、水から溶存塩を除去するための容量式脱イオン化のための電極組成物、これを作製するための方法、およびそのようなシステムの水精製装置における使用を開示している。活性炭と、熱可塑性高分子結合剤と、導電性カーボンブラックとを含む水の容量式脱イオン化のための電極が開示されている。

容量式脱イオン化の方法において、供給水の一部が、全溶存塩の濃度が低い飲用に適した純水として集められ、水の他の一部が、塩の濃度が上述の濃度よりも高いがゆえに、廃棄物として捨てられる。したがって、方法における純水の回収が少ない。

容量式脱イオン化装置の回収率を改善する試みが行われている。

そのような試みの１つが、流体の脱イオン化または浄化のための貫流式コンデンサ（ｆｌｏｗ−ｔｈｒｏｕｇｈ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）を説明している米国特許出願公開第２００２／１６７７８２号明細書（Ａｎｄｅｌｍａｎ、２００２年）において行われている。この出願は、透過性または半透過性の材料からなる層であって、電荷を保持することができる電荷バリアを使用し、この電荷バリアを、細孔の空間のイオンの吸着および放出によって引き起こされる細孔の空間の喪失を補償するように、電極に隣接させて配置することを開示している。これは、イオンおよびエネルギの効率が改善されたコンデンサをもたらす。しかしながら、この出願において、廃水の流れを回収または再使用するためのシステムは開示されていない。

米国特許出願公開第２００７／０２８４３１３号明細書（Ｌｅｅ他）が、電気吸着を使用する浄水システムを開示している。この出願は、脱塩効率および回収率の向上を可能にし、電極に付着する空気または気体を効率的に除去することによって電力の消費を最小限にする水没式の電気吸着にもとづく水の浄化装置および方法を教示している。この出願は、直列または並列アレイに配置され、流入水貯蔵部／浄水槽に沈められた１つ以上の電気吸着にもとづくリアクタを備える装置を開示している。この出願は、再生サイクルにおいて再生溶液の一部分を流入水へと再循環させることを教示している。このシステムは、再生溶液を再循環させるにすぎないため、決して電極の効率を真に改善するものではない。

米国特許第６１２７４７号明細書 米国特許第７１１０２４２号明細書 米国特許第６０２２４３６号明細書 米国特許出願公開第２００５／００４２５１３号明細書 米国特許出願公開第２００６／０１１４６４３号明細書 国際公開第２００９／０７７２７６号パンフレット 米国特許出願公開第２００２／１６７７８２号明細書 米国特許出願公開第２００７／０２８４３１３号明細書

驚くべきことに、容量式脱イオン化による水の精製において生じる廃水を再循環させることができる方法によって、全体としての回収が改善され、容量式脱イオンセルの電極の寿命が向上することが、今や明らかになった。

したがって、本発明の目的は、供給水の流れからの脱イオン水のより良好な回収のための方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、供給水の流れからの脱イオン水のより良好な回収のための装置を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、容量式脱イオンセルの電極の寿命を向上させることにある。

本発明のさらなる目的は、水の浪費を減らすことにある。

したがって、第１の態様においては、供給水の流れからの脱イオン水のより良好な回収のための方法であって、
（ｉ）供給水の流れを容量式脱イオンセルへともたらすステップと、
（ｉｉ）前記容量式脱イオンセルを出る水の塩濃度を測定するステップと、
（ｉｉｉ）前記塩濃度が所定の下側設定点よりも低い場合に前記セルを出る水を集めて浄水を製造し、前記塩濃度が所定の上側設定点よりも高い場合に前記セルを出る水を廃棄するステップと
を含んでおり、
前記セルを出る水の塩濃度が前記下側設定点と前記上側設定点との間である場合に、前記セルを出る水を前記供給水の流れに再循環させる方法が開示される。

第２の態様によれば、
（ｉ）供給水を容量式脱イオンセルへと入力するための手段と、
（ｉｉ）正の電位、負の電位、および前記セルの短絡からなるあらかじめプログラムされた時間サイクルを加えることができる電源と、
（ｉｉｉ）前記セルを出る水の塩濃度を測定するためのメータと、
（ｉｖ）前記メータの下流の電磁弁と、
（ｖ）電子プロセッサと
を備えている供給水からの脱イオン水のより良好な回収のための装置であって、
前記弁が、４方弁であり、電子プロセッサが、前記セルを出る水の塩濃度の値を前記メータから受け取り、前記水を３つの流れのうちの１つへと分けるように前記弁を動作させるようにプログラムされており、第１の流れは、前記塩濃度が所定の下側設定点を下回る場合に浄水を集めるための流れであり、第２の流れは、前記塩濃度が所定の上側設定点を上回る場合に水を廃棄するための流れであり、第３の流れは、前記塩濃度が前記下側設定点と前記上側設定点との間である場合に水を前記入力される供給水の流れへと再循環させるための流れであることを特徴とする装置が開示される。

これらの態様、特徴、および利点、ならびに他の態様、特徴、および利点が、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲を検討することで、当業者にとって明らかになるであろう。用語「・・・を備える」は、「・・・を含む」を意味するように意図され、必ずしも「・・・からなる」または「・・・で構成される」を意味しない。換言すると、列挙されたステップまたは選択肢が、必ずしもすべてを述べ尽くすものではない。以下の説明において提示される例／図が、本発明の明確化を意図したものであり、本発明をそれらの例そのものに限定しようとするものではないことに、注意すべきである。

本発明による再循環型の容量式脱イオンセルにもとづく水の脱イオン化システムの概略のブロック図である。 本発明による４方向の電磁弁の概略図である。

水の脱イオン化方法
本発明は、供給水の流れの脱イオン化のための方法であって、供給水の流れを容量式脱イオンセルへともたらし、前記容量式脱イオンセルを出る水の塩濃度を測定し、浄水を製造し、あるいは前記水を廃棄し、もしくは前記容量式脱イオンセルを出る水を再循環させるステップを含む方法を提供する。
水の脱イオン化装置
（ｉ）供給水を容量式脱イオンセルへと入力するための手段と、
（ｉｉ）正の電位、負の電位、および前記セルの短絡からなるあらかじめプログラムされた時間サイクルを加えることができる電源と、
（ｉｉｉ）前記セルを出る水の塩濃度を測定するためのメータと、
（ｉｖ）前記メータの下流の電磁弁と、
（ｖ）電子プロセッサと
を備えている供給水からの脱イオン水のより良好な回収のための装置であって、
前記弁が、４方弁であり、電子プロセッサが、前記セルを出る水の塩濃度の値を前記メータから受け取り、前記水を３つの流れのうちの１つへと分けるように前記弁を動作させるようにプログラムされており、第１の流れは、前記塩濃度が所定の下側設定点を下回る場合に浄水を集めるための流れであり、第２の流れは、前記塩濃度が所定の上側設定点を上回る場合に水を廃棄するための流れであり、第３の流れは、前記塩濃度が前記下側設定点と前記上側設定点との間である場合に水を前記入力される供給水の流れへと再循環させるための流れであることを特徴とする装置が開示される。
供給水を入力するための手段
本発明による装置は、供給水を容量式脱イオンセルへと入力するための手段を備える。供給水を入力するための手段は、好ましくは、供給水のリザーバまたは直列の供給源と、ポンプとを備える。

リザーバに蓄えられた供給水を、容量式脱イオンセルへと送ることができ、あるいは容量式脱イオンセルを、直列の供給源へと接続することができる。好ましくは、ポンプが、供給水をリザーバまたは直列の供給源から容量式脱イオンセルへともたらす。

ポンプは、好ましくは１〜１５００ｍｌ／分の流量、より好ましくは１０〜３００ｍｌ／分の流量で供給水をもたらす。
容量式脱イオンセル
装置は、容量式脱イオンセルを備える。容量式脱イオンセルは、好ましくは１対の電極を備え、対をなす電極が、平行に配置され、正および負の電位へと接続される。筐体が、好ましくは、容量式脱イオンセルを囲み、セルへの水の流入および流出をもたらす。筐体は、好ましくは、外部からセル内の電極への接続も提供および形成する。
電極
電極は、好ましくは、熱処理プロセスを通じてグラファイトシート製の基材へと成形された活性炭と、熱可塑性結合剤と、導電性カーボンブラックとの混合物を含む。好ましくは、電極対の一方の電極が、正の電位へと接続され、電極対の他方の電極が、電源の負の電位へと接続される。好ましくは、複数の電極対を、セルの内部に配置することができる。
活性炭
活性炭は、好ましくは、瀝青炭、ココナッツ殻、木材、および石油タールの１つ以上から選択される。活性炭の表面積は、好ましくは５００ｍ^２／ｇを超え、より好ましくは１０００ｍ^２／ｇを超える。好ましくは、活性炭は、２未満、より好ましくは１．５未満のサイズ均等係数（ｓｉｚｅ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ｃｏ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を有し、好ましくは５０％を超え、より好ましくは６０％を超える四塩化炭素数を有する。

活性炭は、好ましくは８００を超え、より好ましくは１０００を超えるヨード数を有する。活性炭は、７５〜３００ミクロン、好ましくは１００〜２５０ミクロンの範囲の粒子サイズを有する。
熱可塑性結合剤
電極に使用される熱可塑性結合剤という用語は、好ましくは５ｇ／１０分を下回り、より好ましくは２ｇ／１０分を下回り、さらにより好ましくは１ｇ／１０分を下回るメルトフローレート（ＭＦＲ）を有する結合剤である。結合剤のかさ密度は、好ましくは０．６ｇ／ｃｍ^３以下、より好ましくは０．５ｇ／ｃｍ^３以下、さらにより好ましくは０．２５ｇ／ｃｍ^３以下である。メルトフローレート（ＭＦＲ）は、ＡＳＴＭ Ｄ １２３８（ＩＳＯ １１３３）の試験を使用して測定される。この試験は、所定の温度および荷重の条件のもとで押し出し式可塑度計を通過する溶融ポリマーの流れを測定する。

押し出し式可塑度計は、底部には２ｍｍの小さなダイを有し、上部には可動のピストンを有している垂直シリンダで構成される。物質がシリンダ内に装てんされ、数分間にわたって予熱される。ピストンが、溶けたポリマーの上方に配置され、その重量により、ポリマーがダイを通って収集プレートへと押し出される。試験の時間は、プラスチックの種々の粘度に対応するように、１５秒〜１５分の範囲である。使用される温度は、１９０、２２０、２５０、および３００℃（４２８、４８２、および５７２°Ｆ）である。使用される荷重は、１．２、５、１０、および１５ｋｇである。好ましくは、試験は、１５ｋｇの荷重で１９０℃で行われる。所定の時間の後に集まったポリマーの量が計量され、１０分間で押し出されたと考えられるグラム数へと正規化される。メルトフローレートは、基準時間当たりのグラム数で表される。

結合剤は、好ましくは上述の低いＭＦＲ値を有する熱可塑性ポリマーである。適切な例として、これらの低いＭＦＲ値を有する超高分子量ポリマー、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、およびこれらの組み合わせが挙げられる。

分子量は、好ましくは、１０^６〜１０^９ｇ／モルの範囲にある。この部類の結合剤は、ＨＯＳＴＡＬＥＮ（Ｔｙｃｏｎａ ＧＭＢＨ）、ＧＵＲ、Ｓｕｎｆｉｎｅ（日本国のＡｓａｈｉ社）、およびＨｉｚｅｘ（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ社）という商品名で市販され、Ｂｒａｓｋｅｎ Ｃｏｒｐ（ブラジル）からも市販されている。他の適切な結合剤として、Ｌｕｐｏｌｅｎ（Ｂａｓｅｌ Ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎｓ社）として販売されているＬＤＰＥおよびＱｕｎｏｓ社（オーストラリア）のＬＬＤＰＥが挙げられる。

熱可塑性結合剤は、好ましくは、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフィブリル化ポリマーではない。

熱可塑性結合剤の粒子サイズは、好ましくは、２０〜６０ミクロンの範囲にあり、好ましくは４０ミクロンよりも大きい。熱可塑性結合剤は、好ましくは電極の８〜３０重量％、より好ましくは１０〜３０重量％、さらにより好ましくは１２〜２８重量％だけ存在する。

結合剤に対する活性炭の比は、好ましくは重量部で１：１〜２０：１の範囲にあり、より好ましくは１：１〜１０：１の範囲にある。
導電性カーボンブラック（ＣＣＢ）
カーボンブラックは、元素炭素の一形態である。多くのカーボンブラックは、液体の芳香族炭化水素から石油炉プロセスによって生成される。電極用のカーボンブラックの選択において、考慮すべき重要な因子は、総表面積およびメソ細孔表面積、構造、ならびに表面の酸化である。

本発明の電極に使用される導電性カーボンブラックは、好ましくは、５００ｍ^２／ｇよりも大きい総表面積を有する。

導電性カーボンブラックは、１００ｍ^２／ｇよりも大きく、より好ましくは１００〜１０００ｍ^２／ｇの範囲にあるメソ細孔面積を有する。

カーボンブラックの構造は、油吸収量（ＯＡＮ）によって表現される。市販のカーボンブラックは、ブラック１００グラム当たり４５〜４００ｃｃの範囲のＯＡＮを有する。導電性カーボンブラックは、好ましくは、１００ｃｃ／１００ｇを超え、好ましくは１００〜４００ｃｃ／１００ｇの範囲にあり、より好ましくは２５０〜４００ｃｃ／１００ｇの範囲にある油吸収量（ＯＡＮ）を有する。導電性カーボンブラックは、表面へと化学吸着した酸素が少ない。

適切な品質のカーボンブラックを、ＴＩＭＣＡＬ Ｇｒａｐｈｉｔｅ ５ Ｃａｒｂｏｎ社（品種：Ｅｎｓａｃｏ ２５０Ｇ、Ｅｎｓａｃｏ ３５０）、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（品種：Ｒｅｇａｌ、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌ ２０００、Ｖｕｌｃａｎ）、ＥＶＯＮＯＶＩＫ社（品種：ＰＲＩＮＴＥＸ ＸＥ−２）、またはＡＫＺＯ ＮＯＢＥＬ社（Ｋｅｔｊｅｎ Ｂｌａｃｋ）から入手することができる。
電源
電源は、好ましくは、０Ｖ〜５Ｖの電圧範囲のＤＣ電圧を供給し、正の電位、負の電位、およびセルの短絡からなるあらかじめプログラムされた時間サイクルを加えるための１００ＷのプログラマブルなＤＣ電源システムである。

正の電位が、精製サイクルにおいて容量式脱イオンセルの電極間に加えられ、負の電位が、再生サイクルにおいて加えられる。２つの短絡状態（Ｓ１）および（Ｓ２）が加えられ、一方が再生サイクルにおける負の電位の印加の前（Ｓ１）であり、一方が再生サイクルにおける負の電位の印加の後（Ｓ２）である。精製サイクルにおいて容量式脱イオンセルの電極間に加えられる電圧は、好ましくは０．１〜５Ｖであり、より好ましくは０．８〜３．５Ｖであり、さらにより好ましくは１．０〜２．５Ｖである。再生サイクルにおいて電極間に加えられる負の電圧は、好ましくは−０．１〜−５Ｖであり、より好ましくは−０．８〜−３．５Ｖであり、さらにより好ましくは−１．０〜−２．５Ｖである。

正の電位の継続時間は、好ましくは６０〜１２００秒である。負の電位の継続時間は、好ましくは１０〜３００秒である。再生サイクルの前の短絡状態（Ｓ１）の継続時間は、好ましくは２〜６０秒であり、再生サイクルの後の短絡状態（Ｓ２）については、好ましくは５〜１５００秒である。
メータ
本発明による装置は、セルを出る水の塩濃度を測定するためのメータを備える。塩濃度は、好ましくは導電率計を使用することによって測定される。第１の導電率計が、好ましくは容量式脱イオンセルの手前に位置し、供給水の流れの塩濃度を測定する。第２の導電率計が、好ましくは容量式脱イオンセルの後に位置し、容量式脱イオンセルからの出力水の流れの塩濃度を測定する。

導電率計は、好ましくは電子プロセッサへと接続される。電子プロセッサが、導電率計からの電気信号を受信する。

電子プロセッサが、導電率計からの電気信号を総溶解固形分（ＴＤＳ）濃度の値へと変換する。

導電率は、好ましくは電子プロセッサによって制御される１秒という規則的な間隔で測定される。
電磁弁
本発明による装置は、メータの下流に電磁弁を備え、この電磁弁が、４方弁である。電磁弁は、水を３つの流れのうちの１つへと分け、ここで第１の流れは、塩濃度が所定の下側設定点を下回るときに浄水を集めるための流れであり、第２の流れは、塩濃度が所定の上側設定点を上回るときに水を廃棄するための流れであり、第３の流れは、塩濃度が前記下側設定点と前記上側設定点との間であるときに水を入力される供給水の流れへと再循環させるための流れである。

電磁弁は、好ましくは、前記第２の導電率計から水を受け取るための入り口ポートと、前記第３の流れを供給水の流れへと再循環させるための出力還流水ポートと、前記第２の流れを廃棄するための出力廃水ポートと、前記第１の流れを集めて浄水を製造するための出力純水ポートとを有する。

電磁弁のそれぞれのポートの開閉は、電子プロセッサによって制御される。

電子プロセッサが、容量式脱イオンセルから出力される供給水の流れが前記上側設定点と前記下側設定点との間のＴＤＳ濃度の値を有する場合に、電磁弁の出力還流水ポートを開く。電子プロセッサが、容量式脱イオンセルから出力される供給水の流れが前記上側設定点よりも高いＴＤＳ濃度を有する場合に、前記出力廃水ポートを開く。電子プロセッサが、容量式脱イオンセルから出力される供給水の流れが前記下側設定点を下回るＴＤＳ濃度を有する場合に、前記出力純水ポートを開く。上述の出力バルブは、残りの２つの出力バルブを閉じた状態に保ちつつ開かれる。
電子プロセッサ
本発明による装置は、電子プロセッサを備える。電子プロセッサが、水を前記３つの流れのうちの１つへと分けるべく前記電磁弁を動作させる。電子プロセッサは、好ましくは前記第１の導電率計、前記第２の導電率計、前記電磁弁、および前記電源に接続される。

電子プロセッサは、総溶解固形分の値についての上側設定点および下側設定点であらかじめプログラムされる。

上側設定点は、好ましくは５００ｐｐｍよりも高く、好ましくは１５００ｐｐｍよりも低い。上側設定点は、好ましくは供給水の流れの塩濃度以下である。

下側設定点は、好ましくは３００ｐｐｍよりも低い。より好ましくは、２００ｐｐｍよりも低い。下側設定点は、好ましくは１００ｐｐｍよりも高い。

電子プロセッサは、測定された入力側および出力側のＴＤＳ濃度の値ならびに総溶解固形分（ＴＤＳ）濃度のあらかじめ定められた上側および下側設定点にもとづいて、電磁弁の特定のポートの開閉を制御する。

次に、本発明を、以下の図（ただし、これらに限られるわけではない）によって例示する。
図面の詳細な説明
図１が、本発明による再循環型の容量式脱イオンセルにもとづく水の脱イオン化システムの概略のブロック図である。容量式脱イオンセル（４）の手前に位置する第１の導電率計（３）によって割り出される既知のイオン濃度の供給水（１）が、供給水のリザーバ／直列の供給源から、陽イオンを吸収する負の電極と陰イオンを吸収する正の電極とを有する容量式脱イオンセル（４）を通って、ポンプ（２）によって送られる。容量式脱イオンセルを出る出力水のイオン濃度が、容量式脱イオンセル（４）と４方向の電磁弁（６）との間に位置する第２の導電率計（５）によって割り出される。電子プロセッサ（７）が、第１の導電率計（３）および第２の導電率計（５）からの電気信号を受信し、この信号をＴＤＳ濃度の値へと変換する。電子プロセッサ（７）は、あらかじめ定められたＴＤＳ濃度の値の上側設定点および下側設定点によってあらかじめプログラムされる。電子プロセッサは、第２の導電率計（５）を出る水について測定されたＴＤＳ濃度を、前記あらかじめプログラムされた水準と比較し、４方向の電磁弁（６）のポートの開閉を制御する。

図２は、本発明による４方向の電磁弁の概略図である。容量式脱イオンセルから出力され、イオン濃度の値が測定された供給水の流れが、入り口ポート（８）を通って４方弁へと進入する。入り口ポート（８）に進入する水のＴＤＳ濃度の値が、前記所定の上側設定点よりも高い場合、電子プロセッサ（７）が、電磁弁の出力廃水ポート（１０）を開く。入り口ポート（８）に進入する水のＴＤＳ濃度が、前記所定の下側設定点よりも低い場合、電子プロセッサ（７）が、電磁弁の出力純水ポート（１１）を開くための信号を送信する。

入り口ポート（８）に進入する水のイオン濃度が、前記所定の下側設定点と前記所定の上側設定点との間にある場合、電子プロセッサ（７）が、電磁弁の出力還流水ポート（９）を開くための信号を送信する。

実施例１
図１に示したとおりの本発明による脱イオン水のより良好な回収のための装置を、水の回収を決定するために製作および使用した。容量式脱イオンセルの電極を、粉末の活性炭、高密度ポリエチレン、および導電性カーボンブラック（ＴＩＭＣＡＬ社のＥｎｓａｃｏ ３５０Ｇ）を７：２：１の比で混合し、熱処理プロセスによってグラファイト基材上に成形することによって製作した。１対の円形電極（直径１５ｃｍ）を筐体の内部に配置し、電極を通って水を送るとともに、電源から電極へと電位を加えた。このようにして、脱イオンセルを形成した。

脱イオンセルを、正および負の電極間にＤＣ電圧を供給するためにＤＣ電源システムへと接続した。精製サイクルにおいて、３．２ボルトの正の電位を１０分間にわたって電極間に加え、５分間にわたる２つの短絡サイクルおよび再生サイクルにおける２分間にわたる３．２ボルトの負の電位を与えた。リザーバからの供給水の流れを、蠕動ポンプによって１０ｍｌ／分の流量にて容量式脱イオンセルへと供給した。供給水の流れの塩濃度を、第１の導電率計によって測定した。供給水の流れの総溶解固形分濃度（ＴＤＳ）の値は、６００ｐｐｍであった。供給水の流れを、径方向に容量式脱イオンセルへと進入させ、上側の電極の中央より脱イオンセルから流出させた。

電子プロセッサを、２００ｐｐｍというＴＤＳ濃度の値の所定の下側設定点および６００ｐｐｍというＴＤＳ濃度の値の上側設定点にあらかじめプログラムした。

実施例Ａにおいては、精製サイクルにおいて、電子プロセッサを、容量式脱イオンセルを出る水のＴＤＳ濃度の値が２００ｐｐｍを上回る場合に出力廃水ポートを開き、容量式脱イオンセルを出る水のＴＤＳ濃度の値が２００ｐｐｍを下回る場合に出力純水ポートを開くようにあらかじめプログラムした。出力還流水ポートは、サイクルの全体において閉じたままとした。

実施例Ｂは、精製サイクルにおいて、電子プロセッサを、容量式脱イオンセルを出る水のＴＤＳ濃度の値が２００ｐｐｍと６００ｐｐｍとの間である場合に出力還流水ポートを開くようにあらかじめプログラムしたことを除き、実施例Ａと同様にした。出力純水ポートを、容量式脱イオンセルを出る水のＴＤＳ濃度の値が２００ｐｐｍを下回る場合に開き、出力廃水ポートを、ＴＤＳ濃度の値が６００ｐｐｍを上回る場合に開いた。

全サイクルの終わりにおける回収を、以下の式を使用して計算した。
回収（％）＝（浄水の体積／供給水の体積）×１００
回収（％）についてのデータを、表１に示す。

この一組の実施例は、本発明による容量式脱イオンセルを使用した水の脱イオン化（実施例Ｂ）が、比較例Ａと比べてより良好な回収をもたらすことを明らかに示している。

表２は、本発明による容量式脱イオンセルを使用した水の脱イオン化（実施例Ｂ）が、比較例Ａと比べて電極により長い寿命をもたらすことを示している。

Claims (7)

1. （ｉ）供給水の流れを容量式脱イオンセルへと入力するための手段と、
   （ｉｉ）正の電位、負の電位、および前記セルの短絡からなるあらかじめプログラムされた時間サイクルを加えることができる電源と、
   （ｉｉｉ）前記セルを出る水の塩濃度を測定するためのメータと、
   （ｉｖ）前記メータの下流の電磁弁と、
   （ｖ）電子プロセッサと
   を備えている供給水の流れからの脱イオン水のより良好な回収のための装置であって、
   前記弁が、４方弁であり、電子プロセッサが、前記セルを出る水の塩濃度の値を前記メータから受け取り、前記水を３つの流れのうちの１つへと分けるように前記弁を動作させるようにプログラムされており、第１の流れは、前記塩濃度が所定の下側設定点を下回る場合に浄水を集めるための流れであり、第２の流れは、前記塩濃度が所定の上側設定点を上回る場合に水を廃棄するための流れであり、第３の流れは、前記塩濃度が前記下側設定点と前記上側設定点との間である場合に水を前記入力される供給水の流れへと再循環させるための流れであることを特徴とする装置。
2. 前記上側設定点が、前記供給水の流れの塩濃度以下である請求項１に記載の装置。
3. 前記上側設定点が、５００ｐｐｍよりも高い請求項１または２に記載の装置。
4. 前記上側設定点が、１５００ｐｐｍよりも低い請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記下側設定点が、３００ｐｐｍ未満である請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記下側設定点が、１００ｐｐｍよりも高い請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記メータが、導電率計である請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。

Images