JP5942267B2 - 水処理装置、及び給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体あるいは気体中に含まれる不純物等を吸着、濃縮、分離、除去に用いることができる多孔質イオン交換体、特に、水中の硬度成分を除去して軟水を得る多孔質イオン交換体及びその製造方法、さらにその多孔質イオン交換体の再生処理を自動的に行い、使用する人の手間をかけずに長期間使用できる水処理装置、給湯装置に関するものである。

水処理装置では、イオン交換樹脂と熱可塑性樹脂を焼結した結合製品（焼結体）が吸着体として使用されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている結合製品では、熱可塑性樹脂の多孔質マトリックス中にイオン交換樹脂粒子を焼結結合させているので、イオン交換樹脂の充填量が高ければイオン交換容量は大きくなる。

また、このような焼結体の製造方法として、官能基をグラフト重合により結合させる方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示されている焼結体の製造方法では、ポリオレフィン樹脂粒子焼結体表面にグラフト重合鎖からなる架橋体層を形成し、次いでイオン交換基、キレート基等の官能基をグラフト重合鎖に結合させることで、不純物の溶出を抑制している。

さらに、陽イオン交換層に隣接した陰イオン交換層を有するテキスチャード膜が知られている（例えば、特許文献３参照）。図１２は、特許文献３に開示されているテキスチャード膜（電気化学セル）の概略構成を示す模式図である。

図１２に示すように、特許文献３に開示されているテキスチャード膜１０５は、陽イオン交換層１０１と、該陽イオン交換膜１０１に隣接した陰イオン交換層１０２と、を有していて、ピーク１０３と谷１０４が間隔を置いて配置されている。このテキスチャード膜１０５に形成されたピーク１０３と谷１０４によって膜の表面積が増大するので、テキスチャード膜１０５に硬度成分を含んだ水を供給した場合、硬度成分の吸着速度を増大させることができる。また、テキスチャード構造膜１０５のピーク１０３と谷１０４は、テキスチャード膜１０５を複数積層して用いた場合、ピーク１０３と谷１０４の間で矢印１０６の様に処理水の通路が形成されるため、圧損を低く抑えることができる。

また、特許文献３では、テキスチャード膜１０５の両側に、電極１０７、電極１０８が配置された電気化学セルが開示されている。特許文献３に開示されている電気化学セルでは、水の存在下で両極に電圧を印加することにより、陽イオン交換層１０１と陰イオン交換層１０２の界面１０９で水を解離してＨ^＋とＯＨ⁻が生成される。このＨ^＋とＯＨ⁻と、陽イオン交換層１０１および陰イオン交換層１０２に吸着した陽イオンおよび陰イオンと、が置換されることによって、陽イオン交換層１０１と陰イオン交換層１０２を再生することができる。このため、特許文献３に開示されている電気化学セルでは、従来の様に薬剤を用いて再生する必要がない。

特開平７−２０４４２９号公報 特開２００９−２３５４１７号公報 特表２００８−５０７４０６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている結合製品及び特許文献２に開示されている焼結体では、水の硬度除去を行う場合、硬度成分をイオン交換樹脂に吸着させるので、吸着飽和に達して硬度成分が除去できなくなると、食塩や酸を用いて硬度成分を除去してイオン交換樹脂を再生するという操作が必要であった。

さらに、特許文献３に開示されているテキスチャード膜１０５では、イオン交換樹脂粉末とポリエチレン結合剤との混合物をバンベリーミキサーで混合しているため、形成された膜シート（陽イオン交換層１０１又は陰イオン交換層１０２）は、多孔性を有していない。このため、特許文献３に開示されているテキスチャード膜１０５では、実際にイオン交換されるのは、膜表面であり、イオン交換容量としては限界があった。したがって、特許文献３に開示されているテキスチャード膜１０５であっても、大量の水を処理するのが困難となる。

本発明は、上記課題を解決するもので、大流量の水を効率よく処理できるとともに、小型化が可能な多孔質イオン交換体、水処理装置、給湯装置、及び多孔質イオン交換体の製造方法を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の多孔質イオン交換体は、水又は溶剤に分散させた第１バインダ粒子と第１イオン交換樹脂微粒子とを混合して、ペースト状にした第１混合物をシート状に形成して乾燥する、又は、前記第１バインダ粒子と前記第１イオン交換樹脂とを混合した第２混合物をシート状に形成し、前記第１バインダ粒子と前記第１イオン交換樹脂微粒子とを焼結することにより得られる、前記第１多孔質イオン交換組成体と、水又は溶剤に分散させた第２バインダ粒子と第２イオン交換樹脂微粒子とを混合して、ペースト状にした第３混合物をシート状に形成して乾燥する、又は、前記第２バインダ粒子と前記第２イオン交換樹脂とを混合した第４混合物をシート状に形成し、前記第２バインダ粒子と前記第２イオン交換樹脂微粒子とを焼結することにより得られる、前記第２多孔質イオン交換組成体と、を備え、前記第１多孔質イオン交換組成体と前記第２多孔質イオン交換組成体とを接合することにより得られる。

これにより、第１多孔質イオン交換組成体と第２多孔質イオン交換組成体を多孔性にすることができ、単位量あたりのイオン交換樹脂のイオン交換容量を大きくすることができる。このため、大量の水を処理することができる。

また、第１多孔質イオン交換組成体と第２多孔質イオン交換組成体を接合することにより、電圧を印加すると、第１多孔質イオン交換組成体と第２多孔質イオン交換組成体の接合面で、水が解離して、水素イオンと水酸化物イオンが生成される。イオン交換樹脂に吸着した陽イオン又は陰イオンが、生成された水素イオンと水酸化物イオンに置換されることで、第１多孔質イオン交換組成体と第２多孔質イオン交換組成体を再生することができる。

また、本発明の水処理装置は、前記多孔質イオン交換体と、水の流入口と流出口が設けられているケーシングと、前記ケーシング内に配置されている少なくとも一対の電極と、を備え、前記多孔質イオン交換体が、前記一対の電極の間に配置されている。

また、本発明の給湯装置は、前記水処理装置を備える。

さらに、本発明の多孔質イオン交換体の製造方法は、水又は溶剤に分散させた第１バインダ粒子と第１イオン交換樹脂微粒子とを混合して、ペースト状にした第１混合物をシート状に形成して乾燥することにより、又は、前記第１バインダ粒子と前記第１イオン交換樹脂とを混合した第２混合物をシート状に形成し、前記第１バインダ粒子と前記第１イオン交換樹脂微粒子とを焼結することにより、第１多孔質イオン交換組成体を製造する工程と、水又は溶剤に分散させた第２バインダ粒子と第２イオン交換樹脂微粒子とを混合して、ペースト状にした第３混合物をシート状に形成して乾燥することにより、又は、前記第２バインダ粒子と前記第２イオン交換樹脂とを混合した第４混合物をシート状に形成し、前記第２バインダ粒子と前記第２イオン交換樹脂微粒子とを焼結することにより、第２多孔質イオン交換組成体を製造する工程と、前記第１多孔質イオン交換組成体と前記第２多孔質イオン交換組成体とを接合する工程と、を備える。

本発明の多孔質イオン交換体、水処理装置、給湯装置、及び多孔質イオン交換体の製造方法によれば、大量の水を効率よく処理できるとともに、装置の小型化が可能となる。

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施形態の詳細な説明から明らかにされる。

図１は、本発明に係る実施の形態１の多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。 図２は、本発明の実施の形態２に係る多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。 図３は、本発明の実施の形態２における変形例の多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。 図４は、本発明の実施の形態３に係る多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。 図５は、本発明の実施の形態３における変形例の多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。 図６は、本発明の実施の形態４に係る多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。 図７は、本発明の実施の形態４における変形例１の多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。 図８は、本発明の実施の形態４における変形例２の多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。 図９は、本発明の実施の形態５に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。 図１０は、本発明の実施の形態６に係る給湯装置の概略構成を示す模式図である。 図１１は、本発明の実施の形態７に係る給湯装置の概略構成を示す模式図である。 図１２は、特許文献３に開示されているテキスチャード膜（電気化学セル）の概略構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略する場合がある。さらに、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る多孔質イオン交換体は、第１バインダ粒子と第１イオン交換樹脂とを混合した第２混合物をシート状に形成し、第１バインダ粒子と第１イオン交換樹脂微粒子とを焼結することにより得られる、第１多孔質イオン交換組成体と、第２バインダ粒子と第２イオン交換樹脂とを混合した第４混合物をシート状に形成し、第２バインダ粒子と前記第２イオン交換樹脂微粒子とを焼結することにより得られる、第２多孔質イオン交換組成体と、を備え、第１多孔質イオン交換組成体と第２多孔質イオン交換組成体とを接合することにより得られる態様を例示するものである。

また、本実施の形態１に係る多孔質イオン交換体では、第１多孔質イオン交換組成体と第２多孔質イオン交換組成体とを加熱することにより接合させてもよい。

さらに、本実施の形態１に係る多孔質イオン交換体では、バインダ粒子の粒子径が第１イオン交換樹脂微粒子及び第２イオン交換樹脂微粒子の粒子径以下であってもよい。

以下、本実施の形態１に係る多孔質イオン交換体の一例について、図１を参照しながら詳細に説明する。

［多孔質イオン交換体の構成］
図１は、本発明に係る実施の形態１の多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。

図１に示すように、本実施の形態１に係る多孔質イオン交換体１は、多孔質陽イオン交換組成体（第１多孔質イオン交換組成体）２と多孔質陰イオン交換組成体（第２多孔質イオン交換組成体）３を備えている。多孔質陽イオン交換組成体２は、陽イオン交換樹脂微粒子（第１イオン交換樹脂微粒子）４と第１バインダ粒子（熱可塑性樹脂微粒子）５を有している。また、多孔質陰イオン交換組成体３は、陰イオン交換樹脂微粒子６と第２バインダ粒子（熱可塑性樹脂微粒子）４５を有している。なお、第１バインダ粒子５を構成する熱可塑性樹脂微粒子と、第２バインダ粒子４５を構成する熱可塑性樹脂微粒子は、同じ種類の熱可塑性樹脂を使用してもよく、また、異なる種類の熱可塑性樹脂を使用してもよい。

熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体等を使用することができる。陽イオン交換樹脂としては、交換基−ＳＯ_３Ｈを有する強酸性陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂は交換基−ＮＲ_３ＯＨ有する強塩基性イオン交換樹脂が好適であるが、後述するように、多孔質イオン交換体１に電圧を印加する場合は、交換基−ＲＣＯＯＨを有する弱酸性陽イオン交換樹脂、−ＮＲ_２を有する弱塩基性陰イオン交換樹脂を用いることもできる。

また、陽イオン交換樹脂微粒子４と第１バインダ粒子５、又は陰イオン交換樹脂微粒子６と第２バインダ粒子４５の混合、分散を良好にする観点から、熱可塑性樹脂の粒子径は、陽イオン交換樹脂微粒子４及び陰イオン交換樹脂微粒子６の粒子径以下とすることが望ましい。熱可塑性樹脂の粒子径が、陽イオン交換樹脂微粒子４及び陰イオン交換樹脂微粒子６より大きい場合は、第１バインダ粒子５又は第２バインダ粒子４５間に形成される気孔径が、陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６の粒子径より大きくなる確率が高くなり、第１バインダ粒子５又は第２バインダ粒子４５を焼結しても陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６を固定できずに、陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６が脱落するおそれがある。

また、本実施の形態１においては、第１バインダ粒子５又は第２バインダ粒子４５を焼結することから、第１バインダ粒子５又は第２バインダ粒子４５として用いる熱可塑性樹脂の粒子径は、数１０〜数１００μｍであることが好ましい。多孔質イオン交換体１を水処理装置として、例えば、硬度成分の除去を行う場合は、粒子径が小さいほうが硬度成分の吸着速度が大きくなり、硬度除去効果が良くなるが、逆に圧損が大きくなるので最適な粒子径の選択は必要である。

さらに、多孔質陽イオン交換組成体２における陽イオン交換樹脂微粒子４の含有量は、陽イオン交換樹脂微粒子４の固定化を充分に行う観点から、多孔質陽イオン交換組成体２の総重量に対し、６０ｗｔ％以下であることが好ましく、５０ｗｔ％以下であることがより好ましい。また、多孔質陽イオン交換組成体２における陽イオン交換樹脂微粒子４の含有量は、多孔質陽イオン交換組成体２を目的とするイオン交換性能を維持しつつ、かつ、コンパクトにする観点から、多孔質陽イオン交換組成体２の総重量に対し、１０ｗｔ％以上であることが好ましく、３０ｗｔ％以上であることがより好ましい。

同様に、多孔質陰イオン交換組成体３における陰イオン交換樹脂微粒子６の含有量は、多孔質陰イオン交換組成体３の総重量に対し１０〜６０ｗｔ％、望ましくは３０〜５０ｗｔ％が好ましい。

［多孔質イオン交換体の製造方法］
次に、本実施の形態１に係る多孔質イオン交換体１の製造方法について説明する。

多孔質陽イオン交換組成体２及び多孔質陰イオン交換組成体３は、それぞれ、従来の熱可塑性樹脂の焼結体を製造する方法と、同様の方法で製造可能である。なお、多孔質陰イオン交換組成体３の製造方法は、多孔質陽イオン交換組成体２の製造方法と同様に行われるので、その詳細な説明は省略する。

多孔質陽イオン交換組成体２は、例えば、陽イオン交換樹脂微粒子４と第１バインダ粒子５とを混合した第２混合物を、所定の隙間（多孔質陽イオン交換組成体２の厚さ）を有した型内に充填し、炉内で熱可塑性樹脂の融点近傍に加熱することで製造することができる。また、多孔質陽イオン交換組成体２は、ロールで第２混合物の厚さを規制した後、トンネル炉等で熱可塑性樹脂の融点近傍に加熱して連続して成型する方法で製造されてもよい。これにより、第１バインダ粒子５のマトリクス中に陽イオン交換樹脂微粒子４を固定化することができる。すなわち、多孔質陽イオン交換組成体２を多孔性にすることができる。

そして、多孔質陽イオン交換組成体２及び他孔質陰イオン交換組成体３を重ねあわせた後、無加重、もしくは若干の荷重を付加して、熱可塑性樹脂の融点近傍で加熱することにより、多孔質陽イオン交換組成体２と多孔質陰イオン交換組成体３を接合し、多孔質イオン交換体１が得られる。

このように構成されている、本実施の形態１に係る多孔質イオン交換体１では、極性の異なる多孔質イオン交換組成体を接合しているため、硬度成分（陽イオン）だけでなく陰イオンも吸着除去することができる。また、本実施の形態１に係る多孔質イオン交換体１では、後述するように、水の存在下で、多孔質イオン交換体１に電圧を印加することにより、多孔質陽イオン交換組成体２と多孔質陰イオン交換組成体３の接合面で、水が解離して、水素イオンと水酸化物イオンが生成される。陽イオン交換樹脂微粒子４に吸着した陽イオン又は陰イオン交換樹脂微粒子６に吸着した陰イオンが、それぞれ、生成された水素イオンと水酸化物イオンに置換されることで、多孔質陽イオン交換組成体２と多孔質陰イオン交換組成体３を再生することができる。

また、本実施の形態１に係る多孔質イオン交換体１では、多孔質陽イオン交換組成体２及び多孔質陰イオン交換組成体３が多孔性を有しているので、特許文献３に開示されているテキスチャード膜１０５に比して、単位量あたりのイオン交換容量を大きくすることができ、陽イオン及び陰イオンの吸着速度を早くすることができる。このため、大量の水を効率よく処理することができる。

さらに、本実施の形態１に係る多孔質イオン交換体１では、焼結した第１バインダ粒子５又は第２バインダ粒子４５間の空隙内に陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６を固定化するので、陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６の脱落を抑制することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る多孔質イオン交換体は、通水性を有し、シート状の第１基材を備え、第１基材は、第１多孔質イオン交換組成体と接合している態様を例示するものである。

また、本実施の形態２に係る多孔質イオン交換体では、第１基材が、不織布で構成され、該不織布の目開きが第１イオン交換樹脂微粒子又は第２イオン交換樹脂微粒子の粒子径より小さくてもよい。

以下、本実施の形態２に係る多孔質イオン交換体の一例について、図２を参照しながら詳細に説明する。

［多孔質イオン交換体の構成］
図２は、本発明の実施の形態２に係る多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。

図２に示すように、本実施の形態２に係る多孔質イオン交換体１は、実施の形態１に係る多孔質イオン交換体１と基本的構成は同じであるが、第１基材７をさらに備えている点が異なる。具体的には、本実施の形態２に係る多孔質イオン交換体１では、第１基材７が、多孔質陽イオン交換組成体２の多孔質陰イオン交換組成体３と接合している主面と反対側の主面に接合されている。

第１基材７は、通水性を有していて、シート状に形成されている。第１基材７としては、耐水性に優れたポリプロピレンや親水化処理したポリプロピレン、ＰＥＴ等からなる不織布を用いることができる。不織布の繊維径や目開きは、陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６の粒子径によって選定すればよい。

不織布の目開きは、多孔質イオン交換体１における陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６の脱落を抑制する観点から、陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６の粒子径より小さくてもよい。これにより、陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６の脱落を抑制し、イオン交換容量の低下を抑制することができる。このため、多孔質イオン交換体１を長期間安定して使用することができる。

［多孔質イオン交換体の製造方法］
次に、本実施の形態２に係る多孔質イオン交換体１の製造方法について説明する。

本実施の形態２に係る多孔質イオン交換体１の製造方法は、実施の形態１に係る多孔質イオン交換体１と基本的には同じであり、第１基材７と多孔質陽イオン交換組成体２との接合を以下のようにして行う。

まず、例えば、第１基材７の主面上に、陽イオン交換樹脂微粒子４と第１バインダ粒子５とを混合した第３混合物を配置する。ついで、ロールで第３混合物の厚さを規制した後、トンネル炉等で熱可塑性樹脂の融点近傍に加熱することで、陽イオン交換樹脂微粒子４と第１バインダ粒子５を焼結して、多孔質陽イオン交換組成体２を得ると共に、多孔質陽イオン交換組成体２と第１基材７を接合させてもよい。

また、例えば、実施の形態１に示したように、多孔質陽イオン交換組成体２と多孔質陰イオン交換組成体３をそれぞれ製造し、第１基材７、多孔質陽イオン交換組成体２、及び多孔質陰イオン交換組成体３を重ねて、無加重、もしくは若干の荷重を付加して、熱可塑性樹脂の融点近傍で加熱することにより、第１基材７と多孔質陽イオン交換組成体２と多孔質陰イオン交換組成体３を接合してもよい。

なお、第１基材７、多孔質陽イオン交換組成体２、多孔質陰イオン交換組成体３を一度に接合したが、これに限定されない。第１基材７と多孔質陽イオン交換組成体２を接合し、その後、多孔質陰イオン交換組成体３をさらに接合させてもよく、多孔質陽イオン交換組成体２と多孔質陰イオン交換組成体３を接合し、その後、第１基材７をさらに接合してもよい。

このように構成されている、本実施の形態２に係る多孔質イオン交換体１であっても、実施の形態１に係る多孔質イオン交換体１と同様の作用効果を奏する。

また、本実施の形態２に係る多孔質イオン交換体１では、第１基材７を備えているため、多孔質陽イオン交換組成体２の表面が第１基材７で保護される。

このため、多孔質陰イオン交換組成体３の多孔質陽イオン交換組成体２と接合していない側の主面から第１基材７の多孔質陽イオン交換組成体２と接合していない側の主面に向かって、水が通流する場合には、多孔質陽イオン交換組成体２又は多孔質陰イオン交換組成体３から陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６が脱落しても、第１基材７でトラップすることができ、多孔質イオン交換体１から陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６の脱落を抑制することができる。

また、第１基材７の多孔質陽イオン交換組成体２と接合していない側の主面から多孔質陰イオン交換組成体３の多孔質陽イオン交換組成体２と接合していない側の主面に向かって、水が通流する場合には、第１基材７により、多孔質陽イオン交換組成体２、ひいては多孔質陰イオン交換組成体３への水流による圧力や摩擦等を緩和することができ、多孔質イオン交換体１から陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６の脱落を抑制することができる。

［変形例］
次に、本実施の形態２に係る多孔質イオン交換体の変形例について説明する。

本実施の形態２における変形例の多孔質イオン交換体は、通水性を有し、シート状の第２基材を備え、第２基材は、第２多孔質イオン交換組成体と接合している態様を例示するものである。

また、本変形例の多孔質イオン交換体では、第２基材は、不織布で構成され、該不織布の目開きが第１イオン交換樹脂微粒子又は第２イオン交換樹脂微粒子の粒子径より小さくてもよい。

以下、本変形例の多孔質イオン交換体の一例について、図３を参照しながら詳細に説明する。

図３は、本発明の実施の形態２における変形例の多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。

図３に示すように、本変形例の多孔質イオン交換体１は、実施の形態２に係る多孔質イオン交換体１と基本的構成は同じであるが、第２基材８を備えている点が異なる。具体的には、本変形例の多孔質イオン交換体１では、第２基材８が、多孔質陰イオン交換組成体３の多孔質陽イオン交換組成体２と接合している主面と反対側の主面に接合されている。

第２基材８は、通水性を有していて、シート状に形成されている。第２基材８としては、耐水性に優れたポリプロピレンや親水化処理したポリプロピレン、ＰＥＴ等からなる不織布を用いることができる。不織布の繊維径や目開きは、陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６の粒子径によって選定すればよい。

不織布の目開きは、多孔質イオン交換体１における陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６の脱落を抑制する観点から、陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６の粒子径より小さくてもよい。これにより、陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６の脱落を抑制し、イオン交換容量の低下を抑制することができる。このため、多孔質イオン交換体１を長期間安定して使用することができる。

このように構成されている、本変形例の多孔質イオン交換体１であっても、実施の形態２に係る多孔質イオン交換体１と同様の作用効果を奏する。また、本変形例の多孔質イオン交換体１では、第２基材８を備えているため、多孔質陰イオン交換組成体３の表面が第２基材８で保護される。このため、本変形例の多孔質イオン交換体１は、実施の形態２に係る多孔質イオン交換体１よりも、陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６の脱落をより抑制し、イオン交換容量の低下をより抑制することができる。

なお、本変形例の多孔質イオン交換体１は、実施の形態２に係る多孔質イオン交換体１と同様に製造することができるため、その詳細な説明は省略する。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る多孔質イオン交換体は、水又は溶剤に分散させた第１バインダ粒子と第１イオン交換樹脂微粒子とを混合して、ペースト状にした第１混合物をシート状に形成して乾燥することにより得られる、第１多孔質イオン交換組成体と、水又は溶剤に分散させた第２バインダ粒子と第２イオン交換樹脂微粒子とを混合して、ペースト状にした第３混合物をシート状に形成して乾燥することにより得られる、第２多孔質イオン交換組成体と、第１多孔質イオン交換組成体と第２多孔質イオン交換組成体とを接合することにより得られる態様を例示するものである。

また、本実施の形態３に係る多孔質イオン交換体では、通水性を有し、シート状の第１基材を備えていてもよい。

また、本実施の形態３に係る多孔質イオン交換体では、第１多孔質イオン交換組成体は、第１混合物を第１基材上に塗布して乾燥することにより得られてもよい。

また、本実施の形態３に係る多孔質イオン交換体では、第３混合物を第１多孔質イオン交換体上に塗布して乾燥することにより、第２多孔質イオン交換組成体が得られ、かつ、第１多孔質イオン交換組成体と第２多孔質イオン交換組成体とが接合されてもよい。

さらに、本実施の形態３に係る多孔質イオン交換体では、バインダ粒子の粒子径が第１イオン交換樹脂微粒子及び第２イオン交換樹脂微粒子の粒子径以下であってもよい。

以下、本実施の形態３に係る多孔質イオン交換体の一例について、図４を参照しながら詳細に説明する。

［多孔質イオン交換体の構成］
図４は、本発明の実施の形態３に係る多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。

図４に示すように、本実施の形態３に係る多孔質イオン交換体１は、実施の形態２に係る多孔質イオン交換体１と基本的構成は同じであるが、第１バインダ粒子５及び第２バインダ粒子４５（図４ではいずれも図示せず）の構成が異なる。

第１バインダ粒子５及び第２バインダ粒子４５は、ポリオレフィン樹脂、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等を使用することができる。

また、第１バインダ粒子５の粒子径は、第１バインダ粒子５の表面積を大きくし、陽イオン交換樹脂微粒子４のイオン交換容量を増加させる観点から、サブミクロン〜数μｍ（１００ｎｍ〜３μｍ）であることが好ましい。同様に、第２バインダ粒子４５の粒子径は、第２バインダ粒子４５の表面積を大きくし、陰イオン交換樹脂微粒子６のイオン交換容量を増加させる観点から、サブミクロン〜数μｍ（１００ｎｍ〜３μｍ）であることが好ましい。

なお、本実施の形態３においては、後述するように、ペースト状のバインダ粒子とイオン交換樹脂微粒子との混合物を乾燥させることにより、多孔質イオン交換組成体を製造するため、実施の形態１で用いられる第１バインダ粒子５及び第２バインダ粒子４５よりも、より粒子径の小さい粒子を用いることができる。

また、多孔質陽イオン交換組成体２における第１バインダ粒子５の含有量は、陽イオン交換樹脂微粒子４における陽イオンの吸着性能を充分に発揮させ、多孔質陽イオン交換組成体２と多孔質陰イオン交換組成体３の接合面における陽イオン交換樹脂微粒子４と陰イオン交換樹脂微粒子６の界面を充分に形成させる観点から、多孔質陽イオン交換組成体２の総重量に対し、５０ｗｔ％以下であることが好ましい。また、多孔質陽イオン交換組成体２における第１バインダ粒子５の含有量は、バインダとしての機能を奏させる観点から、５ｗｔ％以上であることが好ましい。同様に、多孔質陰イオン交換組成体３における第２バインダ粒子４５の含有量は、５〜５０ｗｔ％であることが好ましい。

［多孔質イオン交換体の製造方法］
次に、本実施の形態３に係る多孔質イオン交換体１の製造方法について説明する。

陽イオン交換樹脂微粒子４と水又は溶剤に分散させた第１バインダ粒子５とを混合し、ペースト状（インク状、又は粘土状であってもよい）にした第１混合物を第１基材７の主面上に塗布する。ついで、第１混合物を自然乾燥、又は第１バインダ粒子５の融点よりも低い温度で加熱して乾燥させることにより、多孔質陽イオン交換組成体２を製造するとともに、多孔質陽イオン交換組成体２と第１基材７を接合させる。

次に、陰イオン交換樹脂微粒子６と水又は溶剤に分散させた第２バインダ粒子４５とを混合し、ペースト状（インク状、又は粘土状であってもよい）にした第３混合物を多孔質陽イオン交換組成体２の第１基材７と接合していない側の主面に塗布する。ついで、第３混合物を自然乾燥、又は第２バインダ粒子４５の融点よりも低い温度で加熱して乾燥させることにより、多孔質陰イオン交換組成体３を製造するとともに、多孔質陽イオン交換組成体２と多孔質陰イオン交換組成体３を接合させる。これにより、多孔質イオン交換体１が製造される。

また、多孔質イオン交換体１は、以下のように製造してもよい。まず、多孔質陽イオン交換組成体２及び多孔質陰イオン交換組成体３を別々に製造する。ついで、第１基材７、多孔質陽イオン交換組成体２、及び多孔質陰イオン交換組成体３を重ねて、第１バインダ粒子５及び第２バインダ粒子４５の融点近傍の温度にまで加熱することにより、第１基材７、多孔質陽イオン交換組成体２、及び多孔質陰イオン交換組成体３を接合して、多孔質イオン交換体１を製造する。

このように構成されている、本実施の形態３に係る多孔質イオン交換体１であっても、実施の形態２に係る多孔質イオン交換体１と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態３に係る多孔質イオン交換体１では、第１バインダ粒子５及び第２バインダ粒子４５の粒子径がより小さいものを使用しているので、陽イオン交換樹脂微粒子４及び陰イオン交換樹脂微粒子６の単位量あたりのイオン交換容量をより大きくすることができる。このため、より大量の水を効率よく処理することができる。

また、本実施の形態３に係る多孔質イオン交換体１では、ペースト状の第１混合物、及びペースト状の第３混合物を用いることで、多孔質陽イオン交換組成体２及び多孔質陰イオン交換組成体３の厚みを小さくすることができる。

このため、本実施の形態３に係る多孔質イオン交換体１をケーシング内に複数配置する場合に、ケーシングの大きさを小さくすることができる。このため、本実施の形態３に係る多孔質イオン交換体１水処理装置又は給湯装置に用いる場合には、装置をコンパクト化することができる。

また、本実施の形態３に係る多孔質イオン交換体１をケーシング内に複数配置する場合であって、ケーシングの大きさを変えない場合には、より多くの多孔質イオン交換体１をケーシング内に配置することができる。このため、より大量の水を効率よく処理することができる。また、多孔質イオン交換体１の配置数が多くなると、多孔質陽イオン交換組成体２と多孔質陰イオン交換組成体３の界面が増加する。これにより、多孔質イオン交換体１の再生処理を行う場合に、より再生性能を増加させることができる。

［変形例］
次に、本実施の形態３に係る多孔質イオン交換体の変形例について説明する。

本実施の形態３における変形例の多孔質イオン交換体は、通水性を有し、シート状の第２基材を備える態様を例示するものである。

また、本変形例の多孔質イオン交換体では、第２多孔質イオン交換組成体が、第３混合物を第２基材上に塗布して乾燥することにより得られてもよい。

また、本変形例の多孔質イオン交換体では、第１混合物を第２多孔質イオン交換体上に塗布して乾燥することにより、第１多孔質イオン交換組成体が得られ、かつ、第１多孔質イオン交換組成体と前記第２多孔質イオン交換組成体とが接合されてもよい。

さらに、本変形例の多孔質イオン交換体では、第２基材は、不織布で構成され、該不織布の目開きが第１イオン交換樹脂微粒子又は第２イオン交換樹脂微粒子の粒子径より小さくてもよい。

以下、本変形例の多孔質イオン交換体の一例について、図５を参照しながら詳細に説明する。

［多孔質イオン交換体の構成］
図５は、本発明の実施の形態３における変形例の多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。

図５に示すように、本変形例の多孔質イオン交換体１は、実施の形態３に係る多孔質イオン交換体１と基本的構成は同じであるが、第２基材８を備えている点が異なる。なお、第２基材８は、実施の形態２における変形例の多孔質イオン交換体１の第２基材８と同様の構成であるので、その詳細な説明は省略する。

［多孔質イオン交換体の製造方法］
次に、本変形例の多孔質イオン交換体１の製造方法について説明する。

陰イオン交換樹脂微粒子６と水又は溶剤に分散させた第２バインダ粒子４５とを混合し、ペースト状（インク状、又は粘土状であってもよい）にした第３混合物を第２基材８の主面上に塗布する。ついで、第３混合物を自然乾燥、又は第２バインダ粒子４５の融点よりも低い温度で加熱して乾燥させることにより、多孔質陰イオン交換組成体３を製造するとともに、多孔質陰イオン交換組成体３と第２基材８を接合させる。

次に、陽イオン交換樹脂微粒子４と水又は溶剤に分散させた第１バインダ粒子５とを混合し、ペースト状（インク状、又は粘土状であってもよい）にした第１混合物を多孔質陰イオン交換組成体３の第２基材８と接合していない側の主面に塗布する。ついで、第１混合物を自然乾燥、又は第１バインダ粒子５の融点よりも低い温度で加熱して乾燥させることにより、多孔質陽イオン交換組成体２を製造するとともに、多孔質陽イオン交換組成体２と多孔質陰イオン交換組成体３を接合させる。

次に、第１基材７を多孔質陽イオン交換組成体２の多孔質陰イオン交換組成体３と接合していない側の主面に配置して、第１バインダ粒子５及び第２バインダ粒子４５の融点近傍の温度にまで加熱することにより、第１基材７、多孔質陽イオン交換組成体２、多孔質陰イオン交換組成体３、及び第２基材８を接合して、多孔質イオン交換体１を製造する。

また、多孔質イオン交換体１は、以下のように製造してもよい。まず、多孔質陽イオン交換組成体２及び多孔質陰イオン交換組成体３を別々に製造する。ついで、第１基材７、多孔質陽イオン交換組成体２、多孔質陰イオン交換組成体３、及び第２基材８を重ねて、第１バインダ粒子５及び第２バインダ粒子４５の融点近傍の温度にまで加熱することにより、第１基材７、多孔質陽イオン交換組成体２、及び多孔質陰イオン交換組成体３を接合して、多孔質イオン交換体１を製造する。

さらに、多孔質イオン交換体１は、以下のように製造してもよい。陰イオン交換樹脂微粒子６と水又は溶剤に分散させた第２バインダ粒子４５とを混合し、ペースト状（インク状、又は粘土状であってもよい）にした第３混合物を第２基材８の主面上に塗布する。ついで、第３混合物を自然乾燥、又は第２バインダ粒子４５の融点よりも低い温度で加熱して乾燥させることにより、多孔質陰イオン交換組成体３を製造するとともに、多孔質陰イオン交換組成体３と第２基材８を接合させる。

次に、陽イオン交換樹脂微粒子４と水又は溶剤に分散させた第１バインダ粒子５とを混合し、ペースト状（インク状、又は粘土状であってもよい）にした第１混合物を第１基材７の主面上に塗布する。ついで、第１混合物を自然乾燥、又は第１バインダ粒子５の融点よりも低い温度で加熱して乾燥させることにより、多孔質陽イオン交換組成体２を製造するとともに、多孔質陽イオン交換組成体２と第１基材７を接合させる。

次に、多孔質陽イオン交換組成体２と第１基材７の接合させたものと、多孔質陰イオン交換組成体３と第２基材８を接合させたものを重ねて、第１バインダ粒子５及び第２バインダ粒子４５の融点近傍の温度にまで加熱することにより、第１基材７、多孔質陽イオン交換組成体２、及び多孔質陰イオン交換組成体３を接合して、多孔質イオン交換体１を製造する。

このように構成されている、本変形例の多孔質イオン交換体１であっても、実施の形態３に係る多孔質イオン交換体１と同様の作用効果を奏する。また、本変形例の多孔質イオン交換体１では、第２基材８を備えているため、多孔質陰イオン交換組成体３の表面が第２基材８で保護される。このため、本変形例の多孔質イオン交換体１は、実施の形態３に係る多孔質イオン交換体１よりも、陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６の脱落をより抑制し、イオン交換容量の低下をより抑制することができる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る多孔質イオン交換体は、水又は溶剤に分散させた第１バインダ粒子と第１イオン交換樹脂微粒子とを混合して、ペースト状にした第１混合物をシート状に形成して乾燥することにより得られる、第１多孔質イオン交換組成体と、第２バインダ粒子と第２イオン交換樹脂とを混合した第４混合物をシート状に形成し、第２バインダ粒子と第２イオン交換樹脂微粒子とを焼結することにより得られる、第２多孔質イオン交換組成体と、第１多孔質イオン交換組成体と第２多孔質イオン交換組成体とを接合することにより得られる態様を例示するものである。

以下、本実施の形態４に係る多孔質イオン交換体の一例について、図６を参照しながら詳細に説明する。

図６は、本発明の実施の形態４に係る多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。

図６に示すように、本実施の形態４に係る多孔質イオン交換体１は、実施の形態３に係る多孔質イオン交換体１と基本的構成は同じであるが、多孔質陰イオン交換組成体３が陰イオン交換樹脂微粒子６と第２バインダ粒子４５を焼結することにより製造されている点が異なる。なお、多孔質陰イオン交換組成体３を陰イオン交換樹脂微粒子６と第２バインダ粒子４５の焼結により製造する方法は、実施の形態１に係る多孔質イオン交換体１の多孔質陰イオン交換組成体３と同様に製造することができるため、その詳細な説明は省略する。

このように構成されている、本実施の形態４に係る多孔質イオン交換体１であっても、実施の形態３に係る多孔質イオン交換体１と同様の作用効果を奏する。

［変形例１］
次に、本実施の形態４に係る多孔質イオン交換体の変形例について説明する。

図７は、本発明の実施の形態４における変形例１の多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。

図７に示すように、本実施の形態４における変形例１の多孔質イオン交換体は、実施の形態４に係る多孔質イオン交換体１と基本的構成は同じであるが、第１基材７の主面と、多孔質陰イオン交換組成体３の多孔質陽イオン交換組成体２と接合していない側の主面とが接合されている点が異なる。

このように構成されている、本変形例１の多孔質イオン交換体１であっても、実施の形態４に係る多孔質イオン交換体１と同様の作用効果を奏する。

［変形例２］
図８は、本発明の実施の形態４における変形例２の多孔質イオン交換体の概略構成を示す模式図である。

図８に示すように、本実施の形態４における変形例２の多孔質イオン交換体は、実施の形態４に係る多孔質イオン交換体１と基本的構成は同じであるが、第２基材８を備えている点が異なる。なお、第２基材８は、実施の形態２における変形例の多孔質イオン交換体１の第２基材８と同様の構成であるので、その詳細な説明は省略する。

このように構成されている、変形例２の多孔質イオン交換体１であっても、実施の形態４に係る多孔質イオン交換体１と同様の作用効果を奏する。また、本変形例２の多孔質イオン交換体１では、第２基材８を備えているため、多孔質陰イオン交換組成体３の表面が第２基材８で保護される。このため、本変形例２の多孔質イオン交換体１は、実施の形態４に係る多孔質イオン交換体１よりも、陽イオン交換樹脂微粒子４又は陰イオン交換樹脂微粒子６の脱落をより抑制し、イオン交換容量の低下をより抑制することができる。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る水処理装置は、実施の形態１〜４（変形例を含む）のいずれかに係る多孔質イオン交換体と、水の流入口と流出口が設けられているケーシングと、ケーシング内に配置されている少なくとも一対の電極と、を備え、多孔質イオン交換体が、一対の電極の間に配置されている態様を例示するものである。

以下、本実施の形態５に係る水処理装置の一例について、図９を参照しながら詳細に説明する。

［水処理装置の構成］
図９は、本発明の実施の形態５に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。

図９に示すように、本発明の実施の形態５に係る水処理装置９は、実施の形態１〜４（変形例を含む）のいずれかに係る多孔質イオン交換体１と、ケーシング１４と、一対の電極１５、１６と、を備えている。ケーシング１４には、処理用水流入口１０及び処理用水流出口１１と、再生用水流入口１２及び再生用水流出口１３が設けられている。

具体的には、処理用水流入口１０及び処理用水流出口１１は、ケーシング１４の長辺方向（図における左右方向）に処理用の水が通流するように、ケーシング１４の一対の対向する辺に、それぞれ設けられている。また、再生用水流入口１２及び再生用水流出口１３は、ケーシング１４の短辺方向（図における上下方向）に再生用の水が通流するように、ケーシング１４の一対の対向する辺に、それぞれ設けられている。なお、処理用水流入口１０、処理用水流出口１１、再生用水流入口１２、及び再生用水流出口１３には、それぞれ、適宜な配管が接続されている（図１０及び図１１参照）。また、水処理装置９の多孔質イオン交換体１により、硬度成分等が除去される水を処理用水といい、多孔質イオン交換体１のイオン交換樹脂を再生するために使用する水を再生用水という。

ケーシング１４の内部には、板状の電極１５、１６が設けられていて、ここでは、電極１５が陽極であり、電極１６が陰極である。電極１５と電極１６の間には、複数の多孔質イオン交換体１が配置されている。各多孔質イオン交換体１は、多孔質陽イオン交換組成体２（図１等参照）の主面と陰極である電極１６の主面とが向き合うように、多孔質陰イオン交換組成体３（図１等参照）の主面と陽極である電極１５の主面とが向き合うように配置されている。

なお、電極１５及び電極１６は開口部を有しており、処理用水の流れを阻害しないように構成されている。また、電極１５及び電極１６はチタンからなるが、常時、水に接するため、保護層として０．２μｍ〜０．５μｍの白金コーティングを施したものを使用し、長期的な耐久性を確保している。

また、各多孔質イオン交換体１の間には、再生用水を流す流路を確保するためのスペーサー部材１７が配置されている。すなわち、ケーシング１４の内部には、多孔質イオン交換体１とスペーサー部材１７が積層されて配置されている。スペーサー部材１７は再生用水の流れを阻害しないものであればよく、本実施の形態では網目状のフッ素樹脂ＥＴＦＥからなるメッシュシートを用いていて、多孔質イオン交換体１の主面と同じ面積になるように構成されている。

また、ケーシング１４内部の電極１５の側には均圧板１８が配置されている。均圧板１８は多孔質のポリエチレンからなるものであり、多孔質イオン交換体１よりも通水抵抗が大きなものである。このため、処理用水流入口１０からケーシング１４内に流入した処理用水は、均圧板１８により、処理用水が流れる方向に対して垂直な方向（均圧板１８の面方向）に拡散し、面全体に行き渡った状態で次の多孔質イオン交換体１へと流れていく。

さらに、ケーシング１４内部の再生用水流入口１２及び再生用水流出口１３と多孔質イオン交換体１の間には均圧板１９が配置されている。均圧板１９は多孔質のポリエチレンからなるものであり、多孔質イオン交換体１よりも通水抵抗が大きなものである。このため、再生用水流入口１２からケーシング１４内に流入した再生用水は、均圧板１９により、再生用水が流れる方向に対して垂直な方向（均圧板１９の面方向）に拡散し、面全体に行き渡った状態で、再生用水流出口１３に向かって流れていく。

［水処理装置の動作］
次に、本実施の形態５に係る水処理装置９の動作、特に、水処理装置９内における水の流れについて、図９を参照しながら説明する。

軟水化処理（水処理）時は、処理用水流入口１０から処理用水流出口１１に向けて処理用水が流れる。つまり、処理用水は多孔質イオン交換体１の膜面に対して鉛直方向に流れ、多孔質イオン交換体１は多孔質であるため、多孔質イオン交換体１の内部を通過する。処理用水中のカルシウム成分、マグネシウム成分等の硬度成分（陽イオン）は、多孔質イオン交換体１内に存在する陽イオン交換樹脂微粒子４と接触して、吸着除去される。また、処理用水中の塩化物イオン等の陰イオンは、陰イオン交換樹脂微粒子６により吸着除去される。このようにして、処理用水は、軟水化されて、処理用水流出口１１より、水処理装置９外に排出される。

一方、イオン交換樹脂の再生時には、再生用水流入口１２から再生用水流出口１３に向けて、再生用水が流れる。つまり、再生用水は多孔質イオン交換体１の主面に対して、平行に流れる。また、イオン交換樹脂の再生時には、ケーシング１４内の電極１５、１６間に電圧を印加される。

これにより、多孔質イオン交換体１に電位差が発生し、多孔質イオン交換体１の多孔質陽イオン交換組成体２と多孔質陰イオン交換組成体３とで形成される界面（接合面；図１等参照）では、水が解離して、陰極である電極１６側の面、すなわち多孔質陽イオン交換組成体２側に水素イオンが生成され、陽極である電極１５側の面、すなわち多孔質陰イオン交換組成体３側に水酸化物イオンが生成される。

そして、多孔質陽イオン交換組成体２内に吸着されたたカルシウムイオン、マグネシウムイオン等の硬度成分（陽イオン）が、生成された水素イオンとイオン交換することで脱離し、多孔質陽イオン交換組成体２内の陽イオン交換樹脂微粒子４が再生される。また、多孔質陰イオン交換組成体３内に吸着された塩化物イオン等の陰イオンが、生成された水酸化物イオンとイオン交換することで脱離し、多孔質陰イオン交換組成体３内の陰イオン交換樹脂微粒子６が再生される。

なお、電極１５、１６間に印加される電圧は、直流電圧であり、本実施の形態では１００Ｖから３００Ｖの電圧を印加しているが、印加電圧については、ケーシング１４内に配置した多孔質イオン交換体１の枚数や処理用水の硬度等に応じて適宜に設定できるものである。

また、軟水化処理（水処理）時と再生時の切り替えは処理用水流入口１０上流、処理用水流出口１１下流および再生用水流入口１２上流、再生用水流出口１３下流に設けられた弁(図示せず)により、行われる。

このように構成されている、本実施の形態５に係る水処理装置９では、実施の形態１〜４（変形例を含む）に係る多孔質イオン交換体１を備えているため、実施の形態１〜４（変形例を含む）に係る多孔質イオン交換体１の作用効果を奏する。

また、本実施の形態５に係る水処理装置９では、多孔質イオン交換体１の主面に対して鉛直方向に処理用水を流すことにより、多孔質イオン交換体１を形成する陽イオン交換樹脂微粒子４と処理用水中の硬度成分であるカルシウムイオンやマグネシウムイオンとの接触確率が上がり、これらのイオンを効率的に吸着し、処理用水の軟水化の効率を高めることできる。同様に、多孔質イオン交換体１の主面に対して鉛直方向に処理用水を流すことにより、陰イオン交換樹脂微粒子６と処理用水中の塩化物イオン等の陰イオンとの接触確率が増加するため、これらのイオンを効率的に吸着除去することができる。

一方、再生用水は、多孔質イオン交換体１の主面に対して平行に流れるので、陽イオン交換樹脂粒子４から脱離した硬度成分（陽イオン）は多孔質イオン交換体１の主面に沿って平行に流れる。このため、脱離した硬度成分が、陽イオン交換樹脂粒子４に吸着することを抑制し、再生効率を高くすることができる。

同様に、再生用水は、多孔質イオン交換体１の主面に対して平行に流れるので、陰イオン交換樹脂微粒子６から脱離した塩化物イオン等の陰イオンは、多孔質イオン交換体１の主面に沿って平行に流れる。このため、脱離した塩化物イオン等の陰イオンが、陰イオン交換樹脂微粒子６に吸着することを抑制し、再生効率を高くすることができる。

また、本実施の形態５に係る水処理装置９では、均圧板１８を設けることにより、軟水化処理（水処理）時に均圧板１８が作用して、処理用水が多孔質イオン交換体１の全面に渡って通水され、多孔質イオン交換体１全体に処理用水を均一に流すことができる。このため、多孔質イオン交換体１内の陽イオン交換樹脂粒子４と硬度成分である陽イオンとの接触確率が更に上がり、処理水の軟水化効率を更に向上させることができる。

同様に、水処理時に均圧板１８が作用して、多孔質イオン交換体１全体に処理用水を均一に流すことができる。このため、多孔質イオン交換体１内の陰イオン交換樹脂微粒子６と陰イオンとの接触確率が更に上がり、処理水の吸着効率を更に向上させることができる。

なお、本実施の形態５においては、ケーシング１４内に、多孔質イオン交換体１の主面が、処理用水の通流方向に対して、垂直になるように配置する形態を採用したが、これに限定されない。ケーシング１４内に、多孔質イオン交換体１の主面が、処理用水の通流方向に対して、並行になるように配置する形態を採用してもよい。

この場合、多孔質イオン交換体１は、多孔質イオン交換体１における、処理用水の通流方向の長さを長くするように構成されていることが好ましい。これにより、処理用水が、より多孔質イオン交換体１と接触することができ、処理用水中のイオンをより効率よく除去することができる。

また、この場合、再生用水の通流方向は、多孔質イオン交換体１の短辺方向にするのが好ましい。これにより、イオン交換樹脂の再生時に、脱離したイオンが、イオン交換樹脂に再度吸着することを抑制することができ、イオン交換樹脂の再生をより効率よく実行することができる。

［実施の形態６］
本発明の実施の形態６に係る給湯装置は、実施の形態５に係る水処理装置を備える態様を例示するものである。

以下、本実施の形態６に係る給湯装置の一例について、図１０を参照しながら詳細に説明する。

［給湯装置の構成］
図１０は、本発明の実施の形態６に係る給湯装置の概略構成を示す模式図である。

図１０に示すように、本発明の実施の形態６に係る給湯装置２０は、実施の形態５に係る水処理装置９と、貯湯タンク２１と、を備えている。貯湯タンク２１には、流水配管２２が接続されている。具体的には、流水配管２２は、その上流端が貯湯タンク２１の下部に接続されていて、その下流端が貯湯タンク２１の上部に接続されている。また、貯湯タンク２１の下部には、貯湯タンク２１に水を供給するための配管が接続されており、貯湯タンク２１の上部には、貯湯タンク２１で貯えられている高温の水を外部（例えば、家庭の風呂等）に供給するための配管が接続されている。

また、流水配管２２の途中には、水加熱手段２３が設けられている。水加熱手段２３は、ここでは、熱交換器で構成されているが、バーナ等の燃焼器で構成されていてもよい。これにより、貯湯タンク２１の下部に貯留された低温水を水加熱手段２３により加熱して、高温になった水を貯湯タンク２１の上部に供給することができる。

また、流水配管２２の水加熱手段２３よりも上流側には、水処理装置９が設けられている。より詳細には、水処理装置９の処理用水流入口１０と処理用水流出口１１に、流水配管２２が接続されている。また、流水配管２２の途中から分岐された配管２２ａが、水処理装置９の再生用水流入口１２に接続されている。さらに、水処理装置９の再生用水流出口１３には、排水配管２６が接続されている。これにより、水処理装置９のイオン交換樹脂の再生時に生成される硬度成分を含む水を排水配管２６から給湯装置２０外に排出することができる。

さらに、流水配管２２の水処理装置９よりも上流側には、濾過フィルタ２４及び活性炭２５がこの順で設けられている。濾過フィルタ２４及び活性炭２５により、水中の浮遊物質や遊離塩素等が除去される。

流水配管２２の分岐している部分（流水配管２２の配管２２ａが接続されている部分）と水処理装置９の処理用水流入口１０との間には、弁２７が設けられている。また、流水配管２２の水処理装置９の処理用水流出口１１と水加熱手段２３との間には、弁２８が設けられている。さらに、配管２２ａの途中には、弁２９が設けられている。排水配管２６の途中には、弁３０が設けられている。なお、弁２７〜弁３０は、図示されない制御器によりその開閉を制御されていてもよく、給湯装置２０の使用者がその開閉を実行してもよい。また、弁２７〜弁３０の開閉は、給湯装置２０の沸上げ運転の動作と連動している。

［給湯装置の動作］
次に、本実施の形態６に係る給湯装置２０の動作について説明する。なお、以下の説明では、貯湯タンク２１内には、軟水化されていない水が貯えられているとする。

給湯装置２０の沸上げ時に、水処理（軟水化処理）が行われる。具体的には、弁２７、弁２８を開くことにより、貯湯タンク２１内の水が流水配管２２を通じて、水処理装置９に導入される。なお、弁２９及び弁３０は閉じた状態が維持される。導入された水中には硬度成分の炭酸カルシウムがイオン化した状態で存在している。また、貯湯タンク２１から水処理装置９への水の供給は、図示されないポンプ等の送水手段によって行われる。

このとき、ケーシング１４に設置された電極には直流電圧が印加され、多孔質陽イオン交換組成体２側の電極１６にはプラスの電圧が印加され、多孔質陰イオン交換組成体３側の電極１５にはマイナスの電圧が印加される。

この結果、原水中のカルシウムイオンは多孔質陽イオン交換組成体２へ、炭酸イオンは多孔質陰イオン交換組成体３へ電気泳動して層内に入り込む。そして、カルシウムイオンは、多孔質陽イオン交換組成体２の強酸性イオン交換基の−ＳＯ_３Ｈの水素イオンとイオン交換し、炭酸イオンは、多孔質陰イオン交換組成体３の強塩基性イオン交換基の−ＮＲ_３ＯＨの水酸化物イオンとイオン交換する。

こうして、水処理装置９中の水の硬度成分は除去されて軟水化される。そして、軟水化された水は、水処理装置９の処理用水流出口１１から流水配管２２を通じて、水加熱手段１３に流入する。水加熱手段２３に流入した処理水は、加温されて沸き上げられる。ここで、加温された処理水は硬度成分が除去されているので、流水配管２２の内面には炭酸カルシウムや硫酸マグネシウムといったスケールが付着することが抑制される。

そして、水加熱手段２３で沸き上げられた湯は、流水配管２２を通流して、貯湯タンク２１の上部へ導入される。使用者が風呂（図示せず）等において湯を使用する場合には、貯湯タンク２１に溜められた上層の湯が風呂の浴槽へ供給される。

なお、上記説明では、電極１５、１６間に直流電圧を印加して軟水化する場合について述べたが、多孔質イオン交換体１の吸着容量を大きくすれば、電圧を印加しなくても硬度成分を除去することができる。

次に、給湯装置１０の沸上げ運転が停止時に水処理装置９の再生処理が行われる。

沸き上げ運転が停止している時、弁２７、弁２８は閉じられ、弁２９、弁３０が開いた状態となる。そして、貯湯タンク２１の下部から、一定量の水が再生用水流入口１２を通じて水処理装置９内に導入される。

水処理装置９では、電極１５、電極１６に軟水化時とは逆電圧が印加される。すなわち、多孔質陰イオン交換組成体３側の電極１５にプラスの電圧が印加され、多孔質陽イオン交換組成体２側の電極１６には、マイナスの電圧が印加される。

多孔質イオン交換体１の両側に電圧を印加すると、多孔質陽イオン交換組成体２と多孔質陰イオン交換組成体３の界面（接合面；図１等参照）中のイオン成分が減少し、ある時点で水の解離が行われ、水素イオン及び水酸化物イオンが生成される。多孔質陽イオン交換組成体２では、軟水化時にイオン交換されたカルシウムイオンが、生成した水素イオンとイオン交換し再生され、カルシウムイオンが放出される。

一方、多孔質陰イオン交換組成体３では、軟水化時にイオン交換された炭酸イオンが、生成した水酸化物イオンとイオン交換し再生され、炭酸イオンが放出される。

このようにして、多孔質イオン交換体１の両側に軟水化時とは逆極性の電圧を印加することによって、水解離が行われ膜の再生が行われる。ここで、多孔質イオン交換体１は、イオン交換樹脂の微粒子で構成しているので、多孔質陽イオン交換組成体２と多孔質陰イオン交換組成体３の界面の面積を大きく取ることができ、水の解離が効率的に行われることにより、イオン交換樹脂の再生を低い消費電力で行うことができる。

一定時間、多孔質イオン交換体１に電圧を印加して再生すると、水処理装置９内に放出された硬度成分を含む水が排水配管２６を通じて外部へ排水される。このようにして水処理装置９の再生が行われる。

なお、この再生操作は、上述のように弁２９、弁３０を開とした状態で連続して水を流しながら行っても良いが、以下のように、バッチ操作で行ってもよい。

弁２９、弁３０を閉とした状態で一定時間、多孔質イオン交換体１に電圧を印加して再生した後、弁２９、弁３０を開として貯湯タンク２１から一定量の水を軟水化装置９に導入し、排水配管２６を通じて再生後の水を排出する。このような工程を数回繰り返すことで、水処理装置９の再生を行うこともできる。

このように、バッチ処理でイオン交換樹脂を再生すれば、再生時に排出される水量を少なくすることができる。また、沸き上げが停止している時間に、多孔質イオン交換体１の再生を行うこととしたことにより、沸き上げ時に再生によって沸き上げを停止させることがないので、再生による沸き上げの時間的ロスがない。さらに、水処理装置９内で、軟水化と再生を行うので、別に電気分解装置を設置する必要がなく、装置の構成が簡易で小型化を図ることができる。

このように構成されている、本実施の形態６に係る給湯装置２０では、実施の形態５に係る水処理装置９を備えているため、実施の形態５に係る水処理装置９、ひいては、実施の形態１〜４（変形例を含む）の作用効果を奏する。

また、本実施の形態６に係る給湯装置２０では、水処理時には、弁２７及び弁２８が開放され、弁２９及び弁３０が閉止されているので、水処理時に流れる処理用水は再生用水流入口１２及び再生用水流出口１３から先に流れ出すことない。また、イオン交換樹脂の再生時には、弁２９及び弁３０が開放され、弁２７及び弁２８が閉止されるので、再生時に流れる再生用水は、処理用水流入口１０及び処理用水流出口１１から先に流れ出すことはない。このため、軟水化処理時及び再生時に流れる水は、それぞれ均一に拡散し、本実施の形態６に係る給湯装置２０では、より効率的な軟水化処理及び再生処理ができる。

また、本実施の形態６に係る給湯装置２０では、水処理装置９の上流側には、濾過フィルタ２４が設けられているので、原水中のサビ又は他の不溶性物を除去することができるので、多孔質イオン交換体１を保護し、その性能を維持することができる。さらに、水処理装置９の上流側には、活性炭１６が設けられているので、水中の遊離塩素を除去し、多孔質イオン交換体１の劣化を抑制し、その性能を維持することができる。

（実施の形態７）
本発明の実施の形態７に係る給湯装置は、実施の形態５に係る水処理装置を備える、他の態様を例示するものである。

以下、本実施の形態７に係る給湯装置の一例について、図１１を参照しながら詳細に説明する。

［給湯装置の構成］
図１１は、本発明の実施の形態７に係る給湯装置の概略構成を示す模式図である。

図１１に示すように、本発明の実施の形態７に係る給湯装置２０は、実施の形態５に係る水処理装置９と、貯湯タンク２１と、を備えている。貯湯タンク２１には、配管３５が接続されていて、配管３５の途中には、水加熱手段２３が設けられている。

貯湯タンク２１の下部には、給水配管３１が接続されている。また、貯湯タンク２１の上部には、湯供給配管３６の上流端が接続されていて、湯供給配管３６の下流端は、混合弁３２に接続されている。混合弁３２には、混合配管３３の下流端が接続されていて、混合配管３３の上流端は、給水配管３１の途中に接続されている。また、混合弁３２には、混合流路３４が接続されている。

混合弁３２は、湯供給配管３６から供給される貯湯タンク２１内の高温の湯と、給水配管３１から供給される水とを、混合するように構成されている。混合弁３２により、給湯装置２０の使用者によって、任意に設定された湯温度になるように、貯湯タンク２１内の高温の湯と、給水配管３１から供給される水と、が混合され、混合流路３４から浴槽等に供給される。

給水配管３１の混合配管３３が接続されている部分よりも上流側には、濾過フィルタ２４、活性炭２５、及び水処理装置９がこの順で設けられている。また、給水配管３１の排水配管２６と水処理装置９との間には、弁２７が設けられ、給水配管３１の水処理装置９と混合配管３３が接続されている部分との間には、弁２８が設けられている。

また、給水配管３１の活性炭２５と弁２７の間には、配管３７の上流端が接続されていて、配管３７の下流端は、水処理装置９の再生用水流入口１２（図１１では図示せず）に接続されている。配管３７の途中には、弁２９が設けられている。さらに、水処理装置９の再生用水流出口１３（図１１では図示せず）には、排水配管２６が接続されていて、排水配管２６の途中には、弁３０が設けられている。

なお、本実施の形態７に係る給湯装置２０の動作は、実施の形態６に係る給湯装置２０と同様の動作であるので、その詳細な説明は省略する。

このように構成されている、本実施の形態７に係る給湯装置２０では、実施の形態５に係る水処理装置９を備えているため、実施の形態５に係る水処理装置９、ひいては、実施の形態１〜４（変形例を含む）の作用効果を奏する。また、本実施の形態７に係る給湯装置２０は、実施の形態６に係る給湯装置２０と同様の作用効果を奏する。

また、本実施の形態７に係る給湯装置２０では、水処理装置９で処理された後の水が、貯湯タンク２１及び混合配管３３から混合流路３４に供給されるため、実施の形態６に係る給湯装置２０に比して、より給湯装置２０を構成する機器へのスケールの付着を抑制することができる。

なお、本実施の形態１〜１１（変形例を含む）に係る多孔質イオン交換体１では、多孔質陽イオン交換組成体２を第１多孔質イオン交換組成体とし、多孔質陰イオン交換組成体３を第２多孔質イオン交換組成体としたが、これに限定されず、多孔質陽イオン交換組成体２を第２多孔質イオン交換組成体とし、多孔質陰イオン交換組成体３を第１多孔質イオン交換組成体としてもよい。

また、上記実施の形態６及び７においては、水処理装置９を１台用いる形態を採用したが、これに限定されず、水処理装置９を複数台用いる形態を採用してもよい。軟水化装置９を複数台用いることによって、さらに効果的に軟水化処理及び再生処理を行うことができる。水処理装置９が１台の場合には、沸上げ運転の停止時に水処理装置９の再生処理を行うのが最も効果的な使用方法となるが、例えば、水処理装置９を２台用いる形態を採用した場合には、２台を交互に軟水化処理と再生処理を行うことにより、連続して軟水化処理及び再生処理を継続することができる。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の形態を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。

本発明の多孔質イオン交換体、水処理装置、給湯装置、及び多孔質イオン交換体の製造方法は、大量の水を効率よく処理できるとともに、装置の小型化が可能となるので、水処理の分野で有用である。

１ 多孔質イオン交換体
２ 多孔質陽イオン交換組成体（第１多孔質イオン交換組成体）
３ 多孔質陰イオン交換組成体（第２多孔質イオン交換組成体）
４ 陽イオン交換樹脂微粒子
５ 熱可塑性樹脂微粒子（第１バインダ粒子）
６ 陰イオン交換樹脂微粒子
７ 第１基材
８ 第２基材
９ 軟水化装置（水処理装置）
１０ 処理用水流入口
１１ 処理用水流出口
１２ 再生用水流入口
１３ 再生用水流出口
１４ ケーシング
１５ 電極
１６ 電極
１７ ケーシング
２０ 給湯装置
４５ 第２バインダ粒子

Claims (12)

1. 水又は溶剤に分散させた第１バインダ粒子と第１イオン交換樹脂微粒子とを混合して、ペースト状にした第１混合物をシート状に形成して乾燥する、又は、前記第１バインダ粒子と前記第１イオン交換樹脂とを混合した第２混合物をシート状に形成し、前記第１バインダ粒子と前記第１イオン交換樹脂微粒子とを焼結することにより得られる、第１多孔質イオン交換組成体と、
   水又は溶剤に分散させた第２バインダ粒子と第２イオン交換樹脂微粒子とを混合して、ペースト状にした第３混合物をシート状に形成して乾燥する、又は、前記第２バインダ粒子と前記第２イオン交換樹脂とを混合した第４混合物をシート状に形成し、前記第２バインダ粒子と前記第２イオン交換樹脂微粒子とを焼結することにより得られる、第２多孔質イオン交換組成体と、
   前記第１多孔質イオン交換組成体と前記第２多孔質イオン交換組成体とを接合することにより得られる、多孔質イオン交換体と、
   処理用水流入口、処理用水流出口、再生用水流入口、及び再生用水流出口が設けられているケーシングと、
   前記ケーシング内に配置されている少なくとも一対の電極と、を備え、
   前記処理用水流入口及び前記処理用水流出口は、前記ケーシングの一辺方向に処理用水が通流するように前記ケーシングの一対の対向する辺にそれぞれ設けられていて、
   前記再生用水流入口及び再生用水流出口は、前記ケーシングの他辺方向に再生用水が通流するように前記ケーシングの一対の対向する辺にそれぞれ設けられていて、
   前記多孔質イオン交換体は、前記一対の電極の間に配置され、かつ、前記処理用水及び前記再生用水の通流方向に対して並行となるように配置されている、水処理装置。
2. 通水性を有し、シート状の第１基材を備え、
   前記第１基材は、前記第１多孔質イオン交換組成体と接合している、請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記第１多孔質イオン交換組成体は、前記第１混合物を前記第１基材上に塗布して乾燥することにより得られる、請求項２に記載の水処理装置。
4. 通水性を有し、シート状の第２基材を備え、
   前記第２基材は、前記第２多孔質イオン交換組成体と接合している、請求項２又は３に記載の水処理装置。
5. 前記第２多孔質イオン交換組成体は、前記第３混合物を前記第２基材上に塗布して乾燥することにより得られる、請求項４に記載の水処理装置。
6. 前記第１多孔質イオン交換組成体と前記第２多孔質イオン交換組成体とを加熱することにより接合させる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水処理装置。
7. 前記第３混合物を前記第１多孔質イオン交換体上に塗布して乾燥することにより、前記第２多孔質イオン交換組成体が得られ、かつ、前記第１多孔質イオン交換組成体と前記第２多孔質イオン交換組成体とが接合される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水処理装置。
8. 前記第１混合物を前記第２多孔質イオン交換体上に塗布して乾燥することにより、前記第１多孔質イオン交換組成体が得られ、かつ、前記第１多孔質イオン交換組成体と前記第２多孔質イオン交換組成体とが接合される、請求項１、４、及び５のいずれか１項に記載の水処理装置。
9. 前記バインダ粒子の粒子径が前記第１イオン交換樹脂微粒子及び前記第２イオン交換樹脂微粒子の粒子径以下である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の水処理装置。
10. 前記第１基材は、不織布で構成され、該不織布の目開きが前記第１イオン交換樹脂微粒子又は前記第２イオン交換樹脂微粒子の粒子径より小さい、請求項２又は３に記載の水処理装置。
11. 前記第２基材は、不織布で構成され、該不織布の目開きが前記第１イオン交換樹脂微粒子又は前記第２イオン交換樹脂微粒子の粒子径より小さい、請求項４又は５に記載の水処理装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の水処理装置を備える、給湯装置。

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