JPH0137746Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、各種検査機関、研究所、病院等で比
較的少量の純水を使用する場合、あるいは中和設
備がないためイオン交換樹脂の再生時に排出され
る酸性およびアルカリ性の再生廃液を放流できな
いような場所で使用されるカートリツジ式純水製
造装置に関するものである。

＜従来の技術＞ カートリツジ式純水製造装置は、再生済のＨ形
強酸性陽イオン交換樹脂とOH形強塩基性陰イオ
ン交換樹脂の混合樹脂を充填したカートリツジを
ハウジング内に装着し、原水を当該カートリツジ
に通水して純水を得、またカートリツジ内の混合
樹脂がイオンで飽和された場合、カートリツジと
共にこれを外部に取り出し、再生済の混合樹脂が
充填されているカートリツジと交替して用いるも
の、あるいはアクリル製等の樹脂筒からなるカー
トリツジに再生済のＨ形強酸性陽イオン交換樹脂
とOH形強塩基性陰イオン交換樹脂の混合樹脂を
充填し、当該カートリツジに直接、原水を流入し
て純水を得、また当該カートリツジ内の混合樹脂
がイオンで飽和された場合、カートリツジ内の使
用済樹脂を外部に取り出し、再生済樹脂を再充填
して用いるものなどがあり、イオン交換樹脂の再
生設備を有しないものであり、さらに原水供給端
に原水配管を接続して原水を通じるだけで簡単に
純水が得られるような構造となつている。また通
水を中断した際に混合樹脂層に空気が入らないよ
うにするため、カートリツジの下方部から原水を
上昇流で流入し、純水をカートリツジの上方部か
ら取り出すような構造となつており、さらに当該
上昇流によつて混合樹脂が流動しないように、カ
ートリツジの上部支持板および下部支持板との間
にあらかじめ混合樹脂を隙間なく密に充填して用
いている。またＨ形強酸性陽イオン交換樹脂と
OH形強塩基性陰イオン交換樹脂と、さらに粒状
あるいは球状の活性炭等の吸着剤を混合した混合
樹脂をカートリツジに充填し、有機物の吸着性能
を高めたものも使用されている。

第２図は従来のカートリツジと共に使用済樹脂
を交替するタイプのカートリツジ式純水製造装置
の構造を示す縦断面図であり、原水流入口１と純
水流出口２を有するヘツド３の外周部４にハウジ
ング５を嵌合し、またヘツド３の純水流出口２に
連通する内周部６にカートリツジ７を嵌挿したも
のである。

当該カートリツジ７は集水用の上部キヤツプ８
と胴部９と配水用の下部キヤツプ１０とで容器を
形成すると共に、イオン交換樹脂は通過させず、
水は通過させる上部支持板１１および下部支持板
１２をカートリツジ７内の上下端に配置し、上部
支持板１１および下部支持板１２の間にＨ形強酸
性陽イオン交換樹脂とOH形強塩基性陰イオン交
換樹脂の混合樹脂１３を隙間なく密に充填したも
のである。なお１４はシール用のＯリングであ
り、１５はカートリツジ７を固定するためのボス
である。

当該カートリツジ式純水製造装置で純水を得る
場合は、原水流入口１に原水配管（図示せず）を
連通すると共に、純水流出口２に純水配管（図示
せず）を連通し、原水流入口１から原水を流入す
るもので、このようにすると原水はハウジング５
とカートリツジ７の隙間を通つて、カートリツジ
７の下端に達し、下部キヤツプ１０の開口部１６
からカートリツジ７内に上昇流で流入し、原水が
混合樹脂１３に接触することにより純水となり、
当該純水が純水流出口２を介して得られるもので
ある。

このようにカートリツジ７に原水を上昇流で通
水することにより、カートリツジ７内の混合樹脂
１３層に空気が混入していても、これを通水中に
押し出すことができ、さらに通水を中断してもカ
ートリツジ７内に空気が混入することもない。

なおカートリツジ７を交替する場合は、ヘツド
３からハウジング５を外し、さらにヘツド３の内
周部６からカートリツジ７を抜き去り、新たなカ
ートリツジ７を嵌挿し、再びハウジング５を嵌合
するものである。

＜考案が解決しようとする問題点＞ ところが従来のカートリツジ式純水製造装置に
は以下のような欠点がある。

すなわちＨ形強酸性陽イオン交換樹脂は通水の
過程でNa形、Ca形、Mg形などの塩形となるが、
Ｈ形からこのような塩形となるとその体積が３〜
５％収縮する性質を有しており、一方OH形強塩
基性陰イオン交換樹脂も通水の過程でCl形、SO₄
形、HCO₃形、シリカ形などの塩形となるが、
OH形からこのような塩形となると、その体積が
10〜15％収縮する性質を有している。従つて再生
済のＨ形強酸性陽イオン交換樹脂とOH形強塩基
性陰イオン交換樹脂の混合樹脂１３をカートリツ
ジ７内に可及的密に充填したとしても、通水過程
中にカートリツジ７の下方部の混合樹脂１３から
収縮が進行し、ついにはカートリツジ７内部に空
間層が生じ、また原水の通水速度は、混合樹脂１
３を上部支持板１１に保持して下向きの樹脂層を
形成させる程に高流速ではないので混合樹脂１３
層がルーズになり、そして混合樹脂１３層が上昇
流の原水によつて流動化しはじめることとなる。
このような状態となると、原水が混合樹脂１３層
をシヨートパスすることとなり、充填した混合樹
脂１３が本来有している性能を発揮し得ず、処理
水の電気伝導率が増大すると共に、採水量が減少
する。

このような電気伝導率の増大あるいは採水量の
低下は粒状あるいは球状の活性炭等の吸着剤をさ
らに添加した混合樹脂についても同様に生ずる。

第３図は各カートリツジの採水量と処理水電気
伝導率の関係を示したグラフであり、曲線ＦはＨ
形強酸性陽イオン交換樹脂とOH形強塩基性陰イ
オン交換樹脂の混合樹脂を充填したカートリツジ
に、原水を下降流で通水した場合を示し、一方曲
線Ａは全く同じカートリツジに原水を上昇流で通
水した場合を示したものである。

第３図に見られるように、下降流通水の場合は
前述のような混合樹脂の体積が収縮しても混合樹
脂が流動化することなく、混合樹脂が本来有して
いる性能を充分に発揮するが、上昇流通水の場合
は、混合樹脂が流動化することにより、通水の終
点を処理水電気伝導率1μs／cmとした時、その採
水量が約30％も減少し、かつ通水の終点に至る間
の電気伝導率がかなり増大していることが示され
ている。

本出願人は先に実願昭59−67778号において、
従来のカートリツジ式純水製造装置における混合
樹脂の体積収縮に起因する処理水電気伝導率の増
大や採水量の低下を解決するために、カートリツ
ジの胴部９の１部または全部を蛇腹状に伸縮自在
にすると共に、カートリツジの上部あるいは下部
にスプリングを配置して、混合樹脂の収縮に追随
してカートリツジそのものの容積を減縮できるよ
うにしたカートリツジ式純水製造装置を提案し
た。本提案のカートリツジ式純水製造装置は上述
の欠点を解決することができるが、カートリツジ
本体およびカートリツジ回りの構造が複雑とな
り、かつ製造コストがかなり上昇するという問題
がある。

本考案の目的は従来のカートリツジ式純水製造
装置における混合樹脂の体積収縮に起因する処理
水電気伝導率の増大や採水量の低下を、簡単な構
造でしかも低コストで解決するところにある。

＜問題点を解決するための手段＞ 本考案はカートリツジの上部支持板および下部
支持板との間に隙間なく密に充填された混合樹脂
層内に１枚ないし複数枚の透水性支持板を横設す
るとにより、カートリツジ内の混合樹脂層を当該
透水性支持板によつて複数に分割したものであ
り、このような構造とすることにより、本考案の
目的を達することができる。

以下に本考案を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図は本考案の実施態様の一例を示す縦断面
図であり、カートリツジ７内の混合樹脂１３内
に、イオン交換樹脂は通過させず水は通過させる
２枚の透水性支持板１７Ａおよび１７Ｂを横設し
たものである。

このようなカートリツジ７を形成するには、た
とえば胴部９と下部キヤツプ１０からなる容器の
上部からまず下部支持板１２を挿入し、当該支持
板１２を下部キヤツプ１０の直上に固定し、次い
で全容量の1/3の混合樹脂１３Ａを上部から充填
し、次いで透水性支持板１７Ａを上部から挿入し
て当該混合樹脂１３Ａの上部に接触させて固定
し、次いで全容量の1/3の混合樹脂１３Ｂを上部
から充填し、同じように透水性支持板１７Ｂを上
部から挿入して当該混合樹脂１３Ｂの上部に接触
させて固定し、次いで全容量1/3の混合樹脂１３
Ｃを上部から充填し、次いで当該混合樹脂１３Ｃ
に接触させて上部支持板１１を固定し、最後に上
部キヤツプ８を装着すればよい。このような操作
によりカートリツジ７内の上部支持板１１と下部
支持板１２の間に隙間なく密に充填され、かつ透
水性支持板１７Ａおよび１７Ｂで分割された各混
合樹脂１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの層を形成するこ
とができる。

本考案に用いる透水性支持板１７Ａおよび１７
Ｂとしては原水の上昇流によつて、その位置がず
れないように固定することが必要であり、カート
リツジ７の内径よりやや大きな直径を有する透水
性のたとえばポリプロピレン等の合成樹脂製の円
板を用いるとよい。すなわちこのような透水性支
持板１７をカートリツジ７の上部から押し込むこ
とにより、透水性支持板１７の周縁部と胴部９の
壁面との摩擦力を用いて透水性支持板１７を固定
することができる。

このような透水性支持板１７を用いることによ
り、構造が簡単でかつ安価に混合樹脂１３を分割
することができる。なお下部支持板１２および上
部支持板１１を同じような合成樹脂製の円板を用
いることができる。

本考案に用いる透水性支持板１７としては前述
したようなものを用いることが好ましいが、要は
カートリツジ７の混合樹脂１３の層内の固定でき
るものであればよいので、たとえば穴あきの円板
の上面あるいは下面ににサランネツトを張り付け
たものを、あらかじめ胴部９に取り付けた座等を
利用して固定しても差し支えない。

本考案のカートリツジ式純水製造装置に用いる
カートリツジの構造は以上説明した通りである
が、他の部分は第２図に示した従来のカートリツ
ジ式純水製造装置と同様であるので説明を省略す
る。

＜作用＞ 本考案のカートリツジ式純水製造装置において
純水を得る場合は、従来装置と同じように原水流
入口１から原水を流入するものであり、原水はハ
ウジング５とカートリツジ７の隙間を通つて、カ
ートリツジ７の下端に達し、下部キヤツプ１０の
開口部１６からカートリツジ７内に上昇流で流入
し、混合樹脂１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの各層を通
過することにより純水となり、当該純水が純水流
出口２を介して得られる。

当該通水中においてまず混合樹脂１３Ａの強酸
性陽イオン交換樹脂および強塩基性陰イオン交換
樹脂がそれぞれＨ形から塩形へ、OH形から塩形
となるためその体積が収縮する。ところが本考案
においては混合樹脂１３Ａが下部支持板１２と透
水性支持板１７Ａと胴部９とで構成された独立し
た室に存在するため、たとえ混合樹脂１３Ａが収
縮し、混合樹脂１３Ａが原水の上昇流によつて流
動化しても、当該流動化が生じるのは混合樹脂１
３Ａのみであり、その上部に存在する混合樹脂１
３Ｂおよび１３Ｃの層は依然として密に充填され
ているままである。従つてたとえ原水の一部が流
動化した混合樹脂１３Ａの層をシヨートパスして
もその上部に存在する混合樹脂１３Ｂおよび１３
Ｃの層を通過するので、処理水電気伝導率がそれ
程増大しない。

また混合樹脂１３Ａがイオンで飽和されるにし
たがい、原水中の各イオンが混合樹脂１３Ｂの層
で吸着されはじめ、その結果混合樹脂１３Ｂも収
縮し、今度は混合樹脂１３Ｂも流動化しはじめる
が、この場合でも同じように混合樹脂１３Ｂの上
方に存在する混合樹脂１３Ｃは密に充填されてい
るため、原水の一部が混合樹脂１３Ａおよび１３
Ｂの層をシヨートパスしたとしても処理水電気伝
導率がそれ程増大しない。

＜考案の効果＞ このように本考案は混合樹脂１３の層内に透水
性支持板１７を横設することにより、混合樹脂１
３の収縮に起因する充填層全体の流動化を防止す
ることができるので、処理水電気伝導率の増大お
よび採水量の低減を効果的に防止することができ
る。

なお本考案の以上のような効果は、Ｈ形強酸性
陽イオン交換樹脂とOH形強塩基性陰イオン交換
樹脂にさらに粒状あるいは球状の活性炭等の吸着
剤を混合した混合樹脂についても同様に達成され
る。

第３図はＨ形強酸性陽イオン交換樹脂とOH形
強塩基性陰イオン交換樹脂の混合樹脂を充填した
各種のカートリツジを挿着したカートリツジ式純
水製造装置を用いて、原水を処理した際における
採水量と処理水電気伝導率の関係を示したグラフ
であり、曲線Ａはカートリツジ７に充填した混合
樹脂１３内に透水性支持板１７を全く横設しな
い、第２図に示したような、わわゆる従来のカー
トリツジを用いた時の通水結果であり、また曲線
ＢないしＥいずれも本考案のカートリツジ式純水
製造装置の通水結果であり、曲線Ｂはカートリツ
ジ７の混合樹脂１３の層を２等分するように透水
性支持板１７を１枚横設したものであり、曲線Ｃ
は第１図に示したごとく混合樹脂１３の層を３等
分するように透水性支持板１７を２枚横設したも
のであり、曲線Ｄは混合樹脂１３の層を４等分す
るように透水性支持板１７を３枚横設したもので
あり、曲線Ｅは混合樹脂１３の層を５等分するよ
うに透水性支持板１７を４枚横設したものであ
る。また曲線Ｆは混合樹脂１３を充填したカート
リツジに原水を下降流で通水した時の結果を示し
たものである。

第３図に見られるごとく、従来のカートリツジ
式純水製造装置と本考案のそれと比較する、本考
案のいずれも採水量が増大し、かつ通水の終点に
至るまでの処理水電気伝導率が低く、また透水性
支持板の枚数を増加すればする程、その効果が顕
著となり、特に透水性支持板を４枚横設したもの
（曲線Ｅ）においては、混合樹脂の流動化が全く
生じることがない下降流通水の結果（曲線Ｆ）と
近似する。

このように本考案は混合樹脂層内に透水性支持
板を１枚でも横設することにより、採水量の増大
および処理水電気伝導率の低減化を計ることがで
きるが、通常は透水性支持板を２枚以上横設する
ことが望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施態様の一例の縦断面図で
あり、第２図は従来装置の縦断面図であり、また
第３図は各種のカートリツジを挿着したカートリ
ツジ式純水製造装置の通水結果を示すグラフで、
縦軸に処理水の電気伝導率、横軸に採水量を示
す。 １……原水流入口、２……純水流出口、３……
ヘツド、４……外周部、５……ハウジング、６…
…内周部、７……カートリツジ、８……上部キヤ
ツプ、９……胴部、１０……下部キヤツプ、１１
……上部支持板、１２……下部支持板、１３……
混合樹脂、１４……Ｏリング、１５……ボス、１
６……開口部、１７……透水性支持板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂とOH形強塩基性
   陰イオン交換樹脂の混合樹脂をカートリツジの上
   部支持板および下部支持板との間に隙間なく密に
   充填し、当該カートリツジの下方部から原水を上
   昇流で流入して、純水を当該カートリツジの上方
   部から取り出すカートリツジ式純水製造装置にお
   いて、カートリツジに充填された混合樹脂層内に
   １枚ないし複数枚の透水性支持板を横設すること
   により、カートリツジ内の混合樹脂層を当該透水
   性支持板によつて複数に分割したことを特徴とす
   るカートリツジ式純水製造装置。