JPH07265865A - 電気式脱イオン水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 内部がくり抜かれた枠体の一方の面に陽イオ
ン交換膜を接着し、他方の面に陰イオン交換膜を接着
し、その内部に流路形成材を挿入して濃縮室ユニットを
構成する。陽極と陰極の間に複数の濃縮室ユニットを所
定間隔をおいて並設し、濃縮室ユニット相互間の空所内
にイオン交換樹脂を充填して脱塩部を構成する。脱塩部
に被処理水を流し、濃縮室ユニットに濃縮水を流して被
処理水の脱イオン処理を行なう。 【効果】 脱塩部の圧力をＰ_d 、濃縮室の圧力をＰ_c と
したときＰ_d ≧Ｐ_c の条件で運転することが可能とな
り、安定した脱イオン性能を発揮できると共に電気抵抗
を低下せしめて電力コストの低減を図れる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は脱イオン水を用いる半導
体製造工業、製薬工業、食品工業等の各種の工業或いは
発電所（復水処理や補給水処理等）、研究所等で利用さ
れる電気式脱イオン水製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】脱イオン水を製造する装置として古くか
ら、イオン交換樹脂に被処理水を通して脱イオンを行な
う脱イオン水製造装置が知られているが、被処理水の通
水量の増加に伴ってイオン交換樹脂がイオンで飽和され
るため酸及びアルカリ水溶液にて再生しなければなら
ず、この操作上の不利を解消すべく近年、薬剤による再
生が全く不要な電気式脱イオン水製造装置が実用化され
ている。

【０００３】この従来の電気式脱イオン水製造装置は図
９に示すように、枠体４０の両面にそれぞれ陽イオン交
換膜４１、陰イオン交換膜４２を接着し、その内部空間
にイオン交換樹脂４３（陽イオン交換樹脂及び陰イオン
交換樹脂）を充填してなる脱イオンモジュール４４を枠
体４０の周囲に付設したゴムパッキン４５を介して複数
並設し、各脱イオンモジュール相互間の空間部を濃縮室
４６として構成し、これら複数の脱イオンモジュール４
４と濃縮室４６との交互配列体の両側部に陽極４７と陰
極４８を配置してなるものである。なお、上記脱イオン
モジュール４４は、具体的には、枠体４０内の空間部に
図示しない複数のリブを縦設または横設して枠体４０内
の空間部を複数の小室に区画し、これらの小室に上記イ
オン交換樹脂を充填してなるものである。また、濃縮室
４６内には、特に図示していないが例えば合成樹脂製ネ
ット等の流路形成材が収納されている。そしてこの装置
において、陽極４７と陰極４８間に直流電流を通じ、且
つ被処理水を被処理水流入ライン４９を通して脱イオン
モジュール４４によって形成される脱塩室内に流入せし
め、また濃縮水を濃縮水流入ライン５０を通して濃縮室
４６内に流入せしめ、更に両電極における電極室にはそ
れぞれ電極水流入ライン５１、５２を経て電極水を流入
せしめる。

【０００４】脱塩室内に流入した被処理水はイオン交換
樹脂４３の充填層を流下し、その際、該被処理水中の不
純物イオンが除かれ、脱イオン水流出ライン５３を経て
脱イオン水が得られる。また濃縮室４６内に流入した濃
縮水は濃縮室４６内を流下するとき、イオン交換膜４
１、４２を介して移動してくる不純物イオンを受け取
り、不純物イオンを濃縮した濃縮水として濃縮水流出ラ
イン５７より流出し、更に両電極室内に流入した電極水
は電極水流出ライン５４、５５より流出する。

【０００５】以上のような操作によって被処理水中の不
純物イオンは電気的に除去されるので、充填したイオン
交換樹脂を薬液による再生を行なうことなく脱イオン水
を連続的に得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の装置においては適正な運転条件の設定が困難で
あり、運転状態が極めて不安定であった。即ち、いま脱
塩室５６の圧力をＰ_d 、濃縮室４６の圧力をＰ_c とする
と、構造上の観点からはＰ_d ≦Ｐ_c が好ましい。その理
由は、Ｐ_d ≧Ｐ_c とするとイオン交換膜４１、４２の剥
れの問題が生じるからである。イオン交換膜４１、４２
は枠体４０に接着されているが、脱塩室５６内の圧力Ｐ
_d が濃縮室４６内の圧力Ｐ_c よりも高くなると上記接着
が剥れる方向に力が働くため、甚だしい場合には接着剥
れが生じるか或いは接着部はそのまま残り、その付近の
イオン交換膜が破れるという事態を生じ、その結果、脱
イオン水が漏出したり、脱イオン性能に支障をきたすと
いう不具合を生じる（接着面とは反対の面においてイオ
ン交換膜はゴムパッキン４５によって押さえられている
が、シールの不完全な部分があるためこのような問題が
生じる）。

【０００７】また電気抵抗の観点からもＰ_d ≦Ｐ_c が好
ましい。脱塩室５６の電気抵抗は、イオン交換膜自体の
電気抵抗及びイオン交換樹脂自体の電気抵抗の外に、イ
オン交換樹脂同士の接触状態に起因する抵抗と、イオン
交換膜とイオン交換樹脂との接触状態に起因する抵抗と
いう要素によってもその大小が決定されるのであり、こ
の場合、外部より強く押し付けられることにより、イオ
ン交換樹脂同士或いはイオン交換膜とイオン交換樹脂と
がより強く接触すると電気抵抗は小さくなる。反対にそ
の接触時の押圧力が弱いと電気抵抗は大きくなり、接触
が解かれて離間すると電気抵抗は更に大きくなる。ここ
において脱塩室５６内の圧力Ｐ_d が濃縮室４６内の圧力
Ｐ_c よりも高い場合には、イオン交換膜４１、４２が外
方に膨出し、その分脱塩室の内容積が拡がるため、イオ
ン交換樹脂同士或いはイオン交換膜とイオン交換樹脂と
の間の接触が緩むか或いは甚だしい場合にはそれらの接
触が解かれて一部離間する事態が生じ、その結果、電気
抵抗が増大する。電気抵抗が増大すれば、一定の電流を
流すためには高電圧を必要とし、電源部のコスト上昇を
招くこととなる。

【０００８】上記したように構造面及び電気抵抗の観点
からＰ_d ≦Ｐ_c が好ましいが、Ｐ_d≦Ｐ_c の条件で運転
すると、不純物イオンを高濃度に含む濃縮水が圧力差に
よってイオン交換膜４１、４２を通って脱塩室５６内に
入り込む虞れがある。これはイオン交換膜が完全には液
の透過を阻止し得る性能を有するものではないからであ
る。また濃縮室４６内の濃縮水の塩濃度は脱塩室５６内
の脱イオン水の塩濃度よりも高いから、両者間に濃度勾
配が生じ、濃度の高い濃縮水側から濃度の低い脱イオン
水側へイオンがイオン交換膜４１、４２を通して拡散す
る傾向があり、ここにおいて、濃縮室４６内の圧力Ｐ_c
が脱塩室５６内の圧力Ｐ_d よりも高いとその傾向は顕著
となる。

【０００９】濃縮水が脱イオン水に混入すると、脱イオ
ン水の水質を悪化させ、装置の性能を著しく低下させて
しまう。このような観点からみると運転条件はＰ_d ≧Ｐ
_c が好ましいことになる。しかしながらＰ_d ≧Ｐ_c で
は、上記した通りイオン交換膜の剥れや破壊の問題及び
電気抵抗増大に伴う電力コストの上昇という問題を生じ
る。

【００１０】このように従来の装置においては、二律相
反する運転条件が存在するため適正な運転条件を設定す
ることが困難であり、運転状態が不安定で、流量や圧力
のわずかな変動でも脱イオン水の性状に影響が及ぼされ
るという問題点があった。

【００１１】また脱イオンモジュール４４内にイオン交
換樹脂４３を均一に充填する作業は極めて面倒且つ困難
であり作業効率の悪いものであった。更に脱イオンモジ
ュール４４と濃縮室４６との交互配列体を製作するに当
たっては、複数の脱イオンモジュール４４をゴムパッキ
ン４５を介して幾重にも積み重ね、これを締付固定手段
を用いて締め付けるものであるため、脱イオンモジュー
ル４４の数が多い場合には均等に締め付けることができ
ず、それによりシールの不完全さを招く虞れがあり、こ
のため脱イオンモジュールの組立て枚数にも自ずと限度
があり、大型の装置を製作することが困難であった。

【００１２】本発明は叙上の点に鑑みなされたもので、
適正な運転条件を設定でき且つ運転状態の安定化を実現
でき、また製作が容易で装置の大型化も可能である電気
式脱イオン水製造装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）陽イオ
ン交換膜と陰イオン交換膜との対向面周囲部を直接又は
間接的に接合し、それにより形成される内部空間に濃縮
水流路を形成すると共に濃縮水の出入口を設けてなる濃
縮室ユニットを陽極と陰極との間に所定間隔をおいて複
数並設し、これら濃縮室ユニット相互間の空所内にイオ
ン交換体を充填して脱塩部を構成したことを特徴とする
電気式脱イオン水製造装置、（２）陽イオン交換膜と陰
イオン交換膜とを重ね合わせ、その対向面周囲部を接合
して袋状に構成し、該袋体の内部空間に流路形成材を収
納すると共に、濃縮水出入口を設けて濃縮室ユニットを
構成してなる上記（１）記載の電気式脱イオン水製造装
置、（３）内部がくり抜かれた形状の枠体の一方の面に
陽イオン交換膜を接合すると共に、他方の面に陰イオン
交換膜を接合し、それにより形成される内部空間に流路
形成材を収納すると共に、濃縮水出入口を設けて濃縮室
ユニットを構成してなる上記（１）記載の電気式脱イオ
ン水製造装置、（４）流路形成材がイオン交換体である
上記（２）又は（３）記載の電気式脱イオン水製造装
置、（５）イオン交換体がイオン交換繊維である上記
（４）記載の電気式脱イオン水製造装置、（６）内部が
くり抜かれた形状を有し且つ流路形成材の機能を有する
複数のリブを一体的に設けてなる枠体の一方の面に陽イ
オン交換膜を接合すると共に、他方の面に陰イオン交換
膜を接合し、濃縮水出入口を設けて濃縮室ユニットを構
成してなる上記（１）記載の電気式脱イオン水製造装置
を要旨とする。

【００１４】以下に本発明装置を図面に基づき説明す
る。図１には本発明装置の一実施例が示されている。１
はケーシングで、このケーシング１の下部に基台２が設
けられ、該基台２上に陽極３及び陰極４が相対向して設
けられていると共に、両電極間に複数の濃縮室ユニット
５及び脱塩部６が設けられている。

【００１５】濃縮室ユニット５は、一対の陰イオン交換
膜７と陽イオン交換膜８との対向面周囲部を直接又は間
接的に接合し、その内部に濃縮水流路を形成すると共に
濃縮水の出入口を設けてなるものであるが、その態様に
は種々のものがある。図３〜図５は上記イオン交換膜相
互の対向面周囲部を間接的に接合した例を示している。

【００１６】即ち、図３に分解斜視図として示すよう
に、内部をくり抜いた枠体９の一方の面に陰イオン交換
膜７が接合され、該枠体９の他方の面に陽イオン交換膜
８が接合されている。接合箇所は枠体９との当接面であ
るから、上記イオン交換膜７、８においてはそれらの対
向面周囲部が枠体９を介して間接的に接合されている形
となる。接合手段としては通常、接着剤による接着が採
用されるが、他の公知の接合方法、例えば両面テープに
よる接着等を用いてもよい。

【００１７】而して、枠体９にイオン交換膜７、８が接
合されることにより内部に空間が形成され、以て、濃縮
室１０が構成される。濃縮室１０は濃縮水を流す流路と
なり、この流路の形成保持のため濃縮室１０内に流路形
成材が収納される。イオン交換膜７、８は柔軟材質から
なるため脱塩部６からの押圧力により容易に変形する虞
れがあり、その場合、陰イオン交換膜７と陽イオン交換
膜８が相互に接触し合って、内部空間に形成すべき濃縮
水流路が閉鎖される問題が生じる。そこで濃縮水流路を
確保すべく上記流路形成材が収納される。濃縮水流路の
厚さは１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜４ｍｍである。流
路形成材としてはイオン交換体を用いることが好まし
い。イオン交換体を用いれば、濃縮室内の電気抵抗を低
下でき電力コストを低減できる利点がある。該イオン交
換体としてイオン交換繊維が好適に用いられるが、他に
粒状のイオン交換樹脂等を用いることも可能である。イ
オン交換繊維としてはフェルト状のものが好ましい。

【００１８】図３はフェルト状のイオン交換繊維（例え
ば陽イオン交換繊維）１１を用いた例を表しており、ま
た図４は図３の縦断面図を示している。これらの図に示
す如く、イオン交換繊維１１は濃縮室１０の空間全域を
埋め尽くす如く完全充填状態で収納されている。このよ
うにすればイオン交換繊維１１と濃縮室１０との間で空
間が生じず、電気抵抗を低下できる利点がある。

【００１９】フェルト状のイオン交換繊維１１を用いる
場合、濃縮水は該繊維内の空隙部を流れることになり、
従って該空隙部が濃縮水流路を形成する。

【００２０】流路形成材としては上記したイオン交換体
の他に、特に図示しないがプラスチック製等の網体や布
地等を用いることもできる。

【００２１】本発明において、濃縮室１０に流路形成材
を収納する態様としては挿入と固定の２態様がある。即
ち流路形成材は濃縮室１０にその空間を埋めるように挿
入（充填）されても或いは単に挿入のみでなく、流路形
成材を例えば枠体９に何らかの固定手段を用いて固定す
るようにしてもよい。

【００２２】本発明は別体の流路形成材を設ける場合に
限定されず、例えば枠体と流路形成材は一体であっても
よい。即ち、図５に示すように枠体９に複数のリブ１２
を一体的に設けた場合は、このリブ１２が流路形成材と
して機能する。１３はリブ１２に設けた通水孔である。

【００２３】１４は枠体９の下端部に設けた濃縮水入
口、１５は枠体上端部に設けた濃縮水出口で、これらの
出入口は濃縮室内部と連通している。

【００２４】図６、図７は本発明における濃縮室ユニッ
トの別の態様、即ちイオン交換膜相互の対向面周囲部を
直接接合した例を示している。この態様においては、陰
イオン交換膜７と陽イオン交換膜８を重ね合わせ、その
対向面周囲部を接合し、袋状に構成してある。図６にお
いて斜線を施した部分Ｈは、接合部分を示している。こ
の場合も接合手段としては接着剤による接着、両面テー
プによる接着、その他の公知の接合方法が採用される。
袋体の内部空間が濃縮室１０として構成され、該濃縮室
１０が濃縮水流路となり、且つ濃縮室１０内に、流路形
成材としてのフェルト状のイオン交換繊維１１が収納さ
れている。イオン交換繊維以外の流路形成材としては、
図３、図４に関して上記したものと同様のものが用いら
れる。また流路形成材の収納の態様も上記したと同様、
挿入でも固定でもよい。更に図６の縦断面図として図７
に示すようにこの態様においても上記と同様に、イオン
交換繊維１１は濃縮室１０内に密に充填収納されてい
る。袋体の上下両端部にはそれぞれ濃縮室１０内に連通
して濃縮水入口１４、濃縮水出口１５が設けられてい
る。

【００２５】上記の如く構成される濃縮室ユニット５は
基台２上に所定間隔をおいて複数並設される。図２は図
１のＡ−Ａ線断面図であり、この濃縮室ユニット５の取
付固定のためケーシング１内に支持枠１６、１６が対向
状に設けられる。支持枠１６、１６はそれぞれ長手方向
に沿って複数の凹溝１７、１７を有し且つ長手方向両端
部にはＬ形溝１８、１８が穿設されている。濃縮室ユニ
ット５はその両側端部が支持枠の凹溝１７、１７に嵌合
されるように上方から下方に向けて支持枠１６、１６間
に挿入され、以て複数の濃縮室ユニット５が基台２上に
保持固定される。

【００２６】一方、基台２は微細な網目を有する網状部
１９と該網状部１９を支持固定している脚部２０とから
なり、網状部１９には所定間隔毎に上方に突出した突状
部２１が設けられている。突状部２１は濃縮室ユニット
５の幅方向に沿って設けられ、濃縮室ユニット５を上記
の如く支持枠１６、１６間に挿入したとき、同時に前後
の突状部２１、２１間に形成される凹部に該ユニット５
の下端部が嵌合されるようになっている。網状部１９
は、イオン交換体が通過しない程度のメッシュの網目を
有しており、従って濃縮室ユニット５、５相互間等にイ
オン交換樹脂を充填したとき該樹脂が網状部１９を通り
抜けることはない。

【００２７】基台２は上記構造のものに限定されない。
要は脱イオン水は透過するがイオン交換体は透過しない
微細空孔構造を有するものであればよく、例えばウレタ
ンスポンジを用いることもできる。

【００２８】陽極３、陰極４はそれぞれ電極支持体２
２、２３の凹欠部に陽極板２４、陰極板２５をそれぞれ
取付けてなるもので、電極支持体２２、２３の前面には
通常、それぞれ仕切り膜が接着される。

【００２９】仕切り膜としては陽イオン交換膜、陰イオ
ン交換膜、或いはイオン交換性のない単なる隔膜等が用
いられるが、本実施例においては濃縮室ユニット５のイ
オン交換膜が仕切り膜を兼ねて用いられている。即ち、
両電極部における電極支持体２２、２３の前面にはそれ
ぞれ濃縮室ユニット５、５が接着され、陽極３の電極支
持体２２前面には濃縮室ユニットの陽イオン交換膜８
が、また陰極４の電極支持体２３前面には該ユニットの
陰イオン交換膜７がそれぞれ接着された形となってお
り、それらと陽極板２４、陰極板２５との間にそれぞれ
陽極室２６、陰極室２７が形成されている。

【００３０】なお、陽極室２６においては電気分解によ
って塩素ガスが発生する虞れがあるので、上記陽極３の
電極支持体２２前面に接着する陽イオン交換膜として
は、耐酸化性に優れたフッ素樹脂系の陽イオン交換膜
（例えばナフィオン（商品名））を使用するのが好まし
い。

【００３１】このように構成される陽極３及び陰極４は
ケーシング１内の両端部に位置して基台２上に設置され
る。このとき電極支持体２２、２３の前面に接着された
濃縮室ユニット５、５はそれぞれその両側端部が支持枠
のＬ形溝１８、１８に嵌入し位置固定されるようになっ
ている。

【００３２】濃縮室ユニット５、５相互間の各空所内に
イオン交換体を充填して脱塩部６が構成される。なお、
本実施例のように濃縮室ユニット５のイオン交換膜を仕
切り膜としても利用するのではなく、電極支持体の前面
に専用の仕切り膜を設ける場合は、陽極と濃縮室ユニッ
トとの間並びに陰極と濃縮室ユニットとの間の空所内に
もイオン交換体を充填して脱塩部を構成することができ
る。但し、その場合は、本実施例と異なり、陽極の電極
支持体前面に陰イオン交換膜を、また、陰極の電極支持
体前面に陽イオン交換膜を接着する必要がある。該イオ
ン交換体としては通常、イオン交換樹脂が用いられる
が、イオン交換繊維であってもよい。図１、図２には、
イオン交換体としてイオン交換樹脂２８が用いられてい
る例が示されている。この場合、陽イオン交換樹脂及び
陰イオン交換樹脂が用いられるが、上記空所内に充填す
るに当たり、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂の混
合イオン交換樹脂を充填しても或いは、陽イオン交換樹
脂と陰イオン交換樹脂を交互に層状に充填してもよい。
脱塩部６の厚さｔ（図１）は２〜３０ｍｍ、好ましくは
４〜１０ｍｍである。

【００３３】ケーシング１の上面に被処理水流入管２９
が、また下面には脱イオン水流出管３０がそれぞれ設け
られ、更にケーシング内下部には濃縮水流入管３１及び
電極水流入管３２、３３がそれぞれ設けられ、これらの
流入管３１、３２、３３は基台の網状部１９を貫通し
て、流入管３１は濃縮室ユニットの濃縮水入口１４に連
結され、また流入管３２、３３はそれぞれ陽極室２６、
陰極室２７の各下部に連結されている。濃縮室ユニット
の濃縮水出口１５には濃縮水流出管３４が連結され、ま
た陽極室２６、陰極室２７の各上部にはそれぞれ、電極
水流出管３５、３６が接続され、これらの流入管３１、
３２、３３及び流出管３４、３５、３６はそれぞれケー
シング外方に臨んで延設されている。尚、本発明装置に
おけるケーシングは上記の如き方形状箱型の容器に限定
されず、円筒形の容器でも同様に実施できる。

【００３４】本発明装置は上記の如く構成されるが、図
８に示すように本発明装置Ｊは脱炭酸装置Ｄ及び逆浸透
膜装置Ｋと組み合わせて用いることができる。最初に被
処理水Ａを脱炭酸装置Ｄに通して脱炭酸処理した後、そ
の処理水を逆浸透膜装置Ｋに通すことにより、電気式脱
イオン水製造装置内においてスケール析出の原因となる
Ｃａイオン、Ｍｇイオン等の硬度成分を除去できるので
好ましい。

【００３５】

【作用】次に、本発明の作用を図１に基づき説明する。
陽極３と陰極４の間に直流電流を通じ、被処理水流入管
２９より被処理水を流入すると共に、濃縮水流入管３１
より濃縮水を流入し、且つ電極水流入管３２、３３より
電極水を流入する。

【００３６】被処理水流入管２９より流入した被処理水
は下向流で各脱塩部６を流下し、イオン交換樹脂２８の
充填層を通過する際に不純物イオンが除かれ、以て脱イ
オン水が得られ、この脱イオン水は基台の網状部１９を
通ってケーシング下方に導かれ、脱イオン水流出管３０
より流出する。

【００３７】一方、濃縮水流入管３１より流入した濃縮
水は各濃縮室１０を上向流で流入上昇する。脱塩部６内
の不純物イオンは電気的に吸引されてイオン交換膜７、
８を通して濃縮室１０に移動する。濃縮室１０を流れる
濃縮水はこの移動してくる不純物イオンを受け取り、不
純物イオンを濃縮した濃縮水として濃縮水流出管３４よ
り流出する。また電極水流入管３２、３３より流入した
電極水は電極水流出管３５、３６より流出する。

【００３８】図８に示すように、本発明装置に供給され
る被処理水（最初に脱炭酸装置Ｄ及び逆浸透膜装置Ｋに
通した場合はその透過水）Ａの一部を濃縮水Ｂとして利
用することができ、また、濃縮室より流出した濃縮水Ｂ
の一部を電極水Ｃとして利用することもできる。このよ
うに電極水として濃縮水を用いると、イオン量が多いた
めに電流効率が良くなり電力コストを低減できる。更に
該濃縮水Ｂの残部を脱炭酸装置Ｄと逆浸透膜装置Ｋとの
間の被処理水Ａの供給部に還流して循環使用するように
してもよく、かくする場合、系全体の水回収率の向上に
寄与できる。尚、濃縮水の濃縮室への流れ方向は下向流
であってもよい。

【００３９】本発明装置を運転するに当たり、脱塩部６
の圧力Ｐ_d と濃縮室１０の圧力Ｐ_cとの関係において、
Ｐ_d ≧Ｐ_c の条件で運転することが可能である。即ち、
Ｐ_d≧Ｐ_c の場合には、濃縮室ユニット５のイオン交換
膜７、８は内方に押される方向に力を受け、外方への力
即ち剥がされる方向への力は受けないからイオン交換膜
７、８が剥がれたり、破れたりする問題は何ら生じな
い。

【００４０】またＰ_d ≧Ｐ_c では、脱塩部６が拡がる方
向に力の作用を受けるが、仮りに脱塩部６が拡がったと
しても以下の理由により問題はない。即ち、従来装置の
脱イオンモジュールの如くイオン交換膜が外方に湾曲し
て拡がるのを防止するために枠体４０内の空間部に複数
のリブを縦設または横設して枠体４０内の空間部を複数
の小室に区画し、この密閉状の狭い小室にイオン交換樹
脂を充填している場合と異なり、本発明における脱塩部
６は内部にリブ等の余分なものを収納しなくてもよいの
で従来の脱塩室に比べて開放状であり、脱塩部６におけ
るイオン交換樹脂の動きの自由度は上記脱イオンモジュ
ールにおけるイオン交換樹脂のそれよりも大きい。従っ
て、脱塩部６の拡がりにより一時的にイオン交換樹脂同
士或いはイオン交換膜７、８とイオン交換樹脂２８との
間に接触離れの現象が生じたとしても、被処理水の流れ
により容易且つ速やかに接触状態に復帰し、それがため
電気抵抗の増大を招く虞れはない。

【００４１】そしてＰ_d ≧Ｐ_c であれば、その圧力勾配
からみて、濃縮水がイオン交換膜７、８を通って脱塩部
６に入り込む虞れはない。また濃度勾配により濃縮水中
のイオンが脱イオン水の方へ拡散する傾向については、
Ｐ_d ≦Ｐ_c では圧力勾配の面からその傾向を増長する
が、反対にＰ_d ≧Ｐ_c であればその傾向を抑制する方向
の物理的作用（上記圧力勾配による作用）が起こり、望
ましい条件設定となる。

【００４２】このように本発明装置においては、Ｐ_d ≧
Ｐ_c の条件で運転することが可能となり、それにより統
一的な且つ適正な運転条件を設定できるようになったも
のであり、安定した運転状態を維持できる効果がある。

【００４３】なお、上述の説明では被処理水を下向流で
流す例について説明したが、被処理水を上向流で流す装
置構成としてもよいのは勿論である。

【００４４】

【実施例】本発明装置を用いて脱イオン処理を行ない、
処理水質を測定した。装置の構成及び運転条件は以下の
通りである。 陽イオン交換膜： 徳山曹達製ＣＭＨ 陰イオン交換膜： 徳山曹達製ＡＭＨ 陽極、陰極： 白金電極（１０ｃｍ×２０ｃ
ｍ） 濃縮室ユニットの数： ２ 濃縮水流路材： 厚さ２ｍｍ、陽イオン交換繊維
（ニチビ製） 脱塩部の数： ３（但し、陽極の電極支持体前
面に上記と同じ陰イオン交換膜を、また陰極の電極支持
体前面に上記と同じ陽イオン交換膜を、それぞれ専用の
仕切り膜として接着し、陽、陰各電極と濃縮室ユニット
の間の空所内にもイオン交換樹脂を充填して脱塩部を構
成することによって脱塩部の数を３とした。） 脱塩部の厚さ： １ｃｍ イオン交換樹脂： アンバーライトＩＲ−１２０Ｂ
（商品名）とアンバーライトＩＲＡ−４０２（商品名）
を１：１に混合したイオン交換樹脂 直流電源： 高砂製ＧＰＯ１１０−３ 被処理水： 水道水を活性炭処理後、逆浸透
膜ＳＵ−７２０（東レ製）により脱イオンした透過水 透過水の水質： 電気伝導度５〜７μＳ／ｃｍ、
ｐＨ６．３〜６．４、水温１６〜１８℃ 運転圧力： 被処理水入口で１．５ｋｇｆ／
ｃｍ² 、脱イオン水出口で１．３ｋｇｆ／ｃｍ² 、下向
流通水 濃縮水入口で１．０ｋｇｆ／ｃｍ² 、濃縮水出口で０．
９ｋｇｆ／ｃｍ² 、上向流通水 運転開始して１日経過後の処理水の水質を測定した。こ
の測定に当たり、１）被処理水流量、２）濃縮水と電極
水の合計流量、３）電流、４）電圧に関する条件を表１
に示す通り種々変えて測定を行なった。結果を表１に示
す。

【００４５】

【表１】

【００４６】上記結果より明らかなように良好な処理水
質が得られた。このことから本発明装置は充分実用的な
脱イオン能力を持つことが判った。また容器構造のた
め、溶液の外部への漏出は全く観察されなかった。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、適
正な運転条件を設定でき、運転状態の安定化を実現で
き、流量や圧力の変動要因があっても脱イオン性能は常
に安定しており信頼性の高いものとなる上、電気抵抗を
低下せしめて電力コストの低減に寄与できる効果があ
る。

【００４８】また濃縮室ユニット相互間にイオン交換体
を充填する構造としたので従来装置のように脱イオンモ
ジュール内にイオン交換樹脂を均一に充填するという面
倒な作業は必要なく、製作が容易である。更にその製作
に当たって、従来装置の如く脱イオンモジュールと濃縮
室とを積み重ねて締付固定するという必要がなく、その
結果、大型装置を製作するのに何らの制約や困難性がな
く、容易に装置の大型化を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】濃縮室ユニットの分解斜視図である。

【図４】図３の濃縮室ユニットの縦断面図である。

【図５】濃縮室ユニットの別の態様の縦断面図である。

【図６】濃縮室ユニットの別の態様の分解斜視図であ
る。

【図７】図６の濃縮室ユニットの縦断面図である。

【図８】本発明装置を用いた脱イオンシステムのブロッ
ク図である。

【図９】従来装置の縦断面略図である。

【符号の説明】

３ 陽極 ４ 陰極 ５ 濃縮室ユニット ６ 脱塩部 ７ 陰イオン交換膜 ８ 陽イオン交換膜 １４ 濃縮水入口 １５ 濃縮水出口 ２８ イオン交換樹脂

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽イオン交換膜と陰イオン交換膜との対
   向面周囲部を直接又は間接的に接合し、それにより形成
   される内部空間に濃縮水流路を形成すると共に濃縮水の
   出入口を設けてなる濃縮室ユニットを陽極と陰極との間
   に所定間隔をおいて複数並設し、これら濃縮室ユニット
   相互間の空所内にイオン交換体を充填して脱塩部を構成
   したことを特徴とする電気式脱イオン水製造装置。
2. 【請求項２】 陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを重
   ね合わせ、その対向面周囲部を接合して袋状に構成し、
   該袋体の内部空間に流路形成材を収納すると共に、濃縮
   水出入口を設けて濃縮室ユニットを構成してなる請求項
   １記載の電気式脱イオン水製造装置。
3. 【請求項３】 内部がくり抜かれた形状の枠体の一方の
   面に陽イオン交換膜を接合すると共に、他方の面に陰イ
   オン交換膜を接合し、それにより形成される内部空間に
   流路形成材を収納すると共に、濃縮水出入口を設けて濃
   縮室ユニットを構成してなる請求項１記載の電気式脱イ
   オン水製造装置。
4. 【請求項４】 流路形成材がイオン交換体である請求項
   ２又は３記載の電気式脱イオン水製造装置。
5. 【請求項５】 イオン交換体がイオン交換繊維である請
   求項４記載の電気式脱イオン水製造装置。
6. 【請求項６】 内部がくり抜かれた形状を有し且つ流路
   形成材の機能を有する複数のリブを一体的に設けてなる
   枠体の一方の面に陽イオン交換膜を接合すると共に、他
   方の面に陰イオン交換膜を接合し、濃縮水出入口を設け
   て濃縮室ユニットを構成してなる請求項１記載の電気式
   脱イオン水製造装置。