JPH11192491A - 電気式脱イオン水製造装置 - Google Patents
電気式脱イオン水製造装置Info
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- JPH11192491A JPH11192491A JP10298326A JP29832698A JPH11192491A JP H11192491 A JPH11192491 A JP H11192491A JP 10298326 A JP10298326 A JP 10298326A JP 29832698 A JP29832698 A JP 29832698A JP H11192491 A JPH11192491 A JP H11192491A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来通りの脱イオン効率を維持しつつ、構造
が簡単で、製作が容易であり、装置形状の自由度が高い
電気式脱イオン水製造装置を提供すること。 【解決手段】 陽極２０と陰極１９の間にカチオン交換
膜１１とアニオン交換膜１２を交互に配し、両膜の間に
脱塩室１４と濃縮室１５を交互に形成した電気式脱イオ
ン水製造装置において、前記脱塩室１４が、当該脱塩室
１４の一方から他方に液体が流通する流路を保持してカ
チオン交換膜１１とアニオン交換膜１２とを接触させる
ように形成した電気式脱イオン水製造装置１０。
が簡単で、製作が容易であり、装置形状の自由度が高い
電気式脱イオン水製造装置を提供すること。 【解決手段】 陽極２０と陰極１９の間にカチオン交換
膜１１とアニオン交換膜１２を交互に配し、両膜の間に
脱塩室１４と濃縮室１５を交互に形成した電気式脱イオ
ン水製造装置において、前記脱塩室１４が、当該脱塩室
１４の一方から他方に液体が流通する流路を保持してカ
チオン交換膜１１とアニオン交換膜１２とを接触させる
ように形成した電気式脱イオン水製造装置１０。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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
あるいは発電所、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ものである。
る半導体製造工業、製薬工業、食品工業等の各種の工業
あるいは発電所、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ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気透析装置は、基本的にはカチ
オン交換膜とアニオン交換膜をスペーサーを挟んで交互
に複数配置し、このスペーサーにより脱塩室と濃縮室を
形成したユニットへ直流電流を通電することにより被処
理液の脱塩及び濃縮を行っており、アニオン交換膜とカ
チオン交換膜とは接触していない。また、従来から実用
化されている電気式脱イオン水製造装置は、基本的には
カチオン交換膜とアニオン交換膜で形成される隙間に、
イオン交換体として、例えば、アニオン交換樹脂層とカ
チオン交換樹脂の積層あるいは混合イオン交換樹脂層を
充填して脱塩室とし、当該イオン交換樹脂層に被処理水
を通過させるとともに、前記両イオン交換膜を介して直
流電流を作用させて、両イオン交換膜の外側に流れてい
る濃縮水中に被処理水中のイオンを電気的に排除しなが
ら脱イオン水を製造するものであり、アニオン交換膜と
カチオン交換膜とは直接的には接触していない。
オン交換膜とアニオン交換膜をスペーサーを挟んで交互
に複数配置し、このスペーサーにより脱塩室と濃縮室を
形成したユニットへ直流電流を通電することにより被処
理液の脱塩及び濃縮を行っており、アニオン交換膜とカ
チオン交換膜とは接触していない。また、従来から実用
化されている電気式脱イオン水製造装置は、基本的には
カチオン交換膜とアニオン交換膜で形成される隙間に、
イオン交換体として、例えば、アニオン交換樹脂層とカ
チオン交換樹脂の積層あるいは混合イオン交換樹脂層を
充填して脱塩室とし、当該イオン交換樹脂層に被処理水
を通過させるとともに、前記両イオン交換膜を介して直
流電流を作用させて、両イオン交換膜の外側に流れてい
る濃縮水中に被処理水中のイオンを電気的に排除しなが
ら脱イオン水を製造するものであり、アニオン交換膜と
カチオン交換膜とは直接的には接触していない。
【０００３】図７はその従来の典型的な電気式脱イオン
水製造装置の模式断面図を示す。図７に示すように、カ
チオン交換膜１０１及びアニオン交換膜１０２を離間し
て交互に配置し、カチオン交換膜１０１とアニオン交換
膜１０２で形成される空間内に一つおきにカチオン交換
樹脂とアニオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂１０３を
充填して脱塩室１０４とする。また、脱塩室１０４のそ
れぞれの隣に位置するアニオン交換膜１０２とカチオン
交換膜１０１で形成される混合イオン交換樹脂１０３を
充填していない部分は濃縮水を流すための濃縮室１０５
とする。
水製造装置の模式断面図を示す。図７に示すように、カ
チオン交換膜１０１及びアニオン交換膜１０２を離間し
て交互に配置し、カチオン交換膜１０１とアニオン交換
膜１０２で形成される空間内に一つおきにカチオン交換
樹脂とアニオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂１０３を
充填して脱塩室１０４とする。また、脱塩室１０４のそ
れぞれの隣に位置するアニオン交換膜１０２とカチオン
交換膜１０１で形成される混合イオン交換樹脂１０３を
充填していない部分は濃縮水を流すための濃縮室１０５
とする。
【０００４】また、図８に示すように、カチオン交換膜
１０１とアニオン交換膜１０２と、その内部に充填する
混合イオン交換樹脂１０３（図８では省略）とで脱イオ
ンモジュール１０６を形成する。
１０１とアニオン交換膜１０２と、その内部に充填する
混合イオン交換樹脂１０３（図８では省略）とで脱イオ
ンモジュール１０６を形成する。
【０００５】すなわち、内部がくり抜かれた枠体１０７
の一方の側にカチオン交換膜１０１を封着し、枠体１０
７のくり抜かれた部分に混合イオン交換樹脂１０３を充
填し、次いで、枠体１０７の他方の部分にアニオン交換
膜１０２を封着する。なお、イオン交換膜１０２は比較
的軟らかいものであり、枠体１０７内部に混合イオン交
換樹脂１０３を充填してその両面をイオン交換膜で封着
した時、イオン交換膜が湾曲して混合イオン交換樹脂１
０３の充填層が不均一となるのを防止するため、枠体１
０７の空間部に複数のリブ１０８を縦設するのが一般的
である。
の一方の側にカチオン交換膜１０１を封着し、枠体１０
７のくり抜かれた部分に混合イオン交換樹脂１０３を充
填し、次いで、枠体１０７の他方の部分にアニオン交換
膜１０２を封着する。なお、イオン交換膜１０２は比較
的軟らかいものであり、枠体１０７内部に混合イオン交
換樹脂１０３を充填してその両面をイオン交換膜で封着
した時、イオン交換膜が湾曲して混合イオン交換樹脂１
０３の充填層が不均一となるのを防止するため、枠体１
０７の空間部に複数のリブ１０８を縦設するのが一般的
である。
【０００６】また、図では省略するが、枠体１０７の上
方部に被処理水の流入口が、また枠体の下方部に処理水
の流出口が付設されている。
方部に被処理水の流入口が、また枠体の下方部に処理水
の流出口が付設されている。
【０００７】このような脱イオンモジュール１０６の複
数個をその間に図では省略するスペーサーを挟んで、並
設した状態が図７に示されたものであり、並設した脱イ
オンモジュール１０６の一端側に陰極１０９を配設する
とともに、他端側に陽極１１０を配設する。なお、前述
したスペーサーを挟んだ位置が濃縮室１０５であり、ま
た両端の濃縮室１０５の両外側に必要に応じカチオン交
換膜、アニオン交換膜、あるいはイオン交換性のない単
なる隔膜等の仕切り膜１１１を配設し、仕切り膜１１１
で仕切られた両電極１０９、１１０が接触する部分をそ
れぞれ陰極室１１２及び陽極１１３とする。
数個をその間に図では省略するスペーサーを挟んで、並
設した状態が図７に示されたものであり、並設した脱イ
オンモジュール１０６の一端側に陰極１０９を配設する
とともに、他端側に陽極１１０を配設する。なお、前述
したスペーサーを挟んだ位置が濃縮室１０５であり、ま
た両端の濃縮室１０５の両外側に必要に応じカチオン交
換膜、アニオン交換膜、あるいはイオン交換性のない単
なる隔膜等の仕切り膜１１１を配設し、仕切り膜１１１
で仕切られた両電極１０９、１１０が接触する部分をそ
れぞれ陰極室１１２及び陽極１１３とする。
【０００８】このような電気式脱イオン水製造装置によ
って脱イオン水を製造する場合、以下のように操作され
る。すなわち、陰極１０９と陽極１１０間に直流電流を
通じ、また被処理水流入口Ａから被処理水が流入すると
ともに、濃縮水流入口Ｂから濃縮水が流入し、かつ電極
水流入口ＣおよびＤからそれぞれ電極水が流入する。被
処理水流入口Ａから流入した被処理水は実線で示した矢
印のごとく各脱塩室１０４を流下し、混合イオン交換樹
脂１０３の充填層を通過する際に不純物イオンが除か
れ、脱イオン水が脱イオン水流出口ａから得られる。ま
た、濃縮水流入口Ｂから流入した濃縮水は点線の矢印で
示したごとく各濃縮室１０５を流下し、両イオン交換膜
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口ｂから流出
され、さらに電極水流入口Ｃ及びＤから流入した電極水
は電極水流出口ｃ及びｄから流出される。
って脱イオン水を製造する場合、以下のように操作され
る。すなわち、陰極１０９と陽極１１０間に直流電流を
通じ、また被処理水流入口Ａから被処理水が流入すると
ともに、濃縮水流入口Ｂから濃縮水が流入し、かつ電極
水流入口ＣおよびＤからそれぞれ電極水が流入する。被
処理水流入口Ａから流入した被処理水は実線で示した矢
印のごとく各脱塩室１０４を流下し、混合イオン交換樹
脂１０３の充填層を通過する際に不純物イオンが除か
れ、脱イオン水が脱イオン水流出口ａから得られる。ま
た、濃縮水流入口Ｂから流入した濃縮水は点線の矢印で
示したごとく各濃縮室１０５を流下し、両イオン交換膜
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口ｂから流出
され、さらに電極水流入口Ｃ及びＤから流入した電極水
は電極水流出口ｃ及びｄから流出される。
【０００９】上記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全く行うことなく脱イオン
水を連続的に得ることができる。
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全く行うことなく脱イオン
水を連続的に得ることができる。
【００１０】このような従来の電気式脱イオン水製造装
置は、通常前段に逆浸透膜装置や硬水軟化装置を設置し
て使用され、各種工業で使用する脱イオン水を極めて有
効に供給している。
置は、通常前段に逆浸透膜装置や硬水軟化装置を設置し
て使用され、各種工業で使用する脱イオン水を極めて有
効に供給している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気式脱イオン水製造装置は、構造が複雑で、製作に相
当の時間と労力を必要とする。特に、脱塩室を形成する
脱イオンモジュールは、充填するイオン交換体の充填と
均一充填を保証するため、空間内に複数のリブを縦設す
る枠体を使用するため、装置の形状が制限される等の問
題もあった。
電気式脱イオン水製造装置は、構造が複雑で、製作に相
当の時間と労力を必要とする。特に、脱塩室を形成する
脱イオンモジュールは、充填するイオン交換体の充填と
均一充填を保証するため、空間内に複数のリブを縦設す
る枠体を使用するため、装置の形状が制限される等の問
題もあった。
【００１２】従って、本発明の目的は、従来通りの脱イ
オン効率を維持すると共に、構造が簡単で製作が容易で
あり、装置形状の自由度が高い電気式脱イオン水製造装
置を提供することにある。
オン効率を維持すると共に、構造が簡単で製作が容易で
あり、装置形状の自由度が高い電気式脱イオン水製造装
置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者は、電気式脱イオン水製造装置における脱イオン
の原理に立ち戻り種々検討を行った結果、(1)イオン交
換体、すなわちイオン交換樹脂は処理水中のイオンを吸
着する目的のために脱塩室に充填され、一方、イオン交
換膜はイオン交換樹脂で吸着したイオンを濃縮室に移動
させ、濃縮室の対立イオンは脱塩室に移動させない目的
に利用されるため、イオン交換体とイオン交換膜の両者
は互いにその目的を異にするものの、本質的に材質は同
一であること。(2)イオン交換体を充填しない条件で運
転すると脱イオン効率が極めて悪いこと。(3)イオン交
換膜とイオン交換樹脂が接触している部分は水の電気分
解が起こりやすく、ここで発生したＨ+ イオンやＯＨ-
イオンがイオン交換樹脂を化学的に再生していると考え
られること。従って、上記(1)〜(3)の知見から、脱塩室
を被処理水が流通する流路を保持してカチオン交換膜と
アニオン交換膜とを接触させた構造とすれば、従来の電
気式脱イオン水製造装置と同様の脱イオン効率が得られ
ると共に構造が簡単で製作が容易であり、装置形状の自
由度が高い装置が得られることを見出し、本発明を完成
するに至った。
発明者は、電気式脱イオン水製造装置における脱イオン
の原理に立ち戻り種々検討を行った結果、(1)イオン交
換体、すなわちイオン交換樹脂は処理水中のイオンを吸
着する目的のために脱塩室に充填され、一方、イオン交
換膜はイオン交換樹脂で吸着したイオンを濃縮室に移動
させ、濃縮室の対立イオンは脱塩室に移動させない目的
に利用されるため、イオン交換体とイオン交換膜の両者
は互いにその目的を異にするものの、本質的に材質は同
一であること。(2)イオン交換体を充填しない条件で運
転すると脱イオン効率が極めて悪いこと。(3)イオン交
換膜とイオン交換樹脂が接触している部分は水の電気分
解が起こりやすく、ここで発生したＨ+ イオンやＯＨ-
イオンがイオン交換樹脂を化学的に再生していると考え
られること。従って、上記(1)〜(3)の知見から、脱塩室
を被処理水が流通する流路を保持してカチオン交換膜と
アニオン交換膜とを接触させた構造とすれば、従来の電
気式脱イオン水製造装置と同様の脱イオン効率が得られ
ると共に構造が簡単で製作が容易であり、装置形状の自
由度が高い装置が得られることを見出し、本発明を完成
するに至った。
【００１４】すなわち、本請求項１記載の発明は、陽極
と陰極の間にカチオン交換膜とアニオン交換膜を交互に
配し、両膜の間に脱塩室と濃縮室を交互に形成した電気
式脱イオン水製造装置において、前記脱塩室が、当該脱
塩室の一方から他方に被処理水が流通する流路を保持し
て前記カチオン交換膜と前記アニオン交換膜とを接触さ
せることにより形成される電気式脱イオン水製造装置を
提供するものである。
と陰極の間にカチオン交換膜とアニオン交換膜を交互に
配し、両膜の間に脱塩室と濃縮室を交互に形成した電気
式脱イオン水製造装置において、前記脱塩室が、当該脱
塩室の一方から他方に被処理水が流通する流路を保持し
て前記カチオン交換膜と前記アニオン交換膜とを接触さ
せることにより形成される電気式脱イオン水製造装置を
提供するものである。
【００１５】また、本請求項２記載の発明は、前記カチ
オン交換膜及び／又は前記アニオン交換膜の表面に多数
の突起部を形成し、当該カチオン交換膜と当該アニオン
交換膜を接触させ、両イオン交換膜が接触しない部分を
被処理水が流通する流路とした請求項１記載の電気式脱
イオン水製造装置を提供するものである。
オン交換膜及び／又は前記アニオン交換膜の表面に多数
の突起部を形成し、当該カチオン交換膜と当該アニオン
交換膜を接触させ、両イオン交換膜が接触しない部分を
被処理水が流通する流路とした請求項１記載の電気式脱
イオン水製造装置を提供するものである。
【００１６】また、本請求項３記載の発明は、前記カチ
オン交換膜及び／又は前記アニオン交換膜の表面部分に
多孔質構造を形成し、当該多孔質構造の表面部分におい
て当該カチオン交換膜と当該アニオン交換膜を接触さ
せ、且つ、当該多孔質構造の多孔部分を被処理水が流通
する流路とした請求項１記載の電気式脱イオン水製造装
置を提供するものである。
オン交換膜及び／又は前記アニオン交換膜の表面部分に
多孔質構造を形成し、当該多孔質構造の表面部分におい
て当該カチオン交換膜と当該アニオン交換膜を接触さ
せ、且つ、当該多孔質構造の多孔部分を被処理水が流通
する流路とした請求項１記載の電気式脱イオン水製造装
置を提供するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の電気式脱イオン水製造装
置の脱塩室は、当該脱塩室の一方から他方に被処理水が
流通する流路を保持して前記カチオン交換膜と前記アニ
オン交換膜とを接触させ形成されたものであれば、特に
制限されず、イオン交換体を充填することなく形成され
る。当該被処理水の流路を保持したカチオン交換膜又は
アニオン交換膜（以下、両者を単に「イオン交換膜」と
いうこともある。）としては、例えば、表面近傍を多孔
構造に加工したイオン交換膜、表面に無数の繊維状の突
起を形成するイオン交換膜、不織布状の表面を有するイ
オン交換膜、多数の突起部を形成するイオン交換膜等が
挙げられる。これら特定の表面構造は、カチオン交換膜
及びアニオン交換膜の双方の脱塩室側の表面に形成する
ものであっても、また、カチオン交換膜及びアニオン交
換膜の一方の脱塩室側の表面に形成するものであっても
よい。また、カチオン交換膜又はアニオン交換膜の濃縮
側の表面は、前記特定構造又は突起部があっても無くて
もよい。
置の脱塩室は、当該脱塩室の一方から他方に被処理水が
流通する流路を保持して前記カチオン交換膜と前記アニ
オン交換膜とを接触させ形成されたものであれば、特に
制限されず、イオン交換体を充填することなく形成され
る。当該被処理水の流路を保持したカチオン交換膜又は
アニオン交換膜（以下、両者を単に「イオン交換膜」と
いうこともある。）としては、例えば、表面近傍を多孔
構造に加工したイオン交換膜、表面に無数の繊維状の突
起を形成するイオン交換膜、不織布状の表面を有するイ
オン交換膜、多数の突起部を形成するイオン交換膜等が
挙げられる。これら特定の表面構造は、カチオン交換膜
及びアニオン交換膜の双方の脱塩室側の表面に形成する
ものであっても、また、カチオン交換膜及びアニオン交
換膜の一方の脱塩室側の表面に形成するものであっても
よい。また、カチオン交換膜又はアニオン交換膜の濃縮
側の表面は、前記特定構造又は突起部があっても無くて
もよい。
【００１８】また、前記多数の突起部を形成するイオン
交換膜の場合、当該突起部の形状としては、特に制限さ
れず、例えば、略半球状、半球状、円錐状等の突起物；
断面が半球状、円錐状等の直線状、渦巻き状、不定形模
様状の突状物等が挙げられる。突起部の高さとしては、
約１〜３mmの範囲が好ましい。また、突起部は、前記突
起物の場合、９〜２５個／cm2 形成することが好まし
く、前記突状物の場合、溝幅を突起物断面幅の１．０〜
１．５倍の範囲とすることが好ましい。
交換膜の場合、当該突起部の形状としては、特に制限さ
れず、例えば、略半球状、半球状、円錐状等の突起物；
断面が半球状、円錐状等の直線状、渦巻き状、不定形模
様状の突状物等が挙げられる。突起部の高さとしては、
約１〜３mmの範囲が好ましい。また、突起部は、前記突
起物の場合、９〜２５個／cm2 形成することが好まし
く、前記突状物の場合、溝幅を突起物断面幅の１．０〜
１．５倍の範囲とすることが好ましい。
【００１９】前記多孔構造の表面、不織布状の表面及び
無数の繊維状の突起を有する表面を形成する方法として
は、特に制限されず、従来から使用されているイオン交
換膜の表面に前記多孔構造又は突起等を形成するイオン
交換膜を接着剤等で固定する貼り合わせ法、熱可塑性高
分子を用いた加熱成型の場合は成型時に多孔構造や突起
を形成する一体形成法等が挙げられる。
無数の繊維状の突起を有する表面を形成する方法として
は、特に制限されず、従来から使用されているイオン交
換膜の表面に前記多孔構造又は突起等を形成するイオン
交換膜を接着剤等で固定する貼り合わせ法、熱可塑性高
分子を用いた加熱成型の場合は成型時に多孔構造や突起
を形成する一体形成法等が挙げられる。
【００２０】また、表面に多数の突起部を形成するイオ
ン交換膜の場合、その形成方法としては、特に制限され
ず、例えば、不均質膜の場合、膜内に粒状のイオン交換
体を混入させ、該イオン交換体の形状を利用し、イオン
交換膜表面を突起させて製膜する方法及びこの方法によ
り一旦製膜した後、イオン交換体以外の部分を削り取る
方法等が挙げられる。また、半均質膜又は均質膜の場
合、膜の支持体に用いるオレフィン樹脂や塩化ビニル樹
脂製のネットに予め凹凸を形成させたものを用いて突起
物を形成する方法、塊状重合による製膜の場合、塊状物
から切り出す際に凹凸を付ける方法、熱可塑性高分子を
用いた加熱成形法やペースト法の場合、成形時に凹凸を
付ける方法及びイオン交換膜を製膜後に一部を削り取る
方法等が挙げられる。
ン交換膜の場合、その形成方法としては、特に制限され
ず、例えば、不均質膜の場合、膜内に粒状のイオン交換
体を混入させ、該イオン交換体の形状を利用し、イオン
交換膜表面を突起させて製膜する方法及びこの方法によ
り一旦製膜した後、イオン交換体以外の部分を削り取る
方法等が挙げられる。また、半均質膜又は均質膜の場
合、膜の支持体に用いるオレフィン樹脂や塩化ビニル樹
脂製のネットに予め凹凸を形成させたものを用いて突起
物を形成する方法、塊状重合による製膜の場合、塊状物
から切り出す際に凹凸を付ける方法、熱可塑性高分子を
用いた加熱成形法やペースト法の場合、成形時に凹凸を
付ける方法及びイオン交換膜を製膜後に一部を削り取る
方法等が挙げられる。
【００２１】また、前記カチオン交換膜とアニオン交換
膜との接触形態としては、特に制限されず、前記の如
く、多孔構造、突起又は突起部が形成されたカチオン交
換膜とアニオン交換膜の表面同士を単に当接させるだけ
でよい。これにより、カチオン交換膜とアニオン交換膜
の接触界面及び表面近傍に空隙が形成され、被処理水が
流通する流路が保持される。
膜との接触形態としては、特に制限されず、前記の如
く、多孔構造、突起又は突起部が形成されたカチオン交
換膜とアニオン交換膜の表面同士を単に当接させるだけ
でよい。これにより、カチオン交換膜とアニオン交換膜
の接触界面及び表面近傍に空隙が形成され、被処理水が
流通する流路が保持される。
【００２２】前記多数の突起部を形成するイオン交換膜
の場合、その接触形態としては、前記カチオン交換膜と
アニオン交換膜との接触により形成される脱塩室の被処
理水の流路となる空隙の確保及び脱イオン効率等の点か
ら適宜選択すればよいが、特に、突起部と他方の膜の溝
部を接触させることが好ましい。例えば、突起部の形状
が半球状であれば、図１に示すように、カチオン交換膜
１１の突起部９がアニオン交換膜１２の溝部７に、アニ
オン交換膜１２の突起部８がカチオン交換膜１１の溝部
６にそれぞれ相対するように当接させればよい。この場
合、突起部８、９の頂部と溝部６、７の底面部との接触
は、一部であってもよいが、実質的に全突起部の頂部が
溝部底面部と接触させることが好ましい。また、図１に
おいて、アニオン交換膜１２が突起部を形成しない場合
には、図２に示すように、カチオン交換膜１１の突起部
９をアニオン交換膜１２に当接させればよい。
の場合、その接触形態としては、前記カチオン交換膜と
アニオン交換膜との接触により形成される脱塩室の被処
理水の流路となる空隙の確保及び脱イオン効率等の点か
ら適宜選択すればよいが、特に、突起部と他方の膜の溝
部を接触させることが好ましい。例えば、突起部の形状
が半球状であれば、図１に示すように、カチオン交換膜
１１の突起部９がアニオン交換膜１２の溝部７に、アニ
オン交換膜１２の突起部８がカチオン交換膜１１の溝部
６にそれぞれ相対するように当接させればよい。この場
合、突起部８、９の頂部と溝部６、７の底面部との接触
は、一部であってもよいが、実質的に全突起部の頂部が
溝部底面部と接触させることが好ましい。また、図１に
おいて、アニオン交換膜１２が突起部を形成しない場合
には、図２に示すように、カチオン交換膜１１の突起部
９をアニオン交換膜１２に当接させればよい。
【００２３】前記イオン交換膜の表面近傍を多孔質構造
に加工したイオン交換膜の場合、その接触形態として
は、図５に示すように、カチオン交換膜１１の表面部分
にカチオン交換膜多孔質構造部５１を形成し、また、ア
ニオン交換膜１２の表面にもアニオン交換膜多孔質構造
部５２を形成し、カチオン交換膜多孔質構造部５１とア
ニオン交換膜多孔質構造部５２の表面部同士を密着させ
る接触形態が挙げられる。図５中、被処理水は、当該多
孔質構造部５１及び５２の多孔部分を縦方向に流通す
る。また、他の接触形態としては、図６に示すように、
カチオン交換膜１１の表面部分にカチオン交換膜多孔質
構造部５１を形成し、この多孔質構造部５１の表面とア
ニオン交換膜１２の表面部同士を密着させる接触形態が
挙げられる。図６中、被処理水は、当該多孔質構造部５
１の多孔部分を縦方向に流通する。図５及び図６に示し
た構造とすることにより、カチオン交換膜とアニオン交
換膜をより密着させて接触させ、且つ被処理水が流通す
る流路を確保することができるので、電流効率をより高
くすることができる。
に加工したイオン交換膜の場合、その接触形態として
は、図５に示すように、カチオン交換膜１１の表面部分
にカチオン交換膜多孔質構造部５１を形成し、また、ア
ニオン交換膜１２の表面にもアニオン交換膜多孔質構造
部５２を形成し、カチオン交換膜多孔質構造部５１とア
ニオン交換膜多孔質構造部５２の表面部同士を密着させ
る接触形態が挙げられる。図５中、被処理水は、当該多
孔質構造部５１及び５２の多孔部分を縦方向に流通す
る。また、他の接触形態としては、図６に示すように、
カチオン交換膜１１の表面部分にカチオン交換膜多孔質
構造部５１を形成し、この多孔質構造部５１の表面とア
ニオン交換膜１２の表面部同士を密着させる接触形態が
挙げられる。図６中、被処理水は、当該多孔質構造部５
１の多孔部分を縦方向に流通する。図５及び図６に示し
た構造とすることにより、カチオン交換膜とアニオン交
換膜をより密着させて接触させ、且つ被処理水が流通す
る流路を確保することができるので、電流効率をより高
くすることができる。
【００２４】本発明において、カチオン交換膜とアニオ
ン交換膜との接触により形成される脱塩室の空隙率とし
ては、特に制限されないが、表面近傍を多孔構造に加工
したイオン交換膜及び不織布の表面を有するイオン交換
膜の場合、両イオン交換膜が占有する容積に対して、約
３〜５０％程度とすることが好ましい。また、前記多数
の突起部を有するイオン交換膜の場合、脱塩室の空隙率
としては、脱塩室の全容積に対して、図１及び図２のカ
チオン交換膜１１とアニオン交換膜１２で形成される隙
間（空白部分）の割合をいい、具体的には、３０〜８０
％の範囲とするのが好ましい。
ン交換膜との接触により形成される脱塩室の空隙率とし
ては、特に制限されないが、表面近傍を多孔構造に加工
したイオン交換膜及び不織布の表面を有するイオン交換
膜の場合、両イオン交換膜が占有する容積に対して、約
３〜５０％程度とすることが好ましい。また、前記多数
の突起部を有するイオン交換膜の場合、脱塩室の空隙率
としては、脱塩室の全容積に対して、図１及び図２のカ
チオン交換膜１１とアニオン交換膜１２で形成される隙
間（空白部分）の割合をいい、具体的には、３０〜８０
％の範囲とするのが好ましい。
【００２５】本発明において、脱塩室を形成する脱イオ
ンモジュールは、例えば、図３に示すように、脱塩室側
の表面に多数の突起部９を形成したカチオン交換膜１１
とアニオン交換膜１２（アニオン交換膜１２の表面突起
部は図では見えない）とで形成される。また、脱イオン
モジュールの形態としては、種々の形態を採ることがで
き、例えば、スパイラル状の形態とすることもできる。
ンモジュールは、例えば、図３に示すように、脱塩室側
の表面に多数の突起部９を形成したカチオン交換膜１１
とアニオン交換膜１２（アニオン交換膜１２の表面突起
部は図では見えない）とで形成される。また、脱イオン
モジュールの形態としては、種々の形態を採ることがで
き、例えば、スパイラル状の形態とすることもできる。
【００２６】本発明の電気式脱イオン水製造装置の脱塩
室は、前記表面が特定構造を有するカチオン交換膜とア
ニオン交換膜とを接触させることにより形成され、この
脱塩室の空隙に被処理水を通過させるとともに、前記両
イオン交換膜を介して直流電流を作用させて、両イオン
交換膜の外側に流れている濃縮水中に被処理水中のイオ
ンを電気的に排除しながら脱イオン水を製造するもので
ある。
室は、前記表面が特定構造を有するカチオン交換膜とア
ニオン交換膜とを接触させることにより形成され、この
脱塩室の空隙に被処理水を通過させるとともに、前記両
イオン交換膜を介して直流電流を作用させて、両イオン
交換膜の外側に流れている濃縮水中に被処理水中のイオ
ンを電気的に排除しながら脱イオン水を製造するもので
ある。
【００２７】図４は本発明の実施の形態における電気式
脱イオン水製造装置の模式断面図を示す。図４に示すよ
うに、多数の略半球状の突起を有するカチオン交換膜１
１及び多数の略半球状の突起を有するアニオン交換膜１
２を嵌め合うように接触させて形成した脱イオンモジュ
ール１６を離間して交互に配置し、カチオン交換膜１１
とアニオン交換膜１２で形成される空隙内を脱塩室１４
とする。なお、脱塩室１４のそれぞれの隣に位置するア
ニオン交換膜１２とカチオン交換膜１１で形成される突
起部を形成しない部分は濃縮水を流すための濃縮室１５
とする。
脱イオン水製造装置の模式断面図を示す。図４に示すよ
うに、多数の略半球状の突起を有するカチオン交換膜１
１及び多数の略半球状の突起を有するアニオン交換膜１
２を嵌め合うように接触させて形成した脱イオンモジュ
ール１６を離間して交互に配置し、カチオン交換膜１１
とアニオン交換膜１２で形成される空隙内を脱塩室１４
とする。なお、脱塩室１４のそれぞれの隣に位置するア
ニオン交換膜１２とカチオン交換膜１１で形成される突
起部を形成しない部分は濃縮水を流すための濃縮室１５
とする。
【００２８】図４は脱イオンモジュール１６の複数個を
その間に図では省略するスペーサーを挟んで、並設した
状態のものであり、並設した脱イオンモジュール１６の
一端側に陰極１９を配設するとともに、他端側に陽極２
０を配設する。なお、前述したスペーサーを挟んだ位置
が濃縮室１５であり、また両端の濃縮室１５の両外側に
必要に応じカチオン交換膜、アニオン交換膜、あるいは
イオン交換性のない単なる隔膜等の仕切り膜２１を配設
し、仕切り膜２１で仕切られた両電極１９、２０が接触
する部分をそれぞれ陰極室２２及び陽極室２３とする。
その間に図では省略するスペーサーを挟んで、並設した
状態のものであり、並設した脱イオンモジュール１６の
一端側に陰極１９を配設するとともに、他端側に陽極２
０を配設する。なお、前述したスペーサーを挟んだ位置
が濃縮室１５であり、また両端の濃縮室１５の両外側に
必要に応じカチオン交換膜、アニオン交換膜、あるいは
イオン交換性のない単なる隔膜等の仕切り膜２１を配設
し、仕切り膜２１で仕切られた両電極１９、２０が接触
する部分をそれぞれ陰極室２２及び陽極室２３とする。
【００２９】このような電気式脱イオン水製造装置によ
って脱イオン水を製造する場合、以下のように操作され
る。すなわち、陰極１９と陽極２０間に直流電流を通
じ、また被処理水流入口Ａから被処理水が流入するとと
もに、濃縮水流入口Ｂから濃縮水が流入し、かつ電極水
流入口ＣおよびＤからそれぞれ電極水が流入する。被処
理水流入口Ａから流入した被処理水は実線で示した矢印
のごとく各脱塩室１４を流下し、突起部の接触によって
形成される流路を通過する際に不純物イオンが除かれ、
脱イオン水が脱イオン水流出口ａから得られる。また、
カチオン交換膜とアニオン交換膜が直接接触する部分は
水の電気分解が発生して、不純物イオンをイオン交換作
用により吸着したイオン交換膜の再生に寄与する。ま
た、濃縮水流入口Ｂから流入した濃縮水は点線の矢印で
示したごとく各濃縮室１５を流下し、両イオン交換膜を
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口ｂから流出さ
れ、さらに電極水流入口Ｃ及びＤから流入した電極水は
電極水流出口ｃ及びｄから流出される。
って脱イオン水を製造する場合、以下のように操作され
る。すなわち、陰極１９と陽極２０間に直流電流を通
じ、また被処理水流入口Ａから被処理水が流入するとと
もに、濃縮水流入口Ｂから濃縮水が流入し、かつ電極水
流入口ＣおよびＤからそれぞれ電極水が流入する。被処
理水流入口Ａから流入した被処理水は実線で示した矢印
のごとく各脱塩室１４を流下し、突起部の接触によって
形成される流路を通過する際に不純物イオンが除かれ、
脱イオン水が脱イオン水流出口ａから得られる。また、
カチオン交換膜とアニオン交換膜が直接接触する部分は
水の電気分解が発生して、不純物イオンをイオン交換作
用により吸着したイオン交換膜の再生に寄与する。ま
た、濃縮水流入口Ｂから流入した濃縮水は点線の矢印で
示したごとく各濃縮室１５を流下し、両イオン交換膜を
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口ｂから流出さ
れ、さらに電極水流入口Ｃ及びＤから流入した電極水は
電極水流出口ｃ及びｄから流出される。
【００３０】上記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、従来の電気式脱
イオン水製造装置と同様の脱イオン率で脱イオン水を連
続的に得ることができる。また、本実施の形態の電気式
脱イオン水製造装置１０は構造が簡単であり、極めて容
易に製作することができる。また、脱イオンモジュール
１６がコンパクトであるため装置が小型化できる。ま
た、イオン交換体及びその充填作業を省略できる。
純物イオンは電気的に除去されるので、従来の電気式脱
イオン水製造装置と同様の脱イオン率で脱イオン水を連
続的に得ることができる。また、本実施の形態の電気式
脱イオン水製造装置１０は構造が簡単であり、極めて容
易に製作することができる。また、脱イオンモジュール
１６がコンパクトであるため装置が小型化できる。ま
た、イオン交換体及びその充填作業を省略できる。
【００３１】
【発明の効果】本発明の電気式脱イオン水製造装置によ
れば、構造が簡単であり、極めて容易に製作することが
できる。また、脱イオンモジュールがコンパクトである
ため装置が小型化できる。また、イオン交換体及びその
充填作業を省略できる。また、脱イオンモジュールをス
パイラル形態とし、これを円筒形の耐圧容器に装填し、
耐圧容器側とスパイラルの中心部側を電極とすれば、耐
圧性能を高めた電気式脱イオン水製造装置とすることが
でき、従来の電気式脱イオン水製造装置に比して、形態
の自由度が著しく高まる。
れば、構造が簡単であり、極めて容易に製作することが
できる。また、脱イオンモジュールがコンパクトである
ため装置が小型化できる。また、イオン交換体及びその
充填作業を省略できる。また、脱イオンモジュールをス
パイラル形態とし、これを円筒形の耐圧容器に装填し、
耐圧容器側とスパイラルの中心部側を電極とすれば、耐
圧性能を高めた電気式脱イオン水製造装置とすることが
でき、従来の電気式脱イオン水製造装置に比して、形態
の自由度が著しく高まる。
【図１】本発明におけるアニオン交換膜とカチオン交換
膜の接触状態の一部を示す模式断面図を示す。
膜の接触状態の一部を示す模式断面図を示す。
【図２】本発明におけるアニオン交換膜とカチオン交換
膜の他の接触状態の一部を示す模式断面図を示す。
膜の他の接触状態の一部を示す模式断面図を示す。
【図３】本発明の電気式脱イオン水製造装置に用いられ
る脱イオンモジュールの組立て図を示す。
る脱イオンモジュールの組立て図を示す。
【図４】本発明の実施の形態における電気式脱イオン水
製造装置の模式断面図を示す。
製造装置の模式断面図を示す。
【図５】本発明におけるアニオン交換膜とカチオン交換
膜の接触状態の一部を示す多の模式断面図を示す。
膜の接触状態の一部を示す多の模式断面図を示す。
【図６】本発明におけるアニオン交換膜とカチオン交換
膜の他の接触状態の一部を示すさらに他の模式断面図を
示す。
膜の他の接触状態の一部を示すさらに他の模式断面図を
示す。
【図７】従来の電気式脱イオン水製造装置の模式断面図
を示す。
を示す。
【図８】従来の電気式脱イオン水製造装置に用いられる
脱イオンモジュールの組立図を示す。
脱イオンモジュールの組立図を示す。
６、７ 溝部 ８、９ 突起部 １０ 電気式脱イオン水製造装置 １１、１０１ カチオン交換膜 １２、１０２ アニオン交換膜 １４、１０４ 脱塩室 １５、１０５ 濃縮室 １６、１０６ 脱イオンモジュール １９、１０９ 陰極 ２０、１２０ 陽極 ２１、１１１ 仕切り膜 ２２、１１２ 陰極室 ２３、１１３ 陽極室 ５１ カチオン交換膜多孔質構造体 ５２ アニオン交換膜多孔質構造体 １０７ 枠体 １０８ リブ Ａ 被処理水流入口 Ｂ 濃縮水流入口 Ｃ、Ｄ 電極水流入口 ａ 脱イオン水流出口 ｂ 濃縮水流出口 ｃ、ｄ 電極水流出口
Claims (3)
- 【請求項１】 陽極と陰極の間にカチオン交換膜とアニ
オン交換膜を交互に配し、両膜の間に脱塩室と濃縮室を
交互に形成した電気式脱イオン水製造装置において、前
記脱塩室が、当該脱塩室の一方から他方に被処理水が流
通する流路を保持して前記カチオン交換膜と前記アニオ
ン交換膜とを接触させることにより形成される電気式脱
イオン水製造装置。 - 【請求項２】 前記カチオン交換膜及び／又は前記アニ
オン交換膜の表面に多数の突起部を形成し、当該カチオ
ン交換膜と当該アニオン交換膜を接触させ、両イオン交
換膜が接触しない部分を被処理水が流通する流路とした
請求項１記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 【請求項３】 前記カチオン交換膜及び／又は前記アニ
オン交換膜の表面部分に多孔質構造を形成し、当該多孔
質構造の表面部分において当該カチオン交換膜と当該ア
ニオン交換膜を接触させ、且つ、当該多孔質構造の多孔
部分を被処理水が流通する流路とした請求項１記載の電
気式脱イオン水製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29832698A JP3729386B2 (ja) | 1997-10-21 | 1998-10-20 | 電気式脱イオン水製造装置 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30651197 | 1997-10-21 | ||
| JP9-306511 | 1997-10-21 | ||
| JP31594497 | 1997-10-31 | ||
| JP9-315944 | 1997-10-31 | ||
| JP29832698A JP3729386B2 (ja) | 1997-10-21 | 1998-10-20 | 電気式脱イオン水製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11192491A true JPH11192491A (ja) | 1999-07-21 |
| JP3729386B2 JP3729386B2 (ja) | 2005-12-21 |
Family
ID=27338211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29832698A Expired - Fee Related JP3729386B2 (ja) | 1997-10-21 | 1998-10-20 | 電気式脱イオン水製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3729386B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002306976A (ja) * | 2001-04-13 | 2002-10-22 | Japan Organo Co Ltd | 多孔質イオン交換体、それを用いる脱イオンモジュール及び電気式脱イオン水製造装置 |
| JP2004507342A (ja) * | 2000-08-11 | 2004-03-11 | イオニックス，インコーポレーテッド | 電気透析用の装置および方法 |
| JP2005296878A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Hitachi Maxell Ltd | 電解イオン水生成装置 |
| JP2006021193A (ja) * | 2004-06-07 | 2006-01-26 | Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd | イオン交換複合膜体および電気透析装置 |
| US7026364B2 (en) | 2001-04-13 | 2006-04-11 | Organo Corporation | Ion exchanger |
| JP2010523321A (ja) * | 2007-04-10 | 2010-07-15 | フマテック ゲゼルシャフト フュール フンクティオネーレ メンブラーネン ウント アンラーゲンテクノロギー ミット ベシュレンクテル ハフツング | イオン透過膜およびその製法 |
| JP2011517617A (ja) * | 2008-03-18 | 2011-06-16 | レッドスタック・ベスローテン・フェンノートシャップ | （逆）電気透析用の膜、セル、デバイスおよび方法 |
| JP2015530238A (ja) * | 2012-08-27 | 2015-10-15 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ | 改良型の電気脱イオンモジュールおよび装置 |
| WO2021090919A1 (ja) * | 2019-11-06 | 2021-05-14 | 国立大学法人山口大学 | イオン交換膜、イオン交換膜の製造方法及びイオン交換膜セル |
| JP2021074652A (ja) * | 2019-11-06 | 2021-05-20 | 国立大学法人山口大学 | イオン交換膜、イオン交換膜の製造方法及びイオン交換膜セル |
| JP2021074653A (ja) * | 2019-11-06 | 2021-05-20 | 国立大学法人山口大学 | イオン交換膜、イオン交換膜の製造方法及びイオン交換膜セル |
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|---|---|---|---|---|
| KR102066239B1 (ko) | 2017-09-18 | 2020-01-14 | 롯데케미칼 주식회사 | 분리막 복합체 및 레독스 흐름 전지 |
-
1998
- 1998-10-20 JP JP29832698A patent/JP3729386B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2004507342A (ja) * | 2000-08-11 | 2004-03-11 | イオニックス，インコーポレーテッド | 電気透析用の装置および方法 |
| JP2002306976A (ja) * | 2001-04-13 | 2002-10-22 | Japan Organo Co Ltd | 多孔質イオン交換体、それを用いる脱イオンモジュール及び電気式脱イオン水製造装置 |
| US7026364B2 (en) | 2001-04-13 | 2006-04-11 | Organo Corporation | Ion exchanger |
| JP2005296878A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Hitachi Maxell Ltd | 電解イオン水生成装置 |
| JP2006021193A (ja) * | 2004-06-07 | 2006-01-26 | Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd | イオン交換複合膜体および電気透析装置 |
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