JPWO2020121982A1 - イオン分離装置、水処理システムおよび淡水の製造方法 - Google Patents
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Abstract
システムが簡素で安価であり、安定した処理が可能な、イオン分離装置および水処理システムを提供する。また、安定した製造が可能な淡水の製造方法を提供する。磁場および／または電場を発生させる筒状体（１２，１２）と、筒状体（１２，１２）の外周面の少なくとも一部に密着するように設けられた、通水用の中空部を有する絶縁性の微小流路部材である絶縁性チューブ（１ａ，１ｂ）と、微小流路部材である絶縁性チューブ（１ａ，１ｂ）の終端部に設けられた二又分岐部である二又分岐管（１３ａ，１３ｂ）と、を有するイオン分離装置（１０ａ，２０ａ）。イオン分離装置（１０ａ，２０ａ）を備えた水処理システム１００。当該水処理システムを用いて、海水から淡水を製造する淡水の製造方法。
Description
本発明は、イオン分離装置および水処理システムに関する。また、本発明は、淡水の製造方法に関する。
人間が使用可能な水資源を確保するために、海水等を淡水にする海水淡水化の技術が種々研究されている。海水淡水化の技術としては、加熱による蒸発法、逆浸透（ＲＯ：Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ）膜を利用する逆浸透法、電気分解による電気透析法が主に知られている。この中でも、電気透析法による海水の淡水化は膨大な電気エネルギーが必要になるため、最近では、蒸発法や逆浸透法、これらと電気透析法を組み合わせた手法が主流となっている。（例えば、特許文献１〜３）
しかしながら、蒸発法を利用するシステムは、大掛かりになりやすいことや、システムが複雑であり、稼働に必要な電気エネルギーが大きいといった課題があった。また、逆浸透法を利用するシステムは、ろ過膜の目詰まりなどが発生しやすく、メンテナンスを定期的に行う必要があった。実用化のためには、簡潔で安価なシステムが求められていた。
また、従来のシステムでは、フッ化物イオンなどの低減や除去が困難なイオン種もあり、その種類によらずイオン種を低減することが可能な水処理システムが求められていた。
また、従来のシステムでは、フッ化物イオンなどの低減や除去が困難なイオン種もあり、その種類によらずイオン種を低減することが可能な水処理システムが求められていた。
かかる状況下、本発明の目的は、システムが簡素で安価であり、安定した処理が可能な、イオン分離装置および水処理システムを提供することである。また、本発明の目的は、安定した製造が可能な淡水の製造方法を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。
＜１＞ 磁場および／または電場を発生させる筒状体と、前記筒状体の外周面の少なくとも一部に密着するように設けられた、通水用の中空部を有する絶縁性の微小流路部材と、前記微小流路部材の終端部に設けられた二又分岐部と、を有するイオン分離装置。
＜２＞ 前記筒状体が、パルス電場発生能を有する筒状体を備えた、前記＜１＞に記載のイオン分離装置。
＜３＞ 前記パルス電場発生能を有する筒状体が、絶縁性材料で形成された筒状体の表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定されたものである、前記＜２＞に記載のイオン分離装置。
＜４＞ 前記自己起電力を有する微粒子が、カルシウムおよび炭素を主たる構成成分として含む、メゾスコピック構造体である、前記＜３＞に記載のイオン分離装置。
＜５＞ 前記筒状体が、ドーナツ型コイルを備えた、前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載のイオン分離装置。
＜６＞ 前記微小流路部材が、前記筒状体の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブである、前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載のイオン分離装置。
＜７＞ 前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載のイオン分離装置を備えた、水処理システム。
＜８＞ 前記水処理システムは、海水から淡水を得るための淡水化システムである、前記＜７＞に記載の水処理システム。
＜９＞ さらに、前記イオン分離装置の二又分岐部の分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段を備えた、前記＜７＞または＜８＞に記載の水処理システム。
＜１０＞ 前記イオン分離装置を複数備え、第１の前記イオン分離装置の前記二又分岐部の一方の流出部に、第２の前記イオン分離装置の前記微小流路部材の始端部を連通させた、前記＜７＞から＜９＞のいずれかに記載の水処理システム。
＜１１＞ 第３の前記イオン分離装置の前記微小流路部材の始端部を、第１の前記イオン分離装置の前記二又分岐部の他方の流出部に連通させた、前記＜１０＞に記載の水処理システム。
＜１２＞ 前記＜７＞から＜１１＞のいずれかに記載の水処理システムを用いて、海水から淡水を製造する淡水の製造方法。
＜１３＞ 下記工程（Ａ）と、工程（Ｂ１）および／または工程（Ｂ２）と、を有する淡水の製造方法。
工程（Ａ）：海水を、前記海水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、前記海水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する工程
工程（Ｂ１）：工程（Ａ）にて分離された前記陽イオン濃縮水を、前記陽イオン濃縮水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
工程（Ｂ２）：工程（Ａ）にて分離された前記陰イオン濃縮水を、前記陰イオン濃縮水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
＜１４＞ 絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定された層とを有する極性配向シート。
＜１＞ 磁場および／または電場を発生させる筒状体と、前記筒状体の外周面の少なくとも一部に密着するように設けられた、通水用の中空部を有する絶縁性の微小流路部材と、前記微小流路部材の終端部に設けられた二又分岐部と、を有するイオン分離装置。
＜２＞ 前記筒状体が、パルス電場発生能を有する筒状体を備えた、前記＜１＞に記載のイオン分離装置。
＜３＞ 前記パルス電場発生能を有する筒状体が、絶縁性材料で形成された筒状体の表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定されたものである、前記＜２＞に記載のイオン分離装置。
＜４＞ 前記自己起電力を有する微粒子が、カルシウムおよび炭素を主たる構成成分として含む、メゾスコピック構造体である、前記＜３＞に記載のイオン分離装置。
＜５＞ 前記筒状体が、ドーナツ型コイルを備えた、前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載のイオン分離装置。
＜６＞ 前記微小流路部材が、前記筒状体の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブである、前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載のイオン分離装置。
＜７＞ 前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載のイオン分離装置を備えた、水処理システム。
＜８＞ 前記水処理システムは、海水から淡水を得るための淡水化システムである、前記＜７＞に記載の水処理システム。
＜９＞ さらに、前記イオン分離装置の二又分岐部の分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段を備えた、前記＜７＞または＜８＞に記載の水処理システム。
＜１０＞ 前記イオン分離装置を複数備え、第１の前記イオン分離装置の前記二又分岐部の一方の流出部に、第２の前記イオン分離装置の前記微小流路部材の始端部を連通させた、前記＜７＞から＜９＞のいずれかに記載の水処理システム。
＜１１＞ 第３の前記イオン分離装置の前記微小流路部材の始端部を、第１の前記イオン分離装置の前記二又分岐部の他方の流出部に連通させた、前記＜１０＞に記載の水処理システム。
＜１２＞ 前記＜７＞から＜１１＞のいずれかに記載の水処理システムを用いて、海水から淡水を製造する淡水の製造方法。
＜１３＞ 下記工程（Ａ）と、工程（Ｂ１）および／または工程（Ｂ２）と、を有する淡水の製造方法。
工程（Ａ）：海水を、前記海水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、前記海水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する工程
工程（Ｂ１）：工程（Ａ）にて分離された前記陽イオン濃縮水を、前記陽イオン濃縮水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
工程（Ｂ２）：工程（Ａ）にて分離された前記陰イオン濃縮水を、前記陰イオン濃縮水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
＜１４＞ 絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定された層とを有する極性配向シート。
本発明によれば、システムが簡素で安価であり、安定した処理が可能な、イオン分離装置および水処理システムが提供される。また、本発明の目的は、安定した製造が可能な淡水の製造方法を提供することである。
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を変更しない限り、以下の内容に限定されない。なお、本明細書において「〜」という表現を用いる場合、その前後の数値を含む表現として用いるものとする。
［イオン分離装置］
本発明は、磁場および／または電場を発生させる筒状体と、前記筒状体の外周面の少なくとも一部に密着するように設けられた、通水用の中空部を有する絶縁性の微小流路部材と、前記微小流路部材の終端部に設けられた二又分岐部と、を有するイオン分離装置（以下、「本発明のイオン分離装置」と記載する場合がある。）に関するものである。
本発明は、磁場および／または電場を発生させる筒状体と、前記筒状体の外周面の少なくとも一部に密着するように設けられた、通水用の中空部を有する絶縁性の微小流路部材と、前記微小流路部材の終端部に設けられた二又分岐部と、を有するイオン分離装置（以下、「本発明のイオン分離装置」と記載する場合がある。）に関するものである。
本発明のイオン分離装置は、処理対象となるイオン種を含む水を微小流路部材に通液することで、水に含まれるイオン種の分離や低減をすることができる。
本発明のイオン分離装置を構成する筒状体は、筒状体の外周面側に、筒状体の軸心に平行な一様な向きの磁場が発生するように、磁場や電場を発生させるものである。筒状体の外周面側に、筒状体の軸心に平行な向きの磁場を発生させることができればよく、磁石などを利用して磁場を発生させることができる。また、後述する電流や自己起電力を有する微粒子などによって発生する電界を利用して、磁場を発生させることができる。
本発明のイオン分離装置を構成する微小流路部材は、長手方向に連続する中空部を有し、この中空部が流路となる。また、中空部（内部）を流れる被処理水の流れ方向が筒状体の周方向と垂直にならないように、微小流路部材は設けられる。
本発明のイオン分離装置を構成する微小流路部材は、長手方向に連続する中空部を有し、この中空部が流路となる。また、中空部（内部）を流れる被処理水の流れ方向が筒状体の周方向と垂直にならないように、微小流路部材は設けられる。
このようにすることで、微小流路部材の内部を被処理水が流れるときに、被処理水に含まれるイオン種に対して、筒状体と接する面方向への引力または斥力を与え続けることができる。
通常、流体が、絶縁性チューブなどの微小流路部材の内部を通過する場合、流体内は微小流路部材の接触面に由来する電場によりイオンの電気二重層を形成する。本発明のイオン分離装置で生じる、筒状体と接する面方向への引力または斥力は、微小流路部材を流れる被処理水の電気二重層内のイオンの極性分布に電磁気的影響を与え、微小流路部材の内部を流れる陰陽イオンの分流水流層を作ることができる。そのため、イオン分離装置の微小流路部材の内部を流れる被処理水は、微小流路部材を流れるに従い、陽イオンが高濃度な陽イオン濃縮層と、陰イオンが高濃度な陰イオン濃縮層との２層に分かれた流体となる。
通常、流体が、絶縁性チューブなどの微小流路部材の内部を通過する場合、流体内は微小流路部材の接触面に由来する電場によりイオンの電気二重層を形成する。本発明のイオン分離装置で生じる、筒状体と接する面方向への引力または斥力は、微小流路部材を流れる被処理水の電気二重層内のイオンの極性分布に電磁気的影響を与え、微小流路部材の内部を流れる陰陽イオンの分流水流層を作ることができる。そのため、イオン分離装置の微小流路部材の内部を流れる被処理水は、微小流路部材を流れるに従い、陽イオンが高濃度な陽イオン濃縮層と、陰イオンが高濃度な陰イオン濃縮層との２層に分かれた流体となる。
また、被処理水中の陽イオンと陰イオンとでは、力を受ける向きが異なるため、筒状体の外周面に設けられた微小流路部材の終端部を２つに分流することで、陽イオンと陰イオンとを分離することができる。
結果として、被処理水を、被処理水中の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、被処理水中の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離することができる。
本発明のイオン分離装置は、磁場や電場を利用するため、簡素で安価であり、安定した処理が可能なシステムとすることができる。
低減対象となるイオン種としては、ナトリウムやカリウム、塩素などの海水成分や、セシウム１３７やヨウ素１３１などの放射性物質のイオン、ヒ素などの有毒イオン等を挙げることができる。本発明の水処理システムは、海水の淡水化や被処理水中のイオン種（海水成分、放射性物質のイオン、有害イオンなど）の除去、濃縮、回収などに用いることができる。その利用目的に応じて、イオン種の低減の程度は、適宜設定することができる。
本発明のイオン分離装置は、筒状体が、パルス電場発生能を有する筒状体を備えることが好ましい。パルス電場発生能を有する筒状体は、被処理水に含まれるイオン種に対して、筒状体と接する面方向への引力または斥力を与えられるように、電界を断続的に自己発生させることができるものである。パルス電場発生能を有する筒状体より発生するパルス電場より、被処理水に含まれるイオン種に対する、筒状体と接する面方向への引力または斥力を大きなものとできる。
パルス電場発生能を有する筒状体は、絶縁性材料で形成された筒状体の表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定されたものであることが好ましい。このような構成とすることで、筒状体から細い電気力線を多数発生させることができ、イオン種をより効率的に分離できる。また、筒状体が中空構造である場合は、自己起電力を有する微粒子が配向固定される表面は、外周面および／または内周面である。電場の力をイオン種に伝えやすいため、自己起電力を有する微粒子は、外周面に配向固定されることが好ましい。
なお、「自己起電力を有する微粒子」とは、その構造内に極性を有し、自由電子を空間で捕捉でき、捕捉後に極性間の断続的な電子の脱着を維持することができる微粒子のことである。このような微粒子は、電子の着脱が断続的であることから、パルス電場を発生させることができる。
自己起電力を有する微粒子は、カルシウムと炭素を主たる構成成分とする、メゾスコピック構造体であることが好ましい。なお、メゾスコピック構造体とは、５〜５００ｎｍのメゾスコピック領域の構造体である。メゾスコピック領域（特に、５〜５０ｎｍのメゾスコピックの微少領域のメゾスコピック構造体）では、カルシウムと炭素を主とする元素組成は、特別な構造の状態により、その構造内に極性を有し、極性間で電子を断続的かつ継続的に脱着することができる。構造内の極性により個々に電子を補足し、他方では電子を放出することで電場をパルス状に発生させることができる。
また、筒状体が、ドーナツ型コイルを備えることが好ましい。ドーナツ型コイルは一様な向きの磁場を効率的に発生させることができる。
微小流路部材は、筒状体の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブであることが好ましい。また、絶縁性チューブの内径が、１０〜５００μｍであることがより好ましい。このような構成とすることで、イオン分離装置を大型化せずに、流路を長くすることができる。
イオン種の分離効率などの観点から、二又分岐部の分岐角度は２０〜９０度であることが好ましい。なお、分岐角度とは、二又分岐部の２つ流出部のなす挟角を意味する。
［水処理システム］
本発明は、本発明のイオン分離装置を備えた、水処理システム（以下、「本発明の水処理システム」と記載する場合がある。）に関するものである。
本発明の水処理システムを用いることで、低減対象となるイオン種（陽イオンまたは／および陰イオン）を含む被処理水から、前記イオン種を低減させた水を得ることができる。
本発明は、本発明のイオン分離装置を備えた、水処理システム（以下、「本発明の水処理システム」と記載する場合がある。）に関するものである。
本発明の水処理システムを用いることで、低減対象となるイオン種（陽イオンまたは／および陰イオン）を含む被処理水から、前記イオン種を低減させた水を得ることができる。
中でも、本発明の水処理システムは、海水から淡水を得るための淡水化システムとすることが好適である。
本発明の水処理システムを淡水化システムとして用いることで、電気透析法に比べて、副生成物の発生を抑制でき、処理のために必要な電気エネルギーも少なくできる。また、ＲＯ膜では除去されにくい、フッ化物イオンなどのイオンも低減できる。さらに、被処理水をＲＯ膜などの濾過膜に通過させる必要がないため、目詰まりなどが発生しにくく、メンテナンスが容易である。そのため、被処理水を安定して処理することができる。また、システムが簡素であるため、安価であり、大規模設備にも対応しやすい。
本発明の水処理システムを淡水化システムとして用いることで、電気透析法に比べて、副生成物の発生を抑制でき、処理のために必要な電気エネルギーも少なくできる。また、ＲＯ膜では除去されにくい、フッ化物イオンなどのイオンも低減できる。さらに、被処理水をＲＯ膜などの濾過膜に通過させる必要がないため、目詰まりなどが発生しにくく、メンテナンスが容易である。そのため、被処理水を安定して処理することができる。また、システムが簡素であるため、安価であり、大規模設備にも対応しやすい。
本発明の水処理システムは、さらに、イオン分離装置の二又分岐部の分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段を備えることが好ましい。
電圧印加手段により二又分岐部付近に電圧を印加することで、流路内を流れる被処理水中の電場バランスをより偏らせることができる。
電圧印加手段により二又分岐部付近に電圧を印加することで、流路内を流れる被処理水中の電場バランスをより偏らせることができる。
本発明の水処理システムは、イオン分離装置を複数備え、第１のイオン分離装置の二又分岐部の一方の流出部に、第２のイオン分離装置の微小流路部材の始端部を連通させたものとすることが好ましい。被処理水を、複数のイオン分離装置で処理することで、被処理水中のイオン種を効率的に分離して低減することができる。
さらに、第１のイオン分離装置の二又分岐部の他方の流出部に、第３のイオン分離装置の微小流路部材の始端部を連通させたものとすることが好ましい。
このような構成とすることで、第２のイオン分離装置および第３のイオン分離装置において、陽イオン濃縮水と陰イオン濃縮水とを同時に処理することができ、イオン種の濃度が低い水をより効率的に得ることができる。
このような構成とすることで、第２のイオン分離装置および第３のイオン分離装置において、陽イオン濃縮水と陰イオン濃縮水とを同時に処理することができ、イオン種の濃度が低い水をより効率的に得ることができる。
例えば、本発明の水処理システムは、パルス電場発生能を有する筒状体と、前記筒状体の外周面に密着するように巻き回された通水用の絶縁性チューブと、前記絶縁性チューブの終端部に連結された二又分岐管と、を有するイオン分離装置を複数備え、第１の前記イオン分離装置の前記二又分岐管の一方の流出部に、第２の前記イオン分離装置の前記絶縁性チューブの始端部を連通させた、水処理システムとすることができる。
また、パルス電場発生能を有する筒状体と、前記筒状体の外周面に密着するように巻き回された通水用の絶縁性チューブと、前記絶縁性チューブの終端部に連結された二又分岐管と、を有するイオン分離装置を複数備え、第１の前記イオン分離装置の前記二又分岐管の一方の流出部に、第２の前記イオン分離装置の前記絶縁性チューブの始端部を連通させ、第１の前記イオン分離装置の前記二又分岐管の他方の流出部に、第３の前記イオン分離装置の前記絶縁性チューブの始端部を連通させた水処理システムとすることができる。
また、パルス電場発生能を有する筒状体と、前記筒状体の外周面に密着するように巻き回された通水用の絶縁性チューブと、前記絶縁性チューブの終端部に連結された二又分岐管と、を有するイオン分離装置を複数備え、第１の前記イオン分離装置の前記二又分岐管の一方の流出部に、第２の前記イオン分離装置の前記絶縁性チューブの始端部を連通させ、第１の前記イオン分離装置の前記二又分岐管の他方の流出部に、第３の前記イオン分離装置の前記絶縁性チューブの始端部を連通させた水処理システムとすることができる。
［淡水の製造方法］
本発明は、本発明の水処理システムを用いて、海水から淡水を製造する淡水の製造方法に関するものである。
本発明は、本発明の水処理システムを用いて、海水から淡水を製造する淡水の製造方法に関するものである。
また、本発明は、工程（Ａ）と、工程（Ｂ１）および／または工程（Ｂ２）と、を有する淡水の製造方法とすることができる。
工程（Ａ）：海水を、前記海水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、前記海水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する工程
工程（Ｂ１）：工程（Ａ）にて分離された前記陽イオン濃縮水を、前記陽イオン濃縮水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
工程（Ｂ２）：工程（Ａ）にて分離された前記陰イオン濃縮水を、前記陰イオン濃縮水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
工程（Ａ）：海水を、前記海水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、前記海水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する工程
工程（Ｂ１）：工程（Ａ）にて分離された前記陽イオン濃縮水を、前記陽イオン濃縮水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
工程（Ｂ２）：工程（Ａ）にて分離された前記陰イオン濃縮水を、前記陰イオン濃縮水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
本発明の淡水の製造方法は、上記の通り、被処理水を安定に処理することができる。
以下、図１〜図６を参照して、本発明のイオン分離装置および本発明の水処理システムについてより詳しく説明する。なお、図１〜図６中において共通する部分については同じ符号を付して説明を省略する。
＜実施の態様１＞
図１は、本発明の水処理システム１００の模式図である。本発明の水処理システム１００は、第１のイオン分離装置であるイオン分離装置１０ａと、第２のイオン分離装置であるイオン分離装置２０ａと、を備えている。イオン分離装置１０ａの二又分岐管１３ａの一方の流出部に、イオン分離装置２０ａの絶縁性チューブ１ｂの始端部が連通されており、被処理水Ｗは、イオン分離装置１０ａで処理された後、イオン分離装置２０ａでさらに処理される構成となっている。イオン分離装置１０ａの二又分岐管１３ａの他方の流出部には、絶縁性チューブ３ａが連通されている。また、イオン分離装置２０ａの二又分岐管１３ｂの一方の流出部は、絶縁性チューブ２ｂの始端部が連結されており、二又分岐管１３ｂの他方の流出部は、絶縁性チューブ３ｂの始端部が連通されている。
図１は、本発明の水処理システム１００の模式図である。本発明の水処理システム１００は、第１のイオン分離装置であるイオン分離装置１０ａと、第２のイオン分離装置であるイオン分離装置２０ａと、を備えている。イオン分離装置１０ａの二又分岐管１３ａの一方の流出部に、イオン分離装置２０ａの絶縁性チューブ１ｂの始端部が連通されており、被処理水Ｗは、イオン分離装置１０ａで処理された後、イオン分離装置２０ａでさらに処理される構成となっている。イオン分離装置１０ａの二又分岐管１３ａの他方の流出部には、絶縁性チューブ３ａが連通されている。また、イオン分離装置２０ａの二又分岐管１３ｂの一方の流出部は、絶縁性チューブ２ｂの始端部が連結されており、二又分岐管１３ｂの他方の流出部は、絶縁性チューブ３ｂの始端部が連通されている。
本発明の水処理システム１００では、まず、イオン分離装置１０ａで被処理水Ｗが処理されることで、被処理水Ｗ中の陽イオンと陰イオンを分離し、陽イオン濃縮水が絶縁性チューブ１ｂへ流れ、陰イオン濃縮水が絶縁性チューブ３ａへ流れる。
次いで、分離された陽イオン濃縮水をイオン分離装置２０ａで処理することで、陽イオン濃度がより高い陽イオン超濃縮水と、陽イオン濃度が低い水に分離することができる。この陽イオン濃度が低い水は、陰イオンも低減されているので、イオン種の濃度の低い水であり、陽イオン濃度が低い水を貯水槽（図示せず）などに収容することで、イオン種の濃度の低い水を得ることができる。
次いで、分離された陽イオン濃縮水をイオン分離装置２０ａで処理することで、陽イオン濃度がより高い陽イオン超濃縮水と、陽イオン濃度が低い水に分離することができる。この陽イオン濃度が低い水は、陰イオンも低減されているので、イオン種の濃度の低い水であり、陽イオン濃度が低い水を貯水槽（図示せず）などに収容することで、イオン種の濃度の低い水を得ることができる。
［イオン分離装置１０ａ］
本発明の水処理システム１００において、イオン分離装置１０ａは、筒状体１２と、筒状体１２の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブ１ａと、絶縁性チューブ１ａの終端部に連結された二又分岐管１３ａと、を備えている。
イオン分離装置１０ａは、上記の通り、被処理水Ｗを、被処理水Ｗ中の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、被処理水Ｗ中の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する部分となる。
本発明の水処理システム１００において、イオン分離装置１０ａは、筒状体１２と、筒状体１２の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブ１ａと、絶縁性チューブ１ａの終端部に連結された二又分岐管１３ａと、を備えている。
イオン分離装置１０ａは、上記の通り、被処理水Ｗを、被処理水Ｗ中の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、被処理水Ｗ中の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する部分となる。
（筒状体１２）
筒状体１２は、パルス電場発生能を有する部材であり、巻き回された絶縁性チューブ１ａの内部に流れる被処理水Ｗ中のイオン種に対して、筒状体１２の方向へ斥力または引力を与え続けるために、パルス電場を発生させる部分である。
筒状体１２は、中空構造の筒状体であり、その外周面に自己起電力を有する微粒子が配向固定されたものである。また、筒状体１２は、樹脂（ポリエステル、フッ素樹脂、シリコン、芳香族ポリエーテルケトン樹脂など）やゴム、ガラスなどの絶縁性材料で形成されている。なお、加工のしやすさからは、樹脂製の筒状体であることが好適である。
筒状体１２は、パルス電場発生能を有する部材であり、巻き回された絶縁性チューブ１ａの内部に流れる被処理水Ｗ中のイオン種に対して、筒状体１２の方向へ斥力または引力を与え続けるために、パルス電場を発生させる部分である。
筒状体１２は、中空構造の筒状体であり、その外周面に自己起電力を有する微粒子が配向固定されたものである。また、筒状体１２は、樹脂（ポリエステル、フッ素樹脂、シリコン、芳香族ポリエーテルケトン樹脂など）やゴム、ガラスなどの絶縁性材料で形成されている。なお、加工のしやすさからは、樹脂製の筒状体であることが好適である。
筒状体１２には、筒状体１２に向かって自由電子が動けるように、自己起電力を有する微粒子が配向して固定されている。このように自己起電力を有する微粒子が固定されていることで、絶縁性チューブ１ａから筒状体１２の方向へより大きな斥力または引力を発生させることができる。
好適な自己起電力を有する微粒子の態様は、カルシウムと炭素を主たる構成成分とする、メゾスコピック構造体である。
また、カルシウムと炭素を主たる構成成分とする、メゾスコピック構造体は、さらに、周期表第４周期の第３族から第１２族の元素からなる群から選択される１種以上を含む構造体であってもよい。例えば、さらに、Ｆｅ、Ｚｎ、およびＭｎからなる群から選択される１種以上を含むメゾスコピック構造体とすることができる。
筒状体１２は、絶縁性基材の表面に、自己起電力を有する微粒子を同一方向の空間に対し、極性において同様の向きとなるように配向固定した極性配向シートを、微粒子が配向固定された面が外周面となるようにロール状に加工することで形成できる。
なお、極性配向シートについて詳しくは、後述する。
なお、極性配向シートについて詳しくは、後述する。
また、筒状体１２の大きさは、外径が１０ｃｍ〜１００ｃｍであり、高さが２０ｃｍ〜１００ｃｍである。取り扱いのしやすさから、好適な大きさは、外径が２０ｃｍ〜３０ｃｍであり、高さが４０ｃｍ〜６０ｃｍである。
（絶縁性チューブ１ａ、３ａ）
絶縁性チューブ１ａは、その始端部から被処理水Ｗを導入することができ、被処理水Ｗの流路となる通水用のチューブである。絶縁性チューブ１ａは、樹脂（ポリエステル、フッ素樹脂、シリコン、芳香族ポリエーテルケトン樹脂など）、ゴム、ガラスなどのチューブを用いることができる。なお、加工のしやすさから、絶縁性チューブ１ａは、樹脂製であることが好ましく、筒状体１２と同じ材質であることが好ましい。
絶縁性チューブ１ａの大きさは、外径が１５μｍ〜１０００μｍであり、内径が１０μｍ〜５００μｍである。また、絶縁性チューブ１ａの外径や内径が大きすぎると、筒状体１２より発生するパルス電場による力を被処理水Ｗ中のイオン種に伝えにくくなり、パルス電場による力を被処理水Ｗ中のイオン種に伝えるために、より大きな電界が必要となる。このため、好適には、外径が１５μｍ〜５００μｍであり、内径が１０μｍ〜１００μｍであり、より好適には、外径が１５μｍ〜１００μｍであり、内径が１０μｍ〜５０μｍであり、さらに好適には、外径が１５μｍ〜３５μｍであり、内径が１０μｍ〜３０μｍである。
絶縁性チューブ１ａの筒状体１２への巻き付け回数は３回である。なお、巻き付け回数は、１〜１０回であってもよく、筒状体１２の内径などにもよるが、好適には３〜６回である。
また、絶縁性チューブ１ａと二又分岐管１３ａを介して接続される絶縁性チューブ３ａも絶縁性チューブ１ａと同様の材質や大きさのものを用いることができる。
絶縁性チューブ１ａは、その始端部から被処理水Ｗを導入することができ、被処理水Ｗの流路となる通水用のチューブである。絶縁性チューブ１ａは、樹脂（ポリエステル、フッ素樹脂、シリコン、芳香族ポリエーテルケトン樹脂など）、ゴム、ガラスなどのチューブを用いることができる。なお、加工のしやすさから、絶縁性チューブ１ａは、樹脂製であることが好ましく、筒状体１２と同じ材質であることが好ましい。
絶縁性チューブ１ａの大きさは、外径が１５μｍ〜１０００μｍであり、内径が１０μｍ〜５００μｍである。また、絶縁性チューブ１ａの外径や内径が大きすぎると、筒状体１２より発生するパルス電場による力を被処理水Ｗ中のイオン種に伝えにくくなり、パルス電場による力を被処理水Ｗ中のイオン種に伝えるために、より大きな電界が必要となる。このため、好適には、外径が１５μｍ〜５００μｍであり、内径が１０μｍ〜１００μｍであり、より好適には、外径が１５μｍ〜１００μｍであり、内径が１０μｍ〜５０μｍであり、さらに好適には、外径が１５μｍ〜３５μｍであり、内径が１０μｍ〜３０μｍである。
絶縁性チューブ１ａの筒状体１２への巻き付け回数は３回である。なお、巻き付け回数は、１〜１０回であってもよく、筒状体１２の内径などにもよるが、好適には３〜６回である。
また、絶縁性チューブ１ａと二又分岐管１３ａを介して接続される絶縁性チューブ３ａも絶縁性チューブ１ａと同様の材質や大きさのものを用いることができる。
（二又分岐管１３ａ）
二又分岐管１３ａは、絶縁性チューブ１ａの終端部に設けられた、絶縁性チューブ１ａを２つに分流する部材である。二又分岐管１３ａは、筒状体１２の外周面に接するように設けられている。二又分岐管１３ａの材質は、絶縁性チューブ１ａと同様に、樹脂（ポリエステル、フッ素樹脂、シリコン、芳香族ポリエーテルケトン樹脂など）、ゴム、ガラスなどの絶縁性材料である。
また、二又分岐管１３ａの分岐角度は、筒状体１２により発生するパルス電場に起因する力と被処理水の流れる力とにより、陽イオンおよび陰イオンのそれぞれの応力の向きに応じて、各応力の向きとなるように調整される。好適な分岐角度は、２０〜９０度（より好適には、３０〜７０度）である。なお、分岐角度とは、二又分岐管１３ａの２つ流出部のなす挟角を意味する。
二又分岐管１３ａは、絶縁性チューブ１ａの終端部に設けられた、絶縁性チューブ１ａを２つに分流する部材である。二又分岐管１３ａは、筒状体１２の外周面に接するように設けられている。二又分岐管１３ａの材質は、絶縁性チューブ１ａと同様に、樹脂（ポリエステル、フッ素樹脂、シリコン、芳香族ポリエーテルケトン樹脂など）、ゴム、ガラスなどの絶縁性材料である。
また、二又分岐管１３ａの分岐角度は、筒状体１２により発生するパルス電場に起因する力と被処理水の流れる力とにより、陽イオンおよび陰イオンのそれぞれの応力の向きに応じて、各応力の向きとなるように調整される。好適な分岐角度は、２０〜９０度（より好適には、３０〜７０度）である。なお、分岐角度とは、二又分岐管１３ａの２つ流出部のなす挟角を意味する。
絶縁性チューブ１ａの中を流れる被処理水Ｗは、絶縁性チューブ１ａを流れるに従い、陽イオン濃縮水（陽イオン濃縮層）と陰イオン濃縮水（陰イオン濃縮層）の２層に分かれた流体となっている。陽イオン濃縮水は、二又分岐管１３ａを介して絶縁性チューブ１ｂに流れ、陰イオン濃縮水は、二又分岐管１３ａを介して絶縁性チューブ３ａに流れる。
［イオン分離装置２０ａ］
イオン分離装置２０ａは、イオン分離装置１０ａに連通されたイオン分離装置であり、筒状体１２と、筒状体１２の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブ１ｂと、絶縁性チューブ１ｂの終端部に連結された二又分岐管１３ｂと、を備えている。絶縁性チューブ１ｂは、その始端部が、二又分岐管１３ａの一方の流出部に連通される以外は、絶縁性チューブ１ａと同様の構成とすることができる。また、二又分岐管１３ｂも、絶縁性チューブ２ｂおよび絶縁性チューブ３ｂの始端部が連通されている以外は、二又分岐管１３ａと同様である。絶縁性チューブ２ｂおよび絶縁性チューブ３ｂは、絶縁性チューブ１ｂと同様の材質や大きさのものを用いることができる。
イオン分離装置２０ａは、イオン分離装置１０ａに連通されたイオン分離装置であり、筒状体１２と、筒状体１２の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブ１ｂと、絶縁性チューブ１ｂの終端部に連結された二又分岐管１３ｂと、を備えている。絶縁性チューブ１ｂは、その始端部が、二又分岐管１３ａの一方の流出部に連通される以外は、絶縁性チューブ１ａと同様の構成とすることができる。また、二又分岐管１３ｂも、絶縁性チューブ２ｂおよび絶縁性チューブ３ｂの始端部が連通されている以外は、二又分岐管１３ａと同様である。絶縁性チューブ２ｂおよび絶縁性チューブ３ｂは、絶縁性チューブ１ｂと同様の材質や大きさのものを用いることができる。
また、イオン分離装置２０ａは、イオン分離装置１０ａで分離された陽イオン濃縮水を処理する部分である。イオン分離装置２０ａでは、陽イオン濃縮水よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水が、二又分岐管１３ｂを介して絶縁性チューブ２ｂに流れ、陽イオン濃縮水よりも陽イオン濃度が低い水が、二又分岐管１３ｂを介して、絶縁性チューブ３ｂに流れる。イオン分離装置２０ａで処理されることで、陽イオン濃縮水中の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、陽イオン濃度が低い水とに分離され、絶縁性チューブ２ｂの終端部から陽イオン超濃縮水が排出され、絶縁性チューブ３ｂの終端部から陽イオン濃度が低い水が排出される。
なお、イオン分離装置２０ａは、陰イオン濃縮水を処理するものとしてもよい。陰イオン濃縮水が処理される場合、イオン分離装置２０ａで処理されることで、陰イオン濃縮水中の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、陰イオン濃度が低い水とに分離される。
＜実施の態様２＞
図２は、イオン分離装置を３つ連通した構成を有する、本発明の水処理システム２００の模式図である。
図２で示す本発明の水処理システム２００は、第１のイオン分離装置であるイオン分離装置１０ａと、第２のイオン分離装置であるイオン分離装置２０ｂと、第３のイオン分離装置であるイオン分離装置３０ｂと、貯水槽４０と、貯水槽５０とを備えている。また、イオン分離装置１０ａの二又分岐管１３ａの一方の流出部に、イオン分離装置２０ｂの絶縁性チューブ１ｂの始端部が連通されており、イオン分離装置１０ａの二又分岐管１３ａの他方の流出部に、イオン分離装置３０ｂの絶縁性チューブ１ｃの始端部が連通されている。被処理水Ｗは、イオン分離装置１０ａで処理された後、イオン分離装置２０ｂまたはイオン分離装置３０ｂで処理される構成となっている。
図２は、イオン分離装置を３つ連通した構成を有する、本発明の水処理システム２００の模式図である。
図２で示す本発明の水処理システム２００は、第１のイオン分離装置であるイオン分離装置１０ａと、第２のイオン分離装置であるイオン分離装置２０ｂと、第３のイオン分離装置であるイオン分離装置３０ｂと、貯水槽４０と、貯水槽５０とを備えている。また、イオン分離装置１０ａの二又分岐管１３ａの一方の流出部に、イオン分離装置２０ｂの絶縁性チューブ１ｂの始端部が連通されており、イオン分離装置１０ａの二又分岐管１３ａの他方の流出部に、イオン分離装置３０ｂの絶縁性チューブ１ｃの始端部が連通されている。被処理水Ｗは、イオン分離装置１０ａで処理された後、イオン分離装置２０ｂまたはイオン分離装置３０ｂで処理される構成となっている。
本発明の水処理システム２００のイオン分離装置１０ａは、本発明の水処理システム１００と同様に、被処理水Ｗを、被処理水Ｗ中の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、被処理水Ｗ中の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する部分である。本発明の水処理システム２００のイオン分離装置１０ａは、二又分岐管１３ａの一方の流出部が、絶縁性チューブ３ａの始端部でなく、イオン分離装置３０ｂの絶縁性チューブ１ｃの始端部と連通されている以外は、本発明の水処理システム１００のイオン分離装置１０ａと同じである。
［イオン分離装置２０ｂ］
イオン分離装置２０ｂは、イオン分離装置１０ａに連通されたイオン分離装置である。イオン分離装置２０ｂは、筒状体１２と、筒状体１２の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブ１ｂと、絶縁性チューブ１ｂの終端部に連結された二又分岐管１３ｂと、二又分岐管１３ｂの分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段１４ｂとを備えている。
このイオン分離装置２０ｂは、イオン分離装置１０ａで分離された陽イオン濃縮水を、陽イオン濃度のより高い陽イオン超濃縮水と陽イオン濃度の低い水に分離する部分であり、二又分岐管１３ｂの分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段１４ｂを有する点で、イオン分離装置２０ａと異なる構成である。
このように電圧印加手段１４ｂを備えた構成とし、二又分岐管１３ｂの分岐点の直前に電圧を印加することで、絶縁性チューブ１ｂ内の電場バランスが偏り、陽イオンと水とをより分離した状態で、絶縁性チューブ２ｂおよび絶縁性チューブ３ｂへ流すことができる。
これにより、得られる陽イオン濃度の低い水は、より陽イオンが除去された水となる。
イオン分離装置２０ｂは、イオン分離装置１０ａに連通されたイオン分離装置である。イオン分離装置２０ｂは、筒状体１２と、筒状体１２の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブ１ｂと、絶縁性チューブ１ｂの終端部に連結された二又分岐管１３ｂと、二又分岐管１３ｂの分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段１４ｂとを備えている。
このイオン分離装置２０ｂは、イオン分離装置１０ａで分離された陽イオン濃縮水を、陽イオン濃度のより高い陽イオン超濃縮水と陽イオン濃度の低い水に分離する部分であり、二又分岐管１３ｂの分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段１４ｂを有する点で、イオン分離装置２０ａと異なる構成である。
このように電圧印加手段１４ｂを備えた構成とし、二又分岐管１３ｂの分岐点の直前に電圧を印加することで、絶縁性チューブ１ｂ内の電場バランスが偏り、陽イオンと水とをより分離した状態で、絶縁性チューブ２ｂおよび絶縁性チューブ３ｂへ流すことができる。
これにより、得られる陽イオン濃度の低い水は、より陽イオンが除去された水となる。
イオン分離装置２０ｂでは、陽イオン濃縮水よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水が、二又分岐管１３ｂを介して絶縁性チューブ２ｂに流れ、陽イオン濃縮水よりも陽イオン濃度が低い水が、二又分岐管１３ｂを介して、絶縁性チューブ３ｂに流れる。
電圧印加手段１４ｂは、微弱な電流を印加できる手段であればよい。印加される電圧は、大きすぎると、陽イオンが撹乱して陽イオンと水との分離が起こりにくくなるため、好適には、１．０〜３．０Ｖ（より好適には１．５〜２．０Ｖ）で電流を流すことが好ましい。また、筒状体１２により発生するパルス電場に起因する力と被処理水の流れる力とにより、陽イオンが受ける応力に応じた電界が発生するように、電圧を印加する向きは調整される。
［イオン分離装置３０ｂ］
イオン分離装置３０ｂは、イオン分離装置１０ａに連通されたイオン分離装置である。イオン分離装置３０ｂは、筒状体１２と、筒状体１２の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブ１ｃと、絶縁性チューブ１ｃの終端部に連結された二又分岐管１３ｃと、二又分岐管１３ｃの分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段１４ｃとを備えている。絶縁性チューブ１ｃ、二又分岐管１３ｃ、電圧印加手段１４ｃは、絶縁性チューブ１ｂ、二又分岐管１３ｂ、電圧印加手段１４ｂと同様にすることができる。なお、電圧印加手段１４ｃでは、筒状体１２により発生するパルス電場に起因する力と被処理水の流れる力とにより、陰イオンが受ける応力に応じた電界が発生するように、電圧を印加する向きは調整される。
このイオン分離装置３０ｂは、イオン分離装置１０ａで分離された陰イオン濃縮水を、陰イオン濃度のよりも高い陰イオン超濃縮水と陰イオン濃度の低い水に分離する部分である。電圧印加手段１４ｃを備えた構成とすることで、より陰イオンが除去された、陰イオン濃度の低い水が得られる。
イオン分離装置３０ｂは、イオン分離装置１０ａに連通されたイオン分離装置である。イオン分離装置３０ｂは、筒状体１２と、筒状体１２の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブ１ｃと、絶縁性チューブ１ｃの終端部に連結された二又分岐管１３ｃと、二又分岐管１３ｃの分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段１４ｃとを備えている。絶縁性チューブ１ｃ、二又分岐管１３ｃ、電圧印加手段１４ｃは、絶縁性チューブ１ｂ、二又分岐管１３ｂ、電圧印加手段１４ｂと同様にすることができる。なお、電圧印加手段１４ｃでは、筒状体１２により発生するパルス電場に起因する力と被処理水の流れる力とにより、陰イオンが受ける応力に応じた電界が発生するように、電圧を印加する向きは調整される。
このイオン分離装置３０ｂは、イオン分離装置１０ａで分離された陰イオン濃縮水を、陰イオン濃度のよりも高い陰イオン超濃縮水と陰イオン濃度の低い水に分離する部分である。電圧印加手段１４ｃを備えた構成とすることで、より陰イオンが除去された、陰イオン濃度の低い水が得られる。
イオン分離装置３０ｂでは、陰イオン濃縮水よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水が、二又分岐管１３ｃを介して絶縁性チューブ２ｃに流れ、陰イオン濃縮水よりも陰イオン濃度が低い水が、二又分岐管１３ｃを介して、絶縁性チューブ３ｃに流れる。
なお、イオン分離装置２０ｂとイオン分離装置３０ｂの構成は同一であっても、異なってもよい。例えば、イオン分離装置２０ｂに変えて、イオン分離装置２０ａの構成としてもよいし、絶縁性チューブの材質や筒状体への巻き付け回数などを異なる構成としてもよい。
［貯水槽４０］
貯水槽４０は、イオン分離装置２０ｂにて分離された陽イオン濃度が低い水およびイオン分離装置３０ｂにて分離された陰イオン濃度の低い水を収容する部分である。
貯水槽４０の内部に、絶縁性チューブ３ｂおよび絶縁性チューブ３ｃの終端部が連結された排出用配管４の終端部がくるように配置されており、排出用配管４から排出された水を、貯水槽４０に収容できるようになっている。
なお、絶縁性チューブ３ｂおよび絶縁性チューブ３ｃは、その終端部が、排出用配管４を介さずに直接、貯水槽４０の内部にくるように配置した構成であってもよいし、それぞれ別の貯水槽に収容する構成であってもよい。
貯水槽４０は、イオン分離装置２０ｂにて分離された陽イオン濃度が低い水およびイオン分離装置３０ｂにて分離された陰イオン濃度の低い水を収容する部分である。
貯水槽４０の内部に、絶縁性チューブ３ｂおよび絶縁性チューブ３ｃの終端部が連結された排出用配管４の終端部がくるように配置されており、排出用配管４から排出された水を、貯水槽４０に収容できるようになっている。
なお、絶縁性チューブ３ｂおよび絶縁性チューブ３ｃは、その終端部が、排出用配管４を介さずに直接、貯水槽４０の内部にくるように配置した構成であってもよいし、それぞれ別の貯水槽に収容する構成であってもよい。
［貯水槽５０］
貯水槽５０は、イオン分離装置２０ｂにて分離された陽イオン超濃縮水および陰イオン分離装置３０ｂにて分離された陰イオン超濃縮水を収容する部分である。回収される水は、低減対象となるイオン種を含むものであるが、濃縮水となるため、被処理水の液量を削減することできる。
貯水槽５０の内部に、絶縁性チューブ２ｂおよび絶縁性チューブ２ｃの終端部が連結された排出用配管５の終端部がくるように配置されており、排出用配管５から排出された水を、貯水槽５０に収容できるようになっている。
なお、絶縁性チューブ２ｂおよび絶縁性チューブ２ｃは、その終端部が、排出用配管５を介さずに直接、貯水槽５０の内部にくるように配置した構成であってもよいし、それぞれ別の貯水槽に収容する構成であってもよい。
貯水槽５０は、イオン分離装置２０ｂにて分離された陽イオン超濃縮水および陰イオン分離装置３０ｂにて分離された陰イオン超濃縮水を収容する部分である。回収される水は、低減対象となるイオン種を含むものであるが、濃縮水となるため、被処理水の液量を削減することできる。
貯水槽５０の内部に、絶縁性チューブ２ｂおよび絶縁性チューブ２ｃの終端部が連結された排出用配管５の終端部がくるように配置されており、排出用配管５から排出された水を、貯水槽５０に収容できるようになっている。
なお、絶縁性チューブ２ｂおよび絶縁性チューブ２ｃは、その終端部が、排出用配管５を介さずに直接、貯水槽５０の内部にくるように配置した構成であってもよいし、それぞれ別の貯水槽に収容する構成であってもよい。
＜実施の態様３＞
図３に、イオン分離装置を３つ連通した構成を有する、本発明の水処理システムの別の態様を示す。図３に示す本発明の水処理システム３００は、第１のイオン分離装置が、イオン分離装置１０ｂである点で本発明の水処理システム２００と異なる。
図３に、イオン分離装置を３つ連通した構成を有する、本発明の水処理システムの別の態様を示す。図３に示す本発明の水処理システム３００は、第１のイオン分離装置が、イオン分離装置１０ｂである点で本発明の水処理システム２００と異なる。
［イオン分離装置１０ｂ］
本発明の水処理システム３００において、イオン分離装置１０ｂは、筒状体１２と、筒状体１２の内部に配置されたドーナツ型コイル１５と、導電線１６およびＤＣパルス電源１７とからなるドーナツ型コイル１５を駆動させる駆動手段と、筒状体１２の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブ１ａと、絶縁性チューブ１ａの終端部に連結された二又分岐管１３ａと、を備えている。イオン分離装置１０ｂは、イオン分離装置１０ａと同様に、被処理水Ｗを、被処理水Ｗ中の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、被処理水Ｗ中の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する部分となる。イオン分離装置１０ｂは、筒状体１２の内部に配置されたドーナツ型コイル１５と、導電線１６およびＤＣパルス電源１７とからなるドーナツ型コイル１５を駆動させる駆動手段を有する点で、イオン分離装置１０ａと異なる。
本発明の水処理システム３００において、イオン分離装置１０ｂは、筒状体１２と、筒状体１２の内部に配置されたドーナツ型コイル１５と、導電線１６およびＤＣパルス電源１７とからなるドーナツ型コイル１５を駆動させる駆動手段と、筒状体１２の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブ１ａと、絶縁性チューブ１ａの終端部に連結された二又分岐管１３ａと、を備えている。イオン分離装置１０ｂは、イオン分離装置１０ａと同様に、被処理水Ｗを、被処理水Ｗ中の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、被処理水Ｗ中の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する部分となる。イオン分離装置１０ｂは、筒状体１２の内部に配置されたドーナツ型コイル１５と、導電線１６およびＤＣパルス電源１７とからなるドーナツ型コイル１５を駆動させる駆動手段を有する点で、イオン分離装置１０ａと異なる。
このような構成とすれば、ＤＣパルス電源１７から導電線１６を介して、ドーナツ型コイル１５に直流電流を所定のパルスで流すことで電場が発生し、これが筒状体１２で発生するパルス電場と共鳴することで強力な電場を発生する。これにより、絶縁性チューブ１ａの内部を被処理水Ｗが流れるときに、被処理水Ｗに含まれるイオン種に対して筒状体１２と接する面への、より大きな引力または斥力を与え続けることができる。これにより、被処理水Ｗ中の陽イオンと陰イオンとをより分離しやすくなる。
なお、ドーナツ型コイル１５は、その軸心が筒状体１２の軸心と同一となるように配置されることが好ましい。また、ＤＣパルス電源１７のパルスの周期は、筒状体１２を構成する自己起電力を有する微粒子の電磁波の周波数と合うように調整することが好ましい。
＜実施の態様４＞
図４は、本発明の水処理システム４００を示す模式図である。本発明の水処理システム４００では、イオン分離装置１０ｃの筒状体１２に絶縁性チューブ１ａが２本巻き回されており、イオン分離装置２０ｃの筒状体１２に絶縁性チューブ１ｂが２本巻き回されている。それぞれの絶縁性チューブ１ａの終端部は、それぞれの二又分岐管１３ａを介して、それぞれの絶縁性チューブ１ｂの始端部またはそれぞれの絶縁性チューブ３ａの始端部に接続されている。また、それぞれの絶縁性チューブ１ｂの終端部は、それぞれの二又分岐管１３ｂを介して、それぞれの絶縁性チューブ２ｂの始端部またはそれぞれの絶縁性チューブ３ｂの始端部に接続されている。
このような構成とすることで、より多くの被処理水を１つのイオン分離装置で処理できる。
なお、筒状体１２に巻き回される絶縁性チューブ１ａや絶縁性チューブ１ｂは、３本以上であってもよい。
図４は、本発明の水処理システム４００を示す模式図である。本発明の水処理システム４００では、イオン分離装置１０ｃの筒状体１２に絶縁性チューブ１ａが２本巻き回されており、イオン分離装置２０ｃの筒状体１２に絶縁性チューブ１ｂが２本巻き回されている。それぞれの絶縁性チューブ１ａの終端部は、それぞれの二又分岐管１３ａを介して、それぞれの絶縁性チューブ１ｂの始端部またはそれぞれの絶縁性チューブ３ａの始端部に接続されている。また、それぞれの絶縁性チューブ１ｂの終端部は、それぞれの二又分岐管１３ｂを介して、それぞれの絶縁性チューブ２ｂの始端部またはそれぞれの絶縁性チューブ３ｂの始端部に接続されている。
このような構成とすることで、より多くの被処理水を１つのイオン分離装置で処理できる。
なお、筒状体１２に巻き回される絶縁性チューブ１ａや絶縁性チューブ１ｂは、３本以上であってもよい。
本発明の水処理システムは、イオン分離装置をさらに有する構成であってもよい。低減対象となるイオン種をより効率的に低減させたり、イオン種の残存量をより低減させることができるため、本発明の水処理システムは、被処理水Ｗが、イオン分離装置で複数回（２〜１０回や、３〜５回）処理される構成とすることが好ましく、イオン分離装置を３以上備えていることが好ましい。イオン分離装置の数は、３〜２１や、３〜１１、３〜６などにすることができる。
＜実施の形態５＞
図５は、１１個のイオン分離装置を備えた本発明の水処理システムの模式図である。本発明の水処理システム５００は、タンク６０と、イオン分離装置１０ｂと、イオン分離装置２０ｂ〜２４ｂと、イオン分離装置３０ｂ〜３４ｂと、貯水槽４０と、貯水槽５０とを備えている。イオン分離装置２０ｂ〜２４ｂは同一の構成であり、イオン分離装置３０ｂ〜３４ｂは同一の構成である。
図５は、１１個のイオン分離装置を備えた本発明の水処理システムの模式図である。本発明の水処理システム５００は、タンク６０と、イオン分離装置１０ｂと、イオン分離装置２０ｂ〜２４ｂと、イオン分離装置３０ｂ〜３４ｂと、貯水槽４０と、貯水槽５０とを備えている。イオン分離装置２０ｂ〜２４ｂは同一の構成であり、イオン分離装置３０ｂ〜３４ｂは同一の構成である。
タンク６０は、配管６を介して、イオン分離装置１０ｂの絶縁性チューブ１ａの始端部と連結されている。
イオン分離装置１０ｂの二又分岐管（図示せず）の一方の流出部にイオン分離装置２０ｂの絶縁性チューブ１ｂの始端部が連通されており、二又分岐管（図示せず）の他方の流出部にイオン分離装置３０ｂの絶縁性チューブ１ｃの始端部が連通されている。
イオン分離装置２０ｂ〜２３ｂの二又分岐管（図示せず）の一方の流出部は、イオン分離装置２１ｂ〜２４ｂの絶縁性チューブ１ｂの始端部と連結されており、イオン分離装置２０ｂ〜２３ｂの二又分岐管（図示せず）の他方の流出部は、絶縁性チューブ２ｂと連結されている。また、イオン分離装置２４ｂの二又分岐管（図示せず）の一方の流出部は、絶縁性チューブ２ｂの始端部と連結されており、二又分岐管（図示せず）の他方の流出部は、絶縁性チューブ３ｂと連結されている。
イオン分離装置３０ｂ〜３３ｂの二又分岐管（図示せず）の一方の流出部は、イオン分離装置３１ｂ〜３４ｂの絶縁性チューブ１ｃの始端部と連結されており、イオン分離装置３０ｂ〜３３ｂの二又分岐管（図示せず）の他方の流出部が絶縁性チューブ２ｃと連結されている。また、イオン分離装置３４ｂの二又分岐管（図示せず）の一方の流出部は、絶縁性チューブ２ｃの始端部と連結されており、二又分岐管（図示せず）の他方の流出部は、絶縁性チューブ３ｃと連結されている。
イオン分離装置１０ｂの二又分岐管（図示せず）の一方の流出部にイオン分離装置２０ｂの絶縁性チューブ１ｂの始端部が連通されており、二又分岐管（図示せず）の他方の流出部にイオン分離装置３０ｂの絶縁性チューブ１ｃの始端部が連通されている。
イオン分離装置２０ｂ〜２３ｂの二又分岐管（図示せず）の一方の流出部は、イオン分離装置２１ｂ〜２４ｂの絶縁性チューブ１ｂの始端部と連結されており、イオン分離装置２０ｂ〜２３ｂの二又分岐管（図示せず）の他方の流出部は、絶縁性チューブ２ｂと連結されている。また、イオン分離装置２４ｂの二又分岐管（図示せず）の一方の流出部は、絶縁性チューブ２ｂの始端部と連結されており、二又分岐管（図示せず）の他方の流出部は、絶縁性チューブ３ｂと連結されている。
イオン分離装置３０ｂ〜３３ｂの二又分岐管（図示せず）の一方の流出部は、イオン分離装置３１ｂ〜３４ｂの絶縁性チューブ１ｃの始端部と連結されており、イオン分離装置３０ｂ〜３３ｂの二又分岐管（図示せず）の他方の流出部が絶縁性チューブ２ｃと連結されている。また、イオン分離装置３４ｂの二又分岐管（図示せず）の一方の流出部は、絶縁性チューブ２ｃの始端部と連結されており、二又分岐管（図示せず）の他方の流出部は、絶縁性チューブ３ｃと連結されている。
イオン分離装置２４ｂの絶縁性チューブ３ｂおよびイオン分離装置３４ｂの絶縁性チューブ３ｃの終端部は、排出用配管４の始端部に連結されている。排出用配管４の終端部は貯水槽４０の内部にくるように配置されている。イオン分離装置２０ｂ〜２３ｂの絶縁性チューブ２ｂのおよびイオン分離装置３０ｂ〜３３ｂの絶縁性チューブ２ｃの始端部は、排出用配管５の始端部に連結されている。排出用配管５の終端部は貯水槽５０の内部にくるように配置されている。
本発明の水処理システム５００では、被処理水が収容されたタンク６０が配管６を介してイオン分離装置１０ｂの絶縁性チューブ１ｂに導入され、イオン分離装置１０ｂで、陽イオン濃縮水と陰イオン濃縮水とに分離され、陽イオン濃縮水がイオン分離装置２０ｂの絶縁性チューブ１ｂへ、陰イオン濃縮水が絶縁性チューブ１ｃへ流れる。陽イオン濃縮水は、イオン分離装置２０ｂで処理され、陽イオン超濃縮水と陽イオン濃度の低い処理水（Ｗ１）に分離される。陽イオン超濃縮水は、イオン分離装置２０ｂの絶縁性チューブ２ｂへ流れ、排出用配管５を介して貯水槽５０に回収される。また、処理水（Ｗ１）は、イオン分離装置２１ｂの絶縁性チューブ１ｂへ流れ、イオン分離装置２１ｂで処理されることで、処理水（Ｗ１）の陽イオンと水の成分がさらに分けられる。これにより、処理水（Ｗ１）より陽イオン濃度が高い処理水（Ｗ２）と、処理水（Ｗ１）より陽イオン濃度が低い処理水（Ｗ３）に分離される。イオン分離装置２２ｂ〜２４ｂで同様に陽イオンと水の成分がわかれることで、イオン分離装置２４ｂの絶縁性チューブ３ｂから、陽イオン濃度がより低い水（イオン種の濃度がより低い水）が得られる。イオン分離装置３０ｂ〜３４ｂでも同様に、陰イオン濃縮水が処理され、陰イオン濃度がより低い水（イオン種の濃度がより低い水）が得られる。
なお、本発明の水処理システムは、本発明の水処理システム１００〜５００に限定されるものではなく、イオン分離装置の構成等や連通方法は適宜変更可能である。
それぞれのイオン分離装置の二又分岐管のそれぞれの流出部に連通される絶縁性チューブは、直接連通された構成であってもよいし、他の絶縁チューブなどの接続管を介して連通された構成であってもよい。
水の流路となる部材（各絶縁性チューブ、各二又分岐管など）は異なる材質で構成されてもよいし、同一の材質で構成されてもよい。イオン種が受ける電場により力を制御できるため、これらの部材の材質は同一であることが好ましい。また、これらの部材は一体化した構成であってもよい。
それぞれのイオン分離装置の二又分岐管のそれぞれの流出部に連通される絶縁性チューブは、直接連通された構成であってもよいし、他の絶縁チューブなどの接続管を介して連通された構成であってもよい。
水の流路となる部材（各絶縁性チューブ、各二又分岐管など）は異なる材質で構成されてもよいし、同一の材質で構成されてもよい。イオン種が受ける電場により力を制御できるため、これらの部材の材質は同一であることが好ましい。また、これらの部材は一体化した構成であってもよい。
水の流路となる部材は、長手方向に連続した中空部を有する長尺部材であれば、後述する帯状部材のように、絶縁性チューブ以外の部材を用いることもできる。
＜実施の形態６＞
図６で示す本発明の水処理システム６００は、イオン分離装置１０ｄを備えている。
イオン分離装置１０ｄは、本発明の水処理システム１００〜５００と同様に、被処理水Ｗを、被処理水Ｗ中の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、被処理水Ｗ中の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する部分である。
図６で示す本発明の水処理システム６００は、イオン分離装置１０ｄを備えている。
イオン分離装置１０ｄは、本発明の水処理システム１００〜５００と同様に、被処理水Ｗを、被処理水Ｗ中の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、被処理水Ｗ中の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する部分である。
［イオン分離装置１０ｄ］
本発明の水処理システム６００において、イオン分離装置１０ｄは、ドーナツ型コイル１５ｄと、導電線１６ｄおよびＤＣ電源１７ｄとからなるドーナツ型コイル１５ｄを駆動させる駆動手段と、終端部に二又分岐部１３ｄを有する帯状部材１ｄと、電圧印加手段１４ｄとを備えている。帯状部材１ｄは、長手方向に連続する中空部を有し、長手方向（被処理水Ｗの流れ方向）がドーナツ型コイル１５ｄの周方向となるように設けられている。
本発明の水処理システム６００において、イオン分離装置１０ｄは、ドーナツ型コイル１５ｄと、導電線１６ｄおよびＤＣ電源１７ｄとからなるドーナツ型コイル１５ｄを駆動させる駆動手段と、終端部に二又分岐部１３ｄを有する帯状部材１ｄと、電圧印加手段１４ｄとを備えている。帯状部材１ｄは、長手方向に連続する中空部を有し、長手方向（被処理水Ｗの流れ方向）がドーナツ型コイル１５ｄの周方向となるように設けられている。
（ドーナツ型コイル１５ｄ）
ドーナツ型コイル１５ｄは、被処理水Ｗ中のイオン種に対して、ドーナツ型コイル１５ｄの方向へ斥力または引力を与えるために磁場を発生する部分である。駆動手段を駆動させることで、ドーナツ型コイル１５ｄの外周面側には、ドーナツ型コイル１５ｄの軸心方向に対して平行な向きの磁界が発生する。帯状部材１ｄの内部を被処理水Ｗが流れるときに、被処理水Ｗに含まれるイオン種は、ドーナツ型コイル１５ｄと接する面への引力または斥力を受け、被処理水Ｗ中の陽イオンと陰イオンとが分離される。
ドーナツ型コイル１５ｄは、被処理水Ｗ中のイオン種に対して、ドーナツ型コイル１５ｄの方向へ斥力または引力を与えるために磁場を発生する部分である。駆動手段を駆動させることで、ドーナツ型コイル１５ｄの外周面側には、ドーナツ型コイル１５ｄの軸心方向に対して平行な向きの磁界が発生する。帯状部材１ｄの内部を被処理水Ｗが流れるときに、被処理水Ｗに含まれるイオン種は、ドーナツ型コイル１５ｄと接する面への引力または斥力を受け、被処理水Ｗ中の陽イオンと陰イオンとが分離される。
ドーナツ型コイル１５ｄは、中空構造の筒状の芯材に、導線を巻き付けたものである。
ドーナツ型コイル１５ｄの大きさは、外径が５ｃｍ〜１００ｃｍであり、高さが５ｃｍ〜１００ｃｍである。取り扱いのしやすさから、好適な大きさは、外径が２０ｃｍ〜３０ｃｍであり、高さが４０ｃｍ〜６０ｃｍである。
ドーナツ型コイル１５ｄの大きさは、外径が５ｃｍ〜１００ｃｍであり、高さが５ｃｍ〜１００ｃｍである。取り扱いのしやすさから、好適な大きさは、外径が２０ｃｍ〜３０ｃｍであり、高さが４０ｃｍ〜６０ｃｍである。
（帯状部材１ｄ）
帯状部材１ｄは、その始端部の中空部から被処理水Ｗを導入することができ、被処理水Ｗの流路となる。帯状部材１ｄは、ドーナツ型コイル１５ｄの外周面に密着するように配置されている。なお、帯状部材１ｄは、ドーナツ型コイル１５ｄの外周面の少なくとも一部に接していればよい。帯状部材１ｄは、ドーナツ型コイル１５ｄの外周の２５％や、５０％、７５％と接するように配置することができる。また、帯状部材１ｄは、ドーナツ型コイル１５ｄを巻き回すように配置してもよい。
帯状部材１ｄは、樹脂製である。帯状部材１ｄは、樹脂（ポリエステル、フッ素樹脂、シリコン、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、アクリル樹脂など）の他に、ゴム製やガラス製を用いてもよい。なお、加工のしやすさから、帯状部材１ｄは、樹脂製であることが好ましい。
帯状部材１ｄは、その始端部の中空部から被処理水Ｗを導入することができ、被処理水Ｗの流路となる。帯状部材１ｄは、ドーナツ型コイル１５ｄの外周面に密着するように配置されている。なお、帯状部材１ｄは、ドーナツ型コイル１５ｄの外周面の少なくとも一部に接していればよい。帯状部材１ｄは、ドーナツ型コイル１５ｄの外周の２５％や、５０％、７５％と接するように配置することができる。また、帯状部材１ｄは、ドーナツ型コイル１５ｄを巻き回すように配置してもよい。
帯状部材１ｄは、樹脂製である。帯状部材１ｄは、樹脂（ポリエステル、フッ素樹脂、シリコン、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、アクリル樹脂など）の他に、ゴム製やガラス製を用いてもよい。なお、加工のしやすさから、帯状部材１ｄは、樹脂製であることが好ましい。
また、帯状部材１ｄの中空部（流路）の断面形状は、長方形である。中空部における、ドーナツ型コイル１５ｄの外周面の法線方向の長さは、１０〜３０００μｍである。被処理水Ｗ中のイオン種に効率的に力を伝えるためには、２５００μｍ以下や、２０００μｍ以下、１５００μｍ以下、１０００μｍ以下、５００μｍ以下、１００μｍ以下などにできる。
帯状部材１ｄの終端部は、二又分岐部１３ｄが形成されている。二又分岐部１３ｄの好適な分岐角度は、２０〜９０度である。
なお、微小流路部材として、帯状部材１ｄに代えて、水処理システム１００〜５００と同様の部材を用いてもよい。
（電圧印加手段１４ｄ）
電圧印加手段１４ｄは、針状型電圧印加棒とパルス電源（図示せず）とを備えたものであり、パルス電圧を発生させることができるものである。パルス幅や発生電圧は被処理水Ｗ中のイオン濃度等に応じて適宜設定される。例えば、パルス幅は１００ｎｓ〜１０００ｎｓ程度、発生電圧は１ｋＶ〜５０ｋＶ程度とすることができる。２本の針状型電圧印加棒は、二又分岐部１３ｄの分岐点直前の位置と、二又分岐部の２つの流出部のなす挟角を二分割する位置とで分岐点を挟むように配置されており、電圧を印加できるようになっている。電圧を印加する向きは、分岐点においてイオン種が受ける応力に応じた電界が発生するように調整される。これにより、イオン種がより分離される。また、パルス幅で電圧を印加することで、高い電圧を印加しも、イオン種の錯乱等を抑制して、イオン種を分離することができる。
電圧印加手段１４ｄは、針状型電圧印加棒とパルス電源（図示せず）とを備えたものであり、パルス電圧を発生させることができるものである。パルス幅や発生電圧は被処理水Ｗ中のイオン濃度等に応じて適宜設定される。例えば、パルス幅は１００ｎｓ〜１０００ｎｓ程度、発生電圧は１ｋＶ〜５０ｋＶ程度とすることができる。２本の針状型電圧印加棒は、二又分岐部１３ｄの分岐点直前の位置と、二又分岐部の２つの流出部のなす挟角を二分割する位置とで分岐点を挟むように配置されており、電圧を印加できるようになっている。電圧を印加する向きは、分岐点においてイオン種が受ける応力に応じた電界が発生するように調整される。これにより、イオン種がより分離される。また、パルス幅で電圧を印加することで、高い電圧を印加しも、イオン種の錯乱等を抑制して、イオン種を分離することができる。
２．淡水の製造方法
下記工程（Ａ）と、工程（Ｂ１）および／または工程（Ｂ２）と、を有する淡水の製造方法（以下、「本発明の淡水の製造方法」と記載する場合がある。）に関する。
工程（Ａ）：海水を、前記海水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、前記海水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する工程
工程（Ｂ１）：工程（Ａ）にて分離された前記陽イオン濃縮水を、前記陽イオン濃縮水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
工程（Ｂ２）：工程（Ａ）にて分離された前記陰イオン濃縮水を、前記陰イオン濃縮水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
下記工程（Ａ）と、工程（Ｂ１）および／または工程（Ｂ２）と、を有する淡水の製造方法（以下、「本発明の淡水の製造方法」と記載する場合がある。）に関する。
工程（Ａ）：海水を、前記海水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、前記海水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する工程
工程（Ｂ１）：工程（Ａ）にて分離された前記陽イオン濃縮水を、前記陽イオン濃縮水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
工程（Ｂ２）：工程（Ａ）にて分離された前記陰イオン濃縮水を、前記陰イオン濃縮水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
本発明の淡水の製造方法は、工程（Ａ）の後に、工程（Ｂ１）および／または工程（Ｂ２）を行う淡水の製造方法であり、電場を利用して、海水中の陽イオン成分と陰イオン成分とを分離し、淡水を得る方法である。このような製造方法とすることで、少ない電力で、効率的に、安定した淡水の製造が可能である。また、フッ化物イオンなどの有害イオンの残存や混入もすくないものとなる。
本発明の淡水の製造方法は、本発明の水処理システムを用いて好適に実施できる。特に、イオン分離装置を３以上有する、本発明の水処理システムを用いて好適に実施できる。
本発明の淡水の製造方法は、本発明の水処理システムを用いて好適に実施できる。特に、イオン分離装置を３以上有する、本発明の水処理システムを用いて好適に実施できる。
［工程（Ａ）］
工程（Ａ）は、海水を、前記海水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、前記海水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する工程である。
工程（Ａ）は、海水を、前記海水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、前記海水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する工程である。
本発明の水処理システムを用いた場合、海水をイオン分離装置の始端部から通液し、二又分岐部の一方の流出部から陽イオン濃縮水を流出させ、二又分岐部の他方の流出部から陰イオン濃縮水を流出させる工程を、工程（Ａ）とすることができる。
［工程（Ｂ１）］
工程（Ｂ１）は、工程（Ａ）にて分離された前記陽イオン濃縮水を、前記陽イオン濃縮水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程である。
工程（Ｂ１）は、工程（Ａ）にて分離された前記陽イオン濃縮水を、前記陽イオン濃縮水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程である。
本発明の水処理システムを用いた場合、工程（Ａ）において、イオン分離装置から流出した陽イオン濃縮水をイオン分離装置に複数回通液し、二又分岐部の一方の流出部から陽イオン超濃縮水を流出させ、二又分岐管の他方の流出部から淡水を流出される工程を、工程（Ｂ１）とすることができる。
工程（Ｂ１）は、１つイオン分離装置を有する水処理システムを用いてバッチ式に複数回の操作を行ってもよい。この場合、二又分岐部の流出部から流出した水の回収が終了するたびに、蒸留水や淡水で洗浄することが好ましい。
効率的に淡水を製造できるため、工程（Ｂ１）は、図１〜図５に示すように、複数のイオン分離装置を有する水処理システムを用いて連続式に複数回の操作を行うことが好ましい。
効率的に淡水を製造できるため、工程（Ｂ１）は、図１〜図５に示すように、複数のイオン分離装置を有する水処理システムを用いて連続式に複数回の操作を行うことが好ましい。
塩濃度が淡水レベル（一般的に、０．０５％以下）となる範囲で、イオン分離装置の構成等に応じてイオン分離装置に通液する回数（処理回数）は決定すればよい。例えば、２回以上や３回以上、５回以上とすることができる。また、その上限は２０回以下や、１０回以下、５回以下とすることができる。
［工程（Ｂ２）］
工程（Ｂ２）は、工程（Ａ）にて分離された前記陰イオン濃縮水を、前記陰イオン濃縮水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程である。
工程（Ｂ２）は、工程（Ａ）にて分離された前記陰イオン濃縮水を、前記陰イオン濃縮水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程である。
本発明の水処理システムを用いた場合、工程（Ａ）において、イオン分離装置から流出した陰イオン濃縮水をイオン分離装置に複数回通液し、二又分岐部の一方の流出部から陰イオン超濃縮水を流出させ、二又分岐管の他方の流出部から淡水を流出される工程を、工程（Ｂ２）とすることができる。
工程（Ｂ２）は、陽イオン濃縮水に代えて陰イオン濃縮水を用いる以外は、工程（Ｂ１）と同様に行うことができる。
工程（Ｂ１）と工程（Ｂ２）は、いずれか一方のみを行ってもよく、両方の工程を行ってもよい。より効率的に淡水を得るためには、工程（Ａ１）の後に、工程（Ｂ１）および工程（Ｂ２）を行うことが好ましく、工程（Ｂ１）および工程（Ｂ２）を並行して行うことがより好ましい。
以下、本発明の淡水の製造方法の一例として、本発明の水処理システム５００を用いた、本発明の淡水の製造方法について説明する。
本発明の水処理システムを用いた淡水の製造では、イオン分離装置１０ｂで、工程（Ａ）が行われる。
タンク６０に収容された海水は、配管６を通じて、イオン分離装置１０ｂの絶縁性チューブ１ａに導入される。海水の流量は、例えば０．５〜〜５０ｃｃ／ｓ、１〜１０ｃｃ／ｓとなるように設定できる。
イオン分離装置１０ｂでは、上記のように、その表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定された樹脂製の筒状体に随時静電界が生じている。筒状体に巻き付けられた絶縁性チューブの内部の海水は流体運動することでゼータ電位が上昇し、陽イオンと陰イオンの二重層に分かれた流体傾向にある。さらに、二又分岐管において、陽イオンと陰イオンのそれぞれが受ける応力の違いにより、陽イオン（ＮａイオンやＣａイオンなど）と陰イオン（塩化物イオンやフッ化物イオンなど）の海水成分に分かれて、それぞれの絶縁性チューブに流れる。
タンク６０に収容された海水は、配管６を通じて、イオン分離装置１０ｂの絶縁性チューブ１ａに導入される。海水の流量は、例えば０．５〜〜５０ｃｃ／ｓ、１〜１０ｃｃ／ｓとなるように設定できる。
イオン分離装置１０ｂでは、上記のように、その表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定された樹脂製の筒状体に随時静電界が生じている。筒状体に巻き付けられた絶縁性チューブの内部の海水は流体運動することでゼータ電位が上昇し、陽イオンと陰イオンの二重層に分かれた流体傾向にある。さらに、二又分岐管において、陽イオンと陰イオンのそれぞれが受ける応力の違いにより、陽イオン（ＮａイオンやＣａイオンなど）と陰イオン（塩化物イオンやフッ化物イオンなど）の海水成分に分かれて、それぞれの絶縁性チューブに流れる。
次いで、イオン分離装置２０ｂ〜２４ｂで、工程（Ｂ１）が行われる。
イオン分離装置２０ｂでは、イオン分離装置１０ｂで分離された陽イオン成分と水が、絶縁性チューブの内部を流れる。イオン分離装置２０ｂの分岐点直前で所定の低電圧（１．０〜３．０Ｖ）を外部より印加することで、二又分岐管の流出部の一方に連通された絶縁性チューブの内部を流れる水は、陽イオンがさらに濃縮され、二又分岐管の流出部の他方に連通された絶縁性チューブの内部を流れる水は、陽イオンがさらに低減される。
イオン分離装置２０ｂでは、イオン分離装置１０ｂで分離された陽イオン成分と水が、絶縁性チューブの内部を流れる。イオン分離装置２０ｂの分岐点直前で所定の低電圧（１．０〜３．０Ｖ）を外部より印加することで、二又分岐管の流出部の一方に連通された絶縁性チューブの内部を流れる水は、陽イオンがさらに濃縮され、二又分岐管の流出部の他方に連通された絶縁性チューブの内部を流れる水は、陽イオンがさらに低減される。
さらに、陽イオンがさらに低減された水に対して、イオン分離装置２１ｂ〜２４ｂを用いて同様の操作を４回繰り返すことで、塩濃度が淡水レベルになるまで低減された水を得ることができる。
また、イオン分離装置３０ｂ〜３４ｂで、工程（Ｂ２）が行われる。
イオン分離装置３０ｂでは、イオン分離装置１０ｂで分離された陰イオン成分と水が、絶縁性チューブの内部を流れる。イオン分離装置３０ｂの分岐点直前で所定の低電圧（１．０〜３．０Ｖ）を外部より印加することで、二又分岐管の流出部の一方に連通された絶縁性チューブの内部を流れる水は、陰イオンがさらに濃縮され、二又分岐管の流出部の一方の他方に連通された絶縁性チューブの内部を流れる水は、陰イオンがさらに低減される。
イオン分離装置３０ｂでは、イオン分離装置１０ｂで分離された陰イオン成分と水が、絶縁性チューブの内部を流れる。イオン分離装置３０ｂの分岐点直前で所定の低電圧（１．０〜３．０Ｖ）を外部より印加することで、二又分岐管の流出部の一方に連通された絶縁性チューブの内部を流れる水は、陰イオンがさらに濃縮され、二又分岐管の流出部の一方の他方に連通された絶縁性チューブの内部を流れる水は、陰イオンがさらに低減される。
さらに、陰イオンがさらに低減された水に対して、イオン分離装置３１ｂ〜３４ｂを用いて同様の操作を４回繰り返すことで、塩濃度が淡水レベルになるまで低減された水を得ることができる。
なお、陽イオンがさらに濃縮された水や、陰イオンがさらに濃縮された水などは、同一の容器に合流させ処理することで濃縮海水とできる。この濃縮海水も、本発明の水処理システムを用いて処理を行うことで淡水化が可能である。
３．極性配向シート
また、本発明は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定された層とを有する極性配向シート（以下、「本発明のシート」と記載する場合がある。）に関するものとすることができる。
また、本発明は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定された層とを有する極性配向シート（以下、「本発明のシート」と記載する場合がある。）に関するものとすることができる。
絶縁性基材は、樹脂（ポリエステル、フッ素樹脂、シリコン、芳香族ポリエーテルケトン樹脂など）、ゴム、ガラスなどの絶縁性材料で形成したシートを用いることができる。
自己起電力を有する微粒子は、上述の通りである。本発明のシートは、自己起電力を有する微粒子が、その極性の向きが同一となるように固定された層を有するので、微粒子の配向電場が断続的に生じる。これがパルス電場となる。
本発明のシートは、シート上の電解質を含む水溶液（塩水など）など流体中のイオン種に対して微粒子の配向の状態によりシート面への引力或いは斥力を与えることができる。このようなシートは、上記のように、被処理水中のイオン種の分離や低減、除去に利用できる。
自己起電力を有する微粒子は、上述の通りである。本発明のシートは、自己起電力を有する微粒子が、その極性の向きが同一となるように固定された層を有するので、微粒子の配向電場が断続的に生じる。これがパルス電場となる。
本発明のシートは、シート上の電解質を含む水溶液（塩水など）など流体中のイオン種に対して微粒子の配向の状態によりシート面への引力或いは斥力を与えることができる。このようなシートは、上記のように、被処理水中のイオン種の分離や低減、除去に利用できる。
シート形状は特に限定されず、角形、円形、楕円形など種々の形状とすることができ、平面状のまま用いてもよいし、上記のように円筒状に加工して用いてもよい。
本発明のシートを円筒状に加工した円筒シートは、本発明の水処理システムのイオン分離装置を構成する部材として好適である。
本発明のシートを円筒状に加工した円筒シートは、本発明の水処理システムのイオン分離装置を構成する部材として好適である。
本発明のシートは、所定の一様な磁場中で、カルシウムと炭素を主たる構成成分とするメゾスコピック構造体を含むメゾスコピック構造体含有水溶液を用いて、表面にフコースなどの接着剤を塗布した絶縁性基材を処理することで得ることができる。例えば、所定の磁場中で、表面にフコースなどの接着剤を塗布した樹脂製シートに対して、メゾスコピック構造体含有水溶液を噴霧や塗布することにより、絶縁性基材と当該メゾスコピック構造体含有水溶液とを接触させた後、水を除去することで得ることができる。さらに、絶縁性基材とメゾスコピック構造体含有水溶液とを接触させた後に、樹脂製のシートの表面を磁場配向処理することで得ることができる。
メゾスコピック構造体含有水溶液は、本発明者が開発した特許第４８１７８１７号や特開２０１１−５６３６６号公報で開示された装置を使用して、植物性原料及び化石サンゴ等の海洋動植物プランクトンの化石、石灰石、貝殻等のミネラル成分（ミネラル付与材）を原料として使用し、同文献で開示された方法に準じる方法で製造することができる。
具体的には、メゾスコピック構造体含有水溶液として、絶縁体で被覆された導電線及びミネラル付与材を水に浸漬し、前記導電線に直流電流（電流値及び電圧値が、それぞれ０．０５〜０．１Ａ及び８０００〜８６００Ｖの範囲）を導通させ、前記導電線の周囲の水に前記直流電流と同方向の水流を発生させ、前記水に超音波振動を付与してミネラル水溶液を形成する工程と、前記工程を経て形成されたミネラル水溶液に遠赤外線（波長６〜１４μｍ）を照射する工程と、を経て形成されたミネラル水に、互いに種類の異なるミネラル付与材が充填された複数の通水容器のうちの１以上に水を通過させて形成されたミネラル含有水を混合させる工程を有する製造方法（Ｐ１）で得られた水溶液を用いることができる。
中でも、ミネラル水にミネラル含有水を混合させる工程において、複数の前記通水容器として、第１通水容器から第６通水容器に至る６個の通水容器を使用し、前記第１通水容器内のミネラル付与材が二酸化ケイ素と酸化鉄を含み、前記第２通水容器内のミネラル付与材が二酸化ケイ素と活性炭を含み、前記第３通水容器内のミネラル付与材が二酸化ケイ素と窒化チタンを含み、前記第４通水容器内のミネラル付与材が二酸化ケイ素と炭酸カルシウムを含み、前記第５通水容器内のミネラル付与材が二酸化ケイ素と炭酸マグネシウムを含み、前記第６通水容器内のミネラル付与材が二酸化ケイ素とリン酸カルシウムを含む製造方法（Ｐ２）で得られた水溶液を用いることができる。
このような製造方法（Ｐ１）や（Ｐ２）の方法で製造されることで、原料から水に溶解した、カルシウムおよび炭素といったミネラル成分が、水と融合しメゾスコピック領域の大きさの構造体を形成する。さらに、メゾスコピック構造体は電気力で刺激され極性を与えられているので、電子補足による自己起電性を形成する。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を変更しない限り以下の実施例に限定されるものではない。
＜水処理システムの製造＞
図６に示す水処理システムを以下の手順で製造した。
図６に示す水処理システムを以下の手順で製造した。
二又分岐部を有する微小流路部材として用いる樹脂製部材（Ｌ）を製造した。
まず、幅１０ｍｍ、厚み２ｍｍの溝（中空部（Ｍ））ができるように、幅２０ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ１００ｍｍのポリエステルシート（Ｓ１）上に、幅５ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ９０ｍｍのポリエステルシート（Ｓ２）を介して、幅２０ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ１００ｍｍのポリエステルシート（Ｓ１）を貼り合わせた。なお、ポリエステルシートの長手方向の両末端は開口状態で貼り合わせた。次いで、貼り合わせたポリエステルシート部材の一方の末端からアクリル製（幅２０ｍｍ、厚み０．５ｍｍ）のＶ字形状シート（Ｓ４）を１０ｍｍ程度挿入し、ポリエステルシート（Ｓ３）を用いて水がこぼれないように側面をシールして、１ｍｍ以下の間隔の２つの開口部（Ｊ，Ｋ）を有する二又分岐部を形成することで樹脂製部材（Ｌ）を作製した。図７に、樹脂製部材（Ｌ）の側縁部を示す一部省略模式図（幅方向（Ｙ軸方向）から見た一部省略模式図）を示す。図８に、樹脂製部材（Ｌ）の平面部を示す一部省略模式図（厚さ方向（Ｚ軸方向）から見た一部省略模式図）を示す。図９に、図８のＡ−Ａ線における断面図を示す。
まず、幅１０ｍｍ、厚み２ｍｍの溝（中空部（Ｍ））ができるように、幅２０ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ１００ｍｍのポリエステルシート（Ｓ１）上に、幅５ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ９０ｍｍのポリエステルシート（Ｓ２）を介して、幅２０ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ１００ｍｍのポリエステルシート（Ｓ１）を貼り合わせた。なお、ポリエステルシートの長手方向の両末端は開口状態で貼り合わせた。次いで、貼り合わせたポリエステルシート部材の一方の末端からアクリル製（幅２０ｍｍ、厚み０．５ｍｍ）のＶ字形状シート（Ｓ４）を１０ｍｍ程度挿入し、ポリエステルシート（Ｓ３）を用いて水がこぼれないように側面をシールして、１ｍｍ以下の間隔の２つの開口部（Ｊ，Ｋ）を有する二又分岐部を形成することで樹脂製部材（Ｌ）を作製した。図７に、樹脂製部材（Ｌ）の側縁部を示す一部省略模式図（幅方向（Ｙ軸方向）から見た一部省略模式図）を示す。図８に、樹脂製部材（Ｌ）の平面部を示す一部省略模式図（厚さ方向（Ｚ軸方向）から見た一部省略模式図）を示す。図９に、図８のＡ−Ａ線における断面図を示す。
ドーナツ型コイル１５として、ＤＣ電源装置を有するドーナツ型コイル（直径６ｃｍ程度）を用いた。
樹脂製部材（Ｌ）の長手方向（Ｘ軸方向）とドーナツ型コイルの軸心が垂直となるように、樹脂製部材（Ｌ）を、ドーナツ型コイルの外周面の一部に傍接するように取り付けた。これにより、樹脂製部材（Ｌ）の中空部（Ｍ）を流れる試料水の流れ方向とドーナツ型コイルの軸心が垂直となる。二又分岐部はドーナツ型コイルの外周面とは離れるように配置した。
電圧印加手段１４ｄとして、パルス発生電源と針状型電圧印加棒を用いた。針状型電圧印加棒は、二又分岐部の分岐点の直前の部分と、開口部（Ｊ，Ｋ）の間に設置した。なお、針状電圧印加棒の設置部位は移動調整可能とした。
電圧印加手段１４ｄとして、パルス発生電源と針状型電圧印加棒を用いた。針状型電圧印加棒は、二又分岐部の分岐点の直前の部分と、開口部（Ｊ，Ｋ）の間に設置した。なお、針状電圧印加棒の設置部位は移動調整可能とした。
＜水処理システムを用いた水処理＞
ＤＣ電源装置と針状電圧印加棒を以下の条件で起動させた。
ＤＣ電源装置と針状電圧印加棒を以下の条件で起動させた。
ＤＣ電源装置
・ＤＣ２４Ｖで、ドーナツ型コイルの軸心と平行に静電場磁界が発生する状態とした。
・ＤＣ２４Ｖで、ドーナツ型コイルの軸心と平行に静電場磁界が発生する状態とした。
パルス電源装置／針状型電圧印加棒
・一方の針状型電圧印加棒を、ポリエステルシート（Ｓ１）面と直交する姿勢を保った状態で、ポリエステルシート（Ｓ１）面内の二又分岐部の分岐点の直前部位に近づけて設置した。
・他方の針状型電圧印加棒を、試料水の流れ方向と平行となる姿勢を保ち、開口部（Ｊ）および開口部（Ｋ）と等間隔を保った状態で、二又分岐部の分岐点に近づけて配置した。
・約５ｍｍの間隔にて挟むように、２つの針状電圧印加棒を配置した。
・高電圧パルス幅は５００ｎｓとし、発生電圧は２０ｋＶとした。
・一方の針状型電圧印加棒を、ポリエステルシート（Ｓ１）面と直交する姿勢を保った状態で、ポリエステルシート（Ｓ１）面内の二又分岐部の分岐点の直前部位に近づけて設置した。
・他方の針状型電圧印加棒を、試料水の流れ方向と平行となる姿勢を保ち、開口部（Ｊ）および開口部（Ｋ）と等間隔を保った状態で、二又分岐部の分岐点に近づけて配置した。
・約５ｍｍの間隔にて挟むように、２つの針状電圧印加棒を配置した。
・高電圧パルス幅は５００ｎｓとし、発生電圧は２０ｋＶとした。
（処理１回目）
ＤＣ電源装置、パルス電源装置および針状型電圧印加棒を駆動させた状態で、樹脂製部材（Ｌ）の開口部（Ｉ）より、試料水（３％塩水）を１ｃｃ／ｓｅｃで注入した。分岐した２つの開口部（Ｊ）、（Ｋ）より、それぞれ分かれて出てくる水を取水し、微量塩分濃度系で濃度を分析した。塩分濃度計はナトリウムガラス電極型を使用、ナトリウムイオンに選択的に対応するものを使用した。
ＤＣ電源装置、パルス電源装置および針状型電圧印加棒を駆動させた状態で、樹脂製部材（Ｌ）の開口部（Ｉ）より、試料水（３％塩水）を１ｃｃ／ｓｅｃで注入した。分岐した２つの開口部（Ｊ）、（Ｋ）より、それぞれ分かれて出てくる水を取水し、微量塩分濃度系で濃度を分析した。塩分濃度計はナトリウムガラス電極型を使用、ナトリウムイオンに選択的に対応するものを使用した。
（処理２回目）
樹脂製部材（Ｌ）の開口部（Ｉ）から蒸留水を注入し洗浄した後、再度、開口部（Ｊ）より取水した水を開口部（Ｉ）より注入した。開口部（Ｊ）、（Ｋ）より出てくる水を取水し、微量塩分濃度系で塩分濃度を測定した。
また、樹脂製部材（Ｌ）の開口部（Ｉ）から蒸留水を注入し洗浄した後、再度、開口部（Ｋ）より取水した水を注入した。開口部（Ｊ）、（Ｋ）より出てくる水を取水し、微量塩分濃度系で塩分濃度を測定した。
樹脂製部材（Ｌ）の開口部（Ｉ）から蒸留水を注入し洗浄した後、再度、開口部（Ｊ）より取水した水を開口部（Ｉ）より注入した。開口部（Ｊ）、（Ｋ）より出てくる水を取水し、微量塩分濃度系で塩分濃度を測定した。
また、樹脂製部材（Ｌ）の開口部（Ｉ）から蒸留水を注入し洗浄した後、再度、開口部（Ｋ）より取水した水を注入した。開口部（Ｊ）、（Ｋ）より出てくる水を取水し、微量塩分濃度系で塩分濃度を測定した。
＜塩分濃度測定の結果＞
試料水の塩分濃度：３％（導電率４５ｍＳ／ｃｍ）
試料水の塩分濃度：３％（導電率４５ｍＳ／ｃｍ）
（１回目）
開口部（Ｊ）より取水した水の塩分濃度：２．４％
開口部（Ｋ）より取水した水の塩分濃度：３．５％
開口部（Ｊ）より取水した水の塩分濃度：２．４％
開口部（Ｋ）より取水した水の塩分濃度：３．５％
（２回目）
・１回目の開口部（Ｊ）より取水した水を再度注水
開口部（Ｊ）より取水した水の塩分濃度：２．０％
開口部（Ｋ）より取水した水：２．８％
・１回目の開口部（Ｊ）より取水した水を再度注水
開口部（Ｊ）より取水した水の塩分濃度：２．０％
開口部（Ｋ）より取水した水：２．８％
（２回目）
・１回目の開口部（Ｋ）より取水した水を再度注水
開口部（Ｊ）より取水した水の塩分濃度：２．２％
開口部（Ｋ）より取水した水の塩分濃度：３．９％
・１回目の開口部（Ｋ）より取水した水を再度注水
開口部（Ｊ）より取水した水の塩分濃度：２．２％
開口部（Ｋ）より取水した水の塩分濃度：３．９％
＜考察＞
静電界磁場と磁場及びパルス発生電圧により、イオン化したナトリウムと塩素が水中を偏在して流れることで、塩分を分離する淡水化技術の可能性を実験した。結果、開口部（Ｊ）から取水した水と開口部（Ｋ）から取水した水よりナトリウムイオンの増減の違いが確認できた。
試料塩分濃度が３％であるのに対し、２回目の分流で濃度が２．０％と３．９％に変化した。
塩素イオンも対になる偏在傾向を示すと考えられることから、繰り返し実験を行うことで、高濃度塩分水と淡水レベルに分離することの可能性が示された。
静電界磁場と磁場及びパルス発生電圧により、イオン化したナトリウムと塩素が水中を偏在して流れることで、塩分を分離する淡水化技術の可能性を実験した。結果、開口部（Ｊ）から取水した水と開口部（Ｋ）から取水した水よりナトリウムイオンの増減の違いが確認できた。
試料塩分濃度が３％であるのに対し、２回目の分流で濃度が２．０％と３．９％に変化した。
塩素イオンも対になる偏在傾向を示すと考えられることから、繰り返し実験を行うことで、高濃度塩分水と淡水レベルに分離することの可能性が示された。
本発明の水処理システムや淡水の製造方法によれば、安定して淡水を製造でき、天候等に左右されずに飲料水等の水資源を確保することができる。
１ａ、１ｂ、１ｃ、２ｂ、２ｃ、３ａ、３ｂ、３ｃ 絶縁性チューブ
１ｄ 帯状部材
４、５ 排出用配管
６ 配管
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、２０ａ、２０ｂ〜２４ｂ、２０ｃ、３０ａ、３０ｂ〜３４ｂ イオン分離装置
１２ 筒状体
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 二又分岐管
１３ｄ 二又分岐部
１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 電圧印加手段
１５、１５ｄ ドーナツ型コイル
１６、１６ｄ 導電線
１７、１７ｄ ＤＣパルス電源
４０、５０ 貯水槽
６０ タンク
１００、２００、３００、４００、５００、６００ 本発明の水処理システム
Ｉ、Ｊ、Ｋ 開口部
Ｌ 樹脂製部材
Ｍ 中空部
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ ポリエステルシート
Ｓ４ Ｖ字形状シート
１ｄ 帯状部材
４、５ 排出用配管
６ 配管
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、２０ａ、２０ｂ〜２４ｂ、２０ｃ、３０ａ、３０ｂ〜３４ｂ イオン分離装置
１２ 筒状体
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 二又分岐管
１３ｄ 二又分岐部
１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 電圧印加手段
１５、１５ｄ ドーナツ型コイル
１６、１６ｄ 導電線
１７、１７ｄ ＤＣパルス電源
４０、５０ 貯水槽
６０ タンク
１００、２００、３００、４００、５００、６００ 本発明の水処理システム
Ｉ、Ｊ、Ｋ 開口部
Ｌ 樹脂製部材
Ｍ 中空部
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ ポリエステルシート
Ｓ４ Ｖ字形状シート
Claims (14)
- 磁場および／または電場を発生させる筒状体と、
前記筒状体の外周面の少なくとも一部に密着するように設けられた、通水用の中空部を有する絶縁性の微小流路部材と、
前記微小流路部材の終端部に設けられた二又分岐部と、
を有するイオン分離装置。 - 前記筒状体が、パルス電場発生能を有する筒状体を備えた、請求項１に記載のイオン分離装置。
- 前記パルス電場発生能を有する筒状体が、絶縁性材料で形成された筒状体の表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定されたものである、請求項２に記載のイオン分離装置。
- 前記自己起電力を有する微粒子が、カルシウムおよび炭素を主たる構成成分として含む、メゾスコピック構造体である、請求項３に記載のイオン分離装置。
- 前記筒状体が、ドーナツ型コイルを備えた、請求項１〜４のいずれかに記載のイオン分離装置。
- 前記微小流路部材が、前記筒状体の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブである、請求項１〜５のいずれかに記載のイオン分離装置。
- 請求項１〜６のいずれかに記載のイオン分離装置を備えた、水処理システム。
- 前記水処理システムは、海水から淡水を得るための淡水化システムである、請求項７に記載の水処理システム。
- さらに、前記イオン分離装置の二又分岐部の分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段を備えた、請求項７または８に記載の水処理システム。
- 前記イオン分離装置を複数備え、第１の前記イオン分離装置の前記二又分岐部の一方の流出部に、第２の前記イオン分離装置の前記微小流路部材の始端部を連通させた、請求項７〜９のいずれかに記載の水処理システム。
- 第３の前記イオン分離装置の前記微小流路部材の始端部を、第１の前記イオン分離装置の前記二又分岐部の他方の流出部に連通させた、請求項１０に記載の水処理システム。
- 請求項７〜１１のいずれかに記載の水処理システムを用いて、海水から淡水を製造する淡水の製造方法。
- 下記工程（Ａ）と、工程（Ｂ１）および／または工程（Ｂ２）と、を有する淡水の製造方法。
工程（Ａ）：海水を、前記海水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、前記海水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する工程
工程（Ｂ１）：工程（Ａ）にて分離された前記陽イオン濃縮水を、前記陽イオン濃縮水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
工程（Ｂ２）：工程（Ａ）にて分離された前記陰イオン濃縮水を、前記陰イオン濃縮水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程 - 絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定された層とを有する極性配向シート。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018234828 | 2018-12-14 | ||
| JP2018234828 | 2018-12-14 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01281158A (ja) * | 1988-05-02 | 1989-11-13 | Toshiba Corp | イオン除去装置 |
| JPH06198286A (ja) * | 1992-12-29 | 1994-07-19 | Kyodo Kumiai Aqua Tesura | 電磁石によるイオン水溶液の分離装置 |
| JP2002186974A (ja) * | 2000-12-21 | 2002-07-02 | Sharp Corp | 流体分離装置 |
| WO2011132477A1 (ja) * | 2010-04-24 | 2011-10-27 | 株式会社 ぬちまーす | 電解質液の濃縮方法 |
| CN202063756U (zh) * | 2011-05-23 | 2011-12-07 | 重庆理工大学 | 基于旋转磁场的海水淡化器 |
| CN103011354A (zh) * | 2012-12-19 | 2013-04-03 | 刘冲 | 海水淡化器 |
| JP2016507364A (ja) * | 2012-12-21 | 2016-03-10 | ボード オブ リージェンツ，ザ ユニヴァーシティ オブ テキサス システム | 膜を用いない海水淡水化 |
-
2019
- 2019-12-06 JP JP2020560082A patent/JP7108990B2/ja active Active
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01281158A (ja) * | 1988-05-02 | 1989-11-13 | Toshiba Corp | イオン除去装置 |
| JPH06198286A (ja) * | 1992-12-29 | 1994-07-19 | Kyodo Kumiai Aqua Tesura | 電磁石によるイオン水溶液の分離装置 |
| JP2002186974A (ja) * | 2000-12-21 | 2002-07-02 | Sharp Corp | 流体分離装置 |
| WO2011132477A1 (ja) * | 2010-04-24 | 2011-10-27 | 株式会社 ぬちまーす | 電解質液の濃縮方法 |
| CN202063756U (zh) * | 2011-05-23 | 2011-12-07 | 重庆理工大学 | 基于旋转磁场的海水淡化器 |
| CN103011354A (zh) * | 2012-12-19 | 2013-04-03 | 刘冲 | 海水淡化器 |
| JP2016507364A (ja) * | 2012-12-21 | 2016-03-10 | ボード オブ リージェンツ，ザ ユニヴァーシティ オブ テキサス システム | 膜を用いない海水淡水化 |
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| TW202033457A (zh) | 2020-09-16 |
| TWI754191B (zh) | 2022-02-01 |
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