KR20190116495A

KR20190116495A - 수처리 장치, 수처리 시스템, 수처리 장치의 조립 방법 및 수처리 방법

Info

Publication number: KR20190116495A
Application number: KR1020197027659A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 나카야마; 세이지 노다; 도키코 야마우치; 노조무 야스나가; 겐로 미츠다
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2019-10-14
Also published as: SG11201907558QA; CN110461775A; KR102286716B1; WO2018179717A1; CN110461775B; US11667551B2; US20200017379A1

Abstract

피처리수에 대해서 탈염 처리를 행하는 수처리 장치는 가압 부재와, 피처리수를 수용하는 처리 용기와, 처리 용기에 수용되는, 제 1 전극 및 제 2 전극과, 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 배치되는 세퍼레이터와, 처리 용기에 수용되고, 제 1 전극 및 제 2 전극에 전기를 인가하는, 한 쌍의 집전체를 갖고, 가압 부재는 제 1 전극 및 제 2 전극을 처리 용기 내에서 가압한다.

Description

수처리 장치, 수처리 시스템, 수처리 장치의 조립 방법 및 수처리 방법

본 발명은 전기 이중층 커패시터 기술을 이용하여, 피처리수를 탈염하는 수처리 장치, 수처리 시스템, 수처리 장치의 조립 방법 및 수처리 방법에 관한 것이다.

종래, 쿨롬력을 이용하여, 해수나 오염수 등의 피처리수로부터 이온을 제거 하기 위해서, 전기 이중층 커패시터 기술을 이용한 전기식 탈염 기술(Capacitive　DeIonization: CDI)이 알려져 있다. 예를 들어, 전기 절연성 다공질 통액성 시트로 이루어지는 세퍼레이터를 사이에 두고, 고 비표면적 활성탄을 주재료로 하는 활성탄층 시트를 배치한다. 그리고, 그 활성탄층의 외측에 집전극(集電極)을 배치하고, 그 집전극의 외측에 가압판을 배치한, 평판 형상의 통액형 전기 이중층 콘덴서가 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

또한, 전기 절연성 시트로 이루어지는 세퍼레이터와, 활성탄층 시트로 이루어지는 전극과, 이 전극에 긴밀한 접촉이 가능한 전기 양도체로 이루어지는 집전극을 갖고, 집전극, 전극, 세퍼레이터, 전극의 순서대로 적층한 것을 1세트로 한다. 그리고, 이 세트를 복수 나열하여 배치하고, 마지막에 집전극을 배치한다. 게다가, 적층압을 0.2㎏/㎠G 이상으로 하고, 각 시트의 동일 위치에 관통 구멍을 마련하고, 이 관통 구멍에 의해 내부 유로를 형성하는 통액형 전기 이중층 콘덴서가 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

일본 특허 제 3302443 호 일본 특허 제 4286931 호

종래의 전기 이중층 커패시터 기술을 이용한 전기식 탈염 장치에서는, 입상(粒狀) 또는 섬유상의 활성탄에, 바인더제 등의 첨가제를 더하여 시트 형상으로 성형하고, 성형된 시트 형상의 활성탄층 시트를 전극으로서 사용하고 있다. 이러한 활성탄층 시트는, 첨가제에 의해서 활성탄의 세공(細孔)이 폐색되어 탈염에 유효한 세공이 감소하고, 간극이 적어져서 피처리수를 도입했을 때의 압력 손실이 커져서, 소망한 탈염 성능이 얻을 수 없다고 하는 과제가 있었다. 한편, 압력 손실을 고려하여 첨가제의 사용을 회피한 경우, 전극을 구성하는 입상 또는 섬유상의 활성탄끼리의 접촉 면적이 감소하고, 전기 저항이 증대하여, 소망한 탈염 성능이 얻어지지 않는다는 과제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 피처리수의 탈염 처리시의 압력 손실을 억제하고, 도전성 재료의 세공을 최대한으로 활용할 수 있는 수처리 장치, 수처리 시스템, 수처리 장치의 조립 방법 및 수처리 방법을 얻는 것이다.

본 발명에 따른 수처리 장치는 피처리수에 대해서 탈염 처리를 실행하는 것이며, 가압 부재와, 피처리수를 수용하는 처리 용기와, 처리 용기에 수용되는, 제 1 전극 및 제 2 전극과, 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 배치되는 세퍼레이터와, 처리 용기에 수용되고, 제 1 전극 및 제 2 전극에 전기를 인가하는, 한 쌍의 집전체를 갖고, 가압 부재는 제 1 전극 및 제 2 전극을 처리 용기 내에서 가압한다.

본 발명의 수처리 장치는 전극이 도전성 재료만으로 형성된다. 이에 의해, 첨가제 등에 의한 도전성 재료의 세공의 폐색을 방지할 수 있어서, 피처리수의 탈염 처리시의 압력 손실을 억제하여, 도전성 재료의 세공을 최대한으로 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 수처리 장치를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 수처리 장치의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 수처리 장치의 상면도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV선을 따르는 수처리 장치의 단면도이다.
도 5는 도 3의 V-V선을 따르는 수처리 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 수처리 장치의, 제 1 변형예의 분해도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 수처리 장치의, 제 2 변형예의 분해도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 수처리 장치의, 제 3 변형예의 분해도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 수처리 장치의 분해도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 수처리 장치의 제 1 변형예의 분해도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 수처리 장치의 제 2 변형예의 분해도이다.
도 12는 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 수처리 장치의 제 3 변형예의 분해도이다.
도 13은 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 수처리 장치를 도시하는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 수처리 장치를 이용한 수처리 시스템을 도시하는 도면이다.
도 15는 수처리 시스템의 제 1 변형예를 도시하는 도면이다.
도 16은 수처리 시스템의 제 2 변형예를 도시하는 도면이다.
도 17은 수처리 시스템의 제 3 변형예를 도시하는 도면이다.
도 18은 본 발명의 수처리 장치의 탈염 효과를 도시하는 도면이다.
도 19는 본 발명의 수처리 장치의 비교예에 있어서의 탈염 효과를 도시하는 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 수처리 장치를 도시하는 사시도이다.
도 21은 도 20의 XXI-XXI선을 따르는 수처리 장치의 단면도이다.
도 22는 도 20의 XXII-XXII선을 따르는 수처리 장치의 단면도이다.
도 23은 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 수처리 장치의 분해도이다.
도 24는 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 수처리 장치의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시형태 5에 있어서의 수처리 장치를 도시하는 사시도이다.

이하, 본 발명의 수처리 장치 및 수처리 방법의 최적의 실시형태에 대해, 도면을 이용하여 설명한다.

실시형태 1.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 수처리 장치(1)를 도시하는 사시도이며, 도 2는 수처리 장치(1)의 조립도이다. 또한, 도 3은 실시형태 1의 수처리 장치(1)의 상면도이다. 도 4는 도 3의 IV-IV선을 따르는 수처리 장치의 단면도, 도 5는 도 3의 V-V선을 따르는 수처리 장치의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 수처리 장치(1)는 피처리수를 처리하는 처리 용기(10)와 덮개(20)를 갖고 있다. 처리 용기(10)와 덮개(20) 사이에는, 패킹(40)이 배치되어 있다. 덮개(20)는 4개의 나사(100)에 의해서, 처리 용기(10)에 체결되어 있다. 처리 용기(10)는 피처리수를 도입하는 유입구(70)와, 피처리수를 배출하는 유출구(80)를 갖고 있다.

처리 용기(10) 안에는, 세퍼레이터(60)를 사이에 두고, 한 쌍의 집전체(50A, 50B)가 배치되어 있다. 또한, 집전체(50A)와 세퍼레이터(60) 사이에는, 제 1 전극(30)이 배치되고, 집전체(50B)와 세퍼레이터(60) 사이에는, 제 2 전극(31)이 배치되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 덮개(20)에는, 한 쌍의 집전체(50A 및 50B)의 상단측이 삽입되는 한 쌍의 집전체용 홈(20C, 20C)과, 세퍼레이터(60)의 상단측이 삽입되는, 세퍼레이터용 홈(20D)이 형성되어 있다. 한 쌍의 집전체(50A 및 50B)는 집전체용 홈(20C, 20C)에 의해 위치 결정되고, 세퍼레이터(60)는 세퍼레이터용 홈(20D)에 의해 위치 결정된다.

처리 용기(10) 및 덮개(20)의 재질에는, 제 1 전극(30)과 제 2 전극(31) 사이의 단락을 방지하기 위해서, 절연성이 있는 수지 재료 또는 전기 절연 코팅된 금속이 이용된다.

제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)은, 각각 집전체(50A 및 50B)를 거쳐서 전기가 인가되고, 피처리수 중 이온을 흡착한다. 여기서, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 구성하는 도전성 재료에는 예를 들면, 커패시터로서의 용량을 증대하기 위해 도전성이 있고, 비표면적이 큰, 활성탄, 다공질 탄소, 다공질 도전 비즈, 다공질 금속 등이 이용된다. 이들 도전성 재료의 형상에는 분말상, 입상, 섬유상 등이 있다. 분말상과 입상의 경우, 그 외경은 100㎚ 내지 10㎜이며, 섬유상의 경우, 그 굵기는 1㎛ 내지 50㎛이다.

또한, 이러한 도전성 재료를 이용하여 형성된 천이나 필터 등도 이용된다.

각 집전체(50A, 50B)와 세퍼레이터(60)의 간격은, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 구성하는 도전성 재료의 직경의 1배 내지 100배, 바람직하게는 5배 내지 20배로 하면 좋다. 도전성 재료의 직경의 1배보다 작은 경우에는, 각 집전체(50A 및 50B)와 세퍼레이터(60) 사이에, 전극을 배치할 수 없다. 또한, 도전성 재료의 직경의 100배보다 큰 경우에는, 도전성 재료로 이루어지는 전극의 두께가 두꺼워진다. 그러면, 전극의 전기 저항이 커지게 되어서, 탈염 성능이 저하한다.

집전체(50A 및 50B)는 각각 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)에 전기를 인가하는 동시에, 방전할 때에 전기를 모으는 것이다. 집전체(50A 및 50B)를 구성하는 재료로서는, 예를 들면, 흑연 시트, 그라포일, 도전성 고무 또는 이러한 재료로 협지 또는 피복된 금속의 시트 및 판이 이용된다. 이와 같이, 집전체(50A 및 50B)는 도전성과 유연성이 있는 재료로 형성된다.

세퍼레이터(60)는 제 1 전극(30)과 제 2 전극(31) 사이의 단락을 방지한다. 세퍼레이터(60)를 구성하는 재료로서는, 예를 들면, 여과지, 다공성 필름, 부직포, 발포제 등, 액체는 투과시키지만 도전성 재료는 통과시키지 않는, 전기 절연성을 갖는 것이 이용된다.

처리 용기(10)의 유입구(70)는 피처리수를 처리 용기(10) 내에 도입한다. 유입구(70)는 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31) 또는 제 1 전극(30)과 제 2 전극(31) 및 세퍼레이터(60)에 대해서, 피처리수를 직접 도입 가능하도록, 처리 용기(10)의 측면에 배치된다.

처리 용기(10)의 유출구(80)는 피처리수를 처리 용기(10)의 밖에 배출한다. 유출구(80)는 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31) 또는 제 1 전극(30)과 제 2 전극(31) 및 세퍼레이터(60)로부터, 피처리수를 직접 배출 가능하도록, 처리 용기(10)의 측면에 배치된다.

유입구(70) 및 유출구(80)는 제 1 전극(30)과 제 2 전극(31) 사이의 단락을 방지하기 위해서, 예를 들면, 아크릴 수지 등의 절연성이 있는 수지 재료 또는 불소 코팅된 스테인리스 등, 전기 절연 코팅된 금속으로 형성된다.

또한, 유입구(70)와 처리 용기(10) 사이 및 유출구(80)와 처리 용기(10) 사이에는, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 구성하는 도전성 재료가, 처리 용기(10)로부터 유출하지 않도록, 유출 방지 부재(110)가 장착되어 있다. 유출 방지 부재(110)는 절연성을 갖는 수지 네트 또는 절연 코팅된 금속망 등으로 형성되어 있다.

또한, 실시형태 1에서는, 유입구(70)를 처리 용기(10)의 하부에 배치하고, 유출구(80)를 처리 용기(10) 상부에 배치하고 있지만, 유입구(70) 및 유출구(80)의 배치는 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 유입구(70)와 유출구(80)의 위치는, 처리 용기(10)의 측면의 중앙 부근이어도 좋고, 덮개(20)에 배치해도 좋다.

도 1, 도 2, 및 도 4, 도 5에 도시되는 바와 같이, 덮개(20)에는, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 가압하는 가압부(20B)가 형성되어 있다. 가압부(20B)는 처리 용기(10)의 내부를 향해서 돌출 볼록 형상으로 형성되어 있다. 한 쌍의 집전체(50A 및 50B)에는, 각각 단자(150A 및 150B)가 형성되어 있고, 덮개(20)에는, 단자(150A 및 150B)를 외부에 노출시키는 한 쌍의 관통 구멍(20A, 20A)이 형성되어 있다. 이러한 단자(150A 및 150B)에 전기를 인가함으로써, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)에 전기가 인가된다.

덮개(20)와 처리 용기(10) 사이에는, 탄성 부재로 형성된 패킹(40)이 배치된다. 덮개(20)에 형성된 4개의 관통 구멍으로부터, 4개의 나사(100)를 삽입하고, 처리 용기(10)의 나사 구멍에 체결되어감에 따라, 처리 용기(10) 내의 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)은 덮개(20)의 가압부(20B)에 의해 가압된다. 덮개(20)의 가압부(20B)는 나사(100)를 최후까지 체결한 경우에, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)이 미리 정해진 가압 상태가 되게 하는 크기로 형성되어 있다.

이와 같이, 수처리 장치(1)는 처리 용기(10)의 덮개(20)에, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 미리 정해진 가압 상태로 하는 가압부(20B)를 갖고 있다. 이 덮개(20)의 가압부(20B)에 의해, 피처리수를 처리 용기(10) 내에서 처리하는 동안, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)에의 가압 상태를 유지할 수 있다.

여기서, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)에의 가압 상태는, 덮개(20)를 처리 용기(10)에 장착하기 전의 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)의 용적을 A, 덮개(20)를 처리 용기(10)에 장착하여 나사(100)를 체결한 후의 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)의 용적을 B로 했을 때에, B/A로 정의되는 압축률(P)로 규정한다.

처리 용기(10)가 투명한 경우에는, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)의 치수를 실제로 측정하는 것에 의해, 가압 전후의 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)의 압축률(P)을 산출한다. 처리 용기(10)가 투명이 아닌 경우에는, 덮개(20)를 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31) 상에 탑재한 상태와, 나사(100)를 체결한 후의 덮개(20)의 위치의 차이로부터, 가압 전후의 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)의 압축률(P)을 산출한다.

압축률(P)은 0.5 내지 0.99, 바람직하게는 0.7 내지 0.95의 범위로 규정한다. 0.99보다 큰 경우에는, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 구성하는 도전성 재료끼리의 접촉 면적이 저하하고, 전기 저항이 증대하기 때문에 바람직하지 않다. 0.5보다 작은 경우에는, 도전성 재료가 분쇄되고, 피처리수와 함께 처리 용기(10)로부터 유출해버리기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)의 가압 상태는, 인접하는 집전체(50A 및 50B) 사이의 전기 저항 또는 피처리수의 통수(通水)시의 압력 손실의 값에 의해서 규정해도 좋다. 게다가, 이러한 전기 저항 및 압력 손실의 양쪽 모두의 값에 의해서 규정해도 좋다.

전기 저항의 값에 의해서 규정하는 경우에는, 0.01Ω 내지 100Ω, 바람직하게는 0.05Ω 내지 50Ω의 범위로 한다. 세퍼레이터(60)와 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 구성하는 도전성 재료는 저항을 갖기 때문에, 0.01Ω보다 작게 할 수 없다. 한편, 100Ω보다 큰 경우에는, 탈염 성능이 악화하기 때문에 바람직하지 않다.

압력 손실에 의해서 규정하는 경우에는, 0.001㎪/m 내지 1000㎪/m, 바람직하게는 0.05㎪/m 내지 500㎪/m의 범위로 한다. 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 구성하는 도전성 재료는 통수 저항을 갖기 때문에, 압력 손실을 0.001㎪/m보다 작게 할 수 없다. 한편, 1000㎪/m보다 큰 경우에는, 수처리 장치에의 주수(注水)에 따른 소비 에너지가 커지기 때문에 바람직하지 않다.

이와 같이, 실시형태 1의 수처리 장치(1)에 의하면, 처리 용기(10) 안에, 세퍼레이터(60)를 사이에 두고 집전체(50A 및 50B)를 배치한다. 게다가, 집전체(50A)와 세퍼레이터(60) 사이에 제 1 전극(30)을 배치하고, 집전체(50B)와 세퍼레이터(60) 사이에 제 2 전극(31)을 배치한다. 그리고, 처리 용기(10)의 덮개(20)에 형성된 가압부(20B)에 의해, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 가압하여, 가압 상태를 유지한다.

이에 의해, 도전성 재료만으로 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 형성할 수 있다. 그리고, 바인더제 등의 첨가제를 사용하지 않기 때문에, 도전성 재료의 세공이나 간극의 폐색을 방지할 수 있어서 압력 손실을 작게 할 수 있다.

또한, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)에의 가압 상태를 유지함으로써, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 구성하는 도전성 재료의 간극이 세분화된다. 그러면, 간극에 유입하는 피처리수의 수류가 세분화되어, 피처리수 내의 이온과 도전성 재료의 거리가 짧아진다. 이에 의해, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)에의 이온의 흡착이 촉진되어 탈염 성능이 향상한다.

또한, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)의 간극이 세분화되는 것에 의해, 처리 용기(10)에 유입하는 피처리수의 수류의 두께가 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)의 내부에서 균일화되어, 탈염 성능이 향상한다. 게다가, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 가압 상태로 유지하고 있기 때문에, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)의 전기 저항이 저감된다. 따라서, 인가한 전기를 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31) 전체에 널리 퍼지게 할 수 있어서, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 구성하는 도전성 재료의 세공을 낭비없이 활용할 수 있다.

또한, 실시형태 1의 수처리 장치(1)에 의하면, 피처리수의 유입구(70) 및 유출구(80)를, 피처리수가 세퍼레이터(60)와 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)에 직접 유입하도록 배치하고 있다. 이에 의해, 세퍼레이터(60)와 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)의 전체에 피처리수를 널리 퍼지게 할 수 있다.

또한, 실시형태 1에서는, 덮개(20)에 가압부(20B)를 형성하고 있었지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 덮개(20)와 가압부(20B)는 별도의 부재로 해도 좋다. 이 경우, 가압부(20B)만을 나사(100)에 의해 체결하고, 덮개(20)는 다른 고정 부재에 의해 처리 용기(10)에 고정하면 좋다. 또한, 실시형태 1에서는, 세퍼레이터용 홈(20D) 및 한 쌍의 집전체용 홈(20C)을 덮개(20)에 형성하였지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 세퍼레이터용 홈(20D) 및 한 쌍의 집전체용 홈(20C)을, 처리 용기(10) 내에 형성해도 좋고, 덮개(20)와 처리 용기(10)의 양쪽 모두에 형성해도 좋다.

또한, 실시형태 1에서는, 집전체(50A 및 50B)의 단자(150A 및 150B)를, 덮개(20)에 형성한 관통 구멍(20A, 20A)으로부터 돌출시키고 있었지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 도 6에 도시되는 제 1 변형예의 수처리 장치(2)와 같이, 처리 용기(11)의 측면에 관통 구멍(11A, 11A)을 형성하고, 집전체(51A 및 51B)의 단자(151A 및 151B)를 관통 구멍(11A, 11A)으로부터 돌출시켜도 좋다. 또한, 이 경우, 관통 구멍(11A, 11A)에는, 단자(151A 및 151B)와 관통 구멍(11A, 11A)의 간극으로부터 피처리수가 유출하지 않도록, 도시하지 않은 유출 방지 처리를 실시하는 것으로 한다.

게다가, 실시형태 1의 수처리 장치(1)에서는, 처리 용기(10)에, 한 쌍의 집전체(50A, 50B)를 배치하고 있었지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 도 7에 도시되는 제 2 변형예의 수처리 장치(3)와 같이, 집전체(52A 및 52B)를 교호로 2개씩 배치하고, 그 사이에, 세퍼레이터(60)와 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 3개씩 배치하도록 구성해도 좋다. 이 경우, 유입구(70) 및 유출구(80)도, 3개씩 배치한다. 이에 의해, 피처리수의 처리 능력을 올릴 수 있다. 또한, 집전체(52A 및 52B)의 수는, 2개씩에 한정하는 것이 아니고, 3개 이상이어도 좋다.

또한, 도 8에 도시되는 제 3 변형예의 수처리 장치(4)와 같이, 제 1 변형예의 수처리 장치(2)를 복수 나열하여 배치해도 좋다. 이 경우, 도 8에 도시되는 바와 같이, 집전체(53A 및 53B)의 단자(153A 및 153B)를 중앙으로부터 어긋난 위치에 형성하고, 집전체(53A)의 단자(153A)와 집전체(50B)의 단자(153B)가, 번갈아서 처리 용기(13)의 관통 구멍(13A)으로부터 돌출하도록 배치하면 좋다. 이에 의해, 도시되지 않은 전원의 플러스측과 마이너스측을, 단자(153A)와 단자(153B)에 오접속하는 것이 방지될 수 있다.

게다가, 실시형태 1에서는, 덮개(20)에 형성된 가압부(20B)에 의해, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 가압하고 있었지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 도 8에 도시되는 수처리 장치(4)와 같이, 덮개(23)에 프레스기(200)를 장착하여, 프레스기(200)에 가압부(23B)를 배치해도 좋다. 그리고, 프레스기(200)의 가압부(23B)를 도시되지 않은 제어 장치에 의해 제어하여, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 가압해도 좋다.

프레스기(200)로서는, 액압 프레스기, 기계 프레스기, 서보 프레스기 등이 이용된다. 프레스기(200)를 이용하는 것에 의해, 프레스기(200)에 의한 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)에의 가압을 해제한 경우에, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)의 상부와 가압부(23B) 사이에 공간을 형성할 수 있다. 이에 의해, 덮개(23)를 분리하는 일없이, 유입구(70)로부터 주수하여, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 전개하면서 세정을 할 수 있다. 이에 의해, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 고르게 세정 가능하다.

다음에, 실시형태 1의 수처리 장치(1)의 조립 방법을, 도 2 및 도 4를 이용하여 설명한다.

우선, 도 2에 도시되는 수처리 장치(1)의 처리 용기(10)에, 세퍼레이터(60)와 집전체(50A 및 50B)를, 세퍼레이터(60)를 중앙으로 하여, 서로 미리 정해진 간격이 되도록 배치한다. 다음에, 집전체(50A)와 세퍼레이터(60) 사이에 제 1 전극(30)을 배치하고, 집전체(50B)와 세퍼레이터(60) 사이에 제 2 전극(31)을 배치한다. 또한, 제 1 전극(30)과 제 2 전극(31)을 배치하는 순서는 임의이다.

다음에, 처리 용기(10)에 패킹(40)을 배치하고, 덮개(20)를 씌운다. 이 때, 덮개(20)에 형성된 가압부(20B)가, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31) 상에 탑재되도록 한다. 또한, 도 4에 도시되는 바와 같이, 덮개(20)에 형성된 세퍼레이터용 홈(20D)에 세퍼레이터(60)의 상단측을 삽입한다. 그리고, 덮개(20)에 형성된 한 쌍의 집전체용 홈(20C, 20C)에, 각각 집전체(50A 및 50B)를 삽입한다. 게다가, 덮개(20)에 형성된 한 쌍의 관통 구멍(20A, 20A)에, 집전체(50A 및 50B)의 단자(150A 및 150B)를 삽입하고, 덮개(20)로부터 단자(150A 및 150B)를 돌출시킨다. 또한, 한 쌍의 관통 구멍(20A, 20A)에는, 단자(150A 및 150B)와 관통 구멍(20A, 20A)의 간극으로부터, 피처리수가 유출하지 않도록, 도시되지 않은 유출 방지 처리가 실시된다.

다음에, 덮개(20)의 나사 구멍에 나사(100)를 장착하고, 집전체(50A)와 집전체(50B) 사이의 압축률이 미리 정해진 값이 될 때까지, 나사(100)를 체결한다. 이상에 의해, 수처리 장치(1)의 조립이 완료한다.

또한, 압축률에 의해 나사(100)의 체결을 규정하는 대신에, 집전체(50A)와 집전체(50B) 사이의 전기 저항이 미리 정해진 값이 될 때까지, 나사(100)를 체결하도록 해도 좋다. 또한, 수처리 장치(1)의 조립 방법에 있어서의, 압축률에 의해 나사(100)의 체결을 규정하는 대신에, 유입구(70) 전과 유출구(80) 후의 차압이 미리 정해진 값이 될 때까지, 나사(100)를 체결하도록 해도 좋다.

실시형태 2.

도 9는 본 발명의 실시형태 2에 의한 수처리 장치(5)의 분해도이다. 실시형태 2에 의한 수처리 장치(5)는, 실시형태 1의 수처리 장치(1)와는 집전체(54A 및 54B)의 단자(154A 및 154B)의 형상이 다르다. 게다가, 실시형태 2의 수처리 장치(5)에서는, 단자(154A 및 154B)를 덮개(24)로부터도, 처리 용기(14)로부터도 돌출시키지 않고, 단자봉(120A 및 120B)을 거쳐서 단자(154A 및 154B)에 통전하고 있는 점이 실시형태 1과는 다르다. 다른 구성은 실시형태 1과 동일하다.

도 9에 도시되는 바와 같이, 실시형태 2의 수처리 장치(5)는 덮개(24)에, 세퍼레이터용 홈(24D)과, 한 쌍의 집전체용 홈(24C, 24C)이 형성되어 있다. 게다가, 덮개(24)에는, 한 쌍의 단자봉 삽입 구멍(24E, 24E)이 형성되어 있다. 집전체(54A 및 54B)는 장방형의 4개의 각부 중 하나가, 직사각형상으로 노치된 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 노치된 각부에 인접하는 각부에는, 단자봉(120A, 120B)이 접속되는 단자구(254A, 254B)가 형성되어 있다.

실시형태 2의 수처리 장치(5)는 우선 처리 용기(14)에, 세퍼레이터(60)와 집전체(54A 및 54B)를 배치한다. 그리고, 세퍼레이터(60)와 집전체(54A)의 사이에 제 1 전극(30)을 배치하고, 세퍼레이터(60)와 집전체(54B) 사이에 제 2 전극(31)을 배치한다. 패킹(40)을 처리 용기(14)에 장착하고, 덮개(24)를 씌운다. 이 때, 덮개(24)에 형성된 세퍼레이터용 홈(24D)에 세퍼레이터(60)의 상단측을 삽입한다. 또한, 덮개(24)에 형성된 한 쌍의 집전체용 홈(24C, 24C)에, 각각 집전체(54A 및 54B)의 단자(154A 및 154B)를 삽입한다. 4개의 나사(100)를 덮개(24)의 나사 구멍에 삽입하여 체결하고, 덮개(24)의 가압부(24B)에 의해, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 가압한다. 그리고, 덮개(24)에 형성된 한 쌍의 단자봉 삽입 구멍(24E, 24E)에, 단자봉(120A) 및 단자봉(120B)을 삽입한다.

실시형태 2의 수처리 장치(5)는 단자봉(120A)의 단자(220A)에 전원의 플러스 측을 접속하고, 단자봉(120B)의 단자(220B)에 전원의 마이너스측을 접속하는 것에 의해, 집전체(54A)에 플러스의 전기를 인가하고, 집전체(54B)에 마이너스의 전기를 인가하고 있다. 이에 의해, 인접하는 집전체(54A와 54B)에, 각각 플러스와 마이너스의 전기를 인가할 수 있어서, 제 1 전극(30)과 제 2 전극(31)에 플러스와 마이너스의 전기를 인가할 수 있다. 또한, 집전체(54A와 54B) 중 어느 쪽에 플러스의 전기를 인가하고, 어느 쪽에 마이너스의 전기를 인가할지는, 임의이다.

또한, 실시형태 2의 수처리 장치(5)에 의하면, 집전체(54A 및 54B)의 단자(154A 및 154B)를, 덮개(24)로부터도 처리 용기(14)로부터도 외부에 돌출시키지 않기 때문에, 수처리 장치(1)의 주위의 물체와 충돌하는 것에 의한, 단자(154A 및 154B)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 주위의 도전 부재가 단자(154A 및 154B)에 접촉하여, 단자(154A와 154B)를 단락시키는 것을 방지할 수 있다.

또한, 실시형태 2에서는, 단자봉(120A 및 120B)을, 덮개(24)에 형성된 단자봉 삽입 구멍(24E, 24E)에 삽입하고, 집전체(54A 및 54B)의 단자(154A 및 154B)에 접속하고 있었지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 도 10에 도시되는 제 1 변형예의 수처리 장치(6)와 같이, 처리 용기(15)에, 한 쌍의 단자봉 삽입 구멍(15A, 15A)과, 한 쌍의 집전체용 홈(15B, 15B)을 형성해도 좋다. 이 경우, 집전체(55A 및 55B)는 단자(155A 및 155B)를 처리 용기(15)의 저면측에 삽입한다.

게다가, 실시형태 2의 수처리 장치(5)에서는, 처리 용기(14)에, 한 쌍의 집전체(54A, 54B)를 배치하고 있었지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 도 11에 도시되는 제 2 변형예의 수처리 장치(7)와 같이, 집전체(56A 및 56B)를 교호로 2개씩 배치하고, 그 사이에, 세퍼레이터(60)와 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 3개씩 배치하도록 구성해도 좋다. 이 경우, 유입구(70) 및 유출구(80)도, 3개씩 배치한다. 이에 의해, 피처리수의 처리능력을 올릴 수 있다. 또한, 집전체(56A 및 56B)의 수는 2개씩에 한정하는 것이 아니고, 3개 이상이어도 좋다.

또한, 도 12에 도시되는 제 3 변형예의 수처리 장치(8)와 같이, 제 1 변형예의 수처리 장치(6)를 복수 나열하여 배치해도 좋다. 이 경우, 도 12에 도시되는 바와 같이, 집전체(57A)의 단자(157A)와 집전체(57B)의 단자(157B)가 번갈아 나열되도록 배치한다. 이에 의해, 하나의 단자봉(121A)에 의해, 2개의 집전체(57A)의 단자(157A)에 플러스의 전기를 인가할 수 있고, 하나의 단자봉(121B)에 의해, 2개의 집전체(57B)의 단자(157B)에 마이너스의 전기를 인가할 수 있다. 또한, 전원의 플러스측과 마이너스측 중 어느 쪽을, 집전체(57A)와 집전체(57B) 중 어느 쪽에 인가할지는, 임의이다.

실시형태 3.

도 13은 본 발명의 실시형태 3에 의한 수처리 장치(9)를 도시하는 도면이다. 도 13에 도시되는 바와 같이, 수처리 장치(9)는 피처리수를 처리하는 처리 용기(18)와 덮개(28)를 갖고 있다. 처리 용기(18)와 덮개(28) 사이에는, 패킹(41)이 배치되어 있다. 덮개(28)는 4개의 나사(100)에 의해서, 처리 용기(18)에 체결된다. 처리 용기(18)에는 피처리수의 유입구(70)가 배치되고, 덮개(28)에는 피처리수의 유출구(80)가 배치되어 있다.

처리 용기(18) 안에는, 세퍼레이터(61)를 사이에 두고, 한 쌍의 집전체(58A, 58B)가 배치되어 있다. 또한, 집전체(58A)와 세퍼레이터(61) 사이에는, 제 1 전극(32)이 배치되고, 집전체(58B)와 세퍼레이터(61) 사이에는, 제 2 전극(33)이 배치되어 있다. 덮개(28)에는, 집전체(58A)에 접촉하는 가압부(28B)가 형성되어 있다. 덮개(28)를, 4개의 나사(100)로 처리 용기(18)에 체결하는 것에 의해, 가압부(28B)가 집전체(58A)를 거쳐서 제 1 전극(32) 및 제 2 전극(33)을 가압한다.

도 13에 도시되는 바와 같이, 집전체(58A)에는 단자(159A)가 형성되고, 집전체(58B)에는 단자(158B)가 형성되어 있다. 집전체(58A)의 단자(159A)는, 덮개(28)를 관통하여 배치된 단자봉(122A)이 접속되고, 집전체(58B)의 단자(158B)는, 처리 용기(18)를 관통하여 배치된 단자봉(122B)이 접속되어 있다. 수처리 장치(9)는 덮개(28)에 배치된 단자봉(122A)의 단자(222A)에, 도시되지 않은 전원의 플러스측을 접속하고, 처리 용기(18)에 배치된 단자봉(122B)의 단자(222B)에 마이너스측을 접속하는 것에 의해, 제 1 전극(32)과 제 2 전극(33)에, 각각 플러스와 마이너스의 전기가 인가된다.

실시형태 3의 수처리 장치(9)는, 제 1 전극(32) 및 제 2 전극(33)의 두께가 규정되어 있지 않으므로, 도전성 재료의 양을 바꾸는 것에 의해, 제 1 전극(32) 및 제 2 전극(33)의 두께를 바꿀 수 있다. 이에 의해, 탈염 성능을 조정할 수 있다.

또한, 실시형태 3의 수처리 장치(9)는 덮개(28)의 가압부(28B)에 의해, 제 1 전극(32) 및 제 2 전극(33)을, 집전체(58A 및 58B)로 협지하는 방향으로 가압하고 있다. 이에 의해, 집전체(58A 및 58B)와 제 1 전극(32) 및 제 2 전극(33)을 밀착시킬 수 있어서, 탈염 처리시의 전기 저항을 저감할 수 있다.

다음에, 본 발명의 수처리 장치를 이용한 시스템 구성에 대해서, 실시형태 1의 수처리 장치(1)를 이용하여 설명한다. 또한, 본 발명의 다른 수처리 장치(2 내지 9)를 이용한 경우도 마찬가지이다.

도 14는 본 발명의 수처리 장치(1)를 이용한 수처리 시스템(300)을 도시하는 도면이다. 수처리 시스템(300)은 수처리 장치(1)와, 전원부(320)와, 피처리 수조(310)와, 펌프(330)와, 제어부(350)와, 검출부(340A 및 340B)를 갖고 있다.

수처리 시스템(300)은, 피처리 수조(310)로부터 펌프(330)에 의해서 빨아 올려진 피처리수를 수처리 장치(1)에 도입한다. 펌프(330)와 수처리 장치(1) 사이의 유로에는 검출부(340A)가 배치되고, 수처리 장치(1)의 배출측의 유로에는 검출부(340B)가 배치되어 있다. 검출부(340A 및 340B)는 피처리수의 전기 전도도, 압력 손실, 경도 또는 대상 제거 이온 농도 등을 측정한다. 또한 수처리 장치(1)에서 피처리수가 탈염 처리되는 경우, 검출부(340B)는 탈염 처리된 처리수의 전기 전도도, 압력 손실, 경도 또는 대상 제거 이온 농도 등을 측정할 수 있다. 또한, 수처리 장치(1)에서 탈염 처리를 실시하지 않은 경우는, 검출부(340B)에서는 피처리수의 전기 전도도, 압력 손실, 경도, 대상 제거 이온 농도 등을 측정한다. 수처리 장치(1)에는, 전원부(320)가 접속되어 있고, 전원부(320), 펌프(330), 검출부(340A 및 340B)는, 제어부(35)에 의해 제어되고 있다.

또한, 수처리 시스템(300)에서는, 1개의 수처리 장치(1)를 이용하여 구성하고 있었지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 도 15에 도시되는 제 1 변형예의 수처리 시스템(301)과 같이, 2개의 수처리 장치(1A 및 1B)를 직렬로 접속해도 좋다. 이에 의해, 피처리수를 저 전기 전도도까지 처리할 수 있다. 또한, 3개 이상의 수처리 장치(1)를 직렬로 접속해도 좋다.

또한, 도 16에 도시되는 제 2 변형예의 수처리 시스템(302)과 같이, 2개의 수처리 장치(1A 및 1B)를 병렬로 접속해도 좋다. 이에 의해, 피처리수를 저 전기 전도도까지 처리할 수 있다. 이에 의해, 단위 시간당 탈염 처리수량을 증가시킬 수 있다. 또한, 3개 이상의 수처리 장치(1)를 병렬로 접속해도 좋다.

게다가, 도 17에 도시되는 제 3 변형예의 수처리 시스템(303)과 같이, 2개의 수처리 장치(1A 및 1B)를 직렬로 배치한 것과, 2개의 수처리 장치(1C 및 1D)를 직렬로 배치한 것을, 병렬로 접속해도 좋다. 이에 의해, 피처리수를 저 전기 전도도까지 처리할 수 있다. 이에 의해, 단위 시간당 탈염 처리수량을 증가시킬 수 있다. 또한, 3개 이상의 수처리 장치(1)를 병렬로 접속해도 좋다. 이에 의해, 단위 시간당 탈염 처리수량을 증가시킬 수 있는 동시에, 피처리수를 저 전기 전도도까지 처리할 수 있다.

이러한 수처리 시스템(300 내지 303)은 정수, 하수, 배수, 담수화 등의 수처리에 적용 가능하다. 또한, 에어컨에의 살수용수, 냉각수, 생산용수, 세정용수의 제조 등에도 적용할 수 있다. 게다가, 급탕기, 식기 세척기, 세탁기, 냉온수 시스템, 전기 온수기, 가습기와 조합되는 것 및 정수기로서 사용할 수도 있다. 또한, 이러한 장치 이외에, 탈염된 물이 필요한 기기와 조합되거나, 탑재되거나 하는 것도 가능하다.

실시형태 4.

도 20은 본 발명의 실시형태 4에 의한 수처리 장치(500)를 도시하는 사시도이다. 도 21은 도 20의 XXI-XXI선을 따르는 수처리 장치의 단면도이다. 도 22는 도 20의 XXII-XXII선을 따르는 수처리 장치의 단면도이다. 또한, 도 23은 본 발명의 실시형태 4에 의한 수처리 장치(500)의 분해도이다.

도 20 내지 도 23에 도시되는 바와 같이, 수처리 장치(500)는 피처리수를 처리하는 처리 용기(501)와 덮개(502)를 갖고 있다. 처리 용기(501)와 덮개(502) 사이에는 패킹(510)이 배치되어 있다. 덮개(502)는 4개의 나사(509)에 의해서, 처리 용기(501)에 체결된다. 처리 용기(501)에는, 피처리수의 유입구(506) 및 유출구(507)가 각각 5개 배치되어 있다. 또한, 패킹(510)을 배치하지 않고서도 처리 용기(501)와 덮개(502)를 나사(509)로 체결 후, 피처리수 등의 액체를 주입하여 누수가 없으면, 패킹(510)은 배치하지 않아도 좋다. 또한 처리 용기(501)와 덮개(502)를 나사(509)로 체결한 후, 피처리수 등의 액체를 주입할 때의 누수를 방지할 수 있는 것이 있으면, 패킹(510) 이외의 것을 이용해도 좋다.

처리 용기(501) 안에는, 세퍼레이터(505)를 사이에 두고, 한 쌍의 집전체(504A, 504B)가 배치되어 있다. 또한, 집전체(504A)와 세퍼레이터(505) 사이에는 제 1 전극(503A)이 배치되고, 집전체(504B)와 세퍼레이터(505) 사이에는, 제 2 전극(503B)이 배치되어 있다. 제 1 전극(503A) 및 제 2 전극(503B) 안에는, 각각 4매의 칸막이판(513)이 배치되어 있다.

칸막이판(513)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면, 흑연 시트, 그라포일, 도전성 고무, 금속판, 수지판, 수지 시트, 목재 등을 들 수 있다. 제 1 전극(503A) 및 제 2 전극(503B) 각각을 구획할 수 있으면, 어떠한 재료여도 상관없다. 칸막이판(513)은 투수성을 갖고 있어도 좋다. 또한, 칸막이판(513)은 도전성을 갖고 있어도 좋다.

덮개(502)에는, 집전체(504A)에 접촉하는 가압부(502A)가 형성되어 있다. 덮개(502)를 4개의 나사(509)로 처리 용기(501)에 체결하는 것에 의해, 가압부(502A)가 집전체(504A)를 거쳐서 제 1 전극(503A) 및 제 2 전극(503B)을 가압한다. 또한, 처리 용기(501), 덮개(502), 가압부(502A), 제 1 전극(503A), 제 2 전극(503B), 집전체(504A, 504B), 세퍼레이터(505), 유입구(506) 및 유출구(507)의 재료는, 실시형태 1과 동일한 재료로 한다.

도 21에 도시되는 바와 같이, 집전체(504A)와 집전체(504B)에는 각각 단자(508A)와 단자(508B)가 접속되어 있다. 단자(508A)와 단자(508B) 사이에 전기를 인가하는 것에 의해, 집전체(504A)와 집전체(504B) 사이, 즉, 제 1 전극(503A)과 제 2 전극(503B) 사이에 전기가 인가된다.

실시형태 4의 수처리 장치(500)는 실시형태 3의 수처리 장치(9)와 마찬가지로, 제 1 전극(503A) 및 제 2 전극(503B)의 두께가 집전체(504A), 집전체(504B) 및 세퍼레이터(505)에 의해서 규정되어 있지 않다. 따라서, 도전성 재료의 양을 바꾸는 것에 의해, 제 1 전극(503A) 및 제 2 전극(503B)의 두께를 변경할 수 있다. 이에 의해, 탈염 성능의 변경 및 조정을 할 수 있다.

또한, 실시형태 4의 수처리 장치(500)는 덮개(502)의 가압부(502A)에 의해, 제 1 전극(503A) 및 제 2 전극(503B)을 집전체(504A 및 504B)에 의해서 협지하는 방향으로 가압하고 있다. 이에 의해, 집전체(504A 및 504B)와, 제 1 전극(503A) 및 제 2 전극(503B)을 밀착시켜서, 탈염 처리시의 전기 저항을 저감할 수 있다.

그리고, 실시형태 4의 수처리 장치(500)는 제 1 전극(503A) 및 제 2 전극(503B)을, 실시형태 1과 마찬가지로, 도전성 재료만으로 형성하고, 구성 재료끼리를 결착(結着)시키는 바인더제 등의 첨가제를 이용하지 않는다. 이 때문에, 인접하는 제 1 전극(503A) 사이, 및 인접하는 제 2 전극(503B) 사이에 간극이 확보된다. 이에 의해, 피처리수를 제 1 전극(503A) 및 제 2 전극(503B)에 직접 주입할 수 있다. 또한, 처리수를 제 1 전극(503A) 및 제 2 전극(503B)으로부터 직접 배출할 수 있다. 따라서, 수처리 장치(500)의 압력 손실을 저감할 수 있다.

게다가, 실시형태 4의 수처리 장치(500)는, 제 1 전극(503A)과 제 2 전극(503B) 안에 복수의 칸막이판(513)을 배치하고 있다. 그리고, 복수의 칸막이판(513)에 의해, 피처리수가 균등하게 제 1 전극(503A) 및 제 2 전극(503B)에 널리 퍼지도록 하고 있다. 이에 의해, 탈염 성능을 저하시키는 요인 중 하나인 처리수의 단락(쇼트 패스(short path))이 처리 용기(501) 내에서 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 제 1 전극(503A) 및 제 2 전극(503B)의 면적을 증대시킨 경우여도, 안정한 탈염 성능이 얻어진다.

또한, 실시형태 4의 수처리 장치(500)에서는, 유입구(506)와 유출구(507)를 처리 용기(501)의 상대하는 측면에 배치하고 있었지만, 유입구(506)와 유출구(507)의 배치는, 이에 한정하는 것은 아니다. 유입구(506)와 유출구(507)의 배치는, 제 1 전극(503A)과 제 2 전극(503B)을 사이에 두고 대향하는 위치라면 어디든 좋다. 예를 들어, 처리 용기(501)의 바닥에 유입구(506)를 배치하고, 덮개(502)에 유출구(507)를 배치해도 좋다.

이 경우, 유입구(506)로부터 제 2 전극(503B)에 액체를 주입하고, 제 1 전극(503A)으로부터 유출구(507)를 통해서 액체를 유출 가능하게 하기 위해서, 집전체(504A 및 504B)에 구멍을 마련하거나, 집전체(504A 및 504B)에 투수성이 있는 재료를 이용하면 좋다. 게다가, 유입구(506)를 처리 용기(501)의 측면에 배치하고, 유출구(507)를 덮개(502)에 배치해도 좋다.

실시형태 4에서는, 피처리수를 제 1 전극(503A)에 직접 주입하기 위해서, 4개의 칸막이판(513)에 의해 5개로 구획된 제 1 전극(503A) 각각에, 유입구(506)를 배치하였다. 그리고, 피처리수를 제 2 전극(503B)으로부터 직접 배출시키기 위해서, 4개의 칸막이판(513)에 의해 5개로 구획된 제 2 전극(503B) 각각에, 유출구(507)를 배치하였지만, 유입구(506) 및 유출구(507)의 수는, 이에 한정하는 것은 아니다. 제 1 전극(503A) 및 제 2 전극(503B) 안에, 피처리수를 장시간 머물게 하기 위해서는, 유입구(506)와 유출구(507) 사이의 거리는, 떨어져 있는 것이 바람직하다. 따라서, 유입구(506) 및 유출구(507)의 수는, 1개씩이어도 좋다. 이 경우에도, 제 1 전극(503A)과 제 2 전극(503B) 중 한쪽 또는 양쪽 모두에 대해, 피처리수를 직접 도입 또는 배출하는 것이 가능한 위치에, 유입구(506) 및 유출구(507)를 배치한다. 또한, 제 1 전극(503A)과 제 2 전극(503B)의 양쪽 모두에 피처리수를 직접 도입하는 경우에는, 세퍼레이터(505)에 대향하는 위치에, 유입구(506) 및 유출구(507)를 배치해도 좋다.

게다가, 실시형태 4에서는, 제 1 전극(503A), 제 2 전극(503B), 집전체(504A 및 504B)를 각각 1개씩 배치하고 있었지만, 제 1 전극(503A), 제 2 전극(503B), 집전체(504A 및 504B)의 수는, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어 도 24에 도시되는 변형예와 같이, 제 1 전극(503A), 제 2 전극(503B), 집전체(504A 및 504B)를 복수 배치해도 좋다.

도 24에 도시되는 변형예와 같이, 제 1 전극(503A), 제 2 전극(503B), 집전체(504A 및 504B)를 복수 배치하는 경우에는, 집전체(504A 및 504B)에는, 액체가 투과할 수 있도록 통과구를 마련하거나, 또는 투수성이 있는 재료로 형성한다.

도 24에 도시되는 변형예의 경우, 덮개(502)에 접하도록 배치된 집전체(504B), 및 처리 용기(501)의 바닥에 접하도록 배치된 집전체(504B)에, 각각 전기를 인가하도록 해도 좋다. 이에 의해, 도 24에 도시되는 변형예는, 적층된 제 1 전극(503A), 제 2 전극(503B), 집전체(504A), 및 집전체(504B)의 적층단(積層端)에만 전기를 인가하는, 양극형 적층이 된다.

또한, 각 집전체(504A) 및 집전체(504B)에 단자 등을 마련하여 전원에 접속하고, 집전체(504A)와 집전체(504B) 사이 모두에 각각 전기를 인가해도 좋다. 이 경우, 각 집전체(504A와 504B) 사이에 각각 전기를 인가하는, 양극형 적층이 된다.

게다가, 실시형태 4의 수처리 장치(500)는, 4개의 나사(509)로 덮개(502)를 처리 용기(501)에 체결하고 있었지만, 나사(509)의 개수는 5개보다 많아도 좋고, 3개 이하여도 좋다.

실시형태 5.

도 25는 본 발명의 실시형태 5에 의한 수처리 장치(600)를 도시하는 사시도이다. 수처리 장치(600)는 실시형태 1의 변형예 중 하나이다.

수처리 장치(600)는 교호로 배치된, 2개의 집전체(604A)와 1개의 집전체(604B)를 갖고 있다. 각 집전체(604A)와 집전체(604B) 사이에는 각각, 세퍼레이터(605)와, 이 세퍼레이터(605)에 의해서 분리된 제 1 전극(603A) 및 제 2 전극(603B)이 배치되어 있다.

세퍼레이터(605)에 의해서 분리된 제 1 전극(603A) 및 제 2 전극(603B)은, 게다가, 세퍼레이터(605)에 직교하는 3매의 칸막이판(611)에 의해서 4개로 분할되어 있다. 또한, 칸막이판(611)은 세퍼레이터(605), 집전체(604A) 및 집전체(604B)에 대해서 평행이 아니면, 직교하지 않아도 좋다. 또한, 실시형태 5의 수처리 장치(600)의 단자(608A) 및 단자(608B)는 처리 용기(601)에 접하는 집전체(604A)에만 형성되어 있다.

이와 같이, 실시형태 5의 수처리 장치(600)는 제 1 전극(603A) 및 제 2 전극(603B)을 복수의 칸막이판(611)으로 분할하고 있다. 이에 의해, 실시형태 5의 수처리 장치(600)는 제 1 전극(603A) 및 제 2 전극(603B)의 면적을 증대시킨 경우여도, 피처리수를 균등하게 제 1 전극(603A) 및 제 2 전극(603B)에 널리 퍼지게 할 수 있다.

이에 의해, 실시형태 5의 수처리 장치(600)는 탈염 성능을 저하시키는 요인 중 하나인 처리수의 단락(쇼트 패스)이 처리 용기(601) 내에서 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 제 1 전극(603A) 및 제 2 전극(603B)의 면적을 증대시킨 경우여도, 안정한 탈염 성능이 얻어진다.

게다가, 실시형태 5의 수처리 장치(600)는 제 1 전극(603A) 및 제 2 전극(603B) 안에 복수의 칸막이판(611)을 배치함으로써, 제 1 전극(603A) 및 제 2 전극(603B)을 가압부(602A)에 의해서 가압할 때에, 각 전극 내를 균등하게 가압할 수 있다.

다음에, 본 발명의 수처리 장치를 이용한 탈염 효과의 확인 결과를, 도 18 및 도 19를 이용하여 설명한다. 또한, 확인에는, 실시형태 1의 수처리 장치(1)를 이용하였다.

제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)의 도전성 재료에는 입상 활성탄을 이용하고, 집전체(50A 및 50B)에는 흑연 시트를 이용하였다. 또한, 집전체(50A 및 50B)와 세퍼레이터(60)의 간격은, 5㎜로 하였다. 피처리수에는, 전기 전도도가 2mS/㎝의 도시 하수를 여과한 물을 사용하였다. 처리 중의 유속은 0.1m/min로 하였다.

제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 가압하여 탈염 처리를 실시한 결과, 수처리 장치(1)로부터 유출하는 피처리수의 전기 전도도(D)와 경과 시간(T)의 관계는, 도 18에 나타내도록 하였다. 또한, 도 18에 있어서, 종축은 전기 전도도(D)(mS/㎝), 횡축은 경과 시간(T)(min)이다. 도 18에서, 탈염 처리 개시로부터 수 분(分)에서, 전기 전도도(D)가 2mS/㎝에서 1mS/㎝로 감소하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 집전체(50A)와 집전체(50B) 사이의 전기 저항은, 0.8Ω이었다.

비교예로서, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 가압하지 않고 탈염 처리를 실시한 결과를, 도 19에 나타낸다. 또한, 도 19에 있어서, 종축은 전기 전도도(D)(mS/㎝), 횡축은 경과 시간(T)(min)이다. 도 19에서, 탈염 처리 개시로부터 20분 정도에서, 전기 전도도(D)가 2mS/㎝에서 1.5mS/㎝로 감소하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 집전체(50A)와 집전체(50B) 사이의 전기 저항은, 3.6Ω이었다.

이상에서, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 가압한 경우에, 탈염 성능이 큰 폭으로 향상하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 집전체(50A와 50B) 사이의 전기 저항이 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)을 가압한 경우에, 큰 폭으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 의해, 실시형태 1에 의한 수처리 장치(1)의 탈염 효과를 확인할 수 있었다.

1 내지 9, 1A 내지 1D, 500, 600 : 수처리 장치
10 내지 18, 501, 601 : 처리 용기 11A, 13A : 관통 구멍
15A, 17E, 24E, 26E : 단자봉 삽입 구멍
15B, 20C, 24C : 집전체용 홈 20 내지 28, 502, 602 : 덮개
20A, 22A　: 관통 구멍
20B 내지 28B, 502A, 602A : 가압부(가압 부재)
20D, 24D : 세퍼레이터용 홈
30, 32, 503A, 603A : 제 1 전극
31, 33, 503B, 603B : 제 2 전극 40, 510 : 패킹
50A 내지 58A, 50B 내지 58B, 504A, 504B, 604A, 604B : 집전체
60, 61, 505, 605 : 세퍼레이터 70, 506, 606 : 유입구
80, 507 : 유출구 100, 509, 609 : 나사
110 : 유출 방지 부재
120A 내지 122A, 120B 내지 122B : 단자봉
150A 내지 158A, 150B 내지 158B, 220A 내지 222A, 220B 내지 222B, 508A, 508B, 608A, 608B : 단자
200 : 프레스기
254A 내지 257A, 254B 내지 257B : 단자구 300 내지 303 : 수처리 시스템
310 : 피처리 수조 320, 320A 내지 320D : 전원부
330, 330A, 330B : 펌프 340A 내지 340F : 검출부
350 : 제어부 400 : 수처리 유닛
505, 605 : 세퍼레이터 513, 611 : 칸막이판

Claims

피처리수에 대해서 탈염 처리를 행하여, 처리수를 얻는 수처리 장치에 있어서,
가압 부재와,
상기 피처리수를 수용하는 처리 용기와,
상기 처리 용기에 수용되는, 분말 입상 또는 섬유상의 제 1 전극과,
상기 처리 용기에 수용되는, 분말 입상 또는 섬유상의 제 2 전극과,
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 세퍼레이터와,
상기 처리 용기에 수용되고, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 전기를 인가하는, 한 쌍의 집전체를 갖고,
상기 가압 부재는 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 상기 처리 용기 내에서 가압하는
수처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 처리 용기는 상기 피처리수를 도입하는 유입구와,
상기 피처리수 또는 상기 처리수를 배출하는 유출구를 갖고,
상기 유입구와 상기 유출구는 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 사이에 두고, 대향하는 위치에 배치되는
수처리 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 수처리 장치는 덮개를 갖고,
상기 가압 부재는 상기 덮개에 배치되는
수처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 가압 부재는 상기 덮개와 일체로 형성되어 있는
수처리 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 덮개는 상기 가압 부재와 상기 처리 용기의 거리를 조정하는 조정부를 갖는
수처리 장치.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가압 부재는 상기 처리 용기의 내부에 대해서 돌출하는 볼록부를 갖고,
상기 가압 부재는 상기 덮개가 상기 처리 용기에 장착된 경우에, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 상기 볼록부에서 가압하는
수처리 장치.
제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 덮개는 상기 세퍼레이터와, 상기 한 쌍의 집전체의 위치 관계를 규정하는 세퍼레이터용 홈과, 한 쌍의 집전체용 홈을 갖는
수처리 장치.
제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 한 쌍의 집전체는 각각, 상기 한 쌍의 집전체에 전기를 인가하기 위한 단자를 갖고,
상기 단자는 상기 한 쌍의 집전체가 상기 처리 용기 내에 배치된 경우에, 상기 덮개로부터 돌출하는
수처리 장치.
제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 덮개는 상기 가압 부재를 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 향해서 왕복 이동시키는 프레스기를 갖고,
상기 프레스기는 상기 가압 부재가 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 가압하는 힘을 제어하는
수처리 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 한 쌍의 집전체는 각각, 상기 한 쌍의 집전체에 전기를 인가하기 위한 단자를 갖고,
상기 단자는 상기 한 쌍의 집전체가 상기 처리 용기 내에 배치된 경우에, 상기 처리 용기로부터 돌출하는
수처리 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 한 쌍의 집전체는 각각 단자구를 갖고,
상기 한 쌍의 집전체는 상기 처리 용기 내에 배치되는 경우에, 상기 한 쌍의 집전체의 각각의 상기 단자구가, 상기 세퍼레이터를 사이에 두고 대향하지 않는 방향으로 배치되는
수처리 장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리 용기는 상기 한 쌍의 집전체의 위치 관계를 규정하는 한 쌍의 집전체용 홈을 갖는
수처리 장치.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 전극과 제 2 전극 중 적어도 한쪽의 전극 내에, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극을 분할하는 칸막이판을 갖는
수처리 장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 수처리 장치와,
상기 수처리 장치에 전기를 공급하는 전원부와,
상기 수처리 장치에 상기 피처리수를 보내는 펌프와,
상기 피처리수 또는 상기 처리수의 특성을 검출하는 복수의 검출부와,
제어부를 갖고,
상기 제어부가 상기 전원부와 상기 펌프 및 상기 복수의 검출부를 제어하는
수처리 시스템.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 수처리 장치와,
상기 수처리 장치에 전기를 공급하는 전원부와,
상기 피처리수 또는 상기 처리수의 특성을 검출하는 검출부에 의해 형성되는 수처리 유닛을 복수 갖고,
복수의 상기 수처리 유닛에 상기 피처리수를 보내는 펌프와,
복수의 상기 수처리 유닛의 상기 전원부 및 상기 검출부와, 상기 펌프를 제어하는 제어부를 갖는
수처리 시스템.
제 15 항에 있어서,
복수의 상기 수처리 유닛은 직렬로 접속되어 있는
수처리 시스템.
제 15 항에 있어서,
복수의 상기 수처리 유닛은 병렬로 접속되어 있는
수처리 시스템.
제 15 항에 있어서,
복수의 상기 수처리 유닛은, 직렬로 접속된 복수의 상기 수처리 유닛을, 병렬로 접속하여 형성되어 있는
수처리 시스템.
처리 용기에, 세퍼레이터를 사이에 두고 한 쌍의 집전체를 배치하고,
상기 한 쌍의 집전체 중 한쪽과 상기 세퍼레이터 사이에, 제 1 전극을 배치하고,
상기 한 쌍의 집전체 중 다른쪽과 상기 세퍼레이터 사이에, 제 2 전극을 배치하고,
상기 처리 용기의 덮개에 형성된 가압 부재에 의해, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 가압하며,
상기 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(31)의 가압 상태가 미리 정해진 가압 상태가 된 경우에, 상기 덮개를 상기 처리 용기에 고정하는
수처리 장치의 조립 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 처리 용기의 덮개에 형성된 가압 부재에 의해, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 가압하는 공정은,
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 중 적어도 한쪽의 전극 내에 칸막이판을 배치한 상태로, 상기 가압 부재에 의해 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 가압하는
수처리 장치의 조립 방법.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
상기 미리 정해진 가압 상태를 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극의 압축률에 근거하여 결정하는
수처리 장치의 조립 방법.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
상기 미리 정해진 가압 상태를 상기 한 쌍의 집전체 사이의 전기 저항에 근거하여 결정하는
수처리 장치의 조립 방법.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
상기 미리 정해진 가압 상태를, 상기 처리 용기에 피처리수를 주입하기 전과 주입한 후의 압력 손실에 근거하여 결정하는
수처리 장치의 조립 방법.
처리 용기에, 세퍼레이터를 사이에 두고 한 쌍의 집전체를 배치하고,
상기 한 쌍의 집전체 중 한쪽과 상기 세퍼레이터 사이에, 분말 입상 또는 섬유상의 제 1 전극을 배치하고,
상기 한 쌍의 집전체 중 다른쪽과 상기 세퍼레이터 사이에, 분말 입상 또는 섬유상의 제 2 전극을 배치하며,
상기 처리 용기의 덮개에 형성된 가압 부재에 의해, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 상기 처리 용기 내에서 가압한 상태로 피처리수를 처리하는
수처리 방법.
제 24 항에 있어서,
상기 처리 용기의 덮개에 형성된 가압 부재에 의해, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 상기 처리 용기 내에서 가압한 상태는,
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 중 적어도 한쪽의 전극 내에 칸막이판을 배치한 상태로, 상기 가압 부재에 의해, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 상기 처리 용기 내에서 가압한 상태인
수처리 방법.