TWI828803B - 離子交換單元 - Google Patents
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Abstract
[課題] 抑制比重不同的離子交換樹脂按照比重而分離的情形。
[解決手段] 本發明之離子交換單元係交換水所包含的離子的離子交換單元，其係具備：容器，其係將比重不同的複數種類的粒狀的離子交換樹脂在混合的狀態下進行收容；水供給路，其係對該容器供給水；純水排出路，其係將藉由該離子交換樹脂交換離子後的水由該容器排出；及流動抑制部，其係將被收容在該容器的該離子交換樹脂由上方朝下方按壓，且抑制該離子交換樹脂的流動，該流動抑制部係具備被載置於該離子交換樹脂的上面的按壓構件，該按壓構件追隨因使用而體積作收縮的該離子交換樹脂而朝下方移動，藉此可常時按壓該離子交換樹脂。
Description
本發明係關於去除水所包含的離子的離子交換單元。
在精製被使用在工業用的純水的工程中，係使用一種將非由水所包含的水分子而來的離子去除的離子交換單元(參照例如專利文獻1及專利文獻2)。離子交換單元係包含：耐壓的容器、及被密閉在該耐壓的容器的粒狀的離子交換樹脂。接著，若對離子交換單元的該容器送水，該水所包含的離子藉由離子交換樹脂予以交換，由該容器取出純水。
在被密閉在離子交換單元的容器的離子交換樹脂係存在：陰離子交換樹脂、及陽離子交換樹脂，藉由分別吸附水所包含的離子，將該離子由水去除。接著，若陰離子交換樹脂、與陽離子交換樹脂被混合而密閉在容器時，水所包含的離子有效率地被去除，且有效率地精製純水。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-41878號公報
[專利文獻2]日本特開2007-245005號公報
(發明所欲解決之課題)
若持續使用離子交換單元，容器所包含的離子交換樹脂的體積逐漸減少，在容器的內部產生離子交換樹脂可移動的空間。接著，若在該容器持續通水，離子交換樹脂之粒會在容器的內部流動。在此，陰離子交換樹脂、與陽離子交換樹脂係比重(密度)不同。因此，在陰離子交換樹脂、與陽離子交換樹脂流動的過程中，分別按照比重而局域化。
若陰離子交換樹脂、與陽離子交換樹脂分離，變得無法有效率地交換水所包含的離子，因此離子交換單元的性能降低，有無法充分交換水所包含的該離子之虞。
本發明係鑑於該問題點而完成者，其目的在提供抑制被放入容器的離子交換樹脂的流動，且可抑制比重不同的離子交換樹脂按照比重而分離的情形的離子交換單元。
(解決課題之手段)
藉由本發明之一態樣，提供一種離子交換單元，其係交換水所包含的離子的離子交換單元，其特徵為：具備：容器，其係將比重不同的複數種類的粒狀的離子交換樹脂在混合的狀態下進行收容；水供給路，其係對該容器供給水；純水排出路，其係將藉由該離子交換樹脂交換離子後的水由該容器排出；及流動抑制部，其係將被收容在該容器的該離子交換樹脂由上方朝下方按壓，且抑制該離子交換樹脂的流動，該流動抑制部係具備被載置於該離子交換樹脂的上面的按壓構件，該按壓構件追隨因使用而體積作收縮的該離子交換樹脂而朝下方移動，藉此可常時按壓該離子交換樹脂。
較佳為該流動抑制部係另外具備：一端被固定在該按壓構件的彈性構件，該彈性構件係彈壓追隨該離子交換樹脂而朝下方移動的該按壓構件。
此外，較佳為該按壓構件係由面積小於所收容的該離子交換樹脂的上面的板件所構成。
(發明之效果)
若對本發明之一態樣之離子交換單元由水供給路供給水，且以離子交換樹脂交換該水所包含的離子時，經由純水排出路而被排出純水。接著，離子交換單元係具備具有被載置於離子交換樹脂的上面的按壓構件的流動抑制部。被收容在容器的離子交換樹脂係藉由該流動抑制部而由上方朝下方按壓，因此即使水被供給至容器的內部，亦抑制離子交換樹脂的流動。
若使離子交換樹脂交換水所包含的離子，該離子交換樹脂係體積逐漸收縮。此時，按壓構件係追隨作收縮的離子交換樹脂而朝下方移動，且將離子交換樹脂朝下方按壓。亦即，流動抑制部係防止產生粒狀的離子交換樹脂可自由流動的空間，並且可恒常持續抑制作收縮的離子交換樹脂的流動。若離子交換樹脂的流動被抑制，離子交換樹脂不易按照比重而分離，抑制離子交換樹脂的性能降低。
因此，藉由本發明之一態樣，提供抑制被放入容器的離子交換樹脂的流動，且可抑制比重不同的離子交換樹脂按照比重而分離的情形的離子交換單元。
參照所附圖示，說明本發明之一態樣之實施形態。說明本實施形態之離子交換單元。圖1係模式顯示本實施形態之離子交換單元2的構成零件的斜視圖。離子交換單元2係具備例如在半導體元件晶片的製造工廠或醫藥品的製造工廠等中被設置在純水的供給路，由包含非由水分子而來的離子的水去除該離子，來精製純水的功能。
被供給至離子交換單元2的水(亦稱為原水)係例如預先藉由過濾器或活性碳等將浮游物或雜質去除後的自來水或清水等。接著，在該水係包含由水分子而來的氫離子及氫氧離子以外的離子。本實施形態之離子交換單元2係由所被供給的水，將由水分子而來的離子以外的離子進行交換而去除，且精製純水。
離子交換單元2係具備例如收容交換離子的離子交換樹脂的耐壓性的容器4。在容器4的上部係形成有圓形的開口部6，在開口部6的內壁係形成有螺紋溝槽8。在容器4係裝設頭部10，該頭部10係具備：成為對容器4供給水的供給路徑的水供給路14、及成為在容器4的內部經精製的純水的排出路徑的純水排出路16。圖2係模式顯示在填充有離子交換樹脂32的容器4裝設頭部10的離子交換單元2的剖面圖。
頭部10係具有：固定有水供給路14、及純水排出路16的圓板狀的蓋體12、及被固定在蓋體12的下部的支持體18。水供給路14係由蓋體12的側面側以水平方向穿通，在蓋體12的內部朝下方彎曲，上下貫通支持體18，且通至支持體18的下方。純水排出路16係在與水供給路14為相反側的位置，由蓋體12的側面側以水平方向穿通，在蓋體12的內部的中心附近朝下方彎曲，上下貫通支持體18，且通至支持體18的下方。
水供給路14由支持體18的下面朝下方的突出量係相對較小，當頭部10被裝設在容器4時，水供給路14的下端係達至容器4的內部的上部的高度位置。相對於此，純水排出路16係具備朝支持體18的下面側大幅突出的集水管部22。集水管部22的長度係當頭部10被裝設在容器4時，集水管部22的下端達至容器4的底部附近的高度位置的長度。
支持體18的上部係具有對應容器4的開口部6的內徑的外徑，在支持體18的該上部的外周部係形成有與形成在容器4的開口部6的內壁的螺紋溝槽8相對應的螺紋溝槽20。當將頭部10裝設在容器4時，使支持體18的上部的螺紋溝槽20螺合在容器4的開口部6的螺紋溝槽8。
頭部10係另外具備：上端被固定在支持體18的下面的彈性構件30、及被固定在該彈性構件30的下端的按壓構件26。彈性構件30係例如具有純水排出路16的集水管部22穿透至中心的捲部的線圈彈簧。在彈性構件30係使用例如不銹鋼等金屬、或樹脂材料。此外，按壓構件26係在中心具備以上下方向貫通的插通孔的圓板狀的構件。
以頭部10被裝設在容器4時可通過容器4的開口部6的方式，按壓構件26係形成為小於容器4的開口部6的內徑的外徑。此外，按壓構件26的該插通孔的內徑係對應純水排出路16的集水管部22的外徑，在該插通孔係穿透有集水管部22。按壓構件26係例如樹脂板或樹脂薄片等。
按壓構件26係可沿著集水管部22的伸長方向移動，按壓構件26係藉由彈性構件30，沿著該伸長方向被彈壓。按壓構件26、與彈性構件30係作為將被收容在容器4的離子交換樹脂32由上方朝下方按壓，且抑制離子交換樹脂32的流動的流動抑制部來發揮功能。
在容器4的內部係預先填充複數離子交換樹脂32。離子交換樹脂32係形成為例如直徑0.5mm～1.0mm左右的大小的粒狀。離子交換樹脂32係在分子構造的一部分具有離子交換基，藉由取入所被供給的水所包含的離子且由離子交換基放出特定的離子來示出離子交換作用的樹脂。被投入至容器4的離子交換樹脂32係混合陰離子交換樹脂、與陽離子交換樹脂之2種類的離子交換樹脂者。
陰離子交換樹脂係示出例如取入水所包含的氫氧離子以外的陰離子，且在水放出氫氧離子的作用。另一方面，陽離子交換樹脂係示出取入水所包含的氫離子以外的陽離子，且在水放出氫離子的作用。若陰離子交換樹脂、與陽離子交換樹脂混合且在彼此均勻分散的狀態下被密閉在容器4時，水所包含的離子有效率地交換而精製純水。
使用離子交換單元2時，將通過水供給路14而實施離子交換的水供給至容器4內部的離子交換樹脂32的上方。被供給至容器4的內部的水34係一邊碰觸離子交換樹脂32一邊移動至容器4內部的底部。此時，藉由離子交換樹脂32交換水34所包含的離子，且精製純水。
被精製的純水係由形成在純水排出路16的集水管部22的下端的集水口進入至該集水管部22的內部，藉由經由水供給路14的水34的供給壓力而上升，且通過純水排出路16而被排出至外部。
若使用離子交換樹脂32來交換水34所包含的離子而精製純水，由於離子交換樹脂32逐漸收縮，因此在容器4的內部，離子交換樹脂32所佔區域的體積逐漸變小。接著，因由水供給路14被供給的水34的流動，離子交換樹脂32上揚移動至水34中。
在此，陰離子交換樹脂、與陽離子交換樹脂係比重(密度)不同。因此，在陰離子交換樹脂、與陽離子交換樹脂移動的過程中，分別按照比重而局域化。若陰離子交換樹脂、與陽離子交換樹脂分離，變得無法有效率地交換水34所包含的離子，因此離子交換單元2的性能降低，變得無法充分交換水34所包含的該離子。
但是，本發明之一態樣之離子交換單元2係具備流動抑制部24。流動抑制部24所具備的按壓構件26係由上方按壓離子交換樹脂32。因此，抑制伴隨水34的流動的離子交換樹脂32上揚，且抑制陰離子交換樹脂、與陽離子交換樹脂的局域化。
圖3係模式顯示在容器4的內部，離子交換樹脂32正在作收縮的離子交換單元2的剖面圖。如圖3所示，離子交換樹脂32收縮時，按壓構件26係追隨離子交換樹脂32而朝下方移動。因此，按壓構件26係可由上方常時按壓離子交換樹脂32。
因此，在離子交換單元2中，係持續抑制陰離子交換樹脂、與陽離子交換樹脂的局域化，因此本實施形態之離子交換單元2係可長期間發揮預定的性能。其中，若在彈性構件30使用線圈彈簧，例如，以可長期間追隨作收縮的離子交換樹脂32的方式，適當設定長度或彈簧常數等。
若繼續使用離子交換單元2而來到使用壽命，變得無法充分交換水34所包含的離子時，實施離子交換樹脂32的再生或交換。例如，若交換離子交換樹脂32，將頭部10由容器4卸下，取出被收容在容器4之使用完畢的離子交換樹脂32，取而代之將未被使用的離子交換樹脂32填充在容器4，而將頭部10裝設在容器4。
離子交換單元2的性能監視係例如藉由測定由純水排出路16被排出的純水的比阻值來實施。若非由純水所包含的水分子而來的離子十分少，純水的比阻值係相對較高。另一方面，若無法充分去除非由水分子而來的離子，純水的比阻值係相對較低。因此，離子交換單元2亦可例如在蓋體12之上具有測定流至純水排出路16的純水的比阻值的比阻值測定器。
其中，藉由流動抑制部所得之抑制離子交換樹脂32流動的效果的強度係依按壓構件26的大小或藉由彈性構件30所致之該按壓構件26的彈壓的強度等來決定。因此，考慮加大按壓構件26的下面的面積，俾以獲得更大效果。但是，若過於加大按壓構件26的下面的面積，將頭部10裝設在容器4時，該按壓構件26變得不會通過開口部6。
因此，在流動抑制部24，亦可不使用由硬質的樹脂板等所形成的按壓構件26，而使用橡膠等具可撓性的材料。例如，在圖4中示出模式顯示離子交換單元2的其他構成例的剖面圖。圖4所示之流動抑制部24係具備：彈性構件30、被固定在彈性構件30的下端的支持板38、及可被貼接在支持板38的下面且變形的按壓構件36。
此時，將頭部10裝設在容器4時，使按壓構件36變形而使容器4的開口部6通過，在容器4的內部使按壓構件36展開。若在按壓構件36使用具可撓性的材料，可使按壓構件36的下面形成為大於容器4的開口部6的剖面積的面積，因此可更積極地抑制離子交換樹脂32的流動。
但是，若使按壓構件36的下面的面積大於容器4的主要部分的剖面積，在按壓構件36、與容器4的內壁之間，水34變得無法移動。因此，按壓構件36係形成為小於被收容在容器4的複數離子交換樹脂32的全體的上面的面積的面積。
如以上說明所示，若使用本發明之一態樣之離子交換單元2，可常時按壓伴隨使用而作收縮的離子交換樹脂32，因此可抑制離子交換樹脂32的流動，且可抑制比重不同的離子交換樹脂因比重而分離的情形。
其中，本發明並非限定於上述實施形態的記載，可作各種變更來實施。例如，在上述實施形態中，係以由水供給路14在容器4的內部被供給成為離子交換的對象的水，所生成的純水由純水排出路16被排出至容器4的外側的情形為例進行說明，惟本發明之一態樣並非限定於此。
例如，亦可成為離子交換的對象的水由純水排出路16被供給至容器4的內部。此時，被供給至容器4的底部的該水在容器4的內部上升，藉由離子交換樹脂32交換離子而精製純水。接著，若純水到達水供給路14，純水經由水供給路14而被排出至外部。
其他上述實施形態之構造、方法等，只要未脫離本發明之目的的範圍，即可適當變更來實施。
2:離子交換單元
4:容器
6:開口部
8、20:螺紋溝槽
10:頭部
12:蓋體
14:水供給路
16:純水排出路
18:支持體
22:集水管部
24:流動抑制部
26、36:按壓構件
30:彈性構件
32:離子交換樹脂
34:水
38:支持板
圖1係模式顯示離子交換單元的構成零件的斜視圖。
圖2係模式顯示使用前的離子交換單元的剖面圖。
圖3係模式顯示在容器的內部，離子交換樹脂正在作收縮的離子交換單元的剖面圖。
圖4係模式顯示離子交換單元的構成例的剖面圖。
2:離子交換單元
4:容器
6:開口部
8、20:螺紋溝槽
10:頭部
12:蓋體
14:水供給路
16:純水排出路
18:支持體
22:集水管部
24:流動抑制部
26:按壓構件
30:彈性構件
Claims (2)
- 一種離子交換單元，其係交換水所包含的離子的離子交換單元，其特徵為：具備：容器，其係在上部具有開口部，將比重不同的複數種類的粒狀的離子交換樹脂在混合的狀態下進行收容；及頭部，其係裝設在該容器的該開口部，該頭部係具備：水供給路，其係對該容器供給水；純水排出路，其係將藉由該離子交換樹脂交換離子後的水由該容器排出；支持體，其係支持該水供給路及該純水排出路；及流動抑制部，其係將被收容在該容器的該離子交換樹脂由上方朝下方按壓，且抑制該離子交換樹脂的流動，該純水排出路的下端係達至比該水供給路的下端更低的位置，在該容器內，通過該水供給路而被供給至該容器的該水由該上方流向該下方，該流動抑制部係具備被載置於該離子交換樹脂的上面的按壓構件，該按壓構件追隨因使用而體積作收縮的該離子交換樹脂而朝下方移動，藉此可常時按壓該離子交換樹脂，該按壓構件係形成為小於該容器的該開口部的內徑的 外徑，具有該純水排出路穿透的插通孔，沿著該純水排出路朝下方移動，該流動抑制部係另外具備：上端被固定在該支持體的下面且一端被固定在該按壓構件的彈性構件，該彈性構件係具有該純水排出路穿透至中心的捲部的線圈彈簧，彈壓追隨該離子交換樹脂而朝下方移動的該按壓構件。
- 如申請專利範圍第1項之離子交換單元，其中，該按壓構件係由面積小於所收容的該離子交換樹脂的上面的板件所構成。
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