【事件の表示】
　特許第３００９２２１号「電気脱イオン化装置」の請求項１ないし４０に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３００９２２１号の訂正後の請求項１ないし３９に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
  本件特許第３００９２２１号の請求項１〜４０に係る発明についての出願は、平成３年１２月１１日を国際出願日（優先権主張　平成２年１２月１７日　米国）とする出願であって、平成１１年１２月３日にその発明について特許の設定登録がなされたものである。
　これに対して、旭硝子株式会社（以下、申立人Ａという）より請求項１〜４０に係る発明について、また須山佐一（以下、申立人Ｂという）より請求項１〜４０に係る発明の特許について、それぞれ特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内の平成１３年６月１日付けで特許異議意見書がなされ、その後再度平成１４年２月２８日付けで取消理由通知がなされ、その指定期間内の平成１４年３月１４日付けで訂正請求がなされたものである。
２．訂正の適否
２−１．訂正の内容
  本件訂正の内容は、本件特許明細書を訂正請求書に添付された訂正明細書のとおりに訂正しようとするものである。
（１）訂正事項ａ
　請求項１を次のとおりに訂正し、請求項２を削除する。
「【請求項１】少なくとも一つのイオン濃度低減化区画室（２８）に隣り合って配置された少なくとも一つのイオン濃厚化区画室（２２）を含み、そのイオン濃度低減化区画室（２８）がアニオン交換膜（２６）とカチオン交換膜（３０）との間に配置されたイオン交換樹脂（３４）を含み、これらの膜があるコンダクタンスを有する電気脱イオン化装置（１０）であって、該膜の少なくとも一方は、低交差結合イオン交換樹脂を含み、かつセル中で３ボルトよりも大きい電圧においてその少なくとも一方の膜を横切って流れる電流を２倍以下増加させるのに足りる膜を横切っての電圧の増加に応答して、２００よりも大きな電気化学当量を有するイオン；または少なくとも３の原子価を有するイオン；またはカリウムもしくは塩素イオンの水和価の少なくとも２倍の水和価を有するイオン；またはｐＫａに基き＋３．０よりも大きな解離定数もしくはｐＫｂに基き＋１１．０より小さい解離定数を有するイオン；のその膜を介しての移動を、電気化学当量基準で、２５％またはそれ以上増加させる上記電気脱イオン化装置。」
（２）訂正事項ｂ
　請求項２の削除に伴い、後続の請求項３〜４０の番号をそれぞれ１繰り上げ請求項２〜３９と訂正し、各請求項において他の該当請求項が引用されている場合には、繰り上げられた請求項番号のものを引用するように訂正する。これらは、以下の一覧表のとおりである。
　請求項番号　　　　　　　　　　引用された請求項番号　　
訂正前　訂正後　　　　　　　　訂正前　　　　　　訂正後　　
３　　　２　　　　　　　　　１または２　　　　　　１　
４　　　３　　　　　　　　　　３　　　　　　　　　２　
５　　　４　　　　　　　　　　３　　　　　　　　　２　
６　　　５　　　　　　　　　　３　　　　　　　　　２　
７　　　６　　　　　　　　　１または２　　　　　　１　
８　　　７　　　　　　　　　　７　　　　　　　　　６　
９　　　８　　　　　　　　　　７　　　　　　　　　６　
１０　　９　　　　　　　　　１または２　　　　　　１　　
１１　１０　　　　　　　　　６または１０　　　　５または９　
１２　１１　　　　　　　　　９または１０　　　　８または９　
１３　１２　　　　　　　　　１または２　　　　　　１
１４　１３　　　　　　　　　　１３　　　　　　　　１２　
１５　１４　　　　　　　　　１または２　　　　　　１　　
１６　１５　　　　　　　１〜１５のいずれか　　１〜１４のいずれか　
　　　　　　　　　　　　　　　一つ　　　　　　　　一つ　
１７　１６　　　　　　　　　１または２　　　　　　１　
１８　１７　　　　　　　　　１または２　　　　　　１　　
１９　１８　　　　　　　　　１または２　　　　　　１　
２０　１９　　　　　　　　　　１９　　　　　　　　１８　
２１　２０　　　　　　　　　　１９　　　　　　　　１８　
２２　２１　　　　　　　　　　２１　　　　　　　　２０　
２３　２２　　　　　　　　　　２１　　　　　　　　２０　
２４　２３　　　　　　　　１〜１５のいずれか　１〜１４のいずれか　
２５　２４　　　　　　　　１〜１５のいずれか　１〜１４のいずれか　
２６　２５　　　　　　　　１〜１５のいずれか　１〜１４のいずれか　
２７　２６　　　　　　　　１または２　　　　　　　　１　
２８　２７　　　　　　　　　　１６　　　　　　　　　１５　
２９　２８　　　　　　　　１６または２８　　　１５または２７　
３０　２９　　　　　　　　　　１６　　　　　　　　　１５　
３１　３０　　　　　　　　　　１６　　　　　　　　　１５　
３２　３１　　　　　　　　２９または３１　　　　２８または３０　
３３　３２　　　　　　　　　　７　　　　　　　　　　６　　　　　　　３４　３３　　　　　　　　　　９　　　　　　　　　　８
３５　３４　　　　　　　　　　１６　　　　　　　　　１５
３６　３５　　　　　　　　　　１６　　　　　　　　　１５　
３７　３６　　　　　　　　１〜１５のいずれか　１〜１４のいずれか　
３８　３７　　　　　　　　　　１０　　　　　　　　　９　
３９　３８　　　　　　　　１〜１５のいずれか　１〜１４のいずれか　
４０　３９　　　　　　　　１〜１５のいずれか　１〜１４のいずれか　　（３）訂正事項ｃ
　請求項１３（訂正後請求項１２）における「アニオン交換樹脂のイオンへの抵抗」を、「アニオン交換樹脂のシリカイオンへの抵抗」と訂正する。訂正後の請求項１２は下記のとおりである。
「【請求項１２】アニオン交換樹脂から作られた透過性膜を有し、その膜に含まれるアニオン交換樹脂のシリカイオンへの抵抗と水酸化物イオンへの抵抗の比はＤＣコンダクタンス試験で測定したときに約４：１よりも小さい請求の範囲１の電気脱イオン化装置。」
（４）訂正事項ｄ
　請求項２６（訂正後請求項２５）における「電気脱イオン装置」を、「電気脱イオン化装置」と訂正する。訂正後の請求項２５は下記のとおりである。
「【請求項２５】電気脱イオン化装置が少なくとも一つの中性イオン交換膜をさらに含み、そして濃度低減化区画室に含まれる少なくとも一つのイオン交換樹脂が低交差結合イオン交換樹脂からなる請求の範囲１〜１４のいずれかの電気脱イオン化装置。」
（５）訂正事項ｅ
　明細書第４頁第１６行の「除去されるべるイオン」（本件特許掲載公報第４頁第８欄第２７行）を、「除去されるべきイオン」と訂正する。
（６）訂正事項ｆ
　明細書第１３頁第１４、１５行の「特定の汚染物資」（本件特許掲載公報第８頁第１５欄第４３行）を、「特定の汚染物質」と訂正する。　　　
（７）訂正事項ｇ
　明細書第１７頁第５行の「ＣＤコンダクタンス」（本件特許掲載公報第１０頁第１９欄第１行）を、「ＤＣコンダクタンス」と訂正する。
（８）訂正事項ｈ
　明細書第２０頁第１４行の「樹脂を、横切って」（本件特許掲載公報第１２頁第２３欄第９行）を、「樹脂を横切って」と訂正する。
（９）訂正事項ｉ
　明細書第２０頁第２１、２２行の「「膜の濃厚液側と濃厚溶液本体との間の物質移動を速度を」（本件特許掲載公報第１２頁第２３欄第１８、１９行）を、「膜の濃厚液側と濃厚溶液本体との間の物質移動の速度を」と訂正する。　　　
（１０）訂正事項ｊ
　明細書第２５頁第１７、１８行の「低交換結合樹脂の高交差結合の膜と共に使用して」（本件特許掲載公報第１４頁第２７欄１６，１７行）を、「低交差結合樹脂を高交差結合の膜と共に使用して」と訂正する。
（１１）訂正事項ｋ
　明細書第３３頁第１９行の「１３インチ」（本件特許掲載公報第１８頁第３５欄第１８行）を、「３３ｃｍ」と訂正する。
（１２）訂正事項ｌ
　明細書第３６頁第１、２行の「このように本発明を記載して、我々が請求しそして特許証によって確保しようとする欲するものは、下記である：」（本件特許掲載公報第１９頁第３８欄第４〜６行）を削除する。
２−２．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張変更の存否
　上記訂正事項ａは、請求項１の「膜」を「膜の少なくとも一方は、低交差結合イオン交換樹脂を含み」と限定し、かつ膜の特性を限定する条件である「その少なくとも一方の膜を横切って流れる電流を２倍以下増加させるに足りる膜を横切っての電圧の増加」するという条件にさらに、「セル中で３ボルトよりも大きい電圧において」の条件を付加して限定し、かつ請求項２を削除するものであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とする訂正に該当する。
　また上記「膜」を「低交差結合イオン交換樹脂を含み」と限定することは訂正前の請求項２に記載されている事項である。また明細書中の「高度交差したまたは高選択性の樹脂を使用するモジュールについては、電圧の上昇はこれらの成分の改善された除去に最小の効果を与えるだけにすぎないことが見出された。この理由はセル中で約３ボルトよりも大きい電圧において、濃度低減化流の水が水素と水酸化物のイオンに分かれることである。・・・驚くべきことに、この効果は低度の交差結合の、また低選択性樹脂を使用するときは軽減されることが発見された。」（本件特許掲載公報第８頁第１６欄第３４〜４８行）の記載から、セル中で３ボルトよりも大きい電圧において濃度低減化流の水が水素と水酸化物のイオンに分かれることが軽減されることすなわちセル中で３ボルトよりも大きい電圧においてその少なくとも一方の膜を横切って流れる電流を２倍以下増加させるのに足りる膜を横切っての電圧の増加に応答して、２００よりも大きな電気化学当量を有するイオン；または少なくとも３の原子価を有するイオン；またはカリウムもしくは塩素イオンの水和価の少なくとも２倍の水和価を有するイオン；またはｐＫａに基き＋３．０よりも大きな解離定数もしくはｐＫｂに基き＋１１．０より小さい解離定数を有するイオン；のその膜を介しての移動を、電気化学当量基準で、２５％またはそれ以上増加させることが明らかである。したがって、上記訂正事項ａは願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内においてなされたものであり、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
　また上記訂正事項ｂは、請求項２を削除した訂正事項ａの訂正に伴い、請求項や引用請求項の項名を訂正したものであるから、明りょうでない記載の釈明を行うことを目的とする訂正に該当するものであり、しかも願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内においてなされた訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
　また上記訂正事項ｃは、「イオン」を「シリカイオン」に限定するものであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とする訂正に該当する。また明細書中の「アニオン樹脂の場合に、より低い交差結合が、水酸化物と相対的にみて成分イオンのコンダクタンスを与える。・・・シリカは・・・移動するようになる。」（本件特許掲載公報第１１頁第２１欄第５０行〜第２２欄５０行）の記載から、上記訂正事項ｃは願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内においてなされたものであり、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
　またｄ〜ｊ、ｌは、誤記の訂正を目的とする訂正に該当するものであり、しかも願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内においてなされた訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
　また上記訂正事項ｋは、単位をメートル法に訂正したものであり、明りょうでない記載の釈明を行うことを目的とする訂正に該当するものであり、しかも願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内においてなされた訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
２−３．まとめ
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年法律第１１６号による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書、第２項の規定に適合するので、本件訂正を認める。
３．本件訂正発明
　特許権者が請求した上記訂正は、上述したとおり、認容することができるから、訂正後の本件請求項１〜３９に係る発明は、特許請求の範囲の請求項１〜３９に記載されたとおりのものである（以下、「本件訂正発明１〜３９」という。）。
「【請求項１】少なくとも一つのイオン濃度低減化区画室（２８）に隣り合って配置された少なくとも一つのイオン濃厚化区画室（２２）を含み、そのイオン濃度低減化区画室（２８）がアニオン交換膜（２６）とカチオン交換膜（３０）との間に配置されたイオン交換樹脂（３４）を含み、これらの膜があるコンダクタンスを有する電気脱イオン化装置（１０）であって、該膜の少なくとも一方は、低交差結合イオン交換樹脂を含み、かつセル中で３ボルトよりも大きい電圧においてその少なくとも一方の膜を横切って流れる電流を２倍以下増加させるのに足りる膜を横切っての電圧の増加に応答して、２００よりも大きな電気化学当量を有するイオン；または少なくとも３の原子価を有するイオン；またはカリウムもしくは塩素イオンの水和価の少なくとも２倍の水和価を有するイオン；またはｐＫａに基き＋３．０よりも大きな解離定数もしくはｐＫｂに基き＋１１．０より小さい解離定数を有するイオン；のその膜を介しての移動を、電気化学当量基準で、２５％またはそれ以上増加させる上記電気脱イオン装置。
【請求項２】少なくとも一つの膜はアニオン交換樹脂から作られたアニオン透過性膜である請求の範囲１の電気脱イオン化装置。
【請求項３】アニオン透過性膜は約６％未満交差結合した樹脂から作られた不均質膜である請求の範囲２の電気脱イオン化装置。
【請求項４】アニオン透過性膜は約３０％と約４０％の間で交差結合した樹脂から作られた均質膜である請求の範囲２の電気脱イオン化装置。
【請求項５】イオン濃度低減化区画室内の樹脂（３４）がアニオン交換樹脂である請求の範囲２の電気脱イオン化装置。
【請求項６】少なくとも一つの膜はカチオン交換樹脂から作られたカチオン透過性膜である請求の範囲１の電気脱イオン化装置。
【請求項７】カチオン透過性膜は、約８％未満交差結合している樹脂から作られた請求の範囲６の電気脱イオン化装置。
【請求項８】イオン濃度低減化区画室内の樹脂（３４）がカチオン交換樹脂である請求の範囲６の電気脱イオン化装置。
【請求項９】イオン濃度低減化区画室内の樹脂（３４）がアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混合物からなる請求の範囲１の電気脱イオン化装置。
【請求項１０】イオン濃度低減化区画室内のアニオン交換樹脂は約６％またはそれ以下交差結合している請求の範囲５または９の電気脱イオン化装置。
【請求項１１】イオン濃度低減化区画室内のカチオン交換樹脂は約８％未満交差結合している請求の範囲８または９の電気脱イオン化装置。
【請求項１２】アニオン交換樹脂から作られた透過性膜を有し、その膜に含まれるアニオン交換樹脂のシリカイオンへの抵抗と水酸化物イオンへの抵抗の比はＤＣコンダクタンス試験で測定したときに約４：１よりも小さい請求の範囲１の電気脱イオン化装置。
【請求項１３】膜に含まれるアニオン交換樹脂のシリカイオンへの抵抗と対水酸化物イオンへの抵抗の比は、ＤＣコンダクタンス試験で測定して約２：１よりも小さい請求の範囲１２の電気脱イオン化装置。　　
【請求項１４】アニオン交換樹脂から作られたアニオン透過性膜を有し、その膜に含まれるアニオン交換樹脂の硫酸塩イオンへの抵抗と水酸化物イオンへの抵抗の比は、ＤＣコンダクタンス試験で測定して約２：１よりも小さい請求の範囲１の電気脱イオン化装置。
【請求項１５】請求の範囲１〜１４のいずれか一つに請求された電気脱イオン化装置で実施される電気脱イオン化方法。
【請求項１６】少なくとも約４５％の水分含量を有するナトリウム型カチオン交換樹脂をカチオン交換膜が含む請求の範囲１の電気脱イオン化装置。
【請求項１７】アニオン交換膜がアニオン交換樹脂を含み、そのアニオン交換樹脂がその塩化物型であり、少なくとも約４５％の水分含量を有する請求の範囲１の電気脱イオン化装置。
【請求項１８】塩化物型のアニオン交換樹脂とナトリウム型のカチオン交換樹脂とからなる少なくとも一つの中性イオン交換膜を含み、それらの樹脂の少なくとも一方が少なくとも約４５％の水分含量を有する請求の範囲１の電気脱イオン化装置。
【請求項１９】その膜中の樹脂はほぼ５０％のアニオン交換樹脂を含む請求の範囲１８の電気脱イオン化装置。
【請求項２０】イオン濃度低減化区画室は少なくとも約４５％の水分含量を有するイオン交換樹脂（３４）を含む請求の範囲１８の電気脱イオン化装置。
【請求項２１】イオン交換樹脂（３４）はアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混合物からなる請求の範囲２０の電気脱イオン化装置。
【請求項２２】イオン交換樹脂はほぼ５０％のアニオン交換樹脂を含む請求の範囲２０の電気脱イオン化装置。
【請求項２３】（ａ）請求の範囲１〜１４のいずれかに記載の電気脱イオン化装置を準備し；　（ｂ）その電気脱イオン化装置に、ＵＶ光線源、逆浸透装置、イオン交換ポリッシングカートリッジ、極性反転可能電気脱イオン化装置、慣用電気脱イオン化装置、電気透析装置及びそれらの組合せからなる群より選択される第二の処理装置と流体接続して一つの処理システムを構成し；　（ｃ）その処理システムに液体を導入して処理された生成物を得る；　ことからなる液体処理方法。
【請求項２４】複数の電気脱イオン化区域を含み、それらの各区域が請求の範囲１〜１４のいずれかに記載の装置を少なくとも１つ含むことを特徴とする電気脱イオン化システム。
【請求項２５】電気脱イオン化装置が少なくとも一つの中性イオン交換膜をさらに含み、そして濃度低減化区画室に含まれる少なくとも一つのイオン交換樹脂が低交差結合イオン交換樹脂からなる請求の範囲１〜１４のいずれかの電気脱イオン化装置。
【請求項２６】濃厚化流中でのｐＨの変化に付されたときに、中性ｐＨにおいてわずかに弱くイオン化されるイオンの移動の増加を許容する手段を、少なくとも一方の膜が含む請求の範囲１の電気脱イオン化装置。
【請求項２７】濃厚化液流をさらに含み、そしてＡＣ重畳電流が区画室を横切って印加される請求の範囲１５の方法。
【請求項２８】装置は、濃厚化液流中のｐＨが約９より大きいかまたは濃厚化液速度が当該装置の公称濃厚化液速度の少なくとも約３倍に維持される条件下で運転される請求の範囲１５または２７の方法。
【請求項２９】装置は濃厚化液流をさらに含み、そして方法は濃厚化液流中の約５より小さいｐＨの条件下で実施される請求の範囲１５の方法。
【請求項３０】当該装置の公称濃厚化液速度の少なくとも約３倍の速度を有する濃厚化液流を用いて実施される請求の範囲１５の方法。
【請求項３１】シリカが濃厚化液流中に捕集される請求の範囲２８または３０の方法。
【請求項３２】膜中に含まれるカチオン交換樹脂のカルシウムイオンへの抵抗と対水素イオンへの抵抗の比は、ＤＣコンダクタンス試験で測定されるときに２：１よりも小さい請求の範囲６の電気脱イオン化装置。
【請求項３３】カチオン交換樹脂のカルシウムイオンへの抵抗と対水素イオンへの抵抗の比は、ＤＣコンダクタンス試験で測定されるときに２：１よりも小さい請求の範囲８の電気脱イオン化装置。
【請求項３４】膜中に含まれるカチオン交換樹脂のカルシウムイオンへの抵抗と対水素イオンへの抵抗の比は、ＤＣコンダクタンス試験で測定されるときに２：１よりも小さい請求の範囲１５の方法。
【請求項３５】カチオン交換樹脂のカルシウムイオンへの抵抗と対水素イオンへの抵抗の比は、ＤＣコンダクタンス試験で測定されるときに２：１よりも小さい請求の範囲１５の方法。
【請求項３６】濃厚化区画室はイオン交換樹脂を含む請求の範囲１〜１４のいずれかの電気脱イオン化装置。
【請求項３７】濃厚化区画室内のイオン交換樹脂の組成は相隣れる区画室中に含まれるイオン交換樹脂のそれと同じである請求の範囲９の電気脱イオン化装置。
【請求項３８】液体からイオンを除去するようにした請求の範囲１〜１４のいずれかの電気脱イオン化装置を使用する方法において、液体の電気抵抗値に変動があるときにでもその装置において実質上一定の電流値を維持することを特徴とする上記使用方法。
【請求項３９】装置は電流の極性が定期的に反転されうるようになっている請求の範囲１〜１４のいずれかの電気脱イオン化装置。
４．特許異議申立てについて
４−１．特許異議の申立ての理由の概要
（１）申立人Ａの申立ての理由の概要
 申立人Ａは、証拠方法として甲第１〜６号証を提出し、（ｉ）請求項１〜４、６〜１８、２４、２５、３０、３３〜４０に係る発明は、甲第１〜４号証に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、請求項１〜４、６〜１８、２４、２５、３０、３３〜４０に係る発明の特許は特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものであるから、取り消されるべきものである旨、（ｉｉ）本件明細書は記載不備である旨主張している。
（２）申立人Ｂの申立ての理由の概要
（ｉ）申立人Ｂは、証拠方法として甲第１〜１１号証を提出し、（ｉ）請求項１〜４０に係る発明は、甲第１〜１１号証に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、請求項１〜４０に係る発明の特許は特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものである旨、また、（ｉｉ）本件明細書は記載不備である旨主張している。
４−２．申立人Ａの上記４−１．（１）（ｉ）の主張について
４−２−１．甲号各証の記載内容
（１）甲第１号証：特開昭６１−１０７９０６号公報
（ａ）「（１）液体からイオンを除去するよう構成された電気脱イオン化装置において、装置の第１の端部に配された陰極室と、装置の該第１端部と反対の端部に配された陽極室と、前記陰極室と前記陽極室間に配置された複数の交番のイオン分離室およびイオン濃縮室とを備え、前記イオン分離の各々が、・・・固形のイオン交換組成物を含む複数の小室を含み、該小室の厚さが陰イオン透過性膜および陽イオン透過性膜により限定され・・・。」（特許請求の範囲第１項）
（ｂ）「（５）イオン交換物質が陰イオン交換樹脂ビードと陽イオン交換樹脂ビードの混合物より成り・・・。」（同第５項）
（ｃ）「本発明に依れば、各電気脱イオン化段階が、陽極および陰極と、それらの室、すなわち通過する液体の乱流を惹起せしめる手段を備える一連の濃縮室と、陰イオン交換樹脂および陽交換樹脂の混合物のようなイオン交換物質を含む一連の分離室とを含む電気脱イオン化装置が提供される。分離室は、イオン交換樹脂混合物が独立の個々の小室内に収容されるように形成される。・・・その結果、各小室は、１対のリブ、陰イオン透過性交換膜および陽イオン透過性交換膜により形成される。」（第４頁右下欄第第１０行〜第５頁左上欄第６行）
（ｄ）「代表的な適当な陰イオン透過性膜としてはＩｏｎｉｃｓ　Ｉｎｃ．よりＣＲ６１−ＣＺＬ−３８６およびＡＲ１０３−ＱＺＬ−３８６の製品番号下で販売されている、スルホン酸または第４級アンモニウム官能基を有し、均質形式のウエブで支持されたスチレン−ジビニルベンゼンを基材とする膜、Ｓｙｂｒｏｎ／ＩｏｎａｃよりＭＣ−３４７０およびＭＡ−３４７５の製品番号で販売されている、ポリフッ化ビニリデン中でスチレン−ジビニルベンゼンを使用した不均質形式のウエブで支持された膜、ＲＡＩ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　よりＲａｉｐｏｒｅ　の名称で販売されている、ポリエチレンにスルホン化スチレンおよび４級化ビニルベンジルアミンでグラフト化したシートより成る均質形式のウエブで不支持の膜、トクヤマソーダ社よりＮｅｏｓｅｐｔａの名称で販売されているスルホン酸または第４級アンモニウム官能基を有し均質形式のウエブで支持されたスチレン−ジビニルベンゼンを基材とする膜、アサヒケミカル社よりＡｃｉｐｌｅｘの名称で販売されているスルホン酸または第４級アンモニウム官能基を有し均質形式のウエブで支持されたスチレン−ジビニルベンゼンを基材とする膜が挙げられる。」（第８頁右上欄第１８行〜左下欄第１９行）
（ｅ）「第１の段階は、供給水の品質に基づき、予定の抵抗率／温度／パーセント塩分除去率の関係を使用することにより約７０〜８０％の塩分除去率を達成するに適当な可変電圧（セル対当り約０．５〜２．０Ｖ）で操作される。自動的に印加される電圧は、分極点以下での操作を可能とし、スケーリングを伴なわずに効率的な動作を保証する。第２の段階は生成水の品質に基づき、予め選択された品質の水を製造するに適当な可変の電圧（セル当り約０．５〜２．０ボルトで操作される。」（第８頁右下欄第１５行〜第９頁左上欄第５行）
（２）甲第２号証：米国特許第２８１５３２０号明細書（以下、訳文）　
（ａ）「本発明は、多数の膜を使用する装置であって膜の間の空間の少なくとも１つがイオン交換材料の多孔性充填物によって電気的に結び付けられたことを特徴とするものを提供する。」（第１欄第２５〜２８行）
（ｂ）「故に、もし膜及び充填材物質をそのイオン対溶媒の移動率に関して比較する場合、その比較は同じ溶媒成分を基本として行う。この場合、充填材及び膜は異なる誘電率の物質であり、後に図１１と共に説明するようにカチオンあるいはアニオンバイアスが用いられる。処理した流体は例えば水３０％とアセトン７０％の混合液である。この混合液は電導性ではない。処理の目的はアセトンを水から分離することである。」（第６欄第６３〜７３行）
（ｃ）「電極チャンバに供給される流体は、溶媒として少なくとも処理される流体の最も吸着可能な成分と同じくらい容易にイオンによって吸着される流体を含むイオン流体であることが好ましい。一般の法則では流体の誘電率でその吸着能力を測定することができる。流体の誘電率の表はＤｏｌｅ著「実験的理論的電気化学」（マクグローヒル社、１９３５年）の４５７頁に掲載されている。実例を挙げると、処理する流体がアセトンとメチルアルコールの混合物である場合、混合物中最も吸着力が高い成分はメチルアルコールである。上述した表で見ると、水はメチルアルコールよりも容易に吸着でき、よって溶媒としては電極チャンバに供給されるイオン流体に適していることが分かる。リチウム、ナトリウム及びカリウムの塩化物あるいは水酸化物は電解質に適している。
　これらの水溶液は約０．００１〜１．０Ｎである。電解質は図１の５９にあるように接続ダクト３０及び３１、また６０にあるように接続ダクト２９及び３２によって電極チャンバ３３及び３４を通過して循環している。電位が電極２５及び２７で加えられる時、一方の電極から他方の電極へと伸びる伝導経路となる伝導経路があるならば、電流は流れる。電極チャンバ中の電解質及び媒介チャンバ中の伝導性充填材はこのような伝導経路を供給する。電極２５が陰極であり、また電極２７が陽極であるため、チャンバ３３中の塩素アニオンは電極２７方向へと右側へ移動する傾向を持つ。またカリウムカチオンは、右の電極チャンバから陰極２５方向へと左側に移動する傾向を持つ。
　以下に述べる理論は不正確さも含む可能性もあるので、それを述べてこの発明の範囲を制限したくないが、後述の理論によって装置の一般的な操作、特にイオンの動きを筋道立てて説明する：全てのイオンにはいわゆる溶媒殻をその周りに集める習性がある。この溶媒殻はイオンの周囲にある最も容易に吸着できる流体成分の分子である。電極チャンバ３３にある各塩素アニオンは水の殻で囲まれている。選択透過性物質はその構造中に、ある数の拘束電荷を含むが、この拘束電荷は、物質の孔にある等価数の可動性の逆電荷と相反する。膜の孔にある拘束電荷の数によって孔中の流体のイオン濃度が決まる。アニオン膜１８を通過した塩素アニオンはチャンバ３５中のアニオン充填材５８へと水殻と共に入る。この水殻の大きさはアニオン膜１８の孔にあるイオン濃度によって決まる。アニオン充填材３５は、アニオン膜１８のイオン対溶媒移動率よりも低いイオン対溶媒移動率を得るために選択されたものである。言い換えれば、充填材を通過したイオンは膜を通過したイオンよりも大きい溶媒殻を伴う場合がある。塩素アニオンは充填材３５に入ると、直ちに膜１８に隣接した水−アセトン混合液から水を抽出してその水殻を肥大させる。従って、混合液は局所的に水が奪われた状態になり、その結果アセトン濃度が増えることになる。これにより濃縮された混合液はダクト４６を通って回収される。一方、充填材のイオン対溶媒移動率が膜のイオン対溶媒移動率よりも大きい場合、イオンは水殻を形成できなくなり、膜１８周辺は希釈状態になる。充填材物質の孔を通過した塩素イオンは、孔の中にさらに高いイオン濃度を持つ次のアニオン膜１９に到達する。膜の孔中に入った塩素アニオンはそのため水殻の部分を剥離され、結果として膜１９の左面に沿って混合液中の水分が多くなる。よって水含有量が増加した混合液はアセトン濃度が低くなり、ダクト５２を通ってチャンバ３５から回収される。塩素イオンは膜１９を出て次のチャンバ３６にある充填材５８の孔に入ると、チャンバ３６を流れる混合液から水を抽出し水殻を肥大させる。塩素イオンが次の膜２０に入ると、その水殻部分は前述したように剥離される。この手順は塩素イオンが最終的に陽極２７に到達するまで繰り返され、塩素イオンはそこで排出されて塩素ガスとなる。ここでカリウムカチオンが右側の電極チャンバ３４に存在することを考えると、これらのカチオンは媒介チャンバ中のどのカチオンと同じように一番近いカチオン通過抵抗膜まで動き、膜が不完全なためにリークしたもの以外のカチオンが発生する各チャンバにある膜に保持される。もともと陰極チャンバ３３にあるカリウムカチオンは電極から出ると水酸化カリウムを形成する。前述の塩素を含む陽極の液体は接続ダクト５９を通って陰極チャンバへと再循環される。陰極チャンバ３３では装置が続いて動作し塩素がそこにある水酸化カリウムを分解して塩化カリウムを形成する。再循環が繰り返されると、陰極チャンバ内の最初にあった塩化カリウム溶液が再構成される傾向となるが、付加した塩化カリウム溶液はタンク６１から供給される。続いて、タンク６１から出る流体は、６２にある接続ダクト６０から出る流体の量によって装置に供給される。」（第６欄第７４行〜第８欄第３４行）
（ｄ）「アニオン運動はアニオン膜があることで起こるものではなく、むしろ、膜と充填材を具備する装置全体のアニオンを優先的に浸透する能力の結果である。アニオン運動は両性膜とアニオン充填材を持つ装置で起こると言える。また、カチオン膜とアニオン充填材を持つ装置でも起こり得る。この例では、充填材のアニオン含有量は膜のカチオン含有量よりも大きくなくてはいけない。そこでアニオンはいわゆるリーク・イオンとなって膜を通過する。接触する流体のイオン濃度が増えるに連れ、膜内の拘束電荷の極性を持つイオンが通過するのを妨げるような選択性透過膜の性質は弱まる。イオン濃度が比較的高い状態では、膜は拘束電荷の極性を持つイオンをそこを通過させて‘リーク’させる。本発明においては、リークしたイオンが特に小さい溶媒殻を伴って膜を通過するという有利な環境のために、このような膜の特性を利用している。充填材に入ったり一ク・イオンは、その結果装置の媒介チャンバ内の流体にある比較的大きな量の最も吸着能力のある成分を集めることができるようになり、その濃縮及び希薄化の効果はとりわけ顕著である。電極チャンバが比較的高いイオン濃度（約０．５〜１．０Ｎ）を持つ場合、また比較的高い電位を使用する場合、リーク状態が促進される。電圧及び濃度の明確な数値は多くの他の要因（例えばそこに含まれる装置の物理的寸法など）のために一般的にはっきりと出来ない。よって、リーク状態は、電位を電流が流れる点まで増やすか、あるいは少なくとも陰極チャンバ内の電解質のイオン濃度をどの電位でも電流が流れるまで増やすか、あるいは電圧とイオン濃度の両方を比較的小さい範囲で変化させることによって起こると言えば充分であろう。図１に示した装置はカチオン運動の原理によっても操作できる。この装置の仕組みでは、カチオンは装置の中全体をとぎれずに通過する。前述の分別あるいは濃度の増加・減少は、カチオンに伴う溶媒殻の増加及び減少によって起こる。電極チャンバ内で用いられる電解質はアニオン運動について説明した前述の実施例と同じものである。」（第１０欄第２９行〜第１１欄第３行）
（ｅ）「図１１に示した装置は図８又は９に示した仕組みを修正したものである。しかしながら、平等に調整してみると、この装置はアニオン及びカチオンの両運動によって動作すると言う点ではっきりと異なるものと見なすことが出来る。アニオン膜Ａはカチオン膜Ｃに代用することが出来る。充填材は両性のものが好ましい。アニオン膜は実質的にアニオン対溶媒移動率がカチオン膜のカチオン対溶媒移動率と同じものであることが望ましい。両性充填材のアニオン対溶媒の割合とカチオン対溶媒移動率は、選択性透過膜のカチオン対溶媒移動率と等しいものであるか、あるいはそれよりも少ないことが望ましい。この装置を操作することを考えてみると、アニオンは左から右へと装置内を横切り、一方カチオンは装置内を右から左へと横切る。アニオンは、リークによってカチオン膜を通過するときその溶媒殻の大部分を剥がされる。このようにして、カチオン膜の左面、チャンバ７０、７１及び７２に溶媒が蓄積されていく。アニオンがカチオン膜を通過した後充填材へと入る際、その溶媒殻を肥大させチャンバ７３、７４及び７５から溶媒を抽出する。こうして溶媒は次の膜へと運ばれその後のチャンバの中に蓄積される。例えば、チャンバ７３から抽出された溶媒はチャンバ７１に蓄積され、チャンバ７３は希釈チャンバと呼ばれる。ここでカチオンの作用について考えてみる。カチオンはアニオン膜に入るときその溶媒殻の部分を失う。こうしてチャンバ７２、７１及び７０内に溶媒が蓄積される。カチオンはチャンバ７４及び７３でその溶媒殻を肥大させ、前に考察したこれらのチャンバ内の濃度を高める。アセトンと水の混合物の処理の例を図１１に応用してみると、チャンバ７４及び７３でアセトンが濃縮される。一方、水の濃縮はチャンバ７２、７１及び７０で起こる。両性充填材が電極チャンバに充満する電解質間の伝導経路に具備されているため、非伝導流体は装置内で効果的に処理される。」（第１２欄第６１行〜第１３欄第２８行）
（ｆ）第１７欄表には、膜として、カチオン運動の直接操作の場合、Ｄｏｗｅｘ５０（架橋１６％、厚さ１ｍｍ）が、リーク操作の場合、Ｄｏｗｅｘ１（架橋２％、厚さ１ｍｍ）が記載されており、アニオン運動の直接操作の場合、Ｄｏｗｅｘ１（架橋１０％、厚さ１ｍｍ）が、リーク操作の場合、Ｄｏｗｅｘ５０（架橋１６％）、Ｄｏｗｅｘ５０（架橋２％）が記載されている。
（３）甲第３号証：特開平２−４０２２０号公報
（ａ）「原水を逆浸透膜処理する第１の逆浸透膜分離器と、該第１の逆浸透膜分離器の透過水を逆浸透膜処理する第２の逆浸透膜分離器と、第２の逆浸透膜分離器の透過水を電気透析する電気透析器とを備え、該電気透析器は、複数のアニオン交換膜及びカチオン交換膜を交互に配列して濃縮室と希釈室とを交互に形成してなり、前記希釈室にはアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが混合されて充填されていることを特徴とする純水製造装置。」（請求項１）
（ｂ）「また、ＣＤＩとしては、ポリプロピレン系樹脂のアニオン交換膜及びカチオン交換膜（１枚当り約０．５ｍ２）を各３０枚・・・。」（第４頁左下欄第９〜１１行）
（４）甲第４号証：特開平２−２７７５２６号公報
（ａ）「本発明は液中のイオンを極性場の作用下で移動させるように適応させた新規な電気脱イオン化（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）モジュールに関する。」（第３頁右下欄第３〜５行）
（ｂ）「適した代表的なイオン透析膜は下記を含む：アイオニクス・インコーポレーテッドがＣＲ６１ＣＺＬ３８６及びＡＲ１０３ＱＺＬ３８６の表示で販売しているスルホン酸或は第四アンモニウム官能基をベースにした均質タイプのウエブ裏付スチレン−ジビニルベンゼン：シプロン／アイオナクがＭＣ−３４７０及びＭＡ−３４７５の表示で販売しているポリビニリデンジフルオリドバインダー中にスチレンジビニルベンゼンベースの樹脂を使用して裏付させた不均一タイプのウエブ：旭化成工業がＡｃｉｐｌｅｘの名称で販売しているスルホン酸或は第四アンモニウム官能基をベースにした均一タイプのウエブ裏付スチレンジビニルベンゼン。」（第８頁右下欄第５〜１８行）
（５）甲第５号証：恒花秀武他編「最新イオン交換」株式会社廣川書店　第１２５〜１２８頁　（昭和３６年５月１５日）
（ａ）第１２７頁のＴａｂｌｅ５−４．「個々のイオンの水和数」には、Ｈ＋　３．９、Ｋ＋　０．６、ＯＨ−４．０、Ｃｌ−０．９が記載されている。
（６）甲第６号証：「化学大辞典３」共立出版株式会社　第８９６頁（昭和３５年９月３０日）
（ａ）酸解離定数が記載されている。
４−２−２．対比・判断
　申立人Ａは訂正前の請求項１〜４、６〜１８、２４、２５、３０、３３〜４０について上記４−１．（１）（ｉ）の主張をしているので、訂正後の対応する請求項１〜３、５〜１７、２３、２４、２９、３２〜３９について検討する。
（１）本件訂正発明１について
　甲第１号証の上記４−２−１．（１）（ａ）〜（ｃ）の記載を、本件訂正発明１の記載に則して整理すると、甲第１号証には「複数の交番のイオン分離室およびイオン濃縮室とを備え、分離室は陰イオン透過性交換膜および陽イオン透過性交換膜により形成された小室に陰イオン交換樹脂および陽交換樹脂の混合物のようなイオン交換物質を含む電気脱イオン化装置。」という発明（以下、「甲１発明」という）が記載されていると云える。
  そこで、本件訂正発明１と甲１発明とを対比すると、甲１発明の「イオン分離室」、「イオン濃縮室」は、本件訂正発明１の「イオン濃度低減化区画室」、「イオン濃厚化区画室」にそれぞれ相当するから、両者は「少なくとも一つのイオン濃度低減区画室に隣り合って配置された少なくとも一つのイオン濃厚化区画室を含み、そのイオン濃度低減化区画室はアニオン交換膜とカチオン交換膜との間に配置されたイオン交換樹脂を含み、これらの膜があるコンダクタンスを有する電気脱イオン化装置」で一致し、次の点で相違している。
　本件訂正発明１では、膜の少なくとも一方は、低交差結合イオン交換樹脂を含み、かつセル中で３ボルトよりも大きい電圧においてその少なくとも一方の膜を横切って流れる電流を２倍以下増加させるのに足りる膜を横切っての電圧の増加に応答して、２００よりも大きな電気化学当量を有するイオン；または少なくとも３の原子価を有するイオン；またはカリウムもしくは塩素イオンの水和価の少なくとも２倍の水和価を有するイオン；またはｐＫａに基き＋３．０よりも大きな解離定数もしくはｐＫｂに基き＋１１．０より小さい解離定数を有するイオン；のその膜を介しての移動を、電気化学当量基準で、２５％またはそれ以上増加させるのに対して、甲１発明では、その点が不明である点
  この相違点を検討すると、甲第１号証には、上記４−２−１．（１）（ｃ）から明らかなように、使用される膜として低交差結合イオン交換樹脂を含む膜は記載されていない。
　さらに甲第１号証の上記４−２−１．（１）（ｅ）によれば、操作条件は３ボルト以下の約０．５〜２．０Ｖにすぎないから、甲第１号証には、膜が、「セル中で３ボルトよりも大きい電圧において」操作すると「少なくとも一方の膜を横切って流れる電流を２倍以下増加させるのに足りる膜を横切っての電圧の増加に応答して、２００よりも大きな電気化学当量を有するイオン；または少なくとも３の原子価を有するイオン；またはカリウムもしくは塩素イオンの水和価の少なくとも２倍の水和価を有するイオン；またはｐＫａに基き＋３．０よりも大きな解離定数もしくはｐＫｂに基き＋１１．０より小さい解離定数を有するイオン；のその膜を介しての移動を、電気化学当量基準で、２５％またはそれ以上増加させる」ことは何も示唆されていない。
  また、甲第２号証には、上記４−２−１．（２）（ｆ）には、カチオン運動のリーク操作の場合に、架橋２％のＤｏｗｅｘ１、アニオン運動のリーク操作の場合に架橋２％のＤｏｗｅｘ５０という低交差結合イオン交換樹脂の膜を使用することが記載されている。しかしながら、甲第２号証は、上記４−２−１．（２）（ｂ）〜（ｅ）によれば、具体的には例えば水とアセトンの混合液においてアセトンから水を分離する場合、電極チャンバから周囲に溶媒殻である水殻を形成した塩素イオンを左から右へ移動させ、一つの膜間の充填材中で水殻を肥大させ、この肥大した塩素イオンが右側の膜を通ることにより、水殻として水を運ばれた膜間ではアセトン濃度が高まり、次の膜間では、右側の膜を水殻が通れず、水殻が剥離されるという原理によって、塩素イオンが水を運び水とアセトンを分離するというものである。これらの記載からみて甲第２号証記載の膜は具体的には塩素イオンを通過させるのを目的としているのであるから、本件発明１で規定する「２００よりも大きな電気化学当量を有するイオン；または少なくとも３の原子価を有するイオン；またはカリウムもしくは塩素イオンの水和価の少なくとも２倍の水和価を有するイオン；またはｐＫａに基き＋３．０よりも大きな解離定数もしくはｐＫｂに基き＋１１．０より小さい解離定数を有するイオン」を対象とするものではないし、ましてや甲第２号証記載の膜が「セル中で３ボルトよりも大きい電圧において」操作すると「少なくとも一方の膜を横切って流れる電流を２倍以下増加させるのに足りる膜を横切っての電圧の増加に応答して、２００よりも大きな電気化学当量を有するイオン；または少なくとも３の原子価を有するイオン；またはカリウムもしくは塩素イオンの水和価の少なくとも２倍の水和価を有するイオン；またはｐＫａに基き＋３．０よりも大きな解離定数もしくはｐＫｂに基き＋１１．０より小さい解離定数を有するイオン；のその膜を介しての移動を、電気化学当量基準で、２５％またはそれ以上増加させる」ことは何も示唆されていない。
  また、甲第３、４号証では、電気脱イオン化装置は記載されているものの、膜が低交差結合イオン交換樹脂を含むことは何も示唆されていない。
　そして、本件発明１では、「シリカ、硫酸塩、カルシウム、重金属イオン、極性の、及びイオン化された有機物のような、大きな、高度に水和された、または大きく荷電された物質種の除去を、現在使用されているシステムよりも大きく増長させうる。」（本件特許掲載公報第１２頁第２４欄第１５〜２０行）という効果を奏する。
　してみると、本件訂正発明１は、甲第１〜４号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
（２）本件訂正発明２、３、５〜１７、２３、２４、２９、３２〜３９　について
　本件訂正発明２、３、５〜１７、２３、２４、２９、３２〜３９は、少なくとも本件訂正発明１を引用し、さらに限定した発明であるから、上記（１）と同じ理由で甲第１〜４号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に想到し得るものであるとすることはできない。
４−３．申立人Ａの上記４−１．（１）（ｉｉ）の主張について
　申立人Ａが特許異議申立書中でＡ．〜Ｈ．の項目に分けて具体的に主張している各項目について検討する。
（１）Ａ．について
　申立人Ａは、訂正後の請求項１（訂正前の請求項１）の「その膜を横切って・・・２５％以上増加させる」の記載において、電流の基準値が不明であるので記載不備である旨主張しているが、本件特許明細書の実施例４に、電流、電圧の具体的数値が記載されていることからみて基準値は明らかである。
（２）Ｂ．について
　申立人Ａは、訂正後の請求項１（訂正前の請求項１）の「少くなくとも３の原子価を有するイオン」は意味不明である旨主張しているが、３価のイオンを指していることは明らかである。
（３）Ｃ．について
　申立人Ａは、訂正後の請求項１（訂正前の請求項１）の「水和価」が技術用語ではなく、甲第５号証からみても「カリウムまたは塩素イオンの水和価の少なくとも２倍の水和価を有するイオン」は意味不明である旨主張しているが、水和価は水和数と解され、また、水和数が以上のように解される以上「２倍」の意味も明確であり、申立人Ａの主張は採用することができない。
（４）Ｄ．について
　申立人Ａは、甲第６号証からみて、訂正後の請求項１（訂正前の請求項１）の「ｐＫｂに基き＋１１．０より小さい解離定数を有するイオン」の意味不明である旨主張しているが、特許権者提出平成１３年６月１日付け特許異議意見書第１５頁の記載のとおり、Ｋｂ＞１０−１１と解されるから、申立人Ａの主張は採用することができない。
（５）Ｅ．について
　申立人Ａは、訂正後の請求項１（訂正前の請求項２）の「低交差結合イオン交換樹脂」の意味が不明確である旨主張しているが、本件特許明細書に「低交差結合アニオン交換樹脂は約６％未満の交差結合を有するものと定義され、そして低交差結合カチオン交換樹脂は約８％未満の交差結合を有するものと定義される。」（本件特許掲載公報第５頁第１０欄第６〜９行）と記載されているから、申立人Ａの主張は採用することができない。
（６）Ｆ．について
　申立人Ａは、訂正後の請求項４（訂正前の請求項５）の「アニオン透過性膜は約３０％と約４０％の間で交差結合した樹脂から作られた均質膜」の意味が不明確である旨主張しているが、訂正後の請求項４で引用される訂正後の請求項２は、少なくとも一つの膜が低交差結合であることを規定しているのであるから、上記記載は低交差結合以外の膜を限定したものであり、申立人Ａの主張は採用することができない。
（７）Ｇ．について
　申立人Ａは、訂正後の請求項２６（訂正前の請求項２７）の「中性ｐＨにおいてわずかに弱くイオン化されるイオンの移動の増加を許容する手段」の意味が不明であると主張しているが、本件特許明細書には「低い濃厚化液及び／または濃度低減化液のｐＨは５．５から７まで変った。」（本件特許掲載公報第１５〜１７行）と中性ｐＨ７での操作も記載されているから、申立人Ａの主張は採用することができない。
（８）Ｈ．について
　申立人Ａは、訂正後の請求項２８、３０（訂正前の請求項２９、３１）の「公称濃厚化液速度」の意味が不明であると主張しているが、この速度は個々の装置における濃厚化液についての設計上の適切な流速であると解されるから、申立人Ａの主張は採用することができない。
４−４．申立人Ｂの上記４−１．（２）（ｉ）について
４−４−１．甲号各証の記載内容
（１）甲第１号証：米国特許第４，９３１，１６０号明細書
（ａ）「本発明は、電極間で液中のイオンを移動させる新しい電気脱イオン化装置及び方法に関する。特に、本発明は高度な純水の製造のために、水を純化する電気脱イオン化装置及び方法に関する。」（第１欄第９〜１４行、訳文、以下同じ。）
（ｂ）「代表的な適当な陰イオン透過性膜としてはＩｏｎｉｃｓ　Ｉｎｃ．よりＣＲ６１−ＣＺＬ−３８６およびＡＲ１０３−ＱＺＬ−３８６の製品番号下で販売されている、スルホン酸または第４級アンモニウム官能基を有し、均質形式のウエブで支持されたスチレン−ジビニルベンゼンを基材とする膜、Ｓｙｂｒｏｎ／ＩｏｎａｃよりＭＣ−３４７０およびＭＡ−３４７５の製品番号で販売されている、ポリフッ化ビニリデン中でスチレン−ジビニルベンゼンを使用した不均質形式のウエブで支持された膜、ＲＡＩ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　よりＲａｉｐｏｒｅ　の名称で販売されている、ポリエチレンにスルホン化スチレンおよび４級化ビニルベンジルアミンでグラフト化したシートより成る均質形式のウエブで不支持の膜、トクヤマソーダ社よりＮｅｏｓｅｐｔａの名称で販売されているスルホン酸または第４級アンモニウム官能基を有し均質形式のウエブで支持されたスチレン−ジビニルベンゼンを基材とする膜、アサヒケミカル社よりＡｃｉｐｌｅｘの名称で販売されているスルホン酸または第４級アンモニウム官能基を有し均質形式のウエブで支持されたスチレン−ジビニルベンゼンを基材とする膜が挙げられる。」（第７欄第２３〜４２行）
（２）甲第２号証：特開昭６１−１０７９０６号公報
  申立人Ａの甲第１号証と同じ。
（３）甲第３号証：特開平１−３０７４１０号公報
（ａ）「本発明に従えば、各電気脱イオン化段階が、陽極および陰極、およびそれらの区画室、一連の濃縮区画室、および陰イオン交換樹脂および陽イオン交換樹脂の混合物のようなイオン交換物質を含む一連の減少区画室を備える電気脱イオン化装置が提供される。」（第４頁右上欄第１２〜１７行）
（ｂ）「代表的な適当な陰イオン透過性膜としてはＩｏｎｉｃｓ　Ｉｎｃ．よりＣＲ６１−ＣＺＬ−３８６およびＡＲ１０３−ＱＺＬ−３８６なる商品番号で販売されている、スルフォン酸または第四級化アンモニウム官能基を有する、均質型ウエブ支持のスチレン−ジビニルベンゼンを基材とする樹脂、Ｓｙｂｒｏｎ／ＩｏｎａｃよりＭＣ−３４７０およびＭＡ−３４７５なる商品番号で販売されている、ポリ弗化ビニリデンで結合された不均質型のウエブ支持のスチレン−ジビニルベンゼンを基材とする樹脂、ＲＡＩ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　よりＲａｉｐｏｒｅなる名称で販売されている不均質型の無支持の、ポリエチレンシートにスルフォン化スチレンおよび第四級化ビニルベンジルアミングラフト体、Ｔｏｋｕｙａｍａ　Ｓｏｄａ　Ｃｏ．　ＬｔｄによりＮｅｏｓｅｐｕｔａの名称で販売されているスルフォン酸または第四級アンモニウム官能基を有する、均質型のウエブ支持のスチレン−ジビニルベンゼンを基材とする樹脂、Ａｓａｈｉ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏ．ＬｔｄによりＡｃｉｐｌｅｘなる名称で販売されているスルフォン酸または第四級アンモニウム基を有する、均質型のウエブ支持のスチレン−ジビニルベンゼンを基材とする樹脂などがある。」（第６頁右下欄最終行〜第７頁右上欄第２行）
（４）甲第４号証：「工業化学雑誌」第６７巻第６号　第８８７〜８８９頁（１９６４）
（ａ）「陰イオン交換膜に対する水酸イオンと硫酸イオンの選択透過性」と題した論文が掲載されており、図３「混合溶液での輸率」には、電流密度と各イオンの輸率の関係が示されており、そこには（１）ＳＯ４２−イオンについては、０．５〜３Ａ／ｄｍ２の全範囲で電流密度に対する輸率の変化の割合があまり変わらないこと、（２）ＯＨイオンについては、０．５〜１Ａ／ｄｍ２の範囲で電流密度の上昇に対する輸率の上昇の割合が非常に大きくなり、１Ａ／ｄｍ２を越えると電流密度の上昇に対する輸率の上昇の割合がＳＯ４２−のそれとほとんど同じになることが示されている。
（５）甲第５号証：「工業化学雑誌」第６８巻第１１号　第２２２６〜２２２９頁（１９６５）
（ａ）「イオン交換膜を用いた電解濃縮における水素イオンとマグネシウムイオンの選択濃縮性」と題した論文が掲載されており、図１２「濃縮濃度と電流密度の関係」には、電流密度と濃縮濃度の関係が示されており、そこには（１）Ｃｌイオンについては、電流密度に対する濃縮濃度の変化の割合が電流密度が低い領域で高く電流密度が高い領域でやや低くなっていること、（２）Ｃｌイオンについては、０．５〜３Ａ／ｄｍ２の範囲で電流密度の上昇に対する濃縮濃度の上昇の割合が２５％以上であること、（３）電流密度の上昇に対する濃縮濃度の増加の割合がＨ＋イオンよりもＭｇ２＋イオンの方がやや高いことが示されている。
（７）甲第６号証：米国特許第３，１４９，０６１号明細書（訳文、以下同じ）
（ａ）「本発明は、電気流の影響下で液体から不溶な固体を実質的に除去する操作と方法に関する。電気脱イオン化によって、液体から珪酸塩、珪酸、他の弱イオン化酸の形のシリカの除去に関する。」（第１欄第１０〜１６行）
（ｂ）「カチオン選択透過性膜の製造と特性に付いては、米国特許２７０２２７２号、２７３０７６８号、２７３１４０８号及び２７３１４１１号に開示されている。同様に、アニオン選択透過性膜については、米国特許２７３０７６８号、２８００４４５号及び２８６００９７号に開示されている。」（第２欄２３〜２８行）
（ｃ）「実施例１　５つのセルの組から成る図１図案の電気透析装置は溶解したシリカ２０ｐｐｍを含む蒸留水の溶液を処理するために利用されたものである。陰極はステンレス鋼３０４製であり、陽極はプラチナ製である。カチオン交換膜はスチレン及びジビニルベンゼンのスルフォン化共重合体で作られたものであり、アニオン交換膜は２ビニルピリジン及びジビニルベンゼンの四元共重合体から作られたものである。これらの膜はＩＯＮＩＣ社（マサチューセッツ州ケンブリッジ）から市販品として入手できる。希釈チャンバにある充填材物質は、Ｄｏｗｅｘ１のビード（強塩基アニオン交換体）から成り立った。濃縮チャンバ及び電極チャンバはＤｏｗｅｘ１とＤｏｗｅｘ５０（強酸塩カチオン交換体）の混合物を含んでいた。シリカ水は毎分１７０ミリリットルの割合で希釈チャンバに供給された。さらに水はこれと同じ割合で濃縮チャンバ及び電極チャンバに供給される。装置は、膜領域の平方センチメートルにつき３〜３．５ミリアンペアの電流密度で、尚且つ安定した状態でシリカを０．０５ｐｐｍより少ない値までにした水が希釈チャンバから出てくる状態で操作された。装置に流れる直流電流が切れると、シリカ除去は行われなかった。再び電流を流すと、すぐにシリカ除去が行われた。」（第４欄６７行〜第５欄第１８行）
（７）甲第７号証：米国特許第２，７３１，４１１号明細書
（ａ）「このような粒状交換体の例としては、約８モル％のジビニルベンゼンを含んだ重合体をスルホン化して調合された製品Ｄｏｗｅｘ−５０がある。一般にこれらの物質は５〜１５％の架橋を持つ。架橋量が２５モル％程度増えると、さらに密になった網状態が多くのイオンのイオン交換率を実用性がない程低い値にまで減少させる。」（第１欄７０行〜第２欄５行）
（８）甲第８号証：米国特許第２，８１５，３２０号明細書
　申立人Ａの甲第２号証と同じ。
（９）甲第９号証：特公昭６０−５０４９３号公報
（ａ）「イオン交換技術で周知のように、架橋の程度は物理的およびイオン交換特性にかなりの影響を及ぼす。遷移が高分子電解質と架橋剤の混合物で被覆されたときには、繊維の剛性は一般に増大し、イオン交換能力は一般に架橋度の増加と共に減少する。系に必要な物理的強度の大部分は基本によって考えられるから、架橋度を比較的低くしてこれらの繊維のイオン交換および導電性特性を最適化することが好ましい。たとえば、ポリエチレンイミンとエピクロロヒドリンの場合には、約１〜１０％の架橋度が満足であることが見い出された。」（第６頁第１１欄第３０〜４０行）
（１０）甲第１０号証：「膜（ＭＥＭＢＲＥＮＥ）」６（３）　第１８５〜１９６頁（１９８１）
（ａ）第１８７頁のＦｉｇ．１には、架橋度が２〜３３％のイオン交換膜と、イオン交換膜の含水率が架橋度が低くなるにつれて増加していることが示されている。
（１１）甲第１１号証：特開平２−４５４９０号公報
（ａ）「例えば山口らの米国特許第４１７２７７９号を参照されたい。電気透析段階内の電極の極性を反転することによって電極にスケールが蓄積するのを防止することも既知である。」（第２頁第３欄第１７〜２１行）
４−４−２．対比・判断
（１）本件訂正発明１について
  甲第１、３、６号証には、電気脱イオン化装置が記載されているが、その使用されている膜は上記４−４−１．（１）（ｂ）、（３）（ｂ）、（６）（ｃ）に明らかなように、「低交差結合イオン交換樹脂を含む」膜を使用することは記載されておらず、ましてや膜が「セル中で３ボルトよりも大きい電圧において」操作すると「少なくとも一方の膜を横切って流れる電流を２倍以下増加させるのに足りる膜を横切っての電圧の増加に応答して、２００よりも大きな電気化学当量を有するイオン；または少なくとも３の原子価を有するイオン；またはカリウムもしくは塩素イオンの水和価の少なくとも２倍の水和価を有するイオン；またはｐＫａに基き＋３．０よりも大きな解離定数もしくはｐＫｂに基き＋１１．０より小さい解離定数を有するイオン；のその膜を介しての移動を、電気化学当量基準で、２５％またはそれ以上増加させる」ことについては何も示唆もされていない。
　甲第２、８号証については、上記４−２−２．（１）で述べたとおりである。
  また、甲第４号証には、混合溶液での輸率については記載されており、甲第５号証には、イオン交換膜を用いた電界濃縮における水素イオンとマグネシウムイオンの選択濃縮性については記載されているが、電気脱イオン化装置に「低交差結合イオン交換樹脂を含む」膜を使用することは何も示唆されていない。
　甲第７号証の上記４−４−１．（７）（ａ）には、低交差結合樹脂が記載されているにすぎない。
　甲第９、１０号証の上記４−４−１．（９）（ａ）、（１０）（ａ）には、架橋度を低くすることについてのイオン交換特性が記載されているにすぎない。
  甲第１１号証には、電気透析における極性反転について記載されているにすぎない。
　そして、本件訂正発明１は上記４−２−２．（１）で述べた効果を奏する。
　してみると、本件訂正発明１は、甲第１〜１１号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
（２）本件訂正発明２〜３９について
　本件訂正発明２〜３９は、少なくとも本件訂正発明１を引用し、さらに限定した発明であるから、上記（１）と同じ理由で甲第１〜１１号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に想到し得るものであるとすることはできない。
４−５．申立人Ｂの上記４−１．（２）（ｉｉ）の主張について
　申立人Ｂの具体的に主張している下記の点について検討する。
（１）申立人Ｂは、訂正後の請求項１（訂正前の請求項１）の「２００よりも大きな電気化学当量を有するイオン」や、「少なくとも３の原子価を有するイオン」について有効であるとは断定できない旨主張しているが、シリカや硫酸塩の実施例からみて、上記イオンで有効との類推が可能であり、また上記イオンでは有効でないとの根拠や証拠も明らかでないので、申立人Ｂの主張は採用することはできない。
（２）申立人Ｂは、低交差結合について本件特許明細書には定義が置かれていない旨主張しているが、上記４−３．（５）で述べたように定義されているから、申立人Ｂの主張は採用することができない。
４．むすび
　以上のとおり、特許異議申立ての理由及び証拠方法によっては、訂正後の本件請求項１〜３９に係る発明の特許を取り消すことはできない。
 また、他に訂正後の本件請求項１〜３９に係る発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　したがって、訂正後の本件請求項１〜３９に係る発明の特許は拒絶の査定をしなければならない特許出願に対してされたものと認めない。
　よって、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第１４条の規定に基づく、特許法等の一部を改正する法律の施行に伴う経過措置を定める政令（平成７年政令第２０５号）第４条第２項の規定により、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１４年３月２５日（２００２．３．２５）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
特許第３００９２２１号発明の明細書を、本件訂正請求書に添付された訂正明細書のとおりに、
（１）訂正事項ａ
　請求項１を次のとおりに訂正し、請求項２を削除する。
「【請求項１】少なくとも一つのイオン濃度低減化区画室（２８）に隣り合って配置された少なくとも一つのイオン濃厚化区画室（２２）を含み、そのイオン濃度低減化区画室（２８）がアニオン交換膜（２６）とカチオン交換膜（３０）との間に配置されたイオン交換樹脂（３４）を含み、これらの膜があるコンダクタンスを有する電気脱イオン化装置（１０）であって、該膜の少なくとも一方は、低交差結合イオン交換樹脂を含み、かつセル中で３ボルトよりも大きい電圧においてその少なくとも一方の膜を横切って流れる電流を２倍以下増加させるのに足りる膜を横切っての電圧の増加に応答して、２００よりも大きな電気化学当量を有するイオン；または少なくとも３の原子価を有するイオン；またはカリウムもしくは塩素イオンの水和価の少なくとも２倍の水和価を有するイオン；またはｐＫａに基き＋３．０よりも大きな解離定数もしくはｐＫｂに基き＋１１．０より小さい解離定数を有するイオン；のその膜を介しての移動を、電気化学当量基準で、２５％またはそれ以上増加させる上記電気脱イオン化装置。」
（２）訂正事項ｂ
　請求項２の削除に伴い、後続の請求項３〜４０の番号をそれぞれ１繰り上げ請求項２〜３９と訂正し、各請求項において他の該当請求項が引用されている場合には、繰り上げられた請求項番号のものを引用するように訂正する。これらは、以下の一覧表のとおりである。
（３）訂正事項ｃ
　請求項１３（訂正後請求項１２）における「アニオン交換樹脂のイオンヘの抵抗」を、「アニオン交換樹脂のシリカイオンヘの抵抗」と訂正する。訂正後の請求項１２は下記のとおりである。
「【請求項１２】アニオン交換樹脂から作られた透過性膜を有し、その膜に含まれるアニオン交換樹脂のシリカイオンヘの抵抗と水酸化物イオンヘの抵抗の比はＤＣコンダクタンス試験で測定したときに約４：１よりも小さい請求の範囲１の電気脱イオン化装置。」
（４）訂正事項ｄ
　請求項２６（訂正後請求項２５）における「電気脱イオン装置」を、「電気脱イオン化装置」と訂正する。訂正後の請求項２５は下記のとおりである。
「【請求項２５】電気脱イオン化装置が少なくとも一つの中性イオン交換膜をさらに含み、そして濃度低減化区画室に含まれる少なくとも一つのイオン交換樹脂が低交差結合イオン交換樹脂からなる請求の範囲１〜１４のいずれかの電気脱イオン化装置。」
（５）訂正事項ｅ
　明細書第４頁第１６行の「除去されるべるイオン」（本件特許掲載公報第４頁第８欄第２７行）を、「除去されるべきイオン」と訂正する。
（６）訂正事項ｆ
　明細書第１３頁第１４、１５行の「特定の汚染物資」（本件特許掲載公報第８頁第１５欄第４３行）を、「特定の汚染物質」と訂正する。
（７）訂正事項ｇ
　明細書第１７頁第５行の「ＣＤコンダクタンス」（本件特許掲載公報第１０頁第１９欄第１行）を、「ＤＣコンダクタンス」と訂正する。
（８）訂正事項ｈ
　明細書第２０頁第１４行の「樹脂を、横切って」（本件特許掲載公報第１２頁第２３欄第９行）を、「樹脂を横切って」と訂正する。
（９）訂正事項ｉ
　明細書第２０頁第２１、２２行の「「膜の濃厚液側と濃厚溶液本体との間の物質移動を速度を」（本件特許掲載公報第１２頁第２３欄第１８、１９行）を、「膜の濃厚液側と濃厚溶液本体との間の物質移動の速度を」と訂正する。
（１０）訂正事項ｊ
　明細書第２５頁第１７、１８行の「低交換結合樹脂の高交差結合の膜と共に使用して」（本件特許掲載公報第１４頁第２７欄１６，１７行）を、「低交差結合樹脂を高交差結合の膜と共に使用して」と訂正する。
（１１）訂正事項ｋ
　明細書第３３頁第１９行の「１３インチ」（本件特許掲載公報第１８頁第３５欄第１８行）を、「３３ｃｍ」と訂正する。
（１２）訂正事項ｌ
　明細書第３６頁第１、２行の「このように本発明を記載して、我々が請求しそして特許証によって確保しようとする欲するものは、下記である：」（本件特許掲載公報第１９頁第３８欄第４〜６行）を削除する。
（５４）【発明の名称】
電気脱イオン化装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　少なくとも一つのイオン濃度低減化区画室（２８）に隣り合って配置された少なくとも一つのイオン濃厚化区画室（２２）を含み、そのイオン濃度低減化区画室（２８）がアニオン交換膜（２６）とカチオン交換膜（３０）との間に配置されたイオン交換樹脂（３４）を含み、これらの膜があるコンダクタンスを有する電気脱イオン化装置（１０）であって、該膜の少なくとも一方は、
低交差結合イオン交換樹脂を含み、かつセル中で３ボルトよりも大きい電圧においてその少なくとも一方
る上
　【請求項
２
１
　【請求項
３
２
　【請求項
４
２
　【請求項
５
２
　【請求項
６
１の
　【請求項
７
６
　【請求項
８
６
　【請求項
９
１の
　【請求項
１０
８
９
　【請求項
１１
８
９
　【請求項
１２
シリカ
１の
　【請求項
１３
１２
　【請求項
１４
１の
　【請求項
１５
１４
　【請求項
１６
１の
　【請求項
１７
１の
　【請求項
１８
１の
　【請求項
１９
１８
　【請求項
２０
１８
　【請求項
２１
２０
　【請求項
２２
２０
　【請求項
２３
１４
（ｂ）　その電気脱イオン化装置に、ＵＶ光線源、逆浸透装置、イオン交換ポリッシングカートリッジ、極性反転可能電気脱イオン化装置、慣用電気脱イオン化装置、電気透析装置及びそれらの組合せからなる群より選択される第二の処理装置と流体接続して一つの処理システムを構成し；
（ｃ）　その処理システムに液体を導入して処理された生成物を得る；
ことからなる液体処理方法。
　【請求項
２４
１４
　【請求項
２５
化
１４
　【請求項
２６
１の
　【請求項
２７
１５
　【請求項
２８
１５
２７
　【請求項
２９
１５
　【請求項
３０
１５
　【請求項
３１
２８
３０
　【請求項
３２
６
　【請求項
３３
８
　【請求項
３４
１５
　【請求項
３５
１５
　【請求項
３６
１４
　【請求項
３７
９
　【請求項
３８
１４
　【請求項
３９
１４
【発明の詳細な説明】
発明の分野
　本発明は電場の影響下液体中のイオンを移動させるようにした新規な電気脱イオン化装置に関する。さらに特定的には、本発明は大きな、高度に水和された、または高電荷を有する、または弱イオン化されたシリカ、硫酸塩、カルシウム、重金属、ならびに極性及びイオン化された有機物を包含する物質種を含む液体を精製するようにした電気脱イオン化装置に関する。
発明の背景
　液体中のイオンや分子の濃度を低減することによる液体の精製は大きな技術的興味の一分野となっている。液体を精製及び分離するため、または液体混合物から特定のイオンまたは分子の濃厚化液を得るために多くの方法が使用されてきている。公知の方法は、電気透析、液体クロマトグラフィ、膜濾過、逆浸透、イオン交換及び電気脱イオン化を含んでいる。ここで使用される用語電気脱イオン化は、イオン交換樹脂のようなイオン交換物質がアニオン性隔膜及びカチオン性隔膜の間に配置されている方法を指称する。対照的に、用語電気透析はアニオン性隔膜とカチオン性隔膜との間に配置されたイオン交換物質を使用しないそのような方法を指称する。電気脱イオン化は液体からイオンを除去するのには全く効果的であるけれども、大きな、高度に水和された、弱イオン化されたまたは高荷電を有するある種の分子や錯体を適切に除去する程度までにはまだ開発されていない。
　電気脱イオン化によって液体を処理するための最初の装置及び方法はコールスマンによって米国特許第２，６８９，８２６号及び第２，８１５，３２０号に記載された。これらの特許のうちの第１のものは、濃度減少室中の液体混合物内のイオンを、予め選定されたイオンを予め定められた方向に移動させる電位差の影響下に、一連のアニオン性隔膜及びカチオン性隔膜を介して、濃厚化室中の第２の液体分量中へ除去するための装置及び方法を記載している。処理下の液体分量はイオン数を減少させられるが第２の液体分量は移動されたイオンで富化され、そしてそれらのイオンを濃厚化された形で保持する。これらの特許のうちの第２のものは、アニオン性隔膜とカチオン性隔膜との間に配置されるフィルター材としてのイオン交換樹脂製マクロポーラスビーズの使用を記載している。このイオン交換樹脂は、イオン移動のための通路として作用し、そしてイオンの移動のために隔膜間の増大した導電度ブリッジとしても機能する。これらの特許は、一技術としての電気脱イオン化の基本的な構造枠組及び理論を代表するものである。
　著しく改善された電気脱イオン化システムは、より最近にギウフリダ（Ｇｉｕｆｆｒｉｄａ）の米国特許第４，９２５，５４１号及びギウフリダの米国特許第４，９３１，１６０号に開示されており、これら両方の教示事項は参考のためそれら全体をこの明細書に導入する。しかし、これらのシステムは、大きい、高度に水和された、弱イオン化された、または高電荷を帯びたある種の分子または錯体を適切に除去できないという欠点をなおも有している。
　樹脂の複極隔膜及び電気再生に依存する技術に関する先行文献は、膜または樹脂の交差結合の役割を全く詳しくは論じていない。これはおそらく、非常に高い膜透過選択性が使用中の膜を横切って生じる大きな濃度勾配の故に必要とされたと想定されてきたからである。また、高純度水（すなわち脱イオン化されると共に大きなまたは高度に水和された物質種を含まない水）の製造において、イオンの移動が通常のイオン交換装置におけるように「膜拡散律則」され、従って樹脂内のイオンの拡散速度が重要ではないと想定されてきたようである。膜拡散律則システムにおいては、移動速さの律則因子は、樹脂とイオン種が存在する液体との間の界面に存在する「膜境界層バリヤー」をイオン種が横切る能力である。
　上記の想定は、水中に見出される典型的イオンの存在下で抵抗の差異をほとんど示さない樹脂及び膜両者のＡＣ電気抵抗測定によって、強められてきている。従って、成分の絶対抵抗は、ほとんど重要でないと考えられたが、その理由は、電気脱イオン化システムが出発点で比較的低い塩度を有する高純度水応用で使用される故にその絶対抵抗が、電気脱イオン化システムにとっては小さい電力消費にのみ関係していたからであった。さらには、電気脱イオン化は、大きな、高度に水和された、または高度にイオン化された物質種を電気脱イオン化装置使用供給流から除去する必要性を除くイオン交換軟化器やスカベンジャーの下流で、しばしば用いられた。電気脱イオン化システムの欠点は、電気脱イオン化によって、供給水からの大きな、高度に水和された、または高度に荷電された種の除去に比較的ほとんど興味を示さない水処理分野をもたらした。
　膜拡散モデルは、実質的に均一な直径を有する高度に交差結合された樹脂ビーズを電気脱イオン化装置中の慣用樹脂の代りに置き換えたときにその信用性が強められた。電気脱イオン装置におけるそのような樹脂の使用は、係属中の米国特許出願（シリアルＮＯ、０７／４１９，９５０；１９８９年１０月６日出願）の主題である。この変更は、樹脂表面積の増加により、また系内の電気回路における活性な樹脂の量の効果的な増加により、改善された成績をもたらした。
　慣用電気脱イオン化装置での前述の問題は、モデルとしてシリカを用いることによって例示され得る。水中に一般的に見出されるその他の溶存物質と比較して、シリカは痕跡量で存在するにすぎない。しかしながら、その除去は高純度水の製造において重要となり；供給水中に存在するいずれの痕跡成分も、供給水が高純度形態となるように処理されるべき場合には、除去されなければならない。電気透析のような系がシリカを除去しないこと、及び電気脱イオン化及び電気再生技術はシリカを部分的に除去するに残ぎないことは周知である。従って、供給水流からシリカを適切に除去することができないことは、最も大きな高純度応用のボイラー給水を含めた高純度応用における上記技術の応用性を著しく低減する。
　前に述べられた「膜拡散」モデルによれば、シリカは余りイオン化されず、従って樹脂及び隔膜を介して移動しない。しかし、そのような想定は、シリカ除去についての電気脱イオン化装置の性能に関しての観察事項の説明とならない。実質的に均一なビーズ直径樹脂への切り替えは、供給水からの弱イオン化炭酸の完全除去を可能としたが、シリカの除去についてはほとんどまたは全く助けとならなかった。しかし、電気脱イオン化が高電圧及び／または低流動速度で実施されるときには、シリカは樹脂によって捕捉されうる。そのように、シリカは樹脂上ではイオン形態である筈であり、従って、「膜境界層バリヤー」を介して良好に移動した筈である。しかし、これらの場合でも、移動は完全に生じるわけではない。
　文献は、シリカをイオン化しそして供給水からのその除去を増長するために、より塩基性の形への水のｐＨ調整を示唆している。しかし、そのようなｐＨ調整はシリカ除去について中程度の効果しか与えないことが見出されている。シリカを除去せずに、装置は、ｐＨ調整中に添加された水酸化物イオンを迅速に除去し、シリカを残留させる。樹脂の複極再生によってシリカを除去する試みは、同じようにわずかな部分的な除去をもたらした。
　シリカによって例示されたが、多くのその他の痕跡成分は、電気透析、電気脱イオン化または複極／電気再生技術によって供給水から適切にまたは容易に除去されない。若干の物質種は非常にゆっくり拡散し、あるいは非常に強く結合してそれらが樹脂上の有効部位を用い尽しかくして迅速に拡散するイオンを除去する樹脂の能力を削減する。遅く拡散しまたは結合する物質種は、当工業において「汚染質」と称される。この問題は、普通、アニオン樹脂に関連しているが、この問題は多価カチオンの存在下でカチオン樹脂において生ずることも知られている。
　またシリカによって例示されたが、多くの成分、殊に有機酸、ならびにホウ素のような成分は、それらが弱くイオン化されるだけであるので、供給水から除去されるのが困難であった。この場合、外的手段を用いて化合物のより高いイオン化を与えるためにｐＨを調節することができる。しかし、高度に交差結合された樹脂を用いている既存装置では、これは、除去されるべ
き
　シリカの場合に、標準的条件下で運転される現在の電気脱イオン化装置は、いずれの電圧または電流の条件下でも約８０％を越えるシリカを除去することができない。ここで使用されるシリカ除去についての用語標準的条件は、３３ｃｍ流路、公称濃度低減化用及び濃厚化用流の流動速度、５〜３５℃、非極性反転、濃厚化用流中の９以下のｐＨ（直接、または濃度低減流を経ての水酸化物イオンの移動による）、イオン化用薬剤の無添加、ＡＣ重畳電流（以下ＡＣオーバーレイと称することがある。）無し、供給水中の少なくとも１ｐｐｍの溶存シリカ、及び定常状態操作を意味する。
　標準的条件を用いての硫酸塩除去は、ほぼ６６％の限度を有する。ここでの目的のためには、硫酸塩除去についての用語標準的条件は、９１ｃｍ流路、単一段階、１セル対当たり６４５ｃｍ２の有効膜面積、２００ｍｌ／（分−セル対）の流量、６７〜８０％の製品水回収率、１５〜２５℃、非極性反転、ＡＣオーバーレイ無し、定常状態操作、ほぼ中性のｐＨ及び２５０ｐｐｍ濃度の純粋硫酸ナトリウム溶液を含む供給流を意味する。装置は約１．２５アンペアの電流通過を与える印加電圧で運転される。
　定常状態条件下で、現在の電気脱イオン化装置は高度に荷電された（すなわち３価またはそれ以上）イオンを除去することもできない。現今のセル設計については、セルを横切る電流を優に２倍にする電圧増加は、入力供給レベルの約２５％以下だけ高度荷電イオンの除去を増加させるのに充分であるにすぎない。
　最後に現在の電気脱イオン化装置は、定常状態条件下で、大きいイオン（すなわち約２００より大きな当量を有するイオン）を除去することができない。現在のセル設計については、セルを横切る電流を優に２倍にする電圧増加は入力供給水準の約２５％以下だけそのような大きなイオンの除去を増加させるのに充分であるにすぎない。
　シリカ、有機物及びある種の金属イオンを完全には除去できないこと、及び汚染感受性の増大は、多数の水処理応用における電気脱イオン化及びその他の方法の応用を著しく低減させる。従って、現今使用されている電気脱イオン化システムは、軟化、有機物スカベンジング処理、有機物のＵＶ分解または逆浸透のような広い予備処理工程を必要とすることが多い。またそれらはイオン交換ポリッシングのような後処理を必要とすることも多い。さらには、混合イオンを含む供給物においても、電気脱イオン化は、高純度水製造のために最高効率で実施できない。これらの欠点は、高純度処理システムのコスト及び複雑性を増加させ、それによりイオン交換及び逆浸透のような伝統的技術を越える該方法の競争性を低減させる。また、これらの欠点は、電気脱イオン化方法の、水軟化、痕跡成分ポリッシング、電気メッキ、化学合成及び精製、食品及び飲料加工、及び廃水処理応用のような水精製応用への応用性を低減させる。
発明の概要
　本発明は電気脱イオン化操作における改善された分離効率のための方法及び装置を提供し、そして大きい高度水和物質種、高度荷電物質種またはほぼ中性のｐＨで弱くイオン化されているのにすぎない物質種の低含量を有する高純度水の製造に殊に有用である。本発明は供給水流からシリカのような成分を除去し、かくして電気脱イオン化装置をボイラー給水を包めた多くの応用のための高純度水の製造に使用されうるようにするために、殊に適当である。
　本発明の一面によれば、膜または樹脂を横切って除去されるべきイオンの相対移動は、イオンに対する膜または樹脂の抵抗を低減することによって、水素イオン及び水酸化物イオンに対比して増長される。電気脱イオン化方法に関連して、装置はあるコンダクタンス値を有する膜または樹脂を含み、かくして電圧またはｐＨのいずれかの実質的な増加は膜を横切っての高度荷電または大きな及び高度に水和されたイオンの移動を実質的に増大させることができる。そのようなコンダクタンスは、電気脱イオン化装置の少なくとも一つの区画室において、低交差結合イオン交換膜または低交差結合イオン交換樹脂を使用することによって達成されうる。そのような膜または樹脂は、より高い交差結合度を有する膜または樹脂と比較して、より大きな隙間水分含量、より大きな気孔寸法及び低い荷電密度を有する。
　ここで使用されるとき、低交差結合アニオン交換樹脂は約６％未満の交差結合を有するものと定義され、そして低交差結合カチオン樹脂は約８％未満の交差結合を有するものと定義される。イオン交換樹脂を介しての移動についての粒子拡散モデルに服従するイオン種については、上記の効果は、樹脂内を拡散しつつある種に対する物理的バリヤーの数を減少させることにより、また同時に樹脂への種の電気的結合の可能性を低減させることにより、樹脂内移動を増長する。
　一具体例において、樹脂は６％未満交差結合され、少なくとも５０％の水分含量を有するタイプＩアニオン樹脂でよい。同様に、膜はそのような樹脂から作られうる。電気脱イオン化装置におけるそのような材料の使用は、プロセス水流中のシリカ含量を５０ｐｐｂ未満にまで、そして若干の場合には５ｐｐｂ未満にさえ低減させうる系をもたらすことが見出された。またこの装置は、代りにまたはさらに加えて、８％未満交差結合されたカチオン材料を含んでいてよい。これは、カルシウムのような種の増強された除去を可能とさせる。装置は、さらに代りにまたは加えて、６％またはそれ以下交差結合されたタイプＩＩ樹脂を含む区画または膜を含んでいてよい。これは硫酸塩の増強された除去を可能とさせる。
　本発明のもう一つの面によれば、電気脱イオン化方法は、物質種の運動に対する全体的な電気抵抗を低減させる条件を適用することにより改良される。これは、脱イオン化方法を、濃厚液流中における高ｐＨ（すなわち９．５より大きいｐＨ）の条件下で、または濃厚液流中の高速度（すなわち通常の速度の少なくとも３倍の速度）の条件下で、実施することにより達成されうる。結果は、高い濃厚液ｐＨまたは高い濃厚液速度のいずれかの条件下でＡＣオーバーレイを適用することによりさらに改善されうる。
　本発明の装置及び方法は、電気脱イオン化操作において大きいまたは高度水和化された物質種、また高度荷電または弱イオン化物質種の増長された除去を可能とさせる。ここに示したように、大きなイオンは、約２００より大きな電気化学当量を有するイオンであると意図されており、高度水和イオンはカリウムまたは塩素イオンの水和価の少なくとも２倍の水和価を有するイオンであると意図されており、高度荷電イオンは少なくとも３の原子価を有するイオンであると意図されており、そして弱イオン化イオンはｐＫａに基き＋３．０より大きな解離定数、またはｐＫｂに基き＋１１．０より小さい解離定数を示すイオンであると意図されている。
　本発明は、また膜汚染を低減させ、ｐＨ調節によりある種の物質種の差除去を可能とし、そして電気脱イオン化操作が精製または分離のために使用されても、全体的にその操作における一層効果的分離を可能とする。
　従って電気脱イオン化装置及び方法の性能を改良するために特殊化イオン交換樹脂及び隔膜の使用を組合せることは本発明の一目的である。
　本発明のもう一つの目的は、電気脱イオン化を用いて供給水からの大きいまたは高度水和イオンの除去を増長することである。
　本発明のもう一つの目的は、電気脱イオン化を用いて供給水からの、ほぼ中性のｐＨでわずかに弱くイオン化されている物質の除去を増長することである。
　本発明のもう一つの目的は、極性またはイオン化有機物のような遅拡散性分子によりまたは重金属イオンまたはリン酸塩類のような高原子価イオンにより引き起される電気脱イオン化装置中の汚染の水準を低減することである。
　本発明のもう一つの目的は、電気脱イオン化を用いて供給水からの極性及びイオン化有機物、及び重金属の除去を増長することである。
　本発明のもう一つの目的は、アニオン樹脂対カチオン樹脂の電導率を増大して最適電気脱イオン化性能のためにより高いカチオン：アニオン樹脂比を可能とすることである。
　本発明のもう一つの目的は、水素及び水酸化物イオンの移動効率に相対して不純物イオンの移動効率を改善して不純物イオンの増大した移動を可能とすることである。
　本発明のもう一つの目的は、低及び高交差結合樹脂における異なる拡散速度に依存する特殊な化学精製、分別及び合成のために電気脱イオン化装置の使用を可能とすることである。
　本発明のもう一つの目的は、ある種の廃水及び／まだは再循環流に対して電気脱イオン化装置の運転を可能とすることである。
　本発明のさらにもう一つの目的は、電気脱イオン化プロセス水がボイラー供給応用において使用されうるように供給水からシリカを約５〜５０ｐｐｂの水準まで除去する手段を提供することである。
図面の簡単な記載
　図１は本発明の電気脱イオン化装置の分解組立図である。
　図２は本発明の操作を説明する略図である。
　図３は本発明の装置の電極に隣接して配置されるスペーサー構造物の描写である。
　図４は本発明の装置の濃厚化室を含む柔軟性スペーサー構造物の描写である。
　図５は本発明の装置の濃度低減化室を示す描写である。
　図６は図５の構造体への液体導入手段の詳細図である。
　図７は本発明の電気脱イオン化装置を用いての、タイプＩのアニオン樹脂についての交差結合の関数としてのシリカ除去をプロットしたグラフである。
発明の詳細な説明
　以下に記載される装置は、全体的な構成においては、米国特許４，９３１，１６０に記載されているものと実質的に同じである。しかしながら本発明はかかる装置における隔膜及び樹脂の組成、ならびにかかる装置の操作の改良された方法に関している。
　電気脱イオン化装置が提供され、その装置における各電気脱イオン化電気段階は、アノード、カソード及びそれらの区画室、一連の濃厚化区画室、及びアニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂の混合物のようなイオン交換物質を含む一連の濃度低減化区画室を含む。濃度低減化区画室には入口及び出口手段が設けられており、かくして精製されるべき水は各段階において所与のアノード及びカソード対の間の少なくとも一つの濃度低減化室を通過させられる。改善されたイオン除去効率はギウフリダの米国特許第４，９３１，１６０号に記載されている多段通過方法によって得られる。
　濃度低減化区画室は、イオン交換樹脂混合物が独立した個別のサブ区画室に収容されるように形成され、サブ区画室の各々は約１０．２ｃｍまたはそれ以下、好ましくは約１．３及び約３．８ｃｍの間の幅を有する。個別のサブ区画室は、アニオン透過性膜及びカチオン透過性膜の両者を、濃度低減化区画室の周辺に対し、及び濃度低減室の厚さにわたりそして全長に沿って延在するリブに対して、例えば接着により、固定して、各サブ区画室の壁が対向するリブの対により画定され、アニオン透過性交換膜及びカチオン透過性膜によってサブ区画室の対向する床及び天井を形成させるようにして、作成される。固体のイオン交換材料はサブ区画室内に配置され、リブ及びイオン交換膜によってサブ区画室間の移動を束縛されている。代表的な固体のイオン交換材料は、繊維、またはビーズ等を包含する。イオン交換ビーズを使用する場合、典型的なビーズ直径は約０．１ｃｍまたはそれ以下、好ましくは約０．０７６ｃｍ及び約０．０３０ｃｍ間の直径（２０〜５０メッシュ）である。
　電気脱イオン化装置は、単一または複数の段階を含みうる。各段階において、アノードは、濃度低減化及び濃厚化区画室のスタックの、カソードが配置される端部から見て、反対の端部に配置される。各アノード及びカソードは隣接電極スペーサー及びイオン透過性膜を備えており、電解液がその電極スペーサー内を通る。各段階の残りの部分は、ここに示されるように構成される一連の交互の濃度低減化及び濃厚化区画室からなる。イオンの濃度を低減されるべき液体は、各段階中の各濃度低減化区画室内を並行に通過させられて、濃度低減化室内の第１液体から濃厚化室内の第２液体中へのイオンの除去を実施することができる。濃度低減化区画室内の流動方向は限定的ではなく、隣接区画室または濃厚化区画室内の流動方向と同じであるか、反対の方向であってよい。複数の段階を用いるときには、上流段階中の濃度低減化区画室から取り出される液体は次の隣接下流段階中の濃度低減化区画室中へ、直列に、導かれてよい。あるいは供給水が、第２段階をなす濃度低減化区画室において対向流関係で導かれてもよい。電解質液は、電気脱イオン化装置中の各電極に隣接するスペーサー内を通過させられてもよい。
　濃度低減化区画室中のサブ区画室は、長期間にわたりイオン濃度低減のために高効率を維持するために制御された厚さ及び幅を有することが重要である。サブ区画室の厚さは約０．６３及び約０．１３ｃｍの間、好ましくは約０．１５と０．３２ｃｍの間であるべきである。サブ区画室の幅は約０．７６及び約１０．２ｃｍの間、好ましくは約１．３及び約３．８ｃｍの間であるべきである。実際の構成及び流体圧損失の考慮によって左右されることを除いて、区画室の長さについては制限がない。
　明白なように、サブ区画室の長さが長くなればなるほど、その中の液体からのイオン除去は大きくなる。一般的に、サブ区画室の長さは、約１２．７ｃｍ及び約１７８ｃｍの間である。サブ区画室は、１００％アニオン交換材料、１００％カチオン交換材料、またはこれら二つの混合物を含みうる。ある特定のアニオンまたは特定のカチオンのみを除去しようとするときには、適切なイオン交換樹脂１００％が用いられる。普通は、精製液体製品を製造するにはカチオン及びアニオンの両方を除去することが望まれる。好ましい組成は以下さらに詳しく記載される。
　ビーズのような強酸−塩基樹脂材料を使用するときには、先行技術電気脱イオン化システムで使用されるアニオン交換樹脂ビーズのカチオン交換樹脂ビーズに対する比は容積で約７０％〜３０％である。しかしながら、本発明においては、この比はより大きなカチオン交換樹脂の相対量となるように変えられてよい。電気脱イオン化理論において、除去されるカチオンのすべてに対して、対応するアニオン除去がある筈であることが周知である。しかしながら、慣用イオン交換樹脂においては、アニオン交換樹脂中の拡散がカチオン交換樹脂中の拡散よりも遅いので、慣用システムでは移動を増長するためにより大量のアニオン交換樹脂を充填してきた。本発明におけるように、もし樹脂の選択性が、例えばより低交差結合の樹脂の採用によって低減されると、濃度低減化流からのイオン種は、より速い量率で樹脂を横切って移動することになる。従って大量のアニオン交換樹脂を充填する必要性は除かれ、かくして同一容積内でより大量のカチオン交換樹脂を使用できるようになり、改善された系の力学がもたらされる。
　濃度低減化区画室内でサブ区画室構造を用いることにより、その中での液体とビーズとの効率的混合が達せられると共に濃度低減化区画室内での液体のチャネリングが防止される。かかる構造は、濃度低減化区画室の容積の一部分内におけるビーズの圧縮詰まりや運動から起こりうる問題を除く。従って、濃度低減化区画室液体からイオンの除去を行なうための濃度低減化区画室内の液体中のイオンとビーズ中のイオンとの間の効率的交換が達成される。さらには、ここに示されるようにサブ区画室の幾何形状を制御することにより、そして各段階における多数の濃度低減化区画室の使用によって、電気脱イオン化装置のための比較的低いエネルギー必要量を、所望の液体純度を得るのに、長期間にわたってさえも、使用することができる。
　図１を参照すると、電気脱イオン化装置１０は、電極９及び電極１１に挟れた一つの段階１２からなる。端板１３に隣接して、電極９を収容しそして所望のマニホールドを与えるための端部ブロック１７がある。電極スペーサー１８は端部ブロック１７に隣接して配置され、そして電極スペーサー１８を通り抜ける液体の乱流を生じさせるスクリーン１９を含んでいる。イオン透過性膜２０は電極スペーサー１８の周辺２１にシールされている。柔軟性材料製のスペーサー２２はスクリーン２４を含んでいる。スペーサー及びスクリーン２４は、本発明の電気脱イオン化装置の濃厚化区画室をなしている。本発明の濃度低減化区画室は、イオン透過性膜２６、硬質材料製スペーサー２８及びイオン透過性膜３０からなる。イオン透過性膜２６及び３０はスペーサー２８の両面上でスペーサー２８の周辺３２にシールされている。混合された交換樹脂ビーズ３４は、リブ（図示せず）を含む中央スペース内に収容され、そして膜２６及び３０によってその中に保持されている。段階１２内で精製されるべき液体は、スペーサー２２及び２８、及び膜２６及び３０からなる少なくとも一つのユニットを通される。スペーサー２２、２８、及び膜２６、３０からなるユニットは、段階１２内に合理的な液体流量容量を与えるために普通は約５〜１００回繰り返される。柔軟性材料製のスペーサー３８及びスクリーン２４とイオン交換膜４０は、端部濃厚化区画室をなしている。電極スペーサー４２は電極１１を収容している端部ブロック４４に隣接して配置される。端部板５０は、端部ブロック電極アセンブリーの、電極スペーサー４２に接する側と反対の面上に隣接して配置される。ボルト５６、５８及び６０ならびに第４のボルト（図示せず）は、装置要素を所定位置に保持するために装置１０の全長にわたって延在している。
　図２を参照すると、種々の区画室中の液体の流路が説明されている。示されているのは２段階装置であるが、単一または多段階装置も同様に使用されうる。精製されるべき液体は入口６２に入り、濃度低減化区画室２８を通過し、次いで第２の濃度低減化区画室２８を通されて、出口６４から回収される。濃度低減化区画室内の液体流動は、各段階において一方向であってよいことは理解されるべきである。また液体は各段階において一つよりも多くの濃度低減化区画室を流通するようにされうる。さらには、濃度低減化区画室からの液体希釈剤をいくつかの流れに分割し、次いで第２の組の濃度低減化区画室に通過させることができる。濃度化用液体は入口６６を介して、濃厚化区画室２２内に、次いで出口６８を通されて抜き出される。液体電解質は、入口７０から電極区画室１９及び４２内を循環され、そして出口７２を介して放出され抜き出される。
　図３を参照すると、電極スペーサー６７は電解質入口７０、電解質出口７２、及びそれを通過する液体の乱流を起こすためのスクリーン９０を含む。
　図４を参照すると、柔軟性材料製のスペーサー、例えばスペーサー３８は、乱流液体流を生じさせるために中にスクリーン９５を配置したスペーサー３８の内部に液体連通を与える液体入口６６と液体出口６８を含んでいる。出口６４は隣接する濃度低減化区画室中への液体の通過を許容し、そして入口６２は隣接する濃度低減化区画室からの液体の取出しを許容し、スペーサー３８中に形成されている濃厚化区画室中の液体と精製液体を混合させることがない。
　図５及び６を参照すると、本発明の濃度低減化区画室の構造が詳しく示されている。濃度低減化区画室は、硬質スペーサー（例えばスペーサー２８）と、アニオン透過性膜３０及びカチオン透過性膜２６を含んでいる。本発明に有用なスペーサーの１タイプは、「デプリーション・コンパートメント・アンド・スペーサー・コンストラクション・フォ・エレクトロデアイオニゼーション・アパラタス」と題して１９８８年５月３１日に発行された米国特許第４，７４７，９２９号の主題であり、その教示事項はここに参照のため導入される。イオン交換物質３４は、膜２６及び３０、壁１０５及びリブ９９によって形成されたサブ区画室内に収容されている。膜２６及び３０は、それらの全長にわたって壁１０５及びリブ９９に対してシールされている。膜２６及び３０は、硬質スペーサー２８の周辺に対してもシールされており、個々のサブ区画室９８が相互に有効に単離される。精製されるべき液体は入口にそしてサブ区画室９８中へ入り、サブ区画室においてそれは電圧に付されてアニオンを膜３０を介してそしてカチオンを膜２６を介して通過させる。精製された液体は次いで出口１０２及びスペーサー出口を経て通過し、スペーサー出口において、それは図２の説明に従って捕集される。
　本発明の一面において、精製されるべき液体は、有機物のような特定の汚染物
質
　また本発明は、スカベンジャーを用いない電気脱イオン化応用、例えば「エレクトロデアイオニゼーション・アパラタス・アンド・モジュール」と題して、１９９０年９月１１日に発行された米国特許第４，９５６，０７１号に記載されているもののような、極性反転系における、電気脱イオン化応用のために殊に良く適しており、上記米国特許の開示全体はここに参考のため導入される。極性反転系は、高割合の二価不純物イオン種について機能するので、ここに記載されている膜／樹脂改変品を備えた系の使用の利点は、そのような装置の性能をさらに増長するように作用するであろう。
　低交差結合（シリカ及び多価イオンのため）または低選択性（タイプＩＩ）樹脂（多価「小」アニオンのため）の使用による改善された性能は、本発明の一面において、水素または水酸化物イオンに比較しての、被除去イオンの相対的移動に関係している。
　大きな多価の弱イオン化されてそして高度に水和化されたイオン（すなわちカルシウム、硫酸塩及びシリカイオン）は、高度に交差結合されるか、または高選択性である樹脂及び膜を介して移動するのが困難である。従って、電気脱イオン化においては、これらの成分の存在によって、樹脂及び膜がより高い電気抵抗を示すようにされ、それによって、より小さい低選択性のイオンと同一速度でこれらの成分を除去するのには、より大きな電圧勾配を必要とする。この現象はこれらの成分の除去に対して有害でないように見える（なんとなれば、あたかもこの問題に対する明白な解決はモジュールを横切っての電圧を上昇させ、それにより高い電気抵抗を克服することであるように見えるので）けれども、高度交差した、または高選択性の樹脂を使用するモジュールについては、電圧の上昇はこれらの成分の改善された除去に最小の効果を与えるだけにすぎないことが見出された。この理由は、セル中での約３ボルトよりも大きい電圧において、濃度低減化流の水が水素と水酸化物のイオンに分かれることである。高度に交差結合された樹脂については、水素及び水酸化物のイオンは、樹脂及び膜中でこれらの成分よりもはるかに導電性である。かかる効果の結果は、電圧の上昇が、所望の成分を除去するよりも新たに生成される水素及び水酸化物のイオンのより多量の移動のために単に作用するにすぎないということである。
　驚くべきことに、この効果は低度の交差結合の、または低選択性樹脂を使用するときには軽減されることが発見された。この理由は、樹脂のコンダクタンスが、水素及び水酸化物のイオンに相対して、被除去成分に対してより都合がよくなることにある。従って、低度交差結合または低選択性樹脂を含んでいる電気脱イオン化装置において、イオンの移動は、水分解の生成物よりもむしろ除去されるべき成分を助長する傾向がある。
　本発明に関連して使用されうる樹脂の中でも下記のものがある；
　上記樹脂は、一般に、多様な官能基を加えることができるジビニルベンセンで交差結合されたポリスチレンマトリックスからなる。タイプＩ樹脂は、ＣＨ２Ｎ（ＣＨ３）３Ｃｌ官能を含み、他方タイプＩＩ樹脂はＣＨ２ＮＣ２Ｈ４ＯＨ（ＣＨ３）２Ｃｌ官能を含む。低度交差結合または低選択性樹脂からもたらされる増大された性能は、種々のイオン型の種々の樹脂の
ＤＣ
　イオン交換樹脂は、設計によって、電流のすぐれた導体であるので、種々の塩型の多様な樹脂の相対的電気抵抗を測定することが可能である。測定はアニオン及びカチオン交換樹脂の両方について実施することができ、そして樹脂は、ビーズ、膜及び繊維を含む多様な形態であってよい。慣用導電度ブリッジ法とは異なり、ここに記載される方法は、交流ではなく、印加直流を用いる。
　ここに記載される試験方法は、実際の電荷移動を測定し、単にイオンの共鳴を測定するのものではないと信じられる。交流を用いる導電度ブリッジ法と異なり、本方法は、イオン交換材料を用いる電気脱イオン化装置におけるより正確かつ真実の電気抵抗試験を与えるものと信じられる。
　ＤＣコンダクタンス試験は下記のように実施された：
１．　イオン交換材料の試料を種々の塩溶液と接触させることにより種々のイオン型に調質した。これらの溶液は、例えばＮａＯＨ、ＨＣｌまたはＮａＣｌの４〜５％溶液からなる。（シリカ型への樹脂予備処理については、樹脂は水酸化物型にまず負荷され、次いでけい酸ナトリウム溶液で処理された）。単一イオン型比較抵抗試験については、同じロットの試薬塩溶液を各被試験試料について使用した。すべの試験用溶液は前以って調製され、そして試験前に室温に達するようにされた。イオン交換樹脂のための典型的な予備処理及び調質方法は当分野で周知である。これらの試験の目的のために、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）の方法Ｄ２１８７のガイドラインに従った。
２．　各樹脂試料の約３ｃｍ３を試験セル中に置いた。そのセルは樹脂を収容した閉鎖チャネルを有する透明プラスチック枠からなっていた。そのチャネルは約４．５インチの高さ、０．５インチの幅そして０．０８インチの深さであった。チャネルの頂部及び底は流体源へ接続され、樹脂内を流体を流動させて試験前にそれを洗浄するようになっている。対向する白金黒付き白金電極の対を、樹脂チャネルがそれらの間に配置されるように樹脂チャネルの対向側面に配置した。電極は直流源へ接続した。
３．　一旦調質された各樹脂試料をＡＳＴＭタイプＩ試薬級の水０．５ないし１．０Ｌを用いて水洗した。タイプＩの水は約０．０６μモー／ｃｍの比コンダクタンス、約１６．６ＭΩ／ｃｍの比抵抗及び約６０分の過マンガン酸カリウム還元時間を有する。水洗工程は、残留塩が樹脂から除去され、かくしてそのような塩が樹脂の抵抗測定を妨害することがある可能性を排除するようにする。
４．　樹脂を詰めたセルが水洗されたならば、小さいＤＣ電圧を電極を横切って印加した。電流は一定値（約０．１００アンペア）にセットされ、もたらされる電圧を直接に測定した。各場合に、試験装置は、電圧リプルを１％未満に低減させるキャパシタンスフィルターリングを有する可変電圧供給源を用いた。
５．　電流及び電圧は所与の樹脂について既知であるか測定されたので、相対抵抗は、抵抗値が電圧割る電流に等しいとするオームの法則を用いて容易に決定された。
　このＤＣコンダクタンス試験は、電流がチャネル中に含まれた樹脂を通過するときに水が分解されそれにより被試験溶液に水素及び水酸化物イオンが増加されるので、一時的で変り易いことが、指摘される。そのような水分解は水素及び水酸化イオンの濃度を増加させるので（及び樹脂の抵抗測定への妨害を増加させるので）、抵抗測定は、電流が最初に印加された後に迅速に行なわれる。さらには、別個のまたは再調質された樹脂試料が、先行実験からもたらされる水分解からの妨害を避けるために、各印加電流値について必要とされる。
　下記表は、０．１００アンペアの印加電流における相対電気抵抗を示すものである。
（１）　４．５％交差結合タイプＩアニオン交換樹脂についてのシリカ型での相対抵抗は、さらに低い電流密度での測定データから外挿された。
（２）　「ＢＤＬ」を付けた値は、検出限度以下の値を表わす。
　表に示されたように、アニオン樹脂の場合に、より低い交差結合が、水酸化物と相対的にみて成分イオンのコンダクタンスを与える。事実、約４〜６％以下の交差結合では、塩化物及び硫酸塩は水酸化物よりも実際に移動するようである。樹脂において交差結合が４〜６％から３〜４％になるとシリカは水素と比較して２倍以上移動するようになる。６〜８％交差結合樹脂のシリカ移動は、おそらく水酸化物移動が非常に大きいので、検出限度以下であった。ＤＣコンダクタンス試験は樹脂だけについて実施されたけれども、そのような樹脂から作られた膜は同様な様式で作用するものと期待されることが指摘される。
　低交差結合または低選択性樹脂の使用に対する追加の副次利益は、それらの絶対的コンダクタンスも改善されることである。従って、例えば４％交差結合アニオン交換樹脂
を横
　濃厚流中の高速度及び／または高ｐＨは、対象とする成分の除去をさらに増長するのに使用されうる。さらには、性能増強は、ＡＣオーバーレイの使用に伴なって見出された。全ての場合に、このようなプロセス変更は、成分（例えばシリカ）が樹脂及び膜を通り抜けた後に、濃厚化流中へより迅速にその成分を放出する効果をもつと信じられる。高速度は、
膜
の
　上記に加えて、濃厚化区画室中のスクリーンの代りにイオン交換樹脂床を置き換えることにより、さらなるプロセス増強が達成されうる。従って、結果の装置は、アニオン交換膜とカチオン交換膜との間に配置されたイオン交換樹脂からなる少なくとも一つの濃厚化区画室を含む。濃度低減化区画室におけるように、樹脂を充填された濃厚化区画室は、１００％アニオン交換樹脂、１００％カチオン交換樹脂、またはそれらの樹脂の混合物を含みうる。さらには、濃厚化区画室の樹脂床について選定された特定のアニオン対カチオン樹脂の比は、相隣れる濃度低減化区画室の樹脂の比と同一であっても相異なっていてもよい。イオン交換樹脂床で充填された濃厚化区画室の使用はイオンコンダクタンスを改善し、それによりシリカ及び同様な不純物の除去を増長することが見出された。
　上記のプロセス改良は、全体的精製レベルに関して及び装置の電気抵抗の低減における両方で装置性能を増強する傾向がある。
　上記に鑑み、従来電気脱イオン化装置において使用されてきたものよりも低い交差結合度を有するイオン交換樹脂が、ここでは使用される。約８％と約１０％の間の交差結合及び約４５％の水分含量を有する慣用の、または高度交差結合カチオン樹脂を用いる慣用システムと異なり、本システムは約２％と約６％の間の交差結合及び約５０％と約７０％の間の水分含量を有するカチオン交換樹脂を用いる。同様に、慣用システムは約６％と約８％の間の交差結合及び約４５％の水分含量を有する慣用の、または高度交差結合アニオン交換樹脂を用いるが、本システムで使用されるアニオン交換樹脂は、約１．５％と約４％の間の交差結合及び約５０％と約８０％の間の水分含量を有する。
　従来用いられたそれらの樹脂よりも低い交差結合を有するイオン交換樹脂を採用することにより、本システムは、シリカ、硫酸塩、カルシウム、重金属イオン、極性の、及びイオン化された有機物のような、大きな、高度に水和された、または大きく荷電された物質種の除去を、現在使用されているシステムよりも大きく増長させうる。
　何らかの発明の理論に束縛されることを望まないが、膜バリヤー拡散以外の因子が上記物質種を制御しているものと信じられる。隔膜または樹脂中の交差結合の程度が低減するにつれて、樹脂の空隙水含量が増加するようになり、そして樹脂の内部荷電密度が低下することになる。空隙水含量の増加は、樹脂の分子多孔性の増加に対応し、隔膜または樹脂を介しての成分の移動を防ぐ物理的バリヤー効果が低減されうる。他方、荷電密度の低下は、樹脂を通り抜けるイオンがそれに電気的に結合する可能性を低減させる。
　さらには、樹脂のマクロ多孔性の増加は、増大した性能を与える傾向がある。この効果は、樹脂がより多孔質にされたときにもたらされる大きな樹脂表面積によるものと信じられる。
　本発明によれば、低交差結合は、低選択性を有する樹脂、すなわち、いわゆる「タイプＩＩ」樹脂と、組合せられうる。予想外にも、低減した交差結合と共に低減した選択性を付与することにより、タイプＩＩ樹脂は、硫酸塩のような高荷電物質種を供給水流から除去するのに殊に効果的であることが見出された。対照的に、慣用（タイプＩ）樹脂は、一般に、そのような高荷電物質種の容易な移動を可能とするには高すぎる選択性を有する。
　低交差結合イオン交換は、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との不均質混合物であってもよく、あるいは装置の濃度低減化室内に別個の樹脂層または帯域として存在してもよい。さらには、供給水から除去されるべき成分のタイプに応じて、低交差結合樹脂は、さらに慣用的な高度交差結合樹脂と組合せて使用されうる。この場合に、高及び低交差結合樹脂は別個の濃度低減化区画室に含まれてよく、あるいはそれらは別個の電気脱イオン化段階に保持されてもよい。
　高及び低交差結合の両樹脂が一緒に使用され、そして化学的攻撃の可能性が存在するときには、低い交差結合の樹脂はより化学的損傷を受け易いので、低い交差結合の樹脂の上流により高度に交差結合された樹脂を配置するのが好ましい。従って上流により高度に交差結合された樹脂を配置することにより、このような樹脂は、プロセス流が低交差結合樹脂と接触する前に供給水から成分を除去し、かくして低交差結合樹脂を化学的攻撃から防御するように機能しうる。
　あるいは、汚染の可能性が存在するときには、低交差結合の樹脂を上流に置いて、プロセス流が高交差結合樹脂と接触する前に供給水から汚染物質を除く、かくして高交差結合樹脂を汚染から防御するように機能させるのが好ましいであろう。
　本発明の電気脱イオン化装置において使用されるイオン交換膜も、低交差結合樹脂を含み、その膜を介してのイオン及び極性化合物の移動が、樹脂床を介してのそれらの成分の移動と同様となる。
　本発明の装置の膜は、不均質または均質形態のいずれでもよい。不均質膜は、イオン交換樹脂の小粒子の懸濁物をバインダーと組合せるキャスティング法を用いて製造される。そのような膜は、その膜を作っている樹脂のものとほぼ同じ交差結合及び水含量を有する。対照的には、均質膜は、重合と交差結合とが膜製造中に起こる、より直接的な方法を用いて製造される。そのような膜は、所与の水含量について、不均質膜と比べて、より高い交差結合を有する傾向がある。従って、約３０％と約７０％の間の水含量を有する樹脂を含む膜については、均質膜は、約４５％と３０％の間の交差結合を有するであろうが、同様な水含量を有する不均質膜はわずか約８％ないし約２％の交差結合を有するであろう。
　本発明の膜は、アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂またはこれらの組合せからなっていてよい。そのような樹脂の組合せからなる膜は業界において中性膜と称されている。中性膜は本発明において、殊に、装置が輸送濃度低減化モードで運転される応用において、有用である。
　スケーリングが問題となりうる連続式電気脱イオン化装置とは異なり、輸送濃度低減化法は装置内でのスケーリング傾向を著しく低減させることができる。慣用電気脱イオン化モードにおいては、アニオン及びカチオンの移動は電流によって生じる。イオンはイオン交換樹脂上の反対に荷電した官能基へ引き付けられ、次いで樹脂によってイオン交換膜を介して濃厚化流中へ移行させられる。低流動、低塩度及び高電圧の条件下では、樹脂も水素イオン及び水酸化物イオンによって連続的に再生され、それにより、濃度低減化流中での精製水の連続的流れを可能とする。水の分解副生物は樹脂が望ましくないイオンを連続的に収受するようにするので望ましいものであるけれども、硬水の場合には、カルシウム及びマグネシウムが溶液から折出しそれにより固形物スケーリングを生じさせることがある。
　この問題は、カルシウム及びマグネシウム（硬度）のイオンのみが濃厚化流中で濃厚化される「輸送濃度低減化モード」で改良装置を運転することにより削減ないし排除される。この装置は、慣用電気脱イオン化装置と、アニオン交換膜の代りに中性膜を用いること、そして装置に低交差結合カチオン交換樹脂を充填すること、において異なる。この装置は、カルシウム及びマグネシウムのイオンを慣用システムにおけるように、その膜を介して通過させる。
　上に示したように、中性膜は低交差結合のアニオン交換樹脂と標準的交差結合のカチオン交換樹脂との混合物から構成されうる。適切な樹脂比において、小さいまたは弱く荷電されたアニオン及びカチオンは膜を通過させられるが、硬度イオンはそれらの硬度イオンに対して高親和性を有する樹脂によって部分的に排除される。
　樹脂ビーズ混合物及びカチオン交換膜における低交差結合樹脂の使用により、硬度イオンの移送は増加され、そして水分解が低減されるが、その理由は、標準的な交差結合の樹脂及び膜としてはるかに低い移動抵抗があるからである。高交差結合カチオン樹脂が中性膜を形成するためにアニオン樹脂と組合せて使用されるときには、小さいイオンの両方向の移動が優先的に起こる。これは濃度低減化区画室の水分解が同じく低減されるという状態を生じさせるが、その理由は濃度低減化流の硬度がナトリウムイオンによって部分的に置換され、そしてもはや濃度低減化区画室は著しい水分解を生じさせるのに充分な枠度とならないからである。
　樹脂及び膜の組合せの適切な選定によって、同じような方法は高度に荷電された、及び／または大きなアニオンまたはカチオンの分離を行なうのに使用されうる。
　大きな移送速度は、その他の除去技法単独でまたはそれを低交差結合樹脂と組合せることにより、達成されうる。ＡＣオーバーレイ、ｐＨ調整、及び濃厚化液速度を含む種々の改良方法が発見され、以下の実施例に非常に詳しく記載されている。さらには、一定ビーズ寸法樹脂、有機物の上流紫外線分解及び極性反転の使用を含む慣用方法によると同様な改善された結果を得ることができる。
　低交差結合のイオン交換樹脂の使用は上記のように多くの利点を有する電気脱イオン化装置を与えるが、低い交差結合度を有する樹脂は若干の欠点を示すことを認識すべきである。しかし、低交差結合樹脂の限界を適正に理解することにより、電気脱イオン化装置は、欠点の効果を最小化し、そしてそれに関連した何らかの問題を大きく回避するように設計されうる。
　低交差結合樹脂の欠点の中でも特記すべきことは、そのような樹脂は一般に高い交差結合の樹脂よりも低い強度を有することである。化学再生タイプのイオン交換のためには、この低い樹脂強度は重大欠点であるが、しかし電気脱イオン化及び関連技術のためには樹脂の移動は必要とされず、従って機械的強度は論点とならない。
　また低交差結合樹脂は化学的攻撃に対して抵抗性が低い。これは酸化剤を含む供給水の処理において著しい欠点である。しかし、高交差結合及び低交差結合の両方の樹脂を、その高交差結合樹脂を低交差結合樹脂の上流で使用する前述のようなシステムについては、化学的攻撃は著しい論点とならない。
　さらなる観察事項は、低交差結合イオン交換樹脂を用いる膜が透過選択性が低いことである。ほとんどの応用のために、このことは、膜が所望の性能を与えるためにはなお充分に透過選択性であるので、著しい問題とはならない。しかしながら、ある種の食品、化学品及びリサイクル応用のためには、低交差結合樹脂使用膜の低透過選択性は論点となることがあろう。その場合には、
低交差結合樹脂を
　最後に、低交差結合樹脂は、低選択性を有することが知られている。この性質は、回分式イオン交換システムと異なり、プロセス水の平衡濃度は、イオンが系から連続的に除去されている故に、重要な考慮事項とならないから、利点に変る。むしろ、移動速度がより重要になり、そしてこれは樹脂の低選択性により増大される。
　現時点で、ほとんどの電気脱イオン化装置は、装置への動力供給が供給水抵抗の変動が生じるときに一定電圧を維持するように電流負荷を増加または減少させる「定電圧モード」で運転されている。そのような運転は装置のための電流必要量を最適化するように作用し、かくして装置を最も電気的に効率的な方式で運転されるようにさせるが、そのような運転モードは、供給プロセス流中の汚染物質濃度が減少したときに望ましくない効果を生じさせうる。
　前述のように、ボイラー供給水の場合には、供給プロセス流からシリカを除去することがしばしば必要である。供給プロセス流の品質に対する改善（すなわち、低汚染物質濃度の結果としてのより高い抵抗）は、驚くべきことに製品流の品質の著しい低下をもたらしうることが見出された。何らかの理論に束縛される意図はないが、プロセス流の抵抗が著しく低下するときには慣用電気脱イオン化装置の電力供給は装置を横切っての一定の電圧降下を維持するために著しい電流出力の低下を償うものと信じられる。この電流低下はシリカをイオン交換樹脂から解放されうるようにし（「シリカスパイク」と一般に称されている条件）、それにより製品流中に許容しえないシリカ濃度をもたらす。シリカスパイクの結果としての製品流中のシリカの濃厚化は、許容しうる濃度に戻るまで長時間を要するのがしばしばである。
　対照的に、装置が「定電流モード」で運転されるならば、シリカスパイクの可能性が除去され、電流効率の僅かな損失が伴なうだけである。殊に、本発明電気脱イオン化装置は、その電力供給を定電流水準を与えるように設定して運転されることができ、その水準は装置がその最悪ケースの低純度プロセス流のために運転されるであろう水準である。換言すれば、装置は、最高と思われる抵抗あるいは最も高いと予期される不純物濃度を有する供給プロセス流のために使用される電流水準で運転されうる。装置は定電流モードに維持されるので、もし供給プロセス流中の汚染物質濃度が低減すると、電流の降下が生じそしてシリカスパイクが起生しないことになる。
　定電流モード運転のかね合いは、供給プロセス水の品質が予想されたものよりも良い時に装置が必要とされるよりも多くの電流を用いそれによりある程度の不要な水分解をもたらすことである。そのような水分解の唯一の望ましくない効果は、電流の少しの浪費である。シリカスパイクに伴なう著しい問題（すなわち、不純物濃度が望ましい水準にまで戻るまでのプロセス流の実効ある損失）と比較して、定電流モード運転により潜在的に浪費される少量のエネルギーは無視されうる。
　本発明がここに記載された個々の段階及び形態のみからなる装置に限定されるべく意図されていないことは、明記される。むしろ、本発明は単独でも、あるいは業界公知の任意の数のその他の液体精製もしくは分離システムまたは方法と組合せても使用されうる。
　例えば、本発明は、本発明装置の上流または下流で有機物質種を駆逐するためにＵＶ光源と組合せて使用されうる。逆浸透装置と組合せての本発明の使用も同様に意図されている。この組合せは、供給流から大部分のＮａＣｌ及びコロイド状シリカが除去されてしまうとシリカ除去が促進されそして逆浸透装置はそのような除去の達成に使用されうるので、殊に望ましい。さらには、本発明は、イオン交換ポリッシングカートリッジがより清澄な供給物について使用されるとき、あるいは前述の米国特許第４，９５６，０７１号に記載されているもののような極性反転技術使用の液体処理システムで使用されるとき、より長い寿命を有する傾向があるので、イオン交換ポリッシングカートリッジのための予備処理段階として使用するのに良く適している。さらには本発明は、スタックの少なくとも一段階が慣用電気脱イオン化段階からなる多段階電気脱イオン化スタックの少なくとも一つの段階として使用するために目論まれている。
実施例
　以下の実施例は、本発明を限定することなく説明することのみ意図されている。
　第１の実施例においては、単位膜面積当りのシリカ除去についての変項は、アニオン樹脂のタイプ、アニオン膜のタイプ、濃厚化流の速さ、濃厚化流のｐＨ及びＡＣオーバーレイの存在、を包含する。印加電圧、温度、イオン組成、濃度低減化流動、及びシリカ濃度を包含するがこれらに限定されないその他のパラメーターも試験結果に影響を与えうるけれども、これらは試験において変化されなかった。シリカ除去速度は温度及びシリカ濃度が増加するにつれて、イオン濃度及び濃度低減化液流動が低減するにつれて改善することが示された。これらの効果は、全てのその他の典型的イオン性汚染物質に類似であり、従って予期されない結果ではない。
実施例１：シリカ除去
　この実施例は低交差結合アニオン交換成分、高い濃厚化液流動及び／またはｐＨ、及びＡＣオーバーレイの存在を用いての本発明の電気脱イオン化装置で得られた改善された分離効率を説明する。
試験条件
　すべての試験は、一つのセル対当り約５ボルトのＤＣを用いた。この電圧は、１％未満のリップルにフィルターされた可変動力源により印加された。すべての場合に、電圧は固定されそして電流を変動させた。ＡＣオーバーレイを使用した場合には、ＤＣ電圧のほぼ１０％の振幅の５００ｋＨｚ周波数を印加した。
　供給物は、別に記載されない限り、約８ｐｐｍのＮａＣｌ及び１〜３ｐｐｍのシリカを含んでいた。装置は、室温及び当該装置の公称濃度低減化流動速さで運転され、３３ｃｍの通路長さを有した。若干の場合に、６６ｃｍ通路長さからのデータを６６ｃｍのモジュールで得られた分別通過の平方根を採ることにより３３ｃｍ流動路へ平準化した。すべての場合に、製品抵抗は１６〜１７．５メカオーム−ｃｍであった。
　低い濃厚化液速度は、８０％の回収率で再循環なしで得られた速さであった。高い速度は、当該装置の公称濃厚化液速度の３〜４倍でポンピングすることにより再循環を用いて得られた。装置の水回収は、特記のない限り、８０％に固定された。低い濃厚化液及び／または濃度低減化液のｐＨは５．５から７まで変った。高ｐＨ条件は９．５〜１１のｐＨで生じた。
　すべての場合に、６〜８％交差結合ゲルカチオン樹脂を用いた。カチオン膜は標準的（８％交差結合）カチオン樹脂から作られた。
　（１）９３〜９７％装置水回収率を含んでいた。
　（２）濃度低減化及び濃厚化の両流において高ｐＨ。
　上のデータから明らかなように、試験されたすべての条件下で、装置でのタイプＩ低交差結合樹脂及び膜の使用は、増加されたシリカ除去をもたらした。樹脂のタイプ、膜の交差結合及び樹脂の交差結合の各々は、装置の性能に著しい影響を与えるようであった。プロセスのパラメーターについては、濃厚化液中の高ｐＨはシリカ除去に大きな影響を与えた。高い濃厚化液ｐＨの条件の下では、濃度低減化流中のｐＨ、濃厚化流の速さ及び水回収率は、ほとんど影響を与えない。しかし、低い濃厚化液ｐＨでは、大きな濃厚化液流の速さは、シリカ除去を著しく増長した。ＡＣオーバーレイの使用は高速度及び高ｐＨ条件についてプロセス性能を最も著しく改善した。
　さらには、樹脂の交差結合の関数としてのシリカ除去百分率が得られ、そのデータが図７に示されている。図７において、データの点は、３３ｃｍ流動路、低交差結合タイプＩ膜、濃厚化液流中の高速度、低ｐＨ及び無ＡＣオーバーレイで装置を用いて得られた。さらに各場合に、９３〜９７％の水回収があった。この図から明かなように、シリカ除去の百分率は、樹脂の交差結合と逆に変化した。
実施例２：硫酸塩除去
　この実施例は、低交差結合アニオン交換膜，タイプＩＩアニオン交換樹脂、イオン交換媒充填濃厚化セル及び極性反転を利用した本発明の電気脱イオン化装置で得られる改善された分離効率を説明する。
試験条件
　すべての試験は、一つのセル対当り約３または６ボルトのＤＣを用いた。この電圧は１％未満のリップルのフィルターされた可変ＤＣ電圧電力源で印加した。すべての場合に、電圧を固定し、電流を変動させた。極性を規則的１５分サイクルで反転させた。
　供給物は、それ以外の表示をしない限り、Ｎａ２ＳＯ４をＮａＣｌと共に含み、５００〜５２５マイクロモーを生じさせた。装置は１３〜１５℃、当該装置の公称濃度低減化流動速さで運転され、そして二段階を有し、それぞれが３３ｃｍ通路長さを持っていた。供給物ｐＨは５．０ないし５．３で変動した。装置水回収は６７％に固定された。濃度低減化液の速さは当該装置の公称流量に固定された。ＡＣオーバーレイは使用しなかった。
　前の実施例と同様に６〜８％交差結合されたゲルカチオン樹脂を用いた。カチオン交換膜は標準（８％交差結合）カチオン樹脂から形成された。
　上のデータは、タイプＩＩ樹脂をタイプＩ樹脂の代りに用いると硫酸塩除去が増加しそして水分解が減少したことを示している。
　タイプＩＩの６％交差結合アニオン樹脂（このものはタイプＩよりも、硫酸塩選択性がはるかに小さい）は、ヒドロキシルに相対しての硫酸塩のコンダクタンスが、４％〜６％交差結合タイプＩ樹脂とほぼ同程度であった。従って、タイプＩＩへの官能基変化は標準交差結合度でもって、改善された移動をもたらした。
　カチオン樹脂については、同様な関係が見出された。８％交差結合カチオン交換樹脂は、４％または６％の交差結合を有する樹脂よりも、はるかに水素移動をおこし易い。
実施例３：充填式濃厚化区画室
　この実施例は、アニオン交換樹脂を充填した濃厚化区画室を有する電気脱イオン化システムを用いることによるプロセス流からのシリカ除去を増加する能力を説明する。
試験条件
　対照として、高度に交差結合されたカチオン樹脂と混合された高水含量アニオン樹脂で充填された濃度低減化区画室を有するモジュールを構成した。樹脂の各々は、均一なビーズ寸法を有していた。このモジュールの濃厚化区画室はスペーサーとして非充填スクリーンを含んでいた。アニオン膜は低交差結合不均質膜であり、そしてカチオン膜は高交差結合不均質膜であった。流動経路は
３３ｃｍ
　このモジュールを、濃度低減化流動速度が当該モジュールの公称値であり、濃厚化流が高速度の９５％回収の低ｐＨ流であり、電流が０．２７アンペアＤＣに平準化され、そして供給流が４０００ｐｐｂ（１０億分の４０００部）のシリカ濃度を含む条件下で運転した。これらの条件下で、平準化されたシリカ除去は８８％であった。
　第２のモジュールが構成され、そして濃厚化区画室がスペーサースクリーンを有しないこと以外第１のモジュールと同様であった。むしろ、この区画室はイオン交換樹脂混合物で充填されていた。この樹脂混合物は、上記特定の濃度低減化区画室で用いられたものと同じであった。
　この第２のモジェールを、濃度低減化液流動速度が当該モジュールの公称値であり、濃厚化液流が高速度であり、８３％回収での低ｐＨ流、電流が０．３１アンペアであり、そして供給流が１６８５ｐｐｂのシリカ濃度を含む条件下で運転した。これらの条件下でシリカ除去は９４．６％であることが見出された。
　所与のモジュール設計については、規定の範囲内の供給物シリカ及び回収率において、典型的なシリカ除去百分率のレベルは実質上一定にとどまることが示された。従って、上記のデータは、非充填式濃厚化区画室と比較して、樹脂充填濃厚化区画室の使用がシリカ除去の著しい改良を与えることを示す。
実施例４：定電流モード運転
　この実施例は電気脱イオン化装置を定電流モードで運転することによるシリカスパイクの排除を説明する。
試験条件
　高度に交差結合されたアニオン及びカチオン樹脂の混合物を充填した濃度低減化区画室を有するモジュールを、試験床として構成した。これらの樹脂のそれぞれは、均一なビーズ寸法を有していた。モジュールの濃厚化区画室はスペーサーとして非充填スクリーンを含んでいた。アニオン膜は、低交差結合不均質膜であり、そしてカチオン膜は高交差結合不均質膜であった。流動経路は３３ｃｍに平準化された。
　最初にシステムを慣用定電圧条件下で運転し、その際に濃度低減化液流動速度は当該システムの公称値のほぼ半分であり、そして濃厚化液流が低速度の９０％回収率の低ｐＨ流であった。動力源は１８ボルトで０．３１アンペアの直流を供給した。これらの条件下で、３５００ｐｐｂの初期シリカ濃度を有する供給流を精製して、７６ｐｐｂ及び１５メガオーム−ｃｍの抵抗を有する製品とした。
　シリカスパイク効果を示すため、モジュールに高抵抗水を供給した。濃度低減化流への供給物は３２００ｐｐｂのシリカ濃度を有した。１５分後に、そして１８ＶＤＣの定電圧を維持しながら、系の電流が０．１７アンペアに降下した。製品は１４４ｐｐｂのシリカ濃度及び１５メガホーム−ｃｍの抵抗を有した。従って、系が定電圧モードで運転されるときには、モジュールヘの不純物濃度の低減は製品中のシリカ不純物濃度を２倍近くにした。すべての場合に製品の抵抗は一定のままであり、それが試験による影響を受けなかったことを示している。
　定電流モード運転の効果を示すために、上と同じモジュールを１９ＶＤＣ及び０．４アンペアで運転した。供給流は３５００ｐｐｂのシリカ濃度を含んでいた。得られた製品は５６ｐｐｂのシリカ濃度及び１５メガオーム−ｃｍの抵抗を有した。
　次いでモジュールに高抵抗水を供給した。濃度低減化流への供給物は３４００ｐｐｂのシリカ濃度を有していた。電流は一定の０．４アンペアに維持された。１５分後、電圧を測定したところ、２７．５ＶＤＣに増大したことが見出された。製品流は１５メガオーム−ｃｍの抵抗及び６３ｐｐｂのシリカ濃度を有した。
　上に示したように、定電圧モードの運転においては、供給物中の汚染物質の減少は、製品における著しいシリカ汚染物質濃度をもたらす。対照的に、定電流モードで運転されるときには、供給物中の汚染物質濃度低減は製品おけるシリカ汚染物質濃度の調和しない増加をもたらすだけである。
　本発明の特定の特徴は若干の図面で示され、他のものにおいて示されていないが、これは単に便宜のためであり、なんとなれば各特徴は本発明によるその他の特徴のいずれかまたはすべてと組み合わされうるからである。
　しかしながら、本発明の前記の記載は単にその説明的なものであること、及びその他の改変、具体化物及び均等物はその精神を逸脱することなく業界の熟練者には明らかであることは、了解されるべきである。
　本発明の種々の目的は、一般的に、隔膜または樹脂を有する電気脱イオン化装置を用いそれによって隔膜または樹脂を横切っての実質的な電圧の増大が弱くイオン化されたイオン、高荷電されたイオン、または大きくそして高度に水和化されたイオンの移動の実質的な増加を生じさせうるようにすることにより、達成されうる。上記のように、これは比較的低い交差結合を有するタイプ１またはタイプＩＩアニオン樹脂またはカチオン樹脂の使用によって達成されうる。業界の通常技能の人々によって、その他の隔膜及び／または樹脂のタイプが本発明と調和して置換または添加されうることが了解されよう。例えば、本発明は、硝酸塩または金属イオンに対して比較的大きな選択性を有し、かくして水酸化物もしくは水素イオンに相対してのこれらの物質種の移動が増長されるような樹脂を選択することを可能にする。