(57)【要約】【課題】イオン交換塔の内部状態を長時間精度良く把握することが可能な導電率測定構造体及びこれを用いた純水製造装置及び純水製造方法を提供する。【解決手段】イオン交換樹脂３を備えるイオン交換塔２に配置される導電率測定構造体４であって、少なくとも先端部４１ａがイオン交換樹脂３と接触するように配置される第１の電極４１と、第１の電極４１の周囲に間隔ｓを有して取り囲むように形成され、少なくとも先端部４２ａがイオン交換樹脂３と接触するように配置される第２の電極４２と、イオン交換塔２に取り付けられ、第１及び前記第２の電極４１、４２を支持するための支持部４５とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換樹脂を備えるイオン交換塔に配置される導電率測定構造体であって、
少なくとも先端部が前記イオン交換樹脂と接触するように配置される第１の電極と、
前記第１の電極の周囲に間隔を有して取り囲むように形成され、少なくとも先端部が前記イオン交換樹脂と接触するように配置される第２の電極と、
前記イオン交換塔に取り付けられ、前記第１及び前記第２の電極を支持するための支持部と
を備えることを特徴とする導電率測定構造体。
【請求項２】
前記第１の電極の先端部が、前記第２の電極の先端部よりも前記イオン交換樹脂内へ向けて突出していることを特徴とする請求項１に記載の導電率測定構造体。
【請求項３】
前記第１の電極と前記第２の電極との間の前記間隔に、前記第１の電極と前記第２の電極とを絶縁するための絶縁層が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の導電率測定構造体。
【請求項４】
前記第２の電極が、
前記第１の電極と対向する対向面に凹部を備える第１部材と、
一端が前記第１部材の一部を取り囲むように配置され、他端が前記支持部に接続された第２部材と
を備え、
前記第１部材の前記凹部に配置される第１のＯリングと前記第１部材と前記第２部材との間に配置される第２のＯリングとにより、前記第１の電極と前記第２の電極とが封止されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電率測定構造体。
【請求項５】
少なくとも前記第１の電極及び前記第２の電極が、耐食性を有する金属材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電率測定構造体。
【請求項６】
イオン交換樹脂を備えるイオン交換塔を用いて純水を製造する純水製造装置において、前記イオン交換塔内に請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電率測定構造体が設置されていることを特徴とする純水製造装置。
【請求項７】
イオン交換樹脂を備えるイオン交換塔を用いて純水を製造する純水製造方法であって、少なくとも先端部が前記イオン交換樹脂と接触するように配置される第１の電極、前記第１の電極の周囲に間隔を有して取り囲むように形成され、少なくとも先端部が前記イオン交換樹脂と接触するように配置される第２の電極、及び前記イオン交換塔に取り付けられ、前記第１及び前記第２の電極を支持するための支持部を備える導電率測定構造体が設置されたイオン交換塔において、前記第１及び前記第２の電極の導電率を連続的に測定することを含む純水製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電率測定構造体、純水製造装置及び純水製造方法に関し、特に、医薬品の製造、半導体の製造、発電用ボイラー水、食品などに使用される純水もしくは超純水を製造するためのイオン交換方式純水製造装置に設置可能な導電率測定構造体、純水製造装置及び純水製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医薬品の製造、半導体の製造、発電用ボイラー水、食品などに使用される純水もしくは超純水を製造するためのイオン交換方式純水製造装置が知られている。イオン交換方式純水製造装置は、原水をイオン交換樹脂等に接触させ、原水に含まれるアニオンおよびカチオン成分をイオン交換反応により除去し、純水を製造する装置である。イオン交換樹脂は、定期的に酸およびアルカリにより再生することで、繰り返し使用することができる。
【０００３】
近年、半導体の高集積度化などにより、純水製造装置に求められる純水の純度が高くなるとともに、再生に用いられる薬品の使用量を抑え、ランニングコストを極限まで低減することが求められている。しかしながら、適正な再生頻度および再生薬品量の調整を行わないと、イオン交換樹脂の再生不良が起こり、純水の水質低下のリスクが高まる。
【０００４】
再生頻度の決定方法として従来から行われる最もオーソドックスな方法は、原水のイオン濃度を一定とみなし、一定量の原水の通水量を超えた場合に、イオン交換樹脂の再生をする方式である。
【０００５】
しかしながら、原水のイオン濃度が季節変動などにより上昇した場合、再生頻度が足りなくなるため、処理水の水質が低下する。季節変動を見越して薬品量や再生頻度を多く設定すると、無駄に薬品を消費するため、ランニングコストが上昇する。また、イオン交換樹脂は、原水に含まれる有機物等の汚れにより経年劣化するため、季節変動がなくても純水装置のイオン交換能力が低下し、処理水水質が低下していく。純水装置のイオン交換能力の低下を考慮した薬品量や再生頻度を設定すると、ランニングコストが更に上昇する問題もある。
【０００６】
これらの問題を解決する手段の一つとして例えば特開平３−１８１３８４号公報（特許文献１）に記載されるように、原水の導電率を測定してイオン負荷を演算し、原水のイオン負荷を考慮したうえでイオン負荷を求め、再生頻度を決定する方式がある。
【０００７】
更に別の従来技術としては、イオン交換樹脂の再生廃液のｐＨを測定し、測定値に基づいて再生剤の通薬量の監視を行うことにより再生に用いる薬品の使用量を抑える方法（特開平９−１１７６７９号公報（特許文献２））や、処理水中のシリカを分析計により測定する方法等がある。
【０００８】
更に、特開２０１４−１８８４５６号公報（特許文献３）には、被処理水をアニオン交換樹脂層に通水してアニオン交換処理し、得られた処理水の比抵抗又は電気伝導率を測定し、測定結果に基づいて、アニオン交換樹脂の再生又は交換を行うイオン交換樹脂装置の運転方法が記載されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１〜３に記載された発明のいずれも、イオン交換樹脂が充填された塔の外部に測定計を配置してイオン交換塔内の内部状態を予測することが行われているだけで、イオン交換塔内の内部状態を直接測定していないため、イオン交換塔の内部状態を適切に把握できているとはいえない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平３−１８１３８４号公報
【特許文献２】特開平９−１１７６７９号公報
【特許文献３】特開２０１４−１８８４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記課題を鑑み、本発明は、イオン交換塔の内部状態を長時間精度良く把握することが可能な導電率測定構造体及びこれを用いた純水製造装置及び純水製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明者らが鋭意検討した結果、所定の構造の電極を備えた導電率測定構造体をイオン交換塔に配置することが有効であるとの知見を得た。
【００１３】
以上の知見を基礎として完成した本発明の実施の形態に係る導電率測定構造体は一側面において、イオン交換樹脂を備えるイオン交換塔に配置される導電率測定構造体であって、少なくとも先端部がイオン交換樹脂と接触するように配置される第１の電極と、第１の電極の周囲に間隔を有して取り囲むように形成され、少なくとも先端部がイオン交換樹脂と接触するように配置される第２の電極と、イオン交換塔に取り付けられ、第１及び第２の電極を支持するための支持部とを備える。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る導電率測定構造体は一実施態様において、第１の電極の先端部が、第２の電極の先端部よりもイオン交換樹脂内へ向けて突出している。
【００１５】
本発明の実施の形態に係る導電率測定構造体は別の一実施態様において、第１の電極と第２の電極との間の間隔に、第１の電極と第２の電極とを絶縁するための絶縁層が配置されている。
【００１６】
本発明の実施の形態に係る導電率測定構造体は更に別の一実施態様において、第２の電極が、第１の電極と対向する対向面に凹部を備える第１部材と、一端が第１部材の一部を取り囲むように配置され、他端が支持部に接続された第２部材とを備え、第１部材の凹部に配置される第１のＯリングと第１部材と第２部材との間に配置される第２のＯリングとにより、第１の電極と第２の電極とが封止されている。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る導電率測定構造体は更に別の一実施態様において、少なくとも第１の電極及び第２の電極が、耐食性を有する金属材料で形成されている。
【００１８】
本発明の実施の形態に係る純水製造装置は一側面において、イオン交換樹脂を備えるイオン交換塔を用いて純水を製造する純水製造装置において、イオン交換塔内に上記導電率測定構造体が設置されている。
【００１９】
本発明の実施の形態に係る純水製造方法は一側面において、イオン交換樹脂を備えるイオン交換塔を用いて純水を製造する純水製造方法であって、少なくとも先端部がイオン交換樹脂と接触するように配置される第１の電極、第１の電極の周囲に間隔を有して取り囲むように形成され、少なくとも先端部がイオン交換樹脂と接触するように配置される第２の電極、及びイオン交換塔に取り付けられ、第１及び第２の電極を支持するための支持部を備える導電率測定構造体が設置されたイオン交換塔において、第１及び第２の電極の導電率を連続的に測定することを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、イオン交換塔の内部状態を長時間精度良く把握することが可能な導電率測定構造体及びこれを用いた純水製造装置及び純水製造方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係るイオン交換体を備える純水製造装置の例を表す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る導電率測定構造体の一例を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る導電率測定構造体の先端部側からみた場合の平面図であり、図３（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る導電率測定構造体の先端部付近の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る導電率測定構造体を既存の純水製造装置へ搭載する場合の設置例を表す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る導電率測定構造体を既存の純水製造装置のフランジへ配置する場合のフランジの構成例を表す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る導電率測定構造体を既存の純水製造装置のフランジへ配置する場合のフランジの別の構成例を表す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る導電率測定構造体を既存の純水製造装置のマンホール又は内蓋へ搭載する場合の設置例を表す概略図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る導電率測定構造体をイオン交換塔に搭載する場合の設置例を示す概略図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る導電率測定構造体を表す概略図である。
【図１０】図１０（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る別の導電率測定構造体を表す概略図であり、図１０（ｂ）は導電率測定構造体をイオン交換塔の内壁面に設置した場合の例を表す概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る純水製造装置を２床３塔方式の純水装置に適用した場合の一例を表す概略図である。
【図１２】本発明の実施の形態の変形例に係る純水製造装置を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。
【００２３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る導電率測定構造体４は、図１に示すように、イオン交換樹脂３を備えるイオン交換塔２に配置するための導電率測定構造体４であり、より好ましくは、イオン交換樹脂３を備えるイオン交換塔２を用いて純水を製造する純水製造装置１に配置される導電率測定構造体４である。
【００２４】
イオン交換塔２内に充填されたイオン交換樹脂３の導電率を直接測定する場合、イオン交換樹脂３の導電率の測定のための電極はイオン交換樹脂３と確実に接触させる必要がある。一方で、イオン交換塔２内のイオン交換樹脂３は、逆洗工程等により流動するうえ、膨潤及び収縮する。そのため、イオン交換塔２内に公知の導電率測定計を挿入すると、イオン交換樹脂３の流動により生じる外力によって導電率測定計が破損する場合がある。更に、電極構造によっては、電極周辺でイオン交換樹脂３が上手く流動できずに滞留が発生し、イオン交換樹脂３の導電率を適切に測定できない場合がある。
【００２５】
本発明の実施の形態に係る導電率測定構造体４によれば、イオン交換塔２内で流動するイオン交換樹脂３から外力を受けることによる電極の折れ曲がり等の不具合や破損を抑制しながら、導電率測定構造体４をイオン交換塔２内に配置することによるイオン交換樹脂３の滞留を抑制できる。これにより、イオン交換塔２の内部状態、特にイオン交換塔２内のイオン交換樹脂３の状態を長時間精度良く把握することが可能な導電率測定構造体及びこれを用いた純水製造装置及び純水製造方法が提供できる。
【００２６】
図１に示すように、純水製造装置１は、イオン交換樹脂３を備えるイオン交換塔２を用いて純水を製造する装置である。イオン交換塔２は、イオン交換樹脂３を内部に収容し、被処理水を塔内に通水してイオン交換樹脂３と接触させることにより、被処理水中の荷電性溶解不純物を除去して処理水を得ることが可能な装置であれば、具体的構成は特に限定されない。
【００２７】
イオン交換塔２としては、カチオン塔、アニオン塔などが利用可能である。イオン交換樹脂３としては、粒子状のカチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂、或いはこれら樹脂を混合した混床型イオン交換樹脂等が用いられ、イオン交換体とも称される。イオン交換塔２には導電率測定構造体４が搭載される。
【００２８】
具体的には、導電率測定構造体４は、図２に示すように、少なくとも先端部４１ａがイオン交換樹脂３と接触するように配置される第１の電極４１と、第１の電極４１の周囲に間隔ｓを有して取り囲むように形成され、少なくとも先端部４２ａがイオン交換樹脂３と接触するように配置される第２の電極４２と、イオン交換塔２に取り付けられ、第１の電極４１及び第２の電極４２を支持するための支持部４５とを備える。支持部４５内には更に、第１の電極４１及び第２の電極４２間に流れる電流値を測定するために第１の電極４１及び第２の電極４２に電圧を印加するための端子４７、４８を備える。
【００２９】
第１の電極４１は、例えば細長いロッド形状を有することができ、イオン交換塔２の高さ方向（被処理水の通水方向）と交差する方向、典型的には高さ方向に垂直にその長手方向が延在するように、イオン交換塔２の外部からイオン交換塔２の内部に向けて差し込むことができる。第１の電極４１の厚さ（直径）Ｔ１は、例えば５〜２０ｍｍとすることができる。
【００３０】
第２の電極４２は、図３（ａ）に示すように、第１の電極４１から絶縁されるように、一定の間隔ｓを有して、第１の電極４１の周囲に同心円状に配置された円筒形状の電極である。間隔ｓは、イオン交換樹脂３が導電率測定構造体４の内部に入り込んで滞留しないように、５００μｍ以下であることが好ましい。間隔ｓが小さすぎると、第１の電極４１と第２の電極４２との適切な絶縁が得られない場合があることから、間隔ｓは２００μｍ以上であることが好ましい。
【００３１】
図３（ｂ）に示すように、第１の電極４１の先端部４１ａは、第２の電極４２の先端部４２ａよりもイオン交換樹脂３内へ向けて突出するように配置されている。これにより、イオン交換樹脂３と第１の電極４１及び第２の電極４２との接触をより確実にすることができ、イオン交換樹脂３のイオン交換塔２内での滞留を防ぎながらイオン交換樹脂３の導電率をより精度よく測定することができる。
【００３２】
なお、図３（ｂ）の例では、第１の電極４１が第２の電極４２よりも突出した形状が示されているが、第１の電極４１が第２の電極４２から突出しない態様、例えば、第１の電極４１の先端部４１ａと第２の電極の先端部４２ａとが同一平面状に位置するように配置されていてもよい。
【００３３】
第２の電極４２の先端部４２ａから第１の電極４１の先端部４１ａの突出長さＬ１は、基本的には、必要とされる電極面積に合わせて調整可能であるが、長さＬ１が大きすぎると、第１の電極４１がイオン交換樹脂３の流動による外力を受けて折れ曲がるか又は破損等が生じる場合がある。本発明の第１の実施の形態に係る導電率測定構造体４を純水製造装置１のイオン交換塔２に適用する場合は、長さＬ１を例えば０〜３０ｍｍとすることが好ましく、５〜１０ｍｍとすることがより好ましい。
【００３４】
第１の電極４１と第２の電極４２との間の間隔ｓには、図２に示すように、第１の電極４１と第２の電極４２とを絶縁するための絶縁層４６が配置されていてもよい。例えば、図２に例示されるように、支持部４５に接続される端部側の第１の電極４１及び第２の電極４２の間に絶縁層４６が配置されることにより、イオン交換塔２の内壁面に近接し、イオン交換樹脂３の流動による外力の影響を受けやすい支持部４５周辺の絶縁をより確実に行うことができる。絶縁層４６の材料は特に限定されない。例えば図２の例では、絶縁層４６として、ポリオレフィン又はフッ素系ポリマー又は熱可塑性エラストマー製の熱収縮チューブが第１の電極４１の外周面と第２の電極４２の内周面の間に挿入されている。
【００３５】
第２の電極４２の厚みＴ２は、例えば、５〜２０ｍｍとすることができる。図３（ｂ）に示すように、第２の電極４２は、第１の電極４１と対向する対向面４２１に凹部４２２を備える第１部材４２Ａと、一端が第１部材４２Ａの一部を取り囲むように配置され、他端が支持部４５に接続された第２部材４２Ｂとを備える。第１部材４２Ａの凹部４２２には環状の第１のＯリング４２３が収容される。第２部材４２Ｂは、第１部材４２Ａをその内部に収容するように形成された薄肉部４２４と、薄肉部４２４と連続し、支持部４５と接続され、第１部材４２Ａと対向する対向面４２５を備える厚肉部４２６を有する。第１部材４２Ａと第２部材４２Ｂとの間の間隙４２７には環状の第２のＯリング４２８が配置される。
【００３６】
第１部材４２Ａの凹部４２２に配置される第１のＯリング４２３と第１部材４２Ａと第２部材４２Ｂとの間に配置される第２のＯリング４２８とが押しつぶされて収容されることにより、第１のＯリング４２３及び第２のＯリング４２８が存在する位置において第１の電極４１と第２の電極４２とが封止（密封）され、第１のＯリング４２３及び第２のＯリング４２８が存在する位置以外の第１の電極４１と第２の電極４２の間には絶縁のための間隔Ｓを有する空気層が確保できるようになっている。
【００３７】
第１のＯリング４２３が収容される凹部４２２の位置は、イオン交換樹脂３が第１の電極４１と第２の電極４２との間に挟まって滞留しないように、第１の電極４１の先端部４１ａから離れすぎない方が好ましい。具体的には、凹部の内壁面から第１の電極４１の先端部４１ａまでの距離ｄ１が２ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３８】
なお、第１の電極４１及び第２の電極４２をイオン交換塔２の内部へ挿入するほど、イオン交換塔２内のイオン交換樹脂３の流動による外力の影響を大きく受けることとなる。即ち、第１の電極４１の先端部４１ａからイオン交換塔２の内壁面まで距離Ｄが長すぎると第１の電極４１及び第２の電極４２の折れ曲がり等の不具合が生じる場合があり、逆に、距離Ｄが小さすぎると、第１の電極４１及び第２の電極４２がイオン交換樹脂３と適切に接触せず、精度の高いイオン交換樹脂の導電率測定が実現できない場合がある。
【００３９】
以下に制限されるものではないが、本発明の第１の実施の形態に係る導電率測定構造体４を純水製造装置１のイオン交換塔２に適用する場合は、第１の電極４１の先端部４１ａからイオン交換塔２の内壁面まで距離Ｄは５〜５０ｍｍ程度とすることが好ましく、より好ましくは１０〜３０ｍｍ、更に好ましくは１０〜２０ｍｍ程度である。なお、距離Ｄは測定対象とする位置や必要に応じて任意に変更可能である。
【００４０】
図２に示すように、支持部４５は、筒部４３と筒部４３の周囲に取り付けられたフランジ部４４とを備える。筒部４３は溝４３３を有していてもよく、この溝４３３に第１の電極４１及び第２の電極４２に接続された端子４７、４８に電気的に接続可能な導電率センサが嵌め込まれるようになっている。
【００４１】
第１の電極４１及び第２の電極４２間には、端子４７、４８を介してそれぞれ交流電圧が印加されることが好ましい。これにより、第１の電極４１及び第２の電極４２間に直流電圧が印加される場合に比べて、第１の電極４１及び第２の電極４２間の表面に分極が生じるのを防ぎ、長期間安定してイオン交換樹脂３の導電率を測定することができる。
【００４２】
本発明の第１の実施の形態に係る導電率測定構造体４の支持部４５は、イオン交換塔２の外部の壁面上の任意の位置に取り付けることができるため、端子４７、４８に接続されてイオン交換樹脂３の導電率を測定するための装置はイオン交換塔２の外部に配置することができ、その交換も容易である。
【００４３】
第１の電極４１及び第２の電極４２は、その表面が少なくとも耐食性を有する金属材料で形成されていることが好ましい。第１の電極４１及び第２の電極４２が耐食性を有することにより、長期間の使用によっても腐食等が生じにくく、第１の電極４１及び第２の電極４２の挿入によるイオン交換塔２の処理水の汚染を抑制することができる。耐食性を有する材料としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ）、チタン、チタン＋Ｐｔメッキ等を用いた材料が上げられる。支持部４５も第１の電極４１及び第２の電極４２と同様に、その表面が少なくとも耐食性を有する金属材料で形成されていることが好ましい。
【００４４】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る導電率測定構造体４の配置例を示す概略図である。本発明の第１の実施の形態に係る導電率測定構造体４は、既設の純水製造装置１に設置することも容易に行うことができる。イオン交換塔２の内壁面は、例えば硬質天然ゴムなどでライニング施工されていることから、イオン交換塔２自体に新たな穴を空けて導電率測定構造体４を配置することが困難な場合がある。そのような場合においては、例えば、図４に示すように、イオン交換塔２の内部に配置される既存の内装管が配置される位置に導電率測定構造体４を挿入することができる。
【００４５】
その場合、図５に示すように、イオン交換塔２の内装管に接続される既設のフランジ６に導電率測定構造体４設置用の穴（樹脂導電率測定構造体設置穴）６０をあけ、この穴６０に導電率測定構造体４を収容するようにしてもよい。或いは、このフランジ６を導電率測定構造体４の支持部４５として機能させるように所定の加工を行ってもよい。図６に示すように、フランジ６上に穴６０を複数箇所設け、複数の導電率測定構造体４を配置することができる。或いは、図７に示すように、イオン交換塔２の塔マンホール又は内蓋７を加工し、１以上の導電率測定構造体４を配置することもできる。
【００４６】
図４〜図７に示す例によれば、既設の純水製造装置１に導電率測定構造体４を取り付ける場合に、イオン交換塔２の塔本体に穴を空けることなく導電率測定構造体４を配置することができるため、イオン交換塔２の内壁に設けられた防食のためのライニング層を破損することなく、イオン交換塔２の気密性を維持することができる。
【００４７】
本発明の第１の実施の形態に係る導電率測定構造体４及びこれを備えたイオン交換樹脂３を備える純水製造装置１によれば、イオン交換塔２内のイオン交換樹脂３の導電率を連続的に直接測定することができる。これにより、イオン交換塔の内部状態を長時間精度良く把握することが可能となるため、安価でより精度良くイオン交換塔２内のイオン交換樹脂３の状態を把握できるため、イオン交換樹脂３の再生頻度や劣化、或いは処理水の水質悪化の状況などを素早く適切に判断することができる。
【００４８】
なお、本実施形態において「連続的に測定」とは、導電率を常時測定する場合の他、純水製造装置１の運転期間中において、一定期間毎（数時間毎、１月、１年毎）に定期的に導電率を測定する場合も含む態様も意味する。
【００４９】
なお、イオン交換塔２内のイオン交換樹脂の導電率の測定は、ブレーク前検知という観点から、アニオン塔であってもカチオン塔であっても混床式であってもイオン交換塔２の出口近くに配置されることが好ましい。
【００５０】
例えば２床３塔（２Ｂ３Ｔ）方式純水製造装置などでは、アニオン塔から最もリークしやすい物質はシリカやホウ素となるため、アニオン交換樹脂の導電率を連続的に測定することにより、シリカやホウ素の吸着状態を推定する指標となる。アニオン塔の場合は、図１に示すように、被処理水の通水方向においてより下流側、即ち、イオン交換塔２の入口２１（塔最上部）を０％、出口２２（塔最下部）を１００％とした場合に７０％以上、下流側に第１の電極４１及び第２の電極４２の先端部４１ａ、４２ａを配置することで、アニオン交換樹脂のシリカ、ホウ素の吸着状態をより精度良く把握することができるため、アニオン塔からシリカがリークする前に適切な対策を施すことが可能となり、その結果、純水の水質低下をより効果的に抑制することができる。
【００５１】
一方、２床３塔（２Ｂ３Ｔ）方式純水製造装置のカチオン塔は、純水装置の入口側に配置されているため、アニオン塔よりも、Ｆｅ、Ｍｎ等を含む浮遊物（ＳＳ）等の汚染物の影響を受けやすく、また、被処理水に含まれる塩素などの混入による酸化物の存在などにより、カチオン交換樹脂が劣化しやすいという問題がある。更に、被処理水の水質や性状変動により、フミン質、有機性高分子、カチオン系洗剤、中性洗剤、アニオン樹脂からの溶出物、凝集助剤などの種々の不純物を含む被処理水が、純水装置の入口側に配置されたカチオン塔内に通液されることもあり、これら汚染物によってカチオン樹脂が汚染を受けるという問題もある。更に、また、アニオン塔に比べてカチオン塔のイオン交換バンドがブロードになるとともに、アニオン交換樹脂に比べてカチオン交換樹脂の選択係数が低く、吸着力が弱いため、カチオンリークが生じやすいという問題がある。
【００５２】
カチオン塔の場合は、液相が酸性溶液であるため、固相よりも液相中心の導電率が検出されることとなるが、カチオン塔の入口２１側から出口２２側へいくほど、液相導電率の変化が大きくなる。即ち、カチオン塔においては、イオン交換塔２の入口２１（塔最上部）を０％、出口２２（塔最下部）を１００％とした場合に、５０％以上、更には６０％以上、更には７０％以上、下流側（塔下部）となる位置に、第１の電極４１及び第２の電極４２の先端部４１ａ、４２ａが位置するように配置することで、カチオンリークによる純水の水質低下をより適切に防ぐことができる。
【００５３】
本発明の第１の実施の形態に係る導電率測定構造体４を２本以上、イオン交換塔２の通水方向に対して同一高さに互いに隣接させて配置し、一方の導電率測定構造体４が備える第１の電極４１及び第２の電極４２の周囲をスクリーンなどで覆い、他方の導電率測定構造体４が備える第１の電極４１及び第２の電極４２をイオン交換樹脂３と接触するように配置することもできる。これにより、一方の導電率測定構造体４を用いてイオン交換塔２内の液相の導電率を求め、他方の導電率測定構造体４を用いてイオン交換塔２内の液相及び固相の合計の導電率を求めることも可能である。なお、「同一高さ」とは、完全に同一な高さだけを意味するものではなく、実質的に同一、即ち、導電率の測定において測定に影響を及ぼさない程度の高さの差が生じている態様をも包含するものとする。
【００５４】
本実施形態では、図示していないが、導電率測定構造体４を用いて測定した導電率に基づいて、イオン交換塔２の内部状態を解析する解析手段及び解析手段による解析手段に基づいて、イオン交換塔２へ供給される被処理水の通水量、薬品量及び再生頻度の少なくともいずれかを制御する制御手段などを備えていてもよい。
【００５５】
本発明の第１の実施の形態に係る導電率測定構造体４を用いて純水を製造する場合は、少なくとも先端部４１ａがイオン交換樹脂３と接触するように配置される第１の電極４１、第１の電極４１の周囲に間隔ｓを有して取り囲むように形成され、少なくとも先端部４２ａがイオン交換樹脂３と接触するように配置される第２の電極４２、イオン交換塔２に取り付けられ、第１の電極４１と第２の電極４２とを支持するための支持部４５を備える少なくとも１以上の導電率測定構造体をイオン交換塔２に、好ましくはイオン交換塔２の出口側に近接する領域に設置する。そして、支持部４５に端子４７、４８を取り付けて、第１の電極４１と第２の電極４２との間に流れる電流値を検出することで導電率の変化を観察する。導電率の変化の観察結果に基づいて、イオン交換塔２の処理条件を変更することができる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る導電率測定構造体４００は、図８及び図９に示すように、イオン交換樹脂３（図示せず）を備えるイオン交換塔２に配置される導電率測定構造体４００であって、イオン交換塔２の高さ方向に延在し、内部にイオン交換樹脂の導電率を測定するための少なくとも１対の電極４００ａ、４００ｂ、４００ｃを収容する電極収容部４０２と、少なくとも１対の電極４００ａ、４００ｂ、４００ｃに接続され、イオン交換塔２の高さ方向に沿って形成された少なくとも１以上の測定面４０１を備え、少なくとも１以上の測定面４０１と接するイオン交換樹脂の導電率を測定するための測定部４０３とを備える。測定面４０１の周囲は、絶縁部４０４によって測定部４０３の周囲部分と絶縁されている。
【００５７】
図９に示すように、電極収容部４０２内に収容された電極４００ｂは、２つの導電率測定計５００のコモン端子であり、測定部４０３の測定面４０１とは逆の極性を有する部分（Ｂ電極）に接続されている。測定部４０３は電極収容部４０２の周囲を取り囲むように配置されており、電極収容部４０２内に収容された電極４００ａ、４００ｃは測定面４０１（Ａ電極）にそれぞれ接続されている。電極収容部４０２は、例えばポリエチレンチューブなどの絶縁材料で構成されている。
【００５８】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、導電率測定構造体４００の電極収容部４０２がフィルム又はシート形状を有しており、その一面がイオン交換塔２の高さ方向（図１０（ａ）の紙面上下方向又は図１０（ｂ）の紙面奥方向）に沿って、イオン交換塔２の内壁上に接着層４０５を介して接着されていてもよい。
【００５９】
図８〜図１０に示す導電率測定構造体４００によれば、比較的簡易な構造でイオン交換塔２の高さ方向の異なる位置にあるイオン交換樹脂の導電率を測定することが可能となる。
【００６０】
本発明は上記の第１及び第２の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。
【００６１】
例えば、上述のイオン交換塔２は、２Ｂ３Ｔ方式の多床塔の純水製造装置或いは混床式の純水製造装置などに好適に利用可能である。具体的には、図１１に示すように、本実施形態に係る純水製造装置は、カチオン塔３０、脱炭酸塔４０及びアニオン塔５０により成る２床３塔方式の純水製造装置を含み、導電率測定構造体４、４００が、カチオン塔３０の内部に配置される。カチオン塔３０及びアニオン塔５０内には、アニオン塔５０内に充填されたアニオン交換樹脂と接触するように配置される。
【００６２】
更には、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、本実施形態に係る純水製造装置として、アニオン塔の下流側に更にポリッシャ７０を配置し、このポリッシャ７０の内部に導電率測定構造体４、４００が更に配置されていてもよい。ポリッシャ７０は、図１２（ａ）に示すような混床式のものでも、図１２（ｂ）に示すようなカチオンポリッシャ７１とアニオンポリッシャ７２とを別々に設ける形態のものでもいずれでも構わない。
【００６３】
このように、本発明は上記の開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によって表されるものであり、実施段階においては、その要旨を逸脱しない範囲において変形し具体化し得るものである。
【符号の説明】
【００６４】
１…純水製造装置
２…イオン交換塔
３…イオン交換樹脂
４…導電率測定構造体
６…フランジ
７…マンホール又は内蓋
２１…入口
２２…出口
３０…カチオン塔
４０…脱炭酸塔
４１…第１の電極
４２…第２の電極
４１ａ…先端部
４２ａ…先端部
４２Ａ…第１部材
４２Ｂ…第２部材
４３…筒部
４４…フランジ部
４５…支持部
４６…絶縁層
４７、４８…端子
５０…アニオン塔
６０…樹脂導電率測定構造体設置穴
７０…ポリッシャ
７１…カチオンポリッシャ
７２…アニオンポリッシャ
４００…導電率測定構造体
４００ａ、４００ｂ、４００ｃ…電極
４０１…測定面
４０２…電極収容部
４０３…測定部
４０４…絶縁部
４０５…接着層
４２１…対向面
４２２…凹部
４２３…第１のＯリング
４２４…薄肉部
４２５…対向面
４２６…厚肉部
４２７…間隙
４２８…第２のＯリング
４３３…溝
５００…導電率測定計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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