(57)【要約】【課題】比較的簡易な構成によって脱塩室からの漏水を防止することができる電気脱イオン装置を提供する。【解決手段】脱塩室用フレーム２０の板面に、該フレーム２０を周回する溝２６と、溝２６をフレーム２０の底辺に連通する溝２７とが設けられている。脱塩室用フレームと濃縮室用フレーム、陽極用スペーサ、陰極用スペーサ及びエンドプレートを積層することにより電気脱イオン装置が構成される。脱塩室にイオン交換樹脂が充填されている。脱塩室内の圧力が上昇すると、脱塩室内の水の一部がフレーム２０の板面に沿って浸み込むように流れるが、この水は溝２６，２７を通って電気脱イオン装置３０が流出するので、脱塩室内の圧力の過度な上昇が防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極と、該陽極と陰極との間にイオン交換膜を配列することにより形成された濃縮室及び脱塩室とを有する電気脱イオン装置において、
該脱塩室からの生産水の取出ラインとは別に、該脱塩室内から圧力を放出する圧力放出部を備えたことを特徴とする電気脱イオン装置。
【請求項２】
前記陽極と陰極との間に前記イオン交換膜と、脱塩室を囲む脱塩室用フレームと、濃縮室を囲む濃縮室用フレームとを配列することにより前記脱塩室及び濃縮室が形成されており、
前記圧力放出部として、該脱塩室用フレームの陽極側及び陰極側の少なくとも一方の面に設けられた溝を備えたことを特徴とする請求項１の電気脱イオン装置。
【請求項３】
前記溝として、脱塩室を周回する第１の溝と、該第１の溝を電気脱イオン装置外に連通する第２の溝とを備えたことを特徴とする請求項２の電気脱イオン装置。
【請求項４】
前記溝は、脱塩室用フレームの内周縁と外周縁とを連通するように設けられていることを特徴とする請求項２の電気脱イオン装置。
【請求項５】
前記溝は前記電気脱イオン装置の底面に連通しており、該電気脱イオン装置が水受けトレー上に設置されていることを特徴とする請求項３又は４の電気脱イオン装置。
【請求項６】
前記陽極と陰極との間に前記イオン交換膜と、脱塩室を囲む脱塩室用フレーム及び濃縮室を囲む濃縮室用フレームとを配列することにより前記脱塩室及び濃縮室が形成されており、
前記圧力放出部として、前記脱塩室フレームの内周縁から内周縁と外周縁との間の途中部分まで設けられた溝と、前記電気脱イオン装置外と該溝とを連通する孔を備えたことを特徴とする請求項１の電気脱イオン装置。
【請求項７】
前記濃縮室からの濃縮水取出ラインとは別に、該濃縮室内から圧力を放出する濃縮室用圧力放出部を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかの電気脱イオン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気脱イオン装置に係り、詳しくは陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画形成された電気脱イオン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気脱イオン装置は、一般に陰極及び陽極間にカチオン交換膜とアニオン交換膜とを交互に配置し、これらカチオン交換膜及びアニオン交換膜との間に脱塩室及び濃縮室を形成し、この脱塩室にイオン交換体を充填したものである（特許文献１，２）。
【０００３】
図６はこの電気脱イオン装置の基本的な構成を示す分解図である。
【０００４】
陰極側のエンドプレート１に沿って陰極電極板２が配置され、この陰極電極板２の周縁部に枠状の陰極用スペーサ３が重ね合わされる。この陰極用スペーサ３に引き続いてカチオン交換膜４、脱塩室形成用の枠状フレーム５、アニオン交換膜６及び濃縮室形成用の枠状フレーム７がこの順に重ね合わされる。このカチオン交換膜４、脱塩室形成用の枠状フレーム５、アニオン交換膜６及び濃縮室形成用の枠状フレーム７を１単位として多数重ね合わされる。即ち、膜４、フレーム５、膜６、フレーム７が連続して繰り返し積層される。最後のアニオン交換膜６に対し枠状の陽極用スペーサ８を介して陽極電極板９が重ね合わされ、その上に陽極側エンドプレート１０が重ね合わされて積層体とされる。この積層体はボルト等によって締め付けられる。
【０００５】
上記の脱塩室用フレーム５の内側スペースが脱塩室となっており、この脱塩室にはイオン交換樹脂等のイオン交換体５Ｒが充填される。濃縮室用フレーム７の内側が濃縮室となっている。この濃縮室内は空室となっているが、イオン交換樹脂やメッシュスペーサなどが配置されてもよい。
【０００６】
この電気脱イオン装置にあっては、陽極９と陰極２の間に直流電流を通じ、且つ被処理水（原水）を原水流入ライン１１を通して脱塩室内に通水させ、また、濃縮水を濃縮水流入ライン１２を通して濃縮室内に通水させる。脱塩室内に流入してきた被処理水はイオン交換樹脂の充填層を流下し、その際、該被処理水中の不純物イオンが除かれて脱イオン水（生産水）となり、これが脱イオン水流出ライン１３を経て流出する。
【０００７】
一方、濃縮室内に通水された濃縮水は濃縮室内を流下するときに、イオン交換膜４，６を介して移動してくる不純物イオンを受け取り、不純物イオンを濃縮した濃縮水として濃縮水流出ライン１４より流出する。電極室にはそれぞれ導入ライン１５，１６及び取出ライン１７，１８を介して電極水が流通される。
【０００８】
濃縮水流出ライン１４から流出した濃縮水は、廃棄されるか、あるいは部分的にリサイクルされる。このような電気脱イオン装置は、種々の産業、例えば半導体チップの製造、発電所の運転、石油化学用途、医薬品製造などに用いる純水製造装置として利用されている。
【０００９】
電気脱イオン装置にあっては、生産水を通水するラインに約０．３〜１．０ＭＰａほどの高い圧力がかかる。また、装置の中にイオン交換樹脂やイオン交換膜が交互に積層される複雑な構造となっている為、強い締結力で装置をパッケージ化していても僅かなズレや歪みなどが生じると局所的に圧力がかかり、部材の破損（例えばエンドプレートの破損など）や水漏れが発生する。この問題は、運転圧力が大きくなるほど起こりやすくなる。
【００１０】
特許文献２には、エンドプレート同士を接近方向に押圧するようにコイルバネを設けることにより、上記の水漏れを防ぐことが記載されているが、構造が複雑となると共に、必ずしも十分な効果が得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２７５７６９号公報
【特許文献２】特開２０１２−６１３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、比較的簡易な構成によって脱塩室からの漏水を防止することができる電気脱イオン装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の電気脱イオン装置は、陽極及び陰極と、該陽極と陰極との間にイオン交換膜を配列することにより形成された濃縮室及び脱塩室とを有する電気脱イオン装置において、該脱塩室からの生産水の取出ラインとは別に、該脱塩室内から圧力を放出する圧力放出部を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の一態様では、前記陽極と陰極との間に前記イオン交換膜と、脱塩室を囲む脱塩室用フレームと、濃縮室を囲む濃縮室用フレームとを配列することにより前記脱塩室及び濃縮室が形成されており、前記圧力放出部として、該脱塩室用フレームの陽極側及び陰極側の少なくとも一方の面に設けられた溝を備える。
【００１５】
本発明の一態様では、前記溝として、脱塩室を周回する第１の溝と、該第１の溝を電気脱イオン装置外に連通する第２の溝とを備える。
【００１６】
本発明の一態様では、前記溝は、脱塩室用フレームの内周縁と外周縁とを連通するように設けられている。
【００１７】
本発明の一態様では、前記溝は前記電気脱イオン装置の底面に連通しており、該電気脱イオン装置が水受けトレー上に設置されている。
【００１８】
本発明の一態様では、前記陽極と陰極との間に前記イオン交換膜と、脱塩室を囲む脱塩室用フレーム及び濃縮室を囲む濃縮室用フレームとを配列することにより前記脱塩室及び濃縮室が形成されており、前記圧力放出部として、前記脱塩室フレームの内周縁から内周縁と外周縁との間の途中部分まで設けられた溝と、前記電気脱イオン装置外と該溝とを連通する孔を備える。
【００１９】
本発明の一態様では、前記濃縮室からの濃縮水取出ラインとは別に、該濃縮室内から圧力を放出する濃縮室用圧力放出部を備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の電気脱イオン装置は、脱塩室からの脱塩水取出ラインとは別に、脱塩室内の圧力を放出する圧力放出部を備えているので、脱塩室内の過度な圧力上昇が防止され、電気脱イオン装置の破損や脱塩室からの漏水が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態に係る電気脱イオン装置の脱塩室用フレームの斜視図である。
【図２】実施の形態に係る電気脱イオン装置の斜視図である。
【図３】別の実施の形態に係る脱塩室用フレームの斜視図である。
【図４】（ａ）はさらに別の実施の形態に係る脱塩室用フレームの斜視図である。（ｂ）は（ａ）のフレームを用いた電気脱イオン装置の斜視図である。
【図５】（ａ）はさらに別の実施の形態に係る脱塩室用フレームの斜視図である。（ｂ）は（ａ）のフレームを用いた電気脱イオン装置の斜視図である。
【図６】電気脱イオン装置の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１は、本発明の電気脱イオン装置で用いられる脱塩室用フレームの斜視図である。このフレーム２０は、外周縁が長方形状の板状であり、脱塩室となる第１貫通部２１と、濃縮水導入用の通水口となる第２貫通部２２と、濃縮水排出用の通水口となる第３貫通部２３と、第１貫通部２１の図１における右端から上方に延出するように設けられた、原水導入用の通水口となる第４貫通部２４と、第１貫通部２１の左端から下方に延出するように設けられた、脱塩水取出用の通水口となる第５貫通部２５とを有する。
【００２３】
このフレーム２０の双方の板面のうち、フレーム２０の外周縁と内周縁との間に、第１貫通部２１を取り囲むように周回する第１の溝２６が設けられている。また、フレーム２０の下部にあっては、第１の溝２６からフレーム２０の下端部の外周縁にまで達する第２の溝２７が設けられている。
【００２４】
本発明の電気脱イオン装置３０は、この脱塩室用フレーム２０を用いたこと以外は図６の電気脱イオン装置と同様にして構成される。なお、脱塩室用フレーム２０と、それに重なり合うイオン交換膜又は濃縮室用フレームもしくは電極用スペーサとの間は、両面接着テープ又は接着剤によってシールされることが好ましい。この両面接着テープ又は接着剤は、ゴムシートやＯリング等のガスケット材を用いる場合に比べ、フレーム２０の板面の平坦性が低い場合であっても、優れたシール効果を発揮する。
【００２５】
図２はこの脱塩室用フレーム２０とエンドプレート１，１０、濃縮室用フレーム７、陰極用スペーサ３、陽極用スペーサ８の積層形態を示す斜視図である。なお、エンドプレート１，１０には図６と同様に各水の通水孔（図示略）が設けられている。前記第２の溝２７は電気脱イオン装置３０の底面に向って開放する圧力放出孔を構成している。なお、この実施の形態の電気脱イオン装置３０にあっては、濃縮室内にはメッシュ等は設けられておらず、空室となっているが、これに限定されない。この電気脱イオン装置３０は、水受けトレー４０上に載置されている。図示は省略するが、水受けトレー４０には装置３０の載せ台や排水口が設けられ、この排水口に排水ホースが接続されている。
【００２６】
この電気脱イオン装置３０は、図６の電気脱イオン装置と同様に通水が行われ、原水が電気脱イオン処理される。この電気脱イオン装置３０にあっては、脱塩室内の圧力が上昇すると、脱塩室内の水の一部がフレーム２０の板面に沿って浸み出そうとするが、この水は溝２６，２７を通って電気脱イオン装置３０から流出するので、脱塩室内の圧力の過度な上昇が防止される。また、第２の溝２７以外から水が漏れることも防止される。さらに、電気脱イオン装置３０の損傷も防止される。なお、この電気脱イオン装置３０の場合、脱塩室内の圧力が著しくなった場合のみ脱塩室から水が溝２６，２７へ流出し、それ以外のときは脱塩室から溝２６，２７へは水は流出しない。
【００２７】
本発明では、図３，４（ａ）に示す脱塩室フレーム２０Ａ，２０Ｂのように、周回溝２６を省略し、脱塩室内と電気脱イオン装置外とを短絡的に連通するように溝２８又は２９を設けてもよい。図３では、溝２８は第１貫通部２１の下辺部とフレーム２０Ａの底辺部との間に上下方向に設けられている。このフレーム２０Ａを用いた電気脱イオン装置は、図２の電気脱イオン装置３０と同様に水受けトレー４０上に載置されることが好ましい。
【００２８】
図４（ａ）では、溝２９は、貫通部２１の上下方向の内周縁とフレーム２０Ｂの上下方向の外周縁とを結ぶように横方向に設けられている。この実施の形態では、溝２９は、外周縁側ほど低位となる勾配を有している。
【００２９】
図４（ｂ）の通り、このフレーム２０Ｂを用いた電気脱イオン装置３０Ｂは、溝２９の末端に接続されたホース３１を有しており、脱塩室から放出される水を該ホース３１を介して排出するよう構成している。
【００３０】
図５（ａ）に示す脱塩室用フレーム２０Ｃは、圧力放出部として、フレーム２０Ｃを厚み方向に貫通する孔３３と、貫通部２１の内周縁と孔３３とを連通する溝３２とを有している。このフレーム２０Ｃを用いた電気脱イオン装置３０Ｃにあっては、濃縮室用フレーム７、スペーサ３、エンドプレート１にも孔３３と重なり合う位置に孔が設けられ、各孔を通って脱塩室からの水が電気脱イオン装置３０Ｃ外に流出するよう構成されている。この孔に接続されたホース３４を介して排水が行われる。
【００３１】
本発明においては、脱塩室からの圧力放出部を構成する通水ラインの大きさは生産水の通水ラインより小さいものとする。この圧力放出用通水ラインはなるべく小径であることが好ましい。また、必要に応じて、リリーフ弁（安全弁）の様なものや、バルブを脱塩室セルとホースとの接続部に取り付けても良い。
【００３２】
本発明では、上記と同様の圧力放出部を濃縮室に設けてもよい。
【実施例】
【００３３】
［実施例１］
陽極と陰極との間に複数のアニオン交換膜とカチオン交換膜とを交互に配列して、濃縮室と脱塩室を交互に形成した電気脱イオン装置を図５の構成となるように製作した。脱塩室の枚数は５０枚とした。この電気脱イオン装置を脱塩室及び濃縮室の通水方向が鉛直方向となるように設置した。脱塩室及び濃縮室に、後述のイオン交換樹脂を充填した。脱塩室及び濃縮室のイオン交換樹脂の充填高さは６０ｍｍ、幅は４０ｍｍとした。また、圧力放出部とホース３４との接続部に安全弁を設置し、設定値を０．５ＭＰａとした。
【００３４】
脱塩室には、平均粒径０．３ｍｍのアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを、アニオン交換樹脂：カチオン交換樹脂の比率（乾燥重量比）を６０：４０の比率で充填した。濃縮室には、上記アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂をアニオン交換樹脂：カチオン交換樹脂＝６０：４０（乾燥重量比）の混合比で充填した。
【００３５】
この電気脱イオン装置に電流値１０Ａ、電流密度１２００ｍＡ／ｄｍ２で電流を流し運転した状態で、給水のポンプの出力を上げ、最大０．８ＭＰａまで脱塩室入口圧力を上昇させた。
【００３６】
原水入口圧力を上げていくと、０．５ＭＰａまで上げたところで圧力放出部のホース３４に水が流れ出した。そのまま圧力を上げていった結果、０．８ＭＰａでは０．５Ｌ／ｈの流出が確認されたが、装置の他の部分からの水漏れ、破損はなかった。
【００３７】
［比較例１］
溝３２及び孔３３を有しない脱塩室フレームを用いたこと以外は、実施例１と全て同じ構造の電気脱イオン装置を製作した。
【００３８】
実施例１と同様に通水を行ったところ、入口圧力が０．６ＭＰａを越えた時に装置からの水漏れが確認された。装置を解体し調べたところ、脱塩室フレームに沿って水が漏れていたことが分かった。
【００３９】
以上より、本発明により、局所的な圧力の負荷を防ぎ、水漏れや部材破損を防止できることが認められた。
【符号の説明】
【００４０】
１，１０  エンドプレート
５，２０，２０Ａ〜２０Ｃ  脱塩室フレーム
２１〜２５  貫通部
２６，２７，２８，３２  溝
３３  孔
３１，３４  ホース
４０  水受けトレー
【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】
2019136666.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月10日(2019.6.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極と、該陽極と陰極との間にイオン交換膜を配列することにより形成された濃縮室及び脱塩室とを有する電気脱イオン装置において、
該脱塩室からの生産水の取出ラインとは別に、該脱塩室内から圧力を放出する圧力放出部を備え、
前記陽極と陰極との間に前記イオン交換膜と、脱塩室を囲む脱塩室用フレームと、濃縮室を囲む濃縮室用フレームとを配列することにより前記脱塩室及び濃縮室が形成されており、
前記圧力放出部として、該脱塩室用フレームの陽極側及び陰極側の少なくとも一方の面に設けられた溝を備えた電気脱イオン装置であって、
前記溝として、脱塩室を周回する第１の溝と、該第１の溝を電気脱イオン装置外に連通する第２の溝とを備えたことを特徴とする電気脱イオン装置。
【請求項２】
前記溝は前記電気脱イオン装置の底面に連通しており、該電気脱イオン装置が水受けトレー上に設置されていることを特徴とする請求項１の電気脱イオン装置。