(57)【要約】【課題】室内からの流体の漏れを抑制しつつ室の厚みを増大することができる脱イオン水製造装置を提供する。【解決手段】脱イオン水製造装置は複数の枠体１３０，１３２，１３４及びイオン交換膜１２０，１２２，１２４を有する。各々の枠体は開口１６０を有する。複数の枠体は互いに積層されている。イオン交換膜は、枠体間の領域のうちのいくつかの領域に設けられている。イオン交換膜は、液体が通る室を形成するように隣接する枠体の開口を互いに分離する。複数の枠体のうちの少なくとも２つの枠体１３０は、当該少なくとも２つの枠体１３０の開口１６０が共同で１つの第１の室を形成するように互いに隣接している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が開口を有し、互いに積層された複数の枠体と、
枠体間の領域のうちのいくつかの領域に設けられ、液体が通る室を形成するように隣接する枠体の開口を互いに分離するイオン交換膜と、を有し、
前記複数の枠体のうちの少なくとも２つの枠体は、前記少なくとも２つの枠体の開口が共同で１つの第１の室を形成するように互いに隣接している、脱イオン水製造装置。
【請求項２】
前記第１の室は、水中のイオン成分を捕捉するイオン交換体を収容した脱イオン室である、請求項１に記載の脱イオン水製造装置。
【請求項３】
前記第１の室を形成する前記少なくとも２つの枠体は、互いに同一の形状を有する、請求項１又は２に記載の脱イオン水製造装置。
【請求項４】
前記複数の枠体のうちの少なくとも２つの枠体の厚みと前記開口の形状とが、互いに同一である、請求項１から３のいずれか１項に記載の脱イオン水製造装置。
【請求項５】
前記枠体は射出成形可能なプラスチック材料から形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の脱イオン水製造装置。
【請求項６】
前記第１の室は、水中のイオン成分を捕捉するイオン交換体を収容した脱イオン室であり、
前記脱イオン室の両側に配置された前記イオン交換膜のうちの一方が、カチオン交換膜であり、
前記脱イオン室の両側に配置された前記イオン交換膜のうちの他方が、アニオン交換膜である、請求項１から５のいずれか１項に記載の脱イオン水製造装置。
【請求項７】
前記脱イオン室内の液体の通水空間速度が２００〜６００ｈ−１である、請求項６に記載の脱イオン水製造装置。
【請求項８】
前記第１の室は、水中のイオン成分を捕捉するイオン交換体を収容した第１の脱イオン室であり、
前記室のうちの１つが、前記第１の脱イオン室に隣接する第２の脱イオン室であり、
前記第１の脱イオン室にはアニオン交換体が充填されており、
前記第２の脱イオン室にはカチオン交換体が充填されており、
前記第２の脱イオン室の、前記第１の脱イオン室と反対側に位置する前記イオン交換膜は、カチオン交換膜であり、
前記第１の脱イオン室の、前記第２の脱イオン室と反対側に位置する前記イオン交換膜は、アニオン交換膜である、請求項１から５のいずれか１項に記載の脱イオン水製造装置。
【請求項９】
前記第１の室は、水中のイオン成分を捕捉するイオン交換体を収容した第１の脱イオン室であり、
前記室のうちの１つが、前記第１の脱イオン室に隣接する第２の脱イオン室であり、
前記第１の脱イオン室にはカチオン交換体が充填されており、
前記第２の脱イオン室にはアニオン交換体が充填されており、
前記第１の脱イオン室の、前記第２の脱イオン室と反対側に位置する前記イオン交換膜は、カチオン交換膜であり、
前記第２の脱イオン室の、前記第１の脱イオン室と反対側に位置する前記イオン交換膜は、アニオン交換膜である、請求項１から５のいずれか１項に記載の脱イオン水製造装置。
【請求項１０】
前記第１の脱イオン室内の液体の通水空間速度が２００〜３００ｈ−１であり、前記第２の脱イオン室内の液体の通水空間速度が４００〜６００ｈ−１である、請求項８又は９に記載の脱イオン水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱イオン水製造装置に関するものであり、特に液体が流れる各室を形成するよう互いに積層された複数の枠体を有する脱イオン水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン交換体に水を通すことにより水中のイオンを取り除く、すなわち脱イオン化をする脱イオン水製造装置が知られている（特許文献１〜３）。電気式の脱イオン水製造装置は、電気泳動と電気透析とを組み合わせた装置である。脱イオン水製造装置は、脱イオン室と、脱イオン室に隣接する濃縮室と、陽極室と、陰極室と、を有する。脱イオン室及び濃縮室は、陽極室と陰極室との間に配置されている。脱イオン室及び濃縮室は、それぞれ、イオン交換体を収容する開口を有する枠体と、当該枠体を挟む一対のイオン交換膜と、によって形成されている。これらの枠体は、通電方向に互いに積層されている。
【０００３】
上記のような構成を有する脱イオン水製造装置によって脱イオン水（以下、処理水とも称する。）を製造するには、陽極室及び陰極室にそれぞれ設けられている電極間に直流電圧を印加した状態で脱イオン室に水を通す。脱イオン室内のイオン交換体は、水中のイオン成分を捕捉する。イオン成分の捕捉と同時に、アニオン交換体とカチオン交換体の界面で水の解離反応が起こり、その結果、水素イオンと水酸化物イオンが発生する（Ｈ２Ｏ→Ｈ＋＋ＯＨ−）。イオン交換体に捕捉されたイオン成分は、この水素イオン及び水酸化物イオンと交換され、イオン交換体から遊離する。遊離したイオン成分は再びイオン交換体に捕捉される。イオン成分は、イオン交換体への捕捉とイオン交換体からの遊離を繰り返しながら、電圧の作用により濃縮室の方へ移動する。濃縮室に移動したイオン成分は、濃縮室を流れる濃縮水と共に排出される。
【０００４】
特許文献２は、処理水の水素イオン指数（ｐＨ）を制御する観点から、脱イオン室の厚みを調整することを開示している。特許文献３は、被処理水が流入する第２小脱塩室と、第２小脱塩室を通った水が流入する第１小脱塩室と、を有する脱イオン水製造装置を開示している。第１小脱塩室は、カチオン交換体とアニオン交換体の混合体を収容する。第２小脱塩室は、アニオン交換体を収容する。特許文献３は、電気抵抗及び電流効率の観点から、第１小脱塩室の厚さが０．８〜８ｍｍであり、第２小脱塩室の厚さが５〜１５ｍｍであると好適であるということを示唆している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−３４９２０号公報
【特許文献２】特開２００１−１１３２８１号公報
【特許文献３】特開２００１−２３９２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
脱イオン水製造装置では、様々な理由から、各室の厚み、すなわち各室を形成する枠体の厚みを大きくすることが望ましい場合がある。例えば、各室に流す液体の流量を大きくすると、各室の入口と出口との間での通水差圧が増大する。この通水差圧を低下させるには、液体が通る各室の厚みを増大させることが有利である。本明細書では、枠体の厚みは、枠体の積層方向における厚みを意味する。
【０００７】
本願の発明者は、枠体の厚みを増大させると、枠体の形状精度が低下することがあるという問題を見出した。枠体の形状、特に枠体の表面の平面度の精度が低下すると、枠体間に予期しない隙間が生じることがある。これにより、室内の液体が、枠体間に形成された隙間から漏れるという問題が生じ得る。
したがって、室内からの流体の漏れを抑制しつつ、室の厚みを増大することができる脱イオン水製造装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一形態における脱イオン水製造装置は複数の枠体及びイオン交換膜を有する。各々の枠体は開口を有する。複数の枠体は互いに積層されている。イオン交換膜は、枠体間の領域のうちのいくつかの領域に設けられている。イオン交換膜は、液体が通る室を形成するように隣接する枠体の開口を互いに分離する。複数の枠体のうちの少なくとも２つの枠体は、当該少なくとも２つの枠体の開口が共同で１つの第１の室を形成するように互いに隣接している。すなわち、当該少なくとも２つの枠体の開口は、イオン交換膜で分離されていない。
【０００９】
各枠体の枠体の厚みを増大させるのではなく、少なくとも２つの枠体で１つの第１の室を形成することにより、枠体の形状精度を維持しつつ１つの第１の室の厚みを大きくすることができる。枠体の形状精度が維持されるため、互いに積層された枠体間からの液体の漏れが抑制される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、室内からの流体の漏れを抑制しつつ、室の厚みを増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る脱イオン水製造装置の模式的断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る脱イオン処理部と脱イオン処理部に隣接する濃縮室との模式的分解斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は第１の脱イオン室用の枠体の模式的平面図であり、図３（Ｂ）は第２の脱イオン室用の枠体の模式的平面図である。
【図４】濃縮室用の枠体の模式的平面図である。
【図５】第１の比較例に係る脱イオン処理部の模式的断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る脱イオン水製造装置の模式的断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る脱イオン処理部と脱イオン処理部に隣接する濃縮室との模式的分解斜視図である。
【図８】第２の比較例に係る脱イオン処理部の模式的断面図である。
【図９】第３の実施形態に係る脱イオン水製造装置の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。下記実施形態に係る脱イオン水製造装置は、特に電圧を印加する一対の電極を含む電気式の脱イオン水製造装置に関する。
【００１３】
図１は、第１の実施形態に係る脱イオン水製造装置の模式的断面図である。本実施形態に係る脱イオン水製造装置１００は、少なくとも１つの脱イオン処理部１０８と、複数の濃縮室１１４と、を備えている。図２は、脱イオン処理部１０８と脱イオン処理部１０８に隣接する濃縮室１１４との模式的分解斜視図である。少なくとも１つの脱イオン処理部１０８及び複数の濃縮室１１４は、陰極室１１６と陽極室１１８との間に配置されている。
【００１４】
本実施形態では、脱イオン水製造装置１００は、３つの脱イオン処理部１０８を有している。この代わりに、脱イオン水製造装置１００は、１つ又はそれ以上の脱イオン処理部１０８を有していてよい。濃縮室１１４は、各脱イオン処理部１０８を挟んで両側に配置されていてよい。複数の脱イオン処理部１０８が存在する場合、濃縮室は、脱イオン処理部１０８どうしの間と、脱イオン処理部１０８と電極室１１６，１１８との間に配置される。図１に示す例の代わりに、脱イオン処理部１０８と陰極室１１６とは互いに隣接していてもよく、脱イオン処理部１０８と陽極室１１８とは互いに隣接していてもよい。すなわち、脱イオン水製造装置は、陰極室１１６と脱イオン処理部１０８との間と陽極室１１８と脱イオン処理部１０８との間の濃縮室１１４を有していなくてもよい。
【００１５】
各脱イオン処理部１０８は、第１の脱イオン室１１０と、第２の脱イオン室１１２と、を有していてよい。第１の脱イオン室１１０は、第２の脱イオン室１１２と隣接している。第１の脱イオン室１１０の、第２の脱イオン室１１２とは反対側に、濃縮室１１４が配置されている。また、第２の脱イオン室１１２の、第１の脱イオン室１１０とは反対側に、別の濃縮室１１４が配置されている。
【００１６】
上記の各室１１０，１１２，１１４，１１６，１１８は、互いに積層された複数の枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８と、それら枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８の間に配置されたイオン交換膜１２０，１２２，１２４，１２６，１２８と、によって形成されている。各々の枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８は、各室１１０，１１２，１１４，１１６，１１８を形成するための開口１６０を有している。具体的には、枠体に形成された開口が、一対のイオン交換膜で塞がれることによって、外部から区画された空間が形成される。この区画された空間が上記の各室を形成している。なお、陰極室１１６及び陽極室１１８については、枠体に形成された開口が、イオン交換膜と端板１３６，１３８で塞がれることによって各室が形成されてもよい。
【００１７】
陰極室１１６及び陽極室１１８を形成する枠体１３６，１３８の外側には、端板１０４，１０６が設けられている。端板１０４，１０６は、互いに積層された複数の枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８からなる積層体を、その両側から押し付けている。両端板１０４，１０６は、例えばボルトにより互いに締結されていてよい。
【００１８】
本実施形態に係る脱イオン水製造装置１００は、陰極室用の枠体１３６と、濃縮室用の枠体１３４と、第１の脱イオン室用の枠体１３０と、第２の脱イオン室用の枠体１３２と、陽極室用の枠体１３８と、を有している。濃縮室用の枠体１３４と第２の脱イオン室用の枠体１３２との間には第１のイオン交換膜１２０が設けられている。第１のイオン交換膜１２０は、濃縮室用の枠体１３４の開口１６０と第２の脱イオン室用の枠体１３２の開口１６０とを互いに分離している。第１のイオン交換膜１２０は例えばカチオン交換膜であってよい。
【００１９】
第１の脱イオン室用の枠体１３０と濃縮室用の枠体１３４との間には第２のイオン交換膜１２２が設けられている。第２のイオン交換膜１２２は、第２の濃縮室用の枠体１３４の開口１６０と第１の脱イオン室用の枠体１３０の開口１６０とを分離している。第２のイオン交換膜１２２は例えばアニオン交換膜であってよい。上記のように、脱イオン処理部１０８の陰極側に配置された第１のイオン交換膜１２０がカチオン交換膜であり、かつ脱イオン処理部１０８の陽極側に配置された第２のイオン交換膜１２２がアニオン交換膜であることが好ましい。
【００２０】
第１の脱イオン室用の枠体１３０と第２の脱イオン室用の枠体１３２との間には第３のイオン交換膜１２４が設けられている。第３のイオン交換膜１２４は、例えばバイポーラ膜であってよい。バイポーラ膜は、アニオン交換膜とカチオン交換膜とが互いに接合されて一体化されたイオン交換膜である。バイポーラ膜は、アニオン交換膜とカチオン交換膜との接合面において水の解離反応が非常に促進されるという特徴を有する。バイポーラ膜のアニオン交換膜が第１の脱イオン室１１０側に面していることが好ましい。これにより、脱イオン水製造装置１００の運転電圧の上昇を抑制することができる。その結果、高電流での運転に対する耐久性が向上する。
【００２１】
互いに隣接する脱イオン処理部１０８間に配置された濃縮室用の枠体１３４の開口１６０は、第１のイオン交換膜１２０と第２のイオン交換膜１２２とによって塞がれている。脱イオン処理部１０８と陰極室１１６の間に配置された濃縮室用の枠体１３４の開口１６０は、第１のイオン交換膜１２０と別のイオン交換膜１２６とによって塞がれている。また、脱イオン処理部１０８と陽極室１１８の間に配置された濃縮室用の枠体１３４の開口１６０は、第２のイオン交換膜１２２とさらに別のイオン交換膜１２８とによって塞がれている。
【００２２】
第１及び第２の脱イオン室１１０，１１２内にはイオン交換体が充填されている。好ましくは、第１の脱イオン室１１０内にアニオン交換体が充填されている。アニオン交換体は、第１の脱イオン室１１０内に単床形態で充填されていてよい。アニオン交換体は、水中のアニオン成分を捕捉する。好ましくは、第２の脱イオン室１１２内にカチオン交換体が充填されている。カチオン交換体は、第２の脱イオン室１１２内に単床形態で充填されていてよい。カチオン交換体は、水中のカチオン成分を捕捉する。カチオン交換体及びアニオン交換体としては、それぞれ、カチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂を用いることができる。
【００２３】
液体を第２の脱イオン室１１２内に流入させる第１の供給路１４２が、第２の脱イオン室１１２に連通している。第２の脱イオン室１１２から流出した液体は、第１の排出路１５２、中間路１５９及び第２の供給路１４０を経て、第１の脱イオン室１１０内へ流入されることが好ましい。第１の脱イオン室１１０内へ流入した液体は、第２の排出路１５０を通って外部へ排出される。第２の排出路１５０を通って外部へ排出された液体は、第１及び第２の脱イオン室１１０，１１２内で脱イオン化された処理水である。
【００２４】
第２の脱イオン室１１２内に流入する被処理水は、二段の逆浸透膜（ＲＯ膜）１０２を透過した水であってよく、さらに脱炭酸処理した水でもよいし、軟化処理した水でもよい。この代わりに、第２の脱イオン室１１２内に流入する被処理水は、一段のＲＯ膜を透過した水でもよく、脱炭酸処理されていない水でもよく、軟化処理されていない水でもよい。この場合、第２の脱イオン室１１２内に流入する液体は一段ＲＯ膜を透過した透過水であってよい。
【００２５】
液体は、陰極室１１６に設置されている陰極板１１７と陽極室１１８に設置されている陽極板１１９との間に直流電圧を印加した状態で、第１及び第２の脱イオン室１１０，１１２に通される。脱イオン室１１０，１１２内のイオン交換体は、液体中のイオン成分を捕捉する。イオン成分の捕捉と同時に、イオン交換体の界面で水の解離反応が起こり、その結果、水素イオンと水酸化物イオンが発生する。イオン交換体に捕捉されたイオン成分は、この水素イオン及び水酸化物イオンと交換され、イオン交換体から遊離する。遊離したイオン成分は再びイオン交換体に捕捉される。このイオン成分は、イオン交換体への捕捉とイオン交換体からの遊離を繰り返しながら、電圧の作用により濃縮室１１４内へ移動する。
【００２６】
各濃縮室１１４には、濃縮室用の供給路１４４を通して濃縮水が供給される。濃縮室１１４を通った濃縮水は、濃縮室用の排出路１５４を通して排出される。脱イオン室１１０，１１２から濃縮室１１４へ移動したイオン成分は、濃縮水と共に外部へ排出される。各濃縮室１１４内には、スケールの発生を抑制するため、アニオン交換体が単床形態で充填されていることが好ましい。
【００２７】
陰極室１１６及び陽極室１１８には、電極水（陽極水又は陰極水）が供給される。これらの電極水は、電極近傍での電気分解により、水素イオン及び水酸化物イオンを発生させる。脱イオン水製造装置１００の電気抵抗を抑えるために、陰極室１１６及び陽極室１１８には、イオン交換体がそれぞれ充填されていることが好ましい。具体的には、陰極室１１６にはアニオン交換体が単床形態で充填されていることが好ましく、陽極室１１８にはカチオン交換体が単床形態で充填されていることが好ましい。
【００２８】
本実施形態では、２つの枠体１３０の開口１６０が共同で第１の脱イオン室１１０を形成するように、２つの枠体１３０が互いに隣接している。言い換えると、これら２つの枠体１３０の間にはイオン交換膜は設けられていない。この実施形態の代わりに、少なくとも３つの枠体の開口が共同で第１の脱イオン室を形成するように、３つの枠体が互いに隣接していてもよい。
【００２９】
少なくとも２つの枠体１３０の開口１６０が共同で１つの室（第１の脱イオン室）を形成することにより、各枠体１３０の厚みを増大させることなく、第１の脱イオン室１１０の厚みを大きくすることができる。単一の枠体１３０の厚みを増大させる必要がないため、枠体１３０の形状精度を向上させることができる。特に枠体１３０の表面の平面度が高い水準に維持されることにより、互いに隣接する枠体１３０同士がぴったりと密着する。これにより、第１の脱イオン室１１０を形成する少なくとも２つの枠体１３０間からの液体の漏れが抑制される。
【００３０】
脱イオン水製造装置１００は、脱イオン室１１０，１１２よりも上流側に、１つ又はそれ以上の逆浸透膜１０２を有していてもよい。また、脱イオン水製造装置１００は、脱イオン室１１０，１１２の上流側又は下流側に、水中の炭酸成分を除去する別個の炭酸除去設備を備えていてもよい。これにより、原水が脱イオン室１１０，１１２に流入する前に、原水中のイオン成分や炭酸成分を少なくしておくことができる。
【００３１】
各枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８は、プラスチック材料、特に射出成形可能なプラスチック材料から形成されることが好ましい。射出成形されたプラスチック材料からなる枠体は、射出成形後の熱収縮により変化する。枠体のサイズ、特に枠体の厚みが大きいほど、枠体は、この熱収縮によって著しく変形する。したがって、各枠体の厚みの増大を抑制することによる液体の漏れの防止は、射出成形可能なプラスチック材料からなる枠体にとって特に大きな意義を有する。
【００３２】
射出成形によって、高い平面度を有する枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８を作成するという観点から、各枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８の厚みは、４〜１５ｍｍの範囲であることが好ましい。この場合であっても、少なくとも２つの枠体１３０の開口１６０が共同で１つの第１の脱イオン室１１０を形成することにより、第１の脱イオン室１１０の厚みを１５ｍｍ以上にすることができる。第１の脱イオン室１１０の厚みは、例えば１５〜３０ｍｍの範囲であってよい。なお、互いに積層された複数の枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８全体の製作精度の観点から、複数の枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８全体の厚みは１０００ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
図３は、脱イオン室用の枠体の模式的平面図である。図３（Ａ）は、第１の脱イオン室用の枠体１３０を示している。図３（Ｂ）は、第２の脱イオン室用の枠体１３２を示している。図４は、濃縮室用の枠体１３４の模式的平面図である。
【００３４】
各枠体１３０，１３２，１３４は、略長方形の開口１６０が形成されたプレートから構成されていてよい。各枠体１３０，１３２，１３４の開口１６０の周りには、第１〜第６の貫通孔１６１〜１６６が形成されている。なお、各枠体１３０，１３２，１３４の開口１６０又は貫通孔１６１〜１６６を取り囲む環状のガスケットが設けられていてもよい。ガスケットは、開口１６０又は貫通孔１６１〜１６６内からの液体の漏れを防止する機能を向上させる。
【００３５】
各枠体１３０，１３２，１３４の第１の貫通孔１６１は、互いに連通しており、第２の供給路１４０を形成している。各枠体１３０，１３２，１３４の第２の貫通孔１６２は、互いに連通しており、第１の供給路１４２を形成している。各枠体１３０，１３２，１３４の第３の貫通孔１６３は、互いに連通しており、第２の排出路１５０を形成している。各枠体１３０，１３２，１３４の第４の貫通孔１６４は、互いに連通しており、第１の排出路１５２を形成している。各枠体１３０，１３２，１３４の第５の貫通孔１６６は、互いに連通しており、濃縮室内に液体を供給する供給路１４４を形成している。各枠体１３０，１３２，１３４の第６の貫通孔１６５は、互いに連通しており、濃縮室内から液体を排出する排出路１５４を形成している。
【００３６】
第１の脱イオン室用の枠体１３０は、第２の供給路１４０から第１の脱イオン室１１０内に液体を導入するため、第１の貫通孔１６１を開口１６０に連通させる溝１８０を有する。また、第１の脱イオン室用の枠体１３０は、第１の脱イオン室１１０内から第２の排出路１５０へ液体を排出するため、開口１６０を第３の貫通孔１６３に連通させる溝１８１を有する。
【００３７】
第２の脱イオン室用の枠体１３２は、第１の供給路１４２から第２の脱イオン室１１２内に液体を導入するため、第２の貫通孔１６２を開口１６０に連通させる溝１８２を有する。また、第２の脱イオン室用の枠体１３２は、第２の脱イオン室１１２内から第１の排出路１５２へ液体を排出するため、開口１６０を第４の貫通孔１６４に連通させる溝１８３を有する。
【００３８】
濃縮室用の枠体１３４は、濃縮水用の供給路１４４から濃縮室１１４内に液体を導入するため、第５の貫通孔１６６を開口１６０に連通させる溝１８５を有する。また、濃縮室用の枠体１３４は、濃縮室１１４から濃縮水用の排出路１５４へ液体を排出するため、開口１６０を第６の貫通孔１６５に連通させる溝１８４を有する。
【００３９】
上記のように、各枠体１３０，１３２，１３４は、溝１８０〜１８５の形状を除き、互いに同一の形状であってよい。また、陰極室用の枠体１３６及び陽極室用の枠体１３８も、上記の枠体と同様の形状を有していてよい。ただし、端板１０４，１０６付近の枠体は、供給路１４０，１４２，１４４又は排出路１５０，１５２，１５４が不要な場合もある。この場合、それらの枠体は、供給路又は排出路に対応する貫通孔を有していなくてもよい。
【００４０】
第１の脱イオン室１１０を形成する少なくとも２つの枠体１３０は互いに同一の形状を有することが好ましい。具体的には、第１の脱イオン室用の少なくとも２つの枠体１３０に形成されている開口１６０、貫通孔１６１〜１６６及び溝１８０，１８１の形状が互いに同一であり、かつ第１の脱イオン室用の少なくとも２つの枠体１３０の厚さが互いに同一であってよい。これにより、第１の脱イオン室用の少なくとも２つの枠体１３０は、同一の金型で成形可能となる。
【００４１】
各枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８において、開口１６０が形成された中央部材１７０，１７２，１７４と、溝１８０〜１８５及び貫通孔１６１〜１６６が形成された周辺部材（中央部材１７０，１７２，１７４以外の部分）とは、互いに別個の部品から構成されていてよい。この場合、この中央部材に周辺部材を取り付けることにより、枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８が形成される。
【００４２】
複数の枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８のうちの少なくとも２つの枠体は、周辺部材を除き、互いに同一の形状であってよい。具体的には、各枠体の厚み及び各枠体の開口の形状が互いに同一であることが好ましい。これにより、少なくとも枠体の中央部材を同一の形状にすることができる。その結果、少なくとも２つの枠体の特に中央部材が、同一の金型で成形可能となる。複数の枠体を共通の金型で製造できれば、脱イオン水製造装置の製造コストを削減することができる。一例では、第１の脱イオン室用の枠体１３０が、周辺部材を除き、第２の脱イオン室用の枠体１３２と同一の形状であってよい。別の例では、第１又は第２の脱イオン室用の枠体１３０，１３２が、周辺部材を除き、濃縮室、陰極室又は陽極室用の枠体１３４，１３６，１３８と同一の形状であってもよい。
【００４３】
互いに積層する枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８の数が多くなりすぎると、端板１０４，１０６で枠体を押し付けたとしても、押し付け力が各枠体に均等に働かず、室内から液体が漏れることがある。したがって、室内からの液体の漏れを防止するという観点から、互いに積層される枠体の枚数に上限を設定することが好ましい。以下、第１の実施例における脱イオン水製造装置と、第２の実施例における脱イオン水製造装置について、液体の漏れについての実験結果を説明する。
【００４４】
第１の実施例及び第２の実施例は、図１に示す脱イオン水製造装置と同様の構成を有する。ただし、両実施例では、脱イオン処理部１０８の数が互いに異なっている。表１は、第１及び第２の実施例について、脱イオン処理部１０８の数、第１の脱イオン室１１０の数、第２の脱イオン室１１２の数、濃縮室１１４の数、陰極室１１６の数、陽極室１１８の数及び枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８の総数を示している。なお、両実施例において、第１の脱イオン室１１０は２つの枠体１３０から構成されていることに留意すべきである。
【００４５】
【表１】
2015199039.tif 000003
【００４６】
両実施例では、各枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８の形状は互いに同一とした。各枠体の縦方向の長さは４５０ｍｍ、各枠体の横方向の長さは２８０ｍｍであり、各枠体の厚みは１０ｍｍである。各枠体の開口１６０の縦方向の長さは３００ｍｍ、開口１６０の横方向の長さは１５０ｍｍである。
【００４７】
複数の枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８を互いに積層した積層体を端板１０４，１０６により互いに押し付けた。また、第１及び第２の脱イオン室１１０，１１２、濃縮室１１４、陰極室１１６及び陽極室１１８を水で満たし、第２の排出路１５０と濃縮水用の排出路１５４を塞いだ。そして、第１の供給路１４２及び濃縮水用の供給路１４４から各室内へ０．６ＭＰａの水圧をかけた。この状態で脱イオン水製造装置を３０分間維持した。
【００４８】
枠体の総数が７５枚の場合（第１の実施例）、各室からの水の漏れは検出されなかった。一方、枠体の総数が８３枚の場合（第２の実施例）、１時間あたり２３ｍＬの水の漏れが検出された。よって、脱イオン水製造装置を構成する枠体の総数は、好ましくは８０以下、より好ましくは７５以下であってよい。ただし、枠体の数の上限値は、枠体のサイズや実験条件等によって変化し得る。したがって、本発明は、必ずしも上記の上限値に制約されるわけではないことに留意されたい。
【００４９】
また、図１に示すように、第１の脱イオン室１１０は、少なくとも２つの枠体１３０の開口１６０により形成されるため、１つの大きな空間となる。その結果、第１の脱イオン室１１０内の液体の流速が増大しても、第１の脱イオン室１１０の入口と出口との間での液体の通水差圧が低下する。通水差圧が低下するので、互いに積層された複数の枠体の耐圧性が比較的低くてもよいという利点が得られる。また、通水差圧が低下すれば、液体を送液するためのポンプの容量を小さくすることもできる。その結果、省エネルギーで脱イオン水製造装置を運転することができたり、脱イオン水製造装置全体のコストを削減したりすることができる。
【００５０】
以下、第１の実施例及び第１の比較例における脱イオン水製造装置の処理量（単位時間あたりの処理量）について考察する。第１の実施例に係る脱イオン水製造装置は上述したとおりである。
【００５１】
第１の比較例に係る脱イオン水製造装置は、脱イオン処理部の構成を除き、第１の実施例における脱イオン水製造装置と同様の構成を有する。図５は、第１の比較例に係る脱イオン水製造装置に備えられた脱イオン処理部の模式的断面図である。第１の比較例の脱イオン処理部８０８は、第１の脱イオン室８１０と第２の脱イオン室８１２とを有する。第１の比較例の脱イオン処理部８０８では、第１の脱イオン室８１０と第２の脱イオン室８１２は、それぞれ１つの枠体８３０，８３２から形成されている。
【００５２】
第１の実施例及び第１の比較例ともに、第１の脱イオン室１１０，８１０と第２の脱イオン室１１２，８１２との間に配置された第３のイオン交換膜１２４，８２４はバイポーラ膜である。第１の実施例及び第１の比較例ともに、第１の脱イオン室１１０，８１０の、第３のイオン交換膜１２４，８２４と反対側のイオン交換膜１２２，８２２はアニオン交換膜である。第１の実施例及び第１の比較例ともに、第２の脱イオン室１１２，８１２の、第３のイオン交換膜１２４，８２４と反対側のイオン交換膜１２０，８２０はカチオン交換膜である。第１の実施例及び第１の比較例ともに、第１の脱イオン室１１０，８１０はアニオン交換体を単床形態で収容し、第２の脱イオン室１１２，８１２はカチオン交換体を単床形態で収容する。
【００５３】
上述したように、枠体の数に上限値が存在することを考慮し、第１の実施例と第１の比較例における枠体の総数を互いに一致させた。上述したように、第１の実施例において、各枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８の厚みは１０ｍｍである。一方、第１の比較例において、第１の脱イオン室８１０を形成する枠体８３０の厚みは１０ｍｍとし、第２の脱イオン室８１２を形成する枠体８３２の厚みは５ｍｍとした。その他の枠体の厚みは１０ｍｍとした。第１の実施例及び第１の比較例について、陰極室及び陽極室に流入する電極水の流量は２０Ｌ／ｈとした。また、陰極室に設置された陰極板と陽極室に設置された陽極板との間に印加する電流値は２．５Ａとした。
【００５４】
上記の条件の下で、第１の実施例における第１及び第２の脱イオン室１１０，１１２の通水空間速度が、それぞれ第１の比較例における第１及び第２の脱イオン室８１０，８１２の通水空間速度と一致するように、供給路１４０，１４２から脱イオン室１１０，１１２，８１０，８１２へ流入させる液体の流量を設定した。なお、濃縮室内の濃縮水の流量は、概ね脱イオン水の流量の１／１０となるように設定した。
【００５５】
表２は、第１の脱イオン室の液体の通水空間速度を２００ｈ−１とし、第２の脱イオン室の液体の通水空間速度を４００ｈ−１としたときの、各室内での液体の流量及び通水差圧を示している。ここで、通水空間速度は、液体の流量を室の体積で割った値で定義される。ある室での空間通水速度の逆数は、当該室内に充填されたイオン交換体に対する接触時間を意味する。接触時間は、液体中のイオン成分が脱イオン室内のイオン交換体と接触する時間を意味する。
【００５６】
【表２】
2015199039.tif 000004
【００５７】
上述したように、第１の実施例と第１の比較例とで脱イオン室の通水空間速度を一致させた。これにより、第１の実施例における第１及び第２の脱イオン室１１０，１１２内の液体の通水差圧が、それぞれ第１の比較例における第１及び第２の脱イオン室８１０，８１２内の液体の通水差圧と概ね一致する。第１の実施例と第１の比較例との間で通水差圧がほぼ同一の値になるにもかかわらず、第１の実施例での第１及び第２の脱イオン室１１０，１１２の流量は、第１の比較例での第１及び第２の脱イオン室８１０，８１２の流量よりも大きくなっている。具体的には、第１の比較例では、２４個の第１の脱イオン室又は２４個の第２の脱イオン室全体の流量が、２１６０Ｌ／ｈとなる。一方、第１の実施例では、１８個の第１の脱イオン室又は１８個の第２の脱イオン室全体の流量が、３２４０Ｌ／ｈとなる。したがって、第１の実施例の脱イオン水製造装置は、単位時間あたりにより多くの量の液体を処理することができる。
【００５８】
表３は、第１の脱イオン室の液体の通水空間速度を３００ｈ−１とし、第２の脱イオン室の液体の通水空間速度を６００ｈ−１としたときの、各室内での液体の流量及び通水差圧を示している。
【００５９】
【表３】
2015199039.tif 000005
【００６０】
上述したように、第１の実施例と第１の比較例とで脱イオン室の通水空間速度を一致させた。これにより、第１の実施例における第１及び第２の脱イオン室１１０，１１２内の液体の通水差圧が、それぞれ第１の比較例における第１及び第２の脱イオン室８１０，８１２内の液体の通水差圧と概ね一致する。第１の実施例と第１の比較例との間で通水差圧がほぼ同一の値になるにもかかわらず、第１の実施例での第１及び第２の脱イオン室１１０，１１２の流量は、第１の比較例での第１及び第２の脱イオン室８１０，８１２の流量よりも大きくなっている。具体的には、第１の比較例では、２４個の第１の脱イオン室又は２４個の第２の脱イオン室全体の流量が、３２４０Ｌ／ｈとなる。一方、第１の実施例では、１８個の第１の脱イオン室又は１８個の第２の脱イオン室全体の流量が、４８６０Ｌ／ｈとなる。したがって、第１の実施例の脱イオン水製造装置は、単位時間あたりにより多くの量の液体を処理することができる。
【００６１】
一般に、通水空間速度の増加にともない処理水の流量も一様に増加させることができる。したがって、第１の脱イオン室内の液体の通水空間速度が２００〜３００ｈ−１であり、かつ第２の脱イオン室内の液体の通水空間速度が４００〜６００ｈ−１であっても、第１の実施例の脱イオン水製造装置は、第１の比較例の脱イオン水製造装置よりも多くの流量の液体を処理することができると考えられる。
【００６２】
一般に、脱イオン製造装置１００の排出路１５０を通って処理水を外部へ移送するために、０．１ＭＰａ程度の水圧を確保することが好ましい。そのためには、脱イオン製造装置１００の供給路１４２に供給する液体の水圧は、０．１ＭＰａに第１及び第２の脱イオン室１１０，１１２の通水差圧の合計値を加算した値以上である必要がある。ここで、ＲＯ膜１０２を透過した液体の水圧は、一般に０．３ＭＰａ程度以下である。したがって、第１及び第２の脱イオン室１１０，１１２の通水差圧の合計値が概ね０．２ＭＰａ以下であれば、ＲＯ膜１０２を透過した液体をポンプで昇圧することなく、第１及び第２の脱イオン室１１０，１１２へ供給することができる。また、イオン交換膜の機械的強度（破裂強度）の観点から、通水差圧は概ね０．２ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００６３】
一般に、通水差圧は、通水空間速度の増加とともに増加する。したがって、表２および表３から、第１の脱イオン室内の液体の通水空間速度が２００〜３００ｈ−１であり、かつ第２の脱イオン室内の液体の通水空間速度が４００〜６００ｈ−１であれば、第１及び第２の脱イオン室１１０，１１２の通水差圧の合計値を０．２ＭＰａ以下にすることができることが分かる。
【００６４】
図６は、第２の実施形態に係る脱イオン水製造装置の模式的断面図である。なお、第１の実施形態と同一の部材については同一の符号が付されている。第２の実施形態に係る脱イオン水製造装置２００は、少なくとも１つの脱イオン処理部２０８と、複数の濃縮室１１４と、を備えている。図７は、脱イオン処理部２０８と脱イオン処理部２０８に隣接する濃縮室１１４との模式的分解斜視図である。少なくとも１つの脱イオン処理部２０８及び複数の濃縮室１１４は、陰極室１１６と陽極室１１８との間に配置されている。
【００６５】
濃縮室１１４は、各脱イオン処理部２０８を挟んで両側に配置されていてよい。複数の脱イオン処理部２０８が存在する場合、濃縮室１１４は、脱イオン処理部２０８どうしの間と、脱イオン処理部２０８と電極室１１６，１１８との間に配置される。本実施形態では、各脱イオン処理部２０８は１つの脱イオン室２１０を有していてよい。この場合、脱イオン室２１０は、２つの濃縮室１１４に挟まれている。図６に示す例の代わりに、脱イオン処理部２０８と陰極室１１６又は陽極室１１８とは互いに隣接していてもよい。すなわち、脱イオン水製造装置は、陰極室１１６又は陽極室１１８と脱イオン処理部２０８との間の濃縮室１１４を有していなくてもよい。
【００６６】
上記の各室２１０，１１４，１１６，１１８は、互いに積層された複数の枠体２３０，１３４，１３６，１３８と、それら枠体２３０，１３４，１３６，１３８の間に配置されたイオン交換膜２２０，２２２，１２６，１２８と、によって形成されている。各々の枠体２３０，１３４，１３６，１３８は、各室２１０，１１４，１１６，１１８を形成するための開口１６０を有している。具体的には、枠体に形成された開口が、一対のイオン交換膜で塞がれることによって、外部から区画された空間が形成される。この区画された空間が上記の各室を形成している。なお、陰極室１１６及び陽極室１１８については、枠体に形成された開口が、イオン交換膜と端板１３６，１３８で塞がれることによって各室が形成されてもよい。
【００６７】
第２の実施形態に係る脱イオン水製造装置２００は、陰極室用の枠体１３６と、濃縮室用の枠体１３４と、脱イオン室用の枠体２３０と、陽極室用の枠体１３８と、を有している。脱イオン室用の枠体２３０の、陰極室１１６に近い側のイオン交換膜２２０は、例えばカチオン交換膜であってよい。脱イオン室用の枠体２３０の、陽極室１１８に近い側のイオン交換膜２２２は、例えばアニオン交換膜であってよい。脱イオン室２１０内にはイオン交換体が充填されている。好ましくは、脱イオン室２１０内にアニオン交換体とカチオン交換体とが混床形態、ならびに複床形態で充填されている。
【００６８】
液体を脱イオン室２１０内に流入させる供給路１４０が、脱イオン室２１０に連通している。脱イオン室２１０から流出した液体は、排出路１５０を通って外部へ排出される。排出路１５０を通って外部へ排出された液体は、脱イオン室２１０内で脱イオン化された処理水である。
【００６９】
液体は、陰極室１１６と陽極室１１８との間に直流電圧を印加した状態で、脱イオン室２１０に通される。脱イオン室２１０内のイオン交換体は、被処理水中のイオン成分を捕捉する。このイオン成分は、イオン交換体への捕捉とイオン交換体からの遊離を繰り返しながら、電圧の作用により濃縮室１１４内へ移動する。
【００７０】
各濃縮室１１４には、濃縮室用の供給路１４４を通して濃縮水が供給される。濃縮室１１４を通った濃縮水は、濃縮室用の排出路１５４を通して排出される。脱イオン室２１０から濃縮室１１４へ移動したイオン成分は、濃縮水と共に外部へ排出される。各濃縮室１１４内には、スケールの発生を抑制するため、アニオン交換体が単床形態で充填されていることが好ましい。
【００７１】
本実施形態では、２つの枠体２３０の開口１６０が共同で１つの脱イオン室２１０を形成するように、２つの枠体２３０が互いに隣接している。言い換えると、これら２つの枠体２３０の間にはイオン交換膜は設けられていない。この実施形態の代わりに、少なくとも３つの枠体の開口が共同で１つの脱イオン室を形成するように、３つの枠体が互いに隣接していてもよい。
【００７２】
少なくとも２つの枠体２３０の開口１６０が共同で１つの室（脱イオン室）を形成することにより、各枠体２３０の厚みを増大させることなく、脱イオン室２１０の厚みを大きくすることができる。単一の枠体２３０の厚みを増大させる必要がないため、枠体２３０の形状精度を向上させることができる。これにより、脱イオン室２１０を形成する少なくとも２つの枠体２３０間からの液体の漏れが抑制される。
【００７３】
枠体２３０，１３４，１３６，１３８の形状や材質、枠体の総数の上限等については第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。ただし、脱イオン室２１０を形成する枠体２３０の溝２８０，２８１の形状は、第１の実施形態における脱イオン室用の枠体１３０，１３２の溝の形状と異なっていてもよい。
【００７４】
図６に示すように、脱イオン室２１０は、少なくとも２つの枠体２３０の開口１６０により形成されるため、１つの大きな空間となる。その結果、脱イオン室２１０内の液体の流速が増大しても、脱イオン室２１０の入口と出口との間での液体の通水差圧が低下する。
【００７５】
以下、第３の実施例及び第２の比較例における脱イオン水製造装置の処理水の流量について考察する。第３の実施例における脱イオン水製造装置は、図６に示すものと同様の構成を有する。ただし、第３実施例における脱イオン水製造装置は、２４個の脱イオン処理部２０８を有する。
【００７６】
第２の比較例に係る脱イオン水製造装置は、脱イオン処理部の構成を除き、第３の実施例における脱イオン水製造装置と同様の構成を有する。第２の比較例の脱イオン水製造装置は、３６個の脱イオン処理部を有する。図８は、第２の比較例に係る脱イオン水製造装置に備えられた脱イオン処理部の模式的断面図である。各脱イオン処理部９０８は、１つの脱イオン室９１０を有する。この脱イオン室９１０は、１つの枠体９３０から形成されている。
【００７７】
第３の実施例及び第２の比較例ともに、脱イオン室２１０，９１０の陰極室側に配置されたイオン交換膜２２０はカチオン交換膜である。第３の実施例及び第２の比較例ともに、脱イオン室２１０，９１０の陽極室側に配置されたイオン交換膜２２２はアニオン交換膜である。第３の実施例及び第２の比較例ともに、脱イオン室２１０，９１０はカチオン交換体とアニオン交換体とを混床形態で収容している。
【００７８】
上述したように、枠体の数に上限値が存在することを考慮し、第３の実施例と第２の比較例における枠体の総数を７５に一致させた。第３の実施例及び第２の比較例において、各枠体２３０，９３０，１３４，１３６，１３８の厚みは１０ｍｍである。各枠体の縦方向の長さは４５０ｍｍ、各枠体の横方向の長さは２８０ｍｍである。各枠体の開口１６０の縦方向の長さは３００ｍｍ、開口１６０の横方向の長さは１５０ｍｍである。
【００７９】
第３の実施例及び第２の比較例について、陰極室及び陽極室に流入する電極水の流量はそれぞれ２０Ｌ／ｈとした。また、陰極室に設置された陰極板と陽極室に設置された陽極板との間に印加する電流値は２．５Ａとした。
【００８０】
上記の条件の下で、第３の実施例における脱イオン室２１０の通水空間速度が、第２の比較例における脱イオン室９１０の通水空間速度と一致するように、供給路１４０から脱イオン室２１０，９１０へ流入させる液体の流量を設定した。なお、濃縮室内の濃縮水の流量は、概ね脱イオン水の流量の１／１０となるように設定した。
表４は、脱イオン室の液体の通水空間速度を２００ｈ−１としたときの、各室内での液体の流量及び通水差圧を示している。
【００８１】
【表４】
2015199039.tif 000006
【００８２】
上述したように、第３の実施例と第２の比較例とで脱イオン室の通水空間速度を一致させた。これにより、第３の実施例における脱イオン室２１０内の液体の通水差圧が、第２の比較例における脱イオン室９１０内の液体の通水差圧と概ね一致する。第３の実施例と第２の比較例との間で通水差圧がほぼ同一の値になるにもかかわらず、第３の実施例での脱イオン室２１０の流量は、第２の比較例での脱イオン室９１０の流量よりも大きくなっている。具体的には、第２の比較例では、３６個の脱イオン室全体の流量が、３２４０Ｌ／ｈとなる。一方、第３の実施例では、２４個の脱イオン室全体の流量が、４３２０Ｌ／ｈとなる。したがって、第３の実施例の脱イオン水製造装置は、単位時間あたりにより多くの量の水を処理することができる。
表５は、脱イオン室の液体の通水空間速度を６００ｈ−１としたときの、各室内での液体の流量及び通水差圧を示している。
【００８３】
【表５】
2015199039.tif 000007
【００８４】
上述したように、第３の実施例と第２の比較例とで脱イオン室の通水空間速度を一致させた。これにより、第３の実施例における脱イオン室２１０内の液体の通水差圧が、第２の比較例における脱イオン室９１０内の液体の通水差圧と概ね一致する。第３の実施例と第２の比較例との間で通水差圧がほぼ同一の値になるにもかかわらず、第３の実施例での脱イオン室２１０の流量は、第２の比較例での脱イオン室９１０の流量よりも大きくなっている。具体的には、第２の比較例では、３６個の脱イオン室全体の流量が、９７２０Ｌ／ｈとなる。一方、第３の実施例では、２４個の脱イオン室全体の流量が、１２９６０Ｌ／ｈとなる。したがって、第３の実施例の脱イオン水製造装置は、単位時間あたりにより多くの量の水を処理することができる。
【００８５】
表４及び表５から、脱イオン室内の液体の通水空間速度が２００ｈ−１及び６００ｈ−１のとき、第３の実施例の脱イオン水製造装置は、第２の比較例の脱イオン水製造装置よりも多くの流量の液体を処理することができる。通水空間速度の増加にともない処理水の流量も一様に増加させることができる。したがって、通水空間速度が２００ｈ−１〜６００ｈ−１の範囲であっても、第３の実施例の脱イオン水製造装置は、第２の比較例の脱イオン水製造装置よりも多くの流量の液体を処理することができると考えられる。
【００８６】
表４および表５から、脱イオン室内の液体の通水空間速度が２００〜６００ｈ−１であれば、脱イオン室２１０の通水差圧を０．１５ＭＰａ以下にすることができることが分かる。これにより、ＲＯ膜１０２を透過した液体をポンプで昇圧することなく脱イオン室２１０へ供給することができる。また、第３の実施例の脱イオン水製造装置は、イオン交換膜の機械的強度（破裂強度）の観点からも、十分に小さい通水差圧となっている。
【００８７】
図９は、第３の実施形態に係る脱イオン水製造装置の模式的断面図である。なお、第１の実施形態と同一の部材については同一の符号が付されている。第３の実施形態に係る脱イオン水製造装置３００は、少なくとも１つの脱イオン処理部３０８と、複数の濃縮室１１４と、を備えている。図９は、１つの脱イオン処理部３０８のみを示しているが、脱イオン水製造装置３００は複数の脱イオン処理部３０８を有していてよい。少なくとも１つの脱イオン処理部３０８及び複数の濃縮室１１４は、陰極室１１６と陽極室１１８との間に配置されている。
【００８８】
各脱イオン処理部３０８は、第１の脱イオン室３１０と、第２の脱イオン室３１２と、を有していてよい。第１の脱イオン室３１０は、第２の脱イオン室３１２と隣接している。第１の脱イオン室３１０の、第２の脱イオン室３１２とは反対側に、濃縮室１１４が配置されている。また、第２の脱イオン室３１２の、第１の脱イオン室３１０とは反対側に、別の濃縮室１１４が配置されている。図９に示す例の代わりに、脱イオン処理部３０８と陰極室１１６又は陽極室１１８とは互いに隣接していてもよい。すなわち、脱イオン水製造装置は、陰極室１１６又は陽極室１１８と脱イオン処理部３０８との間の濃縮室１１４を有していなくてもよい。
【００８９】
上記の各室３１０，３１２，１１４，１１６，１１８は、互いに積層された複数の枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８と、それら枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８の間に配置されたイオン交換膜３２０，３２２，３２４，１２６，１２８と、によって形成されている。各々の枠体は、各室３１０，３１２，１１４，１１６，１１８を形成するための開口を有している。具体的には、枠体に形成された開口が、一対のイオン交換膜で塞がれることによって、外部から区画された空間が形成される。この区画された空間が上記の各室を形成している。なお、陰極室１１６及び陽極室１１８については、枠体に形成された開口が、イオン交換膜と端板１３６，１３８で塞がれることによって各室が形成されてもよい。
【００９０】
濃縮室用の枠体１３４と第１の脱イオン室用の枠体１３０との間には第１のイオン交換膜３２０が設けられている。第１のイオン交換膜３２０は、例えばカチオン交換膜であってよい。第２の脱イオン室用の枠体１３２と濃縮室用の枠体１３４との間には第２のイオン交換膜３２２が設けられている。第２のイオン交換膜３２２は、例えばアニオン交換膜であってよい。上記のように、脱イオン処理部３０８の陰極側に配置された第１のイオン交換膜３２０がカチオン交換膜であり、かつ脱イオン処理部３０８の陽極側に配置された第２のイオン交換膜３２２がアニオン交換膜であることが好ましい。
【００９１】
第１の脱イオン室用の枠体１３０と第２の脱イオン室用の枠体１３２との間には第３のイオン交換膜３２４が設けられている。第３のイオン交換膜３２４は、例えばバイポーラ膜であってよい。バイポーラ膜のアニオン交換膜が第２の脱イオン室３１２側に面していることが好ましい。これにより、脱イオン水製造装置３００の運転電圧の上昇を抑制することができる。その結果、高電流での運転に対する耐久性が向上する。
【００９２】
第１及び第２の脱イオン室３１０，３１２内にはイオン交換体が充填されている。好ましくは、第１の脱イオン室３１０内にカチオン交換体が充填されている。カチオン交換体は、第１の脱イオン室３１０内に単床形態で充填されていてよい。これに代えて、カチオン交換体とアニオン交換体が、第１の脱イオン室３１０内に混床形態で充填されていてもよい。好ましくは、第２の脱イオン室３１２内にアニオン交換体が充填されている。アニオン交換体は、第２の脱イオン室３１２内に単床形態で充填されていてよい。
【００９３】
液体を第１の脱イオン室３１０内に流入させる第１の供給路３４２が、第１の脱イオン室３１０に連通している。第１の脱イオン室３１０から流出した液体は、第１の排出路３５２、中間路３５９及び第２の供給路３４０を経て、第２の脱イオン室３１２内へ流入されることが好ましい。第２の脱イオン室３１２内へ流入した液体は、第２の排出路３５０を通って外部へ排出される。第２の排出路３５０を通って外部へ排出された液体は、第１及び第２の脱イオン室３１０，３１２内で脱イオン化された処理水である。
【００９４】
本実施形態では、２つの枠体１３０の開口が共同で第１の脱イオン室３１０を形成するように、２つの枠体１３０が互いに隣接している。言い換えると、これら２つの枠体１３０の間にはイオン交換膜は設けられていない。この実施形態の代わりに、少なくとも３つの枠体の開口が共同で第１の脱イオン室を形成するように、３つの枠体が互いに隣接していてもよい。
【００９５】
少なくとも２つの枠体１３０の開口が共同で１つの室（第１の脱イオン室）を形成することにより、各枠体１３０の厚みを増大させることなく、第１の脱イオン室３１０の厚みを大きくすることができる。単一の枠体１３０の厚みを増大させる必要がないため、枠体１３０の形状精度を向上させることができる。これにより、第１の脱イオン室３１０を形成する少なくとも２つの枠体１３０間からの液体の漏れが抑制される。
【００９６】
枠体１３０，１３２，１３４，１３６，１３８の形状や材質、枠体の総数の上限等については第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。また、第１の実施形態と同様に、少なくとも２つの枠体から形成される第１の脱イオン室３１０内の液体の通水空間速度が２００〜３００ｈ−１であり、かつ第２の脱イオン室３１２内の液体の通水空間速度が４００〜６００ｈ−１であることが好ましい。
【００９７】
以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。
【００９８】
例えば、上記実施形態及び実施例では、少なくとも２つの枠体の開口が共同で形成する第１の室は、脱イオン室であった。しかしながら、少なくとも２つの枠体の開口が共同で形成する第１の室は、脱イオン室に限られず、濃縮室、陰極室又は陽極室であってもよい。つまり、少なくとも２つの枠体の開口が共同で任意の１つの第１の室を形成するように、少なくとも２つの枠体が互いに隣接していればよい。これにより、互いに積層された枠体間からの液体の漏れを抑制しつつ、各室の厚みを増大させることができる。ただし、処理水の単位時間当たりの流量を増大するという観点では、少なくとも２つの枠体の開口が共同で形成する第１の室は脱イオン室であることが好ましい。
【符号の説明】
【００９９】
１００，２００，３００  脱イオン水製造装置
１０８，２０８，３０８  脱イオン処理部
１１０，１１２，２２０，３１０，３２０  脱イオン室
１１４  濃縮室
１１６  陰極室
１１８  陽極室
１２０，１２２，１２４，１２６，１２８，２２０，２２２，３２０，３２２  イオン交換膜
１３０，１３２，１３４，１３６，１３８，２３０  枠体
【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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