(57)【要約】【課題】ボンベ型のイオン交換樹脂装置において、イオン交換樹脂層中に空隙やイオン交換樹脂の塊等を発生させることを回避し、被処理水の短絡や滞留を防止する整流部材が設けられたイオン交換樹脂装置を提供する。【解決手段】第１の工程として、容器１０内部に充填されるイオン交換樹脂５１の一部を水と混合してスラリー状にして容器１０に充填して加水イオン交換樹脂層５０ａを形成する。次に、第２の工程で残部のイオン交換樹脂５１を水と混合せずに容器１０内に充填して無加水イオン交換樹脂層５０ｂを形成する。続く第３の工程で、集水器３０と整流部材４０とを先端に取り付けた状態で集水管２０を容器１０内に挿入する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口が形成された開口端面および該開口端面に対向する底面を備えイオン交換樹脂が内部に充填される容器と、該容器内に設けられ該開口端面側から該底面側に延びる集水管と、該集水管の該底面側端縁に接続される集水器と、を含むイオン交換樹脂装置の製造方法であって、
前記イオン交換樹脂装置は、前記集水管と前記集水器との間に設けられた整流部材をさらに含み、
前記イオン交換樹脂の一部を液体と混合してスラリー状にして前記容器内に充填する第１の工程と、
前記イオン交換樹脂の残部を前記容器内に充填する第２の工程と、
前記集水管、前記集水器及び前記整流部材を前記容器に挿入する第３の工程と、をこの順で含むイオン交換樹脂装置の製造方法。
【請求項２】
前記第３の工程において、前記集水管の底面側端縁と反対側にある基端を開口させた状態で、当該集水管、前記集水器及び前記整流部材を回転させながら前記容器の底部直近に至るまで挿入した後、前記開口を閉じる請求項１記載のイオン交換樹脂装置の製造方法。
【請求項３】
前記第３の工程の後に、前記集水管の底面側端縁と反対側にある基端から液体を注入する第４の工程を含む請求項１又は２記載のイオン交換樹脂装置の製造方法。
【請求項４】
前記第４の工程において、前記容器内での流速が０．１ｍ／分〜５．０ｍ／分となるように前記液体を前記基端から注入する請求項３に記載のイオン交換樹脂装置の製造方法。
【請求項５】
前記整流部材は、前記集水管が延びる方向に対してほぼ直交する方向に拡がる邪魔板、又は前記集水器を取り囲むカバーである請求項１から４のいずれか記載のイオン交換樹脂装置の製造方法。
【請求項６】
前記イオン交換樹脂の一部とは、前記イオン交換樹脂の５容量％以上５０容量％以下であり、
前記液体として前記イオン交換樹脂の０．０５〜１．０容量倍の水を用いる請求項１から５のいずれか記載のイオン交換樹脂装置の製造方法。
【請求項７】
開口が形成された開口端面および該開口端面に対向する底面を備えイオン交換樹脂が内部に充填される容器と、該容器内に設けられ該開口端面側から該底面側に延びる集水管と、該集水管の該底面側端縁に接続される集水器と、を含むイオン交換樹脂装置であって、
前記前記集水管と前記集水器との間に設けられた整流部材をさらに含み、
前記イオン交換樹脂が前記容器内にほぼ均質に分布するように充填されているイオン交換樹脂装置。
【請求項８】
前記容器内に充填された前記イオン交換樹脂からなる層中の空気が排除されている請求項７に記載のイオン交換樹脂装置。
【請求項９】
前記整流部材は、前記集水管が延びる方向に対してほぼ直交する方向に拡がる邪魔板、又は、前記集水器を取り囲むカバーである請求項７又は８記載のイオン交換樹脂装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換樹脂が容器内に充填されてなるイオン交換樹脂装置の製造方法及びイオン交換樹脂装置に関し、特に耐圧容器にイオン交換樹脂が充填されてなる、いわゆるカートリッジ式のイオン交換樹脂装置の製造方法及びイオン交換樹脂装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、純水製造装置として、密閉可能な容器の内部にイオン交換樹脂を充填したイオン交換樹脂装置が知られている（例えば特許文献１）。図７は、従来例に係るイオン交換樹脂装置９０の内部構造を示す一部断面模式図である。
【０００３】
イオン交換樹脂装置９０は、耐圧性の容器１０内部にイオン交換樹脂５１が充填されて構成され、ヘッド部１１を上にした状態で設置される。水道水等のイオンを含む被処理水は、ヘッド部１１に形成された水入口１２から容器１０内に導入される。容器１０内に導入された被処理水は、散水器１５によりイオン交換樹脂層５０´の上端面に散水され、容器１０内部を下向に移動する。被処理水は、イオン交換樹脂層５０´を下降する際にイオン交換樹脂５１と接触し、イオンが除去された脱イオン水が生成される。脱イオン水は、集水器３０を介して集水管２０内へ入り、水出口１３から容器１０外へ取り出される。
【０００４】
このようなイオン交換樹脂装置９０は、「ボンベ型」とも称され、容器１０ごと取り外して移動させることが容易であり、カートリッジ式イオン交換樹脂装置として普及している。容器１０内部には、使用目的に応じてアニオン交換樹脂またはカチオン交換樹脂が単独または混合されて充填され、１または２以上のイオン交換樹脂装置９０が直列または並列に接続されて使用される。
【０００５】
イオン交換樹脂のイオン交換能力は、一定量の被処理水を脱イオン処理することで失われ、イオン交換能力を失ったボンベ型のイオン交換樹脂装置９０は容器１０ごと交換される。使用済みのボンベ型のイオン交換樹脂装置９０は、再生工場または現場の再生設備等に運ばれ、薬品を用いて再生される。
【特許文献１】特開平８−１７３９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のボンベ型のイオン交換樹脂装置の容器内部での水の流れを調べたところ、容器の底面付近に水の流れが非常に遅い部分が存在することが発見された。このように水の流れが悪い部分（以下、「停滞部」）では、水が滞留するため、停滞部にあるイオン交換樹脂のイオン交換能力はほとんど利用されない。このような停滞部の存在は、容器あたりのイオン交換樹脂充填量に対する採水量（イオン交換樹脂装置の使用開始から、イオン交換能力低下による使用終了までの間に得られる脱イオン水量）を低下させる原因となる。
【０００７】
また、被処理水が集水管の外面を伝って容器底部に達して（この現象を以下、「短絡」と言う）、イオン交換が十分に行われない場合があることも判明した。このような短絡が生じると、所定の水質の処理水が必ずしも得られない。
【０００８】
かかる課題を解決するため、本発明者等は、イオン交換樹脂が充填される容器内部に、整流部材として集水器の周囲を覆うカバーを設けたイオン交換樹脂装置を完成させ、先に特願２００６−７２０７９号として特許出願を行った。本発明者らは、容器内部に整流部材を設けたかかるイオン交換樹脂装置について更なる研究を行ったところ、整流部材を容器内部に配置することでイオン交換樹脂層が乱される場合があることを発見した。
【０００９】
すなわち、イオン交換樹脂を容器内に充填した後、整流部材を容器内部に挿入する場合には、次のような問題が生じうる。まず、整流部材の挿入が容器内のイオン交換樹脂層により邪魔され、整流部材を容器底部に至るまで挿入できない場合がある。あるいは、整流部材を容器底部にまで無理やり押し込むと、整流部材の周囲のイオン交換樹脂層が崩れたり、イオン交換樹脂自体が破砕されたりする場合がある。整流部材の周囲のイオン交換樹脂層が崩れて整流部材とイオン交換樹脂層との間に隙間が生じると、かかる隙間に空気が滞留して通水抵抗の原因ともなりうる。
【００１０】
一方、整流部材を先に容器内部の所望の位置に配置した後、イオン交換樹脂を充填する場合、集水管等が邪魔になったり、整流部材と集水器との間に隙間ができたりする場合がある。このように、イオン交換樹脂層に隙間やイオン交換樹脂が押しつぶされて塊状になった部分を発生させないようにする工夫が必要であることが判明した。
【００１１】
本発明は上記課題を得て完成され、イオン交換樹脂層に隙間や塊等を発生させることを回避して、整流部材を容器内部に配置できるイオン交換樹脂装置の製造方法を提供することを目的とする。本発明はまた、被処理水の短絡や滞留を防止する整流部材を有し、かつ、イオン交換樹脂がスムーズに充填されることにより形成され、前記容器内にほぼ均質に分布したイオン交換樹脂層を有するイオン交換樹脂装置の製造方法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】
【００１２】
本発明では、容器内部に充填されるイオン交換樹脂の一部を水等の液体と混合してスラリー状にして容器に充填し、残部のイオン交換樹脂を水等の液体と混合せずに容器内に充填した後、集水器と整流部材とが取り付けられた集水管の先端を容器内に挿入する。より具体的には、本発明は以下を提供する。
【００１３】
（１）  開口が形成された開口端面および該開口端面に対向する底面を備えイオン交換樹脂が内部に充填される容器と、該容器内に設けられ該開口端面側から該底面側に延びる集水管と、該集水管の該底面側端縁に接続される集水器と、を含むイオン交換樹脂装置の製造方法であって、  前記イオン交換樹脂装置は、前記集水管と前記集水器との間に設けられた整流部材をさらに含み、  前記イオン交換樹脂の一部を液体と混合してスラリー状にして前記容器内に充填する第１の工程と、  前記イオン交換樹脂の残部を前記容器内に充填する第２の工程と、  前記集水管、前記集水器及び前記整流部材を前記容器に挿入する第３の工程と、をこの順で含むイオン交換樹脂装置の製造方法。
（２）  前記第３の工程において、前記集水管の底面側端縁と反対側にある基端を開口させた状態で、当該集水管、前記集水器及び前記整流部材を回転させながら前記容器の底部直近に至るまで挿入した後、前記開口を閉じる（１）記載のイオン交換樹脂装置の製造方法。
（３）  前記第３の工程の後に、前記集水管の底面側端縁と反対側にある基端から液体を注入する第４の工程を含む（１）又は（２）記載のイオン交換樹脂装置の製造方法。
（４）  前記第４の工程において、前記容器内での流速が０．１ｍ／分〜５．０ｍ／分となるように前記液体を前記基端から注入する（３）に記載のイオン交換樹脂装置の製造方法。
（５）  前記整流部材は、前記集水管が延びる方向に対してほぼ直交する方向に拡がる邪魔板、又は前記集水器を取り囲むカバーである（１）から（４）のいずれか記載のイオン交換樹脂装置の製造方法。
（６）  前記イオン交換樹脂の一部とは、前記イオン交換樹脂の５容量％以上５０容量％以下であり、  前記液体として前記イオン交換樹脂の０．０５〜１．０容量倍の水を用いる（１）から（５）のいずれか記載のイオン交換樹脂装置の製造方法。
（７）  開口が形成された開口端面および該開口端面に対向する底面を備えイオン交換樹脂が内部に充填される容器と、該容器内に設けられ該開口端面側から該底面側に延びる集水管と、該集水管の該底面側端縁に接続される集水器と、を含むイオン交換樹脂装置であって、  前記前記集水管と前記集水器との間に設けられた整流部材をさらに含み、  前記イオン交換樹脂が前記容器内にほぼ均質に分布するように充填されているイオン交換樹脂装置。
（８）  前記容器内に充填された前記イオン交換樹脂からなる層中の空気が排除されている（７）に記載のイオン交換樹脂装置。
（９）  前記整流部材は、前記集水管が延びる方向に対してほぼ直交する方向に拡がる邪魔板、又は、前記集水器を取り囲むカバーである（７）又は（８）記載のイオン交換樹脂装置。
【００１４】
本発明は、いわゆるボンベ型のイオン交換樹脂装置に適用される。容器には一端面に開口が形成され、被処理水および脱イオン水が同じ側の端面から導入または取り出される。容器は、好ましくは細長い略円柱形又は釣鐘形で耐圧性を有し、開口端面を上側、底面を底として設置される。
【００１５】
イオン交換樹脂は、一部を水等の液体と混合してスラリー状とした状態で、残部を液体と混合せずに、底面を底として容器を立てた状態で充填される。具体的には、容器に充填するイオン交換樹脂全体の１／２０以上１／２以下（容積比）、つまり５容量％以上５０容量％以下をスラリー状として、まず、容器に充填することが好ましい。
【００１６】
イオン交換樹脂をスラリー状にするための液体としては、イオン交換樹脂の再生用薬品等を用いることは排除されないが、水を用いることが好ましい。水としては、不純物の少ない水を用いることが望ましく、少なくとも水道水以上の純度、好ましくは脱塩水又は純水を用いるとよい。水の量は、集水管、集水器、及び整流部材を容器に挿入することにより押しのけられる量（流動樹脂量）のイオン交換樹脂をひたひた状態に浸漬するために必要な量とすればよい。具体的には、水の量は前記イオン交換樹脂の０．０５〜１．０容量倍とするとよい。
【００１７】
水に浸漬されスラリー状とされたイオン交換樹脂の層中では、水が媒体となることでイオン交換樹脂の移動が促進される。このため、第３の工程で、集水管、集水器及び整流部材（以下、「集水管等」）をスラリー状のイオン交換樹脂層内に挿入した場合、スラリー状のイオン交換樹脂が挿入圧を受けて容器内を移動する結果、イオン交換樹脂が偏って隙間を生じたり、破砕されたりすることが回避される。したがって、イオン交換樹脂が整然と分布して乱れのないイオン交換樹脂層が形成される。
【００１８】
また、本発明ではスラリー状にしたイオン交換樹脂を容器に充填した後、イオン交換樹脂の残部を加水せずに、すなわち粒状のまま容器に充填する。これにより、加水した場合に比べ、より多くのイオン交換樹脂を充填することができる。
【００１９】
次に集水管、集水器及び整流部材を挿入するが、挿入はこれらを回転させながら１０ｃｍ／秒以下の速度で容器内のイオン交換樹脂層の間を容器底部側に進むように挿入することが好ましい。
【００２０】
さらに、第３の工程の後に、集水管の内部から容器内に水等を注入してイオン交換樹脂層全体を均一にする第４の工程をさらに設けることが好ましい。第４の工程を設けることにより、粒状のイオン交換樹脂層中の空気を押し上げて容器外へ排出できる。このため、イオン交換樹脂層中の空気を確実に排除し、特に、整流部材の周辺における空気の滞留を解消できる。
【００２１】
また、第４の工程において水等は、容器内部での流速が０．１ｍ／分〜５．０ｍ／分、特に０．５ｍ／分以上２．０ｍ／分以下となるように注入することが好ましい。このように水等をゆっくりと注入することで、イオン交換樹脂層を撹乱することを防止しながら粒状のイオン交換樹脂層中の空隙を解消できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ボンベ型のイオン交換樹脂装置において、イオン交換樹脂層中に空隙やイオン交換樹脂の塊等を発生させることを回避し、被処理水の短絡や滞留を防止する整流部材が設けられたイオン交換樹脂装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。本明細書において、同一部材については同一符号を付し、説明を省略または簡略化する。
【００２４】
図１は、本発明の第１実施形態に係るイオン交換樹脂装置１の内部構造を示す一部断面模式図である。イオン交換樹脂装置１は、縦長のボンベ状容器１０と、容器１０の内部に配置され容器１０内を縦断するように延びる集水管２０と、集水管２０の一方の端縁（先端）に接続された集水器３０と、集水器３０の上部に配置された整流部材としての邪魔板２３と、容器１０内に充填されたイオン交換樹脂５０と、を備える。
【００２５】
図２は、本発明の第２実施形態に係るイオン交換樹脂装置２の内部構造を示す一部断面模式図である。第２実施形態に係るイオン交換樹脂装置２は、整流部材として邪魔板ではなくカバー４０を備える点で第１実施形態に係るイオン交換樹脂装置１と異なる。
【００２６】
容器１０の片側端面は開口し、開口を覆うヘッド部１１が設けられている。ヘッド部１１には、水入口１２および水出口１３が形成されている。イオン交換樹脂装置１は、ヘッド部１１が設けられた端面（開口端面）を上側とし、開口端面と対向する側の端面を底面として設置される。
【００２７】
容器１０は、集水管２０の先端に集水器３０および整流部材を取り付けた状態のもの（以下、「一体化集水機構」と称する）を挿入することにより、容器１０内に予め充填されたイオン交換樹脂５１が押しのけられる量が、容積の１〜１０％となる大きさにすることが好ましい。一体化集水機構が容器１０に比して小さすぎる場合、すなわち押しのけられるイオン交換樹脂５１の量が容器１０容積の１％未満の場合、集水管２０や集水器３０による水の圧力損失が大きくなる。一方、一体化集水機構が容器１０に比して大きすぎる場合、すなわち押しのけられるイオン交換樹脂５１の量が容器１０の容積の１０％を超える場合、容器１０に充填できるイオン交換樹脂５１の量が少なくなる。
【００２８】
容器１０の材質は、金属溶出のおそれが少ないものが好ましいが、強度確保のためにステンレス合金等の金属溶出のおそれが比較的少ない金属製としてもよい。また、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等も好適に使用できる。容器１０内部の他の構成部材、すなわち集水管２０、集水器３０、および整流部材の材質は特に限定されないが、金属イオンが溶出するおそれの少ない材質、例えばポリプロピレンおよびポリエチレン等の合成樹脂を使用できる。
【００２９】
集水管２０は、容器１０の内部、好ましくは本実施形態に示すようにほぼ中央を開口端面側から底面側に垂直方向に延びる。集水管２０の一方の端縁（「底面側端縁」又は「先端」）は容器１０の底面近傍に位置し、他方の端縁（基端）は開口端面近傍に位置する。基端には、被処理水を容器１０内に導入する水入口１２と処理水を容器外へ取出す水出口１３とを含むヘッド部１１が接続されている。このため、水入口１２及び水出口１３を閉じると基端が閉じられ、水入口１２及び水出口１３の少なくとも一方を開くと基端が開かれる。
【００３０】
集水器３０は、イオン交換樹脂５０と水とを分離する細隙が形成された分離面を有する立体であればよいが、集水管２０と接続される側と反対側の端部（先端）は次第に細くなっていることが好ましい。この例では集水器３０は、分離面として多数のスリット３１が形成された側面を有する略円柱形であり、集水器３０の底面側の端面（以下、「先端面」）は、中央部が外側に突出する円錐形となっている。ただし、円錐の先端は尖らず平らな円板状としている。
【００３１】
本実施態様の集水器３０の内部には、脱イオン水が一時的に滞留する貯水部が形成されている。貯水部は集水管２０と同等の太さを有すればよく、この貯水部に集水管２０の先端が接続される。これにより、スリット３１を通過した水は貯水部に溜まり、集水管２０に入る。
【００３２】
スリット３１を有する側面（分離面）は、集水管２０の延伸方向と略平行に拡がっている。この例ではスリット３１は水平に延び、イオン交換樹脂が透過しない幅としている。ただし、分離面に形成される細隙は、イオン交換樹脂を透過させないものであればこれに限られず、例えば複数の細かいスリットが形成された面、網体で構成されたメッシュ状の面、及び細孔を有する面等を用いてもよい。
【００３３】
集水器３０は集水管２０の底面側端縁に接続され、容器底面近傍に配置される。具体的には先端が底面から２５ｍｍまたはそれより底面に近い距離であることが好ましい。より具体的には、容器の大きさが変わっても一般的に底面から集水器先端までの距離は１〜１０ｍｍであることが好ましい。本実施態様では、先端部分が容器１０の底面から約５ｍｍ離れた位置にある。
【００３４】
集水器３０の形状、および大きさはこれに限定されるものではなく、例えば、集水器３０として先端が尖った本実施形態のものに代えて先端面が平坦なものを用いてもよい。また、円筒形以外の形、例えば１６面体等の多面体等としてもよいが、容器１０本体が本実施形態のように円筒形である場合は特に円筒形であることが好ましい。また、集水器３０の数は１つに限定されるものではないが、本実施形態のような小型のイオン交換樹脂装置１では集水器３０は一つで足りる。集水器を複数、設ける場合、整流部材を複数設けて各々が各集水器を覆うようにしてもよく、全体を覆う整流部材を一つ設けてもよい。
【００３５】
集水器３０の先端面と反対側の端面（以下、「基端面」）は、整流部材としての邪魔板２３と接している。整流部材は、上から流れてきた水が集水器の側面から直接、集水器内部に入ることを防止できるものであればよい。具体的には、集水管に対して垂直に拡がる面を有する邪魔板、又は、カバーを用いることが好ましい。邪魔板は集水管の断面積の１．０５倍以上３０倍以上の面積、特に１．５倍以上３倍以下の面積であることが好ましい。邪魔板の形状は、特に限定されるものではないが、円板を好適に用いることができる。
【００３６】
カバー形状も特に限定されないが、一方の端面が閉じて他方の端面が開口する釣鐘状、漏斗状、又は筒状等が挙げられる。カバーは、閉じた端面が集水器上端面（集水管と接続される側の端面）を覆うように取り付けられる。漏斗状のカバーは、開口面の面積が集水管の断面積の１．０５倍以上３０倍以下、特に１．５倍以上３倍以下であることが好ましく、集水器の上端面から先端面付近まで延びる程度の長さであることが好ましい。
【００３７】
筒状のカバーは、集水管と集水器との間にあって集水管に対して垂直に拡がる面状の頂部と、頂部周縁から集水器先端方向へ延びて集水器の側面をぐるりと取り囲む連続的な面状の側部とを備えるものであれば断面形状は限定されない。釣鐘状のカバーは、頂部が面状でなく、略半球又は略円錐等の３次元形状ある点で筒状カバーと異なるが、筒状カバーと同様に集水器の側面を取り囲む側部を備える。
【００３８】
筒状カバーの形状としては、例えば、複数の平板の側縁同士を接続して構成され水平断面が四角形、六角形、または八角形等の多角形をなす多角形の筒、水平断面が円形（楕円を含む）の円筒等が挙げられる。なお、「連続的な面」とは実質的に隙間がない面であることを意味するが、上から流れてきた水が直接、集水器の側方から短絡的に集水器に入ることを妨害する邪魔板として機能する範囲で、面の一部に切れ目や継ぎ目等の不連続な部分があってもよい。
【００３９】
本実施形態の邪魔板２３は、集水管２０の断面積の２倍の断面積である。このため、この邪魔板２３の周縁に容器１０の底に延びる円筒を取り付ければ、図２に示すように集水器３０を取り囲む円筒形のカバー４０となる。なお、筒状カバー又は釣鐘状カバーの大きさは、断面積が集水管の断面積の１．０５倍以上３０倍以下、特に１．５倍以上３倍以下であることが好ましい。
【００４０】
集水器３０の内側面とカバー４０の外側面との間の距離は、５〜２０ｍｍ程度、特に１０〜１５ｍｍ程度であることが好ましい。かかる距離であれば、集水器３０とカバー４０との間、およびカバーと容器内壁の間で水を良好に流動させることができる。カバー４０は、集水器３０と同様に容器１０の底面に近い位置に配置することが好ましく、カバー４０の底面側の端縁と底面との間の距離は２５ｍｍ以下、特に１〜１０ｍｍであることが好ましい。
【００４１】
本実施形態では、カバー４０の長さは集水器３０の基端面から先端面近辺まで設けられているが、先端面がカバー４０で覆われることがないようにカバー４０の端面は開口している。これにより、容器１０底に達した水はカバー４０の開口部からカバー４０の内側に入り込み、また、イオン交換樹脂５０を再生する際の再生薬品の流れを阻害するおそれを防止できる。ただし、カバー４０の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、カバー４０が集水器３０の先端面の一部を覆うような面を有することは本発明の範囲から排除されない。
【００４２】
容器１０内部には、イオン交換樹脂５１が充填されてなるイオン交換樹脂層５０が形成されている。イオン交換樹脂５１を再生すると、容器１０内に充填されたイオン交換樹脂５１の容積が変化するため、イオン交換樹脂層５０と開口との間に、空洞部１６が設けられている。本実施形態では、イオン交換樹脂層５０の最上面と開口までの間の距離は約３０ｃｍ程度であり、この空洞部１６に散水器１５が配置されている。散水器１５は、筒状のものとしているが、他に、容器１０内部に面状に拡がる略円盤状の散水板等、任意のものを使用できる。
【００４３】
本発明の方法で第４の工程を実施すると、イオン交換樹脂５１は、イオン交換樹脂層５０全体にほぼ均質な密度で分布する。すなわち、イオン交換樹脂層５０内には空気が滞留した空隙や、イオン交換樹脂５１が押しつぶされる等して他の部分より高密度になった塊状部分等は実質存在しない。
【００４４】
イオン交換樹脂５１の種類は特に限定されず、アニオン交換樹脂又はカチオン交換樹脂を単独で用いてもよく、混合して容器１０に充填してもよい。イオン交換樹脂５１は一般に、粒径０．０１〜３ｍｍ程度の球形である。また、製造された後の未使用の状態で２０〜４０重量％程度の水分を含むが、加水しない場合は、イオン交換樹脂５１同士の間に空気を含んでいる。一方、イオン交換樹脂５１に対して０．０５〜１．０容量倍量の水を加えると、イオン交換樹脂５１は流動性の高いスラリー状となる。
【００４５】
一方で加水しない場合は水が存在しないため、イオン交換樹脂５１は流動性が悪い。このため、通常の操作法にしたがって手などでイオン交換樹脂５１を掬って容器１０に投入したのでは、イオン交換樹脂層５０の間に空気が入り込んだ状態、すなわち空隙が存在する状態となる。特に、イオン交換樹脂５１を容器２０内に充填した後に一体化集水機構を挿入する場合は、一体化集水機構の周囲に空隙が生じたり、一体化集水機構の挿入圧によりイオン交換樹脂５１が破砕されたりしやすくなる。
【００４６】
かかる問題を回避するためには、本発明に係る方法によりイオン交換樹脂５１等を容器１０に入れればよい。以下、第２実施形態に係るイオン交換樹脂装置２を例にして、本発明に係るイオン交換樹脂装置の製造方法の一例について図３〜図６を参照して説明する。
【００４７】
まず、第１の工程として、容器１０に充填するイオン交換樹脂５１全体の一部に加水して、イオン交換樹脂５１をスラリー状にする。スラリー状のイオン交換樹脂５１の充填量は、集水器３０および整流部材を所定の位置まで挿入した場合に、これらを埋設できる量とすればよい。
【００４８】
この例では容器１０に充填するイオン交換樹脂５１の全量を６．８Ｌとする。そして、集水器３０先端面を容器１０底部から５ｍｍの位置まで挿入した場合にカバー４０がイオン交換樹脂５１に埋設されるようにする量のスラリー状イオン交換樹脂５１を充填する。スラリー化させたイオン交換樹脂５１は図３に示すように容器１０の開口から投入する。スラリー状で投入されたイオン交換樹脂５１の層（以下、「加水イオン交換樹脂層」）５０ａの内部には空隙は実質的に存在せずイオン交換樹脂５１の密度分布が均質になる。
【００４９】
次に、第２の工程として残りのイオン交換樹脂５１をそのまま、つまり加水せずにやや湿った砂粒のような状態で容器１０に投入する。これにより、容器１０内の加水イオン交換樹脂層５０ａ上に、イオン交換樹脂５１が空気を含んだまま堆積した層（以下、「無加水イオン交換樹脂層」）５０ｂが形成される（図４参照）。
【００５０】
そこで、第３の工程として集水管２０の先端にカバー４０で覆われた状態の集水器４０を取り付けた一体化集水機構を容器１０開口から挿入する。一体化集水機構は、集水器４０から集水管２０基端までが導通し、集水管２０基端を開口させた状態で、比較的ゆっくりと挿入することが好ましい。具体的には、１０ｃｍ／秒以下の速度で容器１０底部へ向けて所定の位置に至るまで一体化集水機構を挿入するとよい。この例では、集水器４０の先端が容器１０底部から５ｍｍの位置に達した時点で一体化集水機構の挿入を終えるように長さが調整されている（図５参照）。
【００５１】
第３の工程において、一体化集水機構はイオン交換樹脂層５１中を容器１０底部に向けてイオン交換樹脂５１を押しのけながら進むが、加水イオン交換樹脂層５０ａ中ではスラリー状態にあるイオン交換樹脂５１が容易にスラリーの中を移動できるため、一体化集水機構の周辺のイオン交換樹脂５１に過度の挿入圧がかかることが回避される。このため、一体化集水機構の挿入によるイオン交換樹脂５１の破砕が防止される。また、加水イオン交換樹脂層５０ａ、特に一体化集水機構周辺においてイオン交換樹脂５１の密度分布の偏りや空隙が生じることも防止される。さらに、集水器３０とカバー４０との間においてもイオン交換樹脂５１を均質に分布させ、空気の滞留部が発生することを防止できるため、イオン交換樹脂５１の充填量を多くできる。
【００５２】
このように本発明によれば、イオン交換樹脂５１をスラリー状にするために、一体化集水機構を挿入する際にイオン交換樹脂層５０が乱れた状態となることを回避できる。
【００５３】
第３の工程で一体化集水機構を所定位置に至るまで挿入した後、集水管２０の基端にヘッド部１１を取り付けてイオン交換樹脂装置２を完成させる。このように、ヘッド部１１を取り付けて容器１０の開口を閉じることで、イオン交換樹脂５１が容器１０外へあふれることを防止できる。なお、一体化集水機構の基端に最初からヘッド部を取り付けた状態で一体化集水機構を挿入してもよい。しかし、第３の工程を終了したままの状態では、水入口１２から容器１０内へ被処理水を供給してイオン交換樹脂層５０中を下降流で移動させると、無加水イオン交換樹脂層５０ｂ中の空気が容器１０底部側に移動する。容器１０底部側に移動した空気は、集水器３０の細隙や、整流部材の裏面（容器１０底部側の面）等に滞留して通水抵抗を高める要因となりうる。
【００５４】
そこで、本例では好ましい例として第４の工程として、図２とは逆向き、すなわちヘッド部１１の水出口１３から集水器３０等が接続された先端側に向けて集水管２０内に水等の液体を注入する（逆通水）。
【００５５】
第４の工程での逆通水により、無加水イオン交換樹脂層５０ｂ中にも水が入り込み、無加水イオン交換樹脂層５０ｂ中の空気がイオン交換樹脂層５０を上昇してヘッド部１１の水入口１２から容器１０外へ排出される（図６参照）。このとき、逆通水の通水速度がゆっくりであれば、イオン交換樹脂層５０が乱れることが回避できる。このように、第４の工程を実施することで容器１０内部のイオン交換樹脂層５０からより確実に空気を排除することができる。このため、第４の工程を実施すれば、整流部材の周囲に空気の滞留部が発生することをより確実に回避し、イオン交換樹脂５１の充填量を増大させ、かつ、イオン交換樹脂層５０全体を乱れのない状態とできる。
【実施例】
【００５６】
以下、実施例に基づき、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００５７】
［実施例１］
実施例１として、内径Ｄが２２０ｍｍ、底から開口下端までの高さＨが４５０ｍｍでＦＲＰ製の容器１０を用いて図１に示すイオン交換樹脂装置１を作成した。整流部材としては、直径が集水管直径の２倍の円板状の邪魔板２３を用いた。
【００５８】
イオン交換樹脂５１としては、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを容積比１：２で混合した混合イオン交換樹脂５１を用いた。混合イオン交換樹脂５１の標準粒径は０．４６ｍｍである。混合イオン交換樹脂５１に、０．４倍量（容量倍）の純水を加えることでスラリー状イオン交換樹脂を得た。
【００５９】
このスラリー状となった混合イオン交換樹脂を、容器１０内に充填すべきイオン交換樹脂量の１／１０容量、図３に示すように容器１０の上部開口から充填した。次いで、図４に示すように混合イオン交換樹脂５１を加水しない状態で容器１０の上部開口から内部へ投入した。次に、集水管２０の基端を開いた状態で一体化集水機構をゆっくりと回転させながら集水管２０の先端が容器１０内側底面から５ｍｍの高さになるように配置し、次いでヘッド部１１を閉めて図１のようなイオン交換樹脂装置１とした。この結果、加水しない状態に換算して合計６．７ｋｇの混合イオン交換樹脂を容器１０に充填できた。
【００６０】
実施例１では、上記手順によりイオン交換樹脂５１を充填した後、第４の工程を行わずに集水器３０を容器１０内に挿入した後、ヘッド部１１を取り付けて図１に示すイオン交換樹脂装置１を作成した。このイオン交換樹脂装置１の水入口１２から被処理水を１時間通水したところ、水出口１３から取出される処理水の水質は１．０〜２．１μＳ／ｃｍの間であった。
【００６１】
［実施例２］
実施例２として、第３の工程の後に、容器１０内での流速が０．５ｍ／分となるようにヘッド部１１の水出口１３から純水を供給してイオン交換樹脂層５０をゆっくりと浸水させ、ヘッド部１１の水入口１２から排水する第４の工程を行った。第４の工程を実施した以外は実施例１と同じ方法でイオン交換樹脂装置を作成し、実施例１と同様の脱塩処理を行ったところ、１時間の通水時間中、処理水の水質は０．９μＳ／ｃｍ±０．１μＳ／ｃｍの水質を維持できた。
【００６２】
［比較例］
比較例では、混合イオン交換樹脂５１を全量、加水せずに容器１０に充填した以外は実施例１と同様にしてイオン交換樹脂装置を作成した。その結果、容器１０内に充填できた混合イオン交換樹脂量は無加水換算で６．４ｋｇであった。
【００６３】
また、比較例においても集水器３０を容器１０内に挿入した後、ヘッド部１１を取り付けて通水試験を行ったが、１時間の通水試験中の処理水水質は１．５〜２．５μＳ／ｃｍであった。
【００６４】
このように、実施１及び２では比較例に比べて多くの量のイオン交換樹脂を充填することができ、また、比較例より良好な水質の処理水を得ることができた。特に第４の工程を実施した実施例２では、実施例１に比べてさらに良好な水質の処理水を得ることがきた。以上のように、本発明によればイオン交換樹脂同士の間に含まれる空気を排除し、イオン交換樹脂層の空隙等の発生を回避できるため、より多くのイオン交換樹脂を充填できることが示された。特に、第４の工程で逆通水を行った実施例２については、イオン交換樹脂層中の空隙等の発生がより確実に回避されていると推察された。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、脱塩処理に用いられるイオン交換樹脂装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態に係るイオン交換樹脂装置の模式図。
【図２】本発明の別の実施形態に係るイオン交換樹脂装置の模式図。
【図３】本発明に係るイオン交換樹脂装置の製造方法の第１の工程を示す模式図。
【図４】本発明に係るイオン交換樹脂装置の製造方法の第２の工程を示す模式図。
【図５】本発明に係るイオン交換樹脂装置の製造方法の第３の工程を示す模式図。
【図６】本発明に係るイオン交換樹脂装置の製造方法の第４の工程を示す模式図。
【図７】従来例に係るイオン交換樹脂装置の模式図。
【符号の説明】
【００６７】
１、２、９０  イオン交換樹脂装置
１０          容器
２０          集水管
２３          邪魔板（整流部材）
３０          集水器
４０          カバー（整流部材）
５０          イオン交換樹脂層
５１          イオン交換樹脂
【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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