(57)【要約】【課題】作製が容易であり、長期間の使用において例え破砕イオン交換樹脂があったとしても、脱塩セルの差圧上昇が起こり難い電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルの集水装置を提供すること。【解決手段】電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルに設けられる集水装置であって、脱イオン水が通過する透口を有する台座と、該台座の脱イオン水流入側の面に、該透口を塞ぐように付設される所定の厚みの連続気孔多孔質体とからなり、該連続気孔多孔質体は、少なくとも脱イオン水が流入する上面部と長手方向に延出する両側面部を有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルに設けられる集水装置であって、脱イオン水が通過する透口を有する台座と、該台座の脱イオン水流入側の面に、該透口を塞ぐように付設される所定の厚みの連続気孔多孔質体とからなり、該連続気孔多孔質体は、少なくとも脱イオン水が流入する上面部と長手方向に延出する両側面部を有するものであることを特徴とする電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルの集水装置。
【請求項２】
前記連続気孔多孔質体が、不織布、プラスチック焼結多孔質体または焼結金属繊維多孔質体であることを特徴とする請求項１記載の電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルの集水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気式脱イオン水製造装置を構成する脱塩セルに設けられる集水装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス製造工程等で使用される、いわゆる超純水の製造に好適な電気式脱イオン水製造装置及びこれを用いた電気式脱イオン法が知られている。この電気式脱イオン法は、例えばカチオン交換膜とアニオン交換膜との間にイオン交換樹脂、イオン交換繊維等のイオン交換体を充填して脱塩室を構成し、該脱塩室の両外側に濃縮室を設け、これら脱塩室及び濃縮室を陽電極と陰電極との間に配置し、直流電圧を印加しながら脱塩室に被処理水を、濃縮室に濃縮水をそれぞれ流入し、脱塩室において被処理水中の不純物イオンを除去すると共に、該不純物イオンを電気的に濃縮室に移動させて脱イオン水を製造する方法である。当該電気式脱イオン法によれば、イオン交換体がイオンで飽和されることがないため薬剤による再生が不要である。
【０００３】
該電気式脱イオン法により脱イオン水を製造するための装置としては、例えば複数の脱塩室及び濃縮室を交互に配列し、この脱塩室、濃縮室を複数並設した配列体の両側部に電極を配置した構造のものが挙げられる。脱塩室及び濃縮室の配列体は、複数の脱塩セルを所定間隔毎に配置し、各脱塩セル間に四周枠状に形成されたゴムパッキン等の水密性部材からなるスペーサーを介在することによって構成される。すなわち、脱塩セル内に脱塩室が形成される一方、スペーサーによって形成される脱塩セル相互間の空間部が濃縮室として形成される。
【０００４】
脱塩セルは図４に示すように、枠体４１と、該枠体４１の両側面にそれぞれ接着固定するカチオン交換膜４２、アニオン交換膜４３と、該２つのイオン交換膜４２、４３間に形成される空間部に充填される不図示のイオン交換樹脂とから構成される。充填されるイオン交換樹脂は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂であるが、充填すべきイオン交換樹脂の種類に応じて、それぞれのイオン交換樹脂が独立して充填できるように、枠体４１内に仕切り壁としての分割桟４４を設けることがある。なお、図４中、符号４５は被処理水入口、４６は脱イオン水出口であるが、上向流通水の場合は逆に、符号４５が脱イオン水出口、４６が被処理水入口となる。
【０００５】
このように脱塩セル４７内に脱塩室４８が形成され、被処理水入口４５より流入した被処理水は脱塩室４８内を流れる間にイオン交換樹脂によって脱イオンされ、脱イオンされた処理水は脱イオン水出口４６より系外へ流出するようになっている。
【０００６】
上記脱塩セル４７にはイオン交換樹脂は通さず、水のみを通すことにより処理水を集水するための集水装置が設けられている。図５に示すように集水装置４９は、下向流通水の場合、枠体４１の下部に設けられる。なお、上向流通水の場合、集水装置４９は枠体４１の上部に設けられ、また分割桟４４を設けた場合、この分割桟４４に集水装置４９が設けられる場合がある。これらの場合、集水装置４９それ自体が枠体４１の下部枠４１１、上部枠４１２または分割桟４４となる。
【０００７】
従来の集水装置４９としては、例えば図５及び図６に示すように、多数の透孔６０を設けた台座５１の上面にポリ塩化ビニリデン製の細かいメッシュ状シート材（サランネット）５２を接着剤で接着固定してなるものがある。また、特許文献１の特開平１０−１５３６０号公報には、第１櫛歯状部材と第１櫛歯状部材と同一形状の第２櫛歯状部材が嵌合し、櫛歯を形成する突起相互間に微小間隙を形成してなる集水装置が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１５３６０号公報（請求項１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
メッシュ状シート材５２を用いた従来の集水装置４９においては、その製作に当たってメッシュ状シート材５２を台座５１に接着する際、余分の量の接着剤が接着部以外に流れ出て、メッシュ状シート材５２の目や台座５１の透孔６０を１部目詰まりさせ、通水流路の有効面積を減少させてしまうという欠点がある。更には、長期間の使用により接着剤の劣化が起こり、メッシュ状シート材の接着離れを生じる虞れもある。また、メッシュ状シート材５２が撓まないように押さえ部材が必要であり、この場合水の流れる面積が小さくなるという問題もある。一方、特開平１０−１５３６０号公報記載の脱塩セルの集合装置は、高度な加工技術を必要とし、製作が容易ではない。また、破砕イオン交換樹脂が微小間隙を塞ぎ、実際に水の流れる面積が小さくなるという問題がある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、作製が容易であり、長期間の使用において例え破砕イオン交換樹脂があったとしても、脱塩セルの差圧上昇が起こり難い電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルの集水装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルに設けられる集水装置であって、脱イオン水が通過する透口を有する台座と、該台座の脱イオン水流入側の面に、該透口を塞ぐように付設される所定の厚みの連続気孔多孔質体とからなり、該連続気孔多孔質体は、少なくとも脱イオン水が流入する上面部と長手方向に延出する両側面部を有するものである電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルの集水装置を提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態における電気式脱イオン水製造装置の脱塩セルの集水装置を図１〜図３を参照して説明する。図１は本例の脱塩セルの集水装置の構造を説明する分解斜視図、図２は脱塩セルの集水装置の設置状態図、図３は脱塩セルの集水装置で使用する連続気孔多孔質体における水の流れを説明する図である。
【００１３】
図１において、脱塩セルの集水装置１０は、脱イオン水が通過する透口１３を有する台座１１と、この台座１１の脱イオン水流入側の面に、透口１３を塞ぐように付設される所定の厚みの連続気孔多孔質体１２とからなり、連続気孔多孔質体１２は、少なくとも脱イオン水が流入する上面部１２１と、長手方向に延出する両側面部１２２、１２３を、好ましくは脱イオン水が流入する上面部１２１と、長手方向に延出する両側面部１２２、１２３と、短手方向に延出する両側面部１２４、１２５を有する。
【００１４】
本例における台座１１は、底板と短手方向における両側板（左右側板）が無く、且つ天板１５の中央部の大部分がくり抜かれた形状のプラスチック製箱状体で、図２に示すように実質的に脱塩セル２１の下部枠を構成する。台座１１において、天板１５のくり抜き形状部分は脱イオン水が流通する透孔１３であり、天板１５の隅部を構成する四周枠状部は連続気孔多孔質体１２が、例えば接着剤で接着固定される支持部１５１を構成する。
【００１５】
本発明において、台座１１の天板１５に形成される透孔１３としては、図１に示すような形態に限定されず、例えば図６に示すように数個の丸孔が適宜の間隔で横方向にくり抜かれた形状のものであっても、あるいはスリット状の間隙として形成されたものであってもよい。このうち、図１に示すような天板１５の大部分がくり抜かれた四周枠状部の隅部を有する形態が、脱イオン水が流れる面積を抵抗なく大きく採れる点で好ましい。従来のメッシュ状シート材５２をこのような台座に適用すると、供給水圧により中央部分に撓みが生じて接着剤の剥がれ等の問題が生じる恐れがあったが、本発明の連続気孔多孔質体１２は、剛性又は剛性に近い強度を有するため、このような問題が生じることはない。また、脱塩セルの分割桟として用いる場合、台座１１は桟部材を上下方向にくり抜いた形状の孔開きの桟部材として用いるのがよい。
【００１６】
連続気孔多孔質体１２の大きさ及び形状としては、特に制限されないが、本例では台座１１の天板１５の大きさよりやや小さめで、所定の厚みの矩形状物である。従って、図３に示すように、連続気孔多孔質体１２の上面部１２１、長手方向に延出する両側面部１２２、１２３及び短手方向に延出する両側面部１２４、１２５は、共に脱イオン水の流入面を構成する。長手方向に延出する両側面部１２２、１２３は、例え幅寸法が台座１１と同じであっても、その側面に付設されるイオン交換膜とは接着していないため、両側面部１２２、１２３に脱イオン水が流入する。一方、短手方向に延出する両側面部１２４、１２５は脱塩セルを構成する縦桟２４、２５と接着することがあり、このような場合には、短手方向に延出する両側面部１２４、１２５には、脱イオン水が流入しないこともある。従来のメッシュ状シート材５２は、上面部のみに脱イオン水が流入するため、破砕樹脂による目詰まりの進行が早く、脱塩室の差圧上昇を招きやすい。
【００１７】
連続気孔多孔質体１２としては、不織布、プラスチック焼結多孔質体または焼結金属繊維多孔質体が挙げられる。不織布としては、特に制限されず、例えば低融点成分のポリエチレンと高融点成分のポリプロピレンから構成される複合ポリオレフィン繊維形成体又はその圧縮成形品などが挙げられる。
【００１８】
プラスチック焼結多孔質体としては、特に制限されず、例えば精製した低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のプラスチック粉末を原料として、焼結、成形した成形体又はその圧縮成形品などが挙げられる。プラスチック焼結多孔質体は、多孔質プラスチック成形体とも称されている。
【００１９】
焼結金属繊維多孔質体としては、特に制限されず、例えば、ミクロンオーダーのステンレス鋼繊維を素材として、これを綿状に開繊したウェブを高温雰囲気下で焼結圧縮成形したデプス型の多孔質体が挙げられる。
【００２０】
当該連続気孔多孔質体１２は、イオン交換樹脂は通さず、水のみを通すものであれば、その平均孔径、最大孔径、最小孔径、気孔率などは特に制限されない。イオン交換樹脂は長時間の使用において、約０．１ｍｍ程度の微細な破砕樹脂が脱落することがあり、この破砕樹脂を通過させない程度の小さな孔径が要求される。従って、連続気孔多孔質体１２の平均孔径としては、概ね１μｍ〜０．１ｍｍであることが好ましい。平均孔径が大き過ぎると、破砕樹脂が通過してしまい、脱イオン水の品質低下を招くし、小さすぎると供給水圧を高くする必要があり、耐圧構造となる点で好ましくない。
【００２１】
連続気孔多孔質体１２の所定の厚みとしては、特に制限されないが、約１ｍｍ以上であれば、図１に示す台座１１に適用しても、中央部で撓むことがなく、また、４つの側面からも脱イオン水を流入させることができ、水が流れる表面積を大きく採れるため、例え微細な破砕樹脂がでたとしても、差圧の上昇を避けることができる。
【００２２】
連続気孔多孔質体１２は、剛性又は図１に示すような使用形態において、中央部が撓むことがない程度の剛性を有するものであれば、例えば接着剤による接着固定が安定すること、及び撓みを防止するための押さえ部材を別途設ける必要がなくなる等の点で好ましい。また、連続気孔多孔質体１２の台座への固定方法としては、特に制限されないが、接着剤による固定方法が挙げられる。
【００２３】
本発明において、電気式脱イオン水製造装置としては、公知のものが使用でき、例えば、特開２００１−２３９２７０号公報に開示があるような、一側のカチオン交換膜、他側のアニオン交換膜および中央の中間イオン交換膜で区画される２つの小脱塩室にイオン交換体を充填して脱塩室を構成し、カチオン交換膜、アニオン交換膜を介して脱塩室の両側に濃縮室を設け、これらの脱塩室および濃縮室を陽極と陰極の間に配置して形成され、電圧を印加しながら一方の小脱塩室に被処理水を流入し、次いで、該小脱塩室の流出水を他方の小脱塩室に流入すると共に、濃縮室に濃縮水を流入して被処理水中の不純物イオンを除去して、脱イオン水を製造する装置も使用できる。この場合、本発明の脱塩セルは小脱塩室を構成するものである。
【００２４】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
実施例１
下記装置仕様及び運転条件下において、６個の脱塩セルを併設して構成される市販の電気式脱イオン水製造装置の脱塩室及び濃縮室にそれぞれ通水して６ヶ月間の通水運転を行い、脱塩室の初期差圧と、６ヶ月後の差圧をそれぞれ測定した。その結果、初期差圧０．０１ＭＰａ、半年後の差圧０．０１ＭＰａであった。
【００２５】
・  被処理水及び濃縮水；工業用水を逆浸透膜装置で処理して得た透過水
・  脱塩セル；幅２００ｍｍ、高さ５００ｍｍ、奥行き８ｍｍ
・  集水装置；図１に示す構造と同様の集水装置である。
・  集水装置で用いる連続気孔多孔質体；長手方向に長さ１４０ｍｍ，短手方向の長さ８ｍｍ、厚さ５ｍｍで、平均孔径５μｍの複合ポリオレフィン繊維製不繊布
・  連続気孔多孔質体の台座への固定方法；合成ゴム系接着剤による接着固定
・  脱塩セル充填イオン交換樹脂；アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂（混合比は体積比で１：１）
・  装置全体の流量；１００リットル／時間
【００２６】
比較例１
下記仕様の集水装置を用いる以外は、実施例１と同様の方法で行なった。その結果、初期差圧０．０６ＭＰａ、半年後の差圧０．１０ＭＰａであった。
・  集水装置；図６に示す構造と同様の集水装置である。
・  集水装置で用いるメッシュ状シート材；幅１４０ｍｍ，奥行き８ｍｍで、平均孔径１５０μｍのポリ塩化ビニリデン樹脂製ネット
・  メッシュ状シート材の台座への固定方法；合成ゴム系接着剤による接着固定
【００２７】
実施例１の集水装置は、撓みの少ない連続気孔多孔質体を台座に接着するため、接着が容易であり、確実に接着固定できた。また、半年間の連続運転においても、差圧の上昇はなかった。一方、比較例１の集水装置は、可撓性のメッシュ状シート材を多数の丸孔が開いた台座に接着するため、接着し難く、接着が不安定であった。また、半年間の連続運転においては、差圧の上昇が見られた。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、集水装置の作製が容易である。また、長期間の使用において、破砕樹脂の脱落があっても目詰まりが起こり難く、脱塩セルの差圧上昇が起こり難い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態例の脱塩セルの集水装置の構造を説明する分解斜視図である。
【図２】脱塩セルの集水装置の設置状態図である。
【図３】脱塩セルの集水装置における水の流れを説明する図である。
【図４】脱塩セルを示す分解斜視図である。
【図５】従来の集水装置を示す部分斜視図である。
【図６】従来の集水装置を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１０、４９    集水装置
１１、５１    台座
１２    連続気孔多孔質体
１３、６０    透孔
１５    天板
２１、４７    脱塩セル
２４、２５、５４、５５    縦桟
１２１    上面部
１２２、１２３  長手方向に延出する両側面部
１２４、１２５  短手方向に延出する両側面部
【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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