(57)【要約】【課題】  イオン交換樹脂のイオン交換能力を均一とできるイオン交換樹脂フィルタを提供する。【解決手段】  フィルタケース３内部にイオン交換樹脂４が充填され、原液を一端から他端へ通液して処理するイオン交換樹脂フィルタ１において、イオン交換樹脂４を収容する空間である透水性板５、６間の間隔を拡大する拡大手段としての可動板１０およびアクチュエータ１４を設け、間隔拡大中にイオン交換樹脂４を拡大された空間内で振動板１２により攪拌するようにした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタケース内部にペレット状のイオン交換樹脂が充填され、原液を一端から他端へ通液して処理するイオン交換樹脂フィルタにおいて、
前記イオン交換樹脂を収容する空間の容積を拡大する容積拡大手段と、
前記容積拡大手段の作動中にイオン交換樹脂を拡大された空間内で攪拌する手段とを備えることを特徴とするイオン交換樹脂フィルタ。
【請求項２】
前記容積拡大手段は、フィルタとしての使用時にイオン交換樹脂同士の隙間が無くなるよう押圧する押え手段を開放することにより収容容積を拡大するものであることを特徴とする請求項１に記載のイオン交換樹脂フィルタ。
【請求項３】
前記攪拌手段は、フィルタケースを振動させるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイオン交換樹脂フィルタ。
【請求項４】
前記攪拌手段は、拡大空間内に入口から液体を供給し出口から空間内液体を排出して空間内に液体の流動を生じさせるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載のイオン交換樹脂フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、純水製造、燃料電池の復水処理等の液体処理設備に組込まれるイオン交換樹脂フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からフィルタケース内に充填されたペレット状のイオン交換樹脂の上層部に隙間が発生することを防止する横置き型イオン交換樹脂フィルタが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、イオン交換樹脂の体積変化が生じても、フィルタケース内にイオン交換樹脂の通過を阻止できる透水性パック部材を介在させて弾性部材であるコイルスプリングによりペレット状のイオン交換樹脂を押圧して、フィルタケースとイオン交換樹脂との間に隙間を生じさせないようにして、イオン交換フィルタの機能低下を防止するようにしている。
【特許文献１】特開２００１−２５２５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例では、通過液体と接触する頻度がフィルタケースの中心部のイオン交換樹脂と周辺部のイオン交換樹脂とで相違することにより、イオン交換能力が均一とならない。このため、フィルタ通過後の液体が導電率管理値以下に低下することによりフィルタのイオン交換能力が無い(寿命)として交換される際には、一部のイオン交換樹脂は寿命を全うしている一方、未だ未使用状態のイオン交換樹脂も存在する状態で、フィルタケース内のイオン交換樹脂が未使用の新規イオン交換樹脂と交換される場合があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、イオン交換樹脂のイオン交換能力を均一とできるイオン交換樹脂フィルタ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】
【０００６】
本発明は、フィルタケース内部にペレット状のイオン交換樹脂が充填され、原液を一端から他端へ通液して処理するイオン交換樹脂フィルタであり、イオン交換樹脂を収容する空間の容積を拡大する容積拡大手段と、容積拡大手段の作動中にイオン交換樹脂を拡大された空間内で攪拌する手段とを備えるようにした。
【発明の効果】
【０００７】
したがって、本発明では、容積拡大手段によりペレット状のイオン交換樹脂を収容する空間容積の拡大中に攪拌手段によりイオン交換樹脂を拡大された空間内で攪拌するようにしたため、未使用イオン交換樹脂と使用済みイオン交換樹脂とが均一に混合された状態でイオン交換反応がなされ、イオン交換樹脂を均一に使用することができ、未使用のイオン交換樹脂を残すことなく使用でき、イオン交換樹脂の交換頻度を下げることができ且つスペースを有効利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明のイオン交換樹脂フィルタを各実施形態に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、本発明を適用したイオン交換樹脂フィルタの第１実施形態を示す断面図である。
【００１０】
図１において、イオン交換樹脂フィルタ１は、筒状のフィルタケース３と、フィルタケース３内に間隔を置いて配置された一対の透水性板５、６と、両透水性板５、６間に充填したペレット状のイオン交換樹脂４と、フィルタケース３に摺動可能に配置され、一方の透水性板６を弾性体１１を介してイオン交換樹脂４側に押付け可能な可動板１０と、フィルタケース３を内容物と共に振動させる振動板１２とで構成している。
【００１１】
前記フィルタケース３は、一方が側壁３Ａにより閉じられ、他方が開放した筒状をなし、側壁３Ａには液体の液体出口３Ｂを備える。ケース３内には、側壁３Ａから順に、他方の透水性板５、イオン交換樹脂４、一方の透水性板６、弾性体１１、可動板１０を内蔵する。フィルタケース３は、可動板１０に設けた液体入口３Ｃとケース３の側壁３Ａに設けた液体出口３Ｂとを、図示しない液体ホース等に接続して、この液体ホースにより弾性支持される。
【００１２】
前記両透水性板５、６は、液体の通過は許容するが、イオン交換樹脂４の通過を阻止して、イオン交換樹脂４が両透水性板５、６間から流出しないように阻止するよう機能する。
【００１３】
前記イオン交換樹脂４は、ペレット状をなし、接触する液体とのイオン交換反応するカチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂のいずれかが用いられるが、混床式であってもよい。イオン交換樹脂４は、システム作動時には、弾性体１１からの押圧力により間隔が狭められる両透水性板５、６により圧縮されてペレット間の隙間が詰められた状態で処理液体が流通されるが、適用する、例えば、燃料電池システム等のシステム停止時には、後述するように、可動板１０の後退により間隔が拡げられる透水性板５、６間において、上層部に隙間を持ってフィルタケース３内の下方に沈み、振動などの外力によりケース３内を自由に移動可能となる。
【００１４】
前記可動板１０は、弾性体１１を介して両透水性板５、６の間隔を狭める作動位置と両透水性板５、６の間隔を拡げる停止位置との間でフィルタケース３に摺動自在に配置され、中心部に液体入口３Ｃを備える。可動板１０は、システム作動に連動してコントローラ１３により制御されるアクチュエータ１４により作動位置に移動され、システム停止時に前記アクチュエータ１４により停止位置に後退される。
【００１５】
前記振動板１２は、フィルタケース３に固定され、適用する燃料電池システム等のシステム始動時にコントローラ１３により起動されて振動し、液体ホースに弾性支持されているフィルタケース３を振動させる。
【００１６】
以上の構成のイオン交換樹脂フィルタ１の動作について以下に説明する。
【００１７】
イオン交換樹脂フィルタ１が搭載されている燃料電池システム等のシステムが作動している時には、図１に示すように、コントローラ１３により可動板１０が作動位置（イオン交換樹脂側）に移動しており、他方の透水性板６を弾性体１１を介して押圧し、イオン交換樹脂４を両透水性板５、６間に隙間無く押え付ける。
【００１８】
処理液は、図示しない液体ホースから液体入口３Ｃを経由して流入し、弾性体１１の隙間を経由し、一方の透水性板６、イオン交換樹脂４、他方の透水性板５を経由して液体出口３Ｂから流出する。液体はイオン交換樹脂４と接触することによりイオン交換反応がなされ、流水中でもイオン交換樹脂４は動くことがない。
【００１９】
システムが停止されると、コントローラ１３によりアクチュエータ１４の作動が解除され、図２に示すように、可動板１０が停止位置に復帰され、弾性体１１の押圧が解除され、イオン交換樹脂４がフィルタケース３下部に溜まり、一方の透水性板６が後退する。次いで、空気パージによりイオン交換樹脂フィルタ１内の水が抜かれ、イオン交換樹脂４は乾燥による破損を防止すべく水で膨潤した状態とされる。
【００２０】
システムが再び始動される場合には、コントローラ１３により振動板１２が所定時間だけ振動され、同時に純水などの液体が液体入口３Ｃから供給され、その後にコントローラ１３によりアクチュエータ１４が起動される。ケース３内のイオン交換樹脂４は、振動板１２の振動と液体の供給により、図３に示すように攪拌され、未使用部分と使用済部分とが混ざり合い、その偏りが無くされる。
【００２１】
所定の時間が経過後には、振動が停止され、コントローラ１３によりアクチュエータ１４が作動され、可動板１０をイオン交換樹脂４側に移動させて作動位置とし、図１に示すシステム作動中の状態に復帰される。
【００２２】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００２３】
（ア）フィルタケース３内部にイオン交換樹脂４が充填され、原液を一端から他端へ通液して処理するイオン交換樹脂フィルタ１において、イオン交換樹脂４を収容する空間である透水性板５、６間の容積としての間隔を拡大する容積拡大手段（可動板１０およびアクチュエータ１４）と、容積拡大手段の作動中にイオン交換樹脂４を拡大された空間内で攪拌する手段としての振動板１２とを備えるため、未使用イオン交換樹脂４と使用済みイオン交換樹脂４とが均一に混合された状態でイオン交換反応がなされ、イオン交換樹脂４を均一に使用することができ、未使用のイオン交換樹脂４を残すことなく使用でき、イオン交換樹脂４の交換頻度を下げることができ且つスペースを有効利用できる。
【００２４】
（イ）容積拡大手段として、フィルタ使用時にイオン交換樹脂４同士の隙間が無くなるよう押圧する押え手段としての弾性体１１および可動板１０を停止位置まで後退させてその作動を開放することにより収容容積を拡大するため、既存の弾性体１１の支持部分を移動可能とするのみで既存のイオン交換樹脂フィルタ１に容易に適用可能である。
【００２５】
（ウ）攪拌手段として、フィルタケース３を振動させる振動板１２により構成したため、簡単な構造、例えば、モーターにより板を振動させる等により、容易にイオン交換樹脂フィルタ１を振動させ、内部のイオン交換樹脂４を撹拌することができる。
【００２６】
（エ）前記振動板１２の振動時に、入口３Ｃから液体を供給し出口３Ｂから空間内液体を排出する攪拌手段を併用することで、イオン交換樹脂４同士が液体の流動と共に移動するため、上記（ウ）の効果をより一層高めることができる。
【００２７】
（第２実施形態）
図４は、本発明を適用したイオン交換樹脂フィルタの第２実施形態を示す断面図である。本実施形態においては、液体の導入のみによりイオン交換樹脂の攪拌・混合がなされるようにしたものである。なお、図１と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００２８】
図４において、本実施形態のイオン交換樹脂フィルタ１は、フィルタケース３に設ける液体入口３Ｃおよび液体出口３Ｂの位置と出入口に設ける透水性板７、８の構成が第１実施形態と相違し、その他のフィルタケース３、イオン交換樹脂４、弾性体１１および可動板１０については第１実施形態と同様の構成としている。
【００２９】
前記液体入口３Ｃは、フィルタケース３の下部に開口させて配置され、液体入口３Ｃがケース３内部へ開口する部位に透水性板７が配置される。また、前記液体出口３Ｂは、フィルタケース３の上部に開口させて配置され、液体出口３Ｂがケース３内部へ開口する部位に透水性板８が配置される。また、作動状態において、第１実施形態ではイオン交換樹脂４を透水性板５、６によって挟み込むようにしていたが、本実施形態では作動時に非透水性板９とケース側壁３Ａとでイオン交換樹脂４を挟み込むようにしている。
【００３０】
以上の構成のイオン交換樹脂フィルタ１においては、イオン交換樹脂フィルタ１が搭載されているシステムが作動している時には、図４に示すように、コントローラ１３により可動板１０が作動位置（イオン交換樹脂４側）に移動しており、非透水性板９を弾性体１１を介して押圧し、イオン交換樹脂４をケース側壁３Ａとの間に隙間無く押え付ける。処理液は、図示しない液体ホースからケース３下方の液体入口３Ｃ、透水性板７を経由してケース３内に流入し、イオン交換樹脂４、他方の透水性板８を経由してケース３上方の液体出口３Ｂから流出する。液体はイオン交換樹脂４と接触することによりイオン交換反応がなされ、流水中でもイオン交換樹脂４は動くことがない。
【００３１】
システムが停止されると、コントローラ１３によりアクチュエータ１４の作動が解除され、図５に示すように、可動板１０が停止位置に復帰され、弾性体１１の押圧が解除され、イオン交換樹脂４がフィルタケース３下部に溜まり、非透水性板９が後退する。次いで、空気パージによりイオン交換樹脂フィルタ１内の水が抜かれ、イオン交換樹脂４は乾燥による破損を防止すべく水で膨潤した状態とされる。
【００３２】
システムが再び始動される場合には、純水などの液体が液体入口３Ｃから供給され、その後にコントローラ１３によりアクチュエータ１４が起動される。ケース３内のイオン交換樹脂４は、液体の供給により、図６に示すように、液体の流れにより撒き上がりケース３下部から遊離され、攪拌され、未使用部分と使用済部分とが混ざり合い、その偏りが無くされる。
【００３３】
所定の時間が経過後には、コントローラ１３によりアクチュエータ１４が作動され、可動板１０をイオン交換樹脂４側に移動させて作動位置とし、図４に示すシステム作動中の状態に復帰される。
【００３４】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）、（イ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００３５】
（オ）攪拌手段として、拡大空間内に入口３Ｃから液体を供給し出口３Ｂから空間内液体を排出して空間内に液体の流動を生じさせるものであるため、液体の出入口３Ｂ、３Ｃの配置のみを考慮して、例えば、液体入口３Ｃをフィルタケース３下部に、液体出口３Ｂをフィルタケース３上部に配置するのみの簡単な構造で内部のイオン交換樹脂４を撹拌することができる。
【００３６】
なお、上記各実施形態において、容積拡大手段として、フィルタ使用時にイオン交換樹脂４同士の隙間が無くなるよう押圧する押え手段としての弾性体１１および可動板１０を停止位置まで後退させてその作動を開放することにより収容容積を拡大するものについて説明したが、図示はしないが、このような押え手段を備えないものであっても、イオン交換樹脂を収容する空間の容積が一時的に拡大されるものであれば、フィルタケースの径方向に拡大するものであってもよい。
【００３７】
また、上記各実施形態において、攪拌手段として、振動を利用するものや液体の流動を利用するものについて説明したが、図示しないが、機械的な手段を利用するものであってもよい。
【００３８】
また、上記各実施形態において、システム停止時において容積拡大手段を作動させ且つシステム始動時において攪拌手段を作動させるものについて説明したが、図示しないが、システム停止直後、システム始動時、または、システム作動中に上記両手段を作動させるものであってもよく、また、システム停止直後やシステム始動時に常に上記両手段を作動させることなく所定の稼働時間毎に定期的に上記両手段を作動させるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態を示すイオン交換樹脂フィルタの断面図。
【図２】同じくシステム停止時のイオン交換樹脂フィルタの断面図。
【図３】同じくシステム始動時のイオン交換樹脂フィルタの断面図。
【図４】本発明の第２実施形態を示すイオン交換樹脂フィルタの断面図。
【図５】同じくシステム停止時のイオン交換樹脂フィルタの断面図。
【図６】同じくシステム始動時のイオン交換樹脂フィルタの断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１  イオン交換樹脂フィルタ
３  フィルタケース
４  イオン交換樹脂
５、６、７、８  透水性板
９  非透水性板
１０  可動板(非透水性)
１１  弾性体
１２  振動板
１３  コントローラ
１４  アクチュエータ
【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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