(57)【要約】通過する液体からイオンを除去する改良型電気式脱イオン化システムであり、流水式電気式脱イオン化モジュールと、電気式脱イオン化モジュールの電極と電気的に接続され、モジュールを横切って電圧勾配を確立する電源とから成る。本発明は比抵抗センサーのような電気式脱イオン化モジュールから生産される液体の流れの特性値（例えば、比抵抗値）をモニターするモニタ装置と、該モニタ装置に応答し、電源がオンである時間の長さを制御することにより、生産される液体の品質を既定の範囲内に保つ一方で、電力を節約し電源の設計を単純化するコントローラとを具備している。
2004504128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通過した液体からイオンを除去する改良型電気式脱イオン化システムにおいて、
流水式電気式脱イオン化モジュールと、
前記電気式脱イオン化モジュールの電極に電気的に接続され、モジュールを横切って電圧勾配を確立する電源と、
前記電気式脱イオン化モジュールから生産される液体の流れの特性値をモニターする第１の手段と、
前記モニターする第１の手段に応答し、前記電源がオンである時間の長さを制御する手段とから成る改良型電気式脱イオン化システム。
【請求項２】
前記電源が手動で設定可能か、または、ソフトウェアでプログラム可能な調節可能な定電圧電源であることを特徴とする請求項１記載の改良型電気式脱イオン化システム。
【請求項３】
前記電源が手動で設定可能か、または、ソフトウェアでプログラム可能な調節可能な定電流電源であることを特徴とする請求項１記載の改良型電気式脱イオン化システム。
【請求項４】
前記特性が比抵抗であることを特徴とする請求項１記載の改良型電気式脱イオン化システム。
【請求項５】
前記電気式脱イオン化モジュールに流入する液体の流れの前記特性値をモニターする第２の手段をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の改良型電気式脱イオン化システム。
【請求項６】
前記制御手段が前記第２のモニター手段に対してさらに応答するものであることを特徴とする請求項５記載の改良型電気式脱イオン化システム。
【請求項７】
前記制御手段が、前記特性値の範囲内で比例的に前記電源がオンとなっている時間の長さを制御するための比例帯制御手段を有していることを特徴とする請求項１記載の改良型電気式脱イオン化システム。
【請求項８】
前記特性値の範囲を確立する手段をさらに具備することを特徴とする請求項７記載の改良型電気式脱イオン化システム。
【請求項９】
通過した液体からイオンを除去するための改良型電気式脱イオン化システムであり、
液体の給水口と排水口を備えた流水式電気式脱イオン化モジュールと、
前記電気式脱イオン化モジュールの電極に電気的に接続され、モジュールを横切って電圧勾配を確立する電源と、
前記電気式脱イオン化モジュールから生産される液体の流れの比抵抗をモニターするための比抵抗モニターと、
前記生産される液体の流れの比抵抗目標範囲を確立する手段と、
前記比抵抗モニターと前記比抵抗目標範囲に応答し、前記電源がオンである時間の長さを比例的に制御し、前記比抵抗が前記範囲を下回る場合には電源が継続的にオンとなり、前記比抵抗が前記範囲を上回る場合には電源が継続的にオフとなり、さらに、前記比抵抗が前記範囲内にある場合は電源が断続的にオンとなるような比例帯制御手段とから成る改良型電気式脱イオン化システム。
【請求項１０】
前記制御手段が電源のサイクル時間を設定することを特徴とする請求項９記載の改良型電気式脱イオン化システム。
【請求項１１】
前記比抵抗が前記目標範囲内にある場合、前記制御手段が前記範囲に対する生産される液体の比抵抗に反比例する各前記サイクル時間の一部において前記電源をオンにする請求項１０記載の改良型電気式脱イオン化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、電源のオンオフにより、生産される液体の比抵抗値を所定の範囲内に維持する改良型電気式脱イオン化システムに関するものである。
【０００２】
（発明の背景）
電気式脱イオン化システムは、液体、特に水からイオンを除去するのに利用されている。このようなシステムには、電気式脱イオン化モジュールに電圧を印加する電源が必要である。一般に、これらの電源は直流定電圧電源であり、定電圧を保持するために電流を変化させるものである。もう一つは、直流定電流電源の利用であり、定電流を保つために必要時に電圧を変化させるものである。
【０００３】
生産水の水質は、比抵抗で測定され、投入される水の水質と電気式脱イオン化モジュールに印加された電圧の各々に部分的に依存する。投入する液体のイオン組成とイオン濃度の違いによって、高いイオン濃度をもつ液体、特に二酸化炭素やシリカのように弱イオン化された物質を高濃度で含む水を扱えるように、定電圧電源は十分な出力電流で調整する必要がある。定電流電源も同じ欠点を有している。さらに、供給水がより低いイオン濃度、特に二酸化炭素やシリカのものであると、このような電源は、目的を果たすために必要以上に大きく、また値段の高いものになることが多い。またこのような場合、電気式脱イオン化モジュールは必要以上に高い電圧（または電流）を継続的に受けることになり、モジュールの低性能化や耐用年数を縮めることの一因となることがある。さらに、電気式脱イオン化モジュールのスケーリングは、モジュールに必要以上の電流が印加されているときに問題となることがある。
【０００４】
（発明の要約）
このため本発明の目的は、より効率的な電源を備えた改良型電気式脱イオン化システムを提供することにある。
【０００５】
本発明のさらなる目的は、電力消費量を少なくするこのようなシステムを、特に、ほぼ３０−５０％程度の低イオン濃度の供給水において提供することにある。
【０００６】
本発明のさらなる目的は、生産される液体の比抵抗の目標範囲を考慮に入れた当該システムを提供することにある。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、電気式脱イオン化モジュールの中で起こるスケーリングを減少させる当該システムを提供することにある。
【０００８】
本発明は、生産水の所望の水質範囲が電気式脱イオン化システムで得られることにより実現されるものであり、その範囲内にある生産水の水質値に比例する負荷サイクルで電源のオンオフを切替えることによって実施される。これにより、単純で安価な定電流電源または定電圧電源が利用できるようになり、目的に合った高品質結果を確立できる。
【０００９】
本発明は、通過する液体からイオンを除去する改良型電気式脱イオン化システムであって、流水式電気式脱イオン化モジュールと、電気式脱イオン化モジュールに電気的に接続され、モジュールを横切って電圧勾配を確立する電源と、　電気式脱イオン化モジュールから生産される液体の流れの特性値（例えば、比抵抗）をモニターする第１の手段と、モニターする第１の手段に応答し、電源がオンである時間の長さを制御する手段とから成る改良型電気式脱イオン化システムであることを特徴としている。
【００１０】
電源は、定電流電源と定電圧電源のいずれであってもよい。また、システムは、電気式脱イオン化モジュールに流入する液体の流れの特性値をモニターする第２の手段をさらに具備していてもよく、該制御手段は、モニターする第２の手段に対してさらに応答するものであってもよい。
【００１１】
該制御手段は、測定された特性値の範囲内で比例的に電源がオンとなっている時間の長さを制御するための比例帯制御手段を有していてもよい。また、システムは、この値の範囲を確立設定する手段をさらに具備していてもよい。
【００１２】
別の実施形態において、本発明は、通過する液体からイオンを除去する改良型電気式脱イオン化システムであって、液体の給水口と排水口を備えた流水式電気式脱イオン化モジュールと、電気式脱イオン化モジュールの電極に電気的に接続され、モジュールを横切って電圧勾配を確立する電源と、電気式脱イオン化モジュールから生産される液体の流れの比抵抗をモニターするための比抵抗モニターと、生産される液体の流れの比抵抗目標範囲を確立する手段と、比抵抗モニターと比抵抗目標範囲に応答し、電源がオンである時間の長さを比例的に制御し、比抵抗が範囲を下回る場合には電源が継続的にオンとなり、比抵抗が範囲を越える場合には継続的にオフとなり、さらに、比抵抗値が範囲内である場合は断続的にオンとなるような比例帯制御手段とから成る改良型電気式脱イオン化システムであることを特徴としている。
【００１３】
制御手段が電源のサイクル時間を設定してもよい。比抵抗が目標範囲内にある場合、該制御手段は、この範囲に対するモニターされた比抵抗に反比例する各サイクル時間の一部において電源をオンにしてもよい。
【００１４】
その他の対象となる特質や利点は以下の好ましい実施例の記述と添付の図から当業者によって想定されるであろう。
【００１５】
（好適な実施例の詳細な説明）
本発明は、通過する液体からイオンを除去する改良型電気式脱イオン化システムにおいて実現される。このシステムは、モジュールの電極と電気的に接続され、技術上周知のモジュールを横切って電圧勾配を確立するような電源を備えた流水式電気式脱イオン化モジュールを具備している。比抵抗モニターなどの、電気式脱イオン化モジュールから生産される液体の流れの特性値（例えば、比抵抗値）をモニターする第１の手段がある。電源がオンになっている時間の長さは、比抵抗モニターに応答するコントローラによって制御されている。好ましくは、該コントローラは比例帯コントローラであり、予め設定されている生産水の水質範囲に対する生産水の比抵抗値に反比例する電源の「オン」の時間の長さを確定するものである。
【００１６】
図１に、本発明による改良型電気式脱イオン化システム８が示されている。システム８は、流水式電気式脱イオン化モジュール１０と、モジュールの電極１４、１６に電気的に接続されることによって技術上周知の方法によりモジュールを横切って電圧勾配を確立する電源１２とを含んでいる。電源１２は、定電流電源と定電圧電源のいずれでもよいが、生産水の水質はモジュール１０を流れる電流と部分的に関係があるため、定電流電源の方が好ましい。投入される水の水質と目的の生産水の水質の範囲によって、電源１２の出力電流は、システムを使用するたびに設定できることが好ましい。給水は、給水口３０からモジュール１０に入り、清浄水は、排水口３２からモジュール１０を出る。廃水は、位置３３からモジュール１０を出ていく。
【００１７】
本発明は、生産される液体の所望の水質範囲を提供するために電源１２のオンオフ制御を実施する。この結果は、電気式脱イオン化モジュール１０から生産される液体の流れの特性値をモニターする第１の手段（抵抗セル１８）と、抵抗セル１８に応答し、電源１２がオンである時間の長さを制御する手段（例えば制御回路２０）との組合せによって確立されてもよい。
【００１８】
制御回路２０は、比例帯制御手段としての役割を果たすことが好ましい。このような比例帯制御手段には生産される液体の比抵抗範囲が予め設定されており、その範囲は、希望に応じてシステムにおいて一定であってもよく、または、オペレータによって設定可能であってもよい。この制御手段は、電源１２がオンであり続ける時間の長さを比例的に制御し、例えば、比抵抗が既定の範囲を下回る場合に電源１２が継続的にオンであり、比抵抗がこの範囲を越える場合は継続的にオフであり、比抵抗が既定の範囲内にある場合においては、この範囲に対する生産される液体の流れの比抵抗に反比例して電源が断続的にオンオフされるようになっている。
【００１９】
この比例帯制御体系の好適な実施形態の動作が図２に示されている。予め設定された生産水の比抵抗範囲は、ｙ軸で示された低設定値４０から高設定値４２までの範囲である。この範囲の大きさと可能な比抵抗値ラインに沿った位置が、オペレータが操作するソフトウェアプログラム制御４４によって予め設定されていることが好ましい。図１の抵抗セル１８によって測定された生産水の比抵抗値が低設定値４０を下回る場合、制御回路２０は電源１２を継続的にオンにする。反対に、比抵抗が最高値４２を越える場合、電源は継続的にオフである。比抵抗が比例帯４６に含まれる場合、電源は、上記の範囲に対する生産水の比抵抗に反比例する時間の間、オンとなる。この比例制御は、オンである時間の長さが７５パーセント、５０パーセント、２５パーセントであるときの値の状態について、図２に示されている。
【００２０】
好適な実施形態において、この比例帯制御は以下のように実現されている。制御回路２０は、固体リレー、又は電源１２をオンオフできる他のスイッチを具備している。制御回路２０は、例えば、１０秒の電源サイクル時間を設定する。このような各１０秒のサイクルの間に、制御回路２０は、電源の負荷サイクル、あるいは電源がオンである時間の長さを制御する。例えば、生産水の比抵抗が比抵抗範囲の低設定値よりも２５パーセント高い場合、各１０秒サイクルの時間中７５パーセントの間、電源はオンになる。反対に、生産水の比抵抗が低設定値よりも高い７５パーセントの範囲にある場合、各サイクルの２５パーセントの間、電源はオンになる。節電中は、この比例帯制御によって、生産水の比抵抗が予め設定された範囲内に維持される。電源がオフのとき、イオン交換樹脂はイオンを除去し続ける。電力がイオンの移動率を高め、さらにイオン交換樹脂を再生する。この制御方式は比較的単純で安価な定電流電源又は定電圧電源の利用を可能にし、その電源は所望の比抵抗を確立する上で必要以上に大きくなくてもよい。
【００２１】
投入される水の水質が異なる状況においては、電気式脱イオン化モジュールへ供給される投入液体の導電率を測定する導電率セルのような第２の測定装置（不図示）を有していることも好ましい。この場合、比例帯制御手段も導電率セルに対して応答してもよい。導電センサーが液体の入力値を測定し、その値をコントローラに伝える。コントローラは、その値を既定の最低値および現在の電圧と比較し、現在の設定で、システムが所望の範囲内にある液体を製造できるか判断する。できない場合、システムは、オペレータにこのことをメッセージ又はアラームで知らせ、オペレータがシステムを手動で調節することにより必要な電圧を設定し、該当する範囲内に収めることができる。あるいは、適切な電子機器を用いて電圧を自動的に調節することにより、生産される液体を所望の範囲内に保つことができる。システムが定期的に投入をチェックし、現在の液体供給の要求に応じて電圧を変えることも選択肢の一つである。このように、調節を常時行っているシステムが可能となり、このシステムは周期的に品質が変化する液体供給物において有効であり、また最適なレベルに達するまで電源を継続的に調節する場合にも利用できる。
【００２２】
本発明のいくつかの具体的な機構が数枚の図面に示され、他の機構は図面には示されていないが、これは単に便宜上の理由によるものであり、各機構は、技術上周知の方法で組み合わせることが可能であり、このような組み合せも、なお、特許請求項の範囲内にある。また、当業者によって他の実施形態が想到されることもあり得るが、これらも、なお特許請求項の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の改良型電気式脱イオン化システムの実施形態の概略図である。
【図２】本発明の好適な比例帯電源制御を概念的に示した図である。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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