(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極間にカチオン交換膜及びアニオン交換膜が交互に配置され、
該カチオン交換膜とアニオン交換膜との間に脱塩室及び濃縮室が交互に形成され、少なくとも脱塩室にイオン交換体が充填された電気式脱イオン装置において、
該カチオン交換膜及びアニオン交換膜の少なくとも一部の膜に突条が設けられている電気式脱イオン装置であって、
該突条は、平均的な水の流れ方向に対して交叉方向に延設されており、
該突条は格子状に設けられており、
該突条の基底部の幅が０．１〜０．５ｍｍであり、突条の高さが０．０５〜０．２ｍｍであり、隣り合う突条同士の間隔が１０〜２５ｍｍであることを特徴とする電気式脱イオン装置。
【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装置に係わり、特にイオンの除去効率に優れ、高純度の純水を製造することができる電気式脱イオン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気式脱イオン装置は、電極同士の間に複数のカチオン交換膜とアニオン交換膜とを交互に配列して脱塩室と濃縮室とを交互に形成し、脱塩室にイオン交換体を充填した構成を有する。この電気式脱イオン装置にあっては陽極、陰極間に電圧を印加しながら脱塩室に被処理水を流入させると共に、濃縮室に濃縮水を流入させ被処理水中の不純物イオンを除去し、脱イオン水を製造する。
【０００３】
図２はこの電気式脱イオン装置の基本的な構成を示す分解図である。
【０００４】
陰極側のエンドプレート１に沿って陰極電極板２が配置され、この陰極電極板２の周縁部に枠状の陰極用スペーサ３が重ね合わされる。この陰極用スペーサ３の上にカチオン交換膜４、脱塩室形成用の枠状フレーム５、アニオン交換膜６及び濃縮室形成用の枠状フレーム７がこの順に重ね合わされる。このカチオン交換膜４、脱塩室形成用の枠状フレーム５、アニオン交換膜６及び濃縮室形成用の枠状フレーム７を１単位として多数重ね合わされる。即ち、膜４、フレーム５、膜６、フレーム７が連続して繰り返し積層される。最後のアニオン交換膜６に対し枠状の陽極用スペーサ８を介して陽極電極板９が重ね合わされ、その上に陽極側エンドプレート１０が重ね合わされて積層体とされる。この積層体はボルト等によって締め付けられる。
【０００５】
上記の脱塩室用フレーム５の内側スペースが脱塩室となっており、この脱塩室にはイオン交換樹脂等のイオン交換体５Ｒが充填される。濃縮室用フレーム７の内側が濃縮室となっている。この濃縮室にはメッシュスペーサ又はイオン交換体などが配置される。脱塩室のイオン交換体５Ｒとしては、アニオン交換体とカチオン交換体との混合物、両性イオン交換体、あるいはこれらの混合物などが用いられる。
【０００６】
このような装置にあっては、陽極９と陰極２の間に直流電流を通じ、且つ被処理水（原水）を被処理水流入ライン１１を通して脱塩室内に通水せしめ、また、濃縮水を濃縮水流入ライン１２を通して濃縮室８内に通水せしめる。脱塩室内に流入してきた被処理水はイオン交換樹脂の充填層を流下し、その際、該被処理水中の不純物イオンが除かれて脱イオン水となり、これが脱イオン水流出ライン１３を経て流出する。
【０００７】
一方、濃縮室内に通水された濃縮水は濃縮室内を流下するときに、イオン交換膜４，６を介して移動してくる不純物イオンを受け取り、不純物イオンを濃縮した濃縮水として濃縮水流出ライン１４より流出する。電極室にはそれぞれ導入ライン１５，１６及び取出ライン１７，１８を介して電極水が流通される。
【０００８】
このような電気式脱イオン装置のイオン交換膜表面の突起については、以下の公知例がある。
【０００９】
電気式脱イオン装置のイオン交換膜に半球状や円錐状の突起をつけて、脱塩室のアニオン膜とカチオン膜を接触させることでイオン交換体を充填せずに脱イオンを行うことが特開平１１−１９２４９１号で示されている。
【００１０】
また、脱塩室のイオン交換膜間を帯状に橋渡しをするようにさらにイオン交換膜を配置することが、特開２０００−２３７７５０号に示されている。
【００１１】
これらの膜面突起については、脱塩室内の両膜間を突起や膜によって橋渡しすることにより、イオンの移動を早めようとするものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電気式脱イオン装置のイオン交換膜の膜面に沿って形成される境膜を破壊して物質移動抵抗を小さくすることにより、イオンの移動を改善することにより、電気式脱イオン装置の脱イオン効率を高めることを目的とする。なお、上記特開平１１−１９２４９１号及び特開２０００−２３７７５０号のイオン交換膜の膜面の突起は、いずれも、脱塩室を橋渡しするような大きな突起等であり、イオン交換膜表面近傍部分の境膜を改善しようとするものではなく、そのような効果も無い。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気式脱イオン装置は、電極間にカチオン交換膜及びアニオン交換膜が交互に配置され、該カチオン交換膜とアニオン交換膜との間に脱塩室及び濃縮室が交互に形成され、少なくとも脱塩室にイオン交換体が充填された電気式脱イオン装置において、該カチオン交換膜及びアニオン交換膜の少なくとも一部の膜に突条が設けられている電気式脱イオン装置であって、該突条は、平均的な水の流れ方向に対して交叉方向に延設されており、該突条は格子状に設けられており、該突条の基底部の幅が０．１〜０．５ｍｍであり、突条の高さが０．０５〜０．２ｍｍであり、隣り合う突条同士の間隔が１０〜２５ｍｍであることを特徴とするものである。
【００１４】
かかる本発明の電気式脱イオン装置は、カチオン交換膜及びアニオン交換膜の少なくとも一部の膜の膜面に突条が格子状に設けられており、この突条により該膜面に沿う境膜が破壊される。これにより、イオンの移動効率が向上し、脱イオン効率が向上する。
【００１５】
なお、以下、カチオン交換膜とアニオン交換膜とを併せてイオン交換膜ということがある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１（ａ）〜（ｅ）は参考例及び実施の形態に係る電気式脱イオン装置に用いられるイオン交換膜２１〜２５の正面図である。なお、図１（ａ），（ｂ）は参考例に係り、図１（ｃ）〜（ｅ）は実施の形態に係る。
【００１７】
このイオン交換膜２１〜２５は、いずれも膜面から突出する突条３１〜３５を有している。
【００１８】
参考例に係る図１（ａ）のイオン交換膜２１にあっては、突条３１は略水平方向に平行に複数本設けられている。参考例に係る図１（ｂ）のイオン交換膜２２にあっては、ジグザグ状の突条３２が略水平方向に延設され、かつ突条３２が複数本設けられている。
【００１９】
実施の形態に係る図１（ｃ）のイオン交換膜２３にあっては、右肩下がりとなる突条３３と左肩下がりとなる突条３３とが設けられ、これにより突条が格子状に膜面の全体に設けられている。
【００２０】
実施の形態に係る図１（ｄ）のイオン交換膜２４にあっては、このような格子状の突条３４を有する区域と、突条を有しない平坦な区域とが上下方向に交互に形成されている。図１（ｄ）では突条を有する区域は、５区域となっているが、１又は２以上であればよい。
【００２１】
実施の形態に係る図１（ｅ）のイオン交換膜２５では、格子状の突条を有する区域の上下幅が突条を有しない区域の上下幅に比べて小さくなっている。
【００２２】
なお、図１（ｃ）〜（ｅ）の突条のパターンは本発明の一例にすぎず、本発明では図示以外の各種のパターンを採用し得る。
【００２３】
このイオン交換膜２１〜２５を備えた電気式脱イオン装置の構成それ自体は前記図２と同様である。
【００２４】
この電気式脱イオン装置の脱塩室及び濃縮室のいずれにおいても、水は上部の流入ライン１１又は１２から室内に導入され、室内を下方に向って流れ、下部の流出ライン１３，１４から取り出される。従って、室内の平均的な水の流れ方向はほぼ上下方向に流れる。イオン交換膜２１〜２５のいずれにおいても、突条３１〜３５はこの平均的な水の流れ方向と交叉方向に延在している。この方向に延在した突条は、イオン交換膜面に沿う水の流れの乱流化を促進し、イオン交換膜面に沿う境膜を破壊する作用を発揮する。このような突条を有するイオン交換膜を備えた電気式脱イオン装置にあっては、脱イオン効率が向上する。
【００２５】
この境膜破壊作用はイオン交換膜全体で奏される方が好ましいので、図１（ｃ）のように突条を膜面の全体に設けることが望ましい。
【００２６】
この突条は、イオン交換膜の脱塩室側、濃縮室側のいずれの膜面に設けられてもよく、両膜面に設けられてもよいが、両面に設ければ最も効果的である。
【００２７】
この突条の延在方向と直交方向の断面形状は特に限定されるものではなく、三角形、四角形、台形、半円形、半楕円形など各種形状とし得る。この突条の基端側の幅は０．１〜０．５ｍｍであり、特に０．２〜０．３ｍｍ程度が好適である。突条の高さは０．０５〜０．２ｍｍであり、特に０．０５〜０．１ｍｍ程度が好ましい。
【００２８】
隣り合う突条同士の間隔は１０〜２５ｍｍである。
【００２９】
突条は、イオン交換膜の表面を膜作成時に加工することによって作成しても良く、線状体を膜表面に張り付けることによって作成しても良い。取り扱い上の点からは前者の方が簡単である。後者のように線状体を膜面に張り付ける場合、線状体の材料はイオン交換膜と同一でもよく、異なっていてもよい。線状体の材料としては、イオン交換繊維、導電性繊維、オレフィン系繊維、塩化ビニル系繊維、ポリプロピレン系の繊維、ポリエステル系の繊維、ポリエチレン系の繊維など各種の材料を用いることができる。
【００３０】
なお、線状体がイオン導電性のあるイオン交換繊維や導電性繊維であると、イオン移送の作用が奏されるので、脱イオン効率が向上する。
【００３１】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の電気式脱イオン装置は、イオン交換膜面に沿う境膜が破壊されるため、脱イオン効率が高く、高水質の脱イオン水を効率良く生産することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例及び実施の形態に係るイオン交換膜の正面図である。
【図２】  従来例に係る電気式脱イオン装置を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１  エンドプレート
２  陰極電極板
３  陰極用スペーサ
４  カチオン交換膜
５  枠状フレーム
６  アニオン交換膜
７  枠状フレーム
８  陽極用スペーサ
９  陽極電極板
１０  陽極側エンドプレート
２１〜２５  イオン交換膜
３１〜３５  突条
【図１】
0004019755.tif 000002
【図２】
0004019755.tif 000003