(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪酸塩系セラミックスの粒子からなる粒子層に２〜１０ｃｍ／ｓｅｃの流速の原水を通過させ、前記原水の水流により流動化された前記粒子と接触させて調整水を得る水調整装置と、前記調整水のうち必要量が供給され中空糸膜や平膜からなる透析膜により前記調整水の成分調整を行うとともに、前記水調整装置内で流動電解を行うのに必要な水量を維持させるように余分な水量を前記水調整装置に循環させる膜分離装置と、を備えたことを特徴とする膜分離水調整装置。
【請求項２】
原水を珪酸塩系セラミックスの粒子からなる粒子層が形成された水調整装置に供給し、前記原水を２〜１０ｃｍ／ｓｅｃの流速で前記粒子層を通過させ、前記原水の水流により流動化された前記粒子と接触させて得られる調整水のうち、必要量を中空糸膜や平膜からなる透析膜を備えた膜分離装置に供給して成分調整し、前記水調整装置内で流動電解を行うのに必要な水量を維持させるように余分な水量を前記水調整装置に循環させることを特徴とする膜分離装置の水の調整方法。
【請求項３】
前記珪酸塩系セラミックスが、珪素：５５〜７５重量％、アルミニウム：１０〜２５重量％、鉄：２〜１５重量％、カルシウム：１〜１０重量％、カリウム：２〜１０重量％、ナトリウム：０．１〜１重量％、マグネシウム：０．１〜１重量％、チタン：０．１〜３重量％、ジルコニウム：０．１〜２重量％を含むセラミックスであることを特徴とする請求項２に記載の膜分離装置の水の調整方法。
【請求項４】
前記珪酸塩系セラミックスの粒子の平均粒子径が０．５〜５ｍｍであることを特徴とする請求項２又は３に記載の膜分離装置の水の調整方法。
【請求項５】
前記珪酸塩系セラミックスのｐＨ６〜８の水溶液中におけるゼータ電位が−１５ｍＶ〜−１０ｍＶであることを特徴とする請求項２乃至４の内いずれか１項に記載の膜分離装置の水の調整方法。
【請求項６】
前記原水が人工透析の際に透析液を希釈する人工透析用水であることを特徴とする請求項２乃至５の内いずれか１項に記載の膜分離装置の水の調整方法。
【請求項７】
前記原水が淡水化処理される海水であることを特徴とする請求項２乃至５の内いずれか１項に記載の膜分離装置の水の調整方法。
【請求項８】
前記原水が半導体や半導体部品等の洗浄を行う洗浄用水であることを特徴とする請求項２乃至５の内いずれか１項に記載の膜分離装置の水の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は海水淡水化装置、半導体洗浄用超純水製造装置、人工透析用純水製造装置等に適用され、供給される原水を逆浸透膜法等の膜分離処理により成分調整を行う膜分離水調整装置及び、膜分離装置の水の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水の調整方法には、逆浸透膜法（ＲＯ膜法：Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｏｓｍｏｓｉｓ）、イオン交換法、濾過法などの方法があり、これらの方法を適用して海水の淡水化用水や半導体用洗浄水、人工透析用水等が製造されていた。
逆浸透膜法は、水分子は通すが溶質である無機塩類等は通さない微細な孔を持った半透膜（ＲＯ膜）、中空糸膜、平膜等の透析膜を配置し、その一側に純水、他側に無機塩を含む溶液を配置して溶液側に浸透圧以上の圧力を加えて水を非加圧状態の場合と逆方向に移動させる方法である。この逆浸透膜法は海水淡水化や純水化のための方法として提案され、優れた半透性をもつセルロースエステル等の透析膜等の採用により広く実用化されている。
特に半導体洗浄用超純水製造装置、人工透析用純水製造装置には逆浸透膜法により処理された水が用いられ、この水質によって、品質が左右されることからその管理や処理には多大の関心が払われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の逆浸透膜法を適用した水の調整方法は以下のような課題を有していた。
（１）逆浸透膜法は一種の物理的膜濾過であるため、使用中に半透膜に目詰まりが発生し濾過効率が低下し、効率的な運転が妨げられるという課題があった。
（２）特に、逆浸透膜法で処理した水を希釈液に用いる人工透析液は、カルシウム、カリウム、ナトリウムなどのイオンを含むため、人工透析器の配管チューブ、バルブなどに炭酸カルシウム等が析出する。こうして、バルブの作動不良を起こしたり、エンドトキシン等の汚染物質が析出部分に濃縮されたりして、定期的に酢酸洗浄が必要になるという課題があった。
（３）逆浸透膜法では逆浸透膜の負荷軽減のため、前段で懸濁物の分離のための濾過装置、イオン交換法によるカルシウムイオン等の除去装置、有機物などの除去のための活性炭処理装置などが一般に設置されているが、イオン状シリカは除去されないため、これによる半透膜の目詰まり、半透膜間への堆積による抵抗増による流量低下などによる処理量の低下が起こり、定期的洗浄や交換に多大な労力が必要であった。
【０００４】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、処理前後における溶解成分を変化させることなく水分子の会合状態を変化させ、半透膜や透析膜等における目詰まりを効果的に抑制して逆浸透膜等を有した膜分離装置を連続して長時間稼動させることができ、処理水を人工透析液の希釈水に適用した場合には、透析液における炭酸カルシウム等の析出を抑制して、汚染物質の濃縮を抑制し、酢酸洗浄の手間と酢酸費用を軽減することのできる膜分離水調整装置の提供、及び透析膜等における目詰まりを効果的に抑制し、長時間連続運転を可能として、メンテナンス回数を著しく減少できる膜分離装置の水の調整方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は以下の構成を有している。
請求項１に記載の膜分離水調整装置は、珪酸塩系セラミックスの粒子からなる粒子層に２〜１０ｃｍ／ｓｅｃの流速の原水を通過させ、前記原水の水流により流動化された前記粒子と接触させて調整水を得る水調整装置と、前記調整水のうち必要量が供給され中空糸膜や平膜からなる透析膜により前記調整水の成分調整を行うとともに、前記水調整装置内で流動電解を行うのに必要な水量を維持させるように余分な水量を前記水調整装置に循環させる膜分離装置と、を備えて構成されている。
この構成によって以下の作用を有する。
（ａ）水調整装置に供給された原水が、セラミックス粒子同士の衝突や摩擦により発生する圧電気や焦電気等の電磁気的エネルギーを利用した流動電解処理により、水分子の会合状態が構造化されて、イオン状シリカ、カルシウムイオンなどを取り巻く水分子の状態変化により、膜分離装置の透析膜における目詰まりや堆積を抑制して、効率的に水の調整を行うことができる。
（ｂ）膜分離水調整装置により処理された水を人工透析を行う透析液の希釈水に適用した場合には、水中のカルシウム分等の溶質が析出して生じるスケールの防止効果等の有用な効果を発揮、促進させることができる。
（ｃ）特別な化学薬品や熱エネルギーを使用することなく簡単な処理で中空糸膜や平膜等の半透膜を含む透析膜の透過性が改善されるので、逆浸透膜装置等の膜分離装置におけるポンプの作動エネルギーの節約や透析膜の寿命改善を行うことができる。
（ｄ）水調整装置で原水を処理する際に珪酸塩系セラミックス中の成分が水中に溶出したり、逆に水中の成分が粒子表面に沈着したりすることがないので、成分変化に伴う後処理などが必要なく、以降の水処理等を容易に行える。
（ｅ）珪酸塩系セラミックスの粒子が水調整装置内に流出することなく配置されているので、常時、管理された安定な流動状態のもとで原水を粒子と接触させ、水分子を必要な会合状態に維持させることができる。
（ｆ）珪酸塩系セラミックスを用いるので、水分子の会合状態を変えるのに必要なゼータ電位や誘電率等を所定の範囲に調整することも可能として、効率的に原水の改質を行うことができる。
（ｇ）珪酸塩系セラミックスは流動させても磨耗がなく、流動により粒子の表面がクリーニングされているので、異物付着などによる効果の低下がなく、半永久的に使用でき、特別なメンテナンスも不要である。
（ｈ）水調整装置内を流動電解の最適化状態に維持させながら、流動電解を行うのに必要な水量を維持できる。
【０００６】
水調整装置は、管体の上下にステンレス製や合成樹脂製の粒子流出防止部を有し、内部で所定粒度の珪酸塩系セラミックスの粒子が十分流動できる空所を設けて保持し、所定流量の原水を流すことにより、原水と粒子とを流動状態で接触させ、珪酸塩系セラミックスの粒子と水との界面に形成された電気二重層を相対に移動させる際のゼータ電位や、珪酸塩系セラミックス粒子の機械的衝撃に伴う圧電現象等を生じさせ、電磁気的エネルギーを逆浸透膜処理用水に付与し活性化する。流動の方式としては、管体の下部から上部に向けて通水する垂直上昇流動層方式が流動状態を制御し易いことから好ましい。
珪酸塩系セラミックスは、シリカを主成分とするセラミックスが適用できる。この珪酸塩系セラミックスには、例えば宮崎県で産出する堆積砂岩ホルンヘルスの原石を３工程で粉砕（粗砕→粗粉砕→微粉砕）して造粒機により所定の粒径に造粒した後、焼成炉において１０５０℃〜１４００で焼成したものが好適に使用できる。この主成分となる珪素の他に、アルミニウム、鉄、カルシウム、カリウム、ナトリウム等も含まれている。このセラミックスのモース硬度は約６．８〜７．１でモース硬度が７の石英に匹敵する硬度を有しており、水中で流動させても粒子の衝突により磨耗したり、セラミックスの成分が溶出したりすることのないよう所定の温度で焼結されている。
膜分離装置は、中空糸膜や、メンブレンフィルター等で形成された面状の平膜等からなる透析膜、半透膜を備えた水処理装置であり、水溶液の成分調整や不溶分、固形分等の除去を行うことのできる装置である。
【０００７】
本発明は、珪酸塩系セラミックスに原水を流動状態で接触させることにより、水分子の会合状態を変化させるようにしている。即ち、水分子は酸素１個に対し２個の水素が１０４．５２度の角度で結合し、水素と酸素の電気陰性度の違いと結合角度の影響で、酸素原子側はマイナス（−）に、水素原子側はプラス（＋）に電荷が偏り双極子になっている。このため、静電気力で酸素原子側に他の水分子の水素が引きつけられ、水中にはいくつかの分子が会合したクラスターと呼ばれる集団が形成されている。この会合状態により水の活性化機能が規定されるものと考えられる。
例えば、このように水処理装置で活性化され膜分離装置で処理された水を生活用水等として用いた場合にはスケールの剥離及び生成抑制効果、トイレにおける尿石剥離及び生成抑制効果、臭気軽減効果、水道配管における赤水抑制効果、流し台、排水管におけるぬめり、スライムの生成抑制効果、動植物の生育促進効果、洗浄効果などの有益な効果が実験的に確認されている。
【０００８】
請求項２に記載の膜分離装置の水の調整方法は、原水を珪酸塩系セラミックスの粒子からなる粒子層が形成された水調整装置に供給し、前記原水を２〜１０ｃｍ／ｓｅｃの流速で前記粒子層を通過させ、前記原水の水流により流動化された前記粒子と接触させて得られる調整水のうち、必要量を中空糸膜や平膜からなる透析膜を備えた膜分離装置に供給して成分調整し、前記水調整装置内で流動電解を行うのに必要な水量を維持させるように余分な水量を前記水調整装置に循環させるように構成されている。
この構成によって以下の作用が得られる。
（ａ）原水が流動状態の珪酸塩系セラミックスの粒子と接触するので、この時に起こるセラミックス粒子同士の衝突や摩擦により発生する圧電気や焦電気等の電磁気的エネルギーにより、水分子の会合状態を変化させることができる。これにより、膜分離装置における不溶分等による透析膜の目詰まりや、透析膜への堆積によって生じる抵抗増に伴う流量低下などを効果的に抑制することができる。
（ｂ）さらに膜分離装置で処理された調整水を人工透析を行う透析液の希釈水に適用した場合には、水中のカルシウム分等の溶質が析出して生じるスケールの防止効果等の有用な効果を発揮、促進させることができる。
（ｃ）特別な化学薬品や熱エネルギーを使用することなく簡単な処理で半透膜の透過性が改善されるので、逆浸透膜装置等の膜分離装置におけるポンプの作動エネルギーの節約や半透膜の寿命改善ができる。
（ｄ）水調整装置で原水を処理する際に珪酸塩系セラミックス中の成分が水中に溶出したり、逆に水中の成分が粒子表面に沈着したりしないので、成分変化に伴う後処理などが必要でなく、以降の水処理を容易に行うことができる。
（ｅ）珪酸塩系セラミックスの粒子が水調整装置内に流出することなく配置されているので、常時、管理された安定な流動状態のもとで原水を粒子と接触させ、水分子を必要な会合状態に維持させることができる。
（ｆ）珪酸塩系セラミックスを用いるので、水分子の会合状態を変えるのに必要なゼータ電位や誘電率等を所定の範囲に調整することも可能であり、効率的に逆浸透膜処理用水等の原水の改質を行うことができる。
（ｇ）珪酸塩系セラミックスは流動させても磨耗がなく、流動により粒子の表面がクリーニングされているので、異物付着などによる効果の低下がなく、半永久的に使用でき、特別なメンテナンスも不要である。
（ｈ）水調整装置内を流動電解の最適化状態に維持させながら、流動電解を行うのに必要な水量を維持できる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の膜分離装置の水の調整方法において、前記珪酸塩系セラミックスが、珪素：５５〜７５重量％、アルミニウム：１０〜２５重量％、鉄：２〜１５重量％、カルシウム：１〜１０重量％、カリウム：２〜１０重量％、ナトリウム：０．１〜１重量％、マグネシウム：０．１〜１重量％、チタン：０．１〜３重量％、ジルコニウム：０．１〜２重量％を含むセラミックスであるように構成されている。
この構成によって、請求項２の作用の他、以下の作用が得られる。
（ａ）珪酸塩系セラミックスの各成分が特定範囲に限定されているので、水流によって粒子を流動化させ、この時に起こる粒子間の衝突や摩擦により発生する微弱な電磁気的エネルギーを利用して、水分子の会合状態を変えることで、水そのものを活性化させる効果を発揮させることができる。
（ｂ）特定組成の珪酸塩系セラミックスが焼成により所定の焼結強度を有して得られるので、水中で粒子同士が衝突を繰り返しても磨耗したり、あるいは成分が溶出したりすることがなく、長期間にわたり安定して用いることができる。
（ｃ）特定組成範囲内で各成分を変化させ珪酸塩系セラミックスの誘電率を調整したり、粒子と水との界面に形成されるゼータ電位等を所定範囲に設定したりすること可能であり、水の会合状態を変化させる活性化効果をさらに向上させることもできる。
【００１０】
ここで、珪酸塩系セラミックスに含まれる珪素が５５重量％より少なくなると、珪酸塩系セラミックスを構成することが困難になると共に、融点が高くなるために焼結性が低下して製造の際に高温の焼成処理が必要になる傾向が有るので好ましくない。逆に７５重量％を超えると、誘電率等の特性を必要な範囲に維持させることが困難になる傾向が有るので好ましくない。
珪酸塩系セラミックスに含まれるアルミニウムが１０重量％より少なくなると、珪酸塩系セラミックスを構成することが困難になるの傾向が有るので好ましくない。逆に２５重量％を超えると、融点が上昇すると共に強度や誘電率等の特性を必要な範囲に維持させることが困難になる傾向が有るので好ましくない。
珪酸塩系セラミックスに含まれる鉄が２重量％より少なくなると、誘電率等を必要な範囲に維持させるのが困難になる傾向が有るので好ましくない。逆に１５重量％を超えると、焼結後の機械的強度等の特性が低下する要因となるので好ましくない。
珪酸塩系セラミックスに含まれるカルシウムが１重量％より少なくなると、誘電率等を必要な範囲に維持させるのが困難になる傾向が有るので好ましくない。逆に１０重量％を超えると、カルシウムの溶出等が生じるので好ましくない。
珪酸塩系セラミックスに含まれるカリウムが２重量％より少なくなると、誘電率等を必要な範囲に維持させるのが困難になる傾向が有るので好ましくない。カリウムが１０重量％を超えるとカリウムの溶出等が生じることもある上に、機械的強度等が低下するので好ましくない。
【００１１】
珪酸塩系セラミックスに含まれるナトリウムが０．１重量％より少なくなると、誘電率等を必要な範囲に維持させるのが困難になる。ナトリウムが１重量％を超えると、焼成後の機械的強度等の低下要因となるので好ましくない。
珪酸塩系セラミックスに含まれるマグネシウムが０．１重量％より少なくなると、誘電率等を必要な範囲に維持させるのが困難になるので好ましくない。逆に１重量％を超えると、焼成後の機械的強度等が低下する要因となり、成分の溶出を生じるので好ましくない。
珪酸塩系セラミックスに含まれるチタンが０．１重量％より少なくなると、誘電率等を必要な範囲に維持させるのが困難になり、粒子を圧電体として機能させる効果が失われるので好ましくない。チタンが３重量％を超えると、焼成後の機械的強度等が低下したり、成分の溶出を生じたりする要因となるので好ましくない。
珪酸塩系セラミックスに含まれるジルコニウムが０．１重量％より少なくなると、融点が高くなるために焼結性が低下して高温での焼成が必要になるので好ましくない。逆に２重量％を超えると、錫成分が溶出する場合があるので好ましくない。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の膜分離装置の水の調整方法において、前記珪酸塩系セラミックスの粒子の平均粒子径が０．５〜５ｍｍであるように構成されている。
この構成によって、請求項２又は３の作用の他、以下の作用が得られる。
（ａ）珪酸塩系セラミックスの平均粒子径がそれぞれ特定範囲に設定されているので、原水が流動状態の珪酸塩系セラミックスの粒子と接触して、衝突の際に生じる電磁気的エネルギーを効率的に利用して、水分子の会合状態を変えることができる。水調整装置及び膜分離装置で処理され、活性化した水を医療施設の用水に適用した場合には、トイレ便器、排水管への尿石の付着抑制、臭気の軽減、水配管や熱交換器等へのスケール堆積抑制等の効果を発揮させることができる。
（ｂ）水調整装置及び膜分離装置により原水の活性化処理と調整処理を行い、この処理水を医療施設に給水することができる。これにより調理場、透析室、手洗い場、流し台、手術室、治療室などにおけるぬめりやスライムの発生によるトラブルが抑制される。
（ｃ）流速を所定範囲で調整し、水調整装置及び膜分離装置で処理した処理水を人工透析用純水製造装置に供給して純水化処理し、この純水を人工透析希釈水として用いた場合には、これらの装置におけるチューブやバルブへの炭酸カルシウム等のスケールの堆積が抑制され、バルブの作動不良トラブルが減少し、装置の長期安定運転ができる。また、スケール生成によって引き起こされるエンドトキシンなどの有害物の濃縮なども抑制できる。
【００１３】
珪酸塩系セラミックスの粒子の粒平均子径が０．５ｍｍより少なくなるにつれて、水流によって粒子が流され易くなるため、適正な流動をさせるための流速が小さくなるので、装置が大型化する。一方、平均粒子径が５ｍｍを超えると、流動させるための流速が大きくなる上、衝突回数も減り有効に電磁気的エネルギーを水に伝達できない。また、セラミックス粒子の流動における衝突で粒子の破壊が起こり易くなるので好ましくない。
均一な流動状態を得るためには、粒子径を一定に揃えて使用することが必要である。粒子径が揃っていないと、粒径毎に分離し適切な流動状態が得られない。水調整装置に充填するセラミック粒子の量は、水調整装置の大きさにもよるが、水調整装置の単位断面積当たり１０〜４０ｇ／ｃｍ2の範囲が適当である。粒子の量が１０ｇ／ｃｍ2より少なくなると、粒子が分散しすぎて衝突の回数が減少し、十分なエネルギー伝達がなされない。また、粒子の量が４０ｇ／ｃｍ2を超えると圧力損失が大きくなる上、それ程活性化が促進されない。
粒子層を通過させる原水の流速は、粒子の比重やサイズ径によるが、直径が１ｍｍ径の粒子の場合で、２〜４ｃｍ／ｓｅｃ、２ｍｍ径の粒子の場合で５〜６ｃｍ／ｓｅｃ、３ｍｍ径の粒子の場合で８〜１０ｃｍ／ｓｅｃの範囲とすることが粒子を均一流動させる上で好ましい。この流速が下限値より遅くなると、セラミックス粒子が流動しなくなると共に、水中の不純物が粒子表面に堆積する傾向があるので、好ましくない。逆に、上限値を超えると、セラミックス粒子が水調整装置の上部の粒子流出防止ネット等に張り付き流動しなくなり、圧力損失が大きくなり、粒子流出防止ネットを破損して、粒子が流出する恐れがある。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４の内いずれか１項に記載の膜分離装置の水の調整方法において、前記珪酸塩系セラミックスのｐＨ６〜８の水溶液中におけるゼータ電位が−１５ｍＶ〜−１０ｍＶであるように構成される。
この構成によって、請求項２乃至４の内いずれか１項の作用の他、以下の作用が得られる。
（ａ）珪酸塩系セラミックスのゼータ電位が特定範囲に設定されているので、固液界面における電位を有効に利用して水分子の会合状態を効果的に変化させることができる。これによって、医療設備や医療機器におけるスケールの付着防止効果や、この活性調整された処理水を水耕栽培等に適用した場合における植物の生育促進などの顕著な効果を発揮させることができる。
【００１５】
珪酸塩系セラミックスのゼータ電位がｐＨ６〜８の水溶液中において−１５ｍＶより低くさせるのは、その材質上の制約から限界があり、これを超えても流動電解効果を有効に向上させることができないため好ましくない。逆にゼータ電位が−１０ｍＶを超えると粒子が液中を運動することにより生じる電位差が少ないため、流動電解効果を有効に発揮させるのが困難であるため好ましくない。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項２乃至５の内いずれか１項に記載の膜分離装置の水の調整方法において、前記原水が人工透析の際に透析液を希釈する人工透析用水であるように構成されている。
この構成によって、請求項２乃至５の内いずれかの作用の他、以下の作用が得られる。
（ａ）原水が人工透析液の希釈に用いる希釈液であり、透析液が珪酸塩系セラミックスと流動状態で接触させた活性水を含むので、この透析液中のカルシウム等が、配管チューブ、バルブなどに炭酸カルシウム等のスケールとなって析出するのを抑制できる。これによって、バルブの作動不良を防止し、酢酸洗浄の手間と酢酸費用を軽減できる。
（ｂ）人工透析器内の流路におけるカルシウムスケールの堆積を低減して、汚染物質（エンドトキシンなど）の濃縮を抑制することができ、人工透析における機器の衛生管理を容易にし、感染等の危険を回避することができる。
（ｃ）希釈液を珪酸塩系セラミックスで処理した処理水には余分な溶出成分が含まれないので、透析液の成分調整に伴う薬品成分の添加が不要であると共に、溶出成分によって透析液中の必要なイオンの効果が阻害されるようなことを防止できる。
ここで、希釈液は、予め成分が調整された透析用原液に添加され、所定成分濃度の透析液を得るためのものであり、予めフィルタによる濾過処理、イオン交換処理、活性炭処理、逆浸透膜処理等を行って不純物を除去した水を用いることもできる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項２乃至５の内いずれか１項に記載の水調整装置を用いた膜分離装置の水の調整方法において、前記原水が淡水化処理される海水であるように構成されている。
この構成によって、請求項２乃至５の内いずれかの作用の他、以下の作用が得られる。
（ａ）海水中の水分子の会合状態を変化させて改質されているので、大量の海水を逆浸透膜装置等の膜分離装置で連続的に処理しても容易に目詰まりを起こすようなことがなく、海水を安定に処理してその淡水化処理を効率的に行うことができる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項２乃至５の内いずれか１項に記載の膜分離装置の水の調整方法において、前記原水が半導体や半導体部品等の洗浄を行う洗浄用水であるように構成されている。
この構成によって、請求項２乃至５の内いずれかの作用の他、以下の作用が得られる。
（ａ）半導体の洗浄用水中における水分子の会合状態を変化させて改質されているので、洗浄効果を促進させることができ、半導体の洗浄を行う高純度の洗浄液を安定的にかつ効率的に行うことができる。
（ｂ）水調整装置で処理された水は表面張力が下がり、界面活性効果が向上しているので、洗浄効果が高く効率的な洗浄ができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の膜分離装置の水の調整方法を適用する膜分離水調整装置の構成図である。
図１において、１０は実施の形態１を人工透析用に適用した膜分離水調整装置（人工透析用純水製造装置）、１１は水道水などの原水（逆浸透膜処理用水）を溜めるための受水槽、１２は受水槽１１から所定流量の原水が供給される珪酸塩系セラミックスの粒子からなる粒子層を保持した水調整装置、１２ａは水調整装置１２内に配置された平均粒径が０．５〜５ｍｍの珪酸塩系セラミックスの粒子層、１２ｂは流動する粒子層を水調整装置１２内の所定範囲に保持させるためにステンレス製ネットやパンチングメタル等で形成された上下一対の粒子流出防止部、１３は水調整装置１２で流動処理して得られた調整水を逆浸透膜法により処理する膜分離装置の一例である逆浸透膜装置、１４は逆浸透膜装置１３内の流路の所定箇所に設けられたポンプ、１５は流路に設けられた軟水器、１６は活性炭が充填された吸着器、１７は１０μｍ径のフィルタを有する濾過器、１８は軟水器１５、吸着器１６、濾過器１７を経由して処理された原水が供給される半透膜（ＲＯ膜）を備えた逆浸透膜モジュール、１９は逆浸透膜モジュール１８で逆浸透膜処理されたＲＯ水を溜めるためのＲＯ水タンクである。
【００２０】
このように膜分離水調整装置１０は、逆浸透膜装置１３の給水ラインに、水調整装置１２を取付けて供給水をセラミックス処理するようにしている。
なお、図１に示す膜分離水調整装置１０の各ポンプ、フィルタ（Ｆ１１、Ｆ１２）の前後には、装置を的確に作動させるための圧力計及び、流量計が設置されている。水温は測定しているが、温度コントロールはしていない。
逆浸透膜モジュール１８は半透膜を有した装置であり、水の浸透圧を利用して、水中の溶解イオンなどを物理的に分離し、純水を製造する。半透膜を透過させるための一定圧力が供給水に付加され、逆浸透膜モジュール１８の入口圧力、出口圧力及び、受水槽１１から供給される原水の供給水量がコントロールされている。
【００２１】
水調整装置１２内に充填配置した珪酸塩系セラミックス粒子の製造方法及びその特性について以下に説明する。
まず、宮崎県で産出する天然鉱石の堆積砂岩ホルンヘルスを粗砕、微粉砕した。次に、必要に応じて界面活性剤や結合剤としてのポリビニールアルコール（ＰＶＡ）等を含む水２５〜３０重量％をこの微粉砕された天然鉱石に添加し、転動造粒機で平均粒径が約２ｍｍになるように造粒した。
この造粒したものを電気炉中で１２００℃前後に加熱し焼結させて珪酸塩系セラミックスの粒子を作成した。
この珪酸塩系セラミックスの粒子について、各種特性の確認を行った。
珪酸塩系セラミックスの粒子表面はガラス状を呈し、モース硬度は６．８と、モース硬度が７である石英並みの硬度を有していた。
珪酸塩系セラミックスの粒子の密度は２．４５ｇ／ｃｍ3、粒子を押し潰すのに必要な力は１粒子当たり平均で１４７Ｎ（１５ｋｇｆ）であった。
なお、この焼結体の組成を蛍光Ｘ線分析で確認したところ酸化物換算値で、珪素６３重量％、アルミニウム１７．７重量％、鉄６．７重量％、カルシウム４．５重量％、カリウム４．７重量％、ナトリウム０．４重量％、マグネシウム０．３重量％、チタン１．４重量％、ジルコニウム０．６重量％を含む珪酸塩系セラミックスであった。
【００２２】
次に、珪酸塩系セラミックスの粒子についてそのゼータ電位を以下のようにして測定した。
ここでは、粒径が０．７〜１．０ｍｍのセラミックス粒子を選別し、島津製作所製島津流動電位測定装置（ＺＰ−２０ＴＹＰＥ・Ｈ）を用いてゼータ電位を測定した。なお、ｐＨの調整にはＪＩＳで規定されたｐＨ標準液を用いた。
その測定結果を図２に示した。図２は、液中の水素イオン濃度指数（ｐＨ）と珪酸塩系セラミックスのゼータ電位との関係を示したグラフである。
実施の形態１の珪酸塩系セラミックスによれば、ｐＨ６〜８の水溶液中において−１５ｍＶ〜ー１０ｍＶのゼータ電位が得られることがわかった。
【００２３】
以上のように、珪酸塩系セラミックスはその結晶の構造に起因して特有の誘電性、圧電性、焦電性、摩擦電気生成等の電磁気的特性を有しており、本発明においては、これらの特性を用いてこの珪酸塩系セラミックスの粒子の流動状態で接触する処理水における水分子の会合状態を変化させるようにしている。
【００２４】
以上のような特性を有する珪酸塩系セラミックスの粒子が充填された水調整装置１２を容量が５０リットルの水槽にセットし、蒸留水４０リットルを循環ポンプを用いて４０回循環処理した結果について説明する。
この循環処理された水をＩＣＰ発光分光分析を用いて検査してもイオンの溶出は検出されず、また、０．１μｍのメンブレンフィルターを用いて濾過し、濾紙表面を走査型電子顕微鏡で微粒子の生成がないか調査したが、微粒子の発生は検出されなかった。
前記水調整装置１２で、蒸留水に塩酸や水酸化ナトリウムを添加してそのｐＨを４〜１３の範囲で調整したものを用いて試験した結果、ｐＨ＝４〜１１の場合ではイオンの溶出、微粒子の生成はなかったが、ｐＨ＝１１〜１３の場合はシリカの溶出が認められた。これにより、ｐＨを１１未満の範囲で使用するのが好ましいことが分かった。
また、この珪酸塩系セラミックスの粒子は磨耗がなく耐久性に優れていることからメンテナンスが殆ど不要であることが分かった。
【００２５】
この焼結させた珪酸塩系セラミックスの粒子１２０ｇを水調整装置１２に充填して粒子層を形成させた。
プラスチック又はステンレス製（ＳＵＳ３０４）の筺体で形成された水調整装置１２は、流動層の内径が３８ｍｍ、高さが１８０ｍｍである。セラミックスの粒子を充填した上下には、ＳＵＳ３０４製のパンチングメタル（孔径０．８ｍｍ）からなる粒子流出防止部１２ｂが装着されている。これによって、供給される医療施設用水の水流によって流動化した粒子を水調整装置１２の所定範囲に限定して、粒子間の衝突や摩擦を効果的に起こさせ、水分子の会合状態を有効に変化させることができる。
この水調整装置１２の下部から原水となる逆浸透膜処理用水を送り、その水流により珪酸塩系セラミックスの粒子を流動させ、この時に起こる粒子間の衝突や摩擦により発生する微弱な電磁気的エネルギーを活用し、水の機能を向上させるようにしたものである。
珪酸塩系セラミックスの粒子を適正に流動させるため、容器内において一定の流速が必要となる。水の流速は、砂地より湧き出る泉のように該セラミックスの粒子を流動させる速度が好ましい。具体的には、粒子のサイズ径や粒子層の厚みにもよるが、粒径が１ｍｍの粒子の場合で２〜４ｃｍ／ｓｅｃ、２ｍｍ径の粒子の場合で５〜７ｃｍ／ｓｅｃ、３ｍｍ径の粒子の場合で８〜１０ｃｍ／ｓｅｃとするのが適当である。
【００２６】
次に水調整装置１２を逆浸透膜装置１３に接続し、逆浸透膜処理用水の事前処理を行う方法について説明する。
焼結された珪酸塩系セラミックスの粒子１２０ｇを内径が３８ｍｍの円筒状の水調整装置１２内に充填して粒子層を形成させた。
珪酸塩系セラミックスの粒子が充填されステンレス製（ＳＵＳ３０４）の筺体又は管体で形成された水調整装置１２は、流動層の内径が３８ｍｍ、高さが１８０ｍｍであり、その内部の上下にステンレス製のメッシュやパンチングメタル等で又はプラスチック等で網状に形成され粒子の流出を防止するための粒子流出防止部１２ｂが取り付けられた構造を有している。
粒子層１２ａと上側の粒子流出防止部１２ｂとの間には粒子の流動を許容する空間が設けられている。具体的には上下の粒子流出防止部１２ｂ間の容積の４０〜６０ｖｏｌ％となるように充填されている。
水調整装置１２の下部から逆浸透膜処理用水（原水）を送り、その水流により粒子を流動させ、この時に起こる粒子間の衝突や摩擦により発生する微弱な電磁気的エネルギーを活用し、水の機能を向上させるようにしたものである。
これによって、供給される逆浸透膜処理用水の水流によって流動化した粒子を水調整装置１２内の所定範囲に限定して、粒子間の衝突や摩擦を効果的に起こさせ、水分子の会合状態を有効に変化させることができる。
珪酸塩系セラミックスの粒子を適正に流動させるため、容器内において一定の流速が必要となる。この粒子の平均粒径にもよるが、粒径が２ｍｍの場合でその流速は５〜７ｃｍ／ｓｅｃに設定した。
【００２７】
まず、図１に示すように、予め原水となる水道水が供給された受水槽１１から原水を取り出して、水調整装置１２の下部の供給口から所定流量、例え粒径が２ｍｍのセラミックス粒子を充填した水調整装置において粒子層における流速が例えば５〜７ｃｍ／ｓｅｃとなるようにする。これによって、原水が流動状態の珪酸塩系セラミックスの粒子と接触して、この粒子間の衝突や粒子間及び水と粒子間の摩擦により発生する微弱な電磁気的エネルギーにより水分子の会合状態を変化させ、その機能を向上させることができる。
なお、水調整装置１２で処理された水量の内、必要量を逆浸透膜装置１３に供給し、出口側で余分な水量を受水槽１１へ循環させることにより、水調整装置１２内を流動電解の最適化状態に維持させながら、流動電解を行うのに必要な水量を維持させてもよい。
【００２８】
このように処理された原水は、逆浸透膜装置１３の流路に設けられたポンプ１４により、軟水器１５、吸着器１６、濾過器１７で不純物が除かれた後、逆浸透膜モジュール１８に所定流量、本実施の形態では２５リットル／ｍｉｎで供給されて処理され、純化された状態のＲＯ水が排出され、この全排出量の内の本実施の形態では１５リットル／ｍｉｎ分がＲＯ水タンク１９に貯留されるようにした。なお、逆浸透膜モジュール１８から排出される残余のＲＯ水（１０リットル／ｍｉｎ）の内２．５リットル／ｍｉｎ分が逆浸透膜モジュール１８の供給側に回収され、７．５リットル／ｍｉｎ分が不純物が濃縮された濃縮水として排出される。
この逆浸透膜モジュール１８での原水の処理の際には、原水が水調整装置１２で予め水分子の会合状態を変化させる活性化処理がなされているので、半透膜における目詰まりを効果的に防止することができることがわかった。
【００２９】
【実施例】
次に、実施の形態１の水調整装置を用い、耐久性等の評価を行った結果について説明する。
図３は本実施の形態の水調整装置を取り付けた膜分離水調整装置１０の場合と、比較例として水調整装置を取り外した膜分離水調整装置の場合とにおける逆浸透膜モジュールの供給側と排出側との差圧と通過水流量との関係を示したグラフである。
図３において、▲１▼記号：○は実施例として水調整装置１２を取付けた膜分離水調整装置１０を用いた場合のデータ、▲２▼記号：●は比較例として水調整装置を取り外した状態の膜分離水調整装置を用いた場合のデータを示している。
図３のデータから分かるように、▲１▼（実施例）では（水量平均：１４．７リットル／ｍｉｎ、差圧平均：２．３３×１０-1ＭＰａ、データ数：１４１）であるのに対して、▲２▼（比較例）では（水量平均：１３．５リットル／ｍｉｎ、差圧平均：２．５×１０-1ＭＰａ、データ数：４６）となっており、本実施の形態の膜分離水調整装置を用いた場合▲１▼には、▲２▼のケースよりも水量を多くでき、しかも差圧を低く維持できることがわかった。
【００３０】
図４は本実施の形態１の水調整装置１２を取付た膜分離水調整装置１０の場合と、水調整装置を取り外した膜分離水調整装置を用いる比較例の場合とにおける逆浸透膜モジュールの透過水量と水温との関係を示したグラフである。
図４において、▲１▼記号：○は実施例として水調整装置１２を取付けた膜分離水調整装置１０を用いた場合のデータ、▲２▼記号：●は比較例として水調整装置を取り外した状態の膜分離水調整装置を用いた場合のデータを示している。
図４のデータから分かるように、▲１▼では（水温平均：２０．５℃、水量平均：１４．７リットル／ｍｉｎ、データ数：１４１）であるのに対して、▲２▼では（水温平均：１９．２℃、水量平均：１３．５リットル／ｍｉｎ、データ数：４３）となっており、本実施の形態の膜分離水調整装置１０を用いた場合▲１▼は、▲２▼のケースよりも水量を多く維持でき、半透膜への圧力負担が軽減され、ポンプ動力、処理水の水質、膜の寿命の点で有利であることがわかった。
【００３１】
図５は本実施の形態１の水調整装置１２を取付た膜分離水調整装置１０の場合と、水調整装置を取り外した膜分離水調整装置の場合とにおける逆浸透膜モジュールの透過水量と水質との関係を示したグラフである。
図５において、▲１▼記号：○は実施例として水調整装置１２を取付けた膜分離水調整装置１０を用いた場合のデータ、▲２▼記号：●は比較例として水調整装置を取り外した状態の膜分離水調整装置を用いた場合のデータを示している。
図５のデータから分かるように、▲１▼では（水質平均：２．０μＳ／ｃｍ、水量平均：１４．７リットル／ｍｉｎ、データ数：１４１）であるのに対して、▲２▼では（水質平均：２．０μＳ／ｃｍ、水量平均：１３．５リットル／ｍｉｎ、データ数：４６）となっている。このように本実施の形態１の膜分離水調整装置１０を用いた場合▲１▼では、▲２▼の比較例のケースよりも水量を多く維持でき、水質劣化を生じないことが分かる。なお、水調整装置１２で処理され調整水の電気伝導度を測定することでその水質を評価しており、その単位はμＳ／ｃｍ（マイクロジーメンス／ｃｍ）である。
【００３２】
表１は以上の図３〜図５のデータに加えて実験期間の異なる実施の形態１のデータをまとめて示したものである。
逆浸透膜モジュール１８は半透膜を用いた物理的濾過であるため、膜表面への不純物の堆積などで処理量の増加と共に透過性が悪くなる。また、精製した原水の流量（精製量）及び処理液の流量によって、逆浸透膜モジュール１８の入口圧力、出口圧力の調整をしながら運転するが、半透膜の透過性が悪くなると逆浸透膜モジュール１８の入口側と出口側との圧力差が大きくなって、安定に運転操作を行うことが困難になる。しかし、水調整装置１２を用いて予め処理水の状態を改質を行うことにより、これらの弊害を抑制することができることが明らかになった。
即ち、図３及び図４のデータから明らかなように、水調整装置１２を設けることで逆浸透膜モジュールの入口側と出口側の圧力差に対し、また、水温に対しても透過性を約１５％以上改善することができることがわかる。
【００３３】
【表１】
0004181295.tif 000002
【００３４】
実施の形態１の膜分離装置の水の調整方法は以上のように構成されるので以下の優れた作用を有する。
（ａ）逆浸透膜処理用水（原水）を流動状態の珪酸塩系セラミックスの粒子と接触させるので、この時に起こるセラミックス粒子同士の衝突や摩擦により発生する微弱な電磁気的エネルギーにより水分子の会合状態を変化させ、逆浸透膜法で処理される際の半透膜の目詰まりを効果的に抑制することができる。
（ｂ）特別な化学薬品や熱エネルギーを使用することなく逆浸透膜モジュール１８の半透膜の透過性が改善されるので、逆浸透膜装置１３におけるポンプ１４の作動エネルギーの節約、半透膜の洗浄の軽減、寿命の改善ができる。
（ｃ）逆浸透膜処理用水が透析液の希釈に用いる希釈液であり、透析液が珪酸塩系セラミックスと流動状態で接触させた活性水を含むので、この透析液中のカルシウム等が、配管チューブ、バルブなどに炭酸カルシウム等のスケールとなって析出するのを抑制できる。これによって、人工透析器におけるバルブの作動不良を防止し、人工透析器の酢酸洗浄の手間と酢酸費用を軽減できる。
（ｄ）人工透析器内の流路におけるカルシウムスケールの堆積を低減して、汚染物質（エンドトキシンなど）の濃縮を抑制することができ、人工透析における機器の衛生管理を容易にし、感染等の危険を回避することができる。
（ｅ）水調整装置で逆浸透膜処理用水を処理する際に珪酸塩系セラミックス中の成分が水中に溶出したり、逆に水中の成分が粒子表面に沈着したりすることがないので、以降の水処理を容易に行うことができる。
（ｆ）珪酸塩系セラミックスを用いるので、水分子の会合状態を変えるのに必要なゼータ電位や誘電率等を所定の範囲に調整して、効率的に逆浸透膜処理用水の改質を行うことができる。
（ｇ）特定組成の珪酸塩系セラミックスが焼成により所定の焼結強度を有して得られるので、水中で粒子同士が衝突を繰り返しても磨耗したり、あるいは成分が溶出することがなく、長期間にわたり安定して用いることができる。
（ｈ）特定組成範囲内で各成分を変化させ珪酸塩系セラミックスの誘電率等を調整することができ、粒子と水との界面に形成されるゼータ電位等を高め、流動電解効果をさらに向上させることもできる。
（ｉ）珪酸塩系セラミックスの平均粒子径と粒子層を通過する逆浸透膜処理用水の流速とがそれぞれ特定範囲に設定されているので、逆浸透膜処理用水が流動状態の珪酸塩系セラミックスの粒子と接触して、衝突の際に生じる電磁気的エネルギーを効率的に利用することができる。
（ｊ）医療施設で使用する用水を必要に応じて、水調整装置と逆浸透膜装置とを有する膜分離水調整装置により活性化調整処理した水を調理場や透析室、手洗い場、流し台、手術室、治療室等に給水することができ、流動電解効果を発揮させることができる。
【００３５】
（実施の形態２）
実施の形態２の膜分離装置の水の調整方法は、適用する原水が淡水化処理される海水であって、その大量の海水を珪酸塩系セラミックスの粒子層を有する水調整装置１２を用いて予め処理した後に、これを中空糸膜を有した逆浸透膜装置にかけて淡水化を行うようにしたものである。なお、以下の説明において実施の形態１と同様の機能を有するものについては同一の符号を付して詳しい説明を省略している。
【００３６】
海水中の水は、水分子同士が互いに水素結合して会合する性質を有しており、磁気処理、電場処理、セラミック処理などによってこの水の機能性を変化させることができる。本発明はこの知見に基づいたものである。即ち、逆浸透膜処理を行う海水を事前に珪酸塩系セラミックスの粒子の流動状態で接触させることにより、水分子の会合状態を変化させるようにしたものである。
【００３７】
実施の形態２の膜分離装置の水の調整方法は以上のように構成されるので以下の優れた作用を有する。
（１）水調整装置１２で海水が予め処理されているので、海水が流動状態の珪酸塩系セラミックスの粒子と接触し衝突する際に生じる電磁気的エネルギーを効率的に利用することができる。これによって海水が改質され、この海水を逆浸透膜装置で処理して半透膜における目詰まり等を防止して効率的に海水の淡水化処理を行うことができる。
（２）透過処理特性に優れた中空糸膜からなる透析膜を用いて、種々の成分を含む海水を目詰まりさせることなく長期間安定的に連続運転して処理することができるので、大量処理が必要な淡水化設備等に適用して、その処理効率を大幅に高めることができる。
（３）特別な化学薬品や、熱エネルギーを使用することなく、簡単に海水の処理を行うことができる。
（４）水調整装置１２内で珪酸塩系セラミックス中の成分が海水中に溶出混入することがないので、成分の変化に伴う後処理などが必要なく、以降の水処理等を容易に行うことができる。
（５）特定組成の珪酸塩系セラミックスが焼成により所定の焼結強度を有して得られるので、水中で粒子同士が衝突を繰り返しても磨耗したり、あるいは成分が溶出することがなく、長期間にわたり大量の海水を安定に処理できる。
【００３８】
（実施の形態３）
実施の形態３の膜分離装置の水の調整方法は、適用される原水が半導体の洗浄を行う洗浄用水であって、その洗浄用水を珪酸塩系セラミックスの粒子層を有する水調整装置１２と逆浸透膜装置等の膜分離装置を用いて連続又は断続して処理した後に、この処理水を用いて半導体や半導体等を有する電子部品等の洗浄を行うようにしたものである。なお、以下の説明において実施の形態１と同様の機能を有するものについては同一の符号を付して詳しい説明を省略している。
【００３９】
洗浄用水中の水は、水分子同士が互いに水素結合して会合する性質を有しており、磁気処理、電場処理、セラミック処理などによってこの水の機能性を変化させることができる。即ち、珪酸塩系セラミックスの粒子の流動状態で洗浄用水を事前に接触させることにより、水分子の会合状態を変化させるようにして、以降の洗浄用水の逆浸透膜処理を効率的に行えるようにしたものである。
【００４０】
実施の形態３の膜分離装置の水の調整方法は以上のように構成されるので以下の優れた作用を有する。
（１）水調整装置１２で洗浄用水が予め処理されているので、半導体や半導体部品の洗浄を行うための洗浄用水が流動状態の珪酸塩系セラミックスの粒子と接触し衝突する際に生じる電磁気的エネルギーを効率的に利用することができる。これによって洗浄用水が改質され、この洗浄用水をさらに逆浸透膜装置で処理して半透膜における目詰まり等を防止しながら効率的に洗浄用水の高純度化処理を行うことができる。
（２）膜分離装置の半透膜の目詰まりが防止できるので、純水製造装置の運転を長期間安定して行えると共に、メンテナンス回数を著しく削減してメンテナンス性に優れる。
（３）特別な化学薬品や、熱エネルギーを使用することなく、簡単に洗浄用水の高純度化処理を行うことができる。
（４）水調整装置１２内で珪酸塩系セラミックス中の成分が洗浄用水中に溶出混入することがないので、成分の変化に伴う後処理が必要なく、以降の水処理等を容易に行うことができる。
（５）特定組成の珪酸塩系セラミックスが焼成により所定の焼結強度を有して得られるので、水中で粒子同士が衝突を繰り返しても磨耗したり、あるいは成分が溶出することがなく、長期間にわたり安定に使用できる。
（６）珪酸塩系セラミックスは流動させても磨耗がなく、流動により粒子の表面が絶えずクリーニングされているので、異物付着などによる効果の低下がなく、半永久的に使用でき、特別なメンテナンスも不要である。
（７）水調整装置で処理されて得られる調整水は表面張力が下がり、界面活性効果が向上しているので、洗浄効果が高く効率的な洗浄ができる。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１に記載の膜分離水調整装置によれば、以下の効果を有する。
（ａ）水調整装置に供給された原水が、セラミックス粒子同士の衝突や摩擦により発生する圧電気や焦電気等の電磁気的エネルギーを利用した流動電解処理により、水分子の会合状態が構造化されて、イオン状シリカ、カルシウムイオンなどを取り巻く水分子の状態変化により、膜分離装置の透析膜における目詰まりや堆積を抑制して、効率的に水の調整を行うことができる。
（ｂ）膜分離水調整装置により処理された水を人工透析を行う透析液の希釈水に適用した場合には、水中のカルシウム分等の溶質が析出して生じるスケールの防止効果等の有用な効果を発揮、促進させることができる。
（ｃ）特別な化学薬品や熱エネルギーを使用することなく簡単な処理で中空糸膜や平膜等の半透膜を含む透析膜の透過性が改善されるので、逆浸透膜装置等の膜分離装置におけるポンプの作動エネルギーの節約や透析膜の寿命改善を行うことができる。
（ｄ）水調整装置で原水を処理する際に珪酸塩系セラミックス中の成分が水中に溶出したり、逆に水中の成分が粒子表面に沈着したりすることがないので、成分変化に伴う後処理などが必要なく、以降の水処理等を容易に行える。
（ｅ）珪酸塩系セラミックスの粒子が水調整装置内に流出することなく配置されているので、常時、管理された安定な流動状態のもとで原水を粒子と接触させ、水分子を必要な会合状態に維持させることができる。
（ｆ）珪酸塩系セラミックスを用いるので、水分子の会合状態を変えるのに必要なゼータ電位や誘電率等を所定の範囲に調整することも可能として、効率的に原水の改質を行うことができる。
（ｇ）珪酸塩系セラミックスは流動させても磨耗がなく、流動により粒子の表面がクリーニングされているので、異物付着などによる効果の低下がなく、半永久的に使用でき、特別なメンテナンスも不要である。
（ｈ）水調整装置内を流動電解の最適化状態に維持させながら、流動電解を行うのに必要な水量を維持できる。
【００４２】
請求項２に記載の膜分離装置の水の調整方法によれば、以下の効果が得られる。
（ａ）原水が流動状態の珪酸塩系セラミックスの粒子と接触するので、この時に起こるセラミックス粒子同士の衝突や摩擦により発生する圧電気や焦電気等の電磁気的エネルギーにより、水分子の会合状態を変化させることができる。膜分離装置における不溶分等による透析膜の目詰まりや、透析膜への堆積によって生じる抵抗増に伴う流量低下などを効果的に抑制することができる。
（ｂ）さらに膜分離装置で処理された調整水を人工透析を行う透析液の希釈水に適用した場合には、水中のカルシウム分等の溶質が析出して生じるスケールの防止効果等の有用な効果を発揮、促進させることができる。
（ｃ）特別な化学薬品や熱エネルギーを使用することなく簡単な処理で半透膜の透過性が改善されるので、逆浸透膜装置等の膜分離装置におけるポンプの作動エネルギーの節約や半透膜の寿命改善ができる。
（ｄ）水調整装置で原水を処理する際に珪酸塩系セラミックス中の成分が水中に溶出したり、逆に水中の成分が粒子表面に沈着したりしないので、成分変化に伴う後処理などが必要でなく、以降の水処理を容易に行うことができる。
（ｅ）珪酸塩系セラミックスの粒子が水調整装置内に流出することなく配置されているので、常時、管理された安定な流動状態のもとで原水を粒子と接触させ、水分子を必要な会合状態に維持させることができる。
（ｆ）珪酸塩系セラミックスを用いるので、水分子の会合状態を変えるのに必要なゼータ電位や誘電率等を所定の範囲に調整することも可能であり、効率的に逆浸透膜処理用水等の原水の改質を行うことができる。
（ｇ）珪酸塩系セラミックスは流動させても磨耗がなく、流動により粒子の表面がクリーニングされているので、異物付着などによる効果の低下がなく、半永久的に使用でき、特別なメンテナンスも不要である。
（ｈ）水調整装置内を流動電解の最適化状態に維持させながら、流動電解を行うのに必要な水量を維持できる。
【００４３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果の他、以下の効果が得られる。
（ａ）珪酸塩系セラミックスの各成分が特定範囲に限定されているので、水流によって粒子を流動化させ、この時に起こる粒子間の衝突や摩擦により発生する微弱な電磁気的エネルギーを利用して、水分子の会合状態を変えることで、水そのものを活性化させる効果を発揮させることができる。
（ｂ）特定組成の珪酸塩系セラミックスが焼成により所定の焼結強度を有して得られるので、水中で粒子同士が衝突を繰り返しても磨耗したり、あるいは成分が溶出したりすることがなく、長期間にわたり安定して用いることができる。
（ｃ）特定組成範囲内で各成分を変化させ珪酸塩系セラミックスの誘電率を調整したり、粒子と水との界面に形成されるゼータ電位等を所定範囲に設定したりすること可能であり、水の会合状態を変化させる活性化効果をさらに向上させることもできる。
【００４４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３の効果の他、以下の効果が得られる。
（ａ）珪酸塩系セラミックスの平均粒子径がそれぞれ特定範囲に設定されているので、原水が流動状態の珪酸塩系セラミックスの粒子と接触して、衝突の際に生じる電磁気的エネルギーを効率的に利用して、水分子の会合状態を変えることができる。水調整装置及び膜分離装置で処理され、活性化した水を医療施設の用水に適用した場合には、トイレ便器、排水管への尿石の付着抑制、臭気の軽減、水配管や熱交換器等へのスケール堆積抑制等の効果を発揮させることができる。
（ｂ）水調整装置及び膜分離装置により原水の活性化処理と調整処理を行い、この処理水を医療施設に給水することができる。調理場、透析室、手洗い場、流し台、手術室、治療室などにおけるぬめりやスライムの発生によるトラブルが抑制される。
（ｃ）流速を所定範囲で調整し、水調整装置及び膜分離装置で処理した処理水を膜分離水調整装置に供給して純水化処理し、この純水を人工透析希釈水として用いた場合には、これらの装置におけるチューブやバルブへの炭酸カルシウム等のスケールの堆積が抑制され、バルブの作動不良トラブルが減少し、装置の長期安定運転ができる。また、スケール生成によって引き起こされるエンドトキシンなどの有害物の濃縮なども抑制できる。
【００４５】
請求項５に記載の発明によれば、請求項２乃至４の内いずれか１項の効果の他、以下の効果が得られる。
（ａ）珪酸塩系セラミックスのゼータ電位が特定範囲に設定されているので、固液界面における電位を有効に利用して水分子の会合状態を効果的に変化させることができる。医療設備や医療機器におけるスケールの付着防止効果や、この活性調整された処理水を水耕栽培等に適用した場合における植物の生育促進などの顕著な効果を発揮させることができる。
【００４６】
請求項６に記載の発明によれば、請求項２乃至５の内いずれかの効果の他、以下の効果が得られる。
（ａ）原水が人工透析液の希釈に用いる希釈液であり、透析液が珪酸塩系セラミックスと流動状態で接触させた活性水を含むので、この透析液中のカルシウム等が、配管チューブ、バルブなどに炭酸カルシウム等のスケールとなって析出するのを抑制できる。バルブの作動不良を防止し、酢酸洗浄の手間と酢酸費用を軽減できる。
（ｂ）人工透析器内の流路におけるカルシウムスケールの堆積を低減して、汚染物質（エンドトキシンなど）の濃縮を抑制することができ、人工透析における機器の衛生管理を容易にし、感染等の危険を回避することができる。
（ｃ）希釈液を珪酸塩系セラミックスで処理した処理水には余分な溶出成分が含まれないので、透析液の成分調整に伴う薬品成分の添加が不要であると共に、溶出成分によって透析液中の必要なイオンの効果が阻害されるようなことを防止できる。
【００４７】
請求項７に記載の発明によれば、請求項２乃至５の内いずれかの効果の他、以下の効果が得られる。
（ａ）海水中の水分子の会合状態を変化させて改質されているので、大量の海水を逆浸透膜装置等の膜分離装置で連続的に処理しても容易に目詰まりを起こすようなことがなく、海水を安定に処理してその淡水化処理を効率的に行うことができる。
【００４８】
請求項８に記載の発明によれば、請求項２乃至５の内いずれかの効果の他、以下の効果が得られる。
（ａ）半導体の洗浄用水中における水分子の会合状態を変化させて改質されているので、洗浄効果を促進させることができ、半導体の洗浄を行う高純度の洗浄液を安定的にかつ効率的に行うことができる。
（ｂ）水調整装置で処理された水は表面張力が下がり、界面活性効果が向上しているので、洗浄効果が高く効率的な洗浄ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の膜分離装置の水の調整方法を適用する膜分離水調整装置の構成図
【図２】液中の水素イオン濃度指数（ｐＨ）とゼータ電位との関係を示したグラフ
【図３】逆浸透膜モジュールの差圧と通過水流量との関係を示したグラフ
【図４】逆浸透膜モジュールの透過水量と水温との関係を示したグラフ
【図５】逆浸透膜モジュールの透過水量と水質との関係を示したグラフ
【符号の説明】
１０  膜分離水調整装置
１１  受水槽
１２  水調整装置
１２ａ  粒子層
１２ｂ  粒子流出防止部
１３  逆浸透膜装置
１４  ポンプ
１５  軟水器
１６  吸着器
１７  濾過器
１８  逆浸透膜モジュール
１９  ＲＯ水タンク
【図１】
0004181295.tif 000003
【図２】
0004181295.tif 000004
【図３】
0004181295.tif 000005
【図４】
0004181295.tif 000006
【図５】
0004181295.tif 000007