(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極に直流電圧を印加して通液中の被処理液のイオン成分を除去して脱塩液を得、その後前記一対の電極を短絡あるいは直流電源を逆接続して、前記除去されたイオン成分を通液中の被処理液と共に濃縮液として回収する通液型コンデンサであって、該通液型コンデンサの電極間に流れる電流値を測定し、該電流値に基づいて被処理液の流量、被処理液の流路又は電気回路を制御することを特徴とする通液型コンデンサの通液方法。
【請求項２】
一対の電極に直流電圧を印加して通液中の被処理液のイオン成分を除去し、前記一対の電極を短絡あるいは直流電源を逆接続して、除去されたイオン成分を通液中の被処理液と共に回収する通液型コンデンサと、該通液型コンデンサの電極間を流れる電流を測定する測定回路と、該測定回路の出力に応じて被処理液の流量、被処理液の流路又は電気回路を制御する制御回路と、を有することを特徴とする通液型コンデンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、その保有する一対の電極に直流電圧を印加して通液中の被処理液のイオン成分が除去された脱塩液を得、その後、短絡あるいは逆接続して一対の電極を再生すると共に、前記除去イオン成分を通液中の被処理液と共に回収するもので、その目的に合わせて被処理液のイオン成分を除去及び回収する通液型コンデンサの通液方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通液型コンデンサは、静電力を利用して被処理液中のイオン成分の除去と回収（再生）を行うもので、その原理は以下の通りである。すなわち、通液型コンデンサは、その保有する一対の電極に直流電圧を印加して、通液中の被処理液のイオン成分、あるいは電荷のある粒子、有機物を一対の電極に吸着することにより除去し、イオン成分が除去された脱塩液を得て、その後一対の電極を短絡あるいは直流電源を逆接続して、一対の電極に吸着している前記イオン成分を離脱させ、一対の電極を再生しつつ除去イオン成分を通液中の被処理液と共に濃縮液として回収することを繰り返し行うものである。
【０００３】
このような通液型コンデンサは、特開平５−２５８９９２号公報に開示されており、この公知例の一例では、カラムに被処理液を導入する入口と、イオン成分が除去された液を排出する出口とを設け、そのカラム内に上記一対の電極を収容している。これら一対の電極は、双方とも導電性支持層に高表面積導電性表面層が支持され、更に非導電性多孔のスペーサが含まれている。従って、一対の電極は、一方の電極の非導電性多孔のスペーサ、導電性支持層、高表面積導電性表面層、他方の電極の非導電性多孔のスペーサ、導電性支持層、高表面積導電性表面層の６層構造となっている。この一対の電極は、中空の多孔質中心管に高表面積導電性表面層を内側にして巻かれてカートリッジを形成している。一方の電極の導電性支持層及び他方の電極の導電性支持層からはリード線がカラム外に延出され、直流電源に接続されている。カラムの入口には被処理液供給源が接続され、出口にはイオン成分が除去された脱塩液とイオン成分を回収した濃縮液とを分ける切替え弁が接続されている。
【０００４】
上記のような通液型コンデンサの通液方法を図５を参照して説明する。図５中、５０は通液型コンデンサである。先ず、切替え弁５１を開、切替え弁５２を閉の状態とし、スイッチ５３をオンして一対の電極５４、５５に直流電圧を印加し、被処理液供給源５６から被処理液を通液型コンデンサ５０に供給すると、一対の電極５４、５５にイオン成分が吸着され、切替え弁５１の下流側でイオン成分が除去された脱塩液が得られる。この状態が継続すると、一対の電極５４、５５にイオン成分が徐々に吸着され飽和状態となり、イオン成分除去性能が徐々に低下することが水質監視装置５７により測定されるから、ある時点でスイッチ５３をオフして直流電圧の印加を止める。そして、切替え弁５１を閉、切替え弁５２を開の状態にしておき、イオン成分除去性能を再生させるために、スイッチ５８をオンして一対の電極５４、５５間を短絡、あるいは直流電源５９を逆接続すると、一対の電極５４、５５に吸着されていたイオン成分が離脱し、一対の電極５４、５５が再生されつつ、切替え弁５２の下流側でイオン成分を回収した濃縮液が得られ、被処理液中のイオン成分の除去と回収（再生）の１サイクルが終了する。そして、被処理液供給源５６から被処理液が常時に通液型コンデンサ５０に供給され、上記サイクルが繰り返されてイオン成分が除去された脱塩液とイオン成分を回収した濃縮液とを交互に得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の通液型コンデンサの通液方法では、水質監視装置として被処理液中のイオン成分濃度を測定する装置が必要となり、装置構成が複雑になったり、装置の設置費用が嵩む等の問題があった。また、上記従来の通液型コンデンサ装置では、通液型コンデンサ内で処理された被処理液が水質監視装置によりそのイオン成分濃度が測定されるまでに、時間差を生じ、除去工程から回収工程又はその逆の回収工程から除去工程への変更のタイミングを図るのが困難であるという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、簡便で、安価に、しかも除去工程から回収工程又は回収工程から除去工程への変更を時間差を生じさせることなく精度よく行うことができる通液型コンデンサの通液方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは、鋭意検討を行った結果、通液型コンデンサの一対の電極間に流れる電流値を測定し、該電流値に基づいて被処理液の流量、被処理液の流路又は電気回路を制御すれば、簡便で、安価に、しかも除去工程から回収工程又は回収工程から除去工程への変更を時間差を生じさせることなく精度よく行うことができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、請求項１の発明は、一対の電極に直流電圧を印加して通液中の被処理液のイオン成分を除去して脱塩液を得、その後前記一対の電極を短絡あるいは直流電源を逆接続して、前記除去されたイオン成分を通液中の被処理液と共に濃縮液として回収する通液型コンデンサであって、該通液型コンデンサの電極間に流れる電流値を測定し、該電流値に基づいて被処理液の流量、被処理液の流路又は電気回路を制御することを特徴とする通液型コンデンサの通液方法を提供するものである。
【０００９】
また、請求項２の発明は、一対の電極に直流電圧を印加して通液中の被処理液のイオン成分を除去し、前記一対の電極を短絡あるいは直流電源を逆接続して、除去されたイオン成分を通液中の被処理液と共に回収する通液型コンデンサと、該通液型コンデンサの電極間を流れる電流を測定する測定回路と、該測定回路の出力に応じて被処理液の流量、被処理液の流路又は電気回路を制御する制御回路と、を有することを特徴とする通液型コンデンサ装置を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態における通液型コンデンサの通液方法を図１に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態である通液型コンデンサの通液方法を示すフロー図である。図中、１は通液型コンデンサであり、通液型コンデンサ１の上流側は供給配管３により送液ポンプ７に接続され、更に被処理液供給タンク４に接続されている。一方、通液型コンデンサの下流側は接続配管（流出配管）６及び接続配管６から分岐する脱塩液流出配管１７と濃縮液流出配管２１を有し、脱塩液流出配管１７は切替え弁１２Ａを配し、濃縮液流出配管２１は切替え弁１２Ｂを配している。
【００１１】
通液型コンデンサ１は、一対の電極３０、３１を内蔵し、両電極３０、３１間にはスイッチ３２及び電流値測定回路１１が直列に接続されている。スイッチ３２は接点３２ａに接続した場合、電極３０、３１間に直流電源３４が接続され、また、接点３２ｂに接続した場合、両電極３０、３１間を短絡するように接続されている。また、電流値測定回路１１により測定された電流値は制御回路１２に出力され、制御回路１２は該電流値に応じてスイッチ３２、切替え弁１２Ａ、１２Ｂ及び送液ポンプ７を操作するように設定されている。そして、これらの図１に表示の機器類の運転制御は、シーケンサー、マイコン等の公知の制御機器で行われ、その詳細な運転制御としては、例えば、後述の通液型コンデンサの通液方法が挙げられる。
【００１２】
前記通液型コンデンサ１の構造は、特に制限されないが、ここではカラム中に金属、黒鉛等の集電極に高表面積活性炭を接してなる電極３０、３１を収容し、これら電極３０、３１間に非導電性のスペーサを介在させたものである。そして、この通液型コンデンサ１は、一対の電極３０、３１に直流電源３４を接続し、直流電圧、例えば、１〜２Ｖを印加した状態で、カラム中にイオンを含有する被処理液を通すと、一対の電極３０、３１がイオンを吸着して、イオン成分が除去され脱塩液を得ることができ、その後、一対の電極３０、３１を短絡させると、電気的に中和し吸着していたイオンが一対の電極３０、３１から離脱し、一対の電極３０、３１を再生させると共に、濃厚なイオン成分を回収した濃縮液を得ることができるものである。なお、一対の電極３０、３１間に印加する電圧は任意に設定することができる。
【００１３】
通液型コンデンサの他の構造例としては、非導電性多孔質通液性シートからなるスペーサを挟んで、高比表面積活性炭を主材とする活性炭層である一対の電極を配置し、該電極の外側に一対の集電極を配置し、更に該集電極の外側に押さえ板を配置した平板形状とし、集電極に直流電源を接続し、更に集電極間の短絡又は直流電源の逆接続を行うものであってもよい。また、電極と集電極とは一体化されたものでもよい。
【００１４】
次に、本発明の通液型コンデンサの通液方法を図１に基づいて説明する。図１中、先ず、切替え弁１２Ａを開、切替え弁１２Ｂを閉とし、スイッチ３２を接点３２ａに接続して直流電圧３４を一対の電極３０、３１に印加し、送液ポンプ７を作動させ、被処理液供給タンク４の被処理液を通液型コンデンサ１に定量的に供給する。被処理液は通液型コンデンサ１の一対の電極３０、３１にイオン成分を吸着され、イオン成分が除去された脱塩液となり、脱塩液流出配管１７から流出される。すなわち、通液型コンデンサ１はイオン成分除去工程に入る。
【００１５】
この状態を継続すると、やがて一対の電極のイオン吸着能が飽和状態に近づき、イオン除去能は低下し、徐々に両電極３０、３１間に電流が流れなくなる。電流値測定回路１１にて測定された電流値が、予め設定された電流値以下となると、電極３０、３１のイオン吸着力が低下したものとみなして、制御回路１２は送液ポンプ７を停止、スイッチ３２を中立、切替え弁１２Ａを閉、切替え弁１２Ｂを開とするよう指示信号をだす。続いて、スイッチ３２を接点３２ｂに操作し、一対の電極３０、３１を短絡させ、送液ポンプ７を運転、吸着したイオン成分を一対の電極３０、３１から離脱させ、液側に移動させて一対の電極３０、３１を再生する。すなわち、通液型コンデンサ１はイオン回収工程に入る。ここで、電流値測定回路１１はスイッチ３２から電極３０を通って電極３１へ流れる方向を正の電流方向とする。
【００１６】
回収工程の当初、両電極間には大きな負の電流が流れるが、この状態を継続すると、やがて一対の電極に吸着していたイオンの脱離が終わり、徐々に両電極間に電流が流れなくなる。電流値測定回路１１で測定された電流値が、予め設定された電流値以上となると、電極のイオン脱離が終了したものとみなし、制御回路１２は送液ポンプ７を停止し、スイッチ３２を中立、切替え弁１２Ａを開、切替え弁１２Ｂを閉とするように指示信号をだす。
【００１７】
上記除去工程及び回収工程を１サイクルとし、このサイクルを繰り返して行うことにより、被処理液からイオン成分が除去された脱塩液及び前記除去されたイオン成分を回収したイオン濃度の高い濃縮液を得ると共に、通液型コンデンサ１の一対の電極３０、３１の飽和・再生の繰り返しを図るものである。
【００１８】
本発明において、通液型コンデンサは複数台であってもよく、例えば２台を並列配置して、一方の通液型コンデンサをイオン成分除去工程とし、他方の通液型コンデンサをイオン成分回収工程とし、これを交互に繰り返して行う通液方法にも適用できる。
【００１９】
【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
被処理液は市水を用い、通液型コンデンサは、関西熱化学社製のものを使用し、図２に示すように、配置接続した。また、通液型コンデンサに対する印加電圧は直流１．２Ｖとした。電流計１３により測定された電流値は制御回路１２に出力され、制御回路１２によりスイッチ３２を操作するように設定した。ここで、電流値はスイッチ３２から電極３０を通って電極３１に流れる方向を正の電流方向とする。導電率計１４は被処理水の導電率をモニターするため通液型コンデンサの流出配管に取付けた。制御回路１２には入出力ポートを備えたパーソナルコンピュータを用いた（不図示）。制御回路１２は、電流計１３より得られた電流値が２Ａ（図３中、Ｘ値）を切った時に通液型コンデンサを除去工程から回収工程に、電流値が−０．１Ａ（図３中、Ｙ値）を超えた時に回収工程から除去工程に切替えるようにプログラムした。
【００２０】
被処理液を通液型コンデンサに０．３Ｌ／分で定量供給した時の、電流計１３より測定された電流値の変化を図３に示す。経過時間０分において、手動にてスイッチ３２を接点３２ａに接続し両電極３０、３１間に直流電源３４により直流電圧を印加した。その後は、制御回路１２に該通液型コンデンサ装置の制御を委ねた。直流電圧の印加直後、電流値が大きく跳ね上がった後、３Ａ前後で一定の状態となった。この間、電極３０、３１へのイオン成分の吸着が行われ、１５分を経過した頃（図中、Ａ点）より、電流値の低下傾向が観測されるようになった。これは、電極に吸着するイオン成分が飽和に達したことに起因するものであり、予め設定しておいた値（Ｘ値）を下回った段階で、制御回路１２は除去工程から回収工程へ切替える操作、すなわち、スイッチ３２を接点３２ａから３２ｂに切替える操作信号を出した。
【００２１】
回収工程に入った直後、電流値は大きく下がった後、徐々に上がる傾向が観測された。これは、電極に吸着していたイオン成分が脱離することに起因するものであり、予め設定しておいた値（Ｙ値）を上回った段階で、制御回路１２は回収工程から除去工程へ切替える操作、すなわち、スイッチ３２を接点３２ｂから３２ａに切替える操作信号を出した。
【００２２】
比較例１
制御回路１２を動作させず、経過時間０分において手動にてスイッチ３２を接点３２ａに接続して両電極３０、３１間に直流電源３４により直流電圧を印加して以降、導電率計１４にて被処理液の導電率を測定した以外は、実施例１と同様の方法で行った。その結果、被処理水の導電率は２０分過ぎ（図中、Ｂ点）から上昇傾向が観測された。
【００２３】
実施例１及び比較例１から明らかなように、実施例１では電流計の設定値３Ａで除去工程から回収工程へ、設定値−０．１Ａで回収工程から除去工程へ切り換えられ時間的な遅れを生じさせることがなかった。一方、除去工程の後半で生じる電極の吸着能の低下は、経過時間約１５分後のＡ点で生じる（図３参照）のに対して、比較例１では経過時間約２０分後のＢ点で感知しており、約５分間の遅れを生じることが判る。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、一対の電極に直流電圧を印加して通液中の被処理液のイオン成分を除去して脱塩液を得、その後前記一対の電極を短絡あるいは直流電源を逆接続して、前記除去されたイオン成分を通液中の被処理液と共に濃縮液として回収する通液型コンデンサであって、該通液型コンデンサの電極間に流れる電流値を測定し、該電流値に基づいて被処理液の流量、被処理液の流路又は電気回路を制御することにより、時間差を生じさせることなく除去工程から回収工程又は回収工程から除去工程への変更のタイミングを精度よく図ることができる。また、測定手段として電流計を用いることが可能であり、高価で、定期的な測定電極の交換等メンテナンスの必要となる導電率計を用いなくてもよいという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である通液型コンデンサの通液方法を示すフロー図である。
【図２】実施例及び比較例で使用した通液型コンデンサ装置のフロー図である。
【図３】実施例１における電流値の経時変化を示すグラフである。
【図４】比較例１における導電率の経時変化を示すグラフである。
【図５】従来の通液型コンデンサの通液方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
１、５０        通液型コンデンサ
３              供給配管
４              被処理液供給タンク
５、５６        被処理液供給源
６、１０、１７、２１    接続配管
７              送液ポンプ
１１            電流値測定回路
１２            制御回路
１３            電流計
１４            導電率計
３０、３１、５４、５５    電極
３２、５３、５８    スイッチ
３４、５９      直流電源
１２Ａ、１２Ｂ、５１、５２      切替弁
５７            水質監視装置
【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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