(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アニオン交換体とカチオン交換体を接着剤を用いて接合することにより固化して一体的に形成される脱塩室構造体であって、被処理液が流通する流路を保持して前記アニオン交換体とカチオン交換体の接触部を有する通液部と、アニオン交換体が露出してカチオン交換体は露出しない一側の透液封止部と、カチオン交換体が露出してアニオン交換体は露出しない他側の透液封止部とを有する脱塩室構造体。
【請求項２】
（Ａ）アニオン交換体同士を接着剤を用いて接合することにより固化して一体的に形成されたもの又は多孔質構造物にアニオン交換基が導入されたものであって、アニオン交換体又はアニオン交換基を有するアニオン交換体が露出する一側の透液封止部及び被処理液が流通する流路を保持する他側の通液部を有する脱塩室アニオン部分構造体と、（Ｂ）カチオン交換体同士を接着剤を用いて接合することにより固化して形成されたもの又は多孔質構造物にカチオン交換基が導入されたものであって、カチオン交換体又はカチオン交換基を有するカチオン交換体が露出する一側の透液封止部及び被処理液が流通する流路を保持する他側の通液部を有する脱塩室カチオン部分構造体とから構成され、前記（Ａ）の脱塩室アニオン部分構造体と前記（Ｂ）の脱塩室カチオン部分構造体の通液部側同士を当接することによりアニオン交換体とカチオン交換体の接触部を形成してなる脱塩室構造体。
【請求項３】
（Ａ）アニオン交換体同士を接着剤を用いて接合することにより固化して一体的に形成されたもの又は多孔質構造物にアニオン交換基が導入されたものであって、アニオン交換体又はアニオン交換基を有するアニオン交換体が露出する一側の透液封止部及び被処理液が流通する流路を保持する他側の通液部を有する脱塩室アニオン部分構造体と、（Ｃ）カチオン交換膜とから構成され、前記（Ａ）の脱塩室アニオン部分構造体の通液部側と前記（Ｃ）のカチオン交換膜を当接することによりアニオン交換体とカチオン交換膜の接触部を形成してなる脱塩室構造体。
【請求項４】
（Ｂ）カチオン交換体同士を接着剤を用いて接合することにより固化して形成されたもの又は多孔質構造物にカチオン交換基が導入されたものであって、カチオン交換体又はカチオン交換基を有するカチオン交換体が露出する一側の透液封止部及び被処理液が流通する流路を保持する他側の通液部を有する脱塩室カチオン部分構造体と、（Ｄ）アニオン交換膜とから構成され、前記（Ｂ）の脱塩室カチオン部分構造体の通液部側と前記（Ｄ）のアニオン交換膜を当接することによりカチオン交換体とアニオン交換膜の接触部を形成してなる脱塩室構造体。
【請求項５】
前記アニオン交換体又は前記カチオン交換体が、粒状の樹脂、繊維、発泡体、不織布、編み物又は織物にイオン交換基を導入したものである請求項１〜４のいずれか１項記載の脱塩室構造体。
【請求項６】
前記透液封止部における透液の封止は、封止ポリマー剤で行う請求項１〜５のいずれか１項記載の脱塩室構造体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の脱塩室構造体と濃縮室スペーサを陰極と陽極間に交互に配して、脱塩室と濃縮室を交互に形成した電気式脱イオン液製造装置。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の脱塩室構造体を、濃縮室スペーサを使用することなく陰極と陽極間に複数個配し、前記脱塩室構造体間で形成される部分を濃縮室として、脱塩室と濃縮室を交互に形成したものであって、該濃縮室は、脱塩室構造体の他側から突出するイオン交換体と隣接する脱塩室構造体の一側から突出するイオン交換体との当接によりアニオン交換体とカチオン交換体との接触部を形成してなり、且つ濃縮液が流通する流路を形成する電気式脱イオン液製造装置。
【請求項９】
請求項３又は４に記載の脱塩室構造体を、濃縮室スペーサを使用することなく陰極と陽極間に複数個配し、前記脱塩室構造体間で形成される部分を濃縮室として、脱塩室と濃縮室を交互に形成したものであって、該濃縮室は、脱塩室構造体のイオン交換膜と隣接する脱塩室構造体の一側から突出するイオン交換体との当接によりアニオン交換体とカチオン交換膜又はカチオン交換体とアニオン交換膜との接触部を形成してなり、且つ濃縮液が流通する流路を形成する電気式脱イオン液製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱イオン水を用いる半導体製造工業、製薬工業、食品工業、発電所、研究所等の各種の工業あるいは糖液、ジュース、ワイン等の製造等で利用される電気式脱イオン液製造装置に使用される脱塩室構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から実用化されている例えば脱イオン水を製造する電気式脱イオン水製造装置は、基本的にはカチオン交換膜とアニオン交換膜で形成される隙間に、イオン交換体として粒子直径０．３〜０．５mmの粒状イオン交換樹脂又はイオン交換繊維を充填して脱塩室とし、当該イオン交換体に被処理水を通過させるとともに、前記両イオン交換膜を介して直流電流を作用させて、両イオン交換膜の外側に流れている濃縮水中に被処理水中のイオンを電気的に排除しながら脱イオン水を製造するものである。
【０００３】
図１０はその従来の典型的な電気式脱イオン水製造装置の模式断面図を示す。図１０に示すように、電気式脱イオン水製造装置１００はカチオン交換膜１０１及びアニオン交換膜１０２を離間して交互に配置し、カチオン交換膜１０１とアニオン交換膜１０２で形成される空間内に一つおきにカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂１０３を充填して脱塩室１０４とする。また、脱塩室１０４のそれぞれの隣に位置するアニオン交換膜１０２とカチオン交換膜１０１で形成される混合イオン交換樹脂１０３を充填していない部分は濃縮水を流すための濃縮室１０５とする。
【０００４】
また、図１１に示すように、カチオン交換膜１０１とアニオン交換膜１０２と、その内部に充填する粒状の混合イオン交換樹脂とで脱イオンモジュール１０６を形成する。すなわち、脱イオンモジュール１０６の組立ては、混合イオン交換樹脂の亀裂や変形を避けるため、湿潤状態で行われ、具体的には内部がくり抜かれた枠体１０７の一方の側にカチオン交換膜１０１を封着し、枠体１０７のくり抜かれた部分に混合イオン交換樹脂を充填し、次いで、枠体１０７の他方の部分にアニオン交換膜１０２を接着剤等を用いて封着し、いわゆるサンドイッチ状に形成することにより行われる。なお、図中、１０８はリブである。
【０００５】
また、粒状の混合イオン交換樹脂の粒径は、通常は粒子径約0.3 〜0.5 mmの範囲のものが使用されている。これは、微粒子状の細粒径とすると通水差圧が高くなり実用に耐えず、また、大粒径とすると充填したとき粒子間の空隙が広くなりイオンの除去効率が悪くなるためである。
【０００６】
このような脱イオンモジュール１０６の複数個をその間に図では省略するスペーサーを挟んで、並設した状態が図１０に示されたものであり、並設した脱イオンモジュール１０６の一側に陰極１０９を配設するとともに、他側に陽極１１０を配設する。なお、前述したスペーサーを挟んだ位置が濃縮室１０５であり、また両端の濃縮室１０５の両外側に必要に応じカチオン交換膜、アニオン交換膜、あるいはイオン交換性のない単なる隔膜等の仕切り膜１１１を配設し、仕切り膜１１１で仕切られた両電極１０９、１１０が接触する部分をそれぞれ陰極室１１２及び陽極室１１３とする。このような電気式脱イオン水製造装置に被処理水が通水されると、被処理水中の不純物イオンは電気的に除去されるので、充填したイオン交換樹脂を薬液による再生を全く行うことなく脱イオン水を連続的に得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電気式脱イオン液製造装置は、構造が複雑で、製作に相当の時間と労力を必要とする。特に、脱塩室を形成する脱イオンモジュールの組立は、サンドイッチ状の端を接着剤を用いて複数枚積層接着しつつ、湿潤したイオン交換樹脂を均一に充填しなければならず、製作には相当の熟練を要し自動化しにくい。また、接着剤を使用しない場合でも湿潤したイオン交換樹脂の取扱いは難しい。これらを解決するものとして、イオン交換繊維を用い、これをシート状又はマット状にして脱塩室に挿入したものもあるが、この場合においても常に湿潤状態で取り扱わなければならない。更に、枠体を用いる前記構造の脱イオンモジュールでは装置外への水漏れを完全に防止することはできないという問題がある。また、特開平８−２５２５７９号公報等には、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂の混合物を結合材ポリマーを用いて結合した多孔質構造体を電気透析装置の脱塩室に配置することが記載されているが、かかる電気透析装置においても脱塩室の多孔質構造体の両側には依然として別途に作製された陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを配置している。また、イオン交換樹脂を微粉末とし、これに適用な結合材ポリマーを加えて作製されるいわゆる不均質イオン交換膜も知られているが、かかる不均質イオン交換膜を電気式脱イオン液製造装置に用いる場合においても、別途イオン交換体の充填又は挿着は必要であった。
【０００８】
従って、本発明の目的は、従来通りの脱イオン効率を維持すると共に、別途に作製される枠体やイオン交換膜を使用することなく、構造が簡単で製作が容易な脱塩室構造体を得ること、およびこれを組み込んで、装置全体をコンパクト化でき、廉価に製造できる電気式脱イオン液製造装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は、電気式脱イオン液製造装置における脱イオンの原理に立ち戻り種々検討を行った結果、(1)イオン交換体、すなわちイオン交換樹脂は処理水中のイオンを吸着する目的のために脱塩室に充填され、一方、イオン交換膜はイオン交換樹脂で吸着したイオンを濃縮室に移動させ、濃縮室の対立イオンは脱塩室に移動させない目的に利用されるため、イオン交換体とイオン交換膜の両者は互いにその目的を異にするものの、本質的に材質は同一であること。(2)イオン交換体を充填しない条件で運転すると脱イオン効率が極めて悪いこと。(3)アニオン交換体とカチオン交換体が接触している部分は水の電気分解が起こりやすく、ここで発生したＨ+ イオンやＯＨ- イオンがイオン交換体を化学的に再生していると考えられること。従って、上記(1)〜(3)の知見から、アニオン交換体とカチオン交換体を水やイオンを透過する接着剤を用いて接合することにより固化して一体化された構造体又は多孔質構造物にアニオン交換基又はカチオン交換基を導入した構造体とし、該構造体の両側面を水やイオンを透過しない封止ポリマー剤で封止し、封止面の表面層部分を除去して、一側はアニオン交換体が露出してカチオン交換体は露出しないようにし、他側はカチオン交換体が露出してアニオン交換体は露出しないような構造とすれば、従来の電気式脱イオン水製造装置と同様の脱イオン効率が得られると共に、構造が簡単で製作が容易な脱塩室構造体が得られること、およびこれを組み込んで電気式脱イオン水製造装置とすれば、装置全体をコンパクト化でき、廉価に製造できることなどを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、請求項１記載の発明は、アニオン交換体とカチオン交換体を接着剤を用いて接合することにより固化して一体的に形成される脱塩室構造体であって、被処理液が流通する流路を保持する前記アニオン交換体とカチオン交換体の接触部が存在する通液部と、アニオン交換体が露出してカチオン交換体は露出しない一側の透液封止部と、カチオン交換体が露出してアニオン交換体は露出しない他側の透液封止部とを有する脱塩室構造体を提供するものである。請求項１記載の発明によれば、得られる脱塩室構造体は構造が簡単で、枠体やイオン交換膜を使用することなく、製作が容易であり、量産に適する。
【００１２】
また、本発明は、（Ａ）アニオン交換体同士を接着剤を用いて接合することにより固化して一体的に形成されたもの又は多孔質構造物にアニオン交換基が導入されたものであって、アニオン交換体又はアニオン交換基を有するアニオン交換体が露出する一側の透液封止部及び被処理液が流通する流路を保持する他側の通液部を有する脱塩室アニオン部分構造体と、（Ｂ）カチオン交換体同士を接着剤を用いて接合することにより固化して形成されたもの又は多孔質構造物にカチオン交換基が導入されたものであって、カチオン交換体又はカチオン交換基を有するカチオン交換体が露出する一側の透液封止部及び被処理液が流通する流路を保持する他側の通液部を有する脱塩室カチオン部分構造体とから構成され、前記（Ａ）の脱塩室アニオン部分構造体と前記（Ｂ）の脱塩室カチオン部分構造体の通液部側同士を当接することによりアニオン交換体とカチオン交換体の接触部を形成してなる脱塩室構造体を提供するものである。これにより、前記発明と同様の効果を奏する他、脱塩室アニオン又はカチオン部分構造体は、それぞれ単一のイオン交換体から形成されており、更に構造が簡単で製作が遙かに容易である。
【００１３】
また、本発明は、（Ａ）アニオン交換体同士を接着剤を用いて接合することにより固化して一体的に形成されたもの又は多孔質構造物にアニオン交換基が導入されたものであって、アニオン交換体又はアニオン交換基を有するアニオン交換体が露出する一側の透液封止部及び被処理液が流通する流路を保持する他側の通液部を有する脱塩室アニオン部分構造体と、（Ｃ）カチオン交換膜とから構成され、前記（Ａ）の脱塩室アニオン部分構造体の通液部側と前記（Ｃ）のカチオン交換膜を当接することによりアニオン交換体とカチオン交換膜の接触部を形成してなる脱塩室構造体を提供するものである。これにより、前記発明と同様の効果を奏する他、従来から使用されているイオン交換膜も利用することができ、製作上の選択余地が広がる。
【００１４】
また、本発明は、（Ｂ）カチオン交換体同士を接着剤を用いて接合することにより固化して形成されたもの又は多孔質構造物にカチオン交換基が導入されたものであって、カチオン交換体又はカチオン交換基を有するカチオン交換体が露出する一側の透液封止部及び被処理液が流通する流路を保持する他側の通液部を有する脱塩室カチオン部分構造体と、（Ｄ）アニオン交換膜とから構成され、前記（Ｂ）の脱塩室カチオン部分構造体の通液部側と前記（Ｄ）のアニオン交換膜を当接することによりカチオン交換体とアニオン交換膜の接触部を形成してなる脱塩室構造体を提供するものである。これにより、前記発明と同様の効果を奏する。
【００１５】
また、本発明は、前記アニオン交換体又は前記カチオン交換体が、粒状の樹脂、繊維、発泡体、不織布、編み物又は織物にイオン交換基を導入した前記発明の脱塩室構造体を提供するものである。これにより、前記発明と同様の効果を奏する他、従来から使用されている種々のイオン交換体も利用することができ、製作上の選択余地が広がる。
【００１６】
また、本発明は、前記透液封止部における透液の封止は、封止ポリマー剤で行う前記発明の脱塩室構造体を提供するものである。また、本発明は、前記脱塩室構造体と濃縮室スペーサを陰極と陽極間に交互に配して、脱塩室と濃縮室を交互に形成した電気式脱イオン液製造装置を提供するものである。これにより、両透液封止部を介して直流電流を作用させれば、該両透液封止部の外側に流れている濃縮水中に透液部に流通する被処理水が漏出することなく、被処理水中のイオンを電気的に排除しながら脱イオン水を製造することができる。また、装置全体をコンパクト化でき、廉価に製造することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記脱塩室構造体を、濃縮室スペーサを使用することなく陰極と陽極間に複数個配し、前記脱塩室構造体間で形成される部分を濃縮室として、脱塩室と濃縮室を交互に形成したものであって、該濃縮室は、脱塩室構造体の他側から突出するイオン交換体と隣接する脱塩室構造体の一側から突出するイオン交換体との当接によりアニオン交換体とカチオン交換体との接触部を形成してなり、且つ濃縮液が流通する流路を形成する電気式脱イオン液製造装置を提供し、また、本発明は、脱塩室構造体を、濃縮室スペーサを使用することなく陰極と陽極間に複数個配し、前記脱塩室構造体間で形成される部分を濃縮室として、脱塩室と濃縮室を交互に形成したものであって、該濃縮室は、脱塩室構造体のイオン交換膜と隣接する脱塩室構造体の一側から突出するイオン交換体との当接によりアニオン交換体とカチオン交換膜又はカチオン交換体とアニオン交換膜との接触部を形成してなり、且つ濃縮液が流通する流路を形成する電気式脱イオン液製造装置を提供するものである。これにより、濃縮室側にカチオン交換体とアニオン交換体の接触部が形成されて、濃縮水の導電率を高めることができ、電極間電圧を低減することができる。従って、従来行われているような、濃縮室への混合イオン交換体の挿入をわざわざ行う必要がなく、労力及び製作に要する工程数を削減することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態における脱塩室構造体を図１〜図６を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態における脱塩室構造体の一部の模式断面図である。図１中、脱塩室構造体１０ａは他割合を占める通液部６と、従来のアニオン交換膜に相当するアニオン交換体１が露出してカチオン交換体が露出しない一側の透液封止部４と、従来のカチオン膜に相当するカチオン交換体２が露出してアニオン交換体が露出しない他側の透液封止部５とで構成され、全体は水及びイオンを透過させる接着剤（不図示）を用いて接合することにより固化して一体的に形成されている。通液部６は被処理水が図面の下向流又は上向流で流通する流路を保持してアニオン交換体１とカチオン交換体２の接触部７を有する。また、一側の透液封止部４は水又はイオンの透過を封止する封止ポリマー剤３によりアニオン交換体１のみが露出するように封止され、他側の透液封止部５は封止ポリマー剤３によりカチオン交換体２のみが露出するように封止されている。なお、脱塩室構造体１０ａは、後述するように電気式脱イオン水製造装置として形成した場合、構造上の問題から電極の陰になって電流が流れにくい部分（通常は脱塩室構造体の上方又は下方）が生じる。このような場合は、電流の流れにくい脱塩室構造体の部分をイオン交換基を有しないイナート材にて流路を形成させることができる。
【００１９】
第１の実施の形態における脱塩室構造体１０ａの製造方法の一例を次に示す。先ず、一側又は他側の透液封止部をそれぞれ作製する。すなわち、アニオン交換体に水やイオンを透過しないエポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の封止剤を加えて混合し、乾燥させる前の可塑状態で封止剤の両側にアニオン交換体が突出するようにしながら所定形状の薄い膜状に成形する。その後乾燥して膜状固形物の透液封止部を得る。次いで、アニオン交換体の代わりに、カチオン交換体を用いて同様の方法で封止剤の両側にカチオン交換体が突出した所定形状の薄い膜状固形物の透液封止部を得る。次いで、所定の型を用意し、一方の透析封止部を底に敷き、その上から混合イオン交換体、固化しても水やイオンを透過する接着剤のポリビニルアルコール系高分子化合物、水及び架橋剤のジイソシアネートの混合物を充填する。この混合物が生乾きの状態で他方の透析封止部を乗せ、必要により押圧し、その後乾燥して脱型する。最後に一側及び他側以外の側面（厚みを形成する面）をエポキシ樹脂等で封止することにより脱塩室構造体１０ａを得る。このように形成された脱塩室構造体１０ａ中のイオン交換体は、一側のアニオン交換体１と他側のカチオン交換体２とが、通液部６の混合イオン交換体を介して電気的に連通するように、すなわち、良導電体を形成できるように接着されたものである。
【００２０】
また、脱塩室構造体１０ａは前述の様な、水やイオンを透過する接着剤を使用しなくとも製造できる。すなわち、先ず、所定形状の多孔質構造物（スポンジ状）にアニオン基又はカチオン基を導入する。多孔質構造物にアニオン基又はカチオン基を導入する方法としては、特開平５−１３１１２０号公報に記載の方法が使用できる。すなわち、多孔質構造物に放射線を照射した後、カチオン交換基を有するモノマーか、又はカチオン基に転換可能なモノマー、及びアニオン交換基を有するモノマーか、又はアニオン基に転換可能なモノマーを多孔質構造物と接触させてグラフト重合させる方法である。その際、一側はアニオン交換基が、他側にはカチオン交換基がそれぞれ導入されるようにする。次に、得られた構造体の一側に水やイオンを透過しない樹脂封止剤を塗布し、樹脂が乾燥硬化する前に樹脂と付着しないシリコン押圧板などで表面を押圧して樹脂を構造体の内部に押しやり、アニオン基を有するアニオン交換体を露出させる。次に、他側も同様に水やイオンを透過しない樹脂封止剤を塗布し同様の方法でカチオン基を有するカチオン交換体を露出させる。
【００２１】
図２は本発明の第２の実施の形態における脱塩室構造体の一部の模式断面図である。図２中、脱塩室アニオン部分構造体８は他割合を占める通液部６ａと、従来のアニオン交換膜に相当するアニオン交換体１が露出してカチオン交換体が露出しない一側の透液封止部４とで構成され、全体は水及びイオンを透過させる接着剤（不図示）を用いて接合することにより固化して一体的に形成されている。通液部６ａは被処理水が図面の下向流又は上向流で流通する流路を保持してアニオン交換体１のみで構成され、一側の透液封止部４は水又はイオンの透過を封止する封止ポリマー剤３によりアニオン交換体１のみが露出するように封止されている。また、脱塩室カチオン部分構造体９は脱塩室アニオン部分構造体８において、アニオン交換体１の代わりに、カチオン交換体２を用いたもので、他割合を占める通液部６ｂと、従来のカチオン交換膜に相当するカチオン交換体２が露出してアニオン交換体が露出しない一側の透液封止部５とで構成され、全体は水及びイオンを透過させる接着剤（不図示）を用いて接合することにより固化して一体的に形成されている。通液部６ｂは被処理水が図面の下向流又は上向流で流通する流路を保持してカチオン交換体２のみで構成され、一側の透液封止部５は水及びイオンの透過を封止する封止ポリマー剤３によりカチオン交換体２のみが露出するように封止されている。すなわち、第２の実施の形態における脱塩室構造体１０ｂは脱塩室アニオン部分構造体８と脱塩室カチオン部分構造体９を図２中の矢印の方向に突き合わせて、脱塩室アニオン部分構造体８の他側の突出したアニオン交換体１０１と脱塩室カチオン部分構造体９の他側の突出したカチオン交換体１０２を接触させることにより形成させる。また、一側及び他側以外の側面（厚みを形成する面）はエポキシ樹脂等で封止される。従って、脱塩室アニオン部分構造体８の通液部６ａと脱塩室カチオン部分構造体９の通液部６ｂの部分で脱塩室構造体１０ｂの通液部を形成する。
【００２２】
図３は本発明の第３の実施の形態における脱塩室構造体の一部の模式断面図である。第３の実施の形態における脱塩室構造体において、第２の実施の形態における脱塩室構造体と異なる点についてのみ主に説明する。すなわち、図３中、脱塩室構造体１０ｃの第２の実施の形態における脱塩室構造体１０ｂと異なる点は、脱塩室アニオン部分構造体８と当接する脱塩室カチオン部分構造体９の代わりに、従来より通常的に使用されているカチオン交換膜１１を使用したところにある。すなわち、脱塩室構造体１０ｃは脱塩室アニオン部分構造体８の他側の突出したアニオン交換体１０１とカチオン交換膜１１を接触させることにより形成させる。従って、脱塩室アニオン部分構造体８の通液部６ａが脱塩室構造体１０ｃの通液部を形成する。
【００２３】
図４は本発明の第４の実施の形態における脱塩室構造体の一部の模式断面図である。第４の実施の形態における脱塩室構造体において、第２の実施の形態における脱塩室構造体と異なる点についてのみ主に説明する。すなわち、図４中、脱塩室構造体１０ｄの第２の実施の形態における脱塩室構造体１０ｂと異なる点は、脱塩室カチオン部分構造体９と当接する脱塩室アニオン部分構造体８の代わりに、従来より通常的に使用されているアニオン交換膜１２を使用したところにある。すなわち、脱塩室構造体１０ｄは脱塩室アニオン部分構造体９の他側の突出したアニオン交換体１０２とカチオン交換膜１２を接触させることにより形成させる。従って、脱塩室カチオン部分構造体９の通液部６ｂが脱塩室構造体１０ｄの通液部を形成する。
【００２４】
第２の実施の形態における脱塩室構造体１０ｂの製造方法の一例を次に示す。脱塩室構造体１０ｂでは、脱塩室アニオン部分構造体８と脱塩室カチオン部分構造体９とは別々に製造される。すなわち、脱塩室アニオン部分構造体８を製造するには、先ず、ポリビニルアルコール系の高分子化合物を接着剤として市販のアニオン交換体同士を接合する。接合方法は特開昭５５−８４５４２号公報記載の方法に従えばよい。すなわち、ポリビニルアルコールを水に溶かし、これに架橋剤としてジイオシアネートを混合した後、アニオン交換体と混和して接着固化し、乾燥後、所定の形状に切削又は切断することにより一体成形物を得る。次いで、一側の面に水やイオンを透過しないエポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の封止ポリマー剤を用いて透液封止膜を形成する。封止ポリマー剤を用いた透液封止膜の形成方法としては、スプレー法、浸漬法及びコーティング法等が挙げられる。次いで、形成された透液封止膜の表面層を切削、研磨等によりその一部を除去して、一側はアニオン交換体が露出するようにして透液封止部を形成すればよい。脱塩室アニオン部分構造体８においては、他側もアニオン交換体が露出するように形成されるが、他側は通液部となるため、アニオン交換体が占める割合も多くなる。
【００２５】
次に、脱塩室カチオン部分構造体９を作製する。脱塩室カチオン部分構造体９の作製は、アニオン交換体１の代わりにカチオン交換体２を用いた以外は、前記脱塩室アニオン部分構造体８の作製方法と同様である。これにより、脱塩室アニオン部分構造体８と脱塩室カチオン部分構造体９がそれぞれ作製され、脱塩室アニオン部分構造体８の通液側６ａと脱塩室カチオン部分構造体９の通液側６ｂを当接することにより、あるいは脱塩室アニオン部分構造体８又は脱塩室カチオン部分構造体９の通液側６ａ、６ｂとカチオン膜１１又はアニオン膜１２とそれぞれ当接することにより脱塩室構造体が得られる。脱塩室アニオン部分構造体８の通液側６ａと脱塩室カチオン部分構造体９の通液側６ｂを当接する方法、脱塩室アニオン部分構造体８又は脱塩室カチオン部分構造体９の通液側６ａ又は６ｂとカチオン膜１１又はアニオン膜１２とそれぞれ当接する方法としては、特に制限されず、単に押し付けてアニオン交換体（膜）とカチオン交換体（膜）の接触部を形成する方法及び水やイオンを透過する接着剤で接合してアニオン交換体（膜）とカチオン交換体（膜）の接触部を形成する方法が挙げられる。このように形成された脱塩室構造体１０ｂ中のイオン交換体は、一側のアニオン交換体１と他側のカチオン交換体２とが、通液部６の混合イオン交換体を介して電気的に連通するように、すなわち、良導電体を形成できるように接着されたものである。また、脱塩室構造体１０ｂは第１の実施の形態と同様に、水やイオンを透過する接着剤を使用しなくとも製造できる。
【００２６】
本発明の脱塩室構造体に使用されるカチオン交換体又はアニオン交換体としては、公知のものが使用でき、例えば粒状の樹脂、繊維、発泡体、不織布、編み物又は織物にイオン交換基を導入したものなどが挙げられる。また、脱塩室構造体の形状としては、特に制限されないが、矩形状のものが好ましい。
【００２７】
本発明において、水やイオンを透過する接着剤としては、前記ポリビニルアルコール系以外に、例えばスチレン系熱可塑性共重合体；ポリプロピレン樹脂又はポリエチレン樹脂などのオレフィン系接着剤；ポリテトラフルオロエチレン樹脂などのハロゲン化ポリオレフィン系接着剤が挙げられ、これらは１種又は２種以上を組み合わせて使用できる。また、これらの接着剤はキシレン、トルエン、メチルシクロヘキサンなどの有機溶媒と混合して使用される。
【００２８】
本発明において、封止ポリマー剤としては、イオン交換体の多孔部分を封止し、且つ水及びイオンの透過を封止する物質であればよく、前記エポキシ樹脂又はシリコン樹脂以外に、例えばポリスチレン、ポリウレタン、オレフィン樹脂及び無機系セメント材が挙げられる。本発明の脱塩室構造体において、封止ポリマー剤３の厚みに相当する透液封止部の厚さとしては、脱塩室構造体の大きさ、用途及び封止ポリマー剤の種類等により異なるが、従来のイオン交換膜の厚さに相当し、通常0.2 mm〜3.0 mmの範囲である。
【００２９】
図５は図１〜図４に示された構造を基本とする脱塩室構造体の一例を示す斜視図であり、図６は図５の脱塩室構造体の平面図である。脱塩室構造体３０は矩形状物であり、上端面３１ｂは被処理水の流入口（又は脱塩水の流出口）、下端面３１ａは脱塩水の流出口（又は被処理水の流入口）である。３２ａは一側の透液封止部、３２ｂは他側の透液封止部であり、それぞれアニオン又はカチオンを外側の濃縮室（不図示）に移動させる。厚みを形成する面３３ａ、３３ｂは水もイオンも通さない封止部である。脱塩室構造体３０の上方部にはイオン交換しないイナート部３４が形成され、イオン交換を行う３５と区別されている。
【００３０】
次に、本発明の第１の実施の形態における電気式脱イオン水製造装置を図７を参照して説明する。図７は第１の実施の形態における電気式脱イオン水製造装置の模式断面図である。図７の電気式脱イオン水製造装置４０の圧力容器本体４１には、脱塩室構造体３０と濃縮室スペーサ（不図示）が交互に配置され、両側部は陰極室４７ａ、陰極４８ａ及び陽極室４７ｂ、陽極４８ｂが配設される。圧力容器本体４１の上方には濃縮水の排出口４５が形成され、圧力容器本体上方端は脱塩水流出口４４を備える圧力容器蓋４９とで脱塩水の集水口４２を形成する。陰極４８ａ及び陽極４８ｂの陰となるイナート部３４は圧力容器本体４のシール部と密に接触して濃縮水の脱塩水集水口４２への漏水を防止する。陰極４８ａ及び陽極４８ｂは発生するガスが十分に抜けるように、編み目構造（エクスパンドメタル）状の形態のものが好ましい。
【００３１】
このような電気式脱イオン水製造装置４０によって、脱塩水（脱イオン水）を製造する場合、以下のように操作される。すなわち、電極４８間に直流電流を通し、被処理水流入口４３から被処理水を流入させる。被処理水流入口４３から流入した被処理水は矢印の如く各脱塩室構造体３０の通液部を通過する際に不純物イオンが除かれ、脱塩水が集水口４２を経て脱塩水流出口４４から得られる。この際、被処理水は一側又は他側の透液封止部の封止ポリマー剤の封止作用により濃縮室４６に透過することはない。また、被処理水流入口４３から流入した被処理水は点線の矢印で示したごとく各濃縮室４６を流れ、両透液封止部の露出したイオン交換体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口４５から流出される。なお、両電極に接している流路は電極水流路であり、本例では被処理水の一部が電極水として用いられるが、電極水として被処理水を用いず、別系統の電極水流路を形成することもできる。
【００３２】
上記実施の形態における電気式脱イオン水製造装置によれば、上記のような操作によって被処理水中の不純物イオンは電気的に除去されるので、従来の電気式脱イオン水製造装置と同様の脱イオン率で脱イオン水を連続的に得ることができると共に、装置の作製が容易で且つ、コンパクト化が図れる。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施の形態における電気式脱イオン水製造装置を図９を参照して説明する。図９は本発明の第２の実施の形態における電気式脱イオン水製造装置の模式断面図を示す。図９の電気式脱イオン水製造装置２０において、図１０の電気式脱イオン水製造装置１００と異なる点は、従来のイオン交換膜を含む脱塩室の代わりに、前述の脱塩室構造体を使用した点である。すなわち、図９中、電気式脱イオン水製造装置２０は本発明の第１の実施の形態における脱塩室構造体１０ａと濃縮室スペーサ（不図示）を陰極と陽極間に交互に配して、脱塩室構造体１０ａの通液部６と濃縮室２３を交互に形成した構造を有する。
【００３４】
このような電気式脱イオン水製造装置２０によって脱イオン水を製造する場合、以下のように操作される。すなわち、陰極２４と陽極２５間に直流電流を通じ、また被処理水流入口Ａから被処理水が流入するとともに、濃縮水流入口Ｂから濃縮水が流入し、かつ電極水流入口ＣおよびＤからそれぞれ電極水が流入する。被処理水流入口Ａから流入した被処理水は実線で示した矢印のごとく各脱塩室構造体６の通液部、すなわちアニオン交換体とカチオン交換体の混合イオン交換体中を通過する際に不純物イオンが除かれ、脱イオン水が脱イオン水流出口ａから得られる。この際、被処理水は一側又は他側の透液封止部４、５の封止ポリマー剤（不図示）の封止作用により濃縮室２３に透過することはない。また、濃縮水流入口Ｂから流入した濃縮水は点線の矢印で示したごとく各濃縮室２３を流下し、両透液封止部の露出したイオン交換体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口ｂから流出され、さらに電極水流入口Ｃ及びＤから流入した電極水は電極水流出口ｃ及びｄから流出される。本第２の実施の形態における電気式脱イオン水製造装置によれば、第１の実施の形態の電気式脱イオン水製造装置と同様の効果を奏する。
【００３５】
また、本発明の電気式脱イオン水製造装置は、前記脱塩室構造体の複数個を濃縮室スペーサを使用することなく積層して陰極と陽極間に配し、前記脱塩室構造体間で形成される部分を濃縮室として、脱塩室と濃縮室を交互に形成した構造とすることもできる。この場合、前記脱塩室構造体間で形成される濃縮室部分は、脱塩室構造体の他側から突出するイオン交換体と隣接する脱塩室構造体の一側から突出するイオン交換体との当接によりアニオン交換体とカチオン交換体との接触部を形成してなり、且つ濃縮液が流通する流路を形成する。上述の説明では主に脱イオン水の製造を例にして説明したが、本発明は糖液、ワイン等の各種液中の脱イオンにも使用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、従来のイオン交換膜や脱イオンモジュールを形成する枠体が不要で構造が簡単である。また、従来の脱イオンモジュールを作製するために湿潤下、イオン交換体を充填する面倒な作業も省略でき、作製が容易である。請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の効果を奏する他、脱塩室アニオン部分又はカチオン部分構造体は、それぞれ単一のイオン交換体から形成されており、更に構造が簡単で作製が遙かに容易である。請求項３及び請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明と同様の効果を奏する他、従来から使用されているイオン交換膜も利用することができ、製作上の選択余地が広がる。請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４記載の発明と同様の効果を奏する他、従来から使用されている種々のイオン交換体も利用することができ、製作上の選択余地が広がる。請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の効果を奏する。請求項７記載の発明は、脱塩室構造体を固体物として取り扱うことができるため、装置の製作が容易で且つ、装置全体をコンパクト化でき、廉価に製造することができる。請求項８及び９記載の発明は、従来行われているような、濃縮室への混合イオン交換体の挿入をわざわざ行う必要がなく、労力及び製作に要する工程数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における脱塩室構造体の一部を示す模式断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における脱塩室構造体の一部を示す模式断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態における脱塩室構造体の一部を示す模式断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態における脱塩室構造体の一部を示す模式断面図である。
【図５】図１〜図４の脱塩室構造を有する脱塩室構造体の斜視図である。
【図６】図５の平面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における電気式脱イオン水製造装置の模式断面図を示す。
【図８】図７の平面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態における電気式脱イオン水製造装置の模式断面図を示す。
【図１０】従来の電気式脱イオン水製造装置の模式断面図を示す。
【図１１】従来の電気式脱イオン水製造装置に用いられる脱イオンモジュールの組立図を示す。
【符号の説明】
１            アニオン交換体
２            カチオン交換体
３            封止ポリマー剤
４            一側の透液封止部
５            他側の透液封止部
６、６ａ、６ｂ、１０４      通液部（脱塩室）
７            接触部
８            脱塩室アニオン部分構造体
９            脱塩室カチオン部分構造体
１０ａ〜１０ｄ、３０    脱塩室構造体
１１、１０１    カチオン交換膜
１２、１０２    アニオン交換膜
２０、４０、１００    電気式脱イオン水製造装置
２１、４７ａ、１１２    陰極室
２２、４７ｂ、１１３    陽極室
２３、４６、１０５      濃縮室
２４、４８ａ、１０９    陰極
２５、４８ｂ、１１０    陽極
４１            圧力容器本体
４２            脱塩水集水口
４３、Ａ        被処理水流入口
４４、ａ        脱イオン水流出口
４５、ｂ        濃縮水流出口
４９            圧力容器の蓋
１０６            脱イオンモジュール
１０７            枠体
１０８            リブ
１１１            仕切り膜
Ｂ            濃縮水流入口
Ｃ、Ｄ        電極水流入口
ｃ、ｄ        電極水流出口
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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