(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、脱塩室に被処理水を通水し、濃縮室に濃縮水を通水するようにした電気的脱イオン装置であって、
該カチオン交換膜とアニオン交換膜との間に脱塩室形成用の略長方形状の枠状フレームが介在されている電気的脱イオン装置において、
該枠状フレームは、長方形状の長辺方向の一半側に第１の脱塩室が設けられ、他半側に第２の脱塩室が設けられている電気的脱イオン装置であって、
該長辺方向における端部側に各脱塩室への被処理水の流入口が設けられ、長辺方向の中央側に各脱塩室からの被処理水の流出口が設けられていることを特徴とする電気的脱イオン装置。
【請求項２】
請求項１において、前記濃縮室として、前記第１の脱塩室に対面する第１の濃縮室と、第２の脱塩室に対面する第２の濃縮室とが設けられていることを特徴とする電気的脱イオン装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、第１及び第２の脱塩室の前記長辺方向の長さが２５０〜４５０ｍｍであることを特徴とする電気的脱イオン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気的脱イオン装置に係り、特に脱塩室の構成を改良した電気的脱イオン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気的脱イオン装置は、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。この電気的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はプレートアンドフレーム型の電気的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などが配置される。
【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】
ところで、脱塩室内に上下方向に仕切り用リブを設け、脱塩室内を上下方向に長い小室に区画した電気的脱イオン装置が特公平４−７２５６７号公報に記載されている。このように脱塩室内をリブによって細長い小室に区画し、各小室にそれぞれイオン交換樹脂を充填した電気的脱イオン装置にあっては、脱塩室の入口から出口に向って局部的に偏って水が流れるチャンネル化現象が防止される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特公平４−７２５６７号の電気的脱イオン装置にあっては、脱塩室を上下に細長い小室に区画しており、リブによって水の左右方向への流れが阻止されるため、水とイオン交換樹脂との接触効率が悪い。さらに、小室の下部にあってはイオン交換樹脂が圧縮され、上部に隙間があき、イオン交換樹脂の充填率が低くなりがちであるという短所もある。
【００１０】
本発明は、このような種々の短所を克服し、水とイオン交換体との接触効率が高く、イオン交換体等の充填密度も高い電気的脱イオン装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気的脱イオン装置は、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、脱塩室に被処理水を通水し、濃縮室に濃縮水を通水するようにした電気的脱イオン装置であって、該カチオン交換膜とアニオン交換膜との間に脱塩室形成用の略長方形状の枠状フレームが介在されている電気的脱イオン装置において、該枠状フレームは、長方形状の長辺方向の一半側に第１の脱塩室が設けられ、他半側に第２の脱塩室が設けられている電気的脱イオン装置であって、該長辺方向における端部側に各脱塩室への被処理水の流入口が設けられ、長辺方向の中央側に各脱塩室からの被処理水の流出口が設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
かかる電気的脱イオン装置にあっては、枠状フレームを大型化することにより電気的脱イオン装置の製作コストを低下させることができる。
【００１３】
即ち、枠状フレームは、多くの場合プラスチックの射出成型により製作されるが、その製作コストは、その大きさに比例せず、成型機での成型が可能な合理的範囲において大きくするほどコストが低減される。例えば、同じ厚みの枠状フレームにおいては５００ｍｍ×５００ｍｍを２枚製作するより、５００ｍｍ×１０００ｍｍ１枚のほうが安価となる。更に、製作された枠状フレームには、接着テープや高周波溶着によりイオン交換膜を取り付ける工程が必要であるが、この加工枚数が半分になるためコスト低減が可能である。
【００１４】
また、本発明の電気的脱イオン装置にあっては、枠状フレームの長手方向を上下方向として設置した場合、脱塩室が上下２室に分かれるため、各脱塩室の上下方向長さが短くなる。このため、各脱塩室内の下部においてイオン交換体が圧縮されにくくなり、イオン交換体の充填率が高く維持され、脱塩効率が良くなる。この各脱塩室の上下方向長さは２５０〜４５０ｍｍ程度であることが好ましい。
【００１５】
本発明では、該長辺方向における端部側に各脱塩室への被処理水の流入口が設けられ、長辺方向の中央側に各脱塩室からの被処理水の流出口が設けられている。
【００１６】
かかる電気的脱イオン装置によれば、高い導入水圧が加えられる領域が長辺方向の両端部側となる。この両端部側には、枠状フレーム及びカチオン交換膜、アニオン交換膜の積層体を締め付ける締付部材が配置され、水圧によって加えられる反積層方向（積層方向と反対向き）の圧力に十分に対抗することができる。脱塩室からの流出口付近は流入口付近に比べて水圧が低くなっているので、積層体に対し加えられる反積層方向の押圧力は低い。なお、各脱塩室の流出口がいずれも長辺方向の中央側となることにより、各脱塩室の長辺方向中央側の流出口付近の水圧がほぼ等しくなり、反積層方向の圧力も略同等となる。
【００１７】
【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は実施の形態に係る電気的脱イオン装置の脱塩室用枠状フレームの斜視図である。
【００１８】
この枠状フレーム２０は、長方形状であり、長辺方向の一半側（図の上半側）と他半側（図の下半側）にそれぞれ第１の脱塩室２１と第２の脱塩室２２とが形成される。脱塩室２１の上部と脱塩室２２の下部には、それぞれ被処理水の導入口３１、３２が配置される。脱塩室２１の下部と脱塩室２２の上部にはそれぞれ被処理水が脱塩された脱塩水の流出口４１、４２が設けられている。
【００１９】
これらの導入口３１、３２と流出口４１、４２はそれぞれ脱塩室２１、２２を上方又は下方に部分的に拡張させるようにして形成されている。
【００２０】
脱塩室２１の上方と脱塩室２２の下方には、それぞれ濃縮水を各濃縮室に導くための水路形成用の開口５１、５２が設けられている。
【００２１】
脱塩室２１、２２を区画する中仕切り状の横桟部分５４には、各濃縮室から濃縮水を取り出すための水路形成用の開口５３が設けられている。
【００２２】
この枠状フレーム２０の一方の側にアニオン交換膜が配置され、他方の側にカチオン交換膜が配置されることにより、脱塩室２１、２２が区画形成される。脱塩室２１、２２に隣り合う濃縮室を形成するために同様の大きさの枠状フレーム（図示略）が配置され、前記図２と同様に、カチオン交換膜、脱塩室形成用枠状フレーム、アニオン交換膜、濃縮室形成用枠状フレームがこの順番に多数積層されることにより、多数の脱塩室と濃縮室とが交互に形成される。図２と同じく、この積層体の積層方向両端側に、エンドプレートが配置されて電極室が形成される。陰極側の電極室内に陰極プレートが配置され、陽極側の電極室内に陽極プレートが配置される。この積層体は締付部材により積層方向に締め付けられる。
【００２３】
なお、濃縮室用の枠状フレームは、図示はしないが、第１，第２脱塩室２１、２２に対面する大きさの第１の濃縮室及び第２の濃縮室を有したものが好ましい。上側の第１濃縮室へは開口５１を通ってきた濃縮水が導入され、下側の第２濃縮室へは開口５２を通ってきた濃縮水が導入される。脱塩室２１又は２２からイオンを受け取った濃縮水は、第１濃縮室の下部から、及び第２濃縮室の上部からそれぞれ開口５３を経て取り出される。
【００２４】
この枠状フレーム２０を有した電気的脱イオン装置は、該枠状フレームの長辺方向が上下方向となる様に設置される。この場合、前記の通り、脱塩室２１、２２の上下方向長さが好ましくは２５０〜４５０ｍｍと設定されることにより、各脱塩室２１、２２の下部におけるイオン交換体の圧縮が殆どなく、効率のよい脱塩が行われる。また、枠状フレーム１枚当りの流量が多いので、電気的脱イオン装置全体としての処理流量も多い。また、処理流量が同等の従来装置と比べて枠状フレームの枚数を少なくすることができ、製作コストが低減される。
【００２５】
特に、この実施の形態にあっては、水圧の高い被処理水の導入口３１、３２が枠状フレームの上下に配置されており、積層体を反積層方向に押圧する被処理水の水圧に十分に対抗することができ、装置の耐久性も良好である。
【００２６】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると、電気的脱イオン装置の処理流量の増大、製作コストの低減が可能になり、また装置の耐久性を向上させるよう構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る電気的脱イオン装置に用いられる枠状フレームの斜視図である。
【図２】従来の電気的脱イオン装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
４  カチオン交換膜
５  枠状フレーム
５Ｒ  イオン交換体
６  アニオン交換膜
２０  枠状フレーム
２１  第１の脱塩室
２２  第２の脱塩室
３１、３２  被処理水の流入口
４１、４２  脱塩水の流出口
【図１】
0004951830.tif 000002
【図２】
0004951830.tif 000003