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公開番号2024176552
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2023095138
出願日2023-06-08
発明の名称電気脱イオン装置、そのメンテナンス方法、及び電気脱イオン装置の管理方法
出願人栗田工業株式会社
代理人個人,個人
主分類C02F 1/42 20230101AFI20241212BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】メンテナンス性が良好で水質管理の容易な電気脱イオン装置を提供する。
【解決手段】電気脱イオン装置9は、電極(陽極21、陰極22)の間に複数のカチオン交換膜23及びアニオン交換膜24を交互に配列して脱塩室25と濃縮室26とを交互に形成したものであり、脱塩室25には、イオン交換樹脂が混合もしくは複層状に充填されている。脱塩室25と濃縮室26は、カチオン交換膜23とアニオン交換膜24とを交互に配列して形成した脱塩室25と濃縮室26をカチオン交換膜23とアニオン交換膜24とともにフレーム内に設置してセルパックとし、このセルパックを複数連結した一体型構造体9Aにより構成する。この一体型構造体9Aは、電気脱イオン装置9から着脱可能となっている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
陰極及び陽極と、該陰極と陽極との間に複数のカチオン交換膜とアニオン交換膜とを配列することにより交互に形成された濃縮室及び脱塩室とを有し、前記脱塩室及び濃縮室にイオン交換樹脂が充填されている電気脱イオン装置であって、
前記脱塩室及び濃縮室がこれらを構成するカチオン交換膜及びアニオン交換膜とともにそれぞれフレーム内に形成されたセルパック構造であり、このセルパックを複数連結して濃縮室及び脱塩室を交互に配置した一体型構造体となっていて、
該一体型構造体が前記電気脱イオン装置から着脱可能である、電気脱イオン装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
陰極及び陽極と、該陰極と陽極との間に複数のカチオン交換膜とアニオン交換膜とを配列することにより交互に形成された濃縮室及び脱塩室とを有し、前記脱塩室及び濃縮室にイオン交換樹脂が充填されており、前記脱塩室及び濃縮室がこれらを構成するカチオン交換膜及びアニオン交換膜とともにそれぞれフレーム内に形成されたセルパック構造であり、このセルパックを複数連結して濃縮室及び脱塩室を交互に配置した一体型構造体となっていて、該一体型構造体が前記電気脱イオン装置から着脱可能である電気脱イオン装置のメンテナンス方法であって、
前記一体型構造体を前記電気脱イオン装置から取り出して交換する、電気脱イオン装置のメンテナンス方法。
【請求項３】
陰極及び陽極と、該陰極と陽極との間に複数のカチオン交換膜とアニオン交換膜とを配列することにより交互に形成された濃縮室及び脱塩室とを有し、前記脱塩室及び濃縮室にイオン交換樹脂が充填されており、前記脱塩室及び濃縮室がこれらを構成するカチオン交換膜及びアニオン交換膜とともにそれぞれフレーム内に形成されたセルパック構造であり、このセルパックを複数連結して濃縮室及び脱塩室を交互に配置した一体型構造体となっていて、該一体型構造体が前記電気脱イオン装置から着脱可能である電気脱イオン装置の管理方法であって、
前記電気イオン装置の運転情報または処理水情報に基づいて、前記一体型構造体の交換の時期を判断する、電気脱イオン装置の管理方法。
【請求項４】
前記電気脱イオン装置の運転情報が、該電気脱イオン装置の運転電圧である、請求項３に記載の電気脱イオン装置の管理方法。
【請求項５】
前記電気脱イオン装置の運転情報が、該電気脱イオン装置の脱塩室の給水圧力と、処理水圧力とにより算出される通水差圧である、請求項３に記載の電気脱イオン装置の管理方法。
【請求項６】
前記電気脱イオン装置の処理水情報が、該電気脱イオン装置の処理水の比抵抗値又は導電率である、請求項３に記載の電気脱イオン装置の管理方法。
【請求項７】
前記電気脱イオン装置の運転情報または処理水情報を送受信機により送信することで、該電気脱イオン装置を遠隔監視して前記一体型構造体の交換時期を判断し、交換時期と判断したら交換用の一体型構造体を前記電気脱イオン装置に搬送して交換する、請求項３～６のいずれか１項に記載の電気脱イオン装置の管理方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、純水製造装置に用いられる電気脱イオン装置、そのメンテナンス方法、及び電気脱イオン装置の管理方法に関し、特にメンテナンス性が良好で水質管理の容易な電気脱イオン装置、そのメンテナンス方法、及び電気脱イオン装置の管理方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、半導体等の電子産業分野で用いられている超純水は、例えば、図３に示すような超純水製造装置１により製造される。この超純水製造装置１は、前処理装置２、一次純水製造装置３、及び二次純水製造装置（サブシステム）４といった３段の装置で構成されている。このような超純水製造装置１の前処理装置２では、原水Ｗの濾過、凝集沈殿、精密濾過膜などによる前処理が施され、主に懸濁物質が除去される。
【０００３】
一次純水製造装置３は、前処理水Ｗ１を処理する逆浸透膜装置５と、脱気膜装置６と、紫外線酸化装置７と、電気脱イオン装置９と、この電気脱イオン装置９に給水を供給する給水ポンプ８とを有する。この一次純水製造装置３で前処理水Ｗ１中の大半の電解質、微粒子、生菌等の除去を行うとともに有機物を分解する。
【０００４】
サブシステム４は、一次純水製造装置３で製造された一次純水Ｗ２を貯留するサブタンク１０とこのサブタンク１０からポンプ１１を介して送給される一次純水Ｗ２を処理する紫外線酸化装置１２と非再生型混床式イオン交換装置１３と微粒子除去手段としての限外濾過（ＵＦ）膜１４とで構成され、さらに必要に応じＲＯ膜分離装置等が設けられている場合もある。このサブシステム４では、紫外線酸化装置１２により一次純水Ｗ２中に含まれる微量の有機物（ＴＯＣ成分）を酸化分解し、続いて非再生型混床式イオン交換装置１３で処理することで残留した炭酸イオン、有機酸類、アニオン性物質、さらには金属イオンやカチオン性物質をイオン交換によって除去する。そして、限外濾過（ＵＦ）膜１４で微粒子を除去して超純水Ｗ３とし、これをユースポイント１５に供給して、未使用の超純水はサブタンク１０に返送する。
【０００５】
このような超純水製造装置１に用いられる一次純水製造装置３は、超純水製造の分野以外にも、医薬用や食品用などの様々な分野に利用されている汎用性の高い装置である。ここで、図４に示すように電気脱イオン装置９は、電極（陽極２１、陰極２２）の間に複数のカチオン交換膜２３及びアニオン交換膜２４を交互に配列して脱塩室２５と濃縮室２６とを交互に形成したものであり、脱塩室２５には、イオン交換樹脂、イオン交換繊維もしくはグラフト交換体等からなるイオン交換体（アニオン交換体及びカチオン交換体）が混合もしくは複層状に充填されている。また、濃縮室２６と、陽極室２７に陰極室２８にもイオン交換体が充填されている。一般的には、この脱塩室２５及び濃縮室２６には、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを所定の割合で混合した混合イオン交換樹脂が充填されている。
【０００６】
この電気脱イオン装置９には、脱塩室２５に給水（被処理水）Ｗ４を通水して処理水（脱塩水）Ｗ５を取り出す通水手段（図示せず）と、濃縮室２６に被濃縮水を通水する濃縮水通水手段（図示せず）とが設けられていて、ここでは、被濃縮水を脱塩室２５の脱塩水Ｗ５の取り出し口に近い側から濃縮室２６内に導入すると共に、脱塩室２５の給水Ｗ４の入口に近い側から流出する。すなわち脱塩室２５における給水Ｗ４の流通方向と反対方向から被濃縮水（脱塩水）Ｗ５を濃縮室２６に導入して濃縮水Ｗ６を吐出する構成となっている。さらに、脱塩水Ｗ５は、陽極室２７及び陰極室２８にも供給されて、電極室排水Ｗ７，Ｗ８をそれぞれ吐出する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したような電気脱イオン装置９は、トータル処理水量が増加して脱塩室２５に充填されているイオン交換樹脂が劣化すると、定電流運転において運転電圧が上昇し、消費電力量の増加を招くだけでなく、さらに電圧が上昇すると運転が困難になる。また、充填されているイオン交換樹脂が破砕し、微粒子としてリークし水質の低下を招く。
【０００８】
しかしながら、このように電気脱イオン装置９はその性能が低下しても、脱塩室２５に充填されたイオン交換樹脂を再生したり、交換したりするメンテナンスが困難であることから、現状では電気脱イオン装置９ごと交換せざるをえず、電気脱イオン装置９の外装や電極（陽極２１、陰極２２）も廃棄せざるを得ない、という問題点がある。また、大型の電気脱イオン装置は、受注生産することが多いため、突然電気脱イオン装置９の交換が必要になっても直ちに交換するのが困難である。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、メンテナンス性が良好で水質管理の容易な電気脱イオン装置を提供することを目的とする。また、メンテナンスが簡単で廃棄物の削減が可能な電気脱イオン装置のメンテナンス方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、メンテナンス性が良く水質管理の容易な電気脱イオン装置の管理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的に鑑み、本発明は第一に、陰極及び陽極と、該陰極と陽極との間に複数のカチオン交換膜とアニオン交換膜とを配列することにより交互に形成された濃縮室及び脱塩室とを有し、前記脱塩室及び濃縮室にイオン交換樹脂が充填されている電気脱イオン装置であって、前記脱塩室及び濃縮室がこれらを構成するカチオン交換膜及びアニオン交換膜とともにそれぞれフレーム内に形成されたセルパック構造であり、このセルパックを複数連結して濃縮室及び脱塩室を交互に配置した一体型構造体となっていて、該一体型構造体が前記電気脱イオン装置から着脱可能である、電気脱イオン装置を提供する（発明１）。
（【００１１】以降は省略されています）

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