電気式脱イオン水製造装置
【課題】脱塩室２室構造の電気式脱イオン水製造装置において、配管の付け替えや配管の増設を伴うことなくアニオン除去室、カチオン除去室、濃縮室のいずれかまたは全部の洗浄を可能とする。
【解決手段】電気式脱イオン水製造装置は、カチオン除去室Ｄ１と、アニオン除去室Ｄ２と、を含む脱塩室と、脱塩室の両側に位置する一対の濃縮室Ｃ１，Ｃ２と、濃縮室Ｃ１，Ｃ２及び脱塩室を挟んで位置する一対の電極室と、を有している。第１のカチオン流路ＵＵ１は一方の電極室の外側から第１のカチオン除去室隣接部６１まで延び、そこでカチオン除去室Ｄ１に接続している。第２のカチオン流路ＬＬ２、第１のアニオン流路ＵＵ２、第２のアニオン流路ＬＬ２，第１の濃縮室流路ＵＵ３、第２の濃縮室流路ＬＬ３も同様の構成である。流路ＵＵ１，ＬＬ１、流路ＵＵ２，ＬＬ２、または流路ＵＵ３，ＬＬ３の少なくともいずれかは、両電極室の外側から外側まで延びている。
【解決手段】電気式脱イオン水製造装置は、カチオン除去室Ｄ１と、アニオン除去室Ｄ２と、を含む脱塩室と、脱塩室の両側に位置する一対の濃縮室Ｃ１，Ｃ２と、濃縮室Ｃ１，Ｃ２及び脱塩室を挟んで位置する一対の電極室と、を有している。第１のカチオン流路ＵＵ１は一方の電極室の外側から第１のカチオン除去室隣接部６１まで延び、そこでカチオン除去室Ｄ１に接続している。第２のカチオン流路ＬＬ２、第１のアニオン流路ＵＵ２、第２のアニオン流路ＬＬ２，第１の濃縮室流路ＵＵ３、第２の濃縮室流路ＬＬ３も同様の構成である。流路ＵＵ１，ＬＬ１、流路ＵＵ２，ＬＬ２、または流路ＵＵ３，ＬＬ３の少なくともいずれかは、両電極室の外側から外側まで延びている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気式脱イオン水製造装置に関し、特に脱塩室がカチオン除去室とアニオン除去室とを有する形式の電気式脱イオン水製造装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
脱イオン水の製造装置として、イオン交換樹脂に被処理水を通水して脱イオンを行う製造装置が知られている。この装置ではイオン交換樹脂の脱塩性能が劣化したときに、薬剤によって再生を行う必要がある。近年、このような運転上の不利な点を解消するため、薬剤による再生が不要な電気式脱イオン水製造装置（以下、脱イオン水製造装置という場合がある。）が実用化されている。
【０００３】
脱イオン水製造装置は、電気泳動と電気透析とを組み合わせた脱イオン水製造装置である。脱イオン水製造装置は、アニオン交換膜とカチオン交換膜との間にイオン交換体を充填し脱塩室とし、アニオン交換膜及びカチオン交換膜の外側に各々濃縮室を設け、さらにその外側に陽極を備える陽極室と、陰極を備える陰極室と、を配置した装置である。脱イオン水製造装置により脱イオン水を製造するには、電極に直流電圧を印加した状態で脱塩室に被処理水を通水する。被処理水中のイオン成分はイオン交換体で吸着され、イオン交換膜まで電気泳動し、イオン交換膜で電気透析されて、濃縮室を流れる水に排出される。脱イオン水製造装置では、電気分解反応により水が解離して水素イオンと水酸化物イオンとが生成され、これらがイオン交換体を再生する酸、アルカリの再生剤として連続的に作用する。このため、脱イオン水製造装置では基本的には薬剤による再生は不要であり、薬剤によるイオン交換体の再生を行わずに連続運転ができる。
【０００４】
近年では、脱塩室をカチオン除去室とアニオン除去室とに分割した脱塩室２室構造の脱イオン水製造装置が提案されている（例えば、特許文献１）。脱塩室２室構造の脱イオン水製造装置では、脱塩室は少なくともカチオン交換体が充填されるカチオン除去室と、少なくともアニオン交換体が充填されるアニオン除去室と、からなっている。カチオン除去室及びアニオン除去室は、中間イオン交換膜を介して互いに隣接している。被処理水はまずカチオン除去室に入り、カチオンが除去された後、渡し配管を通ってアニオン除去室に入り、アニオンが除去される。あるいは、被処理水はまずアニオン除去室に入り、次にカチオン除去室に入ってもよい。脱塩室２室構造の脱イオン水製造装置では、濃縮室の数が相対的に減少し、脱イオン水製造装置の電気抵抗を著しく低減できるため、印加電圧を抑え、運転コストを低減することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３８５５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、脱イオン水製造装置は薬剤によるイオン交換体の再生を行わずに連続運転が可能であるが、実際には、脱塩性能の低下がたびたび生じる。これは、被処理水中にシリカや硬度成分のような、吸着されたイオン交換体から除去しにくい不純物イオンが多く含まれているためである。このため、水質の予期せぬ悪化などに起因して脱イオン水製造装置の許容濃度を大きく超えるイオン濃度の被処理水が供給される場合や、長期間にわたって使用された場合は、脱塩性能が低下する可能性がある。脱塩室２室構造の脱イオン水製造装置においても、イオン交換体へのイオン成分の蓄積により、次第に電気抵抗の上昇や脱イオン水の水質低下を生じる。そこで、脱塩室にアルカリ性液もしくは酸性液を通水して洗浄するなどの方法により脱塩性能を回復する試みがたびたび実施されている。
【０００７】
このような薬液による洗浄工程を行うにあたり、従来の脱イオン水製造装置では洗浄液の流入口及び流出口に通常運転時と同じ流入口及び流出口を利用するのが一般的である。しかし、洗浄液の流入口及び流出口に通常運転時と同じ流入口及び流出口を用いて脱イオン水製造装置の洗浄を行う場合、流入口及び流出口に接続された配管を取り外し、洗浄液を供給及び排出するための配管を新たに接続する必要がある。その操作は非常に煩雑で時間を要するものである。
【０００８】
この問題を解決するためには、前もって脱イオン水製造装置の前後段の配管から薬液の供給及び排出用の配管を分岐させておくことも可能である。しかし、脱塩室２室構造の脱イオン水製造装置においては、カチオン除去室及びアニオン除去室には、渡し配管を介して、洗浄液がカスケード式に順次通水されるため、それぞれのイオン交換体を適切な薬液で洗浄することができない。結局のところ、カチオン除去室とアニオン除去室とをつなぐ渡し配管を取り外し、新たに薬液供給用及び排出用の配管を接続することになるため、操作が煩雑になる。渡し配管から洗浄液の供給及び排出用の配管を分岐させることも可能ではあるが、必要な配管が増え、複雑になるため省スペース化の装置には不向きである。
【０００９】
さらに、被処理水の処理前の水質や処理後の要求水質によっては、アニオン除去室のみを頻繁に洗浄することが考えられる。例えば、原水の硬度成分（マグネシウム等のカチオン）が低く、シリカ濃度（アニオン）が高い場合である。
【００１０】
また、脱塩室と濃縮室の洗浄頻度は同じではなく、濃縮室の洗浄頻度の方が脱塩室の洗浄頻度よりも大きい場合があり得る。濃縮室では、イオン交換膜の膜面に炭酸カルシウムを主成分とするスケールがたびたび付着するため、付着したスケールを除去する必要性がある。
【００１１】
以上より、濃縮室のみを洗浄する場合、濃縮室とアニオン除去室のみを洗浄する場合、アニオン除去室のみを洗浄する場合など、様々な場合が想定される。
【００１２】
そこで、本発明では、配管の付け替えや配管の増設を伴うことなくアニオン除去室、カチオン除去室、濃縮室のいずれかまたは全部の洗浄が可能な、脱塩室２室構造の電気式脱イオン水製造装置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】
【００１３】
本発明の電気式脱イオン水製造装置は、少なくともカチオン交換体が充填されるカチオン除去室と、中間イオン交換膜を介してカチオン除去室と隣接して位置する、少なくともアニオン交換体が充填されるアニオン除去室と、を含む脱塩室と、脱塩室の両側に位置する一対の濃縮室であって、カチオン除去室側の濃縮室がカチオン交換膜を介して、アニオン除去室側の濃縮室がアニオン交換膜を介して、脱塩室と隣接して位置する一対の濃縮室と、カチオン交換膜が陰極側、アニオン交換膜が陽極側となるように濃縮室及び脱塩室を挟んで位置する一対の電極室と、を有している。電気式脱イオン水製造装置はさらに、一方の電極室の外側から、カチオン除去室の上方または側方に位置する第１のカチオン除去室隣接部まで延び、第１のカチオン除去室隣接部でカチオン除去室に接続する第１のカチオン流路と、一方の電極室の外側から、カチオン除去室を挟んで第１のカチオン除去室隣接部と対向して位置する第２のカチオン除去室隣接部まで延び、第２のカチオン除去室隣接部でカチオン除去室に接続する第２のカチオン流路と、一方の電極室の外側から、アニオン除去室の上方または側方に位置する第１のアニオン除去室隣接部まで延び、第１のアニオン除去室隣接部でアニオン除去室に接続する第１のアニオン流路と、一方の電極室の外側から、アニオン除去室を挟んで第１のアニオン除去室隣接部と対向して位置する第２のアニオン除去室隣接部まで延び、第２のアニオン除去室隣接部でカチオン除去室に接続する第２のアニオン流路と、一方の電極室の外側を始点として延びる第１の濃縮室流路であって、第１の濃縮室流路は各濃縮室の上方または側方に位置する一対の第１の濃縮室隣接部を含み、第１の濃縮室流路は、始点からみて近い側の濃縮室の第１の濃縮室隣接部を通って遠い側の濃縮室の第１の濃縮室隣接部まで延び、一対の第１の濃縮室隣接部の各々で一対の濃縮室の各々に接続する第１の濃縮室流路と、一方の電極室の外側を始点として延びる第２の濃縮室流路であって、第２の濃縮室流路は各濃縮室を挟んで一対の第１の濃縮室隣接部の各々と対向して位置する一対の第２の濃縮室隣接部を含み、第２の濃縮室流路は、第２の濃縮室流路の始点からみて近い側の濃縮室の第２の濃縮室隣接部を通って遠い側の濃縮室の第２の濃縮室隣接部まで延び、一対の第２の濃縮室隣接部の各々で一対の濃縮室の各々に接続する第２の濃縮室流路と、を有している。第２のカチオン流路と第１のアニオン流路、または第２のアニオン流路と第１のカチオン流路は、同じ電極室の外側で連通している。第１のカチオン流路及び第２のカチオン流路、または第１のアニオン流路及び第２のアニオン流路、または第１の濃縮室流路及び第２の濃縮室流路の少なくともいずれかは、一方の電極室の外側から他方の電極室の外側まで延びている。
【００１４】
通常運転時は、被処理水は第１のカチオン流路からカチオン除去室に流入し、第２のカチオン流路及び第１のアニオン流路を通ってアニオン除去室に流入し、第２のアニオン流路から排出される。あるいは、第１のアニオン流路からアニオン除去室に流入し、第２のアニオン流路及び第１のカチオン流路を通ってカチオン除去室に流入し、第２のカチオン流路から排出される。この過程で除去されたカチオンあるいはアニオンは第１及び第２の濃縮室へ移行し、装置外へと排出される。
【００１５】
一方、例えばカチオン除去室のみを配管の付け替えなどを伴うことなく容易に洗浄できればよい場合は、第１のカチオン流路及び第２のカチオン流路が一方の電極室の外側から他方の電極室の外側まで延びる構成を採用する。このような構成の第１のカチオン流路では、一方の電極室の外側から第１のカチオン除去室隣接部までの部分は通常運転時に用いられるが、第１のカチオン除去室隣接部から他方の電極室の外側までの部分は、被処理水は進入するが滞留しているだけであり、流路としては機能していない。同様に、第２のカチオン流路では、一方の電極室の外側から第２のカチオン除去室隣接部までの部分は通常運転時に用いられるが、第２のカチオン除去室隣接部から他方の電極室の外側までの部分は、被処理水は進入するが滞留しているだけであり、流路としては機能していない。そこでこれらの通常運転時の流路として機能していない部分を洗浄液の供給経路及び排出経路として用いることで、洗浄を行うことが可能となる。アニオン除去室の洗浄時あるいは濃縮室の洗浄時も同様である。さらに、カチオン除去室、アニオン除去室、濃縮室のいずれか２つまたは全部を洗浄する場合は、第１のカチオン流路及び第２のカチオン流路、または第１のアニオン流路及び第２のアニオン流路、または第１の濃縮室流路及び第２の濃縮室流路の２組または全部が、一方の電極室の外側から他方の電極室の外側まで延びる構成を採用すればよい。従って、配管の付け替えなどの繁雑な操作を要することなく通常運転及び洗浄の切り替えが可能となり、分岐配管等の配管の増設も不要である。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明によれば、配管の付け替えや配管の増設を伴うことなくアニオン除去室、カチオン除去室、濃縮室のいずれかまたは全部の洗浄が可能な、脱塩室２室構造の電気式脱イオン水製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す電気式脱イオン水製造装置のより具体的な構造を示す側方分解図である。
【図３】図１に示す電気式脱イオン水製造装置の各面の側面図である。
【図４】図２に示す各断面位置における電気式脱イオン水製造装置の断面図である。
【図５】各室に接続する流路の構成を示す概念図である。
【図６】電気式脱イオン水製造装置の脱イオン運転時の作動を説明する図である。
【図７】電気式脱イオン水製造装置の洗浄時の作動を説明する図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の脱イオン運転時の作動を説明する図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の洗浄時の作動を説明する図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、図面を参照して、本発明の電気式脱イオン水製造装置のいくつかの実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の概略構成図である。
【００１９】
電気式脱イオン水製造装置１はカチオン除去室Ｄ１とアニオン除去室Ｄ２とからなる脱塩室Ｄと、脱塩室Ｄを両側から挟む一対の濃縮室Ｃ１，Ｃ２と、濃縮室Ｃ１，Ｃ２及び脱塩室Ｄを挟む一対の電極室Ｅ１，Ｅ２と、を備えている。
【００２０】
カチオン除去室Ｄ１とアニオン除去室Ｄ２は中間イオン交換膜１３を介して互いに隣接して位置している。一対の濃縮室Ｃ１，Ｃ２は、脱塩室Ｄの両側に、脱塩室Ｄと隣接して、各々カチオン交換膜１２及びアニオン交換膜１４を介して位置している。すなわち、カチオン除去室Ｄ１のアニオン除去室Ｄ２と対向する面の反対面は濃縮室Ｃ１となっており、カチオン除去室Ｄ１と濃縮室Ｃ１の間はカチオン交換膜１２で仕切られている。同様に、アニオン除去室Ｄ２のカチオン除去室Ｄ１と対向する面の反対面は濃縮室Ｃ２となっており、アニオン除去室Ｄ２と濃縮室Ｃ２の間はアニオン交換膜１４で仕切られている。
【００２１】
カチオン除去室Ｄ１にはカチオン交換体が充填され、主に被処理水中のカチオン成分（Ｎａ+、Ｃａ2+、Ｍｇ2+等）が除去される。カチオン交換体としては、イオン交換樹脂、イオン交換繊維、モノリス状多孔質イオン交換体等が挙げられ、最も汎用的なイオン交換樹脂が好適に用いられる。カチオン交換体の種類としては、弱酸性カチオン交換体、強酸性カチオン交換体等が挙げられる。カチオン除去室Ｄ１には少なくともカチオン交換体が充填されればよく、カチオン除去室Ｄ１に充填するイオン交換体の充填形態としては、カチオン交換体の単床形態、カチオン交換体とアニオン交換体との混床形態または複床形態が挙げられる。
【００２２】
アニオン除去室Ｄ２にはアニオン交換体が充填され、主に被処理水中のアニオン成分（Ｃｌ-、ＣＯ32-、ＨＣＯ2-、ＳｉＯ2等）が除去される。アニオン交換体としては、イオン交換樹脂、イオン交換繊維、モノリス状多孔質イオン交換体等が挙げられ、最も汎用的なイオン交換樹脂が好適に用いられる。アニオン交換体の種類としては、弱塩基性アニオン交換体、強塩基性アニオン交換体等が挙げられる。アニオン除去室Ｄ２には少なくともアニオン交換体が充填されればよく、アニオン除去室Ｄ２に充填するイオン交換体の充填形態としては、アニオン交換体の単床形態、アニオン交換体とカチオン交換体との混床形態または複床形態が挙げられる。
【００２３】
中間イオン交換膜１３は、被処理水の水質、脱イオン水に求める水質、カチオン除去室Ｄ１またはアニオン除去室Ｄ２に充填するイオン交換体の種類等を勘案して選択することができる。中間イオン交換膜１３としては、アニオン交換膜もしくはカチオン交換膜の単一膜、または、アニオン交換膜とカチオン交換膜との両方を配置した複合膜のいずれであってもよい。
【００２４】
一対の電極室Ｅ１，Ｅ２は各々、内部に電極１６，１７を収容しており、電極１６が陰極、電極１７が陽極となるように直流電源（図示せず）と接続される。陰極室Ｅ１は仕切り膜１１を介して濃縮室Ｃ１と隣接している。陽極室Ｅ２は仕切り膜１５を介して濃縮室Ｃ２と隣接している。電極室Ｅ１，Ｅ２には電極水が流れる。仕切り膜１１，１５は被処理水の水質や、脱イオン水製造装置１の運転条件等を考慮して選択することができ、カチオン交換膜またはアニオン交換膜を用いることができる。
【００２５】
図２は、図１に示す電気式脱イオン水製造装置１のより具体的な構造を示す側方分解図である。図３は、装置の各面の側面図であり、同図（ａ），（ｂ）は各々、図２の３Ａ−３Ａ線、３Ｂ−３Ｂ線から見た陰極室側の正面図及び陽極室側の背面図、同図（ｃ），（ｄ）は各々、側方図及び底面図である。図４は、図２に示す各断面位置における断面図であり、同図（ａ）〜（ｄ）は各々、図２のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、及びＤ−Ｄ線に沿った断面図である。図５は各室に接続する流路の構成を示す概念図である。
【００２６】
各電極室Ｅ１，Ｅ２、カチオン除去室Ｄ１、アニオン除去室Ｄ２、及び各濃縮室Ｃ１，Ｃ２は各々、開口部を備えた板状部材である枠体２１〜２６の内部に設けられている。図２では、各枠体２１〜２６は互いに離間した状態で示されているが、実際には図３（ｃ），（ｄ）に示すように互いに密着して設けられている。電極室Ｅ１，Ｅ２を収める枠体２１，２６は一方が閉じ、一方に開口の設けられた枠体である。カチオン除去室Ｄ１、アニオン除去室Ｄ２、及び各濃縮室Ｃ１，Ｃ２を収める枠体２２〜２５は両面に開口の設けられた枠体である。枠体２１の開口と、濃縮室Ｃ１の枠体２２の枠体２１側の開口と、の間に、上述の仕切り膜１１が設けられている。同様に、濃縮室Ｃ１の枠体２２とカチオン除去室Ｄ１の枠体２３の間にカチオン交換膜１２が、カチオン除去室Ｄ１の枠体２３とアニオン除去室Ｄ２の枠体２４の間に中間イオン交換膜１３が、アニオン除去室Ｄ２の枠体２４と濃縮室Ｃ２の枠体２５の間にアニオン交換膜１４が、濃縮室Ｃ２の枠体２５と電極室Ｅ２の枠体２６の間に仕切り膜１５が設けられている。枠体は絶縁性を有し、洗浄に用いる薬剤に対する耐性を備え、被処理水が漏洩しない素材であれば特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ｍ−ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）等の樹脂を挙げることができる。
【００２７】
図３（ａ），（ｂ），図４，図５を参照すると、各枠体２１〜２６の上部に貫通孔Ｕ１〜Ｕ３が設けられている。同様に、各枠体２１〜２６の下部に貫通孔Ｌ１〜Ｌ３が設けられている。これらの貫通孔Ｕ１〜Ｕ３，Ｌ１〜Ｌ３は互いに共通する位置に設けられており、互いに共通する位置に設けられた貫通孔同士が連通することによって、電極室Ｅ１，Ｅ２の外側間を延びる連絡流路ＵＵ１〜ＬＬ３が形成されている。以下、図２〜５を参照して、これらの流路の構成について説明する。
【００２８】
第１のカチオン流路ＵＵ１（貫通孔Ｕ１）は、陰極室Ｅ１の外側からカチオン除去室Ｄ１の上方（第１のカチオン除去室隣接部６１）まで延び、さらに陽極室Ｅ２の外側まで延びている。すなわち、第１のカチオン流路ＵＵ１は、装置１の正面、背面間を貫通して延び、陰極室Ｅ１を収容する枠体２１と陽極室Ｅ２を収容する枠体２６とに端部となる開口部４１，４２を有している。第１のカチオン流路ＵＵ１は、第１のカチオン除去室隣接部６１でカチオン除去室Ｄ１と連通している。具体的には図４（ｃ）に示すように、枠体のカチオン除去室Ｄ１の上部に、カチオン除去室Ｄ１と第１のカチオン流路ＵＵ１を結ぶ三角形状の分配部３１が設けられ、分配部３１を介して第１のカチオン流路ＵＵ１とカチオン除去室Ｄ１とが連通するようになっている。
【００２９】
同様に、第２のカチオン流路ＬＬ１（貫通孔Ｌ１）は、陰極室Ｅ１の外側からカチオン除去室Ｄ１の下方（第２のカチオン除去室隣接部６２）まで延び、さらに陽極室Ｅ２の外側まで延びている。すなわち、第２のカチオン流路ＬＬ１は、装置１の正面、背面間を貫通して延び、陰極室Ｅ１を収容する枠体２１と陽極室Ｅ２を収容する枠体２６に端部となる開口部４３，４４を有している。第２のカチオン流路ＬＬ１は第１のカチオン流路ＵＵ１の分配部３１と同様の構成の分配部３２によって、第２のカチオン除去室隣接部６２でカチオン除去室Ｄ１と連通している。
【００３０】
同様に、第１のアニオン流路ＵＵ２（貫通孔Ｕ２）は、陰極室Ｅ１の外側からアニオン除去室Ｄ２の上方（第１のアニオン除去室隣接部６３）まで延び、さらに陽極室Ｅ２の外側まで延びている。すなわち、第１のアニオン流路ＵＵ２は、装置１の正面、背面間を貫通して延び、陰極室Ｅ１を収容する枠体２１と陽極室Ｅ２を収容する枠体２６に端部となる開口部４５，４６を有している。第１のアニオン流路ＵＵ２は図４（ｄ）に示すように、第１のカチオン流路ＵＵ１の分配部３１と同様の構成の分配部３３によって、第１のアニオン除去室隣接部６３でアニオン除去室Ｄ２と連通している。
【００３１】
同様に、第２のアニオン流路ＬＬ２（貫通孔Ｌ２）は、陰極室Ｅ１の外側からアニオン除去室Ｄ２の下方（第２のアニオン除去室隣接部６４）まで延び、さらに陽極室Ｅ２の外側まで延びている。すなわち、第２のアニオン流路ＬＬ２は、装置１の正面、背面間を貫通して延び、陰極室Ｅ１を収容する枠体２１と陽極室Ｅ２を収容する枠体２６に端部となる開口部４７，４８を有している。第２のアニオン流路ＬＬ２は第１のカチオン流路ＵＵ１の分配部３１と同様の構成の分配部３４によって、第２のアニオン除去室隣接部６４でアニオン除去室Ｄ２と連通している。
【００３２】
同様に、第１の濃縮室流路ＵＵ３（貫通孔Ｕ３）は、陰極室Ｅ１の外側から、陰極室Ｅ１から見て近いほうの濃縮室Ｃ１の上方（第１の濃縮室隣接部６５ａ）を通って、陰極室Ｅ１から見て遠いほうの濃縮室Ｃ２の上方（第１の濃縮室隣接部６５ｂ）まで延び、さらに陽極室Ｅ２の外側まで延びている。すなわち、第１の濃縮室流路ＵＵ３は、装置１の正面、背面間を貫通して延び、陰極室Ｅ１を収容する枠体２１と陽極室Ｅ２を収容する枠体２６に端部となる開口部４９，５０を有している。第１の濃縮室流路ＵＵ３は図４（ｂ）に示すように、第１のカチオン流路ＵＵ１の分配部３１と同様の構成の分配部３５によって、一対の第１の濃縮室隣接部６５ａ，６５ｂの各々で、一対の濃縮室Ｃ１，Ｃ２の各々と連通している。
【００３３】
同様に、第２の濃縮室流路ＬＬ３（貫通孔Ｌ３）は、陰極室Ｅ１の外側から、陰極室Ｅ１から見て近いほうの濃縮室Ｃ１の下方（第１の濃縮室隣接部６６ａ）を通って、陰極室Ｅ１から見て遠いほうの濃縮室Ｃ２の下方（第１の濃縮室隣接部６６ａ）まで延び、さらに陽極室Ｅ２の外側まで延びている。すなわち、第２の濃縮室流路ＬＬ３は、装置１の正面、背面間を貫通して延び、陰極室Ｅ１を収容する枠体２１と陽極室Ｅ２を収容する枠体２６に端部となる開口部５１，５２を有している。第２の濃縮室流路ＬＬ３は、第１のカチオン流路ＵＵ１の分配部３１と同様の構成の分配部３６によって、一対の第２の濃縮室隣接部６６ａ，６６ｂの各々で、一対の濃縮室Ｃ１，Ｃ２の各々と連通している。
【００３４】
第１のカチオン流路ＵＵ１と第２のカチオン流路ＬＬ１は、本実施形態では枠体の各々上部及び下部を通っているが、枠体の、カチオン除去室Ｄ１を挟んで互いに対向する側方位置を通っていてもよい。第１のアニオン流路ＵＵ２と第２のアニオン流路ＬＬ２も、枠体の、アニオン除去室Ｄ２を挟んで互いに対向する側方位置を通っていてもよい。同様に、第１の濃縮室流路ＵＵ３と第２の濃縮室流路ＬＬ３も、枠体の、濃縮室Ｃ１，Ｃ２を挟んで互いに対向する側方位置を通っていてもよい。
【００３５】
第２のカチオン流路ＬＬ１と第１のアニオン流路ＵＵ２は同じ電極室Ｅ２側の端部同士４４，４６で連通している。連通方法は特に限定されないが、一例として渡り配管３０で端部同士を連結することができる。第１、２のカチオン流路ＵＵ１，ＬＬ１、第１、２のアニオン流路ＵＵ２，ＬＬ２、及び第１、第２の濃縮室流路ＵＵ３，ＬＬ３は、渡り配管３０で連結されている第２のカチオン流路ＬＬ１と第１のアニオン流路ＵＵ２の各端部を除き、電極室Ｅ１，Ｅ２の外側に図示しないバルブが設けられており、後述する通常運転時及び洗浄時に開閉が切り替えられる。
【００３６】
以上のように構成された電気式脱イオン水製造装置１の脱イオン運転時の作動について図６を用いて説明する。図６（ａ）は、カチオン除去室Ｄ１と、アニオン除去室Ｄ２と、濃縮室Ｃ１，Ｃ２の水の流れを模式的に示す図であり、図６（ｂ）は図５と同様の図面で水の流れを模式的に示す図である。図６（ａ）、（ｂ）において、太い実線は被処理水の流れを、太い破線は濃縮室への原水あるいは濃縮水から排出されるイオン含有水の流れを示す。細い破線は脱イオン運転時には使用されない部分である。
【００３７】
一例として、第１のカチオン流路ＵＵ１の陰極室Ｅ１の開口４１を被処理水の入口であるとする。被処理水は陰極室Ｅ１を収める枠体２１及び濃縮室Ｃ１を収める枠体２２を通って、カチオン除去室Ｄ１を収める枠体２３に流入する。この際、被処理水が陰極室Ｅ１及び濃縮室Ｃ１を流れる電極水及び濃縮水（原水）と混合することはない。被処理水のごく一部は第１のカチオン流路ＵＵ１の陽極側まで進入するが、ほとんどの被処理水は分配部３１を通ってカチオン除去室Ｄ１に流入し、カチオン除去が行われる。除去されたカチオンは陽極１７、陰極１６間の電位によって陰極１６側に引き寄せられ、カチオン交換膜１２を通過して濃縮室Ｃ１に流入する。カチオン除去の行われた被処理水は分配部３２を通って第２のカチオン流路ＬＬ１に流入する。第２のカチオン流路ＬＬ１に流入した被処理水は陽極１７側に流れ、渡り配管３０を介して第１のアニオン流路ＵＵ２に流入する。
【００３８】
第１のアニオン流路ＵＵ２に流入した被処理水は同様にして、アニオン除去室Ｄ２を収める枠体２４に流入し、分配部３３を通ってアニオン除去室Ｄ２に流入し、アニオン除去が行われる。この際、被処理水が陰極室Ｅ２及び濃縮室Ｃ２を流れる電極水及び濃縮水（原水）と混合することはない。除去されたアニオンは陽極１７、陰極１６間の電位によって陽極１７側に引き寄せられ、アニオン交換膜１４を通過して濃縮室Ｃ２に流入する。アニオン除去の行われた被処理水は分配部３４を通って第２のアニオン流路ＬＬ２に流入する。第２のアニオン流路ＬＬ２に流入した被処理水は陰極室Ｅ１の開口４７から装置１外に排出される。
【００３９】
濃縮室Ｃ１，Ｃ２への原水は第１の濃縮室流路ＵＵ３の陰極１６側の開口４９から供給され、電極水と混合することなく陰極室Ｅ１を収める枠体２１を通過し、枠体２２に達する。原水の一部は分配部３５ａを通って濃縮室Ｃ１に流入する。原水の残りはさらに、被処理水と混合することなく、カチオン除去室Ｄ１及びアニオン除去室Ｄ２を各々収める各枠体２３，２４を順次通過し、枠体２５に達し、分配部３５ｂを通って濃縮室Ｃ２に流入する。濃縮室Ｃ１，Ｃ２に流入した原水は除去されたアニオン及びカチオンを含むイオン含有水となって、濃縮室Ｃ１の分配部３６ａ及び濃縮室Ｃ２の分配部３６ｂを通って第２の濃縮室流路ＬＬ３に流入し、陽極１７側の出口５２から排出される。
【００４０】
次に、電気式脱イオン水製造装置１の洗浄時の作動について図７を用いて説明する。図７は図５と同様の模式図である。図７（ａ），（ｂ）において、太い実線はカチオン除去室洗浄液の流れを、太い二点鎖線はアニオン除去室洗浄液の流れを、太い破線は濃縮室洗浄液の流れを示す。細い破線は洗浄時には使用されない部分である。
【００４１】
まず、被処理水、濃縮室用原水、及び電極水の装置１内への流入を、図示しないバルブの閉止などの適宜の方法で停止し、さらに直流電源を停止する。次に、第２のカチオン流路ＬＬ１の陰極１６側の入口４３からカチオン除去室洗浄液を供給する。カチオン除去室洗浄液は、カチオン交換体を再生できるものであればよく、例えば、塩酸、硫酸等の酸性水溶液が挙げられる。供給された洗浄液は、第２のカチオン流路ＬＬ１を陽極１７側に向かって流れ、分配部３２を通ってカチオン除去室Ｄ１に流入する。カチオン交換体に吸着したＮａ+、Ｃａ2+、Ｍｇ2+等のカチオン成分と、酸性液のＨ+とが置換されて、カチオン交換体が再生される。洗浄液は分配部３１を通って第１のカチオン流路ＵＵ１に流入し、陽極１７側の出口４２から排出される。この間、カチオン除去室洗浄液が電極室Ｅ１，Ｅ２、濃縮室Ｃ１，Ｃ２、及びアニオン除去室Ｄ２に流入することはない。
【００４２】
次に、同様にして、アニオン除去室Ｄ２の洗浄を行う。まず、第２のアニオン流路ＬＬ２の陽極１７側の入口４８からアニオン除去室洗浄液を供給する。アニオン除去室洗浄液は、アニオン交換体を再生できるものであればよく、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ性水溶液が挙げられる。供給された洗浄液は、第２のアニオン流路ＬＬ２を陰極１６側に向かって流れ、分配部３４を通ってアニオン除去室Ｄ２に流入し、アニオン交換体に吸着したＣｌ-、ＣＯ32-、ＨＣＯ3-、ＳｉＯ2等のアニオン成分と、アルカリ性液のＯＨ-とが置換されて、アニオン交換体が再生される。洗浄液は分配部３３を通って第１のアニオン流路ＵＵ２に流入し、陰極１６側の出口４５から排出される。この間、アニオン除去室洗浄液が電極室Ｅ１，Ｅ２、濃縮室Ｃ１，Ｃ２、及びカチオン除去室Ｄ１に流入することはない。
【００４３】
次に、同様にして、濃縮室Ｃ１，Ｃ２の洗浄を行う。濃縮室Ｃ１，Ｃ２の内部では、予期せぬ水質の悪化などに起因して被処理水中に含まれる硬度成分や炭酸成分が脱イオン水製造装置１の許容濃度を大きく超える場合や、長期間にわたって使用された場合に、炭酸カルシウムを主成分とするスケール生成がたびたび生じる。スケールが濃縮室Ｃ１，Ｃ２内部に生成されると、電圧の上昇や脱塩性能の低下、差圧上昇に起因した濃縮水の閉塞を招くため、濃縮室Ｃ１，Ｃ２内に生成したスケールを塩酸等の酸で溶解する洗浄工程を行うことが望ましい。
【００４４】
この工程は、基本的に上述の洗浄工程と同様である。すなわち、第２の濃縮室流路ＬＬ３の陰極１６側の入口５１から塩酸等の濃縮室洗浄液を供給する。供給された洗浄液は、第２の濃縮室流路ＬＬ３を陽極１７側に向かって流れ、濃縮室Ｃ１の分配部３６ａ及び濃縮室Ｃ２の分配部３６ｂを通って濃縮室Ｃ１，Ｃ２に流入し、スケールを除去する。洗浄液は濃縮室Ｃ１の分配部３５ａ及び濃縮室Ｃ２の分配部３５ｂを通って第１の濃縮室流路ＵＵ３に流入し、陽極１７側の出口５０から排出される。この間、濃縮室洗浄液が電極室Ｅ１，Ｅ２、カチオン除去室Ｄ１、及びアニオン除去室Ｄ２に流入することはない。
【００４５】
上述の例では、脱イオン運転時には、被処理水は陰極１６側の入口から入り、陰極１６側の出口から排出され、原水は陰極１６側の入口から入り、イオン含有水は陽極１７側の出口から排出される。洗浄運転時には、洗浄対象により、洗浄液は陽極１７側の入口から入り、陰極１６側の出口から排出されるか、あるいは陰極１６側の入口から入り、陽極１７側の出口から排出される。しかし、水や薬剤の流れはこれに限定されない。例えばカチオン除去室Ｄ１の場合、カチオン除去室Ｄ１につながる流路の開口は陰極１６側の上下に各１箇所(開口４１，４７）、陽極１７側の上下に各１箇所(開口４２，４８）の合計４箇所設けられているが、これらの４箇所の開口のうち任意の２つを脱イオン運転用の入口及び出口に、残りの２つを洗浄用の入口及び出口に割り当てればよい。これによって、４箇所の開口のうち２つを脱イオン運転専用とし、残りの２つを洗浄運転専用とし、各開口に接続される配管を固定し、配管の付け替えを不要とすることができるのである。アニオン除去室Ｄ２及び濃縮室Ｃ１，Ｃ２についても同様である。なお、脱イオン運転時の被処理水の流れは、イオン交換体を安定化させるために、下向きまたは横向きの流れとすることが好ましいが、洗浄時には洗浄効果を高めるため、脱イオン運転時とは逆向きの流れ（向流）とすることが好ましい。
【００４６】
（第２の実施形態）
上述の実施形態では、第１の流路ＵＵ１〜ＵＵ３及び第２の流路ＬＬ１〜ＬＬ３は全て、電極室Ｅ１，Ｅ２の外側間を延びており、この構成によってカチオン除去室、アニオン除去室、及び濃縮室を順次洗浄することが可能となっている。しかし、前述したように、カチオン除去室、アニオン除去室、及び濃縮室は洗浄の頻度に差がある場合があり、これらのうちのいずれかのみ、またはいずれか２つだけが上記の方法で洗浄可能であれば十分である場合もある。この場合、流路の一部を省略することができる。
【００４７】
図８、９は濃縮室だけに洗浄用の流路が設けられている構成を示す図で、各々運転時と洗浄時の状態を示している。各図の見方は各々図６，７に準ずる。第１のカチオン流路ＵＵ１は、陰極室Ｅ１の外側から、カチオン除去室Ｄ１の上方に位置する第１のカチオン除去室隣接部６１まで延び、第１のカチオン除去室隣接部６１でカチオン除去室Ｄ１に接続している。第２のカチオン流路ＬＬ１は、陽極室Ｅ２の外側から、カチオン除去室Ｄ１を挟んで第１のカチオン除去室隣接部６１と対向して位置する第２のカチオン除去室隣接部６２まで延び、第２のカチオン除去室隣接部６２でカチオン除去室Ｄ１に接続している。第１のアニオン流路ＵＵ２は、陽極室Ｅ２の外側から、アニオン除去室Ｄ２の上方に位置する第１のアニオン除去室隣接部６３まで延び、第１のアニオン除去室隣接部６３でアニオン除去室Ｄ２に接続している。第２のアニオン流路ＬＬ２は陰極室Ｅ１の外側から、アニオン除去室Ｄ２を挟んで第１のアニオン除去室隣接部６３と対向して位置する第２のアニオン除去室隣接部６４まで延び、第２のアニオン除去室隣接部６４でアニオン除去室Ｄ２に接続している。しかしこれらの流路は反対側の電極室まで延びていない。この結果、電極室の枠体２１，２６には開口が上下合わせて４つしか設けられていない。これに対して第１、第２の濃縮室流路ＵＵ３，ＬＬ３は第１の実施形態と同様、電極室Ｅ１，Ｅ２の外側間を延びている。従って、濃縮室Ｃ１，Ｃ２の洗浄は第１の実施形態と全く同様の方法で実施することができる。
【００４８】
図８，９の実施形態では、枠体に設ける貫通孔の位置、個数を共通化し、枠体の構成を画一化するため、カチオン除去室Ｄ１、アニオン除去室Ｄ２及び濃縮室Ｃ１，Ｃ２を収める枠体２２〜２５には上下各々３つの開口が設けられている。しかし、枠体２２〜２５に設けられる貫通孔は、運転に必要な貫通孔のみに限定することもできる。
【００４９】
（第３の実施形態）
以上説明した実施形態では脱塩室は１つだけ設けられていたが、脱塩室は２以上設けられていてもよい。脱塩室を構成するカチオン除去室及びアニオン除去室、並びに濃縮室は上述したように枠体に収められてユニット化されているため、これらの枠体を必要な数だけ連結することによって、処理流量を容易に増加させることができる。
【００５０】
図１０は、脱塩室を２つ備えた電気式脱イオン水製造装置の概念図を示している。濃縮室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ２’と脱塩室Ｄ，Ｄ’とが、一対の電極室Ｅ１，Ｅ２の間に、両端を濃縮室Ｃ１，Ｃ２’として交互に位置している。脱塩室Ｄはカチオン除去室Ｄ１及びアニオン除去室Ｄ２からなり、脱塩室Ｄ’はカチオン除去室Ｄ１’及びアニオン除去室Ｄ２’からなっている。脱塩室Ｅ１から濃縮室Ｃ２までの構成は脱塩室が１つしかない上述の実施形態と同様である、濃縮室Ｃ２とカチオン除去室Ｄ１’の間はカチオン交換膜１２と同様のカチオン交換膜１２’で仕切られ、カチオン除去室Ｄ１’とアニオン除去室Ｄ２’の間は中間イオン交換膜１３と同様の中間イオン交換膜１３’で仕切られ、アニオン除去室Ｄ２’と濃縮室Ｃ２’の間はアニオン交換膜１４と同様のアニオン交換膜１４’で仕切られ、濃縮室Ｃ２’と電極室Ｅ２の間は仕切り膜１５で仕切られている。
【００５１】
図示は省略するが、第１のカチオン流路は、一方の電極室の外側を始点として、各カチオン除去室の第１のカチオン除去室隣接部を通って、第１のカチオン流路の始点からみて最も遠いカチオン除去室の第１のカチオン除去室隣接部まで延び、各第１のカチオン除去室隣接部で各カチオン除去室と連通している。第２のカチオン流路は、一方の電極室の外側を始点として、各カチオン除去室の第２のカチオン除去室隣接部を通って、第２のカチオン流路の始点からみて最も遠いカチオン除去室の第２のカチオン除去室隣接部まで延び、各第２のカチオン除去室隣接部で各カチオン除去室と連通している、第１のアニオン流路は、一方の電極室の外側を始点として、各アニオン除去室の第１のアニオン除去室隣接部を通って、第１のアニオン流路の前記始点からみて最も遠いアニオン除去室の第１のアニオン除去室隣接部まで延び、各第１のアニオン除去室隣接部で各アニオン除去室と連通している。第２のアニオン流路は、一方の電極室の外側を始点として、各アニオン除去室の第２のアニオン除去室隣接部を通って、第２のアニオン流路の始点からみて最も遠いアニオン除去室の第２のアニオン除去室隣接部まで延び、各第２のアニオン除去室隣接部で各アニオン除去室と連通している。第１の濃縮室流路は、一方の電極室の外側を始点として、各濃縮室の第１の濃縮室隣接部を通って、第１の濃縮室流路の始点からみて最も遠い濃縮室の第１の濃縮室隣接部まで延び、各濃縮室の第１の濃縮室隣接部で各濃縮室と接続している。第２の濃縮室流路は、一方の電極室の外側を始点として、各濃縮室の第２の濃縮室隣接部を通って、第２の濃縮室流路の始点からみて最も遠い濃縮室の第２の濃縮室隣接部まで延び、各濃縮室の第２の濃縮室隣接部で各濃縮室と接続している。
【００５２】
第１及び第２のカチオン流路、第１及び第２のアニオン流路、並びに第１及び第２の濃縮室流路は、前述のように、各濃縮室の互いに対向する側方を延びていてもよい。脱イオン運転時及び洗浄時の運転方法は脱塩室が１つしか設けられていない上述の実施態様の場合と同様である。脱塩室が３つ以上設けられる場合も同様の構成となることはいうまでもない。
【００５３】
以上、電気式脱イオン水製造装置の実施形態について説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されないことは勿論である。一例として、被処理水は、まずアニオン除去室に入ってアニオン除去が行われ、次にカチオン除去室に入ってカチオン除去が行われてもよい。この場合、アニオン除去室に連通する第２のアニオン流路とカチオン除去室に連通する第１のカチオン流路とが、同じ電極室側の端部同士で連通する。
【実施例】
【００５４】
次に実施例、比較例を挙げて、本発明の電気式脱イオン水製造装置の効果を説明する。
【００５５】
（実施例１）
上述の構成の電気式脱イオン水製造装置を用いて、下記仕様、運転条件にて１年間の連続運転を行った。
【００５６】
１年間の連続運転後、あらかじめ洗浄液を供給及び排出する配管を接続し、通電通水を停止してすぐに、カチオン除去室、アニオン除去室及び濃縮室を薬品洗浄した。カチオン除去室の洗浄は、３．５質量％塩酸水溶液を被処理水の通水方向と向流で通水し、その後、比抵抗値１５ＭΩ・ｃｍ以上の超純水を通水して行った（カチオン洗浄）。アニオン除去室の洗浄は、４質量％水酸化ナトリウム水溶液を被処理水の通水方向と向流で通水し、その後、比抵抗値１５ＭΩ・ｃｍ以上の超純水を通水して行った（アニオン洗浄）。濃縮室の洗浄は、３．５質量％塩酸水溶液を被処理水の通水方向と同方向で通水し、その後、比抵抗値１５ＭΩ・ｃｍ以上の超純水を通水して行った。洗浄後、同様の条件で運転を再開した。
【００５７】
〈電気式脱イオン水製造装置仕様〉
脱塩室陽極側イオン交換膜：アニオン交換膜
脱塩室陰極側イオン交換膜：カチオン交換膜
脱塩室中間イオン交換膜：アニオン交換膜
陽極室と濃縮室との仕切り膜：カチオン交換膜
陰極室と濃縮室との仕切り膜：アニオン交換膜
アニオン除去室：縦300mm、横80mm、厚さ5mm
アニオン除去室の充填イオン交換体：アニオン交換樹脂
アニオン除去室の数：３室
カチオン除去室：縦300mm、横80mm、厚さ5mm
カチオン除去室の充填イオン交換体：カチオン交換樹脂
カチオン除去室の数：３室
濃縮室：縦300mm、横80mm、厚さ4mm
濃縮室の充填イオン交換体：アニオン交換樹脂
陽極室：縦300mm、横80mm、厚さ4mm
陽極室の充填イオン交換体：カチオン交換体
陰極室：縦300mm、横80mm、厚さ4mm
陰極室の充填イオン交換体：アニオン交換体
〈運転条件〉
被処理水の導電率：5±2 μS/cm（RO膜の透過水）
脱塩室の被処理水流量：80 L/h
濃縮水の原水の導電率：5±2 μS/cm（RO膜の透過水）
濃縮水流量：8 L/h
電極水の原水の導電率：5±2 μS/cm（RO膜の透過水）
電極水流量：10 L/h
運転電流値：1 A
電流密度：0.42 A/dm2。
【００５８】
（比較例１）
本発明のような洗浄液の流路を持たないこと以外は、実施例１と同様の仕様、運転条件にて１年間の連続運転を行った。
【００５９】
１年間の連続運転後、通電通水を停止して流入口及び流出口に接続された配管を取り外し、洗浄液を供給及び排出する配管を同じ流入口と流出口にそれぞれ接続し、カチオン除去室、アニオン除去室及び濃縮室を薬品洗浄した。洗浄方法は、実施例１と同様である。洗浄後、同様の条件で運転を再開した。
【００６０】
（比較例２）
比較例１と同様の仕様、運転条件にて１年間の連続運転を行った。ただし、電気式脱イオン水製造装置の前後段の配管は、洗浄液が供給及び排出できるように分岐した構造とした。
【００６１】
１年間の連続運転後、電気式脱イオン水製造装置の前後段から分岐した配管を洗浄用の配管とあらかじめ接続し、通電通水を停止してすぐにカチオン除去室、アニオン除去室及び濃縮室を薬品洗浄した。この場合、カチオン除去室とアニオン除去室の洗浄は別々に行うことはできないため、脱塩室の洗浄は、カチオン洗浄、アニオン洗浄の順で行った。それぞれの洗浄方法は、実施例１と同様である。洗浄後、同様の条件で運転を再開した。
【００６２】
表１に示すように、比較例１では、配管の取り外しや接続の手間がかかるため、運転を停止してから洗浄を開始するまでに時間がかかってしまうが、実施例１では洗浄開始までの時間を大幅に短縮できることが分かる。比較例２では、配管の取り外し等は不要であるが、カチオン除去室及びアニオン除去室を別々に洗浄することができない。このため、洗浄作業に時間がかかる上、洗浄後の再開運転において採水可能な水質（比抵抗値１５ＭΩ・ｃｍ以上）になるまで長い時間を要した。実施例１では、このような課題も解消されていることがわかる。
【００６３】
【表１】
【符号の説明】
【００６４】
１，１’ 電気式脱イオン水製造装置
１１，１５ 仕切り膜
１２ カチオン交換膜
１３ 中間イオン交換膜
１４ アニオン交換膜
１６ 陰極
１７ 陽極
２１〜２６ 枠体
３０ 渡り配管
３１〜３６ 分配部
４１〜５２ 開口部
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ２’ 濃縮室
Ｄ，Ｄ 脱塩室
Ｄ１，Ｄ１’ カチオン除去室
Ｄ２，Ｄ２’ アニオン除去室
Ｅ１，Ｅ２ 電極室
ＵＵ１〜ＵＵ３，ＬＬ１〜ＬＬ３ 貫通孔
ＵＵ１〜ＵＵ２ 第１〜第１のアニオン流路
ＵＵ３ 第１の濃縮室流路
ＬＬ１〜ＬＬ２ 第１〜第２のアニオン流路
ＬＬ３ 第２の濃縮室流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気式脱イオン水製造装置に関し、特に脱塩室がカチオン除去室とアニオン除去室とを有する形式の電気式脱イオン水製造装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
脱イオン水の製造装置として、イオン交換樹脂に被処理水を通水して脱イオンを行う製造装置が知られている。この装置ではイオン交換樹脂の脱塩性能が劣化したときに、薬剤によって再生を行う必要がある。近年、このような運転上の不利な点を解消するため、薬剤による再生が不要な電気式脱イオン水製造装置（以下、脱イオン水製造装置という場合がある。）が実用化されている。
【０００３】
脱イオン水製造装置は、電気泳動と電気透析とを組み合わせた脱イオン水製造装置である。脱イオン水製造装置は、アニオン交換膜とカチオン交換膜との間にイオン交換体を充填し脱塩室とし、アニオン交換膜及びカチオン交換膜の外側に各々濃縮室を設け、さらにその外側に陽極を備える陽極室と、陰極を備える陰極室と、を配置した装置である。脱イオン水製造装置により脱イオン水を製造するには、電極に直流電圧を印加した状態で脱塩室に被処理水を通水する。被処理水中のイオン成分はイオン交換体で吸着され、イオン交換膜まで電気泳動し、イオン交換膜で電気透析されて、濃縮室を流れる水に排出される。脱イオン水製造装置では、電気分解反応により水が解離して水素イオンと水酸化物イオンとが生成され、これらがイオン交換体を再生する酸、アルカリの再生剤として連続的に作用する。このため、脱イオン水製造装置では基本的には薬剤による再生は不要であり、薬剤によるイオン交換体の再生を行わずに連続運転ができる。
【０００４】
近年では、脱塩室をカチオン除去室とアニオン除去室とに分割した脱塩室２室構造の脱イオン水製造装置が提案されている（例えば、特許文献１）。脱塩室２室構造の脱イオン水製造装置では、脱塩室は少なくともカチオン交換体が充填されるカチオン除去室と、少なくともアニオン交換体が充填されるアニオン除去室と、からなっている。カチオン除去室及びアニオン除去室は、中間イオン交換膜を介して互いに隣接している。被処理水はまずカチオン除去室に入り、カチオンが除去された後、渡し配管を通ってアニオン除去室に入り、アニオンが除去される。あるいは、被処理水はまずアニオン除去室に入り、次にカチオン除去室に入ってもよい。脱塩室２室構造の脱イオン水製造装置では、濃縮室の数が相対的に減少し、脱イオン水製造装置の電気抵抗を著しく低減できるため、印加電圧を抑え、運転コストを低減することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３８５５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、脱イオン水製造装置は薬剤によるイオン交換体の再生を行わずに連続運転が可能であるが、実際には、脱塩性能の低下がたびたび生じる。これは、被処理水中にシリカや硬度成分のような、吸着されたイオン交換体から除去しにくい不純物イオンが多く含まれているためである。このため、水質の予期せぬ悪化などに起因して脱イオン水製造装置の許容濃度を大きく超えるイオン濃度の被処理水が供給される場合や、長期間にわたって使用された場合は、脱塩性能が低下する可能性がある。脱塩室２室構造の脱イオン水製造装置においても、イオン交換体へのイオン成分の蓄積により、次第に電気抵抗の上昇や脱イオン水の水質低下を生じる。そこで、脱塩室にアルカリ性液もしくは酸性液を通水して洗浄するなどの方法により脱塩性能を回復する試みがたびたび実施されている。
【０００７】
このような薬液による洗浄工程を行うにあたり、従来の脱イオン水製造装置では洗浄液の流入口及び流出口に通常運転時と同じ流入口及び流出口を利用するのが一般的である。しかし、洗浄液の流入口及び流出口に通常運転時と同じ流入口及び流出口を用いて脱イオン水製造装置の洗浄を行う場合、流入口及び流出口に接続された配管を取り外し、洗浄液を供給及び排出するための配管を新たに接続する必要がある。その操作は非常に煩雑で時間を要するものである。
【０００８】
この問題を解決するためには、前もって脱イオン水製造装置の前後段の配管から薬液の供給及び排出用の配管を分岐させておくことも可能である。しかし、脱塩室２室構造の脱イオン水製造装置においては、カチオン除去室及びアニオン除去室には、渡し配管を介して、洗浄液がカスケード式に順次通水されるため、それぞれのイオン交換体を適切な薬液で洗浄することができない。結局のところ、カチオン除去室とアニオン除去室とをつなぐ渡し配管を取り外し、新たに薬液供給用及び排出用の配管を接続することになるため、操作が煩雑になる。渡し配管から洗浄液の供給及び排出用の配管を分岐させることも可能ではあるが、必要な配管が増え、複雑になるため省スペース化の装置には不向きである。
【０００９】
さらに、被処理水の処理前の水質や処理後の要求水質によっては、アニオン除去室のみを頻繁に洗浄することが考えられる。例えば、原水の硬度成分（マグネシウム等のカチオン）が低く、シリカ濃度（アニオン）が高い場合である。
【００１０】
また、脱塩室と濃縮室の洗浄頻度は同じではなく、濃縮室の洗浄頻度の方が脱塩室の洗浄頻度よりも大きい場合があり得る。濃縮室では、イオン交換膜の膜面に炭酸カルシウムを主成分とするスケールがたびたび付着するため、付着したスケールを除去する必要性がある。
【００１１】
以上より、濃縮室のみを洗浄する場合、濃縮室とアニオン除去室のみを洗浄する場合、アニオン除去室のみを洗浄する場合など、様々な場合が想定される。
【００１２】
そこで、本発明では、配管の付け替えや配管の増設を伴うことなくアニオン除去室、カチオン除去室、濃縮室のいずれかまたは全部の洗浄が可能な、脱塩室２室構造の電気式脱イオン水製造装置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】
【００１３】
本発明の電気式脱イオン水製造装置は、少なくともカチオン交換体が充填されるカチオン除去室と、中間イオン交換膜を介してカチオン除去室と隣接して位置する、少なくともアニオン交換体が充填されるアニオン除去室と、を含む脱塩室と、脱塩室の両側に位置する一対の濃縮室であって、カチオン除去室側の濃縮室がカチオン交換膜を介して、アニオン除去室側の濃縮室がアニオン交換膜を介して、脱塩室と隣接して位置する一対の濃縮室と、カチオン交換膜が陰極側、アニオン交換膜が陽極側となるように濃縮室及び脱塩室を挟んで位置する一対の電極室と、を有している。電気式脱イオン水製造装置はさらに、一方の電極室の外側から、カチオン除去室の上方または側方に位置する第１のカチオン除去室隣接部まで延び、第１のカチオン除去室隣接部でカチオン除去室に接続する第１のカチオン流路と、一方の電極室の外側から、カチオン除去室を挟んで第１のカチオン除去室隣接部と対向して位置する第２のカチオン除去室隣接部まで延び、第２のカチオン除去室隣接部でカチオン除去室に接続する第２のカチオン流路と、一方の電極室の外側から、アニオン除去室の上方または側方に位置する第１のアニオン除去室隣接部まで延び、第１のアニオン除去室隣接部でアニオン除去室に接続する第１のアニオン流路と、一方の電極室の外側から、アニオン除去室を挟んで第１のアニオン除去室隣接部と対向して位置する第２のアニオン除去室隣接部まで延び、第２のアニオン除去室隣接部でカチオン除去室に接続する第２のアニオン流路と、一方の電極室の外側を始点として延びる第１の濃縮室流路であって、第１の濃縮室流路は各濃縮室の上方または側方に位置する一対の第１の濃縮室隣接部を含み、第１の濃縮室流路は、始点からみて近い側の濃縮室の第１の濃縮室隣接部を通って遠い側の濃縮室の第１の濃縮室隣接部まで延び、一対の第１の濃縮室隣接部の各々で一対の濃縮室の各々に接続する第１の濃縮室流路と、一方の電極室の外側を始点として延びる第２の濃縮室流路であって、第２の濃縮室流路は各濃縮室を挟んで一対の第１の濃縮室隣接部の各々と対向して位置する一対の第２の濃縮室隣接部を含み、第２の濃縮室流路は、第２の濃縮室流路の始点からみて近い側の濃縮室の第２の濃縮室隣接部を通って遠い側の濃縮室の第２の濃縮室隣接部まで延び、一対の第２の濃縮室隣接部の各々で一対の濃縮室の各々に接続する第２の濃縮室流路と、を有している。第２のカチオン流路と第１のアニオン流路、または第２のアニオン流路と第１のカチオン流路は、同じ電極室の外側で連通している。第１のカチオン流路及び第２のカチオン流路、または第１のアニオン流路及び第２のアニオン流路、または第１の濃縮室流路及び第２の濃縮室流路の少なくともいずれかは、一方の電極室の外側から他方の電極室の外側まで延びている。
【００１４】
通常運転時は、被処理水は第１のカチオン流路からカチオン除去室に流入し、第２のカチオン流路及び第１のアニオン流路を通ってアニオン除去室に流入し、第２のアニオン流路から排出される。あるいは、第１のアニオン流路からアニオン除去室に流入し、第２のアニオン流路及び第１のカチオン流路を通ってカチオン除去室に流入し、第２のカチオン流路から排出される。この過程で除去されたカチオンあるいはアニオンは第１及び第２の濃縮室へ移行し、装置外へと排出される。
【００１５】
一方、例えばカチオン除去室のみを配管の付け替えなどを伴うことなく容易に洗浄できればよい場合は、第１のカチオン流路及び第２のカチオン流路が一方の電極室の外側から他方の電極室の外側まで延びる構成を採用する。このような構成の第１のカチオン流路では、一方の電極室の外側から第１のカチオン除去室隣接部までの部分は通常運転時に用いられるが、第１のカチオン除去室隣接部から他方の電極室の外側までの部分は、被処理水は進入するが滞留しているだけであり、流路としては機能していない。同様に、第２のカチオン流路では、一方の電極室の外側から第２のカチオン除去室隣接部までの部分は通常運転時に用いられるが、第２のカチオン除去室隣接部から他方の電極室の外側までの部分は、被処理水は進入するが滞留しているだけであり、流路としては機能していない。そこでこれらの通常運転時の流路として機能していない部分を洗浄液の供給経路及び排出経路として用いることで、洗浄を行うことが可能となる。アニオン除去室の洗浄時あるいは濃縮室の洗浄時も同様である。さらに、カチオン除去室、アニオン除去室、濃縮室のいずれか２つまたは全部を洗浄する場合は、第１のカチオン流路及び第２のカチオン流路、または第１のアニオン流路及び第２のアニオン流路、または第１の濃縮室流路及び第２の濃縮室流路の２組または全部が、一方の電極室の外側から他方の電極室の外側まで延びる構成を採用すればよい。従って、配管の付け替えなどの繁雑な操作を要することなく通常運転及び洗浄の切り替えが可能となり、分岐配管等の配管の増設も不要である。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明によれば、配管の付け替えや配管の増設を伴うことなくアニオン除去室、カチオン除去室、濃縮室のいずれかまたは全部の洗浄が可能な、脱塩室２室構造の電気式脱イオン水製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す電気式脱イオン水製造装置のより具体的な構造を示す側方分解図である。
【図３】図１に示す電気式脱イオン水製造装置の各面の側面図である。
【図４】図２に示す各断面位置における電気式脱イオン水製造装置の断面図である。
【図５】各室に接続する流路の構成を示す概念図である。
【図６】電気式脱イオン水製造装置の脱イオン運転時の作動を説明する図である。
【図７】電気式脱イオン水製造装置の洗浄時の作動を説明する図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の脱イオン運転時の作動を説明する図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の洗浄時の作動を説明する図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、図面を参照して、本発明の電気式脱イオン水製造装置のいくつかの実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の概略構成図である。
【００１９】
電気式脱イオン水製造装置１はカチオン除去室Ｄ１とアニオン除去室Ｄ２とからなる脱塩室Ｄと、脱塩室Ｄを両側から挟む一対の濃縮室Ｃ１，Ｃ２と、濃縮室Ｃ１，Ｃ２及び脱塩室Ｄを挟む一対の電極室Ｅ１，Ｅ２と、を備えている。
【００２０】
カチオン除去室Ｄ１とアニオン除去室Ｄ２は中間イオン交換膜１３を介して互いに隣接して位置している。一対の濃縮室Ｃ１，Ｃ２は、脱塩室Ｄの両側に、脱塩室Ｄと隣接して、各々カチオン交換膜１２及びアニオン交換膜１４を介して位置している。すなわち、カチオン除去室Ｄ１のアニオン除去室Ｄ２と対向する面の反対面は濃縮室Ｃ１となっており、カチオン除去室Ｄ１と濃縮室Ｃ１の間はカチオン交換膜１２で仕切られている。同様に、アニオン除去室Ｄ２のカチオン除去室Ｄ１と対向する面の反対面は濃縮室Ｃ２となっており、アニオン除去室Ｄ２と濃縮室Ｃ２の間はアニオン交換膜１４で仕切られている。
【００２１】
カチオン除去室Ｄ１にはカチオン交換体が充填され、主に被処理水中のカチオン成分（Ｎａ+、Ｃａ2+、Ｍｇ2+等）が除去される。カチオン交換体としては、イオン交換樹脂、イオン交換繊維、モノリス状多孔質イオン交換体等が挙げられ、最も汎用的なイオン交換樹脂が好適に用いられる。カチオン交換体の種類としては、弱酸性カチオン交換体、強酸性カチオン交換体等が挙げられる。カチオン除去室Ｄ１には少なくともカチオン交換体が充填されればよく、カチオン除去室Ｄ１に充填するイオン交換体の充填形態としては、カチオン交換体の単床形態、カチオン交換体とアニオン交換体との混床形態または複床形態が挙げられる。
【００２２】
アニオン除去室Ｄ２にはアニオン交換体が充填され、主に被処理水中のアニオン成分（Ｃｌ-、ＣＯ32-、ＨＣＯ2-、ＳｉＯ2等）が除去される。アニオン交換体としては、イオン交換樹脂、イオン交換繊維、モノリス状多孔質イオン交換体等が挙げられ、最も汎用的なイオン交換樹脂が好適に用いられる。アニオン交換体の種類としては、弱塩基性アニオン交換体、強塩基性アニオン交換体等が挙げられる。アニオン除去室Ｄ２には少なくともアニオン交換体が充填されればよく、アニオン除去室Ｄ２に充填するイオン交換体の充填形態としては、アニオン交換体の単床形態、アニオン交換体とカチオン交換体との混床形態または複床形態が挙げられる。
【００２３】
中間イオン交換膜１３は、被処理水の水質、脱イオン水に求める水質、カチオン除去室Ｄ１またはアニオン除去室Ｄ２に充填するイオン交換体の種類等を勘案して選択することができる。中間イオン交換膜１３としては、アニオン交換膜もしくはカチオン交換膜の単一膜、または、アニオン交換膜とカチオン交換膜との両方を配置した複合膜のいずれであってもよい。
【００２４】
一対の電極室Ｅ１，Ｅ２は各々、内部に電極１６，１７を収容しており、電極１６が陰極、電極１７が陽極となるように直流電源（図示せず）と接続される。陰極室Ｅ１は仕切り膜１１を介して濃縮室Ｃ１と隣接している。陽極室Ｅ２は仕切り膜１５を介して濃縮室Ｃ２と隣接している。電極室Ｅ１，Ｅ２には電極水が流れる。仕切り膜１１，１５は被処理水の水質や、脱イオン水製造装置１の運転条件等を考慮して選択することができ、カチオン交換膜またはアニオン交換膜を用いることができる。
【００２５】
図２は、図１に示す電気式脱イオン水製造装置１のより具体的な構造を示す側方分解図である。図３は、装置の各面の側面図であり、同図（ａ），（ｂ）は各々、図２の３Ａ−３Ａ線、３Ｂ−３Ｂ線から見た陰極室側の正面図及び陽極室側の背面図、同図（ｃ），（ｄ）は各々、側方図及び底面図である。図４は、図２に示す各断面位置における断面図であり、同図（ａ）〜（ｄ）は各々、図２のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、及びＤ−Ｄ線に沿った断面図である。図５は各室に接続する流路の構成を示す概念図である。
【００２６】
各電極室Ｅ１，Ｅ２、カチオン除去室Ｄ１、アニオン除去室Ｄ２、及び各濃縮室Ｃ１，Ｃ２は各々、開口部を備えた板状部材である枠体２１〜２６の内部に設けられている。図２では、各枠体２１〜２６は互いに離間した状態で示されているが、実際には図３（ｃ），（ｄ）に示すように互いに密着して設けられている。電極室Ｅ１，Ｅ２を収める枠体２１，２６は一方が閉じ、一方に開口の設けられた枠体である。カチオン除去室Ｄ１、アニオン除去室Ｄ２、及び各濃縮室Ｃ１，Ｃ２を収める枠体２２〜２５は両面に開口の設けられた枠体である。枠体２１の開口と、濃縮室Ｃ１の枠体２２の枠体２１側の開口と、の間に、上述の仕切り膜１１が設けられている。同様に、濃縮室Ｃ１の枠体２２とカチオン除去室Ｄ１の枠体２３の間にカチオン交換膜１２が、カチオン除去室Ｄ１の枠体２３とアニオン除去室Ｄ２の枠体２４の間に中間イオン交換膜１３が、アニオン除去室Ｄ２の枠体２４と濃縮室Ｃ２の枠体２５の間にアニオン交換膜１４が、濃縮室Ｃ２の枠体２５と電極室Ｅ２の枠体２６の間に仕切り膜１５が設けられている。枠体は絶縁性を有し、洗浄に用いる薬剤に対する耐性を備え、被処理水が漏洩しない素材であれば特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ｍ−ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）等の樹脂を挙げることができる。
【００２７】
図３（ａ），（ｂ），図４，図５を参照すると、各枠体２１〜２６の上部に貫通孔Ｕ１〜Ｕ３が設けられている。同様に、各枠体２１〜２６の下部に貫通孔Ｌ１〜Ｌ３が設けられている。これらの貫通孔Ｕ１〜Ｕ３，Ｌ１〜Ｌ３は互いに共通する位置に設けられており、互いに共通する位置に設けられた貫通孔同士が連通することによって、電極室Ｅ１，Ｅ２の外側間を延びる連絡流路ＵＵ１〜ＬＬ３が形成されている。以下、図２〜５を参照して、これらの流路の構成について説明する。
【００２８】
第１のカチオン流路ＵＵ１（貫通孔Ｕ１）は、陰極室Ｅ１の外側からカチオン除去室Ｄ１の上方（第１のカチオン除去室隣接部６１）まで延び、さらに陽極室Ｅ２の外側まで延びている。すなわち、第１のカチオン流路ＵＵ１は、装置１の正面、背面間を貫通して延び、陰極室Ｅ１を収容する枠体２１と陽極室Ｅ２を収容する枠体２６とに端部となる開口部４１，４２を有している。第１のカチオン流路ＵＵ１は、第１のカチオン除去室隣接部６１でカチオン除去室Ｄ１と連通している。具体的には図４（ｃ）に示すように、枠体のカチオン除去室Ｄ１の上部に、カチオン除去室Ｄ１と第１のカチオン流路ＵＵ１を結ぶ三角形状の分配部３１が設けられ、分配部３１を介して第１のカチオン流路ＵＵ１とカチオン除去室Ｄ１とが連通するようになっている。
【００２９】
同様に、第２のカチオン流路ＬＬ１（貫通孔Ｌ１）は、陰極室Ｅ１の外側からカチオン除去室Ｄ１の下方（第２のカチオン除去室隣接部６２）まで延び、さらに陽極室Ｅ２の外側まで延びている。すなわち、第２のカチオン流路ＬＬ１は、装置１の正面、背面間を貫通して延び、陰極室Ｅ１を収容する枠体２１と陽極室Ｅ２を収容する枠体２６に端部となる開口部４３，４４を有している。第２のカチオン流路ＬＬ１は第１のカチオン流路ＵＵ１の分配部３１と同様の構成の分配部３２によって、第２のカチオン除去室隣接部６２でカチオン除去室Ｄ１と連通している。
【００３０】
同様に、第１のアニオン流路ＵＵ２（貫通孔Ｕ２）は、陰極室Ｅ１の外側からアニオン除去室Ｄ２の上方（第１のアニオン除去室隣接部６３）まで延び、さらに陽極室Ｅ２の外側まで延びている。すなわち、第１のアニオン流路ＵＵ２は、装置１の正面、背面間を貫通して延び、陰極室Ｅ１を収容する枠体２１と陽極室Ｅ２を収容する枠体２６に端部となる開口部４５，４６を有している。第１のアニオン流路ＵＵ２は図４（ｄ）に示すように、第１のカチオン流路ＵＵ１の分配部３１と同様の構成の分配部３３によって、第１のアニオン除去室隣接部６３でアニオン除去室Ｄ２と連通している。
【００３１】
同様に、第２のアニオン流路ＬＬ２（貫通孔Ｌ２）は、陰極室Ｅ１の外側からアニオン除去室Ｄ２の下方（第２のアニオン除去室隣接部６４）まで延び、さらに陽極室Ｅ２の外側まで延びている。すなわち、第２のアニオン流路ＬＬ２は、装置１の正面、背面間を貫通して延び、陰極室Ｅ１を収容する枠体２１と陽極室Ｅ２を収容する枠体２６に端部となる開口部４７，４８を有している。第２のアニオン流路ＬＬ２は第１のカチオン流路ＵＵ１の分配部３１と同様の構成の分配部３４によって、第２のアニオン除去室隣接部６４でアニオン除去室Ｄ２と連通している。
【００３２】
同様に、第１の濃縮室流路ＵＵ３（貫通孔Ｕ３）は、陰極室Ｅ１の外側から、陰極室Ｅ１から見て近いほうの濃縮室Ｃ１の上方（第１の濃縮室隣接部６５ａ）を通って、陰極室Ｅ１から見て遠いほうの濃縮室Ｃ２の上方（第１の濃縮室隣接部６５ｂ）まで延び、さらに陽極室Ｅ２の外側まで延びている。すなわち、第１の濃縮室流路ＵＵ３は、装置１の正面、背面間を貫通して延び、陰極室Ｅ１を収容する枠体２１と陽極室Ｅ２を収容する枠体２６に端部となる開口部４９，５０を有している。第１の濃縮室流路ＵＵ３は図４（ｂ）に示すように、第１のカチオン流路ＵＵ１の分配部３１と同様の構成の分配部３５によって、一対の第１の濃縮室隣接部６５ａ，６５ｂの各々で、一対の濃縮室Ｃ１，Ｃ２の各々と連通している。
【００３３】
同様に、第２の濃縮室流路ＬＬ３（貫通孔Ｌ３）は、陰極室Ｅ１の外側から、陰極室Ｅ１から見て近いほうの濃縮室Ｃ１の下方（第１の濃縮室隣接部６６ａ）を通って、陰極室Ｅ１から見て遠いほうの濃縮室Ｃ２の下方（第１の濃縮室隣接部６６ａ）まで延び、さらに陽極室Ｅ２の外側まで延びている。すなわち、第２の濃縮室流路ＬＬ３は、装置１の正面、背面間を貫通して延び、陰極室Ｅ１を収容する枠体２１と陽極室Ｅ２を収容する枠体２６に端部となる開口部５１，５２を有している。第２の濃縮室流路ＬＬ３は、第１のカチオン流路ＵＵ１の分配部３１と同様の構成の分配部３６によって、一対の第２の濃縮室隣接部６６ａ，６６ｂの各々で、一対の濃縮室Ｃ１，Ｃ２の各々と連通している。
【００３４】
第１のカチオン流路ＵＵ１と第２のカチオン流路ＬＬ１は、本実施形態では枠体の各々上部及び下部を通っているが、枠体の、カチオン除去室Ｄ１を挟んで互いに対向する側方位置を通っていてもよい。第１のアニオン流路ＵＵ２と第２のアニオン流路ＬＬ２も、枠体の、アニオン除去室Ｄ２を挟んで互いに対向する側方位置を通っていてもよい。同様に、第１の濃縮室流路ＵＵ３と第２の濃縮室流路ＬＬ３も、枠体の、濃縮室Ｃ１，Ｃ２を挟んで互いに対向する側方位置を通っていてもよい。
【００３５】
第２のカチオン流路ＬＬ１と第１のアニオン流路ＵＵ２は同じ電極室Ｅ２側の端部同士４４，４６で連通している。連通方法は特に限定されないが、一例として渡り配管３０で端部同士を連結することができる。第１、２のカチオン流路ＵＵ１，ＬＬ１、第１、２のアニオン流路ＵＵ２，ＬＬ２、及び第１、第２の濃縮室流路ＵＵ３，ＬＬ３は、渡り配管３０で連結されている第２のカチオン流路ＬＬ１と第１のアニオン流路ＵＵ２の各端部を除き、電極室Ｅ１，Ｅ２の外側に図示しないバルブが設けられており、後述する通常運転時及び洗浄時に開閉が切り替えられる。
【００３６】
以上のように構成された電気式脱イオン水製造装置１の脱イオン運転時の作動について図６を用いて説明する。図６（ａ）は、カチオン除去室Ｄ１と、アニオン除去室Ｄ２と、濃縮室Ｃ１，Ｃ２の水の流れを模式的に示す図であり、図６（ｂ）は図５と同様の図面で水の流れを模式的に示す図である。図６（ａ）、（ｂ）において、太い実線は被処理水の流れを、太い破線は濃縮室への原水あるいは濃縮水から排出されるイオン含有水の流れを示す。細い破線は脱イオン運転時には使用されない部分である。
【００３７】
一例として、第１のカチオン流路ＵＵ１の陰極室Ｅ１の開口４１を被処理水の入口であるとする。被処理水は陰極室Ｅ１を収める枠体２１及び濃縮室Ｃ１を収める枠体２２を通って、カチオン除去室Ｄ１を収める枠体２３に流入する。この際、被処理水が陰極室Ｅ１及び濃縮室Ｃ１を流れる電極水及び濃縮水（原水）と混合することはない。被処理水のごく一部は第１のカチオン流路ＵＵ１の陽極側まで進入するが、ほとんどの被処理水は分配部３１を通ってカチオン除去室Ｄ１に流入し、カチオン除去が行われる。除去されたカチオンは陽極１７、陰極１６間の電位によって陰極１６側に引き寄せられ、カチオン交換膜１２を通過して濃縮室Ｃ１に流入する。カチオン除去の行われた被処理水は分配部３２を通って第２のカチオン流路ＬＬ１に流入する。第２のカチオン流路ＬＬ１に流入した被処理水は陽極１７側に流れ、渡り配管３０を介して第１のアニオン流路ＵＵ２に流入する。
【００３８】
第１のアニオン流路ＵＵ２に流入した被処理水は同様にして、アニオン除去室Ｄ２を収める枠体２４に流入し、分配部３３を通ってアニオン除去室Ｄ２に流入し、アニオン除去が行われる。この際、被処理水が陰極室Ｅ２及び濃縮室Ｃ２を流れる電極水及び濃縮水（原水）と混合することはない。除去されたアニオンは陽極１７、陰極１６間の電位によって陽極１７側に引き寄せられ、アニオン交換膜１４を通過して濃縮室Ｃ２に流入する。アニオン除去の行われた被処理水は分配部３４を通って第２のアニオン流路ＬＬ２に流入する。第２のアニオン流路ＬＬ２に流入した被処理水は陰極室Ｅ１の開口４７から装置１外に排出される。
【００３９】
濃縮室Ｃ１，Ｃ２への原水は第１の濃縮室流路ＵＵ３の陰極１６側の開口４９から供給され、電極水と混合することなく陰極室Ｅ１を収める枠体２１を通過し、枠体２２に達する。原水の一部は分配部３５ａを通って濃縮室Ｃ１に流入する。原水の残りはさらに、被処理水と混合することなく、カチオン除去室Ｄ１及びアニオン除去室Ｄ２を各々収める各枠体２３，２４を順次通過し、枠体２５に達し、分配部３５ｂを通って濃縮室Ｃ２に流入する。濃縮室Ｃ１，Ｃ２に流入した原水は除去されたアニオン及びカチオンを含むイオン含有水となって、濃縮室Ｃ１の分配部３６ａ及び濃縮室Ｃ２の分配部３６ｂを通って第２の濃縮室流路ＬＬ３に流入し、陽極１７側の出口５２から排出される。
【００４０】
次に、電気式脱イオン水製造装置１の洗浄時の作動について図７を用いて説明する。図７は図５と同様の模式図である。図７（ａ），（ｂ）において、太い実線はカチオン除去室洗浄液の流れを、太い二点鎖線はアニオン除去室洗浄液の流れを、太い破線は濃縮室洗浄液の流れを示す。細い破線は洗浄時には使用されない部分である。
【００４１】
まず、被処理水、濃縮室用原水、及び電極水の装置１内への流入を、図示しないバルブの閉止などの適宜の方法で停止し、さらに直流電源を停止する。次に、第２のカチオン流路ＬＬ１の陰極１６側の入口４３からカチオン除去室洗浄液を供給する。カチオン除去室洗浄液は、カチオン交換体を再生できるものであればよく、例えば、塩酸、硫酸等の酸性水溶液が挙げられる。供給された洗浄液は、第２のカチオン流路ＬＬ１を陽極１７側に向かって流れ、分配部３２を通ってカチオン除去室Ｄ１に流入する。カチオン交換体に吸着したＮａ+、Ｃａ2+、Ｍｇ2+等のカチオン成分と、酸性液のＨ+とが置換されて、カチオン交換体が再生される。洗浄液は分配部３１を通って第１のカチオン流路ＵＵ１に流入し、陽極１７側の出口４２から排出される。この間、カチオン除去室洗浄液が電極室Ｅ１，Ｅ２、濃縮室Ｃ１，Ｃ２、及びアニオン除去室Ｄ２に流入することはない。
【００４２】
次に、同様にして、アニオン除去室Ｄ２の洗浄を行う。まず、第２のアニオン流路ＬＬ２の陽極１７側の入口４８からアニオン除去室洗浄液を供給する。アニオン除去室洗浄液は、アニオン交換体を再生できるものであればよく、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ性水溶液が挙げられる。供給された洗浄液は、第２のアニオン流路ＬＬ２を陰極１６側に向かって流れ、分配部３４を通ってアニオン除去室Ｄ２に流入し、アニオン交換体に吸着したＣｌ-、ＣＯ32-、ＨＣＯ3-、ＳｉＯ2等のアニオン成分と、アルカリ性液のＯＨ-とが置換されて、アニオン交換体が再生される。洗浄液は分配部３３を通って第１のアニオン流路ＵＵ２に流入し、陰極１６側の出口４５から排出される。この間、アニオン除去室洗浄液が電極室Ｅ１，Ｅ２、濃縮室Ｃ１，Ｃ２、及びカチオン除去室Ｄ１に流入することはない。
【００４３】
次に、同様にして、濃縮室Ｃ１，Ｃ２の洗浄を行う。濃縮室Ｃ１，Ｃ２の内部では、予期せぬ水質の悪化などに起因して被処理水中に含まれる硬度成分や炭酸成分が脱イオン水製造装置１の許容濃度を大きく超える場合や、長期間にわたって使用された場合に、炭酸カルシウムを主成分とするスケール生成がたびたび生じる。スケールが濃縮室Ｃ１，Ｃ２内部に生成されると、電圧の上昇や脱塩性能の低下、差圧上昇に起因した濃縮水の閉塞を招くため、濃縮室Ｃ１，Ｃ２内に生成したスケールを塩酸等の酸で溶解する洗浄工程を行うことが望ましい。
【００４４】
この工程は、基本的に上述の洗浄工程と同様である。すなわち、第２の濃縮室流路ＬＬ３の陰極１６側の入口５１から塩酸等の濃縮室洗浄液を供給する。供給された洗浄液は、第２の濃縮室流路ＬＬ３を陽極１７側に向かって流れ、濃縮室Ｃ１の分配部３６ａ及び濃縮室Ｃ２の分配部３６ｂを通って濃縮室Ｃ１，Ｃ２に流入し、スケールを除去する。洗浄液は濃縮室Ｃ１の分配部３５ａ及び濃縮室Ｃ２の分配部３５ｂを通って第１の濃縮室流路ＵＵ３に流入し、陽極１７側の出口５０から排出される。この間、濃縮室洗浄液が電極室Ｅ１，Ｅ２、カチオン除去室Ｄ１、及びアニオン除去室Ｄ２に流入することはない。
【００４５】
上述の例では、脱イオン運転時には、被処理水は陰極１６側の入口から入り、陰極１６側の出口から排出され、原水は陰極１６側の入口から入り、イオン含有水は陽極１７側の出口から排出される。洗浄運転時には、洗浄対象により、洗浄液は陽極１７側の入口から入り、陰極１６側の出口から排出されるか、あるいは陰極１６側の入口から入り、陽極１７側の出口から排出される。しかし、水や薬剤の流れはこれに限定されない。例えばカチオン除去室Ｄ１の場合、カチオン除去室Ｄ１につながる流路の開口は陰極１６側の上下に各１箇所(開口４１，４７）、陽極１７側の上下に各１箇所(開口４２，４８）の合計４箇所設けられているが、これらの４箇所の開口のうち任意の２つを脱イオン運転用の入口及び出口に、残りの２つを洗浄用の入口及び出口に割り当てればよい。これによって、４箇所の開口のうち２つを脱イオン運転専用とし、残りの２つを洗浄運転専用とし、各開口に接続される配管を固定し、配管の付け替えを不要とすることができるのである。アニオン除去室Ｄ２及び濃縮室Ｃ１，Ｃ２についても同様である。なお、脱イオン運転時の被処理水の流れは、イオン交換体を安定化させるために、下向きまたは横向きの流れとすることが好ましいが、洗浄時には洗浄効果を高めるため、脱イオン運転時とは逆向きの流れ（向流）とすることが好ましい。
【００４６】
（第２の実施形態）
上述の実施形態では、第１の流路ＵＵ１〜ＵＵ３及び第２の流路ＬＬ１〜ＬＬ３は全て、電極室Ｅ１，Ｅ２の外側間を延びており、この構成によってカチオン除去室、アニオン除去室、及び濃縮室を順次洗浄することが可能となっている。しかし、前述したように、カチオン除去室、アニオン除去室、及び濃縮室は洗浄の頻度に差がある場合があり、これらのうちのいずれかのみ、またはいずれか２つだけが上記の方法で洗浄可能であれば十分である場合もある。この場合、流路の一部を省略することができる。
【００４７】
図８、９は濃縮室だけに洗浄用の流路が設けられている構成を示す図で、各々運転時と洗浄時の状態を示している。各図の見方は各々図６，７に準ずる。第１のカチオン流路ＵＵ１は、陰極室Ｅ１の外側から、カチオン除去室Ｄ１の上方に位置する第１のカチオン除去室隣接部６１まで延び、第１のカチオン除去室隣接部６１でカチオン除去室Ｄ１に接続している。第２のカチオン流路ＬＬ１は、陽極室Ｅ２の外側から、カチオン除去室Ｄ１を挟んで第１のカチオン除去室隣接部６１と対向して位置する第２のカチオン除去室隣接部６２まで延び、第２のカチオン除去室隣接部６２でカチオン除去室Ｄ１に接続している。第１のアニオン流路ＵＵ２は、陽極室Ｅ２の外側から、アニオン除去室Ｄ２の上方に位置する第１のアニオン除去室隣接部６３まで延び、第１のアニオン除去室隣接部６３でアニオン除去室Ｄ２に接続している。第２のアニオン流路ＬＬ２は陰極室Ｅ１の外側から、アニオン除去室Ｄ２を挟んで第１のアニオン除去室隣接部６３と対向して位置する第２のアニオン除去室隣接部６４まで延び、第２のアニオン除去室隣接部６４でアニオン除去室Ｄ２に接続している。しかしこれらの流路は反対側の電極室まで延びていない。この結果、電極室の枠体２１，２６には開口が上下合わせて４つしか設けられていない。これに対して第１、第２の濃縮室流路ＵＵ３，ＬＬ３は第１の実施形態と同様、電極室Ｅ１，Ｅ２の外側間を延びている。従って、濃縮室Ｃ１，Ｃ２の洗浄は第１の実施形態と全く同様の方法で実施することができる。
【００４８】
図８，９の実施形態では、枠体に設ける貫通孔の位置、個数を共通化し、枠体の構成を画一化するため、カチオン除去室Ｄ１、アニオン除去室Ｄ２及び濃縮室Ｃ１，Ｃ２を収める枠体２２〜２５には上下各々３つの開口が設けられている。しかし、枠体２２〜２５に設けられる貫通孔は、運転に必要な貫通孔のみに限定することもできる。
【００４９】
（第３の実施形態）
以上説明した実施形態では脱塩室は１つだけ設けられていたが、脱塩室は２以上設けられていてもよい。脱塩室を構成するカチオン除去室及びアニオン除去室、並びに濃縮室は上述したように枠体に収められてユニット化されているため、これらの枠体を必要な数だけ連結することによって、処理流量を容易に増加させることができる。
【００５０】
図１０は、脱塩室を２つ備えた電気式脱イオン水製造装置の概念図を示している。濃縮室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ２’と脱塩室Ｄ，Ｄ’とが、一対の電極室Ｅ１，Ｅ２の間に、両端を濃縮室Ｃ１，Ｃ２’として交互に位置している。脱塩室Ｄはカチオン除去室Ｄ１及びアニオン除去室Ｄ２からなり、脱塩室Ｄ’はカチオン除去室Ｄ１’及びアニオン除去室Ｄ２’からなっている。脱塩室Ｅ１から濃縮室Ｃ２までの構成は脱塩室が１つしかない上述の実施形態と同様である、濃縮室Ｃ２とカチオン除去室Ｄ１’の間はカチオン交換膜１２と同様のカチオン交換膜１２’で仕切られ、カチオン除去室Ｄ１’とアニオン除去室Ｄ２’の間は中間イオン交換膜１３と同様の中間イオン交換膜１３’で仕切られ、アニオン除去室Ｄ２’と濃縮室Ｃ２’の間はアニオン交換膜１４と同様のアニオン交換膜１４’で仕切られ、濃縮室Ｃ２’と電極室Ｅ２の間は仕切り膜１５で仕切られている。
【００５１】
図示は省略するが、第１のカチオン流路は、一方の電極室の外側を始点として、各カチオン除去室の第１のカチオン除去室隣接部を通って、第１のカチオン流路の始点からみて最も遠いカチオン除去室の第１のカチオン除去室隣接部まで延び、各第１のカチオン除去室隣接部で各カチオン除去室と連通している。第２のカチオン流路は、一方の電極室の外側を始点として、各カチオン除去室の第２のカチオン除去室隣接部を通って、第２のカチオン流路の始点からみて最も遠いカチオン除去室の第２のカチオン除去室隣接部まで延び、各第２のカチオン除去室隣接部で各カチオン除去室と連通している、第１のアニオン流路は、一方の電極室の外側を始点として、各アニオン除去室の第１のアニオン除去室隣接部を通って、第１のアニオン流路の前記始点からみて最も遠いアニオン除去室の第１のアニオン除去室隣接部まで延び、各第１のアニオン除去室隣接部で各アニオン除去室と連通している。第２のアニオン流路は、一方の電極室の外側を始点として、各アニオン除去室の第２のアニオン除去室隣接部を通って、第２のアニオン流路の始点からみて最も遠いアニオン除去室の第２のアニオン除去室隣接部まで延び、各第２のアニオン除去室隣接部で各アニオン除去室と連通している。第１の濃縮室流路は、一方の電極室の外側を始点として、各濃縮室の第１の濃縮室隣接部を通って、第１の濃縮室流路の始点からみて最も遠い濃縮室の第１の濃縮室隣接部まで延び、各濃縮室の第１の濃縮室隣接部で各濃縮室と接続している。第２の濃縮室流路は、一方の電極室の外側を始点として、各濃縮室の第２の濃縮室隣接部を通って、第２の濃縮室流路の始点からみて最も遠い濃縮室の第２の濃縮室隣接部まで延び、各濃縮室の第２の濃縮室隣接部で各濃縮室と接続している。
【００５２】
第１及び第２のカチオン流路、第１及び第２のアニオン流路、並びに第１及び第２の濃縮室流路は、前述のように、各濃縮室の互いに対向する側方を延びていてもよい。脱イオン運転時及び洗浄時の運転方法は脱塩室が１つしか設けられていない上述の実施態様の場合と同様である。脱塩室が３つ以上設けられる場合も同様の構成となることはいうまでもない。
【００５３】
以上、電気式脱イオン水製造装置の実施形態について説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されないことは勿論である。一例として、被処理水は、まずアニオン除去室に入ってアニオン除去が行われ、次にカチオン除去室に入ってカチオン除去が行われてもよい。この場合、アニオン除去室に連通する第２のアニオン流路とカチオン除去室に連通する第１のカチオン流路とが、同じ電極室側の端部同士で連通する。
【実施例】
【００５４】
次に実施例、比較例を挙げて、本発明の電気式脱イオン水製造装置の効果を説明する。
【００５５】
（実施例１）
上述の構成の電気式脱イオン水製造装置を用いて、下記仕様、運転条件にて１年間の連続運転を行った。
【００５６】
１年間の連続運転後、あらかじめ洗浄液を供給及び排出する配管を接続し、通電通水を停止してすぐに、カチオン除去室、アニオン除去室及び濃縮室を薬品洗浄した。カチオン除去室の洗浄は、３．５質量％塩酸水溶液を被処理水の通水方向と向流で通水し、その後、比抵抗値１５ＭΩ・ｃｍ以上の超純水を通水して行った（カチオン洗浄）。アニオン除去室の洗浄は、４質量％水酸化ナトリウム水溶液を被処理水の通水方向と向流で通水し、その後、比抵抗値１５ＭΩ・ｃｍ以上の超純水を通水して行った（アニオン洗浄）。濃縮室の洗浄は、３．５質量％塩酸水溶液を被処理水の通水方向と同方向で通水し、その後、比抵抗値１５ＭΩ・ｃｍ以上の超純水を通水して行った。洗浄後、同様の条件で運転を再開した。
【００５７】
〈電気式脱イオン水製造装置仕様〉
脱塩室陽極側イオン交換膜：アニオン交換膜
脱塩室陰極側イオン交換膜：カチオン交換膜
脱塩室中間イオン交換膜：アニオン交換膜
陽極室と濃縮室との仕切り膜：カチオン交換膜
陰極室と濃縮室との仕切り膜：アニオン交換膜
アニオン除去室：縦300mm、横80mm、厚さ5mm
アニオン除去室の充填イオン交換体：アニオン交換樹脂
アニオン除去室の数：３室
カチオン除去室：縦300mm、横80mm、厚さ5mm
カチオン除去室の充填イオン交換体：カチオン交換樹脂
カチオン除去室の数：３室
濃縮室：縦300mm、横80mm、厚さ4mm
濃縮室の充填イオン交換体：アニオン交換樹脂
陽極室：縦300mm、横80mm、厚さ4mm
陽極室の充填イオン交換体：カチオン交換体
陰極室：縦300mm、横80mm、厚さ4mm
陰極室の充填イオン交換体：アニオン交換体
〈運転条件〉
被処理水の導電率：5±2 μS/cm（RO膜の透過水）
脱塩室の被処理水流量：80 L/h
濃縮水の原水の導電率：5±2 μS/cm（RO膜の透過水）
濃縮水流量：8 L/h
電極水の原水の導電率：5±2 μS/cm（RO膜の透過水）
電極水流量：10 L/h
運転電流値：1 A
電流密度：0.42 A/dm2。
【００５８】
（比較例１）
本発明のような洗浄液の流路を持たないこと以外は、実施例１と同様の仕様、運転条件にて１年間の連続運転を行った。
【００５９】
１年間の連続運転後、通電通水を停止して流入口及び流出口に接続された配管を取り外し、洗浄液を供給及び排出する配管を同じ流入口と流出口にそれぞれ接続し、カチオン除去室、アニオン除去室及び濃縮室を薬品洗浄した。洗浄方法は、実施例１と同様である。洗浄後、同様の条件で運転を再開した。
【００６０】
（比較例２）
比較例１と同様の仕様、運転条件にて１年間の連続運転を行った。ただし、電気式脱イオン水製造装置の前後段の配管は、洗浄液が供給及び排出できるように分岐した構造とした。
【００６１】
１年間の連続運転後、電気式脱イオン水製造装置の前後段から分岐した配管を洗浄用の配管とあらかじめ接続し、通電通水を停止してすぐにカチオン除去室、アニオン除去室及び濃縮室を薬品洗浄した。この場合、カチオン除去室とアニオン除去室の洗浄は別々に行うことはできないため、脱塩室の洗浄は、カチオン洗浄、アニオン洗浄の順で行った。それぞれの洗浄方法は、実施例１と同様である。洗浄後、同様の条件で運転を再開した。
【００６２】
表１に示すように、比較例１では、配管の取り外しや接続の手間がかかるため、運転を停止してから洗浄を開始するまでに時間がかかってしまうが、実施例１では洗浄開始までの時間を大幅に短縮できることが分かる。比較例２では、配管の取り外し等は不要であるが、カチオン除去室及びアニオン除去室を別々に洗浄することができない。このため、洗浄作業に時間がかかる上、洗浄後の再開運転において採水可能な水質（比抵抗値１５ＭΩ・ｃｍ以上）になるまで長い時間を要した。実施例１では、このような課題も解消されていることがわかる。
【００６３】
【表１】
【符号の説明】
【００６４】
１，１’ 電気式脱イオン水製造装置
１１，１５ 仕切り膜
１２ カチオン交換膜
１３ 中間イオン交換膜
１４ アニオン交換膜
１６ 陰極
１７ 陽極
２１〜２６ 枠体
３０ 渡り配管
３１〜３６ 分配部
４１〜５２ 開口部
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ２’ 濃縮室
Ｄ，Ｄ 脱塩室
Ｄ１，Ｄ１’ カチオン除去室
Ｄ２，Ｄ２’ アニオン除去室
Ｅ１，Ｅ２ 電極室
ＵＵ１〜ＵＵ３，ＬＬ１〜ＬＬ３ 貫通孔
ＵＵ１〜ＵＵ２ 第１〜第１のアニオン流路
ＵＵ３ 第１の濃縮室流路
ＬＬ１〜ＬＬ２ 第１〜第２のアニオン流路
ＬＬ３ 第２の濃縮室流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともカチオン交換体が充填されるカチオン除去室と、中間イオン交換膜を介して前記カチオン除去室と隣接して位置する、少なくともアニオン交換体が充填されるアニオン除去室と、を含む脱塩室と、
前記脱塩室の両側に位置する一対の濃縮室であって、前記カチオン除去室側の濃縮室がカチオン交換膜を介して、前記アニオン除去室側の濃縮室がアニオン交換膜を介して、該脱塩室と隣接して位置する一対の濃縮室と、
前記カチオン交換膜が陰極側、前記アニオン交換膜が陽極側となるように前記濃縮室及び前記脱塩室を挟んで位置する一対の電極室と、
一方の前記電極室の外側から、前記カチオン除去室の上方または側方に位置する第１のカチオン除去室隣接部まで延び、該第１のカチオン除去室隣接部で前記カチオン除去室に接続する第１のカチオン流路と、
一方の前記電極室の外側から、前記カチオン除去室を挟んで前記第１のカチオン除去室隣接部と対向して位置する第２のカチオン除去室隣接部まで延び、該第２のカチオン除去室隣接部で前記カチオン除去室に接続する第２のカチオン流路と、
一方の前記電極室の外側から、前記アニオン除去室の上方または側方に位置する第１のアニオン除去室隣接部まで延び、該第１のアニオン除去室隣接部で前記アニオン除去室に接続する第１のアニオン流路と、
一方の前記電極室の外側から、前記アニオン除去室を挟んで前記第１のアニオン除去室隣接部と対向して位置する第２のアニオン除去室隣接部まで延び、該第２のアニオン除去室隣接部で前記カチオン除去室に接続する第２のアニオン流路と、
一方の前記電極室の外側を始点として延びる第１の濃縮室流路であって、該第１の濃縮室流路は各濃縮室の上方または側方に位置する一対の第１の濃縮室隣接部を含み、該第１の濃縮室流路は、前記始点からみて近い側の濃縮室の前記第１の濃縮室隣接部を通って遠い側の濃縮室の前記第１の濃縮室隣接部まで延び、該一対の第１の濃縮室隣接部の各々で前記一対の濃縮室の各々に接続する第１の濃縮室流路と、
一方の前記電極室の外側を始点として延びる第２の濃縮室流路であって、該第２の濃縮室流路は各濃縮室を挟んで前記一対の第１の濃縮室隣接部の各々と対向して位置する一対の第２の濃縮室隣接部を含み、該第２の濃縮室流路は、前記第２の濃縮室流路の前記始点からみて近い側の濃縮室の前記第２の濃縮室隣接部を通って遠い側の濃縮室の前記第２の濃縮室隣接部まで延び、該一対の第２の濃縮室隣接部の各々で前記一対の濃縮室の各々に接続する第２の濃縮室流路と、
を有し、
前記第２のカチオン流路と前記第１のアニオン流路、または前記第２のアニオン流路と前記第１のカチオン流路は、同じ電極室の外側で連通しており、
前記第１のカチオン流路及び前記第２のカチオン流路、または前記第１のアニオン流路及び前記第２のアニオン流路、または前記第１の濃縮室流路及び前記第２の濃縮室流路の少なくともいずれかは、一方の前記電極室の外側から他方の前記電極室の外側まで延びている、電気式脱イオン水製造装置。
【請求項２】
前記第１のカチオン流路及び前記第２のカチオン流路、及び前記第１のアニオン流路及び前記第２のアニオン流路、及び前記第１の濃縮室流路及び前記第２の濃縮室流路は全て、一方の前記電極室の外側から他方の前記電極室の外側まで延びている、請求項１に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項３】
前記一対の電極室、前記カチオン除去室、前記アニオン除去室、及び前記一対の濃縮室は、貫通孔を備え互いに密接して配置された枠体の内部に個々に設けられており、前記第１及び第２のカチオン流路、前記第１及び第２のアニオン流路、及び前記第１及び第２の濃縮室流路は、一部または全部の枠体の互いに共通する位置に設けられた前記貫通孔同士が互いに連通することによって形成されている、請求項１または２に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項４】
前記脱塩室は２以上設けられ、前記濃縮室と前記脱塩室とが、前記一対の電極室の間に、両端を前記濃縮室として交互に位置しており、
前記第１のカチオン流路は、一方の前記電極室の外側を始点として、各カチオン除去室の前記第１のカチオン除去室隣接部を通って、該第１のカチオン流路の前記始点からみて最も遠いカチオン除去室の前記第１のカチオン除去室隣接部まで延び、各第１のカチオン除去室隣接部で各カチオン除去室と連通し、
前記第２のカチオン流路は、一方の前記電極室の外側を始点として、各カチオン除去室の前記第２のカチオン除去室隣接部を通って、該第２のカチオン流路の前記始点からみて最も遠いカチオン除去室の前記第２のカチオン除去室隣接部まで延び、各第２のカチオン除去室隣接部で各カチオン除去室と連通し、
前記第１のアニオン流路は、一方の前記電極室の外側を始点として、各アニオン除去室の前記第１のアニオン除去室隣接部を通って、該第１のアニオン流路の前記始点からみて最も遠いアニオン除去室の前記第１のアニオン除去室隣接部まで延び、各第１のアニオン除去室隣接部で各アニオン除去室と連通し、
前記第２のアニオン流路は、一方の前記電極室の外側を始点として、各アニオン除去室の前記第２のアニオン除去室隣接部を通って、該第２のアニオン流路の前記始点からみて最も遠いアニオン除去室の前記第２のアニオン除去室隣接部まで延び、各第２のアニオン除去室隣接部で各アニオン除去室と連通し、
前記第１の濃縮室流路は、一方の前記電極室の外側を始点として、各濃縮室の前記第１の濃縮室隣接部を通って、該第１の濃縮室流路の前記始点からみて最も遠い濃縮室の前記第１の濃縮室隣接部まで延び、各濃縮室の前記第１の濃縮室隣接部で各濃縮室と接続し、
前記第２の濃縮室流路は、一方の前記電極室の外側を始点として、各濃縮室の前記第２の濃縮室隣接部を通って、該第２の濃縮室流路の前記始点からみて最も遠い濃縮室の前記第２の濃縮室隣接部まで延び、各濃縮室の前記第２の濃縮室隣接部で各濃縮室と接続している、請求項１から３のいずれか１項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項１】
少なくともカチオン交換体が充填されるカチオン除去室と、中間イオン交換膜を介して前記カチオン除去室と隣接して位置する、少なくともアニオン交換体が充填されるアニオン除去室と、を含む脱塩室と、
前記脱塩室の両側に位置する一対の濃縮室であって、前記カチオン除去室側の濃縮室がカチオン交換膜を介して、前記アニオン除去室側の濃縮室がアニオン交換膜を介して、該脱塩室と隣接して位置する一対の濃縮室と、
前記カチオン交換膜が陰極側、前記アニオン交換膜が陽極側となるように前記濃縮室及び前記脱塩室を挟んで位置する一対の電極室と、
一方の前記電極室の外側から、前記カチオン除去室の上方または側方に位置する第１のカチオン除去室隣接部まで延び、該第１のカチオン除去室隣接部で前記カチオン除去室に接続する第１のカチオン流路と、
一方の前記電極室の外側から、前記カチオン除去室を挟んで前記第１のカチオン除去室隣接部と対向して位置する第２のカチオン除去室隣接部まで延び、該第２のカチオン除去室隣接部で前記カチオン除去室に接続する第２のカチオン流路と、
一方の前記電極室の外側から、前記アニオン除去室の上方または側方に位置する第１のアニオン除去室隣接部まで延び、該第１のアニオン除去室隣接部で前記アニオン除去室に接続する第１のアニオン流路と、
一方の前記電極室の外側から、前記アニオン除去室を挟んで前記第１のアニオン除去室隣接部と対向して位置する第２のアニオン除去室隣接部まで延び、該第２のアニオン除去室隣接部で前記カチオン除去室に接続する第２のアニオン流路と、
一方の前記電極室の外側を始点として延びる第１の濃縮室流路であって、該第１の濃縮室流路は各濃縮室の上方または側方に位置する一対の第１の濃縮室隣接部を含み、該第１の濃縮室流路は、前記始点からみて近い側の濃縮室の前記第１の濃縮室隣接部を通って遠い側の濃縮室の前記第１の濃縮室隣接部まで延び、該一対の第１の濃縮室隣接部の各々で前記一対の濃縮室の各々に接続する第１の濃縮室流路と、
一方の前記電極室の外側を始点として延びる第２の濃縮室流路であって、該第２の濃縮室流路は各濃縮室を挟んで前記一対の第１の濃縮室隣接部の各々と対向して位置する一対の第２の濃縮室隣接部を含み、該第２の濃縮室流路は、前記第２の濃縮室流路の前記始点からみて近い側の濃縮室の前記第２の濃縮室隣接部を通って遠い側の濃縮室の前記第２の濃縮室隣接部まで延び、該一対の第２の濃縮室隣接部の各々で前記一対の濃縮室の各々に接続する第２の濃縮室流路と、
を有し、
前記第２のカチオン流路と前記第１のアニオン流路、または前記第２のアニオン流路と前記第１のカチオン流路は、同じ電極室の外側で連通しており、
前記第１のカチオン流路及び前記第２のカチオン流路、または前記第１のアニオン流路及び前記第２のアニオン流路、または前記第１の濃縮室流路及び前記第２の濃縮室流路の少なくともいずれかは、一方の前記電極室の外側から他方の前記電極室の外側まで延びている、電気式脱イオン水製造装置。
【請求項２】
前記第１のカチオン流路及び前記第２のカチオン流路、及び前記第１のアニオン流路及び前記第２のアニオン流路、及び前記第１の濃縮室流路及び前記第２の濃縮室流路は全て、一方の前記電極室の外側から他方の前記電極室の外側まで延びている、請求項１に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項３】
前記一対の電極室、前記カチオン除去室、前記アニオン除去室、及び前記一対の濃縮室は、貫通孔を備え互いに密接して配置された枠体の内部に個々に設けられており、前記第１及び第２のカチオン流路、前記第１及び第２のアニオン流路、及び前記第１及び第２の濃縮室流路は、一部または全部の枠体の互いに共通する位置に設けられた前記貫通孔同士が互いに連通することによって形成されている、請求項１または２に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項４】
前記脱塩室は２以上設けられ、前記濃縮室と前記脱塩室とが、前記一対の電極室の間に、両端を前記濃縮室として交互に位置しており、
前記第１のカチオン流路は、一方の前記電極室の外側を始点として、各カチオン除去室の前記第１のカチオン除去室隣接部を通って、該第１のカチオン流路の前記始点からみて最も遠いカチオン除去室の前記第１のカチオン除去室隣接部まで延び、各第１のカチオン除去室隣接部で各カチオン除去室と連通し、
前記第２のカチオン流路は、一方の前記電極室の外側を始点として、各カチオン除去室の前記第２のカチオン除去室隣接部を通って、該第２のカチオン流路の前記始点からみて最も遠いカチオン除去室の前記第２のカチオン除去室隣接部まで延び、各第２のカチオン除去室隣接部で各カチオン除去室と連通し、
前記第１のアニオン流路は、一方の前記電極室の外側を始点として、各アニオン除去室の前記第１のアニオン除去室隣接部を通って、該第１のアニオン流路の前記始点からみて最も遠いアニオン除去室の前記第１のアニオン除去室隣接部まで延び、各第１のアニオン除去室隣接部で各アニオン除去室と連通し、
前記第２のアニオン流路は、一方の前記電極室の外側を始点として、各アニオン除去室の前記第２のアニオン除去室隣接部を通って、該第２のアニオン流路の前記始点からみて最も遠いアニオン除去室の前記第２のアニオン除去室隣接部まで延び、各第２のアニオン除去室隣接部で各アニオン除去室と連通し、
前記第１の濃縮室流路は、一方の前記電極室の外側を始点として、各濃縮室の前記第１の濃縮室隣接部を通って、該第１の濃縮室流路の前記始点からみて最も遠い濃縮室の前記第１の濃縮室隣接部まで延び、各濃縮室の前記第１の濃縮室隣接部で各濃縮室と接続し、
前記第２の濃縮室流路は、一方の前記電極室の外側を始点として、各濃縮室の前記第２の濃縮室隣接部を通って、該第２の濃縮室流路の前記始点からみて最も遠い濃縮室の前記第２の濃縮室隣接部まで延び、各濃縮室の前記第２の濃縮室隣接部で各濃縮室と接続している、請求項１から３のいずれか１項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−５６４０７（Ｐ２０１１−５６４０７Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０９３５７（Ｐ２００９−２０９３５７）
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（０００００４４００）オルガノ株式会社 (606)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（０００００４４００）オルガノ株式会社 (606)
【Ｆターム（参考）】
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