再生式軟水化裝置制造方法
【專利摘要】軟水化裝置（201）包括：陰極（8）和陽極（9）；在一個(gè)面具有陽離子交換面（1a），在另一個(gè)面具有陰離子交換面（1b），且以上述陰離子交換面朝向上述陽極并且上述陽離子交換面朝向上述陰極的方式在上述陰極和上述陽極之間層疊的一個(gè)以上的水解離子交換膜（1）；和收納上述陰極、上述陽極和一個(gè)以上的上述水解離子交換膜的殼體（7），上述殼體具有分別為處理用水的入口和出口的第一入口（10）和第一出口（11），以及分別為再生用水的入口和出口的第二入口（12）和第二出口（13），上述第一入口和上述第一出口之間的上述處理用水的壓差，比與上述處理用水同流量的上述第二入口和上述第二出口之間的上述再生用水的壓差大。
【專利說明】再生式軟水化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及再生式軟水化裝置，特別是涉及通過除去鈣、鎂等的硬度成分的陽離子而使水軟化的再生式軟水化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，作為不使用藥劑的再生式軟水化技術(shù)，有使用電解或水解離子交換膜而除去硬度成分的陽離子，且能夠使水解離子交換膜再生的技術(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]該水解離子交換膜，例如包含陽離子交換面和陰離子交換面。以陽離子交換面與第一電極相對(duì)的方式，將水解離子交換膜配置于第一電極和第二電極之間。
[0004]在從溶液中除去陽離子的脫離子工序中，以第一電極為陽極、第二電極為陰極的方式施加電壓。溶液中的陽離子吸附于水解離子交換膜的陽離子交換面，由此從溶液中除去陽離子，使溶液軟水化。
[0005]在使在陽離子交換面吸附了陽離子的水解離子交換膜再生的再生工序中，以第一電極為陰極、第二電極為陽極的方式施加電壓。在水解離子交換膜的陽離子交換面和陰離子交換面的界面，水分解為氫離子和氫氧根離子。氫離子吸附于陽離子交換面，吸附于該陽離子交換面的陽離子被放出。這樣進(jìn)行離子交換，使得水解離子交換膜再生。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特 許第4044148號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]但是，在上述現(xiàn)有技術(shù)的脫離子工序中，通過施加電壓而使陽離子在陽離子交換面積極地?cái)U(kuò)散。因此，除了再生進(jìn)程，在脫離子工序中也要消耗電力。
[0011]本發(fā)明為了解決這樣的技術(shù)問題而完成，目的在于提供一種與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠抑制電力的消耗的再生式軟水化裝置。
[0012]用于解決課題的方法
[0013]本發(fā)明的實(shí)施方式的再生式軟水化裝置包括:陰極和陽極；在一個(gè)面具有陽離子交換面，在另一個(gè)面具有陰離子交換面，且以上述陰離子交換面朝向上述陽極并且上述陽離子交換面朝向上述陰極的方式在上述陰極和上述陽極之間層疊的一個(gè)以上的水解離子交換膜；和收納上述陰極、上述陽極和一個(gè)以上的上述水解離子交換膜的殼體，上述殼體具有分別作為處理用水的入口和出口的第一入口和第一出口，以及分別作為再生用水的入口和出口的第二入口和第二出口，上述第一入口和上述第一出口之間的上述處理用水的壓差，比與上述處理用水同流量的上述第二入口和上述第二出口之間的上述再生用水的壓差大。
[0014]發(fā)明的效果[0015]本發(fā)明能夠在再生式軟水化裝置中實(shí)現(xiàn)抑制電力的消耗的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的再生式軟水化裝置的橫截面圖。
[0017]圖2 Ca)是示意性地表示陰極的側(cè)面圖，(b)是示意性地表示陽極的側(cè)面圖。
[0018]圖3是示意性地表示圖1的再生式軟水化裝置中使用的水解多孔離子交換膜的側(cè)面圖。
[0019]圖4 Ca)是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的再生式軟水化裝置的橫截面圖，
(b)是示意性地表示(a)的再生式軟水化裝置的縱截面圖。
[0020]圖5是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的再生式軟水化評(píng)價(jià)裝置的立體圖。
[0021]圖6是示意性地表示圖5的再生式軟水化裝置的縱截面圖。
[0022]圖7是示意性地表示圖5的再生式軟水化裝置的橫截面圖。
[0023]圖8是示意性地表示圖5的再生式軟水化裝置中使用的間隔體的平面圖。
[0024]圖9是表示圖5的再生式軟水化工序中的處理用水的流動(dòng)的概念圖。
[0025]圖10是表示圖5的再生式再生進(jìn)程中的再生用水的流動(dòng)的概念圖。
[0026]圖11是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的再生式軟水化評(píng)價(jià)裝置的立體圖。
`[0027]圖12是示意性地表示圖11的再生式軟水化裝置的縱截面圖。
[0028]圖13是示意性地表示實(shí)施例1中使用的第一軟水化評(píng)價(jià)裝置的截面圖。
[0029]圖14是示意性地表示實(shí)施例1和2中使用的第二軟水化評(píng)價(jià)裝置的截面圖。
[0030]圖15是表示鈣除去能力(軟水化能力)與流水時(shí)間的關(guān)系的圖表。
[0031]圖16是表示鈣脫離能力(離子交換膜的再生能力)與流水時(shí)間的關(guān)系的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明的第一方面的再生式軟水化裝置包括:陰極和陽極；在一個(gè)面具有陽離子交換面，在另一個(gè)面具有陰離子交換面，且以上述陰離子交換面朝向上述陽極并且上述陽離子交換面朝向上述陰極的方式在上述陰極和上述陽極之間層疊的一個(gè)以上的水解離子交換膜；和收納上述陰極、上述陽極和一個(gè)以上的上述水解離子交換膜的殼體，上述殼體具有分別作為處理用水的入口和出口的第一入口和第一出口，以及分別作為再生用水的入口和出口的第二入口和第二出口，上述第一入口和上述第一出口之間的上述處理用水的壓差，比與上述處理用水同流量的上述第二入口和上述第二出口之間的上述再生用水的壓差大。
[0033]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在處理用水的軟水化時(shí)，處理用水的差壓大，所以處理用水包含的硬度成分離子與離子交換膜接觸的時(shí)間和面積變大。因此，硬度成分離子被離子交換膜高效地除去，所以無需施加電壓，能夠抑制電力的消耗。
[0034]另外，再生用水的離子交換膜的再生時(shí)，對(duì)電極施加電壓，水由水解離子交換膜分解，產(chǎn)生氫離子。通過該氫離子，吸附于水解離子交換膜的硬度成分離子脫離，使得水解離子交換膜再生。此時(shí)，再生用水的差壓小，由此使得再生用水順暢地流動(dòng)而將脫離的硬度成分離子排出。由此，脫離的硬度成分難以再次吸附于水解離子交換膜，對(duì)離子交換膜進(jìn)行再生的效率提聞。[0035]本發(fā)明的第二方面的再生式軟水化裝置，在第一方面的再生式軟水化裝置中，也可以以連結(jié)上述處理用水的第一入口和第一出口的直線、與連結(jié)上述再生用水的第二入口和第二出口的直線垂直的方式，設(shè)置上述第一入口、上述第一出口、上述第二入口和上述第
二出口。
[0036]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒌谝蝗肟诤偷谝怀隹谥g產(chǎn)生的處理用水的差壓，設(shè)定成比第二入口和第二出口之間產(chǎn)生的再生用水的差壓大。由此，能夠抑制電力消耗、并且提高離子交換膜的生成效率。
[0037]本發(fā)明的第三方面的再生式軟水化裝置，在第一方面或第二方面的再生式軟水化裝置中，也可以上述水解離子交換膜設(shè)置成其與連結(jié)上述處理用水的第一入口和第一出口的直線垂直，且與連結(jié)上述再生用水的第二入口和第二出口的直線平行。
[0038]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在處理用水的軟水化時(shí)，處理用水與水解離子交換膜垂直地流動(dòng)。因此，處理用水中的硬度成分離子和水解離子交換膜的接觸概率提高，硬度成分離子高效率地吸附，軟水化效率提高。
[0039]另外，在水解離子交換膜的再生時(shí)，再生用水與水解離子交換膜平行地流動(dòng)。因此，脫離后的硬度成分離子，不通過膜的內(nèi)部，通過再生用水沿水解離子交換膜的表面快速地流動(dòng)。由此，能夠防止硬度成分離子再次吸附于離子交換膜，提高再生效率。
[0040]本發(fā)明的第四方面的再生式軟水化裝置，在第一方面或第二方面的再生式軟水化裝置中，也可以上述水解離子交換膜具有長方形形狀，設(shè)置成其長邊與連結(jié)上述處理用水的第一入口和第一出口的直線平行，且其短邊與連結(jié)上述再生用水的第二入口和第二出口的直線平行。
[0041]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在處理用水的軟水化時(shí)，處理用水沿著水解離子交換膜的長邊流動(dòng)。因此，處理用水中的硬度成分離子和水解離子交換膜的接觸時(shí)間變長且接觸面積增大，硬度成分離子被水解離子交換膜高效率地吸附而除去。
[0042]另外，在水解離子交換膜的再生時(shí)，再生用水沿水解離子交換膜的短邊流動(dòng)。因此，脫離的硬度成分離子通過再生用水而在水解離子交換膜的表面短時(shí)間地過度流過而再次吸附于離子交換膜的情況受到抑制。水解離子交換膜的再生效率提高。
[0043]本發(fā)明的第五方面的再生式軟水化裝置，在第三方面的再生式軟水化裝置中，也可以上述水解離子交換膜由多孔材料形成。
[0044]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在處理用水的軟水化時(shí)，與水解離子交換膜垂直地流動(dòng)的處理用水通過水解離子交換膜。由此，處理用水進(jìn)入到水解離子交換膜的內(nèi)部，所以處理用水中的硬度成分離子和水解離子交換膜的接觸面積進(jìn)一步擴(kuò)大，硬度成分離子高效率地吸附，軟水化效率提高。
[0045]本發(fā)明的第六方面的再生式軟水化裝置，在第五方面的再生式軟水化裝置中，也可以還具備覆蓋多個(gè)上述水解離子交換膜層疊而成的層疊體的周圍的非通水性的密封件。
[0046]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在處理用水的軟水化時(shí)，處理用水，不會(huì)通過非通水性的密封件而進(jìn)入水解離子交換膜的層疊體和殼體之間，而是與水解離子交換膜垂直地流動(dòng)。因此，處理用水中的硬度成分離子高效率地吸附于水解離子交換膜，處理用水的軟水化的效率提高。
[0047]本發(fā)明的第七方面的再生式軟水化裝置，在第五或第六方面的再生式軟水化裝置中，也可以還具備設(shè)置于多個(gè)上述水解離子交換膜層疊而成的層疊體與上述第一入口側(cè)的上述電極之間的、通水阻力比上述水解離子交換膜大的擴(kuò)散層。
[0048]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在處理用水的軟水化時(shí)，處理用水通過擴(kuò)散層在與水解離子交換膜垂直的方向擴(kuò)散。由此，處理用水通過水解離子交換膜的寬的范圍，由此使硬度成分離子和水解離子交換膜的接觸面積進(jìn)一步擴(kuò)大，處理用水的軟水化效率提高。
[0049]本發(fā)明的第八方面的再生式軟水化裝置，在第六或第七方面的再生式軟水化裝置中，也可以還具備在上述層疊體中以被夾于相鄰的上述水解離子交換膜的方式設(shè)置的間隔部件。
[0050]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在水解離子交換膜的再生時(shí)，再生用水通過由間隔體部件形成的空間。由此，使得再生用水與水解離子交換膜平行地順暢流動(dòng)，將脫離的硬度成分離子快速地排出。因此，能夠抑制硬度成分離子再吸附于水解離子交換膜，使水解離子交換膜高效率地再生。
[0051]本發(fā)明的第九方面的再生式軟水化裝置，在第八方面的再生式軟水化裝置中，也可以上述密封件具有貫通其厚度方向且與上述再生用水的第二入口和第二出口分別相對(duì)的開口部，上述開口部與上述間隔部件相對(duì)。
[0052]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，再生用水的第二入口和第二出口，隔著開口部與間隔體部件相對(duì)。因此，在水解離子交換膜的再生時(shí)，再生用水從第二入口經(jīng)由開口部流入到間隔體部件的空間，經(jīng)由開口部流出至第二出口。這樣，再生用水能夠順暢地流動(dòng)，離子交換膜能夠高效率地再生。
[0053]另外，密封件能夠不妨礙再生用水的流動(dòng)地防止處理用水流入到水解離子交換膜的層疊體與殼體的間隙。
[0054]本發(fā)明的第十方面的再生式軟水化裝置，在第九方面的再生式軟水化裝置中，也可以上述開口部與上述間隔部 件一對(duì)一地配置。
[0055]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在水解離子交換膜的再生時(shí)，從第二入口流入的再生用水不會(huì)分支地流入到與開口部一對(duì)一地相對(duì)的間隔體部件的空間。另外，通過間隔體部件的空間的再生用水，不會(huì)分支地經(jīng)由一對(duì)一相對(duì)的開口部從第二出口流出。因此，再生用水能夠穩(wěn)定地順暢流動(dòng)，能夠?qū)⒚撾x的硬度成分離子快速地排除，提高水解離子交換膜的再生效率。
[0056]本發(fā)明的第十一方面的再生式軟水化裝置，在第一方面~第十方面中任一方面的再生式軟水化裝置中，也可以處理用水通水時(shí)，上述處理用水的第一入口和第一出口打開，且上述再生用水的第二入口和第二出口關(guān)閉，再生用水通水時(shí)，上述再生用水的第二入口和第二出口打開，且上述處理用水的第一入口和第一出口關(guān)閉。
[0057]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在處理用水的軟水化時(shí)，處理用水不會(huì)從第二入口和第二出口流出，而是從第一入口向第一出口流動(dòng)。另外，在水解離子交換膜的再生時(shí)，再生用水不會(huì)從第一入口和第一出口流出，而是從第二入口向第二出口流動(dòng)。能夠以更高的效率進(jìn)行軟水化處理和再生處理。
[0058]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行具體的說明。
[0059]另外，以下在所有的附圖中對(duì)于相同或相當(dāng)?shù)牟考x予相同的參照標(biāo)記，并省略其重復(fù)說明。
[0060]另外，為了便于說明，將與水解多孔離子交換膜的陽離子交換面和陰離子交換面平行的方向稱為縱方向，將與縱方向正交的方向稱為橫方向。[0061]進(jìn)而，為了方便說明，將軟水化處理的對(duì)象的水稱為“處理用水”，將用于對(duì)離子交換膜進(jìn)行再生而使用的水稱為“再生用水”。
[0062](實(shí)施方式I)
[0063]“再生式軟水化裝置的結(jié)構(gòu)”
[0064]圖1是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的再生式軟水化裝置的橫截面圖。圖2
(a)是示意性地表示陰極的主面的平面圖。圖2 (b)是示意性地表示陽極的主面的平面圖。圖3是示意性地表示水解多孔離子交換膜的側(cè)面圖。
[0065]再生式軟水化裝置(以下稱為“軟水化裝置”)201，如圖1所示，是通過水解多孔離子交換膜(以下稱為“離子交換膜”)1，將鈣離子或鎂離子等的硬度成分的陽離子(以下，稱為“硬度成分離子”)從處理用水中除去，將處理用水軟水化的裝置。軟水化裝置201，具備電極8、9 ;離子交換膜；收納電極和離子交換膜I的殼體7。
[0066]電極包含陰極8和陽極9。各電極8、9，如圖2所示，為大致矩形狀的平板，具有連接部8a、9a和多個(gè)開口 224。開口 224貫通各電極8、9的主面。開口 224的尺寸和數(shù)量，以不阻礙通過開口 224的處理用水的流動(dòng)的方式設(shè)定。各電極8、9包括金屬等的板材和覆蓋其表面的保護(hù)層。金屬使用具有耐腐蝕性和機(jī)械耐久性的鈦等。作為保護(hù)層，施加鉬鍍層等，保護(hù)層的厚度例如為0.2 μ m~0.5 μ m。用這樣的金屬和保護(hù)層構(gòu)成各電極8、9，由此使得軟水化裝置201的長期的耐久性得以確保。
[0067]離子交換膜1，在一個(gè)面具有陽離子交換面la，另一個(gè)面具有陰離子交換面lb。離子交換膜1，以陰離子交換面Ib朝向陽極9、并且陽離子交換面Ia朝向陰極8的方式層疊于陰極8和陽極9之間。
`[0068]離子交換膜1，如圖3所示，通過使陽離子交換膜2和陰離子交換膜3在其厚度方向重疊接合而形成。因此，陽離子交換面Ia形成于陽離子交換膜2的面，陰離子交換面Ib形成于陰離子交換膜3的面。
[0069]陽離子交換膜2，通過將陽離子交換樹脂顆粒4和熱可塑性樹脂顆粒5的混合體在熱可塑性樹脂顆粒5的熔點(diǎn)附近加熱而凝固的燒結(jié)體形成。因此，以在陽離子交換樹脂顆粒4和熱可塑性樹脂顆粒5之間形成有空隙的方式，將陽離子交換樹脂顆粒4固定于熱可塑性樹脂顆粒5的矩陣中。另外，陰離子交換膜3，通過將陰離子交換樹脂顆粒6和熱可塑性樹脂顆粒5的混合體在熱可塑性樹脂顆粒5的熔點(diǎn)附近加熱而凝固的燒結(jié)體形成。因此，以在陰離子交換樹脂顆粒6和熱可塑性樹脂顆粒5之間形成有空隙的方式，將陰離子交換樹脂顆粒6固定于熱可塑性樹脂顆粒5的矩陣中。
[0070]熱可塑性樹脂顆粒5，例如由聚乙烯和聚丙烯等聚烯烴樹脂、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物等熱可塑性樹脂形成。
[0071]熱可塑性樹脂顆粒5的粒徑，例如設(shè)定為數(shù)十~數(shù)百μ m。但是，熱可塑性樹脂顆粒5的粒徑越小，硬度成分離子吸附于離子交換膜I的速度就越大，除去硬度成分離子的效率提高。但是，熱可塑性樹脂顆粒5的粒徑越小，處理用水通過離子交換膜I時(shí)的壓力損失越大。因此，考慮硬度成分離子的除去效率和壓力損失，設(shè)定熱可塑性樹脂顆粒5的粒徑。
[0072]陽離子交換樹脂顆粒4，例如由具有交換基-SO3H的強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂形成。陰離子交換樹脂顆粒6，例如由具有交換基-NR3OH的強(qiáng)堿性離子交換樹脂形成。但是，能夠通過具有交換基-RCOOH的弱酸性陽離子交換樹脂形成陽離子交換樹脂顆粒4。另外，能夠通過具有-NR2的弱堿性離子交換樹脂形成陰離子交換樹脂顆粒6。
[0073]陽離子交換膜2的陽離子交換樹脂顆粒4的含有量，和陰離子交換膜3的陰離子交換樹脂顆粒6的含有量，相對(duì)于各離子交換膜2、3的重量為10~60wt%，優(yōu)選為30~50wt%o各離子交換樹脂顆粒4、6的含有量為60%以上時(shí)，熱可塑性樹脂顆粒5相對(duì)于各離子交換樹脂顆粒4、6的量變少，所以利用熱可塑性樹脂顆粒5固定各離子交換樹脂顆粒4、6的難度變大。另一方面，各離子交換樹脂顆粒4、6的含有量為10%以下時(shí)，對(duì)各離子交換膜2、3的單位體積的離子進(jìn)行交換的容量變小。因此，為了獲得作為目的離子交換性能，需要增大各離子交換膜2、3的尺寸，會(huì)導(dǎo)致軟水化裝置201的大型化和成本上升。特別是，各離子交換樹脂顆粒4、6的含有量為30~50wt%時(shí)，能夠維持離子交換膜I的離子交換容量，能夠長時(shí)間穩(wěn)定地使用離子交換膜I。
[0074]殼體7如圖1所示，具有長方體形狀，第一~第四側(cè)面7a~7d、第一端面、第二端面和被它們包圍的中空部。第二側(cè)面7b與第一側(cè)面7a相對(duì)，第四側(cè)面7d與第三側(cè)面7c相對(duì)。第一和第二側(cè)面7a、7b比第三和第四側(cè)面7c、7d短。因此,第一側(cè)面7a和第二側(cè)面7b的間隔，比第三側(cè)面7c和第四側(cè)面7d的間隔長。
[0075]殼體7具有處理用水的第一入口 10和第一出口 11、以及再生用水的第二入口 12和第二出口 13。第一入口 10和第二入口 12，與從自來水管道等水源進(jìn)行供給的配管(未圖示)分別連接。第一出口 11與排出進(jìn)行過軟水化處理的處理用水的水龍頭(未圖示)、利用被進(jìn)行過軟水化處理的處理用水的供熱水器、熱水供暖系統(tǒng)、洗衣機(jī)、凈水系統(tǒng)等設(shè)備(未圖示)等連接。第二出口 13與用于排出離子交換膜I的再生處理中利用過的再生用水的路徑(未圖示)等連接。
[0076]處理用水流入的第一入口 10設(shè)置于第一側(cè)面7a,處理用水流出的第一出口 11設(shè)置于第二側(cè)面7b。另外，再生用水流入的第二入口 12設(shè)置于第三側(cè)面7c，再生用水流出的第二出口 13設(shè)置于第四側(cè)面7d。因此，以連結(jié)處理用水的第一入口 10和第一出口 11的直線、與連結(jié)再生用水的第二入口 12和第二出口 13的直線垂直的方式，設(shè)置第一入口 10、第一出口 11、第二入口 12和第二出口 13。各入口 10、12和各出口 11、13貫通各側(cè)面7a~7d。電磁閥16a~16d，分別設(shè)置于第一入口 10、第一出口 11、第二入口 12和第二出口 13。此外,連結(jié)處理用水的第一入口 10和第一出口 11的直線，通過將第一入口 10的中心和第一出口 11的中心連結(jié)而形成。連結(jié)再生用水的第二入口 12和第二出口 13的直線，通過將第二入口 12的中心和第二出口 13的中心連結(jié)而形成。另外，以連結(jié)處理用水的第一入口10和第一出口 11的直線、與連結(jié)再生用水的第二入口 12和第二出口 13的直線垂直的方式，設(shè)置第一入口 10、第一出口 11、第二入口 12和第二出口 13，從第一入口 10流向第一出口 11的處理用水的整體的流動(dòng)與從第二入口 12流向第二出口 13的再生用水的整體的流動(dòng)垂直。
[0077]在殼體7的中空部收納有陽極9、陰極8和I個(gè)以上、在本實(shí)施方式中為7個(gè)的離子交換膜I的層疊體。以陽離子交換膜2與陰極8相對(duì)、陰離子交換膜3與陽極9相對(duì)的方式，使陽極9、陰極8和離子交換膜I平行地配置。離子交換膜I設(shè)置為與連結(jié)第一入口10和第一出口 11的直線垂直。因此，從第一入口 10流入而從第一出口 11流出的處理用水流路14，在與離子交換膜I正交的方向上延伸。離子交換膜I形成為與殼體7的中空部的縱截面大致相同的尺寸，所以離子交換膜I配置為遮住處理用水流路14。另外，離子交換膜I設(shè)置為與連結(jié)第二入口 12和第二出口 13的直線平行。因此，從第二入口 12流入而從第二出口 13流出的再生用水的流路15，沿著離子交換膜I延伸。另外，在陽極9、陰極8和離子交換膜I之間設(shè)置有間隙。該間隙成為再生用水的流路15。進(jìn)而，在第一入口 10和第一出口 11之間形成的處理用水流路14，比在第二入口 12和第二出口 13之間形成的再生用水的流路15長。因此，第一入口 10和第一出口 11之間產(chǎn)生的處理用水的壓差，比與處理用水同流量的第二入口 12和第二出口 13之間產(chǎn)生的再生用水的壓差大。
[0078]在殼體7還設(shè)置有開口(未圖示)。陰極8的連接部8a和陽極9的連接部9a分別從該開口突出。在開口和各連接部8a、9a之間填充有密封件(未圖示)，保持殼體7的水密性能。各連接部8a、9a通過電線(未圖示)與電源(未圖示)連接，在電線設(shè)置有開關(guān)(未圖示)。
[0079][軟水化裝置中的軟水化工序]
[0080]在從處理用水中除去硬度成分離子的軟水化工序中，開關(guān)是打開的，各電極8、9不與電源連接，所以在各電極8、9未施加電壓。而且,第一入口 10和第一出口 11的電磁閥16a、16b打開，并且第二入口 12和第二出口 13的電磁閥16c、16d關(guān)閉。由此，處理用水從第一入口 10流入殼體7內(nèi)，在中空部中均勻流動(dòng)，從第一出口 11流出。此外，電磁閥16a和16b同時(shí)打開，電磁閥16c和16d同時(shí)關(guān)閉，由此殼體7內(nèi)和處理用水的壓力變化等受到抑制。
[0081]處理用水從第一入口 10流入,通過陰極8的開口 224,進(jìn)而透過離子交換膜I。此時(shí)，處理用水包含的硬度成分離子，吸附于陽離子交換膜2的陽離子交換樹脂顆粒4。其結(jié)果是，從處理用水中除去硬度成分離子，處理用水成為軟水而從第一出口 11排出。
[0082]該處理用水流路14比再生用水流路15長，所以通過阻力而使處理用水的流速降低。并且，在處理用水在通過離子交換膜I時(shí)，處理用水因離子交換膜I而受到阻力，所以處理用水的流速進(jìn)一步降低。由此，處理用水在殼體7內(nèi)滯留的時(shí)間變長，處理用水與陽離子交換樹脂顆粒4長時(shí)間接觸。進(jìn) 而，處理用水通過陽離子交換膜2，由此陽離子交換膜2的內(nèi)部的陽離子交換樹脂顆粒4也與處理用水接觸。因此，處理用水中的硬度成分離子長時(shí)間且與較多的陽離子交換樹脂顆粒4接觸而被吸附，由此提高硬度成分離子的吸附效率。
[0083]另外，這樣，硬度成分離子的吸附效率高。其結(jié)果是，通過在各電極8、9施加電壓，使硬度成分離子通過電泳而移動(dòng)，由此無需使硬度成分離子通過離子交換膜I。由此，在軟水化工序中，不消耗電力，能夠整體性地抑制電力的消耗。
[0084]進(jìn)而，通過不對(duì)各電極8、9施加電壓，使得在軟水化工序中不會(huì)因水的電解而在各電極8、9產(chǎn)生氫和氧的氣體。由此，能夠防止在供給有經(jīng)過軟水化處理的處理用水的設(shè)備中從處理用水中放出氣體、氣體在設(shè)置于下游側(cè)的設(shè)備內(nèi)蓄積從而使得設(shè)備的安全性發(fā)生問題的情況。
[0085][軟水化裝置中的再生工序]
[0086]在從離子交換膜I除去硬度成分離子的再生工序中，開關(guān)是閉合的，各電極8、9與電源連接，由此在各電極8、9施加例如100V~300V的直流電壓。然后，在第一入口 10和第一出口 11的電磁閥16a、16b關(guān)閉，并且第二入口 12和第二出口 13的電磁閥16c、16d打開。由此，再生用水從第二入口 12流入到殼體7內(nèi)。再生用水分別流入到形成在相互相鄰的離子交換膜I之間的再生用水流路15。而且，再生用水在各再生用水流路15中，沿離子交換膜I的表面擴(kuò)展并且移動(dòng)，從第二出口 13排出。
[0087]這樣，通過電壓的施加，在陽離子交換膜2與陰離子交換膜3的界面，殼體7內(nèi)的再生用水發(fā)生電解，在陽離子交換膜2產(chǎn)生氫離子，在陰離子交換膜3產(chǎn)生氫氧根離子。因此，再生用水通過再生用水流路15時(shí)，電解出的氫離子，與吸附于陽離子交換膜2的陽離子交換樹脂顆粒4的硬度成分離子進(jìn)行取代。由此，硬度成分離子被從陽離子交換膜2去除，離子交換膜I再生。
[0088]從離子交換膜I脫離的硬度成分離子，隨著通過再生用水流路15的流動(dòng)而從第二出口 13排出。此時(shí)，再生用水流路15是與離子交換膜I平行的，所以通過再生用水流路15的硬度成分離子沿著離子交換膜I的表面移動(dòng)。由此，硬度成分幾乎沒有進(jìn)入到離子交換膜I的內(nèi)部，能夠防止其再附著于離子交換膜1，離子交換膜I高效率地再生。
[0089]另外，對(duì)附著于離子交換膜I的硬度成分離子進(jìn)行取代的氫離子，在陽離子交換膜2與陰離子交換膜3的界面產(chǎn)生。由此，通過氫離子從離子交換膜I的內(nèi)部將硬度成分離子除去，離子交換膜I的整體再生。
[0090]進(jìn)而，再生用水流路15比處理用水流路14短，所以因阻力導(dǎo)致的再生用水的流速降低小。而且，再生用水沿離子交換膜I的表面通過，所以從離子交換膜I受到的阻力小，再生用水的流速降低受到抑制。由此，再生用水在殼體7內(nèi)滯留的時(shí)間變短，再生用水與陽離子交換樹脂顆粒4接觸的時(shí)間變短。進(jìn)而，再生用水沿著陽離子交換膜2的表面，由此陽離子交換膜2的內(nèi)部的陽離子交換樹脂顆粒4也幾乎不與處理用水接觸。于是，再生用水中的硬度成分離子與陽離子交換樹脂顆粒4接觸的時(shí)間和范圍變小，能夠防止硬度成分離子再吸附于離子交換膜I的情況。
[0091]另外,在處理用水的通水時(shí),第一入口 10和第一出口 11打開,并且第二入口 12和第二出口 13關(guān)閉。由此，從第 一入口 10流入的處理用水，不會(huì)從第二入口 12和第二出口13流出，而是從第一出口 11流出。因此，形成從第一入口 10向第一出口 11延伸的處理用水流路14，軟水化處理得以高效率地進(jìn)行。
[0092]進(jìn)而，在再生用水的通水時(shí)，第二入口 12和第二出口 13打開，并且第一入口 10和第一出口 11關(guān)閉。由此，從第二入口 12流入的再生用水，不會(huì)從第一入口 10和第一出口11流出，而是從第二出口 13流出。因此，形成從第二入口 12向第二出口 13延伸的再生用水流路15，再生處理得以高效率地進(jìn)行。
[0093](實(shí)施方式2)
[0094]在實(shí)施方式I中，離子交換膜I設(shè)置為與連結(jié)第一入口 10和第一出口 11的直線、即處理用水流路14垂直。與此相對(duì)，在實(shí)施方式2中，離子交換膜I設(shè)置為與連結(jié)第一入口 10和第一出口 11的直線、即處理用水流路14平行。
[0095]圖4(a)是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的軟水化裝置的橫截面圖。圖4(b)是示意性地表示圖4 Ca)的軟水化裝置的縱截面圖。
[0096]陰極8和陽極9，設(shè)置為與殼體7的第一端面7e和第二端面7f平行。
[0097]離子交換膜1，以陰離子交換膜3與陽極9相對(duì)、陽離子交換膜2與陰極8相對(duì)的方式，設(shè)置于陰極8和陽極9之間。離子交換膜1，具有包含長邊Ia和短邊Ib的長方形形狀。長邊Ia和短邊Ib的各長度,基于與尚子交換膜I的硬度成分尚子的接觸概率而設(shè)定。
[0098]離子交換膜I設(shè)置為其長邊Ia與連結(jié)第一入口 10和第一出口 11的直線平行，其短邊Ia與連結(jié)第二入口 12和第二出口 13的直線平行。因此，陽極9、陰極8和I個(gè)以上、在本實(shí)施方式中為例如2個(gè)的離子交換膜I隔開間隙平行地層疊。在各電極8、9與離子交換膜I的間隙，以及相鄰的離子交換膜I的間隙，形成有處理用水流路14和再生用水流路
15。這些流路14、15與離子交換膜I等的間隙相同，通過這些流路14、15的水一起沿著離子交換膜I的表面。但是，通過這些流路14、15的水的流動(dòng)不同。處理用水流路14的處理用水的流動(dòng)與離子交換膜I的長邊Ia平行，再生用水流路15的再生用水的流動(dòng)與離子交換膜I的短邊Ib平行。由此，處理用水流路14的第一入口 10和第一出口 11的處理用水的壓差，比再生用水流路15的第二入口 12和第二出口 13的再生用水的壓差大。
[0099][軟水化裝置中的軟水化工序]
[0100]軟水化工序中，電磁閥16a、16b打開，電磁閥16c、16d關(guān)閉。由此，處理用水從第一入口 10流入到形成于離子交換膜I等的間隙的處理用水用流路14，沿著離子交換膜I流動(dòng)。因此，處理用水包含的硬度成分離子，與離子交換膜I的陽離子交換膜2接觸，吸附于陽離子交換膜2的陽離子交換樹脂顆粒4。因此，硬度成分離子被從處理用水中除去，處理用水成為軟水而從第一出口 11排出。
[0101]該處理用水沿著離子交換膜I流動(dòng)，所以與處理用水通過離子交換膜I的情況相t匕，處理用水不會(huì)進(jìn)入至離子交換膜I的內(nèi)部。但是，處理用水流路14長，所以處理用水與離子交換膜I內(nèi)的陽離子交換樹脂顆粒4接觸的時(shí)間變長。于是，處理用水中的硬度成分離子與陽離子交換樹脂顆粒4長時(shí)間接觸而被吸附，由此提高硬度成分離子的吸附效率。
[0102]另外，硬度成分離子的吸附效率高，所以不需要對(duì)各電極8、9施加電壓。由此，能夠抑制電力的消耗，并且不會(huì)因電解而放出氣體，防止因氣體在設(shè)置于下游側(cè)的設(shè)備內(nèi)蓄積而使得設(shè)備的安全性發(fā)生問題的情況。
[0103][軟水化裝置201中的再生工序]
[0104]再生工序中，電磁閥16a、16b關(guān)閉，電磁閥16c、16d打開。由此，再生用水從第二入口 12流入到形成于離子交換膜I等的間隙的再生用水流路15。另外，對(duì)各電極8、9施加直流電壓，再生用水發(fā)生電解。由此，再生用水通過再生用水流路15時(shí)，吸附于陽離子交換膜2的陽離子交換樹脂顆粒4的硬度成分離子脫離，電解的氫離子吸附于陽離子交換樹脂顆粒4。由此，硬度成分離子被從陽離子交換膜2去除，離子交換膜I再生。
[0105]該再生用水沿著離子交換膜I流動(dòng)，所以能夠防止脫離的硬度成分離子進(jìn)入到離子交換膜I的內(nèi)部而發(fā)生再附著。另外，再生用水流路15比處理用水流路14短，由此再生用水與陽離子交換樹脂顆粒4接觸的時(shí)間短，所以能夠防止硬度成分離子在下游側(cè)再吸附于離子交換膜I的情況。進(jìn)而，在陽離子交換膜2與陰離子交換膜3的界面產(chǎn)生氫離子，所以從離子交換膜I的內(nèi)部整體性地將硬度成分離子除去，離子交換膜I的整體再生。
[0106](實(shí)施方式3)
[0107]在實(shí)施方式I和實(shí)施方式2的軟水化裝置201中，第一入口 10、第一出口 11、第二入口 12和第二出口 13各設(shè)置有一個(gè)。與此相對(duì)，在實(shí)施方式3的軟水化裝置201中，第一入口 10、第一出口 11、第二入口 12和第二出口 13分別設(shè)置有多個(gè)。另外，實(shí)施方式3的軟水化裝置201還具備擴(kuò)散層218、間隔部件217和密封件219。
[0108]圖5是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的軟水化裝置的立體圖。圖6是表示沿圖5所示的B-B線截?cái)嗟能浰b置的縱截面圖。圖7是表示沿圖5所示的C-C線截?cái)嗟能浰b置201的橫截面圖。圖8是示意性地表示圖5的軟水化裝置中使用的間隔部件的平面圖。圖9是表示軟水化工序中的處理用水的流動(dòng)的概念圖。圖10是表示再生進(jìn)程中的再生用水的流動(dòng)的概念圖。
[0109][軟水化裝置的結(jié)構(gòu)]
[0110]在軟水化裝置201中，如圖5所示，第一入口 10、第一出口 11、第二入口 12和第二出口 13設(shè)置于殼體7。作為第一入口 10，例如三個(gè)配管213連接于第一側(cè)面7a。這些配管213，匯集于設(shè)置在電磁閥225 (圖9和圖10)的I根主管(未圖示)。作為第一出口 11，例如三個(gè)配管215 (圖6)連接于第二側(cè)面7b。這些配管215，匯集于設(shè)置在電磁閥226 (圖9和圖10)的I根主管(未圖示)。作為第二入口 12，例如9個(gè)配管220連接于第三側(cè)面7c。這些配管220，匯集于設(shè)置在電磁閥227 (圖9和圖10)的I根主管(未圖示)。作為第二出口 13，例如9個(gè)配管221連接于第四側(cè)面7d。這些配管221，匯集于設(shè)置在電磁閥228 (圖9和圖10)的I根主管(未圖示)。但是，電磁閥225~228也可以不與各主管連接，而是與各個(gè)配管連接。
[0111]殼體7，如圖6所示，其內(nèi)部收納有一對(duì)電極8、9，和由多個(gè)、在本實(shí)施方式中為由10個(gè)離子交換膜I層疊而成的層疊體。離子交換膜1，以陽離子交換膜210與陰極8平行地相對(duì)、陰離子交換膜211與陽極9平行地相對(duì)的方式，配置于陽極9和陰極8之間。
[0112]離子交換膜1，通過將陽離子交換膜210和陰離子交換膜211在其厚度方向重疊接合而形成。該陽離子交換膜210是與圖3所示的陽離子交換膜2同樣的膜，陰離子交換膜211是與圖3所示的陰離子交換膜3同樣的膜。
[0113]間隔部件217，為了在層疊體確保在相鄰的離子交換膜I之間流過再生用水的流路，設(shè)置為夾著離子交換膜I。另外，間隔部件217也可以配置在陽極9與離子交換膜I之間、以及陰極8與離子交換膜I之間。對(duì)于間隔部件217，使用具有多個(gè)貫通孔的板狀體、例如使用圖8所示的網(wǎng)眼狀的網(wǎng)片 ，其尺寸例如設(shè)定為與離子交換膜I的面相同。間隔部件217由具有耐水性和機(jī)械耐久性等的、例如氟樹脂ETFE形成。
[0114]擴(kuò)散層218為將從第一入口 10流入的處理用水在與處理用水流路14垂直的方向擴(kuò)散的層。擴(kuò)散層218由具有耐水性和機(jī)械耐久性的樹脂、例如聚乙烯、高密度聚乙烯形成。擴(kuò)散層218由通水阻力比離子交換膜I大的、例如多孔片形成。擴(kuò)散層218設(shè)置于離子交換膜I的層疊體與第一入口 10側(cè)的電極、本實(shí)施方式中為陽極9之間。擴(kuò)散層218與處理用水流路14垂直、與離子交換膜I平行地配置。
[0115]密封件219如圖6和圖7所示，為覆蓋離子交換膜I的層疊體的周圍的非通水性的部件。密封件219填充于離子交換膜I的端面與殼體7的內(nèi)表面7c、7d、7e、7f之間，防止其間通過處理用水。該離子交換膜I的端面為與離子交換膜I的接合面垂直、且與處理用水流路14平行配置的面。密封件219例如由具有非通水性和耐水性的、例如硅樹脂形成。
[0116]密封件219在殼體7的側(cè)面7c、7d分別具有多個(gè)開口部222、223。多個(gè)開口部222、223貫通密封件219的厚度方向。開口部222的數(shù)量與第二入口 12的配管220的數(shù)量一致，且配置為其位置與配管220和間隔部件217分別相對(duì)。因此，從配管220流入的再生用水流入到形成于間隔部件217的再生用水流路15。另外，開口部223的數(shù)量與第二出口13的配管221的數(shù)量一致，且配置為其位置與配管221和間隔部件217分別相對(duì)。因此，通過間隔部件217內(nèi)的再生用水流路15的再生用水，從配管221排出。[0117][軟水化裝置的軟水化工序]
[0118]在軟水化工序中，如圖9所示，電磁閥225和226打開，連接第一入口 10和第一出口 11的處理用水流路14打開。另外，電磁閥228和227關(guān)閉，連接第二入口 12和第二出口 13的再生用水流路15關(guān)閉。由此，處理用水如圖6所示從第一入口 10的配管213流入到殼體7內(nèi)，通過陽極9的開口部224，到達(dá)擴(kuò)散層218。處理用水在擴(kuò)散層218在與處理用水流路14垂直的方向擴(kuò)散，在擴(kuò)散層218的面整體擴(kuò)展。處理用水從擴(kuò)散層218的整體向離子交換膜I的整個(gè)面均勻地流動(dòng)。處理用水通過間隔部件217的貫通孔和離子交換膜I。在此，處理用水通過離子交換膜I的內(nèi)部的阻力較大，但離子交換膜I的層疊體的周圍由密封件219覆蓋，所以處理用水通過離子交換膜I。由此，處理用水包含的硬度成分離子，吸附于離子交換膜I的陽離子交換膜210，處理用水被軟水化。然后，處理用水通過離子交換膜I的層疊體后，通過陰極8的開口部224，向第一出口 11的配管215流出。
[0119][軟水化裝置201的再生工序]
[0120]在再生工序中，如圖10所示，電磁閥225和226關(guān)閉，連接第一入口 10和第一出口 11的處理用水流路14關(guān)閉。另外，電磁閥228和227打開，連接第二入口 12和第二出口 13的再生用水流路15打開。由此，再生用水如圖6和圖7所示從第二入口 12的配管220流入到殼體7內(nèi)。此時(shí)，密封件219的開口部222與配管220和間隔部件217相對(duì)，所以從配管220流入的再生用水經(jīng)由開口部222流入到間隔部件217。另外，再生用水沿著離子交換膜I在間隔部件217內(nèi)的再生用水流路15中流動(dòng)。此時(shí)，在各電極8、9，例如施加有100V~300V的電壓，所以再生用水在離子交換膜I中在陽離子交換膜210與陰離子交換膜211的界面電解為氫離子和氫氧根離子。該氫離子與吸附于陽離子交換膜210的硬度成分離子進(jìn)行取代，使得離子交換膜I再生。而且，硬度成分離子從陽離子交換膜210脫離，隨著再生用水經(jīng)由開口部223從第二出口 13的配管221排出。
[0121][作品、效果]
[0122]在本實(shí)施方式的軟水化裝置201中，非通水性的密封件219，防止處理用水在殼體7與離子交換膜I之間流動(dòng)。由此，通過離子交換膜I的處理用水的量的減少受到抑制。于是，能夠使離子交換膜I的陽離子交換膜210的陽離子交換樹脂顆粒4與硬度成分離子的接觸概率提高，硬度成分離子高效率地吸附于陽離子交換樹脂顆粒4，處理用水的軟水化的效率提高。
[0123]另外，密封件219的開口部222、223與配管220、221和間隔部件217分別相對(duì)。因此，從配管220流入的再生用水經(jīng)由開口部222順暢地通過間隔部件217內(nèi)的再生用水流路15。于是，從離子交換膜I脫離的硬度成分離子，幾乎不通過再生用水而進(jìn)入離子交換膜I的內(nèi)部地沿著離子交換膜I的表面擴(kuò)展，并且與離子交換膜I平行地流動(dòng)。由此，能夠防止硬度成分離子吸附于陽離子交換樹脂顆粒4，再生效率提高。
[0124]進(jìn)而，間隔部件217配置在層疊體相互相鄰的離子交換膜I之間，形成與離子交換膜I平行地延伸的再生用水流路15。因此，再生用水與離子交換膜I平行地順暢流動(dòng)，能夠使再生用水中脫離的硬度成分離子與離子交換膜I接觸的面積和時(shí)間變小。由此，能夠抑制硬度成分離子再吸附于離子交換膜I的情況，提高離子交換膜I的再生效率。
[0125]另外，擴(kuò)散層218配置于第一入口 10側(cè)的電極9和離子交換膜I的層疊體之間。由此，從第一入口 10流入的處理用水在與處理用水流路14垂直的方向擴(kuò)展并且向離子交換膜I去。于是，處理用水整體性地通過離子交換膜1，處理用水所含的硬度成分離子在離子交換膜I大范圍中被吸附。因此，處理用水的軟水化性能進(jìn)一步提高。
[0126](實(shí)施方式4)
[0127]在實(shí)施方式3的軟水化裝置201中，第二入口 12的配管220的數(shù)量和第二出口 13的配管221的數(shù)量，比間隔部件217的數(shù)量少。與此相對(duì)，在實(shí)施方式4的軟水化裝置201中，第二入口 12的配管220的數(shù)量和第二出口 13的配管221的數(shù)量，與間隔部件217的數(shù)
量相等。
[0128]圖11是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的軟水化裝置的立體圖。圖12是表示沿圖11所示的D-D線截?cái)嗟能浰b置的縱截面圖。
[0129]第二入口 12的配管220、第二出口 13的配管221、間隔部件217、密封件219的開口部222、223的各自的數(shù)量相等。密封件219的開口部222與配管220和間隔部件217分別一對(duì)一相對(duì)，開口部223、配管221和間隔部件217分別一對(duì)一相對(duì)。而且，第二入口 12的配管220和第二出口 13的配管221經(jīng)由開口部222、223貫通密封件219。第二入口 12的配管220和第二出口 13的配管221與配置間隔部件217的空間相接。
[0130]在再生工序中，再生用水從第二入口 12的配管220經(jīng)由開口部222流入到與其相對(duì)的間隔部件。而且，再生用水在多個(gè)間隔部件內(nèi)的再生用水流路15不分支地，流入到與開口部222相對(duì)的間隔部件內(nèi)的再生用水流路15。進(jìn)而，通過再生用水流路15的再生用水，經(jīng)由與間隔部件相對(duì)的開口部223從配管221流出。因此，再生用水沿著離子交換膜I順暢地通過再生用水流路15。由此，再生用水中包含的硬度成分離子與陽離子交換膜I接觸的時(shí)間和范圍變小，能夠防止再吸附于離子交換膜I的情況。其結(jié)果是，軟水化裝置201的整體的通過再生用水實(shí)現(xiàn)的離子交換膜I的再生效率進(jìn)一步提高。
[0131](其他的實(shí)施方式)
[0132]在上述所有的實(shí)施方式的軟水化裝置201中，在再生進(jìn)程中，例如100V~300V的直流電壓施加于電極9、8間。但是，根據(jù)配置于殼體7內(nèi)的離子交換膜I的個(gè)數(shù)或處理用水的硬度等，直流電壓的值可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
[0133]進(jìn)而，上述所有的實(shí)施方式的軟水化裝置201中，使用形成有開口 224的電極8、9，但是也可以使用沒有開口的電極。此時(shí)，在實(shí)施方式1、3、4中處理用水通過電極8、9的周圍,在實(shí)施方式2中通過電極8、9之間。
[0134]另外，在上述所有的實(shí)施方式的軟水化裝置201中，通過將陽離子交換膜2和陰離子交換膜3接合而形成離子交換膜I。但是，通過不接合陽離子交換膜2和陰離子交換膜3而重疊地配置，也能夠形成離子交換膜。
[0135]進(jìn)而，在上述所有的實(shí)施方式的軟水化裝置201中，在將陽離子交換膜2和陰離子交換膜3重合的離子交換膜I中，陽離子交換面Ia形成于陽離子交換膜2的面，陰離子交換面Ib形成于陰離子交換膜3的面。但是，陽離子交換面Ia和陰離子交換面Ib的形成方法并不限定于此。例如，也可以在I個(gè)離子交換膜的一個(gè)面形成陽離子交換面la，在另一個(gè)面具形成陰離子交換面lb。
[0136]另外，在上述實(shí)施方式1、3和4的軟水化裝置201中，在軟水化工序中在與離子交換膜I垂直的方向上使處理用水通過，所以將具有通水性的水解多孔離子交換膜I用于離子交換膜I。但是，如實(shí)施方式2那樣，處理用水與離子交換膜I的表面平行地流動(dòng)時(shí)，也可以不使用具有通水性的離子交換膜I。
[0137]進(jìn)而，在上述實(shí)施方式3和4的軟水化裝置201中，設(shè)置有擴(kuò)散層218和密封件219兩者。但是，也可以只設(shè)置密封件219。
[0138]另外，在上述實(shí)施方式I的軟水化裝置201中，也可以還設(shè)置有間隔部件217、擴(kuò)散層218和密封件219中的至少任一個(gè)。
[0139]進(jìn)而，在上述實(shí)施方式2的軟水化裝置201中，也可以還設(shè)置有間隔部件217。
[0140]另外，上述所有實(shí)施方式，在不相互排斥對(duì)方的情況下，可以相互組合。
[0141](實(shí)施例)
[0142]圖13是示意性地表示第一軟水化評(píng)價(jià)裝置的截面圖。圖14是示意性地表示第二軟水化評(píng)價(jià)裝置的截面圖。
[0143](實(shí)施例1)
[0144]使用圖13的第一軟水化評(píng)價(jià)裝置A20和圖14的第二軟水化評(píng)價(jià)裝置B21，對(duì)相對(duì)于離子交換膜I水流動(dòng)的方向所對(duì)應(yīng)的軟水化能力(硬度成分離子除去能力)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0145]使用100~150 μ m的陽離子交換樹脂顆粒、作為數(shù)十~數(shù)百μ m的熱可塑性樹脂顆粒使用聚乙烯樹脂顆粒，制成陽離子交換膜17。另外，使用100~150 μ m的陰離子交換樹脂顆粒、作為數(shù)十~數(shù)百μ m的熱可塑性樹脂顆粒使用聚乙烯樹脂顆粒，制成陰離子交換膜18。各離子交換膜17、18的厚度為1mm。這些陽離子交換膜17和陰離子交換膜18貼合，形成離子交換膜19。該 離子交換膜19,其厚度為2mm,短邊為4cm,長邊為10cm。
[0146]第一軟水化評(píng)價(jià)裝置A20，根據(jù)使水與離子交換膜I垂直地流動(dòng)時(shí)水所含的硬度成分離子的減少率，對(duì)軟水化進(jìn)行評(píng)價(jià)。第一軟水化評(píng)價(jià)裝置A20，包含第一和第二長邊20a、20b，第一和第二短邊20c、20d，流入口 20e和流出口 20f。流入口 20e配置于第一長邊20a側(cè)的第一短邊20c，流出口 20f配置于第二長邊20b側(cè)的第二短邊20d。因此，第一軟水化評(píng)價(jià)裝置A20的水的流路22，為從第一長邊20a側(cè)朝向第二長邊20b側(cè)，與各長邊20a、20b垂直、與各短邊20c、20d平行的流路。
[0147]在第一軟水化評(píng)價(jià)裝置A20，收納有由多個(gè)、在本實(shí)施例中為例如由7個(gè)的離子交換膜19層疊而成的層疊體。因此，流路22的通水距離，即第一長邊20a和第二長邊20b之間的長度，例如為約14mm。各離子交換膜19，以陽離子交換膜17與第一長邊20a平行地相對(duì)、并且陰離子交換膜18與第二長邊20b平行地相對(duì)的方式配置。另外，離子交換膜19設(shè)置為其長邊與各長邊20a、20b平行、且相互隔開均等的間隔。因此，尚子交換膜19與水的流動(dòng)垂直地配置。另外，該第一短邊20c和第二短邊20d之間的長度，例如為10cm，所以離子交換膜I的長邊嵌于第一短邊20c與第二短邊20d之間。也可以在間隙中填充粘接劑或防漏墊片等，以使得該離子交換膜19與各短邊20c、20d之間不產(chǎn)生間隙。此時(shí)，以不妨礙水從流入口 20e向流出口 20f的流動(dòng)的方式，配置粘接劑等。
[0148]第二軟水化評(píng)價(jià)裝置B21，根據(jù)使水與離子交換膜I平行地流動(dòng)時(shí)水所含的硬度成分離子的減少率，對(duì)軟水化進(jìn)行評(píng)價(jià)。第二軟水化評(píng)價(jià)裝置B21，包含第一和第二長邊21a、21b，第一和第二短邊21c、21d，流入口 21e和流出口 21f。流入口 21e配置于第一短邊21c，流出口 21f配置于第二短邊21d。流入口 21e和流出口 21f，配置為在第一長邊21a和第二長邊21b之間相互相對(duì)。因此，第二軟水化評(píng)價(jià)裝置B21內(nèi)的水流路23，成為從第一短邊21c側(cè)朝向第二短邊21d側(cè)，與各長邊20a、20b平行、且與各短邊20c、20d垂直的流路。該流路23的通水距離，即第一短邊21c和第二短邊21d之間的長度，例如為約10cm。[0149]在第二軟水化評(píng)價(jià)裝置B21，收納有由多個(gè)、在本實(shí)施例中為例如由7個(gè)的離子交換膜19層疊而成的層疊體。各離子交換膜19，以陽離子交換膜17與第一長邊21a平行地相對(duì)、陰離子交換膜18與第二長邊21b平行地相對(duì)的方式配置。另外，各離子交換膜19設(shè)置為其長邊與各長邊2la、2Ib平行、且相互隔開均等的間隔。因此，尚子交換膜19與水的流動(dòng)平行地配置。另外，該第一短邊21c和第二短邊21d之間的長度，例如為10cm，所以離子交換膜19的長邊嵌于第一短邊21c與第二短邊21d之間。也可以在間隙中填充粘接劑或防漏墊片等，以使得該離子交換膜19與各短邊21c、21d之間不產(chǎn)生間隙。此時(shí)，以不妨礙水從流入口 21e向流出口 21f的流動(dòng)的方式，配置粘接劑等。另外，在層疊體中，為了使在各離子交換膜19之間處理用水均勻地流動(dòng)，整流板24配置于第一短邊21c與離子交換膜19的層疊體之間，以及第二短邊21d與離子交換膜19的層疊體之間。
[0150]在軟水化評(píng)價(jià)中，首先，從流入口 20e、21e流入的水的硬度成分離子的濃度，通過碳酸鈣(CaCO3)換算調(diào)整為約190ppm。該水，例如以0.42L/min.的流量從流入口 20e、21e流入。然后，水通過流路22、23，從流出口 20f、21f流出。對(duì)該流出口 20f、21f的水所含的鈣離子進(jìn)行測(cè)定。而且，根據(jù)流入口 20e、21e的硬度成分離子濃度的約190ppm、與流出口20f、21f的硬度成分離子濃度的差，如圖15所示求得各通水時(shí)間的鈣除去能力(軟水化能力)。
[0151]圖15是表示鈣除去能力(軟水化能力)與流水時(shí)間的關(guān)系的圖表。此外，縱軸表示將流入口 20e、21e的硬度成分離子濃度與流出口 20f、21f的硬度成分離子濃度的差的值以規(guī)定值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后的鈣除去能力。
[0152]第一軟水化評(píng)價(jià)裝置A20的鈣除去能力(軟水化能力)，與第二軟水化評(píng)價(jià)裝置B21的鈣除去能力(軟水化能力)相比，大了約3~4倍，非常大。根據(jù)該結(jié)果可知，如第一軟水化評(píng)價(jià)裝置A20那樣使水與離子交換膜19垂直地通過，能夠使水所含的鈣離子高效率地吸附于水交換膜19,能夠?qū)⑺浰?br> [0153](實(shí)施例2)
[0154]使用圖14的第二軟水化評(píng)價(jià)裝置B21，對(duì)流路的長度對(duì)應(yīng)的軟水化裝置201的離子交換膜I的再生能力(從離子交換膜I脫去硬度成分離子的能力)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0155]在第二軟水化評(píng)價(jià)裝置B21中，除了離子交換膜19的層疊體，還收納有陽極25和陰極26。以陽極25與陰離子交換膜18平行地相對(duì)、陰極26與陽離子交換膜17平行地相對(duì)的方式，離子交換膜19的層疊體夾于陽極25和陰極26之間。
[0156]首先，使水從流入口 21e流入到第二軟水化評(píng)價(jià)裝置B21，直至流入口 21e的硬度成分離子濃度與流出口 21f的硬度成分離子濃度的差為O (零)。由此，離子交換膜19的鈣離子交換容量飽和，成為離子交換膜19無法進(jìn)一步吸附鈣的狀態(tài)。
[0157]在該第二軟水化評(píng)價(jià)裝置B21中，陽極25和陰極26施加有100V的電壓。另外，通過碳酸鈣(CaCO3)換算為約50ppm的水，以0.42L/min.的流量從流入口 21e流入。水在流路23中與離子交換膜19平行地流動(dòng)，從流出口 21f流出。對(duì)該流出口 21f的水所含的鈣離子濃度進(jìn)行測(cè)定。而且，根據(jù)流入口 21e的硬度成分離子濃度的約50ppm、與流出口 21f的硬度成分離子濃度的差，如圖16所示求得長度為IOcm的流路23的鈣脫離能力(離子交換膜I的再生能力)。[0158]接著，為了求得長度為6cm的流路23的鈣脫離能力(離子交換膜I的再生能力)，再次使190ppm的鈣離子濃度的水從流入口 21e流入,使離子交換膜19的鈣離子交換容量成為飽和的狀態(tài)。以該長邊從IOcm成為6cm的方式將各離子交換膜19截?cái)?。截?cái)嗟碾x子交換膜19收納于第二軟水化評(píng)價(jià)裝置B21。由此，流路23的長度從IOcm縮短為6cm。
[0159]在該第二軟水化評(píng)價(jià)裝置B21使通過碳酸鈣(CaCO3)換算為約50ppm的水以
0.25L/min.的流量流入。該流量L/min.的空間速度1/cm，與IOcm的流路23的流量0.42L/min.的空間速度Ι/cm相等。而且,采用從流出口 21f流出的水,對(duì)該水所含的鈣離子濃度進(jìn)行測(cè)定。如圖16所示地求出長度為6cm的流路23的鈣脫離能力(離子交換膜I的再生能力)。
[0160]圖16是表示鈣脫離能力(離子交換膜I的再生能力)與流水時(shí)間的關(guān)系的圖表。此外，縱軸表示將流入口 21e的硬度成分離子濃度與流出口 21f的硬度成分離子濃度的差的值以規(guī)定值標(biāo)準(zhǔn)化后的鈣脫離能力。
[0161]其結(jié)果是，流路23的長度為IOcm時(shí)的鈣脫離能力(離子交換膜I的再生能力)，與流路23的長度為6cm的情況相比較小。像這樣，流路23較短的一方的鈣離子的再吸附得以防止，離子交換膜I高效率地再生。
[0162]此外，根據(jù)上述說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠清楚本發(fā)明的多種改良和其他的實(shí)施方式。因此，上述說明僅應(yīng)該作為例示解釋，是為了將執(zhí)行本發(fā)明的最好的方式教給本領(lǐng)域技術(shù)人員而提供的。能夠不脫離本發(fā)明的精神地實(shí)質(zhì)上變更其結(jié)構(gòu)和/或功能的詳細(xì)內(nèi)容。
[0163]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0164]本發(fā)明的軟水化裝 置，作為與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠抑制電力的消耗的軟水化裝置等是有用的。
[0165]附圖標(biāo)記的說明
[0166]8 陰極
[0167]9 陽極
[0168]I水解離子交換膜
[0169]Ia陽離子交換面
[0170]Ib陰離子交換面
[0171]7 殼體
[0172]10 第一入口
[0173]11 第一出口
[0174]12 第二入口
[0175]13 第二出口
[0176]201軟水化裝置
[0177]217間隔部件
[0178]218擴(kuò)散層
[0179]219密封件
[0180]222 開口部
[0181]223 開口部
【權(quán)利要求】
1.一種再生式軟水化裝置，其特征在于，包括: 陰極和陽極； 在一個(gè)面具有陽離子交換面，在另一個(gè)面具有陰離子交換面，且以所述陰離子交換面朝向所述陽極并且所述陽離子交換面朝向所述陰極的方式在所述陰極和所述陽極之間層疊的一個(gè)以上的水解離子交換膜；和 收納所述陰極、所述陽極和一個(gè)以上的所述水解離子交換膜的殼體， 所述殼體具有分別作為處理用水的入口和出口的第一入口和第一出口，以及分別作為再生用水的入口和出口的第二入口和第二出口， 所述第一入口和所述第一出口之間的所述處理用水的壓差，比與所述處理用水同流量的所述第二入口和所述第二出口之間的所述再生用水的壓差大。
2.如權(quán)利要求1所述的再生式軟水化裝置，其特征在于: 以連結(jié)所述處理用水的第一入口和第一出口的直線、與連結(jié)所述再生用水的第二入口和第二出口的直線垂直的方式，設(shè)置所述第一入口、所述第一出口、所述第二入口和所述第二出口。
3.如權(quán)利要求1或2所述的再生式軟水化裝置，其特征在于: 所述水解離子交換膜設(shè)置成其與連結(jié)所述處理用水的第一入口和第一出口的直線垂直，且與連結(jié)所述再生用水的第二入口和第二出口的直線平行。
4.如權(quán)利要求1或2所述 的再生式軟水化裝置，其特征在于: 所述水解離子交換膜具有長方形形狀，設(shè)置成其長邊與連結(jié)所述處理用水的第一入口和第一出口的直線平行，且其短邊與連結(jié)所述再生用水的第二入口和第二出口的直線平行。
5.如權(quán)利要求3所述的再生式軟水化裝置，其特征在于: 所述水解離子交換膜由多孔材料形成。
6.如權(quán)利要求5所述的再生式軟水化裝置，其特征在于: 還具備覆蓋多個(gè)所述水解離子交換膜層疊而成的層疊體的周圍的非通水性的密封件。
7.如權(quán)利要求5或6所述的再生式軟水化裝置，其特征在于: 還具備設(shè)置于多個(gè)所述水解離子交換膜層疊而成的層疊體與所述第一入口側(cè)的所述電極之間的、通水阻力比所述水解離子交換膜大的擴(kuò)散層。
8.如權(quán)利要求6或7所述的再生式軟水化裝置，其特征在于: 還具備在所述層疊體中以被夾于相鄰的所述水解離子交換膜的方式設(shè)置的間隔部件。
9.如權(quán)利要求8所述的再生式軟水化裝置，其特征在于: 所述密封件具有貫通其厚度方向且與所述再生用水的第二入口和第二出口分別相對(duì)的開口部， 所述開口部與所述間隔部件相對(duì)。
10.如權(quán)利要求9所述的再生式軟水化裝置，其特征在于: 所述開口部與所述間隔部件一對(duì)一地配置。
11.如權(quán)利要求1~10中任一項(xiàng)所述的再生式軟水化裝置，其特征在于: 處理用水通水時(shí)，所述處理用水的第一入口和第一出口打開，且所述再生用水的第二入口和第二出口關(guān)閉，再生用水通水時(shí)，所述再生用水的第二入口和第二出口打開，且所述處理用水的第一入口和第一出 口關(guān)閉。
【文檔編號(hào)】B01J43/00GK103502155SQ201280019301
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月13日
【發(fā)明者】山田宗登, 宇野克彥, 笹部茂, 島岐宏, 島戶孝明, 尾浜昌宏, 佐野光宏 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社