JP2014504553A - 電気的な浄化装置及び電気的な浄化装置を製造する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2011年2月4日に出願された米国特許仮出願第61/439520号明細書、"EDI DEVICES AND METHODS OF MANUFACTURING"の合衆国第35法典119条(e)の優先権を主張し、その開示内容全体は、全ての目的のために、その全体において引用により本明細書に組み入れられる。
この開示は、水処理のシステム及び方法、並びに水を処理するためのシステム又は装置を製造する方法に関する。特に、この開示は、電気的な浄化装置を用いる水処理のシステム及び方法、並びに水を処理するための電気的な浄化装置を製造する方法に関する。
本開示の幾つかの実施の形態において、電気的な浄化装置が提供される。電気的な浄化装置は、複数のイオン交換膜によって形成された、交互に位置する複数のイオン枯渇区画及びイオン濃縮区画を含んでよい。複数のイオン枯渇区画及びイオン濃縮区画のそれぞれは、ボディ及びキャップを含むスペーサを有してよい。キャップは、約1mm未満の厚さを有してよい。キャップは、第1の構成部材を有してよく、この第1の構成部材は、ボディにおける第2の構成部材と係合させられて、シールを提供する。キャップ及びボディは、マニホルドを形成してよい。スペーサは、約5μS/cm〜約100μS/cmの等価供給導電率において約10メグオーム・センチメートル〜約18メグオーム・センチメートルの製品水抵抗率を提供するように構成及び配置されていてよい。スペーサの厚さは、約2mm〜約4mmの範囲であってよい。スペーサは、複数のイオン枯渇区画及びイオン濃縮区画のそれぞれを通る均一な流体流を提供するように構成及び配置されていてよい。スペーサは、不均一な面を有する第1の側と、平坦な面を有する第2の側とを有してよい。電気的な浄化装置は、さらに、電気的な浄化装置の第1の端部に配置された第1の修正されたスペーサと、電気的な浄化装置の第2の端部に配置された第2の修正されたスペーサとを有していてよい。装置は、第1の修正されたスペーサに隣接して配置された第1のエンドブロックと、第2の修正されたスペーサに隣接して配置された第2のエンドブロックとを有していてもよい。第1のエンドブロック及び第2のエンドブロックは、同一の幾何学的形状を有していてよい。
添付の図面は、実寸で描かれることは意図されていない。図面において、様々な図に示されたそれぞれの同じ又はほぼ同じ構成部材は、同じ符号で表されている。明確にするために、全ての図面における全ての構成部材に符号が付されているわけではない。
電界を用いて流体を浄化するための装置は、溶解イオン種を含有する水及びその他の液体を処理するために一般的に使用されている。このように水を処理する装置の2つのタイプは、電気再生式脱塩装置及び電気透析装置である。
性能及び製品水質を他の電気化学的な浄化装置(モジュールB及びC)と比較するために、この開示の幾つかの形態による連続電気再生式脱塩装置(モジュールA)を含む様々な電気機械的な浄化装置について、試験が行われた。
キャップの1つの実施の形態が図11に示されている。図11のキャップは、スペーサを通過する流体の均一な流量を示すために、数値流体力学(CFD)シミュレーションを行うために使用された。図11に示したように、例示的に1174で示されたリブは、流れを入口1176及び出口ポートからスペーサの小区画若しくはチャネルへ方向付けるために、流れマニホルドにおけるキャップの一部分として成形されている。小区画若しくはチャネルは、樹脂が充填されていてよい。例示的に1178で示された流路は、入口1176をスペーサのチャネルに接続している。この図において、通路は4つの独立したグループに分けられている。
Claims (30)
- 電気的な浄化装置であって、複数のイオン交換膜によって形成された、交互に位置する複数のイオン枯渇区画及びイオン濃縮区画を備え、複数のイオン枯渇区画及びイオン濃縮区画のそれぞれは、ボディ及びキャップを含むスペーサを有し、前記キャップは、約1mm未満の厚さを有し、かつシールを提供するために前記ボディにおける第2の構成部材と結合させられる第1の構成部材を有し、前記キャップ及び前記ボディはマニホルドを形成しており、前記スペーサは、約5μS/cm〜約100μS/cmの等価供給導電率にわたって約10メグオーム・センチメートル〜約18メグオーム・センチメートルの製品水抵抗率を提供するように構成及び配置されていることを特徴とする、電気的な浄化装置。
- 前記スペーサは、不均一な面を有する第1の側と、平坦な面を有する第2の側とを有する、請求項1記載の電気的な浄化装置。
- 電気的な浄化装置の第1の端部に配置された第1の修正されたスペーサと、電気的な浄化装置の第2の端部に配置された第2の修正されたスペーサとをさらに備える、請求項2記載の電気的な浄化装置。
- 前記第1の修正されたスペーサに隣接して配置された第1のエンドブロックと、前記第2の修正されたスペーサに隣接して配置された第2のエンドブロックとをさらに備え、前記第1のエンドブロック及び前記第2のエンドブロックは同じ幾何学的形状を有する、請求項3記載の電気的な浄化装置。
- 前記スペーサの厚さは、約2mm〜約4mmの範囲である、請求項1記載の電気的な浄化装置。
- スペーサは、複数のイオン枯渇区画及びイオン濃縮区画のそれぞれを通る均一な流体流を提供するように構成及び配置されている、請求項1記載の電気的な浄化装置。
- 前記スペーサは、均一な流体流を提供するために第1の箇所、第2の箇所及び第3の箇所において互いに約5%〜約10%以内の流体流速度を提供するように構成及び配置されており、前記第1の箇所、前記第2の箇所及び前記第3の箇所はスペーサのエッジに対して平行に延びている、請求項6記載の電気的な浄化装置。
- 電気的な浄化装置であって、複数のイオン交換膜によって形成された、交互に位置する複数のイオン枯渇区画及びイオン濃縮区画を備え、複数のイオン枯渇区画及びイオン濃縮区画のそれぞれは、ボディ及びキャップを含むスペーサを有し、前記キャップは、約1mm未満の厚さを有し、かつシールを提供するために前記ボディにおける第2の構成部材と係合させられる第1の構成部材を有し、前記キャップ及び前記ボディは、区画のそれぞれを通る均一な流体流を提供するためにマニホルドを形成していることを特徴とする、電気的な浄化装置。
- 前記マニホルドは、流体を前記区画へ方向付けるためのチャネルを有する、請求項8記載の電気的な浄化装置。
- 前記キャップは、前記ボディと係合させられたときにマニホルドにおいてチャネルを提供するリッジ及び溝を有する、請求項9記載の電気的な浄化装置。
- 前記スペーサは、不均一な面を有する第1の側と、平坦な面を有する第2の側とを有する、請求項8記載の電気的な浄化装置。
- 電気的な浄化装置の第1の端部に配置された第1の修正されたスペーサと、電気的な浄化装置の第2の端部に配置された第2の修正されたスペーサとをさらに備える、請求項11記載の電気的な浄化装置。
- 前記第1の修正されたスペーサに隣接して配置された第1のエンドブロックと、前記第2の修正されたスペーサに隣接して配置された第2のエンドブロックとをさらに備え、前記第1のエンドブロック及び前記第2のエンドブロックは同じ幾何学的形状を有する、請求項12記載の電気的な浄化装置。
- 前記スペーサは、約5μS/cm〜約100μS/cmと等価供給導電率において約10メグオーム・センチメートル〜約18メグオーム・センチメートルの製品水抵抗率を提供するように構成及び配置されている、請求項8記載の電気的な浄化装置。
- 前記スペーサは、均一な流体流を提供するために第1の箇所、第2の箇所及び第3の箇所において互いに約5%〜約10%以内の流体流速度を提供するように構成及び配置されており、第1の箇所、第2の箇所及び第3の箇所は前記スペーサのエッジに対して平行に延びている、請求項8記載の電気的な浄化装置。
- 前記スペーサの厚さは、約2mm〜約4mmの範囲である、請求項8記載の電気的な浄化装置。
- 超純水を提供するためのシステムであって、約50ppm〜約1000ppmの完全溶解固体物質を含む水の供給源と、該水の供給源に流体接続されたシングルパス逆浸透ユニットと、複数の濃縮区画及び希釈区画を有する前記シングルパス逆浸透ユニットに流体接続されたシングルパス電気再生式脱塩装置と、を備え、前記区画のそれぞれは、約4mm未満の厚さを有し、前記装置は、約5ppb〜約100ppbの完全溶解固体物質を含む水を提供するように構成及び配置されていることを特徴とする、超純水を提供するためのシステム。
- 複数のイオン濃縮区画及びイオン枯渇区画のそれぞれは、ボディ及びキャップを含むスペーサを有し、前記キャップは、約1mmの厚さを有し、かつシールを提供するために前記ボディにおける第2の構成部材と係合させられる第1の構成部材を有し、前記キャップ及び前記ボディは、区画のそれぞれを通る均一な流体流を提供するためにマニホルドを形成している、請求項17記載のシステム。
- 前記マニホルドは、流体を前記区画へ方向付けるためのチャネルを有する、請求項18記載のシステム。
- 前記キャップは、ボディと係合させられたときに前記マニホルドにおいてチャネルを提供するリッジ及び溝を有する、請求項19記載のシステム。
- 前記電気再生式脱塩装置の第1の端部に配置された第1の修正されたスペーサと、前記電気再生式脱塩装置の第2の端部に配置された第2の修正されたスペーサとをさらに備える、請求項17記載のシステム。
- 前記第1の修正されたスペーサに隣接して配置された第1のエンドブロックと、前記第2の修正されたスペーサに隣接して配置された第2のエンドブロックとをさらに備え、前記第1のエンドブロック及び前記第2のエンドブロックは同じ幾何学的形状を有する、請求項17記載のシステム。
- 前記スペーサは、不均一な面を有する第1の側と、平坦な面を有する第2の側とを有する、請求項17記載のシステム。
- 前記スペーサは、均一な流体流を提供するために第1の箇所、第2の箇所及び第3の箇所において互いに約5%〜約10%以内の流体流速度を提供するように構成及び配置されており、前記第1の箇所、前記第2の箇所及び前記第3の箇所はスペーサのエッジに対して平行に延びている、請求項18記載のシステム。
- 超純水を提供する方法であって、約100μS/cm〜約2000μS/cmの等価供給導電率を有する水をシングルパス逆浸透ユニットに導入し、約5μS/cm〜約100μS/cmの等価導電率を有するろ液を製造し、該ろ液を、複数の濃縮区画及び希釈区画を備えるシングルパス電気再生式脱塩装置に導入し、前記区画のそれぞれは、約4mm未満の厚さを有し、これにより、約5メグオーム・センチメートル〜約18メグオーム・センチメートルの抵抗率を有する製品水を提供することを特徴とする、超純水を提供する方法。
- 前記複数のイオン濃縮区画及びイオン枯渇区画のそれぞれは、ボディ及び1mmの厚さを有するキャップを含むスペーサを有し、前記キャップは、シールを提供するために前記ボディにおける第2の構成部材と係合させられる第1の構成部材を有し、前記キャップ及び前記ボディは、区画のそれぞれを通る均一な流体流を提供するためにマニホルドを形成している、請求項25記載の方法。
- 前記シングルパス電気再生式脱塩装置にろ液を導入することは、マニホルドにおけるチャネルを通って流体を方向付けることを含む、請求項26記載の方法。
- 前記キャップは、前記ボディと係合させられたときに前記マニホルドにおいてチャネルを提供するリッジ及び溝を有する、請求項26記載の方法。
- 前記スペーサは、不均一な面を有する第1の側と、平坦な面を有する第2の側とを有する、請求項26記載の方法。
- 前記スペーサは、均一な流体流を提供するために第1の箇所、第2の箇所及び第3の箇所において互いに約5%〜約10%以内の流体流速度を提供するように構成及び配置されていて良く、第1の箇所、第2の箇所及び第3の箇所はスペーサのエッジに対して平行に延びている、請求項26記載の方法。
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