JP7497855B2 - Filter press type dialysis equipment and stacks - Google Patents
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Description
本発明は、フィルタープレス型の透析装置、及びフィルタープレス型の透析装置に適用されるスタックに関する。 The present invention relates to a filter press type dialysis device and a stack for use in a filter press type dialysis device.
従来から、イオン交換膜とガスケットとが交互に積層された積層物の積層方向の両側に一対の締付枠が配置されたスタックを備えた透析槽と、前記透析槽を固定プレス盤と移動プレス盤とで挟み移動プレス盤側から押圧して前記積層方向に締め付ける押圧部材を有するプレス機と、を備えたフィルタープレス型の透析装置が知られている。 A filter press type dialysis device is known that includes a dialysis cell having a stack in which a pair of clamping frames are arranged on both sides of the stacking direction of a laminate in which ion exchange membranes and gaskets are alternately stacked, and a press machine having a pressing member that sandwiches the dialysis cell between a fixed press platen and a movable press platen and presses from the movable press platen side to tighten the dialysis cell in the stacking direction.
フィルタープレス型の透析装置としては、例えば、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とをガスケットを間に介在させながら交互に配列して脱塩室及び濃縮室を構成したスタックを一対の電極間に配設した電気透析槽を備え、脱塩室に食塩を含む被処理液を供給して、前記一対の電極に直流電流を通すことにより、該被処理液から塩分を除去して処理液（脱塩液及び濃縮液）を生成する電気透析装置が知られている（例えば、特許文献１、２を参照。）。 A known example of a filter press type dialysis device is an electrodialysis device that includes an electrodialysis cell in which a stack of desalting and concentrating compartments is arranged between a pair of electrodes, and in which cation exchange membranes and anion exchange membranes are alternately arranged with gaskets between them, and in which a salt-containing liquid to be treated is supplied to the desalting compartment and a direct current is passed through the pair of electrodes to remove salt from the liquid to be treated and produce treated liquids (desalting liquid and concentrating liquid) (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
また、フィルタープレス型の透析装置の他の例としては、例えば、酸の回収を目的とするものであって、陰イオン交換膜とガスケットとを交互に配列して被処理液（酸廃液）を供給する室と水を供給する室とを構成して複数積層したスタックを有する透析槽を備え、酸廃液に含まれる有効酸を濃度差によって陰イオン交換膜を透過させて水側に拡散移動させて前記有効酸を回収する拡散透析装置が知られている（例えば、特許文献３を参照。）。 Another example of a filter press type dialysis device is a diffusion dialysis device that is intended for the purpose of recovering acid and has a dialysis tank with a stack of multiple layers of anion exchange membranes and gaskets arranged alternately to form a chamber for supplying the liquid to be treated (acid waste liquid) and a chamber for supplying water, and recovers the effective acid by passing the effective acid contained in the acid waste liquid through the anion exchange membrane due to the concentration difference and diffusing it into the water (see, for example, Patent Document 3).
上記した特許文献１～３に記載された透析装置においては、透析槽を、押圧部材を有するプレス機の固定プレス盤と移動プレス盤とで挟み、移動プレス盤側から前記押圧部材によって押圧し、イオン交換膜とガスケットとを含むスタックを積層方向に締め付けて所定の適正締付圧力として押圧部材を固定して、イオン交換膜とガスケットとを密着させている。ここで、スタックを構成するガスケットは、ゴム、又は樹脂によって構成されており、季節的な変化による設置場所の温度変化の影響、流通させる液温の熱的影響、日光による紫外線の影響、流通させる液体の薬液による影響等、様々な要因によって、その寸法が厚み方向（前記積層方向）において変化する。 In the dialysis devices described in the above Patent Documents 1 to 3, the dialysis tank is sandwiched between a fixed press platen and a movable press platen of a press machine having a pressing member, and pressed from the movable press platen side by the pressing member, clamping the stack including the ion exchange membrane and the gasket in the stacking direction to fix the pressing member at a predetermined appropriate clamping pressure, thereby tightly bonding the ion exchange membrane and the gasket. Here, the gaskets that make up the stack are made of rubber or resin, and their dimensions change in the thickness direction (the stacking direction) due to various factors such as the influence of seasonal temperature changes at the installation location, the thermal influence of the temperature of the circulating liquid, the influence of ultraviolet rays from sunlight, and the influence of the circulating liquid drug.
特に電気透析装置の運転中においては、被処理液の電気抵抗を下げ、イオン交換膜の発熱によって過剰に温度が上がりすぎないようにすべく、例えば、被処理液の温度が３０℃程度になるように温度調整が行われており、スタック全体に膨張しようとする力が働き、イオン交換膜、及びガスケットからなる積層物の面圧が上昇する。この面圧の上昇は、透析装置の運転中に限らず、停止中であっても、例えば夏場において設置場所が高温雰囲気になった場合にも生じ得る。このような積層物を含むスタックにおける面圧の過度な上昇は、イオン交換膜とガスケットとを、両者の積層方向と直交する方向にずれを生じさせるおそれがあり、該ずれが生じた場合は、イオン交換膜とガスケットとの積層方向に形成された被処理液、又は脱塩後の処理液を流すための流路の変形を生じさせる。このようなずれが一旦発生してしまうと、被処理液、及び処理液を流す際に稼働するポンプの送液圧力の影響を受けて、そのずれがより一層拡大するという問題がある。 In particular, during operation of the electrodialysis device, in order to reduce the electrical resistance of the liquid to be treated and to prevent the temperature from rising excessively due to heat generation by the ion exchange membrane, the temperature is adjusted so that the temperature of the liquid to be treated is, for example, about 30°C. A force that tends to expand acts on the entire stack, and the surface pressure of the laminate consisting of the ion exchange membrane and the gasket increases. This increase in surface pressure is not limited to when the dialysis device is in operation, but can also occur when the installation location is in a high-temperature atmosphere, for example, in summer, even when the dialysis device is stopped. An excessive increase in surface pressure in a stack including such a laminate may cause the ion exchange membrane and the gasket to shift in a direction perpendicular to the stacking direction of both, and if such a shift occurs, it will cause deformation of the flow path for flowing the liquid to be treated, or the treated liquid after desalting, which is formed in the stacking direction of the ion exchange membrane and the gasket. Once such a shift occurs, there is a problem that the shift will be further expanded due to the influence of the liquid delivery pressure of the pump operating when flowing the liquid to be treated and the treated liquid.
さらに、透析装置を停止して、透析槽から被処理液、及び処理液を抜いた状態で、設置場所の温度が低下するような環境で放置した場合（冬季の休業期間等）は、透析装置全体が冷えてガスケットが収縮する。この結果、予めプレス機によって前記透析槽を所定の適正締付圧力で締め付けて固定していたとしても、スタックを構成するイオン交換膜、ガスケットに掛かる締付圧力が低下し、積層されているイオン交換膜やガスケットが下方に落ちたり、横方向にずれてはみ出したりする。このようにイオン交換膜やガスケットがずれてしまうと、イオン交換膜とガスケットとによって積層方向に形成された流路が変形し、被処理液、処理液が適正に流れなくなり、該流路を被処理液等が流れる流路抵抗が上昇して、ポンプ動力に負担が掛かり、最終的には、透析装置としての機能を十分に発揮できない状態となる。そして、上記したようなイオン交換膜とガスケットのずれが生じた場合は、そのまま運転を実施することができず、締付枠の分解を含む再度のイオン交換膜とガスケットの組み立てを実施する必要が生じ、透析装置の生産性を大きく低下させるという問題が発生する。 Furthermore, if the dialysis device is stopped and the treated liquid and the treated liquid are removed from the dialysis tank and left in an environment where the temperature of the installation location drops (such as during a winter holiday), the entire dialysis device will cool down and the gasket will shrink. As a result, even if the dialysis tank is previously clamped and fixed with a predetermined appropriate clamping pressure by a press machine, the clamping pressure applied to the ion exchange membranes and gaskets that make up the stack will decrease, and the stacked ion exchange membranes and gaskets will fall downward or shift laterally and protrude. If the ion exchange membranes and gaskets are misaligned in this way, the flow path formed by the ion exchange membranes and gaskets in the stacking direction will be deformed, the treated liquid and the treated liquid will not flow properly, the flow path resistance through which the treated liquid flows through the flow path will increase, putting a strain on the pump power, and ultimately the dialysis device will not be able to fully function. If the ion exchange membrane and gasket are misaligned as described above, it will not be possible to operate the device as it is, and it will be necessary to reassemble the ion exchange membranes and gaskets, including disassembling the clamping frame, which will significantly reduce the productivity of the dialysis device.
上記したスタックを構成するイオン交換膜及びガスケットのずれは、季節的な変化による設置場所の温度変化の影響、流通させる液温の熱的影響、日光による紫外線の影響、流通させる液体の薬液による影響等の様々な要因に加え、イオン交換膜とガスケットを組み立てる際の組み立て精度の影響も受けると考えられ、このようなずれの発生の有無を予見することは容易でない。 The misalignment of the ion exchange membrane and gasket that make up the stack described above is likely to be influenced by a variety of factors, including the effects of seasonal temperature changes at the installation location, the thermal effects of the temperature of the circulating liquid, the effects of ultraviolet rays from sunlight, and the effects of the chemical liquid being circulated, as well as the accuracy of assembly of the ion exchange membrane and gasket, and it is not easy to predict whether or not such misalignment will occur.
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、スタックを構成する積層物の積層方向に直交する方向にイオン交換膜とガスケットとがずれることを防止することができるフィルタープレス型の透析装置、及び該フィルタープレス型の透析装置を構成するスタックを提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above facts, and its main technical objective is to provide a filter press type dialysis device that can prevent the ion exchange membrane and the gasket from shifting in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminates that make up the stack, and a stack that makes up the filter press type dialysis device.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、イオン交換膜とガスケットとが交互に積層された積層物の積層方向の両側に一対の締付枠が配置されたスタックを備えた透析槽と、前記透析槽を固定プレス盤と移動プレス盤とで前記積層物の積層方向に締め付
けるプレス機と、を備えたフィルタープレス型の透析装置であって、前記スタックは、前記積層物の積層方向に直交する方向に前記イオン交換膜と前記ガスケットとがずれることを防止するずれ防止部材を備え、前記ずれ防止部材は、前記積層物の積層方向と直交する方向の側面又は底面の少なくともいずれかにおいて、前記積層物の積層方向にわたって当接されて、前記積層物が、前記積層物の積層方向と直交する方向にずれることを防止するか、又は前記積層物の積層方向と直交する方向の側面及び底面の少なくともいずれかにおいて、前記ずれ防止部材と前記積層物とが、微小な隙間をもって対向するように形成され、前記微小な隙間は、前記積層物を構成するイオン交換膜及びガスケットがずれても、前記イオン交換膜と前記ガスケットによって形成される処理液の流路が維持されて前記透析装置の稼働が許容される範囲に収まる寸法に設定されたものであるフィルタープレス型の透析装置が提供される。
In order to solve the above-mentioned main technical problem, according to the present invention, there is provided a filter press type dialysis apparatus including a dialysis tank having a stack in which a pair of clamping frames are arranged on both sides in a stacking direction of a laminate in which ion exchange membranes and gaskets are alternately stacked, and a press machine that clamps the dialysis tank in the stacking direction of the laminate with a fixed press platen and a movable press platen, wherein the stack is provided with a slip prevention member that prevents the ion exchange membranes and the gaskets from slipping in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate , and the slip prevention member is provided on at least one of a side surface or a bottom surface in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate, The present invention provides a filter press type dialysis device in which the anti-slip member is in contact with the laminate across the stacking direction to prevent the laminate from shifting in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate, or the anti-slip member and the laminate are formed to face each other with a minute gap on at least one of the side surface and the bottom surface in the direction perpendicular to the stacking direction of the laminate, and the minute gap is set to a dimension such that even if the ion exchange membrane and the gasket constituting the laminate shift, a flow path for the treatment liquid formed by the ion exchange membrane and the gasket is maintained and the operation of the dialysis device is allowed .
本発明のフィルタープレス型の透析装置においては、
前記ずれ防止部材は、前記積層物の積層方向と直交する方向の側面に、前記積層物の積層方向にわたって当接され、前記積層物が横方向にずれることを防止すること、
前記ずれ防止部材は、前記積層物の積層方向と直交する方向の底面に、前記積層物の積層方向にわたって当接され、前記積層物が縦方向にずれることを防止すること、
前記ずれ防止部材は、前記積層物の積層方向と直交する方向の側面及び底面に、前記積層物の積層方向にわたって各当接され、前記積層物が横方向及び縦方向にずれることを防止すること、
が好ましい。
In the filter press type dialysis apparatus of the present invention,
the anti-slip member is in contact with a side surface of the stacked body in a direction perpendicular to the stacked direction of the stacked body, across the stacked direction of the stacked body, to prevent the stacked body from being shifted laterally;
The anti-slip member is in contact with a bottom surface of the stack in a direction perpendicular to the stacking direction of the stack, across the stacking direction of the stack, to prevent the stack from being shifted in the vertical direction;
The anti-slip member is in contact with the side surface and the bottom surface of the stacked body in a direction perpendicular to the stacked direction of the stacked body, and prevents the stacked body from being shifted in the lateral direction and the longitudinal direction.
is preferred.
また、本発明のフィルタープレス型の透析装置においては、前記ずれ防止部材は、積層物の積層方向に伸縮自在なスライダ機構を備えていること、前記ずれ防止部材における前記積層物の底面と対向する部位に排水構造を備えること、前記ずれ防止部材は、前記一対の締付枠によって支持されること、前記ずれ防止部材は、前記一対の締付枠を繋ぐボルトによって支持されること、前記ずれ防止部材は、前記締付枠に形成された凹部、又は凸部によって支持されること、前記凸部は、前記締付枠に導入される処理液の液管であること、前記積層物に対して平面で対向し、積層物の積層方向に直交する方向に前記イオン交換膜と前記ガスケットとがずれようとする場合、又はずれた場合に、前記平面が、前記イオン交換膜、前記ガスケットの少なくともいずれかと当接して、前記ずれを防止する機能を発揮するものであること、前記透析槽は、陽極と陰極との間に前記スタックが設けられた構造を備える電気透析槽であること、が好ましい。 In the filter press type dialysis apparatus of the present invention, it is preferable that the slip prevention member is provided with a slider mechanism that is expandable and contractible in the stacking direction of the laminate, the slip prevention member is provided with a drainage structure at a portion facing the bottom surface of the laminate, the slip prevention member is supported by the pair of fastening frames, the slip prevention member is supported by a bolt connecting the pair of fastening frames, the slip prevention member is supported by a concave or convex portion formed in the fastening frame, the convex portion is a liquid pipe for a treatment liquid introduced into the fastening frame , the flat surface faces the laminate, and when the ion exchange membrane and the gasket are about to be shifted or have been shifted in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate, the flat surface abuts against at least one of the ion exchange membrane and the gasket to prevent the shift, and the dialysis cell is an electrodialysis cell having a structure in which the stack is provided between an anode and a cathode.
さらに、本発明によれば、固定プレス盤と移動プレス盤とで透析槽を締め付けるプレス機を備えたフィルタープレス型の透析装置に適用されるスタックであって、前記スタックは、イオン交換膜とガスケットとが交互に積層された積層物の積層方向の両側に一対の締付枠が配置され、前記積層物の積層方向に直交する方向に前記イオン交換膜と前記ガスケットとがずれることを防止するずれ防止部材を備え、前記ずれ防止部材は、前記積層物の積層方向と直交する方向の側面又は底面の少なくともいずれかにおいて、前記積層物の積層方向にわたって当接されて、前記積層物が、前記積層物の積層方向と直交する方向にずれることを防止するか、又は前記積層物の積層方向と直交する方向の側面及び底面の少なくともいずれかにおいて、前記ずれ防止部材と前記積層物とが、微小な隙間をもって対向するように形成され、前記微小な隙間は、前記積層物を構成するイオン交換膜及びガスケットがずれても、前記イオン交換膜と前記ガスケットによって形成される処理液の流路が維持されて前記透析装置の稼働が許容される範囲に収まる寸法に設定されたものであるスタックが提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a stack that is applied to a filter press type dialysis device equipped with a press machine that clamps a dialysis tank with a fixed press platen and a movable press platen, the stack having a pair of clamping frames arranged on both sides of a stacking direction of a laminate in which ion exchange membranes and gaskets are alternately stacked , and a slip prevention member that prevents the ion exchange membranes and the gaskets from shifting in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate, the slip prevention member being in contact with at least one of the side surface or bottom surface in the direction perpendicular to the stacking direction of the laminate across the stacking direction of the laminate to prevent the laminate from shifting in the direction perpendicular to the stacking direction of the laminate, or the slip prevention member and the laminate are formed so as to face each other with a minute gap on at least one of the side surface and bottom surface in the direction perpendicular to the stacking direction of the laminate, and the minute gap is set to a dimension that falls within a range in which the flow path of the treatment liquid formed by the ion exchange membranes and the gaskets is maintained and the operation of the dialysis device is permitted even if the ion exchange membranes and gaskets constituting the laminate are shifted .
本発明のスタックにおいては、
前記ずれ防止部材は、前記積層物の積層方向と直交する方向の側面に、前記積層物の積層方向にわたって当接され、前記積層物が横方向にずれることを防止するものであること、
前記ずれ防止部材は、前記積層物の積層方向と直交する方向の底面に、前記積層物の積層方向にわたって当接され、前記積層物が縦方向にずれることを防止するものであること、
前記ずれ防止部材は、前記積層物の積層方向と直交する方向の側面及び底面に、前記積層物の積層方向にわたって各当接され、前記積層物が横方向及び縦方向にずれることを防止するものであること、
が好ましい。
In the stack of the present invention,
the anti-slip member is in contact with a side surface of the stack in a direction perpendicular to the stacking direction of the stack, across the stacking direction of the stack, to prevent the stack from slipping laterally;
The anti-slip member is in contact with a bottom surface of the stack in a direction perpendicular to the stacking direction of the stack, across the stacking direction of the stack, to prevent the stack from being shifted in the vertical direction;
The anti-slip member is in contact with the side and bottom surfaces of the stacked body in a direction perpendicular to the stacked direction, and prevents the stacked body from being misaligned in the lateral and longitudinal directions.
is preferred.
本発明のフィルタープレス型の透析装置は、イオン交換膜とガスケットとが交互に積層された積層物の積層方向の両側に一対の締付枠が配置されたスタックを備えた透析槽と、前記透析槽を固定プレス盤と移動プレス盤とで前記積層物の積層方向に締め付けるプレス機と、を備えたフィルタープレス型の透析装置であって、前記スタックは、前記積層物の積層方向に直交する方向に前記イオン交換膜と前記ガスケットとがずれることを防止するずれ防止部材を備えていることにより、スタックを構成する積層物の積層方向に直交する方向にイオン交換膜とガスケットとがずれることを防止することができる。 The filter press type dialysis device of the present invention is a filter press type dialysis device that includes a dialysis tank having a stack in which a pair of clamping frames are arranged on both sides of the stacking direction of a laminate in which ion exchange membranes and gaskets are alternately stacked, and a press that clamps the dialysis tank in the stacking direction of the laminate with a fixed press platen and a movable press platen, and the stack is equipped with a slip prevention member that prevents the ion exchange membrane and the gasket from slipping in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate, thereby preventing the ion exchange membrane and the gasket from slipping in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate that constitutes the stack.
また、本発明のスタックは、固定プレス盤と移動プレス盤とで透析槽を締め付けるプレス機を備えたフィルタープレス型の透析装置に適用されるスタックであって、前記スタックは、イオン交換膜とガスケットとを交互に積層された積層物の積層方向の両側に一対の締付枠が配置され、前記積層物の積層方向に直交する方向に前記イオン交換膜と前記ガスケットとがずれることを防止するずれ防止部材を備えていることにより、スタックを構成する積層物の積層方向に直交する方向にイオン交換膜とガスケットとがずれることを防止することができる。 The stack of the present invention is a stack that is applied to a filter press type dialysis device equipped with a press machine that clamps a dialysis tank with a fixed press platen and a movable press platen, and the stack is provided with a pair of clamping frames arranged on both sides of the stacking direction of a laminate in which ion exchange membranes and gaskets are alternately stacked, and a slip prevention member that prevents the ion exchange membranes and the gaskets from slipping in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminates that make up the stack. This makes it possible to prevent the ion exchange membranes and the gaskets from slipping in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminates that make up the stack.
以下、本発明に基づいて構成されるフィルタープレス型の透析装置、及びフィルタープレス型の透析装置を構成するスタックに係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。 The following describes in detail an embodiment of a filter press type dialysis device constructed based on the present invention and a stack that constitutes the filter press type dialysis device, with reference to the attached drawings.
図１には、本発明のフィルタープレス型の透析装置の一実施形態として示されるフィルタープレス型電気透析装置１が示されている。本実施形態のフィルタープレス型電気透析装置１は、被処理液から塩分を除去して脱塩液と濃縮液とを生成する透析装置である。図に示すように、フィルタープレス型電気透析装置１は、透析槽２０と、透析槽２０を挟み締め付けて押圧するプレス機５０と、を備えている。 Figure 1 shows a filter press type electrodialysis device 1, which is an embodiment of the filter press type dialysis device of the present invention. The filter press type electrodialysis device 1 of this embodiment is a dialysis device that removes salt from the liquid to be treated to produce a desalted liquid and a concentrated liquid. As shown in the figure, the filter press type electrodialysis device 1 includes a dialysis cell 20 and a press machine 50 that clamps and presses the dialysis cell 20.
図１に示すように、透析槽２０は、二つのスタック３０、４０を備えている。スタック３０、４０は、それぞれ、イオン交換膜とガスケットとを交互に積層した積層物３８、４８を含む。図２に、スタック３０の一部を分解して示す。スタック３０は、陽イオン交換膜３２、脱塩室用ガスケット３３、陰イオン交換膜３４、及び濃縮室用ガスケット３５を積層したものを一対として、図中矢印Ｘで示すＸ軸方向において、複数（例えば１１０対）積層させた積層物３８を含み、積層物３８の積層方向の両側に一対の締付枠３１、３６を配置して挟んだものである。図示は省略するが、陽イオン交換膜３２、脱塩室用ガスケット３３、陰イオン交換膜３４、及び濃縮室用ガスケット３５には、それぞれがずれていない状態で相互を連通するように設定された被処理液、及び処理液を積層方向に通過させる流路が形成されている。 As shown in FIG. 1, the dialysis tank 20 includes two stacks 30 and 40. The stacks 30 and 40 each include a laminate 38 and 48 in which an ion exchange membrane and a gasket are alternately stacked. FIG. 2 shows a part of the stack 30 in an exploded view. The stack 30 includes a laminate 38 in which a cation exchange membrane 32, a gasket 33 for the desalting chamber, an anion exchange membrane 34, and a gasket 35 for the concentrating chamber are stacked as a pair (for example, 110 pairs) in the X-axis direction indicated by the arrow X in the figure, and a pair of fastening frames 31 and 36 are arranged on both sides of the stacking direction of the laminate 38 to sandwich it. Although not shown in the figure, the cation exchange membrane 32, the gasket 33 for the desalting chamber, the anion exchange membrane 34, and the gasket 35 for the concentrating chamber are formed with flow paths through which the liquid to be treated and the treated liquid pass in the stacking direction, which are set to communicate with each other without being misaligned.
締付枠３１には締付用の孔３１１が、締付枠３６には、締付用の孔３６１が外周に沿って複数形成されている。締付用の孔３１１、３６１は、ボルト３７の径よりも大きい貫通孔であり、ボルト３７を締付用の孔３１１、３６１に挿通し、適宜のナット、及びワッシャーリングを使用して、締付枠３１、３６を繋いで積層物３８を締め付け、積層物３８を一体化する。なお、ボルト３７としては、例えば、スタッドボルトが採用される。締付枠３１の内側面（他方の締付枠３６と対向する面）の下端部には、図中Ｙ軸方向に延びＸ軸方向に凸形状となる濃縮液の入口である濃縮液管３１ａが形成され、内側面の上方には、Ｙ軸方向に延びる脱塩液の出口である脱塩液管３１ｂが形成されている。また、締付枠３６の内側面（一方の締付枠３１と対向する面）の下方には、Ｙ軸方向に延びＸ軸方向に凸形状となる脱塩液の入口である脱塩液管３６ａが形成され、上方の内側面には、Ｙ軸方向に延びる濃縮液の出口である濃縮液管３６ｂが形成されている。 The clamping frame 31 has a plurality of clamping holes 311, and the clamping frame 36 has a plurality of clamping holes 361 along the outer periphery. The clamping holes 311 and 361 are through holes larger than the diameter of the bolt 37. The bolt 37 is inserted into the clamping holes 311 and 361, and the clamping frames 31 and 36 are connected using appropriate nuts and washer rings to tighten the laminate 38 and integrate the laminate 38. For example, a stud bolt is used as the bolt 37. The lower end of the inner surface of the clamping frame 31 (the surface facing the other clamping frame 36) is formed with a concentrated liquid pipe 31a, which is an inlet for the concentrated liquid and extends in the Y-axis direction and has a convex shape in the X-axis direction in the figure, and a desalted liquid pipe 31b, which is an outlet for the desalted liquid and extends in the Y-axis direction, is formed above the inner surface. In addition, a desalted liquid pipe 36a, which is an inlet for the desalted liquid and extends in the Y-axis direction and has a convex shape in the X-axis direction, is formed on the lower inner surface of the clamping frame 36 (the surface facing one of the clamping frames 31), and a concentrated liquid pipe 36b, which is an outlet for the concentrated liquid and extends in the Y-axis direction, is formed on the upper inner surface.
さらに、スタック３０には、積層物３８の積層方向に直交する方向であって、イオン交換膜（陽イオン交換膜３２、陰イオン交換膜３４）、及びガスケット（脱塩室用ガスケット３３、濃縮室用ガスケット３５）が横方向（Ｙ軸方向）にずれることを防止するずれ防止部材として機能する横ずれ防止部材１１０が配設される。 In addition, the stack 30 is provided with a lateral displacement prevention member 110 that functions as a displacement prevention member that prevents the ion exchange membranes (cation exchange membrane 32, anion exchange membrane 34) and gaskets (demineralization chamber gasket 33, concentration chamber gasket 35) from displacing laterally (in the Y-axis direction) in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate 38.
上記した横ずれ防止部材１１０は、積層物３８の側面に、積層物３８の積層方向にわたって当接されるものであり、積層物３８を構成するイオン交換膜、及びガスケットが横方向にずれることを防止する。横ずれ防止部材１１０は、図３（ａ）に分解して示すように、横方向に開口部を有する略Ｕ字形状のベースプレート１１１と、ベースプレート１１１の手前側端部に固着される第一ガイドプレート１１３と、第一ガイドプレート１１３上に配設されるサドルバンド１１２と、ベースプレート１１１の開口部に向けて矢印で示す方向にスライドして一体とすることが可能なスライドプレート１１４と、スライドプレート１１４の端部に固定される第二ガイドプレート１１５と、第二ガイドプレート１１５上に配設されるサドルバンド１１２と、を備えている。図３（ｂ）のように組み立てられた横ずれ防止部材１１０は、上記したようにベースプレート１１１に対し図中矢印Ｄ４で示す方向でスライドプレート１１４が進退するスライダ機構を備えており、その幅を自在に調整することが可能である。横ずれ防止部材１１０は、図２に示すように、二つのサドルバンド１１２、１１２を介して、ボルト３７に保持される。スタック３０は、ボルト３７を介して横ずれ防止部材１１０を保持した状態で、積層物３８を一対の締付枠３１、３６で挟み締め付けて一体とされる。図示の実施形態では、スタック３０の積層物３８の側面において、締付枠３１、３６を締め付ける５本のボルト３７のうち、上端、下端、及び中央に配設される３本のボルト３７を使用して横ずれ防止部材１１０が保持される。なお、横ずれ防止部材１１０を配設する数は、これに限定されず、例えば全てのボルト３７に対応して設定してもよいし、上下２個であってもよく、必要に応じて適宜選択される。 The above-mentioned lateral displacement prevention member 110 is abutted against the side of the laminate 38 in the stacking direction of the laminate 38, and prevents the ion exchange membrane and gasket that constitute the laminate 38 from shifting in the lateral direction. As shown in an exploded view in FIG. 3(a), the lateral displacement prevention member 110 includes a substantially U-shaped base plate 111 having an opening in the lateral direction, a first guide plate 113 fixed to the front end of the base plate 111, a saddle band 112 arranged on the first guide plate 113, a slide plate 114 that can be slid toward the opening of the base plate 111 in the direction indicated by the arrow to be integrated, a second guide plate 115 fixed to the end of the slide plate 114, and a saddle band 112 arranged on the second guide plate 115. The lateral displacement prevention member 110 assembled as shown in FIG. 3B has a slider mechanism in which the slide plate 114 advances and retreats in the direction indicated by the arrow D4 in the figure relative to the base plate 111 as described above, and the width of the slider mechanism can be freely adjusted. As shown in FIG. 2, the lateral displacement prevention member 110 is held by the bolts 37 via two saddle bands 112, 112. The stack 30 is integrated by clamping and fastening the laminated body 38 between a pair of fastening frames 31, 36 while the lateral displacement prevention member 110 is held by the bolts 37. In the illustrated embodiment, the lateral displacement prevention member 110 is held on the side of the laminated body 38 of the stack 30 using three bolts 37 arranged at the upper end, lower end, and center out of the five bolts 37 that fasten the fastening frames 31, 36. The number of lateral displacement prevention members 110 to be arranged is not limited to this, and may be set to correspond to all the bolts 37, or may be two at the top and bottom, and may be appropriately selected as necessary.
詳細は省略するが、図１に示すように、スタック４０も、上記したスタック３０と略同一の構成を備えており、シート状に成型された陽イオン交換膜４２、脱塩室用ガスケット４３、陰イオン交換膜４４、及び濃縮室用ガスケット４５を積層したものを一対として、Ｘ軸方向において、複数（例えば１１０対）積層させた積層物４８を含み、該積層物の積層方向の両側に一対の締付枠４１、４６を配置して積層物４８を挟んでいる。締付枠４１には締付用の孔４１１が、締付枠４６にも締付用の孔４６１が外周に沿って複数形成されており、各締付用の孔を利用して、一対の締付枠４１、４６をボルト４７、及び図示を省略する適宜のナット、ワッシャーリングを使用して積層物４８を締め付ける。スタック４０を構成する積層物４８の側面においても、締付枠４１、４６を締め付ける５本のボルト４７のうち、上端、下端、及び中央に配設される３本のボルト４７を使用して横ずれ防止部材１１０が保持される。なお、図１では、スタック３０、４０の反対側が示されていないが、手前側と同様に、上下方向において３箇所に横ずれ防止部材１１０が配設される。 As shown in FIG. 1, the stack 40 has a configuration similar to that of the stack 30 described above, and includes a stack 48 in which a plurality of pairs (e.g., 110 pairs) of a cation exchange membrane 42, a gasket for a desalting chamber 43, an anion exchange membrane 44, and a gasket for a concentration chamber 45, each of which is formed into a sheet shape, are stacked in the X-axis direction. A pair of fastening frames 41, 46 are arranged on both sides of the stack in the stacking direction to sandwich the stack 48. The fastening frame 41 has a fastening hole 411, and the fastening frame 46 also has a plurality of fastening holes 461 formed along the outer periphery. The pair of fastening frames 41, 46 are fastened to the stack 48 using the bolts 47 and appropriate nuts and washer rings (not shown) by using each fastening hole. On the side of the laminate 48 that constitutes the stack 40, the anti-lateral displacement members 110 are held in place using three of the five bolts 47 that fasten the fastening frames 41, 46, located at the top, bottom, and center. Note that the opposite side of the stacks 30, 40 is not shown in Figure 1, but similar to the front side, anti-lateral displacement members 110 are arranged in three locations in the vertical direction.
スタック３０の締付枠３１、３６の側面には、図中Ｙ軸方向に延びる肩部３１２、３６２が、締付枠４１、４６の側面には、図中Ｙ軸方向に延びる肩部４１２、４６２が形成されている。スタック３０、及びスタック４０に形成される締付用の孔の高さは、それぞれにおいて２段階で用意されており、隣接するスタックでは、異なる高さの締付用の孔が使用される。なお、本実施形態では、透析槽２０を２つのスタック（スタック３０及びスタック４０）により構成しているが、本発明はこれに限定されず、スタックを１つ、又は３つ以上備えるものであってもよい。 Shoulders 312, 362 extending in the Y-axis direction are formed on the sides of the fastening frames 31, 36 of the stack 30, and shoulders 412, 462 extending in the Y-axis direction are formed on the sides of the fastening frames 41, 46. The heights of the fastening holes formed in the stacks 30 and 40 are each prepared in two stages, and fastening holes of different heights are used in adjacent stacks. In this embodiment, the dialysis tank 20 is composed of two stacks (stacks 30 and 40), but the present invention is not limited to this, and it may have one stack or three or more stacks.
本実施形態の透析槽２０は、前記二つのスタック３０、４０を隣接するように配置したものであり、スタック４０の締付枠４６側には陽極を保持する陽極枠２２を、スタック３０の締付枠３１側には陰極を保持する陰極枠２４を配置し、所謂電気透析槽を構成している。 The dialysis cell 20 of this embodiment is configured by arranging the two stacks 30, 40 adjacent to each other, with an anode frame 22 for holding an anode arranged on the clamping frame 46 side of the stack 40, and a cathode frame 24 for holding a cathode arranged on the clamping frame 31 side of the stack 30, forming a so-called electrodialysis cell.
図１を参照しながら、プレス機５０について説明する。プレス機５０は、一対の立設部５１、５２と、一方（手前側）の立設部５１の上部に水平に配置される油圧プレス機支持部５３と、立設部５１と対向する位置であって他方の立設部５２によって支持される固定プレス盤５４と、油圧プレス機支持部５３と固定プレス盤５４とをＸ軸方向（水平方向）で連結する一対のサイドバー５５、５５と、油圧プレス機支持部５３に支持される油圧プレス機５６と、一対のサイドバー５５、５５に挟まれた領域に配設された移動プレス盤５７とを備えている。なお、図１では、手前側のサイドバー５５の一部を透過して示している。 The press 50 will be described with reference to FIG. 1. The press 50 includes a pair of standing sections 51, 52, a hydraulic press machine support section 53 arranged horizontally on the top of one (front) standing section 51, a fixed press platen 54 supported by the other standing section 52 at a position opposite the standing section 51, a pair of side bars 55, 55 connecting the hydraulic press machine support section 53 and the fixed press platen 54 in the X-axis direction (horizontal direction), a hydraulic press machine 56 supported by the hydraulic press machine support section 53, and a movable press platen 57 arranged in the area sandwiched between the pair of side bars 55, 55. Note that FIG. 1 shows a portion of the front side bar 55 in a see-through manner.
油圧プレス機５６は、油圧ポンプ５６１と、押圧部材５６２とを備えている。押圧ポンプ５６１は、図示を省略する電動モータにより駆動され、押圧ポンプ５６１によって供給される油圧によって押圧部材５６２をＸ軸方向に伸長させる。移動プレス盤５７は、矢印Ｙで示すＹ軸方向の側面に一対の肩部５７１、５７１を備えており、一対のサイドバー５５、５５に肩部５７１、５７１を介して支持される。移動プレス盤５７の下端部はプレス機５０の設置面には触れておらず、また、肩部５７１、５７１はサイドバー５５、５５には固定されていないことから、油圧プレス機５６の押圧部材５６２によって移動プレス盤５７の垂直壁５７２が押圧されることにより、サイドバー５５、５５上を肩部５７１、５７１がスライドして、移動プレス盤５７を固定プレス盤５４に向けて移動させることができる。 The hydraulic press 56 includes a hydraulic pump 561 and a pressing member 562. The pressing pump 561 is driven by an electric motor (not shown), and the pressing member 562 is extended in the X-axis direction by hydraulic pressure supplied by the pressing pump 561. The movable press platen 57 includes a pair of shoulders 571, 571 on the side in the Y-axis direction indicated by the arrow Y, and is supported by a pair of side bars 55, 55 via the shoulders 571, 571. The lower end of the movable press platen 57 does not touch the installation surface of the press 50, and the shoulders 571, 571 are not fixed to the side bars 55, 55. Therefore, the pressing member 562 of the hydraulic press 56 presses the vertical wall 572 of the movable press platen 57, causing the shoulders 571, 571 to slide on the side bars 55, 55, and the movable press platen 57 can be moved toward the fixed press platen 54.
本実施形態のフィルタープレス型電気透析装置１を運転するに際し、前記したスタック３０、４０を用意したならば、図１に示すようにプレス機５０の一対のサイドバー５５、５５、固定プレス盤５４、及び移動プレス盤５７に挟まれた領域にスタック３０、４０を搬入し、スタック３０の締付枠３１、３６に配設された肩部３１２、３６２、及びスタック４０の締付枠４１、４６に配設された肩部４１２、４６２を一対のサイドバー５５、５５に掛け渡して載置する。このとき、スタック３０、４０の下端部は、フィルタープレス型電気透析装置１の設置面には触れないことから、スタック３０、４０を、一対のサイドバー５５、５５に沿ってＸ軸方向に移動させることができる。 When operating the filter press type electrodialysis device 1 of this embodiment, if the stacks 30 and 40 are prepared, the stacks 30 and 40 are carried into the area between the pair of side bars 55, 55, the fixed press platen 54, and the movable press platen 57 of the press machine 50 as shown in FIG. 1, and the shoulders 312, 362 arranged on the clamping frames 31, 36 of the stack 30 and the shoulders 412, 462 arranged on the clamping frames 41, 46 of the stack 40 are placed across the pair of side bars 55, 55. At this time, the lower ends of the stacks 30 and 40 do not touch the installation surface of the filter press type electrodialysis device 1, so the stacks 30 and 40 can be moved in the X-axis direction along the pair of side bars 55, 55.
上記したように、プレス機５０に対して、スタック３０、４０を搬入したならば、油圧プレス機５６の油圧ポンプ５６１を作動して、押圧部材５６２を、矢印Ｄ１で示す方向に伸長させて、移動プレス盤５７の垂直壁５７２に当接させ、移動プレス盤５７を矢印Ｄ２で示す方向に押圧する。これにより、スタック３０、及びスタック４０が積層方向（Ｘ軸方向）にて締め付けられて、全体として透析槽２０が圧縮される。 As described above, once the stacks 30 and 40 have been loaded into the press machine 50, the hydraulic pump 561 of the hydraulic press machine 56 is operated to extend the pressing member 562 in the direction indicated by the arrow D1, bringing it into contact with the vertical wall 572 of the movable press platen 57 and pressing the movable press platen 57 in the direction indicated by the arrow D2. As a result, the stacks 30 and 40 are clamped in the stacking direction (X-axis direction), compressing the dialysis tank 20 as a whole.
ところで、本実施形態のプレス機５０によって透析槽２０が締め付けられる際の適正締付圧力は０．６Ｎ／ｍｍ２±０．１Ｎ／ｍｍ２に設定されており、押圧部材５６２を、矢印Ｄ１で示す方向に伸長させて、移動プレス盤５７を矢印Ｄ２で示す方向に押圧すると、締付圧力が高くなるに従って一対の締付枠３１、３６間の距離が狭められる。適正締付圧力となった際の一対の締付枠３１、３６間の距離は、図４（ａ）に示すように、例えばＷ（ｍｍ）である。上記したように、横ずれ防止部材１１０は、ベースプレート１１１に対してスライドプレート１１４が幅方向に進退するスライダ機構を備えており、その幅を自在に調整することが可能であることから、その幅がＷ（ｍｍ）になるように調整される。その結果、図４（ａ）に加え、図４（ｂ）からも理解されるように、ボルト３７にゴム３７２を介して保持された横ずれ防止部材１１０は、スタック３０の積層体３８の側面に、積層方向の幅Ｗ（ｍｍ）の全域にわたって当接される。 Incidentally, the appropriate clamping pressure when the dialysis tank 20 is clamped by the press machine 50 of this embodiment is set to 0.6 N/mm2 ±0.1 N/ mm2 , and when the pressing member 562 is extended in the direction indicated by the arrow D1 and the movable press platen 57 is pressed in the direction indicated by the arrow D2, the distance between the pair of clamping frames 31, 36 is narrowed as the clamping pressure increases. The distance between the pair of clamping frames 31, 36 when the appropriate clamping pressure is reached is, for example, W (mm), as shown in Fig. 4(a). As described above, the lateral displacement prevention member 110 is provided with a slider mechanism in which the slide plate 114 advances and retreats in the width direction relative to the base plate 111, and the width can be freely adjusted, so that the width is adjusted to W (mm). As a result, as can be seen from Figure 4(b) in addition to Figure 4(a), the anti-lateral displacement member 110 held to the bolt 37 via the rubber 372 is abutted against the side of the laminate 38 of the stack 30 over the entire width W (mm) in the stacking direction.
さらに、本実施形態においては、上記したように透析槽２０をプレス機５０によってプレスして、積層物３８、４８を適正締付圧力にて締め付け、押圧部材５６２を固定した後、スタック３０、４０の積層体３８、４８の積層方向と直交する方向の底面に対して当接する位置に、縦ずれ防止部材１２０を挿入して配設する。縦ずれ防止部材１２０は、図１に示すように矩形の板状部材であり、例えば、ＰＶＣ、ＰＥ等の熱可塑性、又は熱硬化性の樹脂により構成される。また、縦ずれ防止部材１２０には、排水構造として機能する厚み方向に貫通する貫通孔１２２が複数（本実施形態では９個）形成されている。この貫通孔１２２が配設されていることにより、仮にイオン交換膜とガスケットとの間から被処理液、処理液が縦ずれ防止部材１２０上に漏出したとしても貫通孔１２２を介して外部に排出されるので、縦ずれ防止部材１２０上に塩等の析出物の堆積ができて陽極枠２２、陰極枠２４が連結されてショートする等の問題が回避される。なお、縦ずれ防止部材１２０上に配設する排水構造の形態は、上記した貫通孔１２２に限定されない。例えば、縦ずれ防止部材１２０の表面の長手方向全域にわたって漏出した液体を排出する溝を形成したり、該貫通孔１２２と前記した溝とを組み合わせたり、適宜の傾斜面を形成したりするようにしてもよい。 Furthermore, in this embodiment, as described above, the dialysis tank 20 is pressed by the press machine 50 to clamp the laminates 38, 48 with an appropriate clamping pressure, and the pressing member 562 is fixed. After that, the vertical displacement prevention member 120 is inserted and arranged at a position where it abuts against the bottom surface of the laminates 38, 48 of the stacks 30, 40 in a direction perpendicular to the stacking direction. The vertical displacement prevention member 120 is a rectangular plate-shaped member as shown in FIG. 1, and is made of, for example, a thermoplastic or thermosetting resin such as PVC or PE. In addition, the vertical displacement prevention member 120 has a plurality of through holes 122 (9 in this embodiment) formed therein that penetrate the thickness direction and function as a drainage structure. By providing this through hole 122, even if the liquid to be treated or the liquid to be treated leaks onto the vertical deviation prevention member 120 from between the ion exchange membrane and the gasket, it is discharged to the outside through the through hole 122, so problems such as the accumulation of salt or other deposits on the vertical deviation prevention member 120, which connects the anode frame 22 and the cathode frame 24 and causes a short circuit, can be avoided. Note that the form of the drainage structure provided on the vertical deviation prevention member 120 is not limited to the above-mentioned through hole 122. For example, a groove for discharging the leaked liquid may be formed over the entire longitudinal direction of the surface of the vertical deviation prevention member 120, the through hole 122 may be combined with the above-mentioned groove, or an appropriate inclined surface may be formed.
上記した縦ずれ防止部材１２０を配設するに際しては、締付枠３１、３６間の間隔がＷ（ｍｍ）であることを確認した後、幅寸法がＷ（ｍｍ）で形成された縦ずれ防止部材１２０を用意する。次いで、図１に示すように、締付枠３１の内側面の下端側に凸部を構成しＹ軸方向に延びる濃縮液管３１ａ、及び締付枠３６の内側面の下端部に凸部を構成しＹ軸方向に延びる脱塩液の入口である脱塩液管３６ａの上に、側方から挿入して載置する。縦ずれ防止部材１２０の厚みは、図４（ａ）に示すように、締付枠３１に形成された濃縮液管３１ａと、締付枠３６に形成された脱塩液管３６ａ上に縦ずれ防止部材１２０を挿入して載置した場合に、ちょうど、縦ずれ防止部材１２０の表面が積層物３８の下面に当接するように設定される。なお、本実施形態では、縦ずれ防止部材１２０を、濃縮液管３１ａ、及び脱塩液管３６ａ上に載置したが、積層物３８の下端と、濃縮液管３１ａ、及び脱塩液管３６ａとの距離が離れている場合は、締付枠３１、３６の双方に、縦ずれ防止部材１２０を載置するための凸部を別途形成するようにしてもよい。 When disposing the above-mentioned vertical slip prevention member 120, after confirming that the distance between the clamping frames 31 and 36 is W (mm), prepare a vertical slip prevention member 120 formed with a width dimension of W (mm). Next, as shown in FIG. 1, insert and place from the side on the concentrated liquid pipe 31a that forms a convex portion on the lower end side of the inner surface of the clamping frame 31 and extends in the Y-axis direction, and the desalted liquid pipe 36a that forms a convex portion on the lower end of the inner surface of the clamping frame 36 and is an inlet for desalted liquid that extends in the Y-axis direction. The thickness of the vertical slip prevention member 120 is set so that when the vertical slip prevention member 120 is inserted and placed on the concentrated liquid pipe 31a formed in the clamping frame 31 and the desalted liquid pipe 36a formed in the clamping frame 36 as shown in FIG. 4 (a), the surface of the vertical slip prevention member 120 just abuts on the lower surface of the laminate 38. In this embodiment, the anti-vertical slippage member 120 is placed on the concentrated liquid pipe 31a and the desalted liquid pipe 36a, but if the distance between the bottom end of the stack 38 and the concentrated liquid pipe 31a and the desalted liquid pipe 36a is large, a convex portion for placing the anti-vertical slippage member 120 on both the fastening frames 31 and 36 may be formed separately.
なお、本発明においては、横ずれ防止部材１１０、又は縦ずれ防止部材１２０が、積層物３８の積層方向と直交する方向の側面、又は底面に対して、直接的に全面が当接されることに限定されず、横ずれ防止部材１１０、及び縦ずれ防止部材１２０と、積層物３８を構成するイオン交換膜、及びガスケットとの間に、微小な隙間が存在していてもよい。すなわち、本発明における横ずれ防止部材１１０、縦ずれ防止部材１２０は、積層物３８を構成するイオン交換膜、ガスケットが僅かでもずれようとする際に、そのずれを防止するように機能するものであって、再度のイオン交換膜とガスケットの積層を含む組み立てを実施する必要が生じる程度にずれることを防止するように機能すればよい。より具体的には、ずれ防止部材（横ずれ防止部材１１０、縦ずれ防止部材１２０）と積層物３８とによって形成される微小な隙間は、積層物３８を構成するイオン交換膜及びガスケットが該微小な隙間の範囲でずれても、イオン交換膜とガスケットとによって形成される被処理液、及び処理液の流路が維持されて透析装置の稼働が許容される範囲に収まる寸法に設定される。なお、該微小な隙間は、５ｍｍ以下であることが好ましい。 In the present invention, the lateral slip prevention member 110 or the vertical slip prevention member 120 is not limited to being in direct contact with the entire surface of the side or bottom surface in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate 38, and a small gap may exist between the lateral slip prevention member 110 or the vertical slip prevention member 120 and the ion exchange membrane and gasket that constitute the laminate 38. In other words, the lateral slip prevention member 110 and the vertical slip prevention member 120 in the present invention function to prevent the ion exchange membrane and gasket that constitute the laminate 38 from slipping even slightly, and only need to function to prevent slippage to the extent that it becomes necessary to perform assembly including stacking the ion exchange membrane and gasket again. More specifically, the minute gap formed by the slip prevention members (lateral slip prevention member 110, vertical slip prevention member 120) and the laminate 38 is set to a size that allows the flow path of the treated liquid and the treated liquid formed by the ion exchange membrane and the gasket to be maintained and falls within a range that allows the operation of the dialysis device, even if the ion exchange membrane and the gasket that make up the laminate 38 are shifted within the range of the minute gap. It is preferable that the minute gap is 5 mm or less.
本発明の発明者らは、上記したような、横ずれ防止部材１１０、及び縦ずれ防止部材１２０を配設したフィルタープレス型電気透析装置１と、上記した横ずれ防止部材１１０、及び縦ずれ防止部材１２０を配設してない同じ型のフィルタープレス型電気透析装置を使用し、食塩を含む被処理液から濃縮液と脱塩液とを生成する運転を一定期間実施し、一週間程度の冬季休業期間に入る前に各電気透析装置から被処理液、及び処理液を抜いて、各各電気透析装置を放置し、冬季休業期間終了後、各電気透析装置のスタックを構成するイオン交換膜とガスケットとのずれ具合を検証した。 The inventors of the present invention used a filter press type electrodialysis device 1 equipped with the lateral displacement prevention member 110 and the vertical displacement prevention member 120 as described above, and the same type of filter press type electrodialysis device without the lateral displacement prevention member 110 and the vertical displacement prevention member 120, and performed operations for a certain period of time to produce a concentrated liquid and a desalted liquid from a liquid to be treated that contains salt, and before the winter holiday period of about one week, the liquid to be treated and the treated liquid were removed from each electrodialysis device, and each electrodialysis device was left as it was, and after the winter holiday period ended, the degree of misalignment between the ion exchange membrane and the gasket that constitute the stack of each electrodialysis device was examined.
上記した検証の結果、横ずれ防止部材１１０、及び縦ずれ防止部材１２０を配設しなかった一方のフィルタープレス型電気透析装置においては、スタック３０、４０を構成する積層物３８、４８の内、中央寄りの複数のイオン交換膜、及びガスケットが下方側に脱落し、横方向にもイオン交換膜とガスケットのずれ、はみ出しが生じていた。したがって、次の運転を再開させるためには、スタック３０、４０を分解して、再度スタック３０、４０を組み立てる必要性が生じた。これに対し、横ずれ防止部材１１０、及び縦ずれ防止部材１２０を配設したフィルタープレス型電気透析装置１においては、積層物３８、４８に含まれるガスケットの収縮が起きていたにも関わらず、縦方向、横方向いずれにもずれは生じておらず、スタック３０、４０は良好な形態を維持することができた。 As a result of the above-mentioned verification, in one filter press type electrodialysis device in which the lateral displacement prevention member 110 and the longitudinal displacement prevention member 120 were not provided, the multiple ion exchange membranes and gaskets near the center of the laminates 38, 48 constituting the stacks 30, 40 fell off to the lower side, and the ion exchange membranes and gaskets also shifted and protruded in the lateral direction. Therefore, in order to resume the next operation, it became necessary to disassemble the stacks 30, 40 and reassemble the stacks 30, 40. In contrast, in the filter press type electrodialysis device 1 in which the lateral displacement prevention member 110 and the longitudinal displacement prevention member 120 were provided, despite the shrinkage of the gaskets included in the laminates 38, 48, no shift occurred in either the longitudinal or lateral directions, and the stacks 30, 40 were able to maintain a good shape.
本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明には種々の変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態では、横ずれ防止部材１１０にスライダ機構を形成し、プレス機５０によって透析槽２０を圧縮して適正締付圧力に設定する過程で、横ずれ防止部材１１０の幅を一対の締付枠３１、３６の間隔Ｗに合わせて調整した。また、縦ずれ防止部材１２０については、プレス機５０によって透析槽２０を圧縮して適正締付圧力に設定した後、締付枠３１と締付枠３６との間隔Ｗを計測して、その計測された間隔Ｗに合わせて幅Ｗの縦ずれ防止部材１２０を用意して、縦ずれ防止部材１２０を側方から挿入して載置した。しかし、本発明はこれに限定されない。 The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modified examples are included in the present invention. For example, in the above-mentioned embodiment, a slider mechanism is formed in the lateral displacement prevention member 110, and in the process of compressing the dialysis tank 20 with the press machine 50 to set the appropriate clamping pressure, the width of the lateral displacement prevention member 110 is adjusted to match the distance W between the pair of clamping frames 31, 36. In addition, for the vertical displacement prevention member 120, after compressing the dialysis tank 20 with the press machine 50 to set the appropriate clamping pressure, the distance W between the clamping frames 31 and 36 is measured, and the vertical displacement prevention member 120 with the width W is prepared to match the measured distance W, and the vertical displacement prevention member 120 is inserted from the side and placed. However, the present invention is not limited to this.
例えば、透析槽２０をプレス機５０によって適正締付圧力で絞め付ける際の一対の締付枠の間隔が、予め略Ｗ（ｍｍ）となることが想定できる場合は、図５に示すように、上記した横ずれ防止部材１１０、及び縦ずれ防止部材１２０に替えて、板状の横ずれ防止部材１３０、及び縦ずれ防止部材１４０を用意する。横ずれ防止部材１３０、縦ずれ防止部材１４０の幅は、上記した間隔Ｗ（ｍｍ）に加え、所定の予備幅２Ｄ（ｍｍ）を加えたＷ＋２Ｄ（ｍｍ）とする。これに対応すべく、締付枠３１、締付枠３６側には、横ずれ防止部材１３０が挿入される縦方向に延びる凹部、より具体的には、縦方向に延びる溝３１６、溝３６６を形成すると共に、縦ずれ防止部材１４０が挿入される横方向に延びる溝３１４、溝３６４を形成する。各溝の深さ（奥行き）は、上記した予備幅２Ｄ（ｍｍ）に対応させて、Ｄ＋α（ｍｍ）とする。上記した横ずれ防止部材１３０、及び縦ずれ防止部材１４０を用意し、上記した溝３１４、３６４、３１６、及び３６６を形成しておくことで、スタック３０を形成するときに、予め横ずれ防止部材１３０、及び縦ずれ防止部材１４０を、Ｗ＋２Ｄ＋２αの間隔となるように形成された溝３１４、３６４間、及び溝３１６、３６６間に配設することができ、締付枠３１、３６間の間隔Ｗ（ｍｍ）に合わせて後から幅方向の寸法を調整することなく、横ずれ防止部材１３０、及び縦ずれ防止部材１４０を、積層物３８の積層方向と直交する方向の側面、又は底面に、積層物３８の積層方向の全域にわたって当接させることができる。 For example, when it is assumed that the distance between the pair of clamping frames when the dialysis tank 20 is clamped by the press machine 50 with the appropriate clamping pressure will be approximately W (mm) in advance, as shown in FIG. 5, instead of the above-mentioned lateral displacement prevention member 110 and vertical displacement prevention member 120, a plate-shaped lateral displacement prevention member 130 and vertical displacement prevention member 140 are prepared. The width of the lateral displacement prevention member 130 and vertical displacement prevention member 140 is W+2D (mm), which is the above-mentioned distance W (mm) plus a predetermined reserve width 2D (mm). To accommodate this, the clamping frame 31 and the clamping frame 36 are formed with a vertically extending recess into which the lateral displacement prevention member 130 is inserted, more specifically, vertically extending grooves 316 and 366, and horizontally extending grooves 314 and 364 into which the vertical displacement prevention member 140 is inserted. The depth (depth) of each groove is D+α (mm) corresponding to the above-mentioned reserve width 2D (mm). By preparing the above-mentioned lateral slippage prevention member 130 and vertical slippage prevention member 140 and forming the above-mentioned grooves 314, 364, 316, and 366, when forming the stack 30, the lateral slippage prevention member 130 and the vertical slippage prevention member 140 can be arranged in advance between the grooves 314, 364 and between the grooves 316, 366, which are formed to have a spacing of W+2D+2α. Without later adjusting the width dimension to match the spacing W (mm) between the fastening frames 31 and 36, the lateral slippage prevention member 130 and the vertical slippage prevention member 140 can be abutted against the side surface or bottom surface in the direction perpendicular to the stacking direction of the stack 38 over the entire area of the stacking direction of the stack 38.
さらに、上記した実施形態では、横ずれ防止部材１１０、及び縦ずれ防止部材１２０を別々に構成したが、例えば図６に示すように、積層物３８の下端側に設置する横ずれ防止部材と縦ずれ防止部材とを一体とした一体型ずれ防止部材１６０を構成することも可能である。一体型ずれ防止部材１６０は、図６（ａ）にその一部を分解して示すように、横方向に開口部を有する略Ｕ字形状のベースプレート１６１と、ベースプレート１６１の手前側端部に固着される第一ガイドプレート１６３と、第一ガイドプレート１６３上に配設されるサドルバンド１６２と、ベースプレート１６１の開口部に向けて矢印で示す方向にスライドして一体とすることが可能なスライドプレート１６４と、スライドプレート１６４の端部に固定される第二ガイドプレート１６５と、第二ガイドプレート１６５上に配設されるサドルバンド１６２と、を備え、さらに、ベースプレート１６１の下端側中央から下方に延びる連結部１６６と、連結部１６６の下端から略水平方向に延びる水平プレート１６７と、を備え、図６（ｃ）から理解されるように、側方からみて、断面が略Ｌ字形状となる。図６（ｂ）のように組み立てられた一体型ずれ防止部材１６０は、図６（ｃ）に示すように、二つのサドルバンド１６２、１６２とゴム３７２を介して、下端側のスタッドボルト３７によって保持される。 Furthermore, in the above-described embodiment, the lateral slippage prevention member 110 and the vertical slippage prevention member 120 are constructed separately, but it is also possible to construct an integrated slippage prevention member 160 in which the lateral slippage prevention member and the vertical slippage prevention member are integrated together and installed on the lower end side of the laminate 38, as shown in FIG. 6, for example. As shown in a partially exploded view in Figure 6(a), the integrated anti-slip member 160 comprises a substantially U-shaped base plate 161 having an opening in the horizontal direction, a first guide plate 163 fixed to the front end of the base plate 161, a saddle band 162 arranged on the first guide plate 163, a slide plate 164 that can be slid in the direction indicated by the arrow toward the opening of the base plate 161 to form one piece with it, a second guide plate 165 fixed to the end of the slide plate 164, and the saddle band 162 arranged on the second guide plate 165. It also comprises a connecting portion 166 extending downward from the center of the lower end side of the base plate 161, and a horizontal plate 167 extending substantially horizontally from the lower end of the connecting portion 166. As can be seen from Figure 6(c), the cross section when viewed from the side is substantially L-shaped. The integrated anti-slip member 160 assembled as shown in FIG. 6(b) is held by the stud bolt 37 on the lower end side via two saddle bands 162, 162 and rubber 372 as shown in FIG. 6(c).
水平プレート１６７は、上記した縦ずれ防止部材１２０と同様に、スタック３０、４０が適正締付圧力によって締め付けられた場合の間隔Ｗ（ｍｍ）に対して、所定の予備幅２Ｄを加えた幅寸法（Ｗ＋２Ｄ（ｍｍ））で形成されている。締付枠３１、３６には、図５（ａ）に示した水平方向に延びる溝３１４、溝３６４を形成しておき、上記水平プレート１６７が、溝３１４、３６４に収容される。水平プレート１６７の上面には、矢印Ｄ５で示す方向に下がる傾斜面１６７ａが形成されている。上記した連結部１６６から上側は、上記した横ずれ防止部材と同様の機能を有し、図６（ｃ）から理解されるように、積層物３８の積層方向に直交する横方向にイオン交換膜とガスケットとがずれることを防止する。また、連結部１６６から下側に形成される水平プレート１６７の部分、特に、連結部１６６と水平プレート１６７によって形成される角部が、上記した縦ずれ防止部材１２０と略同様の機能を備え、積層物３８の積層方向と直交する底面、特に積層物３８の角部３８２に水平プレート１６７が当接されて、積層物３８が下方向にずれることを防止する。 The horizontal plate 167, like the vertical slippage prevention member 120 described above, is formed with a width dimension (W+2D (mm)) that is the sum of the spacing W (mm) when the stacks 30, 40 are clamped with the appropriate clamping pressure and a predetermined preliminary width 2D. The clamping frames 31, 36 are formed with horizontally extending grooves 314, 364 shown in FIG. 5(a), and the horizontal plate 167 is accommodated in the grooves 314, 364. The upper surface of the horizontal plate 167 is formed with an inclined surface 167a that descends in the direction indicated by the arrow D5. The upper side from the connecting portion 166 described above has the same function as the horizontal slippage prevention member described above, and as can be seen from FIG. 6(c), it prevents the ion exchange membrane and the gasket from shifting in the horizontal direction perpendicular to the stacking direction of the laminate 38. In addition, the portion of the horizontal plate 167 formed below the connecting portion 166, particularly the corner formed by the connecting portion 166 and the horizontal plate 167, has a function similar to that of the vertical slip prevention member 120 described above, and the horizontal plate 167 abuts against the bottom surface perpendicular to the stacking direction of the stack 38, particularly the corner 382 of the stack 38, preventing the stack 38 from slipping downward.
水平プレート１６７の上面には、上記したように傾斜面１６７ａが形成されており、仮に積層物３８を構成するイオン交換膜とガスケットとの間から被処理液、処理液が漏出したとしても、外部に排出する排水構造としての機能を発揮し、陽極枠２２、陰極枠２４間のショートが防止される As described above, the upper surface of the horizontal plate 167 is formed with an inclined surface 167a, which functions as a drainage structure to discharge the treated liquid to the outside even if the liquid to be treated or the treated liquid leaks out from between the ion exchange membrane and the gasket that constitute the laminate 38, preventing a short circuit between the anode frame 22 and the cathode frame 24.
さらに、上記した実施形態では、本発明をフィルタープレス型電気透析装置に適用した例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、陰イオン交換膜のみをガスケットを介して配列して複数積層したスタックを有する透析槽を備えた拡散透析装置にも適用することができ、イオン交換膜とガスケットとが交互に積層された積層物の積層方向の両側に一対の締付枠が配置されたスタックを備えた透析槽を有するフィルタープレス型透析装置であれば、いずれの型の透析装置にも適用される。 In addition, in the above embodiment, the present invention is applied to a filter press type electrodialysis device, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a diffusion dialysis device equipped with a dialysis cell having a stack in which only anion exchange membranes are arranged via gaskets and stacked in multiple layers, and can be applied to any type of dialysis device as long as it is a filter press type dialysis device having a dialysis cell equipped with a stack in which a pair of tightening frames are arranged on both sides of the stack in the stacking direction of the stack in which ion exchange membranes and gaskets are alternately stacked.
１：フィルタープレス型電気透析装置
２０：透析槽
２２；陽極枠
２４：陰極枠
３０、４０：スタック
３１、４１：締付枠
３１ａ：濃縮液管
３１１、４１１：締付用の孔
３２、４２：陽イオン交換膜
３３、４３：脱塩室用ガスケット
３４、４４：陰イオン交換膜
３５、４５：濃縮室用ガスケット
３６、４６：締付枠
３６ａ：脱塩液管
３６１、４６１：締付用の孔
３７、４７：ボルト
３８、４８：積層物
５０：プレス機
５１、５２：立設部
５３：油圧プレス機支持部
５４：固定プレス盤
５５：サイドバー
５６：油圧プレス機
５６１：油圧ポンプ
５６２：押圧部材
５７：移動プレス盤
５７１：肩部
５７２：垂直壁
１１０：横ずれ防止部材
１１１：ベースプレート
１１２：サドルバンド
１１３：第一ガイドプレート
１１４：スライドプレート
１１５：第二ガイドプレート
１２０：縦ずれ防止部材
１２２：貫通孔
１３０：横ずれ防止部材
１４０：縦ずれ防止部材
１４２：貫通孔
１６０：一体型ずれ防止部材
１６１：ベースプレート
１６６：連結部
１６７：水平プレート
１６７ａ：傾斜面
1: Filter press type electrodialysis device 20: Dialysis cell 22; Anode frame 24: Cathode frame 30, 40: Stack 31, 41: Clamping frame 31a: Concentrated liquid pipe 311, 411: Clamping holes 32, 42: Cation exchange membrane 33, 43: Gasket for desalting compartment 34, 44: Anion exchange membrane 35, 45: Gasket for concentrating compartment 36, 46: Clamping frame 36a: Desalted liquid pipe 361, 461: Clamping holes 37, 47: Bolts 38, 48: Laminate 50: Press machine 51, 52: Standing part 53: Hydraulic press machine support part 54: Fixed press platen 55: Side bar 56: hydraulic press machine 561: hydraulic pump 562: pressing member 57: movable press platen 571: shoulder portion 572: vertical wall 110: lateral slippage prevention member 111: base plate 112: saddle band 113: first guide plate 114: slide plate 115: second guide plate 120: longitudinal slippage prevention member 122: through hole 130: lateral slippage prevention member 140: longitudinal slippage prevention member 142: through hole 160: integrated slippage prevention member 161: base plate 166: connecting portion 167: horizontal plate 167a: inclined surface
Claims (16)
前記スタックは、前記積層物の積層方向に直交する方向に前記イオン交換膜と前記ガスケットとがずれることを防止するずれ防止部材を備え、
前記ずれ防止部材は、前記積層物の積層方向と直交する方向の側面又は底面の少なくともいずれかにおいて、前記積層物の積層方向にわたって当接されて、前記積層物が、前記積層物の積層方向と直交する方向にずれることを防止するか、又は前記積層物の積層方向と直交する方向の側面及び底面の少なくともいずれかにおいて、前記ずれ防止部材と前記積層物とが、微小な隙間をもって対向するように形成され、前記微小な隙間は、前記積層物を構成するイオン交換膜及びガスケットがずれても、前記イオン交換膜と前記ガスケットによって形成される処理液の流路が維持されて前記透析装置の稼働が許容される範囲に収まる寸法に設定されたものであるフィルタープレス型の透析装置。 A filter press type dialysis apparatus comprising: a dialysis tank having a stack in which a pair of clamping frames are arranged on both sides of a stack of ion exchange membranes and gaskets stacked alternately in a stacking direction; and a press machine that clamps the dialysis tank in the stacking direction of the stack with a fixed press platen and a movable press platen,
the stack includes a slip prevention member that prevents the ion exchange membrane and the gasket from slipping in a direction perpendicular to a stacking direction of the laminate ,
a filter press type dialysis device in which the anti-slip member is in contact with at least one of the side surface or bottom surface in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate across the stacking direction of the laminate to prevent the laminate from shifting in the direction perpendicular to the stacking direction of the laminate, or the anti-slip member and the laminate are formed to face each other with a minute gap at least one of the side surface or bottom surface in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate, and the minute gap is set to a dimension such that even if the ion exchange membrane and the gasket constituting the laminate shift, a flow path for a treatment solution formed by the ion exchange membrane and the gasket is maintained and the operation of the dialysis device is allowed .
前記スタックは、イオン交換膜とガスケットとが交互に積層された積層物の積層方向の両側に一対の締付枠が配置され、
前記積層物の積層方向に直交する方向に前記イオン交換膜と前記ガスケットとがずれることを防止するずれ防止部材を備え、
前記ずれ防止部材は、前記積層物の積層方向と直交する方向の側面又は底面の少なくともいずれかにおいて、前記積層物の積層方向にわたって当接されて、前記積層物が、前記積層物の積層方向と直交する方向にずれることを防止するか、又は前記積層物の積層方向と直交する方向の側面及び底面の少なくともいずれかにおいて、前記ずれ防止部材と前記積層物とが、微小な隙間をもって対向するように形成され、前記微小な隙間は、前記積層物を構成するイオン交換膜及びガスケットがずれても、前記イオン交換膜と前記ガスケットによって形成される処理液の流路が維持されて前記透析装置の稼働が許容される範囲に収まる寸法に設定されたものであるスタック。 A stack applied to a filter press type dialysis device equipped with a press machine that clamps a dialysis tank with a fixed press platen and a movable press platen,
The stack includes a pair of clamping frames disposed on both sides of a stack in a stacking direction of the stack in which the ion exchange membranes and the gaskets are alternately stacked,
a slip prevention member that prevents the ion exchange membrane and the gasket from slipping in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate ;
The anti-slip member is in contact with at least one of the side surface or bottom surface in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate, across the stacking direction of the laminate, to prevent the laminate from shifting in the direction perpendicular to the stacking direction of the laminate, or the anti-slip member and the laminate are formed to face each other with a minute gap at least one of the side surface or bottom surface in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate, and the minute gap is set to a dimension such that even if the ion exchange membrane and gasket constituting the laminate shift, a flow path for the treatment liquid formed by the ion exchange membrane and the gasket is maintained and the operation of the dialysis device is permitted .
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