JP2014076431A - Gasket and ion exchanger accommodation cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イオン交換体収容セルに用いられるガスケットおよび当該ガスケットを備えたイオン交換体収容セルに関する。 The present invention relates to a gasket used for an ion exchanger containing cell and an ion exchanger containing cell including the gasket.
イオン交換体に被処理水を通水させて被処理水内のイオンを取り除く、すなわち脱イオン化をする脱イオン水製造装置が知られている（特許文献１）。電気式の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装置である。一般的な電気式の脱イオン水製造装置の基本構成は次のとおりである。脱イオン水製造装置は、脱イオン室と、脱イオン室に隣接する濃縮室と、一方の濃縮室の外側に配置された陽極室と、濃縮室および脱イオン室を挟んで陽極室とは反対側に配置された陰極室と、を有する。脱イオン室は、対向配置されたアニオン交換膜およびカチオン交換膜と、それらの交換膜の間に充填されたイオン交換体（アニオン交換体及び／又はカチオン交換体または、アニオン交換体とカチオン交換体の混合体）とを有する。 There is known a deionized water production apparatus in which water to be treated is passed through an ion exchanger to remove ions in the water to be treated, that is, deionized (Patent Document 1). An electric deionized water production apparatus is an apparatus that combines electrophoresis and electrodialysis. The basic configuration of a general electric deionized water production apparatus is as follows. The deionized water production apparatus is composed of a deionization chamber, a concentration chamber adjacent to the deionization chamber, an anode chamber disposed outside one of the concentration chambers, and an anode chamber opposite to the concentration chamber and the deionization chamber. And a cathode chamber disposed on the side. The deionization chamber includes an anion exchange membrane and a cation exchange membrane arranged opposite to each other, and an ion exchanger (anion exchanger and / or cation exchanger or anion exchanger and cation exchanger) filled between the exchange membranes. Mixture).
脱イオン室、濃縮室、陽極室及び陰極室は、それぞれ、イオン交換体を収容するセル（イオン交換体収容セル）によって構成されている。これらのイオン交換体収容セルは、通電方向に互いに積層され、脱イオン水製造装置を構成している。 Each of the deionization chamber, the concentration chamber, the anode chamber, and the cathode chamber is configured by a cell that stores an ion exchanger (ion exchanger storage cell). These ion exchanger accommodating cells are stacked on each other in the energizing direction to constitute a deionized water production apparatus.
上記のような構成を有する脱イオン水製造装置によって脱イオン水（以下、処理水とも称する。）を製造するには、陽極室および陰極室にそれぞれ設けられている電極間に直流電圧を印加した状態で脱イオン室に被処理水を通水させる。脱イオン室では、イオン交換体によって被処理水中のイオン成分が捕捉される。同時に、アニオン交換体とカチオン交換体の界面で水の解離反応が起こり、水素イオンと水酸化物イオンが発生する（２Ｈ2Ｏ→Ｈ+＋ＯＨ-）。イオン交換体に捕捉されたイオン成分は、この水素イオン及び水酸化物イオンと交換されてイオン交換体から遊離する。遊離したイオン成分はイオン交換体を伝って濃縮室へ移動する。濃縮室に移動したイオン成分は、濃縮室を流れる濃縮水と共に排出される。 In order to produce deionized water (hereinafter also referred to as treated water) by the deionized water production apparatus having the above-described configuration, a DC voltage was applied between the electrodes provided in the anode chamber and the cathode chamber, respectively. In this state, water to be treated is passed through the deionization chamber. In the deionization chamber, ion components in the water to be treated are captured by the ion exchanger. At the same time, a water dissociation reaction occurs at the interface between the anion exchanger and the cation exchanger, and hydrogen ions and hydroxide ions are generated (2H 2 O → H + + OH − ). The ion component captured by the ion exchanger is exchanged with the hydrogen ions and hydroxide ions to be released from the ion exchanger. The liberated ionic component moves to the concentration chamber through the ion exchanger. The ion component that has moved to the concentration chamber is discharged together with the concentrated water flowing through the concentration chamber.
イオン交換体収容セル内を液体の漏れを防止するため、互いに積層されたセル間にガスケットが設けられる。ガスケットは、イオン交換体が収容された空間を取り囲んでいる。ガスケットとしては、ゴムからなるＯリング等が用いられる。 In order to prevent leakage of the liquid in the ion exchanger accommodating cell, a gasket is provided between the stacked cells. The gasket surrounds a space in which the ion exchanger is accommodated. As the gasket, an O-ring made of rubber or the like is used.
特許文献２は、プレート式熱交換器を構成するプレートエレメントに設けられたガスケットを開示している。プレート式熱交換器は互いに積層された複数のプレートエレメントを有し、プレートエレメント間からの流体の漏れを防ぐため、ガスケットが設けられている。 Patent document 2 is disclosing the gasket provided in the plate element which comprises a plate type heat exchanger. The plate heat exchanger has a plurality of plate elements stacked on each other, and a gasket is provided to prevent fluid leakage between the plate elements.
特許文献２に開示されているような通常のＯリングを、電気式の脱イオン水製造装置のイオン交換体収容セルに適用した場合、以下のような課題が生じる。この課題について、図７〜図９を用いて説明する。 When a normal O-ring as disclosed in Patent Document 2 is applied to an ion exchanger containing cell of an electric deionized water production apparatus, the following problems occur. This problem will be described with reference to FIGS.
図７はイオン交換体収容セルの平面図であり、図８は図７の領域８Ａを拡大した斜視図である。イオン交換体収容セル４０は、イオン交換体を収容する収容室４６を形成する基体４１を有する。基体４１の、収容室４６を覆う部材７１に対向する部分には、収容室４６を取り囲む環状の溝４４が形成されている。この溝４４にＯリング６０が取り付けられている。 FIG. 7 is a plan view of the ion exchanger accommodating cell, and FIG. 8 is an enlarged perspective view of a region 8A of FIG. The ion exchanger accommodating cell 40 has a base 41 that forms an accommodating chamber 46 for accommodating the ion exchanger. An annular groove 44 surrounding the accommodation chamber 46 is formed in a portion of the base body 41 facing the member 71 that covers the accommodation chamber 46. An O-ring 60 is attached to the groove 44.
図７において、基体４１の一端に液体の入口４２が形成されており、基体４１の別の一端に液体の出口４３が形成されている。イオン交換体収容セル４０内の液体は、Ｏリング６０が設けられた平面に沿って、入口４２から出口４３まで図の矢印Ｆの方向に流れる。 In FIG. 7, a liquid inlet 42 is formed at one end of the base 41, and a liquid outlet 43 is formed at another end of the base 41. The liquid in the ion exchanger accommodating cell 40 flows from the inlet 42 to the outlet 43 in the direction of the arrow F along the plane on which the O-ring 60 is provided.
イオン交換体収容セル４０内の液体の圧力Ｐは、使用するＯリングの材質、基体４１に対向する部材７１と基体４１との隙間によって決まるが、最高で２５ＭＰａまでの圧力をシールすることができる。この液体の圧力によって、Ｏリング６０は、変形して溝４４の外周部に押し付けられる（図８及び図９参照）。なお、図９は、Ｏリング６０とその周囲における基体４１及びＯリング６０の断面を示している。 The pressure P of the liquid in the ion exchanger accommodating cell 40 is determined by the material of the O-ring to be used and the gap between the member 71 facing the base 41 and the base 41, and can seal a pressure of up to 25 MPa. . The O-ring 60 is deformed and pressed against the outer periphery of the groove 44 by the pressure of the liquid (see FIGS. 8 and 9). FIG. 9 shows a cross section of the O-ring 60 and the base body 41 and the O-ring 60 around it.
Ｏリング６０が液体の圧力Ｐにより変形すると、Ｏリング６０は溝４４の外側に押し付けられる。これにより、基体４１とそれに対向する別の部材７１との間に若干の隙間があったとしても、Ｏリング６０は当該隙間を密閉する。すなわち、Ｏリング６０は、液体の圧力Ｐの影響で変形することにより、セル４０からの液体の漏れを防止する機能を高める。 When the O-ring 60 is deformed by the liquid pressure P, the O-ring 60 is pressed against the outside of the groove 44. As a result, even if there is a slight gap between the base body 41 and another member 71 opposed thereto, the O-ring 60 seals the gap. In other words, the O-ring 60 is deformed by the influence of the liquid pressure P, thereby enhancing the function of preventing liquid leakage from the cell 40.
しかしながら、Ｏリング６０の変形により、溝４４の内側に隙間Ｓが生ずることがある。この隙間Ｓは溝４４の方向に沿って延在している。イオン交換体収容セル４０では、Ｏリング６０が設けられた平面に沿って流体が流れるため、溝４４の内側に生じた隙間Ｓに沿って流体が流れることになる。つまり、溝４４の内側の隙間Ｓは、イオン交換体の存在しない通路（ショートパス）を形成する。ショートパスＳを通る流体は、イオン交換体と接することなく、入口４２から出口４３に到達してしまう。その結果、被処理水を十分に脱イオン化することができず、処理水が汚染されてしまう。 However, due to the deformation of the O-ring 60, a gap S may be generated inside the groove 44. The gap S extends along the direction of the groove 44. In the ion exchanger accommodating cell 40, the fluid flows along the plane on which the O-ring 60 is provided, so that the fluid flows along the gap S generated inside the groove 44. That is, the gap S inside the groove 44 forms a passage (short path) in which no ion exchanger is present. The fluid passing through the short path S reaches the outlet 43 from the inlet 42 without contacting the ion exchanger. As a result, the water to be treated cannot be sufficiently deionized, and the treated water is contaminated.
液体の圧力ＰによりＯリングが変形しないように、Ｏリング６０の充填率（溝の断面積に対するＯリングの断面積）を１００％程度にすることも考えられるが、標準化された規格（JIS B2401-2）により、通常のＯリング６０の充填率は８５％以下になるように規定されている。これは、Ｏリング６０が熱やオイルなどによって膨張したときに、Ｏリング６０の設置個所（シール面）が破損することを防ぐためである。 In order to prevent the O-ring from being deformed by the pressure P of the liquid, the filling rate of the O-ring 60 (the cross-sectional area of the O-ring with respect to the cross-sectional area of the groove) may be about 100%, but a standardized standard (JIS B2401 -2) stipulates that the filling rate of the normal O-ring 60 is 85% or less. This is to prevent the installation location (seal surface) of the O-ring 60 from being damaged when the O-ring 60 is expanded by heat or oil.
したがって、ショートパスの発生を抑制することができるイオン交換体収容セル用のガスケットが望まれる。 Therefore, a gasket for an ion exchanger containing cell that can suppress the occurrence of a short path is desired.
本発明の一実施形態におけるガスケットは、液体を通しイオン交換体を収容する空間と、当該空間を覆う部材と対向する部分に設けられた環状の溝と、が形成された基体を有するイオン交換体収容セルに用いられる。ガスケットは、環状であり、上記の溝に嵌め込まれ、上記空間を覆う部材と基体との間の液体の漏れを防止する。ガスケットは、部分的に断面積が大きい少なくとも１つのリブ部を有している。 A gasket according to an embodiment of the present invention includes an ion exchanger having a base in which a space for passing an ion exchanger through a liquid and an annular groove provided in a portion facing a member that covers the space are formed. Used for containment cells. The gasket has an annular shape and is fitted in the groove, thereby preventing liquid leakage between the member covering the space and the substrate. The gasket has at least one rib portion having a partially large cross-sectional area.
イオン交換体収容セルは、上記の空間内の液体が溝に嵌め込まれたガスケットが存在する平面に沿って流れるように構成されており、ガスケットは、溝にはめ込まれたときに液体の流れの方向に沿う辺に、部分的に断面積が大きい少なくとも１つの上記リブ部を有していることが好ましい。また、上記のガスケットを備えたイオン交換体収容セルも本発明に含まれる。 The ion exchanger accommodating cell is configured such that the liquid in the space flows along a plane on which a gasket fitted in the groove exists, and the gasket flows in the direction of the liquid when fitted in the groove. It is preferable that at least one of the rib portions having a large cross-sectional area is provided on the side along the line. Further, an ion exchanger accommodating cell provided with the above gasket is also included in the present invention.
本発明によれば、イオン交換体収容セルにおいて、ガスケットが嵌め込まれる溝に沿ったショートパスの発生を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of the short path | pass along the groove | channel where a gasket is inserted can be suppressed in an ion exchanger accommodation cell.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、電気式の脱イオン水製造装置の構成の一例を示している。脱イオン水製造装置は、陽極３１と、陽極室１４と、陰極３２と、陰極室１５と、脱イオン室１０，１１と、濃縮室１２，１３，１６と、を有している。 FIG. 1 shows an example of the configuration of an electrical deionized water production apparatus. The deionized water production apparatus includes an anode 31, an anode chamber 14, a cathode 32, a cathode chamber 15, deionization chambers 10 and 11, and concentration chambers 12, 13, and 16.
脱イオン室１０，１１、濃縮室１２，１３，１６、陽極室１４および陰極室１５のそれぞれは、図２に示すようなイオン交換体収容セル４０により構成されている。なお、図の簡略化のため、図２では、イオン交換体は図示されていない。イオン交換体収容セル４０は、イオン交換膜２１〜２６を介して互いに隣接している。イオン交換体収容セル４０のイオン交換体が設けられた空間４６を取り囲むように、環状のガスケット５０が設けられている。ガスケット５０は、イオン交換体収容セル４０間の隙間から液体が漏れることを防止する。イオン交換体は、脱イオン室１０，１１に流入してきた被処理水中のイオン成分を吸着する能力を有する。 Each of the deionization chambers 10 and 11, the concentration chambers 12, 13 and 16, the anode chamber 14 and the cathode chamber 15 is constituted by an ion exchanger containing cell 40 as shown in FIG. 2. For simplification of the drawing, the ion exchanger is not shown in FIG. The ion exchanger accommodating cells 40 are adjacent to each other via the ion exchange membranes 21 to 26. An annular gasket 50 is provided so as to surround the space 46 in which the ion exchanger of the ion exchanger accommodating cell 40 is provided. The gasket 50 prevents liquid from leaking from the gap between the ion exchanger accommodating cells 40. The ion exchanger has an ability to adsorb ion components in the water to be treated which have flowed into the deionization chambers 10 and 11.
陰極室１５は、第１のアニオン交換膜２１を介して第１の濃縮室１６に隣接している。第１の脱イオン室１１は、第１のカチオン交換膜２２を介して第１の濃縮室１６に隣接しており、第２のアニオン交換膜２３を介して第２の濃縮室１３と隣接している。第２の濃縮室１３は、第２のカチオン交換膜２４を介して第２の脱イオン室１０と隣接している。第２の脱イオン室１０は、第３のアニオン交換膜２５を介して第３の濃縮室１２と隣接している。第３の濃縮室１２は、第３のカチオン交換膜２６を介して陽極室１４と隣接している。 The cathode chamber 15 is adjacent to the first concentration chamber 16 via the first anion exchange membrane 21. The first deionization chamber 11 is adjacent to the first concentration chamber 16 via the first cation exchange membrane 22, and is adjacent to the second concentration chamber 13 via the second anion exchange membrane 23. ing. The second concentration chamber 13 is adjacent to the second deionization chamber 10 via the second cation exchange membrane 24. The second deionization chamber 10 is adjacent to the third concentration chamber 12 via the third anion exchange membrane 25. The third concentration chamber 12 is adjacent to the anode chamber 14 via the third cation exchange membrane 26.
陽極室１４および陰極室１５には、それぞれ流路３８，３９を通して電極水（陽極水または陰極水）が供給される。これらの電極水は電極近傍での電気分解により、水素イオン及び水酸化物イオンを発生させる。脱イオン水製造装置の電気抵抗を抑えるために、陽極室１４および陰極室１５にはイオン交換体が充填されていることが好ましい。本実施形態では、陰極室１５にアニオン交換体１９が収容され、陽極室１４にはカチオン交換体２０が収容されている。なお、陽極３１と陰極３２の間には所定の直流電圧が印加される。 Electrode water (anode water or cathode water) is supplied to the anode chamber 14 and the cathode chamber 15 through flow paths 38 and 39, respectively. These electrode waters generate hydrogen ions and hydroxide ions by electrolysis near the electrodes. In order to suppress the electrical resistance of the deionized water production apparatus, the anode chamber 14 and the cathode chamber 15 are preferably filled with an ion exchanger. In the present embodiment, an anion exchanger 19 is accommodated in the cathode chamber 15, and a cation exchanger 20 is accommodated in the anode chamber 14. A predetermined DC voltage is applied between the anode 31 and the cathode 32.
脱イオン室１０，１１を構成するセル４０には、アニオン交換体とカチオン交換体の混合体１８が充填されている。脱イオン室１０，１１には、流路３４を通して被処理水が供給される。脱イオン室１０，１１を通った処理水は、流路３５を通して排出される。 The cell 40 constituting the deionization chambers 10 and 11 is filled with a mixture 18 of anion exchanger and cation exchanger. Water to be treated is supplied to the deionization chambers 10 and 11 through the flow path 34. The treated water that has passed through the deionization chambers 10 and 11 is discharged through the flow path 35.
脱イオン室１０，１１において、被処理水中のカチオン成分はカチオン交換体に、アニオン成分はアニオン交換体にそれぞれ補足される。脱イオン室１０，１１において捕捉されたアニオン成分は、アニオン交換膜２３、２５を介して隣接する濃縮室１２，１３へ移動する。脱イオン室１０、１１において補足されたカチオン成分は、カチオン交換膜２２、２４を介して隣接する濃縮室１３，１６に移動する。 In the deionization chambers 10 and 11, the cation component in the water to be treated is supplemented by the cation exchanger, and the anion component is supplemented by the anion exchanger. The anion component captured in the deionization chambers 10 and 11 moves to the adjacent concentration chambers 12 and 13 through the anion exchange membranes 23 and 25. The cation component captured in the deionization chambers 10 and 11 moves to the adjacent concentration chambers 13 and 16 through the cation exchange membranes 22 and 24.
濃縮室１２，１３，１６は、脱イオン室１０，１１から排出されるイオン成分を取り込み、それを系外に放出するために設けられている。濃縮室１２，１３，１６を構成するセル４０には、アニオン交換体１９が充填されている。濃縮室１２，１３には、流路３６を通して濃縮水が供給される。濃縮室１２，１３を通った濃縮水は、流路３７を通して排出される。脱イオン室１０，１１から濃縮室１２，１３へ移動したイオン成分は、濃縮水と共に系外に排出される。 The concentrating chambers 12, 13, and 16 are provided for taking in the ion components discharged from the deionizing chambers 10 and 11 and releasing them out of the system. The cell 40 constituting the concentrating chambers 12, 13, 16 is filled with an anion exchanger 19. Concentrated water is supplied to the concentration chambers 12 and 13 through the flow path 36. The concentrated water that has passed through the concentration chambers 12 and 13 is discharged through the flow path 37. The ionic components that have moved from the deionization chambers 10 and 11 to the concentration chambers 12 and 13 are discharged out of the system together with the concentrated water.
次に、各々の室１０〜１６を構成するイオン交換体収容セル４０と、イオン交換体収容セル４０用のガスケット５０について説明する。図２はイオン交換体収容セル４０の平面図であり、図３は図２の領域３Ａを拡大した斜視図である。 Next, the ion exchanger accommodating cell 40 constituting each of the chambers 10 to 16 and the gasket 50 for the ion exchanger accommodating cell 40 will be described. 2 is a plan view of the ion exchanger accommodating cell 40, and FIG. 3 is an enlarged perspective view of a region 3A in FIG.
イオン交換体収容セル４０は、イオン交換体を収容する収容空間４６を形成する基体４１を有している。基体４１には、当該収容空間４６を取り囲む環状の溝４４が形成されている。この溝４４は、当該収容空間４６を覆う部材、例えばイオン交換膜又はそれを搭載する部材と対向する部分に形成されている。この溝４４に環状のガスケット５０が取り付けられている。ガスケット５０は、イオン交換体を収容する収容空間４６と当該収容空間４６を覆う部材との間からの液体の漏れを防止する。 The ion exchanger accommodating cell 40 has a base 41 that forms an accommodating space 46 for accommodating the ion exchanger. An annular groove 44 surrounding the accommodation space 46 is formed in the base body 41. The groove 44 is formed in a portion facing a member covering the accommodation space 46, for example, an ion exchange membrane or a member on which the ion exchange membrane is mounted. An annular gasket 50 is attached to the groove 44. The gasket 50 prevents leakage of liquid from between the storage space 46 that stores the ion exchanger and the member that covers the storage space 46.
図２において、基体４１の一端に液体の入口４２が形成されており、基体４１の別の一端に液体の出口４３が形成されている。イオン交換体収容セル４０内の液体は、ガスケット５０が設けられた平面に沿って、入口４２から出口４３まで図の矢印Ｆの方向（通水方向）に流れる。 In FIG. 2, a liquid inlet 42 is formed at one end of the substrate 41, and a liquid outlet 43 is formed at another end of the substrate 41. The liquid in the ion exchanger accommodating cell 40 flows from the inlet 42 to the outlet 43 in the direction indicated by the arrow F (water passing direction) along the plane on which the gasket 50 is provided.
図４は、イオン交換体収容セル４０用のガスケット５０の外形を示しており、図５は、ガスケット５０の一部を破断した斜視図である。ガスケット５０は、部分的に断面積が大きい少なくとも１つのリブ部５２を有している。基体４１の溝４４にガスケット５０が嵌め込まれたときに、ガスケット５０の通水方向Ｆに沿う辺にリブ部５２が配置される。 FIG. 4 shows an outer shape of the gasket 50 for the ion exchanger accommodating cell 40, and FIG. 5 is a perspective view in which a part of the gasket 50 is broken. The gasket 50 includes at least one rib portion 52 having a partially large cross-sectional area. When the gasket 50 is fitted in the groove 44 of the base body 41, the rib portion 52 is disposed on the side along the water flow direction F of the gasket 50.
ガスケット５０のリブ部５２以外の部分の断面積は、特に制限されないが、溝４４の断面積の７５％〜８５％程度であることが好ましい。リブ部５２の断面積は、溝４４の断面積の１００％以上２００％以下であることが好ましい。この場合、リブ部５２は、潰されて圧縮された状態で溝４４に嵌め込まれる。なお、リブ部の断面積、リブ部以外の部分の断面積および溝の断面積とは、ガスケットまたは溝が延在している方向に直交する断面における面積をいう。 The cross-sectional area of the portion other than the rib portion 52 of the gasket 50 is not particularly limited, but is preferably about 75% to 85% of the cross-sectional area of the groove 44. The cross-sectional area of the rib portion 52 is preferably 100% or more and 200% or less of the cross-sectional area of the groove 44. In this case, the rib portion 52 is fitted into the groove 44 in a state of being crushed and compressed. The cross-sectional area of the rib portion, the cross-sectional area of the portion other than the rib portion, and the cross-sectional area of the groove refer to an area in a cross section perpendicular to the direction in which the gasket or groove extends.
ガスケット５０のリブ部５２以外の部分の断面積が溝４４の断面積の約８５％以下であれば、熱やオイルなどによってガスケット５０のリブ部５２が膨張したとしても、ガスケット５０の設置個所（シール面）の破損を防止することができる。 If the cross-sectional area of the portion other than the rib portion 52 of the gasket 50 is about 85% or less of the cross-sectional area of the groove 44, even if the rib portion 52 of the gasket 50 expands due to heat, oil, or the like, the installation location of the gasket 50 ( Damage to the sealing surface can be prevented.
上記のようなガスケット５０では、リブ部５２以外の部分は、イオン交換体収容セル４０内の水圧により変形し、溝４４の外側に押し付けられる。一方、リブ部５２は肉太になっているため、溝４４にきつく嵌め込まれている。そのため、水圧によって、リブ部５２以外の部分で溝４４の内側に隙間が生じたとしても、リブ部５２においてはガスケット５０と溝４４の壁面との間に隙間は生じない。 In the gasket 50 as described above, the portion other than the rib portion 52 is deformed by the water pressure in the ion exchanger accommodating cell 40 and pressed against the outside of the groove 44. On the other hand, since the rib portion 52 is thick, the rib portion 52 is tightly fitted in the groove 44. Therefore, even if a gap is generated inside the groove 44 at a portion other than the rib portion 52 due to water pressure, no gap is generated between the gasket 50 and the wall surface of the groove 44 in the rib portion 52.
したがって、仮に、溝４４の内側の隙間に液体が進入したとしても、当該液体はリブ部５２に衝突し、再びイオン交換体１８が収容された空間４６内に戻される（図２及び図３の矢印Ｒ参照）。言い換えると、リブ部５２は、溝４４の内側の隙間へ進入した液体をイオン交換体１８が収容された空間４６内へ戻すリターンパスＲを形成する。これにより、イオン交換体収容セル４０内の液体を確実にイオン交換体１８に接触させることができる。その結果、被処理水を十分に脱イオン化することができる。 Therefore, even if a liquid enters the gap inside the groove 44, the liquid collides with the rib portion 52 and is returned again into the space 46 in which the ion exchanger 18 is accommodated (see FIGS. 2 and 3). (See arrow R). In other words, the rib portion 52 forms a return path R that returns the liquid that has entered the gap inside the groove 44 into the space 46 in which the ion exchanger 18 is accommodated. Thereby, the liquid in the ion exchanger accommodating cell 40 can be made to contact the ion exchanger 18 reliably. As a result, the water to be treated can be sufficiently deionized.
リブ部５２によるリターンパスＲを形成するために、ガスケット５０が溝４４に嵌め込まれたときに、液体の流れの方向Ｆに沿う辺に、リブ部５２が少なくとも１つ設けられている必要がある。また、被処理水を多くのイオン交換体１８に接触させるためには、リブ部５２は複数設けられていることが好ましい。 In order to form the return path R by the rib portion 52, when the gasket 50 is fitted in the groove 44, at least one rib portion 52 needs to be provided on the side along the liquid flow direction F. . Moreover, in order to make the to-be-processed water contact many ion exchangers 18, it is preferable that the rib part 52 is provided with two or more.
図５に示すように、リブ部５２ではない部分のガスケット５０の断面形状は、正方形又は長方形であることが好ましい。製造上の観点およびシール性の観点から、正方形又は長方形の断面を有するガスケット５０は、丸い断面を有するガスケットよりも有利である。ただし、本発明のガスケットは丸い断面を有していても良い。 As shown in FIG. 5, it is preferable that the cross-sectional shape of the gasket 50 at a portion other than the rib portion 52 is a square or a rectangle. From a manufacturing and sealing standpoint, a gasket 50 having a square or rectangular cross section is advantageous over a gasket having a round cross section. However, the gasket of the present invention may have a round cross section.
ガスケット５０はリブ部５２が押し潰されながら溝４４に嵌め込まれるため、複数のイオン交換体収容セル４０を互いに積層させる際に、ガスケット５０の脱落やズレを防止することができる。ガスケット５０の脱落やズレの防止という観点では、リブ部５２は、ガスケット５０の、通水方向Ｆに直交する方向に沿った辺に形成されていても良い。また、リブ部５２は、所定の間隔で、複数形成されていることがより好ましい。 Since the gasket 50 is fitted into the groove 44 while the rib portion 52 is crushed, it is possible to prevent the gasket 50 from falling off or shifting when the plurality of ion exchanger accommodating cells 40 are stacked on each other. From the viewpoint of preventing the gasket 50 from falling off or being displaced, the rib portion 52 may be formed on the side of the gasket 50 along the direction orthogonal to the water flow direction F. Further, it is more preferable that a plurality of rib portions 52 are formed at a predetermined interval.
図２および図３に示す例では、イオン交換体収容セル４０には、イオン交換体収容セル４０内の空間４６を取り囲む１つのガスケット５０が設けられている。この例に限らず、イオン交換体収容セル４０には、リブ５２を有するガスケット５０の外側に別のガスケットがさらに設けられていても良い。この場合、基体４１には、環状の溝４４の外側に第２の環状の溝が形成され、当該第２の環状の溝に液体の漏れを防止する環状のガスケットが嵌め込まれる。内側のガスケット５０がリブ５２を有するものであれば、外側のガスケットは上記のようなリブを有するガスケットであっても、リブを有しない別の構成のガスケットであっても良い。 In the example shown in FIGS. 2 and 3, the ion exchanger accommodating cell 40 is provided with one gasket 50 surrounding the space 46 in the ion exchanger accommodating cell 40. Not limited to this example, the ion exchanger accommodating cell 40 may be further provided with another gasket outside the gasket 50 having the ribs 52. In this case, the base 41 is formed with a second annular groove outside the annular groove 44, and an annular gasket for preventing liquid leakage is fitted into the second annular groove. As long as the inner gasket 50 has the ribs 52, the outer gasket may be a gasket having the ribs as described above, or may be a gasket having another configuration not having the ribs.
次に、図４及び図５に示すリブ部５２を有するガスケット５０と、リブ部を有しないＯリングを用いたイオン交換体収容セル４０を用いて電気式の脱イオン水製造装置を製造し、被処理水中の炭酸の除去性能の比較試験を実施した。 Next, an electric deionized water production apparatus is manufactured using the gasket 50 having the rib portion 52 shown in FIGS. 4 and 5 and the ion exchanger containing cell 40 using the O-ring not having the rib portion, A comparative test of the removal performance of carbonic acid in the treated water was conducted.
当該比較実験で用いられた本発明のガスケット５０では、溝４４にはめ込まれる前において、リブ部５２の断面積が溝４４の断面積の１３０％であり、リブ部５２以外の部分の断面積が溝４４の断面積の７５％である。 In the gasket 50 of the present invention used in the comparative experiment, the cross-sectional area of the rib portion 52 is 130% of the cross-sectional area of the groove 44 before being fitted into the groove 44, and the cross-sectional area of the portion other than the rib portion 52 is It is 75% of the cross-sectional area of the groove 44.
比較例におけるＯリングは下記表１に示されている。比較例１における標準Ｏリングは、リブ部を有しない一様な太さのゴムリングからなる。標準Ｏリングの充填率は８０％である。比較例２における高充填率Ｏリングは、リブ部を有しない一様な太さのゴムリングからなる。高充填率Ｏリングの充填率は８５％である。ここで、「充填率」とは、ゴムリングが溝４４にはめ込まれたときに、溝４４の断面積に対するゴムリングの断面積の比率をいう。なお、溝４４に設置されていない状態において、標準Ｏリングおよび高充填率Ｏリングの断面形状は丸型となっている。 The O-ring in the comparative example is shown in Table 1 below. The standard O-ring in Comparative Example 1 is a rubber ring having a uniform thickness that does not have a rib portion. The filling rate of the standard O-ring is 80%. The high filling rate O-ring in Comparative Example 2 is a rubber ring with a uniform thickness that does not have a rib portion. The filling factor of the high filling factor O-ring is 85%. Here, the “filling rate” refers to the ratio of the cross-sectional area of the rubber ring to the cross-sectional area of the groove 44 when the rubber ring is fitted into the groove 44. In addition, in the state which is not installed in the groove | channel 44, the cross-sectional shape of a standard O-ring and a high filling rate O-ring is a round shape.
比較実験において、被処理水中の初期の炭酸濃度は、２０ｍｇＣＯ2／Ｌとした。また、電極３１，３２により電流値を０．６Ａ⇒０．８Ａ⇒１．０Ａと時間とともに段階的に上げた。被処理水を脱イオン室１０，１１内に通過させた後、脱イオン室１０，１１から排出された処理水の炭素濃度を測定した。図６は、処理水中の炭素濃度の測定結果のグラフを示している。 In the comparative experiment, the initial carbonic acid concentration in the water to be treated was 20 mg CO 2 / L. Further, the current value was increased stepwise from 0.6A⇒0.8A⇒1.0A with the electrodes 31 and 32 over time. After passing the water to be treated into the deionization chambers 10 and 11, the carbon concentration of the treated water discharged from the deionization chambers 10 and 11 was measured. FIG. 6 shows a graph of the measurement result of the carbon concentration in the treated water.
電気式の脱イオン水製造装置では、電流値の増大ととともに処理水中の炭酸濃度は減少する。言い換えると、電流値の増大ととともに被処理水の脱イオン化の効果が向上する。しかしながら、比較例１，２におけるＯリングを用いた電気式の脱イオン水製造装置では、電流値を上げても、処理水中の炭酸濃度はほとんど低下しなかった。これは、標準Ｏリングおよび高充填率Ｏリングでは、図８，９に示すようなショートパスＳが発生し、十分に脱イオン化されなかった被処理水が処理水に混入したためと考えられる。 In the electric deionized water production apparatus, the carbonic acid concentration in the treated water decreases as the current value increases. In other words, the effect of deionization of the water to be treated is improved as the current value increases. However, in the electric deionized water production apparatus using the O-rings in Comparative Examples 1 and 2, the carbonic acid concentration in the treated water hardly decreased even when the current value was increased. This is presumably because, in the standard O-ring and the high filling rate O-ring, a short path S as shown in FIGS. 8 and 9 occurred, and the treated water that was not sufficiently deionized was mixed in the treated water.
一方、本発明のガスケット５０では、電流値を段階的に上げると、処理水中の炭酸濃度が段階的に低下した。これは、リブ部５２が、図２，３に示すようなリターンパスＲを形成し、被処理水を確実にイオン交換体１８に接触させることができたためと考えられる。このように、イオン交換体収容セル４０に肉太のリブ部５２を有するガスケット５０を用いることで、電気式の脱イオン水製造装置の脱イオン化効果を向上させることができる。 On the other hand, in the gasket 50 of the present invention, when the current value was increased stepwise, the carbonic acid concentration in the treated water decreased stepwise. This is presumably because the rib portion 52 formed a return path R as shown in FIGS. 2 and 3 so that the water to be treated was reliably brought into contact with the ion exchanger 18. Thus, by using the gasket 50 having the thick rib portion 52 in the ion exchanger containing cell 40, the deionization effect of the electric deionized water production apparatus can be improved.
１０，１１ 脱イオン室
１２，１３，１６ 濃縮室
１４ 陽極室
１５ 陰極室
１８ アニオン交換体とカチオン交換体の混合体
１９ アニオン交換体
２０ カチオン交換体
２１，２２，２３，２４，２５，２６ イオン交換膜
３１ 陽極
３２ 陰極
３４，３５，３６，３７，３８，３９ 流路
４０ イオン交換体収容セル
４１ 基体
４２ 入口
４３ 出口
４４ 溝
４６ 空間
５０ ガスケット
５２ リブ部
10, 11 Deionization chamber 12, 13, 16 Concentration chamber 14 Anode chamber 15 Cathode chamber 18 Mixture of anion exchanger and cation exchanger 19 Anion exchanger 20 Cation exchanger 21, 22, 23, 24, 25, 26 Ions Exchange membrane 31 Anode 32 Cathode 34, 35, 36, 37, 38, 39 Flow path 40 Ion exchanger accommodating cell 41 Base 42 Inlet 43 Outlet 44 Groove 46 Space 50 Gasket 52 Rib
Claims (11)
部分的に断面積が大きい少なくとも１つのリブ部を有している、ガスケット。 An annular used for an ion exchanger containing cell having a base formed with a space for containing an ion exchanger through which a liquid passes and an annular groove provided in a portion facing the member covering the space and into which a gasket is fitted. Gasket,
A gasket having at least one rib portion having a partially large cross-sectional area.
前記ガスケットは、前記溝に嵌め込まれたときに前記液体の流れの方向に沿う辺に、部分的に断面積が大きい少なくとも１つの前記リブ部を有している、請求項１に記載のガスケット。 The ion exchanger containing cell is configured such that the liquid in the space flows along a plane on which the gasket fitted in the groove exists.
2. The gasket according to claim 1, wherein the gasket has at least one of the rib portions having a large cross-sectional area on a side along a flow direction of the liquid when the gasket is fitted into the groove.
前記溝に嵌め込まれ、前記空間を覆う前記部材と前記基体との間の液体の漏れを防止する環状のガスケットと、を有するイオン交換体収容セルであって、
前記ガスケットは、部分的に断面積が大きい少なくとも１つのリブ部を有している、イオン交換体収容セル。 A base body in which a space for containing an ion exchanger through liquid and an annular groove provided in a portion facing a member covering the space is formed;
An ion exchanger containing cell having an annular gasket that is fitted in the groove and prevents leakage of liquid between the member covering the space and the base body,
The said gasket has an at least 1 rib part with a large cross-sectional area partially, The ion exchanger accommodation cell.
前記ガスケットは、前記液体の流れの方向に沿う辺に、部分的に断面積が大きい少なくとも１つの前記リブ部を有している、請求項６に記載のイオン交換体収容セル。 The ion exchanger containing cell is configured such that the liquid in the space flows along a plane on which the gasket fitted in the groove exists.
The ion exchanger-accommodating cell according to claim 6, wherein the gasket has at least one of the rib portions having a large cross-sectional area on a side along the liquid flow direction.
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2012
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