JP2021154199A - フィルタープレス型の透析装置、及びスタック - Google Patents

Abstract

【課題】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。【解決手段】本発明のフィルタープレス型の透析装置１は、イオン交換膜３２、４２、３４、及び４４）とガスケット３３、４３、とが交互に積層された積層物３８、４８の積層方向の両側に一対の締付枠３１、３６、４１、及び４６が配置されたスタック３０、４０を備えた透析槽２０と、透析槽２０を固定プレス盤５４と移動プレス盤５７とで積層物３８の積層方向に締め付けるプレス機５０と、を備えたフィルタープレス型の透析装置であって、スタック３０、４０は、積層物３８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ずれ防止部材１１０、１２０を備えるフィルタープレス型の透析装置が提供され、該透析装置に好適なスタックが提供される。【選択図】図１

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。

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。

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。）。

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。）。

特開２０１４−１４７７６号公報 特開２０１６−２０９８６５号公報 特開２０１６−２２１５０７号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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るフィルタープレス型の透析装置が提供される。

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。

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、
前記ずれ防止部材と前記積層物との間には、微小な隙間が形成され、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。

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るスタックが提供される。

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。

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。

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。

本実施形態のフィルタープレス型の透析装置の斜視図である。 図１に示すフィルタープレス型の透析装置のスタックの一部を分解して示す分解斜視図である。 （ａ）図１のフィルタープレス型の透析装置に採用される横ずれ防止部材の分解斜視図、（ｂ）（ａ）に示す横ずれ防止部材を組み立てた状態を示す斜視図である。 （ａ）図１に示すフィルタープレス型の透析装置において、横ずれ防止部材、及び縦ずれ防止部材を装着したスタックの下部を側方から見た側面図、（ｂ）（ａ）に示すスタックの一部を取り出し拡大して示す正面図である。 （ａ）横ずれ防止部材、及び縦ずれ防止部材の別の実施形態を示す斜視図、（ｂ）（ａ）を側方から見た側面図である。 （ａ）一体型ずれ防止部材の実施形態を示す分解斜視図、（ｂ）（ａ）に示す一体型ずれ防止部材を組み立てた状態を示す斜視図、（ｃ）（ｂ）に示す一体型ずれ防止部材を装着したスタックの一部を取り出し正面から見た正面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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／ｍｍ^２±０．１Ｎ／ｍｍ^２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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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

Claims (16)

1. 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るフィルタープレス型の透析装置。
2. 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請求項１に記載のフィルタープレス型の透析装置。
3. 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請求項１に記載のフィルタープレス型の透析装置。
4. 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請求項１に記載のフィルタープレス型の透析装置。
5. 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なる請求項１から４のいずれかに記載のフィルタープレス型の透析装置。
6. 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請求項３から５のいずれかに記載のフィルタープレス型の透析装置。
7. 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請求項１から６のいずれかに記載のフィルタープレス型の透析装置。
8. 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請求項１から６のいずれかに記載のフィルタープレス型の透析装置。
9. 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請求項１から６のいずれかに記載のフィルタープレス型の透析装置。
10. 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請求項９に記載のフィルタープレス型の透析装置。
11. 前記ずれ防止部材と前記積層物との間には、微小な隙間が形成され、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請求項１に記載のフィルタープレス型の透析装置。
12. 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請求項１から１１のいずれかに記載のフィルタープレス型の透析装置。
13. 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るスタック。
14. 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請求項１３に記載のスタック。
15. 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請求項１３に記載のスタック。
16. 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請求項１３に記載のスタック。

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