JP2022104856A - カセット型電気透析装置およびそれを備えたモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】締め付けの不備による処理水の漏れを防止する、カセット型電気透析装置、およびそれを備えたモジュールを提供する。【解決手段】カセット型電気透析装置１０は、収容箱１、ろ過膜群２、および収容箱上に配置された蓋部材３を含む。収容箱は膜支持体１１、膜制限壁１２、および収容開口部１３を含む。膜制限壁は、収容開口部を形成するために、膜支持体上に配置され、膜支持体を取り囲む。ろ過膜群は、膜支持体上に配置され、膜制限壁の内側に当接し、および、第１のイオン交換膜２１と、第２のイオン交換膜２３と、それらの間に配置されたスペーサ２２とを含む。蓋部材は、本体部３２と、本体部を貫通する開口部３３と、押圧部３１とを含む。ろ過膜群に隣接した、本体部の第１の面Ｓ１は、周辺領域３２１と、周辺領域よりも開口部に近い内側領域３２２とを有し、および押圧部は内側領域上に形成される。【選択図】図２

Description

本開示は一般に、電気透析装置およびそれを備えたモジュール、特に、カセット型電気透析装置およびそれを備えたモジュールに関する。

電気透析（Electrodialysis、ＥＤ）技術は、脱塩、濃縮、および浄化などの異なる目的のために電場によって駆動される膜分離技術であるため、電気化学的脱塩（ＥＤ）とも呼ばれる。電気透析システムは、交互に配置された陰イオン交換膜および陽イオン交換膜を水が通って流れることを可能にする。電極板の直流電場の作用下で、陰イオンおよび陽イオンが移動して陰イオン交換膜と陽イオン交換膜を選択的に透過し、陰イオンと陽イオンを除去したり、別の水路で濃縮したりして、水の浄化という目的を達成することができる。たとえば、電気化学的分離用のフロー分配器が引用文献１に開示されている。

一般的な電気透析技術では、水の外部への漏れを防止するために、ねじ棒を使用して陰イオン交換膜および陽イオン交換膜と電極板とのすべてを貫通して陰イオン交換膜および陽イオン交換膜を押圧するが、この押圧方法は、ねじ棒が貫通する位置においてドット状の圧縮応力を生み出すに過ぎない。さらに、ねじ棒それぞれがねじ締めされる必要があり、ねじ棒それぞれがねじ締めにおいて異なる締り具合を有するという問題が生じやすい。ねじ棒をねじ締めするための強度を制御し、および統一することが困難であるのみならず、この応力差により、陰イオン交換膜および陽イオン交換膜を積層する量が制限され、これは、陰イオン交換膜および陽イオン交換膜間の中央部分における不十分な水密性をもたらす可能性がより高くなり、浄化された水と汚水との混合をもたらし、電気透析の効果を得られない可能性が高くなる。

一般的な電気透析技術では、最外側に押圧板を追加し、ねじ棒が押圧板を貫通するだけで、不均一な圧縮応力という問題を解決している。しかしながら、陰イオン交換膜および陽イオン交換膜はねじ棒によって固定されないので、陰イオン交換膜および陽イオン交換膜の積層動作からの、多くの派生した問題をもたらす。たとえば、陰イオン交換膜および陽イオン交換膜の寸法が最大８０ｃｍ×１６０ｃｍである場合、積層工程中にずれが生じる可能性が高く、これは内部のきれいな水と汚水とを混合する危険性を増加させる。あるいは、陰イオン交換膜および陽イオン交換膜の数が多い場合、積層動作に時間がかかるのみならず、さらに、ホイストにクレーンが必要となり、組み立て効率が非常に悪い。さらに、組み立てが完了した後に、漏水または組立ミスが発見された場合、検査のためにそれらを解体せざるを得ず、その後、組立動作を繰り返さなくてはならない。

台湾特許第Ｉ５０９１０９号明細書

したがって、上記技術的課題を解決するために、改善された電気透析装置についての研究が急務となっている。

本開示の実施形態によれば、カセット型電気透析装置が提供される。カセット型電気透析装置は、収容箱、ろ過膜群、および蓋部材を含む。収容箱は、膜支持体、膜制限壁、および収容開口部を含む。膜制限壁は、膜支持体上に配置され、膜支持体を取り囲む。収容開口部は膜支持体と膜制限壁との間に形成される。ろ過膜群は、膜支持体上に配置され、膜制限壁の内側に当接する。ろ過膜群は、交互に配置された複数の第１のイオン交換膜および複数の第２のイオン交換膜と、複数のスペーサとを含む。複数のスペーサは、複数の第１のイオン交換膜と複数の第２のイオン交換膜との間に配置される。蓋部材は収容箱上に配置され、蓋部材は少なくとも１つの開口部と、本体部と、押圧部とを備える。少なくとも１つの開口部は本体部を貫通し、ろ過膜群側に隣接した、本体部の第１の面は周辺領域および内側領域を有し、内側領域は周辺領域よりも開口部に近く、および押圧部は内側領域上に形成される。

本開示の別の実施形態によれば、カセット型電気透析モジュールが提供される。カセット型電気透析モジュールは、複数のカセット型電気透析装置、および位置決めアセンブリを含む。複数のカセット型電気透析装置それぞれは収容箱、ろ過膜群、および蓋部材を備える。収容箱は、膜支持体、膜制限壁、および収容開口部を含む。膜制限壁は、膜支持体上に配置され、膜支持体を取り囲む。収容開口部は、膜支持体と膜制限壁との間に形成される。ろ過膜群は、膜支持体上に配置され、膜制限壁の内側に当接する。ろ過膜群は、交互に配置された複数の第１のイオン交換膜および複数の第２のイオン交換膜；ならびに複数のスペーサを含む。複数のスペーサは、複数の第１のイオン交換膜と複数の第２のイオン交換膜との間に配置される。蓋部材は収容箱上に配置され、蓋部材は、少なくとも１つの開口部と、本体部と、押圧部とを備え、少なくとも１つの開口部は本体部を貫通し、ろ過膜群に隣接した、本体部の第１の面は周辺領域および内側領域を有し、内側領域は周辺領域よりも開口部に近く、および押圧部は内側領域上に形成される。複数のカセット型電気透析装置が互いに位置合わせされるように、位置決めアセンブリは、膜制限壁の外側に配置される。

本開示のさらなる実施形態によれば、カセット型電気透析モジュールが提供される。カセット型電気透析モジュールは、複数のカセット型電気透析装置、および位置決めアセンブリを含む。複数のカセット型電気透析装置それぞれは収容箱、ろ過膜群、および蓋部材を含む。収容箱は、膜支持体、膜制限壁、および収容開口部を含む。膜制限壁は、膜支持体上に配置され、膜支持体を取り囲む。収容開口部は、膜支持体と膜制限壁との間に形成される。ろ過膜群は、膜支持体上に配置され、膜制限壁の内側に当接する。ろ過膜群は、交互に配置された複数の第１のイオン交換膜および複数の第２のイオン交換膜と、複数のスペーサとを含む。複数のスペーサは、複数の第１のイオン交換膜と複数の第２のイオン交換膜との間に配置される。蓋部材は収容箱上に配置され、蓋部材は、少なくとも１つの開口部と、本体部と、押圧部とを含み、少なくとも１つの開口部は本体部を貫通し、ろ過膜群に隣接した、本体部の第１の面は周辺領域および内側領域を有し、内側領域は周辺領域よりも開口部に近く、および押圧部は内側領域上に形成される。位置決めアセンブリは複数のカセット型電気透析装置それぞれの第１の面および第２の面に配置され、複数のカセット型電気透析装置それぞれの第１の面は複数のカセット型電気透析装置それぞれの第２の面の反対側である。

本開示の上記および他の局面をより良い理解を有するために、以下の実施形態が特に提供され、および添付図面が以下のように詳細に説明される。

本開示の一実施形態によるカセット型電気透析装置の斜視図である。 本開示の一実施形態によるカセット型電気透析装置の分解概略図である。 本開示の一実施形態によるカセット型電気透析装置の断面図である。 本開示の一実施形態によるカセット型電気透析装置の組み立て工程の概略図である。 本開示の一実施形態によるカセット型電気透析装置の組み立て工程の概略図である。 本開示の一実施形態によるカセット型電気透析装置の組み立て工程の概略図である。 本開示の一実施形態によるカセット型電気透析モジュールの分解概略図である。 本開示の一実施形態によるカセット型電気透析モジュールの斜視図である。 本開示の一実施形態によるカセット型電気透析モジュールの側面図である。 本開示のさらなる実施形態によるカセット型電気透析装置の第２の面の斜視図である。 本開示のさらなる実施形態によるカセット型電気透析装置の第１の面の斜視図である。 本開示のさらなる実施形態によるカセット型電気透析装置の第２の面の斜視図である。 本開示のさらなる実施形態によるカセット型電気透析装置の第１の面の斜視図である。 本開示のさらなる実施形態によるカセット型電気透析モジュールの斜視図である。 本開示のさらなる実施形態によるカセット型電気透析モジュールの斜視図である。

図１は本開示の一実施形態によるカセット型電気透析装置１０の斜視図である。図２は本開示の一実施形態によるカセット型電気透析装置１０の分解概略図である。図３は本開示の一実施形態によるカセット型電気透析装置１０の断面図である。

図１および図２を同時に参照すれば、カセット型電気透析装置１０は、収容箱１、ろ過膜群２、および蓋部材３を含む。ろ過膜群２は、収容箱１と蓋部材３との間に配置される。図１に示すように、収容箱１の外側は、第１の方向Ｄ１において厚さを有し、第２の方向Ｄ２において長さＬ１を有し、および第３の方向Ｄ３において幅Ｗ１を有する。第１の方向Ｄ１、第２の方向Ｄ２、および第３の方向Ｄ３はたとえば、互いに対して垂直である。蓋部材３の外側は、第２の方向Ｄ２において長さＬ２を有し、および第３の方向Ｄ３において幅Ｗ２を有する。長さＬ１は長さＬ２に等しくてもよく、および幅Ｗ１は幅Ｗ２に等しくてもよいが、本開示はそれに限定されるものでない。以下に別段の定めがない限り、各要素の厚さは第１の方向において形成された厚さであり、長さは第２の方向において形成された長さであり、および幅は第３の方向において形成された幅である。図１では、本開示のカセット型電気透析装置１０は垂直方向に配置され、たとえば、収容箱１の長さ方向（すなわち、第２の方向Ｄ２）は、カセット型電気透析装置１０が配置される、（図１において第１の方向Ｄ１および第３の方向Ｄ３によって形成された平面などの）平面Ｇに対して垂直であるが、本開示はそれに限定されるものでない。カセット型電気透析装置１０は、水平方向に配置される、たとえば、収容箱１の長さ方向（すなわち、第２の方向Ｄ２）が、図４～図６に示すように、配置のための平面Ｇに対して平行であってもよい。

図２を参照すれば、収容箱１は膜支持体１１、膜制限壁１２、および収容開口部１３を含む。膜制限壁１２は、膜支持体１１上に配置され、および膜支持体１１を取り囲む。収容開口部１３は、膜支持体１１と膜制限壁１２との間に形成される。収容箱１はたとえば矩形箱形状の構造であるが、本開示はそれに限定されるものでない。

ろ過膜群２は、膜支持体１１上に配置され、および膜制限壁１２の内側に当接する。すなわち、ろ過膜群２は収容開口部１３内に配置される。ろ過膜群２は、交互に配置された複数の第１のイオン交換膜２１および複数の第２のイオン交換膜２３を含み、複数の第１のイオン交換膜２１と複数の第２のイオン交換膜２３との間に配置された複数のスペーサ２２を含む。複数の第１のイオン交換膜２１、複数の第２のイオン交換膜２３、および複数のスペーサ２２は、ろ過膜群２における多層膜とみなし得る。一実施形態では、第１のイオン交換膜２１は陰イオン交換膜であり、および第２のイオン交換膜２３は陽イオン交換膜である。別の実施形態では、第１のイオン交換膜２１は陽イオン交換膜であり、および第２のイオン交換膜２３は陰イオン交換膜である。ろ過膜群２における複数の第１のイオン交換膜２１それぞれ、複数の第２のイオン交換膜２３それぞれ、および複数のスペーサ２２それぞれの寸法（たとえば、長さおよび幅）は、互いに同じであってもよく、および、収容開口部１３（または、膜制限壁１２によって画定される、膜支持体１１の露出領域）の寸法（たとえば、長さおよび幅）に対応していてもよいが、それに限定されるものでない。ユーザは、要求（たとえば、ろ過膜群２の膜圧縮条件および水質浄化基準）に応じて、膜の異なる寸法または異なる数のろ過膜群２を選択し得る。一部の実施形態では、収容開口部１３の長さＬ３が４０ｃｍ以上１６０ｃｍ以下であってもよく、および収容開口部１３の幅Ｗ３が２０ｃｍ以上８０ｃｍ以下であってもよいが、本開示はそれに限定されるものでない。

膜制限壁１２によって囲まれた収容開口部１３の寸法は第１のイオン交換膜２１、第２のイオン交換膜２３、およびスペーサ２２の寸法に対応しているので、第１のイオン交換膜２１、第２のイオン交換膜２３、およびスペーサ２２が１つずつ収容開口部１３内に配置されると、膜制限壁１２の内側により、第１のイオン交換膜２１、第２のイオン交換膜２３、およびスペーサ２２が互いに位置合わせされ、および膜支持体１１上に固定されることが可能であり、第１のイオン交換膜２１、第２のイオン交換膜２３、およびスペーサ２２を固定するのに接着剤を使用する必要はなく、第１のイオン交換膜２１、第２のイオン交換膜２３、スペーサ２２を互いに位置合わせするための余分な労力は必要でなく、大きい寸法のろ過膜群２でもなお容易に組み立てることが可能である。膜制限壁のない電気透析装置の比較例と比較すると、本開示は、膜制限壁１２を有しているので、カセット型電気透析装置１０を組立てる際の時間および労力を節減することが可能であり、および、第１のイオン交換膜２１、第２のイオン交換膜２３、およびスペーサ２２を正確に位置合わせすることが可能であり、これにより、膜の位置のずれによって生じる内部の漏水を効果的に削減し、それにより、浄水された水と、汚水との混合のリスクをなくし得る。一部の実施形態では、第１の方向Ｄ１における膜制限壁１２の厚さは、第１の方向Ｄ１におけるろ過膜群２の厚さ以上であってもよい。

さらに、ろ過膜群２が膜支持体１１上に配置された後、蓋部材３は収容箱１およびろ過膜群２上に配置され得る。すなわち、蓋部材３は着脱可能に収容箱１と結合され、および、ろ過膜群２は収容箱１と蓋部材３との間に配置される。蓋部材３は、少なくとも１つの開口部３３と、本体部３２と、押圧部３１とを含み、開口部３３は本体部３２を貫通し、本体部３２は、ろ過膜群２に隣接した第１の面Ｓ１、およびろ過膜群２から離れた第２の面Ｓ２を有し、第１の面Ｓ１および第２の面Ｓ２は本体部３２の両側に配置される。本体部３２の第１の面Ｓ１は周辺領域３２１および内側領域３２２を有する。内側領域３２２は周辺領域３２１よりも開口部３３に近く、および、押圧部３１は、たとえば開口部３３を取り囲む内側領域３２２上に形成される。すなわち、押圧部３１は、本体部３２の第１の面Ｓ１にある突出部である。本実施形態では、蓋部材３の中央部は開口部３３を有しているが、本開示はそれに限定されるものでない。他の実施形態では、蓋部材３の中央部は複数の開口部を有してもよい。押圧部３１の寸法（たとえば、長さおよび幅）は、ろ過膜群２の寸法（たとえば、長さおよび幅）に対応して（たとえば、上記寸法に等しい、上記寸法よりもやや大きい、または上記寸法よりもやや小さい）もよい。蓋部材３が着脱可能に収容箱１と結合された後、押圧部３１は、（図３に示すように）面状の圧縮圧力を与えて、ろ過膜群２の厚さが削減されるようにろ過膜群２を均一に圧搾してもよく、ドット状の圧縮応力により、ろ過膜群を圧搾する比較例と比較すると、本開示における押圧部３１は、ろ過膜群２の不均一な力という問題を解決し、より良い漏れ防止効果をもたらす。

図２を参照すれば、一部の実施形態では、カセット型電気透析装置１０は、第１のシール部材４１および第２のシール部材４２をさらに含む。第１のシール部材４１は、膜支持体１１とろ過膜群２との間に配置される。たとえば、第１のシール部材４１は、膜支持体１１の内面の形状に適合しており、膜支持体１１の内面に取り付けられ、および、収容開口部１３に対応する寸法を有する。第２のシール部材４２は、押圧部３１とろ過膜群２との間、かつ、周辺領域３２１と膜制限壁１２との間に配置される。さらに、第２のシール部材４２は第１の部分４２ａおよび第２の部分４２ｂを含む。蓋部材３は、第１の面Ｓ１に対応する内面３Ｓを有する。第２のシール部材４２の第１の部分４２ａは、押圧部３１に対応する内面３Ｓ上に配置され、押圧部３１に対応する内面３Ｓの形状に適合しており、および、押圧部３１に対応する内面３Ｓに取り付けられる。第２のシール部材４２の第２の部分４２ｂは、周辺領域３２１に対応する内面３Ｓ上に配置され、周辺領域３２１に対応する内面３Ｓの形状に適合しており、および、周辺領域３２１に対応する内面３Ｓに取り付けられる。蓋部材３の周辺領域３２１、およびその上に配置された、第２のシール部材４２の第２の部分４２ｂは、着脱可能に、膜制限壁１２の上縁１２１に接続されるように使用される。蓋部材３の押圧部３１、およびその上に配置された、第２のシール部材４２の第１の部分４２ａは、（図３に示すように）着脱可能に、ろ過膜群２に接続されるために使用される。蓋部材３の押圧部３１は、（図３に示すように）ろ過膜群２を圧縮するために使用され得る。一部の実施形態では、第１のシール部材４１および第２のシール部材４２はいずれかの軟質パッド材であってもよく、軟質パッド材の材料はたとえば、シリカゲル、ゴム、ポリエチレン（ＰＥ）、または他の好適な材料である。第１のシール部材４１は、膜支持体１１に最も近い、イオン交換膜の第１の片（たとえば、第１のイオン交換膜２１または第２のイオン交換膜２３）と、膜支持体１１との間の水密性をもたらし得る。第２のシール部材４２は、蓋部材３に最も近い、イオン交換膜の第１の片（本実施形態では、これは第１のイオン交換膜２１であるが、他の実施形態では、これは第２のイオン交換膜２３であり得る）と、蓋部材３との間の水密性を付与し得る。

図１および図２を参照すれば、蓋部材３は、第１の方向Ｄ１に沿って延在する複数の孔３０１および第２の方向Ｄ２に沿って延在する複数の延在アパーチャ３０２も有している。第１の方向Ｄ１は内面３Ｓの法線方向に対して平行であり、および第２の方向Ｄ２は内面３Ｓの法線方向に対して垂直である。蓋部材３の複数の孔３０１は押圧部３１および本体部３２を貫通し、複数の延在アパーチャ３０２は、対応する複数の孔３０１を開口部３３に接続する。そこで、蓋部材３の複数の孔３０１は、第１群の孔３０１１および第２群の孔３０１２を含む。第１群の孔３０１１および第２群の孔３０１２は、開口部３３の対向する２つの側（たとえば、上側および下側）に形成される。第１群の孔３０１１における複数の孔３０１は第３の方向Ｄ３に沿って互いに離間しており、および第２群の孔３０１２における複数の孔３０１は第３の方向Ｄ３に沿って互いに離間している。第２の方向Ｄ２では、第１群の孔３０１１における複数の孔３０１に接続された複数の延在アパーチャ３０２は、第２群の孔３０１２における複数の孔３０１に接続された複数の延在アパーチャ３０２と離間している。すなわち、上側の複数の延在アパーチャ３０２および下側の複数の延在アパーチャ３０２はそれぞれ、第２の方向Ｄ２において互いに重なり合わない第１群の孔３０１１および第２群の孔３０１２に接続される。

さらに、複数の第１のイオン交換膜２１それぞれは対向する２つの側（たとえば、上側および下側）に配置された第１群の孔２１０１および第２群の孔２１０２を含み、複数の第２のイオン交換膜２３それぞれは、対向する２つの側（たとえば、上側および下側）に配置された第１群の孔２３０１および第２群の孔２３０２を含み、複数のスペーサ２２それぞれは、対向する２つの側（たとえば、上側および下側）に配置された第１群の孔２２０１および第２群の孔２２０２を含む。膜支持体１１は、複数の大孔１１００および複数の小孔１１０２を含み、小孔１１０２は大孔１１００の対向する２つの側（たとえば、上側および下側）に配置され、小孔１１０２は、大孔１１００の上側に配置された第１群の孔（図示せず）、および大孔１１００の下側に配置された第２群の孔１１０２を含む。

膜制限壁１２のおかげで、膜支持体１１の第１群の孔（図示せず）、膜部材３の第１群の孔３０１１、複数の第１のイオン交換膜２１それぞれの第１群の孔２１０１、複数の第２のイオン交換膜２３それぞれの第１群の孔２３０１、および複数のスペーサ２２それぞれの第１群の孔２２０１は互いに対応し得る。膜支持体１１の第２群の孔１１０２、蓋部材３の第２群の孔３０１２、複数の第１のイオン交換膜２１それぞれの第２群の孔２１０２、複数の第２のイオン交換膜２３それぞれの第２群の孔２３０２、および複数のスペーサ２２それぞれの第２群の孔２２０２は互いに対応し得る。

図３を参照すれば、蓋部材３は第１の面Ｓ１に対応する内面３Ｓを有する。内面３Ｓの法線方向Ｆ３では、内側領域３２２において配置された押圧部３１および本体部３２によって形成された厚さＴ１は全体で、周辺領域３２１において本体部３２によって形成された厚さＴ２よりも大きい。ろ過膜群２が押圧部３１によって圧縮される前に、ろ過膜群２は第１の厚さＴ３を有する。本実施形態では、ろ過膜群２が押圧部３１によって圧縮される前に、膜支持体１１から最も離れた、ろ過膜群２における第１のイオン交換膜２１の上面２１ａが膜制限壁１２の上縁１２１と同一平面上にあってもよいが、本開示はそれに限定されるものでない。ろ過膜群２が押圧部３１によって圧縮された後、ろ過膜群２は第２の厚さＴ４を有し、第２の厚さＴ４は第１の厚さＴ３よりも小さい。第２の厚さＴ４は、第１の厚さＴ３に対する圧縮率Ｒを有し、圧縮率Ｒ＝（第１の厚さＴ３－第２の厚さＴ４）／第１の厚さＴ３であり、および圧縮率Ｒは、３％～１５％、たとえば７％～１０％の範囲であり得る。収容箱１が蓋部材３によって完全に覆われた後に、内側領域３２２において配置された押圧部３１および本体部３２によって形成された厚さ全体、膜制限壁１２の厚さ、およびろ過膜群２の厚さが設計されていれば、ろ過膜群２に要求される緊密性の度合いを満たす、ろ過膜群２の必要な圧縮率Ｒを得ることができることが分かる。

一部の実施形態では、ろ過膜群２における第１のイオン交換膜２１および第２のイオン交換膜２３によって形成された膜対の数は、２０～５０対の範囲であってもよい。ろ過膜群２の圧縮率Ｒは３％～１５％の範囲であってもよい。単一カセットの電気透析装置１０の水生成量は１０～１００ＬＰＭの範囲でもよく、および脱塩効率は１０％～４０％の範囲でもよいが、本開示はそれに限定されるものでない。電気透析のための、本開示の実施形態によるカセット型透析装置１０の使用が、便利な組み立て、正確な位置決め、および良好な水密性という利点を有しているのみならず、さらに、良好な水生成および脱塩性能を維持するということが分かる。

図４～図６は、本開示の一実施形態によるカセット型電気透析装置１０の組み立て工程の概略図である。

図４を参照すれば、第１に、収容箱１が設けられ、次いで、ろ過膜群２における第２のイオン交換膜２３、スペーサ２２、第１のイオン交換膜２１、およびスペーサ２２が収容開口部１３内に順次配置される。本実施形態では、ろ過膜群２における最上膜（すなわち、膜支持体１１から最も離れている膜）は第１のイオン交換膜２１であり、および最下膜は第２のイオン交換膜２３である。しかし、本開示はそれに限定されるものでない。

図５を参照すれば、第１のイオン交換膜２１、スペーサ２２、または第２のイオン交換膜２３のうちのいずれかの膜が収容開口部１３内に配置された場合、膜支持体１１およびろ過膜群２の寸法は同じであるので、膜が収容箱１に滑り込ませられる間に膜支持体１１へ落下する膜の角度および位置を自動的に修正し、および配置するために膜制限壁１２を使用してもよく、よって、ろ過膜群２は膜支持体１１上に整然と配置され、および位置合わせするように複数の膜それぞれの位置を１つずつ調節する必要はない。ろ過膜群２の寸法が大きい場合でも、同様に、単純に、およびすばやく動作させることが可能である。したがって、組み立て効率が大きく改善され、複数の膜それぞれの位置関係を確実に把握し得る。よって、膜位置のずれによってもたらされる内部の漏水の問題を効果的に緩和することが可能であり、浄化された水と、汚水との混合の危険性をなくすことが可能である。

図６を参照すれば、ろ過膜群２が収容開口部１３内に配置された後、蓋部材３の押圧部３１はろ過膜群２に面し、蓋部材３は着脱可能に、ろ過膜群２および収容箱１と結合され、収容箱１の上縁１２１は蓋部材３の本体部３２の周辺領域３２１、およびその上に配置された第２のシーリング部材４２（図示せず）の第１の部分４２ａと緊密に結合され、よって、ろ過膜群２は、図３に示すように、押圧部３１によって圧縮される。

図７は、本開示の一実施形態によるカセット型電気透析モジュール１０Ｍの分解概略図を示す。図８は、本開示の一実施形態によるカセット型電気透析モジュール１０Ｍの斜視図を示す。

図７および図８を同時に参照すれば、カセット型電気透析モジュール１０Ｍは、第１の電極カセット５１ｂ、第２の電極カセット５２ｂ、複数のカセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂ、第３のシール部材４３、２つの第４のシール部材４４ａおよび４４ｂ、クランプアセンブリ５ｂ、ならびに位置決めアセンブリ７ｂを含む。カセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂは、第１の電極カセット５１ｂと、第２の電極カセット５２ｂとの間に配置される。第１の電極カセット５１ｂおよび第２の電極カセット５２ｂは電場を作用させるために使用されることが可能であり、および正の電極または負の電極それぞれとして使用することが可能である。

図７および図８におけるカセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂそれぞれは、図１および図２において示すカセット型電気透析装置１０と同じであり、および類似点は再び説明しない。本実施形態では、２つのカセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂのみが例示的に示されているが、本開示はそれに限定されるものでなく、本開示のカセット型電気透析装置１０Ｍは、陰イオン交換膜および陽イオン交換膜の対の必要数に応じて任意の数のカセット型電気透析装置をも含み得る。一般的に言えば、陰イオン交換膜および陽イオン交換膜と、電極板とのすべてを固定するためにねじ棒のみが使用される比較例、または押圧板を貫通して陰イオン交換膜および陽イオン交換膜と、電極板とを締め付けるためにねじ棒のみが使用される比較例では、陰イオン交換膜および陽イオン交換膜の膜対の数は最大４００対までしかなく、そうでなければ陰イオン膜および陽イオン膜の積層体の中心における圧縮応力は小さすぎることになり、中間の膜が抜けてしまう。対照的に、本開示のカセット型電気透析装置１０Ｍは、任意の数のカセット型電気透析装置１０Ａ、１０Ｂ...を含むことができ、カセット型電気透析装置１０Ａ、１０Ｂ...それぞれにおける陰イオン交換膜および陽イオン交換膜は、陰イオン膜および陽イオン膜の積層体が所望の圧縮率を達成し得るのに十分な圧縮応力が与えられ得るため、カセット型電気透析装置１０Ｍは、任意の数の陰イオン交換膜および陽イオン交換膜の対をも含むことができる（すなわち、４００対よりも大きくてもよい）。さらに、電気透析処理中に、カセット型電気透析装置１０Ａ、１０Ｂ...において異常が生じた場合でも、問題を有するカセット型電気透析装置が処理されれば（たとえば、カセット型電気透析装置のいずれか１つを容易に取り外し、または交換することが可能である）、あまり長い間、電気透析処理を中断する必要がない。従来の電気透析モジュールと比較すると、カセット型電気透析モジュール１０Ｍは、保守における時間および労力を節減することができる。

さらに、水密性を増加させるために、隣接しているカセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂ間に第３のシール部材４３を配置し得る。本実施形態では、第３のシール部材４３は、カセット型電気透析装置１０Ｂの膜支持体１１の第１の面（すなわち、ろ過膜群２から遠ざかる側の面）の表面形状に適合しており、および、カセット型電気透析装置１０Ｂの膜支持体１１の第１の面（すなわち、ろ過膜群２から遠ざかる側の面）に取り付けられるが、本開示はそれに限定されるものでない。他の実施形態では、第３のシール部材４３は、カセット型電気透析装置１０Ａの蓋部材３の第２の面（すなわち、ろ過膜群２から遠ざかる側の面）の表面形状に適合していてもよく、および、カセット型電気透析装置１０Ａの蓋部材３の第２の面（すなわち、ろ過膜群２から遠ざかる側の面）に取り付けられる。さらに、第３のシール部材４３の数は、カセット型電気透析装置の数に応じて判定されてもよい。カセット型電気透析装置の数がＮの場合、第３のシール部材４３が、隣接する２つのカセット型電気透析装置間に配置されている限り、第３のシール４３の数はＮ－１であってもよい。

一部の実施形態では、２つの第４のシール部材４４は第４のシール部材４４ａおよび４４ｂを含み、第４のシール部材４４ａおよび４４ｂはそれぞれ、第１の電極カセット５１ｂと、カセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂにおける、第１の電極カセット５１ｂに最も近いカセット型電気透析装置１０Ａとの間に、および、第２の電極カセット５２ｂと、カセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂにおける、第２の電極カセット５２ｂに最も近いカセット型電気透析装置１０Ｂとの間に配置される。本実施形態では、第４のシール部材４４ａは、カセット型電気透析装置１０Ａの膜支持体１１の第１の面（すなわち、ろ過膜群２から遠ざかる側の面）の表面形状に適合しており、および、カセット型電気透析装置１０Ａの膜支持体１１の第１の面（すなわち、ろ過膜群２から遠ざかる側の面）に取り付けられる。第４のシール部材４４ｂは、第２の電極カセット５２ｂの第１の面（すなわち、カセット型電気透析装置１０Ｂに隣接している側の面）の表面形状に適合しており、および、第２の電極カセット５２ｂの第１の面（すなわち、カセット型電気透析装置１０Ｂに隣接している側の面）に取り付けられるが、本開示はそれに限定されるものでない。他の実施形態では、第４のシール部材４４ａは、第１の電極カセット５１ｂの第２の面（すなわち、カセット型電気透析装置１０Ａに隣接している側の面）の表面形状に適合しており、および、第１の電極カセット５１ｂの第２の面に取り付けられる。第４のシール部材４４ｂは、蓋部材３の第２の面Ｓ２（すなわち、ろ過膜群２から遠ざかる側の面）の表面形状に適合しており、および、蓋部材３の第２の面Ｓ２（すなわち、ろ過膜群２から遠ざかる側の面）に取り付けられる。本実施形態では、２つの第４のシール部材４４ａおよび４４ｂの外観は互いに異なり得る。他の実施形態では、２つの第４のシール部材４４ａおよび４４ｂの外観は互いに同じであり得る。

一部の実施形態では、位置決めアセンブリ７ｂがカセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂの膜制限壁１２の外側、第１の電極カセット５１ｂおよび第２の電極カセット５２ｂの外側に配置され、よって、カセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂ、第１の電極カセット５１ｂ、ならびに第２の電極カセット５２ｂは互いに位置合わせされる。たとえば、位置決めアセンブリ７ｂは、複数の制限スライドレール７１ｂ、複数の第１の位置決め部７２ｂ、および複数の第２の位置決め部７３ｂを含む。制限スライドレール７１ｂは、カセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂの同じ側に配置される。第１の位置決め部７２ｂは、膜制限壁１２の外側に形成され、および対応して、制限スライドレール７１ｂと結合される。第２の位置決め部７３ｂは、第１の電極カセット５１ｂおよび第２の電極カセット５２ｂの外側に形成され、制限スライドレール７１ｂと対応して結合される。第１の位置決め部７２ｂおよび第２の位置決め部７３ｂはたとえば、溝である。制限スライドレール７１ｂを、互いに対応している第１の位置決め部７２ｂおよび第２の位置決め部７３ｂと結合することにより、カセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂ、ならびに第１の電極カセット５１ｂおよび第２の電極カセット５２ｂは容易に、互いに位置合わせされ得る。他の実施形態では、位置決めアセンブリ７ｂは、カセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂの膜制限壁１２の外側に設けられなくてもよい（詳細は以下に説明する）。

一部の実施形態では、クランプアセンブリ５ｂは、複数の第１の結合部５１１ｂ、複数の第２の結合部５２１ｂ、および複数のねじ棒５４ｂを含む。第１の結合部５１１ｂは、第１の電極カセット５１ｂの外側に形成される。第２の結合部５２１ｂは、第２の電極カセット５２ｂの外側に形成される。ねじ棒５４ｂは第１の結合部５１１ｂおよび第２の結合部５２１ｂそれぞれを接続するので、第１の電極カセット５１ｂ、カセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂ、ならびに第２の電極カセット５２ｂは、互いに固定される。本開示におけるカセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂそれぞれにおけるろ過膜群２は所望の圧縮率に達しているので、クランプアセンブリ５ｂは、第１の電極カセット５１ｂ、カセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂ、ならびに第２の電極カセット５２ｂを締め付けるためにより低い力を加えるだけでよく、カセット型電気透析モジュール１０Ｍの水密性の要件を達成することが可能である。

一部の実施形態では、クランプアセンブリ５ｂは、第１の結合部５１１ｂ、第２の結合部５２１ｂ、およびねじ棒５４ｂを含まなくてもよい。これとは逆に、クランプアセンブリ５ｂは、第１の電極カセット５１ｂの外側と、第２の電極カセット５２ｂの外側と、カセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂの外側とに配置された固定部材（図示せず）を含んでいてもよい。いずれかの隣接する２つの第１の電極カセット５１ｂ、カセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂ、ならびに第２のカセット５２ｂを対応して結合することにより、第１の電極カセット５１ｂ、第２の電極カセット５２ｂ、ならびに、カセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂ間の、電気透析モジュール１０Ｍの水密性の要件を満たす緊密性および固定を実現することが可能である。固定部材はたとえば、ロックラッチ、ピン、または他の好適な固定部材（図示せず）である。

一部の実施形態では、第１の電極カセット５１ｂ、第２の電極カセット５２ｂ、ならびに、カセット型電気透析モジュール１０Ａおよび１０Ｂはそれぞれ、その下にローラ（図示せず）を備えていてもよく、よって、第１の電極カセット５１ｂ、第２の電極カセット５２ｂ、ならびに、カセット型電気透析装置１０Ａおよび１０Ｂをより好都合に移動させることが可能である。

図９は、本開示のさらなる実施形態によるカセット型電気透析モジュール１０Ｎの側面図を示す。カセット型電気透析モジュール１０Ｎとカセット型電気透析モジュール１０Ｍとの間の差はカセット型電気透析装置の数および電極カセットの数であり、および他の同一点または類似点は繰り返さないものとする。

図９を参照すれば、カセット型電気透析モジュール１０Ｎは、第１の電極カセット５１ｂ、第２の電極カセット５２ｂ、第３の電極カセット５３ｂ、複数のカセット型電気透析装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ...、複数の第３のシール部材４３、４つの第４のシール部材４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、（図８に示す）クランプアセンブリ５ｂ、ならびに（図８に示す）位置決めアセンブリ７ｂを含む。しかし、本開示はそれに限定されるものでない。他の実施形態では、カセット型電気透析モジュール１０Ｎはクランプアセンブリ５ｂを含まなくてもよい。カセット型電気透析装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ...それぞれの構造は、カセット型電気透析装置１０のものと同じである。第３の電極カセット５３ｂは、第１の電極カセット５１ｂと第２の電極カセット５２ｂとの間に配置され、およびカセット型電気透析装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ...内に挿入される。たとえば、第３の電極カセット５３ｂは、カセット型電気透析装置１０Ｃおよび１０Ｄ間に配置される。第１の電極カセット５１ｂ、第２の電極カセット５２ｂ、および第３の電極カセット５３ｂは、電場を作用させるために使用され得る。カセット型電気透析装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ，１０Ｄ...の数が増加すると、第１の電極カセット５１ｂと第２の電極カセット５２ｂとの間の距離も増加する。第１の電極カセット５１ｂと第２の電極カセット５２ｂとの間の距離が遠すぎる場合、脱塩反応中の電流効率（脱塩効率と同等）が減少し得る。したがって、処理する対象の水の量が増加し、それにより、カセット型電気透析装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ...の必要数が増加すると、第３の電極カセット５３ｂはカセット型電気透析装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ...内に挿入されてもよく、よって、２つの電極間の距離が最善の状態に維持され、良好な電流効率および脱塩効率をそれに応じて維持することが可能である。

第３のシール部材４３は、隣接する２つのカセット型電気透析装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ...間に配置される。４つの第４のシール部材は４つのシール４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、および４４ｄを含む。第４のシール部材４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、および４４ｄはそれぞれ、第１の電極カセット５１ｂとカセット型電気透析装置１０Ａとの間に、第２の電極カセット５２ｂとカセット型電気透析装置１０Ｂとの間に、第３の電極カセット５３ｂとカセット型電気透析装置１０Ｃとの間に、および第３の電極カセット５３ｂとカセット型電気透析装置１０Ｄとの間に配置される。

図１０Ａは本開示のさらなる実施形態によるカセット型電気透析モジュール２０の第２の面の斜視図を示す。図１０Ｂは本開示のさらなる実施形態によるカセット型電気透析モジュール２０の第１の面の斜視図を示す。

カセット型電気透析装置２０の構造はカセット型電気透析装置１０Ａのものと同様であり、カセット型電気透析装置２０は第１の位置決め部１７ｃをさらに備えており、同一の、および／または同様の参照番号は同一の、および／または同様の要素について使用され、繰り返しは詳細に説明しないものとする。

図１０Ａおよび図１０Ｂを参照すれば、カセット型電気透析装置２０は収容箱１Ａ、ろ過膜群２、および蓋部材３Ａを含む。第１の位置決め部１７ｃは、カセット型電気透析装置２０の（第１の面Ｓ１に対応する）第１の面に、および、（第２の面Ｓ２に対応する）第２の面に配置される。本実施形態では、第１の位置決め部１７ｃは、第２の面に配置されたくぼみ部７１ｃおよび第１の面に配置された突出部７２ｃを含む。たとえば、くぼみ部７１ｃは、蓋部材３Ａの第２の面に配置され、膜支持体１１に向けて、蓋部材３Ａの第２の面から蓋部材３Ａの一部分を貫通し、開口部３３、第１群の孔３０１１、および第２群の孔３１０２を取り囲む。突出部７２ｃは収容箱１Ａの第１の面（すなわち、膜支持体１１の第１の面）に配置され、蓋部材３Ａから遠ざかる方向に、膜支持体１１の第１の面から突出し、および、（第１の面からみると、）大孔１１００および小孔１１０２を取り囲む。くぼみ部７１ｃおよび突出部７２ｃはそれぞれ、閉じた矩形であるが、本開示はそれに限定されるものでない。隣接している２つのカセット型電気透析装置２０上に配置されたくぼみ部７１ｃおよび突出部７２ｃは互いに対応して係合させ得る（図１２に示す）ので、複数のカセット型電気透析装置２０を、対応する第１の位置決め部１７ｃ（すなわち、くぼみ部７１ｃおよび突出部７２ｃ）を介して互いに位置決めされてもよい。

図１１Ａは、本開示のさらなる実施形態によるカセット型電気透析装置３０の第２の面の斜視図を示す。図１１Ｂは、本開示のさらなる実施形態によるカセット型電気透析装置３０の第１の面の斜視図を示す。

カセット型電気透析装置３０の構造はカセット型電気透析装置１０Ａのものと同様であり、カセット型電気透析装置３０は第１の位置決め部１７ｄをさらに備え、および、同一のおよび／または同様の参照番号が、同一のおよび／または同様の要素に使用され、繰り返しは詳細に説明しないものとする。

図１１Ａおよび１１Ｂを参照すれば、カセット型電気透析装置３０は、収容箱１Ｂ、ろ過膜群２、および蓋部材３Ｂを含む。第１の位置決め部１７ｄは、カセット型電気透析装置３０の（第１の面Ｓ１に対応する）第１の面および（第２の面Ｓ２に対応する）第２の面に配置される。本実施形態では、第１の位置決め部１７ｄは、第２の面に配置された突出部７１ｄおよび第１の面に配置されたくぼみ部７２ｄを含む。たとえば、突出部７１ｄは、蓋部材３Ｂの第２の面に配置され、膜支持体１１から遠ざかる方向に向けて蓋部材３Ｂの第２の面から突出しており、および（第２の面からみると、）開口部３３、第１群の孔３０１１、および第２群の孔３０１２を取り囲む。くぼみ部７２ｄは、収容箱１Ｂの第１の面（すなわち、膜支持体１１の第１の面）に配置され、蓋部材３Ｂに向けて、膜支持体１１の第１の面から膜支持体１１の一部分を貫通し、および大孔１１００および小孔１１０２を取り囲む。くぼみ部７２ｄおよび突出部７１ｄはそれぞれ、たとえば閉じた矩形であるが、本開示はそれに限定されるものでない。隣接している２つのカセット型電気透析装置３０上に配置されたくぼみ部７２ｄおよび突出部７１ｄは、互いに対応して係合させ得る（図１３に示す）ので、複数のカセット型電気透析装置３０は、対応する第１の位置決め部１７ｄ（すなわち、突出部７１ｄおよびくぼみ部７２ｄ）を介して互いに位置決めしてもよい。

図１２は、本開示のさらなる実施形態によるカセット型電気透析モジュール２０Ｍの斜視図である。本実施形態では、カセット型電気透析モジュール２０Ｍは、カセット型電気透析モジュール２０Ｍがクランプアセンブリを有しなくてもよく、および位置決めアセンブリの形態が異なるという点で、カセット型電気透析モジュール１０Ｍとは異なり、他の同じ要素は繰り返さないものとする。他の実施形態では、カセット型電気透析モジュール２０Ｍはクランプアセンブリを有していてもよい。

図１２を参照すれば、カセット型電気透析モジュール２０Ｍは、第１の電極カセット５１ｂ’、第２の電極カセット５２ｂ’、複数のカセット型電気透析装置２０Ａおよび２０Ｂ、ならびに位置決めアセンブリ７ｃを含む。カセット型電気透析装置２０Ａおよび２０Ｂは、第１の電極カセット５１ｂ’と第２の電極カセット５２ｂ’との間に配置される。カセット型電気透析装置２０Ａおよび２０Ｂは、図１０Ａおよび１０Ｂそれぞれに示すカセット型電気透析装置２０と同じである。カセット型電気透析モジュール２０Ｍは、任意の数のカセット型電気透析装置をも含み得る。

位置決めアセンブリ７ｃは、カセット型電気透析装置２０Ａおよび２０Ｂそれぞれの（第１の電極カセット５１ｂ’の第１の面に対応する）第１の面、および（第２の電極カセット５２ｂ’の第２の面に対応する）第２の面に配置され、カセット型電気透析装置２０Ａおよび２０Ｂそれぞれの第１の面はカセット型電気透析装置２０Ａおよび２０Ｂそれぞれの第２の面の反対側であり、カセット型電気透析装置２０Ａの第２の面は、互いに隣接した２つのカセット型電気透析装置２０Ａおよび２０Ｂにおけるカセット型電気透析装置２０Ｂの第１の面に隣接していてもよい。さらに、位置決めアセンブリ７ｃは、カセット型電気透析装置２０Ａおよび２０Ｂ、第１の電極カセット５１ｂ’、ならびに第２の電極カセット５２ｂ’が互いに位置合わせされるように、カセット型電気透析装置２０Ａおよび２０Ｂ上に配置された複数の第１の位置決め部１７ｃと、第１の電極カセット５１ｂ’および第２の電極カセット５２ｂ’上に配置された複数の第２の位置決め部２７ｃとを含む。

たとえば、第１の位置決め部１７ｃは、カセット型電気透析装置２０Ａおよび２０Ｂそれぞれの第１の面に配置された突出部７２ｃと、カセット型電気透析装置２０Ａおよび２０Ｂそれぞれの第２の面に配置されたくぼみ部７１ｃとを含む。隣接しているカセット型電気透析装置２０Ａならびに２０Ｂの突出部７２ｃおよびくぼみ部７１ｃは、対応して結合される。第２の位置決め部２７ｃは、カセット型電気透析装置２０Ａおよび２０Ｂに隣接した、第１の電極カセット５１ｂ’の一方側、およびカセット型電気透析装置２０Ａおよび２０Ｂに隣接した、第２の電極カセット５２ｂ’の一方側に配置される。第２の位置決め部２７ｃおよび対応する第１の位置決め部１７ｃは互いに対応して結合される。第２の位置決め部２７ｃは、第１の電極カセット５１ｂ’上に配置されたくぼみ部７３ｃおよび第２の電極カセット５２ｂ’上に配置された突出部７４ｃを含む。

本実施形態では、第１の電極カセット５１ｂ’のくぼみ部７３ｃは、カセット型電気透析装置２０Ａの突出部７２ｃと対応して係合する。カセット型電気透析装置２０Ａのくぼみ部７１ｃは、カセット型電気透析装置２０Ｂの突出部７２ｃと対応して係合する。カセット型電気透析装置２０Ｂのくぼみ部７１ｃは、電極カセット５２ｂ’の突出部７４ｃと対応して係合する。

図１３は、本開示のさらなる実施形態によるカセット型電気透析モジュール３０Ｍの斜視図である。本実施形態では、カセット型電気透析モジュール３０Ｍは、カセット型電気透析モジュール３０Ｍがクランプアセンブリを有していなくてもよいが、位置決めアセンブリの形態が異なるという点でカセット型電気透析モジュール１０Ｍと異なり、他の同じ要素は繰り返さないものとする。他の実施形態では、カセット型電気透析モジュール３０Ｍはクランプアセンブリを有していてもよい。

図１３を参照すれば、カセット型電気透析モジュール３０Ｍは、第１の電極カセット５１ｂ’’、第２の電極カセット５２ｂ’’、複数のカセット型電気透析装置３０Ａおよび３０Ｂ、ならびに位置決めアセンブリ７ｄを含む。カセット型電気透析装置３０Ａおよび３０Ｂは、第１の電極カセット５１ｂ’’と第２の電極カセット５２ｂ’’との間に配置される。カセット型電気透析装置３０Ａおよび３０Ｂは、図１１Ａおよび１１Ｂそれぞれに示すカセット型電気透析装置３０と同じである。カセット型電気透析モジュール３０Ｍは、任意の数のカセット型電気透析装置をも含み得る。

位置決めアセンブリ７ｄは、カセット型電気透析装置３０Ａおよび３０Ｂそれぞれの（第１の電極カセット５１ｂ’’の第１の面に対応する）第１の面に、および（第２の電極カセット５２ｂ’’の第２の面に対応する）第２の面に配置される。カセット型電気透析装置３０Ａおよび３０Ｂそれぞれの第１の面はカセット型電気透析装置３０Ａおよび３０Ｂそれぞれの第２の面の反対側であり、カセット型電気透析装置３０Ａの第２の面は、互いに隣接した２つのカセット型電気透析装置３０Ａおよび３０Ｂにおけるカセット型電気透析装置３０Ｂの第１の面に隣接してもよい。さらに、位置決めアセンブリ７ｄは、カセット型電気透析装置３０Ａおよび３０Ｂ、第１の電極カセット５１ｂ’’、ならびに第２の電極カセット５２ｂ’’が互いに位置合わせされるように、カセット型電気透析装置３０Ａおよび３０Ｂ上に配置された複数の第１の位置決め部１７ｄと、第１の電極カセット５１ｂ’’および第２の電極カセット５２ｂ’’上に配置された複数の第２の位置決め部２７ｄとを含む。

たとえば、第１の位置決め部１７ｄは、カセット型電気透析装置３０Ａおよび３０Ｂそれぞれの第１の面に配置されたくぼみ部７２ｄと、カセット型電気透析装置３０Ａおよび３０Ｂそれぞれの第２の面に配置された突出部７１ｄとを含む。隣接しているカセット型電気透析装置３０Ａおよび３０Ｂの突出部７１ｄおよびくぼみ部７２ｄは対応して結合される。第２の位置決め部２７ｄは、カセット型電気透析装置３０Ａおよび３０Ｂに隣接した、第１の電極カセット５１ｂ’’の一方側と、カセット型電気透析装置３０Ａおよび３０Ｂに隣接した、第２の電極カセット５２ｂ’’の一方側とに配置される。第２の位置決め部２７ｄおよび対応する第１の位置決め部１７ｄは、互いに対応して結合される。第２の位置決め部２７ｄは、第１の電極カセット５１ｂ’’上に配置された突出部７３ｄおよび第２の電極カセット５２ｂ’’上に配置されたくぼみ部７４ｄを含む。

本実施形態では、第１の電極カセット５１ｂ’’の突出部７３ｄは、カセット型電気透析装置３０Ａのくぼみ部７２ｄと係合する。カセット型電気透析装置３０Ａの突出部７１ｄは、互いに対応している、カセット型電気透析装置３０Ｂのくぼみ部７２ｄと係合する。カセット型電気透析装置３０Ｂの突出部７１ｄは、互いに対応している、第２の電極カセット５２ｂ’’のくぼみ部７４ｄと係合する。

一部の実施形態では、カセット型電気透析モジュール２０Ｍおよび３０Ｍはそれぞれ、第３の電極カセットを含んでいてもよい。

本開示の上述の実施形態の異なる特徴を互いに組み合わせることが可能であることが理解されるはずである。

本開示は、カセット型電気透析装置およびカセット型電気透析モジュールを提供する。カセット型電気透析装置は、収容箱、ろ過膜群、および蓋部材を含む。収容箱は、膜支持体、膜制限壁、および収容開口部を含む。膜制限壁は、膜支持体上に配置され、膜支持体を取り囲む。収容開口部は、膜支持体と膜制限壁との間に形成される。ろ過膜群は、膜支持体上に配置され、および膜制限壁の内側に当接する。ろ過膜群は、交互に配置された複数の第１のイオン交換膜および複数の第２のイオン交換膜と、複数のスペーサとを含む。複数のスペーサは、複数の第１のイオン交換膜と複数の第２のイオン交換膜との間に配置される。蓋部材は収容箱上に配置され、蓋部材は、少なくとも１つの開口部と、本体部と、押圧部とを含み、少なくとも１つの開口部は本体部を貫通し、ろ過膜群に隣接した、本体部の第１の面は周辺領域および内側領域を有し、内側領域は周辺領域よりも開口部に近く、および押圧部は内側領域上に形成される。

膜制限壁のない電気透析装置の比較例と比較すると、本開示のカセット型電気透析装置は膜制限壁を有しているので、第１のイオン交換膜、第２のイオン交換膜、およびスペーサを位置合わせするための余分な労力を費やす必要なしで、ろ過膜群を積層する間に、容易に、第１のイオン交換膜、第２のイオン交換膜、およびスペーサを互いに位置合わせし、および膜支持体上に固定し得る。大きい寸法のろ過膜群をも容易に組み立てることができ、よって、カセット型電気透析装置を組立てるのに、より大きい時間および労力の節減となり、第１のイオン交換膜、第２のイオン交換膜、およびスペーサをより正確に位置合わせすることが可能であり、これは、膜の位置のずれによって生じる内部の漏水を効果的に削減し、それにより、浄水された水と、汚水との混合の危険性をなくし得る。さらに、押圧部のない比較例と比較すると、本開示のカセット型電気透析装置は蓋部材上に配置された押圧部を有しているので、膜部材が収容箱と結合される間にろ過膜群に対して圧縮応力を均一に与えることができ、および、ろ過膜群の必要な圧縮率を単純な方法で実現し得る。ろ過膜群を圧縮する間の不均一な力という問題を改善することに加え、より良好な漏れ防止効果ももたらすことが可能である。

種々の修正および変形を、開示された実施形態に対して行うことが可能であることが当業者に明らかになるであろう。明細書および実施例が例示的なものに過ぎないとみなされ、本開示の真の範囲が以下の請求項およびその同等物によって示されることが意図される。

Claims (20)

1. 収容箱、ろ過膜群、および蓋部材を備えるカセット型電気透析装置であって、
   前記収容箱が、
   膜支持体と、前記膜支持体上に配置され、前記膜支持体を取り囲む膜制限壁と、
   前記膜支持体と前記膜制限壁との間に形成された収容開口部と
   を備え、
   前記ろ過膜群が、前記膜支持体上に配置され、前記膜制限壁の内側に当接し、前記ろ過膜群が、
   交互に配置された複数の第１のイオン交換膜および複数の第２のイオン交換膜と、
   前記複数の第１のイオン交換膜と前記複数の第２のイオン交換膜との間に配置された複数のスペーサと
   を備え、
   前記蓋部材が前記収容箱上に配置され、前記蓋部材が、少なくとも１つの開口部と、本体部と、押圧部とを備え、前記少なくとも１つの開口部が前記本体部を貫通し、前記ろ過膜群に隣接した、前記本体部の第１の面が周辺領域および内側領域を有し、前記内側領域が前記周辺領域よりも前記開口部に近く、および前記押圧部が前記内側領域上に形成された、カセット型電気透析装置。
2. 前記膜支持体と前記ろ過膜群との間に配置された第１のシール部材と、
   前記押圧部と前記ろ過膜群との間、かつ、前記周辺領域と前記膜制限壁との間に配置された第２のシール部材と
   をさらに備えた、請求項１に記載のカセット型電気透析装置。
3. 前記蓋部材が、前記第１の面に対応する内面を有し、前記内側領域内に配置された前記押圧部および前記本体部によって形成された厚さ全体が、前記内面の法線方向において前記周辺領域内に配置された前記本体部によって形成された厚さよりも大きい、請求項１に記載のカセット型電気透析装置。
4. 前記押圧部が前記開口部を取り囲む、請求項１に記載のカセット型電気透析装置。
5. 前記ろ過膜群は、前記ろ過膜群が前記押圧部によって圧縮される前には第１の厚さを有し、
   前記ろ過膜群は、前記ろ過膜群が前記押圧部によって圧縮された後には第２の厚さを有し、前記第２の厚さは前記第１の厚さよりも小さい、請求項１に記載のカセット型電気透析装置。
6. 前記第２の厚さは前記第１の厚さに対する圧縮率を有し、前記圧縮率は３％～１５％の範囲である、請求項５に記載のカセット型電気透析装置。
7. 前記蓋部材は、前記第１の面に対応する内面、第１の方向に沿って延在する複数の孔、および第２の方向に沿って延在する複数の延在アパーチャそれぞれを有し、前記第１の方向は前記内面の法線方向に対して平行であり、前記第２の方向は前記内面の前記法線方向に対して垂直であり、前記蓋部材の前記複数の孔は前記押圧部および前記本体部を貫通し、前記複数の延在アパーチャは、前記複数の孔のうち、対応する複数の孔を前記開口部に接続する、請求項１に記載のカセット型電気透析装置。
8. 前記蓋部材の前記複数の孔が第１群の孔および第２群の孔を備え、前記第１群の孔および前記第２群の孔が前記開口部の対向する２つの側に形成され、前記第１群の孔における複数の孔が、第３の方向に沿って互いに離間しており、前記第２群の孔における複数の孔が、前記第３の方向に沿って互いに離間しており、および前記第３の方向が、前記第１の方向および前記第２の方向に対して垂直であり、
   前記第１の群の孔における前記複数の孔に接続された前記複数の延在アパーチャが、前記第２の方向において、前記第２群の孔における前記複数の孔に接続された前記複数の延在アパーチャと離間している、請求項７に記載のカセット型電気透析装置。
9. 前記蓋部材の前記複数の孔が第１群の孔および第２群の孔を備え、前記蓋部材の前記第１群の孔および前記第２群の孔が前記開口部の対向する２つの側に形成され、
   前記複数の第１のイオン交換膜それぞれが第１群の孔および第２群の孔を備え、前記複数の第２のイオン交換膜それぞれが第１群の孔および第２群の孔を備え、前記複数のスペーサそれぞれが第１群の孔および第２群の孔を備え、
   前記蓋部材の前記第１群の孔、前記複数の第１のイオン交換膜それぞれの前記第１群の孔、前記複数の第２のイオン交換膜それぞれの前記第１群の孔、および前記複数のスペーサそれぞれの前記第１群の孔が互いに対応し、前記蓋部材の前記第２群の孔、前記複数の第１のイオン交換膜それぞれの前記第２群の孔、前記複数の第２のイオン交換膜それぞれの前記第２群の孔、および前記複数のスペーサそれぞれの前記第２群の孔が互いに対応している、請求項７に記載のカセット型電気透析装置。
10. カセット型電気透析モジュールであって、
    複数のカセット型電気透析装置、および位置決めアセンブリであって、前記複数のカセット型電気透析装置それぞれが収容箱、ろ過膜群、および蓋部材を備える、複数のカセット型電気透析装置、および位置決めアセンブリを備え、
    前記収容箱は、
    膜支持体と、
    前記膜支持体上に配置され、前記膜支持体を取り囲む膜制限壁と、
    前記膜支持体と前記膜制限壁との間に形成された収容開口部と
    を備え、
    前記ろ過膜群は前記膜支持体上に配置され、前記膜制限壁の内側に当接し、前記ろ過膜群は、
    交互に配置された複数の第１のイオン交換膜および複数の第２のイオン交換膜と、
    前記複数の第１のイオン交換膜と前記複数の第２のイオン交換膜との間に配置された複数のスペーサと
    を備え、
    前記蓋部材が前記収容箱上に配置され、前記蓋部材が、少なくとも１つの開口部と、本体部と、押圧部とを備え、前記少なくとも１つの開口部が前記本体部を貫通し、前記ろ過膜群に隣接した、前記本体部の第１の面が周辺領域および内側領域を有し、前記内側領域が前記周辺領域よりも前記開口部に近く、および前記押圧部が前記内側領域上に形成され、
    前記複数のカセット型電気透析装置が互いに位置合わせされるように、前記位置決めアセンブリが前記膜制限壁の外側に配置された、カセット型電気透析モジュール。
11. 前記複数のカセット型電気透析装置それぞれは、
    前記膜支持体と前記ろ過膜群との間に配置された第１のシール部材と、
    前記押圧部と前記ろ過膜群との間、および前記周辺領域と前記膜制限壁との間に配置された第２のシール部材と
    をさらに備えた、請求項１０に記載のカセット型電気透析モジュール。
12. 前記複数のカセット型電気透析装置間に配置された第３のシール部材をさらに備えた、請求項１１に記載のカセット型電気透析モジュール。
13. 前記位置決めアセンブリが、
    前記複数のカセット型電気透析装置の同じ側に配置された複数の制限スライドレールと、
    前記膜制限壁の外側に形成され、および、前記複数の制限スライドレールと対応して結合された複数の第１の位置決め部と
    をさらに備えた、請求項１０に記載のカセット型電気透析モジュール。
14. 第１の電極カセットおよび第２の電極カセットであって、前記複数のカセット型電気透析装置が、前記第１の電極カセットと前記第２の電極カセットとの間に配置された第１の電極カセットおよび第２の電極カセットと、
    それぞれ、前記第１の電極カセットと、前記複数のカセット型電気透析装置における、前記第１の電極カセットに最も近い前記カセット型電気透析装置との間に配置され、および、前記第２の電極カセットと、前記複数のカセット型電気透析装置における、前記第２の電極カセットに最も近い前記カセット型電気透析装置との間に配置された第４の２つのシール部材と
    をさらに備えた、請求項１２に記載のカセット型電気透析モジュール。
15. 第３の電極カセットであって、前記第３の電極カセットが前記第１の電極カセットと前記第２の電極カセットとの間に配置され、前記複数のカセット型電気透析装置内に挿入された第３の電極カセットをさらに備えた、請求項１４に記載のカセット型電気透析モジュール。
16. 前記位置決めアセンブリが、
    前記複数のカセット型電気透析装置の同じ側に配置された複数の制限スライドレールと、
    前記膜制限壁の外側に形成され、前記複数の制限スライドレールと対応して結合された複数の第１の位置決め部と、
    前記第１の電極カセットおよび前記第２の電極カセットの外側に形成され、前記複数の制限スライドレールと対応して結合された複数の第２の位置決め部と
    をさらに備えた、請求項１４に記載のカセット型電気透析モジュール。
17. クランプアセンブリをさらに備え、前記クランプアセンブリが、
    前記第１の電極カセットの外側に形成された複数の第１の結合部と、
    前記第２の電極カセットの外側に形成された複数の第２の結合部と、
    前記第１の電極カセット、前記複数のカセット型電気透析装置、および前記第２の電極カセットが互いに固定されるように前記複数の第１の結合部および前記複数の第２の結合部それぞれと接続された複数のねじ棒と
    を備えた、請求項１４に記載のカセット型電気透析モジュール。
18. カセット型電気透析モジュールであって、
    複数のカセット型電気透析装置、および位置決めアセンブリを備え、
    前記複数のカセット型電気透析装置それぞれが収容箱、ろ過膜群、および蓋部材を備え、
    前記収容箱が、
    膜支持体と、
    前記膜支持体上に配置され、前記膜支持体を取り囲む膜制限壁と、
    前記膜支持体と前記膜制限壁との間に形成された収容開口部と
    を備え、
    前記ろ過膜群が、前記膜支持体上に配置され、前記膜制限壁の内側に当接し、前記ろ過膜群が、
    交互に配置された複数の第１のイオン交換膜および複数の第２のイオン交換膜と、
    前記複数の第１のイオン交換膜と前記複数の第２のイオン交換膜との間に配置された複数のスペーサと
    を備え、
    前記蓋部材が前記収容箱上に配置され、前記蓋部材が、少なくとも１つの開口部と、本体部と、押圧部とを備え、前記少なくとも１つの開口部が前記本体部を貫通し、前記ろ過膜群に隣接した、前記本体部の第１の面が周辺領域および内側領域を有し、前記内側領域が前記周辺領域よりも前記開口部に近く、前記押圧部が前記内側領域上に形成され、
    前記位置決めアセンブリが、前記複数のカセット型電気透析装置それぞれの第１の面および第２の面に配置され、前記複数のカセット型電気透析装置それぞれの前記第１の面が前記複数のカセット型電気透析装置それぞれの前記第２の面の反対側である、カセット型電気透析モジュール。
19. 前記位置決めアセンブリが複数の第１の位置決め部をさらに備え、前記複数の第１の位置決め部が、前記複数のカセット型電気透析装置それぞれの前記第１の面に配置されたくぼみ部、および前記複数のカセット型電気透析装置それぞれの前記第２の面に配置された突出部を備え、前記複数のカセット型電気透析装置のうち、隣接する複数のカセット型電気透析装置の前記くぼみ部および前記突出部が対応して結合された、請求項１８に記載のカセット型電気透析モジュール。
20. 第１の電極カセットおよび第２の電極カセットをさらに備え、前記複数のカセット型電気透析装置が、前記第１の電極カセットと前記第２の電極カセットとの間に配置され、
    前記位置決めアセンブリが複数の第２の位置決め部をさらに備え、前記複数の第２の位置決め部が、前記複数のカセット型電気透析装置に隣接した、前記第１の電極カセットの一方側、および前記複数のカセット型電気透析装置に隣接した、前記第２の電極カセットの一方側に配置され、前記複数の第２の位置決め部および前記複数の第１の位置決め部のうち、対応する複数の第２の位置決め部および複数の第１の位置決め部が対応して、互いに結合された、請求項１９に記載のカセット型電気透析モジュール。

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