(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱塩室及び／又は濃縮室を形成する室枠及び交換膜と、
該室枠及び交換膜を内側に挟む電極枠とを備える透析槽に用いられる透析槽用締め具であって、
該透析槽用締め具が、
前記脱塩室、濃縮室に対して被処理液を流す入口及び出口を有する保持部材と、
該保持部材を所定の締め付け圧力で締め付ける締結部と、
前記電極枠に対して所定の板状部材である鉄板を介して当接され、前記締結部の締め付けにより該当接部分を介して前記電極枠並びに室枠及び交換膜を締め付ける格子状構造体とを有し、
該格子のピッチ幅が１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることを特徴とする透析槽用締め具。
【請求項２】
前記保持部材及び前記格子状構造体が複数個に分割されたことを特徴とする請求項１に記載の透析槽用締め具。
【請求項３】
前記締結部の締め付け圧力が０．５ＭＰａ以上であるときの前記室枠のたわみが１．５ｍｍ以下となるように、締め具の構造を設計であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の透析槽用締め具。
【請求項４】
前記格子状構造体がグレーチングを加工成形して得られることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の透析槽用締め具。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の透析槽用締め具を前記電極枠の両外側に備えた透析槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透析槽用締め具に係わり、特に製作が容易で、かつ性能、品質が良く安定し、価格も安く、軽量でハンドリングに優れた透析槽用締め具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流電流を駆動電源として脱塩、及び濃縮を行う電気透析槽が知られている。
この電気透析槽は、例えば、特許文献１に示されるように、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを室枠を介して交互に多数配列し、その両端に電極を配することにより各イオン交換膜間に脱塩室、及び濃縮室が形成されるようになっている。そして、このように積層された室枠及びそれらの積層された室枠の両端に、陽極及び陰極からなる電極を配し、最外部の両端には締め具が配設されるようになっている。特許文献１の図１(本出願において図９として示す)においては、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜をスペーサー及び室枠を介して電極間に交互に多数配列し、脱塩室、濃縮室、及び極室が形成されている透析機能ユニット４０を、その両端に締め付け枠４１を配設し、締め付けボルト４２、ナット４３及びばね４４により締め付け固定している（特許文献１参照）。【０００３】
上記締め付け枠（本明細書において、この「締め付け枠」を「締め具」という。）は、締め付け時の室枠等のたわみ変形を抑制するため、締め付け圧力に見合った板厚が必要で、電極面を覆う大きさの、例えば３０ｍｍ〜５０ｍｍ厚みの鉄板を備える。そして、鉄板周囲がボルト及びナットにて締め付け、実体部の面積圧力が０．５〜１.４ＭＰａとなるように締め付けられる。【０００４】
また、上記締め付け枠は、更に強度を増すためにこの鉄板面に垂直にリブ補強が施され、強度当たりの重量軽減処置がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本特開２００１−２７６５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の電気透析槽用締め具の重量は、非常に重く、電気透析槽の組み立て解体時の締め具の取り扱いは、クレーン操作にて実施しなければならない重量となっているのが実情である。
また、従来の透析槽用締め具の製作面に於いても、厚みのある部材の加工、補強リブの溶接を行う必要から製造が難しく高価なものになっている。【０００７】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、製作が容易で、かつ品質が良く安定し、価格も安く、軽量でハンドリングに優れた透析槽用締め具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の透析槽用締め具は、脱塩室及び／又は濃縮室を形成する室枠及びイオン交換膜（以下、本明細書において、「イオン交換膜」を単に「交換膜」とも称する。）と、該室枠及び交換膜を内側に挟む電極枠とを備える電気透析槽（以下、本明細書において、「電気透析槽」を「透析槽」とも称する。）に用いられる透析槽用締め具であって、
該透析槽用締め具が、
前記脱塩室、濃縮室に対して被処理液を流す入口及び出口を有する保持部材と、
該保持部材を所定の締め付け圧力で締め付ける締結部と、
前記電極枠に対して所定の板状部材である鉄板を介して当接され、前記締結部の締め付けにより該当接部分を介して前記電極枠並びに室枠及び交換膜を締め付ける格子状構造体とを有し、
該格子のピッチ幅が１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の締め具における格子状構造体は、格子構造であることにより強度が強いため軽量にできる。この格子状構造体には、雨水溝の蓋、足場、建築用資材として幅広く使用され汎用性がある、いわゆる市販のグレーチングを使用することができる。このため、製作が容易で、かつ品質が良く安定し、価格も安く構成できる。【００１０】
また、本発明の好ましい態様は、前記保持部材及び前記格子状構造体が複数個に分割されたことを、すなわち上記締め具が複数個に分割、好ましくは、２分割されたことを特徴とする。【００１１】
電気透析槽用締め具を複数個に分割させたことにより、一層の軽量化が図れる。従って、クレーンを使うことなくハンドリング可能な締め具とすることができる。【００１２】
更に、本発明の好ましい態様は、前記締結部の締め付け圧力が０．５ＭＰａ以上であるときの前記室枠のたわみが１．５ｍｍ以下となるように、締め具の構造を設計することを特徴とする。【００１３】
これにより、従来のリブ補強された鉄板を使用したときの透析槽用締め具に比べて格段に軽い上に剛性も十分に確保した透析槽用締め具を得ることができる。
更に、本発明の好ましい態様は、前記格子状構造体がグレーチングを加工成形して得られることを特徴とする。
更に、本発明の透析槽は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の透析槽用締め具を前記電極枠の両外側に備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、透析槽用締め具を電極枠と室枠及びイオン交換膜を締め付ける格子状構造体を有し、格子のピッチ幅が１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下となるように構成したので、強度が強く、軽量にできる。格子状構造体には市販のグレーチングを使用することができるため、製作が容易で、かつ品質が良く安定し、価格も安く構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電気透析槽用締め具の全体構成を示す正面図
【図２】右側締め具部材の正面図
【図３】右側締め具部材の右側面図
【図４】右側締め具部材の底面図
【図５】図２中のＢ−Ｂ矢視断面図
【図６】図２中のＡ−Ａ矢視断面図
【図７】格子状構造体の簡略斜視構成図
【図８】本発明の電気透析槽用締め具が適用される電気透析槽の構成の概略を模式的に示した説明図
【図９】特許文献１に例示された電気透析槽の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明の電気透析槽用締め具が用いられた電気透析槽としては、図８に示すように、例えば、縦方向に、陽イオン交換膜５０と陰イオン交換膜５１とを濃縮用室枠５２または脱塩用室枠５３を介して、陽極側となる電極枠５４と、陰極側となる電極枠５５間に交互に多数配列し、電極枠５４、５５の両外側に枠状の締め具５６、５６を配設し、締め具５６、５６を締付けボルトにより締め付け固定してなるタイプの電気透析槽が代表的な例として挙げられる。なお、図８において、前記電極枠５４、５５とは、電極を固定し電極室を構成、電極液を導入できる様にした構造体である。
次に、本発明の実施形態である電気透析槽用締め具の全体構成を示す正面図を図１に示す。
図１に例示された電気透析槽用締め具は、図８に示された透析槽において、電極枠の両側から挟むように配置される。すなわち、図１に示された締め具は、通常、当該締め具の右側が、当該透析槽の下側に配され、また、当該締め具の左側が、当該透析槽の上側に配されて、使用される。この電気透析槽用締め具１０は、右側締め具部材１０Ａ及び左側締め具部材１０Ｂの対称的な２部材で構成されており、いずれも同様な構造（すなわち、右側締め具部材１０Ａを反転したものが左側締め具部材１０Ｂ）のものが好ましく、使用される。
【００１７】
電気透析槽用締め具１０は、右側締め具部材１０Ａ及び左側締め具部材１０Ｂの対称的な２部材で構成されている。図２に右側締め具部材１０Ａの正面図を、図３にこの右側締め具部材１０Ａの右側面図、図４にこの右側締め具部材１０Ａの底面図を示す。また、図５には図２中のＢ−Ｂ矢視断面図を、図６には図２中のＡ−Ａ矢視断面図を示す。上記した右側締め具部材１０Ａは、上述したように、上記透析槽（図８参照）の下側に配され、左側締め具部材１０Ｂは、上記透析槽の上側に配されて、使用される。なお、上記した右側締め具部材１０Ａを上記透析槽の右に配し、左側締め具部材１０Ｂは、上記透析槽の左側に配して使用することもできる。
【００１８】
右側締め具部材１０Ａ及び左側締め具部材１０Ｂにはそれぞれ格子状構造体１Ａ及び格子状構造体１Ｂが配設されている。
図７に、格子状構造体１Ａの簡略斜視構成図を示す。但し、格子状構造体１Ｂについても同じ構造である。
【００１９】
図１〜図７に示すように、図１、図２中、紙面奥に向かって所定幅の板状であるメインバー３Ａ、３Ｂが等寸法の横方向ピッチにて複数本配設されている。一方、このメインバー３Ａ、３Ｂの図１中の、紙面奥に向かって端側において複数本の棒状または所定幅の板状のクロスバー５Ａ、５Ｂがこのメインバー３Ａ、３Ｂに対して直交するように等寸法の縦方向ピッチにて溶接されている。本発明の締め具において、複数本のメインメンバー３Ａ、３Ｂと、複数本のクロスバー５Ａ、５Ｂとを、直交するように配することにより格子状構造体が構成される。なお、格子形状が、菱型となるように、複数本のメインメンバー３Ａ、３Ｂと、複数本のクロスバー５Ａ、５Ｂとを、交差するように配して、格子状構造体が得られるようにしてもよい。
【００２０】
メインバー３Ａ、３Ｂの一端(図１においては上端）には、それぞれ上側エンドプレート７Ａ、７Ｂが固着されており、またメインバー３Ａ、３Ｂの他端（図１においては下端）には、それぞれ下側エンドプレート９Ａ、９Ｂが固着されている。
【００２１】
上側エンドプレート７Ａ、７Ｂの外側（すなわち、図１において右方向と左方向の外側）には、Ｌアングル状の保持部材１１Ａ、１１Ｂが、一方、下側エンドプレート９Ａ、９Ｂの外側（すなわち、図１において右方向と左方向の外側）には、Ｌアングル状の保持部材１３Ａ、１３Ｂがそれぞれ溶接されており、Ｌアングル状の保持部材１１Ａ、１１Ｂ及びＬアングル状の保持部材１３Ａ、１３Ｂのそれぞれにはボルト穴１５が複数箇所に設けられている。
本発明において、保持部材を所定の締め付け圧力で締め付ける締結部とは、前記保持部材１１Ａ、１１Ｂ、１３Ａ、及び１３Ｂの、透析槽を形成する室枠及び交換膜を内側に挟む電極枠に対向する面のことをいう。図３においては、紙面に垂直な右側の面、図４においては、紙面に垂直な下側の面が、締結部である。これらの締結部において、複数のボルト穴１５を介して、複数のボルトにより透析槽全体が本発明の透析槽用締め具により締め付けられる。
本発明において、透析槽用締め具が、脱塩室、及び濃縮室に対して被処理液を流す入口及び出口を有する保持部材と、該保持部材を所定の締め付け圧力で締め付ける締結部と、電極枠に対して当接されてもよく、前記電極枠に対して所定の板状部材を介して当接されてもよい。
また、電気透析槽用締め具１０の電極枠と面する部分に別途締め付け圧力を均一に分散させるための一定の剛性を有する板状部材を配設するようにしてもよい。
【００２２】
本発明において、透析槽用締め具が、脱塩室、及び濃縮室に対して被処理液を流す入口及び出口を有する保持部材と、該保持部材を所定の締め付け圧力で締め付ける締結部と、前記電極枠に対して所定の板状部材を介して当接される態様を、図３、図５及び図６に例示する。鉄板２１が前記板状部材である。
すなわち、図６に示されるように、クロスバー５Ａ、５Ｂの底面には鉄板２１が取り付けられている。この鉄板２１の右端部（図１における平面視で右端側）には出口側保持部材２３が配設されており、この出口側保持部材２３には脱塩液用出口３１とこの脱塩液用出口３１よりも一回り口径の小さい濃縮液用出口３３が形成されている。一方、この鉄板２１の左端部（図１における平面視で左端側）には入口側保持部材２５が配設されており、この入口側保持部材２５には脱塩液用入口３５とこの脱塩液用入口３５よりも一回り口径の小さい濃縮液用入口３７が形成されている。
【００２３】
次に、本発明の実施形態の作用について説明する。
格子状構造体１Ａ及び格子状構造体１Ｂには、雨水溝の蓋、足場、建築用資材として幅広く使用され汎用性があり安価な市販のいわゆるグレーチングを使用するのが好ましい。このグレーチングは格子構造であることにより強度が強い特徴を有している。
【００２４】
材質としては、スチール製、ステンレス鋼製、ゴム製、ＦＲＰ製といったものがあるが、強度から考えると、スチール製、もしくはステンレス鋼製が望ましい。
電気透析槽用締め具としての重要な要求性能である強度は、メインバー３Ａ、３Ｂの高さと横方向ピッチにより発現される。
【００２５】
締め付け力とグレーチングのたわみとの関係は、メインバー３Ａ、３Ｂの高さと横方向ピッチにより異なるが、締め付け圧力１．０ＭＰａでのたわみについて、３０ｍｍ鉄板（比較例）と、高さ及び横方向ピッチの異なるメインバー３Ａ、３Ｂのスチール製グレーチングを使用した格子状構造体（本発明の実施例）とを比較した結果を表１に示す。なお、用いたグレーチングの格子の縦横のピッチ（３５×４０ｍｍ）であった。また、メインバーの厚みは６ｍｍ、クロスバーの厚みは６ｍｍであった。
【００２６】
なお、６００ｍｍ幅、１４００ｍｍ長さの電気透析槽用締め具であって、実際に締め付け圧力のかかるＬアングル状の保持部材１１Ａ、１１Ｂ、Ｌアングル状の保持部材１３Ａ、１３Ｂ及び出口側保持部材２３、入口側保持部材２５部分の面積を実体部の面積０．２４ｍ2として計算をしている。
【００２７】
【表１】
0005960714.tif 000002
【００２８】
表１によれば、最大たわみが従来の鉄板を用いた場合と同等以下になるようにグレーチングを選定した場合、重量は、３分の１以下と軽量化できることが分かる。
【００２９】
最大許容応力としては、１８０Ｎ/ｍｍ2を基準とし、応力がこの値以下となるメインバー３Ａ、３Ｂを選定する必要がある。また、たわみについては、たわみが１．５ｍｍを超えてくると、応力も１８０Ｎ/ｍｍ2を超えることから、許容応力からも許容たわみとしては、１．５ｍｍ以下に抑えるべきである。メインバー３Ａ、３Ｂの高さは、４０〜１００ｍｍが好ましく、５０〜７５ｍｍがより好ましく、５０〜６０ｍｍが最も好ましい。
【００３０】
このように、グレーチングを電気透析槽用締め具１０として使用することにより、３０ｍｍ〜５０ｍｍ厚みの鉄板を使用しリブ補強された従来の電気透析槽用締め具に比べて格段に軽い上に、締め付け圧力０．５ＭＰａ以上にて締め付けたときのたわみが１．５ｍｍ以下であるという特徴を有した電気透析槽用締め具１０が得られる。締め付け圧力０．５ＭＰａ以上にて締め付けたときのたわみは、１．５ｍｍ以下であるのが好ましい。
さらに、電気透析槽における本発明の電気透析槽用締め具１０の合計重量は、１４０ｋｇ以下であるのが、電気透析槽を締め付ける際に、クレーンを用いなくてもハンドリングができるので好ましい。
【００３１】
本発明において、「格子のピッチ幅」とは、格子の横方向ピッチ幅、及び縦方向ピッチ幅の両者を意味する。
なお、格子状構造体の格子の横方向ピッチ、縦方向ピッチ共にピッチ幅が１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であれば電気透析槽用締め具１０の強度は十分である。なお、横方向に隣り合う格子の中央部間の距離を、横方向ピッチ幅といい、縦方向に隣り合う格子の中央部間の距離を縦方向ピッチ幅という。また、横方向ピッチ、縦方向ピッチ共にピッチ幅が１０ｍｍ〜５０ｍｍであるのが好ましい。また、格子を形成する板の厚みは４〜１０ｍｍが好ましい。
【００３２】
また、更に軽量化を図る方法として、図１に示す通り電気透析槽用締め具１０を２分割とすることにより、好ましくは電気透析槽用締め具１０を上下に２分割とすることにより、クレーンを使うことなくハンドリング可能な締め具となる。この形状によれば、製作が容易で、かつ量産品であるグレーチングを用いるので品質が良く安定し、価格も安く、軽量でハンドリングに優れた電気透析槽用締め具１０が得られる。但し、電気透析槽用締め具１０は２分割に限るものではなく、３分割以上とされてもよい。
【００３３】
なお、２分割以上とした場合、分割部間の隙間の締め付け状態が悪化するとの懸念はあったが、電気透析槽用締め具１０に隣接する電極枠（数十ｍｍ厚みの樹脂製）により圧力が分散均一化されるため問題はないことを確認している。
【００３４】
但し、電気透析槽用締め具１０の電極枠と面する部分に別途圧力分散のための一定の剛性を有する板材を配設するようにしてもよい。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３６】
以下に、本発明の実施例について説明する。
格子状構造体として使用したグレーチングは、ダイクレ社製の５５ｍｍ高さのメインバー３Ａ、３Ｂをベースとした、品番-Ｒ５ＭＯ５５−Ｓであり、両エンドプレート７Ａ、７Ｂ、９Ａ、９Ｂには、９０ｍｍ幅のＬアングル状の保持部材１１Ａ、１１Ｂ、１３Ａ、１３Ｂを溶接し、電気透析槽用締め具１０の電極枠側（図１においてメインバー３Ａ、３Ｂの底面側）には、７ｍｍ厚みの鉄板２１を溶接し、面出しを実施した。
使用したグレーチングはスチール製であり、横方向のメインバーのピッチ幅は３５ｍｍ、縦方向クロスバーのピッチ幅は４０ｍｍであった。また、使用したグレーチングのメインバーの厚みは６ｍｍであった。【００３７】
この電気透析槽用締め具１０は、右側締め具部材１０Ａ及び左側締め具部材１０Ｂの２分割として製作を行い、右側締め具部材１０Ａ及び左側締め具部材１０Ｂのそれぞれの寸法は、７００ｍｍ長さ、６８７ｍｍ幅で、３５０ｍｍピッチにて締め付け用のボルト穴１５を配設した。この電気透析槽用締め具１０を用い、上記ボルト穴に対し、Ｍ２５ボルトにて、締め付けトルク７０Ｎ・ｍ（締め付け圧力１．０ＭＰａ）にて締め付けたときのたわみ（←）は、０．４ｍｍと良好であった。【００３８】
また、この電気透析槽用締め具１０のハンドリング時の重量は、１枚当たり５５Ｋｇと軽量であり、二人でハンドリングが可能となった。なお、このときの電気透析槽用締め具１０の全重量は電気透析槽用締め具１０が、積層された室枠及びイオン交換膜の左側に右側締め具部材１０Ａ及び左側締め具部材１０Ｂの一組（合計２枚）、右側に同様に一組（合計２枚）の合計４枚必要となるので２２０Ｋｇ（＝５５Ｋｇ×４枚）である。【００３９】
[比較例１]
実施例１と同様の室枠及び交換膜に対し、電気透析槽用締め具を板厚み３０ｍｍの鉄板を用いて製作した。寸法は、１４００ｍｍ長さ、６８７ｍｍ幅で、３５０ｍｍピッチにて締め付け用のボルト穴１５を配備した形状とした。【００４０】
この電気透析槽用締め具を用い、Ｍ２５ボルトにて、締め付けトルク７０Ｎ・ｍ（締め付け圧力１．０ＭＰａ）にて締め付けたときのたわみは、１．３ｍｍと実施例１よりは悪く、また、この電気透析槽用締め具のハンドリング時の重量は、２２０Ｋｇ（全重量は４４０Ｋｇ（＝２２０Ｋｇ×２枚））と重くクレーンを使わなければハンドリングできなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の透析槽用締め具は、製作が容易で、安価かつ軽量な締め具として利用できる。
なお、２０１１年１０月２８日に出願された日本特許出願２０１１−２３７１３４号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１Ａ、１Ｂ  格子状構造体
３Ａ、３Ｂ  メインバー
５Ａ、５Ｂクロスバー
７Ａ、７Ｂ  上側エンドプレート
９Ａ、９Ｂ  下側エンドプレート
１０  電気透析槽用締め具
１０Ａ  右側締め具部材
１０Ｂ  左側締め具部材
１１Ａ、１１Ｂ、１３Ａ、１３Ｂ  保持部材
１５  ボルト穴
２１  鉄板
２３  出口側保持部材
２５  入口側保持部材
３１  脱塩液用出口
３３  濃縮液用出口
３５  脱塩液用入口
３７  濃縮液用入口
４０  透析機能ユニット
４１  締め付け枠（締め具）
４２  締め付けボルト
４３  ナット
４４  ばね
５０  陽イオン交換膜
５１  陰イオン交換膜
５２  濃縮用室枠
５３  脱塩用室枠
５４、５５  電極枠
５６  締め具
【図１】
0005960714.tif 000003
【図２】
0005960714.tif 000004
【図３】
0005960714.tif 000005
【図４】
0005960714.tif 000006
【図５】
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【図６】
0005960714.tif 000008
【図７】
0005960714.tif 000009
【図８】
0005960714.tif 000010
【図９】
0005960714.tif 000011