(57)【要約】【課題】円筒状イオン交換膜（４）の片端部を端部材（８、１０）に形成されている円環状溝（１６、２６）内に容易且つ迅速に充分精密に位置せしめ、充分強固に固定することが可能である、円筒状イオン交換膜を利用した組立体を提供する。【解決手段】円環状溝の底面（４０）外周縁と外周面（４２）下端との境界に周方向に間隔をおいて複数個の位置付け突起（４４）を配設すると共に、円環状溝の底面上に周方向に間隔をおいて複数個の支持突起（４８）を配設する。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状イオン交換膜と端部材とを含み、該端部材には軸線方向先端が開放された円環状溝が形成されており、該溝の外径は該イオン交換膜の外径よりも大きく且つ該溝の内径は該イオン交換膜の内径よりも小さく、該溝には該イオン交換膜の片端部が挿入されると共に接着剤が充填され、これによって該イオン交換膜の該片端部が該端部材に固定されている組立体において、
該溝の底面外周縁と外周面下端との境界領域には、周方向に間隔をおいて複数個の位置付け突起が配設されており、該溝の底面上には周方向に間隔をおいて複数個の支持突起が配設されている、ことを特徴とする組立体。
【請求項２】
該位置付け突起は下方に向かって半径方向内方に傾斜する傾斜案内面を有し、該イオン交換膜の片端外周縁が該案内傾斜面に当接せしめられる、請求項１記載の組立体。
【請求項３】
該位置付け突起は半径方向内方に向かって周方向幅が漸次減少する形状である、請求項２記載の組立体。
【請求項４】
該支持突起は略半球状であり、該イオン交換膜の片端面が該支持突起の先端に当接せしめられる、請求項１から３までのいずれかに記載の組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換膜・電極部材組立体の如き、円筒状イオン交換膜とこのイオン交換膜の片端部が固定される端部材とを含む組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
当業者には周知の如く、電気透析処理或いは静電塗装処理等においては、イオン交換膜と電極部材を含む組立体が使用されている。イオン交換膜としては、近時においては、平板状のものに加えて円筒状のものも提案され実用に供されている。そして、円筒状イオン交換膜を利用した組立体として、円筒状イオン交換膜及びこのイオン交換膜の内側に同心状に配設された円筒状電極部材と共に円筒状イオン交換膜の両端部に固定された端部材を備えた形態のものが提案され実用に供されている。イオン交換膜の片端部が固定される端部材には軸線方向先端が開放された円環状溝が形成されており、溝の外径はイオン交換膜の外径よりも大きく、溝の内径はイオン交換膜の内径よりも小さい。端部材に形成されているかような溝にはイオン交換膜の片端部が挿入されると共に接着剤が充填され、かくしてイオン交換膜の片端部が端部材に固定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
円筒状イオン交換膜を利用した上述したとおりの組立体においては、イオン交換膜の片端部が充分精密に端部材の溝内に位置付けられること、更に詳述すると、溝内にイオン交換膜の片端部が充分精密に同心状に位置せしめられると共にイオン交換膜の片端部が所定長さだけ溝内に挿入されることが重要であり、そしてまたイオン交換膜の片端部が充分強固に端部材の溝内に固定されることが重要である。然るに、従来の組立体においては、端部材の溝内に充分精密にイオン交換部材の片端部を位置付けることが必ずしも容易ではなく、冶具を必要とする比較的煩雑な操作を遂行することが必要であった。また、イオン交換膜の外周面と溝の外周面との間には充分容易に接着剤を充填することができるが、イオン交換膜の内周面と溝の内周面との間にも所要とおりに接着剤を充填することは、イオン交換膜自体によって阻害され比較的困難であり、溝内へのイオン交換膜の固定が不充分になる虞があった。
【０００４】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、円筒状イオン交換膜の片端部を端部材に形成されている円環状溝内に容易且つ迅速に充分精密に位置せしめ、充分強固に固定することが可能である、円筒状イオン交換膜を利用した新規且つ改良された組立体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、円環状溝の底面外周縁と外周面下端との境界に周方向に間隔をおいて複数個の位置付け突起を配設すると共に、円環状溝の底面上に周方向に間隔をおいて複数個の支持突起を配設することによって、上記主たる技術的課題が達成される。
【０００６】
即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成する組立体として、円筒状イオン交換膜と端部材とを含み、該端部材には軸線方向先端が開放された円環状溝が形成されており、該溝の外径は該イオン交換膜の外径よりも大きく且つ該溝の内径は該イオン交換膜の内径よりも小さく、該溝には該イオン交換膜の片端部が挿入されると共に接着剤が充填され、これによって該イオン交換膜の該片端部が該端部材に固定されている組立体において、
該溝の底面外周縁と外周面下端との境界領域には、周方向に間隔をおいて複数個の位置付け突起が配設されており、該溝の底面上には周方向に間隔をおいて複数個の支持突起が配設されている、ことを特徴とする組立体が提供される。
【０００７】
好適には、該位置付け突起は下方に向かって半径方向内方に傾斜する傾斜案内面を有し、該イオン交換膜の片端外周縁が該案内傾斜面に当接せしめられる。該位置付け突起は半径方向内方に向かって周方向幅が漸次減少する形状であるのが好ましい。該支持突起は略半球状であり、該イオン交換膜の片端面が該支持突起の先端に当接せしめられるのが好適である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の組立体においては、端部材の円環状溝内に円筒状イオン交換膜の片端部を挿入して、イオン交換膜の片端外周縁を複数個の位置付け突起に当接せしめることによって溝に対してイオン交換膜が充分精密に同心状に位置せしめられ、そしてまたイオン交換膜の片端面を複数個の支持突起に当接せしめることによってイオン交換膜の片端部が所要長さだけ充分精密に溝内に挿入される。更に、複数個の支持突起間において、溝の底面とイオン交換膜の片端面との間には間隙が生成せしめられているので、イオン交換膜の片端部外周面と溝の外周面との間から流動性を有する接着剤を充填すれば、かかる接着剤が上記間隙を通ってイオン交換膜の片端部の内周面と溝の内周面との間にも確実に流動し、かくして接着剤を所要とおりに充分容易に充填することができ、端部材に充分強固にイオン交換膜を固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明に従って構成された組立体の好適実施形態について更に詳述する。
【００１０】
図１及び図２には本発明に従って構成されたイオン交換膜・電極部材組立体の好適実施形態が図示されている。全体を番号２で示すイオン交換膜・電極部材組立体は、イオン交換膜４、電極部材６、第一の端部材８及び第二の端部材１０と共に案内部材１２を含んでいる。
【００１１】
それ自体は周知のアニオン交換膜又はカチオン交換膜でよいイオン交換膜４は円筒形状である。このイオン交換膜４の上端には第一の端部材８が接続され、下端には第二の端部材１０が接続されている。更に詳述すると、適宜の合成樹脂から形成することができる第一の端部材８は円筒形状の主壁１４を有する。この主壁１４の下半部は比較的肉厚であり、かかる下半部には下方に開放された円環状溝１６が形成されている。主壁１４の上部には円形貫通穴２０が形成されており、かかる貫通穴２０から実質上水平に半径方向外方に突出する排出筒２２が付設されている。図２に図示する如く、第一の端部材８の主壁１４に形成されている円環状溝１６にイオン交換膜４の上端部が挿入され、適宜の接着剤によって固定される（この固定様式については後に更に詳述する）。従って、第一の端部材８はイオン交換膜４の上端の延長部を形成する。
【００１２】
第一の端部材８と同様に適宜の合成樹脂から形成することができる第二の端部材１０は、比較的肉厚の円筒形状である主壁２４を有する。この主壁２４の上部には上端が開放された円環状溝２６が形成されている。主壁２４の内周面下部には、半径方向内方に突出する環状突出壁２８、かかる突出壁２８の内側縁部から上方に延びる円筒形状の直立壁３０、直立壁３０の上面を閉じる頂面壁３２が付設されている。主壁２４には、更に、突出壁２８よりも幾分上方の位置に、イオン交換膜・電極部材組立体２内に存在する液体を必要に応じて排出するための貫通穴３４が形成されている。この貫通穴３４には雌螺条が形成されており、ボルト形態の栓部材３６がシール部材３８を介して螺着され、かくして貫通穴３４が閉じられる。図２に図示する如く、第二の端部材１０の円環状溝２６内にはイオン交換膜４の下端部が挿入され、適宜の接着剤によって固定される（この固定様式については後に更に詳述する）。かくして、イオン交換膜４の他端即ち下端は第二の端部材１０によって閉じられる。
【００１３】
第一の端部材８に形成されている円環状溝１６及び第二の端部材１０に形成されている円環状溝２６には複数個の位置付け突起と複数個の支持突起が配設されていることが重要である。第二の端部材１０を図示している図３及び図４を参照して説明を続けると、第二の円環状溝２６における底面４０の外周縁と外周面４２の下端との境界領域には周方向に等角度間隔をおいて複数個、図示の場合には３個、の位置付け突起４４が配設されている。図示の実施形態における位置付け突起４４の各々は、下方に向かって半径方向内方に傾斜する傾斜案内面４６を有する。この傾斜案内面４６は円錐台形状の一部をなす、換言すれば傾斜案内面４６を周方向に連続して延びる形態にした場合には円錐台形状になる、のが好適であるが、傾斜案内面４６の周方向幅が小さい場合には平面でもよい。図４から明確に理解される如く、平面図において傾斜案内面４６は略二等辺三角形をなし、傾斜案内面４６の周方向幅は半径方向内方に向かって漸次減少しているのが好都合である。円環状溝２６に底面４０には周方向に等角度間隔をおいて複数個、図示の場合は３個の支持突起４８が配設されている。支持突起４８の各々は隣接する２個の位置付け突起４４の周方向中間に位置せしめられているのが好ましい。支持突起４８の各々は略半球状であるのが好適である。
【００１４】
図３及び図４に二点鎖線で示すとおり、第二の端部材１０の円環状溝２６内にはイオン交換膜４の下端部が挿入される。この際には、イオン交換膜４の下端面が支持突起４８の当接せしめられ、かくして円環状溝２６に対するイオン交換膜４の下端部の挿入長さが規定される。支持突起４８間においては、円環状溝２６の底面４０とオイン交換膜４の下端面との間に支持突起４８の高さに対応した隙間５０が生成される。イオン交換膜４の下端外周縁は位置付け突起４４の傾斜案内面４６に当接せしめられ、かくして円環状溝２６に対してイオン交換膜４が充分精密に同心円状に位置付けられる。しかる後に、円環状溝２６の外周面４２とイオン交換膜４の外周面との間の隙間に流動性を有する適宜の接着剤を充填する。充填された接着剤は円環状溝２６の底面４０とオイン交換膜４の下端面との間に存在する上記隙間５０を通って円環状溝２６とイオン交換膜４の内周面との間にも流動し、従って円環状溝２６の全体に渡って充分な量の接着剤を充填することができ、円環状溝２６にイオン交換膜４の下端部を充分強固に固定することができる。
【００１５】
第一の端部材８に形成されている円環状溝１６に配設されている位置付け突起及び支持突起並びに円環状溝１６に対するイオン交換膜４の上端部の固定様式は、第二の端部材１０の円環状溝２６に形成されている上記位置付け突起４４及び支持突起４８並びに円環状溝２６に対するイオン交換膜４の下端部の固定様式と実質上同一でよく、従ってこれらについての説明は省略する。
【００１６】
再び図１及び図２を参照して説明を続けると、適宜の導電性金属から形成することができる電極部材６は円筒形状であり、その外径はイオン交換膜４の内径よりも小さい。電極部材６の片端部即ち上端部には直径方向に貫通して延在する懸架ロッド５２が装着されている。懸架ロッド５２には雄螺条が形成されており、懸架ロッド５２の両突出端部にはボルト５４が螺着されている。電極部材６は上方から第一の端部材８及びイオン交換膜４内に同心状に挿入され、懸架ロッド５２の両端部を第一の端部材８の上端に載置することによって所定位置に懸架される。所望ならば、適宜の締結手段によって懸架ロッド５２を第一の端部材８に着脱自在に固定することもできる。電極部材６の下端は第二の端部材１０の突出壁２８よりも所定距離だけ上方に位置せしめられている。
【００１７】
適宜の合成樹脂から形成することができる案内部材１２も円筒形状であり、その外径は電極部材６の内径よりも小さい。案内部材１２の他端部即ち下端部には複数個の流通穴５６が形成されている。図示の実施形態においては、案内部材１２の下端部における特定角度部位に軸線方向に間隔をおいて２個の流通穴５６が形成され、そしてまたかかる２個の流通穴５６に対して直径方向反対側にも軸線方向に間隔をおいて２個の流通穴５６が形成され、合計で４個の流通穴５６が形成されている。図２に明確に図示するとおり、案内部材１２はその下端部を第二の端部材１０の直立壁３０に被嵌せしめることによって所定位置に配置される。従って、案内部材１２の他端は第二の端部材１０によって、更に詳しくは第二の端部材１０の直立壁３０及び頂面壁３２によって閉じられる。案内部材１２に形成されている流通穴５６は第二の端部材１０の頂面壁３２よりも上方に位置する。図２を参照することによって理解される如く、案内部材１２の片端即ち上端は電極部材６の片端即ち上端よりも下方に位置する。
【００１８】
上述したとおりのイオン交換膜・電極部材組立体２を使用する際には、図２に二点鎖線で示す如く、電極部材６には正電圧又は負電圧が印加される。案内部材１２の片端部内には極液導入手段を構成する導入管５８の先端部が挿入される。導入管５８にはポンプ６０及び極液タンク６２が接続されており、ポンプ６０が作動せしめられると案内部材１２の上端部内に極液が導入される。図２に矢印で示す如く、案内部材１２内に導入された極液は案内部材１２内を流下する。そして、流通穴５６、主として上側に位置する流通穴５６を通って案内部材１２と電極部材６との間に流入して案内部材１２と電極部材６との間を上昇(即ち電極部材６の上端に向かって流動）する。そしてまた、流通穴５６、主として下側に位置する流通穴５６を通って電極部材６の下端から電極部材６とイオン交換膜４との間に流入して電極部材６とイオン交換膜４との間を上昇（即ちイオン交換膜４の上端に向けて流動）する。案内部材１２と電極部材６との間を上昇した極液は、案内部材１２の上端から再び案内部材１２内に流入する。一方、電極部材６とイオン交換膜４との間を上昇した極液は、第一の端部材８の主壁１４に形成されている貫通穴２０及び排出筒２２に流動する。排出筒２２には極液導出手段を構成する導出管６４が接続されており、排出筒２２から排出される極液は導出管６４を通して、必要に応じて適宜の再生手段（図示していない）を介してタンク６２に戻すことができる。
【００１９】
図５は本発明に従って構成された２個のイオン交換膜・電極部材組立体２Ａ及び２Ｂを使用して電気透析処理を遂行する様式を図示している。上面が開放された処理槽６６内には電気透析処理すべき液体６８が収容されている。処理槽６６には、一対のイオン交換膜・電極組立体２Ａ及び２Ｂが適宜の間隔をおいて配設される。２個のイオン交換膜・電極組立体２Ａ及び２Ｂの各々は、第二の端部材１０Ａ及び１０Ｂの下面を処理槽６６の底面に当接せしめて処理槽６６内に直立状態で配置されており、第一の端部材８Ａ及び８Ｂの上端部は液体６８の液面よりも上方に突出せしめられている。一方のイオン交換膜・電極部材組立体２Ａのイオン交換膜４Ａはアニオン交換膜であり、その電極部材には正電圧が印加される。他方のイオン交換膜・電極部材組立体２Ｂのイオン交換膜４Ｂはカチオン交換膜であり、その電極部材には負電圧が印加される。イオン交換膜・組立体２Ａ及び２Ｂには、極液導入手段によって上水でよい極液が導入され、かかる極液が図２に矢印で示す如くに流動せしめられる。電気透析処理すべき液体６８中のアニオン成分はアニオン交換膜であるイオン交換膜２Ａを透過してイオン交換膜・電極組立体２Ａを流動する極液中に移行し、電気透析すべき液体６８中のカチオン成分はカチオン交換膜であるイオン交換膜４Ｂを透過してイオン交換膜・電極部材組立体２Ｂを流動する極液中に移行し、かくして電気透析すべき液体６８からアニオン成分及びカチオン成分が除去される。処理槽６６への電気透析処理すべき液体６８の供給はバッチ式或いは連続式でよい。
【００２０】
図示の実施形態においては、イオン交換膜・電極部材組立体２、２Ａ及び２Ｂにおける第一の端部材８、８Ａ及び８Ｂの上面は開放されているが、所望ならば、図２に二点鎖線で示す如く、第一の端部材８に適宜のキャップ部材７０を装着して、第一の端部材８の上面を閉じることもできる。極液導入手段を構成する導入管５８はキャップ部材７０を挿通せしめて案内部材１２内に挿入することができる。
【００２１】
本発明に従って構成されたイオン交換膜・電極部材組立体２を静電塗装処理に使用する場合には、１個又は複数個のイオン交換膜・電極部材２を静電塗装槽中に配設してイオン交換膜・電極部材組立体２の電極部材６に静電圧を印加し、静電塗装槽中に浸漬せしめた静電塗装すべき部材に負電荷を印加すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に従って構成されたイオン交換膜・電極部材組立体の好適実施形態を示す分解斜面図。
【図２】図１のイオン交換膜・電極部材組立体の断面図。
【図３】図１のイオン交換膜・電極部材組立体における第二の端部材の一部を示す部分拡大断面図。
【図４】図１のイオン交換膜・電極部材組立体における第二の端部材の平面図。
【図５】図１及び図２のイオン交換膜・電極部材組立体を一対使用して電気透析処理を遂行する様式を図示する簡略図。
【符号の説明】
【００２３】
２：イオン交換膜・電極部材組立体
２Ａ：イオン交換膜・電極部材組立体
２Ｂ：イオン交換膜・電極部材組立体
４：イオン交換膜
４Ａ：イオン交換膜
４Ｂ：イオン交換膜
６：電極部材
８：第一の端部材
８Ａ：第一の端部材
８Ｂ：第一の端部材
１０：第二の端部材
１０Ａ：第二の端部材
１０Ｂ：第二の端部材
１２：案内部材
１６：円環状溝
２６：円環状溝
４０：円環状溝の底面
４２：円環状溝の外周面
４４：位置付け突起
４６：傾斜案内面
４８：支持突起
５０：隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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