技术领域本发明涉及一种电渗析装置。
背景技术：
目前，使用离子交换膜的电渗析装置为这样的结构：将阳离子交换膜和阴离子交换膜以夹持室框的方式交替层叠，排列在电极之间，利用压紧框将两端压紧，从而在内部交替形成浓缩室和除盐室。这样的电渗析装置所使用的室框通常包括在中央位置具有开口部的框架部以及用于在开口部保持阳离子交换膜与阴离子交换膜之间的间隔的网状主体部。所述结构的电渗析装置在电渗析过程中向除盐室导入处理液，但除盐室中的处理液所含有的离子随着电渗析的进行而向相邻的浓缩室转移。因此，具有这样的特性：除盐室中的处理液的离子浓度逐渐降低，因此电阻升高。另一方面，浓缩室中的液体的离子浓度逐渐增大，因此电阻降低。因而，为了进行效率良好的电渗析，期望减薄配置于除盐室的室框的网状主体部的厚度而降低电阻。另外，为了防止处理液中含有的微粒的异物导致堵塞等，而增厚配置于除盐室的室框的框架部的厚度。相对于此，在浓缩室，离子浓度较高，电阻低，因此已知有这样的特性：若增厚框架部的厚度，则在浓缩室供液体循环的流路宽度增大，容易发生漏电。作为考虑到所述各特性的电渗析装置，已知有这样的结构：配置于除盐室的室框的网状主体部的厚度比框架部的厚度薄，配置于浓缩室的室框的网状主体部的厚度比框架部的厚度厚，从而谋求除盐室的低电阻化以及防止浓缩室漏电(例如，参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014－14776号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题为了实现效率良好的电渗析，不仅需要考虑室框的网状主体部的厚度和框架部的厚度，还需要考虑在网状主体部处理液等液体能否均匀地分散开。但是，在专利文献1中没有公开使液体均匀地分散开的结构。若在网状主体部液体的分散不均匀，则水发生电解，溶液呈碱性，析出氢氧化镁的晶体，该晶体附着于相邻的离子交换膜。于是，存在这样的问题：膜电阻上升，电阻升高，通电停止。鉴于所述问题，本发明的目的在于提供一种能够使液体在室框的网状主体部均匀地分散开从而进行效率良好的电渗析的电渗析装置。用于解决问题的方案鉴于所述问题，在本发明的一实施方式的电渗析装置中，在阴极板与阳极板之间以夹着室框的方式交替排列多张阳离子交换膜和阴离子交换膜而构成浓缩室和除盐室，该电渗析装置的特征在于，所述室框包括网状主体部和位于该网状主体部的周围的框架部，所述网状主体部具有并行且隔开恒定的间隔排列有多个的第1线股以及与该第1线股交叉的、并行且以恒定的间隔排列有多个的第2线股，该第1线股与该第2线股之间的交点部位被一体化，所述交点部位的厚度形成为比所述框架部的厚度厚。发明的效果采用本发明的一实施方式，能够提供一种能够使液体在室框的网状主体部均匀地分散开从而进行效率良好的电渗析的电渗析装置。附图说明图1是本发明的一实施方式的电渗析装置所使用的室框的概略俯视图。图2的(A)是图1中的室框的网状主体部的放大俯视图。图2的(B)是图2的(A)中的I－I向视剖视图。图3是用于说明配置在本发明的一实施方式的电渗析装置的除盐室的室框与配置在浓缩室的室框的概略侧视图。图4是表示本发明的一实施方式的电渗析装置的概略侧截面构造的组装图。附图标记说明10、电渗析装置；1、室框；1A、除盐室用室框；1B、浓缩室用室框；2、网状主体部；21、第1线股；22、第2线股；200、流路；3、框架部；30、肋；4、开口部；5、液体供给口；6、液体排出口；7、8、连通口；9、分配器；10、电渗析装置；10a、阴极板；10b、阳极板；11、除盐室；12、浓缩室；13、压紧板；A、阴离子交换膜；C、阳离子交换膜；K、交点部位；D、交点厚度；F、线径具体实施方式＜室框的构造＞图1表示本发明的一实施方式的电渗析装置所使用的室框的概略俯视图。本发明所使用的室框1具有配置在中央位置的网状主体部2和位于该网状主体部2的周围的框架部3。网状主体部2是通过将交叉的第1线股与第2线股之间的交点部位粘接或熔接起来实现一体化而成的，详见后述。并且，框架部3形成为在中央位置具有开口部4的边框状。概略而言，电渗析装置10是通过这样构成的，即：交替配置所述那样的室框1和离子交换膜(阴离子交换膜A和阳离子交换膜C)，利用室框1夹持位于室框1之间的离子交换膜。即，由室框1的框架部3包围的网状主体部2所确保的空间为离子交换室，利用网状主体部2可靠地防止相邻的离子交换膜接触。因而，网状主体部2配置于被形成于室框1的中央位置的矩形的开口部4以发挥流路部的隔离件的作用。优选网状主体部2为热塑性塑料制。另外，例如对沿着框架部3的开口部4的周围的纵向的熔接部E、F这两个部位进行熔接并对沿着该开口部4的周围的宽度方向的熔接部G、H这两个部位进行熔接而将网状主体部2安装于框架部3，从而形成室框1。所述框架部3由包括热塑性塑料制或合成橡胶制的片材制造而成。另外，框架部3呈在中央部具有开口部4的边框状形状，框架部3的形成材料优选为热塑性塑料制或热塑性弹性体。框架部3例如是通过将包括热塑性弹性体的片材裁剪成规定尺寸的边框状来进行制造的。在使用热塑性塑料作为框架部3的形成材料的情况下，能够使用各种热塑性塑料，并不特别限定。作为热塑性塑料，能够列举出例如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-氯乙烯共聚物、聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、ABS、α-甲基苯乙烯-苯乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、氯乙烯-偏氯乙烯共聚物、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯等。可以使用它们中的单独一种或者使用将它们中的两种以上混合而得到的混合物。并且，优选热塑性塑料具有电绝缘性(绝缘电阻为100MΩ以上)。另外，在使用热塑性弹性体作为框架部3的情况下，优选为聚烯烃类、聚氨酯类、聚酯类等。对于框架部3，从特别是密封性的观点而言，优选使用具有橡胶弹性的材料或比较柔软的材料。另外，优选在框架部3的一面侧(在图示例中为正面侧)形成有肋30，优选肋30形成为与框架部3的外缘成45度的角度的格子状。肋30例如是通过使多个线条材呈格子状交叉而成形的。优选另一面侧(在图示例中为背面)为平滑面。在室框1以夹持离子交换膜的方式层叠多层时，该肋30呈线状压住相邻的离子交换膜，因此发挥较高的密封性，能够发挥防止发生液体泄漏(外部泄漏、内部泄漏)的功能。作为用于形成所述肋30的方法，例如利用具有格子状的雕刻的浸渍辊对从注射挤压成形机的口模(日文：ダイス)输出的树脂进行成形。采用这样的成形方法，在形成框架部3时，能够同时形成框架部3和肋30，富有施工性。优选的是，肋30的雕刻形态是宽度为100μm～300μm、深度为60μm～200μm的剖视为三角形的雕刻，并且格子的节距为2mm～10mm。对于室框1，优选的是，框架部3的与网状主体部2之间的安装部位的表面平滑性适当，并且框架部3与网状主体部2之间的厚度偏差适当。作为使框架部3与树脂制的网状主体部2一体化的方法，优选例如利用脉冲熔接机实现一体化的方法。采用该方法，特别是将网状主体部2脉冲熔接于在框架部3的一面突出的格子状的肋30侧，从而格子状的肋30吸收熔接安装部位的厚度，能够使网状主体部2与周边的框架部3之间的厚度偏差也较小而且也不会损坏平滑性地实现一体化。在所述框架部3设有液体供给口5和液体排出口6。该液体供给口5和液体排出口6分别经由连通口7和连通口8与开口部4连通。在连通口7和连通口8分别嵌合有分配器9，该分配器9形成有多条用于确保液体流路的流路90。液体供给口5与开口部4之间以及液体排出口6与开口部4之间均利用形成于分配器9的流路90连通。分配器9的耐热性、液体分散性优良，具有防止液体泄漏(内部泄漏)的构造。分配器9优选通过注射成形进行制造，优选分配器9的厚度为0.4mm～2mm。分配器9能够使用例如日本实用新型申请日本公开昭63－160904公报所公开的构造的分配器。接着，根据图2的(A)、图2的(B)具体地说明网状主体部2的结构。图2的(A)表示图1中的网状主体部2的局部放大俯视图，图2的(B)表示图2的(A)中的I－I向视剖视图。如图示那样，网状主体部2具有并行且以恒定的间隔排列有多个的第1线股21以及与该第1线股21交叉的并行且以恒定的间隔排列有多个的第2线股22。并且，第1线股21与第2线股22的交点部位K通过热熔接粘接而一体化。优选交点部位通过例如NETLON法(日文：ネトロン法)进行热熔接而实现一体化。在图示例中示出了第1线股21与第2线股22以90°正交的结构，但并不限定于此，交叉的角度并不特别限定。优选第1线股21与第2线股22以30°～90°的角度交叉。并且，优选本实施方式的网状主体部2是利用旋转模式塑料网挤压成形装置制造出的斜交网状网。优选所述第1线股21和所述第2线股22的形成材料为热塑性塑料。例如，能够列举出与作为框架部3的形成材料例示的材料相同的材料。并且，优选热塑性塑料具有电绝缘性(绝缘电阻为100MΩ以上)。图2的(B)表示在图2的(A)所示的第1线股21的线上剖开而得到的截面(I－I向视剖视图)。如图示那样，对于网状主体部2，优选的是，交点部位K的交点厚度D比第1线股21和第2线股22这两者的线径F中的较粗的线径F(以下，也记载为线径Fa。特别是，也将设于除盐室的室框1的网状主体部2的线径Fa记载为线径Fa1，将设于浓缩室的室框1的网状主体部2的线径Fa记载为线径Fa2。)厚。通过将网状主体部2做成所述的形状，从而在多个相邻的交点部位K之间且是第1线股21的周围(图示中的上下位置)形成要成为流路200的空间。利用形成在该交点部位K之间的多个流路200，能够使流入网状主体部2的液体向整个该网状主体部2均匀地分散开。所述的交点厚度D与线径Fa的比率并不特别限定，能够通过在制造工序中的延伸等任意地调节。优选针对除盐室和浓缩室分别设定交点厚度D与线径Fa的比率。即，在除盐室，组装有网状主体部时的空间宽度(S1(参照图3))为比网状主体部2的线径(Fa1)稍宽的宽度，因此，为了进行高精度的电渗析，较薄较好。但是，若空间宽度S1过薄，则会发生这样的问题：膜彼此接触，出现电流损失、膜损伤、生成水垢等。因此，对于除盐室，优选线径Fa1为交点厚度(D1)的50％～20％(Fa1/D1)，更优选为40％～25％，特别优选为38％～30％。另外，浓缩室的网状主体部的线径(Fa2)具有维持组装后的离子交换膜的稳定性的适当的厚度是重要的。因此，对于浓缩室，优选线径Fa2为网状主体部的交点厚度(D2)的40％～80％，更优选为50％～70％，特别优选为57％～67％。由此，不仅能够防止因除盐室与浓缩室之间的压力差导致离子交换膜晃动并且防止离子交换膜的机械损伤，而且还能够使除盐室内的液体流动均匀化，实现稳定的运转。图3分别表示配置在本发明的一实施方式的电渗析装置的除盐室的室框1A和配置在浓缩室的室框1B的侧视图。附图标记C表示阳离子交换膜，附图标记A表示阴离子交换膜。在配置在除盐室的室框1A中，网状主体部2的交点部位K的交点厚度D1比框架部3的厚度t1厚。并且，同样地，在配置在浓缩室的室框1B中，网状主体部2的交点部位K的交点厚度D2比框架部3的厚度t2厚。即，除盐室用的室框1A和浓缩室用的室框1B具有交点厚度D(D1、D2)比框架部3的厚度t(t1、t2)厚这样的同样的基本结构。交点部位K的厚度优选是框架部3的厚度的1.05倍～1.3倍，更优选是框架部3的厚度的1.1倍～1.2倍。交点厚度D比框架部3的厚度t厚，从而在将室框1A和室框1B组装于电渗析装置10时，交点厚度较厚的网状主体部2利用交点部位压住夹在室框1A与室框1B之间的离子交换膜，因此防止离子交换膜晃动(摆动)，能够有助于液体均匀地流动。由图3可知，除盐室的空间宽度S1为由配置在室框1A的开口部4的网状主体部2形成的宽度，为比配置在除盐室的网状主体部2的线股的线径Fa1稍宽的宽度。另一方面，浓缩室的空间宽度S2为由配置在室框1B的开口部4的网状主体部2形成的宽度，为比配置在浓缩室的网状主体部2的线股的线径Fa2稍宽的宽度。在本发明的电渗析装置的情况下，除盐室的空间宽度S1较薄较好。但是，若过薄，则会发生这样的问题：离子交换膜彼此接触，出现电流损失、膜损伤、生成水垢等问题。除盐室的空间宽度S1受除盐室的室框1A的网状主体部2的线径Fa1影响较大，为了使空间宽度S1为适当的宽度，优选线径Fa1为空间宽度S1的0.95倍～0.8倍。另外，优选配置在除盐室的室框1A的网状主体部2的线径Fa1为网状主体部2的交点厚度D1的50％～20％，优选为0.1mm～0.3mm，更优选为0.15mm～0.25mm。另外，对于配置在浓缩室的室框1B，浓缩室的空间宽度S2需要为为了维持离子交换膜的稳定性的适当的宽度。与除盐室同样地，浓缩室的空间宽度S2受浓缩室的室框1B的网状主体部2的线径Fa2影响较大，为了使空间宽度S2为适当的宽度，优选线径Fa2为空间宽度S2的0.95倍～0.8倍。另外，优选配置在浓缩室的室框1B的网状主体部2的线径Fa2为0.3mm～0.5mm，更优选为0.35mm～0.45mm。在本发明的电渗析装置的情况下，优选除盐室的空间宽度S1小于浓缩室的空间宽度S2。伴随于此，优选配置在除盐室的室框1A的网状主体部2的线径Fa比配置在浓缩室的室框1B的网状主体部2的线径Fa细。另外，优选的是，在除盐室的室框1A中和在浓缩室的室框1B中，均是第1线股与第2线股这两者的线径相同、即线径F与线径Fa相同。这是由于电渗析装置具有以下那样的特性。即，处理液流入电渗析装置的除盐室，但除盐室中的处理液所含有的离子随着电渗析的进行而向相邻的浓缩室转移。因此，除盐室中的处理液的离子浓度降低而电阻升高。另一方面，浓缩室中的液体的离子浓度增大而电阻降低。因而，为了进行效率良好的电渗析，在减小除盐室的网状主体部的空间宽度的同时使浓缩室的空间宽度大于除盐室的空间宽度，从而能够在不用改变整体大小的前提下谋求单元(日文：セル)的低电阻化。在本发明的电渗析装置的情况下，将各室框设为所述那样的厚度关系，从而能够防止因除盐室与浓缩室之间的压力差导致离子交换膜晃动，能够防止离子交换膜的机械损伤，并且能够使除盐室内的液体流动均匀化，实现稳定的运转。而且，对于除盐室的室框1A和浓缩室的室框1B，优选的是，除盐室的室框1A的网状主体部2的第1线股21的节距Py1与第2线股22的节距Px1的平均值、即平均格子节距P1大于浓缩室的室框1B的网状主体部2的第1线股21的节距Py2与第2线股22的节距Px2的平均值、即平均格子节距P2。其中，第1线股21的节距是指最相邻的第1线股21彼此的线股的粗细方向上的中心之间的距离，第2线股22的节距是指最相邻的第2线股22的粗细方向上的中心之间的距离。在图2的(A)中，Py相当于第1线股21的节距，Px相当于第2线股22的节距。另外，将除盐室的第1线股21的节距和第2线股22的节距分别记载为Py1、Px1，将浓缩室的第1线股21的节距和第2线股22的节距分别记载为Py2、Px2。在附图的关系上，图3中的格子节距Py1、Py2表示纵节距，但也具有横节距，以下说明该点。海水等处理液流入除盐室，因此要求除盐室的室框1A的网状主体部2特别是能够使处理液均匀地分散开。因而，通过增大除盐室的室框1A的网状主体部2的平均格子节距P1，能够增大形成在交点部位K之间的流路200(空间)而使处理液顺利地分散开。并且，在电渗析时，利用浓缩室的室框1B的网状主体部2向除盐室侧挤压离子交换膜，结果，还能够期望得到配置在除盐室的室框1A的空间宽度S1减薄的优点。在本发明的电渗析装置的情况下，对于除盐室的室框1A的网状主体部2的平均格子节距P1，例如纵节距Py1为10.5mm，横节距Px1为4.6mm(参照图2的(A))。另外，对于浓缩室的室框1B的网状主体部2的格子节距P2，优选的是，例如纵节距Py2为2.5mm，横节距Px2为2.6mm。并且，优选除盐室的室框1A的网状主体部2的格子节距P1为浓缩室的室框1B的网状主体部2的格子节距P2的1.2倍～5倍，更优选为2倍～4倍。优选的是，如所述那样，与除盐室的室框1A的网状主体部2相比，浓缩室的室框1B的网状主体部2的平均格子节距P2较小，线径Fa2较厚。由此，浓缩室的遮蔽率上升，液体流动压力损失增大。结果，若浓缩室和除盐室在同一压力下运转，则能够降低浓缩室的流量。于是，还能够减小用于供给、排出液体的流路，减小浓缩液循环系统的泵动力，减少自浓缩室泄漏的电流，能够提高电力消耗率。＜电渗析装置＞图4表示本发明的压滤型电渗析装置10的侧截面构造的组装概略图。在该电渗析装置10中，在阴极板10a与阳极板10b之间重叠配置有多个包括所述网状主体部2的室框1。在图示例中，将配置在除盐室的室框标记为1A，将配置在浓缩室的室框标记为1B。在所述室框1A、1B之间交替夹持有阳离子交换膜C和阴离子交换膜A。这样的阳离子交换膜C和阴离子交换膜A使用公知的结构。室框1A、1B内的空间(网状主体部2)为所述离子交换室(除盐室11或浓缩室12)。在一端的浓缩室12(室框1B)与阴极板10a之间配置有阴离子交换膜A，在另一端的除盐室11(室框1A)与阳极板10b之间配置有阳离子交换膜C。如所述那样配置在阴极板10a与阳极板10b之间的多个离子交换膜A、C和室框1A、1B利用一对压紧板13、13牢固地固定。在使用所述结构的电渗析装置10进行电渗析时，自室框1A的液体供给口5流入处理液，而向除盐室11供给处理液。被供给至除盐室11的处理液向液体排出口6排出。另外，对于室框1B，自液体供给口5流入电解液，而向浓缩室12供给电解液，被供给至浓缩室12的电解液向液体排出口6排出。因而，通过在阴极板10a与阳极板10b之间施加一定的电压并向除盐室11和浓缩室12循环供给液体，从而除盐室11内的处理液中的离子逐渐向浓缩室12内转移。于是，在浓缩室12内循环的电解液的离子浓度增大，结果，能够得到作为目标的高浓度的盐溶液。如所述那样，在本发明的电渗析装置10的情况下，采用网状主体部2的交点厚度D比框架部3的厚度t厚的室框1A、1B，从而通过除盐室11和浓缩室12的网状主体部2的处理液(或者电解液)的分散均匀，能够进行效率良好的电渗析。特别是在除盐室11，自液体供给口5流入的处理液利用格子节距较宽的网状主体部2均匀地分散开，压力损失被抑制为最小限度，能够有助于效率良好的电渗析。另外，优选除盐室的空间宽度S1形成为比浓缩室的空间宽度S2薄，由此在除盐室11能够可靠地得到低电阻化。通过所述各结构能够解决这样的问题：在离子交换膜的表面生成因水的电解而产生的水垢，膜电阻上升，无法通电。本发明的电渗析装置的室框1是通过脉冲熔接将网状主体部2安装在形成于框架部3的肋30侧而构成的。因而，能够减小框架部3与网状主体部2之间的厚度偏差，并且平滑性不会被损坏，因此能够有效地防止自室框1的框架部3发生液体泄漏。另外，与除盐室的室框1A的网状主体部2相比，浓缩室的室框1B的网状主体部2的格子节距P2较小，线径Fa2较粗，浓缩室的液体流动的压力损失增大，若浓缩室和除盐室在同一压力下运转，则能够降低浓缩室的流量。于是，还能够减小用于供给、排出液体的流路，减小浓缩液循环系统的泵动力，并且能够减少自浓缩室泄漏的电流，提高电力消耗率。而且，不仅能够防止因除盐室与浓缩室之间的压力差导致离子交换膜晃动并且防止离子交换膜的机械损伤，而且还能够使除盐室内的液体流动均匀化，实现稳定的运转。实施例通过以下的实施例说明本发明的电渗析装置的效果，但本发明并不限定于所述实施例。另外，实施例、比较例所示的室框的物理性质以及电渗析槽的特性通过以下的方法测量。(框架部3、网状主体部2的厚度)利用万用表测量框架部3的除格子状的肋30以外的底板的任意10个部位的厚度，以平均厚度(mm)表示。对于网状主体部2的交点厚度，利用万用表测量以交点为中心的任意10个部位的厚度，以平均厚度(mm)表示。(电渗析)使用AGC工程株式会社制的电渗析装置(NED3型)。即，组装100对已准备好的除盐室用室框、浓缩室用室框、制盐用阳离子交换膜(AGC工程株式会社制)、制盐用阴离子交换膜(AGC工程株式会社制)，将它们安装于压滤型电渗析装置，利用贯穿螺栓(日文：タイロッド)紧固。(外部泄漏量)测量在电渗析槽运转时泄漏到外部的液体量，计算外部泄漏量(ml/hr·槽)。(内部泄漏量)使浓缩室出口配管比除盐室出口配管高1m，在利用自来水填满电渗析槽时，利用除盐室、浓缩室的入口向以自浓缩室侧向除盐室侧施加1m水柱的压力的方式进行了调节的电渗析槽供给自来水。在确认到自除盐室和浓缩室的出口溢出自来水之后，关闭除盐室的入口阀，测量自除盐室的出口流出的液体量，计算内部泄漏量(ml/hr·m2)。(单元电压)将海水以6cm/sec的线速度供给至电渗析槽的除盐室，将浓缩盐水(浓度200g/L)以2cm/sec的线速度供给至浓缩室，以3A/dm2的电流密度通电。利用预先设置于100对组装于电渗析槽的浓缩室用室框、除盐室用室框、离子交换膜的两端的铂线，测量该铂线之间的电压，从而进行评价。单元电压以一对的平均单元电压(V/单元)表示。(电流效率)测量在电渗析中在规定的时间生成的浓缩室侧的盐量，根据下式计算。电流效率＝〔A/{(通电量(库仑)×时间(sec))/F