(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形不純物をろ過するフィルタ部とこのフィルタ部の端部を溶着して封止するフィルタ封止部であるフィルタ支持部とからフィルタモジュールを構成し、このフィルタモジュールを設けて被処理液側および処理液側を隔離したろ過装置において、
前記フィルタモジュールのフィルタ支持部に、被処理液の温度変化に伴って隙間が小さくなる方向に作用するスリット構造を設けたことを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
密閉容器内をろ過室と処理液室に区画する仕切板に、フィルタモジュールを設置し、前記フィルタモジュールを固形不純物をろ過するフィルタ部とこのフィルタ部の端部を溶着して封止するフィルタ封止部であるフィルタ支持部とから構成したろ過装置において、
前記フィルタモジュールのフィルタ支持部を仕切板と押え板の間に挟んで固定用ボルトで固定し、
前記フィルタ支持部に、被処理液の温度変化に伴って隙間が小さくなる方向に作用するスリット構造を設けたことを特徴とするろ過装置。
【請求項３】
前記フィルタモジュールのフィルタ支持部は、算盤珠線形状に構成される一方、前記仕切板と押え板はフィルタモジュールのフィルタ支持部との接触面がテーパ形状に構成され、
前記フィルタ支持部を固定用ポルトで締め付けると、前記フィルタ支持部は、スリット構造のスリット幅が前記仕切板と押え板のテーパによる楔作用で小さくなる方向に力が作用する請求項２記載のろ過装置。
【請求項４】
前記固定用ボルトは、フィルタモジュールのフィルタ支持部と同じ材質の材料が用いられる請求項２または３記載のろ過装置。
【請求項５】
前記フィルタモジュールのフィルタ支持部は、スリット構造のスリット部に緩衝材が充填された請求項２または３記載のろ過装置。
【請求項６】
密閉容器内をろ過室と処理液室に区画する仕切板に、フィルタモジュールを設置し、前記フィルタモジュールを固形不純物をろ過するフィルタ部とこのフィルタ部の端部を溶着して封止するフィルタ封止部であるフィルタ支持部とから構成したろ過装置において、
前記フィルタモジュールは複数の分割モジュールを組み合せて構成し、組み合されたフィルタモジュールのフィルタ支持部は、複数の分割モジュールを組み合せることにより１つのフィルタ支持部となる構造を有し、
前記フィルタモジュールのフィルタ支持部を、仕切板と押え板の間に挟んで固定用ボルトで固定したことを特徴とするろ過装置。
【請求項７】
前記複数の分割モジュールを組み合せて構成されるフィルタモジュールのフィルタ支持部は、組み合されたフィルタ支持部間の接合部により生じる隙間が小さくなる方向に作用するように構成された請求項６記載のろ過装置。
【請求項８】
前記複数の分割モジュールを組み合せて構成されるフィルタモジュールのフィルタ支持部は、組み合されたフィルタ支持部間の接合部により生じる隙間に緩衝材が充填された請求項７記載のろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理液から不純物を除去するろ過技術に係り、特に、高温水中に含まれる固形不純物を除去するろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントにおいて、発電効率および配管の健全性を維持するためには、蒸気発生器やボイラーへの給水中に含まれる固形不純物を低減することが重要であるとされ、さまざまな固形分の低減方法が実施されている。給水の水質を管理し固形分の発生を低減する方法と、発生した固形不純物をフィルタにより除去する方法がある。
【０００３】
フィルタによる固形不純物の除去方法としては中空糸膜フィルタやプリーツ型フィルタなどのろ過器が用いられる。発電プラントの給水系では給水中の鉄濃度低減には固形不純物の除去が有効であり、この固形不純物の除去にはなるべく給水下流側に浄化装置を設置して給水中の固形不純物を除去することが望ましい。しかし、復水浄化系に用いられる浄化装置の中空糸膜フィルタやプリーツ型フィルタはポリエチレン製やポリサルホン製で最高使用温度が２００℃より低い。このため、給水の水温が２００℃近くの高温に達する給水加熱器の下流側にろ過器を設置することはできない。
【０００４】
一方、高温水浄化用として金属製フィルタ、セラミック製フィルタ、電磁フィルタが試されてきたが、これらのフィルタは、高温純水中へのフィルタ素材の溶出や素材の腐食により表面状態に変化が生ずるという欠点により実用化されていない。
【０００５】
高温水浄化の問題を解決するために、中空糸膜を熱に強いフッ素樹脂製とし、この中空状多孔質膜を熱溶融性フッ素樹脂で封止することにより、耐熱性を有し、かつ溶出量の少ないフッ素樹脂のみで中空糸膜フィルタモジュールを製造する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
中空糸膜フィルタモジュール１は、図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の中空状多孔質膜からなるフィルタ１ａの端部が、ＰＴＦＥより低融点の熱溶融性フッ素樹脂であるテトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合（ＰＦＡ）からなるフィルタ支持部１ｂで溶着することにより直接封止される（特許文献２参照）。
【０００７】
中空糸膜フィルタモジュール１の封止方法は、例えば、中空糸状多孔質膜からなるフィルタ１ａを熱溶融性のＰＦＡのみのフィルタ支持部１ｂで溶融封止することにより、他の封止材を使用せず、フィルタ１ａの封止とフィルタ支持部１ｂの形成を同時に行うことができる。
【０００８】
この中空糸膜フィルタモジュール１では金属とフッ素樹脂のみ、あるいはフッ素樹脂のみでフィルタモジュールを構成することができるので、発電所の高温水中に含まれる固形懸濁物を分離するフィルタとして必要な耐熱性および溶出性の観点からは、最高使用温度が低い浄化装置のフィルタよりも好ましい。
【０００９】
従来のろ過装置２は、図３に示すように、密閉容器３と、この密閉容器３内がフィルタ取付板を兼ねる仕切板４によって、下部のろ過室５ａと上部の処理液室５ｂとに区画され、ろ過室５ａ内には複数の中空糸膜フィルタモジュール１が設置されて構成される（特許文献３，４参照）。
【００１０】
また、この中空糸膜フィルタモジュール１は、フィルタ支持部１ｂが仕切り板４に押え板４ａと固定用ボルト４ｂにより固定されており、仕切板４は密閉容器３に容器胴体３ａおよび容器蓋３ｂに挟持されている。
【００１１】
従来のろ過装置２は、中空糸膜フィルタモジュール１がフィルタ支持部１ｂの外周フランジ１ｃにより仕切板４に緩衝材６を設置し、押え板４ａと仕切板４を固定用ボルト４ｂにより押さえ付けることにより固定される。ろ過装置２の仕切り板４および押え板４ａ、固定用ボルト４ｂは金属であるためフィルタ支持部１ｂ、外周フランジ１ｃと線膨張係数が大きく異なる。このため、被処理液である給水の温度が高くなると、フィルタ支持部１ｂの１ｃの材質がＰＦＡの場合には金属に対し約１０倍程度伸びるので、フィルタ支持部を破損する恐れがある。
【００１２】
また、高温時に一定の力が加わり押え板４ａやフィルタ支持部１ｂが変形した場合には温度が低下しても元の形状に復帰しないので、リークが生じる。このため、被処理液の温度変化によって生じるフィルタ支持部１ｂの熱膨張と熱収縮を吸収する部材を緩衝材６に用いる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平５−５７１５３号公報
【特許文献２】特開２００２−３４６３４６号公報
【特許文献３】特開平２−２９８３２１号公報
【特許文献４】特開２００５−１４４２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来のろ過装置では、中空糸膜フィルタモジュールのフィルタ支持部を、仕切板４と押え板４ａおよびボルト４ｂで固定し、フィルタ支持部１ｂの外周フランジ１ｃと仕切板４との間に緩衝材６を介在させ、この緩衝材６で被処理液のリークを防止している。
【００１５】
しかし、緩衝材６によるリーク防止では、フィルタ支持部１ｂや外周フランジ１ｃの垂直方向への熱膨張と熱収縮しか制御することができない。フィルタ支持部１ｂおよび外周フランジ１ｃは、水平方向の熱膨張や熱収縮に対応することができず、水平方向の熱膨張や熱収縮によりリークが発生する。
【００１６】
また、被処理液の温度変化による熱膨張や熱収縮に対し、中空糸膜フィルタモジュール１のフィルタ支持部１ｂと、仕切板４および押え板４ａの隙間を厳密に管理する必要があり、煩雑となる課題があった。
【００１７】
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、被処理液に温度変化が生じても、フィルタモジュールを破損させたり、リークを生じさせることなくフィルタモジュールのシール性能を安定的に維持することができるろ過装置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】
【００１８】
本発明に係るろ過装置は、上述した課題を解決するために、固形不純物をろ過するフィルタ部とこのフィルタ部の端部を溶着して封止するフィルタ封止部であるフィルタ支持部とからフィルタモジュールを構成し、このフィルタモジュールを設けて被処理液側および処理液側を隔離したろ過装置において、前記フィルタモジュールのフィルタ支持部に、被処理液の温度変化に伴って隙間が小さくなる方向に作用するスリット構造を設けたことを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明に係るろ過装置は、上述した課題を解決するために、密閉容器内をろ過室と処理液室に区画する仕切板に、フィルタモジュールを設置し、前記フィルタモジュールを固形不純物をろ過するフィルタ部とこのフィルタ部の端部を溶着して封止するフィルタ封止部であるフィルタ支持部とから構成したろ過装置において、 前記フィルタモジュールのフィルタ支持部を仕切板と押え板の間に挟んで固定用ボルトで固定し、 前記フィルタ支持部に、被処理液の温度変化に伴って隙間が小さくなる方向に作用するスリット構造を設けたことを特徴とするものである。
【００２０】
さらに、本発明に係るろ過装置は、上述した課題を解決するために、密閉容器内をろ過室と処理液室に区画する仕切板に、フィルタモジュールを設置し、前記フィルタモジュールを固形不純物をろ過するフィルタ部とこのフィルタ部の端部を溶着して封止するフィルタ封止部であるフィルタ支持部とから構成したろ過装置において、前記フィルタモジュールは複数の分割モジュールを組み合せて構成し、組み合されたフィルタモジュールのフィルタ支持部は、複数の分割モジュールを組み合せることにより１つのフィルタ支持部となる構造を有し、前記フィルタモジュールのフィルタ支持部を、仕切板と押え板の間に挟んで固定用ボルトで固定したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明においては、被処理液に温度変化が生じても、フィルタモジュールを破損させたり、シール性能を低下させることなく、被処理液から固形不純物を除去し、処理液の水質を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態を示すもので、フィルタモジュールを設置したろ過装置の断面図。
【図２】（Ａ）および（Ｂ）は従来の中空糸膜フィルタモジュールの概略を示す平面図および取付状態を示す側断面図。
【図３】中空糸膜フィルタモジュールを設置したろ過装置を示す断面図。
【図４】（Ａ）はフィルタモジュールの概略を示す平面図、（Ｂ）はフィルタモジュールの取付状態を示す側断面図。
【図５】図４に示すフィルタモジュールのフィルタ支持部を構成するスリット構造の側面図。
【図６】（Ａ）はフィルタモジュールを構成する２つの分割モジュールを示す平面図、（Ｂ）は分割モジュールの側面図。
【図７】（Ａ）は２つの分割モジュールを組み合せたフィルタモジュールの組合せ状態の平面図、（Ｂ）はフィルタモジュールの組合せ状態を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２４】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態を示すろ過装置の断面図である。
【００２５】
被処理液から固形不純物を除去するろ過装置１０は、本体ケーシングである容器胴体１１ａと容器蓋１１ｂとからなる密閉容器１２を有する。密閉容器１２内は仕切板１３により下部のろ過室１４と上部の処理液室１５とに仕切られ、ろ過室１４内には複数の改良型フィルタモジュール１６が設けられる。フィルタモジュール１６は、仕切板１３と押え板１７により挟持され、固定用ボルト１８の締付けにより固定される。
【００２６】
また、密閉容器１２の容器胴体１１ａに被処理液が流入する被処理液流入ライン２０が接続され、この流入ライン２０を通って被処理液がろ過室１４に案内される。ろ過室１４に案内された被処理液は、フィルタモジュール１６によりろ過されて処理液室１５に案内され、この処理液室１５から処理された処理液は処理液流出ライン２１を通って流出する。被処理液流入ライン２０は、例えば発電プラントの復水器（図示せず）につながるラインに設置され、処理液流出ライン２１は、蒸気発生器（図示せず）につながるラインに設置される。
【００２７】
密閉容器１２内は、仕切板１３および押え板１７とフィルタモジュール１６とによりろ過室１４と処理液室１５との隔壁としての機能を有する。複数のフィルタモジュール１６は、フィルタ部としての中空糸状フィルタ２４またはプリーツ状フィルタとフィルタ封止部であるフィルタ支持部２５とを一体に備え、フィルタ支持部２５は仕切板１３と押え板１７とにより挟持され、固定用ボルト１８にて締め付けられて固定される。仕切板１３は、密閉容器１２内で容器胴体１１ａと容器蓋１１ｂとにより挟持されて固定される。
【００２８】
次に、改良型フィルタモジュール１６の固定構造を図４（Ａ）および（Ｂ）に示す。図４（Ａ）はフィルタモジュール１６の平面（上面）図であり、図４（Ｂ）はフィルタモジュール１６の側面図を示す概略図である。
【００２９】
フィルタモジュール１６は、フィルタ支持部２５が算盤珠形状に構成され、最上部と最下部が中間部より小さな径を有する。すなわち、フィルタ支持部２５は中間部が最大の径を有し、上方および下方に向って漸次縮減するようにテーパ形状に構成される。フィルタ支持部２５には、例えば熱に強いフッ素樹脂製の中空糸状フィルタ２４が一体成形により設けられる一方、図４（Ａ）に示すように半径方向のスリット２７が設けられる。フィルタ支持部２５のスリット２７には、緩衝材２８が充填され、この緩衝材２８で被処理液の温度変化によって生じる熱膨張や熱収縮を吸収している。フィルタ支持部２５のスリット２７は、半径方向外方に向って漸次拡開するように構成してもよい。
【００３０】
また、フィルタモジュール１６のフィルタ支持部２５には、図４に示すように、半径方向外方に拡開する縦スリット２７が、最上部から最下部まで縦方向全体に亘って形成され、スリット構造に構成される。フィルタ支持部２５の縦スリット２７は、スリット部分が図５に示すように、隙間部のリークが生じないように一部に、例えばフック係合部２９で接触して、隙間が拡開しない係止構造に構成される。
【００３１】
フィルタモジュール１６の好ましい一例として、フィルタ支持部２５がＰＦＡ（ラトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合）の場合には、フィルタ支持部２５の径が例えば４７ｍｍφ、最高使用温度が２００℃の条件で、縦スリット２７の幅は例えば３．６ｍｍに形成される。また、フィルタ支持部２５がポロージエン社製のポリエーテルエーテルサトン（ＰＥＥＫ）を基材として用いる場合には、スリット幅１．５ｍｍが適当である。
【００３２】
すなわち、フィルタ支持部２５の縦スリット２７のスリット幅は、次の（１）式から得られる。  
フィルタ支持部のスリット幅
＝フィルタ支持部の最大直径×線膨張係数×被処理液最高温度    ……（１）
【００３３】
他方、仕切板１３と押え板１７は、フィルタ支持部２５との接触面がテーパ形状に構成される。そして、フィルタモジュール１６のフィルタ支持部２５を仕切板１３と押え板１７とで挟み、固定用ボルト１８で締め付けて固定すると、仕切板１３と押え板１７のテーパによる楔作用で、フィルタ支持部２５はスリット幅が小さくなる方向に力が作用する。
【００３４】
したがって、仕切板１３と押え板１７によりフィルタ支持部２５に加える力、すなわち、固定用ボルト１８の締付力は、フィルタ支持部２５がＰＦＡの場合には、最高使用温度が２００℃における圧力と潰れ深さの関係から、略０．５ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００３５】
また、フィルタモジュール１６のフィルタ支持部２５がＰＥＥＫの場合には、フィルタ支持部２５と同じ素材の固定用ボルト１８を用いることにより、フィルタ支持部２５と固定用ボルト１８の熱膨張および熱収縮が同様となるので、フィルタ支持部２５に過剰の力が作用せず、フィルタモジュール１６の破損を軽減することができる。
【００３６】
第１の実施形態によれば、ろ過装置１０を最高使用温度が略２００℃の高温水中で、フィルタモジュール１６の破損を防止でき、シール性能の低下を生じさせることなく、高温水中に含まれる被処理液から固形不純物の除去を行なうことができ、処理液の水質を良好に保つことができる。
【００３７】
［第２の実施形態］
本発明のろ過装置の第２の実施形態を図６および図７を参照して説明する。
【００３８】
図６（Ａ）および（Ｂ）は、ろ過装置に備えられる改良型フィルタモジュールを分割した状態の概略を示す平面（上面）図および側面図であり、図７（Ａ）および（Ｂ）は、組み合せた状態を示す改良型フィルタモジュールの平面（上面）図および側面図である。
【００３９】
図６および図７に示す改良型フィルタモジュール１６Ａを備えるろ過装置の全体的構成は、図１に示すろ過装置１０と実質的に異ならないので、同じ構成には同一符号を付して具体的な説明は省略する。
【００４０】
ろ過装置１０に備えられる改良型フィルタモジュール１６Ａは、図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、平面視で２つの分割モジュールである略半円モジュール３１，３２を組み合せ、繋ぎ合せて構成される。２つの半円モジュール３１，３２は、同じ大きさ・形状である必要はないが、膨張係数を考慮した場合、同じ大きさ・形状であることが好ましい。
【００４１】
半円モジュール３１，３２の周方向両側は、半円が重なり合う扇状シール部３３ａ，３３ｂ；３４ａ，３４ｂが所要の段差をもって備えられる。半円モジュール３１，３２の中心部には、一方に係合凸部が、他方に係合凹部が中心位置合せ用にそれぞれ必要に応じて設けられる。
【００４２】
また、２つの分割モジュールである半円モジュール３１，３２には、中空糸状フィルタ３６，３７と、半円状のフィルタ支持部３８，３９が一体に成形される。各半円モジュール３１，３２を突き合せて重ね合せると、図７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、フィルタモジュール１６Ａは図１および図４に示すように１つのフィルタモジュール１６と同様に構成される。組み合された分割モジュール３１，３２のフィルタ支持部３８，３９は、フィルタモジュール１６のフィルタ支持部２５と同様に、１つのフィルタ支持部となる構造を有する。
【００４３】
フィルタモジュール１６Ａの全体的な概略構成は、図４に示すフィルタモジュール１６の外観構造とほぼ等しくなる。
【００４４】
２つの分割モジュール３１，３２を組み合せて構成されるフィルタモジュール１６Ａは、そのフィルタ支持部３８，３９を図１に示すように仕切板１３と押え板１７の間に挟持し、固定用ボルト１８で締め付けることにより固定される。
【００４５】
また、２つの分割モジュールである半円モジュール３１，３２を組み合せ（突き合されて重ね合せ）てフィルタモジュール１６Ａを構成することにより、組み合された２つのフィルタ支持部３８，３９の接合部、すなわち縦接合部と横接合部に隙間が生じる。フィルタモジュール１６Ａの縦接合部は、半円モジュール３１，３２の突き合せ部に生ずる半円状のフィルタ接合部３８，３９間の接合部であり、横接合部は、２つの半円状のフィルタ接合部３８，３９の扇状シール部３３ａ，３３ｂ；３４ａ，３４ｂにより生じる接合部である。フィルタモジュール１６Ａの接合部に、必要に応じて緩衝材を介装させてもよい。
【００４６】
しかし、フィルタモジュール１６Ａのフィルタ支持部３８，３９は重ねて組み合せたとき、全体形状が算盤珠形状をなし、最上部および最下部が中間部より小さな径を有する。フィルタ支持部３８，３９は、中間部が最大の径を有し、上方および下方に向って縮径するテーパ形状に構成される。
【００４７】
しかも、フィルタ支持部３８，３９を挟んで固定する仕切板１３と押え板１７は、フィルタ支持部３８，３９との接触面がテーパ形状に構成される。このため、フィルタモジュール１６Ａのフィルタ支持部３８，３９を仕切板１３と押え板１７で挟み、固定用ボルト１８によりねじ結合させて固定すると、仕切板１３と押え板１７のテーパによる楔作用で、フィルタ支持部３８，３９（の接合部）の隙間は、小さくなる方向に力が作用する形状をしている。
【００４８】
このとき、フィルタモジュール１６Ａのフィルタ支持部３８，３９に作用する扇状シール部３３ａ，３３ｂ；３４ａ，３４ｂ間の隙間は、熱膨張を考慮し、次の（２）式で求めることができる。  
隙間＝フィルタ支持部最大の半径×線膨張係数×被処理液最高温度  ……（２）
【００４９】
なお、第２実施形態のろ過装置では２つの分割モジュールである半円モジュール３１，３２を突き合せて重ね合せて、１つのフィルタモジュールを構成した例を説明したが、フィルタモジュールは複数の分割モジュールを突き合せ、組み合せたものであってもよい。例えば、１／３円弧や１／４円弧の円弧状モジュールを複数個組み合せて１つのフィルタモジュールを構成してもよい。
【００５０】
第２の実施形態によれば、ろ過装置１０にフィルタモジュール１６Ａを備えて構成すれば、高温水中でフィルタモジュール１６Ａの破損やシール性能の低下を生じさせることなく、高温水中に含まれる被処理液から固形不純物を効果的に除去することができ、処理液の水質を良好に保つことができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ろ過装置
１１ａ  容器胴体
１１ｂ  容器蓋
１２  密閉容器
１３  仕切板
１４  ろ過室
１５  処理液室
１６，１６Ａ  フィルタモジュール
１７  押え板
１８  固定用ボルト
２０  被処理液流入ライン
２１  処理液流出ライン
２４  中空糸状フィルタ
２５  フィルタ支持部
２７  （縦）スリット
２８  緩衝材
２９  フック係合部
３１，３２  半円モジュール（分割モジュール）
３３ａ，３３ｂ；３４ａ，３４ｂ  扇状シール部
３６，３７  中空糸状フィルタ
３８，３９  半円状のフィルタ支持部（フィルタ接合部）
【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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【図６】
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【図７】
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