(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔本体内を上室、中間室及び下室に区画する上下の仕切板と、上記下室を貫通し上記中間室内に連通するスラッジ排出管と、上記各仕切板に上下両端部が固定され且つ上記塔本体の軸心に沿って上記中間室内に配設された複数の第１フィルタエレメントとを備え、上記中間室内に導入された原水を上記第１フィルタエレメントによって濾過し、この濾過水を上記下室及び上室内で集水する濾過塔において、上記スラッジ排出管の上方空間に下端が封止された第２フィルタエレメントを上記第１フィルタエレメントの内側に複数配置すると共にこれらの第２フィルタエレメントをその上端で上記上方の仕切板にそれぞれ固定して垂下させたことを特徴とする濾過塔。
【請求項２】
上記第１、第２フィルタエレメントがそれぞれ中空糸膜フィルタエレメントによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の濾過塔。
【請求項３】
上記上室と上記下室を上記中間室を貫通する連通管によって連結したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の濾過塔。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば火力発電所や原子力発電所等の発電プラントにおいて復水の濾過処理に用いられる濾過塔に関し、更に詳しくは濾過処理能力を向上させた濾過塔に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から原子力発電所や火力発電所等の発電所では、原子力や火力を利用して蒸気を作り、この蒸気で発電タービンを駆動して発電するようにしている。例えば、沸騰水型原子力発電所（ＢＷＲ）では、図５に示すように、原子炉１で発生した水蒸気を高圧タービン２Ａ、低圧タービン２Ｂの順に送り、各タービン２Ａ、２Ｂで発電機を回転させている。そして、発電後の蒸気を復水器３で冷却して復水とし、復水を復水濾過装置４、復水脱塩装置５の順に送り、原子炉１等の機器類や配管等の配管材料から発生した酸化鉄微粒子等の金属クラッドを復水濾過装置４で除去し、次いでＦｅイオン、Ｃｕイオン等の種々のイオン成分を復水脱塩装置５で除去した後、復水を原子炉１へ送るようにしている。また、原子炉１へ復水を供給する前に、高圧タービン２Ａ及び低圧タービン２Ｂそれぞれの水蒸気の一部を低圧ヒータ６Ａ及び高圧ヒータ６Ｂへ供給し、復水を加熱している。また、原子炉１の冷却水は濾過脱塩装置７によって浄化するようにしてある。尚、図５において、破線で示す８Ａは蒸気配管、実線で示す８Ｂは復水配管、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅはいずれもポンプである。
【０００３】
ところで、上記復水濾過装置４としては図６の（ａ）、（ｂ）に示す濾過塔４０が用いられることがある。尚、図６の（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線方向からの平面図である。この濾過塔４０は、同図に示すように、塔本体４１内を上室４２、中間室４３及び下室４４に区画する上下の仕切板４５、４６と、下室４４を貫通し中間室４３内に連通するスラッジ排出管４７と、このスラッジ排出管４７の上方に位置する破線で囲んだ空間（以下、「上方空間」と称す。）４８の外周で各仕切板４５、４６に両端が固定され且つ塔本体４１の軸心に沿って中間室４３内に配設された複数の両端集水型の中空糸膜モジュール４９とを備えている。そして、下方の仕切板４６には各中空糸膜モジュール４９に対応させた集水管５０が立設され、これらの集水管５０の上端と各中空糸膜モジュール４９の下端が連結されている。尚、図示してないが、スラッジ排出管４７には流入管が分岐して接続されている。また、スラッジ排出管４７の真上にはバッフルプレート５１が配設され、このスラッジ排出管４７から流入した復水をバッフルプレート５１及び分配機構５２によって中間室４３の内部全体に分散するようにしてある。更に、下室４４の底部にはスラッジ排出管４７からやや偏倚させて出口管５３が配設されていると共に上室４２の頂部には出口管５４が配設されている。
【０００４】
上記濾過塔４０を用いて復水を濾過する場合には、図６に矢印Ｘで示すように復水がスラッジ排出管４７を経由して中間室４３内に導入され、バッフルプレート５１及び分配機構５２を介して中間室４３全体に分散する。この復水は各中空糸膜モジュール４９の外側から内側へ流入し、濾過水が各中空糸膜モジュール４９の上下両端から上室４２、下室４４へそれぞれ流出する。そして、上室４２内の濾過水は図６に矢印Ｙで示すように出口管５４から流出し、下室４４内の濾過水は図６に矢印Ｚで示すように出口管５３から流出し、これらの濾過水は復水配管８Ｂで合流し、復水脱塩装置５へ供給される。また、図示してないが、上室４２と下室４４を連通する連通管を濾過塔４０内に立設した場合は、下室４４の濾過水をこの連通管を介して上室４２に送水し、全濾過水を上室４２に取り付けた出口管５４から流出することも行われている。尚、上記濾過工程により中空糸膜モジュール４９で復水中の懸濁物質を除去した後、後述する通り、中空糸膜モジュールをバブリングし、懸濁物質をスラッジ排出管４７より排出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の濾過塔４０は図６の（ａ）、（ｂ）に示すように、下方の仕切板４６の中央にスラッジ排出管４７及びバッフルプレート５１が配置されているため、この部分に中空糸膜モジュール４９を取り付けることができず、上方空間４８がデッドスペースになり、その分だけ濾過塔４０の処理能力が低下するという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、塔本体内の入口管上方のデッドスペースをなくし、濾過処理能力を高めることができる濾過塔を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の濾過塔は、塔本体内を上室、中間室及び下室に区画する上下の仕切板と、上記下室を貫通し上記中間室内に連通するスラッジ排出管と、上記各仕切板に上下両端部が固定され且つ上記塔本体の軸心に沿って上記中間室内に配設された複数の第１フィルタエレメントとを備え、上記中間室内に導入された原水を上記第１フィルタエレメントによって濾過し、この濾過水を上記下室及び上室内で集水する濾過塔において、上記スラッジ排出管の上方空間に下端が封止された第２フィルタエレメントを上記第１フィルタエレメントの内側に複数配置すると共にこれらの第２フィルタエレメントをその上端で上記上方の仕切板にそれぞれ固定して垂下させたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載の濾過塔は、請求項１に記載の発明において、上記第１、第２フィルタエレメントがそれぞれ中空糸膜フィルタエレメントによって構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載の濾過塔は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記上室と上記下室を上記中間室を貫通する連通管によって連結したことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、各図中、図１は本発明の濾過塔の一実施形態を示す図で、（ａ）はその内部を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線方向からの平面図、図２の（ａ）は図１に示す濾過塔の中央部に配置された片端集水型の中空糸膜モジュール１８を示す断面図、（ｂ）は図１に示す片端集水型の中空糸膜モジュール１８の外側に配置された両端集水型の中空糸膜モジュールを示す断面図、図３の（ａ）は図１に示す両端集水型の中空糸膜モジュールと下方の仕切板に固定された集水管との連結部を示す断面図、（ｂ）は従来の濾過塔における両端集水型の中空糸膜モジュール１９と下方の仕切板に固定された集水管との連結部を示す断面図、図４は本発明の濾過塔の他の実施形態を示す図で、（ａ）はその内部を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線方向からの平面図である。
【００１１】
本実施形態の濾過塔１０は、例えば図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、塔本体１１内に上室１２、中間室１３及び下室１４が形成され、上室１２と中間室１３及び中間室１３と下室１４がそれぞれ仕切板１５、１６によって区画されている。そして、仕切板１６には下室１４を貫通するスラッジ排出管１７の上端が連結され、スラッジ排出管１７に分岐接続された図示しない復水の流入管を介してスラッジ排出管１７から中間室１３内に復水を導入するようにしてある。濾過塔の本体１１内には複数の両端集水型の中空糸膜モジュール１９が配置され、各中空糸膜モジュール１９の上端は上方の仕切板１５に固定され、その下端は各中空糸膜モジュール１９に対応して下方の仕切板１６に立設された集水管２０に固定されている。また、スラッジ排出管１７のやや上方にはバッフルプレート２１が配設され、このバッフルプレート２１によってスラッジ排出管１７から導入された復水を分散させた後、分配機構２２を介して中間室１３全体へ分散させ、全ての中空糸膜モジュール１９へ復水が行き渡るようにしてある。そして、各中空糸膜モジュール１９による濾過水はそれぞれの上下両端から下室１４及び上室１２内に流入し、それぞれの出口管２３、２４を介して塔本体１１の外側へ流出するようにしてある。従って、本実施形態の濾過塔１０は、上述した点においては従来の濾過塔４０と同様に構成されている。
【００１２】
さて、本実施形態の濾過塔１０は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、各中空糸膜モジュール１９の内側であって、前述した上方空間４８に配置された複数の中空糸膜モジュール１８を備え、上方空間がデッドスペースとならないように有効に利用している。この中空糸膜モジュール１８は、図１に示すように、上端が上方の仕切板１５に固定され、この仕切板１５から垂下している。そして、この中空糸膜モジュール１８は、その周辺の両端集水型の中空糸膜モジュール１９とは異なり、濾過水が上室１２のみに流出する片端集水型の中空糸膜モジュールになっている。尚、片端集水型の中空糸膜モジュールは以下の二種類のものを使用することができる。ひとつ目は、中空糸膜そのものの上端が開口し下端が閉じているものである。このような中空糸膜を用いたモジュールの場合、濾過水は上端のみから流出する。また、ふたつ目は、中空糸膜そのものは上端及び下端が開口しているものである。このような両端集水型の中空糸膜を用いたモジュールは、下端に濾過水を一旦受ける室を備えており、この室から上端に濾過水を送水するための連通管がモジュール内に設置されたものである。このような中空糸膜モジュールの場合、濾過水の出口は上端のみであるけれども、中空糸膜そのものは両端集水型となっている。図１に示した片端集水型の中空糸膜モジュールは前者の例である。図１の（ａ）、（ｂ）では中空糸膜モジュール１８が１本しか図示してないが、実際には塔本体１１の大きさに応じて複数本配置されている。
【００１３】
中央部の片端集水型の中空糸膜モジュール１８は、図２の（ａ）に示すように、１００〜５００００本前後の中空糸膜１８１と、これらの中空糸膜１８１を束ねて収納する保護筒１８２とを備えて構成されている。各中空糸膜１８１は、例えば０.０１〜０.３μの微細孔を有する樹脂薄膜により外径０.３〜７ｍｍ、内径０.２〜５ｍｍの中空糸として形成されている。また、保護筒１８２の上端部にはフランジ部１８２Ａが形成され、このフランジ部１８２Ａを介して中空糸膜モジュール１８が仕切板１５から垂下するようにしてある。また、保護筒１８２の下端部にはスカート部１８２Ｂが形成され、このスカート部１８２Ｂで洗浄時の空気を捕集するようにしてある。そして、保護筒１８２の上端部で各中空糸膜１８１の上端部を接着剤等により束ねて接合固定した上部接合部１８３が形成され、その下端部で各中空糸膜１８１の下端部を上端部と同様に接合固定した下部接合部１８４が形成されている。上部接合部１８３では各中空糸膜１８１は開口し、下部接合部１８４では各中空糸膜１８１は閉じ、濾過水が中空糸膜１８１の上端開口から流出して上室１２内で集水されるようにしてある。また、下部接合部１８４には流通孔１８４Ａが形成され、中空糸膜１８１の洗浄時には流通孔１８４Ａを介してスカート部１８２Ｂに捕集した空気が保護筒１８２内へ導入するようにしてある。
【００１４】
更に、上記保護筒１８２の上部接合部１８３のやや下方と、下部接合部１８４のやや上方にはそれぞれ流通孔１８２Ｃ、１８２Ｄが形成され、これらの流通孔１８２Ｃ、１８２Ｄ及び流通孔１８４Ａを介して復水が保護筒１８２内へ流入するようにしてあると共に、保護筒１８２内に導入した空気を流通孔１８２Ｃから排出するようにしてある。
【００１５】
また、下方の仕切板１６と各中空糸膜モジュール１８、１９の下端の間に配設された分配機構２２は、各中空糸膜モジュールに対応して孔２２Ａが形成され、各孔２２Ａには分配管２２Ｂが取り付けられている。各分配管２２Ｂの周面には小さな孔（図示せず）が形成されている。従って、分配機構２２はスラッジ排出管１７から流入した復水を複数の孔２２Ａを介して中間室１３全体に分散させると共に、各孔２２Ａから各中空糸膜モジュール１８、１９の下端に向けて圧縮空気をバブリングさせて各中空糸膜モジュール１８、１９を逆洗するようにしてある。この時に圧縮空気は分配管２２Ｂの小さな孔を通り、細かな気泡となって各中空糸膜モジュール１８、１９に対してバブリングするようにしてある。尚、圧縮空気はスラッジ排出管１７を介して分配機構２２の部分へ導入するようにしてある。
【００１６】
また、中空糸膜モジュール１８の外周に配置される中空糸膜モジュール１９は、図２の（ｂ）に示すように、各中空糸膜１９１、保護筒１９２、上部接合部１９３及び下部接合部１９４を備え、これらの点では中空糸膜モジュール１８と同様に構成されている。中空糸膜モジュール１９と中空糸膜モジュール１８との相違点は、中空糸膜１９１の上下両端が開口し、下端からも濾過水を集水する点にあり、これに関連して中空糸膜１９１の空気による洗浄機構も異なっている。即ち、中空糸膜モジュール１９の下端には集水管部１９５が連結されており、この集水管部１９５を介して下方の仕切板１６に立設された集水管２０と連結されている。
【００１７】
図２の（ｂ）に示すように上記集水管部１９５の上端部は拡径し、拡径部１９５Ａには段部から上方に延び、内壁面で開口する流路１９５Ｂが周方向等間隔に形成されている。また、保護筒１９２には流路１９５Ｂに対応する孔１９２Ｅが周方向等間隔に形成され、孔１９２Ｅ及び流路１９５Ｂを介して保護筒１９２の内側と外側とが連通している。更に、集水管部１９５の拡径部１９５Ａにはスカート部材１９６が取り付けられ、このスカート部１９６と集水管部１９５との間で分配機構２２から流出する気泡を捕集し、流路１９５Ｂ、孔１９２Ｅを介して保護筒１９２内へ気泡を導入するようにしてある。
【００１８】
ところで、図１に示すように上記各中空糸膜モジュール１８、１９は仕切板１５に対してそれぞれ垂直に連結されている。そして、各中空糸膜モジュール１９を塔本体１１内に装着する時には、各中空糸膜モジュール１９の集水管部１９５先端を集水管２０に挿着するようにしている。ところが、図１に示すように下方の仕切板１６は緩く湾曲した形状に形成されているため、集水管２０が上方の仕切板１５に対する垂直位置から僅かでも傾斜していると、各中空糸膜モジュール１９の集水管部１９５の先端位置と集水管２０の位置とが一致せず、両者の連結が難しくなる。
【００１９】
例えば、従来の濾過塔４０の場合には図３の（ｂ）に示すように集水管部１９５の内径と集水管２０の外径との差が僅かしかないため、集水管２０の傾斜許容範囲は同図の○で囲んだ二点鎖線で示すように僅かの傾斜しか認められず、湾曲した下方の仕切板１６に対する集水管２０の取付作業が極めて難しくなる。そこで、本実施形態の濾過塔１０の場合には、集水管２０に多少の傾斜があってもこの傾斜を吸収できる工夫が集水管部１９５の下端部に施されている。即ち、集水管部１９５の内径は従来のものと同一寸法に形成されている。しかし、集水管部１９５の外径はシール部材１９６の装着位置の上下の僅かの範囲のみが従来のものと略同一外径に形成され、この部分の上下にテーパ面１９５Ｃ、１９５Ｄが形成されている。従って、集水管２０が図３の（ａ）の○で囲んだ二点鎖線で示す範囲まで大きく傾斜していても集水管部１９５は下端のテーパ面１９５Ｃを介して集水管２０に挿入され、シール部材１９６によって連結部の液密を保つことができる。
【００２０】
次に、動作について説明する。復水を濾過する場合には、塔本体１１の上下に配置されたスラッジ排出管１７及び出口管２３、２４のバルブ（図示せず）をそれぞれ開放し、他のバルブを閉止する。この状態でスラッジ排出管１７に連通する復水の流入管から復水を供給すると、図１の矢印Ｘで示すように復水はスラッジ排出管１７から中間室１３内に流入し、バッフルプレート２１及び分配機構２２を介して中間室１３全体に分散し各中空糸膜モジュール１８、１９全体に行き渡る。
【００２１】
中央部の中空糸膜モジュール１８では各中空糸膜モジュール１８の保護筒１８２の流通孔１８２Ｃ、１８２Ｄ及び下部接合部１８４の流通孔１８４Ａを経由して各保護筒１８２内に流入する。各保護筒１８２内で復水はそれぞれの中空糸膜１８１の外側から内側へ透過し、その際に復水中に含まれている懸濁物質が中空糸膜１８１の外面で捕捉される。濾過水は各中空糸膜１８１の内側で得られ、その濾過水は各中空糸膜１８１内を上昇して各中空糸膜１８１の上端開口から上室１２内へ流出する。
【００２２】
一方、周辺の中空糸膜モジュール１９では各中空糸膜モジュール１９の保護筒１９２の流通孔１９２Ｃ、１９２Ｄ及び集水管部１９５の通路１９５Ｂを経由して各保護筒１９２内に流入する。各保護筒１９２内で復水はそれぞれの中空糸膜１９１によって濾過され、濾過水が各中空糸膜１９１の上下両端から上室１２及び下室１４内へそれぞれ流出する。
【００２３】
上室１２及び下室１４内の濾過水は図１のＹ、Ｚで示すように出口管２３、２４からそれぞれ流出して復水配管で合流し、下流側に配置された復水脱塩装置へ供給される。
【００２４】
以上説明したように本実施形態によれば、スラッジ排出管１７及びバッフルプレート２１の上方空間に下端が封止された片端集水型の中空糸膜モジュール１８を両端集水型の中空糸膜モジュール１９の内側に複数配置すると共にこれらの中空糸膜モジュール１８の上端を上方の仕切板１５にそれぞれ固定したため、従来デッドスペースとなっていたスラッジ排出管１７及びバッフルプレート２１の上方空間を片端集水型の中空糸膜モジュール１８の設置スペースとして有効に利用して濾過面積を増加することができ、復水の濾過能力を格段に高めることができる。
【００２５】
また、図４は本発明の他の実施形態の濾過塔１０Ａを示す図１に相当する図で、図１に示す符号と同一符号は同一部材を示している。本実施形態の濾過塔１０Ａは、図４に示すように、中間室１３を貫通する複数（同図では４本）の連通管２５によって上室１２と下室１４を連通し、通水時には上室１２の出口管２４を利用しない点に特徴があり、その他の点では上記実施形態の濾過塔１０と同様に構成されている。従って、本実施形態では上室１２内の濾過水は連通管２５を経由して下室１４内に流入し、下室１４内に集水された濾過水と一緒に出口管２３から流出する。
【００２６】
本実施形態によれば、上記実施形態と同一の作用効果を期することができ、更に、上室１２の出口管２４と下室１４の出口管２３を塔本体１１外で接続する配管が不要になり、塔本体１１外の配管構造を簡素化することができる。
【００２７】
尚、上記実施形態ではフィルタエレメントとして中空糸膜モジュールを用いたものについて説明したが、本発明は中空糸膜モジュール以外のフィルタ、例えばプリコート型フィルタについても適用することができる。要は、スラッジ排出管が塔本体の仕切板で開口し、スラッジ排出管の上方にデッドスペースができる場合であれば、本発明を適用することができる。図１及び図４共に復水を濾過塔内に流入する際、スラッジ排出管１７に分岐した復水の流入管を用いた例を説明したが、復水の流入管を濾過塔の本体１１の塔壁を貫通し、中間室１３に復水が直接流入できるようにしても良い。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、塔本体内のスラッジ排出管上方のデッドスペースをなくし、濾過処理能力を高めることができる濾過塔を提供することができる。
【００２９】
また、本発明の請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明において、濾過水の流出配管の配管構造を簡素化することができる濾過塔を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の濾過塔の一実施形態を示す図で、（ａ）はその内部を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線方向からの平面図である。
【図２】（ａ）は図１に示す濾過塔の中央部に配置された片端集水型の中空糸膜モジュールを示す断面図、（ｂ）は図１に示す片端集水型の中空糸膜モジュールの外側に配置された両端集水型の中空糸膜モジュールを示す断面図である。
【図３】（ａ）は図１に示す両端集水型の中空糸膜モジュールと下方の仕切板に固定された集水管との連結部を示す断面図、（ｂ）は従来の濾過塔における両端集水型の中空糸膜モジュールと下方の仕切板に固定された集水管との連結部を示す断面図である。
【図４】本発明の濾過塔の他の実施形態示す図で、（ａ）はその内部を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線方向からの平面図である。
【図５】沸騰水型原子力発電プラントの概要を示すフロー図である。
【図６】図５に示す沸騰水型原子力発電プラントに用いられた従来の濾過塔を示す図で、（ａ）はその内部を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線方向からの平面図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ  濾過塔
１１          塔本体
１２          上室
１３          中間室
１４          下室
１５、１６    仕切板
１７          スラッジ排出管
１８          片端集水型中空糸膜モジュール
１９          両端集水型中空糸膜モジュール
２０          集水管
２５          連通管
【図１】
0003560010.tif 000002
【図２】
0003560010.tif 000003
【図３】
0003560010.tif 000004
【図４】
0003560010.tif 000005
【図５】
0003560010.tif 000006
【図６】
0003560010.tif 000007