(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔本体内を一次側室と二次側室に区画する仕切板と、この仕切板に形成された段部を有する貫通孔で一端のフランジ部が固定され且つ上記塔本体の軸心に沿って上記一次側室内に配設された複数のフィルタエレメントとを備え、上記一次側室内に導入された原水を上記各フィルタエレメントによって濾過し、この濾過水を上記二次側室内で集水する濾過塔において、上記仕切板は不銹鋼板と炭素鋼板を貼り合わせた合板からなり、上記炭素鋼板が上記一次側室に配置されると共に上記不銹鋼板が上記二次側室に配置され、上記段部を有する貫通孔は、上記不銹鋼板に形成された上記フランジ部の外径に略等しい貫通孔と、上記炭素鋼板に形成された上記フランジ部より小径で且つ上記中空糸膜モジュールの直胴部より大径の貫通孔とからなることを特徴とする濾過塔。
【請求項２】
上記不銹鋼板がステンレス鋼板であることを特徴とする請求項１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好適に用いられる濾過塔に関し、更に詳しくは一次側室と二次側室とを区画する仕切板の構造に関する。
【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３に示すように、原子炉１で発生した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発電している。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等の機器類や配管材料等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を用いて復水中から除去し、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を用いて復水中から除去した後、その復水を原子炉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、復水を徐々に加熱している。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３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は例えば図４に示す濾過塔４０を複数塔備えて構成されている。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、これらの仕切板４５、４６に上下両端がそれぞれ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４７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４７に対応させた集水管４８が立設され、これらの集水管４８の上端と各中空糸膜モジュール４７の下端が連結されている。また、塔本体４１の底部中央には下室４４の中心を貫通して中間室４３で開口する入口管４９が配設されている。入口管４９の真上にはバッフルプレート５０が配設され、更に、下方の仕切板４６と各中空糸膜モジュール４７の下端の間には分配機構５１が配設され、入口管４９から中間室４３内に導入された復水をバッフルプレート５０及び分配機構５１を介して中間室４３全体へ分散させるようにしてある。また、塔本体４１の頂部中央及びその底部の入口管４９近傍には出口管５２、５３がそれぞれ配設され、中間室４３において各中空糸膜モジュール４７によって処理された濾過水が上下の出口管５２、５３から流出するようにしてある。尚、図４において、５４は仕切板４５に取り付けられた各中空糸膜モジュール４７の上端を仕切板４５に固定するための押さえ板である。
【０００４】
従って、上記濾過塔４０を用いて復水を濾過する場合には、図４の矢印Ｘで示すように復水が入口管４９を経由して中間室４３内に導入され、バッフルプレート５０及び分配機構５１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４７の外側から内側へと透過し、濾過水が各中空糸膜モジュール４７の上下両端から上室４２、下室４４へそれぞれ流出して集水される。そして、上室４２内の濾過水は図４の矢印Ｙで示すように出口管５２から流出し、下室４４内の濾過水は図４の矢印Ｚで示すように出口管５３から流出し、復水配管８Ｂを介して復水脱塩装置５へ供給される。
【０００５】
ところで、上方の仕切板４５は、全ての中空糸膜モジュール４７を懸垂支持するため相応の機械的強度が要求される。しかも、この仕切板４５は濾過水に直接接するため、酸化鉄微粒子等の金属クラッドが発生し難い材料を使用する必要がある。そのため、従来からこの仕切板４５は所定の機械的強度を持った厚肉のステンレス鋼板によって形成されている。また、仕切板４５によって各中空糸膜モジュール４７を懸垂支持するため、仕切板４５には中空糸膜モジュール４７のフランジ部４７Ａが係止する段部４５Ａを有する貫通孔４５Ｂが各中空糸膜モジュール４７に対応して形成されている。しかも、この貫通孔４５Ｂは上室４２と中間室４３間の液密を保持しなくてはならないため、貫通孔４５Ｂを切削加工により高精度に仕上げる必要がある。
【０００６】
【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の場合には、中空糸膜モジュール４７を懸垂支持する仕切板４５は材質的に硬度が高いステンレス鋼板によって形成されているため、貫通孔４５Ｂの切削加工時の切削工具の消耗が激しく、作業工数も多くなり、しかも孔加工に伴って仕切板４５が歪むため、仕切板４５のプレス加工が必要になる等、仕切板４５の製作にあたり、極めてコストが高くなるという欠点を有していた。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、酸化鉄微粒子等の金属クラッドが発生する虞がなく、しかも中空糸膜モジュール等のフィルタエレメントを固定するための孔加工が容易で、加工コストを格段に軽減することができる仕切板を備えた濾過塔を提供することを目的としている。
【０００８】
【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、塔本体内を一次側室と二次側室に区画する仕切板と、この仕切板に形成された段部を有する貫通孔で一端のフランジ部が固定され且つ上記塔本体の軸心に沿って上記一次側室内に配設された複数のフィルタエレメントとを備え、上記一次側室内に導入された原水を上記各フィルタエレメントによって濾過し、この濾過水を上記二次側室内で集水する濾過塔において、上記仕切板は不銹鋼板と炭素鋼板を貼り合わせた合板からなり、上記炭素鋼板が上記一次側室に配置されると共に上記不銹鋼板が上記二次側室に配置され、上記段部を有する貫通孔は、上記不銹鋼板に形成された上記フランジ部の外径に略等しい貫通孔と、上記炭素鋼板に形成された上記フランジ部より小径で且つ上記中空糸膜モジュールの直胴部より大径の貫通孔とからなることを特徴とするものである。
【００１０】
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、上記不銹鋼板がステンレス鋼板であることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２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）はその断面図、（ｂ）は図１の○で囲んだ部分を拡大して示す要部断面図、図２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。
【００１２】
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（二次側室）、中間室１３（一次側室）及び下室１４を有し、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。中間室１３内には複数の両端集水型の中空糸膜モジュール１７が配置され、各中空糸膜モジュール１７の上端は上方の仕切板１５に固定され、それぞれの下端は各中空糸膜モジュール１７に対応して下方の仕切板１６に立設された集水管１８に固定されている。そして、下方の仕切板１６には下室１４を貫通する入口管１９の上端が連結され、中間室１３内に復水を導入するようにしてある。また、入口管１９のやや上方にはバッフルプレート２０及び分配機構２１がそれぞれ配設され、入口管１９から導入された復水をバッフルプレート２０及び分配機構２１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１７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１７による濾過水はそれぞれの上下両端から上室１２及び下室１４内に流入し、それぞれの出口管２２、２３を介して塔本体１１から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。
【００１３】
しかしながら、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように本実施形態の濾過塔１０の場合には、上方の仕切板１５が従来の仕切板４５とは構造的に異なっている。即ち、本実施形態の仕切板１５は、同図に示すように、２枚の鋼板を貼り合わせ、全体としては従来の仕切板４５と略同じ板厚に形成されている。２枚の鋼板のうち、上室１２（二次側室）側の鋼板はステンレス鋼板等の不銹鋼板（以下、「ステンレス鋼板」で代表する。）１５１からなり、中間室１３（一次側室）側の鋼板は炭素鋼板１５２からなっている。そして、同図の（ｂ）に示すように、ステンレス鋼板１５１は中空糸膜モジュール１７のフランジ部１７Ａの板厚に略等しい板厚に形成され、炭素鋼板１５２は全ての中空糸膜モジュール１７を懸垂支持する機械的強度を保証する板厚に形成されている。
【００１４】
そして、上記ステンレス鋼板１５１には中空糸膜モジュール１７のフランジ部１７Ａの外径と略等しい径を有する小径貫通孔１５１Ａが高精度に形成され、この小径貫通孔１５１ＡにＯリング等のシール部材２５が装着されている。そして、中空糸膜モジュール１７のフランジ部１７Ａの外周面と小径貫通孔１５１Ａとがシール部材２５を介して密着し、両者１７Ａ、１５１Ａ間の液密を保持するようにしてある。炭素鋼板１５２には中空糸膜モジュール１７の直胴部１７Ｂの外径より大きな大径貫通孔１５２Ａが形成され、この大径貫通孔１５２Ａには中空糸膜モジュール１７の直胴部１７Ｂが遊嵌するようにしてある。従って、両鋼板１５１、１５２にはそれぞれの孔１５１Ａ、１５２Ａを個別に切削加工し、全体として段部を有する貫通孔１５Ａとして形成されている。しかも、ステンレス鋼板１５１の小径貫通孔１５１Ａさえ精密に加工してあれば、炭素鋼板１５２の大径貫通孔１５２Ａはバカ孔として形成してあれば良い。この炭素鋼板１５２はステンレス鋼板１５１と比較して硬度が格段に低いため、孔加工時に歪を発生する虞がなく、従来のようにプレス加工を行う必要がない。また、ステンレス鋼板１５１と炭素鋼板１５２は、例えばステンレス鋼板１５１の外周及び小径貫通孔１５１Ａにおける隅肉溶接によって互いに貼り合わせて一体化することができる。
【００１５】
そして、図１に示すように上記各中空糸膜モジュール１７は仕切板１５に対してそれぞれ垂直に連結されている。各中空糸膜モジュール１７を塔本体１１内に装着する時には、各中空糸膜モジュール１７の集水管部１７Ｃ（図２参照）を集水管１８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１８が上方の仕切板１５に対する垂直状態から僅かに傾斜していると、各中空糸膜モジュール１７の集水管部１７Ｃの位置と集水管１８の位置とが一致せず、両者の連結が難しくなる。
【００１６】
例えば、従来の濾過塔４０の場合には図２の（ｂ）に示すように集水管４８の内径と集水管部４７Ｃの外径との差が僅かしかないため、集水管４８の傾斜許容範囲は同図の○で囲んだ一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４６に対する集水管４８の取付作業が難しくなる。そこで、本実施形態の濾過塔１０の場合には、集水管１８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１７Ｃの下端部に施されている。即ち、集水管部１７Ｃ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１７Ｃの外径はシール部材２６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、この部分の上下に逆向きのテーパ面１７Ｄ、１７Ｅが形成されている。従って、集水管１８が図２の（ａ）の○で囲んだ一点鎖線で示す範囲まで大きく傾斜していても集水管部１７Ｃは下端のテーパ面１７Ｄを介して集水管１８内に案内されて容易に挿入され、両者を確実に連結し、両者間の液密をシール部材２６によって保つことができる。
【００１７】
また、下方の仕切板１６と各中空糸膜モジュール１７の下端の間に配設された分配機構２１は、各中空糸膜モジュールに対応して孔２１Ａが形成され、各孔２１Ａには分配管２１Ｂが取り付けられている。各分配管２１Ｂ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２１は入口管１９から流入した復水を複数の孔２１Ａを介して中間室１３全体に分散させると共に、各孔２１Ａから各中空糸膜モジュール１７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１７を逆洗するようにしてある。この時に圧縮空気は分配管２１Ｂ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１７に対してバブリングするようにしてある。尚、圧縮空気は入口管１９を介して分配機構２１の部分へ導入するようにしてある。
【００１８】
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入口管１９及び出口管２２、２３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。この状態で復水を供給すると、図１の矢印Ｘで示すように復水は入口管１９から中間室１３内に流入し、バッフルプレート２０及び分配機構２１を介して中間室１３全体に分散し各中空糸膜モジュール１７全体に行き渡る。更に、復水は各中空糸膜モジュール１７の中空糸膜の外側から内側へ流入し、復水中の酸化鉄微粒子等の金属クラッドが各中空糸膜モジュール１７によって捕捉され、濾過水は各中空糸膜フィルタの上下両端から上室１２及び下室１４内で集水され、それぞれの出口管２２、２３からＹ、Ｚ方向に流出して復水配管を経由して復水脱塩装置に達する。
【００１９】
この際、上方の仕切板１５の中間室（一次側室）１３側が炭素鋼板１５２によって形成されているため、僅かではあるがこの炭素鋼板１５２で酸化鉄微粒子が発生し、復水中に混入する。しかし、この酸化鉄微粒子は中空糸膜モジュール１７によって除去されるため、炭素鋼板１５２において発生した酸化鉄微粒子が濾過水に混入することはない。また、仕切板１５の上室（二次側室）１２側は従来と同様にステンレス鋼板１５１によって形成されているため、ステンレス鋼板１５１において酸化鉄微粒子は殆ど発生する虞がなく、濾過水の鉄濃度を高める虞はない。また、圧縮空気を用いた中空糸膜モジュール１７の逆洗時に、逆洗に先だって上室１２内の濾過水を中間室１３側へ逆流させて上室１２内の水抜きを行うが、この時にも濾過水に酸化鉄微粒子が含まれていないため、中空糸膜フィルタの内面に酸化鉄微粒子が進入する虞はない。
【００２０】
以上説明したように本実施形態によれば、上室１２と中間室１３を区画する仕切板１５はステンレス鋼板１５１と炭素鋼板１５２を貼り合わせた合板からなるため、ステンレス鋼板１５１の板厚を薄くすることができ、小径貫通孔１５１Ａを切削加工するだけで段部を設ける必要がなく、仕切板１５の製作コストを低減することができる。また、径寸法を異にするステンレス鋼板１５１の小径貫通孔１５１Ａと炭素鋼板１５２の大径貫通孔１５２Ａを別々に切削加工するだけで貫通孔に段部を設けることができる。しかもステンレス鋼板１５１の孔加工のみを高精度に行えば、炭素鋼板１５２の孔加工は中空糸膜モジュール１７の直胴部１７Ｂが通る大きさに加工するだけのラフな加工で済ますことができ、更なるコストダウンを図ることができる。更に、上室１２側にステンレス鋼板１５１を配置したため、上室１２内で酸化鉄微粒子が発生する虞がなく、炭素鋼板１５２を使用したにも拘らず濾過水の鉄濃度を低く押さえることができる。
【００２１】
尚、上記実施形態では不銹鋼板としてステンレス鋼板を使用した場合について説明したが、本発明ではクロム鋼板等の他の不銹鋼板を用いても良く、また、炭素鋼板ついても種々のグレードのものを使用することができる。また、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。また、上記実施形態では塔本体内に上室（二次側室）１２、中間室（一次側室）１３及び下室１４が形成されたものについて説明したが、中間室を省略した上室と下室（一次側室）から塔本体に片端集水型の中空糸膜フィルタを装着したものであっても良い。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の各請求項に記載の発明によれば、酸化鉄微粒子等の金属クラッドが発生する虞がなく、しかも中空糸膜モジュール等のフィルタエレメントを固定するための孔加工が容易で、加工コストを格段に軽減することができる仕切板を備えた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）はその断面図、（ｂ）は図１の○で囲んだ部分を拡大して示す要部断面図である。
【図２】図２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３】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４】図３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断面図である。
【符号の説明】
１０    濾過塔
１１    塔本体
１２    上室（二次側室）
１３    中間室（一次側室）
１４    下室
１５    仕切板
１７    中空糸膜モジュール（フィルタエレメント）
１５１    ステンレス鋼板（不銹鋼板）
１５１Ａ  小径貫通孔
１５２    炭素鋼板
１５２Ａ  大径貫通孔
【図１】
0003581550.tif 000002
【図２】
0003581550.tif 000003
【図３】
0003581550.tif 000004
【図４】
0003581550.tif 000005