(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に複数本の非プリコート型のフィルタエレメントを設けた濾過器を備え、フィルタエレメントによって復水を濾過するようにした復水濾過装置において、
フィルタエレメントの一部が、濾過前復水を濾過後復水に混入させるバイパス手段を備えたダミーエレメントで代替されていることを特徴とする復水濾過装置。
【請求項２】
容器の内部が、フィルタエレメント、及びフィルタエレメントを取り付けたチューブシートを介して濾過前復水側と濾過後復水側とに区画され、ダミーエレメントが、バイパス手段として、濾過前復水側と濾過後復水側とを相互に連通させる連通孔を備え、かつフィルタエレメントに代えてチューブシートに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の復水濾過装置。
【請求項３】
ダミーエレメントの連通孔は、容器の濾過前復水側から濾過後復水側に流れる濾過前復水の流量を制限する流量制限手段又は流量を調節する流量調節手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の復水濾過装置。
【請求項４】
ダミーエレメントの連通孔は、逆洗浄時に濾過後復水側から濾過前復水側への連通を遮断する逆止弁手段を備えていることを特徴とする請求項２又は３に記載の復水濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、復水濾過装置に関し、更に詳細には、濾過後復水の鉄濃度を調整できるようにした、ＢＷＲ型原子力発電所等の復水処理装置の濾過装置として最適な復水濾過装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所は、ボイラーで発生させた蒸気で復水タービンを回転させ、復水タービンの回転力によって発電機を駆動し、発電している。原子力発電所は、原子炉で発生した熱を使って蒸気を生成し、生成した蒸気で復水タービンを回転させ、復水タービンの回転力によって発電機を駆動し、発電している。従って、火力発電所及び原子力発電所では、蒸気の凝縮水である、いわゆる復水が、復水タービンから大量に発生する。
そこで、通常、これらの発電所では、復水処理装置が設けられ、生じた復水を処理して再生し、ボイラー給水、或いは原子炉給水として再びボイラー及び原子炉に供給している。
復水処理装置は、主として、復水中の固形物を除去する復水濾過装置と、復水中のイオン系不純物を除去する復水脱塩装置とから構成されている。
【０００３】
原子力発電所、特にＢＷＲ型原子力発電所に設けられている復水濾過装置は、固形物の除去のなかでも、鉄族系の固形物の除去に注力している。それは、復水中にｐｐｂレベルの鉄系不純物が含まれていても、それら鉄系不純物が原子力発電所の放射能レベルの上昇に関係すると言われているからである。
そこで、従来、復水濾過装置の濾過器には、復水中の鉄濃度を低下させるために、粉末イオン交換樹脂をフィルタエレメントにプリコートしたプリコート型フィルタエレメントを内蔵した濾過器が、多く用いられている。
プリコート型フィルタエレメントは、濾過前復水中の鉄濃度を２０ｐｐｂとすると、濾過前復水を濾過することにより、濾過後復水中の鉄濃度を２ｐｐｂ程度に除鉄する能力、つまり９０％程度の除鉄性能を有する。
【０００４】
ところで、原子力発電所では、安全面及び環境上に対する配慮から、発電所機器から発生する放射線の線量の更なる低減、及び発電所機器の健全性の確保が、益々、強く求められていて、その要求に応えるために、鉄濃度の更なる低減が求められている。
そこで、近年、復水濾過装置の濾過器として、中空糸膜フィルタエレメント、プリーツ膜フィルタエレメント等の高い除鉄性能、例えば９９％以上の高い除鉄性能を示す非プリコート型フィルタエレメントをフィルタエレメントとする濾過器が、採用されつつある。
【０００５】
本明細書で、中空糸膜フィルタエレメントとは、中空糸膜を濾過膜とするフィルタエレメントである。
また、プリーツ膜フィルタエレメントとは、フィルタエレメント単位体積当たりの濾過膜面積を大きくするために、濾紙或いは多孔性プラスチックシート等の濾過膜をプリーツ状に折り曲げて、多数の襞を有する円筒状に成形し、その内外面を金属多孔板等で補強した構造のフィルタエレメントを言う。
【０００６】
ここで、図２から図４を参照して、非プリコート型のフィルタエレメントを内蔵した濾過器を有する従来の復水濾過装置の構成を説明する。図２は非プリコート型のフィルタエレメントを内蔵した濾過器を有する従来の復水濾過装置の構成を示すフローシート、図３は非プリコート型のフィルタエレメントを内蔵した濾過器の構成を示す断面図、及び図４はフィルタエレメントの断面図である。
従来の復水濾過装置１０は、図２に示すように、複数基、例えば３基又は４基の濾過器１２Ａ〜Ｃと、各濾過器１２の逆洗浄操作、或いはメンテナンス等のために濾過器１２Ａ〜Ｃをバイパスして、流入管１４と流出管１６とを結ぶ開閉弁付きバイパスライン１８が設けてある。尚、図示しないが、各濾過器１２Ａ〜Ｃの入口及び出口には、それぞれ、開閉弁が設けてある。
バイパスライン１８は、例えば２，４００ｍ３／ｈｒの能力の復水濾過装置の場合、４００ｍ３／ｈｒから６００ｍ３／ｈｒの流量を流すことができるようになっている。
【０００７】
濾過器１２は、図３に示すように、円筒形縦型容器２０と容器２０内に配置された数十本から数百本のフィルタエレメント２２とから構成されている。
容器２０は、容器本体に脱着自在にフランジ結合された鏡蓋２４を頂部に有し、チューブシート２６によって上部の濾過室２８と、下部の濾過復水の集水室３０とに区画されている。
外部から復水を濾過室２８に導入するために、流入ノズル３２が、集水室３０を貫通してチューブシート２６に接続され、流入ノズル３２の出口には、邪魔板３４が設けてある。また、集水室３０には、濾過した復水を外部に流出させる流出ノズル３６が設けてある。
流入ノズル３２は流入管１４に、また、流出ノズル３６は流出管１６に接続されている。図３中、３７は容器２０内の空気を抜くベント管である。
【０００８】
更に、フィルタエレメント２２の上端部を固定するために、フィルタエレメント２２の本数と同じ数の貫通孔（図示せず）を有するエレメント固定板３８が、容器２０の内部を横断するように設けてある。
チューブシート２６には、図３及び図４に示すように、チューブシート２６を貫通して、下側の集水室３０に突出するパイプ４０が、フィルタエレメント２２の本数と同じ数だけ、フィルタエレメント２２の長手方向に設けられている。
フィルタエレメント２２は、濾紙又は中空糸膜を濾材とする細長い円筒形のエレメントであって、後述するガイドロッド４２によって、上部のエレメント固定板３８の貫通孔と、下部のチューブシート２６のパイプ４０との間に取り付けられていて、濾過室２８から復水を流入させ、濾材で濾過し、濾過した復水をエレメント内側の中空部を通って集水室３０に導いている。
【０００９】
フィルタエレメント２２には、ガイドロッド４２が、フィルタエレメント２２の内側の長手方向に沿って貫通していて、上端部がエレメント固定板３８の貫通孔（図示せず）に貫通し、かつ、下端部がアダプタ４４を介してパイプ４０の上端部の内側に連結されている。
これにより、ガイドロッド４２は、フィルタエレメント２２をチューブシート２６に固定し、かつフィルタエレメント２２の内側中空部を集水室３０に連通させている。
【００１０】
次いで、図５を参照して、ガイドロッド４２の構成を説明する。図５（ａ）はガイドロッドの側面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の矢視III−IIIのガイドロッドの上面図、及び図５（ｃ）は図５（ａ）の矢視IV−IVのガイドロッドの下面図である。
ガイドロッド４２は、図５（ａ）に示すように、ロッド４６と、９０°以下の挟角でロッド４６を挟んで二股状に取り付けられた断面山形の型板４８とから形成されていて、図５（ｂ）に示すように、型板４８の両端縁でフィルタエレメント２２をガイドしている。
更に、ガイドロッド４２は、図４に示すように、上部に鍔板５０を有し、鍔板５０とフィルタエレメント２２の上端との間にコイルスプリング５２及びガスケット５４を介在させ、フィルタエレメント２２の内側中空部を水密に封止している。
ガイドロッド４２の下端部では、図５（ｃ）に示すように、ピン５８がアダプタ４４のピン孔４４ａ及び型板４８のピン孔４８ａを貫通して横断しており、これにより、ガイドロッド４２をアダプタ４４に固定している。
【００１１】
アダプタ４４は、図４及び図６に示すように、ガスケット５６を介してフィルタエレメント２２を内側に受容しており、ガイドロッド４２の上端部のコイルスプリング５２の押圧力により、フィルタエレメント２２の内側中空部を水密に封止している。尚、図６はアダプタの断面図である。
【００１２】
濾過工程では、流入管１４から濾過前復水を濾過器１２Ａ〜Ｃの濾過室２８に導入し、フィルタエレメント２２で濾過して、集水室３０に導き、流出管１６から外部に流出させる。
フィルタエレメント２２の濾過膜に固形物が蓄積して膜間差圧が増大した時には、フィルタエレメント２２に逆洗浄処理を施す。逆洗浄処理では、流出管１６から逆洗浄水を集水室３０に導入し、フィルタエレメント２２を逆に通水させ、濾過膜に蓄積した固形物を除去し、除去した固形物と共に濾過室２８を経て流入管１４から外部に流出させる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、中空糸膜等の除鉄性能の高い非プリコート型のフィルタエレメントを内蔵する濾過器を使った場合、逆に除鉄性能が高過ぎるために、復水の鉄濃度が低くなり過ぎるという問題があった。例えば、このような鉄濃度の低い復水、例えば２ｐｐｂの鉄濃度の復水を原子力発電所の原子炉に給水すると、原子炉内の燃料棒の表面に付着する鉄クラッドの付着量が減少し、炉水の放射能濃度、例えばＣｏ−６０の放射能濃度が上昇する可能性があると言われている。
そこで、濾過した後の復水の鉄濃度を調整して、好ましい鉄濃度にすること、つまり原子炉給水の鉄濃度を調整して、適量の鉄クラッド量が燃料棒に付着するようにすることが必要であると言われている。ここで、鉄クラッドとは、酸化鉄微粒子等に起因するクラッドを意味する。
【００１４】
しかし、上述した従来の復水濾過装置では、濾過後復水の鉄濃度を調整する設備がなく、濾過後復水の鉄濃度を調整することが難しかった。
例えば、所望の鉄濃度の濾過後復水を原子炉或いはボイラーに供給する第１の方法として、復水濾過装置に鉄注入装置を設け、鉄濃度の低い濾過後復水に鉄を注入する方法が考えられるものの、この方法では、鉄注入装置を設けるためのコストが嵩み、かつ運転が複雑になるという欠点がある。
また、第２の方法として、例えば、上述の従来の復水濾過装置１０を例に挙げると、バイパスライン１８を使って鉄濃度の低い濾過後復水に鉄濃度の高い濾過前復水を混合する方法が考えられる。しかし、濾過後復水に混合する濾過前復水の所要流量は、濾過前復水の鉄濃度や非プリコート型フィルタを導入した塔数等によって変動するが、バイパスライン１８は比較的大流量かつ固定流量の復水をバイパスするために設けてあるので、バイパスライン１８を使って濾過後復水の鉄濃度を調整することは、技術的に極めて難しい。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、濾過後復水の鉄濃度を所望の鉄濃度にすることができる復水濾過装置を提供することである。
【００１６】
そこで、本発明者は、フィルタエレメントに代えて、バイパス手段を濾過器内に設けることを着想し、研究の末に、本発明を発明するに到った。
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明に係る復水濾過装置は、容器内に複数本の非プリコート型のフィルタエレメントを設けた濾過器を備え、フィルタエレメントによって復水を濾過するようにした復水濾過装置において、
フィルタエレメントの一部が、濾過前復水を濾過後復水に混入させるバイパス手段を備えたダミーエレメントで代替されていることを特徴としている。
尚、本明細書で、非プリコート型のフィルタエレメントとは、プリコート型でない、例えば中空糸膜フィルタエレメント、プリーツ膜フィルタエレメント等の除鉄性能が極めて高いフィルタエレメントを言う。
【００２０】
本発明で、ダミーエレメントとは、フィルタエレメントに代えて装着するものである限り制約はなく、必ずしもフィルタエレメント状の部品である必要はなく、例えば単なるパイプでも良い。
また、バイパス手段の構成には制約はなく、例えばフィルタエレメントの一部の膜間差圧が、他のフィルタエレメントの膜間差圧より小さくなるような構成のフィルタエレメントを使っても良い。場合によっては、フィルタエレメントの濾過膜の一部領域を開口してバイパスさせるようにしたものでも良い。
【００２１】
本発明では、バイパス手段による濾過前復水のバイパス流量を予め調整し、鉄濃度の高い濾過前復水を、調整したバイパス流量で鉄濃度の低い濾過後復水に混入させることにより、濾過後復水の鉄濃度を所定値に容易に維持することができる。
【００２２】
好適には、容器の内部が、フィルタエレメント、及びフィルタエレメントを取り付けたチューブシートを介して濾過前復水側と濾過後復水側とに区画され、ダミーエレメントが、バイパス手段として、濾過前復水側と濾過後復水側とを相互に連通させる連通孔を備え、かつフィルタエレメントに代えてチューブシートに取り付けられている。
更に好適には、ダミーエレメントの連通孔は、容器の濾過前復水側から濾過後復水側に流れる濾過前復水の流量を制限する流量制限手段又は流量を調節する流量調節手段を備えている。ここで、流量制限手段とは例えばリストリクション・オリフィスを言い、また、流量調節手段とは例えば定流量弁を言う。リストリクション・オリフィス、又は定流量弁をダミーエレメントとしてチューブシートに直接取り付けても良い。
更に、ダミーエレメントの連通孔は、逆洗浄時に濾過後復水側から濾過前復水側への連通を遮断する逆止弁手段を備えている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
【００２６】
実施形態例１
本実施形態例は、本発明に係る復水濾過装置の実施形態の一例であって、図１（ａ）はダミーエレメントの側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢視I−Iのダミーエレメントの上面図、及び図１（ｃ）は図１（ａ）の矢視II−IIのダミーエレメントの下面図である。
本実施形態例の復水濾過装置は、濾過器の構成が濾過器１２Ａ〜Ｃと異なることを除いて、図２に示す従来の復水濾過装置１０と同じ構成を備えている。
本実施形態例の濾過器は、容器２０内に配置している多数本のフィルタエレメント２２のうちの一部をフィルタエレメント２２に代えてダミーエレメント８４を配置していることを除いて、濾過器１２と同じ構成を備えている。
【００２７】
ダミーエレメント８４は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、フィルタエレメント２２と同じ外径で、かつアダプタ４４に挿入する挿入部８６を下端部に有する円柱部８８と、円柱部８８の上端から上方に延長され、ガイドロッド本体４２の上部と同じ外径の延長部９０とから形成されている。
【００２８】
また、ダミーエレメント８４は、延長部９０の上端面から延長部９０及び円柱部８８の双方の中心部を貫通する小径孔９２と、円柱部８８の下端部の挿入部８６の中心部を貫通し、かつ小径孔９２に連通する孔径の大きな大径孔９４と、小径孔９２と大径孔９４とを繋ぐ円錐状孔９６と、大径孔９４を横断してピン５８を貫通させるピン孔９８とを有する。
更に、ダミーエレメント８４は、大径孔９４内に逆止弁として機能するボール１００を有する。ボール１００は、濾過前復水の濾過処理時には、下方に落下してピン５８で支持されると共に、大径孔９４と小径孔９２とを連通させる。一方、逆洗浄処理時には、ボール１００は、集水室３０を経て大径孔９４から導入される逆洗浄水に押圧されて円錐状孔９６に当接し、大径孔９４と小径孔９２との連通を閉止する。
ダミーエレメント８４は、フィルタエレメント２２と同様にしてエレメント固定板３８とチューブシート２６との間に取り付けられる。つまり、ダミーエレメント８４は、上端部がエレメント固定板３８の貫通孔に、下端部の挿入部８６がアダプタ４４に挿入され、ピン５８で固定される。
【００２９】
本実施形態例では、濾過前復水の濾過処理時には、濾過前復水の所定量が、濾過室２８から小径孔９２、円錐状孔９６及び大径孔９４を通って集水室３０にバイパスされ、濾過後復水の鉄濃度を調整する。尚、ダミーエレメント８４の本数及び小径孔９２の孔径を調節することにより、濾過前復水のバイパス流量を調整することができる。
逆洗浄処理時には、大径孔９４と小径孔９２との連通がボール１００によって閉止されるので、逆洗浄水が濾過室２８にバイパスされるようなことは生じない。
【００３０】
実施形態例１の変形例
本変形例は、実施形態例１の復水濾過装置の変形例であって、本変形例では、ダミーエレメントが、ダミーエレメント８４の下端部の挿入部８６のみで形成されていて、円柱部８８及び延長部９０を有しない。
本変形例のダミーエレメントも、ダミーエレメント８４と同様に、ボール１００による逆止弁手段と、円錐状部８６の上端の小径孔９２との連通部９２ａ（図１（ａ）参照）の孔径を調整することによりバイパス流量を制限することができる流量制限手段とを備えている。
【００３１】
実施形態例１及びその変形例では、濾過器１２Ａ〜Ｃの流入管１４及び流出管１６の開閉弁（図示せず）を閉止することにより、濾過器１２Ａ〜Ｃを、順次、復水濾過装置から遮断して、フィルタエレメント２２の一部をダミーエレメント８４又はダミーエレメント８４の挿入部８６と交換することにより、復水濾過装置の運転を継続しつつ鉄濃度調整機能を備えた復水濾過装置を実現することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、フィルタエレメントの一部に、濾過前復水を濾過後復水に混入させるバイパス手段を設け、更には、バイパス手段のバイパス流量を調節する機能を設け、バイパス手段によって鉄濃度の高い濾過前復水を鉄濃度の低い濾過後復水に混入させることにより、濾過後復水の鉄濃度を所定値に維持することができる。
本発明は、濾過後復水の鉄濃度を自在に調整できるので、ＢＷＲ型原子力発電所等の復水処理装置の濾過装置として最適な復水濾過装置を実現している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（ａ）はダミーエレメントの側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢視I−Iのダミーエレメントの上面図、及び図１（ｃ）は図１（ａ）の矢視II−IIのダミーエレメントの下面図である。
【図２】  非プリコート型のフィルタエレメントを内蔵した濾過器を有する従来の復水濾過装置の構成を示すフローシートである。
【図３】  非プリコート型のフィルタエレメントを内蔵した濾過器の構成を示す断面図である。
【図４】  フィルタエレメントの断面図である。
【図５】  図５（ａ）はガイドロッドの側面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の矢視III−IIIのガイドロッドの上面図、及び図５（ｃ）は図５（ａ）の矢視IV−IVのガイドロッドの下面図である。
【図６】
アダプタの断面図である。
【符号の説明】
１０  従来の復水濾過装置
１２  濾過器
１４  流入管
１６  流出管
１８  開閉弁付きバイパスライン
２０  円筒形縦型容器
２２  フィルタエレメント
２４  鏡蓋
２６  チューブシート
２８  濾過室
３０  集水室
３２  流入ノズル
３４  邪魔板
３６  流出ノズル
３７  ベント管
３８  エレメント固定板
４０  パイプ
４２  ガイドロッド
４４  アダプタ
４４ａ  アダプタのピン孔
４６  ロッド
４８  断面三角形状の型板
４８ａ  型板のピン孔
５０  鍔板
５２  コイルスプリング
５４、５６  ガスケット
５８  ピン
８４  ダミーエレメント
８６  挿入部
８８  円柱部
９０  延長部
９２  小径孔
９４  大径孔
９６  円錐状孔
９８  ピン孔
１００  ボール
【図１】
0004523112.tif 000002
【図２】
0004523112.tif 000003
【図３】
0004523112.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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