(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温水系に適用される高温水用フィルタであって、コアフィルタの濾過面に交換可能な方法で固定された高分子膜を具備し、前記高分子膜の濾過面に吸着材をプリコート材として具備してなる高温水用フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の高温水用フィルタであって、前記コアフィルタの濾過面への前記高分子膜の交換可能な方法での固定が、前記コアフィルタに巻き付けた前記高分子膜を固定バンドで固定し、任意に膜の軸芯に沿った端部を熱溶着するものであることを特徴とする高温水用フィルタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の高温水用フィルタであって、前記高分子膜がポリエーテルエーテルケトン系高分子材料またはフッ素樹脂系高分子材料からなる膜または不織布であることを特徴とする高温水用フィルタ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の高温水用フィルタであって、前記高分子膜が孔径１×１０−３〜１０μｍの微細孔を有することを特徴とする高温水用フィルタ。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の高温水用フィルタであって、吸着材が酸化鉄微粒子であることを特徴とする高温水用フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力発電所、加圧水型原子力発電所（以下、「ＰＷＲ」と略す）および沸騰水型原子力発電所（以下、「ＢＷＲ」と略す）におけるヒータドレイン水などの高温水系に適用される高温水用フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所および原子力発電所では、発生させた高温、高圧の蒸気をタービンに供給し、この蒸気によりタービンを駆動して発電を行う。そして、タービンを駆動した後の蒸気は復水器によって冷却され、水の状態に戻された後、復水は再度加熱されてボイラ、原子炉、蒸気発生器などの高温水系に供給されて再使用される。
【０００３】
上述の高温水系に供給される過程において、復水中に酸化鉄を主成分とする金属酸化物から成る不純物が給水配管、給水加熱器から発生し、またはヒータードレン系から持ち込まれたりして混入することとなる。そして、この系の運転に伴い、例えば、ＰＷＲにおいては、この不純物が蒸気発生器の伝熱管の外表面に徐々に付着することとなり、この付着物の堆積は蒸気発生器の伝熱効率を低下させるだけでなく、伝熱管の腐蝕損傷を招くこととなる。また、火力発電所においては、ボイラへ供給される水に含まれる上記不純物がボイラの伝熱管内に付着し、この付着物の堆積がボイラの差圧を上昇させることとなる。
【０００４】
このため、従来、上述のヒータードレン水等の高温水系の不純物を除去する方法として、酸化鉄微粒子をコアフィルタの濾過面にプリコートすることによって、酸化鉄微粒子の被覆膜を形成させたプリコートフィルタを作成し、このプリコートフィルタに不純物を含む水を通水させることによって、高温水系での不純物を吸着除去する方法が特開平９−２０６５６７号に開示されている。本発明でいう「コアフィルタ」とは、プリコート材を支持するためのフィルタであり、それ自身にも濾過作用を持っているもので、例えば、セラミックフィルタ、金属フィルタ、燒結金属フィルタ、ディスクフィルタ、プリーツ型フィルタ、中空糸膜フィルタ等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
通常プリコートフィルタを使用する場合、差圧が上昇した場合には、逆洗によってコアフィルタからプリコート材を脱離させ、再度、コアフィルタをプリコート材でプリコートすることにより再生することが可能である。しかし、高温水系にて用いた場合、通常の場合と異なり、逆洗しても差圧が回復しなくなるという問題が生じた。本発明者が調査したところ、吸着した不純物（例えば鉄）が高温によって吸着材と共にコアフィルタ表面に固着し、容易には剥離しない吸着層を形成していることが解った。
【０００６】
ここで、上記吸着層は有機酸または無機酸等を用いた薬品洗浄を行うことにより脱離させることが可能であるが、これらの酸は蒸気発生器、配管など高温水系の構成設備と反応してこれらを腐食するという問題を招く。このため、一旦、薬品洗浄を行えば、その後に充分な洗浄を行わなければならず、設備が長期間使用できなくなったり、薬品洗浄コストがかさむこととなる。また、吸着層が固着したコアフィルタごと交換することも考えられるが、高温水系で使用可能な燒結金属や耐熱性高分子膜からなるコアフィルタは非常に高価であり、頻繁に交換することになればランニングコストが著しく増大するという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項１乃至５に係る発明は、経済的かつ効率よく高温水系で使用できる、高温水用フィルタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は請求項１として、高温水系に適用される高温水用フィルタであって、コアフィルタの濾過面に交換可能な方法で固定された高分子膜を具備し、前記高分子膜の濾過面に吸着材をプリコート材として具備してなる高温水用フィルタを提供する。
また、本発明は請求項２として、請求項１に記載の高温水用フィルタであって、前記コアフィルタの濾過面への前記高分子膜の交換可能な方法での固定が、前記コアフィルタに巻き付けた前記高分子膜を固定バンドで固定し、任意に膜の軸芯に沿った端部を熱溶着するものであることを特徴とする高温水用フィルタを提供する。
また、本発明は請求項３として、請求項１または２に記載の高温水用フィルタであって、前記高分子膜がポリエーテルエーテルケトン系高分子材料またはフッ素樹脂系高分子材料からなる膜または不織布であることを特徴とする高温水用フィルタを提供する。
また、本発明は請求項４として、請求項１乃至３の何れか１項に記載の高温水用フィルタであって、前記高分子膜が孔径１×１０−３〜１０μｍの微細孔を有することを特徴とする高温水用フィルタを提供する。
また、本発明は請求項５として、請求項１乃至４の何れか１項に記載の高温水用フィルタであって、吸着材が酸化鉄微粒子であることを特徴とする高温水用フィルタを提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る、高温水用フィルタの一態様を図１に示し、以下これを説明する。図１の態様においては、コアフィルタ１は筒状の構造をしており、その一方の端部は閉じられており、他方の端部は開口部２を具備している。被処理水はコアフィルタ１の外側である濾過面から該フィルタ内側方面に流れ、外側に形成されている吸着材の層により不純物が除去され、得られた処理水は該フィルタ内側内を軸芯側に流れ、開口部２より排出されることとなる。また、コアフィルタ１は開口部２側の端部に固定ネジ部３を有しており、該固定ネジ部３によって濾過器に固定される。コアフィルタ１の濾過面には高分子膜４が固定バンド５によって固定されている。図１の態様では、高分子膜４はコアフィルタ１の端部２カ所で固定バンド５によって固定される。さらに、コアフィルタ１に巻き付けられる高分子膜４の軸芯方向の端部は熱溶着される。図１において符号６は、この熱溶着部を示す。また、高分子膜４の濾過面には吸着材７が配置される。また、熱溶着のかわりに一定間隔をもって数カ所固定バンドで固定するのでも良く、その場合、膜を２〜３重に巻き付けるのが好ましい。
【００１０】
本発明に係るフィルタは、例えば、火力発電所におけるボイラ、ＰＷＲにおける蒸気発生器またはＢＷＲにおける原子炉などに導入される水、すなわち給水や給水加熱器および湿分分離器のドレン水等の高温水の濾過処理に適しているが、これらに限定されるものではなく、高温で、金属酸化物等の不純物を含む水であれば良い。本発明に係るフィルタが処理できる処理水の温度は、上述の発電所において用いられるドレン水等がとり得る温度であるが、好ましくは約８０℃〜約２５０℃、最も好ましくは約１８０℃〜約２５０℃の範囲の温度である。本発明に係るフィルタはこのような高温の被処理水を効率よく濾過処理できる点に特徴を有している。
【００１１】
本発明で用いるコアフィルタ１は、上述のような被処理水の温度に耐え得る材料であれば如何なる材料から製造されていても良く、使用可能な材料としては、例えば、ステンレス鋼のような金属、ポリエーテルエーテルケトン系高分子またはポリテトラフロロエチレン等のフッ素樹脂系高分子のような耐熱性高分子が挙げられるが、これらに限定されるものではない。材料の耐熱性および処理水中に不純物を溶出させないという観点からは、ステンレス鋼のような金属、ポリエーテルエーテルケトン系高分子またはポリテトラフロロエチレン等のフッ素樹脂系高分子が好ましい。コアフィルタ１は被処理水が外側の濾過面から該フィルタ内側方向に流れ、外側に形成されている吸着材の層により不純物が除去され、得られた処理水は該フィルタ内側内を軸心側に流れる構造を有し、コアフィルタ１の外側に高分子膜４を固定できるものであれば如何なる構成を有していても良く、例えば燒結金属フィルタ、金属メッシュフィルタ等の金属フィルタや、耐熱性高分子フィルタなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１２】
高分子膜４は、上述のような被処理水の温度に耐え得る材料から製造されていれば良く、処理水中に不純物を溶出しない材料から製造されていることが好ましい。使用可能な材料としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン系高分子またはポリテトラフロロエチレン等のフッ素樹脂系高分子を使用することができるが、これらに限定されるものではない。耐熱性および不純物を溶出させないという観点からは、ポリエーテルエーテルケトン系高分子またはポリテトラフロロエチレン等のフッ素樹脂系高分子が好ましい。
【００１３】
高分子膜４は処理水を通過させるために処理水通過用の微細孔を有するが、濾過面に吸着材７を配置し、コアフィルタ１と吸着材７の接触を防止する必要がある。このため、高分子膜の微細孔の孔径は吸着材７の粒径よりも小さくなければならず、孔径は１×１０−３〜１０μｍ、好ましくは１×１０−２〜１μｍである。
【００１４】
高分子膜４はコアフィルタ１の外側に、コアフィルタ１を包む様に配置される。高分子膜４は、吸着材７が直接にコアフィルタ１に付着しないように、コアフィルタ１の周囲に配置されれば良く、フィルタの組み立ての容易さという観点から、高分子膜４はコアフィルタ１に巻きつけられているのが好ましい。高分子膜４は、被処理水の濾過処理において通水を防がない限りは、コアフィルタ１の周囲に１重だけでなく、２〜３重に巻き付けても良く、また複数枚が重ねられて配置されていても良い。
【００１５】
コアフィルタ１の外側に配置された高分子膜４は、プリコート処理および濾過処理の間にコアフィルタ１からはずれないように、固定手段によって固定される。濾過処理後はコアフィルタ１から高分子膜４をはずさなければならないので、固定手段は高分子膜４を着脱可能な様に配置可能なものでなければならない。また、吸着材７がコアフィルタ１に接触しない、すなわち、コアフィルタ１と高分子膜４の間に吸着材７が入らない程度の密着性を有するよう、高分子膜４をコアフィルタ１の周囲に配置することが必要である。さらに、固定手段は高温に耐えうる材料から製造される必要があり、高温での濾過処理中に不純物を処理水に溶出させない材料が好ましい。上記のような性質を有する固定手段であれば、如何なる態様の手段であっても良く、例えば、図１に示すような固定バンド５が挙げられる。固定バンド５の配置はコアフィルタ１と高分子膜４を固定できるのであれば、フィルタのどの部分に配置されても良く、使用される固定手段の個数も問わない。また、着脱可能で濾過を妨げないのであれば、例えば、キャップやクイックカップラー等の治具により両端部を固定しても良く、また、固定バンド５のような固定手段を組み合わせて使用することも可能である。
【００１６】
コアフィルタ１の周囲に配置された高分子膜４の周囲には、吸着材７が配置される。吸着材７としては、被処理水の温度に耐えることができ、被処理水に含まれる金属酸化物等の不純物を吸着できるものであれば如何なる物質を使用することも可能であるが、吸着材７からその成分が処理水中に溶出しないものが好ましい。吸着材７としては、酸化鉄微粉末、ポリエーテルエーテルケトン微粉末、シリカ系微粉末、スルホン酸ポリマー微粉末およびシリカ−スルホン酸ポリマー複合系微粉末が好ましい。吸着材７としては複数の種類の吸着剤を混合して使用することもできる。被処理水が発電所のドレン水等の場合には、不純物として酸化鉄を主成分とすることから、酸化鉄の吸着に優れる、α−ＦｅＯＯＨ、Ｆｅ３Ｏ４、γ−Ｆｅ２Ｏ３、α−Ｆｅ２Ｏ３などの結晶性の含水酸化鉄を主成分とする酸化鉄微粉末が好ましい。吸着材７の粒径は０．１〜４０μｍ、好ましくは１〜３μｍである。
【００１７】
吸着材７は、高分子膜４を備えたコアフィルタ１にプリコートすることによって、高分子膜４表面に配置され得る。プリコートは、あらかじめ高分子膜４を備えたコアフィルタ１を配置した濾過器１３に、プリコートタンク１１で調製された吸着材７のスラリーがプリコートポンプ１２を介して供給され、濾過器１３内に配置されたコアフィルタ１の上の高分子膜４の上に吸着材７を被覆させることにより、吸着材７でプリコートされたフィルタ１４が形成されることとなる。上述のプリコートだけでなく、高分子膜４上にあらかじめ吸着材７を配置して完成したフィルタを形成させた後に濾過器１３に設置することも可能である。
【００１８】
本発明に係るフィルタで被処理水の処理を継続することにより差圧が上昇すれば、濾過器１３からフィルタ１４を取り出し、フィルタ１４の固定バンド５をはずすことによって、コアフィルタ１から高分子膜４をはずす。この時、高温のため、吸着材７（例えば酸化鉄）が吸着した不純物と共に接着し、固化するので、通常のプリコートフィルタで行われる逆洗では吸着材７をフィルタからはずすことができない。しかし、本発明に係るフィルタは、吸着材７を高分子膜４ごとコアフィルタ１からはずすことができ、コアフィルタ１を再使用することができるので、この場合に特に有用である。
【００１９】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１乃至５にかかる本発明の高温水用フィルタによれば、高分子膜を有しない構成のフィルタと比べて、酸化鉄を吸着材として用いた場合のように逆洗が困難な場合であっても、薬品洗浄が不要であり、運用が容易で、かつ簡便な作業でフィルタ差圧を回復できることとなる。また、コアフィルタの交換が不要となるので大幅なコスト低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る高温水用フィルタの一態様である。
【図２】図２は本発明に係る高温水用フィルタを備えたプリコート設備である。
【符号の説明】
１  コアフィルタ
２  開口部
３  固定ネジ部
４  高分子膜
５  固定バンド
６  熱溶着部
１１  プリコートタンク
１２  プリコートポンプ
１３  濾過器
１４  フィルタ
【図１】
0004414555.tif 000002
【図２】
0004414555.tif 000003