JPH0771622B2 - 中空糸膜ろ過装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はろ過装置に係り、特に中空糸膜をフイルタエレ
メントとして用いた中空糸膜ろ過装置に関する。

〔従来の技術〕

沸騰水型原子力発電プラントにおいては、一次系冷却水
を原子炉により沸騰させて蒸気を作り、この蒸気により
発電機に直結されたタービンを駆動した後、復水器にて
凝縮した後原子炉に戻すサイクルが構成されている。

この一次系冷却水中に不純物が含まれていた場合、この
不純物が原子炉の核分裂反応に伴つて生じる中性子の照
射により放射化する懸念があるため、上記プラントにお
いては復水浄化系を設置して復水中の不純物を除去し、
不純物の原子炉への持ち込みを抑えている。

この復水浄化系において復水中の不溶性不純物を除去す
るための復水ろ過装置として、従来では粉末状イオン交
換樹脂をフイルタエレメントにプレコートしたものが用
いられていた。しかしながら、このプレコート式のろ過
装置においては、定期的な逆流および再プレコートの実
施に伴い、逆洗により除去されたプレコート材である粉
末状イオン交換樹脂が放射性廃棄物となつていた。

このような欠点を解決する復水ろ過装置として、中空糸
状高分子膜をフイルタエレメントとして使用したろ過装
置がある（特開昭60−61089号公報参照）。これは、10
分の数mmないし2mm程度の外径を有する中空糸膜を用
い、復水をその膜の外側から内側へ流動させることによ
り復水をろ過し、ろ過された復水は中空糸膜開放端より
取り出される。このような復水ろ過装置では、複数本の
中空糸膜の束をＵ字型に曲げて開放端を同一方向にそろ
えたもの、あるいは複数本の直線状中空糸膜の束の一方
の端部を閉塞して片端のみを開放端としたものを１モジ
ユールとし、複数のモジユールの各開放端をろ過装置容
器の入口側と出口側を分離する仕切板にあけた穴に接続
していた。このため、中空部を流れる水の圧力損失によ
り開放端より遠ざかる部位ほど膜断面を通過する水の線
流速（LV）が減少し、ろ過流量が減少していた（第８図
参照）。

このろ過特性を改善するものとして、複数の直線状中空
糸膜の束を両端を開放端とし、この束の中央に両開放端
を連絡する導水管を設けたものを１モジユールとし、片
方の開放端より流出する水はこの導水管に導くようにし
た上で、もう一方の開放端をろ過装置容器内を入口側と
出口側を仕切る仕切板に接続するようにしたものが知ら
れている（特開昭60−206405号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記特開昭60−206405号に記載された従来装置は、導水
管を中空糸膜集合体の中央部に設けたものをフイルタモ
ジユールとしており、モジユールの構造を小型化および
簡略化の点について配慮がなされておらず、ろ過装置の
大型化、消耗品であるフイルタモジユール交換時に発生
する放射性廃棄物量の増大およびフイルタモジユールコ
ストの増大等の問題があつた。

まず、上記フイルタモジユールでは、導水管をモジユー
ル中央部に設けているため、１モジユールの太さがその
ぶん太くなつた。例えば、電気出力1100MW級の沸騰水型
原子力発電所では毎時およそ6000トンの復水を処理する
必要があり、このためには多数のフイルタモジユールを
用いる必要がある。しかし、ろ過装置の容器内のフイル
タモジユールを設置する場合、各フイルタモジユールは
一定の距離以上の間隔で設置する必要があり、フイルタ
エレメントの太さが大きいためにろ過装置の規模の増大
を余儀なくされる欠点がある。また、原子力プラントの
設計寿命は40年程度であるが、フイルタエレメントモジ
ユールは消耗品として２〜３年に一度交換する必要のあ
ることが見込まれている。この交換に際して取出された
フイルムモジユールは放射性廃棄物となる。したがつ
て、フイルムモジユールが太いぶんだけ廃棄物のかさが
増大し、また導水管のぶん廃棄物の量が増大した。さら
に、モジユールの中央部に導水管を配したことによりモ
ジユール製作時のコストが大であつた。

本発明の目的は、フイルタエレメントの増大化，構造の
複雑化を伴うことなく、ろ過時の圧力損失を低減すると
ともにろ過処理容量を増大しうるろ過装置を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本願第１の発明は容器内が
２枚の仕切板によつて一方向に積層する三つの分室で形
成され、前記容器の第２分室内に、複数本の中空糸膜が
互いに間隔を置いて平行にその両端を開口させた状態で
結束されてなるフイルタエレメントの前記中空糸膜両端
間が前記第１と第２の分室間に連通して配設され、か
つ、前記第１と第２の分室間に連通して導水管が配設さ
れ、前記第２の分室に被ろ過水が供給され、第１又は第
２の分室からろ過水が排出されるように構成されたこと
を特徴とするものである。

また、本願第２の発明は、容器内が１枚の仕切板によっ
て二つの分室で形成され、複数本の中空糸膜が互いに間
隔を置いて平行にその両端を開口させた状態で結束され
てなるフイルタエレメントの一端が該フイルタエレメン
トと別体に設けた導水管の一端とともに前記容器の一方
の分室に連通されて前記仕切板に固定され、かつ複数本
の前記フイルタエレメントの他端が前記導水管の他端と
ともに前記複数本のフイルタエレメントを水密に接続す
る下部ヘツダに接続、連通されて一体化され、前記フイ
ルタエレメントが位置する他方の分室に被ろ過水が供給
され、一方の分室よりろ過水を排出するように構成され
たことを特徴とするものである。

〔作用〕

上記第１、第２の発明の構成によれば、ろ過装置に流入
した流体は、フイルタエレメントの中央部を境にして、
各両端部へ流れる。仕切板へ接続した端部へ流出した流
体は出口側の室より装置外に流出し、もう一方の端部へ
流れた流体は導水管から出口側の室へ流動した後、装置
外へ流出する。そのため、中空部開放端より最も距離の
ある中空糸膜のろ過部位はエレメント中央部となり、片
端閉塞型のフイルタモジユールに比べその距離は半分と
なり、ろ過特性が改善される。さらに、フイルタエレメ
ントは、中空糸膜のみを束ねたものであり、エレメント
の小型簡略化が達成される。

〔実施例〕

次に、本発明の第１実施例を第１図により説明する。ろ
過装置の容器は、本体１、ふた２、ろ過する水の流入す
る入口ノズル３およびろ過水の流出する出口ノズル４で
構成されている。これらの材質としては、耐食性に優れ
るステンレス鋼あるいは炭酸鋼にゴムあるいはプラスチ
ツクライニングを行つたものが適当である。容器本体１
内には、下部仕切板６および上部仕切板７が設けられて
おり、これらの間は本体１の中心に対し同心円上に並ん
だ複数本の導水管８により結ばれている。また容器本体
１の中央部には、整流板９が設けられている。これら容
器本体１の内部構造物の材料としてはステンレス鋼が最
適である。下部仕切板６と上部仕切板７の間には、さら
に複数本のフイルタエレメントであるフイルタモジユー
ル５が設置されている。このフイルタモジユール５の詳
細を第２図に示す。

第２図において、中空状高分子膜よりなる中空糸膜10が
複数本束ねられ、その下端および上端は、エポキシ系の
樹脂等よりなる下端処理材11および上端処理材12により
端面処理が施されている。これらは、ステンレス鋼ある
いはプラスチツクよりなるカバー13に収納され、カバー
13の下端にＯリング15、上端にＯリング14が設けてあ
る。

第３図は、中空糸膜10の下端処理の状況を示している。
中空糸膜10は下端処理材11により端部が固定され、その
中空部は開放されている。中空糸膜10の上部端面処理状
況も第３図と同様であり、やはり中空部が開放されてい
る。

第４図にフイルタモジユール５の設置状況を示す。フイ
ルタモジユール５は上部仕切板７の上方から下部仕切板
６に向けてそれぞれの仕切板６にあけられた穴に挿入さ
れる。各仕切板６の穴とカバー13の隙間はＯリング14お
よびＯリング15でふさがれる。このフイルタモジユール
５の設置あるいは取出しは、ふた２を開放して、本体１
の上方で行う。

ろ過処理時の水の流れは、第１図の矢印に示す如くであ
る。入口ノズル３より流入した水は、整流板９で整流さ
れた後、フイルタモジユール５の中空糸膜10の外側から
内部に流入し、高さ方向中央部を境として、上方側に流
入した水は上部仕切板７方向に流動した後フイルタモジ
ユール５より出て出口ノズル４より流出する。一方、下
方側に流入した水は、下部仕切板６側に流動した後、フ
イルタモジユール５より出て、導水管８を経由して出口
ノズル４より流出する。

次に、第２実施例を第５図より説明する。本実施例で
は、第１図の実施例における下部仕切板６の代りにステ
ンレス鋳物等で作られた下部ヘツダ17を有している。フ
イルエレメントであるフイルタモジユール５は、第１実
施例で説明した第２図に示したものと同一のものであ
り、上部仕切板７上方より当該仕切板７にあけられた穴
に挿入されて、下部ヘツダ17に接続される。この詳細を
第６図に示す。

第６図において、フイルタモジユール５の下端は下部ヘ
ツダ17に接続され、下部ヘツダ17はフイルタモジユール
５の下端と導水管８を結ぶ流路を形成する。この下部ヘ
ツダ17の上から見た平面図を第７図に示す。本実施例で
は１本の導水管８に対し３本のフイルタモジユールを接
続する構成となつている。本実施例のろ過装置作動時の
水の流れを第５図に矢印で示す。

第５図において、水は下部ノズル３より供給され、整流
板16にて整流された後、フイルタモジユール５の中空糸
膜10の外側から中空部へと流動してろ過される。ここ
で、フイルタモジユール５の高さ方向で中央部より上の
中空糸膜10の部分を通過した水は、フイルタモジユール
５の上部開放端から出て出口ノズル４から流出し、また
中央部より下の中空糸膜の部分を通過した水は下部ヘツ
ダ17および導水管８を経由して出口ノズル４より流出す
る。

上記実施例のろ過装置を用いた場合の効果を第８図およ
び第９図にて説明する。第８図は、フイルタモジユール
５中の中空糸膜を通過する水の線流速LVとフイルタモジ
ユール下端よりの高さの関係を示したものである。記号
Ａで示した曲線は従来の下端を閉塞した形のフイルタモ
ジユールを使用したろ過装置の場合、記号Ｂで示した曲
線は本発明のろ過装置の場合を示している。本発明の場
合は、従来のものに比べ各高さでの水の線流束LVが大き
く、これは高さの低い部分ほど顕著である。このこと
は、本発明の方がより大きなろ過量が得られることを示
している。第９図は、ろ過装置のろ過による圧損ろ過差
圧とろ過装置全体で平均した水の線流束LVとの関係を示
すものである。記号Ｃで示す如く曲線は従来の下端を閉
塞した形のフイルタモジユールを使用したろ過装置、曲
線Ｄで示したものは本発明のろ過装置の特性を示す。同
じろ過差圧に対して、本発明は従来のものに比べおよそ
２倍の平均線流速LV（すなわち、約２倍の流量）が得ら
れる。したがつて、本発明によれば、ろ過処理容量がお
よそ２倍に向上する。

〔発明の効果〕

以上に述べた如く、本発明によれば、フイルタエレメン
ト交換時等の廃棄物発生量増大を伴わずにろ過処理容量
をおよそ２倍程度まで増大せしめることができ、装置の
小型化が図れ、経済性が格段に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の部分断面図、第２図は
フイルタモジユールの部分断面図、第３図はフイルタモ
ジユール端部拡大断面図、第４図は第１図におけるフイ
ルタモジユール接続部を拡大した部分断面図、第５図は
本発明の第２実施例の部分断面図、第６図は第５図にお
けるフイルタモジユール接続部を拡大した部分断面図、
第７図は第６図における下部ヘツダの平面図、第８図は
従来技術および本発明におけるろ過装置の線流速LVとフ
イルタモジユール下部よりの高さの関係を示す図、第９
図は従来技術および本発明におけるろ過装置のろ過差圧
と平均LVの関係を示す図である。 １……本体、２……ふた、３……入口ノズル、４……出
口ノズル、５……フイルタモジユール、６……下部仕切
板、７……上部仕切板、８……導水管、16……整流板、
17……下部ヘツダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器内が２枚の仕切板によって一方向に積
   層する三つの分室で形成され、前記容器の第２分室内
   に、複数本の中空系膜が互いに間隔を置いて平行にその
   両端を開口させた状態で結束されてなるフイルタエレメ
   ントの前記中空糸膜両端間が前記第１と第２の分室間に
   連通して配置され、かつ、前記第１と第２の分室間に連
   通して導水管が配置され、前記第２の分室に被ろ過水が
   供給され、第１又は第２の分室からろ過水が排出される
   ように構成されたことを特徴とする中空糸膜ろ過装置。
2. 【請求項２】容器内が１枚の仕切板によって二つの分室
   で形成され、複数本の中空糸膜が互いに間隔を置いて平
   行にその両端を開口させた状態で結束されてなるフイル
   タエレメントの一端が該フイルタエレメントと別体に設
   けた導水管の一端とともに前記容器の一方の分室に連通
   されて前記仕切板に固定され、かつ複数本の前記フイル
   タエレメントの他端が前記導水管の他端とともに前記複
   数本のフイルタエレメントを水密に接続する下部ヘツダ
   に接続、連通されて一体化され、前記フイルタエレメン
   トが位置する他方の分室に被ろ過水が供給され、一方の
   分室よりろ過水を排出するように構成されたことを特徴
   とする中空糸膜ろ過装置。