JP2007187075A

JP2007187075A - 被移送液の送液方法

Info

Publication number: JP2007187075A
Application number: JP2006005432A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yoshioka; 誠吉岡
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】弾性材からなるステータを備えた一軸偏心ねじポンプを送液に用いる場合に、これに当該弾性材よりも大きい硬度を有する粒子を含んだ被移送液を通した場合でも、上記ステータの磨耗を抑え、送液不良などの弊害を防止できるを防止できる被移送液の送液方法を提供する。
【解決手段】弾性材からなるステータを備えた一軸偏心ねじポンプを用いた送液方法であって、前記弾性材よりも相対的に高硬度の粒子が被移送液中に含まれる場合に、前記弾性材よりも相対的に低硬度の粉粒状物を前記粒子のとの間に所定の量的関係を満たすように前記被移送液に添加混合して混合懸濁液を調製し、これを前記ポンプに通すことを特徴とする被移送液の送液方法。上記の量的関係は、被移送液中または混合懸濁液中の全固形分を基準とし、１次不等式で与えられる。粉粒状物の粒径は１０〜５００μｍであり、該粉粒状物はスラリー中の全固形分に対して1〜３０重量％添加される。
【選択図】図２

Description

本発明は、弾性材からなるステータを備える一軸偏心ねじポンプを用いて上記弾性材よりも高硬度の固形分を含有する被移送液を送液する場合に、当該固形分に起因して生じるステータの磨耗、ひいては送液不良などの弊害を防止できる被移送液の送液方法に関する。

原子力施設で発生する廃液は、施設内の１箇所または数箇所の貯蔵タンクに一旦貯蔵され、その後各廃液の放射能レベルに応じて、蒸発処理、凝集沈殿処理もしくはイオン交換処理され、またはこれらが組合せられて処理される。そして、貯蔵タンクから処理工程までの廃液移送には、広範な種類の液体を定量移送することが可能であり、メンテナンスが容易であることから、通常、一軸偏心ねじポンプが使用される。

この一軸偏心ねじポンプの構造を図３の正面視断面図に示す。この図に示すように、一軸偏心ねじポンプ１は、電動機（不図示）に連結され、回転駆動されるドライブシャフト４４にユニバーサルジョイント４１，４３およびカップリングロッド４２を介して連結された１条の雄ねじ形ロータ４０が、ケーシング５１内壁に固着された２条の雌ねじ形ステータ５０内に回転自在に嵌挿された構造を有している。通常、ロータ４０はクロムメッキなどの表面処理が施されたステンレス鋼製などからなり、その長さ方向に直角な方向の断面は真円を呈している。また、ステータ５０はゴム製、合成樹脂製などからなり、上記ロータが嵌挿される開口のステータ長軸に直角な方向の断面は長円となっている。

ステータ５０内にロータ４０が嵌挿された状態で、両者の間に連続するラセン状の空間が生じる。ポンプ吸い込み口３１（または３２）から流入し、この空間に充満した被移送液は、ロータ４０がステータ５０内の長円形の開口内をその長軸に沿って偏心回転しながら往復運動することで、ポンプ吐出口３２（または３１）から押し出されて移送される。なお、この一軸偏心ねじポンプについては、これまで特許文献１など多くの提案がされている。
特開２００４−５２６５５号公報

しかしながら、このポンプは、ロータが必ずステータ内壁に沿ってこれに密着した状態で回転する構造であるため、廃液の送液にこのポンプを用いる場合、廃液中にステータの弾性材表面よりも相対的に高硬度の粒子(例えば、シリカ粒子など)が含まれていると、密着したロータとステータとの間に高硬度の粒子が入り込むことにより廃液の移送開始から極めて短時間にステータの減耗が進行し、送液不良や送液不能などの弊害を生じるという問題があった。

そこで、本発明は、弾性材からなるステータを備えた一軸偏心ねじポンプを用いて上記弾性材よりも相対的に高硬度の粒子を含んだ廃液などの被移送液を送液する場合に、上記ステータの減耗を抑え、送液不良などの弊害を防止できる被移送液の送液方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、被移動液中に含まれ、一軸偏心ねじポンプにおけるステータの弾性材よりも相対的に高硬度の粒子（例えば、シリカ粒子など）と、上記弾性材よりも相対的に低硬度の粉粒状物とを上記被移送液中に併存させ、かつ両者の量を所定の関係を満たすようにすることで、ステータ弾性材表面の減耗を抑え、送液不良を防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。なお、本明細書では、用語「相対的に高硬度」には、前記弾性材と同等の硬度は含まず、用語「相対的に低硬度」には、前記弾性材と同等の硬度を含むものとして使い分けることとする。

上記目的は、本発明によれば、弾性材からなるステータを備えた一軸偏心ねじポンプを用いた送液方法であって、前記弾性材よりも相対的に高硬度の粒子が被移送液中に含まれる場合に、前記弾性材よりも相対的に低硬度の粉粒状物を前記粒子のとの間に所定の量的関係を満たすように前記被移送液に添加混合して混合懸濁液を調製し、これを前記ポンプに通すことを特徴とする被移送液の送液方法によって達成される。

上記関係は、前記被移送液中の全固形分に対する前記粒子および前記粉粒状物の重量比率の間に成立し、下記数式１の１次不等式で示すことができる。

ここで、ｘは被移送液中の全固形分に対する高硬度の粒子の重量比率（重量％）、ｙは前記被移送液中に混合される粉粒状物の前記全固形分に対する重量比率（重量％）である。

また、上記関係はまた、前記混合懸濁液中の全固形分に対する前記粒子および前記粉粒状物の重量比率の間に成立し、下記数式２の1次不等式で示すことができる。

ここで、ｘは混合懸濁液中の全固形分に対する高硬度粒子の重量比率（重量％）、ｙ’は混合懸濁液中の全固形分に対する粉粒状物の重量比率（重量％）である。

このように、本発明の被移送液の送液方法においては、被移送液中または混合懸濁液中の全固形分を基準とした高硬度の粒子の重量比率と粉粒状物の重量比率とが所定の関係となるようにすることで、ステータ弾性材の減耗を抑え、送液不良などの弊害を防止できる点に特徴を有する。そのため、被移送液中の液相成分やその性状（粘度、温度、ｐＨなど）については特に制限がない。

本発明によれば、一軸偏心ねじポンプのステータを構成する弾性材よりも相対的に高硬度の粒子が被移送液に固形分として含まれている場合に、当該被移送液に上記弾性材よりも相対的に低硬度の粉粒状物を所定の重量比率となるように混合することとしたので、ステータの磨耗が有効に防止でき、送液不能などの弊害を生じない。

本発明の送液方法において使用される粉粒状物は、ステータの弾性材として使用されるゴム類や合成樹脂類よりも相対的に低硬度であれば特に限定されず、どのような材質のものであってもよい。このような粉粒状物としては、上記弾性材とは異種の材質であって、上記弾性材よりも相対的に低硬度を示すゴムや合成樹脂などの粒子または粉砕品、上記弾性材と同種の材質であるゴムや合成樹脂などの粒子または粉砕品、または上記弾性材と同種または異種の材質のスポンジ状物の粒子または粉砕品などが挙げられる。なお、硬度については、従来公知の方法によって測定することが可能である。

粉粒状物の形状については特に限定されず、球状、楕円状、角柱状、角錐状、円錐状などのいずれであってもよい。また、繊維状を呈するものであってもよい。なお、本明細書では、「粉粒状」の用語を上記の通り、「繊維状」をも含む概念で使用する。

粉粒状物のサイズの平均や範囲についても特に限定されないが、被移送液中に含まれる高硬度の粒子の平均粒径や粒径範囲と同等か相対的に大きく設定することが好ましい。高硬度粒子の平均粒径や粒径範囲は、その発生原因などによって大きく相違し一概に特定できないが、通常、平均粒径にて約４０μｍ程度、粒径範囲にて最大値が２００μｍ程度であることから、この粉粒状物のサイズの範囲は、通常、１０〜５００μｍ程度とするのがよく、１０〜４００μｍ程度とするのがより好ましく、さらには２０〜３００μｍ程度とするのが特に好ましい。また、粉粒状物の平均粒径については、通常、４０〜２００μｍ程度とするのが好ましい。粉粒状物が繊維状を呈する場合、その長さは常識的な範囲内であれば特に限定されない。なお、本明細書では、上記「サイズ」の用語を粉粒状物が略球形を呈する場合にはその直径を、平板状、楕円球状または柱状の場合には長軸と短軸との平均値を、繊維状の場合はその長さ方向に直角な断面の直径を指すこととする。

このような粉粒状物として、例えば、原子力施設や火力発電所などの場合、循環水や復水の処理に使用される粒状フィルター剤の使用済み品を使用できる。これらの施設において一軸偏心ねじポンプを廃液の送液に使用している場合には、施設内で廃棄物として発生する使用済み粒状フィルター剤を上記粉粒状物として調達できるので、省資源および廃棄物処分費用低減の観点からも好ましい。

粉粒状物は、被移送液の全固形分中の高硬度粒子の重量比率に対して所定の関係を満たす重量比率にて被移送液に混合される。混合方法については特に限定されず、通常使用される方法によることができる。例えば、粉粒状物をそのまま被移送液中に投入して攪拌混合してもよく、また粉粒状物を別途水中に懸濁させておき、その懸濁液を被移送液中に添加して混合してもよい。

本発明の送液方法は、例えば、図１に示すシステムにおいて実施することができる。この図において、一軸偏心ねじポンプ１のドライブシャフトに電動機２が連結されており、電動機２の回転がドライブシャフトに伝達され、ポンプ１が駆動される。電動機２は、通常、減速機を付属しており、その回転が不図示のインバーターなどによって制御される。高硬度粒子４を含む被移送液３は、不図示の配管を通じて貯蔵タンク２０に貯蔵される。このタンク２０には、攪拌機２１が付属している。

低硬度の粉粒状物５は、不図示の配管内を水に懸濁した状態でタンク１０に送られ、そこで沈殿しないように攪拌機１１によって攪拌混合される。タンク２０が所定の液面レベルになるか、または所定の時刻になったところで、タンク１０から導出管１２によってタンク内の粉粒状物５を含む懸濁液が導出される。導出管１２には、その途中にポンプ１３、流量計１４および流量調整弁１５が設置されており、タンク１０から導出された懸濁液は、一定量タンク２０に投入され、その中で混合懸濁液が調製される。なお、低硬度の粉粒状物をそのままタンク１０に添加する場合には、タンク１０から導出管１２にいたる系統は不要であり、上記粉粒状物の秤量機およびタンク２０への投入機を設ければよい。

混合懸濁液３を送液する場合、該混合懸濁液３がタンク２０から抜き出され、配管２２を介して一軸偏心ねじポンプ１に送られる。このポンプ１から排出された混合懸濁液３は、その途中に流量計２４を備えた配管２３によって目的の工程（不図示）に送液される。

実施例１〜２
原子力施設において発生し、貯蔵タンクに貯蔵されたシリカ粒子などの固体粒子を含む廃液を被移送液とした。廃液中のシリカ粒子の平均粒径は、約１０μｍであった。この廃液貯蔵タンクに異なる期間にそれぞれ貯蔵された５バッチ分（１バッチ２５ｍ^３）について、各バッチごと一軸偏心ねじポンプを用いて送液し、送液状況を以下の評価方法を用いて評価した。送液に当たり、廃液中に、使用済みの粒状フィルター剤「パウデックス」樹脂（商品名、登録商標、オルガノ社販売；粒径範囲３８〜２５０μｍ、平均粒径５０μｍ；以下、単に「樹脂」という）を表１に示す添加量となるように外割にて添加混合し、混合懸濁液を調製した。

比較例１
原子力施設において上記と異なる期間に発生した廃液を上記実施例と同様に、被移送液とした。この廃液に樹脂を添加混合せずに一軸偏心ねじポンプにて送液し、その状況を上記実施例と同様の方法で評価した。

比較例２
比較例１において被移送液とした廃液に、表１に示すように、全固形分に対して外割りで７．６重量％となるように樹脂を添加混合し、混合懸濁液を調製し、その送液状況を上記実施例と同様の方法で評価した。

評価方法
ステータ弾性材の磨耗の有無をポンプで安定的に廃液または混合懸濁液を送液できるか否かによって評価した。評価基準は、次の通りである。
○：1バッチ（２５ｍ^３）の送液中、廃液流量に変動がなく、安定して送液可能
×：送液開始直後から送液不能

この評価方法に基づいて実施例１、２および比較例１，２について評価した結果を表１に示す。また、被移送液中の全固形分に対する高硬度の粒子の重量比率と該被移送液に混合される粉粒状物の重量比率との関係をプロットした図を図１に示す。なお、混合懸濁液中の全固形分に対する高硬度の粒子の重量比率と粉粒状物の重量比率との関係をプロットした図は、図１と大差がないため、省略している。

実施例１および２において、廃液中の全固形分に対する樹脂量は、それぞれ１５．５重量％および１３．１重量％である。これに対して、上記数式１から算出される廃液中の全固形分に対する樹脂の重量比率は、それぞれ１２．５重量％および１０．２重量％である。また、混合懸濁液中の全固形分に対する樹脂量は、それぞれ１３．４重量％および１１．６重量％であるのに対して、上記数式２から算出される樹脂の重量比率は、それぞれ１１．５重量％および９．７重量％である。このように、実施例１および２では、上記数式１および数式２から算出される重量比率を超えて樹脂を廃液中に添加混合したので、1バッチの送液中でも流量に変動がなく安定して廃液を送液可能であった（表１および図１参照）。

これに対して、比較例１では、樹脂を添加しなかったため、送液開始直後において送液不能となり、比較例２では、添加混合した樹脂量（７．６重量％）が、上記数式１および数式２からそれぞれ算出される樹脂の重量比率８．６重量％および８．５重量％よりも少ないため、送液開始直後に送液不良となった（表１および図１参照）。

以上より、弾性材からなるステータを備えた一軸偏心ねじポンプで送液される被移送液中に上記弾性材よりも高硬度の粒子などの固形分が含まれている場合、上記弾性材よりも相対的に低硬度の粉粒状物を所定の量的関係を満たすように被移送液中に添加混合して得られる混合懸濁液を上記ポンプに通すことで送液不能などの弊害が生じず、安定した送液が可能となることは明らかである。

本発明の被移送液の送液方法は、例えば原子力施設や火力発電所における高硬度の粒子を含有する廃液などを弾性材からなるステータを備えた一軸偏心ねじポンプを用いて送液するのに有用である。

本発明の送液方法を実施するためのシステムの一例を示す概念図である。被移送液中の全固形分に対する高硬度の粒子の重量比率と該被移送液に混合される粉粒状物の重量比率との関係をプロットした図である。一般的な一軸偏心ねじポンプの正面視断面図である。

符号の説明

１一軸偏心ねじポンプ
２電動機
３被移送液
４シリカ粒子
５粉粒状物
４０ロータ
５０ステータ

Claims

弾性材からなるステータを備えた一軸偏心ねじポンプを用いた送液方法であって、前記弾性材よりも相対的に高硬度の粒子が被移送液中に含まれる場合に、前記弾性材よりも相対的に低硬度の粉粒状物を前記粒子のとの間に所定の量的関係を満たすように前記被移送液に添加混合して混合懸濁液を調製し、これを前記ポンプに通すことを特徴とする被移送液の送液方法。
前記量的関係は、前記被移送液中の全固形分に対する前記粒子および前記粉粒状物の重量比率の間に成立し、下記数式１で示されるものである請求項１に記載の被移送液の送液方法。

ここで、ｘは被移送液中の全固形分に対する高硬度の粒子の重量比率（重量％）、ｙは前記被移送液中に混合される粉粒状物の前記全固形分に対する重量比率（重量％）である。
前記量的関係は、前記混合懸濁液中の全固形分に対する前記粒子および前記粉粒状物の重量比率の間に成立し、下記数式２で示されるものである請求項１に記載の被移送液の送液方法。

ここで、ｘは混合懸濁液中の全固形分に対する高硬度粒子の重量比率（重量％）、ｙ’は混合懸濁液中の全固形分に対する粉粒状物の重量比率（重量％）である。
前記粉粒状物の平均サイズは、前記粒子のそれよりも相対的に大きく設定された請求項１〜３のいずれか1項に記載の被移送液の送液方法。
前記粉粒状物の粒径範囲は、１０〜５００μｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の送液方法。
前記被移送液は、原子力施設において発生する廃液であり、前記粉粒状物は、原子力施設で発生する使用済みフィルター剤である請求項１〜５のいずれか１項に記載の送液方法。