JP2665691B2 - 大容量型円筒形フイルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、原子力施設等での換気空調設備の給排気系
に使用されるフイルタ設備に関するものである。

（従来の技術） 原子力施設等での換気空調設備の給排気系には、空気
中の放射性粉塵の除去を目的とした粒子フイルタが設備
されている。この粒子フイルタは、空気中の粉塵等を濾
材で捕集除去するものであるが、濾材の単一面積に通風
できる処理風量は、性能上及び強度上からの限界があ
る。

すなわち、濾材の単一面積あたりに定格風量以上を通
風すると、粉塵等の捕集効率が低下し、所定の捕集効率
を満足できなくなる。また、単一面積に対する風圧も大
きくなるので、濾材の耐圧強度が保てなくなる。

従って、フイルタの処理風量を大きくするためには濾
材の通過面積を広くすることが考えられるが、一般的に
は濾材をプリーツ状に折り込む方法が取られている。

このプリーツ状に折り込んだ濾材に対する空気の流し
方によるフイルタの区分としては、単純にプリーツ状に
折り込んだ濾材の上流側から下流側へと直線的に流す箱
形フイルタと、プリーツ状に折り込んだ濾材を円筒形に
丸め、その円筒の内部空胴側から円筒外周方向又はその
逆方向に流す円筒形フイルタがある。本発明は、一般的
な円筒形フイルタについて適用される。

従来の円筒形フイルタを原子力施設での換気空調設備
の給排気系に使用すると、次のような問題点があった。

原子力施設の拡大に伴い、換気空調設備の給排気系の
処理風量が増加した場合、フイルタの数を増加するしか
方法がなく、換気空調設備の増設によって設備費・運転
費の増大を招き、さらに放射性物質を捕集したフイルタ
が放射性廃棄物となって増大し、それを保管するスペー
スも増大する。

円筒形フイルタの改造について考えると、フイルタの
大型化は現存する収容設備の廃棄を必要とする。フイル
タの外径寸法を変えずに捕集効率及び耐圧強度を所定の
性能のままで処理風量を大きくするためには、濾材のプ
リーツ幅を大きくして濾材の通風面積を広げることが考
えられるが、構造上次の問題がある。

すなわち、プリーツ状の濾材の幅を大きくすると、外
周側の折り目の山と山のつなぎと内周側のそれとの間が
長くなり、濾材自体の耐圧強度が低下する。濾材の間に
補強用のセパレータを入れようとすると、濾材と濾材の
間が広がってしまい、プリーツ数が減少し、逆に濾材面
積を小さくしてしまう。

さらに、プリーツ状の濾材の幅を大きくすると、円周
の内部空胴部は口径を小さく狭められ、その内部空胴部
の上部又は下部開口も小さくなるため、フイルタ全体の
圧力損失が増大し、現有の送風設備では能力不足になっ
てしまう。

処理風量を現状の1.3〜1.5倍にしようとした場合、圧
力損失は２〜４倍になってしまい、前述した濾材の耐圧
強度の問題と合わせて、単にプリーツ幅を広げたり濾材
面積を大きくすることで処理風量の増加に対応すること
はできないことになる。

フイルタに捕集した放射性の粉塵等が、フイルタの交
換や運搬時に再飛散すると汚染の拡大につながるので、
現在はポリエチレンの袋で梱包しているが、フイルタ単
体として粉塵を封じ込める構造は取られていない。フイ
ルタの汚染がひどい場合は、作業員の被爆低減のために
遠隔操作によるフイルタの交換や運搬が好ましい。従来
の円筒形フイルタには、ロボット等を用いた遠隔操作用
のアタッチメントは備えられていない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、フイルタの外径寸法を大きくするこ
となく、しかも通風抵抗を増大させることなく通過風量
を増大させることにある。

本発明の他の目的は、フイルタ交換作業の際に作業員
が被爆を受けるのを防止すると共に放射性廃棄物が外部
に漏れ出すことを防止できるフイルタを提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段とその作用） 本発明の前述した目的は、プリーツ状に折り込んだ濾
材を円筒形に丸め、その円筒の内部空胴部から濾材を通
り円筒外周方向に放射性の粉塵通を含んだ空気を流し、
その空気中の粉塵通を濾材で捕集すると共にフイルタ内
部に封じ込める円筒形フイルタであって、前記濾材を内
包するエレメントの外壁形状を保持したままで、内壁形
状を空気流入口の開口面積を大きくし空気出口側に向か
って開口面積を小さくした略ベルマウス形状に形成し、
かつ前記濾材のプリーツ幅を空気出口側に向かって大き
くし濾材面積を増加したことでフイルタ処理容量を増大
した大容量型円筒形フイルタによって達成される。

かかる構成に基づき、本発明のフイルタによれば、エ
レメントのベルマウス形状に沿って空気が流れるように
なり、外径寸法を変えずに処理風量を大きくしてもフイ
ルタ全体の圧力損失を増大させることがなく、捕集性能
を低下させることもなく、捕集した粉塵等の再飛散を防
止することができる。アタッチメントを取付ければ、遠
隔操作でフイルタの交換や運搬を行なうことができるよ
うになり、作業員の被爆を防止し、かつ放射性廃棄物の
飛散を防止することができる。

エレメントの内壁をベルマウス形状に形成する１つの
方法として、エレメントを複数のドーナツ状要素で積み
重ねて形成し、エレメント外形を保持したままで空気流
入口の要素の内径が最大になり空気流出口の要素の内径
が最小となるように配置して、それらの内壁を略ベルマ
ウス形状に形成しながら空気流出口の要素の濾材面積を
大きくすることもできる。この方法によれば、ベルマウ
ス形状の形成が容易になり、かつフイルタ処理容量を増
大した大容量型円筒形フイルタが得られる。

また、濾材を内包するエレメントを縦形とし、エレメ
ントの内部空胴部の上部より放射性の粉塵等を含んだ空
気を流入させ、その空気の流れを濾材のフイルタ内面側
から外面側へと案内するように配置して粉塵等をフイル
タ内部に封じ込め、さらに円筒上部に遠隔操作用のアタ
ッチメントを取り付け、フイルタ装着時には前記アタッ
チメントが取付用ばねを介して第１の蓋と連結され、ば
ね力とガスケットによってシールされ、フイルタ交換時
には前記アタッチメントが第２の蓋と連結され、ガスケ
ットによってシールされ、第２の蓋と一体化された吊り
具によって吊り下げられることにより、フイルタ交換時
にも作業員の被爆と放射性の粉塵等の再飛散を防止でき
る構造が得られる。

本発明の他の特徴及び利点は、添付図面の実施例を参
照した以下の記載によって明らかとなろう。

（実施例） 第１図乃至第３図は本発明の好適な実施例による大容
量型円筒形フイルタ10を表わしている。フイルタ10はプ
リーツ状に折り込んだ濾材17を円筒形に丸めて入口開口
面積が大きくなるように成形し、同様な形状に成形した
内側金網（又はパンチングメタル）14及び外側金網（又
はパンチングメタル）15で補強してエレメント20を構成
し、上部ケーシング11及び下部ケーシング12間にシール
剤16で接着して挟み込み、固定ボルト13で固定して作ら
れている。

粉塵等を含んだ空気は、円筒の内部空胴部18の上部開
口から流入し、内側金網14を経て濾材17を通り、ここで
粉塵等は捕集除去され、清浄になった空気が外側金網15
を通って円筒外周方向へと排出される。

フイルタの圧力損失は、部分的に見ると、上部開口部
圧損、内部空胴部圧損、金網部圧損、濾材部圧損に分け
られるが、最も影響の大きな部分は上部開口部圧損であ
ることが判明した。従って、この上部開口部圧損を小さ
くするためには流入開口部面積を大きくすれば良いこと
になる。これにより、上部開口部での空気の流入速度は
遅くなり、しかも空気は濾材側へと分散していくので、
圧力損失が著しく低下する。

実験によれば、プリーツ幅を広げる前の上部開口部圧
損は、フイルタ全体の約１割程度しかないので、フイル
タ全体の圧損に大きな影響を与えないが、プリーツ幅を
広げた後は、フイルタ全体の圧損が大きくなると共に上
部開口部圧損がフイルタ全体の約４割を占めるようにな
る。ここで、流入口の開口面積を広げると、フイルタ全
体の圧損がプリーツ幅を広げる前より小さくなると共
に、上部開口部圧損はフイルタ全体の約１割程度に下が
る。

フイルタ全体の圧損が小さくなるのは、上部開口部圧
損さえ下がれば、濾材面積は大きくなっているので、濾
材の単一面積に対する処理風量が軽減され、濾材の圧損
が大幅に減ったためである。ここで、フイルタ全体の圧
損が小さくなった分だけ処理風量を大きくでき、余裕が
生まれることになる。

逆に言えば、処理風量を大きくしても圧力損失を増大
させないということになり、円筒形フイルタの大容量化
が図れる。

処理風量を大きくするため、濾材の通過面積を広げよ
うとプリーツ幅を大きくすると、円筒の内部空胴部が小
さくなり、フイルタ全体の圧力損失を増大させるが、そ
の流入口の開口面積を大きくすることにより、圧力損失
の増大をなくすことができる。

第２図において、フイルタ10には、遠隔操作でフイル
タ10を吊り上げるためのアタッチメント19が取付けられ
ており、さらにフイルタ10をフイルタユニットに装着す
るためのジョイント部21が取付けられており、これらは
後述する用途に用いられる。

第４図、第５図は、本発明の第２実施例による大容量
型円筒形フイルタ40を表わしている。このフイルタ40
は、プリーツ状に折り込んだ濾材を円筒形に丸めたもの
を積み上げることにより、その内面の形状を段付きの疑
似ベルマウス形状にしたものであり、第１図乃至第３図
の実施例に比べて製造が容易になるという利点がある。

図示の如く、最上段のエレメント41はその内径が最も
大きく、第２段のエレメント42はその次で、第３段から
第５段までのエレメント43乃至45の内径が最も小さくな
っている。従って、これらを積み上げたフイルタ45はそ
の内面が段付きの疑似ベルマウス形状になっている。こ
れにより、前述した第１実施例と同様の作用効果が得ら
れることになる。

各エレメントはその上端又は下端をプレートで補強
し、隣接エレメント間をシール剤で接着して、水平方向
にだけ流体を流すように構成する。エレメント43乃至45
は一体構造とすることもできる。

また、各エレメントの内側を図のような垂直ではなく
下に行くに従って内径が小さくなるようなテーパ状に形
成して、ベルマウス形状にさらに近似させることも可能
である。

第６図は、本発明によるベルマウス状の内面形状を備
えたフイルタ50の上面にさらに追加のベルマウスを付設
した実施例を表わしており、特定の適用例に対して応用
することができる。

第７図は、本発明によるフイルタの使用方法の例を表
わしており、本発明によるフイルタ10はフイルタユニッ
ト70内に収納されている。フイルタ10は、フイルタユニ
ット70の上端に配置された蓋74を開けて内部へと吊り下
げられ、フイルタユニット70の中央部分に設けられた水
平仕切板73の中央の開口へと挿入される。フイルタ10の
ジョイント部21がガスケット75上に着座してシールさ
れ、アタッチメント19と蓋74との間を取付用ばね78で連
結して固定する。蓋74とユニット70との間はガスケット
77でシールされる。

フイルタユニット70の入口71から流入した粉塵等を含
んだ空気は、円筒形フイルタ10によって粉塵等を捕集除
去され、清浄になった空気が出口72から排出される。こ
の時、捕集された粉塵等は、濾材17の円筒の内面側で捕
集除去されるから、その粉塵等が放射性の物質であって
も、円筒内部に封じ込めてしまい、フイルタ使用後の移
動の際にも粉塵等が飛散し汚染が拡大することが防止さ
れる。

第８図及び第９図は、本発明によるフイルタを交換す
る状況を表わしている。第７図における蓋74が外され、
フイルタ10の上端にあるアタッチメント（ソケット側）
19に連結可能なアタッチメント（プラグ側）81を下端に
有する蓋84が吊り具86から吊り下げられている。蓋84の
下面にはシール用のガスケット85が付着させられてい
る。

蓋84を降下させていくと、蓋の下面に取付けられたア
タッチメント81がフイルタ側のアタッチメント19と自動
的に連結され、ガスケット85によって蓋84とフイルタ10
とが封止状態で連結される。従って、フイルタ内部の放
射性粉塵等は完全に封じ込められ、この連結部分から外
に漏れ出すことがない。一体化された両者を吊り上げて
いくと、第９図に示す状態になり、フイルタ10はフイル
タユニット70から取り出される。さらに、遠隔操作によ
ってフイルタを別のフイルタに交換することができるか
ら、作業員が被爆を受けるのを防止することができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明した如く、本発明のフイルタによれ
ば、外径寸法を大きくすることなく、しかも通風抵抗を
増大させることなく通過風量を増大させることが可能に
なり、フイルタ収納設備はそのまま継続使用できること
になる。フイルタにアタッチメントを取付ければ、交換
作業の際に作業員が被曝を受けるのを防止することがで
き、さらに放射性廃棄物が外部に漏れ出すことを防止で
きることになる等、その技術的効果には極めて顕著なも
のがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるフイルタの上面図で片側を断面で
表わしたもの、第２図はその正面図で片側を断面で表わ
したもの、第３図はその底面図で片側を断面で表わした
もの、第４図は他の実施例によるフイルタの上面図で片
側を断面で表わしたもの、第５図はその正面図で片側を
断面で表わしたもの、第６図はさらに他の実施例による
フイルタの正面図で片側を断面で表わしたもの、第７図
はフイルタを収容したユニットの概略縦断面図、第８図
はフイルタを吊り上げる前の状態を表わす概略縦断面
図、第９図はフイルタを吊り上げた後の状態を表わす概
略縦断面図である。 10,40……フイルタ 11,12……ケーシング 14,15……金網 16……シール剤 17……濾材 18……空胴部 19……アタッチメント 20……エレメント 41〜45……エレメント

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリーツ状に折り込んだ濾材を円筒形に丸
   め、その円筒の内部空胴部から濾材を通り円筒外周方向
   に放射性の粉塵等を含んだ空気を流し、その空気中の粉
   塵等を濾材で捕集すると共にフイルタ内部に封じ込める
   円筒形フイルタであって、 前記濾材を内包するエレメントの外壁形状を保持したま
   まで、内壁形状を空気流入口の開口面積を大きくし空気
   出口側に向かって開口面積を小さくした略ベルマウス形
   状に形成し、 かつ前記濾材のプリーツ幅を空気出口側に向かって大き
   くし濾材面積を増加したことでフイルタ処理容量を増大
   したことを特徴とする大容量型円筒形フイルタ。
2. 【請求項２】前記エレメントを複数のドーナツ状要素で
   積み重ねて形成し、エレメント外形を保持したままで空
   気流入口の要素の内径が最大になり空気流出口の要素の
   内径が最小となるように配置して、それらの内壁を略ベ
   ルマウス形状に形成しながら空気流出口の要素の濾材面
   積を大きくして成る請求項１記載のフイルタ。
3. 【請求項３】前記濾材を内包するエレメントを縦形と
   し、エレメントの内部空胴部の上部より放射性の粉塵等
   を含んだ空気を流入させ、その空気の流れを濾材のフイ
   ルタ内面側から外面側へと案内するように配置して粉塵
   等をフイルタ内部に封じ込め、さらに円筒上部に遠隔操
   作用のアタッチメントを取り付け、 フイルタ装着時には前記アタッチメントが取付用ばねを
   介して第１の蓋と連結され、ばね力とガスケットによっ
   てシールされ、 フイルタ交換時には前記アタッチメントが第２の蓋と連
   結され、ガスケットによってシールされ、第２の蓋と一
   体化された吊り具によって吊り下げられることによりフ
   イルタ交換時にも放射性の粉塵等の再飛散が防止される
   ようになっている請求項１記載のフイルタ。