JP2992182B2 - 流体濾過装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、導入水の濾過
・脱塩を行う濾過脱塩装置に好適な流体濾過装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、導入水の濾過・脱塩を行う濾過
脱塩装置においては、浄化の前に、樹脂などの粒子を含
む流体を容器に供給し樹脂をエレメントの表面に付着さ
せて樹脂層を形成するプリコートを行う。このプリコー
ト過程においては、樹脂層によるイオン交換量を確保す
る観点から、エレメントの表面に樹脂を均一に付着させ
る必要があり、そのためには供給される流体のエレメン
ト下端における速度分布を均一にすることが必要不可欠
である。そこで、容器に流体を供給する際に、供給配管
を容器に直接接続するのではなく、別途流体供給機構を
設け流速分布の均一化を図る方法が提唱されている。

【０００３】流体供給機構の構成に関しては、例えば、
以下のような公知技術が提唱されている。 開口部を有する流体流出器を設けるもの すなわち、例えば、ヘッダと複数の開口部（ノズル・ス
リット・多孔等）とで構成した略円管状若しくは略Ｌ字
型の流体流出器を容器内のエレメント下方に挿入して設
け、供給配管からこの流体流出器を介して容器内に流体
を供給することにより、容器内流速分布の均一化を図る
ものである。 流体流出器及び整流板を設けるもの すなわち、の流体流出器に加え、流体流出器とエレメ
ントとの間に容器の水平方向断面形状（例えば円形）と
ほぼ同一形状の多孔板・多孔質板を整流板として設ける
ことにより、容器内流速分布のさらなる均一化を図るも
のである。

【０００４】またさらに、濾過脱塩装置用の液体供給機
構に関する公知技術として、以下のものがある。 特開昭５９−１３９９８９号公報 この公知技術は、容器内の流体を循環させて容器内上部
における速度を増加させることにより、上部におけるイ
オン交換樹脂粒子の付着を向上させ濾過層厚さを厚くす
るものである。 特開昭６２−８３００３号公報 この公知技術は、原子力発電プラントの廃水を処理する
中空糸膜フィルタに脱塩機能を付加する構成において、
整流板としての液分配板及び樹脂流出防止のための支持
鋼を配置するものである。 特開昭６２−１０６８８３号公報 この公知技術は、容器内に多孔整流板を設けることによ
り、局所的な高速流をなくすとともに均一な高速分布を
作るものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
知技術には以下の課題が存在する。すなわち、公知技術
においては、円管状の流体流出器にあっては流出流体
の流出器軸方向についての速度勾配をなくし速度分布の
均一化を図るために、略Ｌ字型の流体流出器にあっては
流出流体の方向を分散させ広範囲への噴出を図るため
に、流体流出器開口部の開口面積の合計が供給配管の断
面積より小さくなっており、開口部から流出するときの
流速は供給配管内の流速よりも加速されている。よっ
て、容器内全体でみた場合において、流体流出器近傍の
流体は著しく速い速度となる一方、流体流出器から遠い
容器壁面近傍の流体の速度は比較的遅く、鉛直断面（但
し円管状流体流出器にあっては流出器軸方向と直交する
方向の断面）でみると流体流出器付近を最大とし両端の
容器壁面付近を最小とする凸型の流速分布（以下適宜、
巨視的流速分布という）が生じる。よってエレメント下
端において十分な巨視的流速分布の均一化（以下適宜、
巨視的均一化という）を得るためには、凸型の速度分布
が分散し流速分布が平坦な形状となるための大きな混合
距離をとらねばならず、その結果容器を上下方向に大型
化しなければならない。

【０００６】また公知技術は、別途設けた整流板によ
っての流体流出器で生じた上記凸型速度分布の分散を
促進し、巨視的均一化を達成するものである。しかし整
流板として多孔板を用いた場合、微視的にみると整流板
の開口部では流体が加速され著しく速い速度となってい
る一方、整流板の開口部でない部分では流体の速度は０
となっており、新たに細かい周期の微小流速分布（以下
適宜、微視的流速分布という）が生じる。この微視的流
速分布はその性質上、前述した巨視的流速分布よりは分
散しやすく、微視的に概ね平坦な分布形状となる（以下
適宜、微視的均一化という）までの混合距離は上記巨視
的均一化の場合よりは短い。しかしながらこの公知技術
においては、整流板が流体流出器とエレメントとの間
に設けられる構造上整流板とエレメントとの間の距離が
短いのでエレメント下端における微視的均一化は十分で
ない。よって、エレメント下端において十分な微視的均
一化を得るためにはさらにある程度の混合距離をとる必
要があり、その結果容器を上下方向に大型化しなければ
ならなくなる。また整流板に多孔質板を用いた場合は、
上記巨視的均一化を図れるとともに微視的流速分布は発
生しないが、流動抵抗が極めて大きくなり実用性に乏し
い。

【０００７】さらに公知技術においては、容器内上部
における流体の速度を増加させ上下方向の樹脂の分布を
均一化させることのみが主眼とされており、エレメント
下端における水平方向の流速分布の均一化についてはあ
まり配慮されていなかった。また公知技術において
は、液分配板及び支持鋼は、専ら浄化過程において導入
水に対して作用するものであり、プリコート過程におけ
る流速分布の均一化については配慮されていない。さら
に公知技術においては、上記流体供給機構の公知技術
と同様の課題がある。すなわち、整流板とエレメント
との間の距離が短いので、エレメント下端における微視
的均一化が十分でない。よってエレメント下端において
十分な微視的均一化を得るためにはある程度の混合距離
をとる必要があり、容器を上下方向に大型化しなければ
ならなかった。

【０００８】一方、容器容量増大の要請等により容器が
水平方向に大型化する場合は、上記の問題点に加え、上
記略円管状若しくは略Ｌ字型の流体流出器では水平方向
に容器全域をカバーすることが困難である。

【０００９】本発明の目的は、容器を上下方向に大型化
することなくかつ流動抵抗を大きくすることなく、粒状
のろ過助剤をより均一にエレメントにプリコートできる
流体濾過装置を提供することにある。

【００１０】

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の発明によれば、容器と、該容器内に
配置された複数の濾過エレメントと、前記容器内で前記
濾過エレメントの下方に配置され、浄化時において浄化
すべき第１流体を、プリコート時において前記濾過エレ
メントにプリコートされる粒状のろ過助剤を含む第２流
体を、それぞれ前記容器内に供給する流体供給機構とを
有し、前記浄化時で前記第１流体を前記濾過エレメント
に通じることにより前記第１流体の浄化を行う流体濾過
装置であって、前記流体供給機構は、直管形状の流体流
出部と、この流体流出部に取付けられ、該流体流出部と
の間に空間を形成する流体整流部とを備え、前記流体流
出部は、前記空間に該流体流出部内の流体を放出する複
数の第１の開口部を有し、前記流体整流部は、前記空間
内の流体を前記容器内において前記濾過エレメントと反
対側に放出する複数の第２の開口部を有し、かつ、前記
第２の開口部の開口面積の合計が、前記第１の開口部の
開口面積の合計より大きいことを特徴とする流体濾過装
置が提供される。

【００１２】本発明の第２の発明によれば、第１の発明
において、前記流体供給機構は、直管形状の１本の流体
流出部を備えていることを特徴とする流体濾過装置が提
供される。

【００１３】本発明の第３の発明によれば、第１または
第２の発明において、前記複数の第２の開口部は、前記
流体整流部のうち前記濾過エレメントと反対側にのみ設
けられていることを特徴とする流体濾過装置が提供され
る。

【００１４】本発明の第４の発明によれば、第１または
第２の発明において、前記容器内で前記濾過エレメント
を上側から支持する支持板、前記濾過エレメント、及び
前記流体供給機構が、この順序で前記容器内に上方より
配置され、かつ前記流体整流部の壁が前記空間を形成す
るように曲がった形状で前記流体流出部に取付けられ、
この壁の流体流出部への取付け位置から、該壁が下方に
向かって傾斜していることを特徴とする流体濾過装置が
提供される。

【００１５】本発明の第５の発明によれば、第１または
第２の発明において、前記流体供給機構の流体流出部は
略円管状であるとともにその流体流出部の外周の一部は
二重管構造の内側管を構成しており、かつ前記流体整流
部の外周の一部は前記二重管構造の外側管を構成するこ
とを特徴とする流体濾過装置が提供される。

【００１６】本発明の第６の発明によれば、第１又は第
２の発明において、前記流体供給機構の流体流出部は、
大部分が直管形状を備えるとともに先端部が略Ｌ字型に
曲がった円管部材とその先端部に設けられ前記第１の開
口部を備えた半球状部材とを有しており、かつ前記流体
整流部は、前記流体流出部を覆うように設けられた傘状
部材と前記第２の開口部を備えた凹面状部材とを有して
いることを特徴とする流体濾過装置が提供される。

【００１７】

【００１８】本発明の第７の発明によれば、容器内で濾
過エレメントを上側から支持する支持板と、前記濾過エ
レメントの下側に配置され、浄化時において浄化すべき
第１流体を、プリコート時において前記濾過エレメント
にプリコートされる粒状のろ過助剤を含む第２流体を、
それぞれ前記容器内に供給する流体供給機構と、前記濾
過エレメントで濾過された流体を前記支持板よりも上側
の容器内から流出させる流出管とを備え、前記流体供給
機構は、直管形状の流体流出部と、この流体流出部の下
側に配置され、該流体流出部との間に空間を形成する流
体整流部とを備え、前記流体流出部は、前記空間に該流
体流出部内の流体を放出する複数の第１の開口部を有
し、前記流体整流部は、前記空間内の流体を前記容器内
において下側に放出する複数の第２の開口部を有し、か
つ、前記第２の開口部の開口面積の合計が、前記第１の
開口部の開口面積の合計より大きいことを特徴とする流
体濾過装置が提供される。

【００１９】本発明の第８の発明によれば、容器と、該
容器内に配置された複数の濾過エレメントと、浄化時に
おいて浄化すべき第１流体を、プリコート時において前
記濾過エレメントにプリコートされる粒状のろ過助剤を
含む第２流体を、それぞれ前記容器内に供給する流体供
給機構とを有し、前記浄化時で前記第１流体を前記濾過
エレメントに通じることにより前記第１流体の浄化を行
う流体濾過装置において、前記流体供給機構は、前記複
数の濾過エレメントが設置されている領域の外側に位置
するとともに、直管形状の流体流出部と、この流体流出
部に取付けられ、該流体流出部との間に空間を形成する
流体整流部とを備え、前記流体流出部は、前記空間に該
流体流出部内の流体を放出する複数の第１の開口部を有
し、前記流体整流部は、前記空間内の流体を放出する複
数の第２の開口部を有し、かつこれら第２の開口部は、
前記空間内の流体が前記容器内において前記濾過エレメ
ントと反対側に流出した後、前記濾過エレメント側に流
れの向きを変えるような位置に配置されており、かつ、
前記第２の開口部の開口面積の合計が、前記第１の開口
部の開口面積の合計より大きいことを特徴とする流体濾
過装置が提供される。本発明の第９の発明によれば、第
１〜第８の発明において、前記ろ過助剤が、イオン交換
樹脂であることを特徴とする流体濾過装置が提供され
る。

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】本発明においては、プリコート時に、容器
内で複数の濾過エレメントの下方に配置された流体供給
機構から粒状のろ過助剤を含む第２流体を容器内に供給
する。流体供給機構内では、第２流体が、直管形状の流
体流出部に設けられた複数の第１の開口部から、流体整
流部との間の空間へと放出され、さらに流体整流部に設
けられた複数の第２の開口部から、容器内における濾過
エレメントと反対側（すなわち下方）へと放出される。
そして第２流体は、容器の底部へと流下した後、その容
器底部で向きを変えて反転した後、濾過エレメント側
（すなわち上方）へと向かい、濾過エレメントに流入し
てろ過助剤のプリコートを行う。

【００２４】このような挙動において、流体整流部の第
２の開口部の開口面積の合計が流体流出部の第１の開口
部の開口面積の合計より大きいことにより、第２流体は
第１の開口部で加速されるものの第２の開口部で減速さ
れるので、従来の流体流出部のみの場合に比し流速の凸
型分布がより平坦となる。すなわち巨視的流速分布が生
じにくい。また、流体整流部によって流体流出部で発生
した巨視的流速分布をより均一化するとともに、この流
体整流部が流体流出部に取り付けられることにより、従
来のように整流板が流体流出部下流に独立に設けられる
場合よりも上流で整流できる。よって、その分エレメン
ト下端までの混合距離を長くすることができ、流体整流
部で発生した微視的流速分布を流れがエレメント下端に
至るまでに均一化することができる。また第２の開口部
は、空間内の流体を容器内においてエレメントと反対側
に放出することにより、第２の開口部から流出した第２
流体は上述のようにいったん容器の底部に達した後で反
転し、流体供給機構と容器側壁との間に形成される流体
通路の間を抜けて上昇し、エレメントへ流入する。よっ
てこの間流れに沿った十分な混合距離が確保されるの
で、確実に微視的均一化を達成できる。以上のように、
本発明においては、巨視的・微視的流速分布の均一化を
図ることができるので、プリコート時において粒状のろ
過助剤をエレメントにより均一に付着させることがで
き、効率の良い流体濾過を行うことができる。

【００２５】このとき上記の構成例としては、流体供給
機構が、直管形状の１本の流体流出部を備えていたり、
複数の第２の開口部を、流体整流部のうち濾過エレメン
トと反対側にのみ設ける構成等がある。

【００２６】また、流体整流部の壁が空間を形成するよ
うに曲がった形状で流体流出部に取付けられ、この壁の
流体流出部への取付け位置から、該壁が下方に向かって
傾斜していることにより、逆洗時に粒子が流体流出部・
流体整流部に付着するのを防止できる。さらに上記の構
成例として、流体流出部を略円管状としその外周の一部
と流体整流部の外周の一部とで２重管構造の内側管・外
側管を構成する構成もある。また、大部分が直管形状で
先端部が略Ｌ字型に曲がった円管部材とその先端部に設
けられた半球状部材とで流体流出部を構成し、流体流出
部を覆うように設けられた傘状部材と凹面状部材とで流
体整流部を構成することもでき、この場合、流体供給機
構全体がコンパクトにまとまるとともに流体整流部の水
平断面が円形となるので、容器が小型である場合に好適
である。

【００２７】以下、本発明の実施例を図１〜図８により
説明する。本発明の第１の実施例を図１〜図３により説
明する。本実施例は、本発明の流体供給機構を濾過脱塩
装置に適用した場合であり、その全体構造を図２に示
す。濾過脱塩装置５０は、容器１と、容器１内に配置さ
れ脱塩機能をもつ樹脂等の粒子を付着させる濾過エレメ
ント２と、このエレメント２を上側から支持する支持板
としての管板３と、流体を供給する供給配管４と、エレ
メント２の下方に設けられ、供給配管４を介し導かれた
流体を容器１内に供給する流体供給機構２０と、容器１
の上部に接続された流出管５と、容器１の下部に接続さ
れた排出管６とを有し、容器１内では、管板３、エレメ
ント２、流体供給機構２０の順序で上方より配置されて
いる。

【００２８】流体供給機構２０の詳細構造を図１に示
す。図１及び図２において、流体供給機構２０は、流体
を流出させる流出口１３が備えられ供給配管４に接続さ
れた直管形状の１本の流体流出器１０と、流出口１３か
ら流入した流体を容器１内へ流出させる流出口１４が備
えられ流体流出器１０の外周部分に流出口１３を取り囲
むように設けられた流体整流器１１とを有する。このと
き、図１に示すように、流体流出器１０は略円管状であ
るとともにその外周の一部は二重管構造の内側管を構成
している。また、流体整流器１１の壁は流体流出器１０
との間に空間を形成するように曲がった形状で流体流出
器１０に取付けられ、その壁の流体流出器１０への取付
け位置から、その壁が下方に向かって傾斜している。そ
の結果、流体整流器１１の外周の一部は前記の二重管構
造の外側管を構成するようになっている。また、流出口
１４は、流体整流器１１のうちエレメント２と反対側
（下側）にのみ設けられている。

【００２９】流体流出器１０は、略円管状であるととも
にその外周下部１０Ａは２重管構造の内側管を構成して
おり、流体整流器１１の外周下部１１Ａは２重管構造の
外側管を構成している。また流体流出器１０の外周上部
１０Ｂ及び流体整流器１１の外周上部１１Ｂの２重管軸
方向に直交する方向における断面は中心から左右方向に
離れるほど高さが低くなる向きに傾斜しており（図１左
側図参照）、特に、前者については略円形である。この
とき流体整流器１１は、平板に流出口１４を加工した後
に曲げ加工するか、若しくは、円管に流出口１４を加工
した後に切断して使用してもよい。

【００３０】流出口１３は、流体流出器１０の軸方向に
沿った細長いスリット形状を有しており、流体の流出器
軸方向についての速度勾配をなくし速度分布の均一化を
図るためにその開口面積の合計は供給配管４の断面積よ
り小さくなっている。また流出口１４は多孔形状で設け
られており、容器１内における流体流れの主流方向（後
述するように、図２中で下から上へと向かう方向）と逆
方向（すなわち上から下へと向かう方向）に流体を流出
させる構造であり、その開口面積の合計は流出口１３の
開口面積の合計より大きくなっている。

【００３１】上記の濾過脱塩装置５０の構成において、
まず、供給配管４を介し導かれた脱塩機能を備えた樹脂
等（以下適宜、樹脂と略す）の粒子を含む流体が流体供
給機構２０によって容器１に供給され、粒子をエレメン
ト２の表面に付着させ樹脂層を形成する（プリコート過
程）。またエレメント２を通過したあとの流体は流出管
５から流出する。なお、上記樹脂粒子を含む流体が、特
許請求の範囲各項記載の粒状のろ過助剤を含む第２流体
を構成する。プリコート終了後、供給配管４を介し導か
れた浄化すべき供試流体が流体供給機構２０によって容
器１に供給され、粒子が付着し樹脂層をなした状態のエ
レメント２を通過する。これによって、供試流体中に含
まれる不純物の捕獲・イオン交換が行なわれる（浄化過
程）。この浄化過程によって浄化された流体は流出管５
から流出する。なお、上記供試流体が、特許請求の範囲
各項記載の浄化すべき第１流体を構成する。長期間の運
転により樹脂層の性能が劣化すると、今度は流出管５か
ら流体を供給し、エレメント２に付着している樹脂とと
もに排出管６から排出する（逆洗過程）。

【００３２】濾過脱塩装置５０においては、これらプリ
コート・浄化・逆洗の過程が繰り返されるが、樹脂層に
おけるイオン交換量の増加・性能向上を図るためには、
プリコート過程においてエレメント２の表面に粒子を均
一に付着させることが必要である。そしてエレメント２
に均一な樹脂層を形成するには、エレメント２の下端に
おける流体の流速分布を均一にする必要がある。本実施
例はかかる必要性に基づき、容器内全体でみた場合にお
ける流体流出器付近を最大とし容器壁面付近を最小とす
る巨視的流速分布と、巨視的流速分布をなくすべく整流
板として多孔板を用いた場合に新たに発生する細かい周
期の微視的流速分布とを均一にすることを目的とするも
のである。以下、本実施例の作用を説明する。前述した
ように、本実施例においては、プリコート過程で、容器
１内でエレメント２の下方に配置された流体供給機構２
０から樹脂を含む流体を容器１内に供給する。流体供給
機構２０内では、流体が、直管形状の流体流出器１０に
設けられた流出口１３から流体整流器１１との間の空間
へと放出され、さらに流体整流器１１に設けられた流出
口１４から容器１内下方へと放出される。そして放出さ
れた流体は、容器１の底部へと流下した後、その容器１
の底部で向きを変えて上方へと反転した後、エレメント
２側へと向かい、エレメント２に流入して樹脂のプリコ
ートを行う。 このような挙動において、本実施例の流体
供給機構２０においては、流体整流器１１の流出口１４
の開口面積の合計が流体流出器１０の流出口１３の開口
面積の合計より大きいことにより、流体は流出口１３で
一旦加速されるものの流出口１４で再度減速されるの
で、流体流出器１０から遠い容器１壁面近傍の流速との
差が小さくなり、従来の流体流出器のみの場合に比し流
速の凸型分布がより平坦となる。すなわち巨視的流速分
布が生じにくい。また、流体整流器１１によって流体流
出器１０で発生した巨視的流速分布を均一化するととも
に、この流体整流器１１が流体流出器１０の外周部分に
設けられることにより、従来のように整流板が流体流出
器下流に独立に設けられる場合よりも上流側で整流でき
る。よってその分エレメント２下端までの混合距離を長
くすることができ、流体整流器１１で発生した微視的流
速分布を流れがエレメント２下端に至るまでに均一化す
ることができる。また流出口１４が容器１内における流
体流れの主流方向と逆方向に流体を流出させることによ
り、流出口１４から流出した流体は上述のように下方へ
向かって一旦容器１の底部に達した後で反転し、その後
に上方へ向かう主流となって流体供給機構２０と容器１
側壁との間に形成される流体通路の間を抜けて上昇し、
エレメント２へ流入する。よってこの間流れに沿った十
分な混合距離が確保されるので、確実に微視的均一化を
達成できる。またこのとき、流体流出器１０を直管形状
とすることにより、例えば曲管形状や環状管形状とする
場合に比べて上記の容器１側壁との間の流体通路を確実
に広めに形成することができるので、この流体通路を上
昇する流体の抵抗となるのを防止でき、かつ、構造を簡
素化することができる。また、浄化過程においては、浄
化すべき供試流体は、前述したように上記と同様の経路
で流れ、流体流出器１０の流出口１３から流体整流器１
１との間の空間に流出し、さらに流体整流器１１の流出
口１４から容器１内下方へ流出し、容器１の底部で反転
した後に上方のエレメント２に流入し、先のプリコート
過程でプリコートされた樹脂により濾過・脱塩され、浄
化される。このように、プリコート過程と浄化過程のい
ずれもにおいて共通の流体供給機構を用いることによ
り、装置全体の構造の簡素化及び小型化を図ることがで
きる。以上のように、本実施例においては、巨視的・微
視的流速分布の均一化を図ることができるので、プリコ
ート過程において樹脂をエレメントに対しより均一に付
着させることができ、効率の良い流体濾過を行うことが
できる。さらにこのとき多孔質板を整流板として用いる
従来技術のように流動抵抗を大きくすることがない。こ
のように本実施例の作用として達成できる流速均一化の
具体的数値を図３により説明する。エレメント２下端で
の流速分布における最高速度・最低速度及び平均速度を
図３に示す。図３は、三次元流動解析プログラムを用い
て計算した流速分布を、流体流出器のみの従来技術と流
体流出器１０及び流体整流器１１を備えた本実施例とを
比較して示したものである。横軸は流体流出器１０の入
口からの軸方向距離［ｍ］を示し、縦軸は流体の速度
［ｍ／ｓ］を示す。またここでの最高速度及び最低速度
とは、流体流出器１０の軸方向に垂直な面（図１右側図
・図２においては上下方向の線で表される）上での最高
値と最低値を示す。

【００３３】図３において、最高速度と最低速度の差が
小さいほど流速分布が均一であることを表しているが、
流体流出器のみの従来技術においては、流体流出器内で
の流れの軸方向運動量による軸方向不均一性と、流出口
によって部分的に開口していることによる垂直方向不均
一性とによって、容器内で複数の複雑な循環流が形成さ
れ、最高速度・最低速度ともに軸方向距離による変化が
激しく、よって最高速度と最低速度との差が最大で約２
［ｍ／ｓ］となっている。

【００３４】これに対し、流体流出器１０及び流体整流
器１１を設けた本実施例においては、軸方向・垂直方向
のいずれの偏りも抑制され、最高速度・最低速度の軸方
向距離による変化（特に最低速度の変化）が大幅に低減
し、最高速度と最低速度との差は最大でも約０.６［ｍ
／ｓ］となって従来技術の１／３以下に低減される。す
なわち、エレメント２下端における流速分布の均一化が
図られていることがわかる。

【００３５】また、本実施例の濾過脱塩装置５０におい
ては、流体供給機構２０で粒子を供給しエレメント２に
付着させることにより、流出口１３,１４の大きさを粒
子より大きくすれば整流板に多孔質板を用いる従来技術
のように粒子が整流板に付着して目づまりを生じること
がない。また、流体流出器１０及び流体整流器１１の外
周上部１０Ｂ,１１Ｂの軸直交方向断面が中心から左右
方向に離れるほど高さが低くなる向きに傾斜しているこ
とにより、逆洗時に粒子が流体流出器１０・流体整流器
１１に付着するのを防止できる。

【００３６】以上説明したように、本実施例の流体供給
機構２０によれば、流体整流器１１の流出口１４の開口
面積の合計が流体流出器１０の流出口１３の開口面積の
合計より大きいので、流体は流出口１３で加速されるも
のの流出口１４で減速され巨視的流速分布が生じにく
い。また、流体整流器１１が流体流出器１０の外周部分
に設けられるので、巨視的均一化ができるとともにエレ
メント２下端までの混合距離を長くでき微視的均一化を
することができる。よってこのとき十分な巨視的・微視
的均一化を得るために容器１を上下方向に大型化する必
要がない。また流出口１４は、容器１内における流体流
れの主流方向と逆方向（エレメント２と反対側）に流体
を流出させるので、流れに沿った十分な混合距離が確保
され確実に微視的均一化を達成できる。またこのとき多
孔質板を整流板として用いる従来技術のように流動抵抗
を大きくすることがない。さらに、本実施例の濾過脱塩
装置５０によれば、流体供給機構２０で粒子を供給しエ
レメント２に付着させるので、エレメント２へ粒子を均
一に付着させることができ、不純物捕獲・イオン交換な
どの性能が約２倍に向上する。またこのとき流出口１
３,１４の大きさを粒子より大きくすれば目づまりを生
じない。また流体流出器１０・流体整流器１１の外周上
部１０Ａ,１１Ａの軸直交方向断面が中心から左右方向
に離れるほど高さが低くなる向きに傾斜しているので、
逆洗時に粒子が流体流出器１０・流体整流器１１に付着
するのを防止できる。

【００３７】なお、上記の実施例においては、流出口１
３がスリット形状であり、流出口１４が多孔形状である
が、これに限られず、流出口１３を多孔形状としたり流
出口１４をスリット形状としてもよい。またそのスリッ
トも、流体流出器１０の軸方向のもの限られず、軸方向
に垂直な方向のものでもよい。これらの場合も同様の効
果を得る。また上記実施例においては、流体流出器１０
及び流体整流器１１は、軸方向に垂直な断面における断
面積が一様な形状となっているが、容器１が円筒などの
場合には、中央で広く両端で狭い形状としてもよく、こ
の場合も同様の効果を得る。さらに上記実施例において
は、流体流出器１０は、外周の一部である外周下部１０
Ａにおいて、流体整流器１１の外周下部１１Ａと２重管
構造を形成しているが、流体整流器１１を略円管状と
し、流体流出器１０をとり囲むような完全２重管構造と
してもよく、この場合も同様の効果を得る。

【００３８】本発明の第２の実施例を図４により説明す
る。本実施例は、異なる形状の流出口を備えた流体供給
機構を濾過脱塩装置に適用した場合の実施例である。本
実施例の濾過脱塩装置に備えられた流体供給機構２２０
の構造を図４に示す。第１の実施例と共通の部品につい
ては共通の番号で示す。図４において、流体供給機構２
２０が、第１の実施例の流体供給機構２０と異なる点
は、流体流出器２１０において流出口２１３が流体流出
器２１１の軸方向と直交する方向のスリットであること
と、流体整流器２１１に容器１内における流体流れの主
流方向（図中下から上へ向かう方向）に流体を流出させ
る流出口２１４ｂと、軸方向に流体を流出させる流出口
２１４ｃとを設けたこと、また流体整流器２１１に内側
管（流体流出器２１０の外周下部２１０Ａ）と外側管
（流体整流器２１１の外周下部２１１Ａ）との間の空間
を流体流出器２１０の軸方向に複数個に分割する少なく
とも１つ（この実施例では３つ）の仕切壁２１２を有す
ることである。その他の点は、第１の実施例の流体供給
機構２０とほぼ同様である。

【００３９】本実施例の流体供給機構２２０によれば、
流出口２１３を流体流出器２１０の軸方向と直交する方
向のスリットとするので流体流出器２１０内における流
体の軸方向運動量による偏流の発生を防止でき、また流
体整流器２１１の仕切壁２１２で内側管（外周下部２１
０Ａ）と外側管（外周下部２１１Ａ）との間の空間を軸
方向に複数個に分割するのでさらにこの偏流を効果的に
防止できる。また、流体整流器２１１に設けた流出口２
１４ｃ,ｂで軸方向・流体流れの主流方向に流体を流出
させるので、流体整流器２１１端面付近・流体流出器２
１０の流出口２１３が設けられていない裏側（図中上
側）付近における後流の影響による流れの不均一性を改
善し、流速分布をさらに改善できる。なお、上記実施例
においては、流体整流器２１１のみに流体流れの主流方
向に流体を流出させる流出口２１４ｂを設けたが、流体
流出器２１０に同様の流出口を設けても良く、また双方
に設けても良い。この場合も同様の効果を得る。

【００４０】本発明の第３の実施例を図５により説明す
る。本実施例は、異なるタイプの流体供給機構を濾過脱
塩装置に適用した場合の実施例である。本実施例の濾過
脱塩装置に備えられた流体供給機構３２０の構造を図５
に示す。第１及び第２の実施例と共通の部品については
共通の番号で示す。図５において、流体供給機構３２０
が第１及び第２の実施例の流体供給機構２０,２２０と
異なる点は、流体流出器３１０が、大部分が直管形状を
備えるとともに先端部が略Ｌ字型に曲がった円管部材３
１０Ｂとその円管部材３１０Ｂの先端部に設けられ流出
口３１３を備えた半球状部材３１０Ａとを有しており、
流体整流器３１１が、流体流出器３１０を覆うように設
けられた傘状部材３１１Ａと流出口３１４を備えた凹面
状部材３１１Ｂとを有しており、また流体流出器３１０
の外周上部３１０Ｃ及び流体整流器３１１の傘状部分３
１１Ａの鉛直方向断面が中心から左右方向に離れるほど
高さが低くなる向きに傾斜していることである。その他
の点は第１及び第２の実施例とほぼ同様である。

【００４１】本実施例の流体供給機構３２０によれば、
流体供給機構全体がコンパクトにまとまるとともに流体
整流部の水平断面が円形となるので、容器が小型である
場合に好適である。また本実施例の濾過脱塩装置によれ
ば、流体流出器３１０の外周上部３１０Ｃ及び流体整流
器３１１の傘状部材３１１Ａの鉛直方向断面が中心から
左右方向に離れるほど高さが低くなる向きに傾斜してい
るので、逆洗時に粒子が流体流出器３１０・流体整流器
３１１に付着するのを防止できる。

【００４２】本発明の第４の実施例を図６により説明す
る。本実施例は、複数の流体供給部材を備えた流体供給
機構を濾過脱塩装置に適用した場合の実施例である。本
実施例の濾過脱塩装置に備えられた流体供給機構４２０
の上面構造を図６に示す。第１〜第３の実施例と共通の
部品については共通の番号で示す。図６において、流体
供給機構４２０が、第１〜第３の実施例と異なる点は、
配管４を介し導かれた流体が、二股の中間配管４０４で
分流され水平方向複数箇所（本実施例では４箇所）に設
けられた複数（本実施例では４つ）の流体供給部材４２
０ａ〜ｄへと供給され、これら流体供給部材４２０ａ〜
ｄを介して流体が容器１内に供給される構造であり、そ
してこれら流体供給部材４２０ａ〜ｄのそれぞれが、第
１又は第２の実施例の流体供給機構２０又は２２０と同
一であることである。すなわち、これら流体供給部材４
２０ａ〜ｄは、流体流出器４１０ａ〜ｄと流体整流器４
１１ａ〜ｄとを備えている。その他の点については、第
１〜第３の実施例と同様である。

【００４３】本実施例の流体供給機構４２０によれば、
容器１が水平方向に大型化した場合であっても容器全域
をカバーし巨視的・微視的均一化を図ることができる。

【００４４】本発明の第５の実施例を図７により説明す
る。本実施例は、第４の実施例と同様複数の流体供給部
材を備えた流体供給機構を濾過脱塩装置に適用した場合
の実施例である。本実施例の濾過脱塩装置に備えられた
流体供給機構５２０の上面構造を図７に示す。第１〜第
４の実施例と共通の部品については共通の番号で示す。
図７において、流体供給機構５２０が、第４の実施例と
異なる点は、配管４及び中間配管５０４を介し導かれた
流体が、水平方向２箇所に設けられた２つの流体供給部
材５２０ａ,ｂへと分流されて、これら流体供給部材５
２０ａ,ｂを介して流体が容器１内に供給されることで
ある。すなわちこれら流体供給部材５２０ａ,ｂのそれ
ぞれは、第１又は第２の実施例の流体供給機構２０又は
２２０と同一であり、流体流出器５１０ａ,ｂと流体整
流器５１１ａ,ｂとを備えている。その他の点について
は、第４の実施例と同様である。本実施例によっても、
第４の実施例と同様の効果を得る。

【００４５】本発明の第６の実施例を図８により説明す
る。本実施例は、第４及び第５の実施例と同様、複数の
流体供給部材を備えた流体供給機構を濾過脱塩装置に適
用した場合の実施例である。本実施例の濾過脱塩装置に
備えられた流体供給機構６２０の上面構造を図７に示
す。第１〜第５の実施例と共通の部品については共通の
番号で示す。図７において、流体供給機構６２０が、第
４及び第５の実施例と異なる点は、配管４を介し導かれ
た流体が水平方向７箇所に設けられた７つの流体供給部
材６２０ａ〜ｇへと分流されてこれら流体供給部材６２
０ａ〜ｇを介して流体が容器１内に供給される構造であ
り、そしてこれら流体供給部材６２０ａ〜ｇのそれぞれ
が、第３の実施例の流体供給機構３２０と同一であるこ
とである。すなわちこれら流体供給部材６２０ａ〜ｇ
は、流体流出器６１０ａ〜ｇと流体整流器６１１ａ〜ｇ
とを備えている。その他の点については、第４及び第５
の実施例と同様である。本実施例によっても、第４の実
施例と同様の効果を得る。

【００４６】なお、上記第４〜第６の実施例において、
第４及び第５の実施例においては流体供給部材のそれぞ
れが流体供給機構２０又は２２０と同一であり、第６の
実施例においては流体供給部材のそれぞれが流体供給機
構３２０と同一であったが、各実施例においてこれら流
体供給機構を混合して用いてもよく、この場合にも同様
の効果を得る。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、プリコート時において
ろ過助剤をエレメントにより均一に付着させ、効率の良
い流体濾過が可能となる。またこのとき、十分な巨視的
・微視的均一化を得るために容器を上下方向に大型化す
る必要がなく、かつ多孔質板を整流板として用いる従来
技術のように流動抵抗を大きくすることがない。また、
エレメントへ粒子を均一に付着させることができるの
で、濾過脱塩装置に適用した場合、不純物捕獲・イオン
交換などの性能が約２倍に向上する。

【００４８】

【００４９】

【００５０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による流体供給機構の詳
細構造図である。

【図２】流体供給機構を適用した濾過脱塩装置の全体構
造図である。

【図３】流速分布の均一化の様子を従来技術と対比させ
て示した図である。

【図４】本発明の第２の実施例による流体供給機構の構
造図である。

【図５】本発明の第３の実施例による流体供給機構の構
造図である。

【図６】本発明の第４の実施例による流体供給機構の上
面図である。

【図７】本発明の第５の実施例による流体供給機構の上
面図である。

【図８】本発明の第６の実施例による流体供給機構の上
面図である。

【符号の説明】

１ 容器 ２ エレメント（濾過エレメント） ４ 供給配管 １０ 流体流出器（流体流出部、直管形状の１本の流体
流出部） １０Ａ 外周下部 １０Ｂ 外周上部 １１ 流体整流器（流体整流部） １１Ａ 外周下部 １１Ｂ 外周上部 １３ 流出口（第１の開口部） １４ 流出口（第２の開口部） ２０ 流体供給機構 ２１０ 流体流出器（流体流出部、直管形状の１本の流
体流出部） ２１１ 流体整流器（流体整流部） ２１２ 仕切壁 ２１３ 流出口（第１の開口部） ２１４ａ 流出口（第２の開口部） ２１４ｂ 流出口 ２２０ 流体供給機構 ３１０ 流体流出器（流体流出部、直管形状の１本の流
体流出部） ３１０Ａ 半球状部材 ３１０Ｂ 円管部材 ３１０Ｃ 外周上部 ３１１ 流体整流器（流体整流部） ３１１Ａ 傘状部材 ３１１Ｂ 凹面状部材 ３１３ 流出口（第１の開口部） ３１４ａ 流出口（第２の開口部） ３１４ｂ 流出口 ３２０ 流体供給機構 ４０４ 供給配管 ４１０ａ〜ｄ 流体流出器（流体流出部） ４１１ａ〜ｄ 流体整流器（流体整流部） ４２０ａ〜ｄ 流体供給部材 ５０４ 供給配管 ５１０ａ,ｂ 流体流出器（流体流出部） ５１１ａ,ｂ 流体整流器（流体整流部） ５２０ａ,ｂ 流体供給部材 ６１０ａ〜ｇ 流体流出器（流体流出部） ６１１ａ〜ｇ 流体整流器（流体整流部） ６２０ａ〜ｇ 流体供給部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ２１Ｃ 19/307 (72)発明者 小林 政人 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 昭62−83003（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−97536（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−139989（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−40428（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−167424（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01J 4/00 B01D 37/02

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器と、該容器内に配置された複数の濾過
   エレメントと、前記容器内で前記濾過エレメントの下方
   に配置され、浄化時において浄化すべき第１流体を、プ
   リコート時において前記濾過エレメントにプリコートさ
   れる粒状のろ過助剤を含む第２流体を、それぞれ前記容
   器内に供給する流体供給機構とを有し、前記浄化時で前
   記第１流体を前記濾過エレメントに通じることにより前
   記第１流体の浄化を行う流体濾過装置であって、 前記流体供給機構は、直管形状の流体流出部と、この流
   体流出部に取付けられ、該流体流出部との間に空間を形
   成する流体整流部とを備え、 前記流体流出部は、前記空間に該流体流出部内の流体を
   放出する複数の第１の開口部を有し、 前記流体整流部は、前記空間内の流体を前記容器内にお
   いて前記濾過エレメントと反対側に放出する複数の第２
   の開口部を有し、かつ、前記第２の開口部の開口面積の
   合計が、前記第１の開口部の開口面積の合計より大きい
   ことを特徴とする流体濾過装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の流体濾過装置において、前
   記流体供給機構は、直管形状の１本の流体流出部を備え
   ていることを特徴とする流体濾過装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の流体濾過装置にお
   いて、前記複数の第２の開口部は、前記流体整流部のう
   ち前記濾過エレメントと反対側にのみ設けられているこ
   とを特徴とする流体濾過装置。
4. 【請求項４】請求項１または２記載の流体濾過装置にお
   いて、前記容器内で前記濾過エレメントを上側から支持
   する支持板、前記濾過エレメント、及び前記流体供給機
   構が、この順序で前記容器内に上方より配置され、かつ
   前記流体整流部の壁が前記空間を形成するように曲がっ
   た形状で前記流体流出部に取付けられ、この壁の流体流
   出部への取付け位置から、該壁が下方に向かって傾斜し
   ていることを特徴とする流体濾過装置。
5. 【請求項５】請求項１または２記載の流体濾過装置にお
   いて、前記流体供給機構の流体流出部は略円管状である
   とともにその流体流出部の外周の一部は二重管構造の内
   側管を構成しており、かつ前記流体整流部の外周の一部
   は前記二重管構造の外側管を構成することを特徴とする
   流体濾過装置。
6. 【請求項６】請求項１または２記載の流体濾過装置にお
   いて、前記流体供給機構の流体流出部は、大部分が直管
   形状を備えるとともに先端部が略Ｌ字型に曲がった円管
   部材とその先端部に設けられ前記第１の開口部を備えた
   半球状部材とを有しており、かつ前記流体整流部は、前
   記流体流出部を覆うように設けられた傘状部材と前記第
   ２の開口部を備えた凹面状部材とを有していることを特
   徴とする流体濾過装置。
7. 【請求項７】容器内で濾過エレメントを上側から支持す
   る支持板と、前記濾過エレメントの下側に配置され、浄
   化時において浄化すべき第１流体を、プリコート時にお
   いて前記濾過エレメントにプリコートされる粒状のろ過
   助剤を含む第２流体を、それぞれ前記容器内に供給する
   流体供給機構と、前記濾過エレメントで濾過された流体
   を前記支持板よりも上側の容器内から流出させる流出管
   とを備え、 前記流体供給機構は、直管形状の流体流出部と、この流
   体流出部の下側に配置され、該流体流出部との間に空間
   を形成する流体整流部とを備え、 前記流体流出部は、前記空間に該流体流出部内の流体を
   放出する複数の第１の開口部を有し、 前記流体整流部は、前記空間内の流体を前記容器内にお
   いて下側に放出する複数の第２の開口部を有し、かつ、
   前記第２の開口部の開口面積の合計が、前記第１の開口
   部の開口面積の合計より大きいことを特徴とする流体濾
   過装置。
8. 【請求項８】容器と、該容器内に配置された複数の濾過
   エレメントと、浄化時において浄化すべき第１流体を、
   プリコート時において前記濾過エレメントにプリコート
   され る粒状のろ過助剤を含む第２流体を、それぞれ前記
   容器内に供給する流体供給機構とを有し、前記浄化時で
   前記第１流体を前記濾過エレメントに通じることにより
   前記第１流体の浄化を行う流体濾過装置において、 前記流体供給機構は、前記複数の濾過エレメントが設置
   されている領域の外側に位置するとともに、直管形状の
   流体流出部と、この流体流出部に取付けられ、該流体流
   出部との間に空間を形成する流体整流部とを備え、 前記流体流出部は、前記空間に該流体流出部内の流体を
   放出する複数の第１の開口部を有し、 前記流体整流部は、前記空間内の流体を放出する複数の
   第２の開口部を有し、かつこれら第２の開口部は、前記
   空間内の流体が前記容器内において前記濾過エレメント
   と反対側に流出した後、前記濾過エレメント側に流れの
   向きを変えるような位置に配置されており、かつ、前記
   第２の開口部の開口面積の合計が、前記第１の開口部の
   開口面積の合計より大きいことを特徴とする流体濾過装
   置。
9. 【請求項９】請求項１〜８のいずれか１項記載の流体濾
   過装置において、前記ろ過助剤が、イオン交換樹脂であ
   ることを特徴とする流体濾過装置。