JP3075480B2 - 濾過器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ボイラーの汽水循環系統における復水中の
クラッドを捕集・除去するための濾過器に関し、特に、
火力発電所や原子力発電所等の発電プラント用ボイラー
の汽水循環系統に適した構造の濾過器に関する。

［従来の技術］ 発電プラント用ボイラーの汽水循環系統に使用される
水は、腐食あるいはスケールなどに起因するクラッドに
よる障害を避けるべく、適正な水質を維持することが必
要であり、復水中のクラッドを捕集・除去するための濾
過器が設けられている。

ところで、発電プラント用ボイラーの汽水循環系統に
おける濾過器においては、特に最近になって発電プラン
トの高効率運転が要求され、濾過器に対してもより高い
性能が要求されている。

そこで、本発明者等は、高性能の濾過器を開発すべく
種々研究し、先に特開昭63−107711号（特願昭61−2518
34号）により「セラミックス多孔体よりなる単数又は複
数個のエレメントから構成されていることを特徴とする
ボイラー腹水中のクラッド除去用濾過器」に係る発明を
提案している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記発明に係るボイラー復水中のクラ
ッド除去用濾過器は、例えば第４図に示す如く、フィル
ター36が、ボイラー復水の上流側と下流側を画成する支
持体31,32にパッキン33,34を使用して固定されており、
この濾過器の耐熱性はパッキン33,34耐熱性能により左
右されるため、特に高温のボイラー復水を濾過すること
が困難であった。そして、第５図の系統図に示すよう
に、濾過器48は通常汽水循環系統において全体の循環量
のたかだか30％程度しか占めない低圧タービン43からの
循環水の濾過にしか適用できず、濾過液は未濾過液と再
び混じり合うため、クラッドは系全体からみると一部し
か除去されないことになる。

しかも、ボイラーの汽水循環系統における腹水中にお
けるクラッドは、主に給・復水系の腐食によって生成し
たマグネタイトであり、前記マグネタイトは、酸性から
弱アルカリ性の水中では、温度の上昇とともに溶解度が
減少するという特性を有しているため、低温の低圧復水
加熱器46のマグネタイト被膜から鉄成分が溶解し、温度
上昇による溶解度の減少から、多くの場合、脱気器出口
ないし高圧復水加熱器47付近で飽和に達し、高圧復水加
熱器47の高温域、節炭器およびボイラー41では過飽和と
なり、マグネタイトが堆積することになる。

このことから、給・復水系では、低圧及び高圧復水加
熱器46,47の水側を通過する時に腐食生成物濃度が増加
する。

従って、ボイラーの汽水循環系統では、脱気器出口及
び高圧復水加熱器47の出口に濾過器48を設置することが
好ましい。

また、給水加熱器ドレンが腐食生成物の発生源として
大きな比重を占めるため、給水加熱器ドレンを対象とし
て濾過を行うことが有効である。

そこで本発明者等は、本発明者等が先に提案したボイ
ラー復水中のクラッド除去用濾過器の耐熱性をさらに向
上させるべく鋭意研究した結果、特に高温のボイラー復
水中のクラッドを除去することのできる構造の濾過器を
新規に知見するに到り、本発明を完成した。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、フィルターと、フィルターを支持する支持
体とを備えた濾過器において、前記フィルターおよび支
持体は、多孔質炭化珪素焼結体であり、前記フィルター
と支持体とは、炭化珪素質接着材層を焼成して接着さ
れ、前記炭化珪素質接着材層の気孔を前記フィルターの
気孔に比較して小さくしたことを特徴とする濾過器であ
る。

なお、前記接着材層は、珪素粉末と炭素粉末の混合物
を加熱して生成させた炭化珪素であることが好適であ
る。

［作用］ 以下、本発明の濾過器を詳細に説明する。

前記フィルター及び支持体を多孔質炭化珪素焼結体と
する理由は、フィルター及び支持体の気孔内に前記フィ
ルターの気孔に比較して小さい気孔を有する炭化珪素質
接着材層がアンカーを形成するため、極めて強固に接着
することができるからである。

尚、前記支持対は、フィルターに比較して数倍から数
十倍の厚さとすることにより、支持体の気孔径の数分の
一程度までのクラッドであれば捕捉することが可能であ
り、特に支持体の気孔径をフィルターの気孔径よりも小
さくする必要は無い。

更に、フィルター、支持体及び接着材層の全てを炭化
珪素とすることにより、耐熱性に極めて優れるばかりで
なく、熱膨張率が同じであることから、耐熱衝撃性にも
極めて優れており、濾過液を高温状態のまま処理でき
る。

前記接着材層は、珪素粉末と炭素粉末の混合物を加熱
して生成させた炭化珪素であることが好ましい。

その理由は、珪素粉末と炭素粉末の混合物を加熱して
生成させた炭化珪素は、焼結時の寸法変化がなく、しか
もフィルターに比較して緻密な炭化珪素であるからであ
る。

更にまた、本発明によれば、比較的壊れやすいフィル
ターを強固な支持体に接着して一体とすることにより、
取扱い性を改善することができる利点も有している。

次に本発明の濾過器を一実施態様を示す図面によって
詳細に説明する。

第２図に示すように、本発明の濾過器Ａは、系統水の
流入口２、及び流出口３を有する容器１が管板Ｐによっ
て流入側と流出側とに画成されてなるものであり、前記
管板Ｐ上にはフィルターユニットＵが複数個設置されて
いる。

前記フィルターユニットＵは、第１図（ａ）又は第１
図（ｂ）に示す如く支持体６の保持孔14にフィルター11
の上端部が接着材層10により接着されてなる。また、前
記フィルター11は、第１図（ａ）に示す如く両端が開口
しているパイプ15の下端部を炭化珪素焼結体からなる封
止プラグ13により閉塞したものであるか、あるいは第１
図（ｂ）に示すように一端が閉塞してなる有底パイプ16
であってもよい。これらフィルター11は、流入側及び流
出側において密度が異なる多孔質体による多層構造をな
し、流出側よりも流入側が高密度に形成されている。

尚、前記パイプ15からなるフィルター11の下端部は、
第１図（ｃ）に示す如く、前記支持体６と同様の素材か
らなる支持体５の支持孔12に、支持体６に対するのと同
様にして接着材層10により接着固定することができる。
そして、前記フィルター11の下端部を、支持体５の保持
孔12内において炭化珪素焼結体からなる封止プラグ13に
よって閉塞してもよい。

次に、本発明のフィルター11と支持体６との接着方法
について簡単に説明する。

フィルター11と支持体６の接着面を研磨処理した後、
前記接着面に珪素粉末と炭素粉末の混合物からなる接着
材組成物を塗布し、次いでフィルター11と支持体６を組
み合わせた状態で1500〜2200℃の範囲の焼成温度で加熱
焼成した後、常温で降温して接着される。

前記接着材組成物は、平均粒径が10μｍ以下の珪素粉
末と平均粒径が10μｍ以下の炭素粉末の混合物であるこ
とが有利であり、Si/Cモル比が0.8〜1.2の範囲内である
ことが有利である。

平均粒径が10μｍ以下の珪素粉末と平均粒径が10μｍ
以下の炭素粉末の混合物であることが有利である理由
は、接着材層の気孔をフィルターの気孔に比較して極め
て小さくできるからであり、なかでも平均粒径が0.1〜
１μｍの珪素粉末と平均粒径が0.1〜１μｍの炭素粉末
の混合物であることが好適である。

またSi/Cモル比が0.8〜1.2の範囲内であることが有利
である理由は、未反応物を残留させることなく接着でき
るからであり、なかでもほぼ１であることが好適であ
る。

次に、本発明の濾過器を使用した系統水循環経路の一
例を第３図に示す系統図によって説明する。

本発明の濾過器Ａを使用した系統水循環経路は、第３
図に示す如くであるが、大部分は従来技術と同一である
ところから同一符号を付すに留めて説明の重複を極力避
け、本発明の濾過器Ａを使用した系統水循環経路の特徴
部分のみを述べる。

第３図に示す如く本発明の濾過器Ａは、高圧復水加熱
器47の下流側に配置され、低圧復水加熱器46及び高圧復
水加熱器47から流れる高温の系統水のクラッドを濾過
し、この濾過液はボイラー41に圧送される。

即ち、本発明の濾過器Ａは、フィルター11と支持体６
とが同素材であるところの炭化珪素によって接着されて
いるため、極めて高温の系統水の通過路に配置すること
が可能となる。

従って、両復水加熱器46,47にて加熱された高温の系
統水は、第２図に示した如き濾過器Ａの流入口２より濾
過器内Ａに進入し、フィルターユニットＵのフィルター
11によって濾過されて流出口３から下流側に圧送され
る。これにより、循環路内を流れる系統水は確実にクラ
ッドが除去された後、ボイラー41に帰還され、濾過効率
は極めて優れたものとなる。

以下、本発明を実施例によって説明する。

［実施例１］ 先ず第１に、本発明の濾過器を構成する多孔質炭化珪
素焼結体よりなるフィルターの製造方法について説明す
る。

出発原料として使用した炭化珪素粉末は、95重量％が
β型結晶よりなり、0.4重量％の遊離炭素、0.2重量％の
酸素を主として含有し、かつ0.28μｍの平均粒径を有し
ていた。

前記炭化珪素粉末100重量部に対し、ポリビニルアル
コール５重量部、水300重量部を配合し、ボールミル中
で５時間混合した後乾燥した。この乾燥混合物に水を添
加して混捏した後、適量採取して押し出し成形を行い、
第１図（ａ）に示す如き中空パイプ状のフィルター11の
形に加工した。

得られた成形体を黒鉛製坩堝に装入しタンマン型焼成
炉を使用して１気圧のアルゴンガス雰囲気中で焼成し
た。焼成は25℃／分の割合で2000℃まで昇温し、この温
度で６時間保持した。

得られた焼結体は、平均気孔径が2.2μｍ、気孔率が4
3％の多孔質体であった。

次いで、この多孔質体の外周部に前記炭化珪素粉末10
0重量部とポリビニルアルコール10重量部と水100重量部
とをボールミル中で５時間混合した粘稠なスラリーを塗
布し、膜厚0.04mmの炭化珪素膜を形成した後乾燥し、再
びタンマン炉中に装入して１気圧のアルゴンガス雰囲気
中で2.5℃／分の割合で1800℃まで昇温し、この温度で
１時間保持して焼成した。

このようにして得られた中空パイプ状のフィルター11
は、外周部に平均気孔径0.4μｍの微細気孔を有する炭
化珪素薄膜が強固に結合されていた。

第２に、本発明の濾過器を構成する多孔質炭化珪素焼
結体よりなる支持体６の製造方法について説明する。

前記顆粒化した乾燥混合物を適量採取してラバープレ
ス成形を行い、第１図（ａ）に示す如き板状の支持体６
の形に加工した。得られた成形体を黒鉛製坩堝に装入し
タンマン型焼成炉を使用して１気圧のアルゴンガス雰囲
気中で焼成した。焼成は、2.5℃／分の割合で1800℃ま
で昇温し、この温度で６時間保持した。

得られた焼結体は、平均気孔径が0.7μｍ、気孔率が4
0％の多孔質体であった。

第３に、本発明の濾過器を構成する多孔質炭化珪素焼
結体よりなるフィルター11と支持体６の接着方法につい
て説明する。

前記中空パイプ状のフィルター11と支持体６とを第１
図（ａ）に示すように組合せ、さらに封止プラグ13をフ
ィルター11の下端部に嵌め込み、接着部に平均粒径が0.
6μｍの珪素粉末40重量部と、平均粒径が0.8μｍの炭素
粉末36重量部と、ポリビニルアルコール３重量部とを混
合したペースト状の混合物を充填し、タンマン型焼成炉
を使用して１気圧のアルゴンガス雰囲気中で焼成して接
着した。焼成は2.5℃／分の割合で1800℃まで昇温し、
この温度で１時間保持することにより行った。

（実施例２） 前記実施例１と同様であるが、出発原料としてほぼ10
0％α型結晶からなる市販の炭化珪素粉末を使用して多
孔質炭化珪素結晶体よりなるフィルターを製造した。

前記市販の炭化珪素粉末は、平均粒径が0.31μｍ、遊
離炭素含有量が0.3重量％，酸素含有量が0.3重量％であ
った。

本実施例で得られた炭化珪素質接着材層10によって接
着されてなるフィルター11と支持体６とを第２図に示す
ような濾過器Ａに設置して、第３図に示す如き系統図の
高温側の復水濾過器として使用したところ、いずれも極
めて優れた性能を発揮することが確認された。

［効果］ 以上詳述したように、本発明の濾過器は、炭化珪素質
接着材質の気孔をフィルターの気孔に比較して小さくす
ることにより、アンカー作用によりフィルター及び支持
体の接着を強固なものとすることができ、また、フィル
ター、支持体及び接着材層の全てを炭化珪素とすること
により、極めて高温の液体の濾過に使用することができ
るという優れた効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）はそれぞれ本発明の
濾過器における炭化珪素質接着材層によって接着された
フィルターと支持体とを示す断面図、第２図は本発明の
濾過器の内部を示す断面図、第３図は本発明の濾過器を
使用した系統水の循環経路を示す系統図、第４図及び第
５図は従来例を示すものであり、うち第４図は濾過器の
内部を示す断面図、第５図は系統水の循環経路を示す系
統図である。 ６……支持体、10……炭化珪素質接着材層、11……フィ
ルター、Ａ……濾過器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 龍一 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社荏原製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−236508（ＪＰ，Ａ) 特公 平１−53083（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フィルター（11）と、このフィルター（1
   1）を支持する支持体（６）とを備えた濾過器（Ａ）に
   おいて、 前記フィルター（11）及び支持体（６）は、多孔質炭化
   珪素焼結体であり、前記フィルター（11）と支持体
   （６）とは、炭化珪素質接着材層（10）を焼成して接着
   され、前記炭化珪素質接着材層（10）の気孔を前記フィ
   ルター（11）の気孔に比較して小さくしたことを特徴と
   する濾過器。
2. 【請求項２】前記炭化珪素質接着材層（10）は、珪素粉
   末と炭素粉末の混合物を加熱して生成させた炭化珪素で
   ある請求項１に記載の濾過器。