JPH07136492A - 流体供給機構及び濾過脱塩装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】容器を上下方向に大型化せず流動抵抗を大きく
せず巨視的・微視的流速分布の均一化を図れる流体供給
機構及び濾過脱塩装置を提供する。 【構成】流体供給機構２０は、流体を流出させる流出口
１３が備えられた流体流出器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
れた流体整流器１１とを有する。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１
４は多孔形状で設けられており、容器１内における流体
流れの主流方向と逆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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体を容器に供給する
流体供給設備に係わり、特に、配管を経由して流体を容
器に供給する流体供給機構及びこれを用いた濾過脱塩装
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】本発明の第１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、巨視的・微視的流速分布の均一化を図ることができ
る流体供給機構及びこれを用いた濾過脱塩装置を提供す
ることである。

【００１０】本発明の第２の目的は、容器が水平方向に
大型化した場合であっても、容器全域をカバーし巨視的
・微視的流速分布の均一化を図ることができる流体供給
機構を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明によれば、配管を介し導かれた流体を
容器内に供給する流体供給機構において、前記流体を流
出させる第１の開口部が備えられ前記配管に接続された
流体流出部と、前記第１の開口部から流入した流体を前
記容器内へ流出させる第２の開口部が備えられ前記流体
流出部の外周部分に前記第１の開口部を取り囲むように
設けられた流体整流部とを有し、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供給機構が提供され
る。

【００１２】また上記第１の目的を達成するために、本
発明によれば、配管を介し導かれた流体を容器内に供給
する流体供給機構において、前記流体を流出させる第１
の開口部が備えられ前記配管に接続された流体流出部
と、前記第１の開口部から流入した流体を前記容器内へ
流出させる第２の開口部が備えられ前記流体流出部の外
周部分に前記第１の開口部を取り囲むように設けられた
流体整流部とを有し、かつ、前記第２の開口部は、前記
容器内における流体流れの主流方向と逆方向に流体を流
出させるとともに、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供給
機構が提供される。

【００１３】好ましくは、前記流体供給機構において、
前記第１の開口部及び第２の開口部は、スリット及び孔
のうちの少なくとも一方であることを特徴とする流体供
給機構が提供される。

【００１４】また好ましくは、前記流体供給機構におい
て、前記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２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２重管構造
の外側管を構成することを特徴とする流体供給機構が提
供される。

【００１５】さらに好ましくは、前記流体供給機構にお
いて、前記第１の開口部は、前記流体流出部の軸方向と
直交する方向のスリットであることを特徴とする流体供
給機構が提供される。

【００１６】また好ましくは、前記流体供給機構におい
て、前記流体整流部は、前記内側管と外側管との間の空
間を前記流体流出部の軸方向に複数個に分割する少なく
とも１つの仕切壁を有することを特徴とする流体供給機
構が提供される。

【００１７】さらに好ましくは、前記流体供給機構にお
いて、前記流体流出部は、略Ｌ字型の円管部材とその円
管部材の先端に設けられ前記第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
する流体供給機構が提供される。

【００１８】また好ましくは、前記流体供給機構におい
て、前記流体流出部及び流体整流部の少なくとも一方
に、前記容器内における流体流れの主流方向に流体を流
出させる第３の開口部を設けたことを特徴とする流体供
給機構が提供される。

【００１９】さらに上記第１及び第２の目的を達成する
ために、本発明によれば、配管を介し導かれた流体を複
数の流体供給部材へと分流し、その複数の流体供給部材
を介して前記流体を容器内に供給する流体供給機構にお
いて、前記複数の流体供給部材は水平方向複数箇所に設
けられ、かつ前記複数の流体供給部材のそれぞれは上記
流体供給機構であることを特徴とする流体供給機構が提
供される。

【００２０】また上記第１及び第２の目的を達成するた
めに、本発明によれば、容器と、前記容器内に配置され
濾過・脱塩機能を備えた粒子を付着させるエレメント
と、前記粒子を含む流体を前記容器内に供給する流体供
給機構とを有し、浄化する供試流体を前記粒子が付着し
た状態のエレメントに通じることにより前記供試流体の
浄化を行う濾過脱塩装置において、前記流体供給機構
は、上記流体供給機構であることを特徴とする濾過脱塩
装置が提供される。

【００２１】好ましくは、前記濾過脱塩装置において、
前記流体供給機構は上記流体供給機構であり、かつ、前
記流体流出部及び流体整流部の外周の上側部分の前記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いる
ことを特徴とする濾過脱塩装置が提供される。

【００２２】また好ましくは、前記濾過脱塩装置におい
て、前記流体供給機構は上記流体供給機構であり、か
つ、前記流体流出部及び流体整流部の外周の上側部分の
鉛直方向断面は、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いることを特徴とする濾過脱塩
装置が提供される。

【００２３】

【作用】以上のように構成した本発明においては、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、
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均一化するとともに、この
流体整流部が流体流出部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。

【００２４】また本発明においては、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、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、従来の流体整流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
視的流速分布を均一化するとともに、この流体整流部が
流体流出部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、容
器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、第２の開口部から流出した流体はい
ったん容器の端部に達した後で反転し、その後に主流と
して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。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。

【００２５】このとき上記の構成例としては、第１及び
第２の開口部をスリット・孔とする構成、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等があ
る。さらに、第１の開口部を流体流出部の軸方向と直交
する方向のスリットとすることにより流体流出部内にお
ける流体の軸方向運動量による偏流の発生を防止でき、
また流体整流部の仕切壁で内側管と外側管との間の空間
を軸方向に複数個に分割することによりさらに効果的に
防止できる。また、略Ｌ字型の円管部材と半球状部材と
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
とにより、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。さらに、流体流出部及び
流体整流部の少なくとも一方に設けた第３の開口部で流
体流れの主流方向に流体を流出させることにより、流体
流出部の第１の開口部が設けられていない裏側付近にお
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。また本発明においては、上記流
体供給機構を水平方向複数箇所に設けて流体を容器内に
供給することにより、容器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。

【００２６】さらに本発明においては、濾過脱塩装置に
おいて、上記流体供給機構で粒子を供給しエレメントに
付着させることにより、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巨視的・微視
的均一化を図れるとともに、第１・第２の開口部の大き
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、流体流出部・流体整流部の外周
上側部分の軸直交方向断面・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。

【００２７】

【実施例】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内に配置され濾
過・脱塩機能をもつ樹脂等の粒子を付着させるエレメン
ト２と、エレメント２を支持する管板３と、流体を供給
する供給配管４と、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とを有する。

【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。

【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配管５から流出す
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。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。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下方へ向かって
一旦容器１の端部に達した後で反転し、その後に上方へ
向かう主流としてエレメント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１３,１４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１
０・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、略Ｌ字型の円管部材
３１０Ｂとその円管部材３１０Ｂの先端に設けられ流出
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、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ので、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巨視的流速分布
が生じにくい。また、流体整流部が流体流出部の外周部
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を上下方向に大型化する必要
がない。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。

【００４８】また本発明によれば、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ので、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巨視的流速分
布が生じにくい。また、流体整流部が流体流出部の外周
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を上下方向に大型化する必
要がない。また第２の開口部は、容器内における流体流
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、第１の開口部を流体流出部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部内における流体の
軸方向運動量による偏流の発生を防止でき、また流体整
流部の仕切壁で内側管と外側管との間の空間を軸方向に
複数個に分割するのでさらに効果的に防止できる。ま
た、略Ｌ字型の円管部材と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ので、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
平断面が円形となって容器が小型である場合に好適であ
る。さらに、流体流出部及び流体整流部の少なくとも一
方に設けた第３の開口部で流体流れの主流方向に流体を
流出させるので、流体流出部の第１の開口部が設けられ
ていない裏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。

【００４９】また本発明によれば、上記流体供給機構を
水平方向複数箇所に設けて流体を容器内に供給するの
で、容器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。

【００５０】さらに本発明によれば、濾過脱塩装置にお
いて、上記流体供給機構で粒子を供給しエレメントに付
着させるので、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巨視的・微視的均一化
が図れる。よってエレメント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。またこのとき第１・第２の開口部の大き
さを粒子より大きくすれば目づまりを生じない。また、
流体流出部・流体整流部の外周上側部分の軸直交方向断
面・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
体流出部・流体整流部に付着するのを防止できる。

【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 ４ 供給配管 １０ 流体流出器（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） 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（第３の開口部） ２２０ 流体供給機構 ３１０ 流体流出器（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（第３の開口部） 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 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ０１Ｄ 24/38 29/88 (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

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管を介し導かれた流体を容器内に供給
   する流体供給機構において、 前記流体を流出させる第１の開口部が備えられ前記配管
   に接続された流体流出部と、前記第１の開口部から流入
   した流体を前記容器内へ流出させる第２の開口部が備え
   られ前記流体流出部の外周部分に前記第１の開口部を取
   り囲むように設けられた流体整流部とを有し、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供給機
   構。
2. 【請求項２】 配管を介し導かれた流体を容器内に供給
   する流体供給機構において、 前記流体を流出させる第１の開口部が備えられ前記配管
   に接続された流体流出部と、前記第１の開口部から流入
   した流体を前記容器内へ流出させる第２の開口部が備え
   られ前記流体流出部の外周部分に前記第１の開口部を取
   り囲むように設けられた流体整流部とを有し、かつ、前
   記第２の開口部は、前記容器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とともに、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供給機構。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の流体供給機構にお
   いて、前記第１の開口部及び第２の開口部は、スリット
   及び孔のうちの少なくとも一方であることを特徴とする
   流体供給機構。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の流体供給機構にお
   いて、前記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２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２重管構
   造の外側管を構成することを特徴とする流体供給機構。
5. 【請求項５】 請求項４記載の流体供給機構において、
   前記第１の開口部は、前記流体流出部の軸方向と直交す
   る方向のスリットであることを特徴とする流体供給機
   構。
6. 【請求項６】 請求項４記載の流体供給機構において、
   前記流体整流部は、前記内側管と外側管との間の空間を
   前記流体流出部の軸方向に複数個に分割する少なくとも
   １つの仕切壁を有することを特徴とする流体供給機構。
7. 【請求項７】 請求項１又は２記載の流体供給機構にお
   いて、前記流体流出部は、略Ｌ字型の円管部材とその円
   管部材の先端に設けられ前記第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
   する流体供給機構。
8. 【請求項８】 請求項１又は２記載の流体供給機構にお
   いて、前記流体流出部及び流体整流部の少なくとも一方
   に、前記容器内における流体流れの主流方向に流体を流
   出させる第３の開口部を設けたことを特徴とする流体供
   給機構。
9. 【請求項９】 配管を介し導かれた流体を複数の流体供
   給部材へと分流し、その複数の流体供給部材を介して前
   記流体を容器内に供給する流体供給機構において、 前記複数の流体供給部材は水平方向複数箇所に設けら
   れ、かつ前記複数の流体供給部材のそれぞれは請求項１
   又は２記載の流体供給機構であることを特徴とする流体
   供給機構。
10. 【請求項１０】 容器と、前記容器内に配置され濾過・
    脱塩機能を備えた粒子を付着させるエレメントと、前記
    粒子を含む流体を前記容器内に供給する流体供給機構と
    を有し、浄化する供試流体を前記粒子が付着した状態の
    エレメントに通じることにより前記供試流体の浄化を行
    う濾過脱塩装置において、 前記流体供給機構は、請求項１〜９のいずれか１項記載
    の流体供給機構であることを特徴とする濾過脱塩装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の濾過脱塩装置におい
    て、前記流体供給機構は請求項４記載の流体供給機構で
    あり、かつ、前記流体流出部及び流体整流部の外周の上
    側部分の前記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
    に傾斜していることを特徴とする濾過脱塩装置。
12. 【請求項１２】 請求項１０記載の濾過脱塩装置におい
    て、前記流体供給機構は請求項７記載の流体供給機構で
    あり、かつ、前記流体流出部及び流体整流部の外周の上
    側部分の鉛直方向断面は、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いることを特徴とする
    濾過脱塩装置。