ろ過脱塩装置
【課題】ろ過脱塩装置において、十分な処理容量と良好なメンテナンス性を確保しつつ、装置の高さを抑える。
【解決手段】ろ過脱塩装置１０は、内部空間１２を有する外側容器２０と、外側容器２０の内部空間１２を上下方向に延びる内壁４０であって、内壁４０の内側をろ過室４１に、外側をイオン交換体が充填される脱塩室２２に仕切り、内壁４０の上方に位置する上部空間３４を介してろ過室４１と脱塩室２２とが連通する内壁４０と、脱塩室２２の側方位置で外側容器２０に開口する複数のイオン交換体充填配管２４と、を有している。
【解決手段】ろ過脱塩装置１０は、内部空間１２を有する外側容器２０と、外側容器２０の内部空間１２を上下方向に延びる内壁４０であって、内壁４０の内側をろ過室４１に、外側をイオン交換体が充填される脱塩室２２に仕切り、内壁４０の上方に位置する上部空間３４を介してろ過室４１と脱塩室２２とが連通する内壁４０と、脱塩室２２の側方位置で外側容器２０に開口する複数のイオン交換体充填配管２４と、を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電所または原子力発電所の復水処理システムに設置される、ろ過装置と脱塩装置とが一体化された複合型のろ過脱塩装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所や原子力発電所では、蒸気発生器等で給水を蒸気とし、蒸気でタービンを駆動することにより発電が行われる。タービンの駆動に使用した蒸気は、復水器で凝縮された後、復水処理システムにおいて復水処理が行われ、再び給水として蒸気発生器等に供給される。火力発電所や原子力発電所における復水処理システムは、大量の復水を処理できることを前提に、復水中の溶解性不純物（イオン性不純物）及び懸濁不純物（クラッド）を除去し、発電設備に必要な水質を安定的に確保することが求められる。これらのイオン性不純物やクラッドは、通常運転中の他、復水器で冷却水として使用している海水や湖沼水等が万一の漏洩によって復水系に流入した場合にも発生する。
【０００３】
一般に、復水処理システムは、復水中のクラッドを除去するろ過装置と、復水中のイオン性不純物を除去する脱塩装置と、を有している。ろ過装置は、中空糸膜モジュール等のろ過材を備え、脱塩装置は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とが充填された混床式の充填層を備えている。脱塩装置は、ろ過装置の後段に独立して設置されている。
【０００４】
ろ過装置と脱塩装置を個別に設置すると、装置毎にタンク、ポンプ、バルブ、配管、制御盤等の機器が必要になると共に、装置の運転に必要な補給水、所内用空気及び計装用圧縮空気等のユーティリティ系の設備も必要となる。このため、設備費用が増大する他、ろ過装置及び脱塩装置の設置スペースを確保するため、建屋の建設費用が増加するという課題も生じる。このような課題に対処するため、ろ過装置と脱塩装置を一体化する技術が知られている。特許文献１は、中空糸膜の中空部にイオン交換樹脂を充填したろ過脱塩装置を開示している。特許文献２は、中空糸膜モジュールと共にイオン交換体をカラムに充填したろ過脱塩装置を開示している。特許文献３は、容器の内部を上下に分割し、上方エリアに中空糸膜モジュールを設置し、下方エリアにイオン交換体の充填層を設け、ろ過装置と脱塩装置とを一体化させたろ過脱塩装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１７０３６３号公報
【特許文献２】特開昭６２−８３００３号公報
【特許文献３】特開平８−１１７７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に記載のろ過脱塩装置は、ろ過装置と脱塩装置とが機能的に一体化されているため、イオン交換樹脂の充填や抜き取り、あるいは再生の操作が煩雑であり、メンテナンス性の面で制約が多い。特許文献３に記載のろ過脱塩装置は、ろ過装置と脱塩装置が一つの容器の中でエリア的に分離されているため、上述の問題は小さいが、装置自体の高さが極めて高くなる。全高の高いろ過脱塩装置を建屋内に配置するためには、当該エリアの階高を他のエリアの階高と異ならせたり、当該エリアだけ床スラブを抜いたりするなどの対処が必要となり、建屋設計への影響が大きい。一般にろ過脱塩装置では、装置本体の他、メンテナンスのための空間が装置の上方に必要となるため、全高の高いろ過脱塩装置はメンテナンス空間を含んだ高さ方向の必要スペースが増加しやすく、建屋設計への影響がさらに大きくなる。このため、建屋設計上、装置の全高が制限されて、復水処理量を賄うのに十分な容量を確保できなくなる可能性もある。
【０００７】
このため、本発明は十分な処理容量と良好なメンテナンス性を確保しつつ、装置の高さを抑えることの容易なろ過脱塩装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本発明に係るろ過脱塩装置は、内部空間を有する外側容器と、外側容器の内部空間を上下方向に延びる内壁であって、内壁の内側をろ過室に、外側をイオン交換体が充填される脱塩室に仕切り、内壁の上方に位置する上部空間を介してろ過室と脱塩室とが連通する内壁と、脱塩室の側方位置で外側容器に開口する複数のイオン交換体充填配管と、を有している。
【０００９】
このように構成されたろ過脱塩装置では、ろ過室と脱塩室が内壁の内側と外側に平面的に配置されるため、装置の高さを抑えることが容易である。このため、建屋の階高の制約を受けにくく、十分な処理量を確保することができる。ろ過室と脱塩室がエリア的に分離された構成のため、ろ過材及びイオン交換体を、従来と同様の専用のスペース（ろ過室及び脱塩室）に個別に設けることができるため、メンテナンスなどの手間も個別設置されるろ過装置及び脱塩装置と大きく変わるところがない。また、イオン交換体充填配管が複数個設けられているため、イオン交換体充填の際にイオン交換体が均一な充填高さで充填されやすく、メンテナンス性が一層向上する。
【発明の効果】
【００１０】
このように、本発明によれば、十分な処理容量と良好なメンテナンス性を確保しつつ、装置の高さを抑えることの容易なろ過脱塩装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかるろ過脱塩装置の縦断面図である。
【図２】図１に示すろ過脱塩装置の横断面図である。
【図３】図１のＡ部部分詳細図である。
【図４】図１のＢ部部分詳細図である。
【図５】垂れ壁の効果を示す模式図である。
【図６】イオン交換体充填配管とイオン交換体の抜き出しノズルの配置のバリエーションを示す模式的な平面図である。
【図７】イオン交換体保持板の変形例を示す模式図である。
【図８】イオン交換体保持板の変形例を示す模式図である。
【図９】イオン交換体保持板の変形例を示す模式図である。
【図１０】垂れ壁の効果を示す模式図である。
【図１１】フラッシング配管の変形例を示す模式図である。
【図１２】フラッシング配管と堰とが組み合わされた変形例を示す模式図である。
【図１３】他のフラッシング方法を示す模式図である。
【図１４】本発明の他の実施形態にかかるろ過脱塩装置の縦断面図である。
【図１５】イオン交換体保持板の変形例を示す模式図である。
【図１６】イオン交換体保持板の変形例を示す模式図である。
【図１７】フラッシングノズルの代替構成を示す模式図である。
【図１８】イオン交換体充填配管とイオン交換体の抜き出しノズルの配置のバリエーションを示す模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のろ過脱塩装置の一実施形態について、図１〜５を用いて説明する。図１は、第一の実施形態にかかるろ過脱塩装置の縦断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったろ過脱塩装置の断面図である。図３は、図１のＡ部部分詳細図、図４は、図１のＢ部部分詳細図である。図５は、垂れ壁の効果を示す模式図である。
【００１３】
（外側容器２０及び上蓋３０）
ろ過脱塩装置１０は、内部空間１２と上部開口３１とを有する外側容器２０を備えている。内部空間１２は、脱塩室２２とろ過室４１とを含むいくつかの空間に分離されている。上部開口３１には、上蓋３０が開閉可能に取り付けられている。外側容器２０及び上蓋３０は圧力容器の一部をなす。このため、外側容器２０は好ましくは円筒形状であり、上蓋３０は好ましくは、ボルト等の内部圧力に耐えうる手段によって、外側容器２０に取り付けられている。上蓋３０は外側容器２０に対し着脱可能（取り外し可能）に設けられているが、開閉のみが可能であるように、ヒンジなどによって取り付けられていてもよい。後述するように、上部開口３１は、仕切板４４、内壁４０の上部部分４０ｃ、及び整流板３６の取り出し及び取付けを可能とする開口寸法を有している。上蓋３０には、着脱式の配管３２が接続されている。
【００１４】
（内壁４０）
外側容器２０の内部空間１２には内壁４０が設けられている。内壁４０は本実施形態では概ね円筒形状であり、外側容器２０と同心円状に設けられている。内壁４０は外側容器２０の底面まで上下方向に延びており、内壁４０の内側をろ過材４２が配置されるろ過室４１に、内壁４０の外側をイオン交換体が充填される脱塩室２２に仕切っている。脱塩室２２の下部は、イオン交換体が充填されるイオン交換体充填層２１となっている。内壁４０は、下端４０ａが全周で外側容器２０の底部２０ｃに達しており、内壁４０の外側と内側とを完全に仕切っている。これに対し、内壁４０の上端４０ｂは外側容器２０まで達しておらず、内部空間１２で終端している。このため、ろ過室４１と脱塩室２２は、内壁４０の上方に位置する外側容器２０の上部空間３４を介して連通している。
【００１５】
図２に示す、内壁４０の内径Ｄ２と、外側容器２０の内径Ｄ１との比率は、被処理水の水質、ろ過材の種類及びイオン交換体の種類を勘案して決定することができる。一般に、Ｄ２／Ｄ１＝２／１０〜８／１０の範囲で選択することが好ましく、より好ましくはＤ２／Ｄ１＝４／１０〜６／１０である。このような範囲であれば、ろ過材によるクラッド除去性能と、イオン交換体による脱塩性能とのバランスを取り、被処理水を高度に浄化することができる。
【００１６】
内壁４０は上部部分４０ｃと下部部分４０ｄとを有している。下部部分４０ｄは内壁４０の下端４０ａから上部部分４０ｃと下部部分４０ｄとの接続部４０ｅまで延びる、円筒形の固定構造物である。内壁４０の上部部分４０ｃは、接続部４０ｅから上端４０ｂまで延びる円筒形の構造物であり、内壁４０の下部部分４０ｄに対し取り外し可能に構成されている。下部部分４０ｄの頂部４０ｆと上部部分４０ｃの底部４０ｇは共にフランジが形成されており、上部部分４０ｃはボルト及びナット（図示せず）によって、下部部分４０ｄに対して取り外し可能に支持されている。上部部分４０ｃの上端４０ｂ付近には後述する整流板３６を支持する支持部であるブラケット４０ｊが設けられている。
【００１７】
上部開口３１は、取り外された内壁４０の上部部分４０ｃを外側容器２０の外部に取り出し可能な開口寸法を有している。具体的には、上部開口３１の開口寸法をｄ１、ブラケット４０ｊを含む上部部分４０ｃの外径をｄ２としたときに、ｄ１＞ｄ２の関係となっている。このため、ブラケット４０ｊが固定された状態で、内壁４０の上部部分４０ｃを外側容器２０から取り出すことができ、外側容器２０の内部のメンテナンス終了後には、取り外した上部部分４０ｃを上部開口３１を通して、外側容器２０の内部に取り付けることができる。なお、上部部分４０ｃを取り外すためには、後述する手順で整流板３６をあらかじめ取り外して、上部開口３１から搬出しておく必要がある。
【００１８】
内壁４０は外側容器２０と比べ、薄肉の構造物とすることができる。これは、本実施形態ではろ過室４１と脱塩室２２とが内壁４０を介して平面配置されているため、内壁４０には事実上、ろ過室４１及び脱塩室２２で発生する圧力損失に相当する差圧しか掛らないためである。本実施形態のろ過脱塩装置１０は、特許文献３のようにろ過室と脱塩室を縦積みにする構造と比べて、復水系の系統圧力が内圧として掛る範囲を減らすことができる。復水系の系統圧力は、一例では約２．０〜３．０ＭＰａである。これに対して、内壁４０の上部部分４０ｃ（正確には、イオン交換体充填層２１よりも上方部分）にはろ過室４１で生じる差圧しか掛らない。この差圧は一例では約０．３ＭＰａであり、復水系の系統圧力の約１０分の１である。イオン交換体充填層２１の下方、すなわち内壁４０の下部部分４０ｄには、ろ過室４１及び脱塩室２２で生じる差圧の合計が掛るが、いずれにしても復水系の系統圧力と比べて大幅に低い。このため、内壁４０の物量を減らし、ろ過脱塩装置の設備コストの低減が可能となる。
【００１９】
内壁４０はわずかな差圧しか掛らないため、形状の自由度も高く、必要に応じて三角断面、四角断面、六角断面、八角断面などの多角形断面形状を採用することも容易である。ただし、差圧に対する耐圧性の確保や、後述するイオン交換体のフラッシング水流をスムーズに生じさせる観点からは、内壁４０は円筒形またはこれに近い多角形断面形状であることが好ましい。
【００２０】
（仕切板４４）
内壁４０の上端４０ｂには仕切板４４が支持されている。仕切板４４は、内壁４０の内側空間を覆ってろ過室４１の頂面を画定する。仕切板４４にはろ過材４２に等しい数の流出口４４ａが設けられている。後述するように、ろ過材４２の被処理水出口側である上端部は流出口４４ａによって保持され、上部空間３４と連通している。仕切板４４は、ろ過材４２を保持するとともに、ろ過室４１でろ過された被処理水をろ過室４１から流出させる機能を有している。ろ過材４２のメンテナンス時には、ろ過材４２は仕切板４４に装着されたまま上方のメンテナンスエリア（図示せず）に引き上げることができる。このため、上部開口３１は、仕切板４４を外側容器２０の外部に取り出し可能な開口寸法を有している。
【００２１】
（分散板４８）
内壁４０の下部部分４０ｄにはろ過室４１の底部を画定する分散板４８が固定されている。分散板４８は、例えばろ過材４２と等しい数の貫通孔４８ａが設けられた、円形の部材である。分散板４８の下方は外側容器２０の底部２０ｃの中央領域となっており、被処理水が供給される入口配管４６に接続した入口ノズル４５が設けられている。
【００２２】
（ろ過材４２）
ろ過材４２としては、被処理水がろ過材４２の上端面から流出可能な部材であれば限定されない。ろ過材４２としては、中空糸膜モジュールや、円筒プリーツフィルタ等の外圧式フィルター等が好適に用いられ、中空糸膜モジュールが特に好適である。中空糸膜モジュールはろ過面積が大きく、ろ過室４１をコンパクトに保ちながら大容量の復水を効率よく処理できる。
【００２３】
中空糸膜モジュールの一例としては、複数の中空糸膜を長さ方向の両端で束ねた中空糸膜束が挙げられる。中空糸膜束を構成する各中空糸膜の上端は開口し、下端は閉止されている。各中空糸膜の上端開口は対応する流出口４４ａに固定され、上部空間３４に連通している。中空糸膜モジュールの下端は分散板４８から離間している。中空糸膜を透過し中空糸膜の内部（中空孔）に至った被処理水は、各中空糸膜の上端面から流出口４４ａを通って上部空間３４に流出する。
【００２４】
ろ過材４２として円筒プリーツフィルタを用いる場合も同様の構成となる。すなわち、円筒プリーツフィルタは、上端面が流出口４４ａに接続されて、仕切板４４に固定される。
【００２５】
中空糸膜モジュールに用いられる中空糸膜は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリスルフォン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）等から形成することができる。
【００２６】
両端に開口端面が形成された中空糸膜束を用いることもできる。この場合も、各中空糸膜の上端は流出口４４ａと接続されている。各中空糸膜の下端は、分散板４８に設けられた流出口４４ａと同様の流出口（図示せず）を介して、分散板４８の下方の集水部（図示せず）に接続されている。集水部は水路（図示せず）によって流出口４４ａと連通している。中空糸膜を透過し中空孔に至った被処理水の一部は、各中空糸膜の上端面から流出する。被処理水の残部は各中空糸膜の下端面から集水部に集められ、水路を通って、流出口４４ａに至り、最終的に上部空間３４に流出する。
【００２７】
（イオン交換体保持板２８）
外側容器２０の側壁と内壁４０の外側面４０ｈとの間には、脱塩室２２と同一の断面を有するリング状のイオン交換体保持板２８が設けられている。イオン交換体保持板２８は、外縁が外側容器２０の側壁２０ａに沿って、内縁が内壁４０に沿って、周方向に連続的に延びている。イオン交換体保持板２８の内側縁部２８ｆは、内壁４０の下部部分４０ｄに溶接等の適宜の手段で固定支持されている。イオン交換体保持板２８は脱塩室２２の底面を画定するとともに、その上面２８ａでイオン交換体を保持し、イオン交換体充填層２１を形成する。
【００２８】
イオン交換体保持板２８は、被処理水が流通する複数の開口２８ｂを備えており、イオン交換体保持板２８の開口２８ｂには、図５に示すようなストレーナ部材２８ｅが設けられている。ストレーナ部材２８ｅは、充填されるイオン交換体がイオン交換樹脂の場合には、イオン交換樹脂の粒径より小さい目開きの貫通孔またはスリットが複数設けられた、樹脂製もしくは金属製のストレーナ部材である。ストレーナ部材２８ｅは、イオン交換体の脱塩室２２からの流出を防止するとともに、イオン交換されてイオン性不純物が除去された被処理水が脱塩室２２から流出することを可能としている。
【００２９】
イオン交換体保持板２８の下方は外側容器２０の底部２０ｃの外周領域となっており、出口配管３８に接続された出口ノズル３７が設けられている。
【００３０】
（整流板３６）
外側容器２０の側壁２０ａと内壁４０の外側面４０ｈとの間の、イオン交換体保持板２８の上方には、脱塩室２２の頂面を画定する整流板３６が設けられている。整流板３６は外側容器２０の側壁２０ａと内壁４０との間を、外縁が外側容器２０の側壁２０ａに沿って、内縁が内壁４０に沿って、周方向に連続的に延びる、イオン交換体保持板２８と同様のリング状の構造物である。整流板３６は仕切板４４よりも若干下方に設けられている。このため、ろ過室４１を出た被処理水は、仕切板４４の流出口４４ａから流出した後、仕切板４４の外側に位置する整流板３６にオーバーフローする。整流板３６に流れ込んだ被処理水は、整流板３６の上面に分散して一時的に滞留し、液面がほぼ均一化される。整流板３６には複数の開口３６ａが設けられており、整流板３６の上面に一時的に滞留した被処理水は、各開口３６ａから脱塩室２２に向けてほぼ均等な量で落下する。
【００３１】
整流板３６は、内壁４０の頂部４０ｂに取り付けられた支持部であるブラケット４０ｊと、外側容器２０の側壁２０ａのこれと同一高さに取り付けられた支持部であるブラケット２０ｂとの間に跨るように、これらのブラケット４０ｊ，２０ｂで支持されている。整流板３６は６分割、８分割等の適宜の分割数で周方向に分割可能であり、個々の分割セグメントはブラケット２０ｂ，４０ｊにボルト止めされている。分割セグメントの一例が図１２に示されている。メンテナンス時には、分割セグメントごとに整流板３６をブラケット２０ｂ，４０ｊから取り外すことができる。上部開口３１は、取り外され分割された整流板３６を外側容器２０の外部に取り出し可能な開口寸法を有している。整流板３６を外側容器の中から取り出すには、ブラケット２０ｂ，４０ｊに取り付けられている整流板３６を分割セグメント毎に取り外し、上部開口３１から搬出する。
【００３２】
（イオン交換体）
充填層２１に充填されるイオン交換体は、被処理水の水質を勘案して選択することができ、例えば、イオン交換樹脂、イオン交換繊維、モノリス状多孔質イオン交換体が挙げられる。中でも、最も汎用的で、優れたイオン除去能力と高いイオン交換容量とを備え、かつ容易に再生が行えるイオン交換樹脂が好ましい。イオン交換樹脂としては、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂が挙げられる。陰イオン交換樹脂としては強塩基性陰イオン交換樹脂、弱塩基性陰イオン交換樹脂が挙げられる。陽イオン交換樹脂としては、強酸性陽イオン交換樹脂、弱酸性陽イオン交換樹脂が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３３】
イオン交換体の充填形態は、被処理水の水質と脱イオン水に求められる水質とを勘案して決定することができる。イオン交換体の充填形態としては、陰イオン交換体の単床形態、陽イオン交換体の単床形態、または陰イオン交換体と陽イオン交換体の混床もしくは複床形態を用いることができる。特に、陰イオン交換体と陽イオン交換体の混床形態は、復水中のイオン性不純物である陽イオン成分及び陰イオン成分を高度に除去できるため、好ましい。
【００３４】
以上の説明から明らかなように、ろ過室４１は、内壁４０によって側方を画定され、仕切板４４によって頂部を画定され、分散板４８によって底部を画定された、外側容器２０内の独立した空間として構成されている。同様に、脱塩室２２は、外側容器２０及び内壁４０によって側方を画定され、整流板３６によって頂部を画定され、イオン交換体保持板２８によって底部を画定された、外側容器内２０の独立した空間として構成されている。
【００３５】
脱塩室２２内には、イオン交換体が大量に充填されるが、特に、イオン交換樹脂が充填される場合は、ストレーナ部材２８ｅの貫通孔やスリットが樹脂によって目詰まりなどを起こしやすい。ストレーナ部材２８ｅはイオン交換体保持板２８の上面２８ａから突き出すように設けられているため、ストレーナ部材２８ｅ同士の間に樹脂が滞留しやすいという問題もある。このため、イオン交換体保持板２８については定期的なメンテナンスが必要である。この作業は、作業員が外側容器２０の内部空間１２に入って、手作業で行うのが一般的である。本実施形態のろ過脱塩装置１０では、上述のように、内壁４０の上部部分４０ｃを、メンテナンス時に外側容器２０の外部に取り出すことができる。つまり、仕切板４４と、ろ過材４２と、を外側容器２０の外部に取り出した後、整流板３６を取り外し、さらに内壁４０の上部部分４０ｃを取り出すことで、イオン交換体保持板２８の周囲に広いスペースが確保される。整流板３６を取り外すため、内部空間１２の上部には、一部の配管を除きほとんど構造物がない状態となり、イオン交換体保持板２８の上方にも広いスペースが確保される。この結果、作業員が内部空間１２の中央部分から、外周部に位置するイオン交換体保持板２８に容易にアクセスすることが可能となる。イオン交換体保持板２８へのアクセス性が向上する結果、イオン交換体保持板２８に残存した樹脂の除去やストレーナ部材２８ｅの清掃といったメンテナンス作業を効率的に行うことができる。
【００３６】
ろ過脱塩装置１０は、通常運転の際は以下のように作動する。入口配管４６から入口ノズル４５を経由して外側容器２０の底部空間２０ｄに供給された被処理水は、分散板４８を通過し、ろ過材４２の外周部からろ過材４２を透過し、ろ過材４２の中空孔に至る。この間、主に、ろ過材４２を透過できないクラッド等が除去される（ろ過処理）。ろ過材４２の中空孔に至った被処理水は、中空孔を流通し、流出口４４ａから上部空間３４に流出する。上部空間３４に流入した被処理水は、整流板３６を通過して内壁４０と外側容器２０の間に位置する脱塩室２２に流入する。脱塩室２２では、被処理水は充填層２１のイオン交換体内を拡散しながら流通し、主に被処理水中のイオン性不純物である陽イオン成分と陰イオン成分とが除去される（脱塩処理）。こうして、ろ過処理によりクラッドが高度に除去され、脱塩処理によりイオン性不純物が高度に除去された処理水は、出口ノズル３７からろ過脱塩装置１０の外部に流出し、出口配管３８を介して、例えば、蒸気発生器等の使用点に送られる。
【００３７】
ろ過脱塩装置１０でろ過と脱塩の一方の処理だけを行う場合には、配管３２を利用することができる。ろ過だけを行い脱塩室２２をバイパスする場合は、出口配管３８に設けられたバルブ（図示せず）を閉止するとともに配管３２に設けられたバルブ（図示せず）を開放する。上述の手順で処理水を入口配管４６から供給すると、ろ過室４１でろ過された被処理水は脱塩室２２に流入することなく、配管３２からろ過脱塩装置１０の外部に流出する。脱塩だけを行いろ過室４１をバイパスする場合は、入口配管４６に設けられたバルブ（図示せず）を閉止するとともに、配管３２に設けられたバルブ（図示せず）を開放する。そして、配管３２からろ過脱塩装置１０に被処理水を供給する。これによって、被処理水はろ過室４１をバイパスして直接脱塩室２２に流入し、上記の手順で脱塩処理を受けた後、出口ノズル３７を介して、出口配管３８から流出する。
【００３８】
被処理水のろ過処理及び脱塩処理を継続すると、ろ過材４２の外周部にクラッド等が付着する。この現象によって、被処理水の透過率が下がると共に差圧が高くなり、ろ過効率が低下する。また、脱塩室２２では、充填層２１のイオン交換体のイオン交換容量が飽和し、イオン性不純物が処理水に漏洩する。このような場合には、ろ過材４２の逆洗及びイオン交換体の再生を行う。
【００３９】
ろ過材４２の逆洗のため、ろ過脱塩装置１０は、分散板４８の下方に開口する空気供給配管５０と、ろ過室４１の上部に開口する空気排出配管５２と、を備えている。ろ過材４２の逆洗は以下のように行われる。まず、空気供給配管５０から、空気を分散板４８の下方空間（底部空間２０ｄ）に供給する。供給された空気は水中を上昇し、分散板４８を通過する。空気は分散板４８を通過する際に気泡となり、気泡の状態でろ過室４１内を上昇する。この気泡によって、ろ過室４１内の水中にエアリフト上昇流が生起される。エアリフト上昇流は、ろ過材４２の外周面にせん断力を加え、ろ過材４２に対しエアスクラビング洗浄を行う。このエアスクラビング洗浄によって、ろ過材４２の外周面に付着したクラッド等が剥離されて、ろ過室４１内の水に分散される。そして、ろ過室４１内に放出された空気は、空気排出配管５２を流通して外側容器２０の外部に排出される。
【００４０】
イオン交換体の再生には、イオン交換体の抜き出しと充填が必要となる。イオン交換体の抜き出しのため、イオン交換体の抜き出しノズル２６が設けられている。抜き出しノズル２６は外側容器２０の側壁２０ａにおいて、イオン交換体保持板２８の上面２８ａ付近（充填層２１の底部付近）に開口している。イオン交換体の充填のため、整流板３６の下方で、充填層２１の上方にはイオン交換体を充填するイオン交換体充填配管２４が設けられている。イオン交換体充填配管２４は脱塩室２２の上部位置に開口している。イオン交換体充填配管２４は、運転モードを切り替えることによって、イオン交換体の抜き取り時に樹脂のフラッシング水を供給することもできる。イオン交換体充填配管２４から送出されたフラッシング水は、イオン交換樹脂をイオン交換体保持板２８の上面に沿って周方向に押し流す水流となる。
【００４１】
図６は、イオン交換体充填配管２４とイオン交換体の抜き出しノズル２６の配置のバリエーションを示す模式的な平面図である。イオン交換体充填配管２４とイオン交換体の抜き出しノズル２６は、同図（ａ）に示すように、互いに１８０度の間隔で１つずつ設けることもできる。同図（ｂ）に示すように、互いに９０度の間隔で交互に２つずつ設けることもできる。同図（ｃ）に示すように、互いに４５度の間隔で交互に４つずつ設けることもできる。図示は省略するが、イオン交換体充填配管２４とイオン交換体の抜き出しノズル２６の個数を互いに異ならせることも可能である。
【００４２】
イオン交換体の再生は以下のように行われる。まず、イオン交換体充填配管２４を適宜の方法で空気供給源に切換え、イオン交換体充填配管２４から、脱塩室２２の充填層２１の上方に空気を供給すると共に、出口ノズル３７から、脱塩室２２に補給水を供給する。こうして、補給水と空気を供給しながら、充填層２１のイオン交換体を抜き出しノズル２６から外側容器２０の外部に抜き出す。抜き出したイオン交換体は、図示されない再生槽へ移送される。移送されたイオン交換体は、再生剤に浸漬され、あるいは、再生剤が通液されることで、イオン交換体に吸着したイオン性不純物が溶離される（溶離処理）。再生されたイオン交換体は、洗浄水で洗浄されて、再生剤が除去される（洗浄処理）。
【００４３】
洗浄処理されたイオン交換体は、イオン交換体充填配管２４により、脱塩室２２に設けられたイオン交換体保持板２８の上に充填される。この間、余剰な水は出口ノズル３７から排水される。外側容器２０内の余剰な空気は、配管３２から排出される（以上、再生工程）。こうして、イオン交換体の再生が行われる。
【００４４】
イオン交換体の表面に付着したクラッド等の除去を行うために、イオン交換体の逆洗を行うことができる。この目的で、ろ過脱塩装置１０は、イオン交換体保持板２８の下方に位置し外側容器２０に開口する空気供給ノズル２９を備えている。イオン交換体の逆洗は以下のように行われる。まず、空気供給ノズル２９から、脱塩室２２のイオン交換体保持板２８の下方に空気を供給する。供給された空気は、イオン交換体保持板２８を通過する際に気泡となって、脱塩室２２内を上昇する。この間、気泡のエアリフト上昇流により、充填層２１のイオン交換体のエアスクラビング洗浄が行われる。こうして、イオン交換体の表面の付着物は、剥離されて、脱塩室２２内の水に分散される。脱塩室２２内を上昇した気泡は、整流板３６を通過し上部空間３４に至り、上部空間３４から配管３２を通って外側容器２０の外部へ排気される。
【００４５】
上述のように、イオン交換体の再生のためには、イオン交換体の抜き出しと充填が必要である。しかし、脱塩装置内には大量のイオン交換体が充填されるため、イオン交換体を効率よく抜き取ることが重要である。特にイオン交換樹脂を用いた場合には、上述のように樹脂の抜き取りの際にイオン交換体保持板２８に樹脂が残留しやすく、抜き出し効率の向上が望まれる。そこで、本発明のろ過脱塩装置１０は、これらの作業を効率化するために、さらにフラッシングノズル２７とフラッシング配管３３を備えている。
【００４６】
（フラッシングノズル２７）
イオン交換体保持板２８の上方には、外側容器２０の側壁２０ａに開口するフラッシングノズル２７が設けられている。フラッシングノズル２７は、イオン交換体の抜き取り時に外側容器２０の側壁２０ａ側から水平方向に送出され、イオン交換樹脂をイオン交換体保持板２８の上面に沿って周方向に押し流す水流を供給する。フラッシングノズル２７の下端はイオン交換体保持板２８の上面よりわずかに上方（例えば１０ｍｍ程度。）に位置している。これによって、イオン交換体保持板２８の上面をフラッシング水で覆うとともに、イオン交換体保持板２８の上面付近に滞留する樹脂に直接的に水流を加えることが可能となり、樹脂のフラッシング効率を高めることができる。フラッシングノズル２７の向きは特に限定されないが、ノズルの製作性からは、図２に示すように、外側容器２０の側壁２０ａに対して垂直となる向きに設けることが好ましい。この結果、水流も内壁４０に対して垂直となるように流れ、内壁４０に衝突した水流は左右２方向に均等に分岐する。従って、水流をフラッシングに効果的に利用することができる。
【００４７】
フラッシングノズル２７の位置は特に限定されないが、フラッシングノズル２７はイオン交換体の抜き出しノズル２６からできるだけ離れた位置に設けることが望ましい。フラッシングノズル２７とイオン交換体の抜き出しノズル２６を各々１つずつ設ける場合は、図２に示すように、互いに１８０度の間隔で設けることによって、左右に分岐した水流の各々を有効に利用することができる。フラッシングノズル２７の個数も特に限定されない。コストの面からは１つだけ設けることが望ましいが、フラッシング効率を高めるために、複数個のフラッシングノズル２７を設けることもできる。この際、図示は省略するが、フラッシングノズル２７とイオン交換体の抜き出しノズル２６の位置関係は図６と同様に考えることができる。すなわち、図６（ａ）〜（ｃ）において、イオン交換体充填配管２４をフラッシングノズル２７に読み替えることができる。
【００４８】
（フラッシング配管３３）
脱塩室２２内には、外側容器２０を貫通し、整流板３６の下方を延びて、内壁４０の外側面４０ｈの頂部付近に開口するフラッシング配管３３が設けられている。フラッシング配管３３は、内壁４０の外側面４０ｈに沿って下降する水流を供給する。この水流は、イオン交換体保持板２８の上面に到達すると、そこから左右に広がり、樹脂をイオン交換体保持板２８に沿って周方向に押し流す。すなわち、フラッシング配管３３は、フラッシングノズル２７とともにイオン交換体保持板２８に沿ったフラッシング水流を生成する機能を有している。従って、機能的にはいずれかを省略することも可能である。
【００４９】
これらのフラッシングノズル２７及びフラッシング配管３３を用いてフラッシングを行う場合、フラッシング水としては、脱気超純水を用いることが望ましい。これは溶存酸素の多い水を使用すると樹脂が酸化劣化を起こす可能性が高いためである。複数基のろ過脱塩装置を入口ヘッダ配管及び出口ヘッダ配管で並列に接続し、一部のろ過脱塩装置の運転を継続しながら、他の一部のろ過脱塩装置のメンテナンスを行う場合は、出口ヘッダ配管を流通する処理水を用いることができる。具体的には、出口ヘッダと各ろ過脱塩器１０のフラッシングノズル２７及びフラッシング配管３３とを接続する接続配管をあらかじめ設けておく。メンテナンス対象のろ過脱塩器１０を、ヘッダ配管からの分岐部に設けられた弁を閉止することによって隔離する。出口ヘッダの水は運転中のろ過脱塩装置１０によって処理され、脱気超純水となっている。そこで、接続配管に出口ヘッダの水を流通させ、フラッシングノズル２７及びフラッシング配管３３に脱気超純水を供給する。
【００５０】
（空気供給ノズル２９）
前述のように、空気供給ノズル２９はイオン交換体の逆洗の際に、イオン交換体保持板２８の下方空間に空気を供給する。イオン交換樹脂の抜き取り時にはこの空気供給ノズル２９を利用することができる。具体的には、フラッシングノズル２７及びフラッシング配管３３（またはいずれか一方）からのフラッシング水で、樹脂をイオン交換体保持板２８上で押し流すとともに、イオン交換体保持板２８の下方から、複数の開口２８ｂを通して気泡を脱塩室２２に進入させ、イオン交換樹脂を流動化し攪拌する。これらの相互作用によって、ストレーナ部材２８ｅに詰まった樹脂や、ストレーナ部材２８ｅ同士の間に滞留したイオン交換樹脂を浮き上がらせ、効率よくフラッシングすることができる。
【００５１】
図５を参照すると、イオン交換体保持板２８の下面２８ｇには、イオン交換体保持板２８の開口２８ｂの周囲に沿って下方に延びる筒状の垂れ壁２８ｄが設けられている。垂れ壁２８ｄは、空気供給ノズル２９の開口下端２９ａよりも下方まで延び、貫通孔２８ｆを備えている。このような垂れ壁２８ｄを設けることで、個々の開口２８ｂが空気供給ノズル２９に対して遮蔽されるため、空気流が開口２８ｂに直接流入することが防止される。また、垂れ壁２８ｄ同士の間に貫通孔２８ｆが形成されているため、垂れ壁２８ｄの内外の空間が互いに連通する。空気層４９は、貫通孔２８ｆの圧力損失に応じて形成され、同量の空気が貫通孔２８ｆを介して垂れ壁２８ｄに流入し、脱塩室２２に侵入する。このようにして、気泡はイオン交換体保持板２８の全域から均等に脱塩室２２に進入する。
【００５２】
垂れ壁２８ｄがない場合、特定の開口２８ｂ（特に、空気供給ノズル２９に対して直視可能な位置にある開口２８ｂ）に空気が流れやすくなる。このため、空気流の一種のショートカットが生じて、気泡の分布がイオン交換体保持板２８上の位置によってばらつく可能性がある。垂れ壁２８ｄを設けることによって、空気流が分散され、気泡の分布が均一化される。空気供給ノズル２９は従来から設置されていたイオン交換体逆洗用の配管を用いるため、新たな設備を設ける必要はない。
【００５３】
垂れ壁２８ｄは、空気流を分散し、気泡を各開口２８ｂから均等に流出させるので、イオン交換体の逆洗の際にも有効に機能する。
【００５４】
以上説明したフラッシングノズル２７、フラッシング配管３３及び空気供給ノズル２９は、単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。
【００５５】
（他の実施形態）
（樹脂面平坦化ノズル３９）
イオン交換体の再生のためには、イオン交換体の再充填が必要となる。しかし、イオン交換樹脂を用いる場合、イオン交換樹脂は粒状体であるため、流動性が低く、充填量（充填高さ）が特に周方向でばらつくという問題がある。すなわち、一般に粉体が堆積する際には、粉体は自発的に崩れることなく安定を保つ斜面角度（安息角）で山状に堆積することが知られており、イオン交換樹脂についても例外ではない。この現象は、主に充填量の周方向におけるばらつきにつながる。イオン交換樹脂の充填量の少ない（充填高さの低い）位置ではイオン交換容量が早期に飽和するため、結果として装置全体のイオン交換時期が早められることになる。一方、イオン交換樹脂の充填量の多い（充填高さの高い）位置では、イオン交換樹脂はまだ飽和しておらず、無駄にイオン交換樹脂の再生処理を行うことになりかねない。
【００５６】
そこで、本発明のろ過脱塩装置１０は、イオン交換樹脂をできるだけ平坦に充填するため、樹脂面平坦化ノズル３９をオプションとして備えることができる。図１に破線で示すように、樹脂面平坦化ノズル３９は、脱塩室２２の側方位置で外側容器２０に開口しており、概ね水平方向に空気流を供給する。樹脂面平坦化ノズル３９の位置は、イオン交換体が平坦に充填された時のイオン交換体の頂面位置（すなわち、均された後の頂面位置。）より上方にある。イオン交換樹脂の充填高さが周方向あるいは径方向にばらついている場合、樹脂面平坦化ノズル３９で水平方向に空気流を供給することで、充填高さのばらつき、不均一が徐々に均され、平坦な樹脂充填面が得られる。樹脂面平坦化ノズル３９の個数は限定されず、１つだけでもよいし、必要に応じて複数個設けることもできる。
【００５７】
イオン交換樹脂をできるだけ平坦に充填するためには、イオン交換体充填配管２４を複数個設けることの望ましい。イオン交換体充填配管２４を複数個設ける場合には、イオン交換体の充填の際に複数のイオン交換体充填配管２４を切り替えながらイオン交換体を供給することが望ましい。経時的にイオン交換体充填配管２４を切り替えることによって、複数の箇所でイオン交換体を充填できるため、充填高さのばらつきを抑えることができる。そのために、複数のイオン交換体充填配管２４を設ける場合、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、これらを切換え手段４７によって切換えることが有効である。切換え手段４７の態様は限定されないが、一例として、三方弁、四方弁やこれらの組み合わせを用いることができる。
【００５８】
（イオン交換体保持板２８の代替構造）
樹脂の引き抜き効率を高めるためには、図７〜９に示すように、イオン交換体保持板２８に傾斜をつけることが望ましい。イオン交換体保持板２８は全体的に傾斜している方が望ましいが、一部だけが傾斜しても一定の効果は得られる。以下にいくつかの実施形態を示すが、いずれの形態でも、抜き出しノズル２６はイオン交換体保持板２８の上面の最低位置付近に設けられていることが好ましい。なお、図７〜９において、（ａ）はイオン交換体保持板の斜視図を、（ｂ）は断面図を示す。
【００５９】
図７を参照すると、イオン交換体保持板２８は、内壁４０の外側面４０ｈの各位置からこれと対向する外側容器２０の側壁２０ａの各位置まで下り傾斜となっている。すなわちイオン交換体保持板２８は、その内周側が外周側よりも高くなっている。イオン交換体保持板２８の全体的な形状は、円錐台の側面部の形状に等しい。本実施形態では、抜き出しノズル２６の位置及び個数は特に限定されない。
【００６０】
フラッシング配管３３からの水流は内壁４０に沿って流れるため、イオン交換体保持板２８に傾斜を設けることによって、樹脂をイオン交換体保持板２８の内周側から外周側に効率的に移行させることができる。このため、フラッシング水をイオン交換体保持板２８の周方向だけでなく、径方向にも効率的に行き渡らせ、フラッシング効果を高めることができる。さらに、イオン交換体保持板２８と外側容器２０の側壁２０ａとの間にフラッシング水が流通する溝状の経路が形成されるため、フラッシング水による樹脂の運搬効率が高まる。そして、溝状の経路に沿って運搬された樹脂は、イオン交換体保持板２８の外周側に設けられている抜き出しノズル２６から効率よく排出される。
【００６１】
図８を参照すると、イオン交換体保持板２８は、内壁４０の外側面４０ｈの互いに対向する２つの位置６３ａ，６３ｂを通る稜線５３を挟んで互いに反対方向に下り傾斜となる２つの仮想面５４ａ，５４ｂの面内に位置している。イオン交換体保持板２８の全体的な形状は、リングをその中心線に沿って折り曲げた形状である。仮想面５４ａ，５４ｂは本実施形態では平面であるが、曲面であっても構わない。抜き出しノズル２６はイオン交換体保持板２８の上面の、各仮想面５４ａ，５４ｂにおける最低位置５５ａ，５５ｂの付近に各々位置している。フラッシング水は稜線５３を分水嶺として分流し、２つの仮想面５４ａ，５４ｂに沿ってイオン交換体保持板２８の上を流れ、各々の抜き出しノズル２６から排出される。本実施形態では、フラッシング配管３３は、稜線５３を形成する位置６３ａ，６３ｂの上方に位置していることが望ましい。
【００６２】
図９を参照すると、イオン交換体保持板２８は、一方向に傾斜した仮想面５６の面内に位置している。イオン交換体保持板２８の全体的な形状は、リングをその法線が鉛直線に対して傾くように傾斜させた形状である。仮想面５６は本実施形態では平面であるが、曲面であっても構わない。抜き出しノズル２６はイオン交換体保持板２８の上面の最低位置５７の付近に位置している。フラッシング水は仮想面５６に沿ってイオン交換体保持板２８の上を流れ、ただ一つ設けられた抜き出しノズル２６から排出される。本実施形態では、フラッシング配管３３はイオン交換体保持板２８の上面の最高位置の上方に位置していることが望ましい。
【００６３】
（垂れ壁の代替構造）
垂れ壁の代替構造として、空気流遮蔽壁を利用することもできる。図１０を参照すると、イオン交換体保持板２８の下面には、開口２８ｂを空気供給ノズル２９に対して遮蔽する空気流遮蔽壁２８ｃが設けられている。空気流遮蔽壁２８ｃは、空気供給ノズル２９といずれの開口２８ｂとの間にも直視の関係が生じないように、その位置及び形状が選択されている。このため、図１０に示すように、空気供給ノズル２９から流入した空気は一旦空気流遮蔽壁２８ｃに衝突し、そこから四方に広がり拡散される（空気の流れを矢印で示している。）。空気がこのように拡散されるため、供給する空気の量を適切に調整することによって、イオン交換体保持板２８の下面のほぼ全域に定常的な空気層４９を形成することができる。空気供給ノズル２９から供給された空気は、直接開口２８ｂから脱塩室２２に進入することなく、一旦空気層４９に吸収される。そして、空気層４９に含まれる空気が徐々に開口２８ｂから脱塩室２２に進入していく。このような現象が生じる結果、複数の開口２８ｂの各々から同程度の量の空気が脱塩室２２に進入する。イオン交換体保持板２８の位置によらず、その上にあるイオン交換樹脂が攪拌されやすくなるため、全体的な攪拌効果が増大する。空気流遮蔽壁２８ｃは垂れ壁２８ｄの代替構造として設けることもできるが、両者を併用することも可能である。なお、図５と同様、空気の流れは矢印で示している。
【００６４】
（下向き水流の他の供給手段）
樹脂のフラッシング効率を高めるためには上述のように内壁４０に沿った下降水流を供給することが有効である。この下降水流の実現手段として、さらに下記に示すような実施形態が可能である。
【００６５】
図１１を参照すると、２本のフラッシング配管５８が互いに対向する方向から外側容器２０を貫通し、整流板３６の上方を延びて、内壁４０の外側面４０ｈの頂部付近に開口している。図１２を併せて参照すると、整流板３６の上面に位置し、内壁４０の一部に沿って設けられた堰５９が設けられている。堰５９は、整流板３６の複数の開口３６ａを内壁４０とともに包囲する枡状の形状をなしており、フラッシング配管５８は堰５９の内側に開口している。枡状の堰５９に流入したフラッシング水は、開口３６ａを通って内壁４０沿いに落下する。
【００６６】
この実施形態は、フラッシング水の角度位置が堰５９の位置によって規定されるため、特定の角度位置に下降水流を形成する場合に有利である。すなわち、フラッシング水は一旦堰５９の内部に保持され、液位が均一化され、その後、整流板３６の複数の開口３６ａから下降していくため、下降水流の形成される角度範囲を極めて厳密に制御することができるとともに、当該角度範囲に渡って均一な下降流を形成することができる。特に、図８，９に示す傾斜付きのイオン交換体保持板２８を用いた場合には、抜き取りノズル２６の位置が限定されるため、本実施形態と組み合わせて適用することで大きな効果が得られる。
【００６７】
例えば、図８に示す実施形態の場合、抜き取りノズルは各仮想面５４ａ，５４ｂの最低位置５５ａ，５５ｂの近傍に設けられる。これに対して堰５９は、各仮想面５４ａ，５４ｂの最高位置に相当する稜線５３の上方位置で、稜線５３を跨ぐように設けることが好ましい。このように堰５９の位置を決めることで、各堰５９から下降するフラッシング水はイオン交換体保持板２８に到達すると、稜線５３の両側に分流し、仮想面５４ａ，５４ｂにそって各々の最低位置５５ａ，５５ｂに向けて流れる。つまり、２つの堰５９とイオン交換体保持板２８の稜線５３とを利用して４つのフラッシング流を生成し、イオン交換体保持板２８の全周を効率的にフラッシングすることができる。
【００６８】
堰５９は、分割方式の整流板３６と組み合わせることも可能である。この場合、図１２に示すように、堰５９を整流板３６の分割セグメント３６ｂの一つにだけ設けるようにすれば、整流板３６の取付け、取り外しが容易となる。
【００６９】
フラッシング水はろ過室４１の内部を通して供給することもできる。図１３を参照すると整流板３６の上面に堰６０が設けられている。この堰６０は図１１，１２の枡状の堰５９と異なり、内壁４０の全周に沿って内壁４０と同心円状に設けられ、整流板３６の開口を内壁４０とともに包囲している。このような堰６０を設ける場合、入口配管４６をフラッシング水の供給源として用いることができる。すなわち、前述のように入口配管４６は、外側容器２０の底部２０ｃを貫通し、ろ過室４１の被処理水入口側に開口している。従って、入口配管４６からフラッシング水を供給すると、フラッシング水はろ過室４１内に充満し、さらに内壁４０の外側にオーバーフローする。オーバーフローしたフラッシング水は、内壁４０の全周に沿って設けられた堰６０によってせき止められ、開口３６ａから内壁４０の外側面４０ｈに沿って落下する。フラッシング水の流量を調整することによって、堰６０からのオーバーフローを防ぎながら、内壁４０の外側面４０ｈに沿った定常的な下降流を形成することができる。図１３において、フラッシング水の流れは矢印で示している。この下降水流は内壁４０の全周に沿って形成される。このようなフラッシング方法を採用する場合、ろ過室４１内は仕切板４４及びろ過材４２が取り外されて、空洞状態となっていることが望ましい。
【００７０】
本実施形態では、堰６０を用いているが、フラッシング流量を適切に調整すれば堰６０を省略することも可能である。この場合、内壁４０の外側にオーバーフローしたフラッシング水は、そのまま内壁４０の外側面４０ｈに沿って落下する。
【００７１】
フラッシング水として用いる水は特に限定されないが、上述の各実施形態において用いるフラッシング水を、配管６１及び弁６２を介して入口配管４６につなぎこんで利用することが望ましい。
【００７２】
以上の実施形態では下向き水流を内壁４０に沿って供給し、樹脂は外側容器２０の側壁２０ａから抜き出していたが、この関係を逆にすることもできる。図１４を参照すると、イオン交換体の抜き出し口は、イオン交換体保持板２８の内周側に設けられている。具体的には、樹脂の抜き出し管７０が、イオン交換体保持板２８の上面に開口し、外側容器２０の底部２０ｃを貫通するように設けられている。このような構成の抜き出し管７０は、イオン交換体保持板２８上の水位が下がっても樹脂を抜き取ることが容易である。重力を利用しているため、フラッシング水の流速が遅くても、抜き取りノズルを側壁２０ａに設ける場合と比べて移送効率が高い。一方、外側容器２０の側壁２０ａには、側壁２０ａに沿って延びるリング状の流路６４が設けられている。流路６４は側壁２０ａを一周していてもよいし、途中で終端していてもよい。流路６４には外側容器２０の側壁２０ａを貫通する水供給管６５が接続されており、フラッシング水が供給される。流路６４にはスプレイノズル６６が下向きに設けられている。スプレイノズル６６は、イオン交換樹脂の抜き取り時に、例えば９０度〜１２０度程度のスプレイ角度でフラッシング水を噴霧する。フラッシング水の一部は外壁２０の側壁２０ａに衝突し、そのまま下向きの水流となって、側壁２０ａに沿って降下する。広角度のスプレイ角度をもったスプレイノズル６６で噴霧することによって、側壁２０ａの広い角度範囲にフラッシング水を噴霧することができる。スプレイノズル６６は所定の間隔で、複数個設けられていることが好ましい。また、下向き水流の形成される角度範囲は減少するが、スプレイノズル６６の代わりに、流路６４に単純な開口を側壁２０ａを向くように設けてもよい。下向き水流が外側容器２０の側壁２０ａに沿って形成されるため、イオン交換体保持板２８に達した水流はイオン交換体保持板２８を半径方向内方（外側容器２０の中心方向）に流れる。このため、フラッシング水が半径方向内方に流れるに従い流路が絞られ、流速が増えていく。この結果、水流の流れが速くなり、あるいは水流の速度が維持されて、樹脂が押し流されやすくなる。
【００７３】
イオン交換体保持板２８は平坦でもよいが、図７、８に示すのと同様の傾斜を設けることができる。
【００７４】
図１５を参照すると、イオン交換体保持板２８は、外側容器２０の側壁２０ａの各位置からこれと対向する内壁４０の外側面４０ｈの各位置まで下り傾斜となっている。すなわちイオン交換体保持板２８は、その外周側が内周側よりも高くなっている。イオン交換体保持板２８の全体的な形状は、円錐台の側面部の形状に等しく、図７に示す全体的な形状を転置したものとなっている。本実施形態では、抜き出し管７０の位置及び個数は特に限定されない。
【００７５】
図１６を参照すると、内壁４０の外側面の互いに対向する２つの位置７３ａ，７３ｂを通る線７４を挟んで互いに反対方向に上り傾斜となる２つの仮想面５４ａ，５４ｂの面内に位置している。イオン交換体保持板２８の全体的な形状は、リングをその中心線に沿って折り曲げた形状であるが、図８とは折り曲げる方向が逆になっている。仮想面５４ａ，５４ｂは本実施形態では平面であるが、曲面であっても構わない。抜き出し管７０は線７４上にある２つの位置７３ａ，７３ｂ（これらは最低位置にある。）の付近に各々位置している。フラッシング水は２つの仮想面５４ａ，５４ｂに沿ってイオン交換体保持板２８の上を線７４に向けて流れ、抜き出し管７０から排出される。本実施形態では、スプレイノズル６６は、２つの仮想面５４ａ，５４ｂの各々の最高位置５５ａ，５５ｂの上方に位置していることが望ましい。
【００７６】
流路とスプレイノズルを備えた同様の構造は、フラッシング水供給手段にも適用できる。図１４を参照すると、外側容器２０の側壁２０ａに沿って延びる流路６７が設けられている。流路６７に接続されたフラッシング水供給管６９が外側容器２０の側壁２０ａを貫通しており、フラッシング水が供給される。流路６７の内壁４０を向いた位置には開口またはスプレイノズル６８が設けられている。スプレイノズル６８を設けた場合、フラッシング水の一部は水平に噴霧（送出）され、内壁４０に衝突し、イオン交換体保持板２８に沿って周方向に流れる水流が形成される。他の一部はイオン交換体保持板２８の上面に直接噴霧される。イオン交換体保持板２８の上面は樹脂の抜き出しの際に最後まで樹脂が滞留しやすい部位である。この部位に直接的な水流を供給することで、イオン交換体保持板２８の上面に残留した樹脂を効果的に回収することができる。なお、流路は側壁とは独立した配管要素として設けてもよいが、図１７に示すように、側壁２０ａの一部を利用したボックス構成７１としてもよい。
【００７７】
さらに、図１８は、イオン交換体充填配管２４とイオン交換樹脂の抜き出し管７０の配置のバリエーションを示す、図６と同様の、模式的な平面図である。図６に示したのと同様に、イオン交換体充填配管２４と抜き出し管７０は交互に、好ましくは互いに等間隔で配置することが望ましい。図示は省略するが、スプレイノズル６６，６８と抜き出し管７０の位置関係についても図６と同様に考えることができる。すなわち、図１８（ａ）〜（ｃ）において、イオン交換体充填配管２４をスプレイノズル６６，６８に読み替えることができる。
【００７８】
同様の構造は図１に示す実施形態にも適用できる。図１の構成においては、フラッシング配管３３の先端は単純な開口となっているが、フラッシング配管３３の先端に図１４に示すのと同様のリング状の配管を接続し、この配管にスプレイノズルまたは開口を設けるようにしてもよい。
【００７９】
以上、本発明の様々な実施形態を説明したが、これらの実施形態は互いに組み合わせて適用できることは言うまでもない。また、本実施形態では、内壁４０の内側がろ過室４１に、外側が脱塩室２２に仕切られているが、内壁４０の内側をイオン交換体が充填される脱塩室２２に、外側をろ過室４１に仕切っていてもよい。このような構成でも整流板３６や内壁４０の上部部分４０ｃを取り出し可能な構成とすることは可能である。
【００８０】
内壁の上部部分４０ｃと下部部分４０ｄは、イオン交換体保持板２８を介して接続するように（つまり、上部部分４０ｃと下部部分４０ｄの間にイオン交換体保持板２８が介在するように）構成してもよい。すなわち、イオン交換体保持板２８を内壁４０よりも内側まで延長し、イオン交換体保持板２８の下面と内壁の下部部分４０ｄとを溶接等で固定し、イオン交換体保持板２８と上部部分４０ｃとボルトによって着脱可能に接続しても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００８１】
１０ ろ過脱塩装置
１２ 内部空間
２０ 外側容器
２１ イオン交換体充填層
２２ 脱塩室
２４ イオン交換体充填配管
２６ 抜き出しノズル
２７ フラッシングノズル
２８ イオン交換体保持板
２８ｃ 空気流遮蔽壁
２９ 空気供給ノズル
３０ 上蓋
３１ 上部開口
３３ フラッシング配管
３６ 整流板
３９ 樹脂面平坦化ノズル
４０ 内壁
４０ｃ 上部部分
４０ｄ 下部部分
４１ ろ過室
４４ 仕切板
４８ 分散板
５９，６０ 堰
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電所または原子力発電所の復水処理システムに設置される、ろ過装置と脱塩装置とが一体化された複合型のろ過脱塩装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所や原子力発電所では、蒸気発生器等で給水を蒸気とし、蒸気でタービンを駆動することにより発電が行われる。タービンの駆動に使用した蒸気は、復水器で凝縮された後、復水処理システムにおいて復水処理が行われ、再び給水として蒸気発生器等に供給される。火力発電所や原子力発電所における復水処理システムは、大量の復水を処理できることを前提に、復水中の溶解性不純物（イオン性不純物）及び懸濁不純物（クラッド）を除去し、発電設備に必要な水質を安定的に確保することが求められる。これらのイオン性不純物やクラッドは、通常運転中の他、復水器で冷却水として使用している海水や湖沼水等が万一の漏洩によって復水系に流入した場合にも発生する。
【０００３】
一般に、復水処理システムは、復水中のクラッドを除去するろ過装置と、復水中のイオン性不純物を除去する脱塩装置と、を有している。ろ過装置は、中空糸膜モジュール等のろ過材を備え、脱塩装置は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とが充填された混床式の充填層を備えている。脱塩装置は、ろ過装置の後段に独立して設置されている。
【０００４】
ろ過装置と脱塩装置を個別に設置すると、装置毎にタンク、ポンプ、バルブ、配管、制御盤等の機器が必要になると共に、装置の運転に必要な補給水、所内用空気及び計装用圧縮空気等のユーティリティ系の設備も必要となる。このため、設備費用が増大する他、ろ過装置及び脱塩装置の設置スペースを確保するため、建屋の建設費用が増加するという課題も生じる。このような課題に対処するため、ろ過装置と脱塩装置を一体化する技術が知られている。特許文献１は、中空糸膜の中空部にイオン交換樹脂を充填したろ過脱塩装置を開示している。特許文献２は、中空糸膜モジュールと共にイオン交換体をカラムに充填したろ過脱塩装置を開示している。特許文献３は、容器の内部を上下に分割し、上方エリアに中空糸膜モジュールを設置し、下方エリアにイオン交換体の充填層を設け、ろ過装置と脱塩装置とを一体化させたろ過脱塩装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１７０３６３号公報
【特許文献２】特開昭６２−８３００３号公報
【特許文献３】特開平８−１１７７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に記載のろ過脱塩装置は、ろ過装置と脱塩装置とが機能的に一体化されているため、イオン交換樹脂の充填や抜き取り、あるいは再生の操作が煩雑であり、メンテナンス性の面で制約が多い。特許文献３に記載のろ過脱塩装置は、ろ過装置と脱塩装置が一つの容器の中でエリア的に分離されているため、上述の問題は小さいが、装置自体の高さが極めて高くなる。全高の高いろ過脱塩装置を建屋内に配置するためには、当該エリアの階高を他のエリアの階高と異ならせたり、当該エリアだけ床スラブを抜いたりするなどの対処が必要となり、建屋設計への影響が大きい。一般にろ過脱塩装置では、装置本体の他、メンテナンスのための空間が装置の上方に必要となるため、全高の高いろ過脱塩装置はメンテナンス空間を含んだ高さ方向の必要スペースが増加しやすく、建屋設計への影響がさらに大きくなる。このため、建屋設計上、装置の全高が制限されて、復水処理量を賄うのに十分な容量を確保できなくなる可能性もある。
【０００７】
このため、本発明は十分な処理容量と良好なメンテナンス性を確保しつつ、装置の高さを抑えることの容易なろ過脱塩装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本発明に係るろ過脱塩装置は、内部空間を有する外側容器と、外側容器の内部空間を上下方向に延びる内壁であって、内壁の内側をろ過室に、外側をイオン交換体が充填される脱塩室に仕切り、内壁の上方に位置する上部空間を介してろ過室と脱塩室とが連通する内壁と、脱塩室の側方位置で外側容器に開口する複数のイオン交換体充填配管と、を有している。
【０００９】
このように構成されたろ過脱塩装置では、ろ過室と脱塩室が内壁の内側と外側に平面的に配置されるため、装置の高さを抑えることが容易である。このため、建屋の階高の制約を受けにくく、十分な処理量を確保することができる。ろ過室と脱塩室がエリア的に分離された構成のため、ろ過材及びイオン交換体を、従来と同様の専用のスペース（ろ過室及び脱塩室）に個別に設けることができるため、メンテナンスなどの手間も個別設置されるろ過装置及び脱塩装置と大きく変わるところがない。また、イオン交換体充填配管が複数個設けられているため、イオン交換体充填の際にイオン交換体が均一な充填高さで充填されやすく、メンテナンス性が一層向上する。
【発明の効果】
【００１０】
このように、本発明によれば、十分な処理容量と良好なメンテナンス性を確保しつつ、装置の高さを抑えることの容易なろ過脱塩装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかるろ過脱塩装置の縦断面図である。
【図２】図１に示すろ過脱塩装置の横断面図である。
【図３】図１のＡ部部分詳細図である。
【図４】図１のＢ部部分詳細図である。
【図５】垂れ壁の効果を示す模式図である。
【図６】イオン交換体充填配管とイオン交換体の抜き出しノズルの配置のバリエーションを示す模式的な平面図である。
【図７】イオン交換体保持板の変形例を示す模式図である。
【図８】イオン交換体保持板の変形例を示す模式図である。
【図９】イオン交換体保持板の変形例を示す模式図である。
【図１０】垂れ壁の効果を示す模式図である。
【図１１】フラッシング配管の変形例を示す模式図である。
【図１２】フラッシング配管と堰とが組み合わされた変形例を示す模式図である。
【図１３】他のフラッシング方法を示す模式図である。
【図１４】本発明の他の実施形態にかかるろ過脱塩装置の縦断面図である。
【図１５】イオン交換体保持板の変形例を示す模式図である。
【図１６】イオン交換体保持板の変形例を示す模式図である。
【図１７】フラッシングノズルの代替構成を示す模式図である。
【図１８】イオン交換体充填配管とイオン交換体の抜き出しノズルの配置のバリエーションを示す模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のろ過脱塩装置の一実施形態について、図１〜５を用いて説明する。図１は、第一の実施形態にかかるろ過脱塩装置の縦断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったろ過脱塩装置の断面図である。図３は、図１のＡ部部分詳細図、図４は、図１のＢ部部分詳細図である。図５は、垂れ壁の効果を示す模式図である。
【００１３】
（外側容器２０及び上蓋３０）
ろ過脱塩装置１０は、内部空間１２と上部開口３１とを有する外側容器２０を備えている。内部空間１２は、脱塩室２２とろ過室４１とを含むいくつかの空間に分離されている。上部開口３１には、上蓋３０が開閉可能に取り付けられている。外側容器２０及び上蓋３０は圧力容器の一部をなす。このため、外側容器２０は好ましくは円筒形状であり、上蓋３０は好ましくは、ボルト等の内部圧力に耐えうる手段によって、外側容器２０に取り付けられている。上蓋３０は外側容器２０に対し着脱可能（取り外し可能）に設けられているが、開閉のみが可能であるように、ヒンジなどによって取り付けられていてもよい。後述するように、上部開口３１は、仕切板４４、内壁４０の上部部分４０ｃ、及び整流板３６の取り出し及び取付けを可能とする開口寸法を有している。上蓋３０には、着脱式の配管３２が接続されている。
【００１４】
（内壁４０）
外側容器２０の内部空間１２には内壁４０が設けられている。内壁４０は本実施形態では概ね円筒形状であり、外側容器２０と同心円状に設けられている。内壁４０は外側容器２０の底面まで上下方向に延びており、内壁４０の内側をろ過材４２が配置されるろ過室４１に、内壁４０の外側をイオン交換体が充填される脱塩室２２に仕切っている。脱塩室２２の下部は、イオン交換体が充填されるイオン交換体充填層２１となっている。内壁４０は、下端４０ａが全周で外側容器２０の底部２０ｃに達しており、内壁４０の外側と内側とを完全に仕切っている。これに対し、内壁４０の上端４０ｂは外側容器２０まで達しておらず、内部空間１２で終端している。このため、ろ過室４１と脱塩室２２は、内壁４０の上方に位置する外側容器２０の上部空間３４を介して連通している。
【００１５】
図２に示す、内壁４０の内径Ｄ２と、外側容器２０の内径Ｄ１との比率は、被処理水の水質、ろ過材の種類及びイオン交換体の種類を勘案して決定することができる。一般に、Ｄ２／Ｄ１＝２／１０〜８／１０の範囲で選択することが好ましく、より好ましくはＤ２／Ｄ１＝４／１０〜６／１０である。このような範囲であれば、ろ過材によるクラッド除去性能と、イオン交換体による脱塩性能とのバランスを取り、被処理水を高度に浄化することができる。
【００１６】
内壁４０は上部部分４０ｃと下部部分４０ｄとを有している。下部部分４０ｄは内壁４０の下端４０ａから上部部分４０ｃと下部部分４０ｄとの接続部４０ｅまで延びる、円筒形の固定構造物である。内壁４０の上部部分４０ｃは、接続部４０ｅから上端４０ｂまで延びる円筒形の構造物であり、内壁４０の下部部分４０ｄに対し取り外し可能に構成されている。下部部分４０ｄの頂部４０ｆと上部部分４０ｃの底部４０ｇは共にフランジが形成されており、上部部分４０ｃはボルト及びナット（図示せず）によって、下部部分４０ｄに対して取り外し可能に支持されている。上部部分４０ｃの上端４０ｂ付近には後述する整流板３６を支持する支持部であるブラケット４０ｊが設けられている。
【００１７】
上部開口３１は、取り外された内壁４０の上部部分４０ｃを外側容器２０の外部に取り出し可能な開口寸法を有している。具体的には、上部開口３１の開口寸法をｄ１、ブラケット４０ｊを含む上部部分４０ｃの外径をｄ２としたときに、ｄ１＞ｄ２の関係となっている。このため、ブラケット４０ｊが固定された状態で、内壁４０の上部部分４０ｃを外側容器２０から取り出すことができ、外側容器２０の内部のメンテナンス終了後には、取り外した上部部分４０ｃを上部開口３１を通して、外側容器２０の内部に取り付けることができる。なお、上部部分４０ｃを取り外すためには、後述する手順で整流板３６をあらかじめ取り外して、上部開口３１から搬出しておく必要がある。
【００１８】
内壁４０は外側容器２０と比べ、薄肉の構造物とすることができる。これは、本実施形態ではろ過室４１と脱塩室２２とが内壁４０を介して平面配置されているため、内壁４０には事実上、ろ過室４１及び脱塩室２２で発生する圧力損失に相当する差圧しか掛らないためである。本実施形態のろ過脱塩装置１０は、特許文献３のようにろ過室と脱塩室を縦積みにする構造と比べて、復水系の系統圧力が内圧として掛る範囲を減らすことができる。復水系の系統圧力は、一例では約２．０〜３．０ＭＰａである。これに対して、内壁４０の上部部分４０ｃ（正確には、イオン交換体充填層２１よりも上方部分）にはろ過室４１で生じる差圧しか掛らない。この差圧は一例では約０．３ＭＰａであり、復水系の系統圧力の約１０分の１である。イオン交換体充填層２１の下方、すなわち内壁４０の下部部分４０ｄには、ろ過室４１及び脱塩室２２で生じる差圧の合計が掛るが、いずれにしても復水系の系統圧力と比べて大幅に低い。このため、内壁４０の物量を減らし、ろ過脱塩装置の設備コストの低減が可能となる。
【００１９】
内壁４０はわずかな差圧しか掛らないため、形状の自由度も高く、必要に応じて三角断面、四角断面、六角断面、八角断面などの多角形断面形状を採用することも容易である。ただし、差圧に対する耐圧性の確保や、後述するイオン交換体のフラッシング水流をスムーズに生じさせる観点からは、内壁４０は円筒形またはこれに近い多角形断面形状であることが好ましい。
【００２０】
（仕切板４４）
内壁４０の上端４０ｂには仕切板４４が支持されている。仕切板４４は、内壁４０の内側空間を覆ってろ過室４１の頂面を画定する。仕切板４４にはろ過材４２に等しい数の流出口４４ａが設けられている。後述するように、ろ過材４２の被処理水出口側である上端部は流出口４４ａによって保持され、上部空間３４と連通している。仕切板４４は、ろ過材４２を保持するとともに、ろ過室４１でろ過された被処理水をろ過室４１から流出させる機能を有している。ろ過材４２のメンテナンス時には、ろ過材４２は仕切板４４に装着されたまま上方のメンテナンスエリア（図示せず）に引き上げることができる。このため、上部開口３１は、仕切板４４を外側容器２０の外部に取り出し可能な開口寸法を有している。
【００２１】
（分散板４８）
内壁４０の下部部分４０ｄにはろ過室４１の底部を画定する分散板４８が固定されている。分散板４８は、例えばろ過材４２と等しい数の貫通孔４８ａが設けられた、円形の部材である。分散板４８の下方は外側容器２０の底部２０ｃの中央領域となっており、被処理水が供給される入口配管４６に接続した入口ノズル４５が設けられている。
【００２２】
（ろ過材４２）
ろ過材４２としては、被処理水がろ過材４２の上端面から流出可能な部材であれば限定されない。ろ過材４２としては、中空糸膜モジュールや、円筒プリーツフィルタ等の外圧式フィルター等が好適に用いられ、中空糸膜モジュールが特に好適である。中空糸膜モジュールはろ過面積が大きく、ろ過室４１をコンパクトに保ちながら大容量の復水を効率よく処理できる。
【００２３】
中空糸膜モジュールの一例としては、複数の中空糸膜を長さ方向の両端で束ねた中空糸膜束が挙げられる。中空糸膜束を構成する各中空糸膜の上端は開口し、下端は閉止されている。各中空糸膜の上端開口は対応する流出口４４ａに固定され、上部空間３４に連通している。中空糸膜モジュールの下端は分散板４８から離間している。中空糸膜を透過し中空糸膜の内部（中空孔）に至った被処理水は、各中空糸膜の上端面から流出口４４ａを通って上部空間３４に流出する。
【００２４】
ろ過材４２として円筒プリーツフィルタを用いる場合も同様の構成となる。すなわち、円筒プリーツフィルタは、上端面が流出口４４ａに接続されて、仕切板４４に固定される。
【００２５】
中空糸膜モジュールに用いられる中空糸膜は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリスルフォン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）等から形成することができる。
【００２６】
両端に開口端面が形成された中空糸膜束を用いることもできる。この場合も、各中空糸膜の上端は流出口４４ａと接続されている。各中空糸膜の下端は、分散板４８に設けられた流出口４４ａと同様の流出口（図示せず）を介して、分散板４８の下方の集水部（図示せず）に接続されている。集水部は水路（図示せず）によって流出口４４ａと連通している。中空糸膜を透過し中空孔に至った被処理水の一部は、各中空糸膜の上端面から流出する。被処理水の残部は各中空糸膜の下端面から集水部に集められ、水路を通って、流出口４４ａに至り、最終的に上部空間３４に流出する。
【００２７】
（イオン交換体保持板２８）
外側容器２０の側壁と内壁４０の外側面４０ｈとの間には、脱塩室２２と同一の断面を有するリング状のイオン交換体保持板２８が設けられている。イオン交換体保持板２８は、外縁が外側容器２０の側壁２０ａに沿って、内縁が内壁４０に沿って、周方向に連続的に延びている。イオン交換体保持板２８の内側縁部２８ｆは、内壁４０の下部部分４０ｄに溶接等の適宜の手段で固定支持されている。イオン交換体保持板２８は脱塩室２２の底面を画定するとともに、その上面２８ａでイオン交換体を保持し、イオン交換体充填層２１を形成する。
【００２８】
イオン交換体保持板２８は、被処理水が流通する複数の開口２８ｂを備えており、イオン交換体保持板２８の開口２８ｂには、図５に示すようなストレーナ部材２８ｅが設けられている。ストレーナ部材２８ｅは、充填されるイオン交換体がイオン交換樹脂の場合には、イオン交換樹脂の粒径より小さい目開きの貫通孔またはスリットが複数設けられた、樹脂製もしくは金属製のストレーナ部材である。ストレーナ部材２８ｅは、イオン交換体の脱塩室２２からの流出を防止するとともに、イオン交換されてイオン性不純物が除去された被処理水が脱塩室２２から流出することを可能としている。
【００２９】
イオン交換体保持板２８の下方は外側容器２０の底部２０ｃの外周領域となっており、出口配管３８に接続された出口ノズル３７が設けられている。
【００３０】
（整流板３６）
外側容器２０の側壁２０ａと内壁４０の外側面４０ｈとの間の、イオン交換体保持板２８の上方には、脱塩室２２の頂面を画定する整流板３６が設けられている。整流板３６は外側容器２０の側壁２０ａと内壁４０との間を、外縁が外側容器２０の側壁２０ａに沿って、内縁が内壁４０に沿って、周方向に連続的に延びる、イオン交換体保持板２８と同様のリング状の構造物である。整流板３６は仕切板４４よりも若干下方に設けられている。このため、ろ過室４１を出た被処理水は、仕切板４４の流出口４４ａから流出した後、仕切板４４の外側に位置する整流板３６にオーバーフローする。整流板３６に流れ込んだ被処理水は、整流板３６の上面に分散して一時的に滞留し、液面がほぼ均一化される。整流板３６には複数の開口３６ａが設けられており、整流板３６の上面に一時的に滞留した被処理水は、各開口３６ａから脱塩室２２に向けてほぼ均等な量で落下する。
【００３１】
整流板３６は、内壁４０の頂部４０ｂに取り付けられた支持部であるブラケット４０ｊと、外側容器２０の側壁２０ａのこれと同一高さに取り付けられた支持部であるブラケット２０ｂとの間に跨るように、これらのブラケット４０ｊ，２０ｂで支持されている。整流板３６は６分割、８分割等の適宜の分割数で周方向に分割可能であり、個々の分割セグメントはブラケット２０ｂ，４０ｊにボルト止めされている。分割セグメントの一例が図１２に示されている。メンテナンス時には、分割セグメントごとに整流板３６をブラケット２０ｂ，４０ｊから取り外すことができる。上部開口３１は、取り外され分割された整流板３６を外側容器２０の外部に取り出し可能な開口寸法を有している。整流板３６を外側容器の中から取り出すには、ブラケット２０ｂ，４０ｊに取り付けられている整流板３６を分割セグメント毎に取り外し、上部開口３１から搬出する。
【００３２】
（イオン交換体）
充填層２１に充填されるイオン交換体は、被処理水の水質を勘案して選択することができ、例えば、イオン交換樹脂、イオン交換繊維、モノリス状多孔質イオン交換体が挙げられる。中でも、最も汎用的で、優れたイオン除去能力と高いイオン交換容量とを備え、かつ容易に再生が行えるイオン交換樹脂が好ましい。イオン交換樹脂としては、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂が挙げられる。陰イオン交換樹脂としては強塩基性陰イオン交換樹脂、弱塩基性陰イオン交換樹脂が挙げられる。陽イオン交換樹脂としては、強酸性陽イオン交換樹脂、弱酸性陽イオン交換樹脂が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３３】
イオン交換体の充填形態は、被処理水の水質と脱イオン水に求められる水質とを勘案して決定することができる。イオン交換体の充填形態としては、陰イオン交換体の単床形態、陽イオン交換体の単床形態、または陰イオン交換体と陽イオン交換体の混床もしくは複床形態を用いることができる。特に、陰イオン交換体と陽イオン交換体の混床形態は、復水中のイオン性不純物である陽イオン成分及び陰イオン成分を高度に除去できるため、好ましい。
【００３４】
以上の説明から明らかなように、ろ過室４１は、内壁４０によって側方を画定され、仕切板４４によって頂部を画定され、分散板４８によって底部を画定された、外側容器２０内の独立した空間として構成されている。同様に、脱塩室２２は、外側容器２０及び内壁４０によって側方を画定され、整流板３６によって頂部を画定され、イオン交換体保持板２８によって底部を画定された、外側容器内２０の独立した空間として構成されている。
【００３５】
脱塩室２２内には、イオン交換体が大量に充填されるが、特に、イオン交換樹脂が充填される場合は、ストレーナ部材２８ｅの貫通孔やスリットが樹脂によって目詰まりなどを起こしやすい。ストレーナ部材２８ｅはイオン交換体保持板２８の上面２８ａから突き出すように設けられているため、ストレーナ部材２８ｅ同士の間に樹脂が滞留しやすいという問題もある。このため、イオン交換体保持板２８については定期的なメンテナンスが必要である。この作業は、作業員が外側容器２０の内部空間１２に入って、手作業で行うのが一般的である。本実施形態のろ過脱塩装置１０では、上述のように、内壁４０の上部部分４０ｃを、メンテナンス時に外側容器２０の外部に取り出すことができる。つまり、仕切板４４と、ろ過材４２と、を外側容器２０の外部に取り出した後、整流板３６を取り外し、さらに内壁４０の上部部分４０ｃを取り出すことで、イオン交換体保持板２８の周囲に広いスペースが確保される。整流板３６を取り外すため、内部空間１２の上部には、一部の配管を除きほとんど構造物がない状態となり、イオン交換体保持板２８の上方にも広いスペースが確保される。この結果、作業員が内部空間１２の中央部分から、外周部に位置するイオン交換体保持板２８に容易にアクセスすることが可能となる。イオン交換体保持板２８へのアクセス性が向上する結果、イオン交換体保持板２８に残存した樹脂の除去やストレーナ部材２８ｅの清掃といったメンテナンス作業を効率的に行うことができる。
【００３６】
ろ過脱塩装置１０は、通常運転の際は以下のように作動する。入口配管４６から入口ノズル４５を経由して外側容器２０の底部空間２０ｄに供給された被処理水は、分散板４８を通過し、ろ過材４２の外周部からろ過材４２を透過し、ろ過材４２の中空孔に至る。この間、主に、ろ過材４２を透過できないクラッド等が除去される（ろ過処理）。ろ過材４２の中空孔に至った被処理水は、中空孔を流通し、流出口４４ａから上部空間３４に流出する。上部空間３４に流入した被処理水は、整流板３６を通過して内壁４０と外側容器２０の間に位置する脱塩室２２に流入する。脱塩室２２では、被処理水は充填層２１のイオン交換体内を拡散しながら流通し、主に被処理水中のイオン性不純物である陽イオン成分と陰イオン成分とが除去される（脱塩処理）。こうして、ろ過処理によりクラッドが高度に除去され、脱塩処理によりイオン性不純物が高度に除去された処理水は、出口ノズル３７からろ過脱塩装置１０の外部に流出し、出口配管３８を介して、例えば、蒸気発生器等の使用点に送られる。
【００３７】
ろ過脱塩装置１０でろ過と脱塩の一方の処理だけを行う場合には、配管３２を利用することができる。ろ過だけを行い脱塩室２２をバイパスする場合は、出口配管３８に設けられたバルブ（図示せず）を閉止するとともに配管３２に設けられたバルブ（図示せず）を開放する。上述の手順で処理水を入口配管４６から供給すると、ろ過室４１でろ過された被処理水は脱塩室２２に流入することなく、配管３２からろ過脱塩装置１０の外部に流出する。脱塩だけを行いろ過室４１をバイパスする場合は、入口配管４６に設けられたバルブ（図示せず）を閉止するとともに、配管３２に設けられたバルブ（図示せず）を開放する。そして、配管３２からろ過脱塩装置１０に被処理水を供給する。これによって、被処理水はろ過室４１をバイパスして直接脱塩室２２に流入し、上記の手順で脱塩処理を受けた後、出口ノズル３７を介して、出口配管３８から流出する。
【００３８】
被処理水のろ過処理及び脱塩処理を継続すると、ろ過材４２の外周部にクラッド等が付着する。この現象によって、被処理水の透過率が下がると共に差圧が高くなり、ろ過効率が低下する。また、脱塩室２２では、充填層２１のイオン交換体のイオン交換容量が飽和し、イオン性不純物が処理水に漏洩する。このような場合には、ろ過材４２の逆洗及びイオン交換体の再生を行う。
【００３９】
ろ過材４２の逆洗のため、ろ過脱塩装置１０は、分散板４８の下方に開口する空気供給配管５０と、ろ過室４１の上部に開口する空気排出配管５２と、を備えている。ろ過材４２の逆洗は以下のように行われる。まず、空気供給配管５０から、空気を分散板４８の下方空間（底部空間２０ｄ）に供給する。供給された空気は水中を上昇し、分散板４８を通過する。空気は分散板４８を通過する際に気泡となり、気泡の状態でろ過室４１内を上昇する。この気泡によって、ろ過室４１内の水中にエアリフト上昇流が生起される。エアリフト上昇流は、ろ過材４２の外周面にせん断力を加え、ろ過材４２に対しエアスクラビング洗浄を行う。このエアスクラビング洗浄によって、ろ過材４２の外周面に付着したクラッド等が剥離されて、ろ過室４１内の水に分散される。そして、ろ過室４１内に放出された空気は、空気排出配管５２を流通して外側容器２０の外部に排出される。
【００４０】
イオン交換体の再生には、イオン交換体の抜き出しと充填が必要となる。イオン交換体の抜き出しのため、イオン交換体の抜き出しノズル２６が設けられている。抜き出しノズル２６は外側容器２０の側壁２０ａにおいて、イオン交換体保持板２８の上面２８ａ付近（充填層２１の底部付近）に開口している。イオン交換体の充填のため、整流板３６の下方で、充填層２１の上方にはイオン交換体を充填するイオン交換体充填配管２４が設けられている。イオン交換体充填配管２４は脱塩室２２の上部位置に開口している。イオン交換体充填配管２４は、運転モードを切り替えることによって、イオン交換体の抜き取り時に樹脂のフラッシング水を供給することもできる。イオン交換体充填配管２４から送出されたフラッシング水は、イオン交換樹脂をイオン交換体保持板２８の上面に沿って周方向に押し流す水流となる。
【００４１】
図６は、イオン交換体充填配管２４とイオン交換体の抜き出しノズル２６の配置のバリエーションを示す模式的な平面図である。イオン交換体充填配管２４とイオン交換体の抜き出しノズル２６は、同図（ａ）に示すように、互いに１８０度の間隔で１つずつ設けることもできる。同図（ｂ）に示すように、互いに９０度の間隔で交互に２つずつ設けることもできる。同図（ｃ）に示すように、互いに４５度の間隔で交互に４つずつ設けることもできる。図示は省略するが、イオン交換体充填配管２４とイオン交換体の抜き出しノズル２６の個数を互いに異ならせることも可能である。
【００４２】
イオン交換体の再生は以下のように行われる。まず、イオン交換体充填配管２４を適宜の方法で空気供給源に切換え、イオン交換体充填配管２４から、脱塩室２２の充填層２１の上方に空気を供給すると共に、出口ノズル３７から、脱塩室２２に補給水を供給する。こうして、補給水と空気を供給しながら、充填層２１のイオン交換体を抜き出しノズル２６から外側容器２０の外部に抜き出す。抜き出したイオン交換体は、図示されない再生槽へ移送される。移送されたイオン交換体は、再生剤に浸漬され、あるいは、再生剤が通液されることで、イオン交換体に吸着したイオン性不純物が溶離される（溶離処理）。再生されたイオン交換体は、洗浄水で洗浄されて、再生剤が除去される（洗浄処理）。
【００４３】
洗浄処理されたイオン交換体は、イオン交換体充填配管２４により、脱塩室２２に設けられたイオン交換体保持板２８の上に充填される。この間、余剰な水は出口ノズル３７から排水される。外側容器２０内の余剰な空気は、配管３２から排出される（以上、再生工程）。こうして、イオン交換体の再生が行われる。
【００４４】
イオン交換体の表面に付着したクラッド等の除去を行うために、イオン交換体の逆洗を行うことができる。この目的で、ろ過脱塩装置１０は、イオン交換体保持板２８の下方に位置し外側容器２０に開口する空気供給ノズル２９を備えている。イオン交換体の逆洗は以下のように行われる。まず、空気供給ノズル２９から、脱塩室２２のイオン交換体保持板２８の下方に空気を供給する。供給された空気は、イオン交換体保持板２８を通過する際に気泡となって、脱塩室２２内を上昇する。この間、気泡のエアリフト上昇流により、充填層２１のイオン交換体のエアスクラビング洗浄が行われる。こうして、イオン交換体の表面の付着物は、剥離されて、脱塩室２２内の水に分散される。脱塩室２２内を上昇した気泡は、整流板３６を通過し上部空間３４に至り、上部空間３４から配管３２を通って外側容器２０の外部へ排気される。
【００４５】
上述のように、イオン交換体の再生のためには、イオン交換体の抜き出しと充填が必要である。しかし、脱塩装置内には大量のイオン交換体が充填されるため、イオン交換体を効率よく抜き取ることが重要である。特にイオン交換樹脂を用いた場合には、上述のように樹脂の抜き取りの際にイオン交換体保持板２８に樹脂が残留しやすく、抜き出し効率の向上が望まれる。そこで、本発明のろ過脱塩装置１０は、これらの作業を効率化するために、さらにフラッシングノズル２７とフラッシング配管３３を備えている。
【００４６】
（フラッシングノズル２７）
イオン交換体保持板２８の上方には、外側容器２０の側壁２０ａに開口するフラッシングノズル２７が設けられている。フラッシングノズル２７は、イオン交換体の抜き取り時に外側容器２０の側壁２０ａ側から水平方向に送出され、イオン交換樹脂をイオン交換体保持板２８の上面に沿って周方向に押し流す水流を供給する。フラッシングノズル２７の下端はイオン交換体保持板２８の上面よりわずかに上方（例えば１０ｍｍ程度。）に位置している。これによって、イオン交換体保持板２８の上面をフラッシング水で覆うとともに、イオン交換体保持板２８の上面付近に滞留する樹脂に直接的に水流を加えることが可能となり、樹脂のフラッシング効率を高めることができる。フラッシングノズル２７の向きは特に限定されないが、ノズルの製作性からは、図２に示すように、外側容器２０の側壁２０ａに対して垂直となる向きに設けることが好ましい。この結果、水流も内壁４０に対して垂直となるように流れ、内壁４０に衝突した水流は左右２方向に均等に分岐する。従って、水流をフラッシングに効果的に利用することができる。
【００４７】
フラッシングノズル２７の位置は特に限定されないが、フラッシングノズル２７はイオン交換体の抜き出しノズル２６からできるだけ離れた位置に設けることが望ましい。フラッシングノズル２７とイオン交換体の抜き出しノズル２６を各々１つずつ設ける場合は、図２に示すように、互いに１８０度の間隔で設けることによって、左右に分岐した水流の各々を有効に利用することができる。フラッシングノズル２７の個数も特に限定されない。コストの面からは１つだけ設けることが望ましいが、フラッシング効率を高めるために、複数個のフラッシングノズル２７を設けることもできる。この際、図示は省略するが、フラッシングノズル２７とイオン交換体の抜き出しノズル２６の位置関係は図６と同様に考えることができる。すなわち、図６（ａ）〜（ｃ）において、イオン交換体充填配管２４をフラッシングノズル２７に読み替えることができる。
【００４８】
（フラッシング配管３３）
脱塩室２２内には、外側容器２０を貫通し、整流板３６の下方を延びて、内壁４０の外側面４０ｈの頂部付近に開口するフラッシング配管３３が設けられている。フラッシング配管３３は、内壁４０の外側面４０ｈに沿って下降する水流を供給する。この水流は、イオン交換体保持板２８の上面に到達すると、そこから左右に広がり、樹脂をイオン交換体保持板２８に沿って周方向に押し流す。すなわち、フラッシング配管３３は、フラッシングノズル２７とともにイオン交換体保持板２８に沿ったフラッシング水流を生成する機能を有している。従って、機能的にはいずれかを省略することも可能である。
【００４９】
これらのフラッシングノズル２７及びフラッシング配管３３を用いてフラッシングを行う場合、フラッシング水としては、脱気超純水を用いることが望ましい。これは溶存酸素の多い水を使用すると樹脂が酸化劣化を起こす可能性が高いためである。複数基のろ過脱塩装置を入口ヘッダ配管及び出口ヘッダ配管で並列に接続し、一部のろ過脱塩装置の運転を継続しながら、他の一部のろ過脱塩装置のメンテナンスを行う場合は、出口ヘッダ配管を流通する処理水を用いることができる。具体的には、出口ヘッダと各ろ過脱塩器１０のフラッシングノズル２７及びフラッシング配管３３とを接続する接続配管をあらかじめ設けておく。メンテナンス対象のろ過脱塩器１０を、ヘッダ配管からの分岐部に設けられた弁を閉止することによって隔離する。出口ヘッダの水は運転中のろ過脱塩装置１０によって処理され、脱気超純水となっている。そこで、接続配管に出口ヘッダの水を流通させ、フラッシングノズル２７及びフラッシング配管３３に脱気超純水を供給する。
【００５０】
（空気供給ノズル２９）
前述のように、空気供給ノズル２９はイオン交換体の逆洗の際に、イオン交換体保持板２８の下方空間に空気を供給する。イオン交換樹脂の抜き取り時にはこの空気供給ノズル２９を利用することができる。具体的には、フラッシングノズル２７及びフラッシング配管３３（またはいずれか一方）からのフラッシング水で、樹脂をイオン交換体保持板２８上で押し流すとともに、イオン交換体保持板２８の下方から、複数の開口２８ｂを通して気泡を脱塩室２２に進入させ、イオン交換樹脂を流動化し攪拌する。これらの相互作用によって、ストレーナ部材２８ｅに詰まった樹脂や、ストレーナ部材２８ｅ同士の間に滞留したイオン交換樹脂を浮き上がらせ、効率よくフラッシングすることができる。
【００５１】
図５を参照すると、イオン交換体保持板２８の下面２８ｇには、イオン交換体保持板２８の開口２８ｂの周囲に沿って下方に延びる筒状の垂れ壁２８ｄが設けられている。垂れ壁２８ｄは、空気供給ノズル２９の開口下端２９ａよりも下方まで延び、貫通孔２８ｆを備えている。このような垂れ壁２８ｄを設けることで、個々の開口２８ｂが空気供給ノズル２９に対して遮蔽されるため、空気流が開口２８ｂに直接流入することが防止される。また、垂れ壁２８ｄ同士の間に貫通孔２８ｆが形成されているため、垂れ壁２８ｄの内外の空間が互いに連通する。空気層４９は、貫通孔２８ｆの圧力損失に応じて形成され、同量の空気が貫通孔２８ｆを介して垂れ壁２８ｄに流入し、脱塩室２２に侵入する。このようにして、気泡はイオン交換体保持板２８の全域から均等に脱塩室２２に進入する。
【００５２】
垂れ壁２８ｄがない場合、特定の開口２８ｂ（特に、空気供給ノズル２９に対して直視可能な位置にある開口２８ｂ）に空気が流れやすくなる。このため、空気流の一種のショートカットが生じて、気泡の分布がイオン交換体保持板２８上の位置によってばらつく可能性がある。垂れ壁２８ｄを設けることによって、空気流が分散され、気泡の分布が均一化される。空気供給ノズル２９は従来から設置されていたイオン交換体逆洗用の配管を用いるため、新たな設備を設ける必要はない。
【００５３】
垂れ壁２８ｄは、空気流を分散し、気泡を各開口２８ｂから均等に流出させるので、イオン交換体の逆洗の際にも有効に機能する。
【００５４】
以上説明したフラッシングノズル２７、フラッシング配管３３及び空気供給ノズル２９は、単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。
【００５５】
（他の実施形態）
（樹脂面平坦化ノズル３９）
イオン交換体の再生のためには、イオン交換体の再充填が必要となる。しかし、イオン交換樹脂を用いる場合、イオン交換樹脂は粒状体であるため、流動性が低く、充填量（充填高さ）が特に周方向でばらつくという問題がある。すなわち、一般に粉体が堆積する際には、粉体は自発的に崩れることなく安定を保つ斜面角度（安息角）で山状に堆積することが知られており、イオン交換樹脂についても例外ではない。この現象は、主に充填量の周方向におけるばらつきにつながる。イオン交換樹脂の充填量の少ない（充填高さの低い）位置ではイオン交換容量が早期に飽和するため、結果として装置全体のイオン交換時期が早められることになる。一方、イオン交換樹脂の充填量の多い（充填高さの高い）位置では、イオン交換樹脂はまだ飽和しておらず、無駄にイオン交換樹脂の再生処理を行うことになりかねない。
【００５６】
そこで、本発明のろ過脱塩装置１０は、イオン交換樹脂をできるだけ平坦に充填するため、樹脂面平坦化ノズル３９をオプションとして備えることができる。図１に破線で示すように、樹脂面平坦化ノズル３９は、脱塩室２２の側方位置で外側容器２０に開口しており、概ね水平方向に空気流を供給する。樹脂面平坦化ノズル３９の位置は、イオン交換体が平坦に充填された時のイオン交換体の頂面位置（すなわち、均された後の頂面位置。）より上方にある。イオン交換樹脂の充填高さが周方向あるいは径方向にばらついている場合、樹脂面平坦化ノズル３９で水平方向に空気流を供給することで、充填高さのばらつき、不均一が徐々に均され、平坦な樹脂充填面が得られる。樹脂面平坦化ノズル３９の個数は限定されず、１つだけでもよいし、必要に応じて複数個設けることもできる。
【００５７】
イオン交換樹脂をできるだけ平坦に充填するためには、イオン交換体充填配管２４を複数個設けることの望ましい。イオン交換体充填配管２４を複数個設ける場合には、イオン交換体の充填の際に複数のイオン交換体充填配管２４を切り替えながらイオン交換体を供給することが望ましい。経時的にイオン交換体充填配管２４を切り替えることによって、複数の箇所でイオン交換体を充填できるため、充填高さのばらつきを抑えることができる。そのために、複数のイオン交換体充填配管２４を設ける場合、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、これらを切換え手段４７によって切換えることが有効である。切換え手段４７の態様は限定されないが、一例として、三方弁、四方弁やこれらの組み合わせを用いることができる。
【００５８】
（イオン交換体保持板２８の代替構造）
樹脂の引き抜き効率を高めるためには、図７〜９に示すように、イオン交換体保持板２８に傾斜をつけることが望ましい。イオン交換体保持板２８は全体的に傾斜している方が望ましいが、一部だけが傾斜しても一定の効果は得られる。以下にいくつかの実施形態を示すが、いずれの形態でも、抜き出しノズル２６はイオン交換体保持板２８の上面の最低位置付近に設けられていることが好ましい。なお、図７〜９において、（ａ）はイオン交換体保持板の斜視図を、（ｂ）は断面図を示す。
【００５９】
図７を参照すると、イオン交換体保持板２８は、内壁４０の外側面４０ｈの各位置からこれと対向する外側容器２０の側壁２０ａの各位置まで下り傾斜となっている。すなわちイオン交換体保持板２８は、その内周側が外周側よりも高くなっている。イオン交換体保持板２８の全体的な形状は、円錐台の側面部の形状に等しい。本実施形態では、抜き出しノズル２６の位置及び個数は特に限定されない。
【００６０】
フラッシング配管３３からの水流は内壁４０に沿って流れるため、イオン交換体保持板２８に傾斜を設けることによって、樹脂をイオン交換体保持板２８の内周側から外周側に効率的に移行させることができる。このため、フラッシング水をイオン交換体保持板２８の周方向だけでなく、径方向にも効率的に行き渡らせ、フラッシング効果を高めることができる。さらに、イオン交換体保持板２８と外側容器２０の側壁２０ａとの間にフラッシング水が流通する溝状の経路が形成されるため、フラッシング水による樹脂の運搬効率が高まる。そして、溝状の経路に沿って運搬された樹脂は、イオン交換体保持板２８の外周側に設けられている抜き出しノズル２６から効率よく排出される。
【００６１】
図８を参照すると、イオン交換体保持板２８は、内壁４０の外側面４０ｈの互いに対向する２つの位置６３ａ，６３ｂを通る稜線５３を挟んで互いに反対方向に下り傾斜となる２つの仮想面５４ａ，５４ｂの面内に位置している。イオン交換体保持板２８の全体的な形状は、リングをその中心線に沿って折り曲げた形状である。仮想面５４ａ，５４ｂは本実施形態では平面であるが、曲面であっても構わない。抜き出しノズル２６はイオン交換体保持板２８の上面の、各仮想面５４ａ，５４ｂにおける最低位置５５ａ，５５ｂの付近に各々位置している。フラッシング水は稜線５３を分水嶺として分流し、２つの仮想面５４ａ，５４ｂに沿ってイオン交換体保持板２８の上を流れ、各々の抜き出しノズル２６から排出される。本実施形態では、フラッシング配管３３は、稜線５３を形成する位置６３ａ，６３ｂの上方に位置していることが望ましい。
【００６２】
図９を参照すると、イオン交換体保持板２８は、一方向に傾斜した仮想面５６の面内に位置している。イオン交換体保持板２８の全体的な形状は、リングをその法線が鉛直線に対して傾くように傾斜させた形状である。仮想面５６は本実施形態では平面であるが、曲面であっても構わない。抜き出しノズル２６はイオン交換体保持板２８の上面の最低位置５７の付近に位置している。フラッシング水は仮想面５６に沿ってイオン交換体保持板２８の上を流れ、ただ一つ設けられた抜き出しノズル２６から排出される。本実施形態では、フラッシング配管３３はイオン交換体保持板２８の上面の最高位置の上方に位置していることが望ましい。
【００６３】
（垂れ壁の代替構造）
垂れ壁の代替構造として、空気流遮蔽壁を利用することもできる。図１０を参照すると、イオン交換体保持板２８の下面には、開口２８ｂを空気供給ノズル２９に対して遮蔽する空気流遮蔽壁２８ｃが設けられている。空気流遮蔽壁２８ｃは、空気供給ノズル２９といずれの開口２８ｂとの間にも直視の関係が生じないように、その位置及び形状が選択されている。このため、図１０に示すように、空気供給ノズル２９から流入した空気は一旦空気流遮蔽壁２８ｃに衝突し、そこから四方に広がり拡散される（空気の流れを矢印で示している。）。空気がこのように拡散されるため、供給する空気の量を適切に調整することによって、イオン交換体保持板２８の下面のほぼ全域に定常的な空気層４９を形成することができる。空気供給ノズル２９から供給された空気は、直接開口２８ｂから脱塩室２２に進入することなく、一旦空気層４９に吸収される。そして、空気層４９に含まれる空気が徐々に開口２８ｂから脱塩室２２に進入していく。このような現象が生じる結果、複数の開口２８ｂの各々から同程度の量の空気が脱塩室２２に進入する。イオン交換体保持板２８の位置によらず、その上にあるイオン交換樹脂が攪拌されやすくなるため、全体的な攪拌効果が増大する。空気流遮蔽壁２８ｃは垂れ壁２８ｄの代替構造として設けることもできるが、両者を併用することも可能である。なお、図５と同様、空気の流れは矢印で示している。
【００６４】
（下向き水流の他の供給手段）
樹脂のフラッシング効率を高めるためには上述のように内壁４０に沿った下降水流を供給することが有効である。この下降水流の実現手段として、さらに下記に示すような実施形態が可能である。
【００６５】
図１１を参照すると、２本のフラッシング配管５８が互いに対向する方向から外側容器２０を貫通し、整流板３６の上方を延びて、内壁４０の外側面４０ｈの頂部付近に開口している。図１２を併せて参照すると、整流板３６の上面に位置し、内壁４０の一部に沿って設けられた堰５９が設けられている。堰５９は、整流板３６の複数の開口３６ａを内壁４０とともに包囲する枡状の形状をなしており、フラッシング配管５８は堰５９の内側に開口している。枡状の堰５９に流入したフラッシング水は、開口３６ａを通って内壁４０沿いに落下する。
【００６６】
この実施形態は、フラッシング水の角度位置が堰５９の位置によって規定されるため、特定の角度位置に下降水流を形成する場合に有利である。すなわち、フラッシング水は一旦堰５９の内部に保持され、液位が均一化され、その後、整流板３６の複数の開口３６ａから下降していくため、下降水流の形成される角度範囲を極めて厳密に制御することができるとともに、当該角度範囲に渡って均一な下降流を形成することができる。特に、図８，９に示す傾斜付きのイオン交換体保持板２８を用いた場合には、抜き取りノズル２６の位置が限定されるため、本実施形態と組み合わせて適用することで大きな効果が得られる。
【００６７】
例えば、図８に示す実施形態の場合、抜き取りノズルは各仮想面５４ａ，５４ｂの最低位置５５ａ，５５ｂの近傍に設けられる。これに対して堰５９は、各仮想面５４ａ，５４ｂの最高位置に相当する稜線５３の上方位置で、稜線５３を跨ぐように設けることが好ましい。このように堰５９の位置を決めることで、各堰５９から下降するフラッシング水はイオン交換体保持板２８に到達すると、稜線５３の両側に分流し、仮想面５４ａ，５４ｂにそって各々の最低位置５５ａ，５５ｂに向けて流れる。つまり、２つの堰５９とイオン交換体保持板２８の稜線５３とを利用して４つのフラッシング流を生成し、イオン交換体保持板２８の全周を効率的にフラッシングすることができる。
【００６８】
堰５９は、分割方式の整流板３６と組み合わせることも可能である。この場合、図１２に示すように、堰５９を整流板３６の分割セグメント３６ｂの一つにだけ設けるようにすれば、整流板３６の取付け、取り外しが容易となる。
【００６９】
フラッシング水はろ過室４１の内部を通して供給することもできる。図１３を参照すると整流板３６の上面に堰６０が設けられている。この堰６０は図１１，１２の枡状の堰５９と異なり、内壁４０の全周に沿って内壁４０と同心円状に設けられ、整流板３６の開口を内壁４０とともに包囲している。このような堰６０を設ける場合、入口配管４６をフラッシング水の供給源として用いることができる。すなわち、前述のように入口配管４６は、外側容器２０の底部２０ｃを貫通し、ろ過室４１の被処理水入口側に開口している。従って、入口配管４６からフラッシング水を供給すると、フラッシング水はろ過室４１内に充満し、さらに内壁４０の外側にオーバーフローする。オーバーフローしたフラッシング水は、内壁４０の全周に沿って設けられた堰６０によってせき止められ、開口３６ａから内壁４０の外側面４０ｈに沿って落下する。フラッシング水の流量を調整することによって、堰６０からのオーバーフローを防ぎながら、内壁４０の外側面４０ｈに沿った定常的な下降流を形成することができる。図１３において、フラッシング水の流れは矢印で示している。この下降水流は内壁４０の全周に沿って形成される。このようなフラッシング方法を採用する場合、ろ過室４１内は仕切板４４及びろ過材４２が取り外されて、空洞状態となっていることが望ましい。
【００７０】
本実施形態では、堰６０を用いているが、フラッシング流量を適切に調整すれば堰６０を省略することも可能である。この場合、内壁４０の外側にオーバーフローしたフラッシング水は、そのまま内壁４０の外側面４０ｈに沿って落下する。
【００７１】
フラッシング水として用いる水は特に限定されないが、上述の各実施形態において用いるフラッシング水を、配管６１及び弁６２を介して入口配管４６につなぎこんで利用することが望ましい。
【００７２】
以上の実施形態では下向き水流を内壁４０に沿って供給し、樹脂は外側容器２０の側壁２０ａから抜き出していたが、この関係を逆にすることもできる。図１４を参照すると、イオン交換体の抜き出し口は、イオン交換体保持板２８の内周側に設けられている。具体的には、樹脂の抜き出し管７０が、イオン交換体保持板２８の上面に開口し、外側容器２０の底部２０ｃを貫通するように設けられている。このような構成の抜き出し管７０は、イオン交換体保持板２８上の水位が下がっても樹脂を抜き取ることが容易である。重力を利用しているため、フラッシング水の流速が遅くても、抜き取りノズルを側壁２０ａに設ける場合と比べて移送効率が高い。一方、外側容器２０の側壁２０ａには、側壁２０ａに沿って延びるリング状の流路６４が設けられている。流路６４は側壁２０ａを一周していてもよいし、途中で終端していてもよい。流路６４には外側容器２０の側壁２０ａを貫通する水供給管６５が接続されており、フラッシング水が供給される。流路６４にはスプレイノズル６６が下向きに設けられている。スプレイノズル６６は、イオン交換樹脂の抜き取り時に、例えば９０度〜１２０度程度のスプレイ角度でフラッシング水を噴霧する。フラッシング水の一部は外壁２０の側壁２０ａに衝突し、そのまま下向きの水流となって、側壁２０ａに沿って降下する。広角度のスプレイ角度をもったスプレイノズル６６で噴霧することによって、側壁２０ａの広い角度範囲にフラッシング水を噴霧することができる。スプレイノズル６６は所定の間隔で、複数個設けられていることが好ましい。また、下向き水流の形成される角度範囲は減少するが、スプレイノズル６６の代わりに、流路６４に単純な開口を側壁２０ａを向くように設けてもよい。下向き水流が外側容器２０の側壁２０ａに沿って形成されるため、イオン交換体保持板２８に達した水流はイオン交換体保持板２８を半径方向内方（外側容器２０の中心方向）に流れる。このため、フラッシング水が半径方向内方に流れるに従い流路が絞られ、流速が増えていく。この結果、水流の流れが速くなり、あるいは水流の速度が維持されて、樹脂が押し流されやすくなる。
【００７３】
イオン交換体保持板２８は平坦でもよいが、図７、８に示すのと同様の傾斜を設けることができる。
【００７４】
図１５を参照すると、イオン交換体保持板２８は、外側容器２０の側壁２０ａの各位置からこれと対向する内壁４０の外側面４０ｈの各位置まで下り傾斜となっている。すなわちイオン交換体保持板２８は、その外周側が内周側よりも高くなっている。イオン交換体保持板２８の全体的な形状は、円錐台の側面部の形状に等しく、図７に示す全体的な形状を転置したものとなっている。本実施形態では、抜き出し管７０の位置及び個数は特に限定されない。
【００７５】
図１６を参照すると、内壁４０の外側面の互いに対向する２つの位置７３ａ，７３ｂを通る線７４を挟んで互いに反対方向に上り傾斜となる２つの仮想面５４ａ，５４ｂの面内に位置している。イオン交換体保持板２８の全体的な形状は、リングをその中心線に沿って折り曲げた形状であるが、図８とは折り曲げる方向が逆になっている。仮想面５４ａ，５４ｂは本実施形態では平面であるが、曲面であっても構わない。抜き出し管７０は線７４上にある２つの位置７３ａ，７３ｂ（これらは最低位置にある。）の付近に各々位置している。フラッシング水は２つの仮想面５４ａ，５４ｂに沿ってイオン交換体保持板２８の上を線７４に向けて流れ、抜き出し管７０から排出される。本実施形態では、スプレイノズル６６は、２つの仮想面５４ａ，５４ｂの各々の最高位置５５ａ，５５ｂの上方に位置していることが望ましい。
【００７６】
流路とスプレイノズルを備えた同様の構造は、フラッシング水供給手段にも適用できる。図１４を参照すると、外側容器２０の側壁２０ａに沿って延びる流路６７が設けられている。流路６７に接続されたフラッシング水供給管６９が外側容器２０の側壁２０ａを貫通しており、フラッシング水が供給される。流路６７の内壁４０を向いた位置には開口またはスプレイノズル６８が設けられている。スプレイノズル６８を設けた場合、フラッシング水の一部は水平に噴霧（送出）され、内壁４０に衝突し、イオン交換体保持板２８に沿って周方向に流れる水流が形成される。他の一部はイオン交換体保持板２８の上面に直接噴霧される。イオン交換体保持板２８の上面は樹脂の抜き出しの際に最後まで樹脂が滞留しやすい部位である。この部位に直接的な水流を供給することで、イオン交換体保持板２８の上面に残留した樹脂を効果的に回収することができる。なお、流路は側壁とは独立した配管要素として設けてもよいが、図１７に示すように、側壁２０ａの一部を利用したボックス構成７１としてもよい。
【００７７】
さらに、図１８は、イオン交換体充填配管２４とイオン交換樹脂の抜き出し管７０の配置のバリエーションを示す、図６と同様の、模式的な平面図である。図６に示したのと同様に、イオン交換体充填配管２４と抜き出し管７０は交互に、好ましくは互いに等間隔で配置することが望ましい。図示は省略するが、スプレイノズル６６，６８と抜き出し管７０の位置関係についても図６と同様に考えることができる。すなわち、図１８（ａ）〜（ｃ）において、イオン交換体充填配管２４をスプレイノズル６６，６８に読み替えることができる。
【００７８】
同様の構造は図１に示す実施形態にも適用できる。図１の構成においては、フラッシング配管３３の先端は単純な開口となっているが、フラッシング配管３３の先端に図１４に示すのと同様のリング状の配管を接続し、この配管にスプレイノズルまたは開口を設けるようにしてもよい。
【００７９】
以上、本発明の様々な実施形態を説明したが、これらの実施形態は互いに組み合わせて適用できることは言うまでもない。また、本実施形態では、内壁４０の内側がろ過室４１に、外側が脱塩室２２に仕切られているが、内壁４０の内側をイオン交換体が充填される脱塩室２２に、外側をろ過室４１に仕切っていてもよい。このような構成でも整流板３６や内壁４０の上部部分４０ｃを取り出し可能な構成とすることは可能である。
【００８０】
内壁の上部部分４０ｃと下部部分４０ｄは、イオン交換体保持板２８を介して接続するように（つまり、上部部分４０ｃと下部部分４０ｄの間にイオン交換体保持板２８が介在するように）構成してもよい。すなわち、イオン交換体保持板２８を内壁４０よりも内側まで延長し、イオン交換体保持板２８の下面と内壁の下部部分４０ｄとを溶接等で固定し、イオン交換体保持板２８と上部部分４０ｃとボルトによって着脱可能に接続しても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００８１】
１０ ろ過脱塩装置
１２ 内部空間
２０ 外側容器
２１ イオン交換体充填層
２２ 脱塩室
２４ イオン交換体充填配管
２６ 抜き出しノズル
２７ フラッシングノズル
２８ イオン交換体保持板
２８ｃ 空気流遮蔽壁
２９ 空気供給ノズル
３０ 上蓋
３１ 上部開口
３３ フラッシング配管
３６ 整流板
３９ 樹脂面平坦化ノズル
４０ 内壁
４０ｃ 上部部分
４０ｄ 下部部分
４１ ろ過室
４４ 仕切板
４８ 分散板
５９，６０ 堰
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有する外側容器と、
前記外側容器の前記内部空間を上下方向に延びる内壁であって、該内壁の内側をろ過室に、外側をイオン交換体が充填される脱塩室に仕切り、該内壁の上方に位置する上部空間を介して前記ろ過室と前記脱塩室とが連通する内壁と、
前記脱塩室の側方位置で前記外側容器に開口する複数のイオン交換体充填配管と、
を有する、ろ過脱塩装置。
【請求項２】
イオン交換体の充填の際に前記複数のイオン交換体充填配管を切り替えながらイオン交換体を供給するようにされた、前記複数のイオン交換体充填配管の切換え手段を有している、請求項１に記載のろ過脱塩装置。
【請求項３】
前記脱塩室の側方位置で前記外側容器に開口し、イオン交換体が平坦に充填された時のイオン交換体の頂面位置より上方に設けられた、樹脂面平坦化用の空気を供給する樹脂面平坦化ノズルを有している、請求項１または２に記載のろ過脱塩装置。
【請求項４】
前記外側容器の側壁と前記内壁の外側面との間を連続的に延びて前記脱塩室の底面を画定するとともに、上面でイオン交換体を保持し、被処理水が流通する複数の開口を備えたイオン交換体保持板と、
前記イオン交換体保持板の下方位置で前記外側容器に開口する空気供給ノズルであって、該空気供給ノズルから供給された空気が前記複数の開口を介して前記脱塩室に進入することによって、充填されたイオン交換体を攪拌する空気供給ノズルと、
を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のろ過脱塩装置。
【請求項５】
前記空気供給ノズルといずれの前記開口との間にも直視の関係が生じないように、前記開口を前記空気供給ノズルに対して遮蔽する空気流遮蔽壁を有している、請求項４に記載のろ過脱塩装置。
【請求項６】
前記イオン交換体保持板の下面に、前記イオン交換体保持板の前記開口の周囲に沿って前記空気供給ノズルの開口下端よりも下方まで延び、貫通孔を備えた筒状の垂れ壁を有している、請求項４または５に記載のろ過脱塩装置。
【請求項１】
内部空間を有する外側容器と、
前記外側容器の前記内部空間を上下方向に延びる内壁であって、該内壁の内側をろ過室に、外側をイオン交換体が充填される脱塩室に仕切り、該内壁の上方に位置する上部空間を介して前記ろ過室と前記脱塩室とが連通する内壁と、
前記脱塩室の側方位置で前記外側容器に開口する複数のイオン交換体充填配管と、
を有する、ろ過脱塩装置。
【請求項２】
イオン交換体の充填の際に前記複数のイオン交換体充填配管を切り替えながらイオン交換体を供給するようにされた、前記複数のイオン交換体充填配管の切換え手段を有している、請求項１に記載のろ過脱塩装置。
【請求項３】
前記脱塩室の側方位置で前記外側容器に開口し、イオン交換体が平坦に充填された時のイオン交換体の頂面位置より上方に設けられた、樹脂面平坦化用の空気を供給する樹脂面平坦化ノズルを有している、請求項１または２に記載のろ過脱塩装置。
【請求項４】
前記外側容器の側壁と前記内壁の外側面との間を連続的に延びて前記脱塩室の底面を画定するとともに、上面でイオン交換体を保持し、被処理水が流通する複数の開口を備えたイオン交換体保持板と、
前記イオン交換体保持板の下方位置で前記外側容器に開口する空気供給ノズルであって、該空気供給ノズルから供給された空気が前記複数の開口を介して前記脱塩室に進入することによって、充填されたイオン交換体を攪拌する空気供給ノズルと、
を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のろ過脱塩装置。
【請求項５】
前記空気供給ノズルといずれの前記開口との間にも直視の関係が生じないように、前記開口を前記空気供給ノズルに対して遮蔽する空気流遮蔽壁を有している、請求項４に記載のろ過脱塩装置。
【請求項６】
前記イオン交換体保持板の下面に、前記イオン交換体保持板の前記開口の周囲に沿って前記空気供給ノズルの開口下端よりも下方まで延び、貫通孔を備えた筒状の垂れ壁を有している、請求項４または５に記載のろ過脱塩装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−１６１３３６（Ｐ２０１１−１６１３３６Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４６１５（Ｐ２０１０−２４６１５）
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００００４４００）オルガノ株式会社 (606)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００００４４００）オルガノ株式会社 (606)
【Ｆターム（参考）】
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