特許 7250274 フィルタユニット、およびフィルタユニットの減容方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-24

(45)【発行日】2023-04-03

(54)【発明の名称】フィルタユニット、およびフィルタユニットの減容方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 46/00 20220101AFI20230327BHJP

   G21F 9/30 20060101ALI20230327BHJP

【ＦＩ】

B01D46/00 F

G21F9/30 541B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019058491

(22)【出願日】2019-03-26

(65)【公開番号】P2020157218

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2022-02-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000003687

【氏名又は名称】東京電力ホールディングス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】591105063

【氏名又は名称】みすず精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120400

【弁理士】

【氏名又は名称】飛田 高介

(74)【代理人】

【識別番号】100124110

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 大介

(72)【発明者】

【氏名】羽鳥 正訓

(72)【発明者】

【氏名】井上 龍介

(72)【発明者】

【氏名】清水 圭輔

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 正規

(72)【発明者】

【氏名】祐川 貴也

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 信春

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 友治

(72)【発明者】

【氏名】仙波 晴成

【審査官】瀧 恭子

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５９－０３６８２１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－３３７４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３４９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５９６２６３０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ４６／００－４６／９０

Ｇ２１Ｆ ９／００－９／３６

Ｂ０９Ｂ １／００－５／００

Ｂ０９Ｃ １／００－１／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮によって減容可能であり、放射性物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタの上部を支持する上ケーシングと、
前記フィルタの下部を支持する下ケーシングと、
前記上ケーシングの内側に前記フィルタに接するように配置され、加熱によって溶解し前記フィルタの表面全体を被覆する熱可塑性樹脂と、
を備えることを特徴とするフィルタユニット。

【請求項2】

前記フィルタに一定の間隔で線状に引かれたスペーサを更に備え、
前記スペーサは熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタユニット。

【請求項3】

前記上ケーシングの断面は下方が開口したコの字状であり、
前記下ケーシングの断面は上方が開口したコの字状であり、
前記フィルタを圧縮した際に、前記上ケーシングおよび前記下ケーシングの一方が他方に嵌合することを特徴とする請求項１または２に記載のフィルタユニット。

【請求項4】

前記上ケーシングは、前記フィルタに向かって傾斜するテーパーを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のフィルタユニット。

【請求項5】

請求項１から４に記載のフィルタユニットの減容方法であって、
前記フィルタユニットを加熱することにより前記上ケーシングの内側に配置された熱可塑性樹脂を溶解させ、
前記溶解した熱可塑性樹脂によって前記フィルタの表面全体を被覆し、
前記被覆されたフィルタを圧縮して減容することを特徴とするフィルタユニットの減容方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気中の塵埃を捕集するフィルタユニット、およびかかるフィルタユニットの減容方法に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力関係の施設では排気に放射性物質が含まれることがある。このため、排気から放射性物質を除去するために高度なＨＥＰＡフィルタを備えたフィルタユニットが使用される。フィルタは、吸気の除塵を行うにつれて塵埃の捕集量が増し、やがては目詰まりが生じる。このため、フィルタユニットは定期的に交換されて廃棄される。

【0003】

保管スペースを有効活用するために、フィルタユニットを廃棄する際には減容が行われる。例えば特許文献１には、廃ＨＥＰＡフィルタの濾材減容装置が開示されている。特許文献１の濾材減容装置では、油圧シリンダによって押し型を濾材に押圧することにより、濾材を圧縮して減容している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開昭６２－１１３０９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の濾材減容装置等を用いて減容することにより、フィルタユニットの体積を大幅に縮小することができる。しかしながら、このような方法であると、減容作業を行う際にフィルタユニットに捕集された放射性物質が飛散する可能性がある。すると、作業現場が放射性物質により汚染されてしまうおそれがある。

【0006】

本発明は、このような課題に鑑み、減容作業時における放射性物質の飛散を防ぐことができ、作業現場の放射性物質による汚染を防止することが可能なフィルタユニットおよびその減容方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明にかかるフィルタユニットの代表的な構成は、フィルタと、フィルタの上部を支持する上ケーシングと、フィルタの下部を支持する下ケーシングと、上ケーシングの内側に配置される熱可塑性樹脂と、を備えることを特徴とする。

【0008】

上記構成によれば、フィルタユニットを加熱すると、上ケーシングの内側に配置された熱可塑性樹脂が溶解する。そして、溶解した熱可塑性樹脂はフィルタに付着しながら下方に流れて行き、フィルタの表面全体が熱可塑性樹脂によって被覆される。この状態でフィルタを圧縮することにより、フィルタからの放射性物質の飛散を生じさせることなく減容することができる。したがって、減容作業時における放射性物質の飛散を防ぐことができ、作業現場の放射性物質による汚染を防止することが可能となる。

【0009】

上記フィルタに一定の間隔で線状に引かれたスペーサを更に備え、スペーサは熱可塑性樹脂であるとよい。かかる構成によれば、フィルタユニットを加熱すると、上ケーシングの内側に配置された熱可塑性樹脂に加えて、熱可塑性樹脂からなるスペーサも溶解する。これにより、フィルタの表面を熱可塑性樹脂によってより効率的に被覆することができる。

【0010】

上記上ケーシングの断面は下方が開口したコの字状であり、下ケーシングの断面は上方が開口したコの字状であり、フィルタを圧縮した際に、上ケーシングおよび下ケーシングの一方が他方に嵌合するとよい。これにより、圧縮したフィルタを上ケーシングおよび下ケーシングによってカプセル化することができる。

【0011】

そして、カプセル化されたフィルタユニットが冷却されると、フィルタは樹脂によって固められ、上ケーシングおよび下ケーシング内には固化した熱可塑性樹脂が充填された状態となる。したがって、運搬および保管時における放射性物質の飛散も防ぐことができ、且つ減容した後のフィルタユニットの取り回しが容易となる。

【0012】

上記上ケーシングは、フィルタに向かって傾斜するテーパーを有するとよい。これにより、上ケーシングの内側で溶解した熱可塑性樹脂をフィルタの表面に沿うように好適に流すことが可能となる。

【0013】

上記課題を解決するために、本発明にかかるフィルタユニットの減容方法の代表的な構成は、上述したフィルタユニットの減容方法であって、フィルタユニットを加熱することにより上ケーシングの内側に配置された熱可塑性樹脂を溶解させ、溶解した熱可塑性樹脂によってフィルタの表面を被覆し、被覆されたフィルタを圧縮して減容することを特徴とする。上述したフィルタユニットにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該フィルタユニットの減容方法にも適用可能である。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、減容作業時における放射性物質の飛散を防ぐことができ、作業現場の放射性物質による汚染を防止することが可能なフィルタユニットおよびその減容方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態にかかるフィルタユニットを説明する図である。

【図2】本実施形態にかかるフィルタユニットの減容方法を説明する図である。

【図3】加熱試験用の試験体を説明する図である。

【図4】熱可塑性樹脂の加熱試験結果を示す図である。

【図5】加熱試験時のフィルタの状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0017】

図１は、本実施形態にかかるフィルタユニット１００を説明する図である。図１（ａ）は、フィルタユニット１００の全体斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【0018】

図１（ａ）に示すように、本実施形態のフィルタユニット１００は、フィルタ１１０、上ケーシング１２０および下ケーシング１３０を含んで構成される。フィルタ１１０（ＨＥＰＡフィルタ）は、ガラス繊維製のシート状の部材からなり、折り畳まれた状態で上ケーシング１２０と下ケーシング１３０との間に上下方向に配置される。

【0019】

フィルタ１１０には、一定の間隔で線状に引かれたスペーサ１１２が形成されている。スペーサ１１２は樹脂であり、折り畳まれたフィルタ１１０の間隔を維持するために、折り畳む前に塗布される。これにより、フィルタ１１０の折り畳まれた形状を好適に維持することができ、フィルタ１１０のひだの間隔の偏りを防止してフィルタ性能を維持することができる。また、フィルタ１１０が上ケーシング１２０と下ケーシング１３０との間で起立するための剛性を確保することが可能となる。

【0020】

上ケーシング１２０および下ケーシング１３０は、ステンレス製の部材であり、図１（ｂ）に示すように、上ケーシング１２０は円筒の外壁１２０ａと円筒の内壁１２０ｂを有し、その断面は下方が開口したコの字状である。下ケーシング１３０は円筒の外壁１３０ａと円筒の内壁１３０ｂを有し、その断面は上方が開口したコの字状である。上ケーシング１２０はフィルタ１１０の上部を支持し、下ケーシング１３０はフィルタ１１０の下部を支持する。

【0021】

フィルタユニット１００の下部には底面１０２が形成されている。すなわち、上ケーシング１２０は中央に穴を有する円環状であり、下ケーシング１３０は円盤状である。したがって、フィルタユニット１００は、全体として上方が開口した円筒となる。また上ケーシング１２０の下面には、気密性を確保するためのシール部材１２２（ガスケット）が配置されている。シール部材１２２の材質としては、例えばフッ素ゴムを例示することができる。

【0022】

図１（ｂ）に示すように、本実施形態のフィルタユニット１００の特徴として、上ケーシング１２０の内側には熱可塑性樹脂１４０が配置される。熱可塑性樹脂１４０の材質としては、例えばポリオレフィン系ホットメルトを例示することができる。ただし、これに限定するものではなく、他の材質の熱可塑性樹脂１４０を用いることも可能である。

【0023】

図２は、本実施形態にかかるフィルタユニット１００の減容方法を説明する図である。フィルタユニット１００を減容する際には、まずフィルタユニット１００を加熱し、図２（ａ）に示すように、上ケーシング１２０の内側に配置された熱可塑性樹脂１４０を溶解させる。

【0024】

溶解して液状となった熱可塑性樹脂１４０はフィルタ１１０に付着しながら下方に流れて行く。これにより、図２（ｂ）に示すように、溶解した熱可塑性樹脂１４０によってフィルタ１１０の表面全体が被覆ないし含浸される。その後、被覆されたフィルタ１１０を圧縮することにより、図２（ｃ）に示すようにフィルタユニット１００が減容される。

【0025】

上記説明したように、本実施形態のフィルタユニット１００の減容方法では、フィルタユニット１００を減容する際には、上ケーシング１２０の内側の熱可塑性樹脂１４０を溶解させてフィルタ１１０の表面全体を被覆した状態でフィルタ１１０を圧縮する。これにより、フィルタ１１０からの放射性物質の飛散を生じさせることなくフィルタユニット１００を減容することができる。したがって、減容作業時における放射性物質の飛散を防ぐことができ、作業現場の放射性物質による汚染を防止することが可能となる。

【0026】

また本実施形態では、スペーサ１１２の材質を熱可塑性樹脂とする。これにより、図２（ａ）に示すように、フィルタユニット１００を加熱した際にスペーサ１１２も溶解する。スペーサ１１２がフィルタ１１０の上下方向の中途位置から溶解することにより、フィルタ１１０の全体の表面を熱可塑性樹脂１４０によってより効率的に被覆することができる。なお、スペーサ１１２に用いられる熱可塑性樹脂は、上ケーシング１２０の内側に配置された熱可塑性樹脂１４０と同じ材質であってもよいし、異なる材質としてもよい。ただし、上にある熱可塑性樹脂１４０と同様の温度で溶解することが好ましい。

【0027】

更に本実施形態では、上述したように上ケーシング１２０の断面を下方が開口したコの字状とし、下ケーシング１３０の断面を上方が開口したコの字状としている。これにより、図２（ｃ）に示すように、フィルタ１１０を圧縮した際に、上ケーシング１２０および下ケーシング１３０の一方が他方に嵌合する。これにより、圧縮したフィルタ１１０を上ケーシング１２０および下ケーシング１３０によってカプセル化することができる。

【0028】

カプセル化されたフィルタユニット１００が冷却されると、フィルタ１１０は樹脂によって固められ、上ケーシング１２０および下ケーシング１３０内には固化した熱可塑性樹脂１４０が充填された状態となる。このため、運搬および保管時における放射性物質の飛散も防ぐことができ、且つ減容した後のフィルタユニット１００の取り回しが容易とすることが可能となる。

【0029】

また本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、上ケーシング１２０の外壁１２０ａおよび内壁１２０ｂの下端に、フィルタ１１０に向かって傾斜するテーパー１２４を設けている。これにより、図２（ｂ）に示すように熱可塑性樹脂１４０が下方に流れていく際に、かかる熱可塑性樹脂１４０をフィルタ１１０の表面により沿うように導くことが可能となる。

【0030】

なお、図１（ｂ）に示すように、本実施形態のフィルタユニット１００では、下ケーシング１３０の内側にも熱可塑性樹脂１４２を配置しているが、これに限定するものではない。少なくとも上ケーシング１２０の内側に熱可塑性樹脂１４０を配置すれば、上述した効果が得られる。

【0031】

ただし、下ケーシング１３０の中に配置した熱可塑性樹脂１４２も、上ケーシング１２０の中の熱可塑性樹脂１４０と同様の温度で溶解することが好ましい。熱可塑性樹脂１４０と共に熱可塑性樹脂１４２も両方溶けることにより、フィルタ１１０の下端が倒れることができ、より小さく減容することができる。

【0032】

図３は加熱試験用の試験体を説明する図である。図３（ａ）は、試験体２００の全体斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。図１のフィルタユニット１００と共通する構成要素については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0033】

図１のフィルタユニット１００は円筒形であったのに対し、図３（ａ）の試験体２００は角型（平型）である。フィルタ１１０の上下に上ケーシング１２０と下ケーシング１３０を備えている。フィルタユニット１００と同様に、上ケーシング１２０の内側には熱可塑性樹脂１４０が配置されていて、下ケーシング１３０の内側には熱可塑性樹脂１４２が配置されている。またフィルタ１１０には一定の間隔で線状に引かれたスペーサ１１２が形成されている。

【0034】

図４は、熱可塑性樹脂１４０の加熱試験結果を示す図であり、試験条件（加熱温度および加熱時間）ならびに試験結果（熱可塑性樹脂の被覆率および被覆状況）の一覧である。図５は、加熱試験時のフィルタ１１０の状態を示す図である。図５（ａ）は、図４の試験１（１６０℃）のフィルタ１１０の状態を示す図であり、図５（ｂ）は、図４の試験５（１８０℃）のフィルタ１１０の状態を示す図であり、図５（ｃ）は、図４の試験９（２００℃）のフィルタ１１０の状態を示す図である。

【0035】

図４の試験１－４に示すように加熱温度を１６０℃とした場合、被覆率は２５－３０％の範囲内であった。この場合、図５（ａ）に示すように、フィルタ１１０は、線Ｌ１より上方の領域しか熱可塑性樹脂１４０に被覆されていない。このことから、加熱温度が１６０℃であると、熱可塑性樹脂１４０を十分に溶解することができないことが理解できる。

【0036】

一方、図４の試験９に示すように加熱温度を２００℃とした場合、被覆率は８０％であった。この場合、図５（ｃ）に示すように、フィルタ１１０は線Ｌ３より上方の領域が露出してしまって、熱可塑性樹脂１４０に被覆されていない。このことから、加熱温度が２００℃であると、溶解した熱可塑性樹脂１４０の粘度が低下しすぎてしまい、１５分という短時間で熱可塑性樹脂１４０が下方まで流れすぎてしまうことが理解できる。

【0037】

図４の試験５のように加熱温度を１８０℃とした場合、被覆率は８０％であった。この場合、図５（ｂ）に示すように、フィルタ１１０は、線Ｌ２より上方の領域、すなわち大部分の領域が熱可塑性樹脂１４０によって被覆される。そこで加熱時間を長くしていったところ、試験６（３０分）でフィルタ１１０の９０％が熱可塑性樹脂１４０によって被覆され、試験７（４５分）でフィルタ１１０の１００％が熱可塑性樹脂１４０によって被覆された。

【0038】

その後、確認のため、更に加熱時間を長くした試験８（６０分）では試験９の場合と同様にフィルタ１１０の上部に、熱可塑性樹脂１４０によって被覆されなかった領域ができた。このことから、今回用いた熱可塑性樹脂１４０では、加熱温度を１８０℃とし、加熱時間を４５分とすることが好ましいことが理解できる。ただし、図４で示した加熱温度と加熱時間は熱可塑性樹脂１４０の種類および各種条件に依存するものであり、加熱温度と加熱時間は適宜設定すべき数値である。

【0039】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明は、空気中の塵埃を捕集するフィルタユニット、およびかかるフィルタユニットの減容方法に利用することができる。

【符号の説明】

【0041】

１００…フィルタユニット、１０２…底面、１１０…フィルタ、１１２…スペーサ、１２０…上ケーシング、１２２…シール部材、１２４…テーパー、１３０…下ケーシング、１４０…熱可塑性樹脂、１４２…熱可塑性樹脂、２００…試験体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】