KR101379207B1

KR101379207B1 - 초음파 재생을 이용한 필터 용량을 증가시키는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101379207B1
Application number: KR1020107001351A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 제이. 그로스; 데이비드 아구엘레스
Original assignee: 데이비드 아구엘레스; 데이비드 제이. 그로스
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2014-03-31
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: JP5143226B2; EP2188813A4; US20080296236A1; WO2008151090A1; US8052879B2; CN101720487A; EP2188813B1; CN101720487B; KR20100030652A; ES2424440T3; EP2188813A1; EP2188813B9; JP2010528838A

Abstract

필터 시스템 및 관련된 필터링의 방법은 필터 막 영역 위에 특정 부하를 증가하기 위한 초음파가 조사된 역세척과 변경된 필터 막 구성을 조합하므로 필터의 전체 미립자 보유 용량을 증가시키기 위한 것이다. 필터 구성의 팩터를 고려 했을때, 미립자 크기 분포와 압력차이가 필터 전역에 걸쳐 유지된다면, 미립자의 보유용량이 유사한 필터 막을 갖는 일반적인 필터에 비해 상대적으로 두 배 더 많아질 것이다.

[색인어]

필터, 보유 용량 증가

Description

초음파 재생을 이용한 필터 용량을 증가시키는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INCREASING FILTER CAPACITY USING ULTRASONIC REGENERATION}

이 출원은 35 U.S.C. §119(e)에 따라 2007년 5월 30일에 출원된 미국 가특허출원번호 60/940,928에 대한 우선권을 주장하며, 그 내용 전부는 본 출원에 참조문헌으로 통합된다.

핵연료 어셈블리에 대한 초음파 연료 정화중에 생성된 방사성 미립자 폐기물은 폐기가 어렵고 많은 비용이 소요된다. 이러한 미립자 폐기물의 방사성 성질은 소비된 또는 장착된 필터의 취급관리, 선적 및 처리에 관한 여러 규정에 따라 통상적인 여과 방법에 비해 특유의 여과 비용이 발생한다다. 종종, 여과비용은 오염된 필터의 폐기 비용에 좌우된다. 따라서, 각 필터의 미립자 보유용량을 증가시키면 총 여과 비용이 절감할 것이다.

멤브레인형 필터의 미립자 보유 용량은, 예를 들면, 필터매체를 통과하는 유효 차등 압력, 필터 필터매체의 유효 면적 및 필터 통과 유량을 포함하는 여러 요인에 의해 결정된다.

따라서 미립자 보유능력은, 예를 들면, 추가 차등 압력 제공, 필터내 필터매체의 양의 증가 및/또는 필터 통과 유량 감소 등의 다양한 기술을 이용하여 증가시킬 수 있다.

발명의 개요
본 발명의 새로운 필터 시스템 및 방법은 초음파로 향상시킨 역세척과 개량된 필터매체 구조의 조합을 이용하여 필터매체의 일부에서 특정 부하를 증가시켜 필터의 총 미립자 보유 능력을 증대시킨다.

필터 형상, 미립자 크기 분포, 필터에 유지되는 유효압력 강하 등에 의해, 유사한 구조의 필터매체를 가진 종래의 필터와 비교하여 미립자 보유 능력이 두 배 이상 클 것이다.

본 발명에 따르는 필터의 주요 용도는 비등수형 원자로(BWR) 및 가압 수형 원자로(PWR) 연료 클리닝 장치이나, 당 분야의 기술자라면 필터 효율 증대는 광범위한 용도에 유용하게 적용할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

BWR과 PWR 용도에서 본 발명의 필터 어셈블리는 종래의 연료 어셈블리의 위치에 호환가능하게 패키지 되거나 구성되어, 적당한 초음파 연료 클리닝 설비를 사용하여 클리닝할 수 있다.

당 분야의 기술자라면 광범위한 필터 어셈블리에 본 발명의 구현에 따르는 장치 구조를 적용하거나 또는 본 발명의 방법을 적용할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따르는 장치 및 방법은 종래의 여과 어셈블리 및 방법을 능가하는 하나 이상의 이점을 제공한다.

예를 들면, 본 발명에 따르는 장치 및 방법은, 주어진 분량의 미립자를 포집하는데 요구되는 필터매체의 부피 감소에 의한 필터매체의 비용 절감, 유효 충전율을 감소에 의한 필터 수명 증대, 폐기저장될 오염된 필터수의 감소, 폐기할 필터수의 감소 및 관련비용 절감을 포함하는 하나 이상의 장점을 제공하며, 또한 기존의 초음파 클리닝 장비를 이용할 수 있어서 관련 장비 유지비용을 감소시키는 장점도 제공할 수 있다.

초음파 연료 클리닝 중 생성된 미립자 폐기물의 여과는 본 장치 및 방법에 대한 통상적인 사용방법이지만, 당 분야의 기술자라면 이러한 개시와 적용으로 제한되지 않음을 이해할 것이다.

본 발명의 방법 및 장치는 예를 들어 사용된 연료 풀, 원자로 캐비티, 특정 오염에 특별히 민감한 기타 용기 또는 영역 등에서 갖가지 방사성 및 비방사성 폐기물의 국부적인 여과에 이용될 수도 있다. 단 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

제한하기 위한 것은 아니지만, 본 발명의 실시예는 플랜트 유지 중에 또는 플랜트 기능중지 중에 생성 및/또는 제거되는 절단편 또는 기타 기계가공 부스러기의 수중 진공화를 포함할 수도 있다.

제한하기 위한 것은 아니지만, 본 발명의 다른 실시예는 전반적인 저장소/캐비티 청소의 일부로서 수중 진공화, 그리고 물의 청정도 및/또는 영역 투입율을 향상시키기 위한 국부영역 여과, 연료 풀 및 원자로 캐비티 여과 시스템에 사용되는 필터의 수 감소 또는 제거를 위한 대규모 여과, 전통적인 멤브레인 필터를 이용하여 할 수 있는 것 이상의 필터 미립자 보유 능력이 요구되는 기타 임의의 필터방법 및/또는 궁극적인 처리를 위한 원래의 필터에 포획된 물질 모두를 함유하는 것이 바람직한 용도들을 포함할 수도 있다.

제한하기 위한 것은 아니지만 본 발명의 또 다른 실시예는 필터 프리-코트(pre-coat) 층의 재생을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 몇몇 필터 용도에서는 주된 필터링 용도에 사용하기 전에 필터매체에 적용되는 프리-코트층을 포함한다.

본 명세서에 기술된 본 발명의 장치 및 방법은 활성 여과 영역에서 소비/제거된 프리-코트 층을 제거하는데 이용할 수 있고, 제거된 프리코트 필터매체를 분리 처리하는 것을 필요로 함이 없이 세정된 필터층에 새로운 프리-코트 층을 도포하는 것을 가능하게 한다.

선행기술 방법은 초음파의 적용 유무에 상관없이, 역세척이 필터매체에서 미립자의 제거로 필터매체를 재생하는데 이용되어 다른 곳에 폐기(예를 들어 페수처리시스템으로 방출)할 수 있도록 하는 것을 포함하는 필터매체의 세정 및 역세척을 위한 다양한 순서 및 구성을 포함하고 있다.

그러나 본 명세서에 기술된 본 발명의 장치 및 방법은 필터 어셈블리 내 미립자의 정기적인 재배치를 통하여 필터 능력을 증가시키는 수단을 제공한다. 지정된 수집 영역에 필터 어셈블리 내 미립자 재배치는 필터 어셈블리의 다른 영역이 '재생된' 영역이 되게 하여, 갱신된 필터 영역을 제공한다.

이러한 재생 영역의 유용성은, 다시, 본 발명의 필터 어셈블리가 기존에 배치되어 작동된 필터가 정상적인 작동을 유지하기 위하여 교체를 필요로 하는 시점을 넘어 유용한 여과기능을 지속적으로 제공할 수 있게 한다.

본 발명 방법을 실행하기 위한 장치(100) 실시예는 도 1에 도시되고, 재생 영역(106a)과 수집 영역(106b)을 차례로 포함하는 필터 어셈블리로 인입방향(108)에서 오염된 유체를 유도하기 위한 주 인입구(104)를 구비한 필터 하우징(102)을 구비한다. 필터 어셈블리의 재생 영역(106a)과 수집 영역(106b)을 통과하는 유체는 연관된 도관(110a, 110b)을 통해 필터 하우징으로부터 제거될 수도 있다.

재생 영역(106a)과 수집 영역(106b)을 통해 서로 다른 플로우들을 제공하기 위하여, 상기 필터 어셈블리 및/또는 필터 하우징은, 상기 플로우들을 분리하고 제1 및 제2유로를 한정하기 위한 플랜지(112) 또는 이와 대등한 구조물을 포함할 수도 있다.

상기 유로들은 필터 어셈블리 외부표면과 필터 하우징의 내부 표면 사이에 대응하는 플리넘 영역(114a, 114b)을 포함할 수도 있다. 당분야의 기술자라면 잘 알수 있는 바와 같이, 플리넘에 본 발명의 필터어셈블리를 지지하기 위한 추가 구조를 제공하여 필터 어셈블리의 손실 위험을 감소시키면서 높은 압력차를 유지하게 할 수도 있다.

당분야의 기술자라면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 필터 어셈블리는 단일 구조, 예를 들어 단일 필터 부재를 포함하여 구성할 수도 있고, 상호 협력하여 완전한 어셈블리를 형성하는 복수 개의 필터 부재들을 포함하여 구성할 수도 있다.

당 분야의 기술자라면 알 수 있는 바와 같이, 복수개의 필터부재들을 포함하는 실시구현들은 상호 협력하여 완전한 하우징을 형성하도록 복수개의 필터 하우징을 이용하여 후술되는 방법들을 실시하는데 이용될 수도 있는 장치 구조의 범위를 높일 수도 있다. 예를 들면, 병렬구조는 본 장치의 여과 기능을 유지하는 동안 오프라인 재생을 허용하도록, 두 개 또는 그 이상의 대응 유로들 사이에서 여과와 재생 조작을 교대로 실시하는 것을 가능하게 한다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 여과 조작 중에, 미립자 함유 유체가 필터 어셈블리에 유입되어 필터 어셈블리를 통과함에 따라 미립자 층 또는 필터케이크(filter cake)(116)가 필터 어셈블리의 재생 영역(106a) 및 수집 영역(106b)의 표면에 형성될 수 있다.

이러한 여과물은 도 2에 도시된 바와 같이 제1 유동 방향(118)에서 도관(110a, 110b)을 통해 필터 하우징으로부터 제거될 수 있다. 재생이 필요한 때는 예를 들어, 필터 어셈블리에 전역에 걸친 압력강하가 상부압력 목표치를 초과하거나 또는 재생 영역(106a)에서 필터케이크(116b)가 목표두께를 초과할 때, 재생프로세스가 시작된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 재생 프로세스 중, 필터 어셈블리의 재생 영역(106a)에서 필터 케이크의 일부는, 예를 들어 역세척 유동과 같은, 제2유동방향(118a)에서의 역류 유체 유동과, 재생 영역(106a)의 적어도 일부분에 초음파 에너지를 인가하도록 구성된 하나 이상의 초음파변환기(120)에 의해 제공되는 초음파 교반과의 조합을 통해 감소 또는 제거된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 필터 케이크(116a)의 제거된 부분은 118b방향으로 필터 어셈블리를 통과하는 유체에 의해 필터 어셈블리의 수집 영역(106b)으로 와서 초기 필터 케이크의 잔류 부분(116b) 위에 추가적인 필터 케이크 층(116a')을 형성한다.

재생프로세스중 역세척 플로우의 유량 및 인입구 위치들은 여과 프로세스중에 이용되는 것들에 비해 감소될 수도 있고, 필터 어셈블리로부터 입자들이 완전히 제거되는 경향을 줄이도록 구성될 수도 있다.

상기 필터 어셈블리는, 제거된 미립자의 원하는 재분포가 중력에 의해 도움을 받을 수 있도록, 상기 필터 어셈블리 내에서 수집 영역(106b) 위에 재생 영역(106a)을 배치하는 방식으로 구성할 수도 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 추가적인 유로의 경로(118c) 및/또는 기계적인 배플 또는 배리어 수단(도시되지 않음)을 이용하여 역세척 조작중에 필터 어셈블리 밖으로 미립자가 이동하는 것을 억제할 수도 있다.

재생조작중 낮은 유량은 정상적인 조작 유량에서 가능한 것보다 수집 영역 필터 부재들에 증가된 비면적 부하를 허용한다. 적어도 일부의 재생 조작중 초음파 교반은 재생 프로세스를 향상시키고, 특히 낮은 유량에서 재생 영역(106a)으로부터 제거되는 필터 케이크 부분을 증가시킬 것으로 기대된다.

재생 이후, 필터 어셈블리의 재생 영역은 정상 여과 조작중에 요구되는 것보다 더 높은 유량으로 여과의 재개가 가능하도록 충분히 언로드된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 여과 프로세스의 재개는 재생프로세스가 반복되는 시점에서 필터 케이크의 추가적인 층(116c)을 형성하게 된다. 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명 장치의 실시구현들은 정상 조작중에 다수의 개별 필터 부재들 및/또는 필터 어셈블리의 필터 영역에 증대된 역세척을 제공하도록 설계될 수도 있는 것이다.

핵연료 정화 용도로 의도된 본 발명 여과시스템의 경우에, 필터 어셈블리와 필터 하우징은 본 여과시스템의 일부가 의도된 곳에서 사용되는 유사한 구조의 핵연료 어셈블리의 취급을 위해 채택된 기술과 장비를 사용하여 취급 및 저장하는 것을 허용하는 방식으로 구성할 수 있다.

공통 구조를 이용함으로써, 재생프로세스 동안 사용되는 초음파 교반은 초음파 연료 정화장치에 의해 제공될 수 있다. 이러한 초음파 연료 정화장치의 예로는 미국 특허 제6,396,892호에서 개시된 정화장치가 있다. 본 명세서에서 상기 미국특허는 참조문헌으로 통합된다.

또한, 다르게 설계된 종래의 또는 통상의 초음파 교반기가 초음파 연료 정화시스템이 순조롭게 이용되지 않을 때, 필터 어셈블리의 재생 영역으로부터 축적된 미립자 및/또는 필터 케이크의 일부를 분리하기 위해 필터 어셈블리에 충분한 초음파 에너지를 인가하는데 이용될 수 있다.

본 발명 필터 어셈블리 및 여과 시스템의 대안적 구성은 재생 영역(106a)과 수집 영역(106b)의 상대적인 영역의 변경, 다수개의 재생 영역(106a) 및/또는 수집 영역(106b)을 제공하기 위한 필터 어셈블리의 구성, 재생 영역(106a) 또는 수집 영역(106b)으로서 하나 또는 그 이상의 영역을 선택적으로 구성할 수 있도록 복수의 유로를 제공하여서 가동 중에 재생 영역(106a)과 수집 영역의 상대적 영역의 변경을 포함할 수 있다. 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 여과시스템과 필터 어셈블리의 대안적 실시구현은 적절한 도관 배열의 사용을 통하여 병렬, 직렬 또는 직렬/병렬 구조로 복수개의 필터 부재들을 구성하는 것과, 밸브 어셈블리 또는 등가 장치가 상호 협력하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

이러한 구성의 실시구현들은 복수의 필터 단계에서 서로 다른 유효 '마이크론 등급', 포어 크기 및/또는 필터매체 깊이를 갖는 필터매체를 사용하는 것으로서 점점 더 작은 미립자가 각 여과 단계에 의해 수집되는, 단계적 여과 구성을 포함한다. 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명 여과 시스템 및 필터 어셈블리의 대안적 구성은, 통상의 필터 패키징의 사용을 허용하는 구성을 포함한다. 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 종래의 필터 패키징을 사용하는 경우, 본 발명 방법 및 장치의 실시구현은 재생 영역(106a)으로서 종래의 필터 패키지 중 적어도 하나와 그리고 역세척 조작중에 수집 영역(106b)으로서 상기 필터 패키지 중 적어도 하나를 사용하여 이루어질 수 있다.

또한 본 발명 여과 시스템 및 필터 어셈블리의 대안적 실시구현은 수집 영역(106b)의 유효 길이가 직렬의 수집 영역의 다공성 부위와 비다공성 부위의 결합(즉, 솔리드 튜브)과, 역세척에 다소 덜 적합한 필터매체를 사용하는 수집영역을 구성하는 것(즉, 바람직한 방향으로 만 압력차를 적용하도록 구성된 필터 어셈블리 구조)에 의해 확장되는 변화를 포함한다. 단 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

또한 본 발명의 필터 어셈블리 및 여과시스템의 대안적 실시구현은 높은 방사선장에 향상된 저항성을 나타내는 재료를 이용하는 것, 필터가 적당한 위치, 예를 들어 수직 위치에 유지될 때 중력 작용에 의해 필터로부터 유체를 배출하는데 사용될 수 있는 영구적 또는 원격조정가능한 포트, 개구 또는 관통공을 포함하도록 설계된 패키지를 이용하는 것, 유체 플로우의 부재시에 필터 어셈블리로부터 포획된 미립자들의 이동을 억제 또는 방지하기 위하여 구성된 체크밸브 또는 이에 대등한 구조를 포함하는 패키지를 이용하는 것, 그리고 다양한 플로우 소스, 도관 및 싱크와 정렬될 필터 어셈블리의 다양한 영역 또는 섹션으로부터 또는 상기 영역 또는 섹션으로 유로를 허용하는 밸브 또는 이에 대등한 구조의 원격조정을 위해 설계된 패키지를 이용하는 것을 포함한다. 단 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 9에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 여과시스템(300)은 필터 어셈블리의 재생 영역(106a)과 수집 영역(106b)을 분리하기 위하여 필터 하우징 유닛들(102a, 102b)을 분리하여 구성할 수 있고; 내부 초음파 어셈블리(120b) 또는 외부 초음파 어셈블리(120a)와, 필터 어셈블리를 통하는 유체 플로우를 제어하기 위한 하나 이상의 밸브 어셈블리(122, 124)를 구비할 수 있다.

또한 본 발명 여과 시스템 및 필터 어셈블리의 대안적 실시구현은 초음파 변환기를 필터 패키지의 나머지와 통합하기 위해 설계된 패키지를 이용하는 것과; 필터 어셈블리, 필터 하우징 및/또는 도관 내에 하나 이상의 위치에서 압력과 유량과 같은 다양한 프로세스 파라미터를 모니터링 하기 위한 수단을 포함한다. 단 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

당분야의 기술자라면 알 수 있는 바와 같이, 상술한 본 발명의 대안적 실시구현들의 특징들 및 부재들은 본 발명의 실시구현들에 따르는 방법을 실행하기에 적합한 추가적 구성과 결합할 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시예는 하기의 첨부된 도면과 연결하여 상세한 설명이 고려될 때 더욱 명확히 이해가 될 것이다.

도 1은 상세한 설명에 설명된 방법을 실행하기에 적합한 장치의 실시예를 도시한 것이다.

도 2 내지 도 5는 후술되는 본 발명 여과 방법의 실시예를 도시한 것이다.

도 6은 상세한 설명에서 설명된 본 발명 방법을 수행하기 위해 적합한 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 7은 본 발명의 방법 실행에 적합한 장치의 실시예에서 기술된 방법의 실시예를 수행하여 얻은 압력 및 미립자의 데이타를 도시한 것이다.

도 8은 도 2 내지 도 5에서 도시된 바와 같은 방법의 실시예의 실행에서 이용될 수 있는 실시예의 단계를 도시한 것이다.

도 9는 본 발명 여과 방법의 일부 구성을 수행하기에 적합한 장치의 다른 실시예를 도시한 것이다.

본 명세서에 첨부된 도면은 특정 실시예에서의 방법, 구성 및/또는 재료의 일반적인 특징을 보여주고, 하기의 설명을 보충하기 위한 것이다. 그러나 상기와 같은 도면은 크기비율에 따라 도시되지 않았고, 주어진 구성의 실행 특징을 상세하게 반영하지 않았고, 그러므로 실시예의 구성이 포함하는 가치나 재산권의 범위를 정의하거나 제한하는 것으로 해석되지 않을 것이다. 더욱이 상기 도면은 당업자라면 여기에 개시된 전체의 구성과 명확한 변형에 필요한 주변 구조를 구성하고 결정하는 것이 가능하므로, 예를 들면, 파이프, 밸브, 펌프, 파워 서플라이, 케이블, 컨트롤러 및 다른 장치를 포함하는 주변구조를 생략하여 간략하게 도시한 것이다.

여기에 개시된 실시예의 구성에 따른 장치와 방법으로 확장될 수 있는 필터의 수명/용량의 정도를 결정하기 위해, 실험실 규모의 실험을 실시하였다. 상기 실험 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 배열된 두 개의 10인치(25cm) 필터 카트리지로 이루어지고, 상부 카트리지는 재생 영역으로 구성되고, 하부 카트리지는 수집 영역으로 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 필터 어셈블리 전체에 걸친 압력차가 약 35psi(0.24MPa)의 규정된 최대 허용가능한 압력 한계에 도달될 때까지 상기 필터 카드리지에 테스트 더스트를 부하(load)하였다.

다음, 상기 실험 장치는 초음파 교반하였고 필터 케이크의 일부를 재생 영역(106a)으로부터 수집 영역(106b)으로 역세척하였다(도 3 및 도 4 참조). 다음, 상기 필터 시스템은 정상 부하 구조(도 5)에서 가동하고, 재생 후 필터 압력차를 기록하였다.

이러한 조작 순서는 상기 재생프로세스에서 테스트가 중지되는 포인트로서 약 20psi(0.14MPa)의 베이스라인 값에 도달하기에 충분하도록 압력차를 감소시키는데 재생이 충분하지 않을 정도로, 필터 어셈블리가 충분하게 부하될 때까지 반복하였다(참조: 도 8의 S100 내지 S112 단계).

상기 압력차 데이타와 미립자 포획데이타는 도 7에 도시된 그래프(200)에 제시된다. 상기 역세척 프로세스는 대략 3.3의 팩터에 의해 상기 필터 카트리지의 미립자 유지 용량을 증가시키는 것으로 발견되었다.

상기 실험 장치를 분해한 결과, 하부 필터 카트리지는 테스트 더스트가 고체로 충전되어 있는 것이 발견되었다. 상기 실험 데이타는 총 미립자 보유용량이 바닥영역내 필터면적의 비율이 증가함에 따라 증가함을 보여준다.

당분야의 기술자라면 알 수 있는 바와 같이, 본 필터 어셈블리의 구조, 특히 필터매체의 구조는 역 세척 프로세스에 관련된 역 플로우를 허용하도록 구성되어야 하고, 상기 필터매체의 손상 없이 초음파 교반을 버텨 내기에 충분한 기계적 강도를 제공하도록 구성되어야 한다.

본 발명 필터 어셈블리 및 이를 실시하는 방법의 실시구현들은 일차 여과(필터 어셈블리가 새것일 경우)를 위하여 그리고 역세척된 폐기물의 포획(재생 프로세스 중)을 위하여 필터매체의 일부가 사용되도록 필터 어셈블리를 배치하는 것을 포함하는 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 단 본 발명이 이에 제한되는 것이 아니다. 이러한 구성은 내부 역세척 포획 구조를 갖추지 않은 유사한 필터에 비해 필터 어셈블리의 성능을 실질적으로 저하시킴이 없이 추가의 필터매체, 플로우 배치, 또는 역세척된 폐기물의 포획을 위한 구조의 사용 필요성을 줄이거나 배제할 수 있게 한다.

본 발명의 필터 재생 프로세스는 필터 부재내에서 폐기물을 재배치하여 일회성 필터 부재의 용량을 증가시킨다. 기존 시스템은 필터매체로부터 폐기물을 제거하기 위해 초음파를 사용하여, 직접 방출된 폐기물 스트림 또는 이차의 일회성 필터매체에서 걸러진 폐기물 스트림이 필터 부재로부터 씻겨 나가도록 한다.

본 발명의 실시구현에 따르는 하나의 방법에서, 역세척된 폐기물의 전부 또는 실질적으로 전부가 필터 부재에 보유되므로 유해 폐기물과 그와 관련된 문제들을 추가로 해결할 필요가 없다.

초음파 교반과 세정영역의 저 유량 역세척의 조합. 초음파 역세척은 저 유량 역세척을 용이하게 하고, 이는 다시 필터의 고부하 영역에 역세척된 폐기물의 내부 포획을 허용한다. 초음파 교반이 없으면, 필터의 고부하 수집 영역을 통해 고 유량의 유체를 여과함과 동시에 미립자 폐기물을 재배치하기 위하여 재생영역을 통해 충분히 높은 역세척 유량을 생성하는 것은 불가능하지는 않으나 어려울 것이다.

본 발명의 실시구현들에 있어서, 본 발명의 필터 어셈블리는 기존의 초음파 연료 정화 시스템과 조작 및 저장 용이와, 호환 용이를 위하여, 핵 연료 어셈블리에 부합하도록 패키지 또는 구성될 수 있다.

당 분야의 기술자라면 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 실시구현들에 따르는 필터 어셈블리는, 예를 들어 연료 어셈블리형 구조에 하우징된 필터가 활용되는 시스템(FILDEC)을 구성하는데 1990년대 후반에 웨스팅하우스/에이비비(Westinghouse/ABB)에 의해 사용된 구성을 포함한 임의의 종래 패키징 포맷에도 용이하게 적용될 수 있는 것이다.

개시된 발명은 실시예를 예시하고 기술되었지만, 본 발명은 여기에 기재된 특별한 구성에 제한된 것으로 이해되어서는 안된다. 실시예 구성은 당업자들에게 본 발명의 개념을 더욱 완벽하게 전달하기 위하여 제공된 것이다. 따라서 본 발명은 하기의 청구항에 의해 설정된 바와 같이 본 발명의 사상과 범위로부터 일탈함이 없이 당업자라면 형식과 내용에 있어서 다양한 변화가 가능할 것임은 명백할 것이다.

Claims

인입구(104)를 가지는 필터 하우징(102),

상기 필터 하우징(102)에 장착되고 재생 필터 영역(106a)과 수집 필터 영역(106b)을 가지는 필터 어셈블리,

재생 필터 영역 도관(110a),

수집필터영역 도관(110b),

하나 이상의 밸브, 및

상기 필터 어셈블리의 상기 재생 필터 영역(106a)에 에너지를 인가하기 위한 초음파 변환기(120, 120a)를 포함하여 구성되고;

제1유로(108과 118)가 상기 인입구(104)로부터 필터링 유동 방향에 있는 상기 재생 필터 영역(106a)을 통해 상기 재생 필터 영역 도관(110a)으로 연장하고,

제2유로(108과 118b)가 상기 인입구(104)로부터 필터링 유동 방향에 있는 상기 수집필터영역(106b)을 통해 상기 수집필터영역 도관(110b)으로 연장하고,

제3 유로(118a와 118b)가 상기 재생 필터 영역 도관(110a)으로부터 역세척 유동 방향에 있는 상기 재생필터영역(106a)을 통과하여 필터링 유동방향에 있는 상기 수집필터영역(106b)을 통해 상기 수집필터영역 도관(110b)으로 연장하며,

상기 하나 이상의 밸브는 상기 제1유로를 통한 유체 흐름을 허용하면서 상기 제3유로를 통한 유체 흐름을 막는 필터 위치(filter position)와, 상기 제3유로를 통한 유체 흐름을 허용하면서 상기 제1유로를 통한 유체 흐름을 막는 재생 위치(regeneration position) 사이에서 가동하는 것을 특징으로 하는 여과시스템.
제1항에 있어서,

상기 필터 어셈블리는 단일 구조(unitary construction)를 이용한 것을 특징으로 하는 여과시스템.
제1항에 있어서,

상기 필터 어셈블리는 모듈식 복수 구조(modular multi-part construction)를 이용한 것을 특징으로 하는 여과시스템.
제1항에 있어서,

상기 필터 어셈블리의 전체에 걸쳐 압력 강하를 감지하기 위하여 장착되는 제1압력센서와 제2압력센서를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 여과시스템.
제1항에 있어서,

상기 필터 하우징(102)은 상기 필터 어셈블리의 재생 필터 영역(106a)을 유지하기 위한 제1서브어셈블리(102a), 상기 필터 어셈블리의 수집 필터 영역(106b)을 유지하기 위한 제2서브어셈블리(102b), 및 상기 제1 및 제2서브어셈블리(102a, 102b) 사이의 유체연결을 선택적으로 개폐하는 밸브어셈블리(122)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 여과시스템.
제1항에 있어서,

상기 하나 이상의 밸브는 필터 위치에 있는 동안 상기 필터링 유동방향에 있는 상기 수집 필터 영역(106b)을 통한 유체유동을 허용하는 것을 특징으로 하는 여과시스템.
제1항에 있어서,

상기 하나 이상의 밸브는 재생 위치에 있는 동안 상기 필터링 유동 방향에 있는 수집 필터 영역(106b)을 통한 유체유동을 허용하는 것을 특징으로 하는 여과시스템.
제1항에 있어서,

상기 하나의 이상의 밸브는 필터 위치에 있는 동안 상기 제2유로(108과 118b)를 통한 유체 흐름을 허용하는 것을 특징으로 여과시스템.
제1항에 있어서,

상기 수집 필터 영역(106b)은 상기 재생 필터 영역(106a)으로부터 축출된 미립자를 수집하여 보유하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 여과시스템.
인입구(104)로부터 필터링 유동 방향에 있는 필터 어셈블리의 재생 필터 영역(106a)을 통해 재생 필터 영역 도관(110a) 밖으로 미립자 함유 제1 플로우(108과 118)를 통과시키는 단계,

상기 제1 플로우(108과 118)로부터 제1 미립자량을 상기 재생 필터 영역(106a) 상에서 수집하는 단계,

상기 재생 필터 영역(106a)을 통한 상기 제1 플로우(108과 118)를 차단하고, 상기 재생 필터 영역 도관(110a)으로부터 역세척 유동 방향에 있는 재생 필터 영역을 통해 제2 역세척 플로우(118a)를 통과시키는 단계,

상기 재생 필터 영역(106a)에 초음파에너지를 인가하여, 상기 초음파에너지 및 상기 제2 역세척 플로우(118a)가 상기 제1 미립자량(116a)의 일부를 상기 제2 역세척 플로우(118a) 내로 축출하여 미립자를 함유하는 제3 플로우(118b)를 형성하는 단계,

상기 제3 플로우(118b)를 필터링 유동 방향에 있는 상기 필터 어셈블리의 상기 수집 필터 영역(106b)을 통해 상기 수집 필터 영역 도관(110b) 밖으로 통과시켜서, 제2 미립자량(116a')을 상기 수집 필터 영역(106b) 상에서 수집하는 단계, 및

상기 제3 플로우(118b)를 차단하고, 필터링 유동 방향에 있는 상기 재생 필터 영역(106a)을 통과하는 상기 제1 플로우(108과 118)를 재개하는 단계를 포함하여 구성되고;

상기 제2 플로우(118a)는 역세척 유동 방향에 있는 상기 재생 필터 영역(106a)을 통과하고, 상기 제3 플로우(118b)는 필터링 유동 방향에 있는 상기 수집 필터 영역(106b)을 통과하는 것을 특징으로 하는 여과방법.
제10항에 있어서,

미립자를 함유한 상기 제1 플로우(108과 118)가 상기 재생 필터 영역(106a)을 통과하는 동안에, 미립자를 함유한 제4 플로우(108)를 상기 인입구(104)로부터 필터링 유동 방향에 있는 상기 필터 어셈블리의 상기 수집 필터 영역(106b)을 통해 상기 수집 필터 영역 도관(110b) 밖으로 통과시키는 단계; 및

상기 수집 필터 영역(106b) 상에서 상기 제4 플로우로부터 제3 미립자량(116c)을 수집하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 여과방법.
제11항에 있어서,

상기 제2 미립자량(116a')은 상기 제1 미립자량(116a)의 적어도 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과방법.
제12항에 있어서,

상기 제1, 제2 및 제3 미립자량(116a, 116a', 116b, 116c)은 상기 필터 어셈블리 내에 보유되는 것을 특징으로 하는 여과방법.
제10항에 있어서,

상기 여과방법이 핵연료를 정화하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 여과방법.
필터링 유동 방향(118)에 있는 필터 어셈블리의 재생 필터 영역(106a)을 통해 제1 플로우(108과 118)를 통과시켜서, 제1 플로우(108과 118)를 필터링하고 미립자(116)를 상기 재생 필터 영역(106a) 상에 수집하는 단계;

상기 제1 플로우(108과 118)를 차단하는 단계;

이어서 제2 플로우(118a와118b)를 역세척 유동 방향에 있는 상기 재생 필터 영역(106a)을 통해 통과시키고, 필터링 유동 방향에 있는 상기 필터 어셈블리의 수집 필터 영역(106b)을 통해 통과시키는 단계;

상기 재생 필터 영역(106a)에 초음파에너지를 인가하여, 상기 초음파에너지 및 상기 제2 플로우(118a와 118b)가 상기 재생 필터 영역(106a) 상에 수집되어 있는 미립자를 상기 재생 필터 영역(106a)에서 축출하도록 한 다음, 축출된 상기 미립자를 상기 수집 필터 영역(106b)에 의해 상기 제2 플로우(118a와118b)로부터 필터링하여, 상기 수집 필터 영역(106b) 상에서 수집하는 단계;

상기 제2 플로우(118a와 118b)를 차단하는 단계; 및

상기 제1 플로우(108과 118)를 재개하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 여과방법.
제15항에 있어서,

상기 제1플로우(108과 118)가 상기 재생 필터 영역(106a)을 통과하는 동안, 제3플로우를 필터링 유동 방향에 있는 수집 필터 영역(106b)을 통과시켜 필터링하고, 상기 수집 필터 영역(106b) 상에 미립자를 수집하는 단계를 더 포함하여 구성되고;

상기 제1플로우(108과 118) 차단 단계는 상기 제3플로우(118b)를 차단하는 것을 더 포함하고;

상기 제1플로우(108과 118) 재개 단계는 상기 제3플로우(118b)를 재개하는 것을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 여과방법.