充填筒装置
【課題】充填筒を装置内に設置した状態で、容易に、かつ、短時間で充填剤を排出したり、充填したりすることができ、しかも安全性の向上が図れ、充填剤等を大気に暴露させずに排出、充填することも可能な充填筒装置を提供する。
【解決手段】充填筒１２の上部に充填剤充填口１６及び充填用排気口１７を、下部に充填剤排出口１８を備え、充填剤充填口１６を充填経路２６を介してガス流入部を有する充填剤供給源（容器２２）に、排気口側吸引経路２９及び排出口側吸引経路３０を吸引手段２３に接続し、排気口側吸引経路を充填用排気口に、排出口側吸引経路を充填剤排出口に接続し、充填剤排出口から吸引手段に至る経路の途中に充填剤分離手段２４を設ける。
【解決手段】充填筒１２の上部に充填剤充填口１６及び充填用排気口１７を、下部に充填剤排出口１８を備え、充填剤充填口１６を充填経路２６を介してガス流入部を有する充填剤供給源（容器２２）に、排気口側吸引経路２９及び排出口側吸引経路３０を吸引手段２３に接続し、排気口側吸引経路を充填用排気口に、排出口側吸引経路を充填剤排出口に接続し、充填剤排出口から吸引手段に至る経路の途中に充填剤分離手段２４を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填筒装置に関し、詳しくは、筒内に除害剤、吸着剤、乾燥剤、触媒等の粒状充填剤を充填して各種ガス処理を行う充填筒における充填剤の充填、排出、交換を行う機能を備えた充填筒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種ガスや液体を処理する充填剤を充填した充填筒装置は、様々な分野で広く使用されている。例えば、半導体製造装置からの排ガスを無害化する排ガス処理装置として、粒状の除害剤を充填した充填筒を有する排ガス処理装置が知られている。このような排ガス処理装置では、定期的に除害剤を交換するメンテナンスが行われており、通常は、充填筒を装置から取り外して除害剤を筒内から抜き取り、新しい除害剤を筒内に充填した後、再び装置に取り付ける作業を行っていた。
【０００３】
しかし、上述のような充填剤の交換方法では、充填筒が大型の場合は、ガス処理装置に対する着脱や運搬が困難であり、また、クリーンルームに設置されている排ガス処理装置の場合は、充填筒をクリーンルームから運び出して別の場所で作業を行う必要があり、多大な手間を要していた。さらに、充填筒に充填する充填剤の種類によっては、充填剤や充填筒の内面を長時間にわたって大気に暴露できないものもある。また、毒性ガスを処理した後の充填剤（除害剤）を充填筒から排出する場合には、安全性が極めて重要な問題となる。
【０００４】
このようなことから、充填剤をガス流れに同伴させてホッパーから充填筒に移送する方法や装置が各種提案されており、例えば、触媒の供給先である反応容器より上方位置に常時設置したホッパーから自然落下を利用して触媒を反応容器内に供給する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平５−２２１５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載されたシステムのように、筒内や容器内に粉粒体を充填する方法、装置は数多く提案されているものの、充填筒内に充填されている充填剤の交換、すなわち、充填筒内からの充填剤の排出と、充填剤排出後の充填筒内への充填剤の充填との関連については、特に充填剤の排出についてはほとんど言及されていない。
【０００６】
そこで本発明は、充填筒を装置内に設置した状態で、容易に、かつ、短時間で充填剤を排出したり、充填したりすることができ、しかも安全性の向上が図れ、充填剤等を大気に暴露させずに排出、充填することも可能な充填筒装置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】
上記目的を達成するため、本発明の充填筒装置は、内部に粒状の充填剤を充填した充填筒を備え、該充填筒の一端部から導入される流体を前記充填剤に接触させて他端部から導出する充填筒装置において、前記充填筒は、該充填筒の上部に充填剤充填口及び充填用排気口を、下部に充填剤排出口をそれぞれ備え、前記充填剤充填口を充填経路を介してガス流入部を有する充填剤供給源に接続し、排気口側吸引経路と排出口側吸引経路とをそれぞれ吸引手段に接続し、前記排気口側吸引経路を前記充填用排気口に、前記排出口側吸引経路を前記充填剤排出口にそれぞれ接続するとともに、前記充填剤排出口から前記吸引手段に至る経路の途中に充填剤分離手段を設けたことを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の充填筒装置は、前記充填剤充填口及び前記充填用排気口が、各口を通るガスの流れ方向をガイドするためのガイド筒をそれぞれ備え、前記充填用排気口のガイド筒の軸線における充填筒内部方向の延長線は、前記充填剤充填口のガイド筒の軸線における充填筒内部方向の延長線に対して平行又は離間する方向に向けられていることを特徴としている。
【０００９】
また、前記充填剤充填口が、該充填剤充填口から充填筒内に投入される充填剤の投入方向をガイドするためのガイド筒を備えており、該ガイド筒の軸線における充填筒内部方向の延長線と、充填筒の鉛直方向の中心線とが充填剤の充填範囲内で交差していること、さらに、該ガイド筒が充填剤の投入方向が調整可能に形成されていることを特徴としている。
【００１０】
さらに、前記充填剤排出口が該充填剤排出口から充填筒の側方に突出する排出筒を備えており、該排出筒の突出端の開口下縁が、前記充填剤排出口の上縁よりも上方位置に設けられていることを特徴とし、また、前記充填剤排出口が充填筒の側面に開口し、該充填剤排出口に対向する前記充填筒の側面に、充填剤排出口から充填剤を排出するときに充填筒内の充填剤を充填剤排出口方向に向けて移動させるガスを噴出する移動ガス噴出口を備えていることを特徴としている。
【００１１】
前記充填筒は、充填筒内下部にガスが流通可能な充填剤支持部材を備えており、前記充填剤排出口が充填筒の側面で前記充填剤支持部材の直上に開口するとともに、前記充填剤支持部材の下方に、充填剤排出口から充填剤を排出するときに外部から充填筒内にガスを導入するガス吸入部が設けられていることを特徴としている。
【００１２】
また、前記充填剤分離手段は、充填剤をガスから分離して捕捉する充填剤分離部と、該充填剤分離部の充填筒側経路に接続される入口部と、吸引手段側経路に接続される出口部とを有していること、あるいは、充填剤をガスから分離して捕捉する充填剤分離部が前記吸引手段の吸引側に一体的に設けられていることを特徴としている。
【００１３】
さらに、前記吸引手段に接続した吸引経路を経路切換手段を介して分岐し、分岐した各経路を前記排気口側吸引経路と排出口側吸引経路とにそれぞれ接続したことを特徴としている。また、前記充填剤充填口、前記充填用排気口及び前記充填剤排出口と、前記充填経路、前記排気口側吸引経路及び前記排出口側吸引経路とは、それぞれ着脱可能に形成され、各経路を構成する機材、前記充填剤供給源、前記吸引手段及び前記充填剤分離手段が一体的に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の充填筒装置によれば、ガス処理装置に組み込まれた充填筒を装置から取り外すことなく、筒内からの充填剤の排出や筒内への充填剤の充填を簡単に効率よく行うことができる。これにより、充填剤の交換等における作業性を大幅に向上させることができ、ガス処理装置のメンテナンス時間の短縮も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明の一形態例を示す充填筒装置の系統図である。この充填筒装置は、内部に充填剤１１を充填した充填筒１２と、該充填筒１２内の充填剤を交換するための充填剤交換装置１３とを備えている。充填筒１２は、下部に設けられた通気性を有する充填剤支持部材１４によって上下に区画されており、この充填剤支持部材１４上に充填剤１１が支持されて所定高さに充填されている。
【００１６】
充填筒１２の上部には、半導体製造装置からの排ガス等が導入されるガス入口管１５と、充填剤１１を筒内に投入充填するための充填剤充填口１６と、充填剤１１を筒内に充填するときに筒内ガスを真空吸引するための充填用排気口１７とが設けられている。
【００１７】
また、充填筒１２の下部には、充填剤支持部材１４の直上位置に、充填剤１１を筒内から排出するための充填剤排出口１８と、充填剤１１を筒内から排出するときに充填剤１１を充填剤排出口１８の方向へ移動させるガスを噴出するための移動ガス噴出口１９とが設けられ、充填剤支持部材１４の下方には、充填剤１１で処理したガスを導出する処理ガス出口管２０と、充填剤排出口１８から充填剤１１を排出する際に筒内にガスを導入するためのガス吸入部２１とが設けられている。
【００１８】
充填剤交換装置１３は、充填筒１２内に充填する充填剤１１を貯留する容器部にガス流入部２２ａを設けた充填剤供給容器２２と、筒内ガスを吸引するための吸引手段２３と、筒内から排出した充填剤１１を吸引手段２３に吸引されるガスから分離する充填剤分離手段２４とを備えており、充填剤供給容器２２と充填剤充填口１６とが充填弁２５を有する充填経路２６によって接続され、吸引手段２３と充填剤分離手段２４とが吸引経路２７によって接続され、さらに、充填剤分離手段２４と充填用排気口１７及び充填剤排出口１８とは、経路切換手段２８を介して排気口側吸引経路２９と排出口側吸引経路３０とでそれぞれ接続されている。
【００１９】
また、前記移動ガス噴出口１９には、ガス噴出弁３１を有する移動ガス噴出経路３２を介して圧縮ガスを貯留する圧縮ガスタンク３３が接続されており、この圧縮ガスタンク３３には、圧縮ガス供給弁３４と圧力計３５とを備えた圧縮ガス供給経路３６が設けられている。
【００２０】
通常のガス処理を行う際には、ガス入口管１５のガス入口弁３７及び処理ガス出口管２０のガス出口弁３８のみを開き、他の弁は全て閉じた状態で、充填剤１１で処理するガスをガス入口管１５から充填筒１２内に導入し、充填剤１１で処理したガスを処理ガス出口管２０から導出する。このとき、充填剤交換装置１３は停止状態となっている。
【００２１】
充填筒１２内の充填剤１１の交換は、次の手順で行われる。まず、充填筒１２内に大気や窒素ガス等を導入して充填筒１２内を安全な雰囲気とした後、経路切換手段２８の排出口側吸引経路３０側を開き、吸引手段２３によって充填筒１２内のガスを充填剤排出口１８から排出口側吸引経路３０、経路切換手段２８、充填剤分離手段２４、吸引経路２７を通して吸引できる状態とする。また、ガス吸入部２１の吸入弁３９を開くとともに、圧縮ガス供給弁３４を開閉して圧縮ガスタンク３３内に圧縮ガスを充填しておく。
【００２２】
この状態で吸引手段２３を運転すると、充填筒１２内の充填剤１１は、充填剤排出口１８から吸引手段２３に吸引されるガスに同伴されて排出口側吸引経路３０、経路切換手段２８を経て充填剤分離手段２４に吸引され、充填剤分離手段２４でガスから分離されて充填剤分離手段２４の充填剤回収部２４ａに回収される。このとき、充填筒１２内には、下方のガス吸入部２１からガスが流入し、充填剤支持部材１４を通過して上方にガスが吹き上がる状態になるので、充填筒１２内の充填剤１１を流動状態として充填剤排出口１８からの充填剤１１の排出を効率よく行えるようにしている。なお、筒上部の充填剤充填口１６等から適量のガスを流入させるようにしてもよい。
【００２３】
また、ガス噴出弁３１を適宜開いて圧縮ガスタンク３３内の圧縮ガスを移動ガス噴出口１９から噴出し、噴出した圧縮ガスの流れで充填剤支持部材１４上の充填剤１１を充填剤排出口１８の方向に移動させることにより、充填剤排出口１８からの充填剤１１の排出を確実に行うことができる。これにより、充填剤支持部材１４の充填剤１１の残留量を低減することができ、充填筒１２内の充填剤１１を効率よく排出することができる。
【００２４】
さらに、前記移動ガス噴出口１９を、図２の概略水平断面図に示すように、充填剤排出口１８の対向位置に複数箇所、例えば４箇所に設けておき、これらの移動ガス噴出口１９から圧縮ガスを噴出させることにより、充填剤１１をより確実に充填剤排出口１８の方向に移動させて排出することができる。なお、前記移動ガス噴出口１９の配置や噴出口（ノズル）の形状は、充填筒１２の断面積や充填剤１１の性状に応じて適宜に選択することができる。移動ガス噴出口１９からの圧縮ガスの噴出量は、ガス吸入部２１に逆流を生じないように、吸引手段２３の吸引ガス量未満に設定する。
【００２５】
また、移動ガス噴出口１９からのガスの噴出は、充填剤排出操作開始から連続的に行ってもよいが、充填筒１２内の充填剤量が少なくなったとき、例えば、充填高さが１／１０以下になったときや、充填剤量が１０ｇ/ｃｍ２以下になったときにガスを導入することにより、充填剤１１の排出効率を高めることができる。
【００２６】
加えて、図３の要部縦断面図に示すように、充填剤支持部材１４の周囲に、筒内周側に向かって下方に傾斜した傾斜面を上面に形成したガイド部材４０を設けておくことにより、筒周壁と充填剤支持部材１４との隅部に充填剤１１が残留することを防止できる。さらに、ガス吸入部２１の吸入弁３９を間欠的に開閉し、筒内に導入するガスに脈動を発生させることにより、充填剤支持部材１４の通気部に捕捉された微小粉を充填剤支持部材１４から除去して排出することができ、充填剤支持部材１４の通気性能を回復させることができる。また、充填剤支持部材１４に充填剤排出口１８方向に向かう下り勾配を設けることも可能である。
【００２７】
充填剤分離手段２４では、充填剤１１の性状や量に応じた適宜な分離手段、例えば、サイクロン、フィルタ等を使用したり、充填剤１１の自重により、充填剤１１をガス流から分離する。分離して充填剤回収部２４ａに回収された充填剤１１は、充填剤回収部２４ａを充填剤分離手段２４の本体となる充填剤分離部２４ｂから取り外し可能で、かつ、密閉可能な容器や袋としておくことにより、所定の再生工場や処理場に容易に搬送することができ、密閉して搬送することにより、大気中の酸素や水分等との接触も最小限に抑えることができるとともに、毒性ガスを処理した除害剤の処理における安全性も高めることができる。
【００２８】
また、充填剤１１が毒性ガスを処理した除害剤の場合は、吸引手段２３からガスを排出する排気管４１を除害装置に接続し、除害処理を行ってから大気中に放出すればよい。さらに、充填剤１１や充填筒１２の内面を長時間にわたって大気に暴露できない場合は、ガス吸入部２１及び移動ガス噴出口１９から筒内に導入するガスを窒素等の不活性ガスにすればよい。
【００２９】
充填剤１１の排出終了は、時間を設定して行ってもよく、充填筒１２に設けた監視窓から内部の状態を観察して判断してもよく、充填剤分離手段２４における充填剤１１の回収量で判断してもよい。
【００３０】
このようにして充填筒１２内から古い充填剤１１を排出した後、新しい充填剤１１を充填筒１２内に充填する。まず、充填剤供給容器２２に新しい充填剤１１を用意し、経路切換手段２８の排気口側吸引経路２９側を開くとともに、充填弁２５を開く（他の弁は全て閉）。この状態で吸引手段２３を運転すると、充填筒１２内のガスが充填用排気口１７から排気口側吸引経路２９、経路切換手段２８、充填剤分離手段２４、吸引経路２７を通して吸引手段２３に吸引されるため、充填筒１２内が負圧になって充填経路２６に充填剤供給容器２２から充填経路２６及び充填剤充填口１６を通って充填筒１２に向かうガスの流れが発生し、このガスの流れに充填剤供給容器２２内の新しい充填剤１１が同伴され、充填筒１２内に搬送されて充填される。
【００３１】
このとき、充填剤供給容器２２には、ガス流入部２２ａを通って外気が流入するが、大気との接触が好ましくない充填剤１１の場合や、充填筒１２内への大気の流入が好ましくない場合は、ガス流入部２２ａから窒素等の不活性ガスを充填剤供給容器２２内に導入すればよい。
【００３２】
また、充填用排気口１７を吸引手段２３に直接接続することもできるが、充填剤分離手段２４を介在させることにより、充填用排気口１７から吸引した微粉体等が吸引手段２３に悪影響を与えることを回避できる。
【００３３】
さらに、充填筒１２内への充填剤１１の充填を効率よく行うため、充填剤充填口１６及び充填用排気口１７の位置や軸線を適切に設定することが好ましい。例えば、充填剤充填口１６及び充填用排気口１７にガイド筒１６ａ，１７ａをそれぞれ設けておき、各ガイド筒１６ａ，１７ａの軸線１６ｂ，１７ｂの方向を、互いに平行な方向、あるいは、充填筒内部方向の延長線が離間する方向に向けたりすることにより、ガイド筒１６ａから筒内に投入された充填剤１１がガイド筒１７ａに吸入されるのを抑制することができ、充填筒１２内への充填剤１１の充填効率を向上させることができる。
【００３４】
また、ガイド筒１６ａの軸線１６ｂは、充填筒１２の鉛直方向の中心線と、充填剤１１の充填範囲内、特に、充填高さの１／２付近の位置で交差するように設定することが好ましく、軸線１６ｂの方向を充填剤１１の状態等に応じて調整できるように形成しておくこともできる。例えば、図５に示すように、充填筒１２の直径（内径）が２６０ｍｍ、充填剤支持部材１４から充填剤充填口１６までの高さが４５０ｍｍで、充填剤充填口１６を内周面から５０ｍｍ内側に設け、充填剤１１の充填高さを３００ｍｍとした場合は、充填剤充填口１６の軸線１６ｂの角度を、軸線１６ｂが中心線Ｃの最下端と交差する約８０度から、中心線Ｃの充填高さ最高部で交差する約６０度までの範囲に設定することが好ましい。このように、充填剤充填口１６に設けたガイド筒１６ａの軸線１６ｂの方向を特定の方向に向けることにより、充填剤１１の充填面の高低差を小さくすることができる。
【００３５】
充填剤１１を搬送するガスの流速は任意に設定できるが、早すぎると充填剤１１が擦れ合って充填剤１１や配管、ホース等が損傷するおそれがあり、また、充填用排気口１７から流出するガスに充填剤１１が同伴されてしまうこともあるため、充填経路２６を構成する配管やホースの径を含めて適当な範囲の流速に設定することが好ましい。特に、充填剤充填後に充填剤充填口１６から充填筒１２内に高速でガスのみが噴出すると、充填後の充填剤１１の表面部分がガス流れによって吹き飛ばされ、充填剤１１に高低差を発生させることがあるので、充填剤１１の重量等を考慮して適切な流速に設定する必要がある。また、充填状態に応じて流速を変化させてもよく、充填剤充填後は、吸引手段２３を速やかに停止させることが好ましい。
【００３６】
このような充填剤交換装置１３は、充填筒１２に一体化させた状態としておくこともできるが、複数の充填筒１２における充填剤１１の交換に対応させることもできる。すなわち、充填剤充填口１６、充填用排気口１７及び充填剤排出口１８と、充填経路２６、排気口側吸引経路２９及び排出口側吸引経路３０とを、適宜な連結手段で着脱可能に形成し、各経路を構成する配管やホース等の機材、充填剤供給源となる充填剤供給容器２２、吸引手段２３及び充填剤分離手段２４を一体的に形成し、例えばキャスター付きの筐体内に収納しておくことにより、充填剤１１の交換を行う充填筒１２の各口１６，１７，１８に各経路２６，２９，３０を連結した状態で前述のような充填剤交換操作を行い、充填剤交換後は、この充填筒１２と充填剤交換装置１３との連結状態を解除し、別の充填筒や別のガス処理装置の充填筒と充填剤交換装置１３とを連結して同様の充填剤交換操作を行うことができ、一つの充填剤交換装置１３で複数の充填筒１２の充填剤交換に対応することができる。
【００３７】
このとき、各経路２６，２９，３０の少なくとも一部を柔軟なフレキシブルホースで形成しておくことにより、各口１６，１７，１８への各経路２６，２９，３０の着脱作業を容易に行うことができる。また、充填剤排出口１８の外側に排出筒１８ａを突設し、この排出筒１８ａの突出端の開口下縁を、充填筒１２の側面に開口した充填剤排出口１８の上縁よりも上方に位置させておくことにより、充填剤１１が充填された状態で排出口側吸引経路３０を取り外しても、筒内の充填剤１１が排出筒１８ａからこぼれ落ちることを防止できる。この排出筒１８ａは、充填筒１２の周壁に直管を斜めに接合してもよいが、エルボのような曲管を用いることもできる。
【００３８】
なお、各経路を構成する配管、ホースには、帯電が防止されたものを使用することが好ましく、その他の機器についても、静電気の発生を防止するため、充填剤交換装置１３の運転中は接地しておくことが好ましい。また、充填剤供給容器２２はホッパー状のものであってもよく、吸引手段２３と充填剤分離手段２４は、真空掃除機のように一体化することも可能である。
【００３９】
排気口側吸引経路２９と排出口側吸引経路３０は、経路切換手段２８を持たない１本の経路とし、充填剤の排出時と充填時とで充填用排気口１７と充填剤排出口１８とに付け替えるようにしてもよく、各経路を取り外した各口には、適宜な閉塞手段を装着して密閉しておけばよい。このように各経路を着脱する場合は、吸着剤の排出、充填に必要な口に経路を接続し、他の口は閉塞しておくことにより、各経路の弁を省略することも可能である。
【００４０】
各口や経路の口径は、充填剤の大きさに応じて設定されるものであって、屈曲部等での詰まりを防止するため、通常は、充填剤の大きさの５倍以上の口径とすることが好ましいが、口径を大きくし過ぎると充填剤１１の搬送に大量のガスを高速で流す必要が生じ、コスト増ともなるので、最大でも５０ｍｍ程度の口径とすることが望ましい。
【００４１】
また、充填剤支持部材１４を持たずに、処理ガス出口管２０の開口に充填剤の流出を防止するフィルター等を設けた充填筒の場合は、充填剤排出口１８を充填筒１２の底部鏡板に開口させることができる。この場合、ガス吸入部２１は、処理ガス出口管２０に接続してもよく、底部鏡板等に設けてもよい。
【実施例１】
【００４２】
内径約２６０ｍｍ、内側高さ約６３５ｍｍの充填筒に、直径４ｍｍ、重量３０ｍｍｇ（密度０．８ｋｇ／Ｌ）で略球形の粒状充填剤を１１．７ｋｇ充填し、充填高さ約３００ｍｍとした充填筒の充填剤を交換する実験を行った。充填剤充填口、充填用排気口、充填剤排出口及びガス吸入部の口径はそれぞれ３０ｍｍとし、充填剤排出口には４５度の上昇角を有する排出筒を設けた。充填剤充填口は、水平面に対する仰角を７０度とし、外周から４８．７７ｍｍ内側に設けた。各口に接続する各経路には口径３２ｍｍで長さ３ｍのゴム製のホースをそれぞれ使用し、吸引手段には、最大風量３ｍ３／ｍｉｎ、到達圧力６１０Ｔｏｒｒの吸引機を使用した。また、充填筒は床面から６０ｃｍの位置に、充填剤分離手段及び充填剤供給容器は床面にそれぞれ設置した。
【００４３】
まず、充填筒内から充填剤を排出するため、充填剤充填口及び充填用排気口を閉止した状態で吸引手段を起動し、ガス吸入部から大気を導入しながら充填剤排出口から充填剤を吸引して充填剤分離手段に回収した。移動ガス噴出口からのガスの噴出は行わずに９０秒後に吸引手段を停止し、充填筒内に残留した充填剤の重量を測定した。その結果、充填剤残留量は３０３．７ｇであり、排出効率は９７．４％であった。また、９０秒後経過後に４箇所の移動ガス噴出口（口径２ｍｍ）から０．３ＭＰａ（ゲージ圧）に圧縮した空気を６０秒間導入して充填剤を回収したところ、充填剤残留量は９４ｇとなり、排出効率は９９．２％となった。
【００４４】
一方、比較として、充填筒をガス処理装置から取り外して外部に搬出し、充填筒の蓋を開いて充填剤を排出する従来法の場合は、充填剤残留量は３０ｇ以下となったが、装置からの取り外しや搬送時間を含めて４０分以上を要し、本実施例で使用した比較的小型の充填筒であっても作業を２人以上で行わなければならず、これより大型の充填筒の場合には、リフト等の機器を使用する必要があることがわかった。
【００４５】
また、内径約１６０ｍｍ、内側高さ約７３０ｍｍで、充填剤充填口の仰角を水平面から８０度とした充填筒に、同じ充填剤を７．２ｋｇ充填した充填筒（各口の口径等は同じ）についても同様の排出操作を行ったところ、移動ガスを使用しない場合で、充填剤残留量は２９０ｇ、排出効率は９６．０％であり、２箇所に設けた移動ガス噴出口（口径２ｍｍ）から０．３ＭＰａ（ゲージ圧）に圧縮した空気を６０秒間導入した場合は、充填剤残留量が１０ｇ、排出効率が９９．９％になった。
【００４６】
このようにして充填剤を排出した充填筒に新しい充填剤を充填した。充填剤供給容器に１１．７ｋｇの充填剤を用意し、吸引手段を起動して充填剤の充填を行い、充填剤供給容器内の充填剤が無くなった時点で吸引手段を停止させて充填操作を終了した。要した時間は６０秒であり、充填用排気口からは微小粉のみが吸引されて充填剤は吸引されなかった。また、充填高さは３００ｍｍとなり、充填面の高低差も２０ｍｍ程度であった。
【００４７】
さらに、内径約１６０ｍｍ、内側高さ約７３０ｍｍの充填筒に７．２ｋｇの充填剤を充填するのに要した時間は４０秒であった。また、充填筒の蓋を開いて充填剤を充填する従来法では、１０分以上を要してしまい、充填筒の搬送やガス処理装置への取り付けを含めると合計で４０分以上を必要とした。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一形態例を示す充填筒装置の系統図である。
【図２】充填筒の概略水平断面図である。
【図３】充填筒下部の要部縦断面図である。
【図４】充填筒上部の要部縦断面図である。
【図５】ガイド筒の軸線の方向を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１…充填剤、１２…充填筒、１３…充填剤交換装置、１４…充填剤支持部材、１５…ガス入口管、１６…充填剤充填口、１６ａ，１７ａ…ガイド筒、１７…充填用排気口、１８…充填剤排出口、１８ａ…排出筒、１９…移動ガス噴出口、２０…処理ガス出口管、２１…ガス吸入部、２２…充填剤供給容器、２２ａ…ガス流入部、２３…吸引手段、２４…充填剤分離手段、２４ａ…充填剤回収部、２４ｂ…充填剤分離部、２５…充填弁、２６…充填経路、２７…吸引経路、２８…経路切換手段、２９…排気口側吸引経路、３０…排出口側吸引経路、３１…ガス噴出弁、３２…移動ガス噴出経路、３３…圧縮ガスタンク、３４…圧縮ガス供給弁、３５…圧力計、３６…圧縮ガス供給経路、３７…ガス入口弁、３８…ガス出口弁、３９…吸入弁、４０…ガイド部材、４１…排気管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填筒装置に関し、詳しくは、筒内に除害剤、吸着剤、乾燥剤、触媒等の粒状充填剤を充填して各種ガス処理を行う充填筒における充填剤の充填、排出、交換を行う機能を備えた充填筒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種ガスや液体を処理する充填剤を充填した充填筒装置は、様々な分野で広く使用されている。例えば、半導体製造装置からの排ガスを無害化する排ガス処理装置として、粒状の除害剤を充填した充填筒を有する排ガス処理装置が知られている。このような排ガス処理装置では、定期的に除害剤を交換するメンテナンスが行われており、通常は、充填筒を装置から取り外して除害剤を筒内から抜き取り、新しい除害剤を筒内に充填した後、再び装置に取り付ける作業を行っていた。
【０００３】
しかし、上述のような充填剤の交換方法では、充填筒が大型の場合は、ガス処理装置に対する着脱や運搬が困難であり、また、クリーンルームに設置されている排ガス処理装置の場合は、充填筒をクリーンルームから運び出して別の場所で作業を行う必要があり、多大な手間を要していた。さらに、充填筒に充填する充填剤の種類によっては、充填剤や充填筒の内面を長時間にわたって大気に暴露できないものもある。また、毒性ガスを処理した後の充填剤（除害剤）を充填筒から排出する場合には、安全性が極めて重要な問題となる。
【０００４】
このようなことから、充填剤をガス流れに同伴させてホッパーから充填筒に移送する方法や装置が各種提案されており、例えば、触媒の供給先である反応容器より上方位置に常時設置したホッパーから自然落下を利用して触媒を反応容器内に供給する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平５−２２１５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載されたシステムのように、筒内や容器内に粉粒体を充填する方法、装置は数多く提案されているものの、充填筒内に充填されている充填剤の交換、すなわち、充填筒内からの充填剤の排出と、充填剤排出後の充填筒内への充填剤の充填との関連については、特に充填剤の排出についてはほとんど言及されていない。
【０００６】
そこで本発明は、充填筒を装置内に設置した状態で、容易に、かつ、短時間で充填剤を排出したり、充填したりすることができ、しかも安全性の向上が図れ、充填剤等を大気に暴露させずに排出、充填することも可能な充填筒装置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】
上記目的を達成するため、本発明の充填筒装置は、内部に粒状の充填剤を充填した充填筒を備え、該充填筒の一端部から導入される流体を前記充填剤に接触させて他端部から導出する充填筒装置において、前記充填筒は、該充填筒の上部に充填剤充填口及び充填用排気口を、下部に充填剤排出口をそれぞれ備え、前記充填剤充填口を充填経路を介してガス流入部を有する充填剤供給源に接続し、排気口側吸引経路と排出口側吸引経路とをそれぞれ吸引手段に接続し、前記排気口側吸引経路を前記充填用排気口に、前記排出口側吸引経路を前記充填剤排出口にそれぞれ接続するとともに、前記充填剤排出口から前記吸引手段に至る経路の途中に充填剤分離手段を設けたことを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の充填筒装置は、前記充填剤充填口及び前記充填用排気口が、各口を通るガスの流れ方向をガイドするためのガイド筒をそれぞれ備え、前記充填用排気口のガイド筒の軸線における充填筒内部方向の延長線は、前記充填剤充填口のガイド筒の軸線における充填筒内部方向の延長線に対して平行又は離間する方向に向けられていることを特徴としている。
【０００９】
また、前記充填剤充填口が、該充填剤充填口から充填筒内に投入される充填剤の投入方向をガイドするためのガイド筒を備えており、該ガイド筒の軸線における充填筒内部方向の延長線と、充填筒の鉛直方向の中心線とが充填剤の充填範囲内で交差していること、さらに、該ガイド筒が充填剤の投入方向が調整可能に形成されていることを特徴としている。
【００１０】
さらに、前記充填剤排出口が該充填剤排出口から充填筒の側方に突出する排出筒を備えており、該排出筒の突出端の開口下縁が、前記充填剤排出口の上縁よりも上方位置に設けられていることを特徴とし、また、前記充填剤排出口が充填筒の側面に開口し、該充填剤排出口に対向する前記充填筒の側面に、充填剤排出口から充填剤を排出するときに充填筒内の充填剤を充填剤排出口方向に向けて移動させるガスを噴出する移動ガス噴出口を備えていることを特徴としている。
【００１１】
前記充填筒は、充填筒内下部にガスが流通可能な充填剤支持部材を備えており、前記充填剤排出口が充填筒の側面で前記充填剤支持部材の直上に開口するとともに、前記充填剤支持部材の下方に、充填剤排出口から充填剤を排出するときに外部から充填筒内にガスを導入するガス吸入部が設けられていることを特徴としている。
【００１２】
また、前記充填剤分離手段は、充填剤をガスから分離して捕捉する充填剤分離部と、該充填剤分離部の充填筒側経路に接続される入口部と、吸引手段側経路に接続される出口部とを有していること、あるいは、充填剤をガスから分離して捕捉する充填剤分離部が前記吸引手段の吸引側に一体的に設けられていることを特徴としている。
【００１３】
さらに、前記吸引手段に接続した吸引経路を経路切換手段を介して分岐し、分岐した各経路を前記排気口側吸引経路と排出口側吸引経路とにそれぞれ接続したことを特徴としている。また、前記充填剤充填口、前記充填用排気口及び前記充填剤排出口と、前記充填経路、前記排気口側吸引経路及び前記排出口側吸引経路とは、それぞれ着脱可能に形成され、各経路を構成する機材、前記充填剤供給源、前記吸引手段及び前記充填剤分離手段が一体的に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の充填筒装置によれば、ガス処理装置に組み込まれた充填筒を装置から取り外すことなく、筒内からの充填剤の排出や筒内への充填剤の充填を簡単に効率よく行うことができる。これにより、充填剤の交換等における作業性を大幅に向上させることができ、ガス処理装置のメンテナンス時間の短縮も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明の一形態例を示す充填筒装置の系統図である。この充填筒装置は、内部に充填剤１１を充填した充填筒１２と、該充填筒１２内の充填剤を交換するための充填剤交換装置１３とを備えている。充填筒１２は、下部に設けられた通気性を有する充填剤支持部材１４によって上下に区画されており、この充填剤支持部材１４上に充填剤１１が支持されて所定高さに充填されている。
【００１６】
充填筒１２の上部には、半導体製造装置からの排ガス等が導入されるガス入口管１５と、充填剤１１を筒内に投入充填するための充填剤充填口１６と、充填剤１１を筒内に充填するときに筒内ガスを真空吸引するための充填用排気口１７とが設けられている。
【００１７】
また、充填筒１２の下部には、充填剤支持部材１４の直上位置に、充填剤１１を筒内から排出するための充填剤排出口１８と、充填剤１１を筒内から排出するときに充填剤１１を充填剤排出口１８の方向へ移動させるガスを噴出するための移動ガス噴出口１９とが設けられ、充填剤支持部材１４の下方には、充填剤１１で処理したガスを導出する処理ガス出口管２０と、充填剤排出口１８から充填剤１１を排出する際に筒内にガスを導入するためのガス吸入部２１とが設けられている。
【００１８】
充填剤交換装置１３は、充填筒１２内に充填する充填剤１１を貯留する容器部にガス流入部２２ａを設けた充填剤供給容器２２と、筒内ガスを吸引するための吸引手段２３と、筒内から排出した充填剤１１を吸引手段２３に吸引されるガスから分離する充填剤分離手段２４とを備えており、充填剤供給容器２２と充填剤充填口１６とが充填弁２５を有する充填経路２６によって接続され、吸引手段２３と充填剤分離手段２４とが吸引経路２７によって接続され、さらに、充填剤分離手段２４と充填用排気口１７及び充填剤排出口１８とは、経路切換手段２８を介して排気口側吸引経路２９と排出口側吸引経路３０とでそれぞれ接続されている。
【００１９】
また、前記移動ガス噴出口１９には、ガス噴出弁３１を有する移動ガス噴出経路３２を介して圧縮ガスを貯留する圧縮ガスタンク３３が接続されており、この圧縮ガスタンク３３には、圧縮ガス供給弁３４と圧力計３５とを備えた圧縮ガス供給経路３６が設けられている。
【００２０】
通常のガス処理を行う際には、ガス入口管１５のガス入口弁３７及び処理ガス出口管２０のガス出口弁３８のみを開き、他の弁は全て閉じた状態で、充填剤１１で処理するガスをガス入口管１５から充填筒１２内に導入し、充填剤１１で処理したガスを処理ガス出口管２０から導出する。このとき、充填剤交換装置１３は停止状態となっている。
【００２１】
充填筒１２内の充填剤１１の交換は、次の手順で行われる。まず、充填筒１２内に大気や窒素ガス等を導入して充填筒１２内を安全な雰囲気とした後、経路切換手段２８の排出口側吸引経路３０側を開き、吸引手段２３によって充填筒１２内のガスを充填剤排出口１８から排出口側吸引経路３０、経路切換手段２８、充填剤分離手段２４、吸引経路２７を通して吸引できる状態とする。また、ガス吸入部２１の吸入弁３９を開くとともに、圧縮ガス供給弁３４を開閉して圧縮ガスタンク３３内に圧縮ガスを充填しておく。
【００２２】
この状態で吸引手段２３を運転すると、充填筒１２内の充填剤１１は、充填剤排出口１８から吸引手段２３に吸引されるガスに同伴されて排出口側吸引経路３０、経路切換手段２８を経て充填剤分離手段２４に吸引され、充填剤分離手段２４でガスから分離されて充填剤分離手段２４の充填剤回収部２４ａに回収される。このとき、充填筒１２内には、下方のガス吸入部２１からガスが流入し、充填剤支持部材１４を通過して上方にガスが吹き上がる状態になるので、充填筒１２内の充填剤１１を流動状態として充填剤排出口１８からの充填剤１１の排出を効率よく行えるようにしている。なお、筒上部の充填剤充填口１６等から適量のガスを流入させるようにしてもよい。
【００２３】
また、ガス噴出弁３１を適宜開いて圧縮ガスタンク３３内の圧縮ガスを移動ガス噴出口１９から噴出し、噴出した圧縮ガスの流れで充填剤支持部材１４上の充填剤１１を充填剤排出口１８の方向に移動させることにより、充填剤排出口１８からの充填剤１１の排出を確実に行うことができる。これにより、充填剤支持部材１４の充填剤１１の残留量を低減することができ、充填筒１２内の充填剤１１を効率よく排出することができる。
【００２４】
さらに、前記移動ガス噴出口１９を、図２の概略水平断面図に示すように、充填剤排出口１８の対向位置に複数箇所、例えば４箇所に設けておき、これらの移動ガス噴出口１９から圧縮ガスを噴出させることにより、充填剤１１をより確実に充填剤排出口１８の方向に移動させて排出することができる。なお、前記移動ガス噴出口１９の配置や噴出口（ノズル）の形状は、充填筒１２の断面積や充填剤１１の性状に応じて適宜に選択することができる。移動ガス噴出口１９からの圧縮ガスの噴出量は、ガス吸入部２１に逆流を生じないように、吸引手段２３の吸引ガス量未満に設定する。
【００２５】
また、移動ガス噴出口１９からのガスの噴出は、充填剤排出操作開始から連続的に行ってもよいが、充填筒１２内の充填剤量が少なくなったとき、例えば、充填高さが１／１０以下になったときや、充填剤量が１０ｇ/ｃｍ２以下になったときにガスを導入することにより、充填剤１１の排出効率を高めることができる。
【００２６】
加えて、図３の要部縦断面図に示すように、充填剤支持部材１４の周囲に、筒内周側に向かって下方に傾斜した傾斜面を上面に形成したガイド部材４０を設けておくことにより、筒周壁と充填剤支持部材１４との隅部に充填剤１１が残留することを防止できる。さらに、ガス吸入部２１の吸入弁３９を間欠的に開閉し、筒内に導入するガスに脈動を発生させることにより、充填剤支持部材１４の通気部に捕捉された微小粉を充填剤支持部材１４から除去して排出することができ、充填剤支持部材１４の通気性能を回復させることができる。また、充填剤支持部材１４に充填剤排出口１８方向に向かう下り勾配を設けることも可能である。
【００２７】
充填剤分離手段２４では、充填剤１１の性状や量に応じた適宜な分離手段、例えば、サイクロン、フィルタ等を使用したり、充填剤１１の自重により、充填剤１１をガス流から分離する。分離して充填剤回収部２４ａに回収された充填剤１１は、充填剤回収部２４ａを充填剤分離手段２４の本体となる充填剤分離部２４ｂから取り外し可能で、かつ、密閉可能な容器や袋としておくことにより、所定の再生工場や処理場に容易に搬送することができ、密閉して搬送することにより、大気中の酸素や水分等との接触も最小限に抑えることができるとともに、毒性ガスを処理した除害剤の処理における安全性も高めることができる。
【００２８】
また、充填剤１１が毒性ガスを処理した除害剤の場合は、吸引手段２３からガスを排出する排気管４１を除害装置に接続し、除害処理を行ってから大気中に放出すればよい。さらに、充填剤１１や充填筒１２の内面を長時間にわたって大気に暴露できない場合は、ガス吸入部２１及び移動ガス噴出口１９から筒内に導入するガスを窒素等の不活性ガスにすればよい。
【００２９】
充填剤１１の排出終了は、時間を設定して行ってもよく、充填筒１２に設けた監視窓から内部の状態を観察して判断してもよく、充填剤分離手段２４における充填剤１１の回収量で判断してもよい。
【００３０】
このようにして充填筒１２内から古い充填剤１１を排出した後、新しい充填剤１１を充填筒１２内に充填する。まず、充填剤供給容器２２に新しい充填剤１１を用意し、経路切換手段２８の排気口側吸引経路２９側を開くとともに、充填弁２５を開く（他の弁は全て閉）。この状態で吸引手段２３を運転すると、充填筒１２内のガスが充填用排気口１７から排気口側吸引経路２９、経路切換手段２８、充填剤分離手段２４、吸引経路２７を通して吸引手段２３に吸引されるため、充填筒１２内が負圧になって充填経路２６に充填剤供給容器２２から充填経路２６及び充填剤充填口１６を通って充填筒１２に向かうガスの流れが発生し、このガスの流れに充填剤供給容器２２内の新しい充填剤１１が同伴され、充填筒１２内に搬送されて充填される。
【００３１】
このとき、充填剤供給容器２２には、ガス流入部２２ａを通って外気が流入するが、大気との接触が好ましくない充填剤１１の場合や、充填筒１２内への大気の流入が好ましくない場合は、ガス流入部２２ａから窒素等の不活性ガスを充填剤供給容器２２内に導入すればよい。
【００３２】
また、充填用排気口１７を吸引手段２３に直接接続することもできるが、充填剤分離手段２４を介在させることにより、充填用排気口１７から吸引した微粉体等が吸引手段２３に悪影響を与えることを回避できる。
【００３３】
さらに、充填筒１２内への充填剤１１の充填を効率よく行うため、充填剤充填口１６及び充填用排気口１７の位置や軸線を適切に設定することが好ましい。例えば、充填剤充填口１６及び充填用排気口１７にガイド筒１６ａ，１７ａをそれぞれ設けておき、各ガイド筒１６ａ，１７ａの軸線１６ｂ，１７ｂの方向を、互いに平行な方向、あるいは、充填筒内部方向の延長線が離間する方向に向けたりすることにより、ガイド筒１６ａから筒内に投入された充填剤１１がガイド筒１７ａに吸入されるのを抑制することができ、充填筒１２内への充填剤１１の充填効率を向上させることができる。
【００３４】
また、ガイド筒１６ａの軸線１６ｂは、充填筒１２の鉛直方向の中心線と、充填剤１１の充填範囲内、特に、充填高さの１／２付近の位置で交差するように設定することが好ましく、軸線１６ｂの方向を充填剤１１の状態等に応じて調整できるように形成しておくこともできる。例えば、図５に示すように、充填筒１２の直径（内径）が２６０ｍｍ、充填剤支持部材１４から充填剤充填口１６までの高さが４５０ｍｍで、充填剤充填口１６を内周面から５０ｍｍ内側に設け、充填剤１１の充填高さを３００ｍｍとした場合は、充填剤充填口１６の軸線１６ｂの角度を、軸線１６ｂが中心線Ｃの最下端と交差する約８０度から、中心線Ｃの充填高さ最高部で交差する約６０度までの範囲に設定することが好ましい。このように、充填剤充填口１６に設けたガイド筒１６ａの軸線１６ｂの方向を特定の方向に向けることにより、充填剤１１の充填面の高低差を小さくすることができる。
【００３５】
充填剤１１を搬送するガスの流速は任意に設定できるが、早すぎると充填剤１１が擦れ合って充填剤１１や配管、ホース等が損傷するおそれがあり、また、充填用排気口１７から流出するガスに充填剤１１が同伴されてしまうこともあるため、充填経路２６を構成する配管やホースの径を含めて適当な範囲の流速に設定することが好ましい。特に、充填剤充填後に充填剤充填口１６から充填筒１２内に高速でガスのみが噴出すると、充填後の充填剤１１の表面部分がガス流れによって吹き飛ばされ、充填剤１１に高低差を発生させることがあるので、充填剤１１の重量等を考慮して適切な流速に設定する必要がある。また、充填状態に応じて流速を変化させてもよく、充填剤充填後は、吸引手段２３を速やかに停止させることが好ましい。
【００３６】
このような充填剤交換装置１３は、充填筒１２に一体化させた状態としておくこともできるが、複数の充填筒１２における充填剤１１の交換に対応させることもできる。すなわち、充填剤充填口１６、充填用排気口１７及び充填剤排出口１８と、充填経路２６、排気口側吸引経路２９及び排出口側吸引経路３０とを、適宜な連結手段で着脱可能に形成し、各経路を構成する配管やホース等の機材、充填剤供給源となる充填剤供給容器２２、吸引手段２３及び充填剤分離手段２４を一体的に形成し、例えばキャスター付きの筐体内に収納しておくことにより、充填剤１１の交換を行う充填筒１２の各口１６，１７，１８に各経路２６，２９，３０を連結した状態で前述のような充填剤交換操作を行い、充填剤交換後は、この充填筒１２と充填剤交換装置１３との連結状態を解除し、別の充填筒や別のガス処理装置の充填筒と充填剤交換装置１３とを連結して同様の充填剤交換操作を行うことができ、一つの充填剤交換装置１３で複数の充填筒１２の充填剤交換に対応することができる。
【００３７】
このとき、各経路２６，２９，３０の少なくとも一部を柔軟なフレキシブルホースで形成しておくことにより、各口１６，１７，１８への各経路２６，２９，３０の着脱作業を容易に行うことができる。また、充填剤排出口１８の外側に排出筒１８ａを突設し、この排出筒１８ａの突出端の開口下縁を、充填筒１２の側面に開口した充填剤排出口１８の上縁よりも上方に位置させておくことにより、充填剤１１が充填された状態で排出口側吸引経路３０を取り外しても、筒内の充填剤１１が排出筒１８ａからこぼれ落ちることを防止できる。この排出筒１８ａは、充填筒１２の周壁に直管を斜めに接合してもよいが、エルボのような曲管を用いることもできる。
【００３８】
なお、各経路を構成する配管、ホースには、帯電が防止されたものを使用することが好ましく、その他の機器についても、静電気の発生を防止するため、充填剤交換装置１３の運転中は接地しておくことが好ましい。また、充填剤供給容器２２はホッパー状のものであってもよく、吸引手段２３と充填剤分離手段２４は、真空掃除機のように一体化することも可能である。
【００３９】
排気口側吸引経路２９と排出口側吸引経路３０は、経路切換手段２８を持たない１本の経路とし、充填剤の排出時と充填時とで充填用排気口１７と充填剤排出口１８とに付け替えるようにしてもよく、各経路を取り外した各口には、適宜な閉塞手段を装着して密閉しておけばよい。このように各経路を着脱する場合は、吸着剤の排出、充填に必要な口に経路を接続し、他の口は閉塞しておくことにより、各経路の弁を省略することも可能である。
【００４０】
各口や経路の口径は、充填剤の大きさに応じて設定されるものであって、屈曲部等での詰まりを防止するため、通常は、充填剤の大きさの５倍以上の口径とすることが好ましいが、口径を大きくし過ぎると充填剤１１の搬送に大量のガスを高速で流す必要が生じ、コスト増ともなるので、最大でも５０ｍｍ程度の口径とすることが望ましい。
【００４１】
また、充填剤支持部材１４を持たずに、処理ガス出口管２０の開口に充填剤の流出を防止するフィルター等を設けた充填筒の場合は、充填剤排出口１８を充填筒１２の底部鏡板に開口させることができる。この場合、ガス吸入部２１は、処理ガス出口管２０に接続してもよく、底部鏡板等に設けてもよい。
【実施例１】
【００４２】
内径約２６０ｍｍ、内側高さ約６３５ｍｍの充填筒に、直径４ｍｍ、重量３０ｍｍｇ（密度０．８ｋｇ／Ｌ）で略球形の粒状充填剤を１１．７ｋｇ充填し、充填高さ約３００ｍｍとした充填筒の充填剤を交換する実験を行った。充填剤充填口、充填用排気口、充填剤排出口及びガス吸入部の口径はそれぞれ３０ｍｍとし、充填剤排出口には４５度の上昇角を有する排出筒を設けた。充填剤充填口は、水平面に対する仰角を７０度とし、外周から４８．７７ｍｍ内側に設けた。各口に接続する各経路には口径３２ｍｍで長さ３ｍのゴム製のホースをそれぞれ使用し、吸引手段には、最大風量３ｍ３／ｍｉｎ、到達圧力６１０Ｔｏｒｒの吸引機を使用した。また、充填筒は床面から６０ｃｍの位置に、充填剤分離手段及び充填剤供給容器は床面にそれぞれ設置した。
【００４３】
まず、充填筒内から充填剤を排出するため、充填剤充填口及び充填用排気口を閉止した状態で吸引手段を起動し、ガス吸入部から大気を導入しながら充填剤排出口から充填剤を吸引して充填剤分離手段に回収した。移動ガス噴出口からのガスの噴出は行わずに９０秒後に吸引手段を停止し、充填筒内に残留した充填剤の重量を測定した。その結果、充填剤残留量は３０３．７ｇであり、排出効率は９７．４％であった。また、９０秒後経過後に４箇所の移動ガス噴出口（口径２ｍｍ）から０．３ＭＰａ（ゲージ圧）に圧縮した空気を６０秒間導入して充填剤を回収したところ、充填剤残留量は９４ｇとなり、排出効率は９９．２％となった。
【００４４】
一方、比較として、充填筒をガス処理装置から取り外して外部に搬出し、充填筒の蓋を開いて充填剤を排出する従来法の場合は、充填剤残留量は３０ｇ以下となったが、装置からの取り外しや搬送時間を含めて４０分以上を要し、本実施例で使用した比較的小型の充填筒であっても作業を２人以上で行わなければならず、これより大型の充填筒の場合には、リフト等の機器を使用する必要があることがわかった。
【００４５】
また、内径約１６０ｍｍ、内側高さ約７３０ｍｍで、充填剤充填口の仰角を水平面から８０度とした充填筒に、同じ充填剤を７．２ｋｇ充填した充填筒（各口の口径等は同じ）についても同様の排出操作を行ったところ、移動ガスを使用しない場合で、充填剤残留量は２９０ｇ、排出効率は９６．０％であり、２箇所に設けた移動ガス噴出口（口径２ｍｍ）から０．３ＭＰａ（ゲージ圧）に圧縮した空気を６０秒間導入した場合は、充填剤残留量が１０ｇ、排出効率が９９．９％になった。
【００４６】
このようにして充填剤を排出した充填筒に新しい充填剤を充填した。充填剤供給容器に１１．７ｋｇの充填剤を用意し、吸引手段を起動して充填剤の充填を行い、充填剤供給容器内の充填剤が無くなった時点で吸引手段を停止させて充填操作を終了した。要した時間は６０秒であり、充填用排気口からは微小粉のみが吸引されて充填剤は吸引されなかった。また、充填高さは３００ｍｍとなり、充填面の高低差も２０ｍｍ程度であった。
【００４７】
さらに、内径約１６０ｍｍ、内側高さ約７３０ｍｍの充填筒に７．２ｋｇの充填剤を充填するのに要した時間は４０秒であった。また、充填筒の蓋を開いて充填剤を充填する従来法では、１０分以上を要してしまい、充填筒の搬送やガス処理装置への取り付けを含めると合計で４０分以上を必要とした。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一形態例を示す充填筒装置の系統図である。
【図２】充填筒の概略水平断面図である。
【図３】充填筒下部の要部縦断面図である。
【図４】充填筒上部の要部縦断面図である。
【図５】ガイド筒の軸線の方向を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１…充填剤、１２…充填筒、１３…充填剤交換装置、１４…充填剤支持部材、１５…ガス入口管、１６…充填剤充填口、１６ａ，１７ａ…ガイド筒、１７…充填用排気口、１８…充填剤排出口、１８ａ…排出筒、１９…移動ガス噴出口、２０…処理ガス出口管、２１…ガス吸入部、２２…充填剤供給容器、２２ａ…ガス流入部、２３…吸引手段、２４…充填剤分離手段、２４ａ…充填剤回収部、２４ｂ…充填剤分離部、２５…充填弁、２６…充填経路、２７…吸引経路、２８…経路切換手段、２９…排気口側吸引経路、３０…排出口側吸引経路、３１…ガス噴出弁、３２…移動ガス噴出経路、３３…圧縮ガスタンク、３４…圧縮ガス供給弁、３５…圧力計、３６…圧縮ガス供給経路、３７…ガス入口弁、３８…ガス出口弁、３９…吸入弁、４０…ガイド部材、４１…排気管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に粒状の充填剤を充填した充填筒を備え、該充填筒の一端部から導入される流体を前記充填剤に接触させて他端部から導出する充填筒装置において、前記充填筒は、該充填筒の上部に充填剤充填口及び充填用排気口を、下部に充填剤排出口をそれぞれ備え、前記充填剤充填口を充填経路を介してガス流入部を有する充填剤供給源に接続し、排気口側吸引経路と排出口側吸引経路とをそれぞれ吸引手段に接続し、前記排気口側吸引経路を前記充填用排気口に、前記排出口側吸引経路を前記充填剤排出口にそれぞれ接続するとともに、前記充填剤排出口から前記吸引手段に至る経路の途中に充填剤分離手段を設けたことを特徴とする充填筒装置。
【請求項２】
前記充填剤充填口及び前記充填用排気口は、各口を通るガスの流れ方向をガイドするためのガイド筒をそれぞれ備え、前記充填用排気口のガイド筒の軸線における充填筒内部方向の延長線は、前記充填剤充填口のガイド筒の軸線における充填筒内部方向の延長線に対して平行又は離間する方向に向けられていることを特徴とする請求項１記載の充填筒装置。
【請求項３】
前記充填剤充填口は、該充填剤充填口から充填筒内に投入される充填剤の投入方向をガイドするためのガイド筒を備えており、該ガイド筒の軸線における充填筒内部方向の延長線と、充填筒の鉛直方向の中心線とが充填剤の充填範囲内で交差していることを特徴とする請求項１又は２項記載の充填筒装置。
【請求項４】
前記充填剤充填口は、該充填剤充填口から充填筒内に投入される充填剤の投入方向をガイドするためのガイド筒を備えており、該ガイド筒は、充填剤の投入方向が調整可能に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の充填筒装置。
【請求項５】
前記充填剤排出口は、該充填剤排出口から充填筒の側方に突出する排出筒を備えており、該排出筒の突出端の開口下縁が、前記充填剤排出口の上縁よりも上方位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の充填筒装置。
【請求項６】
前記充填剤排出口が充填筒の側面に開口し、該充填剤排出口に対向する前記充填筒の側面に、充填剤排出口から充填剤を排出するときに充填筒内の充填剤を充填剤排出口方向に向けて移動させるガスを噴出する移動ガス噴出口を備えていることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の充填筒装置。
【請求項７】
前記充填筒は、充填筒内下部に、ガスが流通可能な充填剤支持部材を備えており、前記充填剤排出口が充填筒の側面で前記充填剤支持部材の直上に開口するとともに、前記充填剤支持部材の下方に、充填剤排出口から充填剤を排出するときに外部から充填筒内にガスを導入するガス吸入部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の充填筒装置。
【請求項８】
前記充填剤分離手段は、充填剤をガスから分離して捕捉する充填剤分離部と、該充填剤分離部の充填筒側経路に接続される入口部と、吸引手段側経路に接続される出口部とを有していることを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項記載の充填筒装置。
【請求項９】
前記充填剤分離手段は、充填剤をガスから分離して捕捉する充填剤分離部が前記吸引手段の吸引側に一体的に設けられていることを特徴とする請求項１乃至８いずれか１項記載の充填筒装置。
【請求項１０】
前記吸引手段に接続した吸引経路を経路切換手段を介して分岐し、分岐した各経路を前記排気口側吸引経路と排出口側吸引経路とにそれぞれ接続したことを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項記載の充填筒装置。
【請求項１１】
前記充填剤充填口、前記充填用排気口及び前記充填剤排出口と、前記充填経路、前記排気口側吸引経路及び前記排出口側吸引経路とは、それぞれ着脱可能に形成され、各経路を構成する機材、前記充填剤供給源、前記吸引手段及び前記充填剤分離手段が一体的に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０いずれか１項記載の充填筒装置。
【請求項１】
内部に粒状の充填剤を充填した充填筒を備え、該充填筒の一端部から導入される流体を前記充填剤に接触させて他端部から導出する充填筒装置において、前記充填筒は、該充填筒の上部に充填剤充填口及び充填用排気口を、下部に充填剤排出口をそれぞれ備え、前記充填剤充填口を充填経路を介してガス流入部を有する充填剤供給源に接続し、排気口側吸引経路と排出口側吸引経路とをそれぞれ吸引手段に接続し、前記排気口側吸引経路を前記充填用排気口に、前記排出口側吸引経路を前記充填剤排出口にそれぞれ接続するとともに、前記充填剤排出口から前記吸引手段に至る経路の途中に充填剤分離手段を設けたことを特徴とする充填筒装置。
【請求項２】
前記充填剤充填口及び前記充填用排気口は、各口を通るガスの流れ方向をガイドするためのガイド筒をそれぞれ備え、前記充填用排気口のガイド筒の軸線における充填筒内部方向の延長線は、前記充填剤充填口のガイド筒の軸線における充填筒内部方向の延長線に対して平行又は離間する方向に向けられていることを特徴とする請求項１記載の充填筒装置。
【請求項３】
前記充填剤充填口は、該充填剤充填口から充填筒内に投入される充填剤の投入方向をガイドするためのガイド筒を備えており、該ガイド筒の軸線における充填筒内部方向の延長線と、充填筒の鉛直方向の中心線とが充填剤の充填範囲内で交差していることを特徴とする請求項１又は２項記載の充填筒装置。
【請求項４】
前記充填剤充填口は、該充填剤充填口から充填筒内に投入される充填剤の投入方向をガイドするためのガイド筒を備えており、該ガイド筒は、充填剤の投入方向が調整可能に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の充填筒装置。
【請求項５】
前記充填剤排出口は、該充填剤排出口から充填筒の側方に突出する排出筒を備えており、該排出筒の突出端の開口下縁が、前記充填剤排出口の上縁よりも上方位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の充填筒装置。
【請求項６】
前記充填剤排出口が充填筒の側面に開口し、該充填剤排出口に対向する前記充填筒の側面に、充填剤排出口から充填剤を排出するときに充填筒内の充填剤を充填剤排出口方向に向けて移動させるガスを噴出する移動ガス噴出口を備えていることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の充填筒装置。
【請求項７】
前記充填筒は、充填筒内下部に、ガスが流通可能な充填剤支持部材を備えており、前記充填剤排出口が充填筒の側面で前記充填剤支持部材の直上に開口するとともに、前記充填剤支持部材の下方に、充填剤排出口から充填剤を排出するときに外部から充填筒内にガスを導入するガス吸入部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の充填筒装置。
【請求項８】
前記充填剤分離手段は、充填剤をガスから分離して捕捉する充填剤分離部と、該充填剤分離部の充填筒側経路に接続される入口部と、吸引手段側経路に接続される出口部とを有していることを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項記載の充填筒装置。
【請求項９】
前記充填剤分離手段は、充填剤をガスから分離して捕捉する充填剤分離部が前記吸引手段の吸引側に一体的に設けられていることを特徴とする請求項１乃至８いずれか１項記載の充填筒装置。
【請求項１０】
前記吸引手段に接続した吸引経路を経路切換手段を介して分岐し、分岐した各経路を前記排気口側吸引経路と排出口側吸引経路とにそれぞれ接続したことを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項記載の充填筒装置。
【請求項１１】
前記充填剤充填口、前記充填用排気口及び前記充填剤排出口と、前記充填経路、前記排気口側吸引経路及び前記排出口側吸引経路とは、それぞれ着脱可能に形成され、各経路を構成する機材、前記充填剤供給源、前記吸引手段及び前記充填剤分離手段が一体的に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０いずれか１項記載の充填筒装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２８３２５１（Ｐ２００７−２８３２５１Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１５６７７（Ｐ２００６−１１５６７７）
【出願日】平成１８年４月１９日（２００６．４．１９）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１９日（２００６．４．１９）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]