【手続補正書】
【提出日】平成17年10月5日(2005.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動層装置に関する。特に、内部圧力が高くなる場合に好適な流動層装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂や、リジン、食塩、石炭などの被処理物を加熱若しくは冷却し、又はこれらに伴って乾燥させる装置としては、例えば、図１に示すような装置１０１がある。この装置１０１は、被処理物Ｐが供給される立方体状ないし直方体状とされた本体１０２と、この本体１０２内に設置された分散板１０３とを有し、この分散板１０３を通して吹き上げられる流動ガスＧにより、被処理物Ｐが流動化されるようになっている。この装置１０１においては、被処理物Ｐが流動化される流動領域１０４に図示しないパネル型熱交換器を配置することにより、あるいは流動ガスＧを高温化又は低温化することにより、被処理物Ｐを加熱、冷却したり（品温調節）、乾燥したりする。
【０００３】
しかしながら、この従来の流動層装置１０１は、高圧力仕様（耐圧構造）とするには適さなかった。すなわち、本流動層装置１０１の上流工程において、被処理物Ｐが高圧雰囲気下で処理（例えば、反応処理）される場合は、高圧ガスが本流動層装置１０１（本体１０２）内に流入した場合に備えて、本流動層装置１０１をも高圧力仕様にする必要がある。このことは、たとえかかる処理装置と本流動層装置１０１とが、ダンパーなどによって隔絶されているとしても、同様である。しかるに、従来の流動層装置１０１は、図１に示すように、本体１０２が立方体状ないし直方体状とされていたため、高圧力仕様とする場合は、本体１０２の壁に、本体１０２を補強するための図示しない補助材を取り付け、あるいは本体１０２自体を高強度のものとしなければならなかった。したがって、設備費の増加をきたしていた。また、本体１０２内（流動領域１０４）に補助材を取り付けると、本体１０２内の有効スペースが狭くなり、パネル型熱交換器の据付作業や点検が大変困難なものとなった。
【０００４】
そこで、流動層装置を高圧力仕様とする場合は、図２に示すように、本体１０２の形状を、軸心方向が縦方向となる縦型円筒状としている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１５９００号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、本体の形状を縦型円筒状とすると、パネル型熱交換器を設置する場合は、図２の（３）に示すように、中心付近のパネル型熱交換器１０５Ａ、その両側のパネル型熱交換器１０５Ｂ、さらにその両側のパネル型熱交換器１０５Ｃ、と順次形状を変化させなければならなくなる。パネル型熱交換器として、種々の形状のものが必要となることは、設備費はもちろん、設計費の増加にもつながってしまう。もちろん、両端のパネル型熱交換器１０５Ｚの形状にあわせて全てのパネル型熱交換器を設計することも考えられるが、それでは、伝熱面積が狭くなり、被処理物Ｐを十分に加熱又は冷却することができなくなるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明の主たる課題は、高圧力仕様でありながら、経済的に、かつ被処理物を十分加熱又は冷却することができるように、パネル型熱交換器を設置することができる流動層装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
被処理物が供給される本体と、この本体内に設置された分散板と、この分散板より上方の前記本体内に設置される複数のパネル型熱交換器と、を有し、前記分散板を通して吹き上げられる流動ガスによって前記被処理物が流動化され、この流動化された被処理物が前記パネル型熱交換器によって加熱又は冷却される流動層装置であって、
前記本体は、軸心方向が横方向となる横型円筒状とされ、前記パネル型熱交換器は、そのパネル面が前記本体の軸心と直交するように設置されることを特徴とする流動層装置。
【０００８】
（作用効果）
被処理物が供給される本体が円筒状であるので、高圧力仕様となる。
また、かかる本体は、軸心方向が横方向となる横型とされ、パネル型熱交換器は、そのパネル面が本体の軸心と直交するように設置されるので、例えば、図３の（２）に示すように、複数のパネル型熱交換器５，５…全てを同一の外形寸法とすることができる。したがって、経済的に、かつ被処理物を十分に加熱又は冷却することができる流動層装置となる。
【０００９】
＜請求項２記載の発明＞
分散板が、本体の軸心位置より下方に設置されている請求項１記載の流動層装置。
【００１０】
（作用効果）
分散板が本体軸心位置より下方に設置されているので、被処理物を流動化させる流動領域を十分に確保することができる。したがって、被処理物の滞留時間を十分に確保することができるとともに、流動領域に設置するパネル型熱交換器を大面積のものとすることができる。
【００１１】
＜請求項３記載の発明＞
本体内に、分散板の両側縁から上方に延在する平板が備えられている請求項２記載の流動層装置。
【００１２】
（作用効果）
従来の装置のように、本体が直方体・立法体状、あるいは縦型円筒状の場合は、図１及び図２の各（２）に示すように、上下方向に関して、流動領域１０４の断面積は一定であった。したがって、空塔速度も一定となり（なお、流動ガスの温度変化や圧力変化に基づく容積増減、あるいは液分の蒸発による容積の増加によって、空塔速度は、わずかに変化しうる。）、流動状態について、特に考慮する必要はなかった。しかしながら、本発明の装置のように、本体が横型円筒状であると、上下方向に関して、流動領域の断面積が変化する。つまり、下端から軸心位置までは断面積が順次増加し、軸心位置から上端までは断面積が順次減少する。したがって、空塔速度が変化し、流動状態について、複雑な考慮をする必要が生じる。
しかしながら、本発明の装置は、分散板の両側縁から上方に延在する平板が備えられているので、上下方向に関して（「上下方向においてはどこの位置においても」という意味）、流動領域の水平断面積が一定となる（分散板の面積と同じとなる。）。したがって、空塔速度が一定となり、流動状態について、複雑な考慮をする必要がなくなる。
【００１３】
＜請求項４記載の発明＞
本体周壁及び分散板で囲まれた底領域と本体周壁及び平板で囲まれた側領域とが連通状態とされ、この側領域の圧力と被処理物が流動化される流動領域の圧力とが実質的に等しくなるようにされた請求項３記載の流動層装置。
【００１４】
（作用効果）
本体周壁及び分散板で囲まれた底領域と本体周壁及び平板で囲まれた側領域とが連通状態であるので、この側領域の圧力と被処理物が流動化される流動領域の圧力とが実質的に等しくなる。したがって、流動領域が高圧となる場合は、側領域も高圧となり、平板に対して一方向（流動領域から側領域へ向かう方向）のみに圧力がかかることはなくなるので、面圧の考慮を理由とする平板補強の必要はない。
また、流動ガスが高温化又は低温化されている場合は、流動ガスの平板を介した伝熱効果をも期待することができる。
【００１５】
＜請求項５記載の発明＞
本体の一端部が開放可能とされ、この開放部から前記本体内にパネル型熱交換器を搬入しうるようにされた請求項３又は請求項４記載の流動層装置。
【００１６】
（作用効果）
図４の（１）に示すように、本体２側面に開口部９０、９０…を形成し、この開口部９０から、パネル型熱交換器５を搬入する場合は、開口部９０をパネル型熱交換器５の数と同じ数形成する必要があるため、設備費・設計費の増加につながる。また、かかる開口部９０は、パネル型熱交換器５を搬入後、例えば図示しない蓋材などで封じることになるところ、開口部９０は、曲面であるため、これを封じるための構造は複雑なものとなる。したがって、一層設備費・設計費の増加につながる。さらに、装置の構造によっては、平板６がパネル型熱交換器５搬入の障害となる場合もある。
これに対し、本発明の装置は、本体の一端部が開放可能とされ、この開放部から本体内にパネル型熱交換器を搬入しうるようにされているので、開放（開口）部は一カ所で足り、設備費・設計費の増加が防止される。また、開放部を封じる（閉じる）には、例えば、本体の開放部側端縁を圧力に見合った単純な円環状フランジにするというように、単純な構造で対応することができるので、設備費・設計費の増加が防止される。
【００１７】
＜請求項６記載の発明＞
本体内に軸心方向に沿うレール材が備えられ、このレール材の上を移動自在とされた搬入手段に支持されて、開放部から前記本体内にパネル型熱交換器が搬入されるようにされた請求項５記載の流動層装置。
【００１８】
（作用効果）
本体内に軸心方向に沿うレール材が備えられ、このレール材の上を移動自在とされた搬入手段に支持されて、開口部から本体内にパネル型熱交換器が搬入されるようにされているので、パネル型熱交換器を本体内に設置する作業が簡易なものとなる。
【００１９】
＜請求項７記載の発明＞
底領域から側領域に吹き込まれた流動ガスが、前記側領域からレール材の上面に向けて吹き出されるようにされた請求項６記載の流動層装置。
【００２０】
（作用効果）
被処理物を流動化させると、被処理物の一部がレール材の上に堆積してしまう。したがって、被処理物全体を完全に乾燥し得ないおそれがある。しかしながら、本発明の装置は、底領域から側領域に吹き込まれた流動ガスが、側領域からレール材の上面に向けて吹き出されるようにされているので、被処理物がレール材の上に堆積することがない。したがって、被処理物全体を完全に乾燥することができる。
【００２１】
＜請求項８記載の発明＞
平板が、その上端縁が本体内壁までとどき、かつその一部が軸心方向に沿って開口自在とされ、
この開口部よりも側領域側にレール材が備えられ、被処理物の流動化に際しては、前記開口部が閉じられるようにされた請求項６記載の流動層装置。
【００２２】
（作用効果）
平板が、その上端縁が本体内壁までとどき、かつその一部が軸心方向に沿って開口自在とされ、この開口部よりも側領域側にレール材が備えられ、被処理物の流動化に際しては、開口部が閉じられるようにされているので、被処理物がレール材の上に堆積することがない。したがって、被処理物全体を完全に乾燥することができる。
【００２３】
＜請求項９記載の発明＞
本体上端部が開口し、この開口部を覆うように排気口を有する沈降室が接続されていることにより、前記本体上端部の水平断面積が拡大するようにされた請求項１〜８のいずれか１項に記載の流動層装置。
【００２４】
（作用効果）
本体上端部が開口し、この開口部を覆うように排気口を有する沈降室が接続されていることにより、本体上端部の水平断面積が拡大するようにされているので、本体上端部における空塔速度が低下する。したがって、排気口から排気ガスと一緒に排出されてしまう被処理物が減少する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図３、図５及び図６に、本実施の形態に係る流動層装置１を示した。
本流動層装置１は、被処理物Ｐが供給される本体２と、この本体２内に設置された分散板３と、この分散板３より上方の本体２内に設置される複数のパネル型熱交換器５と、を主に有する。
【００２６】
本体２の底部には、流動ガスＧの吹込み口７が形成されており、この流動ガス吹込み口７から、本体２の周壁及び分散板３で囲まれた底領域３０に圧縮空気などの流動ガスＧが吹き込まれる。底領域３０に吹き込まれた流動ガスＧは、さらに、分散板３を通して吹き上げられ、この吹き上げガスＧにより被処理物Ｐが流動化される。流動化された被処理物Ｐは、パネル型熱交換器５と接して加熱又は冷却される。
【００２７】
本体２は、図３の（１）及び図６に示すように、軸心方向が横方向となる横型円筒状とされている。本体２の上端部には、被処理物Ｐの供給口８及び流動ガスＧの排気口９，９が形成されている。供給口８から供給された被処理物Ｐは、流動ガスＧによって流動させられながら、軸心方向（紙面右方向）に移動させられ、本体２の一端に設けられた被処理物Ｐの排出口１０から装置外に排出される。被処理物排出口１０には、ロータリーバルブ１１が備えられており、被処理物Ｐの装置外への排出が制御される。
【００２８】
パネル型熱交換器５の加熱又は冷却は、図６に示すように、蒸気や、温水、冷却水などの熱媒・冷媒供給管１６から熱媒・冷媒が供給されることにより行われる。被処理物Ｐの加熱又は冷却に供された熱媒・冷媒は、熱媒・冷媒排出管１７より排出される。
【００２９】
パネル型熱交換器５は、熱伝達効率の向上という観点から、伝熱面が正方形状あるいは長方形状とされたパネル状となっているのが好ましく、この伝熱面（パネル面）が本体２の軸心と直交するように設置されているのが好ましい。しかし、その具体的構造は、特に限定されない。例えば、図１４の（１）に示すような、熱媒・冷媒供給管１６及び熱媒・冷媒排出管１７と接続された薄型箱状のパネル体５Ａが備えられ、その内空部が、水平方向に延在する複数の流路制御板５ａ，５ａ…で仕切られたものを使用することができる。流路制御板５ａは、一端がパネル体５Ａの内壁と接続され、他端がパネル体５Ａの内壁から離間するように備えられている（なお、流路制御板５ａの両側縁は、パネル体５Ａの内壁と接続されている。）。そして、上下に隣接する流路制御板５ａ，５ａは、離間側端部が相互に流路制御板長手方向反対側に位置するように備えられている。したがって、熱媒・冷媒供給管１６から供給された熱媒・冷媒は、パネル体５Ａ内を一端から他端へ、他端から一端へと蛇行しながら下方へ移動し、熱媒・冷媒排出管１７から排出されることになる。この形態のパネル型熱交換器５は、流路制御板５ａによってパネル体５Ａが補強される結果となるので、パネル体５Ａに大きな圧がかかっても十分に耐えうるものとなる。
【００３０】
また、パネル型熱交換器１５としては、図１４の（２）に示すような、熱媒・冷媒供給管１６及び熱媒・冷媒排出管１７と接続された蛇行するパイプ５ｂでパネル部が形成されたものを使用することもできる。この形態のパネル型熱交換器５は、パネル型熱交換器５を構成する全ての部材が伝熱面となるため（ちなみに、先の流路制御板５ａは、伝熱面ではない。）、パネル型熱交換器５の軽量化を図る場合に適したものとなる。
【００３１】
さらに、熱媒として蒸気を使用する場合は、図１４の（１）に示した形態のパネル型熱交換器５について、流路制御板５ａ，５ａ…を設けない構造とすることもできる。
【００３２】
パネル型熱交換器５は、熱伝達効率を向上させるという観点からは、本体２内に搬入しうる限度で、できるだけ大きい（パネル面が広い）ものが好ましい。例えば、パネル面の両側縁が、平板６から５０ｍｍ離れた状態となるものを使用することができる。
【００３３】
本体２の底部に形成される流動ガス吹込み口７の数は、１つとすることもできるが、２つ、３つ又はそれ以上とするのが好ましい。被処理物Ｐは、本体２軸心方向に移動するにつれて、徐々にその状態が変化する（例えば、乾燥して軽くなる。）ので、流動状態を一定にするには、流動ガスＧの吹き込み量・圧を変化させる必要があるからである。本実施の形態では、流動ガス吹込み口７の数は、３つとなっている。
【００３４】
流動ガス吹込み口７を複数とする場合は、これに合わせて底領域３０も複数としておくのが好ましい。本実施の形態では、仕切板３１によって、底領域を３つとしてある。
【００３５】
本実施の形態において、分散板３は、本体中心（軸心）位置より下方に設置されている。分散板３は、水平に設置することもできるが、被処理物Ｐの移動方向に向かって下り勾配となるように設置することもできる。かかる分散板３の両側縁には、上方に延在するように、平板６，６が備えられている。
【００３６】
分散板３や平板６の設置形態は、種々考えられるが、図７に示すように、底領域３０と本体２周壁及び平板６で囲まれた側領域４０とが連通状態となるように設置するのが好ましい。これにより、側領域４０の圧力と流動領域５０の圧力とが実質的に等しくなる。なお、実質的にとしたのは、流動領域５０の圧力は、分散板３及び被処理物Ｐによって損失を受け、側領域４０と完全に同じとはならないためである。ただし、この圧力差は、１５ＫＰａ以内となるように設計するのが好ましく、１０ＫＰａ以内となるように設計するのが特に好ましい。
【００３７】
連通状態とする方法としては、例えば、本体２内壁から離れた位置に、分散板３及び平板６を、他の部材で支持して設置する方法や、平板６を本体２内壁から上方に延在するように設置し、この平板６の中間部に分散板３の側縁を接続するとともに、平板６の分散板接続部より下側に開口を形成する方法などが考えられる。
【００３８】
ところで、本実施の形態に係る流動層装置１は、図４の（２）及び図８に示すように、本体２の一端部が、例えば、軸心方向などに開放可能とされ、この開放部１２から本体２内にパネル型熱交換器５を搬入しうるようにされている。
【００３９】
パネル型熱交換器５は、図４の（２）に模式的に示すように、１つ１つ独立して搬入することも考えられるが、作業効率の観点からは、複数を連結しパネル型熱交換器群５Ｇとして搬入するのが好ましい。本実施の形態では５つのパネル型熱交換器５を連結して、パネル型熱交換器群５Ｇとした。
【００４０】
パネル型熱交換器５ないしパネル型熱交換器群５Ｇ（以下、これらを含めてパネル型熱交換器等（５）と略す。）の搬入方法は、特に限定されるものではない。ただし、本実施の形態のように、本体２内に軸方向に沿う一対のレール材１３，１３を備え、このレール材１３，１３の上を移動自在とされた搬入手段１４で、パネル型熱交換器等（５）を支持して、開放部１２から本体２内に搬入するのが好ましい。
【００４１】
本実施の形態において、搬入手段１４は、平板状の本体１４Ａと、その両側面に各２つ備えられた車輪１４Ｂと、から主になっている。この車輪１４Ｂが、図９に示すように、レール材１３上を転がることにより、搬入手段１４は、パネル型熱交換器等（５）を支持（吊持）しつつ、本体２内へ移動する。本体２内の所定の位置までパネル型熱交換器等（５）を移動した後は、かかるパネル型熱交換器等（５）を搬入手段１４から取り外す。そして、パネル型熱交換器等（５）を、図６に示すように、平板６に固定されたサポート１５に取り付け、固定し、さらに熱媒・冷媒供給管１６及び熱媒・冷媒排出管１７と接続する。
【００４２】
また、本実施の形態では、レール材１３の開放部１２側端縁に、かかるレール材１３と同一形状とされた延長レール材１３Ａが、接続される。これにより、パネル型熱交換器等（５）の搬入容易化が図られている。
【００４３】
また、本実施の形態では、本体２の開放部１２側端縁に、周外方に突出する円環状のフランジ１８，１８が設けられている。これにより、品温調節処理に際して、本体２内の被処理物Ｐや流動ガスＧが、外部にリークするのを、完全に防止することができる。
【００４４】
さらに、本実施の形態では、分散板３及び平板６の一方の端縁は、本体２の開放部１２側端縁位置まで延在するにとどまっている。そして、かかる分散板３及び平板６の一方の端縁には、本体２の開放部１２側端縁と沿うように、第２の平板６Ａが備えられている。これにより、空塔速度の均一化が図られている。
【００４５】
以上のように、本体２内にレール材１３，１３を備え、このレール材１３，１３を利用してパネル型熱交換器等（５）の搬入を行うと作業は容易化されるが、前述したように、被処理物Ｐを流動化させた際に、被処理物Ｐの一部がレール材１３，１３上に堆積し被処理物Ｐ全体を完全に乾燥し得なくなるおそれがある。そこで、本実施の形態においては、図１０に示すように、平板６の上端部に軸方向に沿って開口部６Ｋを形成するとともに、この開口部６Ｋの下縁に沿うように、かつ平板６の流動領域５０側にレール材１３を備えた。これにより、底領域３０から側領域４０に吹き込まれた流動ガスＧが、側領域４０から開口部６Ｋを介して、レール材１３の上面に向けて吹き出され、もってレール材１３への被処理物Ｐの堆積が防止される。流動ガスＧの吹き出しを強くするという観点からは、レール材１３を平板６に近づけるのが好ましく、平板６に溶接するのが特に好ましい。レール材１３を平板６に溶接すると、レール材１３の支持材が不要となるので、本体２内の構造がシンプルになる。
【００４６】
本実施の形態では、単に、流動ガスＧが開口部６Ｋから吹き出される構造としたが、吹き出しを強くするという観点からは、開口部位置に吹き出しノズルや、多数の孔が形成された吹き出し板を備え，これらから流動ガスＧが吹き出されるようにするのが好ましい。
【００４７】
開口部や、吹き出しノズル、吹き出し板の形状は、吹き出し距離、吹き出し面積、吹き出し圧力、吹き出し量などを基準に、適宜設計することができる。吹き出し距離や、吹き出し面積は、レール材の形状や設置位置などにより決定される。また、吹き出し圧力は、側領域４０の圧力（底領域３０と同圧）と流動領域５０の圧力（底領域３０の圧力から分散板３による圧力損失と、流動領域５０における圧力損失と引いた値）との差によって影響を受ける。吹き出し量は、吹き出し距離や、吹き出し面積、吹き出し圧力との関係によって決まることになるが、できる限り少ないのが好ましい。吹き出し量が多いと、循環ガスの量が増えるため、設備を大きくする必要が生じ、経済的でなくなるからである。
【００４８】
レール材１３への被処理物Ｐの堆積防止は、以上のような構造の他、図１１に示すような構造によっても達成することができる。
すなわち、平板６の上端縁が本体２内壁までとどき、かつその一部が軸心方向に沿って開口自在とされ、この開口部６Ｌよりも側領域４０側にレール材１３が備えられ、被処理物Ｐの流動化に際しては、開口部６Ｌが閉じられる構造である。本実施の形態では、特に平板６の上端部が蓋材２０で構成され、この蓋材２０の開閉により、開口自在とされている。蓋材２０で開口部６Ｌが閉じられることにより、レール材１３上への被処理物Ｐの堆積が防止される。なお、図９は、この構造の場合において、レール材１３上を車輪１４Ｂが転がる状態を示したものである。
【００４９】
ところで、前述したように本流動層装置１は、本体２の上端部に排気口９が形成されており、この排気口９から流動ガスＧが排出されるようになっている。しかるに、被処理物Ｐの乾燥状態などによっては、この排気口９から、被処理物Ｐの一部が流動ガスＧ中に含まれて排出されてしまうおそれがある。そこで、これを防止するという観点からは、本流動層装置１を、図１２及び図１３に示す構造とするのが好ましい。
すなわち、本体２の上端部が開口し、この開口部を覆うように排気口９を有する沈降室２２が接続されている構造である。これにより、本体２上端部の水平断面積が拡大し空塔速度が低下するので、被処理物Ｐの排気口９からの排出が防止される。
【００５０】
沈降室２２の形状としては、種々の形状が考えられるが、円弧状とするのが好ましい。円弧状とすることにより、耐圧性が向上する。
【００５１】
（その他）
（１）  本発明に係る流動層装置には、（Ａ）被処理物の品温調節（加熱又は冷却）を積極的目的とするもの、（Ｂ）被処理物の乾燥を積極的目的とするもの、（Ｃ）被処理物の品温調節及び乾燥を積極的目的とするもののいずれをも含む。なお、以上において積極的目的という言葉を用いたのは、品温調節と乾燥とは、一方を目的としても同時に他方に影響が及ぶ場合があるためである。例えば、被処理物の温度を上げようと加温すると同時に被処理物が乾燥したり、被処理物を乾燥するために被処理物を加熱したりする場合がある。
【００５２】
（２）  本発明に係る流動層装置においては、流動ガスとして、加熱又は冷却されたものを使用することもできる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、高圧力仕様でありながら、経済的に、かつ被処理物を十分加熱又は冷却することができるように、パネル型熱交換器を設置することができる流動層装置となる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】
１…流動層装置、３…分散板、５…パネル型熱交換器、５Ｇ…パネル型熱交換器群、６…平板、９…排気口、１２…開放部、１３…レール材、１４…搬入手段、３０…底領域、４０…側領域、５０…流動領域、１０１…従来の流動層装置、Ｇ…流動ガス、Ｐ…被処理物。