(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の内部に粒子を充填する粒子充填装置であって、
前記容器に対して一定位置に保持されるベースと、
鉛直方向に延びる中心軸に対して回転対称形状であり、粒子を分配する分配器と、
前記ベースに固定され、前記分配器を回転可能に保持する軸受けと、
前記ベースに固定され、前記中心軸に対して回転対称形状であり、前記軸受けの内径よりも小さい下端開口部を有し、前記下端開口部から前記分配器に粒子を供給する粒子供給部と、
前記分配器を回転するモータと
を有することを特徴とする粒子充填装置。
【請求項２】
前記分配器は、
前記粒子を放出するスリットが形成された一軸回転楕円形状の円盤と、
前記円盤を前記軸受けの回転軸に接続し、前記粒子供給部から前記円盤へ供給される粒子が接触しない形状の円盤回転軸とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の粒子充填装置。
【請求項３】
前記粒子供給部の前記下端開口部は、前記円盤回転軸の内径より小さく、
前記粒子供給部の上端開口部は前記下端開口部より大きく、
前記粒子供給部の前記上端開口部と前記下端開口部間の側壁の傾きは、前記粒子の安息角よりも大きい
ことを特徴とする請求項２記載の粒子充填装置。
【請求項４】
前記粒子供給部の途中に、粒子の供給を遮断するシャッター機構を更に有し、
前記シャッター機構は、
前記粒子供給部の途中に形成された不連続部分であって、前記不連続部分の下端の前記粒子供給部の開口径が、前記不連続部分の上端の前記粒子供給部の開口径よりも大きい不連続部分と、
前記不連続部分に挿入され、粒子の供給経路を開閉するシャッター板とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の粒子充填装置。
【請求項５】
前記ベースに、前記中心軸の位置及び／又は角度を調整する調整機構を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の粒子充填装置。
【請求項６】
前記粒子供給部は、鉛直方向に延び、上端に上端開口、かつ、前記下端開口との途中に粒子の供給を遮断するシャッター機構を有し、
前記シャッター機構は、
前記粒子供給部の途中に形成された不連続部分であって、前記不連続部分の下端の開口径が、前記不連続部分の上端の開口径よりも大きい不連続部分と、
前記不連続部分に挿入され、粒子の供給経路を開閉するシャッター板とを有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の粒子充填装置。
【請求項７】
閉じた状態での前記シャッター板が、前記不連続部分の上端から粒子の安息角で広がる範囲を包含することを特徴とする請求項６記載の粒子充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応容器や貯蔵サイロ等の容器に触媒、穀粒、飼料などの粒子を散布して充填するための粒子充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
反応容器や貯蔵サイロ等の容器へは、粒子を均一に充填することを要求されることが多い。各種化学反応での合成・分解のために触媒が使用される。例えば、石油工業においては、触媒を使用して重質軽油を原料としオクタン価の高いガソリンにする分解する反応や、水素の存在下で触媒を使用して脱硫と分解とを同時に行わせる反応等において、粒子状の固体触媒を使用する。このような反応では、反応容器に触媒を充填するが、触媒の充填状態が操業の効率を左右することが知られている。
【０００３】
触媒を充填する充填装置として、従来からＤｅｎｓｉ  Ｃａｔ方式、ＵＯＰ方式、ＣＯＰ方式が知られている。Ｄｅｎｓｉ  Ｃａｔ方式は、複数枚のゴム羽根を使用し、羽根の開度と羽根による散乱に基づく全方向に均一に粒子を散布するものである。ＵＯＰ方式は、２〜４枚の直線羽根による遠心力を利用して粒子を散布するものである。ＣＯＰ方式は、楕円板にガイド付きの１〜３層羽根を使用して粒子を散布するものである（特許文献１の図１２〜１４参照）。
【０００４】
従来の充填装置として、例えば、触媒供給管の下方に同軸で回転しかつ上側が下側より大径となる少なくとも２枚の分配板を平行配置し、各分配板の表面を複数のリブで仕切って径方向外向きに拡開する触媒分配部を設け、この触媒分配部の径方向の長さが互いに異なるように形成するとともに、上側の分配板の中央部を貫通して下側の分配板近傍に到る中心筒体と最下段の分配板の表裏を貫通しかつ中央部から径方向に延びる長孔とを有する触媒落下部を設けたものが知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３１３３６７２号公報
【特許文献２】特公平６−４４９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の粒子充填装置では、触媒等の粒子を破損するおそれがあった。粒子が破損した場合には、触媒層の差圧上昇や反応流体の偏流を招く恐れがあり、かつ、粒子の粒度分布が変化することにより、予定の充填を行うことができない。
【０００７】
本発明の目的は、触媒等の粒子を破損することなく、均一に充填することができる粒子充填装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様による粒子充填装置は、容器の内部に粒子を充填する粒子充填装置であって、前記容器に対して一定位置に保持されるベースと、鉛直方向に延びる中心軸に対して回転対称形状であり、粒子を分配する分配器と、前記ベースに固定され、前記分配器を回転可能に保持する軸受けと、前記ベースに固定され、前記中心軸に対して回転対称形状であり、前記軸受けの内径よりも小さい下端開口部を有し、前記下端開口部から前記分配器に粒子を供給する粒子供給部と、前記分配器を回転するモータとを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様による粒子充填装置は、容器の内部に粒子を充填する粒子充填装置であって、鉛直方向に延びた粒子供給部を有し、前記粒子供給部は、上端に上端開口、下端に下端開口、かつ、途中に粒子の供給を遮断するシャッター機構を有し、前記シャッター機構は、前記粒子供給部の途中に形成された不連続部分であって、前記不連続部分の下端の開口径が、前記不連続部分の上端の開口径よりも大きい不連続部分と、前記不連続部分に挿入され、粒子の供給経路を開閉するシャッター板とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上の通り、本発明によれば、容器に対して一定位置に保持されるベースと、鉛直方向に延びる中心軸に対して回転対称形状であり、粒子を分配する分配器と、ベースに固定され、分配器を回転可能に保持する軸受けと、ベースに固定され、中心軸に対して回転対称形状であり、軸受けの内径よりも小さい下端開口部を有し、下端開口部から分配器に粒子を供給する粒子供給部と、分配器を回転するモータとを有するようにしたので、触媒等の粒子を破損することなく、均一に充填することができる。
【００１１】
以上の通り、本発明によれば、鉛直方向に延びた粒子供給部を有し、前記粒子供給部は、上端に上端開口、下端に下端開口、かつ、途中に粒子の供給を遮断するシャッター機構を有し、前記シャッター機構は、前記粒子供給部の途中に形成された不連続部分であって、前記不連続部分の下端の開口径が、前記不連続部分の上端の開口径よりも大きい不連続部分と、前記不連続部分に挿入され、粒子の供給経路を開閉するシャッター板とを有するようにしたので、触媒等の粒子を破損することなく充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による粒子充填装置を反応容器に設置した状態を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による粒子充填装置を示す正面図である。
【図３】本発明の一実施形態による粒子充填装置を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施形態による粒子充填装置の分配器のドーム形状部を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による粒子充填装置における粒子供給部の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態による粒子充填装置のシャッター機構の動作を説明するための図（その１）である。
【図７】本発明の一実施形態による粒子充填装置のシャッター機構の動作を説明するための図（その２）である。
【図８】本発明の一実施形態による粒子充填装置のシャッター機構の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本願発明者は、従来の粒子充填装置における触媒等の粒子の破損について鋭意研究し、これが、触媒等の粒子の供給経路中に、粒子散布のための回転板やその回転軸があり、また、触媒等の粒子の供給経路に曲がり部分があるので、触媒等の粒子が不均一に加圧されることにより破壊されることや、触媒等の粒子の供給経路中に設けられた粒子の供給を遮断するシャッター機構により粒子が破壊されることに着目して研究をすすめ、本願発明を想起するに至った。
【００１４】
［一実施形態］
本発明の一実施形態による粒子充填装置について図１乃至図５を用いて説明する。図１は本実施形態による粒子充填装置を反応容器に設置した状態を示す図であり、図２は本実施形態による粒子充填装置を示す正面図であり、図３は本実施形態による粒子充填装置を示す側面図であり、図４は本実施形態による粒子充填装置の分配器のドーム形状部を示す図である。
【００１５】
（反応容器）
図１に示すように、例えば、容器として石油精製用及び石油化学用の反応塔である反応容器１０に触媒等の粒子１１を散布して充填するための粒子充填装置２０が設けられている。
【００１６】
反応容器１０は、内部に触媒が充填される有底円筒状の反応塔である。反応運転時の反応容器１０は、上端部又は上部側壁の配管から反応流体を導入し、触媒と接触させて反応し、反応後の生成流体を下端部の配管から導出するものである。
【００１７】
反応容器１０の上部には反応流体を均等に触媒層へ供給するための上部トレイ１６が形成されている。反応容器１０の下部には触媒層からの触媒粒子の流出を防止するための下部トレイ１７が形成されている。反応容器１０の下部は基礎１４により、鉛直方向に固定支持されている。
【００１８】
反応容器１０への反応流体の供給方法は、上方の上部トレイ１６から触媒層に供給する場合もあるし、下方の下部トレイ１７から触媒層に供給する場合もある。
【００１９】
触媒充填時には、反応容器１０の上部配管が外されて、開口１２が形成される。この開口１２から反応容器１０内部に人が入り、粒子充填装置２０を搬入し、設置する。粒子充填装置２０は、反応容器１０内に設けられた上部トレイ１６の設置用穴１６ａに設置される。
【００２０】
触媒等の粒子は、上方のホース１８から粒子充填装置２０に供給される。粒子充填装置２０は、触媒等の粒子を破壊することなく反応容器１０内に均一にむらなく平坦に散布して、反応容器１０内を触媒等の粒子で充填する。
【００２１】
この実施形態では、粒子充填装置２０は、上部トレイ１６の中央に設けられた開口１６ａに設置されるが、中央に開口が無い場合には、適宜開口を設けることもできる。上部トレイ１６が無い場合は、開口１２に設置することもできる。
【００２２】
また、多数のトレイを有する反応容器の場合には、下段のトレイから順次、粒子充填装置２０を設置して充填することもできる。
【００２３】
この実施形態では、反応容器１０の上端部の配管による開口１２を介してホース１８などを導入しているが、反応容器１０の上部側面の配管による開口１３を介してホース１８などを導入することもできる。
【００２４】
本実施形態の粒子充填装置により散布して充填する粒子としては、触媒以外の粒子、例えば、穀物、鉱物、薬剤、食品、紙、樹脂チップ、木材チップ、金属チップ、礫、砂、コンクリートガラ等、用途に応じて、いかなる粒子を散布、充填してもよい。
【００２５】
本実施形態の粒子供給装置は、特に、触媒、吸着剤などの壊れやすい粒子、例えば、多孔質の粒子に対して有効である。多孔質の粒子としては、比表面積が５０ｍ２／ｇ以上、５０００ｍ２／ｇ以下、特に、１５０ｍ２／ｇ以上、１０００ｍ２／ｇ以上の多孔質の粒子に対して好適である。
【００２６】
（粒子充填装置）
本実施形態による粒子充填装置の詳細を図２乃至図４に示す。
【００２７】
粒子充填装置２０は、図３に示すように、上部トレイ１６に設置される。粒子充填装置２０は装置架台２２により上部トレイ１６の開口１６ａに取り付けられる。
【００２８】
装置架台２２は、反応容器１０の一部である上部トレイ１６に対して一定位置に保持され、粒子充填装置２０の各部材が固定されるベースとして機能する。
【００２９】
装置架台２２は、上部トレイ１６の開口１６ａの縁部に設けられたアングルや角パイプ等からなる治具１６ｂに支持される。粒子充填装置２０の設置時の水平状態を調節するために調整ボルト２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄが設けられている。調整ボルト２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを適宜回転することにより、上部トレイ１６上での４点の高さを調節し、粒子充填装置２０の設置状態を調節する。
【００３０】
装置架台２２の上部には水準器２６が設けられている。操作者は水準器２６で確認しながら調整ボルト２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを回転させて、装置架台２２が水平になるように調整する。それにより、粒子充填装置２０の設置状態が水平になるように調整する。
【００３１】
これにより、装置架台２２に垂直に取り付けられた、後述するホッパー４２、シャッター部４４、オリフィス４５の中心軸Ｃが鉛直になるように設置することができ、分配器３２の角度を調整する調整機能となる。
【００３２】
なお、この回転軸の水平方向の位置は、開口１６ａにおける装置架台２２の設置位置を移動させることで調整することができる。別の態様としては、中心軸Ｃの位置を調整する調整機能である水平調整機構（図示せず）を設けて、粒子充填装置２０の中心軸Ｃの位置を調整できるようにしてもよい。
【００３３】
装置架台２２の中央には丸い筒状の筒部材２８が設けられている。丸い筒状の筒部材２８は上下とも開放されている。
【００３４】
筒部材２８の下部の外側には、後述する分配器３２を筒部材２８に回転自在に取り付けるための軸受３４が設けられている。軸受３４の内径は、筒部材２８の外形よりも大きい。
【００３５】
軸受３４としては、例えば、玉軸受を用いる。軸受３４の内輪３４ａが筒部材２８に固定され、外輪３４ｃが分配器３２の円盤回転軸（図示せず）に固定される。内輪３４ａと外輪３４ｃの間にボールベアリング３４ｂが設けられている。
【００３６】
分配器３２の円盤回転軸（図示せず）、筒部材２８は、後述する粒子供給部４０の下端開口部よりも大きな直径を有している。このため、粒子供給部４０から排出される粒子が筒部材２８の壁に衝突することなく分配器３２に供給される。
【００３７】
分配器３２は、分配する粒子を収容し、回転に応じて粒子を下方から散布する機能を有する。分配器３２は、内部が空洞であり、上部の筒形状部３２ａと、下部のドーム形状部３２ｂが連続している。分配器３２全体は回転対称形状である。
【００３８】
分配器３２のドーム形状部３２ｂは一軸回転楕円形状の円盤である。ドーム形状部３２ｂには、図４に示すように、粒子を外方に散布するための４条のスリット３２ｃが全面に形成されている。各条のスリット３２ｃは、粒子１１がドーム形状部３２内面を滑らかに移動するために、連続した長穴であることが好ましい。
【００３９】
なお、このスリット３２ｃの条数は２〜８程度でもよく、スリット３２ｃは、粒子が通過できるものであれば小孔等の開口でもよい。
【００４０】
４条のスリット３２ｃは、ドーム形状部３２ｂの中心から周囲の４方に向かう渦巻形状をしている。各スリット３２ｃの幅は、全て同じ幅であることが好ましい。各スリット３２ｃには随所にリブ３２ｄが設けられ、ドーム形状部３２ｂの形状を維持するようにしている。リブ３２は極力少なくかつ細くすることが好ましい。なお、粒子や容器によっては各スリット３２ｃの幅を変えてもよい。
【００４１】
各スリット３２ｃにおけるリブ３２ｄの形成位置は、分配器３２が回転してドーム形状部３２ｂのスリット３２ｃから粒子が散布される際に均一に散布されるように工夫されている。例えば、隣り合ったスリット３２ｃでは中心からの距離が同じ位置にリブ３２ｄを形成しない等の工夫をしている。
【００４２】
装置架台２２には、分配器３２を回転させるためのモータ３６が設けられている。モータ３６の回転力は、伝達機構３８により分配器３２に伝達される。軸受３４により回転自在に取り付けられている分配器３２は、モータ３６の回転に同期して回転する。モータ３６の回転数は任意に変更することができる。
【００４３】
なお、モータ３６は、電動モータ、油圧モータ、空気圧モータなどを用いることもできる。伝達機構３８も、ベルト、ギアなどの機構を利用することができる。
【００４４】
装置架台２２の上方には、散布する粒子を供給するための粒子供給部４０が設けられている。上方のホース１８から供給される触媒等の粒子は、粒子供給部４０により分配器３２に供給される。
【００４５】
粒子供給部４０は、上方のホース１８から供給される粒子を受けるホッパー４２と、粒子の供給を遮断したり再開したりするためのシャッター部４４と、分配器３２への粒子の供給を調節するためのオリフィス４５とにより構成されている。シャッター部４４には、供給されている粒子が側壁により規制されておらず、露出して外方から視認することができる不連続部分４６が設けられている。この不連続部分４６に後述するシャッター板５０を挿入する。
【００４６】
ホッパー４２は、全体として、上端の開口の直径が下端の開口の直径より大きい錐形の所謂じょうご形をしている。ホッパー４２は、直径が一定の筒型の上部ガイド筒４２ａと、上端の開口の直径が下端の開口の直径より大きい錐形部４２ｂと、直径が一定の筒型の下部ガイド筒４２ｃとにより構成されている。錐形部４２ｂの上端の開口の直径は上部ガイド筒４２ａの直径と同じであり、錐形部４２ｂの下端の開口の直径は下部ガイド筒４２ｃの直径と同じである。
【００４７】
シャッター部４４の下部は、上端の開口の直径が下端の開口の直径より大きい錐形の所謂じょうご形をしている。シャッター部４４は、ホッパー４２の下部ガイド筒４２ｃを支持する上部ガイド筒４４ａと、上部ガイド筒４４ａから連続し、上端の開口の直径が下端の開口の直径より大きい錐形部４４ｂと、直径が一定の下部ガイド筒４４ｃとから構成されている。
【００４８】
オリフィス４５は、全体として、上端の開口の直径が下端の開口の直径より大きい錐形の所謂じょうご形をしている。直径が一定の筒型の上部ガイド筒４５ａと、上端の開口の直径が下端の開口の直径より大きい錐形部４５ｂと、直径が一定の筒型の下部ガイド筒４５ｃとにより構成されている。
【００４９】
オリフィス４５を交換することにより、分配器３２への粒子の供給速度や供給量を調節することができる。
【００５０】
粒子供給部４０において、開口径が減少するホッパー４２の錐形部４２ｂ、シャッター部４４の錐形部４４ｂ、オリフィス４５の錐形部４５ｂの側壁の傾きの角度αを、充填する粒子の安息角θよりも、大きくすることで、粒子供給部４０での粒子の破損を抑制することが可能となる。
【００５１】
錐形部４２ｂ、４４ｂ、４５ｂの側壁の傾きの角度αと、充填する粒子の安息角θとの関係について、図５を用いて説明する。
【００５２】
粒子の安息角θとは、平板上に粒子を積み上げたとき、粒子が自発的に崩れることなく安定を保つ傾斜面の角度として定義される。この粒子の安息角θを用いて側壁の傾きの角度αを設計することができる。この安息角θは、上端の開口が下端の開口より十分に大きい錐形の所謂じょうご形に満たされた粒子を、下端の開口から排出した場合に粒子が自発的に崩れることなく安定を保つ傾斜面の角度ともほぼ等しい。
【００５３】
図５（ａ）に示すように、ホッパー４２により粒子を供給する場合、錐形部４２ｂの側壁の角度αを粒子の安息角θよりも大きくすることで、粒子が滞留することがなく、粒子同士が擦れて破壊することを防止できる。
【００５４】
図５（ｃ）に示すように、ホッパー４２の錐形部４２ｂの側壁の角度αを粒子の安息角θよりも小さく、例えば０°にすると、粒子は滞留し、安息角αを形成して積み上げられてしまい、積み上げられた表面近傍から滑り落ちる粒子同士が擦れて破壊される。
【００５５】
図５（ｂ）に示すように、ホッパー４２の錐形部４２ｂの側壁の角度αを粒子の安息角θと同じにすると、粒子はほとんど滞留せず、粒子同士が擦れて破壊されることはほとんどない。
【００５６】
このように、錐形部４２ｂ、４４ｂ、４５ｂの側壁の傾きの角度αを、充填する粒子の安息角θより大きくすることで粒子の破損を防止することができる。
【００５７】
この安息角は、粒子の大きさや粒子の過度の丸みや形状により決定される角度である。例えば、触媒である断面が四つ葉の柱状形状の粒子の安息角は約４０度である。
【００５８】
本実施形態の粒子充填装置では、触媒以外の粒子、例えば、穀物、鉱物、薬剤、食品、紙、樹脂チップ、木材チップ、金属チップ、礫、砂、コンクリートガラ等の粒子を散布、充填することが可能である。これら粒子はそれぞれ固有の安息角を有する。
【００５９】
シャッター部４４の不連続部分４６では、供給されている粒子が露出するが、その露出部分では、粒子が安息角αを形成して積み上げられるように、シャッター部４４の錐形部４４ｂの開き角を決定する。
【００６０】
ホッパー４２の下端よりもシャッター部４４の錐形部４４ｂの上端が広い口径を有するようにしている。これにより、シャッター部４４の不連続部分４６から粒子がこぼれ出ることはない。
【００６１】
粒子の供給を停止する場合には、シャッター部４４の不連続部分４６にシャッター板５０を挿入する。
【００６２】
本実施形態による粒子充填装置は、図２及び図３に示すように、ホッパー４２、シャッター部４４、オリフィス４５が共通の中心軸Ｃを中心として一直線に並んでいることを特徴としている。更に、ホッパー４２、シャッター部４４、オリフィス４５、分配器３２が、中心軸Ｃに対して回転対称形状であることを特徴としている。
【００６３】
これにより、ホース１８から供給される粒子が、粒子供給経路中にある曲がり部分等の障害に衝突して破損することなく、分配器３２に供給される。そして、粒子は分配器３２の中央に供給され、分配器３２の回転の遠心力により粒子が周囲に均等に広がり、分配器３２のスリット３２ｃから反応容器１０内に均等に分配される。
【００６４】
（シャッター機構）
次に、図２及び図３により、シャッター板５０を用いて粒子の供給を停止／再開するシャッター機構５２について説明する。
【００６５】
図２では、実線により、シャッター機構５２のシャッター板５０が開いた状態、すなわち、シャッター板５０により粒子の供給を遮断していない状態を示し、仮想線により、シャッター機構５２のシャッター板５０が閉じた状態、すなわち、シャッター板５０により粒子の供給を遮断している状態を示す。
【００６６】
図３では、実線により、シャッター機構５２のシャッター板５０が閉じた状態、すなわち、シャッター板５０により粒子の供給を遮断している状態を示す。なお、図３では、シャッター機構５２のシャッター板５０が開いた状態、すなわち、シャッター板５０により粒子の供給を遮断していない状態を示していない。
【００６７】
シャッター板５０には支持アーム５４と取手５６が設けられている。支持アーム５４はシャッター用回転軸５８を中心としてシャッター板５０が回動するように取り付けられている。シャッター板５０と支持アーム５４と取手５６とシャッター用回転軸５８によりシャッター機構５２が構成されている。
【００６８】
操作者は取手５６を持ってシャッター板５０を操作する。
【００６９】
粒子の供給を停止する場合には、取手５６を用いてシャッター板５０を下方に押して、供給されている粒子群中に挿入する。このとき、粒子群は安息角を形成して積み上げられているので、不連続部分４６から粒子がこぼれ出ることはない。
【００７０】
不連続部分４６の離間距離は、粒子の大きさに比べて十分に大きな長さとなっているため、シャッター板５０の挿入により、粒子が破壊されることもない。この不連続部分４６の離間距離は、粒子の大きさの２倍以上、特には、１０倍以上に設定することができる。また、離間距離は、粒子の大きさの２０倍以下とすることが望ましい。
【００７１】
粒子の供給を再開する場合には、取手５６を用いてシャッター板５０を上方に引き上げる。このとき、シャッター板５０上に積み上げられた粒子群は、そのまま下方のシャッター部４４の錐形部４４ｂ内に落下するので、不連続部分４６から粒子がこぼれ出ることはない。
【００７２】
（粒子供給の停止／再開動作）
次に、図６及び図７を用いて、シャッター機構５２を用いて粒子の供給を停止／再開する動作について説明する。
【００７３】
まず、粒子が供給された状態では、図６（ａ）に示すように、ホッパー４２からシャッター部４４に粒子が詰まっており、シャッター部４４の錐形部４４ｂの斜面上に粒子が積み上げられている。積み上げられた粒子の表面の角度は、自発的に崩れることなく安定を保つ安息角θである。シャッター部４４の不連続部分４６では、供給されている粒子が露出している。
【００７４】
粒子の供給を停止する場合には、操作者は、取手５６を用いてシャッター板５０を下方に押し下げる。シャッター板５０は、図６（ｂ）に示すように、不連続部分４６から粒子群に挿入される。粒子群は安息角θを形成して積み上げられているので、不連続部分４６から粒子がこぼれ出ることはない。
【００７５】
シャッター板５０が更に押し下げられると、図７（ａ）に示すように、粒子の供給経路がシャッター板５０により完全に遮断される。シャッター板５０の先端が粒子群から突出する際も、粒子群は安息角θを形成して積み上げられているので、不連続部分４６から粒子がこぼれ出ることはない。
【００７６】
その後、分配器３２から、粒子が反応容器１０内に散布されると、図７（ｂ）に示すように、シャッター板５０下の粒子の表面が下降して空洞が形成される。この際、シャッター部４４の錐形部４４ｂの側壁の角度αが粒子の安息角θよりも大きいので、粒子が滞留することなく、粒子同士が擦れて破壊することがない。
【００７７】
粒子の供給を再開する場合には、図７（ｂ）の状態から、操作者が取手５６を持ちシャッター板５０を上方にゆっくり引き上げる。シャッター板５０は、図６（ｂ）の状態を経て、図６（ａ）の状態となる。このときも、シャッター板５０上に積み上げられた粒子群は、そのまま下方のシャッター部４４内に静かに落下し、不連続部分４６から粒子がこぼれ出ることはない。
【００７８】
このように、本実施形態の粒子充填装置では、粒子が外部にこぼれ出すことなく、シャッター機構により、粒子供給の停止／再開動作を行うことができる。
【００７９】
また、本実施形態の粒子充填装置では、ホッパー４２の下端から粒子が安息角θにより広がる錐形部４２ｂよりも広い範囲となるようにシャッター板５０の位置、大きさを設定している。これにより、シャッター板５０を閉じた状態でも不連続部分４６から粒子がこぼれ出ることはない。
【００８０】
（シャッター機構の変形例）
次に、図８により、シャッター板を用いて粒子の供給を停止／再開するシャッター機構の変形例について説明する。
【００８１】
本変形例のシャッター機構６０は、粒子の供給経路中にシャッター用回転軸５８のような障害物を設けることなく、シャッター板で粒子の供給経路を開放／閉鎖することを特徴としている。
【００８２】
図８では、実線により、シャッター機構６０のシャッター板６２が閉じた状態、すなわち、シャッター板６２により粒子の供給を遮断している状態を示し、仮想線により、シャッター機構６０のシャッター板６２が開いた状態、すなわち、シャッター板６２により粒子の供給を遮断している状態を示している。
【００８３】
図８（ｂ）に示すように、シャッター部４４の所謂じょうご形の錐形部４４ｂの上部に、四角形状のシャッター板収納部６４を設ける。シャッター板収納部６４は上部ガイド筒４４ａに接続されている。
【００８４】
シャッター板収納部６４には、図８（ａ）に示すように、シャッター板６２が挿入される方向から見て左右の両壁に、それぞれ、複数のガイド棒６６ａ、６６ｂを設けられている。ガイド棒６６ａ、６６ｂは、シャッター板収納部６４から内側に突出しており、シャッター板６２の挿入ラインに沿って設けられている。複数のガイド棒６６ａ、６６ｂは、挿入されたシャッター板６２を支持するように、シャッター板６２の挿入ラインに沿って、交互に上側、下側となる位置に設けられている。粒子がガイド棒６６ａ、６６ｂに積もらないように、ガイド棒６６ａ、６６ｂ同士の間隔を広くし、丸棒の形状としている。
【００８５】
シャッター板６２には取手６３が設けられている。操作者は取手６３を持ってシャッター板６２を操作する。
【００８６】
シャッター板収納部６４の図８（ｂ）右側には、シャッター板６２の挿入口６８が設けられている。挿入口６８には、シャッター板６２の挿入時の方向を案内するガイド７０が設けられている。
【００８７】
図８（ａ）に示すように、シャッター板収納部６４のシャッター板６２挿入側から見て左右の挿入口６８に溝形状の一定長さのガイド７０が形成されている。このガイド７０によりシャッター板６２の挿入方向が規定される。
【００８８】
シャッター板収納部６４にシャッター板６２を挿入する場合には、操作者は取手６３を持ち、シャッター板６２を挿入口６８から挿入すると、ガイド７０により挿入方向が規定され、そのまま複数のガイド棒６６ａ、６６ｂに案内されてスムーズに挿入されてシャッター板収納部６４に収納される。
【００８９】
シャッター板収納部６４からシャッター板６２を引き出す場合には、操作者は取手６３を持ち、シャッター板６２を図８（ｂ）右側から引き出す。シャッター板６２は、複数のガイド棒６６ａ、６６ｂに案内されてスムーズに挿入口６８から引き出される。
【００９０】
引き出されたシャッター板６２は、例えば、ワイヤ（図示せず）により粒子充填装置の近傍に置いておく。
【００９１】
このように、本変形例のシャッター機構６０によれば、粒子の供給経路中に障害となる部品がないので、スムーズな粒子供給が可能となる。
【００９２】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００９３】
上記実施形態では、容器としての反応容器に触媒を充填しているが、吸着剤を吸着塔に充填するような場合に本発明を適用してもよい。また、容器が貯蔵のための貯蔵サイロであり、貯蔵サイロ内に粒子を充填するような場合に本発明を適用してもよい。
【００９４】
上記実施形態では、反応容器が、内部に触媒が充填される有底円筒状の反応塔であったが、多数の管が設けられた多管式の反応容器や、複数の段が設けられた多段式の反応容器でもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１０…反応容器
１１…触媒
１２…開口
１３…開口
１４…基礎
１６…上部トレイ
１６ａ…開口
１６ｂ…治具
１７…下部トレイ
１８…ホース
２０…粒子充填装置
２２…装置架台
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ…調整ボルト
２６…水準器
２８…筒部材
３２…分配器
３２ａ…筒形状部
３２ｂ…ドーム形状部
３２ｃ…スリット
３２ｄ…リブ
３４…軸受
３４ａ…内輪
３４ｂ…ボールベアリング
３４ｃ…外輪
３６…モータ
３８…伝達機構
４０…粒子供給部
４２…ホッパー
４２ａ…上部ガイド筒
４２ｂ…錐形部
４２ｃ…下部ガイド筒
４４…シャッター部
４４ａ…上部ガイド筒
４４ｂ…錐形部
４４ｃ…下部ガイド筒
４５…オリフィス
４５ａ…上部ガイド筒
４５ｂ…錐形部
４５ｃ…下部ガイド筒
４６…不連続部分
５０…シャッター板
５２…シャッター機構
５４…支持アーム
５６…取手
６０…シャッター機構
６２…シャッター板
６３…取手
６４…シャッター板収納部
６６ａ、６６ｂ…ガイド棒
６８…挿入口
７０…ガイド
【要約】
【課題】触媒等の粒子を破損することなく、均一に充填することができる粒子充填装置を提供する。
【解決手段】反応容器の内部に粒子を充填する粒子充填装置であって、反応容器に対して一定位置に保持されるベースと、鉛直方向に延びる中心軸に対して回転対称形状であり、粒子を分配する分配器と、ベースに固定され、分配器を回転可能に保持する軸受けと、ベースに固定され、中心軸に対して回転対称形状であり、軸受けの内径よりも小さい下端開口部を有し、下端開口部から分配器に粒子を供給する粒子供給部と、分配器を回転するモータとを有する。
【選択図】図１【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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