(57)【要約】【課題】充填筒に充填された充填剤を短時間で排出することができ、安全性の向上も図れる充填筒及び充填筒から充填剤を排出するための装置を提供する。【解決手段】  一端に設けたガス入口経路１４から導入されるガスを充填剤に接触させて他端部に設けた処理ガス出口径路１５から導出する充填筒１１において、該充填筒１１の充填剤充填部の下部に充填剤１３を筒内から排出するための排出口１６を設けるとともに、該排出口１６から充填剤１３を排出するときに充填筒１１内に外部からガスを吸引する吸気口１８を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填筒の一端に設けたガス入口経路から筒内に導入されるガスを筒内に充填された粒状の充填剤に接触させた後、該充填筒の他端部に設けた処理ガス出口径路から導出する充填筒において、該充填筒の充填剤充填部の下部に充填剤を筒内から排出するための排出口を設けるとともに、該排出口から充填剤を排出するときに該充填筒内に外部からガスを吸引する吸気口を設けたことを特徴とする充填筒。
【請求項２】
前記充填剤は、充填筒内下部に設けられた充填剤支持部材の上方に充填されており、前記排出口が充填筒側面で前記充填剤支持部材の直上に開口していることを特徴とする請求項１記載の充填筒。
【請求項３】
前記吸気口は、前記充填剤支持部材の下方に設けられていることを特徴とする請求項２記載の充填筒。
【請求項４】
前記充填筒内面に接する前記充填剤支持部材の端部に、充填筒内側に向かう傾斜面を設けたことを特徴とする請求項２又は３記載の充填筒。
【請求項５】
前記排出口に対向する充填筒側面に、排出口から充填剤を排出するときに充填剤支持部材上の充填剤を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２乃至４いずれか１項記載の充填筒。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれか１項記載の充填筒から前記充填剤を排出するための充填剤排出装置であって、前記排出口に接続される吸引経路を介して充填筒内のガスを吸引する吸引手段と、前記排出口から前記吸引経路に吸引されるガス流に同伴されて充填筒内から排出される充填剤をガス流から分離する充填剤分離手段とを備えていることを特徴とする充填剤排出装置。
【請求項７】
前記充填剤分離手段は、前記吸引経路の充填筒側に接続されるガス入口部と、吸引手段側に接続されるガス出口部とを有するとともに、該ガス出口部は、前記ガス入口部の高さ以上の位置で、かつ、前記ガス入口部の軸線と前記ガス出口部の軸線とが直線状にない位置に設けられていることを特徴とする請求項６記載の充填剤排出装置。
【請求項８】
前記充填剤分離手段は、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６記載の充填剤排出装置。
【請求項９】
前記充填剤分離手段は、充填剤分離部と、該充填剤分離部に着脱可能に設けられた充填剤回収容器とで形成されていることを特徴とする請求項６乃至８いずれか１項記載の充填剤排出装置。
【請求項１０】
前記吸引経路、前記吸引手段及び前記充填剤分離手段が一体的かつ移動可能に形成され、前記吸引経路が前記排出口に着脱可能に形成されていることを特徴とする請求項６乃至９いずれか１項記載の充填剤排出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填筒及び充填剤排出装置に関し、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の構造、及び、該充填筒から充填剤を排出するための装置に関する。
【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、充填筒をガス処理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することも可能な充填筒及び充填筒から充填剤を排出するための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、本発明の充填筒は、充填筒の一端に設けたガス入口経路から筒内に導入されるガスを筒内に充填された粒状の充填剤に接触させた後、該充填筒の他端部に設けた処理ガス出口径路から導出する充填筒において、該充填筒の充填剤充填部の下部に充填剤を筒内から排出するための排出口を設けるとともに、該排出口から充填剤を排出するときに該充填筒内に外部からガスを吸引する吸気口を設けたことを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の充填筒は、前記充填剤が充填筒内下部に設けられた充填剤支持部材の上方に充填されており、前記排出口が充填筒側面で前記充填剤支持部材の直上に開口していること、前記吸気口が前記充填剤支持部材の下方に設けられていること、前記充填筒内面に接する前記充填剤支持部材の端部に充填筒内側に向かう傾斜面を設けたこと、前記排出口に対向する充填筒側面に排出口から充填剤を排出するときに充填剤支持部材上の充填剤を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。
【０００９】
また、本発明の充填剤排出装置は、前記構成の充填筒から前記充填剤を排出するための充填剤排出装置であって、前記排出口に接続される吸引経路を介して充填筒内のガスを吸引する吸引手段と、前記排出口から前記吸引経路に吸引されるガス流に同伴されて充填筒内から排出される充填剤をガス流から分離する充填剤分離手段とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の充填剤排出装置は、前記充填剤分離手段が、前記吸引経路の充填筒側に接続されるガス入口部と、吸引手段側に接続されるガス出口部とを有するとともに、該ガス出口部は、前記ガス入口部の高さ以上の位置で、かつ、前記ガス入口部の軸線と前記ガス出口部の軸線とが直線状にない位置に設けられていること、前記充填剤分離手段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、前記充填剤分離手段が充填剤分離部と該充填剤分離部に着脱可能に設けられた充填剤回収容器とで形成されていること、前記吸引経路、前記吸引手段及び前記充填剤分離手段が一体的かつ移動可能に形成され、前記吸引経路が前記排出口に着脱可能に形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、あらかじめ充填筒下部に設けた排出口から充填筒内のガスを吸引し、吸引したガスの流れに同伴させて充填筒内から充填剤の排出することにより、筒内からの充填剤の排出を簡単に効率よく行うことができる。また、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、筒内から充填剤を排出することが可能である。また、充填筒からガスを吸引する際に充填筒内に導入するガスを不活性ガスとすることにより、充填剤や充填筒内を大気に接触させることなく、筒内からの充填剤の排出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の充填筒の一形態例を示す説明図である。まず、充填筒１１は、例えば金属製の円筒体の両端開口を鏡板で閉塞したものであって、内部下方位置には、通気性を有する充填剤支持部材１２が設けられており、この充填剤支持部材１２の上部に充填剤１３が支持されて所定高さに充填されている。充填筒１１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１４が設けられ、充填剤支持部材１２より下部には、処理後のガスが導出される処理ガス出口管１５が設けられている。
【００１３】
さらに、充填剤充填部の下部で前記充填剤支持部材１２の直上位置には、充填剤１３を充填筒１１内から排出するための排出口１６と、充填剤１３を充填筒１１内から排出するときに充填剤１３を排出口１６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１７とが設けられ、充填剤支持部材１２の下方には、排出口１６から充填剤１３を排出する際に充填筒１１内にガスを吸引するための吸気口１８が設けられている。
【００１４】
前記排出口１６は、充填筒１１の周壁に設けた開口のみであってもよいが、図２の要部説明図に示すように、開口部１６に充填筒１１の側方に突出する排出筒１６ａを設け、この排出筒１６ａの突出端の開口下縁１６ｂを、排出筒１６ａの基端部に位置する開口上縁１６ｃよりも上方位置に設けることにより、排出口１６を開放したときに充填筒１１内の充填剤１３が排出口１６から外部にこぼれ落ちることを防止できる。この排出筒１６ａは、充填筒１１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。
【００１５】
また、図３の各説明図に示すように、前記吸気口１８の位置や設置数は、排出口１６からガスを吸引して充填筒１１内が減圧状態になったときに下部から充填筒１１内にガスを吸引できれば任意に選択することができる。例えば、図３（Ａ）に示す充填筒１１は、前述の図１に示したものと同様に、充填剤支持部材１２の下方で処理ガス出口管１５と同程度の高さに吸気口１８ａを設けている。図３（Ｂ）に示す充填筒１１は、充填剤支持部材１２の下方に設けた処理ガス出口管１５に分岐管を設けて吸気口１８ｂとしている。図３（Ｃ）に示す充填筒１１は、処理ガス出口管１５の開口部に充填剤支持部材１２ａを設け、充填筒１１の底部までを充填剤充填部とし、排出口１６を底部に開口させるとともに、処理ガス出口管１５に分岐管を設けて吸気口１８ｃとしている。
【００１６】
また、図３（Ｄ）に示す充填筒１１は、充填剤支持部材１２の下方に第１吸気口１８ｄを設けるとともに、充填剤支持部材１２の上方にも第２吸気口１８ｅを設けている。図３（Ｅ）に示す充填筒１１は、充填剤支持部材１２の下方に第１吸気口１８ｆを設けるとともに、充填剤支持部材１２の上方には第２吸気口１８ｇ及び第３吸気口１８ｈを２箇所に設けている。図３（Ｆ）に示す充填筒１１は、充填剤支持部材１２の下方に第１吸気口１８ｉを設けるとともに、充填剤支持部材１２の上方に第２吸気口１８ｊ、上部鏡板に第３吸気口１８ｋをそれぞれ設けている。図３（Ｇ）に示す充填筒１１は、充填筒１１の平面視において、処理ガス出口管１５の対向位置に排出口１６を、排出口１６の近傍に第１吸気口１８ｍ、処理ガス出口管１５の両側近傍に第２吸気口１８ｎ及び第３吸気口１８ｐを設けている。
【００１７】
さらに、前記移動ガス噴出口１７の配置や噴出口（ノズル）の形状は、充填筒１１の断面積や充填剤１３の性状に応じて適宜に選択することができ、複数箇所に設けたり、圧縮ガスを噴出させたりすることもできる。加えて、充填剤支持部材１２で充填剤１３を支持する充填筒１１の場合は、充填剤支持部材１２の周囲に、筒内周側に向かって下方に傾斜した傾斜面を設けておくことにより、筒周壁と充填剤支持部材１２との隅部に充填剤１３が残留することを防止できる。また、充填筒１１の底面や充填剤支持部材１２に排出口１６に向かう下り勾配を設けておくこともできる。
【００１８】
図４は、前記充填筒１１内から充填剤１３を排出するための充填剤排出装置２１の一形態例を示す説明図である。この充填剤排出装置２１は、充填筒１１内からガスを吸引するための吸引手段２２と、筒内から排出した充填剤１３を吸引手段２２に吸引されるガスから分離する充填剤分離手段２３とを備えている。充填剤分離手段２３は、前記排出口１６から吸引手段２２に至る吸引経路２４の途中に設けられており、充填剤分離手段２３と排出口１６とを接続する第１吸引経路２４ａは、少なくとも一部が柔軟なフレキシブルホースで形成されるとともに、排出口１６には、接続時に十分な気密性を得られるフランジ結合、ねじ結合等の周知の結合手段によって着脱可能に形成されている。また、充填剤分離手段２３と吸引手段２２とを接続する第２吸引経路２４ｂも、少なくとも一部が柔軟なフレキシブルホースで形成することが好ましい。なお、図５の説明図に示すように、前記吸引手段２２と前記充填剤分離手段２３とは、一体形成されたものを使用することも可能である。
【００１９】
充填剤分離手段２３における上流側（吸込側）の第１吸引経路２４ａと下流側（吐出側）の第２吸引経路２４ｂとの位置関係は任意であるが、図６の各説明図に示すように、第１吸引経路２４ａから充填剤分離手段２３に流入したガスが第２吸引経路２４ｂに直接的に流出しないような位置で、第２吸引経路２４ｂの開口が第１吸引経路２４ａの開口に対して同じ高さ以上になるように設定することが好ましい。例えば、図６（Ａ）に示す充填剤分離手段２３は、天板部に第１吸引経路２４ａと第２吸引経路２４ｂとをそれぞれ設けている。図６（Ｂ）に示す充填剤分離手段２３は、側壁上部に第１吸引経路２４ａを設けるとともに、天板部に第２吸引経路２４ｂを設けている。図６（Ｃ）に示す充填剤分離手段２３は、側壁上部に第１吸引経路２４ａと第２吸引経路２４ｂとをそれぞれ設けている。そして、これらの経路設置状態において、図６（Ｃ）の充填剤分離手段２３の平面視に示すように、第１吸引経路２４ａと第２吸引経路２４ｂとは、両者の軸線を対向させずに直交する方向に向けることが好ましい。第２吸引経路２４ｂの開口部分等に、第２吸引経路２４ｂに充填剤１３が流入することを防止するためのフィルターを設けておくこともできる。
【００２０】
また、図７の説明図に示すように、前記吸引手段２２は、第２吸引経路２４ｂから充填剤が流入したときに備えて、駆動部２２ａの周囲をカバー２２ｂで覆い、駆動部２２ａが充填剤を吸引しないように形成しておくことが好ましい。さらに、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、充填剤排出装置２１の運転中は接地させることが好ましい。
【００２１】
なお、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１３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。また、充填剤１３を移送するための力は、風量、断面積及び圧力によって決まるものであり、前記風量は吸引手段２２の性能（風量と到達圧力の相関）及び各種ホース、配管のコンダクタンスによって決まるものであり、前記圧力は同じく前記コンダクタンスによって決まるので、経路中にコンダクタンスを調整する手段を設けておくことにより、充填筒１１から排出する充填剤１３の性状に応じた最適なコンダクタンスを得ることができる。
【００２２】
次に、充填筒１１内から充填剤１３を排出する手順の一例を説明する。まず、充填筒１１内に大気や窒素ガス等を導入して充填筒１１内を安全な雰囲気とした後、ガス入口管１４及び処理ガス出口管１５を弁等で閉塞するとともに、排出口１６を開口させて吸引経路２４（吸引経路２４ａ）を接続し、吸気口１８の弁等を開いて外部からガスを吸引可能な状態とする。
【００２３】
この状態で吸引手段２２を運転すると、充填筒１１内の充填剤１３は、吸引手段２２によって排出口１６から吸引経路２４に吸引されるガスに同伴されて充填剤分離手段２３でガスから分離されて充填剤分離手段２３内に回収される。このとき、充填筒１１内には、下方の吸気口１８からガスが流入して充填筒１１内の充填剤１３を流動状態とするので、排出口１６からの充填剤１３の排出を効率よく行うことができる。また、弁を間欠的に開閉するなどの操作で吸気口１８から充填筒１１内に流入するガスに脈動を発生させることにより、充填剤１３をより良好な流動状態にできるとともに、充填剤支持部材１２の通気部に捕捉された微小粉を充填剤支持部材１２から除去して排出することができ、充填剤支持部材１２の通気性能を回復させることができる。なお、充填筒１１の上部等の吸気口を設けた場合は、各吸気口から充填筒１１内に適量のガスを流入させるようにしてもよい。
【００２４】
充填剤１３の排出終了は、時間を設定して行ってもよく、充填筒１１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２３における充填剤１３の回収量で判断してもよい。
【００２５】
また、前記移動ガス噴出口１７から移動ガスを適宜噴出し、噴出した移動ガスの流れで充填剤１３を排出口１６の方向に移動させることにより、排出口１６からの充填剤１３の排出を確実に行うことができ、充填筒１１内の充填剤１３の残留量を低減することができ、充填筒１１内の充填剤１３を効率よく排出することができる。特に、充填筒１１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移動ガス噴出口１７から筒内にガスを導入することにより、充填剤１３の排出効率を高めることができる。さらに、移動ガス噴出口１７から筒内に圧縮ガスを導入して充填剤１３の排出効果をより高めることもできる。導入する圧縮ガスは、ユーティリティーラインから直接導入してもよく、所定圧力でタンクに充填した圧縮ガスを用いることもできる。なお、移動ガス噴出口１７から圧縮ガスを導入する場合は、吸気口１８へのガスの逆流を防止するため、圧縮ガス導入量は、吸引手段２２の吸引ガス量より少なく設定する。
【００２６】
充填剤分離手段２３では、充填剤１３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１３の自重により、充填剤１３をガス流から分離する。分離した充填剤１３は、充填剤分離手段２３に設けた容器や袋に回収し、所定の再生工場や処理場に搬送することができる。このとき、回収した充填剤を密閉状態で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、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。
【００２７】
また、充填剤１３や充填筒１１の内面を長時間にわたって大気に暴露できない場合は、吸気口１８や移動ガス噴出口１７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く、充填剤１３が毒性ガスを処理した除害剤の場合は、吸引手段２２からガスを排出する排気管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。
【００２８】
充填剤１３を排出する際のガスの流速は任意に設定できるが、早すぎると充填剤１３が擦れ合って充填剤１３や配管、ホース等が損傷するおそれがあるため、吸引経路２４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。また、排出状況に応じて流速を変化させてもよい。
【実施例１】
【００２９】
図８に示す実験装置を使用して充填筒１１内の充填剤１３を排出する実験を行った。充填筒１１には、内径約２６０ｍｍ、内側高さ約６３５ｍｍで、内部に直径４ｍｍ、重量３０ｍｍｇ（密度０．８ｋｇ／Ｌ）で略球形の粒状充填剤１３を１１．７ｋｇ充填し、充填高さ約３００ｍｍとしたものを使用した。排出口１６及び吸気口１８の口径はそれぞれ３０ｍｍとし、排出口１６には４５度の上昇角を有する排出筒１６ａを設けた。吸引経路２４ａ，２４ｂ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２２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１１は、底部高さＨを床面から６０ｃｍの位置に、充填剤分離手段２３及び吸引手段２２は床面にそれぞれ設置した。
【００３０】
吸気口１８から大気を吸引する状態で吸引手段２２を９０秒間作動させた。その結果、充填筒１１内に残留した充填剤１３の重量は３０３．７ｇであり、排出効率は９７．４％であった。一方、比較として、充填筒１１の蓋を開いて充填剤１３を排出する従来法の場合、充填剤残留量は３０ｇ以下となったが、１０分以上の時間がかかってしまった。また、従来法では、充填筒をガス処理装置から取り外し、所定の場所へ搬送してから充填剤を排出しなければならないため、搬送時間を含めて４０分以上を要し、しかも、２人以上で作業する必要があった。
【実施例２】
【００３１】
図９及び図１０に示すように、排出口１６に対向する充填筒１１の壁面４箇所に口径４．３５ｍｍの移動ガス噴出口１７を設けるとともに、各移動ガス噴出口１７にはガス噴出弁１７ａを有する移動ガス噴出経路１７ｂから４本に分岐したガス導入管１７ｃをそれぞれ接続した。また、移動ガス噴出口１７にはオリフィス径２ｍｍのスプレーノズルをそれぞれ取り付けた。その他の構成は実施例１と同じとした。
【００３２】
まず、実施例１と同じ条件で、吸引手段２２を９０秒間作動させた後、ガス噴出弁１７ａを開いて各移動ガス噴出口１７から充填筒１１内に０．３ＭＰａの圧縮ガスを６０秒間導入した。その結果、充填剤残留量は９４ｇ、排出効率は９９．２％となった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の充填筒の一形態例を示す説明図である。
【図２】本発明の充填筒の変形例を示す要部の説明図である。
【図３】充填筒への吸気口の配置例を示す説明図である。
【図４】本発明の充填剤排出装置の一形態例を示す説明図である。
【図５】本発明の充填剤排出装置の変形例を示す説明図である。
【図６】充填剤分離手段への吸引経路の配置例を示す説明図である。
【図７】吸引手段の内部構造の一例を示す説明図である。
【図８】実施例１で使用した実験装置の概略図である。
【図９】実施例２で使用した充填筒の説明図である。
【図１０】同じく実施例２で使用した充填筒の説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１…充填筒、１２…充填剤支持部材、１３…充填剤、１４…ガス入口管、１５…処理ガス出口管、１６…排出口、１６ａ…排出筒、１６ｂ…開口下縁、１６ｃ…開口上縁、１７…移動ガス噴出口、１７ａ…ガス噴出弁、１７ｂ…移動ガス噴出経路、１７ｃ…ガス導入管、１８，１８ａ〜１８ｐ…吸気口、２１…充填剤排出装置、２２…吸引手段、２２ａ…駆動部、２２ｂ…カバー、２３…充填剤分離手段、２４…吸引経路、２４ａ…第１吸引経路、２４ｂ…第２吸引経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007283252.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007283252.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007283252.tif 000011
【図１０】
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