JPH0952630A

JPH0952630A - 粒子充填装置における粒子充填面の平滑化方法

Info

Publication number: JPH0952630A
Application number: JP8106442A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Okubo; 秀一大久保
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1995-06-08
Filing date: 1996-04-04
Publication date: 1997-02-25
Anticipated expiration: 2016-04-04
Also published as: JP2939178B2

Abstract

(57)【要約】【課題】粒子散布装置と充填監視モニタを備える粒子
充填装置において、簡易に粒子充填面の平滑化を実現す
る方法の確立。【解決手段】一定の状態で散布を行なうときすり鉢状
の充填面を形成することができそしてすり鉢状の大きさ
を制御することのできるパラメータを有する粒子散布装
置３と連続的に充填面全体を把握することのできる充填
監視モニタ５、９とを備える粒子充填装置において、充
填監視モニタで連続的に充填面の形成状態を把握しなが
ら、粒子散布装置により一定の状態で散布を行ってすり
鉢状の充填面Ｓ１を形成し、粒子散布装置のパラメータ
を間欠的にもしくは連続的に制御してすり鉢状の大きさ
を順次小さくしてすり鉢状充填面の内側に所定の間隔で
もしくは連続的に充填面Ｓ２、Ｓ３を順次堆積し、充填
面を平滑化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒、穀粒、飼料
などの粒子を反応容器や貯蔵サイロ等に粒子散布装置と
充填監視モニタを備える粒子充填装置を使用して充填す
るに際しての充填面の簡易な平滑化方法に関するもので
あり、特には石油精製設備に代表される各種反応容器内
に粒子散布装置と充填監視モニタを備える粒子充填装置
を使用して触媒を充填するに際しての触媒の充填面の平
滑化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、各種材料の合成・分解のために
触媒が使用される。一例として、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
ソリンにする方法や多量の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方法等触媒を使用する
ことが多い。触媒としては、接触分解法では、例えば固
体の酸性シリカ、アルミナ触媒、ゼオライト触媒等が使
用される。一般的には、直径：０．５ｍｍ〜３．０ｍ
ｍ、長さ：３．３５ｍｍ〜１０ｍｍの円柱状のものや若
しくは円を３〜４つ重ね合わせた断面形状のものが使用
され、上記のサイズのアルミナ、アルミナ−シリカ、ゼ
オライト、シリカなどの担体に活性金属を担持したもの
が使用される。こうした場合、反応容器（充填塔）に触
媒が充填されるが、触媒の充填状態が操業の効率を左右
するので、均一な充填を達成する目的で反応容器中央上
方部に触媒散布装置を設置し、そこから触媒を空間的に
落下せしめる散布充填が行われている。

【０００３】しかし、散布充填を行っても、粒子充填面
は一般に凹凸状に波打ち、平坦な充填面は得られない。
凹凸状態が規定の水準を超えると、操業効率が低下する
ので充填装置に備えられた散布パラメータを制御するな
どして凹凸を修正するようにしなければならない。特に
触媒の場合、触媒の空間存在密度の理想化並びに充填面
におけるデンスローディング（触媒の軸方向を水平面と
しての触媒の高密度充填）範囲内での充填速度制御が必
要である。従来、散布された粒子の充填面の凹凸状態の
測定は、反応容器が深いため容易ではなく、充填装置設
置面より巻き尺で適宜の測定点を選んで実測により測定
していた。測定は例えば間隔３０分に１回そして測定点
数１２点として実施された。そのため、測定に時間を取
りしかも大まかで、更には測定精度は悪く、±５０ｍｍ
となりまた充填面分布は最大４００ｍｍにもなった。充
填操作を測定のたびに停止せねばならず、充填操作効率
が悪かった。

【０００４】従って、容器内に散布される粒子の充填面
を均一にするために、それに先立って充填面の凹凸状態
をリアルタイムで一層正確に監視・測定する技術の開発
が要望された。例えば、触媒の充填では充填面凹凸状態
の±２０ｍｍの測定精度が要求されていた。こうした要
望に答えて、本発明者らは先に、レーザ光で容器内の粒
子充填面を走査しながら、一定の間隔で操作点からの反
射光を検知して三角法により堆積高さを測定する方式を
開発した。この方式は、容器内に粒子を充填する際レー
ザ光で充填面を走査し、反射光を検知しそして測定時の
特定の走査点の位置、レーザ光出射位置及びレーザ光検
知位置から三角法により堆積高さを測定し、その際レー
ザ光のビーム径を粒子の断面積以上で且つ目標精度に応
じて選択することを特徴とするものであり、粒子を充填
する容器に粒子充填高さより上方の水準に取付けられ
る、レーザ光で粒子充填面を走査するため、粒子の断面
積以上で且つ目標精度に応じて選択されるレーザ光ビー
ム径を有するレーザ光の発生及び走査装置及び走査点か
らのレーザ反射光を検出する撮像装置と、測定時の特定
の前記走査点の位置、前記レーザ光発生及び走査装置の
位置及び前記撮像装置の位置から三角法により走査点の
深さを計算する計算装置と、充填面深さ分布を含むデー
タを表示する表示装置とを備える充填監視モニタを使用
する。

【０００５】こうして、容器への粒子の充填に際してレ
ーザ光で粒子充填面を走査し、反射光を検知し、所定の
測定間隔で所要の測定点数において各走査点の堆積深さ
を三角法で測定し、充填面の高さ分布、中心を通る任意
の断面トレンド等を含む充填面情報をリアルタイムで表
示することが可能となった。

【０００６】他方、粒子散布装置として、多くの型式の
ものがこれまで使用されている。例えば、調整可能な開
閉扉を備える側面スリットと底面における下部スリット
とを備え、底面には回転円盤が取付けられ、側面及び下
部スリットの開度及び回転円盤の回転数を調整すること
により散布状態を制御することができる型式のものが使
用されている。

【０００７】粒子（触媒）散布装置の他の例としては、
Densi Cat 方式、ＵＯＰ方式及びＣＯＰ方式があり、い
ずれの方式もホッパと触媒散布のための羽根を備えてい
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均一散布方式で
ある。ＵＯＰ方式は２〜４枚の直線羽根による遠心力を
利用するものである。ＣＯＰ方式は、楕円板にガイド付
きの１〜３層羽根を使用するものであり、飛散距離に分
布をもたせる方式である。そのほか、特公平１−２２８
０７号は、触媒放出器を反応塔内に昇降可能に吊り下
げ、この触媒放出器と粒子充填面との距離が所定距離範
囲に納まるように触媒放出器を上昇させながら反応塔内
に触媒を順次充填する方法を開示し、そこで使用される
触媒充填装置として、反応塔に吊されたゴンドラに、モ
ータとモータにより回転駆動される浅皿状部材から構成
される触媒放出器を載せ、浅皿状部材を所定間隔に設け
られた立上がったウエアとこれらのウエア間において設
けられたスリットを有するものとした触媒充填装置を記
載している。

【０００８】斯界では、粒子の搬送と関連して、粒子に
損傷・破壊を与えず、平坦な粒子充填面（粒子を散布す
る高さの一様化）、容易、単純な制御性、容易な取扱い
・設置性、高速な粒子搬送を達成することができ、しか
も粒子の空間存在密度の均一化並びに粒子の高密度充填
（デンスローディング）を可能とする新たな粒子散布方
式への要望が存在する。例えば、次のような事項が求め
られている：（イ）容易な取扱い・設置性：セッティング時間がなる
べく短いこと（１時間以内）。（ロ）充填に際し、粒子にダメージを与えないこと。（ハ）粒子充填面の均一化：デンスローディングかつ均
一であること。（ニ）充填速度：高速な粒子搬送（１ton ／５min ）。

【０００９】こうした要望に答えて、本発明者は最近、
ホッパーの下側にスリットを有する一軸回転楕円円盤を
備えた非常に単純な構造の粒子散布装置において、スリ
ット形状を工夫することにより、こうした課題を解決し
うる粒子散布装置の開発に成功した。この装置は、外側
カバーと、外側カバー内部に該外側カバーにより支持さ
れそして下端を開口したホッパーと、該ホッパーに支持
されそして該ホッパー中央を通して該開口から外側に延
伸する回転軸を具備するモータと、該モータ回転軸の下
端に止着されそして前記ホッパーから落下する粒子を受
け取る一軸回転楕円円盤を備え、該一軸回転楕円円盤に
粒子を放出するスリットが形成され、その場合該スリッ
トの形状が一軸回転楕円円盤中央領域にホッパーから落
下した粒子が円盤から回転力を受け円盤の回転数に一致
するまでの間に移動する粒子の移動軌跡と、円盤中心か
ら半径方向への移動距離に対して回転方向への遅延角度
がその半径位置から充填面に向けて散布される粒子必要
量に一致する軌跡の関数との和で表わされるスリット形
状であることを特徴とするものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た粒子散布装置と充填監視モニタを備える粒子充填装置
においても、粒子充填面の平滑化を実現することはなか
なか困難である。斯界では、こうした装置を使用して、
簡易に粒子充填面の平滑化を実現する方法の確立が必要
とされている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、一定の状態
で散布を行なうときすり鉢状の充填面を形成することが
できそしてすり鉢状の大きさを制御することのできるパ
ラメータを有する粒子散布装置と充填監視モニタを備え
る粒子充填装置において、すり鉢の大きさを次第に縮小
することにより簡易に粒子充填面の平滑化を実現するこ
とができることを確認した。この知見に基づいて、本発
明は、一定の状態で散布を行なうときすり鉢状の充填面
を形成することができそしてすり鉢状の大きさを制御す
ることのできるパラメータを有する粒子散布装置と連続
的に充填面全体を把握することのできる充填監視モニタ
を備える粒子充填装置における粒子充填面の平滑化方法
であって、前記充填監視モニタで連続的に充填面の形成
状態を把握しながら、前記粒子散布装置により一定の状
態で散布を行ってすり鉢状の充填面を形成し、該粒子散
布装置のパラメータを間欠的にもしくは連続的に制御し
てすり鉢状の大きさを順次小さくしてすり鉢状充填面の
内部に所定の間隔でもしくは連続的に充填面を順次堆積
し、充填面を平滑化することを特徴とする粒子充填装置
における粒子充填面の平滑化方法を提供する。また、充
填容器に一定の状態で一定時間の間粒子の散布を行い形
成されるすり鉢状の充填面の中央の高さ（ｈ（ｃｔ））
と周辺の充填面の高さ（ｈ（ｅｄｇｅ））との比を（ｈ
（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ））と表したとき、粒子散布装
置のパラメータを制御することにより、一定の状態で散
布を行い形成されるすり鉢状の充填面の形状を２≧ｈ
（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ）≧１とすることを特徴とする
粒子充填面の平滑化方法を提供する。この粒子充填面の
平滑化の操作は繰り返し行っても良い。粒子の有用例は
触媒である。

【００１２】粒子散布装置としては、一定の状態で散布
を行なうときすり鉢状の充填面を形成することができそ
してすり鉢状の大きさを制御することができるパラメー
タを有するものならいずれも使用することができ、特に
粒子の最大飛散距離が充填容器の壁面となるような状態
で充填容器に粒子の散布を行うとき、すり鉢状の充填面
を形成することができそしてすり鉢状の大きさを制御す
ることができるパラメータを有する粒子散布装置である
ものが使用できる。さらに、一定の状態で散布を行い形
成されるすり鉢状の充填面の形状を２≧ｈ（ｅｄｇｅ）
／ｈ（ｃｔ）≧１の範囲に制御できる粒子充填装置を用
いることができる。その好適例は、調整可能な開閉扉を
備える側面スリットと底面における下部スリットを備
え、底面には回転円盤が取付けられ、側面及び下部スリ
ットの開度及び回転円盤の回転数を調整することにより
散布状態を制御することができる型式のもの、並びに外
側カバーと、外側カバー内部に該外側カバーにより支持
されそして下端を開口したホッパーと、該ホッパーに支
持されそして該ホッパー中央を通して該開口から外側に
延伸する回転軸を具備するモータと、該モータ回転軸の
下端に止着されそして前記ホッパーから落下する粒子を
受け取る一軸回転楕円円盤を備え、該一軸回転楕円円盤
に粒子を放出するスリットが形成され、その場合該スリ
ットの形状が一軸回転楕円円盤中央領域にホッパーから
落下した粒子が円盤から回転力を受け円盤の回転数に一
致するまでの間に移動する粒子の移動軌跡と、円盤中心
から半径方向への移動距離に対して回転方向への遅延角
度がその半径位置から充填面に向けて散布される粒子必
要量に一致する軌跡の関数との和で表わされるスリット
形状である型式のものである。

【００１３】充填監視モニタとしては、例えばテレビジ
ョン型監視装置等、連続的に充填面全体を把握すること
のできるものならいずれも使用しうるが、粒子を充填す
る容器に粒子充填高さより上方の水準に取付けられる、
レーザ光で粒子充填面を走査するため粒子の断面積以上
で且つ目標精度に応じて選択されるレーザ光ビーム径を
有するレーザ光の発生及び走査装置及び走査点からのレ
ーザ反射光を検出する撮像装置と、測定時の特定の前記
走査点の位置、前記レーザ光発生及び走査装置の位置及
び前記撮像装置の位置から三角法により走査点の深さを
計算する計算装置と、充填面深さ分布を含むデータを表
示する表示装置とを備えるレーザ走査型式のものが好ま
しい。

【００１４】作用として、一定の状態で散布を行なうと
きすり鉢状の充填面を形成することができそしてすり鉢
状の大きさを制御することのできるパラメータを有する
粒子散布装置と連続的に充填面全体を把握することので
きる充填監視モニタを備える粒子充填装置において、堆
積されるすり鉢状の充填面の大きさを次第に縮小してい
く。すなわち、充填監視モニタで連続的に充填面の形成
状態を把握しながら、前記粒子散布装置により一定の状
態で散布を行ってすり鉢状の充填面を形成し、該粒子散
布装置のパラメータを間欠的にもしくは連続的に制御し
てすり鉢状の大きさを順次小さくしてすり鉢状充填面の
内側に所定の間隔でもしくは連続的に充填面を順次堆積
し、充填面を平滑化する。なお、この平滑化の操作を繰
り返し行っても構わない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、実施例として触媒粒子を反
応容器内へ散布充填する場合について説明する。図１
（ａ）は、反応容器１において上方部中央に設置されそ
して触媒粒子Ｃを空間的に散布充填する散布装置３と、
形成された触媒粒子の充填面Ｓの状態を連続的に監視す
るための充填監視モニタ４とを備える充填装置２を示
す。散布装置３としては、一定の状態で散布を行なうと
きすり鉢状の充填面を形成することができそしてすり鉢
状の大きさを制御することのできるパラメータ（例えば
回転数）を有する型式のものならば、いずれも使用する
ことができる。特に触媒粒子Ｃの最大飛散距離がその充
填面において反応容器１の壁面となるような状態で反応
容器１に触媒粒子の散布を行うとき、すり鉢状の充填面
を形成することができそしてすり鉢状の大きさを制御す
ることができるパラメータを有する散布装置３が好まし
く使用できる。更に、粒子散布装置３は、粒子散布装置
のパラメータを制御することにより、充填容器に粒子を
充填する高さの範囲において、一定の状態で散布を行っ
て形成されるすり鉢状の充填面の形状を２≧ｈ（ｅｄｇ
ｅ）／ｈ（ｃｔ）≧１の範囲、好ましくは２≧ｈ（ｅｄ
ｇｅ）／ｈ（ｃｔ）＞１の範囲に制御が容易な粒子散布
装置を用いることが好ましい。形成されるすり鉢状の充
填面の形状がこの範囲から外れると充填面の平滑化は困
難となり、特にｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ）＜１となる
と充填面の平滑化はほとんど不可能となる。また、ｈ
（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ）＝１では、何らかの影響によ
りｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ）＜１となることが考えら
れるため、できれば、２≧ｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ）
＞１で行うことが好ましい。つまり、散布を行って形成
される充填面の形状は、２≧ｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃ
ｔ）≧１の間で変動しながら充填面の平滑化を行うこと
となる。ここで、ｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ）とは、充
填容器に粒子を充填する高さの範囲のある高さにおいて
一定の状態で一定時間散布を継続したときに、充填面の
中央の高さ（ｈ（ｃｔ））と周辺の充填面の高さ（ｈ
（ｅｄｇｅ））との比（ｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ））
である（図１０（ｂ））。充填監視モニタ４としては、
連続的に充填面Ｓ全体を把握することができる型式のも
のならいずれも使用できる。

【００１６】図５はそうした散布装置３の例を示し、
（ａ）はその側面図そして（ｂ）は底面スリットを示
す。散布装置の側面には４か所の側面スリット２１が設
けられておりそして底面２２には（ｂ）に示す下部スリ
ット２３が設けられている。底面には回転円盤２４が取
付けられている。側面スリットには調整可能な開閉扉２
５が設けられる。また、下部スリット２３も調整可能で
ある。得られた充填面情報に基づいて、側面及び下部ス
リットの開度及び回転円盤の回転数を調整することによ
り散布状態を制御することができる。

【００１７】図１に戻って、充填監視モニタ４として
は、例えばテレビジョン監視装置も使用しうるが、ここ
では、散布装置３とほぼ同じ高さ水準で反応容器壁に取
付けられたレーザ発生及び走査装置５と撮像装置９とを
備えるレーザ走査型のものが例示されている。レーザ発
生及び走査装置５は走査レーザビーム６を発生する。撮
像装置９は所定視野内でレーザ反射光を検知する。更
に、測定時の特定の走査点の位置、レーザ光発生及び走
査装置の位置及び撮像装置の位置から三角法により走査
点における充填面の深さを計算する計算装置としてのコ
ンピュータ１１及び充填面深さ分布を含むデータを表示
する装置としてのＣＲＴ１３が、反応容器外部の適宜の
位置の監視室内に設置され、レーザ発生及び走査装置と
撮像装置とに信号線１５で接続されている。図１（ｂ）
は、散布装置３、レーザ発生及び走査装置５及び撮像装
置９の水準から下方に充填面Ｓを見た断面図であり、走
査レーザビーム６による充填面Ｓの走査の様相を示す。
走査レーザビーム６により充填面を一端から他端まで左
右に走査しながら、一定間隔で走査点の反射光を検出す
ることにより充填面の監視が行われる。

【００１８】図２は、レーザ発生及び走査装置５及び撮
像装置７の容器壁への取付け様相を示す。レーザ発生及
び走査装置５は、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ、半導体レー
ザのような適宜のレーザ源７とレーザ光を充填面を走査
するように左右前後に走査するレーザスキャナ８とから
構成される。プリズムのような光学的手段の傾きを順次
変更することによりレーザビームの出射方向を変更する
ことができる。レーザ源７及びレーザスキャナ８は触媒
粒子充填中触媒のダストが発生するため防塵対策として
エアーライン１６に接続される防塵カバー１７内部及び
その直下にそれぞれ配置されそして防塵用エアーがエア
ーライン１６から防塵カバー１７を通して常時吹き出さ
れる。防塵カバー１７は適宜の固定金具１８により反応
容器壁に取付けられる。撮像装置９は代表的にはＣＣＤ
カメラ１０であり、同じくエアーライン１６に接続され
る防塵カバー１９内部に配置され、固定金具２０により
反応容器壁に取付けられる。これらは中央に充填装置
（図示省略）を支持するトレイ上に支持される。

【００１９】カメラの視野は、反応容器の内径、ＣＣＤ
の撮像面の寸法、カメラの焦点距離、充填面までの距離
に依存し、例えば反応容器の内径が４ｍで、ＣＣＤの撮
像面の寸法が１／２インチ型、焦点距離ｆ＝１２ｍｍ撮
像レンズの場合、回収画像縦方向の視野は充填面距離：
−１０ｍでは３ｍとなりそして充填面距離：−５ｍでは
１．５ｍとなり、全時間域で反応容器内部全景が監視で
きない状況が存在しうる。そうした場合には、複数のカ
メラ、場合によっては複数のレーザ発生及び走査装置が
使用されうる。例えば、焦点距離９ｍｍ撮像レンズを使
用する場合、４カメラ×２レーザ方式、３カメラ×１レ
ーザ方式等が考慮されうる。図３は４カメラ×２レーザ
方式を示したものである。−５ｍの視野及び−１０ｍの
視野が点線で示されている。４カメラ×２レーザ方式の
方が３カメラ×１レーザ方式よりもカメラ〜レーザ間隔
を広くとれ、広範囲、高精度の測定が可能となる。

【００２０】レーザビームの走査による充填面の測定に
おいては、レーザビームが容器底部の充填面に確実に届
く必要がある。即ち、容器空間を落下する触媒粒子によ
ってレーザビームが遮断されることのないようにしなけ
ればならない。触媒粒子の大きさを例えば１．２７ｍｍ
直径×３ｍｍ長さ、２．１２ｍｍ直径×５ｍｍ長さ、充
填量を例えば６００ｍｍ／時間、そして充填容器から充
填面最下層までの距離を例えば１０ｍとし、触媒粒子の
最密充填を仮定して粒子粒子の存在確率を試算したとこ
ろ、直径の小さいレーザビームでは数秒に１回程度レー
ザビームが触媒粒子に遮断されることが判明した。レー
ザビーム径を触媒粒子の断面積以上、好ましくは１０倍
以上とすることによりレーザビームの走査による充填面
の測定が可能であることが確認された。レーザビームの
上限は、必要とする測定精度（数ｃｍ以下）とレーザ走
査点スポットの輝度から決定されるべきであり、本発明
目的には通常の反応容器で２〜３ｃｍが上限である。例
えば精度５ｃｍの達成にはレーザビームの直径の上限は
３ｃｍである。ここで、触媒粒子の断面積は、粒子の最
大投影面積（粒子に平行光を照射した時にできる影の面
積の最大値）である。

【００２１】レーザスキャナの制御及び撮像装置からの
画像処理及び三角測量計算は専用のコンピュータにより
処理を行う。処理データは、磁気ディスク、光磁気ディ
スク等のストレージマシンに保存すると共に、ＣＲＴ画
面上にリアルタイム表示される。ＣＲＴ画面には様々の
充填情報が表示されうる。図４は、一例としての充填面
モニタの基本画面構成図である。充填面の分布状態、選
択された特定の断面の充填面表示等がリアルタイム表示
される。こうして得られた充填面分布情報により、充填
面の分布が一定となるように充填装置からの散布状態が
修正される。

【００２２】図６〜図８に、先に述べたDensi Cat 方
式、ＵＯＰ方式及びＣＯＰ方式の散布装置を参考までに
示しておく。いずれの方式もホッパと触媒散布のための
羽根を備えている。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
均一散布方式である。ＵＯＰ方式は２〜４枚の直線羽根
による遠心力を利用するものである。ＣＯＰ方式は、楕
円板にガイド付きの１〜３層羽根を使用するものであ
り、飛散距離に分布をもたせる方式である。

【００２３】図９を参照すると、先に言及したように、
本発明者により新たに開発されそして本発明において使
用するに好ましい散布装置の別の例が示してある。粒子
散布装置３は外側カバー３２を備えている。外側カバー
３２内部中央には、ホッパー３３が支持手段３８により
外側カバーから支持されている。ホッパー３３は、スト
ッカー（図示なし）とはホース４０で接続されている。
回転軸３４を具備するモータ３５がホッパーに取りつけ
られている。回転軸３４は、ホッパー中央を通してホッ
パー３３の下端開口から外側に延伸する。回転軸３４周
囲のホッパー下端開口部が粒子を落下せしめるオリフィ
ス３９を構成する。一軸回転楕円のほぼ半部分を構成す
る回転円盤３６がモータ回転軸４の下端に頭を下側にし
て止着されそして前記ホッパーから落下する粒子を受け
取る。図示の例では、回転円盤はオリフィス３９が嵌入
する開口部を残して閉鎖されている。回転円盤３６の底
面には、粒子を放出するスリット３７が形成され、その
場合該スリットの形状は一軸回転楕円円盤中央にホッパ
ーから落下した粒子が円盤から回転力を受け円盤の回転
数に一致するまでの間に移動する粒子の移動軌跡と、円
盤中心から半径方向への移動距離に対して回転方向への
遅延角度がその半径位置において散布される粒子必要量
に一致する軌跡の関数との和で表わされる軌跡となるよ
うに形成されている。

【００２４】オリフィス径は交換可能とされ、その最大
コンダクタンスは回転円盤上に粒子が滞留するのを防止
するために回転円盤のスリットコンダクタンスの８０％
以下であることが必要である。ホッパーサイズはオリフ
ィス径により決定される。モータとしては、電気モータ
ー、エアーモーターどちらでも使用可能であり、トルク
に余裕があることが所望される。回転数制御は、サーボ
方式などを用い、また充填中に回転数を微小変化（イン
チング）させて、充填面の平滑化を図るために、プログ
ラム制御可能であることが好ましい。また、インチング
は、数値解析的に求めた一軸回転楕円円盤上に設けたス
リットが実際にはスリット幅を有し完全な理想形状でな
いことによって生じるずれをカバーする簡単で効率的な
一手法として有効である。

【００２５】回転円盤及びスリットの形状は、粒子の回
転円盤直下での粒子の垂直方向の空間存在分布が、水平
方向に対して、二次の等差級数的、または二次的な分布
となるようにすることが必要である。回転円盤の形状は
断面が一軸回転楕円体である必要があり、ａ＝ｂ、ｃ＜
ａ、好ましくは０．３ａ＜ｃ＜ａ、より好ましくは
０．５ａ＜ｃ＜ａである（ここで、ａ、ｂは一軸回転楕
円円盤の半径（長軸、短軸）そしてｃは一軸回転楕円円
盤の高さ（深さ））。遠心力で粒子が円盤上を登ってい
くことが必要であり、これ以外の形状では、均一分散が
不可となりまた粒子が滞留しやすい。スリットの形状に
関しては、ある（ｒ、θ、ｚ）上におけるスリットの
形状は、その面積がｒの二次関数であること（ｒ² ＋
ｄ、ｒ² ＋ｅｒ＋ｆ）が必要であり、に粒子の搬送
曲線を重畳した形状をとる。スリットの数は円盤の大き
さ、散布能力に応じて、粒子を均一に分散させるように
適当数設けられる。

【００２６】粒子の散布性能を向上させるために、
（ａ）回転軸に円盤底部に隣り合って分散板４１を設置
すること、（ｂ）粒子の破壊を防止するために回転軸を
少なくともホッパー内部において外鞘体４２で覆い、シ
ールすること、（ｃ）一軸回転楕円円盤面が傾斜あるい
は移動可能であるようにアクチュエーター４３によりホ
ッパーを外側から傾斜あるいは移動可能に支持するこ
と、（ｄ）外側カバーに固定用脚４４を装備すること、
（ｅ）外側カバーの頂部に吊具３１を装備することとい
った変更例を使用することができる。分散板４１を設け
た場合は、粒子に剪断力、衝撃力を与えず、粒子を均一
に分散させる作用を奏する。但し、分散板は回転軸シー
ル部に取り付けられ、回転はしないものとされる。粒子
の破壊を防止するために回転軸を少なくともホッパー内
部において柔軟な外鞘体４２で覆い、シールすることが
好ましい。更に、望ましくは、回転円盤面の傾きを調整
制御可能（＋１５°〜−１５°）あるいは回転円盤面と
オリフィスとを相対的に移動可能とする。回転円盤面を
傾斜させる場合、アクチュエーター４３により、ホッパ
ー、回転円盤ごと傾斜可能とし、粒子面の傾斜を調整す
る。アクチュエーター４３としては部分球面ジョイント
の使用が適当で、傾斜の中心と回転円盤（一軸回転楕円
体）の中心が一致していることが好ましい。これは、粒
子の散布中心がずれないようにするためである。移動の
場合には、アクチュエーター４３としては、例えばシリ
ンダ−ピストン方式の移動手段が採用される。電動式、
エアー式いずれも使用できる。吊り下げ機構としては、
フックを備えた適宜の昇降装置が使用され、吊り下げ時
の揺動を防止するために、固定用脚１４を使用すること
が好ましい。固定用脚は、内蔵可能とされ、例えば開脚
型、けんすい型等が充填塔の構造に応じて採用される。
更に固定用脚は交換可能とするのが好ましい。

【００２７】しかしながら、こうした散布パラメータを
調節することができる粒子散布装置と充填面を連続的に
監視することのできる充填監視モニタを備える粒子充填
装置においても、粒子充填面の平滑化を実現することは
なかなか困難である。斯界では、こうした装置を使用し
て、簡易に粒子充填面の平滑化を実現する方法の確立が
必要とされている。本発明に従えば、一定の状態で（例
えば無制御の状態で）散布を行なうときすり鉢状の充填
面を形成することができそしてすり鉢状の大きさを制御
することのできるパラメータを有する粒子散布装置と充
填監視モニタを備える粒子充填装置において、すり鉢の
大きさを次第に縮小することにより簡易に粒子充填面の
平滑化を実現することができる。充填監視モニタで連続
的に充填面の形成状態を把握しながら、前記粒子散布装
置により一定の状態で散布を行ってすり鉢状の充填面を
形成し、その後粒子散布装置のパラメータを間欠的にも
しくは連続的に制御してすり鉢状の大きさを順次小さく
してすり鉢状充填面の内側に所定の間隔でもしくは連続
的に充填面を順次堆積し、充填面を平滑化を図る。な
お、この平滑化の操作を繰り返し行っても構わない。

【００２８】図１０は、本発明の充填面の平滑化概念の
模式図である。粒子散布装置により一定の状態で散布を
行ってすり鉢状の充填面Ｓ１を形成し、次いでそのすり
鉢状充填面Ｓ１の内側にすり鉢状の大きさを小さくした
第２のすり鉢状充填面Ｓ２を形成し、次いで第２のすり
鉢状充填面Ｓ２の内側にすり鉢状の大きさを小さくした
第３のすり鉢状充填面Ｓ３を形成する。ここでは、３つ
の充填面を示したが、実際にはもっと細かく段階的にも
しくは連続的に制御すれば容易に充填面の平滑化を実現
することができる。例えば、図１１に示すような凹凸の
ある充填面を形成すると、散布領域の外周部に傾斜部を
持つのでその部分を考慮しなければならず、平滑化は困
難である。充填面を平滑にするための制御性を考慮する
と、充填容器に粒子を充填する高さの範囲において、一
定の状態で散布を行って形成されるすり鉢状の充填面Ｓ
１の形状を２≧ｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ）≧１として
充填面の平滑化を行うことが好ましい。形成されるすり
鉢状の充填面Ｓ１の形状がこの範囲から外れると充填面
の平滑化は困難となり、特にｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃ
ｔ）＜１となると充填面の平滑化はほとんど不可能とな
る。また、ｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ）＝１では、何ら
かの影響によりｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ）＜１となる
ことが考えられるため、できれば、２≧ｈ（ｅｄｇｅ）
／ｈ（ｃｔ）＞１で行うことが好ましい。つまり、散布
を行って形成される充填面の形状は、２≧ｈ（ｅｄｇ
ｅ）／ｈ（ｃｔ）≧１の間で変動しながら充填面の平滑
化を行うこととなる。

【００２９】粒子散布装置の散布条件を変更するパラメ
ータとしては、図５の散布装置では回転円盤の回転数を
調節することにより、図６〜８に示した散布装置では回
転羽根の回転数を調節することによりそして図９の散布
装置では回転円盤の回転数を調節することにより散布半
径及び散布量を変更することができる。このほか、回転
円盤（羽根）自体を直径に異なるものに段階的に変更す
ることもできる。回転円盤（羽根）への粒子供給量を段
階的に調節することもできる。散布状態を充填監視モニ
タで表示装置で認識しながらパラメータを変更して平滑
化を行う。また、図５、図６〜８に示した従来の粒子散
布装置では、ｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ）の値は充填面
の高さにより大きく変動するが、充填面の高さに応じて
適切な範囲となるように回転数や粒子供給量等のパラメ
ータを変更する。

【００３０】前述した図９の散布装置と関連して、その
回転円盤及びスリットの形状について補足説明を加えて
おく。図１２に示すように、回転円盤は１軸回転楕円体
の半割として想定する。回転円盤が角速度ωで回転して
いる時その中に投じた質点ｍは遠心力により半径ｒの線
上まで移動し、釣り合う。半径ｒは数式４で表すことが
できる。

【００３１】

【数４】

【００３２】ここでｒは角速度ωの時の回転円盤内の粒
子の最遠位置と考えられる。図１３（ａ）は回転円盤の
中心からｒ位置にあるスリットから散布された粒子の水
平方向の移送を示したもので、線速度ｒωで放出された
粒子のｔ秒後の回転中心からの距離は数式５で示され
る。

【００３３】

【数５】

【００３４】ここで、数式４のｒを代入すると、数式６
となる。

【００３５】

【数６】

【００３６】ところで、図１３（ｂ）のように高さｈの
充填面に放出された粒子が到達する時間ｔは数式７で表
される。

【００３７】

【数７】

【００３８】これを数式６に代入すると、次の数式８の
関係が得られる。

【００３９】

【数８】

【００４０】角速度ωにおける粒子の散布範囲は０〜Ｒ
であることがわかる。

【００４１】回転円盤上のスリットは散布直後の粒子が
ｒ² 分布となる条件が要求される。粒子散布実験により
円盤上の穴位置（回転中心からの距離）にかかわらずコ
ンダクタンスが一定であることが確認されている。この
ことをもとに回転円盤上のスリット形状を考察する。考
え方を単純化する為にｒ₀ に落下した粒子はただちに角
速度ωを与えられ、質点のバランス点ｒまで一瞬のうち
に移動すると考える。粒子は図１４の中央斜線範囲に連
続的に供給され、ｒ点まで移動することになる。ところ
で、図１５に示すように半径ｒ、２ｒ、３ｒにある穴か
ら出る粒子は概ね

【００４２】

【数９】

【００４３】に従った位置ｄ_x ωｔに落下する。但し、
ｔは数式７により求まる値である。ここで、図１６
（ａ）及び（ｂ）において、半径ｒの位置にあるスリッ
トＡからは扇状斜線部の粒子が散布されることになる
が、その散布範囲は散布面のＡ領域である。Ａ領域のｄ
_x はＲであり、この面積Ｓ_A は

【００４４】

【数１０】

【００４５】となる。次に、扇状斜線部の粒子がスリッ
トＢ（２ｒ）より散布されるとすると散布範囲は散布面
の円環状のＢ領域となる。Ｂ領域のｄ_x は２Ｒなのでこ
の領域の面積Ｓ_B は次のように表される。

【００４６】

【数１１】

【００４７】ところが、スリットＡから出る粒子量もス
リットＢから出る粒子量も扇状斜線部で供給される量で
あり、同量である。従って、２ｒの位置にあるスリット
ＢはスリットＡとは位相をずらした上、Ｓ_B ／Ｓ_A 倍開
口角を大きくとる必要のあることが判る。理想的には

【００４８】

【数１２】

【００４９】のような級数的解となる。散布直後の粒子
の空間分布がｒ² 分布ということの意味は数式１１及び
１２に示した第１項のことを示している。

【００５０】図１７のそれぞれの粒子供給部から供給さ
れた粒子が全て対応するスリットから出ると仮定すると
理想的なスリットの形状曲線は数式１１や１２に示され
る級数の曲線となる。これを簡素化して第２項を無視す
ればまさにｒに対する２乗曲線となる。

【００５１】そして、円盤上に粒子が残留しない条件は
図１８に示すNo. １スリットの終点ＥとNo. ２スリット
の開始点Ｓがオーバーラップしていることであることが
判る。又、オーバーラップ限界ｒの値は粒子散布の際の
最低回転数での質点のバランス点である必要がある。更
に、０＜ｒ_x ≦ｒの範囲のスリットのコンダクタンスの
合計がオリフィスのコンダクタンスよりも大でないと粒
子が回転円盤内に溜ってしまうことになる。これらがス
リット形状に求められる基本的な要件であり、あとは粒
子が回転円盤内をすべる運動を検討し、その結果に本要
件を重畳すればよい。図１９はスリット形状の計算結果
例を示す。

【００５２】次に、回転円盤基線が円盤内を移動する粒
子の搬送曲線と一致する曲線であることが必要である。
この曲線の数式化について考察する。いま、半径ａの回
転円盤皿（ａ＝ｂ＝ｃ）が角速度ωで回転している。こ
の回転軸からｒ₀ 離れた点Ａにオリフィスより落下した
１個の粒子についての軌跡を考える。ここで、粒子と回
転円盤間の摩擦係数（動摩擦係数）は一定であり、初期
状態の粒子の回転運動の角速度は０である。粒子と回転
円盤が接触するとその瞬間にｒ₀ 位置に相当する遠心力
を受ける。遠心力は次の数式１３で与えられる。

【００５３】

【数１３】

【００５４】ところで完全な摩擦で粒子が円盤と同じ角
速度をもつ場合はυ₁ ＝ωｒ₀ であるが、摩擦によるエ
ネルギーの伝達にロスがあるから、エネルギーの伝達係
数αを考慮すると、次のように表される。

【００５５】

【数１４】

【００５６】すなわち遠心力ｆ₀ は数式１５で表され
る。

【００５７】

【数１５】

【００５８】ａ＝ｂ＝ｃの回転円盤上の質点のバランス
点は数式１６で表される。

【００５９】

【数１６】

【００６０】以上の考察の結果から、粒子と回転円盤の
相対的な運動は図２０に示すような一軸回転楕円体円盤
を投影した極座標系において、数式１７で表すことがで
きる。

【００６１】

【数１７】

【００６２】回転円盤の回転数は実際には充填する高さ
によって変化させて用いるが、ここの回転円盤の定常状
態の回転数ｍは、定常的に使用する回転数のことであ
る。また、Ｂはホッパーから落下した粒子が回転円盤に
より回転力を付与されて回転円盤と同じ回転数となるま
でに移動したときの角度であり計算によりもとめること
ができる。

【００６３】こうして、一軸回転楕円円盤中央に落下し
た粒子が円盤から回転力を受け円盤の回転数に一致する
までの間に移動する粒子の移動軌跡を上記の極座標系に
おいて次の関数で表わすことができる。

【００６４】

【数１８】

【００６５】また、円盤中心から半径方向への移動距離
に対して回転方向への遅延角度がその半径位置において
散布される粒子必要量に一致する軌跡の関数を上記の極
座標系において次の関数で表わされる軌跡とすることが
できる。

【００６６】

【数１９】

【００６７】円盤中心から半径方向への移動距離に対し
て回転方向への遅延角度がその半径位置において散布さ
れる粒子必要量に一致する軌跡の関数はまた上記の極座
標系において次の関数で表わされる軌跡とすることがで
きる。

【００６８】

【数２０】

【００６９】一軸回転楕円円盤のスリットの形状を上述
の式１８と式１９または式１８と式２０で表すことによ
り、一定の状態で散布を行ったとき形成されるすり鉢状
の充填面の形状を２≧ｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ）≧１
の範囲に制御することが容易な粒子充填装置を実現でき
る。

【００７０】

【実施例】

（実施例１）円盤ａ＝２０ｃｍ、ｃ＝１２ｃｍ、スリッ
ト枚数＝４枚、スリット幅＝８ｍｍ、オリフィス径＝９
５ｍｍφの、図９の型式の粒子散布装置（スリット形状
は上述した考えに基づいて決定、図２１）を備える充填
装置を使用して、直径４ｍの充填塔にそれぞれ高さ２．
４ｍ、１．６ｍ、０．６ｍの位置に充填装置を取付け、
それぞれの高さにおいて充填装置からでた直径０．５〜
１．５ｍｍ、長さ３〜５ｍｍの円筒状のセラミックス触
媒粒子（断面積：０．０１５２ｃｍ² 〜０．０７８３ｃ
ｍ² ）の最大飛散距離が丁度充填塔の壁面と一致する回
転円盤の回転数で、約１．５ton の触媒粒子を０．１２
５ton/min の速度で散布し、そのときの充填面の形状か
ら円盤の触媒散布特性を求めた。表１は、４区画目を基
準とした各区画の触媒粒子の散布量を高さごとに示した
ものである。なお、この区画は、充填塔の中心を０区画
目、充填塔の壁面を５区画目とし、その間を充填塔の中
心から等距離間隔で１区画目、２区画目、３区画目、４
区画目として表わしたものである（図２２）。また、高
さは充填装置を０ｍと基準にして表わしている。表１に
示すように、一定の状態で散布を行ったとき形成される
すり鉢状の充填面の形状ｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ）
は、１〜２の範囲に制御されている。

【００７１】

【表１】

【００７２】表１の実験結果をもとに、−３．６ｍから
−１．５ｍの高さまで触媒充填を行う場合の触媒散布の
制御パターンを単純化して示したものが、図２２であ
る。図２２の単純化の方法は、−３．６ｍから−３．０
ｍまで表１の−３．６０ｍのデータによる特性で無制御
散布（充填塔の壁面までが常に最大飛散距離となるよう
に回転数のみ制御）を行い、−３．０ｍの時点で充填面
の平滑化操作を行う。その後、−３．０ｍから−２．０
ｍまで表１の−２．４０ｍのデータで無制御散布を行
い、−２．０ｍの時点で充填面の平滑化操作を行う。同
様に、−１．０ｍの時点でも平坦化操作を行った場合の
各高さにおいて得られる平坦化操作（飛散距離と時間比
率）を示したものである。

【００７３】図２２からの結果から、例えば−２．０ｍ
においては、−３．０ｍから−２．０ｍまでの充填に要
した時間（１００％）に対して、１．２区画目が最大飛
散距離となるように、２％の時間散布を行い、その後
３．０区画目が最大飛散距離となるように、５．５％の
時間散布を行うことでほぼ平坦な充填面が得られること
を示している。このようにして求めた散布範囲と時間を
より細かく分散させると、例えば単位時間を５分間とす
ると、−３ｍから−２ｍの間の充填では、５区画目（壁
面）が最大飛散距離となる散布を５分間（３００秒（１
００％））行った後、１．２区画目が最大距離となる散
布を６秒（２％）行い、更に３．０区画目が最大飛散距
離となる散布を１７秒（５．５％）行った後、５区画目
（壁面）が最大飛散距離となる散布に戻る散布パターン
を繰り返す。その結果として、図２２に示す充填面より
も平滑化された面が得られることになる。従って、充填
面の形状は、２≧ｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ）≧１の範
囲で変動する。

【００７４】（実施例２）実施例１の充填装置を用い、
塔径４．１ｍ、高さ１５ｍ、三層構造（各層３．６ｍ）
の間接脱流装置に実施例１の触媒粒子を散布充填した
（散布範囲；−３．６ｍ〜−２．５ｍ）。なお、間接脱
流装置の底部には、支持触媒が予め散布されその充填面
はならされている。また、触媒粒子の堆積面をレーザビ
ームにより走査しそして充填面の状態を測定した。測定
点数は１００点とし、測定間隔は３０秒に１回とした。
測定は、半導体レーザビームスキャンとＣＣＤカメラに
よる充填面の三角測量によった。レーザビームは３５ｍ
Ｗの半導体レーザを使用した。カメラは、焦点距離３５
ｍｍの１／２インチ３８万画素モノクロＣＣＤカメラを
使用した（最低被写体照度：０．２Ｌｕｘ）。５１２×
５１２ピクセル画像処理装置を使用した。（なお、レー
ザスポットの座標は、０．１ピクセル単位の認識精度で
決定した。）

【００７５】充填装置の基本回転数（充填面の高さにお
ける最大飛散距離が壁面である回転数）は、充填面の高
さに従って、表２のように制御した。表２の充填面高さ
は、充填装置の位置から充填面までの距離までを表わし
たものであり、最大飛散距離と充填面高さと回転数との
関係を示したものである。

【００７６】

【表２】

【００７７】また、充填面の平坦化操作は５分間を単位
時間として、実施例１で求めた値を基準とし、更に充填
監視モニタで測定され、３０秒ごとに更新される１００
点の測定点の充填面の高さを確認しながら、充填面の過
不足量を調整した。図２３は、充填結果の一例を示した
もので、実線が充填面の一断面を経時的に抜粋した充填
監視モニタの測定結果（連続してサンプリングした結果
の中から約１５分間隔で抽出した測定結果）であり、点
線が作業者が巻尺で確認した実測値である（なお、充填
終了時と充填開始時のデータを除き、実線と点線は同時
に測定した値を示したものではないため若干のずれを生
じている。）。図２３のように、この方法により充填面
の高低差を５ｃｍ程度に収めることが確認された。

【００７８】

【発明の効果】一定の状態で（例えば無制御の状態で）
散布を行なうときすり鉢状の充填面を形成することがで
きそしてすり鉢状の大きさを制御することのできるパラ
メータを有する粒子散布装置と充填監視モニタを備える
粒子充填装置を使用して、すり鉢の大きさを次第に縮小
することにより簡易に粒子充填面の平滑化を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、本発明において使用されるの粒
子充填装置の一例の正面方向からの部分断面図であり、
そして図１（ｂ）は走査レーザビームによる充填面の走
査の様相を示す説明図である。

【図２】レーザ発生及び走査装置並びに撮像装置の容器
壁への取付け様相を示す説明図である。

【図３】４カメラ×２レーザ方式のレーザ及びカメラ配
置例を示し、−５ｍの視野及び−１０ｍの視野を点線で
示す。

【図４】充填面監視モニタの基本画面構成図である。

【図５】本発明で使用しうる充填装置例を示し、（ａ）
は側面図そして（ｂ）は底面スリットを示す。

【図６】Densi Cat 方式触媒散布装置の概念図である。

【図７】ＵＯＰ方式触媒散布装置の概念図であり、
（ａ）は正面断面図そして（ｂ）は羽根の上面図であ
る。

【図８】ＣＯＰ方式触媒散布装置の概念図であり、
（ａ）は正面断面図そして（ｂ）は羽根の上面図であ
る。

【図９】本発明において使用されるの粒子充填装置の別
の例の正面方向からの部分断面図である。

【図１０】（ａ）は本発明の充填面の平滑化概念の模式
図であり、そして（ｂ）は本発明におけるｈ（ｃｔ）及
びｈ（ｅｄｇｅ）の定義を示す説明図である。

【図１１】平滑化の困難な充填面の例を示す。

【図１２】回転計の質点を説明する説明図である。

【図１３】粒子散布状況を示す説明図であり、（ａ）は
粒子水平移送をそして（ｂ）は粒子垂直移送を示す。

【図１４】粒子供給エリアと搬送の関係を示す説明図で
ある。

【図１５】粒子散布範囲を説明する説明図である。

【図１６】スリット散布面との関係を示す説明図であ
り、（ａ）は回転円盤を示しそして（ｂ）は散布面を示
す。

【図１７】必要なスリット開口角を説明する説明図であ
る。

【図１８】No. １スリットの終点ＥとNo. ２スリットの
開始点Ｓがオーバーラップしていること示す理想化され
たスリット曲線である。

【図１９】スリット形状の計算結果例を示す。

【図２０】回転円盤を投影した極座標系を示したもので
ある。

【図２１】実施例における回転円盤のスリット形状の極
座標系における模式図である。

【図２２】実施例１と関連しての充填面の堆積の様相を
示すグラフである。

【図２３】実施例２と関連しての充填結果を示すグラフ
であり、実線が充填面の一断面を経時的に抜粋した充填
監視モニタの測定結果であり、点線が作業者が巻尺で確
認した実測値である。

【符号の説明】

Ｃ触媒粒子Ｓ触媒粒子充填面１反応容器２充填装置３散布装置４充填監視モニタ５レーザ発生及び走査装置６走査レーザビーム７レーザ源８レーザスキャナ９撮像装置１０カメラ１１コンピュータ１３ＣＲＴ１５信号線１６エアーライン１７、１９防塵カバー１８、２０固定金具２１側面スリット２２底面２３下部スリット２４回転円盤２５開閉扉３１吊具３２外側カバー３３ホッパー３４回転軸３５モータ３６円盤３７スリット３８支持手段３９オリフィス４０ホース４１分散板４２外鞘体４３アクチュエータ４４固定用脚

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一定の状態で散布を行なうときすり鉢状
の充填面を形成することができそしてすり鉢状の大きさ
を制御することのできるパラメータを有する粒子散布装
置と連続的に充填面全体を把握することのできる充填監
視モニタとを備える粒子充填装置における粒子充填面の
平滑化方法であって、前記充填監視モニタで連続的に充
填面の形成状態を把握しながら、前記粒子散布装置によ
り一定の状態で散布を行ってすり鉢状の充填面を形成
し、該粒子散布装置のパラメータを間欠的にもしくは連
続的に制御してすり鉢状の大きさを順次小さくしてすり
鉢状充填面の内側に所定の間隔でもしくは連続的に充填
面を順次堆積し、充填面を平滑化することを特徴とする
粒子充填装置における粒子充填面の平滑化方法。
【請求項２】充填容器に粒子を充填する高さの範囲に
おいて、一定の状態で一定時間の間粒子の散布を行った
とき形成されるすり鉢状の充填面の中央の高さ（ｈ（ｃ
ｔ））と周辺の充填面の高さ（ｈ（ｅｄｇｅ））との比
を（ｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ））と表すとき、一定の
状態で散布を行って形成されるすり鉢状の充填面の形状
を２≧ｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ）≧１とすることを特
徴とする請求項１の方法。
【請求項３】前記平滑な充填面の形成を繰り返し行う
ことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項４】粒子の最大飛散距離がその充填面におい
て充填容器の壁面となるような状態で、充填容器に粒子
の散布を行うときすり鉢状の充填面を形成することがで
きそしてすり鉢状の大きさを制御することができるパラ
メータを有する粒子散布装置であることを特徴とする請
求項１の方法。
【請求項５】充填容器に粒子を充填する高さの範囲に
おいて一定の状態で一定時間の間粒子の散布を行ったと
き形成されるすり鉢状の充填面の中央の高さ（ｈ（ｃ
ｔ））と周辺の充填面の高さ（ｈ（ｅｄｇｅ））との比
を（ｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ））と表すとき、一定の
状態で散布を行ったとき形成されるすり鉢状の充填面の
形状を２≧ｈ（ｅｄｇｅ）／ｈ（ｃｔ）≧１の範囲に制
御できる粒子充填装置を用いることを特徴とする請求項
１の方法。
【請求項６】粒子散布装置が、調整可能な開閉扉を備
える側面スリットと底面における下部スリットを備え、
底面には回転円盤が取付けられ、側面及び下部スリット
の開度及び回転円盤の回転数を調整することにより散布
状態を制御することができる型式のものであることを特
徴とする請求項１、３または４の方法。
【請求項７】粒子散布装置が、外側カバーと、外側カ
バー内部に該外側カバーにより支持されそして下端を開
口したホッパーと、該ホッパーに支持されそして該ホッ
パー中央を通して該開口から外側に延伸する回転軸を具
備するモータと、該モータ回転軸の下端に止着されそし
て前記ホッパーから落下する粒子を受け取る一軸回転楕
円円盤を備え、該一軸回転楕円円盤に粒子を放出するス
リットが形成され、その場合該スリットの形状が一軸回
転楕円円盤中央領域にホッパーから落下した粒子が円盤
から回転力を受け円盤の回転数に一致するまでの間に移
動する粒子の移動軌跡と、円盤中心から半径方向への移
動距離に対して回転方向への遅延角度がその半径位置か
ら充填面に向けて散布される粒子必要量に一致する軌跡
の関数との和で表わされる型式のものであることを特徴
とする請求項１〜５のいずれか一項の方法。
【請求項８】一軸回転楕円円盤中央に落下した粒子が
円盤から回転力を受け円盤の回転数に一致するまでの間
に移動する触媒の移動軌跡が次の関数で表わされること
を特徴とする請求項７の方法。【数１】
【請求項９】円盤中心から半径方向への移動距離に対
して回転方向への遅延角度がその半径位置において散布
される触媒必要量に一致する軌跡の関数が次の関数で表
わされることを特徴とする請求項７の方法。【数２】
【請求項１０】円盤中心から半径方向への移動距離に
対して回転方向への遅延角度がその半径位置において散
布される触媒必要量に一致する軌跡の関数が次の関数で
表わされることを特徴とする請求項７の方法。【数３】
【請求項１１】充填監視モニタが、粒子を充填する容
器に粒子充填高さより上方の水準に取付けられる、レー
ザ光で粒子堆積面を走査するため粒子の断面積以上で且
つ目標精度に応じて選択されるレーザ光ビーム径を有す
るレーザ光の発生及び走査装置及び走査点からのレーザ
反射光を検出する撮像装置と、測定時の特定の前記走査
点の位置、前記レーザ光発生及び走査装置の位置及び前
記撮像装置の位置から三角法により走査点の深さを計算
する計算装置と、堆積面深さ分布を含むデータを表示す
る表示装置とを備える型式のものであることを特徴とす
る請求項１または２の方法。
【請求項１２】粒子が触媒であることを特徴とする請
求項１〜１１のいずれか一項の方法。