JPS60238130A - 被覆を施す流動床装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高さの制御に係り、更に詳細にいえば。

流動粒子床において所定の上面高さを保持する方法と装
置とに係るものである。

ある物体には熱分解カーボン被覆ヶ施すことが望ましい
。たとえば、ウラニウム粒子暑熱分解カーボンで被覆で
き、このカーボン被覆は被覆された粒子を原子炉に使用
する燃料棒に製造できるようにするため部分的に圧力保
持殻を形成する。そのような被覆の別の重要な用途は熱
分解カーボン被覆が血液と反応しないので心臓弁とその
他の生物医学部品にしての埋用である。

従来の技術 熱分解カーボンは一般に物体にその存在下において気体
状炭化水素またはその他の炭素質物質を蒸気状に熱分解
して被覆する。熱分解カーボンを流動床装置内で被覆す
る際に熱分解カーボンの構造を左右する度数の一つは、
被覆が行われている炉の被視の容積に対する利用可能な
被覆表面積の量である。より小さな生長特性をもつミク
ロ構造の熱分解カーボンは、被覆表面積の相対量が可成
り、大な時に被覆される。従って、たとえば、少くとも
１つの寸法が５Ｕに等しいかそれより大きい比較的に大
きい物体が被覆されている時、小さい粒子（一般にミク
ロン単位の寸法）の補助床を大きい物体と共に炉の被包
内に入れる。この方法は所望の結晶形態を有する熱分解
カーボン被覆するのに十分な利用可能な総面積を確保さ
せる。

更にまた、大きな物体が流動床でランダムに動くとすべ
ての表面にカーボンを比較的均一に被覆させる。

しかしながら、そのようなサブミリメートルの粒子を流
動床で被覆すると、粒子の総面積は熱分解カーボンで被
覆した粒子の直径が増大するに従いいちじるしく増大し
始める。流動床において利用可能な被覆面積がこのよう
に変化すると、もしその他の、被覆変因、たとえば、被
覆温度、ガスの流速およびガスの組成を一定に保持する
と被覆されている熱分解カーボンの物理的特性を変えろ
ことになり、また更に、流動床がある最大寸法になると
流動床は崩壊し、従って、一定の投入条件の下では浮揚
した物体に被覆できるカーボンの被覆の厚味を制限する
ことメなる。被覆したカーボンの物理的特性が変化する
ことはいくつかの理由により好ましくない。

被覆の結果として寸法が大きくなった粒子ヲ敗り出して
小さい寸法の粒子を被包に送給することによりもし利用
できる流動床の表面積を比較的一定に保持すれば、すぐ
れた構造的強度と均一な物理的特性と７有する熱分解カ
ーボンが比較的に大きい物体に比較的に厚い被覆として
被覆できることが判っている。

本発明で参考として用いている本出願人に譲渡された米
国特許第３．９７７．８９６号の発明は、熱分解カーボ
ンの被覆を施すこの形式の方法に関するものである。こ
の特許では、気体状雰囲気の流れを粒子床の下にほぼそ
の中心に導いている。被覆の密度より相対的に大きな密
度を有するシード粒子乞粒子床に導いて被覆された粒子
を粒子床に浮かばせ、これらを開放した端部を粒子床の
上面付近に位置させた取出し管を通して取り除く。粒子
Ｙｌｆｆｌり除く速度は取出し管を上昇する不活性ガス
の流れの流量を調整することにより制御する。シード粒
子は一定速度で導入し、出力はそのノく−ジガスの流微
乞変えろことによりはｙ一定の粒子床の総面積が得られ
るようにして測定する。

そのような被覆方法は満足的ではあるが、出力を測定し
たりその出力に応答してパージガスの流量を変えたりす
ることにより複雑化するが該複雑化は回避することが望
ましい。多くの被覆方法では流動粒子床を所定の高さに
保持することにより適当に被覆を行うことができると判
った。流動床被覆方法は１２００°Ｃない２０００℃間
の作用温度を必要とする。追加量または吹出し量をコン
トロール−ｒべく床レベル’に検出する従来技術のセン
サーはこれら流動床作業条件の下では作用できないか又
は信頼できない。

作用 本発明の１つの目的は、高温で作用する流動床のレベル
コントロールするための信頼性ある制御手段を与えるこ
とである。本発明の流動床高さ制御方法は流動床装置用
の粒子排出パイプからダストｔはぼ取除くが、このダス
トは取除かないと取り出し粒子の回収を妨げる。流動床
の島さ制御はまた。取出されつつある粒子の大きい粒子
に対する比率７下げて流動床装置の被覆効率を高める。

隅さ制御は流動床を所定の高さに保持するのに受動的に
働くので、出力と入力と計量してそれに応じて流量７絶
えず変える必要がなくなり、これにより流動床系統の複
雑化は低減する。本発明による流動床高さを制御の他の
目的は信頼性を高め。

耐用寿命ヶ長（し装置の製造を簡単にすることである。

本発明のその他の特徴と目的とは以下の説明と前記の特
許請求の範囲とから一部は明かとなり一部は具体的に記
載しである。

簡単にいえば１本発明の流動床装置は粒子床を保持する
被包と粒子を流動化させるため粒子床を通し被覆形成物
質を運ぶ気体状雰囲気を上向きに流れさせる手段と？含
んでいる。粒子床にシード粒子７加える手段が設けてあ
り、せき管手段が粒子床の粒子が所定の高さになると粒
子床から被覆された粒子を敗り出す。最後に、流動床装
置は被覆された粒子をせき管手段から暇り出して回収個
所に搬送する排出手段を含んでいる。

各図において対応する部品には同じ符号が付しである。

実施例 添付図面を参照して説明すると、物体に熱分解被覆を施
す流動床装置が総体的に符号２０で示しである。この装
置は円筒形の外部シェル２４を有する炉２２を含んでい
る。炉の外部シェル２４は下端にインサート２８が取り
付けである管２６が形成する被覆被包を支持している。

インサート２８は円錐形の底面５０’を有する内部被覆
被包を形成する。中心通路６２が管２６と同心にインサ
ート２８乞上方に垂直に貫通して延びて（・て、被覆お
よび流動化雰囲気をこの通路２８を通り上方に供給する
。管２６の上端には閉鎖体６４が着脱自在に設けてちり
、この閉鎖体は任意適当な方法で装着でき、閉鎖体６４
は中心の出口通路６６を含み。

この通路を通り流動化および被覆ガスが炉の被包から出
てまたこの閉鎖体は出口導管５８に接続されもし所望な
らばガスはこの導管７通りその後の処理段に送られる。

注入装置４０が閉鎖体５４の上方に設けられ微細粒子を
被覆被包に粒子を閉鎖体ろ４の開口４２を経て被覆被包
に所望σ）流量で落下させ、この粒子は流動床に入りそ
の一部分となるまで管２６のほぼ全長にわたり落下する
。誘導または交流加熱手段４４がシャの能動被覆帯域と
粒子およびそれｔ被覆される物体とを所望の被覆温度に
加熱する。

以下に時には１静止状態床」とも呼称する流動床Ｍ６Ｆ
装置２０において、サブミリメータ寸法の微粒子を上向
きに流れるガス流によりほぼ第１図に示した個所にある
加熱被包のほぼ底部付近に浮かばせる。ガス流は一般に
不活性の流動化ガスと、たとえば、メタン、エタン、プ
ロパン、ブタンまたはアセチレンの如き気体状炭化水素
または気体状か容易に蒸発するその他のカーボン含有物
質の如き気体状物質とから成る。第１図には炭化水素供
給源４６に流れ調整弁４８乞装備して示しであるっまた
これもまた適当な流れ調整弁５２を装備した、たとえば
、ヘリウム、アルゴンまたは窒素の不活性ガス供給源５
０も示しである。これら２つのガス供給源はインサート
２８の垂直の通路６２に接続している共通の管路５４に
ガスを流す。

被覆被包暑上昇して流れるガスの総流量は流動床が第１
図に示した如く管２６の底部付近の帯域を占めるよう調
整する。気体状雰囲気が中心通路を上昇して流れると流
動床帯域にほぼ環状の流れパターンを形成させ微粒子は
被包の中心部分を上方に移動し次いでこの被包の外周に
ほぼ清い下方に移動する。少くとも約６ｚ々♂の密度（
すなわち、カーボン被覆の密度より太）を使用すると、
この粒子は寸法を増すに従い密度が漸次に小さくなるっ
小さい未被覆の粒子は流動床の下部にとどまる傾向があ
り他方密度が小さい被覆された粒子は流動床の上方にま
で浮かばされる。粒子用の好ましい物質は約５．５　Ｐ
／ｃｍ　３の密度を有する酸化ジルコニウムである。

好ましいのは黒鉛またはムライトの如き耐火物質で作っ
たせき管５６がインサート２８に設けた垂直の孔と粒子
床の一部分とを貫通、粒子床の１側付近をまわり延びて
いる。管５６に設けたこぼし孔すなわち人口５Ｂが粒子
床σ）所定の最上高さを決める。この高さに達すると、
上昇して流れるガス流による粒子床０）流動化と共働し
てシード粒子乞連続的に追加すると可成りの被覆厚味を
有する粒子音数り出すことになる。出口導管６０がせき
管５６から取り出した粒子を受領して回収室６２に送り
この室内で容器６６に入れられる。

第２図と第６図とを参照すると、せき管５６には空気に
連行した粒子とダストとがこの管５６に入るの乞防止す
るフード６４が上端に設けである。

流動化方法により粒子床のもっばら中心部分である程度
あわ立ちとはねかりとが生じる。あわが生じろと１粒子
は粒子床の垂直軸線に対しほぼ半径方向にスプレィされ
る。気泡が粒子床の底部付近から粒子音数り上げ勝ちで
あるので、スプレィされた粒子は比較的に小さく比較的
に薄く被覆された粒子になり勝ちで、従って、そのよう
な粒子を叡り出すことは望ましくない。こぼし孔はあわ
立ちが最も起りそうな粒子床の中心部分から遠ざけて向
けて位置決めすることが重要である。更に詳細にいえば
、こぼし孔はせき管２６の垂直軸線に交差する半径に対
し９０°またはそれ以上の角度に向ける必要がある。更
にまた。せき管２６は粒子床の軸線からこの軸線とせき
管２６との間の間隔の少くとも２／６に等しい距離だけ
離すことが好ましい。粒子床のあわだちにより空気に連
行されるようになる粒子が円周方向には運動しないので
。

こぼし孔５８を粒子床の中心部分から遠ざけて位置決め
するとこぼし孔に空気に連行した粒子が入るのをほぼ排
除する。

回収室６２は適当な供給源６６かもの不活性ガスで弁６
８により流量を制限して加圧することが好ましい。回収
室６２かも出口導管６０欠通りせき管５６を上昇する不
活性ガスの流れは回収室６２に相当量のダストが落下す
る０″）を防止し、従って、この回収室を形成するガラ
ス壁乞きれいに保持して作業員が装置が適当に機能して
いるかどうか観察できるようにする。米国特許第３，９
７７．８９６号におけろようにもし不活性ガスを粒子取
出し葉音調整するために使用するとすれば不活性ガスの
流れを変えてはならないことは理解できよう。ノく一ジ
ガスは相当量のダストが回収室に移動するのを防止する
に十分であるが被覆された粒子がせ基管５６を下り回収
室６２に入るのを阻止するには不十分である一定した比
較的に遅い速度で流れる。

本発明の装置の作用を説明する。被覆される物体に沿い
供給源からの粒子４１を被覆被包に入れ流れる流動化ガ
スで被包ｙａ１２００ないし２００００Ｃの作用温度に
加熱する。作用温度に達すると。

被覆ガス弁を開いて被覆ガスと流動化ガスとを共に共通
の管路５４を通り流れるようにする。粒子床の高さは気
体状炭素質の熱分解により粒子床の粒子が熱分解カーボ
ン被覆を受けることにより徐々に上昇する。少し時間が
経過した°後、注入装置４０を作動させてシード粒子４
１を加え粒子床の上昇速度？増す。また中心のガス取入
れ通路６２０個所の上方における床の中心部分の流動化
した粒子？あわだてる。そのようなあわだちとはねかじ
とによりせき管のこぼし孔５８の位置により決まる所定
の高さＬの上方で粒子を運動させ、そのように空気に連
行した粒子はこぼれ孔が粒子床の中心帯域から離れて向
いているので管２６に多量が入れない。もちろん流動化
により生じろ循環により密度の低い被覆された粒子欠今
加えたばかりの粒子で浮かばせ密度の犬な僅かしか被覆
されない粒子は粒子床の底部付近に多分とどまる。粒子
床がこぼし孔５Ｂに達すると１粒子はこの孔に入り管５
６乞下り出口導管６０を通り回収室６２内に配置した容
器６７に回収されろ。フード６４乞設げたこととまた不
活性ガスがせき管５６乞登り静かに流れることによりダ
ストの大部分が出口導管５８を通り取り除かれせき管乞
通り粒子と共に移動しない。

被覆作業ケ終ると、装置２０を分解して被覆された物体
ケ敗り除く。容器６６の内容物が大小の粒子を含んでい
ろことが理解できよう。この内容物をスクリーンを通し
て大きい粒子を処分し小さい粒子馨再循環させる。

本発明の流動化装置を粒子の存在において気体状炭素質
物質の熱分解により物体に熱分解カーボン○被覆を施す
例ｔ＠、つて説明したが、本発明がそのような用途にの
み限定されろものでなく粒子床乞通し被覆物質７含むガ
スを流れさせることにより物体に被覆を施す他σ〕用途
にも使用できろことは理解できよう。

流動床装置における流動床の高さを制御する方法として
本発明は以下の段階から成る。すなわち。

ａ）はぼ垂直のせき管を粒子床の一部分を通しこの床の
１側付近で床の上方に延ばして設けろ。

ｂ）せき管に粒子床の所定の高さ２決めるような配置に
してこぼし孔を設ける。

Ｃ）こぼし孔をそれが粒子床の中心部分から離れて向く
よう角度的に位置決めする。

ｄ）せき管の上端をおおいせき管に可成りの量のダスト
をせき管を降り運動しないようにするに十分であるが被
覆された粒子がせき管７降り運動しないようにするには
不十分であるほぼ一定した流量にして流す。

以上のことに照して、本発明の種々の目的が達成されそ
の他の有利な結果が得られることが判ろう。

本発明の原理を逸脱することなく種々の変更２行うこと
ができるので１以上の説明は例示にすぎず限定するもの
でないことを意図している。

【図面の簡単な説明】

第１図は高さを制御するため使用するせき管をよむ本発
明に係る流動床を一部断面一部を略図で示す正面図、第
２図は第１図のせき管の拡大縦断面図、第３図は第１図
の３−５線に沿い切断してせき管のこぼし孔を流動床の
中心部分に対し角度的配向で示す拡大断面図である。 ２０・・・流動床装置、　２６・・・被包、　６２・・
・気体状雰囲気を流れさせる手段、　４４・・・加熱手
段。 ５６・・・せき管、　５Ｂ・・・こぼし入口、　６０・
・・排出手段、　６０・・・回収個所、６４・・・フー
ド。 （外５名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）粒子床に気体状雰囲気を通過させることにより比較
   的に大きい密度を有する粒子に比較的に小さい密度を有
   する被覆を施するために使用する流動床装置であり、該
   装置が粒子床を保持する被包と１粒子を流動化するため
   粒子床を通し被覆形成物質を担持する前記気体雰囲気を
   流れさせる手段と、側壁により形成され厚い被覆を有す
   る粒子を受領して取り出すが未被覆或は薄く被覆された
   粒子を実質的に取除かないことにより粒子床の最高の粒
   子高さを決定するこぼし入口孔を有するせき管とを備え
   、それにより比較的に密度の小さい被覆された粒子が粒
   子床の頂部に浮揚しそこで粒子がせき管の出口孔を通し
   取り除かれることを特徴とする被覆を施す流動床装置。 ２）＠配流れを生じさせる手段が気体状雰囲気を粒子床
   の下でそのほぼ中心から流れさせるようにしてあり、せ
   き管がほぼ垂直に配置され粒子床の一部分乞通りその上
   方にせき管の１側付近に延びている特許請求の範囲第１
   項の装置。 ６）前記気体状雰囲気の流れ乞生じさせる手段が所定の
   高さの上方に粒子床のあわを生じさせ。 このあわが粒子床の中心部分にほぼ封じ込まれ、こぼし
   入口孔が該中心部分から遠ざかるように向いていてそれ
   によりあわの破裂により粒子床の軸線に対しほぼ半径方
   向に運動している粒子がせき管に入るの２はぼ防止され
   るようにした特許請求の範囲第２項の装置。 ４）せき管が更にまたその上端を閉じ管にダストが入る
   のを防止するフードを備えている特許請求の範囲第２項
   または第６項の装置。 ５）更にまた被包を加熱する手段を備え、被覆が熱分解
   カーボンと炭素質の物質を含む気体状雰囲気とから成り
   、加熱手段が炭素質物質乞熱分解させ粒子上の被覆を分
   解させるに十分な温度を生じる前記各項のいづれか１つ
   の装置。 ６）せき管が耐火材で作った管から成る特許請求の範囲
   第５項の装置。 ７）更にまた管手段から被覆された粒子を受領してそれ
   を被包から遠隔の回収個所に搬送する排出手段を備えて
   いる前記各項のいづれか１つの装置。 ８）排出手段が出口導管から成り、装置が更にまた粒子
   が管を下るのを防止するには不十分であるが多量のダス
   トが管暑下り運動するのｔ防止するに十分なパージガス
   を遅い速度で排出導管に供給する手段を備えている特許
   請求の範囲第７項の装置。