JP5200503B2

JP5200503B2 - 粉粒体処理装置、および粉粒体処理システム

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Publication number: JP5200503B2
Application number: JP2007299561A
Authority: JP
Inventors: 勝也中井; 智弘磯貝; 達夫鈴木; 卓平川; 広幸島田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2027-11-19
Also published as: JP2009126867A

Description

本発明は、粉粒体を処理ガスを用いて処理する粉粒体処理装置、および粉粒体処理システムに関する。

従来より、特許文献１に記載されているように、粉粒体材料に対して乾燥処理するために、粉粒体材料を貯留する貯留槽に下方から熱流を供給する粉粒体処理装置が用いられている。

また、特許文献２に記載されているように、粉粒体材料に対して冷却処理するために、下方に行くほど細くなる形状をしている処理槽（ホッパ）を有する逆円錐状の充填層式冷却装置が用いられている。この充填層式冷却装置では、本体下部を構成する逆円錐状の下部コーンの側面から給気管を介して冷却用の空気を導入している。
特開平５−２４０５８１号公報特開２０００−３２７３７９号公報

しかし、従来では、中空逆円錐状の処理槽の下方から上方へ一方向のみに、熱風等の処理ガスを送って処理するので、処理槽の下方から熱風を送って粉粒体を予熱した後に粉粒体の表層から冷えやすくなる。このため、つぎの処理のために処理ガスを下方から送ると、粉粒体の表層付近が冷える前に処理ガスが到達することが困難になる。

本発明の課題は、処理ガスの供給を均一化することにより、粉粒体の処理時間を大幅に短縮することができる粉粒体処理装置、および粉粒体処理システムを提供することにある。

第１発明の粉粒体処理装置は、容器と、処理槽と、ガス導入管とを備えている。容器は、フッ素樹脂の粉粒体を内部に投入する投入口を有する。処理槽は、投入口から投入されるフッ素樹脂の粉粒体を受ける。処理槽は、下方に行くほど細くなる形状をしている。処理槽は、少なくとも下部がフッ素樹脂の粉粒体を処理する処理ガスの通過を許す通気性を有する材料で作製されている。ガス導入管は、容器の内部における処理槽よりも上部の上部空間に処理ガスを導入する。ガス導入管は、処理ガスをフッ素樹脂の粉粒体の表層に向けて導入するように設けられている。

ここでは、容器内部の上部空間に処理ガスを導入するガス導入管を備えているので、処理槽下方から熱風を送って処理槽内部の粉粒体を予熱した後、ガス導入管から処理ガスを導入することにより、冷えやすいフッ素樹脂の粉粒体の表層から処理することが可能になる。

第２発明の粉粒体処理システムは、第１発明の粉粒体処理装置の複数台がフッ素樹脂の粉粒体を連続的に処理できるように互いに連結されることにより構成されている。

ここでは、粉粒体処理システムが上記の粉粒体処理装置の複数台がフッ素樹脂の粉粒体を連続的に処理できるように互いに連結されることにより構成されているので、フッ素樹脂の粉粒体の処理速度を大幅に向上することが可能である。

第３発明の粉粒体処理システムは、第２発明の粉粒体処理システムであって、複数台の粉粒体処理装置は、予熱処理装置、フッ素化処理装置、脱気処理装置、および冷却処理装置のうちの少なくとも２つを選択したものから構成されている。予熱処理装置は、フッ素樹脂の粉粒体に加熱ガスを供給して、フッ素樹脂の粉粒体を予熱する。フッ素化処理装置は、フッ素樹脂の粉粒体にフッ素ガスを供給して、フッ素樹脂の粉粒体をフッ素化処理する。脱気処理装置は、フッ素樹脂の粉粒体に脱気ガスを供給して、フッ素樹脂の粉粒体を脱気する。冷却処理装置は、フッ素樹脂の粉粒体に冷却ガスを供給して、フッ素樹脂の粉粒体を冷却する。選択された少なくとも２つの処理装置は、直列に連結されている。加熱ガス、フッ素ガス、脱気ガスおよび冷却ガスは、ガス導入管を介して上部空間に導入される。

ここでは、粉粒体処理システムが、予熱処理装置とフッ素化処理装置と脱気処理装置と冷却処理装置のうちから選択された少なくとも２つの処理装置が直列に連結されているので、フッ素樹脂の粉粒体を処理する速度を大幅に向上することが可能である。

第１発明によれば、冷えやすいフッ素樹脂の粉粒体の表層から処理することが可能になる。その結果、反応時間を大幅に短縮することができる。これにより、運転時間ロスや温度ムラによる品質低下が生じるおそれがなくなる。

第２発明によれば、フッ素樹脂の粉粒体の処理速度を大幅に向上することができる。

第３発明によれば、フッ素樹脂の粉粒体を処理する速度を大幅に向上することができる。

つぎに本発明の粉粒体処理装置、および粉粒体処理システムの実施形態を図面を参照しながら説明する。

〔第１実施形態〕
＜粉粒体処理装置１の構成＞
図１および図２に示される粉粒体処理装置１は、粉粒体に処理ガスを送り込んで種々の処理（乾燥、フッ素化等）を行う装置であり、容器２と、処理槽３と、ロート部４と、分散部材５と、閉鎖部材６と、給気管７と、排気管８と、ガス導入管１３とを備えている。

粉粒体処理装置１は、粉粒体の一例である溶融系フッ素樹脂などのペレットに、熱風を送り込むことにより、所定の目標温度まで加熱して予熱処理を行う。また、粉粒体処理装置１は、予熱処理後に、熱風をフッ素ガスに切り換えてフッ素化処理を行い、ついで脱気ガスを導入して脱気処理し、その後冷却ガスを導入して冷却処理するなどのバッチ処理を行うことが可能である。

容器２は、上端面にペレットを投入する投入口９が形成された密閉容器である。容器２の形状は、給気管７から容器２内部に導入された処理ガスが容器２内部で円滑に旋回可能な円筒形状である。なお、ペレットの投入口９は、ペレットの処理中には気密性のハッチ（図示せず）などで閉鎖される。

容器２の内部は、容器２の内部に嵌合された中空逆円錐状の処理槽３によって、下部空間１１と上部空間１２に区画されている。

給気管７は、容器２の下部外周に複数本等間隔で取り付けられている。給気管７は、下部空間１１に連通している。給気管７から導入された処理ガスは、下部空間１１内部で旋回しながら、中空逆円錐状の処理槽３の通気性を有する側周面から処理槽３内部へ入っていく。

排気管８は、容器２の上端面に複数本取り付けられ、出口側は１本に集合している。排気管８は、上部空間１２に連通している。

処理槽３は、投入口９から投入されたペレットを受け、下方に行くほど細くなる形状である中空逆円錐状をしている。処理槽３の下端には、処理後のペレットを排出する排出口１０が形成されている。排出口１０は、処理中には閉鎖弁（図示せず）で閉鎖され、処理後のペレットを排出する際には閉鎖弁が開放される。排出口１０は、閉鎖弁および排出管（図示せず）を通して、容器２の外部に連通している。

なお、処理槽３は、下へ行くほど細くなる形状であればよく、円錐だけでなく、多角錐でもよい。また、円錐の側周面を内側に凸にした形状（例えば、ラッパ形状）であったり、または、円錐の側周面を外側に凸にした形状（例えば、釣鐘形状）あってもよい。

処理槽３の少なくとも下部は、ペレットを処理する熱風などの処理ガスの通過を許す通気性を有する材料で作製されている。例えば、処理槽３は、パンチングメタル（穴あきの鋼板）等によって中空逆円錐状に製造されている。パンチングメタルに形成された小孔の大きさは、処理されるペレットが通過できない程度の大きさに設定されている。なお、パンチングメタルの代わりに小孔が全体的に開口された耐熱性を有する合成樹脂製シートによって、中空逆円錐状の処理槽３を製造してもよい。処理槽３の上部は、後述する閉鎖部材６による部分的な閉鎖によって、通気性がない。一方、処理槽３の下部は、閉鎖部材６によって閉鎖されていないので、通気性を有している。

閉鎖部材６は、逆円錐状の処理槽３の上部を部分的に覆う部材であり、鋼板または耐熱性を有する合成樹脂シート等を幅広のリング状に成形することによって製造されている。閉鎖部材６は、処理槽３の上部を部分的に覆っているので、処理槽３の内部のペレットに均一に給気管７からの熱風などの処理ガスを供給することが可能である。

ここで、中空逆円錐状の処理槽３の円錐面の全面積に対する閉鎖部材６が処理槽３の上部を覆う面積の割合（すなわち、閉鎖率）は、処理槽３の円錐面の傾斜角θ（図２参照）が大きい場合（すなわち、処理槽３の下端凸部が鋭角になる場合）には、大きい方が好ましい。なぜならば、傾斜角θが大きくなれば、処理槽３内部のペレット層Ｐの厚みが薄い外周側（すなわち、通気性を有する中空逆円錐状の処理槽３の上部外周縁付近）への熱風の流れが増えるので、処理槽３の内部のペレットに均一に熱風を供給することが困難になる。かかる不具合を解消するために、閉鎖率は大きい方が好ましいからである。

一方、傾斜角θが小さい場合（処理槽３の下端凸部が鈍角になる場合）には、上記不具合が生じにくいので、閉鎖率は、小さい方が好ましい。

このように、通気性を有する処理槽３の上部を閉鎖することで、ペレット層Ｐ下部を中心として熱風が放射状に拡散し、最も予熱時間の長い処理槽３の垂直軸中心ＣＬ（塔中心部）のペレット表層における予熱時間を大幅に短縮することができる。またペレット充填量が少ない運転においても、通気性を有する処理槽３の上部の露出に伴う偏流を抑制することが可能であり、充填量の変更に対してもペレット層Ｐ内の熱風の速度分布を一様に保つことが可能である。その結果、ペレットの予熱むらによる品質向上、及び予熱運転時間の効率向上が可能となる。

ロート部４は、処理槽３の下端付近に配置され、ペレットを排出口１０へすべり落とす中空逆円錐状の部材である。ロート部４は、熱風が通過できるように、通気性を有している。例えば、ロート部４は、全体的に小孔が開けられたパンチングメタルまたは合成樹脂シートなどによって中空の逆円錐状に形成され、排出口１０に対応する部分が開口されている。

ロート部４の内面は、すべりやすくする処理、例えば研磨などの処理が施されている。または、ロート部４をペレットがすべりやすい樹脂材料等で作製してもよい。

このように、ロート部４が通気性を有することにより、熱風がロート部４を通ることが可能になるため、ロート部４近傍のペレット層Ｐにおける淀み領域Ａ３（図２参照）が大幅に縮小され、垂直軸中心ＣＬ（塔中心部）における予熱時間は更に短縮される。

また、容器２のペレットを投入するための投入口９は、処理槽３の垂直軸中心ＣＬの付近に配置されているので、ペレットが上部より処理槽３へ投入される際に、処理槽３の垂直軸中心ＣＬの付近に投入されるので、ペレット層Ｐが処理槽２の外周縁に偏って堆積することがなくなり、ペレット層Ｐ内の偏流を低減する。これにより、熱風がペレット層Ｐ下部より流入して放射状にペレット層Ｐを広がるようになり、熱風がペレット層Ｐを通過しないで処理槽３上部を流れるバイパス流れがなくなり、ペレット層Ｐ内の偏流が改善される。

分散部材５は、投入口９の下に配置され、ペレットを処理槽３上に分散させて平坦化させる部材である。分散部材５は、中空円錐状の形状を呈しており、その頂点が投入口９の真下になるように配置されている。分散部材５は、容器２内部に横梁（図示せず）などを介して固定されている。投入口９から落下するペレットは、分散部材５によって分散され、処理槽３内部に均一にまたは分散部材５の真下付近が凹んだペレット層Ｐが形成される。分散部材５は、鋼板または合成樹脂シートなどによって中空の円錐状に形成される。

これにより、予熱時間が最も長い垂直軸中心ＣＬ（塔中心部）におけるペレット層Ｐの厚みを減らし、ペレット層Ｐの予熱が一様化される。

なお、分散部材５は、投入口９から投入されるペレットを分散できるものであれば、適宜の形状を採用してもよく、円錐状だけでなく、他の形状でもよい。

第１実施形態では、容器２の内部における処理槽３よりも上部の上部空間１２に処理ガスを導入するガス導入管１３をさらに備えている。したがって、予熱処理およびフッ素化処理を連続してバッチ処理する場合に、処理槽３下方から給気管７を介して熱風を送って処理槽３内部のペレットなどの粉粒体を予熱した後、ガス導入管１３からフッ素ガスなどの処理ガスを導入することにより、ペレット層Ｐに均一に処理ガスを供給することが可能になり、冷えやすいペレットの表層からフッ素化などの処理をすることが可能になる。その結果、反応時間の短縮が可能になる。

また、予熱処理後に、予熱されたペレット対して、処理槽３の上方からガス導入管１３を介してフッ素ガスを導入するとともに、下方からも給気管７を介してフッ素ガスを導入することにより、より迅速にフッ素化処理を行うことが可能になる。

＜図２の熱風の流速分布の説明＞
図２には、本実施形態の粉粒体処理装置１の実施例として、コンピュータシミュレーションによって求めた容器２内部の熱風の流速分布が矢印で示されている。

（１）本実施形態では、容器２の内部における処理槽３よりも上部の上部空間１２に処理ガスを導入するガス導入管１３を備えているので、処理槽３下方から給気管７を介して熱風を送って処理槽３内部のペレットなどの粉粒体を予熱した後、ガス導入管１３からフッ素ガスなどの処理ガスを導入することが可能である。これにより、ペレット層Ｐに均一に処理ガスを供給することが可能になり、冷えやすいペレットの表層からフッ素化などの処理をすることが可能になっている。さらに、本実施形態では、図２に示されるように、通気性を有する処理槽３の小孔が開口している（以下、パンチングという）部分の上部の２／５（４０％）を閉鎖部材６によって閉鎖している。パンチング上部を２／５閉鎖することにより、熱風が処理槽３内部のペレット層Ｐに下部より流入して、放射状にペレット層Ｐを広がっており、ペレット層Ｐ内の偏流が解消されている。

とくに、図２に示されるように、容器２内部において、処理槽３下方の下部空間１１では、熱風が旋回しながら処理槽３の通気性を有するパンチング部分を通過して上昇するが、処理槽３上部２／５（４０％）が閉鎖部材６によって閉鎖されているので、熱風が処理槽３の上部を通る偏流を防ぐことができ、処理槽３内部のペレット層Ｐに均一に熱風を吹き込むことが可能である。

ここで、図２の熱風の流速分布では、閉鎖部材６の真下の熱風が滞留している部分Ａ１およびＡ２、ならびに処理槽３下端付近が、最も熱風の流速が低くなっている。なお、熱風が供給されている間は、排出口１０は閉鎖弁（図示せず）で閉じられているので、排出口１０からの熱風の流入はない。一方、処理槽３の通気性を有するパンチング部分のうち、閉鎖部材６の下縁付近の部分Ｂでは、熱風が回り込むので、最も熱風の流速が高くなっている。

（２）また、処理槽３下部に配置されたペレットをすべりやすくするロート部４にもパンチングされて通気性を有しているようになっているので、熱風がロート部４を通過して処理槽３内部に流入し、より均一に放射状にペレット層Ｐを広がることが可能になり、ペレット層Ｐ内の偏流をより効果的に解消している。

（３）さらに、図２では、投入口９真下の分散部材５によって、処理槽３内部に投入されたペレット層Ｐの表層形状が平坦化されている。ペレット表層形状を平坦化することにより、ペレット層Ｐの外周側と中心部でペレット層Ｐの厚みの差が小さくなるので、ペレット層Ｐ内の偏流、及びペレット中心部における昇温速度が山状のペレット表層形状と比較してさらに改善される。

＜図３のペレット層Ｐの温度分布の変化＞
図３の（ａ−１）〜（ａ−１０）には、本実施形態の粉粒体処理装置１の実施例として、コンピュータシミュレーションによって求めた容器２内部のペレット層Ｐにおける処理開始から一定時間毎のペレット層Ｐの温度分布がそれぞれ示されている。

本実施形態では、前述のように、容器２の内部における処理槽３よりも上部の上部空間１２に処理ガスを導入するガス導入管１３を備えているので、ペレット層Ｐに均一に処理ガスを供給することが可能になり、冷えやすいペレットの表層からフッ素化などの処理をすることが可能になっている。さらに、本実施形態では、前述のように、(i)通気性を有する処理槽３のパンチング上部の２／５（４０％）を閉鎖部材６によって閉鎖していることにより、熱風が処理槽３内部のペレット層Ｐに下部より流入して、放射状にペレット層Ｐを広がっており、ペレット層Ｐ内の熱風の偏流が解消されている。また、(ii)処理槽３下部のロート部４にもパンチングされて通気性を有しており、(iii)分散部材５によって処理槽３内部に投入されたペレット層Ｐの表層形状が平坦化されている。この(i)〜(iii)の条件の組合せによって、ペレット層Ｐ中心部におけるペレットの昇温速度が改善されており、ペレット中央表層ＰＩＩＩ（図４参照）における所定の目標温度までの昇温時間が短縮される。

具体的には、図３（ａ−１）〜（ａ−１０）に示されるように、処理槽３の上部２／５（４０％）が閉鎖部材６によって閉鎖されているので、熱風が処理槽３の上部を通る偏流を防ぐことができ、処理槽３内部のペレット層Ｐに均一に熱風を吹き込まれている。

また、図３（ａ−１）〜（ａ−１０）に示されるように、ロート部４もパンチングされて通気性を有しているので、熱風がロート部４を通ってペレット層Ｐの中心部を迅速に加熱することが可能である。

さらに、図３（ａ−１）〜（ａ−１０）に示されるように、処理槽３内部に投入されたペレット層Ｐの表層形状が平坦化されているので、昇温しにくいペレット層Ｐの表層中央付近にも熱風が十分に行き渡るので、短時間でペレット層Ｐ全体を昇温することが可能である。

＜図４および図５のペレット層Ｐの時間変化＞
本実施形態では、前述のように、容器２の内部における処理槽３よりも上部の上部空間１２に処理ガスを導入するガス導入管１３を備えているので、ペレット層Ｐに均一に処理ガスを供給することが可能になり、冷えやすいペレットの表層からフッ素化などの処理をすることが可能になっている。さらに、本実施形態では、以下の条件α、β、δを追加することにより、さらに偏流低減効果を改善している。以下、さらに詳細に説明する。

図４（ａ）には、比較例におけるペレット層Ｐ内部の温度モニタリングポイントＰＩ〜ＰＶを示す図、図４（ｂ）には、本発明の実施例１〜３におけるペレット層Ｐ内部の温度モニタリングポイントＰＩ〜ＰＶを示す図である。

ここで、温度モニタリングポイントＰＩ〜ＰＶは、それぞれ
ＰＩ：処理槽３の外周部の壁際、
ＰＩＩ：処理槽３の外周部の壁際から所定の長さだけ中央側に入った所、
ＰＩＩＩ：ペレット層Ｐの中央表層の所、
ＰＩＶ：ペレット層Ｐ内部の所定位置
ＰＶ：ペレット層Ｐ内部の所定位置であって、ＰＩＶよりも下方の位置
である。

図５（ａ）は、比較例におけるペレット層Ｐ内部の温度モニタリングポイントＰＩ〜ＰＶにおいてコンピュータシミュレーションによってモニタリングされた各温度曲線Ｉ〜Ｖを示す図である（なお、図中の温度曲線ＶＩは、熱風の流入温度である（以下同じ））。

ここで、比較例では、
α^-1：ペレット層Ｐの表層形状が中央を凸とする山形であり、
β^-1：処理槽３のパンチング上部が閉鎖されておらず、
δ^-1：ロート部４がパンチングされていない（通気性を有しない）、
仕様とされている。

また、図５（ｂ）は、本発明の実施例１（α：ペレット層Ｐの表層形状の平坦化）におけるペレット層Ｐ内部の温度モニタリングポイントＰＩ〜ＰＶにおいてコンピュータシミュレーションによってモニタリングされた各温度曲線Ｉ〜Ｖを示す図（ＶＩは、熱風の流入温度）、
同図５（ｃ）は、本発明の実施例２（上記α＋（β：閉鎖部材６によってパンチング上部２／５閉鎖））におけるペレット層Ｐ内部の温度モニタリングポイントＰＩ〜ＰＶにおいてコンピュータシミュレーションによってモニタリングされた各温度曲線Ｉ〜Ｖを示す図（ＶＩは、熱風の流入温度）、
同図５（ｄ）は、本発明の実施例３（上記α＋β＋（δ：ロート部４にパンチングにより通気性をもたせる））におけるペレット層Ｐ内部の温度モニタリングポイントＰＩ〜ＰＶにおいてコンピュータシミュレーションによってモニタリングされた各温度曲線Ｉ〜Ｖを示す図（ＶＩは、熱風の流入温度）、
である。

なお、また、表１には、比較例および本発明の実施例１〜３の仕様が示されている。

以上の実験結果に基づく考察は、以下の通りである。

図５（ａ）および（ｂ）を見れば、α：ペレット層Ｐの表層形状の平坦化の条件がない比較例の場合には、ペレット層Ｐの中央表層の温度（図５（ａ）の曲線ＩＩＩ）ならびにペレット層Ｐの内部温度（同曲線ＩＶ、Ｖ）の昇温速度が遅い（曲線の立ち上がりが遅い）ので、所定のモニタリング時間の間に、ペレット層Ｐ全体が所定の目標温度まで昇温を完了することができなかった。これは、ペレット層Ｐの表層形状の平坦化の条件がない場合には、ペレット層Ｐの中心表層が山形になり、ペレット層Ｐの外周部を通る熱風の偏流が多いので、ペレット層Ｐの外周部の温度（同曲線Ｉ、ＩＩ）は早く上がるが、中央部の温度上昇は遅くなるためである。一方、図５（ｂ）を見れば、α：ペレット層Ｐの表層形状の平坦化の条件がある本発明の実施例１の場合には、ペレット層Ｐの中央表層の温度（図５（ｂ）の曲線ＩＩＩ）ならびにペレット層Ｐの内部温度（同曲線ＩＶ、Ｖ）の昇温速度が速い（曲線の立ち上がりが速い）ので、所定のモニタリング時間の間には、ペレット層Ｐ全体が所定の目標温度にかなり近づくことができる。これは、ペレット層Ｐの表層形状の平坦化によりペレット層Ｐの塔中心部にも熱風が通りやすくなり、ペレット層Ｐの外周部の昇温速度（同曲線Ｉ、ＩＩ）だけでなく中央部の昇温速度も改善されたためである。

また、図５（ｂ）および（ｃ）を見れば、β：パンチング上部２／５閉鎖の条件がない本発明の実施例１の場合には、ペレット層Ｐの中央表層の温度（図５（ｂ）の曲線ＩＩＩ）ならびにペレット層Ｐの内部温度（同曲線ＩＶ、Ｖ）の昇温速度が遅い（曲線の立ち上がりが遅い）ので、所定のモニタリング時間の間に、ペレット層Ｐ全体が所定の目標温度まで昇温を完了することができなかった。これは、ペレット層Ｐの外周部を通る熱風の偏流が多いので、ペレット層Ｐの外周部の温度（同曲線Ｉ、ＩＩ）は早く上がるが、中央部の温度上昇は遅くなるためである。

一方、図５（ｃ）を見れば、β：パンチング上部２／５閉鎖の条件がある本発明の実施例２の場合には、ペレット層Ｐの中央表層の温度（図５（ｃ）の曲線ＩＩＩ）ならびにペレット層Ｐの内部温度（同曲線ＩＶ、Ｖ）の昇温速度が速い（曲線の立ち上がりが速い）ので、所定のモニタリング時間の間に、ペレット層Ｐ全体が所定の目標温度まで昇温を完了している。これは、ペレット層Ｐの外周部を通る熱風の偏流が閉鎖部材６によって防がれているので、ペレット層Ｐの外周部の温度（同曲線Ｉ、ＩＩ）も中央部の温度も均一に上昇して全体の昇温速度が改善されたためである。

さらに、図５（ｃ）および（ｄ）を見れば、δ：ロート部４にパンチングにより通気性をもたせる条件がない本発明の実施例２の場合には、ペレット層Ｐの中央表層の温度（図５（ｃ）の曲線ＩＩＩ）の昇温速度が遅い。一方、図５（ｄ）を見れば、δ：ロート部４にパンチングにより通気性をもたせる条件がある本発明の実施例３の場合には、本発明の実施例３の場合には、ペレット層Ｐの中央表層の温度（図５（ｄ）の曲線ＩＩＩ）の昇温速度が速い（曲線の立ち上がりが速い）ので、本発明の実施例２の場合よりも短い時間で、ペレット層Ｐ全体が所定の目標温度まで昇温を完了している。これは、ロート部４にパンチングにより通気性をもたせているので、ペレット層Ｐの塔中心部を流れる熱風の流量が増加するので、ペレット層Ｐの全体の昇温速度がさらに改善されたためである。

また、ロート部４にパンチングにより通気性をもたせることによって、ペレット層Ｐを熱風が通過するときの圧力損失値である塔内圧損値を低く抑えることができた。

＜第１実施形態の特徴＞
（１）
第１実施形態の粉粒体処理装置１では、容器２の内部における処理槽３よりも上部の上部空間１２に処理ガスを導入するガス導入管１３を備えているので、処理槽３下方から給気管７を介して熱風を送って処理槽３内部のペレットなどの粉粒体を予熱した後、ガス導入管１３からフッ素ガスなどの処理ガスを導入することが可能である。これにより、ペレット層Ｐに均一に処理ガスを供給することが可能になり、冷えやすいペレットの表層からフッ素化などの処理をすることが可能になる。その結果、反応時間の短縮が可能になる。これにより、運転時間ロスや温度ムラによる品質低下が生じるおそれがなくなる。

（２）
第１実施形態の粉粒体処理装置１では、処理槽３の少なくとも下部が、ペレットを処理する熱風などの処理ガスの通過を許す通気性を有する材料で作製されている。そして、処理槽３の上部は、処理槽３の下部よりも通気性が小さい。

このため、ペレット層Ｐ下部を中心として熱風が放射状に拡散し、最も予熱時間の長い処理槽３の中心部における予熱時間を大幅に短縮することが可能である。またペレット充填量が少ない運転においても、処理槽３の通気性を有するパンチング部分の露出に伴う偏流を抑制することが可能であり、充填量の変更に対してもペレット層Ｐ内の速度分布を一様に保つことが可能である。その結果、ペレットの予熱むらによる品質向上、及び予熱運転時間の効率向上が可能となる。

（３）
とくに、第１実施形態の粉粒体処理装置１では、処理槽３の上部が熱風などの処理ガスが通過しないように閉鎖されているので、処理槽３の内部のペレットに均一に熱風を供給することができる。

（４）
第１実施形態の粉粒体処理装置１では、処理槽３の全体が、熱風などの処理ガスの通過を許す通気性を有する材料で製造され、しかも、閉鎖部材６によって、処理槽３の上部を熱風が通過しないように閉鎖しているので、処理槽３の上部における熱風の偏流を確実に防ぐことが可能である。また、処理状況に応じて、最適の幅や材質の閉鎖部材６を選定することも可能である。

（５）
第１実施形態の粉粒体処理装置１では、ペレットを排出口１０へすべり落とすロート部４が通気性を有しているので、熱風がロート部４を通ることが可能になるため、ロート部４近傍のペレット層Ｐにおける淀み領域Ａ３（図２参照）が大幅に縮小され、処理槽３中心部における予熱時間は更に短縮される。

（６）
第１実施形態の粉粒体処理装置１では、容器２の上端面に形成されたペレットの投入口９が、処理槽３の垂直軸中心ＣＬ付近に配置されているので、ペレット層Ｐが処理槽２の外周縁に偏って堆積することがなくなり、ペレット層Ｐ内の偏流を低減する。これにより、熱風がペレット層Ｐ下部より流入して放射状にペレット層Ｐを広がるようになり、熱風がペレット層Ｐを通過しないで処理槽３上部を流れるバイパス流れがなくなり、ペレット層Ｐ内の偏流が改善される。

（７）
第１実施形態の粉粒体処理装置１では、分散部材５が投入口９の下に配置され、分散部材５によってペレットを処理槽３上に分散させて平坦化させるので、予熱時間が最も長い処理槽３の中心部におけるペレット層Ｐの厚みを減らし、ペレット層Ｐの予熱が一様化され、処理時間を更に短縮することが可能になる。

＜第１実施形態の変形例＞
（Ａ）
なお、第１実施形態では、処理槽３全体をパンチングメタルで通気性を有するように製造し、その後、処理槽３の上部２／５を閉鎖部材６で閉鎖しているが、処理槽３と閉鎖部材６とを一体成形してもよい。この場合、部品点数を減少させることができ、粉粒体処理装置の製造が容易になる。

（Ｂ）
第１実施形態では、本発明の一実施形態である粉粒体処理装置１の処理の一例として、ペレットの予熱処理を例にあげて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の処理、例えば、予熱処理後に、熱風をフッ素ガスに切り換えてフッ素化処理を行い、ついで脱気ガスを導入して脱気処理し、その後冷却ガスを導入して冷却処理するなどのバッチ処理、またはいずれか１つの処理を行うことが可能である。

（Ｃ）
粉粒体としては、ペレットだけでなく、種々の形状、大きさの粉粒体を本発明の粉粒体処理装置１によって処理することが可能である。

（Ｄ）
本発明の粉粒体処理装置１では、溶融系のフッ素樹脂以外の粉粒体についても、適宜の処理ガスを用いて処理することが可能である。

（Ｅ）
上記第１実施形態では、パンチングメタルなどの通気性を有する処理槽３の上部を閉鎖部材６で閉鎖しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、処理槽３の上部を下部よりも通気性を低くするようにしていればよい。例えば、処理槽３のパンチングメタルの小孔の大きさを処理槽３の下部よりも上部へ行くほど小さくして、熱風が通りにくくするようにしてもよい。この場合も、ペレット層Ｐ下部を中心として熱風が放射状に拡散し、最も予熱時間の長い処理槽３の中心部における予熱時間を大幅に短縮することが可能である。

（Ｆ）
上記第１実施形態では、ペレットなどの粉粒体を容器２に投入した後に、容器２の内部に処理ガスを導入して処理を開始しているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の変形例として、ペレットなどの粉粒体を容器２の内部に投入しながら処理ガスによる処理を行ってもよい。この場合、ペレットなどの粉粒体を投入すると同時に処理を進めることができ、作業時間を短縮することが可能である。

（Ｇ）
上記第１実施形態では、給気管７を介して処理槽３の下方から処理ガスを導入し、処理槽３の上方から処理ガスを排気管８を介して排出しているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の変形例として、処理ガスは、処理槽３の上側から入って下側から出るようにしてもよい。この場合、処理ガスが処理槽３の上側の排気管８から入って下側の給気管７から出るので、処理槽３の上側から入ってくる処理ガスがペレットなどの粉粒体の層の全体に拡散し、最も処理時間の長い処理槽３の中心部における処理時間を大幅に短縮することが可能である。また、ペレットなどの粉粒体の充填量が少ない処理においても、処理槽３の通気性を有する部分の露出に伴う処理ガスの偏流を抑制することが可能であり、ペレットなどの粉粒体の充填量の変更に対しても粉粒体の層内の速度分布を一様に保つことが可能である。

（Ｈ）
第１実施形態では、投入口９の下に配置された分散部材５によってペレットを処理槽３上に分散させて平坦化させているが、本発明はこれに限定されるものではない。第１実施形態の変形例として、図６に示されるように、分散部材５の代わりに、ペレット層Ｐの中心表層を凹ませるために、棒状（丸棒、角棒いずれでもよい）の部材である棒状部材１４を、処理槽３の上部開口の中央付近に垂れ下がるようにあらかじめ配置しておいてもよい。

この場合、ペレットを処理槽３の内部に注入したときに棒状部材１４の下部がペレット層Ｐの中心表層に埋まることにより、ペレット層Ｐの中心表層を凹ませることが可能になる。これにより、ペレット層Ｐの垂直軸中心（塔中心部）における厚みが薄くなり、塔中心部への熱風の流量を増加させることができる。

このような中心表層を凹ませる棒状部材１４は、棒状部材１４内部も熱風が流れるようにして熱風の流量を増加させるために、棒状部材１４を網目状に小孔が開口されたメッシュ状にしてもよい。

［第２実施形態］
上記の第１実施形態では、１台の粉粒体処理装置１によって、溶融系フッ素樹脂などのペレットの予熱処理、フッ素化処理、脱気処理、および冷却処理の一連の処理をバッチ処理することが説明されているが、本発明はこれに限定されるものではない。第２実施形態として、図７に示されるように、各処理を行うための粉粒体処理装置５１〜５４を互いに連結することにより１つのフッ素樹脂のペレットを処理する粉粒体処理システム５０を構成することによって、ペレットを連続的に処理するようにしてもよい。この場合、１台の粉粒体処理装置１でバッチ処理する場合と比較してフッ素樹脂のペレットを処理する速度を大幅に向上することが可能である。

ここで、図７に示される粉粒体処理システム５０は、予熱処理装置５１と、フッ素化処理装置５２と、脱気処理装置５３と、冷却処理装置５４とが垂直に連結されて構成されている。

各処理装置５１〜５４の基本構成は、図１の第１実施形態の粉粒体処理装置１と共通しており、図７において図１と同一符号が付された部分は同一の構成要素を示している。したがって、各処理装置５１〜５４についても、容器２の内部における処理槽３よりも上部の上部空間１２に処理ガスを導入するガス導入管１３を備えているので、処理槽３下方から給気管７を介して熱風を送って処理槽３内部のペレットなどの粉粒体を予熱した後、ガス導入管１３からフッ素ガスなどの処理ガスを導入することが可能である。これにより、ペレット層Ｐに均一に処理ガスを供給することが可能になり、冷えやすいペレットの表層からフッ素化などの処理をすることが可能になる。その結果、反応時間の短縮が可能になる。

さらに、各処理装置５１〜５４は、(i)通気性を有する処理槽３のパンチング上部の２／５（４０％）を閉鎖部材６によって閉鎖していることにより、熱風が処理槽３内部のペレット層Ｐに下部より流入して、放射状にペレット層Ｐを広がっており、ペレット層Ｐ内の処理ガスの偏流が解消されており、処理時間を大幅に短縮することが可能である。またペレット充填量が少ない運転においても、処理槽３の通気性を有するパンチング部分の露出に伴う偏流を抑制することが可能である。また、(ii)処理槽３下部のロート部４にもパンチングされて通気性を有しており、(iii)分散部材５によって処理槽３内部に投入されたペレット層Ｐの表層形状が平坦化されているので、処理時間をさらに短縮することが可能である。

また、粉粒体処理システム５０では、上流側の処理装置で処理が終わったペレットは、排出口１０から落下して、下流側の処理装置の投入口９を通して投入される。

予熱処理装置５１は、ペレットに加熱ガス（すなわち、熱風）を供給して、ペレットを予熱する。フッ素化処理装置５２は、ペレットにフッ素ガスを供給して、ペレットをフッ素化処理する。脱気処理装置５３は、ペレットに脱気ガスを供給して、ペレットを脱気する。冷却処理装置５４は、ペレットに冷却ガスを供給して、ペレットを冷却する。

＜第２実施形態の変形例＞
（Ａ）
第２実施形態では、フッ素樹脂のペレットを処理するための粉粒体処理システム５０を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の粉粒体を連続処理するための粉体処理システムについて本発明を適用することも可能である。

本発明は、粉粒体を処理ガスを用いて種々の処理を施すための中空逆円錐状の処理槽（ホッパ）を有する粉粒体処理装置ならびにそれを用いた粉粒体処理システムに適用することが可能である。

本発明の第１実施形態に係わる粉粒体処理装置の構成図。図１の粉粒体処理装置の容器内部の熱風の流速分布を示す図。（ａ−１）〜（ａ−１０）は、容器２内部のとくにペレット層Ｐにおける処理開始から一定時間毎のペレット層Ｐの温度分布を示す図。（ａ）は、比較例におけるペレット層Ｐ内部の温度モニタリングポイントＰＩ〜ＰＶを示す図、（ｂ）には、本発明の実施例１〜３におけるペレット層Ｐ内部の温度モニタリングポイントＰＩ〜ＰＶを示す図。（ａ）〜（ｄ）は比較例および本発明の実施例１〜３におけるペレット層Ｐ内部の温度モニタリングポイントＰＩ〜ＰＶでモニタリングされた各温度曲線Ｉ〜Ｖを示す図。本発明の第１実施形態の変形例に係わる棒状部材を備えた粉粒体処理装置の構成図。本発明の第２実施形態に係わる粉粒体処理システムの構成図。

１粉粒体処理装置
２容器
３処理槽
４ロート部
５分散部材
６閉鎖部材
９投入口
１０排出口
１３ガス導入管
１４棒状部材
５０粉粒体処理システム
５１予熱処理装置
５２フッ素化処理装置
５３脱気処理装置
５４冷却処理装置

Claims

フッ素樹脂の粉粒体を内部に投入する投入口（９）を有する容器（２）と、
前記投入口（９）から投入される前記フッ素樹脂の粉粒体を受け、下方に行くほど細くなる形状をしており、少なくとも下部が前記フッ素樹脂の粉粒体を処理する処理ガスの通過を許す通気性を有する材料で作製されている処理槽（３）と、
前記容器（２）の内部における前記処理槽（３）よりも上部の上部空間に処理ガスを導入するガス導入管（１３）と
を備え、
前記ガス導入管（１３）は、前記処理ガスを前記フッ素樹脂の粉粒体の表層に向けて導入するように設けられている、
粉粒体処理装置（１）。
請求項１記載のいずれかの粉粒体処理装置（１）の複数台が前記前記フッ素樹脂の粉粒体を連続的に処理できるように互いに連結されることにより構成されている、
粉粒体処理システム（５０）。
複数台の前記粉粒体処理装置は、
前記前記フッ素樹脂の粉粒体に加熱ガスを供給して、前記前記フッ素樹脂の粉粒体を予熱する予熱処理装置（５１）、
前記前記フッ素樹脂の粉粒体にフッ素ガスを供給して、前記前記フッ素樹脂の粉粒体をフッ素化処理するフッ素化処理装置（５２）、
前記前記フッ素樹脂の粉粒体に脱気ガスを供給して、前記前記フッ素樹脂の粉粒体を脱気する脱気処理装置（５３）、および
前記前記フッ素樹脂の粉粒体に冷却ガスを供給して、前記前記フッ素樹脂の粉粒体を冷却する冷却処理装置（５４）
のうちの少なくとも２つを選択したものから構成されており、
選択された少なくとも２つの処理装置（５１、５２、５３、５４）は、直列に連結されており、
前記加熱ガス、前記フッ素ガス、前記脱気ガスおよび前記冷却ガスは、前記ガス導入管を介して前記上部空間に導入される、
請求項２に記載の粉粒体処理システム（５０）。