KR100203995B1 - 입자충전방법 및 장치 - Google Patents

입자충전방법 및 장치 Download PDF

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KR100203995B1
KR100203995B1 KR1019960003655A KR19960003655A KR100203995B1 KR 100203995 B1 KR100203995 B1 KR 100203995B1 KR 1019960003655 A KR1019960003655 A KR 1019960003655A KR 19960003655 A KR19960003655 A KR 19960003655A KR 100203995 B1 KR100203995 B1 KR 100203995B1
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filling
particles
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disk
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KR1019960003655A
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슈이치 오오쿠보
카즈나리 나야
Original Assignee
나가시마 카쭈시게, 노미야마 아키히코
가부시기가이샤 저팬에너지
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/003—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor in a downward flow
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D9/00—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel
    • G05D9/12—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel characterised by the use of electric means

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Abstract

본 발명은, 일정한 상태에서 살포를 행할 때 유발형상의 충전면을 형성할 수 있고 그리고 유발형상의 크기를 제어할 수 있는 파라미터를 가진 입자살포장치와 연속적으로 충전면전체를 파악할 수 있는 충전감시모니터를 구비한 입자충전장치에 있어서, 충전감시모니터에 의해서 연속적으로 충전면의 형성상태를 파악하면서, 입자살포장치에 의해 일정한 상태에서 살포를 행하여 유발형상의 충전면을 형성하고, 입자살포장치의 파라미터를 간헐적으로 혹은 연속적으로 제어해서 유발형상의 크기를 순차 작게 해서 유발형상충전면의 내부에 소정의 간격으로 혹은 연속적으로 충전면을 순차 퇴적하여, 충전면을 평활화한다. 레이저광에 의해서 입자퇴적면을 주사하고, 반사광을 검지하고 그리고 삼각법에 의해 퇴적높이를 측정할 때, 퇴적면을 매트릭스로 분할하고, 매트릭스상의 점에 레이저를 순번대로 조사해서 주사를 행하고, 각 점에서 채취된 수프레임의 화상을 적분해서 미리 등록되어 있는 레이저스폿의 화상에 가장 가까운 화상을 선택해서, 그 화상의 중심위치를 구하여 레이저스폿으로 하는 화상처리를 행하고, 그리고 레이저스폿이 닿는다고 예측되는 점으로부터 퇴적면의 오목볼록의 최대(깊이방향)/2이상의 소정의 범위내만 화상처리하는 것이 편리하다. 바람직한 입자살포장치로서, 꼭대기부에 매달기부재를 구비한 바깥쪽커버, 그 내부에 지지되고, 하단부를 개구한 호퍼와, 호퍼에 지지되고 그 중앙을 통해서 이 개구로부터 바깥쪽으로 뻗은 회전축을 구비하는 모터, 모터회전축이 하단부에 멈추고 입자호퍼로부터 낙하하는 입자를 받아들이는 1축회전타원원반을 구비하고, 원반에 입자를 방출하는 슬릿이 형성되고, 슬릿의 형상이 원반상에서의 입자의 이동궤적과, 회전방햐으로의 지연각도가 그 반경위치에 있어서 살포되는 입자 필요량과 일치하는 궤적의 함수와의 합으로 표시되는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 한 것이다.

Description

입자충전방법 및 장치
제1a도는 본 발명에 있어서 사용되는 입자충전장치의 일예의 정면방향으로부터의 부분단면도.
제1b도는 주사레이저빔에 의한 충전면의 주사의 양상을 표시한 단면도.
제2도는 레이저발생 및 주사장치 및 촬상장치의 용기벽에의 장착양상을 표시한 설명도.
제3도는 4카메라×2레이저 방식의 레이저 및 카메라배치예를 표시하고, -5m의 시야 및 -10m 의 시야를 점선으로 표시한 도면.
제4도는 충전면 감시모니터의 기본화면구성도.
제5도는 본 발명에서 사용할 수 있는 충전장치예를 표시
제5a도는 측면도.
제5b도는 바닥면슬릿을 표시한 도면.
제6도는 카메라의 촬상각, 레이저스캐너의 흔들림각 및 3점의 마커의 절대 좌표계와 매트릭스를 표시한 설명도.
제7도는 프레임분의 화상의 적분의 결과로서 레이저광로를 횡단하는 살포입자에 의한 휘점이 연속한 선이 되는 것을 표시한 설명도.
제8도는 미리 등록되어 있는 레이저스폿의 화상예를 표시한 도면.
제9도는 화상처리흐름의 순서도.
제10a도는 본 발명의 충전면의 평활화개념의 모식도.
제10b도는 평활화가 곤란한 충전면의 예를 표시한 도면.
제10c도는 유발형상의 충전면의 형상의 정의를 표시한 도면.
제11도는 본 발명에 있어서 사용되는 입자충전장치의 바람직한 예의 정면방향으로부터의 부분단면도.
제12도는 회전계의 질점을 설명하는 설명도.
제13도는 입자살포상황을 표시한 설명도.
제13a도는 입자수평이송을 표시한 도면.
제13b도는 입자수직이송을 표시한 도면.
제14도는 입자공급영역과 반송의 관계를 표시한 설명도.
제15도는 입자살포범위를 설명하는 설명도.
제16도는 슬릿살포면과의 관계를 표시한 설명도.
제16a도는 회전원반을 표시한 도면.
제16b도는 살포면을 표시한 도면.
제17도는 필요한 슬릿개구각을 설명하는 설명도.
제18도는 No. 1 슬릿의 종점E와 No.2 슬릿의 개시점S가 오버랩하고 있는 것을 표시한 이상화된 슬릿곡선.
제19도는 슬릿형상의 계산결과예를 표시한 도면.
제20도는 회전원반을 투영한 극좌표계를 표시한 도면.
제21도는 실시예에 있어서의 회전원반의 슬릿형상의 극좌표계에 있어서의 모식도.
제22도는 실시예 1과 관련해서 충전면의 퇴적의 양상을 표시한 그래프.
제23도는 실시예 2와 관련해서 충전결과를 표시한 그래프로서, 실선이 충전면의 일단면을 경시적으로 발췌한 충전감시모니터의 측정결과이고, 점선은 작업자가 줄자로 확인한 실측치.
제24도는 Densi Cat 방식촉매살포장치의 개념도.
제25도는 UOP 방식촉매살포장치의 개념도.
제25a도는 정면단면도.
제25b도는 날개의 상면도.
제26도는 Cop방식촉매살포장치의 개념도.
제26a도는 정면단면도.
제26b도는 날개의 상면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반응용기 2 : 충전장치
3 : 살포장치 4 : 충전감시모니터
5 : 주사장치 6 : 레이저 빔
7 : 레이저원 8 : 레이저스캐너
9 : 촬상장치 10 : CCD 카메라
11 : 컴퓨터 13 : CRT
14 : 고정용 다리 15 : 신호선
16 : 에어라인 17, 19 : 방진커버
18, 20 : 고정부재 21 : 측면슬릿
22 : 바닥면 23 : 하부슬릿
24, 36 : 회전원반 25 : 개폐도어
31 : 매달기부재 32 : 바깥쪽커버
33 : 호퍼 34 : 회전축
35 : 모터 37 : 슬릿
38 : 지지수단 39 : 오리피스
40 : 호스 41 : 분산판
42 : 외장체 43 : 작동기
본 발명은 촉매, 곡물입자, 사료등의 입자를 반응용기나 저장사일로 등에 입자살포장치와 충전감시모니터를 구비한 입자충전장치를 사용해서 평활화된 충전면을 얻도록 입자를 충전하는 방법 및 그것에 사용되는 입자살포장치에 관한 것이며, 특히 석유정제설비로 대표되는 각종 반응용기내에 촉매의 퇴적면의 오목볼록상태를 리얼타임에서 감시하면서 평활화된 충전면을 얻도록 촉매를 충전하는 방법 및 촉매에 손상, 파괴를 주지 않고, 평탄한 촉매충전면, 용이·간단한 제어성, 용이한 취급·설치성, 고속의 촉매반송을 실현할 수 있는 촉매살포장치에 관한 것이다.
예를 들면, 각종 재료의 합성·분해를 위하여 촉매가 사용된다. 일예로서, 석유공업에 있어서는, 촉매를 사용해서 중질경유를 원료로 하고 옥탄가가 높은 가솔린으로 하는 방법이나 다량의 수소의 존재하에서 촉매를 사용해서 탈황과 분해를 동시에 행하게 하는 방법 등 촉매를 사용하는 경우가 많다. 촉매로서는 접촉분해법에서는 예를 들면 고체의 산성실리카, 알루미나촉매, 제올라이트촉매 등이 사용된다. 일반적으로는, 직경:0.5㎜∼3.0㎜, 길이:3.35㎜∼10㎜의 원주형상의 것이나 혹은 원을 3∼4개 맞포갠 단면형상의 것이 사용되고, 상기한 사이즈의 알루미나, 알루미나-실리카, 제올라이트, 실리카등의 담체에 활성금속을 담지한 것이 사용된다. 이렇게 한 경우, 반응용기(충전탑)에 촉매가 충전되나, 촉매의 충전상태가 조업의 효율을 좌우하므로, 균일한 충전을 달성할 목적으로 반응용기중앙상방부에 촉매살포장치를 설치하고, 그로부터 촉매를 공간적으로 낙하시키는 살포충전이 행해지고 있다.
그러나, 살포충전을 행하여도, 입자충전면은 일반적으로 오목볼록형상으로 물결쳐, 평탄한 충전면은 얻을 수 없다. 오목볼록상태가 규정의 수준을 넘으면, 조업효율이 저하하므로 충전장치에 구비된 살포파라미터를 제어하는 등해서 오목볼록을 수정하도록 하지 않으면 안된다. 특히 촉매의 경우, 촉매의 공간존재밀도의 이상화 및 충전면에 있어서의 덴스로딩(촉매의 축방향을 수평면으로 한 촉매의 고밀도충전) 범위내에서 충전속도제어가 필요하다. 종래, 살포된 입자의 충전면의 오목볼록상태의 측정은, 반응용기가 깊기 때문에 용이하지는 않고, 충전장치설치면으로부터 줄자로 적당한 측정점을 선택해서 실측에 의해 측정하고 있었다. 측정은 예를 들면 간격 30분에 1회 그리고 측정점수 12점으로서 실시되었다. 그 때문에, 측정에 시간을 소비하고 또한 대략적이고, 또한 측정정밀도는 나빠서, ±50㎜가 되고 또 충전면분포는 최대 400㎜나 되었다. 충전조작을 측정할 때마다 정지하지 않으면 안되어, 충전조작효율이 나빴다.
따라서, 용기내에 살포되는 입자의 충전면을 균일하게 하기 위하여, 그에 앞서서 충전면의 오목볼록상태를 리얼타임에서 한층더 정확히 감시측정하는 기술의 개발이 요망되었다. 예를 들면, 촉매의 충전에서는 충전면오목볼록상태의 ±20㎜의 측정정밀도가 요구되고 있었다.
이러한 요망에 부응해서, 본 발명자들은 먼저, 입자의 단면적이상에서 또한 목표정밀도에 따라서 선택된 범직경을 가진 레이저광에 의해서 용기내의 입자충전면을 주사하면서, 일정한 간격으로 조작점으로부터의 반사광을 검지해서 삼각법에 의해 퇴적높이를 측정하는 방식을 개발했다. 이 방식은 용기내에 입자를 충전할 때 레이저광에 의해서 충전면을 주사하고, 반사광을 검지하고 그리고 측정시의 특정한 주사점의 위치, 레이저광출사위치 및 레이저광검지위치로부터 삼각법에 의해 퇴적 높이를 측정하는 것을 특징으로 하는 충전감시방법이고, 입자를 충전하는 용기에 입자충전높이보다 위쪽의 수준에 장착되고, 레이저광에 의해서 입자충전면을 주사하기 위하여 입자의 단면적이상에서 또한 목표정밀도에 따라서 선택되는 레이저광빔직경을 가진 레이저광의 발생 및 주사장치 및 주사점으로부터의 레이저반사광을 검출하는 촬상장치와, 측정시의 특정한 상기 주사점의 위치, 상기 레이저광발생 및 주사장치의 위치 및 상기 촬상장치의 위치로부터 삼각법에 의해 주사점의 깊이를 계산하는 계산장치와, 충전면깊이분포를 포함한 데이터를 표시하는 표시장치를 구비한 충전감시모니터를 사용한다.
이렇게 해서, 용기에의 입자의 충전시에 레이저광에 의해서 입자충전면을 주사하고, 반사광을 검지하고, 소정의 측정간격으로 소요의 측정점수에 있어서 각 주사점의 퇴적깊이를 삼각법에 의해서 측정하고, 충전면의 높이분포, 중심을 통과하는 임의의 단면트렌드 등을 포함한 충전면 정보를 리얼타임에서 표시하는 것이 가능하게 되었다.
이 레이저광주사에 의한 입자충전감시방법은 입자퇴적면의 오목볼록상태를 리얼타임으로 종래보다 한층더 정확하게 감시·측정하는 것을 가능하게 했으나, 실제의 관측에 있어서, 대량의 데이터를 정밀도를 유지한 채 단시간에 처리하는 것이나 퇴적한 입자와 살포중의 입자를 구별하는 것의 점에서 개선의 여지를 남기고 있다.
다른 한편, 입자살포장치로서, 많은 형식의 것이 이제까지 사용되고 있다. 예를 들면 조정가능한 개폐도어를 구비한 측면슬릿과 바닥면에 있어서의 하부슬릿을 구비하고, 바닥면에는 회전원반이 장착되고, 측면 및 하부슬릿의 개방도 및 회전원반의 회전수를 조정함으로써 살포상태를 제어할 수 있는 형식의 것이 사용되고 있다.
입자(촉매) 살포장치의 다른 예로서는, 제24도∼제26도에 각각 표시하는 Densi Cat 방식, UOP 방식 및 COP 방식이 있고, 어느 방식이든 호퍼와 촉매살포를 위한 날개를 구비하고 있다. Densi Cat 방식은 복수매의 고무날개를 사용하고, 날개의 개방도와 날개에 의한 산란에 의거한 전체방향균일살포방식이다. UOP 방식은 2∼4매의 직선날개에 의한 원심력을 이용하는 것이다. COP 방식은, 타원판에 가이드가 부착된 1∼3층 날개를 사용하는 것이고, 비산거리에 분포를 가지게 하는 방식이다.
그 밖에, 일본국 특공평 1-22807호는, 촉매방출기를 반응탑내에 승강가능하게 매달고, 이 촉매방출기와 입자충전면과의 거리가 소정거리범위에 들어가도록 촉매방출기를 상승시키면서 반응탑내에 촉매를 순차 충전하는 방법을 개시하고, 여기서 사용되는 촉매충전장치로서, 반응탑에 매달린 곤돌란에, 모터와 모터에 의해 회전구동되는 얕은 접시형상부재로 구성되는 촉매방출기를 얹고, 얕은 접시형상부재를 소정간격으로 설치된 일으켜세운 위어(weir)와 이들 위어사이에 있어서 설치된 슬릿을 가진 것으로 한 촉매충전장치를 기재하고 있다.
그러나, 이들 방식에 있어서, 아직도 다음과 같은 문제점이 존재한다.
① 좋은 충전면을 얻을 수 없다.
② 제어성을 향상시키기 위하여, 파라미터를 증가시키는 방법 혹은 이론적으로 해석해서 최적화를 도모하는 수법이 있으나, 아직 충분히 달성할 수 없다.
③ 구조가 복잡하고, 설치에 시간이 걸린다.
이 업계에서는, 입자의 반송과 관련해서, 입자에 손상·파괴를 주지않고, 평탄한 입자충전면(입자를 살포하는 높이의 균일화), 용이·단순한 제어성, 용이한 취급·설치성, 고속의 입자반송을 달성할 수 있고, 또한 입자의 공간존재밀도의 균일화 및 입자의 고밀도충전(덴스로딩)을 가능하게 하는 새로운 입자살포방식에의 요망이 존재한다. 예를 들면, 다음과 같은 사항이 요구되고 있다.
㉮ 용이한 취급·설치성 : 세팅시간 ; 되도록 짧게(1시간이내에)
㉯ 충전시에 입자크기에 손상을 주지 않을 것
㉰ 입자충전면의 균일화 : 덴스로딩 또한 균일할 것
㉱ 충전속도 : 고소의 입자반송(1ton/5min)
본 발명의 목적은, 입자의 반송과 관련해서 입자에 손상·파괴를 주지않고, 평탄한 입자충전면(입자를 살포하는 높이의 균일화), 용이·단순한 제어성, 용이한 취급·설치성, 고속의 입자반송을 달성할 수 있고, 또한 입자의 공간존재밀도의 균일화 및 입자의 고밀도충전(덴스로딩)을 가능하게 하는 새로운 입자충전기술을 확립하는 것이다.
상기한 바와 같이, 레이저광주사에 의한 입자충전감시방법은, 입자퇴적면의 오목볼록상태를 리얼타임으로 종래보다 한층더 정확히 감시·측정하는 것을 가능하게 했으나, 실제의 관측에 있어서, 대량의 데이터를 정밀도를 유지한 채 단시간에 처리하는 것이나 퇴적한 입자와 살포중의 입자를 구별하는 것의 점에서 개선의 여지를 남기고 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 이들 화상처리에 의해 행하는 처리 순서를 확립하는 것이다.
본 발명자들은, 일정한 상태에서 살포를 행할 때 유발형상의 충전면을 형성할 수 있고 그리고 유발형상의 크기를 제어할 수 있는 파라미터를 가진 입자살포장치와 충전감시모니터를 구비한 입자충전장치에 있어서, 유발의 크기를 점차로 축소함으로써 간단하게 입자충전면의 평활화를 실현할 수 있는 것을 확인했다. 이 지견에 의거해서, 본 발명은, 일정한 상태에서 살포를 행할 때 유발형상의 충전면을 형성할 수 있고 그리고 유발형상의 크기를 제어할 수 있는 파라미터를 가진 입자살포 장치와 연속적으로 충전면전체를 파악할 수 있는 충전감시모니터를 구비한 입자충전장치에 있어서의 입자충전면의 평활화방법에 있어서, 상기 충전감시모니터에서 연속적으로 충전면의 형성상태를 파악하면서, 상기 입자살포장치에 의해 일정한 상태에서 살포를 행하여 유발형상의 충전면을 형성하고, 이 입자살포장치의 파라미터를 간헐적으로 혹은 연속적으로 제어해서 유발형상의 크기를 순차 작게 해서 유발 형상충전면의 내부에 소정의 간격으로 혹은 연속적으로 충전면을 순차 퇴적하고, 충전면을 평활화하는 것을 특징으로 하는 입자충전장치에 있어서의 입자충전면의 평활화방법을 제공한다. 이 입자충전면의 평활화조작을 반복하여 행해도 된다. 본 발명은 또, 충전용기에 일정한 상태에서 일정시간동안 입자의 살포를 행하여 형성되는 유발 형상의 충전면의 중앙의 높이(h(ct))와 주변의 충전면의 높이(h(edge))의 비(h(edge)/h(ct))로 했을 때, 입자살포장치의 파라미터를 제어함으로써, 일정한 상태에서 살포를 행하여 형성되는 유발형상의 충전면의 형상을 2gh(edge)/h(ct)g1로 하는 것을 특징으로 하는 입자충전면의 평활화방법을 제공한다. 본 발명은 또, 일정한 상태에서 살포를 행하여 형성되는 유발형상의 충전면의 형상을 2gh(edge)/h(ct)g1의 범위로 제어할 수 있는 입자충전장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 입자충전면의 평활화방법도 제공하는 것이다. 입자의 유용예는 촉매이다.
입자살포장치로서는, 일정한 상태에서 살포를 행할 때 유발형상의 충전면을 형성할 수 있고 그리고 유발형상의 크기를 제어할 수 있는 파라미터를 가진 것이면 어느 것이든 사용할 수 있고 그리고 유발형상의 크기를 제어할 수 있는 파라미터를 가진 것이면 어느 것이든 사용할 수 있고, 특히 입자의 최대비산거리가 충전용기의 벽면이 되는 상태에서 충전용기에 입자의 살포를 행할 때, 유발형상의 충전면을 형성할 수 있고 그리고 유발형상의 크기를 제어할 수 있는 파라미터를 가진 입자살포장치인 것을 사용할 수 있다. 그 바람직한 예는, 예를 들면, 공압식의 조정가능한 개폐도어를 구비한 측면슬릿과 바닥면에 있어서의 하부슬릿을 구비하고, 바닥면에는 회전원반이 장착되고, 측면 및 하부슬릿의 개방도 및 회전원반의 회전수를 조정함으로써 살포상태를 제어할 수 있는 형식의 것, 및 바깥쪽커버와 바깥쪽커버내부에 이 바깥쪽 커버에 의해 지지되고 그리고 하단부를 개구한 호퍼와, 이 호퍼에 지지되고 그리고 이 호퍼중앙을 통해서 이 개구로부터 바깥쪽으로 뻗은 회전축을 구비한 모터와, 이 모터회전축의 하단부에 멈추고 그리고 상기 호퍼로부터 낙하하는 입자를 받아들이는 1축회전타원원반을 구비하고, 이 1축회전타원원반에 입자를 방출하는 슬릿이 형성되고, 그 경우 이 슬릿의 형상이 1축회전타원원반중앙영역에 호퍼로부터 낙하한 입자가 원반으로부터 회전력을 받아서 원반의 회전수에 일치할 때까지의 동안에 이동하는 입자의 이동궤적과, 원반중심으로부터 반경방향으로 이동거리에 대해서 회전방향으로의 지연각도가 그 반경위치로부터 충전면을 향해서 살포되는 입자필요량과 일치하는 궤적의 함수와의 합으로 표시되는 슬릿형상인 형식의 것이다.
입자의 살포성능을 향상시키기 위하여, (a) 회전축에 원반바닥부에 인접해서 분산판을 설치하는 것, (b) 입자의 파괴를 방지하기 위하여 회전축을 적어도 호퍼내부에 넣고 외장체로 덮어 시일하는 것, (c) 1축회전타원원반면이 경사 또는 이동 가능하도록 호퍼를 바깥쪽으로부터 경사 또는 이동가능하게 지지하는 것, (d) 바깥쪽커버에 고정용 다리를 장비하는 것, (e) 바깥쪽커버의 꼭대기부에 매달기부재를 장비하는 것과 같은 변경예를 사용할 수 있다. 슬릿의 형상은 몇가지 근사식으로 표시할 수 있다.
매우 단순한 구조의 입자살포장치에 있어서, 슬릿의 형상을 입자의 원반위에서의 움직임에 맞추어서 형성된 곡선형상으로 함으로써 입자의 균일살포를 가능하게 한다. 회전축의 시일은 입자의 파괴를 방지하고, 분산판의 설치는 입자의 파괴 방지에 효과가 있고, 회전원반면의 기울어짐이 가능하도록 함으로써 입자의 균일살포의 제어를 행할 수 있다. 매달기기구의 채용은 단시간에서의 설치성을 향상하고 고정용 다리를 사용함으로써 단시간에서의 설치성이 더욱 개선된다.
슬릿을 가진 원반을 사용하는 것으로서, 상기한 일본국 특공평 1-22807호에 있어서 사용되는 얕은 접시형상부재는 극히 얕고, 소직경의 것이고, 슈트로부터 낙하하는 촉매를 받아들여, 주위로부터 원심력에 의해 촉매를 얕은 접시형상부재주위에 옆쪽으로 방출하는 동시에, 슬릿을 통해서 아래쪽으로의 낙하를 적당하게 하는 것이다. 슬릿은 단지 반경방향에 직선형상으로 형성되어 있을 뿐이고, 위어는 촉매의 자유로운 유동을 오히려 방해한다. 1축회전타원원반의 바닥면으로부터 입자의 원반위에서의 움직임에 맞추어서 형성된 곡선형상의 슬릿을 통해서 입자를 방출하는 본 발명과는 개념을 기본적으로 달리한다.
충전감시모니터로서는, 예를 들면 텔레비전형 감시장치등, 연속적으로 충전면 전체를 파악할 수 있는 것이면 어느 것이든 사용할 수 있으나, 입자를 충전하는 용기에 입자충전높이보다 위쪽의 수준에 장착된다. 레이저광에 의해서 입자충전면을 주사하기 위하여 입자의 단면적이상에서 또한 목표정밀도에 따라서 선택되는 레이저광빔직경을 가진 레이저광의 발생 및 주사장치 및 주사점으로부터의 레이저반사광을 검출하는 촬상장치와, 측정시의 특정한 상기 주사점의 위치, 상기 레이저광발생 및 주사장치의 위치 및 상기 촬상장치의 위치로부터 삼각법에 의해 주사점의 깊이를 계산하는 계산장치와, 충전면 깊이분포를 포함한 데이터를 표시하는 표시장치를 구비한 레이저주사형식의 것이 바람직하다.
레이저광에 의해서 입자퇴적면을 주사할 경우, 퇴적면을 m×n의 매트릭스로 분할하고, 각 매트릭스상의 점에 레이저를 순번대로 조사하나, 예를 들면 10×10=100점을 단시간에 주사하지 않으면 안된다. 따라서, 카메라에 의해서 레이저의 화상을 채취하는데 있어서, 화상처리에 요하는 시간을 고려하면 통상은 수프레임밖에 채취할 수 없다. 문제는, 퇴적면의 매트릭스상의 점을 향해서 조사되는 레이저광로에 살포낙하중인 입자가 횡단하여, 퇴적면에 닿고 있는 레이저스폿의 판별을 곤란하게 하는 것이다. 1프레임중에는 통상 다수의 레이저광로를 횡단하는 입자가 빛나서 보이게 된다. 수프레임의 화상을 적분함으로써, 광로중의 살포입자에 의한 휘점은 연속한 선이 된다. 여기서, 미리 등록되어 있는 레이저스폿의 화상에 가장 가까운 화상을 선택함으로써, 퇴적면에 닿고 있는 레이저스폿과 광로중의 살포입자에 의한 휘점을 구별하는 것이 가능하게 된다. 게다가, 미리 선택한 화상의 무게 중심위치를 구하여, 레이저스폿의 좌표로 한다. 화상처리에 요하는 시간을 단축하기 위하여, 레이저스폿이 닿는다고 예측되는 점으로부터 일정한 범위내만 화상처리 한다. 그 점으로부터 퇴적면의 오목볼록의 최대치(깊이방향)/2이상인 범위, 즉 1변이 퇴적면의 오목볼록의 최대치(깊이방향)이상인 4각형 범위를 화상처리하면 된다.
이렇게 해서, 본 발명은, 용기내에 입자를 충전할 때 레이저광에 의해서 퇴적면을 주사하고, 반사광을 검지하고 그리고 측정시의 특정한 주사점의 위치, 레이저광출사위치 및 레이저광검지위치로부터 삼각법에 의해 퇴적높이를 측정하는 입자 충전감시방법에 있어서, 퇴적면을 m×n의 매트릭스로 분할하고, 매트릭스상의 점에 레이저를 순번대로 조사해서 주사를 행하고, 각 점에서 채취된 수프레임의 화상을 적분해서 미리 등록되어 있는 레이저스폿의 화상에 가장 가까운 화상을 선택해서, 그 화상의 무게중심위치를 구하여 레이저스폿으로 하는 화상처리를 행하고, 레이저 스폿이 닿는다고 예측되는 점으로부터 퇴적면의 오목볼록의 최대지(깊이방향)/2이상인 소정의 범위내만 화상처리하는 것을 특징으로 하는 입자 충전감시방법을 제공한다.
퇴적면의 주사범위를 m×n의 매트릭스로 분할하고, 매트릭스상의 점에 레이저를 순번대로 조사함으로써 레이저광에 의해서 입자퇴적면을 주사한다. 카메라에서 레이저의 화상을 1점당 수프레임 채취한다. 수프레임의 화상을 적분하고, 미리 등록되어 있는 레이저스폿의 화상에 가장 가까운 화상을 선택해서, 그 화상이 무게중심위치를 구하고, 레이저 스폿으로 한다. 퇴적한 입자의 정밀도가 좋은 인식을 화상처리에 의해서 행하나, 화상처리에 요하는 시간을 단축하기 위하여, 레이저스폿이 닿을 것으로 예측되는 점으로부터 일정한 범위내만 화상처리한다. 그 점으로부터 퇴적면의 오목볼록의 초대치(깊이방향)/2이상인 범위, 즉 1변이 퇴적면의 오목볼록 최대치(깊이방향) 이상인 4각형범위를 화상처리하면 퇴적한 입자의 정밀도가 좋은 인식을 행할 수 있다.
이하, 실시예로서 촉매입자를 반응용기내에 살포충전하는 경우에 대해서 설명한다. 제1도(a)는 반응용기(1)에 있어서 상방부중앙에 설치되고 그리고 촉매입자(C)를 공간적으로 살포충전하는 살포장치(3)와, 형성된 촉매입자의 충전면(S)의 상태를 연속적으로 감시하기 위한 충전감시모니터(4)를 구비한 충전장치(2)를 표시한다. 살포장치(3)로서는, 일정한 상태에서 살포를 행할 때 유발형상의 충전면을 형성할 수 있고 그리고 유발형상의 크기를 제어할 수 있는 파라미터(예를들면 회전수)를 가진 형식의 것이면 어느 것이든 사용할 수 있다. 특히 촉매입자(C)의 최대 비산거리가 그 충전면에 있어서 반응용기(1)의 벽면이 되는 상태에서 반응용기(1)에 촉매입자의 살포를 행할 때, 유발형상의 충전면을 형성할 수 있고 그리고 유발 형상의 크기를 제어할 수 있는 파라미터를 가진 살포장치(3)를 바람직하게 사용할 수 있다. 충전감시모니터(4)로서는, 연속적으로 충전면(S) 전체를 파악할 수 있는 형식의 것이면 어느 것이든 사용할 수 있다.
제5도는 그러한 살포장치(3)의 예를 표시하고, (a)는 그 측면도, 그리고 (b)는 바닥면슬릿을 표시한다. 살포장치의 측면에는 4개소의 측면슬릿(21)이 형성 되어 있고 그리고 바닥면(22)에는 (b)에 표시한 하부슬릿(23)이 형성되어 있다. 바닥면에는 회전원반(24)이 장착되어 있다. 측면 슬릿에는 조정가능한 개폐도어(25)가 설치된다. 또, 하부슬릿(23)도 조정가능하다. 얻어진 충전면정보에 의거해서, 측면 및 하부슬릿의 개방도 및 회전원반의 회전수를 조정함으로써 살포상태를 제어할 수 있다.
제1도로 돌아와서, 충전감시모니터(4)로서는, 예를들면 텔레비전감시장치도 사용할 수 있으나, 여기서는 살포장치(3)와 거의 동일한 높이수준에서 반응용기벼에 장착된 레이저발생 및 주사장치(5)와 촬상장치(9)를 구비한 레이저주사형의 것이 예시되어 있다. 레이저발생 및 주사장치(5)는 주사레이저빔(6)을 발생한다. 촬상장치(9)는 소정시야내에서 레이저반사광을 검지한다. 또, 측정시의 특정한 주사점의 위치, 레이저광발생 및 주사장치의 위치 및 촬상장치의 위치로부터 삼각법에 의해 주사점에 있어서의 충전면의 깊이를 계산하는 계산장치로서의 컴퓨터(11) 및 충전면 깊이분포를 포함한 데이터를 표시하는 장치로서의 CRT(13)가 반응용기 외부의 적당한 위치의 감시실내에 설치되고, 레이저발생 및 주사장치와 촬상장치에 신호선(15)에 의해서 접속되어 있다. 제1도(b)는 살포장치(3), 레이저발생 및 주사장치(5) 및 촬상장치(9)의 수준으로부터 아래쪽으로 충전면(S)을 본 단면도이고, 주사레이저빔(6)에 의한 충전면(S)의 주사의 양상을 표시한다. 주사레이저빔(6)에 의해 충전면을 일단부로부터 타단부까지 좌우로 주사하면서, 일정간격으로 주사점의 반사광을 검출함으로써 충전면의 감시가 행해진다.
제2도는 레이저발생 및 주사장치(5) 및 촬상장치(9)의 용기벽에의 장착양상을 표시한다. 레이저 발생 및 주사장치(5)는 예를 들면 He-Ne 레이저, 반도체레이저와 같은 적당한 레이저원(7)과 레이저광을 충전면을 주사하도록 전후좌우로 주사하는 레이저스캐너(8)로 구성된다. 프리즘과 같은 광학적 수단의 기울기를 순차 변경함으로써 레이저빔의 출사방향을 변경할 수 있다. 레이저원(7) 및 레이저스캐너(8)는 촉매입자충전중 촉매의 더스트가 발생하기 때문에 방진대책으로서 에어라인(16)에 접속되는 방진커버(17) 내부 및 그 바로아래에 각각 배치되고 그리고 방진용에어가 에어라인(16)으로부터 방진커버(17)를 통해서 상시 불어나온다. 방진커버(17)는 적당한 고정부재(18)에 의해 반응용기벽에 장착된다. 촬상장치(9)는 대표적으로는 CCD 카메라(10)이고, 마찬가지로 에어라인(16)에 접속되는 방진커버(19)내부에 배치되고, 고정부재(20)에 의해 반응용기벽에 장착된다. 이들은 중앙에 충전장치(도시생략)를 지지하는 트레이위에 지지된다.
카메라의 시야는, 반응용기의 내경, CCD 촬상면의 치수, 카메라의 초점거리, 충전면까지의 거리 등에 의존하고, 예를들면 반응용기의 내경이 4m이고 CCD 촬상면의 치수가 1/2인치형, 초점거리 f=12㎜ 촬상렌즈일 경우, 회수화상세로방햐의 시야는 충전면거리 : -10m 에서는 3m가 되고 그리고 충전면거리 : -5m에서는 1.5m가 되어, 전체 시간영역에서 반응용기내부전경을 감시할 수 없는 상황이 존재할 수 있다. 그러한 경우에는 복수의 카메라, 경우에 따라서는 복수의 레이저발생 및 주사장치를 사용할 수 있다. 예를 들면, 초점거리 9㎜ 촬상렌즈를 사용할 경우, 4카메라×2레이저방식, 3카메라×1레이저방식 등을 고려할 수 있다. 제3도는 4카메라×2레이저방식을 표시한 것이다. -5m의 시야 및 -10m의 시야가 점선으로 표시되어 있다. 4카메라×2레이저방식의 쪽이 3카메라×1레이저방식보다도 카메라∼레이저간격을 넓게 취하여, 광범위, 고정밀도의 측정이 가능하게 된다.
레이저빔의 주사에 의한 충전면의 측정에 있어서는, 레이저빔이 용기바닥부의 충전면에 확실히 도달할 필요가 있다. 즉, 용기공간을 낙하하는 촉매입자에 의해서 레이저빔이 차단되는 일이 없도록 하지 않으면 안된다. 촉매입자의 크기를 예를 들면 1.27㎜직경×3㎜길이, 2.12㎜직경×5㎜길이, 충전량을 예를들면 600㎜/시간, 그리고 충전용기로부터 충전면 최하층까지의 거리를 예를들면 10m로 하고, 촉매입자의 최밀충전을 가정해서 입자의 존재확률을 시산한 바, 직경이 작은 레이저 빔에서는 수초에 1회정도 레이저빔이 촉매입자에 차단되는 것이 판명되었다. 레이저빔직경을 촉매입자의 단면적이상, 바람직하게는 10배이상으로 함으로써 레이저빔의 주사에 의한 충전면의 측정이 가능한 것이 확인되었다. 레이저빔의 상한은, 필요로 하는 측정정밀도(수㎝이하)와 레이저주사점스폿의 휘도로부터 결정되어야 하고, 본 발명의 목적에는 통상의 반응용기에서 2∼3㎝가 상한이다. 예를 들면 정밀도 5㎝의 달성에는 레이저빔의 직경의 상한은 3㎝이다. 여기서, 촉매입자의 단면적은, 입자의 최대투영면적(입자에 평행광을 조사했을때에 생기는 그림자의 면적의 최대치)이다.
레이저 스캐너의 제어 및 촬상장치로부터의 화상처리 및 삼각측량계산은 전용 컴퓨터에 의해 처리를 행한다. 처리데이터는, 자기디스크, 광자기디스크등의 스토리지머신에 보존하는 동시에, CRT 화면상에 리얼타임으로 표시된다. CRT 화면에는 여러 가지의 충전정보를 표시할 수 있다. 제4도는 일예로서의 충전면모니터의 기본화면 구성도이다. 충전면의 분포상태, 선택된 특정한 단면의 충전면표시등이 리얼타임 표시된다. 이렇게 해서 얻어진 충전면분포정보에 의해, 충전면의 분포가 일정하게 되도록 충전장치로부터의 살포상태가 수정된다.
실제의 관측에 있어서는, 대량의 데이터를 정밀도를 유지한 채 단시간에 처리하고 또 퇴적한 입자와 살포중의 입자를 구별하기 위하여 화상처리를 행하는 것이 권장된다.
그 목적을 위하여 편리한 입자충전감시의 처리수순으로서는 제6도에 표시한 바와 같이, 먼저 초기화로서 카메라(10), 레이저의 위치의 절대좌표계, 카메라(10)의 촬상각, 레이저스캐너(8)의 흔들림각 및 3점의 마커(M)의 절대좌표계를 입력한다. 그후, 마커에 레이저스폿을 맞추고 화상처리장치에서 마커의 위치를 측정해서, 레이저스캐너의 장착방향 및 카메라의 배향을 보정한다. 절대좌표계에서의 데이터로부터 바닥면(퇴적면)에서의 주사범위를 계산한다.
주사범위를 m×n, 예를 들면 10×10의 매트릭스로 분할하고, 각 매트릭스상의 점에 레이저를 순번대로 조사함으로써 레이저광에 의해서 입자퇴적면을 주사한다. 미리 어느 점에 어느 레이저를 조사할지, 어느 카메라에 의해서 어느 레이저화상을 채취할지를 테이블로서 결정해 둔다. 입자 충전이 진행함에 따라서 퇴적면이 점차로 높아지고, 카메라와 레이저의 시야범위가 변화되므로 카메라, 레이저의 조합테이블을 충전면의 높이마다 변경할 수 있다. 예를들면, 높이 1㎝단위로 20개의 조합테이블을 가질 수 있고, 입자충전높이가 진행함에 따라서 조합테이블을 변경해간다.
각 매트릭스상의 점에의 레이저화상을 카메라에 의해서 채취하나, 주사를 단 시간에 행하지 않으면 안되기 때문에, 예를들면 10×10=100점을 30초이내에 주사하기 위해서는 1점당 최대 수십프레임, 화상처리에 요하는 시간을 고려하면 통상은 수프레임밖에 채취할 수 없다. 정밀도의 문제로부터 3프레임이상 그리고 처리시간의 문제로부터 10프레임이하로 하는 것이 권장된다.
용기내에 살포되고 그리고 퇴적되는 입자는, 살포량, 입자의 크기와 낙하속도, 용기의 크기 등에 따라서 혹은 평균공간밀도에서 용기내를 낙하해간다. 화상1프레임당 노광시간은, 매트릭스수, 주사시간, 화상처리시간 등에 따라서 정해지나, 통상 수십분의 1초의 단시간이다. 그러나, 1프레임중에 레이저광로를 횡단하는 입자는 상당한 수에 미치고, 그들이 빛나서 보이게 된다.
카메라와 관련된 프레임 메모리는 가로세로로 균열을 이루는 화소로 구성되나, 레이저광로를 횡단하는 입자에 의해 예를 들면 수화소마다 휘점이 생기게 된다. 따라서, 수∼10프레임분의 화상을 적분하면 제7도에 표시한 바와 같이 레이저광로를 횡단하는 살포입자에 의한 휘점은 연속한 선이 된다. 제8도에 표시한 바와 같은 미리 등록되어 있는 레이저스폿의 화상에 가장 가까운 화상을 선택해서, 그 화상의 무게중심위치를 구하고, 레이저스폿의 좌표로 한다. 화상처리에 요하는 시간을 단축하기 위하여, 레이저스폿이 닿는다고 계산으로부터 예측되는 점으로부터 일정범위내만 화상처리한다. 그 점으로부터 퇴적면의 오목볼록의 최대치(깊이 방향)/2이상인 범위, 즉 1변이 퇴적면의 오목볼록의 최대치(깊이방향)이상인 4각형범위를 화상처리하면 된다. 퇴적면의 오목볼록의 최대치는, m×n의 매트릭스의 측정마다 갱신된다. 또한, 살포의 초기상태(입자가, 살포에 있어서 요구되는 퇴적면의 오목볼록의 최대(목표)치의 높이까지 퇴적할때까지)까지는 퇴적면의 오목볼록의 최대치는 살포에 있어서 요구되는 퇴적면의 오목볼록의 최대(목표)치로 대용할 수 있다. 또 살포의 초기뿐만 아니라, 살포의 종료까지 화상처리에 퇴적면의 오목볼록의 최대치를 사용하지 않고, 이 값으로 일정하게 해서 화상처리를 행해도 상관없다. 예를들면 레이저스폿이 닿는다고 예측되는 점의 주위 40㎝∼1m분의 범위만을 화상처리한다.
이러한 화상처리후, 레이저 및 카메라의 절대좌표계와 레이저의 흔들림각 및 레이저스폿의 좌표로부터 레이저가 닿고 있는 점이 거리를 구한다. 이 주사를 모든 매트릭스에 있어서의 점에 있어서 반복한다. 모든 점에 있어서의 측정을 마치면, 측정된 거리의 평균치를 계산하고, 다음의 레이저측정의 기준치로 하고, 레이저조사위치를 재계산한다. 이후, 그래픽출력한다. 이러한 화상처리흐름의 순서도를 제9도에 표시한다.
실제예로서, 직경 약 3m 그리고 높이 약 18m의 철강제 원통용기에 용기상단으로부터 약 5m에 충전장치를 고정하고, 직경 0.5∼1.5㎜, 길이 3∼5㎜의 원통형상 세라믹스촉매입자(단면적 : 0.0152㎝2∼0.0783㎝2)를 퇴적속도 약 1m/시간으로 공간적으로 살포하고, 퇴적면을 레이저빔에 의해 주사하고 그리고 퇴적면의 오목볼록상태를 측정했다. 매트릭스측정 점수는 10×10의 100점으로 하고, 측정간격은 약 30초에 1회로 했다. 각 점당 5프레임의 화상을 채취했다. 측정은, 반도체레이저빔스캔과 CCD 카메라에 의한 퇴적면의 삼각측량에 의했다. 레이저빔은 30mW의 반도체레이저를 사용했다. 레이저빔직경은 10㎜였다. 카메라는 초점거리 8㎜의 1/2인치 38만 화소모노크로CCD 카메라를 사용했다(최저피사체조도:0.2Lux). 512×512 화소화상처리장치를 사용했다(또한, 인식정밀도로서는 0.1 화소단위로 레이저스폿의 좌표를 구했다). 카메라의 노광시간은 1프레임당 1/60초였다. 레이저스폿이 닿는다고 계산된 점의 주위 40㎝∼1m 분의 범위만을 화상처리했다. 퇴적면까지의 거리 10m에 있어서 ±17㎜의 측정정밀도가 얻어지고 그리고 퇴적면까지의 거리 5m에 있어서 ±10㎜의 측정정밀도가 얻어졌다.
그러나, 이러한 살포파라미터를 조정할 수 있는 입자살포장치와 충전면을 연속적으로 감시할 수 있는 충전감시모니터를 구비한 입자충전장치에 있어서도 입자충전면의 평활화를 실현하는 것은 상당히 곤란하다. 이 업계에서는 이러한 장치를 사용해서, 간단하게 입자충전면의 평활화를 실현하는 방법의 확립이 필요하게 되고 있다. 본 발명에 따르면, 일정한 상태에서(예를들면 무제어상태에서) 살포를 행할 때 유발형상의 충전면을 형성할 수 있고 그리고 유발형상의 크기를 제어할 수 있는 파라미터를 가진 입자살포장치와 충전감시모니터를 구비한 입자충전장치에 있어서, 유발의 크기를 점차로 축소함으로써 간단히 입자충전면의 평활화를 실현할 수 있다. 충전감시모니터에서 연속적으로 충전면의 형성상태를 파악하면서, 상기 입자 살포장치에 의해 일정한 상태에서 살포를 행하고 유발형상의 충전면을 형성하고, 그후 입자살포장치의 파라미터를 간헐적으로 혹은 연속적으로 제어해서 유발형상의 크기를 순차 작게해서 유발형상충전면의 안쪽에 소정의 간격으로 혹은 연속적으로 충전면을 순차 퇴적하여, 충전면의 평활화를 도모한다.
제10a도는 본 발명의 충전면의 평활화개념의 모식도이다. 입자살포장치에 의해 일정한 상태에서 살포를 행하여 유발형상의 충전면 (S1)을 형성하고, 이어서 그 유발형상충전면(S1)의 안쪽에 유발형상의 크기를 작게한 제2유발형상충전면(S2)을 형성하고, 이어서 제2유발형상충전면(S2)의 안쪽에 유발형상의 크기를 작게한 제3유발형상충전면(S3)을 형성한다. 여기서는, 3개의 충전면을 표시했으나, 실제로는 더욱 세밀하게 단계적으로 또는 연속적으로 제어하면 용이하게 충전면의 평활화를 실현할 수 있다. 예를 들면, 제10b도에 표시한 바와 같은 오목볼록이 있는 충전면을 형성하면, 살포영역의 외주부에 경사부를 가지므로 그 부분을 고려하지 않으면 안되어, 평활화는 곤란하다. 또한, 이 평활화의 조작을 반복하여 행해도 상관없다.
충전면을 평활하게 하기 위한 제어성을 고려하면, 충전용기에 입자를 충전하는 높이의 범위에 있어서, 일정한 상태에서 살포를 행하여 형성되는 유발형상의 충전면(S1)의 형상을 2gh(edge)/h(ct)g1로 해서 충전면의 평활화를 행하는 것이 바람직하다. 형성되는 유발형상의 충전면(S1)의 형상이 이 범위로부터 벗어나면 충전면의 평활화는 곤란하게 되고, 특히 h(edge)/h(ct)1가 되면 충전면의 평활화는 거의 불가능하게 된다. 또, h(edge)/h(ct)=1에서는, 얼마간의 영향에 의해 h(edge)/h(ct)1가 되는 것을 생각할 수 있기 때문에 가능하면 2gh(edge)/h(ct)g1에서 행하는 것이 바람직하다. 따라서, 입자살포장치는, 입자살포장치의 파라미터를 제어함으로써, 충전용기에 입자를 충전하는 높이의 범위에 있어서, 일정한 상태에서 살포를 행했을 때 형성되는 유발형상의 충전면의 형상을 2gh(edge)/h(ct)g1의 범위로 제어가 용이한 입자충전장치를 사용하는 것이 바람직하다.
즉, 살포를 행하여 형성되는 충전면의 형상은, 2gh(edge)/h(ct)g1의 사이에서 변동하면서 충전면의 평활화를 행하게 된다.
여기서, h(edge)/h(ct)란, 충전용기에 입자를 충전하는 높이의 범위의 어떤 높이에 있어서 일정한 상태에서 일정시간 살포를 계속했을때에 충전면의 중앙의 높이(h(ct))와 주변의 충전면의 높이(h(edge))의 비(h(edge)/h(ct))이다(제10c도).
입자살포장치의 살포조건을 변경하는 파라미터로서는, 제5도에 표시한 살포장치에서는 회전원반의 회전수를 조절함으로써, 제24도∼제26도에 표시한 살포장치에서는 회전날개의 회전수를 조절함으로써 그리고 제11도의 살포장치에서는 회전원반의 회전수를 조절함으로써 살포반경 및 살포량을 변경할 수 있다. 이 밖에, 회전원반(날개)자체를 직경이 다른 것으로 단계적으로 변경할 수도 있다. 회전원반(날개)에의 입자공급량을 단계적으로 조절할 수도 있다. 살포상태를 충전감시모니터의 표시장치에서 인식하면서 파라미터를 변경해서 평활화를 행한다. 또, 제5도, 제6도∼제8도에 표시한 종래의 입자살포장치에서는 h(edge)/h(ct)의 값은 충전면의 높이에 의해 크게 변동하나, 충전면의 높이에 따라서 적절한 범위가 되도록 회전수나 입자공급량 등의 파라미터를 변경한다.
제11도를 참조하면, 본 발명에 있어서 사용하기에 바람직한 살포장치의 예가 표시되어 있다. 입자살포장치(3)는 바깥쪽커버(32)를 구비하고 있다. 바깥쪽커버(32) 내부중앙에는, 호퍼(33)가 지지수단(38)에 의해 바깥쪽커버로부터 지지되어 있다. 호퍼(33)는, 스토커(도시생략)와는 호스(40)에 의해서 접속되어 있다. 회전축(34)을 구비한 모터(35)가 호퍼에 장착되어 있다. 회전축(34)은, 호퍼중앙을 통해서 호퍼(33)의 하단개구로부터 바깥쪽으로 뻗는다. 회전축(34) 주위의 호퍼 하단개구부가 입자를 낙하시키는 오리피스(39)를 구성한다. 1축회전타원의 거의 절반부분을 구성하는 회전원반(36)이 모터회전축(4)의 하단에 머리를 아래쪽으로 해서 멈추고 그리고 상기 호퍼로부터 낙하하는 입자를 받아들인다. 도시한 예에서는, 회전원반은 오리피스(39)가 끼워넣어지는 개구부를 남기고 폐쇄되어 있다. 회전원반(36)의 바닥면에는, 입자를 방출하는 슬릿(37)이 형성되고, 그 경우 이 슬릿의 형상은 1축회전타원원반중앙에 호퍼로부터 낙하한 입자가 원반으로부터 회전력을 받아서 원반의 회전수와 일치할때까지의 동안에 이동하는 입자의 이동궤적과, 원반중심으로부터 반경방향으로의 이동거리에 대해서 회전방향에의 자연각도가 그 반경위치에 있어서 살포되는 입자필요량과 일치하는 궤적의 함수와의 합으로 표시되는 궤적이 되도록 형성되어 있다.
오리피스직경은 교환가능하게 되고, 그 최대콘덕턴스는 회전원반상에 입자가 체류하는 것을 방지하기 위하여 회전원반의 슬릿콘덕턴스의 80%이하인 것이 필요하다. 호퍼사이즈는 오리피스직경에 따라 결정된다. 모터로서는, 전기모터나, 에어모터의 어느 쪽이든 사용 가능하고, 토크에 여유가 있는 것이 소망된다. 회전수제어는, 서보방식등을 사용하고, 또 충전중에 회전수를 미소변화(인칭)시켜서, 충전면의 평활화를 도모하기 위하여, 프로그램제어가능한 것이 바람직하다. 또, 인칭은, 수치해석적으로 구한 1축회전타원원반상에 형성한 슬릿이 실제로는 슬릿폭을 가지고 완전한 이상형상이 아님으로써 발생하는 어긋남을 막는 간단하고 효율적인 1수법으로서 유효하다.
회전원반 및 슬릿의 형상은, 입자의 회전원반 바로아래서의 입자의 수직방향의 공간존재분포가 수평방향에 대해서, 2차의 등차급수적, 또는 2차적인 분포가 되도록 하는 것이 필요하다. 회전원반의 형상은 단면이 1축회전타원체일 필요가 있고, a=b, ca, 바람직하게는 0.3aca, 보다 바람직하게는 0.5aca이다(여기서, a,b는 1축회전타원원반의 반경(장축, 단축) 그리고 c는 1축회전타원원반의 높이(깊이)). 원심력에 의해서 입자가 원반상을 올라가는 것이 필요하고, 이 이외의 형상에서는 균일분산이 불가능하게 되고 또 입자가 체류하기 쉽다. 슬릿의 형상에 관해서는 ① 어느 (r,,z)상에 있어서의 슬릿 형상은, 그 면적이 r의 2차함수인 것(r2+d, r2+er+f)이 필요하고, ② ①에 입자의 반송곡선을 중첩한 형상을 취한다. 슬릿의 수는 원반의 크기, 살포능력에 따라서, 입자를 균일하게 분산시키도록 적당수 형성된다.
입자의 살포성능을 향상시키기 위하여, (a) 회전축에 원반바닥부에 인접해서 분산판(41)을 설치하는 것, (b) 입자의 파괴를 방지하기 위하여 회전축을 적어도 호퍼내부에 있어서 외장체(42)로 덮고 시일하는 것, (c) 1축회전타원원반면이 경사 또는 이동가능하도록 작동기(43)에 의해 호퍼가 바깥쪽으로부터 경사 또는 이동가능 하게 지지하는 것, (d) 바깥쪽커버에 고정용 다리(44)를 장비하는 것, (e) 바깥쪽커버의 꼭대기부에 매달기부재(31)를 장비하는 것과 같은 변경예를 사용할 수 있다.
분산판(41)을 설치한 경우에는, 입자에 전단력, 충격력을 주지않고, 입자를 균일하게 분산시키는 작용을 가진다. 단, 분산판은 회전축시일부에 장착되고, 회전은 하지 않는 것이 된다. 입자의 파괴를 방지하기 위하여 회전축을 적어도 호퍼내부에 있어서 유연한 외장체(42)로 덮고, 시일하는 것이 바람직하다. 또, 바람직하게는 회전원반면의 기울기를 조정제어가능(+15°∼-15°) 또는 회전원반면을 이동가능하게 된다. 작동기(43)에 의해, 호퍼, 회전원반마다 경사가능하게 하고, 입자면의 경사를 조정한다. 이 경우, 작동기(43)로서는 부분구면조인트의 사용이 적당하고, 경사의 중심과 회전원반(1축회전타원체)의 중심이 일치하고 있는 것이 바람직하다. 이것은 입자의 살포중심이 어긋나지 않도록 하기 위해서이다. 전동식이나 에어식의 어느 것이든 사용할 수 있다. 매달기기구로서는, 훅을 구비한 적당한 승강장치가 사용되고, 매달기시의 요동을 방지하기 위하여, 고정용 다리(14)를 사용하는 것이 바람직하다. 고정용 다리는, 내장가능하게 되고 예를들면 개각형(開脚型), 현수형등이 충전탑의 구조에 따라서 채용된다. 또, 고정용 다리는 교환가능 하게 하는 것이 바람직하다.
회전원반 및 슬릿의 형상에 대해서 설명한다. 제12도에 표시한 바와 같이, 회전원반은 1축회전타원체의 세로절반으로서 상정한다. 회전원반이 각속도ω에서 회전하고 있을 때, 그중에 들어간 질점m은 원심력에 의해 반경r의 선상까지 이동하여 균형잡힌다. 반경r은 다음식으로 표시할 수 있다.
여기서 r은 각속도ω일때의 회전원반내의 입자의 가장 먼 위치로 생각할 수 있다. 제13a도는 회전원반의 중심으로부터 r위치에 있는 슬릿으로부터 살포된 입자의 수평방향의 이송을 표시한 것으로서, 선속도rω에서 방출된 입자의 t초후의 회전중심으로부터의 거리는 다음식으로 표시된다.
여기서 수식①의 r을 대입하면 수식③이 된다.
그런데, 제13b도와 같이 높이 h의 충전면에 방출된 입자가 도달하는 시간 t는 수식④로 표시된다.
이것을 수식③에 대입하면, 다음의 수식⑤의 관계를 얻을 수 있다.
각속도ω에 있어서의 입자의 살포범위는 O∼R인 것을 알 수 있다.
회전원반상의 슬릿은 살포직후의 입자가 r2분포가 되는 조건이 요구된다. 입자살포실험에 의해 원반상의 구멍위치(회전중심으로부터의 거리)에 관계없이 콘덕턴스가 일정한 것이 확인되고 있다. 이것을 토대로 회전원반상의 슬릿형상을 고찰한다. 생각을 단순화하기 위하여 r0에 낙하한 입자는 곧바로 각속도 ω가 부여되고 질점의 균형점 r까지 일순간에 이동하는 것으로 간주한다. 입자는 제14도의 중앙사선범위에 연속적으로 공급되고, r점까지 이동하게 된다.
그러나, 제15도에 표시한 바와 같이 반경 r, 2r, 3r에 있는 구멍으로부터 나오는 입자는 대략
에 따른 위치 dxωt에 낙하한다. 단 t는 수식④에 의해 구하는 값이다. 여기서 제16a도 및 b도에 있어서, 반경r의 위치에 있는 슬릿A로부터는 부채형상사선부의 입자가 살포되게 되나, 그 살포범위는 살포면의 A영역이다. A영역의 dx는 R이고, 이면적 SA는
가 된다. 다음에, 부채형상사선부의 입자가 슬릿B(2r)로부터 살포된다고 하면 살포범위는 살포면의 원환형상의 B영역이 된다. B영역의 dx는 2R이므로 이 영역의 면적 Sb는 다음과 같이 표시된다.
그러나, 슬릿A로부터 나오는 입자량도 슬릿B로부터 나오는 입자량도 부채형상사선부에서 공급되는 양으로, 동량이다. 따라서, 2r의 위치에 있는 슬릿B는 슬릿A와는 위상을 어긋나게 한데다가, SB/SA배 개구각을 크게 취할 필요가 있는 것을 알 수 있다. 이상적으로는
와 같은 급수적 해가 된다. 살포직후의 입자의 공간분포가 r2분포라는 것의 의미는 수식⑧ 및 ⑨에 표시한 제1항의 것을 나타내고 있다.
제17도의 각각의 입자공급부로부터 공급된 입자가 전부 대응하는 슬릿으로부터 나온다고 가정하면 이상적인 슬릿의 형상곡선은 수식⑧ 및 ⑨에 표시되는 급수의 곡선이 된다. 이것을 간소화해서 제2항을 무시하면 바로 r에 대한 제급곡선이 된다.
그리고, 원반상에 입자가 잔류하지 않는 조건은 제18도에 표시한 No. 1슬릿의 종점E와 No. 2슬릿의 개시점 S가 오버랩하고 있는 것임을 알 수 있다. 또, 오버랩한계 r은 입자살포시의 최저회전수에서의 질점의 균형점일 필요가 있다. 또, 0rx r의 범위의 슬릿의 콘덕턴스의 합계가 오리피스의 콘덕턴스보다도 크지 않으면 입자가 회전원반내에 머물러버리게 된다. 이들이 슬릿형상에 요구되는 기본적인 요건이고, 나중에는 입자가 회전원반내를 미끄러지는 운동을 검토하고, 그 결과에 본 요건을 중첩하면 된다. 제19도는 슬릿형상의 계산결과예를 표시한다.
다음에, 회전원반기선이 원반내를 이동하는 입자의 반송곡선과 일치하는 곡선인 것이 필요하다. 이 곡선의 수식화에 대해서 고찰한다. 지금, 반경a의 회전 원반접시(a=b=c)가 각속도ω에서 회전하고 있다. 이 회전축으로부터 ro떨어진 점A에 오리피스로부터 낙하한 1개의 입자에 대해서의 궤적을 생각한다. 여기서, 입자와 회전원반간의 마찰계수(동마찰계수)는 일정하고, 초기상태의 입자의 회전운동의 각속도는 0이다. 입자와 회전원반이 접촉하면 그 순간에 ro위치에 상당하는 원심력을 받는다. 원심력은 다음의 수식⑩으로 주어진다.
그런데 완전한 마찰에 의해서 입자가 원반과 동일한 각속도를 가진 경우에는 υ1=ωro이나, 마찰에 의한 에너지의 전달에는 손실이 있으므로, 에너지의 전달계수 a를 고려하면, 다음과 같이 표시된다.
즉 원심력 fo는 수식⑫로 표시된다.
a=b=c의 회전원반상의 질점의 균형점은 수식⑬으로 표시된다.
이상의 고찰의 결과로부터, 입자와 회전원반의 상대적인 운동은 제20도에 표시한 바와 같은 1축회전타원체원반을 투영한 극좌표계에 있어서, 수식⑭로 표시할 수 있다.
r : 반경위치
a : 회전원반의 긴 진격
c : 회전원반의 짧은 직경
g : 중력 가속도
θ : 회전방향의 위치
ω : 각속도
m : 회전원반의 정상의 회전수 (rpm)
B : 입자가 회전원반과 동일한 속도가 될 때까지 이동한 각도
회전원반의 회전수는 실제로는 충전하는 높이에 따라서 변화시켜 사용하나, 여기서의 회전원반의 정상상태의 회전수m은, 정상적으로 사용하는 회전수를 말한다. 또, B는 호퍼로부터 낙하한 입자가 회전원반에 의해 회전력을 부여받아 회전 원반과 동일한 회전수가 될 때까지 이동했을때의 각도이고 계산에 의해 구할 수 있다.
이렇게 해서, 1축 회전타원원반중앙에 낙하한 입자가 원반으로부터 회전력을 받아서 원반의 회전수와 일치할때까지의 동안에 이동하는 입자의 이동궤적을 상기한 극좌표계에 있어서 상기 함수⑭로 표시할 수 있다.
또, 원반중심으로부터 반경방향으로의 이동걸에 대해서 회전방향에의 지연각도가 그 반경위치에 있어서 살포되는 입자필요량과 일치하는 궤적의 함수를 상기한 극좌표계에 있어서 다음의 함수 ⑮로 표시되는 궤적으로 할 수 있다.
A : 슬릿최대위상각 (deg.)(A=360/슬릿매수)
r1: 반경 위치
θ1: 회전방향의 위치
a : 회전원반의 긴 직경
n : 슬릿의 분할 수
A : 슬릿최대위상각 (deg.)(A=360/슬릿매수)
r1: 반경위치
θ1: 회전방향의 위치
a : 회전원반의 긴 직경
η : 슬릿의 분할 수
1축회전타원원반의 슬릿형상을 상기한 함수 ⑭, 함수 ⑮또는 함수⑭, 함수으로 표시함으로써, 일정한 상태에서 살포를 행했을 때 형성되는 유발형상의 충전면의 형상을 2gh(edge)/h(ct)g1의 범위로 제어하는 것이 용이한 입자충전장치를 실현할 수 있다.
[실시예 1]
제11도의 살포장치에 있어서, 원반 a=20㎝, c=12㎝, 슬릿수=4개, 슬릿폭=8㎜, 오리피스직경95㎜로 하고(슬릿형상은 상기한 생각에 의거해서 결정, 제21도), 직경 4m의 충전탑에 각각 높이 2.4m, 1.6m, 0.6m의 위치에 충전장치를 장착하고, 각각의 높이에 있어서 충전장치로부터 나온 직경 0.5∼1.5㎜, 길이 3∼5㎜의 원통형상의 세라믹스촉매입자(단면적:0.0152㎝2∼0.0783㎝2)의 최대비산거리가 정확히 충전탑의 벽면과 일치하는 회전원반의 회전수에서, 약 1.5톤의 촉매입자를 0.125ton/min의 속도에서 살포하고, 그때의 충전면의 형상으로부터 원반의 촉매살포특성을 구했다. 표1은, 4구획째를 기준으로 한 각 구획의 촉매입자의 살포량을 높이마다 표시한 것이다. 또한, 이 구획은, 충전탑의 중심을 0구획째, 충전탑의 벽면을 5구획째로 하고, 그 사이를 충전탑의 중심으로부터 등거리간격으로 1구획째, 2구획째, 3구획째, 4구획째로서 표시한 것이다(제22도). 또, 높이는 충전장치를 0m으로서 기준으로 해서 표시하고 있다. 표1에 표시한 바와 같이, 일정한 상태에서 살포를 행했을 때에 형성되는 유발형상의 충전면의 형상h(edge)/h(ct)는 1∼2의 범위로 제어되고 있다.
표 1의 실험결과를 토대로, -3.6m로부터 -1.5m의 높이까지 촉매충전을 행할 경우의 촉매살포의 제어패턴을 단순화해서 표시한 것이 제22도이다. 제22도의 단순화의 방법은, -3.6m로부터 -3.0m까지 표 1의 -3.60m의 데이터에 의한 특성에서 무제어살포(충전탑의 벽면까지가 항상 최대비산거리가 되도록 회전수만 제어)를 행하고, -3.0m의 시점에서 충전면의 평활화조작을 행한다. 그후, -3.0m로부터 -2.0m까지 표1의 -2.40m 데이터에 의해서 무제어살포를 행하고, -2.0m의 시점에서 충전면의 평활화조작을 행한다. 마찬가지로, -1.0m의 시점에서도 평탄화 조작을 행한 경우의 각 높이에 있어서 얻어지는 평탄화조작(비산거리와 시간비율)을 표시한 것이다.
제22도로부터의 결과로부터, 예를 들면 -2.0m에 있어서는, -3.0m로부터 -2.0m까지의 충전에 요한 시간(100%)에 대해서, 1.2구획째가 최대비산거리가 되도록, 2%의 시간살포를 행하고, 그후 3.0구획째가 최대비산거리가 되도록 5.5%의 시간살포를 행함으로써 거의 평탄한 충전면을 얻을 수 있는 것을 표시하고 있다.
이와 같이 해서 구한 살포범위와 시간을 보다 세밀하게 분산시키면, 예를들면 단위시간을 5분간으로 하면, -3m로부터 -2m의 사이의 충전에서는, 5구획째(벽면)가 최대비산거리가 되는 살포를 5분간(300초(100%))행한 후, 1.2구획째가 최대 거리가 되는 살포를 6초(2%) 행하고, 또 3.0 구획째가 최대비산거리가 되는 살포를 17초(5.5%) 행한 후, 5구획째(벽면)가 최대비산거리가 되는 살포로 복귀하는 살포 패턴을 반복한다. 그 결과로서, 제22도에 표시한 충전면보다도 평활화된 면이 얻어지게 된다. 따라서, 충전면의 형상은 2gh(edge)/h(ct)g1의 범위에서 변동한다.
[실시예 2]
실시예 1의 충전장치를 사용하고, 탑직경 4.1m, 높이 15m, 3층구조(각층 3.6m)의 간접탈황장치에 실시예 1의 촉매입자를 살포충전하였다 (살포범위 ; -3.6m∼-2.5m). 또한, 간접탈황장치의 바닥부에는, 지지촉매가 미리 살포되고 그 충전면은 평활화되어 있다. 또, 촉매입자의 퇴적면을 레이저빔에 의해 주사하고 그리고 충전면의 상태를 측정했다. 측정점수는 100점으로 하고, 측정간격은 30초에 1회로 했다. 측정은, 반도체레이저빔스캔과 CCD 카메라에 의한 충전면의 삼각측량에 의했다. 레이저빔은 35mW의 반도체레이저를 사용했다. 카메라는, 초점거리 35㎜의 1/2인치 38만화소모노크로 CCD 카메라를 사용했다(최저피사체조도 : 0.2Lux). 512×512 화소화상처리장치를 사용했다(또한, 레이저스폿의 좌표는 0.1 화소단위의 인식정밀도로 결정했다).
충전장치의 기본회전수(충전면의 높이에 있어서의 최대비산거리가 벽면인 회전수)는, 충전면의 높이에 따라서, 표2와 같이 제어했다. 표2의 충전면 높이는, 충전장치의 위치로부터 충전면까지의 거리까지를 표시한 것이고, 최대비산거리와 충전면높이와 회전수와의 관계를 표시한 것이다.
또, 충전면의 평탄화조작은 5분간을 단위시간으로 해서, 실시예 1에서 구한 값을 기준으로 하고, 또 충전감시모니터에서 측정되고, 30초마다 갱신되는 100점의 측정점의 충전면의 높이를 확인하면서, 충전면의 과부족량을 조정했다. 제23도는 충전결과의 일예를 표시한 것으로서, 실선이 충전면의 일단면을 경시적으로 발췌한 충전감시모니터의 측정결과(연속해서 샘플링한 결과중에 약 15분 간격으로 추출한 측정결과)이고, 점선이 작업자가 줄자로 확인한 실측치이다(또한, 충전종료시와 충전개시시의 데이터를 제외하고, 실선과 점선은 동시에 측정한 값을 표시한 것은 아니기 때문에, 약간의 어긋남을 발생하고 있다.) 제23도와 같이, 이 방법에 의해 충전면의 고저차를 5㎝정도로 하는 확인되었다.
이상 반응 용기에의 촉매입자의 충전감시에 대해서 특히 설명했으나, 본 발명은, 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 저장사일로에의 곡물입자의 충전감시등의 그밖의 입자의 용기에의 충전감시에 널리 응용할 수 있다. 또, 입자에 대해서는, 특별히 한정되지 않으나, 입자의 충전제어가 어렵고 충전감시의 필요성이 높은, 등방성이 아닌 입자, 예를 들면 애스펙트비(긴 직경/짧은 직경)가 2이상인 입자가 바람직한 대상이 된다.
촉매로 대표되는 입자에 손상, 파괴를 주지 않고, 평탄한 입자충전면(입자를 살포하는 높이의 균일화), 용이·단순한 제어성, 용이한 취급·설치성, 고속의 입자반송을 달성할 수 있고, 또한 입자의 공간존재밀도의 균일화 및 입자의 고밀도충전(덴스로딩)이 가능한 입자충전장치를 제공할 수 있다. 레이저광에 의해서 용기내의 입자퇴적면을 주사하고, 반사광을 검지해서 삼각법에 의해 퇴적높이를 측정함에 있어서, 화상처리에 의해, 대량의 데이터를 정밀도를 유지한 채 단시간에 처리 하는 것, 퇴적한 입자와 살포중의 입자를 구별하는 것, 그리고 일정한 상태에서 (예를 들면 무제어 상태에서)살포를 행할 때 유발형상의 충전면을 형성할 수 있고 그리고 유발형상의 크기를 제어할 수 있는 파라미터를 가진 입자살포장치와 충전감시모니터를 구비한 입자충전장치를 사용해서, 유발의 크기를 점차로 축소함으로써 간단히 입자충전면의 평활화를 실현할 수 있다.

Claims (34)

  1. 충전용기에, 일정한 상태에서 살포를 행할 때 유발형상의 충전면을 형성할 수 있고 그리고 유발형상의 크기를 제어할 수 있는 파라미터를 가진 입자살포장치와, 연속적으로 충전면전체를 파악할 수 있는 충전감시모니터를 구비한 입자충전 장치를 사용해서 입자를 충전하는 방법에 있어서, (a)상기 충전감시모니터에 의해서 연속적으로 충전면의 형성상태를 파악하면서, 상기 입자살포장치에 의해 일정한 상태에서 살포를 행하여 유발형상의 충전면을 형성하고, (b)이 입자살포장치의 파라미터를 간헐적으로 혹은 연속적으로 제어해서 유발형상의 크기를 순차 작게 해서 유발형상충전면의 내부에 소정의 간격으로 혹은 연속적으로 충전면을 순차 퇴적하여, 평활한 충전면을 형성하는 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
  2. 충전 용기에 입자를 최대비산거리가 충전면에 있어서 충전용기의 벽면이 되는 상태에서 입자의 살포를 행할 때 유발형상의 충전면을 형성할 수 있고 그리고 유발형상의 크기를 제어할 수 있는 파라미터를 가진 입자살포장치와 연속적으로 충전면전체를 파악할 수 있는 충전감시모니터를 구비한 입자충전장치를 사용해서 입자를 충전하는 방법에 있어서, (a) 상기 충전감시모니터에 의해서 연속적으로 충전면의 형성상태를 파악하면서, 상기 입자살포장치에 의해 일정한 상태에서 살포를 행하여 유발형상의 충전면을 형성하고, (b)이 입자살포장치의 파라미터를 간헐적으로 혹은 연속적으로 제어해서 유발혀상의 크기를 순차 작게해서 유발형상층전면의 내부에 소정의 간격으로 혹은 연속적으로 충전면을 순차 퇴적하여, 평활환 충전면을 형성하는 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
  3. 제1항에 있어서, 충전용기에 입자를 충전하는 높이의 범위에 있어서, 일정한 상태에서 일정시간 동안 입자의 살포를 행했을 때 형성되는 유발형상의 충전면의 중앙의 높이(h(ct))와 주변의 충전면의 높이(h(edge))의 비(h(edge)/h(ct))로 했을 때, 일정한 상태에서 살포를 행하여 형성되는 유발형상의 충전면의 형상을 2gh(edge)/h(ct)g1로 하는 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
  4. 제1항에 있어서, 충전용기에 입자를 충전하는 높이의 범위에 있어서, 일정한 상태에서 일정시간동안 입자의 살포를 행했을 때 형성되는 유발형상의 충전면의 중앙의 높이(h(ct))와 주변의 충전면의 높이(h(edge))의 비(h(edge)/h(ct))로 했을 때, 일정한 상태에서 살포를 행했을 때 형성되는 유발형상의 충전면의 형상을 2gh(edge)/h(ct)g1의 범위로 제어할 수 있는 입자충전장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 평활한 충전면의 형성을 반복하여 행하는 것을 특징으로 하는 입자충전 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 입자살포장치가 조정가능한 개폐도어를 구비한 측면슬릿과 바닥면에 있어서의 하부슬릿을 구비하고, 바닥면에는 회전원반이 장착되고, 측면 및 하부슬릿의 개방도 및 회전원반의 회전수를 조정함으로써 살포상태를 제어할 수 있는 형식의 것인 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 입자살포장치가, 바깥쪽커버와, 바깥쪽커버내부에 이 바깥쪽커버에 의해 지지되고 그리고 하단부를 개구한 호퍼와, 이 호퍼에 지지되고 그리고 이 호퍼 중앙을 통해서 이 개구로부터 바깥쪽으로 뻗은 회전축을 구비하는 모터와, 이 모터의 회전축의 하단부에서 멈추고 그리고 상기 호퍼로부터 낙하하는 입자를 받아들이는 1축회전타원원반을 구비하고, 이 1축회전타원원반에 입자를 방출하는 슬릿이 형성되고, 그 경우 이 슬릿의 형상이 1축회전타원원반중앙영역에 호퍼로부터 낙하한 입자가 원반으로부터 회전력을 받아서 원반의 회전수와 일치할 때까지의 사이에 이동하는 입자의 이동궤적과, 원반중심으로부터 반경방향으로의 이동거리에 대해서 회전방향으로의 지연각도가 그 반경위치로부터 충전면을 향해서 살포되는 입자필요량과 일치하는 궤적의 함수와의 합으로 표시되는 형식의 것인 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
  8. 제7항에 있어서, 1축회전타원원반중앙에 낙하한 입자가 원반으로부터 회전력을 받아서 원반의 회전수와 일치할때까지의 사이에 이동하는 입자의 이동궤적이 다음 식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
    r : 반경위치
    a : 회전원반의 긴 직경
    c : 회전원반의 짧은 직경
    g : 중력가속도
    θ : 회전방향의 위치
    ω : 각 속도
    m : 회전원반의 정상의 회전수 (rpm)
    B : 입자가 회전원반과 동일한 속도가 될 때까지 이동한 각도
  9. 제7항에 있어서, 원반중심으로부터 반경방향으로의 이동 거리에 대해서 회전방향으로의 지연 각도가 그 반경위치에 있어서 살포되는 입자필요량과 일치하는 궤적의 함수 다음식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
    A : 슬릿최대위상각 (deg.) (A=360/슬릿매수)
    r1: 반경위치
    θ1: 회전방향의 위치
    a : 회전원반의 긴 직경
    n : 슬릿의 분할 수
  10. 제7항에 있어서, 원반중심으로부터 반경방향으로 이동거리에 대해서 회전방향으로의 지연각도가 그 반경위치에 있어서 살포되는 입자필요량과 일치하는 궤적이 다음식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
    A : 슬릿최대위상각 (deg.)(A=360/슬릿매수)
    r1: 반경위치
    θ1: 회전방향의 위치
    a : 회전원반의 긴 직경
    n : 슬릿의 분할 수
  11. 제1항에 있어서, 충전감시모니터가, 입자를 충전하는 용기에 입자충전높이보다 위쪽의 수준에 장착되고, 레이저광에 의해서 입자퇴적면을 주사하기 위하여 입자의 단면적이상에서 또한 목표정밀도에 따라서 선택되는 레이저광빔직경을 가진 레이저광의 발생 및 주사장치 및 주사점으로부터의 레이저반사광을 검출하는 촬상장치와, 측정시의 특정한 상기 주사점의 위치, 상기 레이저광발생 및 주사장치의 위치 및 상기 촬상장치의 위치로부터 삼각버에 의해 주사점의 깊이를 계산하는 계산장치와, 충전면 깊이분포를 포함한 데이터를 표시하는 표시장치를 구비한 형식의 것인 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
  12. 제1항에 있어서, 충전감시모니터가, 입자를 충전하는 용기에 입자충전높이보다 위쪽의 수준에 장착되고, 레이저광에 의해서 입자퇴적면을 주사하기 위하여 입자의 단면적이상에서 또한 목표정밀도에 따라서 선택되는 레이저광빔직경을 가진 레이저광의 발생 및 주사장치 및 주사점으로부터의 레이저반사광을 검출하는 촬상장치와, 측정시의 특정한 상기 주사점의 위치, 상기 레이저광발생 및 주사장치의 위치 및 상기 촬상장치의 위치로부터 삼각법에 의해 주사점의 깊이를 계산하는 계산장치와, 충전면 깊이분포를 포함한 데이터를 표시하는 표시장치를 구비한 형식의 것이고, 용기내에 입자를 충전할 때 레이저광에 의해서 퇴적면을 주사하고, 반사광을 검지하고 그리고 측정시의 특정한 주사점의 위치, 레이저광출사위치 및 레이저광검지위치로부터 삼각법에 의해 퇴적높이를 측정하고, 퇴적면을 m×n의 매트릭스로 분할하고, 매트릭스상의 점에 레이저를 순번대로 조사해서 주사를 행하고, 각 점에서 채취된 수프레임의 화상을 적분해서 미리 등록되어 있는 레이저스폿의 화상에 가장 가까운 화상을 선택해서, 그 화상의 중심위치를 구하여 레이저스폿으로 하는 화상처리를 행하고, 그리고 레이저스폿이 닿는다고 예측되는 점으로부터 퇴적면의 오목볼록의 최대치(깊이방향)/2이상의 소정의 범위내만을 화상처리하는 것을 특징으로 하는 입자충전 방법.
  13. 제1항 또는 제3항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서, 입자가 촉매인 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
  14. 바깥쪽커버와, 바깥쪽커버내부에 이 바깥쪽 커버에 의해 지지되고 그리고 하단부를 개구한 호퍼와, 이 호퍼에 지지되고 그리고 이 호퍼중앙을 통해서 이 개구로부터 바깥쪽으로 뻗은 회전축을 구비하는 모터와, 이 모터회전축의 하단부에 멈추고 그리고 상기 호퍼로부터 낙하하는 입자를 받아들이는 1축회전타원원반을 구비하고, 이 1축회전타원원반에 입자를 방출하는 슬릿이 형성되고, 그 경우 이 슬릿의 형상이 1축회전타원원반중앙영역에 호퍼로부터 낙하한 입자가 원반으로부터 회전력을 받아서 원반의 회전수와 일치할때까지의 사이에 이동하는 입자의 이동궤적과, 원반중심으로부터 반경방향으로의 이동거리에 대해서 회전방향으로의 지연각도가 그 반경위치로부터 충전면을 향해서 살포되는 입자필요량과 일치하는 궤적의 한쪽 또는 그 함의 함수로 표시되는 슬릿형상인 것을 특징으로 하는 입자살포장치.
  15. 제14항에 있어서, 회전축에 원반바닥부에 인접해서 설치한 분산판을 가진 것을 특징으로 하는 입자살포장치.
  16. 제14항에 있어서, 입자의 파괴를 방지하기 위하여 회전축이 적어도 호퍼내부에 있어서 외장체로 덮이고, 시일되어 있는 것을 특징으로 하는 입자살포장치.
  17. 제14항에 있어서, 1축회전타원원반면이 경사 또는 이동 가능하도록 호퍼가 바깥쪽으로부터 경사 또는 이동 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 입자살포장치.
  18. 제14항에 있어서, 바깥쪽커버가 고정용 다리를 장비한 것을 특징으로 하는 입자살포장치.
  19. 제14항에 있어서, 바깥쪽커버의 꼭대기부에 매달기부재를 장비한 것을 특징으로 하는 입자살포 장치.
  20. 제14항에 있어서, 1축회전타원원반중앙에 낙하한 입자가 원반으로부터 회전력을 받아서 원반의 회전수와 일치할 때까지의 사이에 이동하는 입자의 이동궤적이 다음식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 입자살포장치.
    r : 반경위치
    a : 회전원반의 긴 직경
    c : 회전원반의 짧은 직경
    g : 중력 가속도
    θ : 회전방향의 위치
    ω : 각 속도
    m : 회전원반의 정상의 회전수 (rpm)
    B : 입자가 회전원반과 동일한 속도가 될 때까지 이동한 각도
  21. 제14항에 있어서, 원반중심으로부터 반경방향으로의 이동거리에 대해서 회전방향으로의 지연 각도가 그 반경위치에 있어서 살포되는 입자필요량과 일치하는 궤적의 함수가 다음식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 입자살포장치.
    A : 슬릿최대 위상각 (deg.) (A=360/슬릿매수)
    r1: 반경위치
    θ1 : 회전방향의 위치
    a : 회전원반의 긴 직경
    n : 슬릿의 분할 수
  22. 제14항에 있어서, 원반중심으로부터 반경방향으로 이동거리에 대해서 회전방향으로의 지연각도가 그 반경위치에 있어서 살포되는 입자필요량과 일치하는 궤적의 함수가 다음식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 입자살포장치.
    A : 슬릿최대위상각 (deg.)(A=360/슬릿매수)
    r1: 반경 위치
    θ1: 회전방향의 위치
    a : 회전원반의 긴 직경
    n : 슬릿의 분할 수
  23. 제14항 내지 제22항중 어느 한 항에 있어서, 입자가 촉매인 것을 특징으로 하는 입자살포장치.
  24. 제1항에 있어서, 충전용기에 입자를충전하는 높이의 범위에 있어서, 일정한 상태에서 일정시간동안 입자의 살포를 행했을 때 형성되는 유발형상의 충전면의 중앙의 높이(h(ct))와 주변의 충전면의 높이(h(edge))의 비(h(edge)/h(ct))로 했을 때, 일정한 상태에서 살포를 행하여 형성되는 유발형상의 충전면의 형상을 2gh(edge)/h(ct)g1로 하는 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
  25. 제2항에 있어서, 충전용기에 입자를 충전하는 높이의 범위에 있어서, 일정한 상태에서 일정시간 동안 입자의 살포를 행했을 때 형성되는 유발형상의 충전면의 중앙의 높이(h(ct))와 주변의 충전면의 높이(h(edge))의 비(h(edge)/h(ct))로 했을 때, 일정한 상태에서 살포를 행했을 때 형성되는 유발형상의 충전면의 형상을 2gh(edge)/h( ct)g1의 범위로 제어할 수 있는 입자충전장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
  26. 제2항에 있어서, 상기 평활한 충전면의 형성을 반복하여 행하는 것을 특징으로 하는 입자충전 방법.
  27. 제2항에 있어서, 상기 입자살포장치가 조정가능한 개폐도어를 구비한 측면슬릿과 바닥면에 있어서의 하부슬릿을 구비하고, 바닥면에는 회전원반이 장착되고, 측면 및 하부슬릿의 개방도 및 회전원반의 회전수를 조정함으로써 살포상태를 제어할 수 있는 형식의 것인 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
  28. 제2항에 있어서, 상기 입자살포장치가, 바깥쪽커버와, 바깥쪽커버내부에 이 바깥쪽커버에 의해 지지되고 그리고 하단부를 개구한 호퍼와, 이 호퍼에 지지되고 그리고 이 호퍼 중앙을 통해서 이 개구로부터 바깥쪽으로 뻗은 회전축을 구비하는 모터와, 이 모터의 회전축의 하단부에서 멈추고 그리고 상기 호퍼로부터 낙하하는 입자를 받아들이는 1축회전타원원반을 구비하고, 이 1축회전타원원반에 입자를 방출하는 슬릿이 형성되고, 그 경우 이 슬릿의 형상이 1축회전타원원반중앙영역에 호퍼로부터 낙하한 입자가 원반으로부터 회전력을 받아서 원반의 회전수에 일치할 때까지의 사이에 이동하는 입자의 이동 궤적과, 원반 중심으로부터 반경방향으로의 이동거리에 대해서 회전방향으로의 지연각도가 그 반경위치로부터 충전면을 향해서 살포되는 입자필요량과 일치하는 궤적의 함수와의 합으로 표시되는 형식의 것인 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
  29. 제28항에 있어서, 1축회전타원원반중앙에 낙하한 입자가 원반으로부터 회전력을 받아서 원반의 회전수와 일치할 때까지의 사이에 이동하는 입자의 이동궤적이 다음 식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
    r : 반경위치
    a : 회전원반의 긴 직경
    c : 회전원반의 짧은 직경
    g : 중력가속도
    θ : 회전방향의 위치
    ω : 각속도
    m : 회전원반의 정상의 회전수 (rpm)
    B : 입자가 회전원반과 동일한 속도가 될 때까지 이동한 각도
  30. 제28항에 있어서, 원반중심으로부터 반경방향으로의 이동 거리에 대해서 회전방향으로의 지연각도가 그 반경위치에 있어서 살포되는 입자필요량과 일치하는 궤적의 다음식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
    A : 슬릿최대위상각 (deg.)(A=360/슬릿매수)
    r1: 반경위치
    θ1: 회전방향의 위치
    a : 회전원반의 긴 직경
    n : 슬릿의 분할 수
  31. 제28항에 있어서, 원반중심으로부터 반경방향으로 이동거리에 대해서 회전방향으로의 지연각도가 그 반경위치에 있어서 살포되는 입자필요량과 일치하는 궤적이 다음식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 입자살포장치.
    A : 슬릿최대위상각 (deg.)(A=360/슬릿매수)
    r1: 반경위치
    θ1: 회전방향의 위치
    a : 회전원반의 긴 직경
    n : 슬릿의 분할 수
  32. 제2항에 있어서, 충전감시모니터가, 입자를 충전하는 용기에 입자충전높이보다 위쪽의 수준에 장착되고, 레이저광에 의해서 입자퇴적면을 주사하기 위하여 입자의 단면적이상에서 또한 목표정밀도에 따라서 선택되는 레이저광빔직경을 가진 레이저광의 발생 및 주사장치 및 주사점으로부터의 레이저반사광을 검출하는 촬상장치와, 측정시의 특정한 상기 주사점의 위치, 상기 레이저광발생 및 주사장치의 위치 및 상기 촬상장치의 위치로부터 삼각법에 의해 주사점의 깊이를 계산하는 계산장치와, 충전면 깊이분포를 포함한 데이터를 표시하는 표시장치를 구비한 형식의 것인 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
  33. 제2항에 있어서, 충전감시모니터가, 입자를 충전하는 용기에 입자충전높이보다 위쪽의 수준에 장착되고, 레이저광에 의해서 입자퇴적면을 주사하기 위하여 입자의 단면적이상에서 또한 목표정밀도에 따라서 선택되는 레이저광빔직경을 가진 레이저고아의 발생 및 주사장치 및 주사점으로부터의 레이저반사광을 검출하는 촬상장치와, 측정시의 특정한 상기 주사점의 위치, 상기 레이저광발생 및 주사장치의 위치 및 상기 촬상장치의 위치로부터 삼각버에 의해 주사점의 깊이를 계산하는 계산장치와, 충전면 깊이 분포를 포함한 데이터를 표시하는 표시장치를 구비한 형식의 것이고, 용기내에 입자를 충전할 때 레이저광에 의해서 퇴적면을 주사하고, 반사광을 검지하고 그리고 측정시의 특정한 주사점의 위치, 레이저광출사위치 및 레이저광검지위치로부터 삼각법에 의해 퇴적높이를 측정하고, 퇴적면을 m×n의 매트릭스로 분할하고, 매트릭스 상의 점에 레이저를 순번대로 조사해서 주사를 행하고, 각 점에서 채취된 수프레임의 화상을 적분해서 미리 등록되어 있는 레이저스폿의 화상에 가장 가까운 화상을 선택해서, 그 화상의 중심위치를 구하여 레이저스폿으로 하는 화상처리를 행하고, 그리고 레이저 스폿이 닿는다고 예측되는 점으로부터 퇴적면의 오목볼록의 최대치(깊이방향)/2이상인 소정의 범위내만을 화상처리하는 것을 특징으로 하는입자충전 방법.
  34. 제2항 또는 제24항 내지 제30항중 어느 한 항에 있어서, 입자가 촉매인 것을 특징으로 하는 입자충전방법.
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