(57)【要約】  熱交換容器の大きさや処理対象の粉粒体の特性に合わせやすい熱交換器を含む熱交換装置を提供する。  粉粒体の熱交換装置は、粉粒体を上方から供給する処理物供給口５と、粉粒体を下方から排出する処理物排出口６とを有する熱交換容器１を備える。熱交換容器１の内部に設けられた熱交換部２０を備える。熱交換部２０は、上下方向に延びる直管に略球形状の凸部を設けた第１熱交換パイプ２１を１本以上有する、上下方向に延びる螺旋状の管であって螺旋の直径が一定のもので構成された第２熱交換パイプを２本以上有する、又は上下方向に延びる三角波形状の管で構成された第３熱交換パイプを２本以上有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体を上方から供給する処理物供給口と、前記粉粒体を下方から排出する処理物排出口とを有する熱交換容器と、
前記熱交換容器の内部に設けられた熱交換部とを備え、
前記熱交換部は、上下方向に延びる直管に略球形状の凸部を設けた第１熱交換パイプを１本以上有する、上下方向に延びる螺旋状の管であって螺旋の直径が一定のもので構成された第２熱交換パイプを２本以上有する、又は上下方向に延びる三角波形状の管で構成された第３熱交換パイプを２本以上有することを特徴とする粉粒体の熱交換装置。
【請求項２】
前記熱交換部は、前記第１熱交換パイプを１本以上有するものであり、
前記凸部の最大径は、前記直管の外径の１．２倍〜２倍であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項３】
前記熱交換部は、前記第１熱交換パイプを１本以上有するものであり、
前記凸部の下部の傾斜角度は、前記粉粒体の安息角から５度引いた値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項４】
前記熱交換部は、前記第１熱交換パイプを１本以上有するものであり、
前記凸部の下部の傾斜角度は、５０度以上であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項５】
前記凸部は、側面から見た外形が、前記直管側から外側に突出するように形成された第１円弧形状と、前記第１円弧形状の下部であって、外側から前記直管に向かって突出するように形成された第２円弧形状とを有し、
前記第１円弧形状と前記第２円弧形状とが接する変曲点における接線と水平線とのなす角度が、前記傾斜角度であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の熱交換装置。
【請求項６】
前記熱交換部は、前記第１熱交換パイプを２本以上有するものであり、
隣接する熱交換パイプにおける前記凸部の上下方向の位置が異なるように、前記２本以上の熱交換パイプが配置されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項７】
前記熱交換部は、前記第２熱交換パイプを２本以上有するものであり、
前記螺旋状の管を形成する螺旋の傾斜角度は、前記粉粒体の安息角から５度引いた値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項８】
前記熱交換部は、前記第２熱交換パイプを２本以上有するものであり、
前記螺旋状の管を形成する螺旋の傾斜角度は、５０度以上であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項９】
前記熱交換部は、前記第２熱交換パイプを２本以上有するものであり、
前記２本以上の熱交換パイプは、上方から見て１つの円の円周上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項１０】
前記２本以上の熱交換パイプは、上方から見て１つの円の円周上に、且つ互いに接することなく、上方から見て一部が重なる位置関係で配置されることを特徴とする請求項９に記載の熱交換装置。
【請求項１１】
前記熱交換部は、上方から見て１つの円の円周上に２本以上の前記第２熱交換パイプが配置される熱交換パイプ群が、１本の前記第２熱交換パイプであって前記熱交換パイプ群に含まれないもの又は前記熱交換パイプ群とは異なる他の熱交換パイプ群と、同心円状に複数列並べられて形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項１２】
前記熱交換容器は、下部が狭い略錐状に形成され、前記錐状の半頂角は６０度以下であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項１３】
前記熱交換部は、前記第３熱交換パイプを２本以上有するものであり、
前記第３熱交換パイプは、中空円筒形状の管が三角波形状に形成されたもので、上下が直管で構成された接続部と前記接続部の間に設けられ三角波形状の管で構成された波形部とを有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項１４】
前記三角波形状の管は、１つの水平方向から見て、鉛直方向に三角波が並び、前記１つの水平方向と垂直な別の水平方向から見て、略直線になるように形成されることを特徴とする請求項１３に記載の熱交換装置。
【請求項１５】
前記波形部は、直管をジグザグ状に折り曲げて形成されることを特徴とする請求項１４に記載の熱交換装置。
【請求項１６】
前記三角波形状の管の傾斜角度は、前記粉粒体の安息角から５度引いた値よりも大きいことを特徴とする請求項１４に記載の熱交換装置。
【請求項１７】
前記三角波形状の管の傾斜角度は、５０度以上であることを特徴とする請求項１４に記載の熱交換装置。
【請求項１８】
前記２本以上の熱交換パイプは、上方から見て１つの円の円周上に配置されることを特徴とする請求項１４に記載の熱交換装置。
【請求項１９】
前記２本以上の熱交換パイプは、上方から見て１つの円の円周上に、且つ互いに接することなく、上方から見て一部が重なる位置関係で配置されることを特徴とする請求項１８に記載の熱交換装置。
【請求項２０】
前記熱交換部は、上方から見て１つの円の円周上に２本以上の前記第３熱交換パイプが配置される熱交換パイプ群が、１本の前記第３熱交換パイプであって前記熱交換パイプ群に含まれないもの又は前記熱交換パイプ群とは異なる他の熱交換パイプ群と、同心円状に複数列並べられて形成されることを特徴とする請求項１４に記載の熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉粒体の熱交換装置に関し、特に、粉粒体を熱交換媒体との伝導伝熱（間接加熱）によって加熱又は冷却する熱交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉粒体の熱交換装置として、特許文献に記載のものがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７１２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、１つの螺旋状の管で、熱交換容器内部の熱交換を行うため、一部がテーパー状になっており、熱交換容器の大きさに合わせて且つ処理対象の粉粒体の特性に合わせて、特別の熱交換パイプを用意する必要がある。【０００５】
したがって本発明の目的は、熱交換容器の大きさや処理対象の粉粒体の特性に合わせやすい熱交換器を含む熱交換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る粉粒体の熱交換装置は、粉粒体を上方から供給する処理物供給口と、粉粒体を下方から排出する処理物排出口とを有する熱交換容器と、熱交換容器の内部に設けられた熱交換部とを備え、熱交換部は、上下方向に延びる直管に略球形状の凸部を設けた第１熱交換パイプを１本以上有する、上下方向に延びる螺旋状の管であって螺旋の直径が一定のもので構成された第２熱交換パイプを２本以上有する、又は上下方向に延びる三角波形状の管で構成された第３熱交換パイプを２本以上有する。【０００７】
上下方向に延びる第１熱交換パイプ、第２熱交換パイプ又は第３熱交換パイプを熱交換容器内に設けることにより、粉粒体のピストンフロー性を保ちつつ、凸部や螺旋形状や三角波形状により、大きな伝熱面積を有する熱交換器を形成することが出来る。
直管に凸部を設けた第１熱交換パイプを熱交換部として１本以上使う場合は、直管を絞るなどして第１熱交換パイプを形成することが出来るため、一部にテーパー状の螺旋を含む螺旋状の熱交換パイプを用いる形態に比べて、容易に熱交換容器の大きさや処理対象の粉粒体の特性に合うもの（特に、熱交換容器の径が小さいものに合わせた第１熱交換パイプ）を用意することが出来る。
円筒形状物にコイルが巻かれるように螺旋状の管が形成された第２熱交換パイプを熱交換部として２本以上使う場合は、一部にテーパー状の螺旋を含む１つの螺旋状の熱交換パイプを用いる形態に比べて、容易に熱交換容器の大きさや処理対象の粉粒体の特性に合うものを用意することが出来る。
直管をジグザグ状に折り曲げるなどして三角波形状の管が形成された第３熱交換パイプを熱交換部として２本以上使う場合は、一部にテーパー状の螺旋を含む螺旋状の熱交換パイプを用いる形態に比べて、容易に熱交換容器の大きさや処理対象の粉粒体の特性に合うものを用意することが出来る。
また、いずれの場合であっても、熱交換パイプを複数配置することで、容易に伝熱面積を増やすことが出来、且つ、凸部や螺旋の傾斜を使って、粉粒体の横方向の移動を促すことが出来、粉粒体の均一な処理が可能になる。【０００８】
好ましくは、熱交換部は、第１熱交換パイプを１本以上有するものであり、凸部の最大径は、直管の外径の１．２倍〜２倍である。【０００９】
また、好ましくは、熱交換部は、第１熱交換パイプを１本以上有するものであり、凸部の下部の傾斜角度は、粉粒体の安息角から５度引いた値よりも大きい。【００１０】
傾斜角度を、粉粒体の安息角よりも大きくすることにより、凸部の下部と粉粒体層の間に空隙が出来にくく、熱交換パイプの全体を使って効率良く熱交換を行うことが可能になる。【００１１】
また、好ましくは、熱交換部は、第１熱交換パイプを１本以上有するものであり、凸部の下部の傾斜角度は、５０度以上である。【００１２】
傾斜角度を、５０度以上にすることにより、凸部の下部と粉粒体層の間に空隙が出来にくく、熱交換パイプの全体を使って効率良く熱交換を行うことが可能になる。【００１３】
さらに好ましくは、凸部は、側面から見た外形が、直管側から外側に突出するように形成された第１円弧形状と、第１円弧形状の下部であって、外側から直管に向かって突出するように形成された第２円弧形状とを有し、第１円弧形状と第２円弧形状とが接する変曲点における接線と水平線とのなす角度が、傾斜角度である。【００１４】
また、好ましくは、熱交換部は、第１熱交換パイプを２本以上有するものであり、隣接する熱交換パイプにおける凸部の上下方向の位置が異なるように、２本以上の熱交換パイプが配置される。【００１５】
凸部が設けられ、且つ他の熱交換パイプの凸部と上下方向の位置が異なるため、粉粒体の横方向の移動を増やすことが出来、粉粒体の均一な処理が可能になる。【００１６】
また、好ましくは、熱交換部は、第２熱交換パイプを２本以上有するものであり、螺旋状の管を形成する螺旋の傾斜角度は、粉粒体の安息角から５度引いた値よりも大きい。【００１７】
また、好ましくは、熱交換部は、第２熱交換パイプを２本以上有するものであり、螺旋状の管を形成する螺旋の傾斜角度は、５０度以上である。【００１８】
また、好ましくは、熱交換部は、第２熱交換パイプを２本以上有するものであり、２本以上の熱交換パイプは、上方から見て１つの円の円周上に配置される。【００１９】
さらに好ましくは、２本以上の熱交換パイプは、上方から見て１つの円の円周上に、且つ互いに接することなく、上方から見て一部が重なる位置関係で配置される。【００２０】
一定の空間（熱交換容器１）内に、多くの第２熱交換パイプ３１を配置して、第２熱交換パイプ３１による伝熱面積を大きくすることが可能になる。【００２１】
また、好ましくは、熱交換部は、上方から見て１つの円の円周上に２本以上の第２熱交換パイプが配置される熱交換パイプ群が、１本の第２熱交換パイプであって熱交換パイプ群に含まれないもの又は熱交換パイプ群とは異なる他の熱交換パイプ群と、同心円状に複数列並べられて形成される。【００２２】
また、好ましくは、熱交換容器は、下部が狭い略錐状に形成され、錐状の半頂角は６０度以下である。【００２３】
また、好ましくは、熱交換部は、第３熱交換パイプを２本以上有するものであり、第３熱交換パイプは、中空円筒形状の管が三角波形状に形成されたもので、上下が直管で構成された接続部と接続部の間に設けられ三角波形状の管で構成された波形部とを有する。【００２４】
さらに好ましくは、三角波形状の管は、１つの水平方向から見て、鉛直方向に三角波が並び、１つの水平方向と垂直な別の水平方向から見て、略直線になるように形成される。【００２５】
螺旋状の管（第２熱交換パイプ）に比べて、隣接する熱交換パイプとの干渉がおきにくく、複数の熱交換パイプを配置しやすいメリットがある。【００２６】
さらに好ましくは、波形部は、直管をジグザグ状に折り曲げて形成される。【００２７】
また、好ましくは、三角波形状の管の傾斜角度は、粉粒体の安息角から５度引いた値よりも大きい。【００２８】
また、好ましくは、三角波形状の管の傾斜角度は、５０度以上である。【００２９】
また、好ましくは、２本以上の熱交換パイプは、上方から見て１つの円の円周上に配置される。【００３０】
さらに好ましくは、２本以上の熱交換パイプは、上方から見て１つの円の円周上に、且つ互いに接することなく、上方から見て一部が重なる位置関係で配置される。【００３１】
また、好ましくは、熱交換部は、上方から見て１つの円の円周上に２本以上の第３熱交換パイプが配置される熱交換パイプ群が、１本の第３熱交換パイプであって熱交換パイプ群に含まれないもの又は熱交換パイプ群とは異なる他の熱交換パイプ群と、同心円状に複数列並べられて形成される。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように本発明によれば、熱交換容器の大きさや処理対象の粉粒体の特性に合わせやすい熱交換器を含む熱交換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施例における粉粒体の熱交換装置の一部破断構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面で、熱交換部の上面などを示す図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面で、熱交換部の水平断面などを示す図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ線断面で、熱交換部の縦断面などを示す図である。
【図５】第１の実施例における第１熱交換パイプの凸部を示す側面図である。
【図６】第１の実施例で、傾斜角度が小さい場合の凸部と空隙の位置関係を示す側面図である。
【図７】第２の実施例における粉粒体の熱交換装置の一部破断構成図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ線断面で、第２熱交換パイプの上面などを示す図である。
【図９】第２の実施例における熱交換部の側面などを示す図である（ただし、正面から見て、手前５本の第２熱交換パイプの図示を省略している）。
【図１０】第２の実施例における第２熱交換パイプの接続部（第１接続部）と螺旋部を示す斜視図である。
【図１１】第２の実施例において、同心円状に熱交換パイプ群が複数並べられて熱交換部が形成される形態で、第２熱交換パイプの上面などを示す図である。
【図１２】図１１の形態の熱交換部の側面などを示す図である（ただし、正面から見て、手前５本の第２熱交換パイプの図示を省略している）。
【図１３】第３の実施例における粉粒体の熱交換装置の一部破断構成図である。
【図１４】図１３のＥ−Ｅ線断面で、第３熱交換パイプの上面などを示す図である。
【図１５】第３の実施例における熱交換部の側面などを示す図である。
【図１６】第３の実施例における第３熱交換パイプの波形部の具体例を示す斜視図である。
【図１７】第３の実施例において、同心円状に熱交換パイプ群が複数並べられて熱交換部が形成される形態で、第３熱交換パイプの上面などを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本実施形態について、図を用いて説明する。
【００３５】
本実施形態における粉粒体の熱交換装置は、熱交換容器１、定量供給装置７、定量排出装置８、ロードセル９、第１ベローズ形伸縮管継ぎ手１１ａ、第２ベローズ形伸縮管継ぎ手１１ｂ、熱交換部２０を備える。
【００３６】
熱交換容器１は、円筒状の本体２と、その上部の蓋体３と、本体２の下部に形成された錐状部４とを有する。
蓋体３は、上部が狭く、下部が広い切頭円錐形状（略円錐台形状ともいう）を有し、上端部は処理物供給口５として開口する。
錐状部４は、上部が広く、下部が狭い切頭円錐形状（略円錐台形状ともいう）を有し、下端部は処理物排出口６として開口する。なお、錐状部４の半頂角φは６０度以下であることが好ましい。
【００３７】
定量供給装置７は、処理物（粉粒体）を熱交換容器１内に定量供給する装置で、たとえば、スクリューフィーダーが用いられる。
定量排出装置８は、処理物を熱交換容器１内から定量排出する装置で、たとえば、ロータリーバルブが用いられる。
【００３８】
ロードセル９は、熱交換容器１の重量を測定するために使用される。
熱交換容器１の重量測定に影響を及ぼさないように、定量供給装置７は、第１ベローズ形伸縮管継ぎ手１１ａを介して、処理物供給口５に連接され、定量排出装置８は、第２ベローズ形伸縮管継ぎ手１１ｂを介して、処理物排出口６に連接される。
【００３９】
熱交換部２０は、上下方向に延びる熱交換パイプと、当該熱交換パイプの上端部が連接された上部ヘッダータンクと、当該熱交換パイプの下端部が連接された下部ヘッダータンクとを有し、内部に熱交換媒体が流れ、当該熱交換媒体により、熱交換容器１内の粉粒体が加熱されたり冷却されたりする。
【００４０】
具体的には、後述する第１の実施例では、熱交換部２０は、上下方向に延びる直管２２に略球形状の凸部２３が設けられた１本以上の第１熱交換パイプ２１と、第１熱交換パイプ２１の上端に連接される第１上部ヘッダータンク２４と、第１熱交換パイプ２１の下端に連接される第１下部ヘッダータンク２５を有する。
【００４１】
また、後述する第２の実施例では、熱交換部２０は、螺旋状の管であって螺旋の直径ｄが一定のもので構成された２本以上の第２熱交換パイプ３１と、第２熱交換パイプ３１の上端に連接される第２上部ヘッダータンク３４と、第２熱交換パイプ３１の下端に連接される第２下部ヘッダータンク３５を有する。
【００４２】
また、後述する第３の実施例では、熱交換部２０は、三角波形状の管で構成された２本以上の第３熱交換パイプ４１と、第３熱交換パイプ４１の上端に連接される第３上部ヘッダータンク４４と、第３熱交換パイプ４１の下端に連接される第３下部ヘッダータンク４５を有する。
【００４３】
熱交換容器１の本体２の内径が比較的大きく、蓋体３に処理物供給口５が１つだけ設けられる形態の場合は、本体２又は蓋体３の内部であって、熱交換部２０の上部に、処理物を分散落下させるために、ルーバーなど分散装置（不図示）を設ける形態であってもよい。
【００４４】
熱交換容器１（本体２、蓋体３、錐状部４）は、ジャケット構造（不図示）を有し、内部に第１熱交換パイプ２１内に流すものと同じ熱交換媒体を流すことが好ましい。また、当該ジャケット構造に代えて、熱交換容器１の外側に保温装置又は保冷装置を設ける形態であってもよいし、当該ジャケット構造の外側に保温装置又は保冷装置を設ける形態であってもよい。
【００４５】
次に、第１の実施例を説明する（図１〜図６参照）。
【００４６】
第１の実施例における第１熱交換パイプ２１は、ステンレス（たとえば、ＳＵＳ３０４）のまっすぐな中空円筒形状の管（直管２２）に、外側に突出した複数の凸部２３が、上下方向に一定の間隔を隔てて設けられたものである。
【００４７】
凸部２３は、どの高さの水平断面でも同じ上下方向の軸を中心とした円形状（同心円状）で、中央部分の径が最も長く、上下方向に各々滑らかに径が短くなる形状を有し、全体として略球形を有する。
【００４８】
凸部２３の形状は、上下対称である必要はないが、少なくとも凸部２３の下部の傾斜角度（凸部２３の外形の傾斜面と水平面とのなす角度）θが、当該熱交換装置で処理する粉粒体の安息角（水平面に粉粒体を自由に注いだときに、当該粉粒体によって形成される山の底角：ＪＩＳ工業用語大辞典第５版（財団法人日本規格協会））±５度よりも大きいことが好ましい。
また、処理する粉粒体の物性によっても異なるが、この傾斜角度θが５０度以上であることが好ましい。
【００４９】
第１の実施例のように、凸部２３を側面から見た外形が、第１円弧形状２３ａと、第１円弧形状２３ａの下部に位置し、一方の端部が第１円弧形状２３ａと接し、他方の端部が直管２２と接する第２円弧形状２３ｂとを有する場合には、第１円弧形状２３ａと第２円弧形状２３ｂとが接する変曲点における接線と水平線とのなす角度が、傾斜角度θとされる（図５参照）。
【００５０】
第１円弧形状２３ａは、第１熱交換パイプ２１の内部にその中心Ｃ１が位置する円の一部（円弧）で、第２円弧形状２３ｂは、第１熱交換パイプ２１の外部にその中心Ｃ２が位置する円の一部（円弧）である。
要するに、第１円弧形状２３ａは、直管２２側から外側に向かって突出するように形成された円弧で、第２円弧形状２３ｂは、外側から直管２２に向かって突出する（直管２２から外側に向かって凹む）ように形成された円弧である。
【００５１】
また、第２円弧形状２３ｂを有さず、変曲点がない場合は、具体的には第１円弧形状２３ａと直管２２とが直接接する場合には、その接する部分における第１円弧形状２３ａの接線と水平線とのなす角度が、また第２円弧形状２３ｂに代えて直線形状の場合は、この直線と水平線とのなす角度が、傾斜角度θとされる。
【００５２】
傾斜角度θを、粉粒体の安息角±５度よりも大きくしたり、５０度以上に大きくしたりすると、凸部２３の下部と粉粒体層の間に空隙が出来にくく、第１熱交換パイプ２１の全体を使って効率良く熱交換を行うことが可能になる。
傾斜角度θが小さい場合は、図６に示すように、凸部２３の下部と粉粒体層との間に空隙ａが出来、第１熱交換パイプ２１の中を流れる熱交換媒体との効率良い熱交換が行われにくくなる。
【００５３】
凸部２３は、スウェージング加工（Ｓｗａｇｉｎｇ）と呼ばれる、分割した金型が回転し、叩きながらパイプ材の外径を絞っていく冷間鍛造加工法で形成されるのが好ましい。
【００５４】
第１熱交換パイプ２１は、１本で構成される形態であってもよいが、２本以上で構成される形態であってもよい。
２本以上で構成される場合、複数の第１熱交換パイプ２１は、各々が等間隔に配置され、図２や図３に示すように、３つの第１熱交換パイプ２１が上方から見て正三角形の頂点の位置に配置されるのが好ましい。
【００５５】
凸部２３の最大径は、直管２２の外径の１．２倍〜２倍になるように第１熱交換パイプ２１が形成されるのが好ましい。
【００５６】
隣り合う第１熱交換パイプ２１は、なるべく近づけることが好ましく、隣り合う第１熱交換パイプ２１の凸部２３間の水平投影面における間隔ｘは、凸部２３の最大径の１／３以下であることが好ましい。具体的には、直管２２の外径が３５ｍｍ、凸部２３の最大径が６０ｍｍの第１熱交換パイプ２１の場合、隣り合う第１熱交換パイプ２１の間隔ｘは、２０ｍｍ以下であることが好ましい（図３参照）。
この間隔ｘが、長くなると、第１熱交換パイプ２１がある部分で、上から下へ移動する処理物の横方向の移動量が少なくなり、処理物が混ざり合う度合いが減り、総ての処理物が均一に第１熱交換パイプ２１と接触できず、均一に加熱すること又は冷却することが困難になる。
【００５７】
また、図４に示すように、隣り合う第１熱交換パイプ２１における凸部２３の上下方向の位置が異なるように、それぞれの第１熱交換パイプ２１が形成され配置されるのが好ましい。
【００５８】
具体的には、水平方向の一直線上に並べられた３本の第１熱交換パイプ２１について、中間の第１熱交換パイプ２１の上下２つの凸部２３の間であって、上の凸部２３に近い位置に、一方に隣接する第１熱交換パイプ２１の凸部２３が配置され、下の凸部２３に近い位置に、他方に隣接する第１熱交換パイプ２１の凸部２３が配置されるように、それぞれの第１熱交換パイプ２１が形成され配置されることが好ましい。
【００５９】
なお、上記の水平方向の一直線上に並べられた３本の第１熱交換パイプ２１とは、下で示す同一の第１上部ヘッダータンク２４と第１下部ヘッダータンク２５に連接される一直線上に配置された３本の第１熱交換パイプ２１の配置に限られず、異なる第１上部ヘッダータンク２４と第１下部ヘッダータンク２５に連接された他の水平方向一直線上に配置された３本の第１熱交換パイプ２１の配置についても適用される。
【００６０】
水平方向の一直線上に配置された複数の第１熱交換パイプ２１が、各々１つの第１上部ヘッダータンク２４と第１下部ヘッダータンク２５に連接される（図２〜図４参照）。
【００６１】
第１上部ヘッダータンク２４と第１下部ヘッダータンク２５は、垂直断面が小判形状（縦長長円形状）を有する直管である。
【００６２】
第１上部ヘッダータンク２４と第１下部ヘッダータンク２５の上面に乗った処理物が滞留するのを防止するため、縦長になるように長径の方向を上下方向に配置している。なお、第１上部ヘッダータンク２４と第１下部ヘッダータンク２５の上面を、上部が尖った断面三角形状に形成しても良い。
【００６３】
第１上部ヘッダータンク２４の一方の端部には、第１上部配管２６が連接され、他方の端部は閉じる。第１下部ヘッダータンク２５の一方の端部には、第１下部配管２７が連接され、他方の端部は閉じる。
【００６４】
熱交換媒体に液体（冷水、温水、熱媒油など）を使用する場合は、第１下部配管２７が熱交換媒体供給管として使用され、第１上部配管２６が熱交換媒体排出管として使用される。
熱交換媒体に水蒸気などの気体を使用する場合は、第１上部配管２６が熱交換媒体供給管として使用され、第１下部配管２７が熱交換媒体排出管として使用される。
熱交換媒体供給管（第１上部配管２６又は第１下部配管２７）は、熱交換媒体源（不図示）に連通される。
【００６５】
上下方向に延びる第１熱交換パイプ２１を熱交換容器１内に設けることにより、粉粒体のピストンフロー性を保ちつつ、凸部２３により、直管２２だけで構成された熱交換パイプに比べて大きな伝熱面積を有する熱交換器を形成することが出来る。
直管を絞るなどして第１熱交換パイプ２１を形成することが出来るため、特許文献１のような一部にテーパー状の螺旋を含む螺旋状の熱交換パイプを用いる形態に比べて、容易に熱交換容器１の大きさや処理対象の粉粒体の特性に合うもの（特に、熱交換容器１の径が小さいものに合わせた第１熱交換パイプ２１）を用意することが出来る。
また、第１熱交換パイプ２１を複数配置することで、容易に伝熱面積を増やすことが出来、且つ、凸部２３の傾斜を使って、粉粒体の横方向の移動を促すことが出来、粉粒体の均一な処理が可能になる。
【００６６】
次に、第２の実施例を説明する（図７〜図１２参照）。
【００６７】
第２の実施例における第２熱交換パイプ３１は、ステンレス（たとえば、ＳＵＳ３０４）の中空円筒形状の管が螺旋状に巻かれたもので、上下が直管で構成された第１接続部３２と当該第１接続部３２の間に設けられ螺旋状の管で構成された螺旋部３３とを有する。
【００６８】
第２熱交換パイプ３１の螺旋状の管（螺旋部３３）は、螺旋の直径ｄが一定で、上下方向に延びる架空の円筒形状物に等間隔でコイルが巻かれるように形成される。
【００６９】
第２熱交換パイプ３１は、滑らかな曲線形状で形成されるのが好ましいが、直管を少しずつ折り曲げて略螺旋状の管に近い形状にさせたものでも良い。
【００７０】
第２熱交換パイプ３１の螺旋状の管（螺旋部３３）を形成する螺旋の傾斜角度（リード角度）θは、第１の実施例の場合と同様に、処理する粉粒体の安息角±５度よりも大きいことが好ましい。
また、処理する粉粒体の物性によっても異なるが、この傾斜角度θは５０度以上であることが好ましい。
【００７１】
傾斜角度θを、粉粒体の安息角±５度よりも大きくしたり、５０度以上に大きくしたりすると、第２熱交換パイプ３１の螺旋状の管（螺旋部３３）を形成する螺旋の下部と粉粒体層の間に空隙が出来にくく、第２熱交換パイプ３１の全体を使って効率良く熱交換を行うことが可能になる。
傾斜角度θが小さい場合は、第１の実施例の場合と同様に、第２熱交換パイプ３１の螺旋状の管（螺旋部３３）を形成する螺旋の下部と粉粒体層との間に空隙ａが出来、第２熱交換パイプ３１の中を流れる熱交換媒体との効率良い熱交換が行われにくくなる。
【００７２】
複数の第２熱交換パイプ３１は、図８に示すように、上方から見て、熱交換容器１の本体２の中心から等距離の位置関係で、すなわち、１つの円の円周上（同心円状）に、等間隔に配置される。
【００７３】
また、図８に示すように、上方から見て、１つの円の円周上に配置され、且つ隣り合う第２熱交換パイプ３１が、互いに接することなく、且つ上方から見て一部が重なる位置関係になるように配置される。
【００７４】
一定の空間（熱交換容器１）内に、多くの第２熱交換パイプ３１を配置して、第２熱交換パイプ３１による伝熱面積を大きくすることが可能になる。
【００７５】
ただし、当該隣り合う第２熱交換パイプ３１が、上方から見て一部が重なり合わない位置関係になるように配置される形態であってもよい。
【００７６】
第２熱交換パイプ３１の螺旋状の管（螺旋部３３）を形成する螺旋の直径ｄ（水平断面で見た円形の直径）はなるべく小さい方が良いが、たとえば、第２熱交換パイプ３１の管の直径が２５．４ｍｍの場合に、当該螺旋の直径ｄは１００〜３００ｍｍに出来る。
【００７７】
図８、図９に示すように、１つの円の円周上に配置された複数の第２熱交換パイプ３１が、第１接続部３２を介して、それぞれ１つの第２上部ヘッダータンク３４と第２下部ヘッダータンク３５に連接される。
【００７８】
第２上部ヘッダータンク３４と第２下部ヘッダータンク３５は、垂直断面が小判形状（縦長長円形状）を有する円管である。
【００７９】
第２上部ヘッダータンク３４と第２下部ヘッダータンク３５の上面に乗った処理物が滞留するのを防止するため、長径の方向を上下方向に配置している。なお、第２上部ヘッダータンク３４と第２下部ヘッダータンク３５の上面を、上部が尖った断面三角形状に形成しても良い。
【００８０】
第２上部ヘッダータンク３４の側面の一部には、第２上部配管３６が連接され、第２下部ヘッダータンク３５の側面の一部には、第２下部配管３７が連接されている。
【００８１】
熱交換媒体に液体（冷水、温水、熱媒油など）を使用する場合は、第２下部配管３７が熱交換媒体供給管として使用され、第２上部配管３６が熱交換媒体排出管として使用される。
熱交換媒体に水蒸気などの気体を使用する場合は、第２上部配管３６が熱交換媒体供給管として使用され、第２下部配管３７が熱交換媒体排出管として使用される。
熱交換媒体供給管（第２上部配管３６又は第２下部配管３７）は、熱交換媒体源（不図示）に連通される。
【００８２】
上下方向に延びる第２熱交換パイプ３１を熱交換容器１内に設けることにより、粉粒体のピストンフロー性を保ちつつ、螺旋形状により、大きな伝熱面積を有する熱交換器を形成することが出来る。
円筒形状物にコイルが巻かれるように螺旋状の管（第２熱交換パイプ３１の螺旋部３３）が形成されるので、特許文献１のような一部にテーパー状の螺旋を含む１つの螺旋状の熱交換パイプを用いる形態に比べて、容易に熱交換容器の大きさや処理対象の粉粒体の特性に合うものを用意することが出来る。
また、第２熱交換パイプ３１を複数配置することで、容易に伝熱面積を増やすことが出来、且つ、螺旋の傾斜面を使って、粉粒体の横方向の移動を促すことが出来、粉粒体の均一な処理が可能になる。
【００８３】
なお、熱交換容器１の本体２の内径と第２熱交換パイプ３１の螺旋状の管（螺旋部３３）を形成する螺旋の直径によって異なるが、熱交換部２０は、上方から見て、１つの円の円周上に２本以上の第２熱交換パイプ３１が配置された熱交換パイプ群が、１本の第２熱交換パイプ３１であって前述の熱交換パイプ群に含まれないもの又は（前述の熱交換パイプ群とは異なる）他の熱交換パイプ群と、同心円状に２列又はそれ以上並べられて形成されるのが好ましい（図１１、図１２参照）。
【００８４】
図１１と図１２は、１２本の第２熱交換パイプ３１が１つの円周上に配置された熱交換パイプ群と、その内側に、４本の第２熱交換パイプ３１が１つの円周上に配置された別の熱交換パイプ群が、同心円状に並べられた熱交換部２０の例を示す。
【００８５】
ここで、内側の第２熱交換パイプ３１と外側の第２熱交換パイプ３１が、互いに接することなく、且つ上方から見て一部が重なる位置関係になるように配置されても良く、また図１１に示すように、上方から見て互いに重なり合わない位置関係になるように配置されても良い。
【００８６】
次に、第３の実施例を説明する（図１３〜図１７参照）。
【００８７】
第３の実施例における第３熱交換パイプ４１は、ステンレス（たとえば、ＳＵＳ３０４）の中空円筒形状の管が三角波形状に形成されたもので、上下が直管で構成された第２接続部４２と当該上下の第２接続部４２の間に設けられ三角波形状の管で構成された波形部４３とを有する。
【００８８】
第３熱交換パイプ４１の三角波形状の管（波形部４３）は、１つの水平方向から見て、鉛直方向に三角波が並び、当該１つの水平方向と垂直な別の水平方向から見て、略直線になるように形成される。
このため、螺旋状の管（第２熱交換パイプ３１）に比べて、隣接する熱交換パイプとの干渉がおきにくく、複数の熱交換パイプを配置しやすいメリットがある。
【００８９】
第３熱交換パイプ４１の波形部４３は、直管を一定間隔に左右交互に同じ角度でジグザグ状に、且つこのジグザグの角の部分を緩やかな曲線に折り曲げて形成される形態であるが、図１６に示すように、直線状の管４３ａと、Ｌ字管４３ｂとをつなぎ合わせて形成される形態であっても良い。
【００９０】
第３熱交換パイプ４１の三角波形状の管（波形部４３）の傾斜角度θは、第１の実施例や第２の実施例の場合と同様に、処理する粉粒体の安息角±５度よりも大きいことが好ましい。
また、処理する粉粒体の物性によっても異なるが、この傾斜角度θは５０度以上であることが好ましい。
【００９１】
傾斜角度θを、粉粒体の安息角±５度よりも大きくしたり、５０度以上に大きくしたりすると、第３熱交換パイプ４１の三角波形状の管（波形部４３）を形成する傾斜した管の下部と粉粒体層の間に空隙が出来にくく、第３熱交換パイプ４１の全体を使って効率良く熱交換を行うことが可能になる。
傾斜角度θが小さい場合は、第１の実施例や第２の実施例の場合と同様に、第３熱交換パイプ４１の三角波形状の管（波形部４３）を形成する傾斜した管と粉粒体層との間に空隙が出来、第３熱交換パイプ４１の中を流れる熱交換媒体との効率良い熱交換が行われにくくなる。
【００９２】
複数の第３熱交換パイプ４１は、図１４に示すように、上方から見て、熱交換容器１の本体２の中心から等距離の位置関係で、すなわち、１つの円の円周上（同心円状）に、等間隔に配置される。
【００９３】
また、図１４に示すように、上方から見て、１つの円の円周上に配置され、且つ隣り合う第３熱交換パイプ４１が、互いに接することなく、且つ上方から見て一部が重なる位置関係になるように配置される。
【００９４】
一定の空間（熱交換容器１）内に、多くの第３熱交換パイプ４１を配置して、第３熱交換パイプ４１による伝熱面積を大きくすることが可能になる。
【００９５】
ただし、当該隣り合う第３熱交換パイプ４１が、上方から見て一部が重なり合わない位置関係になるように配置される形態であってもよい。
たとえば、第３熱交換パイプ４１の上方から見て略直線の方向が、上方から見て１つの円の円周に対して直交する位置関係になるように（当該略直線が上方から見て放射状に位置するように）、第３熱交換パイプ４１のそれぞれが配置される形態であってもよい。
【００９６】
図１４、図１５に示すように、１つの円の円周上に配置された複数の第３熱交換パイプ４１が、第２接続部４２を介して、それぞれ１つの第３上部ヘッダータンク４４と第３下部ヘッダータンク４５に連接される。
ただし、第３熱交換パイプ４１の配列は、円周上に配置される形態に限定されるものではなく、たとえば、第１の実施例のように、水平方向の一直線上に第３熱交換パイプ４１が配置される形態であってもよい。
この場合、第３熱交換パイプ４１の上方から見て略直線の方向が、上記水平方向の一直線に対して直交する位置関係や、一定の角度を有する位置関係になるように（当該略直線が平行に並べられるように）、第３熱交換パイプ４１のそれぞれが配置される。
【００９７】
第３上部ヘッダータンク４４と第３下部ヘッダータンク４５は、垂直断面が小判形状（縦長長円形状）を有する円管である。
【００９８】
第３上部ヘッダータンク４４と第３下部ヘッダータンク４５の上面に乗った処理物が滞留するのを防止するため、長径の方向を上下方向に配置している。なお、第３上部ヘッダータンク４４と第３下部ヘッダータンク４５の上面を、上部が尖った断面三角形状に形成しても良い。
【００９９】
第３上部ヘッダータンク４４の側面の一部には、第３上部配管４６が連接され、第３下部ヘッダータンク４５の側面の一部には、第３下部配管４７が連接されている。
【０１００】
熱交換媒体に液体（冷水、温水、熱媒油など）を使用する場合は、第３下部配管４７が熱交換媒体供給管として使用され、第３上部配管４６が熱交換媒体排出管として使用される。
熱交換媒体に水蒸気などの気体を使用する場合は、第３上部配管４６が熱交換媒体供給管として使用され、第３下部配管４７が熱交換媒体排出管として使用される。
熱交換媒体供給管（第３上部配管４６又は第３下部配管４７）は、熱交換媒体源（不図示）に連通される。
【０１０１】
上下方向に延びる第３熱交換パイプ４１を熱交換容器１内に設けることにより、粉粒体のピストンフロー性を保ちつつ、三角波形状により、大きな伝熱面積を有する熱交換器を形成することが出来る。
直管をジグザグ状に折り曲げるなどして三角波形状の管（第３熱交換パイプ４１）を形成することが出来るため、特許文献１のような一部にテーパー状の螺旋を含む螺旋状の熱交換パイプを用いる形態に比べて、容易に熱交換容器１の大きさや処理対象の粉粒体の特性に合うもの（特に、熱交換容器１の径が小さいものに合わせた第３熱交換パイプ４１）を用意することが出来る。
また、第３熱交換パイプ４１を複数配置することで、容易に伝熱面積を増やすことが出来、且つ、三角波形状の傾斜面を使って、粉粒体の横方向の移動を促すことが出来、粉粒体の均一な処理が可能になる。
【０１０２】
なお、熱交換部２０は、上方から見て、１つの円の円周上に２本以上の第３熱交換パイプ４１が配置された熱交換パイプ群が、１本の第３熱交換パイプ４１であって前述の熱交換パイプ群に含まれないもの又は（前述の熱交換パイプ群とは異なる）他の熱交換パイプ群と、同心円状に２列又はそれ以上並べられて形成されるのが好ましい（図１７参照）。
【０１０３】
図１７は、１６本の第３熱交換パイプ４１が１つの円周上に配置された熱交換パイプ群と、その内側に、８本の第３熱交換パイプ４１が１つの円周上に配置された別の熱交換パイプ群が、同心円状に並べられた熱交換部２０の例を示す。
【０１０４】
ここで、内側の第３熱交換パイプ４１と外側の第３熱交換パイプ４１が、互いに接することなく、且つ上方から見て一部が重なる位置関係になるように配置されても良く、また図１７に示すように、上方から見て互いに重なり合わない位置関係になるように配置されても良い。
【０１０５】
また、第２熱交換パイプ３１や第３熱交換パイプ４１に接触しない粉粒体を少なくするため、本体２の中心部を通る線（処理物供給口５と処理物排出口６とを結ぶ鉛直線）上など、第２熱交換パイプ３１又は第３熱交換パイプ４１が通らない箇所には、鉛直方向に延びる上端と下端が閉じた中空円筒形状の中子を設け、当該中子を設けた部分に粉粒体が通らないようにする形態であってもよい。
またさらに、当該中子の内部にも熱交換媒体を通す形態であってもよい。
【０１０６】
次に、本発明の粉粒体の熱交換装置（第１の実施例に示す熱交換装置）を用いて粉粒体を冷却する方法について説明する。
【０１０７】
定量排出装置８を停止した状態で、操作者は、不図示のポンプなどを使って熱交換媒体源から一定温度の冷却水を、熱交換媒体供給管（第１下部配管２７）を介して、熱交換部２０に定量供給させる。
【０１０８】
熱交換部２０に供給された冷却水は、熱交換媒体供給管（第１下部配管２７）から第１下部ヘッダータンク２５を経て各第１熱交換パイプ２１に入り、その後、第１上部ヘッダータンク２４、熱交換媒体排出管（第１上部配管２６）を介して、熱交換媒体源に戻り、再度一定温度に冷却される。
【０１０９】
次に、操作者は、定量供給装置７を起動し、熱交換容器１内に連続的に処理物（原料、粉粒体）を供給させる。
【０１１０】
ロードセル９によって熱交換容器１内の処理物の重量が連続的に測定され、所定の重量になると、操作者は、定量排出装置８を起動し、熱交換容器１内から連続的に処理物を排出させる。
【０１１１】
熱交換容器１内の処理物の重量が一定になるように、操作者が、定量排出装置８の回転速度を制御する。
【０１１２】
また、熱交換部２０の下方に位置する錐状部４内に設置された温度計（不図示）で処理物の温度を連続的に測定し、操作者が、測定結果に基づいて処理物の温度管理を行う。
【０１１３】
定量供給装置７内の処理物がなくなるか、又は定量供給装置７を停止させて熱交換容器１内への処理物の供給が終わった後も、引き続き処理物の冷却処理は続けられる。
【０１１４】
熱交換容器１内の処理物が全量排出された後、操作者は、定量排出装置８を停止し、冷却水の供給も停止させる。
【符号の説明】
【０１１５】
１  熱交換容器
２  本体
３  蓋体
４  錐状部
５  処理物供給口
６  処理物排出口
７  定量供給装置
８  定量排出装置
９  ロードセル
１１ａ  第１ベローズ形伸縮管継ぎ手
１１ｂ  第２ベローズ形伸縮管継ぎ手
２０  熱交換部
２１  第１熱交換パイプ
２２  直管
２３  凸部
２３ａ  第１円弧形状
２３ｂ  第２円弧形状
２４  第１上部ヘッダータンク
２５  第２下部ヘッダータンク
２６  第１上部配管
２７  第１下部配管
３１  第２熱交換パイプ
３２  第１接続部
３３  螺旋部
３４  第２上部ヘッダータンク
３５  第２下部ヘッダータンク
３６  第２上部配管
３７  第２下部配管
４１  第３熱交換パイプ
４２  第２接続部
４３  波形部
４３ａ  直線状の管
４３ｂ  Ｌ字管
４４  第３上部ヘッダータンク
４５  第３下部ヘッダータンク
４６  第３上部配管
４７  第３下部配管
ａ  空隙
Ｃ１  第１円弧形状の円弧が一部を形成する円の中心
Ｃ２  第２円弧形状の円弧が一部を形成する円の中心
【図１】
2016194599.tif 000003
【図２】
2016194599.tif 000004
【図３】
2016194599.tif 000005
【図４】
2016194599.tif 000006
【図５】
2016194599.tif 000007
【図６】
2016194599.tif 000008
【図７】
2016194599.tif 000009
【図８】
2016194599.tif 000010
【図９】
2016194599.tif 000011
【図１０】
2016194599.tif 000012
【図１１】
2016194599.tif 000013
【図１２】
2016194599.tif 000014
【図１３】
2016194599.tif 000015
【図１４】
2016194599.tif 000016
【図１５】
2016194599.tif 000017
【図１６】
2016194599.tif 000018
【図１７】
2016194599.tif 000019
【国際調査報告】
2016194599.tif 000020
2016194599.tif 000021
2016194599.tif 000022
2016194599.tif 000023