(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、複数の熱交換パイプに熱交換媒体を供給するヘッダータンクとを備える。熱交換部は、上下方向に延びる中空ねじり管で構成された外管を含む熱交換パイプを有する。熱交換パイプは、外管内に装入された内管を含む。外管における上方の端部は開口して第２ヘッダータンクに連接され、下方の端部は閉じられる。内管における両端部は開口して、上方の端部は第１ヘッダータンクに連接され、下方の端部は外管の下方の端部近傍まで延びる。第１ヘッダータンクから供給された熱交換媒体は、内管の内側を通った後、外管と内管の間を通って、第２ヘッダータンクに戻される。
2019074084.tif 000002
【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、上下方向に延びる中空ねじり管で構成された外管を含む熱交換パイプを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、前記熱交換パイプを複数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３】
前記複数の熱交換パイプに熱交換媒体を供給するタンクを更に備え、
前記熱交換パイプは、前記外管内に装入された内管を含むものであり、
前記タンクは、前記熱交換パイプの上部と下部のいずれか一方に設けられ、
前記外管における、前記タンクが設けられる方の端部は開口して第２タンクに連接され、他の端部は閉じられ、
前記内管における、両端部は開口して、前記外管と同じ側の端部は第１タンクに連接され、他の端部は外管の閉じた端部の近傍まで延び、
前記第１タンクから供給された前記熱交換媒体は、前記内管の内側を通った後、前記外管と前記内管の間を通って、前記第２タンクに戻されることを特徴とする請求項２に記載の熱交換装置。
【請求項４】
前記タンクは、前記熱交換パイプの上部に設けられ、
前記処理物供給口の下部には、前記粉粒体を分散させる分散部材が設けられ、
前記タンクは、前記処理物供給口から下方に延びる供給路の周囲に設けられることを特徴とする請求項３に記載の熱交換装置。
【請求項５】
前記分散部材には、前記分散部材から外側方向に向かって、且つ斜め下方向に延びる突出部材が設けられることを特徴とする請求項４に記載の熱交換装置。
【請求項６】
前記内管の少なくとも外壁は、前記外管よりも熱伝導率が低い部材で構成されることを特徴とする請求項３に記載の熱交換装置。
【請求項７】
前記外管を構成する中空ねじり管は、水平断面が多角形又は楕円形のいずれかの形状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８】
前記外管を構成する中空ねじり管の外面に突起が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の熱交換装置。
【請求項９】
前記中空ねじり管の前記外管は、筒形状物について、中心軸をずらさずに捻りを加えることにより、構成され、
前記筒形状物は、水平断面が略矩形の角部にフィンが設けられた形状を有し、上下方向に直線状に延びるものであり、
前記フィンは、前記角部から曲線状に延び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】
前記外管を構成するねじり管の表面に形成された螺旋の傾斜角度は、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。
【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、上下方向に延びる中空ねじり管で構成された外管を含む熱交換パイプを有する。【０００７】
上下方向に延びる中空ねじり管で構成された熱交換パイプの外管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、直管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。【０００８】
直管を捻るなどして熱交換パイプの外管を形成することが出来るため、直管の一部を絞って略球形状の凸部が形成された熱交換パイプを用いたり、螺旋状の管で構成された熱交換パイプを用いたり、三角波形状の管で構成された熱交換パイプを用いたりする形態に比べて、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熱交換パイプ）を用意することが出来る。
また、熱交換パイプの加工及び熱交換部の製作が簡単で、コストを安くすることが出来る。【０００９】
好ましくは、熱交換部は、熱交換パイプを複数有する。【００１０】
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、ねじり管の表面に形成された螺旋の傾斜を使って、粉粒体の横方向（水平方向）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。【００１１】
また、中空ねじり管で構成された熱交換パイプの外管は、螺旋状の管や三角波形状の管で構成された熱交換パイプを複数設けた形態に比べて、隣接する熱交換パイプと位置的な干渉が起きないように配置することを容易に出来る。
そのため、上記３種類の熱交換パイプを用いた場合に比べても熱交換パイプを密に配置することが出来るので、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。【００１２】
さらに好ましくは、複数の熱交換パイプに熱交換媒体を供給するタンクを更に備え、熱交換パイプは、外管内に装入された内管を含むものであり、タンクは、熱交換パイプの上部と下部のいずれか一方に設けられ、外管における、タンクが設けられる方の端部は開口して第２タンクに連接され、他の端部は閉じられ、内管における、両端部は開口して、外管と同じ側の端部は第１タンクに連接され、他の端部は外管の閉じた端部の近傍まで延び、第１タンクから供給された熱交換媒体は、内管の内側を通った後、外管と内管の間を通って、第２タンクに戻される。【００１３】
外管内に装入された内管の内側を通った熱交換媒体が、外管と内管の間を通る際に、熱交換器内を流下する粉粒体との間で熱交換が行われ、粉粒体は加熱又は冷却される。
このため、熱交換パイプへの熱交換媒体供給用のタンクと、熱交換パイプからの熱交換媒体排出用のタンクとを熱交換パイプの上部又は下部にまとめて配置することが可能になる。【００１４】
さらに好ましくは、タンクは、熱交換パイプの上部に設けられ、処理物供給口の下部には、粉粒体を分散させる分散部材が設けられ、タンクは、処理物供給口から下方に延びる供給路の周囲に設けられる。【００１５】
タンクの上部に処理物（粉粒体）が通らないため、タンクの上部に処理物の滞留は起きない。【００１６】
さらに好ましくは、分散部材には、分散部材から外側方向に向かって、且つ斜め下方向に延びる突出部材が設けられる。【００１７】
また、好ましくは、内管の少なくとも外壁は、外管よりも熱伝導率が低い部材で構成される。【００１８】
内管又は内管を覆う部材は熱伝導率が低いため、熱交換媒体が内管の内側を通る際に、外管と内管の間を通る熱交換媒体との間での熱交換が行われにくく、熱交換媒体の温度はほとんど変化しない。
そして、熱交換媒体は、ほぼ供給時の温度を保って外管と内管との間（の通路）に供給されるので、そこでの処理物（粉粒体）との温度差が大きく、効率よい熱交換を行うことが出来る。【００１９】
また、好ましくは、外管を構成する中空ねじり管は、水平断面が多角形又は楕円形のいずれかの形状を有する。【００２０】
このため、処理物の物性（大きさ、形状等）によって、最適な中空ねじり管を選択することが出来る。【００２１】
また、好ましくは、外管を構成する中空ねじり管は、その外面に突起が設けられた形状を有する。【００２２】
当該突起を設けることにより、当該突起を設けない形態に比べて、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。【００２３】
また、好ましくは、中空ねじり管の外管は、筒形状物について、中心軸をずらさずに捻りを加えることにより、構成され、筒形状物は、水平断面が略矩形の角部にフィンが設けられた形状を有し、上下方向に直線状に延びるものであり、フィンは、角部から曲線状に延びる。【００２４】
また、好ましくは、外管を構成するねじり管の表面に形成された螺旋の傾斜角度は、粉粒体の安息角から５度引いた値よりもよりも大きい。【００２５】
ねじり管の表面に形成された螺旋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。
【発明の効果】
【００２６】
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】
【００２７】
【図１】第１実施形態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】第１直管の斜視図である。
【図３】第１直管を捻って形成された外管の斜視図である。
【図４】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５】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６】図５における緩衝部材が設けられた熱交換パイプの拡大した図である。
【図７】図４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８】第２直管の斜視図である。
【図９】第２直管を捻って形成された外管の斜視図である。
【図１０】水平方向の一直線上に並べられた４つの熱交換パイプと第１ヘッダータンクと第２ヘッダータンクの位置関係を示す斜視図である。
【図１１】第２実施形態におけるヘッダータンク、熱交換パイプ、投入ホッパー及び分散部材の位置関係を示す斜視断面図である。
【図１２】熱交換パイプの詳細な構成を示す斜視図である。
【図１３】第３直管の斜視図である。
【図１４】第３直管の水平断面図である。
【図１５】第３直管を捻って形成された外管の斜視図である。
【図１６】第１突出部材〜第４突出部材が設けられた分散部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、第１実施形態について、図を用いて説明する（図１〜図１０、図１３〜図１５参照）。
【００２９】
第１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（図１参照）。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
熱交換部２０は、上下方向に延びる熱交換パイプ２１と、当該熱交換パイプ２１の上端部が連接されたヘッダータンク２４（第１ヘッダータンク２４ａ、第２ヘッダータンク２４ｂ）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。
【００３４】
第１実施形態における熱交換部２０は、外管２１ａと内管２１ｂの二重構造を有する熱交換パイプ２１と、熱交換パイプ２１の内管２１ｂの上端に連接される第１ヘッダータンク２４ａと、熱交換パイプ２１の外管２１ａの上端に連接される第２ヘッダータンク２４ｂを有する。
【００３５】
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。
【００３６】
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、内部に熱交換パイプ２１内に流すものと同じ熱交換媒体を流し、熱交換容器１をその外面から加熱又は冷却することが好ましい。
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。
【００３７】
第１実施形態において、熱交換パイプ２１の上端は、ヘッダータンク２４を介して本体２に保持され、熱交換パイプ２１の下端は、取付金具２５を介して本体２に保持される。
なお、熱交換パイプ２１の下端を、取付金具２５を介して本体２に保持せず、取付金具２５にその下端を固定することにより、各熱交換パイプ２１を（その下端において）一体化するだけでもよい。
【００３８】
外管２１ａは、ステンレス（たとえば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）や、チタン、ハステロイ等の金属製で、且つ中空筒形状のねじり管で構成される。
外管２１ａの上端は開口し、第２ヘッダータンク２４ｂに設けられた孔と連通する。
外管２１ａの下端は封止プレート２１ｄを溶接することによって封止される。
なお、当該下端（封止部）にプラグをねじ込む構造にすれば、熱交換パイプ２１内に溜まったドレーンを容易に排出することが出来る。
【００３９】
外管２１ａを構成する中空ねじり管は、水平断面が正方形の直管（第１直管２２ａ、図２参照）を、中心軸をずらさずに捻りを加えて形成されるものである（図３参照）。
なお、中空ねじり管は、上記の形状のものに限らず、水平断面が三角形、長方形、五角形以上の略多角形又は略楕円形状を有する筒形状物に捻りを加えて形成されるものであってもよい。
このため、外管２１ａの水平断面は、略多角形又は略楕円形状を有する。
【００４０】
内管２１ｂは、外管２１ａの内側に配置され、少なくとも外壁がポリ塩化ビニルなど熱伝導率の低い（少なくとも、外管２１ａよりも熱伝導率が低い）部材で構成され、又はステンレスなどの金属管に熱伝導性の低い材質が被覆され、且つ中空筒形状で構成される。
また、内管２１ｂ全体がポリ塩化ビニル、シリコーン、ポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂製ホースであってもよい。
内管２１ｂの上端と下端は開口する。
内管２１ｂの上端は、第１ヘッダータンク２４ａに設けられた孔と連通する。
内管２１ｂの下端は、外管２１ａの内側で且つ下端近傍に位置する。
【００４１】
内管２１ｂの内側、及び外管２１ａと内管２１ｂの間に熱交換媒体が流れる際に、内管２１ｂが振れるのを防止するために、内管２１ｂは、スペーサーなどの緩衝部材２１ｃを介して、外管２１ａに保持される形態であるのが望ましい（図６参照）。
なお、図５と図７では、左端の熱交換パイプ２１にだけ緩衝部材２１ｃが設けられた例を示したが、他の熱交換パイプ２１にも同様に緩衝部材２１ｃが設けられている（不図示）。
【００４２】
外管２１ａの内壁と内管２１ｂの外壁の間の距離が高さ方向で変化するように、中空ねじり管で構成された外管２１ａに対して、内管２１ｂが構成されるのが望ましい。
例えば、中空ねじり管で構成された外管２１ａに対して、高さ方向で外径が異なる円筒形状で内管２１ｂが構成される形態が考えられる。
【００４３】
第１配管２６ａから第１ヘッダータンク２４ａを通って供給された熱交換媒体は、内管２１ｂの内側を下方に流れて、熱交換パイプ２１の下端に入り、下端に到達した熱交換媒体は、外管２１ａと内管２１ｂの間を上方に向かって流れ、熱交換パイプ２１の上端から、第２ヘッダータンク２４ｂ及び第２配管２６ｂを通って排出される（図７参照）。
【００４４】
上記は、熱交換媒体に液体（冷水、温水、熱媒油など）を使用する場合の装置構成であって、熱交換媒体に水蒸気などの気体を使用する場合は、熱交換部２０を上記の場合と上下反対に配置することが好ましい。
すなわち、ヘッダータンク２４を熱交換容器１の本体２の下方に配置し、上下方向に延びる熱交換パイプ２１の下端部を当該ヘッダータンク２４の上面に連接した構造とすることが好ましい。外管２１ａと内管２１ｂの構成や、それらのヘッダータンク２４（第１ヘッダータンク２４ａ、第２ヘッダータンク２４ｂ）との接続も、配置が上下逆になるだけで、上記の場合と同じである。
【００４５】
内管２１ｂ又は内管２１ｂを覆う部材は熱伝導率が低いため、熱交換媒体が内管２１ｂの内側を通る際に、外管２１ａと内管２１ｂの間を通る熱交換媒体との間での熱交換が行われにくく、熱交換媒体の温度はほとんど変化しない。
そして、熱交換媒体は、ほぼ供給時の温度を保って外管２１ａと内管２１ｂとの間（の通路）に供給されるので、そこでの処理物（粉粒体）との温度差が大きく、効率よい熱交換を行うことが出来る。
【００４６】
外管２１ａを構成するねじり管の表面に形成された螺旋の傾斜角度（リード角度）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（図７参照）。
また、処理する粉粒体の物性によっても異なるが、螺旋の傾斜角度θが５０度以上であることが好ましい。
【００４７】
螺旋の傾斜角度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、ねじり管の表面に形成された螺旋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。
螺旋の傾斜角度θが小さい場合は、当該螺旋の下部と粉粒体層との間に空隙が出来、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。
なお、外管２１ａの上下方向の位置によって傾斜角度を変えてもよく、また、外管２１ａの途中で傾斜の方向を反対にしてもよい。
【００４８】
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。
【００４９】
なお、たとえば、水平断面が略正方形の角部を折り曲げてフィン（突起）が設けられた形状を有し上下方向に直線状に延びる筒形状物（第２直管２２ｂ（図８参照）、第３直管２２ｃ（図１３、図１４参照））や、直管の外面に各種形状の突起（例えば、傘形状の突起）を設けた筒形状物について、中心軸をずらさずに捻りを加えて、外管２１ａを構成する中空ねじり管が形成される形態であってもよい（図９、図１５参照）。
当該突起を設けることにより、当該突起を設けない形態に比べて、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。
【００５０】
第２直管２２ｂにおけるフィン２２ｂ１は、水平断面を構成する略正方形の角部から直線状に延びる形状を有する。
当該直線状に延びる部分の直線は、上下方向から見て、水平断面を構成する略正方形の辺のうち当該直線状に延びる部分と接する辺と平行である（同一直線上にある）。
第２直管２２ｂにおけるフィン２２ｂ１は４つ設けられ、水平断面を構成する略正方形の辺のそれぞれから延びる。
【００５１】
第３直管２２ｃにおけるフィン２２ｃ１は、水平断面を構成する略正方形の角部から曲線状に延びる形状を有する。
当該曲線状に延びる部分の曲線は、上下方向から見て、当該曲線における水平断面を構成する略正方形の角部と接する部分の接線２２ｃ２が、水平断面を構成する略正方形の辺のうち当該曲線状に延びる部分と接する辺と平行である（同一直線上にある）。
第３直管２２ｃにおけるフィン２２ｃ１は４つ設けられ、水平断面を構成する略正方形の辺のそれぞれから延びる。
【００５２】
第３直管２２ｃにおけるフィン２２ｃ１のように、曲線状に延びる形状を有することにより、直線状に延びる形状を有する形態に比べて、粉粒体を外側方向に押し出しやすく出来る。
【００５３】
また、水平断面が星形のように、凹凸を有する異形管に捻りを加えて外管２１ａとしてもよい。
【００５４】
また、突起は、捻りを加える前の直管に設けられている形態であってもよいが、突起が無い直管（第１直管２２ａ）に捻りを加えた後に、突起を設ける形態であってもよい。
【００５５】
水平方向の一直線上に配置された複数の熱交換パイプ２１が、各々１つのヘッダータンク２４（第１ヘッダータンク２４ａと第２ヘッダータンク２４ｂ）に連接される（図７、図１０参照）。
【００５６】
ヘッダータンク２４は、垂直断面が小判形状（縦長長円形状）を有する直管で、上部が第１ヘッダータンク２４ａを構成し、下部が第２ヘッダータンク２４ｂを構成する。
なお、図７では、ヘッダータンク２４を上下二層構造としたが、各々独立したヘッダータンク２４ａ、２４ｂとしてもよい。
【００５７】
ヘッダータンク２４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、ヘッダータンク２４の上面を、上部が尖った断面三角形状に形成しても良い。
【００５８】
第１ヘッダータンク２４ａの一方の端部には、第１配管２６ａが連接され、他方の端部は閉じる。第２ヘッダータンク２４ｂの一方の端部には、第２配管２６ｂが連接され、他方の端部は閉じる。
【００５９】
上下方向に延びる中空ねじり管で構成された熱交換パイプ２１の外管２１ａ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、直管（第１直管２２ａ、第２直管２２ｂ、第３直管２２ｃ）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。
【００６０】
直管を捻るなどして熱交換パイプ２１の外管２１ａを形成することが出来るため、直管の一部を絞って略球形状の凸部が形成された熱交換パイプを用いたり、螺旋状の管で構成された熱交換パイプを用いたり、三角波形状の管で構成された熱交換パイプを用いたりする形態に比べて、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熱交換パイプ２１）を用意することが出来る。
【００６１】
また、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、ねじり管の表面に形成された螺旋の傾斜を使って、粉粒体の横方向（水平方向）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。
なお、図１、図７、図１０では、全ての熱交換パイプ２１の傾斜方向が同じ場合について示したが、例えば、反対方向に捻った熱交換パイプ２１を交互に配置してもよい。
【００６２】
また、中空ねじり管で構成された熱交換パイプ２１の外管２１ａは、螺旋状の管や三角波形状の管で構成された熱交換パイプを複数設けた形態に比べて、隣接する熱交換パイプと位置的な干渉が起きないように配置することを容易に出来る。
【００６３】
また、熱交換パイプ２１は、外管２１ａと内管２１ｂの二重構造を有し、外管２１ａ内に装入された内管２１ｂの内側を通った熱交換媒体が、外管２１ａと内管２１ｂの間を通る際に、熱交換容器１内を流下する粉粒体との間で熱交換が行われ、当該粉粒体は加熱又は冷却される。
このため、熱交換パイプ２１への熱交換媒体供給用のヘッダータンク（第１ヘッダータンク２４ａ）と、熱交換パイプ２１からの熱交換媒体排出用のヘッダータンク（第２ヘッダータンク２４ｂ）とを熱交換パイプ２１の上部又は下部にまとめて配置することが可能になる。
【００６４】
また、内管２１ｂは熱伝導率が低い部材で構成されるため、熱交換媒体が内管２１ｂの内部を通る際に、外管２１ａと内管２１ｂの間を通る熱交換媒体との間での熱交換は行われにくく、外管２１ａと内管２１ｂの間に流れ込んだ時に、粉粒体との効率よい熱交換を行うことが可能になる。
【００６５】
次に、本発明の粉粒体の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。
【００６６】
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（熱交換媒体）を、熱交換媒体供給管（第１配管２６ａ）を介して、熱交換部２０に定量供給させる。
なお、ここでは、熱交換媒体が水であるとして説明するが、熱媒油などの他の液体の場合も同様である。
【００６７】
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配管２６ａ）から第１ヘッダータンク２４ａを経て各熱交換パイプ２１の内管２１ｂに入り、外管２１ａと内管２１ｂの間を通り、その後、第２ヘッダータンク２４ｂ、熱交換媒体排出管（第２配管２６ｂ）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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
なお、水平方向の一直線上に配置された複数の熱交換パイプ２１と連接したヘッダータンク２４が複数設けられる形態（第１実施形態、図１〜図１０参照）に限らず、一つのヘッダータンク２４がすべての熱交換パイプ２１と連接する形態であってもよい。
【００７５】
例えば、図１１に示すように、放射状に並べられた熱交換パイプ２１の上に略円柱形状のヘッダータンク２４が設けられ、これらの熱交換パイプ２１と連接される形態が考えられる（第２実施形態）。
【００７６】
この場合、熱交換容器１は、円筒状の本体２と、本体２の下部に形成された錐状部（不図示）とを有し、本体２の上部にはヘッダータンク２４がフランジ継手などによって連接されている。
【００７７】
このヘッダータンク２４は、３枚の中空円板状の上部プレート２４ｃ、中部プレート２４ｄ及び下部プレート２４ｅ、それらの内側面に固定される略筒形状の供給管５ａ、並びにそれらの下面又は外側面に固定される略筒形状の外筒２４ｆによって構成されている。
【００７８】
そして、上部プレート２４ｃ、中部プレート２４ｄ、供給管５ａ及び外筒２４ｆで囲まれた部分が第１ヘッダータンク２４ａであり、中部プレート２４ｄ、下部プレート２４ｅ、供給管５ａ及び外筒２４ｆで囲まれた部分が第２ヘッダータンク２４ｂである。
【００７９】
供給管５ａの上部には投入ホッパー１３が、フランジ継手などによって連接されている。
【００８０】
ヘッダーダンク２４の下部に位置する本体２の中央部には、分散部材１４が設けられる。
【００８１】
分散部材１４は、本体２の全体にわたって上下方向に延びる、下方端部が閉じ、上方端部は開口した内筒管１４ａと、当該内筒管１４ａの上方端部に連接された円錐部１４ｂによって構成される。当該分散部材１４は、複数のサポートプレート１４ｃを介して、供給管５ａの下部に連接されている。
【００８２】
なお、分散部材１４の内部に熱交換パイプ２１内に流すものと同じ熱交換媒体を流し、加熱又は冷却してもよい。
【００８３】
熱交換パイプ２１は、図１２に詳細にその構成を示す通り、外管２１ａと、当該外管２１ａ内に装入される内管２１ｂとによって構成される。外管２１ａの下方端部には封止プレート２１ｄが、当該封止プレート２１ｄの下部には取付金具２５の開孔に掛合する固定ガイド２１ｅが各々固定され、外管２１ａの上方端部には片ニップル２１ｆが固定されている。
【００８４】
一方、内管２１ｂには、下方端部を含む複数箇所に例えばシリコーンゴム製のリング状の緩衝部材２１ｃが取り付けられ、内管２１ｂの振れを防止している。
特に、内管２１ｂにポリ塩化ビニル製などの可撓性ホースを用いた場合は、下方を中心に、比較的多くの緩衝部材２１ｃを取り付けることが好ましい。
【００８５】
ヘッダータンク２４に対する熱交換パイプ２１の取付けは、以下の方法で行う。
中部プレート２４ｄと下部プレート２４ｅには、複数の同心の貫通孔が設けられていて、下部プレート２４ｅの貫通孔の方が中部プレート２４ｄの貫通孔よりも径が大きく、さらに下部プレート２４ｅの貫通孔にはネジが切られている。
そして内管２１ｂは、その上端部を両貫通孔に下方より挿通して、中部プレート２４ｄの上面にボルト・ナットなどにより取り付けられたＬ字ブラケット２１ｈに、Ｕ字ボルト２１ｇなどにより取り付け、固定される。
外管２１ａは、その上端（片ニップル２１ｆ）の開口部に、内管２１ｂの下端を挿通して持ち上げ、ネジが切られた下部プレート２４ｅの貫通孔（雌ネジ）に片ニップル２１ｆ（雄ネジ）を螺合する。
【００８６】
なお、外管２１ａの下部プレート２４ｅへの取り付けは、ワンタッチ操作で連結するワンタッチ式継手を用いても良い（不図示）。
この場合、一端に雄ネジが切られたワンタッチ式継手の当該一端を、下部プレート２４ｅの貫通孔（雌ネジ）に下方より螺合し、ワンタッチ式継手の他端のソケット部に外管２１ａの上端を差し込むことにより、容易に外管２１ａを下部プレート２４ｅに固定することが出来る。
【００８７】
処理物（粉粒体）は、投入ホッパー１３から熱交換容器１内に投入され、分散部材１４上部の円錐部１４ｂによって放射状に分散せしめられる。
この場合には、ヘッダータンク２４の上部に処理物（粉粒体）が通らないため、ヘッダータンク２４の上部に処理物の滞留は起きない。
熱交換器が比較的小型の場合は、熱交換パイプ２１はヘッダータンク２４に対して同心円上に等間隔かつ複数列（２〜３列）取り付けられるが、熱交換器が大型の場合は、千鳥配列で取り付けた方がより多くの熱交換パイプ２１を取り付けることが出来るので、好ましい。
熱交換器が大型の場合には、供給管５ａをヘッダータンク２４の中央部に１つ設けられるだけでなく、複数箇所に設けられることが好ましい。また、各供給管５ａの下部に、各々分散部材１４を連接することが好ましい。
【００８８】
なお、分散部材１４には、粉粒体の水平方向の移動を促進させるための突出部材１４ｄが、内筒管１４ａの表面などに設けられてもよい（図１６参照）。
突出部材１４ｄは、内筒管１４ａから、外側方向に向かって、且つ斜め下方向に延びる。
突出部材１４ｄは、様々な形状が考えられ、例えば、略円柱形状を有する第１突出部材１４ｄ１、第１突出部材１４ｄ１のような略柱形状の下端部から更に内筒部１４ａに向かって斜め下方向に延びて内筒部１４ａと接し、側面から見て略Ｖ字形状を有する第２突出部材１４ｄ２、上方が尖った略三角柱形状を有する第３突出部材１４ｄ３、上方が尖った略台形形状を有する第４突出部材１４ｄ４などが考えられる。
突出部材１４ｄにおける、内筒管１４ａから、外側方向に向かって斜め下方向に延びる部分の傾斜角度（突出部材の傾斜角度λ）は、当該熱交換装置で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。
【００８９】
内筒管１４ａの表面に設けられる突出部材１４ｄは、４種類（第１突出部材１４ｄ１〜第４突出部材１４ｄ４）全てが含まれる形態であってもよいし、いずれか１種類若しくは２種類以上が含まれる形態であってもよい。
また、内筒管１４ａの表面に設けられる突出部材１４ｄとして、第１突出部材１４ｄ１〜第４突出部材１４ｄ４を挙げたが、これらに限定される訳ではなく、他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１  熱交換容器
２  本体
３  蓋体
４  錐状部
５  処理物供給口
５ａ  供給管
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
１３  投入ホッパー
１４  分散部材
１４ａ  内筒管
１４ｂ  円錐部
１４ｃ  サポートプレート
１４ｄ  突出部材
１４ｄ１  第１突出部材
１４ｄ２  第２突出部材
１４ｄ３  第３突出部材
１４ｄ４  第４突出部材
２０  熱交換部
２１  熱交換パイプ
２１ａ  外管
２１ｂ  内管
２１ｃ  緩衝部材
２１ｄ  封止プレート
２１ｅ  固定ガイド
２１ｆ  片ニップル
２１ｇ  Ｕ字ボルト
２１ｈ  Ｌ字ブラケット
２２ａ  第１直管
２２ｂ  第２直管
２２ｂ１  第２直管のフィン
２２ｃ  第３直管
２２ｃ１  第３直管のフィン
２２ｃ２  接線
２４  ヘッダータンク
２４ａ  第１ヘッダータンク
２４ｂ  第２ヘッダータンク
２４ｃ  上部プレート
２４ｄ  中部プレート
２４ｅ  下部プレート
２４ｆ  外筒
２５  取付金具
２６ａ  第１配管
２６ｂ  第２配管
θ  螺旋の傾斜角度
φ  錐状部の半頂角
λ  突出部材の傾斜角度
【図１】
2019074084.tif 000003
【図２】
2019074084.tif 000004
【図３】
2019074084.tif 000005
【図４】
2019074084.tif 000006
【図５】
2019074084.tif 000007
【図６】
2019074084.tif 000008
【図７】
2019074084.tif 000009
【図８】
2019074084.tif 000010
【図９】
2019074084.tif 000011
【図１０】
2019074084.tif 000012
【図１１】
2019074084.tif 000013
【図１２】
2019074084.tif 000014
【図１３】
2019074084.tif 000015
【図１４】
2019074084.tif 000016
【図１５】
2019074084.tif 000017
【図１６】
2019074084.tif 000018
【国際調査報告】
2019074084.tif 000019
2019074084.tif 000020
2019074084.tif 000021
2019074084.tif 000022