(57)【要約】【課題】粒子検出装置や振動発生装置などを用いることなく、固形粒子の部分的集合や床の目詰まりの問題が解決された加熱装置および加熱方法を提供することを課題とするものである。【解決手段】高温ガスがケーシング１内を上昇するように高温ガスの排ガス導入口２と排ガス排出口３が設けられたケーシング１内を、金網などの有孔体を用いて下から順に部屋Ａ、部屋Ｂ、部屋Ｃ、部屋Ｄの４室に区分し、部屋Ｃには内部に被加熱流体を流す管路７と固形粒子９を収容し、部屋Ｂには固形粒子９より大きい固形粒子８を収容して、ケーシング１内を上昇する高温ガスにて固形粒子８が部屋Ｃの床５に衝突して床５を振動させるようにする。【選択図】　　　　図１
2004108612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温ガスがケーシング内を上昇するように上記高温ガスの導入口と排出口が設けられたケーシング、上記ケーシング内に設けられて、内部に被加熱流体を流す管路を収容し、且つ第一固形粒子を流動可能に収容すると共に上記第一固形粒子は通過できないが上記高温ガスの通過を許容する第一有孔体にて天井および床が形成された上室、上記上室の床を天井とし、上記第一固形粒子より大きい第二固形粒子を流動可能に収容すると共に上記第二固形粒子は通過できないが上記第一有孔体の孔より大きい孔を有する第二有孔体にて床が形成された下室を備えたことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱装置を用い、上記導入口から上記高温ガスを、上記第一固形粒子が上記管路の外壁に衝突し、且つ上記第二固形粒子が上記下室の天井に少なくとも振動を与えるように移動する流速で流すことを特徴とする加熱方法。
【請求項３】
上記高温ガスを、上記第二固形粒子が上記下室の天井に衝突する流速で流すことを特徴とする請求項２記載の加熱方法。
【請求項４】
上記高温ガスとして、高温の排ガスを利用することを特徴とする請求項２または請求項３記載の加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱装置および加熱方法に関し、特に内燃機関から排出される高温度の排ガスを内部に被加熱流体を流す管路の加熱に利用して省資源を図るうえで有用な加熱装置および加熱方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内部に被加熱流体を流す管路の加熱のために、内燃機関から排出される高温度の排ガスを加熱源として利用する技術は、例えば後記特許文献１から従来公知である。
【０００３】
図２は、その従来技術に開示された加熱装置の概略断面図であって、当該加熱装置は、排ガス導入口２と排ガス排出口３とを有すると共に、下から順に部屋Ａ、部屋Ｃ、および部屋Ｄの三室に区分けされたケーシング１、部屋Ｃ内に配置された複数の管路７、部屋Ｃ内に移動可能に収容された固形粒子９、部屋Ｃの床５、および部屋Ｃの天井６、とから構成されている。排ガス導入口２と排ガス排出口３とは、排ガス導入口２からケーシング１内に導入された排ガスがケーシング１を矢印で示すように上昇し、部屋Ｃ内を通り抜けて排ガス排出口３から排出するように設けらており、このために部屋Ｃの床５と天井６は、いずれも固形粒子９は通過できないが、排ガスは通り抜け可能なように金網などの有孔体にて構成されている。管路７内には被加熱流体が流されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１５７２０３号公報（第１頁の第１欄〜第２欄、および図１〜図３参照）
【０００５】
つぎに図２の加熱装置の動作を説明すると、排ガスをケーシング１内で上昇させることにより固形粒子９は部屋Ｃ内で流動（おどり）して管路７に衝突する。この衝突により、排ガスと管路７との間の伝熱性が向上し、且つ排ガスに基づく管路７の表面の汚れが防止される。ところで図２の加熱装置では、固形粒子９が床５の孔を目詰まりさせる、部屋Ｃ内で固形粒子９の一部が互いに集合して部分的に固まる、などの問題が生じる。固形粒子９による床５の目詰まりは、排ガスのケーシング１内での流動抵抗を増大せしめ、固形粒子９の部分的集合は、部屋Ｃ内での固形粒子９の均一なおどりに基づく上記機能を低下せしめる。
【０００６】
かかる問題を解決するために、上記特許文献１には固形粒子９の部分的集合の有無を検出する粒子検出装置並びに床５を振動させる電気的な振動発生装置をケーシング１内に設置する提案も開示されている。しかし、粒子検出装置並びに振動発生装置の設置は、加熱装置のコストアップに繋がり、またランニングコストをも必要とする欠点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における如上の問題に鑑みて、粒子検出装置や振動発生装置などを用いることなく、固形粒子の部分的集合や床の目詰まりの問題が解決された加熱装置および加熱方法を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る加熱装置は、高温ガスがケーシング内を上昇するように上記高温ガスの導入口と排出口が設けられたケーシング、上記ケーシング内に設けられて、内部に被加熱流体を流す管路を収容し、且つ第一固形粒子を流動可能に収容すると共に上記第一固形粒子は通過できないが上記高温ガスの通過を許容する第一有孔体にて天井および床が形成された上室、上記上室の床を天井とし、上記第一固形粒子より大きい第二固形粒子を流動可能に収容すると共に上記第二固形粒子は通過できないが上記第一有孔体の孔より大きい孔を有する第二有孔体にて床が形成された下室を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項２に係る加熱方法は、請求項１に記載の加熱装置を用い、上記導入口から上記高温ガスを、上記第一固形粒子が上記管路の外壁に衝突し、且つ上記第二固形粒子が上記下室の天井に少なくとも振動を与えるように移動する流速で流すことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項３に係る加熱方法は、請求項２において、上記高温ガスを、上記第二固形粒子が上記下室の天井に衝突する流速で流すことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項４に係る加熱方法は、請求項２または請求項３において、上記高温ガスとして、高温の排ガスを利用することを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の加熱装置における実施の形態１の断面図である。図１において、当該加熱装置は、排ガス導入口２と排ガス排出口３とを有すると共に、下から順に部屋Ａ、部屋Ｂ、部屋Ｃ、および部屋Ｄの四室に区分けされたケーシング１、部屋Ｃ内に配置された複数の管路７、部屋Ｃ内に移動可能に収容された固形粒子９、部屋Ｃの床５、および部屋Ｃの天井６、部屋Ｂの床４、部屋Ｂ内に移動可能に収容された固形粒子８、および部屋Ｂと部屋Ｃの各外壁に設置された粒子メンテナンスノズル１０、１１とから構成されている。
【００１３】
排ガス導入口２と排ガス排出口３とは、排ガス導入口２からケーシング１内に導入された排ガスがケーシング１内を矢印の方向に上昇し、部屋Ｂ、部屋Ｃ内を通り抜けて排ガス排出口３から排出するように設けられている。部屋Ｂおよび部屋Ｃは、それぞれ前記下室および上室の例であり、固形粒子９および固形粒子８は、それぞれ前記第一固形粒子および第二固形粒子の例であって、固形粒子８は固形粒子９より大粒子である。部屋Ｃの床５および天井６は、固形粒子９は基本的に通過できないが上記高温ガスの一例としての排ガスの通過を許容する第一有孔体、例えば金網にて形成されている。一方、部屋Ｂは部屋Ｃの床５を天井とし、固形粒子９より大粒子の固形粒子８を流動可能に収容すると共に固形粒子８は基本的に通過できないが上記第一有孔体の孔より大きい孔を有する第二有孔体、例えば金網にてその床４が形成されている。
【００１４】
固形粒子９および固形粒子８は、それぞれ部屋Ｃの床５および部屋Ｂの床４上に適当な厚みで敷き詰められて、排ガスの上昇によりおどり上がるように移動可能に収容される。なお固形粒子９は、本発明の加熱装置の稼動中での上記おどり上がりにより、他の固形粒子９や管路７と繰り返し衝突し、かかる衝突のために部分的に破損して、漸次小粒子化し、あるいは小破片を発生し、かくして生じた小粒子化物や小破片は第一有孔体を通過することがある。同様のことは、固形粒子８同士の衝突に基づく小粒子化と第二有孔体との関係についても当てはまる。しかして本発明においては、第一有孔体および第二有孔体は、基本的にそれぞれ固形粒子９および固形粒子８の通過は許容しないが、かかる小粒子化物や小破片の通過は許容する孔度を有するものである。
【００１５】
つぎに図１の加熱装置の動作あるいは本発明の加熱方法を説明すると、排ガスを排ガス導入口２からケーシング１内に導入し、部屋Ａ、部屋Ｂ、部屋Ｃ、および部屋Ｄを順次通過させて排ガス排出口３から排出させる。その際、部屋Ｃ内では固形粒子９をおどらせて管路７の外壁に衝突させ、且つ部屋Ｂ内では固形粒子８をおどらせて部屋Ｂの天井、換言すると部屋Ｃの床５を振動させ、あるいは好ましくは床５に衝突させるように、必要な流速で排ガスを上昇させる。
【００１６】
この結果、固形粒子９と管路７との衝突による排ガスと管路７との間の伝熱性の向上、並びに管路７の表面の汚れ防止の効果が得られる。これに加えて、固形粒子８による床５の振動、特に床５との衝突により床５が絶えず振動し、この絶え間ない床５の振動により固形粒子９による床５の目詰まりが防止され、さらに部屋Ｃ内の固形粒子９は床５面の特定個所に集まらずに平準化されるので固形粒子９の部分的集合も防止される。なお固形粒子８は、固形粒子９と比較して大粒子であって部屋Ｂの床４の孔度も大きいので、床４の固形粒子８による目詰まりは生じ難く、仮に部分的に生じたとしても、目詰まり個所の隙間も大きいので排ガスの床４の通過抵抗は、実際上増大しない。
【００１７】
本発明において固形粒子８およびは固形粒子９としては、上記した機能並びに効果が達成される限り、それらの各形成材料、各粒度、あるいは固形粒子８と固形粒子９との粒度差については特に制限はないが、例えば固形粒子９としては、粒度が１ｍｍ〜３ｍｍ程度の砂やセラミックス粒子が例示され、固形粒子８粒としては、粒度が５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の中空のステンレス鋼球、円筒状ステンレス片などが例示される。
【００１８】
前記したように、固形粒子８と固形粒子９は、本発明の加熱装置の稼動により、その一部が小粒子化などによりそれぞれ部屋Ｂ、部屋Ｃから漏れ出て減量することがあるので、かかる際には粒子メンテナンスノズル１０、１１から必要量が補給される。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の加熱装置は、以上説明した通り、高温ガスがケーシング内を上昇するように上記高温ガスの導入口と排出口が設けられたケーシング、上記ケーシング内に設けられて、内部に被加熱流体を流す管路を収容し、且つ第一固形粒子を流動可能に収容すると共に上記第一固形粒子は通過できないが上記高温ガスの通過を許容する第一有孔体にて天井および床が形成された上室、上記上室の床を天井とし、上記第一固形粒子より大きい第二固形粒子を流動可能に収容すると共に上記第二固形粒子は通過できないが上記第一有孔体の孔より大きい孔を有する第二有孔体にて床が形成された下室を備えたことを特徴とするものであるので、従来技術における粒子検出装置や振動発生装置などを用いることなく、固形粒子の部分的集合や床の目詰まりの問題が解決できるので、加熱装置を安価に製造可能であって、しかも粒子検出装置や振動発生装置などの稼動に必要なランニングコストやメンテナンスも不要となる優れた効果がある。
【００２０】
本発明の加熱方法は、以上説明した通り、請求項１に記載の加熱装置を用い、上記導入口から上記高温ガスを、上記第一固形粒子が上記管路の外壁に衝突し、且つ上記第二固形粒子が上記下室の天井に少なくとも振動を与えるように移動する流速で流すことを特徴とするものであるので、上記高温ガスの流速の制御のみで所望の効果を得ることができる。
【００２１】
また上記高温ガスとして、高温の排ガスを利用するとエンジンなどの内燃機関の排ガスを有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加熱装置における実施の形態１の断面図。
【図２】従来の加熱装置の断面図。
【符号の説明】
１　ケーシング、２　排ガス導入口、３　排ガス排出口、４　部屋Ｂの床、
５　部屋Ｃの床、６　部屋Ｃの天井、７　管路、８　固形粒子、９　固形粒子、
１０　粒子メンテナンスノズル、１１　粒子メンテナンスノズル。
【図１】
2004108612.tif 000003
【図２】
2004108612.tif 000004