JP2927632B2 - 粒子流動熱交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気流と高温流体あるい
は気流と低温流体の熱交換を行う熱交換装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】

（従来技術１）図１５は従来の気流中に固体粒子を浮遊
流動させる粒子流動熱交換装置の構成図を示す。この熱
交換装置では、図１５に示すように、送風機１によつて
熱交換器２の下部から気流分散板３を通して気流４を送
り込み、粒子５を熱交換器２の周辺で浮遊流動させて熱
交換を促進し、その上部にある流出防止板６で粒子の飛
散を防止しながら、熱交換器２の伝熱管群２ａまたはフ
ィン群２ｂの熱を気流に放熱させて装置外に排出する構
成である。

【０００３】（従来技術２）図１６は他の従来技術を示
す粒子流動熱交換装置の構成図である。この従来技術２
では、図に示すように、粒子５を気流通過路７中で循環
させることで、粒子５の浮遊に要するエネルギー損失を
小さくしている。

【０００４】（従来技術３）図１７は特開昭６１−１５
０８５の技術を示す粒子流動熱交換装置の構成図であ
る。これは、図１７に示すように、気流通過路７の一部
を通って固体粒子５を循環させる循環路８が設けられ、
該循環路８に固体粒子５を循環させる循環装置９が設け
られ、熱交換器２は気流通過路７に配されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術１では、気流４のエネルギーは、全粒子５を常時
浮遊状態に維持するために消費されると共に、気流通過
路に熱交換器２が位置するため、熱交換器２の圧力損失
もカバーする必要がある。

【０００６】そのため、気流４のエネルギー損失は非常
に大きく、過大な送風機の動力が必要となる。また、過
大な送風機を使用すると、粒子が高速でケーシング内を
移動するため、粒子間の衝突音及び粒子の装置本体壁面
との衝突音が発生する。これらの理由により、熱交換装
置の騒音値が必然的に大きくなつていた。

【０００７】また、従来技術２でも、気流通過路７中に
熱交換器２が配されているため、気流４のエネルギー
は、熱交換器２の圧力損失をカバーしなければならな
い。しかも、流出防止板６が気流通過路７の下流側で熱
交換器２の下側に位置するため、流出防止板６に固体粒
子が堆積する状態になり、この流出防止板６に堆積する
粒子の圧力損失による気流エネルギーの消費も大きなも
のとなる。

【０００８】さらに、風量などの運転条件の変化によつ
て粒子循環量が変わると、余剰の粒子５は、気流分散板
３や流出防止板６の周辺に集まり、圧力損失が多くなる
と共に熱交換器２の性能が不安定になるなどの欠点を有
していた。

【０００９】従来技術３でも、気流通過路７に熱交換器
２が配されているため、上記と同様な欠点があり、しか
も循環路がケース１０から突出した状態であるため、装
置自体が大型化し、好ましくなかった。

【００１０】本発明は、上記に鑑み、熱交換装置自体の
低圧力損失化による性能向上と低騒音化を図ると共に、
運転条件によつて粒子循環量が変化した場合でも熱交換
性能の安定化を図り、また、装置の小型化を可能とする
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明請求項１による課
題解決手段は、気流通過路１３の一部を通って固体粒子
１２を循環させる循環路１５が設けられ、循環路１５
に、熱交換器１１と、固体粒子１２を気流３４と向流に
なるように循環させる循環装置１６とが設けられ、熱交
換器１１は、気流通過路１３から外れて配置されたこと
である。

【００１２】本発明請求項２による課題解決手段は、循
環路１５の上部が気流通過路１３と交差し、気流通過路
１３の下方に熱交換器１１が配置され、熱交換器１１の
下方に固体粒子１２を貯溜する粒子貯溜部１９が配置さ
れたことである。

【００１３】本発明請求項３による課題解決手段は、上
記従来技術３と異なり、循環装置１６にスクリュウコン
ベア２３を設け、このスクリュウコンベア２３の駆動軸
２３ａと送風機１４の駆動軸２５ａとが同軸上に配置
し、スクリュウコンベア２３の回転駆動力として送風機
１４のモータ２５の動力を利用したことである。

【００１４】本発明請求項４による課題解決手段は、ス
クリュウコンベア２３に外嵌されたコンベアカバー２０
の外側に気流通過路１３を配置したことである。

【００１５】本発明請求項５による課題解決手段は、気
流通過路１３に放熱部３７と固気分離部３８とを設け、
固気分離部３８の断面積が放熱部３７の断面積よりも大
としたことである。

【００１６】本発明請求項６による課題解決手段は、粒
子貯溜部１９上方に放熱部３７を設け、放熱部３７側面
の上部から下部にかけて吸入口４１を形成し、吸入口４
１に送風機４２を配置し、吸入口４１以外の側面に吹出
口４３を形成したことである。

【００１７】本発明請求項７による課題解決手段は、放
熱部３７に、固体粒子１２の落下時間を長くする多孔板
４４を設けたことである。

【００１８】本発明請求項８による課題解決手段は、循
環装置１６を粒子貯溜部１９の上部までとし、放熱部３
７の下部に吸入口４６を形成し、吸入口４６に循環装置
１６から放出された固体粒子１２を浮遊させる気流３４
を発生させる送風機４７を配置したことである。

【００１９】本発明請求項９による課題解決手段は、放
熱部３７側方に、粒子貯溜部１９から放熱部３７上部に
固体粒子１２を運ぶ搬送手段４９を設け、放熱部３７内
に送風機５０を配置したことである。

【００２０】本発明請求項１０による課題解決手段は、
送風機５０をクロスフローファンとし、クロスフローフ
ァン５０の下部に、粒子貯溜部１９内の固体粒子１２を
撹拌する撹拌部材６２を設けたことである。

【００２１】

【作用】上記課題解決手段において、従来技術１，２と
大きく相違する点は、熱交換器１１から粒子１２への受
熱と粒子１２から気流３４への放熱を、各々分離した気
流通過路１３と循環路１５で行わせることによつて、気
流３４には浮遊粒子１２を搬送する役目を負わせ、その
途上において粒子１２からの放熱を受けさせる。

【００２２】すなわち、熱交換器１１の周辺を粒子貯溜
部１９として熱交換器１１から粒子１２への熱伝達を該
粒子貯溜部１９で行わせる。気流３４は、熱交換器１１
を通過せずに上方の流出防止板３２から装置外へ排出さ
れる。

【００２３】このとき、従来技術３と異なり、請求項１
による課題解決手段では、循環路１５から気流通過路１
３に送り出された粒子１２は重力作用により下方へ落下
し、下方から上昇してくる気流３４と向い合う。そのた
め、粒子１２から気流３４に対する熱伝達が効率良く行
われる。そして、熱交換器１１が気流通過路１３に配さ
れていないので、気流３４が要するエネルギーは、浮遊
粒子１２の搬送エネルギーと流出防止板２２の圧力損失
のみとなり、低圧力損失かつ低騒音化が可能となる。ま
た、粒子循環量が変動した場合、気流３４の通過しない
粒子貯溜部１９があるため、ここで粒子循環量の調整が
できる。

【００２４】請求項２による課題解決手段では、循環路
１５の上部が気流通過路１３と交差し、気流通過路１３
の下方に熱交換器１１が配置され、その下方に粒子貯溜
部１９が配置されるので、気流３４に衝突した固体粒子
１２は、気流通過路１３から熱交換器１１を経て粒子貯
溜部１９にスムーズに流動する。

【００２５】請求項３による課題解決手段において、粒
子循環用のスクリュウコンベア２３の駆動軸２３ａと送
風機１４の駆動軸２５ａとを同軸上に配し、スクリュウ
コンベア２３の回転駆動力として、送風機１４のモータ
２５の動力を利用しているので、その分部品点数が少な
くなり、小型化が可能となる。

【００２６】請求項４による課題解決手段において、コ
ンベアカバー２０の外側に気流通過路１３を設けると、
従来技術３に比べて、さらに小型化が可能となる。

【００２７】請求項５による課題解決手段において、放
熱部３７で固体粒子１２と熱の授受を行った気流３４
は、放熱部３７の断面積よりも大きい固気分離部３８で
速度が落ち、吹出口１８から排出される。そのため、気
流３４の圧力損失を低減できる。

【００２８】請求項６による課題解決手段において、放
熱部３７側面の上部から下部にかけて形成された吸入口
４１に設けられた送風機４２によって、放熱部３７内を
一周する気流３４が生じ、吹出口４３から排出される。
吸入口４１が大きいため、固体粒子１２を浮遊させるの
に必要な気流３４の速度を小さくすることができ、低騒
音化が図れる。

【００２９】請求項７による課題解決手段において、放
熱部３７内を落下する固体粒子１２は、多孔板４４に当
たって跳ね返って孔４５から落下していき、固体粒子１
２の落下時間が長くなる。そのため、気流３４と固体粒
子１２の熱交換の効率が良くなる。

【００３０】請求項８による課題解決手段において、循
環装置１６は、粒子貯溜部１９上部で固体粒子１２を放
出し、固体粒子１２は、気流３４により放熱部３７上部
に上昇して放熱した後、粒子貯溜部１９へと戻る。その
ため、放熱部３７上部まで持ち上げるのに比べて搬送時
間が短くなるので、固体粒子１２の循環効率が向上す
る。

【００３１】請求項９による課題解決手段において、固
体粒子１２は、粒子貯溜部１９から搬送手段４９により
放熱部３７上部に送られ、放熱部３７内に落下し、送風
機５０からの気流３４と熱の授受を行う。そのため、装
置本体１０の小型化が可能となる。

【００３２】請求項１０による課題解決手段において、
撹拌部材６２がクロスフローファン５０の回転と同期し
て回り、粒子貯溜部１９の固体粒子１２を掻き混ぜる。
そのため、固体粒子１２と熱交換器１１との間での熱交
換の効率が高まる。

【００３３】

【実施例】

（第一実施例）図１は本発明の粒子流動熱交換装置の第
一実施例を示す断面図である。

【００３４】本実施例では、円筒状の装置本体１０内
に、熱交換器１１と、該熱交換器１１中を浮遊流動する
固体粒子１２と、気流を通過させる気流通過路１３と、
気流を発生させる送風機１４と、前記気流通過路１３の
一部を通って固体粒子１２を循環させる循環路１５と、
該循環路１５に配され固体粒子１２を循環させる循環装
置１６とを備えている。

【００３５】前記熱交換器１１は、伝熱管群１１ａとフ
ィン群１１ｂとから円筒状に形成されてなり、伝熱管内
に高温流体または低温流体を流通させ、前記固体粒子１
２と熱交換を行なうものである。

【００３６】前記固体粒子１２は、シリカ、アルミナ、
ポリスチレン等の他、ガラス、川砂、銅、鉄等から構成
される直径０．１ｍｍ〜１ｍｍのものである。

【００３７】前記気流通過路１３は、円筒状の装置本体
１０の内壁面に沿って、本体側面の吸入口１７から本体
上方の吹出口１８に流れるように形成されている。

【００３８】前記循環路１５は、装置本体１０の吸入口
１７よりも下方に形成された粒子貯溜部１９と、粒子貯
溜部１９の下側に形成された下部チャンバ１５ａと、装
置本体１０の中央に配された円筒状のコンベアカバー２
０の内部上昇路２０ａとを備え、コンベアカバー２０の
上下端部２０ｂ，２０ｃが開口されており、装置本体１
０の下部チャンバ１５ａの底部は、粒子貯溜部１９から
の粒子１２をコンベアカバー２０の下側に流れ易くする
ため、中央に向かって傾斜した傾斜面１０ａとされてい
る。

【００３９】また、コンベアカバー２０の上端２０ｂ
は、気流通過路１３に開放しており、この部分が上部チ
ャンバ１５ｂとされ、気流３４と粒子１２とが向流する
ようになっている。

【００４０】そして、前記円筒状の熱交換器１１は、コ
ンベアカバー２０に外嵌されて前記粒子貯溜部１９に配
される。この熱交換器１１の下方には、粒子１２を装置
本体１０の下部チャンバ１５ａに落下させる粒子供給板
２１が設けられている。また、装置本体１０の底部傾斜
面１０ａには、熱交換器１１で発生し粒子１２に付着し
た凝縮水等を装置外へ排出するためのネット状の流出防
止板２２が設置されている。

【００４１】前記循環装置１６は、図１の如く、前記コ
ンベアカバー２０と、これに内装され装置本体１０の底
部に集められた粒子１２を上方へ搬送して気流通過路１
３に送り出すスクリュウコンベア２３と、該スクリュウ
コンベア２３の駆動手段２４とを備えている。

【００４２】前記送風機１４は、装置本体１０の上部に
配された複軸モータ２５と、そのモータ軸２５ａに取り
付けられた軸流ファン２６とを備えている。モータ２５
は、装置本体１０に固定された気流通過口２７ａ付のモ
ータ支え２７によって支持されている。そして、モータ
軸２５ａと前記スクリュウコンベア２３の駆動軸２３ａ
とが同軸上に配置され、スクリュウコンベア２３の回転
駆動力は、前記送風機１４のモータ軸２５ａに減速機２
８を介して連結されている。したがって、スクリュウコ
ンベア２３の駆動手段２４は、送風機モータ２５を利用
して、減速機２８等から構成されることになる。減速機
２８は、装置本体１０に気流通過口２９ａ付の減速機支
え２９によって支持されている。

【００４３】なお、装置本体１０の吸入口１７および吹
出口１８には、それぞれ粒子流出防止板３１，３２が形
成されている。

【００４４】上記構成において、熱交換器１１が凝縮器
として使用された場合、粒子貯溜部１９の粒子１２は、
熱交換器１１から受熱して高温状態になるが、下端にあ
る粒子供給板２１の多数の孔２１ａから下部の落下チャ
ンバ１５ａに落ちるに従つて、粒子貯溜部１９内の粒子
１２も熱交換器１１から受熱しながら順次下方へ移動す
る。なお、熱交換器１１を通過する粒子１２の流量は、
供給板２１の孔２１ａの面積によって制御される。

【００４５】落下チャンバ１５ａに落ちた粒子１２は、
本体１０の傾斜面１０ａを滑り落ちて、中央に集めら
れ、スクリュウコンベア２３によって、コンベアカバー
２０内を順次上方へ持ち上げられる。粒子貯溜部１９内
の粒子１２も熱交換器１１から受熱しながら順次下方へ
移動する。スクリュウコンベア２３により持ち上げられ
た粒子１２は、上部チヤンバ１５ｂに放出され、放出さ
れた粒子１２は重力作用で落下する。このとき、対向し
て来る気流３４により粒子１２は急速に冷却されて、当
初の状態となる。

【００４６】このように、気流通過路１３では、粒子１
２は上から下へ、気流３４は下から上へと移動するため
に向流となり、並流以上の冷却が可能となる。そのた
め、熱交換性能が向上する。また、熱交換器１１は、気
流通過路１３に配されておらず、循環路１５に位置する
ため、気流３４は純粋に冷却のためだけに使用されるこ
とになる。そのために、風量を下げることができ、低騒
音化に有利である。これらのことが、省電力化に有利な
のは明らかである。

【００４７】また、風量が変化して粒子循環量が増減し
ても、粒子貯溜部１９の粒子量が若干増減するだけで、
装置の圧力損失や熱交換性能への影響は少なく、安定し
た運転が行える。

【００４８】また、高温（低温）液体と熱交換が行われ
る熱交換器１１には、固体粒子１２を循環させるのみで
空気流を送る必要もないため、既存の熱交換器１１のチ
ユーブ径を小さく、またチユーブ間のピッチを小さくし
て、一定容積あたりの熱交換能力をきわめて高くでき、
また形状的にもより自由度の大きい熱交換システムを構
成することができる。

【００４９】また、減速機２８を使用しているので、駆
動出力部を１つにまとめることができ、さらに、粒子循
環用のスクリュウコンベア２３の駆動軸２３ａと送風機
１４の駆動軸２５ａとを同軸上に配し、スクリュウコン
ベア２３の回転駆動力として、送風機１４のモータ２５
の動力を利用しているので、その分部品点数が少なくな
り、小型化が可能となる。さらに、コンベアカバー２０
の外側に気流通過路１３を設けているので、図１７に示
す従来技術に比べて、さらに小型化が可能となる。

【００５０】なお、上記実施例においては、熱交換器の
管内においては高温流体が流れているものと仮定して説
明したが、これに限らず、低温流体を流動させても良い
ことは明らかである。

【００５１】（第二実施例）図２は、本発明の第二実施
例を示す粒子流動熱交換装置の断面図である。

【００５２】本実施例では、熱交換器１１が、気流通過
路１３に配置されたもので、他の構成は上記第一実施例
と同様である。

【００５３】熱交換器１１は、気流通過路１３に配され
ているが、粒子１２は上から下へ、気流３４は下から上
へと移動するために向流であり、このことから、少なく
とも、図１７に示す従来技術に比べて、並流以上の冷却
が可能となり、熱交換性能が向上する。

【００５４】（第三実施例）図３は、本発明の第三実施
例を示す粒子流動熱交換装置の断面図である。

【００５５】本実施例では、熱交換器１１が、気流通過
路１３に配置され、粒子１２および気流３４は上から下
への並流であるが、粒子循環用のスクリュウコンベア２
３の駆動軸２３ａと送風機１４の駆動軸２５ａとを同軸
上に配し、スクリュウコンベア２３の回転駆動力とし
て、送風機１４のモータ２５の動力を利用しているの
で、その分部品点数が少なくなり、小型化が可能とな
る。さらに、コンベアカバー２０の外側に気流通過路１
３を設けているので、図１７に示す従来技術に比べて、
さらに小型化が可能となる。

【００５６】さらに、本実施例では、図１，２に示す粒
子流動熱交換装置の吸込口１７と吹出口１８とを逆に
し、モータ２５の回転方向を上記実施例と逆にしてい
る。そのため、粒子１２は、吸入口側へ流れることがな
くなり、図１，２に示す流出防止板３２も不要となる。

【００５７】（第四実施例）図４は、本発明の第四実施
例を示す粒子流動熱交換装置の循環装置の斜視図であ
る。

【００５８】本実施例の循環装置１６は、粒子循環用の
スクリュウコンベア２３の駆動軸２３ａと送風機１４の
駆動軸２５ａとを同軸上に配しているが、スクリュウコ
ンベア２３の回転駆動力は、送風機１４のモータ２５と
は別個のコンベア用モータ３６を使用している。そし
て、コンベアカバー２０の外側に気流通過路１３を設け
ている。

【００５９】したがって、図１７に示す従来技術に比べ
て、部品点数は同じであるが、少なくとも、装置本体１
０内に循環装置１６は内装されることになり、小型化が
可能となる。

【００６０】（第五実施例）図５は本発明の第五実施例
を示す粒子流動熱交換装置の断面図である。

【００６１】本実施例では、循環装置１６が、固体粒子
１２の循環を気流通過路１３の気流３４と向流になるよ
う、固体粒子１２を循環させており、また、熱交換器１
１を気流通過路１３から外れた粒子貯溜部１９に配置し
ている。但し、送風機１４および循環装置１６のモータ
２５，３６はそれぞれ別個に設けられている点が上記第
一実施例と異なる。

【００６２】したがって、気流通過路１３では、粒子１
２は上から下へ、気流３４は下から上へと移動するため
に向流となり、並流以上の冷却が可能となる。そのた
め、図１７に示す従来技術に比べ、熱交換性能が向上す
る。また、熱交換器１１は、気流通過路１３に配されて
おらず、循環路１５に位置するため、気流は純粋に冷却
のためだけに使用されることになる。そのために、風量
を下げることができ、低騒音化に有利である。これらの
ことが、省電力化に有利なのは明らかである。

【００６３】（第六実施例）図６は本発明の第六実施例
を示す粒子流動熱交換装置の断面図である。

【００６４】本実施例では、装置本体１０の下部に熱交
換器１１が設けられ、熱交換器１１の周辺に粒子貯溜部
１９が設けられ、気流通過路１３に、吸入口１７から吸
い込まれた空気と循環装置１６から送り出される固体粒
子１２との間で熱の授受を行う放熱部３７と、放熱部３
７で固体粒子１２と熱の授受を行った空気が固体粒子１
２と分離して吹出口１８から排出される固気分離部３８
とが設けられ、固気分離部３８は、その断面積が放熱部
３７の断面積よりも大になるよう形成されている。但
し、送風機１４はモータ３９により回転駆動され、スク
リュウコンベア２３は図示しない別のモータにより回転
駆動される。

【００６５】これによって、装置本体１０上部の吸入口
１７から送り込まれた気流３４は、固体粒子１２を冷却
しながら粒子貯溜部１９上方の吹出口１８へと流れ、大
気中へ放出される。

【００６６】ここで、固気分離部３８の断面積を大きく
しているので、固気分離部３８での気流３４の速度が落
ち、流出防止板３１を通過する気流３４の圧力損失を低
く押えることができる。

【００６７】さらに、放熱部３７から出て来た気流３４
は、粒子貯溜部１９、圧力変化、空気出口により方向転
換を与えられるが、固体粒子１２は慣性によって気流３
４と同じように方向転換できないため、粒子貯溜部１９
に戻って固気分離効率を高めることができる。そのう
え、気流３４の方向は重力方向であるため、固体粒子１
２の自重による圧力損失が少なくなる。

【００６８】そして、熱交換器１１は、気流通過路１３
に配されていないので、気流３４は純粋に冷却のためだ
けに使用され、送風機１４の風量を下げることができる
ので、低騒音化が可能になる。そのため、過大な送風機
動力が不必要になり、省電力化が図れる。

【００６９】（第七実施例）図７は本発明の第七実施例
を示す粒子流動熱交換装置の断面図である。

【００７０】本実施例では、固気分離部３８の断面積
が、装置本体１０の下部に向かって徐々に大きくなるよ
うに、固気分離部３８の壁面４０を傾斜させたもので、
他の構成は上記第六実施例と同様である。

【００７１】したがって、固気分離部３８での気流３４
の速度は徐々に低下し、流出防止板３１を通過する気流
３４の速度が均一になるので、流出防止板３１での気流
３４の圧力損失を低減できる。これにより、上記第六実
施例と同様の効果が得られる。

【００７２】（第八実施例）図８は本発明の第八実施例
を示す粒子流動熱交換装置の横断面図、図９は粒子流動
熱交換装置のＡ−Ａ断面図である。

【００７３】本実施例では、円形の装置本体１０の下部
に配された粒子貯溜部１９上方に、吸入口４１から送ら
れてくる空気と落下してくる固体粒子１２との間で熱の
授受を行う放熱部３７が設けられている。吸入口４１
は、装置本体１０の円周接線方向で放熱部３７側面の上
部から下部にかけて形成され、吸入口４１に送風機４２
が配され、放熱部３７の吸入口４１以外の側面に吹出口
４３が形成されている。

【００７４】これによって、気流３４が放熱部３７内を
一周する間に吹出口４３から排出され、固体粒子１２は
旋回しながら重力により落下する。そのため、旋回しな
がら落下する固体粒子１２は、常に外気温と同じ温度の
気流３４に冷却されるので、冷却能力が向上し、熱交換
の効率が良くなり、放熱部３７をコンパクトにでき、装
置本体１０の小型化が可能になる。

【００７５】しかも吸入口４１が大きいので、風量に対
する気流３４の速度を遅くすることができ、圧力損失が
低減され、低騒音化に有利である。

【００７６】（第九実施例）図１０は本発明の第九実施
例を示す粒子流動熱交換装置の断面図である。

【００７７】本実施例では、放熱部３７に、固体粒子１
２の落下時間を長くする円板状の多孔板４４が３枚設け
られたもので、多孔板４４の孔４５の径は固体粒子１２
よりも大とされている。なお、他の構成は上記第八実施
例と同様である。

【００７８】したがって、放熱部３７内を落下する固体
粒子１２は、多孔板４４に当たって跳ね返って孔４５か
ら落下していくので、固体粒子１２の落下の抵抗になり
落下時間が長くなる。そのため、気流３４と固体粒子１
２の熱交換の効率が良くなり、放熱部３７をコンパクト
にでき、装置本体１０の小型化が可能になる。

【００７９】しかも多孔板４４は、気流３４の流れ方向
と平行に設けられているので、気流３４の抵抗にはなら
ず、第八実施例と同様、圧力損失が低減され、低騒音化
に有利である。

【００８０】（第十実施例）図１１は本発明の第十実施
例を示す粒子流動熱交換装置の断面図である。

【００８１】本実施例では、循環装置１６が、粒子貯溜
部１９上部で固体粒子１２を放出するように設けられ、
粒子貯溜部１９上方に、吸入口４６から送られてくる空
気と浮遊流動している固体粒子１２との間で熱の授受を
行う放熱部３７が設けられている。放熱部３７の下部に
吸入口４６が形成され、吸入口４６に、旋回流を発生さ
せるように送風機４７が配されている。

【００８２】固体粒子１２は、粒子貯溜部１９上部で放
出され、送風機４７からの旋回流により巻き上げられ、
放熱部３７上部に上昇して放熱した後、落下して粒子貯
溜部１９へと戻る。そして、固体粒子１２より受熱した
気流３４は、上方および側方の流出防止板４８から排出
される。

【００８３】このように、循環装置１６の高さが低いの
で、放熱部３７上部まで持ち上げるのに比べて搬送時間
が短くなる。そのため、固体粒子１２の循環効率が向上
し、循環動力を低減することができる。さらに、放熱部
３７内に循環装置１６がないので、圧力損失が低減でき
る。

【００８４】（第十一実施例）図１２は本発明の第十一
実施例を示す粒子流動熱交換装置の縦断面図、図１３は
粒子流動熱交換装置の横断面図である。

【００８５】本実施例では、装置本体１０の下部に熱交
換器１１が設けられ、熱交換器１１の周辺に粒子貯溜部
１９が設けられ、固体粒子１２を粒子貯溜部１９から放
熱部３７上部に運ぶ搬送手段４９が放熱部３７側方に設
けられ、放熱部３７内にクロスフロー形の送風機５０が
配されている。

【００８６】搬送手段４９は、装置本体１０の下部に集
められた固体粒子１２を装置本体１０上部へ導く搬送路
５１と、搬送路５１中に固体粒子１２を装置本体１０上
部へ送るスクリュー、ブロア等の搬送装置５２と、搬送
装置５２により装置本体１０上部に送られた固体粒子１
２を分散させて放熱部３７へ落下させる多孔板５３とを
備えている。搬送路５１の下部には、粒子貯溜部１９と
連通された粒子取入口５４が形成されている。そして、
装置本体１０底部は、粒子貯溜部１９からの固体粒子１
２を搬送路５１に流れ込み易くするため、粒子取入口５
４に向かって傾斜されている。

【００８７】クロスフローファン５０は、放熱部３７上
部の多孔板５３に回転自在に軸受けされた回転軸５５
と、装置本体１０下部に配されたモータ５６のモータ軸
５７に連結され、モータ５６により回転駆動される。

【００８８】放熱部３７内に突設されたフロントギャッ
プ５８とリアギャップ５９によって、クロスフローファ
ン５０による空気が一定方向に流れる。そして、装置本
体１０の一側が吸入口６０、他側が吹出口６１とされ
る。

【００８９】このように、固体粒子１２は、粒子貯溜部
１９から搬送手段４９の搬送装置５２により搬送路５１
を通って放熱部３７上方に送られ、多孔板５３を経て放
熱部３７に落下する。そして、気流３４は、放熱部３７
内を吸入口６０から吹出口６１へと流れ、放熱部３７内
で固体粒子１２と熱の授受を行う。したがって、図１７
に示す従来技術に比べて、送風機５０が放熱部３７内に
配されているので、放熱部３７をコンパクトにでき、装
置本体１０の小型化が可能になる。

【００９０】（第十二実施例）図１４は本発明の第十二
実施例を示す粒子流動熱交換装置の断面図である。

【００９１】本実施例では、クロスフローファン５０の
下部に、粒子貯溜部１９内の固体粒子１２を撹拌する撹
拌部材６２が設けられたもので、撹拌部材６２には、固
体粒子１２を掻き混ぜる２枚の撹拌羽根６３が配設され
ている。なお、他の構成は上記第十一実施例と同様であ
る。

【００９２】したがって、撹拌部材６２がクロスフロー
ファン５０の回転と同じ速度で回り、撹拌羽根６３によ
って粒子貯溜部１９の固体粒子１２が掻き混ぜられ、固
体粒子１２の熱交換器１１からの受熱の効率が高まる。
そのため、固体粒子１２の循環量を少なくすることが可
能となり、放熱部３７をコンパクトにでき、装置本体１
０の小型化が可能になり、省電力化に有利になる。

【００９３】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。

【００９４】例えば、上記実施例では、熱交換器を凝縮
器として説明したが、蒸発器であっても同様の効果が期
待できる。

【００９５】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、請求項１
の発明によると、粒子の循環方向と気流の方向が向流で
あるため、粒子から気流に対する熱伝達を効率良く行う
ことができる。そして、熱交換器が気流通過路に配され
ていないので、気流が要するエネルギーは、浮遊粒子の
搬送エネルギーと流出防止板の圧力損失のみとなり、低
圧力損失かつ低騒音化が可能となる。

【００９６】請求項２の発明によると、気流通過路の下
方に熱交換器、その下方に粒子貯溜部が配置されている
ので、粒子はこれらを通ってスムーズに流動し、効率よ
く熱交換を行うことができる。

【００９７】請求項３の発明によると、粒子循環用のス
クリュウコンベアの駆動軸と送風機の駆動軸とを同軸上
に配し、スクリュウコンベアの回転駆動力として、送風
機のモータの動力を利用しているので、その分部品点数
が少なくなり、小型化が可能となる。

【００９８】請求項４の発明によると、コンベアカバー
の外側に気流通過路を設けているので、さらに小型化が
可能となる。

【００９９】請求項５の発明によると、固気分離部の断
面積を放熱部より大きくしているので、固気分離部での
気流の速度が落ち、吹出口を通過する気流の圧力損失を
低く押えることができる。さらに、熱交換器は、気流通
過路に配されていないので、気流は純粋に固体粒子との
熱の授受のためだけに使用されるので、過大な送風機動
力が不必要になり、低騒音化および省電力化が可能とな
る。

【０１００】請求項６の発明によると、吸入口が大きい
ので、風量に対する気流の速度を遅くすることができ、
圧力損失が低減され、低騒音化が可能となる。

【０１０１】請求項７の発明によると、多孔板が固体粒
子の落下を邪魔して、落下時間が長くなるので、気流と
固体粒子の熱交換の効率が良くなり、放熱部をコンパク
トにでき、装置本体の小型化が可能になる。

【０１０２】請求項８の発明によると、循環装置の高さ
が低いので、固体粒子の循環効率が向上し、循環動力を
低減することができる。さらに、放熱部内に循環装置が
ないので、圧力損失が低減できる。

【０１０３】請求項９の発明によると、送風機が放熱部
内に配されているので、放熱部をコンパクトにすること
ができ、装置本体の小型化が可能となる。

【０１０４】請求項１０の発明によると、撹拌部材がク
ロスフローファンの回転と同期して回り、粒子貯溜部の
固体粒子を掻き混ぜるので、固体粒子の受熱効率が高ま
る。そのため、固体粒子の循環量を少なくすることが可
能となり、放熱部をコンパクトにでき、装置本体の小型
化が可能になり、省電力化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の粒子流動熱交換装置の断
面図

【図２】本発明の第二実施例の粒子流動熱交換装置の断
面図

【図３】本発明の第三実施例の粒子流動熱交換装置の断
面図

【図４】本発明の第四実施例の粒子流動熱交換装置の循
環装置の斜視図

【図５】本発明の第五実施例の粒子流動熱交換装置の断
面図

【図６】本発明の第六実施例の粒子流動熱交換装置の断
面図

【図７】本発明の第七実施例の粒子流動熱交換装置の断
面図

【図８】本発明の第八実施例の粒子流動熱交換装置の横
断面図

【図９】第八実施例の粒子流動熱交換装置のＡ−Ａ断面
図

【図１０】本発明の第九実施例の粒子流動熱交換装置の
断面図

【図１１】本発明の第十実施例の粒子流動熱交換装置の
断面図

【図１２】本発明の第十一実施例の粒子流動熱交換装置
の縦断面図

【図１３】第十一実施例の粒子流動熱交換装置の横断面
図

【図１４】本発明の第十二実施例の粒子流動熱交換装置
の断面図

【図１５】従来技術１の粒子流動熱交換装置の構成図

【図１６】従来技術２の粒子流動熱交換装置の構成図

【図１７】従来技術３の粒子流動熱交換装置の構成図

【符号の説明】

１１ 熱交換器 １２ 固体粒子 １３ 気流通過路 １４ 送風機 １５ 循環路 １６ 循環装置 １７ 吸入口 １８ 吹出口 １９ 粒子貯溜部 ２０ コンベアカバー ２１ 粒子供給板 ２２ 流出防止板 ２３ スクリュウコンベア ２４ 駆動手段 ２５ モータ ２６ 軸流ファン ２７ モータ支え ２８ 減速機 ２９ 減速機支え ３１，３２ 粒子流出防止板 ３４ 気流 ３６ モータ ３７ 放熱部 ３８ 固気分離部 ４１ 吸入口 ４２ 送風機 ４３ 吹出口 ４４ 多孔板 ４６ 吸入口 ４７ 送風機 ４９ 搬送手段 ５０ 送風機 ６２ 撹拌部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F28D 13/00 F28C 3/14

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器と、該熱交換器中を浮遊流動す
   る固体粒子と、気流を通過させる気流通過路と、気流を
   発生させる送風機とを備え、気流中に固体粒子を浮遊流
   動させる粒子流動熱交換装置において、 前記気流通過路の一部を通って固体粒子を循環させる循
   環路が設けられ、 該循環路に、前記熱交換器と、固体粒子を気流と向流に
   なるように循環させる循環装置とが設けられ、前記熱交換器は、前記気流通過路から外れて配置された
   ことを特徴とする粒子流動熱交換装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の粒子流動熱交換装置にお
   いて、循環路の上部が気流通過路と交差し、該気流通過路の下
   方に熱交換器が配置され、該熱交換器の下方に固体粒子
   を貯溜する粒子貯溜部が 配置されたことを特徴とする粒
   子流動熱交換装置。
3. 【請求項３】 熱交換器と、該熱交換器中を浮遊流動す
   る固体粒子と、気流を通過させる気流通過路と、気流を
   発生させる送風機とを備え、気流中に固体粒子を浮遊流
   動させる粒子流動熱交換装置において、 前記気流通過路の一部を通って固体粒子を循環させる循
   環路が設けられ、 該循環路に、固体粒子を貯溜する粒子貯溜部と、固体粒
   子を循環させる循環装置とが設けられ、 該循環装置は、粒子貯溜部の固体粒子を上方へ搬送して
   気流通過路に送り出すスクリュウコンベアが設けられ、
   該スクリュウコンベアの駆動軸と前記送風機の駆動軸と
   が同軸上に配置され、スクリュウコンベアの回転駆動力
   として前記送風機のモータの動力を利用したことを特徴
   とする粒子流動熱交換装置。
4. 【請求項４】 熱交換器と、該熱交換器中を浮遊流動す
   る固体粒子と、気流を通過させる気流通過路と、気流を
   発生させる送風機とを備え、気流中に固体粒子を浮遊流
   動させる粒子流動熱交換装置において、 前記気流通過路の一部を通って固体粒子を循環させる循
   環路が設けられ、 該循環路に、固体粒子を循環させる循環装置が設けら
   れ、 該循環装置は、粒子貯溜部の固体粒子を上方へ搬送して
   気流通過路に送り出すスクリュウコンベアと、該コンベ
   アに外嵌されたコンベアカバーとを備え、 該コンベアカバーの外側に前記気流通過路が配されたこ
   とを特徴とする粒子流動熱交換装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の気流通過路に、吸入口か
   ら吸い込まれた空気と循環装置から送り出される固体粒
   子との間で熱の授受を行う放熱部と、放熱部で固体粒子
   と熱の授受を行った空気が固体粒子と分離して吹出口か
   ら排出される固気分離部とが設けられ、 該固気分離部は、その断面積が放熱部の断面積よりも大
   になるよう形成されたことを特徴とする粒子流動熱交換
   装置。
6. 【請求項６】 熱交換器と、該熱交換器中を浮遊流動す
   る固体粒子と、気流を発生させる送風機とを備え、気流
   中に固体粒子を浮遊流動させる粒子流動熱交換装置にお
   いて、 装置本体の下部に配された熱交換器の周辺に粒子貯溜部
   が設けられ、 装置本体の下部から上部に固体粒子を上昇させて装置内
   を循環させる循環装置が設けられ、 前記粒子貯溜部上方に、吸入口から送られてくる空気と
   落下してくる固体粒子との間で熱の授受を行う放熱部が
   設けられ、 前記吸入口は、放熱部側面の上部から下部にかけて形成
   され、 前記吸入口に、送風機が配され、 前記放熱部の吸入口以外の側面に吹出口が形成されたこ
   とを特徴とする粒子流動熱交換装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の粒子流動熱交換装置にお
   いて、 放熱部に、固体粒子の落下時間を長くする多孔板が設け
   られたことを特徴とする粒子流動熱交換装置。
8. 【請求項８】 熱交換器と、該熱交換器中を浮遊流動す
   る固体粒子と、気流を発生させる送風機とを備え、気流
   中に固体粒子を浮遊流動させる粒子流動熱交換装置にお
   いて、 装置本体の下部に配された熱交換器の周辺に粒子貯溜部
   が設けられ、 該粒子貯溜部上部で固体粒子を放出する循環装置が設け
   られ、 前記粒子貯溜部上方に、吸入口から送られてくる空気と
   浮遊流動している固体粒子との間で熱の授受を行う放熱
   部が設けられ、 該放熱部の下部に吸入口が形成され、 該吸入口に、循環装置から放出された固体粒子を浮遊さ
   せる気流を発生させる送風機が配されたことを特徴とす
   る粒子流動熱交換装置。
9. 【請求項９】 熱交換器と、該熱交換器中を浮遊流動す
   る固体粒子と、気流を発生させる送風機とを備え、気流
   中に固体粒子を浮遊流動させる粒子流動熱交換装置にお
   いて、 装置本体の下部に配された熱交換器の周辺に粒子貯溜部
   が設けられ、 該粒子貯溜部上方に、前記送風機による気流と浮遊流動
   する固体粒子との間で熱の授受を行う放熱部が設けら
   れ、 該放熱部側方に、粒子貯溜部から放熱部上部に固体粒子
   を運ぶ搬送手段が設けられ、 前記放熱部内に、送風機が配されたことを特徴とする粒
   子流動熱交換装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の送風機がクロスフロー
    ファンとされ、 該クロスフローファンの下部に、粒子貯溜部内の固体粒
    子を撹拌する撹拌部材が設けられたことを特徴とする粒
    子流動熱交換装置。