特開 2023-41408 ループシール動作方法、及び、ループシール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023041408

(43)【公開日】2023-03-24

(54)【発明の名称】ループシール動作方法、及び、ループシール

(51)【国際特許分類】

   B01J 8/26 20060101AFI20230316BHJP

   B01J 8/00 20060101ALI20230316BHJP

   F23C 15/00 20060101ALI20230316BHJP

   F23C 10/02 20060101ALI20230316BHJP

【ＦＩ】

B01J8/26

B01J8/00 A

F23C15/00

F23C10/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021148771

(22)【出願日】2021-09-13

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ウェブサイトのアドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｇａｋｕｊｕｔｓｕｓｈｕｋａｉ．ｊｐ／ｆｂ２６－２０２０ ウェブサイトの掲載日 令和２年１１月２０日 第２６回流動化・粒子プロセッシングシンポジウム（第１５回反応装置・プロセスシンポジウム）講演論文集、第８２－８４頁、化学工学会粒子・流体プロセス部会流動層分科会 発行日 令和２年１１月２６日 第２６回流動化・粒子プロセッシングシンポジウム岐阜大会 ＺＯＯＭウェビナーによるオンライン開催 ミーティングＩＤ：８４５ ３０８２ ４７３２ パスコード：７４３２２７ 開催日 令和２年１１月２７日

(71)【出願人】

【識別番号】504145364

【氏名又は名称】国立大学法人群馬大学

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】野田 玲治

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 弘樹

【テーマコード（参考）】

3K064

4G070

【Ｆターム（参考）】

3K064AA18

3K064AB03

3K064AC01

3K064AC07

3K064AE01

3K064BA17

3K064BB05

4G070AA01

4G070AB06

4G070AB10

4G070BB33

4G070CA06

4G070CA13

4G070CB02

4G070CC20

4G070DA11

(57)【要約】

【課題】循環流動層において、層高差が変動しても粒子循環速度の変動を低減する。
【解決手段】第１流動層と第２流動層との間で粒子が移動する循環流動装置の動作方法であって、前記第１流動層と前記第２流動層との間に設けられるループシールに、外部から空気を導入しないガス供給部により振動空気を導入する、循環流動装置の動作方法とする。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１流動層と第２流動層との間で粒子が移動する循環流動装置の動作方法であって、
前記第１流動層と前記第２流動層との間に設けられるループシールに、外部から空気を導入しないガス供給部により振動空気を導入する、
循環流動装置の動作方法。

【請求項2】

前記振動空気の周波数は、４Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下である、
請求項１に記載の循環流動装置の動作方法。

【請求項3】

第１流動層と第２流動層との間で粒子が移動する循環流動装置の前記第１流動層と前記第２流動層との間に設けられるループシールであって、
前記第１流動層側に設けられ、前記第１流動層から粒子が導入される通路であるダウンカマー部と、
前記第２流動層側に設けられ、前記第２流動層に粒子が排出される通路であるライザー部と、
所定の周波数で振動する振動部を含み、前記ライザー部に振動空気を導入するガス供給部と、
を備えるループシール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ループシール動作方法、および、ループシールに関する。

【背景技術】

【0002】

粒子を複数の層の間で移動させる循環流動層を含む循環流動装置がある。循環流動層では高温（例えば、数十℃から数百℃程度）で使用されるため、層と層との間において、消耗の多い機械的な弁ではなく、非機械的バルブ弁が使用される。循環流動装置において、循環流動層は、粒子を導入する入口流動層と粒子を排出する出口流動層と２つの層の間で粒子を移動させるループシールとを備える。入口流動層と出口流動層との間は、平面状の仕切り板で仕切られている。ループシールは、入口流動層と出口流動層との間の仕切り板の開口部に設けられる。入口流動層に投入された粒子は、入口流動層と出口流動層との間に配置されるループシールによって出口流動層に送られる。循環流動装置の動作中、入口流動層及び出口流動層には、それぞれ、下部から空気が流され、各層内で粒子は流動化している。入口流動層には粒子が導入され、出口流動層からは粒子が排出される。ループシールの役割は、空気と粒子とを一方向（入口流動層から出口流動層への方向）に流すことである。ループシールは、粒子を出口流動層に排出するライザーと、ライザーに粒子を流すダウンカマーとを含む。ダウンカマーには、入口流動層の粒子が入る。また、ループシールは、空気（ガス）の吹込部を備え、内部に空気（ガス）を吹き込む速度（ガス流速）を調節することで、粒子の循環を行う。ループシールにおける逆流は望ましくない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５－００９５３０号公報

【特許文献2】特開２０１９－０９８２６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

循環流動層において、ループシールの内部に吹き込むガスの流速が一定である場合、粒子循環速度（単位断面積あたり単位時間にループシールを通過する粒子の量）の増加とともに、層高差（入口流動層の粒子の高さと出口流動層の粒子の高さとの差）が増加する。層高差による粒子循環量の影響は大きいため、循環流動層の安定操作（粒子循環量の安定）のために、層高差が変動しないようにすることが望ましい。また、循環流動層の安定操作（粒子循環量の安定）のために、粒子循環速度が層高差に依存しないことが望ましい。

【0005】

図１は、循環流動装置のループシールに一定速度のガスを吹き込んだ場合の層高差Δｈと粒子循環速度Ｇｓとの関係のグラフの例を示す図である。図１のグラフの横軸は層高差Δｈであり、縦軸は粒子循環速度Ｇｓである。図１のグラフでは、層高差が大きくなるにつれて、粒子循環速度が速くなることが分かる。また、ループシールに吹き込むガスの流速が大きくなるほど、粒子循環速度が速くなることが分かる。層高差が変化しても、粒子循環速度が変動しないことが望ましい。すなわち、グラフの傾きが小さいことが望ましい。

【0006】

また、循環流動装置のループシールにガスを吹き込む際、循環流動装置に外部からガスを導入することになる。循環流動装置に外部からガスを導入すると、循環流動装置の粒子にガスに含まれる不純物が含まれ得るという問題がある。

【0007】

本発明は、循環流動層において、粒子を安定して効率よく移動させることを課題とする
。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、第１の態様は、
第１流動層と第２流動層との間で粒子が移動する循環流動装置の動作方法であって、
前記第１流動層と前記第２流動層との間に設けられるループシールに、外部から空気を導入しないガス供給部により振動空気を導入する、
循環流動装置の動作方法とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、循環流動層において、粒子を安定して効率よく移動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、循環流動装置のループシールに一定速度のガスを吹き込んだ場合の層高差Δｈと粒子循環速度Ｇｓとの関係のグラフの例を示す図である。

【図2】図２は、実施形態の循環流動装置の構成例を示す図である。

【図3】図３は、ループシールの詳細を説明する図である。

【図4】図４は、ループシールの吹込部にガスを供給するガス供給部の構成例を示す図である。

【図5】図５は、情報処理装置のハードウェア構成例を示す図である。

【図6】図６は、実施形態の循環流動装置の動作フローの例を示す図である。

【図7】図７は、模擬装置３００の構成例を示す図である。

【図8】図８は、粒子排出速度の安定性の例1を示す図である。

【図9】図９は、粒子排出速度の安定性の例２を示す図である。

【図10】図１０は、粒子排出速度の安定性の例３を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、発明の構成は、開示の実施形態の具体的構成に限定されない。発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。

【0012】

〔実施形態〕
（構成例）
図２は、本実施形態の循環流動装置の構成例を示す図である。図２の循環流動装置１００は、フィーダ１１０、入口流動層１２０、出口流動層１３０、ループシール１４０、ガス導入部１６１、ガス導入部１６２、仕切り板１８０を備える。仕切り板１８０は、入口流動層１２０と出口流動層１３０とを仕切る平板である。仕切り板１８０には、開口部があり、当該開口部にはループシール１４０が設置される。入口流動層１２０、出口流動層１３０、ループシール１４０、仕切り板１８０を総称して、循環流動層ともいう。当該循環流動層は、内部循環流動層である。入口流動層１２０、出口流動層１３０は、第１流動層、第２流動層の例である。

【0013】

フィーダ１１０は、循環流動装置１００における処理対象の粒子を、入口流動層１２０に供給する。供給する粒子の量は、あらかじめ決められた量や、入口流動層１２０、出口流動層１３０に存在する粒子の量などに基づいて、決められる。

【0014】

入口流動層１２０は、フィーダ１１０から粒子を導入される。入口流動層１２０は、ループシール１４０を介して、粒子を出口流動層１３０に送る。また、入口流動層１２０は
、ガス導入部１６１から空気などのガスを供給され、入口流動層１２０内の粒子を流動化する。

【0015】

出口流動層１３０は、入口流動層１２０よりループシール１４０を介して、粒子を供給される。また、出口流動層１３０は、ガス導入部１６２から空気などのガスを供給され、出口流動層１３０内の粒子を流動化する。出口流動層１３０には、粒子を外部に排出する排出部が設けられてもよい。

【0016】

入口流動層１２０と出口流動層１３０との間は、仕切り板１８０によって仕切られている。入口流動層１２０、出口流動層１３０、仕切り板１８０は、例えば、金属板を加工することによって、形成される。

【0017】

ループシール１４０は、入口流動層１２０から粒子を導入され、出口流動層１３０に当該粒子を排出する。ループシール１４０には、空気などのガスを吹き込む吹込部が設けられ、粒子の導入、排出を促進する。ループシール１４０は、ビスなどにより仕切り板１８０の開口部に固定される。ループシール１４０の周囲には、仕切り板１８０に嵌合する凹部が設けられてもよい。ループシール１４０と仕切り板１８０とが一体化してもよい。ループシール１４０には、ガス供給部２００が接続される。

【0018】

ガス導入部１６１は、入口流動層１２０に空気等のガスを供給し、入口流動層１２０内の粒子を流動化する。

【0019】

ガス導入部１６２は、出口流動層１３０に空気等のガスを供給し、出口流動層１３０内の粒子を流動化する。

【0020】

図３は、ループシールの詳細を説明する図である。ループシール１４０は、仕切り板１８０の開口部を塞ぐ平板１４１、第１部材１４３、第２部材１４４、吹込部１４７を含む。平板１４１には、開口部１４２が設けられ、入口流動層１２０側と出口流動層１３０側とが導通する。また、平板１４１と第１部材１４３とにより、ダウンカマー部１４５が形成され、平板１４１と第２部材１４４とにより、ライザー部１４６が形成される。ダウンカマー部１４５は、開口部１４２から入口流動層１２０側に設けられる粒子の通路である。ライザー部１４６は、開口部１４２から出口流動層１３０側に設けられる粒子の通路である。平板１４１、第１部材１４３、第２部材１４４は、例えば、金属、樹脂等によって形成される。

【0021】

第１部材１４３、第２部材１４４は、一体化して１つの部材としてもよい。また、第１部材１４３、第２部材１４４が、２以上の部材によって構成されてもよい。

【0022】

ダウンカマー部１４５は、入口流動層１２０側で、平板１４１の開口部１４２から上方に向かって設けられ、上端で粒子を導入できるように開放されている。ダウンカマー部１４５の通路は、上端から平板の開口部に向かう途中で徐々に細くなっている。また、ライザー部１４６は、出口流動層１３０側で、平板１４１の開口部１４２から上方に向かって設けられ、上端で粒子を排出できるように開放されている。ダウンカマー部１４５またはライザー部１４６には、ガス（空気）の吹き込み口である吹込部１４７が設けられる。

【0023】

吹込部１４７は、ライザー部１４６の底部に設けられ、ライザー部１４６にガスを導入、ライザー部１４６からガスを排出することができる。吹込部１４７から導入、排出されるガスは、入口流動層１２０から出口流動層１３０への粒子の移動を促進する。吹込部は、ループシール１４０の他の箇所に設けられてもよい。ライザー部１４６と吹込部１４７との間には、粒子の粒径よりも目の小さい金属製などの網が設けられる。当該網により、
ライザー部１４６から吹込部１４７側へ粒子が流出することが抑制される。吹込部１４７には、ガス供給部２００が接続される。

【0024】

図４は、ループシールの吹込部にガスを供給するガス供給部の構成例を示す図である。ガス供給部２００は、循環流動装置１００に含まれてもよいし、循環流動装置１００と別個の装置として存在してもよい。また、ループシール１４０は、ガス供給部２００を含んでもよい。ガス供給部２００は、ガス管２１０、ボックス２２０、スピーカ２３０、増幅器２４０、ファンクションシンセサイザ２５０を含む。ループシール１４０の吹込部１４７とボックス２２０は、ガス管２１０によって導通可能に接続される。スピーカ２３０によってボックス２２０内のガスが振動すると、振動に応じて、ループシール１４０にガスが吹き込まれたり（ガスの導入）、ループシール１４０からガス管２１０側にガスが吸い込まれたり（ガスの排出）する。吹込部１４７、ガス管２１０等を介した、ループシール１４０に対するガスの導入、排出を、振動ガス（振動空気）の導入ともいう。

【0025】

ガス管２１０は、ループシール１４０の吹込部１４７とボックス２２０とを導通可能に接続する管である。ガス管２１０は、例えば、ゴム管、金属管などである。ガス管２１０と吹込部１４７との境界は、内部のガスが外に漏れないように封止される。ガス管２１０とボックス２２０との境界は、内部のガスが外に漏れないように封止される。

【0026】

ボックス２２０は、スピーカ２３０を収容する箱である。ボックス２２０の内部は空洞である。ボックス２２０の外形は、例えば、直方体である。ボックス２２０は、例えば、アクリル樹脂製である。ボックス２２０の材料は、気体を通さないものであればよい。ボックス２２０には２つの開口部が設けられる。ボックス２２０の一方の開口部にはガス管２１０が接続される。ボックス２２０の他方の開口部には、スピーカ２３０がはめ込まれる。ボックス２２０には、振動膜を含むスピーカ２３０の一部が入れられる。スピーカ２３０とボックス２２０との境界は封止され、ボックス２２０内のガスが、境界部分を通じてボックス２２０外に出ないようにされる。これにより、ガス供給部２００には外部からガスが導入されない。

【0027】

スピーカ２３０は、増幅器２４０からの信号に基づいて、ボックス２２０内のガスを振動させる音響を出力する。スピーカ２３０は、振動膜と、電磁石などを含む振動子とを含む。増幅器２４０からの信号によりスピーカ２３０の振動子が振動し、振動子の振動がスピーカ２３０の振動膜に伝わり、振動膜が振動することにより、ボックス２２０内のガスが振動する。ボックス２２０内のガスが振動すると、ボックス２２０とガス管２１０を介して接続されるループシール１４０の吹込部１４７とライザー部１４６との間でガスが行き来する。すなわち、スピーカ２３０の振動膜が振動することで、ボックス２２０からガスが押し出されたり、ボックス２２０にガスが吸い込まれたりする。スピーカ２３０の代わりに、ボックス２２０内のガスを振動させる他の素子が使用されてもよい。スピーカ２３０は、振動部の一例である。スピーカ２３０を使用することで、電磁弁などを使用する場合に比べ、高い周波数（例えば、４Ｈｚ以上）の振動空気を発生させることができる。

【0028】

増幅器２４０は、ファンクションシンセサイザ２５０からの信号を所定の増幅率で増幅し、スピーカ２３０に出力する。

【0029】

ファンクションシンセサイザ２５０は、スピーカ２３０から出力される振動の周期、振幅、波形等を制御する。ファンクションシンセサイザ２５０は、増幅器２４０で増幅させる信号を出力する。ファンクションシンセサイザ２５０は、例えば、コンピュータによって実現される。ファンクションシンセサイザ２５０は、増幅器２４０の増幅率を制御してもよい。出力される波形は、例えば、ｓｉｎ波である。スピーカ２３０、増幅器２４０、ファンクションシンセサイザ２５０を用いることにより、任意の周波数、振幅、波形の出
力（振動空気の導入）が容易になる。

【0030】

ファンクションシンセサイザ２５０は、ＰＣ（Personal Computer）、ワークステーシ
ョン（ＷＳ、Work Station）のような専用または汎用のコンピュータ、あるいは、コンピュータを搭載した電子機器、スマートフォン、携帯電話、タブレット型端末、カーナビゲーション装置、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）のような専用または汎用のコンピュータ等を使用して実現可能である。

【0031】

図５は、情報処理装置のハードウェア構成例を示す図である。図５に示す情報処理装置は、一般的なコンピュータの構成を有している。ファンクションシンセサイザ２５０は、図５に示すような情報処理装置９０によって実現される。図５の情報処理装置９０は、プロセッサ９１、メモリ９２、記憶部９３、入力部９４、出力部９５、通信制御部９６を有する。これらは、互いにバスによって接続される。メモリ９２及び記憶部９３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。情報処理装置のハードウェア構成は、図５に示される例に限らず、適宜構成要素の省略、置換、追加が行われてもよい。

【0032】

情報処理装置９０は、プロセッサ９１が記録媒体に記憶されたプログラムをメモリ９２の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて各構成部等が制御されることによって、所定の目的に合致した機能を実現することができる。

【0033】

プロセッサ９１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。

【0034】

メモリ９２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）を含む。メモリ９２は、主記憶装置とも呼ばれる。

【0035】

記憶部９３は、例えば、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ハードディスク
ドライブ（ＨＤＤ、Hard Disk Drive）である。また、記憶部９３は、リムーバブルメデ
ィア、即ち可搬記録媒体を含むことができる。リムーバブルメディアは、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、あるいは、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）のようなディスク記録媒体である。記憶部９３は、二次記憶装置とも呼ばれる。

【0036】

記憶部９３は、各種のプログラム、各種のデータ及び各種のテーブルを読み書き自在に記録媒体に格納する。記憶部９３には、オペレーティングシステム（Operating System :ＯＳ）、各種プログラム、各種テーブル等が格納される。記憶部９３に格納される情報は、メモリ９２に格納されてもよい。また、メモリ９２に格納される情報は、記憶部９３に格納されてもよい。

【0037】

オペレーティングシステムは、ソフトウェアとハードウェアとの仲介、メモリ空間の管理、ファイル管理、プロセスやタスクの管理等を行うソフトウェアである。オペレーティングシステムは、通信インタフェースを含む。通信インタフェースは、通信制御部９６を介して接続される他の外部装置等とデータのやり取りを行うプログラムである。外部装置等には、例えば、他のコンピュータ、外部記憶装置等が含まれる。

【0038】

入力部９４は、キーボード、ポインティングデバイス、ワイヤレスリモコン、タッチパネル等を含む。また、入力部９４は、カメラのような映像や画像の入力装置や、マイクロフォンのような音声の入力装置を含むことができる。

【0039】

出力部９５は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＥＬ（Electroluminescence）パ
ネル、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）等の表示装置、プリンタ等の出力装置を含む。また、出力部９５は、スピーカのような音声の出力装置を含むことができる。

【0040】

通信制御部９６は、他の装置と接続し、情報処理装置９０と他の装置との間の通信を制御する。通信制御部９６は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）インタフェースボード、無線通信のための無線通信回路、有線通信のための通信回路である。ＬＡＮインタフェースボードや無線通信回路は、インターネット等のネットワークに接続される。

【0041】

（動作例）
図６は、本実施形態の循環流動装置の動作フローの例を示す図である。循環流動装置１００の入口流動層１２０、出口流動層１３０には、あらかじめ、所定量の粒子が導入されている。

【0042】

Ｓ１０１では、循環流動装置１００のガス導入部１６１は、入口流動層１２０の底部からガスを供給して、入口流動層１２０内の粒子を流動化する。また、ガス導入部１６２は、出口流動層１３０の底部からガスを供給して、出口流動層１３０内の粒子を流動化する。ガスは、例えば、空気である。ガスを供給すると粒子は流動化する。粒子の流動化の状態が安定するまで時間がかかるため、例えば、ガスを供給開始してから２分間待機する。

【0043】

Ｓ１０２では、ガス供給部２００は、ボックス２２０内のガスを振動させる。ボックス２２０内でガスが振動することにより、ボックス２２０とガス管２１０を介して接続されるループシール１４０の吹込部１４７とライザー部１４６との間でガスが行き来する。すなわち、吹込部１４７を介してライザー部１４６へのガスの導入、ライザー部１４６からのガスの排出が繰り返される。ガスを振動させるスピーカ２３０の出力の周波数、振幅は、ファンクションシンセサイザ２５０によって制御される。ガスの導入、排出の周期、量は、スピーカ２３０の出力の周波数、振幅に依存する。ボックス２２０内でガスが振動すると、粒子の入口流動層１２０から出口流動層１３０への移動が促進される。

【0044】

Ｓ１０３では、フィーダ１１０は、所定の割合で、入口流動層１２０に粒子を供給する。Ｓ１０２で、吹込部１４７からガスの導入、排出が始まると、入口流動層１２０の粒子が減少する。粒子が減少すると、入口流動層１２０の粒子の高さ（粒子の液面の高さ）が低くなり、出口流動層１３０に粒子が供給されにくくなるため、フィーダ１１０により入口流動層１２０に粒子を供給する。フィーダ１１０による粒子の供給は、連続的であっても間欠的であってもよい。Ｓ１０２及びＳ１０３の動作は、入れ替わっても同時であってもよい。

【0045】

ボックス２２０内のガスの振動開始直後は、粒子循環速度が安定しない。しばらくすると（例えば、６分経過後）、循環流動装置１００の動作が安定する。ループシール１４０を通過する粒子の量を測定することにより、粒子循環速度が算出され得る。粒子の量の測定は、周知の方法が用いられる。粒子の測定方法に限定はない。

【0046】

ここで、ボックス２２０内のガスの振動の条件（スピーカ２３０の出力の周波数、振幅など）、フィーダによる粒子の供給の条件等を変更して、Ｓ１０２以降の動作を繰り返すことで、他の条件における粒子循環速度を算出することができる。条件を変更して粒子循環速度を算出することで、粒子循環速度の変動が小さくなるようなよりよい条件（ガスの供給タイミングなど）を求めることができる。

【0047】

（測定結果の例）
ここでは、上記の循環流動装置１００を模擬した模擬装置３００による測定結果の例に
ついて説明する。

【0048】

図７は、模擬装置３００の構成例を示す図である。模擬装置３００は、スタンドパイプ３１０、カラム３２０、排出パイプ３３０を含む。カラム３２０の側面下部にスタンドパイプ３１０が接続され、カラム３２０の側面上部に排出パイプ３３０が接続される。スタンドパイプ３１０は、ダウンカマー部１４５に相当する。カラム３２０は、ライザー部１４６に相当する。ここで、スタンドパイプ３１０のサイズは、幅１０ｍｍ、奥行２．５ｍｍである。カラム３２０のサイズは、幅２５ｍｍ、高さ４０ｍｍ、奥行２．５ｍｍである。各サイズは、これらに限定されるものではない。

【0049】

カラム３２０の底面には、ガス供給部２００のガス管２１０が接続される。カラム３２０とガス管２１０との境界には網が設けられる。当該網の目の大きさは、模擬装置３００に導入される粒子の粒径よりも小さい。上記の例と同様に、ガス供給部２００のボックス２２０においてスピーカ２３０が振動することにより、カラム３２０とガス管２１０との間で、ガスの導入、排出が行われる。また、カラム３２０の底面には、ガス供給部２００の代わりに、連続的にガスを供給できる（連続空気を導入できる）別のガス供給部が接続され得るとする。図７のガス供給部２００は、図４のガス供給部２００と同様である。

【0050】

スタンドパイプ３１０から粒子が導入され、スタンドパイプ３１０、カラム３２０に粒子が蓄積される。粒子がカラム３２０の側面上部の排出パイプ３３０の高さに達すると、当該高さに達した粒子は排出パイプ３３０を通って外に排出される。ガス供給部２００によるガスの導入により、カラム３２０内の粒子が押し上げられる。また、ガス供給部２００によるガスの排出、重力により、粒子が押し下げられる。ガス供給部２００によるガスの導入、排出により（振動空気の導入により）、粒子の移動が促進される。スタンドパイプ３１０内の粒子の上端の高さとカラム３２０内の粒子の上端の高さとの層高差Δｈは、図１の入口流動層１２０内の粒子の上端の高さと出口流動層１３０内の粒子の上端の高さとの層高差Δｈに相当する。スタンドパイプ３１０内の粒子の上端の高さとカラム３２０内の粒子の上端の高さとの層高差Δｈは、スタンドパイプ３１０内の粒子の上端の高さが、カラム３２０内の粒子の上端の高さより高い場合を正とする。ここで、スピーカ２３０の出力の周波数（振動空気の周波数）は、４Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下とする。４Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下では、カラム３２０内の粒子が上下に振動し、好適に粒子の移動が促進される。４Ｈｚ未満では、カラム３２０内の粒子の上下振動の幅が小さくなり、粒子の移動量が小さく不適である。また、１０Ｈｚ以上では、カラム３２０内の粒子が上下に振動しにくくなり、粒子の移動量が小さく不適である。

【0051】

〈粒子排出速度の安定性〉
図８は、粒子排出速度の安定性の例１を示す図である。図８では、振動空気（平均１５Ｕｍｆ、８Ｈｚ、ｓｉｎ波）、連続空気（５Ｕｍｆ）、連続空気（７Ｕｍｆ）の粒子排出速度の安定性を示す。ここで使用した粒子は、代表粒径８３μｍのガラスビーズである。模擬装置３００のスタンドパイプ３１０から粒子を導入し、また、カラム３２０には、振動空気、または、連続空気を導入し、粒子排出速度を測定した。粒子排出速度は、単位時間当たりの層高差Δｈの変化量で表される。ここで、Ｕｍｆは、カラム３２０に導入されるガスの流速の単位である。１Ｕｍｆは、カラム３２０にガスを導入した場合に、粒子が流動化する、ガスの最小の流速（最小流動化速度）である。振動空気の場合には、１周期のガス導入時の最大流速を２で除した流速を平均流速とする。

【0052】

振動空気または連続空気をカラム３２０に導入した場合において、横軸に層高差Δｈ（ｃｍ）、縦軸に粒子排出速度（ｃｍ／ｓ）をとったグラフの傾きを粒子排出速度の安定性とする。層高差Δｈが変化しても粒子排出速度が変化しない場合に安定しているとする。すなわち、粒子排出速度の安定性の値が０に近いほど、粒子排出速度が安定しているとさ
れる。粒子排出速度が安定していると、粒子の排出量が一定となるため、より望ましい。図８の例では、振動空気を導入した場合、連続空気を導入した場合に比べて、粒子排出速度が安定している。

【0053】

図９は、粒子排出速度の安定性の例２を示す図である。図９では、振動空気の平均流速の違いによる、粒子排出速度の安定性の変化を示す。図９では、振動空気（平均１５Ｕｍｆ）、振動空気（平均１８Ｕｍｆ）、振動空気（平均１６Ｕｍｆ）、振動空気（平均１５Ｕｍｆ）、連続空気（７Ｕｍｆ）の粒子排出速度の安定性を示す。ここで、振動空気は、８Ｈｚのｓｉｎ波とした。ここで使用した粒子は、代表粒径１５３μｍのガラスビーズである。図９の例では、振動空気のガスの流速を大きくした（振幅を大きくした）場合に、粒子排出速度がより安定することが分かる。なお、粒子排出速度の安定性の値が負であることは、層高差Δｈが減少すると粒子排出速度が大きくなることを示す。

【0054】

図１０は、粒子排出速度の安定性の例３を示す図である。図１０では、振動空気の周波数の違いによる、粒子排出速度の安定性の変化を示す。図１０では、振動空気（６Ｈｚのｓｉｎ波）、振動空気（１０Ｈｚのｓｉｎ波）、連続空気（７Ｕｍｆ）の粒子排出速度の安定性を示す。ここで、振動空気は、平均１５Ｕｍｆとした。ここで使用した粒子は、代表粒径１５３μｍのガラスビーズである。図１０の例では、振動空気のガスの周波数が小さい場合に、粒子排出速度の安定性の値が負になった。

【0055】

以上から、模擬装置３００にガスを供給する際、連続空気を導入するよりも、振動空気を導入することで、粒子排出速度が安定することが分かる。よって、循環流動装置１００において、ループシール１４０に振動空気を導入することが望ましい。

【0056】

（実施形態の作用、効果）
循環流動装置１００は、入口流動層１２０の粒子を、ループシール１４０を介して、出口流動層１３０に移動する。ループシール１４０に振動空気が導入されることで、循環流動装置１００における粒子循環速度の変動を、ガスの連続供給に比べ、抑えることができる。また、ガス供給部２００に外部からガスが導入されないことで、循環流動装置１００への不純物の混入を抑制できる。また、スピーカ２３０などによる振動部により振動空気を生成することで、電磁弁などにより空気を導入する場合に比べ、高い周波数（例えば４Ｈｚ以上）で振動空気を導入することができる。ループシール１４０に、高い周波数の振動空気を導入することで、ループシール１４０内の粒子を好適に上下に振動させ、粒子の移動を促進することができる。

【0057】

以上の実施形態、変形例は、可能な限りこれらを組み合わせて実施され得る。

【符号の説明】

【0058】

１００ 循環流動装置
１１０ フィーダ
１２０ 入口流動層
１３０ 出口流動層
１４０ ループシール
１４１ 平板
１４２ 開口部
１４３ 第１部材
１４４ 第２部材
１４５ ダウンカマー部
１４６ ライザー部
１４７ 吹込部
１６１ ガス導入部
１６２ ガス導入部
１８０ 仕切り板
２００ ガス供給部
２１０ ガス管
２２０ ボックス
２３０ スピーカ
２４０ 増幅器
２５０ ファンクションシンセサイザ
３００ 模擬装置
３１０ スタンドパイプ
３２０ カラム
３３０ 排出パイプ
９０ 情報処理装置
９１ プロセッサ
９２ メモリ
９３ 記憶部
９４ 入力部
９５ 出力部
９６ 通信制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】