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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-16
(45)【発行日】2022-08-24
(54)【発明の名称】循環流動装置の動作方法、及び、ループシール
(51)【国際特許分類】
B01J 8/26 20060101AFI20220817BHJP
B01J 8/00 20060101ALI20220817BHJP
F23C 10/02 20060101ALN20220817BHJP
【ＦＩ】
B01J8/26
B01J8/00 A
F23C10/02
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2017232765
(22)【出願日】2017-12-04
(65)【公開番号】P2019098261
(43)【公開日】2019-06-24
【審査請求日】2020-12-02
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２６年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、国際科学技術共同研究推進事業 「インドネシアにおけるバイオマス廃棄物の流動接触分解ガス化・液体燃料生産モデルシステムの開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【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】100126505
【弁理士】
【氏名又は名称】佐貫 伸一
(74)【代理人】
【識別番号】100131392
【弁理士】
【氏名又は名称】丹羽 武司
(74)【代理人】
【識別番号】100146330
【弁理士】
【氏名又は名称】本間 博行
(72)【発明者】
【氏名】野田 玲治
(72)【発明者】
【氏名】上原 巧
(72)【発明者】
【氏名】金子 稚菜
【審査官】小久保 勝伊
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－０２５３５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－００３７５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／００３４１３４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００１６１３７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平０７－０６３３１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２３５１２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０５７１２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１８５１１６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｊ ８／００－８／４６
Ｆ２３Ｃ １０／００－１０／３２、１５／００
Ｆ２３Ｇ ５／３０
(57)【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、前記第２流動層側であり前記ライザー部の下方に設けられる粒子溜まり部と、前記粒子溜まり部にガスを供給する吹込口とを備える前記ループシールの前記粒子溜まり部に、前記吹込口から前記粒子の移動を促進するために供給されるガスを周期的に供給し、
前記ループシールの前記吹込口に周期的に供給されるガスの周波数は、０．５Ｈｚ以下である、
循環流動装置の動作方法。
【請求項2】
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、
前記第２流動層側であり前記ライザー部の下方に設けられる粒子溜まり部と、
前記粒子溜まり部に前記粒子の移動を促進するためにガスを周期的に供給する吹込口とを備え、
前記粒子溜まり部に周期的に供給されるガスの周波数は、０．５Ｈｚ以下である、
ループシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、循環流動装置の動作方法、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）の吹込口を備え、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】
【文献】特開２０１２－２２００９９号公報
【文献】特許第３２７８１６１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。
【0006】
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】
【0007】
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、前記粒子の移動を促進するために供給されるガスを周期的に供給する、
循環流動装置の動作方法とする。
第２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、
前記第２流動層側であり前記ライザー部の下方に設けられる粒子溜まり部と、
前記粒子溜まり部にガスを供給する吹込口と、
を備えるループシールとする。
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、前記粒子の移動を促進するために供給されるガスを周期的に供給する、
循環流動装置の動作方法とする。
第２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、
前記第２流動層側であり前記ライザー部の下方に設けられる粒子溜まり部と、
前記粒子溜まり部にガスを供給する吹込口と、
を備えるループシールとする。
【発明の効果】
【0008】
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】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
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。
【0011】
〔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１０
０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。
（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１０
０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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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口が設けられ、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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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、吹込口１４７、吹込口１４８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。
【0020】
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。
【0021】
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、空気の吹き込み口である吹込口１４７、吹込口１４８が設けられる。
【0022】
吹込口１４７は、ダウンカマー部１４５の下部に設けられ、横方向に向かって（開口部１４２の方向に向かって）、ガスを吹き込むことができる。吹込口１４８は、ライザー部１４６の底部に設けられ、ライザー部１４６の上方に向かって、ガスを吹き込むことができる。吹込口１４７、吹込口１４８から吹き込まれる空気は、粒子の導入、排出を促進する。吹込口は、ループシール１４０の他の箇所に設けられてもよい。
【0023】
図４は、ループシールの吹込口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。ガス供給部２００は、電磁弁２１０、ニードルバルブ２２０、圧力タンク２３０、数値制御部２４０を含む。ループシール１４０の吹込口１４７等と電磁弁２１０は、ガス管等によって導通可能に接続される。電磁弁２１０とニードルバルブ２２０とは、ガス管等によって導通可能に接続される。ニードルバルブ２２０と圧力タンク２３０とは、ガス管等によって導通可能に接続される。圧力タンク２３０から排出されるガスは、ニードルバルブ２２０によって供給量を調整され、電磁弁２１０によって、供給するタイミングを調整される。
【0024】
電磁弁２１０は、ニードルバルブ２２０と吹込口１４７等との間で、弁を開閉することによって、圧力タンク２３０からのガス（空気など）の吹込口１４７等への供給を制御する。電磁弁２１０の弁の開閉は、数値制御部２４０によって制御される。電磁弁２１０の弁は、例えば、周期的（パルス的）に開閉される。電磁弁２１０の弁が開状態のままのとき、ガスは連続的に供給される。電磁弁２１０とすべての吹込口とが接続されて、すべての吹込口に同時にガスが供給されるようにしてもよいし、電磁弁と各吹込口との間に切替バルブを備え、ガスを供給する吹込口を任意に変更できるようにしてもよい。また、吹込口ごとにガス供給部２００が設けられ、吹込口ごとにガスの供給が制御されてもよい。電磁弁２１０がパルス的に開閉することで、ガスがパルス供給される。ここでは、ガスのパルス供給は、所定時間ガスが供給され、所定時間ガスの供給が停止することを繰り返すことをいう。ガスの供給が開始されガスの供給が停止し次のガスの供給が開始されるまでの時間を１周期とする。パルス供給の周期の逆数がパルス供給の周波数となる。
【0025】
ニードルバルブ２２０は、圧力タンク２３０からのガスの吹込口１４７等への供給量を制御する。
【0026】
圧力タンク２３０は、吹込口１４７等に供給するガスを排出する。圧力タンク２３０が排出するガスは、例えば空気である。
【0027】
数値制御部２４０は、電磁弁２１０の開閉のタイミングを制御する。数値制御部２４０は、例えば、コンピュータによって実現される。数値制御部２４０は、ニードルバルブ２２０を制御して、ガスの供給量（ガスの流速）を調整してもよい。
【0028】
数値制御部２４０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、Ｐ
ＤＡ（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。
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、Ｐ
ＤＡ（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。
【0029】
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。数値制御部２４０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。
【0030】
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。
【0031】
プロセッサ９１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。
【0032】
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。
【0033】
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。
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
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。
【0038】
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。
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。
【0039】
（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。
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。
【0040】
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。
【0041】
Ｓ１０２では、ガス供給部２００は、循環流動装置１００のループシール１４０の吹込口１４７等に、ガス（例えば、空気）を供給する。供給量は、ニードルバルブ２２０で調整され、供給のタイミングは、数値制御部２４０によって制御された電磁弁２１０によって制御される。電磁弁２１０は、例えば、周期的に弁を開閉することで、周期的にガスを供給する。ガスが供給されると、ガスが供給された吹込口１４７等からガスが排出される。ガスが排出されると、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。
【0042】
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、吹込口１４７等からガスが供給されると、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。
【0043】
Ｓ１０４では、循環流動装置１００の動作が安定するまで、待機する。ループシール１４０の吹込口１４７等へのガスの供給開始直後は、粒子循環速度が安定しないため、しばらく待機する。待機時間は、例えば、６分である。
【0044】
Ｓ１０５では、循環流動装置１００は、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、粒子循環速度を算出する。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。
【0045】
ここで、ループシール１４０の吹込口１４７等へのガスの供給の条件、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。
【0046】
（測定結果の例）
ここでは、循環流動装置１００による粒子循環速度の測定結果の例を示す。
ここでは、循環流動装置１００による粒子循環速度の測定結果の例を示す。
【0047】
〈使用粒子〉
図７は、循環流動装置１００で使用した粒子の粒径分布の例を示す図である。図７のグ
ラフでは、横軸は使用した粒子の粒径、縦軸は、粒子の割合を示す。ここでは、粒子として、ガラスビーズを使用した。当該粒子の最小流動化速度ｕｍｆは、０．０４２ｍ／ｓ、空隙率εは、０．４３３、粒子真密度ρは、２４８０ｋｇ／ｍ３である。また、平均粒径は、１９６μｍである。
図７は、循環流動装置１００で使用した粒子の粒径分布の例を示す図である。図７のグ
ラフでは、横軸は使用した粒子の粒径、縦軸は、粒子の割合を示す。ここでは、粒子として、ガラスビーズを使用した。当該粒子の最小流動化速度ｕｍｆは、０．０４２ｍ／ｓ、空隙率εは、０．４３３、粒子真密度ρは、２４８０ｋｇ／ｍ３である。また、平均粒径は、１９６μｍである。
【0048】
〈層高差変化による粒子循環速度の変化の吹込口依存性〉
図８は、層高差変化による粒子循環速度の変化の吹込口依存性の例を示す図である。ここでは、ループシール１４０にガスを、連続供給した場合と、０．５Ｈｚでパルス供給した場合について比較している。ここでは、吹込口から排出するガスの速度を最小流動化速度ｕｍｆの８倍（８ｕｍｆ）とした。また、ガスの吹き込み口として、吹込口１４７、吹込口１４８を使用した場合についても比較している。連続供給した場合は、パルス供給した場合に比べて、層高差変化による粒子循環速度の変化が大きくなっている。即ち、連続供給の場合、層高差が変化すると、粒子循環速度も大きく変化することを示している。これに対し、パルス供給の場合、連続供給に比べ、値が小さくなっている。即ち、パルス供給の場合、層高差が変化しても、粒子循環速度が大きく変化しないことを示している。また、パルス供給において、吹込口１４８を使用した場合、層高差変化による粒子循環速度の変化は、吹込口１４７を使用した場合と同程度である。吹込口１４７から吹き込む空気は、吹込口１４７から空気を吹き込む方向の先の壁の影響などにより、ライザー部１４６の方向のみならずダウンカマー部１４５の方向にも流れるおそれがある。ダウンカマー部１４５の方向に空気が流れると粒子が逆流する。一方、吹込口１４８から吹き込む空気は、ダウンカマー部１４５にはほとんど流れない。よって、吹込口１４８を使用することがより好ましい。
図８は、層高差変化による粒子循環速度の変化の吹込口依存性の例を示す図である。ここでは、ループシール１４０にガスを、連続供給した場合と、０．５Ｈｚでパルス供給した場合について比較している。ここでは、吹込口から排出するガスの速度を最小流動化速度ｕｍｆの８倍（８ｕｍｆ）とした。また、ガスの吹き込み口として、吹込口１４７、吹込口１４８を使用した場合についても比較している。連続供給した場合は、パルス供給した場合に比べて、層高差変化による粒子循環速度の変化が大きくなっている。即ち、連続供給の場合、層高差が変化すると、粒子循環速度も大きく変化することを示している。これに対し、パルス供給の場合、連続供給に比べ、値が小さくなっている。即ち、パルス供給の場合、層高差が変化しても、粒子循環速度が大きく変化しないことを示している。また、パルス供給において、吹込口１４８を使用した場合、層高差変化による粒子循環速度の変化は、吹込口１４７を使用した場合と同程度である。吹込口１４７から吹き込む空気は、吹込口１４７から空気を吹き込む方向の先の壁の影響などにより、ライザー部１４６の方向のみならずダウンカマー部１４５の方向にも流れるおそれがある。ダウンカマー部１４５の方向に空気が流れると粒子が逆流する。一方、吹込口１４８から吹き込む空気は、ダウンカマー部１４５にはほとんど流れない。よって、吹込口１４８を使用することがより好ましい。
【0049】
〈層高差変化による粒子循環速度の変化のガス速度依存性〉
図９は、層高差変化による粒子循環速度の変化のガス速度依存性の例を示す図である。ここでは、ループシール１４０にガスを、連続供給した場合と、０．５Ｈｚでパルス供給した場合について比較している。ここでは、吹込口１４８を使用した。連続供給した場合は、パルス供給した場合に比べて、層高差変化による粒子循環速度の変化が大きくなっている。また、パルス供給において、ガス速度を２ｕｍｆとした場合に、層高差変化による粒子循環速度の変化が最も小さくなっている。
図９は、層高差変化による粒子循環速度の変化のガス速度依存性の例を示す図である。ここでは、ループシール１４０にガスを、連続供給した場合と、０．５Ｈｚでパルス供給した場合について比較している。ここでは、吹込口１４８を使用した。連続供給した場合は、パルス供給した場合に比べて、層高差変化による粒子循環速度の変化が大きくなっている。また、パルス供給において、ガス速度を２ｕｍｆとした場合に、層高差変化による粒子循環速度の変化が最も小さくなっている。
【0050】
〈層高差変化による粒子循環速度の変化の、ガス供給の周波数依存性〉
図１０は、層高差変化による粒子循環速度の変化のガス供給の周波数依存性の例を示す図である。ここでは、ループシール１４０にガスを、連続供給した場合と、パルス供給した場合について比較している。ここでは、吹込口１４８を使用した。ここでは、吹込口から排出するガスの速度を最小流動化速度ｕｍｆの８倍（８ｕｍｆ）とした。パルス供給の場合、パルス供給の周波数を、１．０Ｈｚ、０．５Ｈｚ、０．２５Ｈｚ、０．１Ｈｚと変化させた。パルス供給の周波数が低いほど、層高差変化による粒子循環速度の変化が小さくなっていることが分かる。粒子循環速度の変動を抑制するために、パルス供給の周波数を、０．５Ｈｚ以下にすることが好ましい。
図１０は、層高差変化による粒子循環速度の変化のガス供給の周波数依存性の例を示す図である。ここでは、ループシール１４０にガスを、連続供給した場合と、パルス供給した場合について比較している。ここでは、吹込口１４８を使用した。ここでは、吹込口から排出するガスの速度を最小流動化速度ｕｍｆの８倍（８ｕｍｆ）とした。パルス供給の場合、パルス供給の周波数を、１．０Ｈｚ、０．５Ｈｚ、０．２５Ｈｚ、０．１Ｈｚと変化させた。パルス供給の周波数が低いほど、層高差変化による粒子循環速度の変化が小さくなっていることが分かる。粒子循環速度の変動を抑制するために、パルス供給の周波数を、０．５Ｈｚ以下にすることが好ましい。
【0051】
〈粒子循環速度の層高差依存性〉
図１１は、粒子循環速度の層高差依存性を示す図である。ここでは、ループシール１４０にガスを、連続供給した場合と、パルス供給した場合について比較している。ここでは、吹込口１４８を使用した。ここでは、吹込口から排出するガスの速度を最小流動化速度ｕｍｆの８倍（８ｕｍｆ）とした。パルス供給の場合、周波数を０．５Ｈｚとした。連続供給に比べ、パルス供給の方が、層高差の変化に対する粒子循環速度の変化が小さいことが分かる。即ち、パルス供給の方が、粒子循環速度の変動が小さくなることが分かる。
図１１は、粒子循環速度の層高差依存性を示す図である。ここでは、ループシール１４０にガスを、連続供給した場合と、パルス供給した場合について比較している。ここでは、吹込口１４８を使用した。ここでは、吹込口から排出するガスの速度を最小流動化速度ｕｍｆの８倍（８ｕｍｆ）とした。パルス供給の場合、周波数を０．５Ｈｚとした。連続供給に比べ、パルス供給の方が、層高差の変化に対する粒子循環速度の変化が小さいことが分かる。即ち、パルス供給の方が、粒子循環速度の変動が小さくなることが分かる。
【0052】
〈まとめ〉
以上から、ループシール１４０にガスを供給する際、連続供給するよりも、パルス供給することで、粒子循環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にガスをパルス供給することが望ましい。
以上から、ループシール１４０にガスを供給する際、連続供給するよりも、パルス供給することで、粒子循環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にガスをパルス供給することが望ましい。
【0053】
（変形例）
図１２は、ループシールの変形例を説明する図である。図１２のループシール３４０は、循環流動装置１００において、ループシール１４０の代わりに使用される。ループシール３４０は、仕切り板１８０の開口部を塞ぐ平板３４１、第１部材３４３、吹込口３４７、吹込口３４８を含む。平板３４１には、開口部３４２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３４１と第１部材３４３とにより、ダウンカマー部３４５、ライザー部３４６、粒子溜まり部３５０が形成される。ダウンカマー部３４５は、開口部３４２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３４６は、開口部３４２から出口流動層１３０側に設けられる粒子の通路である。粒子溜まり部３５０は、ライザー部３４６の下方に設けられる。平板３４１、第１部材３４３、例えば、金属、樹脂等によって形成される。第１部材３４３は、２以上の部材によって構成されてもよい。
図１２は、ループシールの変形例を説明する図である。図１２のループシール３４０は、循環流動装置１００において、ループシール１４０の代わりに使用される。ループシール３４０は、仕切り板１８０の開口部を塞ぐ平板３４１、第１部材３４３、吹込口３４７、吹込口３４８を含む。平板３４１には、開口部３４２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３４１と第１部材３４３とにより、ダウンカマー部３４５、ライザー部３４６、粒子溜まり部３５０が形成される。ダウンカマー部３４５は、開口部３４２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３４６は、開口部３４２から出口流動層１３０側に設けられる粒子の通路である。粒子溜まり部３５０は、ライザー部３４６の下方に設けられる。平板３４１、第１部材３４３、例えば、金属、樹脂等によって形成される。第１部材３４３は、２以上の部材によって構成されてもよい。
【0054】
ダウンカマー部３４５は、入口流動層１２０側で、平板３４１の開口部３４２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３４５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。ダウンカマー部３４５には、空気の吹き込み口である吹込口３４７が設けられる。
【0055】
ライザー部３４６は、出口流動層１３０側で、平板３４１の開口部３４２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。ライザー部３４６の下部には、粒子溜まり部３５０が設けられる。
【0056】
粒子溜まり部３５０は、出口流動層１３０側で、平板３４１の開口部３４２から上方に向かって設けられるライザー部３４６の下部に下方に向かって設けられる。粒子溜まり部３５０には、ライザー部３４６内で上昇しなかった粒子が溜まる。粒子溜まり部３５０の下部には、空気の吹き込み口である吹込口３４８が設けられる。
【0057】
吹込口３４７は、ダウンカマー部３４５の下部に設けられ、横方向に向かって（開口部３４２の方向に向かって）、ガスを吹き込むことができる。吹込口３４８は、粒子溜まり部３５０の下部に設けられ、横方向に向かって、ガスを吹き込むことができる。吹込口３４７、吹込口３４８から吹き込まれる空気は、粒子の導入、排出を促進する。吹込口は、ループシール３４０の他の箇所に設けられてもよい。例えば、吹込口が、吹込口１４８と同様に、粒子溜まり部３５０の底部に設けられ、粒子溜まり部３５０、ライザー部３４６の上方に向かって、ガスを吹き込むようにしてもよい。
【0058】
（変形例の測定結果の例）
〈粒子循環速度の層高差依存性〉
図１３は、粒子循環速度の層高差依存性を示す図である。ここでは、ループシール１４０の吹込口１４８、ループシール３４０の吹込口３４８にガスをパルス供給した場合について比較している。ここでは、吹込口から排出するガスの速度を最小流動化速度ｕｍｆの８倍（８ｕｍｆ）とした。パルス供給の周波数を０．５Ｈｚとした。ループシール１４０に比べ、ループシール３４０の方が、粒子循環速度が大きくなっていることが分かる。即ち、粒子溜まり部３５０を有するループシール３４０の方が、粒子を効率よく移動させることができる。よって、ループシール３４０の吹込口３４８を使用することがより望ましい。なお、出口流動層の粒子の高さがライザー部３４６の上端に達しない場合には、出口流動層の粒子の高さを、ライザー部３４６における粒子の高さ（出口流動層の下端からの
高さ）としている。
〈粒子循環速度の層高差依存性〉
図１３は、粒子循環速度の層高差依存性を示す図である。ここでは、ループシール１４０の吹込口１４８、ループシール３４０の吹込口３４８にガスをパルス供給した場合について比較している。ここでは、吹込口から排出するガスの速度を最小流動化速度ｕｍｆの８倍（８ｕｍｆ）とした。パルス供給の周波数を０．５Ｈｚとした。ループシール１４０に比べ、ループシール３４０の方が、粒子循環速度が大きくなっていることが分かる。即ち、粒子溜まり部３５０を有するループシール３４０の方が、粒子を効率よく移動させることができる。よって、ループシール３４０の吹込口３４８を使用することがより望ましい。なお、出口流動層の粒子の高さがライザー部３４６の上端に達しない場合には、出口流動層の粒子の高さを、ライザー部３４６における粒子の高さ（出口流動層の下端からの
高さ）としている。
【0059】
〈層高差変化による粒子循環速度の変化の、ガス供給のパルス幅依存性〉
図１４は、層高差変化による粒子循環速度の変化のガス供給のパルス幅依存性の例を示す図である。ここでは、ループシール３４０の吹込口３４８にガスを連続供給、パルス幅を変えてパルス供給した場合について比較している。ここでは、吹込口から排出するガスの速度を最小流動化速度ｕｍｆの８倍（８ｕｍｆ）とした。パルス供給の場合、パルス供給の周波数を０．５Ｈｚ（周期２ｓ）とした。パルス供給の場合、１周期でガスを供給する時間（パルス幅）を、１ｓ、０．５ｓ、０．３ｓと変化させた。パルス供給のパルス幅が小さいほど、層高差変化による粒子循環速度の変化が小さくなっていることが分かる。粒子循環速度の変動を抑制するために、パルス供給のパルス幅を、０．３ｓ以下にすることが好ましい。
図１４は、層高差変化による粒子循環速度の変化のガス供給のパルス幅依存性の例を示す図である。ここでは、ループシール３４０の吹込口３４８にガスを連続供給、パルス幅を変えてパルス供給した場合について比較している。ここでは、吹込口から排出するガスの速度を最小流動化速度ｕｍｆの８倍（８ｕｍｆ）とした。パルス供給の場合、パルス供給の周波数を０．５Ｈｚ（周期２ｓ）とした。パルス供給の場合、１周期でガスを供給する時間（パルス幅）を、１ｓ、０．５ｓ、０．３ｓと変化させた。パルス供給のパルス幅が小さいほど、層高差変化による粒子循環速度の変化が小さくなっていることが分かる。粒子循環速度の変動を抑制するために、パルス供給のパルス幅を、０．３ｓ以下にすることが好ましい。
【0060】
（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（またはループシール３４０）を介して、出口流動層１３０に移動する。ループシール１４０（またはループシール３４０）にガスがパルス供給（周期的に供給）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、ループシール３４０のようにライザー部３４６の下方に粒子溜まり部３５０を設けることで、循環流動装置１００における粒子循環速度をより大きくすることができる。粒子溜まり部３５０を設けることにより、入口流動層１２０と出口流動層１３０との間で粒子の移動をより効率よく行うことができる。
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（またはループシール３４０）を介して、出口流動層１３０に移動する。ループシール１４０（またはループシール３４０）にガスがパルス供給（周期的に供給）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、ループシール３４０のようにライザー部３４６の下方に粒子溜まり部３５０を設けることで、循環流動装置１００における粒子循環速度をより大きくすることができる。粒子溜まり部３５０を設けることにより、入口流動層１２０と出口流動層１３０との間で粒子の移動をより効率よく行うことができる。
【0061】
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】
【0062】
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
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 ：吹込口
１４８ ：吹込口
１６１ ：ガス導入部
１６２ ：ガス導入部
１８０ ：仕切り板
２００ ：ガス供給部
２１０ ：電磁弁
２２０ ：ニードルバルブ
２３０ ：圧力タンク
２４０ ：数値制御部
３４０ ：ループシール
３４１ ：平板
３４２ ：開口部
３４３ ：第１部材
３４５ ：ダウンカマー部
３４６ ：ライザー部
３４７ ：吹込口
３４８ ：吹込口
３５０ ：粒子溜まり部
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
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 ：吹込口
１４８ ：吹込口
１６１ ：ガス導入部
１６２ ：ガス導入部
１８０ ：仕切り板
２００ ：ガス供給部
２１０ ：電磁弁
２２０ ：ニードルバルブ
２３０ ：圧力タンク
２４０ ：数値制御部
３４０ ：ループシール
３４１ ：平板
３４２ ：開口部
３４３ ：第１部材
３４５ ：ダウンカマー部
３４６ ：ライザー部
３４７ ：吹込口
３４８ ：吹込口
３５０ ：粒子溜まり部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】