微粒子熱泳動沈降器

【課題】定温度勾配チューブバンドル型熱交換器による微粒子熱泳動沈降器を提供する。
【解決手段】ハウジング２０は中空の内部にチャンバー２８、送気口２２１及び排気口２２３を有し、送気口２２１および排気口２２３はチャンバー２８からハウジング２０の外側まで延伸される。高温管列３０はハウジング２０のチャンバー２８内に配列され、複数の加熱管３２，３３を有し、加熱管３２，３３間はスリット３４を有する。低温管列４０はハウジング２０のチャンバー２８内に配列され、複数の冷却管４２、４３を有し、冷却管４２、４３間はスリット４４を有する。高温管列３０と低温管列４０とは互いに交互しながらチャンバー２８内に配列され、高温管列３０およびそれと隣り合う低温管列４０との間は隙間を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気汚染防御設備に関し、詳しくは超細微な粒子を除去可能な小型管束の熱泳動沈降器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱泳動沈降器、例えばＡ．Ｍｅｓｓｅｒｅｒ氏など数人が学術雑誌ＡｅｒｏｓｏｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙによって発表した熱泳動沈降器は、ステンレス通路および複数の小型管束（ｍｉｎｉａｔｕｒｅｐｉｐｅｂｕｎｄｌｅ）を備える。小型管束は通路の中に装着され、かつ導入された低温空気によって内部の温度を低下させるため、操作者が未処理の高温排気を小型管束の外側および通路との間に導入する時、排気と小型管束との間に温度差を生じさせ、熱泳動力（Ｔｈｅｒｍｏｐｈｏｒｅｓｉｓｆｏｒｃｅ）作用によって排気中の微粒子を小型管束の外壁に沈降させ、排気浄化を達成することが可能である。
【０００３】
しかしながら、排気および小型管束間の温度勾配のため、熱泳動沈降器の入口の近くの温度のほうが高くなるため、微粒子の熱泳動沈降作用は熱泳動沈降器の入口あたりに集中する。一方、熱泳動沈降器の後半の部位において排気と小型管束との間は徐々に熱平衡に達し、温度勾配を降下させるため、熱泳動力は微粒子運動に影響をほぼ与えず、熱泳動沈降器全体の除去効率を確実に高めることができない。そのほかに、微粒子の沈降現象は熱泳動沈降器の入口のあたりに集中するため、熱泳動沈降器を塞いで圧迫損壊現象を招いてしまうことが起こりやすい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の主な目的は、均等な温度勾配によって除去効率を向上させ、塞ぎ現象を避けることを可能にする定温度勾配チューブバンドル型熱交換器による微粒子熱泳動沈降器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するために、本発明による定温度勾配チューブバンドル型熱交換器による微粒子熱泳動沈降器は、ハウジング、複数の高温管列および複数の低温管列を備える。ハウジングは中空の内部にチャンバー、送気口及び排気口を有し、送気口および排気口はチャンバーからハウジングの外側まで延伸される。高温管列はハウジングのチャンバー内に配列され、複数の加熱管を有し、加熱管間はスリットを有する。かつ加熱管間は互いに直列に接続されることで内部に熱流体通路が形成される。低温管列はハウジングのチャンバー内に配列され、複数の冷却管を有し、冷却管間はスリットを有する。冷却管間は互いに直列に接続されることで内部に冷流体通路が形成される。高温管列と低温管列とは互いに交互しながらチャンバー内に配列され、高温管列およびそれと隣り合う低温管列との間は隙間を有する。
【０００６】
高温管列および低温管列は板状を呈し、かつ互いに平行である。ハウジングはさらに框体、前蓋および後蓋を有する。前蓋は框体の一側に装着され、低温管列の装着及び固定に用いられ、かつ冷流体入口および冷流体出口を有し、冷流体入口および冷流体出口は低温管列の冷流体通路と別々に連絡される。後蓋は框体の他側に装着され、高温管列の装着及び固定に用いられ、かつ熱流体入口および熱流体出口を有し、熱流体入口および熱流体出口は高温管列の熱流体通路と別々に連絡される。前蓋は二つの冷流体チャンバーを有し、一つの冷流体チャンバーは前蓋の冷流体入口および冷流体通路との間に位置付けられ、別の一つの冷流体チャンバーは前蓋の冷流体出口および冷流体通路との間に位置付けられる。後蓋は二つの熱流体チャンバーを有し、一つの熱流体チャンバーは後蓋の熱流体入口および熱流体通路との間に位置付けられ、別の一つの熱流体チャンバーは後蓋の熱流体出口および熱流体通路との間に位置付けられる。高温管列の加熱管および低温管列の冷却管は矩形管、円形管または六角形管にすることが可能である。熱泳動沈降器は二つの内断熱シートおよび少なくとも二つの外断熱シートを有する。二つの内断熱シートはハウジングのチャンバー内に配置され、かつ高温管列および低温管列と框体の内側壁面との間に別々に挟まれる。一つの外断熱シートはハウジングの框体および前蓋との間に挟まれ、かつ低温管列の装着に用いられる穿孔を少なくとも一つ有する。別の一つの外断熱シートはハウジングの框体および後蓋との間に挟まれ、かつ高温管列の装着に用いられる穿孔を少なくとも一つ有する。低温管列は冷却管の外壁に酸化触媒が塗布されている。高温管列の加熱管および低温管列の冷却管はマトリクス状に配列され、かつ同列の加熱管および冷却管は同じ直線上に位置するか、交叉配列されることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の構造および特徴を説明するため、以下三つの実施形態及び図面に基づいて説明を進める。
【０００８】
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による定温度勾配チューブバンドル型熱交換器による微粒子熱泳動沈降器１０は、図１から図３に示すように、ハウジング２０、複数の高温管列３０、複数の低温管列４０、二つの内断熱シート５０、５１および二つの外断熱シート５２〜５５を備える。
【０００９】
ファン３０は、ヒートシンク２０の上方に装着される。本実施形態において、ファン３０は、ヒートシンク２０に冷たい空気を吹き付け、熱交換を行う軸流式ファンである。
【００１０】
ハウジング２０は框体２２、前蓋２４および後蓋２６から構成される。ハウジング２０は中空の内部にチャンバー２８、送気口２２１及び排気口２２３を有する。送気口２２１および排気口２２３はチャンバー２８からハウジング２０の外側まで延伸される。図４および図５に示すように、前蓋２４は框体２２の一側に装着され、かつ二つの冷流体チャンバー２４１、２４２、冷流体入口２４３および冷流体出口２４５を有する。冷流体入口２４３は冷流体チャンバー２４１から前蓋２４の外側まで延伸され、冷流体出口２４５は別の冷流体チャンバー２４２から前蓋２４の外側まで延伸される。図６および図７に示すように、後蓋２６は框体２２の他側に装着され、かつ二つの熱流体チャンバー２６１、２６２、熱流体入口２６３および熱流体出口２６５を有する。熱流体入口２６３は熱流体チャンバー２６１から後蓋２６の外側まで延伸され、熱流体出口２６５は別の熱流体チャンバー２６２から後蓋２６の外側まで延伸される。框体２２、前蓋２４および後蓋２６はボルト２９２およびナット２９４によって結合する。ボルト２９２と框体２２、前蓋２４および後蓋２６との間は断熱スリーブ２９６を有する。框体２２および前蓋２４との間と、框体２２および後蓋２４との間とは、固定栓２９８を有する。固定栓２９８は断熱材から構成され、かつ框体２２、前蓋２４および後蓋２６を正確に結合させることが可能である。
【００１１】
高温管列３０は、図６および図７に示すように、ハウジング２０の後蓋２６かつチャンバー２８内に配列され、矩形の板状を呈する。高温管列３０は互いに平行する四つの加熱管３２、３３を有し、加熱管３２、３３は矩形管であり、隣り合う任意の二つの加熱管３２、３３間はスリット３４を有する。かつ加熱管３２、３３は二つずつで一組になり、そのうちの二つの加熱管３２一端および別の二つの加熱管３３の一端は互いに直列に接続され、加熱管３２、３３の他端は後蓋２６の二つの熱流体チャンバー２６１、２６２に別々に接続されるため、あらゆる高温管列３０の内部に熱流体通路３６が形成される。熱流体通路３６は二つの熱流体チャンバー２６１、２６２に接続される。
【００１２】
使用者が後蓋２６の熱流体入口２６３から高温流体（例えばケイ素油）を熱流体チャンバー２６１に注入する際、高温流体は熱流体通路３６を通過し、高温管列３０の温度を上昇させる。そののち高温流体は後蓋２６の熱流体チャンバー２６２および熱流体出口２６５を通過し、熱泳動沈降器１０から排出される。
【００１３】
低温管列４０は、図４および図５に示すように、ハウジング２０の前蓋２４かつチャンバー２８内に配列され、矩形の板状を呈する。低温管列４０は互いに平行する四つの冷却管４２、４３を有し、冷却管４２、４３は矩形管であり、隣り合う任意の二つの冷却管４２、４３間はスリット４４を有する。かつ冷却管４２、４３は二つずつで一組になり、そのうちの二つの冷却管４２一端および別の二つの冷却管４３の一端は互いに直列に接続され、冷却管４２、４３の他端は前蓋２４の二つの冷流体チャンバー２４１、２４２に別々に接続されるため、あらゆる低温管列４０の内部に冷流体通路４６が形成される。冷流体通路４６は二つの冷流体チャンバー２４１、２４２に接続される。図８に示すように、高温管列３０と低温管列４０とは互いに交互しながらチャンバー２８内に配列され、任意の高温管列３０およびそれと隣り合う低温管列４０との間は隙間４８を有する。そのほかに、高温管列３０のスリット３４および低温管列４０のスリット４４は交叉配列されるため、チャンバー２８内部の気流が加熱管３２、３３および冷却管４２、４３を迂回することが可能である。冷却管４２、４３は外側壁面に酸化触媒が塗布されている。
【００１４】
使用者が前蓋２４の冷流体入口２４３から低温流体（例えば水）を冷流体チャンバー２４１に注入する際、低温流体は冷流体通路４６を通過し、低温管列４０の温度を降下させる。そののち低温流体は前蓋２４の冷流体チャンバー２４２および冷流体出口２４５を通過し、熱泳動沈降器１０から排出される。高熱管列３０を加熱し、低温管列４０を冷却させることによって高温管列３０および低温管列４０との間に温度勾配を生成させることが可能である。
【００１５】
二つの内断熱シート５０、５１は、図８に示すように、ハウジング２０のチャンバー２８内に配置され、かつ高温管列３０および低温管列４０と框体２２の内側壁面との間に別々に挟まれる。二つの内断熱シート５０、５１は、ガラス繊維から構成される。
【００１６】
外断熱シート５２、５３、５４、５５は、図２および図３に示すように、アスベストから構成され、かつ二つずつ一組になる。框体２２、前蓋２４および後蓋２６との間の熱伝導を防止するため、二つの外断熱シート５２、５３はハウジング２０の框体２２および前蓋２４との間に挟まれ、かつ一つまたは四つの穿孔５２１、５３１を有し、穿孔５２１、５３１は低温管列４０の装着に用いられる。別の二つの外断熱シート５４、５５はハウジング２０の框体２２および後蓋２６との間に挟まれ、かつ一つまたは四つの穿孔５４１、５５１を有し、穿孔５４１、５５１は高温管列３０の装着に用いられる。
【００１７】
未処理の排気をハウジング２０の送気口２２からチャンバー２８に導入する際、排気は図８に示すように、スリット３４、４４および隙間４８の交叉によって加熱管３２、３３および冷却管４２、４３を通過する。このとき排気および加熱管３２、３３との間と、排気および冷却管４２、４３との間とは温度勾配を有するため、排気中の微粒子は熱泳動作用によって加熱管３２、３３から離れ、冷却管４２、４３の外側壁面に沈降し、排気中から除去される。そのほかに、冷却管４２、４３の表面に塗布された触媒によって酸化作用を起こし、部分の排煙の微粒子を分解し、そののち排気口２２３によって浄化された気流を熱泳動沈降器１０から排出することが可能である。
【００１８】
熱泳動沈降器１０は、交叉配列される加熱管３２、３３および冷却管４２、４３によって内部の温度勾配を定温に維持し、微粒子を低温管列４０に均質に沈降させるため、熱泳動沈降器の入口あたりの塞ぎ問題を防止することが可能である。
【００１９】
（第二実施形態）
本発明は、加熱管３２、３３および冷却管４２、４３の配列方法を自由に変更することが可能である。本発明の第二実施形態による微粒子熱泳動沈降器６０は、図９に示すように、同様にハウジング６１、複数の高温管列６２、複数の低温管列６４および複数の断熱シート６６を備える。第一実施形態との違いは次の通りである。圧迫損壊現象を減少させるため、高温管列６２の加熱管６２１および低温管列６４の冷却管６４１は円形管に設けられる。加熱管６２１および冷却管６４１はマトリクス状に配列され、かつ同列の加熱管６２１および冷却管６４１は同じ直線上に位置付けられる。
【００２０】
（第三実施形態）
高温管列７２の加熱管７２１および低温管列７４の冷却管７４１を、図１０に示すように、六角形管に設け、交叉配列することも可能である。
【００２１】
以上は、本発明の比較的好ましい実施形態および図面についての詳細な説明であった。本発明の請求範囲の精神と一致した実施形態および変化が類似した実施形態は本発明の主張範疇に含まれ、かつこの技術を熟知している人は本発明の技術内容を逸脱しない限り、容易に着想可能な構造の変更または修正を行うことが本発明の請求範囲に属するべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一実施形態による定温度勾配チューブバンドル型熱交換器による微粒子熱泳動沈降器を示す立体図である。
【図２】本発明の第一実施形態による定温度勾配チューブバンドル型熱交換器による微粒子熱泳動沈降器を示す立体分解図である。
【図３】本発明の第一実施形態による定温度勾配チューブバンドル型熱交換器による微粒子熱泳動沈降器においての断熱シートの配列状態を示す模式図である。
【図４】図２の４−４線に沿った断面図である。
【図５】図２の５−５線に沿った断面図である。
【図６】本発明の第一実施形態による定温度勾配チューブバンドル型熱交換器による微粒子熱泳動沈降器においての高温管列を示す断面図（一）である。
【図７】本発明の第一実施形態による定温度勾配チューブバンドル型熱交換器による微粒子熱泳動沈降器においての高温管列を示す断面図（二）である。
【図８】図１の８−８線に沿った断面図である。
【図９】本発明の第二実施形態による定温度勾配チューブバンドル型熱交換器による微粒子熱泳動沈降器を示す断面図である。
【図１０】本発明の第三実施形態による定温度勾配チューブバンドル型熱交換器による微粒子熱泳動沈降器を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０：微粒子熱泳動沈降器、２０：ハウジング、２２：框体、２４：前蓋、２６：後蓋、２８：チャンバー、３０：高温管列、３２、３３：加熱管、３４：スリット、３６：熱流体通路、４０：低温管列、４２、４３：冷却管、４４：スリット、４６：冷流体通路、４８：隙間、５０、５１：内断熱シート、５２、５３、５４、５５：外断熱シート、６０：熱泳動沈降器、６１：ハウジング、６２：高温管列、６４：低温管列、６６：断熱シート、７０：熱泳動沈降器、７２：高温管列、７４：低温管列、２２１：送気口、２２３：排気口、２４１、２４２：冷流体チャンバー、２４３：冷流体入口、２４５：冷流体出口、２６１、２６２：熱流体チャンバー、２６３：熱流体入口、２６５：熱流体出口、２９２：ボルト、２９４：ナット、２９６：断熱スリーブ、２９８：固定栓、５２１、５３１、５４１、５５１：穿孔、６２１：加熱管、６４１：冷却管、７２１：加熱管、７４１：冷却管、

【特許請求の範囲】
【請求項１】
定温勾配チューブバンドル型熱交換器による熱泳動沈降器であって、
中空の内部にチャンバー、送気口及び排気口を有し、前記送気口および前記排気口は前記チャンバーから外側まで延伸されるハウジングと、
前記ハウジングの前記チャンバー内に配列され、複数の加熱管を有し、該加熱管間はスリットを有し、かつ前記加熱管間は互いに直列に接続されることで内部に熱流体通路が形成される複数の高温管列と、
前記ハウジングの前記チャンバー内に配列され、複数の冷却管を有し、冷却管間はスリットを有し、かつ冷却管間は互いに直列に接続されることで内部に冷流体通路が形成される複数の低温管列と、
を備え、前記高温管列と前記低温管列とは互いに交互しながら前記チャンバー内に配列され、前記高温管列およびそれと隣り合う前記低温管列との間は隙間を有することを特徴とする微粒子熱泳動沈降器。
【請求項２】
前記高温管列および低前記温管列は、板状を呈し、かつ互いに平行であることを特徴とする請求項１に記載の微粒子熱泳動沈降器。
【請求項３】
前記ハウジングは、さらに框体、前蓋および後蓋を有し、前蓋は框体の一側に装着され、前記低温管列の装着及び固定に用いられ、かつ冷流体入口および冷流体出口を有し、前記冷流体入口および前記冷流体出口は前記低温管列の冷流体通路と別々に連絡され、前記後蓋は前記框体の他側に装着され、前記高温管列の装着及び固定に用いられ、かつ熱流体入口および熱流体出口を有し、前記熱流体入口および前記熱流体出口は前記高温管列の熱流体通路と別々に連絡されることを特徴とする請求項１に記載の微粒子熱泳動沈降器。
【請求項４】
前記前蓋は二つの冷流体チャンバーを有し、一方の冷流体チャンバーは前記前蓋の前記冷流体入口および前記冷流体通路との間に位置付けられ、他方の冷流体チャンバーは前記前蓋の前記冷流体出口および前記冷流体通路との間に位置付けられ、前記後蓋は二つの熱流体チャンバーを有し、一つの熱流体チャンバーは前記後蓋の前記熱流体入口および熱流体通路との間に位置付けられ、他の熱流体チャンバーは前記後蓋の前記熱流体出口および前記熱流体通路との間に位置付けられることを特徴とする請求項３に記載の微粒子熱泳動沈降器。
【請求項５】
前記高温管列の加熱管および前記低温管列の冷却管は、矩形管であることを特徴とする請求項１に記載の微粒子熱泳動沈降器。
【請求項６】
前記高温管列の加熱管および前記低温管列の冷却管は、円形管であることを特徴とする請求項１に記載の微粒子熱泳動沈降器。
【請求項７】
前記高温管列の加熱管および前記低温管列の冷却管は、六角形管であることを特徴とする請求項１に記載の微粒子熱泳動沈降器。
【請求項８】
定温度勾配チューブバンドル型熱交換器による微粒子熱泳動沈降器は、さらに二つの内断熱シートを備え、二つの内断熱シートは前記ハウジングの前記チャンバー内に配置され、かつ前記高温管列および前記低温管列と前記ハウジングの内側壁面との間に別々に挟まれることを特徴とする請求項１に記載の微粒子熱泳動沈降器。
【請求項９】
定温度勾配チューブバンドル型熱交換器による微粒子熱泳動沈降器は、さらに少なくとも二つの外断熱シートを備え、前記ハウジングは、さらに框体、前蓋および後蓋を有し、一方の外断熱シートはハウジングの框体および前蓋との間に挟まれ、かつ前記低温管列の装着に用いられる穿孔を少なくとも一つ有し、他方の外断熱シートは前記ハウジングの框体および後蓋との間に挟まれ、かつ前記高温管列の装着に用いられる穿孔を少なくとも一つ有することを特徴とする請求項１に記載の微粒子熱泳動沈降器。
【請求項１０】
前記低温管列は、前記冷却管の外壁に酸化触媒が塗布されていることを特徴とする請求項１に記載の微粒子熱泳動沈降器。
【請求項１１】
前記高温管列の前記加熱管および前記低温管列の前記冷却管は、マトリクス状に配列され、かつ同列の前記加熱管および前記冷却管は同じ直線上に位置付けられることを特徴とする請求項１に記載の微粒子熱泳動沈降器。
【請求項１２】
前記高温管列の前記スリットおよび前記低温管列の前記スリットは、交叉配列されることを特徴とする請求項１に記載の微粒子熱泳動沈降器。

【図１】