(57)【要約】本発明は、流体もしくは気体媒体またはこれら２つの混合物を流動力学的に処理するための反応器設備からなる装置に関する。本発明の文脈において、流動力学的処理は、少なくとも１つの流体渦の反転および細胞内圧力（膨圧）で流体媒体に溶解した有機成分の破裂による、少なくとも１つの回転流体渦のエネルギー最適化生成を意味する。誘導流体渦は、本発明による反応器設備内で処理、清浄化および消毒される。本発明はさらに、本発明による反応器設備内の流体媒体の流動力学的処理方法に関する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（３、４）および出口パイプ（１０）を含む、少なくとも１つの誘導流体渦を生成するための流体媒体を受容するための流動力学的反応器設備（１）の形態の装置であって、前記ハウジング（３、４）は、
流体接触側内壁によって、長手方向軸（２）に関して回転対称である、以後反応室（１８、１９）と呼ぶ流体搬送中空室を形成し、
前記反応室（１８、１９）は、
前記流体媒体の流れ方向に上側部分（１８）と下側部分（１９）とに分割されており、前記反応室の前記上側部分（１８）は、
上面（２０）および底面（２１）を有し、
前記上面（２０）および／または前記底面（２１）は、長手方向軸（２７）に対して８０°〜１１５°の設定角度を有し、
前記上面から前記底面への移行領域（２２）を有し、
前記上面から前記底面への前記移行領域（２２）において、前記出口パイプ（１０）の外壁を基準とする最大半径（９）を有し、
前記上面から前記底面への前記移行領域（２２）には、前記反応室（１８）の前記上側部分の外面に対して接線方向に配置された少なくとも１つの送達開口（６）を有し、流体入口領域（３４）が前記流れ方向において前記送達開口に隣接しており、
前記反応室の前記下側部分（１９）は、
底面（２４）から湾曲した床領域（２５）の下方境界への移行部から間隔ｚ（３０）において前記流れ方向に延伸し、幾何学的に上昇する形状の流体通路（１５）が前記流体媒体を前記出口パイプ（１０）の入口開口（１１）へと方向転換し、
前記出口パイプ（１０）は長手方向軸において回転対称である前記反応室（１８、１９）の前記長手方向軸（２）と一致し、前記出口パイプ（１０）の前記入口開口（１１）は、前記流れ方向において、前記湾曲した床領域（２５）の下方境界（２６）であるものから間隔ａ（２９）をおいて配置されている、装置。
【請求項２】
前記出口開口（１１）に隣接する口の近くの領域において、前記出口パイプ（１０）は、ベンチュリ効果を生じさせるためのノズル（１７）として具現化されており、前記ベンチュリ効果を生じさせるためのノズル（１７）は、ベンチュリまたはラバルノズルとして設計され、前記流体通路（１５）の反転部（１６）は、前記ベンチュリ効果を達成するための前記ノズル（１７）内で終端することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記流体入口領域（３４）が直径ｄｚ（７）を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記底面（２１）から前記反応室の前記下側部分（１９）への移行部までの流れ方向において、前記反応室の前記上側部分（１８）の前記上面（２０）および底面（２１）は、反応室の下側部分（１９）に入れ、互いから最大で一定のまたは縮小する間隔ｂ（２３）を有し、前記間隔ｂ（２３）は、前記流体入口領域（３４）の前記直径ｄｚ（７）の１〜３倍と等価である（ｂ≦３ｄｚ）ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記間隔ｚ（３０）が、前記流体入口領域の直径ｄｚ（７）の少なくとも半分に等しい（ｚ≧（１／２）ｄｚ）ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
半径ｒ１（８）が、前記反応室の前記上側部分（１８）の前記底面（２１）から前記出口パイプ（１０）の前記外壁まで中心面（５）に平行な面に沿って延伸する間隔を規定し、半径ｒ３（２８）が、前記反応室の前記下側部分（１９）の前記底面（２４）の前記移行部の始まりから、前記出口パイプ（１０）の外壁まで延伸する間隔を規定し、ここでｒ１（８）は少なくとも前記流体入口領域の前記直径ｄｚ（７）と前記間隔ｒ３（２８）との合計よりも大きい（ｒ１≧ｄｚ＋ｒ３）ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記反応室の前記上側部分（１８）が、前記反応室の前記上側部分（１８）の外面に対して接線方向に配置された１つ以上の送達開口（６）を有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記出口パイプ（１０）および／または前記流体通路（１５）は、前記長手方向軸（２）に沿って調整可能かつシフト可能であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記流体通路（１５）が前記長手方向軸（２）に沿って貫通孔を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の装置を動作させる方法であって、少なくとも１つの体積流が、長手方向軸（２）に沿って並進および回転運動させられるように、処理されるべき流体媒体が、少なくとも１つの送達開口（６）を介して、ハウジング（３、４）の回転対称反応室の上側部分（１８）へと少なくとも１つの体積流において誘導され、前記並進および回転運動は、前記流れ方向において前記反応室の下側部分（１９）に対して向けられ、前記少なくとも１つの体積流は、回転流体渦を形成し、回転流体渦は流動技術の観点からは乱流境界層を形成し、結果、前記流体渦内に高い遠心力が生じ、前記流体渦は、設置状態において、下向きの並進および回転運動とは反対の上昇運動であるものにおいて、流体通路（１５）において出口パイプ（１０）の入口開口（１１）へと方向転換され、前記少なくとも１つの流体渦の流動力学的処理の結果として、前記流体媒体中に見出される化学物質または微生物の変換ならびに／または機械的および物理的破壊および／またはラジカル化が起こることを特徴とする、方法。
【請求項１１】
前記流体通路（１５）内の前記長手方向軸（２）に沿った貫通孔を通して、少なくとも１つの追加の流体媒体を前記出口パイプ（１０）の前記入口開口（１１）へと吸引することができ、前記流体媒体は、前記少なくとも１つの送達開口（６）に導入される前記流体媒体と同じまたは異なる追加の流体媒体であることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
流体媒体のおよび流体媒体内での前処理、処理、滅菌、消毒、および／または化学反応の開始のための、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置の使用。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載の方法を実施するために、以下の特徴、すなわち、
ハウジング（３、４）および出口パイプ（１０）を有し、前記ハウジング（３、４）は、
流体接触側内壁によって、長手方向軸（２）に関して回転対称である、以後反応室（１８、１９）と呼ぶ流体搬送中空室を形成し、
前記反応室（１８、１９）は、
前記流体媒体の流れ方向に上側部分（１８）と下側部分（１９）とに分割されており、前記反応室の前記上側部分（１８）は、
上面（２０）および底面（２１）を有し、
前記上面（２０）および／または前記底面（２１）は、前記長手方向軸（２７）に対して８０°〜１１５°の設定角度を有し、
前記上面から前記底面への移行領域（２２）を有し、
前記上面から前記底面への前記移行領域（２２）において、前記出口パイプ（１０）の外壁を基準とする最大半径（９）を有し、
前記上面から前記底面への前記移行領域（２２）は、前記反応室（１８）の前記上側部分の外面に対して接線方向に配置された少なくとも１つの送達開口（６）を有し、流体入口領域（３４）が前記流れ方向において前記送達開口に隣接しており、
前記反応室の前記下側部分（１９）は、
前記底面（２４）から湾曲した床領域（２５）の下方境界への移行部から間隔ｚ（３０）をおいて前記流れ方向に延伸し、幾何学的に上昇する形状の流体通路（１５）が前記流体媒体を前記出口パイプ（１０）の入口開口（１１）へと方向転換し、
前記出口パイプ（１０）は長手方向軸において前記回転対称反応室（１８、１９）の前記長手方向軸（２）と一致し、前記出口パイプ（１０）の前記入口開口（１１）は、前記流れ方向において、前記湾曲した床領域（２５）の前記下方境界（２６）であるものから間隔ａ（２９）をおいて配置されている、請求項１から９に記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、流体媒体を受け入れるための流動力学的反応器設備の形態の装置である。本方法の主題は、反応室内の少なくとも１つの誘導流体渦のエネルギー最適化生成および流動力学処理である。
【背景技術】
【０００２】
その中で、流体渦は、流体媒体を反応室内で回転させ、分水路による方向転換によって出口パイプ内で流体媒体を受け取ることによって生成される。出口パイプはベンチュリ効果を生成し得る。遅くとも反応器設備を出るときの流体媒体の誘導体積流が、流動渦を形成する。
【０００３】
流体媒体の流動力学的処理の従来の装置および反応容器ならびに方法は、例えば、オーストリア特許第２７２２７８号明細書、ドイツ特許出願公開第１９５２５９２０号明細書、ドイツ特許出願公開第１０１１４９３６号明細書、または欧州特許第１２９４４７４号明細書から知られている。
【０００４】
オーストリア特許第２７２２７８号明細書およびドイツ特許出願公開第１０１１４９３６号明細書では、流体媒体が反応室に送達され、反応室の幾何学的形態により回転させられる。このプロセスでは、回転する流体媒体の速度は、反応室の幾何学的形状のために最初は減少する。次に、反応室の下端の床領域に向かって結果として再び増加する。反応室の床領域に回転式に移動する流体媒体は、前の流れ方向とは反対に、反応室の下端において長手方向軸へと導かれ、上方に向けられる。次に、流体媒体は出口パイプに捕らえられ、回転しながら反応室を離れ、中空渦を形成する。反応室の床領域には、長手方向軸に沿ってまたはその直近に開口がある。結果として、その中心部で負圧を発生させる中空渦シンクを介して、追加の流体媒体が吸引され得る。
【０００５】
ドイツ特許出願公開第１９５２５９２０号明細書には、オーストリア特許第２７２２７８号明細書の装置の拡張が記載されている。その中で、洗浄されるべき流体媒体が、互いに連通する入口チューブを通って上昇および下降様式で交互に流れる。その後、反応室からの出口の下流で、流動している流体媒体は、濃厚な廃棄物を沈降させまたは収集するために管迷路に導かれる。
【０００６】
これらの装置の不利な点は、複雑な実施形態、意図された技術的用途に対する扱いにくさ、反応性設備の構成要素または部品の柔軟性および調整可能性の欠如、および結果としての結果の不十分な再現性である。
【０００７】
欧州特許第１２９４４７４号明細書では、反応器設備の反応室は、ハート形または洋ナシ形の断面で構成されている。反応室の長手方向軸に沿って調整可能で床領域へと延伸する出口パイプが、ベンチュリ効果を達成するためのノズルとして口の近くの領域に具現化されている。
【０００８】
流体媒体は、反応室に対して接線方向に配置された少なくとも１つの送達開口を介して反応室に加えられ、出口パイプの周りを下向きの流れ方向に流体渦として移動し、加速され、回転する。下側ハウジング領域において絶対回転方向を維持する体積流を長手方向軸に向かって回転式に方向転換する流体通路の結果として、互いに高速で摩擦する回転体積流の領域が形成される。達成される相対速度および顕著な摩擦の結果として、混入または溶解した物質が機械的に粉砕され、破壊される。
【０００９】
ここでの送達開口は、口の近くの出口パイプの領域におけるノズルの最小断面よりも大きく、その結果として動圧が生じる。したがって、渦の中心部に真空を発生させる流体渦形成に伴う、並進方向の付加的な真空効果はベンチュリ効果によるものである。ベンチュリ効果は、ベルヌーイ方程式
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に基づく。ここでｐ０は、流れのすべての側に存在する静圧であり、
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は、流速ｃによるエネルギーの運動成分に相当する動圧であり、ｐｇｈは測地圧力成分を表す。流速ｃは、角速度ωと、長手方向断面において反応室の最外点から出口パイプの外壁に向かって延伸する半径ｒとの積からもたらされる（ｃ＝ω・ｒ）。以下の角速度ωも、流体媒体の回転速度に相当する。
【００１０】
さらに、高い遠心力および摩擦のために、流体媒体の構造は、液体流体媒体の場合には結果として表面張力および粘度の変化が起こるように変化する。この状態で、流体媒体は回転しながら出口パイプの入口開口に入る。その結果、渦の中心部が高速になっている渦流が発生する。これは、流動力学の法則のために、その中央に真空が発生するためである。出口パイプの口の近くの下側領域に存在する、ベンチュリ効果を達成するためのノズルは、同等の流速を所与として、この真空領域が重ね合わされ、したがって追加の真空の発生によって強化されるようにする。その結果生じる負圧は、ベルヌーイ方程式によれば、絶対値で＜１０ｍｂａｒになる。圧力および負圧ならびに関連する渦形成によって、流体媒体中に非常に高い機械力が解放される。それらは、わずかな表面張力の程度まで、流体媒体の構造の変化を引き起こす。
【００１１】
バクテリアおよび細菌のような流体媒体に取り込まれた有機成分は、ノズルの負圧範囲内でそれら自身の内部細胞圧力（膨圧）のために機械的に破裂する。有機残留物は、理想気体の熱状態方程式ｐ・Ｖ＝ｍ・Ｒ・Ｔに基づいて、変化した圧力領域を通って化学反応に運ばれる。必要な反応エンタルピーに応じて、負圧範囲内で取り込まれる株が反応に運ばれ得る。その結果、酸素のような酸化手段によって、または周囲空気から吸引された酸素によって流体媒体が酸化する。これは他の易酸化性物質を含む系へのエネルギー入力の関数としても起こるが、そこには理想気体の熱状態方程式に従って物理的に限界が課される。
【００１２】
欧州特許第１２９４４７４号明細書およびドイツ特許出願公開第１９５２５９２０号明細書では、反応室は、回転する流体媒体が、送達開口から流体通路および最後には出口パイプの口付近の下側領域へと流れ方向において反応室が先細りになることによって加速を受けるように、幾何学的に具現化される。
【００１３】
これらの発明の不利な点は、流体媒体を回転させるのに大量のエネルギーが必要とされることであり、これは反応室の形状および実施形態に関係している。これに関連して、負圧を発生させることに関する商業的価値は乏しく、驚くべき良好な動作モードにもかかわらず、例えば、酵母および真菌の場合にそうであるように、それ自体の細胞圧力（膨圧）がなければ、化合物または有機株の反応へのエンタルピー入力は限られている。
【００１４】
欧州特許第１２９４４７４号明細書に記載されている、この方法、および関連する設備実施形態では、反応室内の流体摩擦のために生じる望ましくない渦から損失が生じるため、流体媒体の回転を発生させるために、相当量の流動エネルギーが必要とされる。
【００１５】
流動エネルギーの損失は２０％超に達することがある。例えば、利用可能な６バールの入力側ポンプ圧力では、設備実施形態に応じて、反応器設備全体で、出口側で利用可能なのは２〜３バールだけである。さらに、ベンチュリ効果を達成するためにノズル内に負圧を発生させるために少なくとも１バールが必要であり、流体摩擦、すなわち、少なくとも２０〜３０％からの流体摩擦範囲からの圧力損失のために、表面上にも圧力が必要とされることが観察される。さらに、望ましくない渦の結果として、大きなキャビテーション領域が反応室内に生じる。渦は、反応室の壁の望ましくない磨耗、および、機械的に最も弱い部材としての反応室またはノズルの領域の破壊をもたらす可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】オーストリア特許第２７２２７８号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１９５２５９２０号明細書
【特許文献３】ドイツ特許出願公開第１０１１４９３６号明細書
【特許文献４】欧州特許第１２９４４７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、特に、流れに関して最適化された、出口パイプの入口開口までの反応室の幾何学的および回転対称的な設計によって、反応室内の流動エネルギーの損失を減少させる、有利な装置およびこの装置を動作させるための有利な方法を提案することを目的とする。さらに、本発明の装置によって、同じエネルギー消費で、反応室内の流体媒体のより大きな加速が達成されることになる。さらに、反応室内での流体摩擦によって発生する望ましくない渦の形成が減少されるべきである。
【００１８】
渦形成に基づいて反応室内の圧力条件が変化する結果として、提案されている方法によって、利用可能な摩擦力および遠心力のために、流体媒体に溶解した異物の求められる分解および機械的破壊および粉砕がより効率的に行われることが意図される。
【００１９】
その結果、流体媒体は、より省スペースで環境に優しい方法で、より大きな出力で、より速く、より経済的に、洗浄され処理されることになる。
【００２０】
さらに、本発明の目的は、本発明の装置および方法、ならびにその方法を実施するための装置を使用することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この目的は請求項１および１０に記載の特徴によって達成される。本発明の装置、本発明の方法、および本発明の使用の有利な特徴は、請求項２から９および１１から１３に記載されている。
【００２２】
本発明によれば、この目的は、機械的、物理的および化学的プロセスに基づく流体媒体の流動力学的処理のための反応器設備によって達成される。
【００２３】
この目的はさらに、少なくとも１つの誘導流体渦を生成するための流体媒体を受け取るための流動力学的反応器設備によって達成される。反応器設備はハウジングと出口パイプを含み、ハウジングは、流体と接触する内壁によって、長手方向軸に関して回転対称であり、以後反応室と呼ばれる流体搬送中空室を形成する。反応室は、流体媒体の流れ方向において上側部分と下側部分とに分割されている。反応室の上側部分は、上面と、底面と、上面から底面への移行領域とを有する。さらに、上面から底面への移行領域内の反応室の上側部分は、特に出口パイプの外壁を基準にして最大半径を有する。上面から底面への移行領域には、反応室の上側部分の外面に対して接線方向に配置された、特に流れ方向に隣接する流体入口領域を有する少なくとも１つの送達開口がある。上面および底面は各々、長手方向軸に対して８０°〜１１５°の設定角度を有する。反応室の下側部分は、底面から湾曲床領域の下方境界への移行部から間隔ｚをおいて流れ方向に延伸する。この床領域には、幾何学的に上昇する形状の流体通路があり、この流体通路は流体媒体を出口パイプの入口開口へと方向転換させる。さらに、出口パイプはその長手方向軸が回転対称反応室の長手方向軸と一致する。出口パイプの入口開口は、流れ方向において湾曲床領域の下方境界であるものに対して間隔ａをおいて配置されている。
【００２４】
流体媒体が反応室に導入される。本発明の意味における流体媒体および流体は、液体および／もしくは気体物質ならびに／または液体および／もしくは気体物質の混合物である。
【００２５】
好ましくは、流体媒体は液体である。一実施形態では、少なくとも１つの純粋な液体が流体媒体として反応器設備に送達される。さらなる実施形態では、１つ以上の液体が流体媒体として反応器設備に送達される。特に好ましくは、流体媒体は水性流体または水溶液であり、言い換えれば水を含む。
【００２６】
さらなる実施形態では、少なくとも１つの液体と少なくとも１つの気体との混合物が反応器設備に送達される。さらなる実施形態では、少なくとも１つの液体と少なくとも１つの気体との１つ以上の混合物が反応器設備に送達される。
【００２７】
本発明の代替的な実施態様では、少なくとも１つの気体状物質または１つの気体状混合物が流体媒体として反応器設備内で処理される。特定の実施形態では、少なくとも１つの気体が反応器設備に送達される。
【００２８】
反応室内で、少なくとも１つの誘導流体媒体または形成される少なくとも１つの誘導流体渦は、流動力学を用いて処理される。本発明の流動力学的反応器設備における流体媒体の流動力学的処理という用語は、流体媒体が、少なくとも１つの送達開口、および、流れ方向においてそれに隣接する１つの流体入口領域を介して体積流として反応器設備へと誘導されることを意味すると理解される。流れ方向は常に流体媒体のそれを指す。反応室の幾何学的形状および設計の結果として、少なくとも１つの誘導流体渦が形成される。これは、少なくとも１つの流体渦の渦反転、および、流体媒体に溶解した有機成分の内部細胞圧力（膨圧）による破裂によって行われる。生成される少なくとも１つの誘導流体渦は、このように反応器設備内の流動力学を使用して処理され、その過程で処理、洗浄、および消毒される。
【００２９】
少なくとも１つの誘導流体渦の流動力学的処理は、本発明の反応器設備およびその反応器設備を動作させるための本発明の方法によって達成される。生成される少なくとも１つの流体渦の流動力学的処理の結果として、流体媒体中に存在する化学物質または微生物の変換および／または機械的および物理的破壊および／またはラジカル化が起こることが好ましい。
【００３０】
本発明の反応器設備の、特に反応室の、非常に特定的には反応室の上側部分の幾何学的形状および設計によって、利用する必要があるエネルギーが少なくなるか、または流動エネルギーが節約され、流体媒体を加速するために必要な圧力がより少なくなることが有利である。他方では、同じエネルギー消費に対して、流体媒体のより高い回転速度、したがって反応器設備のより大きい加速および効率が保証される。これは、流体渦のより大きい回転速度が本発明の反応器設備においてもたらされるため、本発明の改善された方法が、例えば、細菌の破壊および粉砕に基づくことに存する。
【００３１】
反応器設備は、ハウジングおよび出口パイプのような複数の構成要素および部品を含み、それらは以下でより詳細に論じられる。
【００３２】
ハウジングは安定した材料と、内部が中空の本体とから構成されている。ハウジングは、流体と接触する内壁によって、旋回軸に関して回転対称であり、以後反応室と呼ばれる中空室を形成する。したがって、反応室は旋回軸に対して回転対称である。反応室の旋回軸は、これ以降、長手方向軸と呼ばれる。
【００３３】
反応器設備の構成要素および部品に関する以下に列挙されるすべての詳細は、常に、長手方向断面において反応器設備の半分を参照する。しかしながら、反応器設備は長手方向断面において鏡面対称に具現化されるため、長手方向軸の他方側の反応器設備の第２の半部の構造は同じである。
【００３４】
ハウジングの外壁は任意の幾何学的形態をとることができる。好ましくは、ハウジングは回転対称に具現化されている。
【００３５】
反応器設備の長手方向断面において、仮想中心面は水平に（すなわち、長手方向軸に垂直に）配置されている。一実施形態では、中心面はハウジングおよび反応室の上側部分を通って延伸する。さらなる実施形態では、中心面はハウジングおよび反応室の上側部分を通って延伸する。好ましい実施形態では、中心面は、流れ方向において少なくとも１つの送達開口に隣接する流体入口領域の中心点を通って延伸する。
【００３６】
ハウジングは、設置状態において、この中心面に関して上側部分と下側部分とに分割されている。設置状態におけるハウジングの上側部分は中心面よりも上方に位置し、ハウジングの下側部分は流体媒体の流れ方向において中心面よりも下方に取り付けられている。
【００３７】
流体媒体の流れ方向という用語は、反応器設備内に誘導される流体媒体の流れ方向であると理解される。設置状態では、設置状態において反応室の下側部分であるものの床領域の下方境界において、流体媒体は下向きに流れ、流体通路において出口パイプの入口開口へと上向きに（その元の方向とは反対に）方向転換される。一実施形態では、流体媒体は、設置状態において、少なくとも１つの送達開口を通って反応器設備に入った場所よりも高い位置で、出口パイプの出口開口を通って反応器設備を出る。
【００３８】
一実施形態では、ハウジングは少なくとも２つの開口を含む。少なくとも２つの開口は、媒体流入のための入口パイプのための１つの開口と、ハウジングの上側部分内で長手方向軸に沿って中央に位置する、媒体流出のための出口パイプのための１つの開口とを含む。さらなる特に好ましい実施形態では、ハウジングはさらに、複数の入口パイプおよび媒体流入のための１つ以上の開口、例えば２つ、３つ、４つまたはそれ以上の開口を含む。
【００３９】
さらなる好ましい実施形態では、ハウジングはさらなる開口を含む。この開口は、流体通路を導入するための、ハウジングの最下部内の、設置された状態で長手方向軸に沿って中央に位置する開口を表す。
【００４０】
有利には、ハウジングは、出口パイプのための少なくとも１つの開口、流体通路を導入するための少なくとも１つの開口、および入口パイプのための少なくとも１つの開口を有する。
【００４１】
結果として、１つ以上の流体媒体を反応室の上側部分に導くことができ、体積流を反応室に導入するために使用される力がより少なくなる。体積流は、メイン入口のパイプラインまたは複数の入口ラインから導き出すことができる。体積流はさらに、同じ流体媒体または異なる流体媒体からなることができる。
【００４２】
反応室は様々な幾何学的形状をとることができる。非常に特に好ましい実施形態では、反応室は回転対称に形成されている。
【００４３】
長手方向軸に関して回転対称である反応室は、ハウジングの内壁によって成形される。一実施形態では、ハウジングの内壁は流体媒体と接触している。流体媒体と接触しているハウジングの内壁は、これ以降、流体搬送反応室の壁と呼ばれる。反応室は、流体媒体の流れ方向において上側部分と下側部分とに分割されている。
【００４４】
反応室は、少なくとも１つの送達開口を通って流入する流体媒体を受け取る。流体媒体は、少なくとも１つの送達開口を通って、回転対称の流体搬送反応室の上側部分内の流体入口領域に至る、以下において体積流とも呼ばれる流れとして導かれ、そのさらなる経過において流体渦を形成する。
【００４５】
流速の選択は、流体媒体の特定の特性に依存し、そして共有結合の強度および／または分子の一貫性から確認することができる。
有利には、流体媒体を反応室の上側部分に導入するために高い速度が選択される。
【００４６】
反応室は、ハウジングの、流体と接触する内壁によって形成されているため、ハウジングと同様に、同じくハウジングの開口を有する。したがって、反応室は少なくとも２つの開口、すなわち、断面において、反応室の上側部分の外面と共に、媒体流入のための接線方向に配置された送達開口を形成する、入口パイプのための１つの開口と、媒体排出への出口パイプのために中央に配置された開口に沿った反応室の上側部分内の１つの開口とを含む。さらなる特に好ましい実施形態では、反応室はさらに、１つ以上の送達開口、例えば２つ、３つ、４つまたはそれ以上の送達開口を有する。
【００４７】
反応室および媒体流および媒体出口のための開口は、処理されるべき流体媒体において、少なくとも１つの送達開口から出口開口へと反応室を通って流れると、互いとのおよび反応室の壁との個々の流動層の摩擦によって可能な最大の剪断応力が生じるように、互いに対して設計および配置される。
【００４８】
好ましい実施形態では、反応室はさらなる開口を有する。この開口は、流体通路を導入するための、反応室の床領域の下方境界上の、長手方向軸に対して中心に位置する開口を表す。
【００４９】
非常に好ましくは、反応室は、出口パイプのための少なくとも１つの開口、流体通路を導入するための少なくとも１つの開口、および少なくとも１つの送達開口を有する。
【００５０】
好ましくは、反応室は２つの送達開口を有する。結果として、好ましくは２つまたは２つ以上の体積流が反応室に導入される。ここで、体積流の速度は、流動技術の観点から乱流境界層が発達することができ、体積流が大きな速度差を有するように選択されるべきである。好ましくは、並進運動と同時回転運動との組み合わせが、体積流が互いに接触するように選択される。
【００５１】
一実施形態では、反応室のすべての壁は、少なくとも１つの送達開口を通して導入される流体媒体と接触する。代替的な実施形態では、反応室の壁の一部分のみが、少なくとも送達開口を通して導入される流体媒体と接触する。
【００５２】
設置状態の反応室は、流れ方向の長手方向軸に沿って、上側部分と下側部分とに分割され、これらは各々、回転対称である。本発明によれば、反応室の上側部分は、流体媒体が少なくとも１つの送達開口を通して導入される部分であると理解される。反応室の上側部分は、中心面に沿って見たときに、媒体が流入するための少なくとも１つの送達開口から出口パイプの外壁まで延伸する。
【００５３】
一実施形態では、反応室の上側部分は上面と底面とを有し、これらは各々、反応室の壁によって形成されている。
【００５４】
上面は、上部反応室の壁から、設置状態において少なくとも１つの送達開口の上側領域および隣接する流体入口領域から出口パイプの外壁を有する終端まで延伸する表面を含む。底面は上側反応室の壁によって形成され、設置状態において少なくとも１つの送達開口の下側領域および隣接する流体入口領域であるものから反応室の下側部分まで延伸する表面を含む。
【００５５】
好ましくは、中心面と平行な面に沿って反応室の上側部分の底面から出口パイプの外壁まで延伸する間隔が、半径として定義される。さらに、欧州特許第１２９４４７４号明細書における不利な圧力損失が、本発明では流れ方向の半径が一定のままであるかまたは連続的に減少するために回避される。好ましい実施形態では、ｒ１は底面と上面との間の間隔ｂよりも著しく大きい。
【００５６】
さらに、反応室の上側部分は、上面から底面への移行領域を有する。好ましくは、反応器設備の長手方向断面における上面から底面への移行領域は、扇形または楕円扇形を表す。さらなる実施形態では、移行領域は上面から底面まで異なる幾何学的形状を有することができる。さらに、上面から底面への移行領域は、反応器設備の長手方向断面において、反応室の、出口パイプの外壁から最も遠い点を表す。
【００５７】
中心面に沿った反応室の上側部分の上面から底面への移行領域から出口パイプの外壁までの間隔は、反応室の最大半径を表し、以後最大半径ｒｍａｘと呼ばれる。ここで、一実施形態におけるｒｍａｘは、中心面に沿って、すなわち、反応室の上側部分の上面と底面との間の移行領域から流体入口領域の中心点を通って出口パイプの外壁まで延伸する。ベルヌーイ方程式および渦の原理によれば、ｒｍａｘ回転運動量式
2019531183.tif 000005
2019531183.tif 000006
、の近傍での流体媒質の蒸気圧は、達成される角速度または回転速度によって達成することはできない。質量流量について、
2019531183.tif 000007
が適用される。ここで、
2019531183.tif 000008
は体積流量を表し、ρは流体媒質の密度を表す。一定の質量流量
2019531183.tif 000009
および一定の回転運動量Ｌについて、ここでも、流体媒体の回転速度ひいては角速度ωは、ｒｍａｘの減少を受けて著しく上昇する。
【００５８】
好ましくは、上面から底面への移行領域内の反応室の上側部分は、接線方向において反応室の上側部分の外面の断面に入る少なくとも１つの送達開口を有し、結果として、その送達開口を通じて流体媒体が反応室に導かれる。
【００５９】
したがって、好ましい実施形態では、少なくとも１つの送達開口は、中心面に沿って上面と底面との間の移行領域と出口パイプの外壁との間の反応室の上側部分の最も顕著な間隔ｒｍａｘをおいて配置される。その結果として、有利には、流体媒体のためのより長い加速経路が反応室の上側部分に設けられる。
【００６０】
少なくとも１つの送達開口は、流体媒体の流れ方向において反応室の上側部分内の流体入口領域と隣接し、この領域は、好ましくは反応器設備の長手方向断面において直径ｄｚの円形表面を有する。
【００６１】
好ましい実施形態では、上面から底面への移行領域から反応室の下側部分を伴う底面の移行部までの流れ方向において、上側部分反応室の上面および底面は、互いから最大に一定の間隔ｂを有する。上面から底面までの互いに対して最大に一定の間隔ｂは、好ましくはここでは、流体入口領域の直径ｄｚの１から３倍である（ｂ≦３ｄｚ）。間隔ｂが一定である場合、一定の間隔ｂは同時に、（反応器設備の長手方向断面図において見たときに）上面と底面との間の最大間隔ｂｍａｘと等価である。
【００６２】
非常に好ましくは、流体媒体の有利な加速のために、上面から底面までの一定の間隔は、流体入口領域の単一の直径ｄｚと等価であり（ｂ＝ｄｚ）、その結果として、反応室の上側部分は、流入する流体媒体のための相対的に細くて平坦な領域を表す。この場合、反応器設備の長手方向断面における反応室の上側部分は円板状または板状の外観を有する。
【００６３】
好ましい実施形態では、流体媒体の流れ方向における上面および底面は、上面から底面への移行領域から反応室の下側部分への底面の移行部まで、互いからの低減する間隔ｂを有する。好ましくは、流体媒体の流れ方向における間隔ｂは、出口パイプの方向に連続的に減少する。少なくとも１つの送達開口において、および、流れ方向においてそれに隣接する流体入口領域において上面と底面との間隔は最大（ｂｍａｘ）であり、好ましくは流体入口領域の直径ｄｚの１から３倍と等価である（ｂｍａｘ≦３ｄｚ）。好ましくは、少なくとも１つの送達開口および流れ方向においてそれに隣接する流体入口領域における上面と底面との間隔は、流体入口領域の単一の直径ｄｚと等価である（ｂ＝ｄｚ）。間隔ｂが狭くなると、仮想中間面が、反応室の上側部分の上面と平行な領域内で流体の中心点を通って延伸する。
【００６４】
間隔ｂが減少する結果として、回転運動量の原理に基づいて導入された流体媒体のより大きな加速度が有利に達成される。さらに、反応室の上側部分のこのさらなる狭小化は、流体媒体の粘度の増加をもたらす、すなわち、
2019531183.tif 000010
となる。
2019531183.tif 000011
は体積流量であり、ｂは上面と底面の間隔である。
【００６５】
体積流量の連続方程式は、線上の体積流量が常に一定であることを示す。線の断面積が変わってもこれは変わらない。これはベンチュリ効果と呼ばれ、ベルヌーイの法則の基礎を成す。連続方程式
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（ここで、
2019531183.tif 000013
は体積流量であり、ｃは平均流速であり、Ａは観測点における断面積である）に基づいて、平均流速は断面積の減少と共に増加し、回転運動量の増加をもたらす。
【００６６】
流体入口領域が流動面ｂ０として見られる場合、反応室の最も外側の点から流動面ｂ１を発生させるこの出口パイプの外壁までの半径ｒを有する長手方向断面におけるそれの下またはそれに続く流動面ｂ１は、結果もたらされる角速度ω1が流体入口領域における角速度ω０の少なくとも１．５倍高くなるように選択されるべきである。
【００６７】
好ましくは、平面視において反応室の上側部分は円形ディスクであるかまたはプレートの形状を有する。
【００６８】
本発明によれば、上面および底面は、８０°〜１１５°、好ましくは９０°〜１１０°、特に好ましくは９０°の設定角度を有する。
【００６９】
設定角度は、設置状態において長手方向断面内で見たときに、反応室の長手方向軸に対して確立される角度を指す。
【００７０】
α＝  ９０°の設定角度は、中心面から長手方向軸までに確立され、中心面は、流体入口領域の中心点を通って延伸する。これは、上面と底面との間の一定の間隔ｂ（このとき、中心面はそれらの両方まで平行に延伸する）と、上面と底面との間の減少する間隔ｂの両方に当てはまる。α＝９０°の設定角度は常に、設置状態において確立される、中心面の下方、すなわち、中心面から反応室の長手方向軸までの角度を指す。そのために、中心面を有する長手方向軸の断面はデカルト座標系を表す。したがって、設定角度α＝９０°は常に、デカルト座標系の第３象限および／または第４象限を指す。
【００７１】
設定角度α＞９０°またはα＜９０°は、仮想中間面から長手方向軸まで確立される。仮想中間面は、流体入口領域の中心点を通って反応室の上側部分の上面と平行に延伸する。これは、上面と底面との間で一定のままである間隔ｂ（このとき、仮想中間面はそれらの両方まで平行に延伸する）と、上面と底面との間の減少する間隔ｂの両方に当てはまる。設定角度α＞９０°またはα＜９０°は常に、設置状態において確立される、仮想中間面の下方、すなわち、仮想中心面から反応室の長手方向軸までの角度を指す。設定角度α＜９０°では、α＞９０°の場合よりも幾分高い圧力が必要とされる。設定角度α＞９０°では、導入される流体媒体は、流れ方向の下方に向かって降下する、反応室への流入方向を有する。
【００７２】
α＝９０°の設定角度では、導入される流体媒体は１つのレベルに留まり、反応室の下側部分への移行時にのみ流れ方向への落下運動が起こる。設定角度α＝９０°である間隔ｂは、設置位置における反応室の上側部分の高さと等価である。
【００７３】
一実施形態では、長手方向断面における反応器設備の両方の半部（すなわち、長手方向軸の左右）に対する設定角度αは同じ値を有する。好ましくは、反応器設備は長手方向断面において鏡面対称に構築されるため、長手方向軸の他方の側の反応器設備の第２の半部の構造］は同じである。代替的な実施形態では、長手方向断面における反応器設備の２つの半部に対する設定角度αの値は異なる。
【００７４】
本発明によれば、反応器設備の長手方向断面における反応室の上側部分の回転対称板状またはカップ状の形状の結果として、反応室において流体通路までの流体媒体の顕著な摩擦を有する、流体媒体の流動力学的処理の特性および達成が急激に改善される。例えば欧州特許第１２９４４７４号明細書に開示されているように、ハート型反応器設備における流体渦形成の不利点が、減少されるかまたは完全に排除される。
【００７５】
反応室の下側部分は、設置状態において、および流体媒体の流れ方向において、反応室の上側部分に後続し、流体と接触する側において、ハウジングの下側部分の内壁によって形成される部分であると理解される。
【００７６】
反応室の下側部分は、反応室の上側部分の底面に隣接する底面を有する。
【００７７】
反応室の下側部分の底面は、反応室の上側部分の上面と底面との間の間隔ｂがもはや一定ではなくなるかまたは減少するが、代わりにより大きくなる点において始まる。以下、この点を反応室の下側部分の底面の移行部として説明する。ここでは、上面は、出口パイプの外壁においてすでに反応室の上側部分へと開いているため、反応室の下側部分の底面の移行部は、反応室の上側部分から来る底面のみを含み、もはや上面を含まない。
【００７８】
流れ方向において反応室の下側部分の底面の移行部の始まりにおいて出口パイプの外壁から延伸する間隔は、半径ｒ３と等価である。ここで、ｒ３は、反応室の上側部分の半径ｒ１または最大半径ｒｍａｘに決して達することも、超えることもない。
【００７９】
好ましい実施形態では、ｒ１は、流体入口領域の直径ｄｚの少なくとも２倍の大きさである（ｒ１≧（１／２）ｄｚ）。非常に特に好ましい実施形態では、ｒ１は、少なくとも流体入口領域の直径ｄｚと、反応室の下側部分の底面の移行部から出口パイプの外壁までの間隔ｒ３との合計よりも大きい（ｒ１≧ｄｚ＋ｒ３）。
【００８０】
一実施形態では、反応室の下側部分の底面の移行部は任意の輪郭を呈する。好ましい実施形態では、反応室の下側部分の底面の移行部はある曲率をとる。さらなる実施形態では、反応室の下側部分の底面の移行部は、反応室の上側部分の底面から長手方向軸に向かって急激に離れる。
【００８１】
一実施形態では、流体媒体の流れ方向における反応室の下側部分は、反応室の下側部分の底面からの反応室の下側部分の床領域への移行部から縮小する、出口パイプの外壁からの間隔を有する。
【００８２】
好ましくは、縮小する間隔は連続的である。有利には、結果として流体媒体はより速く加速され、反応室内で生じる圧力損失がより少ない。
【００８３】
代替的な実施形態では、流体媒体の流れ方向における反応室の下側部分は、底面の移行部から出口パイプの外壁に向かって床領域まで急激に縮小する間隔を有する。
【００８４】
反応室の下側部分は、流体媒体の流れ方向において、反応室の下側部分の底面の移行部から床領域の下方境界まで延伸する。
【００８５】
設置状態において、反応室の下側部分の床領域は、反応室の下側部分の下方境界を形成し、反応室の下側部分の底面の移行部から壁として続く。
【００８６】
一実施形態において、流体媒体の流れ方向における床領域は、反応室の下側部分の底面の移行部の湾曲において始まる。
【００８７】
一実施形態では、反応室の下側部分の床領域の壁は任意の輪郭を呈する。好ましくは、床領域は湾曲している。特に好ましくは、床領域は凹状に湾曲している。用語「凹状湾曲」は、本明細書では、長手方向断面において外向き、すなわち設置状態において下向きに突出する膨らみを意味すると理解される。代替的な実施形態では、床領域は放物面として設計されている。さらなる代替的な実施形態では、床領域は角張った輪郭などの異なる輪郭を有する。
【００８８】
好ましく湾曲した床領域の結果として、反応室の下側部分の壁の経過は反転し、流体媒体はその流れ方向において方向転換される。有利には、有機成分のような流体媒体中で処理されるべき成分の大部分は、流体渦の方向転換のために破裂させられる。
【００８９】
設置状態における反応室の下側部分の湾曲した床領域は、反応室の下側部分の下側領域に沿って延伸する下側部分境界を含む。
【００９０】
反応室の下側部分が反応室の下側部分の底面の移行部から湾曲した床領域の下方境界まで延伸する間隔は、間隔ｚと呼ばれる。言い換えれば、この間隔は、反応室の上側部分の上面と底面との間の間隔ｂがもはや一定ではなくなるかまたは減少するが、代わりにより大きくなる点から定義される。
【００９１】
一実施形態では、間隔ｚは可変である。好ましい実施形態では、有利には流体渦の内側に摩擦を生じさせるために、間隔ｚは流体入口領域の直径ｄｚの少なくとも半分になる（ｚ≧（１／２）ｄｚ）。
【００９２】
一実施形態では、反応室の下側部分の床領域の下方境界において、幾何学的に上昇する流体通路が挿入され、その長手方向軸は回転対称反応室の長手方向軸と一致する。挿入される流体通路の場合、反応室の下側部分の輪郭は、床領域の下方境界から流体通路まで連続的に延伸するか、またはその反転である。
【００９３】
少なくとも１つの送達開口は反応室の上側部分に配置されている。したがって、少なくとも１つの送達開口のために、媒体流入は反応室の上側部分へと行われる。
【００９４】
好ましくは、ハウジングは、入口パイプのための少なくとも１つの開口を有し、その結果として、少なくとも１つの入口パイプ内の流体媒体は、外面の横断面に対して接線方向に形成および配置された少なくとも１つの送達開口を通して、反応室の上側部分へと導かれる。  有利には、ただ１つの送達開口の結果として、反応室への媒体流のために費やされるエネルギーがより少なくなる。
【００９５】
好ましい実施形態では、流体媒体は、反応室の上側部分の外面に対して接線方向に位置する１つ以上の送達開口を通って、例えば２つ、３つ、４つ、またはそれ以上の送達開口を通じて反応室の上側部分へと導入される。さらに好ましい実施形態では、反応室の上側部分は、反応室の上側部分内で互いに水平方向に対向して配置された２つの送達開口を有する。
【００９６】
処理されるべき流体媒体は、反応器設備の外側に位置する入口パイプから、ハウジングの開口およびそこに形成された隣接する少なくとも１つの送達開口を通じて、回転対称反応室の上側部分へと導入される。媒体流入のための入口パイプは、メイン流入、またはそれから分岐するパイプラインと同等である。
【００９７】
入口パイプは、ハウジング内の開口を貫通し、反応室の上側部分の外面と、横断面において接線方向に交差し、その結果として、斜めに切り取られた円形シリンダ、したがって少なくとも１つの送達開口が形成される。したがって、処理されるべき流体媒体は、少なくとも１つの送達開口を通って反応室の上側部分の外面の横断面に対して接線方向に入り、反応室の上側部分に入る。
【００９８】
一実施形態では、入口パイプは、パイプ流入ライン、したがって細長い中空体、好ましくは断面が円形の面を有する円形パイプを表す。少なくとも１つの送達開口は、入口パイプが反応室の上側部分の外面と交差するために、円形または楕円形の面を有する。
【００９９】
少なくとも１つの送達開口は、流体媒体を受け入れ、少なくとも１つの送達開口を通じて反応室へと流し、流体媒体を前方に搬送する流体入口領域と、反応室の上側部分内の流れ方向において隣接している。流体入口領域は直径ｄｚを有する。好ましい実施形態では、少なくとも１つの送達開口と、流れ方向においてそれと隣接する流体入口領域とは、上面から底面への移行領域に配置されている。非常に特に好ましい実施形態では、流体入口領域の中心点は中心面に沿って配置されている。
【０１００】
一実施形態では、正確に１つの流体媒体が送達開口を通じて反応室の上側部分の隣接する流体入口領域に導かれる。代替的な実施形態では、１つ以上の流体媒体が、好ましくは各事例において送達開口を通じて反応室内に導かれる。代替的に、１つ以上の流体媒体が同じ送達開口を通じて反応室へと導かれる。流体媒体は同一であってもよく、または異なっていてもよい。流体媒体は、主流入部、またはそれから分岐するパイプライン、または他の流入パイプに由来し得る。
【０１０１】
出口パイプは、連続的な中空円筒として具現化されたパイプであり、長手方向軸に沿って反応器設備の長手方向断面においてハウジングの上側部分の中央に配置された開口に密封式に導入されている。
【０１０２】
特別な実施形態では、出口パイプは複数の円筒形中空部分からなる。本発明では、出口パイプは上側部分と下側部分とに分割されている。
【０１０３】
一実施形態では、出口パイプは、ハウジング内の中央に配置された開口に対して、したがって反応室に対して長手方向軸に沿って変位可能であり、調整可能であり、したがって流体媒体の特性および処理に有利に適合する。出口パイプの調整は機械的調整ユニットを介して行われる。出口パイプは、軸方向ベアリング内で、ハウジングと、主流入部のパイプラインまたは他の流入ラインとの間の交差の位置が変化することなく、動作中に長手軸に沿った調整も可能であるように受け入れられ、ハウジングに堅固に接続され、またはハウジングに対して固定される。結果として、動作パラメータの適合は、必要に応じて、大きな労力なしにいつでも行うことができる。
【０１０４】
出口パイプはその長手方向軸が、回転対称反応室の長手方向軸と一致する。出口パイプは、長手方向軸から出口パイプの外壁まで測定すると、半径ｒ２を有する。一実施形態では、間隔ｒ２は出口パイプのすべての点において一定である。代替的な実施形態では、間隔ｒ２は出口パイプの様々な点において一定ではない。これは、出口パイプの外壁から内壁まで間隔が変化することに起因し、これは壁厚ｄとして示される。
【０１０５】
一実施形態では、出口パイプの内壁は流体媒体と接触しており、したがって流体を搬送する。
【０１０６】
設置状態において、出口パイプの上側部分であるものは、反応室の上側部分に位置する、すなわち、言い換えればハウジングの外側にある。上側部分の出口パイプは、口の近くに、ハウジングから突出している上側領域を有し、検査パイプとして具現化することができる。口の近くの上側領域の端部は、流体媒体のための出口開口として具現化されており、ハウジングの外側に配置されている。ここでは、流体媒体の排出（媒体排出）は反応器設備から行われる。
【０１０７】
出口開口の全断面積は、自由断面積と、出口パイプの壁厚から構成される、すなわち、ｄｇｅｓ＝２・ｒ２＝２・（ｄ＋ｄｆｒｅｉ）となる。方向転換された流体媒体がそれを通じて出口パイプを出る出口開口の自由断面積ｄｆｒｅｉは、口の近くで上側領域の端部にある出口パイプの、互いに対向しかつ流体と接触している２つの内壁の間の間隔を表し、出口開口の全断面積と壁厚との差から計算される、すなわち、ｄｇｅｓ−（２・ｄ）＝（２・ｒ２）−（２・ｄ）となる。
【０１０８】
設置状態において出口パイプの下側部分であるものは、大部分が反応室の下側部分内、または、反応室の下側部分の床領域内に位置する。下側部分の出口パイプは、口の近くに下側領域を有し、この領域は、流体媒体の流れ方向において、出口パイプの入口開口に隣接している。出口パイプの下側部分の口付近の領域は、その長手方向軸に沿って、反応室の下側部分の床領域のほぼ下方境界まで延伸する。口近くの下側領域の端部は、水平に配置され、長手方向軸に対して垂直である、床領域において方向転換される流体媒体のための入口開口として具現化される。
【０１０９】
入口開口の全断面積は、自由断面積と、出口パイプの壁厚から構成される、すなわち、ｄｇｅｓ＝２・ｒ２＝２・（ｄ＋ｄｆｒｅｉ）となる。方向転換された流体媒体がそれを通じて出口パイプに達する入口開口の自由断面積ｄｆｒｅｉは、口の近くで下側領域の端部にある出口パイプの、互いに対向しかつ流体と接触している２つの内壁の間の間隔を表し、入口開口の全断面積と壁厚との差から計算される、すなわち、ｄｆｒｅｉ＝ｄｇｅｓ−（２・ｄ）＝（２・ｒ２）−（２・ｄ）となる。好ましくは、入口開口および出口開口は、自由断面積ｄｆｒｅｉに関して同じ値を有する。また、ベンチュリ効果を得るためには、自由断面積ｄｆｒｅｉがノズル近傍でのみ減少することが好ましい。
【０１１０】
本発明によれば、出口パイプの入口開口は、流れ方向において反応室の下部分の湾曲した床領域の下方境界であるものから間隔ａをおいて配置されている。一実施形態では、入口開口は、湾曲した床領域の下方境界から可変の間隔ａをおいて配置されている。さらなる実施形態では、入口開口は、湾曲した床領域の下方境界からわずかな間隔ａをおいて配置されている。好ましくは、出口パイプの入口開口と流れ方向において湾曲した床領域の下方境界であるものとの間の間隔ａは、流体入口領域の直径ｄｚよりも小さい（ａ＜ｄｚ）。
【０１１１】
一実施形態では、入口開口と流れ方向において反応室の下側部分であるものの最下境界との間の間隔ａは、入口開口の全断面積ｄｇｅｓ以下である。
【０１１２】
出口パイプの入口開口は、流体媒体の流れ方向において、出口パイプの口の近くの下側領域に隣接している。一実施形態では、この領域内の出口パイプは、流体と接触している、互いに面する２つの内壁の間に一定の間隔を有する中空パイプとして内部で設計されている。好ましくは、一定の間隔は自由断面積ｄｆｒｅｉと等価である。特に好ましくは、入口開口、出口開口、およびそれらの間の領域（すなわち口の近くの下側領域と上側領域の間）は、自由断面積ｄｆｒｅｉについて同じ値を有する。
【０１１３】
好ましい実施形態では、出口パイプの口の近くの領域は、ベンチュリ効果を達成するためのノズルとして具現化され、以下では単にノズルとも呼ぶ。ベンチュリ効果を達成するために、流体と接触する出口パイプの内壁は各々、最も狭い点を有する。これらの点がノズルを形成する。これは一般に、出口パイプの流体と接触している内壁の最小自由断面を有する点である。それは次に出口パイプの壁厚ｄの増加をもたらす。
【０１１４】
出口パイプの入口開口の総クロス流体断面積ｄｇｅｓが流体入口領域の直径より小さい場合（ｄｇｅｓ＜ｄｚ）、ベルヌーイ方程式に基づいて、出口パイプの入口開口の圧力は低下する。出口パイプの口の近くの下側領域が最小自由断面積を有するノズルとして具現化されている場合、ベンチュリ効果を達成するためのノズル内に負圧が生じるように圧力が確立される。
【０１１５】
有利には、ベンチュリ効果を達成するためのノズルは、洗浄、損傷、または欠陥の場合に交換または取り換えすることができる。好ましい実施形態では、ノズルはベンチュリノズルとして設計されている。さらに好ましい実施形態では、ノズルはラバルノズルとして設計されている。
【０１１６】
流体通路は単一の（塊状の）本体からなる。代替的な実施形態では、流体通路は複数の構成要素からなる。以下で流体通路という用語が使用される場合、これは常に、設置状態において反応室の下側部分に導入される流体通路構成要素全体の上側部分であるものを指す。
【０１１７】
一実施形態では、流体通路は、設置状態においてハウジングの下側部分であるものにある中央に配置された開口を通じて、反応室の下側部分の床領域の下側部分境界へと密閉的に導入される。代替的な実施形態では、流体通路はハウジングの一部分であり、したがってその最下部とすでに固定的に一体化されている。一実施形態では、流体通路の長手方向軸は回転対称反応室の長手方向軸と一致する。
【０１１８】
流体通路は、流体媒体の流れ方向において出口パイプに先行する。一実施形態では、流体通路は、反応室の長手方向軸に対して幾何学的かつ鏡面対称に成形されている。
【０１１９】
一実施形態では、流体通路は、反応室の長手方向軸に対して幾何学的に平坦に成形されている。
【０１２０】
好ましい実施形態では、流体通路は、反応室の長手方向軸に対して幾何学的に上昇するように、好ましくは細長く成形され、以下では流体通路の反転部、または略して反転部と呼ばれる管状栓を有する。
【０１２１】
反転部の長さは様々に設計することができる。好ましくは、反転部は、反応室の下側部分の床領域へと突出している。出口パイプの入口開口は、流体通路の反転部に対して反応室の長手方向軸上の中心に配置されている。一実施形態では、反転部は、出口パイプの入口開口まで突出している。
【０１２２】
特に好ましい実施形態では、反転部の長さは有利には、それがノズルの最も狭い部分内、すなわち出口パイプの、流体と接触する内壁の最小自由断面積を有するノズル内の位置で終端するように設計されるのが有利であり、したがって、それはベンチュリ効果を達成するためのノズルである。有利には、流体媒体の流動力学的処理はこの位置によって最適化される。
【０１２３】
好ましい実施形態では、流体通路は、ハウジングの床領域に対して、したがって反応室の床領域に対して長手方向軸に沿って変位可能かつ調整可能であり、したがって有利には、流体媒体の特性および処理に適合する。
【０１２４】
さらに、流体通路と出口パイプの入口開口との間の間隔は、長手方向軸に沿って中央で可変的に調整可能であり、結果、出口パイプの位置に変化がある場合には、流体通路は有利には、長手方向軸に沿って追跡するようにすることができる。出口パイプも長手方向軸に沿って可変的に調整可能であるため、逆に、流体通路の位置が変化すると、出口パイプが長手方向軸に沿って再調整されることが可能である。
【０１２５】
流体通路は好ましくは、反応室の長手方向軸に沿ってハウジング内のその開口に対して出口パイプと同じように調整可能かつ変位可能であることが好ましく、その結果、反応室内の圧力および流動条件を有利に最適化することができる。そのために、流体通路の調整機構は、本発明の反応器設備によって発生された流体渦の出口パイプへの方向転換のための最適な負圧領域におけるその再調整または再調節が可能になるように設計される。
【０１２６】
本発明によれば、方向を変えることによって、流体通路における流体渦は、設置状態において下向きの長手方向軸に沿った並進および回転運動であるものとは反対の上昇運動によって出口パイプの入口開口へと方向転換される。
【０１２７】
設定角度α＝９０°において、反応室の上側部分の流体媒体は回転し始め、中心面に沿って出口パイプへと回転する。流体媒体の角運動量は、反応室の上側部分の全範囲にわたって一定のままであり、有利には、流れ方向に関して、流体媒体の下降運動の結果として、反応室の下側部分への流体媒体の移行時においてのみ有利に減少する。
【０１２８】
本発明の反応器設備の機能は、反応室内に適切な圧力条件を作り出すことによる物理的、機械的および化学的反応の開始に基づく。
【０１２９】
本発明の反応器設備の強度、したがって有効性は圧力、速度および温度に依存する。反応室の回転対称設計は、流体媒体中で起こる生物学的、物理的および化学的プロセスが加速されるような、発生する液渦内の体積流の大きな加速をもたらす。体積流は、他の理由の中でも特に、反応室のサイズ、または言い換えれば反応室容積の関数として可変的に確立される。
【０１３０】
流体搬送回転対称反応室の形状のために、流体渦を発生させる流体媒体の少なくとも１つの導入される体積流の並進運動および回転運動は、長手方向軸に沿って生じる。プロセス中の流体渦は、設置された状態で流出パイプの周囲で反応室の下端に向かって流れ方向に誘導され、（α＞９０°の場合）流れ方向に下向きである、下降する螺旋線の運動をする。その結果、流体渦が形成され、この渦は回転様式で反応室の下側部分に導かれて加速を受ける。加速度は、主にパラメータｒ１、ｂ、ｒ３、ｚ、およびαに依存する。
【０１３１】
反応媒体の流れ方向において反応器設備の長手方向軸において反応室の下側部分が先細りになっている結果として、流体渦は急激に加速される。流体渦中の素粒子の運動エネルギーは、反応室の下側部分が先細りになっているために上昇し、流体媒体の反応性の増加をもたらす。
【０１３２】
有利には、並進運動と回転運動とは互いに重ね合わされる。少なくとも１つの流体媒体の流入速度は、流れに関して乱流境界層が発生することができ、発生した少なくとも１つの流体渦が加速され、大きい速度差が生じるように選択されるべきである。
【０１３３】
有利には、並進運動と同時の回転運動との組み合わせは、複数の体積流がある場合にそれらが互いに接触するように選択される。
【０１３４】
本発明の構造設計は、規定された動圧において反応室を通って流れるときに、可能な限り高い最大値および可能な限り大きい半径方向の勾配を有する速度が与えられるように選択される。
【０１３５】
処理されるべき流体渦中に可能な限り強力な有利な摩擦および遠心作用ならびに可能な限り大きい剪断応力を生じさせるために必要とされる流動条件は、反応器設備の構造設計によって達成される。反応室の形状によって、処理すべき流体媒体の流体渦は、流れの経過の下降分岐において、すなわち、後続する流体入口領域少なくとも１つの送達開口と、出口パイプの入口開口との間において、流体渦が具現化されるように操作される。流体渦の流速は、半径方向の断面にわたって顕著な勾配を有する。
【０１３６】
一方では、反応器設備の長手方向断面において反応媒体の下側部分を流体媒体の流れ方向に先細りにすることによって、および、出口パイプの少なくとも１つの送達開口および入口開口の位置によって、流体渦の個々の流動層間に剪断応力が発生する。このような剪断応力はまた、反応室の壁と、反応室内に固定された出口パイプの外壁と、流体渦との間にも生じる。流体媒体の表面張力の変化および粘度の変化に対する、処理されるべき流体媒体の分子間の結合の新たな配置のために、剪断応力によって生じ、それらとは反対の、流体渦の摩擦力がもたらされる。
【０１３７】
有利には、流体媒体中に見出される物質の異なる比重のために物質の分離を達成することができ、並進運動と回転運動との重ね合わせによって強化される。
【０１３８】
研削作用も達成される。流体渦の個々の層の間に物理的に生じる大きい速度差は、細菌、藻類および他の微生物のような固体有機成分ならびに無機成分の機械的崩壊をもたらす。結果として生じる断片は結果として機械的および化学的に分解される。有機成分および無機成分のこの機械的分解は、形成された流体渦が流体通路において方向転換される前であっても、反応室の幾何学的形状のためにわずかな範囲まで生じる。
【０１３９】
反応室の上側部分と下側部分との間に圧力差が生じ、それは有利には流体渦の生成に寄与する。反応室内に結果として生じる圧力は、とりわけ、反応室の設計および形態またはノズルの形状に依存する。出口パイプの入口開口の上流の床領域内では、好ましくは約３〜４バールよりも大きいパイロット圧力、流れ方向に増加する動圧、およびその結果生じる負圧または真空がすべて優勢である。
【０１４０】
反応室の上側部分の有利な形状のために、欧州特許第１２９４４７４号明細書と比較して、少なくとも１つの送達開口を通って流入する流体媒体を回転させるために必要な圧力、ひいてはエネルギーが少なくて済む。他方、反応室の上側部分の有利な形状のために、欧州特許第１２９４４７４号明細書と比較して同じ必要な圧力およびエネルギーで、流体渦のより高いｒｐｍ速度および回転速度が達成される。
【０１４１】
反応室の壁は、機械加工前よりも低い摩擦係数を有するように機械加工されており、したがって流体媒体は反応室内で有利に加速され得る。摩擦係数は、反応室に適切に使用される対応する材料に依存する。
【０１４２】
本発明の反応器設備の設計の結果として、回転対称反応室の上側部分における流体媒体は、角運動量の原理に基づいて、誘導流体渦の形態で、長手方向軸に沿って流れ方向において、反応室の下側部分へと誘導される。ここで、欧州特許第１２９４４７４号明細書と比較して、わずかな流動エネルギーの損失のみが生じることが有利である。流体媒体の角運動量はわずかしか変化しない。
【０１４３】
反応室の下側部分において、回転する流体渦が流体通路において流れの中心に向かって方向転換され、そこで反応室の長手方向軸に沿って反対の上昇方向に、好ましくは出口パイプのノズル内へと方向転換される。好ましくは、流体通路において、上方から到達する回転流体渦はその元の方向とは反対に方向転換される。その過程で、流体渦は流体通路に当接し、渦の折り返しが生じる。非常に特に好ましくは、流体渦は流体通路の反転部に当接する。
【０１４４】
異なる速度で動く流動層間の剪断応力によって引き起こされる遠心力および求心力ならびに摩擦力は、反応室の下側部分の床領域内ならびに流体媒体中に含まれる様々に重い成分に様々に強く作用する。
【０１４５】
床領域では、浮遊粒子として同伴する無機および／または有機汚染物質が、それらの高い重量のために、流体渦の中心からその縁部まで追いやられるため、強い遠心効果がある。溶解した気体成分は、それらの重量が軽いために、流体渦の縁部からその中心に向かって追いやられる。
【０１４６】
発生する流体渦の方向の変化においては、床領域内での方向転換のために、すでに分離された汚染物質および異なる重量の媒体が流体渦の断面を介して反対方向に再び移動する。
【０１４７】
したがって、反応室の下側領域において、出口パイプの入口開口の上流付近では、少なくとも２つの体積流が互いに反対方向に作用する（設置状態において上方から到達する流体渦の体積流と、方向転換された流体渦の体積流）。出口パイプの入口開口の上流では、反応室の他の部分よりも低い圧力が生じる。
【０１４８】
反応室の底部領域ならびに出口パイプの入口開口の上流における発生圧力条件の結果として、流体媒体中に含まれる有機成分の細胞壁は破裂させられる。さらに、流体媒体に溶解した不純物の衝突および摩擦は、これらの不純物の機械的および物理的破壊および粉砕を引き起こす。流体媒体中に溶解される不純物は、有機および／または無機物質、物質化合物、微生物、およびとりわけ細菌、バクテリア、真菌または藻類などの植物および／または有機生物、ならびに個々の粒子、原子および原子団、および流体媒体の分子を含む。
【０１４９】
高い運動エネルギー、少なくとも１つの流体渦中の個々の層の摩擦からのエネルギー入力、および付随する遠心力および／または並進力は、最適なエネルギー的に安定でバランスのとれた状態および結合をもたらし、したがって通常存在する表面張力および粘度の変化をもたらす。格子構造のこの再構成は、それらの異なる原子質量、ひいては異なる質量慣性から生じる既存の共有結合の分解および再形成、ならびに、個々の粒子、原子および原子団ならびに分子の互いとの衝突によるものである。
【０１５０】
本発明に従って処理される流体媒体は、比較的長期間にわたってその表面張力状態を維持する。
【０１５１】
このようにして達成された分子構造の再構成によって、流体媒体中に溶解している溶解気体または揮発性不純物が放出され、その結果、流体媒体の脱気がさらに生じる。この脱気の結果として、処理されるべき流体媒体自体の中のこれらの同伴物質、他の同伴物質、または測定センサまたはパイプ壁のような流体媒体と接触する物質のさらに望ましくない反応が低減または防止される。
【０１５２】
遠心力および／または並進力は、流体媒体に溶解した不純物の物質結合および分子鎖の分解が起こり、これらが機械的に破壊または粉砕され、かつ／または流体媒体の既存の不純物または原子、分子または分子化合物が少なくとも部分的にイオン化またはラジカル化されるように選択されるべきである。
【０１５３】
回転対称反応室の幾何学的設計により、勾配によって強く影響される必要な高い速度が流体媒体中に発生する。これらの速度は、物理的効果を生み出すために、すなわち、ｄｅｃｏｎｔｓｏｌｉｄ成分を崩壊させるため、および、分子結合を再構成するため、ならびにエネルギーの送達による化学プロセスの作動および加速のために必要とされる。機械的破壊および粉砕の量および質は、手持ちの流体媒体およびそれに溶解している不純物に応じて速度を変えることによって調整することができる。量および質は不純物の機械的応力に対する耐性に依存する。
【０１５４】
同伴物質は、異なる特定物質量のために、流体媒体の格子構造から溶出され、および／または遠心力によって流体媒体から分離され、その後、反応室から搬出されるときに、ろ過除去、沈殿、または他の様態で出口パイプを通して結合され得る。物質の粉砕によって、流体媒体の導電率を高めることができる。
【０１５５】
反応室に送達される流体媒体と組み合わせてベンチュリ効果を達成するためのノズルとしての、口の近くの下側領域における出口パイプの設計により、出口パイプにおいて中空渦として発生する流体渦が、大きく加速され、低い表面張力を有する。結果として、液体の流体媒体では、中心領域内の蒸気圧に達するかまたは下回る可能性がある。その結果、中心領域と周辺領域で速度が大きく異なる流れが発生します。
【０１５６】
中空渦が形成され、その中央に、流動場の残りの部分よりも軽い流体媒体の中心部が形成される。速度が増加すると、渦フィラメントまたは渦管を有する渦流が生成されるか、または流体媒体の種類に応じて、潜在的渦としても知られる、渦芯を有する無回転流体渦が生成される。このプロセスでは、流動する流体媒体中で再び剪断応力が達成され、それはさらに物理的および化学的プロセスを促進する。
【０１５７】
真空を形成する渦芯を有するこの中空渦は、ベンチュリ効果により、ベンチュリ効果を有するノズル内で発生する真空現像に重ね合わせられる。
【０１５８】
ノズル領域における重なり合って強化された真空形成によって、細胞内圧（膨圧）を有する細菌およびバクテリアが引き裂かれて酸化される。真空領域では、液体の流体媒体中の溶存気体は、既存の流体渦のために溶解および脱気される。
【０１５９】
長手方向軸に沿った中心に調整可能な流れの貫通孔を有することができる流体通路を介して向流である場合、気体は追加の流体として反応室に送達され、したがって流体渦と混合し、流体媒体の分子構造が変化しているために、流体媒体中に著しく良好に溶解する。
【０１６０】
本発明の装置および本発明の方法は、環境的に有害な化学物質を付加することなく、かつ流体媒体を照射することなく、または他の潜在的に危険な作用なしに、空間および資金の両方に関して低コストで、有効で経済的な方法を実施することができるため、特に有利である。このプロセスの過程で、使用目的に応じて、廃液を除染および消毒して再び使用することができ、貯水槽は無菌状態に保たれる。水が不足している地域では、真水の供給を確保することができ、様々な液体の湿潤力を高めることができる。家庭および産業における様々な洗浄目的のための洗剤化学物質の使用を、著しく少なくすることができ、環境負荷を減らすことができる。濃い液体媒体は化学的な変化なしに、純粋に機械的に希釈することができる。
【０１６１】
反応器設備および反応室の上側部分の本発明による設計の結果として、流体渦は高められた回転速度を達成し、その結果として不純物の破壊および粉砕の効率は著しくかつ有利に増強される。反応室、特に反応室の上側部分の本発明による設計により、回転速度による長手方向軸に沿った流体通路における方向転換の結果として流体渦の方向の変化が生じるまで、蒸気拡散圧力に到達しない。結果として、５０％まで、好ましくは２０〜４０％、非常に特に好ましくは２０〜３０％の減圧によるエネルギー節約が有利に可能である。
【０１６２】
反応室に送達される流体媒体は、それらの表面張力または粘度などのそれらの特性の点で異なり、したがって本発明の反応器設備において他の化学反応および測定パラメータを生じさせることに留意されたい。したがって、測定パラメータは利用される流体媒体に応じて変わる。
【０１６３】
有利には、触媒を添加して反応器設備内の化学反応を加速させることができる。特定の実施形態では、反応室の流体搬送壁の少なくとも一部分は触媒的に被覆されているか、または反応室の流体搬送壁は完全に触媒材料からなる。
【０１６４】
さらに、化学反応は、理想気体の熱状態方程式に従って流体媒体の温度を上昇させることによって加速することができる。有利には、温度上昇から生じるより高いエネルギー入力のために反応速度はより速い。その目的のために、温かいまたは熱い廃液のような、すでに温められた流体媒体を反応器設備に送達し、流動力学を用いて処理することができる。代替的な実施形態では、反応器設備は、加熱板などの加熱装置、および流体媒体を加熱するための関連する熱制御装置に接続されている。
【０１６５】
さらに、流体媒体を輸送するためのホースまたはパイプなどの周辺構成要素、過圧弁などの圧力弁、流量調整器、および前処理ユニットを、本発明の反応器設備に取り付けることができる。ポンプおよび／またはコンプレッサを出口パイプおよび出口パイプの入口開口の自由断面の調整可能性と組み合わせて使用することによって、必要な動圧が生じる。
【０１６６】
一実施形態では、ｐＨ値を測定するための装置が反応器設備に接続されている。一実施形態では、反応器設備は開放型パイプラインシステム内で使用される。したがって、流体媒体のｐＨ値は有利には、流動力学的処理後に測定することができる。
【０１６７】
さらに、流体媒体の流動力学的処理中に発生する気体は、回転運動の結果として流体媒体と共に出口パイプの出口開口からおよび反応器設備から搬出されて中和される。
【０１６８】
代替的な実施形態では、反応器設備は密閉循環システムにおいて使用される。流動力学的処理中に発生する気体は、回転運動によって流体媒体と共に出口パイプの出口開口から搬出され、中和される。一実施形態では、発生した搬出される気体は、それらを別個に捕らえるための装置内に収集される。好ましくは、これらは気体を捕らえるための特別な容器である。有利には、水素−酸素反応が、別個の捕集および後続する中和によって回避される。
【０１６９】
特別な実施形態では、捕集気体は再び使用され、例えば、メタン、メタノール、またはベンゼンなどの燃料または加熱材料に有利に使用される。
【０１７０】
好ましい実施形態では、流体通路は長手方向軸に沿って少なくとも１つの貫通孔を有し、貫通孔の長手方向軸は回転対称反応室の長手方向軸と一致する。
【０１７１】
流体通路の長手方向軸に沿った貫通孔を通じて、反応室に有利には少なくとも１つの追加の流体媒体を供給することができ、これは必要に応じて反応室の床領域において優勢な負圧によって直接的かつ自動的に反応室の下側部分に吸引される。有利には、このようにして流体渦は流体通路において方向転換され、また追加の流体媒体と混合することもできる。
【０１７２】
一実施形態では、流体通路は、反応室の長手方向軸に対して幾何学的に平坦なように成形され、貫通孔を有する。好ましい実施形態では、流体通路は、反応室の長手方向軸に対して、好ましくは長手方向に、幾何学的に上昇するように成形され、以下では流体通路の反転部、または略して反転部と呼ばれる、貫通孔を有する管状栓を有する。
【０１７３】
流路の反転部の長さが、ベンチュリ効果を達成するためのノズル内で直接終端するように成形されている場合、貫通孔を通して追加的に吸引された流体媒体は、このように、設置状態において出口パイプの口の近くの下側領域であるももの内部に直接吸引される。
【０１７４】
長手方向軸に沿って貫通孔を有する流体通路の細長い実施形態では、出口パイプの入口開口を通じた直接的な、口の近くのその下側領域への追加の流体媒体の意図された送達または吸引が有利である。好ましくは、口の近くの出口パイプの下側領域は、ベンチュリ効果を達成するためのノズルとして具現化され、その結果、追加の流体媒体は、ベンチュリ効果を達成するためにノズル内に直接吸引される。
【０１７５】
反転部の長さは様々な方法で設計することができる。特に好ましい実施形態では、かつ、反応の最高の効率のために、反転部の長さは有利には、それがノズルの最も狭い部分内、すなわち出口パイプの、流体と接触する内壁の最小自由断面積を有するノズル内の箇所において終端するように設計されることが有利である。流体媒体の流動力学的処理は有利には、この位置において最適化される。
【０１７６】
出口パイプ内での化学的二次反応のための媒体の添加は、圧力によって、または有利には、ベンチュリ効果を達成するためのノズル内の負圧を使用することによって行われる。
【０１７７】
一実施形態では、追加の流体媒体が反応室に送達される。その媒体は、流体通路の貫通孔を通して吸引することができ、または、少なくとも１つの送達開口を介して主流入部または他の供給ラインを介して反応室の上側部分の隣接する流体入口領域に到達することができる。
【０１７８】
一実施形態では、複数の追加の流体媒体が反応室に送達される。これらの媒体はすべて、流体通路の貫通孔を通して吸引することができ、または、少なくとも１つの送達開口を介して主流入部または他の供給ラインを介して反応室に到達することができる。さらなる実施形態では、流体媒体は、流体通路を通って、および、少なくとも１つの送達開口を介して主流部または他の供給ラインを介して反応室に達する。また、追加の流体媒体に溶解した固体材料は、貫通孔および／または少なくとも１つの送達開口を通って反応室内に吸引することができる。
【０１７９】
一実施形態では、少なくとも１つの追加の流体媒体は、反応室の上側部分にある少なくとも１つの送達開口を通して反応器設備に送達されるのと同じ媒体とすることができる。代替的な実施形態では、少なくとも１つの追加の流体媒体は、反応室の上側部分にある少なくとも１つの送達開口を通して反応器設備に送達されるものではない何らかの他の流体媒体である。結果として、さらなる追加の流体媒体の的を絞った投与が可能である。
【０１８０】
追加的に送達される流体媒体によって、化学的または生物学的反応は、酸化剤または沈殿剤のような化学的または生物学的反応に影響を与える物質を反応させるという点で、優先的に改善または加速することができる。追加の送達される流体媒体としては、オゾン、過酸化水素、もしくは酸素などの酸化剤、または反応相手としての役割を果たす他の追加の流体媒体およびリザーバから反応室に送達される触媒が考えられる。
【０１８１】
追加の送達される流体媒体が気体であり、酸素のような、または（周囲）空気からの酸素からの酸化剤である場合、それは先行する前処理装置によってイオン化されるかまたはオゾンのようなラジカルに変換されて酸化特性を改善することができる。結果として、炭化水素化合物および／または細菌、バクテリアおよび極めて小さい有機体などの他の有機化合物を酸化することができる。とりわけ結果は水および二酸化炭素である、すなわち、有機物では変性が起こる。
【０１８２】
反応速度の有意な増加が、酸化剤または反応相手としての役割を果たす他の追加の流体媒体の投入供給によってもたらされる。
【０１８３】
本発明の方法および本発明の装置によって処理される流体媒体の最も重要な使用分野は、産業、商業、個人の家庭、食料生産、土地および森林管理、廃棄物処理産業、洗浄技術、滅菌、缶詰、機械工学、電子工学、医学および治療、建設産業、およびエネルギー技術である。本発明の装置および方法は、流体媒体の前処理、処理、滅菌、消毒および／または機械的、物理的および化学的反応の開始のために優先的に使用される。好ましくは、これは水性流体媒体を含む。
【０１８４】
本発明によれば、前処理、処理、滅菌、消毒および／または機械的、物理的および化学的反応の開始という用語は、有害物質の割合が減少する流体媒体の清浄化および洗浄を意味するものとして理解される。有害物質は有機または無機成分または微生物であり、これらもまた流体媒体中に溶解した毒性のものであり得る。
【０１８５】
例えば、水溶液中に見出される炭化水素、細菌、真菌、藻類およびバクテリアは、有機成分を破裂させることによって破壊され、その過程において、可溶性の低い毒性の無機成分は破壊される。特に好ましくは、飲料水、プロセス、廃液または雑排水が、前処理、処理および／または消毒される。長鎖分子化合物も粉砕することができる。
【０１８６】
例えば、水泳プール内の水はそれによって消毒される。有利には、本発明の装置および本発明の方法は、飲料水の自律的な供給だけでなく、移動式住宅における廃液の（移動式）処理および隔離された山村または自律休暇キャンプにおける廃液の処理にも利用され得る。
【０１８７】
本発明の装置および方法は、好ましくは廃液、特に私有、工業用または共同体の下水を処理するために利用される。例えば、その中に溶解している炭化水素化合物は、最低でも裂開した後に他のバクテリアによって消費される。さらに、水塊を、本発明の装置および方法で清浄化することができる。工業的に製造された石鹸水もこのようにして清浄化される。
【０１８８】
例えばガソリンスタンド（自動車）洗浄システム、工業用洗浄システム、およびバイオガスシステムなどの有機物で高度に汚染されたもののような鉱物を含む廃液は、本発明の装置および方法を用いて有利に清浄化される。廃液中に発生する界面活性剤も清浄化して処理することができます。
【０１８９】
さらに、本発明の装置および方法を用いて、潤滑油エマルジョンならびに重油も清浄化することができる。
【０１９０】
自動車の車体の部品が成形される場合、グリースで塗装された金属片は塗装される前に熱水で再度清浄化されなければならない。洗浄水も同様にグリースおよび界面活性剤を除いて洗浄する必要がある。金属洗浄後に金属体を成形する際に生じるこの残留水の処理は、同様に本発明の装置および方法によって達成することができる。
【０１９１】
さらに、優先的に植物油をベースとする気体または液体燃料も処理することができる。
【０１９２】
本発明の装置および方法は、スペースおよびコストの点でほとんど費用をかけずに、環境に有害な化学物質を付加することなくかつ流体媒体を照射することなくまたは他の潜在的に危険な対策を講じることなく有効で経済的なプロセスを実施することができるという特別な利点を有する。結果として、使用目的に応じて、廃液を除染および消毒して再び使用することができ、貯水槽を無菌状態に保つことができる。水が乏しい地域において、真水の供給を確保することができる。様々な液体の可用性を向上させることができる。家庭および産業における様々な洗浄目的のための洗剤化学物質の使用を、著しく低減することができ、環境負荷を減らすことができる。化学的な変更のない濃い液体媒体を、純粋に機械的な方法で希釈することができる。
例示的な実施形態
【０１９３】
例示的な実施形態を用いて、本発明を以下にさらに詳細に説明する。例示的な実施形態は、その範囲を限定することなく本発明を説明することを意図している。
【０１９４】
本発明は、図面を用いてさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１９５】
【図１】本発明の反応器設備の断面Ｃ−Ｃに沿った平面断面図である。
【図２】断面Ｄ−Ｄに沿った反応器設備の長手方向断面における設定角度α＝９０°における本発明の反応器設備を示す図である。
【図３】設定角度α＝９０°における、反応器設備の長手方向断面において反応室の上側部分の上面と底面との間の間隔が狭くなっている本発明の反応器設備を示す図である。
【図４】本発明の反応器設備の断面Ｂ−Ｂに沿ったさらなる平面断面図である。
【図５】断面Ａ−Ａに沿った反応器設備の長手方向断面における設定角度α＝９０°における本発明の反応器設備の拡大図である。
【図６】設定角度α＝９０°における、反応器設備の長手方向断面において反応室の上側部分の上面と底面との間の間隔が狭くなっている本発明の反応器設備を示す図である。
【図７】反応器設備の長手方向断面における設定角度α＝１１０°における本発明の反応器設備を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１９６】
図１は、平面図および面Ｃ−Ｃに沿った断面図で、ハウジング３の上側部分および出口パイプ１０を有する本発明の反応器設備１を示す。反応器設備１の長手方向断面において面Ｄ−Ｄに沿って互いに対向している２つの入口パイプ（図示せず）が、面Ｃ−Ｃに沿って見たときに、接線方向において反応室１８の上側部分の外面へと放出し、断面において外面を有する楕円形の表面を有する２つの送達開口６を形成する。それぞれの送達開口６の前の２つの矢印は、流体媒体の流れ方向を表す。送達開口６は各々、流れ方向において流体入口領域３４に隣接しており、これらの領域は反応器設備１の長手方向断面において、直径ｄｚ７の円形表面を有する。
【０１９７】
図２は、面Ｄ−Ｄに沿った反応器設備１の長手方向断面において、図１の面Ｃ−Ｃに沿った断面から、本発明の反応器設備１の構造を示しており、反応器設備１の構成要素または部品は、長手方向軸２に沿って配置されている。面Ｄ−Ｄに沿った反応器設備１の長手方向断面は、設置状態の断面図に関して、流体入口領域３４が左右両側に示されるように延伸する。導入される流体媒体は、断面Ｄ−Ｄの左側を流れる。断面図の右側の流体入口領域３４の場合には、導入される流体媒体が断面Ｄ−Ｄに流入する。すべての特徴および参照符号は、長手方向断面における反応器設備１の半分を参照する。しかしながら、反応器設備１は長手方向断面において鏡面対称に構築されるため、長手方向軸２の他方の側の反応器設備１の第２の半部の構造は同じである。
【０１９８】
反応器設備１は中心面５に沿ってハウジングの上側部分３と下側部分４とに分割されている。ハウジング３、４の流体と接触している内壁は、回転対称の反応室１８、１９を形成し、これは同様に上側部分１８と下側部分１９とを有する。反応室１８の上側部分は、上面２０および底面２１、ならびに、上面から底面への移行領域２２を有する。長手方向軸２は、回転対称の反応室１８、１９の回転軸に対応する。反応器設備１内には出口パイプ１０もある。
【０１９９】
流体媒体は、反応室１８の上側部分の外面に対して断面において接線方向に配置された送達開口（長手方向断面図には示されていない）を通して反応室１８の上側部分に導入される。送達開口（長手方向断面図には示されていない）は、流れ方向において、流体入口領域３４に隣接し、流体入口領域３４は、反応器設備１の長手方向断面において、直径ｄｚ７を有する、長手方向断面縁部上の円形面と、関連する中心点３１とを有する。中心面５は、流体入口領域３４の中心点３１を通って延伸する。上面２０と底面２１との間の間隔ｂ２３は一定である。設定角度α２７は９０°であり、設置状態の長手方向断面図で見たときに、流体入口領域３４の中心点３１を通って延伸する中心面５によって長手方向軸２に対して確立される角度を指す。α＝９０°の設定角度２７は、設置状態において確立される、中心面５の下方、すなわち、中心面５から反応室１８、１９の長手方向軸２までの角度を指す。その目的のために、中心面５を有する長手方向軸２の断面はデカルト座標系を表す。したがって、設定角度α２７＝９０°は常に、デカルト座標系の第３象限および第４象限を指す。設定角度α２７＝９０°では、間隔ｂ２３は流体入口領域３４の直径ｄｚ７に等しく、したがって反応室１８の上側部分の高さと等価である。
【０２００】
反応室１８の上側部分の上面から底面２２までの移行領域から出口パイプ１０の外壁までの間隔は、反応室１８の上側部分の最大間隔ｒｍａｘ９と等価である。反応室１８、１９の流体搬送壁は、それらの形状および表面積に関して、それらがわずかな摩擦抵抗および摩擦係数を生じるようなものである。
【０２０１】
流体媒体は、反応室１８の上側部分内で回転させられ、流体渦を形成し、流体渦は長手方向軸２に沿って流れ方向において反応室１９の下側部分へ導かれる。反応室１９の下側部分は、底面２４から、床領域の下方境界２６を有する湾曲床領域２５への移行部から延伸する。半径ｒ３２８は、反応室１９の下側部分の底面２４の移行部から出口パイプ１０の外壁までの間隔と等価である。さらに、ｚ３０は、反応室１８の上側部分の上面２０および底面２１がもはや互いに対して一定の間隔ｂ２３を有しないという点から、反応室１９の下側部分の間隔と等価である。ｚ３０は、反応室１９の下側部分の床領域２５の下方境界２６まで延伸する。ハウジング４の下側部分には、幾何学的に上昇する形状の流体通路１５が配置されている。その長手方向軸は、反応室１８、１９の長手方向軸２と一致する。流体通路は、出口パイプ１０の、流体と接触している内壁の最小自由断面を有する位置に突出している、貫通孔を有する反転部１６を有する。貫通孔を通して、追加の流体媒体を必要に応じて反応室１９の下側部分の床領域２５内に吸引することができる。出口パイプ１０の流体と接触する側の内壁の最小自由断面を有する位置は、ベンチュリ効果１７を達成するためのノズル１７として設計されている。回転する流体渦は、その速度を維持しながら、流体通路１５において方向転換され、出口パイプ１０の入口開口１１を通って出口パイプ１０へと通過する。入口開口１１は、反応室１９の下側部分に位置し、反応室１９の下側部分の湾曲した床領域２５の下方境界２６から可変間隔ａ２９だけ離間している。さらに、出口パイプは、長手方向軸２から出口パイプ１０の外壁までの半径ｒ２１３、および壁厚ｄ１４を有する。流体媒体は、出口パイプ１０の出口開口１２を通って反応器設備１から搬出される。
【０２０２】
反応室１８、１９の流体搬送壁は、それらの形状および表面積に関して、それらがわずかな摩擦抵抗および摩擦係数を生じるようなものである。ノズル１７内で流体渦を発生させてベンチュリ効果を達成するのに必要な圧力は、約−０．９９バールの負圧が重ね合わされて、本発明の反応室１８、１９内のわずかな流体摩擦のために、３．５バールであり、これは有利には、同じ反応室容積に対して６．０バールの圧力を必要とする欧州特許第１２９４号明細書と比較して約４２％低い。
【０２０３】
図３は、面Ｄ−Ｄに沿った反応器設備１の長手方向断面において、図１の面Ｃ−Ｃに沿った断面から、本発明の反応器設備１の構造を示しており、反応器設備１の構成要素または部品は、長手方向軸２に沿って配置されている。その構造の特徴の大部分は、図１および図３の断面の平面図におけるものと同等であり、したがってさらに詳細には説明しない。
【０２０４】
長手方向軸２に対する設定角度α２７はここでもα＝９０°であり、設置状態の長手方向断面図で見たときに、流体入口領域３４の中心点３１を通って延伸する中心面５から長手方向軸２に対して確立される角度を指す。上面２０と底面２１との間の間隔ｂ２３は、送達開口（長手方向断面図には示されていない）および流体入口領域３４の近傍で最大（ｄｍａｘ）であり、流体入口領域３４の円直径ｄｚ７と等価である。流体媒体の流れ方向において、上面２０と底面２１との間の間隔ｂ２３は出口パイプ１０の外壁に向けて減少し、その結果、流体媒体のさらなる加速が有利に達成される。
【０２０５】
図４は、平面図および面Ｂ−Ｂに沿った断面図で、ハウジング３の上側部分および出口パイプ１０を有する本発明の反応器設備１を示す。反応器設備１の長手方向断面において面Ａ−Ａに沿って互いに対向する２つの入口パイプ（図示せず）が、面Ｂ−Ｂに沿って見たときに、接線方向において反応室１８の上側部分の外面に放出し、断面において外面を有する楕円形の表面を有する２つの送達開口６を形成する。それぞれの送達開口６の前の２つの矢印は、流体媒体の流れ方向を表す。送達開口６は各々、流れ方向において流体入口領域３４に隣接しており、これらは各々、反応器設備１の長手方向断面において、直径ｄｚ７の円形表面を有する。
【０２０６】
図５は、分解図において、本発明の反応器設備１の構成要素および部品を図３の平面Ｂ−Ｂに沿った断面から示し、これらはすべて長手方向軸２に沿って配置されている。設置状態における平面Ａ−Ａに沿った反応器設備１の長手方向断面において、出口パイプ１０、反応室１８の上側部分を有するハウジング３の上側部分、反応室１９の下側部分を有するハウジング４の下側部分、および反転部１６を有する流体通路１５が示されている。ハウジング３の上側部分には、出口パイプ１０のための開口３２も見られる。それは、出口パイプ１０の入口開口１１と同じ全断面積を有し、長手方向軸２に沿って調整可能に配置されている。ハウジング４の下側部分には、長手方向軸２に沿って配置された流体通路３３のための開口も見られる。
【０２０７】
出口パイプ１０は、入口開口１１および出口開口１２、ならびに、長手方向軸２から出口パイプ１０の外壁までの半径ｒ２１３、壁厚ｄ１４、およびベンチュリ効果を達成するためのノズル１７を有する。反応室１８の上側部分についてもまた、上面２０および底面２１、ならびに、上面から底面への移行領域２２が示されている。反応室１９の下側部分について、底面２４の移行部、床領域２５、床領域２５の下方境界２６、および間隔ｚ３０が示されている。
【０２０８】
図６は、本発明の反応器設備１のさらなる有利な実施形態を示す。構造の特徴の大部分は、図１および図３の断面の平面図からのものと同等であり、したがってこれらについてはさらには説明しない。反応器設備１の長手方向断面は、流体入口領域３４が断面図で設置状態において左側および右側にあるものの上に示されるように延伸する。導入される流体媒体は、左手側の断面から流出する。次に、断面図の右側の流体入口領域３４の場合には、導入される流体媒体が断面に流入する。
【０２０９】
長手方向軸２に対する設定角度α２７はここでもα＝９０°であり、設置状態の長手方向断面図で見たときに、流体入口領域３４の中心点３１を通って延伸する中心面５から長手方向軸２に対して確立される角度を指す。上面２０と底面２１との間の間隔ｂ２３は、送達開口（長手方向断面図には示されていない）および流体入口領域３４の近傍で最大（ｂｍａｘ）であり、流体入口領域３４の円直径ｄｚ７と等価である。流体媒体の流れ方向において、上面２０と底面２１との間の間隔ｂ２３は出口パイプ１０の外壁に向けて減少し、その結果、流体媒体のさらなる加速が有利に達成される。
【０２１０】
ノズル１７内で流体渦を生成してベンチュリ効果を達成するのに必要な圧力は、−０．９９バールの負圧が重ね合わされて、反応室１８、１９内のより少ない流体摩擦のために、５．０バールであり、これは、同じ反応室容積に対して６．０バールの圧力を必要とする欧州特許第１２９４４７４号明細書と比較して約１７％低い。
【０２１１】
図７は、本発明の反応器設備１のさらなる有利な実施形態を示す。構造の特徴の大部分は、図１および図３の断面の平面図のものと同等であり、したがってこれらについてはさらには説明しない。反応器設備１の長手方向断面は、流体入口領域３４が断面図で設置状態において左側および右側に示されるように延伸する。導入される流体媒体は、断面の左側を流れる。断面図の右側の流体入口領域３４の場合には、導入される流体媒体が断面に流入する。
【０２１２】
上面２０と底面２１との間の間隔ｂ２３は一定であり、流体入口領域３４の円形直径ｄｚ７と等価である。長手方向軸２に対する設定角度α２７は１１０°である。設定角度α２７は、設置状態の長手方向断面で見て、流体入口領域３４のそれぞれの中心点３１を通って反応室１８の上側部分の上面２０と平行に延伸する仮想中間面３５から確立される角度を指す。設定角度α２７＝１１０°は、設置状態において長手方向軸２に対して確立される、仮想中間面３５の下方、すなわち、仮想中間面３５から反応室１８、１９の長手方向軸までの角度を指す。
【０２１３】
半径ｒ１８は、反応室１８の上側部分の底面２１から出口パイプ１０の外壁までの間隔と等価である。α＝１１０°の場合、反応室１８の上側部分のｒ１８は、底面２４の反応室１９の下側部分への移行部まで連続的に縮小する。
【０２１４】
流体渦を生成してノズル１７内でベンチュリ効果を達成するのに必要な圧力は、−０．９９バールの負圧が重ね合わされて、反応室１８、１９内のより少ない流体摩擦のために、同一の反応室容積に対して６．０バールの圧力を必要とする欧州特許第１２９４４７４号明細書と比較して約２０％低い、４．８バールである。
【符号の説明】
【０２１５】
１  反応器設備
２  反応室の長手方向軸
３  ハウジング、上側部分
４  ハウジング、下側部分
５  中心面
６  送達開口
７  反応室の上側部分に対する接線に位置する、流れ方向において送達開口に隣接する流体入口領域の直径ｄｚ
８  半径（反応室の上側部分の底面の、出口パイプの外壁からの間隔）
９  半径ｒｍａｘ（反応室の上側部分内に上面から底面への移行領域の、出口パイプの外壁からの間隔）
１０  出口パイプ
１１  出口パイプの入口開口（全断面積）
１２  出口パイプの出口開口（全断面積）
１３  出口パイプの半径ｒ２（長手方向軸から外壁まで）
１４  出口パイプの壁厚ｄ
１５  流体通路
１６  流体通路の反転部
１７  ベンチュリ効果を得るためのノズル
１８  反応室、上側部分
１９  反応室、下側部分
２０  反応室の上側部分の上面
２１  反応室の上側部分の底面
２２  反応室の上側部分内の上面から底面への移行領域
２３  上面と底面との間の間隔ｂ
４  反応室の下側部分の底面からの移行部
２５  反応室の下側部分の床領域
２６  反応室の下側部分の床領域の下方境界
２７  長手方向軸に対する設定角度α
２８  半径ｒ３（反応室の下側部分の底面の移行部から出口パイプの外壁までの間隔）
２９  出口パイプの入口開口と反応室の下側部分の下方境界との間の間隔ａ
３０  上面および底面がもはや一定のまたは減少する間隔を有しない点から反応室の下側部分の床領域の下方境界までの、反応室の下側部分の底面からの間隔ｚ
３１  流体入口領域の中心点
３２  出口パイプのためのハウジングの上側部分内の開口
３３  流体通路のためのハウジングの下側部分内の開口
３４  流体入口領域
３５  仮想中間面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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