(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧媒質流（１０）が注入ノズル（４）に与えられ、媒質流が前方に移動する間に拡張し、媒質流が作動管（１）に入る間に捻られ、捻られた媒質流が冷流と熱流とに分割され、その後、冷流が、作動管（１）の第１端を制限する壁の中央の孔を通った後、冷流ヘッド（５）を経て旋回流管から排出され、個別に、熱流が、第２端に流れバルブ（３）を有する作動管（１）を通った後、熱流ヘッド（２）を経て旋回流管から排出され、
旋回流管内の熱力学過程のパラメータが、流れバルブ（３）を調節して熱流ヘッド（２）内の熱流量を調整することによって、注入ノズル（４）の進入口内の媒質流の流出速度、流量および／または方向を調整し、媒質流の経路長を補正し、経路長を相違させて媒質流を冷流と熱流とに分割して、注入ノズル（４）内の媒質流を調整することによって、旋回流管内の冷流および／または熱流の流出速度を調整することによって、ならびに／または、旋回流管内の機械的、化学的および／もしくは電気的アセンブリにより、旋回流管内の構造的なもしくは発達した表面構造またはコーティングにより、ならびに／または熱流および／もしくは冷流のイオン化により、旋回流管内の熱転移を強化することによって、制御される、旋回流管処理に関係する方法であって、
加圧空気などの媒質のガス流の条件についてのパラメータの広い範囲の調節を可能にするために、予冷を含む媒質流の予イオン化と、
（ａ）媒質流の速度および／または方向の調整、および
（ｂ）作動管（１）内の追加の加湿（ｘ；ｘ’）、
のうちの少なくとも１つと、によって媒質に影響を及ぼすことを特徴とする方法。
【請求項２】
熱流および／または冷流の所望の特性に応じて、旋回流管内に生じる媒質流が、注入ノズル（４）の前に、注入ノズル（４）の内側に、作動管（１）内に、冷流ヘッド（５）および熱流ヘッド（２）内に、ならびに媒質自体の内部に、生じる熱力学過程の条件パラメータを変えることによって、制御されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
熱力学過程の制御が、注入ノズル（４）よりも前で媒質流を予冷および／または予イオン化（９）することによって、注入ノズル（４）の内側で媒質流の流量を変化させることによって、作動管（１）内で、熱流の対流内面（Ｉａ’）を増大させることにより微小分散流体（ｘ’）を熱流の外周内に入れて媒質流を加湿することによって、および／または、熱流を振動させる（ｙ’）ことによって、冷流ヘッド（５）内で、冷流をイオン化することによって、および／または、冷流の流出速度を高めることによって、ならびに、個別に、熱流ヘッド（２）内で熱流をイオン化することによって、行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第１端が、制御バルブを介して熱流ヘッド（２）に連通し、第２端を介して注入ノズル（４）に連通する作動管（１）であって、注入ノズルと同軸に配置され、冷流ヘッド（５）に接続され、加圧下で注入ノズル（４）に与えられる媒質の源に進入口を介して接続される作動管（１）を有する旋回流管と関連して応用され、
注入ノズル（４）の進入口の内部の流量を制御するために、媒質流が、少なくとも予冷器および／または予イオン化器（９）によって前処理され、注入ノズル（４）による媒質流の流出速度が、速度変更装置よって調節されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
熱流の加湿のために、作動管（１）内の熱流の外周内に、微小な分散流体（ｘ’）が入れられ、これが、毛細多孔質表面構造またはコーティング（Ｉａ）を含む作動管（１）の内壁（Ｉａ）と共に、作動管（１）の最小内表面積による作動管（１）の入力端から出力端への熱の可能な最大転移を、実現することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
処理される加圧媒質流（１０）用の注入ノズル（４）であって、媒質流が、前方に移動する間に拡張され、注入ノズルを出る前に捻られる注入ノズル（４）と、作動管（１）であって、捻られた媒質流が作動管に入る間に、別個の冷流と熱流とに分割される作動管（１）と、冷流ヘッド（５）であって、冷流が作動管（１）の第１端を制限する壁の中央の孔を通って冷流ヘッドに導き入れられ、冷流が冷流ヘッドにて旋回流管から最終的に排出される冷流ヘッド（５）と、熱流ヘッド（２）であって、熱流が作動管（１）から作動管の第２端の流れバルブ（３）を通って導き入れられ、熱流が熱流ヘッドにて旋回流管から最終的に排出される熱流ヘッド（２）と、を有する旋回流管処理に関連する装置であって、
流れバルブ（３）を調節して熱流ヘッド（２）内の熱流量を調整することによって、注入ノズルの進入口により媒質流の流出速度、流量および／または方向を調整し、媒質流の経路長を補正し、経路長を相違させて媒質流を冷流と熱流とに分割して、注入ノズル（４）内の媒質流を調整することによって、旋回流管の出口で冷流および／または熱流の流出速度を調整することによって、旋回流管内の機械的、化学的および／もしくは電気的なアセンブリにより、旋回流管内の構造的なもしくは発達した表面構造またはコーティングにより、ならびに／または熱流および／もしくは冷流のイオン化により、旋回流管内の熱転移を強化することによって、旋回流管内の熱力学過程のパラメータが制御される装置において、
旋回流管内の加圧空気などのガス媒質の流れについての条件のパラメータの幅広い調節を可能にするために、予冷を含む媒質流の予イオン化によって媒質に影響を及ぼす手段と、
（ａ）媒質流の速度および／または方向の調整によって媒質に影響を及ぼす手段、および
（ｂ）作動管内（１）で追加の加湿（ｘ’）により媒質流に影響を及ぼす加湿手段（ｘ）、
のうちの少なくとも１つと、を含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
加湿手段（ｘ）は、微小な分散流体（ｘ’）を、作動管（１）内の熱流の外周内に入れることによって、実施されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
作動管（１）は、その内壁（Ｉａ）の毛細多孔質表面構造もしくはコーティング（Ｉａ’）、および／または熱流を振動させるための振動手段（ｙ）を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
注入ノズル（４）の進入口は、少なくとも１つの可撓性プレート（７，８）で作製されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
冷流ヘッド（２）の出力部は、戻り流旋回排出器（ｚ）を含んでいることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回流管処理に関する独立請求項１および６の前提部にて規定される旋回流管処理に関連する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に友好的なあるいは環境に優しい生産処理および技術の開発が、今日の重要な課題となっている。したがって、環境に友好的で人に有用な工業的「作動流体および媒質」を得るための方法および装置を創生することが、現在の関心事である。
【０００３】
たとえば、潤滑−冷却剤と呼ばれる水および油系の流体が、金属加工業において、加工される金属を冷却するために一般に使用され、また、フレオンと呼ばれるフッ素−および塩素−含有剤が、冷蔵産業において、製品を提示および保存するために使用されている。両剤は、人および環境に対する衝撃により有害である。
【０００４】
この問題に対する1つの可能な解決策は、環境に対して友好的な媒質を使用することであり、そのような媒質は、いわゆるランク効果を用いる旋回流管の援助によって得られる。
【０００５】
ランク効果を用いる旋回流管における熱力学過程を制御する方法は、この技術分野で公知であり（A. V. Martynov and V. M. Brodyansk "What is a Vortex tube, Energy Publishers, 1976, pp. 6 - 11）、これによれば、加圧された流体が注入ノズルに与えられる。注入ノズル内で流体流は拡張され捻られて、作動管に渡され、作動管内で流体流は冷流および熱流に分離される。冷流は、作動管の第１端から冷流ヘッドを介して取り出され、熱流は、作動管の第２端に配置されたバルブを介して、作動管から熱流ヘッドへと導き出される。熱流ヘッドの先頭のバルブの位置および注入ノズル圧を変化させることによって、旋回流管内の熱力学過程のパラメータが調節される。そのパラメータは、ほとんどの場合、熱流温度、冷流温度、流量、および流出速度である。
【０００６】
旋回流管は次のように動作する。加圧された媒質流が、進入口を通じて注入ノズル内に与えられる。加圧された媒質は、まず注入ノズル内で、次いで作動管内で、拡張され、冷流および熱流に分離される。冷媒質流は、隔壁開口を通して冷流ヘッド内に運び去られる。熱流バルブの位置を変えることで、冷流および熱流の量および温度を変えることができる。冷流の温度を下げるためには、作動管の熱端により大きな流断面をもたらすように、バルブを使って冷流量を下げる必要がある。逆に、熱流の温度を上げるためには、バルブを用いて作動管断面を閉じて小さくし、これによって流断面を減少させる。
【０００７】
冷流および熱流は、旋回流管に入ってくる流れのエネルギが、その一定量が冷流から取られて熱流に加えられるように、分配される場合にのみ形成される。しかし、エネルギ再分配は旋回流管内で生じる複雑な熱力学過程の結果である。その独特の性質により、旋回流管は様々な製造業、農業および医薬業において広範に使用されている。しかし、旋回流管の個々の設計は、冷流および熱流のパラメータの変更の限られた可能性を与えるだけであり、異なる流れのパラメータを得るためには、従来の実施態様では、旋回流管の設計を個々の実施について個別に変更しなければならず、これはその開発の可能性を制限してしまう。
【０００８】
欧州特許出願０６８４４３３において、図１に示すように、旋回流管内の熱力学過程を制御する処理、その処理を実行する旋回流管、およびその使用が示されており、これによれば、流体の流れを加圧下で注入ノズル内に向けることによって、旋回流管内の熱力学過程を制御する処理が提案されている。管の構成を変更することなく冷流および熱流の所望の特性を得るために、旋回流管内で生じる熱力学過程の状態のパラメータを変更することによって、注入ノズル内の流体流が制御される。注入ノズル内の流れの制御は、流れの経路長を変えることによって、流れをそれぞれ固有の経路長を有する２つの回転流に分離することによって、または、注入ノズルに入る際の流れの速度、流量および圧力を調節することによって、達成される。旋回流管内の流れの制御は、注入ノズルの空洞に、流入流に対する位置が可変であるように設けられた螺旋状部材、および、流入開口への入口に位置する隔壁によって達成される。この発明は、たとえば、機械工業において、また、冷蔵および薬事産業などにおいて、利用可能である。
【０００９】
一方、ロシア特許第２０４５３８１号に示されているように、金属加工用の装置の冷却は、冷流ヘッド、熱流ヘッド、および、電源に接続された電極を有するイオン化器と共に、空気結合を備える旋回流管によって実行することが可能である。そのイオン化器の陽極は環状電極であり、陰極は針状電極である。両電極は、それらの尖った先端を冷流ヘッドおよび熱流ヘッドと平行にして、配置される。この場合、加工装置の冷却ユニットには排出器を備えなければならず、その排出器は、排出器の軸方向の配置が冷流ヘッドの出力開口との関係において調節されて、それが所望の流体媒質源に接続され得るように、冷流ヘッドの出力端の傍に配置される。
【００１０】
金属加工装置における切断点の冷却は、次のようになされる：加圧空気源から空気が旋回流管の注入ノズルに与えられ、そこで空気は冷流と熱流とに分割される。熱流は、作動管の第２端に配置されている熱流管に、絞りバルブを通じて排出される。冷流の温度は、この場合、従来どおり、絞りバルブの断面を増大または減少させることによって、調節されている。冷流は、針状陰極を内部に有し、電流源から高電圧が印加される冷流ヘッドに与えられる。電圧は、電極間にコロナアークを生じさせる。アークの電場で冷流のイオン化が起こり、これによって、冷流は、陽極の開口を通して、加工装置の切断領域への指向性噴射として導かれる。
【００１１】
一方、イオン化した空気の強力な噴射が排出器の内側の空洞に入り、そこを真空にする。その結果、弾性導管によって液体源から液体が排出器に集まり、液体がイオン化した冷流に噴霧される。空気と分散物のこの高電圧混合物は、酸素、窒素およびそれらの派生物のイオンを含み、加工装置の切断領域に与えられる。混合物は金属の切断される点を冷却し、鋳鉄の切断中に生じるグラファイト粉末を湿らせる。このおかげで、作業環境の空気中に粉末が飛散しない。
【００１２】
しかし、加工装置の切断領域の冷却のために特に使用されている旋回流管のある種の構造のみによるのでは、冷流および熱流の条件パラメータに影響を及ぼす可能性が制限され、したがって、パラメータの適切な変更を達成するために、従来は、旋回流管の構造を変更する必要あり、これが、それ自体、加工装置の切断領域の冷却のための旋回流管の開発の可能性を過剰に制限している。上記に加えて、旋回流管の内側に与えられる空気の湿度が、一定の限度内になければならない（したがって、供給空気の乾燥が通常必要になる）。処理される空気の湿度についての制限は、旋回流管内での空気の膨張のためである。これの理由は、旋回流管に供給される空気の湿度があまりに高いと、管の動作効率が大幅に低下するということである。あまりに湿度の高い空気が冷流ヘッドに与えられると、コロナアークの消滅が起こり、換言すれば、加工装置の切断領域に導かれる冷流のイオン化が生じなくなる。上記のため、冷却空気流は切断流体を含むが、イオン化した状態ではなく、これが原因で、切断領域の冷却が充分に効率的でなくなって、処理中の表面に酸化膜が発生し、さらには、過剰量の熱が環境に放出される。
【００１３】
したがって、欧州特許出願０６８４４３３およびロシア特許第２０４５３８１号に従う解決策、さらには近年の旋回流管の研究開発にもかかわらず、異なる実施および必要性に対して、旋回流管の構造的変更を伴うことなく、処理を安定化するための、旋回流管処理の開発がさらに必要とされている。
【発明の概要】
【００１４】
よって、本発明は、上記の課題に関する決定的な改良を達成し、もって従来技術のレベルを本質的に高めることを目的とする。この目的を実現するために本発明に従う旋回流管処理に関する方法および装置は、それに関連する独立請求項１および６の特徴部に述べられている事項によって特徴付けられる。
【００１５】
本発明に従う旋回流管処理に関連する方法および装置の最も重要な利点は、本発明およびその使用によって可能になる構成の簡素さおよび効率であると言え、これによって環境への害およびエネルギ消費が大きく低減される。本発明によれば、加圧空気の効率的処理と、作動管における可能な限り効率的な熱転移を可能にする旋回流管内での媒質流の取り扱いとのおかげで、旋回流管処理が安定し、加工装置の冷却における旋回流管の開発が可能になる。
【００１６】
さらに、注入ノズルよりも前で、および注入ノズル内で媒質流を処理することで、旋回流管の構造的変更の必要性を伴うことなく、旋回流管の出力部での調節の非常に広い可能性がもたらされる。これが、流媒質の体積または圧力がその使用の目的に合わせて変化する場合に、この特性が制御または調節され得ることの理由である。
【００１７】
特に、熱流ヘッド内の空気の追加の加湿、注入ノズル前の空気の予冷および／または予イオン化、および、切断領域へ空気を供給しながらの熱流ヘッドの端部による同時振動が、加工処理の能力の増大、加工装置の耐久性の向上、さらには作業者にとってのより良好で清潔な操作環境を、確実にする。
以下の記載においては、添付の図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来技術に従う旋回流管の縦断面図である。
【図２】本発明に従う方法および装置を利用した有利な旋回流管の部分切断側面図である。
【図３ａ】注入ノズルの進入口による、有利な代替の構造的実施態様を示す図である。
【図３ｂ】注入ノズルの進入口による、他の有利な代替の構造的実施態様を示す図である。
【図３ｃ】注入ノズルの進入口による、さらに他の有利な代替の構造的実施態様を示す図である。
【図４ａ】熱流の振動に関して有利な本発明の実施形態の縦断面を示す図である。
【図４ｂ】熱流の振動に関して有利な本発明の実施形態の垂直断面を示す図である。
【図５】冷流ヘッドの出力部に関して有利な本発明の構造的実施態様を示す縦断面図である。
【図６】作動管内側の熱力学過程に関して有利な本発明の実施形態の部分切断縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、加圧された媒質流１０が注入ノズル４内に与えられ、媒質流が前方に移動する間に拡張し、媒質流が作動管１に入る間に捻られて、捻られた媒質流が冷流と熱流とに分割され、その後、冷流が、作動管１の第１端を制限する壁の中央の孔を通った後、冷流ヘッド５を経て旋回流管から排出され、個別に、熱流が、第２端に流れバルブ３を有する作動管１を通った後、熱流ヘッド２を経て旋回流管から排出される、旋回流管処理に関する方法であって、旋回流管における熱力学過程のパラメータが、流れバルブ３を調節して熱流ヘッド２内の熱流の流量を調整することによって、注入ノズル４の進入口内の媒質流の流出速度、流量および／または方向を調整し、媒質流の経路長を補正し、経路長を相違させて媒質流を冷流と熱流とに分割して、注入ノズル４内の媒質流を調整することによって旋回流管内の冷流および／または熱流の流出速度を調整することによって、旋回流管内の機械的、化学的および／もしくは電気的アセンブリにより、旋回流管内の構造的なもしくは発達した表面構造またはコーティングにより、ならびに／または熱流および／もしくは冷流のイオン化により、旋回流管内の熱転移を強化することによって、制御される方法に関する。特に、加圧空気などの媒質のガス流の条件についてのパラメータの広い範囲の調節を可能にするために、この方法は、少なくとも、図２に示すように、注入ノズル４に接続された予冷および／または予イオン化９、図６に示すように、作動管１内の追加の加湿ｘ；ｘ’、図４ａおよび図４ｂに示すように、作動管１内の熱流ヘッドバルブ３よりも前の機械的振動、によって媒質流に影響を及ぼすことを含む。
【００２０】
熱流および／または冷流の所望の特性に応じて、旋回流管内に生じる媒質流は、注入ノズル４よりも前に、注入ノズル４の内側に、作動管１内に、冷流ヘッド５および熱流ヘッド２内に、ならびに媒質自体の内部に、生じる熱力学過程の条件パラメータを変えることによって、制御される。
【００２１】
熱力学過程の制御は、有利には、注入ノズル４よりも前で媒質流１０を予冷および／または予イオン化９することによって、注入ノズル４の内側で媒質流の流量を変化させることによって、作動管１内で、対流内面および／または作動管のコーティングＩａ’を増大させることにより微小分散流体ｘ’を熱流の外周内に入れて、加湿することによって、および／または熱流を振動ｙさせることによって、冷流管５内で、冷流をイオン化し、および／または冷流の流出速度を高めることによって、ならびに、個別に、熱流ヘッド２内で熱流をイオン化することによって、実行される。注入ノズルの内側の流量の変更、冷流および熱流のイオン化、ならびに媒質自体の内部の条件パラメータの変更などの、上記項目の実施は、部分的には、冒頭で説明した欧州特許出願公報第０６８４４３３号により詳しく示されており、このより早い発明は本発明と同じ発明者によって発明されたものである。
【００２２】
さらなる有利な実施形態として、本発明に従う方法は、作動管１を含む旋回流管に関して適用され、この作動管１の第１端は、制御バルブ３を介して熱流ヘッド２に連通し、第２端を介して注入ノズル４に連通し、作動管は、注入ノズル４と同軸に配置され、冷流ヘッド５に接続され、加圧下で注入ノズル４に与えられる媒質の源に進入口を介して接続されている。注入ノズル４の進入口の内部の流量を制御するために、媒質流は、少なくとも予冷器および／またはイオン化器９によって処理される。さらに、注入ノズル４による媒質の流出速度は、有利には速度変更装置によって調節される。速度変更装置のいくつかの態様が、欧州特許出願公報第０６８４４３３号に示されている。
【００２３】
本方法の有利な実施形態として、図６に原理として示すように、熱流の加湿のために、作動管１内の熱流の外周内に、微小な分散流体ｘ’が入れられ、これが、毛細多孔質表面構造またはコーティングＩａを含む作動管１の内壁Ｉａと共に、作動管１の最小内表面積による、作動管１の入力端から出力端への熱の可能な最大転移を実現する。
【００２４】
熱流が、流れ周期に基づく独立の自発性に対して有利に作用する振動器によって振動させられるとき、温度分離効果は、加熱流がパルスによって作動管１から排出されることにより、流れている媒質と作動管の壁との熱交換が向上するおかげで、より効率的になされる。
【００２５】
本発明は旋回流管処理に関する装置にも関しており、この旋回流管は、処理されるべき加圧媒質流１０用の注入ノズル４であって、媒質流が、前方に移動している間に拡張され、注入ノズル４を出る前に捻られる注入ノズル４と、作動管１であって、捻られた媒質流が作動管に入る間に、別個の冷流と熱流とに分割される作動管１と、冷流ヘッド５であって、冷流が作動管１の第１端を制限する壁の中央の孔を通って導き入れられ、冷流が冷流ヘッドにて旋回流管から最終的に排出される冷流ヘッド５と、熱流ヘッド２であって、熱流が作動管からその第２端の流れバルブ３を通って導き入れられ、熱流が熱流ヘッドにて旋回流管から最終的に排出される熱流ヘッド２とを含み、旋回流管内の熱力学過程のパラメータが、流れバルブ３を調節して熱流ヘッド２内の熱流量を調整することによって、注入ノズル４の進入口により流出速度、流量および／または方向を調整し、媒質流の経路長を補正し、経路長を相違させて媒質流を冷流と熱流とに分割して、注入ノズル４内の媒質流を調整することによって、旋回流管の出口で冷流および／または熱流の流出速度を調整することによって、旋回流管内の機械的、化学的および／もしくは電気的なアセンブリにより、旋回流管内の構造的なもしくは発達した表面構造またはコーティングにより、ならびに／または熱流および／もしくは冷流のイオン化により、旋回流管内の熱転移を強化することによって、制御される。特に、旋回流管内の加圧空気などのガス媒質の流れの条件についてのパラメータの広い調節を可能にするために、装置は、少なくとも、図２に示すように注入ノズル４に接続された、補助の予冷手段および／もしくは媒質流のイオン化のための予イオン化手段９；図６に示すように作動管１内で追加の加湿により熱流に影響する加湿手段ｘ、ならびに／または、図４ａおよび図４ｂに示すように熱流ヘッドバルブ３よりも前で作動管１内の熱流を機械的に振動させる振動手段ｙを含む。
【００２６】
図６を参照する有利な実施形態として、加湿手段ｘは、微小な分散流体ｘ’を作動管１内の熱流の外周内に入れることによって実施される。
【００２７】
図６を参照するさらに有利な実施形態として、作動管１は、その内壁Ｉａの毛管多孔質表面構造もしくはコーティングＩａ’、および／または熱流を変動させるための図４ａおよび４ｂに示す変動手段ｙを含んでいる。
【００２８】
図３ａおよび３ｂに示すように、注入ノズル４の進入口は、少なくとも１つの可撓性プレート７，８で作製されている。特に図５を参照するさらに有利な実施形態として、冷流ヘッド２の出力部は、戻り流旋回排出器ｚを含んでいる。図３ｃに示す実施形態について、注入ノズルの進入口は、流れ媒質の圧力が高くなった場合の調節を可能にするために、軸方向に変位可能に設けられたラバールノズルによって実施される。
【００２９】
従来技術を参照すると、図１は、注入ノズル４の可能な１変形例を表しており、作動管１と同軸に配置されて作動管と合致する筒状スリーブ７を含んでいる。
【００３０】
筒状スリーブ７の他端は、中央開口１４を有する隔壁８によって制限されている。開口９を取り囲む平坦ならせんが、その端縁の一方によって、注入ノズル４に対向する隔壁の端面に、強固に固定されており、記号および数字を有する別の歯車１２と係合し、隔壁８をそれ自体の軸の周りに回転させる歯車１１が、隔壁８の他端面に隔壁８と同軸に強固に固定されている。ここで、歯車１１は、円錐状開口１３を有しており、これが隔壁８の中央開口１４と共に、冷却流を冷流ヘッド５に引き出すダクトを形成している。
【００３１】
隔壁８が回転すると、らせん１０は、注入ノズル４の進入口６に対して異なる位置をとる。しかし、これは、欧州特許出願公報第０６８４４３３号に従う発明の実施の一例にすぎない。
【００３２】
一般に、旋回流効果を理論的に説明しようとする論文は数多く存在するが、それらのうちのどれも、旋回流管内の３次元流に特徴的なすべての因子を考慮に入れたものではない。従来の仮説は、旋回流管内でのエネルギ交換機構についての異なる仮定からの結果であり、これらの仮説は単純化を使用するよう強いられているが、その正しさを判断することは困難である。科学的総説において、これら全ての仮説は１０群に分けられている。本発明に従う旋回流管においてはただ１つの仮説が適用されており、その正しさは、これまでに調べた範囲の実験データによって支持されている。この仮説は、エネルギ分離過程は２つの旋回流の相互作用の結果であるとする「旋回流相互作用の仮説」であり、ここで、２つの旋回流は軸に沿って互いに対して反対に進行し、周方向には潜在的旋回流法則に従って回転され、軸方向には擬似固体の法則に従って回転する。
【００３３】
本発明の旋回流管において、「旋回流相互作用の仮説」は、以下のように作用する：ガスの微小体積の半径方向への移動の結果、微視的レベルでの基本的な冷却ガスサイクルが存在し、ガスの微小体積は、半径方向外方に移動する間に、断熱的に圧縮され、熱微小体積は、半径方向外方の位置にある間に、周囲の旋回流層に熱を転移し、ガスの微小体積は、半径方向内方に移動する間に、断熱的に拡張され、それと同時に、周囲の旋回流層に作用し、ガスの微小体積は、半径方向内方の位置にある間に、周囲の旋回流層から、熱を吸収する。
【００３４】
したがって、本発明に従う旋回流管の内側の全ての構造は、管の異なる区画でのガスの微小体積の制御の可能性に向けられている。湿度、温度、予イオン化などの空気混合物自体の変化を始めとする他の解決策は、帯電した原子および分子を体積百分率で多く有する空気、つまり管の出力部での分散混合物が、低温に冷却されるようにするなど、発明の実際的な目的に向けられている。これは、加工の実施のために特に必要である。
【００３５】
本発明において目指すところは、管の内側の熱力学過程への、ならびに、旋回流管よりも前、管の内側、および（冷端および熱端の）出力区画での流入空気への、影響（制御）である。注入ノズルの空気混合物のあらゆる変化（混合物の成分、混合物の条件−予イオン化、予冷、他のガスの添加など）、熱および冷ノズル頚（端）の構造は、確実に旋回流管の内側の熱力学過程に影響する。
【００３６】
本発明が上記の実施形態に限定されるものではないことは明らかであり、本発明は、いつでも異なる目的のための必要および実施の範囲内で変更することが可能である。したがって、概して、旋回流管内の熱媒質流は、施設を加熱するために使用することができ、イオン化した熱流は、先に述べたことに加えて、たとえば、施設にイオン化空気を提供し、農業において温室および苗床にイオン化熱空気を供給するなどの、多様な目的に使用することができる。
【００３７】
よって、熱流および冷流のパラメータの得られる広いスペクトルのおかげで、開示された旋回流管の設計は、様々な目的のためにおよび異なる分野において、１つのかつ同一の旋回流管の設計の使用を可能にし、これによって、環境に優しく友好的な生産処理の提供を容易にする。したがって、本発明の旋回流管の設計は、加工および農業などの分野に加えて、生産業および冷凍産業において、非常に広く使用することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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