(57)【要約】  環状噴流流動層を有する装置およびその操作方法がクレーム請求されている。本発明によれば、装置は、流動層装置で行われる技術的プロセスの大部分を実行するために、とりわけ、ガス混合物の精製、材料の乾燥、熱分解、ガス化、および産業廃棄物、農業廃棄物、ＭＳＷ、石炭、下水汚泥、ならびに好気性および嫌気性消化反応器廃棄物などの固体燃料の燃焼に使用することができ、また、流動層で行われる他の化学反応を実行するために使用することもできる。回転環状噴流流動層を備えた本装置の反応チャンバは、その高さの少なくとも一部にわたって、階段状に構成された内面を備えた下向きに先細になる漏斗形状を有する。反応チャンバの形状は、流動化ガスおよび他のガスの接線方向の流入とともに、反応チャンバ内に調整可能なトロイダル流動層を形成することを可能にし、その中で、処理を受ける材料の粒子の回転速度を水平面と垂直面の両方で調整することができ、また反応区域内でのさまざまなサイズの粒子の滞留時間、材料の処理強度、およびその他のプロセスパラメータを制御することも可能にする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状噴流流動層と、試薬、流動化ガス、および必要であれば材料のための少なくとも１つの送りチャネルを備えた装置であって、垂直方向に配置された反応チャンバ（２）は、少なくともその高さの一部を通して下向きに先細りになる漏斗形状を有し、処理された生成物を除去するための少なくとも１つの穴（６）を備えた、前記反応チャンバ（２）と同軸のパイプ（５）が含まれており、前記チャンバ（２）の内面（３）は、特有の階段状の構造を有し、前記パイプ（５）は、前記反応チャンバ（２）の底部（１７）を通して案内され、前記装置は、前記反応チャンバ（２）の本体（３ａ）を通過する流動化ガスおよび／または材料および／または試薬を供給するための追加のチャネル（９）を有する、装置。
【請求項２】
前記反応チャンバ（２）の該内面（３）の階段状の構造が、前記反応チャンバ（２）の内部容積が、該反応チャンバ（２）と同軸であり、かつ互いの上に配置された正多面体、例えば正角柱および正角錐台として形作られるように形成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記反応チャンバ（２）の高さ全体にわたって、多面体の規則正しい構造を有する少なくとも１つの部分がある、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記反応チャンバ（２）の下方に先細りになる漏斗形状部分の中の前記多面体の規則正しい構造が、共通の底平面を共有する任意の２つの隣接する多面体について、上部多面体の基部において前記多角形に内接する円の半径が、下部多面体の基部における多角形の周りに外接する円の半径よりも短くならないように形成されている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記多面体の規則正しい構造が、すべての正多面体が、それらの基部に同じ数の辺を有する正多角形を有するような方法で形成される、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
すべての正多面体の底面多角形のそれぞれの辺が平行である、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
各下部多面体は、前記隣接する上部多面体に対して前記反応チャンバ（２）の軸の周りで特定の角度だけ回転され、それによって底面多角形の該それぞれの辺の平行位置からずれる、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記反応チャンバ（２）内の該パイプ（５）の一部が、前記反応チャンバ（２）の軸に対して回転体として成形される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記パイプが、前記反応チャンバ（２）の底部（１７）および蓋（７）を通して案内され、処理生成物、流動化ガス、および利用可能な場合は材料を除去するための前記穴（６）が、前記パイプ（５）の側面の上部に組み込まれる、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記パイプ（５）が、前記反応チャンバ（２）の底部（１７）を貫通するように案内され、前記蓋（７）に到達せず、処理生成物、流動化ガス、および利用可能な場合は材料が、前記パイプ（５）の開放した上端によって形成される前記穴（６）から除去される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記底部（１７）に、底部（１７）を貫通するように前記パイプ（５）を誘導する開口と同軸の追加の穴を有し、前記反応チャンバ（２）からの前記処理生成物の部分的な除去を保証する、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記反応チャンバ（２）への前記チャネル（９）の出口ポートが、反応チャンバ（２）の高さに沿って、かつその周辺部全体わたって規則正しく配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記反応チャンバ（２）へのチャネル（９）の出口ポートが、多面体の垂直端の近くに配置される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
異なるチャネル（９）の前記出口ポートの１つまたは２つが、多面体の各垂直端の近くに配置される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記反応チャンバ（２）への前記チャネル（９）の各出口ポートが、チャネル（９）からのガス流が、その近くで前記チャネル（９）が前記反応チャンバ（２）に進入する前記端部を形成する、多面体の面の１つに沿って主に誘導されるように配置される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
膜（１２）が、シェル（１）と前記反応チャンバ（２）の本体（３ａ）との間に設置されて、前記チャネル（９）を介した独立したガス供給を保証する、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記膜（１２）が水平または垂直のいずれかに配置される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
試薬粒子、および利用可能であれば材料を前記噴流層まで持ち上げるために、傾斜路１６が、前記反応チャンバ（２）の該底部（１７）に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
以下の分野、すなわち任意の種類のガス混合物の精製、噴流層での気体、液体、または固体燃料または廃棄物の燃焼、熱分解、熱ガス化、噴流層でのバルク材料の分離、化学反応、乾燥のために触媒、吸着剤および吸収剤を使用する技術的プロセスのうちの１つで使用するための請求項１から１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
環状噴流流動層を備えた装置での試薬処理方法であって、試薬および利用可能な場合は材料を前記装置に送り込むことと、前記装置に流動化ガスを供給することと、前記装置内の試薬および利用可能な場合は材料からの回転環状噴流流動層の生成と、試薬の処理と、前記装置からの処理された生成物、流動化ガス、および利用可能な場合は材料の除去とを含み、前記試薬処理は、請求項１から１８のいずれか一項に記載の前記装置において、前記環状噴流流動層内と、前記反応チャンバ（２）の前記階段状構造の内面（３）上の該流動層の外の両方で行われる、試薬処理方法。
【請求項２１】
前記反応チャンバ（２）における処理条件に応じて、前記反応チャンバ（２）への前記流動化ガスの供給が、チャネル（９）を通る前記流動化ガスの速度および流量を調整することによって制御される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記反応チャンバ（２）の内面での該処理は、流動化ガス、試薬、および材料の流れが、チャネル（９）を通して前記反応チャンバ（２）の段差（１３）上に案内されて、試薬、材料、および処理された生成物の粒子を、１つの段差から別の段差に移動させ、また特定の速度で前記流動層内に移動させるように実行され、前記プロセスは、試薬処理の所与の段階が達成されるまで繰り返され、前記処理された生成物、流動化ガス、および使用可能な場合は材料がその後、前記パイプ（５）の上部の前記穴（６）から除去される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記流動化ガスが、各段差（３）に対して個別の前記反応チャンバ（２）内の処理条件に応じて、前記反応チャンバ（２）内に供給される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記反応チャンバ（２）から供給される前記生成物および前記試薬の追加の処理が前記パイプ（５）で行われる、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な化学反応（技術的プロセス）を実行するための、とりわけガス混合物の精製、材料の乾燥、熱分解、ガス化、および固形燃料（産業廃棄物、農業廃棄物、ＭＳＷ、石炭、下水汚泥、好気性および嫌気性消化反応器廃棄物など）の燃焼のため、また流動層で行うための他の技術的プロセスを実行するための回転環状噴流沸騰（流動）層を備えた装置に関し、具体的にはその反応チャンバに関する。
【背景技術】
【０００２】
上昇気流内での粒子状物質の噴流は、円筒形または円錐形の装置で実施される流動化の一種である。
【０００３】
他の流動化反応器と比較すると、噴流流動層を備えた装置にはいくつかの利点がある。特に、それらは、他の流動化装置では流動化が困難な多分散系材料と微細に分散された粒子の両方の処理に適している。
【０００４】
同時に、噴流流動層を備えた装置には、他の流動化反応器と比較した場合に、いくつかの欠点がある。重要な欠点の１つは、その処理区域が噴流の容量に制限されるため、その性能が低下することであり、これは、環状の噴流を備えた装置を用いることによって修正される。しかしながら、噴流が生成される層と比較して、環状部分の半径が大きすぎる場合、環状部分の任意の地点で吹き抜けが発生する場合がある。吹き抜けの可能性を低減させるために、噴流を安定化させるために噴流の垂直軸を中心とした追加の回転が取り入れられるが、それはまた、遠心力によって処理される物質の粒子を噴流から遠ざけることにもなる。重く、大きな粒子は、適切に処理されるのに最も長い時間を要するにもかかわらず、粒子が重くなる（大きくなる）ほど、噴流から早く除去される。言い換えると、回転する噴流内の粒子は固有の方法で分離され、つまり、最も大きな粒子は噴流から周辺部にすばやく押しやられ、そこで粒子は噴流の基部に戻るように沈降し、その後再びピックアップされる。このような大きな粒子が、噴流から周辺部（それらが適切に処理されない場所）に、および噴流に戻る循環は、装置の性能を低下させる。
【０００５】
噴流の外側ではあるが、装置の内部（特にその内面上）での材料の追加処理によって、環状の回転噴流流動層を備えた装置内での材料の処理強度を高め、材料の滞留時間を短縮することは、本発明の目的の一つである。
【０００６】
環状回転噴流流動層を備えた反応器では、環状回転噴流の形態の、いわゆる流動層が、その流動化チャンバ内に形成される。これは、非気体（固体および／または液体）粒子が分散されている乱流ガス媒体で構成される。乱流のおかげで、流動層内で凝縮された非気相と気相が適切に混ざり合い、最適な質量と熱伝達を促進し、材料同士の適切な相互作用を実現する。
【０００７】
ほとんどの場合、流動化ガスは底部からチャンバ内を通って上昇する。流動化ガスをチャンバ（ガス入口ポート）に入れるための装置の後には、流動化された材料の噴流を生成するために使用される反応器の制約された領域が続いている。設計的には、この制約された領域は反応器の底部の一部であり、（穴のあいた）流動化プレート、ノズル、またはノズルのセット（以下、ノズルの底部）のいずれかを含む。ノズルの底部は、底部での固相粒子の堆積を防ぎ、ノズルの底面全体にわたる均一なガス流の分散を確保するのに十分なガス流量を提供するように設計されている。
【０００８】
ノズルの底部の設計の欠点は、製造するのに非常に手間がかかり、定期的な検査とメンテナンスを必要とするその複雑さである。
【０００９】
流動化チャンバは、形状が円筒形または円錐形である、あるいは円錐形の部品と、その上部に取り付けられた円筒形の部品を組み合わせたものであってよく、ノズルの底部を覆うように配置されて、反応器の技術的プロセスのほとんどが行われるチャンバを形成し、そして、その理由のために、これ以降、これを反応チャンバと呼ぶ。
【００１０】
反応チャンバの中心には通常、回転の本体として成形された中実のロッドまたはパイプがあり、その軸は反応チャンバの軸と一致している。本体はノズルの底部を通過し、チャンバの上部（蓋）に到達して環状噴流を生成してよい、またはチャンバの上部（蓋）に到達せずに環状噴流を生成する場合もある。本体がパイプの場合、それは、反応チャンバから処理生成物および廃ガスを除去するガスダクトとして、および追加の技術操作を行うための専用スペースとしても機能し得る。
【００１１】
ガスおよび処理生成物は、当分野で知られている方法を使用して、反応チャンバの蓋を通して反応チャンバから除去される。
【００１２】
環状部分の任意の地点での流動化ガスの吹き抜け（濃縮）を阻止するために、環状噴流流動層は、反応チャンバの軸の周りを回転する。この回転は、ノズル底部の全体的な複雑さを高める専用の設計のノズル底部によって実施される。したがって、底部を通してガスを送り込むための特別な要素が含まれず、このことが全体の設計を大幅に簡素化する本発明とは異なり、ノズル底部を有することは、当分野で既知の解決策の欠点の１つである、装置の著しく複雑な設計につながる。
【００１３】
当分野で知られている回転環状噴流流動層を備える装置には、さらに別の重大な欠点がある。チャンバの軸（中央パイプ）の周りの噴流内を移動する固体粒子と流体粒子の速度が回転（接線方向の）成分を有する、つまり、粒子は、噴流の中央部分から周辺部に粒子を推し進め、噴流の中央部分に非気体粒子が不足した状態の過度のガス流を形成する遠心力の影響を受ける。同時に、チャンバの壁近くの周辺部に非気体粒子が相対的に過剰に出現し、このことは、ガスと凝縮された（非気体の）粒子が、噴流の中央部分および壁に隣接する部分でさまざまな条件下で相互作用することにつながる。とりわけ、こういった不均一性は、噴流の異なる区域間での処理率の不均一性をもたらす。
【００１４】
上記の欠点の悪影響は、装置の出力（性能）が調整されたときに最も顕著に現れる。出力を上げると、反応器を通過するガスの流量が増加することになり、これにより、噴流内の円周方向の速度が高まり、遠心力が非気体（凝縮された）粒子に影響を与える。最終的に、それは、チャンバの中心部とその壁に隣接する部分との間の処理率の不均一性の増大を招く。
【００１５】
これまで、この種の解決策は当分野でいくつか知られている。
そのような解決策の１つは、燃焼すべき材料に対して環状シャフトを形成する外筒と、内筒とを有する、断片化された残存物を燃焼させるための環状高炉である（特許文献１、ＩＰＣС０４В２／００、Ｆ２７Ｂ１／１６、２０１０年４月２８日公開）。燃焼室が外筒にあるバーナーの面内に配置され、外筒は、隣接する燃焼室の間に配置され、シャフトの内部を移動する補助燃焼ランス（羽口）も受け入れる。炉は、かなり複雑な設計が特徴である。
【００１６】
当分野で知られている別の解決策は、懸濁した物質を生成するための反応器を備えた流動層装置である（特許文献２、ＩＰＣ  Ｆ２３Ｃ１０／１０、２０１０年５月７日公開）。反応器は円筒形または多角形のシェルを有し、環状端部として実装され、少なくともシェルの高さの一部分に分散される再混合プロファイルを採用する。装置には流動化グリッドがない場合もある。この反応器の不利な点は、燃料の不完全燃焼であり、これは、装置内で循環を繰り返すことによって克服されるが、この解決策は、処理セット内の装置の数を増やし、その運転中の電力消費も増大させる。また、急停止後の発進にも問題がある。
【００１７】
当分野で知られている別の方法は、
（Ｉ）入口および出口を備えたチャンバからなるトロイダル層反応器を設けることと、（ＩＩ）入口が直接または間接的にチャンバの出口に接続されている微粉砕燃料バーナーを設けることと、（ＩＩＩ）炭素質材料を入口からトロイダル層チャンバに送り込むことと、（ＩＶ）チャンバ内で主に円周方向の流体の流れを生成して、炭素質材料をトロイダル層内のチャンバ軸の周りで急速に循環させ、それを加熱することで、材料が最終的にガスと、微細に分散された粒子とを含む混合物に変換されることと、（Ｖ）出口を通してチャンバから混合物を取り出し、それをバーナーの入口からバーナーに直接または間接的に供給することと、（ＶＩ）バーナー内で混合物を燃焼させることとを含む、揮発性物質を含有する炭素質材料を燃焼させることである（特許文献３、２００６年１月１２日に公開）。
【００１８】
この方法を履行するために、揮発性物質を含有する炭素質材料を燃焼させるための装置が提案されており、これは、
（Ｉ）炭素質材料をチャンバに送り込むための入口を備えたチャンバと、（ＩＩ）チャンバの内容物を加熱する手段と、（ＩＩＩ）チャンバ内で主に円周方向の流体の流れを生成して、トロイダル層内でチャンバの軸の周りに炭素質材料の急速な循環を形成することで、材料が熱分解および焼結を受けて、ガスと、微細に分散された粒子とを含む混合物を生成するための手段と、（ＩＶ）チャンバからの混合物を排出するための出口とを含む（ａ）トロイダル層反応器と、（ｂ）直接または間接的にチャンバの出口に接続された入口を備えた微粉砕燃料の燃焼用バーナーとで構成される。
【００１９】
検討されている方法の欠点は、反応チャンバの作業容積の非効率的な使用による機器の低い性能である。さらに、提案される反応器では、流動層のパラメータの広範囲な調整をすることができず、このことは、必要な処理深度に到達するのを阻止する。
【００２０】
当分野で知られている別の解決策は、燃料または廃棄物を燃焼させ、さまざまな化学反応を実行するための流動層反応器である（特許文献４、ＩＰＣ  Ｂ０１Ｊ８／２４、２０１０年１１月２０日公開）。反応器シェル内の流動化チャンバは、円錐形のインサートを有する。シェルの内面と、インサートの外面は、流動化チャンバとして機能する環状断面を備えた空間を形成し、そこでは、ガスの流量は、シェルとインサートの相対位置に応じて、一定のままである、減少する、または増加するかのいずれかである。気相と固相の最適な配分により、広範囲の負荷の範囲内で反応器の安定した運転条件が確保され、固相焼結体の除去の条件が改善され、そしてシステムの稼働に対するガス流の変動による悪影響が最小限に抑えられる。
【００２１】
この解決策の欠点は、インサートが、それを可能にするように設計されるため、反応器の製造、とりわけ内部の挿入物の移動を可能にするための機構の製造が複雑であることである。この解決策では多数の機械部品が必要になるため、特にその要素が高温で動作している場合は、設計の信頼性がさらに低下する。流動層のパラメータを調整する装置の能力もまた、流動化ガス流量の調整に限定されているため、不十分である。
【００２２】
この欠点を克服するために、機能の組み合わせを考慮すると、最も近い技術的解決策である装置（特許文献５、ＩＰＣ  Ｆ２６Ｂ、１９６４年４月１６日公開）のように、反応チャンバの高さに沿っていくつかのレベルで反応チャンバの壁を通してガスが追加的に供給される。この装置の欠点は、熱量が低く、物質移動効率が低いことであり、その理由は、噴流流体層内での流動化した粒子の垂直方向の速度成分が、噴流の中央部分では上昇し、周辺部では下降するため、最も大きな粒子が反応チャンバの壁の近くで最大速度で下向きに移動し、チャンバの壁を通って案内されるガス流との相互作用時間が減少するためである。
欠点のもう１つの理由は、チャンバの垂直軸の周りに噴流の回転がないことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】ЕР２１８０２８０
【特許文献２】ＦＲ２９３７８８６
【特許文献３】ＷＯ２００６００３４５４
【特許文献４】ＲＵ２４０３９６６
【特許文献５】ＡＳ  ＵＳＳＲ  Ｎ１６２４６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明によって解決される問題の１つは、ガス流内の周辺部の粒子の滞留時間を増加させて、噴流内の流動化した粒子の処理の均一性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
技術的には、この問題を解決することで、熱伝達と物質伝達速度が向上し、噴流の強度（高さ）、軸の周りの噴流の回転速度、その高さに沿ったさまざまな部分での噴流の回転速度、ならびにその速度、処理の強度、および噴流から離れてその周辺部に推し進められるものと、噴流の基部に向かって下に移動するものと含めた、噴流の内側と外側の両方での材料の滞留時間を調整することが可能になる。
【００２６】
この技術的結果により、処理時間を短縮し、回転環状噴流流動層を備えた装置における試薬処理の速度と深度を向上させる。
【００２７】
したがって、本発明によって解決される問題は、その寸法（高さを含む）、単位時間あたりの噴流を通過するガスの量に対する強度、その軸の周りの噴流の回転の方向および速度、その高さに沿った異なる部分での噴流の接線方向、半径方向および垂直方向（軸方向）の速度、処理済みの試薬、および利用可能な場合は材料の噴流内での滞留時間、種々の相での材料それ自体の中での、および互いに対する相互作用の強度、ならびに試薬の速度を調整（制御）する能力、試薬の処理強度、それらが噴流から離れてその周辺部に推し進められるものと、噴流の底部（基部）に向かって移動することを含めた、噴流の外での試薬の滞留時間などの噴流のパラメータを調整することを可能にする回転環状噴流流動層を備えた改良された装置の開発である。提案される装置は、幅広い負荷の範囲内で動作し、スムーズに開始および停止し、突然停止した後でもスムーズに始動し、流動層装置で実行されるほとんどの技術的プロセスを処理することも可能である必要がある。装置は簡素な設計であり、安価である必要がある。
【００２８】
上記の問題は、試薬、流動化ガス、および必要であれば材料のための少なくとも１つの送りチャネルと、その高さの少なくとも一部にわたって下向きに先細りになる漏斗形状の垂直に配向された反応チャンバ２と、反応チャンバ２と同軸であり、かつ処理生成物を除去するための少なくとも１つの穴６を有するパイプ５とを有する、環状噴流流動層を備える装置を開発することによって解決される。
【００２９】
反応チャンバ２の内面３は階段状の構造を有し、パイプ５は、反応チャンバ２の底部１７を通して案内される。パイプ５は、反応チャンバ２の内部で終端してもよい、または反応チャンバ２を通り抜けて、さらに蓋を通して案内されてもよい。さらに、この装置は、反応チャンバ２の本体３ａを通過するチャネル９を備えており、それらの主な機能は、流動化ガスを供給することである。いくつかの技術的プロセスにおいて、チャネル９は、材料および／または試薬を供給するために使用され得る。
【００３０】
反応チャンバ２の最も内側の表面３の階段状構造は、反応チャンバ２の内部空間が正多面体として、例えば反応チャンバ２と同軸であり、互いの上に取り付けられる正角柱および／または正角錐台として形作られるような方法で形成される。
【００３１】
規則正しい多面体構造の少なくとも１つの部分は、反応チャンバ２の高さに沿っていることが好ましい。
【００３２】
反応チャンバ２の下方に先細りする漏斗状部分における規則正しい多面体構造は、共通の底平面を共有する任意の２つの隣接する多面体について、上部多面体の底面において多角形に内接する円の半径が、下部多面体の底面において多角形の周りに外接する円の半径より短くならないような方法で形成される。
【００３３】
規則正しい多面体構造は、すべての正多面体が、それぞれの底面に同じ数の辺を持つ正多角形を有するような方法で形成されることが好ましい。
【００３４】
すべての正多面体の底面の対応する辺は平行であることが好ましい。
各々の下部多面体は、底面のそれぞれの辺の平行な位置から特定の角度のところになるように隣接する上部多面体に対して反応チャンバ２の軸を中心に回転され、そして反応チャンバ２内のパイプ５の一部は、反応チャンバ２の軸に対して回転体として成形されるのが好ましい。
【００３５】
パイプ５は、反応チャンバ２の底部１７および蓋７を通して案内され、処理生成物、流動化ガス、および利用可能な場合は材料の除去のための穴６が、その側面でパイプ５の上部に配置されることが好ましい。
【００３６】
パイプ５は、反応チャンバ２の底部１７を貫通するように案内され、蓋７には到達せず、処理生成物、流動化ガス、および利用可能な場合は材料が、パイプ５の開放した上端によって形成される穴６を使用して除去されることが好ましい。
【００３７】
装置は、底部１７に、底部１７を貫通するパイプ５の出口のための穴と同軸の追加の穴を有し、これにより、反応チャンバ２から処理生成物の一部を除去することを可能にすることが好ましい。
【００３８】
反応チャンバ２へのチャネル９の出口は、反応チャンバ２の高さおよび周辺部に沿って所定の順序で配置されることが好ましい。
反応チャンバ２へのチャネル９の出口は、多面体の垂直端の近くに位置することが好ましい。
多面体の各垂直端の近くに、異なるチャネル９の１つまたは２つの出口が位置することが好ましい。
反応チャンバ２へのチャネル９の各出口は、チャネル９から流れるガスが、反応チャンバ２へのチャネル出口に隣接する端部を形成する、多面体の面の１つに沿って主に誘導されるような方法で配置されることが好ましい。
チャネル９を通した独立したガスの供給を実現するために、反応チャンバ２のシェル１と本体３ａとの間に膜が設置されることが好ましい。膜は水平でも垂直でもよい。
【００３９】
試薬粒子、および利用可能な場合は材料を噴流層に推し進めるために、傾斜路１６が、反応チャンバ２の底部１７に配置されることが好ましい。
この装置は、以下の用途のいずれかで、すなわち任意の種類のガス混合物の浄化、噴流層での気体、液体、固体燃料または廃棄物の燃焼、熱分解、熱ガス化、噴流層でのバルク材料の分離、化学反応、乾燥のために触媒、吸着剤および吸収剤を使用する技術的プロセスのいずれかで使用されることが好ましい。
【００４０】
上記の問題は、環状噴流流動層を備えた装置に試薬処理方法を適用することで解決されており、これは、試薬、および利用可能な場合は材料を装置に送り込むことと、流動化ガスを装置に供給することと、試薬、および利用可能な場合は材料から回転環状噴流流動層を生成することと、装置内での試薬の処理、ならびに処理生成物、流動化ガス、および利用可能な場合は材料の装置からの除去を意味する。
【００４１】
試薬処理は、装置内で、環状噴流流動層内と、反応チャンバ２の階段状構造の内面３上の噴流層の外側の両方で行われる。
反応チャンバ２への流動化ガスの供給は、チャネル９に供給される流動化ガスの速度および／または量などの技術的プロセスのパラメータを変更することによって制御されることが好ましい。
【００４２】
反応チャンバ２の内面での処理は、流動化ガス、試薬および材料の流れが、チャネル９を通して反応チャンバ２の段差１３に供給されることで試薬、材料、および処理生成物の粒子を一定の速度で１つの段差から別の段差に移動させ、そして噴流層の中へと移動させ、プロセスは、試薬処理の指定された段階が達成されるまで実行され、その後処理生成物、流動化ガス、および利用可能な場合は材料が、パイプ５の上部部分にある穴６から除去されるような方法で実行されるのが好ましい。
【００４３】
流動化ガスは、各段差１３における、または段差１３のグループにおける反応チャンバ２内の処理条件に応じて反応チャンバ２に供給されることが好ましい。
反応チャンバ２から供給される生成物および／または試薬の追加の処理は、パイプ５内で行われることが好ましい。
【００４４】
クレーム請求される解決策の技術的結果は、回転環状噴流流動層を備えた改善された装置の開発にあり、それは、その寸法（高さを含む）、強度、その軸の周りの回転の方向および速度、その高さに沿った異なる部分での噴流の接線方向、半径方向、および垂直方向（軸方向）の速度を調整する能力、噴流内での流体化した粒子の滞留時間、流動化した粒子の互いに中での、および流動化ガスとの相互作用の強度、ならびに試薬処理の速度、強度、およびそれらが噴流から離れて反応チャンバの内側の周辺部に推し進められるものと、噴流の底部（基部）に向かって移動することを含めた、噴流の外での試薬の滞留時間を調整する能力など噴流のパラメータを調整することを可能にする。
【００４５】
クレーム請求される装置および方法の態様が、図１から図１５までの図面に示されている。
図１では、回転環状噴流流動層を備えた装置の反応チャンバ２は、下向きに先細りする漏斗形状を有する。パイプ５は、その軸が垂直であり、かつ反応チャンバ２の軸と一致するように、反応チャンバの中心に設置される。チャンバの高さに沿った任意の部分における反応チャンバの環状断面は、正多角形の形の外側境界を有する。内側境界は円形である。この断面の形状は、ランダムに交互に並ぶ正角柱４および／または正角錐台４ａの形で互いの上に配置された一組の多面体として形成される、反応チャンバの内部空間によって決定される。
【００４６】
さらに、反応チャンバ２の下向きに先細りする部分におけるすべての角錐台４ａは、頂点が下になっている。反応チャンバ２の下向きに先細りの領域内で、共通の底平面を共有する隣接する角柱４および／または角錐４ａは、上部多面体の底面における辺の長さが、下部（隣接する）多面体の底面における辺の長さより短くならないことが特徴である。しかしながら、反応チャンバ２の下方に拡張する領域内では、この段落で説明される隣接する角柱４および／または角錐４ａの幾何学的特性は反対であることは明らかである。
【００４７】
すべての多面体は同軸である。それらの共通軸は、反応チャンバ２の軸である。隣接する角柱４および／または角錐４ａは、その共通の軸の周りを互いに対して回転させることができる。相対的な回転角度の値は、技術的プロセスのパラメータ、装填される材料の特性、および反応生成物によって決まり、０〜９０度の範囲で変化し得る。多面体の底面における多角形は、様々な数の辺を有することができるが、３つ以上である必要があり、上限は、設計の複雑さによってのみ制限され、３２であるように見える。底面の多角形の推奨される辺の数は４〜１６である。多面体の底面における正多角形の辺の数は、隣接する多面体に対して異なってもよい。提案される反応チャンバ２の構成では、その内面３に階段状構造を作成することで処理速度と処理深度の向上を促進させることが可能であり、その理由は、反応チャンバ２の内面３の近くを下に移動する大きな非凝縮粒子は内面３の段差１３に堆積し得るためである。段差上にある間、大きな粒子は、段差１３に沿ってチャネル９から供給される追加のガス流に曝される。流れの影響を受けた粒子は、段差に沿って（追加の処理を受けながら）移動してその境界に達し、最も近い下の段差１３の上に転がり、それぞれのチャネル９からこの段差１３に沿って供給されたガス流によってピックアップされる。このプロセスは、粒子が十分に粉砕されるまで、および／またはパイプ５を通って反応チャンバ２から除去できる段階に処理されるまで繰り返される。
【００４８】
装置の反応チャンバ２にはノズルの底部がないため、設計が簡素化され、設計を安価にする。ガス流は、反応チャンバ２の本体３ａを外側から内側に通り抜けるチャネル９を通って反応チャンバ２に案内される。チャネル９は、供給されたガスが角柱４および／または角錐４ａのうちの１つの側端の近く（可能な限りそれに近い）で反応チャンバ２に進入し、かつ流入するガス流の速度ベクトルは、多面体の（それぞれの端部を形成する）側面の１つに平行になるような方法で設計されている。これにより、ガスが各ガス流の入口の地点で多面体（反応チャンバ２を形成する）の横方向の面（側面）に対して接線方向に反応チャンバ２に供給され、チャンバ２（パイプ５）の軸の周りにガス流の循環（回転）を形成することが保証される。各多面体４（４ａ）は、多面体４（４ａ）の各側端の近くに配置され得るその独自のチャネル９を有することができ、側端は２つの側面の交点であるため、２つのチャネル９の出口が多面体４または４ａの各側端の近くに位置することができる（側面ごとに１つのチャネル）。この場合、第１のチャネル９は、端部の１つの側面に平行にガスを供給し、第２のチャネルは、同じ端部の第２の側面に平行にガスを供給する。
【００４９】
装置の設計によって、独立した方法でチャネル９を通して反応チャンバ２にガスを送り込むことが可能になる、すなわち、それらは、反応チャンバ２の異なる層構造１５のレベルにおいてだけでなく、各々の構造１５内でも、異なる組成、異なる温度および異なる供給率を有する場合がある。独立した供給は、反応チャンバ２のシェル１および本体３ａとガスダクト１０との間の空間における垂直方向の膜と水平方向の膜１２によって実現される。
【００５０】
提案される設計の反応チャンバ２は、反応チャンバ２内にトロイダル噴流流動層を作成し、材料粒子の回転速度を水平面と垂直面の両方で調整すること、ならびに膜１２およびガスダクト１０の位置に対して、異なるチャネル９を通して独立して供給されるさまざまなガスによる材料の処理を実行することを可能にする。膜１２は、層構造１５（２つ以上）のチャネル９がグループに組み合わされるような方法で配置することができる。隣接していない層のチャネル９を組み合わせるために、外部のガスダクト１０を、当分野で知られている方法で使用することができる。
【００５１】
材料は、蓋７の案内チャネルを通じて、またはねじ送り、空気輸送などの当分野で知られている方法を使用していくつかのチャネル９を通して装置に送り込まれる。
廃ガスおよび処理生成物は、好ましくはパイプ５の上部に位置する穴６を有するパイプ５を通して除去される。パイプ５が反応チャンバ２の蓋７および底部１７を貫通して通っている場合、排出されるガスおよび処理生成物は、パイプ５を通して下または上のいずれかに誘導することができる。両方向、すなわち上下方向の排出も可能である。ガスおよび処理生成物がパイプ５の（一方の端または面から）上または下に排出される場合、このときパイプ５のもう一方の端部（面）を使用して、追加の試薬および／または材料をパイプ５に供給してパイプ５および後続のパイプの空間内で追加の処理を実行することができる。この処理では、パイプ５の自由端（面）（廃ガスおよび処理生成物の除去には使用されない）から加えられる追加の物質（吸着剤、触媒、クエンチングガスなど）を使用する必要がある。これらの物質は、当分野で既知の方法（空気輸送、ノズル、ねじ送りなど）を使用して、パイプ５の自由端（面）に送り込むことができる。
【００５２】
当分野で既知の流動層装置（特に噴流層を有するもの）の別の欠点は、固相焼結体が流動層の内部、主に壁に沿って堆積する可能性があることである。反応チャンバ２の下部に焼結体が蓄積すると、特に反応チャンバ２の内部の回転速度と圧力の急増により、明示される装置の動作に重大な途絶が生じる可能性がある。装置が最大負荷の７０〜８０％の負荷で動作する場合、負の作用が強まる。
【００５３】
このような欠点を克服することは、本発明の別の目的である。
実際、反応チャンバ２の上層に形成される固相焼結体は、遠心力の下でその壁に向かって移動する。壁の近くで、下向きに移動する焼結体は段差１３にぶつかる。ここで、それらは、１つの段差から別の段差までの落下距離と共に増大する大きさの垂直方向の運動量を受け取るため、段差の高さは、それが上にある段差からピックアップされた後、下にある段差にぶつかる焼結体の衝撃速度の垂直方向の成分を決定するパラメータである。したがって、垂直方向の運動量（衝撃）が、焼結体をばらばらしに、粉砕するが、反応チャンバ２の内面３近くのパイプ５の周りのその円運動もまた、その円運動の経路内で遠心力によって影響を受ける焼結体が段差１３に当たり、そこから水平方向の運動量を受け取るため、その粉砕作用に寄与している。したがって、水平方向と垂直方向の衝撃を組み合わせることにより、焼結体は押しつぶされる。このような粉砕により、広範囲の調整可能な負荷の範囲内で装置の動作を安定させる。
【００５４】
当分野で知られている流動層装置には、急激に変化する負荷の下での動作の不安定性と、流動化ガスの供給の突然の停止によって生じる急な停止の後の再始動が難しいというもう１つの欠点がある。特に、流動化ガスの供給の急激な減少または完全な停止の後のノズル底部での凝縮相の堆積は、反応チャンバ２への流動化ガスの流入を阻止する可能性があり、装置を再起動させることを要する場合がある。流動層装置の始動は、流動化ガスと凝縮材料の流量を徐々に増やすことによって達成されるスムーズなやり方で行われることが推奨されている。ただし、大量の処理済みの材料がノズルの底部を覆っている場合、これを行うことは不可能であり、これにより、（急な停止の後に）装置を再起動することが困難になり、ノズルの底部から試薬および／または材料を部分的に除去するなどの特別な技術的操作、または強力な初期流動化ガスの噴出を必要とする。こういった操作が必要になると、装置の設計が複雑になり、コストが増大し、操作寿命が短くなり、全体として経済的パフォーマンスを悪化させる。
【００５５】
本発明では、このような欠点は、反応チャンバ２の内面３の階段状構造によって修正され、流動化ガスの供給が急激に減少する、または完全に停止したとき、固相焼結体は主に反応チャンバ２の内面３の段差１３の水平断面に堆積し、このことは、トロイダル噴流からのごく一部のみが反応チャンバ２の底部１７に沈殿することを意味するためである。このため、装置の再起動または高性能モードへの切り替えを、よりスムーズに、かつより低い流動化ガスの流量および圧力で行うことができる。この利点を十分に活用するために、反応チャンバ２の内面３の階段状構造は、段差１３の水平断面の総面積が凝縮相材料の特定の部分に対応するような方法で設計されるべきである。この領域のサイズは、安息角、かさ密度およびその他の凝縮相材料（試薬および処理生成物）の特性だけでなく、反応チャンバ２で実行される技術的プロセスのパラメータ（例えば、温度、ガス流量、反応チャンバ２内の凝縮相材料の量など）によっても決まる。前記パラメータの数およびその多様性を考慮すると、段差１３の水平断面の総面積、ならびに経験から得られた反応チャンバ２の層構造１５に沿ったこのような領域の分布を選択することが妥当である。
【００５６】
反応チャンバ２の底部１７上のパイプ５の周りに取り付けられた傾斜路１６は、装置の始動、およびトロイダル噴流による装置の底部からの最も重い粒子のピックアップを容易にする。傾斜路１６は、それぞれの傾斜路に沿って流動化ガスを誘導する、下部（最下部に最も近い）層構造１５のチャネル９の１つから流入する流動化ガス流によって重い粒子が傾斜路１６の１つに沿って加速されるように設計されている。傾斜路１６上で加速し、それに沿って上向きに移動すると、重い粒子は、流れをたどるチャネル９からの流動化ガス流の近くで持ち上げられ、よって流動化噴流の上向きの流れによってピックアップされる。この上向きの流れは、反応チャンバ２の底部１７の存在と、反応チャンバ２からの廃ガスの除去のためのパイプ５の穴６の上部の配置のために、接線方向の入口の流れによって生成される。
【００５７】
提示される図面は、本発明の本質をよりよく理解するために概略的に作成されている。そこには、装置とその構成要素の理解を簡素化するいくつかの視覚要素がある場合もあるが、関連する規制文書に準拠して行われる設計文書では容認されない。これらの視覚要素の暫定的な性質は、当業者に明らかである。
【００５８】
本発明で使用される用語および定義
多面体の底平面は、多面体の底面にある多角形を含む平面である。多面体の底面は、底面における多角形によって限定される底平面の一部である。
角柱は、２つの面が、平行な平面に属する合同（等しい）多角形であり、残りの面が、底面を有する共通の辺を持つ平行四辺形である多面体である。これらの平行四辺形は角柱の側面と呼ばれ、他の２つの多角形はその底面と呼ばれる。底面の多角形の辺と一致しない平行四辺形の辺は、側端と呼ばれる。
直角柱は、側端が底平面に直交する角柱である。正角柱は、その底面に正多角形を有する正角柱である。通常の角柱の側面は等しい長方形である。
角錐は底面が多角形であり、残りの面（側面と呼ばれる）は共通の頂点を共有する三角形である多面体である。共有される頂点の反対側の三角形の辺は、角錐の底面の辺と一致する。
角錐の高度は、頂点からその底面でのその平面まで下がる垂線である。
正角錐とは、底面が正多角形であり、その高さが底面の中心を通過することを意味する。この場合、角錐のすべての側面は二等辺三角形である。
角錐台とは、角錐の上部（頂点を含む）が底面と平行な平面で切り取られた（取り除かれた）角錐を意味する。
段差は、１つの断面が水平に近く、もう１つの断面が垂直に近い、傾斜した表面（垂直に対して）にある尖点である。
階段状の構造は、垂直に対して傾斜した表面（傾斜面）に沿って特定の（規則的な）方法で配置されたさまざまな構成の一セットの尖点（段差）である。
段差の層（階層）−同じ水平レベルの段差。
層構造は、角錐または角柱の底面の間の反応チャンバ本体の一部である。
【００５９】
以下の用語および定義は、本発明の理解を簡潔さ、および平易さのために、主に請求項のセクションで使用するために取り入れられている。これらの用語および定義は、本発明の特徴をよりよく説明するために、他の同義の用語とともに、一般的に説明のセクションの本文で使用されてもよい。本文中で使用されている同義語は、技術の分野で一般的に使用されており、当業者には明らかである。
試薬は、さらなる処理を実行して処理生成物を取得するために装置に入れられる固体、液体、または気体状態の物質である。
材料とは、装置内での処理プロセスの必要なパラメータを満たすために装置に受け入れられる、固体、液体、または気体状態の物質（触媒、吸着剤、不活性充填剤など）である。
処理後の生成物は、試薬処理後に装置から除去される固体、液体、または気体状態の物質である。処理後の生成物には、通常、試薬処理の結果と、使用された試薬や材料の未処理の残留物が含まれる。
流動化ガスは、固体および／または液体状態の試薬および材料（利用可能な場合）から反応チャンバ２内で回転環状噴流流動層を生成するために、ならびに／あるいは段差１３において所望される速度および／または流量および／または方向のガス流を生成するために、チャネル９を通じて反応チャンバ２に入るガス状物質である。
単一のタイプのガスまたはガスの混合物が、流動化ガスとして機能する場合がある。後者の場合、混合物は、試薬およびガス状の物質を含み得る。
処理とは、試薬から処理後の生成物を取得するために設計された装置で実行されるすべての技術的プロセスを網羅する用語である。
他の用語および定義は、当業者には明らかであるか、または説明および図面において説明されている。
【符号の説明】
【００６０】
１  装置のシェル
２  反応チャンバ
３  階段状構造の反応チャンバの内面本文では、それはまた、追加の試薬処理（噴流処理以外）を実現する「階段状表面」とも呼ばれる。
３ａ  反応チャンバの本体
４  正角柱
４ａ  正角錐台正角錐４とともに、それらは正多面体と呼ばれる。
５  一部が反応チャンバ２内に配置された回転体簡単にするために、この構造はパイプと呼ばれる。反応チャンバ内のこの構造の一部は、反応チャンバ２と同軸である。
６  パイプ５の穴。パイプ５が装置の蓋７を貫通していない場合、穴６はパイプ５の上端（反応チャンバ２の内側）に相当する。
７  装置の蓋
８  閉鎖位置に引き込まれた送りチャネル
８ａ  チャネル９へのアクセスカバー
９  反応チャンバ２にガスを供給するためのチャネル
１０  装置にガスを供給するためのダクト
１１  シェル１の支持構造体
１２  水平と垂直の両方向が可能な分離膜
１３  反応チャンバの内面の段差
１４  反応チャンバの狭窄部
１５  反応チャンバ２の本体３ａの層構造
１６  反応チャンバ２の底部にある傾斜路
１７  反応チャンバの底部
１８  反応チャンバ２から内部サイクロンを通って下方に生成物を案内する、パイプ５の垂直分岐
１９  反応チャンバ２から直接下方に（反応チャンバ２の底部１７にある穴を通して）生成物の一部を案内する、パイプ５の傾斜分岐
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】回転環状噴流沸騰（流動）層を備えた装置の可能な実装形態の簡略化された不等角投影図を示しており、ここでは穴６を備えた中央パイプ５は、装置の上部および底部１７を通して案内されている図である。
【図１ａ】反応チャンバ２の軸を通る垂直面による（支持構造なしの）装置の断面図である。
【図２】中央パイプ５が、チャンバ内に配置されたその上端を有し、装置の上部（蓋７）に到達していない、装置の代替の実装形態を概略的に示す図である。ここでは、パイプ５の上端が穴６を形成している。
【図３】反応チャンバ２の本体３ａの実装形態を概略的に示す図であり、反応チャンバ２の所望される構成、および反応チャンバ２の内面３の階段状構造を達成するために様々な層構造が使用される図である。
【図３ａ】反応チャンバ２の本体３ａの実装形態を概略的に示す図であり、反応チャンバ２の所望される構成、および反応チャンバ２の内面３の階段状構造を達成するために様々な層構造が使用される図である。
【図４】すべての垂直断面が正八角形である。反応チャンバ２の代替の実装形態の平面図を概略的に示す図である。
【図５】すべての垂直断面が正八角形である、反応チャンバ２の代替の実装形態の平面図を概略的に示す図である。これらの実装形態は、チャンバの底部の設計が異なっている。図４では、底部１７は傾斜路１６を有し、図５には、傾斜路は存在しない。
【図６】すべての水平断面が正六角形である反応チャンバ２の簡略化された像を示す図である。ここでは、任意の２つの隣接する多面体（共通の底平面を共有する）では、下部多面体の上部底面の多角形は、上部多面体の下部底面の多角形に内接している。
【図７】装置の本体内にチャネル９を備える層構造１５と、傾斜路１６を備えた装置の底面（底部１７）の簡略化された不等角投影図である。
【図８】反応チャンバ２のすべての（水平方向の）断面が正方形である、装置の可能な実装形態の簡略化された不等角投影図である。
【図９】図８に示される（直方体として形作られた）反応チャンバ２の下部角柱を部分的に形成する、下部層構造１５（チャネル９を備えた）の簡略化された不等角投影図である。傾斜路１６を備えた反応チャンバ２の底面（底部１７）は２層構造を有する。
【図１０】図８の装置に対して階段状の表面３を有する反応チャンバ２の簡略化された不等角投影図である。
【図１１】装置の可能な実装形態の簡略化された水平方向の断面を示しており、この場合、層構造１５は、反応チャンバ２の軸の周りの流動化された噴流の回転方向を反対方向に切り替える、ガスチャネル９の２つの異なるシステム（グループ）を有する図である。この図はまた、チャネル９の異なるグループにガスを供給するために使用される分配膜１２も示している（図１１に示されていないガスダクト１０が利用可能な場合）。
【図１２】反応チャンバ２の所望される構成を形成するように設定された層構造１５を備えた本体の一部と、シェル１の一部と、いくつかの水平分離膜１２とを含む、装置の可能な実装形態の一部分を概略的に示す図である。さらに、矢印は、ガスダクト１０が、反応チャンバ２の指定された層１５（特定の水平レベルでの）にガスを別々に供給することを可能にすることを示している。さらに、反応チャンバ２の段差１３が、層構造１５の実施形態と共に示されており、これにより、反応チャンバ２の様々な水平方向の薄辺を正角柱４（正角錐４ａ）として形作ることが可能になる。正角柱４と角錐４ａを総称して正多面体と呼ぶ。
【図１３】中央パイプ５が内部サイクロンとして成形され、装置の上部（蓋７）および底部（底部１７）部分を通して案内される、装置の可能な実装形態の簡略化された不等角断面図である。
【図１３ａ】中央パイプ５が内部サイクロンとして成形され、装置の上部（蓋７）および底部（底部１７）部分を通して案内される、装置の可能な実装形態の簡略化された不等角断面図である。したがって、この実装形態のパイプ５には２つの機能があり、つまり、装置からの処理生成物の除去と、気相と凝縮相のさらなる分離であり、凝縮相は装置の底部１７を通して除去され、廃ガスと気体生成物は装置のシール７を通して除去される。この実施形態におけるパイプ５は、内部サイクロンとして機能する。
【図１４】装置の可能な実装形態を概略的に示しており、中央パイプ５は、図１３および図１３ａの実施形態よりも高度な分離を行う図である。パイプ５は２つの出口分岐を有する。それらの１つは垂直であり、もう一方は傾斜している。パイプ５の垂直分岐１８は、反応チャンバ２からの処理生成物の一部を内部サイクロンを通して下向きに案内する。パイプ５の傾斜した分岐１９は、反応チャンバ２からの処理生成物の一部を下方に（底部１７を通して）直接除去する。図から明らかなように、パイプ５はその機能に応じて異なる形状を有することができる。ただし、反応チャンバ２内のパイプの一部は、回転体の形状またはそれに近い形状であることが好ましい。反応チャンバ２の外では、パイプ５は任意の形状であってもよい。
【図１４ａ】図１４の装置とは別にパイプ５を概略的に示す図である。パイプ５は、反応チャンバ２内で回転体に近い形状をしている。反応チャンバ２の外側のパイプ５の構造部分は、回転体とは大きく異なっている。
【図１５】反応チャンバ２を上部と下部に分割する狭窄部１４を有する反応チャンバ２の簡略化された像を示す図である。漏斗形状を有するのは反応チャンバ２の上部のみである。下部（狭窄部１４の下）は、試薬の追加処理（乾燥、粉砕、ガス化など）に適した形状である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
以下の説明は、好ましい実施形態に基づいており、添付の図面を参照する。本説明で直接言及されていなくても、当業者には明らかであるならば、本説明で全体として、または一部として言及されるすべての実施形態および代替の技術的解決策は、いかなる制限もなしに、任意の矛盾のない組み合わせにおいて使用することができる。
【００６３】
図１または図１ａは、回転環状噴流流動層を備えた装置の反応チャンバ２が、下向きに先細りする漏斗状の形状を有することを例示している。反応チャンバ２の内面３は階段状の構造を有するため、それは、階段状構造が特有の方法で成形された表面に形成されることを意味する。この表面は、その頂部が階段状の構造になっており、放物面、双曲面、楕円体、または特定の数式で記述される、または記述されない任意のその他の表面など、垂直軸を持つ回転の任意の表面として成形することができる。内面３がその頂部に形成された階段状構造を有する回転面である場合、反応チャンバ２の軸と同じ平面に属するその母線を定義することが可能である。図３ａに例示されているように、いずれの平面線も母線として機能することができる。その高さに沿って、内面３は、円錐形、放物線形、円筒形、および他の形状のいくつかの交互に配置された断面で構成され得る。図１５では、数式で記述するのが難しい母線の代替の形状を見ることができる。この図では、反応チャンバ２の上部の部分は、下向きに先細りになる漏斗形状を有し、いわゆる狭窄部１４で終わっており、その下で反応チャンバ２は再び拡張している。それはさらに底部１７まで拡張することができ（図１５には示されていない）、これにより、反応チャンバの形状は砂時計を参照するができる。あるいは、図１５に示すように、反応チャンバ２は、狭窄部より下で拡張し（直径が拡大し）、次に底部１７に向かって再び先細りになる（直径が縮小する）形状を有してもよい。この場合、反応チャンバは、簡単にするためにピッチャー型と呼ぶことができる。したがって、反応チャンバ２は、その高さの一部（好ましくは上部）全体にわたってのみ漏斗形状であってもよい。
【００６４】
内面３の接線は、垂線に対して、すなわち反応チャンバ２の軸に対して異なる傾斜角を有することができる。望ましい傾斜は０度から６０度まで変化し、特定の技術的および設計上の考慮事項に基づいて選択される。接線の傾斜は、母線の異なる地点で異なる場合がある。
【００６５】
この技術的解決策は、階段状構造３の漏斗形状が、反応チャンバ２を通るガス流が急激に減少したとき、回転トロイダル噴流内での処理済み材料の重量の削減を調整することができるため、幅広い負荷の下でより安定した動作条件を保証する。より具体的には、装置に対する負荷（すなわち、反応チャンバ２を通るガス流量）が減少した場合、回転噴流は、特定の数の粒子しか流動化状態で維持することができないため、回転噴流内の流動化した粒子の一部は、そこから離れる傾向がある。この場合、過度な流動化した粒子が階段状の表面３に不均一な様式で堆積する。この不均一性は、回転トロイダル噴流の高さに沿ったさまざまなレベルでの異なる強度の遠心力の存在によってのみならず、母線の特定の形状によっても生じる。例えば、反応チャンバ２の垂直軸と上部の部分における母線に対する接線との間の角度が下部における角度を超えた場合、主に内面３の上部の段差１３に過剰な材料が堆積する。さらに、上部の段差１３の近くのチャネル９が、上部の段差に堆積した過剰な材料の層によってふさがれる場合もある。同時に、下部の段差１３の近くのチャネル９はまだ開放しているか、または少なくともそれほどふさがれてはいない。このようなレベルの閉塞の差によって、下部（閉塞の少ない）チャネル９を通るガス流量をスムーズに増加させることができ、これにより、噴流が上部の段差１３から過剰な材料を段階的にピックアップすることを可能にし、洗練された再調整の工程なしで、このような段差の近くのチャネル９から障害物を取り除くことが可能になる。
【００６６】
初期値へのさらなるロールバックを伴う、より低い負荷にそのようにスムーズに移行する能力は、従来技術の障害の中にあった。
例えばその曲率の符号を変えることによって内面３の形状を別の形にすることは、反応チャンバ２の高さに沿ったさまざまなレベル（段差１３）において過剰な流動化粒子の必要な堆積パターンを達成するのに役立つ。したがって、装置の負荷を変えることで、高負荷から低負荷へ、またはその逆のスムーズな移行が実現され得る。
【００６７】
明らかであるように、段差１３での過剰な流動化粒子の堆積は、底部１７に堆積する粒子の数を減少させ、噴流から除去され、底部１７に堆積した粒子が噴流に戻るのを容易にする（再始動時または負荷が増加したとき）。
【００６８】
反応チャンバ２の中央には、専用の構造体５が設置されている。この構造の目的は異なる場合がある。その目的に応じて、構造体５の形状も変化し得るので、一般に、それは任意の形状であり得る。しかしながら、反応チャンバ２内の構造体５の一部は、好ましくは回転体として成形されるか、またはそれに近い形状を有するべきであり、そのため、その軸は、反応チャンバ２のそれと一致する。この要件は、構造体５の周りの流動層の動きに対する構造体５の抵抗を最小限に抑えるために課されている。
【００６９】
構造体５は、異なる機能を有する場合があり、主要な機能（またはそれらの少なくとも１つ）は、反応チャンバ２からの処理生成物および廃ガスの除去である。そのため、本明細書での構造体５はしばしば「パイプ」と呼ばれる。
【００７０】
反応チャンバ２内のパイプ５の一部は、放物面、円錐、円柱などの回転の任意の表面として成形されてよく、または一連の異なる回転体で構成されてもよく、これは、必要に応じて、内面３と共に反応チャンバ２の内部容積および断面を形作っており、換言すると、パイプ５の形状と、反応チャンバ２の構成により、反応チャンバ２内の（噴流）流動層の形状およびパラメータ、詳細には反応チャンバ２の異なる垂直断面におけるガス流量レジームが決定し、例えば反応チャンバ２の環状断面の削減された領域は、噴流流動層内の増大した垂直方向の速度成分に対応している。したがって、反応チャンバ２内のその断片の形状を決定するパイプの母線の形状は、トロイダル噴流流動層の動きを決定するパラメータである。そのため、パイプと反応チャンバ２の両方とも、必要な処理パラメータ、試薬および／または材料の特性、および装置の他の動作パラメータに基づいて同時に設計されるべきである。特に、Ｓ字様の形状（異なる曲率の符号を有する）が、パイプ５の母線プロファイルの合理的な解決策になる場合がある。
【００７１】
図１および図１ａに示されるように、装置内で行われる処理の種類に応じて、パイプ５は、装置の蓋７を貫通するように案内されてもよい。このような設計により、処理プロセスにおいて、反応チャンバから外に出ているパイプ５の両方の出口（端部、面）を使用することが可能になる。パイプ５が反応チャンバ２の蓋７および底部１７を通って案内される場合、ガスおよび処理生成物は、パイプ５の上または下のいずれかで除去されてよく、両方向での除去も可能である。ガスおよび処理生成物がパイプ５の上または下で（その端部／面の１つを通して）除去されるとき、その他の端部（面）は、パイプ５および後続のパイプ空間で追加の処理を実行するために利用されてもよい。この追加の処理は、パイプの利用されていない端部（面）（流動化ガスおよび処理生成物の除去には使用されない）から追加の物質（吸着剤、触媒、クエンチングガスなど）を供給することによって可能である追加の物質は、空気輸送、ノズル、ねじ送りなどの当分野で知られている方法を使用して、パイプ５の利用されていない端部（面）に入れてもよい。
【００７２】
反応チャンバ２の必要な構成を達成する必要性のみならず、パイプ５の内部空間で実行され得る処理プロセスの段階も考慮して、反応チャンバ２内のパイプ５の形状を選択することが妥当である。例えば、パイプ５の内部空間が追加の分離のために使用される場合、パイプ５は、それぞれの分離装置、例えば、図１３に示されるような従来技術のサイクロンなどのそれぞれの分離装置として設計されてもよい。
【００７３】
サイクロンを反応チャンバ２内に完全に配置することができる。この場合、好ましくはその外面を形成するすべてのサイクロンの要素が回転体として成形されるべきであることは明らかであり、そのためサイクロン（すなわち、反応チャンバ２の軸）の周りのトロイダル噴流流動層の回転に対するサイクロンの抵抗は最小限になる。サイクロンの下部からの分離された物質の排出を確実にするために、内部サイクロンは、その下部に反応チャンバ２の底部１７を通って案内されるパイプ（分岐）を有するべきであることは明らかである。
【００７４】
何らかの理由で、内部サイクロンの高さが反応チャンバ２の高さを超える場合、サイクロンは、その高さによって許容される範囲で反応チャンバ２内に配置されてもよい。ここで、好ましい解決策は、サイクロンの上部は重要な分離プロセスが発生する場所であるため、反応チャンバ２に配置することである。
【００７５】
明らかであるように、内部サイクロンの入口要素（この場合、パイプ５の穴６）は反応チャンバ２の内部に配置する必要がある。分離された物質の収集ビンを含むサイクロンの下部は、底部１７の下の反応チャンバ２の外部に設置することができる。内部サイクロンの（ガス）出口機構は、反応チャンバ２の外側の装置の蓋７の上に配置されるべきであることも明白である。
【００７６】
反応チャンバ２の底部１７を越えて延びるパイプ５の部分（内部サイクロンとして実装された部分を含む）は、任意の構成を有することができる。パイプ５のこれらの部分は（反応チャンバ２の外側の）、必ずしも回転体として成形される必要はない。例えば、図１４および図１４ａは、反応チャンバ２の外側の断面（具体的には、図１４および図１４ａの下部）が回転体とは大きく異なるようなパイプ５の形状を示している。
【００７７】
廃棄物流動化ガスおよび処理生成物は、穴６を通してパイプ５に案内され、次にパイプ５から、パイプ５に接続された他の従来技術の装置に案内される。例えばパイプ５が、図１３および図１３ａに示されるように、内部サイクロンとして実装される場合、このとき、パイプ５内の凝縮相粒子からガスを分離することが可能である。この場合、廃ガスはパイプ５の上部出口ポート（端部）から除去されるのに対して、分離した粒子は沈降して、その後パイプ５（この実施形態では、内部サイクロン）の下部出口ポート（端部）から除去される。図１４および図１４ａに示されるパイプ５は、より洗練された形状を有する。パイプ５のこの実装形態は、その機能を拡張し、パイプ５と反応チャンバ２の両方で分離を行うことを可能にする。
【００７８】
パイプ５はまた、燃焼および後燃えなどの他の処理プロセスに利用されてもよい。この場合、可能な合理的な解決策は、内部サイクロンではなく、先行技術のサイクロン炉としてパイプ５を製造することであろう。この解決策は、パイプ５の一端を通して追加の燃焼ガス、例えば空気、酸素、またはそれらの混合物を供給し、その一方で、すべての処理生成物はその反対側から除去されることを可能にする。このような炉は、好ましくは、それが反応チャンバ２の内部に同軸で配置される限り、回転体として成形されるか、またはそれに近い形状を有するべきである。
【００７９】
廃ガスの追加の精製や処理生成物の安定化などの他の処理プロセスがパイプ５で実行される場合、追加の処理試薬および／または材料は、ガス形態で、または（好ましくは細かく分散した）凝縮相としてパイプ５の端部の一方から供給され、その一方で、任意の段階で得られた処理生成物は、パイプ５の反対側の端部を通して除去される。この場合、パイプ５内で行われるように選択された処理のための適切な道具としてパイプ５を成形することも妥当である。明らかであるように、反応チャンバ２内のこれらの装置の一部は、好ましくは回転体として成形される、あるいは回転体として成形された、またはそれに近い形状を有する容器に入れられるべきである。
【００８０】
回転噴流内の凝縮相は遠心力によりその中心から周辺に向かって離れるように推し進められるため、反応チャンバ２の中央部分にパイプ５を配置することは妥当である。パイプ５がない場合、このような変位により、噴流内のガス状の凝縮相は非常に不均一に分布することになる。凝縮相は回転軸から離れるように主に集中し、その一方で、ガスは反応チャンバ２の全容積にわたって分散される。その結果、反応チャンバ２の軸方向領域におけるガス中の凝縮相含有量は、周辺部におけるものよりも低くなる。したがって、気相と凝縮相の間の相互作用の効率が低下する。反応チャンバ２と同軸のパイプ５は、反応チャンバ２の中央領域を占めており、流動化ガスを周辺部に押しやり、すなわち凝縮された物質のより高い含有量の方に流動化ガスを押しやり、それによりそれらの分布の不均一性を低減させ、装置内での相同士のより効率的な相互作用を確実にする。
【００８１】
この技術的な解決策は、パイプ５が追加の技術的操作に使用された場合、装置の機能を拡張し、処理セットにおける装置の数およびセットの寸法を削減するが、このことは、従来の技術ではいくつかの個別の装置を使用することによってのみ達成することが可能であった。
【００８２】
反応チャンバ２の高さ（パイプ５の高さ内）に沿った水平断面はいずれも環状であり、その外側境界は正多角形として形作られている。次に、内部境界は、それぞれの断面におけるパイプ５の外径に等しい直径を有する円として、または正多角形として形作られてもよい。
【００８３】
断面がこのように形作られるのは、反応チャンバ２の内部容積が、例えば図１２に示されるように、不規則に互いの上に配置された正角柱４（正角錐台４ａ）の形の多面体のセットとして形成されるためである。すべての正多面体は、反応チャンバ２と同軸である。
【００８４】
反応チャンバ２は、高さに沿った規則正しい多面体で構成された少なくとも１つの部分を有する。
【００８５】
反応チャンバ２は、その高さに沿って少なくとも１つの下向きに先細りする漏斗形状の部分を有するべきである。
【００８６】
反応チャンバ２の下向きに先細りする漏斗状の部分にある規則正しい多面体の構造は、共通の底平面を共有する任意の２つの隣接する多面体について、上部多面体の底面において多角形に内接する円の半径が、下部多面体の底面において多角形に外接する円の半径より短くならないような方法で形成される。さらに、反応チャンバ２の下方に向かって先細りする漏斗形状の部分におけるすべての角錐台４ａは、頂点が下になっている。
【００８７】
規則正しい多面体の構造は、すべての正多面体が、その底面と同じ数の辺を持つ正多角形を有するような方法で形成されてよい。
すべての多面体の底面多角形に同じ数の辺がある場合、共通の底面を共有する任意の２つの隣接する角柱４（角錐４ａ）について、上部多面体の底面における辺の長さは、下部（隣接する）多面体の底面における辺の長さより短くないことがわかる。
【００８８】
すべての多面体の底面多角形の辺の数が同じである場合、これらの底面多角形のそれぞれの辺は平行である場合、または平行ではない場合がある。特に、各下部多面体は、隣接する上部多面体に対して反応チャンバ２の軸の周りで特定の角度だけ回転されてよく、その結果、それらのそれぞれの側面はもはや平行ではなくなる。隣接する多面体の相対的な回転は、各下部多面体が、反応チャンバ２の高さの少なくとも一部の全体を通して上部多面体に対して同一方向に回転されるように指示されてよい。
【００８９】
隣接する角柱４（角錐４ａ）が共通の軸を中心に互いに回転される場合、相対的な回転角度は、処理プロセス、試薬および／または材料（利用可能な場合）の特性、および／または処理生成物によって決まり、０度から９０度の範囲であってよい。
【００９０】
例えば、図６の反応チャンバ２は、その底面に正六角形を有する１セットの正角柱４によって形成される。図６の隣接する角柱は、互いに３０度回転されている。例えば、図４および図５では、反応チャンバ２は、その底面に正八面体を備えた１セットの正角柱によって形成されている。図４および図５の隣接する角柱は、反応チャンバ２の軸の周りで２２度と半度だけ互いに対して回転されている。
【００９１】
図８および図１０の実施形態は、その内部容積が、その底面に正方形を有する一セットの正角柱によって形成される、反応チャンバ２の簡略化された像を提示する。図８および図１０の隣接する角柱の相対的な回転角度は、０度または９０度である。
【００９２】
隣接する層からの多面体は、０度から９０度の範囲の任意の相対的な回転角度を有し得ることに注目されたい。
【００９３】
１つの多面体の底面多角形が、２つの隣接する多面体の共通の底平面にある別の多面体の底面多角形に内接している場合、隣接する多面体の相対位置に関して特別なケースがある。反応チャンバ２の下方に向かって先細りする漏斗状の部分に適用された場合、下部多面体の底面多角形が内接されるものになる。この場合、隣接する多面体は、その底面における辺の数が異なる正多角形を有してよい。
【００９４】
多面体の底面における多角形は、辺の数が異なる場合があり、例えば図５では８つ、図６では６つ、図８では４つである。明らかであるように、底面多角形の辺の最小数は３つ以上である必要がある。同じ反応チャンバ２は、それらの底面多角形において異なる数の辺を有する多面体として成形された部分を含み得る。
【００９５】
底面多角形の辺の最大数は、実装形態の複雑さによってのみ制限される。ただし、底面多角形の辺の数が多すぎると、形状は円に近くなり、トロイダル噴流流動層内で回転し、反応チャンバ２の段差１３に当たる粒子の衝撃力を低下させる。これは結果として、大きな粒子、それらの焼結体および集塊の破壊が、より遅くなり、より非効率になる可能性がある。したがって、多面体の底面多角形に多数の辺があることにより、本発明の重要な利点、すなわち大きな粒子とその集団の効率的な破壊が損なわれる可能性がある。したがって、多面体の底面多角形の辺の最大数を３２に制限することが妥当である。底面多角形の好ましい辺の数は４〜１６である。明らかであるように、処理中の焼結の可能性が低いか、無視できる場合、反応チャンバ２の内部容積は、正角柱および正角錐台に加えて、正円筒形および／または正円錐台で形成されてもよい。
【００９６】
多面体の底面にある正多角形の辺の数は、隣接する多面体に関して異なる場合がある。
反応チャンバ２の提案される構成は、装置の材料処理の速度および深度を促進するために、その内面３に階段状構造を形成することを可能にする。これは、多くの理由のために生じるが、主に反応チャンバ２の内面３の近くで下方に移動する処理済みの試薬の大きな固体粒子が内面３の段差１３に堆積する可能性があるためである。段差に堆積した大きな粒子は、段差１３に沿ってチャネル９を介して供給される追加のガス流に曝される。流れの影響を受けた粒子は、段差１３に沿ってその境界（端）に移動する（さらに処理されながら）。端に到達すると、粒子は最も近い下方の段１３の上に転がり落ち（およびこれに衝突）し、そこで、それぞれのチャネル９からこの段１３に沿って供給されるガス流によって粒子がピックアップされる。このプロセスは、粒子が粉砕されるまで、および／または粒子がパイプ５を介して反応チャンバ２から除去できる段階まで処理されるまで繰り返される。段差１３に堆積した試薬粒子の記載される処理を考慮して、少なくとも１つのチャネル９が段差１３の各水平断面に沿ってガスを供給するような数のチャネル９を装置に装備することが好ましい。
【００９７】
粒子が上方の段差１３から最も近い下方の段差１３に転がり落ちるとき、粒子は下方段差の水平面に衝突し、段差が高いほど、粒子はより強い衝撃から落下し、衝撃の力が強くなるほど、粒子がより小さい粒子に分解する速度は速くなり、その断片のサイズはより小さくなり、全体として、装置内の材料処理の速度と効率が向上する。したがって、段差を高くすることが妥当である。一方、段差の高さは、反応チャンバ２の構成、形状および寸法、ならびに反応チャンバ２の全体としての処理強度、および特に段差１３における処理の強度を決定するパラメータである。したがって、反応チャンバ２内の処理の強度は、例えば粒子を調整する、すなわち衝撃の頻度と力を調整することによって制御することができる。この調整機能は、段差の数と、その相対的な高さに依存する。
【００９８】
また、それらを介して供給されるガスの必要な速度および流量に基づいて、各層構造に対してチャネル９のサイズを設定することも妥当である。チャネル９の位置は好ましくは、チャネルの軸が多面体のそれぞれの側面に平行であり、かつチャネルを通過するガス流が、ガスがそれに沿って伝播する段差の水平面に最大の影響を与えるような方法で選択されるべきである。このため、チャネルの高さは、チャネル９が実装されている層構造１５の高さを超えないようにする必要がある。チャネルの断面は、必要なガス流パラメータ（速度、方向および強度）に基づいて、その長さに沿って形状と寸法が変化する場合がある。
【００９９】
この技術的解決策は、反応チャンバ２の形状だけでなく、反応チャンバ２の内面３の段差１３の水平面、垂直面、および傾斜面の寸法および形状も調整することを可能にする。これは、次に、処理済みの試薬粒子が互いにぶつかったとき、段差１３にぶつかったとき、および利用可能な場合は材料粒子にぶつかったときのその衝撃力を調整する可能性を保証する。また、段差１３での粒子の滞留時間を調整して、ある段差から別の段差への落下距離を調整し、その結果、装置の材料処理強度を調整することも可能である。この点において、従来技術の装置は、材料処理強度に対する制御はこれより遙かに小さい。
【０１００】
装置の反応チャンバ２はノズル底部を持たず、それにより、設計がより単純になり、より安価にもなる。ガス流は、反応チャンバ２内の本体３ａを通るように案内されるチャネル９を通して反応チャンバ２に供給される。チャネル９の出口ポートは、内面３の高さおよび周辺部に沿って分散される。したがって、チャネル９の設計および配置は、ピンポイントでガスを反応チャンバ２に送り込むことを可能にする。
【０１０１】
チャネル９の総数と、反応チャンバ２の高さおよび周辺部に沿ったそれらの分布は、装置で実行される処理プロセスのパラメータによって決まる。ガスは、反応チャンバ２の内面３を通って反応チャンバ２の内部のみに供給される。
【０１０２】
装置の底部１７には、反応チャンバ２の内部にガスを供給するための要素はない。しかしながら、反応チャンバ２の底部１７は、傾斜路１６として設計された特別な突起を有し得るので、底部１７に最も近い下方チャネル９から反応チャンバ２に供給されるガス流が、処理済みの試薬の粒子、および利用可能な場合は物質の粒子を底部１７から持ち上げ、それらをトロイダル噴流に押し込むことができる。傾斜路１６を備えた反応チャンバ２の実施形態は、図１ａ、図２、図４、図６、図７、図８および図９に示されている。傾斜路１６をパイプ５の周りに配置することで、各傾斜路が、それぞれのチャネル９の適合するガス出口ポートを有するようにすることが妥当である。各傾斜路におけるガスの流れは、可能な範囲まで傾斜路に沿って誘導されるべきである。底部１７の傾斜路１６の数は、下部構造１５（底部１７に最も近い）のチャネル９の数より多い場合、これより少ない場合、またはこれと等しい場合もある。傾斜路の形状および寸法は、粒子の効率的なピックアップを保証し、かつ最も大きくて最も重い粒子が傾斜路の表面に定期的に当たるときに、これらを効率的に粉砕することを保証するように選択されるべきである。同時に、傾斜路１６は、反応チャンバ２に通じるチャネル９の出口ポートをふさぐのを回避するような形に成形されるべきである。底部１７における傾斜路１６の最適な数は、下部構造１５（底部１７に最も近い）におけるチャネル９の数に等しい。傾斜路１６は、底部１７に設定された特有の形状の段差とみなされてもよい。
【０１０３】
反応チャンバ２の内面３は、装置の本体３ａを形成することによって作成される。図３および図６〜図１２に示すように、本体３ａを一セットの構造１５として層ごとに構築するのが好都合である。
【０１０４】
層構造を作成する材料は、装置で実行される技術的プロセスのパラメータに応じて選択されるべきである。高温処理の場合、耐熱合金やセラミックなどの耐熱材料からなる層構造を使用するのが妥当である。異なる層構造１５は、異なる構成材料で作成されてよい。
【０１０５】
本体３ａを構築する間にチャネル９を実装するのが便利である。この場合、チャネル９は、層構造１５と一緒に成形される。チャネル９の寸法および形状は、必要なガス流量に基づいて選択されるべきである。チャネル９の高さは、それが実装される層構造１５の高さを超えてはならない。
【０１０６】
供給されるガスが角柱４および／または角錐４ａの側端近くで（できるだけそれに近いことが好ましい）反応チャンバ２に入るようにチャネル９を設計することが妥当であり、入ってくるガス流の速度ベクトルはそれぞれの端部を形成する多面体の側面の１つにほぼ平行である。したがって、反応チャンバ２への入口の地点におけるベクトルの方向を、この地点における反応チャンバ２の側面に対する接線の方向に可能な限り近づけて設定することが好ましい。このような方向は、チャンバ２の軸の周り（すなわち、パイプ５の周り）のガス流の循環（回転）を確実にする。
【０１０７】
各多面体４（４ａ）は独自のチャネル９を有してよい。これらのチャネル９は、多面体４（４ａ）の各側端の近くに配置され得る。多面体４（４а）の側端は２つの側面の交点として形成されるため、多面体４（４ａ）の側端の近くに出口ポートを有する可能性がある、１つまたは２つのチャネル９（つまり、側面ごとに１つのチャネル）である。２つのチャネル９が１つの多面体の各側端の近くに配置された実施形態が図１１に示されている。この場合、ガスは、図１１に示すように、１つのチャネル９を通って端部の１つの側面に平行に、また別のチャネル９を通って同じ端部の別の側面に平行に案内される。さらに、各チャネル９は、それ自体の寸法および形状を有することができる。
明らかであるように、膜１２およびガスダクト１０を使用してチャネル９をグループに組み合わせることにより、反応チャンバ２にガスを供給し、（２つのチャネル９が多面体の各側端の近くで利用可能な場合）２つの反対方向のいずれかで反応チャンバ２（パイプ５）の軸の周りでの、供給されたガスの回転を保証することが可能になり、これにより、反応チャンバ２の軸の周りでのトロイダル噴流の回転方向の規則的な反転を定めることが可能になり、また反応チャンバ２内のトロイダル噴流の回転方向に逆らっていくつかの層構造１５内のチャネル９を通して供給されるガスのおかげで、処理済みの材料の粒子の流れに追加の層流と乱流の遷移を生じさせる。回転噴流におけるこのような局所的な乱流は、その内部での処理プロセスを強化することを可能にする。
【０１０８】
したがって、装置の設計によって、異なる層構造１５内で異なる方向にガスを供給することで、反応チャンバ２の軸の周りで異なる方向の回転を生じさせることが可能になる（多面体の各側端の近くに２つのチャネル９が利用可能であるという条件で）。同じ（各）側端の近くの２つのチャネル９を通して同時にガスを供給することで、（各）単一の層構造１５内での反応チャンバ２の軸の周りでの供給されたガス（および処理された粒子）の回転速度と、（各）単一の側端の近くの総ガス流量を調整することも可能である。
【０１０９】
この場合、回転数と、ガス流量は独立して調整されてよい。垂直および水平の膜１２およびガスダクト１０を使用してチャネル９をグループに組み合わせることにより、噴流流動層の高さに沿った様々なレベルで粒子の回転速度（および方向）と、垂直速度を調整することが可能になる。
【０１１０】
また、（各）単一の側端の近くで２つのチャネル９を利用できることと、同じ側面付近での２つのチャネル９の各々に関して独立して調整可能なガス供給を利用できることは、（各）単一の側端の近くで１つのチャネル９のみを有するクレーム請求される装置の実装形態と比べて、処理済みの材料粒子の垂直方向の速度および反応チャンバ２の軸の周りでの回転速度を調整する多様性（可能性）を高めることも明白である。
【０１１１】
膜１２、ガスダクト１０、およびチャネル９（各側端の近くに１つまたは２つ）の存在、ならびに各チャネル９を介して独立して、またはガス供給グループ（膜１２およびガスダクト１０によって形成される）を介してガス供給を制御する機能１０）は、処理プロセスを効率的に実行するために必要とされるように、トロイダル噴流流動層の運動パラメータ、ならびに噴流内と、段差１３においての両方で流動化した粒子の運動パラメータを調整することを可能にする。
【０１１２】
例えば、流動化ガスが反応チャンバ２に流入することで、各層構造１５でガス供給が反応チャンバ２の軸の周りで同様の回転方向を保証する場合、反応チャンバ２の軸の周りでの噴流流動層の回転速度は最大にされ得る。明らかであるように、流動化した粒子に影響を与える遠心力も同様に最大に達する。その結果、最も大きな粒子または焼結体および粒子の集塊が、より強力に周辺部に押し付けられ、段差１３に対するその衝撃が大きくなり、かつその粉砕も強化される。
【０１１３】
本発明の別の実施形態において、ガスは、チャネル９を通して異なる方向で（反応チャンバ２の軸の周りの回転の点において）反応チャンバ２に供給され、反応チャンバ２の軸の周りの最小限の回転速度の回転トロイダル噴流流動層を生成することを可能にする。この場合、粒子の分離に対する遠心力の寄与は最小限に抑えられることになる。
従来技術の装置では、回転トロイダル噴流の運動パラメータ（高さに沿った様々なレベルでのガス速度および流量）に対する制御ははるかに小さい。
各側端の近くのチャネル９の数は（０から２まで）異なる場合があることは明らかである。
【０１１４】
装置の設計により、反応チャンバ２の異なる構造１５のレベルにおいてだけでなく、各構造層１５内でも同様に、チャネル９を通して独立してガスを反応チャンバ２に（異なる組成、温度、速度、および流量で）供給することが可能になる。チャネル９への独立したガス供給は、例えば、図１１、図１２、および図１ａに概略的に示されるように、シェル１と、ガスダクト１０と組み合わされた反応チャンバ２の本体３ａとの間の空間内で垂直および水平の膜１２を使用することによって編成されてよい。
【０１１５】
各チャネル９は、技術的プロセスに必要ないくつかの異なるガス、例えば燃料および酸化剤を供給するような方法で設計することができるこの場合、チャネル９は、同軸パイプとして、あるいは長手方向の垂直方向の壁および／または水平方向の壁によって、または当分野で既知の別の方法で別個のチャネルに分割された単一のパイプであってよい。この場合、ガスは、当分野で既知の方法で、共通のチャネル９内の個々のチャネル（ガスダクト１０と同様の）を介して供給されるべきである。
【０１１６】
提案される反応チャンバ２の設計により、水平方向と垂直方向の両方向で流動化した粒子の速度（回転）が調整可能である調整可能なトロイダル流動層を反応チャンバ２内に生成し、膜１２およびガスダクト１０の必要な数および配置が確保されるという条件で、異なるチャネル９（またはチャネル９のグループ）を通して独立して供給されるさまざまなガスを使用して試薬処理を実行することが可能になる。
【０１１７】
上部層構造１５のチャネル９へのガス供給を調整することにより、反応チャンバ２（パイプ５）の軸の周りの流動化した粒子の（水平面における）回転速度を調整することが可能になる。この場合、流動化した粒子の速度の垂直成分は、特に下部層構造１５の近くでは、はるかに小さい範囲までしか変化しない。
【０１１８】
下部を形成する層１５のチャネル９へのガス供給を調整することにより、流動化した粒子の速度の垂直成分と水平成分の両方を調整することが可能になる。
【０１１９】
したがって、さまざまな層構造１５のさまざまなチャネル９（またはチャネル９のグループ）において必要なガス供給率を確保することにより、反応チャンバ２内の回転トロイダル噴流内での流動化した粒子の必要な運動パラメータ（つまり、速度と滞留時間）を達成することが可能である。
【０１２０】
（２つ以上の）隣接する層１５のチャネル９をグループに組み合わせるために膜１２が設置されてもよい。隣接する層に属さないチャネル９をグループに組み合わせるために、当分野で既知の方法で外部ガスダクト１０および膜１２を使用することができる。
【０１２１】
こうして、この点においてその可能性がはるかに低い従来技術の装置とは異なり、装置の設計によって、様々なガスの力学的条件下で反応チャンバ２の異なる水平レベルにおいて異なる処理段階を実行することが可能になる。
【０１２２】
処理済みの試薬は、ねじ送り、空気輸送などの当分野で既知の方法を使用して、蓋７にある送りチャネルおよび／またはチャネル９（アクセスカバー８ａを介してアクセスされる）を介して装置に供給することができる。
【０１２３】
従来技術の装置の別の欠点は、主に壁に沿って流動層の内部で起こり得る固相焼結体の堆積である。反応チャンバ２の下部に堆積した場合、焼結体は、明示される装置の重大な誤作動を引き起こす可能性があり、特に反応チャンバ２内の速度および圧力の急増を引き起こす可能性がある。焼結体形成の悪影響は、装置が最大負荷の７０〜８０％未満の負荷で動作している場合にとりわけ強大になる。
【０１２４】
この欠点を克服することは、本発明の目的の一つである。
実際、反応チャンバ２の上部層に形成される焼結体は、遠心力によってその壁に向かって推し進められる。反応チャンバ２の壁付近では、下方に移動する焼結体は段差１３にぶつかり、垂直方向の勢いを受けて粉砕される。反応チャンバ２の内面３近くのパイプ５の周りでの焼結体の半径方向の移動もまた、そのさらなる粉砕に貢献しており、これは、この円運動中に焼結体は遠心力の影響を受け、段差１３にぶつかり、水平方向の運動量を受け取るためである。つまり焼結体は、それらが水平方向と垂直方向に受ける衝撃の組み合わせにより押しつぶされる。粉砕により、幅広い範囲の調整可能な負荷での装置の動作が安定される。この点において、本発明は、従来技術の装置よりもはるかに高い可能性を有する。
【０１２５】
従来技術の装置の別の欠点は、急激に変化する負荷の下での動作の不安定性、および突然の流動化ガス供給の停止の後に装置を再始動するのが難しいことである。この場合、凝縮相は、流動化ガスの供給の急激な減少または完全な停止の後にノズル底部に完全に沈降し、それにより反応チャンバ２への流動化ガスの供給を妨害する場合がある。このような場合、装置の再起動が必要である。流動層装置は、流動化ガスや凝縮材料の流量を徐々に増加することによってスムーズに始動させることが望ましいが、かなりの量の凝縮相材料がノズルの底部を覆っているため、再始動の間に行うことは不可能である。（突然の停止後の）再起動には、特別な技術的な操作が必要になる場合があり、例えばノズルの底部からの試薬および／または材料（利用可能な場合）の部分的な除去、あるいは強力な最初の流動化ガスの噴出を必要とする。このような操作は、機器の設計を複雑にし、コストを増大させ、操作寿命を短くし、最終的には経済的パフォーマンスを悪化させる。
【０１２６】
本発明では、この欠点は、反応チャンバ２の内面３の階段状構造によって修正されるが、これは、流動化ガスの供給が急激に減少するか、完全に停止した場合、凝縮相の流動化した粒子は主に、反応チャンバ２の内面３の段差１３の水平断面に堆積するため、トロイダル噴流からの凝縮相粒子のごく一部のみが反応チャンバ２の底部１７に堆積するためである。このため、装置の再起動や高性能モードへの切り替えは、よりスムーズに、かつ流動化ガスのより低い流量および圧力で行うことができる。本発明のこの利点を十分に活用するために、反応チャンバ２の内面３の階段状構造は、段差１３の水平断面の総面積が特定の量の流動化された粒子を収容するのに十分であるように設計されるべきである。この領域のサイズは、安息角、かさ密度およびその他などの凝縮相粒子（試薬、材料、処理生成物）の特性だけでなく、反応チャンバ２で実行される処理プロセスのパラメータ（例えば、温度、ガス流量、反応チャンバ２内の凝縮相物質の量など）によっても決められるため、段差１３の水平断面の総面積、段差１３の高さ、ならびに経験から得られた反応チャンバ２の層構造１５に沿ったこのような領域の分布を選択することが妥当である。
【０１２７】
反応チャンバ２の底部１７のパイプ５の周りに取り付けられた傾斜路１６は、（突然の停止の後でも）装置の始動、およびトロイダル噴流による装置の底部からの粒子（最も重いものを含めた）のピックアップを容易にする。傾斜路１６は、傾斜路が十分な高さである場合、下部（底部に最も近い）層構造１５のチャネル９、および上にある構造のチャネル９を通して前記傾斜路に沿って誘導される流動化ガス流によって、重い粒子が傾斜路１６の１つに沿って加速されるように設計されている。
【０１２８】
傾斜路１６上で加速され、それに沿って上向きに移動すると、重い粒子は、流れの方向に沿って次のチャネル９からの流動化ガス流の近くでそこから分離し、これにより流動化噴流の上向きの流れによってピックアップされる。この上向きの流れは、反応チャンバ２の底部１７の存在と、反応チャンバ２からの廃ガス除去のためのパイプ５の出口穴６が上部に配置されることに起因して、接線方向の流入量によって生成される。それらがチャネル９から出てくると、流動化ガスは（下の底部１７のために）半径方向に上向きに移動して、反応チャンバ２の上部部分にあるパイプ５の出口穴６へと移動する。結果として、流動化ガスによって、反応チャンバ２（パイプ５）の軸の周りを回転する上向きの流動化噴流が生成され、その中で処理済みの試薬の粒子および材料（利用可能な場合）の粒子が流動化される。
【０１２９】
特許請求される方法の実装形態は、図１、図１ａ、および図２に提示される実施形態を使用して考慮されている。
さまざまな試薬および材料の特性（かさ密度、粒子状物質の密度、多孔度、サイズ、形状など）の大幅な違いにより、装置のパラメータおよびその内部での処理プロセスのパラメータ（例えば、反応チャンバ２を介して供給される流動化ガスの流量、その温度、ガスの流入チャネル９を通じて反応チャンバ２（すなわち、その形成層１５）の高さに沿って反応チャンバ２に供給されるガスの流量の分布、ガスダクト１０の数と配置、膜１２の数と配置、反応チャンバ２の形状、階段状の内面３にある段差１３の形状と数、階段状の面３の形状、および装置の設計と、その内部で実行される技術的プロセスの特徴を決定するその他のパラメータ）を正確に計算し、数値的にシミュレーションすることが困難になることに留意されたく、多くの場合、そのためにそれらは、処理済みの試薬および処理の種類に応じて経験的に選別される必要がある。
【０１３０】
以下の実施形態は、装置のすべての可能な用途を検討するわけではない。これらの実施形態とは別に、この用途が当業者に明らかである場合、装置は、説明された技術分野または近い分野からの同様の装置を使用して他の方法で実行される他の処理プロセスで使用されてもよい。
【０１３１】
実施形態１は、最も詳細にカバーされる実施形態である。残りの実施形態は、実施形態１による装置のセットおよび装置の動作とのそれぞれの違いの範囲だけ詳細に説明される。ここでは、同様の装置の一般的な動作原理は当業者に知られており、また明白であるため、同様の装置で特定の処理プロセスを実行するために必要な追加の機器の典型的なセットについても同じことが言えることが暗示されている。
自明であるため、以下のすべての実施形態が、クレーム請求される装置に必要な既知の追加機器のセットの詳細な説明を含むわけではない。これらの機器のセットは、当業者に知られており、明白であることが暗示されている。
【０１３２】
以下の実施形態のいずれかに列挙された追加の機器は、後に言及されていないとしても、その必要性が当業者に明らかであれば、他の実施形態で使用される可能性が高いことも暗示されている。
【０１３３】
以下の実施形態は、特許請求される装置の様々な実装形態、およびそこで使用される試薬処理のための方法を説明する。ただし、この違いは単一の発明概念によって統合されており、それ故、本記載のどのセクションにそれらが取り込まれるか、以下のどの実施形態にそれらが記載されるか、およびどの図面にそれらが描かれるかに関わらず、実行される処理プロセス、ならびに該処理プロセスに伴う試薬、利用可能な場合は材料を考慮して、任意の合理的な組み合わせで、特許請求される装置の特有の実装形態において実装（適用）することができる。
【０１３４】
以下の実施形態では、「周辺機器」という用語が使用される。クレーム請求される発明の文脈において、周辺機器は、クレーム請求される装置と相互に作用し、クレーム請求される装置で実行される処理プロセスによって要求される、クレーム請求される装置の動作に必要な、任意の既知の追加機器（任意の既知の装置）を意味する。何らかの周辺機器が必要ではあるが（特定の用途でのその使用に関して）、以下の実施形態で言及されていない場合、このような機器の存在（必要性）は当業者に明らかであり、簡潔にするために、およびクレーム請求される発明自体の特定の特徴に焦点を合わせるために、実施形態の説明からは省略されている。
【０１３５】
好ましい実施形態の詳細な説明
実施例１
図１、図１ａおよび図２に提示される実施形態は、好ましくは均質な組成で低いかさ密度のかなり大きな燃料片、例えばバイオ燃料穀物（ペレット）、ウッドチップ、およびその他の同様の種類の燃料などの燃焼を介して熱エネルギーを獲得するために使用されよい。
【０１３６】
説明されたプロセスを実行するために図１および図１ａの装置に接続される周辺機器のリストは、（少なくとも）以下の、
送りチャネルのアクセスカバー８内のフランジ接続によって、１つまたは複数の送りチャネルを介して接続された反応チャンバ２への調整可能な燃料の供給を保証するための当分野で既知の燃料供給装置と、
【０１３７】
チャネル９内に設置される（隙間を空けて）ことで、それが設置されるチャネル９を通して、動作するのに十分な量で酸化剤（例えば空気）が供給され、アクセスカバー８ａにあるフランジ接続によって、最下部の（底部１７に最も近い）層構造１５の１つまたは複数のガス供給チャネル９を通して接続される、液体または気体燃料を使用するパイロットバーナー（自動制御システムを介してリモートで始動および停止される）などの当分野で既知の点火（パイロット）装置と、
【０１３８】
他のガスダクト１０から独立して各ガスダクト１０に対して個別に制御される調整可能な酸化剤流量を有する、ガス供給ダクト１０にあるフランジを通して接続された酸化剤（例えば、空気、酸素またはそれらの混合物）を供給するためのブローファンなどの当分野で既知の装置と、
【０１３９】
パイプ５の下方端（面）を介して接続された（固体および気体の）燃焼生成物を除去するための当技術分野で既知の装置（例えば、ドラフトファン）と、
技術的プロセスの一般的な仕様で必要とされるような、パイプ５の下端から、燃焼生成物を除去するための装置までの燃焼生成物の経路上に設置された、燃焼生成物の分離（隔離）および精製のために燃焼生成物から熱エネルギーを抽出するための当分野で既知の装置、および（二酸化炭素の捕捉のための）および他の装置（その数と配置は技術的プロセスの一般仕様によって決まる）とを含むべきである。
【０１４０】
パイプ５の上端は閉鎖されてもよく（この場合、図１および図１ａの装置は図２の装置と同様に動作する）、または既知の追加の試薬および／または材料を供給するパイプラインへと開放することで、パイプ５内の処理プロセス（例えば、硫黄酸化物、窒素酸化物、一酸化炭素などからの煙道ガスの浄化）の特定の段階の実施を保証する場合もある。
【０１４１】
装置には、すべてのアクチュエーターの（手動、またはできれば自動）調整をサポートし、酸化剤供給装置と燃焼生成物除去装置の同期した動作を保証することで、反応チャンバ２内に一定の（小さい）真空を維持（装置が設置される室内の大気に対して）して、燃焼生成物の危険な成分から部屋を保護し、バーナーの安定した動作を保証する制御システムが備わっているべきである。
【０１４２】
装置の始動により、点火装置（バーナー）の安定した動作を保証するモードでガス供給装置および燃焼生成物除去装置を起動する。次に、パイロット装置（バーナー）が起動される。同時に（または少し後で）、反応チャンバ２内での処理プロセスのすべての持続期間を通じて一定に動作するように意図されたバーナーが起動されてもよい。反応チャンバ２（この実施形態では、燃焼室）内の温度および（好ましくは）パイプ５内の（好ましくは穴６の近くの）燃焼生成物の温度は、（熱電対、高温計などとして当分野で知られているような温度測定装置を使用して）制御される。反応チャンバ２が燃料の自己発火温度（例えば、バイオ燃料粒子の場合、好ましくは５００℃以上）まで加熱されると、燃料が反応チャンバ２に供給される。燃料、例えばバイオ燃料粒子は、反応チャンバ２の内面３の上方の段差１３に供給され、チャネル９から、燃料粒子が到達する段差１３までのガス流、および反応チャンバ２内（回転噴流内のガス）のガス流に曝され、また他の粒子からの衝撃にも曝され、段差１３に沿って回転噴流に向かって移動し始める。段差の端に到達すると、燃料粒子は重力により下の段差１３に落下し、プロセスは、さらに別の段差から転がり落ちる粒子が噴流の上向きのガス流に捕らえられ、その落下を遮断するか、反応チャンバ２の底部（または反応チャンバ２の底部１７の傾斜路１６）に到達するまで繰り返される。
【０１４３】
燃料粒子が段差１３に沿って移動すると、ガス化および熱分解プロセス（揮発性の可燃成分の放出）が始まり、そのため粒子に点火する。それが、回転する流動化噴流の中を移動し、段差１３を転がり落ちるとき、燃料粒子は多くの衝撃に曝され、これは、その粉砕、その表面からの灰の除去に寄与し、その結果、より速い燃焼にも寄与する。より重い粒子の完全燃焼には、反応チャンバ２の段差１３での滞留時間が長くなるため、より時間がかかる。したがって、燃料粒子は、回転噴流内だけでなく、反応チャンバ２の内面３上の段差１３上（および利用可能な場合は傾斜路１６）でも処理される。
【０１４４】
燃焼した燃料粒子は揮発性の灰粒子になり、廃棄物流動化ガス（この場合、煙道ガス）の流れによって穴６を通ってパイプ５に運ばれ、その後その下方端（面）を通して装置から取り除かれる。
【０１４５】
最も重い燃料粒子は、段差１３を下って反応チャンバ２の底部１７まで転がり落ちる。底部１７が傾斜路１６を有する場合、底部１７の近くのパイプ５の周りを回転する最も重い粒子は、傾斜路１６に沿ってジャンプし、そのため傾斜路１６の表面にぶつかる複数回の衝撃を受ける。このような衝撃の結果として、それらは（同時燃焼で）粉砕され、流動化噴流によってピックアップされ、そこで完全に燃焼する。
【０１４６】
クレーム請求される装置の始動柱および動作中に、燃料の燃焼、および燃焼している燃料からの回転噴流流動層の生成が視覚的に検査される（送りチャネル８のカバーの窓、および／または該カバーに設置された監視カメラを通して）。燃焼プロセスおよび流動層は、反応チャンバ２内を通る燃料の供給量と、ガス流量を調整することによって制御される。
【０１４７】
反応チャンバ２内を通るガス流量は、各ガス供給ダクト１０を通して個別に、およびすべてのガスダクト１０を通してまとめて調整されて、処理プロセス（この場合は燃焼）の仕様によって必要とされるパイプ５の周りの回転噴流流動層の運動パラメータ（例えば速度）と、噴流の強度（例えば高さ）を保証する。反応チャンバ２内の試薬（この場合は燃料）および流動化ガスの必要な運動パラメータが保証されると、制御システムは、設定されたパラメータを維持するように切り替えられる。パイロットバーナーがオフにされる。
【０１４８】
燃焼室２内に維持される一定の小さな真空によって、オフにしたパイロットバーナーを切り離す（取り除く）ことが可能になる。一方、これらのバーナーは、燃焼プロセス全体を通して継続的に作動する場合もある。燃料の燃焼中にパイロットバーナー（または一定の作動を意図した特別なバーナー）を常に作動させる必要性が生じる場合もあり、例えば高水分（および／または高灰分）の燃料が使用される場合、つまり燃料中の水分（および／または灰の）含有量が高いために自給燃焼が達成できない場合である。このような場合、適切な性能パラメータを備えた点火（パイロット）バーナーが、その一定の作動を保証するために利用可能であるべきである。または、バーナー（パイロットバーナーとは限らない）の一部は、必要なパラメータを有するべきであり、この場合、このようなバーナーは、プロセス全体を通して継続的に作動するように使用される。
【０１４９】
当分野で既知の装置は、処理プロセス中に燃焼生成物の組成を制御する。燃焼生成物の組成に応じて、パイプ５の上方端（面）からパイプ５への追加の物質（試薬）の供給は、パイプ５の上方端（面）に接続された既知の装置を使用して調整されて、処理（燃焼）生成物の所望される組成を達成する。
【０１５０】
反応チャンバ２で実行されるプロセスを観察するために、供給装置が取り付けられていない上部の送りチャネルを閉じる、送りチャネル８のカバーだけでなく、前記機構を上部の送りチャネル８に接続する供給機構のフランジ接続にも目視検査の手段（窓、監視カメラなど）を設置することが望ましい。これらの設備により、反応チャンバ２内のプロセスだけでなく、反応チャンバ２への燃料供給も視覚的に検査することが可能になる。
【０１５１】
記載される実施形態は、電気式のもの、および酸化剤を点火するための電気グロー（加熱）要素を備えたものを含めた、任意の既知のタイプのパイロットバーナーを使用することができる。
【０１５２】
実施例２
図１および図１ａに示される実施形態は、家具製造からのサンダーダスト、おがくず、微細泥炭、石炭ダストおよび他の同様の可燃性物質など微細に分散された、または微粉砕燃料を燃焼するために使用され得る。この場合、クレーム請求される装置は、好ましくは、原材料（微細に分散された燃料）を供給するための下込め機構を備えているべきである。この目的のために、既知の送り機構（例えば、ねじ送り、空気輸送など）が、好ましくは装置の底部に取り付けられるべきである。供給装置を取り付けるには、下部層構造１５（底部１７の近く）内のいくつかのチャネル９を利用するか、または送り機構要素の取り付け（設置）のための追加のチャネルを層構造１５内に設ける必要があり、これを通して微細に分散された燃料が反応チャンバ２に供給される。明らかであるように、チャネル９は、前記送り機構を設置することを可能にする形状および寸法を有するべきである。フランジもまた、装置のシェル上で利用可能であることで、燃料供給装置（送り機構）の検査および交換、ならびにその他のメンテナンス作業を行うことを可能にするべきである。フランジは、装置のシェルに必要なガス耐性（シーリング）を保証するように設計する必要があることも明らかである。すべての送り機構は取り外し可能であることが好ましく、取り付けられているハウジングの領域には、カバー付きのフランジが装備されている必要がある（例えば、チャネル９のアクセスカバー８ａと同様に）。
【０１５３】
微細に分散された燃料が燃焼するとき、より良い燃料燃焼のために、送り機構を反応チャンバ２の底部１７に可能な限り近づけて配置することが妥当である。パイプ５の穴６から送り機構の（反応チャンバ２への）出口ポートが遠くなるほど、反応チャンバ２内での燃料の滞留時間が長くなり、未燃焼燃料が反応チャンバ２から漏れる可能性が低くなる。反応チャンバ２内のより均一な温度場を保証するために、反応チャンバの周辺部全体にいくつかの送り機構を配置することが妥当である。燃料供給チャネルを、反応チャンバ２にガスを供給するチャネル９と組み合わせることも妥当である。
【０１５４】
他のすべての点において、考慮される実施形態は実施形態１と同様である。
実施形態２はまた、気体燃料および液体燃料を燃焼することも可能にし、これは、液体燃料および気体燃料を供給するためのノズルとして当分野で知られているそのような装置の使用を必要とする。実施形態（適切な送り機構が装備されている場合）により、異なる燃料（すなわち、固体、液体、および気体の燃料）を様々な組み合わせで同時に燃焼させることが可能になることも明らかである。
【０１５５】
実施例３
灰、グラファイトダスト、一部の石炭からの石炭ダストなどの比較的低い燃焼率の微細に分散された燃料が燃焼するとき、たとえパイプ５の上端から追加の酸化剤が供給される場合でも、反応チャンバ２内またはパイプ５内のいずれかにおいて燃料粒子が燃え尽きるための時間がない場合がある。このような場合には、こうしたゆっくりと燃焼する燃料は、触媒または不活性な不燃性粒子によって形成される回転環状噴流流動層で燃焼させるのが妥当である。この目的のために、実施形態１および実施形態２に挙げた機器に加えて、実施形態１からの供給機構と同様に、上部送りチャネル（図１および図１ａでは、これらのチャネル８は、閉鎖位置で示されている）のフランジを通して取り付けられる、当分野で既知の触媒または不活性材料送り機構を本実施形態に装備することが妥当である。
【０１５６】
この場合、装置の始動により、点火装置（バーナー）の安定した動作だけでなく、触媒（または不活性粒子）からの回転環状噴流流動層の生成も保証するモードで、ガス供給装置および燃焼生成物除去装置を起動させる。後者の条件を満たすために、実行される燃焼プロセスに最適であり、回転環状噴流流動層を維持するのに適切な性能パラメータ（かさ密度、多孔性など）を有する既知の燃焼触媒（または不活性充填剤）が選択される。生成は、触媒（または不活性充填剤）の特性だけでなく、反応チャンバ２を通過する流動化ガスの流量にも左右される。このため、ガス供給装置および燃焼生成物除去装置が起動されたとき、実施の形態１と同様にパイロットバーナーは機能したままであり、触媒（不活性充填剤）が反応チャンバ２に供給される。実施形態１で説明した手段を用いた目視検査により、パイロットバーナーと流動層の両方の安定した動作が可能になる。反応チャンバ２への触媒（不活性充填剤）の連続した供給、またはバッチ供給を使用して、技術的プロセスに必要な量の触媒または不活性充填剤を供給することができる。この場合、反応チャンバ２を通る流動化ガスの流量を調整することにより、バーナーと流動層の両方の安定性が保証される。触媒（不活性充填剤）と反応チャンバ２が燃料着火温度まで加熱されると、燃料が反応チャンバ２に供給される。そして、プロセスは、実施形態２の特徴を踏まえ、実施形態１と同様の方法で行われる。実施形態２と同様に、この実施形態で説明される方法は、任意の組み合わせで異なる燃料（すなわち、固体、液体、および気体燃料）を燃焼させることを可能にする。
【０１５７】
実施形態４
実施形態１により装備された装置は、バルク材料（例えば、ナシ状果の種子、マメ科植物の果実、湿ったおがくずなど）の乾燥に使用することができる。この目的のために、反応チャンバ２を通る流動化（同時に乾燥させる）ガスの流量は、回転環状噴流流動層内での（高かさ密度の）湿った材料の乾燥、および図２に示すようにパイプ５が実装されている場合、パイプ５の穴６を通した、またはパイプ５の上端（面）を通した、乾燥した（水分の損失により、減少したかさ密度を有する）材料の除去を確実にするために経験的に設定される。
【０１５８】
パイプ５の上端が装置の蓋７に到達しない場合、すなわち、反応チャンバ２の内側にある場合、反応チャンバ２内のパイプ５の部分の長さは、安定した回転噴流をその周りで生成し、噴流内の処理済み材料の十分な滞留時間を確保するのに十分なものであるべきである。反応チャンバ２内のパイプ５の部分の長さは、反応チャンバ２の高さの７５％以上に設定することが好ましい。パイプ５の穴６の好ましい配置についても同じことが当てはまり、これはパイプ５の上端（面）の近くに配置されるべきである。パイプ５の穴６の下端から反応チャンバ２の底部１７までの距離は、反応チャンバの底部１７から装置の蓋７までの距離（高さ）の少なくとも７５％であるべきである。
【０１５９】
次に、乾燥した生成物および廃棄物流動化ガス（乾燥剤または乾燥ガス）が、パイプ５の下端（面）を通って、当分野で既知の装置（例えば、サイクロン）に案内され、そこで乾燥した材料が廃棄物乾燥剤（乾燥ガス）から分離される。次に、完成した（乾燥した）生成物は、分離装置の輸送機構を通じて倉庫に案内され、廃棄物乾燥ガスは、分離装置の排出機構を通じて既知のガス除去（吸引）装置（ドラフトファン、吸引ファンなど）に案内される。
【０１６０】
材料の乾燥に酸化剤を使用する必要はない。乾燥ガスは、処理される材料に応じて選択される。例えば、おがくずは、（液体または気体燃料を使用して）バーナーによって生成された煙道ガスを使用して乾燥させてもよい。この場合、乾燥した物質の発火を防ぐために、そのようなガスの酸素含有量を最小限に抑える必要がある。
【０１６１】
食品を乾燥させる場合は、乾燥ガスとして電気ヒーターを使用するか、乾燥剤として中性ガス（窒素など）を選択することが望ましい（乾燥中の食品の汚染を防ぐため）。この解決策は、発火の可能性と、電気加熱要素の過度の酸化（それらが金属ケースを有する場合）の両方を排除する。
【０１６２】
乾燥ガスを加熱するための追加の装置なしで、例えば加熱されない大気によって材料を乾燥させることができることも明らかである。この場合、乾燥ガスを加熱するための追加の装置は必要なく、それら（装置）はオフにされるか、実施形態に付属する機器のセットから除外することさえできる。
【０１６３】
実施例５
上記の実施形態について説明した処理方法は、図１３および図１３ａに示す実施形態でも実施することができる。図１３および図１３ａの装置は、内部サイクロンとして実装されたパイプ５を有する。この実装形態は、反応チャンバ２の容積内で最初の分離段階を実行することを可能にする。この解決策は、サイクロンの外部配置の場合に避けられない熱損失（実施形態が材料の燃焼に使用される場合）だけでなく、実施形態を組み込むためのシステム全体の寸法を縮小することも可能にする。追加の（内部）分離装置が、その後に廃ガスを凝縮相生成物から分離する外部装置に接続され得るので、廃ガスと凝縮相生成物の分離（隔離）の程度も増大する。
【０１６４】
パイプ５が内部サイクロンとして実装される場合、廃棄物（ガス）を除去するための装置は、上記の実施形態とは異なり、パイプ５の上端（すなわち、サイクロンのガス出口）に接続されなければならない。サイクロン内で分離された凝縮相材料は、サイクロンの下部に沈殿し、その下部の出口（パイプ５の下端）を通して装置から取り除かれる。凝縮相材料は、除去される材料の経路上にさらに離れて配置され、図面には示されていない既知の水門装置を使用して、サイクロン（パイプ５）の下方出口を通してクレーム請求される装置から除去されるべきである。
【０１６５】
内部サイクロンの形状は、反応チャンバ２内の流動化噴流に必要な運動パラメータを確保し、サイクロンとして付加的に機能するパイプ５の分離（分離）プロセスを効率的に行うために、反応チャンバ２の形状と協調させて設計する必要がある。特に、反応チャンバ２内の内部サイクロンの断面の形状は、回転体に可能な限り近いものでなければならない。
【０１６６】
実施例６
実施形態２に記載される方法は、灰がアルカリ金属またはアルカリ土類金属とのハロゲン化物の化合物を含む植物性材料のような低い灰溶融温度を有する材料を燃焼することを可能にする。これらの材料は、図１４および図１４ａに概略的に示される実施形態を使用して燃焼され得る。
【０１６７】
パイプ５（付加的に内部サイクロンとして機能する）は、物質の分離の点でその機能を（反応チャンバ２と組み合わせて）拡張し、それにより、実施形態の可能な用途の範囲を拡大するより洗練された構成を有することが図１４ａから見ることができる。図１４ａは、反応チャンバ２の外側のパイプ５の部分が任意の形状（回転体とは著しく異なる）を有し得ることを示している。しかしながら、反応チャンバ２内のパイプ５の部分は、依然として回転体に近い形状を有するべきである。
【０１６８】
本実施形態の動作は、実施形態２と同様である。反応チャンバ２内の温度は、低融点灰成分を液化するように維持されなければならない。溶融した灰滴は、回転流動層内で発生する遠心力によって反応チャンバ２の周辺部に押しやられ、そこで、それらは段差１３に堆積して、互いに付着し、大きな液滴または噴出の形で段差１３を下って反応チャンバ２の底部１７まで流れるのにつれて大きくなっていく。次に、それらは、底部１７の開口部を通ってパイプ５の傾斜した分岐１９に入り、装置から受入れタンクに取り出される。傾斜した分岐１９は、溶融灰が受入タンクに到達するように十分に断熱されなければならない。分岐１９および受入タンクは、反応チャンバ２の内部空間の必要なガス密度を維持する方法で作成されるべきである（反応チャンバ２は、反応チャンバ２の底部１７の開口部を通して分岐１９に接続されているため）。この要件は、例えば当分野で知られている水門装置を使用することによって満たすことができる。
【０１６９】
ほこりのような高融点の揮発性灰粒子は、穴６（内部サイクロンの入口機構として実装される）を通じて内部サイクロン（パイプ５）に案内され、サイクロン（パイプ５）のガス流から分離（隔離）され、そしてサイクロンの下部に沈降し、パイプ５の垂直出口分岐１８を通して取り除かれる。垂直分岐１８を通る高融合粒子の除去もまた、クレーム請求される装置の内部空間が必要に応じて確実に密閉されるように、当分野で既知の水門装置を使用して実行されるべきである。
【０１７０】
廃ガスの流れは、その上部の出口ポート（パイプ５の上端）を通じて内部サイクロン（パイプ５）から除去される。
【０１７１】
図１４および図１４ａに示す実施形態の分岐１８および１９の構成は、異なる場合がある（実行される処理プロセスの要件、処理される材料の特性、周辺機器のセットなどのために）。例えば、図１４および図１４ａに示される分岐１８は、垂直ではなく傾斜してもよく、分岐１９は、傾斜ではなく垂直であってもよく、または両方のパイプが傾斜していてもよく、あるいはより洗練された構成であってもよい。
【０１７２】
パイプ５は、図１４および図１４ａに示されるように、必ずしも内部サイクロンとして実装されるべきではなく、図１または図２に示されるような形状も有する。この場合、分岐１８および１９の目的は、特定の技術的プロセスおよび一セットの周辺機器に応じて、明らかに変化する可能性がある。
【０１７３】
実施例７
ほぼ同一の一式の周辺機器を使用して、クレーム請求される装置をさまざまな技術的プロセスに適用する可能性を実証するために、ナシ状果の作物（対象製品）を揮発性で（シェル、殻など）重い（砂、小石などの土壌粒子）不純物から分離することを検討する。このため、実施例４として装備された図１４および図１４ａに示す実施形態（実施形態６と同様）が使用される。
【０１７４】
実施の形態１と同様に、処理された材料は上送り機構を介して装置内に供給される。
装置内の回転噴流流動層の運動パラメータは経験的に選択されているので、目的の製品は揮発性不純物と共に内部サイクロンに案内されるが、重い不純物は反応チャンバ２に落下し、底部１７にある穴を通って装置から取り除かれる。
【０１７５】
内部サイクロン内で揮発性不純物と目的の製品が分離され、不純物は廃棄物分離ガスの流れと一緒にパイプ５の上端（つまり、内部サイクロンのガス出口）から除去され、目的の製品は内部サイクロンに沈殿し、分岐１８（パイプ５の下端）を通って装置から取り除かれる。
【０１７６】
実施例８
反応チャンバ２のさまざまな部分（その内面を含む）で追加の技術的操作を実行する可能性を実証するために、図１５に概略的に示されている装置での多分散系燃料（低品位の石炭、または比較的高密度の石炭を含む廃棄物など）の燃焼など、実施形態１でのような燃料燃焼を検討する。燃料が燃焼した場合は、予備分離、粉砕、およびガス化を行うことが好ましい。これらの目的のために、燃料は、反応チャンバ２の下部に設置された送り機構を使用して、反応チャンバ２の下部（狭窄部１４の下）に供給される。燃料は、狭窄部１４の下のチャネル９の一部を介して、または反応チャンバ２の一部に設計された独立した送りチャネルを介して供給される。送り込みは、燃焼した燃料を供給することが意図された既知の送り機構を使用して実行することができる。一般に、燃焼プロセスは、十分なガス流が反応チャンバ２の下部（くびれ１４の下）のチャネル９を介して供給されて、（遠心力の下で）階段状の表面３の近くで回転する処理済み燃料からトロイダル層を生成する点以外は、実施形態１に関して説明したものと同様である。回転する燃料粒子は、それらが互いにぶつかる、および段差１３にぶつかるとき、反応チャンバ２の下部から上部への狭窄部１４を通るガス流によって運ばれるのに十分小さくなるまで粉砕される。（粉砕された）粒子は、実施形態１と同様に、チャンバ２の上部漏斗状の部分に入ると、処理（燃焼）される。
【０１７７】
反応チャンバ２の下部（狭窄部１４の下）で燃料中でガス化（揮発性成分の放出）を開始するのに必要な温度が維持された場合、処理プロセスを強化することができる。
任意選択で、追加の材料を燃焼燃料に追加して、燃料粒子の粉砕および／または燃料のガス化を加速することができる。
【０１７８】
任意選択で、パイプ分岐１９が取り付けられた底部１７の穴を使用して、灰、鉱石粒子、および他の不揮発性材料、例えば段差１３の欠けた破片、および燃料によって供給される追加材料の断片化された粒子などを除去してもよい。
【０１７９】
この実施形態のパイプ５は、異なる形状であってもよく、他の実施形態と同じ機能を果たし得ることは明らかである。
【０１８０】
説明された実施形態およびそれらの補助的な機器のセットは、網羅的であることは意図されていない。実行される処理プロセス、操作の利便性およびメンテナンス、あるいは技術的、科学技術的、経済的またはその他の考慮事項から妥当である場合、本発明に不可欠なすべての設計の特徴は、クレーム請求される装置の特定の実装形態において全体的に（任意の数と組み合わせで）使用され得ることは明らかである。また、このような組み合わせに矛盾がない（技術的、技術的、またはその他の観点から）ことも明らかである。
【図１】
2021504136.tif 000002
【図１ａ】
2021504136.tif 000003
【図２】
2021504136.tif 000004
【図３】
2021504136.tif 000005
【図３ａ】
2021504136.tif 000006
【図４】
2021504136.tif 000007
【図５】
2021504136.tif 000008
【図６】
2021504136.tif 000009
【図７】
2021504136.tif 000010
【図８】
2021504136.tif 000011
【図９】
2021504136.tif 000012
【図１０】
2021504136.tif 000013
【図１１】
2021504136.tif 000014
【図１２】
2021504136.tif 000015
【図１３】
2021504136.tif 000016
【図１３ａ】
2021504136.tif 000017
【図１４】
2021504136.tif 000018
【図１４ａ】
2021504136.tif 000019
【図１５】
2021504136.tif 000020
【国際調査報告】
2021504136.tif 000021
2021504136.tif 000022