JP2013545589A - 流体衝撃波反応器 - Google Patents

Abstract

本発明は衝撃波反応器に関する。この流体衝撃波反応器はレーザ共振理論を流体物理学分野に導入し、衝撃波共振エネルギー集中装置と少なくとも１セットのジェット衝突装置とを含める。衝撃波共振エネルギー集中装置は衝突過程で発生された衝撃波の強度と、衝撃波フィールドにおける超高圧と空洞作用とを強め、処理対象であるマテリアルに対する物理的及び化学的作用を強化した。このような流体衝撃波反応器は比較的低いエネルギー消耗で流体マテリアルに対する超微粉砕処理ができる。特定のプロセス条件で、当該流体衝撃波反応器はさらに流体マテリアルの化学反応過程を効果的に促進することができる。
【選択図】図１

Description

本発明はジェットにより衝撃波を発生させるエネルギー変換器に関するものであり、特に流体マテリアルに対して超微細化処理を行い、または流体マテリアルの化学反応過程に対して促進処理を行う流体衝撃波反応器に関するものである。

近代工業生産の分野において、衝突式高圧ジェット粉砕機や、ターゲット式高圧ジェット粉砕機や、高圧均質機など、流体マテリアルに対して、超微粉砕を行う機械設備はすでに広く応用されている。現在、このような機械設備は、流体マテリアルに対する超微粉砕効果を奏するため、稼動時に必要となる稼動圧力がすでに１００〜２００ＭＰａまたはそれ以上に達している。超高圧による機械設備であるため、工業生産に応用されると、エネルギーの消耗が激しく、設備の構成材料及び性能に対する要求が過酷であるうえ、流体マテリアルの送り粒度に対する要求も高く、工業化生産過程における安全性が悪い。これら装置の問題はその核心構成の不備によるものであり、処理を行う過程において、一部のエネルギーが無益に放出され、粉砕効率を低下してしまう。そのため、生産稼動において、超高圧の動力を利用しないと、流体マテリアルに対する超微粉砕の効果を奏することが難しい。

本発明による流体衝撃波反応器は中国内外の各種類の高圧流体粉砕技術を参考として、エネルギー変換効率の向上について、核心構成に対する創造性設計により完成された省エネで高効率のエネルギー変換器である。
このような流体衝撃波反応器はレーザ共振理論を流体物理学分野に導入し、衝撃波共振エネルギー集中装置により、ジェットが衝突で発生された衝撃波の強度の強化と、衝撃波フィールドにおける超高圧と空洞作用の向上、及び処理対象であるマテリアルの物理的及び化学的作用の増強を図っている。大量の試験および生産実践から、従来の超高圧による各種類の流体粉砕装置と比べ、本発明による流体衝撃波反応器は比較的低いエネルギー消耗で流体マテリアルの超微粉砕処理を実現できることがわかる。特定のプロセス条件で、当該流体衝撃波反応器はさらに流体マテリアルの化学反応過程を効果的に促進することができる。

本発明はエネルギー、化学工業、建材、食品、医薬などの製造生産分野に広く利用される見通しである。
本発明による流体衝撃波反応器は、衝撃波共振エネルギー集中装置と、少なくとも１セットのジェット衝突装置を含む。ジェット衝突装置は、同軸で対向に設置された２セットの吐出口ユニットから構成され、セットごとにそれぞれ同一な吐出口が設けられている。衝撃波共振エネルギー集中装置は硬質で球状の凹面または収束焦点から発散される衝撃波を再び当該収束焦点に集中させるとともに振動波を発生することができるほかの硬質収束曲面の組み合わせで構成される空チャンバーであり、当該空チャンバーには、吐出口ユニットを収納するジェット口と加工対象流体を流出させるためのドレイン口とが設置されている。ジェットの衝突点である二つの吐出口を接続する接続線の中点が、球状凹面のボールセンターまたは収束曲面の組み合わせの収束焦点にある。ドレイン口の断面積の和は全ての吐出口の断面積の和より大幅に大きい。ドレイン口の断面積と開口位置は流体衝撃波反応器が稼動時に常に加工対象流体マテリアルに充満されることを保証できる。

例えば、高圧流体が吐出口から吐出される時に十分の圧力降下を図り、ジェットに十分速いスピードを付与するように、ドレイン口の断面積の和と全ての吐出口の断面積の和の比を１０：１．１００：１、または１０００：１に設定する。
前記収束曲面の組み合わせは少なくとも１つの収束凹面を有し、反射平面または反射凸面を含めても良い。収束凹面は放物面であっても、球状凹面であってもよい。前記「硬質で球状の凹面または収束焦点から発散される衝撃波を再び当該収束焦点に集中するとともに振動波を発生することができるほかの硬質収束曲面で組み合わせて構成される空チャンバー」について、空チャンバー壁の構成には、「硬質で球状の凹面または収束焦点から発散される衝撃波を再び当該収束焦点に集中するとともに振動波を発生することができるほかの硬質収束曲面の組み合わせ」のほか、さらに衝撃波の収束反射には参与しないが、空チャンバー壁の構成として、「流体衝撃波反応器が稼動時に常に加工対象流体マテリアルに充満されることを保証できる」ほかの副次部分を含めることもある。

本発明による流体衝撃波反応器は、流体の流動特性について、光学共振原理を参考として、流体衝撃波のチャンバー構造として設計された、という有利な効果がある。この共振チャンバー構造は、曲率半径とピッチが異なる共焦点反射チャンバーまたは同心球状凹面反射チャンバーによって引き起こされた反射及び集中により、ジェットの対向衝突時の激しい乱流で発生された衝撃波エネルギーを集めることができる。チャンバー構造周辺乱流領域が、衝撃波放射フィールド内のエネルギー密度を大幅に向上させ、そして、そのチャンバーを通過するマテリアルはチャンバー共振によって励起され、そして替わってマテリアルが超微粉砕される。同じ入力パワーの場合、普通のジェット衝突装置と比べ、本共振チャンバー構造は効果的にエネルギーの変換効率を改善し、処理効果を大いに改善する。この流体衝撃波反応器は、流体マテリアルを超微粉砕するとともに、液体マテリアルの化学反応過程に対しても促進作用がある。

図１は流体衝撃波反応器の動作原理を示す略示図であり、中実矢印は流体の流動ルートを示し、中空矢印は衝撃波の伝播ルートを示す。 図２は１セットのジェット流衝突装置と１つの球状硬質収束曲面の組み合わせで構成された流体衝撃波反応器の主要構成を示す図である。 図３は３セットのジェット流衝突装置と２つの球状硬質収束曲面の組み合わせで構成された流体衝撃波反応器の主要構成を示す図である。 図４は衝突ジェットが１セットの流体衝撃波反応器の外観斜視図である。 図５は上部カバーが外された衝突ジェットが１セットの流体衝撃波反応器の斜視図である。 図６はハウジングが切り開かれ、上部が外された衝突ジェットが１セットの流体衝撃波反応器の斜視図である。 図７はハウジング、ノズル及びノズルキャップが切り開かれ、上部が外された、衝突ジェットが１セットの流体衝撃波反応器の斜視図であり、図中の矢印はマテリアルの流動ルートを示す。 図８は衝突ジェットが１セットの流体衝撃波反応器の上部カバー及び固定ボルトを示す略示図である。 図９は衝突ジェットが複数セットの流体衝撃波反応器の外観斜視図である。 図１０は一部の構成が切り開かれ外された衝突ジェットが複数セットの流体衝撃波反応器の組み立て略示図であり、図中の矢印はマテリアルの流動ルートを示す。 図１１は一部の構成が切り開かれ外された衝突ジェットが複数の流体衝撃波反応器の共振エネルギー集中装置及び吐出口ユニットを示す斜視図である。 図１２は真中の垂直対称平面に沿い切り裂かれ、前部構成が外された、衝突ジェットが複数の流体衝撃波反応器の組み立て略示図である。 図１３は共焦点結合式共振チャンバーの中心を通る平面に沿い切り開かれ、上部構成が外された、衝突ジェットが複数の流体衝撃波反応器の組み立て略示図である。

図１と図２を参照して、球状凹面を反射曲面とする衝撃波共振エネルギー集中装置を例として、流体衝撃波反応器の動作原理を説明する。高圧ポンプにより高圧が付加された流体は数百乃至千メートル／秒の射出速度でそれぞれ２つの吐出口１から噴出され、またその接続線の中点で衝突することで、自励振動が発生し、衝撃波が形成されるから、流体の運動方向が変えられ、中点が衝突点にあるディスク状散乱ジェットが形成され、最後は排出口からチャンバー外に流出する。発生された衝撃波は、空チャンバーに充満された流体メディアにおいて外へと拡散され、硬質球状凹面２から形成されたチャンバー壁に到達したときに反射され、再び収束焦点で収束されるとともに強められ、またそこで発生されたオリジナル衝撃波と重なる。この過程が循環して振動波を形成する。ジェットの圧力が比較的安定である場合、振動する衝撃波は強める一方で、極めて強烈な共振衝撃波を形成する。強烈な振動衝撃波として、瞬間高圧と空洞が交替し、その中の流体マテリアルに対して強い物理的及び化学的作用を持っているから、流体衝撃波反応器を流体マテリアル処理用として取り扱うとき、その物理的及び化学的作用は単純なジェット衝突装置より大幅に改善されている。

高圧ポンプがマテリアルに付加する高圧は装置にもよるが、普通は５〜１００Ｍｐの範囲であり、１〜３０Ｍｐがより一般的に使われている。
図３に示されるように、流体衝撃波反応器に複数のジェット衝突装置が設置された場合、それらの吐出口は１つの平面に配置されても、立体的に配置されてもよいが、ほかの衝突ジェットとディスク状散乱ジェットを発生するような位置を回避することが望ましい。つまり、ジェットと散乱ジェットとが相互に干渉し、反応効果が低下することのないように、吐出口の軸線が互いに直交しないことである。

レーザ共振チャンバーの原理により、１つの点から発生された波を再び１点に集中させて振動波を形成する収束凹面または収束曲面は、球状凹面と、同軸共焦点で対向する２つの放物面と、少なくとも１つの収束凹面を有し且つ収束に参与した平面及び凸面を有する曲面の組み合わせとを含める。球状反射凹面に対して、ボールセンターからの波は一回反射されてから再びボールセンターに集中される。同軸共焦点で対向する２つの放物面に対して、共同焦点からの波は二回反射されてから再び共同焦点に集中される。平面と凸面も参与する収束曲面の組合に対して、流体マテリアルの制限も構成の複雑性もあるため、本発明において好ましくない方案としているので、説明を省略する。

チャンバー内の流体が流体衝撃波反応器のなかで稼動するときは流動状態であり、波の伝播方向はある程度メディアの流動に影響されるので、衝撃波が反射された後の最適焦点は収束凹面の幾何学的な焦点とある程度異なることがある。そのため、反応器の衝撃波共振エネルギー集中装置をある程度調整できる形状とする必要があり、標準な球状凹面または放物面から少し外れるが、球状凹面または放物面と称する。

上記流体、流体マテリアルまたは加工対象流体は連続相の液体である流体物質でも、連続相の気体である流体物質でもよいが、衝撃波が気体メディアにおけるエネルギーの伝達効率と物理的及び化学的作用は、それが液体メディアにおけるものと異なるから、断ることのない限り、流体、流体マテリアルまたは加工対象流体は、全て連続相の液体である流体物質を示す。
実施例にあわせて本発明を詳細に説明する。

実施例１：衝突ジェットが１セットの流体衝撃波反応器
図４から図８に示されるように、本実施例による１セットの流体衝撃波反応器は主に１セットのジェット衝突装置と１つの球状共振チャンバーとから構成され、以下の部品を含める。

１．送りチャネル１１；
２．硬質球状凹面からなるチャンバーである球状共振チャンバー１２；本実施例による球状共振チャンバー１２は上半と下半に分けられた中空の球体反射エネルギー集中カバー１２１に囲まれ構成されるが、球状共振チャンバーは必要に応じて一体構成であってもよい。
３．排出口１３；反射エネルギー収束カバーの両側はジェット口と排出口として開口され、ジェット口と排出口が同じ位置にあり、ここでは排出口と称する。

４．ノズル１４；２つのノズル１４はそれぞれ両チャネルに分けられた送りチャンネル１１と連通し、同軸で対向に２つのドレイン口１３の中間に設置される。ノズル１４の吐出口１４１の接続線の中点は球状共振チャンバー１２のボールセンターと重なり、２つのドレイン口１３はそれぞれ両側の払い出しチャネル１５と連通して、１チャネルに合わせる。前記吐出口ユニットは本実施例においてノズル１４である。
５．排出チャネル１５；

６．ハウジング１６；上記構成はすべて高圧に耐えるハウジングに配置され、送りチャネル１１と払い出しチャネル１５の管壁とハウジングは一体に形成され、ハウジング本体１６１と上部カバー１６は複数のボルトにより密接してハウジングを構成し、上部カバーを開ければ反射エネルギー集中カバーを取り付け、または交換することができる。
７．ノズル取り付け口１７；ノズル取り付け口１７はハウジングの両側に設置され、ノズル１４はねじが設けられており、ノズル取り付け口１７の中に配設され、ノズル取り付け口１７の外にノズルキャップ１７１が設置されており、ねじによりノズル取り付け口１７と密接している。異なる穴径のノズルに交換することで、流体衝撃波反応器が異なる応用に対して、異なる稼動圧力と異なる稼動流量などプロセス条件の変換を個別に対応することができる。

流体衝撃波反応器のハウジングは金属材料または高強度高分子合成材料から製造され、ノズルと反射エネルギー集中カバーは高硬度金属材料、高強度セラミックスまたは金属−セラミックス複合材料から製造される。
本実施例の１セットの流体衝撃波反応器の動作原理は、流体動力設備から提供された一定の圧力を有する流体マテリアルは送りチャンネルを通し、それぞれ２つの吐出口から対向に噴出され、またその接続線の中点で衝突する。この衝突による衝撃波を発生するとともに方向を変え、中点が吐出口の接続線の中点にあるディスク状散乱ジェットが形成される。反射エネルギー集中カバーに衝突してからその内面に沿ってドレイン口に流れ、最後は排出口から流出し、排出チャネルを通し、１つの流れに合わせ当該衝撃波反応器から払い出され、処理過程を完成する。

本実施例の特徴と有利な効果は以下のようである。
本実施例は構成が比較的に簡単である流体衝撃波反応器であり、製造コストが低く、組み立てもしやすいから、単位時間内の稼動流量に対する要求は高くない用途に最適である。

実施例２：衝突ジェットが複数セットの流体衝撃波反応器
図９から図１３に示されるように、本実施例による複数セットの流体衝撃波反応器は以下の部品を含める。
１．送りチャンネル及びハウジング２１；図９に示されるように、ハウジング本体２１１と、送り管２１２と、フランジ２１３と、固定フレーム２１４からなり、送りチャネルは接線方向に沿って渦流式均一化送りチャンバーと連通し、その断面積は吐出口の断面積の和より大幅に大きい。

２．渦流式均一化送りチャンバー２２；図１０、１２、１３に示されるように、当該渦流式均一化送りチャンバーはハウジングの内側に位置し、リング状である。
３．スリット式セルフサーボ導流チャンバー２３；図１０、１２、１３に示されるように、当該スリット式セルフサーボ導流チャンバーは渦流式均一化送りチャンバー２２の内側に位置し、そのチャンバーの内壁は対称の曲線の回転により形成され、スリットのピッチは加速チャネル２４２及び吐出口２４３の最小直径サイズより小さい。

４．高圧密封吐出口ユニット２４；図１０、１１、１２、１３に示されるように、当該高圧密封吐出口ユニットは密封吐出口ユニット主体２４１と、加速チャネル２４２と、吐出口２４３からなり、衝撃波反応器の中心でスリット式セルフサーボ導流チャンバー２３の内側に位置する。本実施例において、高圧密封吐出口ユニットは同一の平面に均等に配列された三対の吐出口として設置され、対と対の間の角度は６０°である。前記吐出口ユニットは本実施例において加速チャネル２４２と吐出口２４３である。

５．対称共焦点結合式共振チャンバー２５；図１０、１１、１２、１３に示されるように、当該対称共焦点結合式共振チャンバーは高圧密封吐出口ユニット２４の内側で、両曲面反射チャンバー２６１の間に位置する。前記対称共焦点結合式共振チャンバーとは、焦点が重なり、同軸で対向で対称である２つの放物面を反射面とする共振チャンバーである。本実施例において、高圧密封吐出口ユニットも共振チャンバー壁の一部を構成する。

６．対称可変トルク周波数同調器ユニット２６；図１０、１１、１３に示されるように、当該対称可変トルク周波数同調器ユニットは、曲面反射チャンバー２６１と、調整スクリュー２６２と、調整ロッド固定ナット２６３とからなり、曲面反射チャンバー２６１は反応器の軸心に直交し、対向に設置され、調整スクリュー２６２は密封端カバー２８の中心位置に設置されている。２８１は密封リングであり、その密封リングは反射チャンバーが外または内へ移動させるようにスクリューを調整するとともに、最適化の共振効果を図るように、共振チャンバーを調整するものである。調整ロッド固定ナット２６３は調整スクリュー２６２を締め付けるとともに、密封リング２８１を押し付けるものであり、曲面反射チャンバー２６１の曲面は放物面である。

７．対称結合減速チャネル２７；図１０、１３に示されるように、対称結合減速チャネルは導流溝２７１と、減圧チャンバー２７２とからなり、導流溝２７１と減圧チャンバー２７２は、共焦点結合式共振チャンバー２５の両外側に対称に位置しており、それぞれ共焦点結合式共振チャンバー２５と密封端カバー２８の両側のマテリアル迂回口２８２と連通している。
８．密封端カバー２８；図１０、１３に示されるように、密封端カバーは減圧チャンバー２７２の外側に対称的に位置し、ボルトによって、固定フレーム２１４を介してハウジング２１の密封プラットフォームに固定されている。密封端カバーの中心と曲面反射チャンバーとは、調整スクリュー２６２によってねじ締結され、そして密封リング２８１が設置され、その外周にマテリアル迂回口２８２が設置されている。

９．排出チャネル２９；図１０、１３に示されるように、払い出しチャネルは２チャネルに分けられ、密封端カバー２８の両側で密封端カバーの払い出し導流口２８２と連通し、払い出しチャネルの内径は送り口の内径サイズ以上である。
ハウジング２１は３０ＭＰａ以上の内圧に耐えられ、外観が円形または角形または多角形の金属容器であり、送りチャンネルと払い出しチャネルにデータ採集モジュールを設置してもよい。前記データ採集モジュールはサンプリングチャネルと、圧力センサーと、粒度測定器と、流量レコーダなどの装置を備える。

前記対称共焦点結合式共振チャンバーは球状凹面の共振チャンバーを利用してもよい。
普通、流体衝撃波反応器のハウジングは金属材料から製造されるが、高強度大分子合成材料から製造されてもよい。その内部の各部品は金属、セラミックス、大分子合成材料から作ってもよいが、金属、セラミックス、大分子合成材料を組み合わせて作ってもよい。高圧密封吐出口ユニットと曲面反射チャンバーは高強度耐摩耗セラミックスから作られることが好ましい。

複数セットの流体衝撃波反応器の動作原理は以下のようである。
流体動力設備から提供された一定の圧力を有する流体マテリアルは送り管を通して、渦流式均一化送りチャンバーに入り、渦流式均一化送りチャンバーを通して、スリット式セルフサーボ導流チャンバーに入り、連続で均一に加速チャネルに送られ、そして吐出口から高速ジェットビームを形成し、流体衝撃波反応器の内部チャンバーに入射される。複数の高速ジェットビームが反応器内で衝突し、強烈な乱流が形成されるから、強烈な自励振動が発生する。そして衝撃波が形成される。共振チャンバーの反射壁の幾何学的構成はエネルギーを集中させ、チャンバー構成と組み合わせて共振振動体系を構成する。この過程で、流体は振動を発生する振動体であるだけではなく、振動波を伝達するキャリアでもあり、流体メディアはこの過程で励起され衝撃波を発生する。ジェットビームの相対速度、流体衝撃波反応器の共振チャンバーの反射壁の曲率半径及び共振チャンバーの長さが衝撃波の周波数と同調するとき、衝撃波は共振チャンバーの曲面の反射壁の間で繰り返し振動するから、衝撃波の振幅は限りなく増大する。この衝撃波は一定のエネルギー強度に達し、しかも周波数が反応器内の流体マテリアルの共振周波数に近くなると、流体マテリアルは共振する。その結果、流体衝撃波反応器に入った流体マテリアルの固体顆粒は、衝突せん断力の粉砕作用を受け、その中核構成は衝撃波のエネルギーによって破壊される。衝撃波は流体マテリアルのクラスターの分子の間の結合を割ることもできる。このようなマルチエネルギーの集中と増幅の過程で、流体マテリアルに対する超微粉砕を実現した。この過程で、迅速昇温、高周波共振、高速衝突及びせん断などの促進条件の発生に従い、一定のプロセス条件において、流体マテリアルの物理、化学変化を同一の過程で一瞬に完成することができる。

複数セットの流体衝撃波反応器の特徴と有利な効果は以下のようである。
１．対称共焦点結合式共振チャンバーを採用し、対称可変トルク周波数同調器ユニットにより同調し、また要求の衝撃波放射フィールドを形成する。
２．同じ流体の圧力において、ジェットの衝突がより高い流体の衝突速度を得るため、吐出口の間に一定の距離を開け、吐出口は一定の孔径を持つ必要がある。１セットの流体衝撃波反応器として、稼動効率を改善し、稼動流量を向上するため、吐出口の孔径を増大する必要があり、吐出口の間の距離を増大する必要がある。共振チャンバーの空間容積は吐出口間の距離の三乗と比例する。吐出口の間の距離の増大は必ず共振チャンバーを大幅に拡大し、衝撃波の作用空間も大幅に増大し、エネルギーはひどく分散されるから、作用を低下してしまう。複数セットの流体衝撃波反応器を設置することで、ジェット吐出口の孔径サイズを減少できるから、限りのある空間に装置の稼動流量を増加し、単体設備の稼動効率を向上することができる。

3.異なる加工マテリアル、加工プロセス、稼動流量により、吐出口の数と、吐出口の孔径がそれぞれ異なる高圧密封吐出口ユニット及び焦点距離の異なる曲面反射チャンバーを利用してもよい。
４．本実施例は渦流式均一化送りチャンバーを利用し、送られた流体マテリアルを反応器ハウジングの内壁の周方向に沿って導流させ、流体マテリアルの送りチャンバーにおけるカオス的乱流を克服し、流体マテリアルが流動速度が遅くなることによって管やチャネルで積まれ、送ったマテリアルが均一でない問題または詰まる問題を解決した。

５．本実施例はスリット式セルフサーボ導流チャンバーを採用し、流体マテリアルにおける粒径が所定吐出口のチャネルの孔径より大きい顆粒を導流チャンバーに入ることを制限し、流体チャネルの詰まる問題を解決した。その対称曲線型表面のチャンバー内壁は流体マテリアルを均一化させ、そして流体マテリアルをガイドして、均一で秩序よく加速チャネルに入らせる。

６．本実施例は対称結合減速チャネルを採用し、反応器共振チャンバーの衝撃波で粉砕された流体マテリアルを、次々と共振チャンバーに入り込んだマテリアルに推進され、対称結合減速導流チャネルの構成に従い、秩序正しく減圧チャンバーに入り減圧されるようにガイドし、これら流体マテリアルが共振チャンバーにおける入射ジェットビームと反射チャンバーにおける反射ビームに対する干渉を有効に減少し、反応器内の衝撃波共振チャンバーの安定な稼動状態を保証できる。

本発明の流体衝撃波反応器の応用例：
１．ニモジピンのアルコールにおける溶解度の向上試験
電力が１５Ｋｗ／ｈで流量：２．５ｍ^３／ｈの医用流体衝撃波反応器設備を利用し、圧力が２０ＭＰａの条件で、ニモジピンのアルコール混合液を処理する。結果を対照サンプルと比べると、ニモジピンがアルコールにおける溶解度が１９５倍以上も向上したことがわかる。同じ数量の薬を溶解するのに必要とするアルコールの用量が著しく減少し、このような高血圧治療薬を利用するときに人体に対する生理刺激作用を効果的に変えられる。
２．二酸化ジルコニアのスラリーの超微細化処理試験
電力が２２Ｋｗ／ｈで、流量が２．５ｍ^３／ｈである専用の流体衝撃波反応器設備を利用し、圧力が２０ＭＰａの条件で、粒度が−５μｍである二酸化ジルコニアのスラリーを粒度が−８００ｎｍである超微細二酸化ジルコニアのスラリーにする。

３．新型石炭‐水スラリーの超微細化処理試験
電力が１１０Ｋｗ／ｈで、流量が１０ｍ^３／ｈである石炭‐水スラリーの専用流体衝撃波反応器を利用し、圧力が１８〜２０ＭＰａの条件で、石炭‐水スラリーに対してレベル３の超微細化処理を行い、送られた石炭‐水スラリーにおける石炭の顆粒を−７００μｍから−２５μｍに、平均粒度を６４μｍから３．８μｍの超微細石炭‐水スラリーにする。当該設備により、石炭‐水スラリーに対してレベル１の超微細化処理を行うことで、石炭‐水スラリーにおける石炭の顆粒を−７００μｍから−２００μｍに、平均粒度を６４μｍから２６μｍのファイン石炭‐水スラリーにする。従来の石炭‐水スラリーの生産技術と比べ、石炭‐水スラリー専用の流体衝撃波反応器を利用することで、低いエネルギー消耗で超微細石炭‐水スラリーを生産でき、普通の石炭‐水スラリーを生産する場合は、エネルギー消耗を３０％以上節約でき、石炭‐水スラリーのレオロジー的性質と安定性などの技術的指標は著しく向上する。

４．白酒（パイチュウ）類製品のアルコール化プロセス過程の促進試験
電力が１５Ｋｗ／ｈで流量：２．５ｍ^３／ｈの医用流体衝撃波反応器設備を利用し、圧力が２０ＭＰａの条件で、普通の白酒を処理する。結果を対照サンプルと比べると、流体衝撃波反応器で処理された白酒のクラスターが小さくなり（酸素１７ＮＭＲ（核磁気共鳴）測定指標：オリジナルは９０Ｈｚで、処理後は５９Ｈｚ）、白酒の水分子とアルコール分子の活性を効果的に改善でき、水分子とアルコール分子との会合度を効果的に向上できる。処理過程における促進条件は、酒の中のアクロレイン、硫化水素などの物質の揮発作用を促進でき、従来何ヶ月か何年間もかかる白酒の自然熟成というマイクロ化学反応は、この処理過程で一瞬で完成できる。処理された白酒のアルコール度数は変わらないが、色が透き通り、匂いが純粋で芳しく、味が柔らかでうまい。

５．二硫化モリブデンの超微細化処理試験
電力が１５Ｋｗ／ｈで、流量が２．５ｍ^３／ｈである化工用流体衝撃波反応器設備を利用し、圧力が２０ＭＰａの条件で、二硫化モリブデンのスラリーに対して超微細化処理試験を行い、粒度が−３μｍの二硫化モリブデンのスラリーを粒度が−６００ｎｍの超微細二硫化モリブデンのスラリーにする。

Claims (10)

1. 衝撃波共振エネルギー集中装置と、少なくとも１セットのジェット衝突装置を含み、
   前記ジェット衝突装置は、同軸で対向に設置された２セットの吐出口ユニットから構成され、セットごとにそれぞれ同一な吐出口が設けられ、
   前記衝撃波共振エネルギー集中装置は硬質で球状の凹面または収束焦点から発散される衝撃波を再び当該収束焦点に集中するとともに振動波を発生することができるほかの硬質収束曲面の組み合わせで構成される空チャンバーであり、当該空チャンバーには、吐出口ユニットを収納するジェット口と加工対象流体を流出させるためのドレン口とが設置され、
   ジェットの衝突点である二つの吐出口を接続する接続線の中点が、球状凹面のボールセンターまたは収束曲面の組み合わせの収束焦点にあり、
   ドレイン口の断面積の和は全ての吐出口の断面積の和より大幅に大きく、
   ドレイン口の断面積と開口位置は流体衝撃波反応器が稼動時に常に加工対象流体マテリアルに充満されることを保証できることを特徴とする流体衝撃波反応器。
2. 前記加工対象流体は連続相の液体である流体物質であることを特徴とする、請求項１に記載の流体衝撃波反応器。
3. 複数対のジェット衝突装置が設置され、これらジェット衝突装置の吐出口の軸線は互いに直交しないことを特徴とする、請求項１に記載の流体衝撃波反応器。
4. 前記衝撃波共振エネルギー集中装置は対称共焦点結合式共振チャンバーであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の流体衝撃波反応器。
5. 三対のジェット衝突装置が設置され、これらジェット衝突装置の吐出口の軸線は同じ平面に均等に分布し、軸線の間の角度が６０°であることを特徴とする、請求項４に記載の流体衝撃波反応器。
6. 対称可変トルク周波数同調器をさらに含めることを特徴とする、請求項５に記載の流体衝撃波反応器。
7. 渦流式均一化送りチャンバーと、スリット式セルフサーボ導流チャンバーと、対称結合減速チャネルとをさらに含めることを特徴とする、請求項６に記載の流体衝撃波反応器。
8. 高圧密封吐出口ユニットと曲面反射チャンバーは高強度耐磨耗セラミックスで製造されることを特徴とする、請求項７に記載の流体衝撃波反応器。
9. 送りチャンネルと払い出しチャネルにデータ採集モジュールが設置されていることを特徴とする、請求項８に記載の流体衝撃波反応器。
10. 前記衝撃波共振エネルギー集中装置は球状共振チャンバーであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の流体衝撃波反応器。

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