JP2626419B2 - Water cluster decomposition method and apparatus by detonation pressure - Google Patents

Water cluster decomposition method and apparatus by detonation pressure

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JP2626419B2
JP2626419B2 JP17886992A JP17886992A JP2626419B2 JP 2626419 B2 JP2626419 B2 JP 2626419B2 JP 17886992 A JP17886992 A JP 17886992A JP 17886992 A JP17886992 A JP 17886992A JP 2626419 B2 JP2626419 B2 JP 2626419B2
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能成 藤沢
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は簡便に高圧で所望波形の
衝撃圧力を得られる爆轟圧力による水クラスター分解方
法及び装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for decomposing water clusters by detonation pressure, which can easily obtain an impact pressure having a desired waveform at a high pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術】水クラスター分解技術は、化学工学、環
境工学、食品科学、医学等の分野で注目されている。
2. Description of the Related Art Water cluster decomposition technology has attracted attention in fields such as chemical engineering, environmental engineering, food science, and medicine.

【0003】従来の研究によれば、水は単一分子では存
在できず、水素結合という水分子間に働く力によってク
ラスターと呼ばれる小分子集団を形成して存在してい
る。
According to conventional research, water cannot exist as a single molecule, but exists as a small molecule group called a cluster due to the force acting between water molecules called hydrogen bonding.

【0004】このクラスターを小さくすればよりおいし
い水又は、機能水(アルカリ性・酸性イオン水、ミネラ
ル水等)の効果があるといわれている。
[0004] It is said that the smaller the cluster, the more effective the water or functional water (alkaline / acidic ion water, mineral water, etc.).

【0005】クラスターを小さくする方法の一例とし
て、次のような手法が知られている。 超音波を照射して水分子を振動させ、水分子同士の
水素結合を切断する。さらに、水分子集団の空孔内の気
体(カルキ等)も追い出す。 セラミックスの遠赤外線(電磁波)放射を利用して
水分子を活性化し、水分子集団を小さくする。 水を電気分解し、陽イオン(酸性イオン)水と陰イ
オン(アルカリ性イオン)水とに分ける。
As an example of a method for reducing the size of a cluster, the following method is known. Ultrasonic waves are applied to vibrate the water molecules to break the hydrogen bonds between the water molecules. Further, the gas (calcium, etc.) in the pores of the water molecule population is also expelled. Water molecules are activated by using far-infrared (electromagnetic) radiation of ceramics to reduce the water molecule population. The water is electrolyzed and divided into cation (acidic) water and anionic (alkaline) water.

【0006】しかしながら、超音波、電気分解方式では
大規模設備を要し、ランニングコストが高くなり、また
セラミックスを利用すれば経済的ではあるが効率が低
く、又、セラミックスフィルタにした場合、目づまり等
の問題がある。
[0006] However, the ultrasonic and electrolysis methods require large-scale equipment, increase running costs, and are economical but inefficient if ceramics are used. There are problems such as.

【0007】一方、圧力をかけクラスターを小さくする
手段として、瞬時ではあるが極めて高い液圧を得られる
方法があり、それらの方法を利用することも考えられ
る。
On the other hand, as a means for applying pressure to reduce the size of clusters, there is a method in which an extremely high fluid pressure can be obtained instantaneously, and it is conceivable to use those methods.

【0008】従来、衝撃液圧発生技術として、次のごと
くの手法が知られている。
Conventionally, the following techniques have been known as impact hydraulic pressure generation techniques.

【0009】例えば、先ず第一に、加圧用の水等の液体
中に弾丸を打ち込んで、衝撃液圧を液体中に発生させ、
その圧力を板材等の部材に印加して該部材を金型へ圧し
て三次元成形せんとする衝撃液圧発生装置が特開平01
−157725号にて提案されている。
For example, first, a bullet is driven into a liquid such as pressurized water to generate an impact hydraulic pressure in the liquid,
Japanese Patent Application Laid-Open No. H01-121702 discloses an impact hydraulic pressure generating device which applies the pressure to a member such as a plate material and presses the member against a mold to form a three-dimensional molding.
No. 157725.

【0010】また、第二には、水中で爆薬を燃焼させる
ことによって衝撃水圧を発生せしめ、その圧力で薄板の
三次元成形を行う爆発成形装置も知られている。この装
置は主として大型部品の成形に利用されている。
[0010] Secondly, there is also known an explosion molding apparatus which generates an impact water pressure by burning explosives in water and performs three-dimensional molding of a thin plate by the pressure. This device is mainly used for molding large parts.

【0011】さらには第三として、容器に収容された加
圧用の液体の液面に、ガス圧等により高速に加速された
ピストンを衝突させることにより衝撃液圧を発生させる
こととした装置も知られている。
Thirdly, there is also known an apparatus in which an impact hydraulic pressure is generated by causing a piston accelerated at a high speed by gas pressure or the like to collide with a liquid surface of a pressurizing liquid contained in a container. Have been.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第一ないし第三の装置による衝撃液圧発生の手法にあ
っては、共通のあるいはそれぞれ固有の問題を次のごと
く有している。
However, the above-described methods of generating the impact hydraulic pressure by the first to third devices have the following common or unique problems.

【0013】液圧室の形状または寸法は、エネルギ源
(爆薬、高速飛翔体)の挙動を考慮して決定する必要が
あり、自由度がかなり小さいこと。
The shape or dimensions of the hydraulic chamber must be determined in consideration of the behavior of the energy source (explosive, high-speed flying object), and the degree of freedom is considerably small.

【0014】圧力の持続時間が長く、かつ液圧室内の
比較的広い範囲にわたって同時に衝撃圧力が加わるこ
と。
The long duration of the pressure and the simultaneous application of impact pressure over a relatively wide range in the hydraulic chamber.

【0015】危険性を伴うために、設置場所の制約ま
たは安全性の配慮が必要であること。
Due to the danger, it is necessary to restrict the installation place or to consider safety.

【0016】到達圧力の大幅な変更が難しいこと。It is difficult to significantly change the ultimate pressure.

【0017】液圧室内で発生した圧力波の一部しか有
効利用されないこと(エネルギの利用効率が低いこ
と)。
[0017] Only a part of the pressure wave generated in the hydraulic chamber is effectively used (low energy use efficiency).

【0018】液圧室内壁や被加工面で生成した反射波
を積極的に有効利用できる構造となっていないこと。
The structure must not be such that the reflected waves generated on the inner wall of the hydraulic chamber or on the surface to be processed can be effectively used.

【0019】圧力媒体としての液体の使用量が多いこ
と。 圧力媒体としての液体自身の蒸気圧以下に真空引きで
きないこと。
A large amount of liquid is used as a pressure medium. The vacuum cannot be reduced below the vapor pressure of the liquid itself as the pressure medium.

【0020】加工物が圧力媒体としての液体と直接接
触すること。
The workpiece comes into direct contact with the liquid as the pressure medium.

【0021】すなわち、上述の第一の手法にあっては、
,,,,そして、第二の手法では〜そ
して、第三の手法では〜,,そしての欠点
を有している。
That is, in the first method described above,
The second method has the following disadvantages, and the third method has the following disadvantages.

【0022】本発明は、上述の従来技術における諸問題
を解決し、安全でかつ確実に衝撃圧力の発生パターンを
制御し、爆轟圧力により水クラスターを分解させるため
の方法及び装置を提供することを目的とするものであ
る。
The present invention solves the above-mentioned problems in the prior art, and provides a method and apparatus for safely and reliably controlling the pattern of generation of impact pressure and decomposing water clusters by detonation pressure. It is intended for.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、爆轟圧力波発生方法に関し、可燃性混合気を着火
することにより発生するデトネーション波をその進行と
共に収束し、収束部で得られる高圧を液体、弾性体、又
はこれらの組合わせで成る圧力媒体に伝達して液圧又は
弾圧に変換する方法において、圧力媒体を収容せる圧力
室の形状・寸法または圧力媒体の物性を変更することに
より異なるパターンの衝撃圧力を発生させ、該圧力によ
り膜体を介しもしくは直接処理水に圧力波を伝達させる
ことにより達成される。
According to the present invention, an object of the present invention relates to a method for generating a detonation pressure wave, wherein a detonation wave generated by igniting a combustible air-fuel mixture converges with its progress, and is converged by a converging section. In the method of transmitting the obtained high pressure to a pressure medium composed of a liquid, an elastic body, or a combination thereof, and converting the pressure into a liquid pressure or an elastic pressure, changing the shape and dimensions of the pressure chamber accommodating the pressure medium or the physical properties of the pressure medium This can be achieved by generating a different pattern of impact pressure and transmitting the pressure wave to the treated water via the membrane or directly to the treated water by the pressure.

【0024】また、上記方法を実施するための装置は、
一端部から他端部へ向け断面積が小さくなる燃焼室と、
燃料の供給を受け点火栓が配設された着火室と、着火室
から分岐して延び上記燃焼室の一端部へ連通する路程の
等しい複数の誘導路と、上記燃焼室の最小通路断面積部
たる他端部の開口に接続される圧力室と、該圧力室に臨
み処理水を収容せる処理室とを備え、上記最小通路断面
積部に交換可能なノズルが設置されていることにより得
られる。
Further, an apparatus for performing the above method includes:
A combustion chamber whose cross-sectional area decreases from one end to the other end,
An ignition chamber in which a fuel supply is provided and an ignition plug is disposed; a plurality of guide paths which are branched from the ignition chamber and extend to communicate with one end of the combustion chamber; A pressure chamber connected to the opening at the other end of the barrel, and a processing chamber facing the pressure chamber and containing processing water, are obtained by installing a replaceable nozzle in the minimum passage cross-sectional area. .

【0025】かかる本願発明では、上記圧力室におい
て、燃焼室と接続される開口部のノズル径を変更できる
構造とし、圧力媒体を収納する容器の形状・寸法を処理
水に合った形状(例えば円錐・角錘等)にし、かつ容器
内の圧力媒体の物性値を変更することにより用途に適合
する種々の衝撃圧発生パターンが得られる。
According to the present invention, the pressure chamber has a structure in which the nozzle diameter of the opening connected to the combustion chamber can be changed, and the shape and size of the container storing the pressure medium is adjusted to a shape (for example, a cone) suitable for the treated water.・ Square pyramids, etc.), and by changing the physical properties of the pressure medium in the container, various impact pressure generation patterns suitable for the intended use can be obtained.

【0026】一方、上記圧力室内の圧力媒体が液体の場
合、膜体を介して燃焼室内のガスと接しているようにす
るならば、該燃焼室内を液体自身の蒸気圧以下に真空引
きすることが可能となる。
On the other hand, when the pressure medium in the pressure chamber is a liquid, if the pressure medium is in contact with the gas in the combustion chamber via the membrane, the combustion chamber is evacuated to a pressure lower than the vapor pressure of the liquid itself. Becomes possible.

【0027】また、最小断面積部と圧力媒体上面位置と
を一致させるためのドレーン手段が設けられているよう
にすると、常時、燃焼室内の最高圧力発生部と該上面と
が一致することになり、その結果、燃焼ガスから圧力媒
体への圧力波の透過率を最大に維持することが可能とな
る(燃焼ガスの圧力が高いほど該透過率が高くなる)。
If drain means for matching the minimum cross-sectional area with the position of the upper surface of the pressure medium is provided, the highest pressure generating portion in the combustion chamber always coincides with the upper surface. As a result, the transmittance of the pressure wave from the combustion gas to the pressure medium can be maintained at the maximum (the higher the pressure of the combustion gas, the higher the transmittance).

【0028】また、該最小断面積部から下流における通
路断面積が連続的に増加または一定となる側壁が設置さ
れているようにすると、内壁面の不連続部(エッジ部)
での新たな衝撃波の生成等の現象が起こらず、衝撃波の
伝播に伴う壁面でのエネルギ損失を小さく抑えることが
可能となる。
Further, if a side wall is provided so that the cross-sectional area of the passage downstream from the minimum cross-sectional area continuously increases or becomes constant, a discontinuous portion (edge portion) of the inner wall surface is provided.
Thus, a phenomenon such as generation of a new shock wave does not occur, and it is possible to suppress the energy loss on the wall surface due to the propagation of the shock wave.

【0029】また、該通路断面積の増加率が単調に増加
するように圧力室の壁面形状を設定した場合(例えば、
圧力室形状を下流に向け拡がる円錐形に設定した場
合)、圧力室内を伝播する衝撃波前面はほぼ球面形状を
維持したまま伝播することになる。例えば、圧力室の加
圧位置に水平に処理水が接するように設置すると、衝撃
波が球面波であるために、この処理水に対して、中央部
から外周部に移動する衝撃荷重を付加することが可能と
なる。一方、衝撃波の伝播方向に対して該通路断面積を
連続的に増加後に該断面積が一定値となるように設定し
た場合には、断面積が一定な部分において、壁面との干
渉、衝撃波面内でのエネルギ交換などが起こり、衝撃波
は球面状から平面状に交換される。そして、この場合、
例えば圧力室の加圧位置に水平に設置された処理水に対
しては、処理水全面に同時に衝撃荷重を付加することが
可能となる。
When the wall shape of the pressure chamber is set so that the rate of increase in the cross-sectional area of the passage monotonously increases (for example,
When the shape of the pressure chamber is set to a conical shape that spreads downstream), the front surface of the shock wave propagating in the pressure chamber propagates while maintaining a substantially spherical shape. For example, if the treated water is installed horizontally in contact with the pressurized position of the pressure chamber, since the shock wave is a spherical wave, an impact load that moves from the central portion to the outer peripheral portion is applied to the treated water. Becomes possible. On the other hand, when the cross-sectional area is set to be a constant value after the passage cross-sectional area is continuously increased with respect to the propagation direction of the shock wave, interference with the wall surface and the shock wave front at a portion where the cross-sectional area is constant are set. Energy exchange and the like occur in the chamber, and the shock wave is exchanged from a spherical shape to a planar shape. And in this case,
For example, it is possible to simultaneously apply an impact load to the entire surface of the treated water with respect to the treated water horizontally installed at the pressurizing position of the pressure chamber.

【0030】さらに、圧力室内の圧力媒体が液体の場
合、膜体を介して処理水と接するようにすると、該液体
が処理水に直接接触することはなく、かつ圧力室内への
該液体の注入作業を加圧下で実施可能となる。したがっ
て、処理水のハンドリングが容易となる。
Further, when the pressure medium in the pressure chamber is liquid, if the pressure medium is brought into contact with the treated water via the membrane, the liquid does not come into direct contact with the treated water, and the liquid is injected into the pressure chamber. Work can be performed under pressure. Therefore, handling of the treated water becomes easy.

【0031】なお、上で述べた圧力室を設置した場合、
衝撃波が加圧面に衝突した際に生成された反射波は逆戻
りしてノズル部まで収束したのち燃焼室側の開放端(ノ
ズル部)で反射し、再度加圧面に向かって伝播するた
め、反射波を有効利用することが可能となる。すなわ
ち、加圧物からの不均一な反射波を一箇所に集めること
によって、新たな衝撃波を再生し、これを加圧用の波と
して利用することが可能となる。
When the pressure chamber described above is installed,
The reflected wave generated when the shock wave collides with the pressurized surface returns, converges to the nozzle portion, is reflected at the open end (nozzle portion) on the combustion chamber side, and propagates again toward the pressurized surface. Can be used effectively. That is, by collecting non-uniform reflected waves from the pressurized object at one place, a new shock wave can be reproduced and used as a pressurizing wave.

【0032】また、本装置に処理対象の水を連続的又は
間欠的に処理室に導入及び排出させるための供給・排出
装置と、該装置と着火装置とを連動させるための制御装
置を備えることにより得られる。
Further, the apparatus is provided with a supply / discharge device for continuously or intermittently introducing and discharging water to be treated into and from the treatment chamber, and a control device for interlocking the device with the ignition device. Is obtained by

【0033】[0033]

【作用】かかる本発明において、水クラスターの分解は
次の要領で得られる。
In the present invention, the decomposition of the water cluster is obtained in the following manner.

【0034】先ず、互いに連通せる燃焼室、誘導路そ
して着火室にほぼ理論混合比の可燃性混合ガスを充填す
る。
First, a combustible mixed gas having a substantially stoichiometric mixture ratio is filled into a combustion chamber, an induction passage, and an ignition chamber which are communicated with each other.

【0035】次に、着火室にて着火を行う。Next, ignition is performed in an ignition chamber.

【0036】着火すると火炎は爆轟(デトネーショ
ン)により誘導路を経て燃焼室内を進行する。その際、
各誘導路は等しい路程となっているので、燃焼室の一端
部には各誘導路火炎が同時に到達する。
When ignited, the flame travels in the combustion chamber via a detour by detonation. that time,
Since each guide path has an equal path, each guide path flame reaches one end of the combustion chamber at the same time.

【0037】燃焼室では、上記火炎は他端部に向け伝
播するが、燃焼室はその断面積が他端部に向け減少する
ので、火炎の圧力は上昇し他端部にて最大値になる。該
他端部の開口には圧力室が接続されて上面が該開口に臨
んでいるので、上記圧力は圧力室内の圧力媒体に伝達さ
れる。その場合、最小断面積部となる他端部より下流に
形成される圧力室の形状・寸法そして圧力媒体の物性の
変更等により上記圧力のパターンを処理水に適した形に
変えることができる。
In the combustion chamber, the flame propagates toward the other end, but since the cross-sectional area of the combustion chamber decreases toward the other end, the pressure of the flame increases and reaches a maximum value at the other end. . Since the pressure chamber is connected to the opening at the other end and the upper surface faces the opening, the pressure is transmitted to the pressure medium in the pressure chamber. In this case, the pressure pattern can be changed to a shape suitable for the treated water by changing the shape and size of the pressure chamber formed downstream of the other end portion having the minimum cross-sectional area and the physical properties of the pressure medium.

【0038】上記圧力室内の圧力媒体の圧力は直接あ
るいは膜体を介して処理水内に圧力波が伝播し、水クラ
スターの分解がなされる。
The pressure of the pressure medium in the pressure chamber causes a pressure wave to propagate in the treated water directly or through the membrane, and the water cluster is decomposed.

【0039】水道水に圧力波を加えた実験結果、顕著な
効果が認められた。
As a result of an experiment in which a pressure wave was applied to tap water, a remarkable effect was recognized.

【0040】図1及び図2は処理前・後の水道水をそれ
ぞれ17O−NMR法で分析した結果である。20℃にお
ける17O−NMRのスペクトルを見ると共鳴信号の線幅
において処理後の方が処理前の水より狭くなっている。
つまりこのことは、処理後の方が処理前の場合より水分
子集団の動き(分子運動)が速くなっていること、すな
わち小さい集団の割合が多くなっていることを示してい
る。
FIGS. 1 and 2 show the results of analysis of the tap water before and after the treatment, respectively, by 17 O-NMR. Looking at the 17 O-NMR spectrum at 20 ° C., the line width of the resonance signal after treatment is narrower than that before treatment.
In other words, this indicates that the movement (molecular motion) of the water molecule group is faster after the treatment than before the treatment, that is, the ratio of the small group is larger.

【0041】したがって、圧力波により水分子集団(ク
ラスター)の分解が行われたものと考えられる。
Therefore, it is considered that the water molecule population (cluster) was decomposed by the pressure wave.

【0042】[0042]

【実施例】以下、添付図面にもとづいて本発明の実施例
を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0043】図3は本発明の一実施例装置の縦断面図で
ある。図において、1は燃焼室で、下方に向け円錐状を
なし横断面における断面積は上端部1Aで最大、下端部
1Bで最小となって収束部を形成するようになってい
る。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a combustion chamber, which has a downward conical shape and has a maximum cross-sectional area at the upper end 1A and a minimum cross-sectional area at the lower end 1B to form a convergent portion.

【0044】上記燃焼室1の上端部1Aの内壁はやや上
方に弯曲形成せられ、ここに複数の孔状の誘導路2が連
通している。該複数の誘導路2は上方にて、円板空間状
の分散室3に集束せられている。該分散室3には上方に
延びる着火室4が連通接続されている。そして、該着火
室4の上部には、着火装置6により作動する点火栓5が
設けられていると共に、流量計7,8を経て燃料供給源
9、酸化剤供給源10がそれぞれ接続されている。な
お、11は着火室4内の圧力を確認するための圧力計で
ある。
The inner wall of the upper end portion 1A of the combustion chamber 1 is slightly curved upward, and a plurality of hole-shaped guide paths 2 communicate therewith. The plurality of guide paths 2 are converged on a dispersion space 3 in the shape of a disc space above. An ignition chamber 4 extending upward is communicatively connected to the dispersion chamber 3. An ignition plug 5 operated by an ignition device 6 is provided at an upper portion of the ignition chamber 4, and a fuel supply source 9 and an oxidant supply source 10 are connected via flow meters 7 and 8, respectively. . Reference numeral 11 denotes a pressure gauge for checking the pressure in the ignition chamber 4.

【0045】上記燃焼室1の下端部1Bは開口されてお
り、ここに圧力室12が接続され、そしてその直下に液
圧使用の一例として処理装置13が設けられている。上
記圧力室12には圧力媒体としての水等の液体、弾性体
又は液体・弾性体の共用が収容されているが、その上面
は図のごとく上記燃焼室1の下端部1Bに直接面してい
ても、強靭かつ変形容易な膜体で介面を形成していても
よい。上記圧力室12には弁を介して空気抜き用の管1
4、そして弁を介して液圧用の水等の液体供給装置15
が接続されている。
A lower end portion 1B of the combustion chamber 1 is open, a pressure chamber 12 is connected to the lower end portion 1B, and a processing device 13 is provided immediately below the combustion chamber 1 as an example of using hydraulic pressure. The pressure chamber 12 accommodates a liquid such as water as a pressure medium, an elastic body, or a common liquid / elastic body. The upper surface thereof directly faces the lower end 1B of the combustion chamber 1 as shown in the figure. Alternatively, the intermediate surface may be formed of a tough and easily deformable film body. The pressure chamber 12 is connected to the air vent pipe 1 through a valve.
4, and a liquid supply device 15 such as hydraulic water through a valve
Is connected.

【0046】上記処理装置13には処理対象の水の出入
口が設けられており、連続または断続的に水が供給又は
循環あるいは排出されるように配設されている。
The treatment apparatus 13 is provided with an inlet / outlet of water to be treated, and is arranged so that water is supplied or circulated or discharged continuously or intermittently.

【0047】かかる本実施例装置において、衝撃圧力の
発生そしてこれを利用した水クラスターの分解は次のご
とくになされる。
In the apparatus of this embodiment, the generation of the impact pressure and the decomposition of the water cluster using the impact pressure are performed as follows.

【0048】先ず、圧力を受けるべき処理対象の水が
処理装置13に供給又は循環される。
First, the water to be treated to be subjected to pressure is supplied or circulated to the treatment device 13.

【0049】次に、真空ポンプ装置17によって着火
室4、分散室3、誘導路2そして燃焼室1内が所定の真
空度とされる。
Next, the inside of the ignition chamber 4, the dispersion chamber 3, the guide path 2, and the inside of the combustion chamber 1 are set to a predetermined degree of vacuum by the vacuum pump device 17.

【0050】しかる後、圧力室12内には液圧の場合
には水が充填され、着火室4、分散室3、誘導路2そし
て燃焼室1内には、ほぼ理論混合比の可燃性ガスが、燃
料供給源9、酸化剤供給源10により充填される。
Thereafter, the pressure chamber 12 is filled with water in the case of a hydraulic pressure, and the ignition chamber 4, the dispersion chamber 3, the induction path 2 and the combustion chamber 1 contain flammable gas having a substantially stoichiometric mixture ratio. Is charged by the fuel supply source 9 and the oxidant supply source 10.

【0051】かかる設定の完了後、着火装置6によっ
て点火栓5を作動させる。着火室4内では着火により爆
轟が起こりその火炎が分散室3そして誘導路2を経て燃
焼室1の上端部1Aに伝播される。その際、複数の誘導
路2の路程はそれぞれ等しく設定されているので、複数
の誘導路2の火炎は同時に上記上端部1Aに達する。
After the setting is completed, the ignition plug 6 is operated by the ignition device 6. A detonation occurs in the ignition chamber 4 due to the ignition, and the flame is propagated to the upper end 1A of the combustion chamber 1 through the dispersion chamber 3 and the guide path 2. At this time, since the paths of the plurality of taxiways 2 are set to be equal, the flames of the plurality of taxiways 2 reach the upper end 1A at the same time.

【0052】燃焼室1内では火炎は上端部1Aから下
端部1Bへと進行するが、燃焼室1の断面積は下方に向
け次第に小さくなっているために、その圧力は上昇し下
端部1Bではきわめて高圧となる。
In the combustion chamber 1, the flame advances from the upper end 1A to the lower end 1B. However, since the cross-sectional area of the combustion chamber 1 gradually decreases downward, the pressure increases and the lower end 1B. Extremely high pressure.

【0053】上記燃焼室1の下端部1Bの開口部に
は、交換可能なノズル12’がセットされ圧力室12内
の圧力媒体の上面が臨んでいるため、上記高圧は圧力媒
体へと伝播され、処理装置13内の水を加圧し水クラス
ターの分解が行われる。すなわち従来の研究によると、
処理対象の水を衝撃波または圧力波が通過した場合、水
自体に動的な高圧が加わり水分子間の水素結合が切断さ
れること、気泡等がある場合にはそのまわりに強い渦が
発生し、これに伴って瞬時ながら局所的な圧縮、剪断な
どの力が作用することが知られている。したがって、水
クラスターが小さくなり、気体(カルキ等)も追い出さ
れる。
A replaceable nozzle 12 ′ is set at the opening of the lower end 1 B of the combustion chamber 1, and the upper surface of the pressure medium in the pressure chamber 12 faces, so that the high pressure is transmitted to the pressure medium. Then, the water in the treatment device 13 is pressurized to decompose the water cluster. That is, according to previous research,
When a shock wave or pressure wave passes through the water to be treated, a dynamic high pressure is applied to the water itself, breaking the hydrogen bonds between water molecules.If there are bubbles, strong vortices are generated around them. It is known that local compressive and shearing forces act instantaneously with this. Therefore, the water cluster becomes smaller, and gas (such as chalk) is also expelled.

【0054】しかる後、処理対象の水を交換又は回収
する共に、上記〜の工程を繰り返すことによって、
次々と水クラスターの分解処理を行うことができる。
Thereafter, the water to be treated is exchanged or recovered, and the above-mentioned steps (1) to (4) are repeated.
Water clusters can be decomposed one after another.

【0055】なお、本実施例では衝撃高圧の利用方法と
して水クラスターの分解処理を挙げたが、他の種の加
圧、あるいは駆動源等としての他の分野においても広く
利用可能である。
In the present embodiment, the decomposition treatment of the water cluster is described as a method of using the impact high pressure. However, it can be widely used in other fields such as other kinds of pressurization or a driving source.

【0056】本発明においては、燃焼室に充填する可燃
性混合ガスの充填圧(量)または混合比によって衝撃圧
力の変更が可能であるが、圧力室内でも衝撃圧の発生パ
ターンを制御することができることは既述の通りであ
る。例えば、圧力室の形状・寸法(例えば上述のにお
けるノズルの交換)そして圧力媒体の物性の変更によっ
て種々のパターンが処理対象物に適合するように変えら
れる。これらの変更要因のうち代表的なものに関しその
影響について以下、詳述する。
In the present invention, the impact pressure can be changed depending on the filling pressure (amount) or the mixture ratio of the combustible mixed gas charged into the combustion chamber. What can be done is as described above. For example, by changing the shape and size of the pressure chamber (for example, replacement of the nozzle in the above) and the physical properties of the pressure medium, various patterns can be changed to conform to the processing target. The effects of typical changes will be described below.

【0057】(A)開口部のノズル径の影響 燃焼室におけるデトネーション波及び衝撃波は性質上、
数回収束を繰り返しており、収束するごとに収束中心部
で衝撃超高圧が発生する。このときの圧力の値は収束中
心に近づくほど高い値を値を示すため、圧力室内で発生
する衝撃圧の値は、ノズル径が小さい程高い圧力が得ら
れる。図4はノズル径が比較的小さい場合の圧力波形を
示す図である。ノズル径を小さく設定することによっ
て、ピーク圧が高くかつ持続時間の短い波形となり、高
圧が数回繰り返し発生する。逆にノズル径を大きくする
と、図5に示すように、ピーク圧が低く持続時間の長い
波形が発生する。なお、この場合には、圧力波の繰り返
し回数は図4の場合より少なくなる。
(A) Influence of nozzle diameter at opening Detonation wave and shock wave in the combustion chamber are
The convergence is repeated several times, and each time the convergence occurs, an impact ultrahigh pressure is generated at the center of the convergence. Since the pressure value at this time shows a higher value as it approaches the convergence center, the value of the impact pressure generated in the pressure chamber becomes higher as the nozzle diameter becomes smaller. FIG. 4 is a diagram showing a pressure waveform when the nozzle diameter is relatively small. By setting the nozzle diameter small, the waveform becomes high in peak pressure and short in duration, and high pressure is repeatedly generated several times. Conversely, when the nozzle diameter is increased, a waveform having a low peak pressure and a long duration is generated as shown in FIG. In this case, the number of pressure wave repetitions is smaller than in the case of FIG.

【0058】(B)開口部から加圧位置までの距離の影
響 衝撃波が圧力媒体中を伝播する場合、到達圧力は到達距
離(図3中のL)の関数となる。例えば、圧力媒体が水
の場合、従来の研究によると、次式のように到達圧力は
到達距離の1.15乗に反比例する。
(B) Influence of the distance from the opening to the pressing position When the shock wave propagates in the pressure medium, the ultimate pressure is a function of the ultimate distance (L in FIG. 3). For example, when the pressure medium is water, according to conventional research, the ultimate pressure is inversely proportional to the ultimate distance to the 1.15 power as shown in the following equation.

【0059】Pmax ∝1/L1.15 ここでPmax は到達圧力、Lは到達距離である。し
たがって、開口部から加圧位置までの距離を任意に変更
可能な構造を採用することにより、加圧面での到達圧力
を任意に設定可能となる。
Pmax∝1 / L 1.15 where Pmax is the ultimate pressure and L is the ultimate distance. Therefore, by adopting a structure in which the distance from the opening to the pressing position can be arbitrarily changed, the ultimate pressure on the pressing surface can be arbitrarily set.

【0060】(C)圧力室内の圧力媒体の物性の影響 圧力室内の加圧面で得られる衝撃波の性状は、圧力媒体
の物性に強く依存する。すなわち、密度または音速の値
が高い圧力媒体を用いるとピーク圧が高く、持続時間が
比較的短い波が得られ、密度または音速の値が低い媒体
を用いるとピーク圧が低く、持続時間が比較的長い波が
得られる。
(C) Influence of Physical Properties of Pressure Medium in Pressure Chamber The properties of the shock wave obtained on the pressurized surface in the pressure chamber strongly depend on the physical properties of the pressure medium. That is, using a pressure medium with a high density or sound velocity value produces a wave with a high peak pressure and a relatively short duration, while a medium with a low density or sound velocity value results in a lower peak pressure and a longer duration. A long wave is obtained.

【0061】(D)圧力室の形状の影響 衝撃圧力発生部(本実施例の場合、ノズル部となる)の
形状や寸法については、従来の液圧発生法では自由度が
殆どないのが実状であり、これに伴って、衝撃圧力の発
生パターン(ピーク圧、持続時間など)の選択の自由度
もかなり狭い。
(D) Influence of the shape of the pressure chamber The shape and dimensions of the impact pressure generating portion (in the present embodiment, the nozzle portion) have little degree of freedom in the conventional hydraulic pressure generating method. Accordingly, the degree of freedom in selecting the impact pressure generation pattern (peak pressure, duration, etc.) is considerably narrow.

【0062】本発明の場合、従来の衝撃液圧発生法と異
なり、弾丸やピストン、あるいは爆薬などを使用しない
ため、圧力室の形状の選択の自由度が大きい。
In the case of the present invention, unlike the conventional impact hydraulic pressure generation method, since a bullet, a piston, an explosive, or the like is not used, the degree of freedom in selecting the shape of the pressure chamber is large.

【0063】かくして、前述の圧力室形状を採用するこ
とにより、以下の利点を得る。
Thus, the following advantages are obtained by adopting the above-described pressure chamber shape.

【0064】圧力室を末広形状に設定し、かつ末端に
処理水を設置することにより、加圧に関与しない衝撃波
の発生を最小限に抑えることができる(例えば、従来の
水中爆発成形では、爆薬の爆発エネルギが360°方向
に分散するため、エネルギの利用効率がかなり低い)。
By setting the pressure chamber to a divergent shape and installing treated water at the end, it is possible to minimize the generation of shock waves that do not involve pressurization (for example, in the case of conventional underwater explosive molding, Energy explosion energy is dispersed in the 360 ° direction, so the energy utilization efficiency is considerably low).

【0065】処理水面で発生した反射波が一箇所に集
まるように圧力室形状を設定することにより、反射波を
再生・強化し、加圧用として再度伝播させることが可能
となる(乱れた波であっても、一箇所に集めると、高強
度の波として再生可能)。
By setting the shape of the pressure chamber so that the reflected waves generated on the surface of the treated water converge at one place, the reflected waves can be regenerated and strengthened, and can be transmitted again for pressurization. Even if it is collected in one place, it can be reproduced as a high intensity wave).

【0066】圧力室を円錐状に設定することにより、
均一な球面衝撃波を生成可能となる。
By setting the pressure chamber to a conical shape,
A uniform spherical shock wave can be generated.

【0067】円錐状の圧力室の下流側に厚みを任意に
変更可能な円筒状の圧力室を追設することにより、球面
波から平面波に至る任意の曲率からなる衝撃波が生成可
能となる(従来技術では一つの装置では一種類の衝撃波
(液圧)発生パターンしか選択できない)。
By additionally providing a cylindrical pressure chamber whose thickness can be arbitrarily changed downstream of the conical pressure chamber, a shock wave having an arbitrary curvature from a spherical wave to a plane wave can be generated (conventionally). With technology, one device can select only one type of shock wave (hydraulic pressure) generation pattern).

【0068】圧力室内において、衝撃波伝播方向に垂
直な壁面がない(加工部を除く)ため、衝撃波による圧
力室関連部品のダメージを小さく抑えることができる。
In the pressure chamber, since there is no wall surface perpendicular to the direction of propagation of the shock wave (except for the processed portion), damage to components related to the pressure chamber due to the shock wave can be suppressed to a small level.

【0069】次に、図6にもとづき本発明の第二実施例
を説明する。なお、図において図1に示した前実施例装
置と共通部分には同一符号を付してその説明は省略す
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the drawing, the same parts as those of the previous embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0070】本実施例では燃焼室1’は半径方法に拡が
る横型に形成されている。該燃焼室1’は下方にふくら
む略球面の一部の上壁面によって中心に向かってその断
面積が減ずる形になっている。中心部にて燃焼室1’が
圧力室12に連通している。
In this embodiment, the combustion chamber 1 ′ is formed in a horizontal shape extending in a radial direction. The combustion chamber 1 ′ has a shape in which the cross-sectional area decreases toward the center by the upper wall surface of a part of a substantially spherical surface that bulges downward. A combustion chamber 1 ′ communicates with the pressure chamber 12 at the center.

【0071】かかる本実施例装置によれば、装置寸法を
高くできない場合に都合がよい。作用に関しては、前実
施例の場合と同様であり、火炎は誘導路2から燃焼室
1’の一端部たる周囲部1’Aに到達した後、他端部た
る中心部1’Bに向かって進行する。その進行の際、断
面積の減少に伴い圧力はきわめて高くなる。そして、そ
の高圧は圧力室12内の圧力媒体に伝播され、処理装置
13にて衝撃圧力を処理水16に加えて水クラスターの
分解処理が行われる。
According to the apparatus of this embodiment, it is convenient when the dimensions of the apparatus cannot be increased. The operation is the same as that of the previous embodiment. After the flame reaches the peripheral portion 1'A, which is one end of the combustion chamber 1 ', from the guide path 2, the flame travels toward the central portion 1'B, which is the other end. proceed. As it proceeds, the pressure becomes very high as the cross-sectional area decreases. Then, the high pressure is transmitted to the pressure medium in the pressure chamber 12, and the impact pressure is applied to the treatment water 16 in the treatment device 13 to perform the decomposition treatment of the water cluster.

【0072】[0072]

【発明の効果】本発明は以上のごとく構成されるので、
その方法にあっては、従来の方法に比して、安価、かつ
容易に立上りが急峻で特性の優れた衝撃圧力が得られる
と共に、圧力室の形状・寸法及び収容する圧力媒体の物
性値を変更することにより、衝撃圧を処理水に適合した
種々のパターンに制御でき、水クラスターの分解処理が
できるという効果を得る。
Since the present invention is configured as described above,
In this method, compared to the conventional method, it is possible to obtain an impact pressure that is inexpensive, easily rises steeply, and has excellent characteristics, and that the shape and dimensions of the pressure chamber and the physical properties of the pressure medium to be housed are reduced. By changing, the impact pressure can be controlled in various patterns suitable for the treated water, and the effect of decomposing water clusters can be obtained.

【0073】また、本発明装置によれば、従来の弾丸打
込式、爆発方式のように火薬を用いないため、設定上の
制約を受けない装置となり、また、連続的に衝撃圧力を
発生させることができるようになるという効果を得る。
そして、容易かつ安全に衝撃圧力を得ることができるの
で、加圧分野等の広い工業分野での本格的な応用が可能
となる。
Further, according to the device of the present invention, since explosives are not used unlike the conventional bullet driving type and explosion type, the device is not restricted by the setting, and the impact pressure is continuously generated. The effect of being able to do so is obtained.
And since an impact pressure can be obtained easily and safely, full-scale application in a wide industrial field such as a pressurizing field becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】水の17O−NMR法による評価で処理前を示す
図である。
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a state before treatment in evaluation of water by 17 O-NMR method.

【図2】水の17O−NMR法による評価で処理後を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a state after treatment by evaluation of water by 17 O-NMR method.

【図3】本発明の一実施例装置の縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図4】図3装置における一つのノズルによる液圧波形
図である。
FIG. 4 is a hydraulic pressure waveform chart by one nozzle in the apparatus in FIG. 3;

【図5】図4装置における他のノズルによる液圧波形図
である。
FIG. 5 is a hydraulic pressure waveform diagram of another nozzle in the apparatus of FIG. 4;

【図6】第二実施例装置の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the device of the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃焼室 1A 一端部(上端部) 1B 他端部(下端部) 2 誘導路 4 着火室 5 点火栓 12 圧力室 12’ ノズル 13 処理装置(室) 16 処理水 Reference Signs List 1 combustion chamber 1A one end (upper end) 1B other end (lower end) 2 guideway 4 ignition chamber 5 ignition plug 12 pressure chamber 12 'nozzle 13 treatment device (chamber) 16 treated water

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻 猛志 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−176381(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takeshi Tsuji 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Kokan Co., Ltd. (56) References JP-A-4-176381 (JP, A)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 可燃性混合気を着火することにより発生
するデトネーション波をその進行と共に収束し、収束部
で得られる高圧を液体、弾性体、又はこれらの組合わせ
で成る圧力媒体に伝達して液圧又は弾圧に変換する方法
において、圧力媒体を収容せる圧力室の形状・寸法また
は圧力媒体の物性を変更することにより異なるパターン
の衝撃圧力を発生させ、処理対象の水に圧力波を伝達さ
せることを特徴とした爆轟圧力による水クラスター分解
方法。
1. A detonation wave generated by igniting a combustible air-fuel mixture converges with its progress, and a high pressure obtained in a converging portion is transmitted to a liquid, an elastic body, or a pressure medium composed of a combination thereof. In the method of converting into a hydraulic pressure or an elastic pressure, a different pattern of impact pressure is generated by changing the shape and size of a pressure chamber for accommodating a pressure medium or physical properties of the pressure medium, and a pressure wave is transmitted to water to be treated. Water cluster decomposition method using detonation pressure.
【請求項2】 一端部から他端部へ向け断面積が小さく
なる燃焼室と、燃料の供給を受け点火栓が配設された着
火室と、着火室から分岐して延び上記燃焼室の一端部へ
連通する路程の等しい複数の誘導路と、上記燃焼室の最
小断面積部たる他端部の開口に接続される圧力室と、該
圧力室に臨み処理水を収容せる処理室とを備え、上記最
小通路断面積部に交換可能なノズルが設置されているこ
ととした爆轟圧力による水クラスター分解装置。
2. A combustion chamber having a cross-sectional area decreasing from one end to the other end, an ignition chamber provided with an ignition plug receiving fuel supply, and a branch extending from the ignition chamber and extending from one end of the combustion chamber. A plurality of guide paths having the same path communicating with each other, a pressure chamber connected to an opening at the other end, which is a minimum cross-sectional area of the combustion chamber, and a treatment chamber facing the pressure chamber and containing treated water. A water cluster decomposer based on detonation pressure, wherein a replaceable nozzle is installed in the minimum passage cross-sectional area.
【請求項3】 圧力室内の圧力媒体が膜体を介して燃焼
室内のガスと接していることとした請求項2に記載の爆
轟圧力による水クラスター分解装置。
3. The apparatus for decomposing water clusters by detonation pressure according to claim 2, wherein the pressure medium in the pressure chamber is in contact with the gas in the combustion chamber via the membrane.
【請求項4】 最小通路断面積部と圧力媒体上面位置と
を一致させるためのドレーン手段を有していることとし
た請求項2に記載の爆轟圧力による水クラスター分解装
置。
4. An apparatus for decomposing water clusters by detonation pressure according to claim 2, further comprising drain means for matching the minimum passage cross-sectional area with the position of the upper surface of the pressure medium.
【請求項5】 最小通路断面積部から下流における壁面
は、断面積が連続的に増加もしくは一定であることとし
た請求項2に記載の爆轟圧力による水クラスター分解装
置。
5. The apparatus for decomposing water clusters by detonation pressure according to claim 2, wherein the cross-sectional area of the wall surface downstream from the minimum passage cross-sectional area is continuously increased or constant.
【請求項6】 圧力室内の圧力媒体が膜体を介して処理
水と接していることとした請求項2に記載の爆轟圧力に
よる水クラスター分解装置。
6. The apparatus for decomposing water clusters by detonation pressure according to claim 2, wherein the pressure medium in the pressure chamber is in contact with the treated water via the membrane.
【請求項7】 処理水を連続的又は間欠的に処理室に導
入及び排出させるための供給・排出装置を備え、かつ該
装置と着火装置とが連動して上記溶液を連続的に処理で
きるように配設されていることとした請求項2に記載の
爆轟圧力による水クラスター分解装置。
7. A supply / discharge device for continuously or intermittently introducing and discharging treated water into and from the treatment chamber, and the device and the ignition device are interlocked so that the solution can be treated continuously. The apparatus for decomposing water clusters by detonation pressure according to claim 2, wherein the apparatus is disposed in a water cluster.
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