JPS606685B2 - 流体処理方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は流体の処理に関する。 特にこの発明は流体処理方法と流体処理装置に関する。
組成が異なる多くの処理流れに全く同一の処理工程を行
なう、例えば第ＩＡ図に示す普通のカスケード装置を用
いる、従来の流体処理方法および装置においては、処理
ユニットをカスケードを構成する各ステージ毎に別々に
設けなければならないために非常に多くの処理ユニット
が必要であった。 従って装置の規模はほう大になり建設費もかさんだ。こ
のことはこの種の装置にとって大きな欠点の一つであり
簡素化することが望まれてきた。本発明は従来のかかる
欠点を解消しこの種の流体処理に関し、装置を極めて簡
素化することを可能にする新規な方法と装置を提供する
ものである。又本発明の方法と装置は処理ユニットの一
部を処理の違いに合せて置き替えることによって種々の
流体処理に適用できる、従来には全くなかった適用範囲
の極めて広い方法と装置を提供する。本発明は同位体分
離及び一般にカスケード処理に特に有用であるが〜勿論
それらに限られるものではない。本発明に関連する先行
技術は例えば米国特許第２，９５１，５５４号、同第３
，６２６，６６５号、同第３，９２２，８７１号、同第
３，５４１，８０１号、同第３，５０９，９３２号およ
び同第２，５３６，４２３号明細書などに開示されてい
る。 この発明による流体処理方法は下記の工程からなる；拳
相であり、組成が流れの進行方向を横切る断面全体にわ
たって特定の物性に関して既知の形で変化する流体の流
れを通路１６，１Ｍこ供給し；該通路に沿って該流れを
移動させ；該流れの組成の変化が消失する前にその流れ
を相互に異なる組成を有する少なくともいくつかの部分
に分割し、同時に該通路から分割した流れを引出す。 前記の特定の物性は例えば、温度、密度、圧力、化学的
成分（元素あるいは化合物）等の物理的または化学的な
ものであってもよい。 したがって、異なる組成の流れの部分は前記物性に関し
て相互に異なるであろう。「単相」というのは流体がガ
スであること、又は界面のない完全に混和できる成分か
らなる液体であることを意味する。前記流れは通路に供
給された時、前記特定の物性に関して最小から最大まで
変化する組成を有する。組成の変化は実質的に連続であ
ってもよく、あるいは実質的に段階的であってもよい。
通路は断面が円形、あるいは環状であり「流れの組成は
前記最小から最大まで円周方向に変化し、前記の最小お
よび最大は蚤方向に正反対位置にある。 本発明の方法において、前記流れの部分を相互に分離す
る前に、前記流れに一またはそれ以上の処理工程を入れ
てもよい。 そして本方法は処理工程として、流れの流体の圧力を変
化させることを包含してもよい。そして通路に沿う流体
の移動は軸流羽根車またはプロペラにより行なわれても
よく、この羽根車は流れの流体の圧力を増大させる。こ
の方法は処理工程として流れの流体の温度を変化させる
工程を含んでもよい。流れの流体の温度の変化は通路を
横切って延びる表面式熱交換器により行なわれる。この
方法は処理工程として流れから流体を引出し、かつ前記
流れに流体を添加する工程を包含してもよい。流体は流
れの同位体比を変える同位体分離装置により前記流れか
ら引出してもよいし、通路から出たり通路に入るダクト
により流体を前記流れから夫々引出しあるいは添加して
もよい。本方法では流れの部分を相互に分離し、それに
よって流れの組成の変化が消失し‘こくくするために通
路の一部に沿った方向に延びる隔壁を使用してもよい。 通路は流れがそれに沿って移動する無端回路又はその一
部を形成し、前記流れの少なくとも一部は二度以上前記
回答を循環する。 従って流れの流体はそれが回路を流れるとき、複数の異
なる螺旋状の経路で回路を流れてもよい。通路の断面が
環状の場合、前述のように組成は最小から最大まで円周
方向に変化し、それぞれ最４・から最大まで円周方向に
延び、それぞれ回路を二度以上通過する２つのらせん状
経路であってもよい。この方法は、流体が通路に供給さ
れる直ぐ上流のところで該複数のらせん状の経路をたど
って流体の流れを押し進めるために少なくとも前記流れ
の部分の向きを変えることを含んでもよい。回路は外側
の円筒状のハウジングの中にあり、その内面に沿って延
在する内側の円筒状ハウジングにより形成してもよく、
この内側のハウジングの両端は外側のハウジングの両端
に開□し、らせん状経路は前記最小から最大までそれら
のハウジングに関して円周方向に反対方向に延びる軸を
有する。 この方法が同位体分離装置に適用され流れがそれに沿っ
て移動する無端回路又はその一部を通路が形成する場合
、流れに供給または添加される流体は、添加される流体
の同位体比とほとんど同じ同位体比を有する流れの一部
に添加されるのが好ましい。 流れが軸流羽根車またはプロペラにより通路に沿って動
かされる時、流体の流れはそれが羽根車またはプロペラ
を通過する際、全体的にある角度回転させられる。 従って本方法は、圧縮機により生じた通路に対する流れ
の回転を補正するため円周方向へ流れの向きを変えるこ
とを含んでもよい。さらに本発明の装置は、通路を含む
回路を形成する装置１２，１４；回路への主流入口３６
及び回路からの主引出口３８；回路への複数のダクト４
０，１２６及び回路からの複数のダクト３４，１１６；
回路に沿って単相の流体流れの流れを引起こし該回路の
回りを１回以上談流れの少なくとも一部を循環させるた
めの通路の中に位置させた羽根車またはプロペラ；及び
該流体を異なった組成の部分に分離するために、該流体
流れが回路に沿って流れるときに該流れに対して分離を
行うための回路の中にある分離装置２４であって「 カ
スケード装置の中の異なったステージの中にある複数の
分離要素２６を有する分離装置２４：とよりなり、該主
流入口３６、該主引出口３８及び該羽根車又はプロペラ
が「各流れの該部分が回路を取り巻くらせん状の経路を
たどるように配置されており、各らせん状経路の軸が通
路に沿った流れの移動の方向を横切っており、各らせん
状経路の各完全な環が回路いっぱいに延びている、こと
を特徴とする、複数のステージを有するカスケード処理
において異なった組成を有する流体の部分の分離のため
の装置１０である。 流体の一部を該経路をたどって流れさせるために、回路
に沿って流れる流体の向きを変えるための偏向装置を本
発明の装置は含むことができる。この装置は流れの方向
に通路の一部に沿って延びる一つまたはそれ以上の隔壁
を有してもよく、流れを起す装置は麹流羽根車またはプ
ロペラであってもよい。この装置は流体が回路に沿って
流れる際、流体の温度を変えるための通路内にあって通
路を横切って延びる表面式熱交換器を包含することがで
きる。 通路は環状であってよく、通路には通路の一つのセクタ
ーへの主流入口と、前記通路の正反対位層のセクターか
らの主引出口があり、主流入口に流入する流体を回路の
回りの異なるらせん状経路を主引出口の方へたどる２つ
の部分に分割させられる。 回路は外側の円筒形のハウジングの内側にそって延在す
る内側の円筒状のハウジングによって形成されてよく、
内部ハウジングの両端は外部ハウジングの両端に開□し
ている。この装置は流体の流れが回路に沿って流れると
きに、流体の同位体分離を行うために回路内に同位体分
離装置を含むことができる。 この装置にはカスケードプロセスにおいて典型的に用い
られるタイプのものと置き代えることができるものであ
ればどんな一般的な分離方法でも採用でき又この技術分
野において知られているどんな分離装置でも用いること
ができる。又同位体分離装置を例えば適用すべき処理に
よって、水の脱塩における半透膜、石油燃料の触媒式転
化における触媒層、酸化及び還元のような化学反応が行
なわれる反応帯等と置き替えることもできる。この装置
は回路への相互に隔遣された複数の副流入口と、回路か
らの相互に隔層された複数の副引出口を有することがで
きる。 本発明の特徴は、流体処理において、複数の単一の相の
流体の流れが既知の組成の変化を有する単一の流れを形
成するように一緒に運ばれ、その単一の流れは組成の変
化を破壊されることなく色々な処理工程によって処理さ
れ、次いでその単一の流れは種々の成分の部分に、その
部分が許容しうる程度に煽りあうのみでしかも組成の変
化が失われずに、分離されることである。 本発明について以下の詳細な説明においては、便宜上主
として１′５カットの、即ち、分離要素から出る濃縮流
れの供給流れに対する分別分（ｆｒａｃｔｉｏｎ）が質
量流れを基にして１′５であり、濃縮流れが「質量流れ
を基にして、分離要素から出る減損流れの１′４である
同位体分離方法に関して本発明を記述する。 実施例は前記のような分離要素から出る濃縮流れと減損
流れが同圧である場合におけるものである。実施例は処
理ガス（例えばび３５を濃縮するためのＵＦ６のような
）だけからなる流体流れを処理する方法にも、処理ガス
と例えば日２あるいはヘリウムのような担体ガスとの混
合ガスよりなる流体流れを処理する方法にも適用できる
。しかし、ガスの流れの同位体比及び質量流れについて
はすべて流れの中の処理ガスの同位体比及び質量流れで
ある。この発明を実施例によって図を参照して説明する
。 第ＩＡ図において、１はカスケードの一部を形成するブ
ロックの一部を示し、カスケード装置は連続して連結さ
れた複数のブロックで形成されている。 各ブロックは複数の実質的に同一のステ−ジ２からなり
、各ステージ２は同位体分離装置３、熱交換器４、およ
び熱交換器４と分離装置３を通して連続的にガス流を循
環させる圧縮機５からなる。ステージ２は供給流れ６、
濃縮流れ７、および減損流れ８を形成する装置により相
互に連結されている。ステージ２に入る各供給流れ６は
２つの別のステージ２からの流れ７と８から形成され、
組みになっている圧縮機５と熱交換器４を経て組みにな
っている分離装置３へ流入し、そこで別の流れ７と８に
分けられる。その別の流れはさらに他の２つのステージ
２へ導かれる。第ＩＡ図ではそれぞれ４個のステージ２
からなる３つのグループ９からなるブロックの一部を示
す。各グループは供給流れとして４つの上流側のグルー
プからの濃縮流れ７と下流側のグループからの減損流れ
８を受ける。ステージはカスケードに沿って５減損流れ
８に対して逆に流れる濃縮流れ７と連続的に連結されて
いると考えることがきる。したがって、各ステージは供
給流れの一部として後続のステージからの減損流れ８と
供給流れの一部として「その前に４つの組みになってい
るステージか０らの濃縮流れを受けるように図には描い
てあり、一連の装置は流れの濃縮の程度を含めてカスケ
−ドもこ沿って前方に進行すると考えられる。各流れ７
は質量流れを基にして同一ステージから流出する流れ８
の１′４であり、各流れ６を形成するよう５に合流させ
られた流れ７と８はほぼ同じ同位体比である。カスケー
ド装置は入口供給流れ、最終引出濃緒流れ、および最終
引出減損流れ（図示しない）を有し「それらの流れを介
してカスケードへ供給され、またカスケードから引出さ
れる流体の０流速を、カスケード装置全体にわたり所望
の質量流れと同位体比が得られるように制御する。前述
のステージ２の連結は、ブロックの境界から離れたブロ
ックの内側にある内部ステージのためのものである。ブ
ロックの境界、すなわちブロックとそれに隣接するブロ
ックとの境界面のところに「フロックは端末ステージを
有し勺そのステージと他のステージとの連結はカスケー
ドの構造が示すように、前述のステージ２の連結とは異
なっている。弟ｉ図において、Ｉ川まガスの同位体分離
に適するこの発明の装置を示す。 この装置亀８は内部ハウジング富２とこの周囲の外部ハ
ウジング軍亀からなる。ハウジング１２は中空円筒で開
□端を有し、テーパ一部分富２。３によりつながってい
る狭い部分１２。 １と広い部分亀２。 ２を有する。 同様に、外部ハウジング軍恥ま中空円筒でトナーパ一部
分１４。３により連結された狭い部分車４．１と広い部
分官４。 琴を有する。外部ハウジングの端部は閉じられている。
狭い部分宴２。川ま狭い部分亀４。１内に配置され、広
い部分１２．２は広い部分軍４．２内に配置され「テー
パー部分１２．３はテーパ−都分聾４９ ３内に配置さ
れている。 ハウジング軍２は〜ハウジング亀母の狭い部分１４．８
もこ閉口する狭い部分１６。 １と、ハウジング１４の広い部分軍４。 ２に開□する広い部分１６．２を有する通路１６を形成
する。 ハウジング１２，１４は同軸で、ハウジング官２の開□
端はハウジング翼４の閉鎖端から軸万向内方に離れてい
る。ハウジング膏２７ １奪‘まそれらの間に環状通路
１８を形成し、これは通路１６の狭い部分軍６．１に蓮
適する狭い部分翼賛．１と通路１６の広い部分亀６。２
に蓮適する広い部分１８．２を有する。 このように通路１６申 官８は無端通路貝０ち回路を形
成し「それは通路量６青こより形される内部管状部分と
通路１８により形成されその中に内側部分が瞳かれてい
る外部環状部分を有する。軸流圧縮機２８の一部を形成
し、シャフト２０．１と複数の羽根２Ｄ．２を有する羽
根車あるいはプロペラが通路１６に配置されている。 シャフト２０．１は通路蔓６９１葱と同軸で、ハウジン
グ１４の外側から通路１６の狭い部分１６．富の中へ内
向きに突き出ている。羽根２０．２は通路１６の狭い部
分１６８ ！に配置されている。表面式熱交換器２２か
らなる熱交換器が通路富６に配置されている。熱交換器
２２はハウジング１２のテーパ一部分竃２．３に隣接し
た通路１６の広い部分１６．２を横切って延びる。複数
の同位体ガス分離要素２６を含む分離装置２４が通路翼
６の広い部分蔓６。 ２に配置され、熱交換器２２は分離装置２４と圧縮機２
０の間に配置される。 要素２６は、夫々通路竃６に運通しも通路１６の狭い部
分亀６．亀の方へ向いた流入口２６。 軍と〜回路に蓮
通し「ハウジング１４の広い部分官４．２の閉鎖端部の
方へ向いた主引出口２６．２「主引出口と流入口の間の
少なくとも一つの副引出口を有する。第１〜７図におい
ては〜これらの要素はリ５カットを有する型「即ちそれ
らの要素が供給流れを濃縮流れと減損流れに分離し」そ
の濃縮流れが質量流れを基にして減損流れのＶ４である
型のものである。それぞれ熱交換器２２と分離装置２４
の間、および通路１６の広い部分鷲６８ ２の自由端に
配置された２つの隔壁２８７ ３肌まも通路亀６内の区
画室３２を回路の他の部分から隔離する。要素２６の流
入口２６．翼と主引出口２６．泌まそれぞれ区画室３２
の外側の回路から入り又その回路へ引出し、割引出口は
区画室３溝へ引出すためのものである。区画室３２は藤
方向に配置された引出ダクト３４を有し〜 これは区画
室３２から鞄方向外方へ延び、ハウジング盲４の広い部
分１４。２の端部を通って外側へ延在する。 各要素２６の副引出口を別々の流出口を設ける代りに、
用いる同位体分離方法に依っては弟富図に示すように要
素を透過性の表面にして形成してもよい。パイプの形状
の主流入口３６は通路貴８の広い部分亀８。 ２に入りも通路蔓８の中で鞄方向に通路の狭い部分１８
．亀の方へ向けられている。 ／・ィプの形状の主引出口３８は通路の広い部分１８。
２から出ており「通路亀８の方に流入口３６と軸が向き
合う方向に向けられている。 流入口３６と引出口３舷ま通路蔓８の周囲に沿って正反
対の位置にある。４つの副ダクト４鰭． １，４０。 ２，＆８．３および４８．４を有するダクト４Ｑの形を
とる別の流入口がハウジング軍４の回りで円周方向に延
びている。 ダクト年Ｄ‘ま環状通路１８の回り‘こ円周方向に配置
された副ダクト４０。 １〜４０。 ４から環状通路１ ８への複数の合流部（ｆｌｏｗｃｏ
ｎｎｅｃｔｉｏｎ）を有する。 第１図にそのうちの２つを４２で示すこれらの合流部の
位置の詳細は後述する。ダクト３４は同様に隔壁により
内側で４つの副ダクト３４．１，３４．２，３４．３お
よび３４．４に分割され、それらは合流部を経て区画室
３２へ開□している。合流部の配列の詳細も又後述する
。通路１８に沿う流体の流れの向きを変える偏向装置が
環状通路１８に設けられている。 偏向装置の詳細は後述する。偏向装置は複数の偏向要素
からなり、これらは通路１８に設けられた曲がった偏向
プレート（図示しない）の形状を有する。プレートはハ
ウジング１４と１２の間に延び、半径内方向に端部を見
ると、長手方向、すなわち装置１０の極軸に対して角度
をなして延びている。プレートは主流入口３６の直ぐ上
流の円周方向に延びるリング４４内に配置されている。
この装置の作動を第１図の装置１０の流れ系統図を４６
として示す第２図と４８として第１図の装置１０の種々
の横断面を通る流れ系統図を示す第３図を参照して説明
する。 第３図においては、外円と内円との間の部分は通路１６
を示し、従ってそれらの外円及び内円は通路１６を形成
するハウジング１２と通路１６の中央（圧縮機２０の羽
根車のシャフト２０．１、熱交換器２２のコア１１２及
び分離装置２４の引出ダト３４一第１図参照）を示す。 破線は通路１６の特定の流れが沿って流れる各セクター
の筒方向の境界を示す想像上の線である。陰をつけた部
分は流体の連続的な流れが次々と通過する圧縮機２０、
熱交換器２２、及び分離装置２４のいろいろな部分を断
面の形で示す。流れは圧縮機２０を通ってＡ−Ｂ−Ｃ−
Ｄの順序で進む。一方、、同時に流れは熱交換器２２と
分離装置２４を通ってＥ−Ｆ−Ｇ−日の順に進む。従っ
て、一つの流れは圧縮機２０のセクター５４（第３Ａ図
）を通過しているが同時に熱交換器２２及び分離装置（
第３Ｅ図）のセクター５４．１を通過している。又２つ
の２次流れは圧縮機２０（第３Ｂ図）のセクター６０を
夫々通過している間それらは同時に熱交換器２２及び分
離装置２４（第３Ｆ図）のセクター６０．１を通過して
いる。そして圧縮機２０に対する第３Ｃ，Ｄ図及び熱交
換器２２と分離装置２４に対する第３Ｇ，３日図に関し
ても同様である。上記の説明は第５図及び第７図にも同
様に当てはまる。 装置１川まガスの同位体分離プロセスのためのカスケー
ド装置のブロックの一部を形成する一群のステージを収
容するように作られたモジュールを形成し、カスケード
装置には連続して連結された多数の同様なモジュールが
ある。第１成分とこの第１成分と同位体として異なる第
２成分からなる同位体ガス混合物は列に沿って移動させ
られる。各モジュールにおいて同位体分離が行なわれ、
それによってガス混合物は２つの流れ、すなわち一定の
成分、たとえば第１成分に対して濃縮された流れと、そ
の一定の成分に対して減損された流れに分けられる。各
モジュールは供給流れとして一連のモジュールの前のも
のから濃縮流れを受け、また一連のモジュールの後続の
ものから減損流れを受ける。前のモジュールからの濃縮
流れを５０で示すが、それはダクト４０を通って回路に
沿って通過しつつある流れに流入する。前記流れ５０１
ま４つの二次流れ５０．１，５０．２，６０．３および
５０− ４に分割される。それらの二次流れは同位体比
が異なっている、すなわち一定の（第１）成分と他の（
第２）成分との質量を基にしたそれらの濃度、即ち一定
の成分に対する濃縮の程度が異っている。これらの流れ
はそれぞれ副ダクト４０．１，４０．２、４０．３およ
び４０。４を通って回路に沿って通過しつつある流れに
流入する。 後続のモジュールからの減損流れを５２で示す。減損流
れ５２は主流入口３６を通って装置１０の通路１８へ入
る。 副ダクト４０．１は通路１８に入るただ一つの合流部４
２を有し、この合流部は流入口３６の直ぐ下流側にあり
そして軸万向に一線に並んでいる。二次流れ５０．１は
流れ５２と実質的に同一の同位体比を有する。所望なら
、たとえばノズル、バフル等の浪合装置を流れ５２と５
０．１の間の混合を促進するために合流部４２に設けて
もよい。このような混合装置は後述の各合流部４２に設
けることができる。二次流れ５０．１と流れ５２が合流
してできた流れは通路１８に沿って軸方向に、ハウジン
グ１４の狭い部分１４．１の方向へ流れる。 この流れは実質的に通路１８のセクターに沿って起る。
合流した流れは圧縮機２川こ入り、第２及び３Ａ図に６
４で示す、通路１６の圧縮機２０のセクタ−に沿って流
れる。通路！８と圧縮器２０を通る通路１６の前記セク
ターに沿った前記流れ５０．１，５２の流れは、それに
沿って流れる流れとほとんど混合しないような流れであ
る。このように前記流れ５０．１，５２は通路１８に沿
う全体の流れを構成する環状の流れであるセクターと、
通路１６‘こ沿う全体の流れを構成する環状または円形
の流れのセクターを形成する。合流した流れ５０。１，
５２が圧縮機２０を通過する時、その向きに圧縮機２０
の羽根車の羽根２０．２が回転するので、合流した流れ
で占められている通路１６に沿って流れる全体の流れの
セクターは円周方向へ向きが変わるであろう。 圧縮機２０のセクター５４に沿って流れる流れはこうし
て圧縮機の長手方向に沿ってらせん形を描いて通過する
であろう。しかし、この流れと隣接する流れのセクター
の間の混合は実質的に起こらない。セクター５４の流れ
５０。１７５２は通路１６に沿って流れ、熱交換器２２
のセクターへ入る。 その温度は熱交換器を通過する時に所定の温度に変えら
れ、分離要素２６への流入口２６．１を通って区画室３
２の対応するセクターの要素２６へ流入する。熱交換器
２２と区画室３２のセクター（すなわち、分離装置２４
）は第２および３Ｅ図に５４。１で示す。 これらのセクター５４．川ま、圧縮機２０と熱交換器２
２の間の通路１６を流れる全体の流れが円周方向に渦巻
く可能性があるから、装層１０の中心軸の方向に見て圧
縮機２０から出るところのセクターと同一線上に位置す
る必要はない。分離装置２４のセクター５４．１を構成
する要素２６の中で、合流した流れ５０。事と５２の同
位体分離が行なわれる。分離装置２４のセクター５４．
１において、合流した流れ５０。 １，５２は濃縮流れ５６− １と減損流れ５８．１に分
離され、要素２６は処理ガスに対して１′５のカットを
有する。 減損流れ５８．ｉは前記セクター５４．１を構成する要
素２６の主引出口２６．２から流出する。濃縮流れは前
記要素２６の副引出口から引出されて区画室３２へ流入
する。区画室３２において、濃縮流れ５６．１はダクト
３４の副ダクト３４．１へ流入し、それから次のモジュ
ールへ流入する。減損流れ５８．１は通路竃８へ入り、
４４のところの偏向プレートのあるリングの方へ通路１
８のセクターに沿って鞠方向に流れる。 この流れは一つまたはそれ以上の前記偏向プレートに当
たり、２つの２次流れ５８．１に分割され、通路耳８に
沿って軸方向に、そして流入口３６の両側を流れる。副
ダクト４Ｑ．２は通路１８１こつながる一対の合流部４
２を有し、それは２次流れ５８‘１が通路１８に沿って
流れる位置に配置される。２次流れ５８。 １はこれら合流部４２を通って、副ダクト４０．２から
の２次流れ５０．２に合流する。 ２次流れ５０．２、５８．１は実質的に同位体比が同一
である。 合流した流れ５０．２，５８．１は通路１Ｍこ沿って軸
方向に流れ、合流した流れ５０。１，５２の両側をハウ
ジング１４の狭い部分亀４．軍へ流れる。 前記合流した流れ５０。２，５８．１‘まセクター５４
の両側で圧縮機２０のところで通路１６の一対セクター
６川こ流入する。 図を簡単にするためセクター６０は第２図では一個のセ
クターとして示してある。合流した２次流れ５０．２，
５８．１は合流した流れ５８８ １，５２について説明
したように、通路１６に沿ってその狭い部分１６．１か
ら出て熱交換器２２を通り分離装置２４へ流入する。 これらの合流した２次流れが通過しあるいは流入する熱
交換器２２および分離装置２４のセクターは６０．１で
示す。第２図では、この対のセクターは熱交換器２２と
分離装置２４・‘こおいて単一セクターとして示してあ
る。合流した２次流れ５０．２，５８．１の夫々は流入
口２６。１を通って分離装置２４のセクター６０．１の
一つのセクターの要素２６へ流入する。 分離装置２４の前記セクター６０．１において「合流し
た２次流れ５０．２７ ５８．１はそれぞれ濃縮２次流
れ５６。 ２と減損２次流れ５８．２に分離される。 濃縮２次流れ５６．２は前記セクター６０．１の要素２
６の副引出口を通って区画室３２へ流入し「それから濃
縮流れ５６．２を形成するために、合流部を通って引出
ダクト３４の副ダクト３４。２へ流入し、それから次の
一連のモジュールへ流入する。 減損２次流れ５８。 ２は前記セクター６０．１の要素２６の引出口２６．２
を通り、流れ５８−１の両側において通路１８へ流入す
る。 ２次流れ５８．２は流れ５８．１の両側を通路１８に沿
って流れ、４４における偏向プレートにより向きを変え
られ、合流した流れ５０．１，５２から離れている合流
した２次流れ５８．１、５０．２の側部を通路１８１こ
沿ってさらに流れる。 ２次流れ５８．２がダクト４０を半径方向に内側に向っ
て流れるとき‘こ該流れは一対の合流部４２を介して副
ダクト４０．３から濃縮流れ５０．３を受ける。 濃縮流れ５０．３は２次流れ５８．２と実質的に同位体
比が同じである。合流した２次流れ５０．３，５８．２
は４４もこおける偏向プレートから離れるように通路１
８に沿って車由方向に流れ、前記通路の狭い部分１８．
１の方向へ流れる。 該合流した２次流れ５０．３，５８．２はそれぞれ、合
流した流れ５０．１，５２から遠い方の、合流した２次
流れ５０．２，５８．１の横側の夫々ある。合流２次流
れ５０．３，５８．２はセクター５４から離れている方
のセクター６０の側部で圧縮機２０のところで通路１６
の一対のセクター６２へ流入する。セクター６２も第２
図では単一セクターとして示してある。合流した２次流
れ５０．３，５８．２は合流した流れ５０．１，５２に
ついて説明したように、通路１６に沿ってその狭い部分
１６。 １から離れて熱交換器２２を通って分離装置２４へ流入
する。 合流２次流れ５０．３，５８．２が通過し、あるいは流
入する熱交換器２２および分離装置２４のセクターは６
２．１で示す。第２図においてこの対をなすセクターは
熱交換器２２および分離装置２４のための単一セクター
として示してある。各合流２次流れ５０．３，５８．２
は流入口２６．１を通って分離装置２４のこれらセクタ
ー６２．１の一つのセクターの要素２６へ流入する。分
離装置２４の前記セクター６２．１において合流２次流
れ５０．３，５８．２はそれぞれ濃縮２次流れ５６．３
と減損２次流れ５８．３に分離される。 濃縮２次流れ５６．３は前記セクター６２．１の要素２
６の副引出口を通って区画室３２へ流入し、それから引
出ダクト３４の副ダクト３４．３への合流部を通って後
続の一連のモジュールへ流入する。減損２次流れ５８．
３は前記セクター６２．１の要素２６の引出口２６．２
を通って通路１８内へ、それぞれ流れ５８．１から離れ
ている方の２次流れの側部で流入する。 ２次流れ５８．３は流れ５８．１から離れている２次流
れ５８．２の側部をそれぞれ通路１８‘こ沿って流れ、
２次流れ５８．３は４４における偏向プレートにより向
きを変えられ、２次流れ５８．１，５０．２から離れた
合流２次流れ５８．２，５８．３の側部を通路１８に沿
って流れる。 前記２次流れ５８．３は４４における偏向プレートを通
過後、単一流れ５８。３を形成するために相互に接近す
る。 流れ５８．３がダクト４０の半径方向へ内側に向いて流
れる場合、それは合流部４２を介して副ダクト４０．４
から濃縮流れ５０．４を受ける。濃縮流れ５０．４の同
位体比は合流した流れ５８．３のそれと実質的に同一で
ある。合流した流れ５０．４，５８．３は合流した流れ
５０．１，５２について説明したように、通路１８に沿
って軸万向にハウジング１４の狭い部分１４．１の方向
へ流れる。 合流した流れ５０．４，５８．３は圧縮機２０に流入し
、そこでセク‐ター６２の間のセクター６４に沿って流
れる。前記合流した流れ５０．４，５８．３はそれから
通路１６に沿ってその狭い部分１６．１から離れて熱交
換器２２を通って分離装置２４へ流入する。合流した流
れ５０．４，５８．３が通過し、または流入する熱交換
器２２および分離装置２４のセクターは６４．１で示す
。分離装置２４の前記セクター６４．１において、合流
した流れ６０．４，５８．３は濃縮２次流れ５６．４と
減損２次流れ５８．４に分離される。 濃縮２次流れ５６．４はセクター６４．１の要素２６の
副引出口を通って区画室３２へ流入し、引出ダクト３４
の副ダクト３４．４への合流部を通って後続の一連のモ
ジュールへ流れる。減損流れ５８．４は前記セクター６
４．１の要素２６の引出口２６．２を通り２次流れ５８
．３の間の通路１８へ流入する。流れ５８．４は通路１
８の広い部分に沿って短かし、距離だけ流れ、それから
主引出口３８を通って一連のモジュールの前のモジュー
ルに流れる。引出口３８に沿って流れる流れ５８．４は
前のモジュールと流入口３６を通って装置１０へ流入す
る流れ５２と同一機能を有する。 同様に、ダクト３４の副ダクト３４．１〜３４．４‘こ
沿って２次流れとして流れる流れ５６．１〜６６．４は
、同じ方法で処理され、後続の一連のモジュールにおい
てダクト４０の副ダクト４０。１〜４０．４を通って装
置ＩＱへ入る２次流れ６Ｇ，１〜５０。 ４のそれと同じ機能を有する。 合流した流れ５０。 量，５２、合流した２次流れ５０．２，５８．１、合流
２次流れ５０．３，５８。２、および合流した流れ５０
。 ４？ ５８。 ３が相互に並んで軸方向に通路竃６，１８に沿って流れ
る時「前記流れはその界面のところで少し拡散するだけ
で実質的に混合しないでその通路に沿って流れる。 前記流れと２次流れが圧縮機２０を流れる時にも実質的
に混合は起きない。装置１Ｑ‘こおいては、いろいろな
流れと２次流れは通路１８へ、流入口３６、ダクト４８
，４４のところにある偏向プレートのある該通路の帯城
に供給され、その結果通路１８蔓こ沿って流れる総体の
流れの組成は所定の形で通路に沿って流れる該総体の流
れの方向を横切る軸の断面のすべてのところで変ってい
る。実際に主流入口３６から主引出口３８への反対側の
円周方向に組成が変っている。その組成の変化とは、最
初の即ち所定の成分の濃縮によって表わされるガスの同
位体比に関するものである。通路亀８と翼６に沿って流
れる全体の流れは圧縮機２０１こより前記回路に沿って
動かされ、その断面全体にわたる組成の変化は実質的に
変化しないで維持される。全体の流れが熱交換器２２を
通過する毎に、熱が流れから奪われる。流れが分離装置
２４とダクト４８を通過する毎に夫々物質が奪われ又添
加される。所定の成分の濃度は主引出口３８における最
小から主流入口３６における最大まで、円周方向に段々
に増大する。したがって、通路１８，１６内の全体の流
れの濃度は円周方向に変化し、ガスの同位体比の最小は
最大の正反対位置にある。４４における偏向プレートと
合流部４２の直ぐ下流側において、通路１８もこ沿って
流れる全体の流れの組成の変化は多少段階的で、合流し
た流れ５０．１，５２と合流した２次流れ５０．２？
５８．１の間、合流した２次流れ５０．２；５８．１と
合流２次流れ５０。 ３，５８．２の間、および合流２次流れ５０．３，５８
。 ２と合流した流れ５０．４，５８。 ３の間の組成は段階的に異なる。 この変化の段階的な性質は流れと２次流れが通路１８と
１６に沿って流れるにつれてその界面で生じる拡散作用
により混り合うので減少する。この段階的な性質は流れ
５２と２次流れ５８．１の間で最も顕著であり、円周方
向の隣接した流れの間で減少するので流れ５８．４と２
次流れ５８８ ３の間の組成の段階的な差異は最も目立
たない。ダクト４０を介して流れ５０．１〜５０− ４
を合流させるには、段階的差異の消失を遅らせる傾向が
ある。したがってへ前記流れと２次流れが流入口３６か
ら流出口３８へ回路に沿って流れる時には変化は最も段
階的でなくなり、最小から最大まで連続的な変化になる
傾向が強い。全体の流れが圧縮機２０を通る時、圧縮機
のプレード２０。２の回転方向に回転するが「最小およ
び最大は依然として相互に直径方向に正反対位置にあり
も流れの組成の変化は実質的に変わらないま）に維持さ
れる。 全体の流れは通路１６の圧縮機２０を通過する時に圧縮
これ、熱交換器２２を通過する時温度は変えられ、濃縮
流れ５８．１〜６８。 ４を形成するために要素２６を通過する時その要素によ
り流体が引出される。 したがって、分離装置２４の種々のセクターから通路亀
８へ流入する減損流れおよび２次流れ５８．１〜６８。
４の組成は、通路１６から分離装置２４の同一セクター
に流入する種々の合流した流れおよび２次流れの同位体
比と異なっている。 分離装置を介して通路１８へ流入する全体の流れはこう
して、それが分離装置２４を通過する時にそれから流体
が除去されて、その組成が所定の成分の濃度に関して変
化させられたとみられる。さらに、流体が流入口３６と
ダクト４Ｑを介して通路１８１こ沿って流れる全体の流
れに添加され、主引出口３８を介して通路亀８から流体
が引き出される。通路ｉｇｌこ沿う流体の流れは通路１
８の４４における偏向プレートにより向きを変えられる
。 全体の流れが４４における偏向プレートを通過する時、
その同位体比は、断面全体にわたって変化が維持され同
時にダクト３８と３６を介しての夫々の流体の引出と添
加が行われる。通路に沿って流れる全体の流れは装置Ｉ
Ｑの両端で流れる方向を変え、そこで流れは通路１６か
ら通路１８へ流入し又通路亀６から通路１８に流入する
。こうして全体の流れは回路に沿って流れる。回路に沿
う流体の流れは主流入口３６から開始されるとして説明
でき、流れは副ダクト４０．１から合流部４２を介して
添加される。 合流した流れ５０．１，５２は回路に沿って分離装置２
４へ流れ、そこで要素２６により減損される。前記流れ
の残りの部分「すなわち減損流れ５８．１１ま４４にお
ける偏向プレートに到達するまで回路に沿って流れ続け
る。これはそれから２つの部分、すなわち２次流れ５登
。ｉに転換されて回路のまわりを流れ続ける。それらは
４２における合流部を通ってダクト４６．２から添加さ
れ、合流した流れ５８４１，５０．２は再び回路に沿っ
て分離装置２４へ流入し、そこでさらに減損される。減
損流れ５８．２は回路のまわりを同様なサイクルで流れ
、副ダクト４Ｑ．３からの流れ５０。３が合流部４２の
ところで添加される。 それから合流した流れ５０．３，５８。２は分離装置へ
流入し、そこでさらに減損されて減損流れ５８‘ ３が
できる。 流れ５８．３に副ダクト４０。４からの流れ５８．４が
合流部４２を介して添加される。合流した流れ５０．４
，５８．３は分離装置２４への最終回路となり「そこで
最終的に減損される。それから減損流れ５８。 ４は主
引出口３８から流出する。これまでの説明から解るよう
に、主流入口３６から流入した流れ５２はその後で２つ
の流れに分割されるセクター５４，８４．１を通る装置
書０の回路を形成する。これらの流れは通路亀８，１６
により構成される回路のまわりのらせん状の経路をたど
り、その経路は相互に円周方向に離反する方向に移動し
、それぞれ対をなすセクター６０，６８．１および対を
なすセクター６２，６２．１を順番に通過する。これは
第３図に明瞭に示してある。その経路は主引出口３８か
ら流出する前にセクター６４，６４．１内で最終的に収
飲して単一経路になるまで相互に離れる方向へ移動する
。前記の円周方向への経路は第１１図に図式的に示す如
く（この第１１図においてはハウジング１２のみを示し
ハウジング１４、コア等は省略してある）らせんの軸が
流入口３６から引出口３８へ矢印Ａ（第３Ａ図の矢印６
５に対応する）の方向に２つの半円に沿って反対方向へ
延びているらせん状の経路である。圧縮機２０１こおけ
る通路１６への流入口におし、て「通路１６へ流れる全
体の流れは通路１６へ流入する異なる組成を有する複数
の異なった流体の流れと見ることができる。 それらは圧縮機２０１こより通路に沿って移動させられ
「分離装置２４内で相互に物理的に分離される。それら
は減損されて分離装置２４から出て通路１８へ流入する
時に回路へ再導入されると見ることができる。流れ６８
．４は他の流れ（５８．１，５８．２および５８．３＞
から最終的に物理的に分離され、引出口３８を介して回
路から除去される。再び第ＩＡ図を第２，３図と比較す
ると次の対応、が明らかになるであろう：第１図の装置
萱８１こより例示されるモジュールは「４つのステージ
２、すなわち第ＩＡ図に示すグループ９の一つを収容で
きる；第ＩＡ図のグル…フ。 ９のステージ２は第２および３図において「それぞれセ
ットをなすセクター函４，５４‐１９６８，６○‐１；
６２，６２‐富；および６４，６４．１として示される
子第ＩＡ図の濃縮流れ７は第２および３図の濃縮２次流
れ５６．１〜５６。 ４と見ることができる； 第蔓Ａ図の減損流れ８は第２よび３図の減損２次流れ５
８．１〜５８．４と見ることができる子そしてステージ
２における圧縮機５（第ＩＡ図）と圧縮機２０（第１〜
３図）；および熱交換器４（第ｉＡ図）と熱交換器２２
（第竃〜３図）にも対応がある。 したがって、第１〜３図のモジュール１川ま第２，３図
に示すように使用された時、ステージ２（第ＩＡ図）の
グループ９を収容する。したがって第ＩＡ図のグループ
９の４つの圧縮機５および４つの熱交換器４の代わりに
一つの圧縮機２０と熱交換器２２（第１図）が使用され
る。さらに、分離装置２４として具体化された一組の要
素２６が第ＩＡ図の４つの個々の分離装置３の代わり‘
こ使用される。この点において、第ＩＡ図と第１，２及
び３図を一致させるために、要素２６はカスケード装置
のすべてのモジュール１０１こ使用されるよう意図され
ており、この要素２６は処理ガスに関して１／５のカッ
トを有する。第１，２及び３図における例では、合流さ
せられあるいは分けられる流れを含めて流れ５２はそれ
ぞれ、セクター５４，５４．１、セクター６町，６０．
１、セクター６２，６２．１「およびセクター６４，６
４。１を通って、装置１０を通り抜ける４つの流れを形
成すると考えることができる。 第４図において〜６６は第富図と同様ではあるが、第１
図のものよりも循環の程度が少ないようになっている流
れ系統図を示す。 第５図において、６８‘ま第４図の流れ系統図の装置に
おける第３Ａ〜３日図に対応する図を示す。前のモジュ
ールで連続した中の一つからの濃縮流れ７川ま一対の２
次流れ７Ｑ。 畳，７０．２の形で、２つの副ダクト４Ｑ．８９ ４Ｑ
。２を有するダクト４０を通って第４図の装置に流入す
る。 したがって、４２には２つの合流部があり、一つは流入
口３６の下流側のダクト４８８ １のためのもので、他
方は引出口３８の下流側で通路１８へ入る正反対位置に
あるダクト４Ｑ。２のためのものである。 一連のモジュールの後続のものからの減損流れは流入口
３６を通って流れす２の形で流入する。流れ１２は第２
図における４つの経路の代わりに装置を通る２つの径路
を形成する。第１の径路は圧縮機２０のセクター７４と
熱交換器２２と分離装置２４のセクター７４。ｉを通る
。流れ７２は前記セクター？４，７４。１を通る径路に
入る前に副ダクト４８．翼からの２次流れ？０．１と合
流される。 合流した流れ７０。１，？２が分離装置２４を通過し「
後述のように減損流れ７８．１‘こなった後、それは４
４のところの偏向プレートにより「通路１８の正反対側
への流れに転換させられる。 分離装置２４のセクター７４．１の合流した流れ７０．
１，７２は引出ダクト３４の副ダクト３４．ｉを介して
後続の一連のモジュールの一つ置いて次の一つへ流入す
る濃縮流れ７６．１と減損流れ７８．１に分割される。 セクター７４．１（および後述のセクター８０．１）の
要素２６には処理ガスに対して１／５のカットがある。
ダクト３４は後続の一連のモジュールの中の一つ置いて
次の一つのモジュールに通じる一対の副ダクト３４．１
，３４．２からなる。４４のところの偏向プレートを通
過する前記の減損流れ７８．１は通路１８内の正反対位
置へ転換される。 この流れ７８．１は副ダクト４０．２からの２次流れ７
８．２と合流し、圧縮機２０、熱交換器２２および分離
装置２４を通る回路に沿った第２の径路を形成する。こ
れは圧縮機２蟹のセクター８Ｑと熱交換器２２および分
離装置２亀のセクター８８。 １を通る。分離装置２４
のセクター韓Ｑ。Ｗこおいて同位体分離が行なわれ「副
ダクト３４．２を介して引出される濃縮流れ７６。２と
減損流れ７８．２が作られる。 減損流れ７８。２は引出口３８を通って前の一連のモジ
ュ−ルへ流入し、濃縮流れす６．２は後続のモジュール
で一連のモジュールの一つ置いて次の一つに流入する。 したがって、セクター７４，？４．１および８０，８８
。川ま実質的に中心角が１８００のセクター（以下本明
細書においてセクターに関する角度はいずれもそのセク
ターの中心角を意味する）であるが〜第２？３図の場合
はセクター５４，５４。竃および６４．６ ４。亀は９
００のセクターで、セクター６８亀 ６６．１および６
２，６２。川ま４５０のセクターである。第６図におい
て籍２は第１図の装置と同様であるが第亀図の装置骨Ｑ
より循環の程度が高い装置の流れ系統図を示す。 第７図において〜 ８４は第６図の流れ系統図の装置の
第３Ａ〜３日図に対応する図を示す。第６，７図の流れ
系統図が表わす装置１８の構造と機能は大体第１，２お
よび３図の装置のそれと同様である。 主な相違は４４の偏向プレートが「後続の一連のモジュ
ールからの減損流れが、主賓ｌ出口３８から流出する前
に圧縮機２０、熱交換器２２および分離装置２４を通る
８つの流れの径路を形成するようになっていることであ
る。ダクト４Ｍま８つの副ダクト４０。軍〜奪Ｑ．８を
有し、ダクト３４は８つの副ダクト３４．１〜３４。８
を有する。 ダクト４０の副ダクト４Ｑ。１〜４Ｑ．４は前の一連の
モジュールからの４つの流れ８８．８〜８８．４を通し
、ダクト３４の副ダクト３４。 １〜３４．４は後続の一連のモジュールへの４つの濃縮
流れを通す。 ダクト３４の副ダクト３４．５〜３４。８はダクト４０
の副ダクト４０。 ５〜４０．８へ直接連結されている。 この連結状態は第１図に８９として破線で図式的に示し
てある。流れの順序は下記の通りである。

【ａ｝ 流れ８６は流入□３６を通って通路１８に流入
する。 流れ８６にダクト４０の副ダクト４０．５からの流れ９
０．１が添加される。流れ９０．１は流れ８６と実質的
に同一の同位体比を有する。合流した流れ８６，９０．
１は第１，２および３図により説明した方向に通路１８
，亀６により形成された回路に沿って循環し、圧縮機２
０１こ流入する。その流れは圧縮機２０の４５０のセク
ター９２と、熱交換器２２と分離装置２４の夫々の２つ
の４５０のセクター９２．１を通る。合流した流れ９０
．１と８６は分離装置２４のセクター９２．１の要素の
中でその要素２６から区画室３２へ流入し、次いで区画
室３２の前記セクター９２．１から合流部を通って副ダ
クト３４．１へ流入する濃縮流れ９４．１と、前記要素
２６の主引出口２６．２から通路１８へ流入する減損流
れ９６．１に分割される。｛ｂ｝ 減損流れ９６．１は
４４における偏向プレートにより一対の２次流れに分割
され、その流れは通路１８に沿って流入口３６と流れ８
６の両側を狭い部分１８．１の方へ流れる。 前記２次流れ９６．１はダクト４０の中を流れ、そこで
合流部を介して副ダクト４０，６から流れ９０．２の一
部を受ける。合流した流れ９０．２，９６．１は合流し
た流れ９０．１，８６の両側を回路に沿って循環し、圧
縮機２０の中心角が夫々２２１′２０の一対のセクター
９８と、熱交換器２２と分離装置２４それぞれの対をな
す２２１′２０のセクター９８．１を通る。セクター９
８はセクター９２の両側にあり、セクター９８。１は熱
交換器２２と分離装置２４のセクター９２．１の両側に
ある。 分離装置２４のセクター９８．１の要素２６において同
位体分離が行なわれ、前記の合流した２次流れ９０．２
，９６．１は〜要素２６の副引出口から区画室３２へ流
入し、それから合流部を介して区画室のセクター９８．
１からダクト３４の副ダクト３４．２へ流入する濃縮２
次流れ９４．２と、要素２６の主引出口２６．２から通
路１８へ流入する減損２次流れ９６．２に分割される。
｛ｃ｝ 減損２次流れ９６。 ２は４４における偏向プレートに到達するまで減損流れ
９６．１の反対側を通路１８に沿って流れ、８６から遠
い方の２次流れ９６．１の側部を通路１８の狭い部分１
８．１の方に通路１８に沿って流れるように偏向プレー
トのところで転換される。 ２次流れ９６．２がダクト４０の中を通過するときに合
流部４２を介して副ダクト４０．７から実質的に同一の
同位比の流れ９０．３の一部を受ける。 合流２次流れ９０．３，９６．２は合流した流れ９０．
１，８６から遠い方の合流した２次流れ９０．２，９６
．１の側部を回路に沿って流れる。その合流２次流れ９
０．３，９６．２はセクター９２から遠い方のセクター
９８の側部で圧縮機２０の別の２２１′〆のセクター１
００１こ流入する。合流２次流れ９６．２，９０．５は
それから、熱交換器２２と分離装置２４の夫々の対をな
す２２１′２０ のセクター１ ００．１を通過する。
熱交換器と分離装置のセクター１００．１はセクター９
２．１から遠い方のセクター９８．１の側部にある。分
離装置２４のセクター１００．１の要素２６において、
同位体分離が行なわれ、前記の合流２次流れ９０．３，
９６．２は、要素２６の副引出口から区画室３２へ流れ
、それから合流部を通って区画室３２のセクター１００
．１からダクト３４の副ダクト３４．３へ流入する濃縮
２次流れ９４．３と、要素２６の主旨ｌ出口２６．２か
ら通路１８へ、流れ９６．１から遠い方の２次流れ９６
．２の側部で流入する減損２次流れ９６．３に分割され
る。【ｄ｝ 減損２次流れ９６．３は通路１８に沿って
、減損流れ９６．１から遠い方の減損２次流れ９６．２
の側部を狭い部分１８．１の方向へ流れる。 減損２次流れ９６．３は４４における偏向プレ−トによ
り向きを変えられ「減損２次流れ９６．２の側部を通路
１８に沿って流れ続ける。２次流れ９６．３がダクト４
０の中を通るときに、合流部４２を介して副ダクト４０
．８から実質的に同一の同位体比の流れ９０．４の一部
を受ける。 合流した流れ９０．４，９６．３は２次流れ９６．１，
９０．２から遠い方の合流２次流れ９６．２，９０．３
の側部に沿った回路に沿って循環し、圧縮機２０の一対
の２２１／２０のセクター１０２と、熱交換器２２と分
離装置２４のそれぞれ対をなす２２１／２０のセクター
を通過する。分離装置２４のセクター１０２．１の要素
２６において同位体分離が行なわれ、前記の合流した流
れ９０．４，９６．３は濃縮流れ９４．４と減損流れ９
６．４に分割される。濃縮２次流れ９４．４‘ま前記要
素の副引出口を通って区画室３２へ流入し、区画室３２
のセクター１０２．１から合流部を介してダクト３４の
副ダクト３４．４へ流入する。減損２次流れ９６．４は
要素２６の主引出口２６．２を介して、減損２次流れ９
６．２から遠い方の減損２次流れの側部で通路１８へ流
入する。減損２次流れ９６．４は通路１８１こ沿って４
４の偏向プレートへ流れ、そこで向きを変えられて通路
１８に沿って、減損２次流れ９６．２から遠い方の減損
２次流れ９６。３の側部に沿って通過する。｛ｅ）■減
損２次流れ９６。 ４がダクト４０の中を通過するときに「合流部４２を介
してダクト４０の副ダクト４０．１から実質的に同一の
同位体比の流れ８８．１の一部を前の一連のモジュール
から受ける。 合流した２次流れ９６．４，８８．１は合流した流れ９
６．２，９０．３から遠い方の合流した流れ９６。３，
９０。 ４の側部に沿った回路に沿って循環する。 合流２次流れ９６．４， ８８．１はセクター１０２の
側部にある圧縮器２０の一対の２２１′２０のセクター
１０４を通る。それから熱交換器２２の一対の２２１′
〆のセクター１０４．１を通り、分離装置２４の一対の
２２１′がのセクター１０４．１へ流入する。分離装置
２４のセクター１０４。１の要素２６において同位体分
離が行なわれ、前記合流した２次流れ９６。 ４，８８．１‘ま濃縮２次流れ９０．１と減損２次流れ
９６．５に分割される。 濃縮２次流れ９０．１は要素２６の副引出口から区画室
３２へ流入し、区画室３２のセクター１０４．１から合
流部を介してダクト３４の副ダクト３４．５へ流入する
。減損２次流れ９６．５は要素２６の主賓ｌ出口から減
損２次流れ９６．４と並行して、減損２次流れ９６．３
から遠い方の減損２次流れ９６．４の側部を流れる。減
損２次流れ９６．５はそれから通路１８を減損２次流れ
９６．３から遠い方の減損２次流れ９６．４の側部に沿
って、４４における偏向プレートの方へ流れる。偏向プ
レートにおいて減損２次流れ９６．５は向きを変えられ
て減損２次流れ９６．４の側部を通路１８に沿って流れ
続ける。‘ｆ｝ 減損２次流れ９６．６がダクト４０の
中を通るときに、合流部４２を介して副ダクト４０．２
から実質的に同一の同位体比で、前の一連のモジュール
からの流れ８８．２の一部を受ける。 合流した２次流れ９６．５，８８．２は通路１８‘こ沿
って圧縮機２０へ流れる。合流した２次流れ８８．２，
９６．５はセクター１０４の側部の圧縮機２０の一対の
２２１／ヅのセクター１０６を通る。合流した２次流れ
９６．５，８８．２はそれから通路１６に沿ってセクタ
ー１０４− １の側部の熱交換器２２の２２１′２０の
セクター１０６．１を通り、それからセクター１０４．
１の側部の分離装置２４の２２１ノ２ｏのセクター１０
６．１へ流入する。分離装置２４のセクター１０６．１
の要素２６で同位体分離が行なわれ、前記合流２次流れ
９６．５，８８．２が一対の濃縮２次流れ９０．２と一
対の減損２次流れ９６。６に分割される。 濃縮２次流れ９０。２は要素２６の副引出口から区画室
３２へ流入し、それから合流部を介して区画室３２のセ
クター１０６．１からダクト３４の副ダクト３４．６へ
流れる。 減損２次流れ９６．６は通路１８へ流入し、減損２次流
れ９６．５の側部の通路に沿ってその減損２次流れ９６
．４から遠い方の側部を流れる。４４における偏向プレ
ートにおいて、減損２次流れ９６．６は向きを変えられ
、減損２次流れ９６。 ５の側部を通路１８１こ沿って流れ続ける。 亀）減損２次流れ９６．６がダクト４０を通過するとき
に、合流部４２を介して副ダクト４０．３から、実質的
に同一の同位体比で前の一連のモジュールからガスの流
れ８８．３の一部を受ける。 合流２次流れ９６．６，８８。３は通路１８に沿って圧
縮機２０の方へ流れる。 前記の合流２次流れ９６．６，８８。３はセククター１
０６の側部の羽根車２０の一対の２２１／２０のセクタ
ー１０８を通る。 合流２次流れ９６．６，８８．３はそれからセクター１
０６。１の側部の熱交換器２２の一対の２２１′２０の
セクター１０８．１を通り、セクター１０６．１の側部
の分離装置２４の一対の２２１′２０のセクター１０８
。 １へ流入する。 分離装置２４のセクター１０８．１の要素２６において
同位体分離が行なわれ、前記の合流２次流れ９６．６，
８８．３は一対の濃縮２次流れ９０．３と一対の減損２
次流れ９６．７に分割される。濃縮２次流れ９０．３は
要素２６の副引出口から区画室３２へ流入し、それから
合流部を介して区画室３２の前記セクター１０８．１か
らダクト３４の副ダクト３４．７へ流入する。減損２次
流れ９６．７は通路１８に流入し、それに沿って、減損
２次流れ９６．６の側部で減損２次流れ９６．５から遠
い方の側部を４４における偏向プレートへ流れる。偏向
プレートは減損２次流れ９６．７の向きを変え、減損２
次流れ９６．６の側部を通路１８に沿って流れ続ける。
仇） ２次流れ９６．７がダクト４０を通過するときも
こ、合流部４２を介して副ダクト４０．４から実質的に
同一の同位体比で、前の一連のモジュールからの流れの
一部を受ける。合流した流れ８８．４，９６．７はそれ
から通路１８に沿って圧縮機２０の方へ流れる。減損２
次流れ９６．７が４４１こおける偏向プレートを通過す
ると、減損２次流れの横でその間を通路に沿って流れる
一本の減損流れになるように合流させられる。合流した
流れ８８．４，９６．７は圧縮機２０の４５０のセクタ
ー１１０を通過する。前記合流２次流れ９６．７，８８
．４はそれから熱交換器２２の４５０のセクター１１０
．１に流入する。セクター１１川まセクター１０８の間
にあり、セクター１１０．１はそれぞれ熱交換器２２と
分離装置２４の対をなすセクター１０８．１の間にある
。分離装置２４のセクター１１０．１の要素２６におい
て同位体分離が行なわれ、前記の合流した流れ９６．７
，８８．４は濃縮流れ９０．４と減損流れ９６．８に分
割されている。濃縮流れ９０．４は要素２６の副引出口
から区画室３２へ流入し、それから合流部を通ってダク
ト３４の副ダクト３４．８へ流入する。減損流れ９６．
８は分離装置２４のセクター１１０．１の要素２６の主
引出口２６．２から、減損２次流れ９６．７の間の通路
１８へ流入する。前記減損２次流れ９６．８は減損２次
流れ９６．７の間の通路１８の単一のセクターに沿って
流れ、主引出口３８から流出する。第２，４図における
のと同様、第６図において対をなすセクター９８，１０
０，１０２，１０４．１０６，１０８と、対をなすセク
ター９８．１，１００．１，１０２．１，１０４．１，
１０６．１，１０８．１は分りやすいように単一セクタ
ーとして示してある。 流れ系統図８２において装置を流れる流れの種々の同位
体比は、濃縮流れ９０．１〜９０．４が流れ８６および
減損流れ９６．１〜９６．３とそれぞれ実質的に同じで
あるようになっている。副ダクト３４．５〜３４．８か
ら副ダクト４０．５〜４０．８への流れ９０．１〜９０
．４の流量は、装置８２における内部循環量に等しい。
濃縮流れ９４．１〜９４．４は流れ８８．１〜８８．４
に反応し、後続の一連のモジュールへ流入する。減損流
れ９６．８は流れ８６に対応し、前の一連のモジュール
へ流入する。第２，３図におけると同様に、第４〜７図
について説明した第１図の要素２６のすべては、処理ガ
スに対して１′５のカットを有する。第４，５図と第Ｉ
Ａ図との対応関係は下記の通りである；第１図のモジュ
ールー０‘ま第４，５図の装置においては２つのステー
ジ２（第ＩＡ図）、すなわち第ＩＡ図のグル−プ９の各
々のステージ２の数の半分の数のグループ（または該グ
ループ９の半分）を収容する；第４，５図のグループを
形成する２つのステージ２（第ＩＡ図）は、第４，５図
においてそれぞれ一組のセクター７４，７４．１、およ
び８０，８０．１として示される；第ＩＡ図の供給流れ
６は第４，５図では流れ７０．１，７２、および７０．
２，７８．１と見なすことができる；第ＩＡ図の濃縮流
れ７は第４，５図の濃縮２次流れ７６．１，７６．２と
見なすことができる；そして、第ＩＡ図の減縮流れ８は
第４図の減損２次流れ７８．１，７８．２と見なすこと
ができる。 第ＩＡ図を参照すれば、第４，５図におけるモジュール
１０はその供給流れ７０．１，７０．２を前のモジュー
ルであって一連一つ置いて前の一つのモジュールから受
入れなければならず、またその濃縮流れ７６．１，７６
．２は後続の一連のモジュールの一つ置いて次の一つの
モジュールに流入しなければならない。第６，７図と第
ＩＡ図の間の対応関係は下記の通りである；第１図のモ
ジュール１０は第６，７図の装置では第ＩＡ図の８つの
ステージ２を収容し、すなわち第ＩＡ図のグループ９の
２倍の数のステージの２のグループ（または２つの該グ
ループ９）を収容する；第６，７図のグループを形成す
る８つのステージ２は第６，７図においては組をなすセ
クター９２，９２．１；９８，９８．１；１００，１０
０．１：１０２，１０２．１；１０４，１０４．１；１
０６，１０６．１；１０８，１０８．１；および１１０
，１１０．１として示される；第ＩＡ図の供給流れ６は
第６，７図の流れ８６，９０．１；９６．１，９０．２
；９６．２，９０．３；９６．３，９０．４；９６．４
，８８．１：９６．５，８８．２；９６．６，８８．３
；および９６．７，８８．４と見なすことができる；第
ＩＡ図の濃縮流れ７は第６，７図の濃縮流れ９４．１〜
９４．４および９０．１〜９０。 ４と見なすことができる； 第ＩＡ図の減損流れ８は第６図の減損２次流れ９６．１
〜９６．８と見なすことができる。 第２，３図におけると同様、第１および４〜７図におい
て、ステージ２に関して圧縮機５（第ＩＡ図）と圧縮機
２０（第１および４〜７図）、および熱交換器４（第Ｉ
Ａ図）と熱交換器２２（第１および４〜７図）に対応関
係がある。したがって、第１図のモジュール１０‘ま第
４，５図に示すように使用する場合、ステージ２（第Ｉ
Ａ図）のグループ９の半分（または前記グループ９の半
分の規模のグループ）を収容する。したがって、単一の
圧縮機２０と熱交換器２２（第１図）が、２つの圧縮機
５と熱交換器４（第ＩＡ図）の代りに使用される。同様
に、モジュールー０‘ま第６，７図に示す装置に使用す
る場合には、ステージ２（第ＩＡ図）の２つのグループ
９（またはグループ９の２倍の規模のグループ）を収容
する。したがって、単一の圧縮機２０と熱交換器２２が
寮】Ａ図の８つの圧縮機５と熱交換器４に代えられる。
さらに、第４，５図および第６，７図のそれぞれにおい
て、単一分離装置２４が第ＩＡ図の多くの分離装置３の
代りに使用できる。 この発明を特にガスの同位体分離装置について説明して
きた。 装置１０Ｇま同様装置のカスケード型シリーズのモジュ
ールを形成する。第１図に単一装置１０を示したが、モ
ジュール１川まカスケード装置の全体にわたり実質的に
変わらない。したがって各モジュールにおいて、ハウジ
ング１２，１４、圧縮機２０、熱交換器２２、分離装置
２４および区画室３２、流入口３６と引出口３８、およ
びダクト３４，４０の相対位置および全体寸法は実質的
に変えられていない。しかし、カスケードの一連のモジ
ュールに沿って、カスケードの入口供給流れから最終引
出口濃縮流れまたは最終引出口減損流れの方向へ進行す
るので、カスケードもこ沿った前方および後方への質量
流量は減少するであろう。したがって、数組のモジュー
ル１０がカスケードの供給流れ付近のブロックの４つの
ステージよりなるグループ９の全質量流量を処理するの
に必要になる。カスケードの中間位置においては、単一
のモジュール１０‘ま４つのステージのグループ９の全
質量流量を処理することができ、カスケードの最終引出
口濃縮流れまたは減損流れの近くでは、単一のモジュー
ル１０が４つのステージのグループ９の全質量流量以上
の質量流量を処理できる。第２，３図に示すように、モ
ジュール１０５まカスケード装置のブロツクーの４つの
ステージのグループ９を収容し、このグループ９は前の
モジュールまたはグループから４つの濃縮流れ５０．１
〜５０．４を受け、又後続の一連のモジュール又はグル
ープから一つの減損流れ５２を受ける。 これはカスケード装置の中間のモジュールを表わす。一
方、第４，５図には、前の一つのモジュールから２つの
濃縮流れ７０．１および７０．２を受け、かつ後続のモ
ジュールから減損流れ７２を受けるモジュールー川こ対
する流れ系統図が示されている。 したがって、第４，５図はカスケード装置の開始部付近
のモジュールのためのもので、装置１Ｑ‘ま４つのステ
ージのグループ９の全質量流量の約半分を処理できる。
したがって、全質量流量を処理するのにグループ９のス
テージ（第ＩＡ図）を形成する２組の装置１０があれば
よい。前のグループのステージからの濃縮流れ（４つ）
は前記２つのモジュールー０‘こ流入し、後続のグル−
フ。９のステージからの減損流れ（１つ）は前記２つの
モジュール１０の一方へ流入するであろう。 したがって第１図のモジュール１０は第ＩＡ，４および
５図では半分のグループ９を収容する。第６，７図には
、カスケードの終端部付近における流れ系統図を示す。 この位置において第１図の装置１川ま全質量流量の２倍
を処理できる。したがって、第６，７図の装置では装置
１川まカスケード装置に２つのグループ９（第ＩＡ図）
を収容する。実際、セクター９２，９８，１００および
１０２はセクター９２．１，９８．１，１００．１およ
び１０２．１と共にモジュール１０により高いグループ
９を収容し、セクター１０４，１０６，１０８および１
１０はセクター１０４．１，１０６．１，１０８．１お
よび１１０．１と共にモジュール１０に低いグループ９
を収容する。したがって、前記低いグループはカスケー
ド装置の（別のモジュール１０の）前のグループのステ
ージから４つの濃縮流れ８８．１〜８８．４と前記高い
グループからの２つの２次流れの形をとる減損流れ９６
．４を受ける。濃縮引出流れ９０．１〜９０．４は前記
高いグループへ流れ、減損流れ９６．８は前のグループ
へ流れる。同様に高いグループは低いグループからの濃
縮流れ９０．１〜９０．４と別のモジュールの後続の一
連のグループからの減損流れ８６を受け、その濃縮引出
流れ９４．１〜９４．４は後続の一連のグループへ流れ
、その減損流れ９６．４は低いグル−フ。へ流れる。し
たがって、カスケード装置に沿ってその取入供給流れか
ら最終引出濃縦流れまたは減損流れへ進む過程に於て、
｛ａ｝ 開始およびその付近において、カスケード装置
に沿って前進する濃縮流れはモジュールから後続のモジ
ュールの一つ置いて次の一つへ流れ、４つのステージ２
の各グループ９は、全質量流量を処理するのに必要な数
のモジュール１０を収容している（第４，５図）。 ｛ｂー カスケード装置に沿って進行するにつれて、ス
テージのグループを収容するのに必要なモジュールの数
は、全質量流量を処理するのに一つのモジュール（第２
，３図）だけでよくなるまで減少する；そして、｛ｃ｝
カスケード装置の終りの方では、一つのモジュール１
０で２またはそれ以上のグループを収容できる（第６，
７図）。 第８，９図にこの発明による流体を処理する別の装置を
示す。 特に明記しない限り、第８，９図に第１図に使用したの
と同じ番号を使用する。したがって、１０はこの装置全
体を示し、装置は内部ハウジング１２とその周囲を囲む
外部ハウジング１４からなる。内部ハウジングの内部に
実質的に円筒形のコア部材１１２が設けられ、外部ハウ
ジング１４は円筒容器またはタンク１１４により包囲さ
れている。ハウジング１２とコア部材１１２は同軸で、
それらの間に通路１６を形成し、通路は環状である。 ハウジング１２，１４はそれらの間に通路１８を形成し
、その通路も又環状である。通路１６の両端は通路１８
の両端へ半径方向に開□している。したがって、通路１
６，１８は無端通路または回路を形成し、それは通路１
６により形成された内部環状部分と通路１８１こよって
形成された外部環状部分を有し、内部環状部分は外部環
状部分の中にある。軸流圧縮機２０がタンク１１４の一
端１１４．１のところの通路１６に配置されている。 圧縮機２川まシャフト２０．１とプレード２０．２を有
する。シャフト２０．１は通路１６，１８と同軸で、前
記端部１１４．１のところのタンク１１４の外側から内
方へ突出している。表面式熱交換器２２がタンク１１４
の他端１１４．２のところの通路１８に配置され、そこ
で通路１６は通路１８へ半径方向外向きに開口している
。 熱交換器２２は環状である。分離装置２４も同様に環状
で、通路１８に配置され、熱交換器２２からタンクの端
部１１４．１の方向へ延び、円錐台形状を有し、熱交換
器２２の方向へ細くなっている。 第１図の要素２６に対応する同位体ガス分離要素２６が
分離装置２４内にある。 熱交換器２２と分離装置２４
の間の１８．１で示す通路１８の一部は、分離装置とハ
ウジング１４の間の分離装置２４の半径方向外側に配置
されている。熱交換器２２から隔つている分離装置２４
の裏側の１８．２で示す通路１８の一部は、分離装置２
４とハウジング１２の間の分離装置２４の半径方向内側
にある。分離装置２４の要素２６は通路１８と運通し、
通路１８の一部１８．１に隔壁２８を貫通して通路１８
と通じている流入口２６．１を有する。 分離要素２６の主引出口２６．２は隔壁３０を貫通して
分離装置２４とハウジング１２の間の通路１８の一部１
８．２へ通じている。分離装置２４を形成する区画室３
２はタンク１１４の端部１１４．１のところでハウジン
グ１４の周囲に延びる環状区画室の形状をとる。 引出ダクト３４を有し、ガス分離要素の副引出口がダク
ト３４へ開口している。ダクト３４は円周方向に等間隔
に配置された半径方向外向きに突出した１２個の引出口
１１６を有する。主流入口３６は流入口１１６のリング
の軸方向外側の、タンク１１４の端１１４。 １のところで通路１８に入る。 流入口３６の正反対位置に主流出口３８があり、それは
同様に通路１８に蓮通している。別の流入ダクト４０は
環状であり圧縮機２０の軸方向外側のところで圧縮機２
０のシャフト２０．１の回りにある。 ダクト４０はタンク１１４の端部１１４．１から同軸で
外向きに突出ている栓状体（スピゴット）の間に形成さ
れている。干全状体１１８はタンク１１４の前記端部に
ボルト止めされており、端部カバー１１８．１を有し、
そこからシャフト２０．１が藤方向外方へ突出し、密閉
装置１１８．２が前記端部カバー１１８．１に設けられ
ている。シャフト２０．１に対してベアリング１２０が
、それぞれ栓状体１１８と、圧縮機２川こ隣接してコア
部材１１２の端部に設けられた取付部１２，２に設けら
れる。 シャフト２０．１１こ取付けられたブレード１２４．１
を有する軸流圧縮機１２４がダクト４０内に設けてある
。 ダクト４川ま１２個の流入ロー２６を有し、これは円周
方向に等間隔に配置され、かつ千全状体１１８内の通路
からなり、通路１２６は半径方向外向きに閉口している
。ダクト４０は通路１６で軸方向に閉口し、そこで通路
１８はタンク１１４の端部１１４．１のところで通路１
６に半径方向に蓮適している。タンク１１４の端部１１
４．２のところでコア部材１１２の端部は伸縮自在の蛇
腹１３０１こよりマンホールカバー１２８につながつて
いる。 デイフューザ−１３１が圧縮機２０の流出口に設けられ
る。第９図において、通路１６、熱交換器２２、分離装
置２４および通路１８は放射状で轍方向に延在し円周方
向に隔置された隔壁１３２により、軸万向に延びる区画
室に分割されている。 図では４８個の隔壁１３２を示したが、約１′２０の領
域のカットを有する分離装置に使用するには４８個とい
うのは非常に好適な数である。通路ｉ６，１８により形
成された回路に沿ってその通路に対して円周方向に流れ
る流体の向きを変えるようになっている偏向装置が隔壁
に設けられている。 偏向装置は通路１８に１３４のところで設けられている
。例として第１０図に隔壁１３夕２の１３８の箇所にお
けるブレ−ク（破断）の形の偏向装置を図式的に示す。
隔壁１３２の一部である偏向プレート１４川ま該隔壁の
残りの部分に対して円周方向に傾斜しており、それによ
って一対の隔壁でできた一つの区画室から別の隔壁１３
０２によってできた別の区画室に流すことができる。第
８，９図のモジュール１０の機能は第１図のモジュール
のそれと実質的に同じである。 前の一つのモジュールまたは一連のモジュールからの濃
縮流れ、およびノまたは引出口１１６から再循環された
ガスは流入ロー２６を通ってダクト４０に入る１２の２
次流れの形でダクト４０１こ沿って流れる。 前記濃縮流れは圧縮機１２４を通過し、圧縮機２０の上
流で通路１６に流入する。後続の一連のモジュール１０
からの減損流れは主流入口３６を通って通路１８へ流入
する。この減損流れは通路１８へ半径方向内向きに流入
し、それから通路１６へ、そして圧縮機２０へ流入する
。後続のモジュールからの前記減損流れは通路１６に沿
って鞠方向に、ハウジング１１４の端部１１４．２の通
路の端部に向ってその通路−ぱし、に流れる。その流れ
は熱交換器２２を通って通路１８の一部１８．１へ、そ
れから分離装置２４へ流入し、それから減損流れは矢印
の方向へ通路の一部１８．２に入り、濃縮流れはダクト
３４へ入る。後続のモジュールから主流入口３６を通っ
て入る減損流れによって占められるセクターは、隔壁１
３２でできるいくつかの区画室で形成してもよし、。 通路１８の１３４のところの偏向プレート１４０のとこ
ろで、その減損流れは２つに分割され、それらは主流入
口３６を通って流入する減損流れにより占められる第１
のセクタの両側の、セクターの中を回路に沿って流れ続
ける。この点において、隔壁１３２はモジュール１０の
全長にわたって極軸に平行ではない。隔壁は前記軸に対
して傾斜し、したがって、隔壁で形成された区画室は圧
縮機２０の適当な一つまたは複数のセクターへ排出する
ように形作られる。この隔壁はガス流が圧縮機を通る時
にその軸のまわりで圧縮機の羽根車によって全体的に回
転させられるのを補正するためのものである。前記減損
流れの２つの部分は、第１図について説明したように、
それらが再び最終的に一緒になって一連の前のモジュー
ルへ通過するモジュール１０からの減損流れの形で主引
出口３８から引出されるまで、モジュール１０の回りを
反対方向をむいたらせん状の通路に沿って流れ続ける。
第８，９図と第１図とを比較すると、ダクト４０への流
入口１２６は第１図の副ダクト４０．１〜４０．４に対
応し、流出ダクト３４からの引出口１１６は第１図の副
ダクト３４．１〜３４．４に対応することが判る。 前のモジュールから流入口１２６を通ってダクト４０１
こ流入する濃縮流れの一部は圧縮機１２４によって圧縮
機２０の入口へ押し出される。そこではその流れの同位
体比は圧縮機２０の入口へダクト１８から流れる流れの
同位体比と同じである。第１図のモジュール１川こ第８
，９図に示す隔壁１３２と同様の隔壁を設けることがで
きる。 隔壁は回路を回路に沿って延びる複数の区画室に分割す
る。これらの区画室は、必ずしも必要ではないが、回路
の中で回路に沿って流れる種々の流れおよび合流した流
れにより占められる回路内のセクターに対応する。隔壁
１３２は、前記流れが回路に沿って流れる時それらの流
れの界面における拡散または乱流による混合を減少させ
る。 隔壁１３２が多くなればなるほど、混合は少ししか起ら
なくなる。したがって、一般に出釆るだけ多くの隔壁を
設けるとしてもその総数は実際に建設するときの都合お
よび経済的な問題により制限される。一般に、通路１６
と１８により形成される回路内で円周方向の濃度勾配が
急激になればなるほど、隔壁１３２は一層重要になり、
隔壁は前述のように混合を防止し、濃度勾配の消失を防
止するのに役立つ。 したがって、ほんの数ステージ、例えば第５図に示すよ
うな２ステージからなるモジュールにとっては、隔壁は
望ましいけれども不可欠ではない。多数のステージ、例
えばカットが１ノ１０又はそれ以下であるような１酢笥
のステージよりなるモジュールにとっては隔壁は非常に
重要になる。第１図の場合では、隔壁がない場合は、熱
交換器２２と通路１６のテーパ一部分は、第８，９図の
コア部材１１２に対応するシャフト２０．１から区画室
３２へ延在する中心にあって軸方向に延びる円筒状のコ
ア部材１１２（破線により示す）を有することが好まし
い。 このコア部材は通路１６に沿って流れる流れと正反対位
置における流れとの混合を防止するのに役立つ。第１〜
７図を参照して実施例をカットが１／５で、濃縮流れと
減損流れの圧力が同じである要素２６について述べてき
た。 各ステージ２（弟ＩＡ図）がその減損流れと異なる圧力
の濃縮流れを有する場合、低圧の流れは流れの圧力を等
しくするため、別の流れに合流させられる前に別の圧縮
機を通過させられ、その後で共通の圧縮機２０と熱交換
器２２（第１図）を通過させられる。したがって、たと
えば流れ５０（第２図）が流れ５２および５８より低圧
である時には、追加の圧縮機を第１図のダクト４０１こ
設けてもよく、あるいは前記流れ５０が流れ５２および
５８より高圧である時には、別の圧縮機は通路１６の一
部１６．２に設けてもよい。第８，９図の場合、流れ５
０が流れ５２および５８より低圧である場合と同様の状
態であるから、別の圧縮機を１２４で示してある。さら
に、モジュールー川まステージの変えられない数のグル
ープ、あるいは変えられない数のステージよりなる一つ
もしくは複数のグループを収容するために使用される必
要はない。 したがって、モジュールはどんな数のステージあるいは
その一部よりなるどんな数のグループ又はその一部をも
収容するために使用できるように考えられている。必要
により適当な合流部を設けることができる。 したがって、この方法と装置は特定のカットたとえば１
／３，１′４または１′５という特定のカットに限定さ
れず、１／２０まであるいはそれより小さいカットに使
用できる。偏向プレートはある区画室からそれに隣接す
るまたは別の特定の区画室へ流れを偏向させる必要は必
ずしもない〜実際上は偏向プレートは区画室から流れを
任意の量だけ転向させることができ、セクターが隔壁１
３２の間の区画室に対応する必要がないことを考えるな
らば、この偏向は流れを隣接セクターへ偏向させるのに
十分である。 偏向プレートによる転向量はモジュール１０の質量流量
のバランスすなわちモジュール間を流れる減損流れの大
きさに依存する。この発明にはモジュールの規格化が可
能であるという付加的な有利さがある。 さらに、同位体分離において「圧縮（流れを移動させる
ため圧縮機を通過させる）および熱交換（たとえば圧縮
後に流れを冷却する）は、流れが同位体分離要素も通過
するときもこは常に必要となるであろう。したがってこ
の発明の別の利点は、カスケード装置に沿い前進または
後進し、またモジュールを通過するガスの流れの数に関
係なく、各モジュール１０が内部循環のために、単一の
圧縮機２０と熱交換器２２を有することであり、合流し
た流れの圧力を増すために圧縮機として羽根車あるいま
プロペラを用いることができることである。必要ならば
モジュールに流入する濃縮流れと内部を循環する流れの
圧力を等しくするため、各モジュールは又単一の圧縮機
１２４を有する。したがって、多数の圧縮機と熱交換器
を使用（第ＩＡ図に示す各ステージ毎に少なくとも一つ
）しないでもよく、比較的少ない数の同一の圧縮機と熱
交換器の使用が可能となる。隔壁が設けられている場合
は、種々の流れおよび２次流れが相互に接触するモジュ
ールの回路の部分は圧縮機２０１こより占められる回路
の部分と、偏向プレートが配置されている回路の部分だ
けである。第８，９図の場合には「前のモジュールから
の濃縮流れに関して、圧縮機１２４のあるところで接触
が起るであろう。したがって、隔壁１３２は隣接する流
れおよび２次流れの混合を少なくし、同時に単一の圧縮
機２０、設けられていれば単一の圧縮機１２４「単一の
熱交換器２２、および単一の分離装置を各モジュール３
０に設けるという利点は維持される。ウラン２３５び３
５に関する濃縮六フッ化ウランＵＦ６の１′２０の領域
におけるカットに対してこの発明の方法およびモジュー
ルを使用することにより「建設費を少なくとも２０％程
度「場合により５０％あるいはそれ以上削減することが
期待できる。 ガスの流れおよび２次流れが接触するところでの拡散に
よる混合のための効率損失は通常のカスケード装置と比
較して１０％より小さいと考えられる。又、規格化され
た比較的大きいモジュールを使用することによる節約は
この損失を埋めるための余分のモジュールのコストを補
って余りあるであろう。図面の簡単な説明第ＩＡ図は１
／５のカットに適するカスケード装置の一部の略流れ系
統図へ第１図は本発明の流体処理装置の鞄断面側面図、
第２図は第１図の装置の流れ系統図、第３Ａ〜３日図は
第１図の装置の種々の断面を通る流れを図式的に示す図
、第４図は第１図の装置より循環の程度を小さくした第
１図と同機の装置の流れ系統図、第５Ａ〜５Ｄ図は第４
図の流れ系統図における第３Ａ〜３日図と同様の図、第
６図は第１図の装置より循環の程度を大きくした第１図
と同様の装置の流れ系統図、第７Ａ〜７Ｐ図は第６図の
流れ系統図における第３Ａ〜３日もこ対応する図、第８
図はこの発明による別の流体処理装置の、第９図の血−
側線方向における一部断面側面図、第９図は第８図のＲ
−戊線方向における第８図の装置の一部断面端面図、第
１０図は第９図のＸ−Ｘ線方向における第８及び９図の
装置の一部を示す図である。 第亀１図は本発明の装置における流れの経路を図式的に
示す図である。第１１図は本発明の装置における流れの
経路の一例を図式的に示す図である。第１１図、第１２
図及び第１３図は夫々本発明の装置における流れの経路
の例を図式的に示す図である。１２：内側ハウジング、
１４：外側ハウジング、１６９ １８：通路、２０：圧
縮機、２２：熱交換器、２４：分離装置、３４，４２，
１ １６，１２６：副ダクト、４０：ダクト、３６：主
流入口、３８：主引出口、１３２：隔壁、ｉ４０：偏向
装置。 第１図 第ＩＡ図 第２図 第４図 第３図 第５図 第８図 第６図 第７図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単相であり、組成が流れの進行方向を横切る断面全
   体にわたつて特定の物性に関して既知の形で変化する流
   体の流れを一本の通路１６，１８に供給し； 該流れを
   供給の下流側の通路に位置する羽根車又はプロペラを該
   流れの組成の変化を破壊することなく通過させることに
   よつて、該通路に沿つて該流れを移動させ； 該流れの
   組成の変化が消失する前で該流体が該羽根車又はプロペ
   ラを通過した後にその流れを相互に異なる組成を有する
   少なくともいくつかの部分に分割し、同時に該通路から
   分割した流れを引出す；ことを特徴とする流体処理方法
   。 ２ 該組成の変化が実質的に連続的であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の流体処理方法。 ３ 該組成の変化が実質的に段階的であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の流体処理方法。 ４ 該通路の断面が環状で、該流れの組成がただ一つの
   最小からただ一つの最大へ円周方向に変化し、該最小お
   よび最大が周方向に離れた位置にあることを特徴とする
   特許請求の範囲第１，２または３項のいずれか１項に記
   載の流体処理方法。 ５ 該羽根車またはプロペラが軸流羽根車又はプロペラ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１，２，３ま
   たは４項のいずれか１項に記載の流体処理方法。 ６ 上記の流れの部分を相互に分離する前でかつ流れを
   該通路に供給した後に流れの流体の温度を変化させるこ
   とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１，２，３
   ，４または５項のいずれか１項に記載の流体処理方法。 ７ 流れの流体の温度を変化させることを、通路を横断
   して延在する表面式熱交換器２２より行うことを特徴と
   する特許請求の範囲第６項に記載の流体処理方法。８
   流れの同位体比を変える同位体分離装置２４により流れ
   から流体を引出すことを特徴とする特許請求の範囲第１
   〜７項のいずれか１項に記載の流体処理方法。 ９ 通路から又通路へ夫々開口しているダクト３４，４
   ０により流れから流体を引出し又流れに流体を添加させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１〜８項のいずれ
   か１項に記載の流体処理方法。 １０ 流れの部分を相互に分離し、それによつて流れの
   組成の変化が消失するのを防ぐために、通路の一部に沿
   つて流れの方向に延在する隔壁１３２を利用することを
   特徴とする特許請求の範囲第１〜９項のいずれか１項に
   記載の流体処理方法。 １１ 通路が、流れがそれに沿つて移動する無端回路又
   はその一部を形成し、流れの少なくとも一部が前記回路
   を二度以上循環することを特徴とする特許請求の範囲第
   １〜１０項のいずれか１項に記載の流体処理方法。 １２ 流れの流体が、回路を流れる際１またはそれ以上
   の異なるらせん状経路をたどり、各らせん状経路の軸が
   通路に沿つた流れの移動の方向を横切つており、各らせ
   ん状経路の夫々の完全な輪が回路いつぱいに延びている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の流体
   処理方法。 １３ 通路に沿つた流れの方向を横切る通路の断面によ
   つてできる通路の周囲に関して反対の円周方向に最小か
   ら最大まで延び、かつそれぞれ二度以上前記回路を通る
   ２つのらせん状経路があり、一方の経路は実質的に該通
   路の半分を占め他方の経路は該通路の残りの半分を占め
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項を受ける場合
   の特許請求の範囲第１２項に記載の流体処理方法。 １４ 該らせん状の経路に沿つた流体の流れを押し進め
   るために通路の中で流れの少なくとも一部の向きを変え
   させることを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
   ３項に記載の流体処理方法。 １５ 回路が外側の円筒形のハウジング１４の中にあつ
   てそのハウジング１４の内側に沿つて延在する内側の円
   筒形のハウジング１２によつて形成され、内側のハウジ
   ングの両端が外側のハウジングの両端に開口しており、
   らせん状の経路が最小から最大までそれらのハウジング
   に関して円周方向に反対方向に延びる軸を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載の流体処理方
   法。 １６ 通路を含む回路を形成する装置１２，１４； 回
   路への主流入口３６及び回路からの主引出口３８； 回
   路への複数のダクト４０，１２６及び回路からの複数の
   ダクト３４，１１６； 回路に沿つて単相の流体流れの
   流れを引起こし該回路の回りを１回以上該流れの少なく
   とも一部を循環させるための通路の中に位置させた羽根
   車またはプロペラ；及び 該流体を異なつた組成の部分
   に分離するために、該流体流れが回路に沿つて流れると
   きに該流れに対して分離を行うための回路の中にある分
   離装置２４であつて、カスケード装置の中の異なつたス
   テージの中にある複数の分離要素２６を有する分離装置
   ２４；とよりなり、 該主流入口３６、該主引出口３８及び該羽根車又はプロ
   ペラが、各流れの該部分が回路を取り巻くらせん状の経
   路をたどるように配置されており、各らせん状経路の軸
   が通路に沿つた流れの移動の方向を横切つており、各ら
   せん状経路の各完全な環が回路いつぱいに延びている、
   ことを特徴とする、複数のステージを有するかスケード
   処理において異なつた組成を有する流体の部分の分離の
   ための装置１０。 １７ 流れの部分に経路をたどらせるために、回路に沿
   つて流れる流体の向きを変えさせる偏向装置１４０を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１６項に記載の
   複数のステージを有するカスケード処理において異なつ
   た組成を有する流体の部分の分離のための装置。 １８ 通路の一部に沿つて流れの方向に延びる一つまた
   はそれ以上の隔壁１３２を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１６または１７項のいずれか１項に記載の
   複数のステージを有するカスケード処理において異なつ
   た組成を有する流体の部分の分離のための装置。 １９ 羽根車又はプロペラが軸流羽根車またはプロペラ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１６〜１８項
   のいずれか１項に記載の複数のステージを有するカスケ
   ード処理において異なつた組成を有する流体の部分の分
   離のための装置。 ２０ 通路内にそれを横切つて延在する流体が回路に沿
   つて流れる際温度を変えさせる表面式熱交換器２２を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１６〜１９項の
   いずれか１項に記載の複数のステージを有するカスケー
   ド処理において異なつた組成を有する流体の部分の分離
   のための装置。 ２１ 通路が環状であり、流体を回路を取り巻く別々の
   らせん状経路を主引出口の方へ進む２つの部分に分ける
   ために主流入口へ入れるように、主流入口３６が通路の
   一つのセクターに入つており、主引出口３８が通路の周
   方向に隔たつたセクターから出ていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１６〜２０項のいずれか１項に記載の
   複数のステージを有するカスケード処理において異なつ
   た組成を有する流体の部分の分離のための装置。 ２２ 回路が、外側円筒形のハウジング１４の内側に沿
   つて延在する内側円筒形のハウジング１２により形成さ
   れ、内側のハウジングの両端が外側のハウジングの両端
   に開口していることを特徴とする特許請求の範囲第２１
   項に記載の複数のステージを有するカスケード処理にお
   いて異なつた組成を有する流体の部分の分離のための装
   置。 ２３ 該分離器２４が流体流れが回路の回りを移動する
   ときに流体流れに対して同位体分離を行うための同位体
   分離装置であることを特徴とする特許請求の範囲第１６
   〜２２項のいずれか１項に記載の複数のステージを有す
   るカスケード処理において異なつた組成を有する流体の
   部分の分離のための装置。 ２４ 該ダクト４０，１２６が相互に隔たつており、該
   ダクト３４，１１６が相互に隔たつていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１６〜２３項のいずれか１項に記
   載の複数のステージを有するカスケード処理において異
   なつた組成を有する流体の部分の分離のための装置。