JPH04293501A - ガス状のキャリヤ流体から液化可能な物体を取り出す方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス状のキャリヤ流体
から固体粒または液滴の形態の物体を取り出す方法であ
って、キャリヤ流体が超音速もしくは亜音速であるのが
有利とされる高速度で流れるように強制され、この流れ
が分離装置へ導かれ、この分離装置に於いて湾曲通路に
沿って流れるように強制されて、粒体に作用する遠心力
の働きで分離が行われるようになす前記方法、および、
この方法を実施する装置、に関する。

【０００２】

【従来技術】幅寸法よりも高さ寸法の方が大きな四角い
横断面を有し、湾曲され且つ末広とされた通路であるこ
の種の装置が、慣性により粒体を分離するものとして知
られている。横断面積の増大は、湾曲面に於ける流れ方
向へ向かって通路高さを高くすることで達成されている
。

【０００３】

【従来技術の問題点】この知られた装置はこの通路高さ
の増大が、粒体が横断しなければならない距離を長くし
てしまうという欠点を有している。この結果、この装置
の分離効果は低下している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
した欠点を排除することである。

【０００５】

【課題を達成するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による方法は、粒体が横断しなければならな
い距離を長くすることなく分離通路内の流体の速度を増
加させるために、その通路の横断面が拡大されるという
事実を特徴とする。

【０００６】本発明の有利な特徴によれば、キャリヤ流
体から取り出されるべき物体が液化可能な物体であって
、その濃度がその物体の飽和状態に近い場合には、流体
はノズル内部で断熱膨張することによってサブ冷却（ｓ
ｕｂｃｏｏｌ）され、条件によって比較的大きな液化粒
体となるように凝縮が行われて、前述の分離通路を給送
される。

【０００７】本発明の他の有利な特徴によれば、その目
的がキャリヤ流体に小さな粒体として含まれている物体
を取り出すことである場合には、キャリヤ流体はノズル
内部に於ける断熱膨張で加速されて前述のように液化粒
体を運ぶ補助流れを形成し、これらの流れが組み合わさ
れて、取り出すべき粒体の運ばれる流れをこれらの補助
流れに生じた粒体が横断するように強制して、励起され
た凝集現象の結果として液化された物体である大粒体に
小粒体が吸収されるようになす。

【０００８】本発明によるこの方法を実施する装置は、
流体を流すことに於いて分離通路が一定の高さ寸法を有
し、幅寸法が増大されるという事実を特徴とする。

【０００９】本発明の装置のこの有利な特徴によれば、
先に説明した断熱膨張ノズルは、核生成を開始するには
十分なサブ冷却であるが、あまりにも多数の液化物体が
形成されてしまうことは避けるように十分に弱いサブ冷
却が行われるような形状とされたスロートを形成する細
い部分と、このスロート部分に続く部分であって、先に
形成された粒体の成長を助成するような形状とされ、新
たに粒体が形成される率が非常に少ない、もしくはゼロ
であるような末広部分と、を有する。

【００１０】本発明の有利な特徴によれば、先に形成さ
れた粒体が成長されるようになされる先に説明した部分
は、流体の流れる速度をほぼ一定に、すなわち僅かしか
変動しないように維持するように、また、サブ冷却が核
生成の臨界値以下で再吸収するように、設計される。

【００１１】以下の説明を読むことにより本発明は更に
よく理解されよう。また、本発明のその他の目的、特徴
、詳細および利点がいっそう明らかになろう。以下の説
明は添付されている概略図面を参照しており、また、本
発明の実施に関する幾つかの方法を示す例として与えら
れているにすぎない。

【００１２】

【実施例】本発明はキャリヤ流体から固体粒や液化物体
を分離する方法および装置に関する。内部分離器の使用
や、必要ならばその上流側にノズル装置の使用が含まれ
る。このノズル装置の一般的な機能は取り出すべき物体
を運ぶ流体を高速な流れに変換して、慣性効果の結果と
して物体を分離できるようにすることである。この流れ
はノズル内での断熱膨張によって発生される。取り出す
べき物体が液化可能な物体であって、キャリヤ流体内で
のその濃度が飽和状態に近い場合には、ノズル出口に於
けるこの流体の断熱膨張はその物体が液滴として液化さ
れるようになす効果を有する。本発明の基本的な概念は
、従来技術に比較して少ない個数ではあるが大きな寸法
の液化された物体の粒体を形成することができるような
状態に断熱膨張を制御することにある。このような特定
な状態は特別な形状を有する中細ノズルと調和する。

【００１３】本発明のこの基礎的な概念は後述される。 上述にて参照したような形式のノズルを横断した断熱膨
張は、分圧が飽和状態に近い成分を含む混合流をガス流
が構成する場合に、次のような結果を生むことが知られ
ている。すなわち、

【００１４】その分圧はその局部温度に関する飽和圧力
を超え、熱力学的平衡に向かう遷移状態にある場合には
非常に多数の液化された物体粒が形成されてしまう。

【００１５】これらの粒体を蒸発させる熱はガス混合流
内に解放され、これが膨張した流れの温度を高め、空力
学的な冷却の低下を伴う。

【００１６】このためにノズル形状に沿う圧力、温度お
よび比容積は、凝縮が起こらなかった場合に有する値か
ら変化してしまう。

【００１７】粒体の形成される結果として、流れの中に
解放された熱は亜音速もしくは超音速であることに応じ
て流体のその流れを加速しもしくは減速させる。

【００１８】しかしながらこの膨張が非常に急激に生じ
ると、熱力学的平衡に達するのに十分な時間がない。実
際に熱および質量の輸送は拡散的な手順であり、音速と
既にバランスした膨張に比べてより長い時間を平衡状態
と調和するのに必要とするのである。

【００１９】更に、非常に小さな粒体（数ナノメーター
の直径を有する）は過飽和雰囲気に囲まれていないなら
ば自由に蒸発する自然な傾向を有していることも知られ
ている。これは粒体表層部に作用する表面力が粒径に逆
比例という事実による。このような作用力のために、非
常に小さな粒体内部の圧力は周囲ガスの圧力よりもかな
り高くなる。この場合、粒体は自由蒸発してしまう。

【００２０】他方に於いて、粒体が高い過飽和雰囲気に
取り囲まれているならば、粒体は成長する。何れの過飽
和比率に関しても臨界半径が存在する。この半径よりも
小さいと粒体は蒸発し、大きいとその容積が増大する。 この圧力比が小さいとき、臨界半径は大きく、また応答
遅れに於ける粒体もしくは液滴の形成される可能性が非
常に低くなる。熱力学的な演算および経験的な試験の何
れもが、この過飽和比率が次第に増大すると粒体形成速
度すなわち核生成速度が最初は非常に低く維持されるが
、重要な過飽和比率に達したときに突然増大する、とい
うことを教えている。他方に於いて、核生成はエンタル
ピー−エントロピー線図上でほぼ一定した湿度比率に対
応する直線に沿って発生することが観察されている。 この直線はウィルソン線と呼ばれている。

【００２１】図１は、点線によって既知のノズル内部で
断熱膨張されたガス流に生じた圧力Ｐおよび過飽和ＳＲ
の変化の経過をそれぞれ示している。圧力およびサブ冷
却の値は時間の関数とで示されている。曲線Ｐに接する
傾斜は大きく、サブ冷却ＳＲが生じる箇所に於ける速度
も早いことが観察されよう。このガス流はウィルソン領
域Ｗに高速度で進入する。Ｐに接する傾斜は大きく、サ
ブ冷却は重要となる。特に、臨界サブ冷却ＳＲｎｕｃと
比較した最大サブ冷却の過剰量Ｅｘ１が比較的重要であ
る。この事実が高い核生成率を生じ、あまりにも多数の
粒体すなわち液滴を形成する。膨張の最後に於ける残余
のサブ冷却ＳＲ１は中間的である。何故ならば、膨張の
進行によって生じた新たなる不平衡状熊が、液滴の非常
に高い密度によって急速に再吸収されてしまうからであ
る。ここで、この小さな液滴を非常に多数形成するよう
に誘導する凝縮の古典的な計画は、これらの粒体が非常
に小さな寸法であるが故に慣性分離によってはそれらの
キャリヤ流体から取り出すことが困難であるという欠点
を有している。

【００２２】本発明は先に説明したように、小さな多数
の粒体の形成を回避することが可能であること、そして
図１に示した実線で引かれた曲線に従って圧力Ｐおよび
サブ冷却のリードによって、少ない数の大きな液滴とし
て液化物体を凝縮を行うことが可能であるということの
発見に基づいている。本発明の場合には、圧力曲線に接
する傾斜はウィルソン領域の付近で従来技術の場合より
も小さい。従って、サブ冷却が生じる固所でのリズムは
遅くなる。この流れはウィルソン領域に“滑らか”に進
入する。凝縮によって生じた熱解放の結果として核生成
の自己冷却現象が生じる。これは液滴の集中がまだ小さ
いときに効果を発揮する。これは図１示されており、Ｅ
Ｘ２の値はＥＸ１の値よりも小さい。自己冷却のこの現
象は新たな液滴の形成を阻害（ｉｍｐｅａｃｈ）する。 逆に、既に存在している液滴はその容積の増大を受ける
。これは、膨張が減少されたリズムで進むか中断され、
膨張の遂行によって一時的に与えられないサブ冷却が再
吸収して、膨張の再開される前のＳＲｎｕｃよりも本質
的に小さな値に達する、という事実による。

【００２３】本発明の環境に於いては、本発明による曲
線によって説明したような凝縮は特定の形状を有する中
細ノズルに適当であることが観察された。このようなノ
ズルの形状は図２に実線で示されている。この図はノズ
ルの軸線に沿った点ｘに於ける横断面Ａの、スロート横
断面Ａｏに対する比率を与えている。曲線ｖ’（ｘ）お
よびＰ（ｘ）はこのノズル形状に係わる局部的な音速（
マッハ数）に対する流速の比率の変化およびノズルを横
断する流体の圧力をそれぞれ示している。速度ｖおよび
圧力Ｐの両方がｘ１およびｘ２の間に位置されたノズル
スロートＡｏの付近にランディング（ｌａｎｄｉｎｇ）
部分を示していることが観察されよう。図３はサブ冷却
ＳＲ、流れの温度Ｔ、粒体の半径ＲＰおよびノズルの軸
線ｘに沿う核生成率の変化を示している。サブ冷却ｉは
ノズルのスロートＡｏの付近に進入するまで増大するこ
とが観察される。この付近に於いて、最初は一定に維持
され、次に減少される。核生成に関しては、この曲線は
比較的大きな幅で小さな高さのインパルジョン形状を与
えることが観察される。事実、核生成は例えば約２５ｃ
ｍの重要な長さとされる領域内で、僅かに上流のスロー
トレベルにて発生する。比較すれば、既知の中細ノズル
に於いては、このインパルジョンは０．５〜１ｍｍもの
非常に小さな幅を有し、これより更に重要とされる高さ
を有する。この非常に鋭く且つ狭い従来技術によるノズ
ルの核生成パルスは結果として非常に多数の非常に小さ
な粒体の形成を生じるのである。本発明の環境において
は、核生成パルスが格段に大きく且つ実質的に小さな高
さを有するという事実は、プロセスがよりゆっくりと発
生して、格段に減少された数の粒体を発生させるように
なすことを意味する。液化可能な物体の凝縮は、粒体の
平均半径の成長を示すＲＰ曲線上にて観察されるように
、本質的にノズルスロート部分の上流側部分で、比較的
少ない数の成長によって顕著に発生する。ＲＰ（ｘ）に
於ける不規則性はまだ最適ではないノズルの形状のため
に生じている。

【００２４】図２および図３は、本発明によるノズル形
状が最終マッハ数１．２６に関して細い部分に於いて平
均直径が１．２μｍの粒体を形成するのに適当であり、
前述した特定の熱力学的特性を特徴とすることを明確に
示している。

【００２５】図２はスロート部分に於けるマッハ数が１
以下であり、凝縮によって与えられた熱解放の効果の下
で、しかる後に横断面が増大することからこの流れが下
流側で超音速となるのを阻害しないことを示している。

【００２６】この本発明の特徴とする特性は非常に有用
である。何故ならば、これは分離器の下流側の中細ノズ
ルに於いて、超音速流の開始を必要とせずに、流れを圧
縮できるからである。

【００２７】この事実は、この装置に於ける熱損失を低
減し、超音速流の開始のために従来技術で必要とされて
いた補助装置のコストを節減できるようになす。

【００２８】凝縮ノズルに於いて生じる現象を説明する
この装置の数式はその現象が非線形であるという顕著な
理由によって複雑であることから、凝縮ノズル内の流れ
を説明し且つまたこの流れとその軸線に沿ったノズル形
状とを特徴付けるパラメーター間の関係の存在を表す解
析的な解はなかった。

【００２９】しかしながら、連続的な反復計算によって
進められるコンピューターシミュレーションプログラム
により、ノズル内の凝縮流れの十分な説明を得ることが
可能になった。しかしこれは核生成の開始が突然に発生
するという事実のためにゆっくりと収斂する。ノズル形
状が定められるたびに、幾つかのパラメーターが図２お
よび図３に示した曲線に従って変化しているかをチェッ
クする。

【００３０】思い通りでない場合には、ノズルの形状を
修正して、計算を再開することが必要である。確定する
のに悪い解を撒回することで調査する周辺を狭めるため
に、本発明によれば限界ノズル形状ＴＹ１およびＴＹ２
を定めことを意図する。これらの形状は、形状ＴＹを探
すための形状を構成する。以下に於いて、これらの形状
ＴＹ１およびＴＹ２を、それらが形状ＴＹを速やかに設
計できるように、決定する。

【００３１】図１を参照して前述したように、比較的少
ない数ではあるが大きな容積の液滴を形成する凝縮はが
本発明によって得られるのであり、これは図１に示した
ように（実線）ウィルソン領域に滑らかに進入する圧力
Ｐ（ｘ）を保証する状態を作り出すことによって達成さ
れるのである。またこの結果として核生成が開始される
臨界サブ冷却ＳＲｎｕｃに対する実際の最大冷却の過剰
量ＥＸ２はできるだけ小さくされる。部分Ａｎｕｃすな
わち核生成が開始される部分のすぐ上流側の圧力曲線に
接する傾斜と、上述のＥＸとの間には、リンクがある。 この部分Ａｎｕｃのすぐ上流側の傾斜ｄＰ（ｘ）／ｄＸ
が増大するならば、ＥＸが増大する。この場所のｄＰ（
ｘ）／ｄＸが減少するならば、ＥＸもまた減少する。 このリンクに関して、ノズル形状の限界ＴＹ１およびＴ
Ｙ２からノズルＴＹが本発明によって設計できるのであ
るる

【００３２】通路ＴＹ１の形状は部分Ａｎｕｃの付近に
従わねばならない。この部分の範囲に於いてｄＰ（ｘ）
／ｄＸはほぼ一定で且つできるだけ小さい。この目的は
、Ａｎｕｃの上流側に、すなわち流体内の湿気含有量が
ゼロである全ての部分の上流側に一定した瞬間的な膨張
速度ＰＩを付与して得られるということが確定された。 この形状ＴＹ１はそれ故に非凝縮流れ、すなわち乾燥流
れの１つである。この形状は以下の式によって定められ
る。

【００３３】瞬間的な膨張速度は次式によって定められ
ることがしられている。すなわち、

【数１】ＰＩ＝−（１／Ｐ）・（ｄＰ／ｄｔ）

【００３
４】上式を積分することで次式が得られる。すなわち、

【数２】Ｐ／Ｐ０＝ＥＸＰ（−ＰＩＣ・ｔ）

【００３５
】ここで、Ｐ０は初期圧力、ＰＩＣは膨張速度ＰＩの付
与値て°ある。ＥＸＰは指数関数であることを表してい
る。

【００３６】比Ｐ／Ｐ０は比熱およびマッハ数の比の関
数として次式野用に表すことができる。すなわち、

【数
３】 Ｐ／Ｐ０＝１／（１＋（ｋ−１）／２・Ｍ２）（ｋ／（
ｋ−１））

【００３７】ここで、ｋは比熱とマッハ数Ｍ
との比である。

【００３８】数２および数３から次式が得られる。すな
わち、

【数４】 １＋１／２・（ｋ−１）・Ｍ２＝ＥＸＰ（＋（（ｋ−１
）／ｋ）・ＰＩＣ・ｔ）

【００３９】

【数５】Ｚ＝１＋（（ｋ−１）／ｋ）／２・Ｍ２が成立
すると仮定すれば、マッハ数は次式で表される。 すなわち、

【数６】 Ｍ（Ｚ）＝（２／（ｋ−１）・（Ｚ−１））１／２

【０
０４０】ノズルの軸線ｘに沿う横断面積Ａ（ｘ）を決定
するために、以下の一連の式を使用することができる。

【数７】Ａ＝Ｑ０／（Ｒｈｏ・ｗ）

【００４１】ここで、Ｑ０は質量流れであり、Ｒｈｏは
体積流れであり、ｗは流れの局部的な速度である。

【００４２】体積流れは次式で表される。すなわち、

【
数８】Ｒｈｏ／Ｒｈｏ＝１／（Ｚ１／（ｋ−１））

【０
０４３】速度ｗは次式で表される。すなわち、

【数９】
ｗ＝Ｍ・ｃ

【数１０】ｃ＝（ｋ・Ｒ・Ｔ）１／２

【数１１】Ｔ／Ｔ０＝１／Ｚ

【数１２】 　　ｗ＝（（２・ｋ・Ｒ・Ｔ０／（ｋ−１））・（（Ｚ
−１）／Ｚ））１／２

【００４４】ここで、ｃは局部的な音速、Ｔは温度、Ｔ
０は初期温度、そしてＲはガス定数である。

【００４５】数７に数８および数１２から導かれたＲｈ
ｏおよびｖを代入して、次式が得られる。すなわち、

【
数１３】 　　　　Ａ＝（（Ｑ０／Ｒｈｏ）／（２・ｋ・Ｒ・Ｔ０
／（ｋ−１））１／２）　　　　　　　　　　　　　　
・Ｚ（ｋ＋１）／（２・（ｋ−１））／（Ｚ−１）１／
２ 或いは、

【数１４】 　　　　Ａ＝Ｃｌ・Ｚ（ｋ＋１）／（２・（ｋ−１））
／（Ｚ−１）１／２

【００４６】ここでは、次式のように仮定している。す
なわち、

【数１５】 　　　　Ｃｌ＝　　（（Ｑ０／Ｒｈｏ）／（２・ｋ・Ｒ
・Ｔ０／（ｋ−１））１／２）

【００４７】パラメータ
ーＺを関数として横座標を表せば、次式を積分する必要
がある。すなわち、

【数１６】ｘ＝Σｗ・ｄｔ

【００４８】上式の結果をＺの関数として表せば、次式
のようになる。すなわち、

【数１７】 ｘ＝Σ（（２・ｋ・Ｒ・Ｔ０／（ｋ−１）・（（Ｚ−１
）／Ｚ））１／２）・ｄｔ

【００４９】Ｚを可変数として選び、Ｚの値を表してい
る数４からｄｔの値を導くことによって、次式が得られ
る。すなわち、

【数１８】 　　ｘ＝Σ（（２・ｋ・Ｒ・Ｔ０／（ｋ−１）／（（Ｚ
−１）／Ｚ））１／２　　　　　　　　　　・（ｋ／（
（ｋ−１）・ＰＩＣ））・ｄＺ／Ｚ

【００５０】ここで
、次式の用に仮定する。すなわち、

【数１９】ｕ２＝（
Ｚ−１）／Ｚ

【００５１】上式の仮定によって、次式を得られる。す
なわち、

【数２０】 ｘ＝ΣＣ２・（（Ｚ−１）／Ｚ）１／２・ｄＺ／Ｚ

【数
２１】 ｘ＝ΣＣ２・２・ｕ２／（１−ｕ２）・ｄｕ

【００５２
】ここで、次式のように仮定する。すなわち、

【数２２】 Ｃ２＝（２・ｋ・Ｒ・Ｔ０／（ｋ−１））１／２・（ｋ
／（（ｋ−１）・ＰＩＣ））

【００５３】上式のように仮定することによって、次式
が得られる。すなわち、

【数２３】 　　ｘ＝２・Ｃ２・（−ｕ＋１／２・Ｌｎ（（１＋ｕ）
／（１−ｕ）））

【００５４】数２３はｘとｕ（Ｚ）と
の間のリンクを与える。ｘ軸に沿って一定した間隔で連
続的に点を定めると、これらの点のそれぞれに於けるＺ
の値を見ることができる。ノズルのｘ軸に沿う横断面積
Ａ（ｘ）は数１４から得られる。このように定めて図４
のＴＹ１の形状を得たのである。

【００５５】ノズル通路の形状ＴＹ２を得るために、Ｔ
Ｙ１を参照し、通路の全ての箇所で水分が含有量が最大
であると仮定した。特に、ノズルの全ての横断面積Ａ（
ｘ）、圧力Ｐ、マッハ数はＴＹ１の対応する値と同じと
仮定した。各断面Ａにて凝縮された水分を計算し、この
液化可能な物体の分圧が局部的な温度に於ける飽和圧力
に等しいと仮定した。また、エネルギーバランスを考慮
した。この方法によって、各断面に関する温度および速
度の値を得た。

【００５６】形状ＴＹ２は次式の保存表現を使用して、
得られる。すなわち、

【数２４】 Ａ（ｘ）＝Ｑ（ｘ）／（Ｒｈｏ（ｘ）・ｖ（ｘ））

【０
０５７】ここで、Ｑはガス相の質量流量であり、Ｒｈｏ
はｋｇ／ｍ３の単位での体積流量であり、ｖはこの流れ
の局部的な速度である。

【００５８】質量流量（ガス＋液体）が一定ならば、ガ
ス流量は凝縮することによって相間にて質量部分を変化
させるためにガス流量は変化するということを思い出す
であろう。

【００５９】数２４は図４のノズルの形状ＴＹ２を定め
ることができる。

【００６０】ノズルＴＹ２の横断面Ａ（ｘ）は軸線ｘに
去った各断面Ａに関してノズルＴＹ１よりもお起きすか
等しいことが観察された。

【００６１】これは、ノズルＴＹ２に於いてはガスがシ
ステム上高温であり、また、同じ圧に関しては密度が低
下されているという事実による。それ故に、上述の式に
与えられたＲｈｏの値は横断面の比率に応答する。また
、ノズルＴＹ２に於いては、スロート部分ＡｏはＴＹ１
と比較して上流側へ向けて移動されたことが観察される
。形状ＴＹ２は形状ＴＹ１に於けるのと同じ圧力および
マッハ数が各部分に与えられているが、湿分の含有量は
瞬間的に平衡状態とされると考えられる。これは無数の
凝縮核体がその流れにばらまかれたようになる場合であ
る。

【００６２】本発明によるノズルＴＹの形状はそれぞれ
最大湿度含有およびゼロ湿度含有の仮定に対応するＴＹ
２とＴＹ１の間の構造となる。

【００６３】部分Ａｎｕｃの前では、形状ＴＹは部分Ａ
がＡｎｕｃよりも大きい限りに於いて何れとすることも
できる。Ａｎｕｃの値に近づくとき、形状ＴＹはＴＹ１
と同じとされて、ｘ＝ｘｎｕｃに関して要求されたｄＰ
／ｄｘの小さい値を有効に有するようになされねばなら
ない。断面Ａｎｕｃからは断面を次第に拡大して凝縮に
より発生した熱の解放させるようにしなければならない
。それ故に図４に示したように形状ＴＹ１から接線方向
へ向けて離れ、ＴＹ２に対して接線方向へ向かうように
なす。

【００６４】次にトライアルアンドエラーによって、断
面Ａｎｕｃの下流側に直ちに断面を開くことの必要性を
考慮して、図２および図３に示された曲線形状を得るよ
うに進める。

【００６５】本発明によるノズルのスロートは形状ＴＹ
１およびＴＹ２の両方のスロートよりも上流側に一され
るのが観察される。本発明によるノズルの形状は核生成
領域の端部に於いて形状ＴＹ２と合わされるのが有利で
ある。

【００６６】本発明によるノズルの横断面を説明した後
で、ノズルの核生成領域の長さに関する考察を以下に示
す。この長さは重要な幾何学的特徴である。事実、その
長さよりも短ければスロート部分Ａｏの面とは無関係に
十分な直径を有する粒体液滴を形成することができない
ような最小長さが存在する。

【００６７】この最小長さを推定するために、瞬間的な
膨張速度ＰＩＣの適当な値を選定する必要がある。この
ＰＩＣの選定はウィルソン領域に滑らかに入る進入ため
に必要とされるように規制される。ノズル内部に於ける
ガスの変化は断熱的なものであって、次式で表される。 すなわち、

【数２５】Ｐ／Ｐ０＝（Ｔ／Ｔ０）ｋ／（ｋ−１）

【０
０６８】ｔ関して数２５の自然対数を導き出すことによ
ってＰＩＣとｄＴ／ｄｘを結合させることができる。こ
のようにして次式を得る。すなわち、

【数２６】 　　　　　　ＰＩＣ＝（ｋ／（ｋ−１））・（−１／Ｔ
）・（ｄＴ／ｄｘ）・ｖ

【００６９】Ｔ＝Ｔｎｕｃおよ
びｖ＝ｖｎｕｃであるならば、右辺の未知項はｄＴ／ｄ
ｘだけである。従って、ＰＩＣの値を知るために、例え
ば８５℃／ｍのような任意の妥当な値を与えることで十
分である。ｖＮＵＣ＝３００ｍ／ｓ、Ｔ＝１４９℃（華
氏３００度）、ｋ＝１．４と仮定すれば、ＰＩＣ＝３０
０／ｓを得る。

【００７０】形状ＴＹ１およびＴＹ２は仮定によって同
じ長さを有する。形状ＴＹ１の長さを考えるのを容易に
できる。何故ならば、既に説明したように解析的に説明
されるからである。

【００７１】前に説明したように、横座標ｘＮＵＣはサ
ブ冷却ＳＲがＳＲｎｕｃに等しい横断面の位置を定めた
。この最後の値は、前に定めたパラメーターＺのＺｎｕ
ｃの値、および組み合わされるＰｎｕｃ、Ｔｎｕｃ、Ｍ
ｎｕｃの値に一致するときの熱力学的状態を表すのであ
る。次式のようにして横座標ｘ’ｎｕｃを定めることが
できるのである。すなわち、

【数２７】ＳＲ（ｘ）＝ＳＲｎｕｃ＋δＴ

【００７２】
ＳＲｎｕｃ＋δＴは、パラメーターＺのＺ’ｎｕｃの値
、およびＰ’ｎｕｃ、Ｔ’ｎｕｃ、Ｍ’ｎｕｃの値に一
致するときの熱力学的状態を表す。Ｚ’ｎｕｃのこの値
はＺの値と同様にＰＩｃとは無関係である。

【００７３】距離Ｄ＝ｘ−ｘ’は先に示した数式から明
かとなるときにＰＩｃの値に逆比例する。従って、例え
ば１５℃のような任意な妥当なδＴの値を選定して、最
小長さを推定することができる。事実、核生成速度はサ
ブ冷却がＳＲｎｕｃの値に達したとたんに非常に増大す
ることが知られている。それ故にδＴはＳＲｎｕｃの１
部を示すのが望まれる。例えば、δＴは０．３〜０．６
ＳＲｎｕｃと等しくされる。

【００７４】しかしながら注目しなければならないこと
は、瞬間的な膨張速度ＰＩとノズルの先細部分の長さと
の間にリンクが存在するということである。

【００７５】ノズルＴＹ１に於いて、スロートに於ける
パラメーターＺの値は常に１．２に等しい。この事実は
、入口に於ける与えられた熱力学的状態に関するＰＩ＝
一定な先細部分の長さを示す線図を作図することを可能
にする。従って、非常に短いノズルに関しては、ＰＩの
値はウィルソン領域に滑らかに進入し得ないように高い
ことを観察できる。１０ｃｍの先細長さを有するノズル
はＰＩ＝１８０８／ｓの平均値を有することになる。 これは、先に得られた状熊によって、５１６℃／ｍすな
わち５．１６℃／ｃｍのｄＴ／ｄｘ値に相当する。この
値はウィルソン領域に滑らかに進入する可能性を除外す
るのである。

【００７６】約０．５℃／ｃｍ〜１℃／ｃｍであるｄＴ
／ｄｘの値がいっそう適当である。それらは数２６を使
用して決定できるＰＩの値に対応する。

【００７７】他の基準流れを有する装置を設計すること
が望まれる場合に長さの規模を保持する必要のあること
が、先の説明から出てくる。事実、基準流れを半分に減
少させると、長さの規模を変化させずに横断面を半分に
減少させるのが満たされる。逆の場合には、核生成“シ
リンダー”を短縮して、形成される液滴の平均直径が減
少されるようになされる。

【００７８】以下に、図５〜図２３を参照して粒体とし
てガス状キャリヤ流体の中に存在する物体を取り出す装
置を説明する。この装置はこれまで説明してきた考慮に
よって設計された１つもしくは幾つかのセットをなすノ
ズルを使用している。

【００７９】例えば図５は本発明による装置を示してお
り、流体受け入れライン１の通路に連続して、大きな直
径もしくは中間的な大きさの直径を有し且つ後続の装置
を詰まらせたり激しく侵食してしまう恐れのある粒体を
流体から除去するように働くフィルターやサイクロンの
ような粒体捕集器によって形成された第１の装置２と、
例えば熱交換器によつて形成され、流体が次のモジュー
ルへ進入する前にその流体の水分状態を最適化させるた
めのバルブへ至る流体温度を調整するように作用する第
２の装置３と、本発明によるノズルもしくは複数ノズル
のセットを収容したモジュール４と、が配置されている
。このモジュールの下流側にはファン５のような装置が
配置され、吸引作用によってこの装置を通してガスを確
実に流動させるようにしている。符号６は装置の出口ラ
インを示をしている。

【００８０】このモジュール４は、粒体および液化物体
が取り出されてファンブロック５へ導かれる第１の流れ
と、キャリヤ流体から取り出された粒体および／または
液化物体を流す第２の流れとの２つの流れにキャリヤ流
体を分けている。

【００８１】この第２の流れは補助分離器７へ導かれる
。

【００８２】タンク８が組み付けられていて、第２の流
れから液化可能物体を受け入れるようになされている。 これに対してそのガス相は吸引ファン９の作用によって
装置７を離れて、しかる後にノズル装置４の上流側に循
環されるようになされている。点線で示すように、この
循環は装置２，３，４もしくはその他の直接的に上流側
で行われる。

【００８３】図６〜図２３に示すように、以下に本発明
によるモジュール４の設計に関する幾つかの態様を説明
する。

【００８４】図６に示された例は軸対象の形状の本体を
有する。この本体は、液化可能な物体を運ぶガスを受け
入れるようになす円筒形入口１１と、本発明によるノズ
ルを構成し、小さな液滴として液化可能物体を凝縮させ
る環状部分と１２、キャリヤガスから液滴を分離するよ
うになされた分離部分とを含んでいる。一方は１４の部
分内で液化可能物体が取り出された後にモジュール離れ
、これに対して液化物体は先に説明した補助流れとして
符号１５で示す部分から出る。ノズル部分１２はいま説
明した形状で、基本的に円筒形の半径方向内壁１６およ
び外壁１７の間に定められた形状を有する。この管状部
材部はスロート１８にて終端する先細入口を含み、核生
成を開始させるには十分であるが、あまりに多数の液滴
が形成されてしまうことは回避するように低い値のサブ
冷却が行われるようにされている。

【００８５】環状通路の横断面スロート部分の下流側で
横断面１９に至るまでは、なだらかに拡大されている。 このような流体通路の概念刃先に詳しく説明したように
液滴の成長を確実に保証する。サブ冷却は液滴の成長に
よって臨界値以下に低下される。横断面１９から、流体
通路は横断面２０まで一度新たに縮径されている。横断
面１９および２０の間の通路部分に於いて、キャリヤ流
体の膨張が行われる。核生成の比率はこの部分では実質
的にゼロである。同時に生じるガス相に於ける熱解放お
よびモル数の減少により、この流れのマッハ数は狭い部
分２０で１以下となる。ノズルの概念は既に説明したよ
うに核生成領域を長くして核生成パルスの時間を延長し
、サブ冷却が低減されて新しい液滴を形成する代わりに
第１の液滴の成長を助成するようになすことである。

【００８６】分離器１３の部分の入口を構成する部分２
０から、通路の半径方向の内壁１６の直径は直径は増大
され、湾曲形状となるようにされている。入口部分に於
いては、この湾曲は入口部分２０と中間部分２１との間
に符号２２で示された湾曲半径に従って現れる。中心点
は符号３３で示されている。環状通路のこの部分の次に
、横断面２４に至る部分が続いている。この部分はより
小さな湾曲半径を有している。その湾曲の中心点は符号
２６で示されている。半径方向内壁１６および外壁１７
の間の距離は、すなわちこの通路の環状空間の高さは、
分離器１３の全長にわたって一定である。この部分１３
に於いて、ノズル１２の部分で形成された液滴を運ぶ流
体の膨張が高速度で行われる。何故ならば、通路の横断
面が大きくなってきているからである。横断面２０およ
び２１の間で通路の環状空間の横断面が次第に大きくさ
れているので、１次元的な流れが軸対象の流れに次第に
変換される。更に、粒体捕集器２を通過した大きな粒体
が早い速度で衝突するのを阻止している。

【００８７】図６に示したモジュールは特に、キャリヤ
流体が渦流を生じないで横断すること、また、内壁に沿
う周面層に粒体が凝集する、ことを与えている。

【００８８】図７は図６の環状ノズルと同様な環状ノズ
ルの変形形態を示しているが、この通路はスロート横断
面および最終部分２０の間の全長にわたって末広形とさ
れている。このノズルに於いては、流体の流れの収縮に
よってその末広の特徴を与えているのは半径方向内壁１
６である。

【００８９】図８および図９はキャリヤ流体の流れから
液化物体の粒体を形成してそれを分離するモジュール４
の第２の設計態様を示している。図６に示した通路によ
る横断面の変化は、図９に特に明確に表されているよう
に、通路幅を適当に変化させて得ている。この特徴的な
横断面は図８および図９に示されており、図６と同じ符
号が使われている。図８および図９によるモジュールは
外部プレート２６および内部プレート２７で形成されて
いる。これらのプレートは図８に示されているように分
離部分１３に於いて且つまた図９に示されているように
幅の変化された２つの側部材２８の間にて湾曲されてい
る。

【００９０】この設計態様に於いては、湾曲に於ける流
れの局部的な乱れを回避するために通路を角度内で丸め
ることができる。

【００９１】図７の環状ノズルの場合と同様に、通路２
５は横断面１８および２０の間でその全長にわたって末
広形とされている。

【００９２】図８および図９によるモジュール４は蒸気
タービン装置に使用して後部で膨張が行われて乾燥ガス
を発生するのが特に好ましく、恐らく非常に高い発生量
にて運転されることが可能である。

【００９３】図１０〜図１２は図８および図９による３
つのモジュール４のセットを示している。これらのモジ
ュールは小型セットを構成するように重ねられ且つ軸線
方向にずらして配置され、外側および内側のモジュール
のノズル１２の部分の内側および外側の壁部が中間モジ
ュールの外側および内側の壁部を形成するようになされ
ている。湾曲された分離部分１３の位置にて共通する壁
部は、厚い壁部とされるか、或いは必要に応じて２つの
薄い湾曲された壁部によって構成されることができる。 これらの壁部は空虚な空間３１を両壁部の間に形成して
いる。この空間は通路の軸線方向に関して三日月形の横
断面を有し、例えば第２の分離装置、中間ドレン、測定
器、或いは、溶剤、張力作用剤またはエアークッション
を形成しもしくは腐食のような望ましくない２次元的作
用を回避するための２次的ガス流体などの噴射手段、等
の付加的装置を取り付けできるようになっている。この
場合、壁部の少なくとも１部は多孔質とされる。

【００９４】図１３は、符号３３〜３７で示されている
５つの独立したモジュールノズルおよび分離器４を備え
て構成されたモジュール４を示している。モジュール３
３は図８および図９に示された形式のものとされるのが
好ましい。これに対して、他のモジュール３４〜３７は
例えば図１０〜図１２による同一のモジュールのセット
として構成されている。個々のモジュール３４〜３７の
グループは図８および図９に示した形式のそれぞれ２、
４、８、そして１６の通路を備えている。幾つかのモジ
ュール３３〜３７は平行に取り付けられている。かく藻
し°はその入口に隔離ゲート３９を備えている。

【００９５】図１４〜図１８は本発明によるモジュール
４を設計態様を示した応力、特に粒体への凝集が速やか
に行われて十分に成長させには妥当でないような流体流
れを処理するのに有利とされる。

【００９６】この特別なモジュールは図８および図９に
示した一般的な構造を有しているが、ノズル１２の部分
の内部空間が軸線方向の区画プレートによって分離部分
１３の入口まで２つの離隔された通路４２および４３に
分けられている。通路４２は粒体を担持した流体を流す
のに使用され、これに対して通路４３は液化可能な物体
を担持する軸線方向の流れのシートとなるように作用す
る。この通路によって流体は本発明によって断熱膨張を
行われて、先に詳細に説明したように比較的重要な直径
を有する雲すなわち液滴を形成するようになされる。こ
の基幹流れは適当な圧力線図の何れかに従って通路４２
内部で膨張される。分離部分１３の入口に於いて、補助
流れの中に形成された液滴が十分に大きいならば、ほぼ
平行な基幹流れおよび補助流れの両方が合流される。こ
の接触は乱れを避けるために等し速度的に、しかも液滴
の蒸発を避けるために等温度的に行われねばならない。 補助流れの中の比較的大きな液滴は流線が湾曲している
ために発生される力の作用によって基幹流れの流線を横
断して流れる。内壁２７へ向かうこの移動の間に、液滴
は基幹流れに担持されている小さな粒体を強制拡散によ
る凝集作用によって集める。

【００９７】分離部分１３に於ける大きな粒体による小
さな粒体の吸収作用はモジュール４に何れの区画壁が無
くても得られるのであり、これは本発明の主たる利点の
１つである。事実、例えば流体に担持された煤のような
小さな固体粒や霧のような小さな粒体は前述した強制凝
集の作用によって流体から分離できる。事実、小さな粒
体の経路および大きな粒体の経路はそれぞれ異なる質量
であるが故に分離部分で互いに横切るのである。

【００９８】図１４〜図１８によるモジュール４は特に
化学に関連するその他の目的で使用できる。非常に短い
時間内にてガスを液体と接触させる特別な手段を形成す
る。事実、補助流れに形成された大きな液滴は、それら
が横断する基幹流れが十分に冷却されているならば、再
圧縮された後も液体状に維持され、或いは固体状に維持
される。このような特殊な場合には、２つの流れの接触
は等温度的には行われない。

【００９９】図１９〜図２３は本発明によるモジュール
４の特別な設計態様を示している。このモジュールのノ
ズル装置１２の通路は図８および図９により作られた通
路２５の全体的な形状を与えている。この通路の特徴的
な横断面はそれ故にそれらの図面と同じ符号で示してあ
る。図１９〜図２３の設計態様の特徴は側部材にある。 この側部材は中空とされ、流れ通路２５を境界する内壁
４５および外壁４６を有している。内壁４５は横断面１
８のレベルにて変形でき、ノズルの第１のスロートを形
成するようになされる。通路軸線に対して直角に外壁を
横断し且つ内側端部が内壁４５の内面に達するする調整
ねじ４８の作用によって、有利なこととしては圧電トラ
ンスデューサー４９を介して、スロート横断面積が調整
される。他方、第２のスロートを形成する横断部分２０
のレベルにて内壁４５は横方向内部壁５０によって剛性
状態とされている。スロート１８の上流側に、内壁４５
はその全高にわたって切除部５１を形成されている。そ
の自由端部は、この変形可能な内壁の外端が外壁の外端
部を部分的にカバーするように形成されている。外壁は
剛性とされ且つ面取りされていて、固定されている部分
の上を可動の部分が滑り移動できるようになされている
。

【０１００】直線的な軸線方向の壁部５２を有する装置
が通路の軸線に沿って配置され、スロート横断面１８の
上流側の領域から第２スロートの横断面２０を更に超え
て延在されている。流れの下流側に位置された端部がひ
れ状フィンとされるならば、上流側の外端部は丸められ
る。図２０および図２１に見られるように、軸線方向の
壁部５２は、少なくとも横断面２０を横断する部分では
中空とされる。この壁部は図２１から分かるようにスロ
ート２０のレベルにて変形可能とされ、そこに外部へ向
かう空間を形成されている。図２２は、この軸線方向の
壁部５２が変形してこのノズルの第２スロート２２の横
断面の面積を調整でき、これが例えば圧縮空気の助けで
達成されるようになされている。この圧縮空気の循環通
路は圧縮装置５４およびゲート５５を含む。第１スロー
ト１８の横断面の面積の変化は、液滴の直径を制御でき
るように、また例えばそれらの直径を増大できるように
なす。圧電トランスデューサー４９はスロートの横断面
の面積を周期的に変化させて、核生成シルの回りでサブ
冷却が変化できるようになされる。このようにして進展
して、少ない数の液滴を流れに周期的に形成させるよう
にできる。このようにして、液滴が存在しないスライス
および液滴が形成されたスライスが連続して軸線方向に
形成され、最初のスライスは隣接するスライスに形成さ
れた液滴の成長容器を構成するのである。大量の過飽和
流れがこのようにして大きな平均直径を有する少ない数
の液滴に凝縮できるのである。

【０１０１】第２スロート２０の横断面の面積の変化は
軸線方向の内部壁５２の変形に助成されてノズル装置の
基準流量を変化させることができるようになし、その調
整の柔軟性を拡大するように働くのである。

【０１０２】図２３は、ねじ４８および圧電トランスデ
ューサー４９によって形成された第１スロート１８の横
断面の面積を変化させる装置の作動の基本を示している
。図２３の線図に於いて、水平ベクトルｖ１はスロート
１８の横断面を通る流体の平均速度を表している。これ
に対して、回転ベクトルｖ２はトランスデューサー４９
によって生じた流れベクトルの変化を表している。両方
のベクトルｖ１およびｖ２によって得られるベクトルＶ
ｒはスロート１８を通る流れの瞬間的な速度を表してい
る。ベクトルｖ１の自由端部の回りに同心とされた円ｃ
１およびｃ２はそれぞれ、液化可能物体を担持する流体
のサブ冷却が核生成のシルに達する速度、および核生成
パルスが終わる速度を表している。円ｃ１内の流れは乾
燥している。平衡から外れた安定した状熊にある。円ｃ
２の外側では、流れは２相である。両方の円の間の環状
空間が核生成領域、すなわちウィルソン領域と考えられ
るのである。ベクトルｖ１の長さはねじ４８の作用によ
って変化され、これに対してベクトルｖ２の長さはトラ
ンスデューサー４９のパルス発生の強さを変化させるこ
とで変化される。

【０１０３】図２３は周期的なスライスの形成を示して
いる。スライス内部は、合成ベクトルＶｒが円ｃ１およ
びｃ２の間の環状領域の内部に入り込むか否かの結果と
して液滴が形成され或いは形成されないのである。ベク
トルｖ２の回転周波数は高くされ、流れが分離領域１３
に達したときにも十分に均一であることが保証されるよ
うになされるのが好ましい。

【０１０４】限定のない設計態様によって説明したよう
に、本発明は産業上非常に多くの応用分野を有する。

【０１０５】従って、本発明はエネルギー回収部門、工
業規模の乾燥、液化可能物体を担持する流体の乾燥、そ
してガスの露点の低下に、そして、ガス浄化技術および
エアロゾル分離に特に有用である。

【０１０６】更に詳しくは、本発明の第１の基本的な応
用は、ヒートポンプ装置を備え、フレオンを使用せず、
小型で且つ運転コストの低い工業規模の乾燥部門であっ
て、キャリヤガスに希釈された蒸気を取り出すように運
転され、キャリヤ流体に於ける大量の熱である熱放出が
、取り出される蒸気の両の蒸発熱量に等しいような部門
である。

【０１０７】本発明の第２の基本的な応用は、キャリヤ
ガスから液体状態の飽和蒸気を取り出すための特性が、
多くのたの仕事の中から以下の仕事を達成するために使
用されるようなガス乾燥分野である。すなわち、−　　
煙霧の流れの露点を低下させ、同時に解放される前に再
加熱し、恐らく空気汚染制御装置と組み合わされて、そ
の汚染生成物が流れに形成された液滴によって１部を捕
捉される。−パイプラインに未かれる前にガスの露点を
低下し、下部にてサイフォンを形成するリスクを回避し
、或いは腐食するリスクを低減する。−　　浴室や集合
シャワーのような部屋から湿気を排出して、壁にカビが
生じて成長するのを防止し、或いは、台所に於いて、恐
らくファンと組み合わされて油脂物質の蒸気を排出して
、煙突火災の発生するリスクを低減する。

【０１０８】化学処理する前に、空気流れやその他の乾
燥させねばならないガスの露点を下げる。

【０１０９】本発明の第３の基本的な応用は、取り出す
べき粒体の直径を、それら粒体上に凝集させることによ
ってエアロゾルを浄化し分離することである。

【０１１０】本発明によるモジュールは、内燃機関の燃
焼空気を浄化するのに使用できる。これにより、燃焼空
気の再加熱が可能とされ且つまた腐食成分を含まない水
、すなわちスイートウォーターを形成可能にする。この
最後の応用は、大気が高水分含有率を有し、スイートウ
ォーターが高価である船舶や国土に於いて特に関心が持
たれる。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように、ガス状流体から液
化可能な流体や粒体粒を排除する、すなわち取り出すた
めの構造が比較的簡単で、しかもその効率が十分に高く
でき、後続の装置等に対する悪影響を排除できるように
なるので、上述のように極めて広い技術分野に於いて応
用することができる。従って、これにより得られる効果
は絶大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術によるノズルと本発明によるノズルと
の軸線ｘに沿う圧力およびサブ冷却の概略的な変化を示
す図面。

【図２】本発明によるノズルの形状、およびそのノズル
の軸線に沿う特徴的な物理的なパラメーターを示す図面
。

【図３】図２と同様な図面であって、更に他のパラメー
ターを示す図面。

【図４】本発明によるノズルの形状を見いだす方法を示
す図面。

【図５】ノズルおよび分離器が組立られたモジュールの
装置の概略図。

【図６】本発明によるモジュールを設計する第１の方法
の軸線方向に切断した断面図。

【図７】図６に示したモジュールの変形形態の軸線方向
に切断した断面図。

【図８】本発明によるノズルおよび分離器のモジュール
モジュールを設計する第２の方法の軸線方向に切断した
断面図。

【図９】図８の線ＩＸ−ＩＸに沿う部分的に切断した断
面図。

【図１０】本発明によるノズルおよび分離器のモジュー
ルを設計する第３の方法の軸線方向に切断した断面図。

【図１１】図１０の線ＸＩ−ＸＩに沿う部分的に切断し
た断面図。

【図１２】図１０の線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿う部分的に切
断した断面図。

【図１３】本発明によるノズルおよび分離器のモジュー
ルを設計する第４の方法を示す概略図。

【図１４】本発明によるノズルおよび分離器のモジュー
ルを設計する第５の方法を示す概略図

【図１５】図１４の線ＸＶ−ＸＶに沿う断面図。

【図１６】図１４の線ＸＶＩ−ＸＶＩに沿う断面図。

【図１７】図１４の線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩに沿う断面図
。

【図１８】図１４の線ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩに沿う断
面図。

【図１９】本発明によるノズルおよび分離器のモジュー
ルを設計する第６の方法を示す概略図。

【図２０】図１９の壁５２の線ＸＸ−ＸＸに沿うレンチ
操作されて作動状態を示す断面図。

【図２１】図１９の壁５２の線ＸＸＩ−ＸＸＩに沿う図
２０とは別の作動状熊を示す断面図。

【図２２】図１９の壁５２の線ＸＸＩＩ−ＸＸＩＩに沿
う作動状態を示す断面図。

【図２３】図１９に示したモジュールが作動する方法を
示す概略図。

【符号の説明】

１　　出口ライン ２，３，７　　ラインに接続された装置４　　モジュー
ル ５　　ファン ６　　出口ライン ８　　タンク ９　　吸引ファン １１　　入口 １２　　環状部分すなわちノズル部分 １４，１５　　出口 １６　　内壁 １７　　外壁 １８　　第１スロート ２０　　第２スロート ２５　　通路 ２６，４５　　内壁 ２７，４６　　外壁 ２８　　側壁 ３３〜３７　　モジュール ４２，４３　　通路 ５２　　軸線方向壁 ５４　　圧縮装置 ５５　　ゲート

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液化可能な物体を比較的大きな寸法の
   粒として凝縮させることを保証する状態で断熱膨張が行
   われるという事実を特徴とし、流体がこの断熱膨張によ
   ってサブ冷却（ｓｕｂｃｏｏｌ）されるようになされる
   、液化可能な物体を搬送するガス状のキャリヤ流体から
   その液化可能な物体を取り出す方法。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載された方法であって、
   キャリヤ流体から比較的大きな寸法の液化された物体を
   取り出すために、この流体を分離器に導き、この分離器
   で湾曲通路に沿って流体が流されて、流体に作用する慣
   性力の働きによって分離が行われるという事実を特徴と
   する液化可能な物体を搬送するガス状のキャリヤ流体か
   らその液化可能な物体を取り出す方法。
3. 【請求項３】　　請求項１または請求項２に記載された
   方法であって、前記断熱膨張が、ウィルソン領域（Ｗ）
   の入口における圧力曲線（Ｐ（ｘ））に接する斜きおよ
   び臨界サブ冷却（ＳＲｎｕｃ）に対するサブ冷却（ＳＲ
   ）の過剰量（ＥＸ２）を比較的小さくするように、行わ
   れるという事実を特徴とする液化可能な物体を搬送する
   ガス状のキャリヤ流体からその液化可能な物体を取り出
   す方法。
4. 【請求項４】　　請求項３に記載された方法であって、
   核生成パルス時間が延長されてサブ冷却の低下を助成す
   る一方、重要な容積を有する比較的少ない数の液化され
   た物体粒すなわち液滴の形成を保証するという事実を特
   徴とする液化可能な物体を搬送するガス状のキャリヤ流
   体からその液化可能な物体を取り出す方法。
5. 【請求項５】　　請求項１から請求項４までの何れか１
   項に記載された方法であって、流体の圧力線図（Ｐ（ｘ
   ））および流速（ｖ（ｘ））の少なくともランディング
   部分をその領域内に確保するような輪郭にスロート領域
   が形成されている中細ノズルを使用するという事実を特
   徴とする液化可能な物体を搬送するガス状のキャリヤ流
   体からその液化可能な物体を取り出す方法。
6. 【請求項６】　　請求項５に記載された方法であって、
   前記スロートの横断面積の周期的な変化を引き起こし、
   核生成部分の下流側部分に於いて流れが軸線方向に連続
   的に且つ交互に配置されたスライスを含み、これらの交
   互のスライスがそれぞれ液化物体の粒体を含むスライス
   およびそのような粒体の膝しないスライスとされ、これ
   により粒体が存在しないスライスが隣接するスライスに
   形成された粒体の成長用の容器を構成するようになされ
   た事実を特徴とする液化可能な物体を搬送するガス状の
   キャリヤ流体からその液化可能な物体を取り出す方法。 横断面のようなノズルのき起こし、流れは液化された物
   体粒を軸線方向に連続し
7. 【請求項７】　　請求項１から請求項６までの何れか１
   項に記載された方法であって、小さな粒体、おそらく固
   体粒としてキャリヤ流体に希釈された物体を取り出すこ
   とを目的とする場合には、ノズルにより、そのノズル出
   口で膨張させることによってキャリヤ流体の高速度な流
   れを形成し、断熱膨張により液化された物体が形成する
   補助流れを使用し、これら両方の流れを接触させて補助
   流れに生じた粒体が取り出すべき粒体を流している流れ
   を横断するようにさせ、分離通路の出口に於いて強制さ
   れる拡散凝縮の効果によって、液化された物体である大
   粒体に小粒体が吸収されるようになす、事実を特徴とす
   る液化可能な物体を搬送するガス状のキャリヤ流体から
   その液化可能な物体を取り出す方法。
8. 【請求項８】　　液化可能な物体を搬送するガス状のキ
   ャリヤ流体からその液化可能な物体を取り出す方法を実
   施する装置であって、大きな容積の液化された物体粒を
   形成するために、断熱膨張ノズルを形成する第１部分（
   １２）を有する流路を有するモジュール（４）を含んで
   いる事実を特徴とする液化可能な物体を搬送するガス状
   のキャリヤ流体からその液化可能な物体を取り出す装置
   。
9. 【請求項９】　　請求項８に記載された装置であって、
   分離具現部分（１３）が前記モジュール（４）の下流側
   に配置され、また、この分離具現部分（１３）の流路が
   湾曲した傾斜部にて一定高さを有する一方、流体の流れ
   方向に幅が増大されているという事実を特徴とする液化
   可能な物体を搬送するガス状のキャリヤ流体からその液
   化可能な物体を取り出す装置。
10. 【請求項１０】　　請求項８または請求項９に記載され
    た装置であって、ノズル（１２）の部分が流れ軸線に連
    続して沿った先細入口部分を有し、この部分はスロート
    （Ａｏ，１８）で終端しており、このスロートは、サブ
    冷却（ＳＲ）が核生成（ＮＵＣ）を開始するには十分な
    値であるが、余りに多数の粒体が形成されてしまうのを
    回避するのに十分なように低くされたその値を達成する
    ように設計されており、また、中程度に末広の部分（１
    ８および１９の間、また１８および２０の間）を有し、
    この部分は形成されたばかりの粒体の成長を保証するよ
    うに臨界核生成値（ＳＲｎｕｃ）以下でサブ冷却（ＳＲ
    ）が低下するように設計されているという事実を特徴と
    する液化可能な物体を搬送するガス状のキャリヤ流体か
    らその液化可能な物体を取り出す装置。
11. 【請求項１１】　　請求項１０に記載された装置であっ
    て、末広部分（１８および１９の間）の下流側に先細部
    分（１９および２０の間）を含み、この部分が流体の膨
    張を継続するが核生成率は実質的にゼロであるように設
    計されているという事実を特徴とする液化可能な物体を
    搬送するガス状のキャリヤ流体からその液化可能な物体
    を取り出す装置。
12. 【請求項１２】　　請求項１０に記載された装置であっ
    て、ノズル（１２）の部分の流路がスロート（Ａｏ，１
    ８）の下流側の全長（１８および２０の間）に沿って末
    広形にされているという事実を特徴とする液化可能な物
    体を搬送するガス状のキャリヤ流体からその液化可能な
    物体を取り出す装置。
13. 【請求項１３】　　請求項８から請求項１２までの何れ
    か１項に記載された装置であって、ノズルおよび分離部
    分のモジュール（４）が１つの装置によって形成されて
    おり、該装置が流体の流れる軸線に沿って円筒形の入口
    装置（１１）および環状部分（１２，１３）を含み、半
    径方向内壁（１６）および外壁（１７）が上述のノズル
    部分（１２）を形成しており、また分離部分（１３）を
    含んでおり、半径方向内壁および外壁（１６，１７）の
    直径が増大して、一定高さの環状通路を形成し、そして
    その流路断面積を増大させるようになされた事実を特徴
    とする液化可能な物体を搬送するガス状のキャリヤ流体
    からその液化可能な物体を取り出す装置。
14. 【請求項１４】　　請求項８から請求項１２までの何れ
    か１項に記載された装置であって、ノズルおよび分離部
    分のモジュール（４）が１つの装置によって形成されて
    おり、唯一の流れ通路（２５）がほぼ四角の横断面を有
    し、この通路は全長に沿って一定高さを有するが、幅が
    変化して前述のようなノズル（１２）および分離器（１
    ３）の入口部分（１１）を形成しているという事実を特
    徴とする液化可能な物体を搬送するガス状のキャリヤ流
    体からその液化可能な物体を取り出す装置。
15. 【請求項１５】　　請求項８から請求項１４までの何れ
    か１項に記載された装置であって、前述したノズルおよ
    び分離器のモジュール（４）の幾つかのセットを含み、
    これらの複数のモジュールセットが重ねられている事実
    を特徴とする液化可能な物体を搬送するガス状のキャリ
    ヤ流体からその液化可能な物体を取り出す装置。
16. 【請求項１６】　　請求項１５に記載された装置であっ
    て、複数のモジュールセットが重ねられ且つノズル（１
    ２）の部分に於けるように軸線方向にずらされて上部お
    よび下部の隣接するモジュールの壁部が同一の壁部によ
    って形成され、分離部分（１３）に於いてはこれらの壁
    部が空間（３１）を形成して付加的な装置を取り付けで
    きるようにしている事実を特徴とする液化可能な物体を
    搬送するガス状のキャリヤ流体からその液化可能な物体
    を取り出す装置。
17. 【請求項１７】　　請求項１５または請求項１６に記載
    された装置であって、前述したグループをなす幾つかの
    セットが液化可能物体を担持する流れに平行に取り付け
    られて含まれた事実を特徴とする液化可能な物体を搬送
    するガス状のキャリヤ流体からその液化可能な物体を取
    り出す装置。
18. 【請求項１８】　　請求項１７に記載された装置であっ
    て、前記グループが５つのセット（３３〜３７）で構成
    され、これらのセットはそれぞれ１、２、４、８、１６
    個のノズルおよび分離器のモジュールを含み、調整器も
    しくは閉ゲートが各モジュール（３９）の上流側に備え
    られている事実を特徴とする液化可能な物体を搬送する
    ガス状のキャリヤ流体からその液化可能な物体を取り出
    す装置。
19. 【請求項１９】　　請求項８から請求項１８までの何れ
    か１項に記載された装置であって、ノズル部分（１３）
    の内部空間が軸線方向の内部壁（４１）によって２つの
    、小さな粒体を担持して流れを形成させるようになされ
    た、および比較的大きな容積の液滴を担持する補肋流れ
    を形成させるようになされた平行な通路（４２，４３）
    に分けられており、壁部（４１）は核生成領域の少なく
    とも最後まで延在されている事実を特徴とする液化可能
    な物体を搬送するガス状のキャリヤ流体からその液化可
    能な物体を取り出す装置。
20. 【請求項２０】　　請求項８から請求項１８までの何れ
    か１項に記載された装置であって、また請求項６による
    方法を遂行するための装置であって、流路（２５）を形
    成する壁部が少なくともスロート（Ａｏ，１８）のレベ
    ルで変形可能とされて横断面の面積が変化可能とされて
    いること、および　　この横断面の面積を変化させる手
    段が備えられて選択的に千歳できるようになっている事
    実を特徴とする液化可能な物体を搬送するガス状のキャ
    リヤ流体からその液化可能な物体を取り出す装置。
21. 【請求項２１】　　請求項２０に記載された装置であっ
    て、スロート断面（Ａｏ，１８）の面積を変化させる手
    段が、スロート面積を平均値に調整するための装置（４
    ８）および前記平均値の付近でスロート断面積を周期的
    に変化させるようになす圧電装置のような装置（４９）
    を含んでいる事実を特徴とする液化可能な物体を搬送す
    るガス状のキャリヤ流体からその液化可能な物体を取り
    出す装置。
22. 【請求項２２】　　請求項２０または請求項２１に記載
    された装置であって、軸線方向壁部（５２）が通路（２
    ５）の軸線と平行に取り付けられて通路の全長に沿って
    、スロート（Ａｏ，１８）の上流側の場所からノズルの
    先細部分（１９および２０の間）によって形成された横
    断面（２０）の第２のスロートの下流側まで有利に延在
    されており、また、この壁部の形状がスロート（２０）
    のレベルで変形可能とされて、ノズルを横断する基準流
    量の調整の観点からこのスロートの横断面を変化させる
    ようになされている事実を特徴とする液化可能な物体を
    搬送するガス状のキャリヤ流体からその液化可能な物体
    を取り出す装置。
23. 【請求項２３】　　請求項２２に記載された装置であっ
    て、壁部（５２）が中空であり、変化する幅の部分で変
    形可能とされており、また、流体を圧縮状態で中空部分
    へ導入することでもしくは圧電装置によって変形が行わ
    れる事実を特徴とする液化可能な物体を搬送するガス状
    のキャリヤ流体からその液化可能な物体を取り出す装置
    。
24. 【請求項２４】　　請求項９から請求項２３までの何れ
    か１項に記載された装置であって、分離通路の端部（１
    ４）を過ぎた後に流体が再圧縮されて中細形式のノズル
    で作用される事実を特徴とする液化可能な物体を搬送す
    るガス状のキャリヤ流体からその液化可能な物体を取り
    出す装置。
25. 【請求項２５】　　請求項２から請求項７までの何れか
    １項に記載された方法であって、分離部分の横断面が拡
    大されて通路内の流体流れの速度を増大させるようにな
    され、この横断面の増大の結果として粒体が移動しなけ
    ればならない距離は増大させないという事実を特徴とす
    る液化可能な物体を搬送するガス状のキャリヤ流体から
    その液化可能な物体を取り出す方法。