JP2003524512A - 流体調整システム及び方法 - Google Patents

流体調整システム及び方法

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JP2003524512A JP2000502877A JP2000502877A JP2003524512A JP 2003524512 A JP2003524512 A JP 2003524512A JP 2000502877 A JP2000502877 A JP 2000502877A JP 2000502877 A JP2000502877 A JP 2000502877A JP 2003524512 A JP2003524512 A JP 2003524512A
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モース，ドゥアイン・イー
デウィット，ジョセフ・ビー
ネジー，ブラッド
ヘンドリックソン，エディー・ディーン
ジョヴァイン，ラッファエル
マットリック，アレン
マザリー，トーマス・ジー
モース，ウェイド・オー
オーウェン，ジョナサン・ジェー
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ズィー・ピー・エム，インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 懸濁液と該懸濁液内に懸濁する粒子とを含む第１溶液源に連結される、流体調整システム及び方法が提供される。流体調整システムは格納容器（３６）を含み、該格納容器は、処理環境を画定し、流体通路を画定する壁を含み、入口装置（６０）を有する。入口装置（６０）は、溶液流を受入れ、筒状壁にらせん状に沿った通路に方向付けるために、溶液源に連結される。格納容器（３６）は、溶液流にガスを導入するために入口装置の下流に設けられた噴射装置と、ガス噴射後の溶液流を排出するための出口（４６）とを含む。システムは、排出された溶液流を受入れるための、格納容器出口（４６）に近接して設けられた浮上分離タンク（１３０）をさらに含む。浮上分離タンク（１３０）は、所定体積の第２溶液を収容するように適応されており、第２溶液の表面に粒子を浮上させる働きをする。浮上分離タンク（１３０）は、処理済流出液をタンクから流出させるためのタンク出口をさらに含む。

Description

【発明の詳細な説明】
（関連出願に対する相互参照） 本出願は、１９９７年７月１５日出願の米国仮出願番号第６０／０５２，６２
６号「溶液から疎水性粒子を分離する装置及び方法」及び、１９９８年２月６日
出願の米国仮出願番号第６０／０７３，９７１号「浮上分離タンク装置及び方法
」に基づく。
【０００１】 （発明の分野） 本発明は流体調整用浮上分離部品、システム及び方法に関し、より詳細には、
粒状物質又はガスをキャリヤ流体流から分離するためにガスを利用する流体調整
用浮上分離部品、システム及び方法に関する。
【０００２】 （発明の背景） 溶存空気浮上分離（ＤＡＦ）システムは、廃水などの溶液から粒状の物質及び
ガスを分離するためによく用いられる。このシステムは典型的には、溶液内を上
昇する気泡が、該溶液に懸濁又は溶存する粒子又はガスに結合してこれらを運び
去るという原理を利用している。気泡が溶液の表面に到達すると、結合した粒子
同士が合体して、容易に回収可能なフロック又は浮渣（froth）を形成するとと
もに、気泡内に捕捉されたガスは空気中に消散される。
【０００３】 従来のＤＡＦシステムでは、典型的には、被処理溶液で充填した比較的大型の
タンクの下部に小さな気泡を導入する。気泡が溶液内を上昇し、溶液中の粒子と
結合するとともに、溶液中に溶存するガスは、溶液から気泡に移動する。タンク
は、該タンクを通って精製された液体を、流出液として、溶液の流入速度と同じ
速度で方向付ける出口を有する。
【０００４】 従来のＤＡＦシステムは、目的とする用途に対しては十分機能するものである
が、処理時間及び粒子／ガス除去効率が、典型的には溶液中の気泡の滞留時間に
左右される。そしてこの滞留時間は、気泡の浮力、溶液中での気泡の深さ、及び
溶液中の乱流の量に関係する。その結果、従来のＤＡＦシステムは、それ相応に
大きな「底面積」を有する比較的大型で高価なタンクを用いることになる。この
底面積は、気泡をタンク内で利用できる滞留時間内において、溶液から気泡への
ガスの移動時間、及び粒子が気泡に接触する可能性を最大限に高める。さらに、
この比較的大きな底面積は、気泡に対して表面に浮上するまでに十分な時間を与
える。
【０００５】 ＤＡＦシステムのためのタンクのサイズを幾分縮小するための取り組みにおい
て、米国特許第４，０２２，６９６号に開示された提案では、回転キャリッジ兼
フロックスコップを使用している。キャリッジは、入口溶液を実質的に流路に水
平に沿うように方向付けて気泡の流路を延長し、これにより滞留時間を引き延ば
す。残念ながら、サイズの縮小については利点として主張されているが、滞留時
間に束縛される性能の問題については未解決のままである。これは特に回転キャ
リッジ兼スコップによって発生される乱流のレベルに対して言えることであろう
。
【０００６】 米国特許第５，５３８，６３１号に開示されている他の提案では、間隔を空け
て垂直に配列された複数の阻流板を組み込むことによって、乱流の問題に対する
解決策を見いだしている。各阻流板は、タンクの底部に設けられた入口からの液
体の流れの方向を変えるための傾斜配置された羽根を含む。タンクを流れる液体
は、羽根を横切る際に上方に向けられ、その結果、タンクの入口付近で発生する
乱流の範囲及び強度を低減できると主張されている。
【０００７】 上記の提案では、気泡の滞留時間に関連する乱流の問題を低減すると主張され
ているが、方向が変えられた流体は、まだなおタンクの他の領域を上昇する気泡
に影響を及ぼし、それらの気泡の滞留時間に影響を与えるように思われる。さら
に上記の提案は、気泡の滞留時間に依存するＤＡＦ性能の基本的な問題を解決し
ていない。
【０００８】 従来のＤＡＦシステムにおける限界を克服する取り組みにおいて、当業者は、
ＤＡＦシステムに代わるものとして、空気噴射式ハイドロサイクロン（air-spar
ged hydrocyclone：ＡＳＨ）を考案している。空気噴射式ハイドロサイクロンの
１つの形態が、ミラー（Miller）によって米国特許第４，２７９，７４３号に開
示されている。この装置は、典型的には遠心力と空気分散との組合せを利用して
、流体の流れから粒子を除去する。流体の流れを加圧下に筒状チャンバに供給す
るが、該筒状チャンバは、該流体の流れを多孔壁に沿った概ねらせん状の流路に
方向付けるような形状の入口を有している。流体の角運動量が、流体速度及び円
形流路の半径に関連する放射方向の遠心力を生みだす。多孔壁はガスプレナム内
に収容されており、このガスプレナムは、多孔壁を透過し、流体に作用する対向
方向の遠心力に打勝つように加圧されたガスを有している。
【０００９】 作動時において、上記ユニットは、多孔壁を介して空気を透過させながら、高
速で循環する溶液を受入れ、排出する。壁から放出される気泡は、急速に運動す
る流体流によって流体の流れの中を剪断するように進む。この剪断作用によって
形成される微小気泡が溶液中の粒子又はガスと結合して、該粒子又はガスを渦中
の浮渣としてシリンダの中心に向かって浮上させる。その後、中央にある浮渣の
渦は、シリンダの上方に設けられた渦ファインダを介して捕捉、流出され、残り
の溶液はシリンダの底部から流出される。
【００１０】 米国特許第４，８３８，４３４号及び第４，９９７，５４９号に記載されてい
る、一般的なＡＳＨ構成物における１つの変形は、シリンダの底部に設けた浮渣
受台を使用して、渦ファインダを通るように浮渣渦の方向付けを行うのを補助す
ることを含む。他のＡＳＨの変形としては、渦ファインダ及び浮渣受台の代わり
に、シリンダの底部に設置される、筒状のナイフエッジを有した固定スプリッタ
ーを使用することを含むものがある。このエッジは、らせん状に流れる溶液を、
成分ごとの比重に基づいていくつかの部分に分割するように設けられる。
【００１１】 上記のＡＳＨ構成物は、気泡−粒子間の衝突を起こりやすくし、ガス移動のた
めの表面積を大きくして溶液の処理時間を短縮することにより、従来のＤＡＦシ
ステムを超える顕著な利点を提供するものの、ＡＳＨシステム自体の分離能力に
はまだ幾分限界がある。これは、相当に大量の溶液が典型的には浮渣内に残った
ままになり、溶液内に相当高密度で粒子が残されるためである。さらに、浮渣受
台があるために、らせん状に流れる溶液の均一性が損なわれがちである。
【００１２】 したがって、滞留時間に左右されることなく比較的高い処理速度で、粒状物質
及びガスを溶液から分離することのできる経済的な浮上分離システムが要求され
る。さらに、溶液を処理するために必要な費用及びスペースを最小限に抑えるた
めに、非常に小型化された浮上分離システムが要求される。さらに、様々な溶液
処理環境及び用途に柔軟に適応できるように、モジュール性を備えた浮上分離シ
ステムが要求される。本発明の浮上分離システム及び方法は、これらの要求を満
足するものである。
【００１３】 （発明の要約） 本発明の流体調整システム及び方法は、浮上分離システム性能の要素としての
気泡滞留時間を最短化することにより、効率的かつ経済的な溶液処理の方法を提
供する。さらに、粒子−気泡間の接触及びガス−気泡間移動を最大化することに
より、システム性能が大幅に向上する。さらに、性能方程式から滞留時間の影響
を排除することにより、浮上分離タンクの寸法を著しく縮小して設置面積及び資
材構築費用を最小限に抑えることができる。さらに、モジュール部品の独特の組
合せ及び構築により、実質的に設置面積を低減しながら処理速度を高めることが
できる。
【００１４】 上記の利点を達成するために、本発明は１つの態様において、第１溶液源に連
結するための流体調整システムを含む。この流体調整システムは、格納容器を含
み、この容器は処理環境を画定し、流体通路を画定する壁を含み、入口装置を有
する。入口装置は、溶液流を受容し、該溶液流を筒状壁にらせん状に沿う通路に
方向付けるために、溶液源に連結される。格納容器は、ガスを溶液流に導入する
ための入口装置の下流に設けられた噴射装置と、該ガス噴射後の溶液流を排出す
るための出口とを含む。システムは、排出された溶液流を受容するための、格納
容器出口に近接して設けられた浮上分離タンクをさらに含む。この浮上分離タン
クは所定体積の第２溶液を収容して、粒子を第２溶液の表面に浮上分離させる働
きをする。浮上分離タンクは、処理済流出液をタンクから流出させるためのタン
ク出口をさらに含む。
【００１５】 他の態様において、本発明は、ハイドロサイクロンを入力溶液源に連結するた
めの入力装置を含む。入力装置は、被処理溶液を受入れるための入力口と、溶液
を受容し該溶液をらせん状に流れるように通路に供給するための入力チャンバと
を含む。入力装置は、入力チャンバの内周に近接する前記溶液のリボンを形成す
るためのリボン形成手段をさらに含む。
【００１６】 さらに他の態様において、本発明は、ハイドロサイクロンをらせん状に通過す
る溶液を周辺部で回収、排出するための、ハイドロサイクロンとともに使用され
る回収装置を含む。この回収装置は、内側端部が格納容器に連結された円錐形状
のチューブを含み、これによりらせん状に流れる溶液を該円錐形状チューブ内に
おいて外方に広げる。円錐形状チューブの外側端部には、らせん状に流れる溶液
を回収するための回収チューブが連結される。回収チューブは外方に拡開された
らせん状に流れる溶液を回収して出口へ向けるように配設された空隙部を含む。
【００１７】 さらに他の態様として、本発明は、浮渣を、ハイドロサイクロン内をらせん状
に流れる溶液の内面から中央に配置された浮渣回収装置に方向付けるための、ハ
イドロサイクロンとともに用いられるスキマー装置を含む。このスキマー装置は
、格納容器の末端部に近接して配置されたガスプレナムと、加圧ガスを供給する
ための該ガスプレナム上に設けられたガス入口を含む。ガスプレナムは、ガスプ
レナムからのガスをらせん状に流れる溶液の内面に方向付けるための、スキマー
出口を画定する開放端を含む。
【００１８】 さらに他の態様として、本発明は溶液から物質を分離するための浮上分離タン
クを含む。このタンクは、浮上分離チャンバと、溶液流をタンク内に受入れ、下
方に傾斜する流体通路に方向付けるための、浮上分離チャンバに近接して設けら
れる流入チャンバとを含む。流入チャンバと浮上分離チャンバとの間には隔絶ユ
ニットが設けられ、この隔絶ユニットは、それぞれに浮上分離セルを画定する間
隔を空けた複数の羽根を含む。羽根は、それぞれに流体通路に近接して設けられ
た底縁部を有する。タンクは、気泡抽出後の溶液を回収し、タンクから流出させ
るための流出チャンバをさらに含む。
【００１９】 さらに他の態様として、本発明は、溶液源からの溶液流を処理するためのガス
噴射式ハイドロサイクロンを含む。溶液は、懸濁液と該懸濁液中に懸濁した粒子
とを含む。ハイドロサイクロンは、処理環境を画定し、流体通路を画定する壁と
、基端及び末端部とを含む格納容器を含む。格納容器の基端部には入口装置が設
けられる。この入口装置は、溶液流を受入れ、円筒壁にらせん状に沿った通路へ
と方向付けるために溶液源に連結される。入口の下流には、溶液流にガスを導入
するための噴射装置が設けられる。ハイドロサイクロンは、ガス噴射後の溶液流
を排出するための出口をさらに含む。この出口は、中央に配置された浮渣回収装
置と、周辺部に配置された溶液回収装置とを含む。前記浮渣回収装置は比較的粒
子濃度の高い気泡浮渣を回収するためのものであり、前記溶液回収装置は格納容
器の末端部に近接して設けられ、比較的粒子濃度の低いらせん状に流れる溶液を
回収し、排出するためのものである。他の態様において、本発明は、流入チャン
バと浮上分離チャンバとを有する浮上分離タンクにおいて、溶液源から受取った
溶液流から物質を分離する方法を含む。この方法は、溶液流を下方に傾斜する流
体通路に沿って方向付ける工程と、それぞれの浮上分離セルを画定する間隔を空
けた複数の羽根の下方で前記溶液を加速する工程と、前記溶液気泡を溶液から浮
上分離セルに抽出する工程と、気泡抽出後の溶液を流出液として流出させる工程
とを含む。
【００２０】 さらに他の態様において、本発明は溶液から物質を分離するための浮上分離シ
ステムを含む。このシステムは気泡に富む溶液流を発生する第１溶液源と、浮上
分離タンクとを含む。浮上分離タンクは、浮上分離チャンバと、該浮上分離チャ
ンバに近接して設けられた流入チャンバとを含む。流入チャンバはタンクへの溶
液流を受入れ、下方に傾斜する流体通路に沿って方向付ける。流入チャンバと浮
上分離チャンバの間には隔絶ユニットが設けられ、該隔絶ユニットはそれぞれの
浮上分離セルを画定する間隔を空けた複数の羽根を含む。羽根は、それぞれに流
体通路に近接して設けられた底縁部を有する。流出チャンバは気泡抽出後の溶液
を回収し、タンクから流出させる。
【００２１】 本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面と組み合わせて、以下の詳細な説明
から明確になるであろう。
【００２２】 （発明の詳細な説明） 汚染された流体、たとえば水や石油をベースとする液体などは、様々な望まし
くない粒子及び／又はガスを含んでいることがよくある。これらの粒子及び／又
はガスは、典型的には様々な形態の総懸濁固体量（ＴＳＳ）、化学的酸素要求量
／生物学的酸素要求量（ＣＯＤ／ＢＯＤ）、完全溶解固体物質（ＴＤＳ）、油脂
／グリース（ＦＯＧ）、及び揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含んでいる。流体は
、粒子及び／又はガスと混合されると、該粒子及び／又はガスを懸濁させ、分配
するための懸濁媒体となる。汚染された水の廃棄に関する環境的関心が持たれて
いるため、安全かつ経済的な方法で溶液から粒子及び／又はガスを分離すること
が強く望まれている。
【００２３】 水などのキャリヤ流体に懸濁された粒子及び／又はガスは、複合的な動的な力
と静的な力とを併せ持ち、流体の特性に影響を及ぼす。物理的な大きさ、固／液
／気界面における分子間作用、及び流体中における易動性（mobility）などの要
素のすべてが、粒子及び／又はガスの挙動に影響を及ぼす。これらの力の多くは
、相互に対抗的に作用して複雑な相互作用を生み出すため、結果として流体内に
おける粒子の処理を複雑なものにする。
【００２４】 （本発明の第1の実施形態） 上記の力が作用する粒状及び／又はガス状の異物をコントロールして処理する
ために、本発明は、一次ガス、たとえば空気、又はオゾンなどの活性ガスを利用
して、キャリヤ流体から粒子及び／又は望ましくない二次気体を除去するために
、気泡に富んだ環境を生み出す、改良型流体調整システムに関する。
【００２５】 ここで図１及び図２を参照すると、一般に参照符号３０で示される本発明の第
１の実施形態に従う流体調整システムは、複数のモジュール化された部品を含み
、溶液源（図示せず）から供給される流入キャリヤ流体の流れ３２を連続的に処
理する。モジュールの１つとして、流入キャリヤ流体の下流に設けられた調整チ
ャンバ３６が含まれ、該調整チャンバ３６は、液体を受容し、気泡と粒子との衝
突及び流体から気泡へのガス移動を高頻度で生じさせるための気泡に富んだ環境
を生み出す。調整チャンバへの入力に対しては、３７において、界面化学的液体
又は固体、たとえば塩及び／又は高分子などを適用して、効率的な回収及び除去
を行うために、凝固促進及び／又は標的とされる異物の所望のζ（ゼータ）電位
の加減を行なう。調整チャンバの出力部に近接して浮上分離タンク１３０が設け
られる。上記のような独特のモジュール化された構成により、広範に亘る工業及
び用途に対して効率的に粒子及びガスの浮上及び分離が行えると同時に、設置面
積、したがってシステム全体の大きさも最小限に抑えることができる。
【００２６】 引き続き図１を参照すると、調整チャンバ３６への入力では、３７において、
液体又は固体凝固剤や高分子化合物、あるいは他の形態の付加エネルギー（例え
ば電磁、超音波、イオンエネルギーなど）等の界面化学作用を流体に注入して、
粒子の水に対する引力を破断及び反転して、粒子間引力又は疎水性界面を増加さ
せる。エネルギーの１つの形態が、１９９７年１１月２６日出願の、同時係属中
の米国特許出願第０８／９７９，４０５号「溶液処理用マルチモード方法及び装
置（“Multi-Modal Method and Apparatus For Treating a Solution”）」に開
示されている。この開示内容は参照により本明細書に含まれる。他の可能性のあ
る入力としては、インラインミキサ又は静電オイル分離器、フロックチューブ、
又は薬品注入手段が含まれる。界面化学作用を付加する一般的な目的は、粒子の
流体に対する自然な引力を、流体に対する反発力及び気泡に対する引力に変える
ことである。粒子を適切な状態とすることは、本発明を満足に実施するために非
常に望ましいことである。したがって、粒子が非常に結合しやすい大量の空気つ
まり気泡を導入することによって、粒子を流体から抽出することができる。
【００２７】 ここで図１〜図７を参照すると、空気、オゾン、塩素などのガス気泡は、好ま
しくは空気噴射式ハイドロサイクロン（ＡＳＨ）を含む調整チャンバ３６によっ
て、流体内に噴射される。ＡＳＨは、１ミクロン未満から数百ミクロンに至る所
定範囲のサイズの気泡を大量に発生する。調整チャンバ内で発生される水に対す
る空気の比率は、約２：１〜５０：１の範囲であり、粒子及び気泡の相対速度は
毎秒約１メートルである。これらの高い比率及び速度により、気泡と粒子とが即
時に衝突して会合体を形成する。このことは小さいコロイド粒子の場合に特に重
要である。このような比較的大きいガス／水の比率と、小さい気泡サイズを用い
ることにより、ＤＡＦ又は他の噴射システムに比べて、溶液から気泡へのガス移
動のための表面積が桁違いに大きくなる。
【００２８】 図２〜図４及び図８をさらに詳細に参照すると、ハイドロサイクロン３６は筒
状の格納容器を含み、該格納容器は、ガス透過性材料から成り開放端を有する多
孔性チューブ４０（図４及び図８）を有している。このチューブは、入口開口４
４及び出口開口４６（図８）を有する内側流体通路を規定する内壁４２を備えて
いる。拡大された筒状の中空ハウジング４８は、先のチューブの周囲に同軸的に
設けられて環状チャンバ５０を形成する。この環状チャンバ５０は、空気やオゾ
ンなどの制御加圧されたガスの供給源と連結されたガス入口５２（図８）を含む
。一例として、多孔性チューブは、約２０〜４０ミクロンの範囲の孔径を有する
多孔性のものであってもよい。孔を通過する高速の水による剪断作用により、ミ
クロン以下から数百ミクロンの大きさの気泡が生み出される。
【００２９】 図２〜図５をより詳細に参照すると、ハイドロサイクロン３６は、ハウジング
４８の基端部に取付けられた溶液入力装置つまり加速器５２をさらに含む。入力
装置は多くの形態をとることができ、入力された流体流を、操作して接線方向に
向け、流体通路４２を通るらせんリボン状の流れにして、最終的には浮上分離タ
ンク１３０中に放出させる働きをする。図３は、らせん状に流れる溶液の所定の
大きさのリボンを発生するように構成された固定絞り弁５４を含む入力装置の一
形態を示している。この絞り弁は好ましくは、ＡＳＨの内壁に沿って旋回する本
質的に連続した溶液のリボンを発生する。粒子のガス誘導気泡への結合を妨害す
る乱流を防ぐために、リボンの重なり５６（図４、仮想線）又はリボン空隙５８
（図５）を回避することが望ましい。
【００３０】 次に図６及び図７を参照すると、ハイドロサイクロン３６のための入力装置６
０の他の形態では、溶液リボンつまり流れのサイズと方向を制御することができ
る。入力装置は、入力チャンバ６４の上流に設けられた入力口６２を含んでいる
。この入力口とチャンバは協働して、曲率半径が累進的に減少するように溶液を
方向付けるためのリボン制御装置を形成する。これは事実上、溶液を放射方向に
加速して、格納容器３８内の溶液に作用する実質的な遠心力を発生する。上記リ
ボン制御装置は、流体抵抗を高めながらも、入力ポンプ圧力を低下させるのにも
役立っている。傾斜した蓋体６６が格納容器の上面に設置され、該蓋体６６は、
溶液をハイドロサイクロンの末端部に向けて下方に方向付ける際の初期的な補助
を行う。各絞り弁６８及び７０は、入力チャンバ６４への入口に設けられて、発
生される流体リボンの大きさ、リボンの回転速度、及びリボン間の間隔を機械的
に制御する。各絞り弁は、リボン出力を手動で調整するために各制御ロッド７２
及び７４に連結される。したがって、溶液の入力量、出力量、処理の効率などを
モニタし、その結果に従って絞り弁を調整して最大限のシステム性能を引出すこ
とができる。リボンの制御は、溶液の入口圧力及び流速を絞り弁と連係して変化
させることによって実施してもよい。
【００３１】 図９〜図１２を参照すると、ハイドロサイクロン３６は好ましくはその出口に
、一般に参照符号８０で示される回収装置を含み、実質的に粒子を含まない溶液
を捕捉して、制御可能に方向付ける。この回収装置は、連結環８４及び連結シリ
ンダ８６を介して、ハイドロサイクロンの出口に同軸状に連結された円錐形の拡
開（splay）部８２を含み、該連結環８４及び連結シリンダ８６は拡開部８２を
ハイドロサイクロンに対して同軸的に連結する。拡開部は、放射状に間隔を空け
て設けられた複数の拡開ベクトル８８（図１２）で形成されており、分離された
溶液の流れを修正された下向きの流れに方向付ける。この拡開部は、性能にいか
なる損失も与えることなく直円筒形状に形成することもできる。
【００３２】 さらに図９〜図１２を参照すると、回収装置８０は、ドーナツ形トラフ９０を
さらに含み、該ドーナツ形トラフ９０は、環状スロット１０２を備えて成り、拡
開部８２の末端部に取り付けられている。スロットは、係合縁部つまりスキマー
１０１を含み、該スキマー１０１は、粒子に富む浮渣と相対的に粒子を含まない
溶液との間の予想層状分離境界線と軸方向に同じ線上に設けられ、円錐部分から
放射方向外方且つ下方に拡開する分離された粒子非含有溶液を取出す。トラフは
単方向の溶液止め１０３と、外方に突出し下方に向けられた吐出し口１０４とし
て形成された出口とを含み、捕捉された溶液を回収流として排出する。トラフの
中央部は、粒子に富む浮渣を、溶液で充填された浮上分離タンク１３０の表面に
排出するための出口通路１０６を画定する。
【００３３】 ここで図１３ａ、図１４及び図１５を参照すると、一般に参照符号１１０で示
される回収装置のさらなる実施形態は、出口溶液流を実質的に狭め、結果として
流出する溶液の速度を増大させるための縮径頚部１１４を有する鼓形の円錐拡開
部１１２を含む。拡開部の端部には、出口吐出部１１７を有し、実質的に上述の
トラフ９０と同様に形成されたトラフ１１５が設けられる。拡開部は任意により
、直円筒形状に形成してもよい。
【００３４】 拡開部１１２のわずかに下流に、スキム支持体１１８によって保持されたスキ
マー装置１１６が、トラフ１１５を軸方向に通って設けられる。スキマー装置は
、同心円状に間隔をおいて配設される一対の筒状チューブ１２０及び１２２を含
み、これらの筒状チューブは協働してガスプレナムを画定する。このガスプレナ
ムはガス源１２５に連結され、環状の開放端部１２６を含む。この環状の開放端
１２６は、環状のガス流を頚部１１４に隣接する所定の環状部分に導入するため
に、内方に向かって先細になるように形成されている。このガス流は、粒子に富
んだ浮渣を浮渣出口の中央に向けて内方に押しやり、トラフ１１５によって捕捉
される浮渣の量を最小限に抑える。
【００３５】 本発明に従う回収装置のさらなる実施形態が図１３ｂ〜図１３ｄに示されてい
る。これらの実施形態は、それぞれ、スキマー装置を有しない鼓形拡開部１２３
（図１３ｂ）、スキマー装置を有しない実質的に直線状の拡開部（図１３ｃ）、
及びスキマー装置１２７を組み込んだ実質的に直線状の拡開部１２５（図１３ｄ
）を有する構造を含んでいる。
【００３６】 我々は、相対的に粒子を含まない溶液を回収するために、所定の体積の微小気
泡を浮渣から効果的に採取するという、スキマー装置１１６の付加的ないくつか
の用途を見いだした。さらなる用途の１つとして、中心部及びリボン面上の浮渣
内に捕捉されたガスを回収して、気泡内に捕捉されたガス、たとえばＶＯＣなど
をうまく再利用することが挙げられる。
【００３７】 図１及び図２を再度参照すると、浮上分離タンク１３０はハイドロサイクロン
３６の下流に設けられており、実質的に、浄水などの比較的清浄な溶液が充填さ
れている。浮上分離タンクは、１つの実施形態において想像されるように、ハイ
ドロサイクロンから分離された溶液及び浮渣を受容するための開放上部を有する
、変形溶存空気浮上分離（ＤＡＦ）タンク（図２）の形態をとってもよい。堆積
した浮渣やフロックを溶液の表面から受け部１３８に押出すために、複数の櫂１
３７を有する浮渣スキマー１３５がタンクの表面に設けられる。処理後の溶液を
タンクから排出するために、タンクの底部付近に流出出口１４０が形成される。
【００３８】 浮上分離タンクのさらなる実施形態では、比較的大きい気泡を浮上分離するた
めに、複数のマクロ浮上分離チャンバ１４０を有する多チャンバ構造を利用する
。各マクロ浮上分離チャンバは、同じ数のミクロ浮上分離チャンバ１４２に連結
される。ミクロ浮上分離チャンバ１４２は比較的小さい気泡を浮上分離する。１
つ又はそれ以上の分離チャンバ１４４が、マクロ及びミクロチャンバによる浮上
分離によって得られた浮渣を回収する。このタンクでは、各マクロ及びミクロチ
ャンバからの流体を、１４６及び１４８におけるそれぞれの再循環連結部を介し
て、調整チャンバ３６に再循環させることができる。この構成は、本発明のさら
なる実施形態とともに以下でより詳細に説明する。
【００３９】 作動時において、浮上分離システム３０は、好ましくは１種類以上の粒子又は
ガスを含有する未処理のキャリヤ流体を発生する溶液源（図示せず）の下流に設
けられる。キャリヤ流体は、粒子の合着を促進するために３７において界面化学
作用を付加した後、ポンプ（図示せず）を用いて流体をハイドロサイクロン３６
に汲み出すことにより、任意に前処理が行われる。
【００４０】 ハイドロサイクロン入力装置５２は、キャリヤ流体流を受入れ、該流体の流れ
を細いリボン状に制限し、結果として生じたリボン流を格納容器３８の内側通路
４２に沿って加速する。リボン流は接線方向及び下方に方向付けられてらせん形
を画定し、溶液に作用する実質的な遠心力を生み出す。溶液が格納容器内を旋回
する際に、噴射ガスプレナム１２４が溶液流中にガス気泡を注入する。気泡は溶
液中の粒子と衝突し、水中に溶存するガスは、該ガスが高濃度に存在する水中か
ら低濃度で存在する気泡中に移動する。この処理により、溶液に作用する遠心力
により格納容器の中央に向かって浮上する浮渣が形成される。溶液に対するハイ
ドロサイクロンの作用により、比較的粒子を含まない溶液と粒子に富む浮渣との
間に、乱流のない流れが生み出される。
【００４１】 変形入力装置６０が利用される場合には、リボンの大きさと形は、絞り弁６８
及び７０をそれぞれ作動させるための制御ロッド７２及び７４の操作を介して制
御することができる。さらに我々は、リボン制御装置を組み込むことによって、
ハイドロサイクロン中により均一で乱流のないリボンが得られることを発見した
。
【００４２】 リボンがハイドロサイクロン３６の末端部から流出する際に、旋回らせん作用
により、粒子を含まない溶液が外方に広がり、浮上分離タンク１３０内に受容さ
れる。同時に、粒子に富む浮渣が浮上分離タンク溶液の表面に堆積し、堆積した
浮渣は次の浮渣スキマー１３５によって回収される。
【００４３】 随意選択可能な回収装置１１０を利用したシステムにおいては、外方に広がっ
た溶液はトラフ１１５によって選択的に捕捉され、吐出口１１７を介して浮上分
離タンク溶液の本体に送られる。これは、浮上分離タンクの性能を悪化させるこ
とが分かっているタンク表面における乱流のレベルを低下させるのに役立つ。粒
子に富む浮渣はトラフの中心を通過してタンクの表面に堆積する。回収装置の性
能は、随意選択可能なスキマー装置１１６を利用して、溶液と浮渣との間の所定
の点に環状のガス流を導入することにより、実質的に向上する。
【００４４】 （発明の第２の実施態様） ここで図１６を参照すると、一般に参照符号２００で示される、本発明の第２
の実施形態に従う流体調整システムは、浮上分離タンク２１４を通して、処理溶
液源２１２によって発生されるキャリヤ流体流から効率的に粒子を分離すること
ができる。タンクは、無乱流の浮上分離セルに流入する高速の方向付けされた溶
液流から気泡を抽出するのに、高められた揚力を利用している。第２の実施形態
で用いられるタンク構成は、無乱流領域の利用性を最大限に高めることにより、
第１の実施形態を、異なる大きさの気泡を十分に浮上分離できるように発展させ
たものである。大きい気泡は小さい気泡よりも浮力が大きいため（浮力は気泡の
半径の３乗に応じて変化する）、乱流を最小限に抑えることにより、より小さな
気泡が溶液面において合着し、流体によってタンクから押し流されることなく確
実に表面まで上昇できるようになる。
【００４５】 さらに図１６を参照すると、浮上分離タンク２１４は、溶液流を浮上分離チャ
ンバ２４５に隣接する制御された流路に沿うように方向付けるための流入チャン
バ２２４を組み込んでいる。流路の上方の各チャンバの間には、溶液流からの気
泡を浮上分離チャンバに引込み、流れを流出液として流出させるための隔絶ユニ
ット２３０が設けられる。
【００４６】 図１６を再度参照すると、浮上分離タンク２１４は、剛性の水密中実材料から
成る矩形の格納壁２１５を含んでいる。この格納壁は、比較的大きい気泡の無乱
流浮上のための比較的大きなマクロ浮上分離領域２１６を画定し、２１７の位置
で下落して、片持ち隔壁２１８と協働してミクロ浮上分離領域２２０への入口を
画定する。ミクロ浮上分離領域は、非常に小さい気泡のための比較的無乱流の領
域を含んでいる。堰２２２は、タンクから所定流量の浄化流出液を流出させるた
めに、ミクロ浮上分離領域内に設けられる。
【００４７】 流入チャンバ２２４は、下方に傾斜する表面２２８を有する阻流板２２６と、
隔絶ユニット２３０とを含む。阻流板はマクロ浮上分離領域２１６内に取り付け
られており、溶液源２１２から溶液流を受入れるための上縁部２３２と、タンク
の底部と平行になるように固定された下縁部２３６とを含む。阻流板面２２８は
、実質的に垂直な流体の流れの向きを、タンクの底部において水平な低乱流の流
れに変えるような形状にされている。
【００４８】 図１６及び図１７を参照すると、隔絶ユニット２３０は、阻流板面２２８に非
常に近接する関係で横方向にずれており、間隔を空けた複数の第１及び第２羽根
２３８及び２４０を含んでいる。羽根の間隔は、流体流を加速するか、あるいは
一定速度に保つかに依存する。ただ１つの第１羽根２３８は、阻流板面からオフ
セットし且つ平行な関係で上方へ延び、入口溶液流によって引き起こされる浮上
分離チャンバ内の乱流を最小限に抑えるために、２４２の位置においてタンク表
面から垂直に突出する。
【００４９】 羽根はそれぞれパネルを含んで構成され、これらのパネルが協働して、浮上分
離チャンバ２４５に向かって開口する複数の浮上分離セルを形成する。一例とし
て、パネルは長さが約４インチ（約１０．１６ｃｍ）で、約４．５インチ（約１
１．４３ｃｍ）の間隔をおいて配置される。パネルは、所定の配向で傾斜して設
けられたそれぞれの係合面２４６を有し、溶液流が下方を流れる際に溶液流とセ
ル内の流体との間に圧力差を生み出す。係合面は、それぞれの底縁部２４８を末
端とし、該底縁部２４８は阻流板面２２８とともに次第に狭くなる層状の流路２
５０を形成する。縁部は水平面に対して好ましくは約１０°の角度を成して丁寧
に面取りされている。
【００５０】 図１６を再度参照して、流路を通過する溶液流の速度を動的に制御するために
、粒子浮上分離システム２００は、ポンプ（図示せず）を含む再循環機構２５２
を含み、溶液を所定の質量流量でタンクから、再循環溶液源２５４を通って、タ
ンク流入チャンバ２２４を介してタンクに戻るように方向付けている。再循環さ
れた流体はシステムを通過する全体の質量流量には影響を与えないどころか、む
しろ内部流量を増加させて、気泡が膨張して層状の流れの上方に上昇することを
可能にする負の圧力差を生み出す。
【００５１】 上記再循環機構は、気泡−粒子間の接触及び衝突の可能性を増加させる手段を
も提供する。浮上分離タンク内には、常に、気泡に結合されずに自由に浮遊して
いる粒子がわずかなパーセントではあるが存在する。再循環機構の作用により、
そのような粒子を捕捉し、気泡に結合する機会を増やすために流入チャンバ内へ
再度方向付ける。さらに、再循環溶液の通路に調整チャンバを用いることにより
、複数の通路を介して気泡−粒子間の接触が生じる可能性がシステム全体を通し
て実質的に増加する。
【００５２】 ここで図１７を参照すると、隔絶ユニットは、第１羽根２３８及び第２羽根２
４０の効率を制御し、最大限に高めるために、再循環機構２５２を補足するいく
つかのパラメータを含んでいる。たとえば、それぞれの羽根の深さｄ及び角度θ
は、浮上分離チャンバ２４５内の穏やかな表面を不要に乱すことになる大きな気
泡が放出される数を制御する。それぞれの羽根の底縁部２４８は、傾斜した阻流
板面２２８と協働して、タンクを通過する質量流量を傾斜面に沿った層状の流れ
に方向付ける。
【００５３】 タンク内を流れる流体速度を制御するためのパラメータの１つとしては、第１
羽根２３８と阻流板面２２８との間の偏位Δが含まれる。浮上分離チャンバ２４
５内の次の第２羽根２４０もまたこの速度を変更するものであるが、第１羽根は
浮上分離セル２４４の下方の加速度を制御する。偏位が大きいと、典型的には加
速度が小さくなり、阻流板面に沿った線速度が小さくなる。低速度においては、
阻流板面に沿ってうず流が発生して、浮上分離チャンバの正の浮上作用に打勝っ
てしまう傾向にある。偏位を狭めることにより速度を大きくすると、浮上分離チ
ャンバの効果が最大限に高められる傾向にある。しかしながら、偏位をあまり狭
めすぎると、浮上分離チャンバの下方の質量流量を不要に圧迫するこにもなりう
る。
【００５４】 作動時において、溶液の流れは、処理溶液源２１２から流入チャンバ２２４に
、タンク溶液の水平面に対して約４５°の角度を成して方向付けられる。これに
より、タンク表面における乱流を最小限に抑えながらも、堆積した溶液内のエネ
ルギーの分散を好都合に最大限に高めることができる。流れは、狭くなる流路２
５０に案内され、ここで各羽根２３８及び２４０を通過して加速される。この加
速効果は、羽根の底縁部２４８が流体の流れに対して次第に深く貫通することに
起因する。流れを強制的に各絞り部を通過させることにより、高速の流れを生み
出し、その結果として各羽根の下方の流れに低い圧力状態を生み出す。この低い
圧力は、気泡を膨張させ、気泡及び付随する気泡粒子複合体の浮力を高める。さ
らに、面取りされた縁部を通過する流れにより、それぞれうず流が生じる。気泡
及び粒子は、うず流の旋回作用によって流れから引出され、浮上分離チャンバの
上方の表面に上昇する。
【００５５】 浄化済流出液は、ミクロ浮上分離領域２２０を通って堰２２２に流出する。流
出チャンバが深さを延長した形状を有することにより、溶液中に残った微小気泡
にかかる圧力及び浮力が増大する。隔壁２１８は、堰を通る際の気泡及び気泡−
粒子複合体の損失に対して、有益に抵抗するものである。さらに、深さを延長す
ることにより、気泡の流れが堰から流出するまでの経路を長くとることができる
。これらの２つの効果が組合わさって、気泡が表面に浮上するまでの滞留時間が
延長される。しかしながら、深さの延長による最も重要な特徴は、流出する気泡
が堰に到達するまでの時間が引き延ばされることである。
【００５６】 回収された浮渣は、該浮渣又はフロックの脱水を行うために、分離チャンバ領
域２４７においてさらに処理される。この領域は好ましくは浮上分離タンクの表
面に隣接して設置され、一般に浮渣からなる回収された気泡を消泡剤などを用い
て排出させることを含んでいる。
【００５７】 本発明の流体調整システム２００は、溶液源２３４として空気噴射式ハイドロ
サイクロンを利用する浮上分離システムにおいて用いられる場合に特に有益であ
る。これは、流れがタンクに達する以前にハイドロサイクロン内において、気泡
−粒子間の接触及び衝突が高い確率で起こるためである。ハイドロサイクロンを
溶液源として用いることにより、複雑な溶存空気注入方式などに比べて簡単な設
計でコストを削減できるため、設備投資が最小限に抑えられる。さらに、乱流防
止設計により、非常に高い流体速度が可能になると同時に、タンク内における気
泡の滞留時間を最大限に高めることができる。
【００５８】 （発明の第３の実施形態） ここで図１９を参照すると、一般に参照符号３００で示される本発明の第３の
実施形態に従う流体調整システムは、高度にモジュール化された複数の部品を含
み、溶液源（図示せず）から供給される流入キャリヤ流体流３０２を連続的に処
理する。それぞれのモジュールは、複数の調整チャンバ３０６，３０８及び３１
０を含み、該調整チャンバは、それぞれ前記実施形態において記載した空気噴射
式ハイドロサイクロンを含む。各調整チャンバのそれぞれの入力部には、前記実
施形態において記載したように、界面化学作用を付加するためのそれぞれの口が
設けられている。ハイドロサイクロンは、溶液流の効率的な多段処理を行う多チ
ャンバ浮上分離タンク３１２の上流に設置される。
【００５９】 図１９を再度参照し、より詳細には図２０〜図２２を参照すると、浮上分離タ
ンク３１２は、比較的浅い入口領域３１６と比較的深い出口領域３１４とを有す
る水密容器３１８を含んでいる。タンクは横方向に間隔を空けた３つの長手方向
チャネル３２０，３２２及び３２４に分割され、該チャネルは、溶液に対する３
つの独立した処理通路として機能する。各チャネルつまり通路は、それぞれのマ
クロ浮上分離チャンバ、ミクロ浮上分離チャンバ及び分離チャンバ（図１９を参
照。通路１に対しては３２６，３２８及び３３０、通路２に対しては３３２，３
３４及び３３６、通路３に対しては３３８，３４０及び３４２）を用いる。
【００６０】 ここで図２２を参照すると、各マクロ浮上分離チャンバ３２６（通路１に対し
ての）は、タンク３１２の浅い領域３１６に配置されており、それぞれに本発明
の第２の実施形態で記載した構造と同様の構造を有して、独自のマクロチャンバ
構造を利用している。気泡にかかる揚力を達成するために、各マクロチャンバは
、第１羽根３４８と協働してタンクの底部において高速の溶液流を生み出す入口
阻流板３４６を含んでいる。間隔を空けた複数の第２羽根３５０が第１羽根の後
方の層状流路の真上に設けられ、それぞれの浮上分離セル３５２を画定するとと
もに、比較的大きい気泡を溶液流から浮上分離タンクに抽出するための、各浮上
分離セル内で旋回するうず流を発生させる。
【００６１】 特に図２１及び図２２を参照すると、各ミクロチャンバ３２８（チャネル１に
対しての）は、タンクの比較的深い領域３１８内に配置されており、より大きな
断面積を実現し、結果として溶液流の速度を劇的に低下させる。第２及び第３ミ
クロチャンバ３３４及び３４０は、それぞれに微小気泡クローラ３５４，３５６
及び３５７を含み、該クローラはそれぞれチャネル壁３５８，３６０及び３６１
から平行関係を保ちながら斜め下方に突出する。各クローラの頂部は、それぞれ
の無乱流隔絶ゾーンを末端とし、該無乱流隔絶ゾーンは、各チャネル壁３５８，
３６０及び３６１に対して平行な関係で間隔をあけて設置される第２壁３６２，
３６４及び３６６によって画定される。クローラは、気泡をクローラ表面に集ま
るようにし、クローラに沿って上方に移動するようにし、隔絶ゾーンを通って溶
液面において合着するようにすることによって、溶液中の微小気泡の上方への流
動を阻止する。ミクロチャンバの底部には、流出流体を通過させるための出口穴
が形成された流出板３６４が渡されている。
【００６２】 前記実施形態と同様に、各チャネルの上部が各分離チャンバ３３０，３３６及
び３４２を画定する。分離チャンバは、合着した浮渣又はフロックの回収及び排
出、あるいは脱水を行うのに好都合な領域を提供し、単一の回収チャンバを含む
ものであってもよい。
【００６３】 さらに図１９及び図２２を参照すると、３つの通路３２０，３２２及び３２４
は、対応する数の処理サイクルを通して溶液を処理する多段システムを実現する
ために、相互に直列に連結されている。カスケード構造を実現するために、第１
及び第２ピックアップ３６２及び３６４（図２２）がそれぞれ第１及び第２ミク
ロチャンバ３２８及び３３４内に配置され、それぞれ第２及び第３のハイドロサ
イクロン３０８及び３１０に配管されている。ピックアップはポンプユニット（
図示せず）によって駆動されて、処理後の溶液をさらなる処理を行うために第１
ミクロチャンバ３２６から第２ハイドロサイクロン３０８に抽出し、第２ミクロ
チャンバ３３２からの溶液を最終処理のために第３ハイドロサイクロン３１０に
抽出する。
【００６４】 作動時において、浮上分離タンク３１２には最初に比較的きれいな水が、水位
が各チャネル分離壁３５８及び３６０よりも高くなるように充填されている。次
にシステムは溶液源（図示せず）からの溶液を、第１ハイドロサイクロン３０６
を通り、第１処理経路のための第１チャネル３２０に流入するように方向付ける
。気泡に富む溶液が経路を通過する際、各第２羽根３５０が高い動圧を有するそ
れぞれの隔絶された領域を生み出し、該高い動圧は制御されたうず流と協働して
、比較的大きく浮力の大きい気泡を流れから各浮上分離セルに引出す。比較的大
きく浮力の大きい気泡は、一旦浮上分離セル内に滞留すると、比較的乱流のない
環境にあるタンクの表面まで上昇し、続いて第１分離チャンバ３３０によって回
収される。
【００６５】 第１ミクロチャンバ３２６内の浄化された溶液は、次に第１ピックアップ３６
２を通って再循環され、第２ハイドロサイクロン３０８の入口へと汲み上げられ
る。第１ピックアップを通る流れは、第２及び第３のチャネル３２２及び３２４
からの浄化水が第１チャネルに漏入するように、第１チャネル３２０に導入され
る溶液流よりも高い位置にある。これにより液体を効率的に封止して、汚染され
た水が、第２及び第３のチャネル内のより処理の進んだ溶液に漏入するのを最小
限に抑えることができる。
【００６６】 前処理された溶液は、第１経路に対して説明したのと概ね同じようにして、第
２ハイドロサイクロン３０８及び第２チャネル３２２を通る第２経路にもたらさ
れる。第１又は第２の経路の間に、溶液流から分離されて浮上分離セルの１つに
入るのに必要な浮力を有しない気泡については、第２ミクロチャンバ３３４が引
き続き溶液表面への移動の機会を提供する。
【００６７】 上で言及したように、各ミクロチャンバの断面形状は、流体流の速度を低下さ
せ、それによりミクロチャンバ内の乱流を最小限に抑える。その結果、微細気泡
に対してゆっくりと第１クローラ３５４まで上方に移動する機会が与えられ、該
第１クローラ３５４においてそれらの気泡は合着してより大きな気泡を形成する
。その後、より大きな気泡はクローラの表面に沿って、第１隔絶ゾーンの入口に
達するまで上方に移動する。このゾーンは、好適に流動溶液から隔絶されており
、微小気泡を溶液表面に逃がすための「退避所」を提供する。
【００６８】 第２ミクロチャンバ３３４内のさらに浄化された溶液は、第２ピックアップ３
６４によって、第３経路における最終処理のために第３のハイドロサイクロン３
１０に方向付けられる。第３経路はハイドロサイクロン内に同様又は異なる処理
モードを有していてもよく、あるいはさらに他の異物を溶液から分離するために
異なる形の刺激を包含してもよい。溶液は、第１及び第２の経路と場合と概ね同
様にして、第３経路に沿って進行する。第３ミクロチャンバ３４０に達した後、
液体は流出液として流出板３６４を介して流出される。
【００６９】 当業者であれば、本発明によって与えられる多くの利益ならびに利点を認識す
るであろう。なかでも特に重大なことは、気泡の滞留時間に左右されることなく
比較的高い処理速度で運転が可能であることである。これにより、既存のものよ
りも実質的に小型の浮上分離タンク構成が可能になり、これは換言するとコスト
の大幅な減少に繋がる。さらに、システム性能に対する気泡滞留時間の影響を最
小限に抑えることにより、操作特性が実質的に向上すると考えられる。
【００７０】 さらに、独自のモジュール部品の組合せ及び構成を用いることにより、実質的
に設置面積を減少しながらも処理量を向上させることができる。複数の段階を利
用できるという柔軟性を備えているので、本発明の用途は幅広く、たとえば、工
業規模の洗濯、機械設備の洗浄、フードプロセッサやベジタブルプロセッサ、鶏
肉及び食肉解体処理、及び他の工業廃水などの用途に用いられる。
【００７１】 本発明によって与えられる他の重大な利点は、作動時にリボンを空気噴射式ハ
イドロサイクロン内部に均一に維持することである。この利点は、浮渣受台など
のハイドロサイクロン出口におけるあらゆる障害物を省略することによって達成
される。さらに、膨大な数の気泡により非常に大きな表面積が与えられるので、
ガス移動速度がヘンリーの法則に従って増大される。
【００７２】 本発明は好適な実施形態を参照しながら詳細な開示、説明を行ってきたが、本
発明の精神及び範囲から逸脱しない限りにおいて、形態及び細部において様々な
変更が可能であることは当業者によって認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の１つの実施形態に従う流体調整システムのブロック図である
。
【図２】 図２は、図１の流体調整システムの長手方向断面図である。
【図３】 図３は、図２の３−３線に沿った横断面図である。
【図４】 図４は、図３の４−４線に沿った軸方向断面図であって、らせん状に流れる溶
液の望ましくない重なり合うリボンパターンを示す。
【図５】 図５は、図４と類似する軸方向断面図であって、間に空隙を有する望ましくな
いリボンパターンを示す。
【図６】 図６は、図２のシステムにおいて用いられる溶液入力装置の斜視図である。
【図７】 図７は、図６の７−７線に沿った横断面図である。
【図８】 図８は、図２の８−８線に沿った軸方向断面図である。
【図９】 図９は、図２のシステムとともに任意で用いられる回収装置の軸方向一部断面
図である。
【図１０】 図１０は、図９の１０−１０線に沿った水平断面図である。
【図１１】 図１１は、図９の回収装置の斜視図である。
【図１２】 図１２は、図１１の１２−１２線に沿った垂直方向一部縦断面図である。
【図１３】 図１３ａ〜１３ｄは、それぞれ図９の回収装置及び図２のシステムとともに任
意で用いられるスキマー装置の各実施形態の縦断面図である。
【図１４】 図１４は、図１３ａのスキマー装置の縦断面斜視図である。
【図１５】 図１５は、図１３ａの線１５によって囲まれた領域の拡大図である。
【図１６】 図１６は、本発明の第２の実施形態に従う流体調整システムの断面をブロック
図の形で示したものである。
【図１７】 図１７は、図１６の浮上分離タンクの部分縦断面図である。
【図１８】 図１８は、図１７と類似する部分断面図である。
【図１９】 図１９は、本発明の第３の実施形態に従う流体調整システムのブロック図であ
る。
【図２０】 図２０は、図１９のシステムの縦断面図である。
【図２１】 図２１は、図２０の２１−２１線に沿った上面図である。
【図２２】 図２２は、図２１の２２−２２線に沿った拡大横断面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年９月９日（１９９９．９．９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０９／０９６，２５４ (32)優先日 平成10年６月11日(1998．6．11) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 デウィット，ジョセフ・ビー アメリカ合衆国カリフォルニア州93108， サンタ・バーバラ，テイバー・レーン・ 660 (72)発明者 ネジー，ブラッド アメリカ合衆国カリフォルニア州92704， サンタ・アナ，ウエスト・セントラル・ア ヴェニュー・2930 (72)発明者 ヘンドリックソン，エディー・ディーン アメリカ合衆国カリフォルニア州91311， チャッツワース，オークデール・9808 (72)発明者 ジョヴァイン，ラッファエル アメリカ合衆国カリフォルニア州93108， サンタ・バーバラ，エル・ボスク・593 (72)発明者 マットリック，アレン アメリカ合衆国カリフォルニア州93110， サンタ・バーバラ，モドック・ロード・ 4018−ビー (72)発明者 マザリー，トーマス・ジー アメリカ合衆国カリフォルニア州93436， ロムパック，ハンティントン・プレイス・ 300 (72)発明者 モース，ウェイド・オー アメリカ合衆国カリフォルニア州92687， ヨーバ・リンダ，トゥワイライト・キャニ オン・ロード・5110，アパートメント・６ (72)発明者 オーウェン，ジョナサン・ジェー アメリカ合衆国カリフォルニア州93117， ゴリータ，ノースゲート・ドライブ・ 307・ナンバー・シー Ｆターム(参考） 4D037 AA11 AA12 AB01 AB02 AB06 BA03 BA07 BA28 BB01 BB08 4D053 AA00 AB04 BB07 BC01 BD01 CD13 CG01 DA10

Claims (77)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１溶液源に連結する流体調整システムであって、前記流体
    調整システムは、 処理環境を画定する格納容器を含み、前記格納容器は流体通路を画定する壁を
    含むとともに入口装置を有し、前記入口装置は、第１溶液流を受入れて、前記円
    筒壁にらせん状に沿う前記通路に方向付けるために前記溶液源に連結され、前記
    格納容器は、ガスを前記溶液流中に噴射して気泡の浮渣を生み出すための前記入
    口の下流に設けられた噴射装置と、前記ガス噴射後の溶液流を排出するための出
    口とを含み、 前記流体調整システムは、前記排出された溶液流を受入れるための、前記ハイ
    ドロサイクロンに近接して設けられた浮上分離タンクを含み、前記浮上分離タン
    クは第２溶液を収容して前記ガスを第２溶液の表面に浮上分離させるように適応
    されるとともに、処理済流出液を前記タンクから流出させるタンク出口を有する
    ことを特徴とする流体調整システム。
  2. 【請求項２】 前記格納容器は、 筒状ハウジングと、 前記ハウジング内に同心円状に設けられた管状流体通路とを含むことを特徴と
    する請求項１に記載の流体調整システム。
  3. 【請求項３】 前記格納容器は、多孔性の管状流体通路を有する空気噴射式
    ハイドロサイクロンを含むことを特徴とする請求項１に記載の流体調整システム
    。
  4. 【請求項４】 前記入力装置は、 被処理溶液を受入れるための入口と、 前記溶液を受入れ、前記らせん状に流れる溶液として前記通路に供給するため
    の入力チャンバと、 前記入力チャンバの周囲に近接して前記溶液のリボンを形成するための固定絞
    り部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の流体調整システム。
  5. 【請求項５】 前記入力装置は、 被処理溶液を受入れるための入口と、 前記溶液を受入れ、前記らせん状に流れる溶液として前記通路に供給するため
    の入力チャンバと、 前記入力チャンバの周囲に近接して前記入力溶液のリボンを形成するための少
    なくとも１つの位置調整可能な絞り部であって、前記内側チャンバ内の前記らせ
    ん状に流れる溶液の流れを調節するように作動する前記絞り部とを含むことを特
    徴とする請求項１に記載の流体調整システム。
  6. 【請求項６】 前記入力チャンバは、 前記溶液を前記通路に送給するためのリボン制御装置を含むことを特徴とする
    請求項５に記載の流体調整システム。
  7. 【請求項７】 前記噴射装置は、 ガス源と、 前記格納容器と同軸状に設けられ、前記ガス源に連結されて、ガスを前記らせ
    ん状に流れる溶液に送出する多孔性チューブとを含むことを特徴とする請求項１
    に記載の流体調整システム。
  8. 【請求項８】 前記出口は、 前記気泡浮渣を回収するための中央に配置された浮渣回収装置を含むことを特
    徴とする請求項１に記載の流体調整システム。
  9. 【請求項９】 前記出口は、浮渣を前記らせん状に流れる溶液の内面から前
    記中央に配置された浮渣回収装置に方向付けるためのスキマー装置をさらに含む
    ことを特徴とする請求項８に記載の流体調整システム。
  10. 【請求項１０】 前記スキマー装置は、 前記格納容器の末端部に近接して設けられたガスプレナムと、 加圧ガスを供給するための前記プレナム上に形成されたガス入力部とを含み、 前記ガスプレナムは、前記プレナムからのガスを前記らせん状に流れる溶液の
    内側に向けて方向付けるためのスキマー出口を画定する開放端を含むことを特徴
    とする請求項９に記載の流体調整システム。
  11. 【請求項１１】 前記スキマー装置は、 前記らせん状に流れる溶液の半径を限定して、前記溶液の前記内面を、前記ス
    キマー出口から方向付けられた前記ガスと同一線上に位置付けるための絞り部を
    さらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の流体調整システム。
  12. 【請求項１２】 前記出口は、前記らせん状に流れる溶液を回収し排出する
    ための、周囲に配置された溶液回収装置を含むことを特徴とする請求項１に記載
    の流体調整システム。
  13. 【請求項１３】 前記周囲に配置された溶液回収装置は、 内側端部及び外側端部を有し、前記内側端部は前記格納容器に連結されるチュ
    ーブと、 前記チューブの外側端部に連結され、前記らせん状に流れる溶液を回収するト
    ラフとを含み、 前記トラフは、前記拡開されたらせん状に流れる溶液を回収し、前記出口に方
    向付けるような位置に形成された半径方向空隙部を含むことを特徴とする請求項
    １２に記載の流体調整システム。
  14. 【請求項１４】 前記浮上分離タンクは、 前記受入れられた排出溶液流と実質的に対面する関係に設けられた阻流板を含
    むことを特徴とする請求項１に記載の流体調整システム。
  15. 【請求項１５】 前記浮上分離タンクは、 前記第２溶液表面における浮渣を回収するための表面スキマー手段を含むこと
    を特徴とする請求項１に記載の流体調整システム。
  16. 【請求項１６】 前記浮上分離タンクは、 浮上分離チャンバと、 溶液流をタンク内に受入れ、下方に傾斜する流体通路に沿って方向付けるため
    の、前記浮上分離チャンバに近接して設けられた流入チャンバと、 前記流入チャンバと前記浮上分離チャンバとの間に設けられ、それぞれの浮上
    分離セルを画定する間隔を空けた複数の羽根を含む隔絶ユニットであって、前記
    羽根は、前記通路に沿った前記溶液流を加速し、前記溶液流から前記浮上分離チ
    ャンバへと気泡を抽出するために、前記流体通路に近接して設けられるそれぞれ
    の底縁部を有する隔絶ユニットと、 前記気泡抽出後の溶液を回収し、前記タンクから流出させるための流出チャン
    バとを含むことを特徴とする請求項１に記載の流体調整システム。
  17. 【請求項１７】 前記それぞれの縁部は傾斜して配置され、前記流入チャン
    バ内の溶液の乱流を隔絶すると同時に、前記浮上分離チャンバに気泡を引き込む
    ことを特徴とする請求項１６に記載の流体調整システム。
  18. 【請求項１８】 前記縁部は、前記流体通路の上方に高い動圧力の領域を生
    み出すような形状にされていることを特徴とする請求項１７に記載の流体調整シ
    ステム。
  19. 【請求項１９】 前記浮上分離タンクは、 前記通路に沿った前記流れの速度を動的に制御するための再循環機構をさらに
    含むことを特徴とする請求項１６に記載の流体調整システム。
  20. 【請求項２０】 前記再循環機構は、前記浮上分離チャンバに接続された出
    口と、 部分的に処理された溶液を前記出口を介して引き込むためのポンプと、 前記再循環された溶液を前記流入チャンバに戻すための、前記ポンプの下流に
    設けられた再循環溶液源とを含むことを特徴とする請求項１９に記載の流体調整
    システム。
  21. 【請求項２１】 前記再循環溶液源は、空気噴射式ハイドロサイクロンを含
    むことを特徴とする請求項２０に記載の流体調整システム。
  22. 【請求項２２】 前記流入チャンバは、阻流板を含み、該阻流板は、下方に
    傾斜する表面を有し、前記タンクの上部に設けられた上縁部と、前記タンクの底
    部に対して平行な関係で固定される底縁部とを有することを特徴とする請求項１
    ６に記載の流体調整システム。
  23. 【請求項２３】 前記阻流板面は、前記流れを、実質的に垂直な流れから、
    前記タンク底部における実質的に水平な層状の流れに方向付けるような形状にさ
    れていることを特徴とする請求項２２に記載の流体調整システム。
  24. 【請求項２４】 前記羽根は、前記阻流板面から横方向に偏位し、前記タン
    クの表面から上方に突出する上縁部を有する第１羽根を含み、前記タンク表面に
    沿った乱流を最小限に抑えることを特徴とする請求項２３に記載の流体調整シス
    テム。
  25. 【請求項２５】 前記羽根は、前記第１羽根から所定の関係で間隔を空けた
    複数の第２羽根を含むことを特徴とする請求項２４に記載の流体調整システム。
  26. 【請求項２６】 前記流出チャンバは、気泡を保持した溶液の流出を防ぐ片
    持ち隔壁を含むことを特徴とする請求項１６に記載の流体調整システム。
  27. 【請求項２７】 溶液から粒状物質を分離するための流体調整システムであ
    って、前記システムは、 気泡に富む溶液流を発生する第１溶液源と、 浮上分離タンクとを含み、該浮上分離タンクは、 浮上分離チャンバと、 溶液流を前記タンク内に受入れ、下方に傾斜する流体通路に沿って方向付け
    るための、前記浮上分離チャンバに近接して設けられた流入チャンバと、 前記流入チャンバと前記浮上分離チャンバとの間に設けられ、それぞれの浮
    上分離セルを画定する間隔を空けた複数の羽根を含む隔絶ユニットであって、前
    記羽根は、前記通路に沿った前記溶液流を方向付け、前記溶液流から前記浮上分
    離チャンバへと気泡を抽出するために、前記流体通路に隣接して設けられるそれ
    ぞれの底縁部を有する隔絶ユニットと、 前記気泡抽出後の溶液を回収し、前記タンクから流出させるための流出チャ
    ンバとを含むことを特徴とする流体調整システム。
  28. 【請求項２８】 前記溶液源は、空気噴射式ハイドロサイクロンを含むこと
    を特徴とする請求項２７に記載の流体調整システム。
  29. 【請求項２９】 前記通路に沿った前記流れの速度を動的に制御するための
    再循環機構をさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の流体調整システム
    。
  30. 【請求項３０】 ハイドロサイクロンを入力溶液源に連結するための入力装
    置であって、前記入力装置は、 被処理溶液を受入れるための入口と、 前記溶液を受入れ、前記らせん状に流れる溶液として前記通路に供給するため
    の入力チャンバと、 前記入力チャンバの周囲に近接して前記溶液のリボンを形成するためのリボン
    形成器とを含むことを特徴とする入力装置。
  31. 【請求項３１】 前記リボン形成器は、 固定絞り部を含むことを特徴とする請求項３０に記載の入力装置。
  32. 【請求項３２】 前記リボン形成器は、 前記入力チャンバの周囲に近接して前記入力溶液のリボンを形成するための少
    なくとも１つの位置調整可能な絞り部を含み、前記絞り部は、前記内側チャンバ
    内の前記らせん状に流れる溶液の流れを調節するように作動することを特徴とす
    る請求項３０に記載の入力装置。
  33. 【請求項３３】 前記入力チャンバは、前記溶液を前記通路に送給するため
    のリボン制御装置を含むことを特徴とする請求項３０に記載の入力装置。
  34. 【請求項３４】 ハイドロサイクロンとともに用いられ、前記ハイドロサイ
    クロン内をらせん状に流れる溶液を周囲方向において回収し、排出する回収装置
    であって、前記回収装置は、 内側端部及び外側端部を有し、前記内側端部は前記格納容器に連結されるチュ
    ーブと、 前記チューブの外側端部に連結され、前記らせん状に流れる溶液を回収するト
    ラフとを含み、 前記トラフは、前記拡開するらせん状に流れる溶液を回収し、前記出口に方向
    付けるような位置に形成された半径方向空隙部を含むことを特徴とする回収装置
    。
  35. 【請求項３５】 ハイドロサイクロンとともに用いられ、浮渣を、前記ハイ
    ドロサイクロン内をらせん状に流れる溶液の内面から、中央に配置された浮渣回
    収装置に向けて方向付けるためのスキマー装置であって、前記スキマー装置は、 前記格納容器の末端部に近接して設けられたガスプレナムと、 加圧ガスを供給するための前記プレナム上に形成されたガス入力部とを含み、 前記ガスプレナムは、前記プレナムからのガスを前記らせん状に流れる溶液の
    内面に向けて方向付けるためのスキマー出口を画定する開放端を含むことを特徴
    とするスキマー装置。
  36. 【請求項３６】 前記らせん状に流れる溶液の半径を限定して、前記溶液の
    前記内面を、前記スキマー出口から方向付けられた前記ガスと同一線上に位置付
    けるための絞り部をさらに含むことを特徴とする請求項３５に記載のスキマー装
    置。
  37. 【請求項３７】 溶液から粒状物質を分離するための浮上分離タンクであっ
    て、前記タンクは、 浮上分離チャンバと、 前記タンクに流入する溶液流を受入れ、下方に傾斜する流体通路に沿って方向
    付けるための、前記浮上分離チャンバに近接して設けられた流入チャンバと、 前記流入チャンバと前記浮上分離チャンバとの間に設けられ、それぞれの浮上
    分離セルを画定する間隔を空けた複数の羽根を含む隔絶ユニットであって、前記
    羽根は、前記通路における前記溶液流の速度を制御し、前記溶液流から前記浮上
    分離チャンバへと気泡を抽出するために、前記流体通路に近接して設けられるそ
    れぞれの底縁部を有する隔絶ユニットと、 前記気泡抽出後の溶液を回収し、前記タンクから流出させるための流出
    チャンバとを含むことを特徴とする浮上分離タンク。
  38. 【請求項３８】 前記それぞれの縁部は傾斜して配置され、前記流入チャン
    バ内に溶液の乱流を隔絶すると同時に、前記浮上分離チャンバに気泡を方向付け
    ることを特徴とする請求項３７に記載の浮上分離タンク。
  39. 【請求項３９】 前記羽根は所定の関係で間隔を空けて配置され、それぞれ
    の浮上分離セル内に制御された流れを生み出すことを特徴とする請求項３８に記
    載の浮上分離タンク。
  40. 【請求項４０】 前記通路に沿った前記流れの速度を動的に制御するための
    再循環機構をさらに含むことを特徴とする請求項３７に記載の浮上分離タンク。
  41. 【請求項４１】 前記再循環機構は、前記浮上分離チャンバに接続された出
    口と、 部分的に処理された溶液を前記出口を介して引き込むためのポンプと、 前記再循環された溶液を前記流入チャンバに戻すための、前記ポンプの下流に
    設けられた再循環溶液源とを含むことを特徴とする請求項４０に記載の浮上分離
    タンク。
  42. 【請求項４２】 前記再循環溶液源は、空気噴射式ハイドロサイクロンを含
    むことを特徴とする請求項４１に記載の浮上分離タンク。
  43. 【請求項４３】 前記流入チャンバは、阻流板を含み、該阻流板は、下方に
    傾斜する表面を有し、前記タンクの頂部の下方に設けられた上縁部と、前記タン
    クの底部に対して平行な関係で固定される底縁部とを有することを特徴とする請
    求項３７に記載の浮上分離タンク。
  44. 【請求項４４】 前記阻流板面は、前記流れを、実質的に垂直な流れから、
    前記タンク底部における実質的に水平な層状の流れに方向付けるような形状にさ
    れていることを特徴とする請求項４３に記載の浮上分離タンク。
  45. 【請求項４５】 前記羽根は、前記阻流板面から横方向に偏位し、前記タン
    クの表面上方に突出する上縁部を有する第１羽根を含み、前記流体表面に沿った
    乱流を最小限に抑えることを特徴とする請求項４４に記載の浮上分離タンク。
  46. 【請求項４６】 前記羽根は、前記第１羽根から所定の関係で間隔を空けた
    複数の第２羽根を含み、前記流体通路に沿った前記溶液流の速度を制御し、前記
    気泡の流れの上層を剥離することを特徴とする請求項４５に記載の浮上分離タン
    ク。
  47. 【請求項４７】 前記流出チャンバは、比較的大きい断面積を有し、低乱流
    流出経路を含む第２の隔絶チャンバを含み、前記第２の隔絶チャンバは、前記溶
    液の速度を低下させるように作用するともに、採取されなかった気泡を前記流出
    経路に沿って移動させ、複数の結合した粒子と接触させることを特徴とする請求
    項３７に記載の浮上分離タンク。
  48. 【請求項４８】 溶液源からの溶液流を処理するためのガス噴射式ハイドロ
    サイクロンであって、前記溶液は、懸濁溶液と前記懸濁溶液中に懸濁する粒子と
    を含み、前記ハイドロサイクロンは、 処理環境を画定する格納容器であって、流体通路を画定する壁と、基端及び末
    端部とを含む格納容器と、 前記格納容器の前記基端部に設けられた入口装置であって、溶液流を受入れ、
    前記筒状壁に沿ったらせん状の前記通路に方向付けるための、前記溶液源に連結
    される入口装置と、 ガスを前記溶液流中に注入するための、前記入口の下流に設けられた噴射装置
    と、 前記ガス噴射後の溶液流を排出するための出口とを含み、前記出口は、 粒子濃度の比較的高い前記気泡浮渣を回収するための、中央に配置された浮
    渣回収装置と、 比較的低い粒子濃度を有する前記らせん状に流れる溶液を回収し、排出する
    ための、前記格納容器の末端部に近接して設けられる、周囲に配置された溶液回
    収装置とを含むことを特徴とするガス噴射式ハイドロサイクロン。
  49. 【請求項４９】 前記格納容器は、 筒状ハウジングと、 前記ハウジング内に同心円状に設けられた管状流体通路とを含むことを特徴と
    する請求項４８に記載のガス噴射式ハイドロサイクロン。
  50. 【請求項５０】 前記筒状流体通路は、多孔質材料からなることを特徴とす
    る請求項４８に記載のガス噴射式ハイドロサイクロン。
  51. 【請求項５１】 前記入力装置は、 被処理溶液を受入れるための入口と、 前記溶液を受容し、前記らせん状に流れる溶液として前記通路に供給するため
    の入力チャンバと、 前記入力チャンバの周囲に近接して前記溶液のリボンを形成するための固定絞
    り部とを含むことを特徴とする請求項４８に記載のガス噴射式ハイドロサイクロ
    ン。
  52. 【請求項５２】 前記入力装置は、 被処理溶液を受入れるための入口と、 前記溶液を受容し、前記らせん状に流れる溶液として前記通路に供給するため
    の入力チャンバと、 前記入力チャンバの周囲に近接して前記溶液のリボンを形成するための少なく
    とも１つの位置調整可能な固定絞り部であって、前記内側チャンバ内で前記らせ
    ん状に流れる溶液の流れを調整するように作用する絞り部とを含むことを特徴と
    する請求項４８に記載のガス噴射式ハイドロサイクロン。
  53. 【請求項５３】 前記入力チャンバは、前記溶液を前記通路に送給するため
    のリボン制御装置を含むことを特徴とする請求項５２に記載のガス噴射式ハイド
    ロサイクロン。
  54. 【請求項５４】 前記噴射装置は、 ガス源と、 前記格納容器と同軸状に設けられ、前記ガス源に連結されてガスを前記らせん
    状に流れる溶液中に送出する多孔性チューブとを含むことを特徴とする請求項４
    ８に記載のガス噴射式ハイドロサイクロン。
  55. 【請求項５５】 前記スキマー装置は、 前記格納容器の末端部に近接して設けられたガスプレナムと、 加圧ガスを供給するために前記プレナム上に形成されたガス入力部とを含み、 前記ガスプレナムは、前記プレナムからのガスを前記らせん状に流れる溶液の
    内面に向けて方向付けるためのスキマー出口を画定する開放端を含むことを特徴
    とする請求項４８に記載のガス噴射式ハイドロサイクロン。
  56. 【請求項５６】 前記スキマー装置は、 前記らせん状に流れる溶液の半径を限定して、前記溶液の前記内面を、前記ス
    キマー出口から方向付けられた前記ガスと同一線上に位置付けるための絞り部を
    さらに含むことを特徴とする請求項５５に記載のガス噴射式ハイドロサイクロン
    。
  57. 【請求項５７】 前記出口は、前記らせん状に流れる溶液を回収し、排出す
    るための、周囲に配置された溶液回収装置を含むことを特徴とする請求項４８に
    記載のガス噴射式ハイドロサイクロン。
  58. 【請求項５８】 前記周囲に配置された溶液回収装置は、 内側端部及び外側端部を有し、前記内側端部は前記格納容器に連結されるチュ
    ーブと、 前記チューブの外側端部に連結され、前記らせん状に流れる溶液を回収するト
    ラフとを含み、 前記トラフは、前記拡開されたらせん状に流れる溶液を回収し、前記出口に方
    向付けるような位置に形成された半径方向空隙部を含むことを特徴とする請求項
    ５７に記載のガス噴射式ハイドロサイクロン。
  59. 【請求項５９】 溶液から粒状物質を分離するための浮上分離タンクであっ
    て、前記タンクは、 複数の浮上分離セルと、比較的大きい気泡を溶液の流れから前記セル内に抽出
    する流体揚力機構とを有するマクロ浮上分離チャンバと、 前記抽出された気泡を回収するための分離チャンバと、 前記マクロ浮上分離チャンバの下流に設けられ、比較的小さい気泡を前記溶液
    から分離するための微小気泡回収手段を含むミクロ浮上分離チャンバとを含むこ
    とを特徴とする浮上分離タンク。
  60. 【請求項６０】 前記流体揚力機構は、 入口阻流板と、 前記入口阻流板に対抗する関係で設けられ、層状の流路に沿った前記層状の溶
    液流を生み出すように作用する第１羽根と、 前記層状の流路に沿って設けられ、前記層状の流れの上方にそれぞれ高圧の領
    域を画定するとともに、制御されたうず流を生み出す、間隔を空けた複数の第２
    羽根とを含むことを特徴とする請求項６０に記載の浮上分離タンク。
  61. 【請求項６１】 前記微小気泡回収手段は、前記ミクロ浮上分離チャンバの
    頂部から下方に傾斜して突出するクローラを含むことを特徴とする請求項６０に
    記載の浮上分離タンク。
  62. 【請求項６２】 前記クローラは、前記ミクロ浮上分離チャンバから前記分
    離チャンバまでの無乱流通路を画定する隔絶ゾーンに向けて開口することを特徴
    とする請求項６２に記載の浮上分離タンク。
  63. 【請求項６３】 多段浮上分離分離システムにおいて用いられる多段浮上分
    離タンクであって、前記多段浮上分離タンクは、 カスケード関係で設けられた複数の処理チャネルを含み、各処理チャネルは、 複数の浮上分離セルと、比較的大きい気泡を溶液の層状の流れから前記セル
    内に抽出する重力揚力機構とを有するマクロ浮上分離チャンバと、 前記抽出された気泡を回収するための分離チャンバと、 前記マクロ浮上分離チャンバの下流に設けられ、比較的小さい気泡を前記溶
    液から分離するための微小気泡回収手段を含むミクロ浮上分離チャンバとを含む
    ことを特徴とする多段浮上分離タンク。
  64. 【請求項６４】 溶液源に連結する流体調整システムであって、前記流体調
    整システムは、 前記溶液源から第１溶液流を受容し、前記溶液流中にガスを噴射するための調
    整チャンバと、 前記噴射ガスを前記溶液流から分離するための浮上分離タンクとを含み、前記
    タンクは、 複数の浮上分離セルと、比較的大きい気泡を溶液の流れから前記セル内に抽
    出する重力揚力機構とを有するマクロ浮上分離チャンバと、 前記抽出された気泡を回収するための分離チャンバと、 前記マクロ浮上分離チャンバの下流に設けられ、比較的小さい気泡を前記溶
    液から分離するための微小気泡回収手段を含むミクロ浮上分離チャンバとを含む
    ことを特徴とする流体調整システム。
  65. 【請求項６５】 前記調整チャンバは、ガス噴射式ハイドロサイクロンを含
    むことを特徴とする請求項６５に記載の流体調整システム。
  66. 【請求項６６】 前記噴射ガスは、空気を含むことを特徴とする請求項６６
    に記載の流体調整システム。
  67. 【請求項６７】 前記噴射ガスは、オゾンを含むことを特徴とする請求項６
    ６に記載の流体調整システム。
  68. 【請求項６８】 前記重力揚力機構は、 入口阻流板と、 前記入口阻流板に対抗する関係で設けられ、流路に沿った前記溶液流を生み出
    すように作用する第１羽根と、 前記流路に沿って設けられ、前記流れの上方にそれぞれ高圧の領域を画定する
    とともに、制御された流れを生み出す、間隔を空けた複数の第２羽根とを含むこ
    とを特徴とする請求項６５に記載の流体調整システム。
  69. 【請求項６９】 前記微小気泡回収手段は、前記ミクロ浮上分離チャンバの
    頂部から下方に傾斜して突出するクローラを含むことを特徴とする請求項６５に
    記載の流体調整システム。
  70. 【請求項７０】 前記クローラは、前記ミクロ浮上分離チャンバから前記分
    離チャンバまでの無乱流通路を画定する隔絶ゾーンに向けて開口することを特徴
    とする請求項７０に記載の流体調整システム。
  71. 【請求項７１】 前記調整チャンバの上流に設けられた表面刺激手段をさら
    に含むことを特徴とする請求項６５に記載の流体調整システム。
  72. 【請求項７２】 溶液源に連結する多段流体調整システムであって、前記多
    段流体調整システムは、 カスケード関係で設けられた複数の処理チャネルを含む多段浮上分離タンクを
    含み、前記チャネルはそれぞれ、 複数の浮上分離セルと、比較的大きい気泡を溶液の流れから前記セル内に抽
    出する流体揚力機構とを有するマクロ浮上分離チャンバと、 前記抽出された気泡を回収するための分離チャンバと、 前記マクロ浮上分離チャンバの下流に設けられ、比較的小さい気泡を前記溶
    液から分離するための微小気泡回収手段を含むミクロ浮上分離チャンバとを含み
    、前記システムはさらに、 それぞれの気泡に富む溶液流を前記それぞれの処理チャネルに送出するための
    複数の調整チャンバを含むことを特徴とする多段流体調整システム。
  73. 【請求項７３】 前記調整チャンバの上流に設けられた表面刺激手段をさら
    に含むことを特徴とする請求項７３に記載の多段流体調整システム。
  74. 【請求項７４】 流入チャンバと浮上分離チャンバとを有する浮上分離タン
    クにおいて、溶液源から受取られた溶液流から粒状物質を分離する方法であって
    、前記粒状物質は前記溶液中において気泡に付着し、前記方法は、 前記溶液流を下方に傾斜する流体通路に沿って方向づける工程と、 それぞれ浮上分離セルを画定する間隔を空けた複数の羽根の下方で前記溶液流
    を加速する工程と、 前記溶液気泡を前記溶液から前記浮上分離セルに抽出する工程と、 前記気泡抽出後、溶液を流出液として流出させる工程とを含むことを特徴とす
    る方法。
  75. 【請求項７５】 前記抽出工程は、 低い動圧の制御された流れを生み出して、前記気泡を溶液から前記セル内に引
    出す工程を含むことを特徴とする請求項７５に記載の方法。
  76. 【請求項７６】 前記浮上分離チャンバ内の乱流を最小化する工程をさらに
    含むことを特徴とする請求項７５に記載の方法。
  77. 【請求項７７】 前記最小化工程は、 前記浮上分離チャンバを、前記セルを有する前記流入チャンバから隔絶するこ
    とを含むことを特徴とする請求項７７に記載の方法。
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