JP3175091B2 - 酸素添加装置、それによって水に酸素添加する方法、およびその応用 - Google Patents

酸素添加装置、それによって水に酸素添加する方法、およびその応用

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は水および他の液体に酸素添加するための改善
された装置ならびにその装置によって酸素添加する方法
に関するものである。
背景技術 産業的規模で水に酸素を飽和させるための最も効果的
な方法および装置は国際特許出願WO95/29130（米国特許
出願第08/441,708号）に記載されている。この既知のプ
ロセスによれば、加圧酸素下にある密封された酸素添加
容器に水が導入され、その水は、一連のトレー上を流れ
ることにより分割されて、流れている状態で酸素と接触
して、溶解酸素濃度は55−60mg/に至る。この既知の
方法および装置は非常に良好に機能する。しかし、この
既知の方法よりも一層多くの酸素を含有し、溶存酸素を
より長い期間にわたって維持する高酸素添加水を産業規
模で製造することができる。容量が大きく、より小さく
て、より費用のかからない、よりポータブルな装置を開
発することが望まれていた。
効果的なバイオリミジエーションのためには、酸素を
高い率で使用する必要があるが、地下水の場合、酸素の
補給は非常にゆっくりと行われる。その結果、バイオリ
ミジエーションプロセスを開始する前に、水を十分に曝
気しても、汚染系における酸素レベルはしばしばすぐに
枯渇してしまう。地下水を曝気した後に、酸素レベルを
より長時間にわたって維持することができれば、バイオ
リミジエーションプロセスはより効果的なものとなるで
あろう。そのためには、溶存酸素の濃度がより高く、
又、水から脱気される酸素の程度がより小さければよ
い。
地下水の汚染を抑制しようとする努力は、一般的に、
様々な「汲み上げして処理」する方法に集中されてきた
が、それは非常に限定された成功しか収めておらず、一
方では極端に費用や時間のかかるものであった。バイオ
リミジエーションのその後の発展は、現場リミジエーシ
ョンあるいは受動リミジエーションとして知られている
ものであるが、費用的により効果的な処理手段であるこ
とが最近示されて来ており、地下水処理技術のなかで、
とりわけ最も急速に拡大している部門である。バイオリ
ミジエーション現場の殆どは、汚染物質を分解するのに
好気性微生物を用いている。しかし、状況によっては、
汚染物質それ自体が１次基質である場合、合成有機化学
物質がバイオリミジエーションに対する耐性を有するた
めに、微生物が汚染物質を利用するためにはメタンやメ
タノール等の付加的な食糧源を必要とすることがしばし
ばある。いずれにしても、バイオリミジエーションを加
速するのに必要な好気的条件を維持するために、微生物
は、余分な溶存酸素を必要としている。
今日までの経験によって示されたことは、十分な溶存
酸素レベルを維持することが、バイオリミジエーション
事業にとって大きな挑戦の１つであることである。溶存
酸素含有量が大きければ、処理量が大きく、処理速度が
速いことが確認されている。米国空軍により1992年に実
施された研究によれば、溶存酸素約35mg/を含む水を
用いることにより、ジクロロエタンを150時間以内で80
％減少させ得ることが認められた。1993年に行われた実
験室での研究によれば、汚染された地下水に約25mg/
の溶存酸素を吹き込むことにより、２週間以内に塩化ビ
ニルを95％減少できることが見出された。低レベルの溶
存酸素によるバイオリミジエーションでは、最善の場合
でも非常に遅く、悪い場合には、完全な失敗となること
が証明された。例えば、1993年に実施された別の実験で
は、18mg/程度の酸素レベルでは、12日後、ジクロロ
エタンは殆どあるいは全く減少しないことが確認され
た。帯水層に酸素を導入するために、過去において採用
されてきたのは次の４つの異なる方法である：即ち、エ
アスパージングと、電気分解法と、過酸化水素と、表面
エアレーションである。これらのすべてが制約を有して
いる。帯水層におけるエアスパージングは、帯水層まで
井戸を掘ることによって、地下水と大気との間の接触を
実現することが関係していた。しかし、これによって実
現されるのは、自然に発生するのに比較できるほど、非
常に低い酸素レベル、即ち、冷水で約10−14mg/であ
る。電気分解法は、実際的な現実の応用が可能であるこ
とは見出されていない。なぜなら、16mg/までしか濃
度が達成できない一方、同時に、生分解用の微生物は実
質的に絶やされてしまうからである。過酸化水素の注入
は、一見したときに有望に見えるだけである。なぜな
ら、酸素は1:2の比率で生成されるに過ぎず、達成可能
な比較的低いレベルの溶存酸素に到達するにも、２倍の
濃度の過酸化水素が必要だからである。更に、過酸化水
素は生分解用微生物に対して有毒であり、結果として生
じる泡および死んだ微生物が注入井戸をつまらせてしま
う。
残った最善の既知の選択は地上エアレーションであっ
たが、その場合、地下水の一部が汲み上げられ、空気あ
るいは純酸素で曝気し、帯水層に注入して戻される。純
酸素を用いる場合には、1992年に得られた溶存酸素レベ
ルは約35mt/であったが、これは帯水層に戻される際
に薄められることになる。
生物学的活動と高酸素レベルとの間の直接的な関係を
確立することができたが、溶存酸素レベルが低い場合に
は、活動は急激に低下した。この観察から、より最適な
率へとバイオリミジエーションを加速するためには、も
っと高いレベルの溶存酸素が必要であることが明瞭に示
された。
酸素添加された水は、雰囲気にさらされると、雰囲気
平衡動力学によって維持できる量（約10−12mg/）以
上の溶存酸素含有量を徐々に失うことになる。
発明の開示 本発明の目的は、先行技術において可能であるより溶
存酸素の濃度の高い、又溶存酸素の水中への保持期間の
長い、酸素濃度を非常に高めた水の提供を可能にし、そ
のような高酸素添加水の産業技術的な生産のための、よ
り小さく、費用がより少ない、よりポータブルな装置を
提供し、そのような高酸素添加水のより改善された利用
がなされるようにすることである。
本発明の他の目的は、これまでは利用できなかった、
水中に溶解している空気酸素レベルを、溶存酸素を良好
に維持しながら、又、かなり低いコストで、産業規模で
連続的に実現可能とすることである。
明細書および請求の範囲を通して用いられる「水」と
いう語は、高酸素添加が可能な他の液体をも含むものと
し、味付けした水や他の飲料を含むものである。
本発明のプロセスは、水に酸素を添加するプロセスを
改善したものであり、水は、水取入口から密封された添
加空間へと導入され、酸素は酸素取入口から添加空間に
おける水へと導入され、その後、酸素添加された水が回
収されるものであって、添加空間が乱流ミキサを含み、
水は乱流ミキサによって酸素処理されて、酸素が水に混
合されて、その後、酸素添加された水が回収されること
を特徴とする。
本発明は、更に、水に酸素を添加するための装置の改
善を含むものであり、その装置は、水取入口と、酸素取
入口と、密封された添加空間と、酸素添加された水の出
口を含むものであって、密封された添加空間が酸素取り
入れ口と乱流ミキサとを含むことを特徴とする。
本発明のプロセスは、殆どのバイオリミジエーション
および他の好気性プロセスに関する溶存酸素不足を実質
的に解消し、従って、効果的な現場処理の時間およびコ
ストをかなり低減する。本発明の装置およびプロセス
は、汚染された地下水に、65mg/以上の溶存酸素レベ
ルを急速に吹き込む。純酸素は約40psiで、好ましくは
約50ないし約55psiの圧力で吹き込むことができ、それ
により１日に50,000ガロン以上を処理することができ
る。
本発明は、より低い流量で、および／または、より高
いスループットのために設計された装置を用いて、より
高い溶存酸素濃度を達成することができる。そのような
高いスループットは、例えば、酸素圧力を増大させるこ
とにより、および／または、（より大きなミキサを用い
るか、あるいは幾つかのミキサを並列に接続する等し
て）付加的な混合容量を提供することにより実現するこ
とができる。
更に、明細書および請求の範囲を通して用いられてい
る「乱流ミキサ」という語は、通常、伸長された管状、
円筒状、あるいは任意の他の断面の部材であるの装置で
あって、そこにおける乱流によって装置の内部を流れる
液体に混合効果を生じさせるようにするベーンあるいは
流れの方向を定める他のエレメントを収容する中空の内
部を有する装置を意味している。適切に、乱流ミキサ
は、そこにおける流れ方向付けエレメントが静止したあ
るいは固定された位置にある静的ミキサであるか、エレ
メントのあるものあるいは全てを自由に回転できるもの
であるか、推進力によって回転されて混合効果を強化す
るようにした動的ミキサとすることができる。
適用においては、前述の米国特許第08/441,708号によ
り調製された水は、約60−65mg/の溶存酸素レベルを
生成することができ、それは24時間以内に約10−12mg/
の雰囲気平衡レベルに達するものであるが、本発明に
よる４つの単純に直列に接続された静的ミキサを使用し
て酸素添加された水は、初期に約70mg/を含有してい
る場合、酸素の量を失って平衡レベルに達するのに約48
時間かかることが見出されたのは、驚くべきことであ
る。このように酸素の損失が遅くなる理由は知られてい
ないが、本発明のプロセスおよび装置は、高濃度の酸素
を実現するだけでなく、本発明により調製された水の場
合、雰囲気への酸素の損失が遅く、先行技術により酸素
添加された水の場合の約半分の率であることは、さらに
重要なことである。より多くの量の酸素がより十分に水
に溶解するように、より十分に混合することは、酸素が
抜けて損失するのが遅いことの説明になると思われる。
より遅い供給流量によって、および／または、並列に
接続されたフィルタを用いたり、および／または、混合
効果を増強するためにミキサエレメントが回転させられ
る動的ミキサを用いること等によって、本発明を用い
て、70mg/以上のかなり高い溶存酸素レベルをさえ達
成することができると思われる。
環境雰囲気下での溶存酸素の損失は、溶存酸素の添加
量と共に増加すると予期されるので、それ以上のレベル
では、雰囲気条件下で酸素の損失量があまりにも速く増
加して、そのような多量の酸素を産業規模で混合するこ
との益が、コストと努力に見合わない溶存酸素濃度（損
益分岐レベル）が見出される可能性が高い。これは、高
酸素添加水あるいは他の飲料の密封瓶には必ずしも当て
はまらない。なぜなら、そのような瓶は、事実上無限
に、加圧下のその酸素含有量を維持することができるか
らである。しかし、上記の損益分岐レベルは、本発明に
よりこれまでほとんど努力なしに産業規模で日常的に実
現されてきた約70mg/のレベルよりかなり上であると
予想される。
地下水の処理の場合、高酸素添加水は、汚染された水
柱のすぐ上に傾斜した注入井戸に再注入される。注入
は、注入井戸の水面より数フィート下で行われるため、
雰囲気−水界面における乱流は最少に保つことができ
る。通常、酸素添加水は、注入後数時間にわたって周囲
の多孔性媒質に浸透するので、小さな流量の結果、乱流
は実質的に最小限とされている。高酸素添加水が汚染帯
水層にいったん浸透すると、静水圧と、速度が低く乱流
を発生しない流れの状態と、微生物が溶存酸素を急速に
利用することとの組み合わせにより、酸素の脱気は非常
に僅かであると予想される。従って、酸素の殆どは、孔
隙脱気によって失われるよりは、微生物の呼吸に用いら
れる。
本発明によれば、運転パラメータに依存して、約35な
いし110mg/の酸素が水に混合され得ると考えられる。
通常、本発明の、それぞれの内径２インチの４つの静的
ミキサチューブを備えた装置を用いることにより、１日
に最高100,000ガロンの水を便利に生成することができ
る。水への酸素入力は非常に広い範囲にわたって調節す
ることができ、例えば約65ないし約70mg/の間の溶存
酸素濃度を実現するようにすることができる。
本発明は、酸素に対する要求の高い、すべての汚染水
を処理するのに適している。しかし、本発明のプロセス
および装置は、好気性プロセスや酸素含有液体を有利に
用いる治療的プロセス等の他のプロセスにも適切に用い
ることができる。
明細書および請求の範囲の全体で「好気性」プロセス
に対する言及は、酸素の存在する液状媒体において実行
されるあるいは促進されるすべての化学的また微生物学
的プロセスを一般的に含むものとする。明細書および請
求の範囲における「治療的」プロセスという語は、溶存
酸素を含有する液体ビヒクルによる薬剤を用いる処理に
よって身体あるいはその部分を酸素処理することを含む
ものである。
本発明により酸素添加された水を用いることができる
適切な好気性プロセスとしては、例えば、これまで空気
を水の中に泡立たせて水を曝気してきたプロセスや、汚
染された（例えば石油製品などで）表面水あるいは地面
の水を現場であるいは現場を離れてバイオリミジエーシ
ョンすること；廃水、スラッジ、動物廃棄物の固定膜に
よる、又、浮遊培養法による処理；萎縮する湖沼の回
復；生物化学的酸素要求量（BOD）の測定技術；新鮮水
による養殖（例えば、魚の養殖）；嫌気性プロセスのた
めの臭気抑制バリヤ；フィルタ処理あるいは沈殿によっ
て除去するための、溶解汚染物（例えばFeイオンやMnイ
オン）の不溶化等が含まれる。
本発明により酸素添加された液体で、容器に保存され
たものの酸素保持が特に良好であることを考慮して、そ
れらの液体の新規な好気性の用途で、特に有利なものが
発見された。本発明の更に別の特徴により、微生物によ
る医薬品の製造や食品加工など、すべての種類の発酵プ
ロセスにおいて、そのような酸素添加された液体を発酵
リカーとして有利に用いることができる。
バクテリア等の微生物は、廃棄物を消化、あるいは分
解するプロセスにおいて、多量の酸素を消費する。バイ
オマスに酸素が導入される率が、酸素添加によりどれほ
ど速く分解が達成されるかに関する、実際の限定要因と
なる。既知のプロセス技術の問題は、曝気による酸素の
導入は非常に不効率であることである。それは、空気が
21％の酸素しか含んでおらず、通気装置により用いられ
るエネルギの79％は、利用価値のない窒素をポンプ処理
することに用いられるからである。従って、本発明によ
る高酸素添加水をそのような好気性プロセスに用いるこ
とにより、約５倍も効率的であり、又、同程度のエネル
ギ効率の改善が実現されると予想される。従って、水の
通常の酸素含有量である７−10mg/に比べて、水に40
−50mg/の酸素を吹き込むことにより、かなり効率的
でかなり急速な好気性処理が可能とされたが、従来の泡
立て通気装置を20％の酸素を含有する空気で用いた場合
には、わずかな改善のみであった。更に、水の平衡酸素
含有量が使い切られると、その溶存酸素含有量は急速に
減少した。
本発明により製造された液体を有利に用いることがで
きる適切な治療的プロセスとしては、例えば、血液およ
び組織の酸素含有量を増加させること；治癒速度を速
め、感染の可能性を減少させるために傷に対して酸素を
添加すること；臓器移植用保存媒体への酸素添加；放射
線療法および化学療法のための腫瘍への酸素添加；肺欠
損の場合の酸素添加液体による肺のバイパス；一酸化炭
素中毒；うがい液、歯磨き剤；化粧品を含む、局所治療
剤；コンタクトレンズ処理溶液；および、細胞レベルの
治療用途；等が挙げられる。
様々な年齢の性の異なる８人の被験者について、血中
酸素含有量および脈拍数が測定された。各被験者は、高
酸素添加水を1/2リットルから3/4リットルの範囲で飲ん
だ。摂取後、短い時間で、平均血中酸素が約30％増加し
て肺機能のバイパスの証拠が観察され、脈拍数が平均で
約10％減少することにより、付随的な心臓の負担軽減効
果が観察された。
本発明により酸素添加された液体で、容器に保存され
たものの酸素保持が特に良好であることを考慮して、そ
れらの液体による新規な治療用製品で、特に有利なもの
が発見された。本発明の更に別の特徴により、そのよう
な酸素添加された液体は、特に密封された無菌の容器に
保存することにより、等浸透圧の生理的食塩水用の溶媒
として用いることができる。
所望であれば、本発明により処理された水は、二酸化
炭素等の気体を添加することにより、発泡性のものとす
ることができる。水に酸素を溶解した後に二酸化炭素が
添加されると、溶存酸素の一部がそれによって置き換え
られることになる。しかし、発泡性の液体は、二酸化炭
素の添加の後で、かなりの程度酸素を更に増強できるこ
とが見出された。酸素を増強する時に、酸素が増強され
ている水を冷却すれば、更に多くの酸素を水に溶解させ
ることができる。しかし、50psi程度あるいはそれ以上
の高圧酸素を用いることにより、冷却の一部を代替させ
たり、冷却をまったく無くすことができる。
本発明による装置によって、実刑的な魚養殖場の水に
酸素添加する場合、魚は高い酸素レベルを要求せず、約
９−12mg/の溶存酸素濃度を維持するだけでよく、 必要な電力のコストは１時間あたり約８セントであり、
溶存酸素１キログラム当たりの総コストは、溶存酸素１
キログラムあたり約79セントであった。
他の実験では、ギ酸塩／酢酸縁の産業廃液流が処理さ
れたが、その生物学的酸素要求量はおよそ（BOD＝10,00
0mg/）であったが、処理は成功し、廃棄流の好気的生
分解により、プロセスを最適化する前であっても、３時
間以内の強力な処理により、全有機炭素レベルの80％の
減少を達成することができた。このように、本発明のプ
ロセスによる装置を用いることにより、経費の非常に少
ない、また非常に効率的な技術が実現される。
従って、存在する証拠によれば、エアスパージング、
電気分解法、過酸化水素、汲み上げ、および、先行技術
によって既知である他の方法に比べ、液体に酸素添加す
るのに、又、高濃度に酸素添加するのにより適してい
る。
本発明により調製された酸素添加水の酸素濃度は、AT
I Orion Analytical Technology,Inc.により販売されて
いる溶存酸素測定器のModel 830およびModel 840により
測定された。２つの測定器が同じ箇所に置かれていた場
合には、両方を使用して、それらの測定結果を比較した
が、満足すべき相関が見出された。
図面の簡単な説明 本発明を添加図面を参照してより詳細に説明するが、
添付される図面は次の通りである。
図１は、本発明の装置の平面図である。
図２は、４つ１組の乱流ミキサエレメントを示す。
図３は、酸素混合ベンチュリの平面図である。
図４は、動的ミキサを示す略図である。
図５は、直列に接続された乱流ミキサを示す略図であ
る。
図６は、並列に接続された乱流ミキサと、並列なミキ
サが直列に接続された状態を示す略図である。
発明を実施するための最良の形態 図１は、本発明の酸素−飽和装置を示している。水は
水取入口１を介して導入され、水取入口は外径1.5イン
チの管が適切である。酸素添加された水は、水出口３を
介して系の外に出るが、水出口は外径１インチの管が適
切である。水は、給水主管あるいは給水タンク（図示さ
れていない）等から、取入口１を介して装置へと導入す
ることができる。どんな固体汚染物をも取り除くため
に、バスケットストレーナ５を水が通過するのは適切で
あり、特に出発時の水が廃水や再循環された水である場
合はそうである。バスケットストレーナ５から、水はポ
ンプ７を通過し、このポンプによって、入力される水を
均一の圧力で装置に送り込むことができる。
酸素添加された水が瓶詰めされる場合のように、水出
口３から取り出される酸素添加された水が、水出口にお
ける流れを止めて、定期的に取り出されると、逆流圧調
整器９が開き、入力される水を、破線で示される経路に
沿って、水取入口１へと、あるいはオプションの給水タ
ンク（入力水はそこから引き出すことができる）へと再
循環させる。水出口３における水圧が一定値を超える場
合、逆流圧調整器９は閉じられ、ポンプは、装置の入力
11を介して、又一方向の流れを確保する逆止弁13を介し
て、水を酸素添加装置へと送り込む。ポンプ７の作用は
ポンプ制御パネル15とそれに関連した従来の回路によっ
て調整されている。
装置への酸素の入力は、ベンチュリミキサ19を介して
17で実現されている。酸素流は、多くの従来の酸素源か
ら得られるが、Airsep Corp.により製造されている酸素
発生器が適切である。単純なAirsep酸素発生器は、圧力
が約50−55psiで約45ft3/hrの酸素を生成する。これに
より、ポンプ７の出力において約70psiの水圧が必要と
される。ベンチュリミキサ19に対して、より高い酸素入
力圧が加えられる場合には、ポンプ７の出力水圧はそれ
ほど高い必要はないであろう。より大きな酸素製造率が
望まれる場合には、生産能力のより大きな酸素生成器を
用いるか、あるいはより多数の酸素生成器を並列に接続
して用いることができる。
ベンチュリミキサ19は、水流に対する酸素の入力を泡
として、又、ある量の酸素はベンチュリミキサを流れる
水に溶解させて分布させ、水はベンチュリミキサから、
直列に接続された４つの乱流ミキサへと流れる。図１に
おいては、最初の２つの乱流ミキサは静的ミキサ21であ
り、直列接続の最後の２つのミキサは動的ミキサ23であ
る。静的ミキサ21は、Ryan Harco Co.によってKomaxの
商標で販売されている内径２インチの管状ユニットが適
切である。動的ミキサ23、静的ミキサ21とは対照的に、
外部の駆動モータＭ（図４を参照）によりミキサの内部
において回転される回転混合ベーンを有している。回転
ミキサエレメントの設計、およびそれらの回転速度によ
って、動的ミキサ内で行われる混合の程度が決定され
る。静的フィルタ21において行われる混合の程度は、導
入される水の圧力および酸素圧力、および内部の混合ベ
ーンの設計的特徴の組み合わせに依存している。様々な
タイプの乱流ミキサ21および23のないぶにおいてさまざ
まな程度で行われる機械的な攪拌によって、水に対して
酸素が完全に混合されることになる。
水は最後のミキサ23を出ると、泡除去器25を通過し、
そこにおいて除去器25を通過する水の水面の下に管（図
示されていない）が伸びており、溶解していない遊離し
た酸素の泡はすべてその管を通って上昇し、破線に沿っ
て酸素入力17へと再循環されている。酸素入力17を通し
て入る酸素の量は、泡除去器22から再循環される酸素も
含めて、酸素流量計27によってモニタされている。
泡除去器25から出た、酸素が飽和した水は圧力計29を
通過して、出力逆量調整器31へと至る。出力逆流調整器
31は、毎分25ガロン程度の限定されたスループットを有
しているにすぎない。従って、調整器バイパス弁33が、
調整器のスループットを超えるわずかな量のスループッ
トをバイパスを通して通過させている。そのようなバイ
パスを設けることにより、不釣り合いに高価な、スルー
プットのより大きい逆流調整器を用いるより、単純で費
用をかけずに問題を避けることができる。調整器31の出
力およびバイパス弁33を通過する水は、水出口３を通し
て、装置の外に出る。調整器31の役割は、出口３から流
れ出る酸素添加された水のほとんどあるいはすべてを閉
鎖して塞ぐことである。これは、密封された添加空間の
圧力が予め設定された値（約40psiが適切）より下がる
場合に生じる。乱流ミキサにおけるそのような圧力損失
は、例えば、酸素添加された水が出口３からあまり多く
出てしまった場合に生じることがある。その場合には、
出力逆流調整器31が閉じて、酸素添加された水の殆どあ
るいはすべてが系から流れ出るのを阻止する。その場
合、密封された添加空間内の圧力は急速に増加し、それ
によって、入力逆流調整器９が閉じられ、入力水は水取
入口１へと再循環し始める。装置の出力側のどれかの弁
が閉じていれば、出力逆流調整器31が閉じている間、酸
素添加された水が系の外に出ることは全くない。他方、
出力逆流調整器31以外の、出力側のどれかの弁が開いて
いれば、酸素添加された水の比較的わずかな分量が調整
器バイパス弁33を通過し、添加空間内で増加された必要
な圧力は確保され続ける。
図２は、適切な乱流ミキサ35の設計を示すものであ
り、静的ミキサ21が、直列的に交互に動的ミキサ23に接
続されている。乱流ミキサ35は複数のミキサを含んでお
り、その各々はねじれエレメントを含んでいる。複数の
ミキサは、円筒形の本体の内部において、軸方向に交互
に配列されている。ミキサ35の入口側から見て、エレメ
ントのあるものは時計回りにねじられており、他のエレ
メントのあるものは反時計回りにねじることができ、
又、その逆にしてもよい。
図３には、ベンチュリミキサ19が詳細に示されてお
り、酸素は酸素取入口17から入り、余分な酸素を他の所
望の箇所からにおいて随意に系から導き出すために、随
意な余分の酸素の出口37が設けられており、水の入力3
9、および酸素が与えられた水の出力41が示されてい
る。
図４には、動的ミキサの作用原理が略図的に示されて
おり、動的ミキサエレメント23が動的フィルタの内部で
モータＭに駆動されて回転するようにされている。動的
ミキサ23の混合能力を調節するためにモータＭの速度が
可変であれば適切である。
図５および図６は、それぞれ、乱流フィルタエレメン
トが、並列に接続された状態、また、並列に接続された
ものが直列に接続された状態を示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 3/20 Ｃ０２Ｆ 3/20 Ｚ Ｃ１２Ｍ 1/04 Ｃ１２Ｍ 1/04 (72)発明者 アブラモフ フランク アメリカ合衆国，90210 カリフォルニ ア，ビバリーヒルズ，ペントハウス ３，ノースメイプルドライブ 320 (56)参考文献 特開 平１−110296（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−222138（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−56193（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−18469（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−88345（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−48898（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01F 1/00 - 7/32

Claims (26)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】液体に酸素を富ませる方法であって、前記
    液体を液体取入口を通って密閉された酸素富化スペース
    内へ導入することと、酸素を酸素取入口を通って前記密
    閉された酸素富化スペース内へ導入することと、酸素に
    富んだ液体を前記酸素富化スペースの液体取出口を通っ
    て回収することと、を含む液体に酸素を富ませる方法に
    おいて、前記密閉された酸素富化スペース内の酸素圧力
    を少なくとも40psiに維持するステップと、酸素を前記
    液体に導入するためのベンチュリを有する密閉された酸
    素富化スペースと前記密閉された酸素富化スペース内に
    略管状部分を具備する乱流ミキサーとを提供するステッ
    プと、前記酸素および前記液体を前記乱流ミキサーに通
    らせて、それによって、前記液体および前記酸素内に乱
    流を発生させ、前記酸素を前記液体内に溶解させるステ
    ップと、少なくとも40mg/Lの酸素含有率の酸素に富んだ
    液体を回収するステップと、を含むことを特徴とする液
    体に酸素を富ませる方法。
  2. 【請求項２】前記密閉された酸素富化スペース内に、連
    続して、または平行に、または連続して且つ平行に、複
    数の乱流ミキサーを設けることを特徴とする請求項１記
    載の方法。
  3. 【請求項３】複数の静的ミキサー、または複数の動的ミ
    キサー、または、１つまたはそれ以上の静的ミキサーと
    １つまたはそれ以上の動的ミキサーとの組合せを具備す
    る複数の乱流ミキサーを設けることを特徴とする請求項
    ２記載の方法。
  4. 【請求項４】前記酸素に富んだ液体を回収する前に溶解
    していない酸素を除去することを特徴とする請求項１記
    載の方法。
  5. 【請求項５】前記酸素に富んだ液体を泡除去器に通らせ
    て、そこで溶解していない酸素の泡を除去し、このよう
    に除去された酸素を前記酸素取入口へ戻らせることを特
    徴とする請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】前記乱流ミキサーは、少なくとも１つの静
    的ミキサーを具備することを特徴とする請求項５記載の
    方法。
  7. 【請求項７】請求項１に記載の方法によって酸素が富ん
    だ液体。
  8. 【請求項８】反応媒体として請求項７に記載の前記酸素
    に富んだ液体を使用して、化学反応または微生物反応を
    実行することを特徴とする有酸素方法。
  9. 【請求項９】ビヒクルとして請求項７に記載の前記酸素
    に富んだ液体で身体の治療を行なうことを特徴とする治
    療的方法。
  10. 【請求項１０】発酵アルコールとして請求項７に記載の
    前記酸素に富んだ液体を使用することを特徴とする発酵
    方法。
  11. 【請求項１１】溶媒として請求項７に記載の前記酸素に
    富んだ液体を使用することを特徴とする生理食塩水。
  12. 【請求項１２】少なくとも40mg/Lの酸素含有率で液体に
    酸素を富ませるための装置であって、液体取入口を有す
    る密閉された富化スペースと、液体の流れを発生させる
    手段と、酸素取入口と、液体取出口とを具備する装置に
    おいて、前記密閉された富化スペースを少なくとも400p
    siの酸素圧力に加圧するための手段と、前記密閉された
    酸素富化スペース内に配置される、略管状部分を有する
    乱流ミキサーであって、前記乱流ミキサーを通って流れ
    る前記液体内に乱流を発生させ且つ前記酸素を前記液体
    内に溶解させるための乱流ミキサーと、前記酸素取入口
    を含み、前記液体取入口と前記乱流ミキサーとの間に配
    置されたベンチュリと、少なくとも40mg/Lの酸素含有率
    を有する酸素に富んだ液体を回収するための手段と、を
    特徴とする液体に酸素を富ませるための装置。
  13. 【請求項１３】前記乱流ミキサーは複数の乱流ミキサー
    を具備することを特徴とする請求項12記載の装置。
  14. 【請求項１４】前記複数の乱流ミキサーは、複数の静的
    ミキサー、または複数の動的ミキサー、または静的ミキ
    サーと動的ミキサーとの組合せを具備することを特徴と
    する請求項13記載の装置。
  15. 【請求項１５】前記乱流ミキサーは、連続して、または
    平行に、または連続して且つ平行に、接続されることを
    特徴とする請求項14記載の装置。
  16. 【請求項１６】前記装置は前記液体取入口に接続された
    ポンプを含み、逆流圧力調整器が前記ポンプと前記ベン
    チュリとの間に配置され、前記密閉された富化スペース
    内の圧力が所定のレベルより上がることに応答して前記
    液体取入口へ酸素未添加液体を再循環させるための酸素
    未添加液体バイパス導管が含まれることを特徴とする請
    求項12記載の装置。
  17. 【請求項１７】前記酸素添加液体から溶解していない酸
    素の泡を除去するために、前記密閉された富化スペース
    内に前記乱流ミキサーと前記液体取出口との間に配置さ
    れる泡除去器を特徴とする請求項12記載の装置。
  18. 【請求項１８】前記溶解していない酸素の泡を前記泡除
    去器から前記ベンチュリへ再循環するために再循環ライ
    ンが設けられることを特徴とする請求項17記載の装置。
  19. 【請求項１９】前記乱流ミキサーは少なくとも１つの静
    的乱流ミキサーを具備することを特徴とする請求項17記
    載の装置。
  20. 【請求項２０】前記液体取出口に接続された処理能力を
    有する酸素添加液体逆流圧力調整器と、前記密閉された
    富化スペース内から酸素添加液体の流出量が前記処理能
    力を超えるときに前記酸素添加液体逆流圧力調整器をバ
    イパスするために、前記液体取出口に接続された酸素添
    加液体バイパス弁と、を特徴とする請求項12記載の装
    置。
  21. 【請求項２１】前記酸素添加液体逆流圧力調整器は、前
    記密閉された富化スペース内の圧力が予め選択された値
    より下に落ちるときに、前記液体取出口を通る酸素添加
    液体の流出量を制限するように適合されることを特徴と
    する請求項20記載の装置。
  22. 【請求項２２】請求項12に記載の装置によって酸素が富
    んだ液体。
  23. 【請求項２３】反応媒体として請求項22に記載の酸素に
    富んだ液体内で、化学反応または微生物反応を実行する
    ことを特徴とする有酸素方法。
  24. 【請求項２４】ビヒクルとして請求項22に記載の前記酸
    素に富んだ液体で身体の治療を行なうことを特徴とする
    治療的方法。
  25. 【請求項２５】発酵アルコールとして請求項22に記載の
    前記酸素に富んだ液体を使用することを特徴とする発酵
    方法。
  26. 【請求項２６】溶媒として請求項22に記載の前記酸素に
    富んだ液体を使用することを特徴とする生理食塩水。
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