JP6129204B2 - 液体ポンピングのための機器及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガスリフトポンプ機器、及びガスリフトにより液体をポンピングする方法に関する。限定するわけではないが、端的には、本発明の幾つかの実施形態が、液体貯蔵タンクにおける液体の循環に関する。

ゼブラ貝といった水生有害種（ＡＮＳ（水生有害種））が、海上船舶のバラストタンクにおいて異国の港の間といった場所間で搬送される問題がある。水生有害種は、土着種の多様性若しくは豊かさ、影響を受ける水の生態学的安定性、又は商業、農業、水産養殖又はレクリエーション活動を脅かす水上の非土着生物と定義される。ＡＮＳによる環境の侵入を阻止するための様々な措置が提案されており、ＡＮＳに敏感なエリアに船舶が入る前に海でバラストタンクを浄化することが含まれる。

しかしながら、バラストタンクの浄化は、バラストタンクを空にして再充填することを要求する。そのような手順が、特に荒海において船舶の安定性に不利に影響する可能性があり、状況によっては適切ではないと理解されるだろう。

本発明の側面は、添付請求項において請求された如くの機器及び方法を提供する。

保護が求められる本発明の別の側面によれば、使用時に実質的に直立の部分を有し、これを介してガスリフトにより液体媒体がポンプカラム；及びカラムの第１位置でカラム内にガス状流体の流れを配送するための流体配送装置を備え、カラムが、実質的に連続の非穿孔壁を有するリフト部、及び穿孔壁を有する部分の穿孔部を備え、流体配送装置は、リフト部内にガス状流体の流れを配送するように動作可能であり、ガス状流体が穿孔部に進入する前にリフト部を通じて第１距離を上昇する、ガスリフトポンプ機器が提供される。

穿孔壁により、そこに形成された少なくとも一つの開口を有する壁が意図される。有利には、穿孔部は、その壁に形成された複数の開口を有する。

本発明の実施形態は、広範囲の深さに亘る深さで貯蔵タンク内の液体のレベルが変動するとしても、機器により液体貯蔵タンク内で液体媒体が再循環される利点を有する。カラムそれ自体が液体に完全に浸漬されていないならば、カラムを通じてポンプされる液体がカラムの穿孔部の穿孔を通じてカラムから流出するためである。従って、カラムから流出する前にカラムの（上部）自由端まで液体が送られることが要求されず、穿孔によりカラムの壁を介して横方向にカラムから流出することができる。

幾つかの構成においては、機器は、第１位置のみでカラム内にガス状流体の流れを配送するように動作可能である。換言すれば、ガス状流体がカラム内に注入される他の場所がない。幾つかの実施形態においては、複数の流体配送装置が、各々、実質的に第１位置でカラム内にガス状流体の流れを配送する。幾つかの代替の構成においては、ガス状流体が、第１位置に加えて、カラムの長さに沿う１以上の位置で注入される。

ガス状流体がリフト部に注入される特徴により、機器は、カラム内の液体とカラム外の液体の圧力差が減じられるカラムの穿孔部にガスが進入する前にカラムを通じた液体のポンピングを確立することができる。

本発明の実施形態は、カラムを通じた液体のポンピングが確立されると、カラム内に注入されたガスが液体の上方の流れに連行され、それが上方に上がる時にカラム内の液体がカラム内にあるままの傾向になるとの予期しない利点を有するものと理解される。液体の柱（カラム）の質量を減じる液体のガスバブルの存在のため、カラム内の液体が受ける最大圧力がカラム外の液体のものよりも小さいためである。従って、連行されたガスが、カラム内にあるままの傾向にあり、そこでも低い圧力を受ける。

カラムの穿孔を介してカラム外へ逃げる任意のガスが、カラムの内側の液体とカラムの外部の液体の間で確立された反対の圧力勾配のため、カラム内へ引き戻され得る。カラムから逃げる幾つかのガスは、カラムを周囲する境界域又は境界層に捕捉され、この境界域内を液体の表面まで上昇し得る。

液体（及び連行されたガス）は、カラム内を上昇し、液体の表面で又は近くで側壁の穿孔を介してカラムから出る傾向がある。カラムが完全に液中に沈められるならば、連行されたガスは、側壁を通じて出ることなくカラムの自由端でカラムから出る。

有利には、カラムの穿孔部からのカラムの第１位置までの軸方向距離は、第１位置のカラムの平均直径の実質的に１０倍に実質的に等しい若しくはそれよりも大きい距離である。

オプションとして、カラムの穿孔部からのカラムの第１位置までの軸方向距離が、第１位置のカラムの平均直径の倍数に対応し、倍数が、直径の１０〜１５倍、１５〜２０倍、及び２０倍以上から選択されたものである。

有利には、機器が音エネルギー生成器を更に備え、当該生成器がカラムに流れる液体媒体に音エネルギーを送出するべく動作可能である。

「送出」との用語によって、生成器が液体媒体へ音エネルギーを伝達するように動作可能であることが意図されるものと理解される。従って、音エネルギー生成器は、液体媒体へ音エネルギー（音波）を送出し得る。装置自体が音衝撃波を生成し得る。加えて又は代替して、装置が、衝撃波ではない音波を生成し得る。液体媒体に送出される音波は、通常の音波であり、衝撃波ではない。

音エネルギー生成器が、流体配送装置により、又はそれに加えて設けられる。

音エネルギー生成器は、２０〜５０ｋＨｚの範囲、オプションとして２０〜２５ｋＨｚの範囲の基本周波数で音波を生成するように構成され得る。幾つかの実施形態においては、音エネルギー生成器は、約２２ｋＨｚの基本周波数の音波を生成するように構成される。４４及び８８ｋＨｚの倍音の音波が生成され得る。他の構成も有利である。
この特徴の利点は、音エネルギー生成器が、液体媒体に存在するガスバブルの崩壊を生じさせることにある。これは、例えば、バブルの壁に付着した水生有害種、例えば、バクテリアＡＮＳの破壊に帰結し得る。

機器は、生成器により生成された音エネルギーの音周波数を調整するように動作可能である。

音エネルギーが生成器に関連の共鳴周波数で得られる実施形態においては、機器が、共鳴周波数を調整するように動作可能である。

有利には、音エネルギー生成器が、ノズル部材から離間した関係で設けられた受容部材の入口内又はそこを横切るようにガス状流体の流れを向けるように動作可能であるノズル部材を備え、受容部材が開いたキャビティーを規定し、これにより、受容部材でのガス状流体の共鳴が刺激されて音エネルギーが生成される。

ノズル及び受容部材（共鳴キャビティー部材としても記述され得る）の寸法が、キャビティーにおける空気柱（air column）の特定周波数の振動を提供するように選択されるものと理解される。幾つかの実施形態においては、ノズルからガスが超音速で流出し、定在圧力波を形成するように機器が構成される。代替として、ガスが、ノズルから亜音速で流出し、定在圧力波を形成する。

ノズルと受容部材の間のギャップは、圧力波に関して最適な場所に受容部材の解放端が位置づけられるように調整される。

振動する空気柱に関連の音響エネルギーが周囲のガス内に外側へ放射するものと理解される。

機器は、超音波定在波といった音定在波がノズル部材及び受容部材の間に確立されるように動作可能である。

オプションとして、機器は、ノズルを介してガス状流体の超音波流を向けるように動作可能である。

有利には、機器は、ノズル及び受容部材の間で安定した衝撃波パターンを確立するように動作可能である。

機器は、受容部材及びノズル間の距離を調整するように動作可能である。

有利には、機器は、受容部材により規定されたキャビティーの深さを調整するように動作可能である。

この特徴は、機器により生成される要求の周波数の音エネルギーの量を増加するために機器が調整されるとの利点を有する。幾つかの構成においては、この特徴は、機器により生成される音エネルギーの周波数のチューニングを許容する。

オプションとして、受容部材がカラムに直接的に結合され、カラムに流れる液体媒体に音エネルギーが送出される。

「直接的に結合」により、受容部材がカラムに実質的に直接接触することが意図され、これにより、カラム自体を介して液体へ音エネルギーが伝達される。

受容部材が直接的にカラムに結合され、これによりカラムが装置により生成される音波の周波数に対応する周波数で振動し、カラム内の液体に音波を導入する。

カラムに送出される音エネルギーは、通常の音波であり、音衝撃波ではないものと理解される。音波は、超音波周波数といった装置により決定される周波数であり得る。

有利には、受容部材がチャンバー内に設けられ、ノズルが受容部材の入口内又はそこを横切るようにガス状流体の流れを向けるように設けられ、チャンバー内で音圧波が生成される。

幾つかの実施形態においては、チャンバー自体が、受容部材内及びその直近の外部の空気の共鳴のために振動するように構成されるものと理解される。従って、幾つかの実施形態においては、受容部材内及びその直近の外部の空気が、チャンバーの上音、オプションとして２以上の倍音で共鳴するようにされる。

チャンバーが、代替としてハウジングとして呼ばれる。

更に、有利には、ノズル部材及び受容部材がチャンバー内に設けられる。

従って、ガスの共鳴に帰結するノズル部材から受容部材へのガスの注入プロセスが、実質的に完全にチャンバーにより規定された環境内において生じる。この環境は、使用における通常の動作状態の下の実質的にガス充填された環境である。従って、ガスがノズルを介して流れていない時にチャンバーに進入する任意の液体媒体は、ガスがノズル部材を介してチャンバー内に導入される時に駆逐される。

有利には、チャンバーは、カラムに流れる液体媒体と音響連通して設けられる。

有利には、チャンバーがカラム内に設けられる。

幾つかの構成においては、カラムに流れる液体媒体の流れが、チャンバーと直接接触して流れるようにされる。

有利には、音エネルギー生成器は、可撓性ダイヤフラムにより液体媒体に音エネルギーを伝達するように動作可能である。

可撓性ダイヤフラム（これは膜としても呼ばれる）が、液体媒体に送出される音エネルギーの振幅を大きくするための増幅手段を提供する。可撓性ダイヤフラムが、音エネルギー生成器のインピーダンスと液体媒体のインピーダンスの間の不整合を低減するように設けられる。

オプションとして、ダイヤフラムが、音エネルギー生成器により生成される音エネルギーの周波数に対応する周波数で共鳴するように設けられる。

有利には、ダイヤフラムが、少なくとも金属材料及びポリマー材料の中から選択されたものから形成される。

ダイヤフラムは、実質的にホーン(horn)形状のチャンバー又はハウジングと組み合わされて増幅手段を提供するように設けられる。他の構成も有用である。

ホーン形状により、実質的に気密の態様でチャンバーの自由端を封止するように設けられたダイヤフラムに向かう方向にチャンバーの直径が増加することが意図される。チャンバーの直径は、側面視のチャンバーの壁が実質的に曲げられた態様で外側に広がるように増加する。有利には、受容部材がダイヤフラムに実装され、生成器により生成された音エネルギーがダイヤフラムの反対側の液体媒体に結合される。

有利には、ダイヤフラムは、受容部材が実質的に静止を維持するモードにて共鳴するように設けられる。

この特徴は、受容部材とノズル部材の間の距離が実質的に一定に維持され、他方、同時に、受容部材がダイヤフラムに結合されるとの事実のおかげで受容部材とダイヤフラム（また従って液体媒体）の間の改良された結合が許容される利点を有する。

オプションとして、受容部材にはその基底壁に開口が設けられ、これにより、音エネルギーがダイヤフラムに結合される。

有利には、ダイヤフラムがチャンバーの壁を規定するように設けられる。

有利には、チャンバーの少なくとも一部が、ノズル部材からの距離を関数として増加する断面積を有する。

チャンバーのこの部分が、「増幅チャンバー」、「ホーン」又は「音響ホーン」を形成する。ダイヤフラムは、チャンバーの別の部分に対して増加された断面積の領域に亘り増幅チャンバーの壁を提供し、これにより音エネルギーが液体媒体に結合される効率が高められる。

増幅チャンバーは、直線の態様、若しくは代替においては所定の数学的な関係で断面積が増加する。幾つかの実施形態においては、チャンバーの内壁が、曲線、オプションとして対数曲線に対応するように形状付けられる。

有利には、チャンバーの少なくとも一部が実質的にテーパー付けられた断面を有する。

オプションとして、チャンバーの少なくとも一部が、実質的に円錐形状を有する。

更に、オプションとして、チャンバーの少なくとも一部が、実質的に切頭円錐形状を有する。

有利には、流体配送装置が音エネルギー生成器を備え、音エネルギーを生成するために採用されたガス状流体がカラム内に注入されるように用意されてカラムを通じて液体がポンプされる。

従って、カラムへのガス状流体（若しくは「ガス」）の配送のプロセスは、音エネルギーを生成するように設定される。

代替として、音エネルギーを生成するために採用されたガス状流体が、カラム内に注入されないように用意される。

従って、幾つかの構成においては、ガス状流体が大気に排気され、貯蔵タンクに蓄積され、若しくは音エネルギー生成器の連続動作での使用のために再加圧される。

液体媒体に注入されないガスが用いられる幾つかの実施形態においては、ガスが、従って、カラムの液体以外へと向けられる。

有利には、音エネルギー生成器により生成される音エネルギーは、超音波エネルギーを含む。

オプションとして、生成器により生成された音エネルギーが、実質的に超音波エネルギーである。

有利には、流体配送装置がカラムを通じた液体媒体の流れに設けられるように配される。

流体配送装置が上流部及び下流部を有し得る。

有利には、下流部がテーパー付けられ、流体配送装置が流れにて受ける抗力の量が低減される。

受容部材が装置の上流部に設けられ得る。

有利には、ダイヤフラムは、カラムを通じた液体媒体の流れに関する上流方向にて液体媒体内に音エネルギーを向けるように設けられる。

幾つかの代替の実施形態においては、ダイヤフラムは、カラムを通じた液体媒体の流れを横切るように音エネルギーを向けるように設けられる。

幾つかの実施形態においては、ダイヤフラムは、カラムを通じた液体媒体の流れの下流の方向に音エネルギーを向けるように設けられる。

オプションとして、機器は、複数の音エネルギー生成器を備える。

この特徴は、カラム内の液体に導入される音エネルギーの量が増加される利点を有する。

複数の音エネルギー生成器が、実質的にカラムの第１位置に設けられる。

代替として、複数の生成器が、カラムの異なる場所に及び／又は複数の場所に設けられる。

有利には、機器が、カラムの液体にガスバブルを提供するように動作可能であるバブル生成器を備え、音エネルギー生成器により生成される音エネルギーにバブルを晒すように動作可能である。

この特徴は、水生生物及びバクテリアに対する音エネルギー生成器により生成された音圧力波の影響が高められる利点を有する。

バブルは、カラムへの液体の注入前に液中で又はそれがカラムを通じて流れる時に液中で生成される。

バブル生成器は、音エネルギー生成器の上流でカラム内にマイクロバブルを提供するように動作可能であるマイクロバブル生成器であり得る。マイクロバブルにより、約１ｍｍ未満のサイズのバブルが意図される。幾つかの実施形態においては、バブルのサイズが、約１マイクロメートルの下限を有するものと理解される。幾つかの実施形態においては、生成器が、サブマイクロメートルの寸法のバブルを生成する。

有利には、生成器が狭窄部を備え、これを介して液体媒体が流れるように強いられ、狭窄部が、断面積が減じられた収束部、咽喉部、及び断面積が増加する発散部を有する。

狭窄部は、ベンチュリ（又はチョーク）部の形態である。

機器は、有利には、狭窄部の上流位置でカラム内の液体媒体へガス状流体を注入するように動作可能である。

カラムに流れる液体のせん断効果が、実質的に静止の液体にガスが注入される場合のバブルの自然なサイズ未満にバブルのサイズを減じるように、ガス状流体がカラム内に導入される。

有利には、機器は、咽喉部内の液体媒体へガス状流体を注入するように動作可能である。

この特徴は、咽喉部を通じて流れる液体のせん断効果が（液体のより早い速度のため）大きくなり、従って、バブルが狭窄部の上流に導入される際に形成されるよりも小さいサイズまでバブルのサイズが減じられるとの利点を有する。

有利には、機器は、渦形態にて狭窄部へ液体媒体の流れを供給するように構成される。 この特徴は、液体に導入された任意のバブル及び液中の任意のバブルに対する液体のせん断影響を高めることにより、液体媒体におけるマイクロバブルの生成を高める利点を有する。

更に有利には、機器は、カラムの内面の実質的に接線の方向にて機器のカラム内に液体媒体の流れを注入することにより、渦形態にて狭窄部へ液体媒体の流れを生成するように構成される。実質的にカラムの内側円筒面又はその半径方向内側の位置でカラム内に液体が注入され、これにより渦の流れを生成する。

有利には、機器は、約１マイクロメートル〜約１０００マイクロメートル、約１マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、約５００マイクロメートル〜約１０００マイクロメートル、及び約１００マイクロメートル〜約１０００マイクロメートルから選択された少なくとも一つの範囲にある直径を有するマイクロバブルを生成するように構成される。

有利には、機器には、カラムの基部に対して結合した引き込みチューブが備えられ、引き込みチューブがカラムの長手軸から離間する方向に延在し、カラムから離れた領域からカラム内へ液体を引き込む。

この特徴は、機器がカラムの直立部分から遠位の位置からカラム内に液体を引くことを許容し、タンク内の液体の循環が高められる。

有利には、引き込みチューブがカラムに対して実質的に垂直である。

有利には、引き込みチューブが、カラムの内面に実質的に接線の方向でその内部に液体を引き込み、これによりカラム内の渦の流れを生成することをカラムに許容するように設けられる。

オプションとして、カラム及び引き込みチューブが、実質的にＪ又はＬ字形状の組み合わせを規定する。

有利には、流体配送装置が、カラム内にガスを導入するように動作可能であり、これにより液体の１以上のガスの濃度が低減される。

更に有利には、流体配送装置が、カラム内にガスを導入するように動作可能であり、これにより液体の酸素の濃度が低減される。

機器は、液体における酸素濃度を低減するように動作可能であり、これにより水生有害種の低酸素症を誘起する。

機器が、カラム内にガスを導入するように動作可能であり、これにより液体の１以上のガスの濃度が上昇する。

機器が、カラム内にガスを導入するように動作可能であり、これにより、例えば、液体の１以上のガスの濃度を高めることにより、液体の酸性度が変化する。

液中の１以上のガスの濃度を高めるように動作可能である機器が、平衡状態を維持するために液中の少なくとも一つの他のガスの濃度を低下させるものと理解される。例えば、もし豊富な二酸化炭素、及び乏しい酸素（例えば、５％、４％、３％、２％、１％、０．５％、０．３％の酸素から選択された一つ未満）のガスが周囲環境大気と平衡化された海水（船舶の外部の海水又は湖沼環境）を通じてバブル化されるならば、海水の溶存二酸化炭素の量が増加し、他方、溶存酸素の量が減少する。

有利には、流体配送装置が、カラム内に二酸化炭素を導入するように動作可能であり、これにより液体の二酸化炭素の濃度が上昇する。

機器は、液体における二酸化炭素濃度を増加するように動作可能であり、これにより水生有害種の高炭酸症を誘起する。

有利には、ガスが二酸化炭素を含む。

ガスが、本質的に二酸化炭素である。

もし機器が船舶のバラストタンクの水を再循環するように構成されるならば、はじめに海洋環境からバラストタンク内に引かれた水が、大気中の空気と平衡時のその水の予期される平衡濃度に対応するガス濃度を有する傾向があるものと理解される。もし次にガスが機器のカラム内に導入されて水が再循環されるならば、（以下で説明のように不活性ガス生成器により生成されたガスといった）ガスが空気中の通常のものよりも高い濃度の二酸化炭素及び低い濃度の酸素を有し、溶存二酸化炭素の濃度が増加し、溶存酸素の濃度が減少することが予想される。

有利には、ガスが、二酸化炭素及び窒素を含むガス混合物を含む。

そのようなガス混合物は、上記の船上ＩＧＧを含む、不活性ガス生成器（ＩＧＧ）から相対的に低いコストで簡単に入手することができる。

ガス状混合物が実質的に二酸化炭素及び窒素である。つまり、任意の量の１以上の他のガスが実質的に極めて少量である。

オプションとして、ガスが、二酸化炭素、窒素、及び酸素のガス混合物を含む。

ガス状混合物が実質的に二酸化炭素、窒素、及び酸素である。つまり、任意の量の１以上の他のガスが実質的に極めて少量である。

ガス状混合物が、不活性ガス生成器、ディーゼルエンジン排気、及び／又は船の煙道ガスの形態により提供される。

「Ｈｏｌｅｃ」タイプの生成器といった標準の船上の不活性ガス生成器が、典型的には、約２〜３％の酸素、約１２〜１４％の二酸化炭素、及び窒素の残部の組成を有するガスを生成する。幾つかの場合、そのような酸素レベルが高すぎて、水生有害種を殺し、若しくはその再成長を阻止することができないものと理解される。

原油といった煤煙による汚染に耐えることができる貨物の被覆のためにのみ用いられる船上の煙道ガスシステムは、典型的には、約４．５％の酸素を含む。法律が、５％未満の酸素含量を要求する。そのような酸素レベルが高すぎて、水生有害種を殺し、若しくはその再成長を阻止することができないものと理解される。

幾つかの実施形態においては、ガスが、約０．１％〜約０．３％の範囲、オプションとして約０．２％の酸素、約１２〜１４％の二酸化炭素、窒素の残部（残り）の少量の酸素のみを含む。幾つかの実施形態においては、酸素の濃度が、０．１％未満である。幾つかの実施形態においては、ガスが、約０．２％の酸素、約１２〜１４％の二酸化炭素、窒素の残部（残り）を含む。幾つかの構成においては、一酸化炭素が追加として存在し、オプションとして一酸化炭素が極めて僅かな量であり、更にオプションとして上限約８００ｐｐｍである。ガスが実質的に煤煙を含まない。幾つかの構成においては、少量の煤煙が存在する。

保護が求められる本発明の更なる側面においては、先行の側面に係る機器を備える液体貯蔵タンクが提供される。

タンクは、実質的にＬ字形状のタンクの形態にある。

有利には、カラムがタンクの脚部に設けられ、機器は、脚部から離間して横方向にタンクの（より低い位置の）足部を延在する引き込みチューブを有する。

保護が求められる本発明の更なる側面においては、先行の側面に係るタンクにより提供されるバラストタンクを備える船舶が提供される。

保護が求められる本発明の側面においては、ガスリフトによりガスリフトポンプのカラムを通じて液体媒体をポンピングするステップにして、ガス状流体の流れが実質的に連続の非穿孔壁を有する部分であるカラムのリフト部内に導入されるステップ；カラムの穿孔部に進入する前、リフト部を通じてカラム内でガスが第１距離を上昇することを許容するステップを含む液体媒体の循環方法が提供される。

方法は、有利には、カラム内を上昇する液体を音エネルギーに晒す。

有利には、方法は、ホイッスル装置により音エネルギーを生成し、ホイッスル装置にガス状流体を導入して音エネルギーを生成するステップを含む。

更に有利には、方法は、ホイッスル装置に導入されたガスをカラム内に排気し、これによりカラムを通じた液体媒体のポンピングを生じさせる。

本明細書において本発明の実施形態が添付図面を参照して記述される。
図１は、（ａ）本発明の実施形態に係るガスリフトポンプ機器が組み込まれた船舶のＬ字形状のバラストタンク；（ｂ）本発明の更なる実施形態に係るガスリフトポンプ機器が組み込まれた（ａ）のバラストタンク；（ｃ）（ｂ）に図示のガスリフトポンプ機器が組み込まれた船舶の矩形バラストタンクの概略的な断面図を示す。 図２は、其処を通じたガス流により音エネルギーを生成するように構成された本発明の実施形態に係る流体配送装置の概略的な断面図である。 図３は、其処を通じたガス流により音エネルギーを生成するように構成された本発明の更なる実施形態に係る流体配送装置の概略的な断面図である。 図４は、船舶のバラストタンクに実装された本発明の更なる実施形態に係るガスリフトポンプ機器の概略図である。 図５は、船舶のバラストタンクに実装された本発明のまた更なる実施形態に係るガスリフトポンプ機器の概略図である。 図６は、其処を通じたガス流により音エネルギーを生成するように構成された本発明の更なる実施形態に係る流体配送装置の概略的な断面図である。 図７は、其処を通じたガス流により音エネルギーを生成するように構成された本発明の更なる実施形態に係る流体配送装置の概略的な断面図である。 図８は、其処を通じたガス流により音エネルギーを生成するように構成された本発明のまた更なる実施形態に係る流体配送装置の概略的な断面図である。 図９は、其処を通じたガス流により音エネルギーを生成するように構成された本発明の一実施形態に係る流体配送装置の概略図である。 図１０は、図６の実施形態に係る流体配送装置が設けられた本発明の実施形態に係るガスリフトポンプ機器の概略的な断面図である。 図１１は、Ｘ−Ｘでの図１０のガスリフト機器のカラムの断面図であり、流体注入ポートの接線の配向を示す。 図１２は、図６の実施形態に係る流体配送装置が設けられた本発明の更なる実施形態に係るガスリフトポンプ機器の概略的な断面図である。 図１３は、（ａ）破断した斜視図、（ｂ）側面図、（ｃ）前面図、及び（ｄ）上面図において、本発明の幾つかの実施形態での使用に適するマイクロバブル生成器を示す。 図１４は、図６の実施形態に係る流体配送装置及び図１３の生成器を有する本発明の実施形態に係るガスリフトポンプ機器を示す。 図１５は、図６の実施形態の流体配送装置を有する本発明の更なる実施形態に係るガスリフトポンプ機器を示す。 図１６は、本発明の更なる実施形態に係る音エネルギー生成装置の断面図である。 図１７は、（ａ）側面図及び（ｂ）断側面図において、本発明の更なる実施形態に係る、其処を通じたガス流により音エネルギーを生成するように構成された流体配送装置を示す。 図１８は、図１（ａ）のガスリフトポンプ機器のカラムに設けられた図１７の実施形態に係る１６個の流体配送装置のアレイの（ａ）側面図及び（ｂ）平面図を示す。 図１９は、本発明の更なる実施形態に係る、其処を通じたガス流により音エネルギーを生成するように構成された流体配送装置の断面図を示す。 図２０は、本発明の実施形態に係るチョークチューブ（又はベンチュリ）マイクロバブル生成器の側面図を示す。 図２１は、（ａ）の矢印Ｂの方向において見る時の（ａ）断面及び（ｂ）端面において本発明の実施形態に係るサイクロンマイクロバブル生成器を示す。

図１（ａ）は、船舶の実質的にＬ字形状のバラストタンク１９５に実装された本発明の実施形態に係るガスリフトポンプ機器１５０を示す。この機器１５０は、バラスト水処理機器とも呼ばれる。図示のバラストタンク１９５の形状は、船舶、特には遠洋貨物船において汎用される一つである。タンク１９５は、実質的に直立脚部１９５Ｌと、直立脚部１９５Ｌから横方向に離間して延出する足部１９５Ｆを有するように理解される。

ポンプ機器１５０は、また、液体循環機器とも説明される。図示の構成においては、バラストタンク１９５において液体を再循環するために採用されるためである。

機器１５０は、バラストタンク１９５内にて実質的に直立配向で設けられた中空チューブ部材又はカラム１６０の形態の浸漬部材１６０を有する。

図示の実施形態においては、カラム１６０の下端に屈曲部１６１が設けられ、これにより、バラストタンク１９５の足部１９５Ｆに沿ってカラム１６０の長手軸から横方向に離間するように延出する引き込みチューブ又は取り込みチューブ１６０Ｈに対してカラム１６０の下端が結合される。引き込みチューブ１６０Ｈは、脚部１９５Ｌの遠位のタンク１９５の先端領域１９５Ｔにおいて、その自由端に液体入口１６２を有する。カラム１６０は、その上部自由端に液体出口開口１６５Ｅを有する。

図１（ａ）に示すように、バラストタンク１９５の足部１９５Ｆは、脚部１９５Ｌの幅Ｗと同様の高さＨを有するが、他の構成も有用である。

図示の構成においては、カラム１６０、屈曲部１６１及び引き込みチューブ１６０Ｈが、バラストタンク１９５の外壁１９５Ｗに対して離間した関係にて実装される。幾つかの実施形態においては、カラム１６０が別の場所に設けられる。幾つかの実施形態においては、カラム１６０が、タンク１９５内において異なる場所に設けられる。幾つかの実施形態においては、カラム１６０の少なくとも一部（及び幾つかの実施形態においては、カラム１６０の実質的な全体）が、タンク１９５の外部に設けられる。

カラム１６０が、足部１９５Ｆの先端領域１９５Ｔから脚部１９５Ｌに延びるとの特徴が、タンク１９５における液体の再循環を高め、また「デッド・スポット」のリスク若しくはタンク１９５において確立されるようになる実質的に停滞した領域を低減する。従って、タンク１９５内の実質的に全ての液体が、カラム１６０を通じて流れるように促進される。

図１（ａ）の実施形態においては、カラム１６０が、脚部１９５Ｌの上部領域に延びることを見ることができ、バラスト水の循環が更に促進される。

例えば、特定のガス又はガス混合物への暴露によってタンク１９５内の液体を処理するためにカラム１６０が採用されるならば、タンク１９５の１以上のゾーンにおける液体がガスに晒されることに失敗するリスクが低減されるという利点を有する。引き込みチューブ１６０Ｈが不存在の場合、先端領域１９５Ｔの水が、さもなければカラム１６０を通じて引かれた水と混合せず、従って、脚部１９５Ｌにおけるものとは異なる溶存ガス組成を有する。

水生有害種の個体数の制御のために機器１５０が用いられる場合、液体に溶存する１以上のガスの量の制御により、水生有害種が規定の溶存ガス組成の液体に晒されないとのリスクがデッド・スポットの除去によって低減される。

幾つかの実施形態においては、採用されるガス処置工程に依存して、減じられたレベルの酸素及び／又は高められたレベルの二酸化炭素及び／又は１以上の他のガスを有する液体に水生有害種を晒すことが望ましい。減じられたレベルの酸素は、低酸素症による水生有害種の死亡に帰結する。高められたレベルの二酸化炭素は、高炭酸症による水生有害種の死亡に帰結する。もし酸素レベルが減じられ、また同時に、溶存二酸化炭素のレベルが高められるならば、減じられたレベルの酸素及び高められたレベルの二酸化炭素の組み合わせにより、オプションとして低酸素症及び高炭酸症の組み合わせにより、死亡が誘起される。

ガス注入器１０は、位置Ｐ１でカラム１６０内にガスを注入するように配置される。図示の実施形態においては、位置Ｐ１は、使用に際してガスリフトポンプ機器１５０の動作が要求される（１９７Ｌとラベルされた）バラストタンク１９５における液体の最低位の予想されたレベルの下に配置される。レベル１９７Ｌは、低位又は最低位実用レベルと呼ばれる。

ガス供給導管１６０Ｇの手段により要求時にガス状流体（又はガス）の供給が注入器１０に提供される。

図示の実施形態においては、カラム１６０の上部自由端１６０Ｅに出口開口１６５Ｅが設けられ、すなわち、カラム１６０を規定する筒状部材が開口で終端する。上部自由端１６０Ｅは、タンク１９５の充填レベル１９７Ｈの予期される上限の下に設けられるが、他の構成も有用である。そのような充填レベル１９７Ｈが、高位実用レベルと呼ばれる。

上部自由端１６０Ｅからのカラムの長さＬ２に亘る上部自由端１６０Ｅからのカラム１６０の壁の部分１６０Ｐが穿孔される。図示の実施形態においては、その壁には複数の開口１６５Ｗが設けられ、カラム１６０内の水がカラム１６０から流出することが許容される。図１（ａ）における穿孔部分１６０Ｐは、カラム１６０の穿孔ガイドチューブ又はガイドチューブ部分とも呼ばれる。

穿孔ガイドチューブ１６０Ｐにおける開口１６５Ｗが十分に大きく、カラム１６０を通じた液体の流れに同伴され得る粒子若しくは水生有害種といった他の物体の其処を通じた通過を許容する。これは、開口１６５Ｗの閉塞を阻止するためである。幾つかの実施形態においては、開口が、約１０ｃｍの直径を有するが、他のサイズも有用である。幾つかの実施形態においては、開口は、直径約１５ｃｍである。幾つかの実施形態においては、開口は、ガイドチューブ１６０Ｐの表面積の約２５％〜約５０％の領域を占めるように形成される。他の構成も有用である。

長さＬ１のカラム１６０の非穿孔部１６０ＵＰが、ガイドチューブ部分１６０Ｐ及びガス注入器１０の間に設けられる。非穿孔部１６０ＵＰは、「リフト部」又は「リフトチューブ」１６０ＵＰと呼ばれる。以下でより詳細に記述のように、リフトチューブ１６０ＵＰは、穿孔ガイドチューブ１６０Ｐに液体が進入する前、注入器１０により注入されたガスによりカラム１６０を通じた液体のポンピングが確立されることを可能にする。図１（ａ）のものを含む、幾つかの実施形態においては、ガイドチューブ１６０Ｐの下のカラムの実質的に全体及び屈曲部１６１及び引き込みチューブ１６０Ｈが、実質的に連続の、非穿孔壁を持つように形成される。

図示の実施形態においては、穿孔ガイドチューブ１６０Ｐは、タンクにおける液体の最低位の予期されるレベル１９７Ｌ（若しくは低位実用液体レベル）の上の距離Ｌ３のレベルに設けられることが分かる。

ガス注入器１０の位置Ｐ１及びリフトチューブ１６０ＵＰの長さＬ１は、距離Ｌ３（すなわち、リフトチューブ１６０ＵＰが低位実用液体レベル上に突出する長さ）がガス注入器１０からガイドチューブ１６０Ｐへのリフトチューブ１６０ＵＰの長さＬ１の３０％を超えないように選択されるが、他の値も有用である。これは、十分なポンピング動作を確保するためであり、ガス注入器１０を通じたガスの注入により達成され、バラストタンクの液体が低位実用液体レベル１９７Ｌから穿孔ガイドチューブ１６０Ｐの底部まで引き上げられる。これにより、リフトチューブ１６０ＵＰを通じた液体上昇が許容され、ガイドチューブ１６０Ｐの開口１６５Ｗを通じて放出され、液体循環が促進される。

図１（ｂ）は、船舶のバラストタンク２９５に実装された本発明の更なる実施形態に係るガスリフトポンプ機器２５０を示す。図１（ａ）の特徴に対する図１（ｂ）の実施形態の同様のものが、数１に代えて数２の接頭辞が付された同様の参照記号で示される。

図１（ｂ）の実施形態のバラストタンク２９５は、図１（ａ）の実施形態のタンク１９５に実質的に同一である。機器２５０は、ガス注入器１０がカラム２６０の下端に設けられ、またカラムの垂直高さに関するカラムの中間点又はその付近の位置に設けられない点を除いて図１（ａ）の機器１５０と同様である。カラム２６０のリフトチューブ部分２６０ＵＰは、図１（ａ）の実施形態のリフトチューブ部分１６０ＵＰと同様の長さ（Ｌ１）である。注入器１０がカラム２６０の基部（屈曲部２６１の直上）に設けられるため、カラム２６０の穿孔ガイドチューブ部分２６０Ｐが、図１（ａ）の実施形態のものよりも長い。しかしながら、カラム２６０、屈曲部２６１、及び引き込みチューブ２６０Ｈの全体長は、図１（ａ）の実施形態と実質的に同一であることが分かる。

注入器１０がカラム２６０の低い位置に設けられ、また（穿孔された）ガイドチューブ部分２６０ＵＰが、カラム２６０の下方へ更に延びるため、ガスリフトポンプ機器２５０は、タンク２９５の液体のより広範囲の深さに亘りタンク２９５の液体の循環を維持することができることが図１（ｂ）から分かる。この範囲が、機器の「実用範囲」と呼ばれる。

図１（ｃ）は、船舶の矩形のバラストタンク２９５Ｒに実装された図１（ｂ）の実施形態のガスリフトポンプ機器２５０を示す。機器２５０の動作は、図１（ｂ）の実施形態のものと同様であると理解される。

図２は、本発明の実施形態に係る流体配送装置１００を示し、ホイッスルの態様での装置１００を通じたガス流により音波の形態の音エネルギーを生成するように動作可能である。装置１００は、ガスリフトポンプ機器のカラムにおける液体へ装置１００を介して進入したガスを注入するようにも動作可能である。

幾つかの実施形態においては、装置１００は、図１（ａ）〜（ｃ）の実施形態の注入器１０に代替する。幾つかの実施形態においては、装置１００は、ガスリフト機器のカラムに流れる液体内に伝達又は送出される音エネルギーを生成するように構成され、代替の場所（例えば、ガス貯蔵タンク、ガス再循環ライン又は大気）に其処を通じて流れるガスを逃がさない。装置１００は、ガスリフトポンプ機器のカラムに流れる液体に音エネルギーを向けるように構成され得る。

装置１００は、装置１００の本体部を成すチャンバー１１０、及びノズル１２０の出口開口１２１を介してチャンバー１１０内にガス状流体の流れを供給するように構成された流体ノズル１２０を有する。幾つかの実施形態においては、装置１００は、約３４０ｍｓ^-1以上の速度といった超音速でノズル１２０から流出するガス（例えば、空気、窒素、又は任意の適切な不活性ガス又は混合ガスといった他のガス）の流れを提供するように作動される。亜音速を含む他の速度も有用である。

図示の実施形態においては、ノズル１２０は、閉じた端部であるチャンバー１１０の第１端部１１１に向かう方向にてチャンバー１１０内にガス状流体の流れを提供するように構成される。ノズル１２０は、実質的に切頭円錐の外部及び内部の輪郭を有する。ノズル１２０のシリンダー軸に対する切頭円錐の内面のテーパー角度は、それに対する切頭円錐の外面のもの未満であるが、他の条件も有用である。

第１端部１１１とは反対の第２端部１１２においては、チャンバー１１０は、チャンバー１１０からガス状流体が流出することを許容するように構成された開口１４１、１４２を有する。

図２の実施形態においては、チャンバー１１０内に受容部材１３０が設けられる。受容部材１３０は、開いたキャビティー１３７を規定する壁１３１を有するカップ状部材の形態にあり、受容部材１３０の開口１３５がノズル１２０に向かう方向に向いている。

装置１００は、チャンバー１１０内に進入するガス状流体を受容部材１３０の開口１３５に向かって流れるように向けるように構成される。

ノズル１２０を通じたガス状流体の流れは、実質的に一定の速度及び圧力で生じるように調整される。ガス状流体がノズル１２０から出る時に流体が拡張し、受容部材１３０に向かう前方に伝搬する前方向圧力波（衝撃波）を生成する。

前方向圧力波の一部が受容部材１３０上に衝突する。従って、受容部材１３０内の流体の圧力が増加し、逆方向の圧力波（衝撃波）が生成され、前方向圧力波とは逆方向に伝搬する。逆方向圧力波は、「反射された」圧力波又は衝撃波とも呼ばれる。

逆方向圧力波が前方向圧力波と衝突し、従って前方向波の伝搬に「フィードバック」メカニズムが提供される。ガス状流体が受容部材１３０から出る時の前方向及び逆方向波の相互作用は、音エネルギーの生成に帰結するように構築される。幾つかの構成においては、超音波エネルギーが生成される。音エネルギー（超音波エネルギー若しくはこれを含む）が、チャンバー１１０から出てチャンバー１１０に接触する液体１０２に伝搬する。音エネルギーは、縦圧力波の形態において液体１０２内に伝搬し、チャンバー１１０から離れるように液体１０２を介して伝搬する。

図２の実施形態においては、ガスがノズル１２０により受容部材１３０へ向けられるため、受容部材１３０に閉じ込められたガスが共鳴周波数で共鳴する。幾つかの構成においては、従って、チャンバー１１０は、ガス状流体の共鳴がそこで起こるために共鳴チャンバー１１０と呼ばれるものと理解される。チャンバー１１０は、それ自体が共鳴せず、つまりチャンバー１１０は、チャンバー１１０の共鳴周波数で振動しないものと理解される。しかしながら、受容部材１３０内に閉じ込められたガスが、とりわけ受容部材１３０により規定されたキャビティー１３７の深さＤにより決定される周波数で共鳴し得る。

チャンバー１１０に進入するガス状流体は、複数の出口導管１４１、１４２を介してチャンバー１１０から流出するように構築される。図２の実施形態においては、チャンバー１１０から流出する流体は、流体がノズル１２０を介してチャンバー１１０内に進入する方向とは実質的に反対の方向においてノズル１２０の外面上を流れる。

図示の実施形態においては、装置１００は、液体媒体内に浸漬されるように配置され、従って、液体媒体内に音エネルギーが送出される。

上記のように、装置１００により生成された音エネルギーの周波数が、受容部材１３０により規定されたキャビティー１３７の深さＤに依存する。幾つかの実施形態においては、深さＤが増減され、これにより機器の動作が調整される。深さＤ若しくはノズル１２０からの受容部材１３０の距離の調整は、温度、圧力、及び／又は１以上の他の運転状態又はパラメーターといった機器の予期される運転状態に依存して要求される。調整は、また製造及び／又は組立の公差を吸収することも要求される。

図示の実施形態においては、受容部材１３０の位置が固定される。幾つかの実施形態においては、受容部材１３０とノズル１２０の出口開口１２１の間の距離が、例えば、スクリュー機構で変更される。受容部材１３０の位置調整は、例えば、製造に付随する機械加工公差若しくは装置１００の組立に付随する公差を補償する上で有用である。受容部材１３０の深さＤを調整するための他の手段といった他の構成も有用である。

装置１００の共鳴周波数の選択、すなわち装置１００により生成される音エネルギーの周波数は、バクテリア種といった、水生有害種の致死が望ましい用途において重要であると理解される。これは、幾つかのバクテリアは、１以上の他の周波数の音波と比較して所定の周波数又は周波数帯域の超音波といった音波に晒される時に死に至りやすいためである。

幾つかの実施形態においては、複数の装置１００が設けられ、各々が、ＡＮＳの致死における液体処理機器の効率を高めるべく、実質的に異なる周波数若しくは周波数帯の音エネルギーを生成するように構成される。

図３は、本発明の更なる実施形態に係る流体配送装置２００を示す。図２の装置１００の特徴に対する図３の装置２００の同様のものが、数１に代えて数２の接頭辞が付された同様の参照番号で提示される。

装置２００は、ノズル２２０がガス状流体の流れを提供するように設けられたチャンバー２１０を有する。受容部材２３０は、チャンバー２１０の壁に設けられ、またノズル２２０を介してチャンバー２１０に進入するガス状流体の視野の直線上に位置づけられる。

図２の実施形態のように、受容部材２３０は、カップ状部材の形態である。カップ状部材の外部は、装置２００の外部の環境に直接接触するように設けられる。

使用に際しては、共鳴チャンバー２１０に流入するガス状流体の受容部材２３０上への衝突が、図２の実施形態に関して記述したように音エネルギーの生成及びチャンバー２１０と音響連通した液体媒体２０２内への縦音圧力波の形態の音エネルギーの送出を生じさせる。従って、装置２００は、特定のバクテリアＡＮＳといった特定のＡＮＳを殺すように動作可能である。装置２００は、液体媒体２０２内へ超音波エネルギー（超音波圧力波）を送出するように構成される。

更には、受容部材２３０へのガス状流体の衝突は、受容部材２３０の加熱を生じさせるように設定される。特定の条件下においては、受容部材２３０の温度が、周囲温度からＡＮＳに有害な温度まで上昇する。有利には、装置２００が浸漬された液体が、受容部材２３０の外面に接触して流れ、液体の加熱に帰結するものと理解される。これは、更に、液体に存在するバクテリア若しくは他のＡＮＳの死にも貢献し得る。

幾つかの用途においては、本発明の実施形態に係る流体配送装置１００、２００が、船舶のバラストタンクの液体の再循環を生じさせるように設けられたガスリフトポンプ機器に設けられる。従って、図１の実施形態の注入器１０に加えて若しくは代替して１以上の装置１００、２００が設けられ得る。１以上の装置１００、２００は、注入器１０と同一の場所に設けられ(例えば、注入器１０に置換して設けられる時)、若しくはカラム１６０、２６０の１以上の異なる場所に設けられ得る。

図４は、本発明の更なる実施形態に係るバラスト水処理機器４５０を示し、ここでは、１つよりも多いカラム４６０が設けられ、各カラム４６０が、チューブ部材４６０の形態である。図４の実施形態においては、３つのチューブ部材４６０Ａ、４６０Ｂ、４６０Ｃが設けられる。任意の適切な数のチューブ部材が設けられ得るものと理解される。

図示の実施形態においては、各チューブ部材４６０Ａ、４６０Ｂ、４６０Ｃが単一のガス注入器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを有し、各々がそこに結合され、ガスがそこを介して各チューブ部材４６０Ａ、４６０Ｂ、４６０Ｃの容積４６５Ａ、４６５Ｂ、４６５Ｃ内に推進される。ガスは、個別のガス供給導管４８０Ａ、４８０Ｂ、４８０Ｃにより各注入器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに供給される。

各注入器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを通じたガスの流れがコントローラー４５０Ｃにより制御されることを確保するために、逆止め弁といったバルブ４６２Ａ、４６２Ｂ、４６２Ｃが、各注入器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの上流で各個別の導管４８０Ａ、４８０Ｂ、４８０Ｃに設けられる。バルブ４６２Ａ、４６２Ｂ、４６２Ｃは、バラストタンク４９５の外又はタンク４９５の内側の位置で各導管に位置づけられ、またオプションとして、例えば空気源による空気作用により作動される。幾つかの実施形態においては、バルブが導管に設けられず、むしろガス源又はガス源から各導管４８０Ａ、４８０Ｂ、４８０Ｃへガスを送るガス供給ラインに設けられる。

各チューブ部材４６０Ａ、４６０Ｂ、４６０Ｃは、各々、対応の注入器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ上に設けられた液体レベルセンサー４７１Ａ、４７１Ｂ、４７１Ｃを有し、タンク４９５の液体のレベルが各センサー４７１Ａ、４７１Ｂ、４７１Ｃのものに到達する時にコントローラー４５０Ｃに信号を供給するように構成される。バラストタンク４９５の液体のレベルが所定の液体レベルセンサー４７１Ａ、４７１Ｂ、４７１Ｃのレベルに到達若しくは超えると、コントローラー４５０Ｃは、ガス状流体が、対応の注入器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを介してレベルセンサー４７１Ａ、４７１Ｂ、４７１Ｃに関連した対応のチューブ部材４６０Ａ、４６０Ｂ、４６０Ｃに流れ込むことを許容する。

さらに液体レベルセンサー４７１Ａ、４７１Ｂ、４７１Ｃが作動される時にガス状流体が任意の他のチューブ部材４６０Ａ、４６０Ｂ、４６０Ｃに供給されるならば、他のチューブ部材４６０Ａ、４６０Ｂ、４６０Ｃへのガス状流体の供給が終了され得るが、この他の構成も有用である。例えば、一つの注入器がその対応のチューブ部材へのガス供給を実行するように構成される液体レベル範囲が、別の注入器がその対応のチューブ部材へのガス供給を実行するように構成される液体レベル範囲に重複するように設定され得る。

図２又は図３の流体配送装置の生成の音エネルギーが図４の機器４５０において用いられ得ると理解される。以下に記述の図６のものといった本発明の実施形態に係る他の流体配送装置も有用である。

図１（ａ）の実施形態のカラム１６０と同様において、各チューブ部材４６０Ａ、４６０Ｂ、４６０Ｃは、個別の非穿孔リフト部(若しくはリフトチューブ部)４６０ＡＵＰ、４６０ＢＵＰ、４６０ＣＵＰを有し、各注入器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃがその中にガスを注入する。各非穿孔リフト部の直上には穿孔ガイドチューブ部分４６０ＡＰ、４６０ＢＰ、４６０ＣＰがある。

幾つかの実施形態においては、各チューブ部材にレベルセンサーが設けられるのではなく、別のレベルセンサー、例えばタンク側壁に実装されたセンサーが設けられる。コントローラー４５０Ｃは、バラスト水の充填及び非充填を制御するための別のバラスト水システムコントローラーといった外部源から液体レベル信号を受信するように構成される。

図５は、本発明の実施形態に係る機器５５０を示し、ここでは、チューブ部材５６０の形態の直立カラム５６０が、船舶のバラストタンク５９５内に設けられる。ガス注入器５１０の形態の流体配送装置が、カラム５６０内の液体にガスを注入するために設けられる。図示の実施形態においては、ガス注入器５１０が、ドラム５８５に巻かれて設けられたホース５８０の自由端に設けられる。ガス注入器５１０は、コントローラー５５０Ｃの制御の下でドラム５８５の回転によりカラム５６０内において上昇又は下降される。

カラム５６０は、その下端から長さＬＵＰの非穿孔部５６０ＵＰ、及びその上端までの長さの残部に沿って長さＬＰの穿孔部５６０Ｐを有する。図１及び図４の実施形態に関して上述したように、非穿孔部がカラムリフトチューブ部分５６０ＵＰと呼ばれ、他方、穿孔部分がガイドチューブ部分５６０Ｐと呼ばれ得る。

非穿孔チューブの形態のリフトチューブ部材５８０ＬＴがホース５８０に結合され、そこと実質的に同軸に位置づけられる。リフトチューブ部材５８０ＬＴは、ガス注入器５１０と共に上昇及び下降されるように構成される。ガス注入器５１０は、リフトチューブ部材５８０ＬＴの下端でカラム５６０内の液体内にホース５８０により運ばれるガスを注入するように動作可能である。リフトチューブ部材５８０ＬＴは、十分に大きい直径を有し、ガス注入器５１０によりカラム５６０内に注入されたガスがリフトチューブ部材５８０ＬＴ内で上昇することを許容し、またガスリフトによるカラム５６０内のガスのポンピングを誘起する。

図５は、タンク５９５内の液体のレベルが最も高い（高位）実用レベル５９７Ｈのものに対応する時、実質的にカラム５６０内の最も高い許容可能な位置にあるリフトチューブ部材５８０ＬＴを示す。

機器５５０は、タンク５９５の液体のレベルより下の適切な距離にガス注入器５１０を配置し、タンク５９５の液体の効果的循環を生じさせるように動作可能であるものと理解される。

幾つかの実施形態においては、流体レベルモニタリング装置Ｓが設けられ、タンク５９５内の液体のレベルを決定するように配備される。機器５５０は、モニタリング装置Ｓの参照により決定されるタンク５９５内の液体レベルに応答して、ガス注入器５１０の要求される垂直位置を決定するように動作可能である。

機器５５０は、タンク５９５内の液体の「実用範囲」を有し、これは、機器５５０による液体のポンピングが実行される液体レベルの範囲である。この範囲は、低位実用レベル５９７Ｌと高位実用レベル５９７Ｈにより規定される。タンク５９５内の液体のレベルが実質的に高位実用レベル５９７Ｈであり、リフトチューブ部材５８０ＬＴが図５に図示の位置にあれば、注入器５１０を介したガスの注入により、リフトチューブ部材５８０ＬＴ内において液体が上昇し、その上端、実質的にバラストタンク５９５内の液体の自由面でリフトチューブ部材５８０ＬＴから現れる。リフトチューブ部材５８０ＬＴが存在しない場合、カラム(の穿孔部分)に注入されたガスが、カラム１６０を通じた液体の効果的なポンピングを生じさせることができないものと理解される。リフトチューブ部材５８０ＬＴの存在がカラム１６０を通じた液体のポンピングを促進し、従ってタンク５９５内での液体の効果的な循環を促進する。

もしリフトチューブ部材５８０ＬＴがカラム５６０内において降下されるならば、ガスがホース５８０を通じて流れるためにその上端から現れる液体及びガスが、図１の実施形態と同様の態様で表面に向かってカラム５６０のガイドチューブ部分５６０Ｐ内を上昇するものと更に理解される。リフトチューブ部材５８０ＬＴが降下されるため、液体レベルが最高位の実用レベル５９７Ｈにあれば、ガイドチューブ部分５６０Ｐの有効長が増加する。従って、タンク５９５内の所定の液体レベルにとっては、図５の実施形態により、ガイドチューブ部分５６０Ｐの有効長がリフトチューブ部材５８０ＬＴの垂直位置に依存して変動することが許容される。

タンク５９５内の液体のレベルが高位実用レベル５９５Ｈを下回るならば、リフトチューブ部材５８０ＬＴが降下されるものと理解される。幾つかの構成においては、リフトチューブ部材５８０ＬＴが降下され、その上端部が液体レベル以下になり、これにより、リフトチューブ部材５８０ＬＴの上端部からポンプされた液体が放出される。

幾つかの実施形態においては、流体レベルモニタリング装置Ｓを有する代わりに、機器５５０は、ホース５８０を通じたガスの流速が事前設定範囲内にあるカラム５６０内の垂直位置に注入器５１０を位置づけることにより、ガス状流体がガス注入器５１０に供給されるレベルを決定するように構成され得る。幾つかの実施形態においては、機器５５０は、注入器５１０での圧力のヘッドが事前設定の範囲内にある垂直位置に注入器５１０を位置づけるように構成され得る。

他の構成も有用である。

幾つかの実施形態においては、注入器５１０は、複数のガス出口開口又は出口ノズルを有し、これを介してガスが注入器５１０から流出する。幾つかの実施形態においては、ノズルが、周囲に離間した位置で半径方向に注入器５１０から出るようにガスを向けるように構成され得る。

図６は、本発明の更なる実施形態に係る流体配送装置６００を示す。図３の実施形態の特徴に対する図６の装置６００の同様のものが、数２に代えて数６の接頭辞が付された同様の参照記号で示される。装置６００は、図２及び図３の実施形態と同様の態様で動作可能であり、以下で記述のように装置６００を介してガスが推進される際に音エネルギーを生成する。装置６００は、ガスリフトポンプ機器のカラムの流体の流路に設けられるように構成されたハウジング６０１に設けられる。

従って、装置６００は、ポンピング動作の過程で生じることが予想されるカラムを通じた液体の流れが方向（通常は、上向きの方向）に関して定義されるように、上流部６０１Ａ及び下流部６０１Ｂを有する。

出口６４１、６４２を介したガスの放出によりポンプされるため、装置６００を流れ去る液体に与える抗力の量を低減するべく、ハウジング６０１の下流部６０１Ｂがテーパー付けられる。

装置６００の上流部６０１Ａは、ノズル６２０、チャンバー６１０及びガス状流体出口６４１、６４２を有する。装置６００は、圧力下でノズル６２０を介して受容部材６３０内へガスを注入するように動作可能である。受容部材６３０は、チャンバー６１０の壁の上流部に結合され、またそこを介して突出する。図６の実施形態においては、受容部材６３０は、チャンバー６１０の上流に突出する。これは、受容部材６３０の外面への装置６００を流れ去る液体の暴露を促進する。ノズル６２０から受容部材６３０内へのガス流が音エネルギーの生成に帰結し、装置６００が浸漬された液体媒体内に伝達(若しくは送出)される。

図６のものといった幾つかの実施形態においては、受容部材６３０は、装置６００を介したガス状流体の流れにより加熱されるように構成され、これにより、特定のＡＮＳが殺される。従って、ノズル６２０からチャンバー６１０内へのガスの流れに付随する幾らかの運動エネルギーが熱という形態にて受容部材６３０で放散される。

図７は、本発明の更なる実施形態に係る流体配送装置７００を示す。装置７００は、流体ノズル７２０及び受容部材７３０を有する。受容部材７３０は、上記した実施形態の場合のようにカップ状の形状を有し、またキャビティー７３５を規定する。ノズル部材７２０は、キャビティー７３５内へガス状流体の流れを向けるように配置される。

受容部材７３０が流体導管又はパイプ７６０に結合され、これを介して流体が流される。使用に際しては、ガス状流体がノズル７２０を介して、また受容部材７３０のキャビティー７３５に向かって推進される。ノズル７２０を介したガス状流体の流速が上述のように十分に早い時、前方に伝搬する音衝撃波が生成され、またノズル７２０からのガスが受容部材７３０から外へ偏向されるため、後方に伝搬する衝撃波が生成される。装置７００は、ノズル７２０からのガス状流体の流れにより生成された音エネルギーがパイプ７６０に流れる液体内へ送出されるように構成される。図示の実施形態においては、パイプ７６０は、ガスリフトポンプ機器のカラムの少なくとも一部を規定する。

更には、図示の実施形態においては、装置７００を介したガス状流体の流れは、ノズル７２０から放出するガス状流体が最終的にパイプ７６０に流入するように構成され、これにより、ガスリフトによりパイプ７６０内の流体のポンピングが生じる。このために、開口７４１、７４２がパイプ７６０の壁に設けられ、ガス状流体がパイプ７６０に流入することが許容される。幾つかの代替の実施形態においては、ガスは、導管７６０内に到達せず、ノズル７２０を介して再循環され、若しくは大気へ排出される。他の構成も有用である。

代替として若しくは加えて、ガス状流体が、音エネルギーを生成するように構成されていない従来のガス状流体注入器といった代替手段によりパイプ７６０内に導入され得ると理解される。

パイプ７６０の長さにおける受容部材７３０及びノズル７２０の位置が、幾つかの実施形態において、パイプ７６０内への音エネルギーの送出を可能とする若しくは促進する上で重要であると理解される。

幾つかの実施形態においては、より効率的に音エネルギーを導管７６０内の液体に結合するためにポアッソン効果が探求され得ると理解される。これは、装置７００により生成される音エネルギーの波長の１／４の奇数倍に対応する装置７００からの距離にある導管７６０の位置で導管７６０を強固にクランプすることにより達成され得る。他の構成も有用である。

導管７６０の長さ及び直径、ノズルの寸法、及び受容部材構成、及びノズルに流れる流体の流速は、音エネルギーの所望の周波数を生成し、ＡＮＳの死を最適化するために構成され得るものと理解される。

多数の装置７００が設けられた導管７６０に沿う又は導管７６０の周りの場所に設けられ得るものと理解される。幾つかの構成においては、導管７６０へのガスの流入を許容する多数のガス通気孔が導管７６０の周囲に設けられる。

更には、本発明の幾つかの実施形態においては、流体配送装置により配送されるガス状流体が、ＡＮＳの生存を低減し、及び／又はＡＮＳを殺すべく構成される。「減じられた生存」との用語により、ＡＮＳが、高炭酸症、低酸素症、これらの組み合わせ、若しくは更なる生存低減プロセスのいずれかによって致死に至りやすくされることが意味される。

液体中の所定のガス成分の濃度を低減するため、(例えば、液体を流れる気泡にされた)液体に接するガス中のガス成分の分圧は、ガス中のガス成分の分圧よりも液体中のガス成分の分圧を高くするものでなければならないと理解される。この圧力差により、液体／ガス界面を介してガスバブル内にガス分子が推進される。

従って、液体よりも低い酸素濃度のガスが気泡化されて液体を流れるならば(例えば、実質的に酸素ゼロ)、液中の酸素濃度が低減される。液体よりも高い二酸化炭素濃度のガスが気泡化されて液体を流れるならば、液中の二酸化炭素濃度が上昇する。(空気と接する時の液中の二酸化炭素及び酸素の平衡濃度に関して)二酸化炭素濃度を高めるため及び酸素濃度を低減するための適切なガスは、例えば、船舶煙道ガスといった燃焼ガス、又は例えばＨｏｌｅｃタイプといった不活性ガス生成器により生成されたガスを含む。

図８は、増幅チャンバー２９０に適合された図２の流体配送装置の概略的な断面図である。チャンバー２９０は、本体部２９１の基(広)端で増幅チャンバー２９０の壁を規定するように設けられた可撓性膜２９３を有する実質的に切頭円錐の本体部２９１を有する。

受容部材２３０の外面がチャンバー２９０の頂部の壁の一部を成す態様で、増幅チャンバー２９０の反対側の端部でチャンバー２９０が装置２００に結合される。従って、装置２００は、増幅チャンバー２９０内に直接的に音エネルギーを向けるように配置される。チャンバー２９０内へのガスの流れへの任意の制限を最小化することが有利である。図示の実施形態においては、受容部材２３０は、ノズル２２０又は受容部材２３０から放出されるガスが増幅チャンバー２９０に流入することを許容する解放フレーム構造２１０により保持される。

図８の実施形態においては、図示の増幅チャンバー２９０は、実質的に切頭円錐形状を有するように図示される。例えば、ノズル２２０／受容部材２３０からの距離を関数とする断面積における対数増加といった他の形状も有用であるものと理解される。チャンバー２９０の壁輪郭に対数のカーブが付随するかもしれない。使用に際しては、チャンバー２９０は、装置２００及びチャンバー２９０が浸漬される液体２０２内へ送出された音エネルギーの振幅の増加を可能にする。これは、幾つかの実施形態においては、少なくとも部分的であり、装置２００及び液体２０２の間のインピーダンスの不整合を低減するために増幅チャンバー２９０が設けられ、これにより装置２００から液体２０２へエネルギーがより効率的に伝達される。

図示の実施形態の増幅チャンバー２９０は、金属材料から成る。プラスチック材料を含む他の材料も有用であるものと理解される。

図９は、図８の実施形態のものと同様の増幅チャンバー６９０に適合された図６の実施形態に係る流体配送装置６００の概略図である。

チャンバー６９０が、受容部材６３０を包囲するように装置６００に適合され、受容部材６３０がチャンバー６９０の壁の一部を形成する。従って、装置６００は、チャンバー６９０内に直接的に音波を向けるように、ひいては周囲の液体媒体６０２内へ波を向けるように構成される。

使用に際しては、増幅チャンバー６９０は、ポンプされた液体の流れの方向に対して実質的に垂直に配向される。従って、出口６４１、６４２から放出されるガスが、使用に際しては、図の平面から出て上昇する。

図１０は、本発明の更なる実施形態に係るガスリフトポンプ機器７５０の概略図である。図１の実施形態の特徴に対する図１０の実施形態の同様のものが、数１に代えて数７の接頭辞が付された同様の参照記号で示される。

機器７５０は、バラストタンク(不図示)内において実質的に直立に配向されて設けられた実質的に中空チューブ部材の形態のカラム７６０を有する。

図示の実施形態においては、カラム７６０の下端に屈曲部７６１が設けられ、カラム７６０の長手軸から横方向に離間して延出する引き込みチューブ又は取り込みチューブ７６０Ｈに対してカラム７６０の下端を結合する。引き込みチューブ７６０Ｈは、その自由端で液体入口７６２を有する。カラム７６０は、その上部自由端に液体出口開口７６５Ｅを有する。引き込みチューブ７６０Ｈがカラム７６０の一部と考えられ、従って、図５の機器５５０のものと同様の実質的にＬ字形状の液体カラム７６０としてカラムが説明され得るものと理解される。

図６に図示の種類の流体配送装置６００がカラム７２０に設けられ、また図示のように配向され、受容部材６３０が装置６００の上流端に設けられる。

機器７５０は、流体配送装置６００の上流にマイクロバブル生成器７７０を有する。図１０の実施形態においては、マイクロバブル生成器７７０は、流体配送装置６００の下に位置づけられる。

その生成器７７０は、慣例のベンチュリ装置の形状を有するベンチュリ部７７１を有する。図１１の実施形態においては、ベンチュリ部７７１は、カラム７６０に流れる液体をベンチュリ部７７１に流すように設けられる。ベンチュリ部は、慣例の態様において、咽喉部Ｔを通し、続いて発散部Ｄを通すように液体を向けるように構成された収束部Ｃを有する。

液体注入器７７５は、ベンチュリ部７７１の上流でカラム７６０内に液体Ｌ₂の流れを注入するように設けられる。位置Ｘ−Ｘにおけるカラム７６０の断面図が図１１に示される。

液体注入器７７５は、カラム７６０の内面７６０Ｓの実質的に接線方向においてカラム７６０内に液体Ｌ₂を注入するように構成されることが分かり、液体Ｌ₂がカラム７６０内で接線方向の速度成分を持つ。これにより、カラム７６０を通じて上流に流れる液体が実質的に一つの方向に渦を巻く。

流体は、カラム７６０を通じて上流に流れるため、カラム７６０に沿う軸方向の速度成分も持つものと理解される。従って、注入器７７５は、カラム７６０内における流れの渦の確立を促進するように設けられる。

ガス注入器７７８は、ベンチュリ部７７１の上流でカラム７６０内にガス７７８Ｆの流れを注入するように設けられる。図示の実施形態においては、ガス注入器７７８は、液体注入器７７５の下流の位置でガスを注入するように設けられる。ガスが上昇するために実質的な垂直なカラム７６０の遠位の引き込みチューブ７６０Ｈの自由端でその内部に液体が引き込まれることが生じる。液体は、引き込みチューブ７６０Ｈを通じて引かれ、カラム７６０を通じて上昇する。

液体注入器７７５からの液体及びガス注入器７７８からのガスがベンチュリ部７７１に進入する時にマイクロバブルが生成されるように機器７５０が構成される。マイクロバブルは、液中のバクテリアＡＮＳが付着し得るサイトとして働く。

流体配送装置６００により生成される音エネルギーによるバクテリアＡＮＳの死の可能性が、マイクロバブルの生成により高められる。これは、少なくとも部分的に、音エネルギーがマイクロバブルの激しい破裂を生じさせることができ、超音波衝撃波といった衝撃波が生じ、これにより、マイクロバブルに捕捉されたバクテリアＡＮＳに損傷及び死が生じるためである。

幾つかの実施形態においては、カラム７６０は、約８インチ（約２０ｃｍ）の直径を有し、液体注入器７７５が、約２インチ（約５ｃｍ）の直径を有する。幾つかの実施形態においては、流体配送装置６００は、約３．５〜４．０棒ゲージ(bar gauge）（３５０〜４００ｋＰａ）の圧力で約５０ノルマル(normal)ｍ³／ｈのガス流速の供給を受ける。

幾つかの実施形態においては、１以上の寸法及び／又は１以上の動作パラメーターの他の値も有用である。

マイクロバブル生成器７７０を採用する本発明の幾つかの実施形態は、より効率的にバクテリアＡＮＳを破壊するように動作可能であるものと理解される。また、更には、増幅チャンバー６９０を採用する本発明の幾つかの実施形態は、バクテリアＡＮＳをより効率的に破壊するように動作可能である。

図１２は、本発明の更なる実施形態に係るガスリフトポンプ機器８５０の概略図である。図１０の機器の特徴に対する図１２の機器の同様のものには、同一の参照記号若しくは数７に代えて数８の接頭辞が付された同様の参照記号が付される。

機器８５０は、図１０のものと同様であるが、液体が、引き込みチューブ８６０Ｈのみによりカラム８６０に進入することができる点、つまり加圧液体源により引かれる液体注入器７７５が引き込みチューブ８６０Ｈに加えて設けられていない点が異なる。

図１２の実施形態においては、引き込みチューブ８６０Ｈに流れる液体は、カラム８６０の壁の接線の方向においてカラム８６０に進入するように構成され、これにより、カラム８６０を上昇する液体に渦が誘起される。

図１０及び図１２の実施形態においては、ベンチュリ部７７１、８７１の下からカラム７８０、８６０を上昇して流れる全液体が、ベンチュリ部７７１、８７１に流れる。幾つかの実施形態においては、ある液体は、ベンチュリ部を迂回することができる(例えば、以下に記述の図１５の実施形態を参照)。

図１３（ａ）は、本発明の実施形態での使用に適するマイクロバブル生成器９７０の斜視図である。

生成器９７０は、液体入口９７５及びガス注入器９７８を一端に有し、液体及びガスが、各々、生成器９７０の内部の流体導管９７３に進入することを許容するように構成された本体部９７０Ｂを有する。導管９７３が断面において実質的に円形であり、液体入口９７５が、図１１の構成と同様に導管９７３の長手軸に沿って見た時に導管９７３の内壁の実質的に接線の方向に沿って導管９７３内に液体を流すことを許容するように設けられる。ベンチュリ部９７１に向かって液体が導管９７３を通過する時に液体の流れの渦の確立を促進するためである。流れの渦の確立は、ガス及び液体のせん断を促進し、また従って液体に連行のバブルのせん断を促進し、マイクロバブルの生成を促進する。

生成器９７０は、液体及びガスがベンチュリ部９７１を通過する時に液中でマイクロバブルを生成するように動作可能である。従って、液中にマイクロバブルを連行する液体の流れが、生成器９７０の流体出口９７２から供給される。

本発明の実施形態にかかる生成器９７０及び流体配送装置は(例えば、図２、３、及び６〜９の装置を参照)、ガスリフトポンプ機器内、又は分離してバラストタンク内、流体導管、若しくは任意の他の適切な場所で採用され得るものと理解される。

幾つかの実施形態においては、流体出口９７２が、垂直上向き方向に向き、図１２のものと同様のガスリフトポンプ機器といったガスリフトポンプ機器のカラムに流れる液体内へ音波を送出するように構成された流体配送装置にマイクロバブルを向けるように設けられる。生成器９７０は、図１２の実施形態の生成器８７０がカラムの一部を成す態様と同じように、ガスリフト機器のカラムの一部を形成するように設けられるものと理解される。液体入口９７５は、図１２の機器と同じ態様において引き込みチューブに結合される。幾つかの実施形態においては、液体入口９７５は、そこを介してカラムの下端に液体が進入する実質的に唯一の液体である。

図１４は、流体配送装置６００がガスリフトポンプ機器９５０のカラム９６０に設けられた本発明の実施形態を示す。図１０の機器の特徴に対する図１４の機器の同様のものには、同一の参照記号若しくは数７に代えて数９の接頭辞が付された同様の参照記号が付される。

上述及び図１３に図示したものと同様のマイクロバブル生成器９７０が機器９５０のカラム９６０内に実装される。

生成器９７０は、出口９７２を介して及び流体配送装置６００に向かってカラム９６０内にマイクロバブルが連行される液体Ｌ₂の流れを注入するように動作可能である。機器９５０は、液体注入器９７５を介してカラム９６０内に注入された液体の圧力によることと同様、流体配送装置６００を介してカラム内に注入されたガスによる、ガスリフトにより引き込みチューブ９６０Ｈからカラムを介して液体Ｌ₁をポンプするように動作可能でもあるものと理解される。

ガス注入器９７８によるマイクロバブルの形態のカラム９６０内へのガスの注入は、ガスリフトによるカラム９６０を通じた液体Ｌ₁のポンピングを補助するものと理解される。ガスバブルが、ガスが注入器９７８により注入され、注入器９７５により注入された液体にて生成器９７０内で生成される。バブルのサイズは、液体がベンチュリ(若しくはチョーク)部分９７１を通じて流れるために受けるせん断力により減じられ、そこでマイクロバブルが生成される。

マイクロバブル生成器９７０が連行されたマイクロバブルの流れを流体配送装置６００に提供する他の構成も有用であるものと理解される。本発明の実施形態は、非バクテリアＡＮＳと同様バクテリアＡＮＳを殺すように動作可能である。

図１４の実施形態においては、生成器９７０は、引き込みチューブ９６０Ｈからの液体Ｌ１の流れに位置づけられるように図示される。生成器９７０は、代替として、図１２の実施形態のカラム８６０の端部８６０Ｌといった、閉じた下端を有するカラム９６０の基部に設けられる。

図１５は、本発明の更なる実施形態に係るガスリフトポンプ機器１０５０の概略図である。図１４の機器の特徴に対する図１５の機器の同様のものには、数９に代えて数１０の接頭辞が付された同様の参照記号が付される。

図１５の機器１０５０は、そこに設けられた流体配送装置６００を有する実質的にＬ字形状のガスリフトカラム１０６０を有する点にて図１４のものと同様である。本発明の実施形態に係る機器は、そこに設けられる任意の数の流体配送装置６００を有し得るものと理解される。

機器１０５０は、流体配送装置６００の上流及びカラム１０６０内に設けられたマイクロバブル生成器１０７０を有する。生成器１０７０は、生成器１０７０が液体注入器９７５を有しない点を除いて図１４の実施形態のものと同様である。代わりに、生成器１０７０の上流端部が、引き込みチューブ１０６０Ｈを介してカラム１０６０に進入する液体Ｌ₁の流れを受けるように設けられる。図示の実施形態においては、生成器１０７０の上流端部は、その最下端部でもある。引き込みチューブ１０６０Ｈからカラム１０６０に進入する液体Ｌ₁の一部が、生成器１０７０の外側周りに流れることが分かる。しかしながら、液体の一部は、生成器１０７０を通じて流れる。幾つかの実施形態においては、実質的に全ての液体Ｌ₁が生成器１０７０を通じて流れる。

ガス１０７８Ｆの流れが、ガス注入器１０７８により生成器１０７０を通じて提供される。生成器１０７０は、液体Ｌ₁がそこを流れるとマイクロバブルが液体Ｌ₁に生成されるように設けられる。

図示の実施形態においては、カラム１０６０は、液体Ｌ₁が引き込みチューブ１０６０Ｈからカラム１０６０に進入するとそこに渦を導入するように設けられる。渦は、上述のように生成器１０７０を通じた液体Ｌ₁の流れにマイクロバブルの形成を奨励する上で有用であり得る。渦は、上述したものと同様の態様においてカラム１０６０の内側壁に対して接線の方向にてカラム１０６０内に液体を導入することにより発展される。

幾つかの代替の実施形態においては、生成器１０７０は、生成器１０７０に進入する液体に渦を導入するように設けられる。例えば、フローデフレクタが注入器１０７８又は生成器１０７０の内壁といった生成器１０７０の他の部分の周囲に設けられ、生成器１０７０に進入する液体Ｌ₁に渦を導入する。

図１６は、本発明の更なる実施形態に係る流体配送装置１２００を示す。装置は、ホーン形状のチャンバー１２１０を有し、チャンバー１２１０がガス供給ヘッド１２１５に結合される。供給ヘッド１２１５は、破線で輪郭が図示されたガス供給ラインＧに結合されるように設けられたガス入口１２１５ＩＮを有する。

ヘッド１２１５は、チャンバー１２１０内のホイッスル部分１２００Ｗにガスの流れを配送するように設けられる。ホイッスル部分１２００Ｗは、ノズル部材１２２０及びノズル部材１２２０に結合したホイッスル本体１２２５を有する。ホイッスル本体１２２５は、実質的に固定の空間的に離間した及びノズル部材１２２０と実質的に同軸の関係の受容部材１２３０を保持するように設けられる。ホイッスル本体１２２５は、実質的に開放したフレーム構造であり、従って、ホイッスル部材の使用時にそれにより吸収される音エネルギーの量を低減する。

ノズル部材１２２０は、受容部材１２３０により規定された開いたキャビティー１２３７内へ受容部材１２３０の開口１２３５を通じてガス状流体の流れを向けるように設けられる。受容部材１２３０は、ホイッスル本体１２２５においてテーパー付けられた開口内に螺入されるように設けられ、これにより、受容部材１２３０がホイッスル本体１２２５に結合する。

受容部材１２３０の開口１２３５とノズル１２２０の間の距離は、従って、受容部材１２３０の回転により螺子山により調整される。

幾つかの構成においては、受容部材１２３０により規定されるキャビティーの深さＤが調整される。幾つかの構成においては、例えば、キャビティーの内側の基底面を一端で規定するスクリューの位置を調整することによる、更なるスクリュー調整により調整が為される。この特徴は、装置１２００により生成される音エネルギーの量が最適化される利点を有する。音エネルギーの周波数（すなわち、装置１２００により生成される音エネルギーの周波数）も調整され得る。

上記のように、チャンバー１２１０がホーン形状である。チャンバー１２１０の断面積が、ガス供給ヘッド１２１５から離間する方向におけるノズル部材１２２０からの距離の関数として増加する。断面積は、（チャンバー１２１０の最大直径の位置に対応する）最大サイズまで増加し、またノズル部材１２２０からの距離の関数として実質的に一定の断面積を有するチャンバー１２１０の部分に合体する。ダイヤフラム又は膜１２９３が、ホーン形状のチャンバー１２１０の端部に設けられ、またチャンバー１２１０の壁を提供してチャンバー１２１０を周囲する液体内へ音エネルギーを伝達する。

装置１２００にはガス出口導管１２４１が設けられ、これを介して、矢印Ｆに示されるように、チャンバー１２１０を介して注入されたガスが排気される。

図１６の実施形態を含む幾つかの実施形態においては、ガスは、装置１２００が実装されたガスリフトポンプ機器のカラム内へ排気される。幾つかの実施形態においては、ガスは、大気といった代替の場所に排気される。チャンバー１２１０内のガスの容積１２９５は、ダイヤフラム１２９３により、またチャンバー１２１０の残部の壁を通じた音エネルギーの伝達も同様、ホイッスル部分１２００Ｗにより生成された音波形態の音エネルギーを装置１２００の外部の液体１２０２内に結合するように設けられる。

図１７は、本発明の更なる実施形態に係る流体配送装置１３００を示す。装置１３００は、構成において相対的に簡素であり、装置１３００の外部の液体へ音エネルギーを伝達するための膜を有する増幅チャンバーを有しない。むしろ、装置１３００は、他の材料も有用ではあるが、ステンレス鋼から実質的に全体が形成されたチャンバー１３１０を有する。

図１７（ａ）は、装置１３００の側面図であり、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）と同じ視線方向に沿う断面図である。

装置は、またホイッスル本体１３２５を提供するチャンバー１３１０を有する。ノズル部材１３２０及び受容部材１３３０が、上述の図１６の実施形態と同様の態様においてホイッスル本体１３２５に結合される。

ホイッスル本体１３２５は、ノズル部材１３２０及び受容部材１３３０と同軸の実質的に管状のスリーブを提供する。対照的には、図１６の実施形態においては、ホイッスル本体１２２５が、スリーブの形態ではなく、大きいチャンバー１２１０内の実質的に開いたフレームの形態にある。開いたフレーム構成が、上述のようにホイッスル本体１２２５による音エネルギーの吸収を低減し得る。

受容部材１３３０は、チャンバー１３１０の一端を閉じるように設けられる。開口１３４１らがチャンバー１３１０の壁に設けられ、ノズル１３２０から装置１３００内へ流れるガスが装置１３００から流出することが許容される。

図１８は、本発明の実施形態に係るガスリフトポンプ機器のカラム１３６０の一部を（ａ）側面図及び（ｂ）平面図において示す。カラム１３６０は、２つのガス入口ＧＡ、ＧＢを有し、各々が、そのシリンダー軸に対して垂直にカラム１３６０内へ突出する対応のガス導管１３０５Ａ、１３０５Ｂ内へガスの流れを配送するように設けられる。

各導管１３０５Ａ、１３０５Ｂは、そこにＴ字状に結合し、上方に延出する４つのガス配送装置１３００、及びそこにＴ字状に結合し、下方に延出する４つのガス配送装置を有する。

図１８の実施形態においては、各導管１３０５Ａ、１３０５Ｂについて、上方に延出する装置１３００が、各々、下方に延出する対応の装置１３００と組にされ、組とされた装置が、お互いに実質的に同軸である。これらの共通の軸は、カラム１３６０のシリンダー軸に対して実質的に平行である。カラム１３６０のシリンダー軸に対して垂直な平面における１６個の装置１３００の投影領域が装置１３００の非同軸配置と比較して減じられるため、この特徴は、カラム１３６０を通じた流体の流れに誘起される抗力が低減される利点を有する。

上述のように、図１８に図示の構成においては、カラム１３６０には１６個の流体配送装置１３００が備えられる。幾つかの実施形態においては、より大きい又は小さい数の装置１３００が採用され得るものと理解される。

図１９は、図１６に図示のものと同様、本発明の実施形態に係る流体配送装置１４００を示す。図１６の実施形態の特徴に対する図１９の実施形態の同様のものには、数１２に代えて数１４の接頭辞が付された同様の参照記号が付される。

図１９の実施形態においては、受容部材１４３０がダイヤフラム１４９３に対して直接的に結合し、またそれに対して移動可能に設けられる。ノズル部材１４２０と受容部材１４３０の間の距離が、ダイヤフラム１４９３が振動するに応じて変動するものと理解される。しかしながら、もしダイヤフラム１４９３が所定周波数で振動するように設けられ、そこで受容部材１４３０の位置が波節を規定するならば、受容部材１４３０の動きが相当に低減される。図２１に示す構成においては、ダイヤフラム１４９３がそのような周波数で振動するように図示され、ダイヤフラム１４９３が振動する際に受容部材１４３０が実質的に静止したままである。特定の周波数での装置の動作過程におけるその偏向の反対の極値のダイヤフラム１４９３の瞬間的な位置が、図１９において破線輪郭で図示される。

図２０は、本発明の更なる実施形態に係るマイクロバブル生成器１３７０を示す。生成器１３７０は、流体配送装置１３００の上流の図１８のガスリフトポンプ機器のカラム１３６０の部分に実装される。生成器１３７０は、装置１３００へマイクロバブルの流れを配送するように設けられる。幾つかの構成においては、生成器１３７０は、その出口１３７０ＯＵＴからカラム１３６０内へマイクロバブルを注入し、マイクロバブルがポンプ機器を通じた液体の流れ内に向けられるように設けられると理解される。

生成器１３７０は、その反対の端部に液体入口１３７０ＩＮ及び液体出口１３７０ＯＵＴを有する。入口１３７０ＩＮを流れる液体が、収束部Ｃ、咽喉部Ｔ及び発散部Ｄを有するチョーク部１３７１を通じて流れる。収束及び発散部Ｃ、Ｄの収束角及び発散角は、各々、生成器１３７０の特性を最適化するべく選択され得る。発散部Ｄのより急峻な発散角は、発散部Ｄを通過する液体におけるより大きい乱れの誘起に帰結し得る。図示の実施形態においては、カラム１３６０のシリンダー軸Ａに対する含まれた発散部の発散角θは、約１５０°から約１６０°の範囲内である。他の角度も有用である。

図２０の実施形態においては、生成器１３７０は、咽喉部Ｔの周囲に矩象に配され、また咽喉部Ｔを通じて流れる液体にガスを注入するように設けられた４つのガス注入器１３７５を有する。咽喉部Ｔを流れる液体が、入口１３７０ＩＮを通過するため、生成器１３７０の上流のカラム１３６０を流れる速度よりも大きい速度で流れる。従って、咽喉部Ｔに進入するガスバブル上の咽喉部Ｔを通じて流れる液体のせん断力が、咽喉部が設けられていないカラム１３６０内へのガスの注入に比べて高められる。これは、生成器１３７０の上流の液体にバブルが注入される時に形成されるよりも、より小さいバブルの生成に帰結する。更には、咽喉部Ｔで生成されたガスバブルが発散部Ｄに入り、ここで、液体内に乱れが誘起される。これは、バブルに対する激しいせん断力の適用に帰結する。これは、更に、流体配送装置１３００により生成される音波に晒される前にバブルのサイズを低減する。

図２１は、液中のマイクロバブルの生成の促進のため、本発明の実施形態に係るガスリフトポンプ機器のカラムに流れる液体に渦を誘起するように設けられたサイクロン(若しくは「サイクロン性の」)マイクロバブル生成器１５７０を示す。

図２０の生成器の特徴に対する図２１の生成器の同様のものには、数１３に代えて数１５の接頭辞が付された同様の参照記号が付される。図２０の実施形態の場合のように(また、図１３の実施形態とは対照的に)、図２１の実施形態においては、生成器１５７０のベンチュリ部Ｖの咽喉部Ｔで生成器内にガスが注入されるように準備される。

図２１（ａ）は、生成器１５７０のシリンダー軸Ａに対して垂直に見た時の生成器１５７０の断面図である。図２１（ｂ）は、矢印Ｂの方向に沿って見た時のシリンダー軸Ａに沿う図である。

他の構成も有用であるが、生成器１５７０は、ガスリフトポンプ機器のカラムとカラムに対して実質的に直交して配向された引き込みチューブの間の接続を形成するように設けられる。液体出口１５７０ＯＵＴは、上方に向くように、またカラムに対して結合されるように設けられる。液体入口１５７５は、横方向（実質的に水平）に向くように、また引き込みチューブに対して結合されるように設けられる。図２１（ａ）から分かるように、入口１５７５を介して生成器１５７０に進入する液体が、生成器１５７０の内壁の実質的に接線の方向において進入し、この特徴が、生成器１５７０を流れる液体の渦流を促進する。

生成器１５７０に流れる液体がチョーク又はベンチュリ部１５７１に流れるように強いられる。ベンチュリ部は、液体入口１５７５からの距離と共に減少する生成器１５７０の断面積の部分の収束部Ｃ、実質的に一定の断面積の咽喉部Ｔ、及び断面積が増加する発散部Ｄを有する。

ガス入口１５７５らが咽喉部Ｔに設けられ、咽喉部Ｔを通過する液体にガスを注入するように構成される。入口１５７５は、咽喉部Ｔの周囲に空間的に離間した位置に設けられ、隣接する入口１５７５がお互いに実質的に等距離である。図示の実施形態においては、１２個の入口が設けられる。他の数の入口１５７５及び他の配列の入口１５７５も有用である。

使用に際しては、ガスが入口１５７５を通じて注入されるため、ベンチュリ部１５７１を流れる液体は、液中にて生じるガスバブルのせん断を生じさせるようにされる。これは、停滞した液中に形成されるガスバブルの平衡サイズと比較してバブルのサイズの低減を生じさせる。図２１に図示の種類のマイクロバブル生成器１５７０は、マイクロバブルの安定した流れを生成する上で非常に効果的であることが見出された。

本明細書の船舶への参照は、任意のボート、船、又は液体貯蔵タンクの形態の少なくとも一つのバラストタンクを有する他の浮遊構造への参照も含む。

本発明の実施形態は、液体におけるポンピングのための機器及び方法、例えば、ガスリフトポンプによる液体貯蔵タンクにおける液体の再循環を提供するものと理解される。本明細書に記述のガスリフトポンプのリフト部の頂部の穿孔された拡張部により、タンクの液体の深さが広範囲で変動する環境下で機器が用いられることが許容される。液体の酸性度及び溶存ガス、端的には酸素の濃度を変化するように空気以外のガスがガスリフトに用いられ得る。強力な音波を生成して液体に結合するホイッスルを介してガスリフトにガスが導入され得る。これらの組み合わされた特徴は、遠洋タンカーのバラスト水の侵略性の種に対する特定の用途を持つ。

従って、幾つかの本発明の実施形態は、タンク内で液体を循環させ、また液中の１以上の溶存ガスの濃度を変化させることを同時に行う機器を提供する。幾つかの実施形態は、タンク内で液体を循環させ、また液中の１以上の溶存ガスの濃度を変化させ、加えて強力な音波に液体を晒すことを同時に行う機器を提供する。

本明細書の記述及び請求項に一貫して、用語「備える」及び「含む」及びこれらの活用形、例えば、「備えている」及び「備える」が、「含むが、限定されない」を意味し、他の部分、添加、部品、整数又はステップを排除するように意図されない（また排除しない）。

本明細書の記述及び請求項に一貫して、内容が逆のことを要求しない限り、単一形が複数形を包囲する。端的には、不定の冠詞が用いられるならば、明細書は、内容が逆のことを要求しない限り、単一形と同様に複数系も意味するものと理解される。

本発明の特定の側面、実施形態又は実施例と併せて記述された特色、整数、特徴、混合物、化学的部分又は基は、不適合でなければ、本明細書の記述の任意の他の側面、実施形態又は実施例に適用可能であるものと理解される。

Claims (29)

1. ガスリフトにより液体媒体がポンプされる使用時に実質的に直立の部分を含むカラム；及び
   前記カラムの第１位置で前記カラム内にガス状流体の流れを配送するための流体配送装置を備えるガスリフトポンプ機器であって、
   前記カラムが、実質的に連続の非穿孔壁を有するリフト部、及び穿孔壁を有する部分の穿孔部を備え、前記カラムの前記リフト部が、前記カラムの前記第１位置と前記穿孔部の間を延びる；及び
   前記流体配送装置は、前記ガス状流体が前記穿孔部に進入する前に前記リフト部を通じて第１距離を上昇するように、前記カラム内に前記ガス状流体の流れを配送するように動作可能であり、
   前記ガスリフトポンプ機器は、前記カラムに流れる液体媒体に音エネルギーを送出するべく動作可能である音エネルギー生成器と、
   前記カラムの液体媒体にガスバブルを提供するように動作可能であるバブル生成器にして、前記音エネルギー生成器により生成される音エネルギーに前記ガスバブルを晒すように動作可能である、バブル生成器を更に備える、ガスリフトポンプ機器。
2. 前記カラムの前記穿孔部からの前記カラムの前記第１位置までの軸方向距離が、前記第１位置での前記カラムの平均直径の実質的に１０倍以上の距離である、請求項１に記載の機器。
3. 前記音エネルギー生成器が、ノズル部材から離間して設けられた受容部材の入口内又はそこを横切るようにガス状流体の流れを向けるように動作可能であるノズル部材を備え、前記受容部材が開いたキャビティーを規定し、これにより、前記受容部材でのガス状流体の共鳴が刺激されて音エネルギーが生成される、請求項１又は２に記載の機器。
4. 前記音エネルギー生成器は、可撓性ダイヤフラムにより液体媒体に音エネルギーを伝達するように動作可能である、請求項３に記載の機器。
5. 前記ダイヤフラムが、前記音エネルギー生成器により生成される音エネルギーの周波数に対応する周波数で共鳴するように設けられる、請求項４に記載の機器。
6. 前記受容部材が前記ダイヤフラムに実装され、前記音エネルギー生成器により生成された音エネルギーが前記ダイヤフラムの反対側の液体媒体に結合される、請求項４又は５に記載の機器。
7. 前記流体配送装置が前記音エネルギー生成器を含み、音エネルギーを生成するために用いられるガス状流体が前記カラム内に注入され、これにより前記カラムを通じて液体媒体がポンプされる、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の機器。
8. 音エネルギーを生成するために用いられるガス状流体が、前記カラム内に注入されない、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の機器。
9. 前記音エネルギー生成器により生成される音エネルギーが超音波エネルギーを含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の機器。
10. 複数の音エネルギー生成器を備える、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の機器。
11. 前記バブル生成器が狭窄部を備え、これを介して前記液体媒体が流れるように強いられ、前記狭窄部が、断面積が減じられた収束部と、咽喉部と、及び断面積が増加する発散部を有する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の機器。
12. 前記狭窄部の上流位置で前記カラム内の液体媒体にガス状流体が注入される、請求項１１に記載の機器。
13. 前記咽喉部内の液体媒体にガス状流体が注入される、請求項１１又は１２に記載の機器。
14. 渦形態にて前記狭窄部へ前記液体媒体の流れが供給される、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の機器。
15. 前記カラムの内面の実質的に接線の方向にて前記機器の前記カラム内に液体媒体の流れを注入することにより、渦形態にて前記狭窄部へ液体媒体の流れが供給される、請求項１３又は１４に記載の機器。
16. １マイクロメートル〜１０００マイクロメートル、１マイクロメートル〜５００マイクロメートル、５００マイクロメートル〜１０００マイクロメートル、及び１００マイクロメートル〜１０００マイクロメートルから選択された少なくとも一つの範囲の直径を有するマイクロバブルが生成される、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の機器。
17. 当該機器には、前記カラムの基部に対して結合した引き込みチューブが備えられ、前記引き込みチューブが前記カラムの長手軸から離間する方向に延在し、前記カラムから離れた領域から前記カラム内へ液体を引き込む、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の機器。
18. 前記引き込みチューブが前記カラムに対して実質的に垂直である、請求項１７に記載の機器。
19. 前記引き込みチューブが、前記カラムの内面に実質的に接線の方向でその内部に液体を引き込み、これにより前記カラム内に渦の流れを生成することをカラムに許容するように設けられる、請求項１５に従属する請求項１８に記載の機器。
20. 前記流体配送装置が、前記カラム内にガスを導入するように動作可能であり、これにより前記液体の１以上のガスの濃度が低減される、請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の機器。
21. 前記ガスが二酸化炭素を含む、請求項２０に記載の機器。
22. 前記ガスが、二酸化炭素及び窒素を含むガス混合物を含む、請求項２０又は２１に記載の機器。
23. 前記ガスが、二酸化炭素、窒素、及び酸素のガス混合物を含む、請求項２０乃至２２のいずれか一項に記載の機器。
24. 請求項１乃至２３のいずれか一項に記載の機器を備えるバラストタンク。
25. 前記カラムが、実質的にＬ字形状のタンクの形態の前記バラストタンクの脚部に設けられ、また前記引き込みチューブが、前記脚部から横方向に離間した前記バラストタンクの足部内を延在する、請求項１７乃至１９のいずれか一項に従属する請求項２４に記載のバラストタンク。
26. 請求項２４又は２５に記載のバラストタンクを備える船舶。
27. ガスリフトによりガスリフトポンプのカラムを通じて液体媒体をポンピングするステップにして、ガス状流体の流れが前記カラムの第１位置で前記カラム内に導入されるステップ；
    前記カラムの穿孔部に進入する前、前記カラムのリフト部を通じて前記カラム内でガスが第１距離を上昇することを許容するステップを含む液体媒体の循環方法であって、
    前記カラムの前記リフト部が実質的に連続の非穿孔壁を有する部分であり、前記第１位置と前記穿孔部の間を延在し、
    前記液体媒体の循環方法は、
    前記カラム内を上昇する液体媒体を音エネルギーに晒すステップと、
    前記カラム内の液体媒体にガスバブルを提供し、前記ガスバブルを前記音エネルギーに晒すステップを更に含む、液体媒体の循環方法。
28. ホイッスル装置により前記音エネルギーを生成する請求項２７に記載の方法であって、前記ホイッスル装置にガス状流体を導入して前記音エネルギーを生成する、方法。
29. 前記ホイッスル装置に導入されたガスを前記カラム内に排気し、これにより前記カラムを通じた液体媒体のポンピングを生じさせる、請求項２８に記載の方法。

Images