JPH11507874A - 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

Abstract

(57)【要約】 水に酸素を添加するプロセスであって、水は水取入口（１）を通して密封された添加空間へと、また、１つあるいはそれ以上の乱流ミキサを通過するように導かれ、酸素が酸素取入口（１７）を通して、添加空間における水へと導かれ、その後、乱流ミキサを通過し、酸素添加された水が回収される。本発明は、更に、酸素添加された水を反応媒体としてそこにおいて化学反応あるいは微生物反応を実行する好気性プロセスと、酸素添加された液体をビヒクルとして含有する薬剤を用いて身体に対する治療的処置を実行する治療的プロセスとを含んでいる。本発明は又、水に酸素を添加するための装置であって、水取入口と、酸素取入口を含む密封された添加空間と、１つあるいはそれ以上の乱流ミキサと、酸素添加された水のための出口（３）とを有するものに関係する。

Description

【発明の詳細な説明】 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 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/l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３ ５mg/l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/l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/l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/l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/l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 /l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/l）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/l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/l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/l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/l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/l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摸で日常的に実現されてきた約７０mg/l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/l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/l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/lに比べて、 水に４０−５０mg/l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/l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／酢酸塩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＝１０,０００mg/l）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、ATI Orion Analytical Tec hnology，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 本発明を添付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２ ２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、入力逆流圧調整器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、 出力逆流調整酉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１ ７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３９、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。

【手続補正書】特許法第１８４条の４第４項 【提出日】１９９６年７月１２日 【補正内容】 請求の範囲 １．水に酸素を添加するプロセスで、水取入口から密封された添加空間へと水を 導入し、密封空間における水の中に、酸素取入口から酸素を導入し、酸素添加さ れた水を回収することを含むプロセスであって、 前記添加空間は少なくとも４０psiの酸素圧の下にあり、又、該添加空間は乱 流ミキサと泡除去器とを含み、又、該乱流ミキサによって水に酸素を導入するこ とによって酸素を水に混合し、酸素を含有する自ら酸素の泡を除去し、その後、 少なくとも４０mg/lの酸素を含有する酸素添加された水を回収することを特徴と する、水に酸素を添加するプロセス。 ２．請求項１のプロセスであって、複数の乱流ミキサが用いられていることを特 徴とするプロセス。 ３．請求項２のプロセスであって、前記複数の乱流ミキサが、複数の静的ミキサ 、あるいは複数の動的ミキサ、あるいは１つ以上の静的ミキサと１つ以上の動的 ミキサとの組み合わせを有することを特徴とするプロセス。 ４．請求項２のプロセスであって、前記複数の乱流ミキサが互いに直列に接続さ れていることを特徴とするとするプロセス。 ５．請求項１のプロセスであって、前記複数のミキサが互いに並列に接続されて いることを特徴とするプロセス。 ６．請求項２のプロセスであって、前記乱流ミキサが、１つあるいは複数の第２ の乱流ミキサに直列に接続された、１つあるいは複数の第１の乱流ミキサであり 、該複数の第２の乱流ミキサは、並列に接続された複数のミキサであることを特 徴とするプロセス。 ２２．請求項１２の酸素添加された液体を溶媒として含む生理的食塩水。 ２３．請求項１２の酸素添加された液体を発酵リカーとして用いるからなる発酵 プロセス。 ２４．請求項１２の酸素添加された液体を溶媒として含む生理的食塩水。 ２５．少なくとも４０psiの酸素圧の下で酸素濃度が少なくとも４０mg/lとなる ように水に酸素を添加するための装置であって、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とを含む装置であって、該密封さ れた添加空間が該酸素取入口と、乱流ミキサと、酸素添加された水から酸素の泡 を除去するための泡除去器とを含むことを特徴とする、水に酸素を添加するため の装置。 ２６．請求項２５の装置であって、前記乱流ミキサが複数の乱流ミキサからなる ことを特徴とする装置。 ２７．請求項２６の装置であって、前記複数の乱流ミキサが、静的ミキサ、ある いは動的ミキサ、あるいは静的ミキサと動的ミキサとの組み合わせであることを 特徴とする装置。 ２８．請求項２７の装置であって、前記ミキサが、並列に、あるいは直列に、あ るいは並列かつ直列に接続されていることを特徴とする装置。 ２９．請求項２６の装置であって、前記複数の乱流ミキサが互いに並列に接続さ れていることを特徴とする装置。 ３０．請求項２６の装置であって、前記乱流ミキサが、１つあるいは複数の第２ の乱流ミキサに接続された１つあるいは複数の第１のミキサであり、複数の該第 ２のミキサは並列に接続された複数の乱流ミキサであることを特徴とする装置。 ３１．請求項２６の装置であって、前記乱流ミキサの各々は、内径が約０．５イ ンチと約５インチとの間であることを特徴とする装置。 ３２．請求項２６の装置であって、４つの乱流ミキサが直列に接続され、各々の 内径が約０．７５インチと約２インチとの間であることを特徴とする装置。 ３３．請求項２６の装置であって、前記添加空間は、前記乱流ミキサにおいて水 に酸素を実質的に溶解させる前に水に酸素を導入するためのベンチュリを有して いることを特徴とする装置。 ３４．請求項３３の装置であって、前記水取入口と前記ベンチュリとの間に、水 入力ポンプを更に有していることを特徴とする装置。 ３５．請求項３４の装置であって、前記ポンプと前記ベンチュリとの間に配置さ れた水逆圧調整器と、前記密封された添加空間内の圧力が所定のレベル以上に上 昇する場合に、酸素添加されなかった水を前記水取入口へと再循環させるための 、酸素添加されなかった水のためのバイパスとを更に含むことを特徴とする装置 。 ３６．請求項３３の装置であって、前記泡除去器が前記添加空間にあって前記乱 流ミキサと前記出口との間に配置されており、又、酸素の該泡を前記ベンチュリ へと再循環させるための酸素バイパスとを更に含むことを特徴とする装置。 ３７．請求項２６の装置であって、 所定のスループット能力を有する酸素添加水逆圧調整器と、 前記密封された添加空間からの酸素添加された水の流出が該スループット能力 を超えた場合に、該酸素添加水逆圧調整器をバイパスするための酸素添加水バイ パスと、 を更に有することを特徴とする装置。 ３８．請求項３７の装置であって、前記密封された添加空間における圧力が所定 の値より下に低下した場合に、前記酸素添加水逆圧調整器が、酸素添加された水 り流出に対して閉じるようにされていることを特徴とする装置。 【手続補正書】 【提出日】１９９７年４月１５日 【補正内容】 請求の範囲 １．液体に酸素を添加するプロセスで、液体取入口から密封された酸素添加空間 へと液体を導入し、密封された酸素添加空間の中に、酸素取入口から酸素を導入 し、密封された酸素添加空間の液体出口から酸素添加された液体を回収すること を含むプロセスであって、 前記酸素添加空間における酸素圧を少なくとも４０psiに維持するステップと 、 密封された酸素添加空間に乱流ミキサを提供するステップと、 液体および酸素を乱流ミキサを通過させ、それによって液体と酸素における乱 流を生成して酸素を液体に溶解させるステップと、 少なくとも４０mg/lの酸素含有量を有する酸素添加された液体を回収するステ ップと、 を有することを特徴とするプロセス。 ２．請求項１のプロセスであって、前記密封された酸素添加空間において、直列 、あるいは並列、あるいは直列かつ並列に接続された複数の乱流ミキサが用いら れていることを特徴とするプロセス。 ３．請求項２のプロセスであって、複数の静的ミキサ、あるいは複数の動的ミキ サ、あるいは１つ以上の静的ミキサと１つ以上の動的ミキサとの組み合わせから なる複数の乱流ミキサを提供することを特徴とするプロセス。 ４．請求項１のプロセスであって、酸素添加された液体を回収する前に、不溶の 酸素を除去することを特徴とするプロセス。 ５．請求項４のプロセスであって、酸素添加された液体に泡除去器を通過させる ことにより、不溶の酸素を除去し、不溶の酸素を酸素取入口へと帰還させること を特徴とするプロセス。 ６．請求項５のプロセスであって、乱流ミキサが少なくとも１つの静的乱流ミキ サからなることを特徴とするプロセス。 ７．請求項１のプロセスにより酸素添加された液体。 ８．請求項７の酸素添加された液体を反応媒体として用いて、化学反応あるいは 微生物反応を実行することを特徴とする好気性プロセス。 ９．請求項７の酸素添加された液体をビヒクルとして用いる身体の治療的処置を 実行することを特徴とする治療的プロセス。 １０．請求項７の酸素添加された液体を発酵リカーとして用いることを特徴とす る発酵プロセス。 １１．請求項７の酸素添加された液体を溶媒として用いることを特徴とする生理 的食塩水。 １２．酸素濃度が少なくとも４０mg/lとなるように液体に酸素を添加するための 装置であって、液体取入口を有する密封された添加空間と、液体の流れを生成す る手段と、酸素取入口と、液体の出口とを含む装置であって、 該密封された添加空間を少なくとも４０psiの酸素圧へと加圧する手段と、密 封された添加空間に配置された乱流ミキサであって該乱流ミキサを通って流れる 液体に乱流を生成させて、酸素を液体に溶解させるための乱流ミキサと、少なく とも４０mg/lの酸素含有量を有する酸素添加された液体を回収するための手段と を有することを特徴とする、液体に酸素を添加するための装置。 １３．請求項１２の装置であって、前記乱流ミキサが複数の乱流ミキサからなる ことを特徴とする装置。 １４．請求項１３の装置であって、前記複数の乱流ミキサが、複数の静的ミキサ 、あるいは複数の動的ミキサ、あるいは静的ミキサと動的ミキサとの組み合わせ であることを特徴とする装置。 １５．請求項１４の装置であって、前記乱流ミキサが、並列に、あるいは直列に 、あるいは並列かつ直列に接続されていることを特徴とする装置。 １６．請求項１２の装置であって、前記密封添加空間は、液体取入口と乱流ミキ サとの間に、液体に酸素を導入するためのベンチュリを有していることを特徴と する装置。 １７．請求項１６の装置であって、液体取入口に接続されたポンプを含み、逆流 圧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ており、前記密封され た添加空間内の圧力が所定のレベル以上に上昇する場合に、酸素添加されなかっ た液体を液体取入口へと再循環させるために、バイパスとを含むことを特徴とす る装置。 １８．請求項１７の装置であって、不溶酸素の泡を酸素添加された液体から除去 するために、密封された添加空間において乱流ミキサと液体出口との間に泡除去 器が配置されていることを特徴とする装置。 １９．請求項１８の装置であって、不溶酸素の泡をベンチュリへと再循環させる ために、再循環ラインが設けられていることを特徴とする装置。 ２０．請求項１８の装置であって、前記乱流ミキサが少なくとも１つの静的乱流 ミキサからなることを特徴とする装置。 ２１．請求項１２の装置であって、所定のスループット能力を有する出力逆流調 整器が液体出口に接続されており、又、酸素添加された液体が密封された添加空 間からの酸素添加された液体の流出が該スループット能力を超えている場合に該 出力逆流調整器をバイパスたるための第２のバイパスが液体出口に接続されてい ることを特徴とする装置。 ２２．請求項２１の装置であって、出力逆流調整器が、密封された添加空間にお ける圧力が所定の値より下に低下した場合に、液体出口を介する酸素添加された 液体の流出を阻止するようにされていることを特徴とする装置。 ２３．請求項１２の装置により酸素添加された液体。 ２４．請求項２３の酸素添加された液体を反応媒体として、該媒体における化学 的あるいは微生物学的反応を実行することを特徴とする好気性プロセス。 ２５．請求項２３の酸素添加された液体をビヒクルとして用いる治療的処理を実 行することを特徴とする治療的プロセス。 ２６．請求項２３の酸素添加された液体を発酵リカーとして用いることを特徴と する発酵プロセス。 ２７．請求項２３の酸素添加された液体を溶媒として用いることを特徴とする生 理的食塩水。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 3/20 Ｃ０２Ｆ 3/20 Ｚ Ｃ１２Ｍ 1/04 Ｃ１２Ｍ 1/04 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＭ，ＡＵ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＶ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＧ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．水に酸素を添加するプロセスで、水取入口から密封された添加空間へと水を 導入し、密封空間における水の中に、酸素取入口から酸素を導入し、酸素添加さ れた水を回収することを含むプロセスであって、 前記添加空間が乱流ミキサを含み、該乱流ミキサによって水に酸素を導入する ことによって酸素を水に混合し、その後、酸素添加された水を回収することを特 徴とする、水に酸素を添加するプロセス。 ２．請求項１のプロセスであって、複数の乱流ミキサが用いられていることを特 徴とするプロセス。 ３．請求項２のプロセスであって、前記複数の乱流ミキサが、複数の静的ミキサ 、あるいは複数の動的ミキサ、あるいは１つ以上の静的ミキサと１つ以上の動的 ミキサとの組み合わせを有することを特徴とするプロセス。 ４．請求項２のプロセスであって、前記複数の乱流ミキサが互いに直列に接続さ れていることを特徴とするとするプロセス。 ５．請求項１のプロセスであって、前記複数のミキサが互いに並列に接続されて いることを特徴とするプロセス。 ６．請求項２のプロセスであって、前記乱流ミキサが、１つあるいは複数の第２ の乱流ミキサに直列に接続された、１つあるいは複数の第１の乱流ミキサであり 、該複数の第２の乱流ミキサは、並列に接続された複数のミキサであることを特 徴とするプロセス。 ７．請求項２のプロセスであって、前記乱流ミキサの各々の内径が約０．５イン チと約５インチとの間にあることを特徴とするプロセス。 ８．請求項６のプロセスであって、４つの乱流ミキサが直列に接続され、各々の 内径が約０．７５インチと約２インチとの間にあることを特徴とするプロセス。 ９．請求項１のプロセスであって、前記添加空間が、酸素を水に導入するための ベンチュリを有し、その後に、前記乱流ミキサにおいて導入された酸素を実質的 に溶解させることを特徴とするプロセス。 １０．請求項９のプロセスであって、前記の実質的な溶解の後、酸素添加された 水を回収する前に、溶解しなかった酸素を除去することをさらに含むこと特徴と するプロセス。 １１．請求項９のプロセスであって、前記の除去は、前記乱流ミキサの後に、酸 素添加された水に泡除去器を通過させ、溶解されなかった酸素を該泡除去器にお いて除去し、そのようにして除去された酸素を酸素取入口へと帰還させることか らなることを特徴とするプロセス。 １２．請求項２５の装置により酸素添加された液体。 １３．酸素添加された液体を反応媒体として、該液体において化学反応あるいは 微生物反応を実行することからなる好気性プロセスであって、該液体は請求項１ のプロセスによって製造されたものである、好気性プロセス。 １４．酸素添加された液体をビヒクルとして含む薬剤によって身体の治療的処置 を実行することからなる治療的プロセスであって、該液体は請求項１のプロセス で製造されたものである、治療的プロセス。 １５．酸素添加された液体を反応媒体として、該液体において化学反応あるいは 微生物反応を実行することからなる好気性プロセスであって、該液体は請求項２ ５の装置によって製造されたものである、好気性プロセス。 １６．酸素添加された液体をビヒクルとして含む薬剤によって身体の治療的処置 を実行することからなる治療的プロセスであって、該液体は請求項２５の装置で 製造されたものである、治療的プロセス。 １７．請求項１２の酸素添加された液体を反応媒体として、該液体において化学 的あるいは微生物学的反応を実行することからなる好気性プロセス。 １８．請求項１２の酸素添加された液体をビヒクルとして用いて、身体の治療的 処置を実行することからなる治療プロセス。 １９．請求項１２の酸素添加された液体を反応媒体として、該液体において化学 的あるいは微生物学的反応を実行することからなる好気性プロセス。 ２０．請求項１２の酸素添加された液体をビヒクルとして含む薬剤を用いて身体 の治療的処置を実行することからなる治療プロセス。 ２１．請求項１２の酸素添加された液体を発酵リカーとして用いることからなる 発酵プロセス。 ２２．請求項１２の酸素添加された液体を溶媒として含む生理的食塩水。 ２３．請求項１２の酸素添加された液体を発酵リカーとして用いるからなる発酵 プロセス。 ２４．請求項１２の酸素添加された液体を溶媒として含む生理的食塩水。 ２５．水に酸素を添加するための装置であって、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とを含む装置であって、該密封さ れた添加空間が該酸素取入口と乱流ミキサとを含むことを特徴とする、水に酸素 を添加するための装置。 ２６．請求項２５の装置であって、前記乱流ミキサが複数の乱流ミキサからなる ことを特徴とする装置。 ２７．請求項２６の装置であって、前記複数の乱流ミキサが、静的ミキサ、ある いは動的ミキサ、あるいは静的ミキサと動的ミキサとの組み合わせであることを 特徴とする装置。 ２８．請求項２７の装置であって、前記ミキサが、並列に、あるいは直列に、あ るいは並列かつ直列に接続されていることを特徴とする装置。 ２９．請求項２６の装置であって、前記複数の乱流ミキサが互いに並列に接続さ れていることを特徴とする装置。 ３０．請求項２６の装置であって、前記乱流ミキサが、１つあるいは複数の第２ の乱流ミキサに接続された１つあるいは複数の第１のミキサであり、複数の該第 ２のミキサは並列に接続された複数の乱流ミキサであることを特徴とする装置。 ３１．請求項２６の装置であって、前記乱流ミキサの各々は、内径が約０．５イ ンチと約５インチとの間であることを特徴とする装置。 ３２．請求項２６の装置であって、４つの乱流ミキサが直列に接続され、各々の 内径が約０．７５インチと約２インチとの間であることを特徴とする装置。 ３３．請求項２６の装置であって、前記添加空間は、前記乱流ミキサにおいて水 に酸素を実質的に溶解させる前に水に酸素を導入するためのベンチュリを有して いることを特徴とする装置。 ３４．請求項３３の装置であって、前記水取入口と前記ベンチュリとの間に、水 入力ポンプを更に有していることを特徴とする装置。 ３５．請求項３４の装置であって、前記ポンプと前記ベンチュリとの間に配置さ れた水逆圧調整器と、前記密封された添加空間内の圧力が所定のレベル以上に上 昇する場合に、酸素添加されなかった水を前記水取入口へと再循環させるための 、酸素添加されなかった水のためのバイパスとを更に含むことを特徴とする装置 。 ３６．請求項３３の装置であって、酸素添加された水から酸素の泡を除去するた めに前記乱流ミキサと前記出口との間に配置された、前記添加空間における泡除 去器と、酸素の該泡を前記ベンチュリへと再循環させるための酸素バイパスとを 更に含むことを特徴とする装置。 ３７．請求項２６の装置であって、 所定のスループット能力を有する酸素添加水逆圧調整器と、 前記密封された添加空間からの酸素添加された水の流出が該スループット能力 を超えた場合に、該酸素添加水逆圧調整器をバイパスするための酸素添加水バイ パスと、 を更に有することを特徴とする装置。 ３８．請求項３７の装置であって、前記密封された添加空間における圧力が所定 の値より下に低下した場合に、前記酸素添加水逆圧調整器が、酸素添加された水 り流出に対して閉じるようにされていることを特徴とする装置。