KR20060086350A - 바이오매스 생성기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 바이오매스 생성기(200)는 원하는 유익한 용도에 사용되는 박테리아를 연속적으로 증식 및 회수하는데 유용하며, 생성기(200)는 박테리아 증식 챔버(214), 수분 및 영양제 입구 포트(234, 232)들; 상부 및 하부 출구 포트(248, 222); 증식 챔버(214) 내에 와류를 형성하기 위해 유체를 빼내고 재주입하며 거품형성 및 펌프 진공현상(cavitation)을 제어하는 재순환 펌프(224); 와류 위의 증식 챔버(214) 내에 공기를 배출하는 저압 공기 입구 라인(242); 증식 챔버(214)의 상부 출구 포트(248)로부터 박테리아를 함유하는 유체를 수용하는 유체 배출 라인(256); 유체 배출 라인(256)에 세척수를 배출하는 플러쉬 라인(250; flush line); 챔버(214)에 주기적으로 수분 및 영양제를 유입하여 동시에 상부 출구 포트(248)를 통해 증식 챔버(214)로부터 박테리아를 함유하는 유체가 방출되게 하기 위해 솔레노이드에 의해 작동되는 밸브(276, 278) 및 공급기(feeder) 메커니즘(232)과 함께 작동하는 전기적 제어기를 갖는다. 본 발명의 장치를 사용하여 박테리아를 증식시키는 방법도 공개한다.

바이오매스, 와류, 박테리아, 재순환, 분기, 증식.

Description

바이오매스 생성기{Biomass generator}

본 발명은 다양하고 유익한 산업용, 농업용, 환경, 및 상업용 용도에 사용하기 위해 호기성(aerobic) 박테리아를 증식 및 채취하기 위한 장치 및 자동화된 방법에 대한 것이다.

예전에 공지된 호기성 균주(bacterial strain)들을 증식시키기 위한 시스템들에는 예를 들어, 미국 특허 제4,244,815호; 제4,426,450호; 제4,888,294호; 제5,350,543호; 제5,447,866호; 제5,654,197호; 제6,168,949 B1호 및 제6,335,191 B1호가 공개되어 있다.

원하는 유용한 용도들을 갖는 호기성 균주들을 증식시키는데 유용한 한가지 바람직한 종래기술의 시스템이 미국 특허 제6,335,191 B1호에 공개되어 있다. 이 시스템에서, 박테리아는 자동화된 일괄 처리에 의해 증식하고 주기적으로, 가장 바람직하게는 하루에 한번 배수구(drain) 또는 수집 용기에 배출된다. 박테리아를 증식시키기 위한 다른 종래기술의 시스템 및 장치는 예를 들어, U.S. 6,335,191 B1호에 인용된 종래기술에 설명되어 있다.

이미 공지된 시스템 및 장치들을 사용하여 달성가능한 이익 및 장점들에도 불구하고, 조작자의 주의 또는 개재없이 수일 또는 수주동안 작동가능한 비교적 복 잡하지 않고 저렴하고 신뢰성있는, 연속 유동 바이오매스 생성기가 여전히 요구된다. 이러한 장치 및 방법은 바람직하게는 종래기술의 바이오매스 생성기들을 사용할 때 빈번히 겪게 되는 과다한 거품발생없이 호기성 박테리아를 빠르게 증식시키는 것을 돕는다. 많은 종래기술의 장치는 액체 표면 아래에서 증식 챔버(growth chamber)로 가압된 공기가 거품이 일게 하거나 또는 가압 흐름에 신선한 공기를 인입하기 위해 추출기(eductor)를 통해 흐르는 재순환되는 유체의 가압된 흐름을 이용하며, 그 다음에 다시 박테리아 증식 챔버로 주입된다. 이들 타입의 종래기술의 장치들 중 어느 것도 과다한 거품 생성없이 큰 박테리아 산출량을 증식 및 수집하는데 만족스럽고 생각되지 않으며, 이는 본 발명의 장치 및 방법을 통해 가능하다.

본원에 설명되는 본 발명의 바람직한 하나의 실시예는 원하는 유익한 용도에 실시간으로 또는 이후에 사용하기 위해 박테리아를 연속적으로 증식 및 회수하는데 유용한 연속 유동 바이오매스 생성기이다. 이 실시예의 본 발명의 바이오매스 생성기는 박테리아 증식 챔버; 수분 및 영양제 입구 포트들; 영양제 공급 메커니즘; 공기 입구 라인; 증식 챔버 내에 와류를 형성하기 위해 증식 챔버 바닥의 출구로부터 유체를 빼내고 이에 접선방향으로 재주입하는 재순환 펌프; 증식 챔버로부터 박테리아를 함유하는 유체를 연속적으로 빼내는 유체 배출 라인; 유체 배출 라인에 세척수를 배출하는 플러쉬 라인(flush line)을 갖는다. 본 발명의 바이오매스 생성기는 증식 챔버 내에 기계적인 교반 장치가 배치되지 않고, 박테리아를 함유하는 액체 표면 아래에서 증식 챔버로 신선한 공기를 주입하지 않는다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예는 박테리아를 증식 및 수집하기 위해 상술한 연속 유동 바이오매스 생성기를 사용하는 방법이다. 이 방법은 바람직하게는 박테리아 증식 챔버 내에 음료수 초기 매체(starter medium), 초기 박테리아 및 영양제를 설치하고; 와류를 형성하기 위해 증식 챔버에 접선방향으로 매체의 일부를 연속적으로 회수하고 재순환하고 재주입하고, 그 와류 위에서 증식 챔버로 저압 공기를 연속적으로 주입하고; 증식 챔버로 재순환되는 유속에 비해 제어되고 낮은 유속으로 중력에 의한 유동(gravity flow)에 의해 제어 밸브 또는 압력 조절기를 통해 증식 챔버에 물을 연속적으로 첨가하고; 증식 챔버로부터 박테리아를 연속적으로 수집하고 이를 박테리아 수집 라인으로 흘려보내고; 증식 챔버에 박테리아 영양제를 주기적으로 보충하는 단계들을 포함한다. 수집된 박테리아를 박테리아 수집 라인으로 흘려보내는데 사용되는 물은 바람직하게는 증식 챔버로부터 제어가능하게 주입되는 물로부터 과다한 것이거나 또는 넘쳐나오는 것이다.

본원에서 설명되는 본 발명의 다른 양호한 실시예는 챔버 내에서 연속적으로 증식되는 박테리아를 주기적으로 수집하는 것과 조합하여 증식 챔버에 물을 펄스주기적으로(pulsed periodic) 주입하는 것을 사용하는 바이오매스 생성기이다. 본 발명의 이 실시예에 사용되는 장치는 상술한 방법 실시예에 설명한 것과 유사하지만 몇가지 중요한 방식에서 상이하다. 첫째, 증식 챔버로의 물의 펄스 유동이 타이머에 의해 작동되는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)에 의해 제어된다. 둘째, 증식 챔버로부터 박테리아를 수집하는데 사용되는 박테리아 수집 라인이 제 2 타이머에 의해 구동되는 솔레노이드 밸브를 통해 공급되는 물로 주기적으로 씻겨내려지며, 이는 물의 펄스식 주입과 동시에 또는 바로 이후에 작동한다. 셋째, 사용되는 사이에 공급 메커니즘을 건조하기 위해 추가 공기 라인이 제공되어, 공급 메커니즘 내에 바람직하지 않게 박테리아가 축적되는 것을 방지한다. 넷째, 장치의 어떠한 기계적 또는 전기적 구성요소의 고장으로 인해 캐비넷 바닥에 액체가 축적될 때마다 시스템이 자동적으로 정지하기 쉽도록 본 발명의 바이오매스 생성기를 포함하는 캐비넷의 바닥에 플로트(float) 밸브가 제공된다. 다섯째, 타이머들과 전자적 제어기와는 독립적으로 장치의 다양한 작동들을 수작업으로 개시하기 위해 푸쉬 버튼들이 제공된다. 여섯째, 장치의 간헐적인 정지 동안에 증식 챔버를 배수하고 씻어내리는 것을 돕기 위해 재순환 펌프와 증식 챔버 사이의 유체 재순환 루프(loop)에 수작업으로 제어되는 밸브가 제공된다.

챔버 내측에서 연속적으로 증식된 박테리아의 관련한 주기적인 수집과 조합하여 증식 챔버에 물을 펄스식으로 주기적으로 주입하는 것을 사용하는 바이오매스 생성기 실시예에 관해 본원에서 설명하는, 본 발명의 다른 양호한 실시예는 증식 챔버에 물, 초기 박테리아 및 영양제를 주입하고; 증식 챔버의 바닥에 배치되는 오리피스 부재를 통해 박테리아를 함유하는 액체 매체를 연속적으로 빼내고; 빼낸 매체를 펌프를 통해 증식 챔버로 다시 재순환시키고; 증식 챔버 내에 와류를 형성하기 위해 증식 챔버 내의 액체에 실질적으로 접선방향으로 재순환된 액체 매체를 재주입하고; 거품발생을 제어하면서 와류 위에서 증식 챔버로 저압 공기를 주입하여 증식 챔버 내의 액체 매체를 통풍시키고; 증식 챔버로 추가적인 물을 주기적으로 주입하고; 증식 챔버로부터 박테리아를 함유하는 액체 매체를 주기적으로 수집하고 수집된 매체를 수용 용기 또는 유동 라인으로 씻어 내리고; 증식 챔버에 추가 영양제를 주기적으로 분배하는 단계들을 포함하는 박테리아 증식 방법이다.

본 발명의 다른 양호한 실시예에 따르면, 박테리아 증식 챔버, 영양제 공급기 메커니즘 및 재순환 펌프가 내측에 배치되는 캐비넷을 포함하는 바이오매스 생성기가 공개되며, 캐비넷은 제 1 및 제 2 섹션으로 분할되어 박테리아 증식 챔버와 재순환 펌프가 서로 단열된다. 본 발명의 특히 양호한 다른 실시예에 따르면, 증식 챔버를 포함하는 캐비넷의 이 부분은 온도가 제어된다.

본 발명의 바이오매스 생성기 내에서 증식된 박테리아는 즉시 사용하기 위해 또는 필요할 때 이후에 사용하기 위해 저장하기 위해 수집될 수 있다. 본 발명의 장치 및 방법은 바람직한 사용 장소에 또는 그 근처에서 특정한 용도를 위해 박테리아를 증식하는데 특히 효과적이다. 본 발명의 독립적 시스템은 허가받은 사람에 의해서만 접근되도록 잠글 수 있는 캐비넷 내측에 설치될 수 있다. 캐비넷은 벽에 장착될 수 있기 때문에, 시스템을 설치하기 위해 바닥의 공간이 필요하지 않고, 필요한 시설은 수도와 종래의 110볼트 콘센트(electrical outlet)뿐이다. 종래기술에 공개된 시스템들과는 달리, 본원에 공개하는 장치 및 방법은 장기간 사용하는데 치명적인 펌프 진공현상(cavitation)과 과다한 거품형성없이 우수한 통기성 및 온도제어를 제공하여 사용자가 선택된 유용한 균주를 빠르게 증식할 수 있게 한다.

본 발명의 장치 및 방법이 장기간에 걸쳐 연속적 박테리아 증식을 지속하는데 적합하기 때문에, 그 결과인 박테리아가 연속적 또는 주기적 보충이 필요한 응용예들, 또는 사용에 임박하여 적절한 생명유지용 수집 용기에 저장되는 응용예들에 사용될 수 있다. 이 장치는 일반적인 감시, 청소 및 유지보수를 위한 간헐적인 정지 및 공급용 저장 호퍼(feed storage hopper)에 영양제 재료를 보충하기 위해 주기적으로 공급하는 것만을 요구한다.

본 발명의 장치는 하기의 도면들에 관해 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명의 연속 유동 바이오매스 생성기의 양호한 실시예의 부분 파단한 정면 입면도.

도 2는 도 1의 연속 유동 바이오매스 생성기의 좌측 입면도.

도 3은 도 1 및 도 2의 연속 유동 바이오매스 생성기의 부분 파단된 우측 입면도.

도 4는 본 발명의 연속 유동 바이오매스 생성기의 증식 챔버 내부를 도시하는, 부분 파단 및 부분 절개한 정면 입면도.

도 5는 도 4의 선 5-5를 따라 취한, 본 발명에 사용하기에 양호한 물 유동 제어 메커니즘의 확대 단면도.

도 6은 도 3의 선 6-6을 따라 취한, 본 발명에 사용하기에 양호한 영양제 공급기 메커니즘의 하부 부분의 확대 단면도 및 직립 수용 위치의 공급 컵(feed cup)의 도면.

도 6A는 도 6의 양호한 영양제 공급기 메커니즘이지만 역전된 배출 위치로 하향으로 회전된 공급 컵을 도시하는 도면.

도 6B는 도 6의 양호한 영양제 공급기 메커니즘이지만 중간 대기 위치로 상 향으로 회전된 공급 컵을 도시하는 도면.

도 6C는 도 6의 양호한 영양제 공급기 메커니즘이고, 공급 컵이 대기 위치로부터 도 6의 수용 위치로 다시 회전된 도면.

도 7은 본 발명의 바이오매스 생성기에 사용하기 적절한 다른 물 유동 제어 장치의 개략 정면 입면도.

도 8은 본 발명의 연속 유동 바이오매스 생성기의 다른 양호한 실시예의 부분 파단된 정면 입면도.

도 9는 공급 컵이 중간 대기 위치에 있고 공기 라인이 건조를 돕기 위해 컵에 공기를 배출하는 것을 보이는, 본 발명에 사용하기에 바람직한 영양제 공급기 메커니즘의 하부 부분의 단면도.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바이오매스 생성기(10)는 바람직하게는 캐비넷(cabinet: 20) 내에 배치되는 박테리아 증식 챔버(12), 공급기 메커니즘(14), 재순환 펌프(16) 및 공기 펌프(18)를 포함한다. 캐비넷(20)은 바람직하게는 상부 벽(56), 배면 벽(57), 측벽(58, 60)들, 바닥 벽(62) 및 문(64)을 추가로 포함한다. 문(64)은 바람직하게는 단열 패널(panel: 72)에 의해 격리된 제 1 및 제 2 내부 섹션(74, 76)에 대해 용이하게 접근가능하도록 힌지(hinge: 66)에 의해 캐비넷(20)에 부착된다. 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 자물쇠 또는 케이블 밀봉재(seal)가 제공되어 사용중에 캐비넷(20)의 내용물을 허가받지 않고 조작하는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 양호한 일 실시예에 따르면, 박테리아 증식 챔버(12)는 부착가능한 커버(28)를 갖는 반투명 중합체 컨테이너로 만들어진다. 박테리아 증식 챔버(12)의 체적은 바람직하게는 약 3리터이지만, 이는 본 발명의 범위 내에서 보다 크거나 작은 증식 챔버들이 유사하게 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 캐비넷(20)은 바람직하게는 박판금속(sheet metal)으로 만들어지지만, 유리섬유(fiberglass) 등과 같은 다른 유사하게 효과적인 재료가 사용될 수 있다.

온도 제어 유닛(68)은 바람직하게는 측벽(58)에 배치되며, 제 1 내부 섹션(74)과 소통하고, 110볼트 교류 전류로 구동된다. 통기구(70; vent)는 바람직하게는 측벽(58, 60)들 중의 하나에 제공되어 재순환 펌프(16)를 포함하는 제 2 내부 섹션(76)을 통기시키고, 작은 배기 팬(도시않음)과 조합하여 다수의 통기구 또는 하나의 통기구가 원한다면 제 2 내부 섹션(76) 내의 교차-통기(cross-ventilation)를 제공하기 위해 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 박테리아 증식 챔버(12)와 재순환 펌프(16) 사이에 단열 패널(72)을 사용하는 것이 캐비넷(20)의 내부의 과열을 방지하는 것을 돕는데 바람직하다. 이는 재순환 펌프(16)가 상당한 열을 생성하는 경우 또는 캐비넷(20) 내부가 그렇지 않으면 지속적이고 빠른 박테리아 성장에 바람직한 온도보다 높은 온도에 도달하는 경우에 특히 바람직하다. 사용 환경과 대기 온도에 따라, 온도 제어 유닛(68)은 원하는 범위 내에 박테리아 증식 챔버(12)의 온도를 유지하는 것이 불필요할 수 있다. 비록 빠른 박테리아 증식을 지속하는데 바람직한 온도 범위가 박테리아 타입 등과 같은 요인들에 따라 변할 수 있지만, 약 16 내지 40℃(약 60 내지 104℉)의 온도 범위, 그리고 가장 바람직하게는 약 29 내지 32℃(약 84 내지 90℉)의 온도 범위가 일반적으로 박테리아 증식 챔버 (12)가 배치되는 캐비넷 섹션 내에서 유익하다.

박테리아 증식 챔버(12)는 바람직하게는 물, 공기 및 영양제 입구 포트(31, 32, 34)를 각각 포함하는 커버(28), 측벽(22)의 바닥으로부터 중앙에 배치된 출구 포트(26)로 연장하는 원추형 바닥 벽(24), 원통형 측벽(22)을 추가로 포함한다. 장치 작동 중에, 물은 하기에 상술하는 바와 같이, 입구 유동 제어 장치(30)에 의해 입구 포트(31)를 통해 박테리아 증식 챔버(12)로 연속적으로 주입된다. 입구 유동 제어 장치(30)는 물 공급 라인(50)으로부터 물을 받고, 이는 바람직하게는 캐비넷(20) 바깥의 가압 수원(도시않음)에 연결된다. 저압 공기는 공기 펌프(18)에 연결된 공기 호스(82)로부터 입구 포트(32)를 통해 박테리아 증식 챔버(12)로 연속적으로 주입된다. 공기 펌프(18)는 바람직하게는 증식되는 박테리아의 성장을 촉진하도록 선택되는 바람직하게는 팔레트(pallet) 형태의 영양제 재료가 공급 계량 장치(48; feed metering device)에 의해 공급 저장 호퍼(46)로부터 입구 포트(34)를 통해 박테리아 증식 챔버(12)로 주입되지 않고, 후술하는 바와 같이 증식 챔버 내층에 생성되는 와류를 방해하지 않고 증식 챔버(12)에 들어가기에 충분한 압력으로 빠른 박테리아 증식을 지원하기에 충분한 공급량의 공기를 박테리아 증식 챔버(12)에 전달한다. 이러한 영양제 재료는 바람직하게는 증식 챔버(12) 내의 유체(84)로 잠기는 경향 때문에 팔레트 형태로 주입된다. 분말과 액체 영양제는 표면에 뜰 가능성이 크고 수집되는 박테리아-함유 유체와 함께 라인(40)을 통해 배출될 가능성이 커서 바람직하지 않다.

재순환 펌프(16)의 입구(42)는 박테리아 증식 챔버(12)의 출구(26)와 유체가 소통하게 연결되고, 유체 출구 라인(44)은 펌프(16)의 출구로부터 배출되는 가압된 유체를 바람직하게는 측벽(22)의 바닥의 약간 위 지점인 박테리아 증식 챔버(12)의 하부 부분으로 다시 보낸다. 라인(44)의 배출 단부의 재순환 유체 출구 포트(38)는 바람직하게는 하기에 상술하는 바와 같이 와류 형성을 촉진하기 위해 측벽(22) 내에서 접선방향으로 재순환 유체를 방출하게 구성된다. 유체 배출 라인(40)은 도 4에 도시된 바와 같이 박테리아 증식 챔버(12) 내측의 최상위 액체 레벨 근처에 배치되는 배출 포트(36)를 통해 박테리아 증식 챔버(12)의 내부와 소통한다. 입구 포트(31)를 통해 물이 유입됨에 따라 박테리아 증식 챔버(12) 내의 액체 레벨이 상승할 때, 박테리아-함유 유체는 배출 포트(36)를 통해 연속적으로 빼내지고 바람직하게는 세척수 라인(flush water line: 52)으로부터 배출 라인(40)으로 흐르는 세척수에 의해 유체 배출 라인(40)을 통해 하향으로 씻어내려간다.

도 4를 참조하면, 측벽(22)과 바닥 벽(24)의 전방으로 연장하는 부분이 파단되어 하향으로 경사진 바닥 벽의 중앙의 출구(26)에 배치된 와류 파쇄 부재(88; vortex breaker element)와 박테리아 증식 챔버(12)의 내부를 보인다. 와류 파쇄 부재(88)의 주요 기능은 와류(77)의 안정성을 유지하는 것을 돕고 와류(77) 하단부 내측의 공기가 출구 포트(26)를 통해 재순환 펌프(16)의 입구(42)로 하향으로 인입되는 것을 방지하여, 펌프(16)를 진공현상으로부터 보호하는 것이다. 펌프 진공현상은 펌프 날개차(impeller)의 표면에서의 마모를 가속시키고 또한 출구 라인(44) 내의 상이한 체적의 액체 사이에 대량의 공기 포켓(pocket)들이 배치되는 바람직하지 않은 "지연 유동(slug flow)"에 기여하여, 와류를 방해하고 지연유동이 증식 챔 버(12)로 다시 들어갈 때 바람직하지 않은 거품 형성에 기여하는 불규칙한 유동을 일으킬 수 있다. 펌프(16)는 바람직하게는 24볼트 AC 또는 12볼트 DC에서 작동하는 모터에 의해 구동된다. 박테리아 증식 챔버(12)의 체적이 약 3리터인 경우, 펌프(16)는 바람직하게는 분당 약 15 내지 23 리터(4 내지 6 갤런)의 재순환율을 제공하는 등급을 갖는다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 와류 파쇄 부재(88)는 이들을 지나는 유체(84)의 통과를 허용하기 위해 측벽(83) 둘레에 원주방향으로 이격된 다수의 오리피스(89), 원통형 측벽(83), 상단부 벽(85)을 갖는 일반적으로 원통형인 본체를 갖는다. 오리피스(orifice: 89)의 치수, 형상, 개수는 본 발명의 범위 내에서 변화될 수 있지만, 구멍들의 조합된 면적은 가장 바람직하게는 펌프 입구(42)로의 유체(84)의 유동을 과도하게 제한하여, 재순환 펌프(16)가 "물 부족을 겪지(starving)" 않도록 출구 포트(26)의 단면적과 거의 같다. 원한다면, 작은 오리피스가 와류 파쇄 부재(88)의 상단부 벽(85)에 제공될 수도 있다. 오리피스(89)들은 바람직하게는 각각 초기 박테리아 또는 영양제의 팔레트 또는 프릴(prill)이 유체(84)에 실질적으로 용해될 때까지 출구 포트(26)를 통해 증식 챔버(12)를 나가는 것을 방지하기에 충분하게 작다. 이러한 다른 부재들이 펌프(16)가 물 부족을 겪지 않고 펌프 입구(42)로 와류가 인입되는 것을 방지하는 작용을 하는 한, 상이한 형상 및 구성들을 갖는 와류 파쇄 부재(88)들이 본 발명의 장치 및 방법에 유사하게 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 공기 입구 라인(82)은 바람직하게는 공기 입구 라 인(82)은 바람직하게는 와류(77)에 직접 산소를 공급하기 위해 유체(84) 내의 와류(77)에 의해 형성된 공기 공동부에 배치되는 첨단부(87; tip)에서 종료한다. 첨단부(87)는 바람직하게는 재순환 펌프(16)가 작동하기 전에 증식 챔버(12) 내에서 액체(84)의 휴지(resting) 레벨 아래에서 약 3.8cm(1.5 in)에 배치되고, 펌프(16) 작동 후에는 액체 표면 레벨(86) 위로 유지되어 첨단부(87)가 와류(77) 내에 배치되고 본 발명의 연속적 작동 중에 액체(84)에 의해 덮히지 않는다. 공기 펌프(18)는 바람직하게는 박테리아 증식 챔버(12) 내측에서 약 0.5 pisg의 정(+) 압력을 유지하여 바람직하지 않은 박테리아가 챔버에 들어가 챔버 내에 자리잡게 되는 것을 방지하는 것을 돕는다. 박테리아 증식 챔버(12)가 약 3리터의 내부 체적을 갖는 경우, 공기 펌프(18)와 입구 공기 라인(18)은 바람직하게는 분당 약 2 내지 6리터의 공기 유동율을 제공하는 치수를 갖는다.

바람직한 물 입구 유동 제어 장치(30)의 구조 및 작동이 도면의 도 5에 관해 상술된다. 물은 바람직하게는 물 입구 라인(50)을 통해 장치(30)의 입구 통로(102)에 공급되며, 이는 호스 고리(98; hose barb)와 클램프(100)를 사용하거나, 또는 종래의 피팅(fitting)에 의해, 또는 임의의 다른 유사하게 유효한 수단에 의해 장치(30)에 부착될 수 있다. 유동 제어 장치(30)에 공급되는 물은 필요하다면 필터, 연수기(water softener) 등에 의해 전처리될 수 있지만, 이러한 전처리는 입구 수원(inlet water source)이 음료수 공급원(potable water supply)인 경우에는 불필요하다고 생각된다. 입구 유동 제어 장치(30)는 바람직하게는 유동 제어기 및 압력 제어기, 가장 바람직하게는 2 단(stage)으로 압력 및 유동율을 떨어뜨리도록 기능 한다. 입구 유동 제어 장치(30)는 헤드(92), 본체(94) 및 베이스(96)를 추가로 포함한다. 베이스(96)는 바람직하게는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 증식 챔버(12)의 커버(28)의 상부에 부착가능하다. 입구 통로(102)에 들어가는 물은 헤드(92)의 소직경 통로(104)를 통해 하향으로 흐르고 관찰 창(116; viewing window)을 지나 중력에 의해 본체(94)의 오목부(106; well)로 낙하한다. 오목부(106)의 상부와 통로(104)의 바닥 간의 수직 거리는 역류(back-flow) 방지기로서 1인치 공기 갭을 필요로 하는 배관 관례(plumbing code)에 따르기 위해 1인치 이상이어야 한다. 통로(104)의 직경은 바람직하게는 물이 오목부(106)로 빠르게 점적(drip)하거나 또는 작은 흐름으로 떨어지게 하는 것이다. 유동률은 바람직하게는 연속 작동 중에 증식 챔버(12)에 공급하기 위해 필요한 것보다 많은 물이 오목부(106)에 축적되게 하는 것이다. 물 중 일부는 본체(94)와 베이스(96) 내에 위치하는 니들 밸브(110)의 구멍(108)을 통해 하향으로 흐르고, 화살표(120)로 나타낸 바와 같이 본체(94)의 환형체(122; annulus)로 상부 너머로 흐를 때까지 오목부(106)에 여분의 물이 축적된다. 오목부(106)로부터 니들 밸브(110)를 통해 하향으로 흐르는 물은 베이스(96)의 관찰 창(116)을 지나 물방울들 또는 얇은 흐름(112)으로 떨어진다. 흐름(112)은 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 증식 챔버(12)의 커버(28)의 입구 포트(31)와 정렬되어 흐름(112)이 유체(84)의 표면(86)에 떨어진다.

환형체(122)로 흐르는 여분의 물은 출구 통로(124)를 지나 플러쉬 라인(52)으로 통과하며, 이는 클램프(clamp: 126)에 의해 장치(30)에 고정되는 것으로 예시되어 있다. 통로(104)를 지나는 물 유동율이 플러쉬 라인(52)에 필요한 여분의 물 을 제공하기 위해 니들 밸브(110)를 지나는 물 유동율보다 충분히 커야함은 명백하다. 유체 배출 라인(40)이 플러쉬 라인(52)을 통해 흐르는 물에 의해 연속적으로 씻겨내려지지 않으면, 박테리아가 원하는 대로 축적 용기 또는 사용 장소에 수송되는 대신에 유체 배출 라인(40)의 벽에 잔류할 가능성이 크다.

본 발명의 장치에 사용하기 적합한 다른 물 유입 장치(152; water inlet device)가 도 7에 관해 설명된다. 도 7을 참조하면, 장치(152)는 바람직하게는 도 1 내지 도 3에 관해 앞서 설명한 바와 같이 캐비넷(20)에 부착가능하다. 장치(152)는 동기식 60 사이클 타이머 모터에 의해 구동되는 피스톤에 의해 작동하는 정(+) 변위 유입 장치이다. 외부 수원으로부터 입구 포트(162)를 통해 받은 입구 물은 본체(154) 내에 배치되는 실린더의 변위를 선택적으로 수정하기 위해 조정 손잡이(160)와 나사식 링크 기구(158; threaded linkage)를 수작업으로 회전하여 제어되는 유속으로 출구 포트(164)에 전달된다. 도 7에서 볼 수 없는 피스톤은 본체(154)에 장착된 동기식 모터(156)에 의해 구동된다. 출구 포트(164)는 바람직하게는 도 5에 도시되지 않은 가요성 중합체 유동 라인에 의해 증식 챔버(12)의 커버(28)의 입구 포트(31)에 연결된다. 증식 챔버(12)에 물을 공급하기 위해 유동 제어 장치(152)가 사용되는 경우에, 장치(152)의 상류측에 배치되는 개별적인 니들 밸브(도시않음)가 바람직하게는 플러쉬 라인(52)에 물을 공급하는데 사용된다.

다른 유사하게 효과적인 물 유입 장치들이 본 발명의 장치 및 방법에 사용될 수도 있음이 본원을 읽어 이해될 것이다. 본 발명의 이 실시예로, 정상 작동 중에 챔버(12)로의 하루당(daily) 입구 물 유동 및 챔버(12)로부터의 유체(84)의 하루당 출구 유동은 바람직하게는 챔버의 체적의 약 1/3 내지 1/2와 같다. 그러나, 이 양은 박테리아 농도 및 성장률에 따라 변할 수 있으며, 이는 결국 박테리아 타입, 영양제의 양과 타입, 박테리아 증식 챔버(12) 내의 온도 및 유체(84) 내의 산소 레벨과 같은 다양한 요인들에 의존한다. 본 발명의 양호한 일 실시예에 따르면, 정상상태 작동 중에 박테리아 증식 챔버(12)로의 물 유동율은 1일당 약 1.6리터이며, 이는 거의 동일한 양의 물이 유체 배출 라인(40)을 통해 매일 배출됨을 의미한다. 배출 포트(36)로부터 배출되는 박테리아가 배출 라인(40)으로부터 계속 씻겨내려 가게 하기 위해, 플러쉬 라인(52)을 지나는 유동율이 바람직하게는 1일당 약 2 내지 20리터(약 0.5 내지 5갤런)의 범위이다.

공급기 메커니즘(14)의 바람직한 공급 계량 장치(48)의 구조 및 작동이 도 6 및 도 6A 내지 도 6C에 관해 상술된다. 먼저 도 6을 참조하면, 공급 계량 장치(48)는 바람직하게는 실질적으로 코어를 통해 연장하는 횡방향 원통형 구멍(134)을 갖는 회전가능하게 장착된 코어 부재(132)를 포함하는 수평으로 배치되며 일반적으로 원통형인 구멍을 갖는 하우징(128), 증식 챔버(12; 도 4)의 커버(28)에 부착가능한 베이스 부재(130)를 포함한다. 상부 에지(edge: 140)와 바닥 벽(138)에 의해 경계지어지는 원통형 측벽(136)을 갖는 공급 컵(135)이 사용중에 코어 부재(132)에 대해 고정적인 관계로 배치된다. 하우징(128; 도 3 참조)의 원통형 구멍 뒤에 배치되는 저전압 DC 모터는 핀(125)에 의해 코어 부재(132)에 연결되는 기어 구동장치를 포함한다. 핀(125)은 프로그래밍된 전자 제어기(54)로부터 신호를 수신할 때 하우징(128)에 대해 원하는 각도 위치로 코어 부재(132) 및 공급 컵(135)을 회전하는 구성이다. 공급 컵(135)의 직경 및 체적은 바람직하게는 공급 컵(135)의 상부 에지(140)가 직립 위치인 경우에 원(127) 상의 지점으로 코어 부재(132)가 핀(125)에 의해 회전될 때마다 공급 컵(135)이 공급 저장 호퍼(46; 도 1)로부터 중력 유동에 의해 원하는 양의 영양제 공급물을 받게 하는 것이다.

공급 저장 호퍼(46)의 아래측의 배출 포트의 직경과 공급 컵(135)의 바람직한 직경 및 깊이는 영양제 공급물의 입자 치수 및 형상 및 원하는 영양제 공급량에 따라 변할 수 있으며, 상이한 타입의 미세 물질은 이들이 중력 유동에 의해 배출되는 구멍들에 걸쳐 메워지는 상이한 경향 및 상이한 형상비를 가짐을 인식하여야 한다. 본 발명의 특히 양호한 실시예에 따르면, 상업적으로 입수가능한 식품 팔레트들이 주기적으로 호퍼(46)에 적재되고, 이는 바이오매스 생성기(10)가 정기적으로 유지보수될 때마다 캐비넷(20)으로 및 캐비넷으로부터 쉽게 슬라이딩하도록 구성될 수 있다. 박테리아 증식 챔버(12)가 약 3리터의 체적을 갖는 경우, 약 29g의 영양제가 바람직하게는 챔버(12)에 매일 각각 약 7.25g의 동등한 증분으로 4번 주입되며, 각각의 증분은 약 6시간 간격으로 주입된다. 그러므로, 공급 컵(135)은 약 7.5g이하의 영양제를 축적하는 체적을 가져야 한다.

도 6A 내지 도 6C는 핀(pin: 125), 코어 부재(core member: 132) 및 공급 컵(135)이 본체(128)에 대해 상이한 각도 위치들로 회전되는 점을 제외하고는 동일한 구조를 예시한다. 도 6A에서, 공급 컵(135)은 화살표(137)에 의해 나타낸 바와 같이 180°의 각도를 통해 우측 및 하향으로 회전되었다. 공급 컵(135)은 컵(135) 내에 담긴 임의의 영양제 공급 입자들이 화살표(146)로 나타낸 바와 같이 중력에 의 해 베이스(130)의 출구 포트(144)를 통해 그리고 커버(28)의 공급 입구 포트(34)를 통해 증식 챔버(12; 도 1 참조)로 배출되는 경우에 완전히 역전된 위치에 있다. 도 6B에서, 공급 컵(135)은 화살표(148)로 나타낸 바와 같이 90° 위치로 다시 회전되며, 이는 다음 공급 사이클이 시작될 때까지 유진된다. 공급 컵(135)은 바람직하게는 90° 위치로 보관되어 공급 컵(135)의 개방 단부가 커버되고 보호된다. 공급 컵(135)이 공급들 사이에 직립 위치로 휴지되면, 증식 챔버(12)로 배출 중에 모인 습기가 팔레트들을 연화시키고 덩어리지게 할 수 있다. 공급 컵(135)이 공급들 사이에 하향으로 향해진 위치로 휴지되면, 공급 컵에서의 박테리아 형성이 일어날 수 있다. 도 6C에서, 공급 컵(135)이 영양제 공급물로 재충전하기 위해 도 6에 도시한 위치로 다시 회전한다.

본 발명의 양호한 방법 실시예가 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명된다. 먼저 장치 기동 중에 도 1 및 도 4를 참조하면, 약 1.6리터의 물이 증식 챔버(12)로 주입되어 배출 포트(36) 레벨 아래의 초기 충전 레벨을 달성한다. 물의 초기 량은 물론 챔버(12)의 내부 체적 및 신선한 물이 챔버에 들어가는 점적 속도에 의존한다. 초기 충전 레벨은 초기 박테리아 및 영양제가 첨가될 수 있는 배출 포트(36)의 충분히 아래여서, 재순환이 시작될 때 와류가 형성될 수 있고, 장치가 사고로 많은 양의 박테리아-함유 유체를 이후에 배출하지 않고 수시간동안 작동할 수 있어야 한다. 이 시간 동안, 초기 박테리아는 원하는 성장 개체수 또는 농도에 도달한다. 초기 박테리아가 성장 및 증식할 시간이 주어지므로, 유입 제어 장치(30)를 통해 증식 챔버(12)로 들어가는 보충수가 점진적으로 배출 포트(36)의 레벨에 대해 최대 액체 레벨(90)로 상승한다.

초기 량의 물이 유입 유동 제어 장치(30)를 통해 천천히 주입되거나, 또는 바람직하게는 커버(28)를 제거하고 챔버(12)로 물을 부어, 또는 유동 제어 장치(30)의 배치 전에 입구 포트(31)를 통해 호스를 삽입하여, 또는 이를 위해 제공된 다른 재밀봉가능한 포트(도시않음)로 삽입하여 보다 빠르게 주입될 수 있다. 초기 물은 바람직하게는 박테리아 증식에 도움이 되는 온도에서 챔버(12)에 주입되거나, 또는 초기 박테리아 및 영양제를 주입하기 전에 이러한 온도에서 평형화된다. 필요하다면, 초기 양의 물이 대기 온도에서 주입될 수 있고, 너무 차갑다면, 온도 제어기(68)를 사용하여 가열되거나 또는 온도가 원하는 레벨, 일반적으로 약 16 내지 26℃(약 60 내지 80℉)에 도달할 때까지 펌프(16)를 통해 재순환하여 가열될 수 있다. 바이오매스 생성기(12)의 지속적이며 연속적인 작동 중에, 그 온도는 바람직하게는 약 16 내지 40℃(약 60 내지 104℉), 가장 바람직하게는 약 29 내지 32℃(약 84 내지 90℉)의 범위이다.

물 온도가 박테리아 증식을 촉진하기에 적절한 레벨에 도달할 때마다, 예정된 양의 원하는 타입(들)의 초기 박테리아가 바람직하게는 커버(28)를 통해 증식 챔버(12)로 주입되거나, 또는 다른 유사한 효과적인 수단에 의해 주입되고, 공급 계량 장치(48)가 바람직하게는 챔버(12)의 유체(84)에 원하는 양의 적절한 크기의 팔레트의 영양제를 주입하게 작동한다. 본원에서 설명하는 증식 챔버(12)에 대해, 공급물은 가장 바람직하게는 약 7.25 g의 부분들로 주입된다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 원하는 초기 양의 물, 초기 박테리아 및 영양제가 증식 챔버(12)에 주입되고 커버(28)가 임의의 적절한 종래 수단에 의해 챔버(12)의 상부에 고정되었을 때, 재순환 펌프(16)가 기동하고 유체(84)가 출구 포트(26)를 통해 입구(42)로 하향으로 인출된다. 재순환 펌프(16)에 의해 가압된 후, 물, 박테리아, 영양제 및 포집된 공기를 함유하는 유체(84)가 유체 출구 라인(44)을 통해 증식 챔버(12) 및 재순환 유체 출구 포트(38)로 다시 보내진다.

출구 라인(44) 및 재순환 유체 출구 포트(38)는 바람직하게는 과다한 거품형성없이 실질적으로 도 4에 도시된 바와 같이 증식 챔버(12) 내의 유체(84)에 와류(77)를 형성하도록 구성 및 배치된다. 박테리아-함유 유체를 통기시키기 위해 표면하 공기 주입을 사용하여 호기성 박테리아 성장을 촉진하는 종래기술 장치와는 다르게, 본 발명은 와류(77) 내의 공기 공간에 저압 공기를 공급하고 증식 챔버(12) 내 유체(84)를 통기시키기 위해 소용돌이치는 와류에 의해 제공되는 증가된 접촉 표면적에 의존한다. 유체를 통해 상방향으로 공기방울을 발생시키거나 또는 유체 출구 라인(44)에 배치된 추출기를 사용하지 않고, 이 방식으로 유체(84)를 통기시켜, 공기방울들 또는 과다한 거품형성없이 분자레벨에서 유체(84)를 통기시킬 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 유체(84)가 증식 챔버(12)에 대해 접선방향으로 재주입된다. 용어 "접선방향으로"는 본원에서 증식 챔버(12)의 내부 표면 둘레에서 계속될 때 수평으로부터 확산하고 출구 포트(26)의 와류 파쇄기(88) 위의 증식 챔버(12)의 중앙에서 하향으로 나선운동하는 와류(77)를 형성하는, 박테리아 증식 챔버(12)의 내면(16) 둘레에서 실질적으로 수평방향으로 초기에 형성되는 만 곡된 유동경로를 설명하는데 사용된다.

일단 라인(44) 및 펌프(16)를 통한 재순환 루프가 본원에 설명한 대로 설치되면, 와류(77)가 증식 챔버(12) 내의 최고 액체 레벨(90)로부터 와류 파쇄기(88) 부재로의 실질적으로 전체 거리를 하향으로 연장하여, 증식 챔버(12)의 바닥에서 출구 포트(26)에서 또는 그 근처에서 그 최대 내경이 발생하고 액체 레벨(90)에서 또는 그 근처에서 그 최대 내경이 발생하는 복합 곡률을 갖는 일반적으로 원추형인 액체 표면(86)을 형성하여야 한다. 재순환은 이 방식으로 약 6시간 동안 계속되며 박테리아 증식 챔버(12) 내의 유체(84)의 온도는 약 16 내지 40℃(약 60 내지 104℉), 가장 바람직하게는 약 29 내지 32 ℃(약 84 내지 90℉)의 범위 내로 유지되고 이후에 입구 포트(31)를 통한 유입수의 연속적인 주입, 첨단부(87)를 통한 저압 공기의 연속적인 주입, 출구 포트(36)를 통한 유체 배출 라인(40)으로의 유체의 연속적인 배출, 출구 포트(36) 아래에 배치되는 지점에서 플러쉬 라인(52)으로부터 유체 배출 라인(40)으로 물이 보내지는 유체 배출 라인(40)의 연속적인 씻어 내림이 수반된다.

6시간 후에, 제어기(54)는 바람직하게는 도 6에 도시한 바와 같이 공급 컵(136)을 영양제 팔레트들로 재충전하고 이들을 입구 포트(34)를 통해 박테리아 증식 챔버(12)로 배출하도록 공급 메커니즘(48)을 작동한다. 동일한 과정이 바람직하게는 공급 호퍼(46)가 비워질 때까지 6시간 간격으로 이후에 공급하거나 또는 주기적인 검사 및 청소를 위해 고의로 공정이 중단될 때까지 공급 호퍼(46) 내의 영양제 팔레트들을 보충하도록 계속된다. 청소 및 유지보수를 위한 정지는 1달에 약 한 번, 가장 바람직하게는 2달마다 약 1번이상 요구되지 않아야 한다.

도 8은 수집된 박테리아를 사용 장소 또는 축적 및 저장 용기로 씻어내리기 위해 박테리아 증식 챔버 및 박테리아 수집 라인으로 제어된 펄스의 물을 주기적으로 주입하기 위해 전자 제어기, 타이머 및 솔레노이드-작동 밸브들을 사용하는 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 도 8의 실시예를 사용하는 물의 증식 챔버로의 제어된 주기적인 주입은 무기물이 축적되어 막는 것을 회피할 수 있으며 이는 그렇지 않으면 도 1, 도 4, 도 5에 관해 설명한 바와 같이 니들 밸브를 통해 연속적으로 물의 점적을 사용할 때 문제를 발생시킬 수 있다. 이는 특히 물이 수도 라인으로부터 직접 얻어지고 큰 무기물 함유량을 가질 수 있는 경우에 중요할 수 있다.

도 8을 참조하면, 바이오매스 생성기(200)는 바람직하게는 캐비넷(201), 박테리아 증식 챔버(214), 재순환 펌프(224), 공급 호퍼(230), 공급 계량 장치(232), 공기 펌프(240), 변압기(264), 타이머(266), 제어기(268)를 포함한다. 바이오매스 생성기(200)는 독립적이고, 증식 챔버(214)로부터 수집된 박테리아를 축적하기 위한 용기 또는 박테리아 수집 라인, 물 공급 라인, 종래의 전기 콘센트에 대한 연결만을 필요로 한다. 그 전방 측면에 힌지식 문(208)이 배치되고 상부(203), 바닥(206), 측면(202, 204) 및 배면(210)을 포함하는 캐비넷(201)은 필요에 따라 스탠드 또는 테이블 상에 설치되거나 또는 벽에 부착될 수 있다. 문(208)은 바람직하게는 계획된 유지보수 요청들 사이에 내부(212)에 대한 허가받지 않은 접근을 방지하기 위해 자물쇠를 구비할 수 있고, 오염 또는 유체 누설 가능성을 줄이기 위해 주변 밀봉부(도시 않음)를 구비할 수 있다. 바닥(206)은 바람직하게는 방수되고 (water-tight), 바람직하게는 증식 챔버(214)로부터 범람하거나 누설되는 경우에 물 또는 살아있는 박테리아가 빠져나가는 것을 방지하기 위해 적어도 박테리아 증식 챔버(214)의 체적만큼의 액체 체적을 포획하기에 충분한 체적을 갖는 통(207; sump)을 포함한다. 플로트 스위치(280)는 바람직하게는 통(207)에 구비되고, 통(207)에 많은 양의 물이 축적되는 경우에 정상적으로 닫혀있는 솔레노이드-작동식 물 유입 밸브(276, 278)에의 전력을 차단하도록 제어기(268)에 연결된다.

박테리아 증식 챔버(214)가 바이오매스 생성기(10)의 증식 챔버(12)에 대해 도 1, 도 3, 도 4에 관해 상술한 것과 유사하고, 바람직하게는 증식 챔버(12)에 관해 상술한 바와 같은 와류 파쇄 부재를 갖는 배수 포트(222)를 갖는 테이퍼진 바닥 섹션(tapered bottom section: 218)과 상부(220)를 갖는 실질적으로 원통형인 측벽(216)을 포함한다. 재순환 펌프(224)는 입구(282)를 통해 증식 챔버(12)로부터 박테리아-함유 유체를 받고 재순환 라인(226) 및 재순환 유체 출구 포트(228)를 통해 증식 챔버(214)로 다시 가압된 유체를 접선방향으로 방출한다. (도시한 바와 같이) 수작업으로 작동되거나 또는 원한다면 다른 전기적으로 작동되는 솔레노이드로 제어될 수 있는 밸브(260)가 제공되어 하기에 상술하는 바와 같이 유닛에 대한 주기적인 유지보수 중에 펌프(224)로부터 방출되는 유체를 청소 라인(258)을 통해 박테리아 수집 라인(256)으로 재설정하게 제공된다. 밸브(260)는 바람직하게는 박테리아-함유 액체가 그렇지 않으면 박테리아 성장에 악영향을 줄 수 있는 외란, 전단 및 충격을 회피하도록 정상 작동 중에 밸브를 통해 직선으로 흐르는 방식으로 재순환 라인(226)에 구성 및 설치된다. 또한, 청소 라인(258)은 바람직하게는 그렇지 않으면 발생할 수 있는 침전물 및 박테리아 축적 가능성을 감소시키기 위해 상방향 경사져서 밸브(260)로부터 나간다.

도 1 내지 도 4에 관해 상술한 바이오매스 생성기(10)와 도 8에 도시한 바이오매스 생성기(200) 간의 주요 차이점은 박테리아 수집 라인(256) 및 박테리아 증식 챔버(214)에 물을 전달하는 부재들의 구조 및 작동이다. 다시 도 8을 참조하면, 공급 라인(234)을 통해 캐비넷(201)에 들어가는 물은 각각 솔레노이드-작동 밸브(276, 278)들을 통해 라인(235, 250)들로 조절 및 분배된다. 라인(235, 250)에서의 수압은 바람직하게는 약 30 psi를 초과하지 않거나, 또는 수도 라인에 대한 표준 라인 압력의 상한 범위를 초과하지 않는다. 종래의 유동 조절기는 원한다면 라인(234)의 수압을 약 30 psi로 제어하게 제공될 수 있다.

약 3리터의 체적을 갖는 증식 챔버(214)를 갖는 바이오매스 생성기(200)에 대해, 약 45 ml의 물의 펄스가 바람직하게는 매시간 밸브(276) 및 라인(235)을 통해 증식 챔버(214)로 방출된다. 전형적인 설비에 대해, 약 3/4초 지속시간의 백동이 약 45ml의 물을 방출하는데 요구된다. 물은 라인(235)으로부터 상부(220)의 입구 포트를 통해 증식 챔버(214)로 하향으로 배출된다. 피팅 관례를 따르도록 1인치 공기 갭(236)이 제공되고, 바람직하게는 원추형인 스크린 또는 스트레이너(238)가 제공되어 캐비넷(201)의 내부(212)에 대해 접근할 수 있는 벌레 또는 다른 오염물질이 증식 챔버(214)에 들어가는 것을 방지하기 위해 제공된다.

주기적 펄스 중에 증식 챔버(214)에 들어가는 물은 증식 챔버 내에 형성되는 와류로 하향으로 흐르고, 이러한 와류는 도 4에 도시한 바와 같이 증식 챔버(12)에 대해 앞서 설명한 바와 같이 형성되고 펌프(224)를 통해 재순환된다. 증식 챔버(214) 내에서 재순환하는 액체 체적이 이런 식으로 증가할 때, 액체 상부 레벨은 박테리아-함유 액체가 증식 챔버(214)로부터 배출 포트(248)를 통해 Y-커넥터(253)로 외측으로 흐르는 지점까지 상승한다. 일단 Y-커넥터(253) 내에 들어오면, 수집된 박테리아는 밸브(278) 및 라인(250)에 의해 공급되는 물에 의해 대직경 박테리아 수집 라인(256) 및 스크린 또는 스트레이너(254)를 통해 하향으로 씻겨내려간다. 원추형 스크린 또는 스트레이너(254)의 메쉬는 바람직하게는 세척수의 유동을 과도하게 방해하거나 또는 박테리아 수집 라인(256)으로부터 박테리아를 분리하지 않고 캐비넷(201)의 내부에 접근할 수 있는 벌레를 포획하기에 충분히 작다.

세척수는 신선한 물이 라인(250)을 통해 증식 챔버(214)로 주기적으로 주입된 결과 포트(248)를 통한 박테리아-함유 유체의 방출과 일치하는 타이밍의 주기적 펄스으로 솔레노이드 밸브(278)에 의해 방출된다. 라인(250)을 통한 박테리아 수집 라인(256)으로 방출되는 세척수의 주기적 유동은 바람직하게는 라인(235)을 통한 유입수의 유동보다 더 긴 지속시간 및 더 큰 체적을 갖는다. 본 발명의 양호한 일 실시예에 따르면, 플러쉬 사이클은 증식 챔버(214)로 물을 펄스식으로 방출함과 동시에 또는 직후에 개시된다. 세척수의 유동은 바람직하게는 T자형 부분(253; tee) 및 박테리아 수집 라인(256)으로부터 박테리아를 완전히 세척하고 원하는 바에 따라 저장 또는 축적 용기(도시않음)로 또는 최종 사용 장소에 직접 보내기 위해 약 30동안 지속된다. 본 발명의 특히 양호한 실시예에 따르면, 약 1.8 내지 2리터의 물이 매시간 30초동안 세척수가 흐를 때마다 방출된다.

시간 간격으로 충전용 및 세척수가 주입하는 것이 바람직한 반면, 연속적인 충전 및 플러쉬 사이클 사이에 보다 긴 간격도 본 발명의 범위 내에서 사용될 수도 있다. 그러므로, 예를 들어, 원한다면 약 1 내지 15 시간 이상 범위의 간격으로 충전용 및 세척수를 주입할 수 있다. 이러한 환경에서, 펄스 길이는 바람직하게는 충전 사이클에 대해 약 4.5 내지 12초의 범위이고, 이 시간 동안 방출되는 물의 양은 약 185 내지 500ml의 범위일 수 있다. 관련한 플러쉬 사이클의 길이는 바람직하게는 각각 약 15 내지 240초의 범위이고, 세척수의 방출량은 약 625ml 내지 10리터의 범위이다.

바이오매스 생성기(200)의 연속 작동 중에 증식 챔버(214)로 매시간 주입되는 물에 부가적으로, 영양제 재료가 바람직하게는 공급 계량 장치(232)를 사용하여 매 6시간마다 한번 액체 매체에 첨가된다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 하기에 달리 설명하지 않는한, 공급 계량 장치(232)는 바람직하게는 도 1, 도 3, 도 4 및 도 6 내지 도 6C에 관해 상술한 공급 계량 장치(48)와 실질적으로 동일한 방식으로 기능하고 실질적으로 동일한 방식으로 만들어진다. 공급 계량 장치(232)는 바람직하게는 공급물 입구 포트(286), 공급물 출구 포트(288), 횡방향 원통형 구멍을 갖는 회전가능한 코어(290), 코어(290)에 대해 고정된 위치에 배치되는 공급 컵(292)을 갖는 하우징(284)을 포함한다. 상술한 바와 같이 미리 프로그래밍된 전자 제어기(268)로부터 수신된 신호들에 반응하여 화살표(294)로 나타낸 바와 같이 전후방으로 코어(290)를 회전시키는 저전압 DC 모터를 부착하기 쉽도록 하우징의 융기부들에 나사 구멍(298)들이 제공된다.

도 8을 참조하면, 저압 공기 펌프(240)가 상술한 공기 펌프(18)와 유사하게 기능하고 바람직하지 않은 박테리아가 챔버에 들어가 자리잡는 것을 막는 것을 돕기 위해 증식 챔버(214) 내에서 약 0.5pisg의 정압을 유지하도록 공기 공급 라인(242)을 통해 박테리아 증식 챔버(214)의 상부로 공기를 공급한다. 캐비넷(201)이 단단히 밀봉된 경우, 공기 펌프(240)에 대기중 공기의 주입을 돕기 위해 측벽(204)에 공기 입구(241)가 제공될 수 있다. 바람직한 추가 특징이 원한다면 공급 계량 장치(48)에 사용될 수도 있는 공급 계량 장치(232)와 관련하여 설명된다. 도 9를 참조하면, 제 2 공기 출구 라인(246)이 저압 공기 펌프(240)로부터 공급 계량 장치(232)로 제공된다. 공급 사이클들 사이에, 공급 컵(292)이 "3시방향" 위치에 있을 때마다, 공기 라인(246)이 포트(296)를 통해 공급 계량 장치(232)의 하우징(284)으로 연속적으로 방출한다. 이 공기는 공급 사이클들 사이에 공급 컵(292)을 건조시키고, 공급물 팔레트들로부터 습기를 제거하고 공급 계량 장치(232) 내의 박테리아 성장 가능성을 감소시키기 위해 건조영역 장벽을 형성한다. 하나 이상의 작은 통기구멍(295)이 하우징(284)에 제공되어 포트(296)를 통해 주입된 공기가 하우징(284)을 나갈 수 있게 한다.

비록 바이오매스 생성기(200)가 도 8에서 물 공급라인(234), 박테리아 수집 라인(256), 청소 라인(258), 공기 입구(241), 전원 코드(262) 모두가 캐비넷(201)의 측벽(204)을 통해 설치되는 것으로 예시되었지만, 이들 구성요소의 다른 많은 배치도 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 몇몇 경우에서 모든 물 라인 및 연결부들을 하나의 측벽에 배치하고 모든 전기적 구성요소를 반대쪽 벽 에 배치하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 경우들에서, 이러한 연결의 바람직한 배치는 사용 장소에서 이미 배치된 시설들의 위치에 의존할 수 있다.

연속적으로 박테리아를 증식하기 위해 본 발명의 바이오매스 생성기(200)를 작동하는 바람직한 방법 및 제어 시스템이 도 8에 관해 후술된다. 표준 AC 라인 전류가 전원 코드(262)를 통해 바이오매스 생성기(200)에 공급되고, 이후에 미리 프로그래밍된 전기 제어기(268)에 의해 필요에 따라 분배되고, 제어기는 변압 모듈(264), AC 대 DC 변환 모듈(266), 프로그래밍가능한 내부 타이머, 수작동 제어 버튼(270, 272, 274)을 추가로 포함한다. 제어기(268)는 바람직하게는 공급 계량 장치(232)의 모터와 솔레노이드(276, 278)에 12볼트 직류를 공급하고 공기 펌프(240)와 재순환 펌프(224)에는 바람직하게는 18볼트로 감전압된 교류를 공급한다. 그러나, 공기 펌프(240)와 재순환 펌프(224)는 원한다면 직류에서 작동하게 지정될 수도 있다. 일반적으로 캐비넷(201) 내의 구성요소들은 그렇지않으면 캐비넷 내부에서 의도하지 않은 전기적 단락(short)과 연계될 수 있는 모든 위험을 감소하기 위해 저전압 전류에서 작동하게 구성된다. 원한다면 저전압 전류만이 캐비넷에 들어가도록 캐비넷(201) 외부에 감압 변압기가 제공될 수도 있다.

바이오매스 생성기(200) 기동 중에, 전원 코드(262)가 종래의 전기 콘센트에 꽂아지고 버튼(270)이 눌려져서, 약 2리터의 물이 솔레노이드 밸브(276)를 통해 박테리아 증식 챔버(214)로 주입되게 하고, 이후에 바람직하게는 약 30g인 초기 충전량의 초기 박테리아 및 팔레트 형태의 영양제가 수작업으로 박테리아 증식 챔버(214)에 주입된다. 증식 챔버(214)의 내부에 대한 접근은 바람직하게는 뚜껑(220) 을 들어올려 제공된다.

그 다음에 버튼(272)을 눌러 재순환 펌프(224) 및 공기 펌프(240)가 작동되어 바이오매스 생성기(200)가 "충전" 모드에 있다는 신호를 제어기(268) 내의 타이머에 보내고, 이 시간 동안에 박테리아-함유 유체가 첫 번째 24시간동안 물 또는 영양제를 추가 보충없이 재순환된다. 24시간 후에, 제어기(268)는 자동적으로 "운전" 모드에 들어간다. "운전" 모드에 있을 때, 바이오매스 생성기(200)의 제어기(268)는 박테리아 증식 챔버(214)로 되입될 신선한 물의 펄스를 각각 일으키고 수집된 박테리아를 박테리아 수집 라인(256)으로 씻어내리기 위해 세척수가 Y-커넥터(253) 위에 주입되게 하는 신호들을 솔레노이드 밸브(276, 278)들에 주기적 및 자동적으로 보내기 시작한다. 상술한 연속적인 펄스들 간의 구간 및 각각의 펄스의 지속시간은 제어기(268)에 미리 프로그래밍될 수 있고, 또는 바이오매스 생성기(200)가 원하는 바에 따라 충전용 물과 세척수 사이클동안의 간격 및 지속시간을 설정하는 장치를 구비할 수 있다. 어느 경우에도, 바이오매스 생성기(200)의 자동 작동은 기동 후에 2달까지 조작자가 개입하지 않고 계속 될 수 있다.

바이오매스 생성기(200)가 온도가 제어되는 건물 내에서 사용되고 그 대기 온도가 상술한 바와 같이 빠른 박테리아 성장에 기여하는 범위 내에 있는 경우, 캐비넷(201)의 내부(212)의 보조적인 가열 또는 냉각은 불필요하다고 생각된다. 그러나, 사용 환경이 내부 공간(212)이 빠른 박테리아 성장을 촉진하기에 너무 고온이거나 저온인 조건에 처해있을 경우에는, 종래의 온도-제어 장치를 캐비넷(201)에 추가하는 것이 필요할 수 있다.

공급 호퍼(230)의 체적에 따라, 2달에 1번보다 자주 영양제 팔레트를 호퍼에 재충전할 필요가 있을 수 있지만, 이러한 재보충은 바람직하게는 박테리아 증식 챔버(214) 및 그 보조 장치들의 작동 중단을 요구하지는 않는다. 연속 작동 중에, 박테리아는 축적기, 저장 용기 등으로 수집 및 씻겨내려가거나 또는 박테리아 수집 라인(256)을 통해 사용 장소로 직접 세척될 수 있다.

정지 및 청소가 필요할 때마다, 바람직하게는 1달에 1회이하, 가장 바람직하게는 2달 이상에 1회 이하로, "운전" 모드가 버튼(274)을 눌러 종료될 수 있다. 청소 중에, 박테리아 증식 챔버(214)의 내부는 닦아 낼 수 있고, 챔버의 바닥의 유동 제한 부재가 제거 및 세척될 수 있다; 스크린(238, 254)들이 제거되고 뒷면으로 세척(backwash)될 수 있고; 표백제, 식초 또는 다른 적절한 세척 화합물 또는 시약이 유동 라인들, 입구 및 출구 포트들, 밸브들 등에 박테리아 축적, 끼는 것(film or sludge)을 제거하기 위해 시스템을 통해 순환될 수 있다. 증식 챔버(214)의 청소 및 세척 중에, 밸브(260)는 수동으로 작동되거나 또는 재순환 펌프(224)에 의해 방출된 유체를 라인(226)으로부터 배출 라인(258)과 박테리아 수집 라인(256)으로 전환시킬 수 있다. 원한다면, 청소중에 부가적인 충전용 및 세척수를 제공하기 위해 사이클 밸브(276, 278)들을 수동으로 개폐하는데 사용될 수 있는 부가적인 버튼 또는 스위치들이 캐비넷(201) 내에 제공될 수 있다.

본 발명을 사용하여 생성된 바이오 매스의 박테리아의 유용한 용도의 다른 예들에는 본 발명을 제한하지 않고; 플랜트, (가축 및 인간을 포함하는)동물 폐기물의 분해; 기름 및 화학적 유출물의 처리; 독성 화합물의 변환; 조류(algae)의 소 화; 벌레 및 곤충의 제어; 활성 이스트 제품의 제조; 식품 처리; 산업용 유기 폐기물의 분해가 포함된다.

본 발명의 다른 변경 및 수정은 본원을 당업자가 읽으면 명백할 것이고, 본원에 설명한 본 발명의 범위는 발명자들이 법적 권리를 받는 첨부된 청구범위의 가장 넓은 해석에 의해서만 제한된다. 당업자는 본원을 읽으면 박테리아, 영양제, 물과 공기 공급 장치들, 제어 장치들, 컨테이너들 및 펌프들의 물리적 치수, 배치 및 타입들이 특정한 용도의 요구를 만족하기 위해 본 발명의 범위 내에서 수정 또는 변경될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (65)

1. 제거가능한 커버를 갖는 개방된 상부, 원추형 바닥, 원통형 측벽을 갖는 박테리아 증식 챔버;

   측벽에 배치되는 접선방향으로 향해진 출구 포트와 유체가 소통하는 유체 재순환 라인을 갖는 배출측과 원추형 바닥과 유체가 소통하는 흡입측을 갖는 유체 재순환 펌프;

   상기 커버를 통해 박테리아 증식 챔버와 유체가 소통하는 충전(fill)용 물 공급 라인;

   충전용 물 공급 라인에 배치되는 제 1 솔레노이드 밸브;

   상부 근처의 측벽에 배치되는 박테리아 배출 포트와 유체가 소통하는 박테리아 수집 라인;

   박테리아 수집 라인과 유체가 소통하며, 박테리아 수집 라인과 박테리아 배출 포트 위에 배치되는 세척수(flush water) 공급 라인;

   플러쉬 물 공급 라인에 배치되는 제 2 솔레노이드 밸브;

   커버를 통해 박테리아 증식 챔버로 영양제를 주입할 수 있도록 박테리아 증식 챔버 위에 배치되는 영양제 공급 계량 장치;

   커버를 통해 박테리아 증식 챔버와 소통하는 출구 라인을 갖는 공기 펌프;

   예정된 간격들 및 예정된 지속시간에서 충전용 물과 세척수의 유동을 허용하기 위해 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브들을 주기적으로 작동시키게 프로그래밍가능 한 전기적 제어기; 및,

   유체 재순환 펌프, 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브들, 영양제 공급 계량 장치 및 공기 펌프에 저전압 전류를 제공하는 전력 공급장치를 포함하는 박테리아 연속 증식 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 유체 재순환 라인 및 박테리아 수집 라인 사이의 유체 소통을 제공하는 청소(cleanout) 라인을 추가로 포함하는 박테리아 연속 증식 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 청소 라인에 배치되는 밸브를 추가로 포함하는 박테리아 연속 증식 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 공기 펌프와 공급 계량 장치 사이에 배치되는 공기 배출 라인을 추가로 포함하는 박테리아 연속 증식 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 공급 계량 장치 위에 배치되는 공급 호퍼를 추가로 포함하는 박테리아 연속 증식 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 박테리아 증식 챔버, 재순환 펌프, 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브들, 공급 계량 장치, 공기 펌프 및 전기적 제어기는 모두 캐비넷 내에 배치되는 박테리아 연속 증식 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 캐비넷은 방수 바닥과, 상기 방수 바닥과 유체가 소통하게 배치되는 플로트 스위치(float switch)를 포함하는 박테리아 연속 증식 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 충전용 물 공급 라인은 공기 갭(air gap)에 걸쳐 박테리아 증식 챔버로 물을 방출하는 박테리아 연속 증식 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 세척수 공급 라인은 공기 갭에 걸쳐 박테리아 수집 라인으로 물을 방출하는 박테리아 연속 증식 장치.
10. 제 6 항에 있어서, 증식 챔버를 포함하는 제 1 내부 섹션과 재순환 펌프를 포함하는 제 2 내부 섹션을 격리하는 단열부를 추가로 포함하는 박테리아 연속 증식 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 캐비넷의 제 2 내부 섹션은 캐비넷 벽 또는 캐비넷 문 중 적어도 하나를 통해 통기되는 박테리아 연속 증식 장치.
12. 제 6 항에 있어서, 캐비넷의 제 1 내부 섹션과 통신하는 온도 제어기를 추가로 포함하는 박테리아 연속 증식 장치.
13. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 자동 유체 제어 장치는 단일 물 공급 라인을 제 1 충전용 물 흐름과 제 2 세척수 흐름으로 분기하는 박테리아 연속 증식 장치.
14. 제 1 항에 있어서, 제 1 자동 유체 제어 장치는 증식 챔버로 주입되는 수압 및 수량 둘다를 제어하는 박테리아 연속 증식 장치.
15. 제 1 항에 있어서, 공급 계량 장치는 직립 공급물-수용 위치와 역전된 공급물 방출 위치 사이에서 회전가능한 공급 컵을 포함하는 박테리아 연속 증식 장치.
16. 제 15 항에 있어서, 공급 계량 장치는 공급물-수용 위치와 공급물 방출 위치 사이에 배치되는 대기 위치로 회전가능한 공급 컵을 포함하는 박테리아 연속 증식 장치.
17. 제 1 항에 있어서, 영양제 공급 계량 장치는 6시간마다 1번 증식 챔버로 영양제 공급물을 방출하게 제어가능한 박테리아 연속 증식 장치.
18. 박테리아를 연속 증식하고 예정된 간격에서 박테리아를 수집하기 위한 박테리아 증식 및 수집장치에 있어서,

    실질적으로 원통형인 측벽; 원추형 바닥; 제거가능한 커버를 갖는 개방된 상 부; 커버 내에 배치되는 충전용 물, 영양제 공급용 및 공기 입구 포트들; 원추형 바닥에 배치되는 유체 출구 포트; 상부 근처의 측벽에 배치되는 박테리아 수집용 포트를 갖는 박테리아 증식 챔버;

    상기 증식 챔버의 바닥 벽의 출구 포트를 통해 박테리아-함유 액체를 연속적으로 빼내고, 액체를 가압하고 측벽을 통해 접선방향으로 증식 챔버로 가압된 액체를 재주입하여 증식 챔버 내에서 액체 와류를 형성하는 재순환 펌프;

    제 1 예정 간격에서 증식 챔버로 예정된 양의 영양제를 주기적으로 주입하는 자동화된 영양제 공급 계량 장치;

    상기 와류 위에서 증식 챔버로 가압된 공기를 연속적으로 주입하는 공기 펌프 및 공기 공급 라인;

    제 1 예정 지속시간동안 제 2 예정 간격에서 증식 챔버로 충전용 물을 주기적으로 주입하는 제 1 자동 유동 제어 장치;

    박테리아 수집 포트로부터 받은 박테리아를 박테리아 수집 라인으로 씻어내리기 위해 제 2 예정 지속시간동안 제 3 예정 간격에서 박테리아 수집 라인으로 세척수를 주기적으로 주입하는 제 2 자동 유동 제어 장치;

    박테리아 증식 및 수집장치 사용중에 재순환 펌프 및 공기 펌프를 연속적으로 작동시키고; 제 1 예정 간격에서 영양제 공급 계량 장치를 작동시키고; 제 1 예정 지속시간동안 제 2 예정 간격에서 제 1 유동 제어 장치를 작동하고; 제 2 예정 지속시간동안 제 3 예정 간격에서 제 2 유동 제어 장치를 작동하게 프로그래밍가능한 전기적 제어기; 및,

    재순환 펌프, 공기 펌프, 영양제 공급 계량 장치와 제 1 및 제 2 유동 제어 장치들에 전류를 전달하는 저전압 전력 공급장치를 포함하는 박테리아 증식 및 수집 장치.
19. 제 18 항에 있어서, 제 1 및 제 2 자동 유동 제어 장치들은 솔레노이드로 작동되는 밸브들인 박테리아 증식 및 수집 장치.
20. 제 18 항에 있어서, 캐비넷을 추가로 포함하고, 캐비넷 내에는 박테리아 증식 챔버, 재순환 펌프, 공기 펌프, 영양제 공급 계량 장치와 제 1 및 제 2 자동 유동 제어 장치들이 배치되는 박테리아 증식 및 수집 장치.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 캐비넷은 방수 바닥과, 상기 방수 바닥에 배치되는 플로트 스위치를 갖는 박테리아 증식 및 수집 장치.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 플로트 스위치는 상기 방수 바닥에 물이 존재할 때마다 제 1 및 제 2 자동 유동 제어 장치들로의 전원을 차단하는 박테리아 증식 및 수집 장치.
23. 제 18 항에 있어서, 재순환 펌프와 박테리아 수집 라인 사이에 배치되는 청소 라인, 박테리아 수집 포트 아래의 박테리아 수집 라인으로 재순환 펌프에 의해 배출되는 액체를 전환하기 위해 청소 라인에 배치되는 밸브를 추가로 포함하는 박테리아 증식 및 수집 장치.
24. 제 18 항에 있어서, 영양제 공급 계량 장치에 영양제 공급물을 공급하는 영양제 공급 호퍼를 추가로 포함하는 박테리아 증식 및 수집 장치.
25. 제 18 항에 있어서, 공기 펌프와 영양제 공급 계량 장치 사이에 배치되는 공기 라인을 추가로 포함하는 박테리아 증식 및 수집 장치.
26. 제 20 항에 있어서, 캐비넷을 증식 챔버를 포함하는 제 1 내부 섹션과 재순환 펌프를 포함하는 제 2 내부 섹션으로 격리하는 단열부를 추가로 포함하는 박테리아 증식 및 수집 장치.
27. 제 26 항에 있어서, 캐비넷의 제 2 내부 섹션은 캐비넷 벽 또는 캐비넷 문 중 적어도 하나를 통해 통기되는 박테리아 증식 및 수집 장치.
28. 제 20 항에 있어서, 캐비넷의 제 1 내부 섹션과 통신하는 온도 제어기를 추가로 포함하는 박테리아 증식 및 수집 장치.
29. 제 18 항에 있어서, 제 1 및 제 2 자동 유동 제어 장치들은 단일 물 유동을 제 1 충전용 물 흐름과 제 2 세척수 흐름으로 분기하는 박테리아 증식 및 수집 장치.
30. 제 18 항에 있어서, 제 1 자동 유동 제어 장치는 증식 챔버로 주입되는 수량 및 수압 모두를 제어하는 박테리아 증식 및 수집 장치.
31. 제 18 항에 있어서, 공급 계량 장치는 직립 공급물-수용 위치와 역전된 공급물 방출 위치 사이에서 회전가능한 공급 컵을 포함하는 박테리아 증식 및 수집 장치.
32. 제 31 항에 있어서, 공급 계량 장치는 공급물-수용 위치와 공급물 방출 위치 사이에 배치되는 대기 위치로 회전가능한 공급 컵을 포함하는 박테리아 증식 및 수집 장치.
33. 제 18 항에 있어서, 영양제 공급 계량 장치는 6시간마다 1번 증식 챔버로 영양제 공급물을 방출하게 제어가능한 박테리아 증식 및 수집 장치.
34. 실질적으로 원통형인 측벽; 원추형 바닥; 제거가능한 커버를 갖는 개방된 상부; 커버 내에 배치되는 충전용 물, 영양제 공급용 및 공기 입구 포트들; 원추형 바닥에 배치되는 유체 출구 포트; 상부 근처의 측벽에 배치되는 박테리아 수집용 포트를 갖는 박테리아 증식 챔버;

    상기 증식 챔버의 바닥 벽의 출구 포트를 통해 박테리아-함유 액체를 연속적으로 빼내고, 액체를 가압하고 측벽을 통해 접선방향으로 증식 챔버로 가압된 액체를 재주입하여 증식 챔버 내에 액체 와류를 형성하는 재순환 펌프;

    예정 간격에서 증식 챔버로 예정된 양의 영양제를 주기적으로 주입하는 자동화된 영양제 공급 계량 장치;

    상기 와류 위에서 증식 챔버로 가압된 공기를 연속적으로 주입하는 공기 펌프 및 공기 공급 라인;

    상기 증식 챔버로 충전용 물을 연속적으로 주입하고, 박테리아 수집 포트로부터 받은 박테리아를 박테리아 수집 라인으로 씻어내리기 위해 박테리아 수집 라인으로 세척수를 연속적으로 주입하는 하나 이상의 유동 제어 장치; 및,

    재순환 펌프, 공기 펌프, 영양제 공급 계량 장치에 전류를 전달하는 저전압 전력 공급장치를 포함하는 박테리아 연속 증식 및 수집 장치.
35. 제 34 항에 있어서, 캐비넷을 추가로 포함하고, 이 캐비넷 내에는 박테리아 증식 챔버, 재순환 펌프, 공기 펌프, 영양제 공급 계량 장치가 배치되는 박테리아 연속 증식 및 수집 장치.
36. 제 35 항에 있어서, 상기 캐비넷은 방수 바닥과, 상기 방수 바닥에 배치되는 플로트 스위치를 갖는 박테리아 연속 증식 및 수집 장치.
37. 제 36 항에 있어서, 상기 플로트 스위치는 상기 방수 바닥에 물이 존재할 때마다 장치로의 전원을 차단하는 박테리아 연속 증식 및 수집 장치.
38. 제 34 항에 있어서, 재순환 펌프와 박테리아 수집 라인 사이에 배치되는 청소 라인, 박테리아 수집 포트 아래의 박테리아 수집 라인으로 재순환 펌프에 의해 배출되는 액체를 전환하기 위해 청소 라인에 배치되는 밸브를 추가로 포함하는 박테리아 연속 증식 및 수집 장치.
39. 제 34 항에 있어서, 영양제 공급 계량 장치에 영양제 공급물을 공급하는 호퍼를 추가로 포함하는 박테리아 연속 증식 및 수집 장치.
40. 제 34 항에 있어서, 공기 펌프와 영양제 공급 계량 장치 사이에 배치되는 공기 라인을 추가로 포함하는 박테리아 연속 증식 및 수집 장치.
41. 제 35 항에 있어서, 캐비넷을 증식 챔버를 포함하는 제 1 내부 섹션과 재순환 펌프를 포함하는 제 2 내부 섹션으로 격리하는 단열부를 추가로 포함하는 박테리아 연속 증식 및 수집 장치.
42. 제 41 항에 있어서, 캐비넷의 제 2 내부 섹션은 캐비넷 벽 또는 캐비넷 문 중 적어도 하나를 통해 통기되는 박테리아 연속 증식 및 수집 장치.
43. 제 35 항에 있어서, 캐비넷의 제 1 내부 섹션과 통신하는 온도 제어기를 추가로 포함하는 박테리아 연속 증식 및 수집 장치.
44. 제 34 항에 있어서, 하나 이상의 유동 제어 장치가 충전용 물 흐름과 제 2 세척수 흐름으로 분기하는 박테리아 연속 증식 및 수집 장치.
45. 제 34 항에 있어서, 하나 이상의 유동 제어 장치는 증식 챔버로 주입되는 수량 및 수압 모두를 제어하는 박테리아 연속 증식 및 수집 장치.
46. 제 34 항에 있어서, 공급 계량 장치는 직립 공급물-수용 위치와 역전된 공급물 방출 위치 사이에서 회전가능한 공급 컵을 포함하는 박테리아 연속 증식 및 수집 장치.
47. 제 46 항에 있어서, 공급 계량 장치는 공급물-수용 위치와 공급물 방출 위치 사이에 배치되는 대기 위치로 회전가능한 공급 컵을 포함하는 박테리아 연속 증식 및 수집 장치.
48. 제 34 항에 있어서, 영양제 공급 계량 장치는 6시간마다 1번 증식 챔버로 영 양제 공급물을 방출하게 제어가능한 박테리아 연속 증식 및 수집 장치.
49. 박테리아를 연속적으로 증식하고 박테리아를 주기적으로 수집하는 자동화된 방법에 있어서,

    박테리아-함유 유체를 형성하기 위해 초기 충전량의 물, 초기 박테리아 및 영양제를 박테리아 증식 챔버에 주입하는 단계;

    박테리아-함유 유체 위에서 증식 챔버로 공기를 연속적으로 주입하는 단계;

    증식 챔버의 바닥 출구를 통해 유체를 빼내고; 유체를 재순환 펌프에서 가압하고; 증식 챔버 내에 박테리아-함유 유체의 와류를 형성하기 위해 접선방향으로 증식 챔버에 가압된 유체를 다시 방출하여 박테리아-함유 유체를 연속적으로 재순환시키는 단계;

    충전용 물의 펄스들, 즉, 예정된 간격들로 이격되고 각각 예정된 지속시간동안 지속되는 펄스들을 증식 챔버로 주기적으로 주입하는 단계;

    상기 증식 챔버의 와류의 약간 위에 배치되는 박테리아 수집 포트를 통해 주기적으로 박테리아를 수집하고, 상기 주기적인 수집은 증식 챔버로 충전용 물을 펄스식으로 보충하는 것에 상응하는 시간들에 이루어지는 수집 단계;

    박테리아 수집 포트와 소통하는 배수 라인으로 세척수의 흐름을 주기적으로 주입하고, 세척수의 흐름은 충전용 물의 펄스들과 실질적으로 동시에 이루어지며 박테리아 수집 포트를 통해 받은 박테리아를 배수 라인으로 씻어내려 사용 장소 또는 축적 용기로 보내기에 충분한 양 및 지속시간을 갖는 주입 단계;

    박테리아를 증식하여 소모되는 영양제를 보충하기 위해 증식 챔버로 예정된 양의 영양제를 주기적으로 주입하는 단계들을 포함하는 박테리아 자동 증식 및 수집 방법.
50. 제 49 항에 있어서, 재순환하는 박테리아-함유 유체의 온도는 약 16℃ 내지 40℃의 범위 내로 유지되는 박테리아 자동 증식 및 수집 방법.
51. 제 50 항에 있어서, 재순환하는 박테리아-함유 유체의 온도는 약 29℃ 내지 32℃의 범위 내로 유지되는 박테리아 자동 증식 및 수집 방법.
52. 제 49 항에 있어서, 세척수의 펄스는 약 1시간 내지 15시간 이격된 범위의 간격으로 일어나는 박테리아 자동 증식 및 수집 방법.
53. 제 49 항에 있어서, 충전용 물의 펄스의 지속시간은 약 4.5 내지 약 12초 범위인 박테리아 자동 증식 및 수집 방법.
54. 제 49 항에 있어서, 박테리아 증식 챔버는 약 3리터의 체적을 갖는 박테리아 자동 증식 및 수집 방법.
55. 제 54 항에 있어서, 펄스 중에 박테리아 증식 챔버로 주입되는 충전용 물의 체적은 약 185 내지 500 ml 범위인 박테리아 자동 증식 및 수집 방법.
56. 제 49 항에 있어서, 세척수의 주입은 약 1시간 내지 15시간 이격된 범위의 간격으로 일어나는 박테리아 자동 증식 및 수집 방법.
57. 제 49 항에 있어서, 세척수의 유동은 약 15 내지 약 240초 범위의 지속시간동안 계속되는 박테리아 자동 증식 및 수집 방법.
58. 제 54 항에 있어서, 각각의 기간 동안 박테리아 수집 라인으로 주입되는 세척수의 체적은 약 625 내지 10,000 ml의 범위인 박테리아 자동 증식 및 수집 방법.
59. 제 49 항에 있어서, 영양제 공급물은 6시간마다 박테리아 증식 챔버로 주입되는 박테리아 자동 증식 및 수집 방법.
60. 제 54 항에 있어서, 약 29g의 영양제가 바람직하게는 하루에 각각 약 7.25g의 동일한 증분(increment)으로 4번 박테리아 증식 챔버로 주입되고, 각각의 증분은 약 6시간 간격으로 주입되는 박테리아 자동 증식 및 수집 방법.
61. 박테리아를 연속적으로 증식하고 수집하는 자동화된 방법에 있어서,

    박테리아-함유 유체를 형성하기 위해 초기 충전량의 물, 초기 박테리아 및 영양제를 박테리아 증식 챔버에 주입하는 단계;

    박테리아-함유 유체 위에서 증식 챔버로 공기를 연속적으로 주입하는 단계;

    상기 증식 챔버의 바닥 출구를 통해 유체를 빼내고; 유체를 재순환 펌프에서 가압하고; 증식 챔버 내에 박테리아-함유 유체의 와류를 형성하기 위해 접선방향으로 증식 챔버에 가압된 유체를 다시 방출하여 박테리아-함유 유체를 연속적으로 재순환시키는 단계;

    증식 챔버로 충전용 물을 연속적으로 주입하는 단계;

    상기 증식 챔버의 와류의 약간 위에 배치되는 박테리아 수집 포트를 통해 연속적으로 박테리아를 수집하는 단계;

    박테리아 수집 포트와 소통하는 배수 라인으로 세척수의 흐름을 연속적으로 주입하고, 세척수의 흐름은 박테리아 수집 포트를 통해 받은 박테리아를 배수 라인으로 씻어내려 사용 장소 또는 축적 용기로 보내기에 충분한 양을 갖는 주입 단계;

    박테리아를 증식하여 소모되는 영양제를 보충하기 위해 증식 챔버로 예정된 양의 영양제를 주기적으로 주입하는 단계들을 포함하는 박테리아 자동 연속 증식 및 수집 방법.
62. 제 60 항에 있어서, 재순환하는 박테리아-함유 유체의 온도는 약 16℃ 내지 40℃의 범위 내로 유지되는 박테리아 자동 연속 증식 및 수집 방법.
63. 제 62 항에 있어서, 재순환하는 박테리아-함유 유체의 온도는 약 29℃ 내지 32℃의 범위 내로 유지되는 박테리아 자동 연속 증식 및 수집 방법.
64. 제 60 항에 있어서, 영양제 공급물은 6시간마다 박테리아 증식 챔버로 주입되는 박테리아 자동 연속 증식 및 수집 방법.
65. 제 60 항에 있어서, 약 29g의 영양제가 바람직하게는 하루에 각각 약 7.25g의 동일한 증분으로 4번 박테리아 증식 챔버로 주입되고, 각각의 증분은 약 6시간 간격으로 주입되는 박테리아 자동 연속 증식 및 수집 방법.

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