(57)【要約】容器（１０１）に液体及び他の物質を導入するための少なくとも１つの入口（１０２）を有する容器（１０１）と、液体及び他の物質を噴射されるように配置された容器内部の面（１０５）と、容器から物質の混合物を放出するための出口（１０３）とを備える、液体と別の物質を混合する混合装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体と別の物質を混合する混合装置であって、
前記液体及び前記他の物質を内部に導入するための少なくとも１つの入口を有する容器と、
液体及び他の物質を噴射されるように配置された容器内部の面と、
容器から物質の混合物を放出するための出口と、
を備える、混合装置。
【請求項２】
前記装置は、使用時に、前記入口が前記面の上方に位置するように配列されている、請求項１に記載の混合装置。
【請求項３】
前記容器内に前記混合物の所定量を保持する手段をさらに備える、請求項１又は２に記載の混合装置。
【請求項４】
前記放出手段は前記出口に接続された調節弁を備えている、請求項２に記載の混合装置。
【請求項５】
衝突部材が前記面を形成する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項６】
前記衝突部材は前記混合物中に浮遊するように配置されている、請求項５に記載の混合装置。
【請求項７】
前記衝突部材に接続されるフロートをさらに備える、請求項６に記載の混合装置。
【請求項８】
前記容器内に前記衝突部材の運動を案内するために配置されたガイド部材をさらに備える、請求項５〜７のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項９】
前記衝突部材は前記容器内に固定位置を有する、請求項６に記載の混合装置。
【請求項１０】
前記容器内の前記混合物は前記面を提供する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項１１】
チャンバの一部が前記面を提供する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項１２】
前記容器内に前記液体を導入するために配置されたポンプをさらに備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項１３】
前記他の物質は、気体、液体又は固体から選択されている、請求項１から１２のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項１４】
前記液体及び前記他の物質は一方を他方に溶解できる、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項１５】
前記混合物は、前記液体及び前記他の物質の溶剤、浮遊物、コロイド又は乳化物である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項１６】
前記液体は水であり、前記他の物質はオゾンを備えている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項１７】
液体及び別の物質を混合する方法であって、
容器内に前記液体及び前記他の物質を導入することと、
前記液体を面の方向に向けることにより、前記液体及び前記他の物質が飛び散って混合物を形成するようにすることと、
前記容器から結果として生じる混合物を放出することと、
の各ステップを備える方法。
【請求項１８】
前記混合物の量を前記容器内に保持する一方で、前記混合物の一部が下流のプロセスに放出されるステップをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
保持される前記混合物の前記量は、前記下流のプロセスへの前記混合物の放出の前に、前記容器内の前記混合物に所定期間の残留時間を提供する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
衝突部材が前記面を形成し、前記部材は混合物の前記保持される量の前記面上で浮遊し、前記方法はさらに、前記面と、前記液体及び前記物質が前記容器に入る前記入口手段との間に、所定の距離を設けるステップを備える、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記液体及び前記物質の供給が連続的である、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記他の物質は気体、液体又は固体から選択される、請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記混合物は前記液体及び前記他の物質の溶剤、浮遊物、コロイド又は乳化物である、請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記混合により前記物質間の化学反応を生じさせる、請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記反応は前記物質間の沈殿化学反応である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記液体は水であり、前記他の物質はオゾンを含む気体混合物である、請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
オゾンを含む容器内に水を飛び散らせるステップを備える、水にオゾンを溶解する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つ以上の物質を混合して一方の物質を他方の物質に溶解することを容易にする混合装置に関する。さらに詳細には、限定されるわけではないが、本発明は気体を液体に溶解するための混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１つ以上の流体を別の流体に溶解することを必要とする多くの工業プロセスが存在する。しかし、流体の物理的及び化学的特性は時として相溶性を制限し、有効な溶解を阻害する。さらに、場合によっては、エネルギー、コスト及び空間に追加の制約が存在する。制約によっては、現在公知の溶解の工業的方法は利用可能又は有効でない場合がある。
【０００３】
液体溶剤への低溶解性気体の溶解を必要とするプロセスの例には、次に説明されるとおり、空気調節システム又は熱交換システムの冷却水へのオゾンの溶解がある。
【０００４】
空気調節システムの冷却水は熱交換器における熱を吸収するために使用される。熱は次に、冷水塔に温められた水を通すことにより冷却水から除去される。このように冷却された水は、次に、さらに熱交換するために空気調節システム内に再循環される。
【０００５】
一般に、冷却水は噴霧ノズルを通して冷却塔に入り、噴霧液を小水滴に分散させる有孔板を通過する。次に、小水滴は空気の強制的な上方への流れに対抗して冷却塔の容器内に滴下する。逆流の空気流により小水滴の一部は蒸発し、これにより水の本体から熱を除去する。
【０００６】
冷却塔内の上方への空気流は、周囲環境から多量の未濾過の周囲空気を連続的に吸引するファンにより生成される。不可避的に、環境から空中浮遊の微生物及び有機汚染物質が周囲空気と共に吸引され、それらが冷却水を汚染する。十分に曝気された冷却水の連続的な再循環はバクテリア及び藻類が繁茂するのに適した状態を提供するため、時間経過とともに冷却システム内に有機性汚泥及び鉱物堆積物を蓄積させる。
【０００７】
このような冷却水内で成長するバクテリアの一部は、生命を脅かす感染症を引き起こすことは公知である。例えば、レジオネア病はレジオネア菌に汚染された空気調節システムからの空中浮遊の小水滴を吸入することにより病気にかかる。したがって、水が使用され、連続的に再循環されるため、定期的に水を浄化及び殺菌する必要がある。
【０００８】
工業規模で冷却水を殺菌する１つの方法はオゾンを使用することであるが、これには前述の水へのオゾンの溶解を必要とする。オゾンは、酸化性物質としては塩素より強力であり、広範なｐＨ範囲にわたり使用できる強力な殺生物剤である。オゾンの強力な酸化作用は効果的に微生物の成長を抑制し、全体バイオマスを低減する。一般に、オゾン処理は工業用水の殺菌における最も強力な処理の１つと見なされている。
【０００９】
さらに、オゾンは周囲温度で１０分未満の半減期を有し、したがって、システムに対するオゾンの酸化作用による望ましくない損傷は温度調節により抑制できる。オゾンは分解すると環境的に無害の酸素になるため、腐食又は公害問題を引き起こさない。
【００１０】
しかし、殺菌剤としてオゾンの工業利用を妨げる制限が存在する。オゾンは水への溶解性が限定されており、気体から水媒体への物質移動速度が遅い。一般に、水へのオゾンの溶解性は多くの用途における主要な問題点である。１０℃以下の冷水は水へのオゾンの溶解性を向上する、すなわち、水へのオゾンの溶解性は温度が低下するとともに増す。しかし、多量の工業用水を低温に冷却することはエネルギー集約的プロセスであり、常に実行可能とは限らない。
【００１１】
Ｋａｉ  Ｅ．Ｂｌａｋｓｔａｄ、Ｏｚｏｎｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＡＳ、Ｎｏｒｗａｙの発行著書「オゾン注入−所定位置の浄化の用途における優れた選択（Ｏｚｏｎｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−Ａ  Ｓｕｐｅｒｉｏｒ  Ｃｈｏｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｃｌｅａｎ−Ｉｎ−Ｐｌａｃｅ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」は、水のバッチ式オゾン処理方法を提案している。Ｂｌａｋｓｔａｄは、液体中へのオゾンの物質移動速度を増すために、プロセス用水へのオゾンの精密な注入のためにベンチュリ式注入器を使用することを提案していている。しかし、ベンチュリ式注入器によるオゾン−水の界面面積の増加以外に、この方法はオゾン吸収における他の要素を考慮していない。したがって、オゾンは単に分散されるだけであり、この方法ではオゾン吸収は完全には最適化されない。
【００１２】
実験規模では、水へのオゾンの溶解は、オゾン含有空気（１０−２０ｐｐｍ）をオゾン−水の混合の単純な手段として焼結ガラスを通して泡立たせることにより実行される。多くの場合、機械的な高速攪拌器は、泡をより小さな泡に分解して表面面積を増加し、水へのオゾン移動を改良するために利用される。
【００１３】
現在の工業的方法は通常、高濃度のオゾンを有するオゾン化空気を水に注入する。しかし、オゾンの一部が水により吸収されるだけで、大部分は溶解されずに放出される。どうにか溶解された少量のオゾンは通常、水中にｐｐｍ以下（＜１ｐｐｍ）程度の低レベルで存在する。結果として、水は最適に殺菌されない可能性がある。さらに、このような方法が完全にオゾン化空気を溶解しないため、不溶解のオゾン化空気が時にはプロセスシステム内に吸入され、システムの気孔内に吸収される。さらに、排気流に到達する時までに、プロセスシステムに入り、有効に酸素に分解されない多量の不溶解オゾンが、大気に放出されて局所的な土壌汚染をもたらす。例えば、冷却塔にパイプで送られる多量の不溶解オゾンガスは周囲環境に放出され、その結果、排出規制を満たすためにオゾン分解ユニットが必要となる。
【００１４】
液体中に溶解される気体の量を増すために、欧州特許第０３２３９５４号では、軸方向に間隔を空けている自由に回転するタービンを有する容器を備える装置を提案している。容器は液体で満たされ、気体が底部から容器に導入される。気体は、液体を通過して上昇する気泡を形成し、気体の一部は途中で液体に溶解する。気泡が上昇すると、気泡は上方への流れを起こし、タービンを通過し、タービンを回転させる。回転するタービンは気泡をより小さい気泡に分解し、その結果、気体−液体の接触面積を増加させる。気体と液体との間の接続面積の増加は液体への気体の物質移動の割合を増加させる。液体表面に到達する気体の気泡は溶解せずに放出される。容器内で増大する気体圧力は気体の溶解を支援する。この方法の変形形態は容器内への接線角のスラリーの流れを発生させ、これにより、液体を旋回させて乱流を発生させて気泡が溶け込むのを防止し、その結果大きな気体−液体の相互作用面を維持する。基本的には、欧州特許第０３２３９５４号は気体−液体接触面積を増加させ、溶解の速度及び溶解される気体量を増加することを提案している。しかし、この方法は、この方法における液体が容器内に密閉されるために連続的プロセスにおいて使用できず、欧州特許第０３２３９５４号は特に、連続処理における水中へのオゾンの溶解に適しない。
【特許文献１】欧州特許第０３２３９５４号
【非特許文献１】Ｋａｉ  Ｅ．Ｂｌａｋｓｔａｄ、Ｏｚｏｎｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＡＳ、Ｎｏｒｗａｙの発行著書「オゾン注入−所定位置の浄化の用途における優れた選択（Ｏｚｏｎｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−Ａ  Ｓｕｐｅｒｉｏｒ  Ｃｈｏｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｃｌｅａｎ−Ｉｎ−Ｐｌａｃｅ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、新規の混合装置及び／又は新規の混合方法を提供することである。
【００１６】
一般には、本発明は２つ以上の物質を混合する混合装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は第１の態様において、液体と別の物質を混合する混合装置を提案し、装置は、容器に液体及び他の物質を導入するための少なくとも１つの入口を有する容器と、液体及び他の物質を噴射されるように配置された容器内部の面と、容器から物質の混合物を放出するための出口とを備える。
【００１８】
一実施形態においては、上記面は、フロート、スタビライザ及び衝突面を備えるアセンブリであり、アセンブリは混合物質の液体上で浮遊でき、入口及び出口の流量により決定される高さで変化する。別の実施形態では、上記面は液体のレベルによって変化しない固定位置を有する衝突部材である。
【００１９】
第２の態様においては、本発明は、容器に液体及び他の物質を導入し、面に向けて液体を誘導して液体及び他の物質を噴射して混合物を生成し、結果として得られた混合物を容器から放出するステップを備える、液体と別の物質を混合する方法を提案する。
【００２０】
本発明の実施形態は、添付図面を参照し、例を用いて以下に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明の第１実施形態による混合装置１００を示している。混合装置１００は、好ましくは中空円筒形のチャンバ１０１を備える。チャンバ１００は混合装置１００の本体であり、入口１０２、出口１０３、及び排気弁１１３を有する。衝突部材又はリフレクタ１０５、スタビライザ１０６及びフロート１０７を備えるアセンブリ１０４が、チャンバ１０１の内側に設けられる。衝突部材１０５の上面は衝突面として機能し、好ましくは凹面である。代替として、平面、凸面又はテクスチャ加工面といった、任意の他の形状を用いてもよい。
【００２２】
混合装置１００の上流では、オゾン化空気１１１が乾燥した空気からオゾン生成器により生成される。オゾン化空気１１１中のオゾン量は一般に、容積百分率では、１００万分（ｐｐｍ）の１０まで、例えば、窒素７９％、酸素２１％及びオゾン０．００１％（１％＝１０，０００ｐｐｍ）である。オゾン化空気１１１は、ベンチュリ式注入器１１６又は拡散器（図示せず）によって、滅菌又は酸化される水１１２の流れ中に分散される。水１１２に分散されるオゾンの絶対量は調節可能である。一般に、オゾン０．１Ｑｇ／ｈｒが滅菌処理に必要とされる。ただしＱは、ｍ３／ｈｒ単位の水の容積流量である。水１１２中に吸入されたオゾン化空気１１１は気体−液体混合物を生成する。この時点ではごく少量の不十分な量のオゾン化空気１１１だけが水１１２に溶解し、オゾン化空気と水の混合物が生成される（オゾンの一部が水に溶解しているため、実際には水は水中オゾンである）。
【００２３】
オゾン化空気と水中オゾンの混合物は、従来の液体ポンプ１１０により加圧されて、連続ジェットとして入口１０２を通してチャンバ１０１内に導入される。オゾン化空気−水中オゾンの混合物ジェットはアセンブリ１０４に向けられる。好ましくは、このデバイスの配置は、アセンブリ１０４の上方に入口１０２があり、これにより、重力がアセンブリ１０４に向かう混合物の流れを助けるように配置する。オゾン化空気−水中オゾンの混合物ジェットは衝突部材１０５に当たり、飛び散って小水滴１１７、霧及び泡１２１を生成する。水中オゾンの一部はチャンバ１０１の壁面に飛び散って、壁面を流れ落ちる水中オゾンの薄膜１１４を形成する。最終的に、水中オゾンの本体１１８は、一定レベル１１５に面を有するチャンバ１０１内に蓄積する。浮遊素子１０７により、アセンブリ１０４は水中オゾンの本体１１８上に浮遊する。スタビライザ１０６は、水中オゾンのレベル１１５における変化に応じてアセンブリ１０４がチャンバ１０１で上昇又は下降するときの、アセンブリ１０４のぐらつき及び過剰な回転を低減する。好ましくは、最低限１ミリメートルの隙間がアセンブリ１０４の縁部とチャンバ１０１の壁面との間で保持され、アセンブリ１０４の動作を容易にする。
【００２４】
チャンバ１０１内の水中オゾン１１８のレベル１１５は、入口１０２における流入量に対して出口１０３における連続的な流出量を調節することにより維持される。出口１０３は、導管内部の水中オゾンのレベル制御及び／又は出口流量を低減する手段（例えば、圧力、液体レベル検出器又は手動により作動される、弁１１９）を有する。通常、出口１０３は入口１０２の直径より大きい直径を有して、フェールセーフの操作を保証し、これにより、流量調節が故障した場合に流入流量より大きな流出流量を可能にする。
【００２５】
チャンバ１０１内の水中オゾン１１８の量は、入口１０２と衝突部材１０５の間で所定の高さ１０９が保たれるように維持される。所定の高さ１０９を必要とするのは、オゾン水の混合物の落下流れが十分な運動量を有して衝突部材１０５の面に衝突し、飛び散る水滴１１７を生成する場合である。
【００２６】
所定の高さ１０９と一致する、水中オゾンの面１１５の上方の空間は、チャンバ１０１内に移送される不溶解のオゾン化空気を含む「ヘッドスペース」を提供する。オゾン化空気−水中オゾンの混合物がチャンバ１０１に連続的に送り込まれると、ヘッドスペースの圧力が増大する。同時に、ヘッドスペースのオゾンの分圧もまた増加し、気体のオゾン／溶解されたオゾンの平衡を溶解の方向に傾ける。通常、水中オゾンの最小レベル１０８は最低限１ｃｍの深さを有するチャンバ１０１の底部に設けられる。水中オゾンの最小レベル１０８はヘッドスペース内の気体が出口１０３を通り放出されることを防止する液体表面を提供し、その結果ヘッドスペース内の気体圧力の増加を可能にする。したがって、水中オゾンの最小レベル１０８は、チャンバ１０１の内部圧力がチャンバ１０１の外部圧力より大きいことを保証する背圧を提供する。ヘッドスペースの圧力が高くなりすぎた場合、圧力放出弁１１３は、定期的にチャンバ１０１の外部にヘッドスペースの気体の一部を放出し、ベンチュリ式注入器１１６を通してシステム１２２に送り返されるか又は単に排気される。
【００２７】
動作においては、衝突部材１０５に当たる混合物の力及び結果として生じる混合物の飛び散りにより、混合物中のオゾン化空気の一部が水中オゾン中に押し込まれ、気泡１２０を形成する。気泡内のオゾンの一部は水中オゾン１１８に吸収され、その結果、浸水圧及び水圧により溶解するオゾンの量を増加する。
【００２８】
ヘッドスペースへの飛び散りにより分散される水中オゾンの小水滴１１７、霧及び泡１２１は、ヘッドスペース内のオゾン化空気と水中オゾンとの間の接触面積を増加する、すなわち、液体中への気体の混合の代わりに、気体中の液体の分散が存在する。結果として、より多くのオゾンが界面面積の増加により水中オゾンに吸収される。水の表面上の泡ヘッド１２１及びチャンバ１０１の壁面上の水の薄膜１１４もまた、気体−液体界面を拡大し、その結果さらに、オゾンの吸収を増加する。ヘッドスペース内で分散される小水滴／霧１１７が、チャンバ１０１内の水中オゾン１１８の本体に向かって落下／沈降するため、ヘッドスペース内の小水滴／霧１１７とオゾンとの間の相互作用が発生し、これがまた、水性イオンにより多くのオゾンを吸収させることになる。
【００２９】
混合物の飛び散り、小水滴１１７の沈降、霧、及び泡１２１すべてが、オゾン化空気と水中オゾンの動的及び自発的な混合に寄与する。同時に発生するオゾン化空気／水中オゾンの界面面積の増加は、オゾンの溶解割合を増加する。従来技術と比較すると、衝突ベースの混合はより動的であり無秩序であり、単なる攪拌より優れた混合をもたらす。オゾン化空気及び水の連続的な擾乱は、攪拌器又は機械的攪拌なしに、オゾン吸収の全体割合を向上する。
【００３０】
チャンバ１０１内部の水中オゾン１１８の量は、遅延期間である「残留時間」（又は沈降時間）の期間に関係し、この遅延期間の間に、出口１０３を通して連続的に放出されるにも関わらず、水中オゾン１１８の特定量がチャンバ１０１内に沈降する。遅延は、十分なオゾンの溶解がなされる残留時間、ならびに水の酸化及び滅菌を提供し、また、水中オゾン内に押し込まれる不溶解のオゾンの気泡を、消耗される水中オゾンに再溶解できる。したがって、水中オゾンの流出と共にチャンバ１０１の底部の出口１０３を通して引き出される気泡は存在しない。残留時間の量に依存して、混合装置１００から放出される水中オゾンは、全体的又は部分的に滅菌及び酸化がなされる。
【００３１】
チャンバ１０１内の水中オゾンのレベル１１５は、衝突部材１０５に事前混合されたオゾン化空気／水中オゾンの衝突及び飛び散りのための十分な残留時間ならびに十分な高さ１０９を提供するのに必要な、水中オゾン１１８の量に基づいて決定される。
【００３２】
図１ａは別の実施形態を示しており、図１の実施形態の流量制御弁１１９が除去され、逆Ｕ字形パイプ１２３が出口１０３に接続されている。逆Ｕ字形パイプ１２３は逆Ｕ字の湾曲部で最大の高さを有し、上記高さはチャンバ１０１内の水中オゾン１１５の所定の最大許容レベルに相当する。Ｕ字形パイプ１２３の上流側アーム１２５内の水中オゾン１２４のレベルは、チャンバ１０１内の水中オゾンのレベル１１５が上昇すると上昇する。チャンバ１０１内の水中オゾンのレベル１１５が、逆Ｕ字形パイプ１２３の湾曲部の高さを超えて上昇すると、上流アーム１２５内の水中オゾンは湾曲部を超えて流れ、したがって、チャンバ１０１内の水中オゾンのレベル１１５を低減する。このように、最大限度はチャンバ１０１内の水中オゾンのレベル１１５に設定される。パイプ１２３は随意に硬質又は柔軟な材料（ホースのような）から作られる。パイプ１３２が柔軟な材料から作られる場合、レベル１１５の高さは逆Ｕ字形パイプ１２３の高さの調節により動的に調整できる。Ｕ字形パイプ１２３の寸法は、パイプ１３２を通る液体の質量流量がチャンバ１０１内の水中オゾン１１８の本体にサイホン効果を生成するのに十分ではないような、所定の寸法を有する。図２は、図１の混合装置１００が冷却塔２０３の側面に取り付けられる方法を表す概略図を示している。冷却塔で冷却された冷却水はオゾンを注入され、混合装置１００にパイプ１０２で送られる。混合装置１００は、以前述べたとおり、オゾンの混合及び溶解に役立ち、パイプ１０３で送られ冷却塔の下流のプロセスに戻るオゾン化水を放出する。
【００３３】
図３は図２の冷却塔２０３の冷却システム３００の概略図を示している。上述のとおり、冷却塔２０３は空気を上向きに、及び熱交換プロセス（図示せず）において温められた水の滝状の落下に対抗して吹きつけることにより、作動する。還流流れはポンプ１１０で冷却水の主流から離れてパイプで送られ、ベンチュリ式注入器１１６からオゾン化空気を吸入するのに使用される図１の水の流れ１１２になる。オゾン化空気は周囲空気３０６からオゾン生成器３０８で生成される。ベンチュリ式注入器１１６は、オゾン化空気が水の還流１１２と混合されることを保証する。しかし、オゾン化空気は水に簡単には溶解しない。したがって、上述の混合装置１００はポンプ１１０とコンデンサ３０３との間に配置され、オゾン化空気を水に混合して、溶解する。結果として、滅菌された水だけが、混合装置１００の下流のコンデンサ３０３に到達する。動作状態に応じて、混合装置１００から放出される水中の残留オゾンの滅菌及び酸化効果もまた、冷却システム３００を浄化する。
【００３４】
図４は混合装置４００の別の実施形態を示している。図４の実施形態のすべての部品は、浮動素子１０７及び運動スタビライザ１０６がないことを除いて、図１の実施形態の部品に対応する。リフレクタアセンブリ４０４は衝突部材４０５のみを備える。衝突部材４０５の位置はチャンバ１０１内の水中オゾンのレベル１１５に依存する代わりに、チャンバ１０１に固定される。このように、固定された衝突部材４０５は、第１の実施形態の衝突部材１０５に比較して衝突に対して堅牢な面を提供し、水中オゾンの表面１１５上で上下に動く。この実施形態では、チャンバ４０１内の水中オゾンのレベル１１５は、衝突部材４０５を水中に入れないように、衝突部材４０５の下方に保持されなければならない。
【００３５】
図５は混合装置５００のさらに別の実施形態を示しており、リフレクタアセンブリ５０４は衝突部材５０５及びフロート５０７を有するが、スタビライザ１０６を有さない。
【００３６】
実施形態が、増加された分圧ならびに気体と液体の間の増加された界面面積によりオゾンの溶解を容易にするため、この実施形態はさらに周囲温度における水のオゾン化を向上できる。
【００３７】
実施形態の変形形態においては、専用の入口がチャンバに気体及び液体を別々に導入する、すなわち、気体及び液体は混合装置に事前混合されて導入されることはない。
【００３８】
さらに別の実施形態においては、複数の固定された衝突部材を使用して滝状の飛び散り効果を生成する。このような一連の衝突部材におけるもっとも底部の衝突部材は、図１の第１実施形態のアセンブリ１０４と同様に、水中オゾンの表面上で随意に浮動する。
【００３９】
さらに別の実施形態においては、出口の流量制御は逆Ｕ字形パイプ１３２ならびに流量制御弁１１９の両方を備える。
【００４０】
さらに別の実施形態においては、オゾン化空気−水中オゾン混合物は、混合物のジェットが衝突部材の代わりにチャンバの壁面又は別の部分に当たり、その衝撃が動的及び自発的な混合及び気体と液体の間の界面面積の増加を提供するような構成によって、チャンバ内にポンプで送られる。
【００４１】
さらに別の実施形態においては、混合装置は連続プロセスの代わりにバッチ方式でオゾンと水を混合する。
【００４２】
さらに別の実施形態では、水のジェットに対して適切に選択された圧力を用いて、水中オゾン１１８の表面１１５を衝突部材として利用できる。
【００４３】
オゾンと水を混合すること以外に、上述の混合装置１００は他の液体中への他の気体の溶解のために使用できる。いくつかの用途では、入口１０２でチャンバ１０１に導入される物質は気体／液体の事前混合を形成しないが、液体／液体又は固体／液体の事前混合を形成する。投入物質が固体／液体の事前混合を形成するプロセスの例は、塩の水への溶解である。
【００４４】
溶解プロセス以外に、上述の実施形態はまた、例えば、拡散、乳化、均質化、化学反応（例えば、重合）などのプロセスのために物質を混合するのに使用可能であり、コロイドの形成又は浮遊物の混合物（例えば、沈殿反応から生じる浮遊物）さえも生成する。いずれのプロセスにおいても、物質の少なくとも１つは液体である。
【００４５】
本明細書に記載される実施形態は、単に本発明の基礎となる概念の実施形態であるに過ぎないことを理解されたい。記載されてはいないが、実施形態の代替形態は、特許請求される本発明の範囲内にあるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】混合チャンバ内にガイド及び浮遊衝突部材を有する、本発明の実施形態の概略図である。
【図１ａ】本発明の別の実施形態の概略図であって、図１の装置の出口流量制御弁が除去され、代わりに逆Ｕ字形のパイプが置かれている。
【図２】冷却塔において図１の実施形態が使用される方法を示している。
【図３】冷却塔を有する冷却システムの概略図である。
【図４】ガイドを持たない、浮遊衝突部材を有する本発明のさらに別の実施形態の概略図である。
【図５】固定位置に衝突部材を有する本発明のさらに別の実施形態の概略図である。
【図１】
2008509803.tif 000003
【図１ａ】
2008509803.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年4月28日(2006.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体と別の物質を混合する混合装置であって、
前記液体及び前記他の物質を内部に導入するための少なくとも１つの入口を有する容器と、
前記容器から前記物質の混合物を放出し、これにより、前記容器内の混合物のレベルを制御するように配置された出口と、
前記混合物の前記レベルを上方に保持するように配置され、液体及び他の物質を噴射されるように配置された容器内部の面を提供する、衝突部材と、を備える、混合装置。
【請求項２】
前記容器は壁面を有し、前記噴射された液体は前記容器の前記壁面上に前記液体の膜を形成する、請求項１に記載の混合装置。
【請求項３】
前記装置は、使用時に、前記入口が前記面の上方に位置するように配列されている、請求項１又は２に記載の混合装置。
【請求項４】
前記容器内に前記混合物の所定量を保持する手段をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項５】
前記容器内に前記混合物の所定の量を保持する前記手段は、前記出口に接続される調節弁を備えている、請求項４に記載の混合装置。
【請求項６】
前記衝突部材は前記混合物中に浮遊するように配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項７】
前記衝突部材に接続されるフロートをさらに備える、請求項６に記載の混合装置。
【請求項８】
前記容器内に前記衝突部材の運動を案内するために配置されたガイド部材をさらに備える、請求項６又は７に記載の混合装置。
【請求項９】
前記衝突部材は前記容器内に固定位置を有する、請求項１〜５に記載の混合装置。
【請求項１０】
前記容器内に前記液体を導入するために配置されたポンプをさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項１１】
前記他の物質は、気体、液体又は固体から選択されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項１２】
前記液体及び前記他の物質は一方を他方に溶解できる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項１３】
前記混合物は、前記液体及び前記他の物質の溶剤、浮遊物、コロイド又は乳化物である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項１４】
前記液体は水であり、前記他の物質はオゾンを備えている、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項１５】
液体及び別の物質を混合する方法であって、
衝突部材を有する容器内に前記液体及び前記他の物質を導入することと、
前記液体を前記衝突部材の方向に向けることにより、前記液体及び前記他の物質が飛び散って混合物を形成するようにすることと、
前記容器から結果として得られる混合物を放出して、前記混合物は前記衝突部材の下方のレベルを保持するようにすることと、
の各ステップを備える、方法。
【請求項１６】
前記噴射される液体は前記容器の前記壁面上に前記液体の膜を形成する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
保持される前記混合物の前記量は、下流のプロセスへの前記混合物の放出の前に、前記容器内の前記混合物に所定期間の残留時間を提供する、請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記衝突部材は前記混合物の前記面上で浮遊する、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記液体及び前記物質が前記容器に入る前記入口手段と前記衝突部材との間に、所定の距離を設けるステップをさらに備える、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記液体及び前記物質の供給が連続的である、請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記他の物質は気体、液体又は固体から選択される、請求項１５〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記混合物は前記液体及び前記他の物質の溶剤、浮遊物、コロイド又は乳化物である、請求項１５〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記混合により前記物質間の化学反応を生じさせる、請求項１５〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記反応は前記物質間の沈殿化学反応である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記液体は水であり、前記他の物質はオゾンを含む気体混合物である、請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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