(57)【要約】  第１圧力以上である第２圧力で存在する作動流体に第１圧力で存在する気体を混合する気体溶解装置。装置は、入口及び出口の間に位置する円錐台形チャンバとして設計される分子混合チャンバを含む。装置は、混合部に気体を入れるための複数の入口と、円錐台形チャンバを通る複数の通路を含んでよい。円錐台形チャンバは、チャンバの出口まで至る円筒形チャンバに囲まれている。【選択図】図１
2014518755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端部及び前記第１端部の下流に位置する第２端部を有する第１チューブと、
前記第１チューブ内かつ前記第１端部と前記第２端部との間の中間に配置される乱流誘発部材と、
前記第１チューブの前記第２端部に近接し前記乱流誘発部材の下流に位置する狭窄体と、
前記第１チューブの前記第２端部と流体連通し、第１上流端部及び第２下流端部を持つ円錐台形先細壁部材を有する内側チャンバであって、前記第１上流端部の直径は前記第２下流端部の直径より大きく、前記円錐台形先細壁部材の前記第１上流端部は前記第１チューブの前記第２端部より大きく、前記円錐台形先細壁部材は前記第１チャンバの外側の第１領域から該チャンバ部材の中に位置する第２領域への気体状物質の移動が容易であるように構成されている内側チャンバと、
前記内部チャンバの下流に位置して前記内部チャンバと流体連通し、第１端部及び前記第１端部の下流に位置する第２端部を有する第２チューブであって、前記第２チューブの前記第１端部は、前記第１チューブの幅以下の幅を有する第２チューブと、
少なくとも１つの気体移動入口が画定された外側壁部材を含み、内部に前記内側チャンバを収容する外側チャンバと、
を備えることを特徴とする気体溶解装置。
【請求項２】
前記乱流誘発部材は、前記第１チューブを通る流体の流れに回転運動を誘発するように構成される少なくとも１つの範囲を有する部材を含み、この範囲内に少なくとも１つのらせん形体が画定されることを特徴とする請求項１記載の気体溶解装置。
【請求項３】
前記乱流誘発部材は、らせん部材であることを特徴とする請求項２記載の気体溶解装置。
【請求項４】
前記狭窄体は、前記第１チューブから前記内側チャンバへ通る液体流の速度を増大させるように構成されることを特徴とする請求項１記載の気体溶解装置。
【請求項５】
前記円錐台形先細壁部材は、前記チャンバの外側の領域からの気体の移動を可能にするように構成される複数の小孔を有することを特徴とする請求項１記載の気体溶解装置。
【請求項６】
油のフェノール成分及び生体材料の少なくとも１つを処理するように構成されることを特徴とする請求項１記載の気体溶解装置。
【請求項７】
気体を液体流に導入して溶解状態にする方法であって、
第１気体濃度を有する液体を請求項１記載の気体溶解装置内に第１速度及び第１圧力で導入することと、
前記液体流が前記気体溶解装置を通過することを可能にして気体濃度を増加させることと、を含み、
前記気体溶解装置から出る前記液体流の速度及び圧力は第２速度及び第２圧力であり、
前記気体が空気であることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記液体が水であることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
水のリサイクル及びリユースプロセスであって、
請求項１記載の気体溶解装置内に廃水を導入するステップであって導入時の前記廃水の酸素濃度が第１酸素濃度であるステップと、
前記廃水が前記狭窄体を経て請求項１記載の気体溶解装置の前記第１チャンバ要素へ通ることを可能にするステップであって前記内側チャンバへの通過が前記内側チャンバ内での減圧と吸気効果を発生させて気体状酸素が前記内側チャンバ内に吸い込まれ前記液体流が乱流を作るステップと、
前記酸素富化液体が前記気体溶解装置から出ることを可能にするステップと、
導入された前記廃水内及び／又は前記酸素富化液体が導入されるより大きな貯水容器内の少なくとも一方において導入された前記気体と微生物学的材料との作用を可能にするステップと、
を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項１０】
前記気体状酸素は微少気泡を発生させるのに十分な割合で導入され、
前記方法は、
脂肪、油、グリース、生物学的材料及び浮遊物質の少なくとも１つを含む廃水本体に処理済みの水を導入するステップと、
前記脂肪、前記グリース、前記生物学的材料、又は前記浮遊物質を前記微少気泡に結合させて前記廃水本体の一部で補足することを可能にするステップと、
を含むことを特徴とする請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
導入される前記酸素は、油が混合された廃水の中のフェノール成分を劣化させ、
前記方法は、酸素富化液体を含む液体において化学反応及び微生物学的反応の一方を行うことを含むことを特徴とする請求項９に記載のプロセス。
【請求項１２】
請求項９記載のプロセスによって調製された酸素富化液体を含むリカーを発酵するステップを含むことを特徴とする発酵プロセス。
【請求項１３】
請求項９記載のプロセスによって調製された酸素富化液体を含む液体において化学反応及び微生物学的反応の一方を行うこと含むことを特徴とする好気性プロセス。
【請求項１４】
請求項９記載のプロセスによって調製された酸素富化液体を含む作用剤により身体の治療処置を行うことを含むことを特徴とする治療プロセス。
【請求項１５】
請求項１記載の気体溶解装置を用いて調製された酸素富化液体を含む飲料を容器に導入し、前記容器に封をすることを含むことを特徴とする飲用飲料のボトリングを行うプロセス。
【請求項１６】
請求項１記載の気体溶解装置を用いて調製された酸素富化液体を作るステップと、
前記酸素富化液体にナトリウム濃縮溶液を溶かすステップと、
を含むことを特徴とする生理食塩水の調製プロセス。
【請求項１７】
請求項１記載の気体溶解装置を用いて調製された酸素富化液体を含む液体に微生物生命体をさらすこと含むことを特徴とする消毒プロセス。
【請求項１８】
請求項１記載の気体溶解装置を用いて、微生物生命体を含有する液体の酸素含有量を高めることを含むことを特徴とする消毒プロセス。
【請求項１９】
前記液体の温度は摂氏４０度を超えることを特徴とする請求項１に記載の気体溶解装置。
【請求項２０】
請求項１記載の気体溶解装置を用いて調製された酸素富化液体を含む液体において化学反応及び微生物学的反応の一方を行うことを特徴とする温液体における好気性プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学プロセス及び生物学プロセス（chemical and biological processes）のための溶存気体（dissolved gas）、例えば酸素、オゾン、塩素などを供給する装置に関する。液体流体に溶解している気体のためのいくつかの産業的応用があるが、なかでも重要な要素は環境責任及び健康管理である。
【０００２】
提示される１つ以上の予備分類は、C02F 1/24、C02F 1/40、C02F 1/72、C02F 3/02、B01F 1/00、B03D、A01K 63/04、及びA61Kである。
【背景技術】
【０００３】
国連は、長年にわたり国際社会のコンセンサスに基づいて、人権、労働基準、環境保存及び腐敗防止に関する普遍的理解を遵守してきた。その活動は、世界的な組織での本質的な価値観として容認され、支持され、実行に移されることを要する１０個の主要な原理をもたらした。
【０００４】
原理７、８及び９は環境に関する。これらの原理は次のとおりである。企業は、環境上の課題に対する予防原則的アプローチを支持すべきである（原理７）。企業は、環境に関するより大きな責任を率先して引き受けるべきである（原理８）。企業は、環境に優しい技術の開発と普及を奨励すべきである（環境９）。国際社会の最高基準と、生活に最も重要であると国連により認められた事項の中核的な価値とに合致するプロセス及び装置を提供することが非常に望まれている。
【０００５】
上記のことから、含酸素液体（oxygenated liquid）を有効且つ効率的な方法で生産するために利用できる方法及び装置に対する長年に亘る要求が存在することが認められる。他の気体及び／又は液体の化合物の混合物から構成される流体物質を生産する要求及び要望が存在することも断定される。最後に、もしそれが取得不可能でなければ特有の濃縮特性（enrichment characteristic）を有する流体に対する要求が存在し、このような材料はこれまで困難であったと断定される。
【発明の概要】
【０００６】
第１圧力以上である第２圧力で存在する作動流体（working fluid）に前記第１圧力で存在する気体を混合する気体溶解装置が与えられる。装置は、入口（inlet）及び出口（outlet）の間に位置する円錐台形チャンバとして設計される分子混合チャンバを含む。装置は、混合部に気体を入れるための複数の入口と、前記円錐台形チャンバを通る複数の通路を含んでよい。前記円錐台形チャンバは、チャンバの前記出口まで至る円筒形チャンバに囲まれている。
【０００７】
本装置の様々な特徴、効果及び他の使用法は、以下の詳細な説明及び図面を参照することによってより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本願明細書で開示される気体溶解装置及びその構成要素の実施例の概略側面図である。
【図２】廃水処理プロセス装置用の曝気装置（aerator）で機能する気体溶解装置の実施例の斜視図である。
【図３】水泳プール水の消毒装置で機能する気体溶解装置の実施例の斜視図である。
【図４】河川や他の枯渇した大きな水体（bodies of water）の酸素溶解レベル（oxygen dissolved level）を強化するための曝気装置群において機能する気体溶解装置の実施例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本願明細書において、気体を流体に一体化する装置が開示される。この装置は、第１位置から第２位置まで液体流を運ぶように構成される第１チューブと、第１チューブ内部に取り付けられたらせん形状要素と、第１チューブの下流に位置する狭窄部（constriction section）と、第２チューブに接続する第２断面とこの第２断面より広く第１チューブに接続する第１断面を持つ円錐台を含む。円錐台はインナー部（inner section）を定める。装置は、少なくとも１つの気体通路ユニットを備える外側チャンバを含む。外側チャンバは、円錐台と、第２チューブの少なくとも一部及び第１チューブの少なくとも一部を収容する。内側チャンバは、円錐台に画定された小孔（perforation）を含む。
【００１０】
広義に解釈されるように、装置１０は液体流が通過できる第１チューブ１を含む。流れは、第１チューブ１に接続する普通のポンプシステムによって発生する。いずれの好適な態様においても、第１チューブ１は、その内側に固定されたらせん形状要素８を有する。らせん形状要素８は、液体流がらせん形状要素８を通過するときに液体流の回転を増加させるように構成される。
【００１１】
液体は第１チューブの下流へ進み狭窄部２に至り、これにより液体は強く締め付けられる。その結果、流れの速度が増大する。チューブの直径と狭窄体（constrictor）の開口のサイズの関係は、速度増加が１：２から１：１０以上の間の比率となり得るようなものであってよい。
【００１２】
図１に示す実施例では、狭窄体は第１チューブ１の出口端に近接して配置される。
【００１３】
狭窄部２は、適切な狭窄体の構成を有することができる。狭窄部２の１つの非限定的な実施例が図面に示される。狭窄部は、到来する流体の流れ及び対向面の方に向くように、テーパーがつけられているか又は曲線をなす表面を有する横壁を有する。テーパーがつけられているか又は曲線をなす表面は、横壁の外周近くの位置で最も大きく、ここから狭くなって中央開口部に近接する狭小部をなす。中央開口部は、円形や卵形等の適切な幾可学的形状のいずれかを有していてよい。中央開口部の面積は、第１チューブの断面積より小さい。それぞれの断面領域間の比率は、流体の流れが中央開口部を横断する際に流体の流れの速度を増加させるのに適したものであってよい。
【００１４】
狭窄部２は、内側チャンバ３に通じている。内側チャンバ３は、上流領域と下流領域を有する壁付き本体（walled body）によって画定される。壁付き本体の上流領域は、狭窄部２の中央開口部より大きな断面直径を有する。多くの実施例において、チャンバの上流領域の直径は、第１チューブ１の断面直径より大きくてよい。
【００１５】
図面に示される実施例では、内側チャンバは、第１チューブ１に接続する広径領域と第２チューブに接続する狭径領域とを持つ円錐台を備える。円錐台は、狭窄部において画定される中央開口部から第２チューブ４の第１端部において画定される開口部まで流体の流れを運ぶように構成される。
【００１６】
第２チューブ４は、内側チャンバ３からの出口として機能することができる。円錐台は、適当ないずれかの手段によって第１チューブ１に接続可能である。非限定的な実施例は、溶接、ハンダ付け、一体成形等を含む。そして、図１に記載される実施例において、円錐台の広領域は面板部材と係合する。面板部材の中心部に開口が画定される。第１チューブ１の外面は、面板部材と係合する。図示された実施例では、面板部材は２つの平坦部材により構成され、その一方は第１チューブ２の外面に係合し、他方は狭窄部材の外面に係合する。
【００１７】
液体流が内側チャンバ３を通過する際に、狭窄断面２から内側チャンバへ流体が出ると突然の拡大に直面する。流体の流れが内側チャンバを横断する際に流体の流れの速度が減少する。流体の流れが内側チャンバ３内に入る際に起きる拡大は、圧力の減少を生じさせ、内側チャンバ３内で減圧及び吸気効果を発生させる。吸気効果は、内側チャンバ３に気体を吸い込んで、内側チャンバ内に存在する気体と内側チャンバを通過する液体とを非常に強い乱流に直面させ、異なる圧力にさらして一緒に混ぜることにより新しいまとまった体積を作る環境を作るのに十分である。内側チャンバ３の流体の流れは、渦巻きの特性を有する。
【００１８】
内側チャンバ３の内側チャンバ壁は、適切な開口又はチャネルを有するように構成され、圧力減少を補償する気体の流入を容易にする。内側チャンバ壁において画定される開口部のサイズ及び数は、例えば装置を通る流体の流れ及び流体に導入される気体の所望の濃度といったパラメータに少なくとも部分的に依存する。内側チャンバが円錐台により構成される場合、円錐壁は、円錐壁上に分散する複数の小孔を有してよい。小孔の密度は、気体を転送するのに非常に十分であるが、壁構造物を危うくする量より少ない。使用される小孔の密度及び／又は数に影響を及ぼしうる他の要因は、装置内で転送される液体の粘度を含んでいてよい。例えば、水の密度又はそれに近い密度を持つ流体のためには、特定の状況では小孔の密度はより高いことが望ましい。小孔の密度は、運搬及び取り扱われる液体の密度に依存して異なると考えられる。
【００１９】
内側チャンバ３は、より大きい外側チャンバ６に囲まれている。外側チャンバ６は、溶解すべき気体で満たされる。外側チャンバは、気体をそのスペースに入れて充填させるための入口７を備える。内側チャンバ３の壁５は外側チャンバ６から内側チャンバ３まで気体の通過させるために多くの小孔を有する。それによって、内側チャンバ３が持つ吸気効果は、前述とおり外側チャンバ６から気体を引きよせる。
【００２０】
内側チャンバ３内部で、液体流は気体に接触して強い乱流を引き起こす。そして、気体を液体内に溶解するのを促す環境を提供する。気体と結合した新しい液体流は、出口チューブ４を通過して適切な用途に供される。出口チューブ４は、第１チューブ以下の直径を有する。これは、圧力の増加を引き起こして、液体内での気体の溶解率を上昇させるのを促す環境を提供する。その結果もたらされる流体は溶存気体のレベルが高く、多くの有益な用途に使用できる。
【００２１】
また、本装置で実行されるプロセスによって生じる吸気効果によって、溶解可能な量より多くの気体をチャンバ内に吸い込むことができることに注意されたい。本明細書に開示される装置により与えられる乱流及び吸気は、装置からの出口で流体の流れに発生する微小気泡（micro bubble）を生むきっかけとなる。これらの泡は多数のサイズで形成される。この種の流体は、例えば浮揚目的の用途のような様々な最終用途を持ちうる。
【００２２】
本願明細書で開示される気体溶解装置は、天然資源の効果的な利用を中核的な価値観とする持続可能な工学概念を使用して考えられた。いかなる理論にも束縛されるものではないが、開示される装置は酸素添加を促進すると考えられる。大気の気体又は空気の使用がもたらす空気の溶解が、純酸素（気体中の酸素濃度が８５％以上であるもの）のみを用いる他の酸素添加プロセスによって達成可能であると考えられる効率レベルを達成すると考えられる。したがって、そのユーザが所望の結果を成し遂げるために、他の高コストの方法及び技術の代わりに無料の通常の空気を利用することができるので、装置は経費を著しく減らすことができる。無料の大気空気と前述のエネルギー効率との組み合わせによって、本明細書で開示される装置は、長期にわたる低い運用コストを達成することができる。
【００２３】
酸素添加の将来性は、湖、河川、水泳プール等のような水体の処理に利用できると考えられる。他の同様の潜在的な用途もこの開示の範囲内であると見なされる。装置への特定の応用は、装置のスループット等のパラメータに影響を及ぼす。
【００２４】
本願明細書で開示される装置は、いくつかの装置及びアプリケーションで利用できる。この種のアプリケーションのいくつかの非限定的な実施例を以下に説明する。本願明細書で開示される気体溶解装置を利用する装置の第１実施例では、エネルギー効率がよく及び化学薬品を使用しない図２にて図示する曝気装置の構成要素として本発明を使用して、環境にやさしく持続可能な（green and sustainable）ソリューションが創造される。後述において曝気装置についてより詳細に記載する。
【００２５】
本願明細書で開示される気体溶解装置はエネルギー効率が良好である。その中核となる技術は、液体のような流体に大量の気体を溶解すると共に、従来の装置より電力その他のエネルギーの消費を減らすために開発された。開示される装置によって利用される唯一のエネルギー源が最初に流体の流れを生成するポンプシステムからもたらされるので、高いレベルの効率性が可能である。それ以外、本装置は、気体溶解を達成するためにいかなる補完的なエネルギー源も要しない。
【００２６】
開示される装置のエネルギー効率が上述のとおり良好なだけでなく、液体流体が内側チャンバ内で気体と混ざるので流体の気体含有量はすぐに高められ、溶解プロセスが加速される。
【００２７】
上述のように、本願明細書で開示した気体溶解装置は、浮揚を促進するために使用できる。プロセス全体の副産物として装置が微小気泡を生じるので、結果として生じる流体を浮揚目的のために使用できる。この効果は、液体に溶解可能な量より多くの気体を装置が吸い込み、その結果、出口チューブ上に微小気泡が形成されることによって起こる。これらの泡は多数のサイズで形成される。微小気泡は、流体の流れ又はこの流体の流れが導入されるより大きな水体内に存在するターゲット物質に結合するように使用され、流体から掬い取る又は流体から分離することができる流体表面にターゲット物質を持ち上げるために使用できる。この種の材料の非限定的な例は、油、脂肪、生物学的廃棄物、グリース及び浮遊物質を含み、これらは、液体中に存在してもよく、除去又は分離のための効率的な浮揚効果を促進する出口の上方の表面に持ち上げられる。このように、本開示は、本願明細書で開示される装置を利用してターゲット物質を液体から除去する方法を含む。
【００２８】
本開示は、本願明細書で開示される装置を利用して高い温度で気体を液体に溶解する方法も意図している。溶解度に関するヘンリーの法則によれば、液体の温度が増加すると、同伴される気体の溶解性が低下する。したがって、温かい液体における気体溶解プロセスは困難な作業である。ここで開示される装置は、気体と液体の両方の混合が異なる圧力で発生し、摂氏４０度より高い液体への気体の効率的な溶解を可能にするので、温かい液体の主要な問題のいくつかを解決する。
【００２９】
気体溶解装置は、容易に組み立てることが可能である。開示される装置は、いかなる可動構成要素も利用しない。本願明細書で開示される装置を利用している気体溶解プロセスにおいて、液体流は、例えば通常のポンプシステムのような流体の流れを生成するための手段によって生成される。本願明細書で開示される気体溶解装置は、いかなる可動構成要素を用いずにも作動可能である。これは、全体のメンテナンスコストを減少させ、大規模な生産ラインにおける組み立てが著しく容易になる。加えて、気体溶解装置は、多くの状況において長期にわたる低い運用コストを提示する。本願明細書で開示される装置のために考えられる１つの用途は、液体流体への酸素溶解である。平均２０％の酸素を含む通常の大気空気を使用して酸素溶解を達成できる。
【００３０】
本開示では、移動する流体の流れを持つ様々なアセンブリに気体溶解装置を含めることも意図している。この種の装置の１つの非限定的な実施例は、廃水処理用途で使用する装置である。例えば、気体溶解装置は、廃水処理プロセスのための曝気装置として利用できる。図２で示す１つの非限定的な実施例において、水中ポンプ９は、気体溶解装置１０に接続しているチューブ系２を通る廃水からなる液体流をつくる。装置内部で、大気空気から導出される酸素が液体流に溶解する。そして、結果として生じる材料が下流に流れて出口チューブ４に至る。図示された実施例において、出口チューブ４は、垂直方向に方向付けられ装置に固定されている。混合物（気体及び液体）は出口チューブ４を通って移動し、付属する廃水処理容器の中に酸素富化液体を広めるように構成される拡散器１１まで至る。
【００３１】
図２に図示される装置は、付属する容器で利用可能な酸素を増加させ、酸素の減少のような問題に取り組むために使用できることが分かる。図２に図示される装置は、装置の出口の上の液体流に存在する微小気泡１２によって、例えば廃水に混入する固体粒子のようなターゲット物質の浮揚を達成するために採用できることも期待される。装置を通過する間に大気空気が完全に溶解されないので、異なる多数のサイズの微小気泡が生成される。これらの泡は、廃水内に存在する浮遊粒子を掬い取る等のようなプロセスによって分離するために持ち上げる役割を果たす。
【００３２】
図２に図示される装置も、本願明細書で開示される曝気装置の一般的な形式の非限定的な実施例を示す。曝気装置は、２つの船体（hull）１４を接続するステンレス剛性フレームワーク１３を使用するカタマラン（catamaran）浮揚装置のような浮揚手段と、チューブ系１と、気体溶解装置コア１０と、水中ポンプシステム９を含む。この構成で分かるように、すべてのプロセスのための唯一のエネルギー源として、ポンプシステムだけが使用される。本開示は、追加の化学添加物（液体、固体又は気体）を使用することなく、上記気体として装置が無料の大気空気を使用することで曝気を達成することを意図している。しかしながら、所望されるか又は必要であれば、本願明細書で開示される曝気装置を、他の水処理装置及びシステムと直列で（in tandem）で使用してもよい。
【００３３】
本開示は、水泳プールなどにおいて採用されうる処理システムとして、水再循環（water recirculation）と共に使用される装置も意図している。装置の第２の実施例において、健康及び娯楽のソリューションの１つの非限定的な実施例、すなわち水泳プールで使用される消毒プロセスが創造される。
【００３４】
図３は、水泳プールの水の処理装置及び消毒装置として機能する気体溶解装置を利用している装置の第２の実施例の斜視図である。図３に示すように、ポンプ機構９は、水泳プール１６からポンプで水を汲み出して、多くのプール用濾過システムで採用されるようなフィルタ１５に通すために用いる。フィルタに１５を通った後で水流は気体溶解装置コア１０に接続しているチューブ系１を通る。装置１０内部で、液体流は大気に存在する酸素を溶解する。そして、液体流は、下流に流れ水泳プール１６に接続している出口チューブ４へ至り、濾過済みの酸素富化水が戻される。消毒プロセスは、微生物生命体（microbial life）を酸素富化液体からなる液体に晒し、また、微生物生命体を含んでいる液体の酸素含有量を高めることを含む。これらの二重消毒プロセスの最終的な効果は、水に使用する塩素の低減又は塩素の使用の完全な回避である。
【００３５】
気体溶解装置の第３の典型的な用途において環境にやさしく持続可能な他のソリューションが創造され、萎縮している河川や他の酸素が枯渇した（oxygen depleted）大きな水体のための、エネルギー効率が良好で化学薬品を使用しない本発明の曝気装置が使用される。
【００３６】
図４にて図示するように、気体溶解装置は、枯渇する大きな水体用の曝気装置として動作する装置の構成要素である。図４に示すように、図２に関連して記載されているものと同様の多数の浮遊した曝気装置１７が一緒に集められ、河川の両岸１８の間に幅に亘って伸びる島又は処理領域を形成している。河川上流１９の酸素減損水（oxygen-depleted water）は曝気装置群を通り、河川下流２０の水の溶存酸素レベルを高める曝気装置１７から溶存酸素が豊富な水が注入される。酸素の豊富な水は、下流位置２０の水生生物を支援する見込みを高める。この処理は、生物学的酸素要求量（BOD: Biological Oxygen Demand）の低減及び／又は臭気の抑制とともに、糞便性大腸菌（fecal coliform bacteria）を殺すことによって水を消毒するのを促進し、それにより、高い河川の水質を回復する。
【００３７】
基本的に本発明は、純酸素又は酸素の豊富な気体（例えば大気空気）と組み合わせて、廃水や工業廃水のような液体流体の酸素添加を促進する。
【００３８】
全体のプロセスは、水処理それだけをもたらすだけでなく、特定の場合に水リサイクル／リユースプロセスの一部であってもよい。
【００３９】
環境保存分野及び環境復旧分野（environmental preservation and rehabilitation arena）のいくつかの用途において、本発明は、非限定的な以下１）〜１１）を含むプロセスに適している。１）有機物質の生物分解（例えば地方公共団体の廃水処理及び産業的な廃水処理で行うもの）、２）溶解汚染物質（例えば鉄及びマンガン・イオン）の酸化及び沈殿、３）廃水中の溶解有機汚染物質の酸化及び破壊、４）水生動物種（例えば魚及びエビ）の飼育、５）匂い（例えば汚染された廃水又はヘドロの嫌気性菌によって生じるようなもの）の抑制、６）危険な細菌（例えば大腸菌（coliform bacteria））の殺菌、７）汚染された（例えば、石油生成物によるもの）水体又は酸素が枯渇した水体のバイオレメディエーション（bioremediation）、８）萎縮している湖の再生、９）生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）低減技術、１０）水耕法の農業、及び／又は１１）飲料水及び公共の水流に放出される水の中の農薬の除去。
【００４０】
健康管理に関しては、含酸素液体が治療効果を有することが知られている。例えば、酸素富化飲料を摂取すると、胃壁又は腸壁を通して酸素が血流に提供され、健康及び身体能力に好ましい影響を及ぼすことができる。酸素富化水の摂取の後の短期間の後の肺機能のバイパス（pulmonary function bypass）形成が、平均的血液酸素濃度の増加によって認められた証拠がある。そして、平均脈拍の減少によって付随的な心臓負担軽減の作用が認められた。
【００４１】
含酸素液体を有利に使用するより治療的なプロセスがある。このプロセスには、治癒の速度を上げ且つ感染を減らすために傷への酸素添加、酸素を添加された臓器移植保存媒体、放射線治療および化学治療用の腫瘍酸素添加、肺欠損の場合に酸素添加液体による肺バイパス、一酸化炭素中毒の治療、うがい薬、歯磨き剤、化粧品を含む局所治療媒体、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が含まれる。
【００４２】
含酸素液体は、消毒プロセスに有利に使用されることもできる。そのような消毒プロセスは、高レベルの溶解した酸素が、塩素またはオゾンと同様の方法で微生物生命体を殺すように作用するプロセスである。これらの酸素濃度レベルは、上述のように好気性処理用にバイオマス内に希釈した後に結果として得られるものよりも高い。たとえば、ペトリ皿のバクテリアは、酸素富化水に単にさらされるだけで死ぬことがわかった。含酸素液体を具備する殺菌剤に一定の微生物生命体をさらすよりもむしろ、その代わりに、殺菌プロセスが微生物生命体で汚染された液体に酸素を添加することを含み、それによって、酸素添加プロセスの間に殺菌が起こることが今まで思索されてきた。廃水に使用すると、水処理の目的のうちの１つである大腸菌の殺菌によって、消毒プロセスはより良好な水質を確保する。
【００４３】
いくつかの発酵プロセス、すなわち、微生物による薬剤製造または食品加工に共通に使用される発酵リカーを発酵することを含むプロセスは、含酸素液体から構成される発酵リカーから利益を得ることも知られている。
【００４４】
前述の開示が流体の流れに酸素を添加することついて提示されると共に、本明細書で開示される本発明が、例えば塩素、様々なハロゲン、窒素、ヘリウムなど（但しこれらに限定されない）の様々な他の気体を導くために使用されることができることを理解すべきである。
【００４５】
本開示は、現在最も実現的で好ましい実施形態であると考えられるものに関連して記載されているが、本発明が、開示された実施形態に限られるのではなく、むしろそれとは反対に、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる様々な変形及び等価な配置を網羅することを意図することを理解するべきであり、その範囲は、法律によって許される変更態様及び等価な構造の全てを含むべく、最も幅広い解釈を与えられるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年4月22日(2014.4.22)
【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】
第１端部及び前記第１端部の下流に位置する第２端部を有する第１チューブと、
前記第１チューブ内かつ前記第１端部と前記第２端部との間の中間に配置される乱流誘発部材と、
前記第１チューブの前記第２端部に近接し前記乱流誘発部材の下流に位置する狭窄体と、
前記第１チューブの前記第２端部と流体連通し、第１上流端部及び第２下流端部を持つ円錐台形先細壁部材を有する内側チャンバであって、前記第１上流端部の直径は前記第２下流端部の直径より大きく、前記円錐台形先細壁部材の前記第１上流端部は前記第１チューブの前記第２端部より大きく、前記円錐台形先細壁部材は前記第１チャンバの外側の第１領域から該チャンバ部材の中に位置する第２領域への気体状物質の移動が容易であるように構成されている内側チャンバと、
前記内部チャンバの下流に位置して前記内部チャンバと流体連通し、第１端部及び前記第１端部の下流に位置する第２端部を有する第２チューブであって、前記第２チューブの前記第１端部は、前記第１チューブの幅以下の幅を有する第２チューブと、
少なくとも１つの気体移動入口が画定された外側壁部材を含み、内部に前記内側チャンバを収容する外側チャンバと、
を備えることを特徴とする気体溶解装置。
【請求項２】
前記乱流誘発部材は、前記第１チューブを通る流体の流れに回転運動を誘発するように構成される少なくとも１つの範囲を有する部材を含み、この範囲内に少なくとも１つのらせん形体が画定されることを特徴とする請求項１記載の気体溶解装置。
【請求項３】
前記狭窄体は、前記第１チューブから前記内側チャンバへ通る液体流の速度を増大させるように構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の気体溶解装置。
【請求項４】
前記円錐台形先細壁部材は、前記チャンバの外側の領域からの気体の移動を可能にするように構成される複数の小孔を有することを特徴とする請求項１又は２記載の気体溶解装置。
【請求項５】
気体を液体流に導入して溶解状態にする方法であって、
第１気体濃度を有する液体を請求項１記載の気体溶解装置内に第１速度及び第１圧力で導入することと、
前記液体流が前記気体溶解装置を通過することを可能にして気体濃度を増加させることと、を含み、
前記気体溶解装置から出る前記液体流の速度及び圧力は第２速度及び第２圧力であり、
前記気体が空気であることを特徴とする方法。
【請求項６】
水のリサイクル及びリユースプロセスであって、
請求項１又は２記載の気体溶解装置内に廃水を導入するステップであって導入時の前記廃水の酸素濃度が第１酸素濃度であるステップと、
前記廃水が前記狭窄体を経て請求項１記載の気体溶解装置の前記第１チャンバ要素へ通ることを可能にするステップであって前記内側チャンバへの通過が前記内側チャンバ内での減圧と吸気効果を発生させて気体状酸素が前記内側チャンバ内に吸い込まれ前記液体流が乱流を作るステップと、
前記酸素富化液体が前記気体溶解装置から出ることを可能にするステップと、
導入された前記廃水内及び／又は前記酸素富化液体が導入されるより大きな貯水容器内の少なくとも一方において導入された前記気体と微生物学的材料との作用を可能にするステップと、
を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項７】
前記気体状酸素は微少気泡を発生させるのに十分な割合で導入され、
前記方法は、
脂肪、油、グリース、生物学的材料及び浮遊物質の少なくとも１つを含む廃水本体に処理済みの水を導入するステップと、
前記脂肪、前記グリース、前記生物学的材料、又は前記浮遊物質を前記微少気泡に結合させて前記廃水本体の一部で補足することを可能にするステップと、
を含むことを特徴とする請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
導入される前記酸素は、油が混合された廃水の中のフェノール成分を劣化させ、
前記方法は、酸素富化液体を含む液体において化学反応及び微生物学的反応の一方を行うことを含むことを特徴とする請求項６又は７に記載のプロセス。
【請求項９】
前記液体は水であり、
前記方法は、更に、
請求項５記載の方法によって調製された酸素富化液体を含むリカーを発酵するステップ、
請求項５記載の方法によって調整された酸素富化液体を含む液体において化学反応及び微生物学的反応の一方を行うステップ、
請求項５記載の方法によって調整された酸素富化液体を含む作用剤により身体の治療処置を行うステップ、
請求項５記載の方法によって調整された酸素富化液体を含む飲料を導入して飲用飲料のボトリングを行うステップ、
請求項５記載の方法によって調整された酸素富化液体を作り、該酸素富化液体にナトリウム濃縮溶液を溶かすことを含む生理食塩水の調製ステップ、及び
消毒プロセスにて請求項５記載の方法によって調整された酸素富化液体を含む液体に微生物生命体をさらすステップ、
のうち少なくとも１つのステップを含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項１０】
前記液体の温度は摂氏４０度を超えることを特徴とする請求項１に記載の気体溶解装置。
【請求項１１】
請求項５記載の方法を用いて調製された酸素富化液体を含む液体において化学反応及び／又は微生物学的反応の一方を行う、摂氏４０度を超える温液体における好気性プロセス。
【国際調査報告】
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