(57)【要約】  本文献には、注入ポートとエアリフトポンプ内の混合室との間に使用される気体流入デバイス、およびこの気体流入デバイスを有するエアリフトポンプが記載されている。気体流入デバイスは、複数の穴が貫通延在する平坦な板を含む。これらの穴は、空気を注入ポートから混合室に流入させるために気体を複数の微細流にする寸法を有する。このような気体流入デバイスが組み合わされたエアリフトポンプは、液体中の異常に高濃度の溶存気体を除去するために有用である。本発明のために向上された効率は、液体の上昇または流れの誘導が望まれる他の用途においても、この種のポンプを経済的にし得る。【選択図】１
2021506345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入ポートとエアリフトポンプ内の混合室との間で使用されるデバイスであって、前記デバイスは、
複数の穴が貫通延在する平坦な板を備え、前記穴は、空気を前記注入ポートから前記混合室に流入させるために、前記気体を複数の微細流にする寸法を有する、デバイス。
【請求項２】
前記複数の穴は前記本体を通して等間隔で配置されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記複数の穴は前記本体を通して非等間隔で配置されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記平坦な本体は、第１の面と第２の面とを有する板であり、前記穴は前記第１の面から前記第２の面まで延在する、請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記複数の穴は、ほぼ０．３ｍｍ〜０．４ｍｍの間の直径を有する、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記複数の穴は、ほぼ０．１５ｍｍと０．２５ｍｍの間の直径を有する、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記穴は、中心間距離０．５ｍｍ〜０．６ｍｍで互いに格子パターン状に離間されている、請求項５に記載のデバイス。
【請求項８】
前記穴は、前記板の外周から少なくとも０．５ｍｍに形成されている、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記板は１２ｍｍ〜１３ｍｍの間の厚さを有する、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記気体流が前記板を離れるときに前記気体流をジャイロ効果で安定化させるために、前記板の前記穴は、螺旋溝パターン、またはライフリング、を含む、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記穴の前記ライフリングの向きは、前記穴の長手方向軸線に対して３０度の角度である、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記本体は繊維充填体で構成され、前記気体を前記繊維の周りに流すために、前記繊維は鉛直および／または水平に向けられ得る、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
エアリフトポンプであって、
圧縮空気を前記エアリフトポンプに注入するための注入ポートと、
複数の穿孔を有する混合室であって、前記混合室は前記注入ポートから空気を受け入れるために前記注入ポートに結合され、且つ前記穿孔を通して水を受け入れる混合室と、
前記混合室に流体接続されて前記混合室から延在するリフト筒と、
前記リフト筒に流体接続されて前記リフト筒から延在する吐出ポートであって、排気口と排液口とを有する吐出ポートと、
前記注入ポートと前記混合室との間に配置された気体流入デバイスであって、前記気体流入デバイスは複数の穴が貫通延在する平坦な本体を有し、前記穴は、空気を前記注入ポートから前記混合室に流入させるために前記気体を複数の微細流にする寸法を有する、気体流入デバイスと、
を備えたエアリフトポンプ。
【請求項１４】
前記気体流入デバイスの前記複数の穴は全体にわたって等間隔で配置されている、請求項１３に記載のエアリフトポンプ。
【請求項１５】
前記気体流入デバイスは、第１の面と第２の面とを有する板であり、前記穴は前記第１の面から前記第２の面まで延在する、請求項１４に記載のエアリフトポンプ。
【請求項１６】
前記複数の穴はほぼ０．３ｍｍ〜０．４ｍｍの間の直径を有する、請求項１５に記載のエアリフトポンプ。
【請求項１７】
前記複数の穴はほぼ０．１５ｍｍと０．２５ｍｍの間の直径を有する、請求項１６に記載のエアリフトポンプ。
【請求項１８】
前記気体流入デバイスの前記穴は、中心間距離０．５ｍｍ〜０．６ｍｍで互いに格子パターン状に離間している、請求項１６に記載のエアリフトポンプ。
【請求項１９】
前記穴は前記本体の外周から少なくとも０．５ｍｍに置かれている、請求項１８に記載のエアリフトポンプ。
【請求項２０】
前記気体流が前記板を離れるときに前記気体流をジャイロ効果で安定化させるために、前記板の前記穴は螺旋溝パターン、またはライフリング、を含む、請求項１９に記載のエアリフトポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的にはエアリフトポンプに関し、より具体的には養殖システムにおいて流体を再循環させるための鉛直に向けられたリフトポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
エアリフトポンプは、大量の水を移動させることができる自立型の液体輸送デバイスである。エアリフトポンプは、通常、鉛直に向けられた筒または管の形態の機械式デバイスであり、筒の下方部分は液状媒体内に沈められている。浸漬された管は、浸漬された下端の近くに空気注入源を備える。
【０００３】
水が底部から筒に入るに伴い、同時に気体を液体に流入させる。気体の注入は、エアストーンとして公知の商品を介して行ってもよい。この気体注入は水の密度を低下させるので、水を筒内で上昇させる。これにより、下端から筒への水の進入が可能になる、または下端から筒に水が引き込まれる。換言すると、気体／水混合物の比重が下がるので、気体／水混合物を筒内で上昇させる。筒に気体も注入される前、「より重い」水は筒の底部に位置している。より低密度の水は、鉛直に向いた筒の外側のタンクの水位線レベルより上方まで筒内を上昇するので、１つ以上のポートに達し、そこで液体と気体とが放出される。
【０００４】
このようなエアリフトの性能に影響を及ぼす多くのパラメータが存在し、僅かな変動であっても効率を著しく変化させ得る。
【０００５】
リフトポンプの一使用例は、魚類の養殖におけるものである。タンク内に魚類を収容すると、空気中の平常のＣＯ2濃度に比べ、水中の溶存ＣＯ2の濃度が過剰になる傾向がある。この状況の場合、エアリフトポンプによって空気が水中に注入されると、水はポンプを通って水位線より上方で開口している吐出ポートに向かって上昇する。水が吐出されるとき、水は、その過剰なＣＯ2を放出して周囲の空気との平衡状態に達しようとする傾向がある。平衡状態において、周囲の空気と水中の全溶存気体とは、ＣＯ2百分比がほぼ同じである。
【０００６】
公知のエアリフトポンプは、効率が悪いことで有名である。エアリフトポンプが１体積の水を移動させるために３体積以上の気体を必要とすることも稀ではない。公知のエアリフトポンプは、その非効率性の故に、液体を上昇させる、または液体の流動を促す、必要がある用途に使用されることは（比較的）稀である。その結果、それらの最も一般的な用途は、液体中の溶存気体の相対濃度を調整する手段としての使用である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示には、注入ポートとエアリフトポンプ内の混合室との間に使用されるデバイスが記載されている。本デバイスは、複数の穴が貫通延在している平坦な板を備える。これらの穴は、注入ポートからの空気を混合室に流入させるために気体を複数の微細流にする寸法を有する。
【０００８】
本開示には、エアリフトポンプも記載されている。本エアリフトポンプは、
圧縮空気をエアリフトポンプに注入するための注入ポートと、
複数の穿孔を有する混合室であって、混合室は空気を注入ポートから受け入れるために注入ポートに結合され、且つ複数の穿孔を通して水を受け入れる混合室と、
混合室に流体接続されて混合室から延在するリフト筒と、
リフト筒に流体接続されてリフト筒から延在する吐出ポートであって、排気口と排液口とを有する吐出ポートと、
注入ポートと混合室との間に置かれた気体流入デバイスであって、気体流入デバイスは複数の穴が貫通延在する平坦な本体を有し、これらの穴は、注入ポートからの空気を混合室に流入させるために気体を複数の微細流にする寸法を有する、気体流入デバイスと、
を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第６２／６１０，６７５号明細書
【特許文献２】米国特許第７５３７２００号明細書
【００１０】
以下の詳細な説明および添付の図面を検討されると、本発明の諸利点および諸特徴が明らかになるであろう。添付の図面を以下に簡単に説明する。
【００１１】
次に、本出願の一例を示す添付の図面を一例として参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一例によるエアリフトポンプの側断面図である。
【図２】図１のリフトポンプに使用される気体流入デバイスの単独の平面図である。
【図３】図２の円板の部分Ａの拡大図である。
【図４】以降の図における用語および単位を説明するサンプル表である。
【図５】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図６】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図７】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図８】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図９】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図１０】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図１１】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図１２】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図１３】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図１４】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図１５】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図１６】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図１７】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図１８】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図１９】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図２０】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図２１】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図２２】図１のエアリフトポンプが試験方法１に従って使用されたときの試験データを示す。
【図２３】図１のエアリフトポンプが試験方法２に従って使用されたときの試験データを示す。
【図２４】図１のエアリフトポンプが試験方法２に従って使用されたときの試験データを示す。
【図２５】図１のエアリフトポンプが試験方法２に従って使用されたときの試験データを示す。
【図２６】図１のエアリフトポンプが試験方法２に従って使用されたときの試験データを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
エアリフトポンプ１０、空気をエアリフトポンプ１０に流入させるための気体流入デバイス５０、およびそれらの使用の一例示的実施形態を説明する。最初に、エアリフトポンプ１０について説明する。
【００１４】
エアリフトポンプ
図１に示されているように、エアリフトポンプ１０は、全般的に、注入ポート１２と、注入室１４と、混合室１６と、リフト筒１８と、吐出ポート２０と、注入ポート１２と混合室１６との間に配置された気体流入デバイス５０とを含む。
【００１５】
注入ポート１２は、エアリフトポンプ１０の一方の端部に置かれ、給気源２２に流体結合され、注入室１４に接続される。当業者には理解されるように、注入ポート１２の位置および寸法は可変であり得る。例えば、直径６インチのエアリフトポンプは、著しい圧力降下なしに十分な水量をエアリフトポンプ１０に流入させるために、直径２インチの注入ポートを有し得る。別の例において、直径１インチのエアリフトポンプは直径１／８インチの注入ポートを有し得る。更に、揚水能力を最大化するために注入ポート１２がタンクの底部近くに位置する限りは、エアリフトポンプ１０の底部または一方の端部の片側に注入ポート１２が置かれ得る。
【００１６】
注入室１４は混合室１６に流体接続され、気体流入デバイス５０がこれらの間に置かれる。図示のように、気体流入デバイス５０は周囲の液体から密閉され、注入室１４と混合室１６との間に水平または横に向けられる。ユニットを浮遊させ得る大きな空気ポケットがタンクの底部近くに置かれるのを回避するために、気体流入デバイス５０の高さは、予め製造された部品が許容し得る限りの低さである。注入室１４の直径は、その対応するエアリフトポンプの直径にほぼ対応することになる。例えば、直径６インチのエアリフトポンプは、直径６インチの注入室を有することになる。図示のように、混合室１６は円筒状の筒であり、その壁１７に複数の穿孔を有する。混合室１６の高さは可変であり得るが、一般に８〜１２インチである。エアリフトポンプの高さに対する混合室の高さの比は、約６：１になる。ただし、複数の代替実施形態において、この比は、特に短い、または長い、リフトの場合は異なり得る。混合室１２は周囲の水／液体をエアリフトポンプ１０に引き込む場所であるので、循環を最大化するために、混合室１２は、通常、できる限りタンクの底部近くに置かれる。
【００１７】
微粒子および微生物をエアリフトポンプ１０に侵入させないために、穿孔の精確なサイズおよび配置は可変であり得る。そうは言っても、これら穿孔は、水または液体をエアリフトポンプ１０に進入させるために、一般に少なくとも６０％の開放空間を形成する。
【００１８】
リフト筒１８は、混合室１６に流体接続されて混合室１６から延在する。
【００１９】
吐出ポート２０は、リフト筒１８に流体接続されてリフト筒１８から延在する。このように、吐出ポート２０は、注入ポート１２とは反対側のエアリフトポンプ１０の対向端部に置かれる。吐出ポート２０は、リフト筒１８に平行に向けられた排気口２４と、リフト筒１８にほぼ垂直に向けられた排液口２６とを有する。エアリフトポンプ１０は、吐出ポート２０に組み込まれた流体流量センサ３２を更に含む。
【００２０】
図示の実施形態において、エアリフトポンプ１０は、リフト筒１８の内部に吊り下げられた、またはリフト筒１８の内壁に取り付けられた、バクテリア培地２８を更に有する。
【００２１】
本願明細書にはエアリフトポンプの特定の実施形態が図示および説明されているが、複数の変形例が可能である。いくつかの例において、例えば、直径が６インチを超える気体流入デバイスの場合、注入室１４は、気体流入デバイス５０の面を通る一様な流れを促進するために、拡散器、バッフル、または他の機械式手段を含み得る。１つ以上の注入ポート１２を置かれることは、気体流入デバイス５０を通る均一な流れを促進する別の機械式手段であり得る。
【００２２】
他の複数の例において、エアリフトポンプ１０は、単一の気体注入ポートおよび注入室の代わりに、リフトポンプ１０の底部に隣接する複数の気体注入ポートを含む。これら気体注入ポートは、１つ以上の注入室に接続されることになる。
【００２３】
別の例において、エアリフトポンプ１０は、複数の気体流入デバイスと、気体流量制御弁と、後続の流量センサとを含むことになる。気体流量制御弁および流量センサは、複数の気体流入デバイスへの気体流量を調節するように構成されることになる。
【００２４】
別の例では、別の流体流量センサがリフト筒１８に組み込まれることになる。
【００２５】
別の例では、注入室１４内に導かれる気体圧の調整および制御を可能にするために、ポンプなどの機械装置が注入ポート１２に一体化される。
【００２６】
別の例において、エアリフトポンプ１０は、その全体にわたって円形の断面を有する代わりに、非円形の断面を有する構成要素を複数有することになる。
【００２７】
更に他の複数の例では、液状媒体からの気体の除去を最大化するために、リフト筒１８の高さおよび／または半径を変化させ得る。当業者には理解されるように、リフト筒１８の高さおよび半径は、さまざまなタンク寸法および空気源に対応するために、変更され得る。
【００２８】
エアリフトポンプ１０は、更に、エアリフトポンプ１０によって浄化される液状媒体を収容する可搬型タンクに被包されて一体化され得る。
【００２９】
気体流入デバイス
次に、気体流入デバイス５０を詳細に説明する。気体流入デバイス５０は、図２および図３に単体で示されている。
【００３０】
気体流入デバイス５０は、直径０．３５ｍｍの穴または穿孔５２を複数有する本体を備える。図示のように、本体は、第１の面と、反対側の第２の面と、外周５６とを有する円形の板５４である。
【００３１】
板５４は、洗浄および滅菌可能な疎水性の中実材料から形成される。板５４の厚さは１２．７ｍｍである。
【００３２】
複数の穴５２が第１の面から第２の面まで延在し、板５４全体にわたって等間隔で配置されている。特に、複数の穴５２は中心間距離０．５５ｍｍで互いに格子パターン状に離間している。複数の穴５２は、更に、板５４の外周５６から少なくとも０．５ｍｍに置かれている。
【００３３】
これらの図には示されていないが、板５４に設けられた複数の穴５２は、螺旋溝パターン、またはライフリング、を含む。この実施形態において、ライフリングの向きは、各穴の長手方向軸線に対して３０度の角度である。
【００３４】
本願明細書には気体流入デバイスの特定の一実施形態が図示および説明されているが、複数の変形例が可能である。穿孔５２の寸法は、通常、エアリフトポンプ１０の直径または高さに比例して変化しない。ただし、いくつかの例では、穿孔５２のサイズおよび形状が可変であり得る。例えば、穴または穿孔５２は、ほぼ０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの間の直径を有し得る。
【００３５】
他の複数の例において、複数の穴５２は、中心間距離０．５ｍｍ〜０．６ｍｍで互いに格子パターン状に離間し、板５４の厚さは１２ｍｍ〜１３ｍｍの間である。
【００３６】
あるいは、複数の穴５２は、板１０２全体にわたって非等間隔で配置されている。
【００３７】
他の複数の例において、本体は、中実の円形板ではなく、繊維充填体で構成される。繊維は、気体を繊維の周囲に流すために、鉛直および／または水平に向けられ得る。繊維は疎水性であり、多孔板の内部に充填されることになる。
【００３８】
図１には、エアリフトポンプ１０の使用による流体の移動が矢印で示されている。気体の移動は破線矢印で示され、水の移動は実線矢印で示されている。図示のように、注入室１４および混合室１６が浸漬される一方で、吐出ポート２０が水位線より上方にあるように、エアリフトポンプ１０はタンク１０２内の水１００の中に置かれる。
【００３９】
圧縮空気が給気源２２によって注入ポート１２から注入室１４に注入される。そこから、空気は気体流入デバイス５０を通して混合室１６内に導かれる。気体流入デバイス５０は、気体または空気が混合室１６に入るときに、気体または空気を複数の流れにさせる。
【００４０】
板５４の複数の穴５２の直径および間隔は、一様な揚水をもたらすように、一様な小さな気体流をポンプの底部においてできる限り鉛直に発生させるように設定される。複数の穴５２の螺旋溝パターン、またはライフリング、も、気体流が板５４を離れるときに気体流をジャイロ効果で安定化させる助けとなる。これらの特徴は、複数の気体流の合流を極力抑える、および混合室１６の多孔壁１７からの気体漏洩を極力抑える、助けとなる。
【００４１】
板５４もエアリフトポンプ１０内で水平に向けられる。これにより、複数の穴５２の向きは、エアリフトポンプ１０の長手方向の向きにほぼ平行になる。これは、各気体流が板５４を離れるときに各気体流のために可能最長の狭い鉛直経路を保証する助けとなるために役立つ。これら気体流の一様性は、気体によって液体をより一様に上昇させる助けとなる。鉛直の流れは、複数の空気流の合流によるより大きな泡の形成を防止し易くするためにも都合がよい。より大きな泡は、一様でない上昇をもたらすことになる。
【００４２】
複数の空気流が混合室１６に入るに伴い、これら空気流は混合室１６内で水と混ざる。この混合は、水／空気混合物を生じさせる。この混合物の密度は、混合室１６の周囲の水の密度より低い。そのより低い密度の故に、水／空気混合物は、吐出ポート２０に向かってリフト筒１８内で上昇する。
【００４３】
水／空気混合物がリフト筒１８内を上昇すると、真空または吸引力を混合室１６内に生じさせる。この吸引力は、同時に、水をタンク１０２から多孔壁１７を通して混合室１６に引き込む。この新たな水は、気体流入デバイス５０から入ってくる空気流と混ざり、リフト筒１７内を上昇させられる。
【００４４】
水／空気混合物がリフト筒１８内を上方に移動するに伴い、水／空気混合物はバクテリア培地２８も通過するであろう。バクテリア培地２８は、水／空気混合物内の他の粒子と反応し得る。バクテリア培地２８は、液体中のアンモニアなどの標的不純物の浄化のために、バクテリアの使用を可能にする。
【００４５】
水／空気混合物が水位線より上方の吐出ポート２０に達すると、水／空気混合物が高濃度の、ＣＯ2などの、気体を有する場合、水／空気混合物は、浸透によって周囲の空気との平衡状態に達しようとして、排気口２４から（更には、おそらく排液口２６から）その過剰なＣＯ2または他の気体を放出する傾向がある。その後、水成分は排液口２６から吐出されてタンク１０２に戻るか、または別の場所に向けられることになる。
【００４６】
上述のように、リフト筒１８の高さおよび／または半径は、周囲の液状媒体の深さと、ポンプによる液状媒体の水位線より上方への所望の上昇とに対応するように、調整される。
【００４７】
併用
エアリフトポンプ１０は、１つ以上のサチュレータシステムと同時に水の中で使用され得る。サチュレータシステムは、水相液体との気体交換を同じ水とインラインで行うように構成される。
【００４８】
特に、サチュレータシステムは、流体内の総気体圧が相対的に不変であるように、酸素を水に溶解させ、二酸化炭素を除去するようにされる。このようなサチュレータシステムの一例が特許文献１に開示されている。各サチュレータシステムは、酸素を水に溶解させるために、気体注入デバイスを１つ以上使用している。
【００４９】
各気体注入デバイスは、その端部間に配置されたファイバモジュールアレイを有する。このファイバモジュールアレイは、高分子で被覆された微孔性繊維材で構成されている。このような気体注入デバイスの一例が２００３年１０月３１日付けグラスフォード（Ｇｌａｓｓｆｏｒｄ）への特許文献２に見出される。
【００５０】
このように併用されると、サチュレータシステムが酸素を水に送り込み、二酸化炭素を除去する一方で、１つ以上のエアリフトポンプ１０も溶存ＣＯ2を除去し、アンモニアを浄化して硝酸塩を形成する。
【００５１】
このように組み合わされたシステムは、酸素をサチュレータシステムに供給するためにサチュレータシステムに接続された１つ以上の酸素タンクと、周囲の空気を供給して揚水を生じさせるためにエアリフトポンプ１０に接続された圧縮器とを更に含み得る。
【００５２】
このようなシステムは、酸素タンクとサチュレータシステムとの間に作動的に結合された、サチュレータシステム内への気体流量を調節するための気体調節器と、水の中に配置された溶存酸素センサと、水をタンクからサチュレータシステム内に引き込んで方向付けるようにされた、水に流体連通しているサチュレータ給水ポンプと、水の中に配置されたアンモニアセンサとを更に有し得る。
【００５３】
上記構成要素の各々と連通し、上記構成要素の各々を制御および連係させるために、制御および監視システムが設置され得る。例えば、最大レベルを超えて上昇したアンモニア濃度が検出されると、エアリフトポンプ１０に作動するために、圧縮器を起動できる。その後、最小レベルより低下したアンモニア濃度が検出されると、エアリフトポンプ１０を停止させるために、圧縮器は作動解除され得る。同様に、最小レベルより低下した酸素濃度が検出されると、気体調節器およびサチュレータ給水ポンプが起動および制御され得る。気体調節器およびサチュレータ給水ポンプは適宜停止され得る。
【００５４】
本気体流入デバイス５０をエアリフトポンプ１０内に使用する一利点は、３単位体積以上の液体を１単位体積のみの気体を使用して従来のリフトポンプと同じ距離を上昇させることができる点である。この効率向上も、液体の上昇または流れの誘導が望ましい他の用途において、エアリフトポンプ１０を経済的にし得る。
【００５５】
この利点を実証するために、以下の試験を行った。
【００５６】
試験方法１
これらの試験の実施には、以下を使用した。
・水タンク
・空気源（圧力依存）
・ＣＯ2源
・ＣＯ2溶解方法
・エアリフトポンプ１０
・測定機器（ＣＯ2、温度、塩分濃度、圧力、空気流量、水流量）
【００５７】
最初に、当該技術分野において公知の何れかの方法を使用して、ＣＯ2をタンク内の水に所望レベルまで溶解させた。流量測定が可能な空気源にエアリフトポンプ１０を取り付け、その後、タンク内の水に挿入した。このとき、吐出ポート２０が水位線より上方にあることを確認した。正確な位置はエアリフトポンプユニットに依存することに留意した。
【００５８】
その後、空気をエアリフトポンプ１０に供給し、実際の空気流量を求めるために、気体流入デバイス１０の下部の注入室１４内の空気圧を測定した。
【００５９】
実験全体にわたって、タンク内のＣＯ2レベルを記録した。タンク内のＣＯ2レベルは当然一様ではないであろうから、タンク内の最高ＣＯ2レベルは混合室１６内の真空または吸引領域にあり、最低ＣＯ2レベルは排液口２６にあると想定した。タンク全体の代表値として、これら２つの値の平均を使用した。
【００６０】
タンク内の水の温度および塩分濃度と共に、排液口２６からの水の流量を測定した。これら測定値を使用してタンク内のＣＯ2濃度ならびにエアリフトポンプ１０の効率の継時的プロファイルを作成した（排液口２６から出る既知の水量およびタンク内の濃度を使用）。経時的濃度の導関数を取ることによって、ＣＯ2の瞬間変化率（何れか所与の濃度において除去される量）を求めた。
【００６１】
試験方法２
第２の試験方法（試験方法２）は、試験方法１とほぼ同様であるが、エアリフトポンプ１０から出る水流量の測定が不可能な状況において使用した。この方法は、エアリフトポンプ１０が動作中のとき、平衡状態（すなわち、追加されるＣＯ2と除去されるＣＯ2とが等しくなる点）に達するまで、既知のＣＯ2量をタンクに追加する必要があった。エアリフトポンプ１０の頂部および底部における濃度を求めることによって、水流量を算出した。
【００６２】
総合的な結果が図４〜図２６に示されている。
【００６３】
図４は、図５〜図２６の表における用語および測定単位を説明するサンプル表である。
【００６４】
図５〜図１４において、各図中の第１のグラフは、トライアル（試験方法１を使用）全体にわたるＣＯ2レベルの低下を示す。各図中の第２のグラフは、対応する表に規定されているパラメータでエアリフトポンプを使用したときの濃度に対する算出されたＣＯ2変化率を示す。各対応する表は、特定のトライアルのために指定された全ての設定値、ならびに算出された液体対気体比、および算出された除去パーセントを示す。
【００６５】
図１５から図１７において、各図中の第１のグラフは、トライアル測定全体にわたるＣＯ2レベルの低下を示す。測定は、リフトの頂部および底部の両方で行われた（試験方法１を使用）。各図内の第２のグラフは、対応する表に規定されているパラメータでリフトを使用したときの濃度に対する算出されたＣＯ2変化率を示している。各表は、各トライアルのために決められた全ての設定値、ならびに算出された液体対気体比、および算出された除去パーセントを示す。
【００６６】
図１８において、第１のグラフは、トライアル（試験方法１を使用）全体にわたるＣＯ2レベルの低下を示す。第２のグラフは、表に規定されているパラメータでリフトを使用したときの濃度に対する算出されたＣＯ2変化率を示す。この表は、トライアルのために指定されたすべての設定値、ならびに算出された液体対気体比、および算出された除去パーセントを示す。
【００６７】
図１９において、第１のグラフは、トライアル（試験方法１を使用）全体にわたるＣＯ2レベルの低下を示す。これは、新旧円板（または気体流入デバイス）スタイルの比較であり、所与の複数のレベルにおいて性能差が殆どないことを示している。
【００６８】
旧円板スタイルは、気体流入デバイス５０と同様の効果を生じさせるために、エポキシ樹脂によって所定位置に保持された多数の疎水性中空繊維で構成された「円板」であった。ただし、旧円板の穴は、必ずしも一様でも狭くもなく、必ずしも開口しているとは限らなかったので、当然、気体拡散の効率および品質を低下させた。
【００６９】
第２のグラフは、表に規定されているパラメータでエアリフトポンプを使用したときの濃度に対する算出されたＣＯ2変化率を示す。この表は、トライアルのために指定された全ての設定値、ならびに算出された液体対気体比、および算出された除去パーセントを示す。
【００７０】
図２０〜図２２において、各図中の第１のグラフは、トライアル（試験方法１を使用）全体にわたるＣＯ2レベルの低下を示す。各図中の第２のグラフは、表に規定されているパラメータでリフトを使用したときの濃度に対する算出されたＣＯ2変化率を示す。この表は、トライアルのために指定された全ての設定値、ならびに算出された液体対気体比、および算出された除去パーセントを示す。
【００７１】
図２３〜図２６において、各表は、トライアル（試験方法２を使用）の代表値を表し、指定された全ての設定値、ならびに算出された水流量、算出された液体対気体比、および算出された除去率パーセントを示す。
【００７２】
円板種別１を使用した図５〜図１４、図１８に示されているように、これらデータは、エアリフトポンプ１０がさまざまな条件およびセットアップで稼働することをほぼ実証している。円板種別１は、繊維充填体で構成された気体流入デバイス５０である。繊維は、気体を繊維の周りに流すために鉛直および／または水平に向けられ得る。
【００７３】
円板種別２を使用した図１５〜図１７、図１９〜図２２に示されているように、これらデータは、円板種別１の結果と同様であるが、低圧時の効率が少し向上している。円板種別２は、円板種別１の繊維円板と同じ公称寸法および間隔を有する第１の印刷円板である。
【００７４】
図２３〜図２６は、円板種別３、４、および５の使用時に生成されたデータを示す。円板種別３〜５の穴および間隔のサイズは、円板種別２のサイズより小さい。特に、ディスク種別３の場合、穴は０．３と０．４ｍｍの間であり、ピンチは０．４５と０．５５ｍｍの間であった。ディスク種別４の場合、穴は０．１５と０．２５ｍｍの間であり、ピンチは０．３５と０．４５ｍｍの間であった。ディスク種別５の場合、穴は０．１７５と０．２２５ｍｍの間であり、ピンチは０．２５と０．３５ｍｍの間であった。
【００７５】
これらデータが示すのは、穴および間隔が小さいほど、低圧においてより良好な結果をもたらすことである。その理由は、より小さな泡が生成され、開放空間の総面積が増加することによる。
【００７６】
したがって、本発明は３単位体積以上の液体を１単位体積のみの気体で従来のリフトポンプと同じ距離を上昇させることができることが証明されている。
【００７７】
本願明細書には方法の特定の一実施形態が図示および説明されているが、複数の変形例が可能である。
【００７８】
したがって、本発明は、合目的的に解釈された、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることを理解されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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