(57)【要約】【解決手段】  丸底区画を備えているタンクであって、丸底区画の最下点には、循環セルを形成するために湾曲した側壁に向けて流体を送る開口を有する入口が配置されている。出口は、タンクの内側の入口の上方に、入口に近接して設けられている。タンク、入口及び出口の設計は、流体とスラリーを混ぜ合わせ、維持し、再懸濁させることのできる循環パターンを提供する。
2006518693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクを備えている自己混合タンクにおいて、
前壁と、前記前壁に向かい合う後壁と、２つの互いに相対する側壁とを備えている上部区画であって、前記前壁、後壁及び２つの側壁は、前から後までの幅が側面から側面までの幅より短くなるような、前記側面から側面までの幅と、前記前から後までの幅とを有する矩形断面を画定している、上部区画と、
１つの最下点、及び、前記最下点から前記上部区画の少なくとも１つの側壁まで伸張している少なくとも１つの湾曲した壁を備えている丸底区画と、
前記タンクの内側の前記最下点に配置されている入口と、
前記タンクの内側の前記入口の上方に、前記入口に近接して配置されている出口と、を備えているタンク。
【請求項２】
前記入口は、前記湾曲した壁に向けられた少なくとも２つの開口を備えている、請求項１に記載のタンク。
【請求項３】
前記入口の開口は孔である、請求項２に記載のタンク。
【請求項４】
前記入口の開口はスリットである、請求項２に記載のタンク。
【請求項５】
前記上部区画は正面輪郭が矩形である、請求項１に記載のタンク。
【請求項６】
前記正面輪郭は正方形である、請求項５に記載のタンク。
【請求項７】
前記湾曲した壁は半円である、請求項１に記載のタンク。
【請求項８】
前記入口は、前記湾曲した壁向けられた二組の相対する開口を備えている、請求項７に記載のタンク。
【請求項９】
前記湾曲した壁は四分の一円である、請求項１に記載のタンク。
【請求項１０】
前記入口は、前記湾曲した壁に向けられた一組の開口を備えている、請求項９に記載のタンク。
【請求項１１】
前記湾曲した壁は放物線状である、請求項１に記載のタンク。
【請求項１２】
前記入口は、前記湾曲した壁に向けられた一組の開口を備えている、請求項１１に記載のタンク。
【請求項１３】
前記出口は前記入口と接触している、請求項１に記載のタンク。
【請求項１４】
自己混合タンクにおいて、
底部区画に取り付けられている上部区画を備えているタンクであって、
（１）前記上部区画は、第１幅を有する矩形の正面輪郭と、前記第１幅より短い第２幅を有する矩形の側面輪郭とを備えており、
（２）前記底部区画は、少なくとも１つの丸い部分と１つの最下点とを有する正面輪郭を備えており、前記丸い区画は、前記最下点と、前記上部区画及び前記底部区画の間の取り付け点との間に伸張する少なくとも１つの凹状湾曲部を備えており、前記底部区画は、前記丸い区画の輪郭の湾曲部によって画定される曲率を有する少なくとも１つの側壁又は底壁を更に備えている、タンクと、
前記タンクの内側の、前記丸い底部区画の前記最下点に配置されている入口であって、前記湾曲した側壁又は底壁に向かって水平方向に向けられている少なくとも２つの開口を備えている入口と、
前記タンクの内側の前記入口より上方に、前記入口に近接して配置されている出口と、を備えているタンク。
【請求項１５】
前記入口の開口はスリットである、請求項１４に記載のタンク。
【請求項１６】
前記入口の開口は複数の孔である、請求項１４に記載のタンク。
【請求項１７】
前記上部区画は輪郭が正方形である、請求項１４に記載のタンク。
【請求項１８】
前記底部区画は、正面輪郭が半円である、請求項１４に記載のタンク。
【請求項１９】
前記入口は、ポンプを備えている再循環ループの放出端部に接続されている、請求項１に記載のタンク。
【請求項２０】
前記出口は、再循環ループの供給端部に接続されている、請求項１に記載のタンク。
【請求項２１】
前記第１幅と前記第２幅は同じである、請求項１に記載のタンク。
【請求項２２】
流体を一定の動きに維持するためのシステムにおいて、
タンクであって、
前壁と、前記前壁に向かい合う後壁と、２つの互いに相対する側壁とを備えている上部区画であって、前記前壁、後壁及び２つの側壁は、前から後までの幅が側面から側面までの幅より短くなるような、前記側面から側面までの幅と、前記前から後までの幅とを有する矩形断面を画定している、上部区画と、
１つの最下点と、前記最下点から、前記上部区画の少なくとも１つの側壁まで伸張している少なくとも１つの湾曲した壁と、を備えている丸底区画と、
前記タンクの内側の前記最下点に配置されている入口と、
前記タンクの内側の前記入口の上方に、前記入口に近接して配置されている出口と、を備えているタンクと、
前記出口と流体連通しているポンプと、
前記ポンプと前記入口との間に流体連通を形成している再循環ループと、を備えているシステム。
【請求項２３】
混合システムにおいて、
タンクであって、
前壁と、前記前壁に向かい合う後壁と、２つの互いに相対する側壁とを備えている上部区画であって、前記前壁、後壁及び２つの側壁は、前から後までの幅が側面から側面までの幅より短くなるような、前記側面から側面までの幅と、前記前から後までの幅とを有する矩形断面を画定している、上部区画と、
１つの最下点と、前記最下点から、前記上部区画の少なくとも１つの側壁まで伸張している少なくとも１つの湾曲した壁と、を備えている丸底区画と、
前記タンクの内側の前記最下点に配置されている入口と、
前記タンクの内側の前記入口の上方に、前記入口に近接して配置されている出口と、を備えているタンクと、
前記出口と流体連通しているポンプと、
前記ポンプと前記入口との間に流体連通を形成している再循環ループと、
前記再循環ループと流体連通している入口端部と、前記再循環ループと流体連通している出口端部と、を備えており、混ぜ合わせる材料を注入できるようになっているバイパスループと、を備えているシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラリーの取扱に関する一般的な分野に、より具体的には、タンク内の流体を非機械的に撹拌することに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用液体の中には、流動学的な又は処理上の理由で、一定の撹拌を必要とするものもある。通常、そのような流体は、膨脹性（dilatant）又は揺変性（thixotropic）をを有している。
【０００３】
更に、液体媒体内に懸濁している小さな固体粒子から成るスラリーは、通常、固体が沈降しないようにするため、ある程度の撹拌を必要とする。工業的工程では、スラリーは、タンク内に保管され、プロペラのような機械的撹拌器を使って混合されることが多い。その後、循環ポンプが、スラリーを、タンクから、スラリーを使用位置に届け、使用されなかったスラリーを保管器又は短期保管タンクに戻す分配配管ループを介して、動かす。
【０００４】
本発明は、多くの工業的工程において、タンク内に機械的攪拌器を配する必要性を無くする。機械的撹拌器を無くすと、資本設備、運転及び保守コスト、及び機械的撹拌器が故障して流体を汚染する可能性を減らすことができる。更に、流体の中には、剪断に敏感で、機械的撹拌によって損傷を受ける恐れのあるものもある。
【０００５】
（機械的撹拌器のような）回転機械設備は、磨耗という副産物の連続的なシャワーを作り出す、どちらかといえば「汚い装置」になり易い。この粒子のシャワーは、特に製薬及び半導体工業では、汚染の脅威をもたらす。
【０００６】
機械的攪拌器を無くす方法として、スラリータンク内に高純度気体の気泡を通す方法もある。気体気泡撹拌には、高純度気体のコスト、使用済み気体の廃棄、スラリー内への気体の巻き込み、気体散布器／隔膜の目詰まり、低いエネルギー効率、及び、懸濁液内で固体がゆっくり沈降するのを維持する以外には役に立たないこと、を含め欠点がある。
【０００７】
従って、タンク内の工業用流体を混合するための、信頼性があり、清潔で、比較的剪断性の低い手段が、なお必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、特別な形に作られたタンクが、機械的攪拌器を必要とすること無く、混合を誘発することを提示している。タンクの入口と出口の構造を適切に制御することによって、穏やかな混合の流れが適度な撹拌を確実に引き起こし、流体を動いている状態に維持して、スラリーの懸濁状態を維持する。
【０００９】
本発明は、入口と出口を有する丸底タンクで構成されており、入口と出口は、一体となって、タンクの内容物を穏やかで効果的に混合する決定論的な循環パターンを誘発する。
【００１０】
或る好適な実施形態では、本発明は、上部区画、丸底区画、入口及び出口を備えたタンクである。上部区画は、前壁、反対側の後壁、２つの互いに相対する側壁を備えており、前面から後面までの幅が側面から側面までの幅より短くなるような、側面から側面までの幅と前面から後面までの幅を有する矩形の断面を画定している。最下点を含む丸底区画は、最下点から、上部区画の少なくとも１つの側壁まで伸張する少なくとも１つの湾曲壁を有している。入口は、タンクの丸底の、丸底区画の最下点に配置されている。入口からタンクの内側まで、流体を前から後までの幅の壁に向かって送る少なくとも２つの孔を含んでいる剛体のパイプが、伸張している。出口は、タンクの内側の入口より上に、入口に近接して配置されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照しながら以下に説明するが、これは説明のみを目的としている。以下の説明では、図面に参照番号を用いており、幾つかの図面を通して同じ参照番号を用いているが、これは同じ又は同様の部品を示している。
【００１２】
以下の詳細な説明では添付図面を参照するが、図面は、説明の一部であり、本発明を実施している特定の実施形態を例示的に示している。これらの実施形態は、当業者であれば本発明を実施できる程度に詳しく説明しているが、本発明の精神及び範囲から逸脱すること無く、他の実施形態を利用することもでき、構造的変更も行えるものと理解頂きたい。
【００１３】
図１Ａは、本発明のタンク１１の部分拡大正面図である。タンク１１は、上部区画１３と、この図では取り外されている底部区画１５とを有している。上部区画１３は、底部区画１５に、永久的に、又は取り外し可能に取り付けられている。上部区画１３は、造り易くするため、サブ区画１７を含んでいてもよい。更に、上部区画１３は、基本的に矩形の正面輪郭１９を有している。「基本的に矩形」という用語は、輪郭が、概ね全体的には矩形の形状であるが、循環セルの形成（以下に説明する）をそれほど妨げない程度に矩形から僅かにずれていることを示している。そのようなずれには、限定するわけではないが、角が丸くなったり、矩形側面が先細になっていることが含まれる。
【００１４】
底部区画１５は、丸い正面輪郭２１を有しており、これによって湾曲した側面壁を画定している。単一の最下点２３を有し、最下点２３から上部区画と底部区画が互いに接合されている転移点２４まで伸張する少なくとも１つの凹形の側壁２５を形成しているどの様な丸い輪郭２１でも、本発明に使用することができる。或る好適な実施形態では、この丸い輪郭２１は、渦としても知られている２つの並んでいる循環セルの形状に近似させて設計されている。そのような実施形態では、丸い輪郭２１は、丸底の幅２６対丸底の深さが略２対１（２：１）となるように設計される。正面の輪郭２１の最下点２３に、入口２７が取り付けられている。或る好適な実施形態では、入口２７は、前壁又は後壁の何れかの隔壁からタンクを横断して伸張するパイプ又は他の同様の装置を備えている。
【００１５】
図２に示すように、或る好適な実施形態では、入口２７は、向かい合う孔又はスリットの線５０を有しており、片側に少なくとも１つの孔又はスリットのあるのが望ましい。入口２７の前壁と後壁の間の中間点に一対の開口を配置したものは、複数の対の開口ほど巧く機能しなかった。向かい合う孔又はスリットの線５０は、入口２７に、湾曲した側壁２５に向けて機械加工されている。入口２７の開口は、流体が開口を通って送り出されるときに噴流を作り出す。開口の直径は、流体の特性に基づいて調整することができる。粘性流体又は剪断に敏感な流体では、直径は比較的大きい。剪断に敏感でなく沈降の早い流体では、開口の直径は比較的小さく、噴流内の流体の速度が高くなる。
【００１６】
出口２９は、タンク１１の入口２７の上方に位置している。出口２９は、パイプ又は他の同様の装置を備えている。或る好適な実施形態では、出口２９は、前壁又は後壁の隔壁からタンクを横断して伸張している。出口２９は、少なくとも１つの孔又はスリットを有している。通常、出口２９は、パイプ又は同様の装置に、垂直に上方向に向いている孔又はスリットの単一の線５２を有している。これらの孔又はスリット５２の数と寸法は、タンク内の循環パターンを最大にするように設計されている。
【００１７】
図１Ｂは、上部区画１３の側面図であり、矩形の側面輪郭３１を示している。
【００１８】
図１Ｃは、上部区画１３を上から見た図であり、矩形の断面輪郭３３を示している。
【００１９】
図１Ｄは、底部区画１５の代替正面輪郭２１を示している。底部区画１５の代替輪郭は、半円の半分である。入口２７は、この場合も最下点２３に配置されており、出口２９が入口２７の上方に配置されている。入口２７は、図１Ｄに示す丸底の湾曲部３０に向いている少なくとも１つの孔又はスリットを有している。この実施形態では、通常、丸底の直線部３１に向いた向かい合う孔又はスリットは無い。出口２９は、先に説明したように作られており、少なくとも１つの孔又はスリットが、タンクの上部に向けて設けられている（図２）。
【００２０】
図１Ｅは、放物線状の正面輪郭２１を有する底部区画１５の別の代替案を示している。入口２７は、放物線状の正面輪郭２１の最下点２３に配置されている。この場合も、出口２９は、入口２７の直ぐ上方に配置されている。
【００２１】
本発明の或る好適な実施形態では、入口２７は、循環セルを最高の速度で生成するために、底部区画１５の最下点２３に配置されている。タンクの高さが、図１に示す丸底の深さＤの要因で大きくなるにつれ、図２に示すようにもう一つの循環セルの列ができる。従って、タンクの高さが２Ｄの場合、２組の循環セル３４Ａ、３４Ｂ及び３５Ａ、３５Ｂができることになる。タンクの高さが高くなるにつれ、追加の組の循環セルは、それぞれ、下の列より速度が遅くなる。出口２９は、入口２７の直ぐ上方に、入口２７に近接して配置されている。この入口２７と出口２９の配置は、流体の噴流によって形成される循環パターンの自然の戻り点に位置する低圧吸込領域を提供する。入口２７の各開口５０は、実質的に平面状の循環セルを形成する。複数の開口５０を使用することによって、一連の平行で実質的に平面状の循環セルができる。この様に、タンクは、三次元のタンク内に二次元の流れパターンを提供する。従って、前壁と後壁の間の距離は重要でない。
【００２２】
図３に示すように、複数の対の循環セル（４０Ａと４０Ｂ、４１Ａと４１Ｂ及び４２Ａと４２Ｂなど）が形成される場合、各セルは、図３に矢印の方向で示すように、流体力学理論に基づいて、何れの隣接する循環セルに対しても逆方向に回転する。隣接するセルの回転のこの逆向きの方向は、各隣接するセルの境界層の流体を同じ方向に流す、隣接するセルの間の粘性の相互作用によるものである。
【００２３】
しかしながら、本発明の自己混合タンクでは、タンクの同じ側の循環セル３４Ａ、３５Ａ、３６Ａと３４Ｂ、３５Ｂ、３６Ｂは、全て、意外にも、図２の矢印の方向に示すように、同じ方向に回転することが観察された。隣接するセルの意外な回転パターンは、本発明によるものと考えられる。先ず、丸底区画１５の曲率によって、入口２７で形成された比較的強い噴流が、上部区画１３の側壁の内側表面にほぼ平行な経路で上向きに向けられる。観察と試験に依れば、噴流の流れの一部が側面壁に沿って残存するので、その側面上の各セルに同様の流れパターンを課している。加えて、出口２９は、低圧領域がタンクの中心に作られるように配置されており、それが、タンクの中心に全体的な下向きの流れを作っている。この下向きの流れは、中心から側壁に流れる循環セルに打ち勝つ。
【００２４】
図４は、スラリーの様な流体１０３を保管及び分配する再循環システム１０１に用いられている本発明のタンク１１の概略図である。この場合、タンク１１は、最下点２３を有する全半径の丸底を有している。入口２７は、最下点２３に配置されており、タンク内へと伸張するパイプである。入口２７の開口（図示せず）は、湾曲した側壁２５に向けて流体の噴流を供給する。開口は、少なくとも一対の向かい合うスリット又は孔で構成されており、流体の噴流を形成するのが望ましい。入口２７に孔又はスリットを一組だけ設けるのは、複数対の開口より効果的でないことが分かっている。入口２７を出る流体の噴流は、タンク１１の側面に沿って上向きに進む循環セル１０５を形成して、所望の循環セルを作り出している。循環セル１０５は、それらの起点（即ち入口２７）付近の点に自然に戻る。出口２９は、低圧領域がタンクの中心に作られるように配置されており、それが、タンクの中心に全体的な下向きの流れを作る。先に説明したように、この下向きの流れは、中心から側壁に流れる循環セルに打ち勝つ。出口２９は、再循環ポンプ１０９と流体連通している出口パイプ１０７に流体を供給する。スラリーは、スラリー再循環分配ループを通して一定の動きに維持されねばならないので、再循環ポンプ１０９は、スラリー取扱システムにとって標準的な設備である。再循環ポンプ１０９は、再循環分配ループ１１１を通して流体１０３を送り、最終的には入口２７に流体を供給し、それによって噴流を形成する。
【００２５】
図５は、混合と保管の組み合わせを提供するシステム１５１で用いられるタンク１１を示している。タンク１１は、最下点２３を有する湾曲した底部区画１５（ここでは全半径半円で示している）を有している。入口２７は、タンク１１の側面の最下点２３に配置されている。入口２７は、湾曲した側壁２５に向けた流体の噴流を作るため、少なくとも一組の、少なくとも２つの向かい合う開口を有している。流体の噴流は、湾曲した側壁２５に沿って上向きに流れ、タンクの上部区画１３を通り、それから入口２７の起点に近い点まで戻る循環セル１０５を作る。出口２９は、循環セル１０５の自然の終点近くに配置されていて、循環セル１０５の形成を促す低圧領域を作り出している。出口２９は、出口パイプ１０７を介して再循環ポンプ１０９に接続されている。再循環ポンプ１０９の入口側には、脱イオン水の様な補給流体１５３の供給源も接続されており、この供給源は、配管システム１５５を介してポンプ１０９と流体連通している。ポンプは、空気駆動式の場合は、供給配管１５９を介して空気供給源１５７にも接続されている。再循環ポンプ１０９は、例えばスラリー分配ループの様な配管システム１６１を通して流体１０３を送る。配管システム１６１からの流体の流れは、その後分割される。その一部は、計量弁１６５で流量制御される混合ループ１６３を通って流れる。制御弁１６５を通る流体の流れは、大径の配管システム１６７を通過して第２制御弁１６９に達する。染料注入のように、混合する材料は、供給源１７１から注入配管システム１６７に導入される。制御弁１６９を通過する流体は、再び再循環システム１６１に入り、タンク１１の入口２７へ流れる。
【００２６】
流体１０３の主な経路は、再循環システム１６１を通過して配管システム１６３へ流れ、次いでタンク１１の入口２７へ流れる経路である。配管システム１６３からの流れは、弁１７３を通って、排水管１７５又は分配ループ１７７へも流れる。
【００２７】
本発明のタンクは、効率的な混合を要求するか、又は一定した循環を必要とする大部分の工業用液体に用いることができる。先に説明したように、開口の直径は、液体の特性に基づいて調整することができる。この直径は、粘性の液体又は剪断に敏感な液体では比較的大きい。沈降が早くて剪断に敏感でない液体の場合、開口の直径を比較的小さくして、液体の噴流の速度を高くするのがよい。この様に、本発明のタンクは、スラリー取扱システムで用いるのに非常に適している。本発明のタンクは、数分から数時間の範囲の沈降時間を有するスラリーを取り扱うことができる。本発明のタンクは、例えば荒砂と水のように、数秒で沈降するスラリーの懸濁を維持することはできない。
【００２８】
本発明のタンクは、大部分の用途と工業に適しているが、或る程度粘性が高く敏感な流体は、このタンクと共に使用するのには適していない。例えば、高粘性の流体は、循環セルを形成するために入口で作られるノズル噴射によって付与されるエネルギーを増す必要がある。しかしながら、そのような高エネルギー即ち剪断は、流体を損傷する。
【００２９】
タンクを通る代謝回転率は、流体又はスラリーの特性によって変わる。１１０リットルタンク内の毎分５−１０リットルの代謝回転率は、概ね満足のいくものである。これは、約６分から約２０分の間の時間での代謝回転になる。勿論、その流体に適していれば、これより高い又は低い代謝回転数も使用することができる。
【００３０】
以下の例は、混合を実現し、粒子を懸濁状態に維持するタンクの能力を示している。試作したタンクは、図２に示す幅２Ｄ、高さ３Ｄで設計した。試験中、観察できるように、タンクの上部にスポットライトを配置した。タンクは、半径、即ち深さをＤとして、全半径の丸底とした。一組の循環セルを、１Ｄ、２Ｄ及び３Ｄで形成した。タンクの有効容量は１００リットルだった。以下の例では、縦横比は、丸い底部区画の深さ（即ち、Ｄ）に対する液体の高さの割合である。
【実施例１】
【００３１】
例１−脱イオン水と染料の実験
例１では、タンクを通して脱イオン（ＤＩ）水を循環させた。全体の流れパターンを判断するために、緑色の染料を、タンクに入るＤＩ水の流れに注入した。観察の結果、タンク内で噴流ができ、混合が迅速に実現されていた。噴流の全体の流れパターンは、図２と同様であった。定量的方法を用いて、均質化を実現するのに必要な時間を求めた。緑色の噴流が最初に水面に達する時間を記録した。噴流、即ち緑色の染料は、タンクの側面に向かい、そして上向きに流れた。タンク内で染料が達する高さは、流量によって変化した。
【００３２】
高さが１Ｄで、平均流量が１．４ｇｐｍ（５．３ｌｐｍ）の場合、１代謝回転に必要な時間は、６．９８分と算出した。染料が液面に達するのに必要な時間は１２秒で、均質化に必要な時間は１分１０秒だった。従って、色は、１代謝回転する前に均質化した。混合時間を流量の関数としてグラフ化すると、逆一次の関係になった（図６）。
【００３３】
タンクを３Ｄの高さまで満たし、３．８ｇｐｍ（１４．３６４ｌｐｍ）の最大流量で運転すると、染料が液面に達するのに必要な時間は、僅か１８秒だった。表１は、例１のＤＩと染料の実験の間に集めたデータを示している。
【００３４】
【表１】
2006518693.tif 000003
【実施例２】
【００３５】
例２−食塩水をＤＩ水に加える
染色試験の結果を、食塩水と染料をＤＩ水の流れに注入することによって確認した。これらのサンプルの導電率を測定した。タンクを、９９．２７リットルであるレベル４まで満たし、内容物を、０．９ｇｐｍの平均流量で循環させた。１４４．６ｍＳの導電率の食塩水と濃縮染料を、タンクに入る流れに加えた。導電率の測定は、時間経過に亘って、タンク内の４点で得たサンプルについて行った。これらの４点は、レベル１、入口；レベル２、１Ｄの高さ；レベル３、２Ｄの高さ；レベル４、３Ｄの高さの流体の上部、である。導電率測定の結果を、表２に示し、図７にグラフ形式で表示している。約２０分でレベル１、２及び３は均質化し、レベル４は１時間後に均質化し始めた。レベル４で混合を実現する時間が遅れる理由は、食塩水とＤＩ水との間の密度差によるものである。食塩水の密度は、１．０７８ｇ／ｍｌであり、ＤＩ水の密度は０．９９９ｇ／ｍｌである。これらの密度差のために、０．９ｇｐｍの流量では、噴流は、レベル４に達するほどのエネルギーを有していなかった。
例２の処理条件
流量＝０．９ｇａｌ／分＝３．４１ｌ／分
元々の食塩水の導電率＝１４４．６ｍＳ
ポンプの圧力＝１７ｐｓｉ
入口の圧力＝２−２．５ｐｓｉ
１５ｎｓ開き２０ｎｓ閉じるようにプログラムしたＡＯＶを介して、８ショットの染料を加えた。
【００３６】
【表２】
2006518693.tif 000004
例２は、混合をレベル４まで観察できるように、高流量で繰り返した。１．６ｇｐｍの平均流量を使って、タンクの内容物を再循環させた。この場合も、濃縮染料を入れた食塩水を、タンクに入る流れに注入した。サンプルをタンクの４レベルから取って、例２に記載したように導電率を測定した。結果を表３にまとめ、図８に示している。１．６ｇｐｍの流量で運転した場合、混合は、全レベルにおいて３分未満で実現した。
流量＝１．６ｇａｌ／分＝６．０６ｌ／分
元々の食塩水の導電率＝１４６．８ｍＳ
ポンプの圧力＝１７ｐｓｉ
入口の圧力＝２．５−４ｐｓｉ
８ショットの染料を加えた。ＡＯＶは、１５ｎｓ開き、２０ｎｓ閉じるようプログラムした。
【００３７】
【表３】
2006518693.tif 000005
【実施例３】
【００３８】
例３：スラリー混和試験
タンクを、沈降の早いセリア（酸化セリウム）スラリーを使って試験し、サンプルを分析して固体百分率を求めた。この実験には、日立から販売されているＨＳ−ＤＬＳを用いた。ＨＳ−ＤＬＳは、非常に速く沈降することが知られている。９リットルのスラリーを空のタンクに加え、続いて９１リットルのＤＩ水を加えた。水を追加する間、タンクの内容物を１．７ｇｐｍの平均流量で再循環した。サンプルは、ＤＩ水を加えている間に摂取した。タンク内で希釈されたスラリーが、レベル４、又は９９．２７リットルに達した後、ＤＩ水の弁を閉じ、システムを１．７ｇｐｍの流量で再循環し続けた。３時間後に、再循環流量を平均流量１．４７ｇｐｍに下げ、更に３時間後に０．９ｇｐｍまで下げた。実験の間、例２で説明したようにタンク内の４レベルからサンプルを採取した。固体百分率の分析は、サンプルで行った。結果を表４にまとめ、図９に示している。図９から、混合は、液体レベルがレベル４に達すると直ぐに達成されていることが明らかである。
【００３９】
セリアの粒子は、一旦高流量で懸濁すると、低流量でも懸濁したままであった。タンク内に一旦図２と同様の流れパターンが実現すると、低流量でも、噴流は、スラリーをよく混合した状態に、そして粒子を懸濁状態に維持し続けるようである。
【００４０】
【表４】
2006518693.tif 000006
【実施例４】
【００４１】
例４：スラリー再懸濁試験
半導体製作向上で運転が中断すると、短期保管タンク内のスラリーは、時間経過と共に沈降する。そのような事態をシミュレートするため、例３のスラリーを、２４時間以上放置してタンク内に沈下させた。スラリー混和物を再懸濁させるために、０．９ｇｐｍの再循環流量を用いた。
【００４２】
ポンプが作動し始めると直ぐにサンプルを採取し、その後は、実験の間、定期的に採取した。サンプルを分析して固体百分率を求め、その結果を、表５と図１０に示している。
【００４３】
【表５】
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上記例は、本発明の自己混合タンクが、機械的混合器を使用すること無く、混合を実現し、粒子の懸濁を維持できることを示している。このタンクと入口ノズルの形状は、短期間で混合を実現することができる。先に示したように、再循環流量が０．９ｇｐｍで、流体間の密度差が大きくない場合は、混合は、タンク内の全てのレベルにおいて１分未満で実現された。密度差が混合に大きな影響を及ぼす場合は、高い流量を使用すれば、タンク内の流体を均一化することができる。
【００４４】
以上の説明及び図面は、本発明の好適な実施形態を示してはいるが、当業者には自明のように、これらには、本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１Ａ】本発明に利用できるタンクの部分拡大正面図である。
【図１Ｂ】図１Ａ中のタンクの上部の側面図である。
【図１Ｃ】図１Ａ中のタンクを上から見た図である。
【図１Ｄ】タンクの底部区画の代替実施形態を示している。
【図１Ｅ】タンクの底部区画の代替実施形態を示している。
【図２】入口と出口の実施形態を示す概略正面図と側面図である。
【図３】相対的逆回転循環セルを示す概略正面図である。
【図４】自己撹拌保持タンクとしてのタンクの実証的使用を示す概略図である。
【図５】組み合わせ保持及び混合タンクとして使用される本発明のタンクを示している。
【図６】混合時間を流量の関数として示すグラフである。
【図７】０．９ガロン／分の流量での、導電率を時間の関数として示すグラフである。
【図８】１．６ガロン／分の流量での、導電率と時間の関係を示すグラフである。
【図９】スラリー配合試験結果を示すグラフである。
【図１０】スラリー懸濁試験の間の、スラリーの濃度を時間の関数として示すグラフである。
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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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【国際調査報告】
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