流体の酸素化における改良
酸素化流体を生成するための方法と装置（１００，２０６，２２２）。各種実施形態によると、加圧された流体（１０２，１２４）の流れが確立される。酸素（１１４，１２２）の流れは、加圧された流体の流れの中に注入され、流体／酸素混合物（１２６）を供給する。混合物は、隣接する磁石組立体（１５２，１５２）によって確立する磁界の存在下で、ベンチュリ組立体（１３４，１３６）を通過する。次に、混合物は、ベンチュリ組立体から気体／液体分離槽（１６４）に流れ、混合物の液体成分が選択された溶解酸素分とともに下流（１７０）に流れ、気体成分が戻って（１７６）加圧流体流の中に注入される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、水のような、ただし必ずしも水に限定されることはないが、流体の酸素化における改良を目的とするものである。
【背景技術】
【０００２】
溶解した酸素分を含む流体の製造に関しては、広く関心を引き続けている。高酸素流体を製造するためのある効果的な方法が、ハドレイ他に付与され、本出願の譲受人に譲渡された米国特許第６，８２１，４３８号に説明されており、その内容を本明細書に援用するものである。
【０００３】
ハドレイの特許によると、水のような流体は、処理シーケンスにかけられ、それによって流体と注入した酸素分が高速のベンチュリ組立体を通過し、強磁場にさらされる。この処理による酸素吸収率と、溶解した酸素の寿命は、従来の他の酸素化法より優れた結果を示している。
【０００４】
水などのような飲み物に限ることなくそれを含む、溶解酸素分を含んだ流体に対する消費者の絶えざる要求とともに、酸素を流体に溶解し、流体によって保持できるように改良することに対する絶えることのないニーズも未だ残っている。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の各実施形態は、上述の要求およびニーズに対する改善について、一般的に流体の酸素化のための方法と装置を目的とする。
【０００６】
各実施形態によると、加圧された流体の流れを確立する。酸素の流れが加圧された流体の流れに注入されて流体／酸素の混合物ができる。混合物は、隣接する磁気組立体によって確立される磁場の存在下でベンチュリ組立体を通過する。混合物は、続いてベンチュリ組立体から気体／液体分離槽へ流れる。気体／液体分離槽では、混合物の液体成分が選択された溶解酸素分とともに下流へ流されて、気体成分が逆方向に向かって加圧流体の流れに注入される。
【０００７】
本発明の各実施形態のこれら、そして他の局面については、下記に示す詳細な説明と添付の図面によって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の各実施形態によって構成され、運転される酸素化装置の機能ブロック図である。
【図２】図１の装置での使用に適したコロイド状鉱物の例を列挙した表である。
【図３】図１の装置で使用する拡散装置を示す図である。
【図４】図１の装置の混合機を示す図である。
【図５Ａ】図１の装置のベンチュリ組立体の側面図である。
【図５Ｂ】図１の装置のベンチュリ組立体の端面図である。
【図６】直列に接続した一対のベンチュリ組立体を示す図である。
【図７】図１の装置の気体／液体分離器の正面図である。
【図８】図１に示した装置と類似した酸素化装置を、商用の漁業環境の魚用水槽に酸素化した注入水を提供するために使用する様子を示す、本発明の別の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図９】図９は、図１に示したものと類似した酸素化装置を、工業環境におけるバーナに酸素化した注入燃料を提供するために使用する様子を示す、本発明のさらに別の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図１０】本発明の各実施形態によって生成された酸素化水の酸素濃度レベルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の各実施形態によって構成および運転される酸素化装置１００の機能ブロック図である。図１の装置は、比較的大容量の瓶詰め装置であって、大生産量のボトル入り水が生成される。水は、従来の密閉プラスチックボトルまたは他の適した容器に充填され、ボトル詰めされた水は、希望のレベルの溶解酸素を保持することができる。
【００１０】
現在、好ましい実施形態では水の酸素化について説明しているが、それに限定するものではなく、例えば、図１の装置１００は、それに限定するものではないが、スポーツドリンク、エネルギードリンク、炭酸ガス入りのソフトドリンクなどのような、他の種類の流体を酸素化するために容易に適用することができるものであることは明らかである。処理後の流体は、人が消費するため、または別の目的のために調製してもよい。
【００１１】
水源１０２は、まず、装置１００に水を供給するために設けられる。実施形態によっては、水源１０２に供給された水は、逆浸透処理にかけられる。この、いわゆる「ＲＯ水」は、百万分の５〜２０程度（ｐｐｍ、またはミリグラム／リットル、ｍｇ／ｌ）の合計の総溶解固形分（ＴＤＳ）を含んでいてもよい。微生物レベルを減らすための、あるいは他の態様で処理用に水を調整するための紫外線照射や濾過などを含む水のその他の処理もこの段階で行うことができる。
【００１２】
水源１０２からの水は、水にＴＤＳを実質的に含まない、いわゆる「ＤＩウォーター」を生成する脱イオン処理にかけてもよい。その他の実施形態では、水は、適当な所望の前処理を伴って、公共の水処理システム、天然の湧き水、川、その他の水源等から供給される。一般的に、装置１００の様々な設定をその初期の水に合わせて変えることができるように適度な限度の範囲内で、初期の水の特性を指定および制御することが望ましい。
【００１３】
水源１０２からの水は、ポンプ１０３によってくみ上げるか、あるいは他の方法で、１平方インチ（ｐｓｉ）に対して５０ポンド程度のような適度な圧力で供給され、冷却器１０４に供給される。冷却器は、水の温度を適当な温度レベルまで下げる。冷却器１０４は、圧縮した冷媒または他のメカニズムを使って水を冷却する。
【００１４】
一般的に、冷たい水の方が溶解した酸素を受け入れ易く、保持し易い。実施形態では、水は摂氏１０から１３度（華氏５０〜５５度）程度のような、良好に制御された温度まで冷却される。水は、冷却操作の間、摂氏６〜１４度（華氏１０〜２５度）程度、温度が低下する。水は、曲がりくねった一連の導管を通過することによって一定の流れのプロセスで、滞留時間と水からの熱の除去量を増やす。あるいは、水は、貯留容器に貯め、必要なときに下流に引き出せばよい。
【００１５】
冷却した水は、一定圧力液体ポンプ１０５によってオゾン反応槽１０６に送られる。装置１００では、ポンプ１０３，１０５を使用しているが、装置内に流体を通過させるための付加的圧力が必要ないように、高い位置に置いた貯蔵槽や家庭用電源等から、適した初期圧力で、液体を装置１００に供給してもよいということが企図される。
【００１６】
反応槽１０６は、耐微生物目的のため、一定の量のオゾン（Ｏ３）を水の中に導入する。実施形態によっては、ベンチュリ１０８または他の注入手段を使ってオゾンをオゾン生成器１１０から導入することもできる。反応槽１０６からの余分な酸素やオゾンは、過剰酸素ラインに解放されて残りの酸素をステーション１８８の酸素槽の中に回収する。
【００１７】
槽１０６を通って出る水とオゾンの混合物には、コロイド状鉱物源１１２からコロイド状鉱物を導入する。上記のハドレイの特許でさらに詳しく説明しているように、コロイド状鉱物は、注入された酸素を吸収し保持する水の能力を高めることができる静電面イオン吸収特性をもたらす。水に加えるコロイド状鉱物の量と種類は、所与の適用法の要求事項による。
【００１８】
実施形態によっては、コロイド状鉱物は、米国、オクラハマ州、タルサのＴＲＣ栄養学研究所Ｉｎｃ．からＴＲＣ鉱物という登録商標で入手される。７７ＬＰＰＭ ＴＲＣ鉱物の適した配合剤については、図２の表に説明している。配合剤は、５５ガロンのドラムで供給することができ、微生物の量が少なく、ｐＨが２．６から３．８までの範囲であり、明るい黄色／小麦色である。
【００１９】
水と鉱物の混合物は、流体の加圧流として酸素注入ステーション１１４に送られる。ステーション１１４は、選択した率と濃度で気体の酸素（Ｏ２）の流れを水の中に注入して流体／酸素混合物を形成するように稼動する。ブロック拡散器１１６を図３に示すように使用して、注入酸素（流れの矢印１１８で示す）は高圧によって多孔ブロック１２０を通過させられ、細かい泡１２２を周囲の水１２４の中に提供する。
【００２０】
図４に示すように、結果として生成される水／気体の混合物１２６は、受動混合器１２８を通って誘導される。この混合器は、制御された混合を誘発し泡を減らす、円形に延在するブレード１３２を有する中央導管１３０を有する。これによって、混合物に気体状の酸素を確実に分散させることができる。
【００２１】
次に、一対のベンチュリ組立体を、図１の１３４，１３６で示す。実施形態によっては、ベンチュリ組立体１３４，１３６は通常、同一であり、平行に配置される。他の実施形態では、異なる構成、流量等を有するベンチュリ組立体を使用することができる。別体の弁および流量制御性を設けることにより、装置の全体的なスループット要件によって、いずれか一方もしくは両方のベンチュリ組立体が一度に動作可能となる。ベンチュリ組立体１３４、１３６は、一般的にハドレイ特許に説明したような構造とすることができる。
【００２２】
図５Ａおよび５Ｂは、ベンチュリ組立体１３４をさらに詳しく示しており、第１の全体的な断面積区間１４０から第２の狭窄された断面積区間１４２へと抜ける中央導管１３８を含む。実施形態によっては、第１の区間１４０は、例えば円形の導管（ＰＶＣまたは金属製管）でよく、第２の区間１４２は、図５Ｂに示すような楕円形の導管でよい。「楕円形」とは、長さより幅が大きい断面形状を意味し、必ずしも一定な曲率の面でなくてもよい。実施形態によっては、図４Ｂにおいて１４４，１４６で示すプレキシグラスまたはそれに類似した基板材料の平行なプレートを、スペーサ１４８、１５０で分けて、楕円形の第２の区間１４２を形成することができる。
【００２３】
セラミックブロック磁石１５２、１５４は、第２の区間１４２に隣接して配置されており、隣接する磁石組立体を形成することによって、流体がベンチュリ組立体１３４を通って流れるに従って、強い磁場を通過する。レア・アース磁石、電磁石などのような他の形態の磁石組立体も、希望にあわせた代替として使用することができる。磁場にさらされた後、流体は第２の区間１４２を出て第３の区間１５６に入る。実施形態によっては、第３の区間１５６は、第１の区間１４０と直径も、断面形状も同じである。図５Ａに示すように、流れ制御楔１５８、１６０を第１と第３の区間１４０、１５６のそれぞれの導管の中に挿入して乱流を低減することができる。下流の層状のフローグリッド１６２をさらに設けて、流体の下流方向の層状の流れを生じさせるようにすることも可能である。
【００２４】
図１の個々の平行通路それぞれは、単一のベンチュリ組立体１３４，１３６を示しているが、さらに別の実施形態においては、図６に示すベンチュリ組立体１３４Ａおよび１３４Ｂのように、複数のベンチュリ組立体を直列に配置することもできる。図６のような複数のベンチュリ組立体を使用することにより、流体が磁場を通過する際の滞留時間が長くなる。異なる形状構成のベンチュリ組立体、磁場の強度および／または構成が異なるベンチュリ組立体等も含め、所望により他の任意の配置も容易に使用可能である。実施形態によっては、ベンチュリの通過する流体が、流体の流れの方向に垂直に向いた磁束に出会うものもあるが、実証的分析に基づいて他の方向も利用可能である。
【００２５】
ベンチュリ組立体は、水／気体混合物の流れを超音速に加速するリニアフロー加速器として作動する。液体と酸素の泡の２相の混合物における音速は、混合物における液体と酸素の濃度によって異なるが、毎秒約１５メートル（５０フィート／秒）程度である。比較すると、空気中の音速は、約３３０メートル／秒（１１００フィート／秒）であり、水中での音速は、約１５００メートル／秒（５０００フィート／秒）である。
【００２６】
混合物は、各ベンチュリ組立体の出口で突然減速され、亜音速に戻る。超音速の流れは衝撃波と称する薄い領域を横切ると、亜音速まで減速される。衝撃波は、酸素の泡を顕微鏡サイズまで砕き、液体とガスの混合を促進する。よって、流れを図６に示すような、直列に並んだ二つ以上のベンチュリ組立体に通すことにより、連続的な超音速−亜音速パルスを流れに与えることができ、酸素の保持性がさらに向上する。
【００２７】
引き続き図１を参照すると、流体がベンチュリ組立体１３４，１３６を一度通過すると、流体は気体／液体分離槽１６４に進む。槽１６４は、全体として図７に示すような構成でよく、中間区分障壁１６８の一方の側の流入口１６７を介して流入した流体混合物が導入されるメインチャンバ１６６を有する。障壁またはバッフル１６８がチャンバを２つの半体１６６Ａおよび１６８Ｂに分けている。流入した流体はチャンバ１６６Ａの第１の半体を充填し、その時点から流入した流体はバッフル１６８上に溢れ、チャンバ１６６Ｂの第２の半体に流れて流出口１７０へ進む。
【００２８】
これにより、中間区分の両側での相対的な流体レベルによって、制御された気体空間１７２が液体の上方に形成されると共に、中間区分障壁の余水路を介して空気混入作用を与えることができる。フロートバルブ組立体１７４は、チャンバ１６６の流体／気体レベルに関して縦方向に起動される。組立体１７４が沈むと、第２の流出口１７６との流体連通が確立する。よって、流入した流体（実質的に溶解した酸素を含む）の液体部分は第１の口１７０を通って流出し、余分な、溶解していない気体は第２の口１７６から出て回収され、下流にて酸素化工程に戻る。
【００２９】
続いて図１を参照すると、第１の口１７０を通って出た液体は、水中の溶解酸素（ＤＯ）の量を検出するセンサを含む各種のセンサやモニタを備えた検知ステージ１７８を通る。流量メータを使って流量を検知することができる。実施形態によっては、検知は、光学的、電子的等により実施可能である。検知モジュールは、加圧された流れに不可欠な圧力にて動作可能である。他の監視データは、工程に沿った他の適した位置と同様にこのステージで獲得することができる。
【００３０】
液体は、適当な量の酸素化水を１８２で示すようなボトルに詰めるボトル詰め装置１８０に進む。液体は、例えば、ボトル詰め装置１８０のような最終的な適用範囲に進む前に吐出制御弁を通過する。吐出圧力の例としては、吐出制御弁の前で約３０ｐｓｉである。バイパス通路１８４により、余分な酸素化水は、処理フローの中の適した以前の位置まで戻ることができる。
【００３１】
図１では、口１７６（図７）からの余分な気体は、前記気体の中のいかなるオゾン成分をも破壊し、残りの酸素は、流入した酸素を注入ステーション１１４に供給するステーション１８８の酸素槽または他の容器に回収するように動作するオゾン消滅ステーション１８６に流れる。ステーション１８８は、約９０％から９３％程度の純度レベルのような、病院レベルの質の圧縮空気から酸素を生成するのに使用することができる。酸素ボトル源１９０を使って必要な酸素を槽又は他の加圧容器から供給するのに使用することができる。
【００３２】
図１の装置１００は、上は約７０ｐｐｍ（７０ｍｇ／ｌ）以上程度の溶解酸素レベルを提供できるので有利であることが分かった。溶解酸素は、実質的に改善されたレベルの持続性、すなわち、より長い時間、例えば、数ヶ月間、溶解酸素をかなりのレベルに保持できる水の能力を示している。下記に示すように、経験的試験によると、ボトル詰めの水の４０ｐｐｍを優に超える溶解レベルを３ヶ月以上の貯蔵期間に渡り保てることを示している。
【００３３】
図８は、図１〜７の代替実施形態を示すものであり、ここで述べた構成要素のうちのいくつかを組み込むことができるものである。図８では、酸素化水は、人が消費するための飲み物としてではなく、商用の漁業環境での魚用水槽２００の環境で魚２０２（例えば、鮭など）に使用するものを示す。
【００３４】
図８に示すように、新鮮な水が、図１に挙げた様々な水源のような初期水源２０４から供給される。この新鮮な流入水は、図１に示す（ボトル詰め工程と、他の適した工程を除く）様々なステップを組み込むことができる酸素化工程ブロック２０６に進み、酸素化水の流れを供給する。このような水は、約７０ｍｇ／ｌ程度、またはその他の数値の初期溶解酸素濃度を有するものでよい。用途によっては、この濃度は、魚２０２の健康には高すぎる場合も有る。よって、ブロック２０６から流出する酸素化水は、希釈通路２０８などによって、約５−１４ｍｇ／ｌ程度のような、より適したレベルまで希釈することができる。
【００３５】
槽の中の水には廃棄成分が蓄積されるため、槽の水の一部を出して、濾過、沈殿（腐敗物処理などを含む）、抗菌処理、脱窒素、ＣＯ２除去などのような適した水処理が実施可能な水処理ブロック２１０へ送ることができる。ブロック２１０の水処理は、インライン処理工程や局所民間処理装置などを表すものである。処理した水、またはその構成成分の一部は、その後、希釈通路２０８内に合流させることができる。このように、槽２００内の魚２０２の数を保つのに必要な新鮮な水の量は、従来の装置のいかなるものより、著しく少なくてすむ。
【００３６】
図９は、図１のものといくらか類似した酸素化システム２２０の別の実施形態を示す図であり、酸素化工程２２２は、溶解酸素成分を燃料源２２４からの可燃（炭化水素など）燃料に追加するのに使用される。燃料は、ディーゼルのような重油でも、ガソリンのようなより揮発性の高い液体燃料でもよい。図１で実行する工程の一部または多くを処理工程２２２で用いることができ、希望の分量の溶解酸素を燃料に注入し、その後、燃料と酸素の混合物はバーナ２２６またはその他の工程（内燃エンジンなど）に進み得る。
【００３７】
実施例
図１に示すものに準拠するフルスケール（最大毎分３０ガロン）の装置は、湧き水の酸素化用に構成されたものである。湧き水は、ＲＯ処理にかけられ、５ミクロン（５×１０−６メートル）まで濾過され、下記に示すような公称特性（すべての値が近似値である）となる。
総溶解固形分（ＴＤＳ）＝１００万分の１０から２０；
ｐＨ＝６．１；
初期溶解酸素レベル＝７．２ミリグラム／リットル
温度＝１４℃（５７°Ｆ）
【００３８】
冷却器１０４は、湧き水の温度を１０℃（５０°Ｆ）まで下げた。一定圧液体ポンプ１０５が湧き水を装置に毎分３０リットル（毎分７．９ガロン）の流量で２９２キロパスカル（４２．４ｐｓｉ）で供給した。
【００３９】
ポンプ１０５とボトル詰め装置１８０への排出との間の配管ネットワーク用の配管は、公称径が３．８ｃｍ（１．５インチ）であった。オゾン生成器１１０で、ベンチュリ１０８を介してオゾン反応槽１０６に、体積５７リットル（１５．１ガロン）、最大流量毎分１５０リットル（毎分３９．６ガロン）のオゾンを供給した。オゾン反応槽１０６に続いて、容積式流体計量型ポンプ１１２が拡散器を介して流れにコロイド状鉱物を注入する。使用したコロイド状鉱物は、前述の図２でＴＲＣ栄養学研究所によって提供されたものである。
【００４０】
注入したコロイド状鉱物の量は、生成した水内でＴＤＳが３０から５０ｐｐｍの間のとなるように調整された。そして、水と鉱物の混合物は、酸素注入ステーション１１４に送られ、そこで、ステーション１８８または酸素ボトル源１９０、あるいはその組み合わせからの酸素が、水圧より高い約６４キロパスカル（９．３ｐｓｉ）の圧力でブロック拡散器１１６を介して注入された。
【００４１】
その結果得られた水／気体混合物は、次いで受動混合器１２８（図３）を通って、長さが約１５０ｍｍ（５．９インチ）から２５０ｍｍ（９．８インチ）、幅約８０ｍｍ（３．１インチ）の、互いに約１ｍｍ（０．０４インチ）から２ｍｍ（０．０８インチ）の間隔を空けたプレキシグラスの平行なプレート１４４、１４６によって第２の区間１４２が形成されているベンチュリ組立体１２４に入った。第２の区間１４２を流れる間、その流れは、二つのセラミックブロック磁石１５２，１５４（１００ｍｍ（３．９インチ)×５０ｍｍ（２．０インチ）×２５ｍｍ（０．９８インチ））で形成された強い磁場にさらされた。ベンチュリ組立体１３４の下流方向では、液体／気体混合物が、長さが典型的には３００〜４００ｍｍで、約２ｍｍのステンレススチールの配管の束から構成される層状のフローグリッド１６２を通過した。
【００４２】
層状のフローグリッド１６２を通過した後、液体／気体混合物は、１５０リットル（３９．６ガロン）の気体／液体分離槽１６４に流入し、そこで、余分な非溶解酸素ガスが第２の流出口１７６から解放された。気体／液体分離槽１６４の下流では、流れは、温度、圧力および流量に関するセンサを通ってから流量制御弁を介して解放され、大気圧で０．５リットルのボトル（１６．９オンス）が充填されるボトル詰め装置に進んだ。
【００４３】
ボトル詰め時に、水の「初期の」酸素濃度を得るために、初期テストが行われた。これらの「初期」サンプルは、手持ち式のＤＯメータの範囲外の値である６０ｍｇ／ｌを超えるＤＯ値を示した。これは、湧き水の酸素化を行う前のＤＯ値と比較すると、初期サンプルのＤＯ値で約１０倍増えたということを表す。
【００４４】
それぞれにボトル詰め酸素化水が２４本入った二つのボックスが、オクラホマ州、スティルウォーターのアキュレート研究所に送られ、独立した認定研究所による長期試験を行った。これらの毎週行われるテストの代表的な結果を図１０に示した。ボトルの半分をほぼ室温（例えば摂氏約２５度）に保管し、他の半分を冷蔵状態（摂氏約１０度）に維持した。１２週間、２本の室温の水ボトルと２本の冷蔵した水ボトルを毎週開け、内容物をＤＯ分析にかけた。
【００４５】
すべてのサンプルのＤＯ濃度レベルは上がっていた。室温に１２週間保管されていたボトル詰め酸素化水は、時間の経過によりＤＯ濃度がわずかに下がっていたが、すべてのＤＯレベルは、１２週間のテスト期間の最後で３８ｍｇ／ｌ以上であった。一方、冷蔵状態に維持されたボトル詰め酸素化水は、約５０ｍｇ／ｌから６０ｍｇ／ｌの間程度のＤＯ濃度を保ち、テスト期間中ほとんど、もしくは全くＤＯ濃度の低下が見られなかった。
【００４６】
１２週間以上、冷蔵した状態で保存した水にもある程度のＤＯ濃度の低下が実際には起きるだろうと予測されたが、図１０に示すように、崩壊定数は、比較的低い。よって、図９に示す結果から、前述の酸素化処理を行った水に関しては、３５ｍｇ／ｌ（および、冷蔵水についてはおそらく４５ｍｇ／ｌ程度よりかなり上）を超えるＤＯ濃度が数ヶ月は維持可能であろうことを示唆するものである。長期間倉庫に保存可能な酸素化流体に対する業界の要望が未だある中、本発明者は、このレベルの効果を出すことができる他の第三者の酸素化装置を知らない。
【００４７】
以上述べた説明により、当業者にとって、他の多くの代替の実施形態や用途について想到可能であり、前記の実施形態は、様々な実施形態の例示のみを目的としたもので、本発明を限定するものではないことは明らかであろう。
【００４８】
本発明の様々な実施形態の数多くの特徴や利点について、発明の様々な実施形態の構造および機能の詳細と共にこれまで説明してきたが、この詳細の説明は例示のみを目的としたものであり、詳細、特に本発明の本質の範囲内での構造や部品の配置に関しては、添付の請求の範囲で説明する内容を広く一般的な範囲において変更可能であることは理解できよう。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、水のような、ただし必ずしも水に限定されることはないが、流体の酸素化における改良を目的とするものである。
【背景技術】
【０００２】
溶解した酸素分を含む流体の製造に関しては、広く関心を引き続けている。高酸素流体を製造するためのある効果的な方法が、ハドレイ他に付与され、本出願の譲受人に譲渡された米国特許第６，８２１，４３８号に説明されており、その内容を本明細書に援用するものである。
【０００３】
ハドレイの特許によると、水のような流体は、処理シーケンスにかけられ、それによって流体と注入した酸素分が高速のベンチュリ組立体を通過し、強磁場にさらされる。この処理による酸素吸収率と、溶解した酸素の寿命は、従来の他の酸素化法より優れた結果を示している。
【０００４】
水などのような飲み物に限ることなくそれを含む、溶解酸素分を含んだ流体に対する消費者の絶えざる要求とともに、酸素を流体に溶解し、流体によって保持できるように改良することに対する絶えることのないニーズも未だ残っている。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の各実施形態は、上述の要求およびニーズに対する改善について、一般的に流体の酸素化のための方法と装置を目的とする。
【０００６】
各実施形態によると、加圧された流体の流れを確立する。酸素の流れが加圧された流体の流れに注入されて流体／酸素の混合物ができる。混合物は、隣接する磁気組立体によって確立される磁場の存在下でベンチュリ組立体を通過する。混合物は、続いてベンチュリ組立体から気体／液体分離槽へ流れる。気体／液体分離槽では、混合物の液体成分が選択された溶解酸素分とともに下流へ流されて、気体成分が逆方向に向かって加圧流体の流れに注入される。
【０００７】
本発明の各実施形態のこれら、そして他の局面については、下記に示す詳細な説明と添付の図面によって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の各実施形態によって構成され、運転される酸素化装置の機能ブロック図である。
【図２】図１の装置での使用に適したコロイド状鉱物の例を列挙した表である。
【図３】図１の装置で使用する拡散装置を示す図である。
【図４】図１の装置の混合機を示す図である。
【図５Ａ】図１の装置のベンチュリ組立体の側面図である。
【図５Ｂ】図１の装置のベンチュリ組立体の端面図である。
【図６】直列に接続した一対のベンチュリ組立体を示す図である。
【図７】図１の装置の気体／液体分離器の正面図である。
【図８】図１に示した装置と類似した酸素化装置を、商用の漁業環境の魚用水槽に酸素化した注入水を提供するために使用する様子を示す、本発明の別の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図９】図９は、図１に示したものと類似した酸素化装置を、工業環境におけるバーナに酸素化した注入燃料を提供するために使用する様子を示す、本発明のさらに別の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図１０】本発明の各実施形態によって生成された酸素化水の酸素濃度レベルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の各実施形態によって構成および運転される酸素化装置１００の機能ブロック図である。図１の装置は、比較的大容量の瓶詰め装置であって、大生産量のボトル入り水が生成される。水は、従来の密閉プラスチックボトルまたは他の適した容器に充填され、ボトル詰めされた水は、希望のレベルの溶解酸素を保持することができる。
【００１０】
現在、好ましい実施形態では水の酸素化について説明しているが、それに限定するものではなく、例えば、図１の装置１００は、それに限定するものではないが、スポーツドリンク、エネルギードリンク、炭酸ガス入りのソフトドリンクなどのような、他の種類の流体を酸素化するために容易に適用することができるものであることは明らかである。処理後の流体は、人が消費するため、または別の目的のために調製してもよい。
【００１１】
水源１０２は、まず、装置１００に水を供給するために設けられる。実施形態によっては、水源１０２に供給された水は、逆浸透処理にかけられる。この、いわゆる「ＲＯ水」は、百万分の５〜２０程度（ｐｐｍ、またはミリグラム／リットル、ｍｇ／ｌ）の合計の総溶解固形分（ＴＤＳ）を含んでいてもよい。微生物レベルを減らすための、あるいは他の態様で処理用に水を調整するための紫外線照射や濾過などを含む水のその他の処理もこの段階で行うことができる。
【００１２】
水源１０２からの水は、水にＴＤＳを実質的に含まない、いわゆる「ＤＩウォーター」を生成する脱イオン処理にかけてもよい。その他の実施形態では、水は、適当な所望の前処理を伴って、公共の水処理システム、天然の湧き水、川、その他の水源等から供給される。一般的に、装置１００の様々な設定をその初期の水に合わせて変えることができるように適度な限度の範囲内で、初期の水の特性を指定および制御することが望ましい。
【００１３】
水源１０２からの水は、ポンプ１０３によってくみ上げるか、あるいは他の方法で、１平方インチ（ｐｓｉ）に対して５０ポンド程度のような適度な圧力で供給され、冷却器１０４に供給される。冷却器は、水の温度を適当な温度レベルまで下げる。冷却器１０４は、圧縮した冷媒または他のメカニズムを使って水を冷却する。
【００１４】
一般的に、冷たい水の方が溶解した酸素を受け入れ易く、保持し易い。実施形態では、水は摂氏１０から１３度（華氏５０〜５５度）程度のような、良好に制御された温度まで冷却される。水は、冷却操作の間、摂氏６〜１４度（華氏１０〜２５度）程度、温度が低下する。水は、曲がりくねった一連の導管を通過することによって一定の流れのプロセスで、滞留時間と水からの熱の除去量を増やす。あるいは、水は、貯留容器に貯め、必要なときに下流に引き出せばよい。
【００１５】
冷却した水は、一定圧力液体ポンプ１０５によってオゾン反応槽１０６に送られる。装置１００では、ポンプ１０３，１０５を使用しているが、装置内に流体を通過させるための付加的圧力が必要ないように、高い位置に置いた貯蔵槽や家庭用電源等から、適した初期圧力で、液体を装置１００に供給してもよいということが企図される。
【００１６】
反応槽１０６は、耐微生物目的のため、一定の量のオゾン（Ｏ３）を水の中に導入する。実施形態によっては、ベンチュリ１０８または他の注入手段を使ってオゾンをオゾン生成器１１０から導入することもできる。反応槽１０６からの余分な酸素やオゾンは、過剰酸素ラインに解放されて残りの酸素をステーション１８８の酸素槽の中に回収する。
【００１７】
槽１０６を通って出る水とオゾンの混合物には、コロイド状鉱物源１１２からコロイド状鉱物を導入する。上記のハドレイの特許でさらに詳しく説明しているように、コロイド状鉱物は、注入された酸素を吸収し保持する水の能力を高めることができる静電面イオン吸収特性をもたらす。水に加えるコロイド状鉱物の量と種類は、所与の適用法の要求事項による。
【００１８】
実施形態によっては、コロイド状鉱物は、米国、オクラハマ州、タルサのＴＲＣ栄養学研究所Ｉｎｃ．からＴＲＣ鉱物という登録商標で入手される。７７ＬＰＰＭ ＴＲＣ鉱物の適した配合剤については、図２の表に説明している。配合剤は、５５ガロンのドラムで供給することができ、微生物の量が少なく、ｐＨが２．６から３．８までの範囲であり、明るい黄色／小麦色である。
【００１９】
水と鉱物の混合物は、流体の加圧流として酸素注入ステーション１１４に送られる。ステーション１１４は、選択した率と濃度で気体の酸素（Ｏ２）の流れを水の中に注入して流体／酸素混合物を形成するように稼動する。ブロック拡散器１１６を図３に示すように使用して、注入酸素（流れの矢印１１８で示す）は高圧によって多孔ブロック１２０を通過させられ、細かい泡１２２を周囲の水１２４の中に提供する。
【００２０】
図４に示すように、結果として生成される水／気体の混合物１２６は、受動混合器１２８を通って誘導される。この混合器は、制御された混合を誘発し泡を減らす、円形に延在するブレード１３２を有する中央導管１３０を有する。これによって、混合物に気体状の酸素を確実に分散させることができる。
【００２１】
次に、一対のベンチュリ組立体を、図１の１３４，１３６で示す。実施形態によっては、ベンチュリ組立体１３４，１３６は通常、同一であり、平行に配置される。他の実施形態では、異なる構成、流量等を有するベンチュリ組立体を使用することができる。別体の弁および流量制御性を設けることにより、装置の全体的なスループット要件によって、いずれか一方もしくは両方のベンチュリ組立体が一度に動作可能となる。ベンチュリ組立体１３４、１３６は、一般的にハドレイ特許に説明したような構造とすることができる。
【００２２】
図５Ａおよび５Ｂは、ベンチュリ組立体１３４をさらに詳しく示しており、第１の全体的な断面積区間１４０から第２の狭窄された断面積区間１４２へと抜ける中央導管１３８を含む。実施形態によっては、第１の区間１４０は、例えば円形の導管（ＰＶＣまたは金属製管）でよく、第２の区間１４２は、図５Ｂに示すような楕円形の導管でよい。「楕円形」とは、長さより幅が大きい断面形状を意味し、必ずしも一定な曲率の面でなくてもよい。実施形態によっては、図４Ｂにおいて１４４，１４６で示すプレキシグラスまたはそれに類似した基板材料の平行なプレートを、スペーサ１４８、１５０で分けて、楕円形の第２の区間１４２を形成することができる。
【００２３】
セラミックブロック磁石１５２、１５４は、第２の区間１４２に隣接して配置されており、隣接する磁石組立体を形成することによって、流体がベンチュリ組立体１３４を通って流れるに従って、強い磁場を通過する。レア・アース磁石、電磁石などのような他の形態の磁石組立体も、希望にあわせた代替として使用することができる。磁場にさらされた後、流体は第２の区間１４２を出て第３の区間１５６に入る。実施形態によっては、第３の区間１５６は、第１の区間１４０と直径も、断面形状も同じである。図５Ａに示すように、流れ制御楔１５８、１６０を第１と第３の区間１４０、１５６のそれぞれの導管の中に挿入して乱流を低減することができる。下流の層状のフローグリッド１６２をさらに設けて、流体の下流方向の層状の流れを生じさせるようにすることも可能である。
【００２４】
図１の個々の平行通路それぞれは、単一のベンチュリ組立体１３４，１３６を示しているが、さらに別の実施形態においては、図６に示すベンチュリ組立体１３４Ａおよび１３４Ｂのように、複数のベンチュリ組立体を直列に配置することもできる。図６のような複数のベンチュリ組立体を使用することにより、流体が磁場を通過する際の滞留時間が長くなる。異なる形状構成のベンチュリ組立体、磁場の強度および／または構成が異なるベンチュリ組立体等も含め、所望により他の任意の配置も容易に使用可能である。実施形態によっては、ベンチュリの通過する流体が、流体の流れの方向に垂直に向いた磁束に出会うものもあるが、実証的分析に基づいて他の方向も利用可能である。
【００２５】
ベンチュリ組立体は、水／気体混合物の流れを超音速に加速するリニアフロー加速器として作動する。液体と酸素の泡の２相の混合物における音速は、混合物における液体と酸素の濃度によって異なるが、毎秒約１５メートル（５０フィート／秒）程度である。比較すると、空気中の音速は、約３３０メートル／秒（１１００フィート／秒）であり、水中での音速は、約１５００メートル／秒（５０００フィート／秒）である。
【００２６】
混合物は、各ベンチュリ組立体の出口で突然減速され、亜音速に戻る。超音速の流れは衝撃波と称する薄い領域を横切ると、亜音速まで減速される。衝撃波は、酸素の泡を顕微鏡サイズまで砕き、液体とガスの混合を促進する。よって、流れを図６に示すような、直列に並んだ二つ以上のベンチュリ組立体に通すことにより、連続的な超音速−亜音速パルスを流れに与えることができ、酸素の保持性がさらに向上する。
【００２７】
引き続き図１を参照すると、流体がベンチュリ組立体１３４，１３６を一度通過すると、流体は気体／液体分離槽１６４に進む。槽１６４は、全体として図７に示すような構成でよく、中間区分障壁１６８の一方の側の流入口１６７を介して流入した流体混合物が導入されるメインチャンバ１６６を有する。障壁またはバッフル１６８がチャンバを２つの半体１６６Ａおよび１６８Ｂに分けている。流入した流体はチャンバ１６６Ａの第１の半体を充填し、その時点から流入した流体はバッフル１６８上に溢れ、チャンバ１６６Ｂの第２の半体に流れて流出口１７０へ進む。
【００２８】
これにより、中間区分の両側での相対的な流体レベルによって、制御された気体空間１７２が液体の上方に形成されると共に、中間区分障壁の余水路を介して空気混入作用を与えることができる。フロートバルブ組立体１７４は、チャンバ１６６の流体／気体レベルに関して縦方向に起動される。組立体１７４が沈むと、第２の流出口１７６との流体連通が確立する。よって、流入した流体（実質的に溶解した酸素を含む）の液体部分は第１の口１７０を通って流出し、余分な、溶解していない気体は第２の口１７６から出て回収され、下流にて酸素化工程に戻る。
【００２９】
続いて図１を参照すると、第１の口１７０を通って出た液体は、水中の溶解酸素（ＤＯ）の量を検出するセンサを含む各種のセンサやモニタを備えた検知ステージ１７８を通る。流量メータを使って流量を検知することができる。実施形態によっては、検知は、光学的、電子的等により実施可能である。検知モジュールは、加圧された流れに不可欠な圧力にて動作可能である。他の監視データは、工程に沿った他の適した位置と同様にこのステージで獲得することができる。
【００３０】
液体は、適当な量の酸素化水を１８２で示すようなボトルに詰めるボトル詰め装置１８０に進む。液体は、例えば、ボトル詰め装置１８０のような最終的な適用範囲に進む前に吐出制御弁を通過する。吐出圧力の例としては、吐出制御弁の前で約３０ｐｓｉである。バイパス通路１８４により、余分な酸素化水は、処理フローの中の適した以前の位置まで戻ることができる。
【００３１】
図１では、口１７６（図７）からの余分な気体は、前記気体の中のいかなるオゾン成分をも破壊し、残りの酸素は、流入した酸素を注入ステーション１１４に供給するステーション１８８の酸素槽または他の容器に回収するように動作するオゾン消滅ステーション１８６に流れる。ステーション１８８は、約９０％から９３％程度の純度レベルのような、病院レベルの質の圧縮空気から酸素を生成するのに使用することができる。酸素ボトル源１９０を使って必要な酸素を槽又は他の加圧容器から供給するのに使用することができる。
【００３２】
図１の装置１００は、上は約７０ｐｐｍ（７０ｍｇ／ｌ）以上程度の溶解酸素レベルを提供できるので有利であることが分かった。溶解酸素は、実質的に改善されたレベルの持続性、すなわち、より長い時間、例えば、数ヶ月間、溶解酸素をかなりのレベルに保持できる水の能力を示している。下記に示すように、経験的試験によると、ボトル詰めの水の４０ｐｐｍを優に超える溶解レベルを３ヶ月以上の貯蔵期間に渡り保てることを示している。
【００３３】
図８は、図１〜７の代替実施形態を示すものであり、ここで述べた構成要素のうちのいくつかを組み込むことができるものである。図８では、酸素化水は、人が消費するための飲み物としてではなく、商用の漁業環境での魚用水槽２００の環境で魚２０２（例えば、鮭など）に使用するものを示す。
【００３４】
図８に示すように、新鮮な水が、図１に挙げた様々な水源のような初期水源２０４から供給される。この新鮮な流入水は、図１に示す（ボトル詰め工程と、他の適した工程を除く）様々なステップを組み込むことができる酸素化工程ブロック２０６に進み、酸素化水の流れを供給する。このような水は、約７０ｍｇ／ｌ程度、またはその他の数値の初期溶解酸素濃度を有するものでよい。用途によっては、この濃度は、魚２０２の健康には高すぎる場合も有る。よって、ブロック２０６から流出する酸素化水は、希釈通路２０８などによって、約５−１４ｍｇ／ｌ程度のような、より適したレベルまで希釈することができる。
【００３５】
槽の中の水には廃棄成分が蓄積されるため、槽の水の一部を出して、濾過、沈殿（腐敗物処理などを含む）、抗菌処理、脱窒素、ＣＯ２除去などのような適した水処理が実施可能な水処理ブロック２１０へ送ることができる。ブロック２１０の水処理は、インライン処理工程や局所民間処理装置などを表すものである。処理した水、またはその構成成分の一部は、その後、希釈通路２０８内に合流させることができる。このように、槽２００内の魚２０２の数を保つのに必要な新鮮な水の量は、従来の装置のいかなるものより、著しく少なくてすむ。
【００３６】
図９は、図１のものといくらか類似した酸素化システム２２０の別の実施形態を示す図であり、酸素化工程２２２は、溶解酸素成分を燃料源２２４からの可燃（炭化水素など）燃料に追加するのに使用される。燃料は、ディーゼルのような重油でも、ガソリンのようなより揮発性の高い液体燃料でもよい。図１で実行する工程の一部または多くを処理工程２２２で用いることができ、希望の分量の溶解酸素を燃料に注入し、その後、燃料と酸素の混合物はバーナ２２６またはその他の工程（内燃エンジンなど）に進み得る。
【００３７】
実施例
図１に示すものに準拠するフルスケール（最大毎分３０ガロン）の装置は、湧き水の酸素化用に構成されたものである。湧き水は、ＲＯ処理にかけられ、５ミクロン（５×１０−６メートル）まで濾過され、下記に示すような公称特性（すべての値が近似値である）となる。
総溶解固形分（ＴＤＳ）＝１００万分の１０から２０；
ｐＨ＝６．１；
初期溶解酸素レベル＝７．２ミリグラム／リットル
温度＝１４℃（５７°Ｆ）
【００３８】
冷却器１０４は、湧き水の温度を１０℃（５０°Ｆ）まで下げた。一定圧液体ポンプ１０５が湧き水を装置に毎分３０リットル（毎分７．９ガロン）の流量で２９２キロパスカル（４２．４ｐｓｉ）で供給した。
【００３９】
ポンプ１０５とボトル詰め装置１８０への排出との間の配管ネットワーク用の配管は、公称径が３．８ｃｍ（１．５インチ）であった。オゾン生成器１１０で、ベンチュリ１０８を介してオゾン反応槽１０６に、体積５７リットル（１５．１ガロン）、最大流量毎分１５０リットル（毎分３９．６ガロン）のオゾンを供給した。オゾン反応槽１０６に続いて、容積式流体計量型ポンプ１１２が拡散器を介して流れにコロイド状鉱物を注入する。使用したコロイド状鉱物は、前述の図２でＴＲＣ栄養学研究所によって提供されたものである。
【００４０】
注入したコロイド状鉱物の量は、生成した水内でＴＤＳが３０から５０ｐｐｍの間のとなるように調整された。そして、水と鉱物の混合物は、酸素注入ステーション１１４に送られ、そこで、ステーション１８８または酸素ボトル源１９０、あるいはその組み合わせからの酸素が、水圧より高い約６４キロパスカル（９．３ｐｓｉ）の圧力でブロック拡散器１１６を介して注入された。
【００４１】
その結果得られた水／気体混合物は、次いで受動混合器１２８（図３）を通って、長さが約１５０ｍｍ（５．９インチ）から２５０ｍｍ（９．８インチ）、幅約８０ｍｍ（３．１インチ）の、互いに約１ｍｍ（０．０４インチ）から２ｍｍ（０．０８インチ）の間隔を空けたプレキシグラスの平行なプレート１４４、１４６によって第２の区間１４２が形成されているベンチュリ組立体１２４に入った。第２の区間１４２を流れる間、その流れは、二つのセラミックブロック磁石１５２，１５４（１００ｍｍ（３．９インチ)×５０ｍｍ（２．０インチ）×２５ｍｍ（０．９８インチ））で形成された強い磁場にさらされた。ベンチュリ組立体１３４の下流方向では、液体／気体混合物が、長さが典型的には３００〜４００ｍｍで、約２ｍｍのステンレススチールの配管の束から構成される層状のフローグリッド１６２を通過した。
【００４２】
層状のフローグリッド１６２を通過した後、液体／気体混合物は、１５０リットル（３９．６ガロン）の気体／液体分離槽１６４に流入し、そこで、余分な非溶解酸素ガスが第２の流出口１７６から解放された。気体／液体分離槽１６４の下流では、流れは、温度、圧力および流量に関するセンサを通ってから流量制御弁を介して解放され、大気圧で０．５リットルのボトル（１６．９オンス）が充填されるボトル詰め装置に進んだ。
【００４３】
ボトル詰め時に、水の「初期の」酸素濃度を得るために、初期テストが行われた。これらの「初期」サンプルは、手持ち式のＤＯメータの範囲外の値である６０ｍｇ／ｌを超えるＤＯ値を示した。これは、湧き水の酸素化を行う前のＤＯ値と比較すると、初期サンプルのＤＯ値で約１０倍増えたということを表す。
【００４４】
それぞれにボトル詰め酸素化水が２４本入った二つのボックスが、オクラホマ州、スティルウォーターのアキュレート研究所に送られ、独立した認定研究所による長期試験を行った。これらの毎週行われるテストの代表的な結果を図１０に示した。ボトルの半分をほぼ室温（例えば摂氏約２５度）に保管し、他の半分を冷蔵状態（摂氏約１０度）に維持した。１２週間、２本の室温の水ボトルと２本の冷蔵した水ボトルを毎週開け、内容物をＤＯ分析にかけた。
【００４５】
すべてのサンプルのＤＯ濃度レベルは上がっていた。室温に１２週間保管されていたボトル詰め酸素化水は、時間の経過によりＤＯ濃度がわずかに下がっていたが、すべてのＤＯレベルは、１２週間のテスト期間の最後で３８ｍｇ／ｌ以上であった。一方、冷蔵状態に維持されたボトル詰め酸素化水は、約５０ｍｇ／ｌから６０ｍｇ／ｌの間程度のＤＯ濃度を保ち、テスト期間中ほとんど、もしくは全くＤＯ濃度の低下が見られなかった。
【００４６】
１２週間以上、冷蔵した状態で保存した水にもある程度のＤＯ濃度の低下が実際には起きるだろうと予測されたが、図１０に示すように、崩壊定数は、比較的低い。よって、図９に示す結果から、前述の酸素化処理を行った水に関しては、３５ｍｇ／ｌ（および、冷蔵水についてはおそらく４５ｍｇ／ｌ程度よりかなり上）を超えるＤＯ濃度が数ヶ月は維持可能であろうことを示唆するものである。長期間倉庫に保存可能な酸素化流体に対する業界の要望が未だある中、本発明者は、このレベルの効果を出すことができる他の第三者の酸素化装置を知らない。
【００４７】
以上述べた説明により、当業者にとって、他の多くの代替の実施形態や用途について想到可能であり、前記の実施形態は、様々な実施形態の例示のみを目的としたもので、本発明を限定するものではないことは明らかであろう。
【００４８】
本発明の様々な実施形態の数多くの特徴や利点について、発明の様々な実施形態の構造および機能の詳細と共にこれまで説明してきたが、この詳細の説明は例示のみを目的としたものであり、詳細、特に本発明の本質の範囲内での構造や部品の配置に関しては、添付の請求の範囲で説明する内容を広く一般的な範囲において変更可能であることは理解できよう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の加圧流を確立する工程と、
酸素の流れを前記流体に注入して流体／酸素混合物を生成する工程と、
前記流体／酸素混合物を隣接する磁石組立体からの磁場にさらしながら、前記混合物をベンチュリ組立体に通す工程と、
前記混合物を前記ベンチュリ組立体から気体／液体分離槽に流す工程とを含み、
選択した溶解酸素含有量を有する液体成分を下流に流し、気体成分を戻して前記加圧流体の流れに注入する、
酸素化流体を生成する方法。
【請求項２】
前記注入する工程は、さらに、前記流体／酸素混合物を受動混合器に通し、前記流体／酸素混合物の制御された混合と泡の低減を促す工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記流体／酸素混合物を並列に使用する一対のベンチュリ組立体に通過させることにより、前記流体／酸素混合物の第１の部分が前記ベンチュリ組立体のうちの第１のベンチュリ組立体を通り、前記流体／酸素混合物の第２の部分が前記ベンチュリ組立体のうちの第２のベンチュリ組立体を通る請求項１に記載の方法。
【請求項４】
さらに、前記流体／酸素混合物を直列に配置した複数のベンチュリ組立体に通す工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記酸素の流れを前記流体に注入する前記工程の前に、さらに、コロイド状鉱物を前記流体の前記流れに注入する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記確立する工程が、前記注入する工程の前に、さらに、前記流体の前記流れを摂氏約１０から約１３度のうちの選択した温度に冷却する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
さらに、前記気体成分を回収し、前記注入する工程の間に酸素を供給する酸素生成槽に気体成分を供給する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記流体が水を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記選択した溶解酸素含有量を有する前記流体は、人の消費用としてボトル詰めされる請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記選択した溶解酸素含有量を有する前記流体は、多くの魚を収容する槽に供給される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記選択した溶解酸素含有量を含む前記流体がバーナに供給される可燃性燃料を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記選択した溶解酸素含有量が約７０ｍｇ／ｌ程度である請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
加圧流体の流れを形成する装置内に流体を供給する液体源と、
前記流体源と流体連通し、前記流体の流れの温度を適当な温度レベルまで下げる冷却器と、
前記冷却器と流体連通し、耐微生物目的で一定量のオゾンを前記流れに導入して液体／オゾン混合物を生成するオゾン反応槽と、
前記オゾン反応槽と流体連通し、コロイド状鉱物を前記液体／オゾン混合物に注入するコロイド鉱物源と、
前記オゾン反応槽と流体連通し、気体酸素を前記液体／オゾン混合物に注入して液体／気体混合物を生成するように作動する酸素注入ステーションと、
前記酸素注入ステーションと流体連通するベンチュリ組立体であって、前記ベンチュリ組立体内の前記液体／気体混合物が磁石組立体による磁場にさらされるように構成されたベンチュリ組立体と、
前記ベンチュリ組立体と流体連通する気体／液体分離槽であって、前記液体／気体混合物の液体成分が選択された溶解酸素含有量を有する状態で下流に流れ、前記液体／気体混合物の気体成分は戻されて、前記加圧流体の流れ内に注入されるように構成された気体／液体分離槽とを備えた、
酸素化流体を生成する装置。
【請求項１４】
前記流体に、前記冷却器に供給される前に逆浸透処理を施す請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記流体が水を含む請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記溶解酸素を有する前記流体が人の消費用としてボトル詰めされる請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
さらに、前記酸素注入ステーションと流体連通する受動混合器を備え、前記受動混合器が前記液体／気体混合物へ制御された混合と泡の低減を促す請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記ベンチュリ組立体が、
内側断面積がそのすぐ上流側と下流側の通路のそれぞれの断面積よりも小さい平坦なベンチュリと、
前記平坦なベンチュリに隣接し、前記内側断面積の主軸に沿って並び、前記平坦なベンチュリ内の前記流れに所望の磁界の強さを有する磁界を与え、前記流れが前記ベンチュリを通過する際に高速まで加速され、その後前記流れが前記ベンチュリを出ると減速されるように構成された磁石とを備えた請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
前記磁石がセラミックブロック磁石である請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記気体／液体分離槽が、
前記液体／気体混合物をメインチャンバに導入させる流入口と、
前記メインチャンバを２つの半体に分割するバッフルであって、前記液体／気体混合物が前記メインチャンバの第１の半体を充填し、その時点から前記液体／気体混合物が前記バッフル上にあふれ出て前記メインチャンバの第２の半体に入り、前記液体／気体混合物の前記液体成分が流出口から出るように構成されたバッフルと、
前記メインチャンバにおいて液体／ガス混合レベルに関連して起動するフロート弁組立体であって、前記フロート弁組立体が沈むと第２の流出口と流体連通が確立されて余分な非溶解気体を前記第２の流出口から出して回収し、下流で装置に再導入するように構成されたフロート弁組立体とを備えた請求項１３に記載の装置。
【請求項１】
流体の加圧流を確立する工程と、
酸素の流れを前記流体に注入して流体／酸素混合物を生成する工程と、
前記流体／酸素混合物を隣接する磁石組立体からの磁場にさらしながら、前記混合物をベンチュリ組立体に通す工程と、
前記混合物を前記ベンチュリ組立体から気体／液体分離槽に流す工程とを含み、
選択した溶解酸素含有量を有する液体成分を下流に流し、気体成分を戻して前記加圧流体の流れに注入する、
酸素化流体を生成する方法。
【請求項２】
前記注入する工程は、さらに、前記流体／酸素混合物を受動混合器に通し、前記流体／酸素混合物の制御された混合と泡の低減を促す工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記流体／酸素混合物を並列に使用する一対のベンチュリ組立体に通過させることにより、前記流体／酸素混合物の第１の部分が前記ベンチュリ組立体のうちの第１のベンチュリ組立体を通り、前記流体／酸素混合物の第２の部分が前記ベンチュリ組立体のうちの第２のベンチュリ組立体を通る請求項１に記載の方法。
【請求項４】
さらに、前記流体／酸素混合物を直列に配置した複数のベンチュリ組立体に通す工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記酸素の流れを前記流体に注入する前記工程の前に、さらに、コロイド状鉱物を前記流体の前記流れに注入する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記確立する工程が、前記注入する工程の前に、さらに、前記流体の前記流れを摂氏約１０から約１３度のうちの選択した温度に冷却する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
さらに、前記気体成分を回収し、前記注入する工程の間に酸素を供給する酸素生成槽に気体成分を供給する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記流体が水を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記選択した溶解酸素含有量を有する前記流体は、人の消費用としてボトル詰めされる請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記選択した溶解酸素含有量を有する前記流体は、多くの魚を収容する槽に供給される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記選択した溶解酸素含有量を含む前記流体がバーナに供給される可燃性燃料を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記選択した溶解酸素含有量が約７０ｍｇ／ｌ程度である請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
加圧流体の流れを形成する装置内に流体を供給する液体源と、
前記流体源と流体連通し、前記流体の流れの温度を適当な温度レベルまで下げる冷却器と、
前記冷却器と流体連通し、耐微生物目的で一定量のオゾンを前記流れに導入して液体／オゾン混合物を生成するオゾン反応槽と、
前記オゾン反応槽と流体連通し、コロイド状鉱物を前記液体／オゾン混合物に注入するコロイド鉱物源と、
前記オゾン反応槽と流体連通し、気体酸素を前記液体／オゾン混合物に注入して液体／気体混合物を生成するように作動する酸素注入ステーションと、
前記酸素注入ステーションと流体連通するベンチュリ組立体であって、前記ベンチュリ組立体内の前記液体／気体混合物が磁石組立体による磁場にさらされるように構成されたベンチュリ組立体と、
前記ベンチュリ組立体と流体連通する気体／液体分離槽であって、前記液体／気体混合物の液体成分が選択された溶解酸素含有量を有する状態で下流に流れ、前記液体／気体混合物の気体成分は戻されて、前記加圧流体の流れ内に注入されるように構成された気体／液体分離槽とを備えた、
酸素化流体を生成する装置。
【請求項１４】
前記流体に、前記冷却器に供給される前に逆浸透処理を施す請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記流体が水を含む請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記溶解酸素を有する前記流体が人の消費用としてボトル詰めされる請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
さらに、前記酸素注入ステーションと流体連通する受動混合器を備え、前記受動混合器が前記液体／気体混合物へ制御された混合と泡の低減を促す請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記ベンチュリ組立体が、
内側断面積がそのすぐ上流側と下流側の通路のそれぞれの断面積よりも小さい平坦なベンチュリと、
前記平坦なベンチュリに隣接し、前記内側断面積の主軸に沿って並び、前記平坦なベンチュリ内の前記流れに所望の磁界の強さを有する磁界を与え、前記流れが前記ベンチュリを通過する際に高速まで加速され、その後前記流れが前記ベンチュリを出ると減速されるように構成された磁石とを備えた請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
前記磁石がセラミックブロック磁石である請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記気体／液体分離槽が、
前記液体／気体混合物をメインチャンバに導入させる流入口と、
前記メインチャンバを２つの半体に分割するバッフルであって、前記液体／気体混合物が前記メインチャンバの第１の半体を充填し、その時点から前記液体／気体混合物が前記バッフル上にあふれ出て前記メインチャンバの第２の半体に入り、前記液体／気体混合物の前記液体成分が流出口から出るように構成されたバッフルと、
前記メインチャンバにおいて液体／ガス混合レベルに関連して起動するフロート弁組立体であって、前記フロート弁組立体が沈むと第２の流出口と流体連通が確立されて余分な非溶解気体を前記第２の流出口から出して回収し、下流で装置に再導入するように構成されたフロート弁組立体とを備えた請求項１３に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２０１２−５１２０１２（Ｐ２０１２−５１２０１２Ａ）
【公表日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４０９８３（Ｐ２０１１−５４０９８３）
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６８２８６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０７７９６２
【国際公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（５１１１４３３４６）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６８２８６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０７７９６２
【国際公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（５１１１４３３４６）
【Ｆターム（参考）】
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