特許 7698729 気体液体混合装置、並びに関連するシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-17

(45)【発行日】2025-06-25

(54)【発明の名称】気体液体混合装置、並びに関連するシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   B01F 33/452 20220101AFI20250618BHJP

   B01F 23/231 20220101ALI20250618BHJP

   B01F 35/71 20220101ALI20250618BHJP

   B01F 35/53 20220101ALI20250618BHJP

   B01F 35/32 20220101ALI20250618BHJP

   C02F 1/68 20230101ALI20250618BHJP

   B01F 101/58 20220101ALN20250618BHJP

【ＦＩ】

B01F33/452

B01F23/231

B01F35/71

B01F35/53

B01F35/32

C02F1/68 510A

C02F1/68 520B

C02F1/68 530A

B01F101:58

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2023557151

(86)(22)【出願日】2022-03-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-13

(86)【国際出願番号】 US2022019001

(87)【国際公開番号】W WO2022197469

(87)【国際公開日】2022-09-22

【審査請求日】2023-11-06

(31)【優先権主張番号】17/203,544

(32)【優先日】2021-03-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】516005359

【氏名又は名称】ホワイト ナイト フルイド ハンドリング インコーポレーテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｗｈｉｔｅ Ｋｎｉｇｈｔ Ｆｌｕｉｄ Ｈａｎｄｌｉｎｇ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002664

【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所

(72)【発明者】

【氏名】シモンズ， トム

(72)【発明者】

【氏名】パーソンズ， コートニー

【審査官】瀧澤 佳世

(56)【参考文献】

【文献】西独国特許出願公開第０３５００５７３（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特表２００５－５２３１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００４－５３０５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２１４００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１２８７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第９３１４５５７（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｆ ３３／４５２

Ｂ０１Ｆ ２３／２３１

Ｂ０１Ｆ ３５／７１

Ｂ０１Ｆ ３５／５３

Ｂ０１Ｆ ３５／３２

Ｃ０２Ｆ １／６８

Ｂ０１Ｆ １０１／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体混合システムであって、
ガス入口と、
流体混合装置と、
ポンプと、を備え、
前記流体混合装置は、
流体入口と、
共通出口と、
混合チャンバと、を備え、
前記混合チャンバは、ステータと、前記ステータに対して回転するように構成された磁気浮上ロータとの間に画定され、前記混合チャンバは、前記磁気浮上ロータの第１の軸方向端部と前記磁気浮上ロータの第２の軸方向端部との間に延在する不平坦面（uneven surface）を有し、前記不平坦面は、均一に分布する複数の突起部を有し、前記混合チャンバは、前記流体入口および前記ガス入口を前記共通出口に操作によって結合し、
前記ポンプは、流体混合装置から分離され、且つ前記流体混合装置にパイプを介して結合されている、流体混合システム。

【請求項2】

前記ポンプは、前記流体入口から上流に配置され、且つ前記流体入口に流体を送り込むように構成されている、請求項１に記載の流体混合システム。

【請求項3】

前記ポンプは、前記共通出口から下流に配置され、且つ前記共通出口から流体を送り出すように構成されている、請求項１に記載の流体混合システム。

【請求項4】

前記流体混合装置は、前記流体混合装置内にポンピング部品を含まない、請求項１に記載の流体混合システム。

【請求項5】

前記不平坦面は、１つ以上の突起部および窪み部のパターンを含む、請求項１に記載の流体混合システム。

【請求項6】

前記不平坦面は、前記磁気浮上ロータの表面を含む、請求項１に記載の流体混合システム。

【請求項7】

前記不平坦面は、前記ステータの表面を含む、請求項１に記載の流体混合システム。

【請求項8】

前記ガス入口は、前記流体混合装置の上流で前記流体入口に結合されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の流体混合システム。

【請求項9】

前記ガス入口は、前記流体入口から分離された前記流体混合装置に直接結合されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の流体混合システム。

【請求項10】

混合装置であって、
ステータと、
前記ステータに対して回転するように構成されたロータと、
混合空洞部と、を有し、
前記ステータは、第１の極性を有する少なくとも２つの環状永久磁石と、内面とを有し、
前記ロータは、第２の極性を有する少なくとも２つの相補的環状永久磁石を含み、前記少なくとも２つの相補的環状永久磁石は、前記少なくとも２つの環状永久磁石と同軸に配置され、
前記混合空洞部は、前記ステータの内面と前記ロータの外面との間に画定され、前記混合空洞部は、前記ロータの第１の軸方向端部から前記ロータの第２の軸方向端部まで延在し、前記ステータの内面と前記ロータの外面との少なくとも一方は、前記混合空洞部の全体に亘って分布する窪み部のパターンを有する不平坦面であり、
前記混合装置は、前記混合装置の内部にポンピング部品を含まない、混合装置。

【請求項11】

前記第２の極性は、前記第１の極性とは反対である、請求項１０に記載の混合装置。

【請求項12】

前記第２の極性は、前記第１の極性と同じ極性である、請求項１０に記載の混合装置。

【請求項13】

前記ロータは、電機子をさらに備え、前記ステータは、前記電機子を介して前記ロータの回転を誘導するように構成された駆動磁石をさらに備える、請求項１０に記載の混合装置。

【請求項14】

前記不平坦面は、複数の突起部または窪み部を備える、請求項１０に記載の混合装置。

【請求項15】

前記ロータの前記外面及び前記ステータの前記内面のそれぞれは、不平坦面である、請求項１０に記載の混合装置。

【請求項16】

さらに、
液体入口と、
気体入口と、
出口と、を備え、前記出口は、前記液体入口を介して受け入れられた液体と、前記気体入口を介して受け入れられた気体との流体混合物を受け入れるように構成され、
前記流体混合物は、前記混合空洞部内に形成される、請求項１０から１５のいずれか一項に記載の混合装置。

【請求項17】

前記液体入口および前記気体入口は前記混合装置の第１の側に配置され、前記出口は前記混合装置の反対側の第２の側に配置される、請求項１６に記載の混合装置。

【請求項18】

前記ステータはプル磁石を備え、前記ロータは相補的なプル磁石を備え、前記プル磁石は、前記プル磁石のプル強度および極性のうちの１つまたは複数を調整することによって、前記ロータの位置を調整するように構成された電磁石を備える、請求項１０から１５のいずれか一項に記載の混合装置。

【請求項19】

液体を気体と混合する方法であって、
ステータの内面とロータの外面との間に画定されたチャンバに液体および気体を流す工程と、
前記ロータは、磁気ベアリング上で前記ステータ内で浮動するように構成され、前記ステータの内面および前記ロータの外面のうちの少なくとも一方は、不平坦面であり、
流れをポンプ装置によって液体および気体の少なくとも１つに誘導する工程と、
前記ポンプ装置は、前記チャンバ、前記ロータ、および前記ステータから分離され、パイプを介して前記チャンバに結合され、
前記ロータを前記ステータに対して回転させる工程と、
前記ロータが回転するときに前記液体及び前記気体を前記ロータの不平坦状の外面で混合する工程と、を含み、
前記不平坦状の外面は、前記ロータの一端部から他端部まで延在するとともに、複数の突起部または複数の窪み部を有する、方法。

【請求項20】

前記不平坦状の外面は、複数の突起部及び窪み部を含む、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、概して、混合装置に関する。特に、本開示の実施形態は、気体を液体に混合するように構成された混合装置、並びに関連するシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ガスを液体に混合することは、半導体製造プロセス、洗浄プロセスなどのプロセスのために、多くの異なる流体の組み合わせを作り出すための一般的なプロセスである。例えば、酸素化水およびオゾン化水は、半導体製造プロセスの前後及び最中に半導体材料を洗浄するためなどの洗浄プロセスにおいて一般に使用される流体である。気体を液体に混合するための典型的なプロセスは、液体（例えば、水）がタンク内に保持され、気体（例えば、酸素またはオゾン）がタンクの底部に放出される受動的プロセスである。次に、ガスと液体との間の接触によって、ガスが液体中に散逸されるかまたは溶解されるにつれて、液体へとゆっくりと散逸する気泡として、気体は、タンクを介して上昇する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本開示のいくつかの実施形態は、流体混合システムを含む。流体混合システムは、ガス入口と、流体混合装置と、ポンプとを含むことができる。流体混合装置は、流体入口と、共通出口と、混合チャンバとを含むことができる。混合チャンバは、ステータと磁気浮上ロータとの間に画定されてもよい。ロータは、ステータに対して回転するように構成されてもよい。混合チャンバは、不平坦面を含むことができる。混合チャンバは、流体入口およびガス入口を共通出口に動作によって結合することができる。ポンプは、流体混合装置から分離され、パイプを通して流体混合装置に結合されてもよい。

【0004】

本開示の別の実施形態は、混合装置を含むことができる。混合装置は、ステータおよびロータを含むことができる。ステータは、第１の極性を有する少なくとも２つの環状永久磁石を含むことができる。ステータは、内面をさらに含むことができる。ロータは、ステータに対して回転するように構成されることができる。ロータは、第２の極性を有する少なくとも２つの相補的環状永久磁石を含むことができる。少なくとも２つの相補的環状永久磁石は、少なくとも２つの環状永久磁石と同軸に配置されてもよい。ロータは、不平坦面をさらに含むことができる。混合装置は、ステータの内面とロータの不平坦面との間に画定された混合キャビティをさらに含むことができる。

【0005】

本開示の他の実施形態は、液体を気体と混合する方法を含むことができる。該方法は、液体を、ステータの内面とロータの不平坦面との間に画定されたチャンバ内に流す工程を含むことができる。ロータは、磁気ベアリングに接してステータ内で浮動するように構成されてもよい。該方法は、気体を、ステータの内面とロータの不平坦面との間に画定されたチャンバ内に流す工程をさらに含むことができる。該方法は、また、ロータをステータに対して回転させる工程を含むことができる。該方法は、ロータが回転するときに、液体および気体をロータの不平坦面で混合する工程をさらに含むことができる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

本明細書は、本開示の実施形態を特に指摘し、且つ明確に請求する特許請求の範囲を決定するが、本開示の実施形態の効果は、添付の図面と併せて読むときに、本開示の実施形態の以下の説明からより容易に確認することができる。

【図1】本開示の１つ以上の実施形態による混合装置の斜視図を示す。

【図2】本開示の１つ以上の実施形態による図１の混合装置の断面図を示す。

【図3】本開示の１つ以上の実施形態による図１および図２の混合装置の断面図の部分拡大図を示す。

【図4】本開示の１つ以上の実施形態による図１、図２、および図３の混合装置の断面図の部分拡大図を示す。

【図5】本開示の１つ以上の実施形態による図１から図５の混合装置のロータおよびステータの分解斜視図を示す。

【図6】図５に示される１つ以上の実施形態によるロータの分解斜視図を示す。

【図7】図５および図６に示される１つ以上の実施形態によるロータの分解斜視図を示す。

【図8】図５に示される１つ以上の実施形態によるステータの分解斜視図を示す。

【図9】図５および図８に示される１つ以上の実施形態によるステータの分解斜視図を示す。

【図10】本開示の１つ以上の実施形態による図１の混合装置の実施形態の断面図を示す。

【図11】本開示の１つ以上の実施形態による図１の混合装置の実施形態の断面図を示す。

【図12A】本開示の１つ以上の実施形態によるロータの実施形態の斜視図を示す。

【図12B】本開示の１つ以上の実施形態によるロータの実施形態の斜視図を示す。

【図12C】本開示の１つ以上の実施形態によるロータの実施形態の斜視図を示す。

【図13】本開示の１つ以上の実施形態による混合システムの概略図を示す。

【図14】本開示の１つ以上の実施形態による混合システムの概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本明細書に提示される例示は、任意の特定の混合装置、混合システム、またはそれらの部品の実際の図であることを意味するものではなく、例示的な実施形態を説明するために使用される理想化された表現にすぎない。図面は、必ずしも縮尺通りではない。

【0008】

本明細書で使用するとき、所与のパラメータに関して「実質的に」という用語は、所与のパラメータ、特性、又は条件が許容可能な製造公差内など、わずかな程度の変動で満たされることを当業者が理解する程度を意味すると共に含む。例えば、実質的に満たされるパラメータは、少なくとも約９０％満たされてもよく、少なくとも約９５％満たされてもよく、少なくとも約９９％満たされてもよく、または少なくとも約１００％満たされてもよい。

【0009】

本明細書で使用するとき、「第１の」、「第２の」、「上」、「下」などの関係用語は、概して、開示および添付の図面を理解する際の明瞭さおよび便宜のために使用され、文脈がそうでないことを明らかに示す場合を除き、任意の特定の選択、配向、または順序を意味しないか、またはそれに依存しない。

【0010】

本明細書で使用するとき、用語「及び／又は」は、関連する列挙された項目のうちの１つ以上の任意の及び全ての組み合わせを意味すると共に含む。

【0011】

本明細書で使用するとき、用語「垂直」及び「横方向」は、図に示されるような向きを指す。

【0012】

本明細書で使用するとき、用語「磁性材料」は、強磁性材料、フェリ磁性材料、反強磁性材料、及び常磁性材料を意味すると共に含む。

【0013】

空気、酸素、オゾンなどのガス状流体を、水、溶媒などの液体に分散または混合することは、製造プロセスにおける洗浄ステップなどのプロセスのための洗浄流体を生成するために使用される。例えば、オゾン処理水は、ウエハ洗浄、フォトレジスト除去、ダイシング後の洗浄、積層前の粒子除去などの半導体デバイスの製造プロセス中の、いくつかの異なる洗浄ステップにおいて利用され得る。液体中に混合されるガス状流体の割合を増加させることは、得られる混合物の洗浄特性を向上させることができる。

【0014】

オゾン反応器は、オゾンを液体に混合するために使用される一般的なツールである。オゾン反応器は、液体を有するチャンバを含み、チャンバの下部の液体中にオゾンを提供して、オゾンガスの気泡が液体を通って移動するとき、オゾンガスが液体中に分散することを可能にする。オゾンは、液体中に完全に分散されないことがあり、その結果、流体中に分散していないオゾンの大きな気泡が生じる。オゾンまたは他のガスを乱流および／または他の混合成分と混合することにより、液体中に分散されるガスの量を増加させることができる。流体中に分散されるガスの量を増加させることは、関連する流体の洗浄特性を向上させることができる。流体の洗浄特性を向上させることは、関連する洗浄プロセスの効率を向上させ、かつ／またはプロセスで使用される洗浄流体の量を減らすことができる。

【0015】

図１は、本開示による混合装置１００の実施形態を示す。混合装置１００は、本体１０２及びフローハウジング１０４を含むことができる。本体１０２は、モータ（例えば、直流モータ、交流モータなど）、混合装置１００のための駆動部品、および／または混合チャンバを含み得る。本体１０２は、ポート１０６を含み得る。ポート１０６は、電力および／または電気信号（例えば、電気）が外部電源および／またはコントローラ／駆動装置から、本体１０２内のモータに伝達されることを可能にする。本体１０２は、取付構造１０８を含むことができる。

【0016】

取付構造１０８は、混合装置１００を静止物（例えば、壁、床、取付パッド、構造、フレームなど）に固定するために使用され得る。いくつかの実施形態では、取付構造１０８は、少なくとも１つの孔１１２（例えば、スロット、開口部など）がその中を延びるフランジ１１０を含んでも良い。孔１１２は、ボルト、スタッド、ねじ、ストラップ（例えば、金属ストラップ、ポリマーストラップ、布ストラップ、ナイロンストラップ、バンドストラップ、クランプストラップなど）、ケーブル、ブラケット、フックなどの取付ハードウェアを受け止めるように構成されても良い。いくつかの実施形態では、取付構造１０８は、一体型取付ハードウェア（例えば、スタッド、クランプ、ねじ付きインサートなど）を含んでもよい。

【0017】

本体１０２は、また、本体１０２から延びる１つ以上のフィン１１４（例えば、突起、プレートなど）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、フィン１１４は、本体１０２内のモータまたは他の部品からの熱の伝達（例えば、モータの冷却）を補助するように構成されてもよい。フィン１１４は、直線状（例えば、実質的に直線状）であり、本体１０２から半径方向外向きに延在し、図１に示されるように、本体１０２の長軸に平行に配向され得る。いくつかの実施形態では、フィン１１４は、中心軸Ｌ１００を中心に円周方向に延びる（例えば、一連のリング、螺旋、螺旋などの）実質的に円形（例えば、環状など）であってもよい。

【0018】

フローハウジング１０４は、バックプレート１２０を含むことができる。バックプレート１２０は、１つまたは複数の冷却ポート１２２を含むことができる。冷却ポート１２２は、流体（例えば、空気、水など）流をフィン１１４を覆うように向けるように構成され得る。いくつかの実施形態では、冷却ポート１２２は、受動的な流体流を方向付けるように構成され得る。いくつかの実施形態では、ファンまたはポンプなどの補助装置が、バックプレート１２０に結合され、流体流を冷却ポート１２２を通ってフィン１１４の上を流れるように強制するように構成され得る。例えば、補助装置は、流体がフィン１１４の上を流れ、次に補助装置によって冷却ポート１２２を通して引き込まれるように、流体流を冷却ポート１２２を通して引き込むように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、補助装置が、流体を冷却ポート１２２を通して、次にフィン１１４の上を強制的に流れるように構成され得る。

【0019】

フローハウジング１０４は、第１の流体ポート１１６および第２の流体ポート１１８を含むことができる。流体は、フローハウジング１０４に第１の流体ポート１１６を通って入り得る。第１の流体ポート１１６を通って入る流体は、液体（例えば、水）および気体（例えば、空気、オゾンなど）などの複数の流体を含み得る。混合装置１００は、流体が第２の流体ポート１１８から流出する前に、複数の流体を混合して、流体の実質的に均質な混合物を形成するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、本体１０２またはフローハウジング１０４は、追加の流体を受け取るように構成された追加の入口ポートを含み、追加の流体は、本体１０２内の混合チャンバ内の第１の流体ポート１１６を通して受け入れた流体と混合される。例えば、第１の流体ポート１１６を通して受け入れられた流体は、液体などの単一の流体であってもよく、追加の入口ポートを通して受け入れられた流体は、図１０および図１１において以下でさらに詳細に説明されるように、気体などの別の流体であってもよい。流体は、第２の流体ポート１１８を通って流出する前に、混合装置１００の本体１０２内の混合チャンバ内で、実質的に均質な混合物へと組み合わされて混合され得る。

【0020】

図２は、混合装置１００の断面図を示す。本体１０２は、ステータアセンブリ２２０およびロータアセンブリ２３０を囲むことができる。ロータアセンブリ２３０は、ステータアセンブリ２２０内に配置しても良く、ロータアセンブリ２３０およびステータアセンブリ２２０は、ロータアセンブリ２３０とステータアセンブリ２２０との間に混合チャンバ２０２を画定しても良い。以下にさらに詳細に説明されるように、ロータアセンブリ２３０は、ステータアセンブリ２２０に対して回転して、ステータアセンブリ２２０とロータアセンブリ２３０との間の混合チャンバ２０２内に混合作用を生成するように構成され得る。

【0021】

ステータアセンブリ２２０は、１つまたは複数の永久磁石２２２と、１つまたは複数の駆動磁石２２４とを含むことができる。駆動磁石２２４は、例えば、電磁石、巻線、整流子、コイル、電機子などであってもよく、ロータアセンブリ２３０の周りに磁場を生成するように構成される。１つまたは複数の永久磁石２２２は、実質的に環状（たとえば、リング形状、円形など）であり得る。永久磁石２２２は、スペーサ２２６（例えば、シム、環状リングなど）に当接してもよい。ステータアセンブリ２２０は、さらに、プル磁石２２８およびリフト磁石２２９を含むことができる。プル磁石２２８およびリフト磁石２２９は、ステータに対するロータアセンブリ２３０の位置を制御または維持するように構成され得る。いくつかの実施形態では、プル磁石２２８およびリフト磁石２２９のうちの少なくとも１つは、電磁石であってもよい。いくつかの実施形態では、プル磁石２２８およびリフト磁石２２９のうちの少なくとも１つは、永久磁石であってもよい。

【0022】

ロータアセンブリ２３０は、１つまたは複数の相補的永久磁石２３２、電機子２３４、スペーサ２３６、および相補的プル磁石２３８を含むことができる。相補的永久磁石２３２および電機子２３４は、実質的に環状の形状であってもよい。電機子２３４は、例えば、コイル、巻線、導体、永久磁石などであり、駆動磁石２２４によって生成された磁界からロータアセンブリ２３０に回転力を生成するように構成される。相補的永久磁石２３２は、ステータアセンブリ２２０の永久磁石２２２と、軸方向に、長軸Ｌ１００に沿って、実質的に一直線状に配列される。相補的プル磁石２３８は、ステータアセンブリ２２０のプル磁石２２８と軸方向に実質的に直線的に配列されなくてもよい。

【0023】

いくつかの実施形態では、永久磁石２２２および相補的永久磁石２３２によって生成される磁場は、受動ベアリング（たとえば、磁気ベアリング、非接触ベアリングなど）を形成し得る。例えば、永久磁石２２２および相補的永久磁石２３２は、永久磁石２２２と相補的永久磁石２３２との間に反発力を誘導するように構成されてもよい。反発力は、ロータアセンブリ２３０をステータアセンブリ２２０内に浮かせても良く、その結果、ロータアセンブリ２３０は、ステータアセンブリ２２０といかなるポイントにおいても物理的に接触しない。そのような非接触相互作用は、モータ内の摩擦損失を低減することができる。非接触相互作用は、さらに、ロータアセンブリ２３０とステータアセンブリ２２０との間に形成される空間が混合チャンバ２０２を形成することを可能にし、流体が混合チャンバ２０２を通ってロータアセンブリ２３０とステータアセンブリ２２０との間の空間において流れることを可能にする。

【0024】

いくつかの実施形態では、永久磁石２２２および相補的永久磁石２３２のうちの少なくとも１つは、比較的高強度の磁性材料から形成され得る。高強度磁性材料は、少なくとも約５ＭＧＯｅ、例えば少なくとも約４２ＭＧＯｅ、少なくとも約５２ＭＧＯｅの最大エネルギー積を有することができる。いくつかの実施形態では、永久磁石２２２および相補的永久磁石２３２のうちの少なくとも１つは、アルニコ（例えば、アルミニウム、ニッケルおよびコバルトの合金）、ネオジム合金、またはサマリウムコバルト合金などの磁性材料から形成され得る。

【0025】

いくつかの実施形態では、プル磁石２２８および相補的プル磁石２３８は、ステータアセンブリ２２０に対するロータアセンブリ２３０の軸方向位置を制御するように構成され得る。例えば、プル磁石２２８は、図４に関して以下でより詳細に説明するように、相補的プル磁石２３８に軸方向の力を誘導するように構成され得る。プル磁石２２８および相補的プル磁石２３８は、電子コントローラによって制御され得る。例えば、コントローラ２６０は、ステータアセンブリ２２０内に収容されてもよい。プル磁石２２８および相補的プル磁石２３８用のコントローラおよび制御システムの例は、２０２０年２月３日に出願され「ジャーナリングおよび磁気的に軸方向に位置決めするロータのための磁石を有するポンプ、および関連する方法」と題された米国特許出願第１６／７７９，９４４号に記載されている。この開示は、リファレンスによりその全体を本明細書に組み込む。いくつかの実施形態では、電子コントローラは、外部に（例えば、ステータアセンブリ２２０から離れて）配置されてもよい。

【0026】

ロータアセンブリ２３０および／またはステータアセンブリ２２０は、不平坦面２４０を含むことができる。不平坦面２４０は、ロータアセンブリ２３０がステータアセンブリ２２０に対して回転するときに、混合チャンバ２０２内の流体に乱流を生成するように構成され得る。本明細書で使用するとき、不平坦面は、リッジ、バンプ、ディボット、ディンプル、チャネルなどの複数の突出部及び／又は窪み部を含む粗い面（例えば、平坦でない）であり、比較的平坦な又は滑らかな面を遮る面に形成されている。以下でさらに詳細に説明するように、不平坦面２４０は、凹部（例えば、チャネルまたはディボット）または突出部（例えば、バンプまたはリッジ）のパターンを含むことができる。ロータアセンブリ２３０がステータアセンブリ２２０に対して回転するとき、不平坦面２４０の表面形状は、混合チャンバ２０２内の流体と相互作用して、渦及び乱流を発生させ、混合チャンバ２０２内に存在する流体を混合させる。

【0027】

いくつかの実施形態では、ロータアセンブリ２３０の外面とステータアセンブリ２２０の内面の両方が、不平坦面２４０を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ロータアセンブリ２３０の外面上の不平坦面２４０の表面形状は、ステータアセンブリ２２０の内面の表面形状とは異なっていても良い。例えば、ロータアセンブリ２３０の外面は、ゴルフボールの表面と同様のディボットなどのディボットのパターンを含むことがあり、ステータアセンブリ２２０の内面は、一連の線形リッジおよびチャネルを含むことがある。いくつかの実施形態では、ロータアセンブリ２３０の外面およびステータアセンブリ２２０の内面のうちの一方のみが、不平坦面２４０を含んでもよい。

【0028】

いくつかの実施形態では、混合ブレード、インペラ、フィンなどの追加の部品２５０がロータアセンブリ２３０に接続（たとえば、取付、結合など）されることがあり、その結果、ロータアセンブリ２３０の任意の回転が、追加の部品２５０に付与され、かつ／または、追加の部品２５０の任意の回転がロータアセンブリ２３０に付与される。追加の部品２５０及びそれらへの接続の例は、２０２０年２月３日に出願され「ジャーナリングおよび磁気的に軸方向に位置決めするロータのための磁石を有するポンプ、および関連する方法」と題された米国特許出願第１６／７７９，９４４号に記載されており、その開示は、リファレンスによりその全体が本明細書に組み込まれている。

【0029】

混合装置１００は、混合装置１００を通る流れを生成するように構成された外部ポンプ装置と共に使用されてもよい。混合装置１００は、混合プロセスを支援するように構成されたインペラまたは他のポンピング部品を含むことができ、混合装置１００内の流体流を支援しても良い。混合装置は、流体が混合チャンバ２０２を通過した後に流体内に残る気泡などの気体のポケットが、インペラまたはポンピング部品でエアロックまたは蒸気ロック状態を引き起こすことを防止するポンピング力の主な供給源でなくてもよい。エアロック状態は、より多くの流体が、インペラまたは他のポンピング部品を有する領域に入ることを実質的に防止し、そして、過剰な熱および／またはキャビテーションによる損傷につながることがある。

【0030】

いくつかの実施形態では、ロータアセンブリ２３０がステータアセンブリ２２０に対して回転すると、電機子２３４と駆動磁石２２４との間でエネルギが伝達され得る。例えば、電気が、駆動磁石２２４に供給され、駆動磁石２２４は、電機子２３４に回転力を生成する。回転力は、ロータアセンブリ２３０をステータに対して回転させることができる。別の実施形態では、追加の部品２５０の回転が、ロータアセンブリ２３０をステータに対して回転させ得る。電機子２３４が駆動磁石２２４に対して回転すると、電機子２３４は、電気エネルギを生成する駆動磁石２２４に電流を誘導させることができる。

【0031】

図３は、図２の混合装置１００の実施形態の永久磁石２２２および相補的永久磁石２３２の拡大図を示す。ロータアセンブリ２３０は、ロータアセンブリ２３０の異なる部品を保持し、且つ分離するように構成された複数の構造セクションを含むことができる。例えば、ロータアセンブリ２３０は、相補的永久磁石２３２を第１の軸方向端部３０６上に保持するように構成されたフロント保持構造３０４を有するフロント支持体３０２を含むことができる。第１の相補的永久磁石２３２ａは、フロント保持構造３０４に対して配置されてもよい。スペーサ２３６は、第１の相補的永久磁石２３２ａと第２の相補的永久磁石２３２ｂとの間に配置され得る。第２の相補的永久磁石２３２ｂは、電機子支持体３０８によって所定の位置に固定されてもよい。電機子支持体３０８は、第１および第２の相補的永久磁石２３２ａ、２３２ｂおよびスペーサ２３６をフロント保持構造３０４とフロント中心スペーサ３１０との間に挟むように構成されたフロント中心スペーサ３１０を含むことができる。

【0032】

いくつかの実施形態では、フロント保持構造３０４とフロント中心スペーサ３１０との間の空間が調整可能であってもよい。例えば、電機子支持体３０８は、フロント支持体３０２上に螺合されてもよい。いくつかの実施形態では、電機子支持体３０８が、電機子支持体３０８の内面上のねじ山を有するカラーであってもよい。電機子支持体３０８は、フロント支持体３０２の外面上のねじ山とインターフェースするように構成されている。いくつかの実施形態では、フロント支持体３０２と電機子支持体３０８との間のインターフェースは、電機子支持体３０８がフロント支持体３０２に沿って軸方向に摺動することができるように、比較的滑らかである。電機子支持体３０８およびフロント支持体３０２は、別のハードウェア（例えば、ボルト、ネジ、スタッド、スプリングクランプ、ネジクランプなど）を用いて、フロント保持構造３０４とフロント中心スペーサ３１０との間に、第１および第２の相補的永久磁石２３２ａ、２３２ｂ、およびスペーサ２３６をクランプすることができる。

【0033】

ステータアセンブリ２２０内の永久磁石２２２は、同様の保持構造を含むことができる。例えば、ステータアセンブリ２２０は、フロント保持部品３１２と、第２のフロント保持部品３１８とを含む。フロント保持部品３１２は、第１の永久磁石２２２ａの前端３１６に接触するように構成されている。第２のフロント保持部品３１８は、フロント保持部品３１２と第２の保持部品３１８との間に、スペーサ２２６と同様に、第２の永久磁石２２２ｂおよび第１の永久磁石２２２ａを挟むように構成されている。いくつかの実施形態では、フロント保持部品３１２および第２のフロント保持部品３１８は、ボルト接続を使用して互いにクランプされてもよい。他の実施形態では、フロント保持部品３１２および第２のフロント保持部品３１８は、螺合接続、または電機子支持体３０８およびフロント支持体３０２に関して上で概説されたものと同様の他の接続と一緒にクランプされてもよい。いくつかの実施形態では、フロント保持部品３１２および第２のフロント保持部品３１８は、ステータアセンブリ２２０の一部であってもよい。いくつかの実施形態では、フロント保持部品３１２および第２のフロント保持部品３１８は、本体１０２の一部であってもよい。いくつかの実施形態では、フロント保持部品３１２および第２のフロント保持部品３１８は、本体１０２の部品とステータアセンブリ２２０の部品との組み合わせであってもよい。

【0034】

いくつかの実施形態では、位置センサ３２０が、位置インジケータ３２２と実質的に直線状に配列されたステータアセンブリ２２０内に配置される。いくつかの実施形態では、位置インジケータ３２２は、永久磁石であってもよい。いくつかの実施形態では、位置インジケータ３２２は、加熱部品、反射部品など、位置センサ３２０と相互作用するように構成された別の部品であってもよい。位置センサ３２０は、ステータアセンブリ２２０に対するロータアセンブリ２３０の軸方向位置に対応する信号を生成するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、センサ３２０は、磁気近接センサ、ホール効果センサ、超音波センサ、誘導センサ、レーザセンサ、光センサ、容量センサ、赤外線センサなどであってもよい。いくつかの実施形態では、コントローラ２６０は、位置センサ３２０からの信号をモニタすることができる。コントローラ２６０は、以下に詳細に説明されるように、プル磁石２２８への電力を調整することによって、ロータアセンブリ２３０の軸方向位置を制御して、ロータアセンブリ２３０に作用する軸方向の力を調整することができる。

【0035】

位置センサ３２０は、接続部３３０を介してフロント保持部品３１２に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、接続部３３０は、図３に示されるようなボルト接続部であってもよい。いくつかの実施形態では、接続部３３０は、接着剤またはエポキシなどの接着剤接続部であってもよい。いくつかの実施形態では、接続部３３０は、スプリングクランプ、ボルトクランプなどのクランプ接続部であってもよい。コントローラ２６０は、位置センサ３２０からの読み取り値を、定義された閾値と比較することができる。いくつかの実施形態では、ダメージが生じる前にアラームが混合装置１００の動作を停止し得るような位置に、しきい値が定義される。コントローラ２６０は、ロータアセンブリ２３０の軸方向位置を、約０．５ｍｍ以内、またはさらには約０．２５ｍｍ以内に制御するように構成され得る。

【0036】

図４は、図２に示される混合装置１００の実施形態のプル磁石２２８および相補的プル磁石２３８の拡大図を示す。プル磁石２２８および相補的プル磁石２３８によって生成される磁場は、ロータアセンブリ２３０に作用する軸方向の力を生成する。ロータアセンブリ２３０を所望の軸方向位置に維持するように、軸方向力を調整することができるように、プル磁石２２８は、電磁石であってもよい。例えば、ロータアセンブリ２３０および相補的プル磁石２３８がリアハウジング面２４２から離れる軸方向に移動する場合、プル磁石２２８は、リアハウジング面２４２に向かって増大した軸方向力を生成することができる。あるいは、ロータがリアハウジング面２４２に近すぎるかまたは接触している場合、プル磁石２２８は、軸方向の力を減少させるか、または相補的プル磁石２３８およびロータアセンブリ２３０をリアハウジング面２４２から離れるように押す反発力を誘発することができる。いくつかの実施形態では、ロータアセンブリ２３０の部品への損傷が実質的に防止されるように、リアハウジング面２４２は、ロータアセンブリ２３０の軸方向位置を公差内に維持するように構成されたハードストップであってもよい。

【0037】

いくつかの実施形態では（例えば、混合装置１００がステータの軸を垂直方向にして設置されるとき）、リフト磁石２２９は、アセンブリの一部でなくてもよい。他の実施形態では（例えば、混合装置１００がステータの軸を水平面にして設置される場合）、リフト磁石２２９は、相補的プル磁石２３８を反発するように構成された永久磁石であってもよい。リフト磁石２２９は、プル磁石２３８付近のステータアセンブリ２２０の端部に配置されてもよい。リフト磁石２２９は、ロータアセンブリ２３０に負荷を導入することができる。負荷は、相補的プル磁石２３８が重力方向に半径方向に下降するにつれて増加し、相補的プル磁石２３８が重力方向に半径方向に上昇するにつれて減少し得る。

【0038】

図５は、混合装置１００の分解図を示す。ステータアセンブリ２２０およびロータアセンブリ２３０は、軸Ｌ１００を中心に実質的に同軸である。ロータアセンブリ２３０は、ステータアセンブリ２２０によって画定される穴５０２内に少なくとも部分的に配置されるように構成されている。ロータアセンブリ２３０は、ステータアセンブリ２２０の穴５０２内で回転するように構成されている。上述のように、ロータアセンブリ２３０の外面５０８は、不平坦面２４０を含むことができる。不平坦面２４０は、ロータアセンブリ２３０の外面５０８の周りに配置された、線形部（例えば、線形チャネル又は線形リッジ）、ディンプル、ディボット、バンプ等のような不平坦部５１２のパターンを含むことができる。ステータアセンブリ２２０の内面５１０も、不平坦面２４０を含むことができる。ステータアセンブリ２２０の不平坦面２４０も、ステータアセンブリ２２０の内面５１０の周りに配置された、線形リッジおよび／またはチャネル、ディンプル、ディボット、バンプなどの不平坦部５１４のパターンを含んでもよい。

【0039】

ロータアセンブリ２３０は、ロータアセンブリ２３０の第１の端部５０４の近くに入口５０６を含む。入口５０６は、流体が、ロータアセンブリ２３０の第１の端部５０４を通ってロータアセンブリ２３０に入ることを可能にする。流体は、ロータアセンブリ２３０の中央領域を通る経路を通過し、その後、
ロータアセンブリ２３０の外面５０８とステータアセンブリ２２０の内面５１０との間のステータアセンブリ２２０の穴５０２内に形成された混合チャンバ２０２を通過する。いくつかの実施形態では、入口５０６に入る流体は、混合チャンバ２０２内で混合される流体の両方を含んでもよい。他の実施形態では、混合装置１００は、第２の流体を受け入れるように構成された第２の入口を含むことができる。

【0040】

図６は、ロータアセンブリ２３０の部分分解図を示す。ロータアセンブリ２３０は、シェル６０２内に収容される。シェル６０２は、また、ロータアセンブリ２３０の外面５０８を提供することができる。ロータアセンブリ２３０の外面５０８の上を、流体は、ロータアセンブリ２３０の内部品に直接接触することなく流れることができる。いくつかの実施形態では、シェル６０２は、ポリマー（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）など）、非鉄金属（例えば、アルミニウム、銅、ステンレス鋼など）などの非鉄材料から形成される。いくつかの実施形態では、シェル６０２は、耐腐食性材料（例えば、ポリマー、アルミニウムなど）から形成されてもよく、または耐腐食性コーティング（例えば、ゴムコーティング、ポリマーコーティングなど）を有しても良い。

【0041】

上述のように、シェル６０２の外面５０８は、隆起部、窪み部などの不平坦部５１２のパターンを含む不平坦面２４０であってもよい。いくつかの実施形態では、シェル６０２の外面５０８は、実質的に滑らかな面であってもよい。例えば、混合チャンバ２０２は、ステータアセンブリ２２０の内面５１０上の不平坦面２４０、および／またはシェル６０２の移動する外面５０８と流体との間の摩擦力に依存して、混合チャンバ２０２内の流体に乱流を誘起することができる。

【0042】

ロータアセンブリ２３０は、中心シャフト６０６上に同心状に組み立てられてもよい。いくつかの実施形態では、中心シャフト６０６は、中空であってもよい。例えば、中心シャフト６０６は、シャフト６０６の長手方向を通る開口部、通路、または経路を画定してもよい。流体は、中心シャフトを通って流れることができる。例えば、流体は、シェル６０２の外面５０８の周りを、次に、中心シャフト６０６を通って循環することができ、または、流体は、まず、中心シャフト６０６を通過し、次に、シェル６０２の外面５０８の周りを出ることができる。

【0043】

中心シャフト６０６は、フロント接続部品６０８に接続（例えば、取り付け、結合等）されてもよい。いくつかの実施形態では、中心シャフト６０６は、ハードウェア（例えば、ねじ、ボールド、スタッド、リベット、ピンなど）でフロント接続部品６０８に取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、中心シャフト６０６は、接着剤（例えば、接着剤、エポキシなど）、溶接、またはんだでフロント接続部品６０８に取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、中心シャフト６０６は、締まり嵌め（例えば、圧入、摩擦嵌めなど）によってフロント接続部品６０８に取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、中心シャフト６０６は、フロント接続部品６０８の一部として形成されてもよい。例えば、中心シャフト６０６は、フロント接続部品６０８から押し出し又は引き出しされてもよく、又はフロント接続部品６０８及び中心シャフト６０６は、鍛造又は成形などのプロセスで形成されてもよい。いくつかの実施形態では、中心シャフト６０６は、いくつかの取り付け手段の組み合わせを介してフロント接続部品６０８に取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、シェル６０２は、溶接、接着、ねじ接続、機械的締結具などによってフロント接続部品６０８に接続するように構成されてもよい。

【0044】

フロント接続部品６０８に続いて、ロータアセンブリ２３０は、相補的永久磁石２３２およびスペーサ２３６のパターンを含むことができる。相補的永久磁石２３２は、ステータアセンブリ２２０（図２および図９）内の対応する永久磁石２２２と相互作用して磁気ベアリングを形成するように構成され得る。スペーサ２３６は、ロータアセンブリ２３０が組み立てられると、相補的永久磁石２３２を正しい軸方向位置に位置決めし、相補的永久磁石２３２を所定位置に維持するように構成される。スペーサ２３６は、相補的永久磁石２３２の正しい軸方向位置を画定するために、異なる位置で異なる厚さを有しても良い。相補的永久磁石２３２およびスペーサ２３６は、フロント磁気ベアリングアセンブリ６２０およびリア磁気ベアリングアセンブリ６２２を形成するように配置されてもよい。フロント磁気ベアリングアセンブリ６２０およびリア磁気ベアリングアセンブリ６２２の各々は、少なくとも１つの相補的永久磁石２３２および少なくとも１つのスペーサ２３６を含むことができる。いくつかの実施形態では、フロント磁気ベアリングアセンブリ６２０は、少なくとも１つのスペーサ２３６によって分離された少なくとも２つの相補的永久磁石２３２を含むことができる。同様に、リア磁気ベアリングアセンブリ６２２は、少なくとも１つのスペーサ２３６によって分離された少なくとも２つの相補的永久磁石２３２を含むことができる。別の実施形態では、フロント磁気ベアリングアセンブリ６２０およびリア磁気ベアリングアセンブリ６２２のうちの少なくとも１つは、少なくとも２つのスペーサ２３６によって分離された少なくとも３つの相補的永久磁石２３２を含むことができる。いくつかの実施形態では、フロント磁気ベアリングアセンブリ６２０および／またはリア磁気ベアリングアセンブリ６２２は、４つ、５つ、６つ、またはそれ以上の相補的永久磁石２３２などの追加の相補的永久磁石２３２を含むことができる。同様に、フロント磁気ベアリングアセンブリ６２０および／またはリア磁気ベアリングアセンブリ６２２は、３つ、４つ、５つ、６つ、またはそれ以上のスペーサ２３６などの追加のスペーサ２３６を含むことができる。

【0045】

いくつかの実施形態では、隣接する相補的永久磁石２３２が、ロータアセンブリ２３０内の隣接する相補的永久磁石２３２間に反発力を誘発し、相補的永久磁石２３２を、フロントおよび／またはリア中心スペーサ３１０、６１８ならびに／またはフロントおよび／またはリア保持構造３０４、６２６に対して押圧するように、フロント磁気ベアリングアセンブリ６２０およびリア磁気ベアリングアセンブリ６２２のうちの１つまたは複数における隣接する相補的永久磁石２３２は、互いに反対の極性に向けられていてもよい。いくつかの実施形態では、隣接する相補的永久磁石２３２がロータアセンブリ２３０において隣接する相補的永久磁石２３２の間に吸引力を誘発して、相補的永久磁石２３２を、隣接する相補的永久磁石２３２の間のスペーサ２３６に対して引っ張るように、フロント磁気ベアリングアセンブリ６２０およびリア磁気ベアリングアセンブリ６２２のうちの１つまたは複数の中で隣接する相補的永久磁石２３２が、同じ極性に向けられていてもよい。

【0046】

位置インジケータ３２２は、フロント磁気ベアリングアセンブリ６２０およびリア磁気ベアリングアセンブリ６２２のうちの一方の端部に配置されてもよい。例えば、位置インジケータ３２２は、フロント磁気ベアリングアセンブリ６２０の前方で、フロント磁気ベアリングアセンブリ６２０とフロント接続部品６０８との間に配置されてもよい。位置インジケータ３２２は、ステータアセンブリ２２０内の位置センサ３２０と相互作用するように構成され得る（図３）。

【0047】

電機子２３４は、２つの中心スペーサ３１０、６１８の間に配置され得る。フロント中心スペーサ３１０は、電機子２３４とフロント磁気ベアリングアセンブリ６２０との間に配置されてもよい。リア中心スペーサ６１８は、電機子２３４とリア磁気ベアリングアセンブリ６２２との間に配置されてもよい。フロントおよびリア磁気ベアリングアセンブリ６２０、６２２、中心スペーサ３１０、６１８、および電機子２３４のアセンブリは、フロント保持構造３０４とリア保持構造６２６との間に固定され得る。

【0048】

電機子２３４は、ステータアセンブリ２２０（図５）によって提供される磁気インパルスを回転に変換するように構成され得る。電機子２３４の回転によってロータアセンブリ２３０全体を回転させることもできるように、電機子２３４は、ロータアセンブリ２３０に固定されてもよい。いくつかの実施形態では、電機子２３４の回転が中心シャフト６０６に直接伝達され、そして、中心シャフトが回転をフロント接続部品６０８および他の回転部品に伝達するように、電機子２３４は、中心シャフト６０６に固定されてもよい。いくつかの実施形態では、電機子２３４は、フロント中心スペーサ３１０およびリア中心スペーサ６１８のうちの少なくとも１つに固定される。そして、フロント中心スペーサ３１０およびリア中心スペーサ６１８のうちの少なくとも１つは、対応するフロントおよび／またはリア磁気ベアリングアセンブリ６２０、６２２に接続される。フロントおよび／またはリア磁気ベアリングアセンブリ６２０、６２２は、それぞれのフロントまたはリア保持構造３０４、６２６に接続されてもよい。フロント保持構造３０４は、中心シャフト６０６および／またはフロント接続部品６０８のうちの少なくとも１つに接続されてもよく、リア保持構造６２６は、中心シャフト６０６に接続されてもよい。そのような実施形態では、電機子２３４は、回転を、一連の相互接続された部品を介して、中心シャフト６０６および／またはフロント接続部品６０８に伝達することができる。

【0049】

ロータアセンブリ２３０は、リア保持構造６２６の後方（例えば、後方、後続等）に配置された相補的プル磁石２３８を含むことができる。相補的プル磁石２３８は、ステータアセンブリ２２０（図５）内の少なくとも１つの対応するプル磁石２２８（図２および図９）と相互作用して、ステータアセンブリ２２０内のロータアセンブリ２３０の軸方向位置を維持および／または修正するように構成されている。いくつかの実施形態では、相補的プル磁石２３８は、中心シャフト６０６に固定されてもよい。いくつかの実施形態では、相補的プル磁石２３８は、リア保持構造６２６に固定されてもよい。いくつかの実施形態では、相補的プル磁石２３８は、シェル６０２によってロータアセンブリ２３０に固定されてもよい。

【0050】

いくつかの実施形態では、ロータアセンブリ２３０は、容易に分解および再組み立てされるように構成されてもよく、その結果、相補的永久磁石２３２、スペーサ２３６、電機子２３４、相補的プル磁石２３８などの個々の部品は、必要に応じて取り外され、交換される。例えば、個々の部品は、個々の部品が摩耗、破損、またはその他の欠陥があるときに交換されてもよい。いくつかの実施形態では、ロータアセンブリ２３０は、ユニットとして交換されるように構成されてもよい。例えば、ロータアセンブリ２３０は、ステータアセンブリ２２０から取り外されてもよく（図５）、交換用ロータアセンブリ２３０は、その場所に挿入されてもよい。いくつかの実施形態では、ロータアセンブリ２３０は、ユニットとして交換可能であり、かつ再構築可能であり得る。

【0051】

図７は、図６に示すロータアセンブリ２３０の一部の分解図を示す。フロント保持構造３０４は、ねじ山（例えば、パイプねじ山、機械ねじ山など）、溝、リッジ、タブなどの外部インターフェース構造７０２を含み、フロント中心スペーサ３１０内の相補的内部インターフェース構造７０４とインターフェースするように構成されている。相補的内部インターフェース構造７０４は、フロント保持構造３０４の外部インターフェース構造７０２を受容して、フロント保持構造３０４をフロント中心スペーサ３１０に固定するように構成されてもよい。

【0052】

フロント保持構造３０４とフロント中心スペーサ３１０との間の距離は、外部インターフェース構造７０２と相補的内部インターフェース構造７０４との間の境界によって画定され得る。いくつかの実施形態では、フロント保持構造３０４とフロント中心スペーサ３１０との間の距離は、一定であってもよい（例えば、フロント磁気ベアリングアセンブリ６２０のサイズにかかわらず、ロータアセンブリ２３０が組み立てられるたびに、距離を同じままにする）。いくつかの実施形態では、フロント保持構造３０４とフロント中心スペーサ３１０との間の距離は、調整可能であってもよい。例えば、外部インターフェース構造７０２と相補的内部インターフェース構造７０４との間の螺合インターフェースによって、フロント保持構造３０４がフロント中心スペーサ３１０の内部へまたは外に螺合されると、フロント保持構造３０４とフロント中心スペーサ３１０との間の距離を変えることを可能にし得る。

【0053】

リア保持構造６２６も、外部インターフェース部品７０６を含んでもよい。いくつかの実施形態では、リア中心スペーサ６１８は、外部インターフェース部品７０６とインターフェースするように構成された相補的内部インターフェース部品７０８を含むことができる。いくつかの実施形態では、外部インターフェース部品７０６は、フロント中心スペーサ３１０の内部インターフェース構造７０４とインターフェースするように構成され得る。

【0054】

リア保持構造６２６とリア中心スペーサ６１８との間の距離は、外部インターフェース部品７０６と相補的内部インターフェース部品７０８との間のインターフェースによって画定され得る。いくつかの実施形態では、リア保持構造６２６とリア中心スペーサ６１８との間の距離は、一定であってもよい（例えば、距離は、リア磁気ベアリングアセンブリ６２２のサイズに拘らず、ロータアセンブリ２３０が組み立てられるたびに、同じままである）。いくつかの実施形態では、リア保持構造６２６とリア中心スペーサ６１８との間の距離は、ねじ山付きインターフェースなどによって調整可能であってもよい。

【0055】

リア保持構造６２６とフロント中心スペーサ３１０との間の距離は、外部インターフェース部品７０６と相補的内部インターフェース構造７０４との間のインターフェースによって画定され得る。いくつかの実施形態では、リア保持構造６２６とフロント中心スペーサ３１０との間の距離は、一定でも良い（例えば、距離は、リア中心スペーサ６１８および電機子２３４と組み合わされたリア磁気ベアリングアセンブリ６２２のサイズに拘らず、ロータアセンブリ２３０が組み立てられるたびに、同じままである）。いくつかの実施形態では、リア保持構造６２６とフロント中心スペーサ３１０との間の距離は、ねじ山付きインターフェースによって調整可能であってもよい。

【0056】

いくつかの実施形態では、リア保持構造６２６の外部インターフェース部品７０６と、リア中心スペーサ６１８の相補的内部インターフェース部品７０８との間のインターフェースが、フローティング接続であってもよい。例えば、リア中心スペーサ６１８は、リア中心スペーサ６１８がリア保持構造６２６に対して軸方向に移動することができるように、リア保持構造６２６に摺動可能に接続されてもよい。リア保持構造６２６とリア中心スペーサ６１８との間の距離は、電機子２３４および／またはリア磁気ベアリングアセンブリ６２２など、フロント中心スペーサ３１０とリア保持構造６２６との間の中間部品によって画定され得る。

【0057】

図８は、ステータアセンブリ８００およびステータスリーブ８０２（例えば、ハウジング、アイソレータ、壁など）の分解図を示す。ステータスリーブ８０２は、ポンプハウジングに固定され、ロータアセンブリ２３０（図５）とステータアセンブリ８００との間に配置されるように構成される。ロータアセンブリ２３０は、ステータスリーブ８０２の穴８０４に挿入することができる。いくつかの実施形態では、穴８０４は、ロータアセンブリ２３０にクリアランスフィット（例えば、僅かに大きい、若干大きいなど）を提供するようにサイズ決定されてもよい。例えば、穴８０４の内径が約２ｍｍから約４ｍｍまでの間など、ロータアセンブリ２３０の外径よりも大きい約５μｍから約５ｍｍまでの範囲内にあるように、穴８０４は、サイズが決められてもよい。穴８０４の内径とロータアセンブリ２３０の外径との差が、混合チャンバ２０２を画定し得る（図２）。

【0058】

ステータスリーブ８０２は、ステータスリーブ８０２の内面５１０（例えば、ロータアセンブリ２３０と対向する面（図５））に、不平坦部５１４（例えば、ディンプル、リッジ、羽根、溝、フィンなど）のパターンを含むことができる。内面５１０上のパターンは、ロータアセンブリ２３０（図５）とステータスリーブ８０２の内面５１０との間に画定される混合チャンバ２０２内に存在したりおよび／または流れる流体内に、乱流を誘発し得る。乱流は、混合チャンバ２０２内の流体間の混合を増加させることができる。例えば、
乱流は、個々の流体を、より小さい濃度（例えば、濃縮されたグループ）に分解させて、２つの流体間の接触量を増加させると共に、第２の流体（例えば、ガス）が第１の流体（例えば、液体）中により完全に分散することを可能にする。

【0059】

ステータスリーブ８０２は、ステータアセンブリ２２０内に少なくとも部分的に配置され得る。ステータスリーブ８０２は、ステータアセンブリ２２０をロータアセンブリ２３０から隔離するように構成され得る（図５）。ステータスリーブ８０２は、流体がステータアセンブリ２２０に接触することを実質的に防止しながら、流体がロータアセンブリ２３０の周りを流れることを可能にするように構成され得る。いくつかの実施形態では、ステータスリーブ８０２は、ロータアセンブリ２３０に障害が発生した場合（例えば、ロータアセンブリ２３０が破損した場合、ロータアセンブリ２３０が不適切にアラインされた場合など）、ステータアセンブリ２２０を接触または破片からシールドするように構成され得る。ステータスリーブ８０２は、ポリマー（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）など）、非鉄金属（例えば、アルミニウム、銅など）などの強力な非鉄材料から形成され得る。いくつかの実施形態では、ステータスリーブ８０２は、耐腐食性材料（例えば、ポリマー、アルミニウムなど）から形成されてもよく、または、耐腐食性コーティング（例えば、ゴムコーティング、ポリマーコーティングなど）を有しても良い。

【0060】

ステータアセンブリ２２０は、ステータスリーブ８０２を受け止めるように構成された穴８０８を画定する環状部品のアセンブリから形成され得る。いくつかの実施形態では、ステータアセンブリ２２０の環状部品は、ステータスリーブ８０２に装着（例えば、固定、取り付け等）されてもよい。いくつかの実施形態では、ステータアセンブリ２２０の環状部品は、外部本体、ハウジング、またはケーシング（例えば、本体１０２（図１））に取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、ステータアセンブリ２２０の環状部品は、ステータアセンブリ２２０の他の環状部品に取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、ステータアセンブリ２２０の環状部品は、上述の部品の組合せに取り付けられてもよい。

【0061】

図９は、図８のステータアセンブリ２２０の分解図を示す。ステータアセンブリ２２０の環状部品は、フロント磁気ベアリングアセンブリ９２０、リア磁気ベアリングアセンブリ９２２、駆動磁石２２４、フロント保持部品３１２、リア保持構造９２６、およびプル磁石２２８を含むことができる。フロント磁気ベアリングアセンブリ９２０およびリア磁気ベアリングアセンブリ９２２は、それぞれ、少なくとも１つの永久環状磁石２２２を含むことができる。いくつかの実施形態では、環状部品は、図６および図７に示されるロータアセンブリ２３０に関して上記で説明されたものと同様のスペーサを使用して位置決めされ得る。いくつかの実施形態では、スペーサは、本体１０２などの取付構造に一体化されてもよい（図２）。

【0062】

図６、図８、図９を参照すると、フロントおよびリア磁気ベアリングアセンブリ９２０、９２２は、ロータアセンブリ２３０のフロントおよびリア磁気ベアリングアセンブリ６２０、６２２と相互作用するように構成され得る。
例えば、ステータアセンブリ２２０のフロントおよびリア磁気ベアリングアセンブリ９２０、９２２は、各永久磁石２２２がロータアセンブリ２３０の対応する相補的永久磁石２３２と整列するように、（例えば、離間して）配置されてもよい。いくつかの実施形態では、各永久磁石２２２は、永久磁石２２２の極性（例えば、Ｎ極、Ｓ極）がロータアセンブリ２３０の対応する相補的永久磁石２３２の極性と整列するような向きに配置され、その結果、永久磁石２２２と、対応する相補的永久磁石２３２との間の磁場によって反発力が誘起される。いくつかの実施形態では、各永久磁石２２２は、永久磁石２２２の極性がロータアセンブリ２３０の対応する相補的永久磁石２３２の極性と反対になるような向きに配置され、その結果、引力が、永久磁石２２２と対応する相補的永久磁石２３２との間の磁場によって誘起される。いくつかの実施形態では、永久磁石２２２のうちのいくつかは、極性が、ロータの対応する相補的永久磁石２３２と直線的に配列されるように配列される。一方、他の磁石は、極性が対応する相補的永久磁石２３２と反対になるように配列される。例えば、フロント磁気ベアリングアセンブリ９２０の永久磁石２２２は、極性が、ロータアセンブリ２３０のフロント磁気ベアリングアセンブリ６２０の対応する相補的永久磁石２３２と直線的に配列されるように配列され、リア磁気ベアリングアセンブリ９２２の永久磁石２２２は、極性が、リア磁気ベアリングアセンブリ６２２の対応する相補的永久磁石２３２と反対になるように配列される。別の例では、フロント及びリア磁気ベアリングアセンブリ９２０、９２２の各々は、極性がロータアセンブリ２３０の対応する相補的永久磁石２３２と直線的に配列された少なくとも１つの永久磁石２２２と、極性がロータアセンブリ２３０の対応する相補的永久磁石２３２と反対となるように配列されている少なくとも１つの永久磁石２２２とを含むことができる。

【0063】

いくつかの実施形態では、フロント磁気ベアリングアセンブリ９２０およびリア磁気ベアリングアセンブリ９２２のうちの１つまたは複数において隣接する永久磁石２２２は、隣接する永久磁石２２２がステータアセンブリ２２０内の隣接する永久磁石２２２間に反発力を誘起するように、同じ極性で配列されている。いくつかの実施形態では、フロント磁気ベアリングアセンブリ９２０およびリア磁気ベアリングアセンブリ９２２のうちの１つまたは複数において隣接する永久磁石２２２は、隣接する永久磁石２２２がステータアセンブリ２２０内の隣接する永久磁石２２２の間に引力を誘起するように、極性が反対になるように配列されても良い。

【0064】

駆動磁石アセンブリ２２４は、ロータアセンブリ２３０の電機子２３４と実質的に直線的に配列され、電機子２３４と相互作用するように構成され得る。例えば、電流が駆動磁石２２４に供給されてもよい。駆動磁石２２４は、電機子２３４に回転力を誘起し得る電流から磁場を生成し得る。電流は、外部電源（例えば、発電機、電力ライン、変圧器、インバータ、モータ制御装置、可変周波数駆動装置など）から生成してもよい。いくつかの実施形態では、内部回路（例えば、制御基板、モータコントローラ、速度コントローラなど）は、電流を変更することができる。いくつかの実施形態では、ポンプは、コントローラ２６０を含むことができる。コントローラは、電流の一部を電力に転用して、コントローラ２６０および／またはポンプの他の部品を動作させることができる。いくつかの実施形態では、相補的プル磁石２２８などの他の部品およびコントローラ２６０は、独立した電源などを介して、ポンプとは別個に電力供給され得る。コントローラ２６０は、電流を駆動磁石２２４に送る前に、電流を修正する（例えば、振幅、周波数、電圧、アンペアなどを変更する）ことができる。いくつかの実施形態では、コントローラ２６０は、駆動磁石２２４に供給されている電流を監視することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ２６０は、駆動磁石２２４に供給されている電流に基づいてポンプの他の部品を制御することができる。例えば、コントローラ２６０は、駆動磁石２２４に供給されているアンペアを監視し、駆動磁石２２４に供給されているアンペアに基づいて、プル磁石２２８に供給されている電流を制御することができる。

【0065】

図１０は、混合装置１００の別の実施形態の断面図を示す。混合装置１００は、一次入口１００２及び二次入口１００４を含むことができる。一次入口１００２は、第１の流体を受け入れるように構成され得、二次入口１００４は、第２の流体を受容するように構成され得る。図１０に示されるように、一次入口１００２は、混合装置１００の第１の流体ポート１１６と一致してもよい。

【0066】

第１の流体は、一次入口１００２を通って混合装置１００に入ることができる。一次入口１００２は、ロータアセンブリ２３０の入口５０６に動作可能に結合され得る。第１の流体は、入口５０６を通ってロータアセンブリ２３０を通って通路１０１０に入ることができる。第１の流体は、通路１０１０を通ってロータアセンブリ２３０の中心領域を通過し、ロータアセンブリ２３０のリア部でロータアセンブリ２３０を出ることができる。

【0067】

第２の流体は、二次入口１００４を通って混合装置１００に入ることができる。二次入口１００４は、ロータアセンブリ２３０のリア部に近接する混合チャンバ２０２の領域において、混合チャンバ２０２に結合されてもよい。したがって、第２の流体は、第１の流体がロータアセンブリ２３０を通って通路１０１０を出るときに、ロータアセンブリ２３０のリア部に近接する混合チャンバ２０２において第１の流体に導入され得る。

【0068】

次に、２つの流体は、ロータアセンブリ２３０とステータアセンブリ２２０との間に画定された混合チャンバ２０２を通って、ロータアセンブリ２３０のフロント部に近接する収集チャンバ１００６に流れることができる。ロータアセンブリ２３０は、ステータアセンブリ２２０に対して回転するように構成され得る。上述のように、電機子２３４と駆動磁石２２４との間の相互作用は、ロータアセンブリ２３０をステータアセンブリ２２０に対して回転させることができる。

【0069】

ロータアセンブリ２３０の回転は、２つの液体がロータアセンブリ２３０とステータアセンブリ２２０との間で混合チャンバ２０２を通過するときに、２つの流体内に乱流を発生させることができる。例えば、ロータアセンブリ２３０の外面５０８は、摩擦によって、ロータアセンブリ２３０の外面５０８と接触する流体に回転力を誘起することができる。上述のように、ロータアセンブリ２３０の外面５０８は、突出部（例えば、リッジまたはバンプ）または窪み部（例えば、チャネル、ディボット、またはディンプル）などの不平坦部５１２を含むことができる。不平坦部５１２は、ロータアセンブリ２３０の外面５０８と流体との間の摩擦力を増加させることや、および／または層流を乱流に移行させるように構成されたトリップポイントを生成することなどによって、２つの流体中により多くの量の乱流を生成し得る。

【0070】

ステータアセンブリ２２０の内面５１０は、また、混合チャンバ２０２内の流体に乱流を誘発するのを助けることができる。
例えば、ステータアセンブリ２２０は、ロータアセンブリ２３０に対して実質的に静止したままであるため、ステータアセンブリ２２０の内面５１０は、ロータアセンブリ２３０の回転方向とは反対方向に、内面５１０に近接する流体に力を生成することができる。上述のように、ステータアセンブリ２２０の内面５１０は、不平坦部５１４を含み得る。不平坦部５１４は、流体とステータアセンブリ２２０の内面５１０との間の摩擦を増加させること、および／または層流を乱流に移行させるように構成されたトリップポイントを生成することなどによって、流体中により大きな力を生成し得る。

【0071】

ロータアセンブリ２３０の回転は、２つの流体がロータアセンブリ２３０のリア部から収集チャンバ１００６に通過するときに、混合チャンバ２０２全体に亘って乱流を生成することができる。乱流は、混合チャンバ２０２内の２つの流体の混合を加速することができ、その結果、２つの流体は、混合チャンバ２０２を出て収集チャンバ１００６に入ると、２つの流体は、実質的に均質な流体を形成することができる。混合チャンバ２０２内の２つの流体の加速された混合は、結果として生じる流体を実質的に均質な流体として維持しながら、より多くの量のガスを液体中に分散させることを可能にし得る。

【0072】

次に、実質的に均質な流体は、出口１００８を通って収集チャンバ１００６から流出することができる。図１０に示すように、出口１００８は、混合装置１００の第２の流体ポート１１８と一致してもよい。混合装置１００への流体の流れは、収集チャンバ１００６内の均一な流体を動かして、均一な流体を出口１００８を通って混合装置１００から流出させることができる。いくつかの実施形態では、混合装置１００に入る流体のうちの１つまたは複数は、ポンプまたは圧縮機などで加圧されてもよい。加圧流体は、収集チャンバ１００６内の均一な流体を、収集チャンバ１００６から出して、より高圧の流体が収集チャンバ１００６内に流れることを可能にする。いくつかの実施形態では、出口１００８は、真空またはポンプの入口などの吸引を生成するように構成された機器に結合され得る。装置は、出口１００８を通して収集チャンバ１００６から実質的に均質な流体を引き出すことができ、その結果、収集チャンバ１００６は、混合チャンバ２０２から実質的に均質な流体を受け取り続けることができる。

【0073】

図１１は、混合装置１００の別の実施形態を示す。混合装置１００は、一次入口１１０４及び二次入口１１０６を含むことができる。一次入口１１０４は、第１の流体を受け入れるように構成され、二次入口１１０６は、第２の流体を受け入れるように構成される。図１１に示されるように、一次入口１１０４および二次入口１１０６は、ロータアセンブリ２３０の同じ側に配置されてもよい。例えば、一次入口１１０４および二次入口１１０６は、ロータアセンブリ２３０のリア部に近接して配置されてもよい。

【0074】

一次入口１１０４および二次入口１１０６は、第１および第２の流体を混合チャンバ２０２に直接流すように構成され得る。ロータアセンブリ２３０のリア部付近に流体の各々を導入することにより、流体が混合を開始することができる。例えば、流体は、ロータアセンブリ２３０のリア部に近接する混合チャンバ２０２の一部を実質的に満たすことができ、その結果、流体は、互いに接触し、一緒に混合し始めることができる。流体は、それぞれの一次入口１１０４および二次入口１１０６を出ると、流体は、一次入口１１０４および二次入口１１０６の近くで渦流および／または乱流を発生させて、さらなる混合を引き起こす。いくつかの実施形態では、一次入口１１０４および二次入口１１０６の各々を通って流れる流体が、一次入口１１０４および二次入口１１０６から混合チャンバ２０２内に出るときに交差するように、一次入口１１０４および／または二次入口１１０６は、向きが決められ、これによって、さらなる混合および乱流が発生し得る。

【0075】

次に、流体は、混合チャンバ２０２を通って、ロータアセンブリ２３０のリア部から、ロータアセンブリ２３０のフロント部に近接する収集チャンバ１１０８に、流れ得る。上述のように、ロータアセンブリ２３０は、ステータアセンブリ２２０に対して回転することができる。ロータアセンブリ２３０の外面５０８およびステータアセンブリ２２０の内面５１０は、ロータアセンブリ２３０の外面５０８とステータアセンブリ２２０の内面５１０との間に画定された混合チャンバ２０２内の流体に、外面５０８、内面５１０、および流体のそれぞれの間の摩擦力によって、乱流を発生させることができる。上述のように、乱流は、外面５０８および／または内面５１０上に存在し得る不平坦部５１２、５１４によって強化され得る。

【0076】

上述のように、混合チャンバ２０２内の乱流は、流体を一緒に混合させることができ、その結果、混合チャンバ２０２を出て収集チャンバ１１０８に入る流体が実質的に均質になる。実質的に均質な流体は、出口１１０２を通って収集チャンバ１１０８を出ることができる。出口１１０２は、一次入口１１０４及び二次入口１１０６から混合装置１００の反対側の端部に配置することができる。例えば、出口１１０２は、混合装置１００の第１の流体ポート１１６と一致してもよい。したがって、２つの流体は、ロータアセンブリ２３０のリア部に近接する混合装置１００の第１の端部上の一次入口１１０４および二次入口１１０６を通って混合装置１００に入り、流体がロータアセンブリ２３０の長さを移動するときに混合チャンバ２０２内で実質的に均質な流体を形成するように一緒に混合され、ロータアセンブリ２３０のフロント部に近接する混合装置１００の第２の反対側の端部において出口１１０２を通って混合装置１００から出ていく。

【0077】

いくつかの実施形態では、混合装置１００は、流体を反対方向に流すように構成されてもよい。例えば、２つの流体は、ロータアセンブリ２３０のフロント部に近接する第２の端部で混合装置１００に入ることができる。次に、２つの流体は、ロータアセンブリ２３０のフロント部で混合チャンバ２０２に入り、流体がロータアセンブリ２３０の長さをロータアセンブリ２３０のリア部まで移動するときに、混合チャンバ２０２内で一緒に混合され得る。次に、流体は、ロータアセンブリ２３０のリア部に近接する出口を通って、実質的に均質な流体として、混合装置１００を出ることができる。

【0078】

図１２Ａから図１２Ｃは、ロータアセンブリ２３０の異なる実施形態を示す。上述のように、ロータアセンブリ２３０は、ロータアセンブリ２３０の外面５０８上に不平坦部５１２を含むことができる。図１２Ａは、線条突起部１２０２ａを含むロータアセンブリ２３０Ａを示す。線条突起部１２０２ａは、リッジなどの突出部、またはチャネルなどの窪み部であってもよい。いくつかの実施形態では、線条突起部１２０２ａは、ロータアセンブリ２３０Ａの外面５０８の周りにパターンで配置された突出部と窪み部との組合せであってもよい。例えば、各突出部は、窪み部に隣接してもよい。

【0079】

いくつかの実施形態では、線条突起部１２０２ａの各々は、ロータアセンブリ２３０Ａの外面５０８の周りに実質的に均等に離間され得る。他の実施形態では、線条突起部１２０２ａ間の間隔は、いくつかの隣接する線条突起部１２０２ａ間の空間１２０４が他の隣接する線条突起部１２０２ａ間の空間１２０４よりも大きくなるように、変化し得る。いくつかの実施形態では、空間１２０４は、他の線条突起部１２０２ａによって画定されてもよい。例えば、外面５０８は、線条突起部１２０２ａを画定する線形リッジを含むことができ、線形リッジ間の空間１２０４は、線形チャネルを形成することができる。

【0080】

いくつかの実施形態では、線条突起部１２０２ａは、実質的に均一であってもよい。例えば、線条突起部１２０２ａは、それぞれ、実質的に同じ高さ、深さ、および／または長さを有しても良い。他の実施形態では、線条突起部１２０２ａは、異なるサイズを有しても良い。例えば、線条突起部１２０２ａのうちのいくつかは、他の線条突起部１２０２ａよりも大きい高さまたは深さを有しても良い。いくつかの実施形態では、線条突起部１２０２ａのうちのいくつかは、他の線条突起部１２０２ａとは異なる長さを有しても良い。例えば、線条突起部１２０２ａのいくつかは、ロータアセンブリ２３０Ａの全長に延びなくてもよい。いくつかの実施形態では、線条突起部１２０２ａが異なる形状を有しても良い。例えば、線条突起部１２０２ａのいくつかは、長方形（例えば、主に９０°の角度によって画定される）を有し、線条突起部１２０２ａのいくつかは、三角形（例えば、ロータアセンブリ２３０Ａの外面５０８に対して約９０°より大きい角度をなして延びる）を有しても良い。

【0081】

図１２Ｂは、螺旋状突起１２０２ｂを含むロータアセンブリ２３０Ｂを示す。螺旋状突起１２０２ｂは、ロータアセンブリ２３０Ｂの第１の端部１２０６からロータアセンブリ２３０Ｂの第２の端部１２０８まで延在する螺旋を形成してもよい。いくつかの実施形態では、各螺旋状突起１２０２ｂは、第１の端部１２０６と第２の端部１２０８との間で少なくとも１回、ロータアセンブリ２３０の外面５０８の周りを通過してもよい。他の実施形態では、螺旋状突起１２０２ｂは、第１の端部１２０６と第２の端部１２０８との間の外面５０８を完全に取り囲まなくてもよい。螺旋状突起１２０２ｂは、リッジなどの突出部、又はチャネルなどの窪み部であってもよい。いくつかの実施形態では、螺旋状突起１２０２ｂは、ロータアセンブリ２３０Ｂの外面５０８の周りにパターンで配置された突出部と窪み部との組み合わせであってもよい。例えば、各突出部は、窪み部に隣接してもよい。

【0082】

いくつかの実施形態では、螺旋状突起１２０２ｂの各々は、ロータアセンブリ２３０Ｂの外面５０８に沿って実質的に均等に離間され得る。他の実施形態では、螺旋状突起１２０２ｂ間の間隔は、いくつかの隣接する螺旋状突起１２０２ｂ間の空間１２０４が他の隣接する螺旋状突起１２０２ｂ間の空間１２０４よりも大きくなるように変化し得る。いくつかの実施形態では、空間１２０４は、他の螺旋状突起１２０２ｂによって画定されてもよい。例えば、外面５０８は、螺旋状突起１２０２ｂを画定する螺旋状隆起部を含むことができ、螺旋状突起部間の空間１２０４は、螺旋状チャネルを形成することができる。

【0083】

いくつかの実施形態では、螺旋状突起１２０２ｂは、実質的に均一であり得る。例えば、螺旋状突起１２０２ｂは、それぞれ、実質的に同じ高さ、深さ、および／または長さを有しても良い。他の実施形態では、螺旋状突起１２０２ｂは、異なるサイズを有しても良い。例えば、螺旋状突起１２０２ｂのいくつかは、他の螺旋状突起１２０２ｂよりも大きい高さまたは深さを有する可能性がある。いくつかの実施形態では、螺旋状突起１２０２ｂは、異なる形状を有しても良い。例えば、螺旋状突起１２０２ｂのいくつかは、長方形（例えば、主に９０°の角度によって画定される）を有してもよく、螺旋状突起１２０２ｂのいくつかは、三角形（例えば、ロータアセンブリ２３０Ａの外面５０８に対して約９０°よりも大きい角度をなして延びる）を有しても良い。

【0084】

図１２Ｃは、ロータアセンブリ２３０Ｃの外面５０８の周りに配置された成形部１２０２ｃを含むロータアセンブリ２３０Ｃを示す。成形部１２０２ｃは、バンプなどの突起部、またはディボットもしくはディンプルなどの窪み部であり得る。例えば、図１２Ｃに示すように、成形部１２０２ｃは、ゴルフボールの表面と同様の円形ディボットのパターンであってもよい。いくつかの実施形態では、成形部１２０２ｃは、ロータアセンブリ２３０Ｃの外面５０８の周りにパターンで配置された突起部と窪み部との組合せであってもよい。成形部１２０２ｃは、ロータアセンブリ２３０Ｃの外面５０８の周りに列状に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、図１２Ｃに示されるように、列は、オフセットされて、より多数の成形部１２０２ｃがロータアセンブリ２３０Ｃの外面５０８上に配置されることを可能にする。

【0085】

いくつかの実施形態では、成形部１２０２ｃは、卵型（ovals）、楕円形（ellipses）、正方形、長方形、プリズム、三角形、角錐、円錐などの他の形状を有することができる。いくつかの実施形態では、成形部１２０２ｃの形状およびサイズは、実質的に一様（例えば、実質的に同じサイズおよび／または形状）であり得る。他の実施形態では、成形部１２０２ｃのサイズおよび／または形状が変化してもよい。例えば、成形部１２０２ｃのいくつかは、実質的に円形であってもよく、成形部１２０２ｃのいくつかは、矩形であってもよい。成形部１２０２ｃのいくつかは、他の成形部１２０２ｃよりも小さくてもよい。例えば、成形部１２０２ｃは、異なる深さ、異なる高さ、異なる主要寸法（例えば、半径、直径、長さ、幅、辺心距離など）などを有することができる。

【0086】

いくつかの実施形態では、ロータアセンブリ２３０は、同じロータアセンブリ２３０の外面５０８上に配置された、線条突起部１２０２ａ、螺旋状突起１２０２ｂ、および／または成形部１２０２ｃなど、複数の異なるタイプの不平坦部５１２の組合せを含み得る。異なるタイプの不平坦部５１２は、ロータアセンブリ２３０の外面５０８上を流れる流体に異なるタイプの乱流を生成することができ、異なるタイプの乱流は、異なる混合特性を有する。したがって、異なる不平坦部５１２は、混合装置１００が異なるタイプの乱流の利点を使用して混合チャンバ２０２内の流体を混合することを可能にし、その結果、均一な流体混合物を生成する。上述のように、より多量の乱流は、また、混合装置１００がより多量のガスを液体中に混合することを可能にする。

【0087】

図１３及び図１４は、上述の混合装置１００を含むシステムを示す。図１３は、第１の流体１３０４を混合装置１００に供給するように構成されたポンプ１３０２を含む流体混合システム１３００を示す。ポンプ１３０２は、第１の流体１３０４を加圧することなどによって、流れを第１の流体１３０４へと誘導するように構成された、遠心ポンプ、往復ポンプ、スクロールポンプ、タービンポンプなどであってもよい。第１の流体１３０４は、水、脱イオン水などの液相の流体であってもよい。ポンプ１３０２からの圧力により、第１の流体１３０４は、混合装置１００を通って流れることができる。ポンプ１３０２は、ポンプ１３０２と混合装置１００との間で第１の流体１３０４を移送するように構成されたパイプ（例えば、樹脂製の配管、金属製の配管、ライン、配管など）を介して混合装置１００に結合され得る。

【0088】

第２の流体１３０６は、混合装置１００に独立して供給することができる。第２の流体１３０６は、酸素、オゾンなどの気相の流体であってもよい。いくつかの実施形態では、第２の流体１３０６は、圧縮機などによって、第１の流体１３０４と少なくとも同じ圧力に加圧され得る。第２の流体１３０６は、混合装置１００を用いて上述の方法で第１の流体１３０４に混合されてもよい。

【0089】

第２の流体１３０６は、第１の流体１３０４に混合された後、混合流体１３０８は、混合装置１００から流出することができる。混合流体１３０８は、実質的に均質な混合物中に第１の流体１３０４と第２の流体１３０６の両方を含むことができる。次に、混合流体１３０８は、混合装置１００から、ブースターポンプ、スプレーノズル、保持タンクなどの別の部品１３１０に流れることができる。混合装置１００からの混合流体１３０８の流れは、第１の流体１３０４においてポンプ１３０２によって生成された流れの結果であり得る。

【0090】

図１４は、流体混合システム１４００の別の実施形態を示す。流体混合システム１４００は、混合装置１００を含むことができる。混合装置１００は、第１の流体１３０４および第２の流体１３０６を受け入れるように構成され得る。第１の流体１３０４は、液相の流体であってもよく、第２の流体１３０６は、気相の流体であってもよい。第１の流体１３０４および第２の流体１３０６は、第１の流体１３０４および第２の流体１３０６を混合装置１００に流すのに十分なシステム圧力を有することができる。

【0091】

第２の流体１３０６は、上述の方法で混合装置１００内の第２の流体１３０６に混合されてもよい。混合流体１３０８は、混合装置１００から出ることができる。上述のように、混合流体１３０８は、実質的に均質な混合物中に第１の流体１３０４と第２の流体１３０６との両方を含むことができる。

【0092】

ポンプ１４０２は、混合流体１３０８を混合装置１００から引き出すように構成することができる。ポンプ１４０２は、遠心ポンプ、往復ポンプ、スクロールポンプ、タービンポンプなどであってもよく、混合流体１３０８を加圧することなどによって、流れを混合流体１３０８の中に誘導するように構成されている。ポンプ１４０２は、混合装置１００とポンプ１４０２との間で混合流体１３０８を移送するように構成されたパイプ（例えば、樹脂製の配管、金属製の配管、ライン、配管など）を介して混合装置１００に結合され得る。ポンプ１４０２は、混合流体１３０８を、スプレーノズル、保持タンクなどのシステムの別の部品１４０４に流すことができる。

【0093】

オゾン処理水などの液体は、半導体洗浄プロセスなどの洗浄プロセスにおいて使用され得る。オゾン処理水中のオゾン濃度が高いと、オゾン処理水の洗浄特性が向上することがある。したがって、液体中に混合されるガスの量を増加させることは、ガスによって導入された改善された特性を有するオゾン処理水および／または他の混合物の生成を可能にし得る。本開示の実施形態は、大量のガスを、液体中に混合または分散させることを可能にし得る。気体を液体中に混合する従来の方法は、受動的であり、気体が液体中を移動して気体を液体中に分散するのにかかる時間に依存する。本開示の実施形態は、乱流を液体中に誘導することによってガスを液体中に積極的に混合して、ガスと液体との混合を加速させ、その結果、より高い濃度のガスを有する実質的に均質な混合物をえることである。

【0094】

本開示の非限定的な例示的実施形態は、以下を含む。

【0095】

実施形態１：ガス入口と、流体混合装置と、ポンプと、を備える流体混合システム。流体混合装置は、流体入口と、共通出口と、混合チャンバとを備える。混合チャンバは、ステータと、ステータに対して回転するように構成された磁気浮上ロータとの間に画定される。混合チャンバは、不平坦面（uneven surface）を有する。混合チャンバは、流体入口およびガス入口を共通出口に操作によって結合する。ポンプは、流体混合装置から分離され、且つ流体混合装置にパイプを介して結合されている。

【0096】

実施形態２： ポンプは、流体入口から上流に配置され、且つ流体入口に流体を送り込むように構成されている、実施形態１に記載の流体混合システム。

【0097】

実施形態３： ポンプは、共通出口から下流に配置され、且つ共通出口から流体を送り出すように構成されている、実施形態１または２に記載の流体混合システム。

【0098】

実施形態４： 混合装置は、流体混合装置内にポンピング部品を含まない、実施形態１から３のいずれか一に記載の流体混合システム。

【0099】

実施形態５： 不平坦面は、１つ以上の突起部および窪み部のパターンを含む、実施形態１から４のいずれか一に記載の流体混合システム。

【0100】

実施形態６： 不平坦面は、ロータの表面を含む、実施形態１から５のいずれか一に記載の流体混合システム。

【0101】

実施形態７： 不平坦面は、ステータの表面を含む、実施形態１から６のいずれか一に記載の流体混合システム。

【0102】

実施形態８： ガス入口は、流体混合装置の上流で流体入口に結合されている、実施形態１から７のいずれか一に記載の流体混合システム。

【0103】

実施形態９： ガス入口は、流体入口から分離された流体混合装置に直接結合されている、実施形態１から８のいずれか一に記載の流体混合システム。

【0104】

実施形態１０： ステータと、ステータに対して回転するように構成されたロータと、混合空洞部と、を有する混合装置。ステータは、第１の極性を有する少なくとも２つの環状永久磁石と、内面とを有する。ロータは、第２の極性を有する少なくとも２つの相補的環状永久磁石を含む。少なくとも２つの相補的環状永久磁石は、少なくとも２つの環状永久磁石と同軸に配置される。混合空洞部は、ステータの内面とロータの外面との間に画定され、ステータの内面とロータの外面との少なくとも１つは不平坦面である。混合装置は、混合装置の内部にポンピング部品を含まない。

【0105】

実施形態１１： 第２の極性は、第１の極性とは反対である、実施形態１０に記載の混合装置。

【0106】

実施形態１２： 第２の極性は、第１の極性と同じ極性である、実施形態１０または１１に記載の混合装置。

【0107】

実施形態１３： ロータは、電機子をさらに備え、ステータは、電機子を介してロータの回転を誘導するように構成された駆動磁石をさらに備える、実施形態１０から１２のいずれか一に記載の混合装置。

【0108】

実施形態１４： 凹面は、複数の突起部または窪み部を備える、実施形態１０から１３のいずれか一に記載の混合装置。

【0109】

実施形態１５： ロータの外面及びステータの内面のそれぞれは、不平坦面である、実施形態１０から１４のいずれか一に記載の混合装置。

【0110】

実施形態１６： さらに、液体入口と、気体入口と、出口と、を備え、出口は、液体入口を介して受け入れられた液体と、気体入口を介して受け入れられた気体との流体混合物を受け入れるように構成され、流体混合物は、混合空洞部内に形成される、実施形態１０から１５のいずれか一に記載の混合装置。

【0111】

実施形態１７： 液体入口および気体入口は、混合装置の第１の側に配置され、出口は、混合装置の反対側の第２の側に配置される、実施形態１６に記載の混合装置。

【0112】

実施形態１８： ステータはプル磁石を備え、ロータは相補的なプル磁石を備え、プル磁石は、プル磁石のプル強度および極性のうちの１つまたは複数を調整することによって、ロータの位置を調整するように構成された電磁石を備える、実施形態１０から１６のいずれか一に記載の混合装置。

【0113】

実施形態１９： 液体を気体と混合する方法であって、ステータの内面とロータの外面との間に画定されたチャンバに液体および気体を流す工程と、流れをポンプ装置によって液体および気体の少なくとも１つに誘導する工程と、ロータをステータに対して回転させる工程と、ロータが回転するときに液体及び気体をロータの不平坦状の外面で混合する工程と、を含む方法。ロータは、磁気ベアリング上でステータ内で浮動するように構成される。ステータの内面およびロータの外面のうちの少なくとも一方は、不平坦面である。ポンプ装置は、チャンバ、ロータ、およびステータから分離され、パイプを介してチャンバに結合されている。

【0114】

実施形態２０： 不平坦面は、複数の突起部または窪み部を含む、実施形態１９に記載の方法。

【0115】

上記で説明され、添付の図面に示される本開示の実施形態は、本発明の実施形態の例にすぎないので、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的均等物によって規定される。任意の均等の実施形態は、本開示の範囲内にあることを意図するものである。実際、記載された部品の代替的な有用な組み合わせなど、本明細書に示され記載されたものに加えて、本開示の様々な変形例は、当業者には本明細書から明らかである。そのような変形例および実施形態は、また、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的均等物の範囲内にあることを意図するものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13】

【図14】