DE102005014147A1

DE102005014147A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Abtrennen einer Lösung

Info

Publication number: DE102005014147A1
Application number: DE102005014147A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Naruto Matsuura; Tetsuo Naruto Fukazu; Taisuke Sekimoto
Original assignee: ULTRASOUND BREWERY NARUTO
Current assignee: ULTRASOUND BREWERY NARUTO
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2005-11-10
Also published as: GB0506319D0; JP2005279457A; GB2412614B; FR2868329A1; FR2868329B1; US7357334B2; GB2412614A; US20050218241A1; JP3799356B2

Abstract

In der vorliegenden Erfindung wird eine eine Targetsubstanz enthaltende Lösung in einem Zerstäuber (1) zu einem Nebel zerstäubt, um ein Fluidgemisch aus Nebel und Luft zu erzeugen. Beim Sammeln des Nebels aus diesem Fluidgemisch wird eine Luftdurchlässigkeitsmembran (51) mit einer Porengröße, die Luft, jedoch nicht die in dem Nebel enthaltene Zielsubstanz, durchlässt, verwendet. In der vorliegenden Erfindung wird das Fluidgemisch mit der ersten Oberfläche der Luftdurchlässigkeitsmembran (51) in Kontakt gebracht und auf der ersten Oberfläche ein höherer Druck als der Druck auf der zweiten Oberfläche der gegenüberliegenden Seite erzeugt, wodurch erzielt wird, dass die Luft im Fluidgemisch durch die Luftdurchlässigkeitsmembran (51) zum Abtrennen eines Teils der oder der gesamten Luft, die im Fluidgemisch enthalten ist, durchgeleitet wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtrennen einer Lösung, wodurch vor allem von einer Alkohollösung wie Sake (Japanischer Reiswein) oder Sakerohmaterialien eine höhere Konzentration eines Alkohols abgetrennt wird.

2. Beschreibung der in Beziehung stehenden Technik

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung entwickelte eine Vorrichtung zum Abtrennen von Alkohol, bei welchem es sich um ein Targetmaterial handelt, das die physikalische Eigenschaft der Oberflächenanreicherung zeigt (siehe offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2001-314724).

Bei diesem Typ einer Abtrennvorrichtung wird eine Ultraschallzerstäubungskammer mit einer geschlossenen Konstruktion mit einer Alkohollösung gefüllt und die Alkohollösung in der Ultraschallzerstäubungskammer mit einem Ultraschalloszillator durch Ultraschallschwingung zu einem Nebel zerstäubt. Die Abtrennvorrichtung aggregiert und sammelt den zerstäubten Nebel und trennt eine höhere Konzentration einer Alkohollösung ab. Spezieller trennt die Abtrennvorrichtung eine höhere Konzentration einer Alkohollösung als ein Targetmaterial wie folgt ab.

Bei einem Alkohol, der sich schnell an die Oberfläche bewegt und die physikalische Eigenschaft der Oberflächenanreicherung zeigt, ist die Alkoholkonzentration an seiner Oberfläche hoch. Wird die Lösung in diesem Zustand durch Ultraschallschwingung in Schwingung versetzt, werden feine Flüssigkeitströpfchen als Nebel von der Oberfläche der Lösung durch Ultraschallschwingungsenergie in die Luft ausgestoßen. Der in die Luft ausgestoßene Nebel weist eine höhere Alkoholkonzentration auf. Der Grund dafür liegt darin, dass die Lösung an ihrer Oberfläche mit einer höheren Alkoholkonzentration als Nebel ausgestoßen wird. Deshalb kann eine Lösung mit einer höheren Alkoholkonzentration durch Aggregieren und Sammeln des Nebels abgetrennt werden. Mit diesem Verfahren kann eine hohe Konzentration einer Alkohollösung ohne Erwärmen der Lösung abgetrennt werden. Folglich kann ein Targetmaterial mit hoher Konzentration abgetrennt werden. Da ein Erwärmen nicht notwendig ist, weist die Abtrennvorrichtung weiterhin den Vorteil auf, dass das Targetmaterial ohne Qualitätsverschlechterung abgetrennt werden kann.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird die Lösung als Nebel in zirkulierende Luft zerstäubt. Der Grund für die Zirkulation der Luft liegt darin, dass der in der Luft enthaltene Nebel und das aus dem Nebel verdampfte Targetmaterial nicht vollständig gesammelt werden kann. Das heißt, wenn Luft, die einen nicht sammelbaren Teil des Targetmaterials enthält, nach außen abgeführt wird, entweicht das Targetmaterial unter Erhöhung des Verlusts, daher wird die Luft in die Ultraschallzerstäubungskammer ohne Abführung der Luft nach außen zirkuliert. Aus diesem Grund wird der Ultraschallzerstäubungskammer keine Frischluft zugeführt und die das Targetmaterial enthaltende Luft wird zirkuliert. Indessen nimmt, wenn eine Lösung zu einem Nebel mit hoher Konzentration zerstäubt werden soll, die Effizienz beim Erzeugen eines Nebels des Targetmaterials ab, wenn die Luft das Targetmaterial enthält. Beim Zerstäuben des Targetmaterials zu einem Nebel kann der Nebel des Targetmaterials durch Erhöhen des Grads des Ungleichgewichts zwischen der Lösungsoberfläche und der Gasphasenseite effizient erzeugt werden. Enthält jedoch die Luft in der Ultraschallzerstäubungskammer eine hohe Alkoholkonzentration, wird sich der Alkohol zwischen der Lösungsoberfläche und der Gasphasenseite nahezu in einem Gleichgewichtszustand befinden, so dass der Alkoholnebel mit keiner guten Effizienz erzeugt werden kann.

Der Grund für die Zirkulation der Luft, aus welcher das Targetmaterial, wie z.B. Alkohol, gesammelt wurde, in die Ultraschallzerstäubungskammer liegt darin, dass die Luft das Targetmaterial enthält. Deshalb enthält die in die Ultraschallzerstäubungskammer zirkulierte Luft das Targetmaterial, wie z.B. Alkohol, wodurch die Effizienz des Zerstäubens des Targetmaterials zu einem Nebel erschwert wird. Dieses Problem kann durch vollständiges Sammeln des Targetmaterials vor dem Zirkulieren der Luft in die Ultraschallzerstäubungskammer gelöst werden. Jedoch kann in der Praxis das in der Luft enthaltene Targetmaterial nicht vollständig gesammelt werden, so dass das in der zirkulierten Luft enthaltene Targetmaterial die Effizienz beim Erzeugen eines Nebels erschwert.

Auch wird bei einer herkömmlichen Vorrichtung die Luft zum Aggregieren und Sammeln des Nebels abgekühlt. Daher wird die abgekühlte Luft in die Ultraschallzerstäubungskammer zirkuliert. Jedoch nimmt die Effizienz des Erzeugens eines Nebels beim Zerstäuben der Lösung zu einem Nebel in der Ultraschallzerstäubungskammer bei niedriger Temperatur ab. Dieses Problem kann durch Erwärmen der Lösung gelöst werden. Jedoch ist für das Erwärmen der Lösung Wärmeenergie nötig. Diese erhöht den Gesamtenergieverbrauch und den Energieverbrauch zum Konzentrieren der Lösung.

Des Weiteren wird die Luft bei einer herkömmlichen Vorrichtung zum Aggregieren des Nebels abgekühlt, wodurch der Energieverbrauch erhöht wird. Da die als Trägergas zum Transportieren des Nebels dienende Luft zum Aggregieren des Nebels abgekühlt wird, nimmt insbesondere die Menge der abzukühlenden Luft zu, wenn die Konzentration des in der Luft enthaltenen Nebels abnimmt, wodurch eine große Energiemenge zum Abkühlen der Luft verbraucht wird. Zum Erzeugen eines Nebels in der Ultraschallzerstäubungskammer mit guter Effizienz muss die Konzentration des Nebels in Bezug auf die Luft wie vorstehend beschrieben gesenkt werden. Nimmt jedoch die Konzentration des Nebels in Bezug auf die Luft ab, nimmt die Energie zum Abkühlen der Luft zu. Wird zum Vermeiden dieses Nachteils die Menge des Nebels in Bezug auf die Luft erhöht, kann der Nebel mit keiner hohen Effizienz in der Ultraschallzerstäubungskammer erzeugt werden.

Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen der vorstehenden Probleme des herkömmlichen Standes der Technik entwickelt. Eine wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtrennen einer Lösung bereitzustellen, wobei die Lösung mit reduziertem Energieverbrauch zum Abkühlen und dergleichen durch effizientes Sammeln des Nebels effizient abgetrennt werden kann, während der Nebel effizient erzeugt wird.

Ein Verfahren zum Abtrennen einer Lösung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt einen Zerstäubungsschritt zum Zerstäuben einer eine Targetsubstanz enthaltenden Lösung zu einem Nebel in einem Zerstäuber 1 zur Erzeugung eines Fluidgemisches aus Nebel und Luft und einen Sammlungsschritt zum Sammeln des Nebels aus dem im Zerstäubungsschritt erhaltenen Fluidgemisch ein. Bei diesem Abtrennungsverfahren wird im Auffangschritt eine Luftdurchlässigkeitsmembran 51 mit einer Porengröße, die Luft, jedoch nicht die im Nebel enthaltene Targetsubstanz, durchlässt, verwendet. Bei diesem Abtrennungsverfahren wird das Fluidgemisch mit einer ersten Oberfläche der Luftdurchlässigkeitsmembran 51 in Kontakt gebracht und an der ersten Oberfläche ein höherer Druck eingestellt als ein Druck auf einer zweiten Oberfläche an der gegenüberliegenden Seite, wodurch erreicht wird, dass die Luft im Fluidgemisch durch die Luftdurchlässigkeitsmembran 51 geleitet wird, um die gesamte Luft, die im Fluidgemisch enthalten ist, oder einen Teil davon abzutrennen.

Der Zerstäuber 1 kann die Lösung durch Ultraschallschwingung zu einem Nebel zerstäuben. Der Zerstäuber 1 kann die Lösung durch Ultraschallschwingung mit einer Frequenz von 1 MHz oder höher zu einem Nebel zerstäuben.

Bei einem Verfahren zum Abtrennen einer Lösung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann im Sammlungsschritt das Fluidgemisch, von welchem ein Teil der Luft durch die Luftdurchlässigkeitsmembran 51 abgetrennt wurde, weiter abgekühlt werden, um den Nebel zu aggregieren und zu sammeln. Des Weiteren kann bei diesem Abtrennungsverfahren das Fluidgemisch, von welchem der Nebel durch Abkühlen und Aggregieren nach dem Abtrennen eines Teils der Luft durch die Luftdurchlässigkeitsmembran 51 abgetrennt wurde, zirkuliert und dem Zerstäuber 1 zugeführt werden. Weiterhin kann bei dem Abtrennungsverfahren der vorliegenden Erfindung die von dem Fluidgemisch durch die Luftdurchlässigkeitsmembran 51 abgetrennte Luft dem Zerstäuber 1 zugeführt werden.

Eine Vorrichtung zum Abtrennen einer Lösung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt eine Zerstäubungskammer 4, welcher eine eine Targetsubstanz enthaltende Lösung zugeführt wird, einen Zerstäuber 1 zum Zerstäuben der Lösung in der Zerstäubungskammer 4 in Luft als Nebel, um ein Fluidgemisch aus Luft und dem Nebel in der Lösung zu erzeugen, und eine an die Zerstäubungskammer 4 angeschlossene Luftabtrennvorrichtung 50 zum Abtrennen von Luft von dem Fluidgemisch ein. Eine Innenseite der Luftabtrennvorrichtung 50 ist durch eine Luftdurchlässigkeitsmembran 51 mit einer Porengröße, die Luft, jedoch nicht die Targetsubstanz, durchlässt, derart unterteilt, dass an einer Innenseite davon ein erster Durchlass 52 zum Durchleiten des Fluidgemisches und ein zweiter Luftabgabedurchlass 53 für die Abgabe von Luft bereitgestellt ist. Eine Zwangsluftabgabevorrichtung 54 ist an den zweiten Luftabgabedurchlass 53 der Luftabtrennvorrichtung 50 angeschlossen. Bei dieser Abtrennvorrichtung gibt die Zwangsluftabgabevorrichtung 54 die Luft im zweiten Luftabgabedurchlass 53 in einer erzwungenen Weise ab, um einen höheren Druck an einer ersten Oberfläche der Luftdurchlässigkeitsmembran 51 als ein Druck an einer zweiten Oberfläche der Luftdurchlässigkeitsmembran 51 zu erzeugen, so dass die im Fluidgemisch enthaltene Luft durch die Luftdurchlässigkeitsmembran 51 durchgeleitet werden kann, um Luft von dem durch den ersten Durchlass 52 geleiteten Fluidgemisch abzutrennen.

Eine Vorrichtung zum Abtrennen einer Lösung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt eine Zerstäubungskammer 4, welcher eine eine Targetsubstanz enthaltende Lösung zugeführt wird, einen Zerstäuber 1 zum Zerstäuben der Lösung in der Zerstäubungskammer 4 in die Luft als Nebel, um ein Fluidgemisch aus Luft und dem Nebel in der Lösung zu erzeugen, und eine an die Zerstäubungskammer 4 angeschlossene Luftabtrennvorrichtung 50 zum Abtrennen von Luft von dem Fluidgemisch ein. Eine Innenseite der Luftabtrennvorrichtung 50 wird durch eine Luftdurchlässigkeitsmembran 51 mit einer Porengröße, die Luft, jedoch nicht die Targetsubstanz, durchlässt, derart unterteilt, dass an einer Innenseite davon ein erster Durchlass 52 zum Durchleiten des Fluidgemisches und ein zweiter Luftabgabedurchlass 53 zur Abgabe von Luft bereitgestellt wird. Ein Kompressor 55, um das Fluidgemisch in der Zerstäubungskammer 4 unter Druck zu setzen und zu liefern, ist an den ersten Durchlass 52 der Luftabtrennvorrichtung 50 angeschlossen. Bei dieser Abtrennvorrichtung presst der Kompressor 55 das Fluidgemisch in der Zerstäubungskammer 4 in den ersten Durchlass 52, um einen höheren Druck an einer ersten Oberfläche der Luftdurchlässigkeitsmembran 51 als der Druck an einer zweiten Oberfläche der Luftdurchlässigkeitmembran 51 zu erzeugen, so dass die im Fluidgemisch enthaltene Luft durch die Luftdurchlässigkeitsmembran 51 durchgeleitet werden kann, um Luft von dem durch den ersten Durchlass 52 geleiteten Fluidgemisch abzutrennen.

Das vorstehend beschriebene Abtrennungsverfahren und die vorstehend beschriebene Abtrennungsvorrichtung weisen den Vorteil auf, dass die Lösung effizient mit reduziertem Energieverbrauch zum Abkühlen und dergleichen durch effizientes Sammeln des Nebels abgetrennt werden kann, während der Nebel effizient erzeugt wird. Der Grund dafür liegt darin, dass bei dem vorstehend beschriebenen Abtrennungsverfahren und der vorstehend beschriebenen Abtrennungsvorrichtung das durch den Zerstäuber erzeugte Fluidgemisch aus Luft und dem Nebel der die Targetsubstanz enthaltenden Lösung mit einer ersten Oberfläche einer Luftdurchlässigkeitsmembran mit einer Porengröße, die Luft, jedoch nicht die im Nebel enthaltene Targetsubstanz, durchlässt, in Kontakt gebracht wird und ein höherer Druck an der ersten Oberfläche als ein Druck an einer zweiten Oberfläche an einer gegenüberliegenden Seite erzeugt wird, womit erzielt wird, dass die Luft im Fluidgemisch durch die Luftdurchlässigkeitsmembran geleitet wird, um die im Fluidgemisch enthaltene Luft abzutrennen. Das Fluidgemisch, von welchem Luft abgetrennt wurde, weist einen geringen Luftanteil auf und enthält die Targetsubstanz in einem übersättigten Zustand, so dass eine hohe Konzentration der Targetsubstanz mit einer äußerst guten Effizienz gesammelt werden kann.

Die Luftdurchlässigkeitsmembran 51 kann ein Filterelement einschließen, das durch Beschichten einer Oberfläche einer keramischen Substanz mit Zeolith erhalten wird. Der Zerstäuber 1 kann einen Ultraschalloszillator 2 zum Zerstäuben der Lösung zu einem Nebel durch Ultraschallschwingung und eine an den Ultraschalloszillator 2 angeschlossene Ultraschallenergieversorgung 3 zum Versorgen des Ultraschall oszillators 2 mit elektrischer Hochfrequenzenergie zur Ultraschallschwingung einschließen.

Bei der Abtrennvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann der Nebel durch Anschließen eines beliebigen Elements aus einem Zyklon, einer Lochplatte, einer Entnebelungsvorrichtung, einem Chevron, einem Rieselturm, einem Sprühwäscher und einer elektrostatischen Auffangvorrichtung an eine Auslassseite oder eine Einlassseite der Luftabtrennvorrichtung 50 gesammelt werden.

Bei der Auftrennvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann zum Aggregieren und Sammeln des Nebels aus dem Fluidgemisch an eine Auslassseite des ersten in der Luftabtrennvorrichtung 50 bereitgestellten Durchlasses 52 eine Sammlungskammer 5 angeschlossen werden. Zudem kann bei der Abtrennvorrichtung der vorliegenden Erfindung in der Sammlungskammer 5 ein kühlender Wärmetauscher 33 bereitgestellt sein und der Nebel kann durch Abkühlen des Fluidgemisches mit dem kühlenden Wärmetauscher 33 aggregiert und gesammelt werden.

Bei der Abtrennvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann an die Zerstäubungskammer 4 eine Sammlungskammer 5 angeschlossen sein, wodurch die Luft, von welcher Luft durch die Luftabtrennvorrichtung 50 und des Weiteren der Nebel in der Sammlungskammer 5 abgetrennt wurden, der Zerstäubungskammer 4 zugeführt werden kann. Zudem kann mit der Abtrennvorrichtung der vorliegenden Erfindung der zweite Luftabgabedurchlass 53 der Luftabtrennvorrichtung 50 an die Zerstäubungskammer 4 angeschlossen sein, wodurch die Luft, die von dem Fluidgemisch durch die Luftdurchlässigkeitsmembran 51 der Luftabtrennvorrichtung 50 abgetrennt wurde, der Zerstäubungskammer 4 zugeführt werden kann.

Des Weiteren kann bei dem Abtrennverfahren und der Abtrennvorrichtung, die den Nebel durch Kühlen des Fluidgemisches, von welchem ein Teil der Luft durch die Luftdurchlässigkeitsmembran abgetrennt wurde, aggregieren und sammeln, die Targetsubstanz effizient mit einem reduzierten Maß an Energieverbrauch zum Abkühlen gesammelt werden. Der Grund dafür liegt darin, dass das Fluidgemisch, von welchem Luft durch die Luftdurchlässigkeitsmembran abgetrennt wurde, eine reduzierte Menge an Luft aufweist, so dass beim Abkühlen die Targetsubstanz effizient mit einem reduzierten Maß an Kühlung gesammelt werden kann.

Weiterhin kann bei dem Abtrennverfahren und der Abtrennvorrichtung, durch welche das Fluidgemisch, aus welchem der Nebel durch Abkühlen und Aggregieren nach dem Abtrennen eines Teils der Luft durch die Luftdurchlässigkeitsmembran abgetrennt wurde, in die Zerstäubungskammer zirkuliert wird, der Nebel effizient erzeugt werden, während der Energieverbrauch reduziert wird. Der Grund dafür liegt darin, dass die Lösung, dadurch, dass das Fluidgemisch mit einem reduzierten Maß an Kühlung in die Zerstäubungskammer zirkuliert wird, zu einem Nebel zerstäubt werden kann, während der Energieverbrauch zum Erwärmen der Lösung in der Zerstäubungskammer reduziert wird.

Des Weiteren weisen das Abtrennungsverfahren und die Abtrennvorrichtung, bei welchen die Luft, die von dem Fluidgemisch durch die Luftdurchlässigkeitsmembran abgetrennt wurde, der Zerstäubungskammer zugeführt wird, den Vorteil auf, dass die Lösung effizient zu einem Nebel in der Zerstäubungskammer zerstäubt werden kann. Der Grund dafür liegt darin, dass die von dem Fluidgemisch abgetrennte Luft keine Targetsubstanz enthält. Da es sich auch bei der vom Fluidgemisch durch die Luftdurchlässigkeitsmembran abgetrennten Luft um auf eine optimale Temperatur zum Erzeugen des Nebels in der Zerstäubungskammer eingestellte Luft handelt, kann der Nebel effizient durch Zuführen dieser Luft zu der Zerstäubungskammer erzeugt werden.

Die vorstehenden und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen vollständiger ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das schematisch eine Vorrichtung zum Konzentrieren einer Lösung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Diagramm, das schematisch eine Vorrichtung zum Konzentrieren einer Lösung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Diagramm, das schematisch eine Vorrichtung zum Konzentrieren einer Lösung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Diagramm, das schematisch eine Vorrichtung zum Konzentrieren einer Lösung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für eine Ultraschallzerstäubungskammer und einen Ultraschallzerstäuber zeigt.
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Anschlusskonstruktion zwischen einem Ultraschalloszillator und einer abnehmbaren Platte zeigt.
7 ist eine Draufsicht der in 6 dargestellten abnehmbaren Platte.
8 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem die abnehmbare Platte an der Ultraschallzerstäubungskammer angebracht ist.
9 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine Anschlusskonstruktion zwischen der abnehmbaren Platte und der Ultraschallzerstäubungskammer, dargestellt in 8, zeigt.
10 ist eine vergrößerte Querschnittsperspektivansicht, die ein anderes Beispiel für eine Anschlusskonstruktion zwischen dem Ultraschalloszillator und der abnehmbaren Platte zeigt.
11 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die ein anderes Beispiel für eine Anschlusskonstruktion zwischen dem Ultraschalloszillator und der abnehmbaren Platte zeigt.
12 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die ein anderes Beispiel für eine Anschlusskonstruktion zwischen dem Ultraschalloszillator und der abnehmbaren Platte zeigt.
13 ist eine Querschnittsansicht, die ein anderes Beispiel zum Anordnen der abnehmbaren Platte in der Ultraschallzerstäubungskammer zeigt.
14 ist ein Diagramm, das eine absolute Ethanolmenge in Luft unter Druck zeigt.
15 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für eine Sammlungskammer zeigt.
16 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein anderes Beispiel für eine Sammlungskammer zeigt.
17 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein anderes Beispiel für eine Sammlungskammer zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Vorrichtung zum Abtrennen einer Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung zerstäubt eine Lösung, die ein Targetmaterial enthält, das sich schnell zur Flüssigkeitsoberfläche bewegt und die physikalische Eigenschaft der Oberflächenanreicherung zeigt, zu einem Nebel und trennt dann die Lösung durch Sammeln des Nebels ab. In der vorliegenden Erfindung sind die gelösten Stoffe und Lösungsmittel der Lösung nicht besonders beschränkt. Obwohl vor allem Wasser als Lösungsmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, können organische Lösungsmittel wie Alkohol anstelle von Wasser verwendet werden. Die folgenden Targetmaterialien enthaltenden Lösungen können z.B. verwendet werden.

(1) Veredelter Sake, Bier, Wein, Essig, Mirin (süße Sake zum Kochen), Spirituosen, Shochu (japanische Spirituosen), Brandy, Whisky und Likör.
(2) Lösungen, die einen Duftstoff, wie z.B. Pinen, Linalool, Limonen oder Polyphenole, eine aromatische Komponente oder eine wohlriechende Komponente enthalten.
(3) Lösungen, die eine organische Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alkin, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder eine durch deren Verknüpfung erhaltene Verbindung enthalten.
(4) Eine Lösung, die eine Substanz enthält, die durch Substituieren eines Halogens oder von Halogenen für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alken, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon erhalten wird.
(5) Eine Lösung, die eine Substanz enthält, die durch Substituieren einer (von) Hydroxygruppe(en) für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alken, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon erhalten wird.
(6) Eine Lösung, die eine Substanz enthält, die durch Substituieren einer (von) Aminogruppe(en) für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alkin, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon erhalten wird.
(7) Eine Lösung, die eine Substanz enthält, die durch Substituieren einer (von) Carbonylgruppe(en) für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alken, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon erhalten wird.
(8) Eine Lösung, die eine Substanz enthält, die durch Substituieren einer (von) Carboxylgruppe(en) für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alkin, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon erhalten wird.
(9) Eine Lösung, die eine Substanz enthält, die durch Substituieren einer (von) Nitrogruppe(en) für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alkin, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon erhalten wird.
(10) Eine Lösung, die eine Substanz enthält, die durch Substituieren einer (von) Cyanogruppe(en) für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alkin, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon erhalten wird.
(11) Eine Lösung, die eine Substanz enthält, die durch Substituieren einer (von) Mercaptogruppe(en) für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alkin, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon erhalten wird.
(12) Lösungen, die eine Substanz enthalten, die durch Substituieren eines Metallions oder von Metallionen für mindestens ein Atom der in (3) bis (11) genannten Targetsubstanzen erhalten wird.
(13) Lösungen, die eine Substanz enthalten, die durch Substituieren eines beliebigen Moleküls oder von beliebigen Molekülen der in (3) bis (11) genannten Moleküle für (ein) beliebige (s) Wasserstoffatom(e), Kohlenstoffatom(e) oder (eine) beliebige funktionelle Gruppe(n), das/die in den vorstehend in (3) bis (11) genannten Targetsubstanzen enthalten ist/sind, erhalten wird.

Die in den vorstehenden Lösungen enthaltenen Targetmaterialien bewegen sich schnell an die Oberfläche und zeigen die physikalische Eigenschaft der Oberflächenanreicherung. Die Konzentrationen dieser Targetmaterialien sind an der Oberfläche hoch. Werden die Lösungen an der Oberfläche zu einem Nebel zerstäubt, weist der Nebel eine höhere Konzentration der Targetmaterialien auf. Deshalb kann die Konzentration der Targetmaterialien durch Aggregieren und Sammeln des Nebels höher werden. Das heißt, eine Verbindung, die eine höhere Konzentration des Targetmaterials enthält, kann von der Lösung abgetrennt werden. Obwohl der Zerstäuber zum Zerstäuben der Lösung an der Oberfläche zu einem Nebel nicht besonders beschränkt ist, kann es sich bei dem Zerstäuber um einen, der die Lösung mit einer Ultraschallfrequenz in Schwingung versetzt, einen, der die Lösung von einer Kapillare ausfließen lässt und elektrostatisch die Lösung an der Elektrode zerstäubt, oder dergleichen handeln.
Die folgende Beschreibung beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abtrennen einer höheren Alkoholkonzentration von einer den Alkohol als Targetmaterial enthaltenden Lösung durch Erzeugen eines Nebels durch Ultraschallschwingung. Jedoch ist in der vorliegenden Erfindung das Targetmaterial nicht auf einen Alkohol beschränkt. Ein beliebiges Targetmaterial, das sich schnell an die Oberfläche bewegt und die physikalische Eigenschaft der Oberflächenanreicherung zeigt, kann abgetrennt werden. Auch ist der eine Lösung zu einem Nebel zerstäubende Zerstäuber nicht auf einen Zerstäuber durch Ultraschallschwingung beschränkt. Zum Beispiel kann ein elektrostatischer Zerstäuber oder dergleichen verwendet werden.
Die in den 1 bis 4 dargestellte Abtrennvorrichtung schließt eine Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 mit einer geschlossenen Konstruktion, welcher eine Lösung zugeführt wird, einen Zerstäuber 1, 201, 301, 401 zum Zerstäuben der Lösung in der Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 zu einem Nebel, eine Luftabtrennvorrichtung 50, 2050, 3050, 4050 zum Abtrennen von Luft von einem Fluidgemisch aus Luft und dem in der Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 zerstäubten Nebel, eine Sammlungskammer 5, 205, 305, 405 zum weiteren Aggregieren und Sammeln des Fluidgemisches, von welchem ein Teil der Luft durch die Luftabtrennvorrichtung 50, 2050, 3050, 4050 abgetrennt wurde, und einen Zwangstransporter 35, 2035, 3035, 4035 zum Transportieren des Fluidgemisches ein.
Die Lösung wird der Zerstäubungskammer 404 durch eine Pumpe 4010 zugeführt. Die Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 zerstäubt nicht die gesamte ihr zugeführte Lösung als Nebel. Der Grund dafür liegt darin, dass beim Zerstäuben der gesamten Lösung und deren Sammeln in der Sammlungskammer 5, 205, 305, 405 die Konzentration eines Targetmaterials, wie z.B. eines Alkohols, in der in der Sammlungskammer 5, 205, 305, 405 gesammelten Lösung gleich derjenigen der der Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 zugeführten Lösung ist. Mit der der Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 zugeführten Lösung nimmt die Konzentration des Targetmaterials ab, wenn die Menge der Lösung aufgrund der Zerstäubung zu einem Nebel abnimmt. Deshalb wird allmählich auch die Konzentration des in dem Nebel enthaltenen Targetmaterials vermindert. Die Lösung in der Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 wird durch eine neue Lösung ersetzt, wenn die Konzentration des Targetmaterials abnimmt.
Ein Lösung, die das Targetmaterial z.B. in einer Konzentration von 10 bis 50 Gew.-% enthält, wird in der Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 zerstäubt. Nimmt die Konzentration des Targetmaterials ab, wird die Lösung in der Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 durch eine neue Lösung ersetzt. Die Lösung wird diskontinuierlich ersetzt, d.h. mit einem Verfahren, bei dem die Lösung durch eine neue Lösung zu jedem Zeitpunkt ersetzt wird, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist. Jedoch kann ein eine Lösung aufbewahrender Vorratslösungstank 4011 an die Zerstäubungskammer 404 über eine Pumpe 4010, durch welche die Lösung kontinuierlich von dem Vorratslösungstank 4011 zugeführt werden kann, angeschlossen sein. Mit dieser Vorrichtung wird der Zerstäubungskammer 404 eine Lösung aus dem Vorratslösungstank 4011 zugeführt, während die Lösung in der Zerstäubungskammer 404 abgegeben wird, wodurch eine Abnahme der Konzentration des Targetmaterials, wie z.B. eines Alkohols, in der Lösung in der Zerstäubungskammer 404 verhindert wird. Ebenso kann, wie durch einen Pfeil B in 4 dargestellt, die Lösung in der Zerstäubungskammer 404 nach außen abgegeben werden, ohne dass sie in den Vorratslösungstank 4011 zirkuliert wird, so dass eine Abnahme der Konzentration des im Vorratslösungstank 4011 enthaltenen Targetmaterials verhindert wird.
Die Lösung in der Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 wird durch den Zerstäuber 1, 201, 301, 401 zu einem Nebel zerstäubt. Der durch den Zerstäuber 1, 201, 301, 401 erzeugte Nebel weist eine höhere Konzentration des Targetmaterials als die Lösung auf. In diesem Fall erzeugt der Zerstäuber 1, 201, 301, 401 einen Nebel von der Lösung durch Zerstäubung und der Nebel wird aggregiert und gesammelt, wodurch eine hochkonzentrierte Lösung effizient abgetrennt werden kann.
Der Zerstäuber 1, 201, 301, 401 schließt mehrere Ultraschalloszillatoren 2, 202, 302, 402 und eine Ultraschallenergieversorgung 3, 203, 303, 403, die diese Ultraschalloszillatoren 2, 202, 302, 402 mit elektrischer Hochfrequenzenergie versorgt, ein. Der Zerstäuber 1, 201, 301, 401 zerstäubt vorzugsweise die Lösung durch Ultraschallschwingung mit einer Frequenz von 1 MHz oder höher. Die Verwendung dieses Zerstäubers 1, 201, 301, 401 weist den Vorteil auf, dass die Lösung zu einem aus äußerst feinen Tröpfchen gebildeten Nebel zerstäubt und die Lösung mit einer höheren Konzentration konzentriert werden kann. In der vorliegenden Erfindung ist der Zerstäuber nicht auf einen Zerstäuber durch Ultraschallschwingung beschränkt; jedoch kann mit einem Zerstäuber mit Ultraschallschwingung die Oszillationsfrequenz auf geringer als 1 MHz eingestellt werden.
Der die Lösung bei einer Ultraschallfrequenz in Schwingung versetzende Zerstäuber 1, 201, 301, 401 zerstäubt die Lösung von der Lösungsoberfläche W als Nebel mit einer Konzentration, die höher als die Lösung in der Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 ist. Wird die Lösung einer Ultraschallschwingung ausgesetzt, erscheinen Flüssigkeitssäulen P an der Lösungsoberfläche W. Der Nebel wird von der Oberfläche der Flüssigkeitssäulen P erzeugt. Bei dem in 5 dargestellten Zerstäuber 81 sind die Ultraschalloszillatoren 82 des Zerstäubers 81 so angeordnet, dass sie vom Boden der mit der Lösung gefüllten Zerstäubungskammer 84 aus nach oben gewandt sind. Die Ultraschalloszillatoren 82 emittieren Ultraschallwellen vom Boden nach oben zu der Lösungsoberfläche W und setzen die Lösungsoberfläche W Ultraschallschwingungen zur Erzeugung von Flüssigkeitssäulen P aus. Die Ultraschalloszillatoren 82 emittieren Ultraschallwellen in vertikaler Richtung.
Der in den Zeichnungen dargestellte Zerstäuber 81 schließt mehrere Ultraschalloszillatoren 82 und eine diese Ultraschalloszillatoren 82 mit einer Ultraschallfrequenz in Schwingung versetzende Ultraschallenergieversorgung 83 ein. Die Ultraschalloszillatoren 82 sind in einer wasserdichten Konstruktion am Boden der Zerstäubungskammer 84 befestigt. Die Vorrichtung, welche die Lösung mittels der mehreren Ultraschalloszillatoren 82 bei einer Ultraschallfrequenz in Schwingung versetzt, erzeugt effizienter einen Nebel aus der Lösung.
Die mehreren Ultraschalloszillatoren 82 sind an einer abnehmbaren Platte 812 in einer wasserdichten Konstruktion wie in den 6 und 7 dargestellt befestigt. Die abnehmbare Platte 812, auf welcher die mehreren Ultraschalloszillatoren 82 befestigt sind, ist derart an einem Gehäuse 813 der Zerstäubungskammer 84 angebracht, dass sie in einer wasserdichten Konstruktion, wie in den 8 und 9 gezeigt, angebracht und abgenommen werden kann. Die abnehmbare Platte 812 ist am Gehäuse 813 der Zerstäubungskammer 84 angebracht, wodurch jeder Ultraschalloszillator 82 die Lösung in der Zerstäubungskammer 84 bei einer Ultraschallfrequenz in Schwingung versetzt.
Die in den 6 und 7 dargestellte abnehmbare Platte 812 schließt eine vorderseitige Platte 812A und eine rückseitige Platte 812B ein. Die vorderseitige Platte 812A und die rückseitige Platte 812B sind derart laminiert, dass sie die Ultraschalloszillatoren 82 zwischen der vorderseitigen Platte 812A und der rückseitigen Platte 812B in einer wasserdichten Konstruktion sandwichförmig umfassen. Die vorderseitige Platte 812A ist mit Durchgangsbohrungen 812a, die sich darauf öffnen, versehen. Die vorderseitige Platte 812A und die rückseitige Platte 812B umfassen die Ultraschalloszillatoren 82 sandwichförmig und fixieren sie derart, dass Oszillationsoberflächen 82A in den Durchgangsbohrungen 812a positioniert sind. Die rückseitige Platte 812B ist mit vertieften Teilen 812b versehen, in welche die Ultraschalloszillatoren 82 eingepasst sind. Bei der abnehmbaren Platte 812 von 6 sind die vertieften Teile 812b in der rückseitigen Platte 812B bereitgestellt, jedoch können diese vertieften Teile in der vorderseitigen Platte bereitgestellt sein, um die Ultraschalloszillatoren in die vertieften Teile einzupassen. Hier in 6 stellt die Bezugsnummer 812c Durchgangsbohrungen und die Bezugsnummer 819 einen Leitungsdraht dar.
Um eine wasserdichte Konstruktion zwischen den Ultraschalloszillatoren 82 und der vorderseitigen Platte 812A bereitzustellen, ist ein Packelement 816 sandwichförmig zwischen den Ultraschalloszillatoren 82 und der vorderseitigen Platte 812A platziert. Bei dem in 6 dargestellten Zerstäuber 81 ist auch ein anderes Packelement 816 sandwichförmig zwischen den Ultraschalloszillatoren 82 und der rückseitigen Platte 812B platziert, um eine wasserdichte Konstruktion bereitzustellen. Jedoch muss bei dem Zerstäuber die wasserdichte Konstruktion nicht immer zwischen den Ultraschalloszillatoren 82 und der rückseitigen Platte bereitgestellt sein. Der Grund dafür liegt darin, dass, wenn eine abnehmbare Platte eine wasserdichte Konstruktion zwischen den Ultraschalloszillatoren und der vorderseitigen Platte bereitstellt, die Befestigung der abnehmbaren Platte auf der unteren Oberfläche des Gehäuses der Zerstäubungskammer ein Auslaufen der Lösung in der Zerstäubungskammer verhindern kann. Das Packelement 816 ist ein O-Ring, der aus einem elastischen Gummi hergestellt ist. Das O-Ring-Packelement 816 ist an der äußeren Peripherie der Oszillationsoberfläche 82A der Ultraschalloszillatoren 82 und einer dazu gegenüber liegenden Oberfläche der vorderseitigen Platte 812A angeordnet. Das Packelement 816 stellt eine wasserdichte Konstruktion zwischen der Oszillationsoberfläche 82A der Ultraschalloszillatoren 82 und der vorderseitigen Platte 812A bereit, wodurch ein Auslaufen des Wassers daraus verhindert wird. Zudem sind die äußere Peripherie der Ultraschalloszillatoren 82 und die rückseitige Platte 812B in einer wasserdichten Konstruktion verbunden.
Das Packelement 816 ist ein elastischer Gummi, der aus Teflon (registrierte Marke), Silicon, natürlichem oder synthetischem Kautschuk oder dergleichen hergestellt ist. Die Packelemente 816 sind sandwichförmig zwischen den Ultraschalloszillatoren 82 und der vorderseitigen Platte 812A und zwischen den Ultraschalloszillatoren 82 und der rückseitigen Platte 812B platziert, so dass sie elastisch verformt und zusammengedrückt werden. Folglich kommen die Packelemente 816 ohne Lücke in engen Kontakt mit den Oberflächen der Ultraschalloszillatoren 82, der vorderseitigen Platte 812A und der rückseitigen Platte 812B, so dass eine wasserdichte Konstruktion in den Verbindungsteilen bereitgestellt wird. Hier kann das Packelement 816 ein ringförmiges Metall-Packelement sein, das aus einem Metall wie Kupfer, Messing, Aluminium oder Edelstahl hergestellt ist.
Bei der in 6 und 7 dargestellten abnehmbaren Platte 812 sind die vorderseitige Platte 812A und die rückseitige Platte 812B durch ein Gelenk 817 an einem Ende von jeder Platte miteinander verbunden. Die vorderseitige Platte 812A und die rückseitige Platte 812B der abnehmbaren Platte 812 können geöffnet werden, um die Ultraschalloszillatoren 82 leicht anzubringen und abzunehmen. Sollen die Ultraschalloszillatoren 82 ersetzt werden, werden die vorderseitige Platte 812A und die rückseitige Platte 812B geöffnet. In diesem Zustand werden die alten Ultraschalloszillatoren entfernt und dann neue Ultraschalloszillatoren 82 und Packelemente 816 in die vorbestimmten Positionen gebracht.
Anschließend werden die vorderseitige Platte 812A und die rückseitige Platte 812B geschlossen, wodurch ein Ersatz der Ultraschalloszillatoren 82 erzielt wird. Zudem sind die geschlossene rückseitige Platte 812B und vorderseitige Platte 812A an einem Ende jeder Platte auf der dem Gelenk 817 gegenüberliegenden Seite mit einer Befestigungsschraube (nicht dargestellt) oder alternativ dazu durch Befestigen am Gehäuse 813 der Zerstäubungskammer 84 verbunden.
Der vorstehende Zerstäuber 81 stellt eine wasserdichte Konstruktion mittels des Packelements 816 bereit, jedoch kann der Zerstäuber eine wasserdichte Konstruktion durch Füllen der dem Packelement entsprechenden Positionen mit einem abdichtenden Material bereitstellen. Weiterhin ist bei dem in 6 dargestellten Zerstäuber 81 die abnehmbare Platte 812 aus zwei Metallplatten oder harten Nichtmetallplatten der vorderseitigen Platte 812A und der rückseitigen Platte 812B zusammengesetzt, jedoch kann die abnehmbare Platte 812 aus einer Platte bestehen, wie in den 10 bis 12 dargestellt ist. Die abnehmbaren Platten 1012, 1112 und 1212 sind Metallplatten oder harte Nichtmetallplatten. Die abnehmbaren Platten 1012, 1112 und 1212 sind mit vertieften Teilen 1012b, 1112b darauf oder mit geöffneten Durchgangsbohrungen 1212a zum Anordnen von Ultraschalloszillatoren 102, 112, 122 versehen.
Bei dem Zerstäuber 101 von 10 ist der Ultraschalloszillator 102 im vertieften Teil 1012b der abnehmbaren Platte 1012 angeordnet und sind Packelemente 1016 an den oberen und unteren Peripherien des Ultraschalloszillators 102 angeordnet. Weiterhin ist eine Ringplatte 1018 an einer Öffnung der abnehmbaren Platte 1012 befestigt. Die Ringplatte 1018 drückt das auf der oberen Oberfläche des Ultraschalloszillators 102 angeordnete Packelement 1016 zusammen, wodurch der Ultraschalloszillator 102 im vertieften Teil 1012b in einer wasserdichten Konstruktion fixiert ist. Das vertiefte Teil 1012b ist mit einer Durchgangsbohrung 1012c an seinem Boden versehen. Ein Leitungsdraht 1019 erstreckt sich durch die Durchgangsbohrung 1012c nach außen. Hier in 10 stellt die Bezugsnummer 1012A eine Oszillationsoberfläche dar.
Bei dem Zerstäuber 111 von 11 ist der in dem vertieften Teil 1112b der abnehmbaren Platte 1112 angeordnete Ultraschalloszillator 102 mit einem abdichtenden Material 1120 verbunden und ohne die Verwendung des Dichtungselements und der Ringplatte in einer wasserdichten Konstruktion fixiert. Bei diesem Ultraschalloszillator 102 erstreckt sich ein Leitungsdraht 1119 durch eine durchdringende Durchgangsbohrung 1112c, die am Boden des vertieften Teils 1112b geöffnet ist, nach außen. Die Durchgangsbohrung 1112c, durch welche der Leitungsdraht 1119 läuft, ist mit dem abdichtenden Material 1120 gefüllt, wodurch eine wasserdichte Konstruktion bereitgestellt wird, die ein Auslaufen von Wasser verhindert. Hier in 11 stellt die Bezugsnummer 1112a eine Oszillationsoberfläche dar.
Bei dem Zerstäuber 121 von 12 ist die abnehmbare Platte 1212 mit einer durchdringenden Durchgangsbohrung 1212a versehen. Der Ultraschalloszillator 122 ist an der unteren Oberfläche der abnehmbaren Platte 1212 derart befestigt, dass eine Oszillationsoberfläche 122A unter der Durchgangsbohrung 1212a positioniert ist. Zum Befestigen des Ultraschalloszillators 122 an der abnehmbaren Platte 1212 ist ein Fixierelement 1221 an der Bodenoberfläche der abnehmbaren Platte 1212 befestigt. Der Ultraschalloszillator 122 ist in einer wasserdichten Konstruktion an der abnehmbaren Platte 1212 über die an den oberen und unteren Peripherien des Ultraschalloszillators 122 angeordneten Packelemente 1216 befestigt. Das Fixierelement 1221 ist ein abgestuftes ringförmiges Element, das ein vertieftes Teil und ein äußeres Flanschteil aufweist und an der abnehmbaren Platte 1212 durch Zuschrauben der den äußeren Flanschteil in der abnehmbaren Platte 1212 durchdringenden Fixierschrauben 1222 befestigt ist. Das Fixierelement 1221 drückt das an der unteren Oberfläche des Ultraschalloszillators 122 angeordnete Packelement 1216 durch den Boden des vertieften Teils zusammen, wodurch der Ultraschalloszillator 122 an der abnehmbaren Platte 1212 in einer wasserdichten Konstruktion befestigt ist. Das Fixierelement 1221 ist am Boden des vertieften Teils mit einer Durchgangsbohrung 1221a versehen. Ein Leitungsdraht 1219 erstreckt sich durch die Durchgangsbohrung 1221a nach außen.
8 und 9 sind Ansichten des an der Zerstäubungskammer 84 befestigten Zerstäubers 81. Die in diesen Figuren dargestellte Zerstäubungskammer 84 ist an der Bodenoberfläche des Gehäuses 813 mit Öffnungen 813A versehen. Die abnehmbare Platte 812 ist derart befestigt, dass die Öffnungen 813A in einer wasserdichten Konstruktion geschlossen sind. Die abnehmbare Platte 812 ist in einer wasserdichten Konstruktion über ein Packelement 823 am Gehäuse 813 befestigt. Metall-Fixierelemente 824 sind an der Bodenoberfläche des Gehäuses 813 befestigt, um die abnehmbare Platte 812 daran zu befestigen. Die Metall-Fixierelemente 824 sind in einer L-Form gestaltet. Fixierschrauben 825, die die Fixierelemente 824 durchdringen, pressen und fixieren die abnehmbare Platte 812 an das Gehäuse 813 der Zerstäubungskammer 84. Die an der Zerstäubungskammer 84 in dieser Konstruktion befestigten mehreren Ultraschalloszillatoren 82 versetzen die Lösung von der Bodenoberfläche des Gehäuses 813 nach oben zu der oberen Oberfläche bei einer Ultraschallfrequenz in Schwingung. Die abnehmbare Platte 812 ist abnehmbar an der Bodenoberfläche des Gehäuses 813 der Zerstäubungskammer 84 montiert, so dass die Öffnungen 813A verschlossen sind.
Eine abnehmbare Platte kann in die Lösung in einer Zerstäubungskammer 134 getaucht werden, um die Lösung bei einer Ultraschallfrequenz wie in 13 dargestellt in Schwingung zu versetzen. Diese Konstruktion erleichtert die Platzierung einer abnehmbaren Platte 1312 an der Zerstäubungskammer 134 in abnehmbarer Weise. Bei einem in die Lösung tauchenden Zerstäuber 131 ist der Ultraschalloszillator mit Ausnahme seiner Oszillationsoberfläche in einer wasserdichten Konstruktion an der abnehmbaren Platte 1312 befestigt, wie z.B. in einer in 11 dargestellten Konstruktion. Hier in 13 stellt die Bezugsnummer 133 eine Ultraschallenergieversorgung dar.
Erwärmt der Ultraschalloszillator 2, 202, 302, 402 oder die Ultraschallenergieversorgung 3 die Lösung in der Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 auf eine hohe Temperatur, kann sich die Qualität verschlechtern. Ein Zwangsabkühlen des Ultraschalloszillators 2, 202, 302, 402 kann dieses Problem lösen. Weiterhin wird auch die Ultraschallenergieversorgung 3, 203, 303, 403 vorzugsweise gekühlt. Die Ultraschallenergieversorgung 3, 203, 303, 403 erwärmt die Lösung nicht direkt, sondern erwärmt deren Umgebung, um dadurch die Lösung indirekt zu erwärmen. Der Ultraschalloszillator 2, 202, 302, 402 und die Ultraschallenergieversorgung 3 können durch Anordnen einer Kühlleitung in einem thermisch gekoppelten Zustand, nämlich durch Anordnen einer kontaktierenden Kühlleitung, gekühlt werden. Die Kühlleitung kühlt den Ultraschalloszillator und die Ultraschallenergieversorgung ab, indem ein (e) durch einen Kühler gekühlte (s) Flüssigkeit oder Kühlmittel oder Kühlwasser wie Grundwasser oder Leitungswasser hindurchläuft.
Weiterhin schließt die in 4 dargestellte Abtrennvorrichtung einen Temperatursteuermechanismus 4075 zum Steuern der Temperatur der Lösung in der Zerstäubungskammer 404 ein. Der Temperatursteuermechanismus 4075 umfasst einen Kühler 4076 zum Kühlen der Lösung derart, dass die Temperatur der Lösung eine vorbestimmte Temperatur ist. Dieser Temperatursteuermechanismus 4075 misst die Temperatur der in der Zerstäubungskammer 404 aufbewahrten Lösung mittels eines Temperaturfühlers 4077 und steuert den Kühler 4076 derart, dass die Temperatur der Lösung auf nicht höher als 30 °C gehalten wird. Folglich kann die Abtrennvorrichtung, die die Temperatur der Lösung mittels des Temperaturkontrollmechanismus 4075 steuert, die Löslichkeit von Bläschen, die von dem Bläschenerzeuger 4028 zugeführt werden, erhöhen.
Die Temperatur der Lösung beeinflusst die Effizienz des Zerstäubens der Lösung zu einem Nebel mittels Ultraschallschwingung. Sinkt die Temperatur der Lösung, nimmt die Effizienz des Zerstäubens der Lösung zu einem Nebel ab. Sinkt die Temperatur der Lösung, wird die Verschlechterung der Produktqualität geringer. Ist jedoch die Temperatur der Lösung gering, vermindert sich die Effizienz des Zerstäubens der Lösung zu einem Nebel, so dass die Temperatur der Lösung auf eine Temperatur eingestellt wird, bei welcher die Lösung effizient zu einem Nebel zerstäubt werden kann, während die sich mit der Temperatur ändernde Eigenschaft der Targetsubstanz berücksichtigt wird. Eine Targetsubstanz, die sogar bei einer hohen Temperatur die Produktqualität nicht verschlechtert oder ein Problem aufwirft, kann durch Erhöhen der Temperatur der Lösung leicht zu einem Nebel zerstäubt werden.
Des Weiteren wird mit der in 4 dargestellten Abtrennvorrichtung Luft von einem Blasmechanismus 4027 zu einer Flüssigkeitssäule P, die an der Lösungsoberfläche W durch Ultraschallschwingung in der Zerstäubungskammer 404 erzeugt wurde, geblasen. Der in dieser Figur dargestellte Blasmechanismus 4027 ist zum Blasen von Luft durch die Flüssigkeitssäule P mit einem Ventilator 4029 versehen. Folglich weist die Abtrennvorrichtung, die Luft in die Flüssigkeitssäule P mit dem Blasmechanismus 4027 bläst, den Vorteil auf, dass die Lösung von der Oberfläche der Flüssigkeitssäule P effizient zu einem Nebel zerstäubt werden kann. Jedoch muss die Abtrennvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht immer mit einem Blasmechanismus zum Blasen von Luft zu der Flüssigkeitssäule versehen sein, wie in den 1 bis 3 dargestellt.
Die Luftabtrennvorrichtung 50, 2050, 3050, 4050 trennt Luft von dem von der Zerstäubungskammer 4 zugeführten Fluidgemisch ab. Eine Innenseite dieser Luftabtrennvorrichtung 50, 2050, 3050, 4050 ist mit einer Luftdurchlässigkeitsmembran 51, 2051, 3051, 4051 in einen ersten Durchlass 52, 2052, 3052, 4052 und einen zweiten Luftabgabedurchlass 53, 2053, 3053, 4053 unterteilt. Der erste Durchlass 52, 2052, 3052, 4052 ist zum Durchleiten des Fluidgemisches an den Zerstäuber 1, 201, 301, 401 angeschlossen. Der zweite Luftabgabedurchlass 53, 2053, 3053, 4053 gibt die Luft ab, die von dem Fluidgemisch abgetrennt wird, indem sie durch die Luftdurchlässigkeitsmembran 51, 2051, 3051, 4051 geleitet wird.
Die Luftdurchlässigkeitsmembran 51, 2051, 3051, 4051 leitet nur Luft und nicht die Targetsubstanz durch. Deshalb handelt es sich bei der hier zu verwendenden Luftdurchlässigkeitsmembran 51, 2051, 3051, 4051 um ein Molekularsieb, das eine Membran mit einer Porengröße, die Luft, jedoch nicht die Targetsubstanz, durchlässt, darstellt. Luft besteht aus etwa 80 % Stickstoff und 20 Sauerstoff. Deshalb ist die Luftdurchlässigkeitsmembran 51, 2051, 3051, 4051 eine Membran mit einer Porengröße, die Stickstoff und Sauerstoff durchlässt. Die Porengröße dieser Luftdurchlässigkeitsmembran 51, 2051, 3051, 4051 beträgt vorzugsweise 0,4 nm bis 0,5 nm. Die Luftdurchlässigkeitsmembran 51, 2051, 3051, 4051 lässt die Luft durch, die aus Stickstoff und Sauerstoff besteht, die kleiner als eine Porengröße sind, lässt jedoch die Targetsubstanz, wie z.B. Ethanol, die größer als die Porengröße ist, nicht durch. Die vorstehende Luftdurchlässigkeitsmembran 51, 2051, 3051, 4051 mit einer Porengröße wird z.B. durch Beschichten einer Oberfläche einer keramischen Substanz mit Zeolith hergestellt.
Der erste Durchlass 52, 2052, 3052, 4052 der Luftabtrennvorrichtung 50, 2050, 3050, 4050 ist an die Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 angeschlossen, um das Fluidgemisch mit der ersten Oberfläche der Luftdurchlässigkeitsmembran 51, 2051, 3051, 4051 in Kontakt zu bringen. Des Weiteren ist bei der Vorrichtung der 1, 3 und 4 der zweite Luftabgabedurchlass 53, 2053, 3053, 4053 an eine Zwangsluftabgabevorrichtung 54, 3054, 4054 angeschlossen und ist bei der Vorrichtung von 2 der erste Durchlass 2052 an einen Kompressor 2055 angeschlossen, so dass auf der ersten Oberfläche ein höherer Druck als auf der ihr gegenüberliegenden zweiten Oberfläche erzeugt wird. Folglich wird die Luft im Fluidgemisch durch die Luftdurchlässigkeitsmembran 51, 2051, 3051, 4051 durchgelassen, um einen Teil der oder die gesamte Luft im Fluidgemisch abzutrennen.
Bei der Zwangsluftabgabevorrichtung 54, 3054, 4054 handelt es sich um eine Saugpumpe, wie z.B. eine Vakuumpumpe, die Luft in einer erzwungenen Weise ansaugt und abgibt. Die Saugseite der Zwangsluftabgabevorrichtung 54, 3054, 4054 ist an den zweiten Luftabgabedurchlass 53, 3053, 4053 angeschlossen, um die Luft in dem zweiten Luftabgabedurchlass 53, 3053, 4053 erzwingbar abzugeben. Der zweite Luftabgabedurchlass 53, 3053, 4053, aus dem die Luft abgegeben wird, weist einen geringeren Druck als Atmosphärendruck und damit einen geringeren Druck als der erste Durchlass 52, 3052, 4052 auf. Mit anderen Worten ist der Druck im ersten Durchlass 52, 3052, 4052 höher als der Druck im zweiten Luftabgabedurchlass 53, 3053, 4053. Wird das System in diesen Zustand versetzt, wird die im Fluidgemisch enthaltene Luft durch die Luftdurchlässigkeitsmembran 51, 3051, 4051 durchgelassen, damit sie vom ersten Durchlass 52, 3052, 4052 zum zweiten Luftabgabedurchlass 53, 3053, 4053 geleitet wird, um dadurch von dem Fluidgemisch abgetrennt zu werden.
Bei der Vorrichtung von 2 presst der Kompressor 2055 das Fluidgemisch in den ersten Durchlass 2052. Die Saugseite des Kompressors 2055 ist an die Zerstäubungskammer 204 angeschlossen. Der zweite Luftabgabedurchlass 2053 ist zu der umgebenden Atmosphäre hin geöffnet. Jedoch kann eine Zwangsluftabgabevorrichtung an den zweiten Luftabgabedurchlass angeschlossen sein, um den Druck des zweiten Luftabgabedurchlasses auf Atmosphärendruck oder darunter zu reduzieren. Der Kompressor 2055 setzt das Fluidgemisch derart unter Druck, dass es einen gleichen oder höheren Druck als Atmosphärendruck aufweist, und presst das Fluidgemisch in den ersten Durchlass 2052, wodurch im ersten Durchlass 2052 ein höherer Druck als der Druck im zweiten Luftabgabedurchlass 2053 erzeugt wird. In diesem Zustand wird die im Fluidgemisch enthaltene Luft durch einen Druckunterschied zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche durch die Luftdurchlässigkeitsmembran 2051 durchgelassen. Die durch die Luftdurchlässigkeitsmembran 2051 gelassene Luft wird vom ersten Durchlass 2052 zum zweiten Luftabgabedurchlass 2053 transportiert, um dadurch von dem Fluidgemisch abgetrennt zu werden. Diese Konstruktion kann den Druckunterschied zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche der Luftdurchlässigkeitsmembran 2051 erhöhen. Daher kann die Luft im Fluidgemisch schnell abgetrennt werden. Der Grund dafür liegt darin, dass der Kompressor 2055 das Fluidgemisch durch einen hohen Druck in den ersten Durchlass 2052 pressen kann.
Des Weiteren ist bei der Vorrichtung von 2 die Saugseite des Kompressors 2055 über eine zuvor bereitgestellte Sammlungskammer 2060 an die Zerstäubungskammer 204 angeschlossen. Bei der Abtrennvorrichtung kann ein beliebiges Element aus einem Zyklon, einer Lochplatte, einer Entnebelungsvorrichtung, einem Chevron, einem Rieselturm, einem Sprühwäscher und einer elektrostatischen Auffangvorrichtung als die zuvor bereitgestellte Sammlungskammer 2060 zum Sammeln des Nebels angeschlossen sein. Bei der Abtrennvorrichtung von 2 ist ein derartiger Mechanismus zwischen der Luftabtrennvorrichtung 2050 und der Zerstäubungskammer 204 angeordnet, um als die zuvor bereitgestellte Sammlungskammer 2060 zu dienen. Bei dieser Vorrichtung wird das Fluidgemisch, von welchem ein Teil des Nebels in der zuvor bereitgestellten Sammlungskammer 2060 gesammelt wurde, der Luftabtrennvorrichtung 2050 zugeführt. Jedoch kann bei der Abtrennvorrichtung eine beliebige Vorrichtung aus einem Zyklon, einer Lochplatte, einer Entnebelungsvorrichtung, einem Chevron, einem Rieselturm, einem Sprühwäscher und einer elektrostatischen Auffangvorrichtung zwischen der Luftabtrennvorrichtung und der Sammlungskammer zum Sammeln des Nebels angeschlossen sein, obwohl dies in den Zeichnungen nicht veranschaulicht ist.
Bei der durch die Luftabtrennvorrichtung 50, 2050, 3050, 4050 abgetrennten Luft handelt es sich um Luft, die keine Targetsubstanz enthält. Bei der Vorrichtung von 1 wird die durch die Luftabtrennvorrichtung 50 abgetrennte Luft der Zerstäubungskammer 4 zugeführt. Bei der Vorrichtung, in welcher die durch die Luftabtrennvorrichtung 50 abgetrennte Luft der Zerstäubungskammer 4 zugeführt wird, kann der Nebel durch Zerstäubung in der Zerstäubungskammer 4 effizient erzeugt werden. Der Grund dafür liegt darin, dass die von dem Fluidgemisch durch die Luftabtrennvorrichtung 50 abgetrennte Luft keine Targetsubstanz enthält. Auch kann, da es sich bei der durch die Luftabtrennvorrichtung 50 abgetrennten Luft um Luft handelt, die auf eine optimale Temperatur zum Erzeugen des Nebels in der Zerstäubungskammer 4 eingestellt ist, der Nebel durch Zuführen dieser Luft zu der Zerstäubungskammer 4 effizient erzeugt werden.
Das Fluidgemisch, von welchem Luft durch die Luftabtrennvorrichtung 50, 2050, 3050, 4050 abgetrennt wurde, weist einen geringeren Luftanteil, d.h. einen größeren Nebelanteil in Bezug auf Luft auf, so dass die Targetsubstanz des Nebels in übersättigtem Zustand vorliegt. Deshalb kann der Nebel effizient in der Sammlungskammer 5, 205, 305, 405 gesammelt werden. Da Luft von dem Fluidgemisch durch die Luftabtrennvorrichtung 50, 2050, 3050, 4050 abgetrennt wird, weist das der Sammlungskammer 5, 205, 305, 405 zugeführte Fluidgemisch einen geringeren Luftanteil als das von der Zerstäubungskammer 4, 203, 304, 404 abgegebene Fluidgemisch auf.
Das Fluidgemisch, von welchem ein Teil der Luft durch die Luftabtrennvorrichtung 50, 2050, 3050, 4050 abgetrennt wurde, wird zu der Sammlungskammer 5, 205, 305, 405 transportiert. Das Fluidgemisch wird der Sammlungskammer 5, 205, 305, 405 durch einen Zwangstransporter 35, 2035, 3035, 4035, der aus einer Blasvorrichtung oder einem Kompressor besteht, zugeführt. Der Zwangstransporter 35, 2035, 3035, 4035 ist zwischen der Luftabtrennvorrichtung 50, 2050, 3050, 4050 und der Sammlungskammer 5, 205, 305, 405 angeschlossen, so dass das Fluidgemisch von der Luftabtrennvorrichtung 50, 2050, 3050, 4050 der Sammlungskammer 5, 205, 305, 405 zugeführt wird. Der Zwangstransporter 35, 2035, 3035, 4035 absorbiert das Fluidgemisch, von welchem ein Teil der Luft durch die Luftabtrennvorrichtung 50, 2050, 3050, 4050 abgetrennt wurde, und führt das absorbierte Fluidgemisch der Sammlungskammer 5, 205, 305, 405 zu.
Bei der in 3 und 4 vorgestellten Vorrichtung wird ein Kompressor 3035A, 4035A als Zwangstransporter 3035, 4035 verwendet. Wird der Kompressor 3035A, 4035A als Zwangstransporter 3035, 4035 verwendet, kann das Fluidgemisch der Sammlungskammer 305, 405 zugeführt werden, indem es auf einen höheren Druck als Atmosphärendruck komprimiert wird. Bei dieser Abtrennvorrichtung wird in der Sammlungskammer 305, 405 ein niedrigerer Sättigungsdampfpartialdruck der Targetsubstanz in der Gasphase als ihr Sättigungsdampfpartialdruck unter Atmosphärendruck erzeugt, wodurch der Nebel effizienter angesammelt und gesammelt werden kann.
Der zu verwendende Kompressor 3035A, 4035A kann ein Kompressor vom Kolbentyp, ein Kompressor vom Rotationstyp, ein Kompressor vom Diaphragmatyp, ein Kompressor vom Rischormtyp oder dergleichen sein. Der zu verwendende Kompressor 3035A, 4035A ist vorzugsweise von einem Typ, der das Fluidgemisch durch Komprimieren des Fluidgemisches auf 0,2 bis 1 MPa transportieren kann.
Bei der Vorrichtung, die den Druck in der Sammlungskammer 305, 405 unter Verwendung des Kompressors 3035A, 4035A als Zwangstransporter 3035, 4035 erhöht, ist ein Drosselventil 3036, 4036 an einer Auslassseite der Sammlungskammer 305, 405 angeschlossen. Ist jedoch die Fließgeschwindigkeit des der Sammlungskammer durch den Kompressor zugeführten Fluidgemisches hoch, muss das Drosselventil nicht immer an der Auslassseite der Sammlungskammer bereitgestellt sein. Der Grund dafür liegt darin, dass der Kompressor bei einem großen Durchlasswiderstand an der Auslassseite der Sammlungskammer der Sammlungskammer zum Erzeugen eines höheren Drucks in der Sammlungskammer als Atmosphärendruck eine große Menge des Fluidgemisches zuführen kann. Ist jedoch das Drosselventil an der Auslassseite der Sammlungskammer angeschlossen, kann in der Sammlungskammer effizient ein höherer Druck als Atmosphärendruck erzeugt werden. Das Drosselventil 3036, 4036 erhöht den Druck in der Sammlungskammer 305, 405 durch Erhöhen des Durchlasswiderstands des von der Sammlungskammer 305, 405 abgegebenen Fluidgemisches. Bei dem zu verwendenden Drosselventil 3036, 4036 kann es sich um ein Ventil, das den Durchlasswiderstand des Fluidgemisches durch Einstellen des Öffnungsgrads einstellen kann, eine Leitung, die aus einer engen Leitung wie einem Kapillarrohr besteht, um den Durchlasswiderstand des Fluidgemisches zu erhöhen, oder eine Leitung, die mit einem widerstandbietenden Material gefüllt ist, das den Durchlasswiderstand des Fluidgemisches erhöht, oder dergleichen handeln. Dementsprechend gilt, dass der Druck in der Sammlungskammer 305, 405 höher ist, wenn das Drosselventil 3036, 4036 einen größeren Durchlasswiderstand erzeugt.
14 zeigt einen Zustand, in welchem die Ethanolmenge der in Luft enthaltenen Targetsubstanz, die ein Fluidgemisch ist, entsprechend abnimmt, wenn der Druck in der Sammlungskammer auf höher als Atmosphärendruck erhöht wird. Wie es aus diesem Diagramm ersichtlich ist, kann die Luft des Fluidgemisches eine entsprechend größere Ethanolmenge im Gaszustand enthalten, wenn die Temperatur höher wird. Wird jedoch der Druck höher, nimmt die Ethanolmenge, die im Gaszustand enthalten sein kann, schnell ab. Zum Beispiel nimmt bei einer Temperatur von 30 °C die Ethanolmenge, die in trockener Luft enthalten sein kann, deutlich auf etwa 1/5 ab, wenn der Druck von 0,1 MPa, welches Atmosphärendruck darstellt, auf 0,5 MPa erhöht wird. Nimmt die maximale Ethanolmenge, die in einem Gaszustand enthalten sein kann, ab, liegt eine größere Ethanolmenge als die maximale Ethanolmenge im Zustand eines übersättigten Nebels vor und kann effizient gesammelt werden. Das in einem Gaszustand enthaltene Ethanol kann nicht aggregiert und gesammelt werden, wenn es nicht zu einem Nebel geworden ist. Selbst dann, wenn eine Ultraschallschwingung die Targetsubstanz zu einem Nebelzustand zerstäubt, kann die Targetsubstanz nicht aggregiert und gesammelt werden, wenn der Nebel in einen Gaszustand verdampft. Aus diesem Grund ist es wichtig, die Targetsubstanz, die durch Ultraschallschwingung zu einem Nebel geworden ist, in einem Nebelzustand ohne Verdampfen des Nebels zu sammeln. Selbst dann, wenn der Nebel verdampft, kann der Nebel wieder in einen übersättigten Zustand verflüssigt und gesammelt werden. Das heißt, zum effizienten Sammeln der Targetsubstanz ist es wichtig, dass die Targetsubstanz, nachdem sie zu einem Nebel geworden ist, zu dem Fluidgemisch in einer Menge so gering wie möglich verdampft. Die vorliegende Erfindung erhöht den Druck des den Nebel enthaltenden Fluidgemisches auf höher als Atmosphärendruck zum Reduzieren des Sättigungs dampfpartialdrucks der Targetsubstanz, wodurch die im Fluidgemisch enthaltene Targetsubstanz effizient nicht in einem Gaszustand, sondern in einem Nebelzustand gesammelt wird. Der Sättigungsdampfpartialdruck kann durch Kühlen des Fluidgemisches reduziert werden, jedoch weist das Druckverfahren das Merkmal auf, dass der Kompressor den Sättigungsdampfpartialdruck effizient und äußerst leicht mit geringem Energieverbrauch senken kann. Des Weiteren kann eine Beaufschlagung mit Druck unter Abkühlen den Sättigungsdampfpartialdruck der Targetsubstanz weiter reduzieren, wodurch die Targetsubstanz effizienter gesammelt werden kann.
Komprimiert der Kompressor 3035A, 4035A das Fluidgemisch, erfährt das Fluidgemisch eine adibatische Kompression unter Erzeugung von Wärme. Auch erfährt das Fluidgemisch beim Leiten des Fluidgemischs durch das Drosselventil 3036, 4036 eine adiabatische Ausdehnung, wodurch es abgekühlt wird. Das vom Kompressor 3035A, 4035A der Sammlungskammer 305, 405 zugeführte Fluidgemisch wird vorzugsweise derart gekühlt, dass der Nebel effizient gesammelt wird. Deshalb ist die Sammlungseffizienz schlecht, wenn Wärme erzeugt wird. Zur Verringerung dieses Problems ist die in 3 dargestellte Vorrichtung mit einem Wärme abgebenden Wärmetauscher 3037 zum Austausch von Wärme zwischen einem Teil an der Auslassseite des Drosselventils 3036 und einem Teil an der Auslassseite des Kompressors 3035A und an der Einlassseite der Sammlungskammer 305 versehen. Mit dem durch adiabatische Ausdehnung an der Auslassseite des Drosselventils 3036 abgekühlten Fluidgemisch kühlt der Wärme abgebende Wärmetauscher 3037 das durch adiabatische Kompression durch den Kompressor 3035A erwärmte Fluidgemisch ab.
Der Wärme abgebende Wärmetauscher 3037 zirkuliert ein Kühlmittel im Innern einer Zirkulationsleitung 3038. Ein Ende der Zirkulationsleitung 3038 ist thermisch mit der Auslassseite des Drosselventils 3036 gekoppelt und das andere Ende der Zirkulationsleitung 3038 ist thermisch mit der Auslassseite des Kompressors 3035A gekoppelt. Das in der Zirkulationsleitung 3038 zirkulierende Kühlmittel wird an der Auslassseite des Drosselventils 3036 gekühlt. Das hier gekühlte Kühlmittel kühlt die Auslassseite des Kompressors 3035A. Obwohl nicht in den Zeichnungen veranschaulicht, weist der thermisch gekoppelte Teil der Zirkulationsleitung 3038 eine Doppelleitungskonstruktion auf, so dass eine thermische Kopplung zwischen dem Fluidgemisch und dem Kühlmittel erzielt wird.
Des Weiteren ist die in 3 dargestellte Vorrichtung mit einem zweiten Wärme abgebenden Wärmetauscher 3039 versehen, welche die Auslassseite des Drosselventils 3036 mit einem den kühlenden Wärmetauscher 3033 kühlenden Kühler 3040 verbindet. Dieser zweite Wärme abgebende Wärmetauscher 3039 weist dieselbe Konstruktion wie der vorstehend genannte Wärme abgebende Wärmetauscher 3037 auf und kühlt das Kühlmittel an der Auslassseite des Drosselventils 3036. Das gekühlte Kühlmittel kühlt den Kühler 3040, um das im Inneren des Kühlers 3040 zirkulierende Kühlmittel zu verflüssigen.
Bei den in 2-4 dargestellten Vorrichtungen sind die Zerstäubungskammer 204, 304, 404, die Luftabtrennvorrichtung 2050, 3050, 4050 und die Sammlungskammer 205, 305, 405 an einen Zirkulationskanal 2030, 3030, 4030 angeschlossen; so dass das Fluidgemisch durch die Zerstäubungskammer 204, 304, 404 und die Sammlungskammer 205, 305, 405 zirkuliert. Bei der Vorrichtung von 1 sind die Auslassseite der Zerstäubungskammer 4, die Luftabtrennvorrichtung 50 und die Einlassseite der Sammlungskammer 5 an den Zirkulationskanal angeschlossen, jedoch sind die Auslassseite der Sammlungskammer 5 und die Einlassseite der Zerstäubungskammer 4 nicht an einen Zirkulationskanal angeschlossen. Bei dieser Vorrichtung wird die durch die Luftabtrennvorrichtung 50 abgetrennte Luft in die Zerstäubungskammer 4 zirkuliert.
Die in 1-4 dargestellte Sammlungskammer 5, 205, 305, 405 beinhaltet einen kühlenden Wärmetauscher 33, 2033, 3033, 4033 zum Kühlen und Aggregieren des Nebels. In dem kühlenden Wärmetauscher 33, 2033, 3033, 4033 ist eine Rippe (nicht veranschaulicht) an der Wärmeaustauschleitung 34, 2034, 3034, 4034 befestigt. Durch Zirkulieren eines Kühlmittels oder von Kühlwasser in der Wärmeaustauschleitung 34, 2034, 3034, 4034 wird der kühlende Wärmetauscher 33, 2033, 3033, 4033 gekühlt. Ein Teil des in der Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 zerstäubten Nebels wird zu Gas verdampft. Das Gas wird durch den kühlenden Wärmetauscher 33, 2033, 3033, 4033 der Sammlungskammer 5, 205, 305, 405 gekühlt und kondensiert und aggregiert, um gesammelt zu werden. Der in die Sammlungskammer 5, 205, 305, 405 fließende Nebel kollidiert mit dem kühlenden Wärmetauscher 33, 2033, 3033, 4033 oder kollidiert miteinander unter Bildung einer großen Aggregation oder kollidiert mit der Rippe oder dergleichen des kühlenden Wärmetauschers 33, 2033, 3033, 4033 unter Bildung einer großen Aggregation, die als Lösung gesammelt werden soll. Die Luft, von welcher der Nebel und das Gas durch den kühlenden Wärmetauscher 33, 2033, 3033, 4033 aggregiert und gesammelt wurden, wird über den Zirkulationskanal 30, 2030, 3030, 4030 zurück zur Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 zirkuliert.
Zum schnelleren Sammeln des Nebels in der Sammlungskammer ist die Sammlungskammer 155 in 5 mit Düsen 156 versehen, die die Lösung zerstreuen. Die Düsen 156 sind über eine Zirkulationspumpe 1515 an den unteren Teil der Sammlungskammer 155 angeschlossen. Die Zirkulationspumpe 1515 saugt die in der Sammlungskammer 155 gesammelte Lösung ab und sprüht die abgesaugte Lösung durch die Düsen 156.
Bei der in 15 dargestellten Abtrennvorrichtung sind die Düsen 156 im oberen Teil der Sammlungskammer 155 angeordnet. Die Düsen 156 im oberen Teil sprühen die Lösung nach unten. Die durch die Düsen 156 gesprühte Lösung besteht aus Wassertröpfchen, die in ausreichendem Maße größer als die Tröpfchen des durch den Zerstäuber zerstäubten Nebels sind und schnell in das Innere der Sammlungskammer 155 fallen. Beim Herabfallen kollidieren die Wassertröpfchen mit dem im Inneren der Sammlungskammer 155 fließenden Nebel und fallen. während des Sammelns des Nebels herab. Deshalb kann der in der Sammlungskammer 155 fließende Nebel schnell und effizient gesammelt werden.
Bei der in 15 dargestellten Abtrennvorrichtung sind die Düsen 156 im oberen Teil angeordnet, jedoch können die Düsen auch im unteren Teil der Sammlungskammer angeordnet sein. Die Düsen im unteren Teil sprühen die Lösung nach oben. Diese Düsen sprühen die Lösung mit einer Geschwindigkeit, welche die Lösung mit der Decke der Sammlungskammer kollidieren lässt, oder mit einer Geschwindigkeit, die die Lösung in die Nähe der Decke anhebt. Die zum Anheben in die Nähe der Decke gesprühte Lösung verändert ihre Richtung in der Nähe der Decke nach unten und fällt herab. Deshalb kommt die versprühte Lösung beim Aufsteigen und beim Herabfallen in Kontakt mit dem Nebel, wodurch der Nebel effizient gesammelt wird.
Mehrere Lagen Baffle-Platten 167 sind im Inneren der Sammlungskammer 165 von 16 bereitgestellt. Jede Prallplatte 167 ist von benachbarten Baffle-Platten 167 mit einer Lücke, durch welche der Nebel geleitet werden kann, auf Abstand gehalten und in einer vertikalen Position angeordnet. Der Nebel kollidiert mit der Oberfläche der Baffle-Platten 167, um eine Lösung zu erzeugen, und durch die vertikalen Baffle-Platten 167 kann die anhaftende Lösung in einer natürlichen Weise herabfließen, um gesammelt zu werden. Die Baffle-Platten 167 in 16 weisen eine unebene Oberfläche auf, wodurch der Nebel mit der Oberfläche effizienter in Kontakt kommt, um gesammelt zu werden.
Weiterhin ist ein Ventilator 169, der den Nebel in erzwungener Weise bläst und rührt, in der Sammlungskammer 165 von 16 bereitgestellt. Der Ventilator 169 rührt den Nebel in der Sammlungskammer 165. Die Tröpfchen des gerührten Nebels kollidieren miteinander und sammeln sich an oder kollidieren mit der Oberfläche der Baffle-Platten 167 und sammeln sich an. Der angesammelte Nebel fällt schnell herab und wird gesammelt. Der Ventilator 169 in 16 bläst den Nebel der Sammlungskammer 165 zur Zirkulation nach unten.
Weiterhin ist ein Nebeloszillator 178 zum Oszillieren des Nebels, um die Wahrscheinlichkeit von gegenseitigen Kollisionen zu erhöhen, in der Sammlungskammer 175 von 17 bereitgestellt. Der Nebeloszillator 178 schließt einen elektromechanischen Schwingungskonverter, der das Gas der Sammlungskammer 175 in Schwingung versetzt, und eine den elektromechanischen Schwingungskonverter antreibende Schwingungsergieversorgung ein. Der elektromechanische Schwingungskonverter ist ein Lautsprecher zum Emittieren eines Schalls mit einer hörbaren Frequenz, ein Ultraschalloszillator zum Emittieren von Ultraschallwellen mit einer höheren Frequenz als eine hörbare Frequenz oder dergleichen. Damit der elektromechanische Schwingungskonverter den Nebel effizient in Schwingung versetzen kann, wird die vom elektromechanischen Schwingungskonverter emittierte Schwingung in der Sammlungskammer 175 in Resonanz versetzt. Zum Erzielen dieser Resonanz versetzt der elektromechanische Schwingungskonverter den Nebel bei einer Frequenz in Schwingung, die sich in der Sammlungskammer 175 in Resonanz befindet. Mit anderen Worten ist die Sammlungskammer 175 so konstruiert, dass sie eine Form aufweist, die eine Resonanz mit der von dem elektromechanischen Schwingungskonverter emittierten Schwingung ergibt.
Ultraschallwellen umfassen hohe Frequenzen oberhalb der hörbaren Frequenz für Menschen und sind mit den Ohren nicht hörbar. Aus diesem Grund besteht bei dem Ultraschallwellen aussendenden Nebeloszillator 178 sogar dann, wenn das Gas in der Sammlungskammer 175 intensiv in Schwingung versetzt wird, mit anderen Worten sogar dann, wenn die Ausgabeleistung des elektromechanischen Schwingungskonverters sehr hoch ist, durch den Nebeloszillator für den Menschen durch den Schall keine Beeinträchtigung. Deshalb weisen Ultraschallwellen den Vorteil auf, dass der Nebel intensiv in Schwingung versetzt werden kann und die Tröpfchen des Nebels miteinander effizienter kollidieren, um schnell gesammelt zu werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Abtrennvorrichtung ist eine den Nebel effizient aggregierende Vorrichtung in der Sammlungskammer derart angeordnet, dass der Nebel schneller aggregiert werden kann, um eine Lösung mit einer hohen Konzentration herzustellen. Des Weiteren, obwohl nicht veranschaulicht, kann die Abtrennvorrichtung der vorliegenden Erfindung in der Sammlungskammer alle die Lösung versprühenden Düsen, den den Nebel rührenden Ventilator und den den Nebel in Schwingung versetzenden Oszillator beinhalten, um den Nebel am effizientesten zu aggregieren. Auch können zwei den Nebel aggregierende Vorrichtungen zum effizienten Aggregieren des Nebels enthalten sein.
Die Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 und die Sammlungskammer 5, 205, 305, 405 sind vorzugsweise mit einem Inertgas gefüllt. Bei dieser Vorrichtung verhindert das Inertgas die Verschlechterung der Qualität der Lösung in der Zerstäubungskammer 4, 204, 304, 404 und der Sammlungskammer 5, 205, 305, 405. Damit kann eine Lösung mit hoher Konzentration in einem Zustand mit einer höheren Produktqualität erhalten werden.
Da diese Erfindung in verschiedenen Formen ohne Verlassen des Konzepts der wesentlichen Merkmale davon verkörpert werden kann, ist die vorliegende Ausführungsform daher veranschaulichend und nicht beschränkend, da der Umfang der Erfindung eher durch die beigefügten Ansprüche als durch die vorangehende Beschreibung definiert ist, und alle Änderungen, die in das Maß und Ziel der Ansprüche oder in das Äquivalent eines solchen Maßes und Zieles davon fallen, sollen deshalb durch die Ansprüche umfasst sein. Diese Anmeldung basiert auf der Anmeldung Nr. 2004-097781, eingereicht in Japan am 30. März 2004, deren Inhalt hier durch die Bezugnahme inkorporiert ist.

Claims

Verfahren zum Abtrennen einer Lösung, umfassend: einen Zerstäubungsschritt zum Zerstäuben einer Lösung, die eine Targetsubstanz enthält, zu einem Nebel in einem Zerstäuber (1) zur Erzeugung eines Fluidgemisches aus Nebel und Luft; und einen Sammlungsschritt zum Sammeln des Nebels aus dem im Zerstäubungsschritt erhaltenen Fluidgemisch, wobei im Sammlungsschritt eine Luftdurchlässigkeitsmembran (51) mit einer Porengröße, die die Luft, jedoch nicht die im Nebel enthaltene Targetsubstanz, durchlässt, verwendet wird und das Fluidgemisch mit einer ersten Oberfläche der Luftdurchlässigkeitsmembran (51) in Kontakt gebracht wird, und auf der ersten Oberfläche ein höherer Druck als ein Druck auf einer zweiten Oberfläche einer gegenüberliegenden Seite erzeugt wird, wodurch erzielt wird, dass die Luft im Fluidgemisch durch die Luftdurchlässigkeitsmembran (51) geleitet wird, um einen Teil der oder die gesamte Luft, die im Fluidgemisch enthalten ist, abzutrennen.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 1, wobei der Zerstäuber (1) die Lösung durch Ultraschallschwingung zu dem Nebel zerstäubt.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 2, wobei der Zerstäuber (1) die Lösung durch Ultraschallschwingung bei einer Frequenz von 1 MHz oder höher zu dem Nebel zerstäubt.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 1, wobei im Sammlungsschritt das Fluidgemisch, von welchem ein Teil der Luft durch die Luftdurchlässigkeitsmembran (51) abgetrennt wurde, weiter gekühlt wird, um den Nebel zu aggregieren und zu sammeln.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 4, wobei das Fluidgemisch, von welchem der Nebel durch Kühlen und Aggregieren nach dem Abtrennen eines Teils der Luft durch die Luftdurchlässigkeitsmembran (51) abgetrennt wurde, zirkuliert und dem Zerstäuber (1) zugeführt wird.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 1, wobei die Luft, die vom Fluidgemisch durch die Luftdurchlässigkeitsmembran (51) abgetrennt wurde, dem Zerstäuber (1) zugeführt wird.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 1, wobei die die Targetsubstanz enthaltende Lösung eine beliebige von veredeltem Sake, Bier, Wein, Essig, Mirin (süßer Sake zum Kochen), Spirituosen, Shochu (japanische Spirituosen), Brandy, Whisky und Likör ist.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 1, wobei die die Targetsubstanz enthaltende Lösung eine Lösung ist, die einen Duftstoff, eine aromatische Komponente oder eine wohlriechende Komponente enthält.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 1, wobei die die Targetsubstanz enthaltende Lösung eine Lösung ist, die eine organische Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alkin, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder eine durch Verknüpfung dieser erhaltene Verbindung enthält.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 1, wobei die die Targetsubstanz enthaltende Lösung, eine Lösung ist, die eine Substanz enthält, die erhalten wird durch Substituieren eines Halogens oder von Halogenen für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alkin, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 1, wobei die die Targetsubstanz enthaltende Lösung, eine Lösung ist, die eine Substanz enthält, die erhalten wird durch Substituieren einer (von) Hydroxygruppe(n) für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alkin, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 1, wobei die die Targetsubstanz enthaltende Lösung eine Lösung ist, die eine Substanz enthält, die erhalten wird durch Substituieren einer (von) Aminogruppe(en) für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alken, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 1, wobei die die Targetsubstanz enthaltende Lösung eine Lösung ist, die eine Substanz enthält, die erhalten wird durch Substituieren einer (von) Carbonylgruppe(en) für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alkin, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 1, wobei die die Targetsubstanz enthaltende Lösung eine Lösung ist, die eine Substanz enthält, die erhalten wird durch Substituieren einer (von) Carboxylgruppe(en) für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alkin, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 1, wobei die die Targetsubstanz enthaltende Lösung eine Lösung ist, die eine Substanz enthält, die erhalten wird durch Substituieren einer (von) Nitrogruppe(en) für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alkin, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 1, wobei die die Targetsubstanz enthaltende Lösung eine Lösung ist, die eine Substanz enthält, die erhalten wird durch Substituieren einer (von) Cyanogruppe(en) für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alken, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon.
Verfahren zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 1, wobei die die Targetsubstanz enthaltende Lösung eine Lösung ist, die eine Substanz enthält, die erhalten wird durch Substituieren einer (von) Mercaptogruppe(en) für mindestens ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe einer organischen Verbindung, klassifiziert als eine beliebige von Alkan und Cycloalkan, bei welchen es sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Alken, Cycloalken und Alkin, bei welchen es sich um einen ungesättigten Kohlenwasserstoff handelt, Ether, Thioether und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, oder einer Verknüpfungsverbindung davon.
Vorrichtung zum Abtrennen einer Lösung, umfassend: eine Zerstäubungskammer (4), welcher eine eine Targetsubstanz enthaltende Lösung zugeführt wird; einen Zerstäuber (1) zum Zerstäuben der Lösung in der Zerstäubungskammer (4) in Luft als Nebel zur Erzeugung eines Fluidgemisches aus Luft und dem Nebel in der Lösung; und eine Luftabtrennvorrichtung (50), die an die Zerstäubungskammer (4) angeschlossen ist, zum Abtrennen von Luft aus dem Fluidgemisch, wobei eine Innenseite der Luftabtrennvorrichtung (50) durch eine Luftdurchlässigkeitsmembran (51) mit einer Porengröße, die Luft, jedoch nicht die Targetsubstanz durchlässt, unterteilt ist, so dass an ihrer Innenseite ein erster Durchlass (52) zum Durchleiten des Fluidgemisches und ein zweiter Luftabgabedurchlass (53) zur Abgabe von Luft bereitgestellt wird, und eine Zwangsluftabgabevorrichtung (54), die an den zweiten Luftabgabedurchlass (53) der Luftabtrennvorrichtung (50) angeschlossen ist, die Luft in dem zweiten Luftabgabedurchlass (53) in einer erzwungenen Weise abgibt, um an einer ersten Oberfläche der Luftdurchlässigkeitsmembran (51) einen höheren Druck als ein Druck an einer zweiten Oberfläche der Luftdurchlässigkeitsmembran (51) zu erzeugen, so dass die im Fluidgemisch enthaltene Luft durch die Luftdurchlässigkeitsmembran (51) durchgelassen werden kann, um Luft von dem durch den ersten Durchlass (52) geleiteten Fluidgemisch abzutrennen.
Vorrichtung zum Abtrennen einer Lösung, umfassend: eine Zerstäubungskammer (4) welcher eine eine Targetsubstanz enthaltende Lösung zugeführt wird einen Zerstäuber (1) zum Zerstäuben der Lösung in der Zerstäubungskammer (4) in Luft als Nebel zum Erzeugen eines Fluidgemisches aus Luft und dem Nebel in der Lösung; und eine Luftabtrennvorrichtung (50), die an die Zerstäubungskammer (4) angeschlossen ist, zum Abtrennen von Luft aus dem Fluidgemisch, wobei eine Innenseite der Luftabtrennvorrichtung (50) durch eine Luftdurchlässigkeitsmembran (51) mit einer Porengröße, die Luft, jedoch nicht die Zielsubstanz, durchlässt, unterteilt ist, so dass an ihrer Innenseite ein erster Durchlass (52) zum Durchleiten des Fluidgemisches und ein zweiter Luftabgabedurchlass (53) zur Abgabe von Luft bereitgestellt wird, und ein Kompressor (55), um das Fluidgemisch in der Zerstäubungskammer (4) unter Druck zu setzen und zu liefern, der an den ersten Durchlass (52) der Luftabtrennvorrichtung (50) angeschlossen ist, das Fluidgemisch in der Zerstäubungskammer (4) in den ersten Durchlass (52) presst, um an einer ersten Oberfläche der Luftdurchlässigkeitsmembran (51) einen höheren Druck als ein Druck an einer zweiten Oberfläche der Luftdurchlässigkeitsmembran (51) zu erzeugen, so dass die im Fluidgemisch enthaltene Luft durch die Luftdurchlässigkeitsmembran (51) durchgelassen werden kann, um Luft von dem durch den ersten Durchlass (52) geleiteten Fluidgemisch abzutrennen.
Vorrichtung zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Luftdurchlässigkeitsmembran (51) eine Filterelement einschließt, das durch Beschichten einer Oberfläche einer Keramik mit Zeolith erhalten wird.
Vorrichtung zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 18 oder 19, wobei der Zerstäuber (1) einen Ultraschalloszillator (2) zum Zerstäuben der Lösung zu einem Nebel durch Ultraschallschwingung und eine Ultraschallenergieversorgung (3), die zum Versorgen des Ultraschalloszillators (2) mit elektrischer Hochfrequenzenergie an den Ultraschalloszillator (2) zur Ultraschallschwingung angeschlossen ist, einschließt.
Vorrichtung zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 18 oder 19, wobei der Nebel durch Anschluss eines beliebigen Elements von einem Zyklon, einer Lochplatte, einer Entnebelungsvorrichtung, einem Chevron, einem Rieselturm, einem Sprühwäscher und einer elektrostatischen Auffangvorrichtung an eine Auslassseite oder eine Einlassseite der Luftabtrennvorrichtung (50) aufgefangen wird.
Vorrichtung zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 18 oder 19, wobei eine Sammlungskammer (5) zum Aggregieren und Sammeln des Nebels von dem Fluidgemisch an eine Auslassseite des ersten Durchlasses (52), der in der Luftabtrennvorrichtung (50) bereitgestellt ist, angeschlossen ist.
Vorrichtung zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 23, wobei ein kühlender Wärmetauscher (33) in der Sammlungskammer (5) bereitgestellt ist und der Nebel durch Kühlen des Fluidgemisches mit dem kühlenden Wärmetauscher (33) aggregiert und gesammelt wird.
Vorrichtung zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 18 oder 19, wobei eine Sammlungskammer (5) an die Zerstäubungskammer (4) angeschlossen ist, wodurch die Luft, von welcher Luft durch die Luftabtrennvorrichtung (50) abgetrennt wurde und ferner der Nebel in der Sammlungskammer (5) abgetrennt wurde, der Zerstäubungskammer (4) zugeführt wird.
Vorrichtung zum Abtrennen einer Lösung nach Anspruch 18 oder 19, wobei der zweite Luftabgabedurchlass (53) der Luftabtrennvorrichtung (50) an die Zerstäubungskammer (4) angeschlossen ist, wodurch die Luft, die von dem Fluidgemisch durch die Luftdurchlässigkeitsmembran (51) der Luftabtrennvorrichtung (50) abgetrennt wurde, der Zerstäubungskammer (4) zugeführt wird.