JP2005040772A - Ultrasonic separation apparatus for solution - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic separation apparatus for a solution capable of simply and easily exchanging a large number of ultrasonic vibrators, and moreover, efficiently exchanging them without water leakage. <P>SOLUTION: This ultrasonic separation apparatus for the solution is provided with an ultrasonic atomizing chamber 4 into which the solution with a specified substance of a property of migrating to the surface and becoming excessive on the surface is supplied, the ultrasonic vibrators 2 which ultrasonically vibrate the solution in the ultrasonic atomizing chamber 4 and atomize the solution into mist, an ultrasonic electrical source 3 which supplies a high-frequency power to the ultrasonic vibrators 2 and causes ultrasonic vibrations, and a recovery chamber 5 which condenses the mist atomized by the ultrasonic vibrators 2 and recovers the same. The ultrasonic separation apparatus for the solution recovers the mist atomized in the ultrasonic atomizing chamber 4 into the recovery chamber 5 and separates the specified substance from the solution. The ultrasonic separation apparatus is constituted so that a plurality of the ultrasonic vibrators 2 are fixed to desorption plates 12 while maintaining a waterproof structure, the desorption plates 12 are mounted on a casing 13 of the ultrasonic atomizing chamber 4 so as to make it possible to detach the desorption plates 12 while maintaining the waterproof structure and the respective ultrasonic vibrators 2 ultrasonically vibrate the solution of the ultrasonic atomizing chamber 4. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、速やかに表面に移行して表面過剰となる物性の目的物質、主として酒や酒原料等のアルコール溶液から更に高濃度のアルコールを分離する溶液の超音波分離装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic separation apparatus for a solution that separates higher-concentration alcohol from a target substance having physical properties that quickly move to the surface and become excessive, mainly alcohol solutions such as liquor and liquor raw materials.

本発明者は、表面過剰となる物性を示す目的物質であるアルコールを分離する装置を開発した。（特許文献１参照）
特開２００１−３１４７２４号公報 The present inventor has developed an apparatus for separating alcohol, which is a target substance exhibiting physical properties that are excessive in surface. (See Patent Document 1)
JP 2001-314724 A

この分離装置は、アルコール溶液を閉鎖構造の超音波霧化室に充填し、この超音波霧化室のアルコール溶液を超音波振動子で超音波振動させてミストに霧化し、霧化されたミストを凝集させて回収して高濃度のアルコール溶液を分離する。この分離装置が目的物質として高濃度のアルコールを分離できるのは、以下の動作による。   In this separation device, an alcohol solution is filled in an ultrasonic atomization chamber having a closed structure, and the alcohol solution in the ultrasonic atomization chamber is ultrasonically vibrated by an ultrasonic vibrator to be atomized into a mist. Is collected by agglomeration to separate a high-concentration alcohol solution. The reason why this separation device can separate high-concentration alcohol as a target substance is as follows.

速やかに表面に移行して表面過剰となる物性を示すアルコールは、表面の濃度が高くなっている。この状態で超音波振動させると、表面の溶液が超音波振動のエネルギーで空気中にミストとなって微細な粒子で放出される。空気中に放出されたミストはアルコール濃度が高くなっている。アルコール濃度の高い表面の溶液がミストとなるからである。したがって、ミストを凝集して回収すると、高濃度のアルコール溶液が分離される。この方法は、溶液を加熱しないで高濃度のアルコール溶液を分離できる。このため、少ないエネルギー消費で高濃度に目的物質を分離できる。また、加熱しないので目的物質を変質させることなく分離できる特長もある。   Alcohols that exhibit physical properties that quickly move to the surface and become excessive in surface have a high surface concentration. When ultrasonic vibration is performed in this state, the solution on the surface becomes mist in the air by the energy of ultrasonic vibration and is released as fine particles. The mist released into the air has a high alcohol concentration. This is because the surface solution having a high alcohol concentration becomes a mist. Therefore, when the mist is aggregated and collected, a high-concentration alcohol solution is separated. This method can separate a high-concentration alcohol solution without heating the solution. For this reason, the target substance can be separated at a high concentration with less energy consumption. In addition, since it is not heated, it can be separated without altering the target substance.

しかしながら、溶液を超音波振動して目的物質を分離する装置は、一定時間毎に超音波振動子を交換する必要がある。一定の時間使用して超音波振動子の寿命が尽きると、効率よく溶液を超音波振動できなくなるからである。超音波振動子は、供給される高周波電力で機械的に微振動されるために電子部品に比較して寿命が短く、１年も経過すると効率よく超音波振動しなくなる。さらに、超音波振動子は、ひとつの出力が比較的小さいので、所定量の溶液から目的物質を分離するために、相当に多数の超音波振動子を使用する必要がある。また、小出力である多数の超音波振動子で溶液を超音波振動させる装置は、溶液を液面の多数の部分で超音波振動できるので、溶液を広い液面から効率よくミストにできる特長もある。このことを実現するために、たとえば、超音波振動子の総合出力を１〜数ｋＷとし、ひとつの超音波振動子の出力を１０Ｗとすると、１００〜数百個と極めて多数の超音波振動子を使用する必要がある。この装置は、超音波振動子の交換に著しく手間がかかる。とくに、超音波霧化室のケーシングの底面に固定している超音波振動子は、水漏れしないように防水構造で固定するので、さらに交換に手間がかかる。それは、パッキン等を正確な位置に挟着して、完全な防水構造として超音波振動子を交換するからである。   However, an apparatus that separates a target substance by ultrasonic vibration of a solution needs to replace the ultrasonic vibrator every certain time. This is because the ultrasonic vibration of the solution cannot be efficiently performed when the lifetime of the ultrasonic vibrator is exhausted after a certain period of use. Since the ultrasonic vibrator is mechanically vibrated by the supplied high-frequency power, its life is shorter than that of an electronic component, and the ultrasonic vibrator does not efficiently vibrate after one year. Furthermore, since one output of the ultrasonic vibrator is relatively small, it is necessary to use a considerably large number of ultrasonic vibrators in order to separate the target substance from a predetermined amount of the solution. In addition, a device that ultrasonically vibrates a solution with a large number of ultrasonic transducers with low output can ultrasonically vibrate the solution at many parts of the liquid surface, so that the solution can be efficiently mist from a wide liquid surface. is there. In order to realize this, for example, when the total output of the ultrasonic transducer is 1 to several kW and the output of one ultrasonic transducer is 10 W, an extremely large number of ultrasonic transducers of 100 to several hundreds Need to use. In this apparatus, it takes much time to replace the ultrasonic transducer. In particular, since the ultrasonic vibrator fixed to the bottom surface of the casing of the ultrasonic atomizing chamber is fixed with a waterproof structure so as not to leak water, it takes much time to replace it. This is because the ultrasonic vibrator is replaced with a completely waterproof structure by sandwiching packing or the like at an accurate position.

本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、多数の超音波振動子を簡単かつ容易に、しかも水漏れしないように能率よく交換できる溶液の超音波分離装置を提供することにある。   The present invention has been developed for the purpose of solving such drawbacks. An important object of the present invention is to provide an ultrasonic separation apparatus for a solution that can easily and easily exchange a large number of ultrasonic vibrators without causing water leakage.

本発明の溶液の超音波分離装置は、表面に移行して表面過剰となる物性の目的物質を含む溶液が供給される超音波霧化室４と、この超音波霧化室４の溶液を超音波振動させてミストに霧化する超音波振動子２と、この超音波振動子２に接続されて超音波振動子２に高周波電力を供給して超音波振動させる超音波電源３と、超音波振動子２で霧化されたミストを凝集させて回収する回収室５とを備え、超音波霧化室４で霧化されたミストを回収室５で回収して目的物質を溶液から分離する。超音波分離装置は、複数の超音波振動子２を防水構造で脱着プレート１２に固定すると共に、この脱着プレート１２を防水構造で脱着できるように超音波霧化室４のケーシング１３に装着している。超音波分離装置は、脱着プレート１２を超音波霧化室４のケーシング１３に装着して、各々の超音波振動子２で超音波霧化室４の溶液を超音波振動させる。   The ultrasonic separation apparatus for a solution of the present invention includes an ultrasonic atomizing chamber 4 to which a solution containing a target substance having physical properties that moves to the surface and becomes excessive, and the solution in the ultrasonic atomizing chamber 4 is supersonic. An ultrasonic vibrator 2 that vibrates and atomizes into a mist, an ultrasonic power source 3 that is connected to the ultrasonic vibrator 2 and supplies high-frequency power to the ultrasonic vibrator 2 to vibrate ultrasonically, and an ultrasonic wave And a recovery chamber 5 for aggregating and recovering the mist atomized by the vibrator 2. The mist atomized in the ultrasonic atomization chamber 4 is recovered in the recovery chamber 5 to separate the target substance from the solution. The ultrasonic separating apparatus fixes a plurality of ultrasonic transducers 2 to the desorption plate 12 with a waterproof structure, and attaches the desorption plate 12 to the casing 13 of the ultrasonic atomization chamber 4 so that the desorption plate 12 can be desorbed with a waterproof structure. Yes. In the ultrasonic separating apparatus, the desorption plate 12 is attached to the casing 13 of the ultrasonic atomizing chamber 4, and the solution in the ultrasonic atomizing chamber 4 is ultrasonically vibrated by each ultrasonic vibrator 2.

本発明の超音波分離装置は、超音波霧化室４のケーシング１３の底面に開口部１３Ａを設けて、この開口部１３Ａを防水構造で閉塞するように、パッキン２３を介して脱着プレート１２を装着して、脱着プレート１２の超音波振動子２で溶液を超音波振動させることができる。   In the ultrasonic separating apparatus of the present invention, an opening 13A is provided on the bottom surface of the casing 13 of the ultrasonic atomizing chamber 4, and the attachment / detachment plate 12 is attached via the packing 23 so as to close the opening 13A with a waterproof structure. The solution can be ultrasonically vibrated with the ultrasonic vibrator 2 of the attachment / detachment plate 12 by mounting.

さらに、本発明の超音波分離装置は、超音波振動子２の振動面２Ａを除く部分を防水構造で脱着プレート１２に固定し、この脱着プレート１２を超音波霧化室４の溶液中に浸漬して、超音波振動子２で溶液を超音波振動させることができる。   Further, in the ultrasonic separating apparatus of the present invention, the portion excluding the vibration surface 2A of the ultrasonic transducer 2 is fixed to the desorption plate 12 with a waterproof structure, and the desorption plate 12 is immersed in the solution of the ultrasonic atomizing chamber 4. Thus, the solution can be ultrasonically vibrated by the ultrasonic vibrator 2.

脱着プレート１２は、表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂを備え、表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂを積層して、表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂの間に超音波振動子２を防水構造で挟着することができる。この脱着プレート１２は、表面プレート１２Ａに貫通孔１２ａを設けて、この貫通孔１２ａに振動面２Ａを位置させて超音波振動子２を表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂで挟着することができる。   The desorption plate 12 includes a front plate 12A and a back plate 12B. The front plate 12A and the back plate 12B are stacked, and the ultrasonic transducer 2 is sandwiched between the front plate 12A and the back plate 12B with a waterproof structure. Can do. The demounting plate 12 can be provided with a through hole 12a in the surface plate 12A, the vibration surface 2A is positioned in the through hole 12a, and the ultrasonic transducer 2 can be sandwiched between the surface plate 12A and the back plate 12B.

脱着プレート１２は、表面プレート１２Ａと超音波振動子２との間にパッキン１６を挟着して、超音波振動子２と表面プレート１２Ａとを防水構造で連結することも、裏面プレート１２Ｂと超音波振動子２との間にパッキン１６を挟着して、超音波振動子２と裏面プレート１２Ｂとを防水構造で連結することもできる。パッキン１６は、材質をテフロン（登録商標）、シリコン、天然または合成ゴム、あるいは、銅、シンチュウ、アルミニウム、ステンレス等の金属のいずれかとすることができる。   The demounting plate 12 can be configured such that the packing 16 is sandwiched between the surface plate 12A and the ultrasonic transducer 2 to connect the ultrasonic transducer 2 and the surface plate 12A with a waterproof structure. It is also possible to sandwich the packing 16 between the ultrasonic transducer 2 and connect the ultrasonic transducer 2 and the back plate 12B with a waterproof structure. The packing 16 can be made of any material such as Teflon (registered trademark), silicon, natural or synthetic rubber, or metal such as copper, shinchu, aluminum, and stainless steel.

脱着プレート１２は、表面プレート１２Ａと超音波振動子２との間にコーキング材２０を充填して、超音波振動子２と表面プレート１２Ａとを防水構造で連結することも、裏面プレート１２Ｂと超音波振動子２との間にコーキング材２０を充填して、超音波振動子２と裏面プレート１２Ｂとを防水構造で連結することもできる。   The desorption plate 12 is filled with a caulking material 20 between the surface plate 12A and the ultrasonic transducer 2 to connect the ultrasonic transducer 2 and the surface plate 12A with a waterproof structure. It is also possible to fill the caulking material 20 between the ultrasonic vibrator 2 and connect the ultrasonic vibrator 2 and the back plate 12B with a waterproof structure.

裏面プレート１２Ｂは、表面プレート１２Ａとの対向面に、超音波振動子２を嵌入する凹部１２ｂを設けて、この凹部１２ｂに超音波振動子２を嵌入することができる。表面プレート１２Ａは、裏面プレート１２Ｂとの対向面に、超音波振動子２を嵌入する凹部１２ｂを設けて、この凹部１２ｂに超音波振動子２を嵌入することができる。   The back plate 12B can be provided with a concave portion 12b into which the ultrasonic transducer 2 is fitted on the surface facing the front plate 12A, and the ultrasonic transducer 2 can be fitted into the concave portion 12b. The front plate 12A can be provided with a concave portion 12b into which the ultrasonic transducer 2 is fitted on the surface facing the back plate 12B, and the ultrasonic transducer 2 can be fitted into the concave portion 12b.

本発明の超音波分離装置は、多数の超音波振動子を簡単かつ容易に、しかも水漏れしないように能率よく交換できる特長がある。それは、本発明の超音波分離装置が、複数の超音波振動子を防水構造で脱着プレートに固定すると共に、この脱着プレートを防水構造で脱着できるように超音波霧化室のケーシングに装着しているからである。この構造の超音波分離装置は、脱着プレートを交換することによって、超音波霧化室に配設される複数の超音波振動子を一度に交換できるので、多数の超音波振動子を簡単かつ容易に、しかも能率よく交換できる。しかも、脱着プレートは複数の超音波振動子を防水構造で固定しており、また、この脱着プレートを防水構造で超音波霧化室のケーシングに装着しているので、多数の超音波振動子を水漏れしないように能率よく超音波霧化室の所定の位置に配置できる。   The ultrasonic separation apparatus of the present invention has an advantage that a large number of ultrasonic transducers can be exchanged efficiently and easily so as not to leak water. The ultrasonic separation apparatus of the present invention fixes a plurality of ultrasonic transducers to the desorption plate with a waterproof structure, and attaches the desorption plate to the casing of the ultrasonic atomization chamber so that the desorption plate can be desorbed with the waterproof structure. Because. With this structure, the ultrasonic separator can replace multiple ultrasonic vibrators disposed in the ultrasonic atomization chamber at once by exchanging the desorption plate. Moreover, it can be exchanged efficiently. Moreover, the desorption plate has a plurality of ultrasonic vibrators fixed in a waterproof structure, and since this desorption plate is attached to the casing of the ultrasonic atomization chamber in a waterproof structure, a large number of ultrasonic vibrators are attached. It can be efficiently arranged at a predetermined position in the ultrasonic atomizing chamber so as not to leak water.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための溶液の超音波分離装置を例示するものであって、本発明は超音波分離装置を下記のものに特定しない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the examples shown below exemplify a solution ultrasonic separation apparatus for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the ultrasonic separation apparatus as described below.

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。   Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the claims, numbers corresponding to the members shown in the embodiments are shown in “Claims” and “Means for Solving the Problems”. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.

本発明の溶液の超音波分離装置は、表面に移行して表面過剰となる物性を有する目的物質を含む溶液から目的物質を分離する。目的物質を含む溶液は以下のものである。
(1) 清酒、ビール、ワイン、食酢、みりん、スピリッツ、焼酎、ブランデー、ウイスキー、リキュール
(2) ピネン、リナロール、リモネン、ポリフェノール類などの香料、芳香成分ないし香気成分を含む溶液
(3) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チオエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合した物質を含む溶液
(4) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チオエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基をハロゲンによって置き換えた物質を含む溶液
(5) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チオエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基を水酸基によって置き換えた物質を含む溶液
(6) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チオエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基をアミノ基によって置き換えた物質を含む溶液
(7) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チオエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基をカルボニル基によって置き換えた物質を含む溶液
(8) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チオエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基をカルボキシル基によって置き換えた物質を含む溶液
(9) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チオエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基をニトロ基によって置き換えた物質を含む溶液
(10) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チオエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基をシアノ基によって置き換えた物質を含む溶液
(11) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チオエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基をメルカプト基によって置き換えた物質を含む溶液
(12) 前述の(3)〜(11)の目的物質に含まれるいずれか一つ以上の原子を金属イオンによって置換した物質を含む溶液
(13) 先述の(3)〜(11)の目的物質に含まれる分子のうち任意の水素原子、炭素原子もしくは官能基を(3)〜(11)の分子のうち任意の分子で置き換えた物質を含む溶液 The solution ultrasonic separation apparatus of the present invention separates a target substance from a solution containing the target substance having physical properties that move to the surface and become excessive in surface. The solution containing the target substance is as follows.
(1) Sake, beer, wine, vinegar, mirin, spirits, shochu, brandy, whiskey, liqueur
(2) A solution containing a fragrance such as pinene, linalool, limonene or polyphenols, a fragrance component or a fragrance component
(3) Alkane, cycloalkane, which is a saturated hydrocarbon, alkene, cycloalkene, alkyne, which is an unsaturated hydrocarbon, or an organic compound belonging to any of ethers, thioethers, or aromatic hydrocarbons, or a substance obtained by combining them Solution containing
(4) Saturated hydrocarbon alkane, cycloalkane, unsaturated hydrocarbon alkene, cycloalkene, alkyne, or an organic compound belonging to any of ether, thioether or aromatic hydrocarbon, or a combination thereof A solution containing a substance in which at least one hydrogen atom or functional group is replaced by halogen
(5) Saturated hydrocarbon alkane, cycloalkane, unsaturated hydrocarbon alkene, cycloalkene, alkyne, or an organic compound belonging to any of ether, thioether or aromatic hydrocarbon, or a combination thereof A solution containing a substance in which at least one hydrogen atom or functional group is replaced by a hydroxyl group
(6) Saturated hydrocarbon alkane, cycloalkane, unsaturated hydrocarbon alkene, cycloalkene, alkyne, or an organic compound belonging to any of ether, thioether or aromatic hydrocarbon, or a combination thereof A solution containing a substance in which at least one hydrogen atom or functional group is replaced by an amino group
(7) Saturated hydrocarbons of alkanes, cycloalkanes, unsaturated hydrocarbons of alkenes, cycloalkenes, alkynes, or organic compounds belonging to any of ethers, thioethers or aromatic hydrocarbons, or their conjugates A solution containing a substance in which at least one hydrogen atom or functional group is replaced by a carbonyl group
(8) Saturated hydrocarbon alkane, cycloalkane, unsaturated hydrocarbon alkene, cycloalkene, alkyne, or an organic compound belonging to any of ether, thioether or aromatic hydrocarbon, or a combination thereof A solution containing a substance in which at least one hydrogen atom or functional group is replaced by a carboxyl group
(9) Saturated hydrocarbon alkane, cycloalkane, unsaturated hydrocarbon alkene, cycloalkene, alkyne, or an organic compound belonging to any of ether, thioether or aromatic hydrocarbon, or a combination thereof A solution containing a substance in which at least one hydrogen atom or functional group is replaced by a nitro group
(10) Saturated hydrocarbons of alkanes, cycloalkanes, unsaturated hydrocarbons of alkenes, cycloalkenes, alkynes, or organic compounds belonging to any of ethers, thioethers or aromatic hydrocarbons, or their conjugates A solution containing a substance in which at least one hydrogen atom or functional group is replaced by a cyano group
(11) Saturated hydrocarbons of alkanes, cycloalkanes, unsaturated hydrocarbons of alkenes, cycloalkenes, alkynes, or organic compounds belonging to any of ethers, thioethers or aromatic hydrocarbons, or combinations thereof A solution containing a substance in which at least one hydrogen atom or functional group is replaced by a mercapto group
(12) A solution containing a substance obtained by substituting one or more atoms contained in the target substance of (3) to (11) above with a metal ion
(13) Substances in which any hydrogen atom, carbon atom or functional group in the molecules contained in the target substance of (3) to (11) is replaced with any molecule of (3) to (11) Solution containing

以上の溶液に含まれる目的物質は、表面に移行して表面過剰となる物性がある。この目的物質は、表面濃度が高くなるので、これを超音波振動させて表面の溶液をミストにして霧化させると、ミストは目的物質の濃度が高くなる。したがって、このミストを凝集して回収すると、目的物質の濃度を高くできる。すなわち、溶液から高濃度の目的物質を含むものを分離できる。   The target substance contained in the above solution has physical properties that migrate to the surface and become excessive in surface. Since the target substance has a high surface concentration, if the surface solution is subjected to ultrasonic vibration to atomize the solution on the surface to be atomized, the concentration of the target substance becomes high. Therefore, when the mist is aggregated and collected, the concentration of the target substance can be increased. That is, a substance containing a high concentration of the target substance can be separated from the solution.

以下、目的物質をアルコールとする溶液から高濃度にアルコールを分離する装置と方法を示す。ただし、本発明は目的物質をアルコールに特定せず、表面に移行して表面過剰となる全ての目的物質を分離できる。   Hereinafter, an apparatus and method for separating alcohol at a high concentration from a solution containing alcohol as a target substance will be described. However, the present invention does not specify the target substance as alcohol, but can separate all target substances that migrate to the surface and become excessive in surface.

図１と図２に示す超音波分離装置は、溶液が供給される閉鎖構造の超音波霧化室４と、この超音波霧化室４の溶液を超音波振動させてミストに霧化する、複数の超音波振動子と超音波電源を備える超音波霧化機１と、超音波霧化機１で霧化されたミストを凝集させて回収する閉鎖された回収室５とを備える。図１の装置は、回収室５に超音波霧化室４を内蔵させ、図２の装置は、回収室５と超音波霧化室４とでひとつの気密チャンバーを構成して、回収室５と超音波霧化室４とを一体構造としている。超音波霧化室４と回収室５と別々に離して配設し、ミストを移送するダクト２６で連結することができる。   The ultrasonic separation apparatus shown in FIGS. 1 and 2 is an ultrasonic atomization chamber 4 having a closed structure to which a solution is supplied, and the solution in the ultrasonic atomization chamber 4 is ultrasonically vibrated to be atomized into a mist. An ultrasonic atomizer 1 having a plurality of ultrasonic transducers and an ultrasonic power source, and a closed collection chamber 5 for aggregating and collecting the mist atomized by the ultrasonic atomizer 1 are provided. The apparatus of FIG. 1 incorporates an ultrasonic atomization chamber 4 in the collection chamber 5, and the apparatus of FIG. 2 constitutes one airtight chamber with the collection chamber 5 and the ultrasonic atomization chamber 4. And the ultrasonic atomizing chamber 4 are integrated. The ultrasonic atomization chamber 4 and the recovery chamber 5 can be separately provided and connected by a duct 26 for transferring mist.

図２の超音波分離装置は、超音波霧化室４で霧化された溶液のミストを、閉鎖構造の回収室５に流入させる。回収室５は微細なミストを凝集させて高濃度のアルコール溶液として回収する。ミストは、気体ではないので、必ずしも冷却しないで凝集させて回収できる。ただ、ミストを冷却して回収することもできるのは言うまでもない。   The ultrasonic separation device in FIG. 2 causes the mist of the solution atomized in the ultrasonic atomization chamber 4 to flow into the collection chamber 5 having a closed structure. The collection chamber 5 aggregates and collects a fine mist as a high-concentration alcohol solution. Since mist is not a gas, it can be aggregated and recovered without necessarily cooling. However, it goes without saying that the mist can be cooled and recovered.

溶液はポンプ１０で超音波霧化室４に供給される。超音波霧化室４は、供給される全ての溶液をミストとして霧化させない。全ての溶液を霧化して回収室５で回収すると、超音波霧化室４に供給する溶液と、回収室５で回収される溶液のアルコール等の目的物質濃度が同じになるからである。超音波霧化室４に供給された溶液は、ミストとして霧化して容量が少なくなるにしたがって、目的物質の濃度が低下する。このため、ミストの目的物質濃度も次第に低下する。超音波霧化室４の溶液は、目的物質濃度が低下すると新しいものに入れ換える必要がある。   The solution is supplied to the ultrasonic atomization chamber 4 by a pump 10. The ultrasonic atomization chamber 4 does not atomize all supplied solutions as mist. This is because when all the solutions are atomized and collected in the collection chamber 5, the concentration of a target substance such as alcohol in the solution supplied to the ultrasonic atomization chamber 4 and the solution collected in the collection chamber 5 becomes the same. The solution supplied to the ultrasonic atomizing chamber 4 is atomized as a mist, and the concentration of the target substance decreases as the volume decreases. For this reason, the target substance density | concentration of mist also falls gradually. The solution in the ultrasonic atomizing chamber 4 needs to be replaced with a new one when the target substance concentration decreases.

超音波霧化室４は、たとえば、目的物質の濃度が１０〜５０重量％である溶液を霧化して、目的物質の濃度が低下した後、溶液を新しいものに入れ換える。一定の時間経過すると溶液を新しいものに入れ換える方法、すなわちバッチ式に溶液を交換する。ただ、超音波霧化室４に、ポンプ１０を介して溶液を蓄えている原液槽１１を連結し、原液槽１１から連続的に溶液を供給することもできる。この装置は、超音波霧化室４の溶液を排出しながら、原液槽１１から溶液を供給して、超音波霧化室４の溶液のアルコール等の目的物質濃度が低下するのを防止する。   For example, the ultrasonic atomizing chamber 4 atomizes a solution having a target substance concentration of 10 to 50% by weight, and after the concentration of the target substance is reduced, the solution is replaced with a new one. After a certain period of time, the solution is replaced with a new one, that is, the solution is replaced in a batch manner. However, the stock solution tank 11 storing the solution via the pump 10 may be connected to the ultrasonic atomization chamber 4 so that the solution can be continuously supplied from the stock solution tank 11. This apparatus supplies the solution from the stock solution tank 11 while discharging the solution in the ultrasonic atomization chamber 4 to prevent the concentration of the target substance such as alcohol in the solution in the ultrasonic atomization chamber 4 from decreasing.

超音波霧化室４の溶液は、超音波霧化機１でミストに霧化される。超音波霧化機１で霧化されたミストは、溶液よりも目的物質濃度が高い。したがって、超音波霧化機１が溶液をミストに霧化してこれを回収する装置は、高濃度な溶液を効率よく分離できる。   The solution in the ultrasonic atomizing chamber 4 is atomized into mist by the ultrasonic atomizer 1. The mist atomized by the ultrasonic atomizer 1 has a higher target substance concentration than the solution. Therefore, the apparatus in which the ultrasonic atomizer 1 atomizes the solution into a mist and collects it can efficiently separate a high-concentration solution.

超音波霧化室４の溶液は、超音波振動されると、超音波霧化室４の溶液よりも高濃度な溶液をミストとして液面から飛散させる。効率よくミストを発生させるには、溶液の液面を超音波振動させる。このことを実現するために、図３に示す超音波霧化機１は、溶液を充填している超音波霧化室４の底に、超音波霧化機１の超音波振動子２を上向きに配設している。超音波振動子２は、底から液面に向かって上向きに超音波を放射して、液面を超音波振動させる。   When the solution in the ultrasonic atomizing chamber 4 is ultrasonically vibrated, a solution having a higher concentration than the solution in the ultrasonic atomizing chamber 4 is scattered from the liquid surface as a mist. In order to generate mist efficiently, the liquid level of the solution is ultrasonically vibrated. In order to realize this, the ultrasonic atomizer 1 shown in FIG. 3 has the ultrasonic vibrator 2 of the ultrasonic atomizer 1 facing upward at the bottom of the ultrasonic atomization chamber 4 filled with the solution. It is arranged. The ultrasonic vibrator 2 emits ultrasonic waves upward from the bottom toward the liquid surface, and ultrasonically vibrates the liquid surface.

図の超音波霧化機１は、複数の超音波振動子２と、これ等の超音波振動子２を超音波振動させる超音波電源３とを備える。超音波振動子２は超音波霧化室４の底に水密構造に固定される。複数の超音波振動子２が溶液を超音波振動させる装置は、より効率よく溶液をミストに霧化する。   The illustrated ultrasonic atomizer 1 includes a plurality of ultrasonic transducers 2 and an ultrasonic power source 3 that ultrasonically vibrates these ultrasonic transducers 2. The ultrasonic vibrator 2 is fixed to the bottom of the ultrasonic atomization chamber 4 in a watertight structure. The apparatus in which the plurality of ultrasonic vibrators 2 vibrate the solution ultrasonically atomizes the solution into mist more efficiently.

複数の超音波振動子２は、図４と図５に示すように、防水構造で脱着プレート１２に固定される。複数の超音波振動子２を固定している脱着プレート１２は、図６と図７に示すように、防水構造で脱着できるように超音波霧化室４のケーシング１３に装着される。この脱着プレート１２が超音波霧化室４のケーシング１３に装着されて、各々の超音波振動子２は超音波霧化室４の溶液を超音波振動する。   As shown in FIGS. 4 and 5, the plurality of ultrasonic transducers 2 are fixed to the attachment / detachment plate 12 with a waterproof structure. As shown in FIGS. 6 and 7, the detachment plate 12 fixing the plurality of ultrasonic transducers 2 is attached to the casing 13 of the ultrasonic atomization chamber 4 so as to be detachable with a waterproof structure. The desorption plate 12 is attached to the casing 13 of the ultrasonic atomizing chamber 4, and each ultrasonic vibrator 2 ultrasonically vibrates the solution in the ultrasonic atomizing chamber 4.

図４と図５に示す脱着プレート１２は、表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂを備えており、表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂを積層して、表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂの間に超音波振動子２を防水構造で挟着している。表面プレート１２Ａは貫通孔１２ａを開口しており、この貫通孔１２ａに振動面２Ａを位置させて超音波振動子２を表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂに挟着して固定している。裏面プレート１２Ｂは、超音波振動子２を嵌入する凹部１２ｂを設けて、この凹部１２ｂに超音波振動子２を嵌入している。図４の脱着プレート１２は、裏面プレート１２Ｂに凹部１２ｂを設けているが、表面プレートに凹部を設けて、この凹部に超音波振動子を嵌入することもできる。   4 and 5 includes a front plate 12A and a back plate 12B, and the ultrasonic wave vibrator is disposed between the front plate 12A and the back plate 12B by laminating the front plate 12A and the back plate 12B. 2 is sandwiched with a waterproof structure. The surface plate 12A has a through hole 12a. The vibration surface 2A is positioned in the through hole 12a, and the ultrasonic vibrator 2 is sandwiched and fixed between the surface plate 12A and the back plate 12B. The back plate 12B is provided with a concave portion 12b into which the ultrasonic transducer 2 is fitted, and the ultrasonic transducer 2 is fitted into the concave portion 12b. In the detachable plate 12 of FIG. 4, the recess 12b is provided in the back plate 12B. However, a recess can be provided in the front plate, and an ultrasonic transducer can be inserted into the recess.

超音波振動子２と表面プレート１２Ａとの間を防水構造とするために、表面プレート１２Ａと超音波振動子２との間にパッキン１６を挟着している。図４に示す超音波霧化機１は、超音波振動子２と裏面プレート１２Ｂとの間にもパッキン１６を挟着して防水構造としている。ただし、超音波霧化機は、必ずしも超音波振動子と裏面プレートとの間を防水構造とする必要はない。それは、超音波振動子と表面プレートとの間を防水構造とする脱着プレートを超音波霧化室のケーシングの下面に固定して、超音波霧化室の溶液が漏れるのを阻止できるからである。パッキン１６は、ゴム状弾性体のＯリングである。Ｏリングのパッキン１６は、超音波振動子２の振動面２Ａの外周縁と表面プレート１２Ａとの対向面に配設されて、超音波振動子２の振動面２Ａと表面プレート１２Ａとの間を防水構造として、この間から水が漏れるの阻止する。さらに、超音波振動子２の外周と裏面プレート１２Ｂとの間を防水構造で連結する。   In order to provide a waterproof structure between the ultrasonic transducer 2 and the surface plate 12A, a packing 16 is sandwiched between the surface plate 12A and the ultrasonic transducer 2. The ultrasonic atomizer 1 shown in FIG. 4 has a waterproof structure with a packing 16 sandwiched between the ultrasonic transducer 2 and the back plate 12B. However, the ultrasonic atomizer need not necessarily have a waterproof structure between the ultrasonic transducer and the back plate. This is because a desorption plate having a waterproof structure between the ultrasonic transducer and the surface plate can be fixed to the lower surface of the casing of the ultrasonic atomizing chamber to prevent leakage of the ultrasonic atomizing chamber solution. . The packing 16 is a rubber-like elastic O-ring. The O-ring packing 16 is disposed on a surface facing the outer peripheral edge of the vibration surface 2A of the ultrasonic transducer 2 and the surface plate 12A, and between the vibration surface 2A of the ultrasonic transducer 2 and the surface plate 12A. As a waterproof structure, it prevents water from leaking through this space. Furthermore, the outer periphery of the ultrasonic transducer 2 and the back plate 12B are connected with a waterproof structure.

パッキン１６は、テフロン（登録商標）、シリコン、天然または合成ゴム等のゴム状弾性体である。このパッキン１６は、超音波振動子２と表面プレート１２Ａとの間、超音波振動子２と裏面プレート１２Ｂとの間に、弾性変形して押しつぶされる状態で挟着されて、超音波振動子２と表面プレート１２Ａ及び裏面プレート１２Ｂの表面に隙間なく密着して連結部分を防水構造とする。ただし、パッキン１６には、銅、シンチュウ、アルミニウム、ステンレス等の金属をリング状に加工した金属パッキンも使用できる。   The packing 16 is a rubber-like elastic body such as Teflon (registered trademark), silicon, natural or synthetic rubber. The packing 16 is sandwiched between the ultrasonic transducer 2 and the front plate 12A, and between the ultrasonic transducer 2 and the back plate 12B in a state of being elastically deformed and crushed. And the surface plate 12A and the back plate 12B are in close contact with the surface of the back plate 12B without a gap, and the connecting portion is made waterproof. However, the packing 16 can also be a metal packing obtained by processing a metal such as copper, shinchu, aluminum, and stainless steel into a ring shape.

図４と図５に示す脱着プレート１２は、表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂの片側縁を蝶番１７で連結している。この脱着プレート１２は、裏面プレート１２Ｂと表面プレート１２Ａとを開いて、超音波振動子２を簡単に脱着できる。超音波振動子２を交換するとき、裏面プレート１２Ｂと表面プレート１２Ａが開かれる。この状態で、古い超音波振動子を取り出して新しい超音波振動子２とパッキン１６を所定の位置に入れる。その後、裏面プレート１２Ｂと表面プレート１２Ａを閉じて、超音波振動子２が交換される。閉じられた裏面プレート１２Ｂと表面プレート１２Ａは、蝶番１７の反対側を止ネジ（図示せず）で連結し、あるいは超音波霧化室４のケーシング１３に固定して連結される。   The desorption plate 12 shown in FIGS. 4 and 5 has one edge of the front plate 12A and the rear plate 12B connected by a hinge 17. The desorption plate 12 can easily desorb the ultrasonic transducer 2 by opening the back plate 12B and the front plate 12A. When the ultrasonic vibrator 2 is replaced, the back plate 12B and the front plate 12A are opened. In this state, the old ultrasonic transducer is taken out and the new ultrasonic transducer 2 and the packing 16 are put in a predetermined position. Thereafter, the back plate 12B and the front plate 12A are closed, and the ultrasonic transducer 2 is replaced. The closed back plate 12B and the front plate 12A are connected to the opposite side of the hinge 17 with a set screw (not shown) or fixed to the casing 13 of the ultrasonic atomizing chamber 4.

以上の超音波霧化機１は、パッキン１６を使用して防水構造としているが、パッキンの位置にコーキング材を充填して防水構造とすることもできる。さらに、図４に示す超音波霧化機１は、脱着プレート１２を表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂからなる２枚の金属プレート、あるいは非金属の硬質プレートで構成しているが、脱着プレート１２は図８ないし図１０に示すように１枚のプレートとすることもできる。この脱着プレート１２は、金属プレートあるいは非金属硬質プレートで、超音波振動子２を入れる凹部１２ｂを上方に開口して設けている。   Although the ultrasonic atomizer 1 described above has a waterproof structure using the packing 16, it can also have a waterproof structure by filling the position of the packing with a caulking material. Further, in the ultrasonic atomizer 1 shown in FIG. 4, the desorption plate 12 is composed of two metal plates consisting of a front plate 12A and a back plate 12B, or a non-metallic hard plate. As shown in FIGS. 8 to 10, a single plate may be used. The detaching plate 12 is a metal plate or a non-metal hard plate, and is provided with a concave portion 12b into which the ultrasonic vibrator 2 is put open upward.

図８の超音波霧化機１は、脱着プレート１２の凹部１２ｂに超音波振動子２を入れて、超音波振動子２の外周部分の上下にパッキン１６を配置している。さらに、脱着プレート１２の開口部にリングプレート１８を固定している。リングプレート１８は、超音波振動子２の上面に配置しているパッキン１６を押圧して、超音波振動子２を凹部１２ｂに防水構造で固定する。凹部１２ｂは底に貫通孔１２ｃを設けて、リード線１９を外部に引き出している。   In the ultrasonic atomizer 1 of FIG. 8, the ultrasonic vibrator 2 is placed in the concave portion 12 b of the desorption plate 12, and the packing 16 is disposed above and below the outer peripheral portion of the ultrasonic vibrator 2. Further, the ring plate 18 is fixed to the opening of the detachable plate 12. The ring plate 18 presses the packing 16 disposed on the upper surface of the ultrasonic transducer 2, and fixes the ultrasonic transducer 2 to the recess 12b with a waterproof structure. The recess 12b is provided with a through hole 12c at the bottom, and the lead wire 19 is drawn out to the outside.

図９の超音波霧化機１は、パッキンとリングプレートを使用することなく、脱着プレート１２の凹部１２ｂに入れた超音波振動子２をコーキング材２０で接着して防水構造で固定している。この超音波振動子２もリード線１９を凹部１２ｂの底部に開口している貫通孔１２ｃから外部に引き出している。貫通孔１２ｃとリード線１９との間にもコーキング材２０を充填して、水漏れしない防水構造としている。   In the ultrasonic atomizer 1 of FIG. 9, the ultrasonic vibrator 2 placed in the recess 12b of the desorption plate 12 is bonded with a caulking material 20 and fixed with a waterproof structure without using a packing and a ring plate. . The ultrasonic transducer 2 also draws the lead wire 19 to the outside from the through hole 12c opened at the bottom of the recess 12b. The caulking material 20 is also filled between the through hole 12c and the lead wire 19 to provide a waterproof structure that does not leak water.

図１０の超音波霧化機１は、脱着プレート１２に貫通孔１２ａを開口しており、この貫通孔１２ａに振動面２Ａを位置させて、超音波振動子２を脱着プレート１２の下面に固定している。超音波振動子２を脱着プレート１２に固定するために、脱着プレート１２の底面には固定具２１を固定している。超音波振動子２は、外周部分の上下に配置したパッキン１６を介して防水構造で脱着プレート１２に固定している。固定具２１は段差凹部を有するリング状で、外周縁部を貫通する固定ネジ２２が脱着プレート１２にねじ込まれて脱着プレート１２に固定されている。固定具２１は、段差凹部の底面で超音波振動子２の下面に配置しているパッキン１６を押圧して、超音波振動子２を脱着プレート１２に防水構造で固定する。固定具２１は、段差凹部の底面に貫通孔２１Ａを設けており、ここからリード線１９を外部に引き出している。   The ultrasonic atomizer 1 in FIG. 10 has a through-hole 12 a opened in the desorption plate 12, the vibration surface 2 A is positioned in the through-hole 12 a, and the ultrasonic vibrator 2 is fixed to the lower surface of the desorption plate 12. is doing. In order to fix the ultrasonic transducer 2 to the detachable plate 12, a fixture 21 is fixed to the bottom surface of the detachable plate 12. The ultrasonic transducer 2 is fixed to the attachment / detachment plate 12 with a waterproof structure via packings 16 disposed above and below the outer peripheral portion. The fixing tool 21 has a ring shape having a stepped recess, and a fixing screw 22 penetrating the outer peripheral edge is screwed into the detaching plate 12 and fixed to the detaching plate 12. The fixing tool 21 presses the packing 16 disposed on the lower surface of the ultrasonic transducer 2 at the bottom surface of the stepped concave portion, and fixes the ultrasonic transducer 2 to the attachment / detachment plate 12 with a waterproof structure. The fixture 21 is provided with a through hole 21A on the bottom surface of the stepped recess, and the lead wire 19 is drawn out from the through hole 21A.

図６と図７は、超音波霧化機１を固定する超音波霧化室４を示す。これ等の図に示す超音波霧化室４は、ケーシング１３の底面に開口部１３Ａを設けて、この開口部１３Ａを防水構造で閉塞するように脱着プレート１２を固定している。脱着プレート１２は、パッキン２３を介して防水構造でケーシング１３に固定される。脱着プレート１２を固定するために、ケーシング１３の底面には固定金具２４を固定している。固定金具２４はＬ字状で、これを貫通する止ネジ２５で脱着プレート１２を押圧して超音波霧化室４のケーシング１３に固定する。この構造で超音波霧化室４に固定される複数の超音波振動子２は、ケーシング１３の底面から上面に向かって溶液を超音波振動させる。この脱着プレート１２は、超音波霧化室４のケーシング１３の底面に、開口部１３Ａを閉塞するように、しかも脱着できるように装着される。   6 and 7 show an ultrasonic atomization chamber 4 in which the ultrasonic atomizer 1 is fixed. In the ultrasonic atomizing chamber 4 shown in these drawings, an opening 13A is provided on the bottom surface of the casing 13, and the detaching plate 12 is fixed so as to close the opening 13A with a waterproof structure. The detaching plate 12 is fixed to the casing 13 with a waterproof structure via a packing 23. In order to fix the detachable plate 12, a fixing bracket 24 is fixed to the bottom surface of the casing 13. The fixture 24 is L-shaped, and is fixed to the casing 13 of the ultrasonic atomizing chamber 4 by pressing the detaching plate 12 with a set screw 25 penetrating the fixture. The plurality of ultrasonic vibrators 2 fixed to the ultrasonic atomizing chamber 4 with this structure ultrasonically vibrate the solution from the bottom surface of the casing 13 toward the top surface. The desorption plate 12 is mounted on the bottom surface of the casing 13 of the ultrasonic atomizing chamber 4 so as to close the opening 13A and be removable.

脱着プレート１２は、図１１に示すように、超音波霧化室４の溶液中に浸漬して、溶液を超音波振動させることもできる。この構造は、簡単に脱着プレート１２を超音波霧化室４に脱着できるように。溶液中に浸漬される超音波霧化機１は、たとえば図９に示す構造として、超音波振動子２の振動面２Ａを除く部分を防水構造としてで脱着プレート１２に固定している。   As shown in FIG. 11, the desorption plate 12 can also be immersed in the solution of the ultrasonic atomization chamber 4 to ultrasonically vibrate the solution. This structure allows the desorption plate 12 to be easily desorbed from the ultrasonic atomization chamber 4. The ultrasonic atomizer 1 immersed in the solution has a structure excluding the vibration surface 2A of the ultrasonic vibrator 2 as a structure shown in FIG.

超音波振動子２や超音波電源３が超音波霧化室４の溶液を加熱すると、溶液の品質が低下する。この弊害は、超音波振動子２を強制的に冷却して解消できる。さらに、好ましくは超音波電源３も冷却する。超音波電源３は直接には溶液を加熱することはないが、周囲を加熱して間接的に溶液を加熱する。超音波振動子２や超音波電源３は、図３に示すように、これ等に冷却パイプ１４を熱結合する状態で配設、すなわち、冷却パイプ１４を接触させる状態で配設して冷却できる。冷却パイプ１４は、冷却機で冷却した液体や冷媒、あるいは地下水や水道水等の冷却水を流して超音波振動子２と超音波電源３を冷却する。   When the ultrasonic vibrator 2 or the ultrasonic power source 3 heats the solution in the ultrasonic atomizing chamber 4, the quality of the solution is deteriorated. This problem can be solved by forcibly cooling the ultrasonic transducer 2. Furthermore, the ultrasonic power source 3 is preferably cooled. The ultrasonic power source 3 does not directly heat the solution, but indirectly heats the solution by heating the surroundings. As shown in FIG. 3, the ultrasonic vibrator 2 and the ultrasonic power source 3 can be arranged with the cooling pipe 14 thermally coupled thereto, that is, arranged with the cooling pipe 14 in contact therewith, and can be cooled. . The cooling pipe 14 cools the ultrasonic vibrator 2 and the ultrasonic power source 3 by flowing liquid or refrigerant cooled by a cooler, or cooling water such as ground water or tap water.

超音波霧化室４で霧化された溶液のミストは、回収室５に流入する。超音波霧化室４のミストを効率よく回収室５に流入させるために、図１の装置は、超音波霧化室４を回収室５に内蔵しており、図２の装置は、回収室５の上部に超音波霧化室４を配設している。回収室５は、超音波霧化室４に比較して充分に大きな容積、たとえば、超音波霧化室４の容積の２〜１００倍、好ましくは５〜５０倍、さらに好ましくは５〜２０倍の容積を有する。図２の装置は、超音波霧化室４と回収室５の上部を連通路であるダクト２６を介して連結して一体構造としている。超音波霧化室４で霧化したミストは、ゆっくりと降下して回収室５に溶液として回収される。   The mist of the solution atomized in the ultrasonic atomization chamber 4 flows into the recovery chamber 5. In order to efficiently flow the mist of the ultrasonic atomization chamber 4 into the recovery chamber 5, the apparatus of FIG. 1 incorporates the ultrasonic atomization chamber 4 in the recovery chamber 5, and the apparatus of FIG. An ultrasonic atomizing chamber 4 is disposed at the top of 5. The collection chamber 5 has a sufficiently large volume compared to the ultrasonic atomization chamber 4, for example, 2 to 100 times, preferably 5 to 50 times, more preferably 5 to 20 times the volume of the ultrasonic atomization chamber 4. Having a volume of The apparatus shown in FIG. 2 has an integral structure in which the upper part of the ultrasonic atomization chamber 4 and the recovery chamber 5 are connected via a duct 26 that is a communication path. The mist atomized in the ultrasonic atomizing chamber 4 descends slowly and is collected as a solution in the collecting chamber 5.

回収室５は閉鎖チャンバーであって、ここに供給されるミストは外部に排出されない。したがって、回収室５に供給されたミストは、互いに衝突して大きく凝集し、あるいは、邪魔板等に衝突して大きく凝集して溶液として回収される。回収室５において、ミストをより速やかに回収するために、図１と図２の回収室５は、溶液を散水するノズル６を備える。ノズル６は、循環ポンプ１５を介して回収室５の底部に連結される。循環ポンプ１５は、回収室５に回収された溶液を吸入して、ノズル６から噴霧させる。   The collection chamber 5 is a closed chamber, and the mist supplied here is not discharged to the outside. Therefore, the mist supplied to the collection chamber 5 collides with each other and largely aggregates, or collides with a baffle plate or the like and largely aggregates and is collected as a solution. In the collection chamber 5, the collection chamber 5 of FIGS. 1 and 2 includes a nozzle 6 for sprinkling the solution in order to collect mist more quickly. The nozzle 6 is connected to the bottom of the recovery chamber 5 via a circulation pump 15. The circulation pump 15 sucks the solution collected in the collection chamber 5 and sprays it from the nozzle 6.

図の超音波分離装置は、回収室５の上部と側面にノズル６を配設している。上部のノズル６は、下向きに溶液を噴霧する。側面のノズル６は、水平方向に溶液を噴霧する。ノズル６から噴霧される溶液は、超音波霧化機１で霧化されたミストに比較して充分に大きな水滴であって、回収室５の内部を速やかに落下し、落下するときに、回収室５の内部に浮遊しているミストに衝突して、ミストを回収しながら落下する。したがって、回収室５に浮遊するミストを効率よく速やかに回収できる。   In the illustrated ultrasonic separation apparatus, nozzles 6 are disposed on the upper and side surfaces of the recovery chamber 5. The upper nozzle 6 sprays the solution downward. The side nozzle 6 sprays the solution in the horizontal direction. The solution sprayed from the nozzle 6 is a sufficiently large water droplet as compared with the mist atomized by the ultrasonic atomizer 1 and quickly falls inside the collection chamber 5 and is collected when it falls. It collides with the mist floating inside the chamber 5 and falls while collecting the mist. Therefore, the mist floating in the collection chamber 5 can be collected efficiently and promptly.

図の超音波分離装置は、ノズル６を上と側面とに配設しているが、回収室５の下部にノズルを配設することもできる。下部のノズルは、上向きに溶液を噴霧する。このノズルは、回収室５の天井に溶液を衝突させる速度で、あるいは、天井の近傍まで上昇する速度で溶液を噴霧する。天井の近傍まで上昇するように噴霧される溶液は、天井の近傍で下向きに方向を変えて落下するので、上昇するときと降下するときにミストに接触して、ミストを効率よく回収する。   In the illustrated ultrasonic separating apparatus, the nozzles 6 are disposed on the upper side and the side surface, but the nozzles may be disposed on the lower part of the collection chamber 5. The lower nozzle sprays the solution upward. The nozzle sprays the solution at a speed at which the solution collides with the ceiling of the recovery chamber 5 or at a speed that rises to the vicinity of the ceiling. Since the solution sprayed so as to rise to the vicinity of the ceiling changes its direction downward in the vicinity of the ceiling and falls, it comes into contact with the mist when it rises and descends and efficiently collects the mist.

図１２の回収室５は、内部に複数枚の邪魔板７を配設している。邪魔板７は、隣接するものとの間にミストを通過できる隙間を設けて、垂直の姿勢で配設している。垂直の邪魔板７は、ミストを表面に衝突させて付着する溶液を自然に流下させて回収できる。図の邪魔板７は、表面を凹凸面として、ミストをより効率よく接触させて回収できるようにしている。   The collection chamber 5 of FIG. 12 has a plurality of baffle plates 7 disposed therein. The baffle plate 7 is disposed in a vertical posture with a gap through which mist can pass between adjacent baffle plates 7. The vertical baffle plate 7 can collect the solution adhering to the surface by causing the mist to collide with the surface and let it flow down naturally. The baffle plate 7 shown in the figure has a concavo-convex surface so that mist can be brought into contact more efficiently and recovered.

さらに、図１２の回収室５は、ミストを強制送風して撹拌するファン９を設けている。ファン９は、回収室５のミストを撹拌する。撹拌されるミストは、互いに衝突して凝集し、あるいは、邪魔板７の表面に衝突して凝集する。凝集するミストは、速やかに落下して回収される。図のファン９は、回収室５のミストを下向きに送風して循環させる。   Further, the collection chamber 5 of FIG. 12 is provided with a fan 9 for forcibly blowing and stirring mist. The fan 9 agitates the mist in the collection chamber 5. The agitated mists collide with each other and aggregate or collide with the surface of the baffle plate 7. Aggregating mist is quickly dropped and collected. The fan 9 shown in the figure circulates the mist in the collection chamber 5 by blowing downward.

図１３の超音波分離装置は、ミストを振動して互いに衝突する確率を高くするミスト振動器８を回収室５に設けている。ミスト振動器８は、回収室５の気体を振動させる電気振動−機械振動変換器と、この電気振動−機械振動変換器を駆動する振動電源とを備える。電気振動−機械振動変換器は、可聴周波数の音を放射するスピーカーや、可聴周波数よりも高い超音波を放射する超音波振動子等である。電気振動−機械振動変換器が、ミストを効率よく振動させるために、電気振動−機械振動変換器から放射される振動を回収室５で共振させる。このことを実現するために、電気振動−機械振動変換器は、回収室５で共振する周波数で振動させる。いいかえると、回収室５を電気振動−機械振動変換器から放射される振動に共振する形状に設計する。   The ultrasonic separation apparatus of FIG. 13 is provided with a mist vibrator 8 in the collection chamber 5 that increases the probability that the mists vibrate and collide with each other. The mist vibrator 8 includes an electric vibration-mechanical vibration converter that vibrates the gas in the recovery chamber 5 and a vibration power source that drives the electric vibration-mechanical vibration converter. The electric vibration-mechanical vibration converter is a speaker that emits sound having an audible frequency, an ultrasonic vibrator that emits ultrasonic waves higher than the audible frequency, or the like. In order for the electric vibration-mechanical vibration converter to vibrate the mist efficiently, the vibration radiated from the electric vibration-mechanical vibration converter is resonated in the collection chamber 5. In order to realize this, the electric vibration-mechanical vibration converter is vibrated at a frequency that resonates in the recovery chamber 5. In other words, the recovery chamber 5 is designed to resonate with the vibration radiated from the electric vibration-mechanical vibration converter.

超音波は人間の可聴周波数を越える高い周波数であるので、耳には聞こえない。このため、超音波を放射するミスト振動器８は、回収室５の気体を激しく振動させて、いいかえると、電気振動−機械振動変換器の出力を極めて大きくして、人間に音の害を与えることがない。このため、超音波はミストを激しく振動して、効率よく衝突させて、速やかに回収できる特長がある。   Ultrasound is a high frequency that exceeds the human audible frequency, so it cannot be heard by the ear. For this reason, the mist vibrator 8 that radiates ultrasonic waves vibrates the gas in the recovery chamber 5 violently. In other words, the output of the electric vibration-mechanical vibration converter is extremely increased, causing sound harm to humans. There is nothing. For this reason, ultrasonic waves have the feature that they can be recovered quickly by vigorously causing mist to vibrate.

以上の超音波分離装置は、回収室５に、ミストを効率よく凝集させる装置を配設するので、ミストをより速やかに凝集させて高濃度の溶液とすることができる。さらに、図示しないが、本発明の超音波分離装置は、回収室５に、溶液を噴霧するノズルと、ミストを撹拌するファンと、ミストを振動させる振動器の全てを内蔵させて、最も効率よくミストを凝集できる。また、ミストを凝集させるふたつの装置を内蔵して、ミストを効率よく凝集させることもできる。   In the above ultrasonic separation apparatus, a device for efficiently aggregating mist is disposed in the collection chamber 5, so that the mist can be agglomerated more quickly to obtain a high-concentration solution. Furthermore, although not shown, the ultrasonic separation apparatus of the present invention incorporates all of the nozzle that sprays the solution, the fan that stirs the mist, and the vibrator that vibrates the mist into the recovery chamber 5 and is most efficient. Mist can be agglomerated. Also, two devices for aggregating mist can be incorporated to efficiently agglomerate mist.

超音波霧化室４と回収室５は、好ましくは不活性ガスを充填する。この装置は、不活性ガスによって、超音波霧化室４や回収室５における溶液の変質が防止される。このため、より高品質な状態で高濃度の溶液を得ることができる。   The ultrasonic atomization chamber 4 and the recovery chamber 5 are preferably filled with an inert gas. In this apparatus, alteration of the solution in the ultrasonic atomization chamber 4 and the recovery chamber 5 is prevented by the inert gas. For this reason, a highly concentrated solution can be obtained in a higher quality state.

本発明の一実施例にかかる超音波分離装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the ultrasonic separation apparatus concerning one Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる超音波分離装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the ultrasonic separation apparatus concerning the other Example of this invention. 超音波霧化室と超音波霧化機を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an ultrasonic atomization chamber and an ultrasonic atomizer. 超音波振動子と脱着プレートの連結構造を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the connection structure of an ultrasonic transducer | vibrator and a desorption plate. 図４に示す脱着プレートの平面図である。FIG. 5 is a plan view of the desorption plate shown in FIG. 4. 脱着プレートを超音波霧化室に装着した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which mounted | wore the ultrasonic atomization chamber with the desorption plate. 図６に示す脱着プレートと超音波霧化室の連結構造を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the connection structure of the desorption plate shown in FIG. 6, and an ultrasonic atomization chamber. 超音波振動子と脱着プレートの連結構造の他の一例を示す拡大断面斜視図である。It is an expanded sectional perspective view which shows another example of the connection structure of an ultrasonic transducer | vibrator and a desorption plate. 超音波振動子と脱着プレートの連結構造の他の一例を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows another example of the connection structure of an ultrasonic transducer | vibrator and a desorption plate. 超音波振動子と脱着プレートの連結構造の他の一例を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows another example of the connection structure of an ultrasonic transducer | vibrator and a desorption plate. 脱着プレートを超音波霧化室に配置する他の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example which arrange | positions a desorption plate in an ultrasonic atomization chamber. 本発明の他の実施例にかかる超音波分離装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the ultrasonic separation apparatus concerning the other Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる超音波分離装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the ultrasonic separation apparatus concerning the other Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…超音波霧化機
２…超音波振動子 ２Ａ…振動面
３…超音波電源
４…超音波霧化室
５…回収室
６…ノズル
７…邪魔板
８…ミスト振動器
９…ファン
１０…ポンプ
１１…原液槽
１２…脱着プレート １２Ａ…表面プレート １２Ｂ…裏面プレート
１２ａ…貫通孔 １２ｂ…凹部
１２ｃ…貫通孔
１３…ケーシング １３Ａ…開口部
１４…冷却パイプ
１５…循環ポンプ
１６…パッキン
１７…蝶番
１８…リングプレート
１９…リード線
２０…コーキング材
２１…固定具 ２１Ａ…貫通孔
２２…固定ネジ
２３…パッキン
２４…固定金具
２５…止ネジ
２６…ダクト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic atomizer 2 ... Ultrasonic vibrator 2A ... Vibrating surface 3 ... Ultrasonic power supply 4 ... Ultrasonic atomization chamber 5 ... Collection chamber 6 ... Nozzle 7 ... Baffle plate 8 ... Mist vibrator 9 ... Fan 10 ... Pump 11 ... Stock solution tank 12 ... Desorption plate 12A ... Front plate 12B ... Back plate
12a ... through hole 12b ... concave
12c ... Through-hole 13 ... Casing 13A ... Opening 14 ... Cooling pipe 15 ... Circulation pump 16 ... Packing 17 ... Hinge 18 ... Ring plate 19 ... Lead wire 20 ... Caulking material 21 ... Fixing tool 21A ... Through-hole 22 ... Fixing screw 23 ... Packing 24 ... Fixing bracket 25 ... Set screw 26 ... Duct

Claims (11)

表面に移行して表面過剰となる物性の目的物質を含む溶液が供給される超音波霧化室(4)と、この超音波霧化室(4)の溶液を超音波振動させてミストに霧化する超音波振動子(2)と、この超音波振動子(2)に接続されて超音波振動子(2)に高周波電力を供給して超音波振動させる超音波電源(3)と、超音波振動子(2)で霧化されたミストを凝集させて回収する回収室(5)とを備え、超音波霧化室(4)で霧化されたミストを回収室(5)で回収して目的物質を溶液から分離する装置であって、
複数の超音波振動子(2)を防水構造で脱着プレート(12)に固定すると共に、この脱着プレート(12)を防水構造で脱着できるように超音波霧化室(4)のケーシング(13)に装着しており、脱着プレート(12)を超音波霧化室(4)のケーシング(13)に装着して、各々の超音波振動子(2)が超音波霧化室(4)の溶液を超音波振動するようにしてなる溶液の超音波分離装置。 The ultrasonic atomization chamber (4) to which the solution containing the target substance with physical properties that move to the surface and become excessive is supplied, and the solution in this ultrasonic atomization chamber (4) is ultrasonically vibrated to form a mist. An ultrasonic transducer (2) that is connected to the ultrasonic transducer (2) to supply high-frequency power to the ultrasonic transducer (2) to vibrate ultrasonically, And a collection chamber (5) for aggregating and collecting the mist atomized by the ultrasonic vibrator (2), and collecting the mist atomized by the ultrasonic atomization chamber (4) in the collection chamber (5). An apparatus for separating a target substance from a solution,
A plurality of ultrasonic vibrators (2) are fixed to the desorption plate (12) with a waterproof structure, and the casing (13) of the ultrasonic atomization chamber (4) so that the desorption plate (12) can be desorbed with a waterproof structure. The desorption plate (12) is attached to the casing (13) of the ultrasonic atomization chamber (4), and each ultrasonic transducer (2) is placed in the solution of the ultrasonic atomization chamber (4). An ultrasonic separation apparatus for a solution, which is made to vibrate ultrasonically. 超音波霧化室(4)のケーシング(13)の底面に開口部(13A)を設けており、この開口部(13A)を防水構造で閉塞するように、パッキン(23)を介して脱着プレート(12)を装着して、脱着プレート(12)の超音波振動子(2)で溶液を超音波振動させる請求項１に記載される溶液の超音波分離装置。   An opening (13A) is provided on the bottom surface of the casing (13) of the ultrasonic atomization chamber (4), and the desorption plate is inserted through the packing (23) so as to close the opening (13A) with a waterproof structure. The apparatus for separating ultrasonic waves of solution according to claim 1, wherein the solution is ultrasonically vibrated with an ultrasonic vibrator (2) of the desorption plate (12). 超音波振動子(2)が振動面(2A)を除く部分を防水構造で脱着プレート(12)に固定しており、脱着プレート(12)を超音波霧化室(4)の溶液中に浸漬して、超音波振動子(2)で溶液を超音波振動させる請求項１に記載される溶液の超音波分離装置。   The part of the ultrasonic transducer (2) except the vibrating surface (2A) is fixed to the desorption plate (12) with a waterproof structure, and the desorption plate (12) is immersed in the solution in the ultrasonic atomization chamber (4). The solution ultrasonic separating apparatus according to claim 1, wherein the solution is ultrasonically vibrated by the ultrasonic vibrator (2). 脱着プレート(12)が、表面プレート(12A)と裏面プレート(12B)を備え、表面プレート(12A)と裏面プレート(12B)を積層して、表面プレート(12A)と裏面プレート(12B)の間に超音波振動子(2)を防水構造で挟着しており、表面プレート(12A)が貫通孔(12a)を有し、この貫通孔(12a)に振動面(2A)を位置させて超音波振動子(2)を表面プレート(12A)と裏面プレート(12B)に挟着してなる請求項１ないし３のいずれか記載される溶液の超音波分離装置。   The desorption plate (12) is provided with a front plate (12A) and a back plate (12B), and the front plate (12A) and the back plate (12B) are laminated, and between the front plate (12A) and the back plate (12B). The ultrasonic transducer (2) is sandwiched with a waterproof structure, the surface plate (12A) has a through hole (12a), and the vibration surface (2A) is positioned in the through hole (12a) to 4. The ultrasonic separation apparatus for a solution according to claim 1, wherein the ultrasonic transducer (2) is sandwiched between a front plate (12A) and a back plate (12B). 表面プレート(12A)と超音波振動子(2)との間にパッキン(16)を挟着して、超音波振動子(2)と表面プレート(12A)とを防水構造で連結している請求項４に記載される溶液の超音波分離装置。   A packing (16) is sandwiched between the surface plate (12A) and the ultrasonic transducer (2), and the ultrasonic transducer (2) and the surface plate (12A) are connected with a waterproof structure. Item 5. An ultrasonic separation apparatus for a solution according to Item 4. 裏面プレート(12B)と超音波振動子(2)との間にパッキン(16)を挟着して、超音波振動子(2)と裏面プレート(12B)とを防水構造で連結している請求項４又は５に記載される溶液の超音波分離装置。   A packing (16) is sandwiched between the back plate (12B) and the ultrasonic transducer (2), and the ultrasonic transducer (2) and the back plate (12B) are connected with a waterproof structure. Item 6. An ultrasonic separation apparatus for a solution according to Item 4 or 5. パッキン(16)の材質がテフロン（登録商標）、シリコン、天然または合成ゴム、あるいは、銅、シンチュウ、アルミニウム、ステンレス等の金属のいずれかである請求項５又は６に記載される溶液の超音波分離装置。   The ultrasonic wave of the solution according to claim 5 or 6, wherein a material of the packing (16) is any one of Teflon (registered trademark), silicon, natural or synthetic rubber, or a metal such as copper, sinchu, aluminum, stainless steel or the like. Separation device. 表面プレート(12A)と超音波振動子(2)との間にコーキング材(20)を充填して、超音波振動子(2)と表面プレート(12A)とを防水構造で連結している請求項４に記載される溶液の超音波分離装置。   The caulking material (20) is filled between the surface plate (12A) and the ultrasonic transducer (2), and the ultrasonic transducer (2) and the surface plate (12A) are connected with a waterproof structure. Item 5. An ultrasonic separation apparatus for a solution according to Item 4. 裏面プレート(12B)と超音波振動子(2)との間にコーキング材(20)を充填して、超音波振動子(2)と裏面プレート(12B)とを防水構造で連結している請求項４に記載される溶液の超音波分離装置。   The caulking material (20) is filled between the back plate (12B) and the ultrasonic transducer (2), and the ultrasonic transducer (2) and the back plate (12B) are connected with a waterproof structure. Item 5. An ultrasonic separation apparatus for a solution according to Item 4. 裏面プレート(12B)が、表面プレート(12A)との対向面に、超音波振動子(2)を嵌入する凹部(12b)を設けており、この凹部(12b)に超音波振動子(2)を嵌入している請求項４に記載される溶液の超音波分離装置。   The back plate (12B) is provided with a recess (12b) into which the ultrasonic transducer (2) is fitted on the surface facing the front plate (12A), and the ultrasonic transducer (2) is provided in the recess (12b). An ultrasonic separation apparatus for a solution according to claim 4, wherein 表面プレート(12A)が、裏面プレート(12B)との対向面に、超音波振動子(2)を嵌入する凹部(12b)を設けており、この凹部(12b)に超音波振動子(2)を嵌入している請求項４に記載される溶液の超音波分離装置。
The surface plate (12A) is provided with a concave portion (12b) into which the ultrasonic vibrator (2) is fitted on the surface facing the back plate (12B), and the ultrasonic vibrator (2) is provided in the concave portion (12b). An ultrasonic separation apparatus for a solution according to claim 4, wherein
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