JP2008030026A - 溶液の超音波分離装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】溶液の超音波分離装置は、目的物質を含む原液を超音波振動させてミストとし、このミストを回収して原液よりも高濃度の目的物質含有液を回収する。溶液の超音波分離装置は、原液を複数の超音波振動子2で超音波振動させてミストに霧化する霧化室4と、霧化室4で霧化されたミストを凝集させて回収する回収部40とを備える。霧化室4は、複数の区画室5を備えており、この区画室5に超音波振動子2を配設すると共に、区画室5に供給される原液を超音波振動子2で超音波振動させてミストに霧化し、区画室5から排出されるミストを回収して目的物質含有液を回収する。
【選択図】図1
Description
溶液の超音波分離装置は、目的物質を含む原液を超音波振動させてミストとし、このミストを回収して原液よりも高濃度の目的物質含有液を回収する。溶液の超音波分離装置は、原液を複数の超音波振動子2で超音波振動させてミストに霧化する霧化室4と、霧化室4で霧化されたミストを凝集させて回収する回収部40とを備える。霧化室4は、複数の区画室5を備えており、この区画室5に超音波振動子2を配設すると共に、区画室5に供給される原液を超音波振動子2で超音波振動させてミストに霧化し、区画室5から排出されるミストを回収して目的物質含有液を回収する。
(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)の溶液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)の溶液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
のため、連結凹部83の内面と収納ケース65の外周との間にOリング30を挟着して、これらを水密構造で連結している。図の連結ユニット57は、収納ケース65に、超音波振動子2と高周波電源3を内蔵するので、連結ユニット57のみを交換して、これらを簡単に交換できる特徴がある。
また、搬送気体をヘリウム、又は水素とすることで霧化効率を高くできる。それは、ヘリウムと水素の飽和蒸気圧が空気に比較して極めて大きいからである。飽和蒸気圧の高いヘリウムや水素は、単位体積に多量の目的物質を含むことができるので、溶液をミストに霧化しやすい。このため、搬送気体をヘリウムや水素とする装置は、搬送気体を空気とする装置に比較して、超音波振動子の出力を同じとして、霧化量を数倍にできる特徴がある。
ちなみに、搬送気体を空気としてアルコール溶液を霧化する状態に比較して、搬送気体をヘリウムとして霧化量を空気の約2.5倍に増加でき、さらに搬送気体を水素として霧化量を空気の約4.4倍に増加できる。
さらに、霧化されたミストの搬送気体をヘリウム又は水素とする装置は、搬送気体を空気とする装置に比較して、吸着剤で目的物質を効率よく吸着できる特徴がある。それは、ヘリウムの分子量が空気の分子量の1/7、水素の分子量が空気の約1/15と極めて小さいことから、大きさも空気に比べて相当に小さいからである。吸着剤は、特定の大きさの目的物質を吸着して搬送気体から分離するように設計されるが、この吸着剤は、極めて小さいヘリウムや水素を目的物質と一緒に吸着することがなく、目的物質のみを効率よく吸着して搬送気体から分離する。
2…超音波振動子
3…高周波電源
4…霧化室
5…区画室
6…筒体 6a…内筒
6b…外筒
7…供給機構
8…隔壁
9…連通開口
10…溶液ポンプ
11 溶液タンク
12…開口部
14…供給開口
15…ダクト
27…リード線
28…パッキン
30…Oリング
40…回収部
41…循環ダクト
42…供給管
43…排出管
44…連結ロッド
45…ナット
46…連結具
48…ブロア
50…底板 50A…貫通孔
50B…通気孔
50C…連結孔
51…連結リング 51A…中心孔
51B…貫通部
51X…流入部
52…リングプレート 52A…中心孔
52B…通気孔
53…霧化領域
54…気体供給路
55…気体供給室
56…絶縁樹脂
57…連結ユニット
58…ケーシング
59…電源
60…超音波ユニット
61…ユニットケース
62…底板
63…収納ケース
64…収納室
65…段差部
66…固定部
67…開口部
68…連結開口部
69…雌ネジ
70…溶液供給管
71…脱着コネクタ
72…気体供給管
73…脱着コネクタ
74…溶液排出管
75…脱着コネクタ
76…電源コード
77…コンセント
78…連結プラグ
80…脱着ユニット
81…連結プレート
82…雄ネジ
83…連結凹部
84…雌ネジ
85…雄ネジ
90…基台
91…装着凹部
92…隔壁
93…段差部
94…弾性支持体
95…収納室
96…貯水槽
97…デミスタ
98…閉塞蓋
P…液柱
Claims (16)
- 目的物質を含む原液を超音波振動させてミストとし、このミストを回収して原液よりも高濃度の目的物質含有液を回収する溶液の超音波分離装置であって、
原液を複数の超音波振動子(2)で超音波振動させてミストに霧化する霧化室(4)と、霧化室(4)で霧化されたミストを回収する回収部(40)とを備え、
霧化室(4)に複数の区画室(5)を設けて、この区画室(5)に超音波振動子(2)を配設すると共に、区画室(5)に供給される原液を超音波振動子(2)で超音波振動させてミストに霧化し、区画室(5)から排出されるミストを回収して目的物質含有液を回収するようにしてなる溶液の超音波分離装置。 - 霧化室(4)の内部を隔壁(8)で区画して複数の区画室(5)を設けてなる請求項1に記載される溶液の超音波分離装置。
- 霧化室(4)の内部を隔壁(8)で格子状に区画して、複数の区画室(5)を縦横に隣接して設けており、さらに、隣接する区画室(5)の間に位置する隔壁(8)の下端部に連通開口(9)を開口して、霧化室(4)に供給される原液を隣接する区画室(5)間で移動できるようにしてなる請求項2に記載される溶液の超音波分離装置。
- 複数の区画室(5)を、連通開口(9)を介して直列に連結してなる請求項3に記載される溶液の超音波分離装置。
- 霧化室(4)の内部に複数のユニットケース(61)を配置しており、このユニットケース(61)で区画室(5)を構成している請求項1に記載される溶液の超音波分離装置。
- 超音波振動子(2)で霧化された原液のミストに搬送気体を供給する供給開口(14)を区画室(5)の底部に設けており、この供給開口(14)から供給される搬送気体でもって、霧化されたミストを、区画室(5)を通過させて外部に排出する請求項1ないし5のいずれかに記載される溶液の超音波分離装置。
- 超音波振動子(2)の上方に、超音波振動子(2)で超音波振動される原液を排出してミストに霧化させる開口部(12)を有する筒体(6)を設けている請求項1ないし6のいずれかに記載される溶液の超音波分離装置。
- 筒体(6)が、内筒(6a)の外側に外筒(6b)を備えており、内筒(6a)と外筒(6b)との間に搬送気体のダクト(15)を設けており、ダクト(15)は筒体(6)の開口部(12)の周縁に供給開口(14)を開口して、供給開口(14)から搬送気体を排出するようにしている請求項6と7に記載される溶液の超音波分離装置。
- 霧化室(4)が、複数の超音波ユニット(60)と、超音波ユニット(60)を脱着できるように連結している基台(90)とを備え、超音波ユニット(60)は、内部に原液を供給するユニットケース(61)と、このユニットケース(61)の底面に設けられた超音波振動子(2)と、この超音波振動子(2)で超音波振動される原液を排出してミストに霧化させる開口部(12)を有する筒体(6)とを備え、ユニットケース(61)は、内部を区画室(5)とすると共に、筒体(6)から排出される原液のミストに搬送気体を供給する供給開口(14)を設けており、
複数の超音波ユニット(60)を基台(90)に連結し、基台(90)から各々のユニットケース(61)に原液を供給し、筒体(6)から排出されるミストを供給開口(14)に供給する搬送気体で区画室(5)の外部に排出し、各々の超音波ユニット(60)から排出されるミストを回収して目的物質含有液を回収するようにしてなる請求項1に記載される溶液の超音波分離装置。 - 超音波振動子(2)と筒体(6)とを一体的に連結してなる脱着ユニット(80)としており、この脱着ユニット(80)を区画室(5)の底部に脱着自在に連結してなる請求項7ないし9のいずれかに記載される溶液の超音波分離装置。
- 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子(2)を超音波振動させる高周波電源(3)を備えており、この高周波電源(3)と超音波振動子(2)とを一体的に連結してなる連結ユニット(57)としており、この連結ユニット(57)を区画室(5)の底部に脱着自在に連結している請求項1ないし10のいずれかに記載される溶液の超音波分離装置。
- ユニットケース(61)が、原液を供給する溶液供給管(70)と、超音波振動子(2)に電力を供給する電源コード(76)とを備え、この溶液供給管(70)と電源コード(76)とを脱着できるように基台(90)に連結して、超音波ユニット(60)を基台(90)に連結している請求項11に記載される溶液の超音波分離装置。
- ユニットケース(61)が、筒体(6)のダクト(15)に搬送気体を供給する気体供給管(72)を備え、この気体供給管(72)を脱着できるように基台(90)に連結して、超音波ユニット(60)を基台(90)に連結している請求項11に記載される溶液の超音波分離装置。
- 霧化室(4)が、ミストを含む搬送気体を排出する排出側にデミスタ(97)を配設しており、このデミスタ(97)でミストの一部を回収する請求項6、8、9のいずれかに記載される溶液の超音波分離装置。
- 搬送気体がヘリウムである請求項6に記載される溶液の超音波分離装置。
- 搬送気体が水素である請求項6に記載される溶液の超音波分離装置。
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