JP2008155077A - Specified substance extraction apparatus and specified substance extraction method - Google Patents

Specified substance extraction apparatus and specified substance extraction method Download PDF

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治嗣 森
Hideaki Tezuka
英昭 手塚
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a specified substance extraction apparatus which is capable of efficiently separating and extracting a rare substance even if the concentration of the rare sunstance to be targeted is extremely low in a solution, and to provide a specified substance extraction method. <P>SOLUTION: The specified substance extraction apparatus (100) is characterized by enriching fine particles X floating in a pipe main body (20) arranged in a fluid flow channel (R) by irradiating the fine particles with supersonic waves and recovering the rare substance from the enriched fine particles (X). The fine particles are enriched by irradiating the fine particles with supersonic waves by a branched pipe (30) branched from the pipe main body (20) and by the boundary area between the branched pipe (30) and the pipe main body (20), and the fine particles (X) to which the electric field is applied by a separation and induction means (60) is induced to the branched pipe (30) side. Continuously, the fine particles (X2) (X3) induced to the branched pipe (30) from the pipe main body (20) are enriched by irradiation with supersonic waves by means of a second enrichment means (22c, 22d) and the fine particles to which the electric field is applied by a second separation and induction means (60b) is induced to the second branched pipe (40) side. Finally, the rare substance is recovered by accumulating the fine particles separated and induced at the downstream side. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、流体中における特定物質を、超音波にて計測・抽出する稀少資源回収装置に関する。特に、所定以上の分散質質量を有する微粒子を分離して稀少資源を回収する特定物質抽出装置に関する。   The present invention relates to a rare resource recovery apparatus that measures and extracts a specific substance in a fluid with ultrasonic waves. In particular, the present invention relates to a specific substance extraction apparatus that separates fine particles having a predetermined dispersoid mass and collects rare resources.

流体中の微粒子を計測する方法としては、特開昭54−69683号に開示されているように、微粒子に光を照射し、その反射散乱光を検出する方法が知られている(特許文献1参照)。また、微粒子を検出するには、照射光パワーの密度を高めるため照射光を絞り込む必要がある。しかしながら、上記照射光を絞り込むと照射領域が小さくなり、検出効率が低下して実効的な測定流量が小さくなるという問題があった。   As a method for measuring fine particles in a fluid, there is known a method of irradiating fine particles with light and detecting the reflected scattered light as disclosed in JP-A-54-69683 (Patent Document 1). reference). In order to detect fine particles, it is necessary to narrow the irradiation light in order to increase the density of the irradiation light power. However, when the irradiation light is narrowed down, there is a problem that the irradiation area is reduced, the detection efficiency is lowered, and the effective measurement flow rate is reduced.

上記問題を解決した技術としては特開平6−241977号に開示された微粒子計測装置が知られている。この技術は、フローセル中の微粒子に超音波振動子による濃縮手段を設け、濃縮領域またはその下流で光照射し、微粒子からの散乱光を光検出器で検出する技術である(特許文献2参照)。この技術によれば、検出感度を低下させずに測定流量が増大でき、流体中の微粒子の物質弁別が可能となる。   As a technique for solving the above problem, a fine particle measuring device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-241977 is known. This technique is a technique in which a concentration unit using an ultrasonic vibrator is provided to fine particles in a flow cell, light is irradiated in the concentration region or downstream thereof, and scattered light from the fine particles is detected by a photodetector (see Patent Document 2). . According to this technique, the measurement flow rate can be increased without lowering the detection sensitivity, and the substance discrimination of the fine particles in the fluid can be performed.

特開昭54−69683号公報JP 54-69683 A 特開平6−241977号公報JP-A-6-241977

日本国においては、ウラン、パラジウム、金などのような物質(以下、稀少物質と表記する)は、そのほとんどを他国からの輸入に依存しているのが現状である。これら稀少物質は、海水中に多く含まれていることが知られているが、海水中は濃度が低いため、稀少物質のみを分離抽出することは非常に困難であった。
また、特開平6−241977号の技術では、検出感度を低下させずに測定流量が増大でき、流体中の微粒子の物質弁別が可能ではあるものの、その弁別した微粒子を分離抽出する方法は開示されていない。したがって、目的とする稀少物質の濃度が極めて低い溶液中から、目的の稀少物質を効率的に分離抽出する装置が望まれていた。
In Japan, substances such as uranium, palladium, and gold (hereinafter referred to as rare substances) are mostly dependent on imports from other countries. These rare substances are known to be contained in a large amount in seawater. However, since the concentration in seawater is low, it is very difficult to separate and extract only rare substances.
Japanese Patent Laid-Open No. 6-241977 discloses a method for separating and extracting the discriminated fine particles, although the measurement flow rate can be increased without reducing the detection sensitivity and the material discrimination of the fine particles in the fluid is possible. Not. Therefore, there has been a demand for an apparatus for efficiently separating and extracting a target rare substance from a solution having a very low concentration of the target rare substance.

請求項1から請求項6に記載の目的は、目的とする稀少物質の濃度が極めて低い溶液中であっても、当該稀少物質を効率的に分離抽出することが可能な特定物質抽出装置を提供することにある。
請求項7および請求項8に記載の発明の目的は、外部から電力を供給することなく、目的とする稀少物質の濃度が極めて低い溶液中であっても、当該稀少物質を効率的に分離抽出することが可能な特定物質抽出方法を提供することにある。
The object described in claims 1 to 6 is to provide a specific substance extraction apparatus capable of efficiently separating and extracting a rare substance even in a solution having a very low concentration of the target rare substance. There is to do.
The object of the invention described in claim 7 and claim 8 is to efficiently separate and extract the rare substance even in a solution having a very low concentration of the target rare substance without supplying electric power from the outside. An object of the present invention is to provide a method for extracting a specific substance that can be performed.

(請求項1)
請求項1記載の発明は、流体流路(R)内に配置させたパイプ本体(20)に遊泳する微粒子(X)に超音波を照射して濃縮させ、濃縮した微粒子(X)から稀少物質を回収する特定物質抽出装置(100)に係る。
すなわち、水上に浮上可能な装置本体(1)と、その装置本体(1)に設置された自然エネルギを動力源とする発電装置(2)と、前記パイプ本体(20)から分岐させた分岐パイプ(30)と、その分岐パイプ(30)と前記パイプ本体(20)との境界領域において、対象となる微粒子に超音波を照射させて濃縮させる濃縮手段(22a,22b)と、電界を印加して、前記濃縮した微粒子(X)を前記分岐パイプ(30)側に誘導する分離誘導手段(60)と、その分離誘導手段(60)が、前記分岐パイプ(30)の下流側に分離誘導された微粒子(X2)を集積することによって稀少物質(X2)を回収可能な回収手段(70)と、を備えるとともに、前記分岐パイプ(30)から更に分岐させた第二分岐パイプ(40)と、その第二分岐パイプ(40)と前記分岐パイプ(30)との境界領域において対象となる微粒子(X)に超音波を照射させて濃縮させる第二濃縮手段(22c,22d)と、前記濃縮した微粒子に電界を印加して前記第二分岐パイプ(40)側に誘導する第二分離誘導手段(60b)と、前記第二分岐パイプ(40)の下流側に分離誘導された分散質質量の大きい微粒子を集積する第二回収手段(70b)と、を備えたことを特徴とする。
(Claim 1)
According to the first aspect of the present invention, the fine particles (X) swimming in the pipe body (20) disposed in the fluid flow path (R) are concentrated by irradiating ultrasonic waves to the rare particles from the concentrated fine particles (X). The specific substance extraction apparatus (100) for collecting
That is, an apparatus main body (1) that can float on water, a power generator (2) that uses natural energy installed in the apparatus main body (1) as a power source, and a branch pipe branched from the pipe main body (20) (30), in the boundary region between the branch pipe (30) and the pipe body (20), concentration means (22a, 22b) for irradiating and concentrating the target fine particles with ultrasonic waves, and applying an electric field. Separation guiding means (60) for guiding the concentrated fine particles (X) to the branch pipe (30) side, and the separation guiding means (60) are separated and guided to the downstream side of the branch pipe (30). Recovery means (70) capable of recovering rare substances (X2) by accumulating fine particles (X2), and a second branch pipe (40) further branched from the branch pipe (30), Concentrate by irradiating the target fine particles (X) with ultrasonic waves in the boundary region between the second branch pipe (40) and the branch pipe (30). Second concentration means (22c, 22d) to be applied, a second separation induction means (60b) for applying an electric field to the concentrated fine particles to induce the second branch pipe (40), and the second branch pipe ( And a second recovery means (70b) for collecting fine particles having a large dispersoid mass separated and induced on the downstream side of 40).

(用語説明)
「装置本体」を浮上させる「水上」とは、例えば、海洋、湖沼(例えば火山湖)などである。
「稀少物質」とは、海中水のウラン、パラジウム、金などである。
「分離誘導手段」とは、対象のパイプ内に対して電気分解を施すことであり、直流電源、電気分解によって析出したい物質を含む溶液、前記の直流電源に接続する電極を少なくとも備えている。
「回収手段」とは、他の請求項でも特定するが、例えば半透膜や吸着物質、更に具体的には、海水は通過させるものの誘導されてきた稀少物質を通過させないレベルの形態をした半透膜である。
(Glossary)
The “water surface” that causes the “device main body” to rise is, for example, the ocean, a lake (for example, a volcanic lake), or the like.
“Rare substances” include uranium, palladium, and gold in underwater water.
The “separation inducing means” is to perform electrolysis on the target pipe, and includes at least a DC power source, a solution containing a substance to be deposited by electrolysis, and an electrode connected to the DC power source.
“Recovery means” is specified in other claims. For example, semi-permeable membranes and adsorbents, and more specifically, semi-permeable membranes and adsorbents, more specifically, semi-permeable membranes that do not allow the rare substances that have been introduced to pass therethrough, are allowed to pass through. It is a permeable membrane.

(作用)
パイプ本体(20)内で遊泳する微粒子(X)に対して、濃縮手段(22a,22b)が超音波を照射する。
ここで濃縮された微粒子(X2)は、分離誘導手段(60)によって電界が印加される。ここで、分散質質量が大きい微粒子(X2)は、分岐パイプ(30)側へと誘導されていく。一方、パイプ本体(20)の微粒子(X)は、そのまま水中へ放流される。分離誘導手段(60)によって分岐パイプ(30)側に誘導された微粒子(X2)は、分岐パイプ(30)に配設された回収手段(70)によって集積される。回収手段(70)が回収した微粒子(X2)は、所望する稀少物質を多く含ませて確保することができる。
続けて、パイプ本体(20)から分岐パイプ(30)に誘導されてきた微粒子(X2)に対し、分岐パイプ(30)内の第二濃縮手段(22c,22d)が超音波を照射する。照射された微粒子(X2)は、第二分離誘導手段(60b)によって電界が印加され、分散質質量が大きい微粒子(X3)は第二分岐パイプ(40)側へと誘導されていく。そして、第二回収手段(70b)が稀少物質として回収する。一方、分散質質量の小さい微粒子(X2)は、分岐パイプ(30)側に誘導され、外部へ放流される。または回収手段(70)によって稀少物質を回収しても良い。
すなわち、微粒子を分離誘導する箇所を本体パイプ(20)と分岐パイプ(30)および分岐パイプ(30)と第二分岐パイプ(40)の二段階に設定したことで、所望する稀少物質の回収を、より確実に行うことができる。
(Function)
The concentration means (22a, 22b) irradiates the fine particles (X) swimming in the pipe body (20) with ultrasonic waves.
The concentrated fine particles (X2) are applied with an electric field by the separation induction means (60). Here, the fine particles (X2) having a large dispersoid mass are guided to the branch pipe (30) side. On the other hand, the fine particles (X) of the pipe body (20) are discharged into the water as they are. The fine particles (X2) guided to the branch pipe (30) side by the separation guide means (60) are collected by the recovery means (70) disposed in the branch pipe (30). The fine particles (X2) collected by the collecting means (70) can be secured by containing a large amount of desired rare substances.
Subsequently, the second concentration means (22c, 22d) in the branch pipe (30) irradiates the fine particles (X2) guided from the pipe body (20) to the branch pipe (30) with ultrasonic waves. An electric field is applied to the irradiated fine particles (X2) by the second separation induction means (60b), and the fine particles (X3) having a large dispersoid mass are guided to the second branch pipe (40) side. Then, the second recovery means (70b) recovers as a rare substance. On the other hand, fine particles (X2) having a small dispersoid mass are guided to the branch pipe (30) side and discharged to the outside. Alternatively, the rare substance may be recovered by the recovery means (70).
In other words, by setting the place where the fine particles are separated and guided in two stages, the main pipe (20) and the branch pipe (30) and the branch pipe (30) and the second branch pipe (40), the desired rare substance can be recovered. Can be done more reliably.

(請求項2)
請求項2記載の発明は、請求項1記載の特定物質抽出装置を限定したものである。
すなわち、前記装置本体(1)に設置された自然エネルギを動力源として発電する発電装置(2)を備え、その発電装置(2)が発電した電気エネルギは、前記濃縮手段(22a,22b,22c,22d)、分離誘導手段(60,60b)および回収手段(70,70b)に対して供給することとしたことを特徴とする。
(Claim 2)
The invention described in claim 2 limits the specific substance extraction device described in claim 1.
That is, it comprises a power generation device (2) that generates power using natural energy installed in the device main body (1), and the electric energy generated by the power generation device (2) is converted into the concentration means (22a, 22b, 22c). 22d), the separation guiding means (60, 60b) and the recovery means (70, 70b).

(作用)
自然エネルギを、濃縮手段(22a,22b,22c,22d)、分離誘導手段(60,60b)および回収手段(70,70b)の動力として供給する。特定物質抽出装置の動力に自然エネルギを利用することで、電気コストの低減及び環境保全に寄与する。
(Function)
Natural energy is supplied as power for the concentrating means (22a, 22b, 22c, 22d), the separation guiding means (60, 60b), and the recovery means (70, 70b). By using natural energy for the power of the specific substance extraction device, it contributes to reduction of electricity cost and environmental conservation.

(請求項3)
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の特定物質抽出装置を限定したものである。
すなわち、前記第二分岐パイプ(40)からさらに分岐させた第三分岐パイプ(50)と、その第三分岐パイプ(50)からさらに分岐させた第四分岐パイプ(55)とを備え、 前記第三分岐パイプ(50)および第四分岐パイプ(55)には、濃縮手段(22a,22b)および分離誘導手段(60)をそれぞれ備えていること特徴とする。
(Claim 3)
The invention described in claim 3 limits the specific substance extraction apparatus described in claim 1 or claim 2.
That is, a third branch pipe (50) further branched from the second branch pipe (40), and a fourth branch pipe (55) further branched from the third branch pipe (50), The three-branch pipe (50) and the fourth branch pipe (55) are characterized by having a concentrating means (22a, 22b) and a separation guiding means (60), respectively.

(作用)
本発明は、請求項1に記載の第二分岐パイプからさらに分岐パイプを備えて多段構成としたものである。
第二分岐パイプから誘導されてきた微粒子に対し、第三分岐パイプ(50)の濃縮手段(22a,22b)が超音波を照射し、分離誘導手段(60)によって電界が印加される。そして、第四分岐パイプ(55)側に分離誘導された微粒子は、再び濃縮手段(22a,22b)によって超音波の照射と、分離誘導手段(60)による電界印加が施される。
このようにパイプを多段構成することで、濃縮度合いが高くなり効率的に回収可能となる。
なお、本発明では、分岐パイプを第四分岐パイプ(55)までとしているが、第四分岐パイプ(55)からさらにパイプを分岐させて構成することも可能である。
(Function)
The present invention has a multi-stage configuration in which a branch pipe is further provided from the second branch pipe according to claim 1.
The concentration means (22a, 22b) of the third branch pipe (50) irradiates the fine particles guided from the second branch pipe with ultrasonic waves, and an electric field is applied by the separation induction means (60). The fine particles separated and guided to the fourth branch pipe (55) side are again irradiated with ultrasonic waves by the concentration means (22a, 22b) and applied with an electric field by the separation induction means (60).
By constructing the pipes in multiple stages in this way, the degree of concentration becomes high and it can be efficiently recovered.
In the present invention, the branch pipe is up to the fourth branch pipe (55). However, the pipe may be further branched from the fourth branch pipe (55).

(請求項4)
請求項4記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の特定物質抽出装置を限定したものである。
すなわち、前記回収手段(70)は、半透膜もしくは吸着物質を備えていることを特徴とする。
(Claim 4)
The invention according to claim 4 limits the specific substance extraction apparatus according to any one of claims 1 to 3.
That is, the collection means (70) is provided with a semipermeable membrane or an adsorbing substance.

(用語説明)
「半透膜」とは、一定の大きさ以下の分子またはイオンのみを透過させる膜であり、例えば、再生セルロース(セロハン)、アセチルセルロース、ポリアクリロニトリル、テフロン(登録商標)あるいはポリスルホンの多孔質膜などのことである。
「吸着物質」とは、例えば、ウランなどを回収するイオン吸着物質のことである。
(Glossary)
The “semipermeable membrane” is a membrane that allows only molecules or ions having a certain size or less to permeate. For example, a porous membrane of regenerated cellulose (cellophane), acetylcellulose, polyacrylonitrile, Teflon (registered trademark), or polysulfone. And so on.
The “adsorbing substance” is, for example, an ion adsorbing substance that recovers uranium or the like.

(作用)
回収手段(70)に半透膜もしくは吸着物質を備えているので、稀少物質の回収が容易になる。
なお、半透膜を透過しない溶質と透過性を示す溶媒の系では、半透膜を介して2つの濃度の溶液を接すると、隔てて浸透圧が発生し溶媒のみが透過する。理想的な半透膜の場合、浸透圧は溶液のモル濃度に比例し、この原理を用いて高分子などの分散質質量を測定することが可能である。
(Function)
Since the collecting means (70) is provided with a semipermeable membrane or an adsorbing substance, it is easy to collect rare substances.
In a system of a solute that does not permeate the semipermeable membrane and a solvent that exhibits permeability, when two concentrations of the solution are contacted via the semipermeable membrane, an osmotic pressure is generated and only the solvent permeates. In the case of an ideal semipermeable membrane, the osmotic pressure is proportional to the molar concentration of the solution, and it is possible to measure the dispersoid mass such as a polymer using this principle.

(請求項5)
請求項5記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の特定物質抽出装置を限定したものである。
すなわち、発電装置(2)は、太陽光、風力、水力、波力、地熱などの自然エネルギを動力源として稼動する。
(Claim 5)
The invention according to claim 5 limits the specific substance extraction apparatus according to any one of claims 1 to 4.
That is, the power generation device (2) operates using natural energy such as sunlight, wind power, hydraulic power, wave power, and geothermal power as a power source.

(作用)
発電装置(2)は太陽光、風力、水力、波力、地熱などの自然エネルギを動力源としているので、屋外で電源の使用できない場所であっても動力を確保することができる。
(Function)
Since the power generation device (2) uses natural energy such as sunlight, wind power, hydropower, wave power, and geothermal power as a power source, power can be secured even in places where the power source cannot be used outdoors.

(請求項6)
請求項6記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれかに記載の特定物質抽出装置を限定したものである。
すなわち、前記本体パイプ(20)を複数備えるとともに、その複数の本体パイプ(20)は、垂直方向に並列させたことを特徴とする。
複数の本体パイプ(20)のぞれぞれに対して分岐パイプ(30)や濃縮手段(22a,22b)を備える場合と、本体パイプ(20)は複数であるものの分岐パイプ(30)や濃縮手段(22a,22b)を共通化させる場合とがある。
(Claim 6)
The invention described in claim 6 limits the specific substance extraction device according to any one of claims 1 to 5.
That is, a plurality of the body pipes (20) are provided, and the plurality of body pipes (20) are arranged in parallel in the vertical direction.
When there are a branch pipe (30) and a concentration means (22a, 22b) for each of the plurality of body pipes (20), and there are a plurality of body pipes (20), the branch pipe (30) and the concentration pipe The means (22a, 22b) may be shared.

例えば、海洋に本願請求項に係る特定物質抽出装置を設置した場合、深度の異なる海水を濃縮して、特定物質を抽出することが可能となる。
海水や火山湖などは、その深さに応じてとけ込んでいる特定物質が異なる場合があり、それに対応することが可能となる。
For example, when the specific substance extraction device according to the present invention is installed in the ocean, it is possible to concentrate seawater at different depths and extract the specific substance.
Seawater and volcanic lakes may have different specific substances depending on their depth, and it is possible to cope with them.

(請求項7)
請求項7に記載の発明は、水上に浮上可能な装置本体に取り付けた流体流路内の流体中を浮遊する微粒子に超音波を照射して濃縮させ、濃縮した微粒子から稀少物質を回収する特定物質抽出方法に係る。
すなわち、前記装置本体に設置された自然エネルギから発電する発電手順と、 前記パイプ本体から分岐させた分岐パイプと前記パイプ本体との境界領域において対象となる微粒子に超音波を照射させて濃縮させる濃縮手順と、 濃縮された微粒子に電界を印加して前記分岐パイプ側に誘導する分離誘導手順と、 その分離誘導手順にて、前記分岐パイプの下流側に分離誘導された分散質質量の大きい微粒子を集積することによって稀少物質を回収可能な回収手順とを備える。
前記発電手順にて発電した電気エネルギは、前記濃縮手順、前記分離誘導手順、前記回収手順に対して供給する。
(Claim 7)
The invention according to claim 7 is a method for concentrating the fine particles suspended in the fluid in the fluid flow channel attached to the apparatus main body capable of floating on water by irradiating with ultrasonic waves and collecting rare substances from the concentrated fine particles. It relates to the substance extraction method.
That is, a power generation procedure for generating power from natural energy installed in the apparatus main body, and a concentration for irradiating the target microparticles with ultrasonic waves in a boundary region between the branch pipe branched from the pipe main body and the pipe main body for concentration. A separation guiding procedure in which an electric field is applied to the concentrated microparticles to guide the branched pipe to the branch pipe, and particles having a large dispersoid mass separated and guided to the downstream side of the branch pipe in the separation guiding procedure. And a recovery procedure capable of recovering rare substances by accumulating.
The electric energy generated by the power generation procedure is supplied to the concentration procedure, the separation induction procedure, and the recovery procedure.

(請求項8)
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の特定物質抽出方法を限定したものであり、
前記濃縮手順は、分岐パイプを複数段備えることによって複数回行うこととしたことを特徴とする。
(Claim 8)
Invention of Claim 8 limited the specific substance extraction method of Claim 7,
The concentration procedure is performed a plurality of times by providing a plurality of stages of branch pipes.

請求項1から請求項6に記載の発明によれば、外部から電力を供給することなく、目的とする稀少物質の濃度が極めて低い溶液中であっても、当該稀少物質を効率的に分離抽出することが可能な特定物質抽出装置を提供することができた。
また、請求項7および請求項8に記載の発明によれば、外部から電力を供給することなく、目的とする稀少物質の濃度が極めて低い溶液中であっても、当該稀少物質を効率的に分離抽出することが可能な特定物質抽出方法を提供することができた。
According to the first to sixth aspects of the invention, the rare substance can be efficiently separated and extracted even in a solution having a very low concentration of the target rare substance without supplying electric power from the outside. It was possible to provide an apparatus for extracting a specific substance that can be used.
Further, according to the invention described in claim 7 and claim 8, the rare substance can be efficiently removed even in a solution having a very low concentration of the target rare substance without supplying electric power from the outside. It was possible to provide a method for extracting a specific substance that can be separated and extracted.

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。ここで使用する図面は図1から図15である。図1は、特定物質抽出装置の全体構成を示した概略図であり、図2は、特定物質抽出装置におけるパイプ本体および分岐パイプの構成を示した概略図であり、図3は、特定物質抽出装置の処理を示したフローチャートであり、図4および図5は、パイプ本体に流入した微粒子から稀少物質を分離抽出する様子を示した概略図である。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The drawings used here are shown in FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the specific substance extraction device, FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a pipe body and a branch pipe in the specific material extraction device, and FIG. FIG. 4 and FIG. 5 are schematic diagrams showing how a rare substance is separated and extracted from fine particles flowing into a pipe body.

(全体構成)
図1および図2に示すように、特定物質抽出装置100は、海上に浮上可能な装置本体1と、その装置本体1に設置された自然エネルギを動力源とする発電装置2と、海水中における流体流路R内に配置させたパイプ本体20と、そのパイプ本体20内の側壁25の一部から外側に向かって延出させた分岐パイプ30とを備える。また、その分岐パイプ30とパイプ本体20との境界領域において、微粒子に超音波を照射させて濃縮させる超音波振動子22a,22b(濃縮手段)と、電界を印加して濃縮された微粒子を分岐パイプ30側に誘導させる分離誘導手段60と、分岐パイプ30の下流側に分離誘導された微粒子を集積して稀少物質を回収可能な回収手段70と備えて構成されている。
(overall structure)
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the specific substance extraction device 100 includes a device main body 1 that can float on the sea, a power generation device 2 that uses natural energy installed in the device main body 1 as a power source, and in seawater. A pipe main body 20 disposed in the fluid flow path R and a branch pipe 30 extending outward from a part of a side wall 25 in the pipe main body 20 are provided. Further, in the boundary region between the branch pipe 30 and the pipe main body 20, ultrasonic vibrators 22a and 22b (concentration means) for irradiating and concentrating the fine particles with ultrasonic waves, and branching the concentrated fine particles by applying an electric field. Separation guiding means 60 for guiding to the pipe 30 side and recovery means 70 for collecting rare substances separated and guided on the downstream side of the branch pipe 30 to collect rare substances are configured.

なお、流体流路R内に配置させたパイプ本体20で微粒子Xを計測および検出する処理については、特開平6−241977号(特許文献2)に開示された微粒子計測装置の技術を採用しているため、以下に特開平6−241977号を引用して説明していく。   In addition, about the process which measures and detects the microparticles | fine-particles X with the pipe main body 20 arrange | positioned in the fluid flow path R, the technique of the microparticles | fine-particles measuring apparatus disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 6-241977 (patent document 2) is employ | adopted. Therefore, the following description will be made with reference to JP-A-6-241977.

微粒子計測装置は、流体中の微粒子を濃縮させるために、超音波を用いて微粒子の集中化を行っている。すなわち、液体流路に超音波の定在波を形成し、その節の位置に微粒子を集中させるか、複数の超音波の進行波を重ね合わせて特定位置に微粒子を集合させ、特定の微粒子を分離する。   In order to concentrate the fine particles in the fluid, the fine particle measuring apparatus concentrates the fine particles using ultrasonic waves. That is, an ultrasonic standing wave is formed in the liquid flow path, and the fine particles are concentrated at the position of the node, or a plurality of ultrasonic traveling waves are overlapped to collect the fine particles at a specific position. To separate.

超音波を用いて微粒子を集合させる方法をつぎに説明する。本発明では、主に輻射圧を利用した定在波または進行波による凝集機構を用いている。   Next, a method for collecting fine particles using ultrasonic waves will be described. In the present invention, an agglomeration mechanism using standing waves or traveling waves mainly using radiation pressure is used.

超音波が定在波のとき、上記超音波が微粒子におよぼす力Fcsは次式で表される。 When the ultrasonic wave is a standing wave, the force Fcs exerted on the fine particles by the ultrasonic wave is expressed by the following equation.

Figure 2008155077
Figure 2008155077

kは溶液中の波数、φは(微粒子の密度)/(溶媒の密度)、βは微粒子の弾性率、β0は溶液の弾性率、ρは溶液の密度、aは微粒子の直径、Usはつぎに定義する量である。Us2=(2I/ρC)×107(cm2/S2)、ただしIはパワー密度(W/cm2)、Cは溶媒中の音速、yは超音波進行方向の位置であり、フローセル中央における定在波の節の位置をy=0とする。上記微粒子はFcsによって節(y=0)の位置に集中する。   k is the wave number in the solution, φ is (fine particle density) / (solvent density), β is the elastic modulus of the fine particle, β0 is the elastic modulus of the solution, ρ is the density of the solution, a is the diameter of the fine particle, Us is The amount to define. Us2 = (2 I / ρC) × 10 7 (cm 2 / S 2), where I is the power density (W / cm 2), C is the speed of sound in the solvent, y is the position in the direction of ultrasonic travel, and standing wave at the center of the flow cell Let y = 0 be the position of the node. The fine particles are concentrated at the position of the node (y = 0) by Fcs.

また、超音波が進行波である場合には、微粒子におよぼす力Fctは次式で表される。   When the ultrasonic wave is a traveling wave, the force Fct exerted on the fine particles is expressed by the following equation.

Figure 2008155077
Figure 2008155077

図14は、微粒子の計測・検出処理を示した図、図15は微粒子を濃縮する領域を示す断面図で、(a)は流路の対向する側面に超音波振動子を用いた場合を示す図、(b)は流路の四方の側面に超音波振動子を用いた場合を示す図である。   FIG. 14 is a view showing the measurement / detection processing of the fine particles, FIG. 15 is a cross-sectional view showing the region where the fine particles are concentrated, and (a) shows a case where an ultrasonic transducer is used on the opposite side surface of the flow path. FIG. 4B is a diagram showing a case where an ultrasonic transducer is used on the four side surfaces of the flow path.

図14に示す実施例の装置は、超音波によって微粒子を集中させる部分からなっている。上記微粒子を集中させる部分では、フローセル4の外表面に1組の超音波振動子5が対向して貼り付けてあり、上記超音波振動子5を用いて、フローセル4内の中央部に節をもつ超音波の定在波を発生させる。純水中での音速度は水温25度で1500m/sであるから、1mmの幅をもつフローセル4中で1個の節をもつ定在波を発生するには、上記超音波振動子5を振動数750kHzで振動させればよい。   The apparatus of the embodiment shown in FIG. 14 is composed of a part for concentrating fine particles by ultrasonic waves. In the part where the fine particles are concentrated, a pair of ultrasonic transducers 5 are attached to the outer surface of the flow cell 4 so as to face each other, and the ultrasonic transducer 5 is used to form a node at the center of the flow cell 4. Generate standing ultrasonic waves. Since the sound velocity in pure water is 1500 m / s at a water temperature of 25 degrees, the ultrasonic transducer 5 is used to generate a standing wave having one node in the flow cell 4 having a width of 1 mm. What is necessary is just to vibrate with a frequency of 750 kHz.

1平方センチメートルあたりの超音波強度6.0〜9.0mWの超音波を照射することにより、上記フローセル4中の微粒子は、超音波の音圧および粒子相互の衝突に基づく力学的作用によって、それぞれの微粒子の形状および音響インピーダンスに応じた速度で、定在波の節の位置に集中させることができる。超音波の出力値はキャビテーションが発生しない範囲にとどめるのが望ましい。   By irradiating ultrasonic waves with an ultrasonic intensity of 6.0 to 9.0 mW per square centimeter, the fine particles in the flow cell 4 are caused to react with each other by mechanical action based on the sound pressure of the ultrasonic waves and the collision between the particles. It can be concentrated at the position of the node of the standing wave at a speed according to the shape of the fine particles and the acoustic impedance. It is desirable to keep the output value of the ultrasonic wave within a range where cavitation does not occur.

本実施例においては超音波定在波の節が1つであるが、必要に応じて複数の節を有する定在波を形成することも可能である。また本実施例では、流路の側面に1組の対向する超音波振動子5を用いているが、流路の四方の側面に対して超音波振動子5を用いてもよい。これらの場合の濃縮状態の違いは、図15の(a)および(b)にそれぞれ示すとおりであって、超音波振動子5を(a)のようにフローセル4の対向する側面に設けた場合よりも、(b)のようにフローセル4の四方の側面に設けた場合の方が、微粒子の濃縮率が高くなる。   In this embodiment, there is one node of the ultrasonic standing wave, but it is possible to form a standing wave having a plurality of nodes as required. In this embodiment, a pair of opposing ultrasonic transducers 5 is used on the side surface of the flow path, but the ultrasonic transducers 5 may be used on the four side surfaces of the flow path. The difference in the concentration state in these cases is as shown in FIGS. 15A and 15B, respectively, and the ultrasonic transducer 5 is provided on the opposite side surface of the flow cell 4 as shown in FIG. 15A. Instead, the concentration rate of the fine particles is higher when it is provided on the four side surfaces of the flow cell 4 as shown in FIG.

次に、本発明の稀少物質の回収処理について図3から図5を用いて説明する。
図3は、特定物質抽出装置100の各処理について説明したフローチャートであり、図4、図5は微粒子の変化を示している。なお、「稀少物質」とは、海中水のウラン、パラジウム、金などのことである。
Next, the rare substance recovery process of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a flowchart illustrating each process of the specific substance extraction apparatus 100, and FIGS. 4 and 5 show changes in fine particles. Note that “rare substances” are uranium, palladium, gold, and the like in underwater water.

これらの図に示すように、パイプ本体20内の微粒子Xが本体パイプ20の側壁25に対向配置された超音波振動子22a、22bが、微粒子Xに対し超音波を照射する(S101)。超音波の照射によって濃縮された微粒子Xに、分離誘導手段60が電界を印加する(S102)。   As shown in these drawings, the ultrasonic transducers 22a and 22b in which the fine particles X in the pipe main body 20 are arranged to face the side wall 25 of the main body pipe 20 irradiate the fine particles X with ultrasonic waves (S101). The separation guiding means 60 applies an electric field to the fine particles X concentrated by the irradiation of ultrasonic waves (S102).

分離誘導手段60により分散質質量が大きい微粒子Xは、分岐パイプ30側に誘導される(S103)。一方、分散質質量が小さい微粒子は、分岐パイプ30側には誘導されず、そのまま本体パイプ20に誘導され(S104)、本体パイプの下流側の開口から放流される(S105)。 The fine particles X having a large dispersoid mass are guided to the branch pipe 30 side by the separation guiding means 60 (S103). On the other hand, the fine particles having a small dispersoid mass are not guided to the branch pipe 30 side but are directly guided to the main body pipe 20 (S104) and discharged from the opening on the downstream side of the main body pipe (S105).

前述の分離誘導手段60は、分岐パイプ30内に対して電界を印加して微粒子Xを分離誘導する機能であり、直流電源、電気泳動させたい物質を含む溶液および電源に接続する電極を少なくとも備えている。すなわち、微粒子の流れと垂直な電圧を掛けることで、微粒子を流れと垂直に泳動させ、微粒子を分岐パイプ30に誘導されるようにしている。このようにすると、本体パイプ20は、海水と同じような低い濃度であるが、分岐パイプ30は、海水よりも高い濃度になる。   The separation induction means 60 has a function of applying an electric field to the inside of the branch pipe 30 to separate and induce the fine particles X, and includes at least an electrode connected to a DC power source, a solution containing a substance to be electrophoresed, and the power source. ing. That is, by applying a voltage perpendicular to the flow of the fine particles, the fine particles are migrated perpendicular to the flow, and the fine particles are guided to the branch pipe 30. If it does in this way, although the main body pipe 20 is the density | concentration as low as seawater, the branch pipe 30 will become a density | concentration higher than seawater.

そして、分離誘導手段60によって分岐パイプ30側に誘導された微粒子X2は、分岐パイプ30に配設された回収手段70が稀少物質として集積して回収する(S106)。
この回収手段70は、いわゆる半透膜で形成されている。「半透膜」とは、例えば、再生セルロース(セロハン)、アセチルセルロース、ポリアクリロニトリル、テフロン(登録商標)あるいはポリスルホンの多孔質膜などのことである。半透膜は、一定の大きさ以下の分子またはイオンのみを透過させる膜であるため、回収手段70を半透膜で形成することで、稀少物質の回収が容易になるのである。
Then, the particulate X2 guided to the branch pipe 30 side by the separation guide means 60 is collected and collected as a rare substance by the collection means 70 disposed in the branch pipe 30 (S106).
This collection means 70 is formed of a so-called semipermeable membrane. The “semipermeable membrane” is, for example, a porous membrane of regenerated cellulose (cellophane), acetylcellulose, polyacrylonitrile, Teflon (registered trademark) or polysulfone. Since the semipermeable membrane is a membrane that allows only molecules or ions having a certain size or less to permeate, the collection of the rare substance can be facilitated by forming the collection means 70 with the semipermeable membrane.

なお、半透膜を透過しない溶質と透過性を示す溶媒の系では、半透膜を介して2つの濃度の溶液を接すると、隔てて浸透圧が発生し溶媒のみが透過する。理想的な半透膜の場合、浸透圧は溶液のモル濃度に比例し、この原理を用いて高分子などの分散質質量を測定することも可能である。   In a system of a solute that does not permeate the semipermeable membrane and a solvent that exhibits permeability, when two concentrations of the solution are contacted via the semipermeable membrane, an osmotic pressure is generated and only the solvent permeates. In the case of an ideal semipermeable membrane, the osmotic pressure is proportional to the molar concentration of the solution, and it is possible to measure the mass of a dispersoid such as a polymer using this principle.

したがって、回収手段70が回収した微粒子X2を所望する稀少物質として回収することができる。これにより、濃度の低い水中であっても、目的の稀少物質を効率的に分離抽出することができる。   Therefore, the fine particles X2 recovered by the recovery means 70 can be recovered as a desired rare substance. As a result, the target rare substance can be efficiently separated and extracted even in low-concentration water.

また、回収手段70は、吸着物質としても形成することができる。「吸着物質」とは、例えば、ウランなどを回収するイオン吸着物質のことである。   The collecting means 70 can also be formed as an adsorbing substance. The “adsorbing substance” is, for example, an ion adsorbing substance that recovers uranium or the like.

なお、特定物質抽出装置を稼動させる電源としては、自然エネルギを利用している。自然エネルギとしては、太陽光、水力、風力などのいずれでも良いが、使用場所を考慮すると太陽光が望ましい。また、自然エネルギに加えて所定のバッテリーを装置に積載し、動力補助として装置全体を稼動させることもできる。
また、特に海では、水流の流れが発生することから、潮力を利用して稼動させることも好ましい。
Note that natural energy is used as a power source for operating the specific substance extraction apparatus. Natural energy may be any of sunlight, hydraulic power, wind power, etc., but sunlight is desirable in consideration of the place of use. In addition to natural energy, a predetermined battery can be loaded on the apparatus, and the entire apparatus can be operated as power assistance.
In particular, in the sea, since a flow of water current is generated, it is preferable to operate using tidal power.

(第二実施形態)
次に、本発明の第二実施形態について図6から図11を参照して説明する。第二実施形態の特定物質抽出装置200は、上述した第一実施形態の分岐パイプ30からさらに分岐するパイプを増やして微粒子を分離させる構成となっている。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The specific substance extraction device 200 of the second embodiment is configured to increase the number of pipes that further branch from the branch pipe 30 of the first embodiment described above to separate the fine particles.

すなわち、第一実施形態で示した本体パイプ20、分岐パイプ30、分離誘導手段60に加え、分岐パイプ30の側壁35の一部から外側に向かって延出された第二分岐パイプ40と、その第二分岐パイプ40と分岐パイプ30との境界領域において、対象となる微粒子Xに超音波を照射させて濃縮させる超音波振動子22c、22d(第二濃縮手段)と、電界を印加して、濃縮した微粒子X2を第二分岐パイプ40側に誘導する第二分離誘導手段60bと、その第二分離誘導手段60bが、稀少物質を回収可能な第二回収手段70bとを備えて構成されている。   That is, in addition to the main body pipe 20, the branch pipe 30, and the separation guiding means 60 shown in the first embodiment, the second branch pipe 40 extended outward from a part of the side wall 35 of the branch pipe 30, and its In the boundary region between the second branch pipe 40 and the branch pipe 30, ultrasonic waves 22c and 22d (second concentration means) for irradiating and concentrating the target fine particles X with ultrasonic waves, and applying an electric field, The second separation guiding means 60b for guiding the concentrated fine particles X2 to the second branch pipe 40 side, and the second separation guiding means 60b include a second collection means 70b capable of collecting rare substances. .

図6から図11に示すように、パイプ本体20内の微粒子Xに超音波振動子22a、22bが超音波を照射する(S201)。超音波の照射によって濃縮された微粒子Xに、分離誘導手段60が電界を印加する(S202)。分離誘導手段60により分散質質量が大きい微粒子Xは、分岐パイプ30側に誘導される(S203)。一方、分散質質量が小さい微粒子は、分岐パイプ30側には誘導されず、そのまま本体パイプ20に誘導され(S204)、本体パイプの下流側の開口から放流される(S205)。   As shown in FIGS. 6 to 11, the ultrasonic transducers 22a and 22b irradiate the fine particles X in the pipe body 20 with ultrasonic waves (S201). The separation inducing means 60 applies an electric field to the fine particles X concentrated by the irradiation of ultrasonic waves (S202). The fine particles X having a large dispersoid mass are guided to the branch pipe 30 side by the separation guiding means 60 (S203). On the other hand, the fine particles having a small dispersoid mass are not guided to the branch pipe 30 side but are directly guided to the main body pipe 20 (S204) and discharged from the opening on the downstream side of the main body pipe (S205).

続けて、図8に示すように、分岐パイプ30側に誘導された微粒子X2および微粒子X3は、分岐パイプ30の側壁35に配設された第二超音波振動子22c、22dが微粒子X2および微粒子X3に対し超音波を照射する(S206)。超音波照射によって濃縮された微粒子X2および微粒子X3に対し、第二分離誘導手段60bが電界を印加する(S207)。 Subsequently, as shown in FIG. 8, the fine particles X2 and the fine particles X3 guided to the branch pipe 30 side are the second ultrasonic transducers 22c and 22d disposed on the side wall 35 of the branch pipe 30. X3 is irradiated with ultrasonic waves (S206). The second separation guiding means 60b applies an electric field to the fine particles X2 and the fine particles X3 concentrated by the ultrasonic irradiation (S207).

ここでも、第二分離誘導手段60bにより分散質質量が大きい微粒子X3は、第二分岐パイプ40側に誘導される(S208)。一方、分散質質量が小さい微粒子は、分岐パイプ30に誘導される(S209)。ここでは、分岐パイプ30の下流側の開口から放流する、もしくは、微粒子X2を稀少資源として回収する(S210)。
また、図11に示すように、第二分岐パイプ40に誘導された微粒子X3は、第二回収手段70bが稀少物質として集積して回収する(S211)。
Here too, the fine particles X3 having a large dispersoid mass are guided to the second branch pipe 40 side by the second separation guiding means 60b (S208). On the other hand, fine particles having a small dispersoid mass are guided to the branch pipe 30 (S209). Here, it discharges from the opening of the downstream side of the branch pipe 30, or collect | recovers the microparticles | fine-particles X2 as a scarce resource (S210).
Further, as shown in FIG. 11, the fine particles X3 guided to the second branch pipe 40 are collected and collected as a rare substance by the second collection means 70b (S211).

第二分離誘導手段60bは、直流電源、電気泳動させたい物質を含む溶液および電源に接続する電極を少なくとも備えている点は、上述した分離誘導手段60と同一である。すなわち、微粒子の流れと垂直な電圧を掛けることで、微粒子を流れと垂直に泳動させ、微粒子を第二分岐パイプ40側に誘導させるようにしている。このようにすると、第二分岐パイプ40は、分岐パイプよりもさらに高い濃度になる。   The second separation induction unit 60b is the same as the separation induction unit 60 described above in that it includes at least a DC power source, a solution containing a substance to be electrophoresed, and an electrode connected to the power source. That is, by applying a voltage perpendicular to the flow of the fine particles, the fine particles are migrated perpendicular to the flow, and the fine particles are guided to the second branch pipe 40 side. In this way, the second branch pipe 40 has a higher concentration than the branch pipe.

本実施形態では、微粒子Xを分離誘導させる箇所を、本体パイプ20と分岐パイプ30および分岐パイプ30と第二分岐パイプ40の二段階に設定している。これは、分岐パイプ30に誘導された微粒子X2においても、ウランや金などの所望する稀少物質を集積することも可能であるが、回収しきれない可能性がある。これに対して、特定物質抽出装置200では、微粒子X2をさらに分離抽出して第二分岐パイプ40に誘導することで、濃度を高めることにより確実に所望する稀少物質X2を集積して回収することができる。   In the present embodiment, the locations where the fine particles X are separated and guided are set in two stages: the main body pipe 20 and the branch pipe 30, and the branch pipe 30 and the second branch pipe 40. In the fine particles X2 guided to the branch pipe 30, it is possible to accumulate desired rare substances such as uranium and gold, but there is a possibility that they cannot be recovered. On the other hand, in the specific substance extraction device 200, the fine particles X2 are further separated and extracted and guided to the second branch pipe 40, whereby the desired rare substance X2 is reliably collected and collected by increasing the concentration. Can do.

なお、図12に示すように、第二分岐パイプ40の側壁から下流に向かってさらに分岐させた第三分岐パイプ50を備えることもできる。また、図13に示すように、第三分岐パイプ50の側壁から下流に向かってさらに分岐させた第四分岐パイプ55を備えることもできる。これら第三分岐パイプ50および第四分岐パイプ55には、超音波振動子および分離誘導手段をそれぞれ備えており、第二分岐パイプ40から誘導されてきた微粒子に対し、第三分岐パイプ50の超音波振動子が超音波を照射し、分離誘導手段によって電界が印加される。そして、第四分岐パイプ55側に分離誘導された微粒子は、再び濃縮手段によって超音波の照射と、分離誘導手段による電界印加が施される。   In addition, as shown in FIG. 12, the 3rd branch pipe 50 further branched toward the downstream from the side wall of the 2nd branch pipe 40 can also be provided. Further, as shown in FIG. 13, a fourth branch pipe 55 that is further branched downstream from the side wall of the third branch pipe 50 can be provided. The third branch pipe 50 and the fourth branch pipe 55 are respectively provided with an ultrasonic vibrator and a separation guiding means, and the third branch pipe 50 is superposed on the fine particles guided from the second branch pipe 40. The acoustic vibrator emits ultrasonic waves, and an electric field is applied by the separation guiding means. The fine particles separated and guided to the fourth branch pipe 55 side are again irradiated with ultrasonic waves by the concentration means and applied with an electric field by the separation induction means.

すなわち、分岐パイプを多段階に分岐し、下層パイプへ分岐していくほど、微粒子の濃度がより高まる。なお、分岐パイプを何段階に設定するかは、回収対象の稀少物質の分散質質量によって異なる。   That is, the concentration of fine particles increases as the branch pipe is branched in multiple stages and branched to the lower layer pipe. Note that the number of branch pipes to be set differs depending on the dispersoid mass of the rare substance to be collected.

本発明に係る特定物質抽出装置は、海水中の微粒子から稀少物質を分離回収することを記載されているが、このほか、火山湖などの湖水などにも適用することができる。火山湖によっては、稀少物質が海水よりも多く含有されていることも考えられるため、効率的に回収作業を実施することができる。
また、本実施形態では、稀少物質の回収を目的として説明してきたが、海水中、湖水中の有害物質の回収にも適用可能である。この場合には、分離誘導手段が有害物質を誘導可能な濃度に変更すればよい。このようにすれば、水中を浄化して各種の公害対策などにも寄与する。
Although the specific substance extraction apparatus according to the present invention describes that a rare substance is separated and recovered from fine particles in seawater, it can also be applied to lake water such as a volcanic lake. Depending on the volcanic lake, it may be possible that more rare substances are contained than seawater, so that the recovery operation can be carried out efficiently.
Moreover, although this embodiment has been described for the purpose of collecting rare substances, it can also be applied to collecting harmful substances in seawater and lake water. In this case, the separation inducing means may be changed to a concentration that can induce harmful substances. If it does in this way, it will contribute to various pollution measures by purifying the water.

特定物質抽出装置の全体構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the whole structure of the specific substance extraction apparatus. 特定物質抽出装置におけるパイプ本体および分岐パイプの構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the pipe main body and branch pipe in a specific substance extraction apparatus. 特定物質抽出装置の処理を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the process of the specific substance extraction apparatus. パイプ本体に流入した微粒子が超音波で照射される様子を示した概略図である。It is the schematic which showed a mode that the microparticles | fine-particles which flowed into the pipe main body were irradiated with an ultrasonic wave. 分散質質量の異なる微粒子ごとに分離誘導される様子を示した概略図である。It is the schematic which showed a mode that isolation | separation induction | guidance | derivation was carried out for every fine particle from which dispersoid mass differs. 第二実施形態におけるパイプ本体、分岐パイプおよび第二分岐パイプの構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the pipe main body in 2nd embodiment, a branch pipe, and a 2nd branch pipe. 第二実施形態における特定物質抽出装置の処理を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the process of the specific substance extraction apparatus in 2nd embodiment. パイプ本体に流入した微粒子が超音波で照射される様子を示した概略図である。It is the schematic which showed a mode that the microparticles | fine-particles which flowed into the pipe main body were irradiated with an ultrasonic wave. 分散質質量の異なる微粒子ごとに分離誘導される様子を示した概略図である。It is the schematic which showed a mode that isolation | separation induction | guidance | derivation was carried out for every fine particle from which dispersoid mass differs. 第二分離誘導手段において、分散質質量の異なる微粒子ごとに分離誘導される様子を示した概略図である。It is the schematic which showed a mode that the separation guidance was carried out for every fine particle from which dispersoid mass differs in a 2nd separation induction means. 分離誘導された微粒子が回収手段で回収された様子を示した概略図である。It is the schematic which showed a mode that the microparticles | fine-particles induced | guided | derived by separation were collect | recovered by the collection | recovery means. 三段パイプ構造を示した概略図である。It is the schematic which showed the three-stage pipe structure. 四段パイプ構造を示した概略図である。It is the schematic which showed the four-stage pipe structure. 微粒子の計測・検出処理を示した図である。It is the figure which showed the measurement / detection process of microparticles | fine-particles. 微粒子を濃縮する領域を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the area | region which concentrates microparticles | fine-particles.

符号の説明Explanation of symbols

1 装置本体
2 発電装置
20 パイプ本体
22a、22b、22c、22d 超音波振動子
25 側壁
30 分岐パイプ
35 側壁
40 第二分岐パイプ
50 第三分岐パイプ
55 第四分岐パイプ
60、60b 分離誘導手段
70、70b 回収手段
100、200 特定物質抽出装置
R 流体流路
X、X1、X2、X3 微粒子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Apparatus main body 2 Electric power generating apparatus 20 Pipe main body 22a, 22b, 22c, 22d Ultrasonic vibrator 25 Side wall 30 Branch pipe 35 Side wall 40 Second branch pipe 50 Third branch pipe 55 Fourth branch pipe 60, 60b Separation guide means 70, 70b Recovery means 100, 200 Specified substance extraction device R Fluid flow path X, X1, X2, X3 Fine particles

Claims (8)

流体流路内に配置させたパイプ本体を浮遊する微粒子に超音波を照射して濃縮させ、濃縮した微粒子から稀少物質を回収する特定物質抽出装置であって、
水上に浮上可能な装置本体と、
前記パイプ本体から分岐させた分岐パイプと、
その分岐パイプと前記パイプ本体との境界領域において対象となる微粒子に超音波を照射させて濃縮させる濃縮手段と、
前記濃縮した微粒子に電界を印加して前記分岐パイプ側に誘導する分離誘導手段と、
その分離誘導手段が、前記分岐パイプの下流側に分離誘導された分散質質量の大きい微粒子を集積することによって稀少物質を回収可能な回収手段と、を備えるとともに、
前記分岐パイプから更に分岐させた第二分岐パイプと、
その第二分岐パイプと前記分岐パイプとの境界領域において対象となる微粒子に超音波を照射させて濃縮させる第二濃縮手段と、
前記濃縮した微粒子に電界を印加して前記第二分岐パイプ側に誘導する第二分離誘導手段と、
前記第二分岐パイプの下流側に分離誘導された分散質質量の大きい微粒子を集積する第二回収手段と、
を備えたことを特徴とする特定物質抽出装置。
A specific substance extraction device that concentrates by irradiating fine particles floating on a pipe body arranged in a fluid flow path with ultrasonic waves, and collects rare substances from the concentrated fine particles,
A device body that can float on water,
A branch pipe branched from the pipe body;
Concentrating means for irradiating and concentrating the target fine particles in the boundary region between the branch pipe and the pipe body,
Separation inducing means for applying an electric field to the concentrated fine particles and guiding the concentrated fine particles toward the branch pipe;
The separation inducing means comprises recovery means capable of collecting rare substances by accumulating fine particles with a large dispersoid mass separated and induced downstream of the branch pipe, and
A second branch pipe further branched from the branch pipe;
A second concentrating means for irradiating and concentrating the target fine particles in the boundary region between the second branch pipe and the branch pipe;
A second separation and induction means for applying an electric field to the concentrated fine particles and guiding the concentrated fine particles toward the second branch pipe;
Second collection means for collecting fine particles having a large dispersoid mass separated and induced downstream of the second branch pipe;
A specific substance extraction device comprising:
前記装置本体に設置された自然エネルギを動力源として発電する発電装置を備え、
その発電装置が発電した電気エネルギは、前記濃縮手段、分離誘導手段および回収手段に対して供給することとしたことを特徴とする特定物質抽出装置。
A power generation device that generates power using natural energy installed in the device body as a power source,
The specific substance extraction apparatus characterized in that the electrical energy generated by the power generation apparatus is supplied to the concentration means, separation induction means, and recovery means.
前記第二分岐パイプからさらに分岐させた第三分岐パイプと、その第三分岐パイプからさらに分岐させた第四分岐パイプとを備え、
前記第三分岐パイプおよび第四分岐パイプには、濃縮手段および分離誘導手段をそれぞれ備えていること特徴とする請求項1または請求項2に記載の特定物質抽出装置。
A third branch pipe further branched from the second branch pipe, and a fourth branch pipe further branched from the third branch pipe,
The specific substance extraction apparatus according to claim 1 or 2, wherein the third branch pipe and the fourth branch pipe are each provided with a concentration unit and a separation guide unit.
前記回収手段は、半透膜もしくは吸着物質を備えていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の特定物質抽出装置。   The specific substance extraction apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the recovery means includes a semipermeable membrane or an adsorbent substance. 前記発電装置は、太陽光、風力、水力、波力、地熱などの自然エネルギを動力源として稼動する請求項1から請求項4のいずれかに記載の特定物質抽出装置。   5. The specific substance extraction device according to claim 1, wherein the power generation device operates using natural energy such as sunlight, wind power, hydraulic power, wave power, and geothermal power as a power source. 前記本体パイプを複数備え、
その複数の本体パイプは、垂直方向に並列させたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の特定物質抽出装置。
A plurality of the main body pipes are provided,
The specific substance extraction apparatus according to claim 1, wherein the plurality of main body pipes are arranged in parallel in a vertical direction.
水上に浮上可能な装置本体に取り付けた流体流路内の流体中を浮遊する微粒子に超音波を照射して濃縮させ、濃縮した微粒子から稀少物質を回収する特定物質抽出方法であって、
その装置本体に設置された自然エネルギから発電する発電手順と、
前記パイプ本体から分岐させた分岐パイプと前記パイプ本体との境界領域において対象となる微粒子に超音波を照射させて濃縮させる濃縮手順と、
濃縮された微粒子に電界を印加して前記分岐パイプ側に誘導する分離誘導手順と、
その分離誘導手順にて、前記分岐パイプの下流側に分離誘導された分散質質量の大きい微粒子を集積することによって稀少物質を回収可能な回収手順とを備え、
前記発電手順にて発電した電気エネルギは、前記濃縮手順、前記分離誘導手順、前記回収手順に対して供給することを特徴とする特定物質抽出方法。
A specific substance extraction method for collecting rare substances from concentrated fine particles by irradiating and concentrating ultrasonic particles onto fine particles floating in a fluid in a fluid flow channel attached to the apparatus main body capable of floating on water,
A power generation procedure for generating power from natural energy installed in the device body;
Concentration procedure for irradiating and concentrating ultrasonic particles to target fine particles in the boundary region between the branch pipe and the pipe body branched from the pipe body;
A separation and induction procedure in which an electric field is applied to the concentrated microparticles and guided to the branch pipe;
A recovery procedure capable of recovering rare substances by accumulating fine particles having a large dispersoid mass separated and induced downstream of the branch pipe in the separation induction procedure;
The specific substance extraction method, wherein the electric energy generated by the power generation procedure is supplied to the concentration procedure, the separation induction procedure, and the recovery procedure.
前記濃縮手順は、分岐パイプを複数段備えることによって複数回行うこととした請求項7に記載の特定物質抽出方法。   The specific substance extraction method according to claim 7, wherein the concentration procedure is performed a plurality of times by providing a plurality of branch pipes.
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