JP3367038B2 - アルコール溶液のアルコール分離装置 - Google Patents
アルコール溶液のアルコール分離装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
- B01D61/364—Membrane distillation
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- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
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- B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
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- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12H—PASTEURISATION, STERILISATION, PRESERVATION, PURIFICATION, CLARIFICATION OR AGEING OF ALCOHOLIC BEVERAGES; METHODS FOR ALTERING THE ALCOHOL CONTENT OF FERMENTED SOLUTIONS OR ALCOHOLIC BEVERAGES
- C12H6/00—Methods for increasing the alcohol content of fermented solutions or alcoholic beverages
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10S261/00—Gas and liquid contact apparatus
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は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アル
コール分離装置に係り、詳しくは圧力損失が少なく、な
おかつ低いエネルギーコストで運転できる前記アルコー
ル分離装置に関するものである。
コール溶液から更に高濃度のアルコールを分離するアル
コール分離装置に係り、詳しくは圧力損失が少なく、な
おかつ低いエネルギーコストで運転できる前記アルコー
ル分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アルコール溶液、特にアルコールと水の
溶液からアルコールを高濃度の状態で分離するために
は、古くから蒸留操作が用いられており、現在でもアル
コールを分離するためのプロセスのほとんどは蒸留によ
って占められている。ところが、アルコールを蒸留操作
によって分離するためには多大のエネルギーを必要とす
るだけでなく、アルコールと水の溶液は共沸混合物とし
て知られるように高濃度のアルコール溶液から水を分離
するためには非常に多くの棚段を必要としてきた。
溶液からアルコールを高濃度の状態で分離するために
は、古くから蒸留操作が用いられており、現在でもアル
コールを分離するためのプロセスのほとんどは蒸留によ
って占められている。ところが、アルコールを蒸留操作
によって分離するためには多大のエネルギーを必要とす
るだけでなく、アルコールと水の溶液は共沸混合物とし
て知られるように高濃度のアルコール溶液から水を分離
するためには非常に多くの棚段を必要としてきた。
【０００３】このため、蒸留装置はエネルギー消費の大
きなプロセスであり、特にバイオマスを元に発酵させた
アルコール溶液から高濃度のアルコールを分離する場合
において、最大のエネルギー消費過程であることから、
熱を用いない新たなアルコール分離プロセスが要望され
ていた。
きなプロセスであり、特にバイオマスを元に発酵させた
アルコール溶液から高濃度のアルコールを分離する場合
において、最大のエネルギー消費過程であることから、
熱を用いない新たなアルコール分離プロセスが要望され
ていた。
【０００４】非熱プロセスを用いたアルコール分離方法
としては、有機性共重合体からなる多孔質膜を用いたパ
ーベーパレーション法（特開昭５８−２１６２９号公
報、特開昭５９−４８４２７号公報）、そして超音波に
よりミスト化する方法（特開平７−１８５２０３号公
報）が知られているが、パーベーパレーション法におい
ては蒸留操作の代替えとなりうるアルコール選択透過膜
の開発が立ち後れており、試験スケールにおいて評価さ
れるベンチスケールプラントも存在しない（ＢＩＯＩＮ
ＤＵＳＴＲＹ，Ｖｏｌ．１３，ＮＯ．９，１９９６参
照）。
としては、有機性共重合体からなる多孔質膜を用いたパ
ーベーパレーション法（特開昭５８−２１６２９号公
報、特開昭５９−４８４２７号公報）、そして超音波に
よりミスト化する方法（特開平７−１８５２０３号公
報）が知られているが、パーベーパレーション法におい
ては蒸留操作の代替えとなりうるアルコール選択透過膜
の開発が立ち後れており、試験スケールにおいて評価さ
れるベンチスケールプラントも存在しない（ＢＩＯＩＮ
ＤＵＳＴＲＹ，Ｖｏｌ．１３，ＮＯ．９，１９９６参
照）。
【０００５】また、後者のように超音波によりアルコー
ル溶液をミスト化し、これを冷却することによって高濃
度のアルコール溶液を得ようとする試みもあるが、冷却
のみでは全てのアルコールミスト及び蒸気を回収するこ
とは不可能であり、大半のミストは冷却器を通り抜けて
しまい、極めて効率の悪い回収能力しか有していなかっ
た。
ル溶液をミスト化し、これを冷却することによって高濃
度のアルコール溶液を得ようとする試みもあるが、冷却
のみでは全てのアルコールミスト及び蒸気を回収するこ
とは不可能であり、大半のミストは冷却器を通り抜けて
しまい、極めて効率の悪い回収能力しか有していなかっ
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、上記従来
のアルコール分離装置では下記の如き改良の余地を残し
ている。 第一に蒸留や蒸発のような熱依存型のプロセスが持
つエネルギー消費という最大の欠点を克服できるもので
なくてはならない。したがって、常温常圧条件下で装置
が運転できることが望ましい。 第二に、高濃度のアルコールを含有する極小のミス
トを効率よく回収する機能を持たねばならない。例えば
活性炭素等へアルコールを吸着させることによっても確
かに回収することは可能であるが、この場合、一旦吸着
したアルコールを活性炭から脱着させるために熱を加え
ねばならず、結局省エネルギーのプロセスとは言えな
い。 第三に、プロセスの全体を通して圧力損失が少なく
なければならない。圧力損失の大きなプロセスではアル
コールの系外への損失を小さくするために密閉性を高め
るための大きなコストが発生し、送風系のファンやブロ
アも出力の大きなものとならざるを得ない。
のアルコール分離装置では下記の如き改良の余地を残し
ている。 第一に蒸留や蒸発のような熱依存型のプロセスが持
つエネルギー消費という最大の欠点を克服できるもので
なくてはならない。したがって、常温常圧条件下で装置
が運転できることが望ましい。 第二に、高濃度のアルコールを含有する極小のミス
トを効率よく回収する機能を持たねばならない。例えば
活性炭素等へアルコールを吸着させることによっても確
かに回収することは可能であるが、この場合、一旦吸着
したアルコールを活性炭から脱着させるために熱を加え
ねばならず、結局省エネルギーのプロセスとは言えな
い。 第三に、プロセスの全体を通して圧力損失が少なく
なければならない。圧力損失の大きなプロセスではアル
コールの系外への損失を小さくするために密閉性を高め
るための大きなコストが発生し、送風系のファンやブロ
アも出力の大きなものとならざるを得ない。
【０００７】本発明は叙上の如き実状に対処し、特にミ
スト化したアルコール溶液をコロナ放電を発生させる静
電場によって捕集することにより、分離効率を高め且つ
省エネルギーにて濃度の高いアルコール溶液を回収する
ことを目的とするものである。
スト化したアルコール溶液をコロナ放電を発生させる静
電場によって捕集することにより、分離効率を高め且つ
省エネルギーにて濃度の高いアルコール溶液を回収する
ことを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、上記目的に適
合する本発明のアルコール溶液のアルコール分離装置
は、送風装置により一定方向に気体を流す外部から遮蔽
された流路と、この流路の一部にアルコール溶液を供給
するアルコール溶液供給手段と、上記供給されたアルコ
ール溶液を霧化し上記流路にミストを発生させる霧化手
段と、流路の霧化手段の下流側で、上記アルコール溶液
のミストを冷却し液化して回収すると共に、アルコール
溶液の蒸気をミストとなす冷却手段と、流路の冷却手段
の下流側で、この冷却手段により蒸気からミストとなっ
た上記アルコール溶液および上記冷却手段で液化しなか
った微細なミストを静電場で捕集し液化して回収するコ
ロナ放電による静電捕集手段とを備えたことを特徴とす
る。
合する本発明のアルコール溶液のアルコール分離装置
は、送風装置により一定方向に気体を流す外部から遮蔽
された流路と、この流路の一部にアルコール溶液を供給
するアルコール溶液供給手段と、上記供給されたアルコ
ール溶液を霧化し上記流路にミストを発生させる霧化手
段と、流路の霧化手段の下流側で、上記アルコール溶液
のミストを冷却し液化して回収すると共に、アルコール
溶液の蒸気をミストとなす冷却手段と、流路の冷却手段
の下流側で、この冷却手段により蒸気からミストとなっ
た上記アルコール溶液および上記冷却手段で液化しなか
った微細なミストを静電場で捕集し液化して回収するコ
ロナ放電による静電捕集手段とを備えたことを特徴とす
る。
【０００９】また、上記本発明のアルコール分離装置に
おいて、上記流路を環状に形成して、静電捕集手段を通
過した気体を上記霧化手段に還流させることも可能であ
り、その場合は、上記流路を流れる気体を不燃性の不活
性ガスにすることが好適である。そして、上記霧化手段
としては、超音波振動子からアルコール溶液に超音波を
照射することにより上記アルコール溶液をミスト化する
ものが好適である。
おいて、上記流路を環状に形成して、静電捕集手段を通
過した気体を上記霧化手段に還流させることも可能であ
り、その場合は、上記流路を流れる気体を不燃性の不活
性ガスにすることが好適である。そして、上記霧化手段
としては、超音波振動子からアルコール溶液に超音波を
照射することにより上記アルコール溶液をミスト化する
ものが好適である。
【００１０】さらにこの場合は、上記流路の一部にアル
コール溶液の液槽を形成し、この液槽と流路の間に直径
０．１〜２０μｍの微細孔を多数有する膜材を形成せし
めて、上記液槽のアルコール溶液と流路の気相とを隔離
すると共に、前記超音波により霧化したアルコール溶液
のミストを上記膜材の微細孔を通して上記流路に噴霧す
ることも好適であり、また上記膜材を有機性ポリマーか
らなる多孔質膜で構成することも可能である。そして、
上記流路の霧化手段の上流側に、気体を予め冷却する予
備冷却装置を形成することにより、ミストの蒸発を抑制
することも可能である。
コール溶液の液槽を形成し、この液槽と流路の間に直径
０．１〜２０μｍの微細孔を多数有する膜材を形成せし
めて、上記液槽のアルコール溶液と流路の気相とを隔離
すると共に、前記超音波により霧化したアルコール溶液
のミストを上記膜材の微細孔を通して上記流路に噴霧す
ることも好適であり、また上記膜材を有機性ポリマーか
らなる多孔質膜で構成することも可能である。そして、
上記流路の霧化手段の上流側に、気体を予め冷却する予
備冷却装置を形成することにより、ミストの蒸発を抑制
することも可能である。
【００１１】
【作用】超音波あるいはスプレー等によって生じた極小
のミストは、ミスト径が小さなものほど高濃度のアルコ
ールを含有している傾向にある。また、発生したミスト
はある平均半径を中心とした分布を示す。したがって径
の比較的大きなものは物理的な衝突、すなわちサイクロ
ンやパンチング板のような公知の前処理装置によって取
り除くことができる。
のミストは、ミスト径が小さなものほど高濃度のアルコ
ールを含有している傾向にある。また、発生したミスト
はある平均半径を中心とした分布を示す。したがって径
の比較的大きなものは物理的な衝突、すなわちサイクロ
ンやパンチング板のような公知の前処理装置によって取
り除くことができる。
【００１２】また、比較的小さなミストは一部冷却手段
によって回収され、さらに蒸気状のアルコールはこの冷
却手段によってミスト化される。このようにミスト化さ
れた微細なアルコールミスト、そして元々微細なミスト
であったものは、冷却手段を通過した後、静電場におけ
るコロナ放電によりミストにクーロン力が付加され、静
電捕集手段の一方の電極板に引きつけられ、そして液化
し回収される。ただし、上記のように発生したミストを
上記サイクロンやパンチング板、あるいは冷却器等の手
段により回収しようとしたとしても、ミスト全体の１０
〜２０％しか回収するには至らず、本発明のごとき静電
捕集手段を導入して始めて効率的なアルコールの分離が
可能となるものである。
によって回収され、さらに蒸気状のアルコールはこの冷
却手段によってミスト化される。このようにミスト化さ
れた微細なアルコールミスト、そして元々微細なミスト
であったものは、冷却手段を通過した後、静電場におけ
るコロナ放電によりミストにクーロン力が付加され、静
電捕集手段の一方の電極板に引きつけられ、そして液化
し回収される。ただし、上記のように発生したミストを
上記サイクロンやパンチング板、あるいは冷却器等の手
段により回収しようとしたとしても、ミスト全体の１０
〜２０％しか回収するには至らず、本発明のごとき静電
捕集手段を導入して始めて効率的なアルコールの分離が
可能となるものである。
【００１３】また、上記本発明の装置においては、静電
場にて発生するオゾンを利用し、ミスト化することによ
って増大した気液界面に、オゾンが作用することによっ
てアルコール溶液の脱臭効果を飛躍的に高めながら、さ
らにこれを効率的に回収することも可能である。
場にて発生するオゾンを利用し、ミスト化することによ
って増大した気液界面に、オゾンが作用することによっ
てアルコール溶液の脱臭効果を飛躍的に高めながら、さ
らにこれを効率的に回収することも可能である。
【００１４】一方、請求項２は、装置を閉鎖系とし、何
らかの不具合により静電場で全てのアルコールミストを
回収できない場合には、再びミスト発生部へと気体を還
流させることによってアルコールの欠損を抑えようとす
るものである。また、続く請求項３は、装置内部の酸素
を低いレベルに保つことにより、処理する溶液の酸化を
抑え、静電場における火花放電などによりアルコール溶
液が引火する事を防ぐための手段である。
らかの不具合により静電場で全てのアルコールミストを
回収できない場合には、再びミスト発生部へと気体を還
流させることによってアルコールの欠損を抑えようとす
るものである。また、続く請求項３は、装置内部の酸素
を低いレベルに保つことにより、処理する溶液の酸化を
抑え、静電場における火花放電などによりアルコール溶
液が引火する事を防ぐための手段である。
【００１５】さらに、請求項４は超音波照射によって細
かいミストを発生することができ、請求項５は膜材を介
し好ましくは気相部から超音波を照射することにより、
上記膜材の微細孔からより細かいミストを発生させるこ
とができる。また請求項６は無数の微細孔を有する有利
な膜材の具体例を挙げている。
かいミストを発生することができ、請求項５は膜材を介
し好ましくは気相部から超音波を照射することにより、
上記膜材の微細孔からより細かいミストを発生させるこ
とができる。また請求項６は無数の微細孔を有する有利
な膜材の具体例を挙げている。
【００１６】そして、請求項７は、発生するミストと共
に生じるミスト表面からのアルコールの蒸発を防ぐため
のものである。静電場におけるミストの捕集において
は、静電場内に進入したミストに働くクーロン力にその
原動力があるが、静電場に存在する蒸気にはまったくク
ーロン力が及ばない。したがって、はじめから蒸気の生
成を抑えることが好ましく、そのためにミストを移動さ
せるための空気および元のアルコール溶液を冷却してお
くことが好ましい。
に生じるミスト表面からのアルコールの蒸発を防ぐため
のものである。静電場におけるミストの捕集において
は、静電場内に進入したミストに働くクーロン力にその
原動力があるが、静電場に存在する蒸気にはまったくク
ーロン力が及ばない。したがって、はじめから蒸気の生
成を抑えることが好ましく、そのためにミストを移動さ
せるための空気および元のアルコール溶液を冷却してお
くことが好ましい。
【００１７】また、上記本発明の各請求項の構成を各種
組み合わせることによって、アルコール飲料、すなわち
清酒、ワイン、ビール、ウイスキー、ブランデー、リキ
ュール、雑酒、焼酎等を処理することが可能である。本
発明の装置によれば、水分、糖、タンパク質、脂質、ミ
ネラル分などは元の溶液側に残留しやすく、アルコー
ル、エステルなどの香気成分などはミストを回収したも
のの方に移行しやすくなる。以上のように、本発明のア
ルコール分離装置では、超音波によるミスト化によって
常温常圧下において非常に少ない動力でミスト及び蒸気
を発生させ、わずかな冷凍機出力によって全てのアルコ
ール分をミスト化し、静電場によって低コストで、しか
も圧力損失を少なくしてアルコールミストを回収するこ
とが可能となる。
組み合わせることによって、アルコール飲料、すなわち
清酒、ワイン、ビール、ウイスキー、ブランデー、リキ
ュール、雑酒、焼酎等を処理することが可能である。本
発明の装置によれば、水分、糖、タンパク質、脂質、ミ
ネラル分などは元の溶液側に残留しやすく、アルコー
ル、エステルなどの香気成分などはミストを回収したも
のの方に移行しやすくなる。以上のように、本発明のア
ルコール分離装置では、超音波によるミスト化によって
常温常圧下において非常に少ない動力でミスト及び蒸気
を発生させ、わずかな冷凍機出力によって全てのアルコ
ール分をミスト化し、静電場によって低コストで、しか
も圧力損失を少なくしてアルコールミストを回収するこ
とが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下さらに添付図面を参照して、
本発明の実施の形態を説明する。
本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】図１は本発明実施形態のアルコール分離装
置を示す断面図である。このアルコール分離装置は、ブ
ロアー１９によって反時計回りに気体を流す密閉構造の
環状の流路２０と、この流路２０の一部に液槽１を形成
して、この液槽１にアルコール溶液を供給するアルコー
ル溶液流路５と、液槽１に供給されたアルコール溶液を
霧化し流路２０のミスト発生気相部４にミストを発生さ
せる超音波振動子２と、上記ミスト発生気相部４の下流
側でパンチング板８によって荒いミストを回収するパン
チング回収部７と、このパンチング回収部７の下流側で
この回収部７を通過したミストを冷却して液化して回収
すると共に、アルコール溶液の蒸気をミスト化する冷却
回収部１１と、この冷却回収部１１の下流側で上記蒸気
からミスト化したアルコール溶液及び冷却回収部１１で
液化しなかった微細なミストを静電場で平行電極板１７
に捕集し、これを液化して回収するコロナ放電を利用し
た静電回収部１４とを備えている。
置を示す断面図である。このアルコール分離装置は、ブ
ロアー１９によって反時計回りに気体を流す密閉構造の
環状の流路２０と、この流路２０の一部に液槽１を形成
して、この液槽１にアルコール溶液を供給するアルコー
ル溶液流路５と、液槽１に供給されたアルコール溶液を
霧化し流路２０のミスト発生気相部４にミストを発生さ
せる超音波振動子２と、上記ミスト発生気相部４の下流
側でパンチング板８によって荒いミストを回収するパン
チング回収部７と、このパンチング回収部７の下流側で
この回収部７を通過したミストを冷却して液化して回収
すると共に、アルコール溶液の蒸気をミスト化する冷却
回収部１１と、この冷却回収部１１の下流側で上記蒸気
からミスト化したアルコール溶液及び冷却回収部１１で
液化しなかった微細なミストを静電場で平行電極板１７
に捕集し、これを液化して回収するコロナ放電を利用し
た静電回収部１４とを備えている。
【００２０】前記液槽１内に設けた超音波振動子２から
この液槽１内のアルコール溶液に超音波を発振すると、
流路２０の気相部４にミストが発生する。超音波振動子
に供給する直流電源３は液槽１の外部に設けてあるが、
これを一体化させても良い。なお、処理済の元の溶液は
流路６から外部に流出させるようになっている。
この液槽１内のアルコール溶液に超音波を発振すると、
流路２０の気相部４にミストが発生する。超音波振動子
に供給する直流電源３は液槽１の外部に設けてあるが、
これを一体化させても良い。なお、処理済の元の溶液は
流路６から外部に流出させるようになっている。
【００２１】一方、発生したミスト及び蒸気はブロアー
１９によって発生させた気体の流れによってパンチング
板回収部７に運ばれ、ミストの流れに対して垂直に設置
されたパンチング板８に衝突することによって、ミスト
の内、粒径の大きなものはここでまず液化する。パンチ
ング板８はステンレスの様な耐腐食性の強い材質からな
り、直径数ミリの細孔が多数開けられているものであ
る。ここで、液化した回収液は貯溜槽９に貯められ、適
宜バルブ１０を開けることによって系外に取り出され
る。
１９によって発生させた気体の流れによってパンチング
板回収部７に運ばれ、ミストの流れに対して垂直に設置
されたパンチング板８に衝突することによって、ミスト
の内、粒径の大きなものはここでまず液化する。パンチ
ング板８はステンレスの様な耐腐食性の強い材質からな
り、直径数ミリの細孔が多数開けられているものであ
る。ここで、液化した回収液は貯溜槽９に貯められ、適
宜バルブ１０を開けることによって系外に取り出され
る。
【００２２】上記パンチング板回収部７をすり抜けたミ
スト及び蒸気は冷却回収部１１に達し、ミストはさらに
ここで液化回収され、蒸気がミスト化する。配管１２中
には冷媒が満たされており、冷凍機１３によって連続的
に冷却されている。冷却回収部１１において液化した回
収液はその下部に設けた貯溜槽９に貯められ、適宜、バ
ルブ１０から排出される。
スト及び蒸気は冷却回収部１１に達し、ミストはさらに
ここで液化回収され、蒸気がミスト化する。配管１２中
には冷媒が満たされており、冷凍機１３によって連続的
に冷却されている。冷却回収部１１において液化した回
収液はその下部に設けた貯溜槽９に貯められ、適宜、バ
ルブ１０から排出される。
【００２３】冷却回収部１１においても液化し得なかっ
た粒径の最も細かなミストおよび蒸気がミスト化したも
のは、静電回収部１４に至り、そのほとんど全てがここ
で液化回収される。この静電回収部１４における静電場
発生は、電源１５によって作られる数ｋＶ〜２０ｋＶの
直流電圧から印加され、図１ではミストの流れに垂直に
配置された放電線１６に＋極、ミストの流れに平行に設
置された平行電極板１７に−極が接続されている。＋極
と−極の接続は逆でも良く、また、交流電圧を印加して
も良い。さらに、電極板１７はミストの流れに対して垂
直に設置しても良い。そして、上記電圧が一定以上に達
すると放電線１６からコロナ放電が生じ、静電場にある
ミストにクーロン力が発生する。このクーロン力によっ
てサブミクロンオーダーのミストをも平行電極板１７に
引き寄せ、その表面にて冷却して液化させることができ
る。液化した回収液は貯留槽９に蓄えられる。なお、静
電回収部１４の出口には小孔が多数開いたステンレス板
１８が設けられ、回収液が系外へ流出することを防いで
いる。
た粒径の最も細かなミストおよび蒸気がミスト化したも
のは、静電回収部１４に至り、そのほとんど全てがここ
で液化回収される。この静電回収部１４における静電場
発生は、電源１５によって作られる数ｋＶ〜２０ｋＶの
直流電圧から印加され、図１ではミストの流れに垂直に
配置された放電線１６に＋極、ミストの流れに平行に設
置された平行電極板１７に−極が接続されている。＋極
と−極の接続は逆でも良く、また、交流電圧を印加して
も良い。さらに、電極板１７はミストの流れに対して垂
直に設置しても良い。そして、上記電圧が一定以上に達
すると放電線１６からコロナ放電が生じ、静電場にある
ミストにクーロン力が発生する。このクーロン力によっ
てサブミクロンオーダーのミストをも平行電極板１７に
引き寄せ、その表面にて冷却して液化させることができ
る。液化した回収液は貯留槽９に蓄えられる。なお、静
電回収部１４の出口には小孔が多数開いたステンレス板
１８が設けられ、回収液が系外へ流出することを防いで
いる。
【００２４】一方、静電回収部１４を通過した乾燥空気
は再びブロアー１９に直結され、流路２０を通って再び
ミスト発生気相部４に至る。このように閉鎖系にするの
は、三つの目的がある。一つは静電回収部においても回
収されないミストがあった場合にミストが系外に流失す
ることを防ぐためであり、二つ目は冷却回収部１１にお
いて冷却された気体の流れをそのままミスト発生気相部
４に導入することによりミスト表面からの蒸発を防ぎ
（静電場では蒸気は回収できない）、かつ冷凍機にかか
る負荷を低減するためである。三つ目は静電場で発生す
るオゾンを系外に出さず、かつ脱臭を効率的に行わせる
ためである。なお、上記ミスト発生気相部４の上流側
に、別途気体の予備冷却装置を設けることも可能であ
る。
は再びブロアー１９に直結され、流路２０を通って再び
ミスト発生気相部４に至る。このように閉鎖系にするの
は、三つの目的がある。一つは静電回収部においても回
収されないミストがあった場合にミストが系外に流失す
ることを防ぐためであり、二つ目は冷却回収部１１にお
いて冷却された気体の流れをそのままミスト発生気相部
４に導入することによりミスト表面からの蒸発を防ぎ
（静電場では蒸気は回収できない）、かつ冷凍機にかか
る負荷を低減するためである。三つ目は静電場で発生す
るオゾンを系外に出さず、かつ脱臭を効率的に行わせる
ためである。なお、上記ミスト発生気相部４の上流側
に、別途気体の予備冷却装置を設けることも可能であ
る。
【００２５】以上のように構成した本発明実施形態のア
ルコール分離装置では、アルコール飲料のアルコール分
離を、低温度化にて極めて効率的に行うことができる。
なお、回収されたアルコール溶液の濃度は、流路２０の
下流側に位置する貯留槽９ほど高濃度となる。
ルコール分離装置では、アルコール飲料のアルコール分
離を、低温度化にて極めて効率的に行うことができる。
なお、回収されたアルコール溶液の濃度は、流路２０の
下流側に位置する貯留槽９ほど高濃度となる。
【００２６】次に、アルコール溶液の霧化手段として他
の構成を説明する。図２（Ａ）、（Ｂ）は図１における
液槽１と流路２０の気相部４に相当する部分を示す断面
図であり、液槽２３と流路の気相部２１との間を、直径
０．１μｍ〜２０μｍ程度の小孔が多数開いた膜材２２
によってしきり、膜材２２の下部の液槽２３に膜材２２
に接するまでアルコール溶液を満たし、この膜材２２上
に設置した電極板２４に圧電セラミックス材２５を圧着
し、その上面に電極を張り付け、導線２６を介して電圧
を加えると、超音波により膜材２２に設けた小孔からミ
スト２７が多数発生する。
の構成を説明する。図２（Ａ）、（Ｂ）は図１における
液槽１と流路２０の気相部４に相当する部分を示す断面
図であり、液槽２３と流路の気相部２１との間を、直径
０．１μｍ〜２０μｍ程度の小孔が多数開いた膜材２２
によってしきり、膜材２２の下部の液槽２３に膜材２２
に接するまでアルコール溶液を満たし、この膜材２２上
に設置した電極板２４に圧電セラミックス材２５を圧着
し、その上面に電極を張り付け、導線２６を介して電圧
を加えると、超音波により膜材２２に設けた小孔からミ
スト２７が多数発生する。
【００２７】発生してきたミスト２７は、ダクト２８か
ら導入した気体によってダクト２８′から排出させ、先
の実施形態で示したごとき構成によって回収する。一
方、アルコール溶液は流路２９から導入し、流路２９′
から排出させる構成としている。このように、アルコー
ル溶液に直接超音波振動部材が接触せず、かつアルコー
ル溶液に向かって超音波を照射する構成としても良い。
また、図示しないが、霧化（ミスト化）手段はスプレ
ー、二流体ノズルなどの手段でも良い。
ら導入した気体によってダクト２８′から排出させ、先
の実施形態で示したごとき構成によって回収する。一
方、アルコール溶液は流路２９から導入し、流路２９′
から排出させる構成としている。このように、アルコー
ル溶液に直接超音波振動部材が接触せず、かつアルコー
ル溶液に向かって超音波を照射する構成としても良い。
また、図示しないが、霧化（ミスト化）手段はスプレ
ー、二流体ノズルなどの手段でも良い。
【００２８】一方、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すものは、
前記図２にて示した膜材２２の替わりに、有機性ポリマ
ーからなる多孔質膜を用いたものである。アルコール溶
液の液槽３０の上面を有機性ポリマーからなる多孔質膜
３１で被い、電極３２およびこれに圧着したセラミック
ス部材３３とその上に接着した電極板３４の両端に導線
３９を介して電圧を加えると、図示しない微細なミスト
が発生する。多孔質膜と振動部材３２〜３４は、支持体
３８にＯリング３７を介して取り付け板３５とネジ３６
によって取り付けられている。なお、この場合もアルコ
ール溶液は上記多孔質膜３１に接するまで液槽３０に満
たされている。
前記図２にて示した膜材２２の替わりに、有機性ポリマ
ーからなる多孔質膜を用いたものである。アルコール溶
液の液槽３０の上面を有機性ポリマーからなる多孔質膜
３１で被い、電極３２およびこれに圧着したセラミック
ス部材３３とその上に接着した電極板３４の両端に導線
３９を介して電圧を加えると、図示しない微細なミスト
が発生する。多孔質膜と振動部材３２〜３４は、支持体
３８にＯリング３７を介して取り付け板３５とネジ３６
によって取り付けられている。なお、この場合もアルコ
ール溶液は上記多孔質膜３１に接するまで液槽３０に満
たされている。
【００２９】このようにポリマーからなる多孔質膜を用
いれば、多孔質膜の穴の大きさ、あるいは疎水性膜ある
いは親水性膜のような処理する溶液に応じた膜材を巾広
く選択することができ、微細なミストを効率よく多数得
るためには非常に好都合である。
いれば、多孔質膜の穴の大きさ、あるいは疎水性膜ある
いは親水性膜のような処理する溶液に応じた膜材を巾広
く選択することができ、微細なミストを効率よく多数得
るためには非常に好都合である。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のアルコー
ル溶液のアルコール分離装置は、アルコール溶液をミス
ト化し、このミストを冷却手段とコロナ放電による静電
捕集手段とによって回収するものであり、従来の冷却手
段等では１０〜２０％程度しかなかったミストの回収率
を約９０〜９９％と格段に向上せしめて極めて高い分離
効率を実現すると共に、省エネルギーにて高い濃度のア
ルコール溶液を回収し、さらにオゾンによる脱臭も可能
であるという優れた効果を奏するものである。
ル溶液のアルコール分離装置は、アルコール溶液をミス
ト化し、このミストを冷却手段とコロナ放電による静電
捕集手段とによって回収するものであり、従来の冷却手
段等では１０〜２０％程度しかなかったミストの回収率
を約９０〜９９％と格段に向上せしめて極めて高い分離
効率を実現すると共に、省エネルギーにて高い濃度のア
ルコール溶液を回収し、さらにオゾンによる脱臭も可能
であるという優れた効果を奏するものである。
【図１】本発明実施形態のアルコール分離装置を示す断
面図である。
面図である。
【図２】（Ａ）同実施形態の霧化手段の例を示す断面平
面図である。 （Ｂ）同、断面正面図である。
面図である。 （Ｂ）同、断面正面図である。
【図３】（Ａ）霧化手段のさらに他の例を示す断面平面
図である。 （Ｂ）同、断面正面図である。
図である。 （Ｂ）同、断面正面図である。
１ 液槽
２ 超音波振動子
３ 直流電源
４ ミスト発生気相部
５、６ アルコール溶液流路
７ パンチング板回収部
８ パンチング板
９ 貯留槽
１０ バルブ
１１ 冷却回収部
１２ 冷媒流路
１３ 冷凍機
１４ 静電回収部
１５ 電源
１６ 放電線
１７ 平行電極板
１８ ステンレス板
１９ ブロアー
２０ 流路
２１ 気相部
２２ 膜材
２３ 液槽
２４ 電極板
２５ 圧電セラミックス材
２６ 導線
２７ ミスト
２８、２８′ ダクト
２９、２９′ 流路
３０ 液槽
３１ 有機性ポリマーからなる多孔質膜
３２ 電極
３３ セラミックス部材
３４ 電極板
３５ 取り付け板
３６ ネジ
３７ Ｏリング
３８ 支持体
３９ 導線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C12G 1/00 - 3/12
B01D 1/00
B03C 3/00 - 9/00
Claims (7)
- 【請求項１】 送風装置により一定方向に気体を流す外
部から遮蔽された流路と、この流路の一部にアルコール
溶液を供給するアルコール溶液供給手段と、上記供給さ
れたアルコール溶液を霧化し上記流路にミストを発生さ
せる霧化手段と、流路の霧化手段の下流側で、上記アル
コール溶液のミストを冷却し液化して回収すると共に、
アルコール溶液の蒸気をミストとなす冷却手段と、流路
の冷却手段の下流側で、この冷却手段により蒸気からミ
ストとなった上記アルコール溶液および上記冷却手段で
液化しなかった微細なミストを静電場で捕集し液化して
回収するコロナ放電による静電捕集手段とを備えたこと
を特徴とするアルコール溶液のアルコール分離装置。 - 【請求項２】 上記流路を環状に形成して、静電捕集手
段を通過した気体が上記霧化手段に還流するようにした
請求項１記載のアルコール溶液のアルコール分離装置。 - 【請求項３】 上記流路を流れる気体が不燃性の不活性
ガスである請求項１または２記載のアルコール溶液のア
ルコール分離装置。 - 【請求項４】 上記霧化手段が、超音波振動子からアル
コール溶液に超音波を照射することにより上記アルコー
ル溶液をミスト化するものである請求項１、２または３
記載のアルコール溶液のアルコール分離装置。 - 【請求項５】 上記流路の一部にアルコール溶液の液槽
を形成し、この液槽と流路の間に直径０．１〜２０μｍ
の微細孔を多数有する膜材を形成せしめて、上記液槽の
アルコール溶液と流路の気相とを隔離すると共に、前記
超音波により霧化したアルコール溶液のミストを上記膜
材の微細孔を通して上記流路に噴霧する請求項４記載の
アルコール溶液のアルコール分離装置。 - 【請求項６】 上記膜材が有機性ポリマーからなる多孔
質膜である請求項５記載のアルコール溶液のアルコール
分離装置。 - 【請求項７】 上記流路の霧化手段の上流側に、気体を
予め冷却する予備冷却装置を形成した請求項１乃至６の
何れか１項に記載のアルコール溶液のアルコール分離装
置。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP11881897A JP3367038B2 (ja) | 1997-04-21 | 1997-04-21 | アルコール溶液のアルコール分離装置 |
| US09/311,269 US6235088B1 (en) | 1997-04-21 | 1999-05-14 | Alcohol separator for an alcohol solution |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11881897A JP3367038B2 (ja) | 1997-04-21 | 1997-04-21 | アルコール溶液のアルコール分離装置 |
| US09/311,269 US6235088B1 (en) | 1997-04-21 | 1999-05-14 | Alcohol separator for an alcohol solution |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10295358A JPH10295358A (ja) | 1998-11-10 |
| JP3367038B2 true JP3367038B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=26456681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11881897A Expired - Fee Related JP3367038B2 (ja) | 1997-04-21 | 1997-04-21 | アルコール溶液のアルコール分離装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6235088B1 (ja) |
| JP (1) | JP3367038B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| GB2404880B (en) * | 2003-07-25 | 2005-10-12 | Ultrasound Brewery | Ultrasonic solution separator |
| JP4880192B2 (ja) * | 2003-08-27 | 2012-02-22 | ナノミストテクノロジーズ株式会社 | 溶液の超音波分離方法とこの方法に使用される超音波分離装置 |
| JP4782368B2 (ja) * | 2003-07-25 | 2011-09-28 | ナノミストテクノロジーズ株式会社 | 溶液の超音波分離装置 |
| JP2005270888A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Choonpa Jozosho Kk | 溶液の濃縮方法とこの方法に使用される濃縮装置 |
| US7946508B2 (en) * | 2004-03-30 | 2011-05-24 | Ultrasound Brewery | Method and apparatus for separating a solution |
| JP3799356B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2006-07-19 | 超音波醸造所有限会社 | 溶液の濃縮方法と濃縮装置 |
| RU2342894C2 (ru) * | 2004-04-23 | 2009-01-10 | Мацушита Электрик Уорк, Лтд. | Тепловентилятор с электростатическим водораспылительным устройством |
| JP4691719B2 (ja) * | 2004-06-02 | 2011-06-01 | 本多電子株式会社 | 分離装置、及びこれを用いた液体分溜装置 |
| JP4691718B2 (ja) * | 2004-06-02 | 2011-06-01 | 本多電子株式会社 | 分離装置、及びこれを用いた液体分溜装置 |
| JP4938227B2 (ja) * | 2004-08-11 | 2012-05-23 | ナノミストテクノロジーズ株式会社 | 液体の分離方法と分離装置 |
| KR101174537B1 (ko) | 2004-12-29 | 2012-08-16 | 조온파 죠조쇼 유겐가이샤 | 용액의 초음파 분리방법과 이 방법에 사용되는 초음파분리장치 |
| JP5246907B2 (ja) * | 2005-08-23 | 2013-07-24 | ナノミストテクノロジーズ株式会社 | 溶液の分離方法とこの方法に使用される分離装置 |
| US20070193874A1 (en) * | 2006-02-14 | 2007-08-23 | Adiga Kayyani C | Method and device for improved fermentation process |
| US7780761B2 (en) * | 2007-11-06 | 2010-08-24 | Honeywell International Inc. | Adsorptive gas sampler using ionic nano-droplets |
| JP5760214B2 (ja) | 2008-06-12 | 2015-08-05 | ナノミストテクノロジーズ株式会社 | 溶液の濃縮装置 |
| FR2952552B1 (fr) * | 2009-11-19 | 2012-01-13 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de recuperation de nanopoudres et de poudres ultrafines contenues dans un gaz |
| US8317901B2 (en) * | 2010-02-26 | 2012-11-27 | Empire Technology Development Llc | Nanoparticle filtration |
| US10421030B2 (en) * | 2015-04-11 | 2019-09-24 | David Bradley Boylan | System and method for distillation |
| WO2022035705A1 (en) * | 2020-08-10 | 2022-02-17 | Altr Fl Tr Inc. | Separation of alcohol using a membrane |
| WO2023120101A1 (ja) * | 2021-12-21 | 2023-06-29 | ナノミストテクノロジーズ株式会社 | 溶液の超音波分離装置 |
| WO2023120100A1 (ja) * | 2021-12-21 | 2023-06-29 | ナノミストテクノロジーズ株式会社 | 溶液の超音波分離装置 |
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|---|---|---|---|---|
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