JP4403254B2 - 液体回収装置及び液体分溜装置 - Google Patents

Description

本発明は、気体中に浮遊する霧状の液滴、気体に含まれている蒸気などを捕集して液体を回収する液体回収装置、及びこれを用いて被処理液中の成分を分溜する液体分溜装置に関する。

空気中に浮遊する霧状の液滴や蒸気を含む気体から、液体を回収する液体回収装置としては、霧状の液滴や蒸気を含む気体を冷却するもの、金属繊維からなるフィルタ（ワイヤデミスタ）を透過させるもの（例えば、特許文献１参照）、静電捕集方式などを用いた電気集塵によるもの（例えば、特許文献２参照）、旋回気流を用いたサイクロン方式などの手法が知られている。

特開２００３−３１１１０２号公報（図１） 特開平１０−３８２号公報（図１）

しかしながら、これらの方法による液滴等の捕集効率は、必ずしも十分とは言えず、液滴や蒸気を適切に回収できなかった。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、効率よく霧状の液滴や蒸気を気体から分離回収することができる液体回収装置、及びこれを用い、被処理液に含まれている成分を効率よく分溜することができる液体分溜装置を提供することを目的とする。

その解決手段は、気体中に含まれる蒸気または気体中に浮遊する霧状の液滴を捕集して、液体を得る液体回収装置であって、上記気体を流通させる流通路を構成する流通路部材を含み、上記流通路に導かれた上記気体を冷却する冷却器と、上記冷却器を加振して、上記流通路部材の少なくとも一部に超音波振動を励起させて上記流通路に向かって空中超音波を放射させ上記流通路内に定在波音場を形成させる超音波振動子と、を備える液体回収装置とすると良い。

本発明の液体回収装置では、冷却器は蒸気あるいは霧状の液滴を含む気体を流通させる流通路を構成する流通路部材を含んでおり、この流通路に導かれた気体を冷却する。このため、気体から蒸気が冷却されて凝縮により霧状の液滴が生じる、その上でさらにこの液滴を冷却して凝集させて液体を得る。あるいは、気体中を浮遊している霧状の液滴を、冷却により凝集させて液体を得る。
さらにこれのみならず、超音波振動子で冷却器を加振して、流通路部材の少なくとも一部に超音波振動を励起させ、流通路に向かって放射される空中超音波で流通路内に定在波音場を形成させる。
これにより、蒸気が冷却されて出来たあるいは既に浮遊していた霧状の液滴は、この流通路内に導かれると、その定在波音場の節部に集まると共に、液滴同士が衝突して一体化し、次第に大きな液滴となる。すると、空中に浮遊していることができず、重力に従って落下し、流通路部材の壁面等に付着したり、別途設けた容器に落下する。
従って、適宜、隔壁部材等に付着した液体の流路を構成しておけば、冷却器による冷却と相俟って、より多くの蒸気あるいは霧状の液滴を捕集して、気体から効率的に液体を回収することができる。

本発明の液体回収装置は、気体中から蒸気や霧状の液滴を回収し、有用な液体を得たい場合に用いるほか、気体中から蒸気や液滴を除去した気体を得たい場合、即ち、液滴等の除去装置としても用いることができる。
なお、超音波振動子で発生させる超音波振動の周波数を、冷却器の構造に応じ、冷却器内の流通路部材でより強力なあるいは広い範囲に定在波音場が形成されるなど、超音波振動による液滴の凝集に適する定在波音場が形成される適宜の周波数にするとよい。

本明細書及び特許請求の範囲において、蒸気を構成する物質としては、冷却により気体中から飽和して液滴となる物質であれば良く、例えば、水、アルコール等が挙げられる。
また、霧状の液滴としては、この液滴を液体として回収すること、あるいは気体から除去することが望まれる液滴であればいずれのものでも良く、例えば、水、アルコール、水とアルコールの混合液、金属イオン等を含んだ水、有機溶剤、油などの液体の液滴が挙げられる。

また冷却器としては、流通路に導かれた気体を冷却できるものであれば良い。例えば、内部に低温の水などの冷媒を通した冷却管や、内部に二酸化炭素やフロンなど冷媒が通る冷却管を有し、この冷媒の蒸発により外部空間を冷やす蒸発器や、通電により冷却するペルチェ素子を備える冷却器などが挙げられる。
また、冷却管の流通路部材は、流通路を少なくとも１つ形成すればよいが、複数、さらには多数の流通路を形成するように構成されていても良い。例えば、冷却管の径方向周囲に冷却フィンを備えて、この冷却フィンで多数の流通路に区画する場合が挙げられる。あるいは、板状部材を組み合わせて、ハニカム状などの構造とし、冷媒の通る冷媒通路と気体の通る流通路とを交互に配置するなどした構造の、冷媒通路兼用の流通路部材を用いることもできる。

また、超音波振動子としては、冷却器を加振して、流通路部材の少なくとも一部を超音波振動させ、流通路内に空中超音波を放射させることができるものであればよく、圧電素子、磁歪素子などを用いた超音波振動子が挙げられる。特に、強力な超音波振動を生じさせるため、ボルト締め型ランジュバン型超音波振動子を用いると良い。
また、流通路内に形成される定在波音場としては、空中超音波の振動の大きな部分（腹部に相当）と小さな部分（節部に相当）とが形成されていれば良く、振動の小さな部分でも超音波振動の振幅が完全に無くなるとは限らない。一般に、振動の小さな部分（節部）に浮遊物質が集まりこの部分で凝集が起こりやすい。

他の解決手段は、気体中に含まれる蒸気または気体中に浮遊する霧状の液滴を捕集して、液体を得る液体回収装置であって、内部に冷媒を循環させる冷媒流路部材、及び、上記冷媒流路部材の周囲に配置され、上記冷媒流路部材の周囲の空間を、上記気体を流通させる多数の流通路に区画する隔壁部材、を有し、多数の上記流通路にそれぞれ導かれた上記気体を冷却する冷却器と、超音波振動を発生する超音波振動子であって、上記冷却器を加振して、上記冷媒流通部材及び上記隔壁部材の少なくともいずれかに超音波振動を励起させて、上記多数の流通路の少なくともいずれかの流通路において、この流通路に向かって空中超音波を放射させ上記流通路内に定在波音場を形成させる超音波振動子と、を備える液体回収装置である。

本発明の液体回収装置では、冷却器の多数の流通路を通すことで、この冷却器により、蒸気を含む気体を冷却して霧状の液滴とした上でさらにこの液滴を、あるいは気体中を浮遊している霧状の液滴を、冷却により凝集させて液体を得る。
さらにこれのみならず、超音波振動子で冷却器を加振して、冷媒流通部材及び隔壁部材の少なくともいずれかに超音波振動を励起させ、多数の流通路のうち少なくともいずれかの流通路において、その流通路に向かって放射される空中超音波で流通路内に定在波音場を形成させる。
これにより、蒸気が冷却されて出来たあるいは既に浮遊していた霧状の液滴は、この流通路内に導かれると、その定在波音場の節部に集まると共に、液滴同士が衝突して一体化し、次第に大きな液滴となる。すると、空中に浮遊していることができず、重力に従って落下し、流通路の壁面（冷媒流路部材、隔壁部材）等に付着したり、別途設けた容器に落下する。

空中超音波は、気中での進行と共に急激に減衰するが、本発明の液体回収装置では、隔壁部材により、１つ１つは比較的小さく区画された多数の流通路が形成されており、この流通路内に空中超音波による定在波音場を形成するようにしている。このため、冷媒流通部材や隔壁部材を超音波振動させて空中超音波を放射させることにより、この冷媒流通部材や隔壁部材のすぐ近くの気体中に浮遊する液滴に空中超音波を照射し振動させることができるから、効率よく液滴を凝集させることができる。
従って、適宜、隔壁部材等に付着した液体の流路を構成しておけば、冷却器による冷却と相俟って、より多くの蒸気あるいは霧状の液滴を凝集させて、気体から効率的に液体を回収することができる。

本発明の液体回収装置も、気体中から蒸気や霧状の液滴を回収し、有用な液体を得たい場合に用いるほか、気体中から蒸気や液滴を除去した気体を得たい場合、即ち、液滴等の除去装置としても用いることができる。
なお、超音波振動子で発生させる超音波振動の周波数を、冷却器の構造に応じ、冷却器内の多くの流通路で定在波音場が形成される適宜の周波数にするとよい。

冷媒流路部材としては、冷却器の形状、冷媒等に応じて適切な形状の部材を選択すればよいが、冷媒を内部に通す円管状の冷媒管や、凹溝を有する２枚の板材を対向して合わせて、凹溝部分で構成される空間を冷媒流路とした、扁平な冷媒流路部材が挙げられる。
隔壁部材は、冷却器において流通路を区画する部材であり、例えば、フィン（冷却フィン）が挙げられる。また、隔壁部材の材質は、用いる気体や液滴、蒸気の成分などに応じて適宜選択すればよいが、熱伝導率の良好な金属材を用いるのが好ましく、例えば、アルミニウムや、銅、ステンレスが挙げられる。隔壁部材の形態、寸法等は、冷媒流路部材の形状、超音波振動子で加える超音波振動の周波数等に応じて適宜選択すればよい。
また、隔壁部材で区画された流通路は、例えば、気体が通る方向（流線方向）に直交する断面がコ字状となっており、その周囲が外部に対して開放されている形態の流通路であってもよい。あるいは、冷媒流路とフィン、あるいは冷媒流路とフィンと冷却器の外周壁を構成する壁部材などの他の部材とで閉じられた形態の流通路でも良い。

このような冷媒流路部材及び隔壁部材を有する冷却器としては、気体との間で熱交換を行う熱交換器の蒸発器を用いることができる。具体的には、例えば、フィンコイル式蒸発器など、管状の冷媒流路部材（冷媒管）と一体にされ、冷媒管の周囲に延びる平板状のフィンを互いに間隔を空けて多数管長方向に配置した形態の冷却器（熱交換器）や、扁平な冷媒流通路部材の扁平部分に広い面積で当接するように、波形の板部材をこの扁平な冷媒流路部材に沿わせて配置してフィンとした冷却器（熱交換器の蒸発器）などが挙げられる。

また、超音波振動子としては、冷却器を加振して、隔壁部材等を超音波振動させ、流通路内に空中超音波を放射させることができるものであればよく、圧電素子、磁歪素子などを用いた超音波振動子が挙げられる。特に、強力な超音波振動を生じさせるため、ボルト締め型ランジュバン型超音波振動子を用いると良い。
また、流通路内に形成される定在波音場としては、空中超音波の振動の大きな部分（腹部に相当）と小さな部分（節部に相当）とが形成されていれば良く、振動の小さな部分でも超音波振動の振幅が完全に無くなるとは限らない。一般に、振動の小さな部分（節部）に浮遊物質が集まりこの部分で凝集が起こりやすい。

さらに他の解決手段は、超音波振動により被処理液を霧化して、前記霧状の液滴を放出する超音波霧化手段と、請求項１または請求項２に記載の液体回収装置と、を備える液体分溜装置である。

本発明の液体分溜装置では、超音波霧化手段において、被処理液を超音波振動により霧化する。一般に、超音波振動によって、被処理液を霧化すると、例えば水とアルコールの混液など被処理液中に含まれる比較的比重の軽い成分（アルコール）と比較的比重の思い成分（水）のうち、比較的比重の軽い成分が相対的に小さな液滴（ミスト）となって飛散すること、あるいは、液滴として飛散しやすい成分と飛散しにくい成分があること判ってきている。
従って、超音波霧化手段によって生成した霧状の液滴を適宜回収して液体を得れば、液体回収装置から所望の成分の濃度が被処理液よりも相対的に高くなった液体が、あるいは、超音波霧化装置に、当初の被処理液よりも所望の成分の濃度が高くされた被処理液が得られる。

なお、このようにして分溜できる物質としては、成分の比重差などにより、超音波振動による霧化で、液滴（ミスト）中の成分比が被処理液水における成分比と異なる性質を有するもので有れば良い。
例えば、水とエチルアルコールの混液（酒、もろみ、発酵液など）を霧化することで、液体回収装置からアルコール濃度を高めた水とアルコールの混液を得ることができる。また、有機溶媒を含む廃水を霧化することで、液体回収装置から有機溶媒の濃度を高めた混液を得ることができる。また、柑橘類などの香り成分を溶かし込んだアルコールを霧化することで、液体回収装置でアルコールを回収すると共に、超音波霧化装置から香り成分の濃度が濃縮されたアルコールを得ることができる。また、醤油など香り成分やアミノ酸などを含む水溶液を霧化することで、超音波霧化手段と液体回収装置からは、それぞれ異なる成分が濃縮された水溶液が得られる。あるいは重い金属イオンと軽い金属イオンを含んだ水溶液を霧化することで、超音波霧化手段からは、重い金属イオンが濃縮された水溶液を、液体回収装置からは、軽い金属イオンが濃縮された水溶液を得ることができる。

なお、上述の液体分溜装置において、前記液体回収装置から排出された気体を、前記超音波霧化手段に戻してなる液体分溜装置とするのが好ましい。
この液体分溜装置では、液体分溜装置全体における気体の流れが閉回路となっていることで、気体に含まれている水蒸気や各成分の蒸気、回収しきれなかったミストなどが外気へ放出されるのを防止でき、より適切に被処理液から所望の成分を分離することができる。

本発明にかかる液体回収装置及びこれを用いた液体分溜装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。

実施例にかかる液体分溜装置及び液体回収装置について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施例にかかる液体分溜装置１００全体の構成を示す説明図である。図２は、本実施例にかかる液体回収装置１２０の概略構成を示す説明図である。図３は、本実施例にかかる液体回収装置１２０の振動の様子を示す説明図である。

まず、本実施例の液体分溜装置１００について説明する。本実施例の液体分溜装置１００は、被処理液ＬＱ１を分溜処理して、処理済み被処理液ＬＱ２と、液化回収液ＬＱ３とを得る装置である。例えば、水とエチルアルコールの混液（酒やもろみなど）を被処理液ＬＱ１とした場合、相対的にエチルアルコール濃度が低い処理済み被処理液ＬＱ２と、相対的にエチルアルコール濃度が高い液化回収液ＬＱ３とに分溜する。

液体分溜装置１００は、図１に示すように、主に、超音波霧化装置１０と、液体回収装置１２０とからなる。超音波霧化装置１０は、被処理液容器１１とこの底部に設置された霧化用超音波振動子１２とこれを駆動する霧化駆動回路１３と被処理液容器１１内のミストＭＩを含む空気を圧送する圧送ファン１４とを備える。
この超音波霧化装置１０では、被処理液容器１１の被処理液投入口１１ａから投入された被処理液ＬＱ１に、被処理液容器１１の底部に設置された霧化用超音波振動子１２からの超音波振動を加える。すると被処理液ＬＱ１は超音波が照射された部分が噴水状に盛り上がり、その先端部が超音波によって細分化されて霧状の液滴であるミストＭＩが形成される。圧送ファン１４で生じさせた気流により、このミストＭＩを、空気と共にミスト排出口１１ｂから排出する。なお、被処理液容器１１には、処理済み被処理液ＬＱ２を排出する液排出口１１ｃも備えている。

ミストＭＩは、次述する液体回収装置１２０に送られ、ここで液化されて液化回収液ＬＱ３として回収される。
ただし、必要に応じて、図１に破線で示すように、液体回収装置１２０の前に、前処理装置ＷＤを配置する場合がある。例えば、水とエチルアルコールの混液を分溜する場合において、超音波霧化装置１０でミストＭＩを発生させた場合、一般的に、比重の軽いエチルアルコールは、相対的に粒子径の小さな（例えば、φ０．３μｍ程度の）ミストとなり易い。一方、比重の重い水は粒子径の大きな（例えば、φ３μｍ程度の）ミストあるいは液滴になりやすい。そこで、前処理装置ＷＤにおいて、大きな粒子径のミストや液滴を除去するのが好ましい。例えば前処理装置ＷＤとして、具体的には、入口と出口との間に大きな空間を設け、気中での大きな粒子の沈降を利用して軽い（径の小さな）粒子を選別する粒子選別室や、金属メッシュや多数の金属繊維内を通すワイヤデミスタなどを設けることができる。これらによって除去回収された液体は、廃棄するあるいは被処理液容器１１に戻せば良い。

液体回収装置１２０は、気体（本実施例では空気）中に浮遊するミストＭＩを捕集し液体化して、ミストＭＩと気体（空気）とを分離する。本実施例の液体回収装置１２０は、図２に示すように、空気を冷却するための冷却器１４０及びその駆動装置１５０からなる熱交換器１３０と、冷却器１４０に超音波振動を与えてこれを加振するボルト締めランジュバン型振動子（以下単に、振動子ともいう。）１６０とからなる。

まず、熱交換器１３０について説明する。この熱交換器１３０は、冷却器１４０と、これを駆動する駆動装置１５０とからなる。冷却器１４０は、いわゆるフィンコイル式蒸発器である。即ち、冷媒ＣＭが内部を通る冷媒管１４１に、多数の板状の冷却フィン１４５を所定の間隔を開けて嵌めこみ、冷媒管１４１の周囲に冷却フィン１４５を張り出させて伝熱面積を大きくし、冷却フィン１４５の間を、上述のミストＭＩを含んだ空気を通過させうようにしてなる冷却器である。多数の冷却管１４１及び冷却フィン１４５は、正面視、矩形状の枠体１４６によって取り囲まれ、これに固定されている。本実施例では、この冷却器１４０として、冷媒回路を複数有する蒸発器を用いている。冷却器１４０は、このような構造を有しており、冷却器１４０内の空間は、冷却フィン１４５によって多数の流通路１４０Ｉに区画されている。

この冷却器１４０は、駆動装置１５０によって駆動される。駆動装置１５０は、具体的には、コンプレッサ／凝縮器１５１と、冷媒ＣＭを冷却器１４０に供給するサプライ管１５２と、冷媒ＣＭを各冷媒回路をなす冷媒管１４１に分配する分配管１５３と、冷媒ＣＭをコンプレッサ／凝縮器１５１に戻すサクション管１５４とを有している。凝縮器としては液送ポンプを用いることができる。

ついで、振動子１６０について説明する。振動子１６０は、圧電素子をその内側を挿通するボルト、及びナットにより金属部材で挟み付けた、公知の構造を有する本体部１６１と、この本体部１６１の一端に締結され、本体部１６０の超音波振動の振幅を増幅するホーン１６２とからなり、振動子１６０を駆動回路ＰＷを用いて適宜の周波数で駆動することにより、その軸線１６０ＡＸ方向に沿う超音波振動ＵＳを生じさせることができる。

この振動子１６０のホーン１６２の先端１６２Ｓは、図２に示すように、冷却管１４１のＵベンド部１４３に当接した状態で溶接されている。従って、振動子１６０を駆動回路ＰＷで駆動すると、超音波振動ＵＳがＵベンド部１４３に伝えられることとなる。即ち、振動子１６０により、冷却器１４０のＵベンド部１４３が加振される。

冷却管１４１のＵベンド部１４３が加振されると、超音波振動はこの冷却管１４１を伝わり、さらに、この冷却管１４１に嵌められているに各々の冷却フィン１４５にも超音波振動が伝えられる。このため、図３に示すように、冷却管１４１の直管部１４２に、図中矢印で示すように超音波振動ＢＵ１が生じる。また、各々の冷却フィン１４５にも、図中矢印で示すように超音波振動ＢＵ２が生じる。このような超音波振動ＢＵ１，ＢＵ２により、流通路１４０Ｉには、冷却管１４１の直管部１４２及び冷却フィン１４５から、それぞれ空中超音波ＡＵ１が放射される。この空中超音波ＡＵ１により、流通路１４０Ｉには、定在波音場ＳＳ１が形成される。

なお、本実施例においては、複数の冷媒回路を有している冷却器を用いたが、各冷却管１４１と冷却フィン１４５及び枠体１４６とは、機械的に強く結合しているので、１つの冷却管１４１を加振することで、冷却フィン１４５あるいは枠体１４６を通じて、他の冷却管にも超音波振動を伝え、これを超音波振動させることができる。また、振動子１６０の先端１６２Ｓと複数のＵベンド部１４３とを結ぶ連結具を介在させて、複数の冷却管１４１を同時に振動子１６０で加振するようにしても良い。

そこで、図３に示すように、液体回収装置１２０のうち冷却器１４０の各流通路１４０Ｉ内に、前述した超音波霧化装置１０で発生させたミストＭＩを含む空気を、ミスト通路１２１を通じて吹き込む。すると、ミストＭＩは、定在波音場ＳＳ１により振動させられ、超音波浮遊の原理に従って節部に集められると共に、ミストＭＩ同士が衝突して互いに一体化し、ミストＭＩの粒子径が大きくなる。すると、重力に逆らって空中を浮遊することができなくなり、落下して冷却管１４１の直管部１４２や冷却フィン１４５に付着することとなる。
かくして、この液体回収装置１２０を適宜の方向に傾けておけば、回収容器１２４にミストＭＩを液化して得た液化回収液ＬＱ３を溜めることができる。

しかも、本実施例の液体回収装置１２０では、冷却器１４０を駆動装置１５０で駆動することにより、冷却フィン１４５及び冷却管１４１を通じて、冷却器１４０に吹き込まれたミストＭＩを含む空気を冷却することができる。このため、ミストＭＩがさらに凝縮しやすくなるほか、空気中に蒸気の形で含まれていた物質も、冷却により飽和させることで、ミストＭＩとして凝縮させることができる。このため、冷却と定在波音場ＳＳ１によるミストＭＩの加振により、さらに効率よく、吹き込まれた空気から液化回収液ＬＱ３を分離回収することができる。

また、本実施例の液体回収装置１２０では、図２を参照すれば容易に理解できるように、多数の冷却フィン１４５が狭い間隔で互いに平行に配置されており、流通路１４０Ｉは、その幅（図２，図３において、左右方向）の寸法が、その奥行き方向（図２，図３において、紙面に垂直方向）の寸法に比して小さくされている。
一般に、空気中では、円筒状ボルト部材１４７の内周面１４７Ｓから放射される空中超音波はその進行と共に急激に減衰する。しかし、本実施例では、上述したように、流通路１４０Ｉの幅寸法が、その奥行き方向の寸法に比して小さくされている。このように、冷却フィン１４５から放射される空中超音波ＡＵ１の流通孔１４０Ｉ内での減衰は少なく、冷却フィン１４５のすぐ近くを通るミストＭＩに強い空中超音波ＡＵ１を照射することができるから、ミストＭＩを大きく振動させることができる。このため、ミストＭＩを効率よく凝集させ、液化して回収することができる。
しかも、流通孔１４０Ｉは、幅寸法に比して奥行き寸法が大きいから、長い距離に亘って、繰り返しミストＭＩに空中超音波ＡＵ１を照射することができるから、さらに確実にミストＭＩを回収することができる。

かくして、この液体回収装置１２０においては、冷却器１４０の流通路１４０Ｉに導入されたミストＭＩを含んだ空気（気体）から、冷却と空中超音波により効率よくミストＭＩを回収し、空気とミストＭＩとを分離し、ミストＭＩから液化回収液ＬＱ３を回収することができる。

液体回収装置１２０でミストＭＩが分離された空気は、外気（外界）へ放出することもできるが、図１に示す本実施例の液体分溜装置１００では、図示しない通路を通じて、再び圧送ファン１４によって、超音波霧化装置１０の被処理液容器１１に戻す閉回路１０１が構成されている。このような循環タイプの液体分溜装置１００とすることで、例えば、空気中にミストではなく蒸気（気体）として含まれているアルコール、あるいは回収し切れなかったミストＭＩを、外気に放出することなく超音波霧化装置１０に戻すことができ、放出によるロスを減少させることができる。

なお、図１に破線で示すように、必要に応じて、液体回収装置１２０の後に後処理装置ＨＴを配置することもできる。例えば、前述のように冷却器を用いたためなどにより、超音波霧化装置１０に戻される空気の気温が低くなりすぎている場合には、事前に空気を加熱するヒータを設けることができる。

このように本実施例の液体分溜装置１００では、超音波霧化装置１０で、被処理液ＬＱ１からミストＭＩを生成する場合にも加熱等の熱によらず超音波により霧化することができる。従って、加熱や冷却によるエネルギーの消費が抑制され、効率よく被処理液を分溜することができる。さらに、処理済み被処理液ＬＱ２及び液化回収液ＬＱ３にも熱的変化が生じにくいため、風味や香りを構成する成分など熱変化により破壊や変質が生じやすい成分を含む被処理液ＬＱ１を分溜する場合にも、成分の変質を防ぐことができる。

なお、本実施例では、空気中にミストＭＩを浮遊させたが、酸化などによる変質を防止するべく、窒素などの不活性雰囲気、その他、被処理液ＬＱ１等の性質に応じて、他の気体を用い、これを循環させることもできる。
また、本実施例では、振動子１６０を、冷却器１４０のうち、冷却管１４１のＵベンド部１４３に溶接し、冷却管１４１を通じて、超音波振動を冷却フィン１４５に伝える構成とした。しかし、振動子１６０を他の位置に設置することもできる。例えば、図２中に破線で示すように、ホーン１６２の先端１６２Ｓを、枠体１４６の一辺をなす直辺部１４６Ａに当接するようにして、振動子１６０を固着し、枠体１４６を通じて、超音波振動を冷却管１４１及び冷却フィン１４５に伝えるようにしても良い。

（変形例）
ついで、上述の実施例の変形例について、図４及び図５を参照して説明する。上述の実施例の液体分溜装置１００のうち液体回収装置１２０においては、円管状の冷却管１４１を有する冷却器１４０を用い、その径方向周囲に、板状の冷却フィン１４５を多数嵌め込んだ形態のフィンコイル式の蒸発器を例示した。
しかし、本変形例に示すように、他の形態の冷却管及び冷却フィンを用いることもできる。即ち、本変形例の液体分溜装置２００のうち液体回収装置２２０においては、冷却器における冷却管と冷却フィンの形態が異なる。従って、異なる部分について説明し、同様な部分については、説明を省略あるいは簡略化する。

本変形例の液体分溜装置２００において、超音波霧化装置１０、前処理装置ＷＤ、後処理装置ＨＴ、及び液体分離装置２２０のうちの駆動装置１５０と振動子１６０は、実施例１と同様である（図１参照）。

一方、本変形例の冷却器２４０は、具体的には、図４に示すように、直管部２４２に扁平な平面部２４２Ａを有する扁平型冷却管２４１を有する冷却器２４０を用い、平面部２４２Ａ同士、あるいは平面部２４２Ａと枠体２４６との間に、波形に屈曲させた波形冷却フィン２４５を嵌め込んだ形態のフィンコイル式蒸発器である。
扁平型冷却管２４１は、凹溝を有する２枚の板材を対向して合わせて、凹溝の底部で平面部２４２Ａを構成すると共に、凹溝部分で構成される空間を冷媒ＣＭの流路としている。また、波形冷却フィン２４５は、金属の板材を、多数のサイン波状に屈曲させたものである。

このようなフィンコイル式蒸発器からなる冷却器２４０内の空間は、波形冷却フィン２４５によって、略三角状の多数の流通路２４０Ｉに区画されている。
なお、この冷却器２４０も実施例１と同じく、駆動装置１５０によって駆動される。
また、実施例と同様、振動子１６０は、扁平型冷却管２４１のＵベンド２４３に溶接されている（図２参照）。

さて、振動子１６０を駆動回路ＰＷを用いて適宜の周波数で駆動することにより、その軸線１６０ＡＸ方向に沿う超音波振動ＵＳを生じさせる（図２参照）。これにより、冷却器２４０の扁平型冷却管２４１のＵベンド部２４３が加振される。

扁平冷却管２４１のＵベンド部２４３が加振されると、超音波振動はこの扁平冷却管２４１を伝わり、さらに、この扁平冷却管２４１に接している各々の波形冷却フィン２４５にも超音波振動が伝えられる。このため、図５に示すように、扁平冷却管２４１の直管部２４２に、図中矢印で示すように超音波振動ＢＵ３が生じる。また、波形冷却フィン２４５の各部にも、図中矢印で示すように超音波振動ＢＵ４が生じる。このような超音波振動ＢＵ３，ＢＵ４により、流通路２４０Ｉには、扁平型冷却管２４１の直管部２４２及び波形冷却フィン２４５から、それぞれ空中超音波ＡＵ２が放射される。この空中超音波ＡＵ２により、流通路２４０Ｉには、定在波音場ＳＳ２が形成される。

なお、本変形例においても、複数の冷媒回路を有している冷却器を用いたが、各扁平型冷却管２４１と波形冷却フィン２４５及び枠体２４６とは、機械的に強く結合しているので、１つの扁平型冷却管２４１を加振することで、波形冷却フィン２４５あるいは枠体２４６を通じて、他の扁平型冷却管にも超音波振動を伝え、これを超音波振動させることができる。また、振動子１６０の先端１６２Ｓと複数のＵベンド部２４３とを結ぶ連結具を介在させて、複数の扁平型冷却管２４１を同時に振動子１６０で加振するようにしても良い。

そこで、図４に示すように、冷却器２４０の各流通路２４０Ｉ内に、超音波霧化装置１０で発生させたミストＭＩを含む空気を通じて吹き込む。すると、実施例と同じく、ミストＭＩは、定在波音場ＳＳ２により振動させられ、互いに一体化し、落下して扁平型冷却管２４１の直管部２４２や波形冷却フィン２４５に付着することとなる。
かくして、実施例と同様、この液体回収装置２２０を適宜の方向に傾けておけば、回収容器１２４にミストＭＩを液化して得た液化回収液ＬＱ３を溜めることができる。

また、本変形例の液体回収装置２２０でも、冷却器２４０を駆動装置１５０で駆動することにより、ミストＭＩを含む空気を冷却することができる。このため、ミストＭＩがさらに凝集しやすくなるほか、空気中に蒸気の形で含まれていた物質も、冷却により飽和させることで、ミストＭＩとして凝縮させることができる。このため、冷却と定在波音場ＳＳ２によるミストＭＩの加振により、さらに効率よく、吹き込まれた空気から液化回収液ＬＱ３を分離回収することができる。

また、本変形例の液体回収装置２２０でも、波形冷却フィン２４５により、流通路２４０Ｉは、その奥行き方向（図４，図５において、紙面に垂直方向）の寸法に比して、その断面方向（図４，図５における紙面に平行な方向）の寸法が、小さくされている。
このため、波形冷却フィン２４５及び扁平型冷却管２４１の平面部２４２Ａから放射される空中超音波ＡＵ２の流通孔２４０Ｉ内での減衰は少なく、これらのすぐ近くを通るミストＭＩに強い空中超音波ＡＵ１を照射することができるから、ミストＭＩを大きく振動させることができる。このため、ミストＭＩを効率よく凝集させ、液化して回収することができる。また、各流通孔２４０Ｉは、断面方向寸法に比して奥行き寸法が大きいから、長い距離に亘って、繰り返しミストＭＩに空中超音波ＡＵ２を照射することができるから、さらに確実にミストＭＩを回収することができる。

かくして、この液体回収装置２２０においても、冷却器２４０の流通路２４０Ｉに導入されたミストＭＩを含んだ空気（気体）から、冷却と空中超音波により効率よくミストＭＩを回収し、空気とミストＭＩとを分離し、ミストＭＩから液化回収液ＬＱ３を回収することができる。

また、本変形例でも、振動子１６０を、冷却器２４０のうち、扁平型冷却管２４１のＵベンド部２４３に溶接したが、実施例と同じく、例えば、図２中に破線で示すように、枠体２４６の直辺部２４６Ａに振動子１６０を固着し、枠体２４６を通じて、超音波振動を扁平型冷却管２４１及び波形冷却フィン２４５に伝えるようにしても良い。

以上において、本発明を実施例及び変形例に即して説明したが、本発明は上記実施例等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上述の実施例及び変形例では、冷却器１４０，２４０として、いわゆるフィンコイル式蒸発器を用いた例を示したが、フィンを有さず金属管のみからなる蒸発器を用いることもできる。さらに他の形態の蒸発器や、水冷式などの冷却器を用いることもできる。また、通電によりジャンクション部分を冷却するペルチェ素子を用いることもできる。このペルチェ素子を用いれば、冷媒ＣＭやコンプレッサ／凝縮器１５１などは不要となる。
また、実施例及び変形例では、多数の流通路１４０Ｉ，２４０Ｉが形成された冷却器１４０，２４０を用いた例を示したが、流通路を１つ、あるいは数ヶ程度の複数有する冷却器について、超音波振動子を用いて加振し、定在波音場を形成しても良い。

実施例及び変形例に係る液体分溜装置の概要を示す説明図である。 実施例にかかる液体分溜装置のうち、液体回収装置の概要を示す説明図である。 実施例にかかる液体回収装置の冷却管及び冷却フィンの振動の様子を示す説明図である。 変形例にかかる液体回収装置の扁平冷却管及び波形フィンの構造を模式的に示す説明図である。 変形例にかかる液体回収装置の扁平冷却管及び波形フィンの振動の様子を示す説明図である。

符号の説明

１００，２００ 液体分離装置
１０ 超音波霧化装置（超音波霧化手段）
１１ 被処理液容器
１２ 霧化用超音波振動子
ＬＱ１ 被処理液
ＬＱ２ 処理済み被処理液
ＬＱ３ 液化回収液
ＭＩ ミスト（霧状の液滴、浮遊物質）
１２０，２２０ 液体回収装置
１２０Ｉ，２２０Ｉ 流通孔
１３０，２３０ 熱交換器
１４０，２４０ 冷却器
１４０Ｉ，２４０Ｉ 流通路
１４１，２４１ 冷却管（流通路部材、冷媒流通部材）
２４１ 扁平型冷却管
１４２，２４２ 直管部
２４２Ａ （扁平型冷却管の）平面部
１４３，２４３ Ｕベンド部
１４５，２４５ 冷却フィン（流通路部材、隔壁部材）
２４５ 波形冷却フィン
１４６，２４６ 枠体
１４６Ａ （枠体の）直辺部
ＣＭ 冷媒
ＢＵ１，ＢＵ２，ＢＵ３，ＢＵ４ 超音波振動
ＡＵ１，ＡＵ２ 空中超音波
ＳＳ１，ＳＳ２ 定在波音場
１５０ 駆動装置
１５１ コンプレッサ／凝縮器
１５２ サプライ管
１５３ 分配管
１５４ サクション管
１６０ ボルト締めランジュバン型振動子（超音波振動子）
１６０ＡＸ （ボルト締めランジュバン型振動子の）軸線
１６１ 本体部
１６２ ホーン
１６２Ｓ （ホーンの）先端
ＰＷ 駆動回路
ＵＳ 超音波振動

Claims (3)

1. 気体中に含まれる蒸気または気体中に浮遊する霧状の液滴を捕集して、液体を得る液体回収装置であって、
   上記気体を流通させる流通路を構成する流通路部材を含み、上記流通路に導かれた上記気体を冷却する冷却器と、
   上記冷却器を加振して、上記流通路部材の少なくとも一部に超音波振動を励起させて上記流通路に向かって空中超音波を放射させ上記流通路内に定在波音場を形成させる
   超音波振動子と、を備える
   液体回収装置。
2. 気体中に含まれる蒸気または気体中に浮遊する霧状の液滴を捕集して、液体を得る液体回収装置であって、
   内部に冷媒を循環させる冷媒流路部材、及び、
   上記冷媒流路部材の周囲に配置され、上記冷媒流路部材の周囲の空間を、上記気体を流通させる多数の流通路に区画する隔壁部材、を有し、
   多数の上記流通路にそれぞれ導かれた上記気体を冷却する冷却器と、
   超音波振動を発生する超音波振動子であって、
   上記冷却器を加振して、上記冷媒流通部材及び上記隔壁部材の少なくともいずれかに超音波振動を励起させて、上記多数の流通路の少なくともいずれかの流通路において、この流通路に向かって空中超音波を放射させ上記流通路内に定在波音場を形成させる
   超音波振動子と、を備える
   液体回収装置。
3. 超音波振動により被処理液を霧化して、前記霧状の液滴を放出する超音波霧化手段と、
   請求項１または請求項２に記載の液体回収装置と、を備える
   液体分溜装置。

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