JP5976325B2 - Separation device and separation method - Google Patents
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Description
本発明は、溶質を含む溶媒である溶液を、溶質と溶媒に分離する技術に関する。 The present invention relates to a technique for separating a solution, which is a solvent containing a solute, into a solute and a solvent.
例えば、バイオマスアルコール、酒、酒原料等のアルコール溶液は、溶媒である水と溶質であるアルコール(エタノール)を含む(両者の関係は入れ替わるときもあるが、ここでは便宜上このように記す。)。このようなアルコール溶液から、水とアルコールを分離したい場合がある。このような技術は、水の取出し、アルコールの濃縮など捉え方は複数通りあるが、化学的に見た場合には、単に溶質と溶媒が分離されているに過ぎない。
また、海水溶液(海水)は、他のミネラル分を度外視して大雑把にいえば、溶媒である水と溶質である塩化ナトリウムとを含む。このような海水から、水と塩化ナトリウムとを分離したい場合がある。この場合も、水の取出し、塩化ナトリウムの濃縮など捉え方は複数通りあるが、化学的に見た場合には、単に溶質と溶媒が分離されているに過ぎない。
アルコール溶液における水とアルコールの分離は、例えば醸造酒から蒸留酒を作る工程への置換に応用可能である。
また海水における水と塩化ナトリウムの分離は、食塩の製造、或いは海水の淡水化への応用が可能である。
このように、溶質を含む溶媒である溶液を、溶質と溶媒に分離する技術には、様々な用途がある。
溶質と溶媒を分離する技術は、古くから実用されており、様々な種類のものが知られている。そして、本願発明者は、以下のような、霧化を用いた溶質と溶媒の分離技術について研究を重ねている。
For example, an alcohol solution such as biomass alcohol, liquor, or a liquor raw material contains water as a solvent and alcohol as a solute (ethanol) (the relationship between the two may be interchanged, but is described here for convenience). There are cases where it is desired to separate water and alcohol from such an alcohol solution. Such techniques have multiple ways of capturing water, concentrating alcohol, and the like, but from a chemical standpoint, the solute and solvent are simply separated.
Further, the seawater solution (seawater) roughly includes other minerals and includes water as a solvent and sodium chloride as a solute. In some cases, it is desired to separate water and sodium chloride from such seawater. In this case as well, there are multiple ways of capturing water, concentration of sodium chloride, etc., but from a chemical point of view, the solute and solvent are simply separated.
Separation of water and alcohol in an alcohol solution can be applied to, for example, replacement of a brewed liquor with a process of making distilled liquor.
Separation of water and sodium chloride in seawater can be applied to manufacture of salt or desalination of seawater.
As described above, the technology for separating a solution, which is a solvent containing a solute, into a solute and a solvent has various uses.
A technique for separating a solute and a solvent has been practically used for a long time, and various types are known. And this inventor is researching about the separation technique of the solute and solvent using the atomization as follows.
その技術は、大雑把にいうと次のようなものである。
霧化を用いた分離技術では、溶質を含んだ溶媒である溶液を、スプレイ、超音波霧化、静電霧化等の適当な技術を用いて霧化する。すると、霧化されたことによって溶液の微粒子が多数生じる。
ところで、この溶液の微粒子には、大きさにバラつきがある。そして、各微粒子の大きさと、各微粒子における溶液の濃度(溶質と溶媒の比)には、相関関係がある。このような相関関係があることに気付いた発明者は、霧化によって生じた微粒子を、その大きさにより分級することにより、溶液中の溶質と溶媒を分離できるということに気が付いた。
実際、アルコール溶液の場合であれば、霧化によって生じた微粒子は、それが小さければ小さい程アルコールを多く含んでいる傾向があり、また、海水の場合であれば、霧化によって生じた微粒子は、それが大きければ大きい程塩化ナトリウムを多く含んでいる傾向があるということが、本願発明者の研究により判っている。
The technology is roughly as follows.
In the separation technique using atomization, a solution that is a solvent containing a solute is atomized using an appropriate technique such as spraying, ultrasonic atomization, electrostatic atomization, or the like. Then, many fine particles of the solution are generated by being atomized.
By the way, the fine particles of this solution vary in size. There is a correlation between the size of each fine particle and the concentration of the solution in each fine particle (ratio of solute to solvent). The inventor who realized that there is such a correlation realized that the solute and the solvent in the solution can be separated by classifying the fine particles generated by atomization according to the size.
In fact, in the case of an alcohol solution, the fine particles produced by atomization tend to contain more alcohol as it is smaller, and in the case of seawater, the fine particles produced by atomization are It has been found by the inventor's research that the larger the value, the more the sodium chloride tends to be contained.
霧化を用いたこの分離技術は、加熱を用いる蒸留等の技術に比較して消費エネルギーが小さいという理由から、特に、燃料用のバイオエタノール溶液の濃縮や、海水の淡水化などの大量の溶液を処理することが必要になる場合の分離技術に向いている。バイオエタノールの製造技術や海水の淡水化技術の発展が望まれているのは周知であり、もちろん他の用途もあることもあって、霧化による分離技術の早期の実用化が強く望まれている。 This separation technique using atomization consumes less energy than distillation and other techniques that use heating, so it is particularly useful for concentrating bioethanol solutions for fuels and large volumes of solutions such as seawater desalination. Suitable for separation technology when it is necessary to process. The development of bioethanol production technology and seawater desalination technology is well-known, and of course there are other uses, and there is a strong demand for early commercialization of atomization separation technology. Yes.
霧化による分離技術を実用化するために欠かせないのは、効率の向上である。
例えば、霧化による分離技術を用いる場合、溶液を霧化するときにエネルギーが消費される。この点、静電霧化技術は、溶液を霧化するときに消費されるエネルギーが小さいため、霧化による分離技術に応用するに向いている。
In order to put the atomization separation technology into practical use, improvement in efficiency is essential.
For example, when using a separation technique by atomization, energy is consumed when atomizing the solution. In this regard, the electrostatic atomization technique is suitable for application to the separation technique by atomization because the energy consumed when atomizing the solution is small.
しかしながら、従来の静電霧化技術で用いられている静電霧化装置にも解決すべき点がないとはいえない。
従来の静電霧化装置は、その下端が霧化の対象となる溶液に浸された中空で細い針状電極(キャピラリ)と、その針状電極との間に適当な電場を作る例えばリング状の対向電極とを備えており、毛細管現象により針状電極の内部を上がってきた溶液を、針状電極と対向電極との間の静電場で細かく切断することで、溶液を霧化して細かな溶液の微粒子を発生させるようになっている。
上述した従来の静電霧化装置は一定の機能を有しており、加湿器などに加えて、分離装置にも応用されている。
However, it cannot be said that the electrostatic atomization apparatus used in the conventional electrostatic atomization technique has no problem to be solved.
A conventional electrostatic atomizer is a ring-shaped device that creates an appropriate electric field between a hollow and thin needle-like electrode (capillary) whose lower end is immersed in a solution to be atomized and the needle-like electrode. The solution that has risen inside the needle electrode due to capillary action is finely cut by an electrostatic field between the needle electrode and the counter electrode, so that the solution is atomized and finely divided. It is designed to generate fine particles of the solution.
The conventional electrostatic atomizer described above has a certain function, and is applied to a separation device in addition to a humidifier.
しかしながら、従来の静電霧化装置は上述のように、中空の針状電極を用いてミストを発生させるので、単位時間あたりに発生させる溶液の微粒子の量をある程度以上に増やそうとするのであれば針状電極の数を増やすことが必要となる。実際そのような技術は、分離技術以外の分野では既に実用されているが、そうすることによって生じる静電霧化装置の製造についてのコストの上昇や、メンテナンスについてのコストの上昇が過大となりがちである。 However, since the conventional electrostatic atomizer generates mist using the hollow needle-like electrode as described above, if it is intended to increase the amount of fine particles of the solution generated per unit time to some extent or more. It is necessary to increase the number of needle electrodes. In fact, such technologies are already in practical use in fields other than separation technologies, but the resulting increase in costs for the production of electrostatic atomizers and the increase in maintenance costs tend to be excessive. is there.
本願発明は、静電霧化技術を用いた分離技術を、上述の如きコストの上昇を抑えられるように改良することをその課題とする。 This invention makes it the subject to improve the separation technique using an electrostatic atomization technique so that an increase in cost as described above can be suppressed.
以上の課題を解決するため、本願発明者は以下の発明を提案する。
本発明は以下に説明する第1発明と第2発明の2つの発明に大別される。
In order to solve the above problems, the present inventor proposes the following invention.
The present invention is roughly divided into two inventions, the first invention and the second invention described below.
まず、第1発明と第2発明の大枠での共通点について説明する。
第1発明、第2発明の分離装置はともに、溶質を含む溶媒である溶液を微細な微粒子にする静電霧化装置と、前記静電霧化装置で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第1溶液とするとともに、回収されなかった前記微粒子を通過させる分級器と、前記分級器で回収されなかった前記微粒子を回収して第2溶液とする回収槽と、を備えている、前記溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる分離装置である、という点で共通する。
大雑把に言えば、両発明で異なるのは静電霧化装置の構成である。
第1発明の静電霧化装置(以下、「第1静電霧化装置」と称する場合がある。)は、2次元状に広がる表面を持つ面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えており、前記面電極の前記表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶液で覆わせた状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記面電極を覆う前記溶液の表面の複数の部分から前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている。
他方、第2発明の静電霧化装置(以下、「第2静電霧化装置」と称する場合がある。)は、2次元状に広がる表面を持ち、且つ多数の孔を有する板状の面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えており、前記面電極の裏面側から前記孔を介して霧化の対象となる溶液の直径1mm〜0.01mmの液滴を前記面電極の前記表面付近に供給した状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記液滴からそれよりも小さな前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている。
第1発明、第2発明の場合ともに、面電極と対向電極の間の電位差は、例えば3kV〜50kV程度とすることができる。
なお、第1静電霧化装置、第2静電霧化装置は、本願の分離装置にのみにしか応用できるものではなく、それ単体で発明として成立し得るものでもある。
First, the common points of the first invention and the second invention will be described.
Both the separation device of the first invention and the second invention have an electrostatic atomizer that makes a solution, which is a solvent containing a solute, fine particles, and the size of the particles of the solution generated by the electrostatic atomizer. And collecting the fine particles larger than a predetermined standard to obtain a first solution, a classifier for passing the fine particles not collected, and collecting the fine particles not collected by the classifier A separation tank that is used to separate the solution into a solute and a solvent.
Roughly speaking, the difference between the two inventions is the configuration of the electrostatic atomizer.
The electrostatic atomizer of the first invention (hereinafter sometimes referred to as “first electrostatic atomizer”) has a predetermined gap between a surface electrode having a two-dimensional surface and the surface electrode. And an electric field between the surface electrode and the counter electrode in a state where the surface of the surface electrode is covered with a solution to be atomized in a thin film shape. The fine particles of the solution are generated from a plurality of portions on the surface of the solution covering the surface electrode.
On the other hand, the electrostatic atomizer of the second invention (hereinafter sometimes referred to as “second electrostatic atomizer”) has a plate-like shape having a two-dimensional surface and a large number of holes. A surface electrode, and a counter electrode that forms a predetermined electric field between the surface electrode, and the diameter of the solution to be atomized from the rear surface side of the surface electrode through the hole is 1 mm to 0 mm By forming an electric field between the surface electrode and the counter electrode with a .01 mm droplet supplied in the vicinity of the surface of the surface electrode, microparticles of the solution smaller than the droplet are generated from the droplet. It is like that.
In both cases of the first invention and the second invention, the potential difference between the surface electrode and the counter electrode can be, for example, about 3 kV to 50 kV.
Note that the first electrostatic atomizer and the second electrostatic atomizer can be applied only to the separation device of the present application, and can be realized as an invention alone.
上述のように従来の静電霧化装置は、中空の針状電極を備えており、またそれが常識であるとされていた。しかしながら本願発明者の研究により、中空の針状電極に代えて2次元状に広がる表面を持つ面電極を用いた場合であっても、面電極の表面を薄膜状とした溶液で覆わせ、面電極と対向電極との間に適当な電場を形成させた場合には、薄膜状の溶液から溶液の微粒子が生じることが確認できた。
しかもこのような構造を持つ第1静電霧化装置は中空の針状電極を多数設けることを要する従来の静電霧化装置と比較して工作が容易であるから、溶液の微粒子を多く生成する場合においても、製造についてのコストの上昇を抑えるのが容易であり、また細かな部品を少なくできるのでメンテナンスについてのコストの上昇も抑え易い。
したがって、第1静電霧化装置を静電霧化装置として有する第1発明の分離装置は、製造についてのコストの上昇と、メンテナンスについてのコストの上昇を抑え易い。
また、本願発明者の研究により、中空の針状電極に代えて2次元状に広がる表面を持つ面電極を用いた場合であっても、2次元状に広がる表面を持つ面電極の表面付近に溶液の液滴を供給し、面電極と対向電極との間に適当な電場を形成させた場合には、液滴が細かく分割され、溶液の微粒子が生じることが確認できた。
しかもこのような構造を持つ第2静電霧化装置は中空の針状電極を多数設けることを要する従来の静電霧化装置と比較して工作が容易であるから、溶液の微粒子を多く生成する場合においても、製造についてのコストの上昇を抑えるのが容易であり、また細かな部品を少なくできるのでメンテナンスについてのコストの上昇も抑え易い。
したがって、第2静電霧化装置を静電霧化装置として有する第1発明の分離装置は、製造についてのコストの上昇と、メンテナンスについてのコストの上昇を抑え易い。
なお、第2静電霧化装置における液滴は、中実であっても、中空(バブル)であっても構わない。例えばスプレイを用いれば中実の液滴を得られるし、溶液の中に散気装置を配することによれば中空の液滴を得られる。もちろんこれ以外の適宜の手段で液滴を生成することも可能である。
第1静電霧化装置、第2静電霧化装置はともに、その設計により、単位電力あたり、或いは単位面積あたりの溶液の微粒子の発生量も多くできる。
As described above, the conventional electrostatic atomizer is provided with a hollow needle electrode, and it has been considered common sense. However, according to the research of the present inventor, even when a surface electrode having a two-dimensional surface is used instead of a hollow needle electrode, the surface of the surface electrode is covered with a thin film solution, When an appropriate electric field was formed between the electrode and the counter electrode, it was confirmed that fine particles of the solution were generated from the thin film solution.
Moreover, since the first electrostatic atomizer having such a structure is easier to work than the conventional electrostatic atomizer that requires a large number of hollow needle-like electrodes, it produces a large amount of fine particles in the solution. Even in this case, it is easy to suppress an increase in manufacturing costs, and it is easy to suppress an increase in maintenance costs because the number of fine parts can be reduced.
Therefore, the separation device according to the first aspect of the present invention having the first electrostatic atomizer as the electrostatic atomizer can easily suppress an increase in manufacturing cost and an increase in maintenance cost.
Further, according to the research of the present inventor, even when a surface electrode having a two-dimensionally spreading surface is used instead of a hollow needle-like electrode, the surface electrode has a two-dimensionally spreading surface. It was confirmed that when droplets of the solution were supplied and an appropriate electric field was formed between the surface electrode and the counter electrode, the droplets were finely divided and fine particles of the solution were generated.
Moreover, the second electrostatic atomizer having such a structure is easier to work than conventional electrostatic atomizers that require a large number of hollow needle-like electrodes, and thus produces a large amount of solution fine particles. Even in this case, it is easy to suppress an increase in manufacturing costs, and it is easy to suppress an increase in maintenance costs because the number of fine parts can be reduced.
Therefore, the separation device according to the first aspect of the invention having the second electrostatic atomizer as the electrostatic atomizer can easily suppress an increase in manufacturing cost and an increase in maintenance cost.
The droplets in the second electrostatic atomizer may be solid or hollow (bubbles). For example, solid droplets can be obtained by using a spray, and hollow droplets can be obtained by arranging a diffuser in the solution. Of course, it is also possible to generate droplets by any other appropriate means.
Both the first electrostatic atomizer and the second electrostatic atomizer can increase the generation amount of solution fine particles per unit power or unit area by design.
本願の第1静電霧化装置における面電極は、上述のように、2次元状に広がる表面を持つ。これに対して対向電極は、線状、棒状、板状を含む面状など、適当な形状を取りうる。第2静電霧化装置でも同様である。
例えば対向電極は、2次元状に広がる表面を持つものであってもよい。対向電極を2次元状に広がる表面を持つものとすることにより、面電極の表面の広い範囲から安定して溶液の微粒子を生じさせ易くなる。この場合の前記対向電極は、前記面電極の表面のうち少なくとも前記溶液の微粒子を発生させることが予定された範囲と対向する2次元状に広がる表面を持っていてもよい。このようにすれば、面電極の表面のうちの溶液の微粒子を発生させることが予定された範囲において、対向電極との間で同じような条件の電位勾配を作ることが容易になるので、溶液の微粒子の発生を意図した通りに行い易くなる。なお、対向電極は、2次元状に広がる表面を持つ場合には、前記対向電極の前記表面は、前記面電極の前記表面と平行であっても良い(面電極の表面が曲面であれば、対向電極の表面も曲面となる。)。これも、対向電極と面電極の間の電位勾配を面電極の表面のうちの広い範囲(例えばすべての範囲、或いは面電極の表面のうちの溶液の微粒子を発生させることが予定された範囲)で一定にするに資する。
The surface electrode in the 1st electrostatic atomizer of this application has the surface which spreads in two dimensions as mentioned above. On the other hand, the counter electrode can take an appropriate shape such as a linear shape, a rod shape, or a planar shape including a plate shape. The same applies to the second electrostatic atomizer.
For example, the counter electrode may have a two-dimensional surface. By making the counter electrode have a two-dimensionally spreading surface, it becomes easy to stably generate fine particles of the solution from a wide range of the surface of the surface electrode. The counter electrode in this case may have a surface that spreads in a two-dimensional shape opposite to a range where at least the fine particles of the solution are planned to be generated, among the surfaces of the surface electrode. In this way, it is easy to create a potential gradient under the same conditions with the counter electrode in the range where the fine particles of the solution of the surface electrode are expected to be generated. The generation of fine particles is facilitated as intended. When the counter electrode has a two-dimensionally spreading surface, the surface of the counter electrode may be parallel to the surface of the surface electrode (if the surface of the surface electrode is a curved surface, The surface of the counter electrode is also curved.) This also causes the potential gradient between the counter electrode and the surface electrode to be in a wide range on the surface electrode surface (for example, the entire region or the range on the surface electrode surface where the fine particles of the solution are planned to be generated). To help make it constant.
第1静電霧化装置の面電極は、上述したように、2次元状に広がる表面を持つ。ここで2次元状に広がる表面は、平滑な面であってもよいし、凹凸があってもよいし、また孔が開いていたり、溝が切られていたり、メッシュ状のものとされていてもよい。全体として2次元状に広がっていれば足りる。また、2次元状に広がる表面は、平面であっても曲面であっても、また複数の平面、複数の曲面、或いは平面と曲面の組合せであってもよい。以上は第2静電霧化装置でも同様である。
また面電極の材質は、第2静電霧化装置の場合も含め、金属(例えば導電性を有する金属)を採用することができる。また、第1静電霧化装置の場合であれば、面電極は織布又は不織布であってもよい。なお、織布には編布(編み物)も含まれる。
面電極がメッシュ状である場合、或いはその材質が織布又は不織布である場合を除き、上述のように、面電極の表面を平滑面とすることができるが、その場合、面電極の表面には、高さ1mm以下の突起が多数設けられていてもよい。そうすることで、溶液は面電極の表面のうちの電位勾配がその周囲よりも特異的に大きくなる点である多数の突起の部分で効率的に溶液の微粒子となる。突起は例えば、直径1mm以下の粒子(例えば金属の粒子)を面電極の表面に固定することにより形成することができる。
As described above, the surface electrode of the first electrostatic atomizer has a two-dimensionally spreading surface. Here, the two-dimensional surface may be a smooth surface, or may have irregularities, and may be perforated, grooved, or mesh-shaped. Also good. It is sufficient if it spreads in two dimensions as a whole. The two-dimensional surface may be a flat surface or a curved surface, a plurality of flat surfaces, a plurality of curved surfaces, or a combination of a flat surface and a curved surface. The same applies to the second electrostatic atomizer.
Further, as the material of the surface electrode, a metal (for example, a metal having conductivity) can be adopted including the case of the second electrostatic atomizer. In the case of the first electrostatic atomizer, the surface electrode may be a woven fabric or a non-woven fabric. The woven fabric includes a knitted fabric (knitted fabric).
Unless the surface electrode is mesh-shaped or the material is woven or non-woven, the surface of the surface electrode can be a smooth surface as described above. May have a large number of protrusions having a height of 1 mm or less. By doing so, the solution efficiently becomes fine particles of the solution at the portions of the many protrusions, which are the points where the potential gradient on the surface of the surface electrode is specifically larger than the surroundings. The protrusion can be formed, for example, by fixing particles having a diameter of 1 mm or less (for example, metal particles) to the surface of the surface electrode.
前記面電極の表面には、疎水性又は親水性の材料による層が設けられていてもよい。こうすることにより、溶液が溶質と溶媒を含むものである場合に、生成される溶液の微粒子における溶液と溶媒の比をより変化させ易くなる。第2静電霧化装置の場合も同様である。
疎水性又は親水性の材料としては、例えば、フッ素樹脂を含む樹脂、アルミナ、セラミック、などを用いることができる。
また、疎水性又は親水性の材料による層は、面電極と対向電極とを絶縁しない程度の薄さである必要がある。
第1静電霧化装置において、溶液の微粒子における溶質と溶媒の比をより変化させられるのは、以下のような理由によると考えられる。例えば、疎水性の液体が疎水性の物質の表面に乗せられた場合その接触角は、一般に、親水性の物質の表面に乗せられた場合よりも小さくなる。ここで、ある表面(例えば、面電極の表面)上に薄膜状に広がった溶液の一部における溶質と溶媒の比率が、当該表面に対して濡れ性が小さくなるよう(より丸い液滴となり易い状態)になっていれば、その部分の溶液は他の部分よりもより溶液の微粒子になり易い。つまり、溶液に含まれる溶質と溶媒の一方と他方に濡れ性についての相違があり且つ溶液中の溶質と溶媒の比に僅かな偏りがある場合には、面電極の表面が疎水性又は親水性であると、面電極の表面を薄膜状に覆った溶液中の溶質と溶媒の比の偏りを強調したような状態で溶液の微粒子を生成することができる。
第2静電霧化装置の場合でも溶液の微粒子における溶質と溶媒の比をより変化させられるのは、以下のような理由によると考えられる。電極の表面に疎水性又は親水性の材料による層があると、上記孔の少なくとも当該層に対応する部分の内側は疎水性又は親水性の材料にて形成されることになる。第2静電霧化装置の場合には、面電極の裏面側から面電極に設けられた孔を介して霧化の対象となる溶液の直径0.001mm〜1mmの液滴を面電極の表面付近に供給し、面電極と対向電極の間に形成した電場により、その液滴を更に細かく分割して液滴から溶液の微粒子を生じさせる。ここで、上記孔の内側の少なくとも一部が疎水性又は親水性であると、そこを通過する液滴の濡れ性に応じて、液滴をある程度選択的に通過させられるようになる。これにより、発生させる溶液の微粒子が、溶媒或いは溶質のうちの所望のものをより多く含むようにできる。これを可能とするためには、孔の径がある程度小さい方がよく、例えば、その径を液滴の径の10倍から100倍程度とするのがよい。
A layer made of a hydrophobic or hydrophilic material may be provided on the surface of the surface electrode. By doing so, when the solution contains a solute and a solvent, the ratio of the solution to the solvent in the fine particles of the generated solution can be more easily changed. The same applies to the second electrostatic atomizer.
As the hydrophobic or hydrophilic material, for example, a resin containing a fluororesin, alumina, ceramic, or the like can be used.
The layer made of a hydrophobic or hydrophilic material needs to be thin enough not to insulate the surface electrode and the counter electrode.
In the first electrostatic atomizer, the ratio of the solute and the solvent in the fine particles of the solution can be changed more for the following reason. For example, when a hydrophobic liquid is placed on the surface of a hydrophobic substance, its contact angle is generally smaller than when it is placed on the surface of a hydrophilic substance. Here, the ratio of the solute and the solvent in a part of the solution spread like a thin film on a certain surface (for example, the surface of the surface electrode) is reduced in wettability with respect to the surface (more easily rounded droplets). In this state, the solution in that part is more likely to become fine particles of the solution than in the other part. That is, when there is a difference in wettability between one and the other of the solute and the solvent contained in the solution and there is a slight deviation in the ratio of the solute and the solvent in the solution, the surface of the surface electrode is hydrophobic or hydrophilic. If so, fine particles of the solution can be generated in such a state that the deviation of the ratio of the solute and the solvent in the solution covering the surface of the surface electrode in a thin film shape is emphasized.
Even in the case of the second electrostatic atomizer, the ratio of the solute and the solvent in the fine particles of the solution can be changed more for the following reason. When there is a layer made of a hydrophobic or hydrophilic material on the surface of the electrode, at least the inside of the hole corresponding to the layer is formed of a hydrophobic or hydrophilic material. In the case of the second electrostatic atomizer, droplets having a diameter of 0.001 mm to 1 mm of the solution to be atomized are applied to the surface of the surface electrode from the back surface side of the surface electrode through the holes provided in the surface electrode. By supplying an electric field in the vicinity and the electric field formed between the surface electrode and the counter electrode, the liquid droplet is further divided into fine particles of the solution from the liquid droplet. Here, when at least a part of the inside of the hole is hydrophobic or hydrophilic, the droplet can be selectively passed to some extent according to the wettability of the droplet passing therethrough. Thereby, the fine particles of the solution to be generated can contain more desired ones of the solvent or the solute. In order to make this possible, the diameter of the hole should be small to some extent. For example, the diameter should be about 10 to 100 times the diameter of the droplet.
第1静電霧化装置では、上述したように、霧化の対象となる溶液は、薄膜状に面電極の表面を覆う。溶液に面電極の表面をどのようにして覆わせるかは適宜選択すれば良い。
面電極の表面を薄膜状に覆う溶液は、霧化されて徐々に減っていきその厚さを徐々に減じていく。したがって面電極の表面には、最初に溶液を供給する他に、新たに溶液を供給してやる必要が生じる。新たな溶液の供給は連続的に行なってもバッチ的に行なっても良いが、大量の溶液の微粒子を低コストで得ようとするのであれば、装置の設計との兼ね合いとなるが、連続的に溶液を供給するのが望ましいと考えられる。
以下、溶液の面電極表面への新たな供給方法も含めて、溶液に面電極の表面を薄膜状に覆わせる方策について幾つか述べる。
In the first electrostatic atomizer, as described above, the solution to be atomized covers the surface of the surface electrode in a thin film shape. What is necessary is just to select suitably how the surface of a surface electrode is covered with a solution.
The solution covering the surface of the surface electrode in a thin film is atomized and gradually decreases, and the thickness is gradually decreased. Therefore, it is necessary to supply a new solution to the surface of the surface electrode in addition to supplying the solution first. The supply of a new solution may be performed continuously or batchwise. However, if it is desired to obtain a large amount of solution fine particles at a low cost, it is a balance with the design of the apparatus. It may be desirable to supply the solution.
Hereinafter, some measures for covering the surface of the surface electrode in the form of a thin film will be described, including a new method for supplying the solution to the surface of the surface electrode.
面電極がメッシュ状である場合には、メッシュ状の前記面電極の裏面側からメッシュ状の前記面電極の目を介して前記面電極の前記表面に前記溶液が供給されるようにすることができる。この場合、面電極の表面に供給された前記溶液が薄膜状となって前記面電極の前記表面を覆うようにする。例えばメッシュ状の面電極を溶液のプールの水面付近に水平に配置し、溶液のプールの水面高さを、面電極の表面を僅かに超える薄膜状の溶液の厚さが一定の範囲を保つように維持するが如きである。
この場合、対向電極は、面電極の表面の例えば全面に対向する、例えば面電極の表面と平行な表面を持つものであってもよい。
When the surface electrode is mesh-shaped, the solution may be supplied to the surface of the surface electrode from the back surface side of the mesh-shaped surface electrode through the mesh-shaped eye of the surface electrode. it can. In this case, the solution supplied to the surface of the surface electrode becomes a thin film so as to cover the surface of the surface electrode. For example, a mesh surface electrode is placed horizontally near the water surface of the solution pool, and the thickness of the thin film solution slightly exceeding the surface height of the solution pool is kept within a certain range. It is like this.
In this case, the counter electrode may have, for example, a surface parallel to the surface of the surface electrode, for example, facing the entire surface of the surface electrode.
面電極が織布又は不織布である場合には、織布又は不織布である前記面電極の裏面側から織布又は不織布の繊維の隙間を介して前記面電極の前記表面に前記溶液が供給されるようにすることができる。この場合、面電極の表面に供給された前記溶液が薄膜状となって前記面電極の前記表面を覆うようにする。例えば織布又は不織布の面電極を溶液のプールの水面付近に水平に配置し、溶液のプールの水面高さを面電極の裏面に触れる程度に維持するが如きである。こうすると織布又は不織布の表面は濡れるが、その程度でも面電極の表面に溶液が薄膜状に存在することに変わりはない。
この場合、対向電極は、面電極の表面の例えば全面に対向する、例えば面電極の表面と平行な表面を持つものであってもよい。
When the surface electrode is a woven fabric or a non-woven fabric, the solution is supplied to the surface of the surface electrode from the back surface side of the surface electrode, which is a woven fabric or a non-woven fabric, via a gap between fibers of the woven fabric or the non-woven fabric. Can be. In this case, the solution supplied to the surface of the surface electrode becomes a thin film so as to cover the surface of the surface electrode. For example, a woven or non-woven surface electrode is horizontally disposed near the water surface of the solution pool, and the water surface height of the solution pool is maintained so as to touch the back surface of the surface electrode. In this way, the surface of the woven or non-woven fabric is wetted, but the solution remains in the form of a thin film on the surface of the surface electrode to that extent.
In this case, the counter electrode may have, for example, a surface parallel to the surface of the surface electrode, for example, facing the entire surface of the surface electrode.
前記面電極の前記表面は水平であり、前記面電極の表面には前記面電極の前記表面に前記溶液を供給する多数の孔が設けられているとともに、前記孔から前記溶液が供給されることによって前記溶液が薄膜状となって前記面電極の前記表面を覆うようになっていてもよい。
例えば多数の孔の開いた面電極を、メッシュ状の面電極の場合と同様に、溶液のプールの水面付近に水平に配置し、溶液のプールの水面高さを面電極の表面を僅かに超える程度に維持するが如きである。或いは、上記孔のそれぞれに溶液供給用の管を接続し、面電極の表面を覆う薄膜状の溶液の厚さが一定の範囲を保つようにしてもよい。
この場合、対向電極は、面電極の表面の例えば全面に対向する、例えば面電極の表面と平行な表面を持つものであってもよい。
The surface of the surface electrode is horizontal, the surface of the surface electrode is provided with a number of holes for supplying the solution to the surface of the surface electrode, and the solution is supplied from the holes. The solution may be formed into a thin film to cover the surface of the surface electrode.
For example, as in the case of a mesh-shaped surface electrode, a surface electrode with a large number of holes is horizontally disposed near the surface of the solution pool, and the surface height of the solution pool is slightly higher than the surface of the surface electrode. It seems to keep to the extent. Alternatively, a solution supply tube may be connected to each of the holes so that the thickness of the thin film solution covering the surface of the surface electrode is kept within a certain range.
In this case, the counter electrode may have, for example, a surface parallel to the surface of the surface electrode, for example, facing the entire surface of the surface electrode.
前記面電極は、円筒形状であり、前記面電極の前記表面は円筒形状の前記面電極の外周面であるとすることができ、また、前記面電極は、水平な円筒形状の軸周りに回転するようにされ、且つその下方の外周面を前記溶液に浸からせるようにすることができる。この場合、前記面電極が回転することによって前記面電極の前記表面に付着した前記溶液が薄膜状となって前記面電極の前記表面を覆う。
この場合、対向電極は、面電極の表面の溶液に浸かっていない部分の例えば少なくとも一部に対向する、例えば面電極の表面と平行な曲面である表面を持つものであってもよい。
The surface electrode may have a cylindrical shape, and the surface of the surface electrode may be an outer peripheral surface of the cylindrical surface electrode, and the surface electrode may rotate around a horizontal cylindrical axis. In addition, the lower outer peripheral surface can be immersed in the solution. In this case, when the surface electrode rotates, the solution attached to the surface of the surface electrode becomes a thin film and covers the surface of the surface electrode.
In this case, the counter electrode may have, for example, a surface that is a curved surface parallel to the surface of the surface electrode, for example, facing at least a portion of the surface of the surface electrode not immersed in the solution.
前記面電極は、円筒形状であり、前記面電極の前記表面は円筒形状の前記面電極の内周面であるとすることができ、また、前記面電極は、水平な円筒形状の軸周りに回転するようにされ、且つその下方の内周面を前記溶液に浸からせるようにすることができる。この場合、前記面電極が回転することによって前記面電極の前記表面に付着した前記溶液が薄膜状となって前記面電極の前記表面を覆う。
この場合、対向電極は、軸の部分に配された線状、或いは棒状の電極とすることができる。或いは対向電極は、軸と同軸の筒状の部材の一部であって、面電極の表面の溶液に浸かっていない部分の例えば少なくとも一部に対向する、例えば面電極の表面と平行な曲面である表面を持つものであってもよい。
The surface electrode may be cylindrical, and the surface of the surface electrode may be an inner peripheral surface of the cylindrical surface electrode, and the surface electrode may be around a horizontal cylindrical axis. It can be made to rotate and the inner peripheral surface below can be immersed in the solution. In this case, when the surface electrode rotates, the solution attached to the surface of the surface electrode becomes a thin film and covers the surface of the surface electrode.
In this case, the counter electrode can be a linear or rod-like electrode arranged on the shaft portion. Alternatively, the counter electrode is a curved surface parallel to the surface of the surface electrode, for example, which is a part of a cylindrical member coaxial with the shaft and is opposed to, for example, at least a part of the surface electrode surface not immersed in the solution. It may have a certain surface.
前記面電極の前記表面に前記溶液を供給する手段と、前記面電極の前記表面に気体を送風する送風手段と、を備えており、前記面電極の前記表面に供給された前記溶液が前記気体の送風方向に薄膜状となって進行することで前記面電極の前記表面を覆うようになっていてもよい。
このようにすることで、簡単に面電極の表面を薄膜状の溶液で覆うことができるようになる。この場合、面電極の表面は水平であってもよい。
この場合の対向電極は、例えば、面電極の表面の例えば全面に対向し、例えば面電極の表面に平行な表面を持つものとすることができる。
また、前記面電極の前記表面に前記溶液を供給する手段、を備えているとともに、前記面電極の前記表面には傾斜が与えられており、前記面電極の前記表面に供給された前記溶液が重力により垂れることにより薄膜状となって進行することで前記面電極の前記表面を覆うようになっていてもよい。
簡単に面電極の表面を薄膜状の溶液で覆うことができるようになる上、溶液を進行させるためのエネルギーの投入も不要である。
この場合の対向電極は、例えば、面電極の表面の例えば全面に対向し、例えば面電極の表面に平行な表面を持つものとすることができる。
前記面電極は、水平に配された円板形状であり、前記面電極の前記表面は円板形状の前記面電極の上面であり、前記面電極は、円板形状の垂直な軸周りに回転するようにされているとともに、前記面電極の前記表面の回転の軸付近に前記溶液を供給する手段を備えており、前記面電極が回転することによって前記面電極の前記表面の回転の軸付近に供給された前記溶液が遠心力により薄膜状となって進行することで前記面電極の前記表面を覆うようになっていてもよい。
このようにすることで、簡単に面電極の表面を薄膜状の溶液で覆うことができるようになる。この場合、面電極の表面は水平であってもよい。
この場合の対向電極は、例えば、面電極の表面の例えば外側の一定の範囲(この範囲はリング状である)に対向し、例えば面電極の表面に平行な表面を持つものとすることができる。面電極の表面の外縁に近い部分の方が、薄膜状の溶液の厚さが一定に保たれやすいため、その部分から主に溶液の微粒子を生じさせるにはこのような対向電極を用いるのが好ましい。
前記面電極は、すべての部分で傾きが0以下で、その両端がそれぞれX軸とY軸に接している、直線、曲線又はその組合せである第1象限にある線分をY軸周りに回転させることによって生成される、その回転の軸を垂直とする上に凸の回転体形状であり、前記面電極の前記表面は回転体形状の前記面電極の外周面であり、前記面電極は、回転体形状の軸周りに回転するようにされているものとすることができる。この場合の静電霧化装置は、前記面電極の前記表面の回転の軸付近に前記溶液を供給する手段を備えており、前記面電極が回転することによって前記面電極の前記表面の回転の軸付近に供給された前記溶液が遠心力により薄膜状となって進行することで前記面電極の前記表面を覆うようになっていてもよい。
このようにすることで、簡単に面電極の表面を薄膜状の溶液で覆うことができるようになる。この場合、面電極の表面は水平な部分を含む場合もあるが、外側に向かう下り傾斜がある部分かを問わず、上に凸の面電極の外周面である面電極の表面を溶液は、とにかく外側に向かって進んで行くことになる。
この場合の対向電極は、例えば、面電極の表面の例えば全範囲に対向し、例えば面電極の表面に平行な表面を持つものとすることができる。
これら4つの例はいずれも、薄膜状の溶液の進行方向が決まっている。これらの場合、前記面電極の前記表面を平滑面とした上で、面電極の表面に、薄膜状となって進行する前記溶液の進行方向に沿う方向に深さ1mm以内の溝が設けられていてもよい。このような溝の存在により、薄膜状となって進行する溶液の進行を促進することができるようになる。
Means for supplying the solution to the surface of the surface electrode; and air blowing means for blowing gas to the surface of the surface electrode, wherein the solution supplied to the surface of the surface electrode is the gas. The surface of the surface electrode may be covered by proceeding as a thin film in the air blowing direction.
In this way, the surface of the surface electrode can be easily covered with a thin film solution. In this case, the surface of the surface electrode may be horizontal.
In this case, the counter electrode can be, for example, opposed to, for example, the entire surface of the surface electrode and have, for example, a surface parallel to the surface of the surface electrode.
And a means for supplying the solution to the surface of the surface electrode, the surface of the surface electrode is inclined, and the solution supplied to the surface of the surface electrode is The surface of the surface electrode may be covered by proceeding as a thin film by drooping due to gravity.
The surface of the surface electrode can be easily covered with a thin film solution, and it is not necessary to input energy for advancing the solution.
In this case, the counter electrode can be, for example, opposed to, for example, the entire surface of the surface electrode and have, for example, a surface parallel to the surface of the surface electrode.
The surface electrode has a disk shape arranged horizontally, the surface of the surface electrode is an upper surface of the disk-shaped surface electrode, and the surface electrode rotates around a disk-shaped vertical axis. And is provided with means for supplying the solution in the vicinity of the rotation axis of the surface of the surface electrode, and by rotating the surface electrode, in the vicinity of the rotation axis of the surface of the surface electrode The solution supplied to may be configured to cover the surface of the surface electrode by traveling in a thin film state by centrifugal force.
In this way, the surface of the surface electrode can be easily covered with a thin film solution. In this case, the surface of the surface electrode may be horizontal.
In this case, the counter electrode may be, for example, opposed to a certain range (for example, a ring shape) outside the surface of the surface electrode, and may have a surface parallel to the surface of the surface electrode, for example. . The portion closer to the outer edge of the surface electrode surface tends to keep the thickness of the thin film solution constant. Therefore, such a counter electrode is mainly used to generate solution fine particles mainly from the portion. preferable.
The surface electrode has a slope of 0 or less in all parts, and a line segment in the first quadrant, which is a straight line, a curve, or a combination thereof, whose both ends are in contact with the X axis and the Y axis, is rotated around the Y axis. The surface of the surface electrode is an outer peripheral surface of the surface electrode, and the surface electrode It can be configured to rotate around an axis of a rotating body. The electrostatic atomizer in this case includes means for supplying the solution near the rotation axis of the surface of the surface electrode, and the rotation of the surface of the surface electrode is caused by the rotation of the surface electrode. The solution supplied in the vicinity of the shaft may travel in the form of a thin film by centrifugal force so as to cover the surface of the surface electrode.
In this way, the surface of the surface electrode can be easily covered with a thin film solution. In this case, the surface of the surface electrode may include a horizontal portion, but regardless of whether the surface has a downward slope toward the outside, the solution on the surface of the surface electrode, which is the outer peripheral surface of the upwardly convex surface electrode, Anyway, it will go outward.
The counter electrode in this case may be, for example, opposed to the entire range of the surface of the surface electrode, for example, having a surface parallel to the surface of the surface electrode.
In all these four examples, the traveling direction of the thin film solution is determined. In these cases, after making the surface of the surface electrode a smooth surface, a groove having a depth of 1 mm or less is provided on the surface of the surface electrode in a direction along the traveling direction of the solution that proceeds in a thin film shape. May be. Due to the presence of such grooves, it is possible to promote the progress of the solution that proceeds as a thin film.
第1静電霧化装置では、薄膜状の溶液の厚さは、例えば、0.1mm〜2.0mmとすることができる。この範囲に薄膜状の溶液の厚さを保つと、溶液の微粒子を効率よく得られる。 In the first electrostatic atomizer, the thickness of the thin film solution can be set to 0.1 mm to 2.0 mm, for example. If the thickness of the thin film solution is kept within this range, fine particles of the solution can be obtained efficiently.
次に第2静電霧化装置について説明する。
第2静電霧化装置における前記面電極は、メッシュ状のものとされていてもよい。第2静電霧化装置における前記面電極は金属製であってもよい。
第2静電霧化装置における対向電極は第1静電霧化装置についての説明で述べた通りである。
Next, the second electrostatic atomizer will be described.
The surface electrode in the second electrostatic atomizer may be mesh-shaped. The surface electrode in the second electrostatic atomizer may be made of metal.
The counter electrode in the second electrostatic atomizer is as described in the description of the first electrostatic atomizer.
第1発明、第2発明ともに、回収槽はなくてもよい。第2溶液を回収する必要がない場合には以下のような構成を採用することができる。なお、他の部分については、以上で説明した第1発明、第2発明の場合と変わりはない。
第1発明の場合であれば、例えば、溶質を含む溶媒である溶液を微細な微粒子にする静電霧化装置と、前記静電霧化装置で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第1溶液とするとともに、回収されなかった前記微粒子を通過させる分級器と、を備えており、前記分級器で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出するようになっており、前記溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる分離装置であって、前記静電霧化装置は、2次元状に広がる表面を持つ面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えており、前記面電極の前記表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶液で覆わせた状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記面電極を覆う前記溶液の表面の複数の部分から前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている、分離装置となる。
第2発明の場合であれば、例えば、溶質を含む溶媒である溶液を微細な微粒子にする静電霧化装置と、前記静電霧化装置で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第1溶液とするとともに、回収されなかった前記微粒子を通過させる分級器と、を備えており、前記分級器で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出するようになっており、前記溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる分離装置であって、前記静電霧化装置は、2次元状に広がる表面を持ち、且つ多数の孔を有する板状の面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えており、前記面電極の裏面側から前記孔を介して霧化の対象となる溶液の直径0.001mm〜1mmの液滴を前記面電極の前記表面付近に供給した状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記液滴からそれよりも小さな前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている、分離装置となる。
In both the first and second inventions, there is no need to have a collection tank. When it is not necessary to collect the second solution, the following configuration can be employed. Other parts are the same as those of the first invention and the second invention described above.
In the case of the first invention, for example, an electrostatic atomizer that makes a solution containing a solute a fine fine particle, and fine particles of the solution generated by the electrostatic atomizer are classified according to the size. And collecting the fine particles larger than a predetermined standard to form a first solution and a classifier for passing the fine particles not collected, and the fine particles not collected by the classifier A separation device that is released into the environment and is used to separate the solution into a solute and a solvent, the electrostatic atomization device comprising a surface electrode having a two-dimensionally spreading surface; A counter electrode that forms a predetermined electric field between the surface electrode and the surface electrode in a state where the surface of the surface electrode is covered with a solution to be atomized as a thin film. Forming an electric field between an electrode and said counter electrode More, so that the resulting fine particles of the solution from the plurality of portions of the surface of the solution covering the surface electrode, the separator device.
In the case of the second invention, for example, an electrostatic atomizer that makes a solution, which is a solvent containing a solute, fine particles, and fine particles of the solution generated by the electrostatic atomizer are classified according to their sizes. And collecting the fine particles larger than a predetermined standard to form a first solution and a classifier for passing the fine particles not collected, and the fine particles not collected by the classifier A separation device that is released into the environment and is used to separate the solution into a solute and a solvent, the electrostatic atomization device having a two-dimensionally spreading surface, and a large number A plate-like surface electrode having a plurality of holes, and a counter electrode that forms a predetermined electric field between the surface electrodes, and an atomization target from the back surface side of the surface electrode through the holes A droplet with a diameter of 0.001 mm to 1 mm By forming an electric field between the surface electrode and the counter electrode in a state of being supplied near the surface of the recording electrode, fine particles of the solution smaller than the droplet are generated from the droplet. It becomes a separation device.
第1発明、第2発明の分離装置ともに、前記分級器と前記回収槽との間に、前記分級器で回収されなかった前記微粒子を通過させる、前記溶質を分解する触媒が充填された触媒塔を備えていてもよい。
回収槽がない場合には、触媒塔は分級器の後に設けられていればよい。
これは溶質が除去すべきものである場合に有用である。この効果については追って詳しく述べる。
In both the separation apparatus of the first invention and the second invention, a catalyst tower packed with a catalyst for decomposing the solute, allowing the fine particles not recovered by the classifier to pass between the classifier and the recovery tank. May be provided.
When there is no recovery tank, the catalyst tower may be provided after the classifier.
This is useful when the solute is to be removed. This effect will be described in detail later.
第1発明の分離装置と同様の効果を、例えば、2次元状に広がる表面を持つ面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えている静電霧化装置で、前記面電極の前記表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶質を含む溶媒である溶液で覆わせた状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記面電極を覆う前記溶液の表面の複数の部分から前記溶液の微粒子を生じさせる微粒子生成過程と、前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第1溶液とする分級過程と、前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を回収して第2溶液とする回収過程と、を含む分離方法(以下、「第1発明の分離方法」と称する場合がある。)でも得られる。
また、第2発明の分離装置と同様の効果を、例えば、2次元状に広がる表面を持ち、且つ多数の孔を有する板状の面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えている静電霧化装置で、前記面電極の裏面側から前記孔を介して霧化の対象となる溶質を含む溶媒である溶液の直径1mm〜0.01mmの液滴を前記面電極の前記表面付近に供給した状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記液滴からそれよりも小さな前記溶液の微粒子を生じさせる微粒子生成過程と、前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第1溶液とする分級過程と、前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を回収して第2溶液とする回収過程と、を含む分離方法(以下、「第2発明の分離方法」と称する場合がある。)でも得られる。
第1発明の分離方法、第2発明の分離方法の場合ともに、前記溶液の粘度は、0.01cP〜100cP程度とすることができる。このような粘度範囲であれば、溶液の微粒子を得やすい。
An electrostatic fog having the same effect as that of the separation device of the first invention, for example, a surface electrode having a two-dimensionally spreading surface and a counter electrode forming a predetermined electric field between the surface electrode Forming an electric field between the surface electrode and the counter electrode in a state in which the surface of the surface electrode is covered with a solution that is a solvent containing a solute to be atomized in the form of a thin film. A fine particle generation process for generating fine particles of the solution from a plurality of portions of the surface of the solution covering the surface electrode, and classifying the fine particles of the solution generated in the fine particle generation process according to the size, and a predetermined reference A separation method (hereinafter referred to as “the first solution”), which includes a classification process of collecting larger fine particles to form a first solution and a collection process of collecting the fine particles not collected in the classification process to form a second solution. Sometimes referred to as “1 separation method of the invention”. That.) Even obtained.
Further, the same effect as that of the separation device of the second invention can be obtained by, for example, forming a predetermined electric field between the surface electrode and a plate-like surface electrode having a two-dimensionally expanding surface and a large number of holes. A liquid having a diameter of 1 mm to 0.01 mm of a solution that is a solvent containing a solute to be atomized from the back side of the surface electrode through the hole. A fine particle generating process for generating fine particles of the solution smaller than the droplet from the droplet by forming an electric field between the surface electrode and the counter electrode in a state where the droplet is supplied near the surface of the surface electrode; The fine particles of the solution produced in the fine particle production process are classified according to their sizes, and the fine particles larger than a predetermined standard are collected to form a first solution, and the fine particles not collected in the classification process The fine particles are collected and the second solution A recovery process that, separation methods including (hereinafter, sometimes referred to as "method of separating the second invention".) Any obtained.
In both the separation method of the first invention and the separation method of the second invention, the viscosity of the solution can be about 0.01 cP to 100 cP. Within such a viscosity range, it is easy to obtain fine particles of the solution.
第1発明の分離方法、第2発明の分離方法ともに、前記第1溶液を前記溶液として、前記微粒子生成過程、前記分級過程、前記回収過程を一回以上繰り返して行うことができ、また、前記第2溶液を前記溶液として、前記微粒子生成過程、前記分級過程、前記回収過程を1回以上繰り返して行うことができる。
前者は、最終的に得られた第1溶液と第2溶液のうち第1溶液に着目した場合に、第1溶液で濃度が高くなる溶質を更に濃縮していきたい場合、或いは第2溶液で濃度が高くなる溶質を溶液から更に除去していきたい場合に有用である。上述の過程を例えば2回以上繰り返せば、繰り返しを多くする程更に効果が高まることは勿論である。
後者は、最終的に得られた第1溶液と第2溶液のうち第2溶液に着目した場合に、第2溶液で濃度が高くなる溶質を更に濃縮していきたい場合、或いは第1溶液で濃度が高くなる溶質を溶液から更に除去していきたい場合に有用である。上述の過程を例えば2回以上繰り返せば、繰り返しを多くする程更に効果が高まることは勿論である。
Both the separation method of the first invention and the separation method of the second invention can be carried out by repeating the fine particle production process, the classification process, and the recovery process one or more times using the first solution as the solution. Using the second solution as the solution, the fine particle generation process, the classification process, and the recovery process can be repeated one or more times.
In the former case, when focusing on the first solution of the first solution and the second solution finally obtained, the solute whose concentration is higher in the first solution is to be further concentrated, or in the second solution This is useful when it is desired to further remove solutes having higher concentrations from the solution. Of course, if the above-described process is repeated twice or more, for example, the effect is further increased as the number of repetitions is increased.
In the latter case, when focusing on the second solution of the first solution and the second solution finally obtained, the solute whose concentration is higher in the second solution is to be further concentrated, or the first solution This is useful when it is desired to further remove solutes having higher concentrations from the solution. Of course, if the above-described process is repeated twice or more, for example, the effect is further increased as the number of repetitions is increased.
溶液は、溶質と溶媒を含むのであれば目的に応じて適宜選択できるが、例えば、前記溶液を海水とすることができる。溶液が海水の場合、霧化によって生じた微粒子は、既に述べた通り、それが大きければ大きい程塩化ナトリウムを多く含んでいる傾向がある。したがって、海水を溶液とした場合、分級器で捉えられる大きな微粒子により多く塩分が移行するから、第1溶液は元の溶液よりも塩分濃度が上がり、第2溶液は塩分濃度が下がる。これは第1溶液に着目すれば塩分の濃縮に相当し、第2溶液に着目すれば海水の淡水化に相当する。もちろん必要があれば、上述したように、第1溶液又は第2溶液に対して、微粒子生成過程、分級過程、回収過程を繰り返せば良い。
海水を溶液とした場合、塩化ナトリウム以外の微量ミネラル分(例えばリチウム)を濃縮することも可能である。ただし、塩化ナトリウム以外の微量ミネラル分はその量が少ないため、微粒子生成過程、分級過程、回収過程は少なくとも2回は繰り返して濃縮する必要がある。
例えば、リチウムは、第2溶液に濃縮される。また、他の微量ミネラルも同様に第1溶液又は第2溶液に濃縮されるが、一般に、低原子量のミネラルは第2溶液側に、高分子量のミネラルは第1溶液側に移行することになる。
The solution can be appropriately selected according to the purpose as long as it contains a solute and a solvent. For example, the solution can be seawater. When the solution is seawater, the fine particles produced by atomization tend to contain more sodium chloride as it is larger, as already described. Therefore, when seawater is used as the solution, the salinity is transferred more by the large fine particles captured by the classifier, so the first solution has a higher salinity than the original solution, and the second solution has a lower salinity. If attention is paid to the first solution, this corresponds to the concentration of salt, and if attention is paid to the second solution, this corresponds to desalination of seawater. Of course, if necessary, as described above, the fine particle production process, classification process, and recovery process may be repeated for the first solution or the second solution.
When seawater is used as a solution, it is possible to concentrate a trace mineral (for example, lithium) other than sodium chloride. However, since the amount of trace minerals other than sodium chloride is small, it is necessary to concentrate the fine particle generation process, classification process, and recovery process at least twice.
For example, lithium is concentrated in the second solution. In addition, other trace minerals are similarly concentrated in the first solution or the second solution, but generally, the low atomic weight mineral moves to the second solution side, and the high molecular weight mineral moves to the first solution side. .
前記溶質は、水よりも低い蒸気圧を持つ不揮発性物質で、且つ前記溶媒は水である場合、前記溶質は前記第2溶液に濃縮する。微粒子生成過程、分級過程、回収過程を第2溶液について繰り返せば不揮発性物質の濃縮は進み、これら過程を第1溶液について繰り返せば水を主体とする第1溶液から不揮発性物質が除去されることになる。水よりも低い蒸気圧を持つ不揮発性物質の例としては、塩(えん)、アミノ酸、有機酸、界面活性剤、タンパク質の少なくとも一つを挙げることができる。
前記溶質は、水よりも高い蒸気圧を持つ揮発性物質で、且つ前記溶媒は水である場合、前記溶質は前記第1溶液に濃縮する。微粒子生成過程、分級過程、回収過程を第1溶液について繰り返せば揮発性物質の濃縮は進み、これら過程を第2溶液について繰り返せば水を主体とする第2溶液から揮発性物質が除去されることになる。水よりも高い蒸気圧を持つ不揮発性物質の例としては、炭化水素類、アルコール類、エステル類、エーテル類、アルデヒド類、ケトン類、カルボン酸類、アンモニア、これらを除くVOC(volatile organic compounds:揮発性有機化合物)の少なくとも一つを挙げることができる。
上述した揮発性物質、不揮発性物質は、溶液が廃水(工場廃水、家庭廃水であるを問わない。)である場合に溶液に含まれていることが多い。
溶液が不揮発性物質を含む場合には、微粒子生成過程、分級過程、回収過程を第1溶液について繰り返せば水を主体とする第1溶液から不揮発性物質を除去でき、溶液が揮発性物質を含む場合には、微粒子生成過程、分級過程、回収過程を第2溶液について繰り返せば水を主体とする第2溶液から揮発性物質を除去できる。これは本願発明の分離方法が汚水処理に応用できることを意味する。
When the solute is a non-volatile substance having a vapor pressure lower than that of water and the solvent is water, the solute concentrates in the second solution. If the fine particle generation process, classification process, and recovery process are repeated for the second solution, the concentration of the non-volatile substance proceeds. If these processes are repeated for the first solution, the non-volatile substance is removed from the first solution mainly composed of water. become. Examples of the non-volatile substance having a vapor pressure lower than that of water include at least one of a salt, an amino acid, an organic acid, a surfactant, and a protein.
When the solute is a volatile substance having a higher vapor pressure than water and the solvent is water, the solute concentrates in the first solution. Concentration of volatile substances proceeds if the fine particle generation process, classification process, and recovery process are repeated for the first solution, and volatile substances are removed from the second solution mainly composed of water if these processes are repeated for the second solution. become. Examples of non-volatile substances having a higher vapor pressure than water include hydrocarbons, alcohols, esters, ethers, aldehydes, ketones, carboxylic acids, ammonia, and VOC (volatile organic compounds: volatile) At least one of organic compounds).
The volatile substances and non-volatile substances described above are often contained in the solution when the solution is waste water (whether it is factory waste water or household waste water).
When the solution contains a nonvolatile substance, the nonvolatile substance can be removed from the first solution mainly composed of water by repeating the fine particle generation process, the classification process, and the recovery process for the first solution, and the solution contains a volatile substance. In some cases, volatile substances can be removed from the second solution mainly composed of water by repeating the fine particle generation process, classification process, and recovery process for the second solution. This means that the separation method of the present invention can be applied to sewage treatment.
溶液が不揮発性物質を含む場合、第1発明の分離方法、第2発明の分離方法はともに、前記分級過程と前記回収過程との間に、前記溶質を分解する触媒と前記分級過程で回収されなかった前記微粒子とを接触させて、前記分級過程で回収されなかった前記微粒子に含まれる溶質を分解する分解過程を含んでいてもよい。
特に汚水処理を目的とする場合には、第2溶液から溶質を除去するのが目的となる。特に溶質が不揮発性物質である溶液を霧化した場合、不揮発性物質はより大きな微粒子により多く移行するので、不揮発性物質を多く含む微粒子はその多くが分級器で捉えられるが、分級器を通過した小さな微粒子にも不揮発性物質は含まれている。したがって、この微粒子から触媒を用いて不揮発性物質を除去すれば、汚水処理の効果はより高まる。なお、触媒と接触する微粒子は分級器を通過する程度に小さく表面積が大きいので、触媒の効果が出やすい。
When the solution contains a non-volatile substance, the separation method of the first invention and the separation method of the second invention are both recovered by the catalyst for decomposing the solute and the classification process between the classification process and the recovery process. There may be included a decomposition process in which the fine particles that have not been contacted are brought into contact with each other to decompose solutes contained in the fine particles that have not been recovered in the classification process.
In particular, when the purpose is sewage treatment, the purpose is to remove the solute from the second solution. In particular, when a solution in which the solute is a non-volatile substance is atomized, the non-volatile substance migrates more to larger fine particles. Even the small particles contain non-volatile substances. Therefore, if a non-volatile substance is removed from the fine particles using a catalyst, the effect of sewage treatment is further enhanced. The fine particles that come into contact with the catalyst are small enough to pass through the classifier and have a large surface area.
第1発明の分離方法、第2発明の分離方法ともに、第2溶液は回収しなくてもよい。なお、他については、以上で説明した第1発明の分離方法、第2発明の分離方法の場合と変わりはない。
この場合、第1発明の分離方法は、例えば、2次元状に広がる表面を持つ面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えている静電霧化装置で、前記面電極の前記表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶質を含む溶媒である溶液で覆わせた状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記面電極を覆う前記溶液の表面の複数の部分から前記溶液の微粒子を生じさせる微粒子生成過程と、前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第1溶液とする分級過程と、前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出する放出過程と、を含む分離方法となる。
この場合、第2発明の分離方法は、例えば、2次元状に広がる表面を持ち、且つ多数の孔を有する板状の面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えている静電霧化装置で、前記面電極の裏面側から前記孔を介して霧化の対象となる溶質を含む溶媒である溶液の直径0.001mm〜1mmの液滴を前記面電極の前記表面付近に供給した状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記液滴からそれよりも小さな前記溶液の微粒子を生じさせる微粒子生成過程と、前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第1溶液とする分級過程と、前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出する放出過程と、を含む分離方法となる。
第2溶液は回収しない場合、第1発明の分離方法、第2発明の分離方法はともに、分級過程で回収されなかった微粒子を放出する前に、前記溶質を分解する触媒と前記分級過程で回収されなかった前記微粒子とを接触させて、前記分級過程で回収されなかった前記微粒子に含まれる溶質を分解する分解過程を実行するものとされていてもよい。
In both the separation method of the first invention and the separation method of the second invention, the second solution may not be recovered. Other than that, the separation method of the first invention and the separation method of the second invention described above are the same.
In this case, the separation method of the first invention includes, for example, an electrostatic atomization including a surface electrode having a two-dimensionally spreading surface and a counter electrode that forms a predetermined electric field between the surface electrode. By forming an electric field between the surface electrode and the counter electrode in a state where the surface of the surface electrode is covered with a solution that is a solvent containing a solute to be atomized in the form of a thin film. A fine particle generation process for generating fine particles of the solution from a plurality of portions of the surface of the solution covering the surface electrode, and the fine particles of the solution generated in the fine particle generation process are classified according to their sizes, and according to a predetermined standard The separation method includes a classification process of collecting the fine particles to form a first solution and a release process of releasing the fine particles not collected in the classification process into the environment.
In this case, the separation method according to the second aspect of the invention is, for example, a plate-like surface electrode having a two-dimensional surface and a large number of holes, and a counter electrode that forms a predetermined electric field between the surface electrodes. A droplet having a diameter of 0.001 mm to 1 mm of a solution that is a solvent containing a solute to be atomized from the back surface side of the surface electrode through the hole. A fine particle generating process for generating fine particles of the solution smaller than the liquid droplets by forming an electric field between the surface electrode and the counter electrode in a state of being supplied near the surface of the surface electrode; The fine particles of the solution produced in the production process are classified according to their sizes, and the fine particles larger than a predetermined standard are collected to form a first solution, and the fine particles not collected in the classification process are treated as an environment. Release process , A separation method, including.
When the second solution is not recovered, both the separation method of the first invention and the separation method of the second invention are recovered in the classification process with the catalyst for decomposing the solute before releasing the fine particles not recovered in the classification process. The decomposition process which decomposes | disassembles the solute contained in the said microparticles | fine-particles which were not collect | recovered in the said classification process by making it contact with the said microparticles | fine-particles which were not performed may be performed.
以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。
各実施形態の説明において重複する対象には同じ符号を付すこととし、重複する説明は場合により省略するものとする。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
In the description of each embodiment, the same reference numerals are given to the overlapping objects, and the overlapping description is omitted in some cases.
≪第1実施形態≫
第1実施形態の分離装置は、溶質を含む溶媒である溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる。溶液の詳細については追って説明する。
<< First Embodiment >>
The separation device of the first embodiment is used to separate a solution, which is a solvent containing a solute, into a solute and a solvent. Details of the solution will be described later.
図1に、本願の分離装置の全体構成を概略的に示す。
本願発明の分離装置は、図1に示すように、霧化室10、貯留槽11、分級器20、第1回収槽21、第2回収槽30を備えている。
霧化室10と貯留槽11、霧化室10と分級器20、分級器20と第1回収槽21、分級器20と第2回収槽30はそれぞれ、一般的な例えば金属製で例えば断面円形の管である接続管1A、1B、1C、及び1Dにて接続されている。
FIG. 1 schematically shows the overall configuration of the separation apparatus of the present application.
As shown in FIG. 1, the separation device of the present invention includes an
The
霧化室10は、溶液を微粒子にするための部屋であり、溶液を微細な微粒子にする静電霧化装置を収納している。静電霧化装置の構成については後述するが、霧化室10に収納されている静電霧化装置は1つである場合もあるし、複数である場合もある。霧化室10は、これには限られないがこの実施形態では金属製であり、気密に構成されている。
霧化室10では、また、溶液の微粒子の他、溶液が蒸発することによって気体が生成される。その結果、霧化室10に当初空気がなかったとしても、霧化室10では微粒子を含む気体が生成される。
貯留槽11は溶液を貯留するタンクであり、接続管1Aを介して適宜霧化室10に溶液を供給するようになっている。図示を省略するがそれに必要なポンプ等が適宜設けられている。
微粒子を含む気体は、霧化室10から、接続管1Bを経て分級器20に送られるようになっている。
The
In the
The
The gas containing fine particles is sent from the
分級器20は、霧化室10から送られてきた微粒子を含む気体に含まれる微粒子を分級するものである。この実施形態の分級器20は、霧化室10から送られてきた微粒子を含む気体に含まれた微粒子を、その大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな微粒子を回収するものとなっている。
分級器20は、微粒子の分級を行えるものであればどのようなものでも構わず、サイクロンを利用した分級器、メッシュデミスタ、波板等公知のものを用いることができるため、その詳細な説明は省略するが、この実施形態の分級器20はサイクロンを利用した分級器である。
分級器20は、また、液体を貯蔵できる第1回収槽21を備えている。この分級器20では、微粒子はその大きさにより分級され、ある基準よりも大きな微粒子は接続管1Cを介して第1回収槽21に送られ、公知の技術により液化されて第1回収槽21に貯められるようになっている。第1回収槽21で回収されたものが第1溶液である。
分級器20で捉えられず、第1回収槽21に向かわなかった微粒子及びそれを含む気体(つまり、即ち分級器20を通過した微粒子及びそれを含む気体)は、接続管1Dを介して、第2回収槽30に向かうようになっている。微粒子は第2回収槽30で公知の方法で液化され、第2回収槽30に貯まる。第2回収槽30で回収されたものが第2溶液である。
上述したように霧化室10では溶液が蒸発するので、相対的に霧化室10内の気圧は第2回収槽30よりも高くなる。したがって、分離装置全体で、霧化室10から第2回収槽30へ向かう気体の流れが生じる。微粒子はその気体の流れに乗って移動する。もっとも、気体の流れが不十分なのであれば、霧化室10の気圧を例えば空気を供給することで高めたり、第2回収槽30内の気圧を下げたり、霧化室10から第2回収槽30までの間に気体の流れを促進するブロアを設けたり適宜工夫することができるのは当業者には自明であろう。
The
Any
The
Fine particles that are not captured by the
As described above, since the solution evaporates in the
霧化室10内に設けられている静電霧化装置の構成について説明する。
以下に説明するように、この実施形態では以下幾つかの静電霧化装置を例示するが、この実施形態で説明するすべての静電霧化装置は、2次元状に広がる表面を持つ面電極と、面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えている。
各静電霧化装置は、面電極の表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶液で覆わせた状態で面電極と対向電極の間に電場を形成することにより、面電極を覆う溶液の表面の複数の部分から溶液の微粒子を生じさせるようになっている。
各静電霧化装置で異なるのは主に、面電極を薄膜状とした溶液で覆わせるための仕組である。
以下、具体的な静電霧化装置の例について説明する。
なお、霧化室10内に設ける静電霧化装置は、以下のいずれであっても構わず、また以下に説明する静電霧化装置が同種類であっても、異なる種類であっても複数設置されていても構わない。
The structure of the electrostatic atomizer provided in the
As will be described below, in this embodiment, several electrostatic atomizers are exemplified below, but all the electrostatic atomizers described in this embodiment are planar electrodes having a two-dimensional surface. And a counter electrode that forms a predetermined electric field with the surface electrode.
Each electrostatic atomizer covers the surface electrode by forming an electric field between the surface electrode and the counter electrode in a state where the surface of the surface electrode is covered with a solution to be atomized into a thin film. The fine particles of the solution are generated from a plurality of portions on the surface of the solution.
What is different between the electrostatic atomizers is mainly a mechanism for covering the surface electrode with a thin film solution.
Hereinafter, a specific example of the electrostatic atomizer will be described.
The electrostatic atomizer provided in the
<静電霧化装置の例1>
例1の静電霧化装置M1は、図2に示したようなものであり、いわば霧化室10の全体により構成されている。
図2中10Aは、霧化室10を囲む壁である。霧化室10の壁10Aは、この実施形態では、その内部に直方体の空間を作っている。
霧化室10の内部と連通するようにして、その床の部分に対応する壁10Aには管1Aが、その垂直な壁10Aには管1Bが、それぞれ接続されている。
<Example 1 of electrostatic atomizer>
The electrostatic atomizer M1 of Example 1 is as shown in FIG. 2, and is configured by the
In FIG. 2, 10 </ b> A is a wall surrounding the atomizing
The pipe 1A is connected to the
霧化室10の内部には、板状で矩形の面電極101がある。面電極101は水平に配されている。この実施形態では、面電極101の4辺がそれぞれ、壁10Aのうちの垂直な4つの面に図示を省略の適当な金具により固定されているが、面電極101の剛性が水平を保つには不足しているのであれば、適宜の位置で面電極101を支えることができる。
この実施形態の面電極101は、メッシュ状である。より詳細には、この実施形態の面電極101は、縦横に走る金属製のある程度の太さの針金を溶接して作られたファインメッシュである。ファインメッシュを作る針金の太さ、目の大きさ等は適当に決定することができる。メッシュ状の面電極101は他には、グレーチングであってもよい。
この実施形態の面電極101は、導電性の金属でできている。例えば、鉄、銅などにより面電極101を構成することができるが、後述するように溶液が海水の場合などは面電極101に腐食が生じやすい。それを避けるためには、腐食に強い金属、例えばステンレスで面電極101を構成すればよい。面電極101が金属である場合の素材については、他の例による静電霧化装置でも同様である。
また、面電極101は、少なくともその表面(面電極101の表面とは、後述する対向電極と対向する面を意味する。この実施形態では、面電極101の上側の面である。)が、疎水性又は親水性の層で覆われていてもよい。例1の静電霧化装置M1では、面電極101はその全面を疎水性又は親水性の層で覆われている。疎水性又は親水性の材料としては、例えば、フッ素樹脂を含む樹脂、アルミナ、セラミック、などを用いることができる。例えば、ファインメッシュの面電極101の全体を、フッ素樹脂や、アルミナでコーティングすることは容易である。なお、面電極101の少なくとも表面を疎水性又は親水性の層で覆っても良いことは、面電極101が織布又は不織布でできている場合を除き、他の例による静電霧化装置でも同様である。
Inside the
The
The
Further, the
霧化室10には、対向電極102が設けられている。対向電極102は、面電極101との間に所定の電場を形成するための電極である。それを可能とするために面電極101と対向電極102は、その途中で電源104に接続された導線103を介して結ばれている。電源104により、面電極101と対向電極102の間の電位差は、両者の間に形成される電界が、後述するように溶液を微粒子にすることが可能となる程度であればよい。そのときの面電極101と対向電極102の間の電位差は、例えば3kV〜50kV程度である。このとき、面電極101と対向電極102の距離は、1〜30cmとすることができる。これにより面電極101と対向電極102の間には静電場が形成されることになる。面電極101と対向電極102の間の静電場の向きは、いずれでも構わない。つまり、面電極101と対向電極102の電位はいずれが高くてもよい。以上説明した面電極101と対向電極102における電位差、電界の関係は、以下に説明する静電霧化装置でも同じである。つまり、面電極101と対向電極102には、面電極101の表面付近の電界がそこにある薄膜状の溶液から溶液の微粒子を生じさせられるようにする。
対向電極102は、線状、棒状など適当な形状を取ることができるが、この実施形態では板状となっており、且つまた必ずしもそうする必要はないが水平であり、その表面(対向電極102の表面とは、面電極101と対向する面を意味する。この実施形態では、対向電極102の下側の面である。)は、面電極101と平行になっている。必ずしもこの限りではないが、この実施形態による対向電極102は、矩形であり、且つ面電極101よりも一回り小さくなっている。
The
The
霧化室10の内部には、貯留槽11から管1Aを介して溶液Lが供給される。貯留槽11から供給された溶液Lは、蒸発して気体を生じる。その一方で、溶液Lは、その液面が面電極101の表面を僅かに超える程度を保つように調整される(図2では、理解の容易のため液面は面電極101の上面のかなり上に来ている。)。この調整は例えば、液面の位置を検出する適当なセンサにより液面の位置を監視するとともに、液面が下がって面電極101が露出した場合に貯留槽11から溶液Lを供給することにより達成することができる。溶液Lの面電極101の表面から液面までの距離、即ち薄膜状の溶液の厚さは、上述したように、図2では強調して描かれているが、実際には例えば、0.1mm〜2.0mm程度だけ面電極101の上側の面を超えるようになっている。つまり、この実施形態の面電極101は、厚さが0.1mm〜2.0mm程の薄膜状の溶液Lでその表面を覆われることになる。なお、面電極101を覆う薄膜状の溶液の厚さは、以下に説明する静電霧化装置でも0.1mm〜2.0mmの範囲に保たれるようになっている。
上述したように、面電極101と対向電極102との間には電界が生じている。面電極101の上(ただし、目の部分を除く)で薄膜状となっている溶液Lには、基本的にはその電界に応じて観念される電気力線の方向の力が働き、溶液の粘度が例えば100cP以下の場合には、細かな微粒子となる。このようにして溶液Lの微粒子が生成される。なお、溶液の粘度についてのこの条件は、以下に説明する他の静電霧化装置においても同様である。この実施形態では、面電極101のうち、目の部分を除くその表面の全面から溶液Lの微粒子が生じる。
溶液Lの微粒子、及び気体は管1Bを通って分級器20に向かうことになる。
The solution L is supplied into the
As described above, an electric field is generated between the
The fine particles and the gas of the solution L are directed to the
<静電霧化装置の例2>
例2の静電霧化装置は、概ね例1の静電霧化装置M1と同様の構成である。
異なるのは、面電極101である。
例2の静電霧化装置の面電極101は、例1の静電霧化装置M1の面電極101と同じ大きさの矩形であり、例1の静電霧化装置M1の面電極101と同じように壁10Aにその4辺を固定されている。また、少なくとも面電極101の上面である表面は平滑面となっており、水平である。面電極101の表面は、疎水性又は親水性の層で覆われていてもよい。平滑面を覆うのであれば、加工したセラミックによりその層を形成することも容易であろう。なお、疎水性又は親水性の層は面電極101の表面の全面を覆う必要はないが、例えば、薄膜状の溶液から溶液の微粒子を生じさせることを意図する部分(例えば、対向電極102の表面と対抗している面電極101の表面)に設けることができる。
例2の静電霧化装置の面電極101は、金属板であり、図3の平面図(A)、及びそのA−A断面図(B)に示した通り構成されている。この面電極101は、矩形であり、その一方の長辺近辺に、必ずしもこの限りではないが、複数の孔105が穿たれている。この実施形態の孔105は円形であるがこれには限られない。
溶液は、この孔105から僅かに面電極101の上側の面である表面に溢れるようになっている。孔105は面電極101の全面に穿たれており、あふれた溶液が面電極101の全面を薄膜状に覆うようになっていてもよいが、この実施形態では、図示せぬブロアによりa方向に面電極101の表面上を吹く風によって、孔105から溢れた溶液は、薄膜状になってa方向に移動し、面電極101の略全面を覆うようになっている。
また、その間隔がもっと細かくても広くても構わないが、この実施形態では、面電極101の表面に、各孔105の近辺から、面電極101の短辺と平行な方向、即ちブロアによって薄膜状の溶液が移動する方向に沿って、溝106が切られている。溝106の深さは例えば、1mm以下とされる。薄膜状となった溶液は、この溝106に助けられ、容易に面電極101上を移動できるようになるし薄膜状になり易くなる。
面電極101上に薄膜状に広がった溶液は、例1の静電霧化装置M1の場合と同様に、電界中で溶液の微粒子になる。
なお、図示を省略するが、面電極101の表面には例えば、直径1mm以下の例えば金属製の粒子を融着させるなどして、多数の突起が設けられていても構わない。そうすることにより、溶液が溶液の粒子になることを促進できる。
溶液の微粒子、及び気体は管1Bを通って分級器20に向かうことになる。
面電極101の表面を平滑面にできること、面電極101の表面を平滑面とした場合にはそこに突起を設けることができること、面電極101の表面を移動する溶液の方向が定まっているのであればその方向に沿って溝106を設けることができることは、面電極101が織布又は不織布でできている場合を除き、以下の静電霧化装置でも共通である。
<Example 2 of electrostatic atomizer>
The electrostatic atomizer of Example 2 has substantially the same configuration as that of the electrostatic atomizer M1 of Example 1.
The difference is the
The
The
The solution slightly overflows from the
Further, although the interval may be finer or wider, in this embodiment, a thin film is formed on the surface of the
The solution spread in a thin film shape on the
Although illustration is omitted, a large number of protrusions may be provided on the surface of the
The fine particles of the solution and the gas go to the
If the surface of the
<静電霧化装置の例3>
例3の静電霧化装置M3を図4の側面図に示す。
例3の静電霧化装置M3は霧化室10内に配置されるが、静電霧化装置M3は複数配置される場合もある。
例3の静電霧化装置M3も、面電極101と、対向電極102を備えている。
この実施形態の面電極101は、布製であり、織布(編み物含む。)又は不織布でできている。織布又は不織布を構成する繊維は、天然繊維、合成繊維のどちらでも構わない。また、金属繊維、カーボン繊維などの導通性を有するものであってもよい。
これには限られないが、この実施形態の面電極101は矩形である。面電極101は、その一辺を天井に接続して天井から吊り下げるなどの方法により、霧化室10の内部で適当な方法により吊り下げられている。
対向電極102は導電性の金属でできた金属板である。対向電極102は、適当な方法で霧化室10の床に立てられている。対向電極102は、面電極101と図外の導線で結ばれ、これも図外の電源により面電極101との間で所定の電場を形成するようになっている。この実施形態における対向電極102は、必ずしもその限りではないが、面電極101と同じ大きさの矩形であり、必ずしもその限りではないが、正面から見たら面電極101と対応するような状態で面電極101と平行に配されている。
面電極101の裏面側には、管1Aと接続された管107と、管107に取付けられた散布機108が配されている。散布機108は管1A、管107を介して貯留槽11から供給された溶液を裏面側から面電極101に散布するようになっている。散布された溶液は、面電極101に染み込み、織布又は不織布を構成する繊維の隙間を介して面電極101の表面の全面から染み出すようになっている。
<Example 3 of electrostatic atomizer>
The electrostatic atomizer M3 of Example 3 is shown in the side view of FIG.
Although the electrostatic atomizer M3 of Example 3 is arrange | positioned in the
The electrostatic atomizer M3 of Example 3 also includes a
The
Although not restricted to this, the
The
On the back side of the
面電極101の表面に滲み出た溶液は、織布又は不織布である面電極101を構成する繊維にまとわりついて薄膜状となる。面電極101上に薄膜状に広がった溶液は、例1の静電霧化装置M1の場合と同様に、溶液の微粒子になる。
溶液の微粒子、及び気体は管1Bを通って分級器20に向かうことになる。
なお、例3の静電霧化装置M3を稼働させると霧化室10の内部空間の床に溶液が滴り落ちる。例3の静電霧化装置M3を用いるのであれば霧化室10内に滴り落ちた溶液を回収するための適当な仕組みを設けるべきである。
The solution that has oozed out on the surface of the
The fine particles of the solution and the gas go to the
In addition, when the electrostatic atomizer M3 of Example 3 is operated, the solution drops on the floor of the internal space of the
面電極101である織布又は不織布を構成する繊維が導電性の繊維でない場合、面電極101の裏面側に面電極101と沿わせるように導電性のある金属の板や箔を貼り付け、これを導線と接続することも可能である。これにより面電極101と対向電極102との間に電場を形成しやすくなる。
この場合、織布又は不織布である面電極101にその裏面側から溶液を供給することが難しくなることが考えられる。その場合、例えば、金属の板や箔の適当な部分に孔、或いはスリットを空けておいたり、織布又は不織布の最上部に溶液を供給し、織布又は不織布である面電極101の中を垂れ落ちながら溶液が表面に滲み出るようにすることにより、面電極101の表面を薄膜状の溶液で覆わせることができるようになる。
When the fiber constituting the woven or non-woven fabric that is the
In this case, it may be difficult to supply the solution from the back side to the
<静電霧化装置の例4>
例4の静電霧化装置M4は、図5、6に示したようなものであり、例1の静電霧化装置M1と同様、いわば霧化室10の全体により構成されている。
霧化室10の壁10Aには管1Aと管1Bが接続されている。
例4の静電霧化装置M4は、いずれも板状の面電極101と、対向電極102を備えている。
例4の静電霧化装置M4における面電極101と対向電極102はいずれも、導電性を有する金属製であり、且つ矩形である。対向電極102の方が面電極101よりも一回り小さい。面電極101と対向電極102の対向する面は互いに平行であり、且つともに傾斜が与えられている。面電極101の表面には、溝106が切られている。溝106の方向は、面電極101の傾斜方向に沿う。溝106の深さは、例2の静電霧化装置の場合と同様1mm以下である。また、面電極101の表面には、例2の静電霧化装置の面電極101が備えていたのと同様の突起があってもよい。
また、この実施形態では、面電極101の短辺の一方の他方の短辺よりも相対的に高い位置にあるものの近辺には、管1Aから受取った溶液を散布する散布機108が当該短辺に沿って複数設けられている。散布機108は、この実施形態では、面電極101の短辺方向いっぱいに溶液を散布するようになっている。
例4の静電霧化装置M4の面電極101の表面には、図示せぬブロアにより、面電極101の傾斜の方向に沿う図中aの矢印で示した方向で空気が吹きつけられるようになっている。
<Example 4 of electrostatic atomizer>
The electrostatic atomizer M4 of Example 4 is as shown in FIGS. 5 and 6, and is configured by the whole of the
A tube 1A and a tube 1B are connected to the
The electrostatic atomizer M4 of Example 4 includes a plate-
The
In this embodiment, the
Air is blown onto the surface of the
例4の静電霧化装置M4では散布機108が散布した溶液が、面電極101の表面を面電極101の傾斜にしたがって垂れ落ちながら薄膜状に広がり薄くなっていく。溶液が薄膜状になることと、薄膜状となった溶液の移動とを溝106とブロアにより吹きつけられる空気が助ける。
面電極101と対向電極102との間には電界が生じている。面電極101の表面で薄膜状となっている溶液は、例1の静電霧化装置M1の場合と同様に、溶液の微粒子になる。
溶液の微粒子、及び気体は管1Bを通って分級器20に向かうことになる。
In the electrostatic atomizer M4 of Example 4, the solution sprayed by the
An electric field is generated between the
The fine particles of the solution and the gas go to the
<静電霧化装置の例5>
例5の静電霧化装置M5は、図7、8に示したようなものであり、例1の静電霧化装置M1と同様、いわば霧化室10の全体により構成されている。
霧化室10の壁10Aには管1Aと管1Bが接続されている。管1Aは壁10Aのうち床に接続されており、床には所定の深さの溶液Lが貯まるようになっている。
例5の静電霧化装置M5は、円筒形の面電極101と、面電極101の一部と対向する面電極101と平行な内側面を有する対向電極102を2組備えている。面電極101の円筒形の外側面が本願発明でいう表面となる。これには限られないが、面電極101と対向電極102の長さ(図7、8の奥行き方向の長さ)は一致している。面電極101と対向電極102は共に導電性を有する金属製である。
面電極101は軸109に、この実施形態では金属製の支持棒110を介して固定されている。軸109は図示を省略の所定の軸受にその両端を軸支されており、所定の動力により回転可能となっている。面電極101は、軸109の回転に従って、図7のbで示した矢印の方向に回転する。
面電極101の表面は平滑面である。面電極101の表面には多数の突起が設けられていても良い。また、面電極101の表面には疎水性又は親水性の層が設けられていてもよい。
面電極101と対向電極102は導線103を介して電源104に接続されており、両者の間には電場が形成されるようになっている。対向電極102と導線103の接続は一般的な方法でこれを行うことができるが、導線103と面電極101との接続は面電極101が回転していることを考慮してブラシ電極111によりこれを行なっている。なお、導線103の溶液Lに没している部分が絶縁されているのは言うまでもない。
<Example 5 of electrostatic atomizer>
The electrostatic atomizer M5 of Example 5 is as shown in FIGS. 7 and 8, and is constituted by the
A tube 1A and a tube 1B are connected to the
The electrostatic atomizer M5 of Example 5 includes two sets of a
The
The surface of the
The
上述のような面電極101が、図7中bの矢印の方向に回転すると、面電極101の内周面と外周面に溶液Lが薄膜状に付着する。面電極101の外周面に付着した薄膜状の溶液Lは、面電極101が回転して面電極101と対向電極102の間の電場が生じている部分に差し掛かると、例1の静電霧化装置M1の場合と同様に、溶液Lの微粒子になる。
溶液Lの微粒子、及び気体は管1Bを通って分級器20に向かうことになる。
なお、溶液Lの液面は、常に面電極101の下端が溶液Lに浸かるように、且つブラシ電極111を覆わないように、制御される。
When the
The fine particles and the gas of the solution L are directed to the
The liquid level of the solution L is controlled so that the lower end of the
<静電霧化装置の例6>
例6の静電霧化装置M6は、図9、10に示したようなものであり、例1の静電霧化装置M1と同様、いわば霧化室10の全体により構成されている。
霧化室10の壁10Aには管1Aと管1Bが接続されている。管1Aの構成、溶液Lの深さの制御については、例5の静電霧化装置M5の説明で述べたのと同様である。
例6の静電霧化装置M6は、例5の静電霧化装置M5と同様に、導電性を有する金属にて形成の円筒形の面電極101を2組備えている。面電極101の内側面が本願発明でいう表面となる。
面電極101は、軸を兼ねる、導電性を有する金属により形成の対向電極102に、支持棒110を介して固定されている。なお、支持棒110と、軸を兼ねる対向電極102の接続は、絶縁体で構成され且つリング状の部材である絶縁リング112を介して行なわれているので、支持棒110が導電性を有していても面電極101と対向電極102とが導通することはない。したがって、面電極101と対向電極102との間には後述のように電界が形成される。
対向電極102が軸受にその両端を軸支されて回転可能であり、その結果、面電極101が、図9のbで示した矢印の方向に回転するのは、例5の静電霧化装置M5と同様である。
面電極101の表面は平滑面である。面電極101の表面には多数の突起が設けられていても良い。また、面電極101の表面には疎水性又は親水性の層が設けられていてもよい。
面電極101と対向電極102は導線103を介して電源104に接続されており、両者の間には電場が形成されるようになっている。導線103と面電極101との接続は面電極101が回転していることを考慮してブラシ電極111によりこれを行なうことは例5の静電霧化装置M5と同様であるが、例6の静電霧化装置M6では軸を兼ねる対向電極102も回転していることを考慮して、対向電極102と導線103の接続もブラシ電極111にてこれを行っている。
<Example 6 of electrostatic atomizer>
The electrostatic atomizer M6 of Example 6 is as shown in FIGS. 9 and 10, and is configured by the whole of the
A tube 1A and a tube 1B are connected to the
Similarly to the electrostatic atomizer M5 of Example 5, the electrostatic atomizer M6 of Example 6 includes two sets of
The
The
The surface of the
The
上述のような面電極101が、図9中bの矢印の方向に回転すると、面電極101の内周面と外周面に溶液Lが薄膜状に付着する。面電極101の内周面に付着した薄膜状の溶液Lは、面電極101と対向電極102の間の電場により、例1の静電霧化装置M1の場合と同様に、溶液Lの微粒子になる。なお、面電極101の下方の部分ではそこに乗っている溶液の厚さが厚いので、この部分からは溶液Lの微粒子は事実上生じない。
溶液Lの微粒子、及び気体は管1Bを通って分級器20に向かうことになる。
なお、上述の例では対向電極102が軸を兼ねるようになっていたが、軸に対向電極102の機能を持たせず、軸とは別の電極を円筒形の面電極101の内部に配することも可能である。
When the
The fine particles and the gas of the solution L are directed to the
In the above example, the
<静電霧化装置の例7>
例7の静電霧化装置M7は、図11に示したようなものである。霧化室10内に複数の静電霧化装置M7が配されていてもよい。
静電霧化装置M7は、床から垂直に立てられた供給管113を備えている。供給管113は金属製の管であり、その下端に接続された管1Aを介して貯留槽11から溶液が矢印cで示したようにして供給される。供給管113の上端は開放されており、供給管113の上端からは溶液が溢れるようになっている。
供給管113には、その外側を囲むようにされた筒状の部材である回転管114が取付けられている。回転管114はこの実施形態では金属製であり、その内周面と供給管113の外周面の間は略隙間が生じないようになっている。回転管114は、その外周面で、所定の駆動装置と接続された回転体115と接続されており、回転体115の矢印dの方向の回転により矢印eの方向に回転するようになっている。
<Example 7 of electrostatic atomizer>
The electrostatic atomizer M7 of Example 7 is as shown in FIG. A plurality of electrostatic atomizers M <b> 7 may be arranged in the
The electrostatic atomizer M7 is provided with a supply pipe 113 that stands vertically from the floor. The supply pipe 113 is a metal pipe, and the solution is supplied from the
The supply pipe 113 is attached with a
そして、この静電霧化装置M7も面電極101と対向電極102を備えている。
面電極101は円板状であり、その上側の面である表面が水平であり、且つその中心に穿たれた孔の内周面を回転管114の外周面と固定されている。面電極101は、供給管113、回転管114と同軸であり、したがって、面電極101は、回転管114の回転に伴い、その中心を貫く垂直な線を軸として回転する。上述のように、供給管113の上端からは溶液が溢れる。溢れた溶液は供給管113の上面、回転管114の上面、回転管114の側面を伝い面電極101の表面に至り、遠心力により、面電極101の表面を半径方向に外側に向かって移動していく。このようにして、面電極101の表面に溶液が薄膜状に広がる。
面電極101の上側の表面は平滑面である。面電極101の表面には多数の突起が設けられていても良い。また、面電極101の表面には疎水性又は親水性の層が設けられていてもよい。また、図示を省略するが面電極101の表面には、その半径方向に沿う溝が複数本刻まれていてもよい。
他方、対向電極102は、面電極101から一定の距離を空けて、面電極101上に設けられている。対向電極102はこれには限られないが、導電性を持つ金属により形成されている。対向電極102はドーナツ状の円板である。対向電極102の外径は面電極101の外径と等しく、対向電極102の中心は平面視した場合、面電極101の中心と一致する。対向電極102の下側の面である表面は、面電極101の表面と平行である。
面電極101と対向電極102は、図示を省略の導線を介して電源に接続されており、両者の間には電場が形成されるようになっている。導線と面電極101との接続は面電極101が回転していることを考慮して、例えばブラシ電極を面電極101の側面や、或いは回転管114の外周面に当接させることでこれを行なう。
The electrostatic atomizer M7 also includes a
The
The upper surface of the
On the other hand, the
The
上述のような面電極101が、図11中のeの矢印の方向に回転すると、面電極101の表面を薄膜状となった溶液が覆う。薄膜状となった溶液が面電極101の表面を外側に向かって進行し、対向電極102の下に近づいて来ると、例1の静電霧化装置M1の場合と同様に、溶液Lの微粒子になる。なお、平面視した場合、対向電極102が、面電極101の外周よりの部分に対応して存在するものとされているのは、面電極101表面の薄膜状の溶液は、面電極101の外周部分に近い部分の方がその厚さが小さく、またその厚さが安定しており、溶液から溶液の微粒子を生じさせやすいことを考慮したものである。
溶液の微粒子、及び気体は管1Bを通って分級器20に向かうことになる。
なお、供給管113と、回転管114の上面は、面電極101の表面と面一であってもよい。また、溶液は必ずしも面電極101を回転させるための軸を兼ねる供給管113から供給する必要はなく、面電極101の上方から面電極101の表面の中心近くに供給することも可能である。
また、面電極101の外周からは溶液が下方に垂れ落ちる。霧化室10の例えば床には、この垂れ落ちた溶液を回収するための適当な仕組みを設けることが必要であろう。
When the
The fine particles of the solution and the gas go to the
Note that the upper surfaces of the supply tube 113 and the
Further, the solution hangs down from the outer periphery of the
<静電霧化装置の例8>
例8の静電霧化装置M8は、図12に示したようなものである。霧化室10内に複数の静電霧化装置M8が配されていてもよい。
例8の静電霧化装置M8は、例7の静電霧化装置M7と概ね同様の構造をしている。異なるのは面電極101の形状であり、また面電極101の形状の変更に伴ってその形状が変形された対向電極112の形状である。
例8の静電霧化装置M8は、例7の静電霧化装置M7と同様の供給管113、回転管114、回転体115を備えている。これらの動作は、静電霧化装置M7の場合と同様である。
面電極101は、円板状であった例7の静電霧化装置M7とは異なり円錐形である。もっとも、その上端が回転管114の縁に一致しているので、面電極101は、より正確に言えば、円錐形に近い円錐台形状である。面電極101はその中心に孔が穿たれ、その孔の内周面を回転管114の外周面に固定されている。面電極101の周囲はすべての部分で、外側に向かって傾斜する傾斜面となっている。
面電極101の傾斜面が、例8の静電霧化装置M8の面電極101の表面である。この面電極101の表面は平滑面である。面電極101の表面には多数の突起が設けられていても良い。また、面電極101の表面には疎水性又は親水性の層が設けられていてもよい。また、図示を省略するが面電極101の表面には、その半径方向に沿う溝が複数本刻まれていてもよい。
他方、対向電極102は、面電極101から一定の距離を空けて、面電極101上に設けられている。対向電極102はこれには限られないが、導電性を持つ金属により形成されている。対向電極102は円錐台の側面に沿う形状の板である。対向電極102の外径は面電極101の外径と等しく、対向電極102の中心は平面視した場合、面電極101の中心と一致する。対向電極102の下側の傾斜する面である表面は、面電極101の表面と平行である。
面電極101と対向電極102は、図示を省略の導線を介して電源に接続されており、両者の間には電場が形成されるようになっている。導線103と面電極101との接続は面電極101が回転していることを考慮して、例えばブラシ電極を面電極101の傾斜面の適当な部分や、或いは回転管114の外周面に当接させることでこれを行なう。
<Example 8 of electrostatic atomizer>
The electrostatic atomizer M8 of Example 8 is as shown in FIG. A plurality of electrostatic atomizers M8 may be disposed in the
The electrostatic atomizer M8 of Example 8 has substantially the same structure as the electrostatic atomizer M7 of Example 7. The difference is the shape of the
The electrostatic atomizer M8 of Example 8 includes the same supply pipe 113,
Unlike the electrostatic atomizer M7 of Example 7, which has a disk shape, the
The inclined surface of the
On the other hand, the
The
上述のような面電極101が、図12中のeの矢印の方向に回転すると、面電極101の表面を薄膜状となった溶液が覆う。薄膜状となった溶液が面電極101の表面を外側に向かって進行し、対向電極102の下に近づいて来ると、例1の静電霧化装置M1の場合と同様に、溶液Lの微粒子になる。
溶液の微粒子、及び気体は管1Bを通って分級器20に向かうことになる。
なお、溶液は必ずしも面電極101を回転させるための軸を兼ねる供給管113から供給する必要はなく、面電極101の上方から面電極101の表面の中心近くに供給してもよい。
また、面電極101の外周からは溶液が下方に垂れ落ちる。霧化室10の例えば床には、この垂れ落ちた溶液を回収するための適当な仕組みを設けることが必要であろう。
When the
The fine particles of the solution and the gas go to the
The solution does not necessarily have to be supplied from the supply pipe 113 that also serves as a shaft for rotating the
Further, the solution hangs down from the outer periphery of the
なお、面電極101は、回転体、より詳細には、すべての部分で傾きが0以下で、その両端がそれぞれX軸とY軸に接している、直線、曲線又はその組合せである第1象限にある線分をY軸周りに回転させることによって生成される回転体の形状をしていればよい。
例えば、上述の例による回転体は、図13の(a)に示した直線である線分を、Y軸周りに回転させて得られる回転体である。線分は直線である必要は必ずしもなく、図13の(b)に示したような曲線であってもよいし、図13の(c)、(d)に示したような曲線と直線の組合せでも良い。図13の(d)の線分には一部傾きが0の部分が含まれているが傾きが正の部分が含まれていないのであれば構わない。
Note that the
For example, the rotating body according to the above-described example is a rotating body obtained by rotating a line segment that is a straight line illustrated in FIG. 13A around the Y axis. The line segment is not necessarily a straight line, and may be a curve as shown in FIG. 13B or a combination of a curve and a straight line as shown in FIGS. 13C and 13D. But it ’s good. The line segment in (d) of FIG. 13 includes a part where the slope is 0, but it does not matter as long as it does not include a part where the slope is positive.
<静電霧化装置の例9>
例9の静電霧化装置M9は、以下のようなものである。
例9の静電霧化装置M9は、図14に示したようなものであり、いわば霧化室10の全体により構成されている。
静電霧化装置M9では、例1の静電霧化装置M1と同様に、霧化室10に管1Aと、管1Bがそれぞれ接続されている。
霧化室10の内部には、板状で矩形の面電極101がある。面電極101は水平に配されており、例1の静電霧化装置M1の場合と同様にその4辺を壁10Aに固定されている。
例9の静電霧化装置M9の面電極101は、例1の静電霧化装置M1の場合と同様にメッシュ状であっても構わないが、多数の孔116が穿たれた板となっている。面電極101の上側の面が表面であり、面電極101の表面は必ずしもこの限りではないが水平になっている。この実施形態の面電極101は、導電性の金属でできている。
面電極101の表面は、疎水性又は親水性の層で覆われていてもよい。孔116の径は、例えば、その径を液滴の径の10倍から100倍程度とするのがよい。この程度に小さな孔であれば、孔116を通過する液滴を、溶媒と溶質の比によりある程度選択することが可能となる。
<Example 9 of electrostatic atomizer>
The electrostatic atomizer M9 of Example 9 is as follows.
The electrostatic atomizer M9 of Example 9 is as shown in FIG. 14 and is configured by the
In the electrostatic atomizer M9, similarly to the electrostatic atomizer M1 of Example 1, the tube 1A and the tube 1B are connected to the
Inside the
The
The surface of the
霧化室10には、対向電極102が設けられている。対向電極102は、例1の静電霧化装置M1の場合と同様に板状に構成されている。面電極101と対向電極102は、導線103を介して電源104に接続されており、両者の間に所定の電位差が形成されるようになっている。これにより面電極101と対向電極102の間には静電場が形成されることになる。
The
霧化室10の内部には、貯留槽11から管1Aを介して溶液Lが供給される。溶液Lの液面は、例1の静電霧化装置M1とは異なり、面電極101の僅か下に保たれるようになっている。霧化室10の壁10Aのうち床を構成する部分には、複数の散気装置117が設けられており、気バブルを吹き出すようになっている。これにより、溶液Lの一部はバブル状になって液面Lから飛び出すようになっている。バブル状になって溶液Lの液面から飛び出した溶液は、孔116を介して面電極101の表面近くに位置することになる。そしてそこには、面電極101と対向電極102との間に存する電位差によって生じた電場がある。
バブルとなった溶液Lの厚さは非常に小さい。したがって、電場中にバブルとなって存在する溶液Lは、面電極101の表面に薄膜状になって乗っている場合と同様、電界により溶液Lの微粒子となる。
発生させられた溶液Lの微粒子、及び気体は管1Bを通って分級器20に向かうことになる。
The solution L is supplied into the
The thickness of the bubbled solution L is very small. Accordingly, the solution L present as bubbles in the electric field becomes fine particles of the solution L by the electric field, as in the case where the solution L is on the surface of the
The generated fine particles of the solution L and the gas go to the
静電霧化装置M9では、面電極101の下側に溶液Lがあり、溶液Lを散気装置117にてバブルにして面電極101の孔116を介して面電極101の表面側に至らせることとしていた。
しかしながら、例えば、図15に示したように、溶液は溶液を細かな液滴とするスプレイ118によって液滴にされ、その状態で面電極101の孔116を介して面電極101の表面側に至らせることもできる。もっとも、溶液を液滴にする手段はスプレイ118には限定されない。
液滴は、その直径が例えば0.001mm〜1mm程度の大きさである。この程度の大きさの液滴は、電極の上に薄膜状に広がった溶液と同様に、電界により更に細かく分割される。それにより、この場合にも、溶液の微粒子が生成されることになる。
In the electrostatic atomizer M <b> 9, the solution L is present on the lower side of the
However, for example, as shown in FIG. 15, the solution is made into droplets by a
The diameter of the droplet is, for example, about 0.001 mm to 1 mm. A droplet of this size is further finely divided by an electric field, like a solution spread in a thin film on an electrode. Thereby, also in this case, fine particles of the solution are generated.
以上のようにして、霧化室10では溶液の微粒子が形成され、それを含む気体は、分級器20に送られることになる。
As described above, fine particles of the solution are formed in the
次にこの分離装置の動作、使い方について説明する。
この分離装置では、上述のようにして、霧化室10で溶液の微粒子を形成し、また霧化室10内で生じた気体とともに、それを分級器20に送る。
霧化室10で生じた溶液の微粒子は、必ずしもこの限りではないが、大きさが1nm〜10μmの間で分布するようになっており、ばらつきが生じる。このばらつきは、正規分布状に生じるわけでなく、ある大きさの微粒子がその周囲の大きさの微粒子よりも明らかに多くなる。微粒子の大きさを横軸に、その大きさの微粒子の数を縦軸に取ったグラフを描いた場合、微粒子が特定の複数の大きさの場合に微粒子の数のピークが来て、そのピークを中心とした正規分布状のグラフを重ねあわせたようなグラフとなる。ピークの数は、一般に、2つから3つ程度となる。
Next, the operation and usage of this separation apparatus will be described.
In this separation apparatus, as described above, fine particles of the solution are formed in the
The fine particles of the solution generated in the
分級器20は、霧化室10から送られてきた微粒子を含む気体に含まれる微粒子のうち、所定の基準よりも大きな微粒子を回収する。この場合の所定の基準は、一般に、ピークの数が2つの場合には上述のピークの間に設けられる。これにより、両ピークに属する大きさの異なる一群の微粒子同士を概ね分けられることになる。
また、ピークが3つである場合には、一番微粒子の大きさが小さいピークと2番目に微粒子の大きさの小さいピークの間か、2番目に微粒子の大きさの小さいピークと一番微粒子の大きさが大きいピークの間に上述の基準を設けるのが通常である。ピークが4つ以上存在する場合にもこれに準ずる。
いずれにせよ、分級器20は、ある基準よりも大きな微粒子を捉え、それを接続管1Cを介して第1回収槽21に送る。第1回収槽21でその微粒子は液化され、第1溶液として第1回収槽21に貯められる。
The
Also, when there are three peaks, the peak between the smallest particle size and the second smallest particle size peak or the second smallest particle size and the first particle size It is usual to provide the above-mentioned standard between peaks having a large size. This also applies when there are four or more peaks.
In any case, the
分級器20で捉えられず、第1回収槽21に向かわなかった微粒子及びそれを含む気体は、第2回収槽30に向かう。微粒子は第2回収槽30で公知の方法で液化され、第2回収槽30に第2溶液として貯まる。
The fine particles that have not been captured by the
上述した通り、溶液の微粒子の大きさと各微粒子における溶液の濃度(溶質の割合)には相関関係がある。したがって、第1溶液と第2溶液は、どちらが溶質の濃度が高くなるかは溶質と溶媒の種類によることになるが、溶質の濃度が異なるものになる。
上述の第1溶液と第2溶液はともに、それを再び上述の溶液として更に上述の方法で分離を行うことができる。再度の分離は、1度ではなく、2度以上繰り返してもよい。
第1溶液を溶液とした場合には、分離を繰り返し行う度に第1溶液に生じる溶質の濃度の変化が更に促進され、第2溶液を溶液とした場合には、分離を繰り返し行う度に第2溶液に生じる溶質の濃度の変化が更に促進される。
As described above, there is a correlation between the size of the fine particles in the solution and the concentration of the solution (the ratio of the solute) in each fine particle. Therefore, which of the first solution and the second solution has a higher solute concentration depends on the kind of the solute and the solvent, but the solute concentration is different.
Both the first solution and the second solution described above can be further separated as described above using the above-described method. The separation may be repeated twice or more instead of once.
When the first solution is used as a solution, the change in the concentration of the solute generated in the first solution is further promoted each time separation is repeated. When the second solution is used as a solution, the change is repeated every time separation is performed. The change in the concentration of the solute occurring in the two solutions is further promoted.
以下、具体的に、様々な溶液を用いて上述の分離装置で分離を行った場合について言及する。 Hereinafter, the case where it isolate | separates with the above-mentioned separation apparatus specifically using various solutions is mentioned.
[溶液が海水の場合]
第1実施形態の分離装置では、溶液を海水とすることができる。
溶液が海水の場合、霧化によって生じた溶液の微粒子は、それが大きければ大きい程塩化ナトリウムを多く含んでいる傾向がある。したがって、海水を溶液とした場合、分級器で捉えられる大きな微粒子により多く塩分が移行する。結果として、第1溶液は元の溶液よりも塩分濃度が上がり、第2溶液は塩分濃度が下がる。これは第1溶液に着目すれば塩分の濃縮が生じていることに相当し、第2溶液に着目すれば海水の淡水化が生じていることに相当する。
淡水が不足している国や、離島などでは海水の淡水化技術が望まれるので、第2溶液に着目した海水の淡水化は大きな意味を持つ。
分離を一回行ったのみでは海水を飲用に用いられる程度に淡水化するに不足する場合には、第2溶液を溶液として上述の如き分離を繰り返せば良い。
他方、第1溶液を溶液として分離を行うと、特に分離を繰り返した場合には非常に濃い食塩水が得られる。この食塩水は、例えば食塩を作るための原料として用いることが可能である。不要なら第1溶液は廃棄してしまっても構わない。
[When the solution is seawater]
In the separation device of the first embodiment, the solution can be seawater.
When the solution is seawater, the fine particles of the solution produced by atomization tend to contain more sodium chloride as it is larger. Therefore, when seawater is used as a solution, a larger amount of salt is transferred to large fine particles captured by the classifier. As a result, the first solution has a higher salt concentration than the original solution, and the second solution has a lower salt concentration. If attention is paid to the first solution, this corresponds to the concentration of salt, and if attention is paid to the second solution, it corresponds to the desalination of seawater.
Since seawater desalination technology is desired in countries where fresh water is scarce or in remote islands, desalination of seawater focusing on the second solution has great significance.
When the separation is performed only once, it is insufficient to desalinate the seawater to the extent that it can be used for drinking, and the above-described separation may be repeated using the second solution as a solution.
On the other hand, when separation is performed using the first solution as a solution, a very concentrated saline solution is obtained particularly when the separation is repeated. This saline solution can be used as a raw material for making salt, for example. If unnecessary, the first solution may be discarded.
第2溶液を溶液として分離を2回以上繰り返せば第2溶液から塩化ナトリウムを除去できるのは上述した通りであるが、第2溶液には塩化ナトリウム以外の微量ミネラル分も凝縮する。淡水化の目的でなく、微量ミネラル分の凝縮の目的で、溶液を海水とする分離を行なってもよい。
塩化ナトリウム以外の微量ミネラルは、第1溶液を溶液として分離を2回以上繰り返すことによっても得られる。
微量ミネラル分の例としては、リチウム(イオン)を挙げることができる。リチウムイオンは第2溶液を溶液として繰り返し分離を行うことにより第2溶液に凝縮することが可能である。
他の微量ミネラル分も同様に第1溶液又は第2溶液に濃縮されるが、一般に、低原子量のミネラルは第2溶液側に、高分子量のミネラルは第1溶液側に移行することになる。
As described above, sodium chloride can be removed from the second solution by repeating the separation twice or more using the second solution as a solution. However, trace minerals other than sodium chloride are also condensed in the second solution. Separation using the solution as seawater may be performed not for desalination but for the purpose of condensing trace minerals.
Trace minerals other than sodium chloride can also be obtained by repeating the separation twice or more using the first solution as a solution.
Examples of trace minerals include lithium (ion). Lithium ions can be condensed into the second solution by repeatedly separating the second solution as a solution.
Other trace minerals are similarly concentrated in the first solution or the second solution, but generally, the low atomic weight mineral moves to the second solution side, and the high molecular weight mineral moves to the first solution side.
[溶液が不揮発性物質を含む場合]
溶液が、それに含まれる溶質が、水よりも低い蒸気圧を持つ不揮発性物質で、且つ溶媒が水である場合について説明する。このような溶液は、典型的には廃水である。水よりも低い蒸気圧を持つ不揮発性物質の例としては、塩(えん)、アミノ酸、有機酸、界面活性剤、タンパク質の少なくとも一つを挙げることができる。
溶質、溶媒が上記のような場合、霧化によって生じた溶液の微粒子は、それが小さければ小さい程溶質を多く含んでいる傾向がある。つまり、溶質は第2溶液に濃縮する。結果として、第1溶液は元の溶液よりも不揮発性物質である溶質の濃度が下がり、第2溶液では不揮発性物質である溶質の濃度が上がる。これは第1溶液に着目すれば不揮発性物質である溶質の除去が生じていることに相当し、第2溶液に着目すれば不揮発性物質である溶質の凝縮が生じていることに相当する。
第1溶液に着目すれば、分離を行なって得られた第1溶液は、少なくとも元の溶液に比べれば環境中への放出が向いたものとなる。第1溶液を環境中へ放出することに着目すれば、上記技術は汚水処理技術であると捉えることができる。
分離を一回行ったのみでは環境中に放出できる程度に第1溶液の汚染の程度が小さくなっていないのであれば、第1溶液を溶液として上述の如き分離を繰り返せば良い。
他方、第2溶液を溶液として分離を行うと、不揮発性物質が凝縮する。不揮発性物質の中に再度利用する価値のある物質が存在するのであれば、第2溶液をその物質を得るための材料として用いればよい。必要とあれば、第2溶液を溶液とした分離を更に1度以上繰り返すことができる。不要なら第2溶液は廃棄してしまっても構わない。
[When the solution contains non-volatile substances]
The case where the solution is a non-volatile substance having a vapor pressure lower than that of water and the solvent is water will be described. Such a solution is typically wastewater. Examples of the non-volatile substance having a vapor pressure lower than that of water include at least one of a salt, an amino acid, an organic acid, a surfactant, and a protein.
When the solute and the solvent are as described above, the fine particles of the solution generated by atomization tend to contain more solute as the size of the solution becomes smaller. That is, the solute concentrates in the second solution. As a result, the concentration of the solute that is a non-volatile substance in the first solution is lower than that in the original solution, and the concentration of the solute that is a non-volatile substance is increased in the second solution. If attention is paid to the first solution, this corresponds to the removal of the solute, which is a non-volatile substance. If attention is paid to the second solution, this corresponds to the condensation of the solute, which is a non-volatile substance.
Focusing on the first solution, the first solution obtained by performing the separation is more suitable for release into the environment than at least the original solution. If attention is paid to releasing the first solution into the environment, the above technique can be regarded as a sewage treatment technique.
If the degree of contamination of the first solution is not so small that it can be released into the environment by performing the separation once, the above-described separation may be repeated using the first solution as a solution.
On the other hand, when separation is performed using the second solution as a solution, the non-volatile substance is condensed. If a non-volatile substance is worth reusing, the second solution may be used as a material for obtaining the substance. If necessary, the separation using the second solution as a solution can be repeated once more. If unnecessary, the second solution may be discarded.
[溶液が揮発性物質を含む場合]
溶液が、それに含まれる溶質が、水よりも高い蒸気圧を持つ揮発性物質で、且つ溶媒が水である場合について説明する。このような溶液は、典型的には廃水である。水よりも高い蒸気圧を持つ揮発性物質の例としては、炭化水素類、アルコール類、エステル類、エーテル類、アルデヒド類、ケトン類、カルボン酸類、アンモニア、これらを除くVOCの少なくとも一つを挙げることができる。
溶質、溶媒が上記のような場合、霧化によって生じた溶液の微粒子は、それが大きければ大きい程溶質を多く含んでいる傾向がある。つまり、溶質は第1溶液に濃縮する。結果として、第2溶液では元の溶液よりも不揮発性物質である溶質の濃度が下がり、第1溶液では揮発性物質である溶質の濃度が上がる。これは第2溶液に着目すれば揮発性物質である溶質の除去が生じていることに相当し、第1溶液に着目すれば揮発性物質である溶質の凝縮が生じていることに相当する。
第2溶液に着目すれば、分離を行なって得られた第2溶液は、少なくとも元の溶液に比べれば環境中への放出が向いたものとなる。第2溶液を環境中へ放出することに着目すれば、上記技術は汚水処理技術であると捉えることができる。
分離を一回行ったのみでは環境中に放出できる程度に第2溶液の汚染の程度が小さくなっていないのであれば、第2溶液を溶液として上述の如き分離を繰り返せば良い。
他方、第1溶液を溶液として分離を行うと、揮発性物質が凝縮する。揮発性物質の中に再度利用する価値のある物質が存在するのであれば、第1溶液をその物質を得るための材料として用いればよい。必要とあれば、第1溶液を溶液とした分離を更に1度以上繰り返すことができる。不要なら第1溶液は廃棄してしまっても構わない。
[When the solution contains volatile substances]
The case where the solution is a volatile substance having a higher vapor pressure than water and the solvent is water will be described. Such a solution is typically wastewater. Examples of volatile substances having a higher vapor pressure than water include hydrocarbons, alcohols, esters, ethers, aldehydes, ketones, carboxylic acids, ammonia, and at least one of VOCs excluding these. be able to.
When the solute and the solvent are as described above, the fine particles of the solution generated by atomization tend to contain more solute as the size of the solution becomes larger. That is, the solute concentrates in the first solution. As a result, the concentration of the solute that is a non-volatile substance is lower in the second solution than the original solution, and the concentration of the solute that is a volatile substance is increased in the first solution. If attention is paid to the second solution, this corresponds to the removal of the solute, which is a volatile substance, and if the attention is paid to the first solution, it corresponds to the condensation of the solute, which is a volatile substance.
Focusing on the second solution, the second solution obtained by the separation is more suitable for release into the environment than at least the original solution. If attention is paid to releasing the second solution into the environment, the above technique can be regarded as a sewage treatment technique.
If the degree of contamination of the second solution is not so small that it can be released into the environment by performing the separation once, the above-described separation may be repeated using the second solution as a solution.
On the other hand, when the first solution is separated as a solution, volatile substances are condensed. If a volatile substance is worth reusing, the first solution may be used as a material for obtaining the substance. If necessary, the separation using the first solution as a solution can be repeated once more. If unnecessary, the first solution may be discarded.
≪第2実施形態≫
第2実施形態の分離装置は、図16に示されたようなものである。
第2実施形態の分離装置は、第1実施形態の分離装置と概ね同じような構造である。第2実施形態の分離装置が第1実施形態の分離装置と異なるのは、管1Dの途中に触媒塔40が設けられている、という点にある。その他の部分は、すべて第1実施形態の分離装置と同じである。
<< Second Embodiment >>
The separation device of the second embodiment is as shown in FIG.
The separation device of the second embodiment has a structure that is substantially the same as the separation device of the first embodiment. The separation device of the second embodiment is different from the separation device of the first embodiment in that a
触媒塔40は、分級器20を通過して第2回収槽30へ向かう溶液の微粒子を含む気体を通過させるようになっており、そこを通過する溶液の微粒子に含まれる溶質を分解する。それが可能なように触媒塔40には、例えば粒状の触媒が充填されている。触媒塔40は、そこを通過した化学物質のうちの目的となる化学物質を分解する公知の触媒塔を用いればよい。
The
第2実施形態の分離装置は、第1実施形態で説明した様々な溶液を分離の対象とすることができる。
ただし、第2実施形態の分離装置は、第2回収槽30へ向かう溶液の微粒子に含まれる溶質が、第2溶液から除去すべきものである場合に特に有用である。更にいえば、第2溶液の分離装置は、溶液の微粒子に含まれる溶質が第2溶液に移行しにくい(第1溶液により多く移行する)ものである場合に有用である。溶液に含まれる溶質が第2溶液に移行しにくいものである場合に、第2回収槽30へ向かう溶液の微粒子に触媒塔40を通過させれば、第2回収槽30で得られる第2溶液に含まれる溶質は益々小さくなり、これは第2溶液から溶質を除去するという目的に沿うからである。
特に、溶液が汚水である場合には、溶媒である水に含まれる溶質は除去すべきであるが、一般に、最終的に必要なのは溶質が除去された水である。上述のように溶質が不揮発性物質であり溶媒が水である溶液では第2溶液では溶質の量が減る。触媒塔を用いて溶質を更に減らせばその目的は促進されることになるから好ましい。つまり、第2実施形態の分離装置は、汚水処理、特に溶質が不揮発性物質であり溶媒が水である溶液を処理するのに向いている。
The separation device of the second embodiment can target various solutions described in the first embodiment.
However, the separation device of the second embodiment is particularly useful when the solute contained in the fine particles of the solution going to the
In particular, when the solution is sewage, the solute contained in the solvent water should be removed, but in general, what is ultimately required is water from which the solute has been removed. As described above, in the solution in which the solute is a non-volatile substance and the solvent is water, the amount of the solute is reduced in the second solution. It is preferable to further reduce the solute using a catalyst tower, since its purpose will be promoted. That is, the separation device of the second embodiment is suitable for sewage treatment, particularly for treating a solution in which the solute is a nonvolatile substance and the solvent is water.
≪第3実施形態≫
第3実施形態の分離装置は、図17に示されたようなものである。
第3実施形態の分離装置は、第1実施形態の分離装置と概ね同じような構造である。第3実施形態の分離装置が第1実施形態の分離装置と異なるのは、管1Dの末端に第2回収槽30がない、という点にある。その他の部分は、すべて第1実施形態の分離装置と同じである。
«Third embodiment»
The separation device of the third embodiment is as shown in FIG.
The separation device of the third embodiment has a structure that is substantially the same as the separation device of the first embodiment. The separation device of the third embodiment is different from the separation device of the first embodiment in that there is no
第3実施形態の分離装置では、分級器20を通過して、第1実施形態であれば第2回収槽30へ向かった溶液の微粒子を含む気体が、管1Dの末端からそのまま環境中へ放出される。第2溶液を回収する必要がない場合であれば、分離装置はこのような構造でよい。
例えば、溶液が海水であり、海水からの塩の取出しが目的なのであれば、より塩分の高くなった第1溶液を回収する必要はあるが、塩分濃度の低くなった、第1実施形態であれば第2溶液として回収された分級器20を通過した溶液の微粒子は回収の必要はない。このような場合に第3実施形態の分離装置を用いることができる。
なお、管1Dの途中或いは末端に、第2実施形態で説明した触媒塔を設けてもよい。
In the separation device according to the third embodiment, the gas containing the fine particles of the solution that has passed through the
For example, if the solution is seawater and the purpose is to remove salt from seawater, the first solution with higher salinity needs to be recovered, but the first embodiment has a lower salinity. For example, the fine particles of the solution that has passed through the
Note that the catalyst tower described in the second embodiment may be provided in the middle or at the end of the pipe 1D.
1A 管
1B 管
1C 管
10 霧化室
11 貯留槽
10A 壁
20 分級器
21 第1回収槽
30 第2回収槽
40 触媒塔
101 面電極
102 対向電極
1A
Claims (22)
前記静電霧化装置で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第1溶液とするとともに、回収されなかった前記微粒子を通過させる分級器と、
前記分級器で回収されなかった前記微粒子を回収して第2溶液とする回収槽と、
を備えており、
前記溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる分離装置であって、
前記静電霧化装置は、
2次元状に広がる表面を持つ面電極と、
前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、
を備えており、
前記面電極の前記表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶液で覆わせた状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記面電極を覆う前記溶液の表面の複数の部分から前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている、
分離装置。 An electrostatic atomizer that makes fine fine particles of a solution containing a solute; and
The fine particles of the solution generated by the electrostatic atomizer are classified according to their sizes, and the fine particles larger than a predetermined standard are collected to form a first solution, and the fine particles that have not been collected are allowed to pass through. And
A collection tank for collecting the fine particles not collected by the classifier to form a second solution;
With
A separation device used to separate the solution into a solute and a solvent,
The electrostatic atomizer is
A surface electrode having a two-dimensional surface;
A counter electrode that forms a predetermined electric field with the surface electrode;
With
By forming an electric field between the surface electrode and the counter electrode in a state where the surface of the surface electrode is covered with a solution to be atomized in a thin film shape, the solution of the solution covering the surface electrode To produce fine particles of the solution from a plurality of portions of the surface,
Separation device.
前記静電霧化装置で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第1溶液とするとともに、回収されなかった前記微粒子を通過させる分級器と、
前記分級器で回収されなかった前記微粒子を回収して第2溶液とする回収槽と、
を備えており、
前記溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる分離装置であって、
前記静電霧化装置は、
2次元状に広がる表面を持ち、且つ多数の孔を有する板状の面電極と、
前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、
を備えており、
前記面電極の裏面側から前記孔を介して霧化の対象となる溶液の直径0.001mm〜1mmの液滴を前記面電極の前記表面付近に供給した状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記液滴からそれよりも小さな前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている、
分離装置。 An electrostatic atomizer that makes fine fine particles of a solution containing a solute; and
The fine particles of the solution generated by the electrostatic atomizer are classified according to their sizes, and the fine particles larger than a predetermined standard are collected to form a first solution, and the fine particles that have not been collected are allowed to pass through. And
A collection tank for collecting the fine particles not collected by the classifier to form a second solution;
With
A separation device used to separate the solution into a solute and a solvent,
The electrostatic atomizer is
A plate-like surface electrode having a two-dimensional surface and a large number of holes;
A counter electrode that forms a predetermined electric field with the surface electrode;
With
A droplet having a diameter of 0.001 mm to 1 mm of the solution to be atomized is supplied to the vicinity of the surface of the surface electrode from the back surface side of the surface electrode through the hole. By forming an electric field in between, the droplets produce smaller particles of the solution,
Separation device.
請求項1又は2記載の分離装置。 A layer made of a hydrophobic or hydrophilic material is provided on the surface of the surface electrode.
The separation apparatus according to claim 1 or 2.
請求項1又は2記載の分離装置。 Between the classifier and the recovery tank, a catalyst tower filled with a catalyst for decomposing the solute that allows the fine particles not recovered by the classifier to pass therethrough is provided.
The separation apparatus according to claim 1 or 2.
前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第1溶液とする分級過程と、
前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を回収して第2溶液とする回収過程と、
を含む分離方法。 An electrostatic atomizer comprising: a surface electrode having a two-dimensionally extending surface; and a counter electrode that forms a predetermined electric field between the surface electrode. A plurality of surfaces of the solution covering the surface electrode are formed by forming an electric field between the surface electrode and the counter electrode in a state of being covered with a solution that is a solvent containing a solute to be atomized. A fine particle producing process for producing fine particles of the solution from a portion;
Classifying the fine particles of the solution produced in the fine particle production process according to the size, and collecting the fine particles larger than a predetermined standard to form a first solution; and
A recovery process of recovering the fine particles not recovered in the classification process to form a second solution;
Including separation method.
前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第1溶液とする分級過程と、
前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を回収して第2溶液とする回収過程と、
を含む分離方法。 An electrostatic atomizer comprising a plate-like surface electrode having a two-dimensional surface and a large number of holes, and a counter electrode that forms a predetermined electric field between the surface electrode, The surface in a state in which droplets having a diameter of 0.001 mm to 1 mm of a solution, which is a solvent containing a solute to be atomized, are supplied to the vicinity of the surface of the surface electrode from the back surface side of the surface electrode. A microparticle generation process for generating smaller microparticles of the solution from the droplets by forming an electric field between an electrode and the counter electrode;
Classifying the fine particles of the solution produced in the fine particle production process according to the size, and collecting the fine particles larger than a predetermined standard to form a first solution; and
A recovery process of recovering the fine particles not recovered in the classification process to form a second solution;
Including separation method.
請求項5又は6記載の分離方法。 Using the first solution as the solution, the fine particle generation process, the classification process, and the recovery process are repeated one or more times.
The separation method according to claim 5 or 6.
請求項5又は6記載の分離方法。 Using the second solution as the solution, the fine particle generation process, the classification process, and the recovery process are repeated one or more times.
The separation method according to claim 5 or 6.
請求項5又は6記載の分離方法。 The solution is sea water;
The separation method according to claim 5 or 6.
請求項9記載の分離方法。 Using the first solution as the solution, the fine particle generation process, the classification process, and the recovery process are repeated twice or more.
The separation method according to claim 9.
請求項9記載の分離方法。 The second solution is used as the solution, and the fine particle generation process, the classification process, and the recovery process are repeated twice or more.
The separation method according to claim 9.
前記溶質を前記第2溶液に濃縮させる、
請求項5又は6記載の分離方法。 The solute is a non-volatile substance having a lower vapor pressure than water, and the solvent is water;
Concentrating the solute in the second solution;
The separation method according to claim 5 or 6.
請求項12記載の分離方法。 The solute is at least one of a salt, an amino acid, an organic acid, a surfactant, and a protein.
The separation method according to claim 12.
前記溶質を前記第1溶液に濃縮させる、
請求項5又は6記載の分離方法。 The solute is a volatile substance having a higher vapor pressure than water, and the solvent is water;
Concentrating the solute into the first solution;
The separation method according to claim 5 or 6.
請求項14記載の分離方法。 The solute is at least one of hydrocarbons, alcohols, esters, ethers, aldehydes, ketones, carboxylic acids, ammonia, and VOC.
The separation method according to claim 14.
前記溶質を分解する触媒と前記分級過程で回収されなかった前記微粒子とを接触させて、前記前記分級過程で回収されなかった前記微粒子に含まれる溶質を分解する分解過程を含む、
請求項5、6、12又は14記載の分離方法。 Between the classification process and the recovery process,
Contacting the catalyst for decomposing the solute with the fine particles not recovered in the classification process, and decomposing the solute contained in the fine particles not recovered in the classification process,
The separation method according to claim 5, 6, 12 or 14.
請求項5、6、13又は14記載の分離方法。 The solution is waste water;
The separation method according to claim 5, 6, 13 or 14.
請求項5又は6記載の分離方法。 The viscosity of the solution is 0.01 to 100 cP.
The separation method according to claim 5 or 6.
前記静電霧化装置で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第1溶液とするとともに、回収されなかった前記微粒子を通過させる分級器と、
を備えており、
前記分級器で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出するようになっており、前記溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる分離装置であって、
前記静電霧化装置は、
2次元状に広がる表面を持つ面電極と、
前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、
を備えており、
前記面電極の前記表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶液で覆わせた状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記面電極を覆う前記溶液の表面の複数の部分から前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている、
分離装置。 An electrostatic atomizer that makes fine fine particles of a solution containing a solute; and
The fine particles of the solution generated by the electrostatic atomizer are classified according to their sizes, and the fine particles larger than a predetermined standard are collected to form a first solution, and the fine particles that have not been collected are allowed to pass through. And
With
The fine particles that have not been collected by the classifier are released into the environment, and are separation devices used to separate the solution into a solute and a solvent,
The electrostatic atomizer is
A surface electrode having a two-dimensional surface;
A counter electrode that forms a predetermined electric field with the surface electrode;
With
By forming an electric field between the surface electrode and the counter electrode in a state where the surface of the surface electrode is covered with a solution to be atomized in a thin film shape, the solution of the solution covering the surface electrode To produce fine particles of the solution from a plurality of portions of the surface,
Separation device.
前記静電霧化装置で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第1溶液とするとともに、回収されなかった前記微粒子を通過させる分級器と、
を備えており、
前記分級器で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出するようになっており、前記溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる分離装置であって、
前記静電霧化装置は、
2次元状に広がる表面を持ち、且つ多数の孔を有する板状の面電極と、
前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、
を備えており、
前記面電極の裏面側から前記孔を介して霧化の対象となる溶液の直径0.001mm〜1mmの液滴を前記面電極の前記表面付近に供給した状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記液滴からそれよりも小さな前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている、
分離装置。 An electrostatic atomizer that makes fine fine particles of a solution containing a solute; and
The fine particles of the solution generated by the electrostatic atomizer are classified according to their sizes, and the fine particles larger than a predetermined standard are collected to form a first solution, and the fine particles that have not been collected are allowed to pass through. And
With
The fine particles that have not been collected by the classifier are released into the environment, and are separation devices used to separate the solution into a solute and a solvent,
The electrostatic atomizer is
A plate-like surface electrode having a two-dimensional surface and a large number of holes;
A counter electrode that forms a predetermined electric field with the surface electrode;
With
A droplet having a diameter of 0.001 mm to 1 mm of the solution to be atomized is supplied to the vicinity of the surface of the surface electrode from the back surface side of the surface electrode through the hole. By forming an electric field in between, the droplets produce smaller particles of the solution,
Separation device.
前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第1溶液とする分級過程と、
前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出する放出過程と、
を含む分離方法。 An electrostatic atomizer comprising: a surface electrode having a two-dimensionally extending surface; and a counter electrode that forms a predetermined electric field between the surface electrode. A plurality of surfaces of the solution covering the surface electrode are formed by forming an electric field between the surface electrode and the counter electrode in a state of being covered with a solution that is a solvent containing a solute to be atomized. A fine particle producing process for producing fine particles of the solution from a portion;
Classifying the fine particles of the solution produced in the fine particle production process according to the size, and collecting the fine particles larger than a predetermined standard to form a first solution; and
A release process for releasing the fine particles not recovered in the classification process into the environment;
Including separation method.
前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第1溶液とする分級過程と、
前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出する放出過程と、
を含む分離方法。 An electrostatic atomizer comprising a plate-like surface electrode having a two-dimensional surface and a large number of holes, and a counter electrode that forms a predetermined electric field between the surface electrode, The surface in a state in which droplets having a diameter of 0.001 mm to 1 mm of a solution, which is a solvent containing a solute to be atomized, are supplied to the vicinity of the surface of the surface electrode from the back surface side of the surface electrode. A microparticle generation process for generating smaller microparticles of the solution from the droplets by forming an electric field between an electrode and the counter electrode;
Classifying the fine particles of the solution produced in the fine particle production process according to the size, and collecting the fine particles larger than a predetermined standard to form a first solution; and
A release process for releasing the fine particles not recovered in the classification process into the environment;
Including separation method.
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