JP6171019B2 - 懸濁液処理装置 - Google Patents
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Description
各実施の形態の懸濁液処理装置は、浄水の用途に好適な構成を有する。懸濁液処理装置による懸濁液処理ないし浄水処理として、工場排水などの懸濁液を、微粒子ないし固形物等を多く含む濃縮液と、それ以外の清澄液とに分離する。
図1〜図4等を用いて、本発明の実施の形態1の超音波を用いた懸濁液処理装置について説明する。実施の形態1の懸濁液処理装置1Aは、流路部30を構成する懸濁液処理部3Aに一対の振動子40が配置され、一対の振動子40が信号増幅器22を介して電気的に接続される。当該振動子40及び信号増幅器22による回路における自励振動により、流路部30の振動子40間に超音波による音場を発生する。当該音場において流路部30内の懸濁液51に含まれる固形物が捕捉され分離される。
図1は、実施の形態1の超音波を用いた懸濁液処理装置1Aを含むシステムの構成を示す。図1では、懸濁液処理装置1Aを使用して懸濁液を処理するシステムの構成例を示している。図1のシステム全体は、懸濁液処理装置1Aと、懸濁液槽11と、送液ポンプ14と、濃縮液槽12と、清澄液槽13とを含む構成である。
図2は、図1の懸濁液処理部3Aの構造及び流れ等をXZ断面で示す。懸濁液処理部3Aは、主に、流路部30を構成する管状構造体35Aと、流路部30の領域を挟んで設けられる一対の振動子40とを備える。流路部30の管状構造体35は、開口部として、供給口31、濃縮口32、及び排出口33が設けられる。
一対の振動子40である第1の振動子40a及び第2の振動子40bは、信号増幅器22を介して電気的に接続される。第1の振動子40a、第2の振動子40b、及び信号増幅器22は、流路部30を介在した回路を構成し、当該回路により自励振動が生じる。
図1の駆動制御部2は、スイッチ21と、信号増幅器22と、信号検出器23と、出力制御部24と各部を接続する配線とを含む回路の構成を有する。駆動制御部2は、例えば電子回路基板などで実装される。なお駆動制御部2は、図示しない電源部と接続され、電源部から信号増幅器22等に対して電力が供給される。
図3は、図2の懸濁液処理部3Aの振動子40による超音波に関する動作原理を含む懸濁液処理に関する説明図を示す。前述のように、スイッチ21のオン状態による一対の振動子40及び信号増幅器22による回路の自励振動により、電気信号E1,E2が流れると共に、第1の振動子40aと第2の振動子40bとの間の流路部30に超音波が発生し、当該超音波による強い音場が形成される。当該超音波による音場は、振動子40に固有の周波数に応じた定在波の音場である。
図4を用いて、実施の形態1の懸濁液処理装置1Aを用いた懸濁液処理における処理性能及び効果等について説明する。図4は、実施の形態1の懸濁液処理装置1Aによる懸濁液処理の効果を比較例との対比で示し、実施の形態1及び比較例により懸濁液のサンプル液を処理した結果として排出液の濁度で評価した結果を示す。401は、実施の形態1に対する比較例の懸濁液処理装置による結果を示す。402は、実施の形態1の懸濁液処理装置1Aによる結果を示す。図4の縦軸は、清澄液53に対応する排出液のサンプル液の濁度を表す。
実施の形態1は、以下のような変形例が可能である。
次に、図5〜図7を用いて、本発明の実施の形態2の超音波を用いた懸濁液処理装置について説明する。図5は、実施の形態2の懸濁液処理装置1Bを含むシステムの構成を示す。実施の形態2の懸濁液処理装置1Bは、実施の形態1の懸濁液処理装置1Aに対して主に異なる構成要素として、懸濁液処理部3Bを有する。懸濁液処理部3B以外はほぼ同様の構成を有する。
次に、図8〜図9を用いて、本発明の実施の形態2の超音波を用いた懸濁液処理装置について説明する。実施の形態2は、実施の形態1に対して主に異なる構成要素として、懸濁液処理部3Cを有する。
以上説明したように、各実施の形態の懸濁液処理装置によれば、懸濁液処理の性能を確保しつつ、駆動時の消費電力を低減することができる。
Claims (12)
- 懸濁液が流れる流路部が構成される懸濁液処理部と、
前記懸濁液処理部を駆動する駆動部と、
を備え、
前記懸濁液処理部は、前記流路部の少なくとも一部の領域を挟むように、第1の振動子及び第2の振動子を含む2つ以上の振動子が設けられ、
前記駆動部は、信号増幅部を含み、
前記第2の振動子と前記信号増幅部の入力部とが、電気的に接続され、前記第1の振動子と前記信号増幅部の出力部とが、電気的に接続されることによって、前記第1の振動子と前記第2の振動子と前記信号増幅部とを含んで構成された回路において自励振動が生じ、前記回路に外部からの波形信号の入力が無い状態で前記回路に前記自励振動による電気信号が流れて前記信号増幅部で前記電気信号の増幅が繰り返されることにより、前記一部の領域に、超音波を発生させ、発生した前記超音波が、前記一部の領域で、前記懸濁液から微粒子または固形物を分離する処理を行い、
前記駆動部は、前記回路における前記第1の振動子及び第2の振動子と前記信号増幅部との電気的な接続をオン状態とオフ状態とで切り替えるスイッチを有し、前記オン状態では前記回路に外部からの波形信号の入力が無い状態で前記回路に前記自励振動による電気信号が流れる、
懸濁液処理装置。 - 請求項1記載の懸濁液処理装置において、
前記分離する処理は、前記超音波が、前記懸濁液中の微粒子または固形物を捕捉することによって分離を実現する、懸濁液処理装置。 - 請求項1記載の懸濁液処理装置において、
前記懸濁液に含まれる微粒子または固形物は、前記超音波によって形成される音場の腹と節の間隔よりも小さいものである、懸濁液処理装置。 - 請求項1記載の懸濁液処理装置において、
前記駆動部は、前記信号増幅部による前記第1の振動子へ入力する電気信号の大きさを制限する出力制御部を有する、懸濁液処理装置。 - 請求項1記載の懸濁液処理装置において、
前記駆動部は、前記信号増幅部による前記第1の振動子へ入力する電気信号を検出する信号検出部を有する、懸濁液処理装置。 - 請求項1記載の懸濁液処理装置において、
前記流路部を構成する構造体の面の内側または外側において、前記第1の振動子の振動面と前記第2の振動子の振動面とが平行に対向する配置で設けられ、
前記第1の振動子は、前記信号増幅部からの電気信号を振動面から超音波に変換して前記流路部の領域内へ放射し、
前記第2の振動子は、前記流路部の領域内からの超音波を振動面で受けて電気信号に変換して前記信号増幅部へ出力する、懸濁液処理装置。 - 請求項1記載の懸濁液処理装置において、
前記懸濁液処理部は、
前記流路部を構成する構造体の面において、
外部から懸濁液を前記流路部内へ供給する1つ以上の供給口と、
前記流路部内から処理液を外部へ排出する第1の排出口、及び第2の排出口を含む2つ以上の排出口と、
を有し、
前記第1の排出口は、前記懸濁液から分離された微粒子または固形物を相対的に多く含む第1の処理液を排出し、
前記第2の排出口は、前記懸濁液から分離された微粒子または固形物を相対的に少なく含む第2の処理液を排出する、懸濁液処理装置。 - 請求項7記載の懸濁液処理装置において、
前記懸濁液処理部は、
前記流路部を構成する構造体の面において、
前記第1の振動子の近傍の位置に前記第2の排出口を有し、
前記第2の振動子の近傍の位置に前記供給口を有し、
前記第2の排出口と前記供給口との間の位置に前記第1の排出口を有する、懸濁液処理装置。 - 請求項7記載の懸濁液処理装置において、
前記懸濁液処理部は、
前記流路部を構成する構造体の面において、
前記第1の振動子の近傍の位置に前記第2の排出口を有し、
前記第2の振動子の近傍の位置に前記第1の排出口を有し、
前記第2の排出口と前記第1の排出口との間の位置に前記供給口を有する、懸濁液処理装置。 - 請求項8または9に記載の懸濁液処理装置において、
前記懸濁液処理部は、
前記第1の振動子及び第2の振動子の少なくとも1つに開口部を有し、
前記開口部を有する振動子の位置に、前記供給口、第1の排出口、または第2の排出口が設けられる、懸濁液処理装置。 - 請求項1記載の懸濁液処理装置において、
前記懸濁液処理部における前記流路部は、2つ以上に分岐する形状を持つ構造体により構成され、
前記第1の振動子及び第2の振動子は、前記流路部の分岐しない側の第1の領域を挟むように設けられる、懸濁液処理装置。 - 請求項7記載の懸濁液処理装置において、
前記懸濁液処理部における前記流路部は、2つ以上に分岐する形状を持つ構造体により構成され、
前記第1の振動子及び第2の振動子は、前記流路部の分岐しない側の第1の領域を挟むように設けられ、
前記分岐しない側の第1の領域に前記供給口を有し、前記分岐する側の第1の分岐の領域に前記第1の排出口を有し、前記分岐する側の第2の分岐の領域に前記第2の排出口を有する、懸濁液処理装置。
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