JPH05184848A - 液体のエアロゾル化によるミクロ粒子の分別方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フィルターを用いることなく、液体内のミクロ
粒子の濃縮、液体の精製、液体内のミクロ粒子の大きさ
毎の選別を連続的に行う。 【構成】粒径を異にする種々の懸濁粒子及び分散粒子を
含有した液体を霧化装置によって霧化し、放出されるエ
アロゾル内にそれより小さな粒径の懸濁粒子及び分散粒
子を包含させ、該放出エアロゾル放出経路において回収
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、霧化装置によってエ
アロゾル（ミクロ状液滴）の粒径を適宜に選び、この放
出エアロゾル（ミクロ状液滴）の粒径内に、それより小
さな粒径を有する懸濁粒子及び分散粒子（以下ミクロ粒
子という）を包含させることにより液体内のミクロ粒子
の濃縮、液体の精製、液体内のミクロ粒子の大きさ毎の
選別を実施し得るようにした液体のエアロゾル化による
ミクロ粒子の分別方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ミクロ粒子を分散した液体（原
液）をフィルターで濾過することによって、清浄な液
を得ること、分散粒子を回収すること、液と分散粒
子の両方を回収することを行ってきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】濾過操作は、まず濾材
を濾過助材の薄層でプレコートすることから開始され、
次に原液にボディフィード（Ｂｏｄｙｆｅｅｄ）と呼ば
れる濾過助材を混入させてミクロ粒子が互いに結合しな
いようにする。ボディフィードした原液の濾過をはじ
め、フィルターケーク（目詰まり）が除々に大きくなっ
ていくに従って抵抗が増大し、圧力が限界に達したら濾
過操作は中止される。そこで堆積したフィルターケーク
（目詰まり）を落としてフィルターを清浄にする。上記
のように、プレコートの生成、濾過、清浄が濾過の一サ
イクルとなる。フイルターを用いて懸濁粒子を分別する
場合、上記のようにミクロ粒子が互いに結合しないよう
にボデイフィードする必要があること、及びフイルター
の目詰まりを定期的に交換又は清浄にしなければならな
いことから、連続的に濾過することが出来ない。また、
濾過操作によって、ミクロ粒子を大きさ毎に分別するた
めにはフイルターの種類をその都度変更する必要がある
等の問題点がある。この発明は、従来のフイルターによ
る濾過操作の有するこのような問題点に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、粒径を異にする種々
の懸濁粒子及び分散粒子を含有した液体を霧化装置によ
って霧化し、放出されるエアロゾル（ミクロ状液滴）内
にそれより小さなミクロ粒子を包含させ、該放出エアロ
ゾル放出経路においてミクロ粒子を回収することを特徴
とする液体のエアロゾル化によるミクロ粒子の分別方法
を提供することである。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】上記の目的を達成する
ために、この液体のエアロゾル化によるミクロ粒子の分
別方法は、粒径を異にする種々の懸濁粒子及び分散粒子
を含有した液体を霧化装置によって霧化し、放出される
エアロゾル（ミクロ状液滴）内にそれより小さな粒径を
有する前記液体内の懸濁粒子及び分散粒子を包含させ、
放出エアゾルと共にミクロ粒子を回収するようにしてあ
るものである。

【０００５】

【作用】粒径を異にする種々の懸濁粒子及び分散粒子
（ミクロ粒子）を含有した液体に対して粒径を異にする
エアロゾルを適宜に得られる霧化装置によって、あらか
じめ決められた粒径の液滴を得られるように霧化せし
め、該液滴内にそれより小さなミクロ粒子を含んだ状態
のエアロゾルが発生し放出され、これを回収することに
よって一定の粒径のミクロ粒子のみを選別する。このよ
うな霧化工程を通じて液滴の粒径を次第に大きくするこ
とによって、小さな粒径のミクロ粒子から順次により大
きな粒径のミクロ粒子の順に回収出来るようにしたもの
である。

【０００６】

【実施例】実施例について図面を参照して説明する。図
１に示すものは、超音波霧化装置の一例であって、霧化
室１の下部には貯水槽２が形成され、貯水槽２の底板３
に適数個の超音波振動子４ａ、４ｂ、４ｃが装着されて
いる。種々の粒径のミクロ粒子を含んだ液体５が給水管
６より貯水槽２に供給される。貯水槽２の所定位置に
は、望ましい水位を検知すべくフロートスイッチ７を配
設してある。貯水槽２にミクロ粒子を含んだ液体５の入
った状態で、超音波振動子４ａ、４ｂ、４ｃを順次に作
動させれば、貯水槽２内の液体が霧化し、貯水槽２内の
液面が変化すると、フロートスイッチ７がその液面の変
化を検知し、給水管６のバルブの開閉を指示することに
よってほぼ液面を一定に保つようにしてある。霧化室１
の上方部は、霧化室１とその内部を連通するようにエア
ロゾル回収管８が取り付けられ、エアロゾル回収管８の
端部には回収容器９が設けてある。一端にエアーコンプ
レッサー１０を配設してなるエアー供給管１１を霧化室
１に開口させてあるから、エアーコンプレッサー１０を
作動させエアーを強制的に霧化室１に供給させることに
よって、霧化室にて発生したエアロゾルはエアロゾル回
収管８より回収容器９に回収出来る。粒径を異にするミ
クロ粒子を含んだ液体を順次に霧化することによって、
より大きなミクロ粒子のみが貯水槽２に濃縮され、この
濃縮された液体を適宜に排出するための排水管１２が貯
水槽２の底部に設けてある。前記の超音波霧化装置によ
って得られる粒径は図２に示すようにその振動子の周波
数が大きくなるに従って小さくなる。 実験例 エアロゾル発生装置内の貯水槽内に０．２ミクロン及び
２ミクロンのポリスチレン粒子を懸濁させ、１３０〜１
３５ｍｌ／時間の噴霧量、発振周波数１．７メガヘル
ツ、エアロゾルの平均粒径４ミクロンで前記装置を作動
させて、前記貯水槽内の水を経時的に採取し、走査型電
子顕微鏡で観察したところ、作動前は０．２ミクロンの
ポリスチレン粒子と、２ミクロンのポリスチレン粒子と
の割合は７５対１であったが、作動後２時間では４対１
に、更に作動後４時間では１．３対１の割合となった。
この実験の結果は０．２ミクロンのポリスチレン粒子が
選択的にエアロゾルに包含されて排出されたことを示し
ている。図３に示すものは、他の霧化装置、即ち圧縮空
気利用の霧化発生装置の断面図であって、図において、
上部が湾曲した容器の下部に３５〜２７０ＫＰａ（５〜
４０ｐｓｉｇ）に加圧された圧縮空気をその圧縮空気孔
２０に送り、細管又はオリフイス２１から高速度で噴出
させる。Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ効果のため噴出口２２付近
に低圧部が発生し、液体が液溜り２３から液体供給管２
４の細管２５を通って吸い上げられる。液体は、この細
管出口では細かな線状になっているが、気流中を運ばれ
ていくあいだに引き延ばされ、ついには分裂して細かな
液滴となる。噴霧された液滴は衝突湾曲内壁面２６に衝
突し、そこで大きな液滴は除去され、液溜に戻る。非常
に細かな液滴だけがエアロゾル回収管２７を経て回収容
器２８に回収される。使用圧力４０ｐｓｉｇ、流量１１
ｌ／ｍｉｎでは霧化液滴の粒子は４．２ミクロンであっ
た。このような圧縮空気利用の霧化発生装置において圧
縮空気の圧力を変えることによって適宜に粒径を変える
ことが出来る。更に、図４に示すものは、振動オリフィ
ス型エアロゾル発生装置であって、これは注射器型ポン
プを使って液体供給管３０より液体を供給し、小さなオ
リフィス３１（直径５〜２０ミクロン）から液体を噴出
させ細線状の液体を形成させる。オリフィス３１は圧電
結晶３２によって細線状の液体の長さ方向に従って振動
させられており、この振動によって細線状の溶液が粉砕
され、粒状を形成する。この際、発生する液滴を稀釈
し、分散させるために分散空気供給管３３より分散空気
を供給する。なお、３４は液溜めである。粒径の大きさ
は液体の供給量と、オリフィス板の振動数をかえること
によって一定範囲で変えることが出来る。その他、霧化
装置として図示は省略するが、回転円板型エアロゾル発
生装置として知られているのがある。これは、直径数セ
ンチの水平板を７０００ｒｐｍで回転させる。液体は一
定の割合で円板の中心に導入せられると共に液体は遠心
力によって薄膜を形成しながら円板の端部に運ばれる。
この薄膜は、端部で細線状の液体になり、粉砕され微細
な液滴になる。粒径の大きさは円板の半径と角速度を変
えることによって決まる。前記のような種々の霧化装置
は、霧化条件を適宜に変えることによってその粒径を変
えることが出来るものである。

【０００７】

【発明の効果】請求項１の液体のエアロゾル化によるミ
クロ粒子の分別方法においては、粒径を異にする種々の
懸濁粒子及び分散粒子を含有した液体を霧化装置によっ
て霧化し、放出されるエアロゾル内にそれより小さな粒
径の懸濁粒子及び分散粒子を包含させ、該放出エアロゾ
ル放出経路において回収することとしてあるので、種々
の粒径のミクロ粒子を含む液体に対して粒径のより小さ
なミクロ粒子のみを除去することによって粒径のより大
きなミクロ粒子のみを濃縮することができる。又、目的
物質がより小さなミクロ粒子の場合、不要物質であるよ
り大きなミクロ粒子とを簡単に分別することで、目的物
質の精製が出来る。しかも、本発明によると、従来のフ
ィルターにおける濾過による場合のように、粒子の凝集
の改善、濾過助剤の使用、及びフイルターの目詰まりに
よる定期的なフィルターの交換、及び操作の中断等をす
ることなく、これらの濃縮及び精製等の分別の操作を連
続的に行うこともできるものである。請求項２の液体の
エアロゾル化によるミクロ粒子の分別方法においては、
エアロゾルの粒径を複数段階にわたって変更し得る霧化
装置となし、粒径を異にする種々の懸濁粒子及び分散粒
子を含有した液体を前記霧化装置によって小さな粒径の
エアロゾルから大きな粒径のエアロゾルへ順次に霧化す
ることより、放出されるエアロゾル内にそれより小さな
粒径の懸濁粒子及び分散粒子を包含させ、該放出エアロ
ゾル放出経路において回収することとしてあるので、発
生するエアロゾルの粒径を小さなものから大きなものに
連続的（或いは段階的）に変えることにより、ミクロ粒
子をその大きさに従って小さなものから順次に連続的に
取り出すことが出来るものである。従来のフイルターに
よる濾過では、分別しようとする粒径を変える場合には
フィルターの種類を変える必要があったが、本発明では
エアロゾルの粒径を変えることで簡単にこの目的を達成
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】超音波霧化装置の実施例を示す断面図

【図２】振動子の周波数と粒径との関係を示す粒径直線

【図３】圧縮空気利用の霧化発生装置の断面図

【図４】振動オリフィス型エアロゾル発生装置の断面図

【符号の説明】

１．．霧化室 ２．．貯水槽 ３．．底板 ４．．超音波振動子 ５．．液体 ６．．給水管 ７．．フロートスイッチ ８．．エアロゾル回収管 ９．．回収容器 １０．エアーコンプレッサー １１．エアー供給管 １２．排水管 ２０．．圧縮空気孔 ２１．．オリフイス ２２．．噴出口 ２３．．液溜り ２４．．排水管 ２５．．細管 ２６．．衝突湾曲内壁面 ２７．．エアロゾル回収管 ２８．．回収容器 ３０．．液体供給管 ３１．．オリフィス ３２．．圧電結晶 ３３．．分散空気供給管 ３４．．液溜め

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒径を異にする種々の懸濁粒子及び分散粒
   子を含有した液体を霧化装置によって霧化し、放出され
   るエアロゾル内にそれより小さな粒径の懸濁粒子及び分
   散粒子を包含させ、該放出エアロゾル放出経路において
   回収することを特徴とする液体のエアロゾル化によるミ
   クロ粒子の分別方法。
2. 【請求項２】エアロゾルの粒径を複数段階にわたって変
   更し得る霧化装置となし、粒径を異にする種々の懸濁粒
   子及び分散粒子を含有した液体を前記霧化装置によって
   小さな粒径のエアロゾルから大きな粒径のエアロゾルへ
   順次に霧化することより、放出されるエアロゾル内にそ
   れより小さな粒径の懸濁粒子及び分散粒子を包含させ、
   該放出エアロゾル放出経路において回収することを特徴
   とする液体のエアロゾル化によるミクロ粒子の分別方
   法。