TWI675690B - 霧化分離方法及霧化分離裝置 - Google Patents

Abstract

霧化分離方法係利用如下步驟將溶液L分離成蒸汽壓不同之成分，即，霧化步驟，其使溶液L於空氣中霧化而製成霧混合空氣；及分離步驟，其以空氣為載氣，將霧混合空氣中所含之霧按粒徑之大小分級並將空氣排出。進而，霧化分離方法係將分離步驟中排出之排出空氣中所含之顯熱與潛熱之兩者之熱能回收，並利用回收熱將霧化步驟中被霧化之溶液L與被噴射至溶液L之空氣之任一者或兩者進行加溫。

Description

霧化分離方法及霧化分離裝置 [相關申請案之交叉參考]

本申請案主張2014年12月26日申請之日本專利申請案第2014-266,247號之35U.S.C.§119下之優先權。該申請案之全部內容係以引用之方式併入至本文中。

以下之揭示內容係關於一種將溶液霧化後分離成蒸汽壓不同之成分的霧化分離方法與霧化分離裝置，尤其關於一種對於溫泉水或海水或廢液或者於水等溶劑中含有有機酸、鹽類、糖類、胺基酸、脂肪酸、甘油類、甘醇類、核酸、萃取物等溶質而成之溶液之分離而言最佳的霧化分離方法與霧化分離裝置。

水等溶劑中溶解有蒸汽壓較低之溶質之溶液係藉由去除水等溶劑而實現各種特徵。例如，溫泉水可藉由將水去除後進行濃縮而便利地搬運。其原因在於可將濃縮後之溫泉水混合於浴用水等中，製成家庭用或與浴池之天然溫泉相同之溫泉水。例如，將水去除而濃縮成100倍之溫泉水可於家庭用之200升之浴槽中少量混合2升，製成與天然溫泉相同水質之溫泉水。2升之濃縮溫泉水可利用宅急送等簡單地運輸。然而，200升之溫泉水絕對無法簡單地運輸。

為了將溫泉水濃縮，而開發出使水分自溫泉水蒸發進行濃縮之 裝置或利用逆滲透膜將水分分離而將溫泉水濃縮之裝置(參照日本專利特開2002-273412號公報及日本專利特開2007-38052號公報)。又，亦開發出自乙醇水溶液回收乙醇進行濃縮之封閉型之濃縮裝置(參照國際公開第2009/122728號)。

日本專利特開2002-273412號公報所記載之裝置係使溫泉水之水分蒸發去除而進行濃縮。該裝置係能量消耗極大，又，難以濃縮成高濃度。能量消耗較大之原因在於因水之氣化熱極大，故賦予較大之氣化熱使水蒸發去除。又，難以濃縮成高濃度之原因在於溫泉成分於使水蒸發之裝置之表面析出，且其附著於表面。若溫泉成分於蒸發裝置之表面析出，則其使導熱變差從而使蒸發效率降低。又，亦存在因析出物無法簡單地去除，故而去除該析出物極其耗費工時之缺點。

日本專利特開2007-38052號公報之裝置係使溫泉水透過逆滲透膜，將水去除。該裝置難以高效率且快速地將水自溫泉水去除。因此，存在處理成本極高之缺點。又，亦存在當逆滲透膜使用固定時間後必須進行逆洗，因此無法長期連續地進行處理之缺點。

進而，國際公開第2009/122728號之裝置係使乙醇水溶液進行超音波振動而製成霧，且將霧回收而製成高濃度之乙醇。該裝置係使載氣於霧化機與回收器中循環，即使載氣於閉環中循環，利用回收器自載氣中將經霧化而得之霧分離回收，使乙醇濃度提高。若利用超音波振動將乙醇水溶液霧化，則霧之乙醇濃度高於未經霧化之溶液之乙醇濃度。因此，藉由自載氣中回收霧，便可獲得濃度高於溶液之乙醇。該裝置係一面使載氣於閉環中循環，一面自載氣中回收霧，提高乙醇濃度，因此，供給至使溶液進行超音波振動之霧化機之空氣等載氣係於閉環內循環地使用而不會排出至外部。因該結構係將微細之霧回收進行濃縮，故用以高效率地回收微細之霧之機構變得複雜。又，載氣中所含之霧之乙醇濃度雖高於溶液，但其差異較小，因此，自載氣中 回收霧之裝置並不能使乙醇濃度變得更高。

本發明係為了進一步解決以上之缺點而開發者。本發明之目的之一在於提供一種極其有效地降低處理成本同時將溶液霧化分離成蒸汽壓不同之成分之霧化分離方法及霧化分離裝置。

本發明之霧化分離方法係使溶液L霧化，分離成蒸汽壓不同之成分之霧化分離方法，且藉由如下步驟將溶液L分離成蒸汽壓不同之成分，即，霧化步驟，其係將溶液L於空氣中霧化，製成霧混合空氣；及分離步驟，其係以空氣為載氣，將霧混合空氣中所含之霧按粒徑之大小分級，且將空氣排出。進而，霧化分離方法係將分離步驟中排出之排出空氣中所含之潛熱與顯熱之兩者之熱能回收，且利用回收熱將霧化步驟中被霧化之溶液(L)與被噴射至溶液(L)之空氣之任一者或兩者加溫。

本發明之霧化分離方法可將霧化步驟中霧化之溶液L設為包含具有較溶劑更低之蒸汽壓之溶質之溶液L，且於分離步驟中將包含粒徑較小之微細霧之空氣作為排出空氣排出，將分級所得之粒徑較大之大粒霧回收且使其回流至溶液L中，將溶液L濃縮。

本發明之霧化分離方法可利用自外部供給之外部能量將霧化步驟中霧化之溶液L或空氣進行加溫。

本發明之霧化分離方法可於利用熱交換器55回收排出空氣之顯熱後，將分離步驟中排出之排出空氣進行加壓後供給至冷凝器47，且於該冷凝器47中將排出空氣之潛熱作為氣化成分之凝結熱回收，且將排出空氣之潛熱與顯熱作為回收熱回收。

本發明之霧化分離方法可於利用熱交換器55回收排出空氣之顯熱後，利用熱泵式之潛熱回收器42回收通過熱交換器55排出之排出空氣之潛熱。

本發明之霧化分離方法可由如下步驟構成分離步驟：第1分離步驟，其係將霧混合空氣中所含之霧根據粒徑分級，且使大粒霧回流至溶液；及第2分離步驟，其係將該第1分離步驟中大粒霧被分離之霧混合空氣中所含之霧進而根據粒徑分級，且使大粒霧回流至溶液L，將大粒霧被分離之包含微細霧之排出空氣排出；且於第1分離步驟中，可將粒徑大於第2分離步驟之大粒霧分離且使其回流至溶液L。

本發明之霧化分離方法可於分離步驟中將霧混合空氣之流速設為0.5m/sec以下。

本發明之霧化分離方法可設置將霧化之溶液過濾之過濾步驟作為霧化步驟之前步驟，且於該過濾步驟中，使溶液L透過逆滲透膜61，將溶劑之一部分去除，且於霧化步驟中將溶劑之一部分已被去除之液體霧化。

本發明之霧化分離裝置係將溶液L霧化分離成蒸汽壓不同之成分之霧化分離裝置，且具備：霧化機1，其係將溶液L於空氣中霧化，製成霧混合空氣；送風器2，其係將空氣供給至該霧化機1；分級器3，其以空氣為載氣將自霧化機1排出之霧混合空氣中所含之霧按粒徑之大小分級，且將空氣排出；排熱回收器4，其回收自分級器3排出之排出空氣中所含之潛熱與顯熱之兩者之熱能；及排熱加溫器5，其利用該排熱回收器4所回收之回收熱，將霧化機1之溶液L與空氣之任一者或兩者加溫。進而，霧化分離裝置利用排熱回收器4將自霧化機1排出之排出空氣之潛熱與顯熱之兩者之熱能作為回收熱回收，且排熱加溫器5利用該回收熱，將霧化機1之溶液L或空氣加溫，將溶液L分離成蒸汽壓不同之成分。

本發明之霧化分離裝置可將利用霧化機1於空氣中霧化之溶液L設為包含具有較溶劑更低之蒸汽壓之溶質之溶液L，且將包含由分級器3分級所得之微細霧之排出空氣排出至外部，並且使由分級器3分級 所得之大粒霧回流至溶液L中，將溶液L濃縮。

本發明之霧化分離裝置可將排熱回收器4設為如下之結構，該結構具備：顯熱回收器41，其回收自分級器3排出之排出空氣之顯熱；及潛熱回收器42，其回收自該顯熱回收器41排出之排出空氣之潛熱。

本發明之霧化分離裝置可將潛熱回收器42設為如下之結構，該結構具備：壓縮機46，其將自分級器3排出之排出空氣進行加壓；冷凝器47，其使經該壓縮機46加壓之排出空氣中所含之氣化成分凝結；及膨脹閥48，其係連接於該冷凝器47之排出側而成；且可將冷凝器47連結於排熱加溫器5。

本發明之霧化分離裝置可由如下構成潛熱回收器42，即，蒸發器56，其利用自分級器3排出之排出空氣之熱能對循環之冷媒供給熱能，使冷媒氣化；壓縮機57，其將自該蒸發器56排出之冷媒氣體進行加壓；第2冷凝器58，其使自該壓縮機57排出之冷媒氣體冷卻、液化，釋放凝結熱；及膨脹閥59，其連結於第2冷凝器58與蒸發器56之間而成；且可將第2冷凝器58設為排熱加溫器5。

本發明之霧化分離裝置可將排熱加溫器5設為如下之結構，該結構具備：空氣之排熱加溫器5A，其將供給至霧化機1之空氣進行加溫；及溶液之排熱加溫器5B，其將供給至霧化機1之溶液進行加溫。

本發明之霧化分離裝置係分級器3具備相互串聯連結而成之第1分級器3A及第2分級器3B，且可將霧混合空氣自第1分級器3A供給至第2分級器3B，並且第1分級器3A可分離較第2分級器3B更大粒之霧。

本發明之霧化分離裝置可將分級器3B設為旋風分離器35或過濾袋。

本發明之技術方案1所記載之霧化分離方法與技術方案9所記載之霧化分離裝置之特徵在於可極其有效地降低處理成本，同時將溶液分離成蒸汽壓不同之成分。其原因在於，以上之方法與裝置係使溶液 於空氣中霧化，製成霧混合空氣，且將該霧混合空氣中所含之霧按粒徑之大小分級後將空氣排出，進而回收被排出之排出空氣中所含之潛熱與顯熱之兩者之熱能，利用回收熱將霧化之溶液或空氣進行加溫。

進而，本發明之方法與裝置係自所排出之排出空氣回收潛熱與顯熱之兩者之熱能，利用廢棄之回收熱將供給至霧化機之空氣或溶液進行加溫，因此，可有效地利用廢棄之排熱，將溶液或空氣加溫。本發明之霧化分離方法與霧化分離裝置之特徵在於：可藉由有效利用潛熱與顯熱之兩者之排熱，將空氣或溶液加溫，而使溶液之霧化效率提昇，從而以更少之能量將溶液分離。尤其，本發明之霧化分離方法與霧化分離裝置之特徵在於：自排出之排出空氣高效率地回收不僅包含顯熱且包含潛熱之熱能，提昇霧化效率，因此可減少自外部所賦予之熱能，從而更高效率地將溶液分離。

本發明之技術方案2所記載之霧化分離方法與技術方案10所記載之霧化分離裝置之特徵在於：可極其有效地降低處理成本，同時以一次處理將溶液顯著地濃縮成高濃度。其原因在於，以上之方法與裝置係使包含具有較溶劑更低之蒸汽壓之溶質之溶液於空氣中霧化，製成霧混合空氣，將該霧混合空氣中所含之霧按粒徑之大小分級，將包含粒徑較小之微細霧之排出空氣排出至外部，使粒徑較大之大粒霧回流至溶液中，將溶液濃縮。

若將包含蒸汽壓低於溶劑之溶質之溶液霧化，則溶質之濃度因霧之粒徑而不同，大粒霧之溶質係濃度變高，但微細霧係溶質之濃度變低而幾乎成為溶劑。因此，將微細霧與空氣一同地作為排出空氣排出至外部，藉此，溶劑被去除，溶質之濃度變高從而被濃縮。例如，若將溫泉水霧化，則微細霧中幾乎不含溫泉成分而幾乎成為溶劑之水，故可將其與空氣一同地排出至外部，將水分自溫泉水中去除。以上之方法與裝置係將溶劑之水作為微細霧自溫泉水中去除而並非氣化 去除，故可不對溶液賦予氣化熱便自溫泉水中去除。將溶液霧化所需之能量相較將溶液氣化所需之能量極小，又，用以將微細霧分級且與空氣一同地排出至外部所需之能量亦極小，本發明之方法與裝置能以極少之能量高效率地將溫泉水等溶液分離後濃縮。又，因將溶液霧化，且將微細霧與空氣一同地排出至外部，將水等溶劑去除，故亦不存在如進行加熱使之氣化之方法般附著析出物等之弊端，從而可將溶液濃縮成極高之濃度。例如，本發明之方法與裝置可於不產生析出物之情況下將溫泉水濃縮成高達100倍。

1‧‧‧霧化機

1A‧‧‧超音波霧化機

1B‧‧‧霧化機

2‧‧‧送風機

3‧‧‧分級器

3A‧‧‧第1分級器

3B‧‧‧第2分級器

4‧‧‧排熱回收器

5‧‧‧排熱加溫器

5A‧‧‧空氣之排熱加溫器

5B‧‧‧溶液之排熱加溫器

6‧‧‧溶液槽

7‧‧‧泵

7A‧‧‧加壓泵

8‧‧‧加熱器

9‧‧‧過濾裝置

11‧‧‧霧化室

12‧‧‧超音波振子

13‧‧‧超音波電源

14‧‧‧筒體

14a‧‧‧內筒

14b‧‧‧外筒

15‧‧‧噴霧口

16‧‧‧噴氣口

17‧‧‧導管

18‧‧‧吸入部

19‧‧‧導管

21‧‧‧霧化室

22‧‧‧噴嘴

22A‧‧‧二流體噴嘴

24‧‧‧圓柱狀環

25‧‧‧圓柱狀環

26‧‧‧溶液路徑

27‧‧‧噴射路徑

28‧‧‧平滑面

29‧‧‧邊緣

31‧‧‧密閉箱

32‧‧‧多孔平板

33‧‧‧透過孔

35‧‧‧旋風分離器

38‧‧‧配管

39‧‧‧排氣路徑

41‧‧‧顯熱回收器

42‧‧‧潛熱回收器

43‧‧‧循環路徑

44‧‧‧循環泵

45‧‧‧空氣路徑

46‧‧‧壓縮機

47‧‧‧冷凝器

48‧‧‧膨脹閥

49‧‧‧密閉箱

50‧‧‧循環泵

53‧‧‧霧化電極

54‧‧‧高壓電源

55‧‧‧熱交換器

56‧‧‧蒸發器

57‧‧‧壓縮機

58‧‧‧第2冷凝器

59‧‧‧膨脹閥

60‧‧‧循環路徑

61‧‧‧逆滲透膜

P‧‧‧液柱

L‧‧‧溶液

G‧‧‧空氣

M‧‧‧霧

T‧‧‧薄膜流

參照隨附圖式並結合以下詳細描述之說明，可更完整地理解本發明之內容及其附屬優點，其中：圖1係本發明之一實施例之霧化分離裝置之概略構成圖。

圖2係本發明之另一實施例之霧化分離裝置之概略構成圖。

圖3係本發明之另一實施例之霧化分離裝置之概略構成圖。

圖4係本發明之另一實施例之霧化分離裝置之概略構成圖。

圖5係本發明之另一實施例之霧化分離裝置之概略構成圖。

圖6係本發明之另一實施例之霧化分離裝置之概略構成圖。

圖7係本發明之另一實施例之霧化分離裝置之概略構成圖。

圖8係表示空氣中飛散之霧之粒度分佈的圖。

圖9係表示筒體之一例之放大剖面前視圖。

圖10係表示二流體噴嘴之一例之放大剖視圖。

圖11係表示第1分級器之概略構成圖。

圖12係表示利用空氣移送大粒霧與微細霧之狀態之放大剖視圖。

以下，參照隨附圖式對本發明之實施方式進行說明，其中，於 各圖式中，相同之符號表示相同或相應之元件。

但，以下所示之實施例係例示用以將本發明之技術思想具體化之霧化分離方法與霧化分離裝置者，且本發明並非將霧化分離方法與霧化分離裝置確定為以下者。進而，本說明書為了使申請專利範圍容易理解而將與實施例中所表示之構件對應之編號標註於「申請專利範圍」及「解決問題之技術手段之欄」中表示之構件。但，絕非將申請專利範圍中表示之構件確定為實施例之構件。

霧化分離方法與霧化分離裝置係將溶液霧化分離成蒸汽壓不同之成分。該方法與裝置係將溶液於空氣中霧化製成霧混合空氣，且自該霧混合空氣中將微細霧進行分級，將包含微細霧之排出空氣排出至外部，將溶液分離成蒸汽壓不同之成分。該霧化分離方法與霧化分離裝置係將包含具有較溶劑更低之蒸汽壓之溶質之溶液濃縮。以上之方法與裝置係將溶液於空氣中霧化，製成霧混合空氣，且自該霧混合空氣中將微細霧進行分級，將包含微細霧之排出空氣排出至外部，將溶劑自溶液中去除。溶液係如溫泉水、海水或廢液般於水中溶解有較低之蒸汽壓之溶質者或者將包含有機酸、鹽類、糖類、胺基酸、脂肪酸、甘油類、甘醇類、核酸、萃取物之至少一種之溶質溶解於水等溶劑中而成者。

若將溶液於空氣中霧化，則溶質之濃度因霧化所得之霧之粒徑而不同，且微細之霧之溶質濃度較大粒霧之溶質濃度降低。因此，可將微細霧與空氣一同地排出，將溶劑自溶液中去除，提昇溶質之濃度。並非如先前之封閉型之濃縮方法或裝置般回收微細霧進行濃縮。將微細霧與空氣一同地排出至外部，從而溶質之濃度提高。

圖1至圖7所示之霧化分離裝置具備：霧化機1，其係將溶液噴霧至空氣中，製成霧混合空氣；送風器2，其係將空氣供給至該霧化機1；分級器3，其係將利用霧化機1所得之霧混合空氣中所含之霧根據 粒徑分級，使分級所得之大粒霧回流至溶液中，且將粒徑較小之微細霧作為以空氣為載氣之霧混合空氣排出至外部；排熱回收器4，其係從自分級器3排出之包含微細霧之排出空氣，回收潛熱與顯熱之兩者之熱能；及排熱加溫器5，其係利用由該排熱回收器4回收之回收熱，將供給至霧化機1之空氣或溶液之任一者或兩者進行加溫。

以上之霧化分離裝置將包含經分級器3分級所得之微細霧之霧混合空氣作為排出空氣排出至外部，將水分去除，從而將溶液濃縮，進而利用排熱回收器4回收所排出之排出空氣中所含之潛熱與顯熱之兩者之熱能，且將回收熱供給至排熱加溫器5，利用排熱加溫器5將霧化之溶液L或空氣加溫，提昇效率將溶液L濃縮。

圖1至圖4、圖6、及圖7之霧化機1係使溶液進行超音波振動於空氣中製成霧。該超音波霧化機1A具備：封閉結構之霧化室11，其被供給溶液與空氣；複數個超音波振子12，其等使該霧化室11之溶液超音波振動而霧化成霧；及超音波電源13，其對該超音波振子12供給交流電力。

霧化室11係於封閉之腔室內使內部之溶液L超音波振動且噴霧至載氣之空氣中。被噴霧之霧係混合於空氣中成為霧混合空氣。霧化室11將溶液L之液面液位保持為固定。液面液位係設定於可因超音波振子12而受到超音波振動而使溶液L高效率地霧化之位置。為了將溶液L之液面液位保持為固定，霧化室11經由泵7連結於儲存有溶液L之溶液槽6，並且將排出側連結於溶液槽6。該霧化室11使溶液自設置於排出側之排液口溢出，而使液面液位保持為固定，或者一面使特定量之溶液自噴出口排出，一面利用液位感測器檢測溶液之液面液位，利用液位感測器控制泵之運轉而保持為固定之液面液位。

圖1至圖3、圖6、及圖7所示之開放型之霧化分離裝置係一面將霧化室11之液面液位保持為固定，一面使溶液於溶液槽6與霧化室11 中循環，將溶液槽6與霧化室11之溶質濃度濃縮。該裝置係若霧化室11與溶液槽6之濃度成為設定濃度，則將兩者之溶液排出，更換為新的溶液。

圖4之開放型之霧化分離裝置並非使溶液於霧化室11與溶液槽6中循環，而是將供給至霧化室11之溶液一面自流入側移送至排出側一面逐漸進行濃縮。該裝置一面自供給至流入側之溶液中去除水分一面將其移送至排出側，且將於排出側濃縮之溶液排出。該圖之霧化室11係將複數個超音波振子12並排於溶液之移送方向、即流入側與排出側之間。該霧化室11係將供給至流入側之溶液一面於各個霧化室11中霧化一面移送至排出側。因此，溶液係隨著自流入側移送至排出側而將溶劑之水以霧去除，從而被濃縮。通過複數個超音波振子12被濃縮為特定濃度之溶液係自排出側排出至外部。

溶液受到超音波振子12之超音波振動成為霧，且被噴霧至空氣中。利用超音波振動噴霧至空氣中之霧係溶質之濃度因粒徑而不同。粒徑較小之微細霧係溶質之濃度低於大粒霧，且幾乎均成為溶劑之霧。圖8係表示因超音波振動而飛散於空氣中之霧之粒度分佈。如該圖所示，因超音波振動而飛散於空氣中被霧化之霧係根據粒徑分離成3個區域之霧。隨著霧之粒徑減小而成為溶質濃度較低且溶劑濃度較高之霧。因此，將粒徑設為數μm以下之最小之微細霧中幾乎不含溶質，從而成為幾乎均變成水等溶劑之霧。因此，可藉由將微細霧分級後與空氣一同地作為排出空氣排出至外部，而自溶液中將水分等溶劑去除進行濃縮。因隨著霧之粒徑增大，溶質成分增加，因此，可將大粒霧進行分級，使之回流至霧化室11中，從而防止溶質成分被去除。如圖8所示，將粒徑設為數μm以上之最大霧與中間霧係溶質之含有率較高，因此作為大粒霧回流至霧化室11之溶液中，且幾乎均成為溶劑成分且溶質成分較少之微細霧係作為排出空氣自分級器3排出至外 部，從而自溶液中被去除。

若溶液於霧化室11中受到超音波振動，則以向上方突出之方式形成液柱P，且使霧自該液柱P之表面飛散至空氣中。圖1至圖4、圖6、及圖7之超音波霧化機1A係於填充有溶液之霧化室11之底，將複數個超音波振子12並排地朝上配設。超音波振子12係自底朝向溶液面向上地放射超音波，使溶液面進行超音波振動，產生液柱P。超音波振子12係於垂直方向放射超音波。

圖1至圖4、圖6、及圖7之超音波霧化機1A具備複數個超音波振子12、使該等超音波振子12進行超音波振動之超音波電源13、及配置於超音波振子12上方之筒體14。超音波振子12係以水密結構固定於霧化室11之底部。

筒體14係配設於超音波振子12之上方，且將受到超音波振子12之超音波振動之溶液高效率地噴霧成霧。筒體14作為使前端變細之圓錐筒狀於上端開設有噴霧口15。該等圖之超音波霧化機1A將供給至霧化室11之溶液供給至筒體14之內部，並且朝向噴霧口15自超音波振子12對供給至筒體14內部之溶液賦予超音波振動，使溶液自噴霧口15霧化成霧後飛散。圖之超音波振子12係向上方放射超音波。因此，筒體14以垂直之姿勢配設於超音波振子12之上方。

圖1至圖4、圖6、及圖7所示之霧化分離裝置係於霧化室11之下部配設有複數個筒體14。該超音波霧化機1A係將複數個筒體14自固定有超音波振子12之底板向上方隔開地配設。該超音波霧化機1A將位於較筒體14之下端更下方之超音波振子12之超音波振動引導至筒體14之內部，且自位於筒體14之上端之噴霧口15使溶液作為霧飛散。複數個筒體14係配設於同一平面上。該超音波霧化機1A利用超音波振動將供給至霧化室11之溶液自複數個筒體14之噴霧口15噴霧至氣體中。

圖1至圖4、圖6、及圖7之筒體14係朝向上端逐漸變細之圓錐形 喇叭。但，筒體14亦可製成將內面之形狀設為指數曲線之指數喇叭。圓錐形喇叭或指數喇叭之筒體14之特徵在於：可使超音波振動高效率地傳遞至內部，有效地使溶液霧化成霧。但，筒體亦可製成圓筒形狀、橢圓筒狀、多角筒狀。

自筒體14之噴霧口15噴霧至空氣中之霧混合於載氣之空氣中成為霧混合空氣後，自霧化室11供給至分級器3。如圖9所示，筒體14係於噴霧口15之周圍開設噴出載氣之空氣之噴氣口16而設置。圖9之筒體14係於內筒14a之外側配設外筒14b，且於內筒14a與外筒14b之間設置有載氣之空氣之導管17。導管17係於筒體14之上端之噴霧口15之周圍開設噴氣口16，使供給至導管17之載氣之空氣自噴氣口16排出。噴氣口16係於筒體14上端之周圍狹縫狀地開口。狹縫狀之噴氣口16將空氣以環狀排出。溶液突出至以環狀排出之氣體之空氣中，並自突出之溶液之表面向空氣中釋放霧。該結構之筒體14向自噴霧口15突出之液柱P之表面供給新鮮之氣體，因此可自液柱P之表面高效率地霧化成霧M。原因在於，霧M係於溶液濃度較低之氣體中被霧化。具備筒體14之超音波霧化機1A雖可使溶液高效率地霧化，但超音波霧化機並非必須設置筒體。

筒體14之導管17係連結於送風器2。自送風器2供給之載氣之空氣係自噴氣口16排出，且霧被噴霧至經排出之空氣中而成為霧混合空氣。

圖1至圖4、圖6、及圖7之超音波霧化機1A係為了將自筒體14之上端噴霧之霧混合空氣高效率地回收後自霧化室11排出，而於筒體14之噴霧口15之上方設置有霧混合空氣之吸入部18。圖中所示之吸入部18為圓筒狀之管，且以垂直之姿勢配置於筒體14之上方。作為筒狀之管之吸入部18係將下端配置於筒體14之上部，且使上端向霧化室11之上方延伸。圖中所示之吸入部18係位於筒體14之上端緣之正上方。 但，吸入部亦能以將下端部重疊於筒體之上部之狀態配置或者亦可使下端緣遠離筒體之上端緣而配置。進而，吸入部18之下端之開口部係設為較筒體14之噴霧口15更寬之開口面積，且可無遺漏地回收自筒體14之上端噴霧之霧混合空氣。吸入部18之上端係於霧化室11之上部連結，且將該連結部連結於導管19，並經由導管19將由吸入部18回收之霧移送至分級器3。

圖5之霧化機1B係將使溶液噴霧至空氣中之噴霧噴嘴22配置於霧化室21之內部，且將加壓溶液進行供給之加壓泵7A連結於該噴霧噴嘴22。進而，將送風器2連結於霧化室21，供給空氣。該霧化機1B之噴霧噴嘴22將溶液噴霧至自送風器2供給之空氣中而製成霧混合空氣。霧混合空氣經由配管38而被移送至分級器3。該圖之霧化機1B係噴霧噴嘴22僅將溶液噴射至空氣中而製成霧混合空氣。

霧化機亦可將二流體噴嘴用於噴霧噴嘴，將溶液與加壓後之空氣供給至二流體噴嘴，且作為霧混合空氣自二流體噴嘴噴射。二流體噴嘴可將空氣與溶液之兩者進行加壓後供給或者僅將空氣進行加壓後供給，且利用高速流動之空氣吸入溶液，作為霧混合空氣噴射。圖10表示二流體噴嘴22A之一例。該圖之二流體噴嘴22A於兩個圓柱狀環24、25之前端面設置有錐狀且將兩個圓柱狀環24、25之前端面設為同一平面之平滑面28，且於兩個圓柱狀環24、25之間設置有噴射溶液L之特定寬度之環狀之溶液路徑26。進而於平滑面28之前端設置有邊緣29。進而，二流體噴嘴22A設置有沿平滑面28朝向邊緣29噴射空氣G之噴射路徑27。自設置於兩個圓柱狀環24、25之間且平滑面28之中途之溶液路徑26排出之溶液L利用自噴射路徑27沿平滑面28朝向邊緣29噴射之空氣G於平滑面28流動，且於流動方向延伸而成為薄膜流T，並自平滑面28之前端之邊緣29與空氣G一同地作為霧M被噴霧。因此，該二流體噴嘴22A係以溶液與空氣之霧混合空氣噴射。

進而，圖5之霧化機1B具備：噴霧噴嘴22，其於霧化室21之內部將溶液噴霧成霧；霧化電極53，其利用靜電將自該噴霧噴嘴22噴霧之霧製成微細之粒子；及高壓電源54，其連接於該霧化電極53與噴霧噴嘴22，對霧化電極53與噴霧噴嘴22施加高電壓，使自噴霧噴嘴22噴射之霧微細化。該霧化機1B係利用霧化電極53使自噴霧噴嘴22向空氣中噴射之溶液霧化成霧。

溶液之溫度對接溶液霧化之效率造成影響。可將溶液之溫度設為設定溫度而提高霧化效率。圖1至圖7之開放型之霧化分離裝置具備將溶液加溫至設定溫度之加熱器8。加熱器8為電加熱器或者利用加熱蒸汽或溫水等加熱介質將溶液加溫之熱交換器。該等圖之裝置於向霧化室11、21供給溶液之配管之中途設置有加熱器8。雖未圖示，但加熱器亦可設置於霧化機之內部，將霧化機內之溶液進行加溫。加熱器8將溶液之溫度加溫至例如20℃以上、較佳為25℃以上、進而較佳為30℃以上。若提高對溶液進行加溫之溫度，則加熱器8之消耗能量增大，因此溶液之溫度設為例如80℃以下、較佳為70℃以下、進而較佳為50℃以下。溫度較高之溶液可不必設置將其加溫之加熱器而以較高之霧化效率進行霧化。因此，本發明之方法與裝置並非必須設置將溶液加溫之加熱器。

進而，可將供給至霧化機1之載氣之空氣溫度加溫至設定溫度而提高溶液之霧化效率。圖1至圖7之裝置係回收將載氣之空氣自分級器3排出之排出空氣之排熱，且利用回收熱將空氣進行加溫。本發明之霧化分離裝置係為了回收所排出之排出空氣之排熱而具備排熱回收器4。本發明之霧化分離裝置具備利用排熱回收器4之回收熱將空氣或溶液加溫之排熱加溫器5。

排熱回收器4係從自分級器3排出之包含微細霧之排出空氣中不僅回收顯熱，而且亦回收潛熱。排出空氣係顯熱被回收而溫度降低。 顯熱可利用熱交換器55進行回收。排出空氣包含霧之經氣化之氣體成分，因此藉由使霧之氣化成分液化而產生凝結熱。該凝結熱可作為排出空氣之潛熱回收。將霧中所含之氣化成分凝結而回收之潛熱係與排出空氣中所含之顯熱相比，熱能相當大。因此，可藉由自排出空氣中不僅回收顯熱亦回收潛熱而回收極大之熱能。為了將排出空氣中所含之氣化成分之凝結熱作為潛熱回收，必須使排出空氣中所含之氣化成分液化，釋放凝結熱。排熱回收器4具備將排出空氣強制冷卻，將凝結熱作為潛熱回收之潛熱回收器42。圖1至圖7所示之霧化分離裝置將包含經分級器3分級所得之微細霧之排出空氣排出至外部，且自排出之排出空氣中回收顯熱與潛熱之兩者之排熱。

排熱回收器4具備：顯熱回收器41，其回收自分級器3排出之排出空氣之顯熱；及潛熱回收器42，其回收排出空氣之潛熱。圖1與圖2之1霧化分離裝置具備回收顯熱與潛熱之兩者之排熱回收器4，圖3~圖5之霧化分離裝置具備顯熱回收器41與潛熱回收器42。

圖1與圖2之霧化分離裝置係利用熱泵式之排熱回收器4回收排出空氣之顯熱與潛熱之兩者。圖1所示之排熱回收器4具備回收排出空氣之顯熱與潛熱之兩者之蒸發器56。蒸發器56利用自分級器3排出之排出空氣之熱能使於內部循環之冷媒氣化，且利用冷媒之氣化熱將排出空氣強制冷卻，將排出空氣中所含之顯熱與潛熱之兩者作為排熱回收。因此，該圖之霧化分離裝置係利用排熱回收器4回收顯熱與潛熱之兩者之熱能。

圖1之排熱回收器4具備：蒸發器56，其利用自分級器3排出之排出空氣之熱能對循環之冷媒供給熱能，使冷媒氣化；壓縮機57，其將自蒸發器56排出之冷媒氣體加壓；第2冷凝器58，其使自壓縮機57排出之冷媒氣體冷卻、液化，釋放凝結熱；膨脹閥59，其連結於第2冷凝器58與蒸發器56之間；及循環路徑60，其使冷媒循環；且將第2冷 凝器58設為排熱加溫器5。該熱泵式之排熱回收器4利用蒸發器56使冷媒氣化，利用壓縮機57將經氣化後之冷媒氣體進行加壓，利用第2冷凝器58使經加壓後之冷媒氣體液化，且使經液化後之冷媒循環至蒸發器56中氣化。冷媒係按照蒸發器56→壓縮機57→第2冷凝器58→膨脹閥59→蒸發器56依序循環至循環路徑60。蒸發器56自排出空氣中奪取熱能並利用該熱能使冷媒氣化。排出空氣被奪取氣化熱而冷卻，從而使所含有之氣化成分液化。經液化之氣化成分產生凝結熱，並將凝結熱用作使冷媒氣化之熱能。蒸發器56係將排出空氣冷卻，回收顯熱與潛熱之兩者。第2冷凝器58使經氣化後之冷媒液化、即凝結，產生凝結熱。第2冷凝器58係用於排熱加溫器5，利用冷媒之凝結熱將供給至霧化機1之溶液與供給至霧化機1之空氣之兩者進行加溫。但，霧化分離裝置亦可利用由排熱回收器回收之熱能將供給至霧化機之溶液與空氣之僅一者加溫。

圖2所示之霧化分離裝置之熱泵式之排熱回收器4具備：壓縮機46，其將自分級器3排出之排出空氣進行加壓；冷凝器47，其使經該壓縮機46加壓之排出空氣中所含之氣化成分凝結；及膨脹閥48，其連接於該冷凝器47之排出側。該排熱回收器4係於冷凝器47之內部將排出空氣加壓，使水等溶劑之沸點提高。沸點提高後之排出空氣使於低於沸點之溫度下氣化之溶劑液化，產生相當於氣化熱之凝結熱。冷凝器47中產生之凝結熱係回收排出空氣之潛熱所得之回收熱，且利用該回收熱將供給至霧化機1之溶液或空氣進行加溫。

圖2之排熱回收器4之冷凝器47係於填充有水等熱介質之密閉箱49內將使排出空氣排出之管配置成水密結構之熱交換器55。冷凝器47之熱介質係藉由於管內凝結之排出空氣之凝結熱而加溫。熱介質係藉由排出空氣之凝結熱而加溫，將排出空氣之熱能回收。回收熱能而被加溫之熱介質、即藉由回收熱而加溫之熱介質係利用循環泵50循環至 排熱加溫器5。排熱加溫器5利用由回收熱加溫後之熱介質將供給至霧化機1之溶液進行加溫。圖之霧化分離裝置係利用排熱加溫器5將供給至霧化機1之溶液進行加溫，但亦可如圖之鏈線所示般，將供給至霧化機1之空氣進行加溫。

圖3~圖5之霧化分離裝置係具備顯熱回收器41與潛熱回收器42之兩者。顯熱回收器41具備降低排出空氣之溫度，回收排出空氣之顯熱之熱交換器55。熱交換器55將使循環流體通過之循環路徑43以熱耦合狀態配置於排出空氣之排氣路徑39。作為熱交換器55之顯熱回收器41之排氣路徑39中使被排出之排出空氣流入，利用循環泵44使液體或氣體之循環流體於循環路徑43中循環。該結構之顯熱回收器41係自排氣路徑39向循環路徑43導熱，利用排出空氣之排熱將循環路徑43之循環流體加溫。即，利用排出空氣之顯熱將循環流體進行加溫，回收排出空氣之顯熱。循環流體係循環至排熱加溫器5，將回收熱供給至排熱加溫器5。顯熱被回收之排出空氣進而利用潛熱回收器42回收潛熱。

圖3~圖5之霧化分離裝置係利用由顯熱回收器41回收之排出空氣之顯熱將供給至霧化機1之空氣進行加溫。因此，顯熱回收器41連結於空氣之排熱加溫器5A，將回收熱供給至空氣之排熱加溫器5A。以上之霧化分離裝置係利用由顯熱回收器41回收之回收熱將供給至霧化機1之空氣進行加溫，但亦可如圖之鏈線所示般利用該回收熱將供給至霧化機1之溶液進行加溫。

如圖6之霧化分離裝置(其中，該圖省略了潛熱回收器)所示，可製成將顯熱回收器41與空氣之排熱加溫器5A設為一體結構之熱交換器55。該熱交換器55將使供給至霧化機1之空氣通過之空氣路徑45以相互熱耦合狀態配置於排出空氣之排氣路徑39。該熱交換器55使所排出之排出空氣流過排氣路徑39，並使供給至霧化機1之空氣通過空氣 路徑45。該熱交換器55自排氣路徑39向空氣路徑45導熱而利用排出空氣之顯熱將空氣路徑45之空氣進行加溫。雖未圖式，但利用熱交換器55回收顯熱之排出空氣進而利用潛熱回收器回收潛熱。

潛熱回收器42係回收自分級器3排出之排出空氣之潛熱。排熱回收器4於利用熱交換器55回收排出空氣之顯熱後，利用熱泵式之潛熱回收器42回收通過熱交換器55排出之排出空氣之潛熱。圖4與圖5所示之霧化分離裝置之熱泵式之潛熱回收器42具備：壓縮機46，其將自分級器3排出之排出空氣進行加壓；冷凝器47，其使經該壓縮機46加壓之排出空氣中所含之氣化成分凝結；及膨脹閥48，其連接於該冷凝器47之排出側。該潛熱回收器42係於冷凝器47之內部將排出空氣加壓，使水等溶劑之沸點提高。沸點變高之排出空氣使於低於沸點之溫度下氣化之溶劑液化，產生相當於氣化熱之凝結熱。冷凝器47中產生之凝結熱係將排出空氣之潛熱回收所得之回收熱，且利用該回收熱將供給至霧化機1之溶液或空氣進行加溫。

潛熱回收器42之冷凝器47係於填充有水等熱介質之密閉箱49內將使排出空氣排出之管配置成水密結構之熱交換器55。冷凝器47之熱介質係藉由於管內凝結之排出空氣之凝結熱而被加溫。熱介質係藉由排出空氣之潛熱而被加溫，從而回收排出空氣之潛熱。回收潛熱而被加溫之熱介質、即利用回收熱被加溫後之熱介質係利用循環泵50循環至排熱加溫器5。排熱加溫器5利用由回收熱而加溫之熱介質將供給至霧化機1之溶液進行加溫。

圖3之霧化分離裝置係於利用熱交換器55之顯熱回收器41回收排出空氣之顯熱後，利用熱泵式之潛熱回收器42回收自顯熱回收器41之熱交換器55排出之排出空氣之潛熱。該潛熱回收器42具備：蒸發器56，其利用自分級器3排出之排出空氣之熱能對循環之冷媒供給熱能而使冷媒氣化；壓縮機57，其對自蒸發器56排出之冷媒氣體進行加 壓；第2冷凝器58，其使自壓縮機57排出之冷媒氣體冷卻、液化而釋放凝結熱；膨脹閥59，其連結於第2冷凝器58與蒸發器56之間；及循環路徑60，其使冷媒循環；且將第2冷凝器58設為排熱加溫器5。該熱泵式之潛熱回收器42利用蒸發器56使冷媒氣化，利用壓縮機57對經氣化後之冷媒氣體進行加壓，利用第2冷凝器58使經加壓後之冷媒氣體液化，使經液化後之冷媒循環至蒸發器56中氣化。冷媒按照蒸發器56→壓縮機57→第2冷凝器58→膨脹閥59→蒸發器56依序於循環路徑60中循環。蒸發器56自排出空氣中奪取熱能，利用該熱能使冷媒氣化。排出空氣被奪取氣化熱而冷卻，使所含有之氣化成分液化。經液化之氣化成分產生凝結熱，且將凝結熱用作使冷媒氣化之熱能。蒸發器56使排出空氣冷卻並回收潛熱。第2冷凝器58使經氣化後之冷媒液化、即凝結而產生凝結熱。第2冷凝器58係用於排熱加溫器5，且利用冷媒之凝結熱將供給至霧化機1之溶液進行加溫。

圖3~圖5之霧化分離裝置係利用潛熱回收器42回收排出空氣之潛熱，將所回收之潛熱作為回收熱供給至溶液之排熱加溫器5B。溶液之排熱加溫器5B將霧化機1之溶液加溫，使霧化效率提高。以上之霧化分離裝置係利用潛熱之回收熱將霧化機1之溶液進行加溫，但亦可如圖之鏈線所示般，利用該回收熱將供給至霧化機1之空氣加溫。

排熱加溫器5具備：空氣之排熱加溫器5A，其將供給至霧化機1之空氣進行加溫；及溶液之排熱加溫器5B，其將供給至霧化機1之溶液進行加溫。圖1~圖5之霧化分離裝置具備空氣之排熱加溫器5A與溶液之排熱加溫器5B之兩者。該等霧化分離裝置係將由顯熱回收器41回收之顯熱之回收熱供給至空氣之排熱加溫器5A，將供給至霧化機1之空氣加溫，且將由潛熱回收器42回收之潛熱之回收熱供給至溶液之排熱加溫器5B，將供給至霧化機1之溶液進行加溫。

本發明之霧化分離裝置亦可如圖之鏈線所示般利用由顯熱回收 器41回收之顯熱之回收熱，將供給至霧化機1之溶液進行加溫，且利用由潛熱回收器42回收之潛熱之回收熱將供給至霧化機1之空氣進行加溫。進而，亦可於圖1至圖4、及圖6所示之霧化機中，利用溶液之排熱加溫器將霧化室內之溶液進行加溫。

圖2~圖5所示之霧化分離裝置係將潛熱回收器42與溶液之排熱加溫器5B分開設置，將由潛熱回收器42回收之回收熱供給至溶液之排熱加溫器5B，將霧化機1之溶液進行加溫，但可將排熱回收器4與排熱加溫器5製成一體結構。圖7之霧化分離裝置係使供給至霧化機1之溶液與空氣通過排熱回收器4之冷凝器47之密閉箱49內，利用排出空氣之潛熱與顯熱之兩者之熱能將溶液與空氣進行加溫。該結構可利用排出空氣之回收熱更高效率地將供給至霧化機1之溶液與空氣進行加溫。

進而，圖6之霧化分離裝置係利用具備逆滲透膜61之過濾裝置9，將供給至霧化機1之溶液進行過濾，將溶液中所含之溶劑之一部分去除，從而將溶劑之一部分被去除後之溶液濃縮。過濾裝置9係將溶液進行加壓後使其透過逆滲透膜61，將溶劑之一部分自溶液中分離去除。逆滲透膜61係使溶劑透過而不使溶質透過之過濾器，且將所供給之溶液加壓，將溶劑自溶液中分離。該霧化分離裝置係將利用過濾裝置9將溶劑之一部分去除所得之溶液霧化進行濃縮，因此可濃縮成更高之濃度。

分級器3將自霧化機1供給之霧混合空氣中所含之霧根據粒徑進行分級。霧化機1係將霧噴霧至空氣中，製成霧混合空氣，且以空氣為載氣將霧供給至分級器3。圖1至圖7所示之霧化分離裝置係利用送風器2將外部氣體吸入，供給至霧化機1，將霧化機1中產生之霧混合空氣供給至分級器3。圖之霧化分離裝置將送風器2係連結於霧化機1之流入側。但，送風器亦可連結於霧化機與分級器之間或者分級器之 排出側，從而將霧混合空氣自霧化機供給至分級器。設置於霧化機與分級器之間之送風器係自霧化機將霧混合空氣吸入，且強制送風至分級器。該送風器自封閉結構之霧化機吸入霧混合空氣，且使外部氣體吸入至霧化機。將送風器連結於分級器之排出側之霧化分離裝置係將分級器設為封閉結構，且自分級器強制排出霧混合空氣，將霧混合空氣自霧化機吸入分級器，分級器自霧化機吸入霧混合空氣，且使外部氣體吸入至霧化機1。

分級器3將自霧化機1供給之霧混合空氣中所含之霧根據粒徑進行分級。圖1至圖7所示之霧化分離裝置具備包含相互串聯連結之第1分級器3A與第2分級器3B之分級器3。該分級器3將霧於兩個階段、即第1分離步驟與第2分離步驟中進行分級。相互串聯連結之第1分級器3A與第2分級器3B將霧混合空氣中所含之霧分級成分佈於粒徑最大之區域之最大霧、將粒徑設為中間粒徑之中間霧、及分佈於粒徑最小之區域之微細霧之3個區域。由第1分級器3A中將最大霧分離所得之霧混合空氣被供給至第2分級器3B。第1分級器3A使粒徑設為毫米級以上之最大霧自空氣中分離，且回流至溶液中。第2分級器3B使粒徑設為數μm以上之中間霧自空氣中分離，且回流至溶液中，且粒徑設為未達數μm之微細霧不自空氣中分離而作為排出空氣排出至外部。

將第1分級器3A之剖視形狀示於圖11。該圖中所示之第1分級器3A具備：封閉箱31，其使霧混合空氣通過；及複數個多孔平板32，其等係於該封閉箱31內沿霧混合空氣之移送方向隔開地配置。該分級器3使霧混合空氣透過多孔平板32，使作為粒徑較大之大粒霧(參照圖8)之最大霧附著於多孔平板32之表面而將其分離。中間霧與微細霧(參照圖8)並未附著於多孔平板32之表面，通過該多孔平板32而與空氣一同地被供給至第2分級器3B。附著於多孔平板32之霧沿多孔平板32流下而回流至霧化機1之溶液中。

複數個多孔平板32相互對向且隔開特定間隔以垂直姿勢配置於封閉箱31內。進而，設為如下結構：對向配置之多孔平板32將透過孔33之位置配置於非相互對稱之位置，若通過流入側之多孔平板32之透過孔33之空氣直行，則與排出側之多孔平板32之表面碰撞。該結構之第1分級器3A使透過流入側之多孔平板32之透過孔33之最大霧與流出側之多孔平板32之表面碰撞而高效率地使其附著於流出側之多孔平板32之表面。

圖12表示利用空氣移送作為大粒霧之最大霧與微細霧之狀態。如該圖所示，由於微細霧較輕，因此會與空氣一同地轉向為橫方向後移送。相對於此，霧混合空氣之大粒霧較重而慣性力較大，因此於通過流入側之多孔平板32之透過孔33後不會轉向為橫方向而直行，並與排出側之多孔平板32之表面碰撞而被回收。如圖12所示，使大粒霧與多孔平板32之表面碰撞而將其回收且不使微細霧與多孔平板32碰撞而將其與空氣一同地排出至外部之分級器3可將通過多孔平板32之霧混合空氣之流速設為0.5m/sec以下，從而可更高效率地分級出大粒霧並將其回收。原因在於，若霧混合空氣之流速過快，則空氣之移送能量增大而無法高效率地分級出大粒霧並將其回收。由於微細霧較輕，因此會與空氣一同地轉向為橫方向並通過多孔平板32之透過孔33供給至第2分級器3B。

圖11之剖視圖中所示之第1分級器3A於流入側配置有2片多孔平板32，且於排出側配置有1片多孔平板32。流入側之多孔平板32為網材，排出側之多孔平板32為設置有無數個貫通孔之板材。網材之多孔平板32將網眼設為透過孔33，設置有貫通孔之板材將貫通孔設為透過孔33。網眼之間距、貫通孔之內徑與間距例如設定為1mm~5mm。 網材可使網眼小於板材之貫通孔而使霧混合空氣之透過阻力增大，因使透過阻力增大而可將霧混合空氣之流速減速為0.5m/sec以下。該分 級器3可利用網材將霧混合空氣減速成較佳之流速，又，可將網眼之透過孔33配置於與貫通孔之透過孔33不同之位置而高效率地回收大粒霧並使其回流至溶液中。第1分級器3A將溶質濃度較高之最大霧自空氣中分離並使其回流至霧化機1之溶液中。

第2分級器3B回收未由第1分級器3A回收之中間霧，且不會回收微細霧而將其作為排出空氣排出至外部。第2分級器3B利用旋風分離器35回收中間霧，且不會將微細霧自空氣中分離而將其作為排出空氣排出至外部。旋風分離器35係於圓筒之下端連結有圓錐之形狀，並使霧混合空氣沿切線方向流入至圓筒之上部。沿切線方向流入至圓筒之霧混合空氣於圓筒之內部以漩渦狀旋轉。以漩渦狀旋轉之霧混合空氣使霧與空氣一同地以漩渦狀旋轉。經旋轉之霧因離心力而沿半徑方向自中心朝向外側受到離心力。離心力與霧之質量成比例地增大。霧之質量與霧之半徑之三次方成比例地增大，因此，霧之離心力與半徑之三次方成比例地增大。因此，較大之大粒霧受到較大之離心力而向外側甩出並沿圓筒之內面移送，附著於圓筒之內面後沿著圓錐之內面流下而回流至霧化機1之溶液中。霧混合空氣中所含之微細霧由於質量較小，因此離心力亦較小，從而與載氣之空氣一同地以漩渦狀移送並作為排出空氣自圓筒之中央部排出至外部。

以上之分級器3將溶質濃度較高之霧自空氣中分離、回收並使其回流至溶液中，且不會將溶質濃度較低之微細霧分離而將其排出至外部，因此霧化機1之溶液之溶質濃度提高而被濃縮。

以上之霧化分離方法與霧化分離裝置使溶液於空氣中霧化而製成霧混合空氣，並且將霧混合空氣中所含之霧按粒徑之大小分級，回收粒徑較大之大粒霧並使其回流至溶液中，將包含微細霧之霧混合空氣作為排出空氣排出至外部而將溶劑自溶液中去除，藉此對溶液進行濃縮。但，本發明之霧化分離方法與霧化分離裝置亦可藉由將包含經 分級器分級所得之微細霧之霧混合空氣作為排出空氣排出，使該排出空氣液化並將其回收而將溶液中之溶劑成分分離並提取。該方法與裝置係使利用排熱回收器回收了顯熱與潛熱後之排出空氣中所含之氣化成分液化並將其回收。尤其是排熱回收器於利用潛熱回收器回收潛熱時，使排出空氣中所含之氣化成分凝結並回收凝結熱，因此於該步驟中排出空氣中所含之氣化成分被液化而作為液體排出。因此，可於未設置用以將排出空氣中所含之氣化成分作為液體回收之專用裝置之情況下利用潛熱回收器回收潛熱，藉此可使排出空氣中之氣化成分液化而將溶液中之溶劑成分作為液體回收。

已對本發明之較佳實施例進行了說明，但業者明白本發明並不限定於該等實施例，該等實施例僅用於說明發明之內容而並非意圖限定發明之範圍，且可於不脫離發明主旨之範圍內進行各種省略、更換、變更。

Claims (15)

1. 一種霧化分離方法，特徵在於，其係將溶液霧化分離成蒸汽壓不同之成分者，且包括：霧化步驟，其係將溶液於空氣中霧化製成霧混合空氣；及分離步驟，其以空氣為載氣將上述霧混合空氣中所含之霧按粒徑之大小分級，將空氣排出；將上述分離步驟中被排出之排出空氣中所含之潛熱與顯熱之兩者之熱能回收，利用回收熱將霧化步驟中被霧化之溶液與被噴射至溶液之空氣之任一者或兩者進行加溫；進而，於上述分離步驟中，將包含粒徑較小之微細霧之空氣作為上述排出空氣而排出，將分級所得之粒徑較大之大粒霧回收且使其回流至溶液中，將溶液濃縮。
2. 一種霧化分離方法，其係將溶液霧化分離成蒸汽壓不同之成分者，且包括：霧化步驟，其係將溶液於空氣中霧化製成霧混合空氣；及分離步驟，其以空氣為載氣將上述霧混合空氣中所含之霧按粒徑之大小分級，將空氣排出；設置將經霧化之溶液進行過濾之過濾步驟作為上述霧化步驟之前步驟，於該過濾步驟中，使溶液透過逆滲透膜而將溶劑之一部分去除，並於上述霧化步驟中將溶劑之一部分被去除所得之液體霧化；且將上述分離步驟中被排出之排出空氣中所含之潛熱與顯熱之兩者之熱能回收，利用回收熱將霧化步驟中被霧化之溶液與被噴射至溶液之空氣之任一者或兩者進行加溫。
3. 如請求項1或2之霧化分離方法，其中利用自外部供給之外部能量，將上述霧化步驟中被霧化之溶液或空氣進行加溫。
4. 如請求項1或2之霧化分離方法，其中於利用熱交換器回收上述排出空氣之顯熱後，將上述分離步驟中排出之排出空氣加壓後供給至冷凝器，利用該冷凝器將排出空氣之潛熱作為氣化成分之凝結熱回收，且將上述排出空氣之潛熱與顯熱作為回收熱回收。
5. 如請求項1或2之霧化分離方法，其中於利用熱交換器回收上述排出空氣之顯熱後，利用熱泵式之潛熱回收器回收通過上述熱交換器而排出之排出空氣之潛熱。
6. 如請求項1或2之霧化分離方法，其中上述分離步驟包括：第1分離步驟，其將霧混合空氣中所含之霧根據粒徑分級，使大粒霧回流至溶液中；及第2分離步驟，其將該第1分離步驟中大粒霧被分離之霧混合空氣中所含之霧進而根據粒徑分級，使大粒霧回流至溶液中，且將大粒霧被分離之包含微細霧之霧混合空氣作為排出空氣排出；且於第1分離步驟中，將粒徑大於第2分離步驟之大粒霧分離且使其回流至溶液中。
7. 如請求項1或2之霧化分離方法，其中於上述分離步驟中，將霧混合空氣之流速設為0.5m/sec以下。
8. 一種霧化分離裝置，特徵在於，其係將溶液霧化分離成蒸汽壓不同之成分者，且具備：霧化機，其將溶液於空氣中霧化製成霧混合空氣；送風器，其將空氣供給至上述霧化機；分級器，其以空氣為載氣將自上述霧化機排出之霧混合空氣中所含之霧按粒徑之大小分級且將空氣排出；排熱回收器，其回收自上述分級器排出之排出空氣中所含之潛熱與顯熱之兩者之熱能；及排熱加溫器，其利用該排熱回收器所回收之回收熱，將上述霧化機之溶液與空氣之任一者或兩者進行加溫；利用上述排熱回收器將自上述霧化機排出之排出空氣之潛熱與顯熱之兩者之熱能作為回收熱回收，且該上述排熱加溫器利用上述回收熱將上述霧化機之溶液或空氣加溫，將溶液分離成蒸汽壓不同之成分；進而，上述分級器將包含分級所得之微細霧之排出空氣排出至外部，並使經上述分級器分級所得之大粒霧回流至溶液中將溶液濃縮。
9. 一種霧化分離裝置，其係將溶液霧化分離成蒸汽壓不同之成分者，且具備：霧化機，其將溶液於空氣中霧化製成霧混合空氣；逆滲透膜，其過濾供給至上述霧化機之溶液；送風器，其將空氣供給至上述霧化機；分級器，其以空氣為載氣將自上述霧化機排出之霧混合空氣中所含之霧按粒徑之大小分級且將空氣排出；排熱回收器，其回收自上述分級器排出之排出空氣中所含之潛熱與顯熱之兩者之熱能；及排熱加溫器，其利用該排熱回收器所回收之回收熱，將上述霧化機之溶液與空氣之任一者或兩者進行加溫；利用上述排熱回收器將自上述霧化機排出之排出空氣之潛熱與顯熱之兩者之熱能作為回收熱回收，且該上述排熱加溫器利用上述回收熱將上述霧化機之溶液或空氣加溫，將溶液分離成蒸汽壓不同之成分。
10. 如請求項8之霧化分離裝置，其中上述排熱回收器具備：顯熱回收器，其回收上述排出空氣之顯熱；及潛熱回收器，其自利用上述顯熱回收器經回收顯熱之上述排出空氣回收潛熱。
11. 如請求項10之霧化分離裝置，其中上述潛熱回收器具備：壓縮機，其將自上述分級器排出之排出空氣進行加壓；冷凝器，其使經該壓縮機加壓之排出空氣中所含之氣化成分凝結，將凝結熱釋放；及膨脹閥，其連接於該冷凝器之排出側而成；且將上述冷凝器連結於上述排熱加溫器。
12. 如請求項10之霧化分離裝置，其中上述潛熱回收器具備：蒸發器，其利用自上述分離器排出之排出空氣之熱能對循環之冷媒供給熱能，使冷媒氣化；壓縮機，其係將自該蒸發器排出之冷媒氣體進行加壓；第2冷凝器，其係使自該壓縮機排出之冷媒氣體冷卻、液化，將凝結熱釋放；及膨脹閥，其連結於該第2冷凝器與上述蒸發器之間而成；且將上述第2冷凝器設為上述排熱加溫器。
13. 如請求項8之霧化分離裝置，其中上述排熱加溫器具備：空氣之排熱加溫器，其將供給至上述霧化機之空氣進行加溫；及溶液之排熱加溫器，其將供給至上述霧化機之溶液進行加溫。
14. 如請求項8之霧化分離裝置，其中上述分級器具備相互串聯連結而成之第1分級器及第2分級器，且上述霧混合空氣係自上述第1分級器供給至第2分級器，並且上述第1分級器較上述第2分級器分離更大粒之霧。
15. 如請求項8之霧化分離裝置，其中上述分級器具備旋風分離器或過濾袋之任一者。