WO2006070894A1

WO2006070894A1 - 溶液の超音波分離方法とこの方法に使用される超音波分離装置

Info

Publication number: WO2006070894A1
Application number: PCT/JP2005/024149
Authority: WO
Inventors: Kazuo Matsuura
Original assignee: Ultrasound Brewery
Priority date: 2004-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2006-07-06
Also published as: HK1111120A1; US7766994B2; EP1842576B1; JP5051689B2; KR20070104372A; JPWO2006070894A1; EP1842576A4; CN101094711A; EP1842576A1; CN101094711B; ATE533544T1; US20070295595A1; KR101174537B1

Abstract

　溶液の超音波分離方法は、超音波霧化室４で溶液を超音波振動させて搬送気体中にミストに霧化して、霧化されたミストを含む搬送気体を回収部５に移送し、回収部５において、溶液からミストになって霧化されたミスト成分を搬送気体から分離して回収する。超音波分離方法は、回収部５において、ミスト成分を含む搬送気体を吸着剤１５に接触させて、ミスト成分を吸着剤１５に吸着させる吸着工程と、吸着工程で吸着剤１５に吸着されたミスト成分を吸着剤１５から分離して回収する分離工程とで、搬送気体からミスト成分を分離すると共に、分離工程の圧力を吸着工程の圧力よりも低くして、搬送気体からミスト成分を分離する。

Description

明細書

溶液の超音波分離方法とこの方法に使用される超音波分離装置技術分野

[0001] 本発明は、 2種以上の物質を含む混合物から目的物質の濃度の高い高濃度な溶液を分離し、あるいは溶液に含まれる目的物質を分離する方法と装置に関し、とく〖こ、酒や酒原料等のアルコール溶液から更に高濃度のアルコールを分離し、あるいは石油から目的物質の濃度の高い溶液を分離するのに最適な方法と装置に関する。背景技術

[0002] 本発明者は、アルコール力高濃度なアルコールを分離する装置を開発した。（特許文献 1参照）

特許文献 1：特開 2001— 314724号公報

[0003] この分離装置は、アルコール溶液を閉鎖構造の超音波霧化室に充填し、この超音波霧化室のアルコール溶液を超音波振動子で超音波振動させてミストに霧化し、霧ィ匕されたミストを凝集させて回収して高濃度のアルコール溶液を分離する。この分離装置が目的物質として高濃度のアルコールを分離できるのは、以下の動作による。

[0004] アルコールは水よりも溶液の表面に移行しやすぐ表面の溶液はアルコールの濃度が高くなつている。この状態で超音波振動させると、高濃度なアルコールが超音波振動のエネルギーで空気中にミストとなって微細な粒子で放出される。空気中に放出されたミストはアルコール濃度が高くなつている。アルコール濃度の高い表面の溶液がミストとなりやすいからである。したがって、ミストを凝集して回収すると、高濃度のアルコール溶液が分離される。この方法は、溶液を加熱しないで高濃度のアルコール溶液を分離できる。このため、少ないエネルギー消費で高濃度に目的物質を分離できる。また、加熱しないので目的物質を変質させることなく分離できる特長もある。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 図 1は、溶液を超音波振動させてミストとし、これを回収部で凝集させて回収する装置のブロック図である。この図の超音波分離装置は、超音波霧化室 104で発生するミストを回収部 105で凝集させて回収する。この装置を使用して高濃度のアルコールを分離する場合、ミストのアルコール濃度は変化する。ミストのアルコール濃度は、超音波霧化室 104で発生した直後に高ぐその後次第に低下して回収部 105に移送される。超音波霧化室 104から回収部 105に移送される途中で、ミストに含まれるアルコールが気化して蒸気となる力である。ミストからはアルコールと水の両方が気化して蒸気となる。ただ、アルコールは水よりも蒸気になりやすい。このため、ミストが気化されると、水よりもアルコールがより多く気化されて、ミストのアルコール濃度は低下する。したがって、超音波霧化室 104で発生したミストは、次第にアルコール濃度が低下しながら回収部 105に移送される。

[0006] 移送されるミストのアルコールは気化されて蒸気となるので、回収部 105に供給されるアルコールは微細な液滴であるミストの状態と、気化された蒸気の状態となる。ミストの状態で供給されるアルコールは、回収部 105で凝集して回収され、蒸気のアルコールは、搬送気体を冷却し、結露させて回収される。アルコール蒸気は、結露させて回収できるが、結露させて回収できるアルコール量は制限される。冷却された搬送気体が多少のアルコールと水を気体の状態で含むことができる力もである。図 2は空気が水を蒸気の状態で含むことができる飽和水蒸気量曲線である。いいかえるど湿度 100%である飽和状態における空気に含まれる水の総量と温度の関係を示すダラフである。この図は空気に含まれる水の量を示している力空気は水とアルコールとをトータルで含むことができる量力この図に示すように温度によって変化し、温度が高くなると増加し、温度が低くなると減少する。

[0007] この図から明らかなように、搬送気体として使用される空気は、温度が低くなると含むことができるの水の量が少なくなるので、空気を冷却すると過飽和な水とアルコールが気体力液体となって結露する。ただ、このグラフから明らかなように、空気温度がたとえ 0°Cとなっても、水を蒸気の状態で含むことができるので、全てのアルコールを結露して回収できない。

[0008] とくに困ったことに、ミストから気化されて搬送気体に含まれるアルコールと水は、結露して回収すると、アルコールよりも水が結露して回収されやい。すなわち、ミストからは水よりもアルコールが気化しやすぐ気化した後は、水がアルコールよりも結露しやすい。このため、搬送気体に含まれるアルコール濃度は、搬送気体を冷却してアルコ一ルと水を回収した後は、さらに高くなる。アルコールが気化しやすぐ結露し難いからである。たとえば、超音波霧化室で発生したミストのアルコールのモル濃度が 30モル、回収部に供給されたミストのアルコール濃度が 25モルと低下する力搬送気体に含まれる蒸気のアルコールのモル濃度は、回収部に供給される状態で 50モル、回収部から排出される状態では 70モルと極めて高くなる。このことから、超音波霧化室で高濃度のアルコールをミストとしながら、これを有効に回収できていないことがわかる。この弊害は、たとえば、搬送気体を冷却する温度を低くして、アルコールと水をさらに効率よく結露させて回収することで解消できる。ただ、搬送気体の温度を低くすると、冷却のために消費するエネルギーが大きくなつてランニングコストが高くなる。さらに、超音波霧化室に低温の搬送気体を供給すると、溶液をミストにする効率が著しく低下するので、低温の搬送気体は加温して超音波霧化室に供給する必要がある。このとき、搬送気体の温度が低いほど、加温のために大きなエネルギーを必要とする欠点ちある。

[0009] したがって、従来の超音波分離装置は、超音波霧化室でアルコール濃度の高、ミストを発生させながら、これを効率よく有効に回収するのが難しい欠点があった。本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の第 1の重要な目的は、溶液から発生するミストに含まれる目的物質を効率よく回収できる溶液の超音波分離方法と超音波分離装置を提供することにある。

また、本発明の第 2の目的は、ミストに含まれるミスト成分を効率よく吸着剤に吸着させて回収できる溶液の超音波分離方法と装置とを提供することにある。

[0010] 本発明の溶液の超音波分離方法は、超音波霧化室 4で溶液を超音波振動させて搬送気体中にミストに霧化して、霧化されたミストを含む搬送気体を回収部 5に移送し、回収部 5において、溶液カゝらミストになって霧化されたミスト成分を搬送気体から分離して回収する。超音波分離方法は、回収部 5において、ミスト成分を含む搬送気体を吸着剤 15に接触させて、ミスト成分を吸着剤 15に吸着させる吸着工程と、吸着工程で吸着剤 15に吸着されたミスト成分を吸着剤 15から分離して回収する分離ェ程とで、搬送気体からミスト成分を分離すると共に、分離工程の圧力を吸着工程の圧力よりも低くして、搬送気体からミスト成分を分離する。

[0011] 本発明の溶液の超音波分離方法は、回収部 5において、搬送気体を冷却器 12で冷却してミスト成分を分離した後、搬送気体を吸着剤 15に接触させて、ミスト成分を吸着剤 15で吸着させることができる。

[0012] 本発明の溶液の超音波分離方法は、分離工程において、吸着剤 15を密閉室 16に配置し、この密閉室 16の搬送気体を真空ポンプ 17で排気して密閉室 16を大気圧よりも低い圧力に減圧して、吸着剤 15からミスト成分を分離することができる。

[0013] さらに、本発明の溶液の超音波分離方法は、吸着工程において、吸着剤 15を大気圧の密閉室 16に配設して、搬送気体のミスト成分を吸着剤 15に吸着させることができる。

[0014] さらに、本発明の溶液の超音波分離方法は、吸着工程において、吸着剤 15を大気圧よりも高圧に加圧された密閉室 16に配設して、搬送気体のミスト成分を吸着剤に吸着させることができる。

[0015] 本発明の溶液の超音波分離方法は、吸着工程における吸着剤 15の温度を、分離工程における吸着剤 15の温度よりも低くすることができる。

[0016] 本発明の溶液の超音波分離装置は、溶液が供給される超音波霧化室 4と、この超音波霧化室 4の溶液を超音波振動で搬送気体中にミストに霧化して飛散させる超音波振動子 2と、この超音波振動子 2に接続されて超音波振動子 2に高周波電力を供給して超音波振動させる超音波電源 3と、超音波振動子 2で霧化されて搬送気体で移送されるミスト成分を吸着剤 15に吸着させて搬送気体から分離する回収部 5とを備える。回収部 5は、搬送気体を吸着剤 15に接触させて搬送気体に含まれるミスト成分を吸着剤 15に吸着させ、吸着したミスト成分を吸着剤 15から分離して、搬送気体からミスト成分を分離する吸着回収部 9を備える。この吸着回収部 9は、搬送気体を吸着剤 15に接触させてミスト成分を吸着させる圧力よりも、吸着剤 15からミスト成分を分離する圧力を低くして、搬送気体からミスト成分を分離する。

[0017] 本発明の溶液の超音波分離装置は、回収部 5が、搬送気体を冷却してミスト成分を回収する前段回収部 8を備え、この前段回収部 8でミスト成分の分離された搬送気体を吸着回収部 9に供給することができる。 [0018] 本発明の溶液の超音波分離装置は、吸着回収部 9が、密閉室 16に吸着剤 15を充填すると共に、この密閉室 16に真空ポンプ 17を連結し、真空ポンプ 17が密閉室 16 力排気して、吸着剤 15からミスト成分を分離することができる。

[0019] 本発明の溶液の超音波分離装置は、密閉室 16を、開閉弁 18を介して超音波霧化室 4に連結し、開閉弁 18を開いて超音波霧化室 4からミスト成分を含む搬送気体を密閉室 16に供給して、ミスト成分を吸着剤 15に吸着させ、開閉弁 18を開いて密閉室 16を減圧して、吸着剤 15からミスト成分を分離することができる。

[0020] 本発明の溶液の超音波分離装置は、一対の密閉室 16に吸着剤 15を充填して、一対の密閉室 16を開閉弁 18を介して超音波霧化室 4に連結することができる。この超音波分離装置は、一方の開閉弁 18を開いて密閉室 16にミスト成分を含む搬送気体を供給し、他方の開閉弁 18を閉じて密閉室 16から排気して吸着剤 15からミスト成分を分離し、開閉弁 18を交互に開閉して搬送気体からミスト成分を分離することができる。

[0021] 本発明の溶液の超音波分離装置は、吸着回収部 9が温度制御部 22を備えることができる。温度制御部 22は、搬送気体のミスト成分を吸着する吸着剤 15の温度を、ミスト成分を分離する吸着剤 15の温度よりも低く制御することができる。

[0022] 吸着剤 15は、ゼォライト、活性炭、酸化リチウム、シリカゲルのいずれカゝ、もしくはこれらの混合物とすることができる。

[0023] 本発明は、溶液から発生するミストに含まれる目的物質を効率よく回収できる特長力 Sある。とくに、本発明は、ミストに含まれるミスト成分を効率よく吸着剤に吸着させて回収できる特長がある。それは、本発明が、超音波霧化室で霧化されたミスト成分を含む搬送気体を回収部で吸着剤に吸着させ、吸着剤に吸着したミスト成分を吸着剤から分離して搬送気体から分離させており、搬送気体を吸着剤に接触させてミスト成分を吸着させる圧力よりも、吸着剤からミスト成分を分離する圧力を低くして搬送気体力ミスト成分を分離しているからである。吸着剤は、圧力が高くなるとミスト成分の吸着量が増加し、圧力が低くなるミスト成分の吸着量が減少する傾向がある。したがつて、本発明は、吸着剤が有するこの特性を有効に利用して、すなわち、分離工程における圧力を吸着工程における圧力よりも低くすることによって、吸着工程では多量のミスト成分を吸着剤に効率よく吸着させ、分離工程では吸着剤に吸着できるミスト成分の量を少なくして、吸着剤力ミスト成分を分離させて効率よく回収できる。

[0024] さらに、本発明の請求項 6の超音波分離方法と請求項 12の超音波分離装置は、搬送気体に含まれるミスト成分をより効率よく吸着剤に吸着させて回収できる特長がある。それは、この方法と装置が、搬送気体のミスト成分を吸着するときの吸着剤の温度を、ミスト成分を分離するときの吸着剤の温度よりも低くしているからである。吸着剤の吸着量は、同じ圧力の下では、温度が高くなると減少し、温度が高くなると増加する傾向がある。したがって、この特性を利用して、吸着剤の温度を制御することにより、搬送気体に含まれるミスト成分を効率よく分離して回収できる。

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための溶液の超音波分離方法と超音波分離装置を例示するものであって、本発明は超音波分離方法と装置を以下のものに特定しない。

[0026] さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してな、。

[0027] 本発明の溶液の超音波分離装置は、少なくとも 2種の物質を含む溶液力高濃度の特定溶液を分離する。本発明は、溶液の溶媒と溶質を特定するものではないが、溶媒は、主として水であるが、水以外にもアルコール等の有機溶媒も使用できる。溶液は、例えば以下のものである。

(1) 清酒、ビール、ワイン、食酢、みりん、スピリッツ、焼酎、ブランデー、ウィスキー、リキユール

(2) ビネン、リナロール、リモネン、ポリフエノール類などの香料、芳香成分ないし香気成分を含む溶液

(3) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チォエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合した物質を含む溶液

(4) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チォエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基をハロゲンによって置き換えた物質を含む溶液

(5) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チォエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基を水酸基によって置き換えた物質を含む溶液

(6) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チォエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基をァミノ基によって置き換えた物質を含む溶液

(7) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チォエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基をカルボニル基によって置き換えた物質を含む溶液

(8) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チォエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基をカルボキシル基によって置き換えた物質を含む溶液

(9) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チォエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基を-トロ基によって置き換えた物質を含む溶液

(10) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チォエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基をシァノ基によって置き換えた物質を含む溶液

(11) 飽和炭化水素であるアルカン、シクロアルカン、不飽和炭化水素であるアルケン、シクロアルケン、アルキン、もしくはエーテル、チォエーテルあるいは芳香族炭化水素のうちいずれかに属する有機化合物、もしくはそれらの結合体の少なくとも一つの水素原子もしくは官能基をメルカプト基によって置き換えた物質を含む溶液

(12) 前述の (3)〜(11)の溶液に含まれる、ずれか一つ以上の原子を金属イオンによつて置換した物質を含む溶液

(13) 先述の (3)〜(11)の溶液に含まれる分子のうち任意の水素原子、炭素原子もしくは官能基を (3)〜(11)の分子のうち任意の分子で置き換えた物質を含む溶液

[0028] 2種以上の物質を含む溶液を超音波振動させて溶液からミストを分離し、分離したミストを凝集して回収すると、ミストから回収された溶液と、ミストにならないで残存する溶液とで、含有物質の濃度が異なる。たとえば、アルコール水溶液を超音波振動でミストに霧化し、霧化されたミストを回収すると、ミストにならないで残存するアルコールよりも高濃度なアルコールとなる。ミストを凝集して回収した溶液のアルコール濃度が高いのは、超音波振動によって、アルコールが水よりもミストに霧化されやすいからである。

[0029] ミストから回収された溶液と、ミストにならない溶液とで含有物質の濃度が異なるようになるひとつの理由は、溶液に含まれる物質が表面に移行して表面過剰となる割合が異なるからである。表面過剰となる物性の強い溶液は表面濃度が高くなるので、これを超音波振動させて表面の溶液をミストにして霧化させると、ミストは表面過剰となりやすい物質の濃度が高くなる。したがって、このミストを凝集して回収すると、表面過剰の物性が強い物質の濃度を高くできる。すなわち、溶液力も高濃度の物質を含むものを分離できる。

[0030] 以下、溶液をアルコールとして、アルコールから高濃度なアルコールを分離する装置と方法を示す。ただし、本発明は溶液をアルコールには特定しない。ミストに霧化して分離できる前述した溶液、あるいはその他の溶液の分離に使用できるからである。

[0031] 図 3ないし図 6に示す超音波分離装置は、溶液を供給する閉鎖構造の超音波霧化室 4、 44、 54、 64と、この超音波霧化室 4、 44、 54、 64の溶液を超音波振動させてミストに霧化する、 1個または複数の超音波振動子 2、 42、 52、 62と超音波電源 3、 43 、 53、 63を備える超音波霧化機 1、 41、 51、 61と、超音波霧化機 1、 41、 51、 61で溶液カゝらミストになって霧化されたミスト成分を凝集させて回収する回収部 5、 45、 55 、 65と、超音波霧化室 4、 44、 54、 64で霧化されたミスト成分を搬送気体と共に回収咅 5、 45、 55、 65へ移送するブロア 7、 47、 57、 67とを備える。これらの図に示す装置は、超音波霧化室 4、 44、 54、 64で溶液力ミストになって霧化されたミスト成分を、ブロア 7、 47、 57、 67でもって搬送気体と共に回収咅 5、 45、 55、 65に移送して!/ヽる。ただ、超音波分離装置は、図示しないが、静電場や超音波を利用してミストを移送する構造とすることちでさる。

[0032] 溶液はポンプ 10、 410、 510、 610で超音波霧ィ匕室 4、 44、 54、 64に供給される。

超音波霧化室 4、 44、 54、 64は、供給される全ての溶液をミストとして霧化させない。全ての溶液を霧化して回収部 5、 45、 55、 65で回収すると、超音波霧化室 4、 44、 5 4、 64に供給する溶液と、回収部 5、 45、 55、 65で回収される溶液のアルコール等の目的物質の濃度が同じになるからである。超音波霧化室 4、 44、 54、 64に供給された溶液は、ミストとして霧化して容量が少なくなるにしたがって、目的物質の濃度が低下する。このため、ミストに含まれる目的物質の濃度も次第に低下する。超音波霧化室 4、 44、 54、 64の溶液は、目的物質濃度が低下すると新しいものに入れ換えられる。

[0033] 超音波霧化室 4、 44、 54、 64は、たとえば、目的物質の濃度が 10〜50重量％である溶液を霧化して、目的物質の濃度が低下した後、溶液を新しいものに入れ換える。一定の時間経過すると溶液を新しいものに入れ換える方法、すなわちノツチ式に溶液を交換する。ただ、、超音波霧ィ匕室 4、 44、 54、 64に、ポンプ 10、 410、 510、 61 0を介して溶液を蓄えている原液槽 11、 411、 511、 611を連結し、原液槽 11、 411 、 511、 611から連続的に溶液を供給することもできる。この装置は、超音波霧化室 4 、 44、 54、 64の溶液を排出しながら、原液槽 11、 411、 511、 611から溶液を供給して、超音波霧化室 4、 44、 54、 64の溶液のアルコール等の目的物質濃度が低下するのを防止する。また、図 3の矢印 Aで示すように、超音波霧化室 4、 44、 54、 64の溶液を原液槽 11、 411、 511、 611に循環することなく外部に排出して、原液槽 11、 411、 511、 611に含まれる目的物質の濃度が低下するのを防止することもできる。

[0034] 超音波霧化室 4、 44、 54、 64の溶液は、超音波霧化機 1、 41、 51、 61でミストに霧化される。超音波霧化機 1、 41、 51、 61で霧化されたミストは、溶液よりも目的物質の濃度が高い。したがって、超音波霧化機 1、 41、 51、 61で溶液をミストに霧化し、ミストを凝集して回収することで、高濃度な溶液を効率よく分離できる。

[0035] 超音波霧化室 4、 44、 54、 64の溶液は、超音波霧化機 1、 41、 51、 61で超音波振動されて、超音波霧化室 4、 44、 54、 64の溶液よりも高濃度なミストとなって溶液面 Wから飛散する。溶液を超音波振動させると、溶液面 Wに液柱 Pができ、この液柱 P の表面力もミストが発生する。図 7に示す超音波霧化機 1は、溶液を充填している超音波霧化室 4の底に、超音波霧化機 1の超音波振動子 2を上向きに配設している。超音波振動子 2は、底力も溶液面 Wに向力つて上向きに超音波を放射して、溶液面 Wを超音波振動させて、液柱 Pを発生させる。超音波振動子 2は、垂直方向に超音波を放射する。

[0036] 図の超音波霧化機 1は、複数の超音波振動子 2と、これ等の超音波振動子 2を超音波振動させる超音波電源 3とを備える。超音波振動子 2は、超音波霧化室 4の底に水密構造に固定される。複数の超音波振動子 2が溶液を超音波振動させる装置は、より効率よく溶液をミストに霧化する。

[0037] 超音波振動子 2や超音波電源 3が超音波霧化室 4の溶液を加熱すると、溶液の品質が低下する。この弊害は、超音波振動子 2を強制的に冷却して解消できる。さらに、好ましくは超音波電源 3も冷却する。超音波電源 3は直接には溶液を加熱することはないが、周囲を加熱して間接的に溶液を加熱する。超音波振動子 2や超音波電源 3は、図 7に示すように、これ等に冷却パイプ 14を熱結合する状態で配設、すなわち、冷却ノイブ 14を接触させる状態で配設して冷却できる。冷却パイプ 14は、冷却機で冷却した液体や冷媒、ある!/、は地下水や水道水等の冷却水を流して超音波振動子 2と超音波電源 3を冷却する。

[0038] 超音波霧化室 4、 44、 54、 64で霧化された溶液のミストは、搬送気体を介して回収咅 5、 45、 55、 65【こ流人される。ミス卜を回収咅 5、 45、 55、 65【こ流人させるため【こ、回収部 5、 45、 55、 65を移送ダクト 6、 46、 56、 66で超音波霧ィ匕室 4、 44、 54、 64 に連結している。図 3と図 6に示す超音波分離装置は、搬送気体をブロア 7、 67で回収部 5、 65と超音波霧化室 4、 64とに循環させる構造としている。これらの超音波分離装置は、超音波霧化室 4、 64から回収部 5、 65に移送されて、ミスト成分が分離された搬送気体を超音波霧化室 4、 64に環流している。これらの超音波分離装置は、好ましくは搬送気体として不活性ガスを超音波霧化室 4、 64と回収部 5、 65に充填する。この装置は、不活性ガスによって、超音波霧化室 4、 64や回収部 5、 65における溶液の変質が防止される。このため、より高品質な状態で高濃度の溶液を得ることができる。ただし、搬送気体には空気も使用できる。また、図 4と図 5に示す超音波分離装置は、超音波霧化室 44、 54から回収部 45、 55に移送した搬送気体を再び超音波霧化室 44、 54に環流することなぐ大気中に放出している。これらの超音波分離装置は、搬送気体として空気を使用する。

[0039] 回収部 5、 45、 55、 65は、超音波霧化機 1、 41、 51、 61で霧化されたミスト成分を搬送気体から分離して回収する。回収部 5、 45、 55、 65は、搬送気体を冷却してミスト成分を回収する前段回収部 8、 48、 58、 68と、前段回収部 8、 48、 58、 68でミスト成分が分離された搬送気体に残存するミスト成分を回収する吸着回収部 9、 49、 59 、 69とを備える。

[0040] 前段回収部 8、 48、 58、 68は、微細なミストを凝集させて高濃度のアルコール溶液として回収する。図に示す前段回収部 8、 48、 58、 68は、閉鎖構造のチャンバ一に、ミストを冷却して凝集させる冷却器 12、 412、 512、 612を内蔵している。図の冷却器 12、 412、 512、 612は、熱交換パイプ 13、 413、 513、 613にフィン（図示せず）を固定している熱交^^である。この冷却器 12、 412、 512、 612は、熱交換パイプ 13 、 413、 513、 613に冷却用の冷媒ゃ冷却水を循環させて冷却する。ただ、冷却器は、ペルチヱ素子等を備える電子冷却器とすることもできる。超音波霧化室 4、 44、 54、 64で霧化されたミスト成分は、一部が気化して気体となるが、気体は前段回収部 8、 48、 58、 68の冷却器 12、 412、 512、 612で冷却され、結露して凝集されて回収される。前段回収部 8、 48、 58、 68に搬送気体と共に流入されるミスト成分は、冷却器 12、 412、 512、 612に衝突し、あるいは互いに衝突して大きく凝集し、または冷却器 12、 412、 512、 612のフィン等に衝突して大きく凝集して溶液として回収される。ミストと気体を前段回収部 8、 48、 58、 68で凝集して回収した搬送気体は、吸着回収部 9、 49、 59、 69に移送される。ミストは気体ではないので、必ずしも冷却しないで凝集させて回収できる。ただ、ミストを冷却して速やかに回収できる。

[0041] 前段回収部は、図示しないが、内部に複数枚の邪魔板を配設することができる。邪魔板は、隣接するものとの間にミストを通過できる隙間を設けて、垂直の姿勢で配設される。垂直の邪魔板は、ミストを表面に衝突させて付着する溶液を自然に流下させて回収できる。邪魔板は、表面を凹凸面として、ミストをより効率よく接触させて回収でさるようにでさる。

[0042] また、前段回収部は、図示しなヽが、搬送気体を強制送風して撹拌するファンを設けることができる。ファンは、回収部の搬送気体を送風して、ミストと蒸気を撹拌する。撹拌されるミストは、互いに衝突して凝集し、あるいは、邪魔板の表面に衝突して凝集される。凝集するミストは、速やかに落下して回収される。

[0043] さらに、前段回収部は、図示しないが、ミストを振動させて衝突する確率を高くするミスト振動器を設けることもできる。ミスト振動器は、回収部の搬送気体を振動させる電気振動機械振動変換器と、この電気振動機械振動変換器を駆動する振動電源とを備える。電気振動機械振動変は、可聴周波数の音を放射するスピーカーや、可聴周波数よりも高い超音波を放射する超音波振動子等である。電気振動一機械振動変換器が、ミストを効率よく振動させるために、電気振動機械振動変換器から放射される振動を前段回収部で共振させる。このことを実現するために、電気振動機械振動変換器は、前段回収部で共振する周波数で振動させる。いいかえると、前段回収部を電気振動機械振動変換器から放射される振動に共振する形状に設計する。

[0044] 超音波は人間の可聴周波数を越える高い周波数であるので、耳には聞こえない。

このため、超音波を放射するミスト振動器は、前段回収部の気体を激しく振動させて、いいかえると、電気振動機械振動変の出力を極めて大きくして、人間に音の害を与えることがない。このため、超音波はミストを激しく振動して、効率よく衝突させて、速やかに回収できる特長がある。

[0045] 以上の前段回収部は、ミストを効率よく凝集させる装置を配設するので、ミストをより速やかに凝集させて高濃度の溶液とすることができる。さらに、図示しないが、前段回収部は、溶液を噴霧するノズルと、ミストを撹拌するファンと、ミストを振動させる振動器の全てを内蔵させて、効率よくミストを凝集できる。また、ミストを凝集させるふたつの装置を内蔵して、ミストを効率よく凝集させることもできる。

[0046] 吸着回収部 9、 49、 59、 69は、前段回収部 8、 48、 58、 68でミスト成分が分離された搬送気体に残存するミスト成分を吸着剤 15、 415、 515、 615に吸着させて回収する。吸着回収部 9、 49、 59、 69は、ミスト成分を含む搬送気体を吸着剤 15、 415、 51 5、 615に接触させて、ミスト成分を吸着剤 15、 415、 515、 615に吸着させる吸着工程と、吸着工程で吸着剤 15、 415、 515、 615に吸着されたミスト成分を吸着剤 15、 415、 515、 615から分離して回収する分離工程とで、搬送気体からミスト成分を分離する。さらに、吸着回収部 9、 49、 59、 69は、分離工程における圧力を吸着工程における圧力よりも低くして、搬送気体からミスト成分を分離する。すなわち、吸着回収部 9、 49、 59、 69は、搬送気体を吸着剤 15、 415、 515、 615に接触させてミスト成分を吸着させる圧力よりも、吸着剤 15、 415、 515、 615からミスト成分を分離する圧力を低くして、搬送気体からミスト成分を分離する。

[0047] 分離工程における圧力を吸着工程における圧力よりも低くするのは、吸着剤 15、 4 15、 515、 615の吸着量が圧力によって変化するからである。図 8は、吸着剤がミスト成分を吸着する吸着量が圧力と温度で変化する傾向を示すグラフである。吸着剤がミスト成分を吸着する特性は、吸着剤の種類と、目的物質であるミスト成分の種類によつて異なるが、一般にこのグラフに示す傾向がある。すなわち、吸着剤の吸着量は、同じ温度の下では、圧力が高くなると増加し、圧力が低くなると減少する傾向がある。また、吸着剤の吸着量は、同じ圧力の下では、温度が高くなると減少し、温度が高くなると増加する傾向がある。本発明の超音波分離方法と装置は、この特性を利用して、搬送気体に含まれるミスト成分を効率よく分離して回収する。すなわち、分離ェ程における圧力を吸着工程における圧力よりも低くすることによって、吸着工程では多量のミスト成分を吸着剤に吸着させ、分離工程では吸着剤に吸着できるミスト成分の量を少なくして、吸着剤力もミスト成分を分離させて回収する。

[0048] 吸着回収部 9、 49、 59、 69は、吸着剤 15、 415、 515、 615力充填される密閉室 1 6、 416、 516、 616と、この密閉室 16、 416、 516、 616に流入され、ある!/、は密閉室 16、 416、 516、 616から排出される搬送気体の通過を制御する開閉弁 18、 418 、 518、 618と、密閉室 16、 416、 516、 616に連結されて、密閉室 16、 416、 516、 616力ら気する真空ポンプ 17、 417、 517、 617とを備える。

[0049] 密閉室 16、 416、 516、 616は、閉塞されたチャンノ一で、内部に吸着剤 15、 415 、 515、 615を充填して!/、る。吸着剤 15、 415、 515、 615には、たとえば、、ゼォライト、活性炭、酸化リチウム、シリカゲルのいずれか、もしくはこれらの混合物が使用できる。密閉室 16、 416、 516、 616は、移送ダクト 6、 46、 56、 66を介して前段回収部 8 、 48、 58、 68の出側に連結しており、前段回収部 8、 48、 58、 68力ら流人される搬送気体を吸着剤 15、 415、 515、 615に通過させて搬送気体に含まれるミスト成分を吸着剤 15、 415、 515、 615に吸着させるようにしている。さらに、図 3と図 6に示す密閉室 16、 616は、搬送気体の排出側を移送ダクト 6、 66を介して超音波霧化室 4、 64に連結し、図 4の密閉室 416は、搬送気体の排出側を介して大気中に開放している。密閉室 16、 416、 516、 616の流入側と排出側に連結される移送ダクト 6、 46、 5 6、 66には、開閉弁 18、 418、 518、 618を設けている。吸着回収咅 9、 49、 59、 69 は、開閉弁 18、 418、 518、 618を開く状態でミスト成分を含む搬送気体が密閉室 16 、 416、 516、 616に供給されて、搬送気体に含まれるミスト成分が吸着剤 15、 415、 515、 615に吸着される。

[0050] さらに、図に示す密閉室 16、 416、 516、 616は、搬送気体の排出側を、吸引ダクト 19、 419、 519、 619を介して真空ポンプ 17、 417、 517、 617【こ連結して!/ヽる。真空ポンプ 17、 417、 517、 617は、密閉室 16、 416、 516、 616力ら強制的に気して密閉室 16、 416, 516, 616を減圧する。吸着剤 15、 415, 515, 615は、減圧されると、吸着できるミスト成分が少なくなるので、吸着できなくなったミスト成分が吸着剤 15、 415、 515、 615力ら分離されて出される。密閉室 16、 416、 516、 616を吸引する真空ポンプ 17、 417, 517, 617は、吸着剤 15、 415, 515, 615力も分離されたミスト成分を吸着剤 15、 415、 515、 615から分離して排気する。真空ポンプ 17 、 417、 517、 617で吸引される気体は、冷去 P器 21、 421、 521、 621で冷去 Pされる。密閉室 16、 416、 516、 616と真空ポンプ 17、 417、 517、 617の間には吸引弁 20、 420、 520、 620を介して冷却器 21、 421、 521、 621を連結している。真空ポンプ 1 7、 417、 517、 617で吸引されて密閉室 16、 416、 516、 616力ら出される気体は、冷却器 21、 421、 521, 621に流入される。冷却器 21、 421、 521, 621は、密閉室 16、 416、 516、 616の吸着剤 15、 415、 515、 615力ら分離されて出される吸引気体を冷却して、含有するミスト成分を凝結し、あるいは凝集して液体として回収する。

[0051] 超音波分離装置は、図示しないが、回収気体を冷却する冷却器と、搬送気体を冷却する前段回収部の冷却器とをひとつの冷却用チラ一で冷却することもできる。この構造は、ひとつの冷却用チラ一でふたつの冷却器を冷却できるので、全体の構造を簡単にできる。

[0052] 図 5に示す超音波分離装置は、ブロア 56を前段回収部 58と吸着回収部 59の間に配設している。この超音波分離装置は、ブロア 56で循環される搬送気体を加圧状態で吸着回収部 59に供給する。ブロア 56は、たとえば、大気圧よりも高圧に加圧された搬送気体を吸着回収部 59に供給することができる。吸着回収部 59に供給する搬送気体を加圧状態とする超音波分離装置は、吸着工程における吸着剤 515の吸着量を増加できる特長がある。このため、さらに効率よく搬送気体からミスト成分を分離できる。ただ、吸着回収部は、密閉室の吸入側に連結される開閉弁と、密閉室の排出側に連結される開閉弁とを別々に制御して、密閉室に供給される搬送気体の圧力を調整することもできる。さらに、超音波分離装置は、必ずしも供給される搬送気体を大気圧よりも高圧とする必要はなぐ大気圧とすることもできる。

[0053] さらに、図に示す吸着回収部 9、 419、 519、 619は、第 1密閉室 16A、 416A、 51 6A、 616Aと第 2密閉室 16B、 416B、 516B、 616Bとからなる一対の密閉室 16、 4 16、 516, 616を備える。この構造の吸着回収部 9、 49, 59, 69は、一対の密閉室 1 6、 416、 516、 616を吸着工程と分離工程とに切り換えながら一対の密閉室 16、 41 6、 516、 616で効率よくミスト成分を分離できる特長がある。この構造の吸着回収部 9、 49、 59、 69は、以下のようにして、搬送気体からミスト成分を分離する。

[0054] (1) 第 1密閉室 16A、 416A、 516A、 616Aの開閉弁 18、 418、 518、 618を開いて、第 2密閉室 16B、 416B、 516B、 616Bの開閉弁 18、 418、 518、 618と第 1密閉室 16A、 416A、 516A、 616Aの吸引弁 20、 420、 520、 620を閉じる。この状態で前段回収部 8、 48、 58、 68から供給される搬送気体は、第 1密閉室 16A、 416A、 5 16 A, 616A内に流入されて、第 1密閉室 16A、 416A、 516A、 616Aに充填された吸着剤 15、 415、 515、 615に吸着される。

(2) 所定の時間経過後、第 1密閉室 16A、 416A、 516A、 616Aの開閉弁 18、 418 、 518、 618と第 2密閉室 16B、 416B、 516B、 616Bの吸引弁 20、 420、 520、 620 を閉じて、第 2密閉室 16B、 416B、 516B、 616Bの開閉弁 18、 418、 518、 618を開く。この状態で前段回収部 8、 48、 58、 68から供給される搬送気体は、第 1密閉室 16A、 416A、 516A、 616Aに流入されることなぐ第 2密閉室 16B、 416B、 516B、 616B内に流入されて、第 2密閉室 16B、 416B、 516B、 616Bに充填された吸着剤 15、 415、 515、 615に吸着される。

(3) 第 1密閉室 16A、 416A、 516A、 616Aの吸引弁 20、 420、 520、 620を開いて、真空ポンプ 17、 417、 517、 617で第 1密閉室 16A、 416A、 516A、 616A力ら気する。第 1密閉室 16A、 416A、 516A、 616Aは減圧されて、吸着剤 15、 415、 5 15、 615からミスト成分が分離される。

(4) 第 1密閉室 16A、 416A、 516A、 616Aの吸着剤 15、 415、 515、 615力も分離されたミスト成分は、第 1密閉室 16A、 416A、 516A、 616Aから排出されて冷却器 2 1、 421、 521、 621に流入され、冷却器 21、 421、 521、 621で冷却されて凝結し、凝集されて回収される。

(5) さらに、所定の時間経過後、第 1密閉室 16A、 416A、 516A、 616Aの開閉弁 1 8、 418、 518、 618を開いて、第 2密閉室 16B、 416B、 516B、 616Bの開閉弁 18、 418、 518、 618と第 1密閉室 16A、 416A、 516A、 616Aの吸引弁 20、 420、 520 、 620を閉じる。この状態で前段回収部 8、 48、 58、 68から供給される搬送気体は、第 2密閉室 16B、 416B、 516B、 616B内に流入されることなぐ第 1密閉室 16A、 4 16 A, 516A、 616A内に流入されて、第 1密閉室 16A、 416A、 516A、 616Aに充填された吸着剤 15、 415, 515, 615に吸着される。

(6) 第 2密閉室 16B、 416B、 516B、 616Bの吸引弁 20、 420、 520、 620を開いて、真空ポンプ 17、 417、 517、 617で第 2密閉室 16B、 416B、 516B、 616B力ら気する。第 2密閉室 16B、 416B、 516B、 616Bは減圧されて、吸着剤 15、 415、 51 5、 615からミスト成分が分離される。

(7) 第 2密閉室 16B、 416B、 516B、 616Bの吸着剤 15、 415、 515、 615力も分離されたミスト成分は、第 2密閉室 16B、 416B、 516B、 616B力も排出されて冷却器 2 1、 421、 521、 621に流入され、冷却器 21、 421、 521、 621で冷却されて凝結し、凝集されて回収される。

(8) (2)〜 )の工程を繰り返して、すなわち、開閉弁 18、 418、 518、 618を交互に開閉して、一対の密閉室 16、 416、 516、 616で搬送気体からミスト成分を分離する。

[0055] さらに、吸着回収部 9、 49、 59、 69は、吸着工程における吸着剤の温度を、分離ェ程における吸着剤の温度よりも低くして、より効率よく搬送気体のミスト成分を回収できる。それは、前述のように、吸着剤の吸着量が温度によっても変化する力もである。吸着回収部は、たとえば、吸着工程において、吸着剤を冷却して吸着量を増加できる。

[0056] 図 3ないし図 5に示すように、前段回収部 8、 48、 58を冷却器 12、 412、 512とする回収部 5、 45、 55は、搬送気体が冷却器 12、 412、 512を通過するときに冷却されるので、前段回収部 8、 48、 58を通過して吸着回収部 9、 49、 59に流入される搬送気体は冷却器 12、 412、 512で冷却される。冷却された搬送気体が供給される密閉室 16、 416、 516は、この搬送気体によって吸着剤 15、 415、 515が冷却されるので、吸着工程におけるミスト成分の吸着量が増加して、搬送気体に含有されるミスト成分を多量に吸着する。ただ、回収部は、吸着剤を冷却する温度制御部を吸着回収部に設けて、この温度制御部で吸着剤を冷却することもできる。この温度制御部は、たとえば冷却器で、密閉室の内部に配設されて吸着剤を冷却する。冷却器には、たとえば、冷却用熱交翻や電子冷却器が使用できる。

[0057] さらに、吸着回収部は、分離工程において吸着剤を加温することもできる。加温される吸着剤は、吸着できるミスト成分の量が減少するので、吸着されたミスト成分を効率よく分離できる。この吸着回収部は、図示しないが、吸着剤を加温する温度制御部を備える。この温度制御部は、たとえば加温器で、密閉室の内部に配設されて、吸着剤を加温する。加温器には、加熱用熱交換器やヒータが使用できる。 [0058] さらに、図 6の吸着回収部 69は、密閉室 616に充填された吸着剤 615の温度を制御するために、温度制御部 622を備える。この温度制御部 622は、密閉室 616に充填された吸着剤 615を冷却及び加温できる構造として、る。この温度制御部 622を図 9に示す。

[0059] この図に示す温度制御部 622は、各密閉室 616に配設される熱交換器 623と、一方の密閉室 616の熱交 623に温水を循環させる加温機構 624と、他方の密閉室 616に冷水を循環させる冷却機構 625と、各密閉室 616に循環させる温水と冷水とを切り換える制御弁 627と、加温機構 624の温水タンク 628を加熱すると共に、冷却機構 625の冷水タンク 629を冷却する冷凍サイクル 626とを備える。

[0060] 熱交翻623は、密閉室 616の内部に配設されている。熱交翻623は、内部に温水が循環される状態では吸着剤 615を加温し、内部に冷水が循環される状態では吸着剤 615を冷却する。加温機構 624は、温水タンク 628の内部に冷凍サイクル 62 6の放熱器 631を配設しており、放熱器で加温された温水を循環路に循環させて密閉室 616を加温する。冷却機構 625は、冷水タンク 629の内部に冷凍サイクル 626 の吸熱器 633を配設しており、吸熱器で冷却され冷水を循環路に循環させて密閉室 616を冷却する。ただ、加温機構と冷却機構は、水以外の冷媒を循環させることもできる。

[0061] 冷凍サイクル 626は、気化された冷媒を加圧するコンプレッサー 630と、このコンプレッサー 630で加圧された冷媒を液化させる放熱器 631と、液化された冷媒の気化熱で強制的に冷却する吸熱器 633と、放熱器 631と吸熱器 633との間に接続している膨張弁 632とを備える。膨張弁 632は、加圧'冷却して液化された冷媒を吸熱器 6 33の内部で断熱膨張させて、吸熱器 633を冷媒の気化熱で強制的に冷却する。この冷凍サイクル 626は、放熱器 631と吸熱器 632の温度を設定温度とするように、膨張弁 632の開度とコンプレッサー 630の出力を調整する。

[0062] 以上の構造の温度制御部 622は、制御弁 627を切り換えて、一方の密閉室 616の熱交換器 623に温水を循環させて加温し、他方の密閉室 616の熱交換器 623に冷水を循環させて冷却する。この構造の温度制御部 622は、ひとつの冷凍サイクル 62 6で、一対の密閉室 616を加温及び冷却できるので、一対の密閉室 616に充填される吸着剤 615を効率よく温度制御できる。一対の密閉室 616を備える吸着回収部 69 は、一方の密閉室 616が吸着工程にある状態では、他方の密閉室 616が分離工程にある。したがって、この温度制御部 622は、吸着工程にある密閉室 616を冷却して吸着剤 615に効率よくミスト成分を吸着できると共に、分離工程にある密閉室 616を加温して、吸着剤 615に吸着されたミスト成分を効率よく分離できる。

[0063] さらに、温度制御部 622が吸着剤 615を加温する吸着回収部 69は、吸着回収部 6 9から超音波霧化室 64に循環させる搬送気体を加温できるので、超音波霧化室 64 で能率よくミストを発生できる特長がある。超音波霧化室 64において溶液力ストに霧化される程度は、溶液と搬送気体の温度によって変化し、搬送気体と溶液の温度が高くなるとミストの発生量が増加するからである。温度制御部 622は、搬送気体を 2 5〜30°Cに加温する。ただし、温度制御部 622は、搬送気体を 15〜40°Cに加温して超音波霧化室 64に供給することもできる。超音波霧化室 64に供給される搬送気体の温度が高くなるとミストの発生量は多くなる力温度が高すぎると、アルコール等の目的物質を変質させる。反対に温度が低いと目的物質をミストにする効率が低下する傾向がある。

産業上の利用可能性

[0064] 本発明の溶液の超音波分離方法と装置は、低濃度のアルコールから高濃度のァルコールを分離するように、 2種以上の物質を含む混合物から特定の物質の濃度の高い高濃度な溶液を分離し、あるいは溶液に含まれる目的物質を分離するのに利用できる。

図面の簡単な説明

[0065] [図 1]溶液が超音波振動されて溶液面に液柱ができる状態を示す概略断面図である

[図 2]空気が含むことができる飽和水蒸気量曲線を示すグラフである。

[図 3]本発明の一実施例にかかる超音波分離装置を示す概略構成図である。

[図 4]本発明の他の実施例にかかる超音波分離装置を示す概略構成図である。

[図 5]本発明の他の実施例にかかる超音波分離装置を示す概略構成図である。

[図 6]本発明の他の実施例にかかる超音波分離装置を示す概略構成図である。 [図 7]超音波霧化室と超音波霧化機の一例を示す概略断面図である。

[図 8]吸着剤の吸着量が圧力と温度で変化する傾向を示すグラフである。

[図 9]温度制御部の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

1、 41、 51、 61· 超音波霧化機

2、 42、 52、 62· ··超音波振動子

3、 43、 53、 63· ··超音波電源

4、 44、 54、 64· ··超音波霧化室

5、 45、 55、 65· ··回収部

6、 46、 56、 66· -移送ダクト

7、 47、 57、 67·' '·ブロア

8、 48、 58、 68·' ··前段回収部

9、 49、 59、 69·· ,·吸着回収部

10、 410、 510、 610···ポンプ

11、 411、 511、 611···原液槽

12、 412、 512、 612···冷却器

13、 413、 513、 613···熱交換パイプ

14…冷却パイプ

15、 415、 515、 615···吸着剤

16、 416、 516、 616···密閉室

16Α、 416Α、 516Α、 616Α···第 1密閉室

16Β、 416Β、 516Β、 616Β···第 2密閉室

17、 417、 517、 617···真空ポンプ

18、 418、 518、 618···開閉弁

19、 419、 519、 619···吸引ダクト

20、 420、 520、 620···吸引弁

21、 421、 521、 621···冷却器

622…温度制御部 623· "熱交翻

624· ··加温機構

625· 冷却機構

626· ··冷凍サイクル

627· ··制御弁

628· "温水タンク

629· ··冷水タンク

630· "コンプレッサー

631· "放熱器

632· "凝縮弁

633· "吸熱器

104· ··超音波霧化室

105· ··回収部

W- ' •溶液面

Ρ· · '液柱

Claims

請求の範囲

[1] 超音波霧化室 (4)で溶液を超音波振動させて搬送気体中にミストに霧化して、霧化されたミストを含む搬送気体を回収部 (5)に移送し、回収部 (5)において、溶液からミストになって霧化されたミスト成分を搬送気体から分離して回収する方法であって、回収部 (5)において、ミスト成分を含む搬送気体を吸着剤 (15)に接触させて、ミスト成分を吸着剤 (15)に吸着させる吸着工程と、吸着工程で吸着剤 (15)に吸着されたミスト成分を吸着剤 (15)から分離して回収する分離工程とで、搬送気体からミスト成分を分離すると共に、

分離工程の圧力を吸着工程の圧力よりも低くして、搬送気体からミスト成分を分離する溶液の超音波分離方法。

[2] 回収部 (5)におヽて、搬送気体を冷却器 (12)で冷却してミスト成分を分離した後、搬送気体を吸着剤 (15)に接触させて、ミスト成分を吸着剤 (15)に吸着させる請求項 1に記載される溶液の超音波分離方法。

[3] 分離工程において、吸着剤 (15)を密閉室 (16)に配置し、この密閉室 (16)の搬送気体を真空ポンプ (17)で排気して密閉室 (16)を大気圧よりも低ヽ圧力に減圧して、吸着剤

(15)からミスト成分を分離する請求項 1に記載される溶液の超音波分離方法。

[4] 吸着工程において、吸着剤 (15)を大気圧の密閉室 (16)に配設して、搬送気体のミスト成分を吸着剤 (15)に吸着させる請求項 3に記載される溶液の超音波分離方法。

[5] 吸着工程において、吸着剤 (15)を大気圧よりも高圧に加圧された密閉室 (16)に配設して、搬送気体のミスト成分を吸着剤 (15)に吸着させる請求項 1又は 3に記載される溶液の超音波分離方法。

[6] 吸着工程における吸着剤 (15)の温度を、分離工程における吸着剤 (15)の温度よりも低くして!/ヽる請求項 1に記載される溶液の超音波分離方法。

[7] 溶液が供給される超音波霧化室 (4)と、この超音波霧化室 (4)の溶液を超音波振動で搬送気体中にミストに霧化して飛散させる超音波振動子 (2)と、この超音波振動子（ 2)に接続されて超音波振動子 (2)に高周波電力を供給して超音波振動させる超音波電源 (3)と、超音波振動子 (2)で霧化されて搬送気体で移送されるミスト成分を吸着剤 ( 15)に吸着させて搬送気体力分離する回収部 (5)とを備え、回収部 (5)が、搬送気体を吸着剤 (15)に接触させて搬送気体に含まれるミスト成分を吸着剤 (15)に吸着させ、吸着したミスト成分を吸着剤 (15)から分離して、搬送気体からミスト成分を分離する吸着回収部 (9)を備え、

この吸着回収部 (9)は、搬送気体を吸着剤 (15)に接触させてミスト成分を吸着させる圧力よりも、吸着剤 (15)からミスト成分を分離する圧力を低くして、搬送気体からミスト成分を分離するようにしてなる溶液の超音波分離装置。

[8] 回収部 (5)が、搬送気体を冷却してミスト成分を回収する前段回収部 (8)を備え、この前段回収部 (8)でミスト成分の分離された搬送気体を吸着回収部 (9)に供給する請求項 7に記載される溶液の超音波分離装置。

[9] 吸着回収部 (9)が、密閉室 (16)に吸着剤 (15)を充填しており、さらにこの密閉室 (16) には真空ポンプ (17)を連結しており、真空ポンプ (17)が密閉室 (16)力も排気して、吸着剤 (15)からミスト成分を分離する請求項 7に記載される溶液の超音波分離装置。

[10] 密閉室 (16)が、開閉弁 (18)を介して超音波霧化室 (4)に連結され、開閉弁 (18)を開いて超音波霧化室 (4)力ミスト成分を含む搬送気体に密閉室 (16)に供給して、ミスト成分を吸着剤 (15)に吸着させ、開閉弁 (18)を開いて密閉室 (16)を減圧して、吸着剤 (15) からミスト成分を分離する請求項 9に記載される溶液の超音波分離装置。

[11] 一対の密閉室 (16)に吸着剤 (15)を充填しており、一対の密閉室 (16)は開閉弁 (18)を介して超音波霧化室 (4)に連結しており、一方の開閉弁 (18)を開いて密閉室 (16)にミスト成分を含む搬送気体を供給し、他方の開閉弁 (18)を閉じて密閉室 (16)から排気して吸着剤 (15)からミスト成分を分離し、開閉弁 (18)を交互に開閉して搬送気体力もミスト成分を分離する請求項 10に記載される溶液の超音波分離装置。

[12] 吸着回収部 (9)が温度制御部 (22)を備え、温度制御部 (22)は、搬送気体のミスト成分を吸着する吸着剤 (15)の温度を、ミスト成分を分離する吸着剤 (15)の温度よりも低く制御する請求項 7に記載される溶液の超音波分離装置。

[13] 吸着剤 (15)がゼオライト、活性炭、酸化リチウム、シリカゲルのいずれか、もしくはこれらの混合物であることを特徴とする請求項 7に記載される溶液の超音波分離装置。