WO2023120100A1 - 溶液の超音波分離装置 - Google Patents

溶液の超音波分離装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023120100A1
WO2023120100A1 PCT/JP2022/044449 JP2022044449W WO2023120100A1 WO 2023120100 A1 WO2023120100 A1 WO 2023120100A1 JP 2022044449 W JP2022044449 W JP 2022044449W WO 2023120100 A1 WO2023120100 A1 WO 2023120100A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mist
solution
atomizer
gas
ultrasonic
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/044449
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一雄 松浦
Original Assignee
ナノミストテクノロジーズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ナノミストテクノロジーズ株式会社 filed Critical ナノミストテクノロジーズ株式会社
Publication of WO2023120100A1 publication Critical patent/WO2023120100A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/24—Multiple arrangement thereof
    • B04C5/26—Multiple arrangement thereof for series flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic separation device for a solution that converts a solution into mist by ultrasonic vibration, recovers the mist, and separates low vapor pressure components from the solution.
  • a device has been developed that converts a solution into mist by ultrasonic vibration, collects this mist, and separates low vapor pressure components from the solution (see Patent Document 1).
  • the ultrasonic separation device of Patent Document 1 ultrasonically vibrates alcoholic water to generate mist, which is recovered to recover high-concentration alcohol. Since the mist generated by ultrasonic vibration has a higher alcohol concentration than the solution, it can be recovered to recover high-concentration alcohol, which is a low vapor pressure component.
  • the mist mixed gas of the mist generated by the ultrasonic vibration and the carrier gas is recovered by the condenser. Since the condenser cools and recovers the mist mixed gas, the alcohol vaporized in the carrier gas can be liquefied, condensed and recovered.
  • ultrasonic separator cools the mist mixed gas and recovers the mist, it is possible to condense and recover the low vapor pressure component such as alcohol contained in the mist mixed gas by vaporization.
  • Ultrasonic separation equipment can separate low vapor pressure components with less energy consumption than equipment that boils a solution to separate alcohol and solvent, but it can recover high concentration low vapor pressure components more efficiently. requested.
  • the present invention was developed for the purpose of further improving the separation efficiency, and the purpose of the present invention is to efficiently recover low vapor pressure components from a solution, improve separation efficiency, and reduce energy consumption.
  • An object of the present invention is to provide an ultrasonic separation device for a solution capable of separating.
  • An apparatus for ultrasonically separating a solution includes an atomizer that ultrasonically vibrates a solution to form a mist and mixes it with a carrier gas to form a mist mixed gas, and a mist mixed gas that flows in from the atomizer.
  • a collector for collecting the mist from the solution and collecting the low vapor pressure component from the solution.
  • the collector includes a condenser that cools the mist mixed gas and collects the mist, and a gas-liquid separator that is connected to the discharge side of the condenser and collects the mist contained in the carrier gas discharged from the condenser.
  • the ultrasonic separator described above has the advantage of being able to more efficiently recover high-concentration, low-vapor-pressure components from solutions, improve separation efficiency, and reduce energy consumption.
  • the atomizer can ultrasonically vibrate a solution to mix mist with a carrier gas to form a mist-mixed gas, and separate the mist from the mist-mixed gas to separate the low-vapor-pressure component.
  • a gas-liquid separator is connected to the discharge side of the condenser, and low vapor pressure components are recovered by both the condenser and the gas-liquid separator, thereby efficiently removing the low vapor pressure components. can be recovered.
  • the condenser efficiently cools the mist mixed gas to efficiently liquefy and recover the low vapor pressure component of the vaporized component. This is because it can be efficiently recovered with a separator. Since the separation apparatus described above can further recover the fine mist as mist by the gas-liquid separator, the condenser can be designed considering only the cooling efficiency of the mist mixture gas without considering the recovery efficiency of the fine mist.
  • the mist mixed gas efficiently cooled by the condenser has a lower temperature and can efficiently liquefy the low vapor pressure component of the vaporized component. Further, since the gas-liquid separator is not intended to cool the mixed mist gas, the fine mist can be efficiently recovered by considering only the recovery efficiency.
  • the mist mixed gas is efficiently cooled by the condenser, the low vapor pressure component of the vaporized component is efficiently liquefied into mist, and the mist that is not collected by the condenser is can be efficiently recovered by the gas-liquid separator, realizing the feature of extremely efficient recovery of low vapor pressure components from the solution.
  • Another embodiment of the ultrasonic separation apparatus for a solution of the present invention is a heat exchanger in which the condenser is a plurality of fins arranged with air blowing gaps and a refrigerant pipe is thermally coupled to the heat exchanger. A mist mixture gas is blown into the blowing gaps of the fins cooled by the refrigerant circulated in the refrigerant pipe.
  • the condenser efficiently cools the mist mixed gas, and the low vapor pressure component of the vaporized component can be efficiently liquefied and recovered.
  • the condenser collects the mist condensed on the surfaces of the fins, collects the low vapor pressure component, and further cools the mist mixture gas passing through the blowing gap.
  • the cooled mist mixed gas is liquefied as the vaporized low vapor pressure component becomes supersaturated. This is because the liquefied liquid condenses on the surface of the cooling fins and is recovered.
  • the gas-liquid separator is a cyclone.
  • the above ultrasonic separator can efficiently recover low-vapor-pressure components with a cyclone gas-liquid separator with a simple structure.
  • Another embodiment of the ultrasonic separator for a solution of the present invention further classifies and separates large mist discharged from the mist mixture gas discharged from the atomizer between the atomizer and the condenser. Equipped with a classifier that
  • a classifier is connected between the atomizer and the condenser to classify and remove large mist with low concentration of low vapor pressure components from the mist mixture gas, thereby recovering It is possible to increase the concentration of low vapor pressure components recovered in the vessel.
  • the gas-liquid separator is a cyclone
  • the classifier is a classifying cyclone
  • the outer diameter of the classifying cyclone is larger than the outer diameter of the cyclone.
  • the ultrasonic separator described above by making the outer diameter of the classifying cyclone different from the outer diameter of the cyclone of the gas-liquid separator, it is possible to process according to the mist particle size.
  • the outer diameter of the classification cyclone By making the outer diameter of the classification cyclone larger than the outer diameter of the cyclone, the large mist contained in the mist mixed gas is classified and returned to the atomizer, and the mist mixed gas containing fine mist is supplied to the collector. , the concentration of low vapor pressure components to be recovered can be increased.
  • the gas-liquid separator by reducing the outer diameter of the cyclone, it is possible to efficiently collect the fine mist that has not been collected by the condenser.
  • the classifier is a demister.
  • the ultrasonic separator described above can efficiently recover low vapor pressure components with a simple structure in which the classification mist adheres to the net and can be recovered from the carrier gas and classified.
  • Another embodiment of the apparatus for ultrasonically separating a solution of the present invention is to circulate the carrier gas discharged from the gas-liquid separator to the atomizer so that the surface of the liquid column generated by the ultrasonic vibration in the atomizer is is blowing air.
  • the ultrasonic separator described above has the advantage that the carrier gas from which the vaporized components contained in the carrier gas are separated can be circulated through the atomizer to increase the atomization efficiency of the atomizer. Since the gas-liquid separator separates the vaporized component and supplies the carrier gas to the atomizer, the relative humidity of the carrier gas supplied to the atomizer is lowered due to the low vapor pressure component, and the low humidity carrier gas can be blown to the surface of the liquid.
  • Another embodiment of the apparatus for ultrasonically separating a solution of the present invention further comprises a pre-heat exchanger for warming the carrier gas discharged from the gas-liquid separator with the mist gas mixture discharged from the atomizer. , the carrier gas heated in the pre-heat exchanger is circulated to the atomizer.
  • the mixed gas mist discharged from the atomizer heats the carrier gas circulating from the collector to the atomizer.
  • the atomization efficiency can be further increased. It separates the low vapor pressure component in the collector to lower the relative humidity of the carrier gas, and further warms the carrier gas circulating to the atomizer in the pre-heat exchanger to further lower the relative humidity. This is because the carrier gas can be supplied to the atomizer while the temperature is raised by the humidity.
  • Another embodiment of the ultrasonic separation apparatus for a solution of the present invention further comprises a heater for the solution supplied to the atomizer, and a carrier gas discharged from the gas-liquid separator with the solution heated by the heater.
  • the carrier gas discharged from the gas-liquid separator is heated by the hot water heat exchanger and circulated to the atomizer.
  • the above ultrasonic separation device heats the solution and the carrier gas, circulates through the atomizer, and discharges the heated mist mixed gas.
  • the heated mist mixed gas can increase the vapor pressure of the low vapor pressure component and increase the mass content of the vaporized low vapor pressure component. Therefore, this mist mixed gas can efficiently recover the low vapor pressure component while setting the cooling temperature in the condenser high.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an atomization separation device according to one embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic separator 100 shown in the block diagram of FIG. 1 separates the low vapor pressure component from the solution L by ultrasonically vibrating the solution L into mist.
  • This apparatus uses an atomizer 1 to disperse a solution L as mist M into a carrier gas by ultrasonic vibration to form a mist mixed gas, and a collector 3 cools the mist mixed gas to remove low vapor pressure components. to recover.
  • the ultrasonic separator 100 recovers low vapor pressure components from the solution L at high concentrations.
  • a mist mixed gas in which the mist M is dispersed in the carrier gas is produced by the atomizer 1, and the low vapor pressure component is recovered from the solution L by cooling the mist mixed gas.
  • the solution L is, for example, a solvent such as water mixed with a component such as alcohol having a lower vapor pressure than the solvent, or organic acids, salts, carbohydrates, amino acids, fatty acids, glycerols, glycols, nucleic acids, extracts, etc.
  • a solute containing at least one of is dissolved in a solvent such as water.
  • the ultrasonic separation device 100 shown in FIG. A collector 3 is provided for collecting mist from the gas and collecting the low vapor pressure component from the solution.
  • the collector 3 is connected to the discharge side of the atomizer 1 and includes a condenser 4 that cools the mist mixed gas supplied from the atomizer 1 and collects the low vapor pressure component, and the discharge side of the condenser 4. and a gas-liquid separator 6 for recovering mist contained in the carrier gas discharged from the condenser 4 .
  • the mist mixture gas carrier gas
  • the circulation path 7 to improve the atomization efficiency.
  • the circulation path 7 circulates the mist mixed gas discharged from the atomizer 1 to the collector 3 and further circulates the carrier gas discharged from the collector 3 to the atomizer 1 .
  • the ultrasonic separation device 100 is preferably arranged between the atomizer 1 and the condenser 4 to classify the large mist discharged from the mist mixture gas discharged from the atomizer 1.
  • the ultrasonic separator 100 preferably circulates the carrier gas discharged from the gas-liquid separator 6 to the atomizer 1 through the circulation path 7, and the circulating carrier gas is ultrasonically Atomization efficiency can be improved by blowing air to the surface of the liquid column generated by vibration.
  • a pre-heat exchanger 11 is provided to heat the carrier gas discharged from the gas-liquid separator 6 with the mist mixed gas discharged from the atomizer 1, and the carrier gas heated by the pre-heat exchanger 11 is heated. By circulating the gas through the atomizer 1, the atomization efficiency can be further improved.
  • the pre-heat exchanger 11 cools the mist mixed gas discharged from the atomizer 1 with the carrier gas discharged from the gas-liquid separator 6 and supplies it to the condenser 4, so that the atomization efficiency is We can improve further. (Atomizer 1)
  • the atomizer 1 in FIG. 1 ultrasonically vibrates the solution L to scatter the mist M in the carrier gas to form a mist mixed gas.
  • the ultrasonic atomizer 1A includes an atomization chamber 21 having a closed structure to which a solution L and a carrier gas are supplied, and a plurality of atomization chambers 21 for ultrasonically vibrating the solution L in the atomization chamber 21 to atomize it into a mist M.
  • An ultrasonic transducer 22 and an ultrasonic power supply (not shown) for supplying AC power to the ultrasonic transducer 22 are provided.
  • the atomization chamber 21 is a closed chamber in which the solution L inside is ultrasonically vibrated and atomized into the carrier gas of the carrier gas.
  • the sprayed mist M is mixed with the carrier gas to form a mist mixed gas.
  • the atomization chamber 21 keeps the liquid level of the solution L constant.
  • the liquid level is ultrasonically vibrated by the ultrasonic vibrator 22 and set to a position where the solution L can be efficiently atomized.
  • the atomization chamber 21 is connected via a pump 9a to the solution tank 9 storing the solution L, and the discharge side is connected to the solution tank 9. ing.
  • the atomization chamber 21 causes the solution L to overflow from a drain port provided on the discharge side to keep the liquid level constant, or discharges a predetermined amount of the solution L from the discharge port.
  • a liquid surface level of the solution L is detected by a level sensor, and the level sensor controls the operation of the pump 9a to maintain a constant liquid surface level.
  • the ultrasonic separator 100 shown in FIG. 1 circulates the solution L through the solution tank 9 and the atomization chamber 21 while keeping the liquid level in the atomization chamber 21 constant. 21 solute concentrations are concentrated. In this device, when the concentration of the atomization chamber 21 and the solution tank 9 reaches the set concentration, both solutions L are discharged and replaced with new solution L.
  • the atomizer 1 in FIG. 1 heats the solution L and the carrier gas and discharges the heated mist mixed gas.
  • the heated mist mixed gas can increase the vapor pressure of the low vapor pressure component and increase the mass content of the vaporized low vapor pressure component. Therefore, this mist mixture gas can be cooled by the condenser 4 by setting the temperature to be high to some extent, and the low vapor pressure component can be efficiently recovered.
  • the temperature of the mist mixed gas discharged from the atomizer 1 is, for example, 40.degree. C. to 50.degree.
  • a pre-heat exchanger 11 and a hot water heat exchanger 12, which will be described later, are connected to the circulation path 7 of the carrier gas.
  • the solution L ultrasonically vibrated in the atomization chamber 21 protrudes from the liquid surface to generate a liquid column P, and the mist M is separated from the surface of the liquid column P and scattered into the carrier gas.
  • the ultrasonic atomizer 1A of FIG. 1 has a plurality of ultrasonic transducers 22 arranged upward at the bottom of an atomization chamber 21 filled with a solution L. As shown in FIG. Each ultrasonic oscillator 22 emits ultrasonic waves upward from the bottom toward the surface of the solution to generate a liquid column P projecting vertically from the surface of the solution.
  • the ultrasonic transducer 22 is connected to an ultrasonic power supply (not shown).
  • the ultrasonic power supply supplies alternating current power of a frequency that ultrasonically vibrates the ultrasonic transducer 22 . Since ultrasonic vibration is performed at the resonance frequency of the ultrasonic transducer 22, the ultrasonic power supply supplies AC power of, for example, several tens of kHz to several MHz, preferably 50 kHz to 1 MHz, to vibrate the ultrasonic transducer 22. (Collector 3)
  • the recovery device 3 recovers the mist from the mist mixed gas discharged from the atomizer 1, and concentrates and recovers the low vapor pressure component from the solution L.
  • the collector 3 includes a condenser 4 that cools the mist mixture gas and collects the mist, and a gas-liquid separator 6 that collects the mist contained in the carrier gas discharged from the condenser 4 .
  • the condenser 4 efficiently cools the mist mixed gas discharged from the atomizer 1 to efficiently liquefy the low vapor pressure component of the vaporized component.
  • the mist that is not collected by the condenser 4 can be efficiently collected by a simple gas-liquid separator 6 such as a cyclone 6a.
  • the above-described ultrasonic separation device 100 can realize excellent separation efficiency that can improve the recovery amount by about 50% compared to conventional devices that recover low vapor pressure components only with a condenser. (Condenser 4)
  • the atomizer 1 blows a carrier gas onto the surface of the liquid column P protruding from the liquid surface by ultrasonic vibration to generate a mist mixed gas.
  • Mist M scatters.
  • the scattered mist M is dispersed in the carrier gas to form a mist mixed gas.
  • Part of the mist in the mist mixed gas is vaporized and contained in the mist mixed gas in a gaseous state.
  • the vaporized low vapor pressure component increases the concentration of the low vapor pressure component in the mist mixed gas.
  • the vaporized low vapor pressure component can be recovered by cooling the mist mixed gas in the condenser 4 and liquefying it.
  • the condenser 4 By cooling the mist mixed gas, the condenser 4 supersaturates and liquefies the low vapor pressure component contained in the gaseous state in the carrier gas.
  • the liquefied low vapor pressure component condenses on the surface of the condenser 4 and is transferred to the recovery tank 30 and recovered. Since the mist mixture is cooled by contacting the surface of the condenser 4, the area contacting the surface will be cold. Since the temperature of the mist mixed gas drops and the low vapor pressure component becomes supersaturated, the liquefied low vapor pressure component is condensed on the surface of the condenser 4 and collected in the area contacting the surface. . This state is evident from the fact that moisture in the air liquefies and condenses on the surface of the heat exchanger of the air conditioner.
  • the mist mixed gas can be cooled to a lower temperature to increase the recovery efficiency of the vaporized low vapor pressure components. Therefore, in order for the condenser 4 to efficiently recover the low vapor pressure component, it is necessary to lower the temperature of the mist mixture gas, that is, to lower the temperature by efficiently cooling the mist mixture gas.
  • One method of achieving this is to blow the mist mixture gas onto the surface of the condenser 4 at a high flow rate.
  • the flow velocity of the mist mixed gas was increased to cool it efficiently, the recovery efficiency of the low vapor pressure component unexpectedly decreased.
  • the present inventors investigated the cause of this problem from various angles and found that the temperature of the mist mixture gas can be lowered by increasing the flow velocity.
  • the low-vapor-pressure components that have formed are blown off, reducing the probability of dew condensation on the surface of the condenser 4 and reducing the mist collection efficiency.
  • the mist generated by being cooled and liquefied by the condenser 4 is extremely small, so that the probability that the mist will flow together with the mist-mixed gas and come into contact with the surface of the condenser 4 and be collected will be reduced. From the above, in order to efficiently recover the low vapor pressure component from the solution, the mist mixed gas is cooled to a lower temperature, the low vapor pressure component is efficiently liquefied into fine mist, and further fine mist was found to need to be collected efficiently.
  • the condenser 4 in order to efficiently liquefy the low vapor pressure component into mist, it is necessary to increase the flow velocity of the mist mixed gas to increase the cooling efficiency. collection efficiency of fine mist decreases.
  • the cooling efficiency with which the condenser 4 cools the mist mixed gas and the recovery efficiency with which the mist is recovered are contradictory characteristics, and both cannot be satisfied.
  • the gas-liquid separator 6 is connected to the discharge side of the condenser 4, and the low vapor pressure component is recovered by both the condenser 4 and the gas-liquid separator 6, thereby efficiently Recover low vapor pressure components.
  • the separation apparatus 100 described above can increase the flow velocity of the mist-mixed gas by considering only the cooling efficiency of the mist-mixed gas without considering the mist collection efficiency of the condenser 4 .
  • the mist mixture gas cooled to a low temperature by the condenser 4 efficiently liquefies the vaporized low vapor pressure component to generate a fine mist.
  • the condenser 4 Since the purpose of the condenser 4 is to liquefy the vaporized low vapor pressure component, the fine mist passes through and is discharged together with the carrier gas, but the fine mist not collected by the condenser 4 is Separately, it can be recovered by a gas-liquid separator 6, which will be described later. On the other hand, since the gas-liquid separator 6 is not intended to cool the mist-mixed gas, fine mist not collected by the condenser 4 can be efficiently collected by a cyclone having a simple structure. As described above, the mist mixed gas efficiently cooled by the condenser 4 can efficiently liquefy the low vapor pressure component that has been vaporized due to a decrease in temperature.
  • the condenser 4 can use a heat exchanger 4a that cools the mist mixture.
  • a heat exchanger 4a shown in the figure, a plurality of cooling fins 4b arranged parallel to each other are connected to a refrigerant pipe 4c in a thermally coupled state, and gaps for blowing a mist mixture gas are provided between the cooling fins 4b.
  • the heat exchanger 4a of the condenser 4 circulates cooling liquid through the refrigerant pipe 4c to cool the cooling fins 4b.
  • a heat exchanger 4a of the condenser 4 in the figure is connected to a chiller 5 for cooling.
  • the chiller 5 for cooling circulates the liquid for cooling to the condenser 4 for cooling.
  • the chiller 5 for cooling cools the condenser 4 to a low temperature so that the low vapor pressure component can be efficiently liquefied and recovered.
  • the condenser 4 does not necessarily need to be cooled by the cooling chiller 5, and can be cooled by supplying cooling water to the refrigerant pipe 4c. It can also be cooled by blowing low-temperature outside air.
  • the condenser 4 recovers the mist adhering to the surface of the cooling fins 4b to recover the low vapor pressure component, and further cools the mist mixed gas passing through the blowing gap.
  • the cooled mist mixed gas is liquefied as the vaporized low vapor pressure component becomes supersaturated.
  • the liquefied liquid condenses on the surfaces of the cooling fins 4b and is recovered, but all the liquefied liquid becomes fine mist without being condensed and recovered. Part of the fine mist does not adhere to the surfaces of the cooling fins 4b and is discharged together with the carrier gas and supplied to the gas-liquid separator 6.
  • the condenser 4 thus discharges a cooled carrier gas containing a fine mist.
  • a cyclone 6a can preferably be used as the gas-liquid separator 6.
  • the cyclone 6 a separates fine mist contained in the carrier gas discharged from the condenser 4 .
  • the cyclone 6a has a shape in which a cone is connected to the lower end of a cylinder, and the mist mixed gas flows into the upper part of the cylinder in a tangential direction.
  • the spirally rotating mist mixture causes the mist to spiral with the carrier gas.
  • the spun mist experiences a centrifugal force radially outward from the center. Centrifugal force increases in proportion to the mass of mist.
  • the particle size of the mist classified by the cyclone 6a can be specified by the inner shape of the cyclone 6a and the flow velocity of the mist mixed gas. This is because the centrifugal force that the mist receives within the cyclone 6a increases in proportion to the square of the velocity at which the mist flows in a circular orbit within the cyclone 6a and decreases in inverse proportion to the radius.
  • the flow velocity of the mist can be specified by the flow velocity of the mist mixed gas flowing into the cyclone 6a, and the radius of the circular orbit along which the mist flows can be specified by the inner diameter of the cylinder of the cyclone 6a.
  • the centrifugal force applied to the mist is increased. Therefore, the cyclone 6a of the gas-liquid separator 6 has a small inner diameter, so that the flow velocity of the mist-mixed gas into the cyclone 6a is increased, and finer mist can be collected. This is because the inner diameter of the cyclone 6a is small, the flow velocity of the mist is increased, and the centrifugal force applied to the mist is increased, so that finer mist adheres to the inner surface of the cylinder and is classified. (Classifier 8)
  • both large-particle mist and fine mist are dispersed in the carrier gas.
  • the mist generated by the atomizer 1 has different concentrations of low-vapor-pressure components depending on the particle size.
  • the fine mist has a high concentration of low vapor pressure components, but the large mist has a low concentration of low vapor pressure components. Therefore, the large mist is classified and removed from the mist mixed gas. This is because the concentration of the low vapor pressure component to be recovered can be increased by removing the large mist having a low concentration of the low vapor pressure component.
  • a cyclone or demister can be used for the classifier 8.
  • the classifier 8 in FIG. 1 classifies the large mists without separating the fine mists from the carrier gas, returns them to the atomization chamber 21 , and transfers the mist mixed gas from which the large mists are separated to the condenser 4 .
  • the classifying cyclone 8a in the figure separates large mist and allows fine mist to pass through. It reduces the centrifugal force of the mist. Since the centrifugal force of mist is inversely proportional to the inner diameter of the cyclone, a cyclone with a large inner diameter can classify only large-grained mist without classifying fine mist due to small mist centrifugal force.
  • the classifying cyclone 8a can adjust the size of the mist to be classified by the inner diameter and the flow velocity of the mist mixed gas. , the concentration of the low vapor pressure component that can be recovered by the recovery device 3 can be increased. The classifying cyclone 8a can reduce the particle size of the mist to be classified and increase the concentration of the low vapor pressure component to be classified, but the amount recovered in the recovery device 3 is reduced, so the required concentration and recovery amount are considered. and set it to the optimum value.
  • the ultrasonic separation device 100 equipped with the classifier 8 classifies the large mist contained in the mist mixed gas, circulates it to the atomizer 1, supplies the mist mixed gas containing fine mist to the collector 3, and produces low steam. Liquid with high pressure component concentration is recovered.
  • the ultrasonic separation device of the present invention supplies the mist mixed gas discharged from the atomizer to the recovery device without classifying the large mist from the mist mixed gas with the classifier, so that the low vapor A pressure component can also be recovered.
  • the classifier 8 uses the classifying cyclone 8a, but the classifier 8 can also use other devices capable of classifying large mist from the mist mixed gas, such as a demister in which a plurality of nets are laminated.
  • the demister adheres the classification mist to a net, recovers it from the carrier gas, and classifies it.
  • the demister can pass the fine mist through the mesh and supply it to the condenser 4 . (Pre-heat exchanger 11)
  • the ultrasonic separator 100 preferably circulates the carrier gas discharged from the gas-liquid separator 6 to the atomizer 1 and generates the circulating carrier gas by ultrasonic vibration. Atomization efficiency can be improved by blowing air to the surface of the liquid column P. Further, a pre-heat exchanger 11 is provided between the gas-liquid separator 6 and the atomizer 1, and the mist mixed gas discharged from the atomizer 1 heats the carrier gas discharged from the gas-liquid separator 6. By circulating the carrier gas heated by the pre-heat exchanger 11 to the atomizer 1, the atomization efficiency can be further improved.
  • a pre-heat exchanger 11 is provided between the atomizer 1 and the condenser 4, and the mist mixed gas supplied from the atomizer 1 is cooled by the carrier gas discharged from the gas-liquid separator 6. can be supplied to the condenser 4 to improve the atomization efficiency.
  • the pre-heat exchanger 11 absorbs the thermal energy of the mist mixed gas discharged from the atomizer 1, and heats the carrier gas circulating from the gas-liquid separator 6 to the atomizer 1.
  • Gas-gas heat exchange It is the vessel 11a.
  • the gas-gas heat exchanger 11a absorbs thermal energy from the mist mixed gas without mixing the mist mixed gas discharged from the atomizer 1 and the carrier gas flowing back to the atomizer 1, and transfers the gas. All heat exchangers that can heat gas, such as plate type, elliptical tube type, corrugated tube type heat exchangers, etc. can be used. is exemplified.
  • the gas-gas heat exchanger 11a has a plurality of cooling fins 11d arranged in parallel to each other and connected to a metal pipe 11c for blowing the carrier gas discharged from the collector 3 in a thermally coupled state. Between the fins 11d, gaps are provided for blowing the mist mixed gas from the atomizer 1. As shown in FIG.
  • the gas-gas heat exchanger 11a of the pre-heat exchanger 11 sends the low-temperature carrier gas, which is cooled by the condenser 4 and circulated from the collector 3 to the atomizer 1, to the metal pipe 11c to The pipe 11c and the surface cooling fins 11d are cooled. Cools the heated mist mixed gas discharged from the atomizer 1, which is blown to the surface of the cooled metal pipe 11c and the cooling fins 11d. This is because the heated mist mixed gas is cooled by coming into contact with the surface of the cooling fins 11d. The mist mixed gas discharged from the pre-heat exchanger 11 is supplied to the condenser 4 .
  • the pre-heat exchanger 11 cools the heated mist mixed gas discharged from the atomizer 1 before the condenser 4, the low vapor pressure components condense on the surfaces of the cooling fins 11d and the metal pipes 11c. Sometimes. Since the condensed liquid has a high concentration of low vapor pressure components, it is recovered in the recovery tank 30 .
  • the pre-heat exchanger 11 heats the carrier gas discharged from the gas-liquid separator 6 with the mist mixed gas discharged from the atomizer 1 and circulates it to the atomizer 1 .
  • Preferred temperatures are exemplified below while the mist mixture gas (carrier gas) is circulated. Since the atomizer 1 heats the solution L and the carrier gas in order to increase the mist atomization efficiency, the mist mixed gas discharged from the atomizer 1 is heated to, for example, 40°C to 50°C. is warmed. Since the carrier gas discharged from the gas-liquid separator 6 is cooled by the condenser 4 and passes through the gas-liquid separator 6, its temperature is low, eg, 10°C to 30°C.
  • the gas-gas heat exchanger 11a of the pre-heat exchanger 11 converts the carrier gas discharged from the gas-liquid separator 6 at 10°C to 30°C to about 40°C with the mist mixed gas discharged from the atomizer 1. It is heated and circulated to the atomizer 1 .
  • the gas-gas heat exchanger 11a of the pre-heat exchanger 11 converts the mist mixture gas discharged from the atomizer 1 at 40°C to 50°C to the 10°C to 30°C of carrier gas to about 35° C. and supplied to the condenser 4 of the collector 3 .
  • the gas-gas heat exchanger 11a raises the temperature of the carrier gas supplied to the atomizer 1 on the one hand to improve the atomization efficiency, and on the other hand lowers the temperature of the carrier gas supplied to the condenser 4 to condense it.
  • the recovery efficiency can be improved by liquefying the low vapor pressure component vaporized in the vessel 4.
  • the gas-gas heat exchanger 11a absorbs the heat energy of the mist mixed gas discharged from the atomizer 1 and supplies it to the carrier gas supplied to the atomizer 1, so that heat energy can be supplied from the outside. Both the atomization efficiency and the collection efficiency can be improved without forcibly absorbing thermal energy. (warmer 10)
  • the ultrasonic separation device 100 shown in FIG. 1 includes a heater 10 that heats the solution L supplied to the atomizer 1 .
  • the solution temperature in the atomization chamber 21 affects the efficiency of atomizing the solution L.
  • the atomization efficiency can be increased by setting the temperature of the solution L as the set temperature.
  • the ultrasonic separator 100 of FIG. 1 is provided with a hot water tank 10a as a heater 10 for the solution L to be supplied to the atomizer 1.
  • the hot water tank 10a includes a heater 10b for heating the solution L to a set temperature.
  • the hot water tank 10a can also heat the solution L with an electric heater or a heating medium such as heating steam or hot water.
  • the hot water tank 10a heats the temperature of the solution L to, for example, 30° C. or higher, preferably 50° C. or higher. If the temperature for heating the solution L is increased, the energy consumption increases.
  • the hot water tank 10a is provided on the inflow side of the solution L of the atomizer 1, but it can also be provided on the discharge side of the solution L of the atomizer 1, or the like.
  • the temperature of the solution is raised in the hot water tank 10a to increase the atomization efficiency. A mist mixture can also be generated. (Hot water heat exchanger 12)
  • the hot water heat exchanger 12 shown in the figure is a liquid-gas heat exchanger 12a for heating the carrier gas circulated to the atomizer 1, and is provided with a circulation pipe 12c having radiation fins 12b on its surface.
  • the circulation pipe 12c connects the inflow side to the atomization chamber 21 and the discharge side to the hot water tank 10a to circulate the heated solution L supplied from the atomization chamber 21 to the hot water tank 10a.
  • the hot water heat exchanger 12 blows the carrier gas circulated from the gas-liquid separator 6 to the atomizer 1 to the radiating fins 12b on the surface of the circulation pipe 12c, and heats the carrier gas with the heated solution L. .
  • FIG. 1 shows that the mist mixed gas (carrier gas) discharged from the atomizer 1 is divided into the following steps: atomizer 1 ⁇ classifier 8 ⁇ pre-heat exchanger 11 ⁇ condenser 4 ⁇ gas-liquid separator 6 ⁇ pre-heat exchanger 11 ⁇ Hot water heat exchanger 12 ⁇ Atomizer 1 circulates preferable temperature.
  • the atomizer 1 supplies the solution L to the classifier 8 as a mist mixed gas by ultrasonic vibration.
  • the mist mixed gas discharged from the classifier 8 after the large mist flows into the pre-heat exchanger 11 at a temperature of about 45°C.
  • the pre-heat exchanger 11 cools the mist mixed gas with the carrier gas of 20° C.
  • the condenser 4 cools the mist mixed gas to liquefy the vaporized low vapor pressure component, cools it to 20° C., and discharges it.
  • the cooled carrier gas passes through the gas-liquid separator 6, is heated to 40° C. in the pre-heat exchanger 11, flows into the hot water heat exchanger 12, and is heated to 50° C. in the hot water heat exchanger 12. and circulated to the atomizer 1.
  • the solution L is heated to about 55° C. in the hot water tank 10a, supplied to the hot water heat exchanger 12 via the atomizer 1, and the carrier gas circulated in the atomizer 1 is heated to 40° C. It is heated to 50° C. and circulated to the hot water tank 10a.
  • the atomizer 1 efficiently converts the heated solution L into mist, mixes the mist with the carrier gas, and discharges the mixed gas as a mist mixture.
  • the carrier gas circulated to the atomizer 1 is cooled by the condenser 4, warmed by the pre-heat exchanger 11 and the hot water heat exchanger 12, and circulated to the atomizer 1.
  • This separation device 100 can heat both the solution L and the carrier gas in the atomizer 1 to increase the atomization efficiency.
  • a classifier 8 classifies and removes large-sized mist from the mist mixture gas discharged from the atomizer 1 , and the mixed gas is supplied from the pre-heat exchanger 11 to the condenser 4 .
  • the condenser 4 cools the mist-mixed gas containing the fine mist to recover the mist, and liquefies the vaporized low-vapor-pressure component to recover a part of it.
  • Fine mist not collected by the condenser 4 is collected by a gas-liquid separator 6 such as a cyclone 6a.
  • the condenser 4 and the gas-liquid separator 6 supply the recovered low vapor pressure component to the recovery tank 9 .
  • the recovery tank 9 provides a solution L with a high concentration of low vapor pressure components. For example, an alcohol-containing aqueous solution can be supplied to the atomizer 1 and highly concentrated alcoholic water can be recovered in the recovery tank 9 .
  • the above ultrasonic separator can be optimally used for recovering low vapor pressure components from solutions.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

溶液から低蒸気圧成分を効率よく回収する用途に最適に利用できる溶液の超音波分離装置を提供することにある。 超音波分離装置１００は、溶液Ｌを超音波振動させてミストＭとし、搬送気体に混合してミスト混合気体とする霧化機１と、霧化機１から流入されるミスト混合気体からミストを回収して、溶液Ｌから低蒸気圧成分を回収する回収器３とを備えている。回収器３は、ミスト混合気体を冷却してミストを回収する凝縮器４と、凝縮器４の排出側に連結されて、凝縮器４から排出される搬送気体に含まれるミストを回収する気液分離器６とを備えている。

Description

溶液の超音波分離装置
　本発明は、溶液を超音波振動でミストとし、ミストを回収して溶液から低蒸気圧成分を分離する溶液の超音波分離装置に関する。
　溶液を超音波振動でミストとし、このミストを回収して溶液から低蒸気圧成分を分離する装置は開発されている（特許文献１参照）。特許文献１の超音波分離装置は、アルコール水を超音波振動させてミストを発生させ、このミストを回収して高濃度のアルコールを回収する。超音波振動で発生するミストは、アルコール濃度が溶液よりも高くなるので、これを回収して、低蒸気圧成分である高濃度のアルコールを回収できる。以上の超音波分離装置は、超音波振動で発生するミストと搬送気体とのミスト混合気体を凝縮器で回収する。凝縮器は、ミスト混合気体を冷却して回収するので、搬送気体中に気化しているアルコールを液化し、凝縮させて回収できる。
特開２０１８－６４５１４号公報
　以上の超音波分離装置は、ミスト混合気体を冷却してミストを回収するので、ミスト混合気体中に気化して含有される低蒸気圧成分のアルコール等を凝縮して回収できる。超音波分離装置は、溶液を沸騰してアルコールや溶媒を分離する装置に比較して少ない消費エネルギーで低蒸気圧成分を分離できるが、より効率よく高濃度の低蒸気圧成分を回収することが要求される。
　本発明は、さらに分離効率を向上することを目的として開発されたもので、本発明の目的は、低蒸気圧成分を溶液からより効率よく回収して、分離効率を向上して消費エネルギーを低減できる溶液の超音波分離装置を提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
　本発明の一実施態様の溶液の超音波分離装置は、溶液を超音波振動させてミストとし搬送気体に混合してミスト混合気体とする霧化機と、霧化機から流入されるミスト混合気体からミストを回収して、溶液から低蒸気圧成分を回収する回収器とを備えている。回収器は、ミスト混合気体を冷却してミストを回収する凝縮器と、凝縮器の排出側に連結されて、凝縮器から排出される搬送気体に含まれるミストを回収する気液分離器とを備える。
　以上の超音波分離装置は、高濃度の低蒸気圧成分を溶液からより効率よく回収して、分離効率を向上して消費エネルギーを低減できる特長がある。霧化機は、溶液を超音波振動して搬送気体中にミストを混合してミスト混合気体とし、このミスト混合気体からミストを分離して低蒸気圧成分を分離できる。以上の超音波分離装置は、凝縮器の排出側に気液分離器を連結して、凝縮器と気液分離器の両方で低蒸気圧成分を回収することで、効率よく低蒸気圧成分を回収できる。凝縮器がミスト混合気体を効率よく冷却して気化成分の低蒸気圧成分を効率よく液化して回収でき、さらに凝縮器で回収されなかったミストを、凝縮器の排出側に連結された気液分離器で効率よく回収できるからである。以上の分離装置は、さらに、微細ミストを気液分離器でミストとして回収できるため、凝縮器は微細ミストの回収効率を考慮することなく、ミスト混合気体の冷却効率のみを考慮して設計できる。凝縮器で効率よく冷却されたミスト混合気体は、温度が低下して気化成分の低蒸気圧成分を効率よく液化できる。また、気液分離器は、ミスト混合気体の冷却を目的としないので、回収効率のみを考慮して微細ミストを効率よく回収できる。したがって、回収器を備える超音波分離装置は、凝縮器でミスト混合気体を効率よく冷却して気化成分の低蒸気圧成分を効率よく液化してミストとし、さらに、凝縮器で回収されなかったミストを気液分離器で効率よく回収できるので、溶液から極めて効率よく低蒸気圧成分を回収できる特長を実現する。
　本発明の他の実施態様の溶液の超音波分離装置は、凝縮器が、送風隙間を設けて配置してなる複数枚のフィンに冷媒配管が熱結合されてなる熱交換器で、熱交換器の凝縮器が、冷媒配管に循環される冷媒で冷却されるフィンの送風隙間にミスト混合気体を送風されてなる。
　以上の超音波分離装置は、凝縮器がミスト混合気体を効率よく冷却して気化成分の低蒸気圧成分を効率よく液化して回収できる。凝縮器は、フィンの表面に結露するミストを回収して低蒸気圧成分を回収し、さらに送風隙間を通過するミスト混合気体を冷却する。冷却されたミスト混合気体は、気化している低蒸気圧成分が過飽和状態となって液化する。液化した液体は、冷却フィンの表面に結露して回収されるからである。
　本発明の他の実施態様の溶液の超音波分離装置は、気液分離器がサイクロンである。
　以上の超音波分離装置は、簡単な構造のサイクロンの気液分離器で効率よく低蒸気圧成分を回収できる。
　本発明の他の実施態様の溶液の超音波分離装置は、さらに、霧化機と凝縮器との間に、霧化機から排出されるミスト混合気体から排出される大粒ミストを分級して分離する分級器を備える。
　以上の超音波分離装置は、霧化機と凝縮器との間に分級器を連結して、低蒸気圧成分の濃度が低い大粒ミストを、ミスト混合気体から分級して除去することで、回収器で回収する低蒸気圧成分の濃度を高くできる。分級器でミスト混合気体に含まれる大粒ミストを分級して霧化機に還流し、微細ミストを含むミスト混合気体を回収器に供給することで、低蒸気圧成分濃度の高い液体を回収できる。
　本発明の他の実施態様の溶液の超音波分離装置は、気液分離器がサイクロンで、分級器が分級サイクロンであって、分級サイクロンの外径をサイクロンの外径よりも大きくしてなる。
　以上の超音波分離装置は、分級サイクロンの外径のサイズを、気液分離器のサイクロンの外径と異にすることで、ミスト粒径に応じた処理が可能となる。分級サイクロンの外径がサイクロンの外径よりも大きくすることで、ミスト混合気体に含まれる大粒ミストを分級して霧化機に還流し、微細ミストを含むミスト混合気体を回収器に供給して、回収する低蒸気圧成分の濃度を高くできる。また、気液分離器においては、サイクロンの外径を小さくすることで、凝縮器で回収されなかった微細ミストを効率よく回収できる。
　本発明の他の実施態様の溶液の超音波分離装置は、分級器がデミスターである。
　以上の超音波分離装置は、分級ミストを網に付着して搬送気体から回収して分級できる簡単な構造で効率よく低蒸気圧成分を回収できる。
　本発明の他の実施態様の溶液の超音波分離装置は、気液分離器から排出される搬送気体を霧化機に循環させて、霧化機において超音波振動で発生する液柱の表面に送風している。
　以上の超音波分離装置は、搬送気体に含まれていた気化成分を分離した搬送気体を霧化機に循環して霧化機の霧化効率を高くできる特長がある。それは、気液分離器で気化成分を分離して搬送気体を霧化機に供給するので、霧化機に供給する搬送気体の低蒸気圧成分による相対湿度を低くして、低湿度の搬送気体を液体の表面に送風できるからである。
　本発明の他の実施態様の溶液の超音波分離装置は、さらに、霧化機から排出されるミスト混合気体で、気液分離器から排出される搬送気体を加温するプリ熱交換器を備え、プリ熱交換器で加温された搬送気体を霧化機に循環させている。
　以上の超音波分離装置は、霧化機から排出されるミスト混合気体で回収器から霧化機に環流する搬送気体を加温するので、外部から熱エネルギーを供給することなく、霧化機の霧化効率をさらに高くできる特長がある。それは、回収器で低蒸気圧成分を分離して搬送気体の相対湿度を低下し、さらにプリ熱交換器で霧化機に環流する搬送気体を加温してさらに相対湿度を低くして、低湿度で温度上昇させて搬送気体を霧化機に供給できるからである。
　本発明の他の実施態様の溶液の超音波分離装置は、さらに、霧化機に供給する溶液の加温器と、加温器で加熱される溶液で気液分離器から排出される搬送気体を加温する温水熱交換器を備えており、気液分離器から排出される搬送気体を、温水熱交換器で加温して霧化機に循環させている。
　以上の超音波分離装置は、溶液と搬送気体を加温して、霧化機に循環して加温されたミスト混合気体を排出する。加温されたミスト混合気体は低蒸気圧成分の蒸気圧を高くして、気化された低蒸気圧成分の含有質量を多くできる。したがって、このミスト混合気体は、凝縮器で冷却する温度を高く設定しながら、低蒸気圧成分を効率よく回収できる。
図１は、本発明の一実施形態にかかる霧化分離装置の概略構成図である。
　以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
（超音波分離装置１００）
　図１のブロック図に示す超音波分離装置１００は、溶液Ｌを超音波振動でミストとして低蒸気圧成分を溶液Ｌから分離する。この装置は、霧化機１でもって、溶液Ｌを超音波振動でミストＭとして搬送気体中に飛散させてミスト混合気体とし、回収器３がこのミスト混合気体を冷却して低蒸気圧成分を回収する。超音波分離装置１００は、溶液Ｌから、低蒸気圧成分を高い濃度で回収する。以上の装置は、霧化機１で搬送気体にミストＭが分散しているミスト混合気体とし、このミスト混合気体を冷却して溶液Ｌから低蒸気圧成分を回収する。溶液Ｌは、例えば水等の溶媒に、アルコールなどの溶媒よりも低蒸気圧成分を混合しているもの、あるいは有機酸、塩類、糖質、アミノ酸、脂肪酸、グリセリン類、グリコール類、核酸、エキスの少なくともひとつを含む溶質を水などの溶媒に溶解しているものである。
　図１に示す超音波分離装置１００は、溶液Ｌを超音波振動させてミストＭとし、搬送気体に混合してミスト混合気体とする霧化機１と、霧化機１から流入されるミスト混合気体からミストを回収して、溶液から低蒸気圧成分を回収する回収器３とを備える。回収器３は、霧化機１の排出側に連結されて、霧化機１から供給されるミスト混合気体を冷却して低蒸気圧成分を回収する凝縮器４と、凝縮器４の排出側に連結されて、凝縮器４から排出される搬送気体に含まれるミストを回収する気液分離器６とを備える。さらに、図の超音波分離装置１００は、循環路７でミスト混合気体（搬送気体）を霧化機１と回収器３とに循環して霧化効率を向上する。循環路７は、霧化機１から排出されるミスト混合気体を回収器３に循環し、さらに回収器３から排出された搬送気体を霧化機１に循環する。さらに、超音波分離装置１００は、好ましくは、図に示すように、霧化機１と凝縮器４との間に、霧化機１から排出されるミスト混合気体から排出される大粒ミストを分級して分離する分級器８を設けることで、分級器８で大粒ミストをミスト混合気体から分離することにより回収する低蒸気圧成分の濃度を高くしている。また、超音波分離装置１００は、好ましくは、図に示すように、気液分離器６から排出される搬送気体を循環路７で霧化機１に循環して、循環する搬送気体を超音波振動で発生する液柱の表面に送風して霧化効率を向上できる。さらに、霧化機１から排出されるミスト混合気体で、気液分離器６から排出される搬送気体を加温するプリ熱交換器１１を設けて、プリ熱交換器１１で加温された搬送気体を霧化機１に循環することで、霧化効率はさらに向上できる。他方でプリ熱交換器１１は、気液分離器６から排出される搬送気体で、霧化機１から排出されるミスト混合気体を冷却して凝縮器４に供給することで、霧化効率はさらに向上できる。
（霧化機１）
　図１の霧化機１は、溶液Ｌを超音波振動させて搬送気体中にミストＭを飛散させてミスト混合気体とする。この超音波霧化機１Ａは、溶液Ｌと搬送気体とが供給される閉鎖構造の霧化室２１と、この霧化室２１の溶液Ｌを超音波振動させてミストＭに霧化する複数の超音波振動子２２と、この超音波振動子２２に交流電力を供給する超音波電源（図示せず）を備える。
　霧化室２１は閉鎖されたチャンバーで、内部の溶液Ｌを超音波振動させてキャリアガスの搬送気体中に噴霧する。噴霧されたミストＭは、搬送気体に混合されてミスト混合気体となる。霧化室２１は、溶液Ｌの液面レベルを一定に保持している。液面レベルは、超音波振動子２２で超音波振動されて、溶液Ｌを効率よく霧化できる位置に設定される。溶液Ｌの液面レベルを一定に保持するために、霧化室２１は、ポンプ９ａを介して、溶液Ｌを蓄えている溶液槽９に連結されると共に、排出側を溶液槽９に連結している。図示しないが、この霧化室２１は、排出側に設けた排液口から溶液Ｌをオーバーフローさせて、液面レベルを一定に保持し、あるいは吐出口から所定量の溶液Ｌを排出しながら、溶液Ｌの液面レベルをレベルセンサで検出して、レベルセンサでポンプ９ａの運転をコントロールして一定の液面レベルに保持する。図１に示す超音波分離装置１００は、霧化室２１の液面レベルを一定に保持しながら、溶液Ｌを溶液槽９と霧化室２１とに循環して、溶液槽９と霧化室２１の溶質濃度を濃縮する。この装置は、霧化室２１と溶液槽９の濃度が設定濃度になると、両方の溶液Ｌを排出して、新しい溶液Ｌに入れ替える。
　図１の霧化機１は、溶液Ｌと搬送気体を加温して、加温されたミスト混合気体を排出する。加温されたミスト混合気体は低蒸気圧成分の蒸気圧を高くして、気化された低蒸気圧成分の含有質量を多くできる。したがって、このミスト混合気体は、凝縮器４で冷却する温度をある程度高く設定して、低蒸気圧成分を効率よく回収できる。霧化機１から排出されるミスト混合気体の温度は、例えば４０℃～５０℃とする。霧化機１に循環する搬送気体を加温するために、搬送気体の循環路７に、後述するプリ熱交換器１１と、温水熱交換器１２を連結している。
　霧化室２１で超音波振動される溶液Ｌは、液面から突出して液柱Ｐを発生し、液柱Ｐの表面からミストＭを分離して搬送気体中に飛散させる。図１の超音波霧化機１Ａは、溶液Ｌを充填している霧化室２１の底に、複数の超音波振動子２２を並べて上向きに配列している。各々の超音波振動子２２は、底から溶液面に向かって上向きに超音波を放射して、液面から垂直方向に突出する液柱Ｐを発生させる。超音波振動子２２は、超音波電源（図示せず）に接続されている。超音波電源は、超音波振動子２２を超音波振動させる周波数の交流電力を供給する。超音波振動子２２の共振周波数で超音波振動するので、超音波電源は、例えば数十ｋＨｚ～数ＭＨｚ、好ましくは５０ｋＨｚ～１ＭＨｚの交流電力を供給して超音波振動子２２を振動させる。
（回収器３）
　回収器３は、霧化機１から排出されるミスト混合気体からミストを回収して、溶液Ｌから低蒸気圧成分を濃縮して回収する。回収器３は、ミスト混合気体を冷却してミストを回収する凝縮器４と、凝縮器４から排出される搬送気体に含まれるミストを回収する気液分離器６とを備える。
　凝縮器４と気液分離器６とを備える回収器３は、凝縮器４が霧化機１から排出されるミスト混合気体を効率よく冷却して気化成分の低蒸気圧成分を効率よく液化してミストとし、さらに、凝縮器４で回収されなかったミストをサイクロン６ａなどの簡単な気液分離器６で効率よく回収できるので、溶液から極めて効率よく低蒸気圧成分を回収できる特長を実現する。以上の超音波分離装置１００は、凝縮器のみで低蒸気圧成分を回収する従来の装置に比較して、回収量を約５０％も向上できる優れた分離効率を実現することができる。
（凝縮器４）
　霧化機１は、超音波振動で液面から突出する液柱Ｐの表面に搬送気体を送風してミスト混合気体を発生させるが、表面に搬送気体が送風される液柱Ｐは、表面にミストＭが飛散する。飛散するミストＭは搬送気体中に分散されてミスト混合気体となる。ミスト混合気体のミストは、一部が気化してミスト混合気体に気体の状態で含まれる。とくに、低蒸気圧成分は気化しやすいので、気化した低蒸気圧成分によって、ミスト混合気体は低蒸気圧成分の濃度が高くなる。気化した低蒸気圧成分は、凝縮器４でミスト混合気体を冷却し、液化して回収できる。凝縮器４は、ミスト混合気体を冷却することで、搬送気体中に気体の状態で含まれる低蒸気圧成分を過飽和状態として液化する。液化した低蒸気圧成分は、凝縮器４の表面に結露して回収槽３０に移送されて回収される。ミスト混合気体は凝縮器４の表面に接触して冷却されるので、表面に接触する領域で低温となる。ミスト混合気体は、温度が低下して低蒸気圧成分が過飽和状態となるので、表面に接触する領域で液化されて液化した低蒸気圧成分は、凝縮器４の表面に結露して回収される。この状態は、冷房の熱交換器の表面に空気中の水分が液化して結露することから明白である。
　ミスト混合気体は、より低い温度に冷却して、気化した低蒸気圧成分の回収効率を高くできる。したかって、凝縮器４が低蒸気圧成分を効率よく回収するには、ミスト混合気体の温度を低く、すなわちミスト混合気体を効率よく冷却して温度を低くする必要がある。このことを実現する一方法として、ミスト混合気体を速い流速で凝縮器４の表面に送風する方法がある。しかしながら、ミスト混合気体の流速を速くして効率よく冷却すると、想定外にも低蒸気圧成分の回収効率が低下した。本発明者は、この原因を種々の方向から検討した結果、流速を速くしてミスト混合気体の温度を低くできるが、高速流動するミスト混合気体が、凝縮器４の表面で液化してミストとなった低蒸気圧成分を吹き飛ばして、凝縮器４の表面に結露する確率を低下して、ミストの回収効率が低下することを究明した。とくに、凝縮器４で冷却されて液化して発生するミストは極めて小さいので、ミスト混合気体と一緒に流動されて、凝縮器４の表面に接触して回収される確率が低下する。以上のことから、溶液から低蒸気圧成分を効率よく回収するには、ミスト混合気体をより低い温度に冷却して、低蒸気圧成分を効率よく液化して微細なミストとし、さらに微細なミストを効率よく回収する必要があることが判明した。凝縮器４は、低蒸気圧成分を効率よく液化してミストとするには、ミスト混合気体の流速を速くして冷却効率を高くする必要があるが、この状態では、液化して発生する微細なミストの回収効率が低下する。凝縮器４がミスト混合気体を冷却する冷却効率と、ミストを回収する回収効率とは互いに相反する特性であって両方を満足できない。
　そこで、超音波分離装置１００は、凝縮器４の排出側に気液分離器６を連結して、凝縮器４と気液分離器６の両方で低蒸気圧成分を回収することで、効率よく低蒸気圧成分を回収する。以上の分離装置１００は、凝縮器４はミストの回収効率を考慮することなく、ミスト混合気体の冷却効率のみを考慮して、ミスト混合気体の流速を速くできる。凝縮器４で低温に冷却されたミスト混合気体は、気化している低蒸気圧成分を効率よく液化して微細ミストを発生させる。凝縮器４は気化している低蒸気圧成分を液化することを目的とするため、微細ミストは素通りして搬送気体と一緒に排出されるが、凝縮器４で回収されなかった微細ミストは、別途、後述する気液分離器６で回収できる。他方で、気液分離器６は、ミスト混合気体を冷却することを目的としないので、凝縮器４で回収されなかった微細なミストを、簡単な構造のサイクロンなどで効率よく回収できる。以上より凝縮器４で効率よく冷却されたミスト混合気体は、温度が低下して気化している低蒸気圧成分を効率よく液化できる。
　凝縮器４は、ミスト混合気体を冷却する熱交換器４ａが使用できる。図の熱交換器４ａは、冷媒配管４ｃに互いに平行姿勢に配置してなる複数枚の冷却フィン４ｂを熱結合状態に連結して、冷却フィン４ｂの間にミスト混合気体の送風隙間を設けている。凝縮器４の熱交換器４ａは、冷媒配管４ｃに冷却用の液体を循環して冷却フィン４ｂを冷却する。図の凝縮器４の熱交換器４ａは、冷却用のチラー５を連結している。冷却用のチラー５は、冷却用の液体を凝縮器４に循環して冷却する。冷却用のチラー５は凝縮器４を低温に冷却して、低蒸気圧成分を効率よく液化して回収できる。ただし、凝縮器４は、必ずしも冷却用のチラー５で冷却する必要はなく、冷媒配管４ｃに冷却水を供給して冷却することができ、さらに、凝縮器４を気体－気体熱交換器として、低温の外気を送風して冷却することもできる。凝縮器４は、冷却フィン４ｂの表面に付着するミストを回収して低蒸気圧成分を回収し、さらに送風隙間を通過するミスト混合気体を冷却する。冷却されたミスト混合気体は、気化している低蒸気圧成分が過飽和状態となって液化する。液化した液体は、冷却フィン４ｂの表面に結露して回収されるが、液化された全ての液体は結露して回収されることなく、微細なミストとなる。微細なミストの一部は冷却フィン４ｂの表面に付着することなく、搬送気体と一緒に排出されて気液分離器６に供給される。したがって、凝縮器４は微細ミストを含む冷却された搬送気体を排出する。
（気液分離器６）
　気液分離器６は、好ましくはサイクロン６ａが使用できる。サイクロン６ａは、凝縮器４から排出される搬送気体に含まれる微細ミストを分離する。サイクロン６ａは、円筒の下端に円錐を連結した形状で、円筒の上部に接線方向にミスト混合気体を流入させる。円筒に接線方向に流入するミスト混合気体は、円筒の内部で渦巻き状に回転する。渦巻き状に回転するミスト混合気体は、ミストを搬送気体と一緒に渦巻き状に回転させる。回転されるミストは、半径方向に中心から外側に向かって遠心力を受ける。遠心力はミストの質量に比例して増加する。ミストの質量はミストの半径の三乗に比例して大きくなるので、ミストの遠心力は、ミストの半径の三乗に比例して大きくなる。このため、微細なミストであっても遠心力で外側に振り出されて円筒の内面に移送され、円筒の内面に付着して、円錐の内面に沿って流れ落ちてミスト混合気体から分離される。
　サイクロン６ａが分級するミストの粒径は、サイクロン６ａの内形と、ミスト混合気体の流速で特定できる。サイクロン６ａ内でミストが受ける遠心力は、サイクロン６ａ内でミストが円軌道に流動する流速の二乗に比例して大きく、半径に反比例して小さくなるからである。ミストの流速は、サイクロン６ａに流入するミスト混合気体の流速で特定でき、ミストが流動する円軌道の半径は、サイクロン６ａの円筒の内径で特定できる。サイクロン６ａの内径を小さくし、サイクロン６ａに流入するミスト混合気体の流速を速くして、ミストが受ける遠心力は大きくなる。したがって、気液分離器６のサイクロン６ａは、内径を小さく、ミスト混合気体がサイクロン６ａに流入する流速を速くして、より微細なミストを回収できる。サイクロン６ａの内径が小さく、ミストの流速が速くなってミストが受ける遠心力が大きくなって、より微細なミストが円筒の内面に付着して分級されるからである。
（分級器８）
　霧化機１から排出されるミスト混合気体は、粒径の大きい大粒ミストと微細ミストの両方が搬送気体に分散されている。霧化機１で発生するミストは、粒径によって低蒸気圧成分の濃度が異なり、粒径の大きい大粒ミストは、微細ミストに比較して、低蒸気圧成分の濃度が低い。微細ミストは低蒸気圧成分濃度が高いが、大粒ミストは低蒸気圧成分の濃度が低いので、ミスト混合気体から大粒ミストを分級して除去する。低蒸気圧成分濃度の低い大粒ミストを除去することで、回収する低蒸気圧成分の濃度を高くできるからである。
　分級器８には、サイクロンやデミスターが使用できる。図１の分級器８は、微細ミストを搬送気体から分離することなく大粒ミストを分級して霧化室２１に還流して、大粒ミストの分離されたミスト混合気体を凝縮器４に移送する。図の分級サイクロン８ａは、大粒ミストを分離して、微細ミストを通過させるので、分級しない微細ミストの遠心力を小さくするために、気液分離器６のサイクロン６ａよりも内径を大きくして、ミストの遠心力を小さくしている。ミストの遠心力は、サイクロンの内径に反比例するので、内径の大きいサイクロンは、ミストの遠心力の小さく微細ミストを分級することなく、大粒ミストのみを分級できる。ミスト混合気体に含まれる微細ミストは質量が小さいので遠心力も小さく、搬送気体と一緒に渦巻き状に回転して、排気搬送で円筒の中央部から外部に排気されて凝縮器４に移送される。分級サイクロン８ａは、内径とミスト混合気体の流速で分級するミストのサイズを調整できるが、分級サイクロン８ａは、たとえば粒径が数μｍ以上の大粒ミストをミスト混合気体から分離して、数μｍ以下の微細ミストを分離しない内径とすることで、回収器３で回収できる低蒸気圧成分の濃度を高くできる。分級サイクロン８ａは、分級するミストの粒径を小さくして、分級する低蒸気圧成分濃度は高くできるが、回収器３での回収量が減少するので、要求される濃度と回収量とを考慮して最適値に設定する。
　分級器８を備える超音波分離装置１００は、ミスト混合気体に含まれる大粒ミストを分級して霧化機１に環流し、微細ミストを含むミスト混合気体を回収器３に供給して、低蒸気圧成分濃度の高い液体を回収している。ただ、本発明の超音波分離装置は、図示しないが、分級器でミスト混合気体から大粒ミストを分級することなく、霧化機から排出されるミスト混合気体を回収器に供給して、低蒸気圧成分を回収することもできる。さらに、以上の分級器８は分級サイクロン８ａを使用するが、分級器８には大粒ミストをミスト混合気体から分級できる他の装置、例えば複数枚の網を積層しているデミスターも使用できる。デミスターは、分級ミストを網に付着して搬送気体から回収して分級する。デミスターは、微細ミストを網目に透過させて凝縮器４に供給できる。
（プリ熱交換器１１）
　さらに、超音波分離装置１００は、好ましくは、図１に示すように、気液分離器６から排出される搬送気体を霧化機１に循環して、循環する搬送気体を超音波振動で発生する液柱Ｐの表面に送風して霧化効率を向上できる。さらに、気液分離器６と霧化機１の間にプリ熱交換器１１を設け、霧化機１から排出されるミスト混合気体で、気液分離器６から排出される搬送気体を加温し、プリ熱交換器１１で加温された搬送気体を霧化機１に循環することで、霧化効率はさらに向上できる。また他方で、プリ熱交換器１１を霧化機１と凝縮器４の間に設け、気液分離器６から排出される搬送気体で、霧化機１から供給されるミスト混合気体を冷却して凝縮器４に供給して霧化効率を向上できる。
　プリ熱交換器１１は、霧化機１から排出されるミスト混合気体の熱エネルギーを吸収して、気液分離器６から霧化機１に環流する搬送気体を加温する気体－気体熱交換器１１ａである。気体－気体熱交換器１１ａは、霧化機１から排出されるミスト混合気体と、霧化機１に環流する搬送気体とを混合することなく、ミスト混合気体から熱エネルギーを吸収して、搬送気体を加温できる全ての熱交換器、例えばプレート式、楕円チューブ式、コルゲートチューブ式などの熱交換器が使用できるが、図１にプリ熱交換器１１に使用できる気体－気体熱交換器１１ａを例示する。この気体－気体熱交換器１１ａは、回収器３から排出される搬送気体を送風する金属配管１１ｃに、互いに平行姿勢で配置される複数枚の冷却フィン１１ｄを熱結合状態に連結して、冷却フィン１１ｄの間に霧化機１からのミスト混合気体の送風隙間を設けている。
　また、プリ熱交換器１１の気体－気体熱交換器１１ａは、凝縮器４で冷却されて回収器３から霧化機１に環流される低温の搬送気体を金属配管１１ｃに送風して、金属配管１１ｃと表面の冷却フィン１１ｄを冷却している。冷却された金属配管１１ｃと冷却フィン１１ｄの表面に送風される、霧化機１から排出される加温されたミスト混合気体を冷却する。加温されたミスト混合気体が冷却フィン１１ｄの表面に接触して冷却されるからである。プリ熱交換器１１から排出されるミスト混合気体は、凝縮器４に供給される。プリ熱交換器１１は、凝縮器４の前段で霧化機１から排出される加温されたミスト混合気体を冷却するので、低蒸気圧成分が冷却フィン１１ｄや金属配管１１ｃの表面に結露することがある。結露する液体は、低蒸気圧成分の濃度が高いので回収槽３０に回収する。
　プリ熱交換器１１は、霧化機１から排出されるミスト混合気体で、気液分離器６から排出される搬送気体を加温して霧化機１に循環する。ミスト混合気体（搬送気体）が循環される状態で、好ましい温度を以下に例示する。霧化機１はミストの霧化効率を高くするために、溶液Ｌと搬送気体を加温しているので、霧化機１から排出されるミスト混合気体は、たとえば４０℃～５０℃に加温されている。気液分離器６から排出される搬送気体は、凝縮器４で冷却されて気液分離器６を通過するので、温度が低く、例えば１０℃～３０℃に冷却されている。プリ熱交換器１１の気体－気体熱交換器１１ａは、気液分離器６から排出される１０℃～３０℃の搬送気体を、霧化機１から排出されるミスト混合気体で約４０℃に加温して霧化機１に環流する。また、プリ熱交換器１１の気体－気体熱交換器１１ａは、霧化機１から排出される４０℃～５０℃のミスト混合気体を、気液分離器６から排出される１０℃～３０℃の搬送気体で約３５℃に冷却して回収器３の凝縮器４に供給する。気体－気体熱交換器１１ａは、一方で霧化機１に供給する搬送気体の温度を高くして霧化効率を向上し、他方で凝縮器４に供給する搬送気体の温度を低くして凝縮器４で気化している低蒸気圧成分を液化して回収効率を向上できる。気体－気体熱交換器１１ａは、霧化機１から排出されるミスト混合気体の熱エネルギーを吸収して、霧化機１に供給する搬送気体に供給するので、外部から熱エネルギーを供給することなく、また熱エネルギーを強制的に吸収することなく、霧化効率と回収効率の両方を向上できる。
（加温器１０）
　さらに、図１に示す超音波分離装置１００は、霧化機１に供給する溶液Ｌを加温する加温器１０を備える。霧化室２１の溶液温度は、溶液Ｌを霧化する効率に影響を与える。溶液Ｌの温度を設定温度として、霧化効率を高くできる。図１の超音波分離装置１００は、霧化機１に供給する溶液Ｌの加温器１０として、温水タンク１０ａを設けている。温水タンク１０ａは、溶液Ｌを設定温度に加温するヒーター１０ｂを備える。温水タンク１０ａは、電気ヒーター、あるいは加熱蒸気や温水等の加熱媒体で溶液Ｌを加温することもできる。温水タンク１０ａは、溶液Ｌの温度を例えば３０℃以上、好ましくは５０℃以上に加温する。溶液Ｌを加温する温度を高くすると、消費エネルギーが大きくなるので、溶液Ｌの温度は、例えば８０℃以下、好ましくは７０℃以下とする。図の超音波分離装置１００は、温水タンク１０ａを霧化機１の溶液Ｌの流入側に設けるが、これ以外に霧化機１の溶液Ｌの排出側などに設けることもできる。図の超音波分離装置１００は、温水タンク１０ａで溶液温度を高くして霧化効率を高くしているが、本発明の装置は、必ずしも加温器１０を設けることなく、霧化機１でミスト混合気体を発生させることもできる。
（温水熱交換器１２）
　霧化機１の霧化効率を向上するために、図１の超音波分離装置１００は、気液分離器６から排出されて霧化機１に環流される搬送気体を、温水熱交換器１２で加温して霧化室２１に循環させている。図の温水熱交換器１２は、霧化機１に環流される搬送気体を加温する液体－気体熱交換器１２ａで、表面に放熱フィン１２ｂを設けている循環パイプ１２ｃを備える。この循環パイプ１２ｃは、流入側を霧化室２１に、排出側を温水タンク１０ａに連結して、霧化室２１から供給される加温された溶液Ｌを温水タンク１０ａに循環する。温水熱交換器１２は、循環パイプ１２ｃ表面の放熱フィン１２ｂに、気液分離器６から霧化機１に循環される搬送気体を送風して加温された溶液Ｌで搬送気体を加温する。
　図１は、霧化機１から排出されるミスト混合気体（搬送気体）が、霧化機１→分級器８→プリ熱交換器１１→凝縮器４→気液分離器６→プリ熱交換器１１→温水熱交換器１２→霧化機１に循環される状態で、好ましい温度を例示している。霧化機１は溶液Ｌを超音波振動でミストとしてミスト混合気体として分級器８に供給する。大粒ミストが分級されて分級器８から排出されるミスト混合気体の温度は約４５℃でプリ熱交換器１１に流入する。プリ熱交換器１１は、気液分離器６から排出される２０℃の搬送気体でミスト混合気体を冷却して３５℃のミスト混合気体を凝縮器４に供給する。凝縮器４はミスト混合気体を冷却して気化している低蒸気圧成分を液化して、２０℃に冷却して排出する。冷却された搬送気体は気液分離器６を通過して、プリ熱交換器１１で４０℃に加温されて、温水熱交換器１２に流入し、温水熱交換器１２で５０℃に加温されて霧化機１に循環される。一方、溶液Ｌは、温水タンク１０ａで約５５℃に加温されて、霧化機１を介して温水熱交換器１２に供給されて、霧化機１に循環される搬送気体を４０℃～５０℃に加温して、温水タンク１０ａに循環される。
　以上の超音波分離装置１００は、加温された溶液Ｌを霧化機１が高効率にミストとして、ミストを搬送気体に混合してミスト混合気体として排出する。霧化機１に循環される搬送気体は、凝縮器４で冷却されるが、プリ熱交換器１１と温水熱交換器１２で加温されて霧化機１に循環される。この分離装置１００は、霧化機１の溶液Ｌと搬送気体の両方を加温して霧化効率を高くできる。霧化機１から排出されるミスト混合気体は、分級器８で大粒ミストを分級して除去して、プリ熱交換器１１から凝縮器４に供給される。凝縮器４は微細ミストを含むミスト混合気体を冷却して、ミストを回収すると共に、気化している低蒸気圧成分を液化して一部を回収する。凝縮器４で回収されなかった微細ミストは、サイクロン６ａなどの気液分離器６で回収される。凝縮器４と気液分離器６は、回収された低蒸気圧成分を回収槽９に供給する。回収槽９は、低蒸気圧成分濃度の高い溶液Ｌが得られる。たとえば霧化機１にアルコールを含む水溶液を供給して、回収槽９に高濃度のアルコール水を回収できる。
　以上の超音波分離装置は、溶液から低蒸気圧成分を回収する用途に最適に利用できる。
１００…超音波分離装置
１…霧化機
１Ａ…超音波霧化機
３…回収器
４…凝縮器
４ａ…熱交換器
４ｂ…冷却フィン
４ｃ…冷媒配管
５…チラー
６…気液分離器
６ａ…サイクロン
７…循環路
８…分級器
８ａ…分級サイクロン
９…溶液槽
９ａ…ポンプ
１０…加温器
１０ａ…温水タンク
１０ｂ…ヒーター
１１…プリ熱交換器
１１ａ…気体－気体熱交換器
１１ｃ…金属配管
１１ｄ…冷却フィン
１２…温水熱交換器
１２ｂ…放熱フィン
１２ｃ…循環パイプ
２１…霧化室
２２…超音波振動子
３０…回収槽
Ｌ…溶液
Ｐ…液柱
Ｍ…ミスト

Claims (9)

  1. 　溶液を超音波振動させてミストとし、搬送気体に混合してミスト混合気体とする霧化機と、
    　前記霧化機から流入されるミスト混合気体からミストを回収して、溶液から低蒸気圧成分を回収する回収器とを備え、
    　前記回収器が、
    　　ミスト混合気体を冷却してミストを回収する凝縮器と、
    　　前記凝縮器の排出側に連結されて、
    　　前記凝縮器から排出される搬送気体に含まれるミストを回収する気液分離器とを備えることを特徴とする溶液の超音波分離装置。
  2. 　請求項１に記載の溶液の超音波分離装置であって、
    　前記凝縮器が、送風隙間を設けて配置してなる複数枚のフィンに冷媒配管が熱結合されてなる熱交換器で、
    　前記凝縮器が、前記冷媒配管に循環される冷媒で冷却される前記フィンの送風隙間にミスト混合気体が送風されてなることを特徴とする溶液の超音波分離装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の溶液の超音波分離装置であって、
    　前記気液分離器がサイクロンであることを特徴とする溶液の超音波分離装置。
  4. 　請求項１ないし３のいずれか一項に記載の溶液の超音波分離装置であって、さらに、
    　前記霧化機と前記凝縮器との間に、前記霧化機から排出されるミスト混合気体から排出される大粒ミストを分級して分離する分級器を備えることを特徴とする溶液の超音波分離装置。
  5. 　請求項４に記載の溶液の超音波分離装置であって、
    　前記気液分離器がサイクロンで、前記分級器が分級サイクロンであって、
    　　前記分級サイクロンの外径が前記サイクロンの外径よりも大きいことを特徴とする溶液の超音波分離装置。
  6. 　請求項４に記載の溶液の超音波分離装置であって、
    　前記分級器がデミスターであることを特徴とする溶液の超音波分離装置。
  7. 　請求項１ないし６のいずれか一項に記載する溶液の超音波分離装置であって、
    　前記気液分離器から排出される搬送気体が、前記霧化機に循環されて、前記霧化機において超音波振動で発生する液柱の表面に送風されてなる溶液の超音波分離装置。
  8. 　請求項７に記載する溶液の超音波分離装置であって、さらに、
    　前記霧化機から排出されるミスト混合気体で、前記回収器から排出される搬送気体を加温するプリ熱交換器を備え、
    　前記プリ熱交換器で加温された搬送気体が前記霧化機に循環されてなる溶液の超音波分離装置。
  9. 　請求項１ないし８のいずれか一項に記載の溶液の超音波分離装置であって、さらに、
    　前記霧化機に供給する溶液の加温器と、
    　前記加温器で加温される溶液で前記回収器から排出される搬送気体を加温する温水熱交換器とを備え、
    　前記気液分離器から排出される搬送気体が、前記温水熱交換器で加温されて前記霧化機に循環されてなる溶液の超音波分離装置。
PCT/JP2022/044449 2021-12-21 2022-12-01 溶液の超音波分離装置 WO2023120100A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021206900 2021-12-21
JP2021-206900 2021-12-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023120100A1 true WO2023120100A1 (ja) 2023-06-29

Family

ID=86902114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/044449 WO2023120100A1 (ja) 2021-12-21 2022-12-01 溶液の超音波分離装置

Country Status (2)

Country Link
TW (1) TW202337538A (ja)
WO (1) WO2023120100A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10295358A (ja) * 1997-04-21 1998-11-10 Honke Matsuura Shiyuzoujiyou:Kk アルコール溶液のアルコール分離装置
JPH11128601A (ja) * 1997-10-31 1999-05-18 Konica Corp 蒸発濃縮装置
JP2005066526A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 Choonpa Jozosho Kk 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
JP2005270888A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Choonpa Jozosho Kk 溶液の濃縮方法とこの方法に使用される濃縮装置
CN102464571A (zh) * 2010-11-04 2012-05-23 中国石油化工股份有限公司 一种超声雾化浓缩乙醇的装置及浓缩乙醇的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10295358A (ja) * 1997-04-21 1998-11-10 Honke Matsuura Shiyuzoujiyou:Kk アルコール溶液のアルコール分離装置
JPH11128601A (ja) * 1997-10-31 1999-05-18 Konica Corp 蒸発濃縮装置
JP2005066526A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 Choonpa Jozosho Kk 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
JP2005270888A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Choonpa Jozosho Kk 溶液の濃縮方法とこの方法に使用される濃縮装置
CN102464571A (zh) * 2010-11-04 2012-05-23 中国石油化工股份有限公司 一种超声雾化浓缩乙醇的装置及浓缩乙醇的方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202337538A (zh) 2023-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2475582C (en) Ultrasonic solution separator
TWI675690B (zh) 霧化分離方法及霧化分離裝置
JPWO2012105654A1 (ja) 海水の淡水化装置
US20060032935A1 (en) Method and apparatus for separating a liquid
US7766994B2 (en) Ultrasonic solution separating method and ultrasonic separating apparatus used in this method
US20050218241A1 (en) Method and apparatus for separating a solution
EP2295125A1 (en) Solution condensing apparatus
JP2005270888A (ja) 溶液の濃縮方法とこの方法に使用される濃縮装置
JP5051680B2 (ja) 石油の分離方法と分離装置
JP2011033236A (ja) 粘性物質希釈装置
JP2011033236A5 (ja)
WO2023120100A1 (ja) 溶液の超音波分離装置
WO2023120101A1 (ja) 溶液の超音波分離装置
JP4403254B2 (ja) 液体回収装置及び液体分溜装置
JP4385316B2 (ja) 洗浄廃液蒸留再生装置
JP2009142717A (ja) 溶液の濃縮方法と濃縮装置
US7946508B2 (en) Method and apparatus for separating a solution
JP2003311102A (ja) 表面過剰液体を分離する分離装置
JP2005131543A5 (ja)
JP4880192B2 (ja) 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
JPH04292759A (ja) 吸収冷凍機
JP4808944B2 (ja) 軽油の脱硫方法と脱硫装置
RU2789939C1 (ru) Способ опреснения соленой и минерализованной воды и устройство для его осуществления
JP2558033Y2 (ja) 吸収冷温水機
JP2005066553A5 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22910817

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1