(57)【要約】【課題】分解と組み立てを簡素化して、種々の溶液の分離に便利に使用する。【解決手段】本体部２に設けた超音波霧化室１の上方開口部に開閉できるように本体部２に開閉蓋３を連結し、超音波霧化室１にはサイクロン４を連結し、超音波霧化室１に送風機構６で空気を送風して、超音波霧化室１で発生するミストをミスト混合気体として超音波霧化室１からサイクロン４に送風し、サイクロン４でミスト混合気体から溶液を分離して超音波霧化室１に環流する。【選択図】図５
2020054962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液が供給される上方開口の超音波霧化室を備える本体部と、
前記本体部の前記超音波霧化室を開閉できるように前記本体部に連結している開閉蓋と、
前記超音波霧化室に連結されて前記超音波霧化室から流入されるミスト混合気体から液滴を分離して前記超音波霧化室に環流するサイクロンと、
前記超音波霧化室で霧化された溶液のミストを含むミスト混合気体を前記超音波霧化室から前記サイクロンに送風する送風機構とを備え、
前記開閉蓋が前記本体部にセットされて、前記開閉蓋が前記超音波霧化室の上方開口部を開閉する状態で、前記超音波霧化室のミスト混合気体が前記超音波霧化室から前記サイクロンに送風され、前記サイクロンが微細ミストと液滴とを分離して、微細ミストを排気して液滴を前記超音波霧化室に環流するようにしてなることを特徴とする超音波分離器。
【請求項２】
請求項１に記載する超音波分離器であって、
前記本体部が、前記開閉蓋を載せて前記超音波霧化室の上方開口部を閉塞するリング状載部を有し、
前記開閉蓋が前記リング状載部にセットされて前記超音波霧化室が閉塞されることを特徴とする超音波分離器。
【請求項３】
請求項２に記載する超音波分離器であって、
前記リング状載部が、上面にゴム状弾性体のパッキンを有することを特徴とする超音波分離器。
【請求項４】
請求項２又は３に記載される超音波分離器であって、
前記開閉蓋が前記リング状載部に載せる閉塞筒を有し、
前記閉塞筒が前記リング状載部に載せられて、前記超音波霧化室が閉塞されることを特徴とする超音波分離器。
【請求項５】
請求項４に記載する超音波分離器であって、
前記開閉蓋が、
前記閉塞筒の上部を蓋プレートで閉塞してなり、
前記蓋プレートに前記サイクロンが連結されてなることを特徴とする超音波分離器。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載する超音波分離器であって、
前記サイクロンが前記超音波霧化室と前記開閉蓋の何れかに脱着自在に連結されてなることを特徴とする超音波分離器。
【請求項７】
請求項６に記載する超音波分離器であって、
前記サイクロンが、前記蓋プレートの上に垂直姿勢に載せて脱着自在に連結されてなることを特徴とする超音波分離器。
【請求項８】
請求項７に記載する超音波分離器であって、
前記蓋プレートが、前記サイクロンを脱着自在に連結する第１連結筒を有し、
前記サイクロンが前記第１連結筒に脱着自在に連結される第２連結筒を有することを特徴とする超音波分離器。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載する超音波分離器であって、
前記サイクロンが、
サイクロン本体の外側に配置してなる外筒を有し、
前記外筒と前記サイクロン本体との間に送風ダクトを設けており、
前記超音波霧化室のミスト混合気体が前記送風ダクトを介して前記サイクロン本体に供給されるようにしてなる超音波分離器。
【請求項１０】
請求項９に記載する超音波分離器であって、
前記開閉蓋が前記閉塞筒の上部を蓋プレートで閉塞してなり、
前記外筒が前記蓋プレートに脱着自在に連結されてなることを特徴とする超音波分離器。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載する超音波分離器であって、
前記中間ケースと前記分離ケースが透明であることを特徴とする超音波分離器。
【請求項１２】
請求項１１に記載する超音波分離器であって、
前記開閉蓋と前記サイクロンがガラス製であることを特徴とする超音波分離器。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載する超音波分離器であって、
前記本体部が
前記超音波霧化室に溶液を供給する供給ポンプと、
前記超音波霧化室の溶液を排水する排水ポンプと、
前記溶液の液面レベルを調整するレベル調整機構と、
前記供給ポンプと前記排水ポンプを連結してなる液タンクとを備え、
前記供給ポンプから溶液が供給され、前記排水ポンプから溶液が排水され、前記レベル調整機構が溶液の液面レベルを設定範囲にコントロールして、溶液が前記超音波霧化室と前記液タンクとに循環されるようにしてなることを特徴とする超音波分離器。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかに記載する超音波分離器であって、
当該超音波分離器が、持ち運びできる卓上型であることを特徴とする超音波分離器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液を超音波振動でミストとし、ミストをサイクロンで分離して溶液から溶媒や溶質を分離する超音波分離器に関し、とくに小型で卓上形に最適なす超音波分離器に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者は、アルコールを超音波振動でミストとして濃縮する装置を開発した。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１４７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この超音波分離器は、アルコール溶液を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、霧化されたミストを分離してアルコールを濃縮できる。
【０００５】
超音波分離器は、種々の溶液から溶媒や溶質の分離に使用できるが、溶液を変更するときは、綺麗に洗浄して先に使用した溶液を完全に除去する必要がある。従来の超音波分離器は、簡単に分離できないので全体の洗浄に極めて手間がかかる欠点がある。
【０００６】
本発明の大切な目的は、簡単かつ容易に分解して組み立てすることで、短時間で能率よく洗浄して種々の溶液の分離に便利に使用できる超音波分離器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の超音波分離器は、溶液が供給される上方開口の超音波霧化室を備える本体部と、本体部の超音波霧化室の上方開口部を開閉できるように本体部に連結している開閉蓋と、超音波霧化室に連結されて超音波霧化室から流入されるミスト混合気体から液滴を分離して超音波霧化室に環流するサイクロンと、超音波霧化室で霧化された溶液のミストを含むミスト混合気体を超音波霧化室からサイクロンに送風する送風機構とを備え、開閉蓋が本体部にセットされて、開閉蓋が記超音波霧化室の上方開口部を開閉する状態で、超音波霧化室のミスト混合気体がサイクロンに送風され、サイクロンが微細ミストと液滴とを分離して、微細ミストを排気して液滴を超音波霧化室に環流する。
【０００８】
本発明のある態様にかかる超音波分離器は、開閉蓋を載せて超音波霧化室の上方開口部を閉塞するリング状載部を本体部に設けて、開閉蓋をリング状載部にセットして超音波霧化室を閉塞することができる。この超音波分離器は、開閉蓋を本体部に載せて超音波霧化室を閉塞し、また開閉蓋を本体部から外して超音波霧化室を開口できるので、極めて簡単に超音波霧化室を閉塞して溶液を霧化し、また、超音波霧化室を開いて簡単かつ容易に洗浄できる。
【０００９】
本発明のある態様にかかる超音波分離器は、リング状載部の上面にゴム状弾性体のパッキンを設けて、開閉蓋で超音波霧化室を理想的な状態に閉塞できる特徴がある。
【００１０】
本発明のある態様にかかる超音波分離器は、リング状載部に載せる閉塞筒を開閉蓋に設け、開閉蓋の閉塞筒をリング状載部に載せて、超音波霧化室を閉塞する構造とすることができる。この超音波分離器は、開閉蓋を本体部に載せることで、閉塞筒で超音波霧化室を確実に閉塞できる特徴がある。
【００１１】
本発明のある態様にかかる超音波分離器は、開閉蓋である閉塞筒の上部を蓋プレートで閉塞する構造として、蓋プレートにサイクロンを連結することができる。この超音波分離器は、ミスト混合気体を超音波霧化室からサイクロンに直接に送風してサイクロンに分離できる特徴がある。
【００１２】
本発明のある態様にかかる超音波分離器は、超音波霧化室と開閉蓋の何れかにサイクロンを脱着自在に連結することができる。
【００１３】
本発明のある態様にかかる超音波分離器は、開閉蓋の蓋プレートの上に垂直姿勢にサイクロンを載せて脱着できるように連結することができる。この超音波分離器は、開閉蓋とサイクロンを本体部から分離して、各々を簡単に洗浄できる特徴がある。
【００１４】
本発明のある態様にかかる超音波分離器は、開閉蓋の蓋プレートに、サイクロンを脱着自在に連結する第１連結筒を設け、サイクロンには第１連結筒に脱着自在に連結される第２連結筒を設ける構造として、第１連結筒と第２連結筒とを連結して、サイクロンを極めて簡単に開閉蓋に連結できる。
【００１５】
本発明のある態様にかかる超音波分離器は、サイクロンの構造を、サイクロン本体の外側に外筒を配置して、外筒とサイクロン本体との間に送風ダクトを設け、超音波霧化室のミスト混合気体を送風ダクトを介してサイクロン本体に供給する構造とすることができる。この超音波分離器は、超音波霧化室をサイクロンに連結する配管を設けることなく、送風ダクトでスムーズにミスト混合気体を超音波霧化室からサイクロンに送風できる。
【００１６】
本発明のある態様にかかる超音波分離器は、サイクロンの外筒を蓋プレートに脱着自在に連結する構造とすることができ、この構造によって、サイクロンを極めて簡単に開閉蓋から脱着できると共に、超音波霧化室のミスト混合気体をよりスムーズにサイクロンに供給して能率よく溶液を分離できる特徴がある。
【００１７】
本発明のある態様にかかる超音波分離器は、開閉蓋とサイクロンを透明のプラスチックやガラスとして、外部から観察できる構造とすることができる。
【００１８】
本発明のある態様にかかる超音波分離器は、持ち運びできる卓上型とすることができる。卓上型の超音波分離器は、種々の場所で種々の溶液の分離に便利に使用できる特徴がある。とくに、従来から種々の用途に使用されているエバポレータに代わって安全に使用できる特徴がある。それは以上の超音波分離器が、エバポレータのように持ち運びしながら、エバポレータの突沸を解消して溶液を分離できるからである。また、溶液をミストとして分離するので、エバポレータに比較して分離に要する消費エネルギーを少なくして能率よく分離できる特徴がある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の超音波分離器は、簡単かつ容易に、しかも短時間に分解し、また組み立てして、能率よく綺麗に洗浄して、種々の溶液の分離に極めて便利に使用できる特徴がある。それは、以上の超音波分離器が、溶液を供給する上方開口の超音波霧化室を開閉できるように本体部に開閉蓋を連結し、超音波霧化室を開閉蓋で閉塞する状態で、超音波霧化室で発生するミスト混合気体を送風機構でサイクロンに送風し、サイクロンで液滴を分離して超音波霧化室に環流しているからである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例にかかる超音波分離器を示す斜視図である。
【図２】図１に示す超音波分離器を下から見た分解斜視図である。
【図３】図１に示す超音波分離器の本体部の長手方向に切断した垂直縦断面図である。
【図４】図１に示す超音波分離器の本体部の横方向に切断した垂直断面図である。
【図５】図１に示す超音波分離器の分解断面図である。
【図６】図１に示す超音波分離器の超音波霧化室を上から見た斜視図である。
【図７】本発明の他の実施例にかかる超音波分離器の断面図である。
【図８】さらに本発明の他の実施例にかかる超音波分離器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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例示するものであって、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。
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器を例示するものであって、本発明は溶液の超音波分離器を以下のものに特定しない。
【００２２】
超音波分離器は、溶液を超音波振動してミストとすると、ミストの濃度が溶液と異なる性質を利用して溶液から特定の溶媒や溶質を分離して濃縮し、あるいは濃度を低下させる。たとえば、アルコール水を超音波振動で霧化してミストを分離すると、超音波霧化室の溶液からアルコール成分が分離されて超音波霧化室の溶液はアルコール濃度が低下し、また、塩水やだし汁を超音波振動で霧化してミストを分離すると、塩水やだし汁から水分が除去されて、超音波霧化室の塩水やだし汁の濃度は高くなる。
【００２３】
超音波振動で霧化されるミストをサイクロン本体に供給し、サイクロン本体の中央部から排出される排気成分を、超音波霧化室の溶液に比較すると、アルコール水にあっては排気成分のアルコール濃度が高く、塩水にあっては排気成分の水分濃度が高くなる。排気成分は、超音波霧化室の溶液よりも低沸点成分が多くなるからである。さらに、サイクロン本体の中央部から排出させるミストの粒径をより小さくすると、排気成分のアルコール濃度は高くなる。粒径の小さいミストのアルコール濃度がより高くなるからである。したがって、超音波分離器は、サイクロン本体で分離する微細ミストの粒径をコントロールして、排気成分のアルコール濃度を調整できる。本発明の超音波分離器は、種々の溶媒と溶質からなる溶液に使用され、溶液を濃縮し、あるいは濃度を低下させるのに使用できる。とくに、超音波分離器は、ミストを廃棄して超音波霧化室の溶液を使用し、あるいはミストを回収して使用するかによって、溶液を濃縮し、あるいは濃度を低下することができる。アルコール水にあっては、超音波霧化室のアルコール水からアルコール成分がミストとして分離されるので、超音波霧化室のアルコール濃度は低下するが、ミストを回収して濃度の高いアルコール水が得られる。したがって、溶液の濃縮と、濃度の低下の両方に使用できる。
【００２４】
以下、目的物質をアルコールとする溶液から高濃度にアルコールを分離する装置と方法を示す。ただし、本発明は目的物質をアルコールに特定せず、他の溶液、たとえばだし汁の濃縮などにも使用できる。
【００２５】
図１ないし図５に示す超音波分離器は、溶液が供給される超音波霧化室１を設けている本体部２と、超音波霧化室１の上方開口部を開閉できるように本体部２にセットしている開閉蓋３と、超音波霧化室１に連結しているサイクロン４と、超音波霧化室１で発生するミストをミスト混合気体として超音波霧化室１からサイクロン４に送風する送風機構６とを備える。
【００２６】
本体部２は、超音波霧化室１の底部に超音波振動子５を固定して、超音波霧化室１の外側面には溶液を加温するヒーター３２を設けている。また本体部２は、超音波振動子５を振動させる超音電源（図示せず）と、超音波霧化室１に溶液を供給する供給ポンプ２７と、溶液を排出する排水ポンプ２８と、超音波霧化室１に空気を送風する送風機構６をケース３９内に設けている。
【００２７】
超音波霧化室１は上方を開口している円筒状にステンレス等の金属板を加工して製作され、図６の斜視図に示すように、底面の中央部に超音波振動子５を固定して、外周と底面の外側面に面状のヒーター３２を固定している。超音波霧化室１は、開閉できるようにセットしている開閉蓋３で上方開口部を閉塞している。超音波霧化室１は、上方開口部の外周縁には、上に載せる開閉蓋３の閉塞筒７を載せるリング状載部１２を設けている。リング状載部１２は、外側に周壁１４を設けて、閉塞筒７を周壁１４の内側に挿入して定位置にセットしている。周壁１４の内形は閉塞筒７の外形よりも僅かに大きく、たとえば、周壁１４の内面と閉塞筒７の外面との間に０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の隙間を設けて、閉塞筒７を、簡単に、しかも位置ずれさせることなくリング状載部１２に載せて脱着できる構造としている。
【００２８】
リング状載部１２は、閉塞筒７の厚さよりも大きい横幅で、水平面内に配置されて開閉蓋３を載せて垂直姿勢に配置する。リング状載部１２は、上面にゴム状弾性体のパッキン１８を配置している。パッキン１８は、上に載せる閉塞筒７に押圧されて弾性変形して、閉塞筒７の下端面を気密状態でセットする。この構造は、開閉蓋３をリング状載部１２に載せて定位置に配置し、さらに空気漏れなく垂直姿勢に連結できる。
【００２９】
超音波霧化室１は、液面レベルの上に送風機構６から外気を送風している。送風機構６は、送風器の排出側に送風パイプ１９を連結している。送風パイプ１９は、その排出端を、超音波霧化室１内に開口して空気を超音波霧化室１に送風する。送風パイプ１９は、好ましくは超音波霧化室１の外周部に円筒の接線方向に噴射する。図６の超音波霧化室１を上から見た斜視図は、超音波霧化室１の対向位置に一対の送風パイプ１９を配置して、各々の送風パイプ１９から接線方向に送風している。一対の送風パイプ１９は、空気を同じ方向に回転するように開口している。送風パイプ１９から送風される空気は、超音波霧化室１内に回転する状態で吹き込まれる。超音波霧化室１に接線方向に吹き込まれる空気は、液柱２０の周囲を回転して液柱表面からミストを吹き飛ばして分離する。
【００３０】
図１に示す本体部２は、ケース３９の上面にスイッチ３３を、ケース上面の前部に設けた傾斜部には４個のツマミ３４を設けている。これ等のスイッチ３３やツマミ３４は、超音波振動子５のオンオフと出力、超音波霧化室１に溶液を供給する供給ポンプ２７の運転状態と、溶液を排出する排水ポンプ２８の運転状態と、ヒーター３２の消費電力、送風機構６の送風量をコントロールする。
【００３１】
図３ないし図５の開閉蓋３は透明のガラス製で、内部に設けた内筒９を含む全体を一体構造としている。サイクロン４も透明のガラス製で、外側の外筒８を含む全体を一体構造として。透明ガラス製の開閉蓋３とサイクロン４は、使用状態で内部の状態を観察できると共に、優れた耐熱性と、耐薬品性があって種々の溶液を安定して分離でき、しかも簡単に綺麗に洗浄できる特徴がある。ただ、開閉蓋３とサイクロン４は、たとえばポリカーボネート等、透明のプラスチック製とすることもできる。
【００３２】
図３ないし図５の開閉蓋３は、閉塞筒７の内側に内筒９を設けている。閉塞筒７の上方開口部に蓋プレート１０を連結している。蓋プレート１０は、内筒９を閉塞することなく閉塞筒７の上方開口部を閉塞している。閉塞筒７は、下端を開口している円筒状で、下端縁をリング状載部１２に載せて垂直姿勢で本体部２にセットされる。内筒９は、閉塞筒７の中央部に垂直姿勢に位置する。内筒９は、上下を開口している円筒状で、蓋プレート１０を介して閉塞筒７に一体構造に固定されている。内筒９は、蓋プレート１０の内面から下に伸びて、下端を超音波霧化室１の底面から離れた位置、正確には溶液の液面よりも上方に配置している。蓋プレート１０から下方に伸びる内筒９は、内部に超音波振動で発生する液柱２０を配置して霧化効率を向上する。内筒９内に強制送風される空気が、液柱２０の表面からミストを吹き飛ばしてミストの発生量を増加させるからである。
【００３３】
超音波霧化室１の液面レベルは、蓋プレート１０に設けた溶液パイプ１６に連結された供給ポンプ２７と排水ポンプ２８で調整し、あるいは開閉蓋３を本体部２から分離して溶液の供給量で調整できる。図２ないし図４の開閉蓋３は、蓋プレート１０に脱着自在に溶液パイプ１６と、温度計２６を連結している。蓋プレート１０は、溶液パイプ１６と温度計２６を抜き差し自在に連結する脱着筒１７を垂直に固定している。溶液パイプ１６と温度計２６は脱着筒１７に挿入されて、蓋プレート１０が超音波霧化室１を閉塞する。したがって、使用状態で溶液パイプ１６と温度計２６は脱着筒１７に挿入されて、超音波霧化室１を閉鎖状態としている。図１と図４の開閉蓋３は、内筒９を中心としてその両側に脱着筒１７を設けて一対の溶液パイプ１６、すなわち供給側の溶液パイプ１６Ａと排出側の溶液パイプ１６Ｂに連結して、溶液パイプ１６の間に温度計２６を連結している。温度計２６は、超音波霧化室１に挿入されて、超音波霧化室１の温度を検出する。
【００３４】
図４に示すように、供給側の溶液パイプ１６Ａは供給ポンプ２７の排出側に、排出側の溶液パイプ１６Ｂは排水ポンプ２８に連結され、供給ポンプ２７が溶液を供給し、排水ポンプ２８が溶液を排出して液面レベルを調整する。供給ポンプ２７と排水ポンプ２８は液タンク２９に連結され、供給ポンプ２７が液タンク２９の溶液を吸入して超音波霧化室１に供給し、排水ポンプ２８が超音波霧化室１の溶液を吸入して液タンク２９に環流する。供給ポンプ２７と排水ポンプ２８は、レベル調整機構３０で超音波霧化室１の液面レベルを設定範囲に調整する。レベル調整機構３０は、排出側の溶液パイプ１６Ｂの下端位置を調整して溶液の液面レベルを設定範囲とする。排出側の溶液パイプ１６Ｂは、下端にホース３１を連結してホース３１の長さで下端位置を調整して、溶液の液面レベルを設定値とする。溶液の液面レベルがホース３１の下端位置となるのは、排水ポンプ２８は、排出側の溶液パイプ１６Ｂの下端、すなわちホース３１の下端が液面レベルよりも低い位置にあると溶液を吸入して排水し、溶液の液面レベルが排出側の溶液パイプ１６Ｂの下端面より低レベルになると、排水ポンプ２８が溶液を排出できなくなるからである。
【００３５】
以上のレベル調整機構３０は、排水ポンプ２８の流量を供給ポンプ２７よりも大きくし、供給ポンプ２７と排水ポンプ２８の両方を連続運転して、超音波霧化室１の溶液の液面レベルを常に設定範囲に保持できる。したがって、以上の超音波分離器は、供給ポンプ２７と排水ポンプ２８と超音波振動子５を連続運転して溶液を連続して濃縮し、また希釈できる。
【００３６】
蓋プレート１０から下方に伸びる内筒９は、下端と溶液の液面レベルとの間に送風隙間２５を設けている。送風隙間２５は、超音波霧化室１に吹き込まれる空気を内筒９の内側に流入させる。内筒９は、送風隙間２５を通過して下端から流入される空気を下から上に送風して、上端からサイクロン４に供給する。この内筒９は、下端から上端に向かって送風される空気が霧化効率を著しく向上させる。
【００３７】
超音波霧化室１の底面に配置する超音波振動子５が溶液を超音波振動すると、超音波振動子５の真上の液面が液柱２０となって突出する。液柱２０となって突出する溶液は、超音波振動のエネルギーで液柱２０の界面から空気中に飛び出してミストとなる。液柱２０の界面から飛び出したミストは、送風される空気で液柱２０の表面から吹き飛ばされる。液柱２０表面に高速で空気を送風して、液柱２０から飛び出したミストを液柱２０の界面から吹き飛ばすことは、霧化効率を高くするために極めて大切である。液柱表面に漂う高濃度なミストは、液柱界面から空気中に飛び出すミスト量を減少させるからである。液柱の表面に送風して霧化効率を高くする従来の一般的な超音波の霧化装置は、液柱に横方向に、すなわち水平方向に送風して、液柱界面から飛び出したミストを吹き飛ばして霧化効率を高くしている。
【００３８】
図３と図４の断面図に示す超音波分離器は、液柱２０に水平方向に送風する一般的な方式に比較して、著しく霧化効率を高くできる。内筒９の内部に液柱２０を突出させて、液柱２０表面の全周に下から上に空気を強制送風するからである。液柱２０表面の全周に均一に効率よく送風される空気は、液柱２０表面の全周で界面から飛び出したミストを効率よく液柱２０表面から引き離して霧化効率を著しく向上する。さらに、図３と図４の断面図に示す内筒９は、液柱２０表面に送風される空気が渦巻き状に回転しながら下から上に送風されるので、空気が液柱２０表面を接線方向に移動しながら下から上に移動するので、液柱２０表面に接する流速が速くなって液柱表面から飛び出したミストをより効率よく引き離して霧化効率を高くする。
【００３９】
溶液の霧化効率を向上する内筒９は、サイクロン４を載せて容易に分離できるように連結するための連結部材にも併用している。サイクロン４を連結するために、蓋プレート１０から上方に突出する内筒９は、上方に向かって内形を大きくするテーパー状の第１連結筒１３を設けている。この第１連結筒１３にサイクロン４の外筒８が連結される。外筒８は、第１連結筒１３に脱着自在に連結する下窄みテーパー状の第２連結筒１５を下端部に設けている。第１連結筒１３の内周面と、第２連結筒１５の外周面は研磨されて、第２連結筒１５が第１連結筒１３に挿入される状態で隙間なく密着するテーパー状に加工されている。この構造は、第２連結筒１５を第１連結筒１３に挿入してサイクロン４を開閉蓋３に簡単に空気漏れなく連結でき、しかも第２連結筒１５を第１連結筒１３から引き抜いて、サイクロン４を開閉蓋３から簡単に分離できる。以上の連結構造は、第１連結筒１３に第２連結筒１５を挿入して連結しているが、第１連結筒に第２連結筒を脱着できるように連結することもできる。この連結構造は、第２連結筒を裾広がりのテーパー状として、第１連結筒を上方に向かって次第に細くなるテーパー状とする。
【００４０】
図３ないし図５に示すサイクロン４は、サイクロン本体１１の外側に外筒８を設けて、外筒８とサイクロン本体１１との間には、円筒状の送風ダクト２４を設けている。外筒８は円筒状で、サイクロン本体１１は円筒状の筒部１１Ａの下に、下窄みテーパー状の円錐部１１Ｂを連結している。外筒８の内径は、サイクロン本体１１の筒部１１Ａの外径よりも大きく、外筒８とサイクロン本体１１との間に円筒状の送風ダクト２４を設けている。外筒８は、下端を下プレート３７で閉塞して、上端を上プレート３８で閉塞しいる。下プレート３７は中央部に第２連結筒１５を連結して、上プレート３８はサイクロン本体１１の排出管２２を連結している。
【００４１】
サイクロン本体１１は、筒部１１Ａの上部には空気の流入口２１を開口している。流入口２１は、送風ダクト２４のミスト混合気体を筒部１１Ａ内に流入させる。流入するミスト混合気体は筒部１１Ａ内で渦巻き状に回転する。ミスト混合気体が送風ダクト２４内で渦巻き状に流動しているからである。筒部１１Ａの中央部には垂直方向に伸びる排出管２２を配置している。排出管２２は、筒部１１Ａに流入されて渦巻き状に回転しているミスト混合気体から、中央部に集まる微細ミストを空気と一緒に排出する。ミスト混合気体に含まれる大粒のミストは、遠心力で筒部１１Ａの内面に衝突して筒部１１Ａの内面に付着する。内面に付着したミストは、溶液となって流下する。流下する溶液を排出して超音波霧化室１に環流するために、テーパー状の円錐部１１Ｂの下端に流出口２３を開口している。流出口２３は、サイクロン本体１１の内に付着するミストが凝集した溶液を超音波霧化室１に滴下させる。流出口２３は、流入口２１に比較して十分に小さい。閉塞筒７の内筒９から送風される空気を効率よく流入口２１に送風するからである。流出口２３は、溶液を滴下できる最小の大きさ、たとえば、内径を１ｍｍφ〜３ｍｍφとし、流入口２１は５ｍｍφ〜１０ｍｍφとされる。
【００４２】
以上の超音波分離器は、以下の状態でアルコール水からアルコールを分離する。
１．超音波霧化室１に溶液を供給して、本体部２の上に開閉蓋３を載せて連結する。
開閉蓋３は、閉塞筒７の下端縁をリング状載部１２に載せて本体部２に連結する。
２．開閉蓋３の上にサイクロン４を載せて垂直姿勢に連結する。
サイクロン４は、外筒８の下端に突出する第２連結筒１５を、開閉蓋３の内筒９上端に設けた第１連結筒１３に挿入して連結する。
３．溶液パイプ１６で超音波霧化室１の液面レベルを調整する。
液面レベルは、開閉蓋３の内筒９下端との間に、たとえば５ｍｍ〜２０ｍｍの送風隙間２５ができるように調整する。
４．超音波振動子５を振動させる状態で、送風機構６を運転する。
超音波振動される溶液は、超音波振動のエネルギーで内筒９の内部に液柱２０を突出させる。
液柱２０の表面から飛び出したミストは、送風機構６が超音波霧化室１に送風する空気で内筒９からサイクロン本体１１に流入される。
送風機構６は、空気を超音波霧化室１に接線方向に吹き込んで、超音波霧化室１と閉塞筒７との間で空気を渦巻き状に回転させる。
閉塞筒７の外側で渦巻き状に流動する空気は、液面レベルと内筒９との間の送風隙間２５を通過して、内筒９の内側に渦巻き状に回転しながら送風される。回転しながら内筒９の内部に流入する空気は、液柱表面から飛び出したミストを吹き飛ばし、ミストを効率よく液柱２０から分離してミスト混合気体としてサイクロン４に供給する。
サイクロン４に供給されるミスト混合気体は、内筒９の内側を渦巻き状に回転しながら、外筒８とサイクロン本体１１との間の送風ダクト２４に送風される。
送風ダクト２４のミスト混合気体は、サイクロン本体１１の筒部１１Ａに設けた流入口２１からサイクロン本体１１内に流入して渦巻き状に回転する。サイクロン本体１１は、ミスト混合気体を内部で渦巻き状に回転して、微細なミストを排出管２２から空気と一緒に排出し、大粒のミストを内面に衝突、凝集して溶液として下端から流下して超音波霧化室１に環流する。
溶液のアルコール水は、微細ミストのアルコール濃度が高くなるので、微細なミストをサイクロン本体１１から排出し、大粒のミストを超音波霧化室１に環流することで、超音波霧化室１のアルコール水からアルコールを分離して、溶液のアルコール濃度を次第に低下できる。
溶液から高濃度のアルコールを分離するには、サイクロン本体１１から排出される微細なミストを含む空気からミストを分離する。微細ミストのアルコール濃度が高いからである。
【００４３】
溶液に塩水やだし汁を使用すると、微細ミストは塩分濃度やだし汁の濃度が低くなるので、微細なミストをサイクロン本体１１から排出し、大粒のミストを超音波霧化室１に環流することで、超音波霧化室１の塩水やだし汁は、塩水やだし汁の濃度が次第に高くなる。
【００４４】
超音波分離器は、図７と図８の断面図に示すように、サイクロン４と開閉蓋３とを一体構造とすることもできる。図７の超音波分離器はサイクロン４を超音波霧化室１の上方に配置し、図８の超音波分離器はサイクロン４を超音波霧化室１の横に配置している。これ等の超音波分離器は、流入ダクト３５を介してサイクロン４を開閉蓋３に連結し、さらにサイクロン４の下端に連結している液パイプ３６を開閉蓋３に連結している。これ等の超音波分離器は、超音波霧化室１に垂直方向に送風する空気で液柱２０の表面からミストを吹き飛ばしてミスト混合気体とし、このミスト混合気体を流入ダクト３５を介してサイクロン４に供給し、サイクロン４で分離された液滴を超音波霧化室１に環流して溶液を濃縮し、また希釈する。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の超音波分離器は、簡単かつ容易に分解できる構造として、種々の溶液から溶媒や溶質の分離するのに便利に使用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１…超音波霧化室
２…本体部
３…開閉蓋
４…サイクロン
５…超音波振動子
６…送風機構
７…閉塞筒
８…外筒
９…内筒
１０…蓋プレート
１１…サイクロン本体
１１Ａ…筒部
１１Ｂ…円錐部
１２…リング状載部
１３…第１連結筒
１４…周壁
１５…第２連結筒
１６…溶液パイプ
１６Ａ…供給側の溶液パイプ
１６Ｂ…排出側の溶液パイプ
１７…脱着筒
１８…パッキン
１９…送風パイプ
２０…液柱
２１…流入口
２２…排出管
２３…流出口
２４…送風ダクト
２５…送風隙間
２６…温度計
２７…供給ポンプ
２８…排水ポンプ
２９…液タンク
３０…レベル調整機構
３１…ホース
３２…ヒーター
３３…スイッチ
３４…ツマミ
３５…流入ダクト
３６…液パイプ
３７…下プレート
３８…上プレート
３９…ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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