【手続補正書】
【提出日】平成17年2月16日(2005.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目的物質を含む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させてミストに霧化する超音波振動子(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)で霧化されたミストを凝集させて回収する回収室(5)とを備え、超音波霧化室(4)で霧化されたミストを回収室(5)で回収して目的物質を溶液から分離する装置であって、
複数の超音波振動子(2)を防水構造で脱着プレート(12)に固定すると共に、この脱着プレート(12)を防水構造で脱着できるように超音波霧化室(4)のケーシング(13)に装着しており、脱着プレート(12)を超音波霧化室(4)のケーシング(13)に装着して、各々の超音波振動子(2)が超音波霧化室(4)の溶液を超音波振動するようにしてなる溶液の超音波分離装置。
ただし、目的物質を含む溶液は、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、ウイスキー、リキュール
(2)  ピネン、リナロール、リモネン、ポリフェ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、チオ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、チオ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、チオ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、チオ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ア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、チオ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、チオ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、チオ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ニ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、チオ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ア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、チオ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)の目的物質に含まれるいずれか一つ以上の原子を金属イオンによって置換した物質を含む溶液
(13)  先述の(3)〜(11)の目的物質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
【請求項２】
超音波霧化室(4)のケーシング(13)の底面に開口部(13A)を設けており、この開口部(13A)を防水構造で閉塞するように、パッキン(23)を介して脱着プレート(12)を装着して、脱着プレート(12)の超音波振動子(2)で溶液を超音波振動させる請求項１に記載される溶液の超音波分離装置。
【請求項３】
超音波振動子(2)が振動面(2A)を除く部分を防水構造で脱着プレート(12)に固定しており、脱着プレート(12)を超音波霧化室(4)の溶液中に浸漬して、超音波振動子(2)で溶液を超音波振動させる請求項１に記載される溶液の超音波分離装置。
【請求項４】
脱着プレート(12)が、表面プレート(12A)と裏面プレート(12B)を備え、表面プレート(12A)と裏面プレート(12B)を積層して、表面プレート(12A)と裏面プレート(12B)の間に超音波振動子(2)を防水構造で挟着しており、表面プレート(12A)が貫通孔(12a)を有し、この貫通孔(12a)に振動面(2A)を位置させて超音波振動子(2)を表面プレート(12A)と裏面プレート(12B)に挟着してなる請求項１ないし３のいずれか記載される溶液の超音波分離装置。
【請求項５】
表面プレート(12A)と超音波振動子(2)との間にパッキン(16)を挟着して、超音波振動子(2)と表面プレート(12A)とを防水構造で連結している請求項４に記載される溶液の超音波分離装置。
【請求項６】
裏面プレート(12B)と超音波振動子(2)との間にパッキン(16)を挟着して、超音波振動子(2)と裏面プレート(12B)とを防水構造で連結している請求項４又は５に記載される溶液の超音波分離装置。
【請求項７】
パッキン(16)の材質がテフロン（登録商標）、シリコン、天然または合成ゴム、あるいは、銅、シンチュウ、アルミニウム、ステンレス等の金属のいずれかである請求項５又は６に記載される溶液の超音波分離装置。
【請求項８】
表面プレート(12A)と超音波振動子(2)との間にコーキング材(20)を充填して、超音波振動子(2)と表面プレート(12A)とを防水構造で連結している請求項４に記載される溶液の超音波分離装置。
【請求項９】
裏面プレート(12B)と超音波振動子(2)との間にコーキング材(20)を充填して、超音波振動子(2)と裏面プレート(12B)とを防水構造で連結している請求項４に記載される溶液の超音波分離装置。
【請求項１０】
裏面プレート(12B)が、表面プレート(12A)との対向面に、超音波振動子(2)を嵌入する凹部(12b)を設けており、この凹部(12b)に超音波振動子(2)を嵌入している請求項４に記載される溶液の超音波分離装置。
【請求項１１】
表面プレート(12A)が、裏面プレート(12B)との対向面に、超音波振動子(2)を嵌入する凹部(12b)を設けており、この凹部(12b)に超音波振動子(2)を嵌入している請求項４に記載される溶液の超音波分離装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】溶液の超音波分離装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として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する溶液の超音波分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者は、表面過剰となる物性を示す目的物質である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、霧化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】
速やかに表面に移行して表面過剰となる物性を示すアルコールは、表面の濃度が高くなっている。この状態で超音波振動させると、表面の溶液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っている。アルコール濃度の高い表面の溶液がミストとなるからである。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】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、溶液を超音波振動して目的物質を分離する装置は、一定時間毎に超音波振動子を交換する必要がある。一定の時間使用して超音波振動子の寿命が尽きると、効率よく溶液を超音波振動できなくなるからである。超音波振動子は、供給される高周波電力で機械的に微振動されるために電子部品に比較して寿命が短く、１年も経過すると効率よく超音波振動しなくなる。さらに、超音波振動子は、ひとつの出力が比較的小さいので、所定量の溶液から目的物質を分離するために、相当に多数の超音波振動子を使用する必要がある。また、小出力である多数の超音波振動子で溶液を超音波振動させる装置は、溶液を液面の多数の部分で超音波振動できるので、溶液を広い液面から効率よくミストにできる特長もある。このことを実現するために、たとえば、超音波振動子の総合出力を１〜数ｋＷとし、ひとつの超音波振動子の出力を１０Ｗとすると、１００〜数百個と極めて多数の超音波振動子を使用する必要がある。この装置は、超音波振動子の交換に著しく手間がかかる。とくに、超音波霧化室のケーシングの底面に固定している超音波振動子は、水漏れしないように防水構造で固定するので、さらに交換に手間がかかる。それは、パッキン等を正確な位置に挟着して、完全な防水構造として超音波振動子を交換するからである。
【０００６】
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。本発明の重要な目的は、多数の超音波振動子を簡単かつ容易に、しかも水漏れしないように能率よく交換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】
【０００７】
本発明の溶液の超音波分離装置は、目的物質を含む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させてミストに霧化する超音波振動子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で霧化されたミストを凝集させて回収する回収室５とを備え、超音波霧化室４で霧化されたミストを回収室５で回収して目的物質を溶液から分離する。超音波分離装置は、複数の超音波振動子２を防水構造で脱着プレート１２に固定すると共に、この脱着プレート１２を防水構造で脱着できるように超音波霧化室４のケーシング１３に装着している。超音波分離装置は、脱着プレート１２を超音波霧化室４のケーシング１３に装着して、各々の超音波振動子２で超音波霧化室４の溶液を超音波振動させる。
ただし、目的物質を含む溶液は、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、ウイスキー、リキュール
(2)  ピネン、リナロール、リモネン、ポリフェ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、チオ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、チオ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、チオ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、チオ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ア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、チオ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、チオ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、チオ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ニ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、チオ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ア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、チオ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)の目的物質に含まれるいずれか一つ以上の原子を金属イオンによって置換した物質を含む溶液
(13)  先述の(3)〜(11)の目的物質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
【０００８】
本発明の超音波分離装置は、超音波霧化室４のケーシング１３の底面に開口部１３Ａを設けて、この開口部１３Ａを防水構造で閉塞するように、パッキン２３を介して脱着プレート１２を装着して、脱着プレート１２の超音波振動子２で溶液を超音波振動させることができる。
【０００９】
さらに、本発明の超音波分離装置は、超音波振動子２の振動面２Ａを除く部分を防水構造で脱着プレート１２に固定し、この脱着プレート１２を超音波霧化室４の溶液中に浸漬して、超音波振動子２で溶液を超音波振動させることができる。
【００１０】
脱着プレート１２は、表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂを備え、表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂを積層して、表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂの間に超音波振動子２を防水構造で挟着することができる。この脱着プレート１２は、表面プレート１２Ａに貫通孔１２ａを設けて、この貫通孔１２ａに振動面２Ａを位置させて超音波振動子２を表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂで挟着することができる。
【００１１】
脱着プレート１２は、表面プレート１２Ａと超音波振動子２との間にパッキン１６を挟着して、超音波振動子２と表面プレート１２Ａとを防水構造で連結することも、裏面プレート１２Ｂと超音波振動子２との間にパッキン１６を挟着して、超音波振動子２と裏面プレート１２Ｂとを防水構造で連結することもできる。パッキン１６は、材質をテフロン（登録商標）、シリコン、天然または合成ゴム、あるいは、銅、シンチュウ、アルミニウム、ステンレス等の金属のいずれかとすることができる。
【００１２】
脱着プレート１２は、表面プレート１２Ａと超音波振動子２との間にコーキング材２０を充填して、超音波振動子２と表面プレート１２Ａとを防水構造で連結することも、裏面プレート１２Ｂと超音波振動子２との間にコーキング材２０を充填して、超音波振動子２と裏面プレート１２Ｂとを防水構造で連結することもできる。
【００１３】
裏面プレート１２Ｂは、表面プレート１２Ａとの対向面に、超音波振動子２を嵌入する凹部１２ｂを設けて、この凹部１２ｂに超音波振動子２を嵌入することができる。表面プレート１２Ａは、裏面プレート１２Ｂとの対向面に、超音波振動子２を嵌入する凹部１２ｂを設けて、この凹部１２ｂに超音波振動子２を嵌入することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の超音波分離装置は、多数の超音波振動子を簡単かつ容易に、しかも水漏れしないように能率よく交換できる特長がある。それは、本発明の超音波分離装置が、複数の超音波振動子を防水構造で脱着プレートに固定すると共に、この脱着プレートを防水構造で脱着できるように超音波霧化室のケーシングに装着しているからである。この構造の超音波分離装置は、脱着プレートを交換することによって、超音波霧化室に配設される複数の超音波振動子を一度に交換できるので、多数の超音波振動子を簡単かつ容易に、しかも能率よく交換できる。しかも、脱着プレートは複数の超音波振動子を防水構造で固定しており、また、この脱着プレートを防水構造で超音波霧化室のケーシングに装着しているので、多数の超音波振動子を水漏れしないように能率よく超音波霧化室の所定の位置に配置できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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装置を例示するものであって、本発明は超音波分離装置を下記のものに特定しない。
【００１６】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、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い。
【００１７】
本発明の溶液の超音波分離装置は、目的物質を含む溶液から目的物質を分離する。目的物質を含む溶液は以下のものである。
(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、ウイスキー、リキュール
(2)  ピネン、リナロール、リモネン、ポリフェ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、チオ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、チオ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、チオ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、チオ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ア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、チオ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、チオ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、チオ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ニ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、チオ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ア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、チオ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)の目的物質に含まれるいずれか一つ以上の原子を金属イオンによって置換した物質を含む溶液
(13)  先述の(3)〜(11)の目的物質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
【００１８】
以上の溶液に含まれる目的物質は、表面に移行して表面過剰となる物性がある。この目的物質は、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、ミストは目的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、目的物質の濃度を高くできる。すなわち、溶液から高濃度の目的物質を含むものを分離できる。
【００１９】
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、上述の溶液に含まれる全ての目的物質を分離できる。
【００２０】
図１と図２に示す超音波分離装置は、溶液が供給される閉鎖構造の超音波霧化室４と、この超音波霧化室４の溶液を超音波振動させてミストに霧化する、複数の超音波振動子と超音波電源を備える超音波霧化機１と、超音波霧化機１で霧化されたミストを凝集させて回収する閉鎖された回収室５とを備える。図１の装置は、回収室５に超音波霧化室４を内蔵させ、図２の装置は、回収室５と超音波霧化室４とでひとつの気密チャンバーを構成して、回収室５と超音波霧化室４とを一体構造としている。超音波霧化室４と回収室５と別々に離して配設し、ミストを移送するダクト２６で連結することができる。
【００２１】
図２の超音波分離装置は、超音波霧化室４で霧化された溶液のミストを、閉鎖構造の回収室５に流入させる。回収室５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。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、ミストを冷却して回収することもできるのは言うまでもない。
【００２２】
溶液はポンプ１０で超音波霧化室４に供給される。超音波霧化室４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室５で回収すると、超音波霧化室４に供給する溶液と、回収室５で回収される溶液のアルコール等の目的物質濃度が同じになるからである。超音波霧化室４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、ミストの目的物質濃度も次第に低下する。超音波霧化室４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る必要がある。
【００２３】
超音波霧化室４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、すなわちバッチ式に溶液を交換する。ただ、超音波霧化室４に、ポンプ１０を介して溶液を蓄えている原液槽１１を連結し、原液槽１１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の溶液を排出しながら、原液槽１１から溶液を供給して、超音波霧化室４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。
【００２４】
超音波霧化室４の溶液は、超音波霧化機１でミストに霧化される。超音波霧化機１で霧化されたミストは、溶液よりも目的物質濃度が高い。したがって、超音波霧化機１が溶液をミストに霧化してこれを回収する装置は、高濃度な溶液を効率よく分離できる。
【００２５】
超音波霧化室４の溶液は、超音波振動されると、超音波霧化室４の溶液よりも高濃度な溶液をミストとして液面から飛散させる。効率よくミストを発生させるには、溶液の液面を超音波振動させる。このことを実現するために、図３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、底から液面に向かって上向きに超音波を放射して、液面を超音波振動させる。
【００２６】
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。
【００２７】
複数の超音波振動子２は、図４と図５に示すように、防水構造で脱着プレート１２に固定される。複数の超音波振動子２を固定している脱着プレート１２は、図６と図７に示すように、防水構造で脱着できるように超音波霧化室４のケーシング１３に装着される。この脱着プレート１２が超音波霧化室４のケーシング１３に装着されて、各々の超音波振動子２は超音波霧化室４の溶液を超音波振動する。
【００２８】
図４と図５に示す脱着プレート１２は、表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂを備えており、表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂを積層して、表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂの間に超音波振動子２を防水構造で挟着している。表面プレート１２Ａは貫通孔１２ａを開口しており、この貫通孔１２ａに振動面２Ａを位置させて超音波振動子２を表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂに挟着して固定している。裏面プレート１２Ｂは、超音波振動子２を嵌入する凹部１２ｂを設けて、この凹部１２ｂに超音波振動子２を嵌入している。図４の脱着プレート１２は、裏面プレート１２Ｂに凹部１２ｂを設けているが、表面プレートに凹部を設けて、この凹部に超音波振動子を嵌入することもできる。
【００２９】
超音波振動子２と表面プレート１２Ａとの間を防水構造とするために、表面プレート１２Ａと超音波振動子２との間にパッキン１６を挟着している。図４に示す超音波霧化機１は、超音波振動子２と裏面プレート１２Ｂとの間にもパッキン１６を挟着して防水構造としている。ただし、超音波霧化機は、必ずしも超音波振動子と裏面プレートとの間を防水構造とする必要はない。それは、超音波振動子と表面プレートとの間を防水構造とする脱着プレートを超音波霧化室のケーシングの下面に固定して、超音波霧化室の溶液が漏れるのを阻止できるからである。パッキン１６は、ゴム状弾性体のＯリングである。Ｏリングのパッキン１６は、超音波振動子２の振動面２Ａの外周縁と表面プレート１２Ａとの対向面に配設されて、超音波振動子２の振動面２Ａと表面プレート１２Ａとの間を防水構造として、この間から水が漏れるの阻止する。さらに、超音波振動子２の外周と裏面プレート１２Ｂとの間を防水構造で連結する。
【００３０】
パッキン１６は、テフロン（登録商標）、シリコン、天然または合成ゴム等のゴム状弾性体である。このパッキン１６は、超音波振動子２と表面プレート１２Ａとの間、超音波振動子２と裏面プレート１２Ｂとの間に、弾性変形して押しつぶされる状態で挟着されて、超音波振動子２と表面プレート１２Ａ及び裏面プレート１２Ｂの表面に隙間なく密着して連結部分を防水構造とする。ただし、パッキン１６には、銅、シンチュウ、アルミニウム、ステンレス等の金属をリング状に加工した金属パッキンも使用できる。
【００３１】
図４と図５に示す脱着プレート１２は、表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂの片側縁を蝶番１７で連結している。この脱着プレート１２は、裏面プレート１２Ｂと表面プレート１２Ａとを開いて、超音波振動子２を簡単に脱着できる。超音波振動子２を交換するとき、裏面プレート１２Ｂと表面プレート１２Ａが開かれる。この状態で、古い超音波振動子を取り出して新しい超音波振動子２とパッキン１６を所定の位置に入れる。その後、裏面プレート１２Ｂと表面プレート１２Ａを閉じて、超音波振動子２が交換される。閉じられた裏面プレート１２Ｂと表面プレート１２Ａは、蝶番１７の反対側を止ネジ（図示せず）で連結し、あるいは超音波霧化室４のケーシング１３に固定して連結される。
【００３２】
以上の超音波霧化機１は、パッキン１６を使用して防水構造としているが、パッキンの位置にコーキング材を充填して防水構造とすることもできる。さらに、図４に示す超音波霧化機１は、脱着プレート１２を表面プレート１２Ａと裏面プレート１２Ｂからなる２枚の金属プレート、あるいは非金属の硬質プレートで構成しているが、脱着プレート１２は図８ないし図１０に示すように１枚のプレートとすることもできる。この脱着プレート１２は、金属プレートあるいは非金属硬質プレートで、超音波振動子２を入れる凹部１２ｂを上方に開口して設けている。
【００３３】
図８の超音波霧化機１は、脱着プレート１２の凹部１２ｂに超音波振動子２を入れて、超音波振動子２の外周部分の上下にパッキン１６を配置している。さらに、脱着プレート１２の開口部にリングプレート１８を固定している。リングプレート１８は、超音波振動子２の上面に配置しているパッキン１６を押圧して、超音波振動子２を凹部１２ｂに防水構造で固定する。凹部１２ｂは底に貫通孔１２ｃを設けて、リード線１９を外部に引き出している。
【００３４】
図９の超音波霧化機１は、パッキンとリングプレートを使用することなく、脱着プレート１２の凹部１２ｂに入れた超音波振動子２をコーキング材２０で接着して防水構造で固定している。この超音波振動子２もリード線１９を凹部１２ｂの底部に開口している貫通孔１２ｃから外部に引き出している。貫通孔１２ｃとリード線１９との間にもコーキング材２０を充填して、水漏れしない防水構造としている。
【００３５】
図１０の超音波霧化機１は、脱着プレート１２に貫通孔１２ａを開口しており、この貫通孔１２ａに振動面２Ａを位置させて、超音波振動子２を脱着プレート１２の下面に固定している。超音波振動子２を脱着プレート１２に固定するために、脱着プレート１２の底面には固定具２１を固定している。超音波振動子２は、外周部分の上下に配置したパッキン１６を介して防水構造で脱着プレート１２に固定している。固定具２１は段差凹部を有するリング状で、外周縁部を貫通する固定ネジ２２が脱着プレート１２にねじ込まれて脱着プレート１２に固定されている。固定具２１は、段差凹部の底面で超音波振動子２の下面に配置しているパッキン１６を押圧して、超音波振動子２を脱着プレート１２に防水構造で固定する。固定具２１は、段差凹部の底面に貫通孔２１Ａを設けており、ここからリード線１９を外部に引き出している。
【００３６】
図６と図７は、超音波霧化機１を固定する超音波霧化室４を示す。これ等の図に示す超音波霧化室４は、ケーシング１３の底面に開口部１３Ａを設けて、この開口部１３Ａを防水構造で閉塞するように脱着プレート１２を固定している。脱着プレート１２は、パッキン２３を介して防水構造でケーシング１３に固定される。脱着プレート１２を固定するために、ケーシング１３の底面には固定金具２４を固定している。固定金具２４はＬ字状で、これを貫通する止ネジ２５で脱着プレート１２を押圧して超音波霧化室４のケーシング１３に固定する。この構造で超音波霧化室４に固定される複数の超音波振動子２は、ケーシング１３の底面から上面に向かって溶液を超音波振動させる。この脱着プレート１２は、超音波霧化室４のケーシング１３の底面に、開口部１３Ａを閉塞するように、しかも脱着できるように装着される。
【００３７】
脱着プレート１２は、図１１に示すように、超音波霧化室４の溶液中に浸漬して、溶液を超音波振動させることもできる。この構造は、簡単に脱着プレート１２を超音波霧化室４に脱着できるように。溶液中に浸漬される超音波霧化機１は、たとえば図９に示す構造として、超音波振動子２の振動面２Ａを除く部分を防水構造としてで脱着プレート１２に固定している。
【００３８】
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３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、冷却パイプ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、あるい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。
【００３９】
超音波霧化室４で霧化された溶液のミストは、回収室５に流入する。超音波霧化室４のミストを効率よく回収室５に流入させるために、図１の装置は、超音波霧化室４を回収室５に内蔵しており、図２の装置は、回収室５の上部に超音波霧化室４を配設している。回収室５は、超音波霧化室４に比較して充分に大きな容積、たとえば、超音波霧化室４の容積の２〜１００倍、好ましくは５〜５０倍、さらに好ましくは５〜２０倍の容積を有する。図２の装置は、超音波霧化室４と回収室５の上部を連通路であるダクト２６を介して連結して一体構造としている。超音波霧化室４で霧化したミストは、ゆっくりと降下して回収室５に溶液として回収される。
【００４０】
回収室５は閉鎖チャンバーであって、ここに供給されるミストは外部に排出されない。したがって、回収室５に供給されたミストは、互いに衝突して大きく凝集し、あるいは、邪魔板等に衝突して大きく凝集して溶液として回収される。回収室５において、ミストをより速やかに回収するために、図１と図２の回収室５は、溶液を散水するノズル６を備える。ノズル６は、循環ポンプ１５を介して回収室５の底部に連結される。循環ポンプ１５は、回収室５に回収された溶液を吸入して、ノズル６から噴霧させる。
【００４１】
図の超音波分離装置は、回収室５の上部と側面にノズル６を配設している。上部のノズル６は、下向きに溶液を噴霧する。側面のノズル６は、水平方向に溶液を噴霧する。ノズル６から噴霧される溶液は、超音波霧化機１で霧化されたミストに比較して充分に大きな水滴であって、回収室５の内部を速やかに落下し、落下するときに、回収室５の内部に浮遊しているミストに衝突して、ミストを回収しながら落下する。したがって、回収室５に浮遊するミストを効率よく速やかに回収できる。
【００４２】
図の超音波分離装置は、ノズル６を上と側面とに配設しているが、回収室５の下部にノズルを配設することもできる。下部のノズルは、上向きに溶液を噴霧する。このノズルは、回収室５の天井に溶液を衝突させる速度で、あるいは、天井の近傍まで上昇する速度で溶液を噴霧する。天井の近傍まで上昇するように噴霧される溶液は、天井の近傍で下向きに方向を変えて落下するので、上昇するときと降下するときにミストに接触して、ミストを効率よく回収する。
【００４３】
図１２の回収室５は、内部に複数枚の邪魔板７を配設している。邪魔板７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、垂直の姿勢で配設している。垂直の邪魔板７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。図の邪魔板７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きるようにしている。
【００４４】
さらに、図１２の回収室５は、ミストを強制送風して撹拌するファン９を設けている。ファン９は、回収室５のミストを撹拌する。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７の表面に衝突して凝集する。凝集するミストは、速やかに落下して回収される。図のファン９は、回収室５のミストを下向きに送風して循環させる。
【００４５】
図１３の超音波分離装置は、ミストを振動して互いに衝突する確率を高くするミスト振動器８を回収室５に設けている。ミスト振動器８は、回収室５の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−機械振動変換器は、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−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回収室５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、回収室５で共振する周波数で振動させる。いいかえると、回収室５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。
【００４６】
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８は、回収室５の気体を激しく振動させて、いいかえると、電気振動−機械振動変換器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。
【００４７】
以上の超音波分離装置は、回収室５に、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、本発明の超音波分離装置は、回収室５に、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、最も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。
【００４８】
超音波霧化室４と回収室５は、好ましくは不活性ガスを充填する。この装置は、不活性ガスによって、超音波霧化室４や回収室５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。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施例にかかる超音波分離装置を示す概略断面図である。
【図２】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断面図である。
【図３】超音波霧化室と超音波霧化機を示す概略断面図である。
【図４】超音波振動子と脱着プレートの連結構造を示す拡大断面図である。
【図５】図４に示す脱着プレートの平面図である。
【図６】脱着プレートを超音波霧化室に装着した状態を示す断面図である。
【図７】図６に示す脱着プレートと超音波霧化室の連結構造を示す拡大断面図である。
【図８】超音波振動子と脱着プレートの連結構造の他の一例を示す拡大断面斜視図である。
【図９】超音波振動子と脱着プレートの連結構造の他の一例を示す拡大断面図である。
【図１０】超音波振動子と脱着プレートの連結構造の他の一例を示す拡大断面図である。
【図１１】脱着プレートを超音波霧化室に配置する他の一例を示す断面図である。
【図１２】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断面図である。
【図１３】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断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…超音波霧化機
２…超音波振動子          ２Ａ…振動面
３…超音波電源
４…超音波霧化室
５…回収室
６…ノズル
７…邪魔板
８…ミスト振動器
９…ファン
１０…ポンプ
１１…原液槽
１２…脱着プレート        １２Ａ…表面プレート      １２Ｂ…裏面プレート
１２ａ…貫通孔            １２ｂ…凹部
１２ｃ…貫通孔
１３…ケーシング          １３Ａ…開口部
１４…冷却パイプ
１５…循環ポンプ
１６…パッキン
１７…蝶番
１８…リングプレート
１９…リード線
２０…コーキング材
２１…固定具              ２１Ａ…貫通孔
２２…固定ネジ
２３…パッキン
２４…固定金具
２５…止ネジ
２６…ダクト