(57)【要約】【課題】優れた分離精度を有し、低エネルギー且つ高効率で混合液体を分離可能な混合液体の分離装置及び混合液体の分離方法を提供する。【解決手段】混合液体の分離装置１００は、少なくとも第１の液体と前記第１の液体よりも高い沸点を有する第２の液体とを含む混合液体のうち、少なくとも前記第１の液体を気化させた気液混合流体が排出される排出管２４の排出方向下流側に分離器１６を備えている。分離器１６では、遠心力によって混合ガスから第２の液体を分離する。分離器１６の内部の排出管２４から混合ガスが流入される位置には、混合ガスの流れを下向きとするガイド部５２が設けられている。また、分離器１６の上方に排気管２６が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の液体と前記第１の液体よりも高い沸点を有する第２の液体とを含む混合液体のうち、少なくとも前記第１の液体を気化させた気液混合流体が排出される排出管の排出方向下流側に設けられ、遠心力によって前記気液混合流体から前記第２の液体を分離する分離器と、
前記分離器の上方に設けられた排気管と、
前記分離器の内部における前記排出管から前記気液混合流体が流入される位置に設けられ、前記排出管から前記分離器の内部に流入される前記気液混合流体の流れを下向きとする整流部材と、
を有する混合液体の分離装置。
【請求項２】
前記混合液体を噴霧する噴霧手段と、
前記噴霧手段により噴霧された前記混合液体を、前記第１の液体および前記第２の液体のいずれか一方の沸点よりも高い温度の加熱ガスと接触させ、少なくとも前記第１の液体を気化させる容器と、
前記容器内に前記加熱ガスを供給する加熱ガス供給手段と、
を有し、
前記気液混合流体は、少なくとも前記第２の液体と気化された前記第１の液体とを含む混合ガスであり、
前記排出管は、前記容器に接続され、前記混合ガスを前記容器から排出して前記分離器に流入させるように配置されている請求項１に記載の混合液体の分離装置。
【請求項３】
前記分離器は、円筒状に形成され、
前記整流部材は、前記排出管から前記気液混合流体を前記分離器の内壁に沿って螺旋状に旋回させるガイド部である請求項１又は請求項２に記載の混合液体の分離装置。
【請求項４】
前記ガイド部は、平面視にて前記分離器の内壁の周方向に沿って半周以上配置されている請求項３に記載の混合液体の分離装置。
【請求項５】
前記整流部材は、前記分離器内へ突設された前記排気管の周りに設けられた螺旋羽根である請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の混合液体の分離装置。
【請求項６】
前記整流部材の壁面又は前記排気管の壁面から突出する突起部が設けられている請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の混合液体の分離装置。
【請求項７】
前記突起部を加熱する加熱源が設けられている請求項６に記載の混合液体の分離装置。
【請求項８】
前記加熱ガス供給手段における前記加熱ガスの温度が、前記第１の液体の沸点よりも高く且つ前記第２の液体の沸点よりも低い請求項２に記載の混合液体の分離装置。
【請求項９】
前記分離器には、前記気液混合流体を接触させて冷却し、前記気液混合流体から前記第２の液体を分離する冷却手段が設けられている請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の混合液体の分離装置。
【請求項１０】
前記第１の液体及び前記第２の液体は、少なくとも一方が溶媒である請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の混合液体の分離装置。
【請求項１１】
前記第１の液体及び前記第２の液体は、一方が有機溶媒であり、他方が水である請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の混合液体の分離装置。
【請求項１２】
前記溶媒又は前記有機溶媒がイオン液体である請求項１０又は請求項１１に記載の混合液体の分離装置。
【請求項１３】
少なくとも第１の液体と前記第１の液体よりも高い沸点を有する第２の液体とを含む混合液体から一方の液体を分離する混合液体の分離方法であって、
少なくとも第１の液体および第２の液体のいずれか一方の沸点よりも高い温度の加熱ガスが加熱ガス供給手段から供給され且つ少なくとも気体を排出する排出口を有する容器内に、前記混合液体を噴霧する噴霧手段から前記混合液体を噴霧する噴霧工程と、
前記容器内に噴霧された前記混合液体を前記加熱ガスと接触させて少なくとも前記第１の液体を気化させる気化工程と、
少なくとも前記気化工程において気化された前記第１の液体を含む混合ガスを前記容器に設けられた排出管から排出する排出工程と、
前記排出工程で排出された前記混合ガスを円筒状の分離器の内部に前記分離器内に配置された整流部材により前記分離器の内壁の周方向に沿って下向きに流入させ、遠心力によって前記混合ガスから前記第２の液体を分離する分離工程と、
を含む混合液体の分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合液体の分離に用いられる混合液体の分離装置および混合液体の分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、混合液体から一方の液体を回収するための液−液分離方法としては、蒸留や浸透膜を用いた方法が中心であった。しかし、例えば蒸留の場合には、加熱面と蒸発面とが異なり、また、加熱される液体中で対流が生じるなどエネルギーロスがあり、加熱エネルギーから蒸発エネルギーへの変換効率に優れているとはいえない。また、一般的に蒸留で目的物質を分離するためには、混合液体中の目的物質の濃度が１０％程度であることが望ましい。さらに浸透膜を用いての目的物質の抽出では高濃度溶液を得ることが難しく、更なる工程が必要となる。このため、これら液−液分離方法は、エネルギー単位量当たりの効率が悪く時間を要する上、分離精度が低いといった問題があった。また、更に大きな設備を必要とすることも多いといった難点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】中国特許出願公開第１０１２２４９３３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、一方の液体に対して他方の液体が極微量含まれている場合、上述の問題に加えて、蒸留等においては分離作業自体が困難な場合も多い。このような場合に、例えば、ナノ濾過部材等を用い、濃縮・乾燥等をおこなって、濃度９５〜９９％程度のイオン液体の濃縮液を回収する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、このような回収方法であっても、当初イオン液体（第１回目の回収物）の組成質量濃度が３０％程度と十分ではなく、より効率的に混合液体中から所定の液体を回収できる分離方法が求められている。
【０００６】
本発明は、前記問題を解決すべく成されたもので、優れた分離精度を有し、低エネルギー且つ高効率で混合液体を分離可能な混合液体の分離装置および混合液体の分離方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明に係る混合液体の分離装置は、少なくとも第１の液体と前記第１の液体よりも高い沸点を有する第２の液体とを含む混合液体のうち、少なくとも前記第１の液体を気化させた気液混合流体が排出される排出管の排出方向下流側に設けられ、遠心力によって前記気液混合流体から前記第２の液体を分離する分離器と、前記分離器の上方に設けられた排気管と、前記分離器の内部における前記排出管から前記気液混合流体が流入される位置に設けられ、前記排出管から前記分離器の内部に流入される前記気液混合流体の流れを下向きとする整流部材と、を有する。
【０００８】
本発明によれば、少なくとも第１の液体と前記第１の液体よりも高い沸点を有する第２の液体とを含む混合液体のうち、少なくとも前記第１の液体を気化させた気液混合流体を、排出管を介して分離器に排出することで、分離器において、遠心力によって気液混合流体から第２の液体を分離する。その際、分離器の内部における排出管から気液混合流体が流入される位置に整流部材が設けられており、整流部材によって、排出管から分離器の内部に流入される気液混合流体が下向きに整流される。これによって、分離器内で乱流が発生することが抑制され、乱流により第２の液体の一部が分離されずに気流に巻き込まれて上方の排気管から排出されることが抑制される。このため、分離器内での乱流による第２の液体の回収率の低下を抑制することができる。したがって、例えば、第１の液体中に極少量の第２の液体が含まれている場合であっても、高い効率で第２の液体を回収することができる。
【０００９】
請求項２の発明に係る混合液体の分離装置は、請求項１に記載の発明において、前記混合液体を噴霧する噴霧手段と、前記噴霧手段により噴霧された前記混合液体を、前記第１の液体および前記第２の液体のいずれか一方の沸点よりも高い温度の加熱ガスと接触させ、少なくとも前記第１の液体を気化させる容器と、前記容器内に前記加熱ガスを供給する加熱ガス供給手段と、を有し、前記気液混合流体は、少なくとも前記第２の液体と気化された前記第１の液体とを含む混合ガスであり、前記排出管は、前記容器に接続され、前記混合ガスを前記容器から排出して前記分離器に流入させるように配置されている。
【００１０】
本発明によれば、前記混合液体を噴霧手段によって噴霧することで、例えば、混合液体の液滴を２０μｍ程度にすることができる。液滴の粒径が２０μｍ程度であると、１リットルの液体に換算した場合には、その表面積はおおよそ３０００ｃｍ２程度となる。このため、本発明によれば、噴霧手段によって液滴化された混合液体を、容器内で加熱ガス供給手段により供給された少なくとも第１の液体および第２の液体のいずれか一方の沸点よりも高い加熱ガスと接触させることで、低エネルギー且つ短時間で少なくとも第１の液体を気化させることができる。さらに、容器内で気化された第１の液体を含む混合ガスを排出管に排出し、排出管を介して分離器に流入させることで、分離器において、遠心力によって混合ガスから第２の液体を分離する。その際、整流部材によって、排出管から分離器の内部に流入される気液混合流体が下向きに整流される。したがって、例えば、第１の液体中に極少量の第２の液体が含まれている場合であっても、高い効率で第２の液体を回収することができる。
【００１１】
請求項３の発明に係る混合液体の分離装置は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記分離器は、円筒状に形成され、前記整流部材は、前記排出管から前記気液混合流体を前記分離器の内壁に沿って螺旋状に旋回させるガイド部である。
【００１２】
本発明によれば、分離器は、円筒状に形成されており、ガイド部によって、排出管から気液混合流体（混合ガス）を分離器の内壁に沿って螺旋状に旋回させて導入する。これにより、分離器の内壁に沿って螺旋状に旋回する気流が発生しやすい。このため、分離器内で乱流が発生することがより確実に抑制され、第２の液体の回収率がより一層向上する。
【００１３】
請求項４の発明に係る混合液体の分離装置は、請求項３に記載の発明において、前記ガイド部は、平面視にて前記分離器の内壁の周方向に沿って半周以上配置されている。
【００１４】
本発明によれば、整流部材は、平面視にて分離器の内壁の周方向に沿って半周以上配置されており、整流部材により排出管から気液混合流体（混合ガス）が分離器の内壁の周方向に沿ってスムーズに導入される。このため、分離器内で乱流が発生することがより確実に抑制される。
【００１５】
請求項５の発明に係る混合液体の分離装置は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の発明において、前記整流部材は、前記分離器内へ突設された前記排気管の周りに設けられた螺旋羽根である。
【００１６】
本発明によれば、整流部材は、分離器内へ突設された排気管の周りに設けられた螺旋羽根であり、螺旋羽根により、排出管から気液混合流体（混合ガス）を分離器の内壁に沿って螺旋状に旋回させて導入する。このため、分離器内で乱流が発生することがより確実に抑制される。
【００１７】
請求項６の発明に係る混合液体の分離装置は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の発明において、前記整流部材の壁面又は前記分離器内の前記排気管の壁面から突出する突起部が設けられている。
【００１８】
本発明によれば、前記整流部材の壁面又は前記分離器内の前記排気管の壁面から突出する突起部が設けられており、気液混合流体（混合ガス）に含まれる第２の液体が突起部に接触することで、第２の液体と突起部との接触面積が増加し、第２の液体が突起部に捕捉される。このため、気液混合流体（混合ガス）と第２の液体の分離が促進され、高い効率で第２の液体を回収することができる。
【００１９】
請求項７の発明に係る混合液体の分離装置は、請求項６に記載の発明において、前記突起部を加熱する加熱源が設けられている。
【００２０】
本発明によれば、加熱源により突起部が加熱されることで、第２の液体よりも沸点が低い第１の液体が突起部により加熱される。これにより、気化された第１の液体が液化することが抑制される。このため、第１の液体の一部が液化して第２の液体と共に分離器で分離されることが抑制される。
【００２１】
請求項８の発明に係る混合液体の分離装置は、請求項２に記載の発明において、前記加熱ガス供給手段における前記加熱ガスの温度が、前記第１の液体の沸点よりも高く且つ前記第２の液体の沸点よりも低い。
【００２２】
本発明によれば、噴霧工程によって液滴化された混合液体に、第１の液体の沸点よりも高く且つ第２の液体の沸点よりも低い温度の加熱ガスを接触させることで、低エネルギー且つ短時間で第１の液体を気化させつつ、更に、効率良く第１の液体と第２の液体とを分離させることができる。
【００２３】
また、容器の排出口における混合ガスの温度（以下、「出口温度」と称することがある。）を、第１の液体を気化された状態に保つことが出来るように設定することができる。このように出口温度を設定することで、混合ガスが容器から排出される際に、第１の液体を気化された状態で維持することができる。当該出口温度は、第１及び第２の液体の沸点や排出口付近におけるガスの流速によって適宜設定することができるが、例えば、第１の液体の沸点よりも高く且つ第２の液体の沸点よりも低いように設定することもできる。
【００２４】
請求項９の発明に係る混合液体の分離装置は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の発明において、前記分離器には、前記気液混合流体を接触させて冷却し、前記気液混合流体から前記第２の液体を分離する冷却手段が設けられている。
【００２５】
本発明によれば、分離器に設けられた冷却手段に気液混合流体（混合ガス）を接触させて冷却することで、気液混合流体（混合ガス）から第２の液体を分離することができる。例えば、液体状態のままの第２の液体と気化した第１の液体を含む混合ガスとが同時に容器から排出された際に、混合ガスと第２の液体とを分離させることができる。
【００２６】
請求項１０の発明に係る混合液体の分離装置は、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の発明において、前記第１の液体及び前記第２の液体は、少なくとも一方が溶媒である。
【００２７】
本発明によれば、第１の液体及び第２の液体は、少なくとも一方が溶媒である場合でも、第１の液体と第２の液体とを分離することができる。
【００２８】
また、第１の液体及び第２の液体の両者を溶媒とする際には、それぞれ沸点の異なる溶媒を用いることとなる。溶媒は無機溶媒もしくは有機溶媒のいずれであってもよい。これにより、例えば、第１の溶媒／第２の溶媒の混合液体を、第１の溶媒と第２の溶媒とに分離することができる。
【００２９】
請求項１１の発明に係る混合液体の分離装置は、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の発明において、前記第１の液体及び前記第２の液体は、一方が有機溶媒であり、他方が水である。
【００３０】
本発明によれば、有機溶媒／水の混合液体を水と有機溶媒とに分離することができる。
【００３１】
請求項１２の発明に係る混合液体の分離装置は、請求項１０又は請求項１１に記載の発明において、前記溶媒又は前記有機溶媒がイオン液体である。
【００３２】
本発明によれば、例えば、イオン液体／水の混合液体をイオン液体と水とに分離することができる。
【００３３】
請求項１３の発明に係る混合液体の分離方法は、少なくとも第１の液体と前記第１の液体よりも高い沸点を有する第２の液体とを含む混合液体から一方の液体を分離する混合液体の分離方法であって、少なくとも第１の液体および第２の液体のいずれか一方の沸点よりも高い温度の加熱ガスが加熱ガス供給手段から供給され且つ少なくとも気体を排出する排出口を有する容器内に、前記混合液体を噴霧する噴霧手段から前記混合液体を噴霧する噴霧工程と、前記容器内に噴霧された前記混合液体を前記加熱ガスと接触させて少なくとも前記第１の液体を気化させる気化工程と、少なくとも前記気化工程において気化された前記第１の液体を含む混合ガスを前記容器に設けられた排出管から排出する排出工程と、前記排出工程で排出された前記混合ガスを円筒状の分離器の内部に前記分離器内に配置された整流部材により前記分離器の内壁の周方向に沿って下向きに流入させ、遠心力によって前記混合ガスから前記第２の液体を分離する分離工程と、を含む。
【００３４】
本発明によれば、少なくとも第１の液体と当該第１の液体よりも高い沸点を有する第２の液体とを含む混合液体を噴霧工程によって噴霧することで、例えば、混合液体の液滴を２０μｍ程度にすることができる。液滴の粒径が２０μｍ程度であると、１リットルの液体に換算した場合には、その表面積はおおよそ３０００ｃｍ２程度となる。このため、本発明によれば、噴霧工程によって液滴化された混合液体を、容器内で少なくとも第１の液体および第２の液体のいずれか一方の沸点よりも高い加熱ガスと接触させることで、低エネルギー且つ短時間で少なくとも第１の液体を気化させることができる。さらに、気化された第１の液体を含む混合ガスを容器から排出した後、分離工程において、混合ガスを円筒状の分離器の内部に流入させ、遠心力によって混合ガスから第２の液体を分離する。その際、分離器内に配置された整流部材により、混合ガスを分離器の内壁の周方向に沿って下向きに流入させることで、排出管から分離器の内部に流入される混合ガスが整流される。これによって、分離器内で乱流が発生することが抑制され、乱流により第２の液体の一部が分離されずに気流に巻き込まれて排出されることが抑制される。このため、分離器内での乱流による第２の液体の回収率の低下を抑制することができる。したがって、例えば、第１の液体中に極少量の第２の液体が含まれている場合であっても、高い効率で第２の液体を回収することができる。
【発明の効果】
【００３５】
以上説明したように、本発明によれば、優れた分離精度を有し、低エネルギー且つ高効率で混合液体を分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態である混合液体の分離装置を示す構成図である。
【図２】図１に示す混合液体の分離装置に用いられる分離器及び整流部材を示す断面図である。
【図３】図１に示す混合液体の分離装置に用いられる分離器及び整流部材付近を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態である混合液体の分離装置に用いられる分離器及び整流部材を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態である混合液体の分離装置に用いられる分離器及び整流部材を示す断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態である混合液体の分離装置に用いられる分離器及び整流部材を示す一部を裁断した斜視図である。
【図７】図６に示す分離器及び整流部材の横方向に沿った断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態である混合液体の分離方法の流れを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
〈混合液体の分離装置の全体構成〉
図１には、本発明の第１実施形態である混合液体の分離装置の全体構成が示されている。また、図８には、混合液体の分離装置によって実施される混合液体の分離方法の流れを説明するためのフローチャートが示されている。
【００３８】
図１に示すように、混合液体の分離装置（以下、「分離装置」という）１００は、第１の液体とこの第１の液体と沸点の異なる第２の液体とを含む混合気体から一方の液体（本実施形態では第２の液体）を分離するための装置である。より詳細には、分離装置１００は、混合気体を噴霧する噴霧ノズル（噴霧手段）８と、気体の流れ方向下流側で気体を吸引するブロワ１０と、噴霧された混合気体を加熱ガスと接触させて少なくとも第１の液体を気化させるチャンバ（容器）１２と、チャンバ１２に上記加熱ガスを供給する加熱ガス供給器（加熱ガス供給手段)１３と、チャンバ１２に供給する加熱ガスを所望の温度に加熱するためのヒータ１５と、気化された第１の液体を含む混合ガスから第２の液体を分離する分離器１６と、第２の液体が回収される回収容器１８と、を含んで構成されている。
【００３９】
図１に示すように、噴霧ノズル８には、試料容器２から混合液体（第１の液体と第２の液体とを含む液体）を噴霧ノズル８に供給するための供給管３が混合器９を介して接続されており、該供給管３には送液ポンプ４が備えられている。供給管３には、混合液体中の不純物や固形物を除去するためのフィルターを設けることもできる。更に、噴霧ノズル８にはニードル弁６が備えられた噴霧気体供給管７が混合器９を介して接続されており、図示しないコンプレッサ等から供給される圧力空気を試料容器２から供給される混合液体と共に噴霧ノズル８に供給できるように構成されている。噴霧ノズルの先端部８Ａの径（ノズル径）は特に限定はないが、所望の液滴の粒径に合わせて適宜選択することができる。ノズル径としては、例えば、４００〜７００μｍが好ましく、５００〜７００μｍが更に好ましい。
【００４０】
噴霧ノズル８では、混合液体が液滴化され噴霧される。これにより、混合液体の分離方法における噴霧工程が実施される（図８参照）。混合液体の液滴の粒径としては、特に限定はないが、２０〜７００μｍが好ましく、４００〜５００μｍが更に好ましい。この際、噴霧ノズル８のノズル径や噴霧圧力などは、混合液体の液滴の粒径を基準に適宜設定することができる。また、ノズルの目詰まりや噴霧効率を高めるために、噴霧手段から混合液体を噴霧する前にフィルター等によって混合液体中の不純物や固形物を除去する工程を設けることもできる。なお、混合液体については後に詳述する。
【００４１】
チャンバ１２の混合液体供給側（以下、単に「入口側」と称する場合がある。）には、噴霧ノズル８が備えられると共に、加熱ガス供給器１３に設けられた加熱ガス供給路１４の先端部１４Ａが接続されている。また、加熱ガス供給路１４の先端部１４Ａは、噴霧ノズル８を中心としてその周りを加熱ガスが流通できるように構成されており、加熱ガス供給路１４中に備えられたヒータ１５で温度制御された加熱ガスが先端部１４Ａを介してチャンバ１２内に供給できるように構成されている。本実施形態では、噴霧ノズル８と加熱ガス供給路１４の先端部１４Ａは、チャンバ１２の上部に設けられており、チャンバ１２の上部から混合ガスが噴霧されると共に、加熱ガスが供給されるようになっている。
【００４２】
ヒータ１５は、加熱ガスを所望の温度にまで加熱できる装置であれば特に限定されず、例えば、公知の電熱線等を用いることができる。また、加熱ガス供給路１４には、温度センサ２０が備えられており、ヒータ１５で加熱された加熱ガス供給路１４中のチャンバ１２内の供給される際の加熱ガスの温度（入口温度）をモニタリングすることができる。さらには噴霧ノズル８に流通した混合液体は、ノズルを構成する金属等の伝熱体を介して加熱ガスからの熱を混合液体に伝えることができ、混合液体を噴霧ノズル８先端の混合液体供給側である入口側に達するまでの間に必要な温度まで加熱することができる。
【００４３】
チャンバ１２は、その内部に噴霧された混合液体と別に供給される加熱ガスとを接触させるための容器である。上述のように、チャンバ１２の入口側には、噴霧ノズル８と加熱ガス供給路１４とが接続されており、チャンバ１２内に混合液体を噴霧し、更に加熱ガスを供給できるように構成されている。
【００４４】
チャンバ１２では、チャンバ１２内に噴霧された混合液体を加熱ガスと接触させて少なくとも第１の液体を気化させる気化工程が実施される（図８参照）。実際には、噴霧ノズル８において噴霧された混合液体は噴霧と同時に加熱ガスと接触するため、噴霧ノズル８による噴霧工程と気化工程とはほぼ同時に行われることとなる。また、混合液体は噴霧時に必要な温度まで加温されている場合には、噴霧工程と同時に気化工程が行われることとなる。気化工程において、気化された第１の液体および／又は第２の液体は、チャンバ１２内で加熱ガスと混合されて混合ガス（気液混合流体）となる。本実施形態では、加熱ガス供給器１３は、加熱ガスをチャンバ１２外部から供給しているが、これに代えて、チャンバ１２内に備えられた加熱機によってチャンバ１２内の気体を加温して混合ガスを供給する態様とすることもできる。
【００４５】
また、チャンバ１２のガス等の排出側（以下、単に「出口側」と称することがある。）には、混合ガスをチャンバ外に排出するための排出口１２Ａが設けられている。本実施形態では、チャンバ１２の下部の側壁に排出口１２Ａが設けられている。本装置においては、液滴状の第２の液体が、気化された第１の液体を含む混合ガスと共に、排出口１２Ａからチャンバ１２外に排出されるように設計されている。これにより、混合液体の分離方法における排出工程が実施される（図８参照）
【００４６】
また、チャンバ１２は混合ガスとならず液体のままで存在している第２の液体を回収するための回収容器としても使用でき、必要に応じてチャンバ１２の任意の場所（例えば底部）に第２の液体を排出するための第２の排出口を設けることもできる。例えば、質量差を利用して第２の液体がチャンバ１２の下部に設けられた第２の排出口から回収できるように装置を構成してもよい。
【００４７】
チャンバ１２は特に限定はないが、所定の工程に耐えうる程度の強度を有し、当該強度を発揮する材質で構成され、中空のものであれば適宜用いることができる。また、チャンバ１２の容積は、混合液体の処理量に応じて適宜選択される。また、チャンバ１２の内圧も特に限定されるものではないが、例えば、０．０５〜０．１５ＭＰａ程度が好ましく、０．０８〜０．１０ＭＰａが更に好ましい。また、チャンバ１２内の温度は、加熱ガスによって、第１の沸点よりも高く、且つ、第２の沸点よりも低い温度に維持されることが好ましい。
【００４８】
チャンバ１２は、加熱ガス供給器１３から供給される加熱ガスで満たされている。加熱ガスはそのガス温度が供給時点で少なくとも一方の液体の沸点よりも高いものであれば特に限定なく用いることができる。但し、混合液体に対して反応性の少ないガスを用いることが好ましく、例えば、空気、窒素ガス、又は、不活性ガス等を用いることができる。また、チャンバ１２に対する加熱ガスの供給量及び供給速度は特に限定はないが、チャンバ１２内にかかる圧力を所望の程度に保つことができる程度の流量として、０ｍ３／ｍｉｎを超えて１．０ｍ３／ｍｉｎ以下であることが好ましく、さらに０．１ｍ３／ｍｉｎ以上０．７ｍ３／ｍｉｎ以下であることがさらに好ましい。また、加熱ガスの供給口は１つに限らず、複数箇所からの流入でも良く、流入場所についても特に制限は無い。
【００４９】
加熱ガスの温度は、例えば、チャンバ１２に供給される際の加熱ガスの温度（以下、「入口温度」と称する場合がある。）を、入口温度及び出口温度の両者において、ガス温度（チャンバ１２内の温度）が少なくともいずれかの液体の沸点よりも高いように（好ましくは、第１の液体の沸点よりも高く且つ第２の液体の沸点よりも低いように）ヒータ１５を用いて制御することもできる。加熱ガスの温度の制御は、例えば、水と他の液体とを含む混合液体を分離する場合には、出口温度を水の沸点を基準に設定することができる。
【００５０】
更に、チャンバ１２の排出口１２Ａの周辺には、温度センサ２２が備えられており、チャンバ１２内から排出される際の混合ガスの温度（出口温度）をモニタリングすることができる。また、チャンバ１２の排出口１２Ａには、排出管２４を介して分離器１６が接続されている。
【００５１】
この際、温度センサ２２でモニタリングした温度を加熱ガスの温度へフィードバックして、入口温度と出口温度とが一定に保たれるようにヒータ１５等において加熱温度を制御できるよう構成してもよい。また、チャンバ１２の排出口における混合ガスの温度（出口温度）は、第１の液体が気化された状態を保つことが出来る程度に設定することができる。このように出口温度を設定することで、混合ガスがチャンバ１２から排出される際に、第１の液体が気化された状態を維持することができる。当該出口温度は、第１及び第２の液体の沸点や排出口付近におけるガスの流速によって適宜設定することができるが、例えば、第１の液体の沸点よりも高く且つ第２の液体の沸点よりも低いように設定することもできる。
【００５２】
分離器１６は、混合ガスと第２の液体とを分離するために用いられる。図２にも示すように、排出管２４のガス流れ方向の下流側端部は、分離器１６の上部１６Ａの側壁に接続されている（図３参照）。分離器１６は、横方向（略水平方向）の断面が略円形の筒状体（円筒体）とされている。分離器１６は、上部１６Ａから上下方向の中間部までは内径がほぼ一定であり、下部１６Ｂの内径は下方側に向かって徐々に小さくなるように形成されている。分離器１６の内部では、排出管２４から導入された混合気体が分離器１６の内壁１６Ｃに沿って流れることで、螺旋状に気流が旋回するように構成されている。すなわち、分離器１６の内部で気流のサイクロンが生じることで、遠心力によって混合ガスから第２の液体を分離できるようになっている。
【００５３】
分離器１６の下部１６Ｂの重力方向下側には回収容器１８が接続されており、混合ガスから分離された第２の液体を回収できるように構成されている。これにより、混合液体の分離方法における分離工程（液−気分離工程）が実施される（図８参照）。
【００５４】
分離器１６の重力方向上側には、分離器１６によって第２の液体と分離された混合ガスを排出する排気管２６が接続されている。側面視にて排気管２６は、分離器１６の上部１６Ａに配置された上面部から上方側に延在されている。
【００５５】
図２及び図３に示すように、分離器１６の上部１６Ａの内部には、排気管２６の下方側に連続して配置された排気管としての内管５０と、内管５０の外周面に形成された整流部材としての螺旋状のガイド部（螺旋羽根）５２と、が設けられている。内管５０及びガイド部５２は、分離器１６の排出管２４が接続される位置からやや下方側に位置する範囲に設けられている。内管５０は、略円筒状に形成されている。螺旋状のガイド部５２は、排出管２４から分離器１６の上部１６Ａに導入される混合ガスを分離器１６の下方側に流すように下向きに連続して形成されている。このガイド部５２によって、排出管２４から混合ガスが矢印Ａに示すように分離器１６の内壁１６Ｃの周方向に沿って下向きに導入され、混合ガスの流れが整えられる（整流される）ようになっている。すなわち、ガイド部５２によって、混合ガスが分離器１６の内壁１６Ｃの周方向に沿って下向きに旋回するようにスムーズに流れる。
【００５６】
分離器１６の内部では、ガイド部５２により混合ガスの流れが整えられることで、矢印Ｂに示すように、下方側に向かって螺旋状に気流が旋回するようになっている。そして、気流は分離器１６の下部１６Ｂの内壁面にぶつかり、矢印Ｃに示すように、気流は分離器１６の中心部を上方側に向かって流れ、内管５０を通って排気管２６に排出されるようになっている。その際、混合ガス中の気化された第１の液体（図２中の符号４０）は、分離器１６内での矢印Ｂ、矢印Ｃに示す気流の流れにより、分離器１６の上部１６Ａの内管５０を通って排気管２６に排出される。一方、混合ガス中の第２の液体（図２中の符号４２）は、矢印Ｂに示す螺旋状に旋回する気流の流れに伴い、遠心力によって混合ガスから分離され、重力方向下方側の回収容器１８に回収される。
【００５７】
その際、ガイド部５２により混合ガスの流れが整えられることで、分離器１６内の外側は下向き、内側は上向きの流れがつくられる。このため、分離器１６内での乱流の発生が抑制され、回収物である第２の液体（図２中の符号４２）が排気管２６から排出されることが抑制されるようになっている。
【００５８】
本実施形態では、平面視にて、螺旋状のガイド部５２は、内管５０の外周面の上下方向に沿って、すなわち、内壁１６Ｃの周方向に沿って略２周となるように形成されている。なお、ガイド部５２の周方向の長さは、これに限定するものではなく、変更が可能である。この場合、分離器１６に導入される気流を整流するためには、螺旋状のガイド部が内壁１６Ｃの周方向に沿って内壁１６Ｃの半周以上配置されていることが好ましい。これにより、排出管２４から混合ガスが分離器１６の内壁１６Ｃの周方向に沿って流入しやすくなる。また、ガイド部は、分離器１６内における遠心力の強い外側に設けることが好ましい。これにより、分離器１６内の外側は下向きの流れ、内側は上向きの流れとなりやすい。
【００５９】
なお、ガイド部５２の形状及び範囲は、排出管２４から混合ガスが分離器１６の内壁１６Ｃの周方向に沿ってスムーズに流入する形状であれば、変更が可能である。本実施形態では、内管５０の外周面にガイド部５２が設けられているが、これに限定されず、例えば、内壁１６Ｃに螺旋状のガイド部を設けてもよい。
【００６０】
また、内管５０の外周面には、半径方向外側（内壁１６Ｃ側）に突出する複数の突起部５４Ａ、５４Ｂが設けられている。突起部５４Ａ、５４Ｂは、ガイド部５２に沿って整流される気流の流れを妨げないように、側面視にて気流の流れ方向下流側に向かって、ガイド部５２から斜め方向に延びるように配置されている。すなわち、突起部５４Ａ、５４Ｂとガイド部５２の壁面との角度が小さくなるように構成されている。本実施形態では、側面視にて上下のガイド部５２の間に２つの突起部５４Ａ、５４Ｂが配置されている。内管５０の外周面に複数の突起部５４Ａ、５４Ｂを設けることで、混合ガスに含まれる第２の液体が複数の突起部５４Ａ、５４Ｂに接触する面積が増加し、第２の液体が突起部５４Ａ、５４Ｂに捕捉される（突起部５４Ａ、５４Ｂに付着する）ようになっている。
【００６１】
なお、本実施形態では、側面視にて上下のガイド部５２の間に２つの突起部５４Ａ、５４Ｂが配置されているが、これに限定されず、突起部の位置、個数、形状については、変更が可能である。また、突起部は、ガイド部（整流部材）の壁面に設けてもよい。
【００６２】
また、分離器１６内部に冷却器３０が設けられている。冷却器３０は、配管内に冷媒を循環させた構成を有しており、混合ガスを冷却することで第２の液体の分離（回収）効率を高めることができる。上記冷却器の設置は任意である。
【００６３】
分離器１６の上面部に接続された排気管２６は、側面視にて分離器１６の上面部から上方側に延在されると共に、上部が略Ｕ字状に屈曲されて下方側に延びている。排気管２６のガス流れ方向の下流側端部には、ブロワ１０が接続されており、ブロワ１０による吸引によって、第２の液体と分離された混合ガスが排出されるように構成されている。さらに、ブロワ１０による吸引によって、混合ガスの温度が低下するため液体をより効率よく回収することができる。
【００６４】
〈混合液体〉
ここで、分離装置１００で用いられる混合液体について詳細に説明する。混合液体に含まれる第１の液体及び第２の液体は沸点の異なる液体である。また、第１の液体には、第２の液体よりも沸点の低い液体が選択される。本実施形態の分離装置１００によれば、混合液体から第１の液体のみを気化させた状態で分離することで、効率よく第１の液体と第２の液体とを分離することができる。ここで、「液体」とは、１気圧・２５℃において一定の体積を持ち、流動性を有している液体状態の化合物を意味し、詳細には、消防危第１１号に示された、消防法の危険物の規制に関する政令等の一部を改正する政令（危険物の試験及び性状に係る部分）並びに危険物の試験及び性状に関する省令（平成元年２月公布）において別添２で示された方法に記載される手順に従って確認されるものを意味する。また、「沸点」とは、１気圧における沸点を意味し、詳細には、ＪＩＳＫ２２３３：１９８４に規定される方法で測定される沸点を意味する。なお、「沸点」を有しない液体（例えばイオン液体）の場合には、ここでは便宜上「分解点」を「沸点」として加熱温度等の基準として使用する。即ち、本発明において「沸点」には、沸点を有さない液体の場合における当該液体の「分解点」が含まれる。ここで「分解点」とは熱重量測定装置（ＴＧＡ）を用いて昇温速度を１０℃／分で測定を行う際に、液体の分子構造が変化して液体の重量が１０％減少する温度を指す。更に、「気体」とは、物質の状態の一つで、自ら広がろうとする性質を持ち、従って一定の形や体積を持たず、容器全体に広がろうとする性質を持つ状態を意味する。
【００６５】
第１の液体と第２の液体との組合せは、沸点が異なる液体同士であれば特に限定はないが、例えば、少なくとも一方に溶媒を用いてもよく、第１の液体及び第２の液体の両者を溶媒としてもよい。第１及び第２の液体の両者を溶媒とした場合には、それぞれ沸点の異なる溶媒を用いることとなる。また、上記溶媒は無機溶媒もしくは有機溶媒のいずれであってもよい。このため、第１及び第２の液体の組合せとしては、有機溶媒同士、無機溶媒同士若しくは有機溶媒と無機溶媒との組合せや、具体的には、有機溶媒と水との組合せ、有機溶媒とイオン液体との組合せ、水とイオン液体との組合せ、イオン液体同士の組合せ等が挙げられる。この際、沸点の低いものが第１の液体となる。ここで、「イオン液体」とは、塩より構成される化学物質であって１気圧・２５℃において液体状態の有機化合物を意味し、水（Ｈ２Ｏ）は含まない。
【００６６】
上記有機溶媒としては、Ｎ−メチルモルフォリンオキシド（ＮＭＭＯ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、エタノール、イソプロピルアルコール、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート（Ｃ２ｍｉｍＡｃ）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジエチルフォスフェイト（Ｃ２ｍｉｍＤＥＰ）、１−アリル−３−メチルイミダゾリウム塩化物（ＡｍｉｍＣｌ）、１−エチルピリジニウム塩化物、ジメチルスルフォキシド（ＤＭＳＯ）、ピリジン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキサン、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムメチルスルフォネート、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）が挙げられる。
【００６７】
また、このうち、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート（Ｃ２ｍｉｍＡｃ）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジエチルフォスフェイト（Ｃ２ｍｉｍＤＥＰ）、１−アリル−３−メチルイミダゾリウム塩化物（ＡｍｉｍＣｌ）、１−エチルピリジニウム塩化物、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムメチルスルフォネートが上記イオン液体に該当する。
【００６８】
また、上記無機溶媒としては、例えば、水（Ｈ２Ｏ）や溶融塩等を用いることができる。
【００６９】
具体的な第１の液体と第２の液体との組合せは特に限定されるものではないが、例えば、水（沸点：約１００℃）とＣ２ｍｉｍＡｃ（沸点（分解点）約２１０℃）との組合せ、水とＣ２ｍｉｍＤＥＰ（沸点（分解点）約２５５℃）との組合せ、水とＡｍｉｍＣｌ（沸点（分解点）約２４５℃）との組合せ、水とＮＭＭＯ（沸点１２０℃）との組合せ、水とＴＨＦ（沸点約６６℃）との組合せ、水とピリジン（沸点約１１５．２℃）との組合せ、水とポリエチレングリコール（沸点約２５０℃以上）との組合せ、水とＤＭＳＯ（沸点約１８９℃）との組合せ、水とＤＭＦ（沸点約１５３℃）との組合せ等が挙げられる。
【００７０】
尚、以上の組合せにおいては沸点（分解点）の高い液体が第２の液体に該当する。
【００７１】
また、本実施形態の分離装置１００によれば、第１の液体及び第２の液体の含有比率に影響されず、高い分離効率を達成することができる。例えば、第２の液体の含有量が１質量％以下の場合であっても、高い効率（回収率）で第２の液体を分離・回収することができる。
【００７２】
また、第１の液体と第２の液体との組合せとしては、混合した際に共沸混合物を構成しない組合せが好ましい。例えば、共沸混合物を構成する液体の組合せとしては水とエタノールとの組合せや、水とイソプロピルアルコールとの組合せなどが挙げられる。ここで「共沸」とは、液体の混合物から沸騰する際に液相と気相とが同じ組成になる現象を言う。
【００７３】
第１の液体及び第２の液体間の沸点の差は特に限定されないが、例えば、第１の液体と第２の液体とは沸点の差が２０〜２００℃のものが好ましく、１００〜２００℃が更に好ましい。
【００７４】
〈本実施形態の混合液体の分離方法〉
次に、分離装置１００を用いた本実施形態の混合液体の分離方法の流れについて説明する。
【００７５】
以下の例においては、水（沸点約１００℃：第１の液体）中に１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート（Ｃ２ｍｉｍＡｃ）（分解点：２１０℃：第２の液体）を約０．４％含む混合液体を用いた例について説明するが、本発明はこの態様に限定されるものではない。
【００７６】
まず、試料容器２中の混合液体が、送液ポンプ４によって噴霧ノズル８に送流される。また、同時に図示しないコンプレッサ等から加圧空気がニードル弁６によって圧力を調整されながら噴霧ノズル８に供給される。噴霧ノズル８に供給された混合液体と加圧空気とは、噴霧ノズル８に接続された混合器９にて混合され、先端部８Ａからチャンバ１２内に噴霧される（噴霧工程）。この際、噴霧条件は、出口温度を監視しながら適宜決定され、例えば、噴霧圧力は０．０８ＭＰａ〜０．１ＭＰａ、送液速度は８〜１０ｇ／ｍｉｎ程度とされている。
【００７７】
混合液体が噴霧される際、チャンバ１２内は既に常圧付近に保たれた加熱ガスで満たされている。ヒータ１５は、ブロワ１０からの吸引によって外部から吸引したガス（例えば、窒素ガス）を加熱する。この際、加熱ガスの温度は温度センサ２０によって監視されており、加熱ガス供給路１４中に配設されたヒータ１５にて所望の入口温度にまで加熱される。ヒータ１５にて加熱された加熱ガスは、加熱ガス供給路１４の先端部１４Ａを介してチャンバ１２内に供給される。この際、加熱ガスの入口温度は、おおよそ２２０℃程度である。また、噴霧ノズル８は加熱ガス供給路１４の先端部１４Ａによって加熱可能なように構成されており、噴霧ノズル８中の混合液体を加熱することができる。これにより噴霧ノズル中の混合液体の粘度を低くすることができ、効率良く送液を行うことができる。
なお、加熱ガスの入口温度は、上記温度に限定されるものでなく、第１の液体（水）と第２の液体（Ｃ２ｍｉｍＡｃ）との沸点の間（例えば、２００℃）に設定してもよい。
【００７８】
チャンバ１２内に噴霧された混合液体は、粒径２０μｍ程度の液滴となる。液滴化した混合液体が、チャンバ１２内に供給された加熱ガスと接触すると、混合液体中の第１の液体（水）が蒸発して気化する（気化工程）。この際、混合液体の噴霧によって、液滴化した混合液体と加熱ガスとの接触面積は非常に大きくなっているため、極めて短い時間で第１の液体は気化する。
【００７９】
チャンバ１２内で気化した第１の液体（水）は、加熱ガスや噴霧に用いられたガスと混合され混合ガスとなる。この際、ブロワ１０の吸引によってチャンバ１２内の混合ガスは排出口１２Ａから排出されるが、液滴化された第２の液体（Ｃ２ｍｉｍＡｃ）も気化はしていないが微細な液滴として混合ガスに混ざって共に排出口１２Ａから排出される（排出工程）。
【００８０】
この際、排出口１２Ａにおける混合ガスの温度（出口温度）は、温度センサ２２によって監視されており、ガス温度（出口温度）が、第１の液体（水）と第２の液体（Ｃ２ｍｉｍＡｃ）との沸点の間となるように制御されており、例えば、６０〜１１０℃となるように設定することができる。混合ガスの出口温度の制御は、例えば、チャンバ１２に供給される加熱ガスの温度が入口温度からチャンバ内でどの程度下がるかを計測しておき、これを基準としてヒータ１５にて加熱ガスの入口温度をある程度高めに設定して出口温度が所望の温度となるようにコントロールすることができる。
【００８１】
チャンバ１２の排出口１２Ａから排出された混合ガスと液滴状の第２の液体とは、ブロワ１０の吸引によって排出管２４を通って分離器１６の上部１６Ａに供給される。図２に示すように、分離器１６の上部１６Ａには、排出管２４が接続される位置に、内管５０の外周面に形成された螺旋状のガイド部５２が設けられている。このガイド部５２によって、排出管２４から混合ガスが分離器１６の内壁１６Ｃの周方向に沿って下向きに導入され、混合ガスの流れが整えられる（整流される）。すなわち、矢印Ａに示すように、排出管２４から混合ガスが分離器１６の内部に内壁１６Ｃの周方向に沿ってスムーズに流入する。
【００８２】
分離器１６内では、ガイド部５２によって混合ガスが整流された後、矢印Ｂに示すように、分離器１６の内壁１６Ｃに沿って下方側に向かって螺旋状に気流が旋回し、気流のサイクロンが生じている。この気流のサイクロンによって生じる遠心力及び冷却器３０によって第２の液体が凝集することで、混合ガスから第２の液体（Ｃ２ｍｉｍＡｃ）を分離することができる（分離工程）。その後、分離された第２の液体（Ｃ２ｍｉｍＡｃ）は、分離器１６の重力方向下側に設けられた回収容器１８にて捕集される。また、回収容器１８には、第２の液体から固形物等を除去するフィルターを設けてもよい。
【００８３】
分離器１６の内壁１６Ｃに沿って下方側に向かって螺旋状に気流が旋回した後、矢印Ｃに示すように、分離器１６の下部１６Ｂの円錐状の内壁面に当たって気流が上昇し、分離器１６の上部１６Ａの内管５０を通って排気管２６に排出される。
【００８４】
本実施形態では、平面視にてガイド部５２は、分離器１６の内壁１６Ｃの周方向に沿って内壁１６Ｃの半周以上（本実施形態では約２周）配置されており、排出管２４から混合ガスが分離器１６の内部に内壁１６Ｃの周方向に沿って流入しやすくなる。
【００８５】
このような分離器１６では、排出管２４から混合ガスがガイド部５２によって分離器１６の内壁１６Ｃの周方向に沿って導入され、混合ガスの流れが整えられる（整流される）ことで、分離器１６の内部で乱流が発生することが抑制される。これによって、分離器１６の内部での乱流により第２の液体の一部が分離されずに気流に巻き込まれて排気管２６から排出されることが抑制される。このため、分離器１６の内部での乱流による第２の液体の回収率が低下することを抑制することができる。したがって、例えば、第１の液体中に極少量の第２の液体が含まれている場合であっても、高い効率で第２の液体を回収することができる。
【００８６】
また、内管５０の外周面には、内壁１６Ｃ側に突出する複数の突起部５４Ａ、５４Ｂが設けられており、混合ガスに含まれる第２の液体が複数の突起部５４Ａ、５４Ｂに接触する面積が増加し、第２の液体が突起部５４Ａ、５４Ｂに捕捉される。このため、混合ガスと第２の液体の分離が促進され、高い効率で第２の液体を回収することができる。
【００８７】
分離器１６の重力方向上側には内管５０と連続して排気管２６が接続されており、ブロワ１０による吸引によって、分離器１６を通過した混合ガス（第２の液体と分離された混合ガス）が分離器１６の上部１６Ａから排気管２６に排出される。
【００８８】
その後、第２の液体を分離した混合ガスは、気化された第１の液体（水）を含んだまま装置外に排出される。
また、これらの工程は所望量の混合液体について連続的に行われる。
【００８９】
以上の例によれば、例えば、Ｃ２ｍｉｍＡｃを０．４％程度含む水溶液からＣ２ｍｉｍＡｃを低エネルギー且つ短時間で回収することができ、更に、回収されたＣ２ｍｉｍＡｃの組成質量濃度も約９０％以上と高効率で回収することができる。
ここで、回収率（％）は、以下の式により算出する。
回収率（％）＝（第２の液体の回収量×回収組成質量濃度）／噴霧した第２の液体の量（表中のスプレー量×混合液体中の第２の液体の濃度）
また、「回収組成質量濃度」は、ＳＤＴ（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製『Ｑ６００』）を用い、回収液を１００℃で３０分間加熱した後の第２の液体の残存量から、回収液中の第２の液体の濃度を算出する。
【００９０】
なお、上述の例においては、加熱ガスの入口温度を第１の液体（水）との沸点と第２の液体（Ｃ２ｍｉｍＡｃ）との分解点の間の温度となるように設定したが、本発明の混合液体の分離装置はこれに限定されず、出口温度が第１の液体が気化状態を保てる温度となるように構成されていればよく、加熱ガスの入口温度が第２の液体の沸点を超えるものであってもよい。
【００９１】
〔第２実施形態〕
図４には、本発明の第２実施形態である混合液体の分離装置に用いられる分離器が示されている。なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００９２】
図４に示すように、分離器１６の内部には、排気管２６の下方側に連続して配置された排気管としての内管６０が分離器１６の上下方向の中間部まで延在されている。内管６０は、略円筒状に形成されており、内管６０の下端は、分離器１６の下部１６Ｂの円錐状の内壁よりやや上方側に位置している。
このような分離器１６では、図２に示す構成に比べて、内管６０の下端を下方側に延ばすことで、矢印Ｂに示す下方側に向かって螺旋状に旋回する気流と、矢印Ｃに示す上昇する気流とがぶつかりにくい。このため、分離器１６内での乱流の発生をより確実に抑制することができる。
【００９３】
〔第３実施形態〕
図５には、本発明の第３実施形態である混合液体の分離装置に用いられる分離器が示されている。なお、第１及び第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００９４】
図５に示すように、分離器１６の内管６０の内部には、突起部５４Ａ、５４Ｂをそれぞれ加熱する加熱源としてのヒータ７０、７２が設けられている。内管６０の外周面に複数の突起部５４Ａ、５４Ｂを設けることで、混合ガスに含まれる第２の液体が複数の突起部５４Ａ、５４Ｂに接触する面積が増加し、第２の液体が突起部５４Ａ、５４Ｂに捕捉される。その際、突起部５４Ａ、５４Ｂを加熱するヒータ７０、７２を設けることで、ヒータ７０、７２により突起部５４Ａ、５４Ｂが加熱される。これにより、第２の液体よりも沸点が低い第１の液体（気化された第１の液体）が液化することが抑制される。このため、第１の液体の一部が液化して第２の液体と共に分離器１６で分離される（回収容器１８に回収される）ことを抑制することができる。
【００９５】
〔第４実施形態〕
図６及び図７には、本発明の第４実施形態である混合液体の分離装置に用いられる分離器が示されている。なお、第１〜第３実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００９６】
図６及び図７に示すように、分離器１６の上部１６Ａの内部には、排気管２６の下方側に連続して配置された排気管としての内管８０と、排出管２４による混合ガスの導入方向に沿って内壁１６Ｃと間隔をおいて配置された整流部材としてのガイド部８２と、が設けられている。ガイド部８２の下端部は、内管８０の下端部よりも下方側に延在されている。ガイド部８２は、分離器１６の内壁１６Ｃの周方向に沿って内壁１６Ｃの半周以上設けられている（図７参照）。
【００９７】
これにより、排出管２４から分離器１６内に導入された混合ガスは、矢印Ａに示すように内壁１６Ｃとガイド部８２との間を流れることで、内壁１６Ｃの周方向に沿って螺旋状に旋回する。その際、ガイド部８２の下端部は、内管８０の下端部よりも下方側に延在されていることで、混合ガスの流れを下向きとすることが可能となる。分離器１６の内部では、ガイド部８２により混合ガスの流れが整えられることで、矢印Ｂに示すように、下方側に向かって螺旋状に気流が旋回する。そして、気流は分離器１６の下部１６Ｂの内壁面にぶつかり、矢印Ｃに示すように、気流は分離器１６の中心部を上方側に向かって流れ、内管８０を通って排気管２６に排出される。このため、分離器１６内での乱流の発生が抑制され、回収物である第２の液体（図６中の符号４２）が排気管２６から排出されることが抑制される。
【００９８】
なお、本実施形態において、排出管２４から分離器１６内に導入される混合ガスの流れをより確実に下向きとするために、内壁１６Ｃとガイド部８２との間に掛け渡されると共に、混合ガスの流れ方向下流側に向かって徐々に下側に下がるように配置されるガイド面を設けてもよい。
【００９９】
また、ガイド部８２の外壁面に、内壁１６Ｃ側に突出する複数の突起部を設けてもよい。突起部は、内壁１６Ｃとガイド部８２との間の混合ガスの流れを妨げない方向に設けることが好ましい。これにより、混合ガスに含まれる第２の液体が複数の突起部に接触する面積が増加し、第２の液体を突起部に捕捉させることが可能となる。また、ガイド部に突起部を加熱するためのヒータを設けてもよい。これにより、第１の液体の一部が液化して第２の液体と共に分離器１６で分離される（回収容器１８に回収される）ことを抑制することができる。
【０１００】
また、上述の例においては、第１の液体を含む混合ガスを装置外に排出する構成としているが、回収容器など別途第１の液体を回収する回収手段を設けてもよい。この場合、回収手段は、例えば回収容器の温度を第１の液体の沸点以下の温度（上記例の場合には、約３０℃など）としたり、冷却器を設けてこれと接触させることで、混合ガスから第１の液体を回収し、回収後の混合ガスを装置外に排出することができる。特に、第１の液体として、水以外の液体（例えば、有機溶媒等）を用いた場合には、このように第１の液体を回収する回収工程を別途設けることが好ましい。
【０１０１】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０２】
８     噴霧ノズル（噴霧手段）
１２   チャンバ（容器）
１３   加熱ガス供給器（加熱ガス供給手段）
１６   分離器
１６Ａ 上部
１６Ｂ 下部
１６Ｃ 内壁
２４   排出管
２６   排気管
３０   冷却器（冷却手段）
５０   内管（排気管）
５２   ガイド部（螺旋羽根）
５４Ａ、５４Ｂ       突起部
６０   内管（排気管）
７０   ヒータ（加熱源）
８０   内管（排気管）
８２   ガイド部（整流部材）
１００ 混合液体の分離装置
【図１】
2014161839.tif 000003
【図３】
2014161839.tif 000004
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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