(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶質を含む溶媒である溶液を微細な微粒子にする静電霧化装置と、
前記静電霧化装置で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第１溶液とするとともに、回収されなかった前記微粒子を通過させる分級器と、
前記分級器で回収されなかった前記微粒子を回収して第２溶液とする回収槽と、
を備えており、
前記溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる分離装置であって、
前記静電霧化装置は、
２次元状に広がる表面を持つ面電極と、
前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、
を備えており、
前記面電極の前記表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶液で覆わせた状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記面電極を覆う前記溶液の表面の複数の部分から前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている、
分離装置。
【請求項２】
溶質を含む溶媒である溶液を微細な微粒子にする静電霧化装置と、
前記静電霧化装置で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第１溶液とするとともに、回収されなかった前記微粒子を通過させる分級器と、
前記分級器で回収されなかった前記微粒子を回収して第２溶液とする回収槽と、
を備えており、
前記溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる分離装置であって、
前記静電霧化装置は、
２次元状に広がる表面を持ち、且つ多数の孔を有する板状の面電極と、
前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、
を備えており、
前記面電極の裏面側から前記孔を介して霧化の対象となる溶液の直径０．００１ｍｍ〜１ｍｍの液滴を前記面電極の前記表面付近に供給した状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記液滴からそれよりも小さな前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている、
分離装置。
【請求項３】
前記面電極の表面に、疎水性又は親水性の材料による層が設けられている、
請求項１又は２記載の分離装置。
【請求項４】
前記分級器と前記回収槽との間に、前記分級器で回収されなかった前記微粒子を通過させる、前記溶質を分解する触媒が充填された触媒塔を備えている、
請求項１又は２記載の分離装置。
【請求項５】
２次元状に広がる表面を持つ面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えている静電霧化装置で、前記面電極の前記表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶質を含む溶媒である溶液で覆わせた状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記面電極を覆う前記溶液の表面の複数の部分から前記溶液の微粒子を生じさせる微粒子生成過程と、
前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第１溶液とする分級過程と、
前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を回収して第２溶液とする回収過程と、
を含む分離方法。
【請求項６】
２次元状に広がる表面を持ち、且つ多数の孔を有する板状の面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えている静電霧化装置で、前記面電極の裏面側から前記孔を介して霧化の対象となる溶質を含む溶媒である溶液の直径０．００１ｍｍ〜１ｍｍの液滴を前記面電極の前記表面付近に供給した状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記液滴からそれよりも小さな前記溶液の微粒子を生じさせる微粒子生成過程と、
前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第１溶液とする分級過程と、
前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を回収して第２溶液とする回収過程と、
を含む分離方法。
【請求項７】
前記第１溶液を前記溶液として、前記微粒子生成過程、前記分級過程、前記回収過程を一回以上繰り返して行う、
請求項５又は６記載の分離方法。
【請求項８】
前記第２溶液を前記溶液として、前記微粒子生成過程、前記分級過程、前記回収過程を１回以上繰り返して行う、
請求項５又は６記載の分離方法。
【請求項９】
前記溶液が海水である、
請求項５又は６記載の分離方法。
【請求項１０】
前記第１溶液を前記溶液として、前記微粒子生成過程、前記分級過程、前記回収過程を２回以上繰り返して行う、
請求項９記載の分離方法。
【請求項１１】
前記第２溶液を前記溶液として、前記微粒子生成過程、前記分級過程、前記回収過程を２回以上繰り返して行う、
請求項９記載の分離方法。
【請求項１２】
前記溶質は、水よりも低い蒸気圧を持つ不揮発性物質で、且つ前記溶媒は水であり、
前記溶質を前記第２溶液に濃縮させる、
請求項５又は６記載の分離方法。
【請求項１３】
前記溶質は、塩、アミノ酸、有機酸、界面活性剤、タンパク質の少なくとも一つである、
請求項１２記載の分離方法。
【請求項１４】
前記溶質は、水よりも高い蒸気圧を持つ揮発性物質で、且つ前記溶媒は水であり、
前記溶質を前記第１溶液に濃縮させる、
請求項５又は６記載の分離方法。
【請求項１５】
前記溶質は、炭化水素類、アルコール類、エステル類、エーテル類、アルデヒド類、ケトン類、カルボン酸類、アンモニア、ＶＯＣの少なくとも一つである、
請求項１４記載の分離方法。
【請求項１６】
前記分級過程と前記回収過程との間に、
前記溶質を分解する触媒と前記分級過程で回収されなかった前記微粒子とを接触させて、前記前記分級過程で回収されなかった前記微粒子に含まれる溶質を分解する分解過程を含む、
請求項５、６、１２又は１４記載の分離方法。
【請求項１７】
前記溶液が廃水である、
請求項５、６、１３又は１４記載の分離方法。
【請求項１８】
前記溶液の粘度は、０．０１〜１００ｃＰである、
請求項５又は６記載の分離方法。
【請求項１９】
溶質を含む溶媒である溶液を微細な微粒子にする静電霧化装置と、
前記静電霧化装置で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第１溶液とするとともに、回収されなかった前記微粒子を通過させる分級器と、
を備えており、
前記分級器で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出するようになっており、前記溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる分離装置であって、
前記静電霧化装置は、
２次元状に広がる表面を持つ面電極と、
前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、
を備えており、
前記面電極の前記表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶液で覆わせた状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記面電極を覆う前記溶液の表面の複数の部分から前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている、
分離装置。
【請求項２０】
溶質を含む溶媒である溶液を微細な微粒子にする静電霧化装置と、
前記静電霧化装置で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第１溶液とするとともに、回収されなかった前記微粒子を通過させる分級器と、
を備えており、
前記分級器で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出するようになっており、前記溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる分離装置であって、
前記静電霧化装置は、
２次元状に広がる表面を持ち、且つ多数の孔を有する板状の面電極と、
前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、
を備えており、
前記面電極の裏面側から前記孔を介して霧化の対象となる溶液の直径０．００１ｍｍ〜１ｍｍの液滴を前記面電極の前記表面付近に供給した状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記液滴からそれよりも小さな前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている、
分離装置。
【請求項２１】
２次元状に広がる表面を持つ面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えている静電霧化装置で、前記面電極の前記表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶質を含む溶媒である溶液で覆わせた状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記面電極を覆う前記溶液の表面の複数の部分から前記溶液の微粒子を生じさせる微粒子生成過程と、
前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第１溶液とする分級過程と、
前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出する放出過程と、
を含む分離方法。
【請求項２２】
２次元状に広がる表面を持ち、且つ多数の孔を有する板状の面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えている静電霧化装置で、前記面電極の裏面側から前記孔を介して霧化の対象となる溶質を含む溶媒である溶液の直径０．００１ｍｍ〜１ｍｍの液滴を前記面電極の前記表面付近に供給した状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記液滴からそれよりも小さな前記溶液の微粒子を生じさせる微粒子生成過程と、
前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第１溶液とする分級過程と、
前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出する放出過程と、
を含む分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶質を含む溶媒である溶液を、溶質と溶媒に分離する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、バイオマスアルコール、酒、酒原料等のアルコール溶液は、溶媒である水と溶質であるアルコール（エタノール）を含む（両者の関係は入れ替わるときもあるが、ここでは便宜上このように記す。）。このようなアルコール溶液から、水とアルコールを分離したい場合がある。このような技術は、水の取出し、アルコールの濃縮など捉え方は複数通りあるが、化学的に見た場合には、単に溶質と溶媒が分離されているに過ぎない。
また、海水溶液（海水）は、他のミネラル分を度外視して大雑把にいえば、溶媒である水と溶質である塩化ナトリウムとを含む。このような海水から、水と塩化ナトリウムとを分離したい場合がある。この場合も、水の取出し、塩化ナトリウムの濃縮など捉え方は複数通りあるが、化学的に見た場合には、単に溶質と溶媒が分離されているに過ぎない。
アルコール溶液における水とアルコールの分離は、例えば醸造酒から蒸留酒を作る工程への置換に応用可能である。
また海水における水と塩化ナトリウムの分離は、食塩の製造、或いは海水の淡水化への応用が可能である。
このように、溶質を含む溶媒である溶液を、溶質と溶媒に分離する技術には、様々な用途がある。
溶質と溶媒を分離する技術は、古くから実用されており、様々な種類のものが知られている。そして、本願発明者は、以下のような、霧化を用いた溶質と溶媒の分離技術について研究を重ねている。
【０００３】
その技術は、大雑把にいうと次のようなものである。
霧化を用いた分離技術では、溶質を含んだ溶媒である溶液を、スプレイ、超音波霧化、静電霧化等の適当な技術を用いて霧化する。すると、霧化されたことによって溶液の微粒子が多数生じる。
ところで、この溶液の微粒子には、大きさにバラつきがある。そして、各微粒子の大きさと、各微粒子における溶液の濃度（溶質と溶媒の比）には、相関関係がある。このような相関関係があることに気付いた発明者は、霧化によって生じた微粒子を、その大きさにより分級することにより、溶液中の溶質と溶媒を分離できるということに気が付いた。
実際、アルコール溶液の場合であれば、霧化によって生じた微粒子は、それが小さければ小さい程アルコールを多く含んでいる傾向があり、また、海水の場合であれば、霧化によって生じた微粒子は、それが大きければ大きい程塩化ナトリウムを多く含んでいる傾向があるということが、本願発明者の研究により判っている。
【０００４】
霧化を用いたこの分離技術は、加熱を用いる蒸留等の技術に比較して消費エネルギーが小さいという理由から、特に、燃料用のバイオエタノール溶液の濃縮や、海水の淡水化などの大量の溶液を処理することが必要になる場合の分離技術に向いている。バイオエタノールの製造技術や海水の淡水化技術の発展が望まれているのは周知であり、もちろん他の用途もあることもあって、霧化による分離技術の早期の実用化が強く望まれている。
【０００５】
霧化による分離技術を実用化するために欠かせないのは、効率の向上である。
例えば、霧化による分離技術を用いる場合、溶液を霧化するときにエネルギーが消費される。この点、静電霧化技術は、溶液を霧化するときに消費されるエネルギーが小さいため、霧化による分離技術に応用するに向いている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の静電霧化技術で用いられている静電霧化装置にも解決すべき点がないとはいえない。
従来の静電霧化装置は、その下端が霧化の対象となる溶液に浸された中空で細い針状電極（キャピラリ）と、その針状電極との間に適当な電場を作る例えばリング状の対向電極とを備えており、毛細管現象により針状電極の内部を上がってきた溶液を、針状電極と対向電極との間の静電場で細かく切断することで、溶液を霧化して細かな溶液の微粒子を発生させるようになっている。
上述した従来の静電霧化装置は一定の機能を有しており、加湿器などに加えて、分離装置にも応用されている。
【０００７】
しかしながら、従来の静電霧化装置は上述のように、中空の針状電極を用いてミストを発生させるので、単位時間あたりに発生させる溶液の微粒子の量をある程度以上に増やそうとするのであれば針状電極の数を増やすことが必要となる。実際そのような技術は、分離技術以外の分野では既に実用されているが、そうすることによって生じる静電霧化装置の製造についてのコストの上昇や、メンテナンスについてのコストの上昇が過大となりがちである。
【０００８】
本願発明は、静電霧化技術を用いた分離技術を、上述の如きコストの上昇を抑えられるように改良することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するため、本願発明者は以下の発明を提案する。
本発明は以下に説明する第１発明と第２発明の２つの発明に大別される。
【００１０】
まず、第１発明と第２発明の大枠での共通点について説明する。
第１発明、第２発明の分離装置はともに、溶質を含む溶媒である溶液を微細な微粒子にする静電霧化装置と、前記静電霧化装置で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第１溶液とするとともに、回収されなかった前記微粒子を通過させる分級器と、前記分級器で回収されなかった前記微粒子を回収して第２溶液とする回収槽と、を備えている、前記溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる分離装置である、という点で共通する。
大雑把に言えば、両発明で異なるのは静電霧化装置の構成である。
第１発明の静電霧化装置（以下、「第１静電霧化装置」と称する場合がある。）は、２次元状に広がる表面を持つ面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えており、前記面電極の前記表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶液で覆わせた状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記面電極を覆う前記溶液の表面の複数の部分から前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている。
他方、第２発明の静電霧化装置（以下、「第２静電霧化装置」と称する場合がある。）は、２次元状に広がる表面を持ち、且つ多数の孔を有する板状の面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えており、前記面電極の裏面側から前記孔を介して霧化の対象となる溶液の直径１ｍｍ〜０．０１ｍｍの液滴を前記面電極の前記表面付近に供給した状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記液滴からそれよりも小さな前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている。
第１発明、第２発明の場合ともに、面電極と対向電極の間の電位差は、例えば３ｋＶ〜５０ｋＶ程度とすることができる。
なお、第１静電霧化装置、第２静電霧化装置は、本願の分離装置にのみにしか応用できるものではなく、それ単体で発明として成立し得るものでもある。
【００１１】
上述のように従来の静電霧化装置は、中空の針状電極を備えており、またそれが常識であるとされていた。しかしながら本願発明者の研究により、中空の針状電極に代えて２次元状に広がる表面を持つ面電極を用いた場合であっても、面電極の表面を薄膜状とした溶液で覆わせ、面電極と対向電極との間に適当な電場を形成させた場合には、薄膜状の溶液から溶液の微粒子が生じることが確認できた。
しかもこのような構造を持つ第１静電霧化装置は中空の針状電極を多数設けることを要する従来の静電霧化装置と比較して工作が容易であるから、溶液の微粒子を多く生成する場合においても、製造についてのコストの上昇を抑えるのが容易であり、また細かな部品を少なくできるのでメンテナンスについてのコストの上昇も抑え易い。
したがって、第１静電霧化装置を静電霧化装置として有する第１発明の分離装置は、製造についてのコストの上昇と、メンテナンスについてのコストの上昇を抑え易い。
また、本願発明者の研究により、中空の針状電極に代えて２次元状に広がる表面を持つ面電極を用いた場合であっても、２次元状に広がる表面を持つ面電極の表面付近に溶液の液滴を供給し、面電極と対向電極との間に適当な電場を形成させた場合には、液滴が細かく分割され、溶液の微粒子が生じることが確認できた。
しかもこのような構造を持つ第２静電霧化装置は中空の針状電極を多数設けることを要する従来の静電霧化装置と比較して工作が容易であるから、溶液の微粒子を多く生成する場合においても、製造についてのコストの上昇を抑えるのが容易であり、また細かな部品を少なくできるのでメンテナンスについてのコストの上昇も抑え易い。
したがって、第２静電霧化装置を静電霧化装置として有する第１発明の分離装置は、製造についてのコストの上昇と、メンテナンスについてのコストの上昇を抑え易い。
なお、第２静電霧化装置における液滴は、中実であっても、中空（バブル）であっても構わない。例えばスプレイを用いれば中実の液滴を得られるし、溶液の中に散気装置を配することによれば中空の液滴を得られる。もちろんこれ以外の適宜の手段で液滴を生成することも可能である。
第１静電霧化装置、第２静電霧化装置はともに、その設計により、単位電力あたり、或いは単位面積あたりの溶液の微粒子の発生量も多くできる。
【００１２】
本願の第１静電霧化装置における面電極は、上述のように、２次元状に広がる表面を持つ。これに対して対向電極は、線状、棒状、板状を含む面状など、適当な形状を取りうる。第２静電霧化装置でも同様である。
例えば対向電極は、２次元状に広がる表面を持つものであってもよい。対向電極を２次元状に広がる表面を持つものとすることにより、面電極の表面の広い範囲から安定して溶液の微粒子を生じさせ易くなる。この場合の前記対向電極は、前記面電極の表面のうち少なくとも前記溶液の微粒子を発生させることが予定された範囲と対向する２次元状に広がる表面を持っていてもよい。このようにすれば、面電極の表面のうちの溶液の微粒子を発生させることが予定された範囲において、対向電極との間で同じような条件の電位勾配を作ることが容易になるので、溶液の微粒子の発生を意図した通りに行い易くなる。なお、対向電極は、２次元状に広がる表面を持つ場合には、前記対向電極の前記表面は、前記面電極の前記表面と平行であっても良い（面電極の表面が曲面であれば、対向電極の表面も曲面となる。）。これも、対向電極と面電極の間の電位勾配を面電極の表面のうちの広い範囲（例えばすべての範囲、或いは面電極の表面のうちの溶液の微粒子を発生させることが予定された範囲）で一定にするに資する。
【００１３】
第１静電霧化装置の面電極は、上述したように、２次元状に広がる表面を持つ。ここで２次元状に広がる表面は、平滑な面であってもよいし、凹凸があってもよいし、また孔が開いていたり、溝が切られていたり、メッシュ状のものとされていてもよい。全体として２次元状に広がっていれば足りる。また、２次元状に広がる表面は、平面であっても曲面であっても、また複数の平面、複数の曲面、或いは平面と曲面の組合せであってもよい。以上は第２静電霧化装置でも同様である。
また面電極の材質は、第２静電霧化装置の場合も含め、金属（例えば導電性を有する金属）を採用することができる。また、第１静電霧化装置の場合であれば、面電極は織布又は不織布であってもよい。なお、織布には編布（編み物）も含まれる。
面電極がメッシュ状である場合、或いはその材質が織布又は不織布である場合を除き、上述のように、面電極の表面を平滑面とすることができるが、その場合、面電極の表面には、高さ１ｍｍ以下の突起が多数設けられていてもよい。そうすることで、溶液は面電極の表面のうちの電位勾配がその周囲よりも特異的に大きくなる点である多数の突起の部分で効率的に溶液の微粒子となる。突起は例えば、直径１ｍｍ以下の粒子（例えば金属の粒子）を面電極の表面に固定することにより形成することができる。
【００１４】
前記面電極の表面には、疎水性又は親水性の材料による層が設けられていてもよい。こうすることにより、溶液が溶質と溶媒を含むものである場合に、生成される溶液の微粒子における溶液と溶媒の比をより変化させ易くなる。第２静電霧化装置の場合も同様である。
疎水性又は親水性の材料としては、例えば、フッ素樹脂を含む樹脂、アルミナ、セラミック、などを用いることができる。
また、疎水性又は親水性の材料による層は、面電極と対向電極とを絶縁しない程度の薄さである必要がある。
第１静電霧化装置において、溶液の微粒子における溶質と溶媒の比をより変化させられるのは、以下のような理由によると考えられる。例えば、疎水性の液体が疎水性の物質の表面に乗せられた場合その接触角は、一般に、親水性の物質の表面に乗せられた場合よりも小さくなる。ここで、ある表面（例えば、面電極の表面）上に薄膜状に広がった溶液の一部における溶質と溶媒の比率が、当該表面に対して濡れ性が小さくなるよう（より丸い液滴となり易い状態）になっていれば、その部分の溶液は他の部分よりもより溶液の微粒子になり易い。つまり、溶液に含まれる溶質と溶媒の一方と他方に濡れ性についての相違があり且つ溶液中の溶質と溶媒の比に僅かな偏りがある場合には、面電極の表面が疎水性又は親水性であると、面電極の表面を薄膜状に覆った溶液中の溶質と溶媒の比の偏りを強調したような状態で溶液の微粒子を生成することができる。
第２静電霧化装置の場合でも溶液の微粒子における溶質と溶媒の比をより変化させられるのは、以下のような理由によると考えられる。電極の表面に疎水性又は親水性の材料による層があると、上記孔の少なくとも当該層に対応する部分の内側は疎水性又は親水性の材料にて形成されることになる。第２静電霧化装置の場合には、面電極の裏面側から面電極に設けられた孔を介して霧化の対象となる溶液の直径０．００１ｍｍ〜１ｍｍの液滴を面電極の表面付近に供給し、面電極と対向電極の間に形成した電場により、その液滴を更に細かく分割して液滴から溶液の微粒子を生じさせる。ここで、上記孔の内側の少なくとも一部が疎水性又は親水性であると、そこを通過する液滴の濡れ性に応じて、液滴をある程度選択的に通過させられるようになる。これにより、発生させる溶液の微粒子が、溶媒或いは溶質のうちの所望のものをより多く含むようにできる。これを可能とするためには、孔の径がある程度小さい方がよく、例えば、その径を液滴の径の１０倍から１００倍程度とするのがよい。
【００１５】
第１静電霧化装置では、上述したように、霧化の対象となる溶液は、薄膜状に面電極の表面を覆う。溶液に面電極の表面をどのようにして覆わせるかは適宜選択すれば良い。
面電極の表面を薄膜状に覆う溶液は、霧化されて徐々に減っていきその厚さを徐々に減じていく。したがって面電極の表面には、最初に溶液を供給する他に、新たに溶液を供給してやる必要が生じる。新たな溶液の供給は連続的に行なってもバッチ的に行なっても良いが、大量の溶液の微粒子を低コストで得ようとするのであれば、装置の設計との兼ね合いとなるが、連続的に溶液を供給するのが望ましいと考えられる。
以下、溶液の面電極表面への新たな供給方法も含めて、溶液に面電極の表面を薄膜状に覆わせる方策について幾つか述べる。
【００１６】
面電極がメッシュ状である場合には、メッシュ状の前記面電極の裏面側からメッシュ状の前記面電極の目を介して前記面電極の前記表面に前記溶液が供給されるようにすることができる。この場合、面電極の表面に供給された前記溶液が薄膜状となって前記面電極の前記表面を覆うようにする。例えばメッシュ状の面電極を溶液のプールの水面付近に水平に配置し、溶液のプールの水面高さを、面電極の表面を僅かに超える薄膜状の溶液の厚さが一定の範囲を保つように維持するが如きである。
この場合、対向電極は、面電極の表面の例えば全面に対向する、例えば面電極の表面と平行な表面を持つものであってもよい。
【００１７】
面電極が織布又は不織布である場合には、織布又は不織布である前記面電極の裏面側から織布又は不織布の繊維の隙間を介して前記面電極の前記表面に前記溶液が供給されるようにすることができる。この場合、面電極の表面に供給された前記溶液が薄膜状となって前記面電極の前記表面を覆うようにする。例えば織布又は不織布の面電極を溶液のプールの水面付近に水平に配置し、溶液のプールの水面高さを面電極の裏面に触れる程度に維持するが如きである。こうすると織布又は不織布の表面は濡れるが、その程度でも面電極の表面に溶液が薄膜状に存在することに変わりはない。
この場合、対向電極は、面電極の表面の例えば全面に対向する、例えば面電極の表面と平行な表面を持つものであってもよい。
【００１８】
前記面電極の前記表面は水平であり、前記面電極の表面には前記面電極の前記表面に前記溶液を供給する多数の孔が設けられているとともに、前記孔から前記溶液が供給されることによって前記溶液が薄膜状となって前記面電極の前記表面を覆うようになっていてもよい。
例えば多数の孔の開いた面電極を、メッシュ状の面電極の場合と同様に、溶液のプールの水面付近に水平に配置し、溶液のプールの水面高さを面電極の表面を僅かに超える程度に維持するが如きである。或いは、上記孔のそれぞれに溶液供給用の管を接続し、面電極の表面を覆う薄膜状の溶液の厚さが一定の範囲を保つようにしてもよい。
この場合、対向電極は、面電極の表面の例えば全面に対向する、例えば面電極の表面と平行な表面を持つものであってもよい。
【００１９】
前記面電極は、円筒形状であり、前記面電極の前記表面は円筒形状の前記面電極の外周面であるとすることができ、また、前記面電極は、水平な円筒形状の軸周りに回転するようにされ、且つその下方の外周面を前記溶液に浸からせるようにすることができる。この場合、前記面電極が回転することによって前記面電極の前記表面に付着した前記溶液が薄膜状となって前記面電極の前記表面を覆う。
この場合、対向電極は、面電極の表面の溶液に浸かっていない部分の例えば少なくとも一部に対向する、例えば面電極の表面と平行な曲面である表面を持つものであってもよい。
【００２０】
前記面電極は、円筒形状であり、前記面電極の前記表面は円筒形状の前記面電極の内周面であるとすることができ、また、前記面電極は、水平な円筒形状の軸周りに回転するようにされ、且つその下方の内周面を前記溶液に浸からせるようにすることができる。この場合、前記面電極が回転することによって前記面電極の前記表面に付着した前記溶液が薄膜状となって前記面電極の前記表面を覆う。
この場合、対向電極は、軸の部分に配された線状、或いは棒状の電極とすることができる。或いは対向電極は、軸と同軸の筒状の部材の一部であって、面電極の表面の溶液に浸かっていない部分の例えば少なくとも一部に対向する、例えば面電極の表面と平行な曲面である表面を持つものであってもよい。
【００２１】
前記面電極の前記表面に前記溶液を供給する手段と、前記面電極の前記表面に気体を送風する送風手段と、を備えており、前記面電極の前記表面に供給された前記溶液が前記気体の送風方向に薄膜状となって進行することで前記面電極の前記表面を覆うようになっていてもよい。
このようにすることで、簡単に面電極の表面を薄膜状の溶液で覆うことができるようになる。この場合、面電極の表面は水平であってもよい。
この場合の対向電極は、例えば、面電極の表面の例えば全面に対向し、例えば面電極の表面に平行な表面を持つものとすることができる。
また、前記面電極の前記表面に前記溶液を供給する手段、を備えているとともに、前記面電極の前記表面には傾斜が与えられており、前記面電極の前記表面に供給された前記溶液が重力により垂れることにより薄膜状となって進行することで前記面電極の前記表面を覆うようになっていてもよい。
簡単に面電極の表面を薄膜状の溶液で覆うことができるようになる上、溶液を進行させるためのエネルギーの投入も不要である。
この場合の対向電極は、例えば、面電極の表面の例えば全面に対向し、例えば面電極の表面に平行な表面を持つものとすることができる。
前記面電極は、水平に配された円板形状であり、前記面電極の前記表面は円板形状の前記面電極の上面であり、前記面電極は、円板形状の垂直な軸周りに回転するようにされているとともに、前記面電極の前記表面の回転の軸付近に前記溶液を供給する手段を備えており、前記面電極が回転することによって前記面電極の前記表面の回転の軸付近に供給された前記溶液が遠心力により薄膜状となって進行することで前記面電極の前記表面を覆うようになっていてもよい。
このようにすることで、簡単に面電極の表面を薄膜状の溶液で覆うことができるようになる。この場合、面電極の表面は水平であってもよい。
この場合の対向電極は、例えば、面電極の表面の例えば外側の一定の範囲（この範囲はリング状である）に対向し、例えば面電極の表面に平行な表面を持つものとすることができる。面電極の表面の外縁に近い部分の方が、薄膜状の溶液の厚さが一定に保たれやすいため、その部分から主に溶液の微粒子を生じさせるにはこのような対向電極を用いるのが好ましい。
前記面電極は、すべての部分で傾きが０以下で、その両端がそれぞれＸ軸とＹ軸に接している、直線、曲線又はその組合せである第１象限にある線分をＹ軸周りに回転させることによって生成される、その回転の軸を垂直とする上に凸の回転体形状であり、前記面電極の前記表面は回転体形状の前記面電極の外周面であり、前記面電極は、回転体形状の軸周りに回転するようにされているものとすることができる。この場合の静電霧化装置は、前記面電極の前記表面の回転の軸付近に前記溶液を供給する手段を備えており、前記面電極が回転することによって前記面電極の前記表面の回転の軸付近に供給された前記溶液が遠心力により薄膜状となって進行することで前記面電極の前記表面を覆うようになっていてもよい。
このようにすることで、簡単に面電極の表面を薄膜状の溶液で覆うことができるようになる。この場合、面電極の表面は水平な部分を含む場合もあるが、外側に向かう下り傾斜がある部分かを問わず、上に凸の面電極の外周面である面電極の表面を溶液は、とにかく外側に向かって進んで行くことになる。
この場合の対向電極は、例えば、面電極の表面の例えば全範囲に対向し、例えば面電極の表面に平行な表面を持つものとすることができる。
これら４つの例はいずれも、薄膜状の溶液の進行方向が決まっている。これらの場合、前記面電極の前記表面を平滑面とした上で、面電極の表面に、薄膜状となって進行する前記溶液の進行方向に沿う方向に深さ１ｍｍ以内の溝が設けられていてもよい。このような溝の存在により、薄膜状となって進行する溶液の進行を促進することができるようになる。
【００２２】
第１静電霧化装置では、薄膜状の溶液の厚さは、例えば、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍとすることができる。この範囲に薄膜状の溶液の厚さを保つと、溶液の微粒子を効率よく得られる。
【００２３】
次に第２静電霧化装置について説明する。
第２静電霧化装置における前記面電極は、メッシュ状のものとされていてもよい。第２静電霧化装置における前記面電極は金属製であってもよい。
第２静電霧化装置における対向電極は第１静電霧化装置についての説明で述べた通りである。
【００２４】
第１発明、第２発明ともに、回収槽はなくてもよい。第２溶液を回収する必要がない場合には以下のような構成を採用することができる。なお、他の部分については、以上で説明した第１発明、第２発明の場合と変わりはない。
第１発明の場合であれば、例えば、溶質を含む溶媒である溶液を微細な微粒子にする静電霧化装置と、前記静電霧化装置で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第１溶液とするとともに、回収されなかった前記微粒子を通過させる分級器と、を備えており、前記分級器で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出するようになっており、前記溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる分離装置であって、前記静電霧化装置は、２次元状に広がる表面を持つ面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えており、前記面電極の前記表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶液で覆わせた状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記面電極を覆う前記溶液の表面の複数の部分から前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている、分離装置となる。
第２発明の場合であれば、例えば、溶質を含む溶媒である溶液を微細な微粒子にする静電霧化装置と、前記静電霧化装置で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第１溶液とするとともに、回収されなかった前記微粒子を通過させる分級器と、を備えており、前記分級器で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出するようになっており、前記溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる分離装置であって、前記静電霧化装置は、２次元状に広がる表面を持ち、且つ多数の孔を有する板状の面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えており、前記面電極の裏面側から前記孔を介して霧化の対象となる溶液の直径０．００１ｍｍ〜１ｍｍの液滴を前記面電極の前記表面付近に供給した状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記液滴からそれよりも小さな前記溶液の微粒子を生じさせるようになっている、分離装置となる。
【００２５】
第１発明、第２発明の分離装置ともに、前記分級器と前記回収槽との間に、前記分級器で回収されなかった前記微粒子を通過させる、前記溶質を分解する触媒が充填された触媒塔を備えていてもよい。
回収槽がない場合には、触媒塔は分級器の後に設けられていればよい。
これは溶質が除去すべきものである場合に有用である。この効果については追って詳しく述べる。
【００２６】
第１発明の分離装置と同様の効果を、例えば、２次元状に広がる表面を持つ面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えている静電霧化装置で、前記面電極の前記表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶質を含む溶媒である溶液で覆わせた状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記面電極を覆う前記溶液の表面の複数の部分から前記溶液の微粒子を生じさせる微粒子生成過程と、前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第１溶液とする分級過程と、前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を回収して第２溶液とする回収過程と、を含む分離方法（以下、「第１発明の分離方法」と称する場合がある。）でも得られる。
また、第２発明の分離装置と同様の効果を、例えば、２次元状に広がる表面を持ち、且つ多数の孔を有する板状の面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えている静電霧化装置で、前記面電極の裏面側から前記孔を介して霧化の対象となる溶質を含む溶媒である溶液の直径１ｍｍ〜０．０１ｍｍの液滴を前記面電極の前記表面付近に供給した状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記液滴からそれよりも小さな前記溶液の微粒子を生じさせる微粒子生成過程と、前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第１溶液とする分級過程と、前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を回収して第２溶液とする回収過程と、を含む分離方法（以下、「第２発明の分離方法」と称する場合がある。）でも得られる。
第１発明の分離方法、第２発明の分離方法の場合ともに、前記溶液の粘度は、０．０１ｃＰ〜１００ｃＰ程度とすることができる。このような粘度範囲であれば、溶液の微粒子を得やすい。
【００２７】
第１発明の分離方法、第２発明の分離方法ともに、前記第１溶液を前記溶液として、前記微粒子生成過程、前記分級過程、前記回収過程を一回以上繰り返して行うことができ、また、前記第２溶液を前記溶液として、前記微粒子生成過程、前記分級過程、前記回収過程を１回以上繰り返して行うことができる。
前者は、最終的に得られた第１溶液と第２溶液のうち第１溶液に着目した場合に、第１溶液で濃度が高くなる溶質を更に濃縮していきたい場合、或いは第２溶液で濃度が高くなる溶質を溶液から更に除去していきたい場合に有用である。上述の過程を例えば２回以上繰り返せば、繰り返しを多くする程更に効果が高まることは勿論である。
後者は、最終的に得られた第１溶液と第２溶液のうち第２溶液に着目した場合に、第２溶液で濃度が高くなる溶質を更に濃縮していきたい場合、或いは第１溶液で濃度が高くなる溶質を溶液から更に除去していきたい場合に有用である。上述の過程を例えば２回以上繰り返せば、繰り返しを多くする程更に効果が高まることは勿論である。
【００２８】
溶液は、溶質と溶媒を含むのであれば目的に応じて適宜選択できるが、例えば、前記溶液を海水とすることができる。溶液が海水の場合、霧化によって生じた微粒子は、既に述べた通り、それが大きければ大きい程塩化ナトリウムを多く含んでいる傾向がある。したがって、海水を溶液とした場合、分級器で捉えられる大きな微粒子により多く塩分が移行するから、第１溶液は元の溶液よりも塩分濃度が上がり、第２溶液は塩分濃度が下がる。これは第１溶液に着目すれば塩分の濃縮に相当し、第２溶液に着目すれば海水の淡水化に相当する。もちろん必要があれば、上述したように、第１溶液又は第２溶液に対して、微粒子生成過程、分級過程、回収過程を繰り返せば良い。
海水を溶液とした場合、塩化ナトリウム以外の微量ミネラル分（例えばリチウム）を濃縮することも可能である。ただし、塩化ナトリウム以外の微量ミネラル分はその量が少ないため、微粒子生成過程、分級過程、回収過程は少なくとも２回は繰り返して濃縮する必要がある。
例えば、リチウムは、第２溶液に濃縮される。また、他の微量ミネラルも同様に第１溶液又は第２溶液に濃縮されるが、一般に、低原子量のミネラルは第２溶液側に、高分子量のミネラルは第１溶液側に移行することになる。
【００２９】
前記溶質は、水よりも低い蒸気圧を持つ不揮発性物質で、且つ前記溶媒は水である場合、前記溶質は前記第２溶液に濃縮する。微粒子生成過程、分級過程、回収過程を第２溶液について繰り返せば不揮発性物質の濃縮は進み、これら過程を第１溶液について繰り返せば水を主体とする第１溶液から不揮発性物質が除去されることになる。水よりも低い蒸気圧を持つ不揮発性物質の例としては、塩（えん）、アミノ酸、有機酸、界面活性剤、タンパク質の少なくとも一つを挙げることができる。
前記溶質は、水よりも高い蒸気圧を持つ揮発性物質で、且つ前記溶媒は水である場合、前記溶質は前記第１溶液に濃縮する。微粒子生成過程、分級過程、回収過程を第１溶液について繰り返せば揮発性物質の濃縮は進み、これら過程を第２溶液について繰り返せば水を主体とする第２溶液から揮発性物質が除去されることになる。水よりも高い蒸気圧を持つ不揮発性物質の例としては、炭化水素類、アルコール類、エステル類、エーテル類、アルデヒド類、ケトン類、カルボン酸類、アンモニア、これらを除くＶＯＣ（ｖｏｌａｔｉｌｅ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ：揮発性有機化合物）の少なくとも一つを挙げることができる。
上述した揮発性物質、不揮発性物質は、溶液が廃水（工場廃水、家庭廃水であるを問わない。）である場合に溶液に含まれていることが多い。
溶液が不揮発性物質を含む場合には、微粒子生成過程、分級過程、回収過程を第１溶液について繰り返せば水を主体とする第１溶液から不揮発性物質を除去でき、溶液が揮発性物質を含む場合には、微粒子生成過程、分級過程、回収過程を第２溶液について繰り返せば水を主体とする第２溶液から揮発性物質を除去できる。これは本願発明の分離方法が汚水処理に応用できることを意味する。
【００３０】
溶液が不揮発性物質を含む場合、第１発明の分離方法、第２発明の分離方法はともに、前記分級過程と前記回収過程との間に、前記溶質を分解する触媒と前記分級過程で回収されなかった前記微粒子とを接触させて、前記分級過程で回収されなかった前記微粒子に含まれる溶質を分解する分解過程を含んでいてもよい。
特に汚水処理を目的とする場合には、第２溶液から溶質を除去するのが目的となる。特に溶質が不揮発性物質である溶液を霧化した場合、不揮発性物質はより大きな微粒子により多く移行するので、不揮発性物質を多く含む微粒子はその多くが分級器で捉えられるが、分級器を通過した小さな微粒子にも不揮発性物質は含まれている。したがって、この微粒子から触媒を用いて不揮発性物質を除去すれば、汚水処理の効果はより高まる。なお、触媒と接触する微粒子は分級器を通過する程度に小さく表面積が大きいので、触媒の効果が出やすい。
【００３１】
第１発明の分離方法、第２発明の分離方法ともに、第２溶液は回収しなくてもよい。なお、他については、以上で説明した第１発明の分離方法、第２発明の分離方法の場合と変わりはない。
この場合、第１発明の分離方法は、例えば、２次元状に広がる表面を持つ面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えている静電霧化装置で、前記面電極の前記表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶質を含む溶媒である溶液で覆わせた状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記面電極を覆う前記溶液の表面の複数の部分から前記溶液の微粒子を生じさせる微粒子生成過程と、前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第１溶液とする分級過程と、前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出する放出過程と、を含む分離方法となる。
この場合、第２発明の分離方法は、例えば、２次元状に広がる表面を持ち、且つ多数の孔を有する板状の面電極と、前記面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えている静電霧化装置で、前記面電極の裏面側から前記孔を介して霧化の対象となる溶質を含む溶媒である溶液の直径０．００１ｍｍ〜１ｍｍの液滴を前記面電極の前記表面付近に供給した状態で前記面電極と前記対向電極の間に電場を形成することにより、前記液滴からそれよりも小さな前記溶液の微粒子を生じさせる微粒子生成過程と、前記微粒子生成過程で生成された溶液の微粒子をその大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな前記微粒子を回収して第１溶液とする分級過程と、前記分級過程で回収されなかった前記微粒子を環境中に放出する放出過程と、を含む分離方法となる。
第２溶液は回収しない場合、第１発明の分離方法、第２発明の分離方法はともに、分級過程で回収されなかった微粒子を放出する前に、前記溶質を分解する触媒と前記分級過程で回収されなかった前記微粒子とを接触させて、前記分級過程で回収されなかった前記微粒子に含まれる溶質を分解する分解過程を実行するものとされていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本願発明の第１実施形態による分離装置の全体構成を、概略的に示す側面図。
【図２】図１に示された分離装置で用いられる例１の静電霧化装置の構造を示す側面図。
【図３】図１に示された分離装置で用いられる例２の静電霧化装置の面電極の構造を示す、（Ａ）平面図と、（Ｂ）側面図。
【図４】図１に示された分離装置で用いられる例３の静電霧化装置の構造を示す側面図。
【図５】図１に示された分離装置で用いられる例４の静電霧化装置の構造を示す側面図。
【図６】図５に示された面電極の構造を示す平面図。
【図７】図１に示された分離装置で用いられる例５の静電霧化装置の構造を示す側面図。
【図８】図７に示された面電極の構造を示す斜視図。
【図９】図１に示された分離装置で用いられる例６の静電霧化装置の構造を示す側面図。
【図１０】図９に示された面電極の構造を示す斜視図。
【図１１】図１に示された分離装置で用いられる例７の静電霧化装置の構造を示す斜視図。
【図１２】図１に示された分離装置で用いられる例８の静電霧化装置の構造を示す斜視図。
【図１３】図１２に示された分離装置で用いることのできる面電極の形状を説明するための図。
【図１４】図１に示された分離装置で用いられる例９の静電霧化装置の構造を示す斜視図。
【図１５】図１に示された分離装置で用いられる例９の静電霧化装置の他の例の構造を示す斜視図。
【図１６】本願発明の第２実施形態による分離装置の全体構成を、概略的に示す側面図。
【図１７】本願発明の第３実施形態による分離装置の全体構成を、概略的に示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。
各実施形態の説明において重複する対象には同じ符号を付すこととし、重複する説明は場合により省略するものとする。
【００３４】
≪第１実施形態≫
第１実施形態の分離装置は、溶質を含む溶媒である溶液を、溶質と溶媒に分離するために用いられる。溶液の詳細については追って説明する。
【００３５】
図１に、本願の分離装置の全体構成を概略的に示す。
本願発明の分離装置は、図１に示すように、霧化室１０、貯留槽１１、分級器２０、第１回収槽２１、第２回収槽３０を備えている。
霧化室１０と貯留槽１１、霧化室１０と分級器２０、分級器２０と第１回収槽２１、分級器２０と第２回収槽３０はそれぞれ、一般的な例えば金属製で例えば断面円形の管である接続管１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、及び１Ｄにて接続されている。
【００３６】
霧化室１０は、溶液を微粒子にするための部屋であり、溶液を微細な微粒子にする静電霧化装置を収納している。静電霧化装置の構成については後述するが、霧化室１０に収納されている静電霧化装置は１つである場合もあるし、複数である場合もある。霧化室１０は、これには限られないがこの実施形態では金属製であり、気密に構成されている。
霧化室１０では、また、溶液の微粒子の他、溶液が蒸発することによって気体が生成される。その結果、霧化室１０に当初空気がなかったとしても、霧化室１０では微粒子を含む気体が生成される。
貯留槽１１は溶液を貯留するタンクであり、接続管１Ａを介して適宜霧化室１０に溶液を供給するようになっている。図示を省略するがそれに必要なポンプ等が適宜設けられている。
微粒子を含む気体は、霧化室１０から、接続管１Ｂを経て分級器２０に送られるようになっている。
【００３７】
分級器２０は、霧化室１０から送られてきた微粒子を含む気体に含まれる微粒子を分級するものである。この実施形態の分級器２０は、霧化室１０から送られてきた微粒子を含む気体に含まれた微粒子を、その大きさにより分級し、所定の基準よりも大きな微粒子を回収するものとなっている。
分級器２０は、微粒子の分級を行えるものであればどのようなものでも構わず、サイクロンを利用した分級器、メッシュデミスタ、波板等公知のものを用いることができるため、その詳細な説明は省略するが、この実施形態の分級器２０はサイクロンを利用した分級器である。
分級器２０は、また、液体を貯蔵できる第１回収槽２１を備えている。この分級器２０では、微粒子はその大きさにより分級され、ある基準よりも大きな微粒子は接続管１Ｃを介して第１回収槽２１に送られ、公知の技術により液化されて第１回収槽２１に貯められるようになっている。第１回収槽２１で回収されたものが第１溶液である。
分級器２０で捉えられず、第１回収槽２１に向かわなかった微粒子及びそれを含む気体（つまり、即ち分級器２０を通過した微粒子及びそれを含む気体）は、接続管１Ｄを介して、第２回収槽３０に向かうようになっている。微粒子は第２回収槽３０で公知の方法で液化され、第２回収槽３０に貯まる。第２回収槽３０で回収されたものが第２溶液である。
上述したように霧化室１０では溶液が蒸発するので、相対的に霧化室１０内の気圧は第２回収槽３０よりも高くなる。したがって、分離装置全体で、霧化室１０から第２回収槽３０へ向かう気体の流れが生じる。微粒子はその気体の流れに乗って移動する。もっとも、気体の流れが不十分なのであれば、霧化室１０の気圧を例えば空気を供給することで高めたり、第２回収槽３０内の気圧を下げたり、霧化室１０から第２回収槽３０までの間に気体の流れを促進するブロアを設けたり適宜工夫することができるのは当業者には自明であろう。
【００３８】
霧化室１０内に設けられている静電霧化装置の構成について説明する。
以下に説明するように、この実施形態では以下幾つかの静電霧化装置を例示するが、この実施形態で説明するすべての静電霧化装置は、２次元状に広がる表面を持つ面電極と、面電極との間に所定の電場を形成する対向電極と、を備えている。
各静電霧化装置は、面電極の表面を、薄膜状とした霧化の対象となる溶液で覆わせた状態で面電極と対向電極の間に電場を形成することにより、面電極を覆う溶液の表面の複数の部分から溶液の微粒子を生じさせるようになっている。
各静電霧化装置で異なるのは主に、面電極を薄膜状とした溶液で覆わせるための仕組である。
以下、具体的な静電霧化装置の例について説明する。
なお、霧化室１０内に設ける静電霧化装置は、以下のいずれであっても構わず、また以下に説明する静電霧化装置が同種類であっても、異なる種類であっても複数設置されていても構わない。
【００３９】
＜静電霧化装置の例１＞
例１の静電霧化装置Ｍ１は、図２に示したようなものであり、いわば霧化室１０の全体により構成されている。
図２中１０Ａは、霧化室１０を囲む壁である。霧化室１０の壁１０Ａは、この実施形態では、その内部に直方体の空間を作っている。
霧化室１０の内部と連通するようにして、その床の部分に対応する壁１０Ａには管１Ａが、その垂直な壁１０Ａには管１Ｂが、それぞれ接続されている。
【００４０】
霧化室１０の内部には、板状で矩形の面電極１０１がある。面電極１０１は水平に配されている。この実施形態では、面電極１０１の４辺がそれぞれ、壁１０Ａのうちの垂直な４つの面に図示を省略の適当な金具により固定されているが、面電極１０１の剛性が水平を保つには不足しているのであれば、適宜の位置で面電極１０１を支えることができる。
この実施形態の面電極１０１は、メッシュ状である。より詳細には、この実施形態の面電極１０１は、縦横に走る金属製のある程度の太さの針金を溶接して作られたファインメッシュである。ファインメッシュを作る針金の太さ、目の大きさ等は適当に決定することができる。メッシュ状の面電極１０１は他には、グレーチングであってもよい。
この実施形態の面電極１０１は、導電性の金属でできている。例えば、鉄、銅などにより面電極１０１を構成することができるが、後述するように溶液が海水の場合などは面電極１０１に腐食が生じやすい。それを避けるためには、腐食に強い金属、例えばステンレスで面電極１０１を構成すればよい。面電極１０１が金属である場合の素材については、他の例による静電霧化装置でも同様である。
また、面電極１０１は、少なくともその表面（面電極１０１の表面とは、後述する対向電極と対向する面を意味する。この実施形態では、面電極１０１の上側の面である。）が、疎水性又は親水性の層で覆われていてもよい。例１の静電霧化装置Ｍ１では、面電極１０１はその全面を疎水性又は親水性の層で覆われている。疎水性又は親水性の材料としては、例えば、フッ素樹脂を含む樹脂、アルミナ、セラミック、などを用いることができる。例えば、ファインメッシュの面電極１０１の全体を、フッ素樹脂や、アルミナでコーティングすることは容易である。なお、面電極１０１の少なくとも表面を疎水性又は親水性の層で覆っても良いことは、面電極１０１が織布又は不織布でできている場合を除き、他の例による静電霧化装置でも同様である。
【００４１】
霧化室１０には、対向電極１０２が設けられている。対向電極１０２は、面電極１０１との間に所定の電場を形成するための電極である。それを可能とするために面電極１０１と対向電極１０２は、その途中で電源１０４に接続された導線１０３を介して結ばれている。電源１０４により、面電極１０１と対向電極１０２の間の電位差は、両者の間に形成される電界が、後述するように溶液を微粒子にすることが可能となる程度であればよい。そのときの面電極１０１と対向電極１０２の間の電位差は、例えば３ｋＶ〜５０ｋＶ程度である。このとき、面電極１０１と対向電極１０２の距離は、１〜３０ｃｍとすることができる。これにより面電極１０１と対向電極１０２の間には静電場が形成されることになる。面電極１０１と対向電極１０２の間の静電場の向きは、いずれでも構わない。つまり、面電極１０１と対向電極１０２の電位はいずれが高くてもよい。以上説明した面電極１０１と対向電極１０２における電位差、電界の関係は、以下に説明する静電霧化装置でも同じである。つまり、面電極１０１と対向電極１０２には、面電極１０１の表面付近の電界がそこにある薄膜状の溶液から溶液の微粒子を生じさせられるようにする。
対向電極１０２は、線状、棒状など適当な形状を取ることができるが、この実施形態では板状となっており、且つまた必ずしもそうする必要はないが水平であり、その表面（対向電極１０２の表面とは、面電極１０１と対向する面を意味する。この実施形態では、対向電極１０２の下側の面である。）は、面電極１０１と平行になっている。必ずしもこの限りではないが、この実施形態による対向電極１０２は、矩形であり、且つ面電極１０１よりも一回り小さくなっている。
【００４２】
霧化室１０の内部には、貯留槽１１から管１Ａを介して溶液Ｌが供給される。貯留槽１１から供給された溶液Ｌは、蒸発して気体を生じる。その一方で、溶液Ｌは、その液面が面電極１０１の表面を僅かに超える程度を保つように調整される（図２では、理解の容易のため液面は面電極１０１の上面のかなり上に来ている。）。この調整は例えば、液面の位置を検出する適当なセンサにより液面の位置を監視するとともに、液面が下がって面電極１０１が露出した場合に貯留槽１１から溶液Ｌを供給することにより達成することができる。溶液Ｌの面電極１０１の表面から液面までの距離、即ち薄膜状の溶液の厚さは、上述したように、図２では強調して描かれているが、実際には例えば、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ程度だけ面電極１０１の上側の面を超えるようになっている。つまり、この実施形態の面電極１０１は、厚さが０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ程の薄膜状の溶液Ｌでその表面を覆われることになる。なお、面電極１０１を覆う薄膜状の溶液の厚さは、以下に説明する静電霧化装置でも０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲に保たれるようになっている。
上述したように、面電極１０１と対向電極１０２との間には電界が生じている。面電極１０１の上（ただし、目の部分を除く）で薄膜状となっている溶液Ｌには、基本的にはその電界に応じて観念される電気力線の方向の力が働き、溶液の粘度が例えば１００ｃＰ以下の場合には、細かな微粒子となる。このようにして溶液Ｌの微粒子が生成される。なお、溶液の粘度についてのこの条件は、以下に説明する他の静電霧化装置においても同様である。この実施形態では、面電極１０１のうち、目の部分を除くその表面の全面から溶液Ｌの微粒子が生じる。
溶液Ｌの微粒子、及び気体は管１Ｂを通って分級器２０に向かうことになる。
【００４３】
＜静電霧化装置の例２＞
例２の静電霧化装置は、概ね例１の静電霧化装置Ｍ１と同様の構成である。
異なるのは、面電極１０１である。
例２の静電霧化装置の面電極１０１は、例１の静電霧化装置Ｍ１の面電極１０１と同じ大きさの矩形であり、例１の静電霧化装置Ｍ１の面電極１０１と同じように壁１０Ａにその４辺を固定されている。また、少なくとも面電極１０１の上面である表面は平滑面となっており、水平である。面電極１０１の表面は、疎水性又は親水性の層で覆われていてもよい。平滑面を覆うのであれば、加工したセラミックによりその層を形成することも容易であろう。なお、疎水性又は親水性の層は面電極１０１の表面の全面を覆う必要はないが、例えば、薄膜状の溶液から溶液の微粒子を生じさせることを意図する部分（例えば、対向電極１０２の表面と対抗している面電極１０１の表面）に設けることができる。
例２の静電霧化装置の面電極１０１は、金属板であり、図３の平面図（Ａ）、及びそのＡ−Ａ断面図（Ｂ）に示した通り構成されている。この面電極１０１は、矩形であり、その一方の長辺近辺に、必ずしもこの限りではないが、複数の孔１０５が穿たれている。この実施形態の孔１０５は円形であるがこれには限られない。
溶液は、この孔１０５から僅かに面電極１０１の上側の面である表面に溢れるようになっている。孔１０５は面電極１０１の全面に穿たれており、あふれた溶液が面電極１０１の全面を薄膜状に覆うようになっていてもよいが、この実施形態では、図示せぬブロアによりａ方向に面電極１０１の表面上を吹く風によって、孔１０５から溢れた溶液は、薄膜状になってａ方向に移動し、面電極１０１の略全面を覆うようになっている。
また、その間隔がもっと細かくても広くても構わないが、この実施形態では、面電極１０１の表面に、各孔１０５の近辺から、面電極１０１の短辺と平行な方向、即ちブロアによって薄膜状の溶液が移動する方向に沿って、溝１０６が切られている。溝１０６の深さは例えば、１ｍｍ以下とされる。薄膜状となった溶液は、この溝１０６に助けられ、容易に面電極１０１上を移動できるようになるし薄膜状になり易くなる。
面電極１０１上に薄膜状に広がった溶液は、例１の静電霧化装置Ｍ１の場合と同様に、電界中で溶液の微粒子になる。
なお、図示を省略するが、面電極１０１の表面には例えば、直径１ｍｍ以下の例えば金属製の粒子を融着させるなどして、多数の突起が設けられていても構わない。そうすることにより、溶液が溶液の粒子になることを促進できる。
溶液の微粒子、及び気体は管１Ｂを通って分級器２０に向かうことになる。
面電極１０１の表面を平滑面にできること、面電極１０１の表面を平滑面とした場合にはそこに突起を設けることができること、面電極１０１の表面を移動する溶液の方向が定まっているのであればその方向に沿って溝１０６を設けることができることは、面電極１０１が織布又は不織布でできている場合を除き、以下の静電霧化装置でも共通である。
【００４４】
＜静電霧化装置の例３＞
例３の静電霧化装置Ｍ３を図４の側面図に示す。
例３の静電霧化装置Ｍ３は霧化室１０内に配置されるが、静電霧化装置Ｍ３は複数配置される場合もある。
例３の静電霧化装置Ｍ３も、面電極１０１と、対向電極１０２を備えている。
この実施形態の面電極１０１は、布製であり、織布（編み物含む。）又は不織布でできている。織布又は不織布を構成する繊維は、天然繊維、合成繊維のどちらでも構わない。また、金属繊維、カーボン繊維などの導通性を有するものであってもよい。
これには限られないが、この実施形態の面電極１０１は矩形である。面電極１０１は、その一辺を天井に接続して天井から吊り下げるなどの方法により、霧化室１０の内部で適当な方法により吊り下げられている。
対向電極１０２は導電性の金属でできた金属板である。対向電極１０２は、適当な方法で霧化室１０の床に立てられている。対向電極１０２は、面電極１０１と図外の導線で結ばれ、これも図外の電源により面電極１０１との間で所定の電場を形成するようになっている。この実施形態における対向電極１０２は、必ずしもその限りではないが、面電極１０１と同じ大きさの矩形であり、必ずしもその限りではないが、正面から見たら面電極１０１と対応するような状態で面電極１０１と平行に配されている。
面電極１０１の裏面側には、管１Ａと接続された管１０７と、管１０７に取付けられた散布機１０８が配されている。散布機１０８は管１Ａ、管１０７を介して貯留槽１１から供給された溶液を裏面側から面電極１０１に散布するようになっている。散布された溶液は、面電極１０１に染み込み、織布又は不織布を構成する繊維の隙間を介して面電極１０１の表面の全面から染み出すようになっている。
【００４５】
面電極１０１の表面に滲み出た溶液は、織布又は不織布である面電極１０１を構成する繊維にまとわりついて薄膜状となる。面電極１０１上に薄膜状に広がった溶液は、例１の静電霧化装置Ｍ１の場合と同様に、溶液の微粒子になる。
溶液の微粒子、及び気体は管１Ｂを通って分級器２０に向かうことになる。
なお、例３の静電霧化装置Ｍ３を稼働させると霧化室１０の内部空間の床に溶液が滴り落ちる。例３の静電霧化装置Ｍ３を用いるのであれば霧化室１０内に滴り落ちた溶液を回収するための適当な仕組みを設けるべきである。
【００４６】
面電極１０１である織布又は不織布を構成する繊維が導電性の繊維でない場合、面電極１０１の裏面側に面電極１０１と沿わせるように導電性のある金属の板や箔を貼り付け、これを導線と接続することも可能である。これにより面電極１０１と対向電極１０２との間に電場を形成しやすくなる。
この場合、織布又は不織布である面電極１０１にその裏面側から溶液を供給することが難しくなることが考えられる。その場合、例えば、金属の板や箔の適当な部分に孔、或いはスリットを空けておいたり、織布又は不織布の最上部に溶液を供給し、織布又は不織布である面電極１０１の中を垂れ落ちながら溶液が表面に滲み出るようにすることにより、面電極１０１の表面を薄膜状の溶液で覆わせることができるようになる。
【００４７】
＜静電霧化装置の例４＞
例４の静電霧化装置Ｍ４は、図５、６に示したようなものであり、例１の静電霧化装置Ｍ１と同様、いわば霧化室１０の全体により構成されている。
霧化室１０の壁１０Ａには管１Ａと管１Ｂが接続されている。
例４の静電霧化装置Ｍ４は、いずれも板状の面電極１０１と、対向電極１０２を備えている。
例４の静電霧化装置Ｍ４における面電極１０１と対向電極１０２はいずれも、導電性を有する金属製であり、且つ矩形である。対向電極１０２の方が面電極１０１よりも一回り小さい。面電極１０１と対向電極１０２の対向する面は互いに平行であり、且つともに傾斜が与えられている。面電極１０１の表面には、溝１０６が切られている。溝１０６の方向は、面電極１０１の傾斜方向に沿う。溝１０６の深さは、例２の静電霧化装置の場合と同様１ｍｍ以下である。また、面電極１０１の表面には、例２の静電霧化装置の面電極１０１が備えていたのと同様の突起があってもよい。
また、この実施形態では、面電極１０１の短辺の一方の他方の短辺よりも相対的に高い位置にあるものの近辺には、管１Ａから受取った溶液を散布する散布機１０８が当該短辺に沿って複数設けられている。散布機１０８は、この実施形態では、面電極１０１の短辺方向いっぱいに溶液を散布するようになっている。
例４の静電霧化装置Ｍ４の面電極１０１の表面には、図示せぬブロアにより、面電極１０１の傾斜の方向に沿う図中ａの矢印で示した方向で空気が吹きつけられるようになっている。
【００４８】
例４の静電霧化装置Ｍ４では散布機１０８が散布した溶液が、面電極１０１の表面を面電極１０１の傾斜にしたがって垂れ落ちながら薄膜状に広がり薄くなっていく。溶液が薄膜状になることと、薄膜状となった溶液の移動とを溝１０６とブロアにより吹きつけられる空気が助ける。
面電極１０１と対向電極１０２との間には電界が生じている。面電極１０１の表面で薄膜状となっている溶液は、例１の静電霧化装置Ｍ１の場合と同様に、溶液の微粒子になる。
溶液の微粒子、及び気体は管１Ｂを通って分級器２０に向かうことになる。
【００４９】
＜静電霧化装置の例５＞
例５の静電霧化装置Ｍ５は、図７、８に示したようなものであり、例１の静電霧化装置Ｍ１と同様、いわば霧化室１０の全体により構成されている。
霧化室１０の壁１０Ａには管１Ａと管１Ｂが接続されている。管１Ａは壁１０Ａのうち床に接続されており、床には所定の深さの溶液Ｌが貯まるようになっている。
例５の静電霧化装置Ｍ５は、円筒形の面電極１０１と、面電極１０１の一部と対向する面電極１０１と平行な内側面を有する対向電極１０２を２組備えている。面電極１０１の円筒形の外側面が本願発明でいう表面となる。これには限られないが、面電極１０１と対向電極１０２の長さ（図７、８の奥行き方向の長さ）は一致している。面電極１０１と対向電極１０２は共に導電性を有する金属製である。
面電極１０１は軸１０９に、この実施形態では金属製の支持棒１１０を介して固定されている。軸１０９は図示を省略の所定の軸受にその両端を軸支されており、所定の動力により回転可能となっている。面電極１０１は、軸１０９の回転に従って、図７のｂで示した矢印の方向に回転する。
面電極１０１の表面は平滑面である。面電極１０１の表面には多数の突起が設けられていても良い。また、面電極１０１の表面には疎水性又は親水性の層が設けられていてもよい。
面電極１０１と対向電極１０２は導線１０３を介して電源１０４に接続されており、両者の間には電場が形成されるようになっている。対向電極１０２と導線１０３の接続は一般的な方法でこれを行うことができるが、導線１０３と面電極１０１との接続は面電極１０１が回転していることを考慮してブラシ電極１１１によりこれを行なっている。なお、導線１０３の溶液Ｌに没している部分が絶縁されているのは言うまでもない。
【００５０】
上述のような面電極１０１が、図７中ｂの矢印の方向に回転すると、面電極１０１の内周面と外周面に溶液Ｌが薄膜状に付着する。面電極１０１の外周面に付着した薄膜状の溶液Ｌは、面電極１０１が回転して面電極１０１と対向電極１０２の間の電場が生じている部分に差し掛かると、例１の静電霧化装置Ｍ１の場合と同様に、溶液Ｌの微粒子になる。
溶液Ｌの微粒子、及び気体は管１Ｂを通って分級器２０に向かうことになる。
なお、溶液Ｌの液面は、常に面電極１０１の下端が溶液Ｌに浸かるように、且つブラシ電極１１１を覆わないように、制御される。
【００５１】
＜静電霧化装置の例６＞
例６の静電霧化装置Ｍ６は、図９、１０に示したようなものであり、例１の静電霧化装置Ｍ１と同様、いわば霧化室１０の全体により構成されている。
霧化室１０の壁１０Ａには管１Ａと管１Ｂが接続されている。管１Ａの構成、溶液Ｌの深さの制御については、例５の静電霧化装置Ｍ５の説明で述べたのと同様である。
例６の静電霧化装置Ｍ６は、例５の静電霧化装置Ｍ５と同様に、導電性を有する金属にて形成の円筒形の面電極１０１を２組備えている。面電極１０１の内側面が本願発明でいう表面となる。
面電極１０１は、軸を兼ねる、導電性を有する金属により形成の対向電極１０２に、支持棒１１０を介して固定されている。なお、支持棒１１０と、軸を兼ねる対向電極１０２の接続は、絶縁体で構成され且つリング状の部材である絶縁リング１１２を介して行なわれているので、支持棒１１０が導電性を有していても面電極１０１と対向電極１０２とが導通することはない。したがって、面電極１０１と対向電極１０２との間には後述のように電界が形成される。
対向電極１０２が軸受にその両端を軸支されて回転可能であり、その結果、面電極１０１が、図９のｂで示した矢印の方向に回転するのは、例５の静電霧化装置Ｍ５と同様である。
面電極１０１の表面は平滑面である。面電極１０１の表面には多数の突起が設けられていても良い。また、面電極１０１の表面には疎水性又は親水性の層が設けられていてもよい。
面電極１０１と対向電極１０２は導線１０３を介して電源１０４に接続されており、両者の間には電場が形成されるようになっている。導線１０３と面電極１０１との接続は面電極１０１が回転していることを考慮してブラシ電極１１１によりこれを行なうことは例５の静電霧化装置Ｍ５と同様であるが、例６の静電霧化装置Ｍ６では軸を兼ねる対向電極１０２も回転していることを考慮して、対向電極１０２と導線１０３の接続もブラシ電極１１１にてこれを行っている。
【００５２】
上述のような面電極１０１が、図９中ｂの矢印の方向に回転すると、面電極１０１の内周面と外周面に溶液Ｌが薄膜状に付着する。面電極１０１の内周面に付着した薄膜状の溶液Ｌは、面電極１０１と対向電極１０２の間の電場により、例１の静電霧化装置Ｍ１の場合と同様に、溶液Ｌの微粒子になる。なお、面電極１０１の下方の部分ではそこに乗っている溶液の厚さが厚いので、この部分からは溶液Ｌの微粒子は事実上生じない。
溶液Ｌの微粒子、及び気体は管１Ｂを通って分級器２０に向かうことになる。
なお、上述の例では対向電極１０２が軸を兼ねるようになっていたが、軸に対向電極１０２の機能を持たせず、軸とは別の電極を円筒形の面電極１０１の内部に配することも可能である。
【００５３】
＜静電霧化装置の例７＞
例７の静電霧化装置Ｍ７は、図１１に示したようなものである。霧化室１０内に複数の静電霧化装置Ｍ７が配されていてもよい。
静電霧化装置Ｍ７は、床から垂直に立てられた供給管１１３を備えている。供給管１１３は金属製の管であり、その下端に接続された管１Ａを介して貯留槽１１から溶液が矢印ｃで示したようにして供給される。供給管１１３の上端は開放されており、供給管１１３の上端からは溶液が溢れるようになっている。
供給管１１３には、その外側を囲むようにされた筒状の部材である回転管１１４が取付けられている。回転管１１４はこの実施形態では金属製であり、その内周面と供給管１１３の外周面の間は略隙間が生じないようになっている。回転管１１４は、その外周面で、所定の駆動装置と接続された回転体１１５と接続されており、回転体１１５の矢印ｄの方向の回転により矢印ｅの方向に回転するようになっている。
【００５４】
そして、この静電霧化装置Ｍ７も面電極１０１と対向電極１０２を備えている。
面電極１０１は円板状であり、その上側の面である表面が水平であり、且つその中心に穿たれた孔の内周面を回転管１１４の外周面と固定されている。面電極１０１は、供給管１１３、回転管１１４と同軸であり、したがって、面電極１０１は、回転管１１４の回転に伴い、その中心を貫く垂直な線を軸として回転する。上述のように、供給管１１３の上端からは溶液が溢れる。溢れた溶液は供給管１１３の上面、回転管１１４の上面、回転管１１４の側面を伝い面電極１０１の表面に至り、遠心力により、面電極１０１の表面を半径方向に外側に向かって移動していく。このようにして、面電極１０１の表面に溶液が薄膜状に広がる。
面電極１０１の上側の表面は平滑面である。面電極１０１の表面には多数の突起が設けられていても良い。また、面電極１０１の表面には疎水性又は親水性の層が設けられていてもよい。また、図示を省略するが面電極１０１の表面には、その半径方向に沿う溝が複数本刻まれていてもよい。
他方、対向電極１０２は、面電極１０１から一定の距離を空けて、面電極１０１上に設けられている。対向電極１０２はこれには限られないが、導電性を持つ金属により形成されている。対向電極１０２はドーナツ状の円板である。対向電極１０２の外径は面電極１０１の外径と等しく、対向電極１０２の中心は平面視した場合、面電極１０１の中心と一致する。対向電極１０２の下側の面である表面は、面電極１０１の表面と平行である。
面電極１０１と対向電極１０２は、図示を省略の導線を介して電源に接続されており、両者の間には電場が形成されるようになっている。導線と面電極１０１との接続は面電極１０１が回転していることを考慮して、例えばブラシ電極を面電極１０１の側面や、或いは回転管１１４の外周面に当接させることでこれを行なう。
【００５５】
上述のような面電極１０１が、図１１中のｅの矢印の方向に回転すると、面電極１０１の表面を薄膜状となった溶液が覆う。薄膜状となった溶液が面電極１０１の表面を外側に向かって進行し、対向電極１０２の下に近づいて来ると、例１の静電霧化装置Ｍ１の場合と同様に、溶液Ｌの微粒子になる。なお、平面視した場合、対向電極１０２が、面電極１０１の外周よりの部分に対応して存在するものとされているのは、面電極１０１表面の薄膜状の溶液は、面電極１０１の外周部分に近い部分の方がその厚さが小さく、またその厚さが安定しており、溶液から溶液の微粒子を生じさせやすいことを考慮したものである。
溶液の微粒子、及び気体は管１Ｂを通って分級器２０に向かうことになる。
なお、供給管１１３と、回転管１１４の上面は、面電極１０１の表面と面一であってもよい。また、溶液は必ずしも面電極１０１を回転させるための軸を兼ねる供給管１１３から供給する必要はなく、面電極１０１の上方から面電極１０１の表面の中心近くに供給することも可能である。
また、面電極１０１の外周からは溶液が下方に垂れ落ちる。霧化室１０の例えば床には、この垂れ落ちた溶液を回収するための適当な仕組みを設けることが必要であろう。
【００５６】
＜静電霧化装置の例８＞
例８の静電霧化装置Ｍ８は、図１２に示したようなものである。霧化室１０内に複数の静電霧化装置Ｍ８が配されていてもよい。
例８の静電霧化装置Ｍ８は、例７の静電霧化装置Ｍ７と概ね同様の構造をしている。異なるのは面電極１０１の形状であり、また面電極１０１の形状の変更に伴ってその形状が変形された対向電極１１２の形状である。
例８の静電霧化装置Ｍ８は、例７の静電霧化装置Ｍ７と同様の供給管１１３、回転管１１４、回転体１１５を備えている。これらの動作は、静電霧化装置Ｍ７の場合と同様である。
面電極１０１は、円板状であった例７の静電霧化装置Ｍ７とは異なり円錐形である。もっとも、その上端が回転管１１４の縁に一致しているので、面電極１０１は、より正確に言えば、円錐形に近い円錐台形状である。面電極１０１はその中心に孔が穿たれ、その孔の内周面を回転管１１４の外周面に固定されている。面電極１０１の周囲はすべての部分で、外側に向かって傾斜する傾斜面となっている。
面電極１０１の傾斜面が、例８の静電霧化装置Ｍ８の面電極１０１の表面である。この面電極１０１の表面は平滑面である。面電極１０１の表面には多数の突起が設けられていても良い。また、面電極１０１の表面には疎水性又は親水性の層が設けられていてもよい。また、図示を省略するが面電極１０１の表面には、その半径方向に沿う溝が複数本刻まれていてもよい。
他方、対向電極１０２は、面電極１０１から一定の距離を空けて、面電極１０１上に設けられている。対向電極１０２はこれには限られないが、導電性を持つ金属により形成されている。対向電極１０２は円錐台の側面に沿う形状の板である。対向電極１０２の外径は面電極１０１の外径と等しく、対向電極１０２の中心は平面視した場合、面電極１０１の中心と一致する。対向電極１０２の下側の傾斜する面である表面は、面電極１０１の表面と平行である。
面電極１０１と対向電極１０２は、図示を省略の導線を介して電源に接続されており、両者の間には電場が形成されるようになっている。導線１０３と面電極１０１との接続は面電極１０１が回転していることを考慮して、例えばブラシ電極を面電極１０１の傾斜面の適当な部分や、或いは回転管１１４の外周面に当接させることでこれを行なう。
【００５７】
上述のような面電極１０１が、図１２中のｅの矢印の方向に回転すると、面電極１０１の表面を薄膜状となった溶液が覆う。薄膜状となった溶液が面電極１０１の表面を外側に向かって進行し、対向電極１０２の下に近づいて来ると、例１の静電霧化装置Ｍ１の場合と同様に、溶液Ｌの微粒子になる。
溶液の微粒子、及び気体は管１Ｂを通って分級器２０に向かうことになる。
なお、溶液は必ずしも面電極１０１を回転させるための軸を兼ねる供給管１１３から供給する必要はなく、面電極１０１の上方から面電極１０１の表面の中心近くに供給してもよい。
また、面電極１０１の外周からは溶液が下方に垂れ落ちる。霧化室１０の例えば床には、この垂れ落ちた溶液を回収するための適当な仕組みを設けることが必要であろう。
【００５８】
なお、面電極１０１は、回転体、より詳細には、すべての部分で傾きが０以下で、その両端がそれぞれＸ軸とＹ軸に接している、直線、曲線又はその組合せである第１象限にある線分をＹ軸周りに回転させることによって生成される回転体の形状をしていればよい。
例えば、上述の例による回転体は、図１３の（ａ）に示した直線である線分を、Ｙ軸周りに回転させて得られる回転体である。線分は直線である必要は必ずしもなく、図１３の（ｂ）に示したような曲線であってもよいし、図１３の（ｃ）、（ｄ）に示したような曲線と直線の組合せでも良い。図１３の（ｄ）の線分には一部傾きが０の部分が含まれているが傾きが正の部分が含まれていないのであれば構わない。
【００５９】
＜静電霧化装置の例９＞
例９の静電霧化装置Ｍ９は、以下のようなものである。
例９の静電霧化装置Ｍ９は、図１４に示したようなものであり、いわば霧化室１０の全体により構成されている。
静電霧化装置Ｍ９では、例１の静電霧化装置Ｍ１と同様に、霧化室１０に管１Ａと、管１Ｂがそれぞれ接続されている。
霧化室１０の内部には、板状で矩形の面電極１０１がある。面電極１０１は水平に配されており、例１の静電霧化装置Ｍ１の場合と同様にその４辺を壁１０Ａに固定されている。
例９の静電霧化装置Ｍ９の面電極１０１は、例１の静電霧化装置Ｍ１の場合と同様にメッシュ状であっても構わないが、多数の孔１１６が穿たれた板となっている。面電極１０１の上側の面が表面であり、面電極１０１の表面は必ずしもこの限りではないが水平になっている。この実施形態の面電極１０１は、導電性の金属でできている。
面電極１０１の表面は、疎水性又は親水性の層で覆われていてもよい。孔１１６の径は、例えば、その径を液滴の径の１０倍から１００倍程度とするのがよい。この程度に小さな孔であれば、孔１１６を通過する液滴を、溶媒と溶質の比によりある程度選択することが可能となる。
【００６０】
霧化室１０には、対向電極１０２が設けられている。対向電極１０２は、例１の静電霧化装置Ｍ１の場合と同様に板状に構成されている。面電極１０１と対向電極１０２は、導線１０３を介して電源１０４に接続されており、両者の間に所定の電位差が形成されるようになっている。これにより面電極１０１と対向電極１０２の間には静電場が形成されることになる。
【００６１】
霧化室１０の内部には、貯留槽１１から管１Ａを介して溶液Ｌが供給される。溶液Ｌの液面は、例１の静電霧化装置Ｍ１とは異なり、面電極１０１の僅か下に保たれるようになっている。霧化室１０の壁１０Ａのうち床を構成する部分には、複数の散気装置１１７が設けられており、気バブルを吹き出すようになっている。これにより、溶液Ｌの一部はバブル状になって液面Ｌから飛び出すようになっている。バブル状になって溶液Ｌの液面から飛び出した溶液は、孔１１６を介して面電極１０１の表面近くに位置することになる。そしてそこには、面電極１０１と対向電極１０２との間に存する電位差によって生じた電場がある。
バブルとなった溶液Ｌの厚さは非常に小さい。したがって、電場中にバブルとなって存在する溶液Ｌは、面電極１０１の表面に薄膜状になって乗っている場合と同様、電界により溶液Ｌの微粒子となる。
発生させられた溶液Ｌの微粒子、及び気体は管１Ｂを通って分級器２０に向かうことになる。
【００６２】
静電霧化装置Ｍ９では、面電極１０１の下側に溶液Ｌがあり、溶液Ｌを散気装置１１７にてバブルにして面電極１０１の孔１１６を介して面電極１０１の表面側に至らせることとしていた。
しかしながら、例えば、図１５に示したように、溶液は溶液を細かな液滴とするスプレイ１１８によって液滴にされ、その状態で面電極１０１の孔１１６を介して面電極１０１の表面側に至らせることもできる。もっとも、溶液を液滴にする手段はスプレイ１１８には限定されない。
液滴は、その直径が例えば０．００１ｍｍ〜１ｍｍ程度の大きさである。この程度の大きさの液滴は、電極の上に薄膜状に広がった溶液と同様に、電界により更に細かく分割される。それにより、この場合にも、溶液の微粒子が生成されることになる。
【００６３】
以上のようにして、霧化室１０では溶液の微粒子が形成され、それを含む気体は、分級器２０に送られることになる。
【００６４】
次にこの分離装置の動作、使い方について説明する。
この分離装置では、上述のようにして、霧化室１０で溶液の微粒子を形成し、また霧化室１０内で生じた気体とともに、それを分級器２０に送る。
霧化室１０で生じた溶液の微粒子は、必ずしもこの限りではないが、大きさが１ｎｍ〜１０μｍの間で分布するようになっており、ばらつきが生じる。このばらつきは、正規分布状に生じるわけでなく、ある大きさの微粒子がその周囲の大きさの微粒子よりも明らかに多くなる。微粒子の大きさを横軸に、その大きさの微粒子の数を縦軸に取ったグラフを描いた場合、微粒子が特定の複数の大きさの場合に微粒子の数のピークが来て、そのピークを中心とした正規分布状のグラフを重ねあわせたようなグラフとなる。ピークの数は、一般に、２つから３つ程度となる。
【００６５】
分級器２０は、霧化室１０から送られてきた微粒子を含む気体に含まれる微粒子のうち、所定の基準よりも大きな微粒子を回収する。この場合の所定の基準は、一般に、ピークの数が２つの場合には上述のピークの間に設けられる。これにより、両ピークに属する大きさの異なる一群の微粒子同士を概ね分けられることになる。
また、ピークが３つである場合には、一番微粒子の大きさが小さいピークと２番目に微粒子の大きさの小さいピークの間か、２番目に微粒子の大きさの小さいピークと一番微粒子の大きさが大きいピークの間に上述の基準を設けるのが通常である。ピークが４つ以上存在する場合にもこれに準ずる。
いずれにせよ、分級器２０は、ある基準よりも大きな微粒子を捉え、それを接続管１Ｃを介して第１回収槽２１に送る。第１回収槽２１でその微粒子は液化され、第１溶液として第１回収槽２１に貯められる。
【００６６】
分級器２０で捉えられず、第１回収槽２１に向かわなかった微粒子及びそれを含む気体は、第２回収槽３０に向かう。微粒子は第２回収槽３０で公知の方法で液化され、第２回収槽３０に第２溶液として貯まる。
【００６７】
上述した通り、溶液の微粒子の大きさと各微粒子における溶液の濃度（溶質の割合）には相関関係がある。したがって、第１溶液と第２溶液は、どちらが溶質の濃度が高くなるかは溶質と溶媒の種類によることになるが、溶質の濃度が異なるものになる。
上述の第１溶液と第２溶液はともに、それを再び上述の溶液として更に上述の方法で分離を行うことができる。再度の分離は、１度ではなく、２度以上繰り返してもよい。
第１溶液を溶液とした場合には、分離を繰り返し行う度に第１溶液に生じる溶質の濃度の変化が更に促進され、第２溶液を溶液とした場合には、分離を繰り返し行う度に第２溶液に生じる溶質の濃度の変化が更に促進される。
【００６８】
以下、具体的に、様々な溶液を用いて上述の分離装置で分離を行った場合について言及する。
【００６９】
［溶液が海水の場合］
第１実施形態の分離装置では、溶液を海水とすることができる。
溶液が海水の場合、霧化によって生じた溶液の微粒子は、それが大きければ大きい程塩化ナトリウムを多く含んでいる傾向がある。したがって、海水を溶液とした場合、分級器で捉えられる大きな微粒子により多く塩分が移行する。結果として、第１溶液は元の溶液よりも塩分濃度が上がり、第２溶液は塩分濃度が下がる。これは第１溶液に着目すれば塩分の濃縮が生じていることに相当し、第２溶液に着目すれば海水の淡水化が生じていることに相当する。
淡水が不足している国や、離島などでは海水の淡水化技術が望まれるので、第２溶液に着目した海水の淡水化は大きな意味を持つ。
分離を一回行ったのみでは海水を飲用に用いられる程度に淡水化するに不足する場合には、第２溶液を溶液として上述の如き分離を繰り返せば良い。
他方、第１溶液を溶液として分離を行うと、特に分離を繰り返した場合には非常に濃い食塩水が得られる。この食塩水は、例えば食塩を作るための原料として用いることが可能である。不要なら第１溶液は廃棄してしまっても構わない。
【００７０】
第２溶液を溶液として分離を２回以上繰り返せば第２溶液から塩化ナトリウムを除去できるのは上述した通りであるが、第２溶液には塩化ナトリウム以外の微量ミネラル分も凝縮する。淡水化の目的でなく、微量ミネラル分の凝縮の目的で、溶液を海水とする分離を行なってもよい。
塩化ナトリウム以外の微量ミネラルは、第１溶液を溶液として分離を２回以上繰り返すことによっても得られる。
微量ミネラル分の例としては、リチウム（イオン）を挙げることができる。リチウムイオンは第２溶液を溶液として繰り返し分離を行うことにより第２溶液に凝縮することが可能である。
他の微量ミネラル分も同様に第１溶液又は第２溶液に濃縮されるが、一般に、低原子量のミネラルは第２溶液側に、高分子量のミネラルは第１溶液側に移行することになる。
【００７１】
［溶液が不揮発性物質を含む場合］
溶液が、それに含まれる溶質が、水よりも低い蒸気圧を持つ不揮発性物質で、且つ溶媒が水である場合について説明する。このような溶液は、典型的には廃水である。水よりも低い蒸気圧を持つ不揮発性物質の例としては、塩（えん）、アミノ酸、有機酸、界面活性剤、タンパク質の少なくとも一つを挙げることができる。
溶質、溶媒が上記のような場合、霧化によって生じた溶液の微粒子は、それが小さければ小さい程溶質を多く含んでいる傾向がある。つまり、溶質は第２溶液に濃縮する。結果として、第１溶液は元の溶液よりも不揮発性物質である溶質の濃度が下がり、第２溶液では不揮発性物質である溶質の濃度が上がる。これは第１溶液に着目すれば不揮発性物質である溶質の除去が生じていることに相当し、第２溶液に着目すれば不揮発性物質である溶質の凝縮が生じていることに相当する。
第１溶液に着目すれば、分離を行なって得られた第１溶液は、少なくとも元の溶液に比べれば環境中への放出が向いたものとなる。第１溶液を環境中へ放出することに着目すれば、上記技術は汚水処理技術であると捉えることができる。
分離を一回行ったのみでは環境中に放出できる程度に第１溶液の汚染の程度が小さくなっていないのであれば、第１溶液を溶液として上述の如き分離を繰り返せば良い。
他方、第２溶液を溶液として分離を行うと、不揮発性物質が凝縮する。不揮発性物質の中に再度利用する価値のある物質が存在するのであれば、第２溶液をその物質を得るための材料として用いればよい。必要とあれば、第２溶液を溶液とした分離を更に１度以上繰り返すことができる。不要なら第２溶液は廃棄してしまっても構わない。
【００７２】
［溶液が揮発性物質を含む場合］
溶液が、それに含まれる溶質が、水よりも高い蒸気圧を持つ揮発性物質で、且つ溶媒が水である場合について説明する。このような溶液は、典型的には廃水である。水よりも高い蒸気圧を持つ揮発性物質の例としては、炭化水素類、アルコール類、エステル類、エーテル類、アルデヒド類、ケトン類、カルボン酸類、アンモニア、これらを除くＶＯＣの少なくとも一つを挙げることができる。
溶質、溶媒が上記のような場合、霧化によって生じた溶液の微粒子は、それが大きければ大きい程溶質を多く含んでいる傾向がある。つまり、溶質は第１溶液に濃縮する。結果として、第２溶液では元の溶液よりも不揮発性物質である溶質の濃度が下がり、第１溶液では揮発性物質である溶質の濃度が上がる。これは第２溶液に着目すれば揮発性物質である溶質の除去が生じていることに相当し、第１溶液に着目すれば揮発性物質である溶質の凝縮が生じていることに相当する。
第２溶液に着目すれば、分離を行なって得られた第２溶液は、少なくとも元の溶液に比べれば環境中への放出が向いたものとなる。第２溶液を環境中へ放出することに着目すれば、上記技術は汚水処理技術であると捉えることができる。
分離を一回行ったのみでは環境中に放出できる程度に第２溶液の汚染の程度が小さくなっていないのであれば、第２溶液を溶液として上述の如き分離を繰り返せば良い。
他方、第１溶液を溶液として分離を行うと、揮発性物質が凝縮する。揮発性物質の中に再度利用する価値のある物質が存在するのであれば、第１溶液をその物質を得るための材料として用いればよい。必要とあれば、第１溶液を溶液とした分離を更に１度以上繰り返すことができる。不要なら第１溶液は廃棄してしまっても構わない。
【００７３】
≪第２実施形態≫
第２実施形態の分離装置は、図１６に示されたようなものである。
第２実施形態の分離装置は、第１実施形態の分離装置と概ね同じような構造である。第２実施形態の分離装置が第１実施形態の分離装置と異なるのは、管１Ｄの途中に触媒塔４０が設けられている、という点にある。その他の部分は、すべて第１実施形態の分離装置と同じである。
【００７４】
触媒塔４０は、分級器２０を通過して第２回収槽３０へ向かう溶液の微粒子を含む気体を通過させるようになっており、そこを通過する溶液の微粒子に含まれる溶質を分解する。それが可能なように触媒塔４０には、例えば粒状の触媒が充填されている。触媒塔４０は、そこを通過した化学物質のうちの目的となる化学物質を分解する公知の触媒塔を用いればよい。
【００７５】
第２実施形態の分離装置は、第１実施形態で説明した様々な溶液を分離の対象とすることができる。
ただし、第２実施形態の分離装置は、第２回収槽３０へ向かう溶液の微粒子に含まれる溶質が、第２溶液から除去すべきものである場合に特に有用である。更にいえば、第２溶液の分離装置は、溶液の微粒子に含まれる溶質が第２溶液に移行しにくい（第１溶液により多く移行する）ものである場合に有用である。溶液に含まれる溶質が第２溶液に移行しにくいものである場合に、第２回収槽３０へ向かう溶液の微粒子に触媒塔４０を通過させれば、第２回収槽３０で得られる第２溶液に含まれる溶質は益々小さくなり、これは第２溶液から溶質を除去するという目的に沿うからである。
特に、溶液が汚水である場合には、溶媒である水に含まれる溶質は除去すべきであるが、一般に、最終的に必要なのは溶質が除去された水である。上述のように溶質が不揮発性物質であり溶媒が水である溶液では第２溶液では溶質の量が減る。触媒塔を用いて溶質を更に減らせばその目的は促進されることになるから好ましい。つまり、第２実施形態の分離装置は、汚水処理、特に溶質が不揮発性物質であり溶媒が水である溶液を処理するのに向いている。
【００７６】
≪第３実施形態≫
第３実施形態の分離装置は、図１７に示されたようなものである。
第３実施形態の分離装置は、第１実施形態の分離装置と概ね同じような構造である。第３実施形態の分離装置が第１実施形態の分離装置と異なるのは、管１Ｄの末端に第２回収槽３０がない、という点にある。その他の部分は、すべて第１実施形態の分離装置と同じである。
【００７７】
第３実施形態の分離装置では、分級器２０を通過して、第１実施形態であれば第２回収槽３０へ向かった溶液の微粒子を含む気体が、管１Ｄの末端からそのまま環境中へ放出される。第２溶液を回収する必要がない場合であれば、分離装置はこのような構造でよい。
例えば、溶液が海水であり、海水からの塩の取出しが目的なのであれば、より塩分の高くなった第１溶液を回収する必要はあるが、塩分濃度の低くなった、第１実施形態であれば第２溶液として回収された分級器２０を通過した溶液の微粒子は回収の必要はない。このような場合に第３実施形態の分離装置を用いることができる。
なお、管１Ｄの途中或いは末端に、第２実施形態で説明した触媒塔を設けてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１Ａ  管
１Ｂ  管
１Ｃ  管
１０  霧化室
１１  貯留槽
１０Ａ  壁
２０  分級器
２１  第１回収槽
３０  第２回収槽
４０  触媒塔
１０１  面電極
１０２  対向電極
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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