(57)【要約】  乳濁液分離方法に関して、乳濁液を送液する際に乳濁液分離処理を行い、保守点検が容易である乳濁送液方法及び、それを実現する配管構造及び乳濁液分離システムを提供する。  油性成分と水性成分を含む乳濁液を分離する乳濁液分離装置であって、  乳濁液を供給される乳濁液供給部と、分離された乳濁液を排出する乳濁液排出部と、乳濁液供給部に接続された流路部を有しており、  乳濁液供給部と乳濁液排出部とは、第一と第二の配管ユニットを介して接続され、配管ユニットは、流路部を挟み対向するように配置された超音波振動素子と超音波反射部材とから構成される乳濁液分離装置。
2016042832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油性成分と水性成分を含む乳濁液を分離する乳濁液分離装置であって、
前記乳濁液を供給される乳濁液供給部と、乳濁液を排出する乳濁液排出部とを有しており、
前記乳濁液供給部と前記乳濁液排出部は、第一の配管ユニットと第二の配管ユニットを介して接続され、
前記第一の配管ユニットは、
前記乳濁液供給部側に接続される第一の供給部と、前記第一の供給部より供給された乳濁液を排出する第一の排出部と、前記第一の供給部と前記第二の排出部との間に構成される第一の流路部とを有し、
前記第一の流路部は、前記第一の流路部を挟み対向するように配置された第一の超音波振動素子と第一の超音波反射部材とから構成され、
前記第二の配管ユニットは、
前記第一の排出部側に接続される第二の供給部と、前記第二の供給部より供給された乳濁液を排出する第二の排出部と、前記第二の供給部と前記第二の排出部との間に構成される第二の流路部とを有し、
前記第二の流路部は、前記第二の流路部を挟み対向するように配置された第二の超音波振動素子と第二の超音波反射部材とから構成される
ことを特徴とする乳濁液分離装置。
【請求項２】
請求項１に記載の乳濁液分離装置において、
前記第一の超音波振動素子と前記第二の超音波振動素子とをそれぞれ独立に制御する制御部を有する
ことを特徴とする乳濁液分離装置。
【請求項３】
請求項１に記載の乳濁液分離装置において、
前記第一の流路部と前記第二の流路部の表面形状は３面以上の面から構成されており、前記３面以上の面のうち少なくとも２面が対向するように配置されていることを特徴とする乳濁液分離装置。
【請求項４】
請求項３記載の乳濁液分離装置であって、
対向するように配置された前記２面には、前記第一の超音波振動素子と前記第二の超音波反射部材あるいは前記第一の超音波振動素子と前記第二の超音波反射部材が取り付けられている
ことを特徴とする乳濁液分離装置。
【請求項５】
請求項１に記載の乳濁液分離装置において、
前記第一の流路部と第二の流路部の断面は円形状あるいは楕円形状で構成されている
ことを特徴とする乳濁液分離装置。
【請求項６】
乳濁液を送液する配管であって、
前記配管は第一の配管ユニットと第二の配管ユニットから構成され、
前記第一の配管ユニットは、
前記配管に送液された前記乳濁液が供給される第一の供給部と、前記第一の供給部より供給された乳濁液を排出する第一の排出部と、前記第一の供給部と前記第二の排出部との間に構成される第一の流路部とを有し、
前記第一の流路部は、前記第一の流路部を挟み対向するように配置された第一の超音波振動素子と第一の超音波反射部材とから構成され、
前記第二の配管ユニットは、
前記第一の排出部側に接続される第二の供給部と、前記第二の供給部より供給された乳濁液を排出する第二の排出部と、前記第二の供給部と前記第二の排出部との間に構成される第二の流路部とを有し、
前記第二の流路部は、前記第二の流路部を挟み対向するように配置された第二の超音波振動素子と第二の超音波反射部材とから構成される
ことを特徴とする配管。
【請求項７】
請求項６に記載の配管であって、
前記配管に送液された乳濁液を２つ以上の経路に分岐させる分岐ユニットを有しており、前記分岐ユニットによって分岐された乳濁液を前記第一の配管ユニットあるいは前記第二の配管ユニットに供給する
ことを特徴とする配管。
【請求項８】
請求項７記載の配管であって、前記２つ以上の経路に前記第一の配管ユニットあるいは前記第二の配管ユニットの少なくとも２つのユニットが接続される
ことを特徴とする配管。
【請求項９】
請求項８記載の配管であって、
前記２つ以上の経路に接続された２つのユニットは並列に接続されている
ことを特徴とする配管。
【請求項１０】
油性成分と水性成分を含む乳濁液を分離する乳濁液分離システムであって、
前記乳濁液を供給される乳濁液供給部と、乳濁液を排出する乳濁液排出部とを有しており、
前記乳濁液供給部と前記乳濁液排出部は、第一の配管ユニットと第二の配管ユニットを介して接続され、
前記第一の配管ユニットは、
前記乳濁液供給部側に接続される第一の供給部と、前記第一の供給部より供給された乳濁液を排出する第一の排出部と、前記第一の供給部と前記第二の排出部との間に構成される第一の流路部とを有し、
前記第一の流路部は、前記第一の流路部を挟み対向するように配置された第一の超音波振動素子と第一の超音波反射部材とから構成され、
前記第二の配管ユニットは、
前記第一の排出部側に接続される第二の供給部と、前記第二の供給部より供給された乳濁液を排出する第二の排出部と、前記第二の供給部と前記第二の排出部との間に構成される第二の流路部とを有し、
前記第二の流路部は、前記第二の流路部を挟み対向するように配置された第二の超音波振動素子と第二の超音波反射部材とから構成され、
前記乳濁液供給部に供給された乳濁液を第一の分岐路と第二の分岐路に排出する分岐ユニットを有しており、前記第一の分岐路に前記第一あるいは第二の配管ユニットが接続される
ことを特徴とする乳濁液分離システム。
【請求項１１】
請求項１０記載の乳濁液分離システムにおいて、
前記第二の分岐路に前記第一あるいは第二の配管ユニットとは異なる配管ユニットを接続し、前記異なる配管ユニットへ乳濁液の供給を開始する
ことを特徴とする乳濁液分離システム。
【請求項１２】
請求項１０記載の乳濁液分離システムにおいて、
前記第一の分岐路に接続された第一あるいは第二の配管ユニットを交換する際に、前記第二の分岐路に前記第一あるいは第二の配管ユニットとは異なる配管ユニットを接続し、前記異なる配管ユニットへ乳濁液の供給し、前記第一あるいは第二の配管ユニットへの前記乳濁液の供給を停止する
ことを特徴とする乳濁液分離システム。
【請求項１３】
請求項１２記載の乳濁液分離システムにおいて、
前記乳濁液の供給を停止された前記第一あるいは第二の配管ユニットを取り外し、前記第一あるいは第二の配管ユニットの洗浄または部品の交換を行い、前記第一の分岐路に接続し、前記乳濁液の供給を開始する
ことを特徴とする乳濁液分離システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乳濁液方法を分離する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来例における乳濁液分離方法では、液体から固体を分離する装置や、液体から液体を分離する装置を配管で接続し、配管を介してその分離装置に送液することで、当該乳濁液から分離対象となる固体や液体を分離している。
ここでいう、乳濁液分離とは、固体、気体または液体のうち少なくとも２種類以上が混ざり合ったものから分離対象である固体、気体または液体に分離することを指す。【０００３】
上記分離方法に関する先行技術例として、特開２０１３−４６９０５号公報（特許文献１）、特許第４３９６９８１号（特許文献２）が挙げられる。【０００４】
特許文献１には「流入する原水に対してろ過処理を行う、浮上ろ材が充填された高効率固液分離ろ過槽と、前記高効率固液分離ろ過槽を通過したろ過水に対して活性汚泥を用いた生物処理および膜ろ過処理を行う、膜分離活性汚泥手段とを有することを特徴とする水処理システム。（請求項１参照）」が記載されている。【０００５】
特許文献２には「土木建設工事廃水や工場廃水、地下水中に含まれる無機・有機系不純物を取り除き、処理水を河川放流、公共下水放流又は、工業用再生水として浄化することが可能な汚水処理装置に関する（明細書の技術分野参照）」技術が記載されている。【０００６】
また、特許文献３には「被処理液中に含まれる油分を水から分離させる油水分離装置であって、複数の機器を備え、前記機器は、水と油分との比重差により浮上した油分を回収する浮上油回収槽と、被処理液中に凝集剤を投入して油分を凝集する凝集反応槽と、凝集した油分を浮上させ水と油分とを分離する浮上分離槽と、油分が分離された水を装置外に排出する処理水槽と、を含み、前記油水分離装置は、いずれかの前記機器を含む複数のユニットに分割されており、各々の前記ユニットは、吊り上げ搬送可能に設けられている、油水分離装置。（請求項１参照）」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−４６９０５号公報
【特許文献２】特許第４３９６９８１号
【特許文献３】特開２０１４−３６９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記いずれの先行技術文献に記載される乳濁液分離方法には、いくつかの分離装置を配管で連結し組み合わせることで(以降、分離装置と配管を連結したものを分離ラインと呼ぶ)、乳濁液から固体または気体または液体を分離する方法が記載されているが、その分離ラインの保守や点検に関しては考慮されていない。【０００９】
そのため、乳濁液の分離処理の過程で、いずれかの分離装置や配管が故障した場合は、送液を止めて修理する必要がある。配管のみを保守点検する方法は、分離装置間を繋ぐ配管を２系統にすることで、送液を止めることなく実施することができる。しかし、分離装置が故障した場合は、送液を止める必要がある。【００１０】
したがって、分離装置の停止によって乳濁液分離装置を停止することとなり、乳濁液を分離できないこととなる。また、乳濁液分離装置の停止によって乳濁液分離システム全体を停止する必要が生じ、安定した稼動までに時間を要する。そのため、システム全体のランニングコストは高くなってしまう。【００１１】
また、乳濁液分離装置の停止と稼動再開によって、ポンプ等の装置に負荷がかかるため、システム全体の負荷が大きくなる。そのため、停止することなくメンテナンスできる方法が必要と考えられるが、この点について上記文献は考慮していない。【００１２】
ここで仮に、送液下での保守点検を考慮し、二つ以上の分離ラインを設置した場合を想定すると、送液を止めることなく保守点検を実施することができるが、分離装置が複数必要となりコストが高額になってしまう。また、上記のように、分離後の乳濁液の品質のコントロールも重要である。【００１３】
このため、乳濁液分離方法は、その乳濁液の分離装置への送液を止めることなく、或いは送液停止時間が短い保守点検が可能となる方法である必要がある。また、分離後の乳濁液の品質を制御することが望まれている。【００１４】
本発明の目的は、乳濁液分離方法に関して、乳濁液を送液する際に乳濁液分離処理を行い、保守点検が容易である乳濁送液方法及び、それを実現する配管構造及び乳濁液分離システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のうち代表的な実施例は、乳濁液の送液方法であって、以下に示す構成を用いることを特徴とする。【００１６】
油性成分と水性成分を含む乳濁液を分離する乳濁液分離装置であって、乳濁液を供給される乳濁液供給部と、分離された乳濁液を排出する乳濁液排出部と、乳濁液供給部に接続された流路部を有しており、乳濁液供給部と乳濁液排出部とは、第一の配管ユニットと第二の配管ユニットを介して接続され、第一の配管ユニットは、乳濁液供給部側に接続される第一の供給部と、第一の供給部より供給された乳濁液を排出する第一の排出部と、第一の供給部と第二の排出部との間に構成される第一の流路部とを有し、第一の流路部は、第一の流路部を挟み対向するように配置された第一の超音波振動素子と第一の超音波反射部材とから構成され、第二の配管ユニットは、第一の排出部側に接続される第二の供給部と、第二の供給部より供給された乳濁液を排出する第二の排出部と、第二の供給部と第二の排出部との間に構成される第二の流路部とを有し、第二の流路部は、第二の流路部を挟み対向するように配置された第二の超音波振動素子と第二の超音波反射部材とから構成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のうち代表的な実施例によれば、乳濁液の分離効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１の乳濁液の送液方法を示す図である。
【図２】図１の配管ユニットの構造をＸＺ，ＹＺ断面で示す図である。
【図３】図１の排液ユニットの構造をＸＺ断面で示す図である。
【図４】超音波に関する動作原理をＸＺ断面で示す図である。
【図５】配管ユニットの構造をＸＺ，ＹＺ断面で示す図である。
【図６】配管ユニットの構造をＸＺ，ＹＺ断面で示す図である。
【図７】試作機の構造を示す図である。
【図８】本発明の効果を示す図である。
【図９】本発明の実施例２の乳濁液の送液方法を示す図である。
【図１０】薬剤供給ユニット及び攪拌ユニットの構造をＸＺ断面で示す図である。
【図１１】本発明の実施例３の乳濁液の送液方法を示す図である。
【図１２】分流ユニットの構造をＸＺ断面で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお実施の形態を説明するための全図において同一部には原則として同一符号を付しその繰り返しの説明は省略する。説明上の方向として、Ｘ，Ｙ，Ｚを用いる。Ｘ，Ｙは水平面を構成する方向とし、Ｚは鉛直方向とする。
【００２０】
各実施例の乳濁液分離方法及び乳濁液を送液する装置（配管含む）の構造は、乳化した廃液など、複数種の液体などが混在する液体を送液する用途に好適な構成を有する。また，その送液工程において，乳濁液分離装置による乳濁液処理や浄水処理として、工場排水などに代表される乳化した廃液を、油を多く含む非水溶性液と、それ以外の水溶性液とに分離する。ここで、乳化した廃液や廃油を含む概念である乳濁液について、油を多く含むとは、非水溶液成分より油成分が多いという意味に限定されるものではなく、飲料水よりも多くの油成分を有するものを含む概念である。
【００２１】
各実施例の乳濁液の送液方法及びその配管構造は、乳濁液を送液する配管であって、配管の流路は、一つ以上の配管ユニットで構成されている。配管ユニットは、乳濁液が流れる流路部と、一つ以上の超音波振動子と、乳濁液を流路部に供給する供給口と、乳濁液を流路部から排出する排出口と、超音波振動子を駆動させる駆動部とを有する。
【００２２】
前記超音波振動子は駆動部からの電気信号を受け、超音波を発生し、前記流路部内に音場を形成する。上記音場において、前記流路部内に存在する乳濁液中の液滴は、捕捉・分離され、非水溶性液と水溶性液に分離される。
【００２３】
本願発明において、分離後の非水溶液とは、乳濁液が本発明の乳濁液分離装置に供給された際の成分よりも水溶液成分が少なく、すなわち油性成分が多くなった水溶液を指す。あるいは、乳濁液分離装置に供給された乳濁液の水性成分と油性成分の構成比率が、分離後の乳濁液の方が水溶性成分より油成分が多くなっている乳濁液を意味する。
また、分離後の水溶液成分あるいは水性成分とは、乳濁液が本発明の乳濁液分離装置に供給された際の成分よりも水溶液成分が多いものを指す。あるいは、水性成分と油性成分の構成比率が、分離後の乳濁液の方が油性成分より水性成分が多くなっている乳濁液を意味する。
【００２４】
また、実施例において乳濁液の一例として廃油として説明する。なお、分離後の液滴や液体について単に水や油と呼称することもあるが、純粋な水や油のみで構成される液体を指すものではなく、先に説明した分離後の水溶液と非水溶液を示す概念である。
【００２５】
ここで、従来技術として特許文献３に記載される油水（乳濁液）分離装置は、装置構成を吊るすことで分離する技術が開示されている。
明細書には「油水分離処理される量を上回る過大な量の被処理液が流量計量槽２０に移送された場合、原水戻しライン２８を経由して、流量計量槽２０から原水槽１０に被処理液が戻される。」と記載されている。一定量の被処理液に対して一定量の分離処理が考慮されているのみである。
すなわち、装置全体として予め設計された被処理液（乳濁液）を超える量の処理は不可能であり、設計値よりも多い被処理液（乳濁液）を供給した場合には分離性能が足りないため分離できず、分離できない被処理液は装置の供給側に回収し、再度分離処理を行うこととなる。すなわち、設計値以上の分離は一切考慮されず、施工された分離ラインは後から処理量を増加することはできない。
【００２６】
また、予め設計された浮上油回収層に用いる油吸着材の劣化等によって分離性能が低下した場合には、分離された処理液の品質にばらつきが出てしまうことも考慮されていない。この場合には、設計値よりも分離できていない処理液を再度分離ラインに供給し、再度分離することで設計値に近い処理液を生産すると考えられる。そのため、運用時間による分離装置の性能低下に対して処理液の品質をコントロールすることは困難であり、この点は考慮されていない。
【００２７】
なお、装置構成の分離については、運搬のためであり、処理液の品質については考慮されていないことは明らかである。
【００２８】
このように、従来の分離ラインや乳濁液分離装置の構成では、装置構成が開示され、分離方法に関するものが主である。乳濁液分離装置は長期間の運用に対して乳濁液の分離性能を維持するためには、分離性能を回復させるために装置を停止してメンテナンスを行う必要がある。そのため、乳濁液分離装置の分離性能の維持、修復、補修、部品の交換の際には装置を停止しなければならないが、装置を稼動したままメンテナンスを行う方法については課題として認識されていない。
（実施例１）
図１〜図６等を用いて、本発明の実施例１における乳濁液の送液方法及びその配管構造について説明する。
（乳濁液送液方法及び乳濁液を送液する配管構造）
図１は、配管１０を使用して乳濁液を送液する際の、その構成例を示している。
図１において、配管１０は送液部と排出部からなり、送液部は複数の配管ユニット２０と制御部１で、排出部は排出ユニット３０で構成されている。配管ユニット２０は、乳濁液供給口２１と、乳濁液排出口２２と、超音波振動子２３と、駆動部２４と、流路部２５とを含む構成である。なお、制御部１は望ましい実施の形態として簡便な装置構成をとるように複数の駆動部２４を制御しているように表したが、駆動部２４それぞれに独立した制御部１を有していてもよい。
実施例１において、それぞれの配管ユニット２０は、独立した駆動部２４を有し、それらは電気的に接続されており、制御部によりその動作が制御される。排出ユニット３０は、排出液受入口３１と、水溶性液体排出口３２と非水溶性液体排出口３３と、間仕切り板３４と、分液部３５とを含む構成である。
【００２９】
配管１０の送液部では、複数の配管ユニット２０を連結することで、乳濁液が送液される流路が形成され、上記流路内で乳濁液が分離処理される。例えば、第一の配管ユニット２０の乳濁液排出口２２である第一の乳濁液排出口と第二の配管ユニット２０の乳濁液供給口２１である第二の乳濁液供給口とを接続することで、第一の配管ユニット２０の流路部である第一流路部（単に流路部とも呼ぶ）と第二の配管ユニット２０の流路部である第二の流路部（単に流路部とも呼ぶ）が連結され、配管１０の流路が形成される。ここで、第一の配管ユニットは、第一の配管ユニットを挟むように配置される超音波振動子２３と反射板２６を有し、同様に第二の配管ユニットは、第二の配管ユニットを挟むように配置される超音波振動子２３と反射板２６を有する。図１では超音波振動子２３と反射板２６の構成は図示せず、詳細は図５等で説明する。
【００３０】
また、第一の配管ユニットの乳濁液排出口２２である第二の乳濁液排出口と第二の配管ユニットの乳濁液供給口２１との間には、図示しない第三の配管ユニットを接続してもよい。第三の配管ユニットは超音波振動子２３と反射板２６の構成を取らなくてもよい。この場合に、第三の配管ユニットは乳濁液を分離する作用を持たないが、例えば、第三の配管ユニットはL字やU字形状を採用した場合には方向を変更することが可能となる。複数の配管ユニットを用いる場合に、サイズや位置のオフセット調整に用いる配管として利用することが可能となる。
【００３１】
このように第一、第二の配管ユニットや第三の配管ユニットを組み合わせることで、柔軟な乳濁液分離システムを構築することが可能となる。配管として利用することで、大型の装置構成を取る必要がなくなる。
また、構築した乳濁液分離システムに第一あるいは第二の配管ユニットを接続することで、乳濁液の分離性能を増加させることができる。したがって、システム全体の配管長を延長することとなるが、乳濁液分離システムの構築後であっても、当初の設計された分離性能を装置の稼働後に変更できる。これまでの乳濁液分離方法には実現できなかったシステムの稼働後に分離性能を向上させる乳濁液分離システムの構成を取ることが可能となる。なお、いうまでもなく配管ユニットを減少させることで分離性能を低下させることもできるが、この場合は、乳濁液がシステムに供給されてから排出されるまでの時間を短くすることができる。また、システム構成を減らすことによってメンテナンス等にかかるコスト（時間、人等の作業含む）を低減させることができる。このように柔軟なシステム構成をとることができる。
【００３２】
図２は、配管ユニット２０のＸＺ断面図とＹＺ断面図を示す。配管ユニット２０は、内部が空洞な構造体である流路部２５が、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の空間において図示の通りに配置される。即ち、流路部２５は、長軸がＸ方向に配置され、短軸がＺ方向及びＹ方向に配置される。管状構造体である流路部２５のＸ軸上の両端部は開口部であり、開口部である端部に乳濁液供給口２１と乳濁液排出口２２がそれぞれ対向するように設けられている。流路部２５のＸＺ断面図は、例えば、矩形であり、実施例１においては、流路部２５のＸＹ面上に超音波振動子２３が配置されている。
【００３３】
超音波振動子２５は、電気信号を振動に変換する素子であり、導線を通じて、駆動部２４に接続されており、上記駆動部２１からの電気信号Ｅ１により駆動する。超音波振動子２４のＸＹ平面は、流路部２５の形状に対応させて例えば矩形であるが、これに限らず円形なども可能である。例えば、流路部２５の断面が円形であれば、流路部２５を覆うように超音波振動子２５と反射板２６を配置し、流路部２５の中央部に超音波が収束するように構成し、収束された超音波によって乳濁液をトラップする音場を構築するように配置してもよい。さらに、第一あるいは第二の配管ユニットによって乳濁液が有する油性成分と水性成分の構成比率が異なるため、分離したい比率の位置を狙った音場を形成することも可能である。
【００３４】
配管１０の排出部では、配管１０の送液部から送液されてきた乳濁液が、送液部に連結された排出ユニット３０内で水溶性液体と非水溶性液体に分離され、それぞれ別の排出口から排出される。例えば、排出ユニット３０の排出口受入口３１は、送液部端部の配管ユニット２０の乳濁液排出口２２と接続されており、送液部内の乳濁液が排出ユニット３０に供給される。
【００３５】
図３は、排出ユニット３０のＸＺ断面図を示す。排出ユニットは、内部が空洞な構造である分液部３５が、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の空間において図示の通りに配置される。即ち、分液部３５は、長軸がＸ方向に配置され、短軸がＺ方向及びＹ方向に配置される。分液部３５のＸ軸上の上流側の端部（図３において左側）は開口部であり、下流側の端部（図３において右側）は閉じられている。上流側端部の開口部には、排出液受入口３１が設けられており、分液部３５内には、ＹＺ面に間仕切り板３４が配置されている。間仕切り３４のＹＺ面積は、流路部３５のＹＺ断面積よりも小さく、Ｚ軸方向上部が開口領域となっている。分液部３５の、Ｚ方向下部のＸＹ面には、水溶性液体排出口３２と、非水溶性液体排出口３３が設けられており、間仕切り板３４に対して、水溶性液体排出口３２は上流側（図３において左側）、非水溶性液体排出口３３は下流側（図３において右側）にそれぞれ配置されている。間仕切り板３４を境に、分液部３５のＸ方向上流側（図３において左側）を水溶性液領域、下流側（図３において右側）を非水溶性液領域と定義する。間仕切り板３４のＹＺ断面図は、例えば矩形であるが、これに限らず円形など他の形状も可能である。実施例１において、排出液受入口３１は、送液部端部に連結されている配管ユニット２０の乳濁液排出口と連結されている。
【００３６】
（動作／処理）
図４は、配管ユニット２０内における、乳濁液処理に関する説明図を示す。流路部２５内では、乳濁液はｆ１のような流れを有する。即ち、ｆ１のようにＸ軸方向左側の乳濁液供給口２１から流路部２５内に乳濁液が流入する。流入した乳濁液は流路部２５内を、Ｘ軸方向の左側から右側に向かって流れ、乳濁液排出口２２より排出される。
【００３７】
超音波振動子２３は電気信号Ｅ１を受け、駆動する。電気信号Ｅ１を受けた超音波振動子２３は、電気信号を超音波振動に変換し、流路部２５内に超音波を発生させ、強い音場を形成する。当該超音波による音場は、超音波振動子２３に固有の周波数に応じた定在波の音場である。
【００３８】
流路部２３内の長軸のＺ方向において形成される強い音場において、図４に示すように、超音波振動子２３の固有周波数に応じた、音圧が高い領域である節２０１と音圧が低い領域である腹２０２とがＺ方向に沿って周期的に発現する。
【００３９】
上記流路部２５における超音波による音場の形成時、流路部２５内の媒質である乳濁液中に、腹２０２と節２０１の間隔よりも十分小さな液滴が存在する場合、当該液滴は、その物性値に応じて、音場の腹２０２または節２０１へ向かう力を受け、これにより腹２０２または節２０１の位置に捕捉される。捕捉された液滴は、分子間力により凝集する。上記捕捉の位置は、流路部２５内の音場が形成されるＺ方向の全体（ＸＹ面）の中に含まれる。補足された液滴は、凝集し一定の大きさになると、自身の浮力、或いは自重によって、Ｚ方向上方に浮上、或いは下方の底部に向かって沈降する。例えば、液滴が油である場合、乳濁液よりも密度が小さいため、凝集し浮力が大きくなるため、Ｚ方向上方に向かって浮上する。
【００４０】
これにより、流路部内で超音波を照射された乳濁液は、乳濁液排出口２２から配管ユニット外へ排出される時点では、Ｚ方向上部において非水溶性液体が多くなり、Ｚ方向下部において水溶性液体が多くなる。超音波が照射される領域が長くなるほど、非水溶性液体と水溶性液体の分離が促進されるため、複数の配管ユニット２０を連結し、超音波が照射される流路部２５を長くすることで、非水溶性液体はＺ方向上部に、水溶性液体はＺ方向下部に集中する。
【００４１】
非水溶性液体と水溶性液体が、Ｚ方向上下に集中・分離した乳濁液は、排出ユニット３０にて、それぞれ、別の排出口から配管１０外に排出される。排出ユニット３０に供給された乳濁液は、分液部３５内の間仕切り板３４によって、Ｚ方向上部の成分と下部の成分に分離される。即ち、Ｚ方向上部の成分は、間仕切り板３４を超えて、非水溶性液領域に搬送され、Ｚ方向下部の成分のみが、水溶性液領域に留まる。それぞれの領域には、分液部３５のＺ方向下面のＸＹ面に、水溶性液体排出口３２と非水溶性液体排出口３３が配置されており、上記領域内の液体は、別々に排出される。非水溶性液体排出口３３は、非水溶性液領域のＸＹ面ではなく、ＹＺ面に配置されていてもよい。
【００４２】
図５と図６に、その他の配管ユニット２０の構造例の、ＸＺ断面とＹＺ断面を示す。超音波振動子２３から発生した超音波は、流路部２５内の対向するＸＹ面によって反射されることで、流路部内に音場を形成する。そのため、図５に示すように、超音波振動子２３と対向するＸＹ面に、超音波を効率的に反射する反射板２６を配置することで、流路部２５内の音場を強くすることができる。上記構造を反映することで、効率的に超音波の振動エネルギーを用いることができ、駆動電力を節約することができる。また、流路部２５のＹＺ断面は、図６に示すような円形であってもよい。ＹＺ断面を円形にすることで、既存の配管設備に接続しやすくなり、従来設備との併用が可能となる。この際、上述したように、超音波振動子２３と対向するように反射板２６を配置することで、駆動電力を低減することができる。
【００４３】
例えば、既存の乳濁液分離システムの排出口と本発明の配管ユニット２０の乳濁液を供給する供給口２１を接続することで、既存設備でも利用することが可能となる。既存設備において、経年変化によって所定の分離性能を得られない場合等に特に有効であり、既存設備の長寿命化に貢献することができる。
【００４４】
また、乳濁液を送液しながら、配管内で、乳濁液から固体、或いは液体を分離することができるため、先行技術文献で用いられていたような分離装置を用いなくてもよく装置の構成を簡便にすることができる。
【００４５】
図７と図８を用いて、実施例１の配管ユニット２０を用いた乳濁液処理における効果等について説明する。図７は、実施例１の配管ユニット２０を模擬した試作機の構造を示す。試作機においては、超音波振動子と反射板は、流路部を挟むようにＹＺ面に配置されている。本評価で用いた乳濁液サンプルは、水道水（無色透明）に３ｖｏｌ．％の濃度で廃油（黒褐色）を混合し、ディスパーサーで３０秒攪拌し、調整した。また、本評価で用いた超音波振動子は、共振周波数が２．２６ＭＨｚである超音波振動子を用い、静水下での超音波処理評価を行った。
【００４６】
図８（ａ）は超音波照射前の流路部（内径：２０ｍｍ、長さ：１５０ｍｍ）内の様子を、（ｂ）は超音波を３０秒照射した後の流路部内の様子を表している。図８において、画像左側には超音波振動子が、右側には超音波反射板が、それぞれ配置されている。上記共振周波数において、超音波の腹と節の間隔は約０．３ｍｍであり、流路部内のＸ方向において、上記間隔で、液中の廃油滴が捕捉されるＹＺ面が存在する。
【００４７】
超音波照射により、サンプル液中に分散する極微小な廃油滴は凝集、浮上するため、流路部内Ｚ方向上部の廃油成分は多くなり、一方、流路部Ｚ方向下部では、廃油成分が少なくなる。そのため、超音波照射前、茶褐色に乳濁したサンプル液で満たされていた流路部内では（図８（ａ））、超音波照射後、液中の廃油成分が分離され、流路部Ｚ方向上部において黒褐色の領域が増え、流路部Ｚ方向下部において茶褐色が薄くなることが分かる（図８（ｂ））。このように流路部内に超音波を照射することで、乳濁液中の液滴が凝集浮上し、流路部Ｚ方向上部では油が多くなり、流路部Ｚ方向下部では水が多くなる。
【００４８】
配管ユニットを連結することで、油はより上部に、水はより下部に移動する。そのため、排出ユニットにより油と水を別々に取り出す際、連結した配管ユニットで送液することで、それぞれの液体の純度を高めることができる。
【００４９】
また、送液部は、複数の配管ユニットを連結しているため、一つの配管ユニットが故障したとしても、その他の配管ユニットで油水分離処理をすることが可能であるため、生産（乳濁液の分離）を止める必要がない。故障した配管ユニットを修理する際も、当該ユニットのみを取り外し、スペアユニットを連結するのみで復旧することができ、送液処理を長時間止める必要がなく、保守が容易である。すなわち、乳濁液の送液の停止時間を減少させることができる。また、配管ユニットに並行してスペアユニットを接続した場合には、分離処理を行ったまま、配管ユニットとスペアユニットの両方に乳濁液を供給し、その後配管ユニットへの供給を停止することで、乳濁液分離装置の送液を停止することなく運用を継続することができる。
【００５０】
また、上記のように配管ユニットにスペアユニットを並行に連結することで、故障あるいは保守が必要な配管ユニットを保守点検することが可能となる。また、取り外して保守点検したい場合もスペアユニットによって送液が行われるため、保守が必要な配管ユニットだけを取り外すことが可能となる。また、保守点検後に配管ユニットを接続し、その後スペアユニットを取り外すことも可能となる。この際、スペアユニットによって、乳濁液の送液が行われるため、システム全体を停止することなく運用を継続することが可能となる。
（実施例２）
次に、図９を用いて、本発明の実施例２における乳濁液の送液方法及びその配管構造について説明する。
（乳濁液送液方法及び乳濁液を送液する配管構造）
図９は、配管１０により乳濁液を送液する際の、その構成例を示している。配管１０は、送液部と排出部からなり、実施例２の配管１０では、実施例１と送液部の構成が異なり、それ以外はほぼ同様の構成を有する。図９には、実施例２における配管１０の送液部のみ示す。
【００５１】
送液部は複数の配管ユニット２０と、それらの駆動を制御する制御部と、攪拌ユニット４０と、薬剤供給ユニット５０で構成されている。配管ユニット２０は、乳濁液供給口２１と、乳濁液排出口２２と、超音波振動子２３と、駆動部２４と、流路部２５とを含む構成であり、攪拌ユニット４０は、攪拌ユニット乳濁液供給口４１と、攪拌ユニット乳濁液排出口４２と、モーター４３と、攪拌翼４４と、攪拌ユニット流路部４５とを含む構成であり、薬剤供給ユニット５０は、薬剤供給ユニット乳濁液供給口５１と、薬剤供給ユニット乳濁液排出口５２と、薬剤供給部５３と、薬剤供給ユニット流路部５４とを含む構成である。
【００５２】
実施例２において、薬剤供給ユニット５０は攪拌ユニット４０の上流側に、攪拌ユニット４０は配管ユニット２０の上流側にそれぞれ配置されている。それぞれのユニットは、隣り合うユニットの排出口と供給口が接続されることで、それぞれの流路部が連結され、乳濁液が流れる流路を形成する。
【００５３】
図１０に薬剤供給ユニット５０と攪拌ユニット４０のＸＺ断面を示す。薬剤供給ユニット５０は、薬剤供給部５３内の薬剤が、薬剤供給ユニット流路部５４内に薬剤を供給する機構を有し、液滴の凝集促進、ｐＨなどの水質調整などを目的とした薬剤を、流路部５４内に供給する。攪拌ユニット４０は、モーター４３に連結された攪拌翼４４が、攪拌ユニット流路部４５内で旋回する機構を有し、攪拌ユニット流路部４５内の乳濁液を攪拌する。配管ユニット２０の構成は実施例１とほぼ同じであり、上述したように、攪拌ユニット４０の下流側に連結される。
【００５４】
乳濁液を非水溶性液と水溶性液に分離する際に薬剤を用いることで、その分離時間を短縮することができ、また、分離が困難な数百ｎｍ径の液滴を凝集することも可能となる。そのため、実施例２にあるように、配管ユニット２０内で、超音波処理を行う前に、薬剤供給ユニット５０により当該乳濁液に薬剤を供給し、その後、攪拌ユニット４０により薬剤が添加された乳濁液を攪拌することで、乳濁液の分離を効率的かつ効果的に行うことができる。
【００５５】
実施例１と同様に、それぞれの機構を有する部位をユニット化することで、各ユニットが故障し、乳濁液処理が停止したとしても、代替ユニットを連結することですぐに生産を再開することができる。
【００５６】
（実施例３）
次に、図１１を用いて、本発明の実施例３における乳濁液の送液方法及びその配管構造について説明する。
【００５７】
（乳濁液送液方法及び乳濁液を送液する配管構造）
図１１は、配管１０により乳濁液を送液する際の、その構成例を示している。配管１０は、送液部と排出部からなる。送液部は複数の配管ユニット２０と、それらの駆動を制御する制御部と、分流ユニット６０で、排出部は排出ユニット３０で構成されている。配管ユニット２０は、乳濁液供給口２１と、乳濁液排出口２２と、超音波振動子２３と、駆動部２４と、流路部２５とを含む構成であり、実施例３において、それぞれの配管ユニット２０は、独立した駆動部２４を有し、それらは電気的に接続されている。排出ユニット３０は、排出液受入口３１と、水溶性液体排出口３２と非水溶性液排出口３３と、間仕切り板３４と、分液部３５とを含む構成である。図１２に分流ユニット６０のＸＺ断面を示す。分流ユニット６０は、分流ユニット乳濁液供給口６１と二つ以上の分流ユニット乳濁液排出口６２と、分流ユニット流路部６３とを含む構成である。
【００５８】
実施例３における配管１０においては、分流ユニット６０によって、送液部が二つに分流され、それぞれの送液部において、その端末にそれぞれ排出部が配置されている。つまり、第一の分流ユニット排出口６１は、第一の送液部を構成する配管ユニット２０の乳濁液供給口２１と接続されており、第二の分流ユニット排出口６１は、第二の送液部を構成する配管ユニット２０の乳濁液供給口２１と接続されている。分流後の、送液部及び排出部の構成は実施例１とほぼ同じである。
【００５９】
実施例３においては、送液部を分留し、並列化することで、送液部を構成する配管ユニット２０が故障した際でも、その修理・交換のために乳濁液処理を止める必要がない。
【００６０】
以上説明したように、各実施例の乳濁液の送液方法及びその配管構造によれば、乳濁液の送液を長時間止める必要がなく、保守が可能であり、また、送液の過程において、乳濁液を非水溶液と水溶液に分離することができる。
【００６１】
また、図示しないが第一の配管ユニット２０の乳濁液排出口に分流ユニット６０を接続し、第一の分流ユニット６０の第一の排出口に第二の配管ユニット２０を、第二の排出口に第三の配管ユニット２０をそれぞれ接続し、第二の配管ユニット２０の排出口と第三の配管ユニットの排出口を第二の分流ユニット６０に接続することができる。
この場合は、第二あるいは第三の配管ユニット２０が分離処理を行うため、いずれかを取り外すことが可能となる。そのため、メンテナンスや保守が容易に行える。また、いずれも乳濁液の分離を行うことで効率を高めることができる。また、第二あるいは第三の配管ユニット２０は鉛直方向に配置、例えば第二の配管ユニット２０が地上より１００ｃｍ、第三の配管ユニットが地上より２０ｃｍの高さに配置することで、第二の配管ユニット２０には油性成分が多い乳濁液が第三の配管ユニット２０には水性成分が多い乳濁液が供給される。そのため、それぞれで超音波振動の強さや周波数を乳濁液の油水の構成比率に応じて調整することでより効率よく分離処理を行うことが実現できる。
【００６２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば本実施例は乳濁液分離などの廃油以外にも浄水用途等の油水を含む液体であれば適用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１０  配管、２０  配管ユニット、２１  乳濁液供給口、２２  乳濁液排出口、２３  超音波振動子、２４  駆動部、２５  流路部、２６  反射板、３０  排出ユニット、３１  排出液受入口、３２  水溶性液体排出口、３３  非水溶性液体排出口、３４  間仕切り板、３５  分液部、４０  撹拌ユニット、４１  攪拌ユニット乳濁液供給口、４２  攪拌ユニット乳濁液排出口、４３  モーター、４４  撹拌翼、４５  攪拌ユニット流路部、５０  薬剤供給ユニット、５１  薬剤供給ユニット乳濁液供給口、５２  薬剤供給ユニット乳濁系排出口、５３  薬剤供給部、５４  薬剤供給ユニット流路部、６０  分流ユニット、６１  分流ユニット乳濁液供給口、６２  分流ユニット乳濁液排出口、６３  分流ユニット流路部
【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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【国際調査報告】
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