(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体中に浮遊する浮遊物質を凝集させて上記気体から分離する分離装置であって、
内部に上記浮遊物質を含む気体を流通させる管貫通孔を有する管部材と、
上記管部材の管長方向少なくとも一部の径方向周囲を取り囲み、この管部材を加振する超音波振動発生源であって、
この管部材のうち、上記超音波振動発生源に取り囲まれる部分の少なくとも一部において、超音波振動を生じさせて、上記管部材から放射される空中超音波で上記管貫通孔内に管内定在波音場を形成する超音波振動発生源と、を備える
分離装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分離装置であって、
パイプ貫通孔を備えるパイプ部材であって、
前記超音波振動発生源の前記管長方向の一方側に、前記管貫通孔に上記パイプ貫通孔を連通させた状態で配置されてなり、
上記超音波振動発生源によりこのパイプ部材において超音波振動を生じ、このパイプ部材から放射される空中超音波で、上記パイプ貫通孔内にパイプ内定在波音場が形成される
パイプ部材を備える
分離装置。
【請求項３】
請求項１に記載の分離装置であって、
前記管部材は、
前記超音波振動発生源よりも、前記管長方向の一方側に突出する一方側突出部であって、
上記超音波振動発生源によりこの一方側突出部において超音波振動を生じ、この一方側突出部における前記管貫通孔内に突出部定在波音場が形成される
一方側突出部、及び、
前記超音波振動発生源よりも、前記管長方向の他方側に突出する他方側突出部であって、
上記超音波振動発生源によりこの他方側突出部において超音波振動を生じ、この他方側突出部における上記管貫通孔内に上記突出部内定在波音場が形成される
他方側突出部、
の少なくともいずれかを有する
分離装置。
【請求項４】
気体中に浮遊する浮遊物質を凝集させて上記気体から分離する分離装置であって、
ボルト締めランジュバン型振動子を備え、
上記ボルト締めランジュバン型振動子のうち、
ボルト部材は、このボルト締めランジュバン型振動子の軸線に沿って自身を貫通するボルト貫通孔を含む円筒状ボルト部材であり、
上記ボルト締めランジュバン型振動子は、
少なくとも上記ボルト貫通孔を含んで、自身を上記軸線に沿って貫通する貫通流通孔であって、上記浮遊物質を含む気体を流通させる貫通流通孔を有する
分離装置。
【請求項５】
請求項４に記載の分離装置であって、
パイプ貫通孔を備えるパイプ部材であって、
前記ボルト締めランジュバン型振動子の一方端に、前記貫通流通孔に上記パイプ貫通孔を連通させた状態で固着してなり、
上記ボルト締めランジュバン型振動子によりこのパイプ部材において超音波振動を生じ、このパイプ部材から放射される空中超音波で、上記パイプ貫通孔内にパイプ内定在波音場が形成される
パイプ部材を備える
分離装置。
【請求項６】
請求項４に記載の分離装置であって、
前記円筒状ボルト部材は、
前記ボルト締めランジュバン型振動子よりも、前記軸線の一方側に突出する一方側突出部であって、
上記ボルト締めランジュバン型振動子によりこの一方側突出部において超音波振動を生じ、この一方側突出部における前記ボルト貫通孔内に突出部内定在波音場が形成される
一方側突出部、及び、
前記ボルト締めランジュバン型振動子よりも、前記軸線の他方側に突出する他方側突出部であって、
上記ボルト締めランジュバン型振動子によりこの他方側突出部において超音波振動を生じ、この他方側突出部における上記ボルト貫通孔内に上記突出部内定在波音場が形成される
他方側突出部、
の少なくともいずれかを有する
分離装置。
【請求項７】
気体中に浮遊する浮遊物質を凝集させて上記気体から分離する分離装置であって、
素子貫通孔を有する複数の環状の圧電素子であって、
自身の素子軸線に互いに同軸に配置された
複数の圧電素子と、
上記圧電素子の間に介在する電極板と、
複数の上記圧電素子よりも上記素子軸線の基端側に位置し、上記素子軸線に沿う第１貫通孔を有する環状の第１環状部材と、
複数の上記圧電素子よりも上記素子軸線の先端側に位置し、上記素子軸線に沿う第２貫通孔を有する環状の第２環状部材と、
上記素子軸線に沿って貫通するボルト貫通孔を有する円筒状の円筒状ボルト部材であって、
上記第１環状部材よりも上記素子軸線の基端側に突出し、上記圧電素子の素子貫通孔内及び上記第１環状部材の第１貫通孔内を通って、少なくとも上記第２環状部材の第２貫通孔内まで延在し、
少なくとも上記第１環状部材よりも上記素子軸線の基端側に突出する突出部に形成された第１ネジ部、及び、
上記第２貫通孔内で上記第２環状部材に締結される第２ネジ部を含む
円筒状ボルト部材と、
上記第１環状部材よりも上記素子軸線の基端側からこの第１環状部材に当接するナット部材であって、
上記第１環状部材と上記第２環状部材とで複数の上記圧電素子を上記素子軸線に沿う方向に圧縮すると共に、上記円筒状ボルト部材の上記第１ネジ部と上記第２ネジ部との間に引張応力を生じさせて、
上記円筒状ボルト部材の上記第１ネジ部に締結されてなるナット部材と、を備える
分離装置。
【請求項８】
超音波振動により被処理液を霧化して、前記浮遊物質である霧状の液滴を放出する超音波霧化手段と、
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の分離装置と、を備える
液体分溜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体中に浮遊する霧状の液滴、煙などの浮遊物質を凝集させて気体から分離する分離装置、及びこれを用いて被処理液中の成分を分溜する液体分溜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気中に浮遊する霧状の液滴や煙を凝集させて、気体から分離する分離装置としては、霧状の液滴や煙を含む気体を冷却するもの、金属繊維からなるフィルタ（ワイヤデミスタ）を透過させるもの（例えば、特許文献１参照）、静電捕集方式などを用いた電気集塵によるもの（例えば、特許文献２参照）、旋回気流を用いたサイクロン方式などの手法が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−６６８１８
【特許文献２】特開平１０−３８２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらの方法による浮遊物質の捕集効率は、必ずしも十分とは言えず、浮遊物質を適切に回収できなかった。また、装置が大がかりになりがちであった。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、コンパクトでありながら、効率よく浮遊物質を気体から分離することができる分離装置、及びこれを用いた、コンパクトで被処理液に含まれている成分を効率よく分溜することができる液体分溜装置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】
【０００５】
その解決手段は、気体中に浮遊する浮遊物質を凝集させて上記気体から分離する分離装置であって、内部に上記浮遊物質を含む気体を流通させる管貫通孔を有する管部材と、上記管部材の管長方向少なくとも一部の径方向周囲を取り囲み、この管部材を加振する超音波振動発生源であって、この管部材のうち、上記超音波振動発生源に取り囲まれる部分の少なくとも一部において、超音波振動を生じさせて、上記管部材から放射される空中超音波で上記管貫通孔内に管内定在波音場を形成する超音波振動発生源と、を備える分離装置である。
【０００６】
本発明の分離装置は、管部材と超音波振動発生源とを有しており、超音波振動発生源は、管部材の管長方向少なくとも一部の径方向周囲を取り囲み、管部材を加振し、超音波振動発生源で取り囲まれる部分の少なくとも一部において、超音波振動を生じさせて、管貫通孔内に、管内定在波音場を形成する。
これにより、管貫通孔内に導入された霧状の液滴や煙等の浮遊物質は、その定在波音場の節部に集まると共に、浮遊物質同士が衝突して一体化し、次第に大きな粒子となる。すると、空中に浮遊していることができず、重力に従って落下し、菅部材の内周面に付着したり、別途設けた捕集容器へ落下する。
空中超音波は、気中での進行と共に急激に減衰するが、本発明の分離装置では、側壁部を超音波振動させ、この側壁部から空中超音波を放射させることにより、この側壁部の内側の内部流通空間において、側壁部のすぐ近くの気体中に浮遊する浮遊物質に空中超音波を照射し振動させることができるから、効率よく浮遊物質を凝集させることができる。
【０００７】
かくして、本発明の分離装置では、気体と浮遊物質とを効率よく分離することができる。
しかも本発明の分離装置は、管部材の管長方向少なくとも一部の径方向周囲を、取り囲むように超音波振動発生源を配置している。従って、コンパクトな分離装置となる。
【０００８】
なお、本発明の分離装置は、コンパクトであるから、既存の管の一部を、本発明の分離装置に取り替えることで、管内を流れる浮遊物質を分離するなどの利用も図ることができることができる。
【０００９】
本発明の分離装置は、気体中から浮遊物質を回収し、有用な液体その他の物質を得たい場合、即ち液体回収装置や物質回収装置として用いるほか、気体中から浮遊物質を除去し、浮遊物質のない気体を得たい場合、即ち、浮遊物質除去装置としても用いることができる。
【００１０】
浮遊物質としては、気体中に浮遊し、互いに衝突することにより一体化して大きくなることができる粒子状の物質が挙げられ、例えば、霧状の水滴、油滴などの液滴や、たばこの煙、排気ガス等に含まれるαパーティクルなどが挙げられる。さらに、霧状の液滴としては、この液滴を液体として回収すること、あるいは気体から除去することが望まれる液滴であればいずれのものでも良く、例えば、水、アルコール、水とアルコールの混合液、金属イオン等を含んだ水、有機溶剤、油などの液体の液滴が挙げられる。
【００１１】
また、超音波振動発生源としては、管部材の径方向周囲を取り囲む形態で超音波振動を発生させるもので有ればいずれのものでも良く、圧電素子、磁歪素子などを用いた筒状の超音波振動子が挙げられる。特に、強力な超音波振動を生じさせるため、筒状のボルト部材を用いたボルト締め型ランジュバン型超音波振動子を用いると良い。なお、筒状のボルト部材を本発明における管部材として兼用することもできる。
【００１２】
また、管部材としては、使用する気体あるいは浮遊物質、加工の容易性、超音波振動の減衰の生じにくさ等を考慮して材質等を選定すればよいが、例えば、音響インピーダンスの高い、ステンレスなどの金属やアルミナ等のセラミックを用いるのが好ましい。
また管部材としては、まっすぐな直管を用いることができるほか、管部材の径方向周囲を取り囲む形態で超音波振発生源を配置できれば良く、曲がっていたり、さらには螺旋状であっても良い。
管部材の管貫通孔内に形成される管内定在波音場としては、管貫通孔内において、空中超音波の振動の大きな部分（腹部に相当）と小さな部分（節部に相当）とが形成されていれば良く、振動の小さな部分でも超音波振動の振幅が完全に無くなるとは限らない。一般に、振動の小さな部分（節部）に浮遊物質が集まりこの部分で凝集が起こりやすい。
浮遊物質が霧状の液滴である場合には、管部材の内周面などに液滴が付着し液体化した後に、この液体を液流路を通じて回収すれば効率よく回収できる。例えば、管部材を水平よりも傾けるあるいは鉛直線に平行にして、液体を管部材の内周面に沿って移動させる手法が挙げられる。
【００１３】
さらに、上記の分離装置であって、パイプ貫通孔を備えるパイプ部材であって、前記超音波振動発生源の前記管長方向の一方側に、前記管貫通孔に上記パイプ貫通孔を連通させた状態で配置されてなり、上記超音波振動発生源によりこのパイプ部材において超音波振動を生じ、このパイプ部材から放射される空中超音波で、上記パイプ貫通孔内にパイプ内定在波音場が形成されるパイプ部材を備える分離装置とすると良い。
【００１４】
本発明の分離装置では、管部材、超音波振動発生源のほか、パイプ部材を備え、このパイプ部材においても、超音波振動発生源により超音波振動を生じて、パイプ貫通孔内にパイプ内定在波音場が形成される。従って、管部材内のみならず、パイプ部材内においても気体と浮遊物質とを分離することができるから、さらに効率よく浮遊物質を気体から分離することができる。
【００１５】
また、パイプ部材も、使用する気体あるいは浮遊物質、加工の容易性、超音波振動の減衰の生じにくさ等を考慮して材質等を選定すればよいが、例えば、音響インピーダンスの高い、ステンレスなどの金属やアルミナ等のセラミックを用いるのが好ましい。
パイプ部材のパイプ貫通孔内に形成されるパイプ内定在波音場も、管内定在波音場と同様、パイプ貫通孔内において、空中超音波の振動の大きな部分（腹部に相当）と小さな部分（節部に相当）とが形成されていれば良く、振動の小さな部分でも超音波振動の振幅が完全に無くなるとは限らない。
浮遊物質が霧状の液滴である場合には、パイプ部材の内周面を水平に対して傾けておき、内周面に付着した液体をこの内周面に沿って移動させるとよい。
【００１６】
さらに、請求項２に記載の分離装置であって、前記パイプ部材は、径方向寸法に対して、管長方向寸法が長い形態を有する分離装置とすると良い。
【００１７】
本発明の分離装置では、パイプ部材を径に比して管長が長いパイプの形態としている。このため、パイプ部材からパイプ貫通孔内に放射され、減衰しやすい空中超音波の強度も、パイプの径方向寸法が小さければ減衰はあまり大きくならない。また、管長方向の長い距離に亘って、霧状の液滴などの浮遊物質をパイプ部材内のパイプ内定在波音場に通すことができる。このため、より多くの浮遊物質を凝集させて効率よく気体と分離させることができる。
【００１８】
あるいは、請求項１に記載の分離装置であって、前記管部材は、前記超音波振動発生源よりも、前記管長方向の一方側に突出する一方側突出部であって、上記超音波振動発生源によりこの一方側突出部において超音波振動を生じ、この一方側突出部における前記管貫通孔内に突出部定在波音場が形成される一方側突出部、及び、前記超音波振動発生源よりも、前記管長方向の他方側に突出する他方側突出部であって、上記超音波振動発生源によりこの他方側突出部において超音波振動を生じ、この他方側突出部における上記管貫通孔内に上記突出部内定在波音場が形成される他方側突出部、の少なくともいずれかを有する分離装置とすると良い。
【００１９】
本発明の分離装置では、管部材は、突出部内定在波音場が形成される一方側突出部、及び他方側突出部の少なくともいずれかを有している。つまり、管部材は、管貫通孔内に管内定在波音場を形成するほか、一方側突出部及び他方側突出部の少なくともいずれかにおいて、突出部内定在波音場が形成されている。このため、管内定在波音場のみならず、突出部内定在波音場においても、気体と浮遊物質とを分離することができるから、さらに効率よく浮遊物質を気体から分離することができる。
しかも、本発明の分離装置では、管部材が一方側突出部、及び他方側突出部の少なくともいずれかを有する構成としているので、別途パイプ部材を用意したりこれを取り付ける必要もなく、取り扱いが容易である。
【００２０】
なお、管部材の一方側突出部における管貫通孔内、及び、他方側突出部における管貫通孔内パイに形成される突出部内定在波音場も、管内定在波音場と同様、空中超音波の振動の大きな部分（腹部に相当）と小さな部分（節部に相当）とが形成されていれば良く、振動の小さな部分でも超音波振動の振幅が完全に無くなるとは限らない。
【００２１】
さらに他の解決手段は、気体中に浮遊する浮遊物質を凝集させて上記気体から分離する分離装置であって、ボルト締めランジュバン型振動子を備え、上記ボルト締めランジュバン型振動子のうち、ボルト部材は、このボルト締めランジュバン型振動子の軸線に沿って自身を貫通するボルト貫通孔を含む円筒状ボルト部材であり、上記ボルト締めランジュバン型振動子は、少なくとも上記ボルト貫通孔を含んで、自身を上記軸線に沿って貫通する貫通流通孔であって、上記浮遊物質を含む気体を流通させる貫通流通孔を有する分離装置である。
【００２２】
本発明の分離装置は、ボルトが円筒状ボルト部材であるボルト締めランジュバン型振動子を備える。ボルト締めランジュバン型振動子を所定の周波数で駆動すると、その軸線方向（円筒型ボルト部材の管長方向）に伸縮する振動が生じる。
ところで、一般に、ボルト締めランジュバン型振動子は、圧電素子，磁歪素子など振動を生じる円環状の素子を、２つの部材で挟み、これらに挿通したボルト部材あるいはボルト部材とナット部材とで互いに締結して、２つの部材で素子を圧縮した構成を有している。従って、ボルト部材は、直接あるいはナット部材を介して素子を挟む２つの部材に係合しており、このボルト部材には、引張応力が掛かっている。
【００２３】
従って、ボルト締めランジュバン型振動子が軸線方向に伸縮すると、このボルト締めランジュバン型振動子内では、円筒状ボルト部材が伸縮する。それに伴って、円筒状ボルトの内壁面は、軸線に直交する径方向に、その径が拡径及び縮径する呼吸振動を生じる。この呼吸振動によって、円筒状ボルト内のボルト貫通孔において、その内壁面から軸線に向かって、空中超音波が放射され、軸線に向かって超音波が集中する形態となる。
従って、貫通流通孔うち、少なくともボルト貫通孔内の内部空間にボルト内定在波音場が形成される。このため、この貫通流通孔内に霧状の液滴などの浮遊物質を導入すると、浮遊物質は、そのボルト内定在波音場の節部に集まると共に、浮遊物質同士が衝突して一体化し、次第に大きな粒子となる。すると、空中に浮遊していることができず、重力に従って落下し、ボルト貫通孔の内周面等に付着する。かくして、浮遊物質を気体から分離することができる。
また、ボルト締めランジュバン型振動子の円筒状ボルト部材のボルト貫通孔を、貫通流通孔に含めているので、コンパクトな分離装置となる。しかも強力なボルト内定在波音場をボルト貫通孔内に形成することができるので、高い効率で浮遊物質を回収できる。
【００２４】
なお、ボルト締めランジュバン型超音波振動子の軸線を水平から傾けておく、あるいは鉛直に保持しておくなどにより、適宜の液体の流路や浮遊物質の排出路を構成しておけば、浮遊物質を効率的に回収することができる。
【００２５】
さらに、請求項４に記載の分離装置であって、パイプ貫通孔を備えるパイプ部材であって、前記ボルト締めランジュバン型振動子の一方端に、前記貫通流通孔に上記パイプ貫通孔を連通させた状態で固着してなり、上記ボルト締めランジュバン型振動子によりこのパイプ部材において超音波振動を生じ、このパイプ部材から放射される空中超音波で、上記パイプ貫通孔内にパイプ内定在波音場が形成されるパイプ部材を備える分離装置とすると良い。
【００２６】
本発明の分離装置では、ボルト締めランジュバン型振動子を備えるほか、この一方端にパイプ貫通孔を備えるパイプ部材固着を固着してなる。このパイプ部材においても、ボルト締めランジュバン型振動子による超音波振動を生じて、パイプ貫通孔内にパイプ内定在波音場が形成される。従って、円筒状ボルト部材のボルト貫通孔内のみならず、パイプ部材内においても気体と浮遊物質とを分離することができるから、さらに効率よく浮遊物質を気体から分離することができる。
【００２７】
なお、パイプ部材は、径方向寸法に対して、管長方向寸法が長い形態を有するのが好ましい。
パイプ部材を径に比して管長が長い管の形態とすると、パイプ部材からパイプ貫通孔内に放射され、減衰しやすい空中超音波の強度も、パイプの径方向寸法が小さければ減衰はあまり大きくならない。また、管長方向の長い距離に亘って、霧状の液滴などの浮遊物質をパイプ部材内のパイプ内定在波音場に通すことができる。このため、より多くの浮遊物質を凝集させて効率よく気体と分離させることができる。
【００２８】
あるいは、請求項４に記載の分離装置であって、前記円筒状ボルト部材は、前記ボルト締めランジュバン型振動子よりも、前記軸線の一方側に突出する一方側突出部であって、上記ボルト締めランジュバン型振動子によりこの一方側突出部において超音波振動を生じ、この一方側突出部における前記ボルト貫通孔内に突出部内定在波音場が形成される一方側突出部、及び、前記ボルト締めランジュバン型振動子よりも、前記軸線の他方側に突出する他方側突出部であって、上記ボルト締めランジュバン型振動子によりこの他方側突出部において超音波振動を生じ、この他方側突出部における上記ボルト貫通孔内に上記突出部内定在波音場が形成される他方側突出部、の少なくともいずれかを有する分離装置とすると良い。
【００２９】
本発明の分離装置では、ボルト締めランジュバン型振動子の円筒状ボルト部材は、自身即ち、この円筒状ボルト部材を除くボルト締めランジュバン型振動子よりも、軸線の一方側に突出する一方側突出部、及び、円筒状ボルト部材を除くボルト締めランジュバン型振動子よりも、軸線の他方側に突出する他方側突出部の少なくともいずれかを有している。しかも、一方側突出部及び他方側突出部におけるボルト貫通孔内には、突出部定在波音場が形成される。
このように、ボルト締めランジュバン型振動子内における円筒状ボルト部材の伸縮に伴う呼吸振動のみならず、一方側突出部及び他方側突出部の少なくともいずれかにおいて、それらのボルト貫通孔内に突出部内定在波音場が形成されるので、この部分でも気体から浮遊物質を分離できる。従って、コンパクトで、さらに高い効率で浮遊物質を回収できる。
【００３０】
さらに他の解決手段は、気体中に浮遊する浮遊物質を凝集させて上記気体から分離する分離装置であって、素子貫通孔を有する複数の環状の圧電素子であって、自身の素子軸線に互いに同軸に配置された複数の圧電素子と、上記圧電素子の間に介在する電極板と、複数の上記圧電素子よりも上記素子軸線の基端側に位置し、上記素子軸線に沿う第１貫通孔を有する環状の第１環状部材と、複数の上記圧電素子よりも上記素子軸線の先端側に位置し、上記素子軸線に沿う第２貫通孔を有する環状の第２環状部材と、上記素子軸線に沿って貫通するボルト貫通孔を有する円筒状の円筒状ボルト部材であって、上記第１環状部材よりも上記素子軸線の基端側に突出し、上記圧電素子の素子貫通孔内及び上記第１環状部材の第１貫通孔内を通って、少なくとも上記第２環状部材の第２貫通孔内まで延在し、少なくとも上記第１環状部材よりも上記素子軸線の基端側に突出する突出部に形成された第１ネジ部、及び、上記第２貫通孔内で上記第２環状部材に締結される第２ネジ部を含む  円筒状ボルト部材と、上記第１環状部材よりも上記素子軸線の基端側からこの第１環状部材に当接するナット部材であって、上記第１環状部材と上記第２環状部材とで複数の上記圧電素子を上記素子軸線に沿う方向に圧縮すると共に、上記円筒状ボルト部材の上記第１ネジ部と上記第２ネジ部との間に引張応力を生じさせて、上記円筒状ボルト部材の上記第１ネジ部に締結されてなるナット部材と、を備える分離装置である。
【００３１】
本発明の分離装置では、圧電素子、第１環状部材、第２環状部材のほか、円筒状ボルト部材にも素子軸線の方向に沿う貫通孔が空けられている。
また、圧電素子に所定周波数の駆動電圧を印加すると、圧電素子に発生する軸線方向の振動により、第１環状部材、第２環状部材、及び円筒状ボルト部材に超音波振動を生じる。この際、円筒状ボルト部材は、伸縮変形をすると共に、その軸線に直交する径方向にも、そのボルト貫通孔の径が拡縮する呼吸振動状の超音波振動が生じる。この円筒状ボルト部材に励起されたこの超音波振動によって、ボルト貫通孔壁から内側（軸線）に向かって放射される空中超音波でボルト貫通孔内にボルト内定在波音場が形成される。
そこで、このボルト貫通孔内に霧状の液滴等の浮遊物質を含む気体を導入すれば、浮遊物質は、そのボルト内定在波音場の節部に集まると共に、浮遊物質同士が衝突して一体化し、次第に大きな粒子となる。すると、空中に浮遊していることができず、重力に従って落下し、円筒状ボルト部材の内周面等に付着する。かくして、浮遊物質を気体から分離することができる。
また、円筒状ボルト部材の径方向周囲に圧電素子等が配置される構成でるので、コンパクトな分離装置となる。しかも強力なボルト内定在波音場をボルト貫通孔内に形成することができるので、高い効率で浮遊物質を回収できる。
【００３２】
なお、円筒状ボルト部材が水平から傾いた状態、あるいは鉛直となる状態にして、適宜の液体の流路や浮遊物質の排出路を構成しておけば、浮遊物質を効率的に回収することができる。
【００３３】
さらに、請求項７に記載の分離装置であって、パイプ貫通孔を備えるパイプ部材であって、前記第２環状部材の前記先端側に、前記第２貫通孔に上記パイプ貫通孔を連通させた状態で固着してなり、前記圧電素子の駆動によって生じさせる超音波振動により、このパイプ部材において超音波振動を生じ、このパイプ部材から放射される空中超音波で、上記パイプ貫通孔内に前記定在波音場が形成されるパイプ部材を備える分離装置とするのが好ましい。
【００３４】
この分離装置では、第２環状部材の先端側にパイプ貫通孔を備えるパイプ部材固着を固着してなる。また、このパイプ部材においても、超音波振動によりパイプ貫通孔内にパイプ内定在波音場が形成される。従って、円筒状ボルト部材のボルト貫通孔内のみならず、パイプ部材内においても気体と浮遊物質とを分離することができるから、さらに効率よく浮遊物質を気体から分離することができる。
【００３５】
なお、パイプ部材は、径方向寸法に対して、管長方向寸法が長い形態を有するのが好ましい。
パイプ部材を径に比して管長が長い管の形態とすると、パイプ部材からパイプ貫通孔内に放射され、減衰しやすい空中超音波の強度も、パイプの径方向寸法が小さければ減衰はあまり大きくならない。また、管長方向の長い距離に亘って、霧状の液滴などの浮遊物質をパイプ部材内のパイプ内定在波音場に通すことができる。このため、より多くの浮遊物質を凝集させて効率よく気体と分離させることができる。
【００３６】
あるいは、請求項７に記載の分離装置であって、前記円筒状ボルト部材は、前記第１環状部材よりも、前記素子軸線の基端側に突出する基端側突出部であって、前記圧電素子の駆動によりこの基端側突出部において超音波振動を生じ、この基端側突出部における前記ボルト貫通孔内に前記定在波音場が形成される基端側突出部、及び、前記第２環状部材よりも、前記素子軸線の先端側に突出する先端側突出部であって、上記圧電素子の駆動によりこの先端側突出部において超音波振動を生じ、この先端側突出部における上記ボルト貫通孔内に上記定在波音場が形成される先端側突出部、の少なくともいずれかを有する分離装置とするのが好ましい。
【００３７】
この分離装置では、円筒状ボルト部材は、第１環状部材よりも基端側に突出する基端側突出部、及び、第２環状部材よりも先端側に突出する先端側突出部、の少なくともいずれかを有している。しかも、基端側突出部及び先端側突出部におけるボルト貫通孔内には、突出部定在波音場が形成される。
このように、この分離装置では、円筒状ボルト部材の伸縮に伴う呼吸振動のみならず、基端側突出部及び先端側突出部の少なくともいずれかにおいて、それらのボルト貫通孔内に突出部内定在波音場が形成されるので、この部分でも気体から浮遊物質を分離できる。従って、コンパクトで、さらに高い効率で浮遊物質を回収できる。
【００３８】
さらに他の解決手段は、超音波振動により被処理液を霧化して、前記浮遊物質である霧状の液滴を放出する超音波霧化手段と、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の分離装置と、を備える液体分溜装置である。
【００３９】
本発明の液体分溜装置では、被処理液を超音波振動により霧化し、霧状の液滴を放出する。一般に、超音波振動によって、被処理液を霧化すると、例えば水とアルコールの混液など被処理液中に含まれる比較的比重の軽い成分（アルコール）と比較的比重の思い成分（水）のうち、比較的比重の軽い成分が相対的に小さな液滴（ミスト）となって飛散すること、あるいは、液滴として飛散しやすい成分と飛散しにくい成分があること判ってきている。
従って、超音波霧化手段によって生成した霧状の液滴（浮遊物質）を適宜回収して液体を得れば、分離装置から所望の成分の濃度が被処理液よりも相対的に高くなった液体が、あるいは、超音波霧化装置に、当初の被処理液よりも所望の成分の濃度が高くされた被処理液が得られる。
【００４０】
なお、このようにして分溜できる物質としては、成分の比重差などにより、超音波振動による霧化で、液滴（ミスト）中の成分比が被処理液水における成分比と異なる性質を有するもので有れば良い。
例えば、水とエチルアルコールの混液（酒、もろみ、発酵液など）を霧化することで、分離装置からアルコール濃度を高めた水とアルコールの混液を得ることができる。また、有機溶媒を含む廃水を霧化することで、分離装置から有機溶媒の濃度を高めた混液を得ることができる。また、柑橘類などの香り成分を溶かし込んだアルコールを霧化することで、分離装置でアルコールを回収すると共に、超音波霧化装置から香り成分の濃度が濃縮されたアルコールを得ることができる。また、醤油など香り成分やアミノ酸などを含む水溶液を霧化することで、超音波霧化手段と分離装置からは、それぞれ異なる成分が濃縮された水溶液が得られる。あるいは重い金属イオンと軽い金属イオンを含んだ水溶液を霧化することで、超音波霧化手段からは、重い金属イオンが濃縮された水溶液を、分離装置からは、軽い金属イオンが濃縮された水溶液を得ることができる。
【００４１】
なお、上述の液体分溜装置において、前記分離装置の前記排出口から排出された気体を、前記超音波霧化手段に戻してなる液体分溜装置とするのが好ましい。
この液体分溜装置では、液体分溜装置全体における気体の流れが閉回路となっていることで、気体に含まれている水蒸気や各成分の蒸気、回収しきれなかったミストなどが外気へ放出されるのを防止でき、より適切に被処理液から所望の成分を分離することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明にかかる分離装置及びこれを用いた液体分溜装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００４３】
実施例にかかる液体分溜装置及び分離装置について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施例にかかる液体分溜装置１００全体の構成を示す説明図である。図２は、本実施例にかかる分離装置１２０の概略構成を示す説明図である。図３は、本実施例にかかる分離装置１２０の構造を示す説明図である。
【００４４】
まず、本実施例の液体分溜装置１００について説明する。本実施例の液体分溜装置１００は、被処理液ＬＱ１を分溜処理して、処理済み被処理液ＬＱ２と、液化回収液ＬＱ３とを得る装置である。例えば、水とエチルアルコールの混液（酒やもろみなど）を被処理液ＬＱ１とした場合、相対的にエチルアルコール濃度が低い処理済み被処理液ＬＱ２と、相対的にエチルアルコール濃度が高い液化回収液ＬＱ３とに分溜する。
【００４５】
液体分溜装置１００は、図１に示すように、主に、超音波霧化装置１０と、分離装置１２０とからなる。超音波霧化装置１０は、被処理液容器１１とこの底部に設置された霧化用超音波振動子１２とこれを駆動する霧化駆動回路１３と被処理液容器１１内のミストＭＩを圧送する圧送ファン１４とを備える。
この超音波霧化装置１０では、被処理液容器１１の被処理液投入口１１ａから投入された被処理液ＬＱ１に、被処理液容器１１の底部に設置された霧化用超音波振動子１２からの超音波振動を加える。すると被処理液ＬＱ１は超音波が照射された部分が噴水状に盛り上がり、その先端部が超音波によって細分化されて霧状の液滴であるミストＭＩが形成される。圧送ファン１４で生じさせた気流により、このミストＭＩを、空気と共にミスト排出口１１ｂから排出する。なお、被処理液容器１１には、処理済み被処理液ＬＱ２を排出する液排出口１１ｃも備えている。
【００４６】
ミストＭＩは、次述する分離装置１２０に送られ、ここで液化されて液化回収液ＬＱ３として回収される。
ただし、必要に応じて、図１に破線で示すように、分離装置１２０の前に、前処理装置ＷＤを配置する場合がある。例えば、水とエチルアルコールの混液を分溜する場合において、超音波霧化装置１０でミストＭＩを発生させた場合、一般的に、比重の軽いエチルアルコールは、相対的に粒子径の小さな（例えば、φ０．３μｍ程度の）ミストとなり易い。一方、比重の重い水は粒子径の大きな（例えば、φ３μｍ程度の）ミストあるいは液滴になりやすい。そこで、前処理装置ＷＤにおいて、大きな粒子径のミストや液滴を除去するのが好ましい。例えば前処理装置ＷＤとして、具体的には、入口と出口との間に大きな空間を設け、気中での大きな粒子の沈降を利用して軽い（径の小さな）粒子を選別する粒子選別室や、金属メッシュや多数の金属繊維内を通すワイヤデミスタなどを設けることができる。これらによって除去回収された液体は、廃棄するあるいは被処理液容器１１に戻せば良い。また、必要に応じて、分離装置１２０に送られる前に、前処理装置ＷＤとして、上述の大きなミストを除去する装置を用いることなく、あるいはこれらと共に、空気及びミストＭＩを冷却し、分離装置１２０における凝集を助けるための冷却器を設けることもできる。
【００４７】
分離装置１２０は、気体（本実施例では空気）中に浮遊するミストＭＩを捕集し液体化して、ミストＭＩと気体（空気）とを分離する。本実施例の分離装置１２０は、図２、図３に示すように、ボルト締めランジュバン型振動子（以下単に、振動子ともいう）１４０と、その先端（図３（ａ）中、右側）に固着されたパイプ部材１３０とを備え、導入口１２０Ｎ及び排出口１２０Ｔを有し、振動子１４０及びパイプ部材１３０の内部を貫通する通気貫通孔１２０Ｉを有する。
【００４８】
このうち、振動子１４０は、ボルトとして、円筒状ボルト部材１４７を用いる点を除き、公知のボルト締めランジュバン型超音波振動子の構造を有している。具体的には、複数枚（本例では４枚）の厚み方向に分極された円環状の圧電素子１４２とこれらの間に挟まれた電極板１４３とを、これらの内側に挿通された円筒状ボルト部材１４７及びナット１４６により、ステンレスなどの金属材からなる前面板１４４及び裏打ち板１４５で挟持してなる。
【００４９】
具体的には、振動子１４０において、前面板１４４の前面板貫通孔１４４Ｈに形成したボルト締結ネジ部１４４ＳＣ１と円筒状ボルト部材１４７の先端部分に形成した第２ネジ部１４７ＳＣ２とが締結されている。また、４枚の圧電素子１４２及び電極板１４３が、圧電素子１４２の素子軸線１４２ＡＸが軸線１４０ＡＸに一致するように積層され、これらが前面板１４４と裏打ち板１４５とで挟持され、それらの内部に、円筒状ボルト部材１４７が挿通されている。さらに、円筒状ボルト部材１４７のうち、基端側に設けられ、裏打ち板１４５よりも基端側（図３中、左側）に突出している第１ネジ部１４７ＳＣ１と、ナット１４６のネジ部１４６ＳＣとを螺合され、圧電素子１４２に軸線１４０ＡＸ方向の圧縮応力が掛かるように、円筒状ボルト部材１４７とナット１４６とが締結されてなる。なお、円筒状ボルト部材１４７のうち、第１ネジ部１４７ＳＣ１と第２ネジ部１４７ＳＣ２との間の中間部１４７Ｍには、軸線１４０ＡＸ方向に引張応力が掛かっている。
【００５０】
この円筒状ボルト部材１４７は、内部にボルト貫通孔１４７Ｉを有する。また、前面板１４４には、前面板貫通孔１４４Ｈが形成されている。従って、振動子１４０は、基端側に導入口１４０Ｎ、先端側に排出口１４０Ｔを有し、その軸線１４０ＡＸに沿って、振動子貫通孔１４０Ｉを有する構造となっている。なお、図２に示すように、導入口１４０Ｎは、分離装置１２０の導入口１２０Ｎにもなっている。
【００５１】
また、振動子１４０の先端側（図３（ａ）中、右側）、即ち、前面板１４４の先端側には、ステンレス材からなるパイプ部材１３０が締結、固着されている。このパイプ部材１３０は、軸線１４０ＡＸと同軸に配置され、内部を貫通するパイプ貫通孔１３０Ｉを有し、先端側（図３中、右側）を排出口１３０Ｔとし、基端側を導入口１３０Ｎとした筒状の部材である。従って、パイプ貫通孔１３０Ｉは、前面板１４４の前面板貫通孔１４４Ｈに、従って、振動子１４０の振動子貫通孔１４０Ｉに、また、円筒状ボルト部材１４７のボルト貫通孔１４７Ｉに連通した状態とされている。なお、図２に示すように、排出口１３０Ｔは、分離装置１２０の排出口１２０Ｔにもなっている。
【００５２】
このパイプ部材１３０は、直棒円管形状のパイプ部１３１と、このパイプ部１３１の基端側（図３（ａ）中、左側）に位置し、パイプ部１３１より径大で、前面板１４４に当接する径大当接部１３２と、前面板１４４の前面板貫通孔１４４Ｈの先端部に形成されたパイプ部材締結ネジ部１４４ＳＣ２に螺合して、パイプ部材１３０を前面板１４４に締結する締結ネジ部１３３ＳＣとを有する。
【００５３】
振動子１４０は、駆動回路ＰＷ（図２参照）を用いて適宜の周波数で駆動することにより、その軸線１４０ＡＸ方向に伸縮する超音波振動を生じさせることができる。この際、円筒状ボルト部材１４７も伸縮させられるが、それに伴って、この円筒状ボルト部材１４７（さらに詳細には、その中間部１４７Ｍ）において、その内周面１４７Ｓが、軸線１４０ＡＸに直交する径方向（図３（ａ）中、上下方向）に、その内径が拡径および縮径する呼吸振動ＣＵ（図３（ｂ）参照）を生じる。このため、この内周面１４７Ｓからボルト貫通孔１４７Ｉ内の軸線１４０ＡＸに向かって、空中超音波ＡＵ１が放射される。すると、ボルト貫通孔１４７Ｉ内には、この空中超音波ＡＵ１によるボルト内定在波音場ＳＳ１が形成される。
【００５４】
このボルト内定在波音場ＳＳ１は、円筒状ボルト部材１４７のボルト貫通孔１４７Ｉ内に、空中超音波ＡＵ１の振幅の大きな場所（腹部）と、相対的に振幅の小さな場所（節部）とを含んでいる。このボルト内定在波音場ＳＳ１は、軸線１４０ＡＸを中心とする呼吸振動ＣＵによって、図３（ｂ）に破線で示すように、節部や腹部が同心円（同心円筒）上に並ぶ音場となる。
特に、本実施例では、円筒状ボルト１４７は、円管状であるので、軸線１４０ＡＸに向かって空中超音波ＡＵ１を集中させることができるから、軸線１４０ＡＸ近傍に強力なボルト内定在波音場ＳＳ１を形成できる。
【００５５】
さらに、振動子１４０は、前面板１４４を通じて、パイプ部材１３０を加振する。このため、このパイプ部材１３０のうちパイプ部１３１にも、超音波振動が生じる。具体的には、図３（ｂ）に示す、円筒状ボルト部材１４７と同様の呼吸振動ＣＵ、あるいは、図３（ｃ）に一点鎖線及び破線で示すように、パイプ部１３１をなす壁部が周方向に屈曲するような管定在波振動ＢＵを生じる。いずれにしても、このパイプ部１３１に生じた呼吸振動ＣＵまたは管定在波振動ＢＵにより、パイプ部１３１の内周面１３１Ｓから、軸線１４０ＡＸに向けて進行する空中超音波ＡＵ２が放射され、パイプ貫通孔１３０Ｉには、この空中超音波ＡＵ２によるパイプ内定在波音場ＳＳ２が形成される。
本実施例では、パイプ部１３１は、円管状であるので、軸線１４０ＡＸに向かって空中超音波ＡＵ２を集中させることができるから、軸線１４０ＡＸ近傍に強力なパイプ内定在波音場ＳＳ２を形成できる。
【００５６】
そこで、図２に示すように、分離装置１２０の通気貫通孔１２０Ｉ（具体的には、振動子貫通孔１４０Ｉおよびパイプ貫通孔１３０Ｉ）内に、導入口１２０Ｎ（導入口１４０Ｎ）からミストＭＩを含む空気を、ミスト通路１２１のミストノズル１２２を用いて吹き込む。すると、ミストＭＩは、ボルト内定在波音場ＳＳ１およびパイプ内定在波音場ＳＳ２により振動させられ、超音波浮遊の原理に従って節部に集められると共に、ミストＭＩ同士が衝突して互いに一体化し、ミストＭＩの粒子径が大きくなる。すると、重力に逆らって空中を浮遊することができなくなり、落下して円筒状ボルト部材１４７の内周面１４７Ｓやパイプ部材１３０の内周面１３０Ｓに付着することとなる。
かくして、この分離装置１２０の軸線１４０ＡＸを水平より傾けておけば、導入口１２０Ｎまたは排出口１２０Ｔから、回収容器１２４にミストＭＩを液化して得た液化回収液ＬＱ３を溜めることができる。
【００５７】
また、本実施例の分離装置１２０では、図３（ａ）を参照すれば容易に理解できるように、直管状で、ボルト貫通孔１４７Ｉの直径Ｄに比してその軸線１４０ＡＸ方向の長さＬＢが長い円筒状ボルト部材１４７を使用した。一般に、空気中では、円筒状ボルト部材１４７の内周面１４７Ｓから放射される空中超音波はその進行と共に急激に減衰する。しかし、本実施例では、その軸線１４０ＡＸ方向の長さＬＢに比して細径のボルト貫通孔１４７Ｉが形成されているため、空中超音波ＡＵ１のボルト貫通孔１４７Ｉ内での減衰は少なく、内周面１４７Ｓのすぐ近くを通るミストＭＩに空中超音波ＡＵ１を照射することができるから、ミストＭＩが大きく振動させられる。このため、ミストＭＩを効率よく凝集させ、液化して回収することができる。
しかも、ボルト貫通孔１４７Ｉは、直径Ｄに比して長さＬＢが大きいから、軸線１４０ＡＸ方向の長い距離に亘って、繰り返しミストＭＩに空中超音波ＡＵを照射することができるから、さらに確実にミストＭＩを回収することができる。
【００５８】
これは、パイプ部材１３０についても同様である。即ち、図３（ａ）を参照すれば容易に理解できるように、パイプ部材１３０のパイプ部１３１は、直管状で、パイプ貫通孔１３０Ｉの直径ＤＰに比して軸線１４０ＡＸ方向の長さＬＰが長い。このため、内周面１３０１Ｓから放射される空中超音波ＡＵ２のボルト貫通孔１４７Ｉ内での減衰は少なく、内周面１３１Ｓのすぐ近くを通るミストＭＩに空中超音波ＡＵ２を照射することができるから、ミストＭＩが大きく振動させられる。このため、ミストＭＩを効率よく凝集させ、液化して回収することができる。
しかも、パイプ貫通孔１３０Ｉは、直径ＤＰに比して長さＬＰが大きいから、軸線１４０ＡＸ方向の長い距離に亘って、繰り返しミストＭＩに空中超音波ＡＵ２を照射することができるから、さらに確実にミストＭＩを回収することができる。
【００５９】
かくして、この分離装置１２０においては、通気貫通孔１２０Ｉに導入されたミストＭＩを含んだ空気（気体）から、効率よくミストＭＩを回収し、空気とミストＭＩとを分離し、ミストＭＩから液化回収液ＬＱ３を回収することができる。
【００６０】
しかも、本実施例の分離装置１２０は、管状の円筒状ボルト部材１４７を中心にして、その周囲に圧電素子１４２等によりボルト締めランジュバン型振動子１４０を構成し、さらに、その先端側にパイプ部材１３０を配置した形態を有している。このため、前述した冷却等によってミストＭＩを回収する場合の機械構成の分離装置に比して、コンパクトな形態となる。さらにこのような場合のみならず、管部材を別途外部から超音波振動子によって超音波振動させる形態の分離装置に比しても、コンパクトな分離装置となる。
【００６１】
分離装置１２０でミストＭＩが分離された空気は、排出口１３１Ｔから排出される。この排出された空気は、外気（外界）へ放出することもできるが、図１に示す本実施例の液体分溜装置１００では、図示しない通路を通じて、再び圧送ファン１４によって、超音波霧化装置１０の被処理液容器１１に戻す閉回路１０１が構成されている。このような循環タイプの液体分溜装置１００とすることで、例えば、空気中にミストではなく蒸気（気体）として含まれているアルコール、あるいは回収し切れなかったミストＭＩを、外気に放出することなく超音波霧化装置１０に戻すことができ、放出によるロスを減少させることができる。
【００６２】
なお、図１に破線で示すように、必要に応じて、分離装置１２０の後に後処理装置ＨＴを配置することもできる。例えば、前述のように冷却器を用いたためなどにより、超音波霧化装置１０に戻される空気の気温が低くなりすぎている場合には、事前に空気を加熱するヒータを設けることができる。また、ヒータに代えて、駆動回路ＰＷや超音波霧化装置１０の霧化駆動回路１３、前処理装置ＷＤで用いた冷却器等から生じる廃熱を用いて、空気を加熱することもできる。
【００６３】
このように本実施例の液体分溜装置１００では、超音波霧化装置１０のほか、振動子１４０の円筒状ボルト部材１４７およびパイプ部材１３０のパイプ部１３１を超音波振動させてミストＭＩを液化する分離装置１２０を用いた。このため、超音波霧化装置１０で、被処理液ＬＱ１からミストＭＩを生成する場合にも加熱等の熱によらず超音波により霧化することができる。また、分離装置１２０でも、加熱や冷却によらず、超音波によりミストＭＩを凝集させ液化した。従って、加熱や冷却によるエネルギーの消費が抑制され、効率よく被処理液を分溜することができる。さらに、処理済み被処理液ＬＱ２のみならず、液化回収液ＬＱ３にも熱的変化が生じにくいため、風味や香りを構成する成分など熱変化により破壊や変質が生じやすい成分を含む被処理液ＬＱ１を分溜する場合にも、成分の変質を防ぐことができる。
【００６４】
なお、本実施例１では、分離装置１２０において、ミストＭＩを凝集させて、液化回収液ＬＱ３を得た例を示した。しかし、分離装置１２０は、本実施例１のミストＭＩ（液滴）のみならず、煙草などの煙微粒子や、自動車排気ガス中のパーティクルなど、互いに衝突させることで凝集させて大きな粒子にできる浮遊粒子を含めば、いずれのものでも空気から分離することができる。
また、本実施例では、空気中にミストＭＩを浮遊させたが、酸化などによる変質を防止するべく、窒素などの不活性雰囲気、その他、被処理液ＬＱ１等の性質に応じて、他の気体を用い、これを循環させることもできる。
【００６５】
（変形例）
ついで、上述の実施例の変形例について、図４を参照して説明する。上述の実施例の液体分溜装置１００のうち分離装置１２０においては、図３に示すように、円筒状ボルト部材１４７は、その軸線方向長さが比較的短く、ナット１４６から前面板１４４の途中までの長さしかなかった。このため、振動子１４０とは別に、パイプ部材１３０を振動子１４０の先端側に設けていた。
これに対し、本変形例の液体分溜装置２００の分離装置２２０では、ボルト締めランジュバン型振動子２４０を貫く長い軸線方向長さを有する円筒状ボルト部材２４７を用い、パイプ部材を備えない点で異なる。従って、異なる部分について説明し、同様な部分については、説明を省略あるいは簡略化する。
【００６６】
本変形例の液体分溜装置２００において、超音波霧化装置１０、前処理装置ＷＤ、後処理装置ＨＴは、実施例１と同様である（図１参照）。また、本変形例における分離装置２２０において、その振動子２４０は、前述の実施例と同様、複数枚（本例では４枚）の厚み方向に分極された円環状の圧電素子１４２とこれらの間に挟まれた電極板１４３とを、これらの内側に挿通された円筒状ボルト部材２４７及びナット１４６により、前面板２４４及び裏打ち板１４５で挟持してなる。
【００６７】
但し、振動子２４０のうち、円筒状ボルト部材２４７の形態が、実施例のものと異なり、図４（ａ）に示すように、軸線２４０ＡＸ方向に長く、前面板２４４よりも先端側（図４（ａ）中、右側）に突出している。
具体的には、振動子２４０においては、前面板２４４の前面板貫通孔２４４Ｈに形成したボルト締結ネジ部２４４ＳＣと円筒状ボルト部材２４７の途中部分に形成した第２ネジ部１４７ＳＣ２とが締結されている。また、４枚の圧電素子１４２及び電極板１４３が、圧電素子１４２の素子軸線１４２ＡＸが軸線２４０ＡＸに一致するように積層され、これらが前面板２４４と裏打ち板１４５とで挟持され、それらの内部に、円筒状ボルト部材２４７が挿通されている。さらに、円筒状ボルト部材２４７のうち、基端側に設けられ、裏打ち板１４５よりも基端側（図４中、左側）に突出している第１ネジ部２４７ＳＣ１と、ナット１４６のネジ部１４６ＳＣとを螺合し、圧電素子１４２に軸線２４０ＡＸ方向の圧縮応力が掛かるように、円筒状ボルト部材２４７とナット１４６とが締結されてなる。
【００６８】
なお、円筒状ボルト部材２４７のうち、第１ネジ部２４７ＳＣ１と第２ネジ部２４７ＳＣ２との間の中間部２４７Ｍには、軸線２４０ＡＸ方向に引張応力が掛かっている。しかも、円筒状ボルト部材２４７は、前面板２４４より先端側に突出する先端側突出部２４７Ｐを有している。
【００６９】
この円筒状ボルト部材２４７は、内部にボルト貫通孔２４７Ｉを有する。従って、振動子２４０は、基端側に導入口２４０Ｎ、先端側に排出口２４０Ｔを有し、その軸線２４０ＡＸに沿って、振動子貫通孔２４０Ｉ（ボルト貫通孔２４７Ｉ）を有する構造となっている。なお、図４に示すように、円筒状ボルト部材２４７に基端側の端である導入口２４０Ｎは、分離装置２２０の導入口２２０Ｎにもなっている。また、円筒状ボルト部材２４７に先端側の端である排出口２４０Ｔは、分離装置２２０の排出口２２０Ｔにもなっている。
【００７０】
本変形例においても、振動子２４０を、駆動回路ＰＷ（図２参照）により適宜の周波数で駆動することにより、その軸線２４０ＡＸ方向に伸縮する超音波振動を生じさせることができる。この際、円筒状ボルト部材２４７のうち、第１ネジ部２４７ＳＣ１と第２ネジ部２４７ＳＣ２との間の中間部２４７Ｍも伸縮させられる。それに伴って、この円筒状ボルト部材２４７の中間部２４７Ｍにおいて、その内周面２４７ＭＳが、軸線２４０ＡＸに直交する径方向（図４（ａ）中、上下方向）に、その内径が拡径および縮径する呼吸振動ＣＵ（図４（ｂ）参照）を生じる。このため、この中間部２４７Ｍの内周面２４７ＭＳからボルト貫通孔２４７Ｉ内で、詳細には、中間部２４７Ｍにおけるボルト貫通孔２４７ＭＩ内で、内周面２４７ＭＳから軸線２４０ＡＸに向かって、空中超音波ＡＵ３が放射される。すると、中間部２４７Ｍにおけるボルト貫通孔２４７ＭＩ内には、この空中超音波ＡＵ３による中間部内定在波音場ＳＳ３が形成される。
【００７１】
この中間部内定在波音場ＳＳ３は、中間部２４７Ｍのボルト貫通孔２４７ＭＩ内に、空中超音波ＡＵ３の振幅の大きな場所（腹部）と、相対的に振幅の小さな場所（節部）とを含んでいる。この中間部内定在波音場ＳＳ３は、軸線２４０ＡＸを中心とする呼吸振動ＣＵによって、図４（ｂ）に破線で示すように、節部や腹部が同心円（同心円筒）上に並ぶ音場となる。
特に、本変形例では、円筒状ボルト２４７は、円管状であるので、軸線２４０ＡＸに向かって空中超音波ＡＵ３を集中させることができるから、軸線２４０ＡＸ近傍に強力な中間部内定在波音場ＳＳ３を形成できる。
【００７２】
さらに、振動子２４０は、円筒状ボルト部材２４７の先端側突出部２４７Ｐをも加振する。このため、この先端側突出部２４７Ｐにも、超音波振動が生じる。具体的には、図４（ｂ）に示す、中間部２４７Ｍと同様の呼吸振動ＣＵ、あるいは、図４（ｃ）に一点鎖線及び破線で示すように、先端側突出部２４７Ｐの壁面が周方向に屈曲するような管定在波振動ＢＵを生じる。いずれにしても、この先端側突出部２４７Ｐに生じた呼吸振動ＣＵまたは管定在波振動ＢＵにより、先端側突出部２４７Ｐの内周面２４７ＰＳから、軸線２４０ＡＸに向けて進行する空中超音波ＡＵ４が放射され、先端側突出部２４７Ｐのボルト貫通孔２４７ＰＩには、この空中超音波ＡＵ４による突出部内定在波音場ＳＳ４が形成される。
本変形例では、先端側突出部２４７Ｐも、円管状であるので、軸線２４０ＡＸに向かって空中超音波ＡＵ４を集中させることができるから、軸線２４０ＡＸ近傍に強力な突出部内定在波音場ＳＳ４を形成できる。
【００７３】
そこで、本変形例の分離装置２２０の通気貫通孔２２０Ｉ（具体的には、振動子貫通孔２４０Ｉ、ボルト貫通孔２４７Ｉ）内に、導入口２２０Ｎ（導入口２４０Ｎ）からミストＭＩを含む空気を、ミスト通路１２１のミストノズル１２２（図２参照）を用いて吹き込む。すると、ミストＭＩは、中間部内定在波音場ＳＳ３および突出部内定在波音場ＳＳ４により振動させられ、落下して円筒状ボルト部材２４７の内周面２４７Ｓに付着することとなる。かくして、この分離装置２２０から、回収容器１２４にミストＭＩを液化して得た液化回収液ＬＱ３を溜めることができる。
【００７４】
また、本変形例の分離装置２２０では、図４（ａ）を参照すれば容易に理解できるように、直管状で、ボルト貫通孔２４７Ｉの直径Ｄに比してその軸線２４０ＡＸ方向の長さＬＢ２が長い円筒状ボルト部材２４７を使用した。このため、本変形例の分離装置２２０でも、ミストＭＩを効率よく凝集させ、液化して回収することができる。
しかも、ボルト貫通孔２４７Ｉは、直径Ｄに比して長さＬＢ２が長いから、軸線２４０ＡＸ方向の長い距離に亘って、繰り返しミストＭＩに空中超音波ＡＵ３，ＡＵ４を照射することができるから、さらに確実にミストＭＩを回収することができる。
【００７５】
かくして、この分離装置２２０においても、通気貫通孔２２０Ｉに導入されたミストＭＩを含んだ空気（気体）から、効率よくミストＭＩを回収し、空気とミストＭＩとを分離し、ミストＭＩから液化回収液ＬＱ３を回収することができる。
【００７６】
しかも、本変形例の分離装置２２０は、管状の円筒状ボルト部材２４７を中心にして、その周囲に圧電素子１４２等によりボルト締めランジュバン型振動子２４０を構成し、さらに、この円筒状ボルト部材２４７を洗面板２４４よりも先端側に突出させて先端側突出部２４７Ｐを設けた構成としている。前述の実施例の分離装置１２０と同様、前述した冷却等によってミストＭＩを回収する場合の機械構成の分離装置に比して、コンパクトな形態となる。さらにこのような場合のみならず、管部材を別途外部から超音波振動子によって超音波振動させる形態の分離装置に比しても、コンパクトな分離装置となる。
【００７７】
さらに、前述した実施例の分離装置１２０では、振動子１４０のほかに、パイプ部材１３０を備えていた。これに対し、本変形例の分離装置２２０は、パイプ部材も不要であり、さらに簡易な構成である。また、本変形例の分離装置２２０では、軸線２４０ＡＸの方向に一本の円筒状ボルト部材２４７が貫く構造となっているので、分離装置２２０の通気貫通２２０Ｉは、円筒状ボルト部材２４７の内周面２４７Ｓのみで囲まれている。従って、継ぎ目や段差などが無く、円筒状ボルト部材２４７の内周面２４７Ｓに付着したミストなどの浮遊物質を、容易に回収することができ、洗浄等も容易である。
【００７８】
分離装置２２０でミストＭＩが分離された空気は、排出口２３１Ｔから排出される。この排出された空気は、実施例と同じく、図１に示すように、図示しない通路を通じて、再び超音波霧化装置１０に戻される。かくして、本変形例の分離装置も、閉回路２０１を構成している。
【００７９】
このように本変形例の液体分溜装置２００では、円筒状ボルト部材１４７を超音波振動させてミストＭＩを液化する分離装置２２０を用いた。このため、実施例と同じく、加熱や冷却によるエネルギーの消費が抑制され、効率よく被処理液を分溜することができる。
【００８０】
以上において、本発明を実施例および変形例に即して説明したが、本発明は上述の実施例および変形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、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例では、ボルト締めランジュバン型振動子１４０の先端側に、パイプ部材１３０を固着した形態の分離装置１２０を示したが、パイプ部材１３０が無い分離装置、即ち、ボルト締めランジュバン型振動子１４０のみを分離装置としても良い。あるいはこれとは逆に、振動子１４０の基端側にも、別途パイプ部材を設けるようにしても良い。
【００８１】
また、変形例では、円筒状ボルト部材２４７として、前面板２４４の先端側（図４（ａ）中、右方）に突出する先端側突出部２４７Ｐを有するものを例示した。しかし、これに代えて、図４（ａ）に破線で示すように、裏打ち板２４５の基端側（図４（ａ）中、左方）に突出する基端側突出部２４７Ｑを有し、この基端側突出部２４７Ｑにおけるボルト貫通孔２４７ＱＩにおいて、突出部内定在波音場ＳＳ４（図４（ｂ），（ｃ）参照）により、ミストＭＩを液化して回収するようにしても良い。あるいは、先端側突出部２４７Ｐおよび基端側突出部２４７Ｑの両者を有するようにしても良い。
【００８２】
また、本実施例および変形例では、ボルト締めランジュバン型振動子１４０，２４０の一部をなす円筒状ボルト部材１４７，２４７を、ミストＭＩを通す通気貫通孔１４０Ｉ，２４０Ｉの一部または全部として利用した。しかし、ボルト締めランジュバン型振動子の円筒状ボルト部材とは別に、この円筒状ボルト部材の内部を通る管部材を設け、このボルト締めランジュバン型振動子で管部材に超音波振動を生じさせるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施例及び変形例に係る液体分溜装置の概要を示す説明図である。
【図２】実施例にかかる液体分溜装置のうち、分離装置の概要を示す説明図である。
【図３】実施例にかかる分離装置の構造を示す説明図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面またはＢ−Ｂ’断面における振動の様子を示す説明図、（ｃ）はＢ−Ｂ’断面における他の振動の様子を示す説明図である。
【図４】変形例にかかる分離装置の構造を示す説明図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＣ−Ｃ’断面またはＤ−Ｄ’断面における振動の様子を示す説明図、（ｃ）はＤ−Ｄ’断面における他の振動の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８４】
１００，２００  液体分離装置
１０  超音波霧化装置（超音波霧化手段）
１１  被処理液容器
１２  霧化用超音波振動子
ＬＱ１  被処理液
ＬＱ２  処理済み被処理液
ＬＱ３  液化回収液
ＭＩ  ミスト（霧状の液滴、浮遊物質）
１２０，２２０  分離装置
１２０Ｉ，２２０Ｉ  通気貫通孔
１３０  パイプ部材
１３０Ｉ  パイプ貫通孔
１３０Ｓ  （パイプ部材の）内周面
１３１  パイプ部
１３１Ｓ  （パイプ部の）内周面
１４０，２４０  ボルト締めランジュバン型振動子（超音波振動発生源）
１４０ＡＸ，２４０ＡＸ  （ボルト締めランジュバン型振動子の）軸線
１４０Ｉ，２４０Ｉ  振動子貫通孔（貫通流通孔）
１４２  圧電素子
１４２ＡＸ  素子軸線
１４３  電極
１４４，２４４  前面板（第２環状部材）
１４４Ｈ，２４４Ｈ  前面板貫通孔（第２貫通孔）
１４５  裏打ち板（第１環状部材）
１４６  ナット（ナット部材）
１４７，２４７  円筒状ボルト部材（管部材）
１４７Ｓ，２４７Ｓ  （円筒状ボルト部材の）内周面
１４７Ｉ，２４７Ｉ  ボルト貫通孔（管貫通孔）
１４７ＳＣ１，２４７ＳＣ１  （円筒状ボルト部材の）第１ネジ部
１４７ＳＣ２，２４７ＳＣ２  （円筒状ボルト部材の）第２ネジ部
２４７Ｐ  先端側突出部（一方側突出部）
２４７ＰＩ  先端側突出部におけるボルト貫通孔（一方側突出部におけるボルト貫通孔）
２４７Ｑ  基端側突出部（他方側突出部）
２４７ＱＩ  基端側突出部におけるボルト貫通孔（他方側突出部におけるボルト貫通孔）
ＡＵ１，ＡＵ２，ＡＵ３，ＡＵ４  空中超音波
ＳＳ１  ボルト内定在波音場（管内定在波音場）
ＳＳ２  パイプ内定在波音場
ＳＳ３  中間部内定在波音場（管内定在波音場）
ＳＳ４  突出部内定在波音場
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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