(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は、第１の液体と該第１の液体よりも高い沸点を有する第２の液体とを少なくとも含む混合液体を噴霧する噴霧手段と、噴霧手段により噴霧された混合液体を、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と接触させ、少なくとも第１の液体を気化させる容器と、容器内に加熱ガスを供給する加熱ガス供給手段と、第２の液体と気化された第１の液体とを少なくとも含む混合ガスを容器から排出する排出口を介して容器に接続され、混合ガスから第２の液体を分離する分離器と、分離器から第２の液体が分離された混合ガスが排出されるガス通路部の内部に配置され、通過する混合ガスに含まれる第２の液体のミストが付着する塊部材と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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の液体とを少なくとも含む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、
前記第２の液体と気化された前記第１の液体とを少なくとも含む混合ガスを前記容器から排出する排出口を介して前記容器に接続され、前記混合ガスから前記第２の液体を分離する分離器と、
前記分離器から前記第２の液体が分離された前記混合ガスが排出されるガス通路部の内部に配置され、通過する前記混合ガスに含まれる前記第２の液体のミストが付着する塊部材と、
を有する混合液体の分離装置。
【請求項２】
前記分離器の上方に延在された前記ガス通路部の内部に、上部に複数の前記塊部材を保持すると共に、前記混合ガスが通過する開口を備えた保持部材が設けられている請求項１に記載の混合液体の分離装置。
【請求項３】
前記塊部材は、ボール状であり、
前記塊部材の外径が前記開口よりも大きく、かつ、前記ガス通路部又は前記保持部材の内径が前記塊部材の外径の２倍よりも小さく設定されており、
前記ガス通路部の内部に、複数の前記塊部材が前記混合ガスの通過方向に沿って重なるように配置されている請求項２に記載の混合液体の分離装置。
【請求項４】
前記塊部材は、前記混合ガスが通過するとき前記ガス通路部の内部を移動する請求項３に記載の混合液体の分離装置。
【請求項５】
前記ガス通路部に、前記塊部材の周囲を通過した前記混合ガスに含まれる前記第２の液体のミストを捕捉するフィルターが設けられている請求項１から請求項４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】
前記分離器には、前記混合ガスを冷却し、前記混合ガスから前記第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６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８】
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、無機溶媒および有機溶媒のいずれか一方の溶媒である請求項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９】
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】
前記有機溶媒がイオン液体である請求項８又は請求項９に記載の混合液体の分離装置。
【請求項１１】
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の液体とを少なくとも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、
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、
前記第２の液体と前記気化工程において気化された前記第１の液体とを少なくとも含む混合ガスを前記容器に設けられた排出口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から前記第２の液体を分離する第１の分離工程と、
前記第１の分離工程よりもガス排出方向下流側に設けられたガス通路部の内部に配置された塊部材に、前記混合ガスに含まれる前記第２の液体のミストを付着させる第２の分離工程と、
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、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、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の液体とを少なくとも含む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、前記第２の液体と気化された前記第１の液体とを少なくとも含む混合ガスを前記容器から排出する排出口を介して前記容器に接続され、前記混合ガスから前記第２の液体を分離する分離器と、前記分離器から前記第２の液体が分離された前記混合ガスが排出されるガス通路部の内部に配置され、通過する前記混合ガスに含まれる前記第２の液体のミストが付着する塊部材と、を有するものである。
【０００８】
本発明によれば、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の液体と少なくともを含む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。これにより、第２の液体と容器内で気化された第１の液体とを少なくとも含む混合ガスを、容器に設けられた排出口を介して分離器に排出することで、分離器において混合ガスから第２の液体を容易に分離することができる。また、分離器から混合ガスが排出されるガス通路部の内部には、塊部材が配置されており、通過する混合ガスを塊部材に接触させることにより、混合ガスに含まれる第２の液体のミストが塊部材に付着する。すなわち、分離器で混合ガスから第２の液体が分離された後、更に混合ガスに含まれる第２の液体のミストを塊部材に付着させることで、第２の液体の回収率を向上させることができる。このため、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、前記分離器の上方に延在された前記ガス通路部の内部に、上部に複数の前記塊部材を保持すると共に、前記混合ガスが通過する開口を備えた保持部材が設けられているものである。
【００１０】
本発明によれば、分離器の上方に延在されたガス通路部の内部に、混合ガスが通過する開口を備えた保持部材が設けられており、保持部材の上部に複数の塊部材が保持されている。これにより、分離器から移送される混合ガスの通過を妨げることなく、複数の塊部材に混合ガスに含まれる第２の液体のミストを付着させることができる。また、分離器の上方に延在されたガス通路部の内部に塊部材が配置されており、塊部材に付着した第２の液体がある程度溜まると、第２の液体が重力により落下して分離器によって回収される。このため、塊部材に付着した第２の液体の回収が容易となる。
【００１１】
請求項３の発明に係る混合液体の分離装置は、請求項２に記載の発明において、前記塊部材は、ボール状であり、前記塊部材の外径が前記開口よりも大きく、かつ、前記ガス通路部又は前記保持部材の内径が前記塊部材の外径の２倍よりも小さく設定されており、前記ガス通路部の内部に、複数の前記塊部材が前記混合ガスの通過方向に沿って重なるように配置されているものである。
【００１２】
本発明によれば、塊部材はボール状であり、ガス通路部の内部に複数の塊部材が混合ガスの通過方向に沿って重なるように配置されており、混合ガスが通過する際に、重なるように配置された複数の塊部材に接触する。これにより、少ない個数の塊部材で混合ガスとの接触面積を増やすことができ、複数の塊部材に混合ガスに含まれる第２の液体のミストをより確実に付着させることができる。
【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、前記塊部材は、前記混合ガスが通過するとき前記ガス通路部の内部を移動するものである。
【００１４】
本発明によれば、混合ガスが通過するとき、ボール状の塊部材がガス通路部の内部を移動することで、混合ガスが塊部材のより温度の低い面と接触しやすくなり、混合ガスに含まれる第２の液体のミストが塊部材に付着しやすくなる。
【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４までのいずれか１項に記載の発明において、前記ガス通路部に、前記塊部材の周囲を通過した前記混合ガスに含まれる前記第２の液体のミストを捕捉するフィルターが設けられているものである。
【００１６】
本発明によれば、ガス通路部にフィルターが設けられており、塊部材の周囲を通過した混合ガスに含まれる第２の液体のミストがフィルターに捕捉される。すなわち、混合ガスに含まれる第２の液体のミストが塊部材に付着した後、更に混合ガス中に残留する第２の液体のミストがフィルターに捕捉されることで、より一層高い効率で第２の液体を回収することができる。
【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ものである。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
請求項７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６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、前記混合ガスを冷却し、前記混合ガスから前記第２の液体を分離する冷却手段が設けられているものである。
【００２１】
本発明によれば、分離器に設けられた冷却手段に混合ガスを冷却することで、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。
【００２２】
請求項８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、前記第１の液体及び前記第２の液体は、少なくとも一方が、無機溶媒および有機溶媒のいずれか一方の溶媒であるものである。
【００２３】
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、無機溶媒および有機溶媒のいずれか一方の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。
【００２４】
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。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。
【００２５】
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、他方が水であるものである。
【００２６】
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。
【００２７】
請求項１０の発明に係る混合液体の分離装置は、請求項８又は請求項９に記載の発明において、前記有機溶媒がイオン液体であるものである。
【００２８】
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。
【００２９】
請求項１１の発明に係る混合液体の分離方法は、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の液体とを少なくとも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、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、前記第２の液体と前記気化工程において気化された前記第１の液体とを少なくとも含む混合ガスを前記容器に設けられた排出口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から前記第２の液体を分離する第１の分離工程と、前記第１の分離工程よりもガス排出方向下流側に設けられたガス通路部の内部に配置された塊部材に、前記混合ガスに含まれる前記第２の液体のミストを付着させる第２の分離工程と、を含むものである。
【００３０】
本発明によれば、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の液体とを少なくとも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。これにより、第２の液体と気化された第１の液体と少なくともを含む混合ガスを容器から排出し、第１の分離工程において混合ガスから第２の液体を容易に分離することができる。さらに、第２の分離工程においてガス通路部の内部に配置された塊部材に混合ガスを接触させることにより、混合ガスに含まれる第２の液体のミストが付着する。すなわち、第１の分離工程で混合ガスから第２の液体が分離された後、更に第２の分離工程で混合ガスに含まれる第２の液体のミストを塊部材に付着させることで、第２の液体の回収率を向上させることができる。このため、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】
【００３１】
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】
【００３２】
【図１】本発明の一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チャンバ、分離器及びその上方の排出管の内部に配置された邪魔ボール付近を示す構成図である。
【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の上方の排出管の内部に配置された邪魔ボール付近を示す斜視図である。
【図４】本発明の一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。
【図５】参考例である混合液体の分離装置に用いられるチャンバ、分離器及びその上方の排出管に設けられたフィルター付近を示す構成図である。
【図６】実施例の混合液体の分離装置における第２の液体の回収率を、参考例と比較例の混合液体の分離装置における第２の液体の回収率と比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
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４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。
【００３４】
〔混合液体の分離装置の全体構成〕
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。
【００３５】
〈噴霧ノズルの構成〉 
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。
【００３６】
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４参照）。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。
【００３７】
〈加熱ガス供給器の構成〉
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。
【００３８】
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。
【００３９】
〈チャンバの構成及び加熱ガスの温度〉
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。
【００４０】
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４参照）。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、気体又は液体のままの第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。
【００４１】
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４参照）
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
〈分離器の構成〉
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に接続されている（図３参照）。分離器１６は、横方向の断面が略円形の筒状体からなり、上部側から下部側に向かって内径が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の内壁面に沿って流れることで、螺旋状に気流が旋回するように形成されている。これにより、ブロワ１０の吸引によって分離器１６の内部に竜巻状の気流（サイクロン）が生じ、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構成されている。分離器１６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第１分離工程（液−気分離工程）が実施される（図４参照）。
【００４９】
また、分離器１６内部に冷却器１７が設けられている。冷却器１７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。
【００５０】
〈排出管（ガス通路部）及び邪魔ボールの構成〉
更に、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出管（ガス通路部）２６が接続されている。側面視にて排出管２６は、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。排出管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。
【００５１】
図２及び図３に示すように、分離器１６の上面部に接続される排出管２６の下端部には、保持部材としての筒状のガイド部５０が設けられている。ガイド部５０は、側面視にて下部側から上部側に向かって内径が徐々に拡大するようにテーパー状に形成されている。本実施形態では、ガイド部５０は、分離器１６の上面部から下方側に延びている。ガイド部５０の下端部には、分離器１６からの混合ガス（第２の液体と分離された混合ガス）が導入される円形状の開口５０Ａが設けられている。
【００５２】
分離器１６の上面部の上方には、ガイド部５０の内壁と連続するように排出管２６の一部を構成する下側管２８が設けられている。下側管２８の内部におけるガイド部５０の上方には、排出管２６とは別体で構成された塊部材としての複数（本実施形態では３個）の邪魔ボール５２が配置されている。本実施形態では、下側管２８は、内径が上下方向にほぼ等しく形成されたストレート管であり、ガイド部５０は、下側管２８の下端部から下方側に向かって内径が徐々に縮小するようにテーパー状に形成されている。
【００５３】
邪魔ボール５２は、ほぼ球形であり、邪魔ボール５２の外径（最大部の外径）ｄがガイド部５０の開口５０Ａの内径（最小部の内径）Ｌminより大きく形成されている（Ｌmin＜ｄ）ことで、邪魔ボール５２がガイド部５０の開口５０Ａから落下しない構成とされている。また、本実施形態では、下側管２８の内径Ｄ（又はガイド部５０の内径）が邪魔ボール５２の邪魔ボール５２の外径ｄの２倍よりも小さく設定されており（２ｄ＞Ｄ）、下側管２８及びガイド部５０の内部に複数の邪魔ボール５２が混合ガスの通過方向に沿ってほぼ１列に重なるように配置されている。また、本実施形態では、邪魔ボール５２又はガイド部５０を歪な形状とすることにより、邪魔ボール５２がガイド部５０及び下側管２８に保持されたときに、邪魔ボール５２とガイド部５０及び下側管２８との間に隙間が形成される構成とされている。これにより、分離器１６からの混合ガスが邪魔ボール５２とガイド部５０及び下側管２８との間を通過するようになっている。また、複数の邪魔ボール５２が混合ガスの通過方向に沿ってほぼ１列に重なるように配置されていることで、少ない邪魔ボール５２の個数で混合ガスとの接触面積を増やすことができる。なお、本実施形態では、ガイド部５０と下側管２８は一体で形成されているが、ガイド部５０と下側管２８とを別々に形成して両者を接合してもよい。
【００５４】
分離器１６で第２の液体と分離された混合ガスは、ガイド部５０の開口５０Ａからガイド部５０を介して下側管２８（排出管２６）の内部に導入され、ガイド部５０及び下側管２８の内壁と邪魔ボール５２との間や、複数の邪魔ボール５２の間を通って排出管２６内を排出される。その際、混合ガスが複数の邪魔ボール５２と接触することで、混合ガスとそれよりも温度の低い複数の邪魔ボール５２との接触面積が増加する。これにより、混合ガスに含まれる第２の液体のミストが邪魔ボール５２に付着し、より効率的に第２の液体の回収を行うことができる。このように混合ガスを複数の邪魔ボール５２に接触させることにより、混合液体の分離方法における第２分離工程が実施される（図４参照）。邪魔ボール５２に付着した第２の液体は、ある程度溜まると重力により落下し、ガイド部５０の開口５０Ａを通って分離器１６に落下し、分離器１６により回収容器１８に回収される。
なお、複数の邪魔ボール５２は、ガイド部５０に保持された状態で、混合ガスが通過する際の圧力により、移動する構成としてもよい。これにより、混合ガスがより温度の低い邪魔ボール５２の面と接触しやすくなり、混合ガスに含まれる第２の液体のミストが邪魔ボール５２にさらに付着しやすくなる。
【００５５】
邪魔ボール５２の材料は、特に限定しないが、下側管２８（又は排出管２６）の壁面よりも極性の高い材料で形成されていることが好ましい。本実施形態では、下側管２８（又は排出管２６）の壁面はガラスにより形成されている。ここで、極性とは、他の分子やイオンに働きかける力（相互作用）を示すもので、極性が高い（大きい）と相互作用も強く働くので、極性の高い液体を付着しやすくなる。例えば、極性分子の中でも、特に電気陰性度の大きいフッ素原子Ｆ、窒素原子Ｎ、酸素原子Ｏが水素原子と結合した分子は、分子間で水素との間で極性による電気的引力が働き（水素結合）、極性が大きくなる。極性は誘電率または双極子モーメントで評価される。邪魔ボール５２を形成する極性の高い材料としては、例えば、ナイロン（Ｎｙ）、エチレン／ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）等のプラスチックなどが用いられる。また、邪魔ボール５２の表面を上記のような極性の高い材料でコーティングしてもよい。例えば、第２の液体として、イオン液体などの極性の高い液体を用いた場合には、第２の液体が極性の高い材料で形成された邪魔ボール５２に付着しやすく、第２の液体をより効率的に回収することができる。なお、下側管２８（又は排出管２６）の壁面は、樹脂又は金属等により形成してもよい。
【００５６】
本実施形態では、邪魔ボール５２はほぼ球形であるが、球形に限定されるものではなく、排出管２６（下側管２８）と別体で構成されると共に混合ガスとの接触面積を増加させることができる塊状の形状であれば、形状は限定されない。例えば、略楕円状の球体、円柱体、直方体、立方体、多面体、ラグビーボール状の形態などでもよく、また表面に凸凹が形成されていてもよい。但し、排出管２６（下側管２８）内に複数の塊部材を積み重ねたときに、塊部材間に隙間が空き、排出管２６（下側管２８）内の混合ガスの通過を妨げにくい形状が好ましい。また、邪魔ボール５２は、中実であってもよいし、中空であってもよい。すなわち、本発明の「塊部材」は、中実に限定するものではなく、中空であってもよい。
【００５７】
また、本実施形態では、邪魔ボール５２は３個設けられているが、これに限定されず、塊部材の個数は１個でもよいし、又は、２個以上の他の個数であってもよい。
【００５８】
排出管２６は、邪魔ボール５２が配置された下側管２８の上方に接着等により接合される接続管３０と、接続管３０の上方に連結される上側管３２と、を備えている。接続管３０の上部に形成されたフランジ部３０Ａと、上側管３２の下部に形成されたフランジ部３２Ａとは、分割可能に形成された連結部６０とされている。図２に示すように、フランジ部３０Ａとフランジ部３２Ａとが対向する周縁部の内側には、それぞれ窪み部が形成されており、これらの窪み部にフィルター６２が配置されている。連結部６０では、フランジ部３０Ａとフランジ部３２Ａとの周縁部が面接触状態で配置されて図示しない締結具などで固定されている。
【００５９】
フィルター６２は、排出管２６の軸方向と直交する方向に取り付けられている。フィルター６２は、メッシュ状に形成されており、混合ガスが通過可能な多数の孔を有している。混合ガスがフィルター６２を通過することで、混合ガスに含まれる第２の液体とフィルター６２のメッシュとの接触面積が増加し、第２の液体がフィルター６２に捕捉されるようになっている。これにより、第２の液体を更に効率的に回収することができる。
また、図２に示すように、上側管３２の上端部が横方向に屈曲された位置にはフランジ部３２Ｂが形成されており、フランジ部３２Ｂと、図示しない他の配管のフランジ部とで連結部２１２が構成されている。連結部２１２には、フィルター２１０が取り付けられている。
なお、図２では、複数の邪魔ボール５２のガス流れ方向下流側に２枚のフィルター６２、フィルター２１０が設けられているが、これに限定されず、フィルターは１枚でもよい。また、複数の邪魔ボール５２のガス流れ方向下流側にフィルターを３枚以上設けてもよい。
【００６０】
尚、上記では排出工程の後に第１分離工程及び第２分離工程が施される態様について説明したが、本願発明において第１分離工程は排出工程の後に行われる態様に限定されない。上述のように、第１の液体のみが気化している場合には、液滴状の第２の液体を容器中で混合ガスと分離し、例えば容器下部から回収できるように装置を構成した場合には、排出工程と第１分離工程とが並行して行われることとなる。
【００６１】
〈混合液体の種類〉
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
〔分離装置の作用・効果、及び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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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を第１の液体（水）と第２の液体（Ｃ２ｍｉｍＡｃ）との沸点の間に設定してもよい。
【００７５】
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。
【００７６】
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）。
【００７７】
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る。出口温度は、例えば、６０〜１１０℃となるように設定することができるが、第１の液体が水の場合には１００℃前後とすることが好ましい。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。
【００７８】
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に供給される。分離器１６は内壁面に沿って螺旋状に気流が旋回するように形成されているため、ブロワ１０の吸引によって分離器１６の内部で竜巻状の気流（サイクロン）が生じている。この竜巻状の気流（サイクロン）によって生じる遠心力及び冷却器１７における冷却作用によって第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（第１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。
【００７９】
分離器１６の重力方向上側には排出管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）が排出管２６の下部に設けられたガイド部５０の開口５０Ａを通って、排出管２６に排出される。排出管２６の一部を構成する下側管２８の内部及びガイド部５０の上方には、複数の邪魔ボール５２が上下方向に重なるように配置されており、混合ガスがガイド部５０及び下側管２８の内壁と邪魔ボール５２との間や複数の邪魔ボール５２の間を通って排出管２６内を排出される。その際、混合ガスが複数の邪魔ボール５２と接触し、より温度の低い複数の邪魔ボール５２との接触面積が増加することで、混合ガスに含まれる第２の液体のミストが邪魔ボール５２に付着する。また、下側管２８及びガイド部５０の内部に複数の邪魔ボール５２が混合ガスの通過方向に沿ってほぼ１列に重なるように配置されていることで、少ない邪魔ボール５２の個数で混合ガスとの接触面積を増やすことができ、混合ガスに含まれる第２の液体のミストが邪魔ボール５２に付着しやすくなる。また、下側管２８及びガイド部５０の内部で複数の邪魔ボール５２が混合ガスの流圧により移動することで、混合ガスがより温度の低い邪魔ボール５２の面と接触しやすく、混合ガスに含まれる第２の液体のミストが邪魔ボール５２に付着しやすい。これによって、より効率的に混合ガスから第２の液体の回収を行うことができる（第２分離工程）。
【００８０】
その際、邪魔ボール５２の材料として、例えば、極性の高い材料を用いた場合には、イオン液体などの極性の高い第２の液体が邪魔ボール５２に付着しやすい。
邪魔ボール５２に付着した第２の液体は、ある程度溜まると重力により落下し、ガイド部５０の開口５０Ａを通って分離器１６に落下することにより、回収容器１８に回収される。
【００８１】
排出管２６における複数の邪魔ボール５２の上方に設けられた連結部６０には、フィルター６２が取り付けられており、複数の邪魔ボール５２の間を通過した混合ガスがフィルター６２を通過する。これにより、混合ガスに含まれる第２の液体のミストとフィルター６２のメッシュとの接触面積が増加し、混合ガスに残留する第２の液体のミストがフィルター６２に捕捉される。これにより、混合ガスから第２の液体をさらに効率的に回収することができる。
【００８２】
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）を含んだまま排出管２６を通って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。
【００８３】
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９５％以上と高効率で回収することができる。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
〔混合液体の分離装置の評価〕
次に、混合液体の分離装置１００を評価するために行った実験について説明する。
図２に示す実施例の混合液体の分離装置１００では、チャンバ１２が設けられたエリアを「Ｂ１」とし、フィルター６２の下方側の邪魔ボール５２と分離器１６が設けられたエリアを「Ｂ２−１」とし、排出管２６におけるフィルター６２とフィルター２１０との間のエリアを「Ｂ２−２」とし、排出管２６におけるフィルター２１０の混合ガスの流れ方向下流側のエリアを「Ｂ２−３」としている。そして、「Ｂ１」、「Ｂ２−１」、「Ｂ２−２」、「Ｂ２−３」における第２の液体の回収率を算出し、図６に示すグラフに表示した。
【００８８】
また、実施例の混合液体の分離装置１００と比較するために、参考例として、図５に示す混合液体の分離装置２００を用いて実験を行った。図５に示すように、この分離装置２００では、分離器１６の重力方向上側に延在された排出管２６に連結部６０が設けられており、連結部６０にフィルター６２が取り付けられている。なお、フィルター６２の下方には、邪魔ボールは設けられていない。また、排出管２６の上端部が屈曲されて水平方向に延びており、その水平方向に延びた部位に設けられた連結部２１２にフィルター２１０が取り付けられている。
【００８９】
この分離装置２００では、チャンバ１２が設けられたエリアを「Ｂ１」とし、フィルター６２の下方側の分離器１６が設けられたエリアを「Ｂ２−１」とし、排出管２６におけるフィルター６２とフィルター２１０の間のエリアを「Ｂ２−２」とし、排出管２６におけるフィルター２１０の混合ガスの流れ方向下流側のエリアを「Ｂ２−３」としている。そして、「Ｂ１」、「Ｂ２−１」、「Ｂ２−２」、「Ｂ２−３」における第２の液体の回収率を算出し、図６に示すグラフに表示した。
【００９０】
さらに、比較例として、分離装置１００における邪魔ボール５２とフィルター６２を設けない分離装置を用いて実験を行った。比較例の分離装置では、チャンバ１２が設けられたエリアを「Ｂ１」とし、分離器１６が設けられたエリアを「Ｂ２−１」とし、それぞれの第２の液体の回収率を算出し、図６に示すグラフに表示した。
【００９１】
ここで、回収率（％）は、以下の式により算出した。
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した。
【００９２】
混合液体としては、第１の液体を水、第２の液体をイオン液体（０．４質量％：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℃）としたものを用いた。
【００９３】
図６に示すように、実施例の分離装置１００では、第２の液体の回収率が約９５％であり、邪魔ボール５２及びフィルター６２を用いることで、効率よく第２の液体を回収できることがわかった。これに対して、分離器１６のみを用いた比較例では、第２の液体の回収率が７３％であった。また、２枚のフィルター６２とフィルター２１０とを用いた参考例では、第２の液体の回収率が８４％であり、邪魔ボール５２を用いた場合の方が第２の液体の回収率が極めて高いことがわかった。
【符号の説明】
【００９４】
８     噴霧ノズル（噴霧手段）
１２   チャンバ（容器）
１２Ａ 排出口
１３   加熱ガス供給器（加熱ガス供給手段）
１６   分離器
１６Ａ 上部
１７   冷却器（冷却手段）
２６   排出管（ガス通路部）
２８   下側管（ガス通路部）
５０   ガイド部（保持部材）
５０Ａ 開口
５２   邪魔ボール（塊部材）
６２   フィルター
１００ 混合気体の分離装置
２１０ フィルター
【図１】
2013252475.tif 000003
【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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