(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液面に配設されて液体を上昇させるキャピラリー(2)と、このキャピラリー(2)の上方に配設されてキャピラリー(2)から排出される液体を静電霧化する電極(3)と、霧化されたミストを凝集させて回収する閉鎖された閉鎖回収室(4)とを備え、
キャピラリー(2)から排出された液体のミストを閉鎖回収室(4)で回収して、液体の表面の表面過剰液体を分離する分離装置。
【請求項２】
液面の上方に送風ダクト(7)を設けており、この送風ダクト(7)に送風して、キャピラリー(2)の上端開口部と平行な方向に送風し、送風ダクト(7)の空気流でキャピラリー(2)の液体を空気中に吸い出す請求項１に記載される表面過剰液体を分離する分離装置。
【請求項３】
空気流を加熱して表面過剰液体を気化させて閉鎖回収室(4)で回収する請求項２に記載される表面過剰液体を分離する分離装置。
【請求項４】
キャピラリー(2)と電極(3)を霧化室(1)に配設しており、この霧化室(1)と閉鎖回収室(4)を閉ループに連結し、霧化室(1)と閉鎖回収室(4)にミストを循環させて、閉鎖回収室(4)で表面過剰液体を回収する請求項１に記載される表面過剰液体を分離する分離装置。
【請求項５】
液体に接触して液面の近傍に配設している第１電極(3A)と、この第１電極(3A)から上方に離され、かつ液体から離されて配設している第２電極(3B)と、第１電極(3A)と第２電極(3B)の間に高電圧を印加して、液面の表面過剰液体を霧化ないし気化する電源と、気化ないし霧化されたミストや蒸気を凝集して回収する閉鎖された閉鎖回収室(4)とを備え、
第１電極(3A)と第２電極(3B)で霧化ないし気化されたミストや蒸気を閉鎖回収室(4)で回収して、液体の表面の表面過剰液体を分離する分離装置。
【請求項６】
液面と平行な方向に加熱空気を送風して、表面過剰液体を気化させて閉鎖回収室(4)で回収する請求項５に記載される表面過剰液体を分離する分離装置。
【請求項７】
第１電極(3A)と第２電極(3B)を霧化室(1)に配設しており、この霧化室(1)と閉鎖回収室(4)を閉ループに連結し、霧化室(1)と閉鎖回収室(4)にミストを循環させて、閉鎖回収室(4)で表面過剰液体を回収する請求項５に記載される表面過剰液体を分離する分離装置。
【請求項８】
閉鎖回収室(4)に線材を立体的に集合している線材集合体(12)を配設しており、この線材集合体(12)に空気を衝突させてミストや蒸気を液体として回収する請求項１または５に記載される表面過剰液体を分離する分離装置。
【請求項９】
線材集合体(12)に電圧を印可して、静電的にミストや蒸気を線材集合体(12)に吸着させて回収する請求項８に記載される表面過剰液体を分離する分離装置。
【請求項１０】
閉鎖回収室(4)の流入側に流入側電極(22)を配設すると共に、この流入側電極(22)と線材集合体(12)との間に電圧をかけており、閉鎖回収室(4)に流入されるミストや蒸気を流入側電極(22)で帯電させて、静電的に線材集合体(12)に吸着させて回収する請求項９に記載される表面過剰液体を分離する分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体の表面に移送する性質があるアルコールや溶媒等の表面過剰液体を液体から分離する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルコール溶液、特にアルコールと水の溶液からアルコールを高濃度の状態で分離するためには、古くから蒸留操作が用いられている。現在においても、アルコールを分離するためのプロセスは、ほとんど蒸留によって占められている。ところが、アルコールを蒸留操作によって分離するためには、多大のエネルギーを必要とする。また、アルコールと水の溶液は、共沸混合物として知られるように、高濃度のアルコール溶液から水を分離するためには非常に多くの棚段を必要としてきた。
【０００３】
このため、蒸留装置は、エネルギー消費の大きなプロセスであった。特に、バイオマスを元に発酵させたアルコール溶液から高濃度のアルコールを分離する場合において、最大のエネルギー消費過程であることから、熱を用いない新たなアルコール分離プロセスが要望されていた。
【０００４】
非熱プロセスを用いたアルコール分離方法としては、有機性共重合体からなる多孔質膜を用いたパーベーパレーション法（特開昭５８−２１６２９号公報、特開昭５９−４８４２７号公報）、そして超音波によりミスト化する方法（特開平７−１８５２０３号公報）が知られている。パーベーパレーション法においては、蒸留操作の代替えとなりうるアルコール選択透過膜の開発が立ち遅れている。このため、試験スケールにおいて評価されるベンチスケールプラントも存在しない（ＢＩＯＩＮＤＵＳＴＲＹ，Ｖｏｌ．１３，ＮＯ．９，１９９６参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
また、後者のように、超音波によりアルコール溶液をミスト化し、これを冷却して高濃度のアルコール溶液を得ようとする試みもある。しかしながら、超音波でアルコールをミストにする方法は、超音波振動子の寿命が短く、ランニングコストが極めて高くなる欠点がある。
【０００６】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、簡単な構造でランニングコストを低減して効率よく表面過剰液体を分離できる分離装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面過剰液体を分離する分離装置は、液面に配設されて液体を上昇させるキャピラリー２と、このキャピラリー２の上方に配設されてキャピラリー２から排出される液体を静電霧化する電極３と、霧化されたミストを凝集させて回収する閉鎖された閉鎖回収室４とを備える。この分離装置は、キャピラリー２から排出された液体のミストを閉鎖回収室４で回収して、液体の表面の表面過剰液体を分離する。
【０００８】
分離装置は、液面の上方に送風ダクト７を設けると共に、この送風ダクト７に送風して、キャピラリー２の上端開口部と平行な方向に送風し、送風ダクト７の空気流でキャピラリー２の液体を空気中に吸い出すことができる。さらに、この分離装置は、空気流を加熱して表面過剰液体を気化させて閉鎖回収室４で回収することができる。
【０００９】
さらに、分離装置は、キャピラリー２と電極３を霧化室１に配設して、この霧化室１と閉鎖回収室４を閉ループに連結することができる。この分離装置は、霧化室１と閉鎖回収室４にミストを循環させて、閉鎖回収室４で表面過剰液体を回収する。
【００１０】
さらに、本発明の請求項５の表面過剰液体を分離する分離装置は、液体に接触して液面の近傍に配設している第１電極３Ａと、この第１電極３Ａから上方に離され、かつ液体から離されて配設している第２電極３Ｂと、第１電極３Ａと第２電極３Ｂの間に高電圧を印加して、液面の表面過剰液体を霧化ないし気化する電源と、気化ないし霧化されたミストや蒸気を凝集して回収する閉鎖された閉鎖回収室４とを備える。この分離装置は、第１電極３Ａと第２電極３Ｂで霧化ないし気化されたミストや蒸気を閉鎖回収室４で回収して、液体の表面の表面過剰液体を分離する。
【００１１】
分離装置は、液面と平行な方向に加熱空気を送風して、表面過剰液体を気化させて閉鎖回収室４で回収することができる。さらに、分離装置は、第１電極３Ａと第２電極３Ｂを霧化室１に配設して、この霧化室１と閉鎖回収室４を閉ループに連結することができる。この分離装置は、霧化室１と閉鎖回収室４にミストを循環させて、閉鎖回収室４で表面過剰液体を回収する。
【００１２】
さらに、本発明の分離装置は、閉鎖回収室４に線材を立体的に集合している線材集合体１２を配設して、この線材集合体１２に空気を衝突させてミストや蒸気を液体として回収することができる。さらに、この分離装置は、線材集合体１２に電圧を印可して、静電的にミストや蒸気を吸着させて回収することができる。さらにまた、この分離装置は、閉鎖回収室４の流入側に流入側電極２２を配設すると共に、この流入側電極２２と線材集合体１２との間に電圧をかけて、閉鎖回収室４に流入されるミストや蒸気を流入側電極２２で帯電させて、静電的に線材集合体１２に吸着させて回収することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための表面過剰液体の好ましい分離装置を例示するものであって、本発明は表面過剰液体の分離装置を下記の好ましい実施例には特定しない。さらに、以下に示す好ましい実施例は、特許請求の範囲に記載されない種々の限定を加えているが、本発明の分離装置の構成をこの構成に特定するものでは決してない。
【００１４】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１５】
本発明の分離装置は、アルコールや溶媒のように、液体に混合されると液体の表面に移行する性質のある表面過剰液体を分離する装置に関する。表面過剰液体は、極めて短い時間に表面に移行する性質がある。たとえば、アルコールを水に添加するとマイクロ秒のオーダーで表面に移行する性質がある。水に溶解されたアルコールが、メチル基やエチル基等のプラスイオンと水酸基のマイナスイオンに電離され、プラスイオンが非親水性を示すからである。アルコール以外の溶媒等も、水に添加すると液体表面に移行する表面過剰となる性質を示す。さらに、水に油を添加すると油が表面に移行して表面過剰液体となるので、この表面過剰液体を分離して油と水を分離すこともできる。
【００１６】
表面過剰液体は、液体の表面に移行するので表面における濃度が高くなる。したがって、表面の液体を霧化し、あるいは蒸発して回収すると、高濃度の表面過剰液体が分離される。
【００１７】
表面過剰液体として分離されるアルコールは、主としてアルコール飲料であるが、アルコール飲料でないアルコールを水から分離して、アルコール濃度の低い水に処理することもできる。アルコール飲料は、清酒、ワイン、ビール、ウイスキー、ブランデー、リキュール、雑酒、焼酎等である。本発明の装置でアルコール飲料を分離すると、水分、糖、タンパク質、脂質、ミネラル分などは元の溶液側に残留しやすく、アルコール、エステルなどの香気成分などは表面過剰液体を回収したものの方に移行しやすくなる。したがって、表面過剰液体として回収されたアルコール溶液は、アルコールやエステル成分が多く、表面過剰液体を分離して残るアルコール溶液は、水分、糖、タンパク質、脂質、ミネラル分が多くなる。
【００１８】
図１に示す表面過剰液体の分離装置は、表面過剰液体を含有する液体を充填して霧化する閉鎖構造の霧化室１と、この霧化室１に設けられて表面過剰液体を高濃度のミストとして静電霧化させるキャピラリー２及び電極３と、霧化室１で霧化されたミストを凝集させて回収する閉鎖された閉鎖回収室４とを備える。図１の装置は、霧化室１と閉鎖回収室４とを閉ループとなるように連結し、ミストを霧化室１と閉鎖回収室４に循環させて回収している。
【００１９】
図１の表面過剰液体の分離装置は、霧化室１で霧化された高濃度の表面過剰液体のミストを、閉鎖構造の閉鎖回収室４に流入させる。閉鎖回収室４は、微細なミストを凝集させて高濃度の表面過剰液体として回収する。ミストは、気体ではないので、必ずしも冷却しないで凝集させて回収できる。ただ、加熱して蒸発した表面過剰液体の蒸気も効率よく回収するために、強制的に冷却してより効率よく回収することもできるのは言うまでもない。
【００２０】
霧化室１は、ポンプ５で表面過剰液体を含有する液体が供給される。ポンプ５は、一定の液面レベルとなるように霧化室１に表面過剰液体を含有する液体を供給する。キャピラリー２は、液体の液面に配設する必要があるので、ポンプ５で液面レベルを一定に制御する装置は、キャピラリー２を一定の位置に固定して、キャピラリー２を液面に配設できる。ただ、キャピラリー２を常に液面に配設されるように上下に移動させる装置は、液面を一定に制御する必要はない。
【００２１】
霧化室１の表面過剰液体は、キャピラリー２と電極３で静電霧化される。キャピラリー２と電極３で静電霧化されたミストは、霧化室１に供給される液体よりも表面過剰液体の濃度が高くなる。表面過剰液体の濃度が高くなる表面の液体を霧化させるからである。したがって、キャピラリー２と電極３で静電霧化したミストを回収して、高濃度な表面過剰液体として効率よく分離できる。
【００２２】
霧化室１の表面過剰液体は、表面張力による毛細管現象でキャピラリー２の内部を上昇する。キャピラリー２を上昇した表面過剰液体は、キャピラリー上端と電極下端との間の放電で静電霧化されてミストとなる。このとき、より効率よくミストを発生させるには、キャピラリー２の上端開口部と平行な方向に送風する。この方向に送風すると、キャピラリー上端の圧力が低下して、キャピラリー２の液体が空気中に吸い出される。すなわち  霧吹きの原理で、表面過剰液体がキャピラリー上端から排出される。排出された表面過剰液体は、空気流でミストとなり、また、キャピラリー２と電極３との間の放電による静電霧化によってもミストとなる。
【００２３】
キャピラリー２は、毛細管現象で表面過剰液体を吸い上げできるように内形を細くする。たとえば、キャピラリー２の内径は、約０．５ｍｍとする。ただし、キャピラリー２には、内径を０．２〜１ｍｍφとするものも使用できる。キャピラリー２は、内径を細くしてより高く表面過剰液体を吸い上げできる。ただ、細すぎるキャピラリー２は詰まりやすく、また上端からミストとして分離するときに通過できる表面過剰液体の流量が少なくなる。反対にキャピラリー２が太すぎると、表面過剰液体を毛細管現象で吸い上げできなくなる。
【００２４】
キャピラリー２は、液体の表面に高濃度で分布する表面過剰液体を吸い上げるように、液面に配設される。したがって、キャピラリー２の下端は液中にあって、できるかぎり液面に近い位置に配設される。たとえば、キャピラリー２の下端の液面から０．５〜５ｍｍの範囲に配設される。さらに、キャピラリー２の上端は、液面からわずかに突出している。キャピラリー２の液面からの突出高さは、キャピラリー２が毛細管現象で表面過剰液体を吸い上げできる高さに設定している。さらに好ましくは、図１に示すように、表面過剰液体がキャピラリー２の上端から突出する高さとする。ただし、キャピラリー２の上端に空気を流動させて、この空気流による圧力低下で強制的に表面過剰液体を吸い上げる装置は、表面過剰液体がキャピラリー２の上端から突出しなくても、キャピラリー２から表面過剰液体を吸い上げてミストとして分離できる。したがって、キャピラリー２は、必ずしも、表面過剰液体を上端から突出させる高さとする必要はない。
【００２５】
キャピラリー２は、導電体で上下両端を開口している筒状としている。キャピラリー２は、好ましくは金属筒である。ただし、液体または表面過剰液体に導電性がある場合は、キャピラリー２を必ずしも導電体で製作する必要はない。液体や表面過剰液体に通電して、キャピラリー２の上端で液体や表面過剰液体と電極３との間で放電できるからである。
【００２６】
電極３は、好ましくはキャピラリー２の真上に配設される。キャピラリー２と電極３との間隔を狭くして効率よく放電させるためである。図の電極３は、針電極である。針電極は、先端の電界が大きくなって、効率よく放電できる特長がある。放電現象は、電極３とキャピラリー上端との間で発生する。キャピラリー２と電極３との距離が長くなると、絶縁破壊電圧が高くなるので、放電させるために電極３とキャピラリー２間の電圧を高くする必要がある。電極３をキャピラリー２の真上に配設すると、電極３とキャピラリー２との間隔が狭くなって、効率よく放電できる。ただし、キャピラリーの真上に平面状の板電極を配設し、この板電極とキャピラリーとの間で放電させることもできる。
【００２７】
図１の分離装置は、キャピラリー２の上方に液面から離して絶縁プレート６を配設して、液面と絶縁プレート６との間に空気を通過させる送風ダクト７を設けている。送風ダクト７は、ファン８で強制的に空気を送風する。送風ダクト７に送風される空気は、キャピラリー２の上端開口部と平行な方向に流れて、霧吹きの原理で、キャピラリー２の液体を空気中に吸い出してミストにする。キャピラリー２から液体が吸い出されてミストになるのは、空気は流速が速くなると圧力が低下するからである。キャピラリー２の上端の圧力が低下すると、キャピラリー２の内圧で液体が押し上げられる、キャピラリー２内を上昇した液体は、上端から溢れ、空気流と静電霧化と両方の作用で微細なミストとなる。液面に絶縁プレート６を配設する装置は、絶縁プレート６と液面との隙間を狭くして空気の流速を速くできる。このため、キャピラリー２から効率よく空気を吸い出してミストにできる。図の分離装置は、絶縁プレート６で送風ダクト７を設けているので、液面と絶縁プレート６との間隔を特に狭くできる特長がある。ただ、絶縁プレートでないプレートを液面に配設して、送風ダクトを設けることができるのは言うまでもない。また、液面に板電極を配設する構造も、板電極と液面との間隔を狭くして、送風ダクトの流速を速くできる。
【００２８】
霧化室１は、送風ダクト７を閉鎖回収室４に連結している。送風ダクト７と閉鎖回収室４は、互いに吸入側と排出側の両方を連結して、閉ループとなる状態で連結している。ミストを含む空気は、閉ループである霧化室１と閉鎖回収室４に循環されて、表面過剰液体が回収される。
【００２９】
さらに、図１の分離装置は、空気流を加熱して表面過剰液体を気化させる加熱器１０を設けている。加熱器１０は、霧化室１の流入側に連結される空気路９に配設している。加熱器１０は、空気路９の外側に配設されるヒータ、あるいは空気路９の外部を加熱するバーナー等である。ヒータは、空気路９の内部に配設することもできる。加熱器１０で加熱された空気は、温度が高く、液面に沿って送風されて、液面に高濃度で分布している表面過剰液体を蒸発させる。表面過剰液体の蒸気は、ミストと一緒に閉鎖回収室４に送られ、ここで回収される。この構造の分離装置は、静電霧化と蒸発の両方で表面過剰液体を効率よく分離する。
【００３０】
図２はキャピラリー２を設けることなく静電霧化する霧化室１を示す。この霧化室１は、図１の装置と同じように閉鎖回収室４に閉ループとなるように連結される。この霧化室１は、液体に接触してかつ液面の近傍に配設している第１電極３Ａと、この第１電極３Ａから上方に離され、かつ液体から離されて配設している第２電極３Ｂとを備える。第１電極３Ａは、その上端を正確に液面と同一平面に配設し、あるいは液面からわずかに低い位置であって上端を液面よりも下方に配設し、あるいはまた、液面からわずかに高い位置であって、上端を液面から上方に突出させる位置に配設される。第１電極３Ａを液面と同一平面に配設し、あるいは第１電極３Ａを液面よりも下方に配設している霧化室１は、表面過剰液体を介して第１電極３Ａと第２電極３Ｂとの間で放電できる。表面過剰液体を介して放電されると、放電のエネルギーは表面過剰液体を加熱する。このため、この構造の霧化室１は、より効率よく表面過剰液体を静電霧化できる特長がある。
【００３１】
図２の霧化室１も液面の上に送風ダクト７を設けている。送風ダクト７には加熱された空気を循環させる。循環する加熱空気は、液面の表面過剰液体を蒸発させる。蒸発した表面過剰液体の蒸気は、閉鎖回収室４で回収される。加熱空気は液面の表面を加熱するので、表面に高濃度に分布する表面過剰液体を効率よく蒸発させる。この霧化室１も、静電霧化と加熱空気の両方で表面過剰液体をミストと蒸気として閉鎖回収室４に供給するので、効率よく表面過剰液体を分離できる。
【００３２】
図１の装置は、キャピラリー２と電極３との間に高電圧を印加する高圧電源１１を備えている。図２の装置は、第１電極３Ａと第２電極３Ｂとの間に高電圧を印加する高圧電源１１を備える。この高圧電源１１は、キャピラリー２と電極３間、または第１電極３Ａと第２電極３Ｂとの間で放電させる。したがって、キャピラリー２と電極３間で、あるいは第１電極３Ａと第２電極３Ｂ間で放電できる電圧を出力する。放電電圧は、キャピラリー２と電極３間の間隔、あるいは第１電極３Ａと第２電極３Ｂの間隔で変化し、この間隔に比例して大きくなる。したがって、高圧電源１１は、キャピラリー２と電極３との間で、あるいは第１電極３Ａと第２電極３Ｂとの間で、表面過剰液体を静電霧化させる放電が起こる直流または交流電圧を出力する。たとえば、キャピラリー２と電極３との間隔、あるいは第１電極３Ａと第２電極３Ｂとの間隔を１０ｍｍとするとき、高圧電源１１の出力電圧は５，０００Ｖ〜２０，０００Ｖとする。高圧電源１１の出力電圧が高すぎると火花放電を起こすので、高圧電源１１の出力電圧は、火花放電を起こす電圧よりも低く設定する。
【００３３】
さらに、図２の分離装置は、空気路９に配設されて空気流を加熱する加熱器１０と、閉鎖回収室４を冷却する冷却器１３とを備える。図に示す加熱器１０と冷却器１３は、１つのヒートポンプ１４の放熱側の熱交換器と吸熱側の熱交換器とで構成している。このヒートポンプ１４は、図３に示すように、放熱側の熱交換器である加熱器１０と、吸熱側の熱交換器である冷却器１３と、これらに冷媒を循環させるコンプレッサー１５と、加熱器１０と冷却器１３を通過する冷媒の流量を調整する流量調整弁１６とを備える。
【００３４】
加熱器１０は、加圧して高温になった気体状の冷媒が供給される。供給される冷媒は、コンプレッサー１５で加圧され、断熱圧縮されて高温になっている。したがって、加熱器１０は、供給される冷媒で加熱される。冷媒は、加熱器１０で熱を放出し、それ自体は気体から液体になる。すなわち、気化するときと反対の熱を放出する。冷却器１３は、加圧された液状の冷媒が供給される。冷却器１３は、供給される液状の冷媒を気化させて、気化熱で冷却する。流量調整弁１６は、加熱器１０に供給される冷媒が、加熱器１０の出口で全て液体となると共に、冷却器１３に供給される冷媒が、冷却器１３の出口で全て気体となって排出されるように流量を調整する。
【００３５】
加熱器１０は、図に示すように、空気路９の内部に配設されて、循環される空気を効率よく加熱できる。冷却器１３は、好ましくは、閉鎖回収室４の内部に配設される線材集合体１２に熱結合する状態で配設される。このように、閉鎖回収室４に冷却器１３を設ける構造は、加熱して蒸発した表面過剰液体の蒸気も効率よく回収できる特長がある。さらに、１つのヒートポンプ１４で、加熱器１０と冷却器１３を設ける構造は、熱のエネルギーを有効に活用できるので、ランニングコストを低減できる特長がある。
【００３６】
閉鎖回収室４は閉鎖チャンバーで、ここに供給されるミストや蒸気を回収する。閉鎖回収室４に供給されたミストは、互いに衝突して大きく凝集し、あるいは、線材集合体１２等に衝突して大きく凝集して表面過剰液体として回収される。図１の閉鎖回収室４は、ミストや蒸気をより速やかに回収するために、線材集合体１２を配設している。線材集合体１２は、線材を立体的に集合して線材の間に空気を通過できる空隙を設けたものである。この線材集合体１２は、金属線材、合成樹脂または有機繊維を立体的に方向性なく隙間ができるように集合したものである。線材集合体１２は、線材の隙間を通過するミストや蒸気を線材表面に衝突させて付着させて凝集し、凝集した表面過剰液体を自然に流下させて回収する。
【００３７】
さらに、図の分離装置は、霧化室１と閉鎖回収室４とを閉ループとし、ファン８で強制送風してミストや蒸気を循環させる。したがって、閉鎖回収室４を通過する空気に含まれるミストや蒸気は、互いに衝突して凝集し、あるいは、線材集合体１２の線材表面に衝突して凝集する。
【００３８】
さらに、閉鎖回収室４に配設される線材集合体１２は、電圧を印可して静電的な吸着力でミストや蒸気を吸着させて凝集することもできる。このことを実現する閉鎖回収室４の一例を図４に示す。この図に示す閉鎖回収室４は、流入側に流入側電極２２を配設しており、この流入側電極２２と線材集合体１２との間に電圧をかけている。流入側電極２２は、閉鎖回収室４の流入側であって、閉鎖回収室４に空気を供給する通路内に配設されており、高圧電源２３によって高電圧が印可されている。高電圧が印可される流入側電極２２は、対向電極２４との間で放電して、ここを通過する空気に含まれるミストや蒸気を帯電させる。流入側電極２２で帯電されたミストや蒸気は、閉鎖回収室４の内部に配設された線材集合体１２の線材表面に衝突して凝集する。とくに、線材集合体１２は流入側電極２２との間に電圧がかけられているので、流入側電極２２で帯電されたミストや蒸気を静電的な吸着力で吸着して、空気中のミストや蒸気を極めて効率よく回収できる。
【００３９】
図５の閉鎖回収室４は、表面過剰液体を散水するノズル１７を備える。ノズル１７は、循環ポンプ１８を介して閉鎖回収室４の底部に連結される。循環ポンプ１８は、閉鎖回収室４に回収された表面過剰液体を吸入して、ノズル１７から噴霧させる。
【００４０】
図の装置は、閉鎖回収室４の上部と側面にノズル１７を配設している。上部のノズル１７は、下向きに表面過剰液体を噴霧する。側面のノズル１７は、水平方向に表面過剰液体を噴霧する。ノズル１７から噴霧される表面過剰液体は、霧化室１で霧化されたミストに比較して充分に大きな水滴であって、閉鎖回収室４の内部を速やかに落下し、落下するときに、閉鎖回収室４の内部に浮遊しているミストに衝突して、ミストを回収しながら落下する。したがって、閉鎖回収室４に浮遊するミストを効率よく速やかに回収できる。
【００４１】
図の装置は、ノズル１７を上と側面とに配設しているが、閉鎖回収室４の下部にノズルを配設することもできる。下部のノズルは、上向きに表面過剰液体を噴霧する。このノズルは、閉鎖回収室４の天井に表面過剰液体を衝突させる速度で、あるいは、天井の近傍まで上昇する速度で表面過剰液体を噴霧する。天井の近傍まで上昇するように噴霧される表面過剰液体は、天井の近傍で下向きに方向を変えて落下するので、上昇するときと降下するときにミストに接触して、ミストを効率よく回収する。
【００４２】
図６の閉鎖回収室４は、内部に複数枚の邪魔板１９を配設している。邪魔板１９は、隣接するものとの間にミストを通過できる隙間を設けて、垂直の姿勢で配設している。垂直の邪魔板１９は、ミストを表面に衝突させて付着する表面過剰液体を自然に流下させて回収できる。図の邪魔板１９は、表面を凹凸面として、ミストをより効率よく接触させて回収できるようにしている。
【００４３】
さらに、図の閉鎖回収室４は、ミストを強制送風して撹拌するファン２０を設けている。ファン２０は、閉鎖回収室４のミストを撹拌する。撹拌されるミストは、互いに衝突して凝集し、あるいは、邪魔板１９の表面に衝突して凝集する。凝集するミストは、速やかに落下して回収される。図のファン２０は、閉鎖回収室４のミストを下向きに送風して循環させる。このファン２０は、下向きに送風することによって、邪魔板１９の表面に付着して凝集した表面過剰液体を強制的に下方に移行させてより速やかに回収できる特長がある。
【００４４】
図７の分離装置は、ミストを振動して互いに衝突する確率を高くするミスト振動器２１を閉鎖回収室４に設けている。ミスト振動器２１は、閉鎖回収室４の気体を振動させる電気振動−機械振動変換器と、この電気振動−機械振動変換器を駆動する振動電源とを備える。電気振動−機械振動変換器は、可聴周波数の音を放射するスピーカーや、可聴周波数よりも高い超音波を放射する超音波振動子等である。電気振動−機械振動変換器が、ミストを効率よく振動させるために、電気振動−機械振動変換器から放射される振動を閉鎖回収室４で共振させる。このことを実現するために、電気振動−機械振動変換器は、閉鎖回収室４で共振する周波数で振動させる。いいかえると、閉鎖回収室４を電気振動−機械振動変換器から放射される振動に共振する形状に設計する。
【００４５】
超音波は人間の可聴周波数を越える高い周波数であるので、耳には聞こえない。このため、超音波を放射するミスト振動器２１は、閉鎖回収室４の気体を激しく振動させて、いいかえると、電気振動−機械振動変換器の出力を極めて大きくして、人間に音の害を与えることがない。このため、超音波はミストを激しく振動して、効率よく衝突させて、速やかに回収できる特長がある。
【００４６】
以上の装置は、閉鎖回収室４に、ミストを効率よく凝集させる装置を配設するので、ミストをより速やかに凝集させて高濃度の表面過剰液体とすることができる。さらに、図示しないが、本発明の分離装置は、閉鎖回収室に、表面過剰液体を噴霧するノズルと、ミストを撹拌するファンと、ミストを振動させるミスト振動器の全てを内蔵させて、最も効率よくミストを凝集できる。また、ミストを凝集させるふたつの装置を内蔵して、ミストを効率よく凝集させることもできる。
【００４７】
霧化室１と閉鎖回収室４は、好ましくは不活性ガスを充填する。この装置は、不活性ガスによって、霧化室や閉鎖回収室における表面過剰液体の変質が防止される。このため、より高品質な状態で高濃度の表面過剰液体を得ることができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の分離装置は、簡単な構造でランニングコストを低減して効率よく表面過剰液体を分離できる特長がある。それは、本発明の分離装置が、液面に配設されて液体を上昇させるキャピラリーから排出される液体を電極で静電霧化しており、霧化されたミストを閉鎖回収室で凝集させて回収しているからである。この構造の分離装置は、液面に配設したキャピラリーから排出される液体を霧化するので、液体の表面の表面過剰液体を高濃度のミストにできると共に、このミストを閉鎖回収室で回収することによって極めて効率よく分離できる。
【００４９】
さらに、本発明の請求項５の分離装置は、液体に接触して液面の近傍に配設している第１電極と、液体から離して配設している第２電極との間に高電圧を印加して、液面の表面過剰液体を霧化ないし気化すると共に、霧化されたミストや気化された蒸気を閉鎖回収室で凝集して回収している。このため、この分離装置も、液体の表面の表面過剰液体を高濃度のミストないし蒸気として、これらを閉鎖回収室で回収して、極めて効率よく表面過剰液体を分離できる。
【００５０】
以上のように、本発明の分離装置は、超音波でミスト化する従来の方法に比べて、簡単な構造で、しかもランニングコストを低減して効率よく表面過剰液体を分離できる。
【００５１】
さらに、本発明の請求項４と請求項７の分離装置は、キャピラリーと電極を、あるいは第１電極と第２電極を霧化室に配設しており、この霧化室と閉鎖回収室とを閉ループに連結してミストを循環させているので、霧化された表面過剰液体が外部に漏れることなく、効率よく表面過剰液体を分離して回収できる。
【００５２】
さらに、本発明の請求項８の分離装置は、線材を立体的に集合している線材集合体を閉鎖回収室に配設しているので、ミストや蒸気を含む空気と接触する面積を広くして、ミストや蒸気を液体として極めて効率よく回収できる特長がある。とくに、本発明の請求項９と１０の分離装置は、静電的な吸着力を利用してミストや蒸気を線材集合体に吸着させて凝集するので、霧化された表面過剰液体を極めて効率よく回収できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる表面過剰液体を分離する分離装置の概略構成図
【図２】本発明の他の実施例にかかる表面過剰液体を分離する分離装置の概略構成図
【図３】図２に示す分離装置のヒートポンプの構成図
【図４】閉鎖回収室の他の一例を示す概略断面図
【図５】閉鎖回収室の他の一例を示す概略断面図
【図６】閉鎖回収室の他の一例を示す概略断面図
【図７】閉鎖回収室の他の一例を示す概略断面図
【符号の説明】
１…霧化室
２…キャピラリー
３…電極                ３Ａ…第１電極          ３Ｂ…第２電極
４…閉鎖回収室
５…ポンプ
６…絶縁プレート
７…送風ダクト
８…ファン
９…空気路
１０…加熱器
１１…高圧電源
１２…線材集合体
１３…冷却器
１４…ヒートポンプ
１５…コンプレッサー
１６…流量調整弁
１７…ノズル
１８…循環ポンプ
１９…邪魔板
２０…ファン
２１…ミスト振動器
２２…流入側電極
２３…高圧電源
２４…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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