JPH09187601A - 超音波分溜方法及びその装置、並びに高濃度アルコール分離方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温常圧下で操作でき、所要エネルギーが小
さく効率的な分溜装置において、超音波振動子と被処理
液を分離し、発生してくるミスト粒径に応じてミストを
液化回収する手段を有した超音波分溜方法及び装置を提
供する。 【解決手段】 被処理液１２をこれが気液界面２２を有
するように収容する第１の部屋８と、第２の液体１４を
収容する第２の部屋１０と、第１の部屋と第２の部屋を
区画しかつ被処理液と第２の液体とを隔離するシート６
と、第２の液体とシートとを介して被処理液の気液界面
に超音波を照射する超音波振動子２０と、気液界面から
発生するミストを液化し回収する回収手段とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被処理液の気液界面に
超音波を照射してその気液界面から発生するミストを回
収する、超音波分溜方法及びその装置、並びに高濃度ア
ルコール分離方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、分離・分画方法としては、蒸発を利
用した蒸留塔や蒸発缶が多用されてきた。蒸留は溶液中
の沸点の違いを利用した最も代表的な分離・分画方法で
ある。しかしこの方法は、次の二点において問題点を有
していた。第一に、蒸留は本来溶液を構成する各成分を
一旦分子単位にまでバラバラにし、これを再び冷却する
という操作であるため、非常に大きなエネルギーを必要
とした。この時必要なエネルギーが潜熱である。第二
に、広く知られているように、エタノールと水のような
溶液は共沸混合物と呼ばれ、エタノールが高濃度になっ
た溶液では水との分離が非常に困難であった。この様な
場合には蒸留塔を高くし段数を上げなければならない
が、装置コストが大きくなる。

【０００３】特開昭５８−１５２４７２号、特開平３−
２４４３７５号公報で超音波を利用した分離・分画方法
も提案されている。これらの分離・分画方法の特徴の一
つは、振動部材を希薄アルコール溶液中に設置すること
である。ところが、これは以下の理由により高いアルコ
ール濃度の溶液を効率よく安定して得るためには好まし
くない。 （１）振動部材を被処理溶液中に設置すると、清酒を始
めとして発酵生産物はアルコールのみならず様々な物質
を含んでおり、中には電解質も著量存在するため、これ
ら電解質の影響を受けてセラミックス等でできた振動部
材上にコーティングされた金属が析出、剥離、溶解する
などして、振動部材の長期使用に悪影響を及ぼすだけで
なく、清酒のような食品中への金属の移行は誠に好まし
くないことであった。 （２）特開平７−２３４０４４号公報で報告されている
ように、被処理液の温度がアルコールの分離能に極めて
強く影響を与え、温度が上昇するとアルコールの分離能
が低下する。ところが、振動部材を被処理液中に設ける
と振動による発熱により被処理液の温度が上昇し、アル
コール分離能が低下する。 （３）振動部材と液表面との距離は霧化能力において非
常に重要な因子であり、最適な距離が存在する。ところ
が、振動子と液表面の間を全て被処理液で満たしてしま
うと、アルコール濃度の高い気体が発生した後に残るア
ルコール濃度の低い溶液はすぐさま被処理液と混ざりあ
って、せっかく分離したアルコール濃度の低い溶液を活
用できなくなってしまう。これは極めて効率の悪いこと
である。

【０００４】以上のことから振動部材と被処理液を分離
することによって、振動部材が被処理液と直接接触し
ないようにし、振動子の発熱から被処理液の温度上昇
を防ぎ、被処理液の液厚を極力薄くして高いアルコー
ル濃度の溶液を得た後の被処理液を元の被処理液と分け
ることが望まれる。

【０００５】さらに、特開昭５８−１５２４７２号公報
および特開平３−２４４３７５号公報に記載されている
発明の特徴である、「超音波処理を密閉した容器中で行
うこと」は、気体の発生に伴う装置内の圧力の上昇によ
る装置からのアルコールの漏れを考慮しなければならな
い。また、密閉することによって超音波発生装置の雰囲
気中にアルコールが充満し、超音波処理によってさらに
アルコールが気相中へ移行することを妨げてしまう。し
たがって、気体なりミストが発生してくる液面に、常に
アルコールが存在しない外気などを導入することが必要
となる。

【０００６】加えて、「気体の回収装置を超音波処理装
置とは独立して別に用意し、発生した気体を回収装置へ
と導く流路を持つこと」は、超音波発生装置において発
生してきたミストなり気体なりを回収装置へ導く際に、
狭い流路へと気体が殺到するためにその部分で断熱圧縮
が生じ、ミストなり気体が液化凝縮して再び被処理液に
戻り、高いアルコール濃度の溶液を回収する効率を低下
させてしまう。したがって、流路を設けず、気体の発生
とその回収する装置を一体化することが必要不可欠とな
る。

【０００７】また、これらの特許は、発生してくるミス
トなり気体の全てを回収液化することを前提としてい
る。ところが、超音波を照射して得られるミストには粒
度にばらつきがあり、機械的な衝突によって回収のし易
い比較的大きなミストは相対的にアルコール濃度が低
く、小さなミストはアルコール濃度が高い。そして、大
きなミストのみを集めた場合には、元の被処理液中のア
ルコール濃度よりもむしろ低くなっているのである。し
たがって、発生してくるミストを全て同一のアルコール
濃度とみなして回収してしまうとアルコールの分離効率
が悪くなってしまうのである。よって、ミスト粒度に応
じて分別回収しなくてはならない。しかし、前記特許特
開昭５８−１５２４７２号および特開平３−２４４３７
５号公報は、それらミストの粒径に応じて回収した場合
に得られる溶液中のアルコール濃度がそれぞれ異なって
いることを何ら示唆するものではない。

【０００８】特開平３−１４３５０１号〜特開平３−１
４３５０５号公報では超音波を利用した他の分離方法も
提案されている。しかし、これらの方法はいずれも超音
波をスプレー式の噴霧器として利用しているだけで、噴
霧に供する溶液の全てがミストとなるので、ミスト中の
成分の比率と霧化される前の供給液の成分の比率は、な
んら異なるものではない。被濃縮液をミストにすること
により気液境界面積を大きくして蒸発を効率的に行わせ
ることにより不蒸発成分の濃縮を行うものであった。

【０００９】特開昭５６−１３８６４５号公報では噴霧
器以外の濃縮方法としても提案されているが、この濃縮
法は超音波を照射したことによって発生したミストを、
別の容器に移し、そのミストに熱を加えることによっ
て、ミスト中の溶媒を蒸発させて溶質を濃縮させるとい
うものである。したがって、超音波を照射したことによ
って得られる効果はミストを得ることであって、この方
法も気液界面面積を広げることを目的としているのであ
り、ミストの生成が成分濃度の違いを引き起こすことを
利用したものではない。加えて、濃縮の推進力はあくま
で熱を加えることによって得られている。

【００１０】また、特開平５−１８４８４８号公報に
は、ミクロ粒子の濃縮法として、粒径の異なる懸濁粒子
及び分散粒子を含有した液体を霧化装置によって霧化
し、放出するミスト内にそれより小さな粒径の分子を包
含させ、それより大きい粒径もしくは包含されにくい大
きさの粒子を濃縮する装置が提案されている。しかし、
該ミクロ粒子の濃縮法は、濃縮したい成分がいずれもミ
ストの粒径に比して大きなものであって、あくまで被濃
縮物の粒径を利用したものでしかない。したがって、ミ
ストの径よりも圧倒的に小さな径を持つ低分子成分を分
別することができることを示唆するものではない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記事情を
鑑みてなされたもので、低温常圧下で操作でき、所要エ
ネルギーが小さく効率的な分溜方法及びその装置であっ
て、超音波発生手段を用いて被処理液を蒸発し、そのミ
ストから高濃度溶液又は低濃度溶液若しくはそれらを分
離回収するものを提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成すべく、鋭意研究を重ねた結果、超音波振動子と被
処理液を分離するための膜によって超音波振動子が被処
理液に直接接触しないようにし、該膜と超音波発生手段
との間に第二の液体を導入した分溜装置を用い、この第
２の液体を介して気相に向けて超音波を照射して被処理
液を霧化および気化させ、発生したミストをその粒度に
応じて回収し、得られたそれぞれの溶液について目的物
質の成分を測定したところ、元の被処理液とミストの粒
度ごとに回収した溶液中の濃度がそれぞれ異なっている
ことを見いだした。さらに、前記被処理液の温度を様々
に変えて成分濃度を調べてみたところ、元の被処理液中
と粒度に応じて回収した溶液中の成分濃度の違いが低い
温度に保ったときほど大きくなっていることを見いだ
し、本発明を完成するに至った。

【００１３】具体的に、本発明の超音波分溜方法は、被
処理液の気液界面に該被処理液から隔離された第２の液
体を介して超音波を照射し、前記気液界面から発生する
ミストを回収するものである。

【００１４】別の超音波分溜方法は、被処理液の気液界
面に該被処理液から隔離された第２の液体を介して超音
波を照射し、前記気液界面から発生するミストをその粒
径に応じて分離し回収するものである。

【００１５】さらに別の超音波分溜方法は、被処理液で
あるアルコール溶液の気液界面に該被処理液から隔離さ
れた第２の液体を介して超音波を照射し、前記気液界面
から発生するミストのうち所定粒径以上のものを分離し
回収して被処理液よりも低濃度のアルコール溶液を得る
ものである。

【００１６】前記気液界面は大気圧に保つのが好まし
い。また、これらの超音波分溜方法は、被処理液が、清
酒、ビール、ワイン、又はその他の酒類である場合に好
適に用いられる。

【００１７】前記分溜方法を実施するための超音波分溜
装置は、被処理液を該被処理液が気液界面を有するよう
に収容する第１の部屋と、第２の液体を収容する第２の
部屋と、前記第１の部屋と第２の部屋を区画し被処理液
と第２の液体とを隔離する分離区画手段と、前記第２の
液体と分離区画手段とを介して被処理液の気液界面に超
音波を照射する超音波発生手段と、前記気液界面から発
生するミストを液化し回収する回収手段とを備えてい
る。

【００１８】別の超音波分溜装置は、第１の部屋と、該
第１の部屋内に収容された被処理液と、該被処理液の気
液界面に超音波を照射する超音波発生手段と、前記気液
界面から発生するミストをその粒径に応じて分離して液
化回収する回収手段とを備えている。

【００１９】さらに別の超音波分溜装置は、被処理液を
該被処理液が気液界面を有するように収容する第１の部
屋と、第２の液体を収容する第２の部屋と、前記第１の
部屋と第２の部屋を区画しかつ被処理液と第２の液体と
を隔離する分離区画手段と、前記第２の液体と分離区画
手段とを介して被処理液の気液界面に超音波を照射する
超音波発生手段と、前記気液界面から発生するミストを
その粒径に応じて分離して液化回収する回収手段とを備
えている。

【００２０】これらの超音波分溜装置は、第１の部屋を
大気圧に保つための手段を有し、前記被処理液がアルコ
ール溶液であり、前記回収手段が所定粒径以上のミスト
を分離し回収して被処理液よりも低濃度のアルコール溶
液を得るものとすることもできる。

【００２１】また、前記分離区画手段としては、ポリエ
チレン又はポリプロピレンからなるシートが好適に用い
られる。さらに、前記被処理液、第２の液体の少なくと
もいずれか一方を冷却する手段を設けるのが好ましい。
なお、第２の液体としては水が利用できる。さらにま
た、前記ミストの液化回収は第１の部屋で行うのが好ま
しい。

【００２２】その他の高濃度アルコール分離方法は、ア
ルコール溶液に気泡を導入し、該気泡に超音波を照射し
てこれを微細化し、微細化された気泡を回収して該気泡
中のミストを回収するものである。また、この分離方法
を実施するための装置は、アルコール溶液を収容する容
器と、前記アルコール溶液に気泡を導入する手段と、前
記気泡に超音波を当てて微細化する超音波発生手段と、
微細化された気泡を回収し該気泡中のミストを回収する
手段とを備えている。

【００２３】

【発明の実施の形態】既に述べたように、超音波の発生
によってアルコール等の溶液の分離操作を行おうとする
場合、振動部材を被処理液中に設置すると、次の理由に
より高濃度の溶液を効率よく安定して得るためには好ま
しくない。

【００２４】（１）振動部材を被処理液中に設置する
と、清酒を始めとして発酵生産物はアルコールのみなら
ず様々な物質を含んでおり、中には電解質も著量存在す
るため、これら電解質の影響を受けてセラミックス等で
できた振動部材上にコーティングされた金属が析出、剥
離、溶解するなどして、振動部材の長期使用に悪影響を
及ぼすだけでなく、清酒のような食品中への金属の移行
は好ましくない。 （２）被処理液の温度がアルコール等の分離能に極めて
強く影響を与え、温度が上昇すると分離能が低下する。
ところが、振動部材を被処理液中に設けると振動による
発熱により被処理液の温度が上昇し、アルコール分離能
が低下する。 （３）振動部材と液表面との距離は霧化能力において非
常に重要な因子であり、最適な距離が存在する。ところ
が、振動子と液表面の間を全て被処理液で満たしてしま
うと、濃度の高い気体が発生した後に残る濃度の低い溶
液はすぐさま該処理液と混ざりあって、せっかく分離し
た濃度の低い溶液を活用できなくなってしまう。これは
極めて効率の悪いことである。

【００２５】ところが、本発明は以下の理由により前記
の問題を解決することができる。振動部材と被処理液を
分離することによって、振動部材が被処理液と直接接
触しないようにし、振動子の発熱から被処理液の温度
上昇を防ぎ、被処理液の液厚を極力薄くして高いアル
コール濃度の溶液を得た後の被処理液を元の被処理液と
分けることが望まれる。

【００２６】図１は本発明にかかる超音波分溜装置２の
一具体例を示す。この分溜装置２において、超音波分溜
容器４は分離区画手段であるシート６により、このシー
ト６の上と下にそれぞれ位置する第１の部屋８と第２の
部屋１０が形成されており、第１の部屋８には被処理液
１２として例えばアルコールが収容され、第２の部屋１
０には第２の液体１４が封入されている。容器４はまた
第１の部屋８に空気を導入する導入路１６と容器内の空
気を回収する回収路１８とを備えており、被処理液１２
上の空間は大気圧状態に保たれている。第２の部屋１０
の内部には超音波発生手段である超音波振動子２０が設
けてあり、この超音波振動子２０で発生した超音波が第
２の液体１４とシート６を介して被処理液１２の気液界
面２２に向けて照射されるようにしてある。前記シート
６としては、ポリエチレンもしくはポリプロピレンから
なるものが好適に用いられる。ただし、シートの材質は
これらに限るものでなく、超音波が照射されることによ
って損傷することがなく、また超音波の有無に拘わらず
被処理液１２の性質に影響を及ぼすことがないものであ
れば利用可能である。第２の液体１４としては、超音波
の伝導性に優れたものを利用するのが好ましく、例えば
水が一般的に利用できる。

【００２７】この超音波分溜装置２では、超音波振動子
２０から発射された超音波は、第２の液体１４、シート
６、被処理液１２を介して被処理液１２の気液界面２２
に伝播し、この気液界面２２に液柱２４を形成する。こ
の液柱２４表面には被処理液１２のミスト２６が発生す
る。ミスト２６は、導入路１６から容器４内に導入され
る空気の流れによって回収路１８から回収装置（以下の
実施例で詳細に説明する）に回収される。この時、配置
する振動子の出力および発振周波数は、被処理液例えば
アルコールの分離の度合い、装置形状にもよるが、振動
子一個当たり、それぞれ１０〜１００Ｗ程度、０．１Ｍ
Ｈｚ以上とするのが望ましい。

【００２８】超音波処理を密閉した容器中で行うこと
は、気体の発生に伴う装置内の圧力の上昇による装置か
らのアルコールの漏れを考慮しなければならない。ま
た、密閉することによって超音波発生装置の雰囲気中に
アルコールが充満し、超音波処理によってさらにアルコ
ールが気相中へ移行することを妨げてしまう。したがっ
て、気体なりミストが発生してくる液面に、常にアルコ
ールが存在しない外気などを導入することが必要とな
る。このように、密閉した装置は好ましくない。

【００２９】また、発生してくるミストないし気体の全
てを回収液化することは、既に述べた次の理由により好
ましくない。超音波を照射して得られるミストには粒度
にばらつきがあり、機械的な衝突によって回収のし易い
比較的大きなミストは相対的にアルコール濃度が低く、
小さなミストはアルコール濃度が高い。そして、大きな
ミストのみを集めた場合には、元の被処理液中のアルコ
ール濃度よりもむしろ低くなっているのである。したが
って、発生してくるミストを全て同一のアルコール濃度
とみなして回収してしまうとアルコールの分離効率が悪
くなってしまうのである。よって、ミスト粒度に応じて
分別回収しなくてはならない。

【００３０】本発明によれば、次の具体例に示すように
以上の問題を解決することができる。図２は本発明を実
現した一具体例である。この図に示す超音波分溜装置３
０において、ガラス製の容器３２はその上部に空気導入
路３４とミスト回収路３６を備えており、内部（第１の
部屋）３８に被処理液（例えば清酒）４０が収容されて
いる。この容器３２は水槽４２に収容されており、水槽
内（第２の部屋）４４に収容した第２の液体（例えば
水）４６と被処理液４０とが容器３２によって分離され
ている。水槽４２内には超音波発生手段である超音波振
動子４８が設けてある。この超音波振動子４８は超音波
発生器５０の駆動に基づいて超音波を発振し、その超音
波は第２の液体４６、容器３２、被処理液４０を介して
この被処理液４０の気液界面５１に照射されるようにな
っている。水槽４２はまた、超音波振動子４８の発熱に
よる温度上昇を防止するとともに第２の液体４６の温度
を所定の温度に維持するために、クーラ５２とヒータ５
４を備えている。なお、これらのクーラ５２とヒータ５
４は容器３２に設けてもよい。

【００３１】前記ミスト回収路３６はミストセパレータ
５６に接続されており、ミスト回収路３６からミストセ
パレータ５６に導入されたミストは、所定粒径以上の大
きなものが貯留槽５８に流下し、それ以外の小さなもの
はさらに濃縮装置であるコンデンサ６０に送られ、ここ
で冷却されたミストが凝結し貯留槽６２に溜められるよ
うになっている。なお、ミストセパレータ５６として
は、公知のサイクロン方式のものが好適に用いられる。

【００３２】以上の構成を有する超音波分溜装置３０で
は、超音波発生装置５０の駆動に基づいて超音波振動子
４８が超音波を発振する。なお、超音波振動子４８の発
生する熱は第２の液体４６に伝わるが、第２の液体４６
の温度はクーラ５２とヒータ５４によって適正な温度に
保たれる。超音波振動子４８で発生した超音波は、第２
の液体４６、容器３２、被処理液４０を介して該被処理
液４０の気液界面５０に伝播し、液柱６４を形成する。
また、液柱６４の回りに形成されるミストは、空気導入
路３４から導入される空気の流れに乗ってミスト回収路
３６を介してミストセパレータ５６に送られる。ミスト
セパレータ５６では、所定粒径以上の大きなミストとそ
れ以下の小さなミストに分離され、大きなミストは貯留
槽５８に流下し、他方小さなミストはコンデンサ６０に
導かれて冷却凝結して別の貯留槽６２に溜められる。な
お、ミストを運搬した空気は大気中に放出される。この
時、粒径の大きなミストを集めた貯留槽５８のアルコー
ル濃度は元の清酒（被処理液）４０よりも低く、貯留槽
６２のアルコール濃度は元の清酒４０よりも高い。

【００３３】被処理液と超音波振動子を分離する構成は
以上のものに限るものでなく、図３に示すようにしても
よい。この図に示す実施例において、超音波振動子７０
はケース７２にマウントされており、シート７４によっ
て被処理液７６と分離されている。また、超音波振動子
７０とシート７４との間の密封空間には第２の液体７８
が封入されている。なお、８０はシート押さえ、８２は
パッキンで、シート７４はこれらシート押さえ８０とパ
ッキン８２によって圧着保持されているので、第２の液
体７８を収容した空間に被処理液が侵入し振動子７０と
接触することはない。

【００３４】気体の回収装置を超音波処理装置とは独立
して別に用意し、発生した気体を回収装置へと導く流路
を持つことは、超音波発生装置において発生してきたミ
ストなり気体なりを回収装置へ導く際に、狭い流路へと
気体が殺到するためにその部分で断熱圧縮が生じ、ミス
トなり気体が液化凝縮して再び被処理液に戻り、高いア
ルコール濃度の溶液を回収する効率を低下させてしま
う。したがって、流路を設けず、気体の発生とその回収
する装置を一体化することが必要不可欠となる。

【００３５】この問題を解決した具体例として、図４の
ごとき超音波分溜装置を構成することもできる。この超
音波分溜装置９０において、ハウジング９２の上部には
超音波処理部９４が設けてある。この超音波処理部９４
の容器９６はポリエチレンシート９８によってその上部
と下部に位置する第１の部屋と第２の部屋に分離されて
おり、第１の部屋には被処理液１００が収容され、第２
の部屋に第２の液体１０２である水が封入されている。
また、容器９６の底部には複数の超音波振動子１０４が
設けてあり、被処理液１００の気液界面に向けて超音波
が発振できるようになっている。超音波処理部９４の上
に位置する空間１０６は、ハウジング側部に設けた前室
１０８を介して分離回収室１１０に連絡しており、超音
波処理部９４で発生したミストがシロッコファン１１２
で導入された外気の流れに乗って分離回収室１１０に送
られるようになっている。

【００３６】分離回収室１１０の前室１０８側には所定
の間隔を置いて貫通孔１１２を形成した複数のパンチン
グメタル１１４（図５参照）が多段に配置されている。
パンチングメタル１１４の下流側には活性炭素繊維で構
成した複数の通気性ボード１１６を多段に設けてある。
ボード１１６は、図示するように鉛直方向に配置し、ミ
ストとの接触効率を高めるのが好ましい。ボード１１６
の下流側には、冷媒配管を蛇腹状に配設した板状の熱交
換器１１８が設けてある。また、パンチングメタル１１
４、ボード１１６、及び熱交換器１１８の下方にはそれ
ぞれドレン抜き１２０、１２２、１２４が設けてある。

【００３７】以上の構成を有する超音波分溜装置９０で
は、超音波振動子１０４で発振された超音波が第２の液
体１０２、ポリエチレンシート９８、被処理液１００を
介してこの被処理液１００の気液界面に伝播し、そこで
被処理液１００のミストが形成される。このミストは、
シロッコファン１１２で導入された外気と共に空間１０
６、前室１０８を介して分離回収室１１０に送られる。
分離回収室１１０に導入されたミストは、パンチングメ
タル１１４で仕切られた複数の部屋を通過する間に、図
６に示すようにパンチングメタル１１４と衝突する。こ
のとき、粒径の大きなミストほどパンチングメタル１１
４に衝突する確率が高い。逆に、粒径の小さなミストほ
どパンチングメタル１１４と衝突することなく貫通孔１
１２を通過する確率が高い。パンチングメタル１１４に
衝突したミストは順に液化して流下し、底部に溜まった
液体がドレン抜き１２０から系外へと回収される。パン
チングメタル１１４に衝突することなく通過した小さな
ミストは活性炭素繊維ボード１１６を通過する際にこれ
と接触して液化し、その液体はドレン抜き１２２で系外
に回収される。ボード１１６をも通過したミストは熱交
換器１１８で冷却されて凝結し、その液体がドレン抜き
１２４で系外へと回収される。最後にミストを運んだ空
気はほとんど全ての液化すべき成分を回収された後開口
部１２６から大気中に捨てられる。

【００３８】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説
明するが、これらの実施例は本発明を何ら限定するもの
ではない。

【００３９】実施例１ まず、対照実験として図１に示した装置においてシート
の無い状態で清酒を容器に入れ、さらに、ステンレス製
の金属片を２本入れてそのそれぞれの金属片の一端に単
３乾電池の両極を接続した。この時の温度は、３０℃に
保ち、超音波振動数２．３ＭＨｚ、２０Ｗの超音波を連
続的に１２時間照射した。この時、振動子表面を肉眼に
て観察したところ、次第に黄銅色の光沢が現れはじめ、
表面のニッケル蒸着したメッキが剥がれていることが確
認された。実験終了後に実体顕微鏡にて振動子表面を観
察したところ、酒に接触していた部分としていなかった
部分に段差が観察され、ニッケルが清酒中もしくは金属
片へと移行したことが明らかであった。この実験は、実
機スケールのプラントを作成した場合に、何らかの電位
差が生じると振動子表面から金属が溶出するであろうこ
とを示唆しており、振動子の安定的使用および食品への
金属への移行という点で問題があることがわかった。

【００４０】一方、図１に示した装置によって清酒と振
動子をシートで分離した場合には、同様の実験を行って
も振動子には何の影響もなかった。

【００４１】実施例２ 図２に示す装置を用いて、清酒の原酒（アルコール濃度
２０．１ｖ／ｖ％）を処理した。水槽中の水温を２０℃
に保ち、振動数２．３ＭＨｚ、２０Ｗの振動子によって
超音波を発振させたとき、２つの貯留槽（５８、６２）
に得られた酒中のアルコール濃度を測定した。その結果
を示したのが図９の表である。この表から明らかなよう
に、貯留槽（５８）中に得られた清酒は、同じ時点の元
の清酒中の成分と比較すると、アルコール濃度が低く、
エキス濃度が高く、酸度、アミノ酸度がそれぞれ高い濃
醇な酒となっている。一方、貯留槽（６２）中に得られ
た清酒は、同じ時点の元の清酒中の成分と比較すると、
アルコール濃度が高く、エキス濃度、酸度、アミノ酸度
がそれぞれ低い高アルコール酒となった。図７は、図９
の表の元の清酒中のアルコール濃度と貯留槽（５８）中
のアルコール濃度をプロットしたものであるが、グラフ
中の上側の直線は縦軸と横軸が同じアルコール濃度にな
る場合を示している。●印でプロットした貯留槽（５
８）中のアルコール濃度は、元の清酒中のアルコール濃
度に比例して、かつ、元のアルコール濃度より低くなっ
ているのが明らかである。このように、粒径の大きなミ
ストのみを集めることによって、元の清酒よりも低いア
ルコール濃度の清酒を得ることが可能であった。また、
貯留槽（６２）に得られる高アルコール濃度の清酒は貯
留槽（５８）の低アルコール分のミストを先に除去して
いるので、より高いアルコール濃度の清酒として分取す
ることが可能であった。加えて、貯留槽（５８）中に得
られた清酒をさらにアルコール濃度が１０ｖ／ｖ％とな
るように水で希釈してきき酒試験に供したところ、非常
に香味の優れた清酒であると評された。

【００４２】高濃度アルコール分離方法及びその装置を
具体化した装置について図８を参照して説明する。図８
の高濃度アルコール分離装置１３０において、容器１３
２は導入口１３４と通気口１３６とを備えており、導入
口１３４から被処理液であるアルコール溶液１３８、通
気口１３６から気体（気泡１４０）が容器１３２内に導
入されるようになっている。なお、気体は空気でもよい
が、被処理液が酒などの食品の場合には窒素ガス、又は
炭酸ガスとするのが好ましい。容器１３２はまた排出路
１４２を介して気液分離槽１４４に接続されており、ポ
ンプ１４６によって容器１３２内のアルコール溶液１３
８と気泡１４０が気液分離槽に排出されるようになって
いる。容器１３２はその内側又は外側に超音波振動子１
４８を備えており、この超音波振動子１４８から発振さ
れた超音波によって通気口１３６から導入された空気の
気泡１４０が細かく砕かれるようになっている。なお、
超音波振動子１４８は、容器１３２の天井部、底部、又
は側部、それらの複数の箇所に設けてもよい。

【００４３】この装置１３０では、ポンプ１４６の駆動
に基づいて容器１３２内にアルコール溶液１３８が導入
される。他方、通気口１３６を介して空気の気泡１４０
が容器１３２内に導入され、これが超音波振動子１４８
から発振される超音波により細かく砕かれる。このと
き、アルコール溶液１３８中のアルコール分が微細化さ
れた気泡１４０中に含まれる。なお、微細化した気泡１
４０が液中で均一に混合されずに偏在する場合には撹拌
機などを設けて気液を十分混合する。

【００４４】微細化された気泡１４０を含むアルコール
溶液１３８はポンプ１４６によって排出路１４２から気
液分離槽１４４に排出され、アルコール溶液１３８と微
細化した気泡１４０によって運ばれたアルコール分が分
離され、アルコール溶液は液体出口１５０から排出さ
れ、分離されたアルコール分は気体出口１５２から図示
しない分離装置（例えば図４の分離回収室）に送られ、
ミストの大きさに応じて液化して回収される。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波分
離方法及び装置によれば、超音波振動子と被処理液を分
離することによって、超音波振動子を長期間に渡って安
定的に使用でき、食品などへ金属イオンの移行を防ぎ、
かつ低温常圧下で操作できる所要エネルギが小さく効率
的な、アルコールを始めとした成分の分離が可能とな
る。加えて、本分溜装置において、発生してくるミスト
粒径に応じてミストを液化回収することによって、粒径
の小さなミストおよび蒸気を凝縮したものは非常にアル
コール濃度が高く、一方、ミスト粒径の大きなものはア
ルコールが低くなっているので、効率的なアルコールの
分離が可能となる。また、本発明の高濃度アルコール分
離方法及び装置によっても効率的なアルコールの分離が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における超音波振動子と被処理液を分
離する一具体例を示すものである。

【図２】 実施例２を行うための超音波分溜装置を示し
たものである。

【図３】 超音波振動子と被処理液が直接接触しないよ
うにした新規な超音波振動子を示したものである。

【図４】 超音波振動子と被処理液を分離し、かつ発生
してくるミスト粒径に応じて分別する超音波霧化分溜装
置を示している。

【図５】 図４中で使用したパンチングメタルを詳細に
説明したものである。

【図６】 図５のパンチングメタルにおいてミストの流
れを示したものである。

【図７】 図２に示した装置を用いて清酒を処理したと
きの、元の清酒中のアルコール濃度を横軸に取り、同じ
時点に貯留槽に得られた溜液のアルコール濃度を縦軸に
プロットしたものである。

【図８】 本発明にかかる高濃度アルコール分離装置の
概略構成を示す図である。

【図９】 図２に示した装置を用いて清酒を処理したと
きの、元の清酒の成分と２つの貯留槽に回収された液体
の成分を示すものである。

【符号の説明】 ２…超音波分溜装置、４…容器、６…シート、８…第１
の部屋、１０…第２の部屋、１２…被処理液、１４…第
２の液体、２０…超音波振動子、２２…気液界面、２６
…ミスト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 正典 愛知県豊橋市大岩町字小山塚20番地 本多 電子株式会社内 (72)発明者 佐々木 浩 東京都中央区京橋２丁目16番１号京橋清水 ビル 株式会社服部セイコー内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理液の気液界面に該被処理液から隔
   離された第２の液体を介して超音波を照射し、前記気液
   界面から発生するミストを回収する超音波分溜方法。
2. 【請求項２】 被処理液の気液界面に該被処理液から隔
   離された第２の液体を介して超音波を照射し、前記気液
   界面から発生するミストをその粒径に応じて分離し回収
   する超音波分溜方法。
3. 【請求項３】 被処理液であるアルコール溶液の気液界
   面に該被処理液から隔離された第２の液体を介して超音
   波を照射し、前記気液界面から発生するミストうち所定
   粒径以上のものを分離し回収して被処理液よりも低濃度
   のアルコール溶液を得る超音波分溜方法。
4. 【請求項４】 前記気液界面を大気圧に保つ請求項１か
   ら３のいずれかの超音波分溜方法。
5. 【請求項５】 前記被処理液が、清酒、ビール、ワイ
   ン、又はその他の酒類である請求項１から４のいずれか
   の超音波分溜方法。
6. 【請求項６】 被処理液を該被処理液が気液界面を有す
   るように収容する第１の部屋と、第２の液体を収容する
   第２の部屋と、前記第１の部屋と第２の部屋を区画し被
   処理液と第２の液体とを隔離する分離区画手段と、前記
   第２の液体と分離区画手段とを介して被処理液の気液界
   面に超音波を照射する超音波発生手段と、前記気液界面
   から発生するミストを液化し回収する回収手段とを備え
   た超音波分溜装置。
7. 【請求項７】 第１の部屋と、該第１の部屋内に収容さ
   れた被処理液と、該被処理液の気液界面に超音波を照射
   する超音波発生手段と、前記気液界面から発生するミス
   トをその粒径に応じて分離して液化回収する回収手段と
   を備えた超音波分溜装置。
8. 【請求項８】 被処理液を該被処理液が気液界面を有す
   るように収容する第１の部屋と、第２の液体を収容する
   第２の部屋と、前記第１の部屋と第２の部屋を区画し被
   処理液と第２の液体とを隔離する分離区画手段と、前記
   第２の液体と分離区画手段とを介して被処理液の気液界
   面に超音波を照射する超音波発生手段と、前記気液界面
   から発生するミストをその粒径に応じて分離して液化回
   収する回収手段とを備えた超音波分溜装置。
9. 【請求項９】 前記第１の部屋を大気圧に保つための手
   段を有し、前記被処理液がアルコール溶液であり、前記
   回収手段が所定粒径以上のミストを分離し回収して被処
   理液よりも低濃度のアルコール溶液を得る請求項７又は
   ８の超音波分溜装置。
10. 【請求項１０】 前記分離区画手段がポリエチレン又は
    ポリプロピレンからなるシートである請求項６又は８の
    超音波分溜装置。
11. 【請求項１１】 前記被処理液、第２の液体の少なくと
    もいずれか一方を冷却する手段を有する請求項６又は８
    の超音波分溜装置。
12. 【請求項１２】 前記第２の液体が水である請求項６又
    は８の超音波分溜装置。
13. 【請求項１３】 前記ミストの液化回収が第１の部屋で
    行われる請求項６から１２のいずれかの超音波分溜装
    置。
14. 【請求項１４】 アルコール溶液に気泡を導入し、該気
    泡に超音波を照射してこれを微細化し、微細化された気
    泡を回収して該気泡中のアルコール分を回収する高濃度
    アルコール分離方法。
15. 【請求項１５】 アルコール溶液を収容する容器と、前
    記アルコール溶液に気泡を導入する手段と、前記気泡に
    超音波を当てて微細化する超音波発生手段と、微細化さ
    れた気泡を回収し該気泡中のアルコール分を回収する手
    段とを備えた高濃度アルコール分離装置。