JPH11500657A

JPH11500657A - 有機液体の静電浄化法および装置

Info

Publication number: JPH11500657A
Application number: JP8524108A
Authority: JP
Inventors: フレイ、シャルル
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1999-01-19
Also published as: WO1996024438A1; DE69602350D1; DE69602350T2; EP0808216A1; EP0808216B1; ES2138804T3

Abstract

(57)【要約】粒子状不純物、コロイド状不純物、または液体中に無定形の集塊として浮遊する不純物により汚染された、植物性、動物性、ないしは合成された有機液体を浄化することのできる装置。図面は実施例の一つを示したものである。装置は、浄化しようとする液体を入れるタンク１、およびタンク１内に強度の電界を生じさせる２本の電極２、３を有する。各々の電極は固定式または可動式とすることができる。不純物は、電界の作用により電極表面に析出し、除去することができる。各々の電極は、金属表面を有する柔軟な帯２、３により構成され、表面に析出した不純物を液体外に搬出する。不純物は、かき取り器８によりベルト表面から剥離される。浄化しようとする液体は、タンク１に導かれる前に脱水装置１１を通過し、脱水処理を施される。

Description

【発明の詳細な説明】有機液体の静電浄化法および装置本発明は、静電気の作用により、植物性、動物性、ないしは合成された有機液体、すなわち工業用溶剤、作動油、工作機械用切削油、潤滑油、暖房用灯油、発動機用燃料、植物性および動物性の油ないしは精油（食用および食用外）、その他を浄化・清澄する方法および装置に関するものである。浄化・清澄とは、主に液体中に浮遊する粒子状不純物、または多少溶解した状態、特にコロイド状態で存在する比較的分子量の大きい物質の除去を意味する。不純物はどんな性質のものであってもよい。例えば埃、機械パーツの摩耗より生ずる微粒子、減摩剤、抽出物、植物および動物の繊維ないしはその他の成分、残留夾雑物などが挙げられる。工業用に使用される液体の粒子状不純物を静電気により除去する技術は、周知のものである。浄化しようとする液体に、少なくとも２個の電極により適当な強度の電界を生じさせれば、液体に含まれる粒子状不純物は電極表面に析出する。もちろん電極を可動式の帯状とし、これが不純物を捉えるようにすれば、継続的に不純物を除去することも可能である。かかる実施例は、特許ＦＲ−２，６８８，１４６に記載されている。気体環境における静電気浄化現象に関しては、既に多くの研究がなされており、豊富な文献がある。本発明は、気体環境とは適用すべき法則の異なる液体環境における静電気浄化に関するものである。しかし液体環境における静電気浄化のメカニズムに関する情報のいくつかは、次の文献中に記載されている。Ａ．Ｄ．Ｍｏｏｒｅ、「ＥｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓａｎｄｉｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」（ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ）；Ｄ．Ｗ．ＧｒｅｅｎａｎｄＪ．Ｏ．Ｍａｌｏｎｅｙ、「Ｐｅｒｒｙ’ｓＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｓ’Ｈａｎｄｂｏｏｋ”（ＭｃＧｒａｗＨｉｌｌＢｏｏｋＣｏ．）；その他本技術に関連する先行の特許。本明細書においては、特に果物や植物の種子その他の部分から圧搾や抽出の方法により得られる植物性油および精油の不純物除去について主に記載する。これらの液体に含まれる不純物は、一般に繊維、樹脂、重合体（無定形または定形）、炭水化物、複合脂質、不ケン化物、ポリペプチドその他の細胞構成物質からなる。これらの不純物を従来の方法、特に漉過、デカンテーション、遠心分離により除去することは、一般にきわめて困難、高価、または不可能であり、どのように行っても液体は不透明のままであるのが常であった。そこで従来周知の静電気による浄化・清澄技術の適用が試みられてきた。しかし上記のような不純物の除去に関しては、従来周知の静電気による浄化・清澄技術は、不純物が電極上に析出しないため部分的に、あるいはまったく無効であることが判明してきたのである。特許ＵＳ−４，１５５，９２４に記載された処理法によれば、不純物を含む動物性ないし植物性有機液体の質を高めるため、無機性の水性基剤を用いて精製し、水分と、無機性の水性基剤により生成された残留石鹸を含んだ純度の高い有機液体を得る。純度の高い有機液体は吸収剤と混合され、高温で脱水、脱気処理を施した後はじめて電気漉過を行う。かかる処理法は数多くの工程を必要とし、その結果実施が複雑となる。これを改善すべくさらに研究を進めた結果、静電気により有機液体を浄化・清澄するための、はるかに簡便な方法を発見したのである。この方法を請求の範囲１に記載する。本発明は、さらにこの方法を実施するための装置（添付図面参照）にも関する。この装置を請求の範囲４に記載する。本発明による方法は、浄化しようとする液体に静電気による処理を加えるに先立ち、液体中の水分を顕著に減少させることのみ［原文ママ］から構成される。静電浄化法が実施され得るためには、浄化しようとする液体に含まれる水分が０．３％を越えないことが必要十分な条件であることが確認されたからである。実際には０．１％を越えないことが望ましく、場合によっては０．０３％を越えないことが望ましい。水分含有率が低ければ低いほど、静電浄化は良好に行われる。ゆえに液体に電界を作用させるに先立って液体の水分含有率（脱水の加減）を調節することにより、静電浄化の効率を必要に応じてコントロールすることが可能である。この方法によれば、驚くべきことに従来必要であった前処理としての分離処理や吸収剤の添加がまったく不要となり、脱水処理のみでよいことが判明した。その結果処理方法および装置が簡略化されることになったのである。液体の脱水には、従来周知の技術の大多数が利用できる。例えば乾燥した空気中に液体を小滴状に吹き付ける方法、凍結乾燥法、薄膜蒸発法が利用できる。薄膜蒸発法の場合、「ロタウ゛ェイパー（Ｒｏｔａｖａｐｏｒ）」型の装置を用い、常温または加熱環境下で回転する容器の内面に液体が薄い層となって広がるようにし、容器内を適当な強度で真空に［減圧］すると、液体中の水分が蒸発する。水分含有率が所期の値にまで低下したところで液体を従来の方法により静電浄化処理すれば、明白な効果が得られる。液体に前処理として脱水処理を加えることにより、効果的な静電浄化が行われる理由は、今もって完全に判明してはいない。しかし浄化しようとする液体中に水分が含まれていると、水が電気分解されて生じた水素または酸素の層が電極表面に形成され、これが電極表面への不純物の付着を妨げることが推測できる。添付図面は、脱水機構を含む有機液体の浄化装置の一例を簡略に示したものである。本発明による装置は、請求の範囲に記載した方法を実施することのできるものである。この装置は、浄化しようとする液体を脱水するための脱水機構を、静電浄化機構に先立つように設置してある。図１に簡略に示したように、最初の実施例による装置は、以下の部分から構成されている。静電浄化機構本体は、タンク１を含む。タンク１には浄化しようとする液体が満たされ、タンク内に必要な電界を生じさせる少なくとも２本の電極２、３が設置される。電極は高電圧を発生する電源４に接続されている。この実施例において電極２、３は可動式であり、液体中から断続的ないしは継続的に引き上げられる。このため電極２、３は柔軟な帯状で金属表面を有し、輪をなし、ローラー５、６にかけられている。固定芯材７は、柔軟な帯２、３各々の一対の垂直部分の間に設置され、浄化しようとする液体が、電極にかかる高電圧により電界を加えられているタンク中央部の通路以外を通れないようにしている。ローラー６は自由に回転するが、ローラー５は図面には省略したメカニズムにより駆動される。各可動電極２、３に電界の作用により付着した不純物は、かき取り器８により剥離される。かき取り器８は、不純物を収納するタンク９に連結されている。常温より高い温度で浄化処理を行う必要があるときは、加熱装置１０を用いる。静電浄化機構本体に先立つ脱水機構１１は、回転シリンダー１２を持ち、液体は回転シリンダー上に吹き付けられ、表面に薄い層となって広がる。真空ポンプ１３の作り出す真空［減圧］状態により、液体の広い表面から水分の効率的な蒸発が行われる。装置には、浄化しようとする液体の供給タンク１４、浄化済み液体の回収タンク１５、装置の各部分を連結する管とポンプが加わる。以下に記載した実施例の詳細な説明により、本発明を容易に実施することができよう。実施例１は、コーヒ豆より圧搾抽出された粗油の浄化に関するものである。このコーヒー粗油は、黒っぽい色を呈し、不透明である。３ｍＷのＨｅＮｅレーザー光線を当てると、液体に入射した場所で直ちに拡散し、輝く球状を呈する。レーザー光線の拡散は、不純物がつくるコロイド状の粒子により引き起こされるもので、これを除去するのが目的である。従来の圧力漉過による浄化処理後、レーザー光線の浸透距離は、肉眼による観測で１６から２０ｍｍであった。この実施例では、当初０．８％の水分含有率を示していた充分な量のコーヒー粗油を「ロタウ゛ェイパー（Ｒｏｔａｖａｐｏｒ）」装置を用いて脱水した。容量１リットルの容器を用い、約５０分で０．０６％の水分含有率が得られた。真空［減圧］状態は１５ミリバールに相当した。脱水したコーヒー粗油を、次に静電浄化機構にかけた。浄化ユニット当たりの電極有効表面は３６０ｃｍ²であった。装置全体は２浄化ユニットからなる。液体の各部に電界が９０分ずつ作用するように流速を調節することにより、毎時約１リットルの流量が得られるようにした。電極間の距離を２ｃｍとし、電圧を３０ｋＶとすると、平均電界強度は１５ｋｖ／ｃｍとなる。機構を通過した液体は清澄であった。コーヒー粗油に含まれる不純物は、接地されたプラス電極にのみ析出した。このことは、電極として使用する搬送ベルトから析出物を除去する作業をきわめて容易にする。毎分１２ｍｍで送られる搬送ベルトは、約１ｍｍ厚の析出物で被われていた。損失は大部分が不純物からなり、粗油の１６％相当した。上記の方法により浄化した油のサンプルにレーザー・テストを行ったところ、レーザー光線の浸透距離は、漉過により浄化処理を行った油と同一であることが確認された。レーザー光線を照射した部分の残留不純物粒子の数を顕微鏡検査したところ、やはり漉過により浄化処理を行った油と同一であった。静電浄化処理を行った油にクロマトグラフ分析と質量分析を実施したところ、上記実施例の電界強度では、油の成分と化学構造に変化は見られなかった。またコーヒー産業で用いられている比較試験を行ったところ、静電浄化処理を行った油は、所要の品質基準に達していることが確認された。実施例２は、エレクトロニクス産業で用いられる有機液体γ−ブチロラクトン（γ−ｂｕｔｙｒｏｌａｃｔｏｎｅ）に関するものである。この液体は、プリント配線回路の製造において未硬化のエポキシ樹脂を溶解するのに用いられる。液体は使用後回収され、再生処理ののち再使用される。再生処理には従来蒸留の方法が行われていたが、これには多大なエネルギーが必要であった。 γ−ブチロラクトンを、電気エネルギー消費が少ない静電浄化法により浄化することは、エネルギー効率の上からきわめて有利である。液体中にはポリマー樹脂のほか、ポリマーの充填剤として用いられるタルク、その他公表されていない添加物の存在が確認されている。これらの不純物は液体の１〜２％を占める。さらにプリント配線回路の製造工程で混入する水分が約１％に達する。静電浄化法を実施するためには、この水分を除去することがぜひとも必要である。脱水には４オングストローム・モレキュラーシーブ、塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂）、シリカゲル、登録商標Ｓｉｃａｐｅｎｔ（Ｍｅｒｃｋ製品）などの乾燥剤を用いる。液体を上記の乾燥剤に１〜２時間接触させると、水分含有率は３００ｐｐｍ以下に減少する。なお乾燥剤の再生に必要なエネルギー消費を考慮すると、本浄化法全体としてのエネルギー効率は低下するが、それでもきわめて有利であることにはかわりがない。脱水後液体は実施例１に記載した静電浄化機構に導入され、不純物は搬送ベルト状の電極表面に電界の作用で付着する。γ−ブチロラクトンは粘性がより低いため、流量は毎時４〜５リットルに達する。静電浄化処理を行った後液体は、溶剤として再使用するのに充分な清澄度が得られた。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年４月８日【補正内容】特許法第１８４条の５第１項の規定による書面：明細書の翻訳文（第３頁第２３行目〜第４頁第１０行目）［．．．］図１に簡略に示したように、実施例１による装置は、以下の部分から構成されている。静電浄化機構本体は、タンク１を含む。タンク１には浄化しようとする液体が満たされ、タンク内に必要な電界を生じさせる２本の電極２、３が設置される。電極は高電圧を発生する電源４に接続されている。この実施例において電極２、３は可動式であり、液体中から継続的に引き上げられる。このため電極２、３は柔軟な帯状で金属表面を有し、輪をなし、ローラー５、６にかけられている。固定芯材７は、柔軟な帯２、３各々の一対の平行な垂直部分の間に設置され、浄化しようとする液体が、電極にかかる高電圧により電界を加えられているタンク中央部の通路以外を通れないようにしている。ローラー６は自由に回転するが、ローラー５は図面には省略したメカニズムにより駆動される。各可動電極２、３に電界の作用により付着した不純物は、かき取り器８により剥離される。かき取り器８は、不純物を収納するタンク９に連結されている。常温より高い温度で浄化処理を行う必要があるときは、加熱装置１０を用いる。静電浄化機構本体に先立つ脱水機構１１は、［．．．］請求の範囲（補正）１．溶解した状態で、または粒子がコロイド状または非コロイド状で拡散する無機性、有機性の不純物により汚染された有機液体の静電浄化法で、次の諸点を特徴とするもの。 −浄化しようとする液体の水分含有率が０．３％を越えない値となるまであらかじめ脱水処理を行う。 −次に液体を、高電圧電源の各々の極に接続された、少なくとも２個の輪をなす帯状の電極の少なくとも２本の平行な部分の間を通過させ、これらの部分の間に電界を生じさせ、電界の作用により不純物をこれらの部分のひとつに向って移動させる。 −上記の輪をなす電極のこれらの平行な部分を移動させることにより、表面に付着した不純物を回収すると共に、不純物を除去された帯の部分を浄化しようとする液体とあらたに接触させる。２．請求項１に記載の方法で、浄化しようとする液体の水分含有率が０．１％未満となるまであらかじめ脱水処理を行うことを特徴とするもの。３．請求項１に記載の方法で、浄化しようとする液体の水分含有率が０．０３％未満となるまであらかじめ脱水処理を行うことを特徴とするもの。４．請求項１に記載の方法を実施するための装置で、次のものを有することを特徴とするもの。 −浄化しようとする液体の水分含有率が０．３％を越えない値となるまであらかじめ脱水処理を行うための手段１１、１２。 −金属表面を有し、輪をなす２本の帯２、３を含む静電浄化機構１。２本の帯２、３は各々２個のローラー５、６間にかけられ、ローラーのうちの片方は駆動機構に連結されている。輪をなす２本の帯２、３の各々は、高電圧電源の各々の電極に接続され、これらの帯の平行な部分の間に電界を生じさせ、電界の作用により不純物をこれらの部分のひとつに向って移動させる。 −浄化しようとする液体に脱水処理を行うための手段１１、１２を静電浄化機構１に連結する管。 −上記の帯２、３の移動に伴い、その表面に集積した不純物を除去するため手段８。

Claims

【特許請求の範囲】１．溶解した状態で、または粒子がコロイド状または非コロイド状で拡散する無機性、有機性の不純物により汚染された有機液体の静電浄化法で、液体に電界を作用させることにより不純物を液体から分離し、浄化しようとする液体の水分含有率が０．３％を越えない値となるまであらかじめ脱水処理を行うことを特徴とするもの。２．請求項１に記載の方法で、浄化しようとする液体の水分含有率が０．１％未満となるまであらかじめ脱水処理を行うことを特徴とするもの。３．請求項１に記載の方法で、浄化しようとする液体の水分含有率が０．０３％未満となるまであらかじめ脱水処理を行うことを特徴とするもの。４．請求項１に記載の、浄化しようとする液体に脱水処理を行う方法を実施するための装置で、浄化しようとする液体を入れる加熱手段付または加熱手段なしのタンク、液体に電界を作用させるように設置され、電源に接続された少なくとも２個の電極を有し、浄化しようとする液体に静電浄化処理を行うに先立って脱水処理を行うための機構を備えたことを特徴とするもの。