JP5084007B2

JP5084007B2 - Particle separation method and separation apparatus

Info

Publication number: JP5084007B2
Application number: JP2006225110A
Authority: JP
Inventors: 一雄松浦; 昭弘脇坂
Original assignee: NanoMistTechnologies Co., Ltd.; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: NanoMistTechnologies Co., Ltd.; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2026-08-22
Also published as: JP2008049220A

Description

本発明は、主としてナノオーダーないしミクロンオーダーの微細な粒子を大きさで分離するのに最適な粒子の分離方法と分離装置に関する。 The present invention mainly relates to a particle separation method and a separation apparatus that are optimal for separating fine particles of nano-order to micron order by size.

ナノ粒子を分離できる装置は開発されている。（特許文献１参照）
特許文献１に記載される装置は、レンズと平板の間に形成される空隙を利用して微粒子をそのサイズにより分離する。この装置は、レンズと平板の間に形成される両者の距離が連続的に小さくなる空隙部分に微粒子を含む溶液を注入して、微粒子を含む溶液中の微粒子をレンズの中心方向に向かって移動させる。微粒子がその大きさに応じた空隙の部分にトラップされることを利用して、微粒子をサイズによって分離し、微粒子がトラップされた位置の空隙間の距離をレンズと平板の間の光の干渉によって生じるニュートンリングによって測定する。
特開２００５−２４９７５３号公報 Devices that can separate nanoparticles have been developed. (See Patent Document 1)
The apparatus described in Patent Document 1 separates fine particles according to their size using a gap formed between a lens and a flat plate. This device injects a solution containing fine particles into a gap formed between a lens and a flat plate, and the distance between the two is continuously reduced, and moves the fine particles in the solution containing fine particles toward the center of the lens. Let Utilizing the fact that the fine particles are trapped in the gap portion corresponding to the size, the fine particles are separated according to the size, and the distance between the gaps where the fine particles are trapped is determined by the interference of light between the lens and the flat plate. Measure by the resulting Newton ring.
JP-A-2005-249653

特許文献１の分離装置は、ナノサイズの粒子を分離できる。しかしながら、この装置は、種々の粒径の粒子から特定の粒径の粒子を能率よく選別することができない。 The separation device of Patent Document 1 can separate nano-sized particles. However, this apparatus cannot efficiently select particles having a specific particle size from particles having various particle sizes.

本発明は、種々の粒径の粒子が混在するものから、特定の大きさの粒子を効率よく選別できる粒子の分離方法と装置を提供することにある。 It is an object of the present invention to provide a particle separation method and apparatus capable of efficiently sorting particles having a specific size from a mixture of particles having various particle sizes.

本発明の粒子の分離方法は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
粒子の分離方法は、粒径が異なる粒子を含む液体を超音波振動させて霧化し、霧化されたミストＭに含まれる粒子と原液Ｇに残存する粒子とで粒子を大きさ別に分離する。 The particle separation method of the present invention has the following configuration in order to achieve the above-described object.
In the particle separation method, liquids containing particles having different particle diameters are ultrasonically vibrated to be atomized, and the particles contained in the atomized mist M and the particles remaining in the stock solution G are separated according to size.

本発明の粒子の分離方法は、霧化されたミストＭに強制送風することができる。さらに、本発明の粒子の分離方法は、ミストＭに強制送風する風量を、超音波振動させる超音波振動子２の入力電力１Ｗに対して、１リットル／分以上とすることができる。 The particle separation method of the present invention can forcibly blow the atomized mist M. Furthermore, in the particle separation method of the present invention, the amount of air forcedly blown to the mist M can be set to 1 liter / min or more with respect to 1 W of input power of the ultrasonic vibrator 2 for ultrasonic vibration.

本発明の粒子の分離方法は、ミストＭに強制送風する風量を変化させることができる。本発明の粒子の分離方法は、粒子を含む液体に、水またはアルコール水溶液を使用することができる。さらに、本発明の粒子の分離方法は、粒子を含む液体に、表面張力変化剤あるい粘度調整剤のいずれか一方または両方を添加する液体を使用する。さらに、本発明の粒子の分離方法は、分離する粒子の平均粒径を１ｎｍないし１００μｍとすることができる。さらに、本発明の粒子の分離方法は、粒子を、遺伝子もしくはタンパク質、糖質、糖タンパク質のいずれかとし、また、カーボンナノチューブ、発光材料、蛍光体、あるいはそれらの金属錯体、ポリマー、ラテックス粒子のいずれかとする。 The method for separating particles according to the present invention can change the air volume forcibly blowing air to the mist M. In the method for separating particles of the present invention, water or an aqueous alcohol solution can be used as the liquid containing the particles. Furthermore, the method for separating particles of the present invention uses a liquid in which one or both of a surface tension change agent and a viscosity modifier is added to a liquid containing particles. Furthermore, in the method for separating particles according to the present invention, the average particle size of the particles to be separated can be 1 nm to 100 μm. Furthermore, in the method for separating particles according to the present invention, the particles are either genes or proteins, carbohydrates, glycoproteins, and carbon nanotubes, luminescent materials, phosphors, or their metal complexes, polymers, latex particles . Either .

本発明の粒子の分離装置は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
粒子の分離装置は、遺伝子もしくはタンパク質、糖質、糖タンパク質、カーボンナノチューブ、発光材料、蛍光体、あるいはそれらの金属錯体、ポリマー、ラテックス粒子のいずれかである微細粒子を含み、かつ表面張力変化剤あるいは粘度調整剤のいずれか一方または両方を添加してなる液体を超音波振動させてミストＭに霧化する超音波霧化機１と、この超音波霧化機１で霧化されたミストＭの微細粒子を回収する回収部５とを備える。超音波霧化機１は、粒径が異なる粒子を含む液体を入れる超音波霧化室４と、この超音波霧化室４の液体を超音波振動させてミストＭに霧化する超音波振動子２と、超音波振動子２に高周波電力を供給する超音波電源３とを備える。分離装置は、超音波霧化機１で霧化されたミストＭに含まれる微細粒子を回収部５で回収して、微細粒子を大きさ別に分離する。 In order to achieve the above-mentioned object, the particle separation apparatus of the present invention has the following configuration.
The particle separation device includes fine particles that are either genes or proteins, carbohydrates, glycoproteins, carbon nanotubes, luminescent materials, phosphors, or their metal complexes, polymers, latex particles , and a surface tension change agent Or the ultrasonic atomizer 1 which atomizes the liquid formed by adding either or both of the viscosity modifiers ultrasonically to the mist M, and the mist M atomized by the ultrasonic atomizer 1 And a collection unit 5 that collects the fine particles. The ultrasonic atomizer 1 includes an ultrasonic atomization chamber 4 that contains liquids containing particles having different particle diameters, and an ultrasonic vibration that atomizes the liquid in the ultrasonic atomization chamber 4 ultrasonically into the mist M. A child 2 and an ultrasonic power source 3 for supplying high frequency power to the ultrasonic vibrator 2 are provided. The separation device collects the fine particles contained in the mist M atomized by the ultrasonic atomizer 1 by the collection unit 5 and separates the fine particles according to size.

本発明の粒子の分離装置は、超音波霧化室４に搬送気体を強制送風する気体供給源８を備え、この気体供給源８で霧化されたミストＭに送風することができる。気体供給源８は、超音波振動子２の入力電力１Ｗに対して、１リットル／分以上の風量で超音波霧化室４に搬送気体を強制送風することができる。また、気体供給源８は、超音波霧化室４に送風する搬送気体の風量を変化させる風量変化機構３７を有することができる。さらに、本発明の粒子の分離装置は、搬送気体を空気とすることができる。 The particle separation apparatus of the present invention includes a gas supply source 8 that forcibly blows a carrier gas in the ultrasonic atomization chamber 4, and can blow the mist M atomized by the gas supply source 8. The gas supply source 8 can forcibly blow the carrier gas into the ultrasonic atomizing chamber 4 with an air flow of 1 liter / min or more with respect to 1 W of input power of the ultrasonic vibrator 2. Further, the gas supply source 8 can have an air volume changing mechanism 37 that changes the air volume of the carrier gas blown into the ultrasonic atomizing chamber 4. Furthermore, in the particle separation apparatus of the present invention, the carrier gas can be air.

本発明の粒子の分離方法と分離装置は、種々の粒径の粒子が混在するものから、特定の大きさの粒子を効率よく選別できる特長がある。それは、本発明が、粒径が異なる粒子を含む液体を超音波振動させて霧化し、霧化されたミストに含まれる粒子と原液に残存する粒子とで粒子を大きさ別に分離しているからである。大きさが異なる微細な粒子を含む液体を超音波振動させてミストに霧化すると、粒径の小さい粒子は、霧化されるミストに含まれる状態で原液から分離されて、大きい粒子は、霧化されるミストに含まれることなく、原液から分離されない。したがって、霧化されたミストに含まれる微細粒子であって、原液に残存する残存粒子よりも小さな粒径の微細粒子を選別粒子として回収することにより、種々の粒径の粒子が混在するものから、特定の大きさの粒子を効率よく選別できる。 The particle separation method and the separation apparatus of the present invention have the advantage that particles having a specific size can be efficiently sorted out from particles having various particle sizes. This is because the present invention atomizes liquids containing particles having different particle diameters by ultrasonic vibration, and separates the particles by size from the particles contained in the atomized mist and the particles remaining in the stock solution. It is. When liquids containing fine particles with different sizes are ultrasonically vibrated and atomized into mist, the small particles are separated from the stock solution in the state of being included in the atomized mist. It is not separated from the stock solution without being included in the mist to be converted. Therefore, the fine particles contained in the atomized mist are collected as fine particles having a particle size smaller than the remaining particles remaining in the stock solution as selected particles, thereby mixing particles having various particle sizes. It is possible to efficiently select particles having a specific size.

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粒子の分離方法と分離装置を例示するものであって、本発明は分離方法と分離装置を以下のものに特定しない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the examples shown below exemplify the particle separation method and the separation device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the separation method and the separation device as follows. .

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、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」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。 Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.

本発明の粒子の分離方法と分離装置は、微細な粒子を大きさで分離するのに適している。大きさで分離される粒子は、無機粉末や有機粉末などの微細な粒子である。これらの微細な粒子は、薬剤や蛍光体粒子等である。粒子は、たとえば、遺伝子もしくはタンパク質、糖質、糖タンパク質のいずれかとすることができ、また、カーボンナノチューブ、発光材料、蛍光体、あるいはそれらの金属錯体、ポリマーのいずれかとすることができる。 The particle separation method and separation apparatus of the present invention are suitable for separating fine particles by size. Particles separated by size are fine particles such as inorganic powder and organic powder. These fine particles are drugs, phosphor particles, and the like. The particles can be, for example, any of genes or proteins, carbohydrates, glycoproteins, and can be carbon nanotubes, luminescent materials, phosphors, or metal complexes or polymers thereof.

本発明の分離方法と分離装置は、図１の概念図に示すように、大きさが異なる微細粒子Ｌ、Ｓを含む液体を超音波振動させてミストＭに霧化する。霧化されたミストＭから液体成分Ｗを除去して微細粒子を回収すると、回収された選別粒子は、原液Ｇに残存する残存粒子よりも微細な粒子となる。超音波振動で霧化されるミストＭは、小さい微細粒子Ｓである選別粒子を含む状態で原液Ｇから分離される。ミストＭは、大きい微細粒子Ｌを含む状態で原液Ｇから分離されない。 As shown in the conceptual diagram of FIG. 1, the separation method and the separation apparatus of the present invention atomize liquids containing fine particles L and S having different sizes into mist M by ultrasonic vibration. When the liquid component W is removed from the atomized mist M and the fine particles are collected, the collected selected particles become finer than the remaining particles remaining in the stock solution G. The mist M atomized by the ultrasonic vibration is separated from the stock solution G in a state including the sorted particles that are small fine particles S. The mist M is not separated from the stock solution G in a state containing large fine particles L.

ミストＭに含まれて原液Ｇから分離される選別粒子の粒径は、ミストＭの粒径に影響を受ける。大きな粒径のミストは、大きな粒径の微細粒子を含む状態で原液から分離され、小さい粒径のミストは、小さい粒径の微細粒子のみを含む状態で原液から分離される。ミストは、一般的にはそれ自体の粒径よりも小さい微細粒子を含む状態で原液から分離される。したがって、ミストの粒径をコントロールして、原液から分離される微細粒子の粒径を調整し、ミストに含まれる液体成分から分離される選別粒子の粒径を調整できる。 The particle size of the selected particles contained in the mist M and separated from the stock solution G is affected by the particle size of the mist M. The mist having a large particle size is separated from the stock solution in a state including fine particles having a large particle size, and the mist having a small particle size is separated from the stock solution including only fine particles having a small particle size. The mist is generally separated from the stock solution with fine particles smaller than its own particle size. Therefore, the particle size of the fine particles separated from the stock solution can be adjusted by controlling the particle size of the mist, and the particle size of the selected particles separated from the liquid component contained in the mist can be adjusted.

ミストＭの粒径は、液体の種類、風量、温度、超音波振動子の振動周波数で調整できる。粒子を含む液体は、表面張力変化剤あるいは粘度調整剤のいずれか一方または両方を添加して、液体の表面張力や粘度を調整する。表面張力変化剤や粘度調整剤には、両親媒性物質や親水性有機化合物、たとえば、アルコール類、糖、糖アルコール、界面活性物質等が使用できる。液体の種類によりミストＭの粒径は変化する。たとえば、３０℃の水を超音波振動させて得られるミストの粒径は１００ｎｍとなり、３０℃のエチルアルコールを超音波振動させて得られるミストの粒径は１ｎｍとなる。従って、液体の種類でミストの粒径をコントロールできる。また、液体をエチルアルコール水溶液とすると、液体の温度と供給する風量によって、ミストの粒径は、１００ｎｍと１ｎｍに変化する。たとえば、２０モル％のエチルアルコール水溶液の温度を２０℃とすると、ミストの粒径は１ｎｍとなり、温度を２０℃から５０℃にすると、ミストは粒径が１ｎｍのものと１００ｎｍのものが混在した状態となる。従って、エチルアルコールは、温度を高くして、粒径を大きくできる。さらに、このエチルアルコール水溶液の温度を３０℃とし、風量を１５リットル／分とすると、ミストは粒径が１ｎｍのものと１００ｎｍのものが混在する状態となる。この状態から風量を５０リットル／分まで増加すると、ミストの粒径は１ｎｍとなり、１００ｎｍのものはなくなる。したがって、風量を多くしてミストの粒径を小さくできる。だたし、以上の試験において、超音波振動子の入力電力は１０Ｗ、振動周波数は２．４ＭＨｚである。超音波振動子の振動周波数を変更してミストの粒径をコントロールすることもできる。この場合、振動周波数を高くして、ミストを粒径を小さくできる。 The particle size of the mist M can be adjusted by the type of liquid, air volume, temperature, and vibration frequency of the ultrasonic vibrator. In the liquid containing particles, either or both of a surface tension changing agent and a viscosity adjusting agent are added to adjust the surface tension and viscosity of the liquid. As the surface tension changing agent and the viscosity adjusting agent, amphiphilic substances and hydrophilic organic compounds such as alcohols, sugars, sugar alcohols, and surfactants can be used. The particle size of the mist M varies depending on the type of liquid. For example, the particle size of mist obtained by ultrasonically vibrating water at 30 ° C. is 100 nm, and the particle size of mist obtained by ultrasonically vibrating 30 ° C. ethyl alcohol is 1 nm. Therefore, the particle size of the mist can be controlled by the type of liquid. If the liquid is an ethyl alcohol aqueous solution, the particle diameter of the mist changes between 100 nm and 1 nm depending on the temperature of the liquid and the amount of air supplied. For example, when the temperature of a 20 mol% aqueous ethyl alcohol solution is 20 ° C., the mist particle size is 1 nm, and when the temperature is 20 ° C. to 50 ° C., the mist particle size is 1 nm and 100 nm. It becomes a state. Therefore, ethyl alcohol can increase the particle size by increasing the temperature. Further, when the temperature of the ethyl alcohol aqueous solution is 30 ° C. and the air volume is 15 liters / minute, the mist has a particle size of 1 nm and 100 nm. When the air volume is increased from this state to 50 liters / minute, the particle size of the mist becomes 1 nm, and the one with 100 nm disappears. Therefore, the air volume can be increased to reduce the mist particle size. However, in the above test, the input power of the ultrasonic transducer is 10 W and the vibration frequency is 2.4 MHz. It is also possible to control the mist particle size by changing the vibration frequency of the ultrasonic vibrator. In this case, it is possible to increase the vibration frequency and reduce the particle size of the mist.

以上の方法で微細粒子を大きさ別に分離する分離装置を図２に示す。この図の分離装置は、液体を超音波振動させてミストに霧化する超音波霧化機１と、この超音波霧化機１で霧化されたミストから選別粒子を回収する回収部５とを備える。超音波霧化機１は、粒径が異なる微細粒子を含む液体が供給される閉鎖構造の超音波霧化室４と、この超音波霧化室４の液体を超音波振動させてミストに霧化する複数の超音波振動子２と、各々の超音波振動子２の上方に配設している筒体６と、超音波振動子２に接続している超音波電源３とを備える。 FIG. 2 shows a separation apparatus for separating fine particles according to size by the above method. The separation device of this figure includes an ultrasonic atomizer 1 that ultrasonically vibrates a liquid and atomizes it into a mist, and a collection unit 5 that collects selected particles from the mist atomized by the ultrasonic atomizer 1. Is provided. The ultrasonic atomizer 1 includes an ultrasonic atomizing chamber 4 having a closed structure to which liquids containing fine particles having different particle diameters are supplied, and the liquid in the ultrasonic atomizing chamber 4 is ultrasonically vibrated to form a mist. A plurality of ultrasonic transducers 2, a cylindrical body 6 disposed above each ultrasonic transducer 2, and an ultrasonic power source 3 connected to the ultrasonic transducer 2.

図２の分離装置は、超音波霧化室４と回収部５とを別々に離して、連結ダクト７で連結している。この分離装置は、超音波霧化室４で霧化された液体のミストを、閉鎖構造の回収部５に流入させる。回収部５は、微細なミストから液体成分を分離して選別粒子を回収する。選別粒子は、ミストの液体成分を気化して回収される。 In the separation device of FIG. 2, the ultrasonic atomization chamber 4 and the recovery unit 5 are separated separately and connected by a connection duct 7. This separation device causes the liquid mist atomized in the ultrasonic atomization chamber 4 to flow into the collection unit 5 having a closed structure. The collection unit 5 separates the liquid component from the fine mist and collects the selected particles. The sorted particles are recovered by vaporizing the liquid component of the mist.

超音波霧化室４は、たとえば、微細粒子の濃度が１〜５０重量％である液体を霧化して、選別する微細粒子がミストとして分離された後、液体を新しいものに入れ換える。一定の時間経過すると液体を新しいものに入れ換える方法、すなわちバッチ式に液体を交換する。図の分離装置は、超音波霧化室４に、ポンプ１１を介して微細粒子を含む液体を蓄えている原液槽１０を連結しており、ポンプ１１を運転して原液槽１０から液体を供給している。ただ、分離装置は、原液槽から連続的に液体を供給することもできる。この装置は、たとえば、超音波霧化室の液体を排出しながら、原液槽から液体を供給して、液体から連続して選別粒子を分離する。超音波霧化室から排出される液体は、原液槽に環流して超音波霧化室に循環させることもできる。 For example, the ultrasonic atomizing chamber 4 atomizes a liquid having a fine particle concentration of 1 to 50% by weight, and after the fine particles to be separated are separated as mist, the liquid is replaced with a new one. After a certain period of time, the liquid is replaced with a new one, that is, the liquid is replaced in a batch manner. In the illustrated separation apparatus, a raw liquid tank 10 storing a liquid containing fine particles is connected to an ultrasonic atomizing chamber 4 via a pump 11, and the liquid is supplied from the raw liquid tank 10 by operating the pump 11. doing. However, the separation device can also supply liquid continuously from the stock solution tank. For example, this apparatus supplies the liquid from the stock solution tank while discharging the liquid in the ultrasonic atomization chamber, and continuously separates the selected particles from the liquid. The liquid discharged from the ultrasonic atomization chamber can be circulated to the stock solution tank and circulated in the ultrasonic atomization chamber.

超音波霧化室４の液体は、超音波霧化機１で選別粒子を含むミストとして霧化される。超音波霧化機１で霧化されたミストは、粒径の小さい選別粒子を含む状態で原液から分離される。したがって、超音波霧化機１で微細粒子を含む原液をミストに霧化し、ミストから選別粒子を回収して、小さい粒子を効率よく分離できる。 The liquid in the ultrasonic atomization chamber 4 is atomized by the ultrasonic atomizer 1 as a mist containing selected particles. The mist atomized by the ultrasonic atomizer 1 is separated from the undiluted solution in a state including sorted particles having a small particle size. Therefore, the raw solution containing fine particles can be atomized into mist by the ultrasonic atomizer 1, and the selected particles can be recovered from the mist, so that small particles can be efficiently separated.

図の装置は、超音波霧化室４に筒体６を配設している。筒体６は、各々の超音波振動子２の上方に配設されて、超音波振動子２で超音波振動される液体から効率よくミストを飛散させる。筒体６は、上端に噴霧口１２を開口している筒状としている。筒体６は、内部に液体を充填し、筒体６内の液体に、噴霧口１２に向かって超音波振動を与えて、噴霧口１２からミストに霧化して飛散する。図の超音波振動子２は、上方に超音波を放射する。したがって、筒体６は、超音波振動子２の上方に、垂直な姿勢で配設している。図の筒体６は、上端に向かって次第に細くなる円錐ホーンである。ただし、筒体は、内面の形状をエクスポーネンシャルカーブとするエクスポーネンシャルホーンとすることもできる。円錐ホーンやエクスポーネンシャルホーンの筒体６は、内部に効率よく超音波振動を伝達させて、液体を能率よくミストに霧化できる特徴がある。ただ、本発明は、筒体を、円筒形状、楕円筒状、多角筒状とするとすることもできる。 In the illustrated apparatus, a cylindrical body 6 is disposed in an ultrasonic atomizing chamber 4. The cylindrical body 6 is disposed above each ultrasonic transducer 2 and efficiently scatters mist from the liquid that is ultrasonically vibrated by the ultrasonic transducer 2. The cylindrical body 6 has a cylindrical shape with an opening 12 at the upper end. The cylindrical body 6 is filled with a liquid, and ultrasonic vibration is applied to the liquid in the cylindrical body 6 toward the spraying port 12 so that the liquid is atomized into the mist from the spraying port 12 and scattered. The ultrasonic transducer 2 shown in the figure emits ultrasonic waves upward. Accordingly, the cylindrical body 6 is disposed in a vertical posture above the ultrasonic transducer 2. The cylindrical body 6 shown in the figure is a conical horn that becomes gradually thinner toward the upper end. However, the cylindrical body can also be an exponential horn whose inner surface has an exponential curve. The cylindrical body 6 of the conical horn or the exponential horn has a feature that the ultrasonic vibration can be efficiently transmitted to the inside and the liquid can be efficiently atomized into the mist. However, in the present invention, the cylindrical body may be a cylindrical shape, an elliptical cylindrical shape, or a polygonal cylindrical shape.

筒体６の下端開口部の内形は、超音波振動を効率よく内部に伝達できるように、超音波振動子２の外形より小さく、あるいは大きくして、超音波振動される液柱Ｐが内面に沿って上昇するようにする。たとえば、筒体６の下端の開口部の内径は、超音波振動子２の外径の５０〜１５０％、好ましくは６０〜１００％とする。 The inner shape of the lower end opening of the cylindrical body 6 is smaller or larger than the outer shape of the ultrasonic vibrator 2 so that the ultrasonic vibration can be efficiently transmitted to the inside, and the liquid column P that is ultrasonically vibrated is the inner surface. To ascend along. For example, the inner diameter of the opening at the lower end of the cylindrical body 6 is 50 to 150%, preferably 60 to 100% of the outer diameter of the ultrasonic transducer 2.

さらに、筒体６の高さと噴霧口１２の大きさは、筒体６の内部に沿って、いいかえると筒体６の内面と液柱Ｐとの間に気層ができないように、超音波振動による液柱Ｐが筒体６の内部に沿って上昇し、噴霧口１２の近傍でミストとなって飛散するように設計される。ただ、液柱Ｐが噴霧口１２から突出するように、いいかえると筒体６を液柱Ｐよりも低くすることもできる。したがって、筒体６の高さと噴霧口１２の大きさは、超音波振動子２の大きさ、出力、周波数等によって最適値に設計される。 Further, the height of the cylindrical body 6 and the size of the spray port 12 are ultrasonic vibrations so that an air layer is not formed between the inner surface of the cylindrical body 6 and the liquid column P along the inside of the cylindrical body 6. It is designed that the liquid column P due to rises along the inside of the cylindrical body 6 and scatters in the vicinity of the spray port 12 as mist. However, in other words, the cylindrical body 6 can be made lower than the liquid column P so that the liquid column P protrudes from the spray port 12. Therefore, the height of the cylindrical body 6 and the size of the spray port 12 are designed to optimum values depending on the size, output, frequency, etc. of the ultrasonic transducer 2.

図の筒体６は、下端を液体の液面よりも下方に、噴霧口１２を液面よりも上方に配設する。この筒体６は、液面よりも下方の超音波振動を内部に案内し、液面から上方にある噴霧口１２からミストとして飛散させる。 In the illustrated cylinder 6, the lower end is disposed below the liquid level and the spray port 12 is disposed above the liquid level. This cylindrical body 6 guides ultrasonic vibration below the liquid level to the inside and scatters it as mist from the spraying port 12 above the liquid level.

図３の筒体６は、超音波振動子２から上方に離して配設され、図４と図５の筒体６は、底部に超音波振動子２を配設して、超音波振動子２で下端の開口部を液密に閉塞している。下端を超音波振動子２で閉塞する筒体６は、内部に液体を供給する流入口１３を開口している。 3 is disposed away from the ultrasonic transducer 2, and the cylindrical body 6 in FIGS. 4 and 5 is provided with the ultrasonic transducer 2 at the bottom thereof. 2, the lower end opening is liquid-tightly closed. The cylindrical body 6 whose lower end is closed by the ultrasonic vibrator 2 has an inflow port 13 for supplying a liquid therein.

さらに、図５の筒体６は、複数の分岐筒６Ａに分岐している。各々の分岐筒６Ａは、上端を細くする円錐ホーンである。各々の分岐筒６Ａは、下端を開口して上端に噴霧口１２を開口している。隣接する分岐筒６Ａの境界は、超音波振動の反射を少なくして効率よく分岐筒６Ａの内部に伝導するように、下端に向かって次第に幅の狭くなるテーパー状として下端縁を先鋭な形状としている。各々の分岐筒６Ａは、液体を供給するために流入口１３を開口している。この筒体６は、流入口１３から液体が供給される。供給された液体は、超音波振動子２から放射される超音波振動の超音波を、複数の分岐筒６Ａに分岐して案内する。各々の分岐筒６Ａの内部で液体は超音波振動されて液柱Ｐとなり、上部の噴霧口１２からミストに霧化されて飛散される。 Furthermore, the cylinder 6 in FIG. 5 is branched into a plurality of branch cylinders 6A. Each branch cylinder 6A is a conical horn whose upper end is narrowed. Each branch cylinder 6A has a lower end opened and a spray port 12 opened at the upper end. The boundary between adjacent branch cylinders 6A is tapered so that the width gradually decreases toward the lower end so that the reflection of ultrasonic vibration is reduced and the inside of the branch cylinder 6A is efficiently transmitted. Yes. Each branch cylinder 6A has an inflow port 13 for supplying liquid. The cylinder 6 is supplied with liquid from the inlet 13. The supplied liquid branches and guides ultrasonic vibrations radiated from the ultrasonic vibrator 2 to the plurality of branch cylinders 6A. Inside each branch cylinder 6A, the liquid is ultrasonically vibrated to become a liquid column P, which is atomized into mist from the upper spray port 12 and scattered.

さらに、筒体６は、噴霧口１２から霧化されるミストに搬送気体を供給する噴気口１４を開口して、この噴気口１４を気体供給源８に連結している。気体供給源８から供給される搬送気体は噴気口１４からミストに供給され、噴霧口１２から噴霧されるミストは搬送気体中に霧化される。この状態で霧化されたミストを含む搬送気体は回収部５に供給され、回収部５でミストから選別粒子が分離されて回収される。搬送気体は空気である。ただし、搬送気体は空気に特定せず、液体を霧化できる全ての気体、たとえば窒素や炭酸ガス等とすることもできる。図の装置は、気体供給源８を送風機８Ａとして、搬送気体を空気としている。気体供給源８の送風機８Ａは、空気を吸入して、ミストに搬送気体の空気を供給する。閉鎖構造の超音波霧化室４は、送風機８Ａから供給される空気を連結ダクト７に排気して、連結ダクト７で回収部５に送風する。したがって、閉鎖構造の超音波霧化室４に送風機８Ａで搬送気体を強制送風する装置は、連結ダクト７に搬送気体を強制送風する送風機などを設けることなく、超音波霧化室４から回収部５に搬送気体を送風できる。ただ、連結ダクトに送風機（図示せず）を連結し、この送風機で超音波霧化室から回収部に搬送気体を強制送風することもできる。 Further, the cylindrical body 6 opens an injection port 14 for supplying the carrier gas to the mist atomized from the spray port 12, and connects the injection port 14 to the gas supply source 8. The carrier gas supplied from the gas supply source 8 is supplied to the mist from the jet port 14, and the mist sprayed from the spray port 12 is atomized into the carrier gas. The carrier gas containing the mist atomized in this state is supplied to the collection unit 5, and the collected particles are separated from the mist and collected by the collection unit 5. The carrier gas is air. However, the carrier gas is not limited to air and can be any gas capable of atomizing the liquid, such as nitrogen or carbon dioxide. In the illustrated apparatus, the gas supply source 8 is a blower 8A, and the carrier gas is air. The blower 8A of the gas supply source 8 sucks air and supplies the carrier gas air to the mist. The ultrasonic atomizing chamber 4 having a closed structure exhausts the air supplied from the blower 8 </ b> A to the connecting duct 7 and blows it to the collecting unit 5 through the connecting duct 7. Therefore, the apparatus that forcibly blows the carrier gas with the blower 8A into the ultrasonic atomizing chamber 4 having the closed structure does not include a blower that forcibly blows the carrier gas in the connection duct 7, and the recovery unit is removed from the ultrasonic atomizing chamber 4. The carrier gas can be blown to 5. However, it is also possible to connect a blower (not shown) to the connecting duct, and forcibly blow the carrier gas from the ultrasonic atomization chamber to the recovery unit with this blower.

気体供給源８が超音波霧化室４に供給する搬送気体の風量は、霧化されるミストの粒径に影響を与える。搬送気体の風量を多くすると、ミストの粒径は小さくなる。搬送気体は、ミストの霧化量が多くなると多くする必要がある。ミストの霧化量は、超音波振動子２の入力電力を大きくして増加する。したがって、搬送気体の風量は、超音波振動子２の入力電力に比例して大きくする必要がある。このことから、気体供給源８がミストに供給する搬送気体の風量は、超音波振動子２の入力電力１Ｗに対して、１リットル／分以上、好ましくは、１．５Ｗ以上、さらに好ましくは３Ｗ以上とする。 The air volume of the carrier gas supplied from the gas supply source 8 to the ultrasonic atomization chamber 4 affects the particle size of the mist to be atomized. When the air volume of the carrier gas is increased, the particle size of the mist is reduced. The carrier gas needs to be increased as the amount of atomization of mist increases. The amount of mist atomization increases by increasing the input power of the ultrasonic transducer 2. Therefore, the air volume of the carrier gas needs to be increased in proportion to the input power of the ultrasonic transducer 2. From this, the air volume of the carrier gas supplied to the mist from the gas supply source 8 is 1 liter / min or more, preferably 1.5 W or more, more preferably 3 W with respect to the input power 1 W of the ultrasonic transducer 2. That's it.

図の気体供給源８は、超音波霧化室４に送風する搬送気体の風量を変化させる風量変化機構３７を備えている。図に示す風量変化機構３７は、送風機８Ａの運転を制御するインバータ３７Ａである。この風量変化機構３７は、インバータ３７Ａで送風機８Ａのファンの回転数を制御して、超音波霧化室４に供給する搬送気体の風量を調整する。ただ、風量変化機構は、図の鎖線で示すように、ダンパー３７Ｂとして、送風機８Ａの排出側に配設することもできる。このダンパー３７Ｂは、搬送気体を通過させる開口面積を調整して、超音波霧化室４に供給する搬送気体の風量を調整する。 The gas supply source 8 shown in the figure includes an air volume changing mechanism 37 that changes the air volume of the carrier gas blown into the ultrasonic atomizing chamber 4. The air volume changing mechanism 37 shown in the figure is an inverter 37A that controls the operation of the blower 8A. This air volume changing mechanism 37 controls the air speed of the carrier gas supplied to the ultrasonic atomizing chamber 4 by controlling the rotational speed of the fan of the blower 8A by the inverter 37A. However, the air volume changing mechanism can also be disposed as a damper 37B on the discharge side of the blower 8A, as indicated by a chain line in the figure. The damper 37 </ b> B adjusts the opening area through which the carrier gas passes and adjusts the air volume of the carrier gas supplied to the ultrasonic atomization chamber 4.

図３ないし図５の筒体６は、壁面を二重構造として平面の内部にダクト１５を設けている。ダクト１５は、筒体６の上端に開口している噴気口１４に連結している。ダクト１５に供給される搬送気体は、噴気口１４から排出される。噴気口１４は、筒体６上端の周囲に、スリット状に開口されている。スリット状の噴気口１４は、搬送気体をリング状に排気する。リング状に排気される搬送気体の内側にミストが放出される。この構造の筒体６は、ミストを新鮮な搬送気体の内側に噴霧する。このため、液体を効率よくミストに霧化できる。ミストが液体濃度の低い搬送気体中に霧化されるからである。 The cylinder 6 shown in FIGS. 3 to 5 has a double wall structure and a duct 15 provided inside the plane. The duct 15 is connected to an air outlet 14 opened at the upper end of the cylindrical body 6. The carrier gas supplied to the duct 15 is exhausted from the jet port 14. The fumarole 14 is opened in a slit shape around the upper end of the cylindrical body 6. The slit-shaped air outlet 14 exhausts the carrier gas in a ring shape. Mist is discharged inside the carrier gas exhausted in a ring shape. The cylindrical body 6 having this structure sprays mist on the inside of fresh carrier gas. For this reason, the liquid can be efficiently atomized into mist. This is because the mist is atomized into the carrier gas having a low liquid concentration.

図３ないし図５の筒体６は、連結ダクト１６に脱着できるように連結している。連結ダクト１６には、図示しないが、複数の筒体を連結している。図３の筒体６は、下端の外周に雄ネジ１７を設け、連結ダクト１６には筒体６の雄ネジ１７をねじ込む雌ネジ穴１８を設けている。筒体６は、雄ネジ１７を雌ネジ穴１８の雌ネジにねじ込んで、連結ダクト１６に連結される。連結ダクト１６は、内部に搬送気体の供給ダクト１９を設けている。筒体６は、連結ダクト１６に連結される状態で、ダクト１５の入口を連結ダクト１６の供給ダクト１９に連結して、連結ダクト１６の供給ダクト１９から筒体６のダクト１５に搬送気体が供給される。図３の筒体６は、雄ネジ１７の上方と底面とに、リング溝を設けて、ここにＯリング２０、２１を入れている。Ｏリング２０、２１は、筒体６を連結ダクト１６に連結する状態で、雌ネジ穴１８の内面に密着して、連結ダクト１６と筒体６との連結部の気体漏れを阻止する。すなわち、筒体６を気密な状態で連結ダクト１６に連結する。 3 to 5 is connected to the connecting duct 16 so as to be detachable. Although not shown, a plurality of cylinders are connected to the connection duct 16. 3 is provided with a male screw 17 on the outer periphery of the lower end, and a connecting duct 16 is provided with a female screw hole 18 into which the male screw 17 of the cylindrical body 6 is screwed. The cylinder 6 is connected to the connecting duct 16 by screwing the male screw 17 into the female screw of the female screw hole 18. The connecting duct 16 is provided with a carrier gas supply duct 19 therein. The cylinder 6 is connected to the connection duct 16, the inlet of the duct 15 is connected to the supply duct 19 of the connection duct 16, and the carrier gas is transferred from the supply duct 19 of the connection duct 16 to the duct 15 of the cylinder 6. Supplied. 3 has ring grooves provided above and on the bottom surface of the male screw 17, and O-rings 20 and 21 are inserted therein. The O-rings 20 and 21 are in close contact with the inner surface of the female screw hole 18 in a state where the cylinder 6 is connected to the connection duct 16, and prevent gas leakage at the connection portion between the connection duct 16 and the cylinder 6. That is, the cylinder 6 is connected to the connection duct 16 in an airtight state.

図４と図５の筒体６は、下端に円柱状の連結部２２を設け、この連結部２２を挿入する連結穴２３を連結ダクト１６に設けている。連結穴２３は、連結ダクト１６を上下に貫通して設けている。連結部２２と連結穴２３との気体漏れを阻止するために、連結部２２の上部に設けたリング溝にＯリング２０を入れて、連結穴２３の下部に設けたリング溝にＯリング２１を入れている。Ｏリング２０、２１は、連結部２２と連結穴２３の隙間を閉塞して、筒体６を連結ダクト１６に気密に気体漏れしないように連結する。筒体６を連結ダクト１６に連結して、筒体６のダクト１５の入口は連結ダクト１６の供給ダクト１９に連結され、連結ダクト１６の供給ダクト１９から筒体６のダクト１５に搬送気体が供給される。 4 and 5 is provided with a columnar connecting portion 22 at the lower end, and a connecting hole 23 into which the connecting portion 22 is inserted is provided in the connecting duct 16. The connection hole 23 is provided through the connection duct 16 in the vertical direction. In order to prevent gas leakage between the connecting portion 22 and the connecting hole 23, the O-ring 20 is inserted into the ring groove provided in the upper portion of the connecting portion 22, and the O-ring 21 is set in the ring groove provided in the lower portion of the connecting hole 23. I put it. The O-rings 20 and 21 close the gap between the connecting portion 22 and the connecting hole 23 and connect the cylindrical body 6 to the connecting duct 16 so as not to cause gas leakage. The cylindrical body 6 is connected to the connecting duct 16, the inlet of the duct 15 of the cylindrical body 6 is connected to the supply duct 19 of the connecting duct 16, and the carrier gas flows from the supply duct 19 of the connecting duct 16 to the duct 15 of the cylindrical body 6. Supplied.

さらに、これ等の図に示す筒体６は、脱着連結具２４を介して超音波振動子２を脱着できるように連結している。脱着連結具２４は、上方を開口する装着室２５を内部に設けている。この装着室２５に超音波振動子２を固定している。図の脱着連結具２４は、装着室２５に超音波振動子２を駆動するための電源回路部品２６も収納している。電源回路部品２６は、リード線２７を介して超音波振動子２に接続されて、超音波振動子２に電気信号の超音波出力を出力する。超音波振動子２は、装着室２５の開口部を気密に閉塞する。したがって、超音波振動子２は、その周囲を、パッキン２８を介して装着室２５の開口部に密着している。超音波振動子２で水密に閉塞される装着室２５に、電源回路部品２６を収納している。このため、電源回路部品２６を水密構造とする必要はない。図の脱着連結具２４は、装着室２５に超音波振動子２と電源回路部品２６を内蔵するので、超音波振動子２と電源回路部品２６を簡単に交換できる特徴がある。ただ、脱着連結具は、装着室に超音波振動子のみを収納し、超音波振動子に接続しているリード線を脱着連結具の外側に引き出して、電源回路に接続する構造とすることもできる。この脱着連結具は、超音波振動子を必ずしも水密構造に固定する必要はない。 Furthermore, the cylindrical body 6 shown in these drawings is connected so that the ultrasonic transducer 2 can be attached / detached via the attachment / detachment connector 24. The detachable connector 24 has a mounting chamber 25 that opens upward. The ultrasonic transducer 2 is fixed in the mounting chamber 25. The illustrated attachment / detachment connector 24 also houses a power supply circuit component 26 for driving the ultrasonic transducer 2 in the mounting chamber 25. The power supply circuit component 26 is connected to the ultrasonic transducer 2 via the lead wire 27 and outputs an ultrasonic output of an electrical signal to the ultrasonic transducer 2. The ultrasonic transducer 2 hermetically closes the opening of the mounting chamber 25. Therefore, the periphery of the ultrasonic transducer 2 is in close contact with the opening of the mounting chamber 25 via the packing 28. A power circuit component 26 is housed in a mounting chamber 25 that is watertightly closed by the ultrasonic transducer 2. For this reason, the power supply circuit component 26 does not need to have a watertight structure. The attachment / detachment connector 24 shown in the figure has a feature that the ultrasonic transducer 2 and the power supply circuit component 26 can be easily exchanged because the ultrasonic transducer 2 and the power supply circuit component 26 are built in the mounting chamber 25. However, the attachment / detachment connector may have a structure in which only the ultrasonic vibrator is accommodated in the mounting chamber, and the lead wire connected to the ultrasonic vibrator is pulled out of the attachment / detachment connector and connected to the power supply circuit. it can. This detachable connector does not necessarily have to fix the ultrasonic transducer to the watertight structure.

脱着連結具２４は、筒体６の下端に、下方に開口して設けている連結凹部２９に脱着できるように連結される。脱着凹部２９は、内面に雌ネジを設けている。脱着連結具２４は、脱着凹部２９に挿入できる外形として、脱着凹部２９の雌ネジにねじ込む雄ネジを外周に設けている。雄ネジを雌ネジにねじ込んで、脱着連結具２４は脱着凹部２９に連結される。脱着凹部２９は筒体６の内部に連通しているので、脱着連結具２４は筒体６に液密な構造で連結する必要がある。このため、脱着凹部２９の内面と脱着連結具２４の外周との間にＯリング３０を挟着している。Ｏリング３０は、Ｏリング３０と脱着連結具２４との間を液密な状態で連結して、筒体６の下端の脱着凹部２９を脱着連結具２４で液密に閉塞する。 The attachment / detachment connector 24 is connected to the lower end of the cylindrical body 6 so as to be attached / detached to a connection recess 29 provided to open downward. The removable recess 29 is provided with a female screw on the inner surface. The attachment / detachment connector 24 is provided with a male screw that is screwed into a female screw of the attachment / detachment recess 29 as an outer shape that can be inserted into the attachment / detachment recess 29. The removable connector 24 is connected to the removable recess 29 by screwing the male screw into the female screw. Since the attachment / detachment recess 29 communicates with the inside of the cylinder 6, the attachment / detachment connector 24 needs to be connected to the cylinder 6 with a liquid-tight structure. For this reason, the O-ring 30 is sandwiched between the inner surface of the removable recess 29 and the outer periphery of the removable connector 24. The O-ring 30 connects the O-ring 30 and the attachment / detachment connector 24 in a liquid-tight state, and the attachment / detachment connector 29 closes the attachment / detachment recess 29 at the lower end of the cylindrical body 6 in a liquid-tight manner.

以上の超音波霧化機１は、超音波振動子２を超音波振動させて、液体をミストとして筒体６の噴霧口１２から飛散させる。液体は、筒体６の内部で超音波振動され、噴霧口１２からミストとして飛散される。図の超音波霧化機１は、超音波振動子２を上向きに配設している。超音波振動子２は、底から筒体６の内部に向かって上向きに超音波を放射して、液体を超音波振動させ、液体を筒体６の内部で押し上げて、噴霧口１２からミストとして飛散させる。超音波振動子２は、垂直方向に超音波を放射する。 The ultrasonic atomizer 1 described above causes the ultrasonic vibrator 2 to vibrate ultrasonically and scatters liquid from the spray port 12 of the cylindrical body 6 as a mist. The liquid is ultrasonically vibrated inside the cylindrical body 6 and scattered from the spray port 12 as mist. The ultrasonic atomizer 1 shown in the figure has an ultrasonic transducer 2 disposed upward. The ultrasonic transducer 2 radiates ultrasonic waves upward from the bottom toward the inside of the cylinder 6 to ultrasonically vibrate the liquid, pushes up the liquid inside the cylinder 6, and forms mist from the spray port 12. Scatter. The ultrasonic transducer 2 emits ultrasonic waves in the vertical direction.

以上のように、筒体６を備える分離装置は、超音波霧化室４の原液を効率よくミストに霧化できる特長がある。ただ、本発明の分離装置は、必ずしも筒体を設ける必要はない。筒体のない分離装置は、超音波霧化室において、超音波振動子で液体を超音波振動させて、液面に発生する液柱の表面からミストに霧化することができる。 As described above, the separation device including the cylindrical body 6 has an advantage that the stock solution in the ultrasonic atomization chamber 4 can be efficiently atomized into mist. However, the separation device of the present invention does not necessarily need to be provided with a cylinder. In the ultrasonic atomizing chamber, the separation device without the cylinder can be atomized into mist from the surface of the liquid column generated on the liquid surface by ultrasonically vibrating the liquid with an ultrasonic vibrator.

図２の超音波霧化機１は、複数の超音波振動子２と、これ等の超音波振動子２を超音波振動させる超音波電源３とを備える。超音波振動子２は、筒体６の下方に固定される。 The ultrasonic atomizer 1 in FIG. 2 includes a plurality of ultrasonic transducers 2 and an ultrasonic power source 3 that ultrasonically vibrates these ultrasonic transducers 2. The ultrasonic transducer 2 is fixed below the cylindrical body 6.

超音波霧化室４で霧化された液体のミストは、回収部５に流入される。ミストを回収部５に流入させるために、図２の装置は、回収部５を連結ダクト７で超音波霧化室４に連結している。 The liquid mist atomized in the ultrasonic atomization chamber 4 flows into the recovery unit 5. In order to allow the mist to flow into the recovery unit 5, the apparatus of FIG. 2 connects the recovery unit 5 to the ultrasonic atomization chamber 4 by a connection duct 7.

さらに、図２の装置は、筒体６の噴霧口１２から飛散するミストを効率よく回収して連結ダクト７に供給させるために、筒体６の噴霧口１２の上方に、ミストの吸入部９を設けている。図に示す吸入部９は、円筒状のパイプで、筒体６の上方に垂直の姿勢で配置している。筒状のパイプである吸入部９は、下端を筒体６の上部に配置して、上端を超音波霧化室４の上方に延長している。図に示す吸入部９は、筒体６の上端縁に位置して、円筒状パイプの下端縁を配置している。ただ、吸入部は、下端部を筒体の上部にラップする状態で配置することも、あるいは、下端縁を筒体の上端縁から離して配置することもできる。さらに、吸入部９の下端の開口部は、筒体６の噴霧口１２よりも広い開口面積としており、筒体６の上端から飛散されるミストを漏れなく回収できるようにしている。吸入部９は上端を、超音波霧化室４の上部に連結しており、この連結部を連結ダクト７に連結して、吸入部９で回収されたミストを連結ダクト７に移送するようにしている。ただ、吸入部は、必ずしも設ける必要はない。 Furthermore, the apparatus of FIG. 2 has a mist suction part 9 above the spray port 12 of the cylinder 6 in order to efficiently collect the mist scattered from the spray port 12 of the cylinder 6 and supply it to the connecting duct 7. Is provided. The suction portion 9 shown in the figure is a cylindrical pipe and is arranged in a vertical posture above the cylindrical body 6. The suction portion 9, which is a cylindrical pipe, has a lower end disposed above the cylindrical body 6 and an upper end extending above the ultrasonic atomization chamber 4. The suction part 9 shown in the figure is located at the upper end edge of the cylindrical body 6 and arranges the lower end edge of the cylindrical pipe. However, the suction part can be arranged in a state where the lower end part is wrapped on the upper part of the cylinder, or the lower end edge can be arranged away from the upper end edge of the cylinder. Further, the opening at the lower end of the suction portion 9 has a larger opening area than the spray port 12 of the cylindrical body 6 so that the mist scattered from the upper end of the cylindrical body 6 can be collected without leakage. The suction part 9 is connected at its upper end to the upper part of the ultrasonic atomizing chamber 4, and this connection part is connected to the connection duct 7 so that the mist collected by the suction part 9 is transferred to the connection duct 7. ing. However, the inhalation part is not necessarily provided.

回収部５は、霧化されたミストの液体成分を気化させて、ミストから選別粒子を回収する。図１と図２の回収部５はサイクロン３１である。サイクロン３１は、供給される搬送気体を水平面内に回転させながら加熱してミストの液体成分を気化する。気化された液体成分は、搬送気体と一緒に上方に排気される。ミストから分離された選別粒子は、下端の中心に集められて排出される。サイクロン３１は円筒状で、天板３３の中心に、搬送気体を排出する排気口３４を開口している。円筒３２の下部は、下方に向かって細くなるテーパー部３５としている。このテーパー部３５の下端は、ミストから分離された選別粒子を排出する排出口３６を開口している。 The collection unit 5 vaporizes the liquid component of the atomized mist and collects the selected particles from the mist. The collection unit 5 in FIGS. 1 and 2 is a cyclone 31. The cyclone 31 heats the supplied carrier gas while rotating it in a horizontal plane, and vaporizes the liquid component of the mist. The vaporized liquid component is exhausted upward together with the carrier gas. The sorted particles separated from the mist are collected at the center of the lower end and discharged. The cyclone 31 is cylindrical and has an exhaust port 34 for discharging the carrier gas at the center of the top plate 33. A lower portion of the cylinder 32 is a tapered portion 35 that narrows downward. The lower end of the tapered portion 35 opens a discharge port 36 for discharging the selected particles separated from the mist.

ミストを含む搬送気体が加熱されてミストの液体成分は気化され、ミストから選別粒子が回収される。搬送気体は、サイクロン３１で加熱され、あるいは連結ダクト７で加熱される。本発明は、微細粒子を含むミストを原液から霧化させる。その後、ミストに含まれる粒子をミストから分離する必要がある。霧化されたミストの液体成分を気化させて、選別粒子を分離できる。本発明は、ミストの液体成分を気化させるタイミングを特定しない。したがって、本発明は、超音波霧化室でミストの液体成分を気化させることもできる。このことを実現するには、気体供給源で加熱された搬送気体を超音波霧化室のミストに供給する。搬送気体を加熱することは、ミストの霧化効率を向上することにも効果がある。このため、搬送気体を加熱して超音波霧化室に供給する装置は、ミストの霧化効率を高くすると共に、霧化されたミストの液体成分を速やかに気化させて、選別粒子をミストから能率よく分離する。ミストから分離された選別粒子は、搬送気体中に浮遊し、搬送気体で回収部に移送される。回収部５のサイクロン３１は、搬送気体を水平面内で回転させて、選別粒子を中心に集めて落下させる。選別粒子の分離された搬送気体は、天板３３の排気口３４から排気される。 The carrier gas containing the mist is heated to vaporize the liquid component of the mist, and the selected particles are recovered from the mist. The carrier gas is heated by the cyclone 31 or heated by the connecting duct 7. In the present invention, mist containing fine particles is atomized from the stock solution. Thereafter, it is necessary to separate the particles contained in the mist from the mist. The liquid particles of the atomized mist can be vaporized to separate the selected particles. The present invention does not specify the timing for vaporizing the liquid component of the mist. Therefore, this invention can also vaporize the liquid component of mist in an ultrasonic atomization chamber. In order to realize this, the carrier gas heated by the gas supply source is supplied to the mist of the ultrasonic atomization chamber. Heating the carrier gas is also effective in improving the mist atomization efficiency. For this reason, the apparatus that heats the carrier gas and supplies it to the ultrasonic atomization chamber increases the efficiency of atomization of the mist and quickly vaporizes the liquid component of the atomized mist to remove the selected particles from the mist. Separate efficiently. The sorted particles separated from the mist float in the carrier gas and are transferred to the collection unit by the carrier gas. The cyclone 31 of the collection unit 5 rotates the carrier gas in a horizontal plane to collect and drop the selected particles around the center. The carrier gas from which the sorted particles are separated is exhausted from the exhaust port 34 of the top plate 33.

回収部５のサイクロン３１は、搬送気体から能率よく選別粒子を分離できる。ただ、本発明は、回収部をサイクロンには特定しない。回収部は、ミストを含む搬送気体を熱交換器で冷却し、ミストを結露させて、選別粒子を含む液体として搬送気体から分離することもできる。液体に含まれる選別粒子は、遠心分離機で液体から分離され、あるいは沈降させて液体から分離される。 The cyclone 31 of the collection unit 5 can efficiently separate the selected particles from the carrier gas. However, the present invention does not specify the collection unit as a cyclone. The recovery unit can also cool the carrier gas containing mist with a heat exchanger, condense the mist, and separate it from the carrier gas as a liquid containing selected particles. Sorted particles contained in the liquid are separated from the liquid by a centrifuge or separated from the liquid by sedimentation.

参考例Reference example

図２に示す分離装置を使用して、１００ｎｍと５０ｎｍの微細粒子を分離する。
液体である水に、１００ｎｍと５０ｎｍのラテックス粒子を混合する。この液体を入力電力を１０Ｗ、振動周波数を２．４ＭＨｚの超音波振動子２で超音波振動して、ミストに霧化する。液体の温度を３０℃、超音波霧化室４に供給する搬送気体を空気として、その風量を１０リットル／分とする。ミストに含まれる選別粒子の粒度分布は図６に示すようになる。この図からわかるように、ミストから回収される選別粒子には１００ｎｍの粒子がほとんど含まれず、この条件で１００ｎｍの粒子から５０ｎｍの粒子を選別できる。 Using the separation apparatus shown in FIG. 2, fine particles of 100 nm and 50 nm are separated.
The latex particles of 100 nm and 50 nm are mixed in the liquid water. The liquid is ultrasonically vibrated by an ultrasonic vibrator 2 having an input power of 10 W and a vibration frequency of 2.4 MHz, and atomized into mist. The temperature of the liquid is 30 ° C., the carrier gas supplied to the ultrasonic atomization chamber 4 is air, and the air volume is 10 liters / minute. The particle size distribution of the selected particles contained in the mist is as shown in FIG. As can be seen from this figure, the sorted particles recovered from the mist hardly contain 100 nm particles, and under these conditions, 50 nm particles can be sorted from 100 nm particles.

本発明の一実施例にかかる粒子の分離方法を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the separation method of the particle | grains concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる粒子の分離装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the separation apparatus of the particle | grains concerning one Example of this invention. 図２に示す分離装置の筒体を示す断面正面図である。It is a cross-sectional front view which shows the cylinder of the separation apparatus shown in FIG. 筒体の他の一例を示す断面正面図である。It is a cross-sectional front view which shows another example of a cylinder. 筒体の他の一例を示す断面正面図である。It is a cross-sectional front view which shows another example of a cylinder. 本発明の分離装置で霧化したミストに含まれる選別粒子の粒度分布を示す図である。It is a figure which shows the particle size distribution of the selection particle | grains contained in the mist atomized with the separation apparatus of this invention.

１…超音波霧化機
２…超音波振動子
３…超音波電源
４…超音波霧化室
５…回収部
６…筒体６Ａ…分岐筒
７…連結ダクト
８…気体供給源８Ａ…送風機
９…吸入部
１０…原液槽
１１…ポンプ
１２…噴霧口
１３…流入口
１４…噴気口
１５…ダクト
１６…連結ダクト
１７…雄ネジ
１８…雌ネジ穴
１９…供給ダクト
２０…Ｏリング
２１…Ｏリング
２２…連結部
２３…連結穴
２４…脱着連結具
２５…装着室
２６…電源回路部品
２７…リード線
２８…パッキン
２９…連結凹部
３０…Ｏリング
３１…サイクロン
３２…円筒
３３…天板
３４…排気口
３５…テーパー部
３６…排出口
３７…風量変化機構３７Ａ…インバータ
３７Ｂ…ダンパー
Ｐ…液柱
Ｇ…原液
Ｍ…ミスト
Ｌ…微細粒子
Ｓ…微細粒子
Ｗ…液体成分 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic atomizer 2 ... Ultrasonic vibrator 3 ... Ultrasonic power supply 4 ... Ultrasonic atomization chamber 5 ... Collection | recovery part 6 ... Cylindrical body 6A ... Branch cylinder 7 ... Connection duct 8 ... Gas supply source 8A ... Blower 9 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Suction part 10 ... Stock solution tank 11 ... Pump 12 ... Spraying port 13 ... Inlet 14 ... Inlet 15 ... Duct 16 ... Connection duct 17 ... Male screw 18 ... Female screw hole 19 ... Supply duct 20 ... O-ring 21 ... O-ring DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 ... Connection part 23 ... Connection hole 24 ... Desorption connection tool 25 ... Mounting chamber 26 ... Power supply circuit component 27 ... Lead wire 28 ... Packing 29 ... Connection recessed part 30 ... O-ring 31 ... Cyclone 32 ... Cylindrical 33 ... Top plate 34 ... Exhaust Port 35 ... Tapered portion 36 ... Discharge port 37 ... Air volume changing mechanism 37A ... Inverter
37B ... Damper P ... Liquid column G ... Undiluted solution M ... Mist L ... Fine particles S ... Fine particles W ... Liquid component

Claims

粒径が異なる粒子を含む液体を超音波振動させて霧化し、霧化されたミスト(M)に含まれる粒子と原液(G)に残存する粒子とで粒子を大きさ別に分離する粒子の分離方法において、
超音波振動子で液体を超音波振動させて発生する液柱の表面からミストに霧化すると共に、
前記粒子が、遺伝子もしくはタンパク質、糖質、糖タンパク質、カーボンナノチューブ、発光材料、蛍光体、あるいはそれらの金属錯体、ポリマー、ラテックス粒子のいずれかで、
前記粒子を含む液体に、表面張力変化剤あるいは粘度調整剤のいずれか一方または両方を添加してなる液体を使用することを特徴とする粒子の分離方法。 Separation of particles according to size by atomizing liquids containing particles with different particle sizes by ultrasonic vibration and separating particles contained in atomized mist (M) and particles remaining in stock solution (G) In the method
While atomizing the liquid from the surface of the liquid column generated by ultrasonically vibrating the liquid with an ultrasonic vibrator,
The particles are genes or proteins, carbohydrates, glycoproteins, carbon nanotubes, luminescent materials, phosphors, or their metal complexes, polymers, latex particles,
A method for separating particles, wherein a liquid obtained by adding one or both of a surface tension changing agent and a viscosity modifier to the liquid containing the particles is used.

霧化されたミスト(M)に強制送風する請求項１に記載される粒子の分離方法。 The method for separating particles according to claim 1, wherein forced blast is applied to the atomized mist (M).

ミスト(M)に強制送風する風量が、超音波振動させる超音波振動子(2)の入力電力１Ｗに対して、１リットル／分以上である請求項２に記載される粒子の分離方法。 The method for separating particles according to claim 2, wherein the amount of air forcedly blown to the mist (M) is 1 liter / minute or more with respect to 1 W of input power of the ultrasonic vibrator (2) for ultrasonic vibration.

ミスト(M)に強制送風する風量を変化させる請求項１に記載される粒子の分離方法。 The method for separating particles according to claim 1, wherein the amount of air that is forcedly blown to the mist (M) is changed.

粒子を含む液体に水を使用する請求項１に記載される粒子の分離方法。 The method for separating particles according to claim 1, wherein water is used for the liquid containing the particles.

粒子を含む液体にアルコール水溶液を使用する請求項１に記載される粒子の分離方法。 The method for separating particles according to claim 1, wherein an aqueous alcohol solution is used for the liquid containing the particles.

分離する粒子の平均粒径を１ｎｍないし１００μｍとする請求項１に記載される粒子の分離方法。 The method for separating particles according to claim 1, wherein the average particle size of the particles to be separated is 1 nm to 100 µm.

遺伝子もしくはタンパク質、糖質、糖タンパク質、カーボンナノチューブ、発光材料、蛍光体、あるいはそれらの金属錯体、ポリマー、ラテックス粒子のいずれかである微細粒子を含み、かつ表面張力変化剤あるいは粘度調整剤のいずれか一方または両方を添加してなる液体を超音波振動させて発生する液柱の表面からミスト(M)に霧化する超音波霧化機(1)と、この超音波霧化機(1)で霧化されたミスト(M)から微細粒子を回収する回収部(5)とを備え、超音波霧化機(1)は、粒径が異なる粒子を含む液体を入れる超音波霧化室(4)と、この超音波霧化室(4)の液体を超音波振動させてミスト(M)に霧化する超音波振動子(2)と、超音波振動子(2)に高周波電力を供給する超音波電源(3)とを備え、
超音波霧化機(1)で霧化されたミスト(M)に含まれる微細粒子を回収部(5)で回収して、微細粒子を大きさ別に分離する粒子の分離装置。 It contains fine particles that are either genes or proteins, carbohydrates, glycoproteins, carbon nanotubes, luminescent materials, phosphors, or their metal complexes, polymers, latex particles, and any of surface tension modifiers or viscosity modifiers An ultrasonic atomizer (1) that atomizes the liquid formed by adding one or both of them to the mist (M) from the surface of the liquid column generated by ultrasonic vibration, and this ultrasonic atomizer (1) And a recovery unit (5) for recovering fine particles from the mist (M) atomized by the ultrasonic atomizer (1), an ultrasonic atomization chamber (1) for containing liquids containing particles having different particle sizes. 4) and the ultrasonic vibrator (2) that ultrasonically vibrates the liquid in this ultrasonic atomization chamber (4) to atomize it into the mist (M), and supplies high-frequency power to the ultrasonic vibrator (2). With an ultrasonic power source (3)
A particle separation device for collecting fine particles contained in the mist (M) atomized by the ultrasonic atomizer (1) by a collecting unit (5) and separating the fine particles according to size.

超音波霧化室(4)に搬送気体を強制送風する気体供給源(8)を備え、この気体供給源(8)で霧化されたミスト(M)に送風する請求項８に記載される粒子の分離装置。 Gas supply source to force blowing the carrier gas to the ultrasonic atomizing chamber (4) comprising a (8), as described in claim 8 for blowing in the gas supply source (8) in the atomized mist (M) Particle separator.

気体供給源(8)が、超音波振動子(2)の入力電力１Ｗに対して、１リットル／分以上の風量で超音波霧化室(4)に搬送気体を強制送風する請求項９に記載される粒子の分離装置。 Gas source (8) is, for the input power 1W ultrasonic transducer (2), to claim 9, forcibly blown carrier gas to the ultrasonic atomizing chamber (4) with 1 liter / min or more air volume A particle separation device as described.

気体供給源(8)が、超音波霧化室(4)に送風する搬送気体の風量を変化させる風量変化機構(37)を有する請求項９に記載される粒子の分離装置。 The particle separation apparatus according to claim 9 , wherein the gas supply source (8) has an air volume changing mechanism (37) for changing the air volume of the carrier gas blown into the ultrasonic atomizing chamber (4).

搬送気体が空気である請求項１１に記載される粒子の分離装置。 The particle separation apparatus according to claim 11 , wherein the carrier gas is air.