霧化分離（むかぶんり）の技術

はじめに： 超音波霧化とは

超音波霧化（ちょうおんぱむか)とは、液体に超音波を照射すると、霧（ミスト）が発生する現象です。
超音波霧化器として、一般的な加湿器や、除菌噴霧器、耳鼻科のネブライザー、専門的なところでは塗装業などに使われている身近な技術です。

※ 超音波霧化の現象自体は既に19世紀末より知られています。松浦一雄 「蒸留器代替技術としての超音波霧化分離装置の開発」

弊社の霧化分離®（むかぶんり)は、この超音波霧化を分離工学に利用したものです。

超音波霧化分離とは

超音波霧化分離（ちょうおんぱむかぶんり)とは、混合溶液に超音波を照射してミスト化し、物質を分離・精製・濃縮する技術です。
従来の、混合溶液を加熱して分離・精製・濃縮する蒸留法に比べ、大幅にエネルギー消費量を削減できます。
※ 超音波霧化による分離・精製・濃縮技術は、弊社代表取締役の松浦一雄らにより1995年に報告されて以降、研究が進んできました。（» 松浦一雄 論文一覧）

超音波霧化分離装置の仕組み

液体には、霧状になりやすい液体と、なりにくい液体があり、それぞれミストの大きさ（粒径）とミスト生成速度が異なります。その差を利用して液体を分離・精製・濃縮します。
ミストが分離装置であるサイクロンを通過する際、重いミストは落下しますが、軽いミストはコンデンサーへ移動し、冷却され再び液体化します。

超音波霧化分離のメリット

エネルギー源は電気のみ

従来の蒸留法では大量の化石燃料が必要でした。超音波霧化分離装置は、蒸留装置を使用した場合に比べ、使用エネルギーを約３～７割、CO2排出量を約４～8割削減できるケースが多いです。
従来の蒸留装置や蒸発缶は、装置の操作用電源に加え、ボイラーの取得やその燃料が必要でしたが、超音波霧化分離装置は100～200V電源のみで稼働しますので、オペレーションを簡便化できます。

環境にやさしい技術

省エネルギーで液体の濃縮・分離・精製・リサイクルが可能です。超音波霧化分離はCO2や廃棄物の削減にもつながる技術です。
蒸留法と比較した場合、蒸留が液体（溶液）を加熱して気化させるエネルギーが必要なのに対して、超音波霧化分離は液体を同じ液体である霧（液滴）に変化させるだけであり、そもそも必要なエネルギー量が圧倒的に少なく済みます。

分離が困難とされた液体も分離できる

従来技術では分離が難しいとされた液体でも分離・精製・濃縮ができる場合があります。
・気液平衡に依存しないため、共沸混合物の分離が容易に行えます。

共沸（きょうふつ）混合物とは、沸騰時に液相と気相が同じ組成になる混合溶液のことです。
共沸混合物の場合は、沸騰させても組成が変わらず、沸点も一定のまま変わりません。
このため一般的な蒸留では分離を行うことができず、抽出蒸留や共沸蒸留による分離が行われてきました。

・低温で分離するため、食品や香料などの熱に弱い液体でも分離・精製・濃縮が可能です。
・低温で分離するため、重合を避けなければいけない場合でも分離・精製・濃縮が可能です。

重合（じゅうごう）とは、同じ化合物の2個以上の分子が結合して、整数倍の分子量をもつ新たな化合物（重合体、ポリマー）となる反応のことです。

・浮遊物質、コロイド物質、溶解物質といった固形物が存在する場合も、分離・精製・濃縮が可能です。

低温運転なので安全

装置表面は手で触れることができる温度なので安全です。病院など高温稼働が好ましくない場所にも設置することができます。

設備の運用がラク

ユニットを並列運用させる場合、運転しながらの部品交換が可能であり、メンテナンスが容易です。
また、電気で稼働するため、オンラインで装置の監視が出来、稼働状況やエネルギー使用量の把握がスムーズです。

稼働開始が早い

スイッチＯＮで、瞬時にミスト化が始まります。
超音波に照射された液体はすぐにミスト化をはじめるためです。
スタートアップ時間が短く、動かしたい時だけ稼働させることができます。
※従来の蒸留法における蒸留塔では、焚きっぱなしが常識でした。

導入後のアップグレードが容易

霧化槽がモジュール構造なので、モジュールの追加により導入後の能力アップが容易です。
実験用の小型サイズから、中規模、大規模まで対応可能です。