特許 6357882 分離装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6357882

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】分離装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 3/14 20060101AFI20180709BHJP

   B01D 3/32 20060101ALI20180709BHJP

【ＦＩ】

   B01D3/14 Z

   B01D3/32 Z

【請求項の数】9

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-112101(P2014-112101)

(22)【出願日】2014年5月30日

(65)【公開番号】特開2015-223580(P2015-223580A)

(43)【公開日】2015年12月14日

【審査請求日】2017年2月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 直樹

(72)【発明者】

【氏名】濱田 行貴

(72)【発明者】

【氏名】中野 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】吉野谷 拓哉

(72)【発明者】

【氏名】プリヤン デディ

【審査官】 関根 崇

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１４４６００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／０４３７２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２２９４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３０９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−００８１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１３５００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３７９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第３５１５６４５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１０８３２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ １／００−５／００

Ｂ０１Ｊ １９／００

Ｇ０１Ｎ ３５／０８

Ｇ０１Ｎ ３７／００

Ｂ８１Ｂ １／００

Ｂ８１Ｃ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

低沸点成分と、該低沸点成分より沸点が高い高沸点成分とを含んで構成される原料液を、該原料液より該低沸点成分が高濃度の留出流体と、該原料液より該高沸点成分が高濃度の缶出液とに分離する分離装置であって、
前記留出流体を排出する留出流体排出口が一端側に設けられ、前記缶出液を排出する缶出液排出口が他端側に設けられた気液接触流路と、
前記気液接触流路のうち前記留出流体排出口と前記缶出液排出口との間に設けられた原料液導入口を通じて、該気液接触流路に前記原料液を導入する原料液導入部と、
前記原料液導入口から前記缶出液排出口までの間に設けられ、前記気液接触流路中の液体を前記低沸点成分の沸点以上に加熱するリボイラと、
前記原料液導入口から前記留出流体排出口までの間に設けられ、前記気液接触流路中の気体を、前記低沸点成分の沸点未満に冷却するコンデンサと、
を備え、
前記気液接触流路の底面は、前記留出流体排出口から前記缶出液排出口に向かって鉛直下方に傾斜しており、
前記気液接触流路内では、前記留出流体排出口側から前記缶出液排出口へ液体が流れる液体層と、該液体層の上方において該缶出液排出口側から該留出流体排出口側へ気体が流れる気体層とが形成されることを特徴とする分離装置。

【請求項2】

前記気液接触流路の上面は、前記留出流体排出口から前記缶出液排出口に向かって鉛直下方に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。

【請求項3】

前記気液接触流路の底面を構成する外壁から該気液接触流路内に立設するとともに、前記留出流体排出口側から前記缶出液排出口側に延在したリブを１または複数備え、
前記液体は、前記リブによって区画された流路である区画流路を流れることを特徴とする請求項１または２に記載の分離装置。

【請求項4】

前記缶出液排出口と前記原料液導入口側との間には、前記気体層を封止して、該缶出液排出口への前記気体の移動を規制する邪魔板が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の分離装置。

【請求項5】

前記気液接触流路のうち、前記原料液導入口から前記留出流体排出口までを流れる気体と、該原料液導入口に導入される前の原料液とを熱交換することで、該気体を冷却するとともに該原料液を予熱する熱交換器をさらに備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の分離装置。

【請求項6】

前記気液接触流路の底面を構成する外壁は、前記原料液導入口から前記缶出液排出口までの底面を構成する外壁の内面が、前記原料液導入口から前記留出流体排出口までの底面を構成する外壁の内面よりも濡れ性が大きいことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の分離装置。

【請求項7】

前記気液接触流路の気体層に接触する外壁の内面から該気液接触流路内に突出した気体層突出部を１または複数備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の分離装置。

【請求項8】

前記気液接触流路の液体層に接触する外壁の内面から該気液接触流路内に突出した液体層突出部を１または複数備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の分離装置。

【請求項9】

前記リボイラは、通電により発熱する材料で構成され、少なくとも前記原料液導入口から前記缶出液排出口までの底面を構成する外壁を含んで構成されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の分離装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、低沸点成分と高沸点成分とを含んで構成される原料液を、留出流体と缶出液とに分離する分離装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、アルコール飲料や石油化学製品等の蒸留、アンモニアの除去、二酸化炭素の回収のための装置として、円筒型の塔内に、鉛直方向に所定の間隔で複数の棚を設け、各棚間（段）で気体と液体との接触（気液接触）を段階的に行なわせるようにした棚段塔が開発されている（例えば、特許文献１）。棚段塔では、相対的に低沸点成分が多く含まれる気相が上の段に送られ、相対的に高沸点成分が多く含まれる液相が下の段へ流れ落ちるとともに、各段において気液平衡が成立するように構成されている。

【0003】

このような棚段塔においては、棚の構造上、棚間の距離（段の高さ）を、少なくとも数ｃｍ〜数十ｃｍ確保する必要があり、分離性能を向上させるために、段数を増加させると、装置自体が鉛直方向に高くなってしまうという課題がある。また、棚段塔は、塔内の構造が複雑で装置自体に多大なコストを要してしまうという課題もある。

【0004】

そこで、水平方向に延在した筺型の流路の底面に、金属で構成された多孔質シートを敷設しておき、流路の中央から多孔質シート内に原料液を導入するとともに、多孔質シートの一方を加熱し、他方を冷却することで、原料液を蒸留する技術が開示されている（例えば、非特許文献１）。かかる技術では、多孔質シートの上方に形成され、原料液が加熱されることで生成された気体が流通する気体層の高さを、数ｍｍ程度と、棚段塔よりも１／１０程度短くするとともに、多孔質シートの表面で気液接触させることで、気液平衡に到達する時間を大幅に短縮することができ、棚段塔と比較して、装置を小型化したとしても、低沸点成分と高沸点成分の分離性能を維持、または、向上させることが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平６−８６９０１号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】A. Sundberg et al, Novel micro-distillation column for process development, Chemical Engineering Research and Design 87(2009) 705-710

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、上記非特許文献１の技術では、毛細管現象によってのみ、すなわち、原料液等の液体の表面張力によってのみ、液体が推進するため、液体の移動速度が遅く、棚段塔と比較して処理速度が遅いという課題があった。したがって、装置を小型化しつつ、処理速度を向上させた分離装置の開発が希求されている。

【0008】

そこで本発明は、このような課題に鑑み、装置を小型化しつつ、所定の分離性能を維持したまま、処理速度を向上させることが可能な分離装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明の分離装置は、低沸点成分と、低沸点成分より沸点が高い高沸点成分とを含んで構成される原料液を、原料液より低沸点成分が高濃度の留出流体と、原料液より高沸点成分が高濃度の缶出液とに分離する分離装置であって、留出流体を排出する留出流体排出口が一端側に設けられ、缶出液を排出する缶出液排出口が他端側に設けられた気液接触流路と、気液接触流路のうち留出流体排出口と缶出液排出口との間に設けられた原料液導入口を通じて、気液接触流路に原料液を導入する原料液導入部と、原料液導入口から缶出液排出口までの間に設けられ、気液接触流路中の液体を低沸点成分の沸点以上に加熱するリボイラと、原料液導入口から留出流体排出口までの間に設けられ、気液接触流路中の気体を、低沸点成分の沸点未満に冷却するコンデンサと、を備え、気液接触流路の底面は、留出流体排出口から缶出液排出口に向かって鉛直下方に傾斜しており、気液接触流路内では、留出流体排出口側から缶出液排出口へ液体が流れる液体層と、液体層の上方において缶出液排出口側から留出流体排出口側へ気体が流れる気体層とが形成されることを特徴とする。

【0012】

また、気液接触流路の上面は、留出流体排出口から缶出液排出口に向かって鉛直下方に傾斜しているとしてもよい。

【0013】

また、気液接触流路の底面を構成する外壁から気液接触流路内に立設するとともに、留出流体排出口側から缶出液排出口側に延在したリブを１または複数備え、液体は、リブによって区画された流路である区画流路を流れるとしてもよい。

【0014】

また、缶出液排出口と原料液導入口との間には、気体層を封止して、缶出液排出口への気体の移動を規制する邪魔板が設けられているとしてもよい。

【0015】

また、気液接触流路のうち、原料液導入口から留出流体排出口までを流れる気体と、原料液導入口に導入される前の原料液とを熱交換することで、気体を冷却するとともに原料液を予熱する熱交換器をさらに備えるとしてもよい。

【0016】

また、気液接触流路の底面を構成する外壁は、原料液導入口から缶出液排出口までの底面を構成する外壁の内面が、原料液導入口から留出流体排出口までの底面を構成する外壁の内面よりも濡れ性が大きいとしてもよい。

【0017】

また、気液接触流路の気体層に接触する外壁の内面から気液接触流路内に突出した気体層突出部を１または複数備えるとしてもよい。

【0018】

また、気液接触流路の液体層に接触する外壁の内面から気液接触流路内に突出した液体層突出部を１または複数備えるとしてもよい。

【0019】

また、リボイラは、通電により発熱する材料で構成され、少なくとも原料液導入口から缶出液排出口までの底面を構成する外壁を含んで構成されるとしてもよい。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、装置を小型化しつつ、所定の分離性能を維持したまま、処理速度を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１の実施形態にかかる分離装置の概略的な構成を説明するための図である。

【図2】第１の実施形態にかかる分離ユニットの分解斜視図である。

【図3】第１の実施形態にかかる分離ユニットの断面図である。

【図4】気液接触流路における液体および気体の流れについて説明する図である。

【図5】気液接触流路における液体層および気体層について説明する図である。

【図6】第２の実施形態にかかる分離装置を説明するための図である。

【図7】第３の実施形態にかかる分離装置を説明するための図である。

【図8】第１の変形例にかかる分離装置を説明するための図である。

【図9】第２の変形例にかかる分離ユニットの分解斜視図である。

【図10】第２の変形例にかかる分離ユニットの断面図である。

【図11】第３の変形例にかかるリボイラを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0023】

（第１の実施形態：分離装置１００）
図１は、第１の実施形態にかかる分離装置１００の概略的な構成を説明するための図である。本実施形態の図１では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図１中、液体の流れを実線の矢印で、信号の流れを破線の矢印で示す。

【0024】

分離装置１００は、低沸点成分（例えば、メタノール）と、低沸点成分より沸点が高い高沸点成分（例えば、水）とを含んで構成される原料液を、原料液より低沸点成分が高濃度の留出流体（留出液、または、留出ガス）と、原料液より高沸点成分が高濃度の缶出液とに分離する装置である。ここでは、原料液を、留出液と缶出液とに分離する構成について説明する。

【0025】

図１に示すように、本実施形態の分離装置１００は、分離ユニット１１０と、原料液導入部１２０と、リボイラ１３０と、コンデンサ１４０と、留出流体回収部１５０と、缶出液回収部１６０と、温度測定部１７０と、制御部１８０とを含んで構成される。

【0026】

分離ユニット１１０は、底壁２１０と、上壁２１２と、側壁２１４で外壁が構成されており、底壁２１０、上壁２１２、側壁２１４で区画された空間が気液接触流路Ｒとなる。すなわち、底壁２１０の内面が気液接触流路Ｒの底面２１０ａとなり、上壁２１２の内面が気液接触流路Ｒの上面２１２ａとなり、側壁２１４の内面が気液接触流路Ｒの側面２１４ａとなる。ここで、底壁２１０、上壁２１２、側壁２１４は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料で構成されている。

【0027】

気液接触流路Ｒの底面２１０ａ（底壁２１０）の一端側には、留出液を排出する留出流体排出口２２０が設けられており、他端側には、缶出液を排出する缶出液排出口２２２が設けられている。また、気液接触流路Ｒのうち、底面２１０ａにおける留出流体排出口２２０と缶出液排出口２２２との間には、原料液導入口２２４が設けられている。

【0028】

本実施形態において、分離ユニット１１０は、一端側から他端側（図１中、左側から右側）に向かって鉛直下方に、例えば、２．５度程度傾斜している。つまり、気液接触流路Ｒの底面２１０ａおよび上面２１２ａは、留出流体排出口２２０から缶出液排出口２２２に向かって鉛直下方（図１中、Ｚ方向）に傾斜している。したがって、分離ユニット１１０の原料液導入口２２４から気液接触流路Ｒに導入された原料液は、一端側から他端側に向かって、すなわち、缶出液排出口２２２に向かって流れることとなる。

【0029】

図２は、第１の実施形態にかかる分離ユニット１１０の分解斜視図であり、図３は、第１の実施形態にかかる分離ユニット１１０の断面図である。なお、図３（ａ）は、図２において上壁２１２、側壁２１４を閉じたときのＩＩＩａ−ＩＩＩａ線断面図を示し、図３（ｂ）は、図２において上壁２１２、側壁２１４を閉じたときのＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線断面図を示す。

【0030】

図２、図３に示すように、分離ユニット１１０は、気液接触流路Ｒの底面２１０ａを構成する外壁（底壁２１０）から気液接触流路Ｒ内に立設するとともに、留出流体排出口２２０側から缶出液排出口２２２側に延在したリブ２３０を複数備えている（ここでは、幅方向に６本並列させている）。したがって、原料液導入口２２４から気液接触流路Ｒに導入された原料液等の液体（図３（ａ）中、クロスハッチングで示す）は、図３（ａ）に示すように、リブ２３０によって区画された流路である区画流路ＤＲを流れることとなる。つまり、区画流路ＤＲにおいて、液体の層である液体層が形成されることとなる。また、気液接触流路Ｒ内の気体は、液体層の上方を流れる。以下、液体層の上方に形成される気体の層を気体層と称する。液体層および気体層の具体的な構成については、後に詳述する。

【0031】

ここで、気液接触流路Ｒの寸法関係について説明すると、区画流路ＤＲの底面の幅ｄｒｂ（リブ２３０同士の基端間の距離）は、例えば、１ｍｍ程度であり、区画流路ＤＲの上面の幅ｄｒｔ（リブ２３０同士の先端間の距離）は、例えば、２ｍｍ程度であり、区画流路ＤＲの高さｄｒｈ（リブ２３０の高さ）は、例えば、３ｍｍ程度である。また、リブ２３０の先端と上面２１２ａとの距離ｓｈは、例えば、１００μｍ〜１０ｍｍ程度（ここでは、１ｍｍ）である。さらに、気液接触流路Ｒの流通方向の長さＬ（留出流体排出口２２０から缶出液排出口２２２までの長さ、図２参照）は、例えば、３００ｍｍである。

【0032】

また、図２、図３（ｂ）に示すように、分離ユニット１１０は、缶出液排出口２２２と原料液導入口２２４との間に、気体層を封止して缶出液排出口２２２への気体の移動を規制する邪魔板２４０が設けられている。本実施形態において、邪魔板２４０は、気液接触流路Ｒの上面２１２ａを構成する外壁（上壁２１２）のうち、缶出液排出口２２２より原料液導入口２２４側からの上壁２１２から気液接触流路Ｒ内に立設するとともに、先端２４０ａが液体層（図３（ｂ）中、クロスハッチングで示す）に浸漬されることで、気体層を封止する。

【0033】

図１に戻って説明すると、原料液導入部１２０は、例えば、ポンプで構成され、原料液導入口２２４を通じて、原料液供給源１２２から気液接触流路Ｒに原料液を導入する。

【0034】

リボイラ１３０は、例えば、電気ヒータで構成され、気液接触流路Ｒを構成する外壁（底壁２１０、上壁２１２、側壁２１４）の外方であって、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの間に設けられる。リボイラ１３０は、後述する制御部１８０による制御指令に応じて、気液接触流路Ｒ中の気体および液体を低沸点成分の沸点以上に加熱する。

【0035】

コンデンサ１４０は、例えば、ファンで構成され、気液接触流路Ｒを構成する外壁の外方であって、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０までの間に設けられる。コンデンサ１４０は、気液接触流路Ｒ中の気体および液体を、低沸点成分の沸点未満に冷却する。

【0036】

留出流体回収部１５０は、例えば、ポンプで構成され、留出流体排出口２２０を通じて、分離ユニット１１０（気液接触流路Ｒ）から留出液貯留部１５２へ留出液を送出する。

【0037】

缶出液回収部１６０は、例えば、ポンプで構成され、缶出液排出口２２２を通じて、分離ユニット１１０（気液接触流路Ｒ）から缶出液貯留部１６２へ缶出液を送出する。

【0038】

温度測定部１７０は、気液接触流路Ｒにおける、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの間の温度と、留出流体排出口２２０から原料液導入口２２４までの間の温度をそれぞれ測定する。

【0039】

制御部１８０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成され、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して分離装置１００全体を管理および制御する。本実施形態において、制御部１８０は、温度測定部１７０が測定した温度に基づいて、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの間の気液接触流路Ｒの温度が、低沸点成分の沸点以上となるようにリボイラ１３０を制御する。また、制御部１８０は、温度測定部１７０が測定した温度に基づいて、留出流体排出口２２０から原料液導入口２２４までの間の気液接触流路Ｒの温度が、低沸点成分の沸点未満になるようにコンデンサ１４０を制御する。さらに、制御部１８０は、原料液導入部１２０、留出流体回収部１５０、缶出液回収部１６０を駆動制御する。

【0040】

（気液接触流路Ｒにおける液体および気体の流れ）
図４は、気液接触流路Ｒにおける液体および気体の流れについて説明する図である。図４中、液体の流れを白抜き矢印で示し、気体の流れを黒い塗りつぶしの矢印で示す。なお、ここでは、理解を容易にするために、リブ２３０（区画流路ＤＲ）および邪魔板２４０の記載を省略する。

【0041】

上述したように、気液接触流路Ｒの底面２１０ａは、留出流体排出口２２０から缶出液排出口２２２に向かって鉛直下方に傾斜しているため、図４（ａ）に示すように、原料液導入口２２４から導入された原料液は、自重で缶出液排出口２２２に向かって気液接触流路Ｒ（区画流路ＤＲ）を流れることとなる。

【0042】

原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２の間にはリボイラ１３０が設けられているため、缶出液排出口２２２へ向かって流れる間に、原料液は、気液接触流路Ｒのうちリボイラ１３０で加熱される流路（以下、単に「加熱流路ＨＲ」と称する）を通過することとなる。そうすると、図４（ｂ）に示すように、原料液は、加熱流路ＨＲを通過する際に、低沸点成分の沸点以上に加熱されることとなり、原料液から、低沸点成分を多く含む気体が生成されることとなる。

【0043】

図５は、気液接触流路Ｒにおける液体層および気体層について説明する図である。なお、図５では、理解を容易にするために、気液接触流路Ｒを傾斜させず、かつ、液体の層（液体層）と、気体の層（気体層）との高さ方向の距離を等しく示す。

【0044】

上述したように、加熱流路ＨＲにおいて原料液が加熱されると、原料液から気体が生成されることとなる。加熱流路ＨＲは、全域に亘ってリボイラ１３０によって加熱されているため、加熱流路ＨＲにおいては、缶出液排出口２２２に向かうに従って気体の生成量が増加する。このため、加熱流路ＨＲにおいて、原料液導入口２２４側と、缶出液排出口２２２側とで圧力差が生じる。つまり、加熱流路ＨＲにおいては、缶出液排出口２２２側の方が、原料液導入口２２４側よりも圧力が高くなる。これにより、加熱流路ＨＲにおいて生成された気体は、液体の流れと逆方向、すなわち、原料液導入口２２４（留出流体排出口２２０）に向かって流れることとなる。

【0045】

そして、加熱流路ＨＲから留出流体排出口２２０に向かって流れる気体について、図４に戻って説明すると、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０の間にはコンデンサ１４０が設けられているため、加熱流路ＨＲから留出流体排出口２２０に向かって流れる気体は、気液接触流路Ｒのうちコンデンサ１４０で冷却される流路（以下、単に「冷却流路ＣＲ」と称する）を通過することとなる。そうすると、図４（ｃ）に示すように、気体は、冷却流路ＣＲを通過する際に、低沸点成分の沸点未満に冷却されることとなり、低沸点成分および高沸点成分が凝縮して液体となる。そして、冷却流路ＣＲで生成された液体は、加熱流路ＨＲに向かって流れることとなる。つまり、本実施形態にかかる分離装置１００では、コンデンサ１４０によって凝縮された低沸点成分および高沸点成分が、加熱流路ＨＲに戻ることとなるため、還流が遂行されることになり、低沸点成分と高沸点成分の分離性能を向上することが可能となる。

【0046】

そして、冷却流路ＣＲのうち、留出流体排出口２２０が配される領域において凝縮された液体が留出液として留出流体排出口２２０を通じて外部に排出されることとなる。また、加熱流路ＨＲにおいて蒸発しなかった液体が缶出液として缶出液排出口２２２を通じて外部に排出されることとなる。

【0047】

このように、気液接触流路Ｒ内では、留出流体排出口２２０側から缶出液排出口２２２へ液体が流れる液体層ＬＬと、液体層ＬＬの上方において缶出液排出口２２２側から留出流体排出口２２０側へ気体が流れる気体層ＧＬとが形成されることとなる（図５（ａ）参照）。そして、液体層ＬＬと気体層ＧＬとの境界において気液接触が生じ、気液接触流路Ｒは気液平衡状態となる。

【0048】

なお、上述したように、本実施形態において、気液接触流路Ｒの高さは、４ｍｍ程度と短いため、液体層ＬＬおよび気体層ＧＬの高さも４ｍｍ以下と短い。ここで、気体層ＧＬの高さと、気液平衡に到達する速度との関係について図５（ｂ）を用いて説明すると、低沸点成分は、液体層ＬＬから蒸発するため、気体層ＧＬにおいては、液体層ＬＬとの液面近傍の境界層σｇにおいて、低沸点成分の濃度が高く、液体層ＬＬから離隔する従って低沸点成分の濃度が低くなる。したがって、気体層ＧＬにおいて、低沸点成分は、液体層ＬＬから離隔する方向に拡散する。ここで、気体層ＧＬの高さが短いほど拡散に要する時間は短くなる。同様に、図５（ｃ）に示すように、低沸点成分は、高沸点成分と比較して蒸発し易いため、液体層ＬＬにおいては、気体層ＧＬとの液面近傍の境界層σｌにおいて、低沸点成分の濃度が高く、気体層ＧＬから離隔する従って低沸点成分の濃度が低くなる。したがって、液体層ＬＬにおいて、低沸点成分は、気体層ＧＬから離隔する方向に拡散する。ここでも、液体層ＬＬの高さが短いほど拡散に要する時間は短くなる。

【0049】

つまり、気体層ＧＬおよび液体層ＬＬの高さが短いほど、拡散に要する時間が短くなるため、気液平衡に到達する時間も短くなる。つまり、気液平衡に到達する速度は、気体層ＧＬおよび液体層ＬＬの高さが短いほど大きくなるため、気体層ＧＬおよび液体層ＬＬの高さを短く（例えば、１０ｍｍ以下）とすることで、気液平衡に到達するまでの時間を、従来の棚段塔と比較して、極めて短縮することが可能となる。したがって、従来の棚段塔と比較して、装置を小型化しつつ、低沸点成分と高沸点成分の分離性能を維持、または、向上させることが可能となる。

【0050】

また、従来の棚段塔では、１の空間（段）において、液体層および気体層における、低沸点成分と高沸点成分との濃度比が一定となるため、１の空間における分離性能は、所定値に制限されていた。しかし、本実施形態にかかる分離装置１００では、気液接触流路Ｒ内で、低沸点成分と高沸点成分との濃度比が流体の流れ方向に連続的に変化する液体層ＬＬと気体層ＧＬとを連続的に接触させて、気液平衡状態とすることで、１の空間であっても、棚段塔と比較して、低沸点成分と高沸点成分との分離性能を向上させることが可能となる。

【0051】

以上説明したように、本実施形態にかかる分離装置１００によれば、留出流体排出口２２０から缶出液排出口２２２へ向かうに従って、気液接触流路Ｒの底面２１０ａを鉛直下方に傾斜させるだけといった簡易な構成で、原料液や冷却流路ＣＲで凝縮した液体をスムーズに加熱流路ＨＲに導くことが可能となる。これにより、従来の多孔質シートを用いた分離装置と比較して、処理速度を向上させることが可能となる。

【0052】

また、本実施形態では、気液接触流路Ｒの上面２１２ａについても、留出流体排出口２２０から缶出液排出口２２２へ向かうに従って鉛直下方に傾斜している。すなわち、缶出液排出口２２２から留出流体排出口２２０へ向かうに従って鉛直上方に傾斜している。気体は上昇する性質を有するため、気液接触流路Ｒの上面２１２ａを缶出液排出口２２２から留出流体排出口２２０へ向かうに従って鉛直上方に傾斜させることにより、加熱流路ＨＲで生成された気体をスムーズに冷却流路ＣＲに導くことが可能となる。

【0053】

また、上述したように、本実施形態では、原料液や冷却流路ＣＲで凝縮した液体が、区画流路ＤＲを流れるように構成している。気液接触流路Ｒにおいて液体が流れる流路幅が大きいと、液体の表面張力によって、気液接触流路Ｒの側面側を流れる液体の流速と、気液接触流路Ｒの中央側を流れる液体の流速との差が大きくなってしまう。そこで、リブ２３０を設け、気液接触流路Ｒを複数に分割して流路幅を短くした区画流路ＤＲを形成することで、区画流路ＤＲの側面側を流れる液体の流速と、区画流路ＤＲの中央側を流れる液体の流速との差を小さくすることができ、流路内における流速の均一化を図ることが可能となる。

【0054】

また、気液接触流路Ｒに邪魔板２４０を設けることにより、気体層ＧＬから缶出液排出口２２２への気体の移動を規制することができる。これにより、加熱流路ＨＲで生成された気体を、ほぼ全て冷却流路ＣＲに導くことが可能となる。

【0055】

（第２の実施形態：分離装置３００）
上述した第１の実施形態において、分離ユニット１１０自体（気液接触流路Ｒの底面２１０ａ）が、留出流体排出口２２０側から缶出液排出口２２２側に向かって鉛直下方に傾斜している分離装置１００について説明した。しかし、気液接触流路Ｒの底面を傾斜させずとも、気液接触流路Ｒにおいて、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの間の底面が、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０までの間の底面よりも下方に位置すれば構成に限定はない。本実施形態では、気液接触流路Ｒの他の構成について説明する。

【0056】

図６は、第２の実施形態にかかる分離装置３００を説明するための図である。本実施形態の図６では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図６中、液体の流れを実線の矢印で、信号の流れを破線の矢印で示す。

【0057】

図６に示すように、分離装置３００は、分離ユニット３１０と、原料液導入部１２０と、リボイラ１３０と、コンデンサ１４０と、留出流体回収部１５０と、缶出液回収部１６０と、温度測定部１７０と、制御部１８０とを含んで構成され、分離ユニット３１０は、底壁３２０と、上壁２１２と、側壁２１４と、留出流体排出口２２０と、缶出液排出口２２２と、原料液導入口２２４と、リブ２３０と、邪魔板２４０と、堰止板３４０とを含んで構成される。なお、上述した第１の実施形態と実質的に等しい構成については、同一の符号を付して説明を省略し、ここでは、構成の異なる底壁３２０、堰止板３４０について説明する。

【0058】

本実施形態において、底壁３２０の内面、すなわち、気液接触流路Ｒの底面３２０ａ、３２０ｂは、水平方向（図６中、Ｙ方向）に延在している。そして、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの底面３２０ａすなわち加熱流路ＨＲの底面３２０ａは、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０までの間の底面３２０ｂすなわち冷却流路ＣＲの底面３２０ｂよりも下方（図６中、Ｚ方向）に配される。

【0059】

したがって、加熱流路ＨＲの底面３２０ａと、冷却流路ＣＲの底面３２０ｂとの間に段差ＳＤが設けられることとなる。

【0060】

このように、気液接触流路Ｒの底面３２０ａ、３２０ｂが水平方向に延在していたとしても、加熱流路ＨＲの底面３２０ａを、冷却流路ＣＲの底面３２０ｂよりも下方に配して段差ＳＤを設けることにより、原料液導入口２２４を通じて導入された原料液を、スムーズに加熱流路ＨＲに導くことができる。

【0061】

なお、段差ＳＤの高さ（加熱流路ＨＲの底面３２０ａと、冷却流路ＣＲの底面３２０ｂとの鉛直方向の差）は、例えば、１ｍｍ程度であり、原料液導入口２２４から導入される原料液が冷却流路ＣＲに流入困難または流入不可能であって、加熱流路ＨＲに流入可能な寸法となっている。

【0062】

また、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０までの間の底面３２０ｂ（冷却流路ＣＲの底面３２０ｂ）のうち、留出流体排出口２２０側の底面３２０ｂ（底壁３２０の上面）を構成する底壁３２０から気液接触流路Ｒ内に立設するとともに、先端が気体層まで突出する堰止板３４０が設けられている。コンデンサ１４０によって冷却され、冷却流路ＣＲで生成された液体は、冷却流路ＣＲの底面３２０ｂに落下して流れることとなるが、本実施形態の底面３２０ｂは水平方向に延在しているため、留出流体排出口２２０に流れてしまうおそれがある。

【0063】

そこで、堰止板３４０を設けることで、冷却流路ＣＲを構成する底壁３２０の内面（底面３２０ｂ）に落下した液体が留出流体排出口２２０から排出されてしまう事態を回避し、凝縮した液体を確実に加熱流路ＨＲに還流させることが可能となる。これにより、留出流体における低沸点成分の濃度低下を抑制することができる、すなわち、低沸点成分の分離性能の低下を抑制することが可能となる。

【0064】

（第３の実施形態：分離装置４００）
上述した第１、第２の実施形態では、気液接触流路Ｒにおいて、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの間の底面（加熱流路ＨＲの底面）が、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０までの間の底面（冷却流路ＣＲの底面）よりも下方に位置する構成について説明した。しかし、原料液導入口２２４を通じて導入された原料液が、冷却流路ＣＲに流入困難または流入不可能であり加熱流路ＨＲに流入可能であれば、加熱流路ＨＲの底面と、冷却流路ＣＲの底面とが実質的に等しい高さであってもよい。

【0065】

図７は、第３の実施形態にかかる分離装置４００を説明するための図である。本実施形態の図７では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図７中、液体の流れを実線の矢印で、信号の流れを破線の矢印で示す。

【0066】

図７に示すように、分離装置４００は、分離ユニット４１０と、原料液導入部１２０と、リボイラ１３０と、コンデンサ１４０と、留出流体回収部１５０と、缶出液回収部１６０と、温度測定部１７０と、制御部１８０とを含んで構成され、分離ユニット４１０は、底壁４２０と、上壁２１２と、側壁２１４と、留出流体排出口２２０と、缶出液排出口２２２と、原料液導入口２２４と、リブ２３０と、邪魔板２４０と、堰止板３４０とを含んで構成される。なお、上述した第１、第２の実施形態と実質的に等しい構成については、同一の符号を付して説明を省略し、ここでは、構成の異なる底壁４２０について説明する。

【0067】

本実施形態において、底壁４２０は、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの底面４２０ａすなわち加熱流路ＨＲの底面４２０ａを構成する底壁４２０の内面が、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０までの間の底面４２０ｂすなわち冷却流路ＣＲの底面４２０ｂを構成する底壁４２０の内面よりも、濡れ性が大きい。

【0068】

したがって、図７に示すように、気液接触流路Ｒの底面４２０ａ、４２０ｂを、水平方向（図７中、Ｙ方向）に延在させ、加熱流路ＨＲの底面４２０ａと、冷却流路ＣＲの底面４２０ｂとの鉛直方向（図７中、Ｚ方向）の高さを、実質的に等しくしたとしても、原料液導入口２２４を通じて導入された原料液を、スムーズに加熱流路ＨＲに導くことができる。

【0069】

加熱流路ＨＲの底面４２０ａを構成する底壁４２０の内面の濡れ性を、冷却流路ＣＲの底面４２０ｂを構成する底壁４２０の内面の濡れ性より大きくする具体的な手段は、例えば、加熱流路ＨＲの底面４２０ａを構成する底壁４２０の内面を、冷却流路ＣＲの底面４２０ｂを構成する底壁４２０の内面よりも濡れ性が大きい材質で構成することで為される。例えば、加熱流路ＨＲの底面４２０ａを構成する底壁４２０の内面を金属で構成し、冷却流路ＣＲの底面４２０ｂを構成する底壁４２０の内面をポリテトラフルオロエチレンで構成してもよい。

【0070】

また、プラズマ表面加工を施すことで、加熱流路ＨＲの底面４２０ａを構成する底壁４２０の内面の濡れ性を、冷却流路ＣＲの底面４２０ｂを構成する底壁４２０の内面の濡れ性より大きくしてもよいし、濡れ性の異なる金属を溶射してコーティングすることにより、加熱流路ＨＲの底面４２０ａを構成する底壁４２０の内面の濡れ性を、冷却流路ＣＲの底面４２０ｂを構成する底壁４２０の内面の濡れ性より大きくしてもよい。

【0071】

（第１の変形例：分離装置５００）
図８は、第１の変形例にかかる分離装置５００を説明するための図である。図８では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図８中、液体の流れを実線の矢印で、信号の流れを破線の矢印で、熱交換器５１０の接続関係を一点鎖線で示す。

【0072】

図８に示すように、分離装置５００は、分離ユニット１１０と、原料液導入部１２０と、リボイラ１３０と、コンデンサ１４０と、留出流体回収部１５０と、缶出液回収部１６０と、温度測定部１７０と、制御部１８０と、熱交換器５１０とを含んで構成される。なお、上述した第１の実施形態と実質的に等しい構成については、同一の符号を付して説明を省略し、ここでは、構成の異なる熱交換器５１０について説明する。

【0073】

熱交換器５１０は、気液接触流路Ｒのうち、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０までを流れる気体、すなわち、冷却流路ＣＲを流れる気体（気体層ＧＬ）と、原料液導入口２２４に導入される前の原料液とを熱交換することで、冷却流路ＣＲを流れる気体を冷却するとともに原料液を予熱する。

【0074】

熱交換器５１０を備える構成により、リボイラ１３０およびコンデンサ１４０に要する消費エネルギーを低減することができ、ランニングコストを削減することが可能となる。

【0075】

（第２の変形例：分離ユニット６１０）
図９は、第２の変形例にかかる分離ユニット６１０の分解斜視図であり、図１０は、第２の変形例にかかる分離ユニット６１０の断面図である。なお、図１０（ａ）は、図９において上壁２１２、側壁２１４を閉じたときのＸａ−Ｘａ線断面図を示し、図１０（ｂ）、（ｃ）は、第２の変形例の他の例を説明する図を示す。

【0076】

図９に示すように、第２の変形例にかかる分離ユニット６１０は、底壁２１０、上壁２１２、側壁２１４、留出流体排出口２２０、缶出液排出口２２２、原料液導入口２２４、リブ２３０、邪魔板２４０に加えて、気体層突出部６２２、６２４を含んで構成される。

【0077】

気体層突出部６２２は、気液接触流路Ｒの気体層ＧＬに接触する外壁の内面、すなわち、上壁２１２の内面から気液接触流路Ｒ内に突出するとともに、留出流体排出口２２０側から缶出液排出口２２２側に延在している。また、気体層突出部６２４は、側壁２１４の内面のうち、気体層ＧＬに接触する部分から気液接触流路Ｒ内に突出するとともに、留出流体排出口２２０側から缶出液排出口２２２側に延在している。

【0078】

このように、気体層突出部６２２、６２４を備える構成により、気体層ＧＬと接触する外壁（上壁２１２、側壁２１４）の内面の表面積を大きくすることができる。上述したように、リボイラ１３０は、気液接触流路Ｒを構成する外壁（底壁２１０、上壁２１２、側壁２１４）の外方から、すなわち、外壁を通じて、気液接触流路Ｒ内を加熱し、コンデンサ１４０は、気液接触流路Ｒを構成する外壁を通じて、気液接触流路Ｒ内を冷却する。したがって、気体層突出部６２２、６２４を設け、気体層ＧＬと接触する外壁の内面の表面積を大きくすることで、リボイラ１３０から気液接触流路Ｒへの熱伝達効率を向上させることができ、リボイラ１３０による加熱効率を向上させることが可能となる。また、冷却流路ＣＲにおいても外壁を通じた放熱性能を向上させることができるため、コンデンサ１４０による冷却効率を向上させることが可能となる。

【0079】

また、ここでは、分離ユニット６１０が、気体層突出部６２２、６２４を備える構成について説明したが、外壁の表面積を大きくすることができれば、他の構成を採用することもできる。例えば、図１０（ｂ）に示すように、気体層突出部６２２、６２４のみならず、気液接触流路Ｒの液体層ＬＬに接触する外壁、すなわち、底壁２１０の内面およびリブ２３０から気液接触流路Ｒ内に突出するとともに、留出流体排出口２２０側から缶出液排出口２２２側に延在した液体層突出部６５２をさらに設けるとしてもよいし、図１０（ｃ）に示すように、気体層突出部６２２、６２４を設けず、液体層突出部６５２のみを設けるとしてもよい。

【0080】

液体層突出部６５２を備える構成により、液体層ＬＬと接触する外壁（底壁２１０、リブ２３０）の内面の表面積を大きくすることができる。したがって、液体層突出部６５２を設け、液体層ＬＬと接触する外壁の内面の表面積を大きくすることで、リボイラ１３０から気液接触流路Ｒへの熱伝達効率を向上させることができ、リボイラ１３０による加熱効率を向上させることが可能となる。

【0081】

（第３の変形例：リボイラ７３０）
図１１は、第３の変形例にかかるリボイラ７３０を説明するための図である。図１１に示すように、第３の変形例のリボイラ７３０は、気液接触流路Ｒのうち、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの気液接触流路Ｒを構成する外壁７４０と、電極７５０ａ、７５０ｂと、電力供給部７６０と、絶縁体７７０とを含んで構成される。

【0082】

ここでは、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０（図１１においては図示を省略する）までの外壁（底壁２１０、上壁２１２、側壁２１４）をステンレス鋼で構成する場合を例に挙げて説明する。

【0083】

リボイラ７３０を構成する外壁７４０は、通電により発熱する材料（例えば、ＮｉＣｒ合金、カンタル、ＳｉＣ）で構成され、気液接触流路Ｒの底面を構成する底壁７４２と、気液接触流路Ｒの上面を構成する上壁７４４と、気液接触流路Ｒの側面を構成する側壁７４６とを含んで構成される。ここでは、外壁７４０をＮｉＣｒ合金で構成する場合を例に挙げて説明する。

【0084】

電極７５０ａ、７５０ｂは、外壁７４０の両端に配される。具体的に説明すると、電極７５０ａは、板形状であり、外壁７４０における缶出液排出口２２２側の端部に設けられる。また、電極７５０ａは、底壁２１０、上壁２１２、側壁２１４、外壁７４０で区画された空間（気液接触流路Ｒ）を封止する機能も担う。電極７５０ｂは、環形状であり、外壁７４０における原料液導入口２２４側の端部に設けられる。

【0085】

電力供給部７６０は、電極７５０ａ、７５０ｂに接続され、外壁７４０に電力を供給する。上述したように外壁７４０は、通電により発熱する材料（ＮｉＣｒ合金）で構成されているため、電力供給部７６０によって、外壁７４０が通電されると、外壁７４０が発熱して、気液接触流路Ｒ中の気体および液体を低沸点成分の沸点以上に加熱することができる。

【0086】

このように、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの外壁７４０自体を加熱源として利用する構成により、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの気液接触流路Ｒにおいて、効率よく気体および液体を加熱することができる。また、分離装置自体をさらに小型化することが可能となる。

【0087】

絶縁体７７０は、環形状であり、電極７５０ｂと、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０までの外壁（底壁２１０、上壁２１２、側壁２１４）との間に配される。絶縁体７７０を設ける構成により、ステンレス鋼で構成された、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０までの外壁（底壁２１０、上壁２１２、側壁２１４）への漏電を防止することが可能となる。

【0088】

（実施例）
上記分離装置１００を用いて、メタノールおよび水（混合比１：１）の混合液を原料液として蒸留を行った。原料液導入部１２０による原料液の導入流量を、２ｇ／分とし、原料液を６０℃に予熱してから分離ユニット１１０に導入した。また、加熱流路ＨＲが９５℃となるようにリボイラ１３０を設定し、冷却流路ＣＲを室温（ここでは、２０℃）の大気で空冷した。

【0089】

その結果、留出液中のメタノール濃度が９０％以上となり、缶出液中のメタノール濃度が２５％以下（水濃度が７５％以上）となった。分離装置１００を用いて得られた留出液中のメタノール濃度は、単蒸留操作におけるメタノール濃度（８０％）よりも高いことから、１の空間であっても連続的に蒸留が遂行されていることが確認できた。

【0090】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0091】

例えば、上記第１の実施形態において、気液接触流路Ｒの底面２１０ａが留出流体排出口２２０から缶出液排出口２２２に向かって鉛直下方に傾斜している構成について説明した。しかし、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの間の底面２１０ａが、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０までの間の底面２１０ａよりも下方に位置していればよい。例えば、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの間の底面２１０ａが、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２に向かって鉛直方向に傾斜し、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０までの間の底面２１０ａが水平方向に延在するとしてもよい。

【0092】

また、上記第１の実施形態において、気液接触流路Ｒの上面２１２ａが、缶出液排出口２２２から留出流体排出口２２０へ向かうに従って鉛直上方に傾斜している構成について説明した。しかし、気液接触流路Ｒの上面は、必ずしも傾斜する必要はなく、水平方向に延在していてもよい。気液接触流路Ｒの上面が水平方向に延在していたとしても、加熱流路ＨＲにおいて、原料液導入口２２４側と、缶出液排出口２２２側とで圧力差が生じるため、加熱流路ＨＲにおいて生成された気体は、液体の流れと逆方向、すなわち、原料液導入口２２４（留出流体排出口２２０）に向かって流れることとなる。

【0093】

また、上記第１の実施形態において、リブ２３０が底壁２１０（底面２１０ａ）と一体形成されている構成について説明したが、底壁２１０とリブ２３０とは別体であってもよい。同様に、上壁２１２と邪魔板２４０とは、一体形成されてもよいし、別体であってもよい。また、底壁３２０と堰止板３４０とは、一体形成されてもよいし、別体であってもよい。

【0094】

また、上記第１の実施形態において、邪魔板２４０が上壁２１２から立設している構成について説明した。しかし、邪魔板２４０は、気体層ＧＬを封止することができればよく、形状に限定はない。例えば、底壁２１０やリブ２３０から気液接触流路Ｒ内に向かって邪魔板を突出させ、液体層ＬＬに浸漬される箇所に貫通孔を設けてもよい。

【0095】

また、上記第２の実施形態において、気液接触流路Ｒの上面２１２ａが面一であり、水平方向に延在する構成について説明した。このため、気液接触流路Ｒの高さが、加熱流路ＨＲと冷却流路ＣＲとで異なることとなる。しかし、加熱流路ＨＲと冷却流路ＣＲとの高さを実質的に等しくするように、上面２１２ａを構成してもよい。具体的に説明すると、加熱流路ＨＲの上面を、冷却流路ＣＲの上面より、段差ＳＤ分だけ低く配することで、加熱流路ＨＲと冷却流路ＣＲとの高さを実質的に等しくすることができる。また、気液接触流路Ｒの上面２１２ａが、缶出液排出口２２２から留出流体排出口２２０へ向かうに従って鉛直上方に傾斜しているとしてもよい。

【0096】

また、上記第３の実施形態において、加熱流路ＨＲの底面４２０ａを構成する底壁４２０の濡れ性が実質的に均一であり、また、冷却流路ＣＲの底面４２０ｂを構成する底壁４２０の濡れ性が実質的に均一である場合を例に挙げて説明した。しかし、加熱流路ＨＲの底面４２０ａを構成する底壁４２０の濡れ性が、缶出液排出口２２２に向かうに従って段階的に大きくなるように構成してもよい。また、冷却流路ＣＲの底面４２０ｂを構成する底壁４２０の濡れ性が、留出流体排出口２２０に向かうに従って段階的に小さくなるように構成してもよい。この場合、堰止板３４０を設けずとも、冷却流路ＣＲの底壁４２０に落下した液体が留出流体排出口２２０から排出されてしまう事態を回避し、凝縮した液体を確実に加熱流路ＨＲに還流させることが可能となる。

【0097】

また、分離装置１００における原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの底面２１０ａ（加熱流路ＨＲの底面２１０ａ）を構成する底壁２１０の濡れ性を、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０までの間の底面２１０ａ（冷却流路ＣＲの底面２１０ａ）を構成する底壁２１０の濡れ性よりも大きくしてもよい。同様に、分離装置３００における加熱流路ＨＲの底面３２０ａを構成する底壁３２０の濡れ性を、冷却流路ＣＲの底面３２０ｂを構成する底壁３２０の濡れ性よりも大きくしてもよい。

【0098】

また、上記第１の変形例においては、第１の実施形態で説明した分離装置１００の構成に熱交換器５１０を追加した例について説明したが、分離装置３００、４００の構成に熱交換器５１０を追加してもよい。

【0099】

また、上記第２の変形例においては、気体層突出部６２２、６２４、液体層突出部６５２が複数設けられる構成を例に挙げて説明したが、１のみ設けられる構成であってもよい。また、気体層突出部６２２、６２４、液体層突出部６５２が、留出流体排出口２２０側から缶出液排出口２２２側に延在している構成、すなわち、板形状である構成について説明した。しかし、気体層突出部６２２、６２４、液体層突出部６５２の形状に限定はなく、例えば、柱形状であってもよい。また、気体層突出部６２２、６２４、液体層突出部６５２が外壁から突出する構成について説明したが、外壁を切削して、溝を形成することで、溝間を気体層突出部６２２、６２４、液体層突出部６５２とすることも可能である。

【0100】

また、上記第３の変形例において、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの外壁７４０を、通電により発熱する材料で構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、少なくとも、液体が接触する底面を構成する底壁７４２を通電により発熱する材料で構成すればよい。

【0101】

また、上記実施形態において、気液接触流路Ｒの寸法関係や傾斜角について説明したが、原料液における低沸点成分と高沸点成分との割合、目的とする分離性能、原料液導入部１２０による原料液の導入流速（処理速度）に基づいて、適宜設定すればよい。

【0102】

また、上記実施形態において、低沸点成分および高沸点成分が、常温常圧で液体である場合を例に挙げて説明した。しかし、低沸点成分は、常温常圧で気体であってもよく、留出流体が気体（留出ガス）であってもよい。例えば、低沸点成分として、アンモニアや、二酸化炭素を含む原料液を分離する場合にも、上記実施形態および変形例の分離装置１００、３００、４００、５００を利用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0103】

本発明は、低沸点成分と高沸点成分とを含んで構成される原料液を、留出流体と缶出液とに分離する分離装置に利用することができる。

【符号の説明】

【0104】

１００、３００、４００、５００ 分離装置
１２０ 原料液導入部
１３０、７３０ リボイラ
１４０ コンデンサ
２１０、３２０、４２０ 底壁（外壁）
２１０ａ、３２０ａ、３２０ｂ、４２０ａ、４２０ｂ 底面
２１２ 上壁（外壁）
２１２ａ 上面
２１４ 側壁（外壁）
２２０ 留出流体排出口
２２２ 缶出液排出口
２２４ 原料液導入口
２３０ リブ
２４０ 邪魔板
２４０ａ 先端
５１０ 熱交換器
６２２、６２４ 気体層突出部
６５２ 液体層突出部
７４０ 外壁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】