特開 2023-160683 連続分液装置及び連続分液方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023160683

(43)【公開日】2023-11-02

(54)【発明の名称】連続分液装置及び連続分液方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 17/12 20060101AFI20231026BHJP

   G01F 23/292 20060101ALI20231026BHJP

   B01D 17/025 20060101ALI20231026BHJP

   B01D 17/032 20060101ALI20231026BHJP

【ＦＩ】

B01D17/12 B

G01F23/292 A

B01D17/025 502D

B01D17/032

B01D17/025 502A

B01D17/025 502B

B01D17/032 501B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022071203

(22)【出願日】2022-04-23

(71)【出願人】

【識別番号】000236573

【氏名又は名称】浜理薬品工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100124039

【弁理士】

【氏名又は名称】立花 顕治

(72)【発明者】

【氏名】増田 茂明

(72)【発明者】

【氏名】大平 雅之

(72)【発明者】

【氏名】川本 哲治

(72)【発明者】

【氏名】石原 雄二

【テーマコード（参考）】

2F014

【Ｆターム（参考）】

2F014FA03

(57)【要約】

【課題】簡易な構成で連続的な分液が可能な連続分液装置及び連続分液方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る連続分液は、第１液と、前記第１液と非相溶であり、且つ前記第１液よりも比重の大きい第２液とを分離する連続分液装置であって、前記第１液と前記第２液との混合液が供給され、下部に第１排出部を有し、前記第１排出部よりも高い位置に配置された第２排出部を有する、液体を収容可能な分液槽と、前記第１排出部を開閉するように構成されたバルブと、前記分液槽に収容された液体の、前記第２排出部よりも低い第１水位を検出する第１センサと、前記分液槽に収容された液体の、前記第１水位よりも低く、前記第１排出部より高い、第２水位を検出する第２センサと、を備えている。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１液と、前記第１液と非相溶であり、且つ前記第１液よりも比重の大きい第２液とを分離する連続分液装置であって、
前記第１液と前記第２液との混合液が供給され、下部に第１排出部を有し、前記第１排出部よりも高い位置に配置された第２排出部を有する、液体を収容可能な分液槽と、
前記第１排出部を開閉するように構成されたバルブと、
前記分液槽に収容された液体の、前記第２排出部よりも低い第１水位を検出する第１センサと、
前記分液槽に収容された液体の、前記第１水位よりも低く、前記第１排出部より高い、第２水位を検出する第２センサと、
を備えている、連続分液装置。

【請求項2】

前記第２排出部には、当該第２排出部を超える水位の液体を排出する、オーバーフロー管が連結されている、請求項１に記載の連続分液装置。

【請求項3】

前記第１センサ及び前記第２センサは、光電子センサであり、
前記分液槽において、少なくとも前記第１センサ及び前記第２センサからの光が照射される部分は、透光性の材料で形成されている、請求項１または２に記載の連続分液装置。

【請求項4】

前記分液槽と隣接し、前記分液槽の上下方向に延びる側管をさらに備え、
前記側管は、前記第２排出部よりも下方の少なくとも上下方向の２カ所において、前記分液槽と連通しており、
前記第１センサ及び前記第２センサは、光電子センサであり、前記側管に充填された液体の水位を検出するように構成されており、
前記側管において、少なくとも前記第１センサ及び前記第２センサからの光が照射される部分は、透光性の材料で形成されている、請求項１または２に記載の連続分液装置。

【請求項5】

第１液と、前記第１液と非相溶であり、且つ前記第１液よりも比重の大きい第２液とを分離する連続分液方法であって、
下部に第１排出部を有し、前記第１排出部よりも高い位置に配置された第２排出部を有する、液体を収容可能な分液槽において、前記第１排出部を閉じるステップと、
前記分液槽に、前記第１液と前記第２液との混合液を連続的に供給するステップと、
前記分液槽に供給された混合液が前記第１液と前記第２液に分離しながら収容されているとき、前記第２排出部を超える水位の前記第１液を、当該第２排出部から排出するステップと、
前記第２液の水位が、前記第２排出部よりも低い第１水位に達したとき、前記第１排出部を開き、前記第２液を前記第１排出部から排出するステップと、
前記第２液の水位が前記第１排出部よりも高く、前記第１水位よりも低い第２水位に達したとき、前記第１排出部を閉じるステップと、
を備えている、連続分液方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、連続分液装置及び連続分液方法に関する。

【背景技術】

【0002】

非相溶性の液体を分離する種々の装置が提案されている。例えば、特許文献１には、分液槽に収容された非相溶性の２以上の液体を排出する際に、排出液の超音波の速度を計測し、速度の変化を検知しながら、液界面で開閉弁を自動的に切り替えることで、分液を行うことが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７－３０８５１１号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の装置は、バッチ処理により分液を行うものであるため、分液槽には所定時間おきに液体を供給しなければならない。したがって、連続的な分液を行うことはできなかった。本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、簡易な構成で連続的な分液が可能な連続分液装置及び連続分液方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明に係る連続分液は、第１液と、前記第１液と非相溶であり、且つ前記第１液よりも比重の大きい第２液とを分離する連続分液装置であって、前記第１液と前記第２液との混合液が供給され、下部に第１排出部を有し、前記第１排出部よりも高い位置に配置された第２排出部を有する、液体を収容可能な分液槽と、前記第１排出部を開閉するように構成されたバルブと、前記分液槽に収容された液体の、前記第２排出部よりも低い第１水位を検出する第１センサと、前記分液槽に収容された液体の、前記第１水位よりも低く、前記第１排出部より高い、第２水位を検出する第２センサと、を備えている。

【0006】

上記連続分液装置において、前記第２排出部には、当該第２排出部を超える水位の液体を排出する、オーバーフロー管を連結することができる。

【0007】

上記連続分液装置において、前記第１センサ及び前記第２センサは、光電子センサとすることができ、前記分液槽において、少なくとも前記第１センサ及び前記第２センサからの光が照射される部分は、透光性の材料で形成することができる。

【0008】

上記連続分液装置において、前記分液槽と隣接し、前記分液槽の上下方向に延びる側管をさらに備えることができ、前記側管は、前記第２排出部よりも下方の少なくとも上下方向の２カ所において、前記分液槽と連通しており、前記第１センサ及び前記第２センサは、光電子センサであり、前記側管に充填された液体の水位を検出するように構成されており、前記側管において、少なくとも前記第１センサ及び前記第２センサからの光が照射される部分は、透光性の材料で形成することができる。

【0009】

本発明に係る連続分液方法は、第１液と、前記第１液と非相溶であり、且つ前記第１液よりも比重の大きい第２液とを分離する連続分液方法であって、下部に第１排出部を有し、前記第１排出部よりも高い位置に配置された第２排出部を有する、液体を収容可能な分液槽において、前記第１排出部を閉じるステップと、前記分液槽に、前記第１液と前記第２液との混合液を連続的に供給するステップと、前記分液槽に供給された混合液が前記第１液と前記第２液に分離しながら収容されているとき、前記第２排出部を超える水位の前記第１液を、当該第２排出部から排出するステップと、前記第２液の水位が、前記第２排出部よりも低い第１水位に達したとき、前記第１排出部を開き、前記第２液を前記第１排出部から排出するステップと、前記第２液の水位が前記第１排出部よりも高く、前記第１水位よりも低い第２水位に達したとき、前記第１排出部を閉じるステップと、を備えている。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、簡易な構成で、連続的な分液を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る連続分液装置の概略図である。

【図2】図１の連続分液装置の動作を説明する図である。

【図3】図１の連続分液装置の動作を説明する図である。

【図4】図１の連続分液装置の動作を説明する図である。

【図5】図１の連続分液装置の動作を説明する図である。

【図6】本発明の連続分液装置の他の例を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る連続分液装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0013】

＜１．連続分液装置の構造＞
この連続分液装置は、非相溶性の第１液Ａと第２液Ｂとを分離するためのものである。第２液Ｂは第１液Ａよりも比重が大きい液体である。これらの液体は特には限定されないが、例えば、以下の組み合わせの液体を分離することができる。なお、以下の表１に示す「水溶液」としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、リン酸、塩酸、硫酸などの無機塩基及び無機酸の水溶液、または、クエン酸、コハク酸、マレイン酸、トリエチルアミン、ピリジンなどの有機酸及び有機塩基の水溶液が挙げられる。

【表1】

【0014】

図１は、本実施形態に係る連続分液装置の一実施形態を示す概略図である。図１に示すように、この連続分液装置は、上部が開口する円筒状の分液槽１、第１センサ２、第２センサ３、及びこの装置を制御する制御部４と、を備えている。分液槽１には、第１液Ａと第２液Ｂとの混合液が流れる供給管５を介して、上部開口から混合液が連続的に供給されるようになっている。供給された混合液は、分液槽１の内部で、第１液Ａ及び第２液Ｂに分離されて溜まっていく。すなわち、比重の大きい第２液Ｂが下方に溜まり、この第２液Ｂの上に第１液Ａが溜まっていく。

【0015】

分液槽１の下端部には、第１排出部１１が設けられており、この第１排出部１１に排出管６が連結されている。この第１排出部１１からは、後述するように、分離された第２液Ｂが排出され、排出管６に流れるようになっている。また、第１排出部１１には、電磁弁等のバルブ１４が設けられており、制御部４によってこのバルブ１４が開閉されるようになっている。

【0016】

一方、分液槽１の上端部の側面には、第２排出部１３が設けられており、この第２排出部１３にはオーバーフロー管７が連結されている。この第２排出部１３からは、後述するように、分離された第１液Ａが排出され、オーバーフロー管７に流れるようになっている。

【0017】

分液槽１の上部には、第２排出部１３よりも下方に第１水位１０１が設定されており、分液槽１に収容された第１液Ａと第２液Ｂとの境界が第１水位１０１に達したとき、第２液Ｂを第１センサ２によって検出するようになっている。そして、第１センサ２が第２液Ｂを検出したときには、制御部４がバルブ１４を開くようになっている。

【0018】

また、分液槽１の下部には、第１排出部１１よりも上方で、且つ第１水位１０１より下部に第２水位１０２が設定されており、分液槽１に収容された第１液Ａと第２液Ｂとの境界が第２水位１０２に達したとき、第１液Ａを第２センサ３によって検出するようになっている。そして、第２センサ３が第１液Ａを検出したときには、制御部４がバルブ１４を閉じるようになっている。

【0019】

第１センサ２及び第２センサ３は、投光部及び受光部を有する公知の光電子センサで構成されている。例えば、第１液Ａが水または水溶液である場合、投光部から照射された光は水または水溶液に吸収されるため、受光部で受光できない。一方、第２液Ｂが有機材料である場合には、投光部から照射された光は吸収されずに受光部で受光される。これにより、第１液Ａと第２液Ｂとを区別して検出することができる。

【0020】

この場合、各センサ２，３から照射される光を透過するため、分液槽１において、各センサ２，３から光が照射される箇所は、ガラス、透明樹脂などの透光性の材料で形成する必要がある。あるいは、分液槽全体を光が透過可能な材料で形成することもできる。また、制御部４は、公知のコンピュータやＰＬＣなどで構成することができる。

【0021】

＜２．連続分液装置の動作＞
次に、上記のように構成された連続分液装置の動作について、図２～図４を参照しつつ説明する。まず、制御部４によりバルブ１４を閉じ、分液槽１に混合液が溜まるようにする。次に、図２に示すように、供給管５から分液槽１に混合液を供給する。上記のように、供給された混合液は、分液槽１の内部で第１液Ａ及び第２液Ｂに分離され、第２液Ｂが下方に溜まり、この第２液Ｂの上に第１液Ａが溜まっていく。そして、図３に示すように、上側にある第１液Ａの水位が第２排出部１３の下限を超えたときには、第１液Ａは第２排出部１３を介してオーバーフロー管７に流れていく。したがって、第１液Ａが混合液から分離される。

【0022】

この間も混合液は分液槽１に供給されるが、図４に示すように、第１液Ａと第２液Ｂの境界が第１水位１０１に達し、Ｂ液が第１センサ２で検出されると、制御部４はバルブ１４を開く。これにより、第１排出部１１から下側に溜まっている第２液Ｂが排出管６に排出されていく。したがって、第２液Ｂが混合液から分離される。なお、上記のようにバルブ１４が開いた後、第１液Ａと第２液Ｂの境界が下がっていく途中で、この境界が第１水位１０１に達した場合はバルブ開のままである。

【0023】

第２液Ｂの排出に伴って、第１液Ａと第２液Ｂの境界の水位は下がっていくが、図５に示すように、この境界の水位が第２水位１０２に達し、Ａ液が第２センサ３で検出されると、制御部４はバルブ１４を閉じる。これにより、第２液Ｂの排出が停止される。その後、混合液の供給を続けながら、バルブ１４の開閉を繰り返し、第１液Ａと第２液Ｂとを分離する。なお、上記のようにバルブ１４が閉じた後、第１液Ａと第２液Ｂの境界が再び上がっていく途中で、この境界が第２水位１０２に達した場合はバルブ閉のままである。

【0024】

＜３．特徴＞
以上のように、本実施形態によれば、主として２個のセンサ２，３を用いた簡易な構成で連続的な分液を行うことができる。したがって、メンテナンスも容易である。また、上記連続分液装置では、第１液Ａはオーバーフローにより排出し、第２液Ｂは水位を検出しながら、バルブ１４を開閉して排出するため、分液槽１に供給される混合液の量を詳細に制御する必要がなく、分液の制御が容易である。

【0025】

第１センサ２及び第２センサ３が光電子センサで構成されているため、これらのセンサ２，３は、分液槽１の外部に取り付けることができる。したがって、例えば、分液槽１の内部に取り付けられ、液体に接触するセンサと比べると、センサ２，３に異物が混入するのが防止され、さらには取付及びメンテナンスが容易であるという利点がある。

【0026】

分液槽１の大きさ、センサ２，３（第１水位１０１及び第２水位１０２）の位置、混合液の供給量等は、分液する液体の種類や、処理速度等によって適宜変更することができるが、例えば、分液槽１の容量を２２０ｍＬ（内径４ｃｍ，高さ３５ｃｍ）、第１水位１０１と第２水位１０２の高さの差を１５ｃｍ、第１排出部１１と第２水位１０２との高さの差を１２ｃｍ、第２排出部１３と第１水位１０１との高さの差を１３ｃｍ、混合液の供給量を３６Ｌ／ｍｉｎとすることができる。この場合、一例として、１１時間の間に連続的に供給された２３Ｌの混合液を１６Ｌの水（第１液）と７Ｌの油（第２液）に分離できることを確認した。試験では装置は１０時間以上連続して運転でき、バルブは３００回以上開閉を繰り返した。

【0027】

＜４．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、以下の変形例は適宜、組み合わせることができる。

【0028】

（１）上記実施形態では、分液槽の収容されている液体の水位を検出しているが、次のように構成することもできる。図６に示す例では、分液槽１に隣接し、上下方向に延びる側管８を備えている。この側管８は、ガラスや透明樹脂などの透光性の材料で形成されており、分液槽１よりも内径が小さい管である。この側管８は、上下の２カ所において連結管８１，８２を介して分液槽１と連通している。したがって、分液槽１に供給される混合液は、側管８にも、分液槽１と同様の水位で溜まっていく。なお、下側の連結管８１は、第１排出部１１よりも上方で分液槽１に連結されており、上側の連結管８２は、第２排出部１３よりも下方で分液槽１に連結されている。

【0029】

また、第１センサ２及び第２センサ３は、光電子センサによって構成され、側管８に収容される第１液Ａ及び第２液Ｂの境界の水位を検出するようになっている。すなわち、第１センサ２は、上側の連結管８２よりも下方に配置され、第２センサ３は、第１センサ２よりも下方で、且つ下側の連結管８１よりも上方に配置されている。

【0030】

このように構成された連続分液装置も、上記実施形態のものと同様に動作する。但し、第１センサ２及び第２センサ３は、側管８に溜まった第１液Ａと第２液Ｂとの境界を検出する点のみ相違する。

【0031】

以上の構成によれば、分液槽１の水位を各センサ２，３で直接検出せず、側管８に溜まった液体の水位を各センサ２，３で検出するようにしている。そのため、各センサ２，３を光電子センサで構成しても、分液槽１に透光部分を設ける必要がなく、側管８において水位を検出することができる。側管８は内径の小さい管で構成できるため、分液槽１に透光部分を設けるよりもコストを安くすることができる。したがって、安価で精度の高い光電子センサを用いたときの装置コストを低減することができる。例えば、分液槽１の容量を２５０Ｌ（内径４０ｃｍ，高さ２００ｃｍ）としたとき、側管８の容量を２２Ｌ（内径２０ｃｍ，高さ７０ｃｍ）とすることができる。

【0032】

（２）第１センサ２及び第２センサ３は、特には限定されず、第１液Ａと第２液Ｂの境界が第１水位１０１及び第２水位１０２に達したときに、第１液Ａまたは第２液Ｂを検出できるものであればよい。例えば、液体の静電容量を検出し、これによって２液の境界を検出する静電容量センサや、２液の界面を検出する超音波センサ等を用いることができる。したがって、分液槽１の外部に設けるもの以外に、分液槽１の内部に取り付け、直接液体と接することで境界を検出するセンサであってもよい。また、光の透過性の程度や屈折率の違いで、第１液Ａと第２液Ｂとの境界を検出できるようなセンサであってもよい。

【0033】

（３）オーバーフロー管７にポンプを設け、分液槽１の第１液を吸引することもできる。また、第２排出部１３にバルブを設け、第１液の排出量を制御することもできる。

【0034】

（４）分液槽１の形状は特には限定されず、円筒状以外の角筒状など、種々の形状にすることができる。例えば、上記実施形態では、分液槽１の上部は開口しているが、閉じていてもよく、混合液を供給するための供給管５が連結されていればよい。また、上記実施形態では、分液槽１の上方に供給管５を設け、分液槽１の上方から混合液を供給しているが、例えば、分液槽１の第１水位１０１と第２水位１０２との間に供給管５を連結し、ここから混合液を供給してもよい。また、分液槽１に設けられるバルブ１４も特には限定されず、センサ２，３による検出に連動して開閉できるバルブであればよい。

【符号の説明】

【0035】

１ 分液槽
１１ 第１排出部
１３ 第２排出部
１４ バルブ
２ 第１センサ
３ 第２センサ
７ オーバーフロー管
８ 側管
１０１ 第１水位
１０２ 第２水位
Ａ 第１液
Ｂ 第２液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】