JP5021330B2 - 固液分離装置及びこれを用いた固液分離方法 - Google Patents

Description

本発明は、固液分離装置及びこれを用いた固液分離方法に関する。更に詳しくは、液体含有材料を液体成分と固体成分とに分離する固液分離装置及びこれを用いた固液分離方法に関する。

従来、液体含有材料を固体成分と液体成分とに分離する手段として、液体含有材料を圧搾して液体成分を得る方法、加熱あるいは自然乾燥して固体成分を得る方法等が知られている。更に、下記特許文献１に示すように、全芳香族ポリアミド樹脂と合成樹脂粉末との混合物を混合機内で湿潤状態とした後、回転翼及び／又はチョッパーで高速撹拌することにより、混合物を顆粒状となし、乾燥する方法等が知られている。
また、廃材を高速回転する羽根部材によって混合粉砕し、更に溶融バインダと混合溶融する装置として、下記特許文献２の装置が知られている。

特開平０６−２２６７３７号公報 再表２００４／０７６０４４

しかし、上記特許文献１は、従来公知のリボンブレンダータイプの混合機及びヘンシェルミキサータイプの混合機等を使用することは記載されているが、液体含有材料からの液体成分の回収については検討されておらず、また、そのための構成については記載も示唆もない。
一方、特許文献２の装置は、含有水分を脱水廃棄することを目的としており、回転軸の軸方向に設けた溝から排出する構造となっている。このため、脱水液には回転軸の摺動により生じた金属磨耗粉や潤滑油等の混入が避け難く、清浄な液体成分を回収することは困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、液体含有材料から液体成分と固体成分とを効率よく分離して回収でき、更には、液体成分及び固体成分のそれぞれが有する素材の特性を損なうことなく分離できる固液分離装置を提供することを目的とする。

本発明は以下に示すとおりである。
（１）液体含有材料を粉体と液体とにして分離する固液分離装置において、
上記固液分離装置は、粉砕部と、該粉砕部に隣接された蒸気取出部とを備え、
該粉砕部は、該粉砕室と、該粉砕室内に配設された回転軸と、該回転軸に立設された回転翼と、を備え、
上記蒸気取出部は、蒸気取出室と、該蒸気取出室内に延設された上記回転軸と、該回転軸に配設された粉体流出防止スクリューと、該蒸気取出室に開口された蒸気取出口と、を備え、
該粉砕室内に収容された上記液体含有材料を、該回転翼で跳ね上げ且つ叩打して該液体含有材料を発熱させながら粉体と蒸気とに分離し、該流出防止スクリューによって該粉体の該蒸気取出室への流出を防止しながら、該蒸気を該蒸気取出口から取り出すことを特徴とする固液分離装置。
（２）上記回転軸は、該蒸気取出室に形成された挿通口を介して該蒸気取出室外へ導出されており、
該回転軸と該挿通口との間からの上記蒸気の漏出を防止する密封手段を備える上記（１）に記載の固液分離装置。
（３）上記回転翼は、先側に上記液体含有材料を叩打するために幅広に形成された叩打部を備える上記（１）又は（２）に記載の固液分離装置。
（４）上記叩打部は、上記液体含有材料を上記回転軸の軸芯方向に叩打するように傾斜された叩打面を有する上記（３）に記載の固液分離装置。
（５）上記回転翼は、根元側に回転方向へ向かって凸化された曲面部を備え、且つ、該回転翼の回転により該曲面部は上記液体含有材料を周方向へ跳ね上げる上記（１）乃至（４）のうちのいずれかに記載の固液分離装置。
（６）１つの上記粉砕部に対して、上記蒸気取出部を複数備える上記（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載の固液分離装置。
（７）更に、上記粉砕室の外周の少なくとも一部に、該粉砕室内を冷却する冷却手段を備える上記（１）乃至（６）のうちのいずれかに記載の固液分離装置。
（８）更に、上記粉砕室内の圧力を検知する圧力検知手段と、
該圧力検知手段から出力されたデータに基づいて上記回転軸の回転速度を制御する回転制御手段と、を備える上記（１）乃至（７）のうちのいずれかに記載の固液分離装置。
（９）更に、上記粉砕室内の温度を検知する温度検知手段を備える上記（８）に記載の固液分離装置。
（１０）上記（１）乃至（９）のうちのいずれかに記載の固液分離装置を用いて上記液体含有材料を粉体と液体とに分離することを特徴とする固液分離方法。
（１１）上記（１）乃至（９）のうちのいずれかに記載の固液分離装置を用いて上記液体含有材料に含有される液体成分を蒸気として取り出して回収することを特徴とする固液分離方法。

本発明の固液分離装置によれば、液体含有材料から液体成分と固体成分とを効率よく分離して回収できる。また、液体成分及び固体成分のそれぞれが有する素材の特性を損なうことなく分離できる。特に液体成分は、夾雑物の混入が防止されて清浄な液体成分を回収できる。
また、粉砕部を備えるために液体含有材料を粉砕して表面積を増加させて、含有液体の気化効率を向上させることができる。加えて、回転翼で跳ね上げ且つ叩打して液体含有材料を発熱させるために更に効率よく液体含有材料中の液体を蒸散させることができる。更に、蒸気取出部を備えているために粉砕部内で蒸散された蒸気が液化される前に回収でき、また、粉体流出防止スクリューを備えているため、固体成分の蒸気取出室への流出を防止でき、回収する液体への夾雑物の混入を防止できる。更に、液体含有材料を発熱させて固液分離するため、固体成分及び液体成分の殺菌が施され、特に食品及び香油等を得る場合には衛生的な食品及び香油を分離回収することができる。

密封手段を備える場合には、回転軸と挿通口との間からの蒸気の漏出を防止でき、粉砕室内の内圧を確保できるために液体成分の回収効率を向上させることができる。また、蒸散された液体成分により粉砕室内が加圧状態に保持され、粉砕室外からの大気流入が防止される。その結果、得られる液体成分及び固体成分の両方の酸化を抑制でき、液体成分及び固体成分のそれぞれが有する素材の特性を損なうことなく分離できる。即ち、含有される成分をそのままを回収することができる。
叩打部を備える場合は、固体成分の粉砕効率が向上され、且つ液体含有材料の発熱効率が向上され、固液分離効率を更に効率よく行うことができる。
叩打部が叩打面を有する場合は、固体成分の粉砕効率を更に向上させることができると共に、液体含有材料が粉砕室の内壁に付着されることが抑制され、回収効率を向上させることができる。
回転翼が曲面部を備える場合は、回転軸に液体含有材料が付着することを抑制され、より均一な処理を行うことができる。更に、上記叩打面を有すると共に曲面部を備える場合には、回転軸が回転することで形成される叩打部と曲面部とに挟まれた空間に液体含有材料を閉じ込めるように分散させながら、その粉砕及び発熱を行うことができ、高い固液分離効率を得ることができる。
１つの粉砕部に対して蒸気取出部を複数備える場合は、特に高い固液分離効率が得られる。
粉砕室に冷却手段を備える場合は、粉砕室内部の温度及び内圧を制御することができ、蒸気取出の各種条件を制御することができる。また、粉砕室内部の温度を制御することで、固体成分の温度及び液体成分（蒸気成分）が過度に加熱されることを防止できる。その結果、固体成分及び液体成分の各々が有する素材の特性を損なうことなく分離回収できる。
温度検知手段と回転制御手段とを備える場合には、粉砕室内及び蒸気取出室内の温度を制御でき、過度な温度上昇を防止して、効率よく固液分離を行うことができる。
圧力検知手段を備える場合は、上記冷却手段及び上記回転制御手段を特に効果的に機能させることができ、分離回収効率を制御できることに加えて、固体成分及び液体成分の各々が有する素材の特性を損なうことなく分離回収できる。

本発明の液体含有材料を粉体と液体とにして分離する固液分離方法によれば、液体含有材料から液体成分と固体成分とを効率よく分離して回収できる。また、液体成分及び固体成分のそれぞれが有する素材の特性を損なうことなく分離できる。特に液体成分は、夾雑物の混入が防止されて清浄な液体成分を回収できる。
また、含有される液体成分を、蒸気として回収できるため、回収する液体成分への夾雑物の混入が防止される。更に、固体成分及び液体成分の殺菌が施され、特に食品及び香油等を得る場合には衛生的な食品及び香油を分離回収することができる。

本発明の液体含有材料に含有される液体成分を蒸気として取り出して回収する固液分離方法によれば、液体含有材料から液体成分を効率よく分離して回収できる。また、液体成分が有する素材の特性を損なうことなく分離できる。特に液体成分は、夾雑物の混入が防止されて清浄な液体成分を回収できる。液体成分を、蒸気として回収できるため、回収する液体成分への夾雑物の混入が防止される。更に、液体成分の殺菌が施され、特に食品及び香油等を得る場合には衛生的な食品及び香油を分離回収することができる。

以下、本発明の固液分離装置を例示する図１〜１３を用いて説明する。
本発明の固液分離装置１は、粉砕部１０と、該粉砕部１０に隣接された蒸気取出部２０とを備え、
該粉砕部１０は、該粉砕室１１と、該粉砕室１１内に配設された回転軸３０と、該回転軸３０に立設された回転翼１５と、を備え、
上記蒸気取出部２０は、蒸気取出室２１と、該蒸気取出室２１内に延設された上記回転軸３０と、該回転軸３０に配設された粉体流出防止スクリュー２５と、該蒸気取出室２１に開口された蒸気取出口２１ａと、を備え、該粉砕室１１内に収容された上記液体含有材料を、該回転翼１５で跳ね上げ且つ叩打して該液体含有材料を発熱させながら粉体と蒸気とに分離し、該流出防止スクリュー２５によって該粉体の該蒸気取出室１１への流出を防止しながら、該蒸気を該蒸気取出口２１ａから取り出すことを特徴とする。

１．粉砕部
上記「粉砕部１０」は、粉砕室１１と回転軸３０と回転翼１５とを備える部位である。そして、粉砕部１０は、液体含有材料を粉砕し、更に、液体含有材料を発熱させ、液体含有材料中の液体を蒸散させる部位である。

上記「粉砕室１１」は、液体含有材料を回転翼１５によって粉砕するための空間である。この粉砕室１１の形状は特に限定されないが、回転翼１５を用いるために、回転翼１５の回転軌跡に対応した円筒形状であることが好ましい。また、粉砕室の大きさも特に限定されないが、円筒形状である場合には、その内径が２０〜８０ｃｍであることが強度の観点から好ましい。過度に内径の大きい、即ち、回転翼が大きい場合は、より大きな強度を要することとなるからである。更には、２５〜６５ｃｍであることがエネルギー効率及び投入する液体含有材料の重量等の観点から特に好ましい。

また、液体含有材料は蒸気取出口２１ａから投入し、粉体流出防止スクリュー２５に搬送させて粉砕室１１内に導入してもよいが、回収蒸気内に夾雑物が含まれることを防止するために、粉砕室１１は、その上部に液体含有材料を投入するための材料投入口１１ａを備えることが好ましい。更に、粉砕室１１内で粉砕された固体成分を回収するための粉体排出口１１ｂを下部に備えることが好ましい。これら材料投入口１１ａ及び粉体排出口１１ｂを備える場合には、通常、開閉可能に配設された蓋部１２ａ及び１２ｂを備える。更に、この蓋部１２ａ及び１２ｂと、材料投入口１１ａ及び粉体排出口１１ｂとの間からの大気（酸素）の流入を防止するためにパッキング材を備えることが好ましい。また、材料投入口１１ａには液体含有材料を投入するための投入用ホッパーを配設できる。更に、粉体排出口１１ｂには粉砕された固体成分を取り出すための排出用シュートを配設できる。

上記「回転軸３０」は、粉砕室１１を貫通し、回転自在に設けられている。この回転軸３０は、粉砕室１１外まで延設されて、支持部材６０に備えられた軸受（ボールベアリング等）などに回転自在に支持できる。また、回転軸３０は、駆動源と同軸に直接接合してもよいが、図１２に示すように回転軸３０の一端にプーリー５３を備え、このプーリー５３と駆動源５０との接続部材（ベルト等）５１を介して駆動源５０と接続することが好ましい。駆動源５０で発生された動力はこれらに伝達されて回転軸３０を回転させることができる。

上記「回転翼１５」は、回転軸３０に立設されて、粉砕室１１内で回転軸３０の回転に伴って回転される翼である。この回転翼１５は回転することによって、粉砕室１１に収容されている液体含有材料を粉砕し、発熱させることができる。
回転翼１５は液体含有材料を叩打できる形状及び部材であればよく、大きさ、材質、回転軸への取り付け位置、取り付け角度等は特に限定されない。

回転翼１５の形状は特に限定されず、角柱あるいは円柱状等の棒状の部材とすることもできるが、液体含有材料の叩打に適した形状を備えていることが好ましい。即ち、例えば、図５〜７に示すように回転翼１５の先側に液体含有材料を粉砕するために幅広に形成された叩打部１６を備えることができる。こうすることにより、叩打する面積が広くなり効率よく液体含有材料を叩打し、粉砕することができる。

更に、例えば、図４〜図７に示すように、その叩打部１６が、上記回転軸３０の軸芯方向（図４における方向「Ｄ１」）に液体含有材料を叩打するように傾斜された叩打面１６ａを有することが好ましい。この叩打面１６ａを備えることにより、上記液体含有材料の練り及び練りによる塊状化を防止、粉体化並びに液体成分の蒸散を促進できる。

また、回転翼１５は、図６に示すように、回転翼１５が回転する方向に面する各稜線及び各角部は面取りされていることが好ましい。これにより、液体成分が多量に含まれた液体含有材料や固液分離開始後であっても液体成分が残留されている状態の液体含有材料が、稜線及び角部等に付着し、次第に堆積することを防止できる。また、不必要な抵抗を受けることなく滑動することができる。

更に、回転翼１５は、図７に示すように、叩打面１６ａが粉砕室内部に向かって傾斜させた形状とすることができる。このような形状であれば、液体含有材料を回転軸の軸心方向であって、且つ粉砕室の中心方向へ叩打することができ、より効率的な叩打を行うことができる。同様に、叩打部１６と回転軸３０とを接続している部分についても粉砕室内部に向かって傾斜させた形状とすることができる。

また、回転翼１５は、例えば、図５〜図７に示すように、根元側に回転方向へ向かって凸化された曲面部１７を備えることが好ましい。この曲面部１７を備えることにより、液体含有材料を周方向（回転軸３０から回転翼１５の回転により形成される円周へ向かう方向）へ跳ね上げることができる。即ち、回転軸３０の回転により、曲面部１７の凸面１７ａで液体含有材料を周方向へ跳ね上げることができる。これにより、回転軸３０に液体含有材料が纏わり付くのを効果的に防止することができる。また、回転翼１５の叩打面１６ａで回転軸３０の軸芯方向Ｄ１へ向かって叩打された液体含有材料は、同じ回転翼１５又は異なる回転翼１５が備える曲面部１７の凸面１７ａにより周方向Ｄ２へ向かって跳ね上げられる。この繰り返しにより、叩打面１６ａと凸面１７ａとが回転することで形成される空間内で液体含有材料は両者（叩打面１６ａと凸面１７ａ）間を行き来することとなり、この空間に閉じ込められたようになる結果、粉砕及び発熱を高効率に施すことができる。

上記曲面部１７は、図３に示すように肉薄に形成され、回転軸３０との接合が小さい羽形状をなしてもよく、図５〜７に示すように肉厚に形成され、回転軸３０との接合が大きいブロック形状をなしてもよい。これらのうちでは強度の面からブロック形状が好ましい。

また、回転軸３０に立設された回転翼１５の数は特に限定されず、回転軸３０に対して１枚の回転翼１５のみが立設されていてもよく、２枚以上の回転翼１５が立設されていてもよい。通常、２枚以上が好ましく、２〜１６枚が更に好ましく、２〜８枚が特に好ましい。
回転翼１５を複数枚備える場合、図８に示すように回転軸３０を介して対称位置に配置されてもよく、図９に示すように互い違いに配置されてもよい。上記のうちでは図９に示す互い違いに配置されていることが好ましい。図９のそれが一回であるのに対して、図８に示す対称位置に配置された場合には、回転軸３０が一回転する間に液体含有材料を２回叩打することとなる。このため、叩打間隔が短く、液体含有材料の滞空時間が短くなり、液体成分の蒸散スピードが低下しがちとなるため、より滞空時間を長くすることができる図９に示す互い違いの配置であることが好ましい。

また、図１０に示すように、回転軸に９０度間隔で４つの回転翼１５を同周に備えることもできるが、図１１に示すように、回転軸に９０度間隔で４つの回転翼１５を互い違いに配置して備えることが好ましい。即ち、各回転翼１５の回転空間が重複しないように回転軸３０の長さ方向に配列することが好ましい。更に、叩打する間隔（位相）が互い異なるように、例えば、図１１に示すように９０度間隔で回転軸３０に立設されていることが好ましい。

２．蒸気取出部
「蒸気取出部２０」は、上記「粉砕部１０」に隣接し、蒸気取出室２１と、該蒸気取出室２１内に延設された上記回転軸３０と、該回転軸３０に配設された粉体流出防止スクリュー２５と、該蒸気取出室２１に開口された蒸気取出口２１ａと、を備える。
「蒸気取出室２１」は、上記粉砕室１１から流出される蒸気が流入する空間であり、この蒸気を回収するために開口された蒸気取出口２１ａを備える。蒸気取出室２１の形状、大きさ、材質は特に限定されない。また、蒸気取出口２１ａは、図１に示すように蒸気取出室２１の上部に備えてもよいが、蒸気取出室２１の側面に備えてもよい。

「粉体流出防止スクリュー２５」は、粉砕室１１で形成された粉体が蒸気取出室２０に流入することを防止するためのスクリューである。この粉体流出防止スクリューは粉砕部１０から延設された回転軸３０に配設されており、回転翼１５の回転を行うための動力により駆動させることができる。この粉体流出防止スクリュー２５は、図１に示すように螺旋形状の翼体とすることができるが、螺子状であってもよい。

上記蒸気取出部２０は、１つの粉砕部１０に対して蒸気取出部２０を１つのみ備えてもよく（図１参照）、１つの粉砕部１０に対して蒸気取出部２０を２つ備えてもよく（図２参照）、１つの粉砕部１０に対して蒸気取出部２０を２つ以上備えてもよい。蒸気取出部２０を２つ備える場合には、図２に示すように粉砕部１０の横方向両側に蒸気取出部２０を設けることができる。この場合、上記粉体流出防止スクリュー２５の螺旋形状は、左右で対称とすることで、１つの回転軸３０により、いずれの蒸気取出室２１への粉体の流出をも防止することができる。

また、蒸気取出口２１ａから取り出された蒸気は、通常、液体として回収する。この液化に際しては、液化手段を有してもいてもよく、有していなくてもよいが、品質を保持し、回収率を向上させるために、より短時間で冷却することができる液化手段を備えることが好ましい。例えば、図１２に示すように、蒸気排出口２１ａから排出された蒸気は、蒸気回収管９５を介して液体回収筒７４に導入され、液体回収筒７４の周囲に巻回された冷却管７６に循環された冷却媒により液化され液体として液体回収器７０で回収することができる。

３．密封手段
「密封手段２７」は、蒸気取出室２１に形成された挿通口２１ｂを介して蒸気取出室２１外へ導出された回転軸３０と挿通口２１ｂとの間からの蒸気が漏出されることを防止する手段である。密封手段２７を備えることにより、液体含有材料から分離された蒸気及び蒸気が液化された液体が、回転軸３０を伝って蒸気取出室２１から漏出することを防止することができる。また、挿通口２１ｂから粉砕室１１内及び蒸気取出室内２１へ大気が流入することを防止できる。
密封手段２７の構成は特に限定されないが、図１及び図２に示すように、密封材２７ｂと密封材２７ｂを固定する密封材固定具２７ａとを備えることができる。密封手段２７としては、各種回転軸用のパッキングを用いることができ、例えば、シートガスケット、ペーストガスケット、オイルガスケット、紐状パッキン｛繊維材に低摩擦・低摩耗性の各種樹脂（ＰＴＦＥ樹脂等）を含浸させてなるパッキン｝等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。

４．冷却手段
「冷却手段１８」は、粉砕室１１の外周の少なくとも一部に備えられて、粉砕室１１内を冷却するための手段である。冷却手段１８は、どのような構成のものであってもよく、例えば、冷媒方式、放冷方式、減圧方式、冷却方式と減圧方式との併用等の各種方法を用いることができる。冷媒方式としては、図３に示す、冷却手段１８を用いることができる。即ち、粉砕室１１の表面に冷媒ジャケットを配設し、冷媒ジャケット内に冷媒を流通させることにより、間接的に粉砕室１１内を冷却する構成が挙げられる。用いる冷媒の種類は特に限定されず、水、液化気体等を用いることができる。これらのなかでは水が装置の簡便性及び安全性等の観点から好ましい。また、上記放冷方式としては、冷却フィンが配列された流路内を通す間に冷却されて液化される構成が挙げられる。

５．圧力検知手段、温度検知手段、回転制御手段
本発明の固液分離装置１は、どのような手段で分離制御を行ってもよい。即ち、回転翼１５により液体含有材料を発熱させて液体成分を蒸散させる際の蒸散状態や粉砕室１１内に形成される粉体の性状を保持（例えば、過度に加熱されないように）するために、各種の制御を行うことが好ましい。この制御を行うために、圧力検知手段及び温度検知手段を備えることが好ましい。これらは装置及びシステムのどの位置に配設してもよいが、少なくとも粉砕室１１内及び／又は蒸気取出室２１内の温度を検知する温度検知手段８３を備えることが好ましい。
温度検知手段８３を備えることで、温度検知手段８３から出力されたデータに基づいて装置の制御を行うことができる。この制御としては、前記冷却手段１８による冷却状態の制御、及び、回転軸の回転速度を制御する回転制御とが挙げられる。回転制御を行うためには回転制御手段を備えることが好ましい。具体的には駆動手段の駆動力を制御する回路等が挙げられる。更に、この制御は、粉砕室１１内の圧力を検知する圧力検知手段８２を備えることで、温度データのみでなく、圧力データに基づいても制御することができる。

６．液体含有材料
「液体含有材料」は、蒸気として回収できる液体成分を含有している材料である。但し、液体含有成分内においては、液体として存在することがなくてもよい。即ち、本発明の固液分離装置では、通常、沸点が２００℃程度までの各種の低分子成分（主に液体成分）の回収を行うことができる。このため、液体含有材料内においては粘調物としてや、固形物として存在するものであっても蒸気として回収を行うことができる。

液体含有材料としては、植物体（葉部、茎部、根部、木質部、皮部）、食品類（野菜類、果物類、穀類、魚介類及び肉類）、食品製造時の残渣等が挙げられる。
上記のうち、植物体の葉部として、具体的には、竹葉、茶葉、銀杏葉、松葉、ミント葉等の種々の植物の葉が挙げられる。これらの葉のうち、例えば、茶葉、銀杏葉、松葉及びミント葉等からは液体成分として葉液、エッセンス及び香油が得られる。また、竹葉、茶葉、銀杏葉及び松葉等からは固体成分として飲用及び食用の粉末が得られる。更に、木質部としては、各種針葉樹の木質部が挙げられ、この木質部からは樹液、エッセンス及び香油が得られる。即ち、例えば、檜等の大鋸屑、間伐材等からはヒノキチオール等の成分が得られる。
また、上記のうち、食品類として、具体的には、果物類、穀類（米など）、豆類、茸類（椎茸など）、タマネギなどが挙げられる。特に果物類からはエッセンス及び香油が液体成分として得られる。
更に、上記のうち、食品製造時の残渣としては、雪花菜、魚介類の不要部、タマネギ皮、ピーナッツ皮等が挙げられる。雪花菜（オカラ；豆腐製造時の残渣）からはきなこ様の粉末が得られる。魚介類の不要部からは飼料製造用の成分や食用だしの成分等が得られる。タマネギ皮及びピーナッツ皮等を本発明の装置に供することで固体成分として飲用及び食用の粉末が得られる。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。
［実施形態１］
本第１実施形態の固液分離装置１（図２）は、１つの粉砕部１０を挟んで２つの蒸気取出部２０を備える固液分離装置の例である。
即ち、図２に示す固液分離装置１は、粉砕部１０と、粉砕部１０に隣接された２つの蒸気取出部２０とを備えている。
粉砕部１０は、粉砕室１１と、粉砕室１１内に配設された回転軸３０と、回転軸３０に立設された回転翼１５と、を備えている。
粉砕室１１は、円筒形状であり、回転翼１５の回転軌跡に対応している。この粉砕室の内径は６０ｃｍ、幅３０ｃｍであり、エネルギー効率及び投入する液体含有材料の質量等の観点から適切なものとなっている。
粉砕室１１内では回転翼１５による液体含有材料の粉砕作用に伴って発熱するため、３００℃までの温度に耐える耐熱性を有している。更に内壁に液体含有材料が衝突し衝撃を与えるものであるため、耐衝撃性を備えた構造となっている。
粉砕室１１は、その上部に液体含有材料を投入するための材料投入口１１ａを備える。また、粉砕室１１内で粉砕された固体成分を回収するための粉体排出口１１ｂを下部に備える。
材料投入口１１ａ及び粉体排出口１１ｂには開閉可能に配設された蓋部１２ａ及び１２ｂを備える。更に、この蓋部１２ａ及び１２ｂと、材料投入口１１ａ及び粉体排出口１１ｂとの間からの大気（酸素）の流入を防止するために３００℃までの温度に耐える耐熱性のパッキング材を備えている。このパッキング材は、交換可能であるように着脱自在に備えている。

回転軸３０は、粉砕室１１と２つの蒸気取出部２０を貫通し、回転自在に設けられており、この回転軸３０は、駆動源により回転される。
回転翼１５は回転軸３０の軸方向に横並びに中央に２枚、粉砕室１１の側面一面側に、半割れ状の回転翼１５、他面側に棒状回転翼１９の合計４枚の回転翼が配設されている。更に、この回転軸３０に対して点対称の位置に上記と同様の４枚の回転翼が配設されている。

中央に配設された４枚の回転翼１５は、図７に示すように、先側に液体含有材料を粉砕するために幅広に形成された叩打部１６を備え、更にその叩打部１６が、液体含有材料を叩打するように軸心方向に傾斜された叩打面１６ａを有している。更に、この叩打面１６ａは粉砕室内部に向かって傾斜させた形状となっている。この形状のため、液体含有材料を回転軸の軸心方向であって、且つ粉砕室の中心方向へ叩打することができ、より効率的な叩打を行うことができる。同様に、叩打部１６と回転軸３０とを接続している部分についても粉砕室内部に向かって傾斜させた形状にしてある。

更に、図７に示すように、回転翼１５は根元側に回転方向へ向かって凸化された曲面部１７を備え、液体含有材料を周方向へ跳ね上げることができる。即ち、回転軸３０の回転により、曲面部１７の凸面１７ａで液体含有材料を周方向へ跳ね上げることができる。これにより、回転軸３０に液体含有材料が纏わり付くのを効果的に防止することができる。この曲面部１７は、図７に示すように肉厚に形成され、回転軸３０との接合が大きいブロック形状をなしているため強度の面で優れている。
また、回転翼１５は、図７に示すように、回転翼１５が回転する方向に面する各稜線及び各角部は面取りされている。

半割れ状の回転翼１５もまた、液体含有材料を叩打するように軸心方向に傾斜された叩打面を有しており、更に粉砕室１１内部に向かって傾斜させた形状となっている。半割れ状の回転翼１５及び棒状回転翼１９は、液体含有材料を叩打する役目と同時に、蒸気取出部へ粉体が流出するのを防ぐ役割も果たす。
更に、回転軸３０に対して回転翼１５は、図９に示す位置関係となるように配設されている。即ち、回転翼１５は回転軸３０を挟んで上下に互い違いに配置され、回転翼１５による叩打間隔を長くし、液体含有材料の滞空時間を長くし、液体成分が蒸散する時間がより長くなるように設計されている。

蒸気取出部２０は、粉砕室１０に隣接されており、蒸気取出室２１と、蒸気取出室２１内に延設された回転軸３０と、回転軸３０に配設された粉体流出防止スクリュー２５と、蒸気取出室２１に開口された蒸気取出口２１ａと、を備えている。
蒸気取出部２０は粉砕部１０を挟んで２つ備えられているため、効率よく粉砕部１０から流出する蒸気を液体として回収することができる。

更に粉体流出防止スクリュー２５の回転によって、粉体が粉砕室１１から流出するのを防ぐことができる。図２に示すように、粉体流出防止スクリュー２５は螺旋状の羽根が左右対称に設けられているため、同軸上に備えることにより、回転軸３０が一定方向へ回転することによって、左右いずれの側の粉体流出防止スクリュー２５によっても粉砕室からの粉体の流出を防ぐ構造を有している。

更に、密封材２７ｂと密封材２７ｂを固定する密封材固定具２７ａとからなる密封手段２７が、蒸気取出室２１に形成された挿通口２１ｂを介して蒸気取出室２１外へ導出された回転軸３０と挿通口２１ｂとの間からの蒸気が漏出されることを防止するように配設されている。

［実施形態２］
本第２実施形態の固液分離装置１（図１３）は、１つの粉砕部１０を挟んで一方側に蒸気取出部２０を備え、他方側に材料供給部４０を備える固液分離装置の例である。
即ち、図１３に示す固液分離装置１は、粉砕部１０の横方向一方側に蒸気取出部２０、横方向他方側に材料供給部４０を設けている。材料供給室４１には、その上部に材料投入口４１ａ、その内部に材料供給スクリュー４３を備えている。即ち、図２に示す蒸気取出部２０の一つを材料供給部４０に置き換えた構造を成している。
この材料供給部を備えることで、材料投入口４１ａから投入した液体含有材料で材料供給室４１を常に満たしておき、材料供給スクリュー４３により粉砕室１１へ液体含有材料を押し込んでいくことにより、材料供給→粉砕→固液回収という一連の流れを連続して行うことができる。

また、液体含有材料で材料供給室４１を常に満たしているため、粉砕室１１への酸素流入も防止され、ほぼ無酸素状態で粉砕室１１における粉砕を行うことができる。
粉砕部１０、蒸気取出部２０、その他の構成は実施例１と同様である。
尚、粉体流出防止スクリュー２５と材料供給スクリュー４３とは同じピッチであってもよいが、異なるピッチとすることもできる。これにより、回転軸３０の回転数に応じて粉体流出防止作用と材料供給とのバランスを適当にすることができる。

［実施形態３］
上記第１実施形態の固液分離装置１は、下記固液分離システム２（図１２）として用いることができる。即ち、固液分離システム２は、
固液分離システム２において、固液分離装置１は、駆動源５０によって駆動される。図１２に示すように、駆動源５０に備えたプーリー５５と固液分離装置の回転軸に備えたプーリー５３とがベルト５１によって接続されている。これにより、駆動源５０の動力が回転軸３０に伝達され、回転軸３０を駆動できる。尚、固液分離装置１は支持部材６０に固定され、更に回転軸３０は支持部材６０上に回転自在にボールベアリング軸受けを介して固定されている。

固液分離装置１の蒸気取出口から取り出された蒸気は蒸気回収管９５を通って、液体回収器７０に備えた液体回収筒７４に誘導される。液体回収器７０には冷却管７６が張り巡らされており、バルブ８７を開くことで、図１２に示す矢印の向きに冷却水管９６から冷却水が冷却水導入口７２ａを通って冷却管７６内を巡って冷却水排出口７２ｂから排出される。これにより、液体回収器７０の内に導入された蒸気が冷やされて液化され液体として液体取り出し口７３からバルブ９０を開くことによって回収できる。
また、液体回収器７０の上部には排気口７５が設けられており、液体回収器７０の内部が加圧状態となった場合に排気バルブ７７を開くことにより圧抜きすることができる。

更に、粉砕室２０の上部には圧力センサ８２と温度センサ８３が備えられ、蒸気回収管９５のうちバルブ８５の直上には蒸気温度センサ８１が備えられている。
一方、固液分離装置１の粉砕室１１の外周には冷却水が循環されるように形成されたジャケットを備える冷却手段１８を備え、バルブ８６を開くことによって、図１２に示す矢印の向きに従って冷却水が冷却水ジャケット内に流入されるようになっている。また、駆動源５０はコントローラにより回転軸３０の回転速度を制御する回転制御手段（図示せず）と接続されている。
これらセンサ類及び水冷手段１８及び回転制御手段を連動させることで、粉砕室１１内の温度・圧力及び回収蒸気の圧力・回収速度等を適宜コントロールできる。即ち、温度センサ８１を監視することで、蒸気の発生及び終了を検知できる。また、温度センサ８３及び圧力センサ８２により粉砕室１１内の温度をコントロールでき、内部の粉体の損傷及び液体成分の過度の加熱を防止できる。更に、圧力センサ８２により、粉砕室１１内への大気流入を防止でき、内部を酸化から保護できる。
尚、液体回収器７０は、上記冷却方式のみならず他の手段、例えば減圧方式、冷却・減圧方式を採用することもできる。
また、固液分離装置２の蒸気取出口には排出バルブ８５を備えている。このバルブを開いて、蒸気取出室内部を清掃することができる。

［実施例１］
固液分離システム２を用いて表１に示す液体含有材料について固液分離を行った。固液分離の完了は温度センサ８１を用いて検知し、この温度センサ８１に表示される温度が１００℃以下となった時点で駆動源５０を停止した。そして、駆動源５０の始動から停止までの時間を所要時間として表１に示した。また、固液分離装置１の粉体排出口１１ｂから得られた粉体（固体成分）の質量又は体積を表１に示した。更に、液体回収器７０から得られた液体の全量体積を表１に示した。尚、表１における「−」の表示は測定を行っていないことを示す。

表１の結果より、実施例１〜４に示すように３０〜６０Ｌもの体積の葉及びおがくずを８〜１０分間で固体成分と液体成分とに分離できることが分かる。また、いずれも１〜３．５Ｌと大量の液体成分を回収できていることが分かる。各液体成分は、各々液体含有材料が有する特有の香りを損なうことなく回収することができた。また、各々の固体成分の味は僅かに甘みを呈し、まろやかな味であり、苦みを呈さなかった。このことから酸化が防止され、焦げや熱分解を生じることなく回収されたことが分かる。

また、実施例５では、約６７Ｋｇもの水分を４７分間と短時間で固体成分から分離することができた。一方、得られた固体成分は、極薄い黄土色を呈する粉体として得られ、その味はきなこ様であり、僅かに甘みを呈し、まろやかな味であり、苦みを呈さなかった。このことから酸化が防止され、焦げや熱分解を生じることなく回収されたことが分かる。

実施例６及び７では、２０Ｌの玉葱皮及び６０Ｌのピーナツの皮からいずれも５００ｃｃ程度の固体粉末を得ることができた。いずれも僅かに甘みを呈し、まろやかな味であり、苦みを呈さなかった。

本発明の固液分離装置及びこれを用いた固液分離方法は、各種固液分離を行う分野において広く用いられる。特に、自然素材から食品を得る食品関連分野、自然素材から香油を得る食品（健康食品）分野、自然素材から香油を得る化粧品分野等に好適である。

本発明の固液分離装置の一例を示す模式的な横断面図である。 本発明の固液分離装置の他例を示す模式的な横断面図である。 本発明の固液分離装置の一例を示す模式的な縦断面図である。 本発明に用いる回転翼について説明する模式的な説明図である。 本発明に用いる回転翼の一例を模式的に示す斜視図である。 本発明に用いる回転翼の他例を模式的に示す斜視図である。 本発明に用いる回転翼の他例を模式的に示す斜視図である。 本発明に用いる回転翼の配設例を模式的に示す斜視図である。 本発明に用いる回転翼の他の配設例を模式的に示す斜視図である。 本発明に用いる回転翼の他の配設例を模式的に示す斜視図である。 本発明に用いる回転翼の他の配設例を模式的に示す斜視図である。 本発明の固液分離装置を用いた固液分離システムを示す模式的な斜視図である。 本発明の固液分離装置の他例を示す模式的な横断面図である。

符号の説明

１；固液分離装置、２；固液分離システム、
１０；粉砕部、１１；粉砕室、１１ａ；材料投入口、１１ｂ；粉体排出口、１２ａ及び１２ｂ；蓋部、
１５；回転翼、１６；叩打部、１６ａ；叩打面、１７；曲面部、１７ａ；凸面、１９；棒状回転翼、
１８；冷却手段、
２０；蒸気取出部、２１；蒸気取出室、２１ａ；蒸気取出口、２１ｂ；挿通口、２５；粉体流出防止スクリュー、
２７；密封手段、２７ａ；密封材固定具、２７ｂ；密封材、
３０；回転軸、
４０；材料供給部、４１；材料供給室、４１ａ材料投入口；、４３；材料供給スクリュー、
５０；駆動源、５１；ベルト、５３及び５５；プーリー、６０；支持部材、
７０；液体回収器、７２ａ；冷却水導入口、７２ｂ；冷却水排出口、７３；液体取出口、７４；液体回収筒、７５；排気口、７６；冷却水流通管、７７；排気バルブ
８１；温度検知手段（蒸気温度センサ）、８２；圧力検知手段（固液分離装置内圧力センサ）、８３；温度検知手段（固液分離装置内温度センサ）、
８５、８６、８７及び９０；バルブ
９５；蒸気回収管、９６；冷却水管。

Claims (11)

1. 液体含有材料を粉体と液体とにして分離する固液分離装置において、
   上記固液分離装置は、粉砕部と、該粉砕部に隣接された蒸気取出部とを備え、
   該粉砕部は、該粉砕室と、該粉砕室内に配設された回転軸と、該回転軸に立設された回転翼と、を備え、
   上記蒸気取出部は、蒸気取出室と、該蒸気取出室内に延設された上記回転軸と、該回転軸に配設された粉体流出防止スクリューと、該蒸気取出室に開口された蒸気取出口と、を備え、
   該粉砕室内に収容された上記液体含有材料を、該回転翼で跳ね上げ且つ叩打して該液体含有材料を発熱させながら粉体と蒸気とに分離し、該流出防止スクリューによって該粉体の該蒸気取出室への流出を防止しながら、該蒸気を該蒸気取出口から取り出すことを特徴とする固液分離装置。
2. 上記回転軸は、該蒸気取出室に形成された挿通口を介して該蒸気取出室外へ導出されており、
   該回転軸と該挿通口との間からの上記蒸気の漏出を防止する密封手段を備える請求項１に記載の固液分離装置。
3. 上記回転翼は、先側に上記液体含有材料を叩打するために幅広に形成された叩打部を備える請求項１又は２に記載の固液分離装置。
4. 上記叩打部は、上記液体含有材料を上記回転軸の軸芯方向に叩打するように傾斜された叩打面を有する請求項３に記載の固液分離装置。
5. 上記回転翼は、根元側に回転方向へ向かって凸化された曲面部を備え、且つ、該回転翼の回転により該曲面部は上記液体含有材料を周方向へ跳ね上げる請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の固液分離装置。
6. １つの上記粉砕部に対して、上記蒸気取出部を複数備える請求項１乃至５のうちのいずれかに記載の固液分離装置。
7. 更に、上記粉砕室の外周の少なくとも一部に、該粉砕室内を冷却する冷却手段を備える請求項１乃至６のうちのいずれかに記載の固液分離装置。
8. 更に、上記粉砕室内の温度を検知する温度検知手段と、
   該温度検知手段から出力されたデータに基づいて上記回転軸の回転速度を制御する回転制御手段と、を備える請求項１乃至７のうちのいずれかに記載の固液分離装置。
9. 更に、上記粉砕室内の圧力を検知する圧力検知手段を備える請求項８に記載の固液分離装置。
10. 請求項１乃至９のうちのいずれかに記載の固液分離装置を用いて上記液体含有材料を粉体と液体とにして分離することを特徴とする固液分離方法。
11. 請求項１乃至９のうちのいずれかに記載の固液分離装置を用いて上記液体含有材料に含有される液体成分を蒸気として取り出して回収することを特徴とする固液分離方法。

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