固液分離装置
【課題】液体含有材料を粉体と蒸気とに分離する際の発熱効率を向上し、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し得る固液分離装置を提供する。
【解決手段】容器１の内部に液体含有材料を収容する衝突反応室４を形成し、衝突反応室４には複数の回転軸１２、１３を回転自在に備え、各回転軸１２、１３には液体含有材料を衝突させて粉砕して運動エネルギーを与える回転翼１２Ａ〜１２Ｄ、１３Ａ〜１３Ｄをそれぞれ設け、各回転軸１２、１３は回転方向および回転速度を制御可能にした。
【解決手段】容器１の内部に液体含有材料を収容する衝突反応室４を形成し、衝突反応室４には複数の回転軸１２、１３を回転自在に備え、各回転軸１２、１３には液体含有材料を衝突させて粉砕して運動エネルギーを与える回転翼１２Ａ〜１２Ｄ、１３Ａ〜１３Ｄをそれぞれ設け、各回転軸１２、１３は回転方向および回転速度を制御可能にした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の固液分離装置は、回転翼を立設した回転軸を粉砕室内に配設した粉砕部と、この粉砕部に隣接した蒸気取出室に蒸気取出口を開口して前記回転軸を延設し、前記回転軸に粉体流出防止スクリューを配設した蒸気取出部とを備え、前記粉砕室に収容した液体含有材料を、前記回転翼で跳ね上げかつ叩打して液体含有材料を発熱させながら粉体と蒸気とに分離し、前記粉体流出防止スクリューによって粉体の前記蒸気取出室への流出を防止しながら、蒸気を前記蒸気取出室から取り出し、この取り出した蒸気を冷やして液化し、液体含有材料に含有される液体成分を蒸気として回収している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９４５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、かかる従来の固液分離装置では、液体含有材料を回転翼で跳ね上げかつ叩打して粉体と蒸気とに分離する際の発熱効率がいまだ満足できるものではなく、液体含有材料から液体成分を効率よく分離して回収することが難しかった。
【０００５】
本発明の課題は、液体含有材料を粉体と蒸気とに分離する際の発熱効率を向上し、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し得る固液分離装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
液体含有材料を回転翼の回転によって衝突させて運動エネルギーを与え、この運動エネルギーを自己発熱に変換して液体含有材料の液体成分を蒸発させて気体として回収し、液体含有材料の固体成分をペースト状または乾燥粉末として分離回収する固液分離装置において、液体含有材料を投入する開閉自在な材料投入口と、液体含有材料の液体成分を蒸発させて気体として回収する開閉自在な蒸気排出口と、液体含有材料の固体成分をペースト状または乾燥粉末として回収する開閉自在な固体排出口とを容器に配設し、この容器の内部に液体含有材料を収容する衝突反応室を形成し、この衝突反応室には複数の回転軸を回転自在に備え、各回転軸には液体含有材料を衝突させて粉砕して運動エネルギーを与える回転翼をそれぞれ設け、各回転軸は回転方向および回転速度を制御可能にしたことを特徴とする固液分離装置がそれである。
【０００７】
この場合、前記衝突反応室の温度を制御可能にしてもよい。また、前記衝突反応室の圧力を制御可能にしてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、液体含有材料を投入する開閉自在な材料投入口と、液体含有材料の液体成分を蒸発させて気体として回収する開閉自在な蒸気排出口と、液体含有材料の固体成分をペースト状または乾燥粉末として回収する開閉自在な固体排出口とを容器に配設し、この容器の内部に液体含有材料を収容する衝突反応室を形成し、この衝突反応室には複数の回転軸を回転自在に備え、各回転軸には液体含有材料を衝突させて粉砕して運動エネルギーを与える回転翼をそれぞれ設け、各回転軸は回転方向および回転速度を制御可能にした。このため、衝突反応室に収容する液体含有材料の特性に応じて、複数の回転軸の回転方向および回転速度を最適値に制御することができるから、回転翼に衝突させて粉砕する液体含有材料を少ないエネルギーで効率よく自己発熱させることができ、液体含有材料を粉体と蒸気とに分離する際の発熱効率を向上し、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することができる。ここで、自己発熱とは、液体含有材料が外部から熱エネルギーを付与されず、自らの運動エネルギーを熱エネルギーに転換することによって発熱して自己の温度を上昇させることをいう。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加え、衝突反応室の温度を制御可能にしている。このため、目的に応じて、衝突反応室の温度を変化させ、例えば、液体含有材料がビタミン類の場合には、ビタミン類が破壊されない６０°Ｃ以下に衝突反応室の温度を制御して固液分離を行い、品質が良好なビタミン類を抽出することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加え、衝突反応室の圧力を制御可能にしている。このため、目的に応じて、衝突反応室の圧力を変化させ、例えば、衝突反応室を増圧して高圧に制御して固液分離を行い、液体含有材料を蒸すことができたり、また、衝突反応室を減圧して気圧を下げ、液体含有材料から分離した液体成分を迅速に気体にして抽出することができたりする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示した固液分離装置の縦断面図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図３】図１の矢視Ｂから見た図である。
【図４】他実施形態を示した固液分離装置の縦断面図である。
【図５】図４の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図６】図４の矢視Ｄから見た図である。
【図７】液体含有材料を粉体と蒸気とに分離する際の温度と圧力との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１ないし図３において、１は２個の円筒部を水平方向に連設して横断面を略繭形に形成した容器で、孔２を軸方向に貫通して両側面を開口している。３Ａ、３Ｂは容器１に備えた側板で、孔２の両側面への開口を閉塞している。４は液体含有材料を収容する衝突反応室で、容器１の開口を側板３Ａ、３Ｂで閉塞し、容器１の内部に形成している。５は液体含有材料を衝突反応室４に投入する材料投入口で、容器１の上方部に開口形成している。６は材料投入口５を閉塞する第１蓋部材で、容器１に着脱自在に取り付け、材料投入口５を開閉自在に設けている。第１蓋部材６は上方に突出して筒部６Ａを有し、筒部６Ａには衝突反応室４に接続する予備排出孔６Ｂを上面に開口し、予備排出孔６Ｂの開口を筒部６Ａに着脱自在に取り付けた詰栓６Ｃで閉塞している。予備排出孔６Ｂは液体含有材料から分離した液体成分を蒸発させて気体としたものを回収する予備的なもので、常時は詰栓６Ｃで閉塞している。なお、液体含有材料から分離した液体成分を蒸発させて気体としたものは、通常、容器１に備えた側板３Ｂに貫通形成した蒸気排出口７から回収する。蒸気排出口７には配管８を取り付け、配管８に配設した開閉弁９で開閉自在としている。開閉弁９は常時は開いており、蒸気排出口７から配管８を流通した気体を図示しない冷却手段により冷却して液体成分として回収する。配管８には開閉弁９より回収側に図示しないブロワーを備え、衝突反応室４を減圧する場合には、ブロワーを作動して吸引する。また、衝突反応室４を増圧する場合には、開閉弁９を閉じて衝突反応室４を密閉する。
【００１３】
１０は液体含有材料から分離した固体成分を回収する固体排出口で、容器１の下方部に開口形成している。１１は固体排出口１０を閉塞する第２蓋部材で、容器１に着脱自在に取り付け、固体排出口１０を開閉自在に設けている。１２、１３は側板３Ａ、３Ｂを気密に貫通して衝突反応室４に回転自在に備えた２個の回転軸で、一方の回転軸１２は略繭形の一方の円筒部に、他方の回転軸１３は略繭形の他方の円筒部にそれぞれ配置している。一方の回転軸１２と他方の回転軸１３には、それぞれ軸方向へ間隙を有して４個の回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと回転翼１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄを設け、各回転翼１２Ａ〜１３Ｄは回転方向に所定角度位相して設け、それぞれの回転軸１２、１３より２本の棒状部を径方向の反対方向に突出し、突出した各先端を孔２の内周面と僅少な隙間を介して対向している。そして、一方の回転軸１２に設けた４個の回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと、他方の回転軸１３に設けた４個の回転翼１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄとは軸方向へ互い違いに配置し、一方の回転軸１２に設けた各回転翼１２Ａ〜１２Ｄは、他方の回転軸１３に設けた各回転翼１３Ａ〜１３Ｄ間の間隙に位置し、また、他方の回転軸１３に設けた各回転翼１３Ａ〜１３Ｄは、一方の回転軸１２に設けた各回転翼１２Ａ〜１２Ｄ間の間隙に位置し、液体含有材料を衝突させて粉砕して運動エネルギーを与える。
【００１４】
１４、１５は各回転軸１２、１３の側板３Ａより突出した端部に備えた平歯車で、側板３Ａより突出して回転自在に備えた歯車１６と噛み合って、歯車１６のＸ方向への回転と反対方向のＹ方向に回転するよう設けている。歯車１６は回転速度と回転方向とを制御可能な電動機２０でタイミングベルト２０Ａを介して回転駆動される。１７は側板３Ｂに取り付けた温度センサで、衝突反応室４の温度を検出する。１８は側板３Ｂに取り付けた圧力センサで、衝突反応室４の圧力を検出する。１９は容器１の外側面に取り付けた冷却器で、多数の流路１９Ａを設け、流路１９Ａに冷却水を流通して衝突反応室４を冷却する。温度センサ１７および圧力センサ１８で検出した温度実際値および圧力実際値は図示しない制御装置に出力する。制御装置は分離する液体含有材料の特性に基づいて最適な温度設定値および圧力設定値を設定し、温度設定値に温度実際値を、また圧力設定値に圧力実際値を略一致するよう制御する。詳述するに、制御装置は、温度実際値が温度設定値より低い場合には、電動機２０に回転速度を上昇する制御信号を出力し、逆に、温度実際値が温度設定値より高い場合には、冷却器１９の流通路１９Ａに冷却水を流すよう図示しない開閉手段を開作動する制御信号を出力する。また、制御装置は、圧力実際値が圧力設定値より低い場合には、開閉弁９を閉作動する制御信号を出力し、逆に、圧力実際値が圧力設定値より高い場合には、配管８に備えた図示しないブロワーを作動する制御信号を出力する。
【００１５】
次に、かかる構成の作動を説明する。
いま、第１蓋部材６を容器１から取り外して材料投入口５から液体含有材料を衝突反応室４に投入し、第１蓋部材６を容器１に取り付けて材料投入口５を閉塞する。
この状態で、電動機２０により歯車１６を図３のＸ方向に回転駆動すると、平歯車１４、１５はともに歯車１６と反対方向のＹ方向に回転し、一方の回転軸１２に設けた回転翼１２Ａ〜１２Ｄと、他方の回転軸１３に設けた回転翼１３Ａ〜１３ＤはともにＹ方向に回転する。衝突反応室４に投入した液体含有材料は、回転する回転翼１２Ａ〜１２Ｄと回転翼１３Ａ〜１３Ｄに衝突して跳ね上げかつ叩打されて粉砕し、発熱させながらペースト状または乾燥粉末と蒸気とに分離される。液体含有材料から分離された蒸気は、蒸気排出口７から開いている開閉弁９、配管８を通して回収し、回収した蒸気を冷やして液化し、液体成分として回収する。また、液体含有材料から分離されペースト状または乾燥粉末となった固体成分は、第２蓋部材１１を容器１から取り外して固体排出口１０から回収し、第２蓋部材１１を容器１に取り付けて固体排出口１０を閉塞する。
【００１６】
そして、制御装置は温度センサ１７で検出した衝突反応室４の温度実際値と温度設定値とを比較し、温度実際値が温度設定値より低い場合には、電動機２０の回転速度を上昇する制御信号を出力し、液体含有材料を跳ね上げかつ叩打する回転翼１２Ａ〜１２Ｄ、１３Ａ〜１３Ｄの回転速度を上昇し、液体含有材料の発熱を促進して衝突反応室４の温度を上昇する。また、温度実際値が温度設定値より高い場合には、制御装置は図示しない開閉手段を開作動する制御信号を出力し、冷却器１９の流通路１９Ａに冷却水を流通して衝突反応室４の温度を低下する。このようにして、衝突反応室４の温度実際値を温度設定値に一致するよう制御する。
【００１７】
また、制御装置は圧力センサ１８で検出した衝突反応室４の圧力実際値と温度設定値とを比較し、圧力実際値が圧力設定より低い場合には、開閉弁９を閉じ作動する制御信号を出力し、衝突反応室４を密閉して収容した液体含有材料より気体が分離することで体積が膨張して衝突反応室４の圧力を増圧する。また、圧力実際値が圧力設定値より高い場合には、制御装置は図示しないブロワーを作動する制御信号を出力し、衝突反応室４の気体を吸引して気圧を下げ衝突反応室４の圧力を減圧する。このようにして、衝突反応室４の圧力実際値を圧力設定値に一致するよう制御する。
【００１８】
かかる作動で、容器１の内部に液体含有材料を収容する衝突反応室４を形成し、衝突反応室４には複数の回転軸１２、１３を回転自在に備え、各回転軸１２、１３には液体含有材料を衝突させて粉砕して運動エネルギーを与える回転翼１２Ａ〜１２Ｄ、１３Ａ〜１３Ｄをそれぞれ設け、各回転軸１２、１３は回転方向および回転速度を制御可能にした。このため、衝突反応室４に収容する液体含有材料の特性に応じて、複数の回転軸１２、１３の回転方向および回転速度を最適値に制御することができるから、回転翼１２Ａ〜１２Ｄ、１３Ａ〜１３Ｄに衝突させて粉砕する液体含有材料を少ないエネルギーで効率よく自己発熱させることができ、液体含有材料を粉体と蒸気とに分離する際の発熱効率を向上し、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することができる。
【００１９】
また、衝突反応室４の温度を制御可能にしているため、目的に応じて、衝突反応室４の温度を変化させ、例えば、液体含有材料がビタミン類の場合には、ビタミン類が破壊されない６０°Ｃ以下に衝突反応室４の温度を制御して固液分離を行い、品質が良好なビタミン類を抽出することができる。
【００２０】
また、衝突反応室４の圧力を制御可能にしているため、目的に応じて、衝突反応室４の圧力を変化させ、例えば、衝突反応室４を増圧して高圧に制御して固液分離を行い、液体含有材料を蒸すことができたり、また、衝突反応室４を減圧して気圧を下げ、液体含有材料から分離した液体成分を迅速に気体にして抽出することができたりする。
【００２１】
また、回転速度と回転方向とを制御可能な電動機２０により回転駆動される歯車１６と各回転軸１２、１３に備えた平歯車１４、１５とを噛み合わせて各回転軸１２、１３を回転駆動している。このため、単一の電動機２０で複数の回転軸１２、１３を回転駆動できるから、複数の回転軸を個別に電動機で回転駆動するものに比し、電動機２０の個数を低減できで廉価に製作することができる。なお、平歯車１４、１５、歯車１６の少なくとも一つを、異なる歯数の歯車に変更することで、回転軸１２、１３の回転速度を変更することができる。また、歯車１６と平歯車１４または歯車１６と平歯車１５回との間に一つの歯車を追加して噛み合わせることで、複数の回転軸１２、１３の回転方向を、相互に反対方向に変更して回転駆動することができる。
【００２２】
図４ないし図６は本発明の他実施形態を示し、一実施形態と同一個所には同符号を付して説明を省略し、異なる個所についてのみ説明する。
液体含有材料を収容する容器２１は、円筒状で横断面を略円形に形成し、孔２２を軸方向に貫通して両側面を開口し、孔２２の両側面への開口を側板２３Ａ、２３Ｂで閉塞している。液体含有材料を衝突反応室２４に投入する材料投入口２５は、容器２１の上方部に開口形成し、容器２１に着脱自在に取り付けた第１蓋部材２６で開閉自在に設けている。蒸気排出口２７は側板２３Ｂに貫通形成し、一実施形態と同様に配管を取り付け、配管に配設した開閉弁で開閉自在とし、開閉弁より回収側にブロワーを備え、衝突反応室２４を減圧する場合には、ブロワーを作動して吸引する。また、衝突反応室２４を増圧する場合には、開閉弁を閉じて衝突反応室２４を密閉する。固体排出口３０は容器２１の下方部に開口形成し、容器２１に着脱自在に取り付けた第２蓋部材３１で開閉自在に設けている。
【００２３】
衝突反応室２４に回転自在に備えた２個の回転軸３２、３３は同心上に設けている。一方の回転軸３２は側板２３Ａへ回転自在に支持し、側板２３Ａを気密に貫通して外部に突出して設け、中空円筒状に形成している。一方の回転軸３２には、衝突反応室２４の内部で側板２３Ａに隣接して円板３２Ａを固設し、円板３２Ａの外周面と孔２２の内周面との間には僅少な隙間を形成している。円板３２Ａには６個の回転翼３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ、３２Ｆ、３２Ｇを側板２３Ｂ側に向けて軸方向へ突設している。各回転翼３２Ｂ〜３２Ｇの中で３個の回転翼３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄは円板３２Ａの径方向中心から径方向の一方側へ間隙を有して配置し、最外周に回転翼３２Ｄを配置している。また、残りの３個の回転翼３２Ｅ、３２Ｆ、３２Ｇは前述３個の回転翼３２Ｂ〜３２Ｄと円板３２Ａの径方向中心を介して対称的に径方向中心から径方向の他方側へ間隙を有して配置し、最外周に回転翼３２Ｇを配置している。そして、各回転翼３２Ｂ〜３２Ｇは回転方向Ｙに向けて先端側を細くする傾斜状に形成し、液体含有材料を粉砕し易くしている。最外周に配置する２個の回転翼３２Ｄ、３２Ｇは、軸方向に突設した端部を円板３２Ｈに固設している。円板３２Ｈは円板３２Ａと同一外径で、側板２３Ｂに隣接して中心に備える筒部３２Ｉで側板２３Ｂへ気密に回転自在に支持している。
【００２４】
他方の回転軸３３は棒状に形成し、一方の回転軸３２、円板３２Ｈの筒部３２Ｉを貫通し、軸方向の一端を一方の回転軸３２より軸方向に突出して設け、軸方向の他端を側板２３Ｂに備えた軸受部材２３Ｃへ回転自在に支持し、軸受部材２３Ｃを気密に貫通している。他方の回転軸３３には、円板３２Ｈの軸方向の内方側に隣接して円板３２Ｈより小径の円板３３Ａを固設し、円板３３Ａの外周面と円板３２Ａ、３２Ｈの最外周に配置する２個の回転翼３２Ｄ、３２Ｇとの間には僅少な隙間を形成していると共に、円板３３Ａの一側面と円板３２Ａから軸方向へ突設する４個の回転翼３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｅ、３２Ｆの先端部との間には僅少な隙間を形成している。
【００２５】
円板３３Ａには４個の回転翼３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ、３３Ｅを円板３２Ａ側に向けて軸方向へ突設し、円板３２Ａの一側面と各回転翼３３Ｂ〜３３Ｅの先端部との間には僅少な隙間を形成している。各回転翼３３Ｂ〜３３Ｅの中で２個の回転翼３３Ｂ、３３Ｃは円板３３Ａの径方向中心から径方向の一方側へ間隙を有して配置し、最外周に回転翼３３Ｂを配置している。また、残りの２個の回転翼３３Ｄ、３３Ｅは前述２個の回転翼３３Ｂ、３３Ｃと円板３３Ａの径方向中心を介して対称的に径方向中心から径方向の他方側へ間隙を有して配置し、最外周に回転翼３３Ｅを配置している。そして、回転翼３３Ｂ、３３Ｄは回転翼３２Ｂ、３２Ｅと回転翼３２Ｃ、３２Ｆとの間の間隙に位置し、また、回転翼３３Ｃ、３３Ｅは回転翼３２Ｃ、３２Ｆと回転翼３２Ｄ、３２Ｇとの間の間隙に位置している。そして、各回転翼３３Ｂ〜３３Ｅは各回転翼３２Ｂ〜３２Ｇの回転方向Ｙと反対方向の回転方向Ｘに向けて先端側を細くする傾斜状に形成し、液体含有材料を粉砕し易くしている。
【００２６】
一方の回転軸３２はタイミングベルト２０Ａを介して電動機２０でＹ方向に回転駆動され、回転速度と回転方向とを制御可能とする。他方の回転軸３３は電動機２０とは別の電動機３４でＹ方向と反対方向のＸ方向に回転駆動され、回転速度と回転方向とを制御可能とする。温度センサ１７および圧力センサ１８は側板２３Ｂに取り付けている。温度センサ１７および圧力センサ１８で検出した温度実際値および圧力実際値は図示しない制御装置に出力する。制御装置は分離する液体含有材料の特性に基づいて最適な温度設定値および圧力設定値を設定し、温度設定値に温度実際値を、また圧力設定値に圧力実際値を略一致するよう一実施例と同様に電動機２０、３４の回転速度等を制御する。
【００２７】
作動は、電動機２０により一方の回転軸３２をＹ方向に回転駆動すると共に、別の電動機３４により他方の回転軸３３を反対方向のＸ方向に回転駆動する。一方の回転軸３２に設けた回転翼３２Ｂ〜３２ＧはＹ方向に回転すると共に、他方の回転軸３３に設けた回転翼３３Ｂ〜３３ＥはＸ方向に回転し、衝突反応室２４に投入した液体含有材料は、相互に反対方向に回転する回転翼３２Ｂ〜３２Ｇと回転翼３３Ｂ〜３３Ｅに衝突して跳ね上げかつ叩打されて粉砕し、発熱させながらペースト状または乾燥粉末と蒸気とに分離され、一実施形態と同様に回収する。
【００２８】
かかる作動で、容器２１の内部に液体含有材料を収容する衝突反応室２４を形成し、衝突反応室２４には複数の回転軸３２、３３を回転自在に備え、各回転軸３２、３３には液体含有材料を衝突させて粉砕して運動エネルギーを与える回転翼３２Ｂ〜３２Ｇ、３３Ｂ〜３３Ｅをそれぞれ設け、各回転軸３２、３３は回転方向および回転速度を制御可能にした。このため、衝突反応室２４に収容する液体含有材料の特性に応じて、複数の回転軸３２、３３の回転方向および回転速度を最適値に制御することができるから、一実施形態と同様に、回転翼３２Ｂ〜３２Ｇ、３３Ｂ〜３３Ｅに衝突させて粉砕する液体含有材料を少ないエネルギーで効率よく自己発熱させることができ、液体含有材料を粉体と蒸気とに分離する際の発熱効率を向上し、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することができる。
【００２９】
また、衝突反応室２４の温度を制御可能にしているため、一実施形態と同様に、目的に応じて、衝突反応室２４の温度を変化させ、例えば、液体含有材料がビタミン類の場合には、ビタミン類が破壊されない６０°Ｃ以下に衝突反応室２４の温度を制御して固液分離を行い、品質が良好なビタミン類を抽出することができる。
【００３０】
また、衝突反応室２４の圧力を制御可能にしているため、一実施形態と同様に、目的に応じて、衝突反応室２４の圧力を変化させ、例えば、衝突反応室２４を増圧して高圧に制御して固液分離を行い、液体含有材料を蒸すことができたり、また、衝突反応室２４を減圧して気圧を下げ、液体含有材料から分離した液体成分を迅速に気体にして抽出することができたりする。
【００３１】
また、一方の回転軸３２を回転速度と回転方向とを制御可能な電動機２０により回転駆動すると共に、他方の回転軸３３を電動機２０と別な回転速度と回転方向とを制御可能な電動機３４により回転駆動する。このため、一方の回転軸３２と他方の回転軸３３とを格別に回転速度を調整自在にできるから、複数の回転軸を単一の電動機で回転駆動するものに比し、液体含有材料の特性に応じた最適な回転速度に容易に設定することができる。また、一方の回転軸３２と他方の回転軸３３とを同心状に設け、一方の回転軸３２に軸方向へ突設した複数の回転翼３２Ｂ〜３２Ｇ間に有した径方向の間隙に、他方の回転軸３３に軸方向へ突設した複数の回転翼３３Ｂ〜３３Ｅを位置しているため、回転翼を径方向へ突設した複数の回転軸を径方向へ並列的に配置しているものに比し、径方向寸法を減少でき、装置全体の小型化を図ることができる。
【００３２】
図７に、液体含有材料を粉体と蒸気とに分離する際の温度と圧力との関係を示す。
液体含有材料を密柑搾りかすとした場合には、衝突反応室を低温減圧状態に制御して分離する。液体成分は飲料として、固体成分は乾燥粉末として飼料になることを確認した。
液体含有材料を竹の葉とした場合には、衝突反応室を中温減圧状態に制御して分離する。体積３０Ｌ、重量２ｋｇの竹の葉を、所用時間１０分で、樹液１．５Ｌ、葉粉末１Ｌを回収した。
液体含有材料を檜のおがくずとした場合には、衝突反応室を高温減圧状態に制御して分離する。体積６０Ｌ、重量７．５ｋｇの檜のおがくずを、所用時間８分で、樹液３．５Ｌを回収した。
液体含有材料を廃棄栗皮とした場合には、衝突反応室を低温高圧状態に制御して分離する。
液体含有材料を豆腐のオカラや茶葉とした場合には、衝突反応室を中温高圧状態に制御して分離する。重量１００ｋｇの豆腐のオカラを、所用時間４７分で、乾燥・微粉化したオカラ３３ｋｇを回収した。また、茶葉では加工工程で蒸す工程を省略できる。
液体含有材料を搾り油法の植物油抽出とした場合には、衝突反応室を高温高圧状態に制御して分離する。
【００３３】
なお、前述の各実施形態では、２個の回転軸１２、１３または３２、３３を用いたが、３個以上の回転軸を用いても良い。また、一実施形態の固液分離装置に用いた冷却器１９を用途に応じて設けなかったり、他実施形態の固液分離装置に用いたりしても良いことは勿論である。
【符号の説明】
【００３４】
１、２１：容器
４、２４：衝突反応室
５、２５：材料投入口
７、２７：蒸気排出口
１０、３０：固体排出口
１２、１３、３２、３３：回転軸
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ、３２Ｆ、３２Ｇ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ、３３Ｅ：回転翼
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の固液分離装置は、回転翼を立設した回転軸を粉砕室内に配設した粉砕部と、この粉砕部に隣接した蒸気取出室に蒸気取出口を開口して前記回転軸を延設し、前記回転軸に粉体流出防止スクリューを配設した蒸気取出部とを備え、前記粉砕室に収容した液体含有材料を、前記回転翼で跳ね上げかつ叩打して液体含有材料を発熱させながら粉体と蒸気とに分離し、前記粉体流出防止スクリューによって粉体の前記蒸気取出室への流出を防止しながら、蒸気を前記蒸気取出室から取り出し、この取り出した蒸気を冷やして液化し、液体含有材料に含有される液体成分を蒸気として回収している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９４５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、かかる従来の固液分離装置では、液体含有材料を回転翼で跳ね上げかつ叩打して粉体と蒸気とに分離する際の発熱効率がいまだ満足できるものではなく、液体含有材料から液体成分を効率よく分離して回収することが難しかった。
【０００５】
本発明の課題は、液体含有材料を粉体と蒸気とに分離する際の発熱効率を向上し、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し得る固液分離装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
液体含有材料を回転翼の回転によって衝突させて運動エネルギーを与え、この運動エネルギーを自己発熱に変換して液体含有材料の液体成分を蒸発させて気体として回収し、液体含有材料の固体成分をペースト状または乾燥粉末として分離回収する固液分離装置において、液体含有材料を投入する開閉自在な材料投入口と、液体含有材料の液体成分を蒸発させて気体として回収する開閉自在な蒸気排出口と、液体含有材料の固体成分をペースト状または乾燥粉末として回収する開閉自在な固体排出口とを容器に配設し、この容器の内部に液体含有材料を収容する衝突反応室を形成し、この衝突反応室には複数の回転軸を回転自在に備え、各回転軸には液体含有材料を衝突させて粉砕して運動エネルギーを与える回転翼をそれぞれ設け、各回転軸は回転方向および回転速度を制御可能にしたことを特徴とする固液分離装置がそれである。
【０００７】
この場合、前記衝突反応室の温度を制御可能にしてもよい。また、前記衝突反応室の圧力を制御可能にしてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、液体含有材料を投入する開閉自在な材料投入口と、液体含有材料の液体成分を蒸発させて気体として回収する開閉自在な蒸気排出口と、液体含有材料の固体成分をペースト状または乾燥粉末として回収する開閉自在な固体排出口とを容器に配設し、この容器の内部に液体含有材料を収容する衝突反応室を形成し、この衝突反応室には複数の回転軸を回転自在に備え、各回転軸には液体含有材料を衝突させて粉砕して運動エネルギーを与える回転翼をそれぞれ設け、各回転軸は回転方向および回転速度を制御可能にした。このため、衝突反応室に収容する液体含有材料の特性に応じて、複数の回転軸の回転方向および回転速度を最適値に制御することができるから、回転翼に衝突させて粉砕する液体含有材料を少ないエネルギーで効率よく自己発熱させることができ、液体含有材料を粉体と蒸気とに分離する際の発熱効率を向上し、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することができる。ここで、自己発熱とは、液体含有材料が外部から熱エネルギーを付与されず、自らの運動エネルギーを熱エネルギーに転換することによって発熱して自己の温度を上昇させることをいう。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加え、衝突反応室の温度を制御可能にしている。このため、目的に応じて、衝突反応室の温度を変化させ、例えば、液体含有材料がビタミン類の場合には、ビタミン類が破壊されない６０°Ｃ以下に衝突反応室の温度を制御して固液分離を行い、品質が良好なビタミン類を抽出することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加え、衝突反応室の圧力を制御可能にしている。このため、目的に応じて、衝突反応室の圧力を変化させ、例えば、衝突反応室を増圧して高圧に制御して固液分離を行い、液体含有材料を蒸すことができたり、また、衝突反応室を減圧して気圧を下げ、液体含有材料から分離した液体成分を迅速に気体にして抽出することができたりする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示した固液分離装置の縦断面図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図３】図１の矢視Ｂから見た図である。
【図４】他実施形態を示した固液分離装置の縦断面図である。
【図５】図４の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図６】図４の矢視Ｄから見た図である。
【図７】液体含有材料を粉体と蒸気とに分離する際の温度と圧力との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１ないし図３において、１は２個の円筒部を水平方向に連設して横断面を略繭形に形成した容器で、孔２を軸方向に貫通して両側面を開口している。３Ａ、３Ｂは容器１に備えた側板で、孔２の両側面への開口を閉塞している。４は液体含有材料を収容する衝突反応室で、容器１の開口を側板３Ａ、３Ｂで閉塞し、容器１の内部に形成している。５は液体含有材料を衝突反応室４に投入する材料投入口で、容器１の上方部に開口形成している。６は材料投入口５を閉塞する第１蓋部材で、容器１に着脱自在に取り付け、材料投入口５を開閉自在に設けている。第１蓋部材６は上方に突出して筒部６Ａを有し、筒部６Ａには衝突反応室４に接続する予備排出孔６Ｂを上面に開口し、予備排出孔６Ｂの開口を筒部６Ａに着脱自在に取り付けた詰栓６Ｃで閉塞している。予備排出孔６Ｂは液体含有材料から分離した液体成分を蒸発させて気体としたものを回収する予備的なもので、常時は詰栓６Ｃで閉塞している。なお、液体含有材料から分離した液体成分を蒸発させて気体としたものは、通常、容器１に備えた側板３Ｂに貫通形成した蒸気排出口７から回収する。蒸気排出口７には配管８を取り付け、配管８に配設した開閉弁９で開閉自在としている。開閉弁９は常時は開いており、蒸気排出口７から配管８を流通した気体を図示しない冷却手段により冷却して液体成分として回収する。配管８には開閉弁９より回収側に図示しないブロワーを備え、衝突反応室４を減圧する場合には、ブロワーを作動して吸引する。また、衝突反応室４を増圧する場合には、開閉弁９を閉じて衝突反応室４を密閉する。
【００１３】
１０は液体含有材料から分離した固体成分を回収する固体排出口で、容器１の下方部に開口形成している。１１は固体排出口１０を閉塞する第２蓋部材で、容器１に着脱自在に取り付け、固体排出口１０を開閉自在に設けている。１２、１３は側板３Ａ、３Ｂを気密に貫通して衝突反応室４に回転自在に備えた２個の回転軸で、一方の回転軸１２は略繭形の一方の円筒部に、他方の回転軸１３は略繭形の他方の円筒部にそれぞれ配置している。一方の回転軸１２と他方の回転軸１３には、それぞれ軸方向へ間隙を有して４個の回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと回転翼１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄを設け、各回転翼１２Ａ〜１３Ｄは回転方向に所定角度位相して設け、それぞれの回転軸１２、１３より２本の棒状部を径方向の反対方向に突出し、突出した各先端を孔２の内周面と僅少な隙間を介して対向している。そして、一方の回転軸１２に設けた４個の回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと、他方の回転軸１３に設けた４個の回転翼１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄとは軸方向へ互い違いに配置し、一方の回転軸１２に設けた各回転翼１２Ａ〜１２Ｄは、他方の回転軸１３に設けた各回転翼１３Ａ〜１３Ｄ間の間隙に位置し、また、他方の回転軸１３に設けた各回転翼１３Ａ〜１３Ｄは、一方の回転軸１２に設けた各回転翼１２Ａ〜１２Ｄ間の間隙に位置し、液体含有材料を衝突させて粉砕して運動エネルギーを与える。
【００１４】
１４、１５は各回転軸１２、１３の側板３Ａより突出した端部に備えた平歯車で、側板３Ａより突出して回転自在に備えた歯車１６と噛み合って、歯車１６のＸ方向への回転と反対方向のＹ方向に回転するよう設けている。歯車１６は回転速度と回転方向とを制御可能な電動機２０でタイミングベルト２０Ａを介して回転駆動される。１７は側板３Ｂに取り付けた温度センサで、衝突反応室４の温度を検出する。１８は側板３Ｂに取り付けた圧力センサで、衝突反応室４の圧力を検出する。１９は容器１の外側面に取り付けた冷却器で、多数の流路１９Ａを設け、流路１９Ａに冷却水を流通して衝突反応室４を冷却する。温度センサ１７および圧力センサ１８で検出した温度実際値および圧力実際値は図示しない制御装置に出力する。制御装置は分離する液体含有材料の特性に基づいて最適な温度設定値および圧力設定値を設定し、温度設定値に温度実際値を、また圧力設定値に圧力実際値を略一致するよう制御する。詳述するに、制御装置は、温度実際値が温度設定値より低い場合には、電動機２０に回転速度を上昇する制御信号を出力し、逆に、温度実際値が温度設定値より高い場合には、冷却器１９の流通路１９Ａに冷却水を流すよう図示しない開閉手段を開作動する制御信号を出力する。また、制御装置は、圧力実際値が圧力設定値より低い場合には、開閉弁９を閉作動する制御信号を出力し、逆に、圧力実際値が圧力設定値より高い場合には、配管８に備えた図示しないブロワーを作動する制御信号を出力する。
【００１５】
次に、かかる構成の作動を説明する。
いま、第１蓋部材６を容器１から取り外して材料投入口５から液体含有材料を衝突反応室４に投入し、第１蓋部材６を容器１に取り付けて材料投入口５を閉塞する。
この状態で、電動機２０により歯車１６を図３のＸ方向に回転駆動すると、平歯車１４、１５はともに歯車１６と反対方向のＹ方向に回転し、一方の回転軸１２に設けた回転翼１２Ａ〜１２Ｄと、他方の回転軸１３に設けた回転翼１３Ａ〜１３ＤはともにＹ方向に回転する。衝突反応室４に投入した液体含有材料は、回転する回転翼１２Ａ〜１２Ｄと回転翼１３Ａ〜１３Ｄに衝突して跳ね上げかつ叩打されて粉砕し、発熱させながらペースト状または乾燥粉末と蒸気とに分離される。液体含有材料から分離された蒸気は、蒸気排出口７から開いている開閉弁９、配管８を通して回収し、回収した蒸気を冷やして液化し、液体成分として回収する。また、液体含有材料から分離されペースト状または乾燥粉末となった固体成分は、第２蓋部材１１を容器１から取り外して固体排出口１０から回収し、第２蓋部材１１を容器１に取り付けて固体排出口１０を閉塞する。
【００１６】
そして、制御装置は温度センサ１７で検出した衝突反応室４の温度実際値と温度設定値とを比較し、温度実際値が温度設定値より低い場合には、電動機２０の回転速度を上昇する制御信号を出力し、液体含有材料を跳ね上げかつ叩打する回転翼１２Ａ〜１２Ｄ、１３Ａ〜１３Ｄの回転速度を上昇し、液体含有材料の発熱を促進して衝突反応室４の温度を上昇する。また、温度実際値が温度設定値より高い場合には、制御装置は図示しない開閉手段を開作動する制御信号を出力し、冷却器１９の流通路１９Ａに冷却水を流通して衝突反応室４の温度を低下する。このようにして、衝突反応室４の温度実際値を温度設定値に一致するよう制御する。
【００１７】
また、制御装置は圧力センサ１８で検出した衝突反応室４の圧力実際値と温度設定値とを比較し、圧力実際値が圧力設定より低い場合には、開閉弁９を閉じ作動する制御信号を出力し、衝突反応室４を密閉して収容した液体含有材料より気体が分離することで体積が膨張して衝突反応室４の圧力を増圧する。また、圧力実際値が圧力設定値より高い場合には、制御装置は図示しないブロワーを作動する制御信号を出力し、衝突反応室４の気体を吸引して気圧を下げ衝突反応室４の圧力を減圧する。このようにして、衝突反応室４の圧力実際値を圧力設定値に一致するよう制御する。
【００１８】
かかる作動で、容器１の内部に液体含有材料を収容する衝突反応室４を形成し、衝突反応室４には複数の回転軸１２、１３を回転自在に備え、各回転軸１２、１３には液体含有材料を衝突させて粉砕して運動エネルギーを与える回転翼１２Ａ〜１２Ｄ、１３Ａ〜１３Ｄをそれぞれ設け、各回転軸１２、１３は回転方向および回転速度を制御可能にした。このため、衝突反応室４に収容する液体含有材料の特性に応じて、複数の回転軸１２、１３の回転方向および回転速度を最適値に制御することができるから、回転翼１２Ａ〜１２Ｄ、１３Ａ〜１３Ｄに衝突させて粉砕する液体含有材料を少ないエネルギーで効率よく自己発熱させることができ、液体含有材料を粉体と蒸気とに分離する際の発熱効率を向上し、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することができる。
【００１９】
また、衝突反応室４の温度を制御可能にしているため、目的に応じて、衝突反応室４の温度を変化させ、例えば、液体含有材料がビタミン類の場合には、ビタミン類が破壊されない６０°Ｃ以下に衝突反応室４の温度を制御して固液分離を行い、品質が良好なビタミン類を抽出することができる。
【００２０】
また、衝突反応室４の圧力を制御可能にしているため、目的に応じて、衝突反応室４の圧力を変化させ、例えば、衝突反応室４を増圧して高圧に制御して固液分離を行い、液体含有材料を蒸すことができたり、また、衝突反応室４を減圧して気圧を下げ、液体含有材料から分離した液体成分を迅速に気体にして抽出することができたりする。
【００２１】
また、回転速度と回転方向とを制御可能な電動機２０により回転駆動される歯車１６と各回転軸１２、１３に備えた平歯車１４、１５とを噛み合わせて各回転軸１２、１３を回転駆動している。このため、単一の電動機２０で複数の回転軸１２、１３を回転駆動できるから、複数の回転軸を個別に電動機で回転駆動するものに比し、電動機２０の個数を低減できで廉価に製作することができる。なお、平歯車１４、１５、歯車１６の少なくとも一つを、異なる歯数の歯車に変更することで、回転軸１２、１３の回転速度を変更することができる。また、歯車１６と平歯車１４または歯車１６と平歯車１５回との間に一つの歯車を追加して噛み合わせることで、複数の回転軸１２、１３の回転方向を、相互に反対方向に変更して回転駆動することができる。
【００２２】
図４ないし図６は本発明の他実施形態を示し、一実施形態と同一個所には同符号を付して説明を省略し、異なる個所についてのみ説明する。
液体含有材料を収容する容器２１は、円筒状で横断面を略円形に形成し、孔２２を軸方向に貫通して両側面を開口し、孔２２の両側面への開口を側板２３Ａ、２３Ｂで閉塞している。液体含有材料を衝突反応室２４に投入する材料投入口２５は、容器２１の上方部に開口形成し、容器２１に着脱自在に取り付けた第１蓋部材２６で開閉自在に設けている。蒸気排出口２７は側板２３Ｂに貫通形成し、一実施形態と同様に配管を取り付け、配管に配設した開閉弁で開閉自在とし、開閉弁より回収側にブロワーを備え、衝突反応室２４を減圧する場合には、ブロワーを作動して吸引する。また、衝突反応室２４を増圧する場合には、開閉弁を閉じて衝突反応室２４を密閉する。固体排出口３０は容器２１の下方部に開口形成し、容器２１に着脱自在に取り付けた第２蓋部材３１で開閉自在に設けている。
【００２３】
衝突反応室２４に回転自在に備えた２個の回転軸３２、３３は同心上に設けている。一方の回転軸３２は側板２３Ａへ回転自在に支持し、側板２３Ａを気密に貫通して外部に突出して設け、中空円筒状に形成している。一方の回転軸３２には、衝突反応室２４の内部で側板２３Ａに隣接して円板３２Ａを固設し、円板３２Ａの外周面と孔２２の内周面との間には僅少な隙間を形成している。円板３２Ａには６個の回転翼３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ、３２Ｆ、３２Ｇを側板２３Ｂ側に向けて軸方向へ突設している。各回転翼３２Ｂ〜３２Ｇの中で３個の回転翼３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄは円板３２Ａの径方向中心から径方向の一方側へ間隙を有して配置し、最外周に回転翼３２Ｄを配置している。また、残りの３個の回転翼３２Ｅ、３２Ｆ、３２Ｇは前述３個の回転翼３２Ｂ〜３２Ｄと円板３２Ａの径方向中心を介して対称的に径方向中心から径方向の他方側へ間隙を有して配置し、最外周に回転翼３２Ｇを配置している。そして、各回転翼３２Ｂ〜３２Ｇは回転方向Ｙに向けて先端側を細くする傾斜状に形成し、液体含有材料を粉砕し易くしている。最外周に配置する２個の回転翼３２Ｄ、３２Ｇは、軸方向に突設した端部を円板３２Ｈに固設している。円板３２Ｈは円板３２Ａと同一外径で、側板２３Ｂに隣接して中心に備える筒部３２Ｉで側板２３Ｂへ気密に回転自在に支持している。
【００２４】
他方の回転軸３３は棒状に形成し、一方の回転軸３２、円板３２Ｈの筒部３２Ｉを貫通し、軸方向の一端を一方の回転軸３２より軸方向に突出して設け、軸方向の他端を側板２３Ｂに備えた軸受部材２３Ｃへ回転自在に支持し、軸受部材２３Ｃを気密に貫通している。他方の回転軸３３には、円板３２Ｈの軸方向の内方側に隣接して円板３２Ｈより小径の円板３３Ａを固設し、円板３３Ａの外周面と円板３２Ａ、３２Ｈの最外周に配置する２個の回転翼３２Ｄ、３２Ｇとの間には僅少な隙間を形成していると共に、円板３３Ａの一側面と円板３２Ａから軸方向へ突設する４個の回転翼３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｅ、３２Ｆの先端部との間には僅少な隙間を形成している。
【００２５】
円板３３Ａには４個の回転翼３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ、３３Ｅを円板３２Ａ側に向けて軸方向へ突設し、円板３２Ａの一側面と各回転翼３３Ｂ〜３３Ｅの先端部との間には僅少な隙間を形成している。各回転翼３３Ｂ〜３３Ｅの中で２個の回転翼３３Ｂ、３３Ｃは円板３３Ａの径方向中心から径方向の一方側へ間隙を有して配置し、最外周に回転翼３３Ｂを配置している。また、残りの２個の回転翼３３Ｄ、３３Ｅは前述２個の回転翼３３Ｂ、３３Ｃと円板３３Ａの径方向中心を介して対称的に径方向中心から径方向の他方側へ間隙を有して配置し、最外周に回転翼３３Ｅを配置している。そして、回転翼３３Ｂ、３３Ｄは回転翼３２Ｂ、３２Ｅと回転翼３２Ｃ、３２Ｆとの間の間隙に位置し、また、回転翼３３Ｃ、３３Ｅは回転翼３２Ｃ、３２Ｆと回転翼３２Ｄ、３２Ｇとの間の間隙に位置している。そして、各回転翼３３Ｂ〜３３Ｅは各回転翼３２Ｂ〜３２Ｇの回転方向Ｙと反対方向の回転方向Ｘに向けて先端側を細くする傾斜状に形成し、液体含有材料を粉砕し易くしている。
【００２６】
一方の回転軸３２はタイミングベルト２０Ａを介して電動機２０でＹ方向に回転駆動され、回転速度と回転方向とを制御可能とする。他方の回転軸３３は電動機２０とは別の電動機３４でＹ方向と反対方向のＸ方向に回転駆動され、回転速度と回転方向とを制御可能とする。温度センサ１７および圧力センサ１８は側板２３Ｂに取り付けている。温度センサ１７および圧力センサ１８で検出した温度実際値および圧力実際値は図示しない制御装置に出力する。制御装置は分離する液体含有材料の特性に基づいて最適な温度設定値および圧力設定値を設定し、温度設定値に温度実際値を、また圧力設定値に圧力実際値を略一致するよう一実施例と同様に電動機２０、３４の回転速度等を制御する。
【００２７】
作動は、電動機２０により一方の回転軸３２をＹ方向に回転駆動すると共に、別の電動機３４により他方の回転軸３３を反対方向のＸ方向に回転駆動する。一方の回転軸３２に設けた回転翼３２Ｂ〜３２ＧはＹ方向に回転すると共に、他方の回転軸３３に設けた回転翼３３Ｂ〜３３ＥはＸ方向に回転し、衝突反応室２４に投入した液体含有材料は、相互に反対方向に回転する回転翼３２Ｂ〜３２Ｇと回転翼３３Ｂ〜３３Ｅに衝突して跳ね上げかつ叩打されて粉砕し、発熱させながらペースト状または乾燥粉末と蒸気とに分離され、一実施形態と同様に回収する。
【００２８】
かかる作動で、容器２１の内部に液体含有材料を収容する衝突反応室２４を形成し、衝突反応室２４には複数の回転軸３２、３３を回転自在に備え、各回転軸３２、３３には液体含有材料を衝突させて粉砕して運動エネルギーを与える回転翼３２Ｂ〜３２Ｇ、３３Ｂ〜３３Ｅをそれぞれ設け、各回転軸３２、３３は回転方向および回転速度を制御可能にした。このため、衝突反応室２４に収容する液体含有材料の特性に応じて、複数の回転軸３２、３３の回転方向および回転速度を最適値に制御することができるから、一実施形態と同様に、回転翼３２Ｂ〜３２Ｇ、３３Ｂ〜３３Ｅに衝突させて粉砕する液体含有材料を少ないエネルギーで効率よく自己発熱させることができ、液体含有材料を粉体と蒸気とに分離する際の発熱効率を向上し、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することができる。
【００２９】
また、衝突反応室２４の温度を制御可能にしているため、一実施形態と同様に、目的に応じて、衝突反応室２４の温度を変化させ、例えば、液体含有材料がビタミン類の場合には、ビタミン類が破壊されない６０°Ｃ以下に衝突反応室２４の温度を制御して固液分離を行い、品質が良好なビタミン類を抽出することができる。
【００３０】
また、衝突反応室２４の圧力を制御可能にしているため、一実施形態と同様に、目的に応じて、衝突反応室２４の圧力を変化させ、例えば、衝突反応室２４を増圧して高圧に制御して固液分離を行い、液体含有材料を蒸すことができたり、また、衝突反応室２４を減圧して気圧を下げ、液体含有材料から分離した液体成分を迅速に気体にして抽出することができたりする。
【００３１】
また、一方の回転軸３２を回転速度と回転方向とを制御可能な電動機２０により回転駆動すると共に、他方の回転軸３３を電動機２０と別な回転速度と回転方向とを制御可能な電動機３４により回転駆動する。このため、一方の回転軸３２と他方の回転軸３３とを格別に回転速度を調整自在にできるから、複数の回転軸を単一の電動機で回転駆動するものに比し、液体含有材料の特性に応じた最適な回転速度に容易に設定することができる。また、一方の回転軸３２と他方の回転軸３３とを同心状に設け、一方の回転軸３２に軸方向へ突設した複数の回転翼３２Ｂ〜３２Ｇ間に有した径方向の間隙に、他方の回転軸３３に軸方向へ突設した複数の回転翼３３Ｂ〜３３Ｅを位置しているため、回転翼を径方向へ突設した複数の回転軸を径方向へ並列的に配置しているものに比し、径方向寸法を減少でき、装置全体の小型化を図ることができる。
【００３２】
図７に、液体含有材料を粉体と蒸気とに分離する際の温度と圧力との関係を示す。
液体含有材料を密柑搾りかすとした場合には、衝突反応室を低温減圧状態に制御して分離する。液体成分は飲料として、固体成分は乾燥粉末として飼料になることを確認した。
液体含有材料を竹の葉とした場合には、衝突反応室を中温減圧状態に制御して分離する。体積３０Ｌ、重量２ｋｇの竹の葉を、所用時間１０分で、樹液１．５Ｌ、葉粉末１Ｌを回収した。
液体含有材料を檜のおがくずとした場合には、衝突反応室を高温減圧状態に制御して分離する。体積６０Ｌ、重量７．５ｋｇの檜のおがくずを、所用時間８分で、樹液３．５Ｌを回収した。
液体含有材料を廃棄栗皮とした場合には、衝突反応室を低温高圧状態に制御して分離する。
液体含有材料を豆腐のオカラや茶葉とした場合には、衝突反応室を中温高圧状態に制御して分離する。重量１００ｋｇの豆腐のオカラを、所用時間４７分で、乾燥・微粉化したオカラ３３ｋｇを回収した。また、茶葉では加工工程で蒸す工程を省略できる。
液体含有材料を搾り油法の植物油抽出とした場合には、衝突反応室を高温高圧状態に制御して分離する。
【００３３】
なお、前述の各実施形態では、２個の回転軸１２、１３または３２、３３を用いたが、３個以上の回転軸を用いても良い。また、一実施形態の固液分離装置に用いた冷却器１９を用途に応じて設けなかったり、他実施形態の固液分離装置に用いたりしても良いことは勿論である。
【符号の説明】
【００３４】
１、２１：容器
４、２４：衝突反応室
５、２５：材料投入口
７、２７：蒸気排出口
１０、３０：固体排出口
１２、１３、３２、３３：回転軸
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ、３２Ｆ、３２Ｇ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ、３３Ｅ：回転翼
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体含有材料を回転翼の回転によって衝突させて運動エネルギーを与え、この運動エネルギーを自己発熱に変換して液体含有材料の液体成分を蒸発させて気体として回収し、液体含有材料の固体成分をペースト状または乾燥粉末として分離回収する固液分離装置において、液体含有材料を投入する開閉自在な材料投入口と、液体含有材料の液体成分を蒸発させて気体として回収する開閉自在な蒸気排出口と、液体含有材料の固体成分をペースト状または乾燥粉末として回収する開閉自在な固体排出口とを容器に配設し、この容器の内部に液体含有材料を収容する衝突反応室を形成し、この衝突反応室には複数の回転軸を回転自在に備え、各回転軸には液体含有材料を衝突させて粉砕して運動エネルギーを与える回転翼をそれぞれ設け、各回転軸は回転方向および回転速度を制御可能にしたことを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
前記衝突反応室の温度を制御可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項３】
前記衝突反応室の圧力を制御可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項１】
液体含有材料を回転翼の回転によって衝突させて運動エネルギーを与え、この運動エネルギーを自己発熱に変換して液体含有材料の液体成分を蒸発させて気体として回収し、液体含有材料の固体成分をペースト状または乾燥粉末として分離回収する固液分離装置において、液体含有材料を投入する開閉自在な材料投入口と、液体含有材料の液体成分を蒸発させて気体として回収する開閉自在な蒸気排出口と、液体含有材料の固体成分をペースト状または乾燥粉末として回収する開閉自在な固体排出口とを容器に配設し、この容器の内部に液体含有材料を収容する衝突反応室を形成し、この衝突反応室には複数の回転軸を回転自在に備え、各回転軸には液体含有材料を衝突させて粉砕して運動エネルギーを与える回転翼をそれぞれ設け、各回転軸は回転方向および回転速度を制御可能にしたことを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
前記衝突反応室の温度を制御可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項３】
前記衝突反応室の圧力を制御可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２７９８５１（Ｐ２０１０−２７９８５１Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３２６８０（Ｐ２００９−１３２６８０）
【出願日】平成２１年６月２日（２００９．６．２）
【出願人】（０００２４１２６７）豊興工業株式会社 (63)
【出願人】（５０３２００３３８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２日（２００９．６．２）
【出願人】（０００２４１２６７）豊興工業株式会社 (63)
【出願人】（５０３２００３３８）
【Ｆターム（参考）】
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