(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）原液から原液結晶物を生成し、
ｂ）該原液結晶物から脱液液体を脱液し脱液フイルタ結晶を作り、
ｃ）該脱液フイルタ結晶による結晶ろ過層を形成し、形成された該結晶ろ過層の表面に被分離混合物を供給し、該被分離混合物を該結晶ろ過層に捕捉される被捕捉物と、該結晶ろ過層および結晶ろ過層支持壁の孔を通過する通過液とに分離し、
ｄ）該結晶ろ過層と該結晶ろ過層に捕捉された該被捕捉物を収集し、該結晶ろ過層を融解し結晶ろ過層融解液とし該結晶ろ過層と該被捕捉物を分離する、
該被分離混合物からの分離物を生産する方法。
【請求項２】
原液から原液結晶物を生成するフイルタ結晶生成機、該原液結晶物から脱液液体を脱液し脱液フイルタ結晶を作る脱液機、該脱液フイルタ結晶による結晶ろ過層を形成し、形成された該結晶ろ過層の表面に被分離混合物を供給し、該被分離混合物を該結晶ろ過層に捕捉される被捕捉物と、該結晶ろ過層および結晶ろ過層支持壁の孔を通過する通過液とに分離する分離機、該結晶ろ過層と該結晶ろ過層に捕捉された該被捕捉物を収集し、該結晶ろ過層を融解し結晶ろ過層融解液とする融解タンクを有し、該結晶ろ過層と該被捕捉物を分離し、
該フイルタ結晶生成機は回転円筒、回転円筒原液タンクおよび回転円筒掻き取り刃からなり、該回転円筒の温度と回転数の調整により該回転円筒の円筒外表面に原液結晶物を形成し、該原液結晶物を該回転円筒掻き取り刃により掻き取る構造とした、
被分離混合物からの分離物を生産する装置。
【請求項３】
ａ）原液から原液結晶物を生成し、
ｂ）該原液結晶物から脱液液体を脱液し脱液フイルタ結晶を作り、
ｃ）該脱液フイルタ結晶による結晶ろ過層を形成し、形成された該結晶ろ過層の表面に被分離混合物を供給し、該被分離混合物を該結晶ろ過層に捕捉される被捕捉物と、該結晶ろ過層および結晶ろ過層支持壁の孔を通過する通過液とに分離し、該通過液をさらに分離し、
ｄ）該結晶ろ過層と該結晶ろ過層に捕捉された該被捕捉物を収集し、該結晶ろ過層を融解し結晶ろ過層融解液とし該結晶ろ過層と該被捕捉物を分離する、
該被分離混合物からの分離物を生産する方法。
【請求項４】
ａ）原液から原液結晶物を生成し、
ｂ）該原液結晶物から脱液液体を脱液し脱液フイルタ結晶を作り、
ｃ）該脱液フイルタ結晶による結晶ろ過層を形成し、形成された該結晶ろ過層の表面に被分離混合物を供給し、該被分離混合物を該結晶ろ過層に捕捉される被捕捉物と、該結晶ろ過層および結晶ろ過層支持壁の孔を通過する通過液とに分離し、
ｄ）該結晶ろ過層と該結晶ろ過層に捕捉された該被捕捉物を収集し、該結晶ろ過層を融解し結晶ろ過層融解液とし該結晶ろ過層と該被捕捉物を分離し、
ｅ）該通過液と該結晶ろ過層融解液および該被捕捉物とを混合し、これら混合した混合物を分離する、
該被分離混合物からの分離物を生産する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液とその溶液に不溶の液体および固形物から構成される混合物の分離の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液液混合物および固液混合物の分離技術としては、化学的および物理的分離技術がある。化学的分離技術は、ヘキサン等溶剤を用い目的物質を抽出するものである。また、物理的分離技術としては、主に以下の分離板型遠心分離法が用いられ、またろ過法等もある。なお、ここでの液液混合物とは溶液とその溶液に不溶の液体（以下不溶液体とする）（複数の不溶液体の場合もある）の混合した物であり、固液混合物とは液体と固形物（固形物が固化油の場合もある）の混合した物である。また、以下では液液混合物および固液混合物を被分離混合物と総称する場合がある。
１．分離板型遠心分離法
分離板型遠心分離法は、高速度の回転体が生ずる（強力な）遠心力を被分離混合物に与えると、被分離混合物中の構成物物質が比重の差によって運動速度に差を生じ分離する現象を利用するものである。原理的にその分離能力は、被分離混合物中の分散媒と分散媒に不溶の液体および固形物の比重差に比例し、また分散媒の粘度に反比例する。この技術は、液液、固液の分離技術としてよく用いられる技術である。
上記分離板型遠心分離法（Ｄｉｓｋ−ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ）の技術は、例えば特許文献１および非特許文献１，２にその構造および原理が記されている。
【特許文献１】Ｕ．Ｓ．ＰＡＴ．２１７９９４１，１１／１９３９，２３３／２７
【非特許文献１】Ｐｅｒｒｙ  Ｒｏｂｅｒｔ  Ｈ．，”Ｐｅｒｒｙ’ｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’Ｈａｎｄｂｏｏｋ，”６ｔｈ  ｅｄ．；Ｐ．１９・８４−１９・１０３（１９８４）
【非特許文献２】外山健三、高木徹、渡辺武；「水産油糧学」、（株）恒星社厚生閣、Ｐ．１９（１９８８）
【０００３】
２．ろ過法
ろ過法は、多孔性（珪藻土等）、または繊維状のろ過材でろ過層を形成し、そのろ過層に被分離混合物を圧力、または遠心力をかけ供給し、粘度小液体はろ過層を通過させ、粘度大液体、または固形物をそのろ過層に捕捉し分離するものである。なお、ろ過法の一種として繊維状物質を用いたコアレッサ技術がある。コアレッサ技術は、液液混合物の分離技術として用いられている。
上記ろ過法は、他の物理的分離技術に比べ高分離効率、
また微小・少量の粘性液体およびエマルジョン、サスペンジョンの分離、
また比重差の小さい固液、液液混合物の分離に用いることのできる技術とされている（例えば非特許文献６参照）。
上記ろ過法（Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）の技術は、例えば特許文献２および非特許文献３、４、５、６に記されている。
【特許文献２】Ｕ．Ｓ．ＰＡＴ．４３６８１１９，１／１９８３，２１０／１３７
【非特許文献３】Ｐｅｒｒｙ  Ｒｏｂｅｒｔ  Ｈ．，”Ｐｅｒｒｙ’ｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’Ｈａｎｄｂｏｏｋ，”６ｔｈ  ｅｄ．；Ｐ．１９・６５−１９・８９（１９８４）
【非特許文献４】Ｓｐｉｅｌｍａｎ，Ｌ．Ａ．ａｎｄ  Ｇｏｒｅｎ，Ｓ．Ｌ．，”Ａ  ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ  ｏｆ  ｌｉｑｕｉｄ−ｌｉｑｕｉｄ  ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ  ａｎｄ  ａ  ｎｅｗ  ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  ｆｒａｍｅｗｏｒｋ  ｆｏｒ  ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ  ｂｙ  ｐｏｒｏｕｓ  ｍｅｄｉａ  ａｒｅ  ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，”Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．，Ｖｏｌ．６２，Ｎｏ．１０，Ｐ．１０−２４（１９７０）
【非特許文献５】Ｓｃｈｅｉｄｅｇｇｅｒ，Ａ．Ｅ．，”Ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｆｌｏｗ  ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｐｏｒｏｕｓ  Ｍｅｄｉａ，”３ｒｄ  ｅｄ．，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｏｒｏｎｔｏ  Ｐｒｅｓｓ，Ｔｏｒｏｎｔｏ（１９７４）
【非特許文献６】古川俊夫、「液体清浄化におけるコストダウンの方策」、化学装置、工業調査会、Ｐ．３２−４３（１９９８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の化学的分離技術は、ヘキサン等溶剤による目的物質の変性、また溶剤回収のための蒸留操作により高コストな方法となる。
一方、物理的分離技術である分離板型遠心分離法およびろ過法等では、以下の問題点を抱えている。
１．分離板型遠心分離法
分離板型遠心分離法は、
▲１▼（前記１ページ１５〜２７行目の原理から）分離対象物間にほとんど比重差がとれない場合、または分散媒の粘度が大きい場合には用いることができない。
▲２▼強力（高回転）な遠心力を必要とするため処理量（装置の大きさ）に限界がある。
２．ろ過法
従来のろ過法は、ろ過処理後のろ過材に捕捉された被捕捉物（粘性液体および固形物）とろ過材の分離が困難である。
このため多くのろ過材（珪藻土等）は、以下の問題点を抱えている。
▲１▼ろ過材に捕捉された被捕捉物の回収ができない。
▲２▼上記▲１▼は、ろ過材の廃棄が悪臭等の公害問題にもなる。
▲３▼ろ過材交換のためのろ過材料費および使用後のろ過材の処分（廃棄等）に過剰のコストがかかる。
▲４▼上記▲２▼、▲３▼は、被分離混合物に高濃度の（ろ過材への）被捕捉の液体および固形物を含む場合、または被分離混合物に低濃度の被捕捉の液体および固形物を含む場合の多量処理には適用できないことを意味することにもなる。
上記問題点の解決の方法として以下の捕捉材料（ろ過材、または膜材料）の再生のための洗浄、または被捕捉物の回収の方法があるが、それらにも問題点がある。
▲１▼捕捉材料再生のための水、または水溶液による洗浄：
（被捕捉物が細孔、または微細空間へ捕捉されているために）再生が不完全になる場合が多い。また、上記液の多量使用となり（被捕捉物の濃度の低い多量水溶液では蒸発等における）被捕捉物の回収が（コスト的に）困難、または上記多量水溶液（廃液）の処理が高コストになる。
▲２▼捕捉材料の再生のための洗浄、または被捕捉物の回収に有機性溶媒を用いる：
上記溶媒使用後の溶媒と被捕捉物の分離は、一般的には蒸発法によるために高コストな方法となる。また、本発明のフイルタ結晶を氷結晶とした場合に比べ、被捕捉物の変性の問題を抱えることになる。
本発明は、被分離混合物から目的物質を回収するための上記等の従来の分離の方法および装置の問題点を解決することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するために、基本的に以下のフイルタ結晶生成機２、脱液機３、分離機６および融解タンク８から構成される物理的分離の方法および装置となっている（図１）。
１）フイルタ結晶生成機２：  フイルタ結晶生成機２を用い原液１ａ（単一成分液、または多成分液）から原液１ａとフイルタ結晶の混合物である原液結晶物２ａを生成する。ここで、フイルタ結晶とは、微細結晶、または針状結晶、または棒状結晶、または樹枝状結晶、または薄片・板状結晶、または左記の結晶の混合物が含まれる結晶群である。
２）脱液機３：  脱液機３を用い原液結晶物２ａから液体を脱液し脱液フイルタ結晶３ａを作る。
３）分離機６：  分離機６内で上記脱液フイルタ結晶３ａによるろ過層（以下結晶ろ過層６ａ）を形成する。次に、その結晶ろ過層６ａの表面に被分離混合物５ａを供給し、被分離混合物５ａを結晶ろ過層および結晶ろ過層支持壁（左記支持壁には回転バスケット孔壁、ろ布およびスクリーン等がある）を通過する通過液７ａと結晶ろ過層に捕捉される結晶ろ過層の被捕捉物（粘度大溶液８ｂおよび固形物）とに分離する。
４）融解タンク８：  結晶ろ過層６ａと被捕捉物を融解タンク８に収集する。結晶ろ過層は、融解タンク８で融解される。
本発明の上記構成の作用は、以下となる（上記構成の１）、２）、３）、４）に対応させて記述する）。
１）原液タンク１からフイルタ結晶生成機２に原液１ａが送られる。
フイルタ結晶生成機２で原液１ａから単一成分液の急速結晶化、または多成分液の結晶化および急速結晶化によりフイルタ結晶を含む原液結晶物２ａを生成する。
上記に関しては、以下のことが知られている。
非特許文献７には、水溶液からの氷結晶の生成に関して以下のことが記されている。
▲１▼冷却面からの冷却（一方向冷却）の場合、冷却面に対して垂直に（枝を持つ）針状、あるいは棒状の形の氷結晶となる。
▲２▼液体中では、
▲２▼−１）冷却速度が速い（急速冷却）ほど結晶核の発生速度を増加させ、微細結晶を増加させる。
▲２▼−２）溶質濃度の増加とともに微細結晶を増加させる（結晶核（微細氷）の発生速度が増加）。
▲３▼時間の経過とともに氷結晶が大きくなる。
【非特許文献７】Ｔｈｉｊｓｓｅｎ，Ｈ．Ａ．Ｃ．，”Ａｄｖａｎｃｅ  ｉｎ  Ｐｒｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｆｏｏｄｓ，”Ａ．Ｓｐｉｃｅｒ  ｅｄ．，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｓｃｉｎｅｎｃｅ  Ｐｕｂ．ＬＴＤ．，Ｌｏｎｄｏｎ  ＵＫ，Ｐ．１１７−１２１（１９７４）
【０００６】
また、非特許文献８および９には、水の凍結に関して、冷却速度が遅いほど粒状結晶となり、冷却速度が早いほどデンドライト状となることが記されている。
【非特許文献８】Ｗ．Ｓｈｉｍａｄａ，”Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｓｔｕｄｉｅｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ｉｃｅ  ｃｒｙｓｔａｌｓ，”Ｄｏｃｔｏｒａｌ  Ｔｈｅｓｉｓ，Ｈｏｋｋａｉｄｏ  Ｕｎｉｖ．，（１９９５）
【非特許文献９】Ｗ．Ｓｈｉｍａｄａ  ａｎｄ  Ｙ．Ｆｕｒｕｋａｗａ，”Ｐａｔｔｅｒｎ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｃｅ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  ｆｒｅｅ  ｇｒｏｗｔｈ  ｉｎ  ｓｕｐｅｒｃｏｏｌｅｄ  ｗａｔｅｒ，”Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，Ｂ１０１  ６１７１−６１７３（１９９７）
【０００７】
また、非特許文献１０には水溶液の凍結に関して、冷却速度と結晶形状（核からの結晶成長）の関係は、冷却速度が早いほど結晶の成長が多方向から一方向になっていくことが記されている。
【非特許文献１０】Ｋ．Ｎａｇａｓｈｉｍａ  ａｎｄ  Ｙ．Ｆｕｒｕｋａｗａ，”Ｎｏｎｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ  ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｋｉｎｅｔｉｃｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ｉｃｅ  ｃｒｙｓｔａｌｓ，”Ｊ．ＣＲＹＳＴＡＬ  ＧＲＯＷＴＨ，Ｐ．５８４（１９９７）
【０００８】
また、非特許文献１１には、水溶液は水に比べデンドライト結晶になりやすいことが記されている。
【非特許文献１１】ＰＥＴＥＲ  Ｖ．ＨＯＢＢＳ，”ＩＣＥ  ＰＨＹＳＩＣＳ，”ＣＬＡＲＥＮＤＯＮ  ＰＲＥＳＳ  ＯＸＦＯＲＤ，Ｐ．５８０−５８１（１９７４）
【０００９】
なお、特許文献３には水溶液におけるデンドライト結晶の成長を制御する技術が記されている。また、デンドライト結晶の成長は、水溶液溶質濃度および冷却温度に関係することも記されている。
【特許文献３】Ｕ．Ｓ．ＰＡＴ．６４５３６８３  Ｂ１  ９／２００２，６２／７５
【００１０】
水以外で本発明のフイルタ結晶となり得る物の例としては、包接水和物（特許文献４）等がある。
【特許文献４】Ｕ．Ｓ．ＰＡＴ．６２３７３４６  Ｂ１  ５／２００１，６２／４
【００１１】
上記の単一成分液の急速結晶化、または多成分液の結晶化および急速結晶化による結晶の大きさおよび形状は、粘性溶液および固形物の捕捉のためのろ過材として適した構造を持つと考えられる。
なお、フイルタ結晶生成機２で生成したフイルタ結晶は、そのフイルタ結晶を構成する結晶群中の徴細結晶、針状結晶、棒状結晶、樹枝状結晶および薄片・板状結晶の量が左記結晶以外の結晶（粒状大結晶等）の量よりも多い割合であることが好ましい。
２）次に上記フイルタ結晶生成機２からの原液結晶物２ａを脱液機３に投入する。投入された原液結晶物２ａは、遠心力、圧力差、またはそれらの併用により脱液され脱液フイルタ結晶３ａを作る（脱液された液体を脱液液体４ａとする）。なお、脱液は、脱液効率が高くなくともよい。
上記脱液液体４ａは、（フイルタ結晶生成機２への）原液１ａとして再利用してもよい。この脱液液体４ａの再利用は、原液タンク１への新しい原液１ａの補充、原液１ａの冷却（または加温）のためのエネルギ、また上記脱液液体４ａの排液処理等が低減され低コスト、省エネルギな方法、装置となる。なお、原液１ａが多成分液の場合、脱液液体４ａは、原液１ａとは溶質濃度が異なることになる。この場合は、脱液液体４ａを原液１ａと同じ溶質濃度へ調整してもよい。
３）脱液機内で脱液した脱液フイルタ結晶３ａを分離機６に送り、分離機内で脱液フイルタ結晶３ａをろ過材とした結晶ろ過層６ａを形成する。
次に被分離混合物５ａを（分離機６において遠心力、圧力差、またはそれらの併用力の働いている）結晶ろ過層６ａ（脱液フイルタ結晶３ａ）の表面へ供給する。
なお、供給する被分離混合物５ａの温度は、脱液フイルタ結晶３ａがろ過材の役割を保つ温度とする。また、被分離混合物の温度は、フイルタ結晶の融点よりも低い温度であってもよい。
被分離混合物５ａは、結晶ろ過層６ａで以下の作用を受ける。
被分離混合物５ａ液液混合物の場合は、
液液混合物中の粘度小溶液（水溶液等）を結晶ろ過層６ａの結晶間および結晶ろ過層支持壁（例えば回転バスケット孔壁、ろ布およびスクリーン等がある）の孔を通過し結晶ろ過層支持壁外に排出し、粘度大溶液８ｂ（油等）を結晶ろ過層に捕捉する。ここで粘度小溶液および粘度大溶液８ｂとは、液液混合物中の溶液と不溶液体をその粘度の比較において粘度小溶液と粘度大溶液８ｂとしている。
なお、溶液のろ過においては、ろ過層での溶液の捕捉能力（単位時間当たりの透過流量の逆数）はその溶液の粘度に比例することは公知のことである（例えば非特許文献４および非特許文献５（Ｐ．７３−７８，９９−１２３）参照）。したがって、本発明は、粘度大溶液８ｂと粘度小溶液の分離に適した方法、装置となる。特に天然物等の油含有溶液（油脂と水溶液の混合物）においては、一般的に油は低温度になるほどその粘度を著しく増大させる（低温度が進むと固化する）。一方、水溶液は、低温度化による粘度の増加が緩慢である。このことから低温度な天然物等の油含有溶液は、溶液と不溶液体の粘度差が拡大し本発明への適用に好条件な被分離混合物５ａとなる。
一方、被分離混合物５ａが固液混合物の場合は、
固液混合物中の液体が結晶ろ過層および結晶ろ過層支持壁の孔を通過し結晶ろ過層支持壁外に排出され、固形物が結晶ろ過層に捕捉される。さらに、固液混合物中の液体が上記の液液混合物と同じに溶液と不溶液体から構成される場合は、本発明の用途別に粘度大溶液８ｂを結晶ろ過層に捕捉する場合もあり、捕捉しない場合もある。
さらに、本発明は、液液および固液混合物中の複数の不溶液体の分離を目的として、上記の液液混合物の場合と同じ原理により（不溶液体どうしの粘度差による）不溶液体中の粘度大溶液と粘度小溶液の分離を行う方法、装置として用いてもよい。
なお、発明では、分離前の被分離混合物に溶液、または不溶液体を加えてもよい（この場合、被分離混合物に固形物を含む場合であってもよい）。なお、この加液物は、被分離混合物の成分物質に限定されない。この被分離混合物への加液による処理は、分離板遠心法（前記１ページ１５〜２７行目参照）においては、分離効率が低下、または変わらない場合がある。このことは、分離板遠心法では被分離混合物の溶液、または不溶液体の増加により遠心力場での溶液、または不溶液体中の微粒子（溶液、不溶液体および固形物）の滞留時間の増加等がその原因と考えられる。このような被分離混合物の場合、加液による本発明の適用は好適である。
また、本発明は、上記脱液機３と分離機６の操作、作用を一つの機器（脱液分離機３６）内で連続的に行わせてもよい。
また、本発明は、上記の脱液機３、分離機６、または脱液分離機３６として遠心分離法を用いたとしても分離板型遠心分離法（前記１ページ１５〜２７行目参照）に比べ高速回転を必要としない。それは、本発明の脱液機の脱液効率が高くなくともよい。また、本発明の分離機での分離原理（遠心力の利用）が主に固液および液液のろ過層での透過性の差によるもの（粒・滴（エマルジョン等）の集合効果も含む）であり、一方、分離板型遠心分離法での分離原理（遠心力の利用）が比重差を求めていることによる。低速回転は、遠心分離機の材料および構造の強度を緩和させ遠心分離機を大型化（多量処理を可能とする）、また低コスト化できることになる。
４）上記操作を経て上記結晶ろ過層支持壁の通過液７ａは通過液タンク７に収集し、また結晶ろ過層６ａと結晶ろ過層の被捕捉物（粘度大溶液８ｂおよび固形物）は融解タンク８に収集する。結晶ろ過層は、融解タンク８で融解される（以下結晶ろ過層の融解物を融解液８ａとする）。
融解タンク中の融解液８ａと粘度大溶液８ｂ（および固形物）の分離は、静置分離法（比重差による分離）、または分離板型遠心分離法、円筒型遠心分離法、デカンター型分離法、または膜、ろ過、コアレッサ等により行うことができる。さらに上記ろ過層での粒・滴の集合効果は、通過液７ａ、または融解タンク中の融解液８ａと粘度大溶液８ｂ（および固形物）、または融解タンク中の融解液８ａと粘度大溶液８ｂ（および固形物）と通過液７ａの混合物において固形物、溶液、不溶液体、粘度大溶液８ｂ、粘度小溶液および融解液８ａの分離に分離板型遠心分離法、円筒型遠心分離法、デカンター型分離法、または膜、ろ過、コアレッサ等の使用を可能とする。
なお、分離した融解液８ａは、フイルタ結晶生成機２の原液１ａとして用いてもよい（再使用）。この場合、原液タンク１への新しい原液１ａの補充、原液１ａの冷却（または加温）のためのエネルギ、また上記融解液８ａの排液処理等が低減され低コスト、省エネルギな方法、装置となる。また、融解液８ａおよび脱液液体４ａの再使用は、従来のろ過法に比べろ過材交換のためのろ過材料費および使用後のろ過材の処分（廃棄等）のためのコストを低減する。
このように本発明は、ろ過材と被捕捉物の分離をろ過材を融解することにより行う方法である。このため以下の利点を持つ方法となる。
▲１▼捕捉材料（ろ過材、または膜材料）と被捕捉物の分離が容易となり、（左記分離のおいて）高い分離効率が得られる。このため被捕捉物を分離目的物質とすることも可能となる。
▲２▼ろ過材再生のためのろ過材の洗浄を必要としない。
▲３▼ろ過材廃棄の公害問題を解決する（融解液および脱液液体の再利用、またはろ過材を氷等の無公害物質とした場合）。
また、既存のろ過および膜技術で、捕捉材料からの被捕捉物の回収に水、水溶液、または有機性溶媒を用いた場合に比べ本発明は多くの場合において低コストな方法となる（前記３ページ２０行目〜４ページ１行目参照）。これは、一般的に本発明で必要な熱エネルギ（ろ過材の融解および凝固潜熱）が、上記既存のろ過および膜技術で必要な熱エネルギ（蒸発潜熱および多量の洗浄液等）に比べ小さいことによる。例えば水は、蒸発潜熱が約５６０Ｋｃａｌ／Ｋｇであり、凝固潜熱が約８０Ｋｃａｋ／Ｋｇである。
本発明は、被分離混合物中５ａの目的物質が温度により変性、または酸化の懸念のされない低温度環境で行ってもよい。
また、本発明は、研究、実験および実証用等として上記各構成（フイルタ結晶生成機２、脱液機３、分離機６および融解タンク８）の操作を繰り返し行わない回分式（バッチ式）の被分離混合物５ａの処理の方法、装置として用いてもよい。
また、本発明は、本発明のろ過材（フイルタ結晶および脱液フイルタ結晶３ａ）をろ過助剤（ボディフィード法（ｂｏｄｙ  ｆｅｅｄｉｎｇ）およびプリコート法（ｐｒｅｃｏａｔｉｎｇ））として用いてもよい。
なお、米特許（特許文献５、特許文献６）には、氷結晶で形成された層を固液混合物、または液体が通過する技術が記されている。また、上記特許文献５には、以後の  発明を実施するための最良の形態  で記す回転するバスケットを用いて氷結晶層を形成する遠心脱水（ろ過）法が記されている。また、緩慢凍結で滞留時間を長くして球状氷結晶を作ること、さらに急速凍結で滞留時間を短くすると微細な氷結晶が生成することが記されている。また、上記特許文献６は、氷結晶と固形化したＷＡＸをＯｉｌから分離する技術である。
【特許文献５】Ｕ．Ｓ．ＰＡＴ．３８４５２３０，１０／１９７４，４２６／３８４
【特許文献６】Ｕ．Ｓ．ＰＡＴ．３３２０１５３，５／１９６７，２０８／３３
【発明の効果】
【００１２】
上記により本発明は、以下の効果をもつ方法、装置となる。
その技術がろ過法であるため他の物理的分離技術に比べ高分離効率、
また微小・少量の粘性液体およびエマルジョン、サスペンジョンの分離（特に天然物は、脂肪酸およびモノグリセリド等が界面活性作用を持ち油脂等が微細化している）、
また比重差の小さい固液、液液混合物の分離が可能となる。
また、本発明では、
▲１▼低温度化により被分離混合物５ａ中の溶液と不溶液体の粘度差が拡大する場合に適する。特に天然物（油と水溶液の混合物）は、低温度化により溶液（水溶液）と不溶液体（油）の粘度差が拡大する。
▲２▼捕捉材料に捕捉された固形物および液体の回収を可能としている。
▲３▼ろ過材の再生のためのろ過材の洗浄を必要としない。
▲４▼ろ過材廃棄の公害問題を解決する（融解液および脱液液体の再利用、またはろ過材を氷等の無公害物質とした場合）。
さらに、本発明では、ろ過材を氷（天然雪であってもよい）とした場合、上記以外に以下の利点を持つことになる。
▲１▼分離後の分離物へのろ過材の混入による有害性の問題を生じることがない。
▲２▼ろ過材の新たな製造が容易である。
▲３▼分離目的物質の劣化（酸化・変成等）を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
図１は本発明の実施の形態を示す工程図である。なお、この図１では、捕捉結晶ろ過層の融解後の分離は、液液混合物の場合での静置分離法としている。また、静置分離法での脱液液体４ａおよび融解液８ａを原液として再使用する場合を点線で示している。
図２はフイルタ結晶生成機で回転円筒型の概略図である。
図３はフイルタ結晶生成機で円筒内部掻き取り型の断面概略図である。
図４は脱液分離機で押し出し板型のものであり、その動作を示す断面概略図である。
図５は脱液分離機でスクリュー型のものであり、その動作を示す断面概略図である。
図６は脱液分離機でろ布反転型のものであり、その動作を示す断面概略図である。
図７は脱液分離機で自動回分型のものであり、その動作を示す断面概略図である。
図８は脱液分離機で円錐バスケット型のものであり、その動作を示す断面概略図である。
図９は脱液分離機で底部排出型のものであり、その動作を示す断面概略図である。
【符号の説明】
【００１４】
１    原液タンク
１ａ  原液
２    フイルタ結晶生成機
２１    回転円筒型のフイルタ結晶生成機
２１１  回転円筒
２１２  回転円筒原液タンク
２１３  回転円筒掻き取り刃
２２    円筒内部掻き取り型のフイルタ結晶生成機
２２１  冷媒、または熱媒体の通路
２２２  中空円筒内表面
２２３  中空円筒スクリュー掻き取り刃
２２４  原液供給管
２２５  原液結晶物排出管
２ａ  原液結晶物
３    脱液機
３ａ  脱液フイルタ結晶
４    脱液液体タンク
４ａ  脱液液体
５    被分離混合物タンク
５ａ  被分離混合物
６    分離機
６ａ  結晶ろ過層
６ｂ  捕捉結晶ろ過層（結晶ろ過層と結晶ろ過層に捕捉した粘度大溶液および固形物）
７    通過液タンク
７ａ  通過液
３６    脱液分離機
３６００  回転孔壁バスケット
３６０１  脱液分離機掻き取り刃
３６１  押し出し板型脱液分離機
３６１１  押し出し板
３６１２  被分離混合物分散板
３６２  スクリュー型脱液分離機
３６２１  スクリュー型脱液分離機の掻き取り刃
３６３  ろ布反転型の脱液分離機
３６３１  ろ布
３６４  自動回分型の脱液分離機
３６４１  排出スクリューコンベア
３６５  円錐バスケット型の脱液分離機
３６５０  回転円錐孔壁バスケット
３６６  底部排出型の脱液分離機
３６６１    分散板
８    融解タンク
８ａ    融解液
８ｂ    粘度大溶液
ａ：原液結晶物供給工程
ｂ：脱液工程
ｃ：被分離混合物の供給工程
ｄ：捕捉結晶ろ過層の排出工程
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のフイルタ結晶生成機２としては、以下の回転円筒型２１（図２）および円筒内部掻き取り型（オーガー式（図３）および円環状空隙掻き取り型も含まれる）等の機器がある。
また、本発明の脱液機３、分離機６および脱液分離機には、以下の押し出し板型３６１（図４）、スクリュー型３６２（図５）、ろ布反転型３６３（図６）、自動回分型３６４（図７）、円錐バスケット型３６５（図８）および底部排出型３６６（図９）等の機器がある。なお、上記の脱液分離機とは、本発明の課題を解決するための手段  ７ページ１９〜２０行目に記した脱液機３と分離機６の作用を一つの機器内で連続的に行うものである。
なお、本発明は、本発明のフイルタ結晶生成機２、脱液機３および分離機６の組み合わせを上記（および以下）のフイルタ結晶生成機２、脱液機３、分離機６、脱液分離機３６のどの組み合わせとしてもよい。
以下、本発明の実施の形態を図２〜図９に基づいて説明する。
原液タンク１からの原液１ａが以下の回転円筒型２１（図２）および円筒内部掻き取り型２２（図３）のフイルタ結晶生成機に送られる。
以下に回転円筒型フイルタ結晶生成機２１（図２）の動作を説明する。
この型は、回転円筒２１１、回転円筒原液タンク２１２および回転円筒掻き取り刃２１３によって基本的に構成されている。原液１ａが回転円筒原液タンク２１２に送られる。回転する円筒外表面の裏面には、冷媒、または熱媒体（Ｔｈｅｒｍａｌ  ｍｅｄｉｕｍ）が流れている。回転円筒２１１の円筒下部が回転円筒原液タンク２１２内の原液１ａに浸されているとき、円筒外表面上に結晶が発生し、回転円筒２１１の回転に伴い、円筒外表面上に原液結晶物２ａを形成する。なお、フイルタ結晶中の結晶の形状および大きさは回転円筒２１１の温度と回転数の調整により行うことができる。円筒外表面に形成された原液結晶物２ａは、円筒外表面に近接された回転円筒掻き取り刃２１３により回転円筒外表面から連続的に剥離される。
以下に円筒内部掻き取り型フイルタ結晶生成機２２（図３）の動作を説明する。
原液１ａが中空円筒の内部に送られる。円筒内表面の裏面には、冷媒、または熱媒体が流れている。原液１ａで満たされた中空円筒内表面２２２に結晶が発生する。回転するスクリュー２２３等の掻き取り刃が中空円筒内表面２２２に発生した結晶を掻き取りながら原液結晶物２ａを排出方向へ移動させる構造となっている。
なお、上記回転円筒型および円筒内部掻き取り型フイルタ結晶生成機で生成されるフイルタ結晶中の結晶の形状および大きさは回転円筒（２１１）外表面、または中空円筒内表面２２２の温度と回転円筒（２１１）、または回転するスクリュー２２３等の掻き取り刃の回転数の調整により行うことができる。
上記のフイルタ結晶生成機２で生成された原液結晶物２ａは、以下の押し出し板型３６１（図４）、スクリュー型３６２（図５）ろ布反転型３６３（図６）、自動回分型３６４（図７）、円錐バスケット型３６５（図８）および底部排出型３６６（図９）等の脱液分離機に送られる（なお、これらの脱液分離機の型式は、脱液機３、または分離機６として用いてもよい）。なお、図に示したこれらの脱液分離機は、（ａ）原液結晶物供給工程→（ｂ）脱液工程→（ｃ）被分離混合物の供給工程→（ｄ）捕捉結晶ろ過層の排出工程を経、（ｃ）において供給された被分離混合物５ａが、粘度小溶液は結晶ろ過層およびバスケット壁孔を通過し、粘度大溶液８ｂおよび固形物は結晶ろ過層に捕捉されることになる。
なお、上記の押し出し板型３６１（図４）およびスクリュー型３６２（図５）は、回転する孔壁バスケット３６００の底部（バスケット縦型の場合）、または端（バスケット横型の場合）に原液結晶物２ａを供給し、押し出し板３６１１、またはスクリュー状の掻き取り刃３６２１により原液結晶物２ａおよび脱液フイルタ結晶３ａを排出方向（バスケット縦型の場合は上方向、バスケット横型の場合は上流（供給側）から下流（排出側）への横方向）へ移動させ、その移動過程で原液結晶物中の液体の脱液および脱液フイルタ結晶（結晶ろ過層６ａ）による被分離混合物５ａの分離が行われる仕組みとなっている。また、原液結晶物２ａおよび脱液フイルタ結晶３ａの排出方向への移動速度は、以下の押し出し板３６１１の押し出し時間間隔、またはスクリュー状の掻き取り刃３６２１とバスケット３６００の回転差速により調整できる。また、回転バスケット３６００は円筒形状、円錐形状のどちらであってもよい。また、バスケットの内側にバスケットと一体となり回転するスクリーンが装着されていてもよい。
以下に押し出し板型脱液分離機３６１（図４）の動作を説明する。なお、ここでの孔壁バスケットは縦型である。
（ａ）フイルタ結晶生成機２からの原液結晶物２ａが、回転する孔壁バスケット３６００の底部に投入される。投入された原液結晶物２ａは、回転するバスケット３６００の遠心力を受けバスケット３６００の内壁に広がりバスケット底部で上下動する押し出し板３６１１によりバスケット内壁を順次、上方向に移動しながら（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の過程を経る。
以下にスクリュー型脱液分離機３６２（図５）の動作を説明する。なお、ここでの孔壁バスケットは縦型である。
（ａ）フイルタ結晶生成機２からの原液結晶物２ａが、回転する孔壁バスケット３６００の底部に投入される。投入された原液結晶物２ａは、回転するバスケット３６００の遠心力を受けバスケット３６００の内壁に広がり（差速）回転するスクリュー状の掻き取り刃３６２１によりバスケット内壁を上方向に移動しながら（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の過程を経る。
以下にろ布反転型脱液分離機３６３（図６）の動作を説明する。
（ａ）フイルタ結晶生成機２からの原液結晶物２ａが、回転する孔壁バスケット３６００の内側に装着されたろ布３６３１に投入される（ろ布は、バスケットと一体となり回転する）。
（ｂ）孔壁バスケット３６００の回転遠心力により上記原液結晶物中の液体を脱液し、脱液フイルタ結晶３ａをろ過材とした結晶ろ過層６ａを形成する。
（ｃ）形成された結晶ろ過層６ａの表面へ被分離混合物５ａを供給する。供給された被分離混合物５ａは、粘度小溶液は結晶ろ過層およびバスケット壁孔を通過し、粘度大溶液８ｂおよび固形物は結晶ろ過層に捕捉される。
（ｄ）被分離混合物の供給を停止する。その後、ろ布３６３１を反転（裏返り）させ捕捉結晶ろ過層６ｂ（結晶ろ過層と結晶ろ過層に捕捉した粘度大溶液および固形物）をろ布から剥離する。剥離された捕捉結晶ろ過層６ｂは、脱液分離機底部から落下排出される。
以下に自動回分型脱液分離機３６４（図７）の動作を説明する。なお、以下の自動回分型、円錐バスケット型および底部排出型では、バスケットの内側にバスケットと一体となり回転するスクリーンが装着されていてもよい。
（ａ）フイルタ結晶生成機２からの原液結晶物２ａが、回転する孔壁バスケット３６００に投入される。
（ｂ）孔壁バスケット３６００の回転遠心力により上記原液結晶物中の液体を脱液し、脱液フイルタ結晶３ａをろ過材とした結晶ろ過層６ａを形成する。
（ｃ）形成された結晶ろ過層６ａの表面へ被分離混合物５ａを供給する。供給された被分離混合物５ａは、粘度小溶液は結晶ろ過層およびバスケット壁孔を通過し、粘度大溶液８ｂおよび固形物は結晶ろ過層に捕捉される。
（ｄ）被分離混合物５ａの供給を停止する。その後、脱液分離機掻き取り刃３６０１を駆動・接近させ捕捉結晶ろ過層６ｂを掻き取る。なお、掻き取り終了後、バスケット内側に残った捕捉結晶ろ過層を剥離させるためバスケット外側、または内側から気体ブローを行ってもよい（このブローは、掻き取りと同時であってもよい）。掻き取られ（また剥離され）た捕捉結晶ろ過層６ｂは、脱液分離機掻き取り刃３６０１の下方向に位置する排出シュートまたは排出スクリューコンベア３６４１等により脱液分離機外へ排出される。
以下に円錐バスケット型脱液分離機３６５（図８）の動作を説明する。
（ａ）フイルタ結晶生成機２からの原液結晶物２ａを回転する円錐形孔壁バスケット３６５０の中心底部に供給する。原液結晶物２ａは自身に働く遠心力で円錐壁を上昇しながら（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の過程を経る。
以下に底部排出型３６６（図９）を用いた脱液分離機の動作を説明する。
（ａ）フイルタ結晶生成機２からの原液結晶物２ａが回転する孔壁バスケット３６００に投入される。
以下（ｂ）（ｃ）の過程を経、
（ｄ）次に被分離混合物の供給を停止し、脱液分離機掻き取り刃３６０１（掻き取り扁平円盤および気体ブロー等を併用してもよい）を駆動・接近させ捕捉結晶ろ過層６ｂを掻き取る。掻き取られた捕捉結晶ろ過層６ｂは、バスケット底部に開けられた開口部から落下排出される。
なお、これらの脱液分離機、脱液機および分離機においては、目的物の分離効率および分離量を高めるために原液結晶物２ａおよび被分離混合物５ａの供給量および供給速度、また回転孔壁バスケット、または回転円錐孔壁バスケットの回転速度および回転時間の調整を行う。
また、これらの脱液分離機、脱液機および分離機への原液結晶物２ａおよび被分離混合物５ａの供給は、供給管により、または分散板３６６１への落下供給により行う。このとき供給管の場合は、原液結晶物の供給管と被分離混合物の供給管が共通のものであってもよい。またこの供給管はスクリューフィーダー、またはチューブコンベア等であってもよい。また、被分離混合物５ａの供給は、散布が好ましい。
上記等の脱液分離機、脱液機および分離機の操作を経て結晶ろ過層支持壁の通過液７ａは通過液タンク７に収集し、また結晶ろ過層と結晶ろ過層の被捕捉物（粘度大溶液８ｂおよび固形物）は融解タンク８に収集する。結晶ろ過層は、融解タンク８で融解される。
融解タンク中の融解液８ａと粘度大溶液８ｂおよび固形物の分離は、静置分離法（比重差による分離）、または分離板型遠心分離法、円筒型遠心分離法、デカンター型分離法、または膜、ろ過、コアレッサ等により行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明は、フイルタ結晶を氷とし、被分離混合物を天然物（油と水溶液の混合物）とした場合に好適である。天然物から分離される有用成分は、（化学合成物に比べ）動物（人体等）・植物へ無害である場合が多く、その利用は急拡大している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005422794.tif 000009
【図９】
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