(57)【要約】      （修正有）【課題】藻類混合物からのバイオマスの分離及び台所ごみからの油の抽出のための遠心分離装置を提供する。【解決手段】遠心分離装置は、長手方向軸を有する供給管１０と、長手方向にかつ供給管の周囲に径方向に延びるとともに長手方向軸の回りに回転可能である複数の遠心分離板１６と、を備える。遠心分離板１６は、高分子材料の一以上の層で被覆されている粗面を有する。遠心分離タンク２０が、供給管１０と同軸状にかつ遠心分離板の周囲に配置される。マイクロ／ナノフィルタ３０がタンクの側壁２２に配置されている。【選択図】図１ａ
0003200373.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）長手方向軸を有する供給管と、
（ｂ）長手方向にかつ前記供給管の周囲に径方向に延びるとともに前記長手方向軸の回りに回転可能である複数の遠心分離板であって、高分子材料の一以上の層で被覆されている粗面を有している遠心分離板と、
（ｃ）前記供給管と同軸状にかつ前記遠心分離板の周囲に配置される遠心分離タンクと、を備えており、マイクロフィルタおよびナノフィルタからなる群から選択されるフィルタが前記タンクの側壁に配置されている、
遠心分離装置。
【請求項２】
前記フィルタは１ミクロンのステンレス鋼製マイクロフィルタである、
請求項１に記載の遠心分離装置。
【請求項３】
前記フィルタは、１０オングストロームの細孔径を有するポリエチレンテレフタレート製のナノフィルタである、
請求項１に記載の遠心分離装置。
【請求項４】
前記供給管の入口に装着される一以上の乱流形成器を更に備える、
請求項１に記載の遠心分離装置。
【請求項５】
遠心分離される混合物を、貯留パイプを通じて前記乱流形成器に供給するための貯留部を更に備える、
請求項４に記載の遠心分離装置。
【請求項６】
前記供給管の内面が、ポリ塩化ビニルと芳香族複素環ポリイミドとの混合物を含む高分子材料の層で被覆されている、
請求項１に記載の遠心分離装置。
【請求項７】
前記供給管の内面は凹凸内面を有する、
請求項１に記載の遠心分離装置。
【請求項８】
内部に前記遠心分離タンクが配置される外側シェルと、パイプを通じて前記外側シェルと連通する容器と、を更に備える、
請求項１に記載の遠心分離装置。
【請求項９】
前記高分子材料の層の厚さは２〜３マイクロメートルであり、微小硬さが１０００〜１２００ｇｆである、
請求項１に記載の遠心分離装置。
【請求項１０】
前記遠心分離板は、平坦プレートまたは曲面プレートである、
請求項１に記載の遠心分離装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願の相互参照＞
本願は、２０１４年６月５日出願の米国仮特許出願６２／００８，５００の優先権を主張し、その内容全体を参照によって援用する。
【０００２】
本願は、遠心分離装置に関する。特に、藻類・水混合物(algae and aqueous mixture)から藻類バイオマスを分離する、台所ごみおよび／または微小藻類（microalgae）から油を抽出する遠心分離装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
化石燃料の減少および温室効果は、過去数十年、人類を不安にさせている。この喫緊の課題を解決するために、科学者達は環境に優しい再生燃料および新しいエネルギー源を探し続けている。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
藻類を原料とする燃料は、コストが高くエネルギー効率が低いので、第三〜第四クラスの再生燃料として分類されている。現実には、水媒体と藻類バイオマスを分離する際に、一般に約２５ＭＪ／ｋｇもの大きなエネルギーが必要とされることがこの理由である。したがって、低コストで高効率の新しい分離装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一の態様では、長手方向軸を有する供給管と、長手方向にかつ供給管の周囲に径方向に延びるとともに長手方向軸の回りに回転可能である複数の遠心分離板と、遠心分離タンクと、を備える遠心分離装置を提供する。遠心分離板は、高分子（ポリマー）材料の一以上の層で被覆（コーティング）されている粗面を有することができる。遠心分離板を平坦または曲面状とできる。遠心分離タンクを、供給管と同軸状にかつ遠心分離板の周囲に配置することができる。マイクロのフィルタおよび／またはナノフィルタをタンクの側壁に配置することができる。
【０００６】
一の形態では、高分子材料は、ポリ塩化ビニルと芳香族複素環ポリイミド（aromatic heterocyclic polyimides）との混合物を含むことができる。ポリ塩化ビニルと芳香族複素環ポリイミドとの比は１：９とできる。高分子材料の層の厚さを２〜３マイクロメートルとでき、微小硬さを１０００〜１２００ｇｆとできる。
【０００７】
一の形態では、フィルタを１ミクロンのステンレス鋼製マイクロフィルタとできる。他の形態では、フィルタを、１０オングストロームの細孔径を有するポリエチレンテレフタレート製のナノフィルタとできる。
【０００８】
遠心分離装置はさらに、供給管の入口に装着される一以上の乱流形成器（タービュレーター）と、遠心分離される混合物を、貯留パイプを通じて乱流形成器に供給するための貯留部と、を備えることができる。
【０００９】
一の形態では、供給管の内面を、ポリ塩化ビニルと芳香族複素環ポリイミドとの混合物を含む高分子材料の層で被覆することができる。供給管の内面はまた凹凸内面を有することができる。
【００１０】
遠心分離装置は、内部に遠心分離タンクが配置される外側シェルと、パイプを通じて外側シェルと連通する容器と、を更に備えることができる。
【００１１】
他の態様では、藻類・水混合物から藻類バイオマスを分離する方法を提供する。本方法は、
（ａ）長手方向軸を有する供給管と、
長手方向にかつ供給管の周囲に径方向に延びるとともに長手方向軸の回りに回転可能である複数の遠心分離板であって、高分子材料の一以上の層で被覆されている粗面を有している遠心分離板と、
供給管と同軸状にかつ遠心分離板の周囲に配置される遠心分離タンクと、を備えており、マイクロフィルタおよびナノフィルタからなる群から選択されるフィルタがタンクの側壁に配置されている、
を備える遠心分離装置を設置する工程と、
（ｂ）供給管の入口を通して遠心分離装置へ藻類・水混合物を供給する工程と、
（ｃ）タンクに混合物が充填された後、２５００〜４０００ＲＰＭの速度で遠心分離板を回転させる工程であって、これにより、高分子材料の付着性と遠心力とにより遠心分離板上にバイオマスの形成が開始され、水媒体（aqueous medium）がフィルタを通って放散され、バイオマスがフィルタの内面に捉える工程と、
を含む。
【００１２】
遠心分離板を、物理蒸着技術により、まずポリ塩化ビニルの層で被覆し、次にポリ塩化ビニルと芳香族複素環ポリイミドとの混合物を有する高分子材料の層で被覆することができる。
【００１３】
一の形態では、遠心分離板を被覆する工程は、
（ａ）遠心分離板を、量、材料および表面状況に関して検査する工程と、
（ｂ）環境に有害な添加物を用いることなく、アルカリ浴において多段階超音波洗浄により、遠心分離板のステンレス鋼表面を洗浄する工程と、
（ｃ）遠心分離板を真空脱気オーブン(degassing vacuum oven)に配置して残留物を除去し、そして付着力を確保するためにマイクロブラスト加工(micro blasting)により多孔性表面層を除去する工程と、
（ｄ）被覆（コーティング）システムに遠心分離板を装填（ローディング）する工程と、
（ｅ）物理蒸着技術により、遠心分離板を高分子材料の一以上の層で被覆する工程であって、各被覆工程が、１０〜６ｍｂａｒに処理チャンバを減圧するステップと、システム点検ステップと、温度制御ステップと、イオンエッチングステップと、ポリマーコーティングステップと、冷却ステップと、を含んでいる工程と、
を含むことができる。
【００１４】
さらなる態様では、台所ごみおよび／または微小藻類から油を抽出する方法を提供する。本考案は、
（ａ）長手方向軸を有する供給管であって、供給管の内面が高分子材料の一以上の層で被覆されている凹凸面を有する供給管と、
長手方向にかつ前記供給管の周囲に径方向に延びるとともに長手方向軸の回りに回転可能である複数の遠心分離板であって、高分子材料の一以上の層で被覆されている粗面を有している遠心分離板と、
供給管と同軸状にかつ遠心分離板の周囲に配置される遠心分離タンクであって、マイクロフィルタおよびナノフィルタからなる群から選択されるフィルタがタンクの側壁に配置されている遠心分離タンクと、
供給管の入口に装着される一以上の乱流形成器と、
を備える遠心分離装置を設置する工程と、
（ｂ）台所ごみおよび／または微小藻類を乱流形成器に通過させて、層流を乱流に変える工程と、
（ｃ）台所ごみおよび／または微小藻類を供給管に通過させて、供給管のポリマーコーティングされた凹凸内面からせん断力(shear force)によって油を抽出する工程と、
（ｄ）タンクが台所ごみおよび／または微小藻類で充填された後、遠心分離板を回転させる工程であって、これにより、遠心分離板上に油の形成が開始され、有機・水混合物(organic and aqueous mixture)がフィルタを通って放散される工程と、
を含むことができる。
【００１５】
遠心分離板および供給管の内面を、物理蒸着技術により、まずポリ塩化ビニルの層で被覆し、次にポリ塩化ビニルと芳香族複素環ポリイミドとの混合物を有する材料の層で被覆することができる。
【００１６】
方法は、台所ごみが乱流形成器を通過する前に、嵩高い台所ごみを篩に掛け、加圧装置によって粉砕することにより、台所ごみを前処理する工程を含むことができる。
【００１７】
一の形態では、遠心分離板を被覆する工程は、
（ａ）遠心分離板を、量、材料および表面状況に関して検査する工程と、
（ｂ）環境に有害な添加物を用いることなく、アルカリ浴において多段階超音波洗浄により、遠心分離板のステンレス鋼表面を洗浄する工程と、
（ｃ）遠心分離板を真空脱気オーブンに配置して残留物を除去し、そして付着力を確保するためにマイクロブラスト加工により多孔性表面層を除去する工程と、
（ｄ）被覆システムに遠心分離板を装填する工程と、
（ｅ）物理蒸着技術により、遠心分離板を高分子材料の一以上の層で被覆する工程であって、各被覆工程が、１０〜６ｍｂａｒに処理チャンバを減圧するステップと、システム点検ステップと、温度制御ステップと、イオンエッチングステップと、ポリマーコーティングステップと、冷却ステップと、を含んでいる工程と、
を含むことができる。
【００１８】
いくつかの実施形態を参照して遠心分離装置を例示し説明するが、当業者は本明細書を読み、理解することによって均等物および変形物を当然思いつくであろう。本願の遠心分離装置は、そのような均等物や変形物をすべて含むものであって、実用新案登録請求の範囲によってのみ規定される。
【００１９】
具体例としての遠心分離装置の実施の態様を、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１ａ】本願の一実施形態に係る、藻類・水混合物からの藻類バイオマスを分離する平坦な遠心分離板を有する遠心分離装置の斜視図である。
【図１ｂ】本願の一実施形態に係る、藻類・水混合物からの藻類バイオマスを分離する曲面状の遠心分離板を有する遠心分離装置の斜視図である。
【図２ａ】本願の一実施形態に係る、台所ごみおよび／または微小藻類から油を抽出する平坦な遠心分離板を有する遠心分離装置の斜視図である。
【図２ｂ】本願の一実施形態に係る、台所ごみおよび／または微小藻類から油を抽出する曲面状の遠心分離板を有する遠心分離装置の斜視図である。
【図３】各高分子層の被覆の厚さを示す拡大写真である。
【図４】本願の一実施形態に係る、ステンレス鋼製遠心分離板の被覆を例示する図である。
【図５】ステンレス鋼製遠心分離板上の高分子被膜（ポリマーコーティング）の拡大写真（１０００倍および１２００倍）を示す。
【図６】ステンレス鋼製遠心分離板のポリマーコーティングの付着面上の微小藻類の捕捉を示す拡大写真である。
【図７】遠心分離によって生成された圧力（ベクトルで表した圧力）が水・藻類バイオマス混合物の粒子を１ミクロンのステンレス鋼製フィルタに押圧する状態を例示している図である。
【図８】遠心分離によって生成された圧力（ベクトルで表した圧力）が水・藻類バイオマス混合物における粒子をナノフィルタに押圧する状態を例示している図である。
【図９ａ】本願の一実施形態に係る、二つの乱流形成器と、直接的に流れるように設計された粗面を有する供給管と、の斜視図である。
【図９ｂ】本願の他の実施形態に係る、二つの乱流形成器と、直接的に流れるように設計された粗面を有する供給管と、の斜視図である。
【図１０】本願の一実施形態に係る、二つの乱流形成器と、方向を変えながら流れるよう設計された粗面を有する供給管と、の斜視図である。
【図１１ａ】従来技術の、平坦な遠心分離板と、フィルタを備えていない遠心分離タンクと、を備える遠心分離装置の斜視図である。
【図１１ｂ】従来技術の、曲面状の遠心分離板と、フィルタを備えていない遠心分離タンクと、を備える遠心分離装置の斜視図である。
【図１２ａ】本願の一実施形態に係る、平坦な遠心分離板と、１ミクロンのステンレス鋼製フィルタと、を備える遠心分離装置の斜視図である。
【図１２ｂ】本願の一実施形態に係る、曲面状の遠心分離板と、１ミクロンのステンレス鋼製フィルタと、を備える遠心分離装置の斜視図である。
【図１３ａ】従来技術の、平坦な遠心分離板にポリイミド被覆がない遠心分離装置の斜視図である。
【図１３ｂ】従来技術の、曲面状の遠心分離板にポリイミド被覆がない遠心分離装置の斜視図である。
【図１４ａ】本考案の一実施形態に係る、平坦な遠心分離板にポリイミド被覆を有する遠心分離装置の斜視図である。
【図１４ｂ】本考案の一実施形態に係る、曲面状の遠心分離板にポリイミド被覆を有する遠心分離装置の斜視図である。
【図１５ａ】従来技術の、平坦な遠心分離板と、フィルタを備えていない遠心分離タンクと、排水パイプと、を備える遠心分離装置の斜視図である。
【図１５ｂ】従来技術の、曲面状の遠心分離板と、フィルタを備えていない遠心分離タンクと、排水パイプと、を備える遠心分離装置の斜視図である。
【図１６ａ】本願の一実施形態に係る、平坦な遠心分離板と、１ミクロンのステンレス鋼製フィルタと、を備え、排水パイプを備えていない遠心分離装置の斜視図である。
【図１６ｂ】本願の一実施形態に係る、曲面状の遠心分離板と、１ミクロンのステンレス鋼製フィルタと、を備え、排水パイプを備えていない遠心分離装置の斜視図である。
【図１７】供給管の底部に反射板を有する、従来技術の遠心分離装置を示す図である。
【図１８】本願の一実施形態に係る、供給管に沿った乱流を示す遠心分離装置を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００２１】
次に、遠心分離装置の好ましい一実施形態を詳細に説明する。また、以下の説明に、その実施例を示す。遠心分離装置の例示的な実施形態を詳細に説明するが、遠心分離装置の理解に特に重要でない特徴は明瞭性のために示していないことは当業者には明らかであろう。
【００２２】
また、遠心分離装置は、後述する詳細な実施形態に限定されず、本考案の精神あるいは保護の範囲を逸脱することなく種々の変形および変更を当業者によってなしうることは、理解されよう。例えば、種々の例示的な実施形態の要素および／または特徴を、本開示および添付の実用新案登録請求の範囲内で、互いに組み合わせること、および／または、互いと置き換えることもできる。
【００２３】
本開示、図面および添付の実用新案登録請求の範囲から当業者にとって明らかとなる改良や変形は、本考案の精神あるいは添付の実用新案登録請求の範囲、の範囲内である。
【００２４】
なお、明細書および実用新案登録請求の範囲を通じて、一つの要素が他の要素に「連結される」あるいは「接続される」場合、要素は他の要素に必ずしも固定する、留める、あるいは取り付けることを意味しない。それよりむしろ、語「連結される」あるいは「接続される」は、ある要素が他の要素に直接的もしくは間接的に接続される、または他の要素との機械的もしくは電気的な伝達（コミュニケーション）状態にあること、を意味する。
【００２５】
図１ａおよび図１ｂは、本願の一実施形態に係る、藻類・水混合物からの藻類バイオマスを分離する、平坦な／曲面状の遠心分離板を有する遠心分離装置の斜視図である。
【００２６】
遠心分離装置は、入口１２および出口１４を有するとともに長手方向軸Ｘを有する供給管１０を含むことができる。
【００２７】
複数の遠心分離板１６，１８は、長手方向にかつ供給管１０の周囲に径方向に延び、長手方向軸Ｘの回りに回転可能である。例示の実施形態では、十枚の遠心分離板１６，１８を備えているが、遠心分離板１６，１８の数を１０より多くすることも少なくすることもできる。遠心分離板を、図１ａに示すように平坦とすることも、図１ｂに示すように曲面状とすることもできる。遠心分離板を他の実施可能な形状とすることもできることは、当業者には理解されよう。
【００２８】
遠心分離板１６，１８は、粗面を有するができ、遠心分離の際に藻類バイオマスをその上に捉えるよう構成される高分子材料の一以上の層で被覆（コーティング）することもできる。高分子材料は、ポリ塩化ビニルと芳香族複素環ポリイミドとの混合物を含むことができる。高分子材料の層の厚さを２〜３マイクロメートルとでき、微小硬さを１０００〜１２００ｇｆとできる。もちろん、遠心分離の際に藻類バイオマスを捕捉可能な他の適当な高分子材料で、遠心分離板１６，１８を被覆してもよいことは当業者には理解されよう。
【００２９】
遠心分離装置は、側壁２２と底壁２４とを有する遠心分離タンク２０を更に備えることもできる。タンク２０は円筒形状とでき、または他の適切な形状とすることもできる。タンク２０を、供給管１０と同軸状にかつ遠心分離板１６，１８の周囲に配置することができる。供給管１０の入口１２をタンク２０の上端に配置することができる。供給管１０の出口１４をタンク２０の底壁２４の上方に配置することができる。タンク２０の側壁２２には、一つ以上のフィルタ３０を配置することができる。該フィルタを通って、水媒体を放散可能である。フィルタ３０を、１ミクロンのステンレス鋼製マイクロフィルタ、または１０オングストロームの細孔径を有するポリエチレンテレフタレート製のナノフィルタとできる。ナノフィルタは、マイクロフィルタよりも濾過特性が優れている（容量測定において）が、必要なエネルギー消費が高くなる場合がある。
【００３０】
例示の実施形態では、タンク２０の側壁２２には複数の長円形状のフィルタ３０が配置されている。最良の結果を得るためにタンク２０の側壁２２全体の周囲にフィルタ３０を形成できること、フィルタ３０を長方形、正方形、円形等の他の適切な形状とできることは理解されよう。
【００３１】
＜遠心分離装置の動作＞
藻類・水混合物を供給管１０の入口１２を通して遠心分離装置へと供給することができる。混合物が遠心分離タンクに充填された後、遠心分離板１６，１８は２５００〜４０００ＲＰＭの最大速度で回転を開始する。ポリマーの付着性と遠心力とにより、ポリマーで被覆された遠心分離板１６，１８の表面へのバイオマスの形成が開始される。水媒体はマイクロフィルタまたはナノフィルタ３０を通って放散され、バイオマスが遠心分離タンク２０の内側のフィルタ３０の表面上に残留する。遠心分離後、微小藻類ペースト（バイオマス）を採取できる。遠心分離の回転速度および時間に応じて、ほとんどの水媒体をマイクロフィルタまたはナノフィルタ３０を通じて放散することができる。
【００３２】
マイクロフィルタまたはナノフィルタと、遠心力と、ポリマーコーティングの付着特性を用いて、水媒体から藻類バイオマスを分離するこの方法により、分離エネルギーを通常の２５ＭＪ／ｋｇから１．９ＭＪ／ｋｇ未満に低減することができる。したがって、この技術を大規模に適用した場合、藻類を原料とする燃料は、第一クラス再生燃料となる可能性が十分にある。
【００３３】
図２ａおよび図２ｂは、本願の実施形態に係る、台所ごみおよび／または微小藻類から油を抽出する、平坦な／曲面状の遠心分離板を有する遠心分離装置の斜視図である。
【００３４】
先の実施の形態と同様に、遠心分離装置は、入口１２および出口１４を有するとともに長手方向軸Ｘを有する供給管１０を含むことができる。
【００３５】
複数の遠心分離板１６，１８は、長手方向にかつ供給管１０の周囲に径方向に延び、長手方向軸Ｘの回りに回転可能である。例示の実施形態では、十枚の遠心分離板１６，１８を備えているが、遠心分離板１６，１８の数を１０より多くすることも少なくすることもできる。遠心分離板を、図１ａに示すように平坦とすることも、図１ｂに示すように曲面状とすることもできる。遠心分離板を他の実施可能な形状とすることもできることは、当業者には理解されよう。
【００３６】
遠心分離板１６，１８は、粗面を有することができ、遠心分離の際に有機物質をその上に捉えるよう構成される高分子材料の一以上の層で被覆することもできる。高分子材料は、ポリ塩化ビニルと芳香族複素環ポリイミドとの混合物を含むことができる。高分子材料の層の厚さを２〜３マイクロメートルとでき、微小硬さを１０００〜１２００ｇｆとできる。もちろん、遠心分離の際に有機物質を捕捉可能な他の適当な高分子材料で、遠心分離板１６，１８を被覆してもよいことは当業者には理解されよう。
【００３７】
遠心分離装置は、側壁２２と底壁２４とを有する遠心分離タンク２０を更に備えることもできる。タンク２０は円筒形状とでき、または他の適切な形状とすることもできる。タンク２０を、供給管１０と同軸状にかつ遠心分離板１６，１８の周囲に配置することができる。供給管１０の入口１２をタンク２０の上端に配置することができる。供給管１０の出口１４をタンク２０の底壁２４の上方に配置することができる。タンク２０の側壁２２には、一つ以上のフィルタ３０を配置することができる。該フィルタを通って、水・有機物質混合物(aqueous and organic mixture)を放散可能である。フィルタ３０を、１ミクロンのステンレス鋼製マイクロフィルタ、または１０オングストロームの細孔径を有するポリエチレンテレフタレート製のナノフィルタとできる。
【００３８】
例示の実施形態では、タンク２０の側壁２２には複数の長円形状のフィルタ３０が配置されている。最良の結果を得るためにタンク２０の側壁２２全体の周囲にフィルタ３０を形成できること、フィルタ３０を長方形、正方形、円形等の他の適切な形状とできることは理解されよう。
【００３９】
遠心分離装置は、層流を強めるために供給管１０の入口１２において装着される一連の複数の乱流形成器５０を更に備えことができる。例示の実施形態に係る二つの乱流形成器５０が備えられているが、乱流形成器の数を二つより多くすることも少なくすることもできる。
【００４０】
遠心分離装置は、貯留パイプ６２を通じて乱流形成器５０に台所ごみを供給する貯留部６０を更に備えることができる。
【００４１】
供給管１０の内面を、高分子材料の一以上の層で被覆することができる。例えば、供給管１０の内面を、ポリ塩化ビニルを含む、または、ポリ塩化ビニルと芳香族複素環ポリイミドとの混合物を含む、高分子材料の層で被覆することができる。供給管１０の内面は凹凸内面を備えることができる。凹凸内面を、複数の突起４０（図９および図１０）によって形成することができる。
【００４２】
遠心分離装置は、内部に遠心分離タンク２０が配置される外側シェル７０を更に備えることができる。外側シェル７０およびタンク２０は、フィルタ３０を通って放散される油および水を回収するための回収部７２を形成することができる。
【００４３】
遠心分離装置は、排水パイプ８２を通じて回収部７２からの油および水を収容する容器８０を更に備えることができる。
【００４４】
＜遠心分離装置の動作＞
遠心分離される台所ごみおよび／または微小藻類を貯留部６０に貯留することができる。台所ごみおよび／または微小藻類は、一連の乱流形成器５０を通って供給管１０内へと流入できる。台所ごみおよび／または微小藻類の層流を、一連の乱流形成器５０によって乱流へと強めることができる。高分子で被覆された供給管１０の凹凸内面からのせん断応力によって、媒体における有機物質が油として抽出されることになる。台所ごみおよび／または微小藻類が遠心分離タンク２０に充填された後、遠心分離板１６，１８は比較的低い回転力で回転する。ポリマーコーティングの付着性と遠心力とにより、遠心分離板１６，１８の表面への有機物質の形成が開始され、より小さい油へと溶解する。水・有機混合物は、フィルタ３０を通じて放散され、容器８０に収集される。混合物の安定後、有機物質（油）を採取することができる。
【００４５】
嵩高いごみを篩に掛け、粉砕することにより、台所ごみを前処理することもできる。台所ごみの流動性を高めるために、貯留部６０および一連の乱流形成器５０に入る前に、加圧装置に台所ごみを通過させることもできる。微小藻類媒体を、貯留部６０へ直接供給することもできる。
【００４６】
＜遠心分離板の被覆特性＞
ポリマー混合物被覆による付着性を確保すると同時にその面の鋭さ(sharpness)および粗さ(roughness)を保持するために、超薄膜被覆技術が必要となる。物理蒸着法（ＰＶＤ）の方法を適用することにより、ポリマーの単層をほんの千分の数ミリメートルの厚さであるが鋼のように頑丈にできる。ステンレス鋼表面上の複数のポリマー層は、長期的な化学的・物理的接触による研磨摩耗（磨損）に対して耐性がある。図３に示すように、被膜の理想的な厚さは、各ポリマー層に対して約２〜３マイクロメートルであり、微小硬度が１０００〜１２００ｇｆである。
【００４７】
図４に示すように、遠心分離板の被覆工程には、以下の工程を含む。
・検査工程：量、材料および表面状況に関して被覆すべき部分を検査する。
・洗浄工程：洗浄は、被膜接着の重要なステップである。前記部分のステンレス鋼表面を、環境に有害な添加物を用いることなく、アルカリ浴において多段階超音波洗浄により洗浄する。
・前処理工程：前記部分を真空脱気オーブンに配置して残留物を除去し、そして付着力を確保するためにマイクロブラスト加工により多孔性表面層を除去する。
・装入工程：確実に、基板ホルダが被覆システムへ装入される。再現可能な精度で配置を定義する。
・被覆工程：付着性と耐久性とを保証するために、ＰＶＤ技術によって異なる高分子材料の二層で前記部分をコーティングできる。各被覆工程では次の手順が実行される。処理チャンバの１０〜６ｍｂａｒへの減圧ステップ、システム点検ステップ、要求される温度への温度制御ステップ、清浄面のイオンエッチングステップ、所望のポリマーでコーティングするステップ、冷却ステップ。
・コーティング順序：ステンレス鋼表面上の下塗りとして機能するポリ塩化ビニル、次いで１：９の比のポリ塩化ビニル／芳香族複素環ポリイミド。
【００４８】
＜ポリマー混合物付着特性＞
図５は、ステンレス鋼遠心分離板１６，１８のポリマーコーティングの拡大写真を示す。１：９のポリ塩化ビニル／芳香族複素環ポリイミド混合物により、遠心分離の際に藻類バイオマスを捉えるための最良の付着性コーティング面とすることができる。ポリマーの付着特性により、遠心分離を実現するのに必要とされるＲＰＭが低くなり、したがって、一般的な脱水方法と比較して消費されるエネルギーを大きく低減できる。
【００４９】
図６に示すように、藻類株は炭化水素を作るので、微小藻類（ボツリオコッカス・ブラウニー(Botryococcus Braunii)等）をポリマーコーティングの付着面上に捕えることができる。
【００５０】
＜マイクロ／ナノ・フィルトレーション（濾過）＞
図７および図８に示すように、遠心分離によって生じる圧力（ベクトルで表す）により、水・藻類バイオマス混合物の粒子を、１ミクロンのステンレス鋼製マイクロフィルタ３０’（図７）または１０オングストロームの細孔径を有するポリエチレンテレフタレート製のナノフィルタ３０”（図８）へと押圧する。小さい水分子３８だけがマイクロフィルタ３０’またはナノフィルタ３０”の細孔を通過できる。ボツリオコッカス・ブラウニー等の微小藻類３６は、マイクロフィルタ３０’またはナノフィルタ３０”の内面に捕捉されることになる。ワンステップ脱水の目的を達成できる。
【００５１】
＜乱流形成器とポリマーコーティング＞
乱流形成器５０とポリマーコーティングの付着特性との組み合わせから、再循環（リサイクル）の考え方に新しい方向性が得られる。一連の乱流形成器５０は、層流を乱流に変えることができ、非常に強力な渦が形成される。このような渦により、供給管１０を通過する媒体を非常に高い角速度で通過させ、非常に強い力を生じさせる。この力は、遠心分離板１６，１８の付着性粗面に対して台所ごみおよび／または微小藻類を押圧する。その結果、有機物質が細断されることになる。供給管１０の内部の障害物の新しい設計により、より優れた破断を得ることができる。図９ａおよび図９ｂは、流れが通過する最短経路を示している。図１０における矢印は、流れが供給管１０を通過するときの、方向を変えながら流れるジグザグ状の経路を示している。この方向を変えながら流れる経路により、さらなる衝突が起こり、最終的によい結果が得られる。方向を変えながら流れるジグザグ状の経路を、供給管１０の内面に形成された突起４０によって形成することができる。
【００５２】
図１１ａおよび図１１ｂにおける従来技術を参照して、フィルタが内蔵されていない遠心分離タンクを示す。バイオマスを採取する前には、さらなる排水過程が必要である。
【００５３】
図１２ａおよび図１２ｂに示すように、遠心分離の際に本願の遠心分離装置のマイクロフィルタ３０’またはナノフィルタ３０”から水媒体を排水または放散することができる。バイオマスを、単一のステップで採取することができる。
【００５４】
図１３ａおよび図１３ｂにおける従来技術を参照すると、遠心分離板にポリイミドコーティングがないので、バイオマスをその上に捕捉することができず、したがって、遠心分離を達成するにはより速い回転数が必要となり、その結果、消費されるエネルギーが大きくなる。
【００５５】
図１４ａおよび図１４ｂに示すように、本願の遠心分離装置の遠心分離板１６，１８のポリマーコーティングにより、遠心分離の際のバイオマスの付着性が高まる。回転数を低くできるので、消費されるエネルギーをより小さくできる。
【００５６】
フィルタがない図１５ａおよび図１５ｂにおける従来技術を参照すると、遠心分離後に排水が必要となり、このため、多くの場合バイオマス損失が大きくなりやすい。
【００５７】
図１６ａおよび図１６ｂに示すように、遠心分離の際に本願の遠心分離装置の１ミクロンのステンレス鋼製フィルタ３０’から水媒体が放散される。手動排水を回避することができ、また、バイオマスの採取量を最適化することができる。
【００５８】
図１７における従来技術を参照すると、いくつかの従来の遠心分離装置は、乱流形成器の代わりに、供給管の底部に反射板を有する。反射板との物理的接触が小さい層流は、供給媒体における対象から有機物質を抽出できる場合も、抽出できない場合もある。
【００５９】
図１８に示すように、本願の遠心分離装置の乱流形成器５０は、台所ごみおよび／または微小藻類の粒子が供給管１０の付着性粗内面に衝突するのに十分な運動エネルギーを確保することができるよう、乱流を生成することができ、したがって有機物質の溶解の効率を向上することができる。
【００６０】
遠心分離装置をいくつかの好ましい実施形態を特に参照して示し説明したが、添付の実用新案登録請求の範囲から逸脱することなく種々の変形および変更を行うことができることを付言しておく。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
0003200373.tif 000009
【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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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】
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