(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心周りに回転する筒と、
前記筒を内蔵し当該筒を囲む内壁面を有する蒸留室と、
原液を前記蒸留室外から当該蒸留室内へ導入して前記内壁面上部に供給する原液供給手段と、
前記原液供給手段により供給され、前記筒の外周面と対向する内壁面部分を流下する原液を加熱する第一の加熱手段と、
前記内壁面部分を流下し当該内壁面部分を通過した原液を前記蒸留室外に導出する原液導出手段と、
前記筒の中空部を蒸気が通過しないように前記中空部を塞ぐ気体遮断部材と、
前記蒸留室内から蒸気を導出して凝縮する凝縮手段と、
を備えた水蒸気蒸留装置であって、
前記内壁面部分を通過し前記原液導出手段に至る原液を一時的に溜める原液溜部と、
前記原液溜部に溜められた原液を加熱する第二の加熱手段と、
を備え、
前記原液溜部は、前記内壁面から内側に張り出した環状の容器底板と前記容器底板の内縁に立設した容器側板とを有し、当該容器側板に対向する内壁部分と当該容器側板と当該容器底板とで形成される環状の凹部に、原液を一時的に溜める原液溜容器であることを特徴とする水蒸気蒸留装置。
【請求項２】
前記第二の加熱手段が、前記原液溜部に溜められた原液の温度が前記内壁面部分を流下する原液の温度よりも高温となるように、当該原液溜部に溜められた原液を加熱する請求項１に記載の水蒸気蒸留装置。
【請求項３】
前記内壁面部分の下方に水蒸気を放出することで前記蒸留室外から当該蒸留室内へ水蒸気を供給する水蒸気供給手段を備えた請求項１又は２に記載の水蒸気蒸留装置。
【請求項４】
前記水蒸気供給手段が、前記原液溜部に溜められた原液内に水蒸気を放出する請求項３に記載の水蒸気蒸留装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水蒸気蒸留装置に関し、例えば、天然物由来の素材を原料として調製した原液から精油を得るための水蒸気蒸留装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
精油は、天然物から得られる揮発性の油である。天然物から精油を得るために、水蒸気蒸留が行われてきた。一方で、精油を含む原液を薄膜状にして加熱し、当該原液から精油を蒸発させる、薄膜蒸発といわれる方法がある。薄膜蒸発と水蒸気蒸留を組み合わせて行なうと、効率よく原液から精油を得ることができる。
【０００３】
薄膜蒸発と水蒸気蒸留を組み合わせて行う装置として、特許文献１に記載された装置が知られている。当該装置は、軸心周りに回転する筒と、筒を内蔵し筒を囲む内壁面を有する蒸留室と、原液を蒸留室外から蒸留室内へ導入して内壁面上部に供給する原液供給手段と、原液供給手段により供給され、筒の外周面と対向する内壁面部分を流下する原液を加熱する加熱手段と、筒の回転に伴い内壁面部分を周方向に相対移動して内壁面部分を流下する原液を内壁面部分に塗り広げて薄膜状にするワイパーと、内壁面部分を流下し内壁面部分を通過した原液を蒸留室外に導出する原液導出手段と、内壁面部分の下方に水蒸気を放出することで蒸留室外から蒸留室内へ水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、筒の中空部を蒸気が通過しないように筒の上側開口部を塞ぐ気体遮断部材と、蒸留室内から蒸気を導出して凝縮する凝縮手段と、を備える。
【０００４】
特許文献１に記載の装置によれば、原液供給手段により、原液が蒸留室外から蒸留室内へ導入されて、内壁面上部に供給されると、内壁面上部に供給された原液は、内壁面部分を流下する。内壁面部分を流下する原液は、ワイパーにより薄膜状にされて、加熱手段により加熱される。薄膜状の原液が加熱されると、その液面から精油が蒸発する。
【０００５】
また、水蒸気供給手段により、水蒸気が、内壁面部分の下方に放出されることで、蒸留室外から蒸留室内に供給される。内壁面部分の下方に放出された水蒸気は、その浮力により蒸留室内を上昇するが、気体遮断部材により筒内を通過することなく、筒の外周面と内壁面部分の間隙を上昇することとなる。
【０００６】
これにより、間隙を上昇する水蒸気と、内壁面部分を流下する薄膜状の原液とが、向流接触をする。向流接触により、原液の液面から精油が蒸発しやすくなり、間隙を上昇する水蒸気と精油の混合蒸気が生じる。さらに、水蒸気蒸留の観点から、混合蒸気に含まれる水蒸気と精油の蒸気圧の和が、蒸留室の内圧に等しくなると、当該混合蒸気と向流接触をする原液が沸騰して、当該原液から精油が更に気化しやすくなると考えられる。間隙を上向きに通過した後の混合蒸気は、凝縮手段により凝縮されて留出液になる。留出液には液体状の精油が含まれているため、精油を得ることができる。
【０００７】
一方、内壁面部分を流下して内壁面部分を下向きに通過した後の原液は、原液導出手段により、蒸留室外に導出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭５８‐１８６８０１
【特許文献２】特開昭６１‐２７４７０５
【特許文献３】特許第２６９０９８３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、内壁面部分を通過した原液には、内壁面部分の流下中に気化しきれなかった精油が少なからず残されている。この原液がそのまま導出されてしまうため、特許文献１に記載の装置では、原液からの精油の回収効率が低いものとなっている。
【００１０】
そこで、本発明は、特許文献１に記載の装置よりも、原液から精油を効率よく得ることができる水蒸気蒸留装置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】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明に係る水蒸気蒸留装置は、軸心周りに回転する筒と、前記筒を内蔵し当該筒を囲む内壁面を有する蒸留室と、原液を前記蒸留室外から当該蒸留室内へ導入して前記内壁面上部に供給する原液供給手段と、前記原液供給手段により供給され、前記筒の外周面と対向する内壁面部分を流下する原液を加熱する第一の加熱手段と、前記内壁面部分を流下し当該内壁面部分を通過した原液を前記蒸留室外に導出する原液導出手段と、前記筒の中空部を蒸気が通過しないように前記中空部を塞ぐ気体遮断部材と、前記蒸留室内から蒸気を導出して凝縮する凝縮手段と、を備えた水蒸気蒸留装置であって、前記内壁面部分を通過し前記原液導出手段に至る原液を一時的に溜める原液溜部と、前記原液溜部に溜められた原液を加熱する第二の加熱手段と、を備えるように構成されている。
【００１２】
また、前記第二の加熱手段は、前記原液溜部に溜められた原液の温度が前記内壁面部分を流下する原液の温度よりも高温となるように、当該原液溜部に溜められた原液を加熱するように構成されている。
【００１３】
さらに、前記原液溜部は、前記内壁面から内側に張り出した環状の容器底板と、前記容器底板の内縁に立設した容器側板と、を有し、当該容器側板に対向する内壁部分と、当該容器側板と、当該容器底板と、で形成される環状の凹部に、前記内壁面部分を通過し前記原液導出手段に至る原液を一時的に溜める原液溜容器であるように構成されている。
【００１４】
また、さらに、前記内壁面部分の下方に水蒸気を放出することで前記蒸留室外から該蒸留室内へ水蒸気を供給する水蒸気供給手段を備えるように構成されている。
【００１５】
この場合に、前記水蒸気供給手段は、前記原液溜部に溜められた原液内に水蒸気を放出するように構成されている。
【発明の効果】
【００１６】
上記の構成からなる本発明に係る水蒸気蒸留装置によれば、筒の外周面と内壁面部分の間隙を上昇する蒸気と、内壁面部分を流下する薄膜状の原液とが、向流接触をする。このため、内壁面部分を流下する原液から精油が蒸発して、向流接触をする蒸気で、水蒸気と精油の蒸気圧の和が高まる。これにより、水蒸気蒸留の観点から、内壁面部分を流下する原液が沸騰しやすくなり、当該原液から精油が効率よく気化すると考えられる。
【００１７】
さらに、本発明に係る水蒸気蒸留装置によれば、蒸留室の内壁面部分を通過し原液導出手段に至る原液が、一時的に原液溜部に溜められる。溜められた原液は、第二の加熱手段により加熱され、当該原液から精油が気化する。よって、本発明に係る水蒸気蒸留装置では、特許文献１の装置によればそのまま導出されてしまうこととなる原液から、精油を得ることができる。
【００１８】
また、本発明に係る水蒸気蒸留装置によれば、第二の加熱手段により加熱された原液から、水蒸気と精油の混合蒸気が生じる。混合蒸気は、間隙を上昇して、内壁面部分を流下する薄膜状の原液と向流接触をする。つまり、向流接触をする蒸気は、内壁面部分の下端部で初めて向流接触をするときに、既に混合蒸気となっており、予め水蒸気と精油の蒸気圧の和が高められた状態にある。このため、水蒸気蒸留の観点から、内壁面部分の下端部を流下する原液をも含めて、内壁面部分を流下する原液の全体が低温で沸騰しやすくなると考えられる。これによっても、本発明に係る水蒸気蒸留装置では、特許文献１に記載の装置よりも、内壁面部分を流下する原液から、精油が効率よく気化すると考えられる。
【００１９】
したがって、本発明によれば、特許文献１に記載の装置よりも、原液から精油を効率よく得ることができる水蒸気蒸留装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態１に係る水蒸気蒸留装置の断面図
【図２】実施形態１に係る水蒸気蒸留装置の蒸留室の断面図
【図３】実施形態１に係る水蒸気蒸留装置の原液溜容器の断面図
【図４】実施形態２に係る水蒸気蒸留装置の断面図
【図５】実施形態２に係る水蒸気蒸留装置の蒸留室の底部の断面図
【図６】実施形態３に係る水蒸気蒸留装置の断面図
【図７】比較例１に係る水蒸気蒸留装置の断面図
【図８】比較例１に係る水蒸気蒸留装置の蒸留室の断面図
【図９】比較例２に係る水蒸気蒸留装置の断面図
【図１０】比較例２に係る水蒸気蒸留装置の蒸留室の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［実施形態１］
図１に示す水蒸気蒸留装置１で用いる原液は、水と混じり合わない揮発性成分を含む懸濁液、乳濁液又はコロイド溶液である。水と混じり合わない揮発性成分としては、例えば、精油が挙げられる。このため、水蒸気蒸留装置１では、例えば、精油を含む原料に加水して当該原料を破砕等して調製した原料懸濁液を、原液として用いることができる。
【００２２】
原液から精油を得る場合に、当該原液の原料は、生物が産生する物質、及び、当該物質を加工して得られた食糧、食品等の天然物由来の素材のうちで精油を含むものである。天然物由来の素材のうちで精油を含むものとしては、従来から精油の原料とされてきた農作物等の植物体や、天然香料基原物質リスト（平成２２年１０月２０日  消食表第３７７号  消費者庁次長通知「食品衛生法に基づく添加物の表示等について」別添２）に例示された素材のうちで精油を含むものが挙げられる。その他にも、有用な精油を含む天然物由来の素材は、原液の原料となり得る。原液の原料が含水率の高い素材である場合、例えば、原料が果汁である場合には、原料に加水をしたり原料を破砕したりしなくとも、そのまま原液として扱うことができる。
【００２３】
以下、図１により、水蒸気蒸留装置１の構成を説明する。蒸留室２は、密閉された器体であり、筒５を内蔵する。また、蒸留室２の器体は、筒状の側壁３と、側壁３の上面開口部を塞ぐ天井部１１と、側壁３の下面開口部を塞ぐ底部８から構成される。
【００２４】
蒸留室２の側壁３は、外壁面１０と、内壁面４を有する。内壁面４は、内壁面部分２２と、内壁面上部２１と、内壁面下端部２６を含む。内壁面部分２２は、内壁面４のうちで、筒５を囲み筒５の外周面６と対向する部分である。内壁面上部２１は、内壁面４のうちで、内壁面部分２２より上の部分と、内壁面部分２２の上端部を合わせた部分である。内壁面下端部２６は、内壁面４のうちで、内壁面部分２２より下の部分である。
【００２５】
蒸留室２の天井部１１の中央では、回転軸１５が天井部１１を貫通する。貫通箇所には、軸封部材としてメカニカルシール１４が設けられる。
【００２６】
蒸留室２の底部８は、内底面９と外底面１２を有し、原液導出管５７と連結する。底部８は、原液が内底面９上を流れて原液導出管５７の開口５８に至るように、傾斜している。底部８の中央には、回転軸１５の軸受部７５が設けられる。軸受部７５には、軸封部材としてメカニカルシール７６が設けられる。
【００２７】
筒５は、縦型であり、上部気体遮断部材１９及び下部気体遮断部材２０を介して回転軸１５に取り付けられている。回転軸１５は、その下端部で軸受部７５に支えられ、その上端部が天井部１１を貫通することで蒸留室２に固定されており、その上端部は蒸留室２外でモーター１３と連結している。モーター１３が駆動すると、回転軸１５が回転するため、筒５が軸心周りに回転する。図２は、図１のＡ−Ａ線で切断した、蒸留室２の断面図である。図２に示すように、筒５の外周面６と内壁面部分２２の間隙６３は、環状断面の筒状の空間となる。
【００２８】
図１に示すように、上部気体遮断部材１９は、筒５の上面開口部を塞ぐ、上向きの円錐面状の部材である。原液導入管１７は、蒸留室２の天井部１１を貫通する配管であり、蒸留室２外の部分に逆流防止のバルブ９８が設けられる。原液導入管１７の開口１８は、蒸留室２内で上部気体遮断部材１９の付近に設けられ、その直下が上部気体遮断部材１９上になるように配される。原液導入管１７と上部気体遮断部材１９を組み合わせた構成は、原液を蒸留室２外から蒸留室２内へ導入して内壁面上部２１に供給する、原液供給手段１０１として機能する。
【００２９】
図１及び図２に示すように、ワイパー８０は、筒５の外周面６に複数個が設けられ、筒５の回転時に筒５の重心がぶれないように、重量配分に偏りがないように設けられる。また、個々のワイパー８０は、筒５の外周面６の上縁から下縁にかけて、概ね筒５の軸方向に向けて並べて設けられる。ワイパー８０は、内壁面部分２２に触れるブレード８１と、ブレード８１を支えワイパー８０を筒５の外周面６に固定するブレード支持部８２を含む。この構成により、ワイパー８０のブレード８１が、筒５の回転に伴い内壁面部分２２を周方向に相対移動する。
【００３０】
ワイパー８０のブレード８１は、例えば、フッ素樹脂からなる可撓性部材であり、内壁面部分２２に触れると撓む。ブレード８１は、ブレード支持部８２から取り外し交換することができる。ブレード支持部８２は、ブレード８１を支える金具又は弾性部材である。
【００３１】
ブレード支持部８２は、ブレード８１が内壁面部分２２を周方向に相対移動すると、内壁面部分２２を流下する原液がかき上げられるような配置で設けられる。このような配置で設けるために、ブレード支持部８２が、筒５の外周面６のうちで下側、上側、及び、その中間に固定される位置の関係が重要となる。具体的には、外周面６の中間に固定されるブレード支持部８２の位置に対して、外周面６の下側に固定されるブレード支持部８２は、筒５が回転で進む向きの側に少しずらした位置に固定される。また、外周面６の中間に固定されるブレード支持部８２の位置に対して、外周面６の上側に固定されるブレード支持部８２は、筒５が回転で進む向きとは逆側に少しずらした位置に固定される。
【００３２】
図１に示すように、原液導出管５７は、その一の端部が蒸留室２の底部８を貫通して内底面９上に開口５８を有し、その蒸留室２外の部分に逆流防止のバルブ６０と送液ポンプ５９が設けられた配管である。この構成により、原液導出管５７は、内壁面部分２２を流下し内壁面部分２２を通過した原液を蒸留室２外に導出する、原液導出手段１０８として機能する。
【００３３】
図３は、図１のＢ−Ｂ線で切断した、原液溜容器７の断面図である。図１及び図３に示すように、原液溜容器７は、内壁面下端部２６から内側に張り出した環状の容器底板２５と、容器底板２５の内縁に立設した容器側板２４とを有する。原液溜容器７は、容器側板２４に対向する内壁部分２３と、容器側板２４と、容器底板２５とで形成される環状の凹部を有する形状である。この構成により、原液溜容器７は、原液を溜めることができる。
【００３４】
図１に示すように、原液溜容器７には、原液還流管７７が連結している。通常は、原液還流管７７に設けられたバルブ（７８，９７）が閉じられているため、原液溜容器７に溜められた原液２０１は、原液還流管７７内に流れない。この場合に、原液溜容器７に原液が流入し続けると、溜められた原液２０１が、原液溜容器７から溢れ出る。よって、原液溜容器７は、内壁面部分２２を通過し原液導出手段１０８に至る原液を一時的に溜める、原液溜部１０７として機能する。
【００３５】
原液溜容器７の内容積（原液溜容器７に溜められた原液２０１の体積）は、容器底板２５の内のりの底面積と、容器側板２４の内のりの高さにより定まる。原液溜容器７の内容積は、溜められた原液２０１に残された精油や水が効率よく気化するように、原液や原液の原料に応じて適宜設計される。
【００３６】
加熱ジャケット９９は、蒸留室２の外壁面１０及び外底面１２を囲み密接し、その内部を加熱媒体が上昇するように構成されている。また、加熱ジャケット９９は、ジャケット下端部８３と、ジャケット中間部８４と、ジャケット上端部８５を含む。ジャケット下端部８３は、加熱ジャケット９９のうちで、外底面１２を囲み密接する部分である。ジャケット中間部８４は、加熱ジャケット９９のうちで、外壁面１０を囲み密接する部分であり、その内部には外壁面１０に沿って不図示の螺旋状の仕切りが設けられる。ジャケット上端部８５は、加熱ジャケット９９において、蒸留室２を側方から見て内壁面部分２２と重なる領域部分より上の部分である。
【００３７】
蒸気ボイラー９４は、水を加熱して、加熱媒体としての水蒸気を生じさせる。加熱媒体導入管９５は、加熱媒体としての水蒸気を、蒸気ボイラー９４からジャケット下端部８３内へ送る配管である。加熱媒体導出管９６は、ジャケット下端部８３内からジャケット上端部８５内へ上昇した後の加熱媒体を、加熱ジャケット９９外に導出する配管である。
【００３８】
蒸気ボイラー９２は、水を加熱して、キャリヤガスとしての水蒸気を生じさせる。図１及び図３に示すように、水蒸気導入管７２は、その一の端部が蒸留室２外で蒸気ボイラー９２と連結し、その中間部が蒸留室２の底部８を貫通し、他の端部が蒸留室２内で連結部７３を介して水蒸気放出部７４と連結する配管である。さらに、水蒸気導入管７２は、蒸留室２外にある部分に逆流防止のバルブ９３が設けられ、原液溜容器７の内側に設けられた連結部７３に至る配管である。
【００３９】
水蒸気放出部７４は、連結部７３を介して水蒸気導入管７２の他の端部と連結し、原液溜容器７に溜められた原液２０１内に配された環状の配管である。また、水蒸気放出部７４には、溜められた原液２０１内の全体に水蒸気を放出することができるように、配管に水蒸気を放出するための不図示の開口が多数設けられる。上述の蒸気ボイラー９２、水蒸気導入管７２、連結部７３及び水蒸気放出部７４を組み合わせた構成は、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１内に水蒸気を放出することで、蒸留室２外から蒸留室２内へ水蒸気を供給する、水蒸気供給手段１１７として機能する。
【００４０】
図１に示すように、下部気体遮断部材２０は、筒５の下面開口部を塞ぐ、下向きの円錐面状の部材である。上部気体遮断部材１９と下部気体遮断部材２０の各々が、筒５の中空部５０を蒸気が通過しないように中空部５０を塞ぐ、気体遮断部材１０９として機能する。
【００４１】
蒸気導出管２９は、蒸留室２内の蒸気を、蒸留室２の天井部１１に設けられた開口２８から導出する配管である。凝縮器２７は、蒸留室２外に導出された蒸気が流入する凝縮管３３と、凝縮管３３内に流入した蒸気を冷却して凝縮させる第一の冷却ジャケット３０と、凝縮して生じた留出液を冷却する第二の冷却ジャケット３１を含む。不図示の冷却水循環装置により、第一の冷却ジャケット３０と第二の冷却ジャケット３１に設けられた冷却水導入口（３４，３５）から冷却水導出口（３６，３７）へ冷水が流れることで、前述の冷却作用が発揮される。留出液流下管３８は、凝縮管３３内で生じた留出液を、凝縮器２７外へ導出する配管である。蒸気導出管２９、凝縮器２７、及び、留出液流下管３８等を組み合わせた構成は、蒸留室２内から蒸気を導出して凝縮する、凝縮手段１０５として機能する。
【００４２】
貯留槽４０は、その天井部で留出液流下管３８と連結し、その内部に留出液を溜める水槽である。貯留槽４０は、その側壁の上部、その側壁の下部、及び、その底部に、貯留槽４０に溜められた留出液２０２等を装置外へ導出する留出液導出管（４２，４４，４６）が設けられる。留出液導出管（４２，４４，４６）には、逆流防止のバルブ（４３，４５，４７）が設けられ、必要に応じて送液ポンプ４８も設けられる。
【００４３】
吸気管５５は、真空ポンプ５４と貯留槽４０の天井部を連結し、その中間部に逆流防止のバルブ５６が設けられた配管である。真空ポンプ５４と吸気管５５を組み合わせた構成は、蒸留室２内を減圧する、減圧手段１１５として機能する。
【００４４】
原液予備加熱管６６は、その一の端部に原液を投入する開口６４が設けられ、その中間部に送液ポンプ６７が設けられ、他の端部で原液導入管１７の蒸留室２外の部分と連結する配管である。加熱媒体冷却管６８は、その一の端部で加熱媒体導出管９６と連結し、他の端部に加熱媒体を排出する開口６９が設けられた配管である。原液冷却管７０は、その一の端部で原液導出管５７の蒸留室２外の部分と連結し、他の端部に原液を排出する開口７１が設けられた配管である。熱交換器６５は、原液予備加熱管６６の中間部と、加熱媒体冷却管６８の中間部と、原液冷却管７０の中間部とが、各々密接して並ぶように束ねる部材である。
【００４５】
原液予備加熱管６６、加熱媒体冷却管６８、原液冷却管７０、及び、熱交換器６５を組み合わせた構成は、蒸留室２内に導入前の原液と蒸留室２外に導出後の原液とを熱交換させ、蒸留室２内の導入前の原液と加熱ジャケット９９外に導出後の加熱媒体とを熱交換させる、熱回収手段１１１として機能する。
【００４６】
原液還流管７７は、原液溜容器７に溜められた原液２０１を抜き取り、抜き取られた原液を原液供給管１７内へ送る配管である。また、原液還流管７７には、逆流防止のバルブ（７８，９７）と、送液ポンプ７９が設けられる。よって、バルブ（７８，９７）が開かれた場合に、原液還流管７７と原液供給手段１０１を組み合わせた構成は、原液溜容器７に溜められた原液２０１を抜き取り、抜き取られた原液を原液供給手段１０１により内壁面上部２１に再供給する、原液還流手段１１３として機能する。
【００４７】
以下、原液から精油を得るために、水蒸気蒸留装置１を用いて水蒸気蒸留を行なうと、原液、加熱媒体、水蒸気や精油の蒸気、留出液がどのように流れるか、図１を参照しながら説明する。
【００４８】
原液は、その調製後に開口６４に投入されると、熱回収手段１１１の原液予備加熱管６６内を流下して、熱交換器６５内を通過する。熱交換器６５内を通過する際に、原液予備加熱管６６内を流下する原液は、加熱媒体冷却管６８内を上向きに流れて装置外に排出される前の加熱媒体、及び、原液冷却管７０内を上向きに流れて装置外に排出される前の原液と、熱交換をして、予備的に加熱される。
【００４９】
熱交換器６５内を通過した原液は、ポンプ６７により原液供給手段１０１の原液導入管１７内に送液される。原液導入管１７内に送液された原液は、開口１８から上部気体遮断部材１９上へ滴下することで、蒸留室２外から蒸留室２内へ導入される。上部気体遮断部材１９上に滴下した原液は、上部気体遮断部材１９が上向きの円錐面状であり筒５と共に回転するため、筒５の回転軸１５の周囲を周方向に移動しながら上部気体遮断部材１９上を流下する。上部気体遮断部材１９上を流下した原液は、筒５の上縁から遠心力により飛散して、内壁面上部２１の周方向に沿って供給される。
【００５０】
内壁面上部２１に供給された原液は、内壁面部分２２を流下する。内壁面部分２２を流下する原液は、筒５の回転により生じる風圧で内壁面部分２２に押し付けられて薄膜状となり、更にワイパー８０により内壁面部分２２に塗り広げられて、より薄く均一な薄膜状となる。あるいは、内壁面部分２２を流下する原液は、ワイパー８０にかきあげられる。このため、内壁面部分２２を流下する原液は、薄膜状となり、内壁面部分２２を流下してはワイパー８０にかきあげられることを繰り返す。
【００５１】
流下してはかきあげられることを繰り返す間に、内壁面部分２２を流下する原液は、加熱ジャケット９９内を上昇する加熱媒体と熱交換をするため、加熱されて昇温する。昇温により、内壁面部分２２を流下する原液は、その液面から水や精油が蒸発する。この際に、液面には水蒸気圧の高い蒸気が接するため、精油の方が水よりも効率よく液面から蒸発すると考えられる。したがって、内壁面部分２２を流下する原液は、流下中に、当該原液に含まれる精油の量が徐々に少なくなる。
【００５２】
内壁面部分２２を流下して内壁面部分２２を通過した原液は、内壁面下端部２６を流下し、内壁面下端部２６に設けられた原液溜容器７内に流入する。原液溜容器７の形状と配置により、内壁面部分２２を通過した全ての原液が、原液溜容器７内に流入する。原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１は、加熱ジャケット９９内を上昇する水蒸気と熱交換をするため、加熱されて昇温する。これにより、溜められた原液２０１に残された水と精油が、気化する。よって、溜められた原液２０１から、水蒸気と精油の混合蒸気が生じる。また、溜められた原液２０１に残された水と精油の量が減少する。
【００５３】
原液溜部１０７（原液溜容器７）には、内壁面部分２２を通過した原液が、次々と流入する。このため、原液還流管７７のバルブ（７８，９７）が閉じられている場合に、溜められた原液２０１は、その体積が原液溜部１０７（原液溜容器７）の内容積を超えたときに、超過した分量が原液溜部１０７（原液溜容器７）から溢れ出る。このため、内壁面部分２２を通過した原液は、原液溜部１０７（原液溜容器７）に一時的に溜められた後に、原液導出手段１０８に至ることとなる。また、溜められた原液２０１に残された水と精油が気化した後であるため、残された精油の量が更に大幅に減少した原液が、順次、原液導出手段１０８に至ることとなる。
【００５４】
原液溜容器７から溢れ出た原液は、内底面９上を流れて原液導出手段１０８に至る過程で、ジャケット下端部８３内に導入直後の加熱媒体と熱交換をして加熱されるため、当該原液に残された水が気化する。この際に、原液に精油が残されていれば、当該精油も気化する。内底面９上を流れて原液導出手段１０８の開口５８に至った原液は、開口５８から原液導出管５７内へ流下して蒸留室２外に導出される。
【００５５】
蒸留室２外に導出後の原液は、ポンプ５９により原液導出管５７内から熱回収手段１１１の原液冷却管７０内へ送液されて、熱交換器６５内を上向きに送液される過程で、原液予備加熱管６６内を流下する原液と熱交換をして冷却される。冷却後の原液は、原液冷却管７０の開口７１から排出される。
【００５６】
蒸気ボイラー９４で水を加熱すると、加熱媒体としての水蒸気が生じる。生じた水蒸気は、加熱媒体導入管９５を介して、ジャケット下端部８３内に導入される。ジャケット下端部８３内に導入された水蒸気は、内底面９上を流れる原液と熱交換をして冷却される。このため、ジャケット下端部８３内で、水蒸気の一部分が凝縮して、熱水の微小な水滴となる。これにより生じた、水蒸気と熱水の混合流体も、加熱媒体として作用する。ジャケット下端部８３内の混合流体は、内底面９上を流れる原液と熱交換をして冷却されつつ、混合流体に含まれる水蒸気の浮力によりジャケット下端部８３内を上昇して、ジャケット中間部８４内に達する。
【００５７】
ジャケット中間部８４内に達した直後の混合流体は、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１と熱交換をして、当該原液を加熱する。よって、加熱ジャケット９９において、蒸留室２を側方から見て原液溜部１０７（原液溜容器７）と重なる領域部分は、専ら原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１を加熱する、第二の加熱手段１０４として機能する。また、溜められた原液２０１との熱交換により、ジャケット中間部８４内に達した直後の混合流体が冷却されて、混合流体に含まれる水蒸気の占める割合が減り、熱水の占める割合が増す。さらに、混合流体は、ジャケット中間部８４内に設けられた不図示の仕切りに沿って、外壁面１０の周りを螺旋状に上昇する。
【００５８】
外壁面１０の周りを螺旋状に上昇する混合流体は、上昇の過程で、内壁面下端部２６を流下する原液、内壁面部分２２を流下する原液、内壁面上部２１に供給された直後の原液の順で熱交換をする。よって、加熱ジャケット９９において、蒸留室２を側方から見て内壁面部分２２と重なる領域部分は、専ら内壁面部分２２を流下する原液を加熱する第一の加熱手段１０３として機能する。また、蒸留室２の周りを螺旋状に上昇する混合流体は、熱交換をする度に冷却されるため、その温度は上昇するほど低温になり、混合流体に含まれる水蒸気の占める割合が減り、熱水の占める割合が増す。
【００５９】
内壁面上部２１に供給された直後の原液との熱交換を済ませた混合流体は、ジャケット上端部８５内に達する。ジャケット上端部８５内に達した混合流体は、その大半を熱水が占めるようになっており、加熱媒体導出管９６により加熱ジャケット９９外に導出される。
【００６０】
上述のように、加熱媒体としての水蒸気や混合流体は、熱交換により冷却されながら加熱ジャケット９９内を上昇するため、蒸留室２内の原液は、流下するほど更に高温の加熱媒体により加熱されることとなる。より具体的には、内底面９上を流れる原液と、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１が、最も高温の加熱媒体により加熱される。次いで、内壁面下端部２６を流下する原液、内壁面部分２２を流下する原液、内壁面上部２１に供給された直後の原液の順に、加熱媒体の温度が低温となる。よって、第二の加熱手段１０４により、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１の温度が内壁面部分２２を流下する原液の温度よりも高温となるように、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１が加熱される。
【００６１】
加熱ジャケット９９外に導出された混合流体は、加熱媒体導出管９６内を経て、熱回収手段１１１の加熱媒体冷却管６８内を流れる。加熱媒体冷却管６８内の混合流体は、熱交換器６５内を上向きに流れる際に、原液予備加熱管６６内を流下する原液と熱交換をする。熱交換器６５内での熱交換により、加熱媒体としての混合流体が冷却されて、混合流体に含まれる水蒸気のほぼ全てが凝縮する。このため、混合流体は、熱水又は温水となる。熱水又は温水は、加熱媒体冷却管６８の開口６９から排出される。
【００６２】
水蒸気供給手段１１７の蒸気ボイラー９２で水を加熱すると、キャリヤガスとしての水蒸気が生じる。生じた水蒸気は、水蒸気導入管７２を通って、図１及び図３に示す水蒸気放出部７４内へ流れる。水蒸気放出部７４内の水蒸気は、水蒸気放出部７４の配管に設けられた複数の開口から、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１内の全体へ放出される。このため、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１内の全体で、水蒸気の気泡が噴出する。よって、水蒸気供給手段１１７により、水蒸気が供給される。蒸留室２内に供給後の水蒸気は、精油の蒸気を運ぶキャリヤガスとして作用することとなる。
【００６３】
水蒸気等が蒸留室２内でどのように流れ、作用をするかを説明する前提として、一旦、薄膜蒸発や水蒸気蒸留について説明する。薄膜蒸発や水蒸気蒸留を行なうと、原液を１００℃より高温に加熱しなくとも、原液から精油を得ることができる。精油は、その標準沸点が１００℃を超えるものが多く、また、１００℃より高温で加熱すると熱変性するおそれがあるため、薄膜蒸発や水蒸気蒸留は、熱変性させることなく精油を得るうえで適した方法である。
【００６４】
薄膜蒸発は、薄膜状にした原液を加熱して、その液面から精油を蒸発させる方法である。薄膜蒸発を行なうと、液面の面積が増すため、液面からの単位時間あたりの精油の蒸発量を増やすことができる。しかし、原液に含まれる精油の量が少なくなった場合には、液面に露出する精油の量も少なくなるため、液面からの単位時間あたりの精油の蒸発量は減少すると考えられる。
【００６５】
水蒸気蒸留は、沸点の高い物質の沸点を下げて蒸留する方法であり、目的物質が水と溶け合わないときに適用される。精油は、水と溶け合わないため、水蒸気蒸留の目的物質とすることができる。原液では水と精油が混合されており、水と精油は、各々が単独で存在するときと同じ蒸気圧を示す。このため、水蒸気と精油の蒸気圧の和が蒸留室の内圧と等しくなる温度で、原液が沸騰する。したがって、例えば、内圧が１気圧である場合には、蒸留室２内の原液は、必ず１００℃よりも低温で沸騰する。
【００６６】
水蒸気蒸留の観点では、原液が沸騰するか否かは、水蒸気と精油の蒸気圧の和に依存しており、原液に含まれる精油の量と無関係である。つまり、原液に含まれる精油の量が少ない場合でも、水蒸気と精油の蒸気圧の和が内圧に等しい混合蒸気が当該原液に接すると、当該原液が低温で沸騰して精油が効率よく気化すると考えられる。また、原液が沸騰すると、原液に含まれる水と精油が、液面を含めた原液の全体から気化する。このため、薄膜蒸発のみを行なう場合よりも、水蒸気蒸留により原液を沸騰させつつ薄膜蒸発を行なう場合の方が、原液から精油が効率よく気化すると考えられる。
【００６７】
蒸留室内の水蒸気圧は、蒸留室内にキャリヤガスとして水蒸気を供給等すると、容易に飽和水蒸気圧まで高まる。一方、原液に含まれる精油の量は少なく、原液から生じた精油の蒸気はキャリヤガスとしての水蒸気に押し流されるため、蒸留室内の精油の蒸気圧は高まりにくいと考えられる。水蒸気蒸留の観点から、原液をなるべく低温で沸騰させるには、蒸留室内で、水蒸気圧を飽和水蒸気圧まで高めるだけでなく、精油の蒸気圧も積極的に高める機会を設けて、水蒸気と精油の蒸気圧の和を高めることが重要であると考えられる。
【００６８】
以下、図１により、蒸留室２内で、水蒸気等が、どのように流れ、作用するかを説明する。水蒸気供給手段１１７により、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１内で水蒸気の気泡が噴出すると、当該気泡の表面は気液接触面として作用する。このため、気泡が噴出すると、溜められた原液２０１と気泡内の水蒸気との気液接触面積が拡張された状態となる。水蒸気は、溜められた原液２０１と気液接触面で熱交換をするため、当該原液は効率よく加熱される。さらに、噴出直後の水蒸気は、精油の蒸気を含まないため、溜められた原液２０１に残された精油は、気泡の表面で蒸発しやすい。これにより、気泡内で精油の蒸気量が増えるため、水蒸気と精油の蒸気圧の和が高い混合蒸気が気泡内に生じる。よって、水蒸気蒸留の観点から、溜められた原液２０１が低温で沸騰しやすくなり、当該原液に残された水と精油が、効率よく気化すると考えられる。
【００６９】
気泡内で生じた混合蒸気は、その浮力により、溜められた原液２０１内から当該原液よりも上方へ上昇する。混合蒸気は、気体遮断部材１０９により筒５の中空部５０が塞がれているため、中空部５０を上向きに通過することができず、筒５の外周面６と内壁面部分２２の間隙６３に誘導される。よって、混合蒸気が中空部５０を通って蒸留室２内を上昇する事態は、避けられる。
【００７０】
混合蒸気は、気体遮断部材１０９の下部気体遮断部材２０の下面に沿って上昇し、間隙６３を上昇するように誘導される。間隙６３に誘導される直前の混合蒸気は、溜められた原液２０１の気泡内で生じた混合蒸気や、当該原液の本来の液面から蒸発して生じた混合蒸気や、内底面９上を流れる原液から気化して生じた水蒸気等が、合流した状態となる。これにより、水蒸気と精油の蒸気量が増すため、間隙６３を上昇する混合蒸気は、間隙６３に誘導前に予め水蒸気と精油の蒸気圧の和が高められた状態となっている。
【００７１】
間隙６３を上昇する混合蒸気は、筒５の回転により生じた風圧により流速を増した状態で、内壁面部分２２を流下する薄膜状の原液と向流接触をする。このため、内壁面部分２２を流下する原液の液面から蒸発して生じた水蒸気と精油の混合蒸気が、液面から上向きに押し流される。これにより、液面で水蒸気と精油の蒸気圧が低下する。さらに、間隙６３を上昇する混合蒸気と、内壁面部分２２を流下する薄膜状の原液とが、液面で熱交換をして、当該原液が加熱される。よって、内壁面部分２２を流下する薄膜状の原液は、加熱ジャケット９９内を上昇する加熱媒体と、間隙６３を上昇する混合蒸気の両方と熱交換をして加熱されることとなる。したがって、液面で、原液から水と精油が続けて蒸発しやすくなる。
【００７２】
また、間隙６３を上昇する混合蒸気は、予め水蒸気と精油の蒸気圧の和を高められている。このため、内壁面部分２２の下端部を流下する原液は、混合蒸気と向流接触をすると、水蒸気蒸留の観点から、低温で沸騰しやすくなると考えられる。これにより、内壁面部分２２の下端部を流下する原液から、効率よく水蒸気と精油の混合蒸気が生じ、生じた混合蒸気は間隙６３を上昇する混合蒸気に合流する。このように、間隙６３を上昇する混合蒸気は、上昇するほど精油の蒸気圧が高まるため、上昇するほど水蒸気と精油の蒸気圧の和が高まると考えられる。
【００７３】
よって、水蒸気蒸留の観点から、内壁面部分２２を流下する原液は、内壁面部分２２の上端部から下端部にかけての全体で、低温で沸騰しやすくなると考えられる。さらに、内壁面部分２２の上端部に近い範囲を流下する原液ほど、水蒸気と精油の蒸気圧の和が高い混合蒸気と接し得るため、より低温で沸騰し得ると考えられる。内壁面部分２２の上端部を流下する原液が沸騰すると、当該上端部を上昇する混合蒸気に含まれる精油が、凝縮しにくくなる。このため、間隙６３を上向きに通過した後の混合蒸気は、精油の蒸気量が多い状態に維持される。
【００７４】
間隙６３を上向きに通過した後の混合蒸気は、蒸留室２内から凝縮手段１０５の開口２８と蒸気導出管２９を介して凝縮管３３内へ導出される。凝縮管３３内へ導出された混合蒸気は、第一の冷却ジャケット３０内を流れる冷却水と熱交換をして冷却され、凝縮して留出液となる。留出液は、凝縮管３３内を流下する際に、第二の冷却ジャケット３１内を流れる冷却水と熱交換をして、更に冷却される。更に冷却された留出液は、凝縮管３３内から留出液流下管３８を介して分離回収手段１１９の貯留槽４０内へ流下し、当該貯留槽４０内に溜められる。
【００７５】
貯留槽４０に溜められた留出液２０２は、その大部分が芳香蒸留水２０４である。芳香蒸留水２０４は、水蒸気蒸留により原液から精油を得る際に得られる、副産物の水溶液である。溜められた留出液２０２に含まれる液体状の精油２０３は、水と混じりあわないため、その比重が水より軽い場合には、芳香蒸留水２０４の上層に浮遊して芳香蒸留水２０４と分離する。例外的に、クローブオイル等の比重が水より重い精油は、芳香蒸留水２０４の下層に沈んで芳香蒸留水２０４と分離する。
【００７６】
貯留槽４０に溜められた留出液２０２は、バルブ（４３，４５，４７）のうちの１箇所又は複数箇所を開くと、留出液導出管（４２，４４，４６）を介して、装置外に導出される。これにより、溜められた留出液２０２を回収することができる。また、溜められた留出液２０２に含まれる液体状の精油２０３や芳香蒸留水２０４の水位によっては、例えば、貯留槽４０の側壁の上部に設けられた留出液導出管４２からは液体状の精油２０３のみが回収され、貯留槽４０の底部に設けられた留出液導出管４６からは芳香蒸留水２０４のみを回収することができる場合がある。このため、貯留槽４０と留出液導出管（４２，４４，４６）等を組み合わせた構成は、貯留槽４０に溜められた留出液２０２から液体状の精油２０３を分離して回収する、分離回収手段１１９として機能する。
【００７７】
なお、原液還流手段１１３のバルブ（７８，９７）が開かれている場合に、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１は、原液還流管７７内に抜き取られる。抜き取られた原液は、ポンプ７９により原液還流管７７内から原液導入管１７内へ送液されて、原液供給手段１０１により内壁面上部２１に再供給される。
【００７８】
また、減圧手段１１５のバルブ５６を開き真空ポンプ５４を稼働させると、蒸留室２内の気体が吸気されるため、蒸留室２内が減圧される。減圧下で蒸留をすれば、蒸留室２の内圧の低下に応じて、更に原液の沸点が降下するため、原液から水と精油が更に気化しやすくなる。さらに、吸気により、蒸留室２内の蒸気が、蒸留室２内から凝縮管３３内へ導出されやすくなる。
【００７９】
以下、一旦、特許文献１に記載の装置の問題点を指摘したうえで、水蒸気蒸留装置１の効果を説明する。特許文献１に記載の装置で水蒸気蒸留を行うと、内壁面部分を流下し内壁面部分を通過した原液には、流下中に気化しきれなかった精油が少なからず残されている。この原液がそのまま導出されてしまうため、特許文献１に記載の装置では、原液からの精油の回収効率が低いものとなっている。
【００８０】
特許文献１に記載の装置では、次の理由により、原液からの精油の回収効率を高めるのは難しいと考えられる。まず、特許文献１に記載の装置では、原液が内壁面部分を流下中以外に加熱されないため、原液から精油を気化させる機会が充分でないと考えられる。また、内壁面部分の面積は限られているため、内壁面部分を流下中だけでは、原液が加熱される時間を充分に長く設けることはできないと考えられる。
【００８１】
さらに、精油は、元々、原料の植物細胞内に蓄えられている物質である。精油を得る目的で水蒸気蒸留を行なう際に、原液は、原料をグラインダーで破砕等して調製される。このため、原液には、壊されていない植物細胞等が残されている。よって、原液に含まれる精油の一部分は、原液に残された植物細胞内に蓄えられたままの状態にある。植物細胞内にある精油を気化させるには、その前提として、原液を充分に加熱して細胞壁を壊し、植物細胞内から精油を漏出させる必要がある。しかし、特許文献１に記載の装置では、原液が加熱される時間を充分に長く設けることができないため、細胞壁を壊すことができる程度に原液を充分に加熱することができない。よって、特許文献１に記載の装置では、植物細胞内に残された精油を得るのは難しいと考えられる。
【００８２】
さらに、特許文献１に記載の装置では、水蒸気供給手段により蒸留室内に供給された直後の水蒸気が、そのまま筒の外周面と内壁面部分の間隙を上昇し始める。間隙を上昇し始めた蒸気が、初めて向流接触をするのは、内壁面部分の下端部を流下する原液である。初めて向流接触をする時点で、間隙を上昇し始めた蒸気は、水蒸気圧のみは高いが、精油の蒸気をほとんど含まないため精油の蒸気圧は極めて低い。このため、水蒸気蒸留の観点から、内壁面部分の下端部を流下する原液は、低温では沸騰しにくい。
【００８３】
特許文献１に記載の装置で、間隙を上昇する蒸気は、向流接触により液面から精油が蒸発するため、水蒸気と精油の混合蒸気となり、上昇するほど徐々に精油の蒸気量が増えて精油の蒸気圧が高まると考えられる。混合蒸気が、間隙をある程度上昇して、水蒸気と精油の蒸気圧の和が蒸留室の内圧と等しくなった所で、水蒸気蒸留の観点から、当該混合蒸気に接する原液が沸騰すると考えられる。よって、原液が低温で沸騰しやすくなるのは、内壁面部分の上端部や中間部を流下中に限られると考えられる。
【００８４】
さらに、特許文献１に記載の装置では、内壁面部分の下端部を流下する原液は、内壁面部分を流下中に精油が気化したため、当該原液に含まれる精油の量が少なくなっている。このため、内壁面部分の下端部を流下する原液では、その液面からの精油が蒸発する効率は高くないと考えられる。したがって、特許文献１に記載の装置では、内壁面部分を流下する原液から精油が充分に気化していないと考えられる。
【００８５】
上述の諸問題に対して、特許文献１に記載の装置で、蒸留室外から蒸留室内に供給する水蒸気量を大幅に増やす対策が考えられる。しかし、かかる対策をとった場合には、蒸気ボイラーにより水を加熱してキャリヤガスとしての水蒸気を生じさせる燃料コストが、大幅に高くなる。このため、かかる対策は、採算の面から実用的ではない。
【００８６】
また、上述の諸問題に対して、特許文献１に記載の装置で、同じ原液を繰り返し蒸留する対策が考えられる。しかし、かかる対策をとった場合には、蒸留を繰り返すために水蒸気の供給量を増やす必要があり、水蒸気を生じさせる燃料コストが大幅に高くなる。また、蒸留を繰り返す回数が増すほど、原液に含まれる精油の量が少なくなるため、精油の回収効率が低くなる。さらに、同じ原液を繰り返し蒸留している間は、新たな原液の投入が制限されるため、装置に大量の原液を連続的に投入して蒸留するのが難しくなる。このため、かかる対策も実用的ではない。
【００８７】
また、上述の諸問題に対して、特許文献１に記載の装置で、蒸留室の側壁と筒の高さを延ばして、内壁面部分の面積を拡張する対策が考えられる。しかし、特許文献１に記載の装置は、原液に含まれる精油の量が少なくなると、精油の回収効率が低くなる。このため、精油の回収効率が明らかに更に高くなるように内壁面部分の面積を拡張しようとすると、側壁と筒を極端に大型化する必要がある。側壁を極端に大型化すると、装置の取り扱いが難しくなる。また、筒を大型化すると、筒の回転に要するエネルギーコストが大幅に増す。このため、かかる対策も、採算の面から実用的ではない。
【００８８】
上述の諸問題の解決手段として、水蒸気蒸留装置１では、内壁面部分２２を流下して内壁面部分２２を通過した原液を、原液溜部１０７に一時的に溜めて、溜められた原液２０１を第二の加熱手段１０４により加熱する。これにより、水蒸気蒸留装置１では、特許文献１に記載の装置でそのまま導出されてしまう原液から、更に精油が気化する。また、水蒸気蒸留装置１では、特許文献１に記載の装置と比べて、原液が加熱される時間の長さが大幅に増しているため、細胞壁を壊すことができるように原液を充分に加熱することができると考えられる。これにより、植物細胞内に蓄えられていた精油が、気化すると考えられる。
【００８９】
さらに、水蒸気蒸留装置１によれば、第二の加熱手段１０４により加熱された原液から、水蒸気と精油の混合蒸気が生じる。混合蒸気は、間隙６３を上昇して、内壁面部分２２を流下する薄膜状の原液と向流接触をする。つまり、向流接触をする蒸気は、初めて向流接触をするときに、既に混合蒸気となっており、予め水蒸気と精油の蒸気圧の和が高められた状態にある。このため、水蒸気蒸留の観点から、内壁面部分２２の下端部を流下する原液をも含めて、内壁面部分２２を流下する原液の全体が、低温で沸騰しやすくなると考えられる。よって、水蒸気蒸留装置１では、特許文献１に記載の装置と比べて、内壁面部分２２を流下する原液から、精油が効率よく気化すると考えられる。
【００９０】
さらに、水蒸気蒸留装置１では、原液の含水率が高い場合には、溜められた原液２０１から大量の水蒸気が生じる。この場合には、水蒸気供給手段１１７により蒸留室２外から蒸留室２内へ水蒸気を供給しなくとも、溜められた原液２０１から生じた水蒸気がキャリヤガスとして作用するため、水蒸気蒸留を行なうことができる。また、溜められた原液２０１は、内壁面部分２２を流下中に加熱された後の原液である。このため、溜められた原液２０１を加熱すると、加熱量が少なくても当該原液から水蒸気が生じる。よって、特許文献１に記載の装置で、蒸気ボイラーにより水を加熱して生じさせた水蒸気を蒸留室内に供給する場合と比べると、水蒸気蒸留装置１では、水蒸気を生じさせる燃料コストを抑えることができる。
【００９１】
また、特許文献１に記載の装置で、蒸留室外に導出後の原液を加熱して水蒸気を生じさせて、当該水蒸気を当該蒸留室内に供給する場合と比べると、水蒸気蒸留装置１は、溜められた原液２０１が蒸留室２内で加熱されるため、熱損失が少なく燃料コストを抑えることができると考えられる。
【００９２】
また、水蒸気蒸留装置１は、特許文献１に記載の装置と比べて、側壁３の極端な大型化を伴わないため、装置の取り扱いが難しくなる問題は生じない。さらに、水蒸気蒸留装置１は、特許文献１に記載の装置と比べて、筒５の大型化を伴わないため、筒５の回転に要するエネルギーコストが大幅に増す問題も生じない。
【００９３】
また、水蒸気蒸留装置１では、溜められた原液２０１のうちで原液溜部１０７（原液溜容器７）の内容積を超過した分量は、原液溜部１０７（原液溜容器７）から流出して、原液導出手段１０８により蒸留室２外に導出される。このため、原液溜部１０７を備えても、装置に大量の原液を連続的に投入して水蒸気蒸留を行ううえで支障はない。
【００９４】
また、水蒸気蒸留装置１では、原液溜部１０７（原液溜容器７）で原液が流入しては流出し、溜められた原液２０１が第二の加熱手段１０４により加熱されるため、溜められた原液２０１内で対流が生じる。対流が生じると、残渣が原液溜部１０７（原液溜容器７）内に堆積するのを免れることができる。これにより、精油に残渣由来のイモ臭が付くのを避けることができる。また、水や精油の気化に伴い気化熱として熱が吸収されるため、溜められた原液２０１は、焦げ付きが生じるのを免れることができる。
【００９５】
したがって、水蒸気蒸留装置１を用いて水蒸気蒸留を行なうと、特許文献１に記載の装置を用いるよりも、原液から精油を効率よく得ることができる。
【００９６】
上述の諸問題や効果とは別に、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１には、内壁面部分２２を流下する原液よりも、精油が気化しにくい問題がある。この問題は、まず、溜められた原液２０１に残された精油の量が、内壁面部分２２を流下する原液に含まれる精油の量よりも少ないため、溜められた原液２０１では精油が蒸発しにくいことによる。また、溜められた原液２０１に接する混合蒸気は、内壁面部分２２を流下する原液と向流接触をする混合蒸気と比べると、精油の蒸気量が少ないため、水蒸気と精油の蒸気圧の和が充分に高められてない場合がある。このため、水蒸気蒸留の観点から、溜められた原液２０１は、内壁面部分２２を流下する原液と比べると、低温では沸騰しにくい場合があると考えられることによる。
【００９７】
上述の問題の解決手段として、水蒸気蒸留装置１は、第二の加熱手段１０４により、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１の温度が内壁面部分２２を流下する原液の温度よりも高温となるように、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１を加熱することができる。この加熱条件により、溜められた原液２０１が沸騰したり、液面から精油が蒸発したりしやすくなる。また、溜められた原液２０１で、細胞壁が壊れる可能性が更に高まると考えられる。よって、溜められた原液２０１に残された精油が更に気化するため、精油の回収量を更に増やすことができる。
【００９８】
さらに、溜められた原液２０１の温度が内壁面部分２２を流下する原液の温度よりも高温となるように、溜められた原液２０１を加熱すると、溜められた原液２０１から生じる水蒸気と精油の混合蒸気の量が、更に増す。これにより、向流接触をする混合蒸気は、予め水蒸気と精油の蒸気圧の和を更に高められた状態になる。このため、水蒸気蒸留の観点から、内壁面部分２２を流下する原液の全体が、更に低温で沸騰しやすくなると考えられる。また、水蒸気の発生量が増すことで、水蒸気供給手段１１７による水蒸気の供給量を抑えることができるため、キャリヤガスとしての水蒸気を生じさせる燃料コストを抑えることができる。
【００９９】
上述の諸問題や効果とは別に、溜められた原液２０１が第二の加熱手段１０４により必要以上に加熱されるのを避けるべき問題がある。原液が必要以上に加熱されると、精油の香気成分が熱変性して、水蒸気蒸留により得られる精油からフレッシュ感のある香りが損なわれてしまう。また、原液が必要以上に加熱されると、原液の原料由来の成分が熱変性して、イモ臭、煮え臭等の原因となる揮発性成分を生成する。このような好ましくない揮発性成分が、水蒸気蒸留により得られる精油に混入すると、精油の品質劣化を招いてしまう。
【０１００】
溜められた原液２０１が必要以上に加熱されるのを避けるべき問題の解決手段として、水蒸気蒸留装置１では、原液溜部１０７として原液溜容器７を備える。原液溜容器７を備えると、原液が原液溜容器７に溜められる時間の長さは、装置に投入する原液の流量と原液溜容器７の内容積に応じて、一定の範囲内に収まる。このため、大量の原液を連続的に装置に投入して水蒸気蒸留を行なう際に、溜められた原液２０１が第二の加熱手段１０４により加熱される時間が、必要以上に長時間となるのを避けることができる。よって、原液溜容器７を備えると、原液が必要以上に加熱されるのを避けることで、熱変性により精油のフレッシュ感を損ない精油の品質劣化を招くのを免れることができる。
【０１０１】
また、原液溜容器７を備えると、水蒸気蒸留を行なう際に、原液が原液溜部１０７に溜められる時間の長さを調節する操作を行なわなくとも済む。このため、水蒸気蒸留装置１は、原液溜容器７を備えることで、水蒸気蒸留を行なう際の操作が複雑になることはない。よって、水蒸気蒸留装置１では、原液溜容器７を備えることで、熱変性により精油のフレッシュ感を損ない精油の品質劣化を招くのを、容易に免れることができる。
【０１０２】
さらに、水蒸気蒸留装置１では、水蒸気供給手段１１７により、原液溜部１０７に溜められた原液２０１内に水蒸気が放出される。水蒸気の気泡により、溜められた原液２０１と水蒸気との気液接触面積が拡張されるため、当該原液が効率よく加熱され、当該原液に残された精油が効率よく蒸発すると考えられる。さらに、水蒸気と精油の蒸気圧の和が高まることで、水蒸気蒸留の観点から、溜められた原液２０１が低温で沸騰しやすくなり、当該原液に残された水と精油が効率よく気化すると考えられる。
【０１０３】
さらに、溜められた原液２０１内に水蒸気が放出されると、条件によっては、溜められた原液２０１に残された精油の全量を気化させることもできる。この場合には、残された精油の全量が気化したため精油を含まなくなった原液が、順次、原液導出手段１０８に至ることとなる。
【０１０４】
さらに、溜められた原液２０１に水蒸気が放出されると、当該原液は、水蒸気の気泡により攪拌されて、温度や精油の分布が均一になりやすい。このため、溜められた原液２０１が残渣を多く含む場合でも、焦げ付きが生じにくくなる。
【０１０５】
また、水蒸気蒸留装置１では、熱回収手段１１１により、蒸留室２内に導入前の原液が予備的に加熱される。予備加熱後に内壁面部分２２の上端部を流下する原液は、第一の加熱手段１０３により加熱されると、直ちに沸騰しやすい。内壁面部分２２の上端部を流下する原液が沸騰すると、混合蒸気に含まれる精油の蒸気が凝縮して原液に移行するのは、抑えられる。このため、蒸留室２内から凝縮管３３内へ導出される混合蒸気は、精油の蒸気量が多い状態に維持される。これにより、原液からの精油の回収効率を高めることができる。
【０１０６】
また、熱回収手段１１１により、蒸留室２内に導入前の原液が、蒸留室２外に導出後の原液や、加熱ジャケット９９外に導出後の加熱媒体と、熱交換をして加熱される。これにより、原液を加熱する燃料コストを節約することができる。また熱交換手段１１１により、蒸留室２外に導出後の原液や、加熱ジャケット９９外に導出後の加熱媒体が、冷却されてから装置外に排出される。よって、排液を冷却する手間が省かれるため、排液処理が容易となる。
【０１０７】
また、原液供給手段１０１で、原液導入管１７の開口１８は上部気体遮断部材１９の付近に設けられる。これにより、開口と上部気体遮断部材１９との落差が小さいため、開口１８から滴下した原液が、上部気体遮断部材１９上で弾かれて飛沫となるのを避けることができる。これにより、原液の飛沫がそのまま貯留槽４０に溜められた留出液２０２に混入するのを防ぎ、精油の品質低下を避けることができる。
【０１０８】
また、原液供給手段１０１で、上部気体遮断部材１９は、上向きの円錐面状であり、筒５と共に回転する。このため、上部気体遮断部材１９上を流下する原液は、内壁面上部２１の周方向に沿って供給される。これにより、供給後に内壁面部分２２を流下する原液が、筒５の回転により生じる風圧で薄く均一な薄膜状となりやすくなるため、精油が液面で蒸発しやすくなる。
【０１０９】
また、ワイパー８０により、内壁面部分２２を流下する原液が、内壁面部分２２に塗り広げられる。このため、内壁面部分２２を流下する原液は、その流動性が低い場合でも、薄く均一な薄膜状となる。また、内壁面部分２２を流下する原液は、ワイパー８０により塗り広げられる度に、攪拌されて液面を更新するため、液面で局所的に精油の量が少なくなるのを防ぐことができる。これにより、精油が液面で蒸発しやすくなる。
【０１１０】
また、ワイパー８０を数多く設けると、その数が少ない場合と比べて、内壁面部分２２を流下する原液が塗り広げられる頻度が高まる。このため、筒５の回転速度が遅くても、原液が薄膜状となりやすくなる。よって、筒５の回転に要するエネルギーコストを抑えつつ、精油が液面で蒸発しやすくなる。
【０１１１】
また、ワイパー８０により、内壁面部分２２を流下する原液がかき上げられると、原液が内壁面部分２２を流下する時間が増す。よって、内壁面部分２２を流下する原液で、精油が気化しやすくなる。ワイパー８０のブレード８１が劣化した場合でも、ブレード８１を交換すれば、上述のワイパー８０の効果が維持される。
【０１１２】
また、加熱ジャケット９９は、一個のジャケットで第一の加熱手段１０３と第二の加熱手段１０４の両方の機能を備える。このため、第一の加熱手段の加熱ジャケットと第二の加熱手段の加熱ジャケットが別個に設けられた装置と比べると、水蒸気蒸留装置１は、装置構成が単純であり、操作が簡単である。
【０１１３】
また、ジャケット下端部８３内に導入直後の加熱媒体と熱交換をすることで、内底面９上を流れる原液に残された水と精油が気化する。これにより生じた水蒸気と精油の混合蒸気は、間隙６３に誘導される前に、溜められた原液２０１から生じた混合蒸気に合流する。よって、混合蒸気が向流接触をする前に、予め水蒸気と精油の蒸気圧の和を更に高めることができる。これにより、水蒸気蒸留の観点から、原液が低温で沸騰しやすくなるため、精油が更に効率よく気化する。
【０１１４】
また、内壁面部分２２を流下する原液は、例えば、第一の加熱手段１０３の約９０℃〜１００℃の加熱媒体と熱交換をして加熱され、原液溜部１０７に溜められた原液２０１は、例えば、第二の加熱手段１０４の約１２０℃の加熱媒体と熱交換をして加熱される。第二の加熱手段１０４の約１２０℃の加熱媒体としては、例えば、過熱水蒸気や、過熱水蒸気と熱水との混合流体が挙げられる。このように、第一の加熱手段１０３及び第二の加熱手段１０４により、原液をその沸点よりも高い温度で加熱すると、溜められた原液２０１や内壁面部分２２を流下する原液が沸騰し続けるため、精油が効率よく気化する。
【０１１５】
なお、溜められた原液２０１よりも、内壁面部分２２を流下する原液の方が、水蒸気と精油の蒸気圧の和が高い蒸気と接し得るため、水蒸気蒸留の観点から、より低温で沸騰し得ると考えられる。このため、例えば、第二の加熱手段１０４の加熱媒体の温度が、第一の加熱手段１０３の加熱媒体の温度より低温である場合でも、原液溜部１０７に溜められた原液２０１の温度が内壁面部分２２を流下する原液の温度よりも高温で沸騰する状態が生じ得る。この状態は、第一の加熱手段１０３の加熱媒体の温度と、第二の加熱手段１０４の加熱媒体の温度が、各々の加熱媒体により加熱される原液の沸点よりも高い場合に、生じると考えられる。
【０１１６】
また、加熱ジャケット９９内を上昇する加熱媒体は、内壁面上部２１に供給された直後の原液の温度、内壁面部分２２を流下する原液の温度、内壁面下端部２６を流下する原液の温度の順で、内壁面４を流下した原液ほど温度が高温となるように原液を加熱する。原液は、内壁面４を流下するほど低温で沸騰しにくくなり、また、精油の量が少なくなるため精油が蒸発しにくくなることを考慮すると、このように原液を加熱すると、原液から精油を気化させるうえで加熱の効率がよい。
【０１１７】
また、加熱ジャケット９９内を上昇する加熱媒体により、内壁面下端部２６を流下する原液が、内壁面部分２２を流下する原液よりも高温で加熱される。このため、内壁面下端部２６を流下する原液から水蒸気と精油の混合蒸気が生じ、当該混合蒸気は、間隙６３に誘導前の混合蒸気に合流する。これにより、混合蒸気が向流接触をする前に、予め水蒸気と精油の蒸気圧の和が更に高められる。よって、水蒸気蒸留の観点から、内壁面部分２２を流下する原液が低温で沸騰しやすくなり、当該原液から精油が更に効率よく気化する。
【０１１８】
また、下部気体遮断部材２０により、混合蒸気は、筒５の中空部５０に流入することなく、間隙６３に誘導される。このため、蒸留室２内の蒸気の流れが円滑になり、当該蒸気の熱損失が抑えられる。これにより、水蒸気の供給量を節約することができるため、水蒸気を生じさせる燃料コストを抑えることができる。
【０１１９】
また、原液還流手段１１３により、必要に応じて、同じ原液を繰り返し蒸留することができる。例えば、原料由来の細胞壁が厚く壊れにくいため、原液に残された精油の全量を得るのが難しくなる場合が想定される。そのような場合でも、同じ原液について繰り返し蒸留をすれば、原液に残された精油の全量を得ることができる。
【０１２０】
また、真空ポンプ５４を用いると、蒸留室２の内圧を下げることができる。これにより、原液の沸点が降下するため、原液から精油や水が気化しやすくなる。さらに、原液の温度が約１００℃となるように加熱しなくても、原液に含まれる精油の全量を気化させることができるため、熱変性により精油のフレッシュ感を損ない精油の品質劣化を招くのを、免れることができる。
【０１２１】
［実施形態２］
図４に示す水蒸気蒸留装置１ａについて、水蒸気蒸留装置１と異なる構成及び作用効果のみを説明する。水蒸気蒸留装置１の水蒸気供給手段１１７に代えて、図４に示すように、水蒸気蒸留装置１ａは、水蒸気供給手段１１７ａを備える。
【０１２２】
図５は、図４のＣ−Ｃ線で切断した、水蒸気蒸留装置１ａの蒸留室２ａの底部８の断面図である。図４及び図５に示すように、水蒸気導入管７２ａは、その一の端部が蒸留室２ａ外で蒸気ボイラー９２と連結し、その中間部が蒸留室２ａの底部８を貫通し、他の端部が蒸留室２ａ内で連結部７３ａを介して水蒸気放出部７４ａと連結する配管である。さらに、水蒸気導入管７２ａは、蒸留室２ａ外にある部分に逆流防止のバルブ９３が設けられる。
【０１２３】
水蒸気放出部７４ａは、連結部７３ａを介して水蒸気導入管７２ａの他の端部と連結する、環状の配管である。水蒸気放出部７４ａの配管には、水蒸気を放出するための不図示の開口が多数設けられる。水蒸気供給手段１１７ａの水蒸気導入管７２ａの他の端部と、水蒸気放出部７４ａと、これらの連結部７３ａは、原液溜容器７の容器底板２５の付近の直下に配されており、溜められた原液２０１内に収められていない。蒸気ボイラー９２、水蒸気導入管７２ａ、連結部７３ａ及び水蒸気放出部７４ａを組み合わせた構成は、水蒸気供給手段１１７ａとして機能する。
【０１２４】
水蒸気供給手段１１７ａにより、内壁面部分２２の下方のうちで、特に原液溜容器７の下方に水蒸気が放出される。これにより、蒸留室２ａ外から蒸留室２ａ内へ水蒸気が供給される。よって、原液の含水率が低い場合でも、水蒸気蒸留を行なううえで充分量の水蒸気を蒸留室２内に供給することができる。供給された水蒸気の一部分は、その浮力により蒸留室２ａ内を上昇する過程で、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１に接する。これにより、溜められた原液２０１の液面で水蒸気と精油の混合蒸気が押し流されるため、当該液面で続けて水と精油が蒸発しやすくなる。よって、間隙６３を上昇する混合蒸気は、向流接触をする前に、予め水蒸気と精油の蒸気圧の和が更に高められる。
【０１２５】
［実施形態３］
図６に示す水蒸気蒸留装置１ｂについて、水蒸気蒸留装置（１，１ａ）と異なる構成及び作用効果のみを説明する。水蒸気蒸留装置１の蒸留室２、原液導出手段１０１、第一の加熱手段１０３、第二の加熱手段１０４、凝縮手段１０５、原液導出手段１０８、水蒸気供給手段１１７に代えて、図６に示すように、水蒸気蒸留装置１ｂは、蒸留室２ｂ、原液導入手段１０１ｂ、第一の加熱手段１０３ｂ、第二の加熱手段１０４ｂ、凝縮手段１０５ｂ、原液導出手段１０８ｂ、水蒸気供給手段１１７ｂを備える。水蒸気蒸留装置１ｂは、熱回収手段及び原液還流手段を備えない。
【０１２６】
蒸留室２ｂの軸受部７５ｂは、蒸留室２ｂの側壁３ｂと連結した不図示の梁に設けられる。原液導入手段１０１ｂの原液導入管１７ｂは、側壁３ｂの上端部を貫通する。原液導出手段１０８ｂの原液導出管５７ｂは、他の端部に原液を排出する開口７１が設けられる。水蒸気供給手段１１７ｂは、蒸気ボイラー９２と、水蒸気導入管７２ｂを含む。水蒸気供給手段１１７ｂは、水蒸気放出部や連結部を含まない。水蒸気供給手段１１７ｂについて、その他の構成は、前述の水蒸気蒸留装置１ａの水蒸気供給手段１１７ａと同様である。
【０１２７】
上部加熱ジャケット８６は、蒸留室２ｂを側方から見て、外壁面１０ｂのうちで内壁面上部２１及び内壁面部分２２と重なる領域部分を囲み密接する。上部加熱ジャケット８６は、その下端部に加熱媒体導入口８８が設けられ、その上端部に加熱媒体導出口８９が設けられる。さらに、上部加熱ジャケット８６の加熱媒体導入口８８及び加熱媒体導出口８９は、各々が不図示の配管を介して、不図示の加熱媒体循環装置と連結する。これらの構成により、加熱媒体循環装置を稼働させると、加熱媒体としての熱水又は温水が、加熱媒体導入口８８から上部加熱ジャケット８６内を通って加熱媒体導出口８９へ流れる。
【０１２８】
下部加熱ジャケット８７は、蒸留室２ｂを側方から見て、外壁面１０ｂのうちで、内壁面部分２２の下端部と、内壁面下端部２６と、原液溜部１０７（原液溜容器７）と重なる領域部分を囲み密接する。下部加熱ジャケット８７は、その下端部に加熱媒体導入口９０が設けられ、その上端部に加熱媒体導出口９１が設けられる。さらに、下部加熱ジャケット８７の加熱媒体導入口９０及び加熱媒体導出口９１は、各々が不図示の配管を介して、不図示の加熱媒体循環装置と連結する。これらの構成により、加熱媒体循環装置を稼働させると、加熱媒体としての水蒸気、又は、加熱媒体としての水蒸気と熱水の混合流体が、加熱媒体導入口９０から下部加熱ジャケット８７内を通って加熱媒体導出口９１へ流れる。
【０１２９】
これにより、内壁面部分２２のうちの上端部と中間部を流下する原液は、上部加熱ジャケット８６内を流れる加熱媒体と熱交換をして加熱される。また、内壁面部分２２のうちの下端部を流下する原液は、下部加熱ジャケット８７内の上端部を流れる加熱媒体と熱交換をして加熱される。よって、上部加熱ジャケット８６及び下部加熱ジャケット８７において、蒸留室２ｂを側方から見て内壁面部分２２と重なる領域部分は、専ら第一の加熱手段１０３ｂとして機能する。
【０１３０】
同様に、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１は、下部加熱ジャケット８７内の下端部を流れる加熱媒体と熱交換をして加熱される。よって、下部加熱ジャケット８７において、蒸留室２ｂを側方から見て原液溜部１０７（原液溜容器７）と重なる領域部分は、専ら第二の加熱手段１０４ｂとして機能する。
【０１３１】
さらに、下部加熱ジャケット８７内を流れる加熱媒体としての水蒸気又は混合流体は、上部加熱ジャケット８６内を流れる加熱媒体としての熱水又は温水よりも高温である。また、下部加熱ジャケット８７内を流れる加熱媒体は、溜められた原液２０１との熱交換により冷却された後に、当該ジャケット内を上昇して、内壁面部分２２の下端部を流下する原液と熱交換をする。よって、第二の加熱手段１０４ｂにより、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１の温度が内壁面部分２２を流下する原液の温度よりも高温となるように、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１が加熱される。
【０１３２】
また、上部加熱ジャケット８６内を流れる加熱媒体及び下部加熱ジャケット８７内を流れる加熱媒体により、蒸留室２ｂ内の原液は、内壁面上部２１に供給直後の原液、内壁面部分２２の上端部及び中間部を流下する原液、内壁面部分２２の下端部を流下する原液、内壁面下端部２６を流下する原液、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１の順で、蒸留室２内を流下した原液ほど高温となるように加熱される。
【０１３３】
蒸気導出管２９ｂは、蒸留室２ｂ内の蒸気を、内壁面４の上端部に設けられた開口２８ｂから、凝縮器２７ｂに内蔵された凝縮管３３ｂ内へ導出する配管である。凝縮器２７ｂは、蒸留室２内から導出された蒸気が流入する凝縮管３３ｂと、当該蒸気を冷却して凝縮する冷却タンク３２を含む。不図示の冷却装置により、冷却タンク３２に設けられた冷却水導入口３５ｂから冷却水導出口３７ｂへ冷却水が流れるため、前述の冷却作用が発揮される。留出液流下管３８ｂは、凝縮して生じた留出液を、凝縮器２７ｂ外へ導出する配管である。蒸気導出管２９ｂ、凝縮器２７ｂ、及び、留出液流下管３８ｂを組み合わせた構成は、凝縮手段１０５ｂとして機能する。
【０１３４】
［その他の実施形態］
図１，４，６に示す水蒸気蒸留装置（１，１ａ，１ｂ）は、調製直後の原液を溜める原液貯留槽と、当該槽内に溜められた原液を当該槽内から水蒸気蒸留装置（１，１ａ，１ｂ）内へ送る配管を備えてもよい。この構成により、原液を水蒸気蒸留装置（１，１ａ，１ｂ）内へ連続的に投入するのが容易となる。
【０１３５】
また、回転軸１５は、減速機等を介してモーター１３に接続されてもよい。
【０１３６】
また、筒５は、斜め型や、下向きの円錐型、下向きの円錐台型であってもよい。内壁面部分２２は、筒５の外周面６に対向するため、筒５の形状に応じて、斜め型の筒状、又は、下向きの円錐台の周面状となってもよい。
【０１３７】
また、図２に示すように、筒５の寸法は、筒５の直径をＲ１、内壁面部分２２の内径をＲ２としたとき、Ｒ１／Ｒ２は０．５０以上０．９９以下であることが好ましい。Ｒ１／Ｒ２が０．５未満である場合には、筒５の外周面６に沿って上昇する混合蒸気が、内壁面部分２２を流下する薄膜状の原液と向流接触をしないため、当該原液に含まれる精油が気化しにくい。Ｒ１／Ｒ２が０．９９を超える場合には、間隙６３を上昇する混合蒸気と、内壁面部分２２を流下する原液が、互いに通り抜けにくくなるため、蒸留室２からの混合蒸気の導出が進まない。また、筒５が回転するときに、筒５が内壁面部分２２に接触するおそれがある。
【０１３８】
また、筒５の回転速度は、例えば、筒５の直径Ｒ１が６４ｍｍの場合に、筒５の外周面６の表面速度が２．４ｋｍ／ｈ以上１２．１ｋｍ／ｈ以下となるのが好ましい。Ｒ１が６４ｍｍの場合に表面速度が２．４ｋｍ／ｈ未満では、回転により生じる風圧が弱いため、原液の液面から精油が蒸発する効率が低くなる。また、Ｒ１が６４ｍｍの場合に表面速度が１２．１ｋｍ／ｈを超えると、風圧が強すぎるため混合蒸気が間隙６３を上昇するのを妨げられて、蒸留室（２，２ａ，２ｂ）内から凝縮手段（１０５，１０５ｂ）への導出が妨げられることによる。
【０１３９】
また、筒５の回転速度は、例えば、筒５の直径Ｒ１が１．２５ｍの場合に、筒５の外周面６の表面速度が５ｋｍ／ｈ以上３０ｋｍ／ｈ以下となるのが好ましい。その理由は、Ｒ１が６４ｍｍの場合と同様である。
【０１４０】
また、図１，４，６に示すワイパー８０のブレード８１は、筒５の軸方向の上下幅を超えて更に上下方向に張り出して設けられてもよい。この構成により、内壁面上部２１に供給直後の原液や、内壁面下端部２６を流下する原液が、ワイパー８０により薄膜状となるため、当該原液から精油が蒸発しやすくなる。なお、この場合には、ブレード８１が、ブレード支持部８２及び内壁面４以外の装置構成に触れないようにする。
【０１４１】
また、図１，３に示す原液溜容器７は、水蒸気供給手段１１７の水蒸気導入管７２と連結した泡鐘段（バブルキャップトレイ）であってもよい。この場合には、容器底板２５は泡鐘段の棚段として機能し、容器側板２４は泡鐘段上にじかに原液を溜める堰として機能する。この場合には、水蒸気放出部７４に代わり、水蒸気導入管７２から泡鐘段の棚段を介して原液溜容器７に溜められた原液２０１の全体へ水蒸気が放出される。
【０１４２】
また、図１，４，６に示す原液導出手段（１０８，１０８ｂ）は、当該手段により蒸留室（２，２ａ，２ｂ）外に導出された原液等を常圧に戻す圧力調整部を備えてもよい。圧力調整部は、原液導出管（５７，５７ｂ）の蒸留室（２，２ａ，２ｂ）外の部分に設けられる。
【０１４３】
圧力調整部は、蒸留室（２，２ａ，２ｂ）外に導出された原液と蒸気を一時的に溜める圧力調整槽と、当該槽内の圧力を検知する圧力センサーと、当該槽内から蒸留室（２，２ａ，２ｂ）内への逆流防止のバルブと、外気を当該槽内に取り込む開放弁と、圧力センサーに検知された圧力に応じてバルブや開放弁の開閉を自動的に調節する圧力制御機構を含む。圧力調整部を備えると、減圧手段１１５により蒸留室（２，２ａ，２ｂ）内を減圧して水蒸気蒸留を行う場合に、蒸留室（２，２ａ，２ｂ）内から連続的に原液を導出するのが容易となる。
【０１４４】
原液還流手段１１３の原液還流管７７は、原液導出手段１０８の原液導出管５７と連結して、連結部位に逆流防止のバルブが設けられてもよい。この構成により、同じ原液を繰り返し蒸留する場合に、連結部位のバルブを開くと、原液還流管７７内に抜き取られた原液を原液導出管５７へ流して、開口７１から装置外へ排出することができる。
【０１４５】
また、図１，４に示す水蒸気蒸留装置（１，１ａ）は、加熱媒体導出管９６に設けられた温度センサーと、加熱媒体導入管９５に設けられたバルブとを含んでなる、加熱媒体流量制御機構を備えてもよい。加熱媒体流量制御機構を備える場合には、温度センサーが加熱媒体導出管９６内を流れる加熱媒体の温度を検知して、検知された温度に応じて加熱媒体導入管９５に設けられたバルブの開閉が自動的に調節されて、ジャケット下端部８３内に導入される加熱媒体の流量が調整される。このため、水蒸気蒸留を行なう際に、第一の加熱手段１０３及び第二の加熱手段１０４等により、蒸留室２内の原液が加熱される温度条件が安定したものとなる。
【０１４６】
また、水蒸気蒸留装置（１，１ａ）は、加熱媒体導出管９６に設けられた温度センサーと、蒸気ボイラー９４とを含んでなる、加熱媒体発生量制御機構を備えてもよい。例えば、温度センサーにより、加熱媒体導出管９６内を流れる加熱媒体の温度が約９５℃を超えると検知された場合には、加熱媒体発生量制御機構により蒸気ボイラー９４での水の加熱を自動的に一旦停止させる。これにより、蒸留室（２，２ａ）内で焦げ付きが生じることや、熱変性による精油の品質劣化を、避けることができる。また、水蒸気を生じさせる燃料コストを節約することができる。
【０１４７】
なお、例えば、加熱媒体導出管９６内を流れる加熱媒体の温度が約９５℃を超えたと温度センサーに検知されて、加熱媒体導入管９５に設けられたバルブを閉じた場合や、蒸気ボイラー９４で水の加熱を止めた場合には、加熱ジャケット９９内に高温の加熱媒体が留まる。このため、加熱ジャケット９９内に留まる加熱媒体により、蒸留室２内が保温される。また、加熱媒体導入管９５に設けられたバルブを閉じた後や、蒸気ボイラー９４で水の加熱を止めた後でも、水蒸気供給手段（１１７，１１７ａ）により蒸留室２内に水蒸気を供給し続けると、前記内壁面部分２２を流下する原液や、溜められた原液２０１が、蒸留室２内に供給された水蒸気により加熱される。このため、加熱媒体導入管９５に設けられたバルブを閉じた後や、蒸気ボイラー９４の加熱を止めた後でも、原液から精油が効率よく気化する。
【０１４８】
また、ジャケット下端部８３には、スチームトラップが設けられてもよい。これにより、ジャケット下端部８３内に溜まったドレンを排出することができる。よって、加熱ジャケット９９内の加熱媒体の流れを円滑にして熱損失を抑えることができるため、水蒸気を生じさせる燃料コストを節約することができる。
【０１４９】
また、蒸気ボイラー９４に代えて、熱水ボイラーが設けられてもよい。この場合には、加熱ジャケット９９内で、加熱媒体として６０℃より高く１００℃以下の熱水が上向きに流れる。
【０１５０】
また、蒸気ボイラー９４に代えて、シリコンオイルの循環装置が設けられてもよい。この場合には、加熱ジャケット９９内では、例えば、加熱媒体として約１３０℃のシリコンオイルが上向きに流れる。シリコンオイルは、加熱により１００℃よりも高温となるため、シリコンオイルの循環装置を含むと、第一の加熱手段１０３及び第二の加熱手段１０４により加熱された原液から精油が効率よく気化する。
【０１５１】
また、図１，４，６に示す第一の加熱手段（１０３，１０３ｂ）及び第二の加熱手段（１０４，１０４ｂ）は、ヒーターや誘導加熱等により原液を直接加熱する構成であってもよい。また、第一の加熱手段（１０３，１０３ｂ）及び第二の加熱手段（１０４，１０４ｂ）は、加熱ジャケット９９又は上部加熱ジャケット８６及び下部加熱ジャケット８７に代えて、三個以上に分割された加熱ジャケットを含む構成であってもよいし、丸パイプ又は角パイプを外壁面（１０，１０ｂ）に巻きつけた構成であってもよい。
【０１５２】
また、第二の加熱手段（１０４，１０４ｂ）として、加熱ジャケット９９又は下部加熱ジャケット８７とは別に、原液溜部１０７（原液溜容器７）内、及びその付近に、他の加熱ジャケットやヒーターを設けてもよい。この構成により、第一の加熱手段（１０３，１０３ｂ）により加熱される原液の温度と、第二の加熱手段（１０４，１０４ｂ）により加熱される原液の温度が、大きく異なるように加熱することができる。よって、水蒸気蒸留を行なう際に、原液から精油を効率よく気化させるために、加熱条件を細かく調整することができる。
【０１５３】
また、気体遮断部材１０９は、上部気体遮断部材１９さえあれば、下部気体遮断部材２０を含まなくてもよい。
【０１５４】
また、分離回収手段１１９は、貯留槽４０に溜められた留出液２０２から液体状の精油２０３と芳香蒸留水２０４とを分離する油水分離槽を含んでもよい。油水分離槽は、留出液導出管（４２，４４，４６）のうちのいずれか一つ又は複数と連結する。さらに、油水分離槽には、油水分離槽内の上部から液体状の精油を回収する精油回収管と、油水分離槽内の底部から芳香蒸留水を回収する芳香蒸留水回収管が設けられる。精油回収管や芳香蒸留水回収管には、逆流防止のバルブや、送液ポンプが設けられる。
【０１５５】
油水分離槽を含むと、貯留槽４０内に溜められた留出液２０２が、留出液導出管（４２，４４，４６）のうちのいずれか一つ又は複数を介して油水分離槽内に流入して、油水分離槽内で液体状の精油と芳香蒸留水に分離する。分離した液体状の精油は、精油回収管を介して回収され、分離した芳香蒸留水は、芳香蒸留水回収管を介して回収される。よって、油水分離槽を含むと、回収前に、液体状の精油や芳香蒸留水を更に効率よく分離することができる。
【０１５６】
また、減圧手段１１５の吸気管５５には、減圧された蒸留室（２，２ａ，２ｂ）内を常圧に戻す開放弁が設けられていてもよく、さらに、留出液流下管（３８，３８ｂ）には、逆流防止のバルブが設けられていてもよい。留出液流下管（３８，３８ｂ）に設けられたバルブを一時的に閉じ、吸気管５５に設けられた開放弁を一時的に開けば、蒸留室（２，２ａ，２ｂ）内を減圧したままの状態で、貯留槽４０内を一時的に常圧に戻すことができる。これにより、水蒸気蒸留を行ないつつ、貯留槽４０に溜められた留出液２０２から、液体状の精油２０３や芳香蒸留水２０４を回収するのが容易となる。
【０１５７】
また、水蒸気蒸留装置（１，１ａ，１ｂ）は、当該装置に設けられた様々なバルブや開放弁の開閉を調節することにより、装置内に原液を連続的に投入し、蒸留室（２，２ａ，２ｂ）内から導出後の原液や加熱ジャケット９９内から導出後の加熱媒体を装置外に連続的に排出し、貯留槽４０に溜められた留出液２０２から液体状の精油２０３や芳香蒸留水２０４を連続的に回収することができる。このため、水蒸気蒸留装置（１，１ａ，１ｂ）は、連続的に又は断続的に水蒸気蒸留を行うことができる。
【０１５８】
［比較例１，２と、実施形態３との比較試験］
［比較例１の試験］
図７に示す水蒸気蒸留装置１ｃは、本願の発明者が、本発明に係る水蒸気蒸留装置を完成させるまでの過程で試作した装置である。比較例１の試験では、水蒸気蒸留装置１ｃを用いて水蒸気蒸留を行なった。水蒸気蒸留装置１ｃについて、前述の水蒸気蒸留装置１ｂと異なる構成及び作用のみを説明する。
【０１５９】
水蒸気蒸留装置１ｂの蒸留室２ｂ、筒５、原液供給手段１０１ｂ、第一の加熱手段１０３ｂ、原液溜部１０７、水蒸気供給手段１１７ｂ、減圧手段１１５、分離回収手段１１９に代えて、水蒸気蒸留装置１ｃでは、蒸留室２ｃ、板状の攪拌翼１６、原液供給手段１０１ｃ、第一の加熱手段１０３ｃ、原液溜部１０７ｃ、減圧手段１１５ｃ、水蒸気供給手段１１７ｃ、分離回収手段１１９ｃを備える。水蒸気蒸留装置１ｃは、第二の加熱手段、気体遮断部材及びワイパーを備えない。
【０１６０】
図７に示すように、蒸留室２ｃは、密閉された器体であり、板状の攪拌翼１６を内蔵する。モーター１３を駆動すると、攪拌翼１６が回転軸１５周りに回転する。蒸留室２ｃの内壁面４は、攪拌翼１６を囲む内壁面部分２２ｃと、内壁面部分２２ｃの上端部である内壁面上部２１ｃを含む。
【０１６１】
図８は、図７のＤ−Ｄ線で切断した、蒸留室２ｃの断面図である。図７及び図８を参照して、攪拌翼１６を回転させると生じる円柱状の回転体を想定すると、当該回転体の外周面と内壁面部分２２ｃとの間隙６３ｃは、環状断面の筒状の空間となる。攪拌翼１６の表面と前述の回転体の外周面との間には、中空部５０ｃが形成される。図８に示すように、攪拌翼１６の長辺の長さＢ１は７６ｍｍであり、内壁面部分２２ｃの内径Ｒ３は７８ｍｍであり、間隙６３ｃの幅（（Ｒ３−Ｂ１）／２）は１ｍｍであり、Ｂ１／Ｒ３は約０．９７であった。
【０１６２】
図７に示すように、原液導入管は、蒸留室２ｃの側壁を貫通して内壁面上部２１ｃに開口を有しており、原液供給手段１０１ｃとして機能する。原液溜部１０７ｃは、内壁面４の下方に設けられる。水蒸気供給管は、不図示の水蒸気発生器で生じさせた水蒸気を、内壁面４と原液溜部１０７ｃの間の部分に放出することで、蒸留室２ｃ外から蒸留室２ｃ内へ水蒸気を供給する水蒸気供給手段１１７ｃとして機能する。原液溜部１０７ｃの下部には、原液導出手段１０８ｂが設けられる。
【０１６３】
内壁面加熱ジャケット６２は、蒸留室２ｃの外壁面１０ｂを囲み外壁面１０ｂに密接する。不図示の温水循環装置により、加熱媒体として約６０℃の温水が、加熱ジャケット６２の下端部に設けられた加熱媒体導入口８８ｃから、加熱ジャケット６２の上端部に設けられた加熱媒体導出口８９ｃへ流れる。このため、内壁面加熱ジャケット６２において、蒸留室２ｃを側方から見て、内壁面部分２２ｃと重なる領域部分は、専ら第一の加熱手段１０３ｃとして機能する。
【０１６４】
貯留槽４０ｃは、分離回収手段１１９ｃとして機能する。吸気管５５ｃは、真空ポンプ５４と留出液流下管３８ｂを連結する配管である。真空ポンプ５４と吸気管５５ｃを組み合わせた構成は、減圧手段１１５ｃとして機能する。
【０１６５】
以下、比較例１の試験で水蒸気蒸留を行なった際の、原液等の流れを説明する。原料として、柚子果皮２ｋｇを準備した。原料に水２ｋｇを加え、当該原料を破砕し、更にグラインダーですり潰して、原料懸濁液約４ｋｇを調製し、当該原料懸濁液を原液とした。真空ポンプ５４を稼動させて、蒸留室２ｃの内圧を、２６．７ｋＰａ（２００Ｔｏｒｒ）に保った。
【０１６６】
調製直後の原液を、１．２ｋｇ／ｈの流量で、原液供給手段１０１ｃ内に投入した。投入された原液は、内壁面上部２１ｃに供給され、内壁面部分２２ｃを流下した。蒸留室２ｃ内で、攪拌翼１６が回転速度７００ｒｐｍで回転したため、回転により生じた風圧で、内壁面部分２２ｃを流下する原液は、内壁面部分２２ｃに押し付けられ薄膜状となった。また、内壁面部分２２ｃを流下する原液は、第一の加熱手段１０３ｃの加熱媒体である約６０℃の温水と熱交換をして加熱された。これにより、薄膜状となった原液の液面から、水と精油が蒸発した。
【０１６７】
内壁面部分２２ｃを流下して内壁面部分２２ｃを通過した原液は、原液溜部１０７ｃに流入して、原液溜部１０７ｃに一時的に溜められた。溜められた原液２０１ｃは、加熱されなかった。原液導出手段１０８ｂのバルブ６０を開きポンプ５９を稼動させることで、溜められた原液２０１ｃは、原液導出管５７ｂを介して蒸留室２ｃ外に導出された。
【０１６８】
水蒸気供給手段１１７ｃの不図示の水蒸気発生器で、キャリヤガスとしての水蒸気を生じさせた。生じた水蒸気は、蒸留室２ｃ内の中空部５０ｃと間隙６３ｃを上昇した。この際に、間隙６３ｃを上昇する水蒸気は、内壁面部分２２ｃを流下する原液と向流接触をした。向流接触をしたことで精油の蒸気が生じたため、水蒸気と精油の混合蒸気が生じた。混合蒸気は、蒸留室２ｃから導出され、凝縮手段１０５ｂで冷却されて留出液となり、貯留槽４０ｃに溜められた。水蒸気蒸留を終えた後に、貯留槽４０ｃを凝縮手段１０５ｂから取り外し、溜められた留出液２０２から液体状の精油２０３と芳香蒸留水２０４を回収した。
【０１６９】
［比較例２の試験］
図９に示す水蒸気蒸留装置１ｄは、本願の発明者が、本発明に係る水蒸気蒸留装置を完成させるまでの過程で試作した装置である。比較例２の試験では、水蒸気蒸留装置１ｄを用いて水蒸気蒸留を行なった。水蒸気蒸留装置１ｄについて、前述の水蒸気蒸留装置（１ｂ，１ｃ）と異なる構成及び作用のみを説明する。
【０１７０】
水蒸気蒸留装置１ｂの蒸留室２ｂ、原液供給手段１０１ｂ、第一の加熱手段１０３ｂ、原液溜部１０７、水蒸気供給手段１１７ｂ、減圧手段１１５、分離回収手段１１９に代えて、水蒸気蒸留装置１ｄでは、蒸留室２ｄ、原液供給手段１０１ｃ、第一の加熱手段１０３ｃ、原液溜部１０７ｃ、減圧手段１１５ｃ、水蒸気供給手段１１７ｃ、分離回収手段１１９ｃを備える。水蒸気蒸留装置１ｄは、第二の加熱手段及びワイパーを備えない。
【０１７１】
蒸留室２ｄは、密閉された器体であり、筒５を内蔵する。蒸留室２ｄの内壁面４は、筒５を囲み、筒５の外周面６と対向する内壁面部分２２ｄを有する。図１０は、図９のＥ−Ｅ線で切断した、蒸留室２ｄの断面図である。図１０に示すように、内壁面部分２２ｄと筒５の外周面６との間隙６３ｄは、環状断面の筒状の空間となる。筒５の直径Ｒ４は６４ｍｍであり、内壁面部分２２ｄの内径Ｒ５は７８ｍｍであり、間隙６３ｄの幅（（Ｒ５−Ｒ４）／２）は７ｍｍであり、Ｒ４／Ｒ５は約０．８２である。
【０１７２】
比較例２の試験では、筒５を回転速度７００ｒｐｍで回転させた。このため、図１０に示すように、内壁面部分２２ｄを流下する原液は、回転により生じた風圧により、内壁面部分２２ｄに押し付けられ薄膜状となった。また、水蒸気供給手段１１７ｃにより蒸留室２ｄ内に供給された水蒸気は、気体遮断部材１０９により間隙６３ｄに導かれ、間隙６３ｄを上昇する過程で、内壁面部分２２ｄを流下する原液と向流接触をした。比較例２の試験で、その他の条件については、比較例１の試験と同じ条件で水蒸気蒸留を行なった。
【０１７３】
［実施形態３の試験］
実施形態３の試験では、図６に示す水蒸気蒸留装置１ｂを用いて水蒸気蒸留を行なった。筒５の直径と、内壁面部分２２の内径は、比較例２の試験のものと同じである。実施形態３の試験では、水蒸気供給手段１１７ｂの水蒸気導入管７２ｂのバルブ９３を閉じて、蒸留室２ｂ内に水蒸気を供給することなく水蒸気蒸留を行なった。
【０１７４】
また、実施形態３の試験では、上部加熱ジャケット８６内に、加熱媒体として約６０℃の温水を流した。また、下部加熱ジャケット８７の加熱媒体導入口９０に、加熱媒体として水蒸気と熱水の混合流体を導入した。加熱媒体導入口９０に導入時の加熱媒体の温度は、８０℃であった。下部加熱ジャケット８７内に導入直後の加熱媒体は、原液溜部１０７（原液溜容器７）に溜められた原液２０１との熱交換により冷却されて、６０℃より高く８０℃未満となった。６０℃より高く８０℃未満となった加熱媒体は、下部加熱ジャケット８７内を上昇して、下部加熱ジャケット８７内の上端部で、内壁面部分２２の下端部を流下する原液と熱交換をした。実施形態３の試験で、その他の条件については、比較例１，２の試験と同じ条件で水蒸気蒸留を行なった。
【０１７５】
［比較例１，２、実施形態３の試験結果等］
比較例１，２、実施形態３の試験条件と、各々の試験結果を、表１に示す。
【表１】
0005898733.tif 000002
【０１７６】
［比較例１，２の試験結果の比較と考察］
表１に示すように、比較例１の試験で液体状の精油の回収量は１ｍｌ未満であったのに対して、比較例２の試験では約５ｍｌであった。この試験結果の違いは、比較例１の試験と比較例２の試験では、蒸留室に内蔵された回転物が異なることに起因すると考えられる。
【０１７７】
比較例１の試験では、図７，８に示すように、蒸留室２ｃに内蔵された回転物は、板状の攪拌翼１６であった。このため、蒸留室２ｃ内を上昇する水蒸気の大部分が、間隙６３ｃで向流接触をすることなく、中空部５０ｃを素通りしたと考えられる。よって、内壁面部分２２ｃを流下する原液から、精油が効率よく気化しなかったと考えられる。一方、比較例２の試験では、図９，１０に示すように、蒸留室２ｄに内蔵された回転物は、気体遮断部材１０９を備えた筒５であった。このため、蒸留室２ｄ内を上昇する水蒸気の大部分が、間隙６３ｄで向流接触をしたと考えられる。よって、比較例２の試験では、比較例１の試験と比べると、内壁面部分２２ｄを流下する原液から、精油が効率よく気化したと考えられる。
【０１７８】
［比較例２と実施形態３の試験結果の比較と考察］
表１に示すように、比較例２の試験で液体状の精油の回収量は約５ｍｌであったのに対して、実施形態３の試験では約６ｍｌであった。この回収量の違いは、原液溜部に溜められた原液を加熱する第二の加熱手段の有無に起因すると考えられる。
【０１７９】
比較例２の試験で、図９に示す原液溜部１０７ｃに溜められた原液２０１ｃは、第二の加熱手段により加熱されなかった。このため、比較例２の試験で、溜められた原液２０１ｃに残された精油は、ほとんど気化しなかったと考えられる。これに対して、実施形態３の試験で、図６に示す原液溜部１０７に溜められた原液２０１は、第二の加熱手段１０４ｂにより加熱された。このため、実施形態３の試験で、溜められた原液２０１に残された精油は、当該原液から気化したと考えられる。
【０１８０】
さらに、比較例２の試験で、図９に示す水蒸気供給手段１１７ｃにより供給された水蒸気は、ほとんどそのままの状態で間隙６３ｄを上昇して、向流接触をした。これに対して、実施形態３の試験で、図６に示す水蒸気供給手段１１７ｂにより供給された水蒸気は、溜められた原液２０１から生じた混合蒸気と合流してから、間隙６３を上昇して向流接触をした。このため、実施形態３の試験では、比較例２の試験と比べて、向流接触をする蒸気は、予め水蒸気と精油の蒸気圧が高められていた。よって、実施形態３の試験では、比較例２の試験と比べて、水蒸気蒸留の観点から、内壁面部分２２を流下する原液の全体が低温で沸騰しやすくなり、当該原液から精油が効率よく気化したと考えられる。
【０１８１】
さらに、表１に示すように、比較例２の試験では、図９に示す内壁面部分２２ｄを流下する原液が、約６０℃で加熱された。一方、実施形態３の試験では、図６に示す内壁面部分２２の上端付近を流下する原液は６０℃で加熱され、次いで、内壁面部分２２の下端付近を流下する原液は６０℃より高く８０℃未満の温度で加熱され、そのうえで、原液溜部１０７に溜められた原液２０１は８０℃で加熱された。このため、実施形態３の試験では、内壁面部分２２を流下する原液の温度よりも原液溜部１０７に溜められた原液２０１の温度の方が高温となるように、原液溜部１０７に溜められた原液２０１が加熱された。この加熱条件により、実施形態３の試験では、比較例２の試験と比べて、内壁面部分２２を流下して精油の量が少なくなった原液から、精油が効率よく気化したと考えられる。
【０１８２】
さらに、比較例２の試験では、水蒸気蒸留を行なうにあたり、図９に示す蒸留室２ｄ内に水蒸気を供給する必要があった。一方、実施形態３の試験では、図６に示す蒸留室２ｂ内に水蒸気を供給しなくとも、水蒸気蒸留を行なうことができた。これは、実施形態３の試験で、原液溜部１０７に溜められた原液２０１が第二の加熱手段１０４ｂに加熱されて、当該原液から水蒸気が生じ、生じた水蒸気がキャリヤガスとして作用したことによる。さらに、実施形態３の試験で、内壁面部分２２を流下する原液の温度よりも溜められた原液２０１の温度の方が高温となるように、溜められた原液２０１が加熱されたため、当該原液から大量の水蒸気が生じたと考えられる。
【０１８３】
柚子果皮は、その組成の約９０％を水分が占めるため、比較試験で用いた原液は、含水率が高かった。このため、実施形態３の試験では、柚子果皮由来の水分から水蒸気が生じて、水蒸気を供給することなく水蒸気蒸留を行なうことができたと考えられる。
【０１８４】
［実施形態１，２の比較試験］
［実施形態１の試験］
実施形態１の試験では、図１に示す水蒸気蒸留装置１を用いて水蒸気蒸留を行なった。原料として、柚子果皮１．２ｔを準備した。原料に水１．２ｔを加え、当該原料を破砕し、更にグラインダーですり潰して、原料懸濁液約２．４ｔを調製し、当該原料懸濁液を原液とした。真空ポンプ５４を稼動させて、蒸留室２の内圧を、５３．３ｋＰａ（４００Ｔｏｒｒ）に保った。調製直後の原液を、０．２５ｔ／ｈの流量で、開口６４に投入した。
【０１８５】
図２に示すように、実施形態１の試験で、筒５の直径Ｒ１は１．２５ｍであり、内壁面部分２２の内径Ｒ２は１．５ｍであり、間隙６３の幅（（Ｒ２−Ｒ１）／２）は０．１２５ｍであり、Ｒ１／Ｒ２は約０．８３であった。筒５は、回転速度８５ｒｐｍで回転させた。原液溜容器７の内容積は約０．６５ｍ３であり、原液溜容器７に溜められた原液２０１は、後で装置内に投入された原液と約１６０分で入れ替わった。
【０１８６】
実施形態１の試験では、図１に示す蒸気ボイラー９４で水を加熱して、加熱媒体として約１２０℃の過熱水蒸気を生じさせた。ジャケット下端部８３内に導入直後の加熱媒体は、約１２０℃であり、内底面９上を流れる原液と熱交換をした。ジャケット中間部８４内の下端部に上昇した加熱媒体は、約１２０℃であり、原液溜容器７に溜められた原液２０１と熱交換をした。ジャケット中間部８４内を上昇する加熱媒体は、内壁面部分２２の下端部では約１００℃であり、内壁面部分２２の上端部では約９５℃であり、各々の水蒸気は内壁面部分２２を流下する原液と熱交換をした。
【０１８７】
実施形態１の試験では、蒸気ボイラー９２で水を加熱して、キャリヤガスとして約１００℃の飽和水蒸気を生じさせた。図１及び図３に示すように、飽和水蒸気は、蒸気ボイラー９２から水蒸気導入管７２及び連結部７３を介して水蒸気放出部７４内へ流れ、水蒸気放出部７４に設けられた複数の開口から原液溜容器７に溜められた原液２０１内の全体に放出された。これにより、水蒸気が蒸留室２外から蒸留室２内に供給された。
【０１８８】
実施形態１の試験では、熱回収手段１１１により、蒸留室２内に導入前の原液と蒸留室２外に導出後の原液とが熱交換をし、蒸留室２に導入前の原液と加熱ジャケット９９外に導出後の加熱媒体とが熱交換をした。開口６４に投入時に約２５℃であった原液は、熱交換器６５内を通過時に約７０℃に予備加熱されていた。一方、蒸留室２内から導出時に約１００℃であった原液は、開口７１で排出時に約５５℃に冷却されていた。
【０１８９】
実施形態１の試験では、水蒸気蒸留を終えた後に、貯留槽４０の留出液導出管４２に設けられたバルブ４３を開いた。これにより、貯留槽４０に溜められた留出液２０２のうちで、留出液導出管４２よりも水位の高い範囲に溜められた液体状の精油２０３と芳香蒸留水２０４の一部分が、合計１２０ｋｇ分、貯留槽４０内から留出液導出管４２を介して水蒸気蒸留装置１外へ導出された。導出された留出液について、液体状の精油を芳香蒸留水と分離して回収した。
【０１９０】
［実施形態２の試験］
実施形態２の試験では、図４に示す水蒸気蒸留装置１ａを用いて水蒸気蒸留を行なった。実施形態２の試験について、前述の実施形態１の試験と異なる条件のみを説明する。実施形態２の試験では、キャリヤガスとして約１００℃の飽和水蒸気が、蒸気ボイラー９２から水蒸気導入管７２ａ及び連結部７３ａを介して水蒸気放出部７４ａ内へ流れ、水蒸気放出部７４ａに設けられた複数の開口から原液溜容器７の下方に放出された。これにより、内壁面部分２２の下方に水蒸気を放出することで、蒸留室２ａ外から蒸留室２ａ内へ水蒸気が供給された。
【０１９１】
［実施形態１，２の試験結果等］
実施形態１，２での試験条件と、各々の試験結果を、表２に示す。
【表２】
0005898733.tif 000003
【０１９２】
［実施形態１，２の試験結果の比較と考察］
表２に示すように、実施形態１の試験で液体状の精油の回収量は６．０ｋｇであったのに対して、実施形態２の試験で４．０ｋｇであった。また、実施形態１の試験では、装置外へ排出後の原液から精油を検出することができなかった。このため、実施形態１の試験では、原液に含まれる精油の全量を気化させて回収することができたと考えられる。実施形態１の試験と実施形態２の試験での回収量の差は、水蒸気供給手段（１１７，１１７ａ）により蒸留室（２，２ａ）外から蒸留室（２，２ａ）内に供給された水蒸気が、溜められた原液２０１内に放出されるか、溜められた原液２０１外に放出されるかの違いに起因すると考えられる。
【０１９３】
実施形態２の試験で、図４に示す蒸留室２ａ内に供給後の水蒸気は、溜められた原液２０１外に放出されるため、液面でしか当該原液に接することができない。このため、溜められた原液２０１に残された精油は、当該原液の本来の液面からしか蒸発することができない。よって、溜められた原液２０１に残された精油が、充分に気化しなかったと考えられる。これにより、蒸気が、向流接触をする前に予め水蒸気と精油の蒸気圧の和を高められることとなるが、その高まりの程度が充分でなかったと考えられる。したがって、実施形態２の試験では、内壁面部分２２を流下する原液が沸騰しやすくなる程度が、小さかったと考えられる。
【０１９４】
これに対して、実施形態１の試験では、図１に示す蒸留室２内に供給直後の水蒸気は、溜められた原液２０１内に放出されて、気泡の表面が気液接触面として作用する。このため、溜められた原液２０１の本来の液面に加えて、気泡の表面により当該原液の気液接触面積が拡張されている。よって、溜められた原液２０１が水蒸気と効率よく熱交換をして加熱され、当該原液に残された精油が気泡内へ効率よく蒸発したと考えられる。これにより、気泡内で水蒸気と精油の蒸気圧の和が高い混合蒸気が生じ、水蒸気蒸留の観点から、溜められた原液２０１が低温で沸騰しやすくなったと考えられる。したがって、実施形態１の試験では、実施形態２の試験よりも、溜められた原液２０１に残された精油が、効率よく気化したと考えられる。
【０１９５】
さらに、同様の理由により、実施形態１の試験では、蒸気が向流接触をする前に、予め水蒸気と精油の蒸気圧の和が充分に高められたと考えらえる。よって、実施形態１の試験では、実施形態２の試験と比べて、水蒸気蒸留の観点から、内壁面部分２２を流下する原液が低温で沸騰しやすくなったと考えらえる。したがって、実施形態１の試験では、実施形態２の試験よりも、内壁面部分２２を流下する原液から精油が効率よく気化したと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１９６】
本発明は、水と混じり合わない揮発性成分を含む懸濁液、乳濁液又はコロイド溶液を原液として、当該原液から揮発性成分を得る装置として用いられる。本発明は、例えば、農作物、木材、加工食品等の天然物由来の素材から調製した原料懸濁液を原液として、当該原液から精油を得る装置として用いられる。
【符号の説明】
【０１９７】
１      水蒸気蒸留装置
２      蒸留室
４      内壁面
５      筒
６      外周面
７      原液溜容器
２１    内壁面上部
２２    内壁面部分
５０    中空部
１０１  原液供給手段
１０３  第一の加熱手段
１０４  第二の加熱手段
１０５  凝縮手段
１０７  原液溜部
１０８  原液導出手段
１０９  気体遮断部材
２０１  原液溜部に溜められた原液
【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】
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【図９】
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【図１０】
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