(57)【要約】【課題】被処理物から固体と液体とを分離する固液分離方法及び固液分離システムにおいて、設置する装置を低減し、装置構成及び処理工程をさらに単純化する。【解決手段】  固液分離システム（１００ａ）は、被処理物を収容する処理槽（２）、第１の熱交換器（３）、第２の熱交換器（４）、物質Ａ供給手段（７）、回収タンク（８）、第１の熱交換器（３）、第２の熱交換器（４）、圧縮機（５）及び膨張弁（６）を有する閉じられた系、この系を状態変化しながら循環する物質Ｂを有する。常温常圧で気体であり、液化すると油を溶解可能であり、かつ、水を溶解しない物質Ａは、第１の熱交換器（３）で油と分離しながら気化し、第２の熱交換器（４）で液化し、液化した物質Ａが物質Ａ供給手段（７）によって処理槽（２）に供給される。第１の熱交換器（３）から回収タンク（８）に油を回収する。【選択図】図１
2018183741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と、油と、固体とを含む被処理物から、常温常圧で気体であり、液化すると前記油を溶解可能であり、かつ、前記水を溶解しない物質Ａを用いて前記被処理物から前記油を分離して回収するための固液分離システムにおいて、
前記被処理物を収容する処理槽と、
前記処理槽において得られた前記油と前記物質Ａの混合物に含まれる前記物質Ａを気化する第１の熱交換器と、
前記第１の熱交換器で気化した前記物質Ａを液化する第２の熱交換器と、
前記液化した物質Ａを前記第２の熱交換器から前記処理槽を通って前記第１の熱交換器に供給する物質Ａ供給手段と、
前記第１の熱交換器に接続された回収タンクと、
前記第１の熱交換器、前記第２の熱交換器、圧縮機及び膨張弁を有する閉じられた系と、
前記閉じられた系を状態変化しながら循環する物質Ｂと、を有し、
前記第１の熱交換器は、前記圧縮機で圧縮された前記物質Ｂを凝縮して前記物質Ｂの凝縮熱と前記物質Ａの蒸発熱を交換し、
前記膨張弁は、凝縮した前記物質Ｂを減圧し、
前記第２の熱交換器は、前記物質Ｂの蒸発熱と前記物質Ａの凝縮熱を交換し、
前記第１の熱交換器で前記油と分離しながら気化した前記物質Ａが前記第２の熱交換器で液化し、液化した前記物質Ａが前記物質Ａ供給手段によって前記処理槽に供給され、
前記物質Ａ供給手段による前記物質Ａの供給を中断し、前記物質Ｂの循環を継続することで、前記第１の熱交換器から前記回収タンクに前記油を回収する構成を有することを特徴とする固液分離システム。
【請求項２】
請求項１記載の固液分離システムにおいて、
液化した前記物質Ａに対する水の溶解度が２０℃で１ｇ／Ｌ以下であることを特徴とする固液分離システム。
【請求項３】
請求項１記載の固液分離システムにおいて、
前記物質Ａの沸点が−１００℃以上１０℃以下であることを特徴とする固液分離システム。
【請求項４】
請求項１記載の固液分離システムにおいて、
前記物質Ａの常温における飽和蒸気圧が２ＭＰａ以下であることを特徴とする固液分離システム。
【請求項５】
請求項１記載の固液分離システムにおいて、
前記物質Ａがプロパン、ノルマルブタン、イソブタン及びネオペンタンのうちの少なくとも１つを主成分とすることを特徴とする固液分離システム。
【請求項６】
請求項１記載の固液分離システムにおいて、
設置位置が高い方から順に、前記第２の熱交換器、前記処理槽及び前記第１の熱交換器となるように配置されており、
前記物質Ａ供給手段が重力によって液化した前記物質Ａを前記第２の熱交換器から前記処理槽を通って前記第１の熱交換器に供給することを特徴とする固液分離システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固液分離システムにおいて、
前記第１の熱交換器と前記処理槽を接続し、前記第１の熱交換器で気化した前記物質Ａを前記処理槽に供給する配管と、
前記処理槽と前記第１の熱交換器との間の配管に設けられた蓄圧器と、を有し、
前記第１の熱交換器から前記配管を通って前記処理槽に供給された気化した前記物質Ａによって前記処理槽の液化した前記物質Ａが排出されて前記蓄圧器に回収される構成を有すること特徴とする固液分離システム。
【請求項８】
請求項７記載の固液分離システムにおいて、
さらに、前記第１の熱交換器と前記処理槽を接続する前記配管に設けられた圧縮機を有すること特徴とする固液分離システム。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固液分離システムにおいて、
前記第２の熱交換器と前記処理槽との間の配管に設けられたヒーターと、
前記処理槽と前記第１の熱交換器との間の配管に設けられた蓄圧器と、を有し、
前記ヒーターによって前記ヒーターが設けられた配管内の気化した前記物質Ａが前記処理槽に供給され、前記処理槽の液化した前記物質Ａが排出されて前記蓄圧器に回収される構成を有すること特徴とする固液分離システム。
【請求項１０】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固液分離システムにおいて、
前記第２の熱交換器と前記処理槽との間の配管に設けられた第１の蓄圧器と、
前記第１の蓄圧器に設けられたヒーターと、
前記処理槽と前記第１の熱交換器との間の配管に設けられた第２の蓄圧器と、を有し、
前記第２の熱交換器から前記第１の蓄圧器に液化した前記物質Ａが供給され、前記ヒーターによって前記第１の蓄圧器に収容された液化した前記物質Ａが気化し、気化した前記物質Ａが前記処理槽に供給され、前記処理槽の液化した前記物質Ａが排出されて前記第２の蓄圧器に回収される構成を有すること特徴とする固液分離システム。
【請求項１１】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固液分離システムにおいて、
前記処理槽に設けられたヒーターと、
前記処理槽と前記第１の熱交換器との間の配管に設けられた蓄圧器と、を有し、
前記ヒーターによって前記処理槽の液化した前記物質Ａが気化し、気化した前記物質Ａが前記処理槽に供給され、前記処理槽の液化した前記物質Ａが排出されて前記蓄圧器に回収される構成を有すること特徴とする固液分離システム。
【請求項１２】
水と、油と、固体とを含む被処理物から、常温常圧で気体であり、液化すると前記油を溶解可能であり、かつ、前記水を溶解しない物質Ａを用いて前記被処理物から前記油を分離して回収するための固液分離方法において、
前記物質Ａを液体の状態で前記被処理物に供給し、前記物質Ａに前記油が溶解した混合物を得る工程と、
前記混合物を加熱して前記混合物に含まれる前記物質Ａを気化し、前記物質Ａと前記油を分離して前記油を回収する工程と、
気化した前記物質Ａを冷却して液化し、再び前記被処理物に供給する工程と、を有し、
前記物質Ａの気化及び液化は、閉じられた系内で圧縮、凝縮、膨張及び蒸発を繰り返す物質Ｂと熱交換することで行うことを特徴とする固液分離方法。
【請求項１３】
液体と固体とを含む被処理物から、常温常圧で気体であり、液化すると前記液体を溶解可能な物質Ａを用いて前記被処理物から前記液体を分離して回収するための固液分離システムにおいて、
前記被処理物を収容する処理槽と、
前記処理槽において得られた前記液体と前記物質Ａの混合物に含まれる前記物質Ａを気化する第１の熱交換器と、
前記第１の熱交換器で気化した前記物質Ａを液化する第２の熱交換器と、
前記液化した物質Ａを前記第２の熱交換器から前記処理槽を通って前記第１の熱交換器に供給する物質Ａ供給手段と、
前記第１の熱交換器に接続された回収タンクと、
前記第１の熱交換器、前記第２の熱交換器、圧縮機及び膨張弁を有する閉じられた系と、
前記閉じられた系を状態変化しながら循環する物質Ｂと、を有し、
前記第１の熱交換器は、前記圧縮機で圧縮された前記物質Ｂを凝縮して前記物質Ｂの凝縮熱と前記物質Ａの蒸発熱を交換し、
前記膨張弁は、凝縮した前記物質Ｂを減圧し、
前記第２の熱交換器は、前記物質Ｂの蒸発熱と前記物質Ａの凝縮熱を交換し、
前記第１の熱交換器で前記液体と分離しながら気化した前記物質Ａが前記第２の熱交換器で液化し、液化した前記物質Ａが前記物質Ａ供給手段によって前記処理槽に供給され、
前記物質Ａ供給手段による前記物質Ａの供給を中断し、前記物質Ｂの循環を継続することで、前記第１の熱交換器から前記回収タンクに前記液体を回収する構成を有し、
設置位置が高い方から順に、前記第２の熱交換器、前記処理槽及び前記第１の熱交換器になるように配置されており、
前記物質Ａ供給手段は、重力によって液化した前記物質Ａを前記第２の熱交換器から前記処理槽を通って前記第１の熱交換器に供給することを特徴とする固液分離システム。
【請求項１４】
請求項１３記載の固液分離システムにおいて、
前記物質Ａがジメチルエーテル、ホルムアルデヒド、ケテン及びアセトアルデヒドのうちの少なくとも１つを主成分とすることを特徴とする固液分離システム。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の固液分離システムにおいて、
前記第１の熱交換器と前記処理槽を接続し、前記第１の熱交換器で気化した前記物質Ａを前記処理槽に供給する配管と、
前記処理槽と前記第１の熱交換器との間の配管に設けられた蓄圧器と、を有し、
前記第１の熱交換器から前記配管を通って前記処理槽に供給された気化した前記物質Ａによって前記処理槽の液化した前記物質Ａが排出されて前記蓄圧器に回収される構成を有すること特徴とする固液分離システム。
【請求項１６】
請求項１５記載の固液分離システムにおいて、
さらに、前記第１の熱交換器と前記処理槽を接続する前記配管に設けられた圧縮機を有すること特徴とする固液分離システム。
【請求項１７】
請求項１３又は１４に記載の固液分離システムにおいて、
前記第２の熱交換器と前記処理槽との間の配管に設けられたヒーターと、
前記処理槽と前記第１の熱交換器との間の配管に設けられた蓄圧器と、を有し、
前記ヒーターによって前記ヒーターが設けられた配管内の気化した前記物質Ａが前記処理槽に供給され、前記処理槽の液化した前記物質Ａが排出されて前記蓄圧器に回収される構成を有すること特徴とする固液分離システム。
【請求項１８】
請求項１３又は１４に記載の固液分離システムにおいて、
前記第２の熱交換器と前記処理槽との間の配管に設けられた第１の蓄圧器と、
前記第１の蓄圧器に設けられたヒーターと、
前記処理槽と前記第１の熱交換器との間の配管に設けられた第２の蓄圧器と、を有し、
前記第２の熱交換器から前記第１の蓄圧器に液化した前記物質Ａが供給され、前記ヒーターによって前記第１の蓄圧器に収容された液化した前記物質Ａが気化し、気化した前記物質Ａが前記処理槽に供給され、前記処理槽の液化した前記物質Ａが排出されて前記第２の蓄圧器に回収される構成を有すること特徴とする固液分離システム。
【請求項１９】
請求項１３又は１４に記載の固液分離システムにおいて、
前記処理槽に設けられたヒーターと、
前記処理槽と前記第１の熱交換器との間の配管に設けられた蓄圧器と、を有し、
前記ヒーターによって前記処理槽の液化した前記物質Ａが気化し、気化した前記物質Ａが前記処理槽に供給され、前記処理槽の液化した前記物質Ａが排出されて前記蓄圧器に回収される構成を有すること特徴とする固液分離システム。
【請求項２０】
液体と固体とを含む被処理物から、常温常圧で気体であり、液化すると前記液体を溶解可能な物質Ａを用いて前記被処理物から前記液体を分離して回収するための固液分離方法において、
前記物質Ａを液体の状態で処理槽に収容された前記被処理物に供給し、前記物質Ａに前記液体が溶解した混合物を得る工程と、
前記混合物を加熱して前記混合物に含まれる前記物質Ａを第１の熱交換器によって気化し、前記物質Ａと前記液体を分離して前記液体を回収する工程と、
気化した前記物質Ａを第２の熱交換器によって冷却して液化し、物質Ａ供給手段によって再び前記被処理物に供給する工程と、を有し、
前記物質Ａの気化及び液化は、閉じられた系内で圧縮、凝縮、膨張及び蒸発を繰り返す物質Ｂと熱交換することで行い、
設置位置が高い方から順に前記第２の熱交換器、前記処理槽及び前記第１の熱交換器になるように配置されており、
前記物質Ａ供給手段は、重力によって液化した前記物質Ａを前記第２の熱交換器から前記処理槽を通って前記第１の熱交換器に供給することを特徴とする固液分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固液分離システム及び固液分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、以下の特許文献１がある。特許文献１には、常温常圧で気体であり、液化状態では水と油を溶解できる物質Ａの相変化のサイクルを利用し、固体と液体の混合物を分離する構成が開示されている。物質Ａの相変化のサイクルには、物質Ｂ（フロン、アンモニア及びイソブタン等）の冷凍サイクルを利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６０５１３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、物質Ａの例として、水と油の両方を溶解することができるＤＭＥ（ＤｉＭｅｔｈｙｌ  Ｅｔｈｅｒ：ジメチルエーテル）を選択し、水と油と固体の混合物を、液体と固体とに分離する方法が開示されている。ＤＭＥは水と油を両方溶解させる特性があるので、液体側には水と油の両方が含まれる。したがって、特許文献１記載の方法を用いて水と油と固体の混合物から油のみを抽出する場合、ＤＭＥに溶解した水と油の混合物から油のみを取り出すために油水分離機を設置する必要があった。また、物質Ａの相変化を利用する場合、液化した物質Ａを輸送するために、ポンプを設置する必要があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、被処理物から固体と液体とを分離する固液分離システム及び固液分離方法において、設置する装置を低減し、装置構成及び処理工程をさらに単純化した固液分離システム及び固液分離方法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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、水と、油と、固体とを含む被処理物から、常温常圧で気体であり、液化すると油を溶解可能であり、かつ、水を溶解しない物質Ａを用いて被処理物から油を分離して回収するための固液分離システムにおいて、被処理物を収容する処理槽と、処理槽において得られた油と物質Ａの混合物に含まれる物質Ａを気化する第１の熱交換器と、第１の熱交換器で気化した物質Ａを液化する第２の熱交換器と、液化した物質Ａを第２の熱交換器から処理槽を通って第１の熱交換器に供給する物質Ａ供給手段と、第１の熱交換器に接続された回収タンクと、第１の熱交換器、第２の熱交換器、圧縮機及び膨張弁を有する閉じられた系と、閉じられた系を状態変化しながら循環する物質Ｂと、を有し、第１の熱交換器は、圧縮機で圧縮された物質Ｂを凝縮して物質Ｂの凝縮熱と物質Ａの蒸発熱を交換し、膨張弁は、凝縮した物質Ｂを減圧し、第２の熱交換器は、物質Ｂの蒸発熱と物質Ａの凝縮熱を交換し、第１の熱交換器で油と分離しながら気化した物質Ａが第２の熱交換器で液化し、液化した物質Ａが物質Ａ供給手段によって処理槽に供給され、物質Ａ供給手段による物質Ａの供給を中断し、物質Ｂの循環を継続することで、第１の熱交換器から回収タンクに油を回収する構成を有することを特徴とする固液分離システムを提供する。
【０００７】
また、本発明は、水と、油と、固体とを含む被処理物から、常温常圧で気体であり、液化すると油を溶解可能であり、かつ、水を溶解しない物質Ａを用いて被処理物から油を分離して回収するための固液分離方法において、物質Ａを液体の状態で被処理物に供給し、物質Ａに油が溶解した混合物を得る工程と、混合物を加熱して混合物に含まれる物質Ａを気化し、物質Ａと油を分離して油を回収する工程と、気化した物質Ａを冷却して液化し、再び被処理物に供給する工程と、を有し、物質Ａの気化及び液化は、閉じられた系内で圧縮、凝縮、膨張及び蒸発を繰り返す物質Ｂと熱交換することで行うことを特徴とする油抽出方法を提供する。
【０００８】
また、本発明は、液体と固体とを含む被処理物から、常温常圧で気体であり、液化すると液体を溶解可能な物質Ａを用いて被処理物から液体を分離して回収するための固液分離システムにおいて、被処理物を収容する処理槽と、処理槽において得られた液体と物質Ａの混合物に含まれる物質Ａを気化する第１の熱交換器と、第１の熱交換器で気化した物質Ａを液化する第２の熱交換器と、液化した物質Ａを第２の熱交換器から処理槽を通って第１の熱交換器に供給する物質Ａ供給手段と、第１の熱交換器に接続された回収タンクと、第１の熱交換器、第２の熱交換器、圧縮機及び膨張弁を有する閉じられた系と、閉じられた系を状態変化しながら循環する物質Ｂと、を有し、第１の熱交換器は、圧縮機で圧縮された物質Ｂを凝縮して物質Ｂの凝縮熱と物質Ａの蒸発熱を交換し、膨張弁は、凝縮した物質Ｂを減圧し、第２の熱交換器は、物質Ｂの蒸発熱と物質Ａの凝縮熱を交換し、第１の熱交換器で液体と分離しながら気化した物質Ａが第２の熱交換器で液化し、液化した物質Ａが物質Ａ供給手段によって処理槽に供給され、物質Ａ供給手段による物質Ａの供給を中断し、物質Ｂの循環を継続することで、第１の熱交換器から回収タンクに液体を回収する構成を有し、設置位置が高い方から順に第２の熱交換器、処理槽及び第１の熱交換器になるように配置されており、物質Ａ供給手段は、重力によって液化した物質Ａを第２の熱交換器から処理槽を通って第１の熱交換器に供給することを特徴とする固液分離システムを提供する。
【０００９】
また、本発明は、液体と固体とを含む被処理物から、常温常圧で気体であり、液化すると液体を溶解可能な物質Ａを用いて被処理物から液体を分離して回収するための固液分離方法において、物質Ａを液体の状態で処理槽に収容された被処理物に供給し、物質Ａに液体が溶解した混合物を得る工程と、混合物を加熱して混合物に含まれる物質Ａを第１の熱交換器によって気化し、物質Ａと液体を分離して液体を回収する工程と、気化した物質Ａを第２の熱交換器によって冷却して液化し、物質Ａ供給手段によって再び被処理物に供給する工程と、を有し、物質Ａの気化及び液化は、閉じられた系内で圧縮、凝縮、膨張及び蒸発を繰り返す物質Ｂと熱交換することで行い、設置位置が高い方から順に第２の熱交換器、処理槽及び第１の熱交換器になるように配置されており、物質Ａ供給手段は、重力によって液化した物質Ａを第２の熱交換器から処理槽を通って第１の熱交換器に供給することを特徴とする固液分離方法を提供する。
【００１０】
本発明のより具体的な構成は、特許請求の範囲に記載される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被処理物から固体と液体とを分離する固液分離システム及び固液分離方法において、設置する装置を低減し、装置構成及び処理工程をさらに単純化した固液分離システム及び固液分離方法を提供することができる。
【００１２】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の固液分離システムの構成を示す模式図である。
【図２】実施例２の固液分離システムの構成を示す模式図である。
【図３】実施例３の固液分離システムの構成を示す模式図である。
【図４】実施例４の固液分離システムの構成を示す模式図である。
【図５】実施例５の固液分離システムの構成を示す模式図である。
【図６】実施例６の固液分離システムの構成を示す模式図である。
【図７Ａ】実施例７の固液分離システムの構成を示す模式図である。
【図７Ｂ】図７Ａの熱交換器及び処理槽の側面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の固液分離システム及び固液分離方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
本実施例では、水と油と固体を含む被処理物から、油のみを効率的に抽出可能な固液分離システム及び固液分離方法について説明する。ここで、被処理物としては動植物（食用油や香料等の原料になる物）を、油としては食用油や親油性の香料を挙げることができる。食用油の抽出の具体例としては、大豆やゴマ等の植物に含まれる食用油の抽出及び魚に含まれるドコサヘキサエン酸（ＤｏｃｏｓａＨｅｘａｅｎｏｉｃ  Ａｃｉｄ，ＤＨＡ）、エイコサペンタエン酸（Ｅｉｃｏｓａ  Ｐｅｎｔａｅｎｏｉｃ  Ａｃｉｄ，ＥＰＡ）又は魚油の抽出等が挙げられる。
【００１６】
以下、魚を例に挙げて本実施例の固液分離システム及び固液分離方法を説明するが、上述したとおり、本発明の被処理物は魚に限定されるものではない。
【００１７】
図１は実施例１の固液分離システムの構成を示す模式図である。本実施例では、常温常圧で気体であり、液化すると油を溶解し、かつ、水を溶解しないものを物質Ａとして使用する。物質Ａとして、ブタン（ノルマルブタン）を使用する。また、閉じられた系内で圧縮、凝縮、膨張及び蒸発を繰り返し、状態変化を起こしながら循環する物質Ｂとしてフロンを使用した例について示す。また、後述する２つの熱交換器（熱交換器３，４）はシェルアンドチューブ型のものを使用し、双方ともシェルに物質Ａ（ブタン）を通過させた例について示す。
【００１８】
まず初めに、フロンのサイクルについて説明する。本発明では、ブタンの相変化に必要な熱や冷熱を、フロンの冷凍サイクルを用いて供給する。まず、フロンは圧縮機５から高温高圧のガスとなって排出され、配管２１を経由して熱交換器（第１の熱交換器）３のチューブ３１に送られる。ここで、高温高圧のフロンガスは、凝縮しながら凝縮熱をブタン側に伝えるので、シェル３０の液化ブタンは、フロンガスから供給された凝縮熱を蒸発熱として利用し、ブタンガスとなる。
【００１９】
次いで、高温高圧の液体となった液化フロンは、配管２２を通って膨張弁６に送られ、通過時に減圧することで温度と圧力が低下し、二相流となって配管２３を経由して熱交換器（第２の熱交換器）４のチューブ４１に送られる。ここで、シェル４０のブタンガスは、凝縮しながら凝縮熱をフロンガスに伝えるので、低温の液化フロンは、ブタンガスから供給された凝縮熱を蒸発熱として利用し、低温低圧のフロンガスとなる。次いで、フロンガスは配管２４を経由して圧縮機５に送られて再度圧縮され、冷凍サイクルが形成される。
【００２０】
次に、ブタンのサイクルについて説明する。まず、熱交換器４のシェル４０から排出された液化ブタンは、ポンプ（物質Ａ供給手段）７が備えられた配管１１を経由し、被処理物が充填及び保持された処理槽２に送られる。処理槽２では、被処理物に含まれる油が液化ブタンに溶解する。次に、油を溶解した液化ブタンは、処理槽２の内部のフィルター（図示せず）を通過し、配管１２を通って熱交換器３に送液される。このとき、被処理物に含まれる水分は、ブタンにはほとんど溶解しないので、固体とともに処理槽２に残存する。
【００２１】
熱交換器３には、液化ブタンよりもやや高温のフロンが連続的に供給されているので、フロンの持つ潜熱と顕熱により液化ブタンが加熱され、ブタンガスとなって排出される。このとき、液化ブタンに溶存していた油は沸点以下であるため、それらの大半が蒸発することなく熱交換器３の内部にとどまる。
【００２２】
熱交換器３から排出された高純度のブタンガスは、配管１３を経由して熱交換器４に送られる。熱交換器４には、ブタンガスよりも低温のフロンが連続的に供給されているので、フロンの蒸発潜熱と顕熱によりブタンガスが冷却され、液化ブタンとなって排出される。排出された液化ブタンは、ポンプ７によって再び処理槽２に送られる。
【００２３】
以上が定常状態（固液分離操作）の運転方法である。この定常運転を継続すると、熱交換器３のシェルの油の濃度が上昇する。油の濃度が所定の値以上、すなわち、油の抽出量が目的とする量に達した後、ポンプ７を停止するか、配管１１もしくは配管１２に設置したバルブ（図示せず）を閉じ、フロン側サイクルの運転を継続することで、熱交換器３のシェル３０の液化ブタンの大半を蒸発させる。次いで、配管１４に設置したバルブ５５を開放すると、熱交換器３のシェル３０に残存していた油が内圧によって押し出され、タンク８に油が回収される。ここで、上述したとおり、水はブタンにはほとんど溶解しないため、タンク２に留まり、タンク８には水をほとんど含まない油が回収される。
【００２４】
上述したように、特許文献１に記載の発明では、ＤＭＥに溶解した水と油の混合物から油のみを取り出すためには、第１の熱交換器３と回収タンク８の間に油水分離機を設置する必要があった。本発明は、油を溶解可能であり、かつ、水を溶解しないブタンを用いるため、油水分離機を必要とすることなく、油のみを効率的に抽出及び回収することができる。したがって、設置する装置を低減し、装置構成及び処理工程をさらに単純化した固液分離方法及び固液分離システムを提供することができる。
【００２５】
本実施例では、油を溶解可能であり、かつ、水を溶解しない物質Ａとして、液化した物質Ａに対する水の溶解度が２０℃で１ｇ／Ｌ以下となるものが好ましい。ブタン以外で水の溶解度が２０℃で１ｇ／Ｌ以下となる物質として他の炭化水素を用いた場合も同様の効果が得られる。その中でも、毒性を考慮するとアルカン類のガスが好ましい。具体的には、プロパン、イソブタン又はネオペンタンが好ましく、これらの内の２種以上の混合物であっても同様の効果を得られる。
【００２６】
また、物質Ａは沸点が−１００℃以上１０℃以下もしくは、常温における飽和蒸気圧が２ＭＰａ以下であることが好ましい。沸点が−１００℃より低いと、常温での蒸気圧が高くなり、装置の耐圧性を高める必要があることから、装置の製造コストが高くなる。また、沸点が１０℃より大きいと、外気温（装置の周辺温度）が１０℃より低くなると蒸留をしにくくなり、ランニングコストが高くなる。上述した物質Ａの沸点は、それぞれ、プロパン：−４２．１℃、イソブタン：−１１．７℃、ブタン：−０．５℃、ネオペンタン：９．５℃（出典：「岩波理化学辞典」第５版（岩波書店））であるが、上述した装置の耐圧性及び蒸留温度を考慮すると、物質Ａとして、ブタンが最も好ましい。
【００２７】
以上に示した本実施例による固液分離システム及び固液分離方法では、油の抽出に使用するブタン等の液化ガスの蒸留エネルギーを、フロンの冷凍サイクルにより有効利用でき、また油水分離機を設置する必要が無いので、油抽出にかかるランニングコストを大幅に削減することができる。
【００２８】
また、食品等の被処理物は、処理槽２への投入から油抽出及び処理槽２からの排出の全ての工程についてほぼ常温で実施されるため、加熱劣化を抑制できる。
【実施例２】
【００２９】
図２は実施例２の固液分離システムの構成を示す模式図である。本実施例の固液分離システム１００ｂは、配管１１にバルブ５１を、配管１３にバルブ５５を、配管１２に蓄圧器３７及びバルブ５２，５７を有する。さらに、第１の熱交換器３と処理槽２を接続し、第１の熱交換器３で気化した物質Ａを処理槽２に供給する配管１５と、配管１５に設けられたバルブ５６を有していることが実施例１と異なる点である。
【００３０】
固液分離システム１００ｂの定常運転を継続すると、処理槽２内の油（ＤＨＡ）が減少し、熱交換器３のシェル３０の油濃度が上昇する。したがって、抽出した油を回収すると共に、処理槽２に充填された被処理物（魚）を入れ換える必要がある。しかしながら、被処理物を入れ換える際に処理槽２をそのまま開放すると、処理槽２内に残存する液化ブタンが大気圧まで減圧されるので、液化ブタンが大気に多量に放出されてしまう。そこで、本実施例では、処理槽２内の液化ブタンの量の削減を目的に、液化ブタンをブタンガスで置換する。
【００３１】
まず、ポンプ７を使用している場合は運転を停止し、バルブ５１，５５，５７を閉じ、バルブ５６を開き、フロン側サイクルの運転を継続することで、熱交換器３内の液化ブタンを蒸発させる。蒸発したブタンガスは、配管１５にあるバルブ５６を通過し、処理槽２の上部から供給される。次第に処理槽２の上部側の圧力が上昇するので、処理槽２内に残存する液化ブタンは配管１２に備えられたバルブ５２を通過し、蓄圧器３７に貯留（回収）される。
【００３２】
熱交換器３の液化ブタンの大半が蒸発した後、配管１４に設置したバルブ５３を開放すると、熱交換器３のシェル３０に残存していた油が内圧によって押し出され、タンク８に回収される。この後、まずバルブ５６とバルブ５２を閉じて、処理槽２を開放すると、ガス状のブタンが大気圧となるので、処理槽２内の魚を交換し、次の抽出処理に移る。
【００３３】
本実施例によれば、実施例１の効果に加えて、処理槽２に留まる液化ブタンを外部に放出せずに処理槽２内の被処理物を交換することが可能となる。
【実施例３】
【００３４】
図３は実施例３の固液分離システムの構成を示す模式図である。本実施例の固液分離システム１００ｃは、配管１６及び圧縮機３２を有していることが実施例２と異なる点である。本実施例では、配管１５と配管１６の間に圧縮機３２を設置することで、処理槽２の上流側圧力を実施例２の構成よりもさらに上昇させる事が可能となり、効率良く処理槽２内に残留した液化ブタンを蓄圧器３７に輸送することができる。
【００３５】
本実施例によれば、実施例２よりもさらに効率的に、処理槽２に留まる液化ブタンを排出し、液化ブタンを外部に放出せずに処理槽２内の被処理物を交換することが可能となる。
【実施例４】
【００３６】
図４は実施例４の固液分離システムの構成を示す模式図である。本実施例の固液分離システム１００ｄは、配管１５及びバルブ５６を有さず、配管１１にヒーター３３を有することが実施例２と異なる点である。本実施例では、実施例２と比較して、処理槽２の開放手順が異なる。
【００３７】
以下は、処理槽２に封入した被処理物（魚）からの油（ＤＨＡ）抽出後の動作である。まず、バルブ５１とバルブ５７を閉じ、バルブ５２を開放する。ここで、処理槽２の上流側に設置されたヒーター３３により配管１１を加熱すると、配管１１内に残存する液化ブタンの蒸気圧が上昇し、処理槽２の上流側の圧力が上昇する。したがって、処理槽２内に残存した液化ブタンを排出して蓄圧器３７の送液することが可能になり、バルブ５２を閉じて処理槽２を開放することで、液化ブタンを大気に放出せず、被処理物の交換を行うことができる。
【００３８】
本実施例によれば、実施例２と同様に、処理槽２に留まる液化ブタンを外部に放出せずに処理槽２内の被処理物を交換することが可能となる。
【実施例５】
【００３９】
図５は実施例５の固液分離システムの構成を示す模式図である。本実施例の固液分離システム１００ｅは、配管１５及びバルブ５６を有さず、処理槽２の上流に蓄圧器（第１の蓄圧器）３５、ヒーター３６、配管１７及びバルブ５４を有することが実施例２と異なる点である。図５を用いて本発明の他の実施例の固液分離システム及び固液分離方法を説明する。本実施例では、実施例２と比較して、処理槽２の開放手順が異なる。
【００４０】
以下は、処理槽２に封入した被処理物（魚）からの油（ＤＨＡ）抽出後の動作である。定常状態では、蓄圧器３５と配管１７と処理槽２の内部の大半は液化ブタンで充たされている。処理槽２を開放するには、まず、バルブ５１とバルブ５７を閉じ、バルブ５２とバルブ５４を開放する。ここで、ヒーター３６により蓄圧器３５を加熱すると、蓄圧器３５内の蒸気圧が上昇し、処理槽２の上流側の圧力が上昇する。したがって、処理槽２内に残存した液化ブタンを排出させ、蓄圧器（第２の蓄圧器）３７に送液することが可能になり、バルブ５２とバルブ５４を閉じて処理槽２を開放することで、大気に放出されるブタンの量を削減できる。
【００４１】
本実施例によれば、実施例２と同様に、処理槽２に留まる液化ブタンを外部に放出せずに処理槽２内の被処理物を交換することが可能となる。また、蓄圧器３５を設置したことにより実施例２〜４よりも多量のブタンガスを生成できる。
【実施例６】
【００４２】
図６は実施例６の固液分離システムの構成を示す模式図である。本実施例の固液分離システム１００ｆは、配管１５及びバルブ５６を有さず、処理槽２の上部にヒーター３４を有することが実施例２と異なる点である。図６を用いて本実施例の固液分離方法及び固液分離システムを説明する。本実施例では、実施例２と比較して、処理槽２の開放手順が異なる。
【００４３】
以下は、処理槽２に封入した被処理物（魚）からの油（ＤＨＡ）抽出後の動作である。まず、バルブ５１とバルブ５７を閉じ、バルブ５２を開放する。ここで、処理槽２の上部に設置されたヒーター３４により処理槽２を加熱すると、処理槽２内に残存するブタンの蒸気圧が上昇し、処理槽２の上流側の圧力が上昇する。したがって、処理槽２内に残存した液化ブタンを排出させることが可能になり、バルブ５２を閉止して処理槽２を開放することで、大気に放出されるブタンの量を削減できる。
【００４４】
本実施例によれば、実施例２と同様に、処理槽２に留まる液化ブタンを外部に放出せずに処理槽２内の被処理物を交換することが可能となる。
【実施例７】
【００４５】
図７Ａは実施例７の固液分離システムの構成を示す模式図であり、図７Ｂは図７Ａの熱交換器及び処理槽の側面を示す模式図である。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、本実施例は、配管１１にポンプ７を設けず、熱交換器４、処理槽２及び熱交換器３の順に設置位置が高くなるように構成している点が実施例１と異なる。
【００４６】
実施例１では、液化ブタンを熱交換器４から処理槽２を通って熱交換器３まで送液するのにポンプ７を使用しているが、本実施例では、ポンプを使わず、重力によって液化した物質Ａを循環させることが可能である。したがって、ポンプを設置する必要が無いため、装置構成及び処理工程をさらに単純化した固液分離方法及び固液分離システムを提供することができる。
【００４７】
この構成では、実施例１のように、物質Ａとして、油を溶解可能であり、かつ、水を溶解しないものに限る必要はなく、水と油の両方を溶解することができるもの、例えば特許文献１に記載のＤＭＥを用いることもできる。したがって、本実施例の抽出対象物の具定例としては、実施例１に挙げた食用油や香料（親油性）に限らず、物質Ａに溶解可能な液体を挙げることができる。例えば、親水性の香料、親水性の香料と親油性の香料の混合物及び水溶性の固体状の香料も抽出対象物として挙げることができる。また、この構成は、実施例１に限らず、実施例２〜６に対しても適用することができる。すなわち、ポンプ７を除去して、設置位置が高い方から、熱交換器４、処理槽２及び熱交換器３の順となるように構成すれば、ポンプを設置する必要が無いため、装置構成及び処理工程をさらに単純化した固液分離方法及び固液分離システムを提供することができる。
【００４８】
以上、説明したように、本発明によれば、被処理物から固体と液体とを分離する固液分離方法及び固液分離システムにおいて、設置する装置を低減し、装置構成及び処理工程をさらに単純化した固液分離方法及び固液分離システムを提供することができることが示された。
【００４９】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
２…処理槽、３，４…熱交換器、３０，４０…シェル、３１，４１…チューブ、５，３２…圧縮機、３３，３４，３６…ヒーター、６…膨張弁、７…ポンプ、８…回収タンク、１１，１２，１３，１４，２１，２２，２３，２４…配管、３５，３７…蓄圧器、５１，５２，５３，５５，５６，５７…バルブ、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ…固液分離システム。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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