JP2000233127A

JP2000233127A - 有機物処理システム

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Publication number: JP2000233127A
Application number: JP11266243A
Authority: JP
Inventors: Hironari Kikuchi; 宏成菊池; Akira Nishioka; 明西岡; Hiroshi Kusumoto; 寛楠本; Yoshifumi Sasao; 桂史笹尾; Takao Sato; 隆雄佐藤; Ryuichi Kaji; 隆一梶; Hitoshi Kawajiri; 斉川尻; Shinji Aso; 伸二麻生; Tetsuji Miyabayashi; 哲司宮林
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2000-08-29
Anticipated expiration: 2019-09-20
Also published as: JP4406970B2

Abstract

(57)【要約】【課題】有機物を含む流体を高温高圧にして安定した流
量で供給する。【解決手段】処理後の高圧流体の圧力をシリンダの中の
ピストンで受けて処理前の流体を加圧するための力とし
て伝達する第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に駆
動力を付加する第２の駆動手段を設け、処理後の高圧流
体のエネルギーは、背圧弁を用いて低減した後に前記第
１の駆動手段におけるシリンダに導入するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機物の酸化や油
化や低分子化などの処理を該有機物を含む流体を高圧に
加圧した後に高温に加熱することによって行い、かつ、
この流体を連続的に流通させて処理を行う有機物処理シ
ステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水分中に多量の有機物を含む下水汚泥の
処理や工場から排出される有機物を含む排水やＰＣＢ，
ダイオキシン等の有害有機物の処理に関して、流体の臨
界条件（水の場合には、圧力２２ＭＰａ，温度３７４
℃）を超える温度と圧力にまで加圧及び加熱を行って酸
化処理する技術が開発されている。

【０００３】また、この下水汚泥の処理では、臨界条件
以下の温度と圧力で汚泥の油化を行う技術が知られてい
る。

【０００４】更に、廃プラスチックのリサイクル方法と
して、高分子化合物であるプラスチックを超臨界流体中
で分解反応させ、低分子の原料として回収する技術も開
発されている。

【０００５】これらの技術では、共通して、流体を高圧
に加圧した後に加熱して処理を行うといった工程にな
る。有機物を含む流体を高圧に加圧する手段として、高
圧用のスラリーポンプの使用が考えられるが、この高圧
用のスラリーポンプは、特殊なポンプであるために高価
になる。これに代わる加圧手段として、特開平５−１１
１６９５号公報には、汚泥油化装置における汚泥圧入装
置として、水用の高圧ポンプを使用する装置が記載され
ている。

【０００６】この汚泥圧入装置の概略を図１４を用いて
説明する。この汚泥圧入装置は、先ず、弁１４を閉じ、
弁１３，１８を開いて汚泥ポンプ１を駆動してスラリー
タンク９内の汚泥をシリンダ３の下部に充填する。次
に、弁１３，１８を閉じ、弁１７を開いて水用の高圧ポ
ンプ３３を駆動して作動水タンク１０内の作動水をシリ
ンダ３の上部に圧入してピストン５に圧力を掛けて汚泥
を加圧する。シリンダ３内の圧力が充分に高まった後に
弁１４を開き、シリンダ３内の高圧汚泥を予熱器６に供
給する。このとき、予熱器６に供給される高圧汚泥の流
量と高圧ポンプ３３の吐出流量は同じになる。この方法
は、高圧ポンプ３３に水用のものを使用することができ
るために、安価に構成することができる。

【０００７】一方、スラリーを高圧で供給するための動
力を低減する方法として、文献〔「パイプラインシステ
ムによる連続式オートクレーブの開発」山崎仲道他、水
熱化学実験所報告、Ｖｏｌ．３、１−４（１９７９）〕
に記載された方法がある。

【０００８】この方法を図１５を用いて説明する。チェ
ック弁群４２は、クランク軸４３に連動するカム群４８
との連動で開閉する。スラリータンク９内のスラリー
は、チェック弁群４２を通過してシリンダ３に充填され
る。次に、シリンダ３内のピストン４９が上昇して高圧
スラリーが押出され、チェック弁群４２を通過して予熱
器６に供給されて加熱される。高温高圧スラリーは、そ
の後、反応器７を通過して反応し、予熱器６で熱交換し
た後にチェック弁群４２を通過してシリンダ４に導入さ
れる。シリンダ４に高圧で流入する高圧流体は、このシ
リンダ４内のピストン５０を押すことになる。このピス
トン５０が押されることにより、コネクティングロッド
を介してクランク軸４３に回転動力が付加される。この
クランク軸４３には、コネクティングロッドを介して、
シリンダ３のピストン４９が連動するようになってい
る。このために、全体として見ると、処理後の高圧流体
の圧力を用いて処理前の流体を加圧することができる。
しかし、それだけはクランク軸４３を回転するための動
力が不足するために、このクランク軸４３には歯車５１
を介してモータ３２を接続して動力を付加している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、有機物の
超臨界水中での酸化や汚泥の油化，プラスチックの低分
子化等の処理では、処理流体を高圧に加圧して供給する
ために、多大なポンプ動力が必要になる。

【００１０】前記文献「パイプラインシステムによる連
続式オートクレーブの開発」では、反応系内の流体の圧
力をピストンの背圧にかけることでポンプ駆動力を低減
して、スラリーと別系統の第２の流体を高圧系内に注入
する手段が記載されている。しかし、この方法では、シ
リンダ内の第２の流体を注入し終わると、それ以上注入
を続けることができないため、連続処理に用いることが
できなかった。

【００１１】また、超臨界水中での酸化処理では、高圧
に加圧した酸素ガスを有機物を含む高圧の流体に混合さ
せる必要があるが、このとき、有機物を含む流体の流量
が変動すると流体と酸素ガスの混合割合が変動し、有機
物の酸化反応にむらが発生する。また、酸化処理以外の
処理においても、供給流量が変動すると、予熱器や反応
器での滞留時間が変動して反応の進み具合にむらが生じ
る。このために、有機物を含む流体の高圧供給では、供
給流量の変動を極力押さえる必要がある。

【００１２】図１５に示した方法を用いて処理流体の高
圧供給を行う場合には、クランク機構が介在するために
ピストンの移動速度が大きく変動する。このために、高
圧で供給する流体の流量が大きく変動することになる。
そして、供給流量に変動が生じると、前述したように、
処理反応に問題を引き起こす。代わりに、高圧用のスラ
リーポンプを用いる場合や、図１４に示すの圧入装置を
用いる場合には、供給流量の変動は抑えることができる
ものの、多大なポンプ動力を必要とするという問題あ
る。

【００１３】図１５に示した手法を図１４に示した装置
に適用してポンプ動力の低減を図ろうとするときには、
図１４に示した装置における処理後の高圧流体をシリン
ダ３の上部から流入させるようにすることが考えられ
る。しかし、その場合は、高圧ポンプ３３の吐出流体が
処理後の流体側に流れ込むだけになってしまい、ポンプ
として成立しなくなる。

【００１４】また、実際には、処理後の流体の量は、処
理前の流体の量と完全に一致するわけではない。処理後
の流体の量は、処理前の流体の成分によって変動する。
従って、このような処理後の高圧流体をそのまま加圧動
力源として使用すると、図１０の方法やピストンの背面
に圧力をかける方法の場合には、加圧動作が不安定にな
る。

【００１５】従って、本発明の１つの目的は、有機物を
含む流体の加圧供給に要する動力（エネルギー）を低減
し、かつ、安定に動作する加圧供給装置を備えた高温高
圧の流体を利用する有機物処理システムを提供すること
にある。

【００１６】本発明の他の目的は、有機物処理システム
における加圧供給装置を比較的安価な手段を使用して構
成することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、処理後の高圧
流体の圧力をシリンダの中のピストンで受けて処理前の
流体を加圧するための力として伝達する第１の駆動手段
と、前記第１の駆動手段に駆動力を付加する第２の駆動
手段とを備え、有機物を含む流体を高温高圧にして連続
的に処理する有機物処理システムにおいて、前記処理後
の高圧流体のエネルギーを背圧弁を用いて低減した後に
前記第１の駆動手段におけるシリンダに導入するように
した。

【００１８】また、処理後の高圧流体の圧力をシリンダ
の中のピストンで受けて処理前の流体を加圧するための
力として伝達する第１の駆動手段と、前記第１の駆動手
段に駆動力を付加する第２の駆動手段と、処理前の流体
をシリンダに導入してピストンで加圧供給する加圧手段
を備え、有機物を含む流体を高温高圧にして連続的に処
理する有機物処理システムにおいて、処理後の高圧流体
を導入するシリンダの工程容積を処理前の流体を導入す
るシリンダの工程容積よりも小さくし、処理後の高圧流
体の一部を背圧弁を通して外部に放出しつつ残りの高圧
流体を前記第１の駆動手段のシリンダに導入するように
した。

【００１９】また、処理後の高圧流体の圧力をシリンダ
の中のピストンで受けて処理前の流体を加圧するための
力として伝達する第１の駆動手段と、前記第１の駆動手
段に駆動力を付加する第２の駆動手段と、処理前の流体
をシリンダに導入してピストンで加圧供給する加圧手段
を備え、有機物を含む流体を高温高圧にして連続的に処
理する有機物処理システムにおいて、処理後の高圧流体
を導入するシリンダの工程容積を処理前の流体を導入す
るシリンダの工程容積よりも大きくし、処理後の高圧流
体を背圧弁を通して減圧して前記第１の駆動手段のシリ
ンダに導入することにより駆動エネルギーとして利用す
るようにし、前記第２の駆動手段は、高圧ポンプで加圧
した流体を前記減圧した処理後の流体と共に第１の駆動
手段のシリンダに導入するようにした。

【００２０】このようにすれば、有機物を含む流体の加
圧供給に要する動力（エネルギー）を低減し、かつ、安
定に動作する加圧供給装置を実現することができる。

【００２１】そして、具体的には、前記第１の駆動手段
と加圧手段は、処理後の高圧流体を導入する一次側シリ
ンダと、処理前の有機物を含む流体を導入する二次側シ
リンダと、一次側シリンダ内のピストンと二次側シリン
ダ内のピストンを連結するピストンロッドとを備え、前
記第２の駆動手段は、この連結されたピストンに駆動力
を付加するように構成する。

【００２２】また、前記二次側シリンダのピストンロッ
ド側の端を該ピストンロッドを水密状態に貫通させるよ
うに閉じて該二次側シリンダ内に該ピストンによって仕
切られたピストンロッド側空間を形成し、前記第２の駆
動手段は、加圧した流体を前記ピストンロッド側空間に
供給することにより駆動力を付加するようにする。

【００２３】また、前記第２の駆動手段は、前記ピスト
ンロッドにモータの動力を伝達する手段を取付け、モー
タの動力を駆動力として付加するようにする。

【００２４】また、１つのシリンダ内をピストンによっ
て仕切ることによって処理後の高圧流体を導入して加圧
駆動力を発生する第１の室と処理前の流体を導入して加
圧供給する第２の室を形成し、第２の駆動手段は、前記
ピストンに連結したピストンロッドを介して前記ピスト
ンに駆動力を付加するようにし、前記処理後の高圧流体
は、シリンダ内のピストンロッド側の室に導入し、処理
前の流体は、他側の室に導入するようにする。

【００２５】また、処理前の流体を加圧するシリンダと
ピストンを複数対設け、１対のシリンダとピストンで高
圧にした処理前の流体を供給している間に他のピストン
とシリンダの対に処理前の流体を充填して高圧に加圧し
ておくようにする。

【００２６】また、本発明は、処理後の高圧流体の圧力
をシリンダ内のピストンで受けて処理前の流体を加圧す
るための力として伝達する第１の駆動手段と、前記第１
の駆動手段に駆動力を付加する第２の駆動手段を備え、
有機物を含む流体を高温高圧にして連続的に処理する有
機物処理システムにおいて、前記第１の駆動手段のシリ
ンダーとピストンにより形成される排出流体室へ開閉弁
を介して処理後の高圧流体を導入する背圧ラインと、こ
の背圧ラインの圧力が設定圧力を越えたときには該背圧
ラインから処理後の高圧流体を流出させて該背圧ライン
の圧力が設定圧力を越えないようにする背圧ライン保圧
弁と、この背圧ライン保圧弁から流出した処理後の高圧
流体を開閉弁を介して排出流体室へ導入する排出流体室
予圧ラインと、この排出流体室予圧ラインの圧力が設定
圧力を越えたときには該排出流体室予圧ラインから処理
後の高圧流体を流出させて該排出流体室予圧ラインの圧
力が設定圧力を越えないようにする排出流体室予圧ライ
ン保圧弁を設け、前記排出流体室を大気圧から高圧へ予
圧するときは、背圧ラインの開閉弁を閉じ、排出流体室
予圧ラインの開閉弁を開くことにより、背圧ライン保圧
弁を流出して排出流体予圧ラインを流れる処理後の高圧
流体で前記排出流体室を大気圧から高圧へ予圧し、処理
前のスラリーを供給するときは、排出流体室予圧ライン
の開閉弁を閉め、背圧ラインの開閉弁を開くことにより
処理後の高圧流体の圧力を処理前のスラリーの加圧に使
用するようにした。

【００２７】そして、具体的には、更に、処理物が反応
する反応系の圧力を決める反応系保圧弁を設け、この反
応系保圧弁を流出した処理後の流体が前記背圧ラインに
流入するようにした。

【００２８】また、前記背圧ラインに該背圧ラインの圧
力変動を軽減するアキュムレータを設けた。

【００２９】また、前記第２の駆動手段は、シリンダー
とピストンからなり、加圧ポンプで加圧された作動流体
の圧力で駆動するようにした。

【００３０】また、排出流体室予圧ライン保圧弁から流
出した処理後の高圧流体を開閉弁を介して第２の駆動手
段のシリンダーとピストンで形成される作動流体室に導
入する作動流体室予圧ラインと、設定圧力が前記作動流
体室の通常運転圧力に設定され、作動流体室予圧ライン
の圧力が前記設定圧力を越えたときには作動流体室予圧
ラインから処理後の高圧流体を流出させて前記設定圧力
を越えないようにする作動流体室予圧ライン保圧弁を設
け、作動流体室を大気圧から作動流体室の通常運転圧力
へ予圧するときは、作動流体室予圧ラインの開閉弁を開
くことにより、前記排出流体室予圧ライン保圧弁を流出
して作動流体室予圧ラインを流れる処理後の高圧流体で
作動流体室を予圧するようにした。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を用い
て詳述する。

【００３２】図１は、水に有機物が含まれるスラリーを
高温高圧にして酸化処理する本発明の第１の実施の形態
である有機物処理システムである。

【００３３】一次側シリンダ４Ｌ，４Ｒには、弁１５
Ｌ，１５Ｒを介して処理済み高圧水２５を流入させ、弁
１６Ｌ，１６Ｒを介して大気圧の作動水２６として作動
水タンク１０に流出させる。また、二次側シリンダ３
Ｌ，３Ｒには、弁１３Ｌ，１３Ｒを介して処理前のスラ
リー２２を流入させ、高圧に加圧した高圧スラリー２３
を弁１４Ｌ，１４Ｒを介して供給する。更に、二次側シ
リンダ３Ｌ，３Ｒのピストンロッド５Ｌ，５Ｒ側には、
流量制御用ポンプ２から弁１７Ｌ，１７Ｒを介して作動
水２８を流入させ、弁１８Ｌ，１８Ｒを介して作動水タ
ンク１０に流出させる。

【００３４】図１に示す状態は、スラリーポンプ１を駆
動し、弁１３Ｌを開き、弁１４Ｌを閉じることで、スラ
リータンク９内のスラリー２２をシリンダ３Ｌに充填し
ている状態である。これにより、ピストン５２Ｌが上昇
し、弁１７Ｌを閉じ、弁１８Ｌを開くことで、このシリ
ンダ３Ｌのピストンロッド５Ｌ側の作動水２８が作動水
タンク１０に押戻される。また、弁１５Ｌを閉じ、弁１
６Ｌを開くことで、シリンダ４Ｌは大気圧状態になり、
ピストン５３Ｌの上昇に伴ってシリンダ４Ｌ内の作動水
２６は作動水タンク１０に放出される。

【００３５】一方、右側のシリンダ３Ｒに関しては、流
量制御用ポンプ２を駆動し、弁１７Ｒを開き、弁１８Ｒ
を閉じることにより、作動水２８がシリンダ３Ｒのピス
トンロッド５Ｒ側に流入する。これにより、ピストン５
２Ｒが下降し、弁１３Ｒを閉じ、弁１４Ｒを開くこと
で、シリンダ３Ｒ内のスラリーが加圧されて高圧スラリ
ー２３として予熱器６に供給される。このとき、弁１５
Ｒを開き、弁１６Ｒを閉じることで、処理済み高圧水２
５がシリンダ４Ｒに流入し、ピストン５３Ｒに背圧を掛
ける。これにより、ピストンロッド５Ｒで連結されたピ
ストン５２Ｒは、処理済み高圧水２５の圧力により押さ
れる力と作動水２８の圧力により押される力を合計した
力によって駆動されて高圧スラリー２３を生成すること
になる。また、ピストン５２Ｒの変位は、シリンダ３Ｒ
に流入した作動水２８の流量によって決まるために、流
量制御用ポンプ２の吐出流量によって高圧スラリー２３
の供給流量を制御することができる。

【００３６】供給された高圧スラリー２３は、予熱器６
で加熱された後に高圧に加圧された酸素２９と混合され
て反応器７で酸化反応する。この酸化反応により処理さ
れた反応済み流体は、予熱器６に送って反応前の流体と
熱交換することで温度を下げてから固気液分離器８に送
る。

【００３７】固気液分離器８は、反応済み流体に含まれ
ている排ガス３０と灰３１を分離して排出する。

【００３８】灰と排ガスが除去されて水のみになった処
理済み高圧水２４は、反応系保圧弁１１を通り、背圧保
持弁１２が維持する圧力に減圧される。減圧された処理
済み高圧水２５の一部は背圧保持弁１２を通して処理排
水２７として放出するが、大部分はシリンダ４Ｒに流入
して加圧に利用される。処理排水２７としての放出量
は、固気液分離器８によって処理済み高圧水２４から分
離される灰３１の量が高圧スラリー２３の有機物含有量
によって変動し、更に、処理済み高圧水２５の流量が変
動し、これによってシリンダ４Ｌ，４Ｒへの流入量が変
動するのを防止するような値とする。

【００３９】反応系保圧弁１１は、予熱器６から固気液
分離器８までの圧力を一定に保つためのものであるが、
これがない場合でも、背圧保持弁１２を保圧弁の目的で
使用することによりシステムは成立する。しかし、その
場合には、弁１５Ｌ，１５Ｒを操作する際に生じる処理
済み高圧水２５の圧力変動が反応系全体に伝播して脈動
の原因となるために、反応系保圧弁１１は取り付けた方
が良い。

【００４０】反応系保圧弁１１を取り付けた場合には、
この反応系保圧弁１１を有効に作動させるために、この
反応系保圧弁１１の前後に圧力差を付ける必要がある。
ただし、処理済み高圧水２５の圧力を下げるとピストン
５３Ｌ，５３Ｒの駆動力が小さくなるために、その分、
作動水２８の圧力を上げる必要がある。作動水２８の圧
力を上げると流量制御用ポンプ２に要する動力が増すた
めに、背圧保持弁１２と反応系保圧弁１１との圧力差は
必要以上に大きくとらない方が良い。

【００４１】二次側シリンダ３Ｌ，３Ｒ内にあるピスト
ン５２Ｌ，５２Ｒと一次側シリンダ４Ｌ，４Ｒ内にある
ピストン５３Ｌ，５３Ｒは同じストロークで動くため
に、シリンダ４Ｒに流入する流量とシリンダ３Ｒから流
出（供給）する流量は完全に対応する。このために、処
理済み高圧水２５の流量が変化してもシリンダ４Ｒに流
入する流量が変わらないようにしておく必要がある。こ
のための手段として、通常の運転では、背圧保持弁１２
を通してある程度の処理済み高圧水を処理排水２７とし
て捨てておくようにしている。このようにすることで、
処理済み高圧水２５の流量が変化しても、この変化分
は、背圧保持弁１２から流出する処理排水２７の流量が
変化することで吸収することができる。また、瞬間的な
圧力変動は、アキュムレータ３４によって吸収するよう
にする。

【００４２】一次側シリンダに流入させる流体の体積流
量により一次側シリンダの断面積が決まる。シリンダ４
Ｒに流入させる流体の体積流量が高圧スラリー２３の体
積流量より少ない場合には、一次側シリンダの断面積が
二次側シリンダの断面積より小さくなる。一次側シリン
ダの断面積が小さくなると、ピストンの駆動力が小さく
なるために、その分、作動水２８の圧力を上げる必要が
ある。このために、背圧保持弁１２から流出させる処理
排水２７の流量の設定値は極力抑えるのが望ましい。

【００４３】また、システム全体を起動するときには、
初期加圧ポンプ３５を用いて系全体の加圧を行う。この
加圧を終えた後は、初期加圧ポンプ３５は停止して弁３
６を閉じておく。

【００４４】図２を参照して、シリンダ３Ｌにスラリー
２２を充填した後の動作について説明する。スラリー２
２の充填に伴ってピストン５２Ｌが上昇して行くと、上
死点に達した時点で検知器１９Ｌがそれを検知して制御
盤２１に上死点検出信号を送る。制御盤２１は、この上
死点検出信号を受け取ると、スラリーポンプ１を停止さ
せる。次に、弁１３Ｌ，１６Ｌを閉じ、シリンダ３Ｌ，
４Ｌに圧力を掛けられるようにする。

【００４５】次に、制御盤２１は、弁１５Ｌを開いて処
理済み高圧水２５の圧力がピストン５３Ｌに掛かるよう
にする。弁１５Ｌを開く前のシリンダ４Ｌは大気圧状態
であるために、弁１５Ｌを開いた瞬間には処理済み高圧
水２５の圧力が低下する。このときの圧力低下が大きい
と、ピストン５３Ｒの駆動力の低下も大きくなり、供給
流量の脈動の原因になる。このときの処理済み高圧水２
５の圧力変動は、アキュムレータ３４によって軽減す
る。

【００４６】アキュムレータ３４は、上部に高圧ガスを
充填し、下部に処理済み高圧水２５を導入する構成であ
る。弁１５Ｌが開いて処理済み高圧水２５の圧力が低下
すると、アキュムレータ３４内にある高圧ガスが膨張し
て内部の処理済み高圧水２５を押出すために系の圧力低
下は非常に小さい量で済み、脈動を抑えることができ
る。

【００４７】処理済み高圧水２５の圧力がピストン５３
Ｌに掛かると、シリンダ３Ｌに充填されたスラリー２２
が高圧に加圧される。これにより、シリンダ３Ｌ内のス
ラリー２２の供給開始の準備が整う。シリンダ３Ｒから
の高圧スラリー２３の供給が進み、ピストン５３Ｒが下
死点に到達すると、検知器２０Ｒがそれを検知して下死
点検出信号を制御盤２１に送る。制御盤２１は、この下
死点検出信号を受け取ると、弁１４Ｌを開き、弁１７Ｌ
〜１８Ｒを逆転させてシリンダ３Ｌからの高圧スラリー
供給を開始する。

【００４８】図３は、このような運転サイクルを示して
いる。先ず、シリンダ３Ｒから高圧スラリー２３を供給
している間に、シリンダ３Ｌにスラリー２２を充填し、
充填したスラリー２２を高圧に加圧しておく。そして、
シリンダ３Ｒからの高圧スラリー２３の供給が終ると、
直ちに、シリンダ３Ｌからの高圧スラリー２３の供給を
開始する。このとき、シリンダ３Ｒからの供給停止より
も若干早めにシリンダ３Ｌからの供給を開始して両方の
シリンダ３Ｌ，３Ｒから並行して供給する時間を設ける
と、切り替えが滑らかになる。また、このような切り替
えのための弁の切り替えを行っている間も、流量制御用
ポンプ２は一定の流量で運転を継続すれば良く、これに
より高圧供給される高圧スラリー２３の流量は一定に保
つことができる。

【００４９】なお、検出器１９Ｒは、ピストン５Ｒが上
死点に到達したことを検出して上死点検出信号を発生
し、検出器２０Ｌは、ピストン５Ｌが下死点に到達した
ことを検出して下死点検出信号を発生する。そして、制
御盤２１は、これらの検出信号を参照して前記運転サイ
クルを繰り返し制御する。

【００５０】制御盤２１による高圧スラリー供給流量制
御は、前述したような弁制御に加えて、流量制御用ポン
プ２からシリンダ３Ｌ，３Ｒに供給する作動水２８の流
量を流量検出器５４で検出し、この流量が所望の高圧ス
ラリー供給量に対応する値となるように流量制御用ポン
プ２を制御することによって行う。この作動水２８の流
量計測を行う検出器５４は、比較的容易に構成すること
ができる。この流量制御は、一次側シリンダ４Ｌ，４Ｒ
に流入する処理済み高圧水２５の流量を計測するように
しても同様に実現することができる。

【００５１】図４は、本発明の第２の実施の形態を示し
ている。この実施の形態における有機物処理システム
は、流量制御用ポンプを用いずに、モータを用いてピス
トンに駆動力を付加する構成が第１の実施の形態と相違
する。前述した実施の形態と共通の構成手段には同一の
参照符号を付して重複する説明を省略する。

【００５２】シリンダ３Ｌ，３Ｒは、ピストンロッド５
Ｌ，５Ｒ側が開いた構造のものを使用する。そして、ピ
ストンロッド５Ｌ，５Ｒにラック５５Ｌ，５５Ｒを取り
付け、モータ３２Ｌ，３２Ｒの回転軸に取り付けたピニ
オン５６Ｌ，５６Ｒの回転をピストン５２Ｌ，５２Ｒに
伝達して直進駆動を補助する。ピストン５２Ｌとピスト
ン５２Ｒは独立に駆動するために、３２Ｌ，３２Ｒモー
タはそれぞれのピストン５２Ｌ，５２Ｒに対して必要に
なる。その代わりに、モータ３２Ｌ，３２Ｒは、ピスト
ン５２Ｌ，５２Ｒを上昇させることもできるので、スラ
リーポンプを省略すことができる。

【００５３】図４に示すように、モータ３２Ｌでピスト
ン５２Ｌを上昇させることにより、スラリー２２をシリ
ンダ３Ｌに充填することができる。このとき、スラリー
２２は負圧になるために、空気の混入を防止するために
は、スラリータンク９はシリンダ３Ｌ，３Ｒよりも高い
位置に置くことが望ましい。

【００５４】モータ３２Ｌ，３２Ｒの回転動力をピスト
ン５２Ｌ，５２Ｒの直進動力に変換する手段としては、
この他にも、ピストン５２Ｌ，５２Ｒのピストンロッド
５Ｌ，５Ｒをねじ軸にして、すべりねじ伝動方式やボー
ルねじ伝動方式を用いることができ、更には、ピストン
ロッド５Ｌ，５Ｒをリニアモータにすることで動力を付
加するもできる。

【００５５】そして、制御盤２１による高圧スラリー供
給流量制御は、ピストン５２Ｌ，５２Ｒの移動量と高圧
スラリー押出し流量の関係を把握しておき、モータ３２
Ｌ，３２Ｒの回転速度を回転速度検出器５７Ｌ，５７Ｒ
で検出し、高圧スラリー押出し流量が所望の流量となる
ようにピストンロッド５Ｌ，５Ｒ（ピストン５２Ｌ，５
２Ｒ）の駆動速度を制御することによって行う。また、
前記実施の形態と同様に、シリンダ４Ｌ，４Ｒに流入す
る処理済み高圧水２５の流量検出に基づいて行うように
することもできる。

【００５６】図５は、本発明の第３の実施の形態である
有機物処理システムにおけるスラリー加圧装置を示して
いる。この実施の形態における、第２の実施の形態との
違いは、一次側シリンダのピストンと二次側シリンダの
ピストンを連動させるピストンロッドを分割し、その間
に歯車を介在させたことにある。

【００５７】ピストン４６Ｌ，４６Ｒ，４７Ｌ，４７Ｒ
にそれぞれ接続している各ピストンロッド５８Ｌ，５８
Ｒ，５９Ｌ，５９Ｒにはラック６０Ｌ，６０Ｒ，６１
Ｌ，６１Ｒを取り付け、これらのラック５８Ｌ〜６１Ｒ
と歯車６２Ｌ，６２Ｒ，６３Ｌ，６３Ｒを介して、一次
側シリンダ４Ｌ，４Ｒのピストン４７Ｌ，４７Ｒで得ら
れた動力を二次側シリンダ３Ｌ，３Ｒのピストン４６
Ｌ，４６Ｒに伝達する構成である。このような構成によ
れば、ラック間に介在する歯車６２Ｌ，６２Ｒは、モー
タ３２Ｌ，３２Ｒの動力を伝達する歯車として兼用する
ことができる。

【００５８】また、一次側シリンダ４Ｌ，４Ｒで得られ
た動力を、一旦回転動力に変換して二次側シリンダ３
Ｌ，３Ｒの動力へ伝達するが、回転動力への変換をラッ
クとピニオン機構で行うために、ピストンの移動速度と
歯車の回転速度が比例する。このために、図１５に示し
たようなクランク機構を用いる場合に生じるピストンの
移動速度の変動が起こらない。このために、高圧スラリ
ー２３を一定流量で供給することが可能になる。

【００５９】なお、その他の構成は、前述した実施の形
態と同様に構成することができるので、図示説明を省略
する。

【００６０】図６は、本発明の第４の実施の形態である
有機物処理システムを示している。この実施の形態にお
ける、第１の実施の形態との違いは、シリンダ４Ｌ，４
Ｒの断面積をシリンダ３Ｌ，３Ｒの断面積よりも大きく
したことと、高圧ポンプ３３から吐出する作動水を処理
済み高圧水２５に混合させるようにしたことにある。前
述した実施の形態と共通の構成手段には同一の参照符号
を付して重複する説明を省略する。

【００６１】ピストンが受ける力は、作用する流体の圧
力と断面積の積によるために、処理済み高圧水２５の圧
力を高圧スラりー２３の圧力より低くしても、シリンダ
４Ｌ，４Ｒの断面積をシリンダ３Ｌ，３Ｒより大きくし
た効果が上回れば、ピストン５Ｌ，５Ｒに掛かる力は、
スラリーを加圧する側の力が上回り、加圧供給のために
駆動することが可能になる。このため、シリンダ３Ｌ，
３Ｒの中にあるピストンに背圧を掛ける必要がなくな
り、シリンダ３Ｌ，３Ｒのピストンロッド側は、開いた
構造にすることができる。

【００６２】また、高圧ポンプ３３の吐出圧力は、処理
済み高圧水２５の圧力と等しくこの高圧水２５の圧力
は、高圧水２４の圧力よりも低いために、高圧ポンプ３
３の吐出水が処理済み高圧水２４の側に流れ込むような
ことはことはない。

【００６３】また、この実施の形態の場合は、処理済み
高圧水２５の流量が変化した場合も、高圧スラリー２３
の供給流量が変化することで収まるために、背圧保持弁
は不要になる。高圧スラリー２３の供給流量を変化させ
ないようにするためには、ピストン５Ｌ，５Ｒの移動速
度を流量検出器６４Ｌ，６４Ｒの流量に置き換えて検出
し、これが一定になるように制御盤２１によって高圧ポ
ンプ３３の吐出流量を制御する。

【００６４】また、この実施の形態では、高圧ポンプ３
３を用いているために、初期加圧ポンプは不要になる。

【００６５】図７および図８は、本発明の更に他の実施
の形態を示している。これらの各実施の形態における、
第１〜第４の実施の形態との違いは、処理済み高圧水２
５を、処理前のスラリー２２を導入するシリンダ４０
Ｌ，４０Ｒに流入させるようにしたことである。すなわ
ち、シリンダ４０Ｌ，４０Ｒには、下側からスラリー２
２を導入し、上側から処理済み高圧水２５を流入させ
る。

【００６６】図７は、本発明の第５の実施の形態である
有機物処理システムを示している。この実施の形態は、
流量制御用ポンプ３７の作動流体３９をシリンダ４１
Ｌ，４１Ｒに流入させることで、ピストンロッド５Ｌ，
５Ｒの駆動を補助する構成である。

【００６７】この実施の形態は、図１に示した実施の形
態と異なり、作動流体３９がスラリー２２と接触するこ
とによって汚染されることがないために、作動水の代り
に作動油を用いることが容易になる。図７は、作動油３
９を用いた有機物処理システムを示しており、作動油タ
ンク３８を備える。

【００６８】シリンダ４１Ｌ，４１Ｒの断面積は自由に
設定することができ、流量制御用ポンプ３７の吐出圧力
と流量の関係で、都合の良い流量に合わせればよい。

【００６９】処理済み高圧水２５の流路を制御する弁１
５〜１６および作動油３９の流路を制御する弁１７〜１
８の操作手順は、図１に示した実施の形態と同じで良
い。

【００７０】なお、前述した実施の形態と共通の構成手
段には同一の参照符号を付して重複する説明を省略す
る。

【００７１】図８は、本発明の第６の実施の形態におけ
るスラリー加圧装置を示している。この実施の形態にお
ける、第５の実施の形態との違いは、流量制御用ポンプ
を用いずにモータを用いることである。また、前述した
実施の形態と共通する構成手段は、その一部の図示説明
を省略する。

【００７２】ピストンロッド５Ｌ，５Ｒにはラック５５
Ｌ，５５Ｒを取り付け、モータ３２Ｌ，３２Ｒの回転軸
に取り付けたピニオン５６Ｌ，５６Ｒの回転をラック５
５Ｌ，５５Ｒに伝達してピストン５２Ｌ，５２Ｒの駆動
を補助する。

【００７３】また、ピストン５２Ｌ，５２Ｒの上死点お
よび下死点への到達の検知にはピストンロッド５Ｌ，５
Ｒを利用する。

【００７４】図９は、本発明の第７の実施の形態である
有機物処理システムを示している。この実施の形態は、
処理済み高圧水をスラリー加圧に利用するときの該処理
済み高圧水ラインの圧力変動を一層軽減することができ
るように工夫した実施の形態である。前述した実施の形
態と共通の構成手段には同一の参照符号を付して重複す
る説明を一部省略する。

【００７５】一次側シリンダー４Ｌ，４Ｒと一次側ピス
トン５３Ｌ，５３Ｒにより作動流体室６７Ｌ，６７Ｒを
形成する。作動流体室６７Ｌ，６７Ｒには、流量制御用
ポンプ２から弁１７Ｌ，１７Ｒを介して作動流体２８を
流入させる作動流体供給ライン７４と、弁１８Ｌ，１８
Ｒを介して作動流体タンク１０に流出させる作動流体排
出ライン７５を接続する。

【００７６】二次側シリンダー３Ｌ，３Ｒ内には、二次
側シリンダー３Ｌ，３Ｒと二次側ピストン５２Ｌ，５２
Ｒにより、それぞれ２つづつの空間を形成する。ピスト
ンロッド５Ｌ，５Ｒ側の空間は排出流体室６６Ｌ，６６
Ｒであり、ピストンロッド５Ｌ，５Ｒと反対側の空間は
供給流体室６５Ｌ，６５Ｒである。

【００７７】一次側ピストン５３Ｌ，５３Ｒと二次側ピ
ストン５２Ｌ，５２Ｒを接続するピストンロッド５Ｌ，
５Ｒは、３点支持における芯ずれによる応力発生を防止
するために、途中を切り離して当接するようにしておく
ことが望ましい。

【００７８】排出流体室６６Ｌ，６６Ｒには、固気液分
離器８を流出して反応系保圧弁１１および背圧ライン保
圧弁１２を通過した処理済み高圧水を弁６１Ｌ，６１Ｒ
を介して流入させる排出流体室予圧ライン７１と、弁１
５Ｌ，１５Ｒを介して固気液分離器８を流出して反応系
保圧弁１１を通過した処理済み高圧水を流入させる背圧
ライン７３と、排出流体室６６Ｌ，６６Ｒを弁１６Ｌ，
１６Ｒを介して大気圧側に開放する排出流体室排出ライ
ン７６を接続する。

【００７９】弁６１Ｌ，６１Ｒは、排出流体室６６Ｌ，
６６Ｒを大気圧から高圧に加圧する加圧工程のときに開
き、弁１５Ｌ，１５Ｒは，処理前のスラリーを予熱器６
へ供給するときに開く。弁１６Ｌ，１６Ｒは排出流体室
６６Ｌ，６６Ｒを高圧から大気圧まで減圧する減圧工程
と、処理前のスラリー２２をスラリーポンプ１を使って
供給流体室６５Ｌ，６５Ｒに充填する充填工程のときに
開く。弁の開閉手順の詳しい説明は後述する。

【００８０】ここで、スラリーポンプ１の吐出圧は、ス
ラリー２２を供給流体室６５Ｌ，６５Ｒへ流入させるだ
けの吐出圧で良く、従って、比較的小さな吐出圧のポン
プで良い。また、ここでは、スラリーポンプを使用して
いるが，処理する対象物である被処理流体が液体である
ときは、液体用のポンプで良い。

【００８１】供給流体室６５Ｌ，６５Ｒには、弁１３
Ｌ，１３Ｒを介して処理前のスラリー２２を流入させて
加圧し、加圧されて高圧になったスラリーを弁１４Ｌ，
１４Ｒを介して予熱器６へ供給する。

【００８２】図９は、スラリーポンプ１を駆動し、弁１
３Ｌを開き、弁１４Ｌを閉じることにより、スラリータ
ンク９内の処理前のスラリー２２を左側の二次側シリン
ダ３Ｌの供給流体室６５Ｒに充填する状態（充填工程）
を示している。このとき、弁６１Ｌと弁１５Ｌを閉じ、
弁１６Ｌを開くことにより、ピストン５２Ｌの上昇に伴
って、排出流体室６６Ｌの処理流体が処理済み流体タン
ク４５に排出される。また、弁１７Ｌを閉じ、弁１８Ｌ
を開くことにより、ピストン５３Ｌの上昇に伴って、作
動流体室６７Ｌの中の作動流体は作動流体タンク１０に
排出される。

【００８３】一方、右側のシリンダに関しては、流量制
御用ポンプ２を駆動し、弁１７Ｒを開き、弁１８Ｒを閉
じることにより、作動流体２８を一次側シリンダ４Ｒの
作動流体室６７Ｒに流入させている（供給工程）。この
とき、弁１５Ｒを開き、弁１６Ｒを閉じることにより、
一次側シリンダ３Ｒの排出流体室６６Ｒに処理済み高圧
水を流入させてピストン５２Ｒに背圧をかける。更に、
このとき、弁１３Ｒを閉じ、弁１４Ｒを開いておくこと
により、ピストン５２Ｒ，５３Ｒが下降して供給流体室
６５Ｒの中の処理前のスラリーを予熱器６に供給する。

【００８４】ピストン５２Ｒは、排出流体室６６Ｒの中
の流体の圧力により押される力と、作動流体室６７Ｒの
中の流体の圧力により押される力を合計した力によって
駆動されて、処理前の高圧スラリー２３を供給する。ピ
ストン５２Ｒ，５３Ｒの変位は、作動流体が作動流体室
６７Ｒに流入した流量により決まるために、流量制御用
ポンプ２の吐出流量を制御することにより、処理前の高
圧スラリー２３の供給流量を制御することができる。

【００８５】試作した装置では、供給流体室６５Ｒの圧
力を２５ＭＰａ、排出流体室６６Ｒの圧力を２５ＭＰ
ａ、作動流体室６７Ｒの圧力を３ＭＰａとして動作させ
ることができ、処理前のスラリー２２を２５ＭＰａに加
圧して供給するのに３ＭＰａの圧力で済んでいることか
ら省エネルギー化が図られていることが判る。

【００８６】作動流体供給ライン調圧弁（安全弁）８４
は、作動流体供給ライン７４を調圧し、作動流体供給ラ
インアキュムレータ９４は、弁１７Ｌ，１７Ｒの開閉時
等の圧力の脈動を抑える。ピストン５２Ｒは、排出流体
室６６Ｒ内の流体の圧力により押される力があるため
に、作動流体室６７Ｒ内の流体の圧力はそれほど大きな
圧力でなくて良いことから、保圧弁とアキュムレータ
は、耐圧の比較的小さなもので良い。

【００８７】供給される処理前の高圧スラリー２３は、
予熱器６で加熱した後に高圧に加圧した酸素２９と混合
し、反応器７で酸化反応させる。酸化反応により処理さ
れた反応済み流体は予熱器６に送って反応前の流体と熱
交換することで温度を下げてから固気液分離器８に送
る。

【００８８】固気液分離器８は、反応済み流体に含まれ
ている排ガス３０と灰３１を分離して排出する。

【００８９】ここでは、反応器７を酸化反応を例に用い
て説明したが、加水分解反応では、酸素を供給しない。
また、反応後の流体が液体のみの場合は、固気液分離器
８は不要となる。

【００９０】灰と排ガスが除かれて水のみになった処理
済み高圧水は、反応系保圧弁１１と背圧ライン保圧弁１
２と排出流体室予圧ライン保圧弁８１を通過して処理済
み流体タンク４５に排水するが、その一部は、反応系保
圧弁１１と背圧ライン保圧弁１２の間から背圧ライン７
３と弁１５Ｌ，１５Ｒを介して二次側シリンダ３Ｌ，３
Ｒの排出流体室６６Ｌ，６６Ｒに供給し、背圧ライン保
圧弁１２と排出流体室予圧ライン保圧弁８１の間から排
出流体室予圧ライン７１と弁６１Ｌ，６１Ｒを介して排
出流体室６６Ｌ，６６Ｒに供給する。

【００９１】ここで、排出流体室６６Ｒへ流入する処理
済み高圧水の流量は、ピストン５２Ｒの下降する速さで
決まる。また、背圧ライン保圧弁１２を通過する処理済
み高圧水の流量は、この背圧ライン保圧弁１２の前側の
圧力が該背圧ライン保圧弁１２の設定圧力以下になるよ
うに制御される。

【００９２】背圧ライン保圧弁１２を通過した処理済み
高圧水は、排出流体室予圧ライン７１へ流入する。排出
流体室予圧ライン７１の圧力は、排出流体室予圧ライン
保圧弁８１の設定圧力を超えると排出流体室予圧ライン
保圧弁８１を通って処理済み流体タンク４５に流出する
ようになっており、排出流体室予圧ライン保圧弁８１の
設定圧力以下になるようになっている。排出流体室予圧
ライン７１は、排出流体室６６Ｒ，６６Ｌを大気圧から
高圧に予圧するときに使う。詳しい説明は弁の開閉手順
で説明する。そして、排出流体室予圧ライン保圧弁８１
を通過した余剰の処理済み高圧水が処理済み流体タンク
４５に流入する。

【００９３】反応系保圧弁１１と背圧ライン保圧弁１２
と排出流体予圧ライン保圧弁７１を直列に接続すること
により、排出流体予圧ライン７１または背圧ライン７３
の圧力変動してもその上流の圧力が変動しないようにし
ている。弁６１Ｌあるいは弁６１Ｒを開いて排出流体室
６６Ｌあるいは排出流体室６６Ｒを大気圧から高圧に予
圧するときに、排出流体予圧ライン７１の圧力が落ちる
が、背圧ライン７３およびそれより上流の固気液分離器
８，反応器７，予熱器６の圧力は変動しない。

【００９４】また、弁１５Ｒあるいは弁１５Ｌを開くと
きは、排出流体室６６Ｒあるいは排出流体室６６Ｌは高
圧に予圧されているので、弁１５Ｒあるいは弁１５Ｌを
開いたときの背圧ライン７３の圧力変動は少ないが、反
応系保圧弁１１によって上流の固気液分離器８，反応器
７，予熱器６の圧力は一定に維持することができる。

【００９５】ここで、弁１５Ｒあるいは弁１５Ｌを開い
たときのは背圧ライン７３の圧力変動は少ないために、
反応系保圧弁１１を省略することも可能である。

【００９６】背圧ラインアキュムレータ３４は、背圧ラ
イン７３の圧力変動を小さくするために設置している。
この背圧ラインアキュムレータ３４は、高圧容器である
ために、容積が大きいと著しく高価になる。従って、反
応系保圧弁１１を省略し、更に、固気液分離器８，反応
器７，予熱器６の容積が大きくてそれほど大きな圧力変
動が起きない場合には、コスト低減の観点から、この背
圧アキュームレータ３４を省略することも可能である。

【００９７】排出流体室予圧ラインアキュムレータ９１
は、弁６１Ｌ，６１Ｒが閉まっているときの圧力のエネ
ルギーを蓄積する目的で設置しており、排出流体室６６
Ｒ，６６Ｌの加圧時間を短縮するために付加している。
しかし、この排出流体室予圧ラインラインアキュムレー
タ９１も高圧容器であるために、容積が大きいほど高価
である。このために、コスト低減の観点から、省略する
ことも可能である。

【００９８】このシステム全体を起動するときには、初
期加圧ポンプ３５を運転し、弁３６を開いて作動水タン
ク１０内の作動水を処理系全体に供給して該系の加圧を
行う。この加圧を終えた後は、初期加圧ポンプ３５を停
止し、弁３６を閉じておく。

【００９９】次に、図１０を参照して立ち上げのときの
弁の開閉手順の一例を説明する。

【０１００】初期状態は、弁１６Ｒ，１６Ｌ，１８Ｒ，
１８Ｌが開、弁１３Ｌ，１３Ｒ，１４Ｌ，１４Ｒ，１５
Ｌ，１５Ｒ，１７Ｌ，１７Ｒ，６１Ｌ，６１Ｌ，３６が
閉の状態で、供給流体室６５Ｒ，６５Ｌ、排出流体室６
６Ｒ，６６Ｌ、作動流体室６７Ｒ，６７Ｌの圧力は大気
圧の状態である。

【０１０１】先ず、弁３６を開き、初期加圧ポンプ３５
を運転して作動水により処理系を加圧する。次に、反応
器７のヒータを動作させ所定の温度まで上昇させる。

【０１０２】そして、処理系が所定の圧力，所定の温度
になったならば、処理前のスラリーを流し始める。先
ず、弁１３Ｌを開き、次に、スラリーポンプ１を動作さ
せてスラリータンク９内の処理前のスラリー２２を供給
流体室６５Ｌに充填する。供給流体室６５Ｌ内への処理
前の流体の充填に伴ってピストン５２Ｌ，５３Ｌが上昇
する。ピストン５２Ｌ，５３Ｌが上限に到達した時点
で、検知器１９Ｌがそれを検知して制御盤２１に上限検
出信号を送る。制御盤２１は、この上限検出信号を受け
取ると、スラリーポンプ１を停止する。次に、弁１３
Ｌ，１６Ｌ，１８Ｌを閉じる。

【０１０３】次に、弁６１Ｌを開くことにより、排出流
体室予圧ライン７１の高圧の処理済み高圧水を排出流体
室６６Ｌに流し込んで該排出流体室６６Ｌの圧力を上昇
させていく。弁６１Ｌを開いたときは排出流体室予圧ラ
イン７１の圧力が低下するが、処理済みの高圧水が徐々
に背圧ライン保圧弁１２を通過して排出流体室予圧ライ
ン７１に流入するために、排出流体室予圧ライン７１と
排出流体室６６Ｌの圧力は、排出流体室予圧ライン保圧
弁８１の設定圧力まで上昇していく。また、弁６１Ｌを
開いたときは、排出流体室予圧ライン７１の圧力は低下
するが、背圧ライン保圧弁１２があるために該背圧ライ
ン保圧弁１２より上流の背圧ライン７３の圧力は変動せ
ず、更にその上流には反応系保圧弁１１があるために固
気液分離器８，反応器７，予熱器６の圧力は変動しな
い。ここで、背圧ライン保圧弁１２と排出流体室予圧ラ
イン保圧弁８１の設定圧力は略同じにしておくことによ
り、排出流体室予圧ライン保圧弁８１と排出流体室６６
Ｌの圧力は、背圧ライン保圧弁１２の直前の圧力と略同
じ圧力になる。また、排出流体室６６Ｌの圧力が上昇す
るのに伴ってピストン５２Ｌは若干下降し、供給流体室
６５Ｌの圧力も上昇していく。

【０１０４】排出流体室６６Ｌの圧力が背圧ライン保圧
弁１２の直前の圧力と略同じ圧力にまで上昇したなら
ば、弁６１Ｌを閉じ、次に、弁１５Ｌを開く。このとき
も反応系保圧弁１１より上流の予熱器６，反応器７，固
気液分離器８の圧力は低下しない。また、弁６１Ｌを閉
じて弁１５Ｌを開くタイミングは、予熱器６の圧力を計
測して制御しても良いし、予め排出流体室６６Ｌの圧力
が上昇する時間を計測しておき、余裕を加えた時間で制
御しても良い。

【０１０５】次に、弁１５Ｌを開き、流量制御ポンプ２
を動作させて作動流体室６７Ｌに作動流体タンク１０内
の作動流体２８を供給して該作動流体室６７Ｌを加圧し
ていく。作動流体室６７Ｌ内の圧力は、作動流体供給ラ
イン調圧弁８４の設定圧力まで上昇していき、この作動
流体供給ライン調圧弁８４の設定圧力を越えると作動流
体は該作動流体供給ライン調圧弁８４を通って作動流体
タンク１０に還流する。このために、作動流体室６７Ｌ
の圧力は、作動流体供給ライン調圧弁８４の設定圧力を
越えることはない。

【０１０６】次に、弁１４Ｌを開くことにより、供給流
体室６５Ｌ内の加圧されたスラリーを処理前の高圧スラ
リー２３として予熱器６に供給するようにする。高圧ス
ラリー２３が予熱器６に供給され始めたならば、予初期
加圧ポンプ３５を止め、弁３６を閉める。

【０１０７】次に、弁１３Ｒを開き、スラリーポンプ１
を動作させることにより、スラリータンク９内の処理前
のスラリー２２を供給流体室６５Ｒに充填する。処理前
のスラリー２２の供給流体室６５Ｒへの充填に伴ってピ
ストン５２Ｒ，５３Ｒは上昇する。ピストン５２Ｒ，５
３Ｒが上限に達達した時点で検知器１９Ｒがそれを検知
して制御盤２１に上限検出信号を送る。制御盤２１は、
この上限検出信号を受け取ると、スラリーポンプ１を停
止させ、次に、弁１３Ｒ，１６Ｒ，１８Ｒを閉じる。

【０１０８】次に、弁６１Ｒを開いて排出流体室予圧ラ
イン７１の処理済み高圧水を排出流体室６６Ｒに供給す
ることにより排出流体室６６Ｒ，供給流体室６５Ｒの圧
力を上昇さる。排出流体室６６Ｒの圧力が排出流体室予
圧ライン保圧弁８１の直前の圧力と同じ圧力にまで上昇
したならば弁６１Ｒを閉じ、次に、弁１５Ｒを開いて待
機する。以降は、定常状態の操作になる。

【０１０９】次に、図１１を参照して定常状態の弁の開
閉手順の一例を説明する。

【０１１０】右側のシリンダ３Ｒ，４Ｒは、ピストン５
２Ｒが略上限の位置にあり、供給流体室６５Ｒ，排出流
体室６６Ｒ，作動流体室６７Ｒが加圧されている状態
で、更に、弁１５Ｒが開き、弁１３Ｒ，１４Ｒ，６１
Ｒ，１６Ｒ，１７Ｒ，１８Ｒが閉じた状態で待機してい
る。

【０１１１】また、左側のシリンダ３Ｌ，４Ｌは、弁１
４Ｌ，１５Ｌ，１７Ｌが開き、弁１３Ｌ，６１Ｌ，１６
Ｌ，１８Ｌが閉じて供給流体室６５Ｌから処理前の高圧
スラリー２３を予熱器６へ供給している状態であり、ピ
ストン５２Ｌが徐々に下降する。そして、ピストン５２
Ｌが下限に達すると、検知器２０Ｌがそれを検知して下
限検出信号を制御盤２１に送る。

【０１１２】制御盤２１は、この下限検出信号を受け取
ると、弁１５Ｒを開き、弁１４Ｒを開き、弁１４Ｌを閉
め、弁１５Ｌを閉めた状態にする。これにより、処理前
の高圧スラリー２３の供給は右側のシリンダ３Ｒに変わ
る。左側のシリンダ３Ｌからの供給停止よりも若干早く
に右側のシリンダ３Ｒからの供給を開始して両方のシリ
ンダ３Ｌ，３Ｒにより供給を行う時間を設けると、切り
替えが滑らかになる。また、これらの弁の切り替えを行
っている間も流量制御用ポンプ２は一定の流量で運転を
継続するだけで良く、このような制御により、供給され
る処理前の高圧スラリー２３の流量は一定となる。

【０１１３】処理前の高圧スラリー２３の供給が右側の
シリンダ３Ｒに変わったならば、弁１８Ｌを開いて作動
流体室６７Ｌの圧力を大気圧まで減圧し、次に、弁１６
Ｌを開いて排出流体室６６Ｌの圧力を大気圧まで減圧す
る。先に弁１８Ｌを開き、その後に弁１６Ｌを開くの
は、順序を逆にして弁１６Ｌを先に開き、弁１８Ｌをそ
の後に開くと、圧力差によりピストンロッド５Ｌに急激
に大きな力がかかるのを避けるためである。

【０１１４】次に、弁１３Ｌを開く。次に、スラリーポ
ンプ１を動作させてスラリータンク９内の処理前のスラ
リー２２を供給流体室６５Ｌに充填する。処理前のスラ
リー２２の供給流体室６５Ｌへの充填に伴ってピストン
５２Ｌ，５３Ｌが上昇する。ピストン５２Ｌ，５３Ｌが
上限に達達した時点で検知器１９Ｌがそれを検知して上
限検出信号を制御盤２１に送る。

【０１１５】制御盤２１は、この上限検出信号を受け取
るとスラリーポンプ１を停止させる。次に、弁１３Ｌ，
１６Ｌ，１８Ｌを閉じる。次に、弁６１Ｌを開いて排出
流体室予圧ライン７１から排出流体室６６Ｌに処理済み
高圧水を流入させることにより該排出流体室６６Ｌ，供
給流体室６５Ｌの圧力を上昇させる。排出流体室６６Ｒ
の圧力が排出流体室予圧ライン保圧弁７１の直前の圧力
と略同じ圧力にまで上昇したならば弁６１Ｌを閉じ、次
に、弁１５Ｌを開いて待機する。

【０１１６】処理前の高圧スラリー２３の供給を右側の
シリンダ３Ｒから左側のシリンダ３Ｌに切り替える制御
は、左側のシリンダ３Ｌから右側のシリンダ３Ｒへの切
り替えと同様であるので説明を省略する。このようにし
て処理前スラリーの供給を左右交互に行って処理運転を
連続的に継続する。

【０１１７】そして、このようにすれば、特殊な高圧用
スラリーポンプを使用することなく、有機物を含む流体
を高圧に加圧することができる。また、高温高圧で処理
が行われた後の流体を処理前の流体を高圧供給するため
のエネルギー源としてして利用するために、高圧供給に
必要とするエネルギーを大幅に低減することができる。

【０１１８】また，背圧ライン保圧弁１２の下流に排出
流体室予圧ライン７１を設けて予圧工程を付加している
ことにより、弁１５Ｒ，１５Ｌを開いたときに排出流体
室６６Ｒ，６６Ｌが高圧になっているために、予熱器
６，反応器７，固気液分離器８の圧力変動を抑えること
ができる。

【０１１９】図１２は，本発明の第８の実施の形態を示
している。この実施の形態における有機物処理システム
は、第７の実施の形態に対して作動流体室予圧ライン７
２を付加している点が新しい。前述した実施の形態と共
通の構成手段には同一の参照符号を付して重複する説明
は省略する。

【０１２０】作動流体室予圧ライン７２は、作動流体室
６７Ｌ，６７Ｒの圧力を大気圧から処理前のスラリー供
給時の圧力まで予圧するために用いる。作動流体室予圧
ライン７２の圧力は、作動流体室予圧ライン保圧弁８２
の設定圧力により制御し、作動流体室予圧ライン７２の
圧力が作動流体室予圧ライン保圧弁８２の設定圧力を超
えないようにしている。作動流体室予圧ライン保圧弁８
２の設定圧力は、処理前のスラリー供給時の作動流体室
６７Ｌ，６７Ｒの圧力と略同じ圧力に設定しておく。例
えば、処理前のスラリー供給時の作動流体室６７Ｌ，６
７Ｒの圧力が３ＭＰａの場合には、作動流体室予圧ライ
ン保圧弁８２の設定圧力も３ＭＰａに設定し、作動流体
室予圧ライン７２の圧力が３ＭＰａを越えないようにす
る。

【０１２１】作動流体室予圧ラインアキュムレータ９２
は、弁６２Ｌ，６２Ｒが閉まっているときの圧力のエネ
ルギーの蓄積の目的で設置しており、作動流体室６７
Ｌ，６７Ｒの加圧時間を短縮するために付加している。
しかし、コスト低減の観点から省略することも可能であ
る。

【０１２２】弁の開閉手順の一例を図１３を参照して説
明する。第７の実施の形態における弁制御手順との相違
点は加圧工程にあるので、ここでは、加圧工程のみを説
明する。また、左右のシリンダについては、同様である
ので、右側のシリンダを例にとって説明する。

【０１２３】加圧工程において、先ず、弁６２Ｒを開く
ことにより、作動流体室予圧ラインアキュムレータ９２
に蓄積された処理済み高圧水を作動流体室６７Ｒに供給
して該作動流体室６７Ｒの圧力を上昇させる。このとき
の圧力上昇は、作動流体室予圧ラインアキュムレータ９
２の容積が大きいほど早くなる。

【０１２４】次に、弁６１Ｒを開くことにより、排出流
体室予圧ラインアキュムレータ９１に蓄積された処理済
み高圧水を排出流体室６６Ｒに供給して該排出流体室６
６Ｒの圧力を上昇させる。このときの上昇圧力は、排出
流体室予圧ラインアキュムレータ９１の容積が大きいほ
ど早くなる。そして、時間の経過に伴って、排出流体室
６６Ｒの圧力は、背圧ライン弁１２を通過した処理済み
高圧水により排出流体室予圧ライン保圧弁８１の設定圧
力まで上昇する。

【０１２５】排出流体室６６Ｒの圧力が排出流体室予圧
ライン保圧弁８１の設定圧力以下のときには、排出流体
室予圧ライン保圧弁８１には処理済み高圧水は流れない
が、排出流体室６６Ｒの圧力が排出流体室予圧ライン保
圧弁８１の設定圧力を越えると、排出流体室予圧ライン
保圧弁８１を処理済み高圧水が流れ始めるために作動流
体室６７Ｒの圧力は排出流体室予圧ライン保圧弁８１を
通過した処理済み高圧水によって作動流体室予圧ライン
保圧弁８２の設定圧力まで上昇する。作動流体室予圧ラ
イン保圧弁８２の設定圧力は、処理前のスラリー供給時
の作動流体室６７Ｒの圧力と略同じ圧力に設定しておく
ことにより、弁１７Ｒを開くときには、作動流体室６７
Ｒの圧力が流体室予圧ライン保圧弁８２の設定圧力まで
予圧されているので、弁１７Ｌを開いても作動流体の圧
力変動はほとんどない。従って、処理前のスラリーの供
給流量の変動はほとんど起こらない。

【０１２６】以上に説明した各実施の形態は、有機物を
水に混合させたスラリーの処理を例示したが、他の液体
に混合したスラリーの処理システムも同様に実施するこ
とができる。

【０１２７】また、固気液分離器によって分離して排出
する生成物である灰は、処理対象物と処理形態によって
変化する。

【０１２８】

【発明の効果】本発明によれば、特殊な高圧用スラリー
ポンプを使用することなく、通常の低粘度流体用のポン
プで供給する作動流体もしくはモータと歯車による機構
と、高温高圧で処理が行われた後の流体の圧力を併用す
ることにより、少ない動力エネルギーで、処理前の有機
物を含む流体を高圧に加圧して所望の安定した流量で供
給することができる。

【０１２９】しかも、有機物の含有量の変化に影響され
ずに安定した動作を実現することができる。

【０１３０】また、有機物を含んだ流体を充填した後に
加圧して供給する複数対のシリンダとピストンを設置
し、一対のシリンダから高圧にした処理前の流体を供給
している間に他の対のシリンダに処理前の流体を充填し
て高圧に加圧しておくようにすることで、高圧流体の供
給を行うシリンダとピストンの対を切り替えるときの脈
動を軽減して連続して安定な供給を続けることができ
る。

【０１３１】このように、供給流量の脈動を抑えること
により、反応器に供給される流量が一定になって反応が
安定し、システムの有機物処理能力が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機物
処理システムの第１の実施の形態を示すブロック図であ
る。

【図２】図１に示した第１の実施の形態における加圧・
供給状態を示すブロック図である。

【図３】図１に示した第１の実施の形態における運転サ
イクルを示すタイムチャートである。

【図４】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機物
処理システムの第２の実施の形態を示すシブロック図で
ある。

【図５】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機物
処理システムの第３の実施の形態におけるスラリー加圧
装置を示すブロック図である。

【図６】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機物
処理システムの第４の実施の形態を示すブロック図であ
る。

【図７】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機物
処理システムの第５の実施の形態を示すブロック図であ
る。

【図８】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機物
処理システムの第６の実施の形態におけるスラリー加圧
装置を示すブロック図である。

【図９】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機物
処理システムの第７の実施の形態を示すブロック図であ
る。

【図１０】図９に示した第７の実施の形態における有機
物処理システムの立ち上げのときの弁の開閉手順を示す
タイムチャートである。

【図１１】図９に示した第７の実施の形態における有機
物処理システムの定常状態のときの弁の開閉手順を示す
タイムチャートである。

【図１２】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機
物処理システムの第８の実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図１３】図９に示した第８の実施の形態における有機
物処理システムの加圧工程のときの弁の開閉手順を示す
タイムチャートである。

【図１４】従来の汚泥圧入装置を示すブロック図であ
る。

【図１５】従来の連続水熱反応プロセスを示すブロック
図である。

【符号の説明】

１…スラリーポンプ、２…流量制御用ポンプ、３Ｌ，３
Ｒ…二次側シリンダ、４Ｌ，４Ｒ…一次側シリンダ、５
Ｌ，５Ｒ…ピストン、６…予熱器、７…反応器、８…固
気液分離器、９…スラリータンク、１０…作動水タン
ク、１１，１２…背圧弁、１３〜１８，３６…弁、１９
〜２０…検出器、２１…制御盤、２２，２３…スラリ
ー、２４〜２５…処理済み高圧水、２６，２８…作動
水、２９…高圧酸素、３０…排ガス、３１…灰、３２
Ｌ，３２Ｒ・・・モータ、３３…高圧ポンプ、３４…アキ
ュムレータ、３５…初期加圧ポンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西岡明茨城県土浦市神立町603番地株式会社日立製作所土浦事業部内 (72)発明者楠本寛茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者笹尾桂史茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者佐藤隆雄東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所内 (72)発明者梶隆一東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所内 (72)発明者川尻斉東京都千代田区内神田一丁目１番14号日立プラント建設株式会社内 (72)発明者麻生伸二東京都千代田区内神田一丁目１番14号日立プラント建設株式会社内 (72)発明者宮林哲司東京都千代田区内神田一丁目１番14号日立プラント建設株式会社内Ｆターム(参考） 4D059 AA03 BC01 DA47

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理後の高圧流体の圧力をシリンダの中の
ピストンで受けて処理前の流体を加圧するための力とし
て伝達する第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に駆
動力を付加する第２の駆動手段とを備え、有機物を含む
流体を高温高圧にして連続的に処理する有機物処理シス
テムにおいて、前記処理後の高圧流体のエネルギーを背圧弁を用いて低
減した後に前記第１の駆動手段におけるシリンダに導入
するようにしたことを特徴とする有機物処理システム。
【請求項２】処理後の高圧流体の圧力をシリンダの中の
ピストンで受けて処理前の流体を加圧するための力とし
て伝達する第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に駆
動力を付加する第２の駆動手段と、処理前の流体をシリ
ンダに導入してピストンで加圧供給する加圧手段を備
え、有機物を含む流体を高温高圧にして連続的に処理す
る有機物処理システムにおいて、処理後の高圧流体を導入するシリンダの工程容積を処理
前の流体を導入するシリンダの工程容積よりも小さく
し、処理後の高圧流体の一部を背圧弁を通して該部に放
出しつつ残りの高圧流体を前記第１の駆動手段のシリン
ダに導入するようにしたことを特徴とする有機物処理シ
ステム。
【請求項３】処理後の高圧流体の圧力をシリンダの中の
ピストンで受けて処理前の流体を加圧するための力とし
て伝達する第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に駆
動力を付加する第２の駆動手段と、処理前の流体をシリ
ンダに導入してピストンで加圧供給する加圧手段を備
え、有機物を含む流体を高温高圧にして連続的に処理す
る有機物処理システムにおいて、処理後の高圧流体を導入するシリンダの工程容積を処理
前の流体を導入するシリンダの工程容積よりも大きく
し、処理後の高圧流体を背圧弁を通して減圧して前記第
１の駆動手段のシリンダに導入することにより駆動エネ
ルギーとして利用するようにし、前記第２の駆動手段
は、高圧ポンプで加圧した流体を前記減圧した処理後の
流体と共に第１の駆動手段のシリンダに導入するように
したことを特徴とする有機物処理システム。
【請求項４】請求項２において、前記第１の駆動手段と
加圧手段は、処理後の高圧流体を導入する一次側シリン
ダと、処理前の有機物を含む流体を導入する二次側シリ
ンダと、一次側シリンダ内のピストンと二次側シリンダ
内のピストンを連結するピストンロッドとを備え、前記
第２の駆動手段は、この連結されたピストンに駆動力を
付加するようにしたことを特徴とする有機物処理システ
ム。
【請求項５】請求項４において、前記二次側シリンダの
ピストンロッド側の端を該ピストンロッドを水密状態に
貫通させるように閉じて該二次側シリンダ内に該ピスト
ンによって仕切られたピストンロッド側空間を形成し、
前記第２の駆動手段は、加圧した流体を前記ピストンロ
ッド側空間に供給することにより駆動力を付加するよう
にしたことを特徴とする有機物処理システム。
【請求項６】請求項４において、前記第２の駆動手段
は、前記ピストンロッドにモータの動力を伝達する手段
を取付け、モータの動力を駆動力として付加するように
したことを特徴とする有機物処理システム。
【請求項７】請求項２において、１つのシリンダ内をピ
ストンによって仕切ることによって処理後の高圧流体を
導入して加圧駆動力を発生する第１の室と処理前の流体
を導入して加圧供給する第２の室を形成し、第２の駆動
手段は、前記ピストンに連結したピストンロッドを介し
て前記ピストンに駆動力を付加するようにし、前記処理
後の高圧流体は、シリンダ内のピストンロッド側の室に
導入し、処理前の流体は、他側の室に導入するようにし
たことを特徴とする有機物処理システム。
【請求項８】請求項７において、前記第２の駆動手段
は、前記ピストンロッドに連結したピストンと、このピ
ストンに加圧された流体の圧力を作用させるシリンダを
備えたことを特徴とする有機物処理システム。
【請求項９】請求項７において、前記第２の駆動手段
は、前記ピストンロッドに駆動力を付加するモータを備
えたことを特徴とする有機物処理システム。
【請求項１０】請求項１〜９の１項において、処理前の
流体を加圧するシリンダとピストンを複数対設け、１対
のシリンダとピストンで高圧にした処理前の流体を供給
している間に他のピストンとシリンダの対に処理前の流
体を充填して高圧に加圧しておくようにしたことを特徴
とする有機物処理システム。
【請求項１１】処理後の高圧流体の圧力をシリンダ内の
ピストンで受けて処理前の流体を加圧するための力とし
て伝達する第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に駆
動力を付加する第２の駆動手段を備え、有機物を含む流
体を高温高圧にして連続的に処理する有機物処理システ
ムにおいて、前記第１の駆動手段のシリンダーとピストンにより形成
される排出流体室へ開閉弁を介して処理後の高圧流体を
導入する背圧ラインと、この背圧ラインの圧力が設定圧
力を越えたときには該背圧ラインから処理後の高圧流体
を流出させて該背圧ラインの圧力が設定圧力を越えない
ようにする背圧ライン保圧弁と、この背圧ライン保圧弁
から流出した処理後の高圧流体を開閉弁を介して排出流
体室へ導入する排出流体室予圧ラインと、この排出流体
室予圧ラインの圧力が設定圧力を越えたときには該排出
流体室予圧ラインから処理後の高圧流体を流出させて該
排出流体室予圧ラインの圧力が設定圧力を越えないよう
にする排出流体室予圧ライン保圧弁を設け、前記排出流体室を大気圧から高圧へ予圧するときは、背
圧ラインの開閉弁を閉じ、排出流体室予圧ラインの開閉
弁を開くことにより、背圧ライン保圧弁を流出して排出
流体予圧ラインを流れる処理後の高圧流体で前記排出流
体室を大気圧から高圧へ予圧し、処理前のスラリーを供給するときは、排出流体室予圧ラ
インの開閉弁を閉め、背圧ラインの開閉弁を開くことに
より処理後の高圧流体の圧力を処理前のスラリーの加圧
に使用することを特徴とする有機物処理システム。
【請求項１２】請求項１１において、処理物が反応する
反応系の圧力を決める反応系保圧弁を設け、この反応系
保圧弁を流出した処理後の流体が前記背圧ラインに流入
するようにしたことを特徴とする有機物処理システム。
【請求項１３】請求項１２において、前記背圧ラインに
該背圧ラインの圧力変動を軽減するアキュムレータを設
けたことを特徴とする有機物処理システム。
【請求項１４】請求項１１〜１３の１項において、前記
第２の駆動手段は、シリンダーとピストンからなり、加
圧ポンプで加圧された作動流体の圧力で駆動するように
したことを特徴とする有機物処理システム。
【請求項１５】請求項１４において、排出流体室予圧ラ
イン保圧弁から流出した処理後の高圧流体を開閉弁を介
して第２の駆動手段のシリンダーとピストンで形成され
る作動流体室に導入する作動流体室予圧ラインと、設定
圧力が前記作動流体室の通常運転圧力に設定され、作動
流体室予圧ラインの圧力が前記設定圧力を越えたときに
は作動流体室予圧ラインから処理後の高圧流体を流出さ
せて前記設定圧力を越えないようにする作動流体室予圧
ライン保圧弁を設け、作動流体室を大気圧から作動流体室の通常運転圧力へ予
圧するときは、作動流体室予圧ラインの開閉弁を開くこ
とにより、前記排出流体室予圧ライン保圧弁を流出して
作動流体室予圧ラインを流れる処理後の高圧流体で作動
流体室を予圧するようにしたことを特徴とする有機物処
理システム。