JP2000312819A - 高圧反応システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応で生じた高圧な液体成分を大気側へ排出
するに際して、その液体成分に含まれている固体成分に
よるトラブルやメンテナンスの負担増加などを効果的に
避けることのできる高圧反応システムの提供。 【解決手段】 高圧反応システムは、被反応物を高圧下
で反応させつつ、反応により生成した固体成分を含む高
圧な液体成分を減圧して大気側へ排出するようになって
いる。そしての液体成分の排出のために、容積制御型排
出装置１A を備えており、この容積制御型排出装置によ
り高圧な液体成分の容積を制御することで大気側への排
出のための減圧を得るようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば超臨界水や
亜臨界水のような高温高圧状態の下で被反応物に反応を
生じさせる高圧反応システムであり、例えば汚泥の処
理、あるいは廃油や廃有機溶剤の処理、さらには廃プラ
スチックの熱分解処理などに利用することのできる高圧
反応システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧反応システムの一つとして、有機物
が水に分散した流体、例えば汚泥を被反応物として連続
的に供給しつつ、超臨界水条件のような高温高圧状態の
下で化学反応させる連続式の超臨界水反応システムが知
られている（例えば特公表平６−５１１９０号、特開平
１０−３１４７６５号、特開平７−２７５８７１号の各
公報）。このような連続式超臨界水反応システムでは、
連続的に供給される被反応物から化学反応により生成す
る反応生成物を減圧して大気側に排出するようになって
いる。その排出に関して、従来では、システム内の圧力
を保てるように非常に小さい隙間に調節された流量調節
弁ないし減圧弁による排出構造が用いられている（例え
ば特開平１０−３１４７６５号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような流量調整
弁あるいは減圧弁による排出構造にあっては、一般に、
高圧反応システム内の圧力と大気圧との圧力差がきわめ
て大きいために、弁における微小な隙間を非常に大きな
流速で反応生成物の流体が通過することになる。そのた
め、特に、反応ないしその過程で生成した固体成分を多
く含むことになる液体成分（固液混合流体）について
は、それに含まれる固体成分による弁の磨耗が大きな問
題になる。また固体成分が弁の微小な隙間に付着してこ
れを閉塞するなどの問題もある。

【０００４】このような問題に関して、特公表平６−５
１１９０号公報に開示の技術では、流量調節弁（フロー
コントロールバルブ）の前に固体成分を分離するフィル
ターを設けることで流量調節弁に固体成分が通らないよ
うにしている。そしてフィルターを２つ設け、一方のフ
ィルターが詰まったら、もう一方のフィルターに切り替
えて運転するようにしており、詰まったフィルターは逆
洗により洗浄するようにしている。この技術によると、
固体成分による流量調節弁への障害の問題はそれなりに
解決できる。しかしその一方で、フィルターに関する問
題を生じる。すなわち高温高圧下での使用に適するフィ
ルターとしては焼結した多孔質金属で作られたフィルタ
ー以外に適当なものを得られないのが実情であるが、こ
のようなフィルターは、内部に捕捉した細かい固体を逆
洗により完全に押し出すことが難しい。そのため逆洗の
時間間隔はしだいに短くなり、ついには交換が必要にな
る。そして高圧反応システムにおける反応生成物に固体
成分が多ければ多いほどフィルターの頻繁な交換を必要
とするようになり、メンテナンスの負担が多大になる。

【０００５】本発明は上記のような従来の事情を背景に
なされてたものであり、反応で生じた高圧な液体成分を
大気側へ排出するに際して、その液体成分に含まれてい
る固体成分によるトラブルやメンテナンスの負担増加な
どを効果的に避けることのできる高圧反応システムの提
供を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、被反応物を高圧下で反応させると共に、
この反応により生成した固体成分を含む高圧な液体成分
を減圧して大気側へ排出するようになっている高圧反応
システムにおいて、前記高圧な液体成分の容積を制御す
ることで前記大気側への排出のための減圧を得るように
した容積制御型排出装置を備えていることを特徴として
いる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態による高
圧反応システムの構成を図１に示す。本実施形態の高圧
反応システムは、有機物と水を含む流体、例えば汚泥を
被反応物として、例えば超臨界水（３７３℃、２２Ｍｐ
ａ）のような高温高圧状態の下で酸化反応を行なわせる
場合、つまり有機物反応システムを想定しているが、も
ちろん、本発明はこのような反応に限定されるものでな
い。例えば廃油や廃有機溶剤の処理、あるいは廃プラス
チックの熱分解処理など、ある程度以上の高圧状態の下
で何らかの反応を生じさせ、この反応により生成した固
体成分を含む液体成分を高圧側から減圧して大気側へ排
出する必要のある反応システム一般に適用可能である。

【０００８】図１に見られるように、本実施形態におけ
る高圧反応システムは、被反応物貯蔵タンク２２、被反
応物供給高圧ポンプ２３、酸化剤貯蔵タンク２４、酸化
剤供給装置２５、予熱器２６、反応器２８、冷却器２
９、気液分離器３０、液面計３１、減圧弁３２、および
容積制御型排出装置１Ａを備えている。

【０００９】被反応物貯蔵タンク２２に貯蔵されている
被反応物は被反応物供給高圧ポンプ２３により高圧に加
圧されて予熱器２６に供給される。またこれと並行し
て、酸化剤貯蔵タンク２４に貯蔵されている過酸化水素
や酸素などの酸化剤が酸化剤供給装置２５により同じく
高圧に加圧されて予熱器２６に供給される。予熱器２６
では被処理物と酸化剤の混合流体を所定の温度まで加熱
する。予熱器２６による加熱を経た被処理物と酸化剤の
混合流体は、すでに予熱器２６において酸化反応を開始
した状態で反応器２８に流入し、そこにおいて引き続き
酸化反応を進行させ、この反応に伴う酸化熱により温度
をさらに上昇させつつ反応生成物を生成する。

【００１０】被反応物が有機物と水からなる汚泥などの
場合の主な反応生成物は、有機物中の水素から生成する
水（液体成分）と炭素から生成する二酸化炭素（気体成
分）であるが、有機物が例えば珪素などの無機物を含ん
でいる場合、無機物が水の中に溶存している場合、ある
いは、固体として混入している場合なども少なくないの
で、これらによる固体成分も生成する。したがって反応
生成物は、気体、液体および固体からなる混合流体の形
態をとる。反応器２８から流出した高温な反応生成物
は、冷却器２９において冷却される。ここで、冷却器２
９での冷却により得られる熱を予熱器２６おける被処理
物と酸化剤の予熱に利用することでシステム全体として
のエネルギーの節約を図ることができる。

【００１１】冷却器２９を経た反応生成物の混合流体は
気液分離器３０に流入する。気液分離器３０において
は、混合流体から比重差を利用することで気体成分の分
離がなされる。つまり混合流体は液体成分に固体成分の
ほとんどが混合してなる固液混合流体と気体成分による
流体とに分離される。そして分離された気体は、気液分
離器３０の上側から流出した後、減圧弁３２を通って大
気圧側に排出される。

【００１２】減圧弁３２は、高圧側の圧力を一定に保て
るように、その隙間が調整されている。減圧弁３２の調
整された隙間は、高圧側と大気圧側の圧力差が大きいた
めに非常に小さく、したがってそこを流れる気体の流速
は大きい。そのため気体に固体成分が含まれていると、
この固体成分により減圧弁の摩耗や詰まりを生じるおそ
れがある。ただ、一般に固体成分は、その比重が気体に
比べて格段に大きいため、気液分離器３０においてその
ほとんどが液体成分中に含まれるこになる。つまり気体
に固体成分が含まれることがあってもそれはわずかであ
る。したがって、より安全を期して減圧弁３２での上述
したようなトラブルを避けるための固体成分除去フィル
ターを減圧弁３２の前に設ける場合でも、そのフィルタ
ーへの負荷は非常に小さく、フィルターの交換頻度も極
めて少なくて済む。

【００１３】一方、気液分離器３０の下側から流出する
固液混合流体は、容積制御型排出装置１Ａにより排出流
量を制御しつつ高圧側から大気圧側へ排出される。以下
でこの容積制御型排出装置１Ａについて説明する。先ず
その構成の概略を説明する。容積制御型排出装置１Ａ
は、３つのシリンダー２Ｒ、２Ｃ、２Ｌと、３つのピス
トン３Ｒ、３Ｃ、３Ｌを有している。ピストン３Ｒ、３
Ｃ、３Ｌはそれぞれ、クランク機構１３と減速機１２を
介してモーター１１に接続されており、モーター１１に
より駆動されて往復動を行なう。また３つのピストン３
Ｒ、３Ｃ、３Ｌは、クランク機構１３により、互いに１
／３周期ずつずれて動作するようにされている。各ピス
トンの位置は、ピストン位置検出手段１０により検出さ
れる。そしてピストン位置検出手段１０により検出され
たピストンの位置に基づいて６個のバルブ６Ｒ、７Ｒ、
６Ｃ、７Ｃ、６Ｌ、７Ｌの開閉が制御される。

【００１４】シリンダー２（２Ｒ、２Ｃ、２Ｌ）とピス
トン３（３Ｒ、３Ｃ、３Ｌ）は、排出液室４（４Ｒ、４
Ｃ、４Ｌ）を形成する。したがって排出液室４（４Ｒ、
４Ｃ、４Ｌ）は、ピストン３（３Ｒ、３Ｃ、３Ｌ）の往
復動に応じてその容積を変化させることになる。この排
出液室４（４Ｒ、４Ｃ、４Ｌ）は、高圧側流路１４ｉと
これを開閉する弁６（６Ｒ、６Ｃ、６Ｌ）を介して気液
分離器３０に接続されている。したがって気液分離器３
０の下側から流出する高圧な固液混合流体は高圧側流路
１４ｉと弁６（６Ｒ、６Ｃ、６Ｌ）を通って排出液室４
（４Ｒ、４Ｃ、４Ｌ）に流入することができる。また排
出液室４（４Ｒ、４Ｃ、４Ｌ）は、低圧側流路１４ｅと
これを開閉する弁７（７Ｒ、７Ｃ、７Ｌ）を介して排出
液タンク３３に接続されており、排出液室４（４Ｒ、４
Ｃ、４Ｌ）で後述のようにして減圧された固液混合流体
を排出液タンク３３に排出することができる。

【００１５】次に、容積制御型排出装置１Ａの動作につ
いて説明する。図２に、ピストン３Ｒ、３Ｃ、３Ｌそれ
ぞれの位置、排出液室４Ｒ、４Ｃ、４Ｌそれぞれの圧
力、および弁６Ｒ、６Ｃ、６Ｌ、７Ｒ、７Ｃ、７Ｌそれ
ぞれの開閉状態に関するタイムチャートを示す。図２の
横軸が時間を示している。３つのピストン３Ｒ、３Ｃ、
３Ｌは、１／３周期ずつずれて同様の動作をする。そこ
で、以下ではピストン３Ｒに関連する動作を取り上げて
説明する。なお、シリンダーとピストンをそれぞれ３つ
ずつ設ける、つまり排出液室を３つ設け、各排出液室に
おける動作の周期を１／３周期ずつずらすようにしたの
は、容積制御型排出装置１Ａを介して排出する固液混合
流体の流量の変動を少なくするためである。

【００１６】先ず、ピストン３Ｒが下限の位置にあり且
つ弁７Ｒが閉まっている状態で、弁６Ｒを開く。する
と、ピストン３Ｒの上昇とともに、気液分離器３０から
高圧な固液混合流体が高圧側流路１４ｉと弁６Ｒを介し
て排出液室４Ｒに流入する。それから、ピストン３Ｒが
上限に達する若干前で弁６Ｒを閉める。弁６Ｒを閉めた
後は、排出液室４Ｒ内の固液混合流体がピストン３Ｒの
上昇とともに膨張し、したがって排出液室４Ｒ内の圧力
が減少する。弁６Ｒを閉めるタイミングは、固液混合流
体が高圧側の圧力から大気圧まで圧力を変化させる際の
固液混合流体の体積変化により決まる。つまり、固液混
合流体が高圧側の圧力から大気圧まで圧力を変化させる
際の固液混合流体の体積の増加分を見込み、ピストン３
Ｒの上限の若干前で弁６Ｒを閉めることにより、ピスト
ン３Ｒが上限に達した際に排出液室４Ｒ内の圧力がほぼ
大気圧になるようにする。

【００１７】ピストン３Ｒが上限に達したら、弁７Ｒを
開く。そうすると、排出液室４Ｒ内で既に大気圧程度ま
で減圧している固液混合流体は、ピストン３Ｒの下降と
ともに、弁７Ｒと低圧側流路１４ｅを介して排出液室４
Ｒから排出液タンク３３に排出される。それから、ピス
トン３Ｌが下限に達する若干前で弁７Ｒを閉める。弁７
Ｒを閉めた後は、ピストン３Ｒの下降とともに、排出液
室４Ｒに残留している固液混合流体が圧縮され、したが
って排出液室４Ｒの圧力が増大する。弁７Ｒを閉めるタ
イミングは、固液混合流体が大気圧から高圧側の圧力ま
で圧力を変化させる際の固液混合流体の体積変化により
決まる。つまり、固液混合流体が大気圧から高圧側の圧
力まで圧力を変化させる際の固液混合流体の体積の減少
分を見込み、ピストン３Ｒの下限の若干前で弁７Ｒを閉
めることにより、ピストン３Ｒが下限に達した際に排出
液室４Ｒの圧力がほぼ高圧側の圧力になるようにする。

【００１８】以上の動作を繰り返すことにより、気液分
離器３０の下側から流出する高圧な固液混合流体を大気
圧程度まで減圧した状態で大気側の排出液タンク３３へ
連続的に排出することができる。排出流量はモーター１
１の回転数により決まる。つまり、モーター１１の回転
数を制御することで容積制御型排出装置１Ａによる固液
混合流体の排出流量を制御することができる。換言すれ
ば、モーター１１とこれに減速機１２を介して接続する
クランク機構１３が排出液室４Ｒの容積制御系を形成し
ている。この排出流量の制御は、固液分離器３０におけ
る液面の高さを所定の高さに保てるようにして行ない、
固液分離器３０における液面の高さは液面計３１により
計測する。このような制御とするのは、気液分離器３０
内に一定の気体が残すことにより、減圧弁に固液混合流
体が流れないようにするためのである。また、気固液分
離器３０に一定割合の気体を残すことで気固液分離器３
０をアキュムレータとしても機能させることができ、こ
れにより圧力変動を効果的に抑制することができ、上流
の予熱器２６や反応器２８などにおける流量の脈動を小
さくすることができる。

【００１９】以上のような容積制御型排出装置１Ａによ
れば、容積を可変とすると共に、これに付随して圧力も
可変とする排出液室（４Ｒ、４Ｃ、４Ｌ）における容積
制御により高圧な固液混合流体を大気圧程度まで減圧し
て大気側に排出することができる。したがって上記した
従来の弁による排出構造におけるような固体成分による
トラブルなどを効果的に避けることができ、高圧反応シ
ステムのより安定的な運転やメンテナンスの負担軽減が
可能となる。

【００２０】本発明の第２の実施形態による高圧反応シ
ステムの構成を図２に示す。本実施形態による高圧反応
システムは、その容積制御型排出装置１Ｂの構成、特に
排出液室の容積制御のための動力源と動作の方式、つま
り排出液室の制御系において第１の実施形態による高圧
反応システムと相違している。以下では第１の実施形態
と相違する容積制御型排出装置１Ｂについてのみ説明す
る。

【００２１】容積制御型排出装置１Ｂは、例えば水や油
がそれに用いられる作動液を動力源としている。このた
め固液混合流体の排出流量の変動を少なくするために必
要な排出液室の数は２つで済む。したがって容積制御型
排出装置１Ｂは２つのシリンダー２Ｒ、２Ｌと２つのピ
ストン３Ｒ、３Ｌを有することになる。これらのシリン
ダー２（２Ｒ、２Ｌ）とピストン３（３Ｒ、３Ｌ）は、
ピストン３（３Ｒ、３Ｌ）を挟むようにして排出液室４
（４Ｒ、４Ｌ）と作動液室２０（２０Ｒ、２０Ｌ）を形
成する。これらの排出液室４（４Ｒ、４Ｌ）と作動液室
２０（２０Ｒ、２０Ｌ）は、ピストン３（３Ｒ、３Ｌ）
の往復動に応じてそれぞれの容積を変化させる。

【００２２】排出液室４（４Ｒ、４Ｌ）は、弁６（６
Ｒ、６Ｌ）と高圧側流路１４ｉを介して気液分離器３０
に接続されている。したがって気液分離器３０の下側か
ら流出する高圧な固液混合流体は高圧側流路１４ｉと弁
６（６Ｒ、６Ｌ）を通って排出液室４（４Ｒ、４Ｌ）に
流入することができる。また排出液室４（４Ｒ、４Ｌ）
は、弁７（７Ｒ、７Ｌ）と低圧側流路１４ｅを介して排
出液タンク３３にも接続されており、そこで後述のよう
にして減圧した固液混合流体を排出液タンク３３に排出
することができるようにされている。

【００２３】一方、作動液室２０（２０Ｒ、２０Ｌ）
は、弁８（８Ｒ、８Ｌ）を介して作動液制御系の作動液
流入ライン５０に接続されると共に、弁９（９Ｒ、９
Ｌ）を介して作動液制御系の作動液流出ライン５１に接
続されている。また作動液室２０（２０Ｒ、２０Ｌ）に
は、当該作動液室２０（２０Ｒ、２０Ｌ）内を大気に開
放するための弁２１（２１Ｒ、２１Ｌ）が接続されてい
る。この弁２１には流量調節弁が用いられ、作動液室２
０（２０Ｒ、２０Ｌ）内を大気に開放する際に、徐々に
弁２１を開くことにより、作動液室２０（２０Ｒ、２０
Ｌ）内の圧力を徐々に逃がすことができるようにされて
いる。

【００２４】作動液流入ライン５０は、高圧ポンプ１６
を介して作動液タンク１５に接続されており、作動液タ
ンク１５に貯蔵されていて高圧ポンプ１６により加圧・
吐出される作動液の供給を受ける。また作動液流入ライ
ン５０には、当該作動液流入ライン５０の圧力が所定の
圧力を超えないようにする減圧弁１８と、当該作動液流
入ライン５０内を大気解放するための弁１７が接続され
ている。その弁１７には上記の弁２１と同様に流量調節
弁が用いられ、作動液流入ライン５０内の圧力を大気に
開放する際に、徐々に弁１７を開くことにより、作動液
流入ライン５０内の圧力を徐々に逃がすことができるよ
うにされている。一方、作動液流出ライン５１には流量
調節弁１９が設けられており、作動液室２０（２０Ｒ、
２０Ｌ）から流出する作動液はこの流量調節弁１９を介
して作動液タンク１５に戻る。

【００２５】次に、容積制御型排出装置１Ｂの動作につ
いて説明する。図４に、ピストン３Ｒ、３Ｌそれぞれの
位置、排出液室４Ｒ、４Ｌそれぞれの圧力、弁６Ｒ、６
Ｌ、７Ｒ、７Ｌ、８Ｒ、８Ｌ、２１Ｒ、２１Ｌ、１７そ
れぞれの開閉状態、および作動液流入ライン５０の圧力
に関するタイムチャートを示す。図４の横軸が時間を示
している。２つのピストン３Ｒ、３Ｌは、交互に同様の
動作をする。そこで、以下ではピストン３Ｒに関連する
動作を取り上げて説明する。

【００２６】先ず、ピストン３Ｒが下限の位置にあり且
つ弁７Ｒ、弁８Ｒおよび弁２１Ｒが何れも閉まっている
状態で、弁６Ｒと弁９Ｒを開く。弁６Ｒを開いたことに
より、排出液室４Ｒが高圧側流路１４ｉと弁６Ｒを介し
て気液分離器３０とつながる。すると、気液分離器３０
内が高圧であるため、排出液室４Ｒも高圧になり、ピス
トン３Ｒを上昇させようとする。また、弁９Ｒを開いた
ことにより、作動液室２０Ｒが作動液流出ライン５１と
つながる。その結果、上記のようにしてピストン３Ｒが
上昇しようとするのに応じて作動液室２０Ｒ内の作動液
が弁９Ｒ、作動液流出ライン５１および流量調節弁１９
を通って作動液タンク１５へ流出しようとする。そして
この作動液の流量が流量調節弁１９により制御されてい
るために、ピストン３Ｒの上昇は所定の速度に制限され
る。このような条件の下で、ピストン３Ｒの上昇ととも
に排出液室４Ｒの容積は大きくなり、これに応じて気液
分離器３０から高圧な固液混合流体が高圧側流路１４ｉ
と弁６Ｒを通って排出液室４Ｒに流入する。この状態で
ピストン３Ｒが上限に達する若干前で弁６Ｒと弁９Ｒを
閉める。ここまでは吸入行程であり、排出液室４Ｒに流
入した固液混合流体は高圧状態のままである。

【００２７】次に、弁２１Ｒを開く。弁２１Ｒは、徐々
に開き、作動液室２０Ｒ内の圧力を徐々に下げる。そう
すると、排出液室４Ｒ内の固液混合流体の圧力によりピ
ストン３Ｒはさらに上昇し、これに応じて排出液室４Ｒ
内の固液混合流体の圧力が下がる。排出液室４Ｒ内の固
液混合流体の圧力が大気圧とほぼ同じ圧力（ピストン３
Ｒと、シリンダー２Ｒとの摩擦力等があるので、大気圧
より少し大きい圧力）になると、ピストン３Ｒの上昇は
止まる。ピストン３Ｒの上昇が止まったら、弁２１Ｒを
閉める。ここまでは膨張行程であり、この行程において
排出液室４Ｒ内の固液混合流体が減圧される。

【００２８】弁６Ｒを閉めるタイミングは、固液混合流
体の圧力が気液分離器３０での圧力から大気圧まで減圧
する際の体積変化量により決まる。つまり、固液混合流
体が高圧側の圧力から大気圧まで圧力を変化させる際の
固液混合流体の体積の増加分を見込み、ピストン３Ｒの
上限の若干前で弁６Ｒを閉めることにより、ピストン３
Ｒが上限に達した際に排出液室４Ｒ内の圧力がほぼ大気
圧になるようにする。弁６Ｒを閉めるタイミングが悪い
と、排出液室４Ｒ内の固液混合流体の圧力が大気圧とほ
ぼ同じ圧力まで下がりきる前に、ピストン３Ｒが上限ま
で達してしまう場合も生じる。その場合にはピストン３
Ｒが上限に達した時点で弁２１Ｒを閉めることになり、
したがって膨張行程は途中で打ち切られることになる。

【００２９】次に、弁７Ｒと弁８Ｒを開き、弁１７を閉
める。すると、作動液タンク１５からの作動液が高圧ポ
ンプ１６により加圧されて作動液室２０Ｒに流入し、こ
れに応じてピストン３Ｒが下降する。そしてこれに応じ
て排出液室４Ｒ内の固液混合流体は、弁７Ｒと低圧側流
路１４ｅを介して排出液タンク３３に排出される。この
状態でピストン３Ｒが下限に達する若干前で弁７Ｒを閉
める。ここまでは排出行程である。

【００３０】それから、高圧ポンプ１６による高圧な作
動液の作動液室２０Ｒへの供給を続けることでピストン
３Ｒをさらに下降させ、これにより排出液室４Ｒ内を気
液分離器３０と同程度の圧力まで加圧する。そのため、
弁７Ｒを閉めるタイミングは、排出液室４Ｒに残留して
いる固液混合流体の圧力が大気圧から気液分離器３０と
同程度の圧力まで変化する際の体積変化量により決ま
る。つまり、排出液室４Ｒに残留している固液混合流体
が大気圧から高圧側の圧力まで圧力を変化させる際の固
液混合流体の体積の減少分を見込み、ピストン３Ｒの下
限の若干前で弁７Ｒを閉めることにより、ピストン３Ｒ
が下限に達した際に排出液室４Ｒの圧力がほぼ高圧側の
圧力になるようにする。

【００３１】この加圧には、作動液流入ライン５０に接
続された減圧弁１８により制御される。その制御は以下
のようにしてなされる。減圧弁１８の設定圧力は、作動
液室２０Ｒがピストン３Ｒにする接する面積と排出液室
４Ｒがピストン３Ｒにする接する面積の差（作動液室２
０Ｒがピストン３Ｒに接する面積の方が、ピストン３Ｒ
のロッドの分だけ、排出液室４Ｒがピストン３Ｒにする
接する面積より大きい）やピストン３Ｒとシリンダー２
Ｒとの摩擦力等を考慮して、気液分離器３０の圧力より
も少し大きな圧力に設定されている。すなわち、作動液
流入ライン５０における作動液の圧力が減圧弁１８の上
記設定圧力を超えると作動液が減圧弁１８を介して作動
液タンク１５へ排出され、これにより作動液流入ライン
５０の圧力が気液分離器３０の圧力程度に保たれる。し
たがって上記のように弁７Ｒを閉めた状態でピストン３
Ｒをさらに下降させることで、排出液室４Ｒの圧力が気
液分離器３０の圧力とほぼ同じになると、作動液流入ラ
イン５０の圧力もこれと同じになり、上記減圧弁１８の
設定圧力を超える。その結果、減圧弁１８より作動液が
排出されるようになり、これ以後はピストン３Ｒの下降
は停止し、加圧が終了する。そうしたら、弁８Ｒを閉め
る。弁８Ｒを閉めたら、弁１７を徐々に開いて作動液流
入ライン５０の圧力を大気圧程度まで下げる。ここまで
が圧縮行程である。圧縮行程終了後は次の吸入行程に移
るまで待機する。

【００３２】ここで、排出液室が２つである本実施形態
の場合には、膨張行程と排出行程および圧縮行程の時間
の和が吸入行程の時間より小さくなければならない。す
なわち、ピストン３Ｒの吸入行程が終了すると同時に、
ピストン３Ｌの吸入行程に移り、ピストン３Ｌの吸入行
程の間にピストン３Ｒは、膨張行程、排出行程および圧
縮行程を終了して、次の吸入行程に移れるように待機し
ている状態となる必要がある。

【００３３】以上の動作を繰り返すことにより、気液分
離器３０の下側から流出する高圧な固液混合流体を大気
圧程度まで減圧した状態で大気側の排出液タンク３３へ
連続的に排出することができる。排出流量は流量調節弁
１９の設定流量により決まる。つまり、流量調節弁１９
の設定流量を制御することで容積制御型排出装置１Ｂに
よる固液混合流体の排出流量を制御することができる。
この排出流量の制御は、第１の実施形態の場合と同様
に、固液分離器３０における液面の高さを所定の高さに
保てるようにして行ない、固液分離器３０における液面
の高さは液面計３１により計測する。そしてこのような
制御とすることで、気液分離器３０内に一定の気体を残
して減圧弁に固液混合流体が流れないようにすること、
また気固液分離器３０に一定割合の気体を残すことで気
固液分離器３０をアキュムレータとしても機能させて上
流の予熱器２６や反応器２８などにおける流量の脈動を
小さくすることも第１の実施形態の場合と同様である。

【００３４】以上のような容積制御型排出装置１Ｂによ
っても、容積を可変とすると共に、これに付随して圧力
も可変とする排出液室（４Ｒ、４Ｌ）における容積制御
により高圧な固液混合流体を大気圧程度まで減圧して大
気側に排出することができる。したがって上記した従来
の弁による排出構造におけるような固体成分によるトラ
ブルなどを効果的に避けることができ、高圧反応システ
ムのより安定的な運転やメンテナンスの負担軽減が可能
となる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明したように、本発明によれ
ば、高圧反応システムから排出される固液混合流体を、
容積制御型排出装置における容積制御により、高圧な状
態から大気圧程度まで減圧して大気側に排出することが
できる。このため、高圧反応システムのより安定的な運
転が可能となると共に、メンテナンスの負担も大幅に軽
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態による高圧反応システムの構成
図である。

【図２】第１の実施形態による高圧反応システムの容積
制御型排出装置における動作のタイムチャート図であ
る。

【図３】第２の実施形態による高圧反応システムの構成
図である。

【図４】第２の実施形態による高圧反応システムの容積
制御型排出装置における動作のタイムチャート図であ
る。

【符号の説明】

１Ａ 容積制御型排出装置 １Ｂ 容積制御型排出装置 ２ シリンダー ３ ピストン ４ 排出液室 ６ 高圧側流路の弁 ７ 低圧側流路の弁 １４ｉ 高圧側流路 １４ｅ 低圧側流路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 理志 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 Ｆターム(参考） 4D004 AA02 AA07 CA12 CA22 CA32 CA36 CA39 CB43 DA02 DA06 DA07 4D059 AA00 BC01 BC02 DA44 DA47

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被反応物を高圧下で反応させると共に、
   この反応により生成した固体成分を含む高圧な液体成分
   を減圧して大気側へ排出するようになっている高圧反応
   システムにおいて、前記高圧な液体成分の容積を制御す
   ることで前記大気側への排出のための減圧を得るように
   した容積制御型排出装置を備えていることを特徴とする
   高圧反応システム。
2. 【請求項２】 容積制御型排出装置は、容積を可変的に
   制御される排出液室を備えており、この排出液室にて高
   圧な液体成分の容積を制御するようになっている請求項
   １に記載の高圧反応システム。
3. 【請求項３】 排出液室は、シリンダーと、このシリン
   ダー内を往復動するピストンにより形成される請求項２
   に記載の高圧反応システム。
4. 【請求項４】 容積制御型排出装置は、前記排出液室に
   高圧側から液体成分を流入させるための高圧側流路と、
   この高圧側流路を開閉する弁と、前記排出液室から減圧
   後の液体成分を大気側へ流出させるための低圧側流路
   と、この低圧側流路を開閉する弁とをさらに備えている
   請求項２または請求項３に記載の高圧反応システム。