(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液を臨界圧力に加圧する定量ポンプと、
この定量ポンプの吐出液と被処理物体であるスラリーおよび流体とを攪拌混合する攪拌機を備えた攪拌槽とを具備し、
この攪拌槽で加圧攪拌混合されたスラリー流体を超臨界反応器へ送液する
ことを特徴とする超臨界反応装置。
【請求項２】
攪拌機はキャンドモータ攪拌機であり、
定量ポンプは前記キャンドモータ攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液する
ことを特徴とする請求項１記載の超臨界反応装置。
【請求項３】
攪拌機はマグネットカップリング攪拌機であり、
定量ポンプは前記マグネットカップリング攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液する
ことを特徴とする請求項１記載の超臨界反応装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超臨界反応装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境対策として、例えばイオン交換樹脂などの産業廃棄物やゴミの焼却灰などの廃棄物の無害化処理に、臨界温度および臨界圧力を超えた状態の超臨界水や超臨界二酸化炭素に代表される超臨界流体を溶媒として利用することが進められている。
【０００３】
このような処理では、例えば、図４に示すように、タンク１内で産業廃棄物などのスラリーと水などの流体を攪拌混合して所定濃度のスラリー流体とし、このタンク１内のスラリー流体を送液用ポンプ２で定量ポンプ３へ送液するとともにこの定量ポンプ３により微量で定量的かつ高圧に昇圧して超臨界反応器４へ送液し、超臨界反応器４内でスラリー流体を臨界温度および臨界圧力を超えた超臨界流体の状態として無害化処理している。
【０００４】
定量ポンプ３は、吸込口および吐出口を有し、これら吸込口および吐出口には、図５に示すようなバルブ５を接続している。このバルブ５は、バルブシート６、バルブガイド７、およびこれらバルブシート６とバルブガイド７との間でスラリー流体の流れる方向に応じて動くとともにバルブシート６との接触で閉止するボール８を備えており、スラリー流体の吸込時に吸込口を開放するとともに吐出口を閉止し、スラリー流体の吐出時に吸込口を閉止するとともに吐出口を開放している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、定量ポンプ３でスラリー流体を送液する場合、スラリー流体の濃度が高いとバルブ５で詰まりが発生しやすくなり、吐出量などの条件によっては濃度１０％以上のスラリー流体を微量で定量的かつ高圧に昇圧して送液することができない問題がある。
【０００６】
また、スラリー流体を取り扱うことで、バルブ５の寿命が短くなり、短時間での分解整備が必要になる問題がある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、スラリー流体の濃度などに影響なくスラリー流体を超臨界反応器に広範囲の流量域で定量的に送液できるとともに定量ポンプなどの寿命を長くできる超臨界反応装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の超臨界反応装置は、液を臨界圧力に加圧する定量ポンプと、この定量ポンプの吐出液と被処理物体であるスラリーおよび流体とを攪拌混合する攪拌機を備えた攪拌槽とを具備し、この攪拌槽で加圧攪拌混合されたスラリー流体を超臨界反応器へ送液するものである。
【０００９】
そして、攪拌槽内で定量ポンプの吐出液とスラリーおよび流体とを攪拌混合するとともに、定量ポンプの吐出液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽から超臨界反応器へ送液する。定量ポンプが確実に動作してスラリー流体を広範囲の流量域で定量的に送液可能となるとともに、スラリーを定量ポンプで直接取り扱わないので定量ポンプの寿命が長くなる。
【００１０】
請求項２記載の超臨界反応装置は、請求項１記載の超臨界反応装置において、攪拌機はキャンドモータ攪拌機であり、定量ポンプは前記キャンドモータ攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液するものである。
【００１１】
そして、キャンドモータ攪拌機で攪拌槽内のスラリーおよび流体を攪拌し、定量ポンプで液をキャンドモータ攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液することにより、キャンドモータ攪拌機の摺動部潤滑および熱除去を図るとともに、定量ポンプの吐出液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽から超臨界反応器へ送液する。定量ポンプが確実に動作してスラリー流体を広範囲の流量域で定量的に送出可能となるとともに、スラリーが定量ポンプおよびキャンドモータ攪拌機の内部に入らないことでこれらの寿命が長くなる。
【００１２】
請求項３記載の超臨界反応装置は、請求項１記載の超臨界反応装置において、攪拌機はマグネットカップリング攪拌機であり、定量ポンプは前記マグネットカップリング攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液するものである。
【００１３】
そして、マグネットカップリング攪拌機で攪拌槽内のスラリーおよび流体を攪拌し、定量ポンプで液をマグネットカップリング攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液することにより、マグネットカップリング攪拌機の摺動部潤滑および熱除去を図るとともに、定量ポンプの吐出液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽から超臨界反応器へ送液する。定量ポンプが確実に動作してスラリー流体を広範囲の流量域で定量的に送出可能となるとともに、スラリーが定量ポンプおよびマグネットカップリング攪拌機の内部に入らないことでこれらの寿命が長くなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１および図２を参照して説明する。
【００１５】
図１に超臨界反応装置の構成図を示す。
【００１６】
この超臨界反応装置11は、例えばイオン交換樹脂などの産業廃棄物やゴミの焼却灰などのスラリーを、臨界温度および臨界圧力を超えた状態の超臨界水や超臨界二酸化炭素に代表される超臨界流体を溶媒として超臨界反応器12へ送出つまり送液し、無害化処理するプロセスに適用される。
【００１７】
超臨界反応装置11は、攪拌槽13およびこの攪拌槽13と一体に結合されて構成される攪拌機としてのキャンドモータ攪拌機14を有し、これら攪拌槽13およびキャンドモータ攪拌機14が同じ基台15上に設置されている。この攪拌槽13にはスラリーおよび水などの流体を供給する供給手段としての注入タンク16が接続され、キャンドモータ攪拌機14には水などの液を臨界圧力に加圧してキャンドモータ攪拌機14の内部を通じて攪拌槽13内へ送液する定量ポンプ17が配管18にて接続されている。
【００１８】
攪拌槽13は、上部でキャンドモータ攪拌機14に寄った位置に設けられる入口部19aおよびキャンドモータ攪拌機14と反対の端面中央に設けられる出口部19bを有し、入口部19aに注入タンク16が接続され、出口部19bが超臨界反応器12に接続されている。攪拌槽13の入口部19aにはバルブ20などが配設され、攪拌槽13の上部にはエア抜きバルブ21が配設され、攪拌槽13の下部にはドレンバルブ22が配設されている。
【００１９】
キャンドモータ攪拌機14は、攪拌槽13内と反対側の端部に定量ポンプ17からの配管18が接続され、定量ポンプ17から送液される液が内部を流通して攪拌槽13へ送られる。キャンドモータ攪拌機14の外側には、キャンドモータ攪拌機14のモータ部分の外側に冷却水を流通させて冷却する冷却ジャケット23、内部に流通される液の圧力が所定圧以上になった場合にその圧力を逃すための安全弁24が配設されている。
【００２０】
定量ポンプ17は、吸込側と吐出側とにそれぞれ弁を有し、微少流量を含む広範囲の流量域の水などの液を定量的かつ高圧に昇圧して送液可能としている。配管18にはバルブ25および圧力計26が配設されている。送液する液は、注入タンク16から攪拌槽13に注入する流体と同一の種類であって、スラリーを含まない水などの液である。
【００２１】
次に、図２は攪拌槽およびキャンドモータ攪拌機の断面図を示す。
【００２２】
攪拌槽13とキャンドモータ攪拌機14とが液密に一体に結合されて構成されている。
【００２３】
攪拌槽13の内部には、入口部19aおよび出口部19bに連通してスラリー流体が貯留される空間部27が形成されている。
【００２４】
キャンドモータ攪拌機14は、攪拌槽13の空間部27内に配置される攪拌翼28、およびこの攪拌翼28を回転させるキャンドモータ29を有している。キャンドモータ29は図示しない制御装置によってインバータ制御運転される。
【００２５】
キャンドモータ29は、固定子鉄心30に固定子巻線31が巻回されて構成される固定子32が固定子枠33に挿着され、固定子32の内周面にステンレスなどの非磁性体で薄肉円筒状に形成された固定子キャン34が密着挿入されてその両端縁が固定子枠33に液密に溶着されている。また、回転子鉄心35に回転子導体36が装着されて構成される回転子37に回転軸38が挿着され、回転子37の外周面にステンレスなどの非磁性体で薄肉円筒状に形成された回転子キャン39が被着されている。そして、固定子32と回転子37とは固定子キャン34と回転子キャン39とのキャン隙間40を介して対向配設されている。回転軸38は軸受箱41a，41bに装着したすべり軸受である軸受42a，42bにてスリーブ43a，43bおよびスラストカラー44a，44bを介して軸支されている。
【００２６】
キャンドモータ29の内部には、摺動部である軸受42a，42bの潤滑および熱除去のために、定量ポンプ17が接続される一端から攪拌槽13の空間部27内に連通する他端にわたり液が流通する流通路45が形成されている。この流通路45は、軸受箱41bの流入口46、軸受42b、キャン隙間40、軸受42a、および軸受箱41aの空間部27に連通する隙間などで構成されている。
【００２７】
攪拌翼28は、スリーブ43a，43bを介して軸受42a，42bに支持された回転子37に取り付けられ、軸方向にはスラストカラー44a，44bと軸受42a，42bとによって動きが制限されている。
【００２８】
次に、攪拌槽13から超臨界反応器12へのスラリー流体の送液動作について説明する。
【００２９】
注入タンク16からスラリーおよび流体が入口部19aを通じて攪拌槽13内に注入される。
【００３０】
キャンドモータ攪拌機14のキャンドモータ29の駆動により、回転軸38とともに攪拌翼28が回転し、この攪拌翼28で攪拌槽13内のスラリーおよび流体を攪拌混合し、所定の濃度のスラリー流体を調合する。キャンドモータ29内の流通路45には定量ポンプ17から送液されているスラリーを含まない水などの液が満たされており、軸受42a，42bを潤滑するとともに熱を吸収して除去する。
【００３１】
定量ポンプ17の駆動により、スラリーを含まない水などの液をキャンドモータ29の内部の流通路45を通じて攪拌槽13内に送液する。この定量ポンプ17から攪拌槽13に送り込んだ液の量と同じ量のスラリー流体が攪拌槽13の出口部19bから吐出される。
【００３２】
攪拌槽13の出口部19bから吐出されたスラリー流体は超臨界反応器12へ送り込まれ、超臨界反応器12において臨界温度および臨界圧力を超えた状態の超臨界状態とし、流体が超臨界流体の溶媒となってスラリーを処理する。
【００３３】
このように、攪拌槽13の入口部19aから供給されるスラリーおよび流体をキャンドモータ攪拌機14で攪拌混合し、定量ポンプ17によりスラリーを含まない液をキャンドモータ攪拌機14の内部を通じて攪拌槽13内へ送液することで、キャンドモータ攪拌機14の摺動部潤滑および熱除去を図るとともに、定量ポンプ17から攪拌槽13に送り込んだ液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽13の出口部19bから超臨界反応器12へ送液できるため、スラリー流体の濃度などに影響なく定量ポンプ17が確実に動作してスラリー流体を超微量から大流量までの広範囲の流量域で定量的に送出できるとともに、スラリーが定量ポンプ17およびキャンドモータ攪拌機14の内部に入らないことでこれらの寿命を長くできる。
【００３４】
また、定量ポンプ17から送液する液を攪拌槽13の入口部19aに供給される流体と同一にすることにより、スラリー流体の性状の変化を防止できる。
【００３５】
さらに、キャンドモータ攪拌機14をインバータ制御運転して攪拌槽13内のスラリー流体の混合状態を制御すること、および攪拌槽13の容量を考慮することにより、定量ポンプ17により攪拌槽13内に送液された液によるスラリー濃度の低下を避けることができ、出口部19bにおけるスラリー流体の極端な濃度変化を避けることができる。
【００３６】
なお、前記実施の形態では、攪拌槽13内にスラリーおよび流体を供給したが、スラリーと流体とが攪拌混合された所定濃度のスラリー流体を供給してもよく、この場合、キャンドモータ攪拌機14により、スラリー流体のより確実な攪拌混合を図るとともに定量ポンプ17から攪拌槽13内に送液される液とスラリー流体との攪拌混合を図ることになり、スラリー流体の送液については同様の作用効果が得られる。
【００３７】
また、攪拌機としてキャンドモータ攪拌機を用いたが、攪拌機としてマグネットカップリング攪拌機を用いてもよい。
【００３８】
そして、図３に超臨界反応装置の攪拌槽およびマグネットカップリング攪拌機の断面図を示す。
【００３９】
マグネットカップリング攪拌機51は、攪拌槽13に液密に固定されるハウジング52を有し、このハウジング52には攪拌槽13と反対方向に突出する円筒部53が形成されているとともにこの円筒部53内に攪拌槽13側に開口する回転軸収容部54が形成されている。回転軸収容部54には、回転軸収容部54の攪拌槽13側の開口を閉塞する閉塞部55に配設された軸受56と回転軸収容部54の奥側に配設された軸受57とによって回転軸58が回転自在に配設され、この回転軸58の攪拌槽13の空間部27内に突出する端部に攪拌翼59が取り付けられている。回転軸58にはマグネットカップリング60を構成する一方のマグネット61が取り付けられている。回転軸58内を貫通して回転軸収容部54に連通する流路58aが形成されている。
【００４０】
ハウジング52の円筒部53の周囲にはモータ取付枠62が固定され、このモータ取付枠62に汎用モータ63が取り付けられている。汎用モータ63の駆動軸64には円筒部53とモータ取付枠62との間に回転自在に配置される筒状の回転筒65が取り付けられ、この回転筒65の内周で円筒部53内のマグネット61に対向する位置にマグネットカップリング60を構成する他方のマグネット66が取り付けられている。
【００４１】
ハウジング52には回転軸収容部54内に連通する流入口67が形成され、この流入口67に定量ポンプ17から液が送液される。定量ポンプ17から送液される液は、流入口67から回転軸収容部54内に充填され、軸受56，57を潤滑するとともに熱を吸収して、攪拌槽13へ送液される。
【００４２】
そして、マグネットカップリング60を介して汎用モータ63の駆動軸64の回転がマグネットカップリング攪拌機51の回転軸58に伝達され、攪拌翼59が回転される。
【００４３】
このように、マグネットカップリング攪拌機51で攪拌槽13内のスラリーおよび流体を攪拌し、定量ポンプ17で液をマグネットカップリング攪拌機51の内部を通じて攪拌槽13内へ送液することにより、マグネットカップリング攪拌機51の摺動部潤滑および熱除去を図るとともに、定量ポンプ17の吐出液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽13から超臨界反応器12へ送液できるため、定量ポンプ17が確実に動作してスラリー流体を広範囲の流量域で定量的に送出できるとともに、スラリーが定量ポンプ17およびマグネットカップリング攪拌機51の内部に入らないことでこれらの寿命を長くできる。
【００４４】
また、定量ポンプ17から攪拌槽13内に流体を送液する場合、キャンドモータ攪拌機14やマグネットカップリング攪拌機51の内部を流通させず、攪拌槽13内に直接送液しても、同様の作用効果が得られる。この場合、キャンドモータ攪拌機14やマグネットカップリング攪拌機51以外の攪拌機を用いてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１記載の超臨界反応装置によれば、攪拌槽内で定量ポンプの吐出液とスラリーおよび流体とを攪拌混合するとともに、定量ポンプの吐出液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽から超臨界反応器へ送液することにより、定量ポンプが確実に動作してスラリー流体を広範囲の流量域で定量的に送液できるとともに、スラリーを定量ポンプで直接取り扱わないので定量ポンプの寿命を長くできる。
【００４６】
請求項２記載の超臨界反応装置によれば、請求項１記載の超臨界反応装置の効果に加えて、キャンドモータ攪拌機で攪拌槽内のスラリーおよび流体を攪拌し、定量ポンプで液をキャンドモータ攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液することにより、キャンドモータ攪拌機の摺動部潤滑および熱除去を図るとともに、定量ポンプの吐出液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽から超臨界反応器へ送液できるため、定量ポンプが確実に動作してスラリー流体を広範囲の流量域で定量的に送出できるとともに、スラリーが定量ポンプおよびキャンドモータ攪拌機の内部に入らないことでこれらの寿命を長くできる。
【００４７】
請求項３記載の超臨界反応装置によれば、請求項１記載の超臨界反応装置の効果に加えて、マグネットカップリング攪拌機で攪拌槽内のスラリーおよび流体を攪拌し、定量ポンプで液をマグネットカップリング攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液することにより、マグネットカップリング攪拌機の摺動部潤滑および熱除去を図るとともに、定量ポンプの吐出液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽から超臨界反応器へ送液できるため、定量ポンプが確実に動作してスラリー流体を広範囲の流量域で定量的に送出できるとともに、スラリーが定量ポンプおよびマグネットカップリング攪拌機の内部に入らないことでこれらの寿命を長くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す超臨界反応装置の構成図である。
【図２】同上超臨界反応装置の攪拌槽およびキャンドモータ攪拌機の断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す超臨界反応装置の攪拌槽およびマグネットカップリング攪拌機の断面図である。
【図４】従来の超臨界反応装置の構成図である。
【図５】従来の定量ポンプの吸込口および吐出口に用いられるバルブの断面図である。
【符号の説明】
11    超臨界反応装置
12    超臨界反応器
13    攪拌槽
14    攪拌機としてのキャンドモータ攪拌機
17    定量ポンプ
51    攪拌機としてのマグネットカップリング攪拌機
【図１】
0003677459.tif 000002
【図２】
0003677459.tif 000003
【図３】
0003677459.tif 000004
【図４】
0003677459.tif 000005
【図５】
0003677459.tif 000006