(57)【要約】【課題】自動制御により、安定的かつ連続的に大量処理できる連続式亜臨界水処理装置を提供する。【解決手段】連続式亜臨界水処理装置は、加圧手段と、加熱手段と、第１及び第２の圧力検出手段と、第１及び第２の温度検出手段と、流量検出手段と、制御装置とを備え、制御装置は、第１又は第２の圧力検出手段の流体圧が予め定めた第１の上限圧力閾値と下限圧力閾値との間にない場合は加圧手段及び加熱手段を停止させる第１の制御手段と、第１の温度検出手段の温度が予め定めた第１の上限温度閾値と第１の下限温度閾値との間にない場合は加圧手段及び加熱手段を停止させる第２の制御手段と、第２の温度検出手段の温度が予め定めた第２の上限温度閾値以上の場合は加圧手段及び加熱手段を停止させる第３の制御手段と、流量検出手段の流量が予め定めた上限流量閾値と第１の下限流量閾値との間にない場合は加圧手段及び加熱手段を停止させる第４の制御手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を貯留する被処理水槽に第１の流路を介して導入口が接続されている加圧手段と、該加圧手段の導出口に第２の流路を介して導入口が接続されている加熱手段と、該加熱手段の導出口に第３の流路を介して導入口が接続されておりかつ処理水を貯留する処理水槽に第４の流路を介して導出口が接続されている冷却手段と、前記第２の流路に連結されており該第２の流路内の流体圧を検出する第１の圧力検出手段と、前記第３の流路に連結されており該第３の流路内の流体圧を検出する第２の圧力検出手段と、前記第３の流路に連結されており該第３の流路内の流体温度を検出する第１の温度検出手段と、前記第４の流路に連結されており該第４の流路内の流体温度を検出する第２の温度検出手段と、前記第１の流路に連結されており該第１の流路内の流体の流量を検出する流量検出手段と、前記第４の流路に連結されており一次側の流体圧力を設定圧力に維持するための背圧弁と、前記加圧手段、前記加熱手段、前記第１の圧力検出手段、前記第２の圧力検出手段、前記第１の温度検出手段、前記第２の温度検出手段及び前記流量検出手段に電気的に接続された制御装置とを備えており、
前記制御装置は、前記第１の圧力検出手段又は前記第２の圧力検出手段の検出した流体圧があらかじめ定めた第１の上限圧力閾値と下限圧力閾値との間にない場合は、前記加圧手段及び前記加熱手段の作動を停止させるように構成された第１の制御手段と、前記第１の温度検出手段の検出した流体温度があらかじめ定めた第１の上限温度閾値と第１の下限温度閾値との間にない場合は、前記加圧手段及び前記加熱手段の作動を停止させるように構成された第２の制御手段と、前記第２の温度検出手段の検出した流体温度があらかじめ定めた第２の上限温度閾値以上の場合は、前記加圧手段及び前記加熱手段の作動を停止させるように構成された第３の制御手段と、前記流量検出手段の検出した流量があらかじめ定めた上限流量閾値と第１の下限流量閾値との間にない場合は、前記加圧手段及び前記加熱手段の作動を停止させるように構成された第４の制御手段とを備えていることを特徴とする連続式亜臨界水処理装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１の温度検出手段の検出した流体温度があらかじめ定めた第２の下限温度閾値以下の場合は、前記加熱手段の出力を増大させ、該出力増大後の前記第１の温度検出手段の検出した流体温度があらかじめ定めた第３の下限温度閾値未満の場合は、前記加圧手段及び前記加熱手段の作動を停止させるように構成された第５の制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の連続式亜臨界水処理装置。
【請求項３】
前記第２の下限温度閾値が１５０℃であり、前記第３の下限温度閾値が８０℃であることを特徴とする請求項２に記載の連続式亜臨界水処理装置。
【請求項４】
前記加圧手段が作動を開始して所定時間経過後の前記流量検出手段の検出した流量があらかじめ定めた第２の下限流量閾値以下の場合は、前記加圧手段及び前記加熱手段の作動を停止させるように構成された第６の制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の連続式亜臨界水処理装置。
【請求項５】
前記第２の下限流量閾値が１００Ｌ／ｈであることを特徴とする請求項４に記載の連続式亜臨界水処理装置。
【請求項６】
前記第４の流路と大気との間に挿入連結された第１の電動弁をさらに備えており、前記制御装置は、前記加圧手段及び前記加熱手段の作動を停止させる際に同時に該第１の電動弁を開成して該第４の流路を大気に開放するように構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の連続式亜臨界水処理装置。
【請求項７】
前記第１の流路の途中に挿入連結された第２の電動弁をさらに備えており、前記制御装置は、前記加圧手段及び前記加熱手段の作動を停止させる際に同時に該第２の電動弁を閉成して該第１の流路を閉鎖するように構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の連続式亜臨界水処理装置。
【請求項８】
前記第２の流路に連結されており、該第２の流路の実圧が第２の上限圧力閾値以上の場合に開成する安全弁をさらに備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の連続式亜臨界水処理装置。
【請求項９】
前記第２の上限圧力閾値が５．０ＭＰａであることを特徴とする請求項８に記載の連続式亜臨界水処理装置。
【請求項１０】
前記第１の上限圧力閾値が３．３ＭＰａであり、前記下限圧力閾値が２．７ＭＰａであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の連続式亜臨界水処理装置。
【請求項１１】
前記第１の上限温度閾値が１７０℃であり、前記第１の下限温度閾値が１５０℃であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の連続式亜臨界水処理装置。
【請求項１２】
前記第２の上限温度閾値が８０℃であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の連続式亜臨界水処理装置。
【請求項１３】
前記上限流量閾値が１４０Ｌ／ｈであり、前記第１の下限流量閾値が１００Ｌ／ｈであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の連続式亜臨界水処理装置。
【請求項１４】
前記背圧弁には該背圧弁の圧力を維持するための第５の流路が接続されており、該第５の流路には、ガスボンベの吐出口と、第３の圧力検出手段とが接続されており、該第５の流路の途中には第３の電動弁が挿入連結されており、該第５の流路と大気との間には第４の電動弁が挿入連結されており、前記制御装置は、前記第３の圧力検出手段の検出した流体圧に応じて前記第３の電動弁及び前記第４の電動弁を開成及び／又は閉成するように構成されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の連続式亜臨界水処理装置。
【請求項１５】
前記加熱装置は誘導加熱装置であり、前記誘導加熱装置は、３つの円形脚鉄心と、前記３つの円形脚鉄心の両端に配置された一対のＹ型変形巻鉄心による継鉄心と、前記３つの円形脚鉄心に巻かれた導体管とを備え、前記導体管で構成されたコイルの電流により管内を通過する液体を加熱することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の連続式亜臨界水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を亜臨界状態として物質成分の分解、抽出、改質又は合成等の連続処理を行う連続式亜臨界水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水が亜臨界状態において優れた成分抽出作用と激しい加水分解作用とを呈することは良く知られており、最近では、タンパク質等の長鎖有機物を分解し、アミノ酸、有機酸等の短鎖有機物に改質、合成できることが知られている。被処理物と水との混合物を、水が亜臨界状態となる温度及び圧力下で分解又は抽出処理を行う装置も多数提案されている。例えば、特許文献１には、亜臨界水を用いて物質（キノコ廃菌床）の成分を抽出するバッチ式の亜臨界抽出装置が提案されている。
【０００３】
この特許文献１に記載の亜臨界抽出装置は、亜臨界条件において細片状被処理物の抽出処理を行う４基のバッチ式の抽出器を用いて、１つの抽出器からの抽出液をろ過して得られた濾液を他の抽出器に抽出液として選択的に供給することにより、複数の抽出器によって４段の抽出処理を繰り返し行って抽出液の抽出成分濃度を順次上昇させるように構成されている。
【０００４】
この場合、バッチ式の抽出器中に原料と抽出用の水とを封入して抽出器のジャケットに加熱用蒸気を供給し、温度を徐々に上昇させ、所定の亜臨界条件（１２０℃から２２０℃）下で所定時間の抽出処理が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２６３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の抽出装置は、複数のバッチ式の抽出器を用いるため、生産設備のコストが高いという問題点があった。また、連続処理ができない、生産効率が低いという問題点もあった。さらに、蒸気による加熱の速度が遅いため、自動制御による連続的に処理することが困難であった。
【０００７】
従って本発明の目的は、自動制御により、安定的かつ連続的に大量処理することができる連続式亜臨界水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、被処理水を貯留する被処理水槽に第１の流路を介して導入口が接続されている加圧手段と、加圧手段の導出口に第２の流路を介して導入口が接続されている加熱手段と、加熱手段の導出口に第３の流路を介して導入口が接続されておりかつ処理水を貯留する処理水槽に第４の流路を介して導出口が接続されている冷却手段と、第２の流路に連結されており第２の流路内の流体圧を検出する第１の圧力検出手段と、第３の流路に連結されており第３の流路内の流体圧を検出する第２の圧力検出手段と、第３の流路に連結されており第３の流路内の流体温度を検出する第１の温度検出手段と、第４の流路に連結されており第４の流路内の流体温度を検出する第２の温度検出手段と、第１の流路に連結されており第１の流路内の流体の流量を検出する流量検出手段と、第４の流路に連結されており一次側の流体圧力を設定圧力に維持するための背圧弁と、加圧手段、加熱手段、第１の圧力検出手段、第２の圧力検出手段、第１の温度検出手段、第２の温度検出手段及び流量検出手段に電気的に接続された制御装置とを備えており、制御装置は、第１の圧力検出手段又は第２の圧力検出手段の検出した流体圧があらかじめ定めた第１の上限圧力閾値と下限圧力閾値との間にない場合は、加圧手段及び加熱手段の作動を停止させるように構成された第１の制御手段と、第１の温度検出手段の検出した流体温度があらかじめ定めた第１の上限温度閾値と第１の下限温度閾値との間にない場合は、加圧手段及び加熱手段の作動を停止させるように構成された第２の制御手段と、第２の温度検出手段の検出した流体温度があらかじめ定めた第２の上限温度閾値以上の場合は、加圧手段及び加熱手段の作動を停止させるように構成された第３の制御手段と、流量検出手段の検出した流量があらかじめ定めた上限流量閾値と第１の下限流量閾値との間にない場合は、加圧手段及び加熱手段の作動を停止させるように構成された第４の制御手段とを備えている連続式亜臨界水処理装置が提供される。
【０００９】
制御装置は、あらかじめ定めた条件で加圧手段及び加熱手段の作動を制御する第１の制御手段、第２の制御手段、第３の制御手段及び第４の制御手段を備えていることにより、圧力、温度及び流量をあらかじめ定めた条件に従って制御することができ、加熱手段と冷却手段との間に亜臨界状態に維持することができると共に、自動制御により、安定的かつ連続的に大量処理することができる。
【００１０】
制御装置は、第１の温度検出手段の検出した流体温度があらかじめ定めた第２の下限温度閾値以下の場合は、加熱手段の出力を増大させ、出力増大後の第１の温度検出手段の検出した流体温度があらかじめ定めた第３の下限温度閾値未満の場合は、加圧手段及び加熱手段の作動を停止させるように構成された第５の制御手段をさらに備えていることが好ましい。これにより、加熱手段の出力を増大させることで、流体温度を亜臨界状態となる温度にすることができ、もし加熱手段の出力を増大しても所定温度に到達できない場合は、自動的に運転を停止することができる。
【００１１】
第２の下限温度閾値が１５０℃であり、第３の下限温度閾値が８０℃であることが好ましい。これにより、被処理の固形物を含む被処理水を１５０℃以上の亜臨界状態にすることができると共に、８０℃未満の時、自動的に運転を停止することができる。
【００１２】
加圧手段が作動を開始して所定時間経過後の流量検出手段の検出した流量があらかじめ定めた第２の下限流量閾値以下の場合は、加圧手段及び加熱手段の作動を停止させるように構成された第６の制御手段をさらに備えていることが好ましい。これにより、流量が過小の場合、自動的に運転を停止することができる。
【００１３】
第２の下限流量閾値が１００Ｌ／ｈであることが好ましい。これにより、加圧手段が作動を開始して所定時間経過後、流量が１００Ｌ／ｈ以下の場合は、自動的に運転を停止することができる。
【００１４】
第４の流路と大気との間に挿入連結された第１の電動弁をさらに備えており、制御装置は、加圧手段及び加熱手段の作動を停止させる際に同時に該第１の電動弁を開成して該第４の流路を大気に開放するように構成されていることが好ましい。これにより、自動的に運転を停止した場合に、流路中の圧力を減圧することができる。
【００１５】
第１の流路の途中に挿入連結された第２の電動弁をさらに備えており、制御装置は、加圧手段及び加熱手段の作動を停止させる際に同時に該第２の電動弁を閉成して該第１の流路を閉鎖するように構成されていることが好ましい。これにより、自動的に運転を停止した場合に、被処理水槽からの被処理水の流出を阻止することができる。
【００１６】
第２の流路に連結されており、第２の流路の実圧が第２の上限圧力閾値以上の場合に開成する安全弁をさらに備えていることが好ましい。これにより、第２の流路の圧力過上昇を防止することができる。
【００１７】
第２の上限圧力閾値が５．０ＭＰａであることが好ましい。これにより、第２の流路の圧力を５．０ＭＰａより低くし、安全性を確保することができる。
【００１８】
第１の上限圧力閾値が３．３ＭＰａであり、下限圧力閾値が２．７ＭＰａであることが好ましい。これにより、流体圧が３．３ＭＰａと２．７ＭＰａとの間にない場合は、加圧手段及び加熱手段の作動を停止させることができ、処理を亜臨界状態に維持することができる。
【００１９】
第１の上限温度閾値が１７０℃であり、第１の下限温度閾値が１５０℃であることが好ましい。これにより、流体温度が１７０℃と１５０℃との間にない場合は、加圧手段及び加熱手段の作動を停止させることができ、処理を亜臨界状態に維持することができる。
【００２０】
第２の上限温度閾値が８０℃であることが好ましい。これにより、第２の温度検出手段の検出した流体温度が８０℃以上の場合は、加圧手段及び加熱手段の作動を停止させることができ、冷却手段の冷却効果を管理することができる。
【００２１】
上限流量閾値が１４０Ｌ／ｈであり、第１の下限流量閾値が１００Ｌ／ｈであることが好ましい。これにより、流量検出手段の検出した流量が１４０Ｌ／ｈと１００Ｌ／ｈとの間にない場合は、加圧手段及び加熱手段の作動を停止させることができ、安定した流量で処理を行うことができる。
【００２２】
背圧弁には該背圧弁の圧力を維持するための第５の流路が接続されており、第５の流路には、ガスボンベの吐出口と、第３の圧力検出手段とが接続されており、第５の流路の途中には第３の電動弁が挿入連結されており、第５の流路と大気との間には第４の電動弁が挿入連結されており、制御装置は、第３の圧力検出手段の検出した流体圧に応じて第３の電動弁及び第４の電動弁を開成及び／又は閉成するように構成されていることが好ましい。これにより、流路中の圧力を所定範囲に維持することができる。
【００２３】
加熱装置は誘導加熱装置であり、誘導加熱装置は、３つの円形脚鉄心と、３つの円形脚鉄心の両端に配置された一対のＹ型変形巻鉄心による継鉄心と、３つの円形脚鉄心に巻かれた導体管とを備え、導体管で構成されたコイルの電流により管内を通過する液体を加熱することが好ましい。これにより、短時間で被処理物を所定の温度に加熱することができ、被処理の固形物を含む被処理水の流量を制御することで、処理時間の制御が容易にできる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、制御装置において、第１の制御手段は、第１の圧力検出手段又は第２の圧力検出手段の検出した流体圧があらかじめ定めた第１の上限圧力閾値と下限圧力閾値との間にない場合は、加圧手段及び加熱手段の作動を停止させるように構成され、第２の制御手段は、第１の温度検出手段の検出した流体温度があらかじめ定めた第１の上限温度閾値と第１の下限温度閾値との間にない場合は、加圧手段及び加熱手段の作動を停止させるように構成され、第３の制御手段は、第２の温度検出手段の検出した流体温度があらかじめ定めた第２の上限温度閾値以上の場合は、加圧手段及び前記加熱手段の作動を停止させるように構成され、第４の制御手段は、流量検出手段の検出した流量があらかじめ定めた上限流量閾値と第１の下限流量閾値との間にない場合は、加圧手段及び加熱手段の作動を停止させるように構成されたことで、装置コストを低く抑えることができると共に、あらかじめ設定された条件で、安定的かつ連続的に亜臨界水処理することができる。また、高効率の加熱、冷却装置を用いることで、自動制御による連続的に処理することが容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る連続式亜臨界水処理装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１に示す連続式亜臨界水処理装置の制御動作を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は本発明の第１の実施形態における連続式亜臨界水処理装置１００の構成を概略的に示しており、図２は図１に示す連続式亜臨界水処理装置１００の主な制御工程を示している。
【００２７】
図１に示すように、連続式亜臨界水処理装置１００は、加圧手段１０と、加熱手段２０と、冷却手段３０（３０Ａ、３０Ｂ及び３０Ｃ）と、背圧弁４０と、制御装置５０と、第１の圧力検出手段としての圧力計Ｐ１と、第２の圧力検出手段としての圧力計Ｐ２と、第３の圧力検出手段としての圧力計Ｐ３と、第１の温度検出手段としての温度計Ｔ１と、第２の温度検出手段としての温度計Ｔ２と、流量検出手段としての流量計Ｆと、被処理水槽としての原水槽Ｃ１と、処理水槽Ｃ２と、洗浄水槽Ｃ３と、ガスボンベＧと、第１の流路Ｌ１と、第２の流路Ｌ２と、第３の流路Ｌ３と、第４の流路Ｌ４と、第５の流路Ｌ５と、第６の流路Ｌ６とを備えている。
【００２８】
加圧手段１０は、本実施形態においては、抽出又は分解処理されるべき被処理固形物（例えば、緑茶粉末）を含む被処理水を亜臨界の圧力まで加圧するための回転容積式一軸偏心ねじポンプ（モーノポンプ）である。この加圧手段１０は、加圧機能のみならず、被処理水の無脈動・定量移送機能をも有するものである。加圧手段１０の導入口は、被処理水を貯留する原水槽Ｃ１に第１の流路Ｌ１を介して接続されている。また、加圧手段１０は、制御装置５０に電気的に接続されている。なお、被処理固形物を含む被処理水は、加圧手段１０によって加圧及び移送され、加熱手段２０及び冷却手段３０を経由して処理水槽Ｃ２へ至る際に、これら加熱手段２０及び冷却手段３０の部分で亜臨界状態となり、被処理固形物の抽出又は分解処理が行われる。
【００２９】
加熱手段２０は、被処理固形物を含む被処理水を亜臨界状態となる温度まで加熱するためのものであり、加圧手段１０の下流側に配置され、その導入口が第２の流路Ｌ２を介して加圧手段１０の導出口に接続されている。本実施形態において、加熱手段２０は、例えば、変圧器方式による誘導加熱装置（トクデン株式会社製）で構成されており、この誘導加熱装置は、３つの円形脚鉄心と、３つの円形脚鉄心の両端に配置された一対のＹ型変形巻鉄心による継鉄心と、３つの円形脚鉄心に巻かれた導体管とを備え、導体管で構成されたコイルの電流により管内を通過する液体を加熱することで、短時間で被処理水を所定の温度に加熱することができ、被処理水の流量を制御することで、処理時間を容易に制御することができる。第２の流路Ｌ２には、圧力計Ｐ１、加熱手段２０の導入口の流体温度を検出する温度計Ｔ３、及び安全弁ＳＶが設けられている。加熱手段２０、圧力計Ｐ１及び温度計Ｔ３は、制御装置５０に電気的に接続されている。
【００３０】
冷却手段３０は、処理終了後に亜臨界状態の高温の処理水を迅速に冷却させるためのものである。冷却手段３０は、加熱手段２０の下流側に配置され、その処理水導入口が第３の流路Ｌ３を介して加熱手段２０の導出口に接続されている。本実施形態においては、冷却手段３０として、処理水用流路が配管を介して互いに直列に接続された複数（例えば、３台）のスパイラル式熱交換器３０Ａ、３０Ｂ及び３０Ｃが用いられており、効率よく冷却することが可能となっている。処理水を冷却するための冷媒としては、例えば、冷却水が用いられる。また、冷却手段３０の処理水導出口は、第４の流路Ｌ４を介して処理後の処理水を貯留する処理水槽Ｃ２に接続されている。第３の流路Ｌ３には、温度計Ｔ１、圧力計Ｐ２、及び冷却手段３０の処理水導入口の流体温度を検出する温度計Ｔ４が設けられている。第１の熱交換器３０Ａの処理水導出口と第２の熱交換器３０Ｂの処理水導入口との間には、流体圧を検出する圧力計Ｐ４、流体温度を検出する温度計Ｔ５が設けられている。また、第２の熱交換器３０Ｂの処理水導出口と第３の熱交換器３０Ｃの処理水導入口との間には、流体圧を検出する圧力計Ｐ５、流体温度を検出する温度計Ｔ６が設けられている。また、第３の熱交換器３０Ｃの処理水導出口側の第４の流路Ｌ４に冷却手段３０の排出口の流体圧を検出するための圧力計Ｐ６、温度計Ｔ２が設けられている。温度計Ｔ１、温度計Ｔ２、温度計Ｔ４、温度計Ｔ５、温度計Ｔ６、圧力計Ｐ２、圧力計Ｐ３、圧力計Ｐ４、圧力計Ｐ５及び圧力計Ｐ６は、制御装置５０に電気的に接続されている。
【００３１】
背圧弁４０は、入口側（上流側）の圧力が設定圧力以上になると出口側（下流側）へリリーフするものである。この背圧弁４０により、定圧運転を行うことができる。
【００３２】
制御装置５０は、連続式亜臨界水処理装置１００全体の動作を制御するための制御プログラムと、亜臨界処理を行うための圧力、温度、流量等の設定値を入力するための入力手段とを備えている。前述したように、この制御装置５０は、加圧手段１０、加熱手段２０、圧力計Ｐ１〜Ｐ６、温度計Ｔ１〜Ｔ６、流量計Ｆ、及び電動弁Ｖ１〜Ｖ６等に電気的に接続されている。
【００３３】
また、制御装置５０は、圧力計Ｐ１又は圧力計Ｐ２の検出した流体圧があらかじめ定めた第１の上限圧力閾値（例えば、３．３ＭＰａ）と下限圧力閾値（例えば、２．７ＭＰａ）との間にない場合は、加圧手段１０及び加熱手段２０の作動を停止させるように構成された第１の制御手段と、温度計Ｔ１の検出した流体温度があらかじめ定めた第１の上限温度閾値（例えば、１７０℃）と第１の下限温度閾値（例えば、１５０℃）との間にない場合は、加圧手段１０及び加熱手段２０の作動を停止させるように構成された第２の制御手段と、温度計Ｔ２の検出した流体温度があらかじめ定めた第２の上限温度閾値（例えば、８０℃）以上の場合は、加圧手段１０及び加熱手段２０の作動を停止させるように構成された第３の制御手段と、流量計Ｆの検出した流量があらかじめ定めた上限流量閾値（例えば、１４０Ｌ／ｈ）と第１の下限流量閾値（例えば、１００Ｌ／ｈ）との間にない場合は、加圧手段１０及び加熱手段２０の作動を停止させるように構成された第４の制御手段と、温度計Ｔ１の検出した流体温度があらかじめ定めた第２の下限温度閾値（例えば、１５０℃）以下の場合は、加熱手段２０の出力を増大させ、出力増大後の温度計Ｔ１の検出した流体温度があらかじめ定めた第３の下限温度閾値（例えば、８０℃）未満の場合は、加圧手段１０及び加熱手段２０の作動を停止させるように構成された第５の制御手段と、加圧手段１０が作動を開始して所定時間（例えば、３分）経過後の流量計Ｆの検出した流量があらかじめ定めた第２の下限流量閾値（例えば、１００Ｌ／ｈ）以下の場合は、加圧手段１０及び加熱手段２０の作動を停止させるように構成された第６の制御手段とを備えている。
【００３４】
圧力計Ｐ１は、第２の流路Ｌ２に連結されており、第２の流路Ｌ２内の流体圧を検出するものである。この圧力計Ｐ１は、制御装置５０に電気的に接続され、検出した圧力信号を制御装置５０に伝送するように構成されている。
【００３５】
圧力計Ｐ２は、第３の流路Ｌ３に連結されており、第３の流路内の流体圧を検出するものである。この圧力計Ｐ２は、制御装置５０に電気的に接続され、検出した圧力信号を制御装置５０に伝送するように構成されている。
【００３６】
圧力計Ｐ３は、第５の流路Ｌ５に連結されており、第５の流路内の流体圧（背圧）を検出するものである。この圧力計Ｐ３は、制御装置５０に電気的に接続され、検出した圧力信号を制御装置５０に伝送するように構成されている。
【００３７】
温度計Ｔ１は、第３の流路Ｌ３に連結されており、第３の流路内の流体温度、即ち、加熱手段２０の導出口の温度を検出するものである。この温度計Ｔ１は、制御装置５０に電気的に接続され、検出した温度信号を制御装置５０に伝送するように構成されている。
【００３８】
温度計Ｔ２は、第４の流路Ｌ４に連結されており、第４の流路内の流体温度、即ち、冷却手段３０の導出口の温度を検出するものである。この温度計Ｔ２は、制御装置５０に電気的に接続され、検出した温度信号を制御装置５０に伝送するように構成されている。
【００３９】
流量計Ｆは、第１の流路Ｌ１に連結されており、第１の流路Ｌ１内の流体の流量を検出するものである。この流量計Ｆは、制御装置５０に電気的に接続され、検出した流量信号を制御装置５０に伝送するように構成されている。
【００４０】
原水槽Ｃ１は、被処理固形物（例えば、粉末状食物又は粉末状植物等）を含む被処理水を貯留する容器である。原水槽Ｃ１には、混合物を均一にするための撹拌装置を備えている。原水槽Ｃ１に第１の流路Ｌ１が接続されている。第１の流路Ｌ１には、電動弁Ｖ２及び流量計Ｆが設けられている。また、原水槽Ｃ１には、被処理水の水位を検出するための液面計ＬＣが設けられている。
【００４１】
処理水槽Ｃ２は、処理後の処理水を貯留する容器である。第４の流路Ｌ４を介して冷却手段３０の処理水導出口に接続されている。また、処理水槽Ｃ２には、処理水の水位を検出するための液面計ＬＣが設けられている。ここで、処理水には被処理固形物（例えば、緑茶粉末）が含まれている。被処理固形物を、遠心分離及び／又はろ過等手法で抽出液と分離することができる。
【００４２】
洗浄水槽Ｃ３は、装置の配管等を洗浄するための洗浄水を貯留する容器である。第６の流路Ｌ６を介して流量計Ｆの上流側の第１の流路Ｌ１に接続されている。また、第６の流路Ｌ６には、電動弁Ｖ６が設けられている。また、洗浄水槽Ｃ３には、洗浄水の水位を検出するための液面計ＬＣが設けられている。
【００４３】
ガスボンベＧは、窒素Ｎ２ガスの貯蔵容器であり、窒素により第５の流路Ｌ５を介して背圧弁４０へ加圧し、背圧弁４０の圧力を維持するものである。第５の流路Ｌ５には、圧力計Ｐ３、第３の電動弁Ｖ３、及び第４の電動弁Ｖ４が設けられている。ここで、第４の電動弁Ｖ４は、第５の流路Ｌ５と大気との間に挿入連結されている。制御装置５０は、圧力計Ｐ３の検出した流体圧に応じて第３の電動弁Ｖ３及び第４の電動弁Ｖ４を開成及び／又は閉成するように制御する。
【００４４】
以下、本実施形態における連続式亜臨界水処理装置１００の処理動作について説明する。図２に示すように、連続式亜臨界水処理装置１００を用いて処理を行う場合、制御装置５０は、まず、液面計ＬＣからの検出信号に基づいて、原水槽Ｃ１及び処理水槽Ｃ２の水位がＯＫであるかどうかを確認する（ステップＳ１）。原水槽Ｃ１内に被処理水が充分に貯留されておりその水位が所定高さ以上であること、及び処理水槽Ｃ２が満水ではなくその水位が所定高さ以下であると確認された場合（ＹＥＳの場合）のみ、装置運転スイッチをオン（ＯＮ）とし、装置の運転を開始する（ステップＳ２）。
【００４５】
次いで、電動弁Ｖ１及びＶ４を閉成し、電動弁Ｖ２、Ｖ３及びＶ５を開成し、加圧手段１０の動作を開始させる（加圧手段１０をＯＮとする）（ステップＳ３）。加圧手段１０及び加熱手段２０の動作が開始されることにより、被処理水の加圧及び加熱が開始する。さらに、電動弁Ｖ１及びＶ４を閉成することにより、第５の流路Ｌ５が外部に対して閉じた状態となり、電動弁Ｖ３を開成することにより、ガスボンベＧからの加圧窒素ガスが第５の流路Ｌ５を介して背圧弁４０に印加され、背圧弁４０の圧力が維持される。また、電動弁Ｖ２及びＶ５を開成することにより、原水槽Ｃ１内の被処理水が第１の流路Ｌ１を介して加圧手段１０に供給可能となると共に、冷却水（冷媒）が第１〜第３の熱交換器３０Ａ、３０Ｂ及び３０Ｃ内を循環可能となる。
【００４６】
次いで、流量計Ｆの検出した流量が１００Ｌ／ｈより大きいか否かを判断する（ステップＳ４）。流量が１００Ｌ／ｈより大きくないと判断した場合（ＮＯの場合）、加圧手段（モーノポンプ）１０に対してＰＩＤ制御を行って流量を増加させ、同時に、計時を開始する（ステップＳ５）。次いで、時間が３分を経過したか否かを判断し（ステップＳ６）、３分を経過していないと判断した場合（ＮＯの場合）はステップＳ４へ戻り、ステップＳ４〜Ｓ６の処理を繰り返す。
【００４７】
ステップＳ６において、３分を経過したと判断した場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１６へ進む。即ち、加圧手段１０を動作開始させた場合にも、流量が１００Ｌ／ｈ以下の状態が３分間以上継続した場合は、加圧手段１０又は連続式亜臨界水処理装置１００の他の手段が正常動作していないと判断して自動的に運転停止するべく、ステップＳ１７へ進むこととなる。ステップＳ１７では、加熱手段２０の動作を停止させ（加熱手段２０をＯＦＦとし）、この場合、被処理物の異常加熱を防止するため、加熱手段を停止後、一定時間（例えば３分程度）通液後、加圧手段１０の動作を停止させ（加圧手段１０をＯＦＦとし）、電動弁Ｖ２、Ｖ３及びＶ５を閉成し、電動弁Ｖ１及びＶ４を開成する。これにより、自動運転停止となる。即ち、加圧手段１０及び加熱手段２０の動作が停止する。さらに、電動弁Ｖ１及びＶ４を開成することにより、第５の流路Ｌ５が外部に対して開放された状態となり、電動弁Ｖ３を閉成することにより、ガスボンベＧからの加圧窒素ガスが背圧弁４０に印加されなくなる。また、電動弁Ｖ２及びＶ５を閉成することにより、原水槽Ｃ１内の被処理水が第１の流路Ｌ１に供給されなくなると共に、冷却水（冷媒）が第１〜第３の熱交換器３０Ａ、３０Ｂ及び３０Ｃへ供給されなくなる。
【００４８】
一方、ステップＳ４において、流量が１００Ｌ／ｈより大きいと判断した場合（ＹＥＳの場合）は、加圧手段１０及び連続式亜臨界水処理装置１００の他の手段が正常動作していると判断して、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、加熱手段２０の動作を開始させる（加熱手段２０をＯＮとする）。次いで、ステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、温度計Ｔ１の検出した流体温度が１５０℃より高いか否かを判断する。温度計Ｔ１の検出した流体温度が１５０℃より高くないと判断した場合（ＮＯの場合）、加熱手段２０の出力を増大させる（ステップＳ９）。この加熱手段２０の出力増大処理の後に、温度計Ｔ１の検出した流体温度が８０℃より低いか否かを判断する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において、温度計Ｔ１の検出した流体温度が８０℃より低いと判断した場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１１へ進み、加熱手段２０の動作を停止させ（加熱手段２０をＯＦＦとし）、この場合、被処理物の異常加熱を防止するため、加熱手段を停止後、一定時間（例えば３分程度）通液後、加圧手段１０の動作を停止させ（加圧手段１０をＯＦＦとし）、電動弁Ｖ２、Ｖ３及びＶ５を閉成し、電動弁Ｖ１及びＶ４を開成する。これにより、自動運転停止となる。一方、ステップＳ１０において温度計Ｔ１の検出した流体温度が８０℃より低くないと判断した場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ８に戻り、ステップＳ８〜Ｓ１０の処理動作を繰り返す。このように、加熱手段２０の直ぐ下流にある温度計Ｔ１の検出した流体温度を監視し、その温度が１５０℃より高くない場合は加熱出力を増大させ、増大させたにもかかわらず８０℃未満の場合は加熱手段２０又は連続式亜臨界水処理装置１００の他の手段が正常動作していないとして自動運転停止とする。加熱出力を増大させた後、温度計Ｔ１の検出した流体温度が８０℃以上であった場合は、その温度が１５０℃より高くなるまで加熱出力の増大処理を繰り返して行う。
【００４９】
ステップＳ８において、温度計Ｔ１の温度が１５０℃より高いと判断した場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では、温度計Ｔ２の検出した流体温度が８０℃より低いか否かを判断する。このステップＳ１２で温度計Ｔ２の検出した流体温度が８０℃より低くないと判断した場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ１７へ進み、上記と同様な動作が行われて自動運転停止となる。一方、ステップＳ１２で温度計Ｔ２の検出した流体温度が８０℃より低いと判断した場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１３へ進む。冷却手段３０の下流にある温度計Ｔ２の検出した流体温度を監視し、その温度が８０℃より低くなっていない場合は冷却手段３０が正常動作していないとして自動運転停止とする。
【００５０】
ステップＳ１３では、流量計Ｆの検出した流量が１００〜１４０Ｌ／ｈの範囲にあるか否かを判断する。ここで、流量が１００〜１４０Ｌ／ｈの範囲にないと判断した場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ１７へ進み、上記と同様な動作が行われて自動運転停止となる。一方、ステップＳ１３で流量計Ｆの検出した流量が１００〜１４０Ｌ／ｈの範囲にあると判断した場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１４へ進む。
【００５１】
ステップＳ１４では、温度計Ｔ１の検出した流体温度が１５０〜１７０℃の範囲にあるか否かを判断する。ここで、温度計Ｔ１の検出した流体温度が１５０〜１７０℃の範囲にないと判断した場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ１７へ進み、上記と同様な動作が行われて自動運転停止となる。一方、ステップＳ１４において、温度計Ｔ１の検出した流体温度が１５０〜１７０℃の範囲にあると判断した場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１５へ進む。
【００５２】
ステップＳ１５では、圧力計Ｐ１〜Ｐ６の検出した流体圧が２．７〜３．３ＭＰａの範囲にあるか否かを判断する。ここで、流体圧が２．７〜３．３ＭＰａの範囲にないと判断した場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ１７へ進み、上記と同様な動作が行われて自動運転停止となる。一方、ステップＳ１５において圧力計Ｐ１〜Ｐ６の検出した流体圧が２．７〜３．３ＭＰａの範囲にあると判断した場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１６へ進む。
【００５３】
ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理動作により、被処理水の流量が１００〜１４０Ｌ／ｈの範囲にあり、加熱手段２０の直ぐ下流の被処理水の流体温度が１５０〜１７０℃の範囲にあり、加圧手段１０の下流の流体圧が２．７〜３．３ＭＰａの範囲にあって亜臨界状態が正常に保たれていることが監視される。流量、流体温度及び流体圧のいずれか１つがこの範囲にない場合は、連続式亜臨界水処理装置１００のいずれかの手段が正常動作していないとして自動運転停止する。
【００５４】
ステップＳ１６では、加熱手段２０が警報を出力したか否かを判断する。ここで、警報を出力したと判断した場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１７へ進み、上記と同様な動作が行われて自動運転停止となる。一方、ステップＳ１６において加熱手段２０から警報の出力がないと判断した場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ１８へ進む。このように、加熱手段２０自体の警報が生じた場合も自動運転停止となる。
【００５５】
ステップＳ１８では、原水槽Ｃ１の水位が低下しているか否か、さらに、処理水槽Ｃ２が満水となったか否かを判断する。ここで、原水槽Ｃ１の水位が既定値未満に低下している、又は処理水槽Ｃ２が満水となったと判断した場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１９へ進み、加熱手段２０の動作を停止させ（加熱手段２０をＯＦＦとし）、この場合、被処理物の異常加熱を防止するため、加熱手段を停止後、一定時間（例えば３分程度）通液後、加圧手段１０の動作を停止させ（加圧手段１０をＯＦＦとし）、電動弁Ｖ２、Ｖ３及びＶ５を閉成し、電動弁Ｖ１及びＶ４を開成する。これにより、自動運転終了（ステップＳ２０）となる。一方、ステップＳ１８において原水槽Ｃ１の水位が既定値未満に低下していない、又は処理水槽Ｃ２が満水していないと判断した場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ８に戻り、上述したステップＳ８〜Ｓ１８の処理動作を繰り返す。上述した亜臨界水処理は、貯留されている被処理水がほぼなくなって原水槽Ｃ１がほぼからになるまで、又は処理水槽Ｃ２がほぼ満水となるまで実施される。原水槽Ｃ１がほぼからとなった場合、又は処理水槽Ｃ２がほぼ満水となった場合は、亜臨界水処理の自動運転を終了する。
【００５６】
ステップＳ２０における自動運転終了後、洗浄開始を指示する（ステップＳ２１）。洗浄開始の指示がなされた場合、電動弁Ｖ６を開成して、加圧手段１０の動作を開始させる（加圧手段１０をＯＮとする）（ステップＳ２２）。これにより、洗浄水槽Ｃ３から洗浄液（洗浄水）が装置内部に供給される。次いで、圧力計Ｐ１〜Ｐ６の検出した流体圧が０．３ＭＰａ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２３）。ここで、圧力計Ｐ１〜Ｐ６の検出した流体圧が０．３ＭＰａ以上であると判断した場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１７へ進み、上記と同様な動作が行われて自動運転停止となる。一方、ステップＳ２３において圧力計Ｐ１〜Ｐ６の検出した流体圧が０．３ＭＰａ以上ではないと判断した場合（ＮＯの場合）は、洗浄タイマをスタートする（ステップＳ２４）。次いで、あらかじめ設定された洗浄タイマの時間が経過した後、洗浄処理を終了する（ステップＳ２５）。亜臨界水処理の自動運転が終了すると、加圧手段１０が動作開始し、洗浄水槽Ｃ３から洗浄液が供給されて装置の洗浄が行われる。ただし、供給される洗浄液の流体圧が０．３ＭＰａ以上の場合は、連続式亜臨界水処理装置１００のいずれかの手段が正常動作していないとして自動運転停止する。流体圧が正常の場合（０．３ＭＰａ未満の場合）は、洗浄タイマによって設定される時間分だけ洗浄が行われる。これにより、連続式亜臨界水処理装置１００の処理動作が完了する。
【００５７】
なお、連続式亜臨界水処理装置１００には、安全弁ＳＶが第２の流路Ｌ２に設けられており、流路内の圧力（内圧）が安全弁ＳＶの設定値である５．０ＭＰａ以上となった場合は、安全弁ＳＶが自動的に開成して圧力を外部へ放出させるように構成されている。この場合は、操作者が、手動により緊急停止を行う。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態によれば、圧力計Ｐ１又は加熱手段２０の下流の流路にある圧力計Ｐ２の検出した流体圧があらかじめ定めた第１の上限圧力閾値と下限圧力閾値との間にない場合は、加圧手段１０及び加熱手段２０の作動を停止させるように構成されており、加熱手段２０の下流の流路にある温度計Ｔ１の検出した流体温度があらかじめ定めた第１の上限温度閾値と第１の下限温度閾値との間にない場合は、加圧手段１０及び加熱手段２０の作動を停止させるように構成されている。冷却手段３０の下流の流路にある温度計Ｔ２の検出した流体温度があらかじめ定めた第２の上限温度閾値以上の場合は、加圧手段１０及び加熱手段２０の作動を停止させるように構成されており、加圧手段１０の上流の流路にある流量計Ｆの検出した流量があらかじめ定めた上限流量閾値と第１の下限流量閾値との間にない場合は、加圧手段１０及び加熱手段２０の作動を停止させるように構成されており、温度計Ｔ１の検出した流体温度があらかじめ定めた第２の下限温度閾値以下の場合は、加熱手段２０の出力を増大させ、この出力増大後の温度計Ｔ１の検出した流体温度があらかじめ定めた第３の下限温度閾値未満の場合は、加圧手段１０及び加熱手段２０の作動を停止させるように構成されており、加圧手段１０が作動を開始して所定時間（例えば、３分）経過後の流量計Ｆの検出した流量があらかじめ定めた第２の下限流量閾値以下の場合は、加圧手段１０及び加熱手段２０の作動を停止させるように構成されている。
【００５９】
これにより、製造コストを低く抑えた連続式亜臨界水処理装置を提供できると共に、あらかじめ設定された条件で、安定的、かつ連続的に亜臨界水処理を行うことができる。また、高効率の加熱、冷却装置を用いることで、自動制御による連続的に処理することが容易にできる。さらに、緑茶粉末等の亜臨界抽出に利用する場合、抽出率を向上することができると共に、生産効率を飛躍的に向上させることができる。
【００６０】
なお、上述した実施形態の連続式亜臨界水処理装置１００において、加圧手段１０には、モーノポンプを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、他の種のポンプを用いてもよい。
【００６１】
また、上述した実施形態の連続式亜臨界水処理装置１００において、加熱手段２０には、誘導加熱装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、他の種の加熱装置を用いてもよい。
【００６２】
また、上述した実施形態の連続式亜臨界水処理装置１００において、冷却手段３０には、３つの熱交換器３０Ａ、３０Ｂ及び３０Ｃを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。冷媒によって、１つ、２つ、又は４つ以上の熱交換器を用いてもよい。
【００６３】
また、上述した実施形態の連続式亜臨界水処理装置１００において、被処理水は、被処理固形物を含む水としたが、本発明はこれに限定されるものではない。処理対象物及び得られる成果物によっては被処理水として媒体に水だけでなくエタノール（上限３０％）等の有機溶剤を混合したものを用いてもよい。これにより、処理の収率を向上することができる。
【００６４】
さらに、上述した実施形態の連続式亜臨界水処理装置１００において、加圧手段１０と加熱手段２０との間に予備加熱用の熱交換器を設けてもよい。これにより、被処理水を確実に亜臨界状態にすることができる。
【００６５】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の連続式亜臨界水処理装置は、水の亜臨界状態で物質成分の分解、抽出、改質又は合成反応等の処理を行うために利用できる。
【符号の説明】
【００６７】
１０  加圧手段
２０  加熱手段
３０  冷却手段
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ  熱交換器
４０  背圧弁
５０  制御装置
１００  連続式亜臨界水処理装置
Ｃ１  原水槽
Ｃ２  処理水槽
Ｃ３  洗浄水槽
Ｆ  流量計
Ｇ  ガスボンベ
ＬＣ  液面計
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６  圧力計
ＳＶ  安全弁
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６  温度計
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６  電動弁
【図１】
2014108374.tif 000003
【図２】
2014108374.tif 000004