(57)【要約】【課題】全稼働時間に亘って高温高圧流体間の大きな圧力差の発生を抑制可能な、高温高圧流体間の圧力差低減装置、及びこれを用いた高温高圧流体間の圧力差低減方法を提供する。【解決手段】高温高圧流体を収容するシリンダーの内部空間を、往復動自在に嵌挿された隔壁によって第一流体収容部と第二流体収容部とに隔て、該第一流体収容部と該第二流体収容部とにそれぞれ高温高圧流体を供給しながら該第一流体収容部と該第二流体収容部にそれぞれ接続された流体排出路のバルブを交互に開閉することで、前記内部空間内で前記隔壁が往復動するように動作する高温高圧流体間の圧力差低減装置を採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温高圧流体間の圧力差を低減する装置であって、
高温高圧流体を収容する内部空間を有するシリンダーと、
前記シリンダーの内部空間に往復動自在に嵌挿され、該内部空間を第一流体収容部と第二流体収容部とに隔てる隔壁と、
前記内部空間の端部近傍において前記第一流体収容部に接続され、該第一流体収容部に高温高圧流体を供給する第一流体供給路と、
前記内部空間の端部近傍において前記第一流体収容部に接続され、該第一流体収容部から高温高圧流体を排出する第一流体排出路と、
前記第一流体排出路に配置され、高温高圧流体の排出と停止とを切り替える第一開閉バルブと、
前記内部空間の端部近傍において前記第二流体収容部に接続され、該第二流体収容部に高温高圧流体を供給する第二流体供給路と、
前記内部空間の端部近傍において前記第二流体収容部に接続され、該第二流体収容部から高温高圧流体を排出する第二流体排出路と、
前記第二流体排出路に配置され、高温高圧流体の排出と停止とを切り替える第二開閉バルブと、
前記隔壁の前記シリンダー内における位置を検知する隔壁位置検知手段と、
前記隔壁位置検知手段からの、前記隔壁の前記シリンダー内における位置情報に基づいて、前記隔壁の往復動可能な領域の端部への到達を判断し、該判断によって前記第一開閉バルブ及び前記第二開閉バルブの開閉を切り替えるバルブ制御手段と、
を備え、
前記隔壁が該隔壁の往復動可能な領域の端部に位置する場合でも、前記第一流体供給路と前記第一流体排出路、及び前記第二流体供給路と前記第二流体排出路がそれぞれ前記内部空間を介して連通する形状とされた、高温高圧流体間の圧力差低減装置。
【請求項２】
前記隔壁位置検出手段が、前記隔壁の前記シリンダー内における位置及び移動速度を検知可能に構成され、
前記バルブ制御手段が、前記隔壁位置検出手段からの、前記隔壁の前記シリンダー内における位置情報及び移動速度情報に基づいて、前記隔壁の往復動可能な領域の端部への到達を判断するよう構成された、
請求項１に記載の高温高圧流体の圧力差低減装置。
【請求項３】
前記隔壁が、シリンダー外部に少なくとも一部が露出する露出部材に接続されて、該露出部材が前記隔壁の往復動に同期して往復動するように構成され、
前記隔壁位置検知手段が、前記露出部材の位置、又は位置及び移動速度を測定するように構成された、請求項１又は２に記載の高温高圧流体の圧力差低減装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の高温高圧流体間の圧力差低減装置を用いた高温高圧流体間の圧力差低減方法であって、
（ａＩ）：前記隔壁を、該隔壁の往復動可能な領域における前記第二流体収容部側の端部に配置し、前記隔壁位置検知手段により、前記隔壁の前記シリンダー内における位置、又は位置及び移動速度の検知を開始すること、
（ｂＩ）：前記第一流体供給路、前記第一流体収容部及び前記第一流体排出路に第一の高温高圧流体を満たすと共に、前記第二流体供給路、前記第二流体収容部及び前記第二流体排出路に第二の高温高圧流体を満たすこと、
（ｃＩ）：前記バルブ制御手段により、前記第一開閉バルブ及び前記第二開閉バルブを閉じること、
（ｄＩ）：前記第一流体供給路から前記第一流体収容部への第一の高温高圧流体の連続供給、及び前記第二流体供給路から前記第二流体収容部への第二の高温高圧流体の連続供給を開始すること、
（ｅＩ）：前記バルブ制御手段により前記第一開閉バルブを開き、前記第二開閉バルブを閉じた状態で、前記第一流体排出路から第一の高温高圧流体を排出しつつ、前記内部空間において前記隔壁を該第一流体排出路の方向に移動させること、
（ｆＩ）：前記隔壁位置検出手段からの、前記隔壁の前記シリンダー内における位置情報、又は位置情報及び移動速度情報に基づいて、前記バルブ制御手段が、前記隔壁の往復動可能な領域の端部への到達を判断した際に、該バルブ制御手段により前記第一開閉バルブを閉じると共に前記第二開閉バルブを開くことで、前記第二流体排出路から第二の高温高圧流体を排出しつつ、前記内部空間において前記隔壁を該第二流体排出路の方向に移動させること、
（ｇＩ）：前記隔壁位置検出手段からの、前記隔壁の前記シリンダー内における位置情報、又は位置情報及び移動速度情報に基づいて、前記バルブ制御手段が、前記隔壁の往復動可能な領域の端部への到達を判断した際に、該バルブ制御手段により前記第二開閉バルブを閉じると共に前記第一開閉バルブを開くことで、前記第一流体排出路から第一の高温高圧流体を排出しつつ、前記内部空間において前記隔壁を該第一流体排出路の方向に移動させること、
（ｈＩ）：前記（ｆＩ）及び（ｇＩ）を繰り返すこと、
により、前記第一流体収容部、前記第一流体供給路及びこれに接続された空間内の流体と、前記第二流体収容部、前記第二流体供給路及びこれに接続された空間内の流体との圧力差を所定範囲内に保持する、
高温高圧流体間の圧力差低減方法。
【請求項５】
前記（ａＩ）において、前記隔壁位置検知手段により、前記隔壁の前記シリンダー内における位置及び移動速度を検知すると共に、
前記（ｆＩ）及び（ｇＩ）において、前記バルブ制御手段での、前記隔壁の往復動可能な領域の端部への到達の判断を、下記の方法で行う、請求項４に記載の濾過方法。
（隔壁の往復動可能な端部への到達の判断方法）
隔壁の位置及び移動速度を検知した瞬間に前記第一開閉バルブ及び前記第二開閉バルブの開閉を切り替えたと仮定して、その場合に前記隔壁の移動方向が変わるまでに前記隔壁が移動し続ける距離を、前記検知された位置情報及び移動速度情報に基づいて予測し、該予測された距離が、前記位置及び移動速度を検知した瞬間における前記隔壁の往復動可能な領域の端部からの実測距離以下となったことをもって、該端部に前記隔壁が到達したと判断する。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の高温高圧流体の圧力差低減装置を備えた高温高圧流体の濾過装置であって、
前記第一流体供給路が、濾過材で隔てられた二つの空間の一方である第一濾過空間に接続され、
前記第二流体供給路が、濾過材で隔てられた二つの空間の他方である第二濾過空間に接続され、
前記第二濾過空間には、該第二濾過空間に被濾過流体を供給する被濾過流体供給路が接続され、
前記バルブ制御手段が、前記隔壁位置検出手段からの、前記隔壁の前記シリンダー内における位置情報、又は位置情報及び移動速度情報に基づいて、前記隔壁の往復動可能な領域の端部への到達及び往復動の停止を判断し、該各判断のいずれかによって前記第一開閉バルブ及び前記第二開閉バルブの開閉を切り替えるよう構成された、
高温高圧流体の濾過装置。
【請求項７】
請求項６に記載の高温高圧流体の濾過装置を用いた濾過方法であって、
（ａＩＩ）：前記隔壁を、該隔壁の往復動可能な領域における前記第二流体収容部側の端部に配置し、前記隔壁位置検知手段により、前記隔壁の前記シリンダー内における位置、又は位置及び移動速度の検知を開始すること、
（ｂＩＩ）：前記第一流体供給路、前記第一流体収容部、前記第一流体排出路及び前記第一濾過空間に、濾過対象不純物を実質的に含まない第一の高温高圧流体を満たすと共に、前記第二流体供給路、前記第二流体収容部、前記第二流体排出路及び前記第二濾過空間に、被濾過流体である第二の高温高圧流体を満たすこと、
（ｃＩＩ）：前記バルブ制御手段により、前記第一開閉バルブ及び前記第二開閉バルブを閉じること、
（ｄＩＩ）：前記被濾過流体供給路から前記第二濾過空間に、第二の高温高圧流体の連続供給を開始すること、
（ｅＩＩ）：前記バルブ制御手段により前記第一開閉バルブを開き、前記第二開閉バルブを閉じた状態で、前記第二濾過空間内の第二の高温高圧流体を、前記濾過材内部、前記第一濾過空間、前記第一流体供給路、及び前記第一流体収容部を経て、前記第一流体排出路から排出しつつ、前記内部空間において前記隔壁を該第一流体排出路の方向に移動させること、
（ｆＩＩ）：前記隔壁位置検出手段からの、前記隔壁の前記シリンダー内における位置情報、又は位置情報及び移動速度情報に基づいて、前記バルブ制御手段が、前記隔壁の往復動可能な領域の端部への到達、又は前記隔壁の往復動の停止のいずれかを判断した際に、該バルブ制御手段により前記第一開閉バルブを閉じると共に前記第二開閉バルブを開くことで、前記第二濾過空間内の第二の高温高圧流体を、前記第二流体供給路及び前記第二流体収容部を経て、前記第二流体排出路から排出しつつ、前記内部空間において前記隔壁を該第二流体排出路の方向に移動させること、
（ｇＩＩ）：前記隔壁位置検出手段からの、前記隔壁の前記シリンダー内における位置情報、又は位置情報及び移動速度情報に基づいて、前記バルブ制御手段が、前記隔壁の往復動可能な領域の端部への到達、又は前記隔壁の往復動の停止のいずれかを判断した際に、該バルブ制御手段により前記第二開閉バルブを閉じると共に前記第一開閉バルブを開くことで、前記第二濾過空間内の第二の高温高圧流体を、前記濾過材内部、前記第一濾過空間、前記第一流体供給路、及び前記第一流体収容部を経て、前記第一流体排出路から排出しつつ、前記内部空間において前記隔壁を該第一流体排出路の方向に移動させること、
（ｈＩＩ）：前記（ｆＩＩ）及び（ｇＩＩ）を繰り返すこと、
により、前記第一流体排出路から不純物量が低減された高温高圧流体を得る、濾過方法。
【請求項８】
前記（ａＩＩ）において、前記隔壁位置検知手段により、前記隔壁の前記シリンダー内における位置及び移動速度を検知すると共に、
前記（ｆＩＩ）及び（ｇＩＩ）において、前記バルブ制御手段での、前記隔壁の往復動可能な領域の端部への到達の判断を、下記の方法で行う、請求項７に記載の濾過方法。
（隔壁の往復動可能な端部への到達の判断方法）
隔壁の位置及び移動速度を検知した瞬間に前記第一開閉バルブ及び前記第二開閉バルブの開閉を切り替えたと仮定して、その場合に前記隔壁の移動方向が変わるまでに前記隔壁が移動し続ける距離を、前記検知された位置情報及び移動速度情報に基づいて予測し、該予測された距離が、前記位置及び移動速度を検知した瞬間における前記隔壁の往復動可能な領域の端部からの実測距離以下となったことをもって、該端部に前記隔壁が到達したと判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温高圧流体間の圧力差低減装置及びこれを用いた高温高圧流体間の圧力差低減方法、並びに該圧力差低減装置を備えた濾過装置及びこれを用いた濾過方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、流体を使用する濾過装置や反応装置等において、部材を隔てて隣接する二流体間の圧力を実質的に等しくする、あるいは圧力差を小さくする機構が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、液体用フィルタにおいて、薬液を収容するハウジングを、薬液を入れる内部ハウジングと、その外側に空隙部を隔てて該内部ハウジングを包む外部ハウジングとを備えた二重構造とし、前記空隙部をガスにより圧力可変に構成することで、内部ハウジングを外側から補強し、液圧による破壊を防止することが記載されている。
そして、前記空隙部のガス圧制御手段として、薬液の入口に設ける圧力センサと、ガス加圧管に設ける制御弁とを使用することが例示されている。
【０００４】
また、特許文献２、３にはそれぞれ、高温高圧反応装置において、耐圧容器内に反応容器を配設し、耐圧容器内面と反応容器外面との間に形成される空隙部に高圧流体を充填し、前記反応容器内の圧力と前記空隙部の圧力とを実質的に同じに保持することが記載されている。
そして、前記反応容器内の圧力と前記空隙部の圧力とを実質的に同じに保持する手段として、圧力計ないし差圧計と、前記空隙内に導入される高圧流体の流量を調節する圧力調節バルブとを使用することが例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３１９９６３号公報
【特許文献２】特開平９−８５０７５号公報
【特許文献３】特開２００２−１８６８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した圧力計ないし差圧計とバルブ（弁）との組合せによる圧力制御は、装置の全稼働時間に亘る平均値で見れば、二流体間の圧力差を非常に小さく保つことができる。しかし、この圧力制御形態では、圧力計ないし差圧計による圧力差の検知とバルブの開閉との時間差（制御上のタイムラグ）、バルブ開閉の信号がバルブに到達してから実際にバルブが開閉するまでの時間差（バルブ動作上のタイムラグ）、及びバルブ開閉の信号がバルブに到達してから実際にバルブが開閉するまでの時間がバルブ毎に僅かに異なること（バルブ間の個体差）等に起因して、二流体間の圧力差が瞬間的に大きくなる虞があった。特に、高温高圧状態の流体を使用する場合に、この懸念が大きかった。
部材に隔てられた二流体間の大きな圧力差の発生は、一瞬であっても両流体を隔てる部材の破壊に繋がるため、避ける必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、全稼働時間に亘って高温高圧流体間の大きな圧力差の発生を抑制可能な、高温高圧流体間の圧力差低減装置、及びこれを用いた高温高圧流体間の圧力差低減方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、前記課題を解決するために種々の検討を行った結果、二流体間の圧力差を極力生じないようにする制御（静的な制御）に代えて、二流体間の圧力差を許容範囲内で常に変動させる制御（動的な制御）を採用することで、前記課題が解決可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明では、
「高温高圧流体間の圧力差を低減する装置であって、
高温高圧流体を収容する内部空間を有するシリンダーと、
前記シリンダーの内部空間に往復動自在に嵌挿され、該内部空間を第一流体収容部と第二流体収容部とに隔てる隔壁と、
前記内部空間の端部近傍において前記第一流体収容部に接続され、該第一流体収容部に高温高圧流体を供給する第一流体供給路と、
前記内部空間の端部近傍において前記第一流体収容部に接続され、該第一流体収容部から高温高圧流体を排出する第一流体排出路と、
前記第一流体排出路に配置され、高温高圧流体の排出と停止とを切り替える第一開閉バルブと、
前記内部空間の端部近傍において前記第二流体収容部に接続され、該第二流体収容部に高温高圧流体を供給する第二流体供給路と、
前記内部空間の端部近傍において前記第二流体収容部に接続され、該第二流体収容部から高温高圧流体を排出する第二流体排出路と、
前記第二流体排出路に配置され、高温高圧流体の排出と停止とを切り替える第二開閉バルブと、
前記隔壁の前記シリンダー内における位置を検知する隔壁位置検知手段と、
前記隔壁位置検知手段からの、前記隔壁の前記シリンダー内における位置情報に基づいて、前記隔壁の往復動可能な領域の端部への到達を判断し、該判断によって前記第一開閉バルブ及び前記第二開閉バルブの開閉を切り替えるバルブ制御手段と、
を備え、
前記隔壁が該隔壁の往復動可能な領域の端部に位置する場合でも、前記第一流体供給路と前記第一流体排出路、及び前記第二流体供給路と前記第二流体排出路がそれぞれ、前記内部空間を介して連通する形状とされた、高温高圧流体間の圧力差低減装置」
を採用する。
【００１０】
また、本発明では、前述した高温高圧流体間の圧力差低減装置を用いた高温高圧流体間の圧力差低減方法として、
「（ａＩ）：前記隔壁を、該隔壁の往復動可能な領域における前記第二流体収容部側の端部に配置し、前記隔壁位置検知手段により、前記隔壁の前記シリンダー内における位置、又は位置及び移動速度の検知を開始すること、
（ｂＩ）：前記第一流体供給路、前記第一流体収容部及び前記第一流体排出路に第一の高温高圧流体を満たすと共に、前記第二流体供給路、前記第二流体収容部及び前記第二流体排出路に第二の高温高圧流体を満たすこと、
（ｃＩ）：前記バルブ制御手段により、前記第一開閉バルブ及び前記第二開閉バルブを閉じること、
（ｄＩ）：前記第一流体供給路から前記第一流体収容部への第一の高温高圧流体の連続供給、及び前記第二流体供給路から前記第二流体収容部への第二の高温高圧流体の連続供給を開始すること、
（ｅＩ）：前記バルブ制御手段により前記第一開閉バルブを開き、前記第二開閉バルブを閉じた状態で、前記第一流体排出路から第一の高温高圧流体を排出しつつ、前記内部空間において前記隔壁を該第一流体排出路の方向に移動させること、
（ｆＩ）：前記隔壁位置検出手段からの、前記隔壁の前記シリンダー内における位置情報に基づいて、前記バルブ制御手段が、前記隔壁の往復動可能な領域の端部への到達を判断した際に、該バルブ制御手段により前記第一開閉バルブを閉じると共に前記第二開閉バルブを開くことで、前記第二流体排出路から第二の高温高圧流体を排出しつつ、前記内部空間において前記隔壁を該第二流体排出路の方向に移動させること、
（ｇＩ）：前記隔壁位置検出手段からの、前記隔壁の前記シリンダー内における位置情報に基づいて、前記バルブ制御手段が、前記隔壁の往復動可能な領域の端部への到達を判断した際に、該バルブ制御手段により前記第二開閉バルブを閉じると共に前記第一開閉バルブを開くことで、前記第一流体排出路から第一の高温高圧流体を排出しつつ、前記内部空間において前記隔壁を該第一流体排出路の方向に移動させること、
（ｈＩ）：前記（ｆＩ）及び（ｇＩ）を繰り返すこと、
により、前記第一流体収容部、前記第一流体供給路及びこれに接続された空間内の流体と、前記第二流体収容部、前記第二流体供給路及びこれに接続された空間内の流体との圧力差を所定範囲内に保持する、
高温高圧流体間の圧力差低減方法。」
を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、全稼働時間に亘って高温高圧流体間の大きな圧力差の発生を抑制可能な、高温高圧流体間の圧力差低減装置及びこれを用いた高温高圧流体間の圧力差低減方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る高温高圧流体間の圧力差低減装置の概略図（断面図）である
【図２】本発明の一実施形態に係る高温高圧流体間の圧力差低減装置における、他の装置構成例を示す概略図（断面図）である
【図３】本発明の一実施形態に係る高温高圧流体間の圧力差低減装置において、隔壁位置の検知のための露出部材を備える場合の装置構成例を示す概略図（断面図）である
【図４】本発明の一実施形態に係る高温高圧流体間の圧力差低減装置において、隔壁位置の検知のための露出部材が複数の部材の組合せからなる場合の装置構成例を示す概略図（断面図）である
【図５】本発明の一実施形態に係る高温高圧流体間の圧力差低減装置の動作原理を示す説明図である
【図６】本発明の一実施形態に係る高温高圧流体間の圧力差低減装置を備えた、高温高圧流体の濾過装置の構成例を示す概略図（断面図）である
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を、一実施形態に基づいて詳細に説明するが、本発明は該実施形態に限定されるものではない。
【００１４】
（高温高圧流体）
本発明の一実施形態（以下、「本実施形態」と記載する）において、高温高圧流体とは、超臨界状態若しくは亜臨界状態にある流体、又は１００℃以上の温度と常圧を超える圧力とを有する流体を意味する。
高温高圧流体の種類は特に限定されず、水、アルコール、エーテル、炭化水素（エタン，プロパン，ベンゼン，トルエン等）、ハロゲン系溶媒（塩化メチレン，クロロトリフロロメタン等）、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア、ヘリウム及びアルゴン等から目的に応じて選択すればよい。
【００１５】
（高温高圧流体間の圧力差低減装置の構成）
本実施形態に係る高温高圧流体間の圧力差低減装置は、図１にその概略を示すとおり、高温高圧流体を収容する内部空間２を有するシリンダー１と、内部空間２を第一流体収容部２１と第二流体収容部２２とに隔てる隔壁３と、内部空間２の端部近傍において前記第一流体収容部２１に接続された第一流体供給路４１及び第一流体排出路５１と、第一流体排出路５１に配置された第一開閉バルブ６１と、内部空間２の端部近傍において第二流体収容部２２に接続された第二流体供給路４２及び第二流体排出路５２と、第二流体排出路５２に配置された第二開閉バルブ６２と、隔壁３のシリンダー１内における位置を検知する隔壁位置検知手段（図示せず）と、前記隔壁位置検知手段からの隔壁３のシリンダー１内における位置情報に基づいて、隔壁３の往復動可能な領域の端部への到達を判断し、該判断によって前記第一開閉バルブ及び前記第二開閉バルブの開閉を切り替えるバルブ制御手段（図示せず）とを備える。
【００１６】
シリンダー１は、高温高圧流体の圧力により破損又は変形することなく、かつ高温高圧流体と反応することなく、高温高圧流体を内部空間２に収容できると共に、後述する隔壁３が内部空間２内を円滑に往復動可能であれば、その形状、大きさ、材質等は限定されない。シリンダー１の材質の一例としては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）、Ｃ−２７６、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）等が挙げられる。また、高温高圧流体に対する耐食性の向上や、後述する隔壁３の往復動の円滑化を目的として、内壁にメッキや蒸着等の被覆を施してもよい。
【００１７】
隔壁３は、高温高圧流体と反応することなく、第一流体収容部２１に収容された高温高圧流体と第二流体収容部２２に収容された高温高圧流体とが互いに接触しないように内部空間２を仕切ると共に、シリンダー１の内部空間２内を円滑に往復動可能であれば、その構造、材質等は限定されない。隔壁３の構造の一例としては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）、Ｃ−２７６、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）等で構成した円盤状の本体部の周囲に、Ｏリング、オムニシール（登録商標）等のシール部材を配置したものが挙げられる。
【００１８】
本実施形態に係る高温高圧流体間の圧力差低減装置は、隔壁３が該隔壁３の往復動可能な領域の端部に位置する場合でも、第一流体供給路４１と第一流体排出路５１、及び第二流体供給路４２と第二流体排出路５２がそれぞれ内部空間２を介して連通する形状とされる。このような装置形状の例としては、図１に示すように、シリンダー１の内壁に、隔壁３の移動を制限する凸部１１を有する形状や、図２に示すように、隔壁３に、高温高圧流体の流通を許容する凹部３１を有する形状が挙げられる。
【００１９】
第一流体供給路４１及び第一流体排出路５１はそれぞれ、シリンダー１の内部空間２の端部近傍で第一流体収容部２１に接続される。ここで、内部空間２の端部近傍とは、前述したシリンダー１の内部空間２及び隔壁３の形状に起因して、隔壁３の往復動可能な領域の端部に該隔壁３が位置する場合でも、該隔壁３によって閉塞されない領域をいう。第一流体供給路４１及び第一流体排出路５１は、高温高圧流体の圧力により破損又は変形することなく、かつ高温高圧流体と反応することなく、高温高圧流体を円滑に流通できるように構成されていれば、その形状、大きさ、材質等は限定されない。第一流体供給路４１及び第一流体排出路５１の材質の一例としては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）、Ｃ−２７６、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）等が挙げられる。また、高温高圧流体に対する耐食性の向上や、配管抵抗（圧力損失）の低減を目的として、内壁にメッキや蒸着等の被覆を施してもよい。
【００２０】
第一開閉バルブ６１は、高温高圧流体と反応せず、後述するバルブ制御手段により自動的に開閉でき、閉じた際には高温高圧流体を漏出することなくその流れを確実に止めることができると共に、開いた際には高温高圧流体を円滑に流通できるものであれば、その構造、材質等は限定されない。第一開閉バルブの一例としては、ボールバルブ、ゲートバルブ等が挙げられる。
【００２１】
第二流体供給路４２及び第二流体排出路５２はそれぞれ、第二流体収容部に接続されている点の他は、第一流体供給路４１及び第一流体排出路５１と同様に構成される。また、第二開閉バルブ開閉６２は、第二流体排出路に配置されている点の他は、第一開閉バルブ６１と同様に構成される。
【００２２】
本実施形態における隔壁位置検知手段は、隔壁３のシリンダー１内における位置、すなわち内部空間２における位置、を検知可能であれば、その構造及び装置における設置箇所は限定されない。隔壁位置検知手段としては、隔壁への接触による隔壁移動抵抗の増加や高温高圧流体の圧力変動を防止する点で、非接触式のセンサが好ましい。
また、隔壁位置検知手段は、シリンダー１内における隔壁３の位置に加えて、隔壁３の移動速度も検知できるように構成することが好ましい。隔壁位置検出手段をこのように構成することで、後述するバルブ制御手段において、隔壁３の往復動可能な端部への到達の判断に、隔壁３の位置情報に加えて移動速度情報を利用することができ、該判断をより的確に行うことができる。隔壁３の位置及び移動速度を同時に検知する手段としては、レーザードップラー速度計が例示されるが、隔壁位置検知手段はこれに限定されない。
本実施形態においては、シリンダー１内における隔壁３の位置、又は位置及び移動速度（以下、「位置等」と記載することがある）を直接検知してもよいが、図３に示すように、隔壁３に、該隔壁３の往復動に同期するように接続され、その少なくとも一部がシリンダー外部に露出する露出部材３２の位置等を、隔壁位置検知手段で測定するように構成してもよい。該構成とすることで、汎用の変位センサを隔壁位置検知手段として利用することができる。この場合、図４に示すように、露出部材３２を複数の部材の組合せで構成してもよく、また屈曲部を有する部材としてもよい。該構成とすることで、隔壁３の位置を測定する箇所を変更できるため、隔壁位置検出手段の設置位置に関する制約が少なくなる。
【００２３】
本実施形態におけるバルブ制御手段は、前述した隔壁位置検知手段が検知したシリンダー１内における隔壁３の位置等の情報に基づいて、隔壁３の往復動可能な領域の端部への到達を判断し、該判断によって第一開閉バルブ６１及び第二開閉バルブ６２の開閉を切り替えるように構成される。バルブ制御手段としては、前述のように動作するプログラムを格納した汎用又は専用のコントローラーが使用できる。
【００２４】
（高温高圧流体間の圧力差低減方法）
上述の装置を使用した高温高圧流体間の圧力差低減方法について、図５を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、便宜上、最初に第一開閉バルブを開けると共に第二開閉バルブを閉じる場合について述べるが、最初に第二開閉バルブを開けると共に第一開閉バルブを閉じる場合についても、同様の作用効果が得られる。
【００２５】
まず、隔壁３を、該隔壁３の往復動可能な領域における第二流体収容部２２側の端部に配置し、隔壁位置検知手段により、隔壁３のシリンダー１内における位置、又は位置及び移動速度の検知を開始する。
次に、第一流体供給路４１、第一流体収容部２１及び第一流体排出路５１に第一の高温高圧流体を満たすと共に、第二流体供給路４２、第二流体収容部２２及び第二流体排出路５２に第二の高温高圧流体を満たし、バルブ制御手段により第一開閉バルブ６１及び第二開閉バルブ６２を閉じる。
【００２６】
以上の準備段階を経た後、第一流体供給路４１から第一流体収容部２１への第一の高温高圧流体の連続供給、及び第二流体供給路４２から第二流体収容部２２への第二の高温高圧流体の連続供給を開始し、装置を作動させる。なお、前述の準備段階から各高温高圧流体の供給を停止することなく装置を作動させてもよい。
【００２７】
装置の作動後、バルブ制御手段により第一開閉バルブ６１を開き、第二開閉バルブ６２を閉じた状態（図５（ａ）参照）で、第一流体排出路５１から第一の高温高圧流体を排出しつつ、内部空間２において隔壁３を第一流体排出路５１方向に移動させる（図５（ｂ）参照）。
【００２８】
次いで、隔壁位置検出手段からの、隔壁３のシリンダー１内における位置等の情報に基づいて、バルブ制御手段が、隔壁３の往復動可能な領域の端部への到達を判断すると（図５（ｃ）参照）、該バルブ制御手段により第一開閉バルブ６１を閉じると共に第二開閉バルブ６２を開くことで、第二流体排出路５２から第二の高温高圧流体を排出しつつ、内部空間２において隔壁３を第二流体排出路５２方向に移動させる（図５（ｄ），（ｅ）参照）。
【００２９】
次いで、隔壁位置検出手段からの、隔壁３のシリンダー１内における位置等の情報に基づいて、バルブ制御手段が、隔壁３の往復動可能な領域の端部への到達を判断すると（図５（ｆ）参照）、該バルブ制御手段により第二開閉バルブ６２を閉じると共に第一開閉バルブ６１を開くことで、前記第一流体排出路５１から第一の高温高圧流体を排出しつつ、内部空間２において隔壁３を第一流体排出路５１方向に移動させる（図５（ａ），（ｂ）参照）。
【００３０】
以上の動作を繰り返すことにより、第一の高温高圧流体と第二の高温高圧流体との圧力差を所定範囲内に保持することが可能となる。その際、隔壁位置検知手段により、隔壁３のシリンダー１内における位置及び移動速度を検知し、バルブ制御手段において、隔壁位置検知手段からの隔壁３のシリンダー１内における位置情報及び移動速度情報に基づいて、前記隔壁の往復動可能な端部への到達の判断を行うことが好ましい。このような判断手法の例としては、隔壁３のシリンダー１内における位置及び移動速度を検知した瞬間に第一開閉バルブ６１及び第二開閉バルブ６２の開閉を切り替えたと仮定して、その場合に隔壁３の移動方向が変わるまでに隔壁３が移動し続ける距離を、前記検知された位置情報及び移動速度情報に基づいて予測し、該予測された距離が、前記検知の瞬間における隔壁３の往復動可能な領域の端部からの実測距離以下となったことをもって、該端部に隔壁３が到達したと判断することが挙げられる。このように検知及び判断を行うことで、隔壁３を効率良く往復動させることができるため、第一の高温高圧流体と第二の高温高圧流体との圧力差の急激な上昇を、より確実に防止できる。
【００３１】
（圧力差低減装置を備えた高温高圧流体の濾過装置）
本実施形態に係る高温高圧流体間の圧力差低減装置の利用例として、該装置を備えた濾過装置（以下、「本濾過装置」と記載する）について、図６を参照しながら説明する。これまで、高温高圧流体の濾過、特に膜濾過は、該流体の圧力に耐えられる濾過材が存在しないため、実現されていなかった。本実施形態に係る高温高圧流体間の圧力差低減装置を採用し、濾過材の両側に接する高温高圧流体間の圧力差を濾過材が耐えられる圧力以下に保持することで、流体を高温高圧状態のまま濾過することができる。
【００３２】
本濾過装置では、濾過空間７が、濾過材８によって第一濾過空間７１と第二濾過空間７２とに隔てられている。第二濾過空間７２には、濾過前の高温高圧流体を供給する被濾過流体供給路９が設けられている。第一濾過空間７１及び第二濾過空間７２はそれぞれ、圧力差低減装置の第一流体供給路４１及び第二流体供給路４２に接続される。
【００３３】
濾過空間７を形成する部材は、高温高圧流体の圧力により破損又は変形することなく、かつ高温高圧流体と反応することなく高温高圧流体を濾過空間７に収容可能であれば、その形状、大きさ、材質等は限定されない。材質の一例としては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）、Ｃ−２７６、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）等が挙げられる。また、高温高圧流体に対する耐食性の向上を目的として、内壁にメッキや蒸着等の被覆を施してもよい。
【００３４】
濾過材８は、高温高圧流体から対象とする不純物を除去可能なものであれば特に限定されない。本濾過装置においては、上述した圧力差低減装置の作用により、第一濾過空間７１に収容された第一の高温高圧流体と第二濾過空間７２に収容された第二の高温高圧流体との圧力差を、装置の全稼働時間に亘って濾過材８が破損しない範囲内に保持することができ、濾過操作中に濾過材両側の圧力差が突発的に上昇することを防止できるため、該上昇時の圧力差を考慮した濾過材の選択や濾過材の補強を行う必要はない。
【００３５】
本濾過装置においては、後述する理由により、バルブ制御手段が、隔壁位置検知手段からの隔壁３のシリンダー１内における位置等の情報に基づく、隔壁３の往復動可能な領域の端部への到達の判断に加えて、隔壁３の往復動の停止も判断するように構成される。このような構成の一例として、隔壁３のシリンダー１内における位置情報の時間に対する変化が一定値以下となったことをもって停止と判断すること、及び隔壁３のシリンダー１内における移動速度情報が一定値以下となったことをもって停止と判断すること、が挙げられる。
バルブ制御手段が、前記各判断によって第一開閉バルブ６１及び第二開閉バルブ６２の開閉を切り替えるように構成される点は、上述した圧力差低減装置と同様である。
【００３６】
本濾過装置によれば、流体を高温高圧状態のまま濾過することができる。従来の濾過装置では、高温高圧流体を常圧に戻してから濾過する必要があったため、減圧に伴う相分離の影響で、不純物の効率的な除去が困難であった。これに対して本濾過装置では、流体の相分離が生じないため、不純物を効率的に除去することができる。
【００３７】
（本濾過装置を用いた高温高圧流体の濾過方法）
本濾過装置を用いて高温高圧流体を濾過する際には、まず、第一の高温高圧流体を、第一流体供給路４１、第一流体収容部２１及び第一流体排出路５１のみならず、第一濾過空間７１にも満たす点、第二の高温高圧流体を、第二流体供給路４２、第二流体収容部２２及び第二流体排出路５２のみならず、第二濾過空間７２にも満たす点、前記第一の高温高圧流体として濾過対象不純物を実質的に含まない流体を使用する点、並びに前記第二の高温高圧流体として濾過対象不純物を含む被濾過流体を使用する点、以外は、上述した高温高圧流体間の圧力差低減方法と同様の手順で準備段階を行う。
【００３８】
次いで、第一流体供給路４１から第一流体収容部２１への第一の高温高圧流体の連続供給、及び第二流体供給路４２から第二流体収容部２２への第二の高温高圧流体の連続供給に代えて、被濾過流体供給路９から第二濾過空間７２への第二の高温高圧流体の連続供給を行う他は、上述した高温高圧流体間の圧力差低減方法と同様にして、本濾過装置を作動させる。この際、連続供給された第二の高温高圧流体は、第二濾過空間７２及び濾過材８を経て第一の高温高圧流体となり、これが第一濾過空間７１及び第一流体供給路４１を経て第一流体収容部２１に供給される流れと、第二濾過空間７２から第二流体供給路４２を経て第二流体収容部２２に供給される流れとに分かれることとなる。
【００３９】
本濾過装置作動後の各開閉バルブ及び隔壁３の動作については、基本的には上述した高温高圧流体間の圧力差低減方法と同様である。ただし、本濾過装置においては、濾過材８上に除去対象不純物が堆積して細孔が閉塞する虞があり、この場合には第二濾過空間７２から濾過材８を経て第一濾過空間７１に供給される第一の高温高圧流体がなくなるため、隔壁３が往復動可能な領域の端部まで到達することなく停止し、以後の濾過操作が行われないこととなる。この問題を解決するため、本濾過装置では、上述したとおり、バルブ制御手段を、隔壁位置検知手段からの隔壁３のシリンダー１内における位置等の情報に基づいて、隔壁３の往復動の停止を判断し、該判断によっても第一開閉バルブ６１及び第二開閉バルブ６２の開閉を切り替えるよう構成している。該構成により、濾過材８が閉塞した際に、開閉バルブの開閉を切り替えて第一濾過空間７１側の圧力を第二濾過空間７２側よりも高くすることで、逆洗により濾過材８上に堆積した不純物を除去して、濾過操作を継続することができる。
【００４０】
なお、上述した本濾過装置及び濾過方法の説明では、便宜上、第二濾過空間７２に被濾過流体供給路９が設けられた場合について述べたが、第一濾過空間７１に被濾過流体供給路９を設けた場合についても、開閉バルブの開閉順序及び隔壁３の移動方向を逆にすることで、同様の作用効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、全稼働時間に亘って高温高圧流体間の大きな圧力差の発生を抑制可能な、高温高圧流体間の圧力差低減装置、及びこれを用いた高温高圧流体間の圧力差低減方法を提供することができる。本発明に係る高温高圧流体間の圧力差低減装置は、濾過装置に採用することで、流体を高温高圧状態のまま濾過することができるため、高温高圧流体を用いる各種反応プロセスにおいて、流体中の不純物を効率的に除去することができる点で有用である。
【符号の説明】
【００４２】
１    シリンダー
１１  凸部
２    内部空間
２１  第一流体収容部
２２  第二流体収容部
３    隔壁
３１  凹部
３２  露出部材
４１  第一流体供給路
４２  第二流体供給路
５１  第一流体排出路
５２  第二流体排出路
６１  第一開閉バルブ
６２  第二開閉バルブ
７    濾過空間
７１  第一濾過空間
７２  第二濾過空間
８    濾過材
９    被濾過流体供給路
【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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