(57)【要約】【課題】分離器を小型化した場合であっても分離器から排出される気体への液体の混入を抑制可能で、且つ、分離器の内部空間における液面の高さ位置の変動状況を容易に且つ迅速に把握可能とする。【解決手段】相互作用装置１は、管内空間２９ａを囲む透明管２９であって気体排出管２４内を流れる気体の一部と液体排出管２６内を流れる液体の一部とが管内空間２９ａに流入して分離器２２の内部空間３０で形成される液面と同じ高さ位置の液面が形成されるように気体排出管２４と液体排出管２６に接続されたものと、管内空間２９ａで形成される液面が分離器２２の入口３１の下端よりも下の上検知位置ＰＳ１まで上昇したことを透明管２９の外部から検知可能な上センサ３６と、上センサ３６により液面が上検知位置ＰＳ１まで上昇したことが検知されたことに応じて分離器２２から排出される液体の流量を増加させる流量制御装置３８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】
気体と液体を互いに接触させた状態で流通させながらその気体と液体に相互作用を生じさせ、相互作用後の気体と液体との混合流体を気体と液体とに分離して個別に排出する相互作用装置であって、
気体と液体が互いに接触して相互作用を生じるように流通するのを許容する流路が内部に設けられた流路装置と、
内部空間とその内部空間に連通する入口であって前記流路から排出される気体と液体との混合流体が当該入口を通って前記内部空間に流入するのを許容するものとを有していて、前記内部空間において前記混合流体を滞留させることで当該混合流体を気体と液体とに上下に分離する分離器と、
気体排出管であって前記内部空間で分離した気体がその内部空間から当該気体排出管内に排出されるのを許容するように前記入口よりも上の位置で前記分離器に接続されたものと、
前記気体排出管の下方に配置された液体排出管であって前記内部空間で分離した液体がその内部空間から当該液体排出管内に排出されるのを許容するように前記入口よりも下の位置で前記分離器に接続されたものと、
前記気体排出管と前記液体排出管との間で上下方向に延びる管内空間を囲む透明管であって前記管内空間に前記気体排出管内を流れる気体の一部と前記液体排出管内を流れる液体の一部とが流入して前記分離器の前記内部空間で形成される液面と同じ高さ位置の液面が当該管内空間に形成されるように前記気体排出管と前記液体排出管に接続されたものと、
前記透明管の外部に設けられていて、前記管内空間で形成される液面が前記分離器の前記入口の下端よりも下の位置である上検知位置まで上昇したことを前記透明管の外部から検知可能な光センサである上センサと、
前記上センサにより前記液面が前記上検知位置まで上昇したことが検知されたことに応じて、前記分離器の前記内部空間から前記液体排出管内に排出される液体の流量を増加させる制御と前記流路装置の前記流路に供給される液体の流量を減少させる制御とのうち少なくとも一方を行う流量制御装置と、を備えた、相互作用装置。
【請求項２】
前記流量制御装置は、前記液体排出管に設けられた流量調整弁であって前記内部空間から前記液体排出管内に排出される液体の流量を設定するための変更可能な開度を有するものと、前記上センサにより液面が前記上検知位置まで上昇したことが検知されたことに応じて前記内部空間から前記液体排出管内に排出される液体の流量を増加させるように前記流量調整弁の開度を制御する制御部と、を有する、請求項１に記載の相互作用装置。
【請求項３】
前記液体排出管は、上下方向と交差する横方向に延びる横配管部を有し、
前記相互作用装置は、前記透明管の外部に設けられていて、前記管内空間で形成される液面が前記横配管部内の流路のうち最も上流の部位の上端よりも上の位置である下検知位置を下回ったことを前記透明管の外部から検知可能な光センサである下センサをさらに備え、
前記制御部は、前記下センサにより液面が前記下検知位置を下回ったことが検知されたことに応じて前記内部空間から前記液体排出管内に排出される液体の流量を減少させるように前記流量調整弁の開度を制御する、請求項２に記載の相互作用装置。
【請求項４】
前記流量制御装置は、前記流路装置の前記流路へ液体を送るポンプであってその液体の送出流量が変更可能に構成されたものと、前記上センサにより液面が前記上検知位置まで上昇したことが検知されたことに応じて前記ポンプに液体の送出流量を減少させる制御部と、を有する、請求項１に記載の相互作用装置。
【請求項５】
前記液体排出管は、上下方向と交差する横方向に延びる横配管部を有し、
前記相互作用装置は、前記管内空間で形成される液面が前記横配管部内の流路のうち最も上流の部位の上端よりも上の位置である下検知位置を下回ったことを前記透明管の外部から検知可能な光センサである下センサをさらに備え、
前記制御部は、前記下センサにより液面が前記下検知位置を下回ったことが検知されたことに応じて前記ポンプに液体の送出流量を増加させる、請求項４に記載の相互作用装置。
【請求項６】
前記気体排出管に設けられた保圧弁であってその保圧弁よりも上流側の圧力を所定の設定圧力に保持するように開閉するものをさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の相互作用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互作用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気体と液体を互いに接触させた状態で流通させながらその気体と液体に相互作用を生じさせた後、その相互作用後の気体と液体の混合流体を気体と液体とに分離して個別に排出するように構成された相互作用装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、このような相互作用装置の一例としての吸収装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示された吸収装置は、マイクロチャネルが内部に設けられた流路装置と、流路装置の上流に設けられた圧縮機及びポンプと、流路装置の下流側に接続された気液分離装置とを備えている。
【０００４】
圧縮機は被吸収成分を含む気体を圧縮して流路装置のマイクロチャネルへ送り、ポンプは吸収液を流路装置のマイクロチャネルへ送る。流路装置のマイクロチャネルでは、圧縮機から送られた気体とポンプから送られた吸収液とが流れながらその気体から吸収液に被吸収成分が吸収されるようになっている。
【０００５】
気液分離装置は、マイクロチャネルから排出された吸収処理後の気体と吸収液との混合流体を気体と液体とに分離する。具体的には、気液分離装置は、マイクロチャネルの下流側に繋がる分離器を有し、マイクロチャネルから排出された前記混合流体がこの分離器の内部空間に流入するようになっている。分離器は、混合流体を一時的に貯留し、それによってその混合流体を気体と液体とに上下に分離させる。すなわち、分離器の内部空間の上部に分離した気体が滞留し、分離器の内部空間の下部に分離した液体が滞留するようになっている。分離器の内部空間で分離した気体は当該分離器の上端から排出される一方、分離器の内部空間で分離した液体は当該分離器の下端から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１３２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、流路装置に供給される液体の流量は、その流路装置へ液体を送るポンプの脈動等の要因によって変動する場合がある。そして、例えば流路装置に供給される液体の流量が増大した場合には、流路装置から排出されて分離器の内部空間に流入する混合流体中の液体の比率が増加し、そのことに起因して分離器から排出される気体に液体が混入するという問題が生じる場合がある。
【０００８】
具体的に、分離器の内部空間では分離した気体と液体との間の界面、すなわち分離した液体の上面である液面が形成されるが、当該内部空間に流入する混合流体中の液体の比率が増加した場合にはその内部空間で滞留する分離後の液体の量が増加し、その結果、当該内部空間で形成される液面が上昇する。この液面が分離器の入口以上の高さ位置まで上昇した場合には、当該入口を通って分離器の内部空間に流入する混合流体中の気体がその内部空間で滞留する液体中に放出される。その結果、分離器の内部空間で泡が形成され、この泡が上昇して分離器の上端から排出される。すなわち、本来、分離後の気体のみが排出される分離器の上端から液体成分を含む泡が排出され、分離器から排出される気体に液体が混入することになる。
【０００９】
また、近年、相互作用装置の小型化が求められており、それに伴って分離器を小型化（スリム化）した場合には、特に、分離器の内部空間で液面が上昇しやすく、その結果、前記のような分離器から排出される気体への液体の混入が生じやすい。
【００１０】
また、従来の構成では、分離器から排出される気体への液体の混入が発生したとしても、その混入が分離器の内部空間で形成される液面の上昇に起因するものであると気付くのが遅れる場合がある。具体的に、従来では、分離器内に設けられたセンサによって当該分離器の内部空間で形成される液面の高さ位置を検知することが一般的に行われているが、このセンサの故障等の何らかの要因により、液面の高さ位置の正確な検知結果が得られなくなる場合がある。しかも、従来では、分離器は金属製の容器であることが一般的であり、当該分離器の外部からその分離器の内部空間で形成される液面の高さ位置を視認することはできない。従って、センサによる液面の高さ位置の正確な検知結果が得られない場合には、分離器から排出される気体への液体の混入が分離器の内部空間で形成される液面の上昇に起因するものであると気付くのが遅れる。
【００１１】
本発明の目的は、分離器を小型化した場合であっても分離器から排出される気体に液体が混入するのを抑制することが可能であり、且つ、分離器の内部空間における液面の高さ位置の変動状況を容易に且つ迅速に把握することが可能な相互作用装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明により提供されるのは、気体と液体を互いに接触させた状態で流通させながらその気体と液体に相互作用を生じさせ、相互作用後の気体と液体との混合流体を気体と液体に分離して個別に排出する相互作用装置であって、気体と液体が互いに接触して相互作用を生じるように流通するのを許容する流路が内部に設けられた流路装置と、内部空間とその内部空間に連通する入口であって前記流路から排出される気体と液体との混合流体が当該入口を通って前記内部空間に流入するのを許容するものとを有していて、前記内部空間において前記混合流体を滞留させることで当該混合流体を気体と液体とに上下に分離する分離器と、気体排出管であって前記内部空間で分離した気体がその内部空間から当該気体排出管内に排出されるのを許容するように前記入口よりも上の位置で前記分離器に接続されたものと、前記気体排出管の下方に配置された液体排出管であって前記内部空間で分離した液体がその内部空間から当該液体排出管内に排出されるのを許容するように前記入口よりも下の位置で前記分離器に接続されたものと、前記気体排出管と前記液体排出管との間で上下方向に延びる管内空間を囲む透明管であって前記管内空間に前記気体排出管内を流れる気体の一部と前記液体排出管内を流れる液体の一部とが流入して前記分離器の前記内部空間で形成される液面と同じ高さ位置の液面が当該管内空間に形成されるように前記気体排出管と前記液体排出管に接続されたものと、前記透明管の外部に設けられていて、前記管内空間で形成される液面が前記分離器の前記入口の下端よりも下の位置である上検知位置まで上昇したことを前記透明管の外部から検知可能な光センサである上センサと、前記上センサにより前記液面が前記上検知位置まで上昇したことが検知されたことに応じて、前記分離器の前記内部空間から前記液体排出管内に排出される液体の流量を増加させる制御と前記流路装置の前記流路に供給される液体の流量を減少させる制御とのうち少なくとも一方を行う流量制御装置と、を備えるものである。
【００１３】
この相互作用装置では、気体排出管内を流れる気体の一部と液体排出管内を流れる液体の一部とが透明管の管内空間に流入して分離器の内部空間で形成される液面と同じ高さ位置の液面が当該管内空間に形成され、その液面が分離器の入口の下端よりも下の上検知位置まで上昇したことが上センサによって検知された場合に、流量制御装置が分離器の内部空間から液体排出管内に排出される液体の流量を増加させる制御と流路装置の流路に供給される液体の流量を減少させる制御とのうち少なくとも一方を行うことにより分離器の内部空間において液面を低下させることができる。このため、分離器を小型化してその内部空間に流入する混合流体中の液体の比率が増加した場合に当該内部空間で形成される液面が上昇しやすい場合であっても、その液面が分離器の入口の下端以上まで上昇することはない。このため、入口から内部空間に流入する混合流体中の気体が内部空間で分離して滞留した液体中に放出されることがなく、泡が形成されることがないから、分離器の内部空間から気体排出管内へ泡が排出されない。従って、分離器を小型化した場合であっても、分離器から気体排出管を通じて排出される気体に液体が混入するのを抑制することができる。
【００１４】
また、この相互作用装置では、管内空間で形成される液面をその管内空間を囲む透明管の管壁を通して外部から視認することができる。管内空間で形成される液面の高さ位置は分離器の内部空間で形成される液面と同じ高さ位置であるため、この管内空間で形成される液面を視認することで分離器の内部空間で形成される液面の高さ位置を間接的に認識することができる。よって、この相互作用装置では、分離器の外部からその分離器の内部空間の状態を把握することができなくても、透明管の管内空間で形成される液面の高さ位置を透明管の外部から視認することで分離器の内部空間における液面の高さ位置の変動状況を容易に且つ迅速に把握することができる。
【００１５】
また、この相互作用装置では、上センサは透明管の外部に設けられているため、分離器内にセンサが設けられている従来の相互作用装置と異なり、当該上センサのメンテナンスや交換を容易に実施できる。
【００１６】
前記相互作用装置において、前記流量制御装置は、例えば、前記液体排出管に設けられた流量調整弁であって前記内部空間から前記液体排出管内に排出される液体の流量を設定するための変更可能な開度を有するものと、前記上センサにより液面が前記上検知位置まで上昇したことが検知されたことに応じて前記内部空間から前記液体排出管内に排出される液体の流量を増加させるように前記流量調整弁の開度を制御する制御部と、を有していてもよい。
【００１７】
この場合において、前記液体排出管は、上下方向と交差する横方向に延びる横配管部を有し、前記相互作用装置は、前記透明管の外部に設けられていて、前記管内空間で形成される液面が前記横配管部内の流路のうち最も上流の部位の上端よりも上の位置である下検知位置を下回ったことを前記透明管の外部から検知可能な光センサである下センサをさらに備え、前記制御部は、前記下センサにより液面が前記下検知位置を下回ったことが検知されたことに応じて前記内部空間から前記液体排出管内に排出される液体の流量を減少させるように前記流量調整弁の開度を制御することが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、液面が分離器の内部空間から液体排出管の横配管部内の流路の最も上流の部位の上端の高さ位置まで低下する前に下検知位置を下回った時点でそのことを下センサで検知し、その検知に応じて流量調整弁に分離器の内部空間から液体排出管内に排出される液体の流量を減少させて液面を上昇させることができる。このため、分離器の内部空間に流入する混合流体中の液体の比率が減少してその内部空間で形成される液面が低下したとしても、液体排出管の横配管部内の流路にその液面上の気体が入り込む高さ位置まで液面が低下することはない。このため、分離器から液体排出管を通じて排出される液体に気体が混入するのを防ぐことができる。
【００１９】
また、この構成では、下センサは透明管の外部に設けられているため、分離器内にセンサが設けられている従来の相互作用装置と異なり、当該下センサのメンテナンスや交換を容易に実施できる。
【００２０】
また、前記相互作用装置において、前記流量制御装置は、例えば、前記流路装置の前記流路へ液体を送るポンプであってその液体の送出流量が変更可能に構成されたものと、前記上センサにより液面が前記上検知位置まで上昇したことが検知されたことに応じて前記ポンプに液体の送出流量を減少させる制御部と、を有していてもよい。
【００２１】
この場合において、前記液体排出管は、上下方向と交差する横方向に延びる横配管部を有し、前記相互作用装置は、前記管内空間で形成される液面が前記横配管部内の流路のうち最も上流の部位の上端よりも上の位置である下検知位置を下回ったことを前記透明管の外部から検知可能な光センサである下センサをさらに備え、前記制御部は、前記下センサにより液面が前記下検知位置を下回ったことが検知されたことに応じて前記ポンプに液体の送出流量を増加させることが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、液面が分離器の内部空間から液体排出管の横配管部内の流路の最も上流の部位の上端の高さ位置まで低下する前に下検知位置を下回った時点でそのことを下センサで検知し、その検知に応じてポンプに流路装置の流路への液体の送出流量を増加させて液面を上昇させることができる。このため、分離器の内部空間に流入する混合流体中の液体の比率が減少してその内部空間で形成される液面が低下したとしても、液体排出管の横配管部内の流路にその液面上の気体が入り込む高さ位置まで液面が低下することはない。このため、分離器から液体排出管を通じて排出される液体に気体が混入するのを防ぐことができる。
【００２３】
前記相互作用装置は、前記気体排出管に設けられた保圧弁であってその保圧弁よりも上流側の圧力を所定の設定圧力に保持するように開閉するものをさらに備えることが好ましい。
【００２４】
例えば分離器の内部空間の圧力が低下した場合には、その内部空間において液体が蒸発して多くのガスが発生する場合があり、その発生したガスは気体排出管内に排出される。この場合、気体排出管内で前記ガスが凝縮して液体に戻り、当該気体排出管から排出される気体にこの液体が混入する。これに対し、本構成では、保圧弁よりも上流側の圧力を所定の設定圧力に保持できるため、分離器の内部空間での圧力低下を防止でき、その内部空間での圧力低下に起因する液体の蒸発によるガスの発生を抑制できる。その結果、気体排出管内でガスが凝縮して生成された液体が当該気体排出管から排出される気体に混入するのを抑制できる。また、本構成では、保圧弁よりも上流側の圧力を所定の設定圧力に保持できることにより、流路装置の流路内での圧力変動を抑制できる。その結果、流路装置の流路内での圧力変動に起因する当該流路内での気体と液体との相互作用の効率の変動を抑制できる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、分離器を小型化した場合であっても分離器から排出される気体に液体が混入するのを抑制することが可能であり、且つ、分離器の内部空間における液面の高さ位置の変動状況を容易に且つ迅速に把握することが可能な相互作用装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態による相互作用装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１に示した相互作用装置のうちの気体排出管の横配管部とその横配管部に接続された透明管の上端近傍の部分とを部分的に示す断面図である。
【図３】図１に示した相互作用装置のうちの液体排出管とその液体排出管に接続された透明管の下端近傍の部分とを部分的に示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の変形例による相互作用装置の全体構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
図１には、本発明の一実施形態による相互作用装置１の全体構成が示されている。本実施形態による相互作用装置１は、気体と液体とを互いに接触させた状態で流通させながらそれらの気体と液体に相互作用を生じさせ、その相互作用後の気体と液体の混合流体を気体と液体とに分離して個別に排出するように構成されている。
【００２９】
この相互作用装置１で行われる相互作用は、例えば、気体と液体との化学反応や、気体から液体への特定成分の吸収などである。すなわち、この相互作用装置１は、気体と液体とを互いに接触させた状態で流通させながらそれらの気体と液体とに化学反応を生じさせる反応装置や、気体と液体とを互いに接触させた状態で流通させながら気体から液体へ特定成分を吸収させる吸収装置などとして用いられる。吸収の場合には、例えば、特定成分を含有する原料ガスが前記気体として用いられるとともに、前記特定成分を吸収可能な吸収液が前記液体として用いられる。
【００３０】
具体的に、本実施形態による相互作用装置１は、コンプレッサ２と、ポンプ３と、気体供給管４と、液体供給管５と、相互作用器６と、接続管７と、分離器２２と、気体排出管２４と、液体排出管２６と、透明管２９と、上センサ３６と、下センサ３７と、流量制御装置３８と、圧力センサ３９と、保圧弁４０と、を備える。
【００３１】
気体供給管４と液体供給管５は、相互作用器６に接続されている。気体供給管４は、それを通じて相互作用器６へ相互作用の対象の気体を供給するためのものである。液体供給管５は、それを通じて相互作用器６へ相互作用の対象の液体を供給するためのものである。
【００３２】
コンプレッサ２は、気体供給管４に設けられており、この気体供給管４を通じて相互作用器６へ供給される気体を昇圧するものである。すなわち、コンプレッサ２により昇圧された気体が気体供給管４を通じて相互作用器６へ送られるようになっている。
【００３３】
ポンプ３は、液体供給管５に設けられており、この液体供給管５を通じて相互作用の対象の液体を相互作用器６へ送るものである。
【００３４】
相互作用器６は、気体と液体を互いに接触させた状態で流通させながらそれらの気体と液体とに相互作用を生じさせるためのものである。この相互作用器６は、流路装置１０と、気体供給ヘッダ１２と、液体供給ヘッダ１４と、排出ヘッダ１６とを有する。
【００３５】
流路装置１０は、内部にマイクロチャネル１７が形成されたブロック状の構造体である。流路装置１０は、例えばステンレス等の金属材料によって形成されている。マイクロチャネル１７は、微小な流路径を有する流路であり、気体と液体が互いに接触して相互作用を生じるように当該マイクロチャネル１７を流通するのを許容するものである。図１では、マイクロチャネル１７をあくまで模式的に示しており、このマイクロチャネル１７の形状としては様々な形状が適用される。また、図示を省略しているが、流路装置１０は、並列に配置された複数のマイクロチャネル１７をそれぞれ有する複数の層を備えている。この複数の層が積層されることによって、流路装置１０が形成されている。
【００３６】
各マイクロチャネル１７は、気体導入路１８と、液体導入路１９と、相互作用路２０とを有する。
【００３７】
気体導入路１８は、気体が導入される部分であり、その上流側の端部が流路装置１０の外面において開口している。液体導入路１９は、液体が導入される部分であり、その上流側の端部が流路装置１０の外面において開口している。
【００３８】
相互作用路２０は、気体導入路１８及び液体導入路１９の下流側の端部に繋がっている。この相互作用路２０には、気体導入路１８からの気体と液体導入路１９からの液体が合流して流入する。そして、この相互作用路２０では、気体と液体が互いに接触した状態、例えばスラグ流や環状流などの気液二相流の状態で流れながら相互作用を生じるようになっている。相互作用路２０の下流側の端部は、流路装置１０の外面において開口している。
【００３９】
気体供給ヘッダ１２は、流路装置１０内の各マイクロチャネル１７の気体導入路１８へ気体を分配して供給するためのものである。この気体供給ヘッダ１２は、流路装置１０の外面に開口した全ての気体導入路１８の上流側の端部を覆うように流路装置１０の外面に取り付けられている。気体供給ヘッダ１２には、前記気体供給管４が接続されている。これにより、コンプレッサ２によって昇圧された気体が、気体供給管４を通じて気体供給ヘッダ１２に送られ、その気体供給ヘッダ１２から流路装置１０内の全てのマイクロチャネル１７の各々の気体導入路１８へ分配されて流入するようになっている。
【００４０】
液体供給ヘッダ１４は、流路装置１０内の各マイクロチャネル１７の液体導入路１９へ液体を供給するためのものである。この液体供給ヘッダ１４は、流路装置１０の外面に開口した全ての液体導入路１９の上流側の端部を覆うように流路装置１０の外面に取り付けられている。液体供給ヘッダ１４には、前記液体供給管５が接続されている。これにより、液体が、ポンプ３によって液体供給管５を通じて液体供給ヘッダ１４に送られ、その液体供給ヘッダ１４から流路装置１０内の全てのマイクロチャネル１７の各々の液体導入路１９へ分配されて流入するようになっている。
【００４１】
排出ヘッダ１６は、流路装置１０内の各マイクロチャネル１７の相互作用路２０から排出される相互作用後の気体と液体との混合流体を受けるものである。この排出ヘッダ１６は、流路装置１０の外面に開口した全ての相互作用路２０の下流側の端部を覆うように流路装置１０の外面に取り付けられている。流路装置１０の全ての相互作用路２０の下流側の端部から気体と液体との混合流体が排出ヘッダ１６内の空間に排出され、それらの混合流体がまとまって当該排出ヘッダ１６から排出されるようになっている。
【００４２】
分離器２２は、流路装置１０のマイクロチャネル１７から排出される前記混合流体、具体的には排出ヘッダ１６から排出される前記混合流体を気体と液体とに分離するものであり、いわゆるセトラーである。この分離器２２は、接続管７を介して相互作用器６の排出ヘッダ１６と繋がっている。分離器２２は、縦長の容器であり、ステンレス等の金属製である。分離器２２は、内部空間３０と、その内部空間３０に連通する入口３１とを有する。
【００４３】
入口３１には、前記接続管７が接続されている。これにより、相互作用器６の排出ヘッダ１６から接続管７を通じて前記混合流体が入口３１へ流れ、入口３１は、この混合流体が当該入口３１を通って内部空間３０に流入するのを許容する。入口３１は、上下方向における分離器２２のほぼ中央に配置されている。
【００４４】
分離器２２は、内部空間３０において当該内部空間３０に流入した混合流体を滞留させることでその混合流体を比重差により気体と液体とに上下に分離させる。内部空間３０で分離した液体は、当該内部空間３０の下部に滞留する。また、内部空間３０で分離した気体は、当該内部空間３０の下部に滞留している液体の上側に滞留する。そして、内部空間３０では、上下に分離した気体と液体との間の界面、すなわち当該内部空間３０の下部に滞留している液体の上面である液面が形成されるようになっている。この液面は、上下方向に延びる内部空間３０を横切るように略水平に形成される。
【００４５】
また、分離器２２は、内部空間３０に連通する上部出口３２及び下部出口３３を有する。
【００４６】
上部出口３２は、入口３１よりも上に位置する。具体的には、上部出口３２は、分離器２２の上部、本実施形態では分離器２２の上端部に位置する。この上部出口３２は、内部空間３０で分離した気体が当該上部出口３２を通って流出するのを許容するものである。
【００４７】
下部出口３３は、入口３１よりも下に位置する。具体的には、下部出口３３は、分離器２２の下部、本実施形態では分離器２２の下端部に位置する。この下部出口３３は、内部空間３０で分離した液体が当該下部出口３３を通って流出するのを許容するものである。
【００４８】
気体排出管２４は、分離器２２の内部空間３０で分離した気体がその内部空間３０から当該気体排出管２４内に排出されるのを許容するように分離器２２の上部出口３２に接続されている。すなわち、気体排出管２４は、前記入口３１よりも上の位置で分離器２２に接続されている。気体排出管２４は、上部出口３２に接続されてその上部出口３２から上方へ延びる縦配管部２４ａと、その縦配管部２４ａの上端から上下方向と交差する横方向に延びる横配管部２４ｂとを有する。すなわち、気体排出管２４は、縦配管部２４ａと横配管部２４ｂとの間で曲折している。横配管部２４ｂの管壁のうち下側を向く部分には、その管壁を貫通する穴２４ｃ（図２参照）が形成されている。
【００４９】
液体排出管２６（図１参照）は、分離器２２の内部空間３０で分離した液体がその内部空間３０から当該液体排出管２６内に排出されるのを許容するように分離器２２の下部出口３３に接続されている。すなわち、液体排出管２６は、前記入口３１よりも下の位置で分離器２２に接続されている。液体排出管２６は、気体排出管２４の下方に配置されている。液体排出管２６は、下部出口３３に接続されてその下部出口３３から下方へ延びる縦配管部２６ａと、その縦配管部２６ａの下端から上下方向と交差する横方向に延びる横配管部２６ｂとを有する。すなわち、液体排出管２６は、縦配管部２６ａと横配管部２６ｂとの間で曲折している。当該液体排出管２６の横配管部２６ｂは、気体排出管２４の横配管部２４ｂの下方においてその気体排出管２４の横配管部２４ｂと概ね平行に配置されている。横配管部２６ｂの管壁のうち上側を向く部分には、その管壁を貫通する穴２６ｃ（図３参照）が形成されている。穴２６ｃは、気体排出管２４の横配管部２４ｂに設けられた前記穴２４ｃの真下に配置されている。
【００５０】
透明管２９は、直線的に延びる円管状のものであり、その中心軸の延びる方向が上下方向となるように配置されている。透明管２９は、分離器２２の上端よりも上の位置から分離器２２の下端よりも下の位置までに亘って延びている。この透明管２９は、気体排出管２４の横配管部２４ｂと液体排出管２６の横配管部２６ｂとの間で上下方向に延びる管内空間２９ａを囲み、それによってその管内空間２９ａを画定している。そして、この透明管２９は、その管内空間２９ａに気体排出管２４の横配管部２４ｂ内を流れる気体の一部と液体排出管２６の横配管部２６ｂ内を流れる液体の一部とが流入して分離器２２の内部空間３０で形成される液面と同じ高さ位置の液面が当該管内空間２９ａに形成されるように気体排出管２４の横配管部２４ｂと液体排出管２６の横配管部２６ｂに接続されている。
【００５１】
具体的に、透明管２９の上端と下端は、それぞれ開口している。透明管２９の上端は気体排出管２４の横配管部２４ｂの穴２４ｃに接続されており、その上端の開口で管内空間２９ａが当該横配管部２４ｂ内の流路と連通している。また、透明管２９の下端は液体排出管２６の横配管部２６ｂの穴２６ｃに接続されており、その下端の開口で管内空間２９ａが当該横配管部２６ｂ内の流路と連通している。このような構成により、管内空間２９ａには、分離器２２の内部空間３０から気体排出管２４内に流れ出てその気体排出管２４内を流れる気体の一部が当該透明管２９の上端の開口を通って流入するとともに、分離器２２の内部空間３０から液体排出管２６内に流れ出てその液体排出管２６内を流れる液体の一部が当該透明管２９の下端の開口を通って流入するようになっている。そして、この管内空間２９ａに流入した気体と液体により、それらの間の界面、すなわち液体の上面である液面が分離器２２の内部空間３０で形成される液面と同じ高さ位置に形成されるようになっている。
【００５２】
透明管２９は、例えばテフロン（登録商標）製の細い管である。透明管２９の管壁は、透明で光が透過可能である。このため、管内空間２９ａで形成される液面をその管壁を通して透明管２９の外部から視認可能となっている。また、透明管２９は分離器２２よりも細く、管内空間２９ａは分離器２２の内部空間３０よりも細い。
【００５３】
上センサ３６は、透明管２９の外部に設けられている。上センサ３６は、管内空間２９ａで形成される液面が上検知位置ＰＳ１まで上昇したことを透明管２９の外部から検知可能な光センサである。管内空間２９ａで形成される液面は分離器２２の内部空間３０で形成される液面と同じ高さ位置にあるので、上センサ３６は、管内空間２９ａで形成される液面が上検知位置ＰＳ１まで上昇したことを検知することで、間接的に、分離器２２の内部空間３０で形成される液面が上検知位置ＰＳ１まで上昇したことを検知する。
【００５４】
上検知位置ＰＳ１は、分離器２２の入口３１の下端の高さ位置である上限位置ＰＬ１よりも下の位置である。分離器２２の内部空間３０において入口３１の下端よりも上まで液面が上昇した場合には、その内部空間３０に滞留している分離後の液体中に入口３１から混合流体中の気体が放出されて泡が形成される虞がある。このため、上限位置ＰＬ１は、分離後の液体中への気体の放出を防止可能な液面の上限の高さ位置として入口３１の下端の高さ位置に設定されている。上検知位置ＰＳ１がこの上限位置ＰＬ１よりも下の位置であることにより、上限位置ＰＬ１以上に液面が上昇するよりも前の段階の当該上検知位置ＰＳ１に液面が達した時点でそのことを上センサ３６で検知できるようになっている。
【００５５】
本実施形態では、上センサ３６として、光センサの一種である赤外線センサが用いられている。上センサ３６は、赤外線を出射する上出射部３６ａと、その上出射部３６ａから出射された赤外線を受けてその受けた赤外線量を検出する上受光部３６ｂとを有する。上出射部３６ａと上受光部３６ｂは、透明管２９の外面に取り付けられており、透明管２９の径方向において当該透明管２９を挟んで互いに対向するように配置されている。上出射部３６ａは、上検知位置ＰＳ１において水平に赤外線を上受光部３６ｂへ向けて出射する。この赤外線は、透明管２９の管壁を透過する。
【００５６】
上受光部３６ｂは、受けた赤外線量を検出し、この検出した赤外線量の変化を感知することで管内空間２９ａにおいて液面が上検知位置ＰＳ１まで上昇したことを検知する。具体的には、管内空間２９ａにおいて液面が上検知位置ＰＳ１まで上昇した場合には、上出射部３６ａから出射される赤外線が管内空間２９ａ中の液体に遮られて上受光部３６ｂに到達できなくなるか又は管内空間２９ａ中の液体を透過することで減衰する。この場合、液面が上検知位置ＰＳ１よりも低い位置にあるときに比べて上受光部３６ｂによって検出される赤外線量は小さくなる。上受光部３６ｂは、この赤外線量の減少を感知することで液面が上検知位置ＰＳ１まで上昇したことを検出する。そして、上受光部３６ｂは、液面が上検知位置ＰＳ１まで上昇したことを検出した場合には、そのことを示す信号を流量制御装置３８の後述する制御部４２へ送信するようになっている。
【００５７】
下センサ３７は、透明管２９の外部に設けられている。下センサ３７は、管内空間２９ａで形成される液面が下検知位置ＰＳ２を下回ったことを透明管２９の外部から検知可能な光センサである。管内空間２９ａで形成される液面は分離器２２の内部空間３０で形成される液面と同じ高さ位置にあるので、下センサ３７は、管内空間２９ａで形成される液面が下検知位置ＰＳ２を下回ったことを検知することで、間接的に、分離器２２の内部空間３０で形成される液面が下検知位置ＰＳ２を下回ったことを検知する。
【００５８】
下検知位置ＰＳ２は、前記上検知位置ＰＳ１よりも下で且つ下限位置ＰＬ２よりも上の位置である。本実施形態では、下検知位置ＰＳ２は、分離器２２の下端の高さ位置に等しい高さ位置である。
【００５９】
下限位置ＰＬ２は、分離器２２の内部空間３０で分離した気体が液体排出管２６の横配管部２６ｂ内に入り込むのを防止可能な液面の下限の高さ位置として設定されている。具体的には、下限位置ＰＬ２は、図３に示すように、液体排出管２６の横配管部２６ｂ内の流路のうち最も上流の部位の上端の高さ位置である。分離器２２の内部空間３０の液面が液体排出管２６の縦配管部２６ａ内の流路を通って低下してこの下限位置ＰＬ２を下回った場合には、気体が、横配管部２６ｂ内の流路に入り込んで液体とともに下流側へ流れ、その液体とともに横配管部２６ｂ内の流路から排出される。従って、液体排出管２６を通じて排出される液体中に気体が混入することになる。このような事態が生じるのを防止するため、下限位置ＰＬ２は前記のような高さ位置に設定されている。そして、下検知位置ＰＳ２がこの下限位置ＰＬ２よりも上の位置であることにより、分離器２２の内部空間３０で形成された液面が横配管部２６ｂ内の流路に気体が入り込む虞が生じる下限位置ＰＬ２まで低下するよりも前の当該下検知位置ＰＳ２を下回った時点でそのことを下センサ３７で検知できるようになっている。
【００６０】
本実施形態では、下センサ３７として、前記上センサ３６と同様に赤外線センサが用いられている。下センサ３７は、図１に示すように、赤外線を出射する下出射部３７ａと、その下出射部３７ａから出射された赤外線を受けてその受けた赤外線量を検出する下受光部３７ｂとを有する。下出射部３７ａと下受光部３７ｂは、上出射部３６ａ及び上受光部３６ｂの下方に離れた位置で透明管２９の外面に取り付けられており、透明管２９の径方向において当該透明管２９を挟んで互いに対向するように配置されている。下出射部３７ａは、下検知位置ＰＳ２において水平に赤外線を下受光部３７ｂへ向けて出射する。この赤外線は、透明管２９の管壁を透過する。
【００６１】
下受光部３７ｂは、受けた赤外線量を検出する。そして、下受光部３７ｂは、この検出した赤外線量の変化を感知することで管内空間２９ａにおいて液面が下検知位置ＰＳ２を下回ったことを検知する。具体的には、管内空間２９ａにおいて液面が下検知位置ＰＳ２以上の高さ位置にある状態では、下出射部３７ａから出射される赤外線が管内空間２９ａ中の液体に遮られて下受光部３７ｂに到達できないか又は管内空間２９ａ中の液体を透過することで減衰する。この状態では、下受光部３７ｂによって検出される赤外線量は小さくなる。これに対し、液面が下検知位置ＰＳ２を下回ったときには、赤外線が管内空間２９ａ中の液体で遮られなくなるか又は減衰されなくなるので、液面が下検知位置ＰＳ２以上の高さ位置にあるときに比べて下受光部３７ｂによって検出される赤外線量は大きくなる。下受光部３７ｂは、この赤外線量の増大を感知することで液面が下検知位置ＰＳ２を下回ったことを検出する。そして、下受光部３７ｂは、液面が下検知位置ＰＳ２を下回ったことを検出した場合には、そのことを示す信号を流量制御装置３８の後述する制御部４２へ送信するようになっている。
【００６２】
流量制御装置３８は、分離器２２の内部空間３０から液体排出管２６内に排出される液体の流量を制御するものである。本実施形態では、流量制御装置３８は、上センサ３６により液面が上検知位置ＰＳ１まで上昇したことが検知されたことに応じて分離器２２の内部空間３０から液体排出管２６内に排出される液体の流量を増加させる一方、下センサ３７により液面が下検知位置ＰＳ２を下回ったことが検知されたことに応じて分離器２２の内部空間３０から液体排出管２６内に排出される液体の流量を減少させるように前記内部空間３０から液体排出管２６内に排出される液体の流量を制御する。
【００６３】
具体的に、流量制御装置３８は、流量調整弁４１と、制御部４２とを有する。
【００６４】
流量調整弁４１は、液体排出管２６の横配管部２６ｂに設けられている。具体的には、流量調整弁４１は、横配管部２６ｂのうち透明管２９の下端部が接続された位置よりも下流の位置に設けられている。流量調整弁４１は、液体排出管２６内を流れる液体の流量を調節するためのものである。具体的には、流量調整弁４１は、液体排出管２６内を流れる液体の流量、すなわち分離器２２の内部空間３０から液体排出管２６内に排出される液体の流量を設定するための変更可能な開度を有する。
【００６５】
制御部４２は、上センサ３６の上受光部３６ｂから受け取る信号と下センサ３７の下受光部３７ｂから受け取る信号に基づいて、流量調整弁４１の開度制御を行い、それによって液体排出管２６内を流れる液体の流量、すなわち分離器２２の内部空間３０から液体排出管２６内に排出される液体の流量を流量調整弁４１に変更させる。
【００６６】
具体的には、制御部４２は、上センサ３６の上受光部３６ｂから液面が上検知位置ＰＳ１まで上昇したことを検出したことを示す信号を受け取ったことに応じて、分離器２２の内部空間３０から液体排出管２６内に排出される液体の流量を増加させるように流量調整弁４１の開度を上昇させる。一方、制御部４２は、下センサ３７の下受光部３７ｂから液面が下検知位置ＰＳ２を下回ったことを検出したことを示す信号を受け取ったことに応じて、分離器２２の内部空間３０から液体排出管２６内に排出される液体の流量を減少させるように流量調整弁４１の開度を低下させる。制御部４２がこのような流量調整弁４１の制御を行うことにより、分離器２２の内部空間３０で形成される液面は上限位置ＰＬ１よりも下で且つ下限位置ＰＬ２よりも上の範囲内で維持されるようになっている。
【００６７】
なお、分離器２２の内部空間３０において液面が上検知位置ＰＳ１に達してから前記のような流量制御装置３８による内部空間３０からの液体の排出流量の増加制御により液面が実際に低下するまでには多少のタイムラグがある。上検知位置ＰＳ１は、このタイムラグを考慮した距離だけ上限位置ＰＬ１から下方に離れた位置に設定されている。すなわち、上限位置ＰＬ１と上検知位置ＰＳ１との間の距離があまりにも小さい場合には、タイムラグの間に液面が上昇して上限位置ＰＬ１を越える虞があるため、予め実験等によりこのタイムラグにおいて液面が上限位置ＰＬ１を上回ってしまわないように余裕を見た上限位置ＰＬ１と上検知位置ＰＳ１との間の距離を求め、その求めた距離だけ上限位置ＰＬ１から下方に離れた位置に上検知位置ＰＳ１が設定されている。
【００６８】
また、分離器２２の内部空間３０において液面が下検知位置ＰＳ２を下回ってから流量制御装置３８による内部空間３０からの液体の排出流量の減少制御により液面が実際に上昇するまでには多少のタイムラグがある。下検知位置ＰＳ２は、このタイムラグを考慮した距離だけ下限位置ＰＬ２から上方に離れた位置に設定されている。すなわち、下限位置ＰＬ２と下検知位置ＰＳ２との間の距離があまりにも小さい場合には、タイムラグの間に液面が低下して下限位置ＰＬ２を下回る虞があるため、予め実験等によりこのタイムラグにおいて液面が下限位置ＰＬ２を下回らないように余裕を見た下限位置ＰＬ２と下検知位置ＰＳ２との間の距離を求め、その求めた距離だけ下限位置ＰＬ２から上方に離れた位置に下検知位置ＰＳ２が設定されている。
【００６９】
圧力センサ３９は、気体排出管２４に接続されている。具体的には、圧力センサ３９は、気体排出管２４の横配管部２４ｂのうち透明管２９の上端部が接続された箇所よりも下流側の箇所に接続されている。この圧力センサ３９は、気体排出管２４内における気体の圧力を検出するものである。この圧力センサ３９により検出される圧力は、分離器２２の内部空間３０の圧力に等しく、また、その内部空間３０に繋がる流路装置１０のマイクロチャネル１７内の圧力に等しい。圧力センサ３９は、検出した圧力の値を示す信号を保圧弁４０へ送信する。
【００７０】
保圧弁４０は、気体排出管２４に設けられている。具体的には、保圧弁４０は、気体排出管２４の横配管部２４ｂのうち圧力センサ３９が接続された箇所よりも下流側の箇所に設けられている。保圧弁４０は、その保圧弁４０よりも上流側の圧力を所定の設定圧力に保持するように開閉するものである。すなわち、保圧弁４０は、気体排出管２４のうち当該保圧弁４０が設けられた箇所よりも上流側の領域内の圧力、分離器２２の内部空間３０の圧力、及び、分離器２２の内部空間３０に繋がる流路装置１０の各マイクロチャネル１７内の圧力を所定の設定圧力に保持するように開閉する。具体的に、保圧弁４０は、圧力センサ３９から受信した信号により示される圧力が設定圧力よりも高い場合には開度が上昇して当該保圧弁４０よりも上流側の圧力を低下させる一方、圧力センサ３９から受信した信号により示される圧力が設定圧力よりも低い場合には開度が低下して当該保圧弁４０よりも上流側の圧力を上昇させるように構成されている。
【００７１】
本実施形態による相互作用装置１では、前記のように、分離器２２の内部空間３０から気体排出管２４内に排出されてその気体排出管２４内を流れる気体の一部と分離器２２の内部空間３０から液体排出管２６内に排出されてその液体排出管２６内を流れる液体の一部とが透明管２９の管内空間２９ａに流入することで当該管内空間２９ａにおいて分離器２２の内部空間３０で形成される液面と同じ高さ位置に液面が形成される。そして、その管内空間２９ａに形成された液面が分離器２２の入口３１の下端の高さ位置に等しい上限位置ＰＬ１よりも下の上検知位置ＰＳ１まで上昇したことが上センサ３６によって検知されたことに応じて、制御部４２が流量調整弁４１に分離器２２の内部空間３０から液体排出管２６内に排出される液体の流量を増加させる。これにより、分離器２２の内部空間３０において管内空間２９ａ内の液面と同じく上検知位置ＰＳ１まで上昇した液面は低下する。
【００７２】
よって、本実施形態では、分離器２２を小型化してその内部空間３０に流入する混合流体中の液体の比率が例えばポンプ３の脈動等の要因により増加した場合に当該内部空間３０で形成される液面が上昇しやすい状況であっても、その液面が分離器２２の入口３１の下端の高さ位置に等しい上限位置ＰＬ１以上まで上昇することはない。このため、入口３１から内部空間３０に流入する混合流体中の気体が内部空間３０で分離して滞留した液体中に放出されることがなく、泡が形成されることがない。このため、分離器２２の内部空間３０から気体排出管２４内へ泡が排出されるのを防ぐことができる。従って、本実施形態では、分離器２２を小型化した場合であっても、分離器２２から気体排出管２４を通じて排出される気体に液体が混入するのを抑制できる。
【００７３】
また、万一、何らかの要因により分離器２２の内部空間３０から気体排出管２４内に液体が排出された場合であっても、その液体の少なくとも一部は透明管２９の管内空間２９ａに流入する。すなわち、気体排出管２４内に排出された液体の少なくとも一部が透明管２９の管内空間２９ａにトラップされる。これにより、気体排出管２４を通って下流側へ排出される気体への液体の混入量を低減できる。
【００７４】
また、透明管２９は保圧弁４０の上流側で気体排出管２４に接続されているので、前記のような管内空間２９ａへの液体のトラップは保圧弁４０の上流側で行われる。このため、保圧弁４０内に液体が浸入して保圧弁４０に故障が発生する可能性を低減できる。具体的に、保圧弁４０は内部に隙間を封止するためのシーリングゴムを有しており、液体がゴムを溶かす性質を持つ物質（有機溶媒等）である場合には、保圧弁４０内に浸入した液体によりシーリングゴムが溶かされる。また、液体が水である場合には保圧弁４０に錆が発生する虞がある。これらの理由により、保圧弁４０に液体が浸入すると当該保圧弁４０に故障が発生する可能性があるが、本実施形態では、透明管２０の管内空間２９ａへの液体のトラップにより保圧弁４０に液体が浸入する可能性を低減でき、その結果、保圧弁４０に故障が発生する可能性を低減できる。
【００７５】
また、本実施形態では、管内空間２９ａ内の液面が液体排出管２６の横配管部２６ｂ内の流路のうち最も上流の部位の上端の高さ位置である下限位置ＰＬ２よりも上の下検知位置ＰＳ２を下回ったことが下センサ３７によって検知されたことに応じて、制御部４２が流量調整弁４１に分離器２２の内部空間３０から液体排出管２６内に排出される液体の流量を減少させる。これにより、管内空間２９ａ内の液面と同じく分離器２２の内部空間３０から下検知位置ＰＳ２を下回るまで低下した液面が上昇する。よって、本実施形態では、例えばポンプ３の脈動等の要因により分離器２２の内部空間３０に流入する混合流体中の液体の比率が減少し、それによって分離器２２の内部空間３０において液面が低下したとしても、その液面上の気体が液体排出管２６の横配管部２６ｂ内の流路に入り込む虞がある下限位置ＰＬ２以下まで液面が低下することはない。このため、分離器２２から液体排出管２６を通じて排出される液体に気体が混入するのを防ぐことができる。
【００７６】
また、本実施形態では、分離器２２が金属製であり、その内部空間３０で形成される液面を当該分離器２２の外部から直接視認することはできないが、その内部空間３０で形成される液面と同じ高さ位置に形成される管内空間２９ａ内の液面を透明管２９の管壁を通して当該透明管２９の外部から視認することができる。このため、分離器２２の内部空間３０における液面の高さ位置の変動状況を容易に且つ迅速に把握することができる。そのため、分離器２２の内部空間３０で形成される液面の高さ位置が大きく変動した場合にそのことにすぐに気付くことができ、そのような液面の変動を生じさせる不具合が相互作用装置１で発生していることにすぐに気付くことができる。このため、そのような不具合を修正するメンテナンス等を早急に実施することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、気体排出管２４に設けられた保圧弁４０により、当該保圧弁４０よりも上流側の圧力を所定の設定圧力に保持することができる。このため、分離器２２の内部空間３０の圧力低下に起因する当該内部空間３０での液体の蒸発によるガスの生成や、マイクロチャネル１７内の圧力変動に起因する当該マイクロチャネル１７内での気体と液体との相互作用の効率の変動を抑制できる。
【００７８】
具体的に、例えば、流量調整弁４１に分離器２２の内部空間３０からの液体の排出流量を増加させて内部空間３０内の液面が急速に低下した場合には、その内部空間３０の圧力が急激に低下する場合がある。この場合、内部空間３０において液体が蒸発して多くのガスが生成される場合がある。特に、液体が有機溶剤等の蒸発しやすい物質である場合には、多くのガスが生成される。この生成されたガスは、内部空間３０から気体排出管２４内に排出される。この場合、気体排出管２４内で前記ガスが凝縮して液体に戻り、当該気体排出管２４から排出される気体にこの液体が混入する。これに対し、本実施形態では、保圧弁４０よりも上流側の圧力を所定の設定圧力に保持できるため、前記のような分離器２２の内部空間３０での圧力低下を防止でき、その内部空間３０での圧力低下に起因する液体の蒸発によるガスの生成を抑制できる。その結果、前記のように気体排出管２４内でガスが凝縮して生成された液体が当該気体排出管２４から排出される気体に混入するという現象が生じるのを防ぐことができる。また、保圧弁４０よりも上流側の圧力を所定の設定圧力に保持できることにより、流路装置１０のマイクロチャネル１７内での圧力変動を抑制できる。その結果、マイクロチャネル１７内での圧力変動に起因する当該マイクロチャネル１７内での気体と液体との相互作用の効率の変動を抑制することができる。
【００７９】
また、本実施形態では、上センサ３６及び下センサ３７が透明管２９の外部に設けられているため、上センサ３６及び下センサ３７のメンテナンスや交換等を容易に実施できる。そして、この上センサ３６が透明管２９の透明な管壁を通して管内空間２９ａ内の液面が上検知位置ＰＳ１まで上昇したことを検知可能であり、下センサ３６が透明管２９の透明な管壁を通して管内空間２９ａ内の液面が下検知位置ＰＳ２を下回ったことを検知可能であるため、本実施形態では、上センサ３６及び下センサ３７のメンテナンスや交換等の容易さと、透明管２９の管内空間２９ａ内の液面が上検知位置ＰＳ１まで上昇したこと及び下検知位置ＰＳ２を下回ったことの検知とを両立できる。
【００８０】
また、分離器２２の内部空間３０内の液面を外部から検知するための構成として、本実施形態のように分離器２２とは別に設けた透明管２９の管内空間２９ａで形成される液面を検知する構成の代わりに、分離器自体を透明なものにして、その分離器の外面に取り付けた上センサで内部空間内の液面が上検知位置まで上昇したことを検知するとともに、当該分離器の外面に取り付けた下センサで内部空間内の液面が下検知位置を下回ったことを検知するという構成も考えられる。しかし、この場合には、上センサ及び下センサが大型化し、また、テフロン管で分離器を形成する場合には強度面に不安が残るという問題が生じる。
【００８１】
具体的には、相互作用装置に大きな処理量が求められる場合があり、この場合には分離器の内部空間に流入する混合流体の量が多くなるため、分離器を大型化せざるを得ない。この場合、分離器の外面に取り付ける上センサの出射部と受光部は分離器を挟んで互いに対向するように配置することから、分離器の大型化に伴ってそれらの出射部と受光部との間の距離が大きくなる。その結果、出射部から出射された光（赤外線）が受光部に届くまでに散乱する程度が大きくなる。このため、より高強度の光（赤外線）を出射可能な出射部が必要となり、そのような出射部を備えた光センサは大型である。このため、上センサが大型化し、下センサも同様の理由で大型化する。また、大径のテフロン管は小径のテフロン管に比べて強度を確保することが難しいことが一般的に知られており、大型の分離器を形成するために大径のテフロン管を用いた場合には分離器の強度面に不安が残る。
【００８２】
これに対し、本実施形態では、分離器２２とは別に分離器２２よりも細い透明管２９を設け、その透明管２９の管内空間２９ａで形成される液面を上センサ３６と下センサ３７で検知するため、その上センサ３６と下センサ３７として前記のように高強度の光（赤外線）を出射可能な出射部を有する光センサを用いなくてもよく、それらの上センサ３６及び下センサ３７の小型化を図ることができる。また、本実施形態では、分離器２２は金属製であるため、その強度を確保可能であるとともに、透明管２９は分離器２２よりも細いため、この透明管２９をテフロン管で形成したとしても当該透明管２９の強度を確保できる。
【００８３】
また、本発明による相互作用装置は、前記のような構成のものに必ずしも限定されない。例えば、本発明による相互作用装置として、以下のような構成も採用可能である。
【００８４】
前記実施形態では、流量制御装置３８が分離器２２の内部空間３０から液体排出管２６内に排出される液体の流量を制御することによって分離器２２の内部空間３０で形成される液面の高さ位置を制御したが、その代わりに、流路装置１０内のマイクロチャネル１７に供給する液体の流量を制御することによって分離器２２の内部空間３０で形成される液面の高さ位置を制御してもよい。図４には、このような変形例による相互作用装置１の全体構成が示されている。
【００８５】
図４に示された変形例による相互作用装置１は、流路装置１０内のマイクロチャネル１７に供給する液体の流量を制御する流量制御装置５０を備える。この流量制御装置５０は、ポンプ３と制御部５２を含む。
【００８６】
ポンプ３は、前記実施形態におけるポンプ３と同様、流路装置１０のマイクロチャネル１７へ液体を送るものである。このポンプ３は、液体を送出する流量が変更可能に構成されている。
【００８７】
制御部５２は、上センサ３６の上受光部３６ｂから受け取る信号と下センサ３７の下受光部３７ｂから受け取る信号に基づいてポンプ３が送出する液体の流量を変更させるポンプ３の制御を行う。上センサ３６の上受光部３６ｂは、受け取る赤外線量の低下を感知することで管内空間２９ａにおいて液面が上検知位置ＰＳ１まで上昇したことを検出した場合には、そのことを示す信号を制御部５２へ送信するようになっている。また、下センサ３７の下受光部３７ｂは、受け取る赤外線量の上昇を感知することで管内空間２９ａにおいて液面が下検知位置ＰＳ２を下回ったことを検出した場合には、そのことを示す信号を制御部５２へ送信するようになっている。
【００８８】
制御部５２は、上受光部３６ｂから液面が上検知位置ＰＳ１まで上昇したことを示す信号を受け取ったときには、ポンプ３へ液体の送出流量の減少を指示する指令信号を送り、それによってポンプ３による液体の送出流量を減少させる。これにより、流路装置１０の各マイクロチャネル１７に供給される液体の流量が減少し、その各マイクロチャネル１７から排出されて分離器２２の内部空間３０に流入する混合流体中の液体の比率が減少する。その結果、分離器２２の内部空間３０で管内空間２９ａの液面と同じく上検知位置ＰＳ１まで上昇していた液面が低下する。
【００８９】
また、制御部５２は、下受光部３７ｂから液面が下検知位置ＰＳ２を下回ったことを示す信号を受け取ったときには、ポンプ３へ液体の送出流量の増加を指示する指令信号を送り、それによってポンプ３による液体の送出流量を増加させる。これにより、流路装置１０の各マイクロチャネル１７に供給される液体の流量が増加し、その各マイクロチャネル１７から排出されて分離器２２の内部空間３０に流入する混合流体中の液体の比率が増加する。その結果、分離器２２の内部空間３０で管内空間２９ａの液面と同じく下検知位置ＰＳ２を下回った液面が上昇する。
【００９０】
この変形例による相互作用装置１の以上の構成以外の構成は、前記実施形態の相互作用装置１の構成と同様である。
【００９１】
制御部５２が前記のようなポンプ３の制御を行うことにより、分離器２２の内部空間３０で形成される液面は上限位置ＰＬ１よりも下で且つ下限位置ＰＬ２よりも上の範囲内で維持される。このため、この変形例でも前記実施形態と同様の効果が得られる。
【００９２】
なお、分離器２２の内部空間３０において液面が上検知位置ＰＳ１に達してから前記のようなポンプ３の液体の送出流量の減少により液面が実際に低下するまでには多少のタイムラグがある。本変形例では、このタイムラグにおいて液面が上昇して上限位置ＰＬ１を上回ってしまわないように余裕を見た上限位置ＰＬ１と上検知位置ＰＳ１との間の距離が予め実験等によって求められ、その求められた距離だけ上限位置ＰＬ１から下方に離れた位置に上検知位置ＰＳ１が設定されている。
【００９３】
また、分離器２２の内部空間３０において液面が下検知位置ＰＳ２を下回ってからポンプ３の液体の送出流量の増加により液面が実際に上昇するまでには多少のタイムラグがある。本変形例では、このタイムラグにおいて液面が低下して下限位置ＰＬ２を下回ってしまわないように余裕を見た下限位置ＰＬ２と下検知位置ＰＳ２との間の距離が予め実験等によって求められ、その求められた距離だけ下限位置ＰＬ２から上方に離れた位置に下検知位置ＰＳ２が設定されている。
【００９４】
なお、この変形例によるポンプ３の液体の送出流量の制御と前記実施形態の流量調整弁４１による分離器２２の内部空間３０から液体排出管２６内への液体の排出流量の制御を両方行ってもよい。
【００９５】
また、本発明における流路装置の流路は必ずしもマイクロチャネルに限定されない。すなわち、本発明における流路はマイクロチャネルより流路径の大きい流路であってもよい。すなわち、本発明における流路は、マイクロメートルの単位の流路径を持つ流路に限定されず、例えばミリメートル以上の単位の流路径を持つ流路であってもよい。
【００９６】
また、本発明における流路装置は、前記実施形態の流路装置のような内部に流路が形成された積層型の構造体に必ずしも限定されない。すなわち、流路装置の構造や、その流路装置の内部に設けられた流路の形状及びサイズとして、前記したもの以外の様々なものを採用可能である。例えば、本発明における流路装置は、内部に流路が設けられた管状のものであってもよい。
【００９７】
流路装置の構造や流路の形状及びサイズがどのようなものであっても、本発明による相互作用装置の構成は、流路の下流側において相互作用後の気体と液体との混合流体を分離器で気液分離するプロセスにおいて有効である。
【００９８】
また、本発明における透明管は、テフロン以外の材料によって形成された透明管であってもよい。例えば、透明な管壁を有するガラス管やプラスチック管などを本発明の透明管として採用可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１  相互作用装置
３  ポンプ
１０  流路装置
１７  マイクロチャネル（流路）
２２  分離器
２４  気体排出管
２６  液体排出管
２９  透明管
２９ａ  管内空間
３０  内部空間
３１  入口
３６  上センサ
３７  下センサ
３８、５０  流量制御装置
４０  保圧弁
４１  流量調整弁
４２、５２  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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