(57)【要約】【課題】  流動性がない原料がピストンのシール部に入り込まないようにしてシール部のシール性を保った状態で原料を供給できる原料供給機を提供すること。【解決手段】  一端に供給口１５を有し、中間部分に原料口１１を有するシリンダ１０と、原料口１１からシリンダ１０内に入った原料を供給口１５から押し出すピストン２０とを備え、ピストン２０は、シリンダ１０の内面に沿って軸方向に移動する外ピストン２１と、外ピストン２１の内面にシール部２６を介して接し、外ピストン２１の内部から進出又は外ピストン２１の内部に後退する内ピストン２２とを有し、シリンダ１０は、原料口１１と供給口１５との間に外ピストン２１の前端部３３が当接する当接段部１６と、外ピストン２１の前端部３３が当接段部１６に当接した状態から内ピストン２２のシール部２６でシールして原料５を供給口１５に向けて送る供給部１７とを有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に供給口を有し、中間部分に原料口を有するシリンダと、
前記シリンダの反供給口側から供給口側に向けて軸方向に移動して前記原料口からシリンダ内に入った原料を供給口から押し出すピストンと、を備え、
前記ピストンは、前記シリンダの内面に沿って軸方向に移動する外ピストンと、前記外ピストンの内面にシール部を介して接し、該外ピストンの内部から進出又は外ピストンの内部に後退する内ピストンとを有し、
前記シリンダは、前記原料口と供給口との間に前記外ピストンの前端部が当接する当接段部と、前記外ピストンの前端部が当接段部に当接した状態から前記内ピストンのシール部で周囲をシールして前記原料を供給口に向けて送る供給部とを有していることを特徴とする原料供給機。
【請求項２】
前記当接段部は、前記外ピストンの前端部が当接した状態で該外ピストンの内面と前記供給部とが面一となるように構成されている請求項１に記載の原料供給機。
【請求項３】
前記当接段部は、前記原料口の供給口側端部に近接した位置に設けられている請求項１又は２に記載の原料供給機。
【請求項４】
前記内ピストンを前記外ピストンの内部に収容した状態の相対位置を保ってピストンとともに移動する相対位置保持手段を有している請求項１〜３のいずれか１項に記載の原料供給機。
【請求項５】
前記ピストンが後退して原料口が開いているときに原料を原料口からシリンダ内に押し込む押込み機を有している請求項１〜４のいずれか１項に記載の原料供給機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の原料供給機を備えた高圧容器を有する反応装置であって、
前記原料供給機から供給する原料を前記高圧容器に投入する原料投入口を閉鎖する閉鎖部材と、前記閉鎖部材の開閉と前記外ピストン及び内ピストンの進退とを制御する制御装置と、を備え、
前記閉鎖部材は、前記原料投入口を、その原料供給機側とは反対側から軸方向に移動して閉鎖するように構成され、
前記制御装置は、前記ピストンを、進出時は、原料口を通過後に、外ピストンの前端部がシリンダの当接段部に当接して停止した後、前記内ピストンのシール部が供給部の周囲をシールした状態で前記閉鎖部材を開放して進出させるように制御し、後退時は、前記閉鎖部材を閉鎖して前記内ピストンを後退させてシール部を外ピストン内に収容した後、外ピストンと内ピストンとを一体的にした状態で後退させるように制御するよう構成されていることを特徴とする反応装置。
【請求項７】
前記閉鎖部材は、前記外ピストンの前端部がシリンダの当接段部に当接して内ピストンのシール部が供給部に接してシールが有効になった状態で開放され、
前記内ピストンは、前記閉鎖部材が開放された後、前記供給部の原料を原料投入口に向けて押し出すように構成されている請求項６に記載の反応装置。
【請求項８】
前記供給部の内圧を高圧容器の内圧と均圧にする均圧弁と、該供給部の残圧を抜く残圧抜弁とを備え、
前記ピストンの進出時は、前記内ピストンのシール部が供給部に接してシールが有効になった状態で前記均圧弁を開けて供給部の内圧を前記高圧容器の内圧と均圧にした後に前記閉鎖部材を開放するように構成され、
前記ピストンの後退時は、前記内ピストンのシール部が外ピストンの内部に後退してシールが無効となるまで前記残圧抜弁を開けて供給部の残圧を抜くように構成されている請求項６又は７に記載の反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、流動性がない原料を高圧容器などに供給する供給機と、それを備えた反応装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、脱水ケーキ状又は粉状のように流動性がない性状の原料（この明細書及び特許請求の範囲の書類中では、単に「原料」という）を高圧容器などに定量供給する場合がある。例えば、バイオマスからのバイオエタノールの製造設備における高圧容器である糖化反応器には、流動性がないバイオマス原料が供給される。このバイオマス原料を、以下、原料の一例として説明する。
【０００３】
バイオマス原料を高圧容器内に供給する先行技術として、例えば、水抜き手段が設けられた中空体内において原料を脱水して高密度化し、その原料をピストンで高圧容器に臨む開口から押し出すようにした供給機がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、供給機に関する他の先行技術として、外シリンダと内シリンダとによって二重筒状のコンパクト化したシリンジによって液体の吸引と排出を行うものがある（例えば、特許文献２参照）。さらに、シリンダ部の内部を移動するピストンによってスラリーと固形物を含む被注入物を高温高圧の反応装置に供給する注入装置に、先端のシリンジ部内に差し込まれる被注入物閉塞防止部を設けたものもある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４５６９７号公報
【特許文献２】特開平６−９４５８４号公報
【特許文献３】特開２００６−７１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１では、原料口から供給される原料をピストンで中空体内の先端側に送ることにより中空体内の先端側で高密度化し、その原料の先端縁から所定長を高圧容器内に押し出して供給するようにしている。
【０００７】
しかしながら、この装置では中空体内の先端部分において高密度化した原料で高圧容器側と原料口側との間をシールするものであり、原料を高圧容器側の圧力に耐え得るまで高密度化する必要がある。そのため、例えば、この装置で上記糖化反応器に原料を供給した場合、高密度化した塊状の原料が反応器内で解砕されず、原料全体を効率良く加熱および糖化反応させることが難しい。
【０００８】
このようなことから、原料の嵩密度を任意に設定したい場合には、ピストンの先端部分にＯリングやリップシールなどのシール部を備えた構成で原料を高圧容器内に供給する必要がある。しかし、ピストンの先端部分にシール部を設けた場合、シール部はピストンの側面にあるため、原料口をいったん空にしない限り、原料口を通過するときに原料がシール部に入り込まないようにすることは困難であり、シール部に入り込んだ原料でシール部に早期損傷などを生じるおそれがある。また、ピストンの先端部分が原料口とシリンダの接続するエッジを通過するときに、シール部を損傷するおそれがある。特に、高温・高圧容器内に原料を供給する場合は損傷が早い。
【０００９】
また、上記した装置では、原料口から高圧容器側へ原料を供給するために多くの時間を要してサイクルタイムが長くなり、原料を供給するサイクルタイムが短い場合には対応が難しい。
【００１０】
さらに、上記特許文献２，３に記載された供給機は、いずれも流動性がない原料を高圧容器内へ供給することができない。
【００１１】
このように、従来の技術には、流動性がない原料を高温・高圧の容器内に供給できるものがない。しかも、そのような原料を任意の嵩比重で高圧容器へ供給できるものもない。
【００１２】
そこで、本願発明は、流動性がない原料がピストンのシール部に入り込まないようにし、且つ、シール部が原料口とシリンダの接続するエッジを通過しないようにしてシール部のシール性を保った状態で原料を供給できる原料供給機と、それを備えた反応装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本願発明に係る原料供給機は、一端に供給口を有し、中間部分に原料口を有するシリンダと、前記シリンダの反供給口側から供給口側に向けて軸方向に移動して前記原料口からシリンダ内に入った原料を供給口から押し出すピストンと、を備え、前記ピストンは、前記シリンダの内面に沿って軸方向に移動する外ピストンと、前記外ピストンの内面にシール部を介して接し、該外ピストンの内部から進出又は外ピストンの内部に後退する内ピストンとを有し、前記シリンダは、前記原料口と供給口との間に前記外ピストンの前端部が当接する当接段部と、前記外ピストンの前端部が当接段部に当接した状態から前記内ピストンのシール部で周囲をシールして前記原料を供給口に向けて送る供給部とを有している。この明細書及び特許請求の範囲の書類中では、ピストンの進出する方向を「前方」、後退する方向を「後方」という。
【００１４】
この構成により、ピストンを進出させるときには内ピストンのシール部は外ピストンの内部に隠れた状態で原料口を通過するので、内ピストンのシール部が原料と接しない。すなわち、通常、高圧タイプの原料供給機では、シール部にＯリングやＵパッキン、リップシールなどが使用されるが、そのようなシール部を、原料の噛みこみによりシールが効かなくなったり、噛みこんだ原料との擦動によりシール部が傷付いたりするようなことなく原料口の部分を通過させることができる。
【００１５】
また、ピストンを進出させるときに内ピストンのシール部は外ピストンの内部に隠れた状態で原料口を通過するので、シール部が原料口とシリンダの接続するエッジを通過しない。すなわち、もし外ピストンがなければ、原料口で開放されたシール部がシリンダ内部へ進出して縮まるときに、原料口とシリンダを接続するエッジで切断されるおそれがあるが、本願発明に係る原料供給機ではそのようなことはない。
【００１６】
従って、流動性がない脱水ケーキ状や粉状の原料であっても、シール部によるシール性を保って高圧（例えば、２ＭＰａを超える圧力）の容器内に供給することができる。しかも、外ピストンが原料口を通過して前端がシリンダの当接段部に当接した後に内ピストンが供給口に向けて進出されるので、流動性がない原料を高圧雰囲気中に供給する場合でも、内ピストンのシール部でシール性を保って供給口から迅速に供給することができる。
【００１７】
また、前記当接段部は、前記外ピストンの前端部が当接した状態で該外ピストンの内面と前記供給部とが面一となるように構成されていてもよい。
【００１８】
このように構成すれば、外ピストンの前端部が当接段部に当接した状態から進出する内ピストンのシール部は、外ピストンの内面から供給部へスムーズに進出させることができ、シール部により供給部の周囲を安定してシールすることができる。
【００１９】
また、前記当接段部は、前記原料口の供給口側端部に近接した位置に設けられていてもよい。
【００２０】
このように構成すれば、原料口の供給口側端部近傍から供給口に向けて原料を圧縮することができ、供給口から高圧容器に供給する原料の嵩密度を調整することができる。
【００２１】
また、前記内ピストンを前記外ピストンの内部に収容した状態の相対位置を保ってピストンとともに移動する相対位置保持手段を有していてもよい。
【００２２】
このように構成すれば、原料口の部分を通過させるときの内ピストンと外ピストンとの相対位置関係を容易に保つことができる。
【００２３】
また、前記ピストンが後退して原料口が開いているときに原料を原料口からシリンダ内に押し込む押込み機を有していてもよい。
【００２４】
このように構成すれば、ピストンが原料口よりも前方に出ているときには原料が押し込まれないので、ピストンの進出時に原料口で原料が固まるのを抑止することができる。
【００２５】
一方、本願発明に係る反応装置は、前記原料供給機から供給する原料を前記高圧容器に投入する原料投入口を閉鎖する閉鎖部材と、前記閉鎖部材の開閉と前記外ピストン及び内ピストンの進退とを制御する制御装置と、を備え、前記閉鎖部材は、前記原料投入口を、その原料供給機側とは反対側から軸方向に移動して閉鎖するように構成され、前記制御装置は、前記ピストンを、進出時は、原料口を通過後に、外ピストンの前端部がシリンダの当接段部に当接して停止した後、前記内ピストンのシール部が供給部の周囲をシールした状態で前記閉鎖部材を開放して進出させるように制御し、後退時は、前記閉鎖部材を閉鎖して前記内ピストンを後退させてシール部を外ピストン内に収容した後、外ピストンと内ピストンとを一体的にした状態で後退させるように制御するよう構成されている。
【００２６】
この構成により、高圧容器に原料を供給する場合でも、ピストンを進出させるときには内ピストンのシール部は外ピストンの内部に収容されて隠れた状態で原料口を通過するので、内ピストンのシール部は原料と接することなく傷付くことはない。さらに、閉鎖部材を高圧容器の原料供給口の周囲に密接させて、シール材を用いることなく高圧容器の原料供給口を閉鎖することができる。しかも、外ピストンが原料口を通過して前端がシリンダの当接段部に当接した後に内ピストンが供給口に向けて進出されるので、流動性がない原料を高圧容器内に供給する場合でも、内ピストンのシール部でシール性を保った状態で供給口に向けて押し出すことができる。
【００２７】
また、前記閉鎖部材は、前記外ピストンの前端部がシリンダの当接段部に当接して内ピストンのシール部が供給部に接してシールが有効になった状態で開放され、前記内ピストンは、前記閉鎖部材が開放された後、前記供給部の原料を原料投入口に向けて押し出すように構成されている。
【００２８】
このように構成すれば、外ピストンが原料口を通過完了するまでは供給口が閉鎖されており、高圧容器の内圧が原料口ヘ噴出するのを防ぐことができる。
【００２９】
また、前記供給部の内圧を高圧容器の内圧と均圧にする均圧弁と、該供給部の残圧を抜く残圧抜弁とを備え、前記ピストンの進出時は、前記内ピストンのシール部が供給部に接してシールが有効になった状態で前記均圧弁を開けて供給部の内圧を前記高圧容器の内圧と均圧にした後に前記閉鎖部材を開放するように構成され、前記ピストンの後退時は、前記内ピストンのシール部が外ピストンの内部に後退してシールが無効となるまで前記残圧抜弁を開けて供給部の残圧を抜くように構成されていてもよい。
【００３０】
このように構成すれば、内ピストンのシール部が有効となった状態で供給部における内圧を高圧容器の内圧と均圧化してから原料を供給し、供給部の残圧を抜いてから内ピストンのシール部が無効となるようにできる。これにより、高圧容器への原料供給及び供給後の後退時に、供給部の内圧変化をスムーズに行うことができる。
【発明の効果】
【００３１】
本願発明によれば、流動性がない原料がピストンのシール部に入り込まないようにでき、シール性を安定して保った状態で原料を適切に供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は本願発明の一実施形態に係る原料供給機の縦断面図である。
【図２】図２は図１に示す外ピストン及び内ピストンを進出させたときの状態を示すピストンの先端部分の拡大断面図である。
【図３】図３は図１に示すIII−III矢視断面図である。
【図４】図４は図１に示すIV−IV矢視断面図である。
【図５】図５は図１に示す原料供給機のピストン全体を所定位置まで進出させた状態の断面図である。
【図６】図６は図５に示す状態から内ピストンを進出させた状態の断面図である。
【図７】図７は図６に示す状態から内ピストンを進出させて原料投入している状態の断面図である。
【図８】図８は図７に示す状態から内ピストンを後退させた状態の断面図である。
【図９】図９は図８に示す状態から内ピストンを外ピストンの内部まで後退させた状態の断面図である。
【図１０】図１０は図９に示す状態からピストン全体を所定位置まで後退させた状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、糖化反応器などの高温・高圧の容器内に流動性がない原料を供給する原料供給機を例に説明する。また、図示する右方向のピストン進出方向を「前方」、左方向のピストン後退方向を「後方」という。なお、図１に示す断面では、原料口１１よりも後方のシリンダ部分を、図３に示すIII−III矢視断面図で示すように、軸心よりも上部は垂直方向断面で示し、軸心よりも下部は水平方向断面で示す。
【００３４】
図１に示すように、この実施形態の原料供給機１は、原料５（図５）が押し込まれる原料口１１を有するシリンダ１０と、このシリンダ１０の内部に設けられたピストン２０とを有している。このピストン２０は、シリンダ１０の内面に沿って進退する外ピストン２１と、この外ピストン２１の内部に収容された内ピストン２２の２つで構成されている。
【００３５】
図２に示すように、外ピストン２１は筒状に形成され、前端部３３の厚みが薄く、その内部に内ピストン２２が収容されている。外ピストン２１は、前部と後部に設けられたガイドブッシュ２３により、シリンダ１０の内面と所定の隙間を設けて軸心を保つようにしている。内ピストン２２には、上記外ピストン２１の内面と所定の隙間を設けて軸心を保つガイドブッシュ２４と、以下に説明する供給部１７の内面との間をシールするシール材２５とが設けられている。シール材２５は、内ピストン２２の前部に２列が設けられており、これらのシール材２５が設けられた部分がシール部２６である。ガイドブッシュ２４は、このシール部２６の後方に設けられている。
【００３６】
また、図１に示すように、上記シリンダ１０に設けられたフランジ１２の後方に駆動部２７が設けられている。上記内ピストン２２は、この駆動部２７によって進退させられる。駆動部２７は、例えば油圧駆動などで構成される。
【００３７】
図３に示すように、上記シリンダ１０の両側方には開口部１３が設けられており、この開口部１３から内ピストン２２のロッド２８の所定位置に設けられた内ブラケット２９が側方に突出している。
【００３８】
また、図１に示すように、上記外ピストン２１の後端部にも外ブラケット３０が設けられており、シリンダ１０の開口部１３から側方に突出するように設けられている。そして、これら内ブラケット２９と外ブラケット３０との間には、内ピストン２２と外ピストン２１との軸方向の相対位置を保つ連結シリンダ３１が設けられている。この連結シリンダ３１が、相対位置保持手段であり、連結シリンダ３１のロッド３２の伸縮量で相対位置が保たれている。連結シリンダ３１は、図示しない駆動源から供給される流体によって駆動されている。連結シリンダ３１の駆動源としては、液体又は気体が用いられる。
【００３９】
この連結シリンダ３１は、所定ストローク位置でロッド３２の位置を保持することにより、上記内ピストン２２の前端と外ピストン２１の前端とが一致した状態（図１に示す状態）に保つことができる。また、連結シリンダ３１の駆動圧を抜いてロッド３２をフリーにすることにより、後述するように、外ピストン２１に対して内ピストン２２を進退させることができる。
【００４０】
また、上記シリンダ１０の前端には、高圧容器５０に固定する固定フランジ１４が設けられている。この固定フランジ１４の部分に供給口１５が設けられている。
【００４１】
そして、シリンダ１０の原料口１１と供給口１５との間に、上記外ピストン２１の前端部３３が当接する当接段部１６と供給部１７とが備えられている。当接段部１６は、上記外ピストン２１の前端部３３の厚みとほぼ同じ高さの段部となっている。また、供給部１７は、上記外ピストン２１の内径と同径に形成されている。そのため、上記内ピストン２２は、上記外ピストン２１の前端部３３が当接段部１６に当接した後、シール部２６のシール材２５で周囲のシール性を保って上記供給部１７の内部を進退することができる。
【００４２】
一方、この実施形態の高圧容器５０には、上記固定フランジ１４を固定する固定座５１が設けられている。この実施形態では、固定フランジ１４が固定座５１にボルト５２で固定されている。
【００４３】
固定座５１には、高圧容器５０の内部に通じる原料投入口５３が設けられており、上記シリンダ１０の固定フランジ１４を固定座５１に固定することで、供給口１５が原料投入口５３に通じる原料投入部５４と連通するようになっている。原料投入部５４は、上記供給部１７と同一の内径に形成されており、上記内ピストン２２が供給部１７から原料投入部５４まで伸張し、原料投入口５３から高圧容器５０の内部に原料５を投入するようになっている。
【００４４】
さらに、この実施形態では、上記原料投入口５３を閉鎖する閉鎖部材６０が、高圧容器５０の内部から原料投入口５３に向けて進退するように設けられている。この閉鎖部材６０は、前端の周囲から突出する閉鎖面６１が設けられ、中央部分が凹んだ形状となっている。閉鎖部材６０は、閉鎖シリンダ６２によって原料投入口５３に向けて進退させられ、閉鎖面６１を原料投入口５３の周囲に設けられた閉鎖座５５に押圧して閉鎖するようになっている。
【００４５】
このように、原料投入口５３を高圧容器５０の内部から閉鎖部材６０で閉鎖することにより、閉鎖面６１と閉鎖座５５との金属接触で原料投入口５３を閉鎖できるようにしている。原料投入口５３を金属接触で閉鎖できるようにすることで、高圧容器５０内が高温環境であったとしても、ゴム材のシールを要することなく閉鎖できる。
【００４６】
また、上記固定座５１には、上記原料投入部５４及び供給部１７の内部気圧を調整するためのスリットフィルタ５６が設けられている。このスリットフィルタ５６は、周方向に設けた空間に多数のスリットを設けたものであり、上部が配管５７に接続されている。この配管５７は、均圧弁７０が設けられて高圧容器５０の内部と連通する均圧配管７１、及び残圧抜弁７２が設けられて大気開放する残圧抜配管７３と接続されている。
【００４７】
さらに、上記原料供給機１が設けられた高圧容器５０を有する反応装置２には、上記駆動部２７、連結シリンダ３１、閉鎖シリンダ６２、及び均圧弁７０、残圧抜弁７２の動作を制御する制御装置３が設けられている。各構成と制御装置３との間は、配線４などによって接続されている。この図では、便宜的に各構成と制御装置３との間を配線４で接続した例を示しているが、油圧配管や他の構成を介して接続してもよい。
【００４８】
また、図４に示すように、上記シリンダ１０の原料口１１には、上方に投入ホッパ８０が設けられている。この例の投入ホッパ８０には、流動性がない原料５をシリンダ１０の内部に押し込む押込み機８１が設けられている。この押込み機８１は、ジャッキ８２によって伸縮させられる押込み板８３が設けられている。この押込み機８１は一例であり、原料５に応じて適した押込み機を設ければよい。この押込み機８１も、上記制御装置３によって駆動制御されており、外ピストン２１が原料口１１の位置より後退したときに原料５を押し込むように駆動制御される。
【００４９】
次に、図５〜図１０に基づいて、上記原料供給機１の動作説明をする。
【００５０】
図５に示すように、上記原料供給機１によれば、ピストン２０は駆動部２７の動きにより、原料５の供給時には外ピストン２１の内部に内ピストン２２を収容した状態で原料口１１の部分を通過する。そして、外ピストン２１の前端部３３がシリンダ１０の当接段部１６に当接する。これにより、ピストン２０は、内ピストン２２のシール部２６に原料５が入り込むことなく原料口１１の部分を通過することができる。この時、外ピストン２１と内ピストン２２との相対位置は連結シリンダ３１により保持されており、一体的に当接段部１６まで進出する。この外ピストン２１と内ピストン２２とを一体的に当接段部１６まで進出させる制御は、駆動部２７におけるロッド２８の進出量検知や、駆動部２７における駆動圧の上昇などによって検知すればよい。
【００５１】
また、外ピストン２１の前端部３３を当接段部１６に当接させた状態で、外ピストン２１の内面と供給部１７とが面一となる。これにより、外ピストン２１の内部から供給部１７に向けて進出する内ピストン２２のシール部２６を、外ピストン２１の内面から供給部１７に向けてスムーズに進出させることができる。この実施形態では、外ピストン２１の前端部３３を当接段部１６に当接させた状態で外ピストン２１の内面と供給部１７の内面とが面一となるようにしているが、外ピストン２１の前端部３３と当接段部１６とに凹凸状の軸心を一致させる構成を設けてもよい。
【００５２】
次に、図６に示すように、連結シリンダ３１による外ピストン２１と内ピストン２２との相対位置保持を解除し、駆動部２７で内ピストン２２を進出させる。これにより、内ピストン２２のシール部２６が供給部１７の周囲をシールする。この状態で、均圧弁７０を開放し、高圧容器５０の内圧と原料投入部５４及び供給部１７の内圧が均圧化される。
【００５３】
次に、図７に示すように、閉鎖部材６０が開放され、内ピストン２２が進出させられて供給部１７及び原料投入部５４の内部に押し込まれた原料５が原料投入口５３から高圧容器５０の内部に投入される。この時、内ピストン２２は、原料投入部５４の内部まで進出させられ、全ての原料５を高圧容器５０の内部に投入する。なお、内ピストン２２を所定量進出させて原料５を供給部１７及び原料投入部５４の内部で圧縮した後、閉鎖部材６０を開放して原料投入口５３から高圧容器５０の内部に投入するようにしてもよい。
【００５４】
次に、図８に示すように、原料５の投入が完了すると閉鎖部材６０が閉じられ、残圧抜弁７２が開放されて原料投入部５４の内圧が大気開放される。そして、内ピストン２２が後退させられる。この時、例えば、連結シリンダ３１で外ブラケット３０を内ブラケット２９から離す方向に小さい力を作用させるようにしてもよい。これにより、駆動部２７によって後退させられる内ピストン２２に対して外ピストン２１の前端部３３を当接段部１６に向けて押圧する力を生じさせてもよい。このようにすれば、外ピストン２１の前端部３３が当接段部１６に当接した状態を保ちながら内ピストン２２を外ピストン２１に向けて安定して後退させることができる。
【００５５】
次に、図９に示すように、後退させられた内ピストン２２が外ピストン２１の内部に収容される。この時、上記したように、連結シリンダ３１によって後退させられる内ピストン２２に対して外ピストン２１の前端部３３を当接段部１６に向けて押圧する力を生じさせれば、内ピストン２２を外ピストン２１の内部に安定して収容することができる。内ピストン２２が外ピストン２１に収容されると、上記連結シリンダ３１によってこれらの相対位置が保持される。
【００５６】
次に、図１０に示すように、駆動部２７で内ピストン２２を後退させることにより、連結シリンダ３１で相対位置が保たれた外ピストン２１が一体的に後退させられる。このように、内ピストン２２はシール部２６を外ピストン２１の内部に収容した状態で原料口１１の部分を通過するので、内ピストン２２のシール部２６が原料口１１の部分を通過するときには常に外ピストン２１の内部に収容された状態となる。そのため、シール部２６に原料５が入り込んでシール材２５が早期に損傷することを防止することができる。
【００５７】
なお、上記例では、ピストン２０で供給部１７及び原料投入部５４の内部に押し込んだ原料５を、その嵩比重のまま高圧容器５０に投入する例を説明した。この原料５は、高圧容器５０に投入する前に供給部１７及び原料投入部５４の内部へ複数回押し込んで嵩比重を大きくして高圧容器５０へ投入するようにしてもよい。これにより、高圧容器５０の内部に供給する原料５の嵩比重を任意に設定することができる。
【００５８】
以上のように、上記原料供給機１によれば、流動性がない原料５を高圧容器５０に供給する場合でも、原料を供給するピストン２０を、そのシール材２５の部分に原料５が入り込まないように原料口１１を通過させることができる。そのため、シール部２６に早期損傷などの不具合が生じないようにして、原料を原料口１１から供給部１７に送り、供給部１７から高圧容器５０内に原料５を供給するときには内ピストン２２のシール性を保った状態で適切に供給することができる。しかも、シール部２６に早期損傷などの不具合が生じないようにできるので、内部が高温の高圧容器５０であっても原料５の安定した供給が可能となる。
【００５９】
また、原料口１１から供給部１７に向けて原料５を送る回数を制御すれば、供給部１７における原料５の嵩密度を調整することもでき、原料５を高圧容器５０に適した嵩比重に調整して供給することも可能となる。
【００６０】
さらに、外ピストン２１と内ピストン２２とを一体的に進退させる駆動と、外ピストン２１を所定位置に位置させた状態で内ピストン２２を進退させる駆動とを連続的に行って原料供給のサイクルタイムを早めることができる。従って、バイオエタノールの製造設備の反応装置などにおいて、反応に適したサイクルタイムで原料を迅速に供給することが可能となる。
【００６１】
なお、上記実施形態では、バイオエタノールの製造設備における高圧容器５０を例に説明したが、例えば、高圧容器５０の内部圧力が２〜１０Ｍｐａと高く、また内部温度が２００〜３００℃と高い場合などでも同様に適用することができ、高圧容器５０は限定されるものではない。
【００６２】
また、上記実施形態におけるピストン２０のストロークなどは一例であり、原料５の性状や供給先の機器などに応じて適した構成にすればよく、上記構成に限定されるものではない。
【００６３】
さらに、上記実施形態では、流動性がない原料５を高圧容器５０の内部に投入する原料供給機１を例に説明した。しかし、原料供給機１は、その他、流動性がない原料を長距離移送する場合など、配管の圧損が高い場合にも適切に移送することができ、上記原料供給機１は、高圧容器５０内へ原料５を投入する場合以外にも利用可能である。
【００６４】
また、上記実施形態は一例を示しており、本願発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本願発明に係る原料供給機は、脱水ケーキ状の原料のように流動性がない原料を高圧容器内に供給する場合等に利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  原料供給機
２  反応装置
３  制御装置
５  原料
１０  シリンダ
１１  原料口
１３  開口部
１５  供給口
１６  当接段部
１７  供給部
２０  ピストン
２１  外ピストン
２２  内ピストン
２５  シール材
２６  シール部
２７  駆動部
２８  ロッド（内ピストン）
２９  内ブラケット
３０  外ブラケット
３１  連結シリンダ（相対位置保持手段）
３２  ロッド
３３  前端部
５０  高圧容器
５３  原料投入口
５４  原料投入部
５５  閉鎖座
５６  スリットフィルタ
５７  配管
６０  閉鎖部材
６１  閉鎖面
６２  閉鎖シリンダ
７０  均圧弁
７２  残圧抜弁
８０  投入ホッパ
８１  押込み機
８２  ジャッキ
８３  押込み板
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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