(57)【要約】【課題】簡単な構成でありながら安定して超臨界状態を得ることが可能な超臨界用反応装置を提供する。【解決手段】反応容器１２は、高温槽１４の内部に収納されるとともに、圧力媒体供給タンク４２に接続される加圧ポンプ３２を介して圧力流体を反応容器１２側に供給する。ピストンシリンダ装置２０は、圧力流体によって付勢されて、所定の加圧力を反応容器１２の内部に供給するが、このときピストンシリンダ装置２０は、熱的に加圧系３０と加熱系とを遮断するために、温度に影響されない状態で、所望の超臨界反応を反応容器１２内で営むことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種の対象材料を収納して超臨界作用下に前記対象材料を処理する反応容器と、
前記反応容器内の前記対象材料に圧力媒体を介して加圧する加圧系と、
前記反応容器を加熱して該反応容器内の前記対象材料を所定温度に加熱する加熱系と、
前記加圧系と加熱系の間に介装されて前記反応容器内の対象材料に圧力を加えるとともに前記反応容器内の該対象材料を加熱する熱が前記加圧系に伝達することを可及的に阻止する断熱構成されたピストンシリンダ装置と、
を備えることを特徴とする超臨界用反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超臨界用反応装置に関し、一層詳細には、温度と圧力の管理が容易で、簡素な構成からなり、安定した超臨界反応を実現することが可能な超臨界用反応装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物質の固体、液体、気体中、ある状態では、液体と気体の区別のできない超臨界状態があることが知られている（非特許文献１参照）。このような超臨界状態を得るための装置として、従来、以下のような３つの異なる反応装置がある。
【０００３】
（１）材料と溶媒を密封容器に封入し、例えば、高温に加熱されたサンドバス等に投入する方法。この方法によれば、溶媒がサンドバスによって温度上昇し、これによって、膨脹する結果、高温高圧となり、前記材料を変質させることができる。
【０００４】
（２）溶媒を圧縮した後、加熱し、超臨界状態に至らしめた後、材料の入った反応炉に導入する。超臨界状態を維持するために、反応処理中では超臨界状態の溶媒を供給し続ける。
【０００５】
（３）圧縮した溶媒を反応炉に導入し、反応炉をサンドバス等によって加熱状態に至らしめて材料を加熱し、超臨界状態を得る。
【０００６】
ところが、前記（１）の方法によれば、比較的単純な構造で超臨界状態を得ることが可能となるが、反応条件の設定や、超臨界状態を維持することに多くの困難性を伴う。（２）の方法によれば、超臨界状態の溶媒を供給し続ける結果、高温の排液が生じることになり、熱交換器で冷却した後、後処理をしなければならないという不都合が露呈する。（３）の方法によれば、溶媒を圧縮するための圧力と反応炉をサンドバス等で別途加熱することから、安定した状態の反応作用が期待できる。しかしながら、反応炉の高温部と圧力を導入するための低温部との間で、超臨界状態に至った溶媒の環流作用が生じるために、これが処理工程の不安定要素となる懸念がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Journal of Chemical Engineering of Japan. Vol. 43. No. 2, 231-237頁（2010年発行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記の種々の不都合を克服するものであって、圧力媒体を加圧して供給する加圧系と材料を加熱する加熱系とをそれぞれ独立させ、さらに加圧系と加熱系との間にピストンシリンダ装置を介在させ、且つこのシリンダ装置を断熱効果のある構成とし、これによって、圧力媒体の加圧系と材料を加熱する加熱系とを独立して制御し、しかも両者を互いに熱的に遮断して安価で制御が容易な超臨界用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】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明は、複数種の対象材料を収納して超臨界作用下に前記対象材料を反応させる反応容器と、前記反応容器内の前記対象材料に圧力媒体を介して加圧する加圧系と、前記反応容器を加熱して該反応容器内の前記対象材料を所定温度に加熱する加熱系と、前記加圧系と加熱系の間に介装されて前記反応容器内の対象材料に圧力を加えるとともに前記反応容器内の該対象材料を加熱する熱が前記加圧系に伝達することを可及的に阻止する断熱構成されたピストンシリンダ装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
反応容器内で複数種の対象材料を加圧加熱して超臨界作用下に加工する際に、ピストンシリンダ装置によって加圧系と加熱系とが分離されているために、それぞれ加圧系と加熱系とを相互に独立して制御できる。このため、簡単な構成で容易に超臨界作用を営ませることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態を示す超臨界用反応装置のブロック回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１において、参照符号１０は、本実施の形態に係る超臨界用反応装置を示し、この超臨界用反応装置１０は、反応容器（リアクター）１２を含む。反応容器１２は、高温槽１４に収容され、この高温槽１４内において、反応容器１２の周囲は、例えば、一定の高温度で反応容器１２を加熱するためのサンドバス１６のような加熱手段がその周囲を囲繞する。前記サンドバス１６と高温槽１４とは加熱系を構成する。反応容器１２は、加圧力を付与するための配管１８に連通し、この配管１８はピストンシリンダ装置２０の出口ポートに連結されている。前記ピストンシリンダ装置２０は、前記高温槽１４からの熱を遮断するための断熱材料、好ましくはセラミックスの如き材質のもので構成しておくと良い。すなわち、ピストンシリンダ装置２０は、その駆動作用下に反応容器１２に対して加圧力を付与するとともに、熱的には後述する加圧系に対して高温槽１４からの熱の伝達を遮断する。ピストンシリンダ装置２０の入口ポートは、加圧系３０に連結されている。加圧系３０は、加圧ポンプ３２を備えるとともに、当該加圧ポンプ３２の吐出側は、導管３４に連結される。前記導管３４は、前記ピストンシリンダ装置２０の入口ポートに導管３６を介して連通するとともに、背圧レギュレータ３８を介装する導管４０に連通している。加圧ポンプ３２の入口側は、圧力媒体供給タンク４２に導管４４を介して接続される。一方、前記導管４０は排液タンク４６の内部にその先端部が臨む。
【００１３】
本実施の形態に係る超臨界用反応装置１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用について説明する。
【００１４】
超臨界流体は成分によりそれぞれ特徴のある性質を示し、例えば二酸化炭素であれば優れた溶媒となり、コーヒーからカフェインを除去する等特定成分の抽出に、水やアルコールであれば強力な活性を利用して、例えば廃棄物の分解処理等に利用される。分解の性質をうまく利用すれば、例えば、繊維強化樹脂等の複合材料の樹脂部分を分解し、リサイクルのために繊維部のみ抽出することができる。同様に何らかの構造物を樹脂で包埋した複合材料において、内部構造物の検査又は調査のために、外部の樹脂を分解し内部構造物を露呈させるために使用することができる。
【００１５】
このような観点から、反応容器１２に異なる２種以上の物質からなる測定対象材料を挿入し、高温槽１４内の加熱手段を構成するサンドバス１６を用いて加熱する。一方、圧力媒体を圧力媒体供給タンク４２に貯留しておき、加圧ポンプ３２を駆動することによって、導管４４から導管３４、３６を経て、ピストンシリンダ装置２０へ当該圧力媒体を供給する。そこで、ピストンシリンダ装置２０を前記圧力媒体によって駆動すると、ピストンシリンダ装置２０は、配管１８から高圧な反応媒体を反応容器１２に供給し、反応容器１２内が超臨界状態に至る。その間、背圧レギュレータ３８は、導管３４内の圧力を常時監視し、一定の背圧以上に至ると、そのレギュレータ機構を制御して圧力媒体を、例えば、排液タンク４６内に排出する。反応容器１２内では、超臨界状態に至った対象材料が個々に、すなわち、その材料ごとに分離され、例えば、金属を囲繞する樹脂は、金属から離間して、両材料は分離された状態に至る。そこで、反応容器１２から望まれる材料を取り出し、所望の測定を行えばよい。
【００１６】
本実施の形態によれば、以上のように加圧系と加熱系とを断熱構造のピストンシリンダ装置によって、熱的に分離し、これによって反応容器に対して所望の圧力と温度を加えて、超臨界状態を得ることができる。このように簡単な構成でありながら、超臨界状態を安定した状態で得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００１７】
１０…超臨界用反応装置
１２…反応容器
１４…高温槽
１６…サンドバス
２０…ピストンシリンダ装置
３２…加圧ポンプ
３８…背圧レギュレータ
４２…圧力媒体供給タンク
４６…排液タンク
【図１】
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