加圧容器供給装置およびその方法
【課題】充填体形成の誤検出、所要動力増、及び閉塞を防止する。
【解決手段】上記課題は、固液混合原料を、供給管路３２を介して加圧容器４内へ連続供給するとともに、この供給管路３２に原料を気密充填してなる充填体Ｐを形成し、この充填体Ｐにより供給管路３２の上流側圧力と下流側圧力とを遮断しつつ原料の供給を行う、マテリアルシール型フィーダーと、このフィーダーの供給管路３２における充填体Ｐの充填領域３２ｚの下流側に設けられた背圧弁４０と、この背圧弁４０のシリンダー４２と、背圧弁４０の弁体４１が閉状態と開状態との間の中間状態にあるか否かを検出する中間状態検出手段と、この中間状態検出手段により背圧弁４０の弁体４１が中間状態にあることが検出されたときにシリンダー４２により背圧弁４０を開ける制御を行う制御装置と、を備えたことを特徴とする加圧容器供給装置３０により解決される。
【解決手段】上記課題は、固液混合原料を、供給管路３２を介して加圧容器４内へ連続供給するとともに、この供給管路３２に原料を気密充填してなる充填体Ｐを形成し、この充填体Ｐにより供給管路３２の上流側圧力と下流側圧力とを遮断しつつ原料の供給を行う、マテリアルシール型フィーダーと、このフィーダーの供給管路３２における充填体Ｐの充填領域３２ｚの下流側に設けられた背圧弁４０と、この背圧弁４０のシリンダー４２と、背圧弁４０の弁体４１が閉状態と開状態との間の中間状態にあるか否かを検出する中間状態検出手段と、この中間状態検出手段により背圧弁４０の弁体４１が中間状態にあることが検出されたときにシリンダー４２により背圧弁４０を開ける制御を行う制御装置と、を備えたことを特徴とする加圧容器供給装置３０により解決される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液分及び固形分からなる固液混合原料を加圧容器器内へ連続供給するマテリアルシールタイプのフィーダーを採用した、加圧容器供給技術に関するものであり、特に木質バイオマスの加水分解反応における加圧反応容器への応用に好適な加圧容器供給技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固形物と水との混合物や、高濃度スラリー等、液分及び固形分からなる固液混合原料を反応器に連続的に供給する場合、一般に、一軸ネジ式ポンプやスクリューフィーダー、ピストンフィーダーなどの押し込み型フィーダーが使用される。特に、加圧下の反応器に対するフィーダーは、反応器内圧をシールしつつ原料を押し込むことが要求される。このような要求を満たすフィーダーとして、原料を供給通路内に通過させながら圧縮して原料の充填体を形成し、この充填体（プラグ）によりその上流側と下流側とを遮断しつつ押し込む、いわゆるマテリアルシール型スクリューフィーダーや、ピストンフィーダーがある。以下、これらを総称してマテリアルシール型フィーダーという。
このようなマテリアルシール型フィーダーにおいては、原料供給開始時に上流側圧力と下流側圧力とを遮断しつつ充填体の形成を促すために、充填体の充填領域の下流側に隣接して背圧弁を設け、充填体が形成され次第背圧弁を開け、後は充填体を下流側から順に加圧容器に供給する一方で上流側に原料を補給して充填体を維持する、といった方法が一般的となっている。また、この際、充填体が形成されたか否かは、原料供給の摩擦抵抗の指標（例えば、供給機の電流値やスラスト力）を検出して判断することが一般的であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表昭５７−５０００９１号公報
【特許文献２】特開２００４−８９０１６号公報
【特許文献３】特開２００４−３３７０９９号公報
【特許文献４】特開平６−１０９２２７号公報
【特許文献５】特開平９−１８３５１６号公報
【特許文献６】特開２００７−２１１０９６号公報
【特許文献７】特開２００６−０６８６０６号公報
【特許文献８】特開２００６−２８１０３７号公報
【特許文献９】特開２００４−１２１０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の充填検出は、原料の性状が変化した場合や機械の摩耗が進行する等、シール部の形成に関係無く原料供給の摩擦抵抗が変化した場合に誤検出するおそれがあった。
また、従来の充填検出は、原料供給の摩擦抵抗という間接的な指標に基づくものであったため、充填体形成に対する反応が遅くなり、充填体及び背圧弁の両方が原料供給負荷となる状態が不必要に続くため、所要動力が増加し、充填体が供給管路内に閉塞するおそれもあった。
そこで、本発明の主たる課題は、充填体形成の誤検出、所要動力増、及び閉塞を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
固液混合原料を、供給管路を介して加圧容器内へ連続供給するとともに、この供給管路に前記原料を気密充填してなる充填体を形成し、この充填体により供給管路の上流側圧力と下流側圧力とを遮断しつつ前記原料の供給を行う、マテリアルシール型フィーダーと、
このフィーダーの供給管路における前記充填体の充填領域の下流側に設けられた背圧弁と、
この背圧弁の開閉駆動装置と、
を備えた加圧容器供給装置であって、
前記背圧弁の弁体が閉状態と開状態との間の中間状態にあるか否かを検出する中間状態検出手段と、
この中間状態検出手段により前記背圧弁の弁体が前記中間状態にあることが検出されたときに前記開閉駆動装置により前記背圧弁を開ける制御を行う制御装置と、
を備えたことを特徴とする加圧容器供給装置。
【０００６】
（作用効果）
このようなマテリアルシール型フィーダーに背圧弁を設けた供給装置においては、原料の充填体が形成されると、背圧弁の弁体が原料の充填体により押し開けられる。よって、背圧弁の弁体が閉状態と開状態との間の中間状態にあるか否かを検出する中間状態検出手段を設けることにより、原料供給の摩擦抵抗に関係なく、しかも直接的に反応良く充填体の形成を検出できる。よって、充填体形成の誤検出、所要動力増、及び閉塞を防止できるようになる。
【０００７】
＜請求項２記載の発明＞
前記中間状態検出手段は、前記背圧弁の弁体の移動力により、前記背圧弁の弁体が前記閉状態にあるときと前記中間状態にあるときとでオン／オフが切り替わる閉リミットスイッチである、請求項１記載の加圧容器供給装置。
【０００８】
（作用効果）
このようなリミットスイッチを用いた中間状態検出手段は、簡素な装置構成で実施でき、検出も直接且つ確実であるため好ましい。
【０００９】
＜請求項３記載の発明＞
前記フィーダーは、前記充填体の充填領域に向かって次第に内径が減少するように構成された前記供給管路と、この供給管路内に管軸方向に沿って設置されたスクリューと、このスクリューを回転駆動する電動機とを備えたプラグスクリューフィーダーであり、
前記中間状態検出手段に加えて、次の（イ）〜（ハ）の少なくとも一つの補助検出手段を備えており、
（イ）前記スクリュー軸のトルクを検出するトルク検出器、
（ロ）前記スクリュー軸のスラスト力を検出するスラスト力検出器、
（ハ）前記電動機の電流を検出する電流検出器、
前記制御装置は、補助検出手段による検出値が所定値以上であって、なおかつ前記中間状態検出手段により前記背圧弁の弁体が前記中間状態にあることが検出されたときに前記開閉駆動装置により前記背圧弁を開ける制御を行うものである、
請求項１又は２記載の加圧容器供給装置。
【００１０】
（作用効果）
マテリアルシール型フィーダーとしては、電動機を駆動源とするスクリューフィーダーが好適である。このようなスクリューフィーダーでは、原料供給の摩擦抵抗と、スクリュー軸のトルク、スラスト力または電動機の電流とは相関関係を有し、原料充填体の形成と原料供給の摩擦抵抗とは相関関係を有する。つまり、スクリュー軸のトルク、スラスト力または電動機の電流と原料充填体の形成とは相関関係を有する。したがって、マテリアルシール型スクリューフィーダーを用いる場合、スクリュー軸のトルク、スラスト力及び電動機の電流の少なくとも一つを補助的に検出し、その結果と弁体の中間状態検出手段の検出結果を組み合わせることにより、より高精度な充填体形成の検出が可能となる。
【００１１】
＜請求項４記載の発明＞
前記充填体がシール漏れしたか否かを検出するシール漏れ検出手段を備えており、
前記制御装置は、前記シール漏れ検出手段により前記充填体がシール漏れしたことが検出されたとき、前記背圧弁を閉じる制御を行うものである、請求項１記載の加圧容器供給装置。
【００１２】
（作用効果）
充填体には上流側圧力と下流側圧力との差圧がかかっているため、原料の充填が不十分又は不均質である場合等に、充填体が崩壊等してシール漏れを起こすことがある。よって、上述のようにこのような事態を検出し、再度充填体の形成を促進するべく、背圧弁を閉じるのが好ましい。充填体が形成されると、前述の本発明の制御により自動的に背圧弁が開となり、円滑に定常運転に復帰させることができる。
【００１３】
＜請求項５記載の発明＞
前記シール漏れ検出手段は、前記加圧容器の内圧を計測する内圧計であり、前記制御装置は、この内圧計による計測値が所定時間内に所定値以上減少したとき、前記背圧弁を閉じる制御を行うものである、請求項４記載の連続供給型反応装置。
【００１４】
（作用効果）
シール漏れ検出手段は適宜定めることができるが、原料の供給先が加圧容器であり、通常このような加圧容器には内圧計が設けられることが多く、シール漏れは内圧の急激な減少として現れるため、上述のように加圧容器の内圧が急激に減少したときに背圧弁を閉じる制御を行うことが望ましい。
【００１５】
＜請求項６記載の発明＞
前記加圧容器は、内部温度が前記充填体の上流側の温度より高いものであり、
前記シール漏れ検出手段は、前記供給管路における前記充填体の充填領域よりも上流側における排気温度を計測する上流側排気温度計であり、この上流側排気温度計による計測値が所定温度以上に上昇したとき、前記背圧弁を閉じる制御を行うものである、請求項４又は５記載の加圧容器供給装置。
【００１６】
（作用効果）
加圧容器が高温で反応を行う容器である場合等においては、加圧容器の内部温度が充填体の上流側の温度より高くなる場合がある。このような場合に充填体のシール漏れが発生すると、充填体の上流側の温度が上昇するため、上述のように充填体の上流側における排気口の温度が上昇したときに背圧弁の閉制御を行うのも好ましい形態である。
【００１７】
＜請求項７記載の発明＞
前記制御装置は、前記充填体のシール漏れ検出により前記背圧弁を閉じるとき、その後所定時間経過するまでは前記中間状態検出手段により前記中間状態にあることが検出されたときでも前記背圧弁を開けない制御を行うものである、請求項４〜６のいずれか１項に記載の加圧容器供給装置。
【００１８】
（作用効果）
シール漏れ検出により背圧弁を閉じるときに一定以上の時間を要すると、その間に背圧弁の中間状態が検出されて背圧弁を開ける制御がなされるおそれがある。この場合、シール漏れが改善されないため、このシール漏れを再度検出することにより再び背圧弁を閉じる制御を行うことになり、その結果として背圧弁の開閉を繰り返すおそれがある。よって、上述のように、充填体のシール漏れ検出により背圧弁を閉じるときには、その後所定時間経過するまで、中間状態検出手段により中間状態にあることが検出されたときでも背圧弁を開けない制御を行うのが好ましい。これにより、背圧弁が開閉を繰り返すといった事態を防止できるようになる。
【００１９】
＜請求項８記載の発明＞
前記原料の固形分が木質バイオマスであり、前記加圧容器が木質バイオマスと希硫酸との加水分解反応を行う加圧反応容器であり、前記原料の液分が水である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の加圧容器供給装置。
【００２０】
（作用効果）
このような加圧容器内での木質バイオマス原料の加水分解では、原料固形分が粗く不均質であることが多いため、原供給開始当初の充填体の形成が比較的に困難であり、また充填体の上流側及び下流側の圧力差もある程度あるため、シール漏れを起こし易い。よって、本発明は、このような木質バイオマスを含む原料を希硫酸の存在下で加水分解する加圧反応容器に原料を供給する場合に好適である。
【００２１】
＜請求項９記載の発明＞
固液混合原料を、加圧容器内へ連続供給するとともに、この供給管路に前記原料の充填体を形成し、この充填体により供給管路の上流側圧力と下流側圧力とを遮断しつつ前記原料の供給を行う方法であって、
前記供給管路における前記充填体の充填領域の下流側に背圧弁を設け、
前記背圧弁の弁体が閉状態と開状態との間の中間状態にあるときに前記背圧弁を開ける、
ことを特徴とする加圧容器供給方法。
【００２２】
（作用効果）
請求項１記載の発明と同様の作用効果が奏せられる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のとおり本発明によれば、充填体形成の誤検出、所要動力増、及び閉塞を防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】木質バイオマスエタノール設備例のフロー図である。
【図２】糖化反応装置の要部を示す概略図である。
【図３】容器供給装置の要部拡大縦断面図である。
【図４】制御装置のフローチャートである。
【図５】容器供給装置の要部拡大縦断面図である。
【図６】容器供給装置の要部拡大縦断面図である。
【図７】容器供給装置の要部拡大縦断面図である。
【図８】容器供給装置の要部拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しながら詳説する。
図１は、バガス、籾殻、稲藁、ウッドチップ（廃建材含む）等の木質系バイオマス（固形分）を洗浄機２により洗浄し、次いで脱水機３により水分率８０〜８５重量％程度まで脱水した後、加圧容器４において希硫酸触媒により加水分解し、グルコース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マンノース等のＣ５糖類を生成する糖化反応装置１と、この糖化反応装置１による生成物の液分を水平ベルトフィルター等のろ過装置１１により回収し、中和槽１２で消石灰を添加して中和した後に発酵槽１３でエタノール発酵性大腸菌によりエタノール変換し、濃縮器１４、蒸留塔１５、脱水装置１６を経てエタノールを回収するエタノール変換装置１０とを有する木質バイオマスエタノール設備例を示している。この設備例では、ろ過装置１１により回収される固形分である加水分解残渣（セルロース、リグニン）は例えばボイラー燃料として、あるいはコンポストとして利用される。
【００２６】
糖化反応装置１の要部は図２に詳細に示されている。すなわち、脱水機３により脱水された固液混合原料は、先ずスクリューフィーダーからなる原料供給装置２０により連続定量的に切り出されて、マテリアルシール型フィーダー及び背圧弁４０を備えた容器供給装置３０に供給され、この容器供給装置３０より反応器としての加圧容器４に供給される。加圧容器４においては、その供給口４ｉから、容器供給装置３０の排出管路３１の上部に設けたノズル３１ｎから噴射される蒸気及び希硫酸の混合物が原料とともに供給される。蒸気は反応温度を維持する役割を担う。この加圧容器４に対する希硫酸供給とともに又はこれに代えて、容器供給装置３０よりも上流側において予め原料に希硫酸を混合し、原料固形分内への硫酸の浸透を促進することもできる。加圧容器４内には、スクリュータイプの撹拌搬送装置４ｗが供給口４ｉ側から排出口４ｘ側へ向かう方向に沿って架設されており、加圧容器４内に供給された原料はこの撹拌搬送装置４ｗにより撹拌搬送される過程において所定時間加圧容器４内に保持され、加水分解が進行し糖類が生成された後、反応物として排出される。
【００２７】
容器供給装置３０の詳細は図３に示されている。この容器供給装置３０は、加圧容４器の供給口４ｉに連通する縦方向に沿う排出管路３１と、この排出管路３１の側壁に連通する供給管路３２を備えたマテリアルシール型フィーダーと、その供給管路３２における先端部排出口３２ｘを弁座としてこれを開閉する背圧弁４０と、この背圧弁４０の開閉駆動装置としてのシリンダー４２とを備えるものである。
【００２８】
より詳細には、図示例のマテリアルシール型フィーダーはいわゆるプラグスクリューフィーダーである。このフィーダーの供給管路３２は横方向に沿って延在する形状をなし、基端側上部に供給口３２ｉ及び先端面に排出口３２ｘをそれぞれ有し、また、供給口３２ｉから排出口に３２ｘ向かうにつれて内径が縮小する縮径領域３２ｙと、この縮径領域３２ｙの先端側に隣接する縮径領域３２ｙ以下の内径を有する充填領域３２ｚとを有している。縮径領域３２ｙは二重管状をなしており、内管３２ｉの周壁には略その全体にわたり多数の図示しない貫通口が形成されるとともに、外管３２ｃの上部に排気口３２ｅ及び下部に排液口３２ｄがそれぞれ設けられている。供給管路３２内には、スクリュー軸３３が同心状に軸装されており、電動機からなる回転駆動源３４により回転駆動されるように構成されている。もちろん、本発明のマテリアルシール型フィーダーは、この例に限定されるものではなく、例えば、図示しないが、上述のスクリューによる原料押し込みに代えてピストンによる原料押し込みを採用したマテリアルシール型ピストンフィーダーを用いることもできる。
【００２９】
背圧弁４０は供給管路３２の先端排出口３２ｘを開閉する円錐状の弁体４１と、この弁体４１を供給管路３２の先端排出口３２ｘに対して対向方向に進退させるシリンダー４２とを備えているものである。弁体４１は後方に突出する支持軸４３を有しており、この支持軸４３が排出管路３１の側壁を貫通して排出管路３１外部に突出し、排出管路３１の外面に取り付けられたシリンダー４２の伸縮軸に対して直列的に連結されている。したがって、弁体４１が閉位置にあるときには弁体４１はシリンダー４２の内圧により閉方向に付勢される。
【００３０】
特徴的には、弁体支持軸４３における排出管路３１の外部に突出する部分にカラーが取り付けられて当接部４４が形成されており、弁体４１が閉状態にあるときにこの当接部４４が接触してオンとなり、且つ弁体４１が閉状態と開状態との間の中間状態にあるときにこの当接部４４が接触せずにオフとなる位置に閉リミットスイッチ５０を取り付けている。また、本例では、弁体４１が開状態にあるときにこの当接部４４が接触してオンとなり、且つ弁体４１が閉状態と開状態との間の中間状態にあるときにこの当接部４４が接触せずにオフとなる位置に開リミットスイッチ５１も取り付けている。なお、弁体４１の位置を検出できるものであれば、本例のリミットスイッチ５０，５１に代えて非接触タイプのセンサ等、他の公知の検出器を用いることも可能である。
【００３１】
また、特徴的には、容器供給装置３０は、図４に示すフローチャートにしたがって背圧弁開閉制御を行う制御装置（図示略）を備えている。すなわち、この容器供給装置３０において原料供給を開始する際には、先ずシリンダー４２により背圧弁４０を閉じた後、スクリュー軸３３を始動させて固液混合原料Ｍを先端側に移送する。図５に示すように、供給管路３２の排出口３２ｘは背圧弁４０により閉じられており、圧力だけでなく原料Ｍの移動も弁体４１により遮断されているため、次第に供給管路３２内に固液混合原料Ｍが充満し、後続原料Ｍによる押し込み力と、縮径領域３２ｙにおける内径減少とによって、供給管路３２の先端側から順に原料Ｍが強く圧縮されるようになる。この圧縮がある程度まで進行すると、図６に示すように充填領域３２ｚに原料が気密充填されて充填体Ｐが形成された後、図７に示すようにこの充填体Ｐが背圧弁４０の弁体４１の押し付け力に抗して弁体４１を押し開く。このとき、弁体支持軸４３の当接部４４が閉リミットスイッチ５０から離間することにより閉リミットスイッチ５０がオフとなり弁体４１が中間状態にあることが検出される。制御装置は中間状態が検出されると、充填体Ｐが形成されたものと判断して図８に示すように背圧弁４０を開ける制御を行う。この中間状態の検出は、原料供給Ｍの摩擦抵抗に関係なく、しかも充填体Ｐの形成と直接に関係するため、充填体Ｐの形成が的確に検出される。よって、充填体形成の誤検出、所要動力増、及び閉塞を防止できるようになる。
【００３２】
このようにして、供給管路３２の排出口３２ｘからは順次原料充填体Ｐの下流側部分が排出され、排出管路３１を介して加圧容器４に投入される定常運転状態となる。定常運転状態では、図８に示すように充填体Ｐは下流側から順に排出されるが、上流側では新たに押し込まれる原料により成長するため、その長さ及びシール性能は維持される。
【００３３】
他方、このような定常運転状態にあるとき、充填体Ｐには上流側圧力と下流側圧力との差圧がかかっているため、原料の充填が不十分又は不均質である場合等に、充填体Ｐが崩壊等してシール漏れを起こすことがある。よって、充填体Ｐがシール漏れしたか否かを検出するシール漏れ検出手段を設け、図４に示すように、このような事態が検出されたときには制御装置が背圧弁４０を閉じて、再度充填体の形成を促進するのが好ましい。このシール漏れ検出手段は適宜定めることができるが、原料の供給先が加圧容器４であり、通常このような加圧容器４には内圧計４ｐ（図２参照）が設けられることが多く、シール漏れは内圧の急激な減少として現れるため、加圧容器４の内圧が急激に減少したとき、つまり内圧計４ｐによる計測値が所定時間内に所定値以上減少したときに背圧弁４０を閉じる制御を行うことが望ましい。
【００３４】
また、本例のように加圧容器４が高温で反応を行う容器である場合、加圧容器４の内部温度が充填体Ｐの上流側の温度より高く、このような場合に充填体Ｐのシール漏れが発生すると、充填体Ｐの上流側の温度が上昇する。よって、シール漏れ検出手段として、充填領域３２ｚよりも上流側における排気温度を計測する上流側排気温度計３０ｔを設け、この計測温度が上昇したときに背圧弁４０の閉制御を行うのも好ましい形態である。
【００３５】
このような制御により充填体Ｐが形成されると、前述の充填体形成時の制御により自動的に背圧弁４０が開となり、円滑に定常運転に復帰させることができる。ただし、シール漏れ検出により背圧弁４０を閉じるときに一定以上の時間を要すると、この間に背圧弁４０の中間状態が検出されると背圧弁４０を開ける制御と、シール漏れによる背圧弁４０の閉制御とが繰り返されるおそれがある。よって、図４に示すように、充填体Ｐのシール漏れ検出により背圧弁４０を閉じるときには、その後遅延タイマーを作動させ、所定時間経過するまでは、中間状態検出手段により中間状態にあることが検出されたときでも背圧弁４０を開けない制御を行うのは好ましい。これにより、背圧弁４０が開閉を繰り返すといった事態を防止できるようになる。
【００３６】
＜その他＞
上記例のようなスクリューフィーダーでは、原料供給の摩擦抵抗と、スクリュー軸３３のトルク、スラスト力または電動機３４の電流とは相関関係を有し、原料充填体Ｐの形成と原料供給の摩擦抵抗とは相関関係を有する。つまり、スクリュー軸３３のトルク、スラスト力または電動機３４の電流と原料充填体Ｐの形成とは相関関係を有する。したがって、上記例のように、プラグスクリューフィーダーを用いる場合、スクリュー軸３３のトルクを検出するトルク検出器（図示略）、スクリュー軸３３のスラスト力を検出するスラスト力検出器（図示略）及び電動機３４の電流を検出する電流検出器３４ｍのうち少なくとも一つの補助検出手段を設け、この補助検出手段の測定結果と弁体４１の中間状態検出手段の検出結果を組み合わせて、補助検出手段による検出値が所定値以上であって、なおかつ中間状態検出手段により背圧弁４０の弁体４１が中間状態にあることが検出されたときにシリンダー４２により背圧弁４０を開ける制御を行うことにより、より高精度な充填体形成の検出が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、木質系バイオマスの糖化における加圧反応容器への原料供給に好適であるが、これに限られず他の加圧容器への原料供給の用途にも適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３８】
１…糖化反応装置、２…洗浄機、３…脱水機、４…加圧容器、１０…エタノール変換装置、２０…原料供給装置、３０…加圧容器供給装置、４０…背圧弁。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液分及び固形分からなる固液混合原料を加圧容器器内へ連続供給するマテリアルシールタイプのフィーダーを採用した、加圧容器供給技術に関するものであり、特に木質バイオマスの加水分解反応における加圧反応容器への応用に好適な加圧容器供給技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固形物と水との混合物や、高濃度スラリー等、液分及び固形分からなる固液混合原料を反応器に連続的に供給する場合、一般に、一軸ネジ式ポンプやスクリューフィーダー、ピストンフィーダーなどの押し込み型フィーダーが使用される。特に、加圧下の反応器に対するフィーダーは、反応器内圧をシールしつつ原料を押し込むことが要求される。このような要求を満たすフィーダーとして、原料を供給通路内に通過させながら圧縮して原料の充填体を形成し、この充填体（プラグ）によりその上流側と下流側とを遮断しつつ押し込む、いわゆるマテリアルシール型スクリューフィーダーや、ピストンフィーダーがある。以下、これらを総称してマテリアルシール型フィーダーという。
このようなマテリアルシール型フィーダーにおいては、原料供給開始時に上流側圧力と下流側圧力とを遮断しつつ充填体の形成を促すために、充填体の充填領域の下流側に隣接して背圧弁を設け、充填体が形成され次第背圧弁を開け、後は充填体を下流側から順に加圧容器に供給する一方で上流側に原料を補給して充填体を維持する、といった方法が一般的となっている。また、この際、充填体が形成されたか否かは、原料供給の摩擦抵抗の指標（例えば、供給機の電流値やスラスト力）を検出して判断することが一般的であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表昭５７−５０００９１号公報
【特許文献２】特開２００４−８９０１６号公報
【特許文献３】特開２００４−３３７０９９号公報
【特許文献４】特開平６−１０９２２７号公報
【特許文献５】特開平９−１８３５１６号公報
【特許文献６】特開２００７−２１１０９６号公報
【特許文献７】特開２００６−０６８６０６号公報
【特許文献８】特開２００６−２８１０３７号公報
【特許文献９】特開２００４−１２１０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の充填検出は、原料の性状が変化した場合や機械の摩耗が進行する等、シール部の形成に関係無く原料供給の摩擦抵抗が変化した場合に誤検出するおそれがあった。
また、従来の充填検出は、原料供給の摩擦抵抗という間接的な指標に基づくものであったため、充填体形成に対する反応が遅くなり、充填体及び背圧弁の両方が原料供給負荷となる状態が不必要に続くため、所要動力が増加し、充填体が供給管路内に閉塞するおそれもあった。
そこで、本発明の主たる課題は、充填体形成の誤検出、所要動力増、及び閉塞を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
固液混合原料を、供給管路を介して加圧容器内へ連続供給するとともに、この供給管路に前記原料を気密充填してなる充填体を形成し、この充填体により供給管路の上流側圧力と下流側圧力とを遮断しつつ前記原料の供給を行う、マテリアルシール型フィーダーと、
このフィーダーの供給管路における前記充填体の充填領域の下流側に設けられた背圧弁と、
この背圧弁の開閉駆動装置と、
を備えた加圧容器供給装置であって、
前記背圧弁の弁体が閉状態と開状態との間の中間状態にあるか否かを検出する中間状態検出手段と、
この中間状態検出手段により前記背圧弁の弁体が前記中間状態にあることが検出されたときに前記開閉駆動装置により前記背圧弁を開ける制御を行う制御装置と、
を備えたことを特徴とする加圧容器供給装置。
【０００６】
（作用効果）
このようなマテリアルシール型フィーダーに背圧弁を設けた供給装置においては、原料の充填体が形成されると、背圧弁の弁体が原料の充填体により押し開けられる。よって、背圧弁の弁体が閉状態と開状態との間の中間状態にあるか否かを検出する中間状態検出手段を設けることにより、原料供給の摩擦抵抗に関係なく、しかも直接的に反応良く充填体の形成を検出できる。よって、充填体形成の誤検出、所要動力増、及び閉塞を防止できるようになる。
【０００７】
＜請求項２記載の発明＞
前記中間状態検出手段は、前記背圧弁の弁体の移動力により、前記背圧弁の弁体が前記閉状態にあるときと前記中間状態にあるときとでオン／オフが切り替わる閉リミットスイッチである、請求項１記載の加圧容器供給装置。
【０００８】
（作用効果）
このようなリミットスイッチを用いた中間状態検出手段は、簡素な装置構成で実施でき、検出も直接且つ確実であるため好ましい。
【０００９】
＜請求項３記載の発明＞
前記フィーダーは、前記充填体の充填領域に向かって次第に内径が減少するように構成された前記供給管路と、この供給管路内に管軸方向に沿って設置されたスクリューと、このスクリューを回転駆動する電動機とを備えたプラグスクリューフィーダーであり、
前記中間状態検出手段に加えて、次の（イ）〜（ハ）の少なくとも一つの補助検出手段を備えており、
（イ）前記スクリュー軸のトルクを検出するトルク検出器、
（ロ）前記スクリュー軸のスラスト力を検出するスラスト力検出器、
（ハ）前記電動機の電流を検出する電流検出器、
前記制御装置は、補助検出手段による検出値が所定値以上であって、なおかつ前記中間状態検出手段により前記背圧弁の弁体が前記中間状態にあることが検出されたときに前記開閉駆動装置により前記背圧弁を開ける制御を行うものである、
請求項１又は２記載の加圧容器供給装置。
【００１０】
（作用効果）
マテリアルシール型フィーダーとしては、電動機を駆動源とするスクリューフィーダーが好適である。このようなスクリューフィーダーでは、原料供給の摩擦抵抗と、スクリュー軸のトルク、スラスト力または電動機の電流とは相関関係を有し、原料充填体の形成と原料供給の摩擦抵抗とは相関関係を有する。つまり、スクリュー軸のトルク、スラスト力または電動機の電流と原料充填体の形成とは相関関係を有する。したがって、マテリアルシール型スクリューフィーダーを用いる場合、スクリュー軸のトルク、スラスト力及び電動機の電流の少なくとも一つを補助的に検出し、その結果と弁体の中間状態検出手段の検出結果を組み合わせることにより、より高精度な充填体形成の検出が可能となる。
【００１１】
＜請求項４記載の発明＞
前記充填体がシール漏れしたか否かを検出するシール漏れ検出手段を備えており、
前記制御装置は、前記シール漏れ検出手段により前記充填体がシール漏れしたことが検出されたとき、前記背圧弁を閉じる制御を行うものである、請求項１記載の加圧容器供給装置。
【００１２】
（作用効果）
充填体には上流側圧力と下流側圧力との差圧がかかっているため、原料の充填が不十分又は不均質である場合等に、充填体が崩壊等してシール漏れを起こすことがある。よって、上述のようにこのような事態を検出し、再度充填体の形成を促進するべく、背圧弁を閉じるのが好ましい。充填体が形成されると、前述の本発明の制御により自動的に背圧弁が開となり、円滑に定常運転に復帰させることができる。
【００１３】
＜請求項５記載の発明＞
前記シール漏れ検出手段は、前記加圧容器の内圧を計測する内圧計であり、前記制御装置は、この内圧計による計測値が所定時間内に所定値以上減少したとき、前記背圧弁を閉じる制御を行うものである、請求項４記載の連続供給型反応装置。
【００１４】
（作用効果）
シール漏れ検出手段は適宜定めることができるが、原料の供給先が加圧容器であり、通常このような加圧容器には内圧計が設けられることが多く、シール漏れは内圧の急激な減少として現れるため、上述のように加圧容器の内圧が急激に減少したときに背圧弁を閉じる制御を行うことが望ましい。
【００１５】
＜請求項６記載の発明＞
前記加圧容器は、内部温度が前記充填体の上流側の温度より高いものであり、
前記シール漏れ検出手段は、前記供給管路における前記充填体の充填領域よりも上流側における排気温度を計測する上流側排気温度計であり、この上流側排気温度計による計測値が所定温度以上に上昇したとき、前記背圧弁を閉じる制御を行うものである、請求項４又は５記載の加圧容器供給装置。
【００１６】
（作用効果）
加圧容器が高温で反応を行う容器である場合等においては、加圧容器の内部温度が充填体の上流側の温度より高くなる場合がある。このような場合に充填体のシール漏れが発生すると、充填体の上流側の温度が上昇するため、上述のように充填体の上流側における排気口の温度が上昇したときに背圧弁の閉制御を行うのも好ましい形態である。
【００１７】
＜請求項７記載の発明＞
前記制御装置は、前記充填体のシール漏れ検出により前記背圧弁を閉じるとき、その後所定時間経過するまでは前記中間状態検出手段により前記中間状態にあることが検出されたときでも前記背圧弁を開けない制御を行うものである、請求項４〜６のいずれか１項に記載の加圧容器供給装置。
【００１８】
（作用効果）
シール漏れ検出により背圧弁を閉じるときに一定以上の時間を要すると、その間に背圧弁の中間状態が検出されて背圧弁を開ける制御がなされるおそれがある。この場合、シール漏れが改善されないため、このシール漏れを再度検出することにより再び背圧弁を閉じる制御を行うことになり、その結果として背圧弁の開閉を繰り返すおそれがある。よって、上述のように、充填体のシール漏れ検出により背圧弁を閉じるときには、その後所定時間経過するまで、中間状態検出手段により中間状態にあることが検出されたときでも背圧弁を開けない制御を行うのが好ましい。これにより、背圧弁が開閉を繰り返すといった事態を防止できるようになる。
【００１９】
＜請求項８記載の発明＞
前記原料の固形分が木質バイオマスであり、前記加圧容器が木質バイオマスと希硫酸との加水分解反応を行う加圧反応容器であり、前記原料の液分が水である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の加圧容器供給装置。
【００２０】
（作用効果）
このような加圧容器内での木質バイオマス原料の加水分解では、原料固形分が粗く不均質であることが多いため、原供給開始当初の充填体の形成が比較的に困難であり、また充填体の上流側及び下流側の圧力差もある程度あるため、シール漏れを起こし易い。よって、本発明は、このような木質バイオマスを含む原料を希硫酸の存在下で加水分解する加圧反応容器に原料を供給する場合に好適である。
【００２１】
＜請求項９記載の発明＞
固液混合原料を、加圧容器内へ連続供給するとともに、この供給管路に前記原料の充填体を形成し、この充填体により供給管路の上流側圧力と下流側圧力とを遮断しつつ前記原料の供給を行う方法であって、
前記供給管路における前記充填体の充填領域の下流側に背圧弁を設け、
前記背圧弁の弁体が閉状態と開状態との間の中間状態にあるときに前記背圧弁を開ける、
ことを特徴とする加圧容器供給方法。
【００２２】
（作用効果）
請求項１記載の発明と同様の作用効果が奏せられる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のとおり本発明によれば、充填体形成の誤検出、所要動力増、及び閉塞を防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】木質バイオマスエタノール設備例のフロー図である。
【図２】糖化反応装置の要部を示す概略図である。
【図３】容器供給装置の要部拡大縦断面図である。
【図４】制御装置のフローチャートである。
【図５】容器供給装置の要部拡大縦断面図である。
【図６】容器供給装置の要部拡大縦断面図である。
【図７】容器供給装置の要部拡大縦断面図である。
【図８】容器供給装置の要部拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しながら詳説する。
図１は、バガス、籾殻、稲藁、ウッドチップ（廃建材含む）等の木質系バイオマス（固形分）を洗浄機２により洗浄し、次いで脱水機３により水分率８０〜８５重量％程度まで脱水した後、加圧容器４において希硫酸触媒により加水分解し、グルコース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マンノース等のＣ５糖類を生成する糖化反応装置１と、この糖化反応装置１による生成物の液分を水平ベルトフィルター等のろ過装置１１により回収し、中和槽１２で消石灰を添加して中和した後に発酵槽１３でエタノール発酵性大腸菌によりエタノール変換し、濃縮器１４、蒸留塔１５、脱水装置１６を経てエタノールを回収するエタノール変換装置１０とを有する木質バイオマスエタノール設備例を示している。この設備例では、ろ過装置１１により回収される固形分である加水分解残渣（セルロース、リグニン）は例えばボイラー燃料として、あるいはコンポストとして利用される。
【００２６】
糖化反応装置１の要部は図２に詳細に示されている。すなわち、脱水機３により脱水された固液混合原料は、先ずスクリューフィーダーからなる原料供給装置２０により連続定量的に切り出されて、マテリアルシール型フィーダー及び背圧弁４０を備えた容器供給装置３０に供給され、この容器供給装置３０より反応器としての加圧容器４に供給される。加圧容器４においては、その供給口４ｉから、容器供給装置３０の排出管路３１の上部に設けたノズル３１ｎから噴射される蒸気及び希硫酸の混合物が原料とともに供給される。蒸気は反応温度を維持する役割を担う。この加圧容器４に対する希硫酸供給とともに又はこれに代えて、容器供給装置３０よりも上流側において予め原料に希硫酸を混合し、原料固形分内への硫酸の浸透を促進することもできる。加圧容器４内には、スクリュータイプの撹拌搬送装置４ｗが供給口４ｉ側から排出口４ｘ側へ向かう方向に沿って架設されており、加圧容器４内に供給された原料はこの撹拌搬送装置４ｗにより撹拌搬送される過程において所定時間加圧容器４内に保持され、加水分解が進行し糖類が生成された後、反応物として排出される。
【００２７】
容器供給装置３０の詳細は図３に示されている。この容器供給装置３０は、加圧容４器の供給口４ｉに連通する縦方向に沿う排出管路３１と、この排出管路３１の側壁に連通する供給管路３２を備えたマテリアルシール型フィーダーと、その供給管路３２における先端部排出口３２ｘを弁座としてこれを開閉する背圧弁４０と、この背圧弁４０の開閉駆動装置としてのシリンダー４２とを備えるものである。
【００２８】
より詳細には、図示例のマテリアルシール型フィーダーはいわゆるプラグスクリューフィーダーである。このフィーダーの供給管路３２は横方向に沿って延在する形状をなし、基端側上部に供給口３２ｉ及び先端面に排出口３２ｘをそれぞれ有し、また、供給口３２ｉから排出口に３２ｘ向かうにつれて内径が縮小する縮径領域３２ｙと、この縮径領域３２ｙの先端側に隣接する縮径領域３２ｙ以下の内径を有する充填領域３２ｚとを有している。縮径領域３２ｙは二重管状をなしており、内管３２ｉの周壁には略その全体にわたり多数の図示しない貫通口が形成されるとともに、外管３２ｃの上部に排気口３２ｅ及び下部に排液口３２ｄがそれぞれ設けられている。供給管路３２内には、スクリュー軸３３が同心状に軸装されており、電動機からなる回転駆動源３４により回転駆動されるように構成されている。もちろん、本発明のマテリアルシール型フィーダーは、この例に限定されるものではなく、例えば、図示しないが、上述のスクリューによる原料押し込みに代えてピストンによる原料押し込みを採用したマテリアルシール型ピストンフィーダーを用いることもできる。
【００２９】
背圧弁４０は供給管路３２の先端排出口３２ｘを開閉する円錐状の弁体４１と、この弁体４１を供給管路３２の先端排出口３２ｘに対して対向方向に進退させるシリンダー４２とを備えているものである。弁体４１は後方に突出する支持軸４３を有しており、この支持軸４３が排出管路３１の側壁を貫通して排出管路３１外部に突出し、排出管路３１の外面に取り付けられたシリンダー４２の伸縮軸に対して直列的に連結されている。したがって、弁体４１が閉位置にあるときには弁体４１はシリンダー４２の内圧により閉方向に付勢される。
【００３０】
特徴的には、弁体支持軸４３における排出管路３１の外部に突出する部分にカラーが取り付けられて当接部４４が形成されており、弁体４１が閉状態にあるときにこの当接部４４が接触してオンとなり、且つ弁体４１が閉状態と開状態との間の中間状態にあるときにこの当接部４４が接触せずにオフとなる位置に閉リミットスイッチ５０を取り付けている。また、本例では、弁体４１が開状態にあるときにこの当接部４４が接触してオンとなり、且つ弁体４１が閉状態と開状態との間の中間状態にあるときにこの当接部４４が接触せずにオフとなる位置に開リミットスイッチ５１も取り付けている。なお、弁体４１の位置を検出できるものであれば、本例のリミットスイッチ５０，５１に代えて非接触タイプのセンサ等、他の公知の検出器を用いることも可能である。
【００３１】
また、特徴的には、容器供給装置３０は、図４に示すフローチャートにしたがって背圧弁開閉制御を行う制御装置（図示略）を備えている。すなわち、この容器供給装置３０において原料供給を開始する際には、先ずシリンダー４２により背圧弁４０を閉じた後、スクリュー軸３３を始動させて固液混合原料Ｍを先端側に移送する。図５に示すように、供給管路３２の排出口３２ｘは背圧弁４０により閉じられており、圧力だけでなく原料Ｍの移動も弁体４１により遮断されているため、次第に供給管路３２内に固液混合原料Ｍが充満し、後続原料Ｍによる押し込み力と、縮径領域３２ｙにおける内径減少とによって、供給管路３２の先端側から順に原料Ｍが強く圧縮されるようになる。この圧縮がある程度まで進行すると、図６に示すように充填領域３２ｚに原料が気密充填されて充填体Ｐが形成された後、図７に示すようにこの充填体Ｐが背圧弁４０の弁体４１の押し付け力に抗して弁体４１を押し開く。このとき、弁体支持軸４３の当接部４４が閉リミットスイッチ５０から離間することにより閉リミットスイッチ５０がオフとなり弁体４１が中間状態にあることが検出される。制御装置は中間状態が検出されると、充填体Ｐが形成されたものと判断して図８に示すように背圧弁４０を開ける制御を行う。この中間状態の検出は、原料供給Ｍの摩擦抵抗に関係なく、しかも充填体Ｐの形成と直接に関係するため、充填体Ｐの形成が的確に検出される。よって、充填体形成の誤検出、所要動力増、及び閉塞を防止できるようになる。
【００３２】
このようにして、供給管路３２の排出口３２ｘからは順次原料充填体Ｐの下流側部分が排出され、排出管路３１を介して加圧容器４に投入される定常運転状態となる。定常運転状態では、図８に示すように充填体Ｐは下流側から順に排出されるが、上流側では新たに押し込まれる原料により成長するため、その長さ及びシール性能は維持される。
【００３３】
他方、このような定常運転状態にあるとき、充填体Ｐには上流側圧力と下流側圧力との差圧がかかっているため、原料の充填が不十分又は不均質である場合等に、充填体Ｐが崩壊等してシール漏れを起こすことがある。よって、充填体Ｐがシール漏れしたか否かを検出するシール漏れ検出手段を設け、図４に示すように、このような事態が検出されたときには制御装置が背圧弁４０を閉じて、再度充填体の形成を促進するのが好ましい。このシール漏れ検出手段は適宜定めることができるが、原料の供給先が加圧容器４であり、通常このような加圧容器４には内圧計４ｐ（図２参照）が設けられることが多く、シール漏れは内圧の急激な減少として現れるため、加圧容器４の内圧が急激に減少したとき、つまり内圧計４ｐによる計測値が所定時間内に所定値以上減少したときに背圧弁４０を閉じる制御を行うことが望ましい。
【００３４】
また、本例のように加圧容器４が高温で反応を行う容器である場合、加圧容器４の内部温度が充填体Ｐの上流側の温度より高く、このような場合に充填体Ｐのシール漏れが発生すると、充填体Ｐの上流側の温度が上昇する。よって、シール漏れ検出手段として、充填領域３２ｚよりも上流側における排気温度を計測する上流側排気温度計３０ｔを設け、この計測温度が上昇したときに背圧弁４０の閉制御を行うのも好ましい形態である。
【００３５】
このような制御により充填体Ｐが形成されると、前述の充填体形成時の制御により自動的に背圧弁４０が開となり、円滑に定常運転に復帰させることができる。ただし、シール漏れ検出により背圧弁４０を閉じるときに一定以上の時間を要すると、この間に背圧弁４０の中間状態が検出されると背圧弁４０を開ける制御と、シール漏れによる背圧弁４０の閉制御とが繰り返されるおそれがある。よって、図４に示すように、充填体Ｐのシール漏れ検出により背圧弁４０を閉じるときには、その後遅延タイマーを作動させ、所定時間経過するまでは、中間状態検出手段により中間状態にあることが検出されたときでも背圧弁４０を開けない制御を行うのは好ましい。これにより、背圧弁４０が開閉を繰り返すといった事態を防止できるようになる。
【００３６】
＜その他＞
上記例のようなスクリューフィーダーでは、原料供給の摩擦抵抗と、スクリュー軸３３のトルク、スラスト力または電動機３４の電流とは相関関係を有し、原料充填体Ｐの形成と原料供給の摩擦抵抗とは相関関係を有する。つまり、スクリュー軸３３のトルク、スラスト力または電動機３４の電流と原料充填体Ｐの形成とは相関関係を有する。したがって、上記例のように、プラグスクリューフィーダーを用いる場合、スクリュー軸３３のトルクを検出するトルク検出器（図示略）、スクリュー軸３３のスラスト力を検出するスラスト力検出器（図示略）及び電動機３４の電流を検出する電流検出器３４ｍのうち少なくとも一つの補助検出手段を設け、この補助検出手段の測定結果と弁体４１の中間状態検出手段の検出結果を組み合わせて、補助検出手段による検出値が所定値以上であって、なおかつ中間状態検出手段により背圧弁４０の弁体４１が中間状態にあることが検出されたときにシリンダー４２により背圧弁４０を開ける制御を行うことにより、より高精度な充填体形成の検出が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、木質系バイオマスの糖化における加圧反応容器への原料供給に好適であるが、これに限られず他の加圧容器への原料供給の用途にも適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３８】
１…糖化反応装置、２…洗浄機、３…脱水機、４…加圧容器、１０…エタノール変換装置、２０…原料供給装置、３０…加圧容器供給装置、４０…背圧弁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液分及び固形分からなる固液混合原料を、供給管路を介して加圧容器内へ連続供給するとともに、この供給管路に前記原料を気密充填してなる充填体を形成し、この充填体により供給管路の上流側圧力と下流側圧力とを遮断しつつ前記原料の供給を行う、マテリアルシール型のフィーダーと、
このフィーダーの供給管路における前記充填体の充填領域の下流側に設けられた背圧弁と、
この背圧弁の開閉駆動装置と、
を備えた加圧容器供給装置であって、
前記背圧弁の弁体が閉状態と開状態との間の中間状態にあるか否かを検出する中間状態検出手段と、
この中間状態検出手段により前記背圧弁の弁体が前記中間状態にあることが検出されたときに前記開閉駆動装置により前記背圧弁を開ける制御を行う制御装置と、
を備えたことを特徴とする加圧容器供給装置。
【請求項２】
前記中間状態検出手段は、前記背圧弁の弁体の移動力により、前記背圧弁の弁体が前記閉状態にあるときと前記中間状態にあるときとでオン／オフが切り替わる閉リミットスイッチである、請求項１記載の加圧容器供給装置。
【請求項３】
前記フィーダーは、前記充填体の充填領域に向かって次第に内径が減少するように構成された前記供給管路と、この供給管路内に管軸方向に沿って設置されたスクリューと、このスクリューを回転駆動する電動機とを備えたプラグスクリューフィーダーであり、
前記中間状態検出手段に加えて、次の（イ）〜（ハ）の少なくとも一つの補助検出手段を備えており、
（イ）前記スクリュー軸のトルクを検出するトルク検出器、
（ロ）前記スクリュー軸のスラスト力を検出するスラスト力検出器、
（ハ）前記電動機の電流を検出する電流検出器、
前記制御装置は、補助検出手段による検出値が所定値以上であって、なおかつ前記中間状態検出手段により前記背圧弁の弁体が前記中間状態にあることが検出されたときに前記開閉駆動装置により前記背圧弁を開ける制御を行うものである、
請求項１又は２記載の加圧容器供給装置。
【請求項４】
前記充填体がシール漏れしたか否かを検出するシール漏れ検出手段を備えており、
前記制御装置は、前記シール漏れ検出手段により前記充填体がシール漏れしたことが検出されたとき、前記背圧弁を閉じる制御を行うものである、請求項１記載の加圧容器供給装置。
【請求項５】
前記シール漏れ検出手段は、前記加圧容器の内圧を計測する内圧計であり、前記制御装置は、この内圧計による計測値が所定時間内に所定値以上減少したとき、前記背圧弁を閉じる制御を行うものである、請求項４記載の連続供給型反応装置。
【請求項６】
前記加圧容器は、内部温度が前記充填体の上流側の温度より高いものであり、
前記シール漏れ検出手段は、前記供給管路における前記充填体の充填領域よりも上流側に設けられた排気口の排気温度を計測する上流側排気温度計であり、この上流側排気温度計による計測値が所定温度以上に上昇したとき、前記背圧弁を閉じる制御を行うものである、請求項４又は５記載の加圧容器供給装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記充填体のシール漏れ検出により前記背圧弁を閉じたとき、その後所定時間経過するまでは前記中間状態検出手段により前記中間状態にあることが検出されたときでも前記背圧弁を閉じない制御を行うものである、請求項４〜６のいずれか１項に記載の加圧容器供給装置。
【請求項８】
前記原料の固形分が木質バイオマスであり、前記加圧容器が木質バイオマスと希硫酸との加水分解反応を行う加圧反応容器であり、前記原料の液分が水である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の加圧容器供給装置。
【請求項９】
固液混合原料を、加圧容器内へ連続供給するとともに、この供給管路に前記原料の充填体を形成し、この充填体により供給管路の上流側圧力と下流側圧力とを遮断しつつ前記原料の供給を行う方法であって、
前記供給管路における前記充填体の充填領域の下流側に背圧弁を設け、
前記背圧弁の弁体が閉状態と開状態との間の中間状態にあるときに前記背圧弁を開ける、
ことを特徴とする加圧容器供給方法。
【請求項１】
液分及び固形分からなる固液混合原料を、供給管路を介して加圧容器内へ連続供給するとともに、この供給管路に前記原料を気密充填してなる充填体を形成し、この充填体により供給管路の上流側圧力と下流側圧力とを遮断しつつ前記原料の供給を行う、マテリアルシール型のフィーダーと、
このフィーダーの供給管路における前記充填体の充填領域の下流側に設けられた背圧弁と、
この背圧弁の開閉駆動装置と、
を備えた加圧容器供給装置であって、
前記背圧弁の弁体が閉状態と開状態との間の中間状態にあるか否かを検出する中間状態検出手段と、
この中間状態検出手段により前記背圧弁の弁体が前記中間状態にあることが検出されたときに前記開閉駆動装置により前記背圧弁を開ける制御を行う制御装置と、
を備えたことを特徴とする加圧容器供給装置。
【請求項２】
前記中間状態検出手段は、前記背圧弁の弁体の移動力により、前記背圧弁の弁体が前記閉状態にあるときと前記中間状態にあるときとでオン／オフが切り替わる閉リミットスイッチである、請求項１記載の加圧容器供給装置。
【請求項３】
前記フィーダーは、前記充填体の充填領域に向かって次第に内径が減少するように構成された前記供給管路と、この供給管路内に管軸方向に沿って設置されたスクリューと、このスクリューを回転駆動する電動機とを備えたプラグスクリューフィーダーであり、
前記中間状態検出手段に加えて、次の（イ）〜（ハ）の少なくとも一つの補助検出手段を備えており、
（イ）前記スクリュー軸のトルクを検出するトルク検出器、
（ロ）前記スクリュー軸のスラスト力を検出するスラスト力検出器、
（ハ）前記電動機の電流を検出する電流検出器、
前記制御装置は、補助検出手段による検出値が所定値以上であって、なおかつ前記中間状態検出手段により前記背圧弁の弁体が前記中間状態にあることが検出されたときに前記開閉駆動装置により前記背圧弁を開ける制御を行うものである、
請求項１又は２記載の加圧容器供給装置。
【請求項４】
前記充填体がシール漏れしたか否かを検出するシール漏れ検出手段を備えており、
前記制御装置は、前記シール漏れ検出手段により前記充填体がシール漏れしたことが検出されたとき、前記背圧弁を閉じる制御を行うものである、請求項１記載の加圧容器供給装置。
【請求項５】
前記シール漏れ検出手段は、前記加圧容器の内圧を計測する内圧計であり、前記制御装置は、この内圧計による計測値が所定時間内に所定値以上減少したとき、前記背圧弁を閉じる制御を行うものである、請求項４記載の連続供給型反応装置。
【請求項６】
前記加圧容器は、内部温度が前記充填体の上流側の温度より高いものであり、
前記シール漏れ検出手段は、前記供給管路における前記充填体の充填領域よりも上流側に設けられた排気口の排気温度を計測する上流側排気温度計であり、この上流側排気温度計による計測値が所定温度以上に上昇したとき、前記背圧弁を閉じる制御を行うものである、請求項４又は５記載の加圧容器供給装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記充填体のシール漏れ検出により前記背圧弁を閉じたとき、その後所定時間経過するまでは前記中間状態検出手段により前記中間状態にあることが検出されたときでも前記背圧弁を閉じない制御を行うものである、請求項４〜６のいずれか１項に記載の加圧容器供給装置。
【請求項８】
前記原料の固形分が木質バイオマスであり、前記加圧容器が木質バイオマスと希硫酸との加水分解反応を行う加圧反応容器であり、前記原料の液分が水である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の加圧容器供給装置。
【請求項９】
固液混合原料を、加圧容器内へ連続供給するとともに、この供給管路に前記原料の充填体を形成し、この充填体により供給管路の上流側圧力と下流側圧力とを遮断しつつ前記原料の供給を行う方法であって、
前記供給管路における前記充填体の充填領域の下流側に背圧弁を設け、
前記背圧弁の弁体が閉状態と開状態との間の中間状態にあるときに前記背圧弁を開ける、
ことを特徴とする加圧容器供給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２４５４１０（Ｐ２０１１−２４５４１０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２０２９９（Ｐ２０１０−１２０２９９）
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００１６５２７３）月島機械株式会社 (253)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００１６５２７３）月島機械株式会社 (253)
【Ｆターム（参考）】
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