流体送出装置
【課題】シリンダを分解しなくてもその内部の渣滓がたまりやすい箇所を洗浄することができる。
【解決手段】流体送出装置２０は、シリンダ５０と、ピストン５２とを備える。ピストン５２が、ピストン本体と、シール材と、流路弁とを有する。ピストン本体は連通流路を有する。連通流路は、駆動流体室６０と送出流体室６２とを連通させる。シール材は、ピストン本体の外周に設けられる。シール材は、シリンダ５０の内面とピストン本体との間をシールする。流路弁は、連通流路内に設けられる。流路弁は、駆動流体の圧力と送出流体の圧力との差が閾値を超えると駆動流体が連通流路を通過できるよう開く。
【解決手段】流体送出装置２０は、シリンダ５０と、ピストン５２とを備える。ピストン５２が、ピストン本体と、シール材と、流路弁とを有する。ピストン本体は連通流路を有する。連通流路は、駆動流体室６０と送出流体室６２とを連通させる。シール材は、ピストン本体の外周に設けられる。シール材は、シリンダ５０の内面とピストン本体との間をシールする。流路弁は、連通流路内に設けられる。流路弁は、駆動流体の圧力と送出流体の圧力との差が閾値を超えると駆動流体が連通流路を通過できるよう開く。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体送出装置に関し、特に、シリンダを分解しなくてもその内部の渣滓がたまりやすい箇所を洗浄することができる、流体送出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、超臨界水を収容した反応器に原料液を導入して超臨界水反応により処理する超臨界水反応装置を開示する。この超臨界水反応装置は、複数台のシリンダポンプが並列に配列されている。これらのシリンダポンプは、反応器に原料液を送入するポンプである。これらのシリンダポンプは、シリンダと、シリンダ内で移動自在なピストンとを有する。ピストンとシリンダの一端とにより区切られる原料液室に原料液を収容する。ピストンとシリンダの他端とにより区切られる駆動流体室に駆動流体を収容する。駆動流体室に収容した駆動流体の圧力によりピストンを移動させて原料液室の原料液をシリンダの一端側の流出口から押し出す。複数台のうちの少なくとも一台のシリンダポンプにより原料液を押し出し、その間に少なくとも一台のシリンダポンプに原料液を導入する切換え運転によって、原料液を連続的に反応器に送入するようにしている。
【０００３】
特許文献１に開示された超臨界水反応装置によれば、メンテナンスを容易にし、経済性を向上させることができる。
【０００４】
特許文献２は、加圧供給装置を開示する。この加圧供給装置は、シリンダポンプと、切替弁とを備える。シリンダポンプは、仕切壁と、一対のシリンダと、一対のピストンと、液供給管と、液排出管とを有する。シリンダは、仕切壁の両側に形成される。ピストンは、両シリンダ内に設けられ、ロッドにより連結される。ロッドは仕切壁を貫通する。液供給管は、両シリンダの仕切壁に近接した位置に接続される。液供給管は、導入側逆止弁を介して両シリンダに接続される。液排出管は、両シリンダのうち仕切壁からピストンの幅寸法分以上離れた位置に接続される。液排出管は、排出側逆止弁を介して両シリンダに接続される。切替弁は、加圧水を、両シリンダの加圧室に切替えて供給する。
【０００５】
特許文献２に開示された加圧供給装置によれば、原料液を加圧しながら原料液に任意の割合で水を混合することができ、かつ、それと同時に排出側逆止弁の洗浄が行える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２７１４６８号公報
【特許文献２】特開２００１−１２３９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された超臨界水反応装置と特許文献２に開示された加圧供給装置とには、シリンダ内のうち原料液が出入りする部分に渣滓がたまりやすいという問題点がある。特許文献１に開示された超臨界水反応装置における「原料液が出入りする部分」とは、原料液室のことである。特許文献２に開示された加圧供給装置における「原料液が出入りする部分」とは、シリンダのうちピストンと仕切壁との間の部分のことである。これらの部分には、原料液の流れが滞る箇所がしばしば生じる。そういった箇所に渣滓がたまる。いったん渣滓がたまると、これを洗浄するためにシリンダポンプを分解して洗浄する必要が生じる。このシリンダポンプを分解して洗浄するという作業は煩雑な作業である。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、シリンダを分解しなくてもその内部の渣滓がたまりやすい箇所を洗浄することができる、流体送出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
図面を参照して本発明の流体送出装置を説明する。なお、この欄で図中の符号を使用したのは、発明の内容の理解を助けるためであって、内容を図示した範囲に限定する意図ではない。
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明のある局面に従うと、流体送出装置２０，３２０は、シリンダ５０，３５０と、ピストン５２，３５２とを備える。シリンダ５０，３５０は、駆動流体と送出流体とを収容する。ピストン５２，３５２は、駆動流体が出入りする駆動流体室６０と送出流体が出入りする送出流体室６２とにシリンダ５０，３５０内を区切る。ピストン５２，３５２は、駆動流体と送出流体とから力を受けることによってシリンダ５０，３５０内でシリンダ５０，３５０の内面に沿って移動する。ピストン５２，３５２が、ピストン本体１３０，２３０，４３０と、シール材１３４と、流路弁１３２とを有する。ピストン本体１３０，２３０，４３０は連通流路１４０，２９０，４４０を有する。連通流路１４０，２９０，４４０は、駆動流体室６０と送出流体室６２とを連通させる。シール材１３４は、ピストン本体１３０，２３０，４３０の外周に設けられる。シール材１３４は、シリンダ５０の内面とピストン本体１３０，２３０，４３０との間をシールする。流路弁１３２は、連通流路１４０，２９０，４４０内に設けられる。流路弁１３２は、駆動流体の圧力と送出流体の圧力との差が閾値を超えると駆動流体が連通流路１４０，２９０，４４０を通過できるよう開く。
【００１１】
これによると、ピストン５２の動きが止められることによって駆動流体の圧力が上昇し続けると、いずれ、駆動流体の圧力と送出流体の圧力との差が閾値を超える。駆動流体の圧力と送出流体の圧力との差が閾値を超えると流路弁１３２が開く。流路弁１３２が開くと駆動流体が連通流路１４０，２９０，４４０を通過できるようになる。そうなると、駆動流体が連通流路１４０，２９０，４４０を通過して送出流体室６２に流出する。駆動流体が送出流体室６２に流出するので、その駆動流体によってシリンダ５０，３５０のうち送出流体室６２が洗浄されることとなる。その結果、シリンダを分解しなくてもその内部の渣滓がたまりやすい箇所を洗浄することができる。
【００１２】
また、上述した連通流路１４０，２９０が、根元部分１５０，２６０，２８０と、枝部分１５２，２８２とを有することが望ましい。根元部分１５０，２６０，２８０には、流路弁１３２が収容される。根元部分１５０，２６０，２８０は、駆動流体室６０に対向する開口１６０を有する。枝部分１５２，２８２は、根元部分１５０，２６０，２８０から放射状に枝分かれしている。
【００１３】
もしくは、枝部分１５２，２８２が、シリンダ５０の内面に対向する開口１９２を有することが望ましい。
【００１４】
枝部分１５２，２８２の開口１９２がシリンダ５０の内面に対向すると、枝部分１５２，２８２を通過した駆動流体は、ピストン本体１３０，２３０とシリンダ５０の内面との隙間を経て送出流体室６２に流出することとなる。これにより、ピストン本体１３０，２３０とシリンダ５０の内面との隙間という、渣滓がたまりやすい部分に駆動流体が流れることとなる。渣滓がたまりやすい部分に駆動流体が流れるので、渣滓がたまりやすい部分がよく洗浄されることとなる。渣滓がたまりやすい部分がよく洗浄されるので、他の部分がよく洗浄される場合と比べ、渣滓がたまりやすい箇所を効果的に洗浄することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、シリンダを分解しなくてもその内部の渣滓がたまりやすい箇所を洗浄することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる投入ユニットのフロー図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる流体送出装置の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる送出流体側ユニット部分の拡大図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ矢視図である。
【図６】本発明の第１実施形態にかかるピストンの断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態にかかるピストン本体の一部破断図である。
【図８】精製水の流路を示す概念図である。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる回収ユニットのフロー図である。
【図１０】本発明の第３実施形態にかかる流体送出装置の断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態にかかるピストンの一部破断図である。
【図１２】本発明の第１変形例にかかるピストン本体の断面図である。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ断面図である。
【図１４】本発明の第２変形例にかかるピストン本体の斜視図である。
【図１５】本発明の第２変形例にかかるピストン本体を用いて試験洗浄を行った後の送出流体出入口部材の内部を示す写真である。
【図１６】比較用のピストン本体を用いて試験洗浄を行った後の送出流体出入口部材の内部を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について図面に基づき詳細に説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１８】
<第１実施形態>
以下、本発明の第１実施形態について図面に基づき詳細に説明する。まず、本実施形態にかかる投入ユニットについて説明する。図１は、本実施形態にかかる投入ユニットのフロー図である。本実施形態にかかる投入ユニットは、水熱合成に用いることができる。
【００１９】
本実施形態にかかる投入ユニットは、第１流体送出装置２０と、第２流体送出装置２２と、原料タンク２４と、四方弁２６と、精製水タンク２８と、圧送ポンプ３０と、切替弁３２と、第１排出弁３４と、第２排出弁３６と、排水タンク３８と、溶液供給ライン４０と、第３排出弁４３と、第４排出弁４５とを備える。
【００２０】
第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とは、所定の高圧（本実施形態においては３０ＭＰａとする）で図示しない水熱合成装置に原料溶液（この原料溶液が本実施形態における送出流体である）を供給するポンプである。本実施形態の場合、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とは同一構造である。第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２との具体的な構造は後に説明する。
【００２１】
原料タンク２４は、原料溶液を蓄えるタンクである。原料タンク２４から第１流体送出装置２０および第２流体送出装置２２へ、図示しないポンプによって原料溶液が供給される。原料溶液の具体的組成は特に限定されるものではない。原料溶液の例には、金属塩水溶液がある。
【００２２】
四方弁２６は、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２との間で、原料タンク２４からの原料溶液の流路を切換える。また、四方弁２６は、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２との間で、図示しない水熱合成装置への原料溶液の流路流路を切換える弁でもある。ある時、四方弁２６は、原料タンク２４から流出した原料溶液を第１流体送出装置２０へ導く。これと同時に、四方弁２６は、第２流体送出装置２２から排出された原料溶液を水熱合成装置へ導く。別の時、四方弁２６は、原料タンク２４から流出した原料溶液を第２流体送出装置２２へ導く。これと同時に、四方弁２６は、第１流体送出装置２０から排出された原料溶液を水熱合成装置へ導く。
【００２３】
精製水タンク２８は、精製水（この精製水が本実施形態における駆動流体である）を蓄えるタンクである。圧送ポンプ３０は、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とに、上述した所定の高圧（すなわち、本実施形態においては３０ＭＰａ）の精製水を供給する。この精製水は、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とが原料溶液を排出するための駆動源となる。
【００２４】
切替弁３２は、精製水タンク２８から第１流体送出装置２０または第２流体送出装置２２までの流路を切換える。ある時、切替弁３２は、圧送ポンプ３０が精製水タンク２８から吸引した精製水を第１流体送出装置２０へ導く。別の時、切替弁３２は、圧送ポンプ３０が精製水タンク２８から吸引した精製水を第２流体送出装置２２へ導く。
【００２５】
第１排出弁３４は、第１流体送出装置２０から排水タンク３８へ至る流路を閉じたり開いたりする。第２排出弁３６は、第２流体送出装置２２から排水タンク３８へ至る流路を閉じたり開いたりする。排水タンク３８は、第１流体送出装置２０および第２流体送出装置２２から排出された精製水を蓄える。溶液供給ライン４０は、図示しない水熱合成装置に原料溶液を供給する管である。第３排出弁４３は溶液供給ライン４０の途中に設けられる。第４排出弁４５は溶液供給ライン４０から分岐した管（この管の端は図示しない廃液タンクに達する。）の途中に設けられる。第３排出弁４３は、溶液供給ライン４０を開いたり閉じたりする。第４排出弁４５は、溶液供給ライン４０から分岐した管によって形成される流路を開いたり閉じたりする。
【００２６】
次に、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０について説明する。上述したように、本実施形態の場合、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とが同一構造なので、第２流体送出装置２２についての説明は省略する。図２は、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０の断面図である。
【００２７】
第１流体送出装置２０は、シリンダ５０と、ピストン５２とを備える。シリンダ５０は、原料溶液と精製水とを収容する。ピストン５２は、シリンダ５０の中を駆動流体室６０と送出流体室６２とに区切る。駆動流体室６０は精製水が出入りする空間である。送出流体室６２は原料溶液が出入りする空間である。ピストン５２は、シリンダ５０内をその内面に沿って滑りながら移動することができる。
【００２８】
シリンダ５０は、チューブ５４と、駆動流体側ユニット５５と、送出流体側ユニット５６とを有する。駆動流体側ユニット５５は、チューブ５４の一端に取付けられる。精製水は、駆動流体側ユニット５５を経てシリンダ５０の外から中に入る。精製水は、駆動流体側ユニット５５を経てシリンダ５０の中から外に出る。送出流体側ユニット５６は、チューブ５４の他端に取付けられる。原料溶液は、送出流体側ユニット５６を経てシリンダ５０の外から中に入る。原料溶液は、送出流体側ユニット５６を経てシリンダ５０の中から外に出る。
【００２９】
図３は、図２のＡ−Ａ矢視図である。図２と図３とを参照しつつ、駆動流体側ユニット５５について説明する。駆動流体側ユニット５５は、駆動流体出入口部材７０と、プラグ７２と、ロックナット７４とを有する。
【００３０】
駆動流体出入口部材７０は、チューブ５４の一端に直接取付けられる部材である。駆動流体出入口部材７０の中を貫通孔８０が貫通している。この貫通孔８０はチューブ５４の内部に通じている。本実施形態の場合、チューブ５４の内部のうちピストン５２より駆動流体出入口部材７０側の部分と、これに通じている貫通孔８０とが、駆動流体室６０である。駆動流体出入口部材７０には駆動流体入口８２と駆動流体出口８４と近接スイッチ取付孔８６とが設けられている。この近接スイッチ取付孔８６には、近接スイッチが取付けられる。本実施形態において、この近接スイッチを駆動流体側近接スイッチ８８と称する。駆動流体入口８２と駆動流体出口８４とは上述した貫通孔８０に通じている。そのため、圧送ポンプ３０が第１流体送出装置２０へ供給した精製水は、駆動流体入口８２を経て送出流体室６２の中に入る。精製水は、駆動流体出口８４を経て送出流体室６２の中から外に排出される。
【００３１】
プラグ７２は、貫通孔８０の端を塞ぐ。プラグ７２は孔を有する。この孔は図示しない部材によって塞がれている。ロックナット７４は、プラグ７２を覆うように駆動流体出入口部材７０に取付けられる。
【００３２】
図４は、図２における送出流体側ユニット５６部分の拡大図である。図５は、図４のＢ−Ｂ矢視図である。図４と図５とを参照しつつ、送出流体側ユニット５６について説明する。送出流体側ユニット５６は、送出流体出入口部材９０と、撹拌翼９２と、シリンダ中子９４と、軸９６と、スラストベアリング９８と、ドレンプラグ１００と、ベアリング受け１０２と、ロックナット１０４とを有する。
【００３３】
送出流体出入口部材９０は、チューブ５４の一端に直接取付けられる部材である。送出流体出入口部材９０の中を貫通孔１１０が貫通している。この貫通孔１１０はチューブ５４の内部に通じている。本実施形態の場合、チューブ５４の内部のうちピストン５２より送出流体出入口部材９０側の部分と、これに通じている貫通孔１１０とが、送出流体室６２である。送出流体出入口部材９０には送出流体入口１１２と送出流体出口１１４と近接スイッチ取付孔１１６とが設けられている。送出流体入口１１２と送出流体出口１１４とは送出流体出入口部材９０の貫通孔１１０に通じている。そのため、原料タンク２４から流出して第１流体送出装置２０へ導かれた原料溶液は、送出流体入口１１２を経て送出流体室６２の外から中に入る。原料溶液は、送出流体出口１１４を経て送出流体室６２の中から外へ出る。近接スイッチ取付孔１１６には、近接スイッチが取付けられる。本実施形態において、この近接スイッチを送出流体側近接スイッチ８９と称する。
【００３４】
送出流体出入口部材９０のうち、貫通孔１１０の内面であって撹拌翼９２を取り巻く部分には、ストッパ１１８が設けられている。このストッパ１１８は、チューブ５４内でのピストン５２の移動範囲を制限するという役割を果たす。このストッパ１１８が設けられていることにより、ピストン５２と撹拌翼９２とが衝突することは防止される。
【００３５】
撹拌翼９２は、上述した送出流体出入口部材９０の貫通孔１１０の中に配置される。上述したように、送出流体出入口部材９０の貫通孔１１０がチューブ５４の内部に通じているので、撹拌翼９２が回転すると、送出流体室６２内の原料溶液が撹拌されることとなる。
【００３６】
シリンダ中子９４は、送出流体室６２から見て撹拌翼９２よりも遠い位置に配置される。シリンダ中子９４は、軸９６を支える。
【００３７】
軸９６は、シリンダ中子９４を貫通している。軸９６は、シリンダ中子９４内で回転可能である。軸９６は、撹拌翼９２にトルクを与える。軸９６の中心を孔１２０が貫通している。この孔１２０から原料溶液の残りを排出できる。ドレンプラグ１００は、その孔１２０の一端に挿入される。ドレンプラグ１００は、その孔１２０から原料溶液を排出する必要がない間、その孔１２０を塞ぐ。孔１２０を塞ぐため、ドレンプラグ１００は孔１２０を貫通する長い軸を有している。図４においては、その軸の先端が送出流体室６２に達している。
【００３８】
ベアリング受け１０２の先端は、シリンダ中子９４の中に挿入される。ベアリング受け１０２は、軸９６とスラストベアリング９８とを支える。
【００３９】
ロックナット１０４は、シリンダ中子９４を覆うように送出流体出入口部材９０に取付けられる。ロックナット１０４は、シリンダ中子９４が送出流体出入口部材９０の貫通孔１１０から抜けないよう、シリンダ中子９４を押さえる。
【００４０】
図６は、ピストン５２の断面図である。図６を参照しつつ、ピストン５２の構造を説明する。本実施形態にかかるピストン５２は、ピストン本体１３０と、流路弁１３２と、Ｏリング１３４と、流路プラグ１３６とを有する。
【００４１】
ピストン本体１３０は、チューブ５４の内部を駆動流体室６０と送出流体室６２とに区切る部材である。流路弁１３２は、精製水の圧力と原料溶液の圧力との差が閾値を超えると開く。後述するように、流路弁１３２は、連通流路１４０の根元部分１５０に収容されている。これにより、流路弁１３２が開くと精製水は連通流路１４０を通過可能になる。Ｏリング１３４は、本実施形態においてピストン本体１３０の外周に設けられるシール材である。Ｏリング１３４はピストン本体１３０の外周面とチューブ５４の内周面とを塞ぐ。流路プラグ１３６は後に説明する。
【００４２】
図７は、ピストン本体１３０の一部破断図である。図７を参照しつつ、ピストン本体１３０の構成について説明する。ピストン本体１３０は、連通流路１４０と、流路溝１４２とを有する。連通流路１４０は、駆動流体室６０と送出流体室６２とを連通させる、駆動流体用の流路である。流路溝１４２は、ピストン本体１３０の外周面のうち、ストッパ１１８に接触する面に設けられる。流路溝１４２は、シリンダ５０の内周面とピストン本体１３０の外周面との間を通過した精製水が送出流体室６２へ流出するための流路となる。
【００４３】
連通流路１４０は、根元部分１５０と枝部分１５２と幹部分１５４とを有する。根元部分１５０には、流路弁１３２が収容される。
【００４４】
根元部分１５０は、駆動流体側開口１６０と、開口側雌ねじ部１６２と、テーパ部１６４と、筒部１６６と、枝付け根部１６８とを有する。駆動流体側開口１６０は、駆動流体室６０に対向する。これにより、駆動流体室６０内の精製水は根元部分１５０に流入できる。開口側雌ねじ部１６２は、駆動流体室６０から見て駆動流体側開口１６０の奥に設けられる。開口側雌ねじ部１６２には雌ねじが形成されている。テーパ部１６４は、駆動流体室６０から見て開口側雌ねじ部１６２の奥に設けられる。テーパ部１６４の内径は、開口側雌ねじ部１６２から離れるにつれ、小さくなっている。筒部１６６は、駆動流体室６０から見てテーパ部１６４の奥に設けられる。筒部１６６の内径は一定である。筒部１６６の内周面は平滑である。枝付け根部１６８は、駆動流体室６０から見て筒部１６６の奥に設けられる。枝付け根部１６８には雌ねじが形成されている。
【００４５】
枝部分１５２は、図７に示す通り、根元部分１５０の枝付け根部１６８から四方へ放射状に枝分かれしている。枝部分１５２は、送出流体側開口１９２を有する。送出流体側開口１９２は、チューブ５４の内周面に対向する。送出流体側開口１９２の位置は、駆動流体室６０から見てＯリング１３４よりも送出流体室６２側である。また、図７から明らかな通り、本実施形態の場合、ピストン本体１３０の中心から見た枝部分１５２が延びる方向は、ピストン本体１３０の中心から見た流路溝１４２が延びる方向と異なっている。本実施形態において、ピストン本体１３０の中心から見た枝部分１５２が延びる方向とピストン本体１３０の中心から見た流路溝１４２が延びる方向とがなす角度は、π／４ラジアンである。
【００４６】
幹部分１５４は、根元部分１５０に連なる。幹部分１５４の内径は、根元部分１５０の枝付け根部１６８の内径よりわずかに大きい。本実施形態の場合、幹部分１５４には、上述した流路プラグ１３６がねじ込まれている。流路プラグ１３６はプラグ孔１８０を有する。このプラグ孔１８０が、枝部分１５２と同様の、精製水が流れる流路となる。
【００４７】
再び図６を参照しつつ、流路弁１３２の構成を説明する。流路弁１３２は、弁体１７０と、弁座１７２と、固定部材１７４と、スプリング１７６と、反力部材１７８とを有する。弁体１７０は、筒部１６６内に収容される。上述したように、筒部１６６の内周面は平滑である。これにより、弁体１７０は筒部１６６の中で筒部１６６の中心軸方向に移動可能である。弁座１７２は、固定部材１７４によって、テーパ部１６４に押し付けられる。これにより、弁座１７２は根元部分１５０内に固定されることとなる。固定部材１７４は雄ねじを有する。この雄ねじは開口側雌ねじ部１６２の雌ねじとかみ合う。これにより、固定部材１７４も根元部分１５０内に固定されることとなる。スプリング１７６は、根元部分１５０のうち筒部１６６から枝付け根部１６８までの区間に収容されている。スプリング１７６はその区間に収容されているだけで、その区間の内周面に固定されている訳ではない。反力部材１７８は雄ねじを有する。その雄ねじは枝付け根部１６８の雌ねじとかみ合う。これにより、反力部材１７８は根元部分１５０内に固定されることとなる。
【００４８】
弁体１７０と弁座１７２とは、互いに密着したり離れたりすることで精製水を堰き止めたり通過させたりする部材である。スプリング１７６は、弁体１７０を弁座１７２に押付ける。反力部材１７８は、弁体１７０からスプリング１７６が受ける反力を支える。
【００４９】
次に、図１を参照しつつ、上記のように構成した投入ユニットを用いて原料溶液を水熱合成装置へ供給する方法について説明する。なお、上記のように構成した投入ユニットを用いて原料溶液を水熱合成装置へ供給するにあたり様々な制御を必要とするが、それらの制御は、手動によるものであってもシーケンサなどによる自動制御であってもよい。以下の説明では、一例として、図示しないシーケンサが投入ユニットを制御する場合について説明する。
【００５０】
予め、第２流体送出装置２２の送出流体室６２に原料溶液が満杯または満杯近くに充填されていることとする。第２排出弁３６は閉じていることとする。
【００５１】
まず、シーケンサは、原料タンク２４から第１流体送出装置２０までが通じるよう、四方弁２６を制御する。また、シーケンサは、第１排出弁３４をこれが開くよう制御する。また、シーケンサは、第３排出弁４３が開き第４排出弁４５が閉じるようこれらを制御する。原料タンク２４から第１流体送出装置２０までが通じると、原料タンク２４から流出した原料溶液が図示しないポンプによって第１流体送出装置２０へ供給される。原料溶液は、第１流体送出装置２０の送出流体室６２へ流入する。このとき、シーケンサは、第１流体送出装置２０の軸９６を駆動して撹拌翼９２を回転させる。撹拌翼９２が回転すると送出流体室６２の中の原料溶液は攪拌される。これにより、原料溶液中の微粒子は均一に分散される。第１流体送出装置２０の送出流体室６２へ原料溶液が流入すると、ピストン５２がその原料溶液に押される。ピストン５２が原料溶液に押されると、駆動流体室６０から精製水が排出される。第１排出弁３４が開いているので、駆動流体室６０から排出された精製水は排水タンク３８へ排出される。
【００５２】
第１流体送出装置２０へ原料溶液が流入している間、圧送ポンプ３０は、第２流体送出装置２２の駆動流体室６０に所定の高圧の精製水を供給している。その駆動流体室６０に精製水が供給されるので、その精製水の圧力がピストン５２に作用する。その精製水の圧力がピストン５２に作用するので、ピストン５２が送出流体側ユニット５６の方へ動く。ピストン５２が送出流体側ユニット５６の方へ動くので、送出流体室６２から原料溶液が排出される。本実施形態の場合、四方弁２６が設けられており、第３排出弁４３が開いており、かつ、第４排出弁４５が閉じているので、原料タンク２４から第１流体送出装置２０までが通じているとき、第２流体送出装置２２から水熱合成装置までが通じている。原料溶液はピストン５２に押されて第２流体送出装置２２から排出されたので、その原料溶液の圧力は精製水の圧力に近い、高い圧力となっている。そのため、高圧の水熱合成装置の中へ原料溶液を供給することが可能となっている。
【００５３】
その後、第１流体送出装置２０のピストン５２が駆動流体出入口部材７０に取付けられた駆動流体側近接スイッチ８８に近付くと、その駆動流体側近接スイッチ８８がピストン５２を検出する。その駆動流体側近接スイッチ８８はピストン５２を検出したことを示す信号をシーケンサに送信する。一方、第２流体送出装置２２のピストン５２が送出流体出入口部材９０の送出流体側近接スイッチ８９に近付くので、その送出流体側近接スイッチ８９がピストン５２を検出する。その送出流体側近接スイッチ８９はピストン５２を検出したことを示す信号をシーケンサに送信する。これらの信号を受信したシーケンサは、四方弁２６を制御する。これにより、原料タンク２４から第２流体送出装置２２までが通じ、かつ、第１流体送出装置２０から水熱合成装置までが通じる。四方弁２６が制御される際、シーケンサは、第１排出弁３４をこれが閉じるよう制御し、かつ、第２排出弁３６をこれが開くよう制御する。原料タンク２４からは原料溶液が引き続き供給される。圧送ポンプ３０は引き続き所定の高圧で精製水を供給する。これにより、第１流体送出装置２０から水熱合成装置へ原料溶液が供給され、原料タンク２４から第２流体送出装置２２へ原料溶液が供給されることとなる。以下、上述した動作が繰り返される。その結果、水熱合成装置へは原料溶液が供給され続けることとなる。
【００５４】
次に、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２との内部を洗浄する方法について説明する。
【００５５】
ピストン５２が送出流体側近接スイッチ８９に近付き、送出流体側近接スイッチ８９がそのことを検出したとする。チューブ５４の内部を洗浄しない場合には、この時、上述した通り、四方弁２６が制御される。これに対し、チューブ５４の内部を洗浄する場合には、この時、四方弁２６が制御されない。さらに、チューブ５４の内部を洗浄する場合には、この時、シーケンサは、第３排出弁４３が閉じ第４排出弁４５が開くようこれらを制御する。
【００５６】
四方弁２６が制御されないと、ピストン５２の動きはストッパ１１８によって止められる。ピストン５２の動きがストッパ１１８によって止められたまま圧送ポンプ３０が精製水の供給を続けると、ピストン５２の弁体１７０に対して精製水が与える圧力は次第に高くなる。圧力が高まった結果、スプリング１７６と原料溶液とが弁体１７０を弁座１７２に押付ける力よりも精製水から弁体１７０にかかる力の方が大きくなると、弁体１７０は弁座１７２から離れる。弁体１７０が弁座１７２から離れると、根元部分１５０の中を精製水が通過する。
【００５７】
根元部分１５０の中を通過した精製水の一部は枝部分１５２へ流出する。枝部分１５２を流れた精製水は、ピストン５２のピストン本体１３０の外周に噴出する。ピストン５２のピストン本体１３０の外周面はチューブ５４の内面および貫通孔１１０の内面に取り囲まれている。その結果、枝部分１５２を流れた精製水はチューブ５４の内面および貫通孔１１０の内面とピストン本体１３０の外周面との隙間を送出流体出口１１４の方へ向かって流れる。これにより、その隙間が洗浄されることとなる。その精製水は、流路溝１４２を通って送出流体出口１１４へ流出する。送出流体室６２へ流出した精製水は、原料溶液と混合された上で、送出流体出口１１４から送出流体出入口部材９０の外へ排出される。
【００５８】
根元部分１５０の中を通過し枝部分１５２へ流出しなかった精製水は流路プラグ１３６内のプラグ孔１８０を通過する。そのプラグ孔１８０の開口は送出流体室６２へ対向している。これにより、プラグ孔１８０を通過した精製水は送出流体室６２へ流出する。この精製水も、送出流体出口１１４から送出流体出入口部材９０の外へ排出される。図８は、この時の精製水の流路を示す図である。図８に示されている白抜き矢印が、精製水の流路を示す。送出流体出入口部材９０の外へ排出された精製水は、溶液供給ライン４０と第４排出弁４５とを経て図示しない排液タンクへ排出される。
【００５９】
<効果の説明>
以上のようにして、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とは、ピストン５２の外周面から流出した精製水によって送出流体室６２内を洗浄できる。送出流体室６２内を洗浄できるのは、次に述べる要件を満たすためである。その第１の要件は、連通流路１４０がピストン本体１３０内に設けられているという要件である。第２の要件は、精製水がその連通流路１４０を通過できるよう流路弁１３２が開くという要件である。
【００６０】
また、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とは、チューブ５４の内周面および貫通孔１１０の内周面とピストン５２との外周面との隙間を洗浄できる。そのような隙間が精製水によって洗浄できるのは、上述した要件に加え、次の要件を満たすためである。その第１の要件は、精製水が連通流路１４０のうち枝部分１５２を通過してチューブ５４の内周面および貫通孔１１０の内周面とピストン５２の外周面との隙間に流出することである。第２の要件は、チューブ５４の内周面および貫通孔１１０の内周面とピストン５２との外周面との隙間を通過した精製水が、送出流体室６２へ流出することである。
【００６１】
また、本実施形態の場合、ピストン本体１３０の中心から見た枝部分１５２が延びる方向は、ピストン本体１３０の中心から見た流路溝１４２が延びる方向と異なっている。これにより、枝部分１５２と流路溝１４２とが同じ方向に延びている場合に比べ、送出流体側開口１９２から流路溝１４２までの距離を長くすることができる。その距離を長くした分、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とは、精製水による洗浄効果を高めることができる。
【００６２】
<第２実施形態>
以下、本発明の第２実施形態について図面に基づき詳細に説明する。まず、本実施形態にかかる回収ユニットについて説明する。
【００６３】
図９は、本実施形態にかかる回収ユニットのフロー図である。本実施形態にかかる回収ユニットは、図示しない水熱合成装置によって生産された製品の回収に用いることができる。本実施形態にかかる回収ユニットは、第１実施形態で説明した第１流体送出装置２０と、第１実施形態で説明した第２流体送出装置２２とを備える。
【００６４】
第１流体送出装置２０の送出流体入口１１２および第２流体送出装置２２の送出流体入口１１２と、図示しない水熱合成装置とは、反応生成物供給ライン２００で接続される。第１流体送出装置２０の送出流体出口１１４および第２流体送出装置２２の送出流体出口１１４と、製品タンク２０６とは、反応生成物回収ライン２０４で接続される。なお、反応生成物回収ライン２０４の途中には第１開閉弁２２５が設けられている。反応生成物回収ライン２０４から分岐した管（この管の端は図示しない廃液タンクに達する。）の途中には第２開閉弁２２７が設けられている。第１開閉弁２２５は、反応生成物回収ライン２０４を開いたり閉じたりする。第２開閉弁２２７は、反応生成物回収ライン２０４から分岐した管によって形成される流路を開いたり閉じたりする。
【００６５】
本実施形態にかかる回収ユニットは、四方弁２６を備える。四方弁２６は、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２との間で水熱合成装置から供給される反応生成物（製品）の流路を切換える。また、四方弁２６は、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２との間で製品タンク２０６への反応生成物の流路を切換える弁でもある。ある時、四方弁２６は、水熱合成装置から排出された製品を第１流体送出装置２０へ導く。これと同時に、四方弁２６は、第２流体送出装置２２から排出された製品を製品タンク２０６へ導く。別の時、四方弁２６は、水熱合成装置から排出された製品を第２流体送出装置２２へ導く。これと同時に、四方弁２６は、第１流体送出装置２０から排出された製品を製品タンク２０６へ導く。
【００６６】
第１流体送出装置２０の駆動流体室６０の駆動流体入口８２および第２流体送出装置２２の駆動流体室６０の駆動流体入口８２と、充填水タンク２０８とは、それぞれ、低圧水供給路２１０および高圧水供給路２１２に接続される。低圧水供給路２１０には駆動流体室６０へ低圧水を供給する低圧用ポンプ２１４を設けている。低圧水供給路２１０の途中にはバルブ２１６が設けられている。高圧水供給路２１２には駆動流体室６０へ高圧水を供給する高圧用ポンプ２１８を設けている。高圧水供給路２１２の途中にはバルブ２２０が設けられている。
【００６７】
次に、上記のように構成した回収ユニットを用いて水熱合成装置側から反応生成物を回収する方法について説明する。なお、第１実施形態の場合と同様に、回収ユニットを用いて反応生成物を回収するにあたり様々な制御を必要とするが、それらの制御は、手動操作によるものであってもシーケンサなどによる自動制御であってもよい。以下の説明では、一例として、作業者が回収ユニットを操作する場合について説明する。
【００６８】
まず、稼動する当初において、低圧用ポンプ２１４を駆動することにより、充填水タンク２０８から第１流体送出装置２０の駆動流体室６０内へ低圧水を供給する。精製水が駆動流体室６０内に充満したころ、作業者がバルブ２１６を閉じると共に低圧用ポンプ２１４を停止させる。また、作業者は、第１開閉弁２２５を開き第２開閉弁２２７を閉じておく。
【００６９】
次いで、作業者が四方弁２６を操作することで、反応生成物供給ライン２００が第１流体送出装置２０の送出流体室６２に通じる。反応生成物供給ライン２００が送出流体室６２に通じると、水熱合成装置から、反応生成物が、第１流体送出装置２０の送出流体室６２へ供給される。反応生成物供給ライン２００内の圧力は駆動流体室６０内の圧力に比べると大幅に高い。これにより送出流体室６２内に反応生成物が充填され、ピストン５２が移動する。駆動流体室６０内の精製水は、リリーフ弁２２２を経て排水タンク２２４に排出される。リリーフ弁２２２を経るので、精製水が排水タンク２２４内に排出されても、水熱合成装置内の圧力が急激に低下することはない。送出流体室６２内が満杯または満杯近くになると、作業者は、四方弁２６を操作し（これにより第１流体送出装置２０から製品タンク２０６までが通じる）、高圧水供給路２１２のバルブ２２０のうち第１流体送出装置２０へ通じる方のバルブ２２０を開き、高圧用ポンプ２１８を起動させる。これにより、充填水タンク２０８から第１流体送出装置２０の駆動流体室６０へ高圧水が供給される。駆動流体室６０へ高圧水が供給されると、その高圧水の圧力がピストン５２に働いてピストン５２が送出流体室６２の方へ動く。ピストン５２が送出流体室６２の方へ動くので、送出流体出口１１４から製品タンク２０６へ向けて反応生成物が押出し供給される。送出流体出口１１４から製品タンク２０６へ反応生成物が供給される間、送出流体室６２の中の反応生成物は、撹拌翼９２によって攪拌される。これにより、送出流体室６２の中で反応生成物が沈殿することは回避される。
【００７０】
送出流体室６２から反応生成物を押出し終えると、作業者は、四方弁２６を操作し（これにより第２流体送出装置２２から製品タンク２０６までが通じる）、高圧水供給路２１２のバルブ２２０のうち第１流体送出装置２０へ通じる方のバルブ２２０を閉じ、バルブ２２０のうち第２流体送出装置２２へ通じる方のバルブ２２０を開く。これにより、高圧用ポンプ２１８が供給する高圧水は第２流体送出装置２２の駆動流体室６０に供給され始める。水熱合成装置から第１流体送出装置２０の送出流体室６２へ反応生成物が圧送供給され始める。第２流体送出装置２２の送出流体出口１１４から反応生成物が製品タンク２０６へ向けて押出し供給される。その押出し供給の間、第２流体送出装置２２の送出流体室６２中の反応生成物は、撹拌翼９２によって攪拌される。これにより、第２流体送出装置２２の送出流体室６２中で反応生成物が沈殿することは回避される。
【００７１】
次に、上記のように構成した回収ユニットにおいて第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２との内部を洗浄する方法について説明する。
【００７２】
ピストン５２がストッパ１１８に近付いたとする（ピストン５２がストッパ１１８に近付いたことを検知する方法は特に限定されず、例えば、高圧用ポンプ２１８の騒音が大きくなったことを作業者が聞いて検知するというものであってもよい）。送出流体室６２の内部を洗浄する場合には、この時、作業者は、四方弁２６を操作しない。一方、作業者は、この時、第１開閉弁２２５を閉じ第２開閉弁２２７を開く。
【００７３】
四方弁２６が操作されないと、ピストン５２の動きはストッパ１１８によって止められたままとなる。ピストン５２の動きがストッパ１１８によって止められたまま高圧用ポンプ２１８が精製水の供給を続けると、ピストン５２の弁体１７０に対して精製水が与える圧力は次第に高くなる。圧力が高まった結果、スプリング１７６と原料溶液とが弁体１７０を弁座１７２に押付ける力よりも精製水から弁体１７０にかかる力の方が大きくなると、弁体１７０は弁座１７２から離れる。弁体１７０が弁座１７２から離れると、根元部分１５０の中を精製水が通過する。その後の動作は第１実施形態と同様である。そして、第１開閉弁２２５が閉じており第２開閉弁２２７が開いているので、反応生成物回収ライン２０４を通過中の精製水は図示しない廃液タンクへ流れる。
【００７４】
<効果の説明>
以上のようにして、第１流体送出装置２０の送出流体室６２へ反応生成物を供給し、駆動流体室６０へ高圧水を交互に供給することで、インラインフィルターを用いることなく、水熱合成装置から製品タンク２０６へ反応生成物を回収することができる。また、第１実施形態と同様に、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とは、ピストン５２の外周面から流出した精製水によって送出流体室６２内を洗浄できる。また、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とは、チューブ５４の内周面および貫通孔１１０の内周面とピストン５２との外周面との隙間を洗浄できる。
【００７５】
<第３実施形態>
以下、本発明の第３実施形態について図面に基づき詳細に説明する。本実施形態にかかる投入ユニットは、第１実施形態の説明の際にあわせて説明した第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とに代え、２本の流体送出装置３２０を備える。本実施形態にかかる投入ユニットのその他の点は、第１実施形態にかかる投入ユニットと同様である。したがって、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【００７６】
図１０は本実施形態にかかる流体送出装置の断面図である。図１０を参照しつつ、本実施形態にかかる流体送出装置３２０について説明する。流体送出装置３２０は、シリンダ３５０と、ピストン３５２とを備える。シリンダ３５０は、原料溶液と精製水とを収容する。ピストン３５２は、シリンダ３５０の中を駆動流体室６０と送出流体室６２とに区切る。ピストン３５２は、シリンダ３５０内をその内面に沿って滑りながら移動することができる。
【００７７】
シリンダ３５０は、チューブ３５４と、駆動流体側ユニット５５と、送出流体側ユニット３５６とを有する。駆動流体側ユニット５５と送出流体側ユニット３５６とは、チューブ３５４の両端にそれぞれ取付けられる。原料溶液は、送出流体側ユニット３５６を経てシリンダ３５０の外から中に入る。原料溶液は、送出流体側ユニット３５６を経てシリンダ３５０の中から外に出る。
【００７８】
本実施形態に係る送出流体側ユニット３５６は、プラグ７２と、ロックナット７４とを有する。プラグ７２の先端は、チューブ３５４の両端のうち、駆動流体側ユニット５５とは反対側の端に挿入されている。ロックナット７４は、プラグ７２がチューブ３５４から抜け落ちないよう、チューブ３５４に取付けられている。
【００７９】
送出流体側ユニット３５６のプラグ７２には、これを貫通する孔が設けられている。この孔はチューブ３５４の内部に通じている。プラグ７２の一端に三方弁４２が接続されている。この三方弁４２は、プラグ７２を貫通する孔に通じている。三方弁４２を切り替えることにより、送出流体室６２に送出流体を流入させたり送出流体室６２から送出流体を流出させたりできる。精製水に押されて移動しているピストン３５２は、このプラグ７２にあたって止まる。
【００８０】
なお、本実施形態の場合、チューブ３５４の内部のうちピストン３５２より駆動流体出入口部材７０側の部分と、これに通じている貫通孔８０とが、駆動流体室６０である。チューブ３５４の内部のうちピストン３５２より送出流体側ユニット３５６側の部分が、送出流体室６２である。
【００８１】
チューブ３５４の駆動流体側ユニット５５とは反対側の一端には雄ねじが設けられている。送出流体側ユニット３５６のロックナット７４の内周には雌ねじが設けられている。このロックナット７４の雌ねじをチューブ３５４の雄ねじにねじこむことで、送出流体側ユニット３５６のロックナット７４はチューブ３５４に取付けられることとなる。
【００８２】
図１１は、ピストン３５２の一部破断図である。図１１を参照しつつ、ピストン３５２の構造を説明する。本実施形態にかかるピストン３５２は、ピストン本体４３０と、ピストン本体４３０内に収容される流路弁１３２と、Ｏリング１３４とを有する。
【００８３】
ピストン本体４３０は、チューブ３５４の内部を駆動流体室６０と送出流体室６２とに区切る部材である。ピストン本体４３０は、連通流路４４０と、流路溝４４２とを有する。連通流路４４０は、駆動流体室６０と送出流体室６２とを連通させる、駆動流体用の流路である。連通流路４４０には、流路弁１３２が収容される。流路溝４４２は、ピストン本体４３０の外周のうち送出流体室６２に対向する面に設けられる。本実施形態にかかる流路溝４４２の本数は８本である。
【００８４】
なお、本実施形態に係る連通流路４４０の構造は第１実施形態にかかる根元部分１５０と同様である。したがって、ここではその詳細な説明を繰り返さない。
【００８５】
ちなみに、図１０に示す通り、本実施形態の場合、駆動流体側ユニット５５の駆動流体入口８２に接続される管の途中に、圧力センサ３６０が取り付けられている。
【００８６】
本実施形態にかかる投入ユニットの動作は、第１実施形態にかかる投入ユニットと同様である。ただし、送出流体側近接スイッチ８９によってピストン５２を検出する代わりに、圧力センサ２３０によって検出された精製水の圧力が閾値を越えたことによって、ピストン３５２がプラグ７２にあたったことを検出する。本実施形態にかかる投入ユニットの動作は第１実施形態にかかる投入ユニットと同様なので、ここではその詳細な説明を繰り返さない。
【００８７】
<効果の説明>
以上のようにして、本実施形態にかかる流体送出装置３２０は、ピストン３５２の外周面から流出した精製水によって送出流体室６２内を洗浄できる。送出流体室６２内を洗浄できるのは、次に述べる要件を満たすためである。その第１の要件は、連通流路４４０がピストン本体４３０内に設けられているという要件である。第２の要件は、精製水がその連通流路４４０を通過できるよう流路弁１３２が開くという要件である。
【００８８】
<変形例の説明>
上述した第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２と流体送出装置３２０とは、本発明の技術的思想を具体化するために例示したものである。上述した第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２と流体送出装置３２０とは、本発明の技術的思想の範囲内において種々の変更を加え得るものである。
【００８９】
例えば、枝部分１５２の数は図７に示した数すなわち４本に限定されない。また、枝部分１５２同士がなす角は均一である必要はない。すなわち、ある方向に向く枝部分１５２が多く設けられてもよい。
【００９０】
また、上述した投入ユニットは、２本の流体送出装置を備えている。これにより、一方の流体送出装置内の原料溶液が水熱合成装置へ供給されて残り少なくなると、引き続いて他方の流体送出装置から原料溶液を供給することができる。しかしながら、投入ユニットは、１つの流体送出装置のみを備えてもよい。また、回収ユニットが１本の流体送出装置を備えてもよい。
【００９１】
また、流路プラグ１３６にプラグ孔１８０が設けられている場合、第１実施形態における軸９６に代え、これより長い軸が用いられてもよい。そのような軸を用いることにより、プラグ孔１８０内部の空気も効率よく抜き取ることができる。
【００９２】
また、流路溝１４２の長さは特に限定されない。すなわち、流路溝４４２は、ピストン本体１３０の中心付近に達する長さでなくともよい。
【００９３】
また、流路プラグ１３６はプラグ孔１８０を有していなくともよい。この場合、幹部分１５４を通過した精製水はすべて枝部分１５２から流出することとなる。
【００９４】
また、第２実施形態にかかる回収ユニットにおいて、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とに代え、第３実施形態にかかる流体送出装置３２０を用いてもよい。
【００９５】
また、近接スイッチの取付形態は上述したものに限定されない。たとえば、駆動流体出入口部材７０に近接スイッチ取付孔を設ける代わりに、第１流体送出装置２０、第２流体送出装置２２、あるいは流体送出装置３２０の外に一対の近接スイッチ（図示せず）を設置して、ピストン５２，３５２の位置を検知してもよい。この場合、ピストン５２，３５２の位置検知機構の一例は次のようなものである。まず、ピストン５２，３５２に棒材（図示せず）が取付けられている。その棒材の先端には磁石（図示せず）が取付けられている。その棒材は駆動流体側ユニット５５のプラグ７２を貫通している（この場合、棒材を貫通させるため、プラグ７２には図示したものよりも大きな孔が設けられており、その孔と棒材との隙間はシールされている）。したがって棒材先端の磁石はプラグ７２の外にある。その棒材は、ピストン５２，３５２の動きに伴って動くことができる。これにより、ピストン５２，３５２の動きに伴って磁石も動く。上述した一対の近接スイッチの一方は、ピストン５２，３５２が駆動流体側ユニット５５に最も近付いたときに磁石がある辺りに配置される。他方は、ピストン５２がストッパ１１８に接触したときに磁石がある辺り、または、ピストン３５２が送出流体側ユニット３５６のプラグ７２に接触したときに磁石がある辺りに配置される。
【００９６】
また、ピストン本体の具体的形態は図６に示したような形態に限定されない。図１２は、ある変形例にかかるピストン本体２３０の断面図である。図１３は図１２のＣ−Ｃ断面図である。図１２と図１３とを参照しつつ、本変形例にかかるピストン本体２３０について説明する。
【００９７】
ピストン本体２３０は、上述したピストン本体１３０と同様に、シリンダ５０の内部を駆動流体室６０と送出流体室６２とに区切る部材である。本変形例にかかるピストン本体２３０は、駆動流体側部材２４０と、送出流体側部材２４２とを有する。
【００９８】
駆動流体側部材２４０は、凸部２５０と、外周溝２５２とを有する。外周溝２５２にＯリング１３４が嵌まる。凸部２５０の中心を、弁収容孔２６０が貫通している。弁収容孔２６０は、駆動流体側開口１６０と、開口側雌ねじ部１６２と、テーパ部１６４と、筒部１６６と、内奥側雌ねじ部２６８とを有する。内奥側雌ねじ部２６８は、駆動流体室６０から見て筒部１６６の奥に設けられる、雌ねじが形成された部分である。
【００９９】
送出流体側部材２４２は、凹部２７０と、流路溝１４２と、流路孔２７２とを有する。凹部２７０の中心には枝付け根部２８０が設けられている。枝付け根部２８０から、駆動流体路２８２が放射状に分岐している。図１３に示すように、駆動流体路２８２は、８本設けられている。駆動流体路２８２の一端の開口は枝付け根部２８０の内周面に設けられる。駆動流体路２８２の他端の開口は送出流体側部材２４２の外周面に設けられる。
【０１００】
ピストン本体２３０は、駆動流体側部材２４０の凸部２５０を送出流体側部材２４２の凹部２７０に挿入することで組み立てられる。駆動流体側部材２４０の凸部２５０を送出流体側部材２４２の凹部２７０に挿入すると、駆動流体側部材２４０の内奥側雌ねじ部２６８の開口が送出流体側部材２４２の凹部２７０内の枝付け根部２８０に対向することとなる。これにより、本変形例にかかる連通流路２９０が形成される。駆動流体側部材２４０の弁収容孔２６０と送出流体側部材２４２の枝付け根部２８０とが連通流路２９０の根元部分である。送出流体側部材２４２の駆動流体路２８２が連通流路２９０の枝部分である。この場合、流路孔２７２が連通流路２９０の幹部分である。
【０１０１】
ちなみに、このピストン本体２３０において、流路孔２７２は必ずしも必要ではない。流路孔２７２がないと、連通流路２９０の根元部分を通過した精製水はすべて枝部分からピストン本体２３０の外へ出ることとなる。精製水がすべて枝部分から出るので、精製水の洗浄力は向上することとなる。
【０１０２】
図１４は、別の変形例にかかるピストン本体３３０の一部破断図である。図１４を参照しつつ、ピストン本体３３０の構造を説明する。本変形例にかかるピストン本体３３０は、駆動流体側部材２４０と、送出流体側部材３４２とを有する。
【０１０３】
送出流体側部材３４２は、４本の流路溝１４２を有する。送出流体側部材３４２は、４本の駆動流体路２８２を有する。送出流体側部材３４２の外周のうち、駆動流体路２８２の出口にあたる部分には、分配溝２８４が設けられている。分配溝２８４が設けられているので、駆動流体路２８２から出た精製水は、分配溝２８４を通ってピストン本体３３０の外周全体に行き渡る。ピストン本体３３０の外周全体に精製水が行き渡るので、洗浄効果を高めることができる。
【０１０４】
［試験洗浄］
次に、試験洗浄の結果について説明する。試験洗浄は、約１０分の原料溶液送出中に１度洗浄を行うという動作を２度行ったものである。未使用のピストン本体３３０にＯリング１３４を取り付け、そのピストン本体３３０を未使用のシリンダ５０に組み込んで上述の動作を行い、未使用の比較用のピストン本体を未使用のシリンダ５０に組み込んで上述の動作をまた行った。その後、ピストン本体３３０と比較用のピストン本体とをシリンダ５０からそれぞれ取り出し、それらの外観と送出流体出入口部材９０内部とを比較した。なお、比較用のピストン本体とは、その内部には流路が一切設けられておらず、流路溝１４２が設けられておらず、かつ、分配溝２８４が設けられていない、外形がピストン本体３３０と同一の部材である。
【０１０５】
図１５は、ピストン本体３３０を用いて上述した試験洗浄を行った後の、送出流体出入口部材９０の内部を示す写真である。図１６は、比較用のピストン本体を用いて上述した試験洗浄を行った後の、送出流体出入口部材９０の内部を示す写真である。ピストン本体３３０が組み込まれた方の送出流体出入口部材９０には渣滓が見あたらないのに対し、比較用のピストン本体が組み込まれた方の送出流体出入口部材９０には泥状の渣滓が見られる。
【０１０６】
この試験洗浄結果から明らかな通り、ピストン本体３３０を用いると、送出流体室６２の底部とシリンダ５０とピストン本体３３０の隙間という残渣がたまりやすい箇所を、良く洗浄することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
２０ 第１流体送出装置
２２ 第２流体送出装置
２４ 原料タンク
２６ 四方弁
２８ 精製水タンク
３０ 圧送ポンプ
３２ 切替弁
３４ 第１排出弁
３６ 第２排出弁
３８ 排水タンク
４０ 溶液供給ライン
４２ 三方弁
４３ 第３排出弁
４５ 第４排出弁
５０，３５０ シリンダ
５２，３５２ ピストン
５４，３５４ チューブ
５５ 駆動流体側ユニット
５６，３５６ 送出流体側ユニット
６０ 駆動流体室
６２ 送出流体室
７０ 駆動流体出入口部材
７２ プラグ
７４，１０４ ロックナット
８０，１１０ 貫通孔
８２ 駆動流体入口
８４ 駆動流体出口
８６，１１６ 近接スイッチ取付孔
８８ 駆動流体側近接スイッチ
８９ 送出流体側近接スイッチ
９０ 送出流体出入口部材
９２ 撹拌翼
９４ シリンダ中子
９６ 軸
９８ スラストベアリング
１００ ドレンプラグ
１１２ 送出流体入口
１１４ 送出流体出口
１１８ ストッパ
１２０ 孔
１３０，２３０，３３０，４３０ ピストン本体
１３２ 流路弁
１３４ Ｏリング
１３６ 流路プラグ
１４０，２９０，４４０ 連通流路
１４２，４４２ 流路溝
１５０ 根元部分
１５２ 枝部分
１５４ 幹部分
１６０ 駆動流体側開口
１６２ 開口側雌ねじ部
１６４ テーパ部
１６６ 筒部
１６８，２８０ 枝付け根部
１７０ 弁体
１７２ 弁座
１７４ 固定部材
１７６ スプリング
１７８ 反力部材
１８０ プラグ孔
１９２ 送出流体側開口
２００ 反応生成物供給ライン
２０４ 反応生成物回収ライン
２０６ 製品タンク
２０８ 充填水タンク
２１０ 低圧水供給路
２１２ 高圧水供給路
２１４ 低圧用ポンプ
２１６，２２０ バルブ
２１８ 高圧用ポンプ
２２２ リリーフ弁
２２４ 排水タンク
２２５ 第１開閉弁
２２７ 第２開閉弁
２３０ 圧力センサ
２４０ 駆動流体側部材
２４２，３４２ 送出流体側部材
２５０ 凸部
２５２ 外周溝
２６０ 弁収容孔
２６８ 内奥側雌ねじ部
２７０ 凹部
２７２ 流路孔
２８２ 駆動流体路
２８４ 分配溝
３２０ 流体送出装置
３６０ 圧力センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体送出装置に関し、特に、シリンダを分解しなくてもその内部の渣滓がたまりやすい箇所を洗浄することができる、流体送出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、超臨界水を収容した反応器に原料液を導入して超臨界水反応により処理する超臨界水反応装置を開示する。この超臨界水反応装置は、複数台のシリンダポンプが並列に配列されている。これらのシリンダポンプは、反応器に原料液を送入するポンプである。これらのシリンダポンプは、シリンダと、シリンダ内で移動自在なピストンとを有する。ピストンとシリンダの一端とにより区切られる原料液室に原料液を収容する。ピストンとシリンダの他端とにより区切られる駆動流体室に駆動流体を収容する。駆動流体室に収容した駆動流体の圧力によりピストンを移動させて原料液室の原料液をシリンダの一端側の流出口から押し出す。複数台のうちの少なくとも一台のシリンダポンプにより原料液を押し出し、その間に少なくとも一台のシリンダポンプに原料液を導入する切換え運転によって、原料液を連続的に反応器に送入するようにしている。
【０００３】
特許文献１に開示された超臨界水反応装置によれば、メンテナンスを容易にし、経済性を向上させることができる。
【０００４】
特許文献２は、加圧供給装置を開示する。この加圧供給装置は、シリンダポンプと、切替弁とを備える。シリンダポンプは、仕切壁と、一対のシリンダと、一対のピストンと、液供給管と、液排出管とを有する。シリンダは、仕切壁の両側に形成される。ピストンは、両シリンダ内に設けられ、ロッドにより連結される。ロッドは仕切壁を貫通する。液供給管は、両シリンダの仕切壁に近接した位置に接続される。液供給管は、導入側逆止弁を介して両シリンダに接続される。液排出管は、両シリンダのうち仕切壁からピストンの幅寸法分以上離れた位置に接続される。液排出管は、排出側逆止弁を介して両シリンダに接続される。切替弁は、加圧水を、両シリンダの加圧室に切替えて供給する。
【０００５】
特許文献２に開示された加圧供給装置によれば、原料液を加圧しながら原料液に任意の割合で水を混合することができ、かつ、それと同時に排出側逆止弁の洗浄が行える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２７１４６８号公報
【特許文献２】特開２００１−１２３９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された超臨界水反応装置と特許文献２に開示された加圧供給装置とには、シリンダ内のうち原料液が出入りする部分に渣滓がたまりやすいという問題点がある。特許文献１に開示された超臨界水反応装置における「原料液が出入りする部分」とは、原料液室のことである。特許文献２に開示された加圧供給装置における「原料液が出入りする部分」とは、シリンダのうちピストンと仕切壁との間の部分のことである。これらの部分には、原料液の流れが滞る箇所がしばしば生じる。そういった箇所に渣滓がたまる。いったん渣滓がたまると、これを洗浄するためにシリンダポンプを分解して洗浄する必要が生じる。このシリンダポンプを分解して洗浄するという作業は煩雑な作業である。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、シリンダを分解しなくてもその内部の渣滓がたまりやすい箇所を洗浄することができる、流体送出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
図面を参照して本発明の流体送出装置を説明する。なお、この欄で図中の符号を使用したのは、発明の内容の理解を助けるためであって、内容を図示した範囲に限定する意図ではない。
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明のある局面に従うと、流体送出装置２０，３２０は、シリンダ５０，３５０と、ピストン５２，３５２とを備える。シリンダ５０，３５０は、駆動流体と送出流体とを収容する。ピストン５２，３５２は、駆動流体が出入りする駆動流体室６０と送出流体が出入りする送出流体室６２とにシリンダ５０，３５０内を区切る。ピストン５２，３５２は、駆動流体と送出流体とから力を受けることによってシリンダ５０，３５０内でシリンダ５０，３５０の内面に沿って移動する。ピストン５２，３５２が、ピストン本体１３０，２３０，４３０と、シール材１３４と、流路弁１３２とを有する。ピストン本体１３０，２３０，４３０は連通流路１４０，２９０，４４０を有する。連通流路１４０，２９０，４４０は、駆動流体室６０と送出流体室６２とを連通させる。シール材１３４は、ピストン本体１３０，２３０，４３０の外周に設けられる。シール材１３４は、シリンダ５０の内面とピストン本体１３０，２３０，４３０との間をシールする。流路弁１３２は、連通流路１４０，２９０，４４０内に設けられる。流路弁１３２は、駆動流体の圧力と送出流体の圧力との差が閾値を超えると駆動流体が連通流路１４０，２９０，４４０を通過できるよう開く。
【００１１】
これによると、ピストン５２の動きが止められることによって駆動流体の圧力が上昇し続けると、いずれ、駆動流体の圧力と送出流体の圧力との差が閾値を超える。駆動流体の圧力と送出流体の圧力との差が閾値を超えると流路弁１３２が開く。流路弁１３２が開くと駆動流体が連通流路１４０，２９０，４４０を通過できるようになる。そうなると、駆動流体が連通流路１４０，２９０，４４０を通過して送出流体室６２に流出する。駆動流体が送出流体室６２に流出するので、その駆動流体によってシリンダ５０，３５０のうち送出流体室６２が洗浄されることとなる。その結果、シリンダを分解しなくてもその内部の渣滓がたまりやすい箇所を洗浄することができる。
【００１２】
また、上述した連通流路１４０，２９０が、根元部分１５０，２６０，２８０と、枝部分１５２，２８２とを有することが望ましい。根元部分１５０，２６０，２８０には、流路弁１３２が収容される。根元部分１５０，２６０，２８０は、駆動流体室６０に対向する開口１６０を有する。枝部分１５２，２８２は、根元部分１５０，２６０，２８０から放射状に枝分かれしている。
【００１３】
もしくは、枝部分１５２，２８２が、シリンダ５０の内面に対向する開口１９２を有することが望ましい。
【００１４】
枝部分１５２，２８２の開口１９２がシリンダ５０の内面に対向すると、枝部分１５２，２８２を通過した駆動流体は、ピストン本体１３０，２３０とシリンダ５０の内面との隙間を経て送出流体室６２に流出することとなる。これにより、ピストン本体１３０，２３０とシリンダ５０の内面との隙間という、渣滓がたまりやすい部分に駆動流体が流れることとなる。渣滓がたまりやすい部分に駆動流体が流れるので、渣滓がたまりやすい部分がよく洗浄されることとなる。渣滓がたまりやすい部分がよく洗浄されるので、他の部分がよく洗浄される場合と比べ、渣滓がたまりやすい箇所を効果的に洗浄することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、シリンダを分解しなくてもその内部の渣滓がたまりやすい箇所を洗浄することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる投入ユニットのフロー図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる流体送出装置の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる送出流体側ユニット部分の拡大図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ矢視図である。
【図６】本発明の第１実施形態にかかるピストンの断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態にかかるピストン本体の一部破断図である。
【図８】精製水の流路を示す概念図である。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる回収ユニットのフロー図である。
【図１０】本発明の第３実施形態にかかる流体送出装置の断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態にかかるピストンの一部破断図である。
【図１２】本発明の第１変形例にかかるピストン本体の断面図である。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ断面図である。
【図１４】本発明の第２変形例にかかるピストン本体の斜視図である。
【図１５】本発明の第２変形例にかかるピストン本体を用いて試験洗浄を行った後の送出流体出入口部材の内部を示す写真である。
【図１６】比較用のピストン本体を用いて試験洗浄を行った後の送出流体出入口部材の内部を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について図面に基づき詳細に説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１８】
<第１実施形態>
以下、本発明の第１実施形態について図面に基づき詳細に説明する。まず、本実施形態にかかる投入ユニットについて説明する。図１は、本実施形態にかかる投入ユニットのフロー図である。本実施形態にかかる投入ユニットは、水熱合成に用いることができる。
【００１９】
本実施形態にかかる投入ユニットは、第１流体送出装置２０と、第２流体送出装置２２と、原料タンク２４と、四方弁２６と、精製水タンク２８と、圧送ポンプ３０と、切替弁３２と、第１排出弁３４と、第２排出弁３６と、排水タンク３８と、溶液供給ライン４０と、第３排出弁４３と、第４排出弁４５とを備える。
【００２０】
第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とは、所定の高圧（本実施形態においては３０ＭＰａとする）で図示しない水熱合成装置に原料溶液（この原料溶液が本実施形態における送出流体である）を供給するポンプである。本実施形態の場合、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とは同一構造である。第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２との具体的な構造は後に説明する。
【００２１】
原料タンク２４は、原料溶液を蓄えるタンクである。原料タンク２４から第１流体送出装置２０および第２流体送出装置２２へ、図示しないポンプによって原料溶液が供給される。原料溶液の具体的組成は特に限定されるものではない。原料溶液の例には、金属塩水溶液がある。
【００２２】
四方弁２６は、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２との間で、原料タンク２４からの原料溶液の流路を切換える。また、四方弁２６は、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２との間で、図示しない水熱合成装置への原料溶液の流路流路を切換える弁でもある。ある時、四方弁２６は、原料タンク２４から流出した原料溶液を第１流体送出装置２０へ導く。これと同時に、四方弁２６は、第２流体送出装置２２から排出された原料溶液を水熱合成装置へ導く。別の時、四方弁２６は、原料タンク２４から流出した原料溶液を第２流体送出装置２２へ導く。これと同時に、四方弁２６は、第１流体送出装置２０から排出された原料溶液を水熱合成装置へ導く。
【００２３】
精製水タンク２８は、精製水（この精製水が本実施形態における駆動流体である）を蓄えるタンクである。圧送ポンプ３０は、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とに、上述した所定の高圧（すなわち、本実施形態においては３０ＭＰａ）の精製水を供給する。この精製水は、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とが原料溶液を排出するための駆動源となる。
【００２４】
切替弁３２は、精製水タンク２８から第１流体送出装置２０または第２流体送出装置２２までの流路を切換える。ある時、切替弁３２は、圧送ポンプ３０が精製水タンク２８から吸引した精製水を第１流体送出装置２０へ導く。別の時、切替弁３２は、圧送ポンプ３０が精製水タンク２８から吸引した精製水を第２流体送出装置２２へ導く。
【００２５】
第１排出弁３４は、第１流体送出装置２０から排水タンク３８へ至る流路を閉じたり開いたりする。第２排出弁３６は、第２流体送出装置２２から排水タンク３８へ至る流路を閉じたり開いたりする。排水タンク３８は、第１流体送出装置２０および第２流体送出装置２２から排出された精製水を蓄える。溶液供給ライン４０は、図示しない水熱合成装置に原料溶液を供給する管である。第３排出弁４３は溶液供給ライン４０の途中に設けられる。第４排出弁４５は溶液供給ライン４０から分岐した管（この管の端は図示しない廃液タンクに達する。）の途中に設けられる。第３排出弁４３は、溶液供給ライン４０を開いたり閉じたりする。第４排出弁４５は、溶液供給ライン４０から分岐した管によって形成される流路を開いたり閉じたりする。
【００２６】
次に、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０について説明する。上述したように、本実施形態の場合、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とが同一構造なので、第２流体送出装置２２についての説明は省略する。図２は、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０の断面図である。
【００２７】
第１流体送出装置２０は、シリンダ５０と、ピストン５２とを備える。シリンダ５０は、原料溶液と精製水とを収容する。ピストン５２は、シリンダ５０の中を駆動流体室６０と送出流体室６２とに区切る。駆動流体室６０は精製水が出入りする空間である。送出流体室６２は原料溶液が出入りする空間である。ピストン５２は、シリンダ５０内をその内面に沿って滑りながら移動することができる。
【００２８】
シリンダ５０は、チューブ５４と、駆動流体側ユニット５５と、送出流体側ユニット５６とを有する。駆動流体側ユニット５５は、チューブ５４の一端に取付けられる。精製水は、駆動流体側ユニット５５を経てシリンダ５０の外から中に入る。精製水は、駆動流体側ユニット５５を経てシリンダ５０の中から外に出る。送出流体側ユニット５６は、チューブ５４の他端に取付けられる。原料溶液は、送出流体側ユニット５６を経てシリンダ５０の外から中に入る。原料溶液は、送出流体側ユニット５６を経てシリンダ５０の中から外に出る。
【００２９】
図３は、図２のＡ−Ａ矢視図である。図２と図３とを参照しつつ、駆動流体側ユニット５５について説明する。駆動流体側ユニット５５は、駆動流体出入口部材７０と、プラグ７２と、ロックナット７４とを有する。
【００３０】
駆動流体出入口部材７０は、チューブ５４の一端に直接取付けられる部材である。駆動流体出入口部材７０の中を貫通孔８０が貫通している。この貫通孔８０はチューブ５４の内部に通じている。本実施形態の場合、チューブ５４の内部のうちピストン５２より駆動流体出入口部材７０側の部分と、これに通じている貫通孔８０とが、駆動流体室６０である。駆動流体出入口部材７０には駆動流体入口８２と駆動流体出口８４と近接スイッチ取付孔８６とが設けられている。この近接スイッチ取付孔８６には、近接スイッチが取付けられる。本実施形態において、この近接スイッチを駆動流体側近接スイッチ８８と称する。駆動流体入口８２と駆動流体出口８４とは上述した貫通孔８０に通じている。そのため、圧送ポンプ３０が第１流体送出装置２０へ供給した精製水は、駆動流体入口８２を経て送出流体室６２の中に入る。精製水は、駆動流体出口８４を経て送出流体室６２の中から外に排出される。
【００３１】
プラグ７２は、貫通孔８０の端を塞ぐ。プラグ７２は孔を有する。この孔は図示しない部材によって塞がれている。ロックナット７４は、プラグ７２を覆うように駆動流体出入口部材７０に取付けられる。
【００３２】
図４は、図２における送出流体側ユニット５６部分の拡大図である。図５は、図４のＢ−Ｂ矢視図である。図４と図５とを参照しつつ、送出流体側ユニット５６について説明する。送出流体側ユニット５６は、送出流体出入口部材９０と、撹拌翼９２と、シリンダ中子９４と、軸９６と、スラストベアリング９８と、ドレンプラグ１００と、ベアリング受け１０２と、ロックナット１０４とを有する。
【００３３】
送出流体出入口部材９０は、チューブ５４の一端に直接取付けられる部材である。送出流体出入口部材９０の中を貫通孔１１０が貫通している。この貫通孔１１０はチューブ５４の内部に通じている。本実施形態の場合、チューブ５４の内部のうちピストン５２より送出流体出入口部材９０側の部分と、これに通じている貫通孔１１０とが、送出流体室６２である。送出流体出入口部材９０には送出流体入口１１２と送出流体出口１１４と近接スイッチ取付孔１１６とが設けられている。送出流体入口１１２と送出流体出口１１４とは送出流体出入口部材９０の貫通孔１１０に通じている。そのため、原料タンク２４から流出して第１流体送出装置２０へ導かれた原料溶液は、送出流体入口１１２を経て送出流体室６２の外から中に入る。原料溶液は、送出流体出口１１４を経て送出流体室６２の中から外へ出る。近接スイッチ取付孔１１６には、近接スイッチが取付けられる。本実施形態において、この近接スイッチを送出流体側近接スイッチ８９と称する。
【００３４】
送出流体出入口部材９０のうち、貫通孔１１０の内面であって撹拌翼９２を取り巻く部分には、ストッパ１１８が設けられている。このストッパ１１８は、チューブ５４内でのピストン５２の移動範囲を制限するという役割を果たす。このストッパ１１８が設けられていることにより、ピストン５２と撹拌翼９２とが衝突することは防止される。
【００３５】
撹拌翼９２は、上述した送出流体出入口部材９０の貫通孔１１０の中に配置される。上述したように、送出流体出入口部材９０の貫通孔１１０がチューブ５４の内部に通じているので、撹拌翼９２が回転すると、送出流体室６２内の原料溶液が撹拌されることとなる。
【００３６】
シリンダ中子９４は、送出流体室６２から見て撹拌翼９２よりも遠い位置に配置される。シリンダ中子９４は、軸９６を支える。
【００３７】
軸９６は、シリンダ中子９４を貫通している。軸９６は、シリンダ中子９４内で回転可能である。軸９６は、撹拌翼９２にトルクを与える。軸９６の中心を孔１２０が貫通している。この孔１２０から原料溶液の残りを排出できる。ドレンプラグ１００は、その孔１２０の一端に挿入される。ドレンプラグ１００は、その孔１２０から原料溶液を排出する必要がない間、その孔１２０を塞ぐ。孔１２０を塞ぐため、ドレンプラグ１００は孔１２０を貫通する長い軸を有している。図４においては、その軸の先端が送出流体室６２に達している。
【００３８】
ベアリング受け１０２の先端は、シリンダ中子９４の中に挿入される。ベアリング受け１０２は、軸９６とスラストベアリング９８とを支える。
【００３９】
ロックナット１０４は、シリンダ中子９４を覆うように送出流体出入口部材９０に取付けられる。ロックナット１０４は、シリンダ中子９４が送出流体出入口部材９０の貫通孔１１０から抜けないよう、シリンダ中子９４を押さえる。
【００４０】
図６は、ピストン５２の断面図である。図６を参照しつつ、ピストン５２の構造を説明する。本実施形態にかかるピストン５２は、ピストン本体１３０と、流路弁１３２と、Ｏリング１３４と、流路プラグ１３６とを有する。
【００４１】
ピストン本体１３０は、チューブ５４の内部を駆動流体室６０と送出流体室６２とに区切る部材である。流路弁１３２は、精製水の圧力と原料溶液の圧力との差が閾値を超えると開く。後述するように、流路弁１３２は、連通流路１４０の根元部分１５０に収容されている。これにより、流路弁１３２が開くと精製水は連通流路１４０を通過可能になる。Ｏリング１３４は、本実施形態においてピストン本体１３０の外周に設けられるシール材である。Ｏリング１３４はピストン本体１３０の外周面とチューブ５４の内周面とを塞ぐ。流路プラグ１３６は後に説明する。
【００４２】
図７は、ピストン本体１３０の一部破断図である。図７を参照しつつ、ピストン本体１３０の構成について説明する。ピストン本体１３０は、連通流路１４０と、流路溝１４２とを有する。連通流路１４０は、駆動流体室６０と送出流体室６２とを連通させる、駆動流体用の流路である。流路溝１４２は、ピストン本体１３０の外周面のうち、ストッパ１１８に接触する面に設けられる。流路溝１４２は、シリンダ５０の内周面とピストン本体１３０の外周面との間を通過した精製水が送出流体室６２へ流出するための流路となる。
【００４３】
連通流路１４０は、根元部分１５０と枝部分１５２と幹部分１５４とを有する。根元部分１５０には、流路弁１３２が収容される。
【００４４】
根元部分１５０は、駆動流体側開口１６０と、開口側雌ねじ部１６２と、テーパ部１６４と、筒部１６６と、枝付け根部１６８とを有する。駆動流体側開口１６０は、駆動流体室６０に対向する。これにより、駆動流体室６０内の精製水は根元部分１５０に流入できる。開口側雌ねじ部１６２は、駆動流体室６０から見て駆動流体側開口１６０の奥に設けられる。開口側雌ねじ部１６２には雌ねじが形成されている。テーパ部１６４は、駆動流体室６０から見て開口側雌ねじ部１６２の奥に設けられる。テーパ部１６４の内径は、開口側雌ねじ部１６２から離れるにつれ、小さくなっている。筒部１６６は、駆動流体室６０から見てテーパ部１６４の奥に設けられる。筒部１６６の内径は一定である。筒部１６６の内周面は平滑である。枝付け根部１６８は、駆動流体室６０から見て筒部１６６の奥に設けられる。枝付け根部１６８には雌ねじが形成されている。
【００４５】
枝部分１５２は、図７に示す通り、根元部分１５０の枝付け根部１６８から四方へ放射状に枝分かれしている。枝部分１５２は、送出流体側開口１９２を有する。送出流体側開口１９２は、チューブ５４の内周面に対向する。送出流体側開口１９２の位置は、駆動流体室６０から見てＯリング１３４よりも送出流体室６２側である。また、図７から明らかな通り、本実施形態の場合、ピストン本体１３０の中心から見た枝部分１５２が延びる方向は、ピストン本体１３０の中心から見た流路溝１４２が延びる方向と異なっている。本実施形態において、ピストン本体１３０の中心から見た枝部分１５２が延びる方向とピストン本体１３０の中心から見た流路溝１４２が延びる方向とがなす角度は、π／４ラジアンである。
【００４６】
幹部分１５４は、根元部分１５０に連なる。幹部分１５４の内径は、根元部分１５０の枝付け根部１６８の内径よりわずかに大きい。本実施形態の場合、幹部分１５４には、上述した流路プラグ１３６がねじ込まれている。流路プラグ１３６はプラグ孔１８０を有する。このプラグ孔１８０が、枝部分１５２と同様の、精製水が流れる流路となる。
【００４７】
再び図６を参照しつつ、流路弁１３２の構成を説明する。流路弁１３２は、弁体１７０と、弁座１７２と、固定部材１７４と、スプリング１７６と、反力部材１７８とを有する。弁体１７０は、筒部１６６内に収容される。上述したように、筒部１６６の内周面は平滑である。これにより、弁体１７０は筒部１６６の中で筒部１６６の中心軸方向に移動可能である。弁座１７２は、固定部材１７４によって、テーパ部１６４に押し付けられる。これにより、弁座１７２は根元部分１５０内に固定されることとなる。固定部材１７４は雄ねじを有する。この雄ねじは開口側雌ねじ部１６２の雌ねじとかみ合う。これにより、固定部材１７４も根元部分１５０内に固定されることとなる。スプリング１７６は、根元部分１５０のうち筒部１６６から枝付け根部１６８までの区間に収容されている。スプリング１７６はその区間に収容されているだけで、その区間の内周面に固定されている訳ではない。反力部材１７８は雄ねじを有する。その雄ねじは枝付け根部１６８の雌ねじとかみ合う。これにより、反力部材１７８は根元部分１５０内に固定されることとなる。
【００４８】
弁体１７０と弁座１７２とは、互いに密着したり離れたりすることで精製水を堰き止めたり通過させたりする部材である。スプリング１７６は、弁体１７０を弁座１７２に押付ける。反力部材１７８は、弁体１７０からスプリング１７６が受ける反力を支える。
【００４９】
次に、図１を参照しつつ、上記のように構成した投入ユニットを用いて原料溶液を水熱合成装置へ供給する方法について説明する。なお、上記のように構成した投入ユニットを用いて原料溶液を水熱合成装置へ供給するにあたり様々な制御を必要とするが、それらの制御は、手動によるものであってもシーケンサなどによる自動制御であってもよい。以下の説明では、一例として、図示しないシーケンサが投入ユニットを制御する場合について説明する。
【００５０】
予め、第２流体送出装置２２の送出流体室６２に原料溶液が満杯または満杯近くに充填されていることとする。第２排出弁３６は閉じていることとする。
【００５１】
まず、シーケンサは、原料タンク２４から第１流体送出装置２０までが通じるよう、四方弁２６を制御する。また、シーケンサは、第１排出弁３４をこれが開くよう制御する。また、シーケンサは、第３排出弁４３が開き第４排出弁４５が閉じるようこれらを制御する。原料タンク２４から第１流体送出装置２０までが通じると、原料タンク２４から流出した原料溶液が図示しないポンプによって第１流体送出装置２０へ供給される。原料溶液は、第１流体送出装置２０の送出流体室６２へ流入する。このとき、シーケンサは、第１流体送出装置２０の軸９６を駆動して撹拌翼９２を回転させる。撹拌翼９２が回転すると送出流体室６２の中の原料溶液は攪拌される。これにより、原料溶液中の微粒子は均一に分散される。第１流体送出装置２０の送出流体室６２へ原料溶液が流入すると、ピストン５２がその原料溶液に押される。ピストン５２が原料溶液に押されると、駆動流体室６０から精製水が排出される。第１排出弁３４が開いているので、駆動流体室６０から排出された精製水は排水タンク３８へ排出される。
【００５２】
第１流体送出装置２０へ原料溶液が流入している間、圧送ポンプ３０は、第２流体送出装置２２の駆動流体室６０に所定の高圧の精製水を供給している。その駆動流体室６０に精製水が供給されるので、その精製水の圧力がピストン５２に作用する。その精製水の圧力がピストン５２に作用するので、ピストン５２が送出流体側ユニット５６の方へ動く。ピストン５２が送出流体側ユニット５６の方へ動くので、送出流体室６２から原料溶液が排出される。本実施形態の場合、四方弁２６が設けられており、第３排出弁４３が開いており、かつ、第４排出弁４５が閉じているので、原料タンク２４から第１流体送出装置２０までが通じているとき、第２流体送出装置２２から水熱合成装置までが通じている。原料溶液はピストン５２に押されて第２流体送出装置２２から排出されたので、その原料溶液の圧力は精製水の圧力に近い、高い圧力となっている。そのため、高圧の水熱合成装置の中へ原料溶液を供給することが可能となっている。
【００５３】
その後、第１流体送出装置２０のピストン５２が駆動流体出入口部材７０に取付けられた駆動流体側近接スイッチ８８に近付くと、その駆動流体側近接スイッチ８８がピストン５２を検出する。その駆動流体側近接スイッチ８８はピストン５２を検出したことを示す信号をシーケンサに送信する。一方、第２流体送出装置２２のピストン５２が送出流体出入口部材９０の送出流体側近接スイッチ８９に近付くので、その送出流体側近接スイッチ８９がピストン５２を検出する。その送出流体側近接スイッチ８９はピストン５２を検出したことを示す信号をシーケンサに送信する。これらの信号を受信したシーケンサは、四方弁２６を制御する。これにより、原料タンク２４から第２流体送出装置２２までが通じ、かつ、第１流体送出装置２０から水熱合成装置までが通じる。四方弁２６が制御される際、シーケンサは、第１排出弁３４をこれが閉じるよう制御し、かつ、第２排出弁３６をこれが開くよう制御する。原料タンク２４からは原料溶液が引き続き供給される。圧送ポンプ３０は引き続き所定の高圧で精製水を供給する。これにより、第１流体送出装置２０から水熱合成装置へ原料溶液が供給され、原料タンク２４から第２流体送出装置２２へ原料溶液が供給されることとなる。以下、上述した動作が繰り返される。その結果、水熱合成装置へは原料溶液が供給され続けることとなる。
【００５４】
次に、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２との内部を洗浄する方法について説明する。
【００５５】
ピストン５２が送出流体側近接スイッチ８９に近付き、送出流体側近接スイッチ８９がそのことを検出したとする。チューブ５４の内部を洗浄しない場合には、この時、上述した通り、四方弁２６が制御される。これに対し、チューブ５４の内部を洗浄する場合には、この時、四方弁２６が制御されない。さらに、チューブ５４の内部を洗浄する場合には、この時、シーケンサは、第３排出弁４３が閉じ第４排出弁４５が開くようこれらを制御する。
【００５６】
四方弁２６が制御されないと、ピストン５２の動きはストッパ１１８によって止められる。ピストン５２の動きがストッパ１１８によって止められたまま圧送ポンプ３０が精製水の供給を続けると、ピストン５２の弁体１７０に対して精製水が与える圧力は次第に高くなる。圧力が高まった結果、スプリング１７６と原料溶液とが弁体１７０を弁座１７２に押付ける力よりも精製水から弁体１７０にかかる力の方が大きくなると、弁体１７０は弁座１７２から離れる。弁体１７０が弁座１７２から離れると、根元部分１５０の中を精製水が通過する。
【００５７】
根元部分１５０の中を通過した精製水の一部は枝部分１５２へ流出する。枝部分１５２を流れた精製水は、ピストン５２のピストン本体１３０の外周に噴出する。ピストン５２のピストン本体１３０の外周面はチューブ５４の内面および貫通孔１１０の内面に取り囲まれている。その結果、枝部分１５２を流れた精製水はチューブ５４の内面および貫通孔１１０の内面とピストン本体１３０の外周面との隙間を送出流体出口１１４の方へ向かって流れる。これにより、その隙間が洗浄されることとなる。その精製水は、流路溝１４２を通って送出流体出口１１４へ流出する。送出流体室６２へ流出した精製水は、原料溶液と混合された上で、送出流体出口１１４から送出流体出入口部材９０の外へ排出される。
【００５８】
根元部分１５０の中を通過し枝部分１５２へ流出しなかった精製水は流路プラグ１３６内のプラグ孔１８０を通過する。そのプラグ孔１８０の開口は送出流体室６２へ対向している。これにより、プラグ孔１８０を通過した精製水は送出流体室６２へ流出する。この精製水も、送出流体出口１１４から送出流体出入口部材９０の外へ排出される。図８は、この時の精製水の流路を示す図である。図８に示されている白抜き矢印が、精製水の流路を示す。送出流体出入口部材９０の外へ排出された精製水は、溶液供給ライン４０と第４排出弁４５とを経て図示しない排液タンクへ排出される。
【００５９】
<効果の説明>
以上のようにして、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とは、ピストン５２の外周面から流出した精製水によって送出流体室６２内を洗浄できる。送出流体室６２内を洗浄できるのは、次に述べる要件を満たすためである。その第１の要件は、連通流路１４０がピストン本体１３０内に設けられているという要件である。第２の要件は、精製水がその連通流路１４０を通過できるよう流路弁１３２が開くという要件である。
【００６０】
また、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とは、チューブ５４の内周面および貫通孔１１０の内周面とピストン５２との外周面との隙間を洗浄できる。そのような隙間が精製水によって洗浄できるのは、上述した要件に加え、次の要件を満たすためである。その第１の要件は、精製水が連通流路１４０のうち枝部分１５２を通過してチューブ５４の内周面および貫通孔１１０の内周面とピストン５２の外周面との隙間に流出することである。第２の要件は、チューブ５４の内周面および貫通孔１１０の内周面とピストン５２との外周面との隙間を通過した精製水が、送出流体室６２へ流出することである。
【００６１】
また、本実施形態の場合、ピストン本体１３０の中心から見た枝部分１５２が延びる方向は、ピストン本体１３０の中心から見た流路溝１４２が延びる方向と異なっている。これにより、枝部分１５２と流路溝１４２とが同じ方向に延びている場合に比べ、送出流体側開口１９２から流路溝１４２までの距離を長くすることができる。その距離を長くした分、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とは、精製水による洗浄効果を高めることができる。
【００６２】
<第２実施形態>
以下、本発明の第２実施形態について図面に基づき詳細に説明する。まず、本実施形態にかかる回収ユニットについて説明する。
【００６３】
図９は、本実施形態にかかる回収ユニットのフロー図である。本実施形態にかかる回収ユニットは、図示しない水熱合成装置によって生産された製品の回収に用いることができる。本実施形態にかかる回収ユニットは、第１実施形態で説明した第１流体送出装置２０と、第１実施形態で説明した第２流体送出装置２２とを備える。
【００６４】
第１流体送出装置２０の送出流体入口１１２および第２流体送出装置２２の送出流体入口１１２と、図示しない水熱合成装置とは、反応生成物供給ライン２００で接続される。第１流体送出装置２０の送出流体出口１１４および第２流体送出装置２２の送出流体出口１１４と、製品タンク２０６とは、反応生成物回収ライン２０４で接続される。なお、反応生成物回収ライン２０４の途中には第１開閉弁２２５が設けられている。反応生成物回収ライン２０４から分岐した管（この管の端は図示しない廃液タンクに達する。）の途中には第２開閉弁２２７が設けられている。第１開閉弁２２５は、反応生成物回収ライン２０４を開いたり閉じたりする。第２開閉弁２２７は、反応生成物回収ライン２０４から分岐した管によって形成される流路を開いたり閉じたりする。
【００６５】
本実施形態にかかる回収ユニットは、四方弁２６を備える。四方弁２６は、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２との間で水熱合成装置から供給される反応生成物（製品）の流路を切換える。また、四方弁２６は、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２との間で製品タンク２０６への反応生成物の流路を切換える弁でもある。ある時、四方弁２６は、水熱合成装置から排出された製品を第１流体送出装置２０へ導く。これと同時に、四方弁２６は、第２流体送出装置２２から排出された製品を製品タンク２０６へ導く。別の時、四方弁２６は、水熱合成装置から排出された製品を第２流体送出装置２２へ導く。これと同時に、四方弁２６は、第１流体送出装置２０から排出された製品を製品タンク２０６へ導く。
【００６６】
第１流体送出装置２０の駆動流体室６０の駆動流体入口８２および第２流体送出装置２２の駆動流体室６０の駆動流体入口８２と、充填水タンク２０８とは、それぞれ、低圧水供給路２１０および高圧水供給路２１２に接続される。低圧水供給路２１０には駆動流体室６０へ低圧水を供給する低圧用ポンプ２１４を設けている。低圧水供給路２１０の途中にはバルブ２１６が設けられている。高圧水供給路２１２には駆動流体室６０へ高圧水を供給する高圧用ポンプ２１８を設けている。高圧水供給路２１２の途中にはバルブ２２０が設けられている。
【００６７】
次に、上記のように構成した回収ユニットを用いて水熱合成装置側から反応生成物を回収する方法について説明する。なお、第１実施形態の場合と同様に、回収ユニットを用いて反応生成物を回収するにあたり様々な制御を必要とするが、それらの制御は、手動操作によるものであってもシーケンサなどによる自動制御であってもよい。以下の説明では、一例として、作業者が回収ユニットを操作する場合について説明する。
【００６８】
まず、稼動する当初において、低圧用ポンプ２１４を駆動することにより、充填水タンク２０８から第１流体送出装置２０の駆動流体室６０内へ低圧水を供給する。精製水が駆動流体室６０内に充満したころ、作業者がバルブ２１６を閉じると共に低圧用ポンプ２１４を停止させる。また、作業者は、第１開閉弁２２５を開き第２開閉弁２２７を閉じておく。
【００６９】
次いで、作業者が四方弁２６を操作することで、反応生成物供給ライン２００が第１流体送出装置２０の送出流体室６２に通じる。反応生成物供給ライン２００が送出流体室６２に通じると、水熱合成装置から、反応生成物が、第１流体送出装置２０の送出流体室６２へ供給される。反応生成物供給ライン２００内の圧力は駆動流体室６０内の圧力に比べると大幅に高い。これにより送出流体室６２内に反応生成物が充填され、ピストン５２が移動する。駆動流体室６０内の精製水は、リリーフ弁２２２を経て排水タンク２２４に排出される。リリーフ弁２２２を経るので、精製水が排水タンク２２４内に排出されても、水熱合成装置内の圧力が急激に低下することはない。送出流体室６２内が満杯または満杯近くになると、作業者は、四方弁２６を操作し（これにより第１流体送出装置２０から製品タンク２０６までが通じる）、高圧水供給路２１２のバルブ２２０のうち第１流体送出装置２０へ通じる方のバルブ２２０を開き、高圧用ポンプ２１８を起動させる。これにより、充填水タンク２０８から第１流体送出装置２０の駆動流体室６０へ高圧水が供給される。駆動流体室６０へ高圧水が供給されると、その高圧水の圧力がピストン５２に働いてピストン５２が送出流体室６２の方へ動く。ピストン５２が送出流体室６２の方へ動くので、送出流体出口１１４から製品タンク２０６へ向けて反応生成物が押出し供給される。送出流体出口１１４から製品タンク２０６へ反応生成物が供給される間、送出流体室６２の中の反応生成物は、撹拌翼９２によって攪拌される。これにより、送出流体室６２の中で反応生成物が沈殿することは回避される。
【００７０】
送出流体室６２から反応生成物を押出し終えると、作業者は、四方弁２６を操作し（これにより第２流体送出装置２２から製品タンク２０６までが通じる）、高圧水供給路２１２のバルブ２２０のうち第１流体送出装置２０へ通じる方のバルブ２２０を閉じ、バルブ２２０のうち第２流体送出装置２２へ通じる方のバルブ２２０を開く。これにより、高圧用ポンプ２１８が供給する高圧水は第２流体送出装置２２の駆動流体室６０に供給され始める。水熱合成装置から第１流体送出装置２０の送出流体室６２へ反応生成物が圧送供給され始める。第２流体送出装置２２の送出流体出口１１４から反応生成物が製品タンク２０６へ向けて押出し供給される。その押出し供給の間、第２流体送出装置２２の送出流体室６２中の反応生成物は、撹拌翼９２によって攪拌される。これにより、第２流体送出装置２２の送出流体室６２中で反応生成物が沈殿することは回避される。
【００７１】
次に、上記のように構成した回収ユニットにおいて第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２との内部を洗浄する方法について説明する。
【００７２】
ピストン５２がストッパ１１８に近付いたとする（ピストン５２がストッパ１１８に近付いたことを検知する方法は特に限定されず、例えば、高圧用ポンプ２１８の騒音が大きくなったことを作業者が聞いて検知するというものであってもよい）。送出流体室６２の内部を洗浄する場合には、この時、作業者は、四方弁２６を操作しない。一方、作業者は、この時、第１開閉弁２２５を閉じ第２開閉弁２２７を開く。
【００７３】
四方弁２６が操作されないと、ピストン５２の動きはストッパ１１８によって止められたままとなる。ピストン５２の動きがストッパ１１８によって止められたまま高圧用ポンプ２１８が精製水の供給を続けると、ピストン５２の弁体１７０に対して精製水が与える圧力は次第に高くなる。圧力が高まった結果、スプリング１７６と原料溶液とが弁体１７０を弁座１７２に押付ける力よりも精製水から弁体１７０にかかる力の方が大きくなると、弁体１７０は弁座１７２から離れる。弁体１７０が弁座１７２から離れると、根元部分１５０の中を精製水が通過する。その後の動作は第１実施形態と同様である。そして、第１開閉弁２２５が閉じており第２開閉弁２２７が開いているので、反応生成物回収ライン２０４を通過中の精製水は図示しない廃液タンクへ流れる。
【００７４】
<効果の説明>
以上のようにして、第１流体送出装置２０の送出流体室６２へ反応生成物を供給し、駆動流体室６０へ高圧水を交互に供給することで、インラインフィルターを用いることなく、水熱合成装置から製品タンク２０６へ反応生成物を回収することができる。また、第１実施形態と同様に、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とは、ピストン５２の外周面から流出した精製水によって送出流体室６２内を洗浄できる。また、本実施形態にかかる第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とは、チューブ５４の内周面および貫通孔１１０の内周面とピストン５２との外周面との隙間を洗浄できる。
【００７５】
<第３実施形態>
以下、本発明の第３実施形態について図面に基づき詳細に説明する。本実施形態にかかる投入ユニットは、第１実施形態の説明の際にあわせて説明した第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とに代え、２本の流体送出装置３２０を備える。本実施形態にかかる投入ユニットのその他の点は、第１実施形態にかかる投入ユニットと同様である。したがって、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【００７６】
図１０は本実施形態にかかる流体送出装置の断面図である。図１０を参照しつつ、本実施形態にかかる流体送出装置３２０について説明する。流体送出装置３２０は、シリンダ３５０と、ピストン３５２とを備える。シリンダ３５０は、原料溶液と精製水とを収容する。ピストン３５２は、シリンダ３５０の中を駆動流体室６０と送出流体室６２とに区切る。ピストン３５２は、シリンダ３５０内をその内面に沿って滑りながら移動することができる。
【００７７】
シリンダ３５０は、チューブ３５４と、駆動流体側ユニット５５と、送出流体側ユニット３５６とを有する。駆動流体側ユニット５５と送出流体側ユニット３５６とは、チューブ３５４の両端にそれぞれ取付けられる。原料溶液は、送出流体側ユニット３５６を経てシリンダ３５０の外から中に入る。原料溶液は、送出流体側ユニット３５６を経てシリンダ３５０の中から外に出る。
【００７８】
本実施形態に係る送出流体側ユニット３５６は、プラグ７２と、ロックナット７４とを有する。プラグ７２の先端は、チューブ３５４の両端のうち、駆動流体側ユニット５５とは反対側の端に挿入されている。ロックナット７４は、プラグ７２がチューブ３５４から抜け落ちないよう、チューブ３５４に取付けられている。
【００７９】
送出流体側ユニット３５６のプラグ７２には、これを貫通する孔が設けられている。この孔はチューブ３５４の内部に通じている。プラグ７２の一端に三方弁４２が接続されている。この三方弁４２は、プラグ７２を貫通する孔に通じている。三方弁４２を切り替えることにより、送出流体室６２に送出流体を流入させたり送出流体室６２から送出流体を流出させたりできる。精製水に押されて移動しているピストン３５２は、このプラグ７２にあたって止まる。
【００８０】
なお、本実施形態の場合、チューブ３５４の内部のうちピストン３５２より駆動流体出入口部材７０側の部分と、これに通じている貫通孔８０とが、駆動流体室６０である。チューブ３５４の内部のうちピストン３５２より送出流体側ユニット３５６側の部分が、送出流体室６２である。
【００８１】
チューブ３５４の駆動流体側ユニット５５とは反対側の一端には雄ねじが設けられている。送出流体側ユニット３５６のロックナット７４の内周には雌ねじが設けられている。このロックナット７４の雌ねじをチューブ３５４の雄ねじにねじこむことで、送出流体側ユニット３５６のロックナット７４はチューブ３５４に取付けられることとなる。
【００８２】
図１１は、ピストン３５２の一部破断図である。図１１を参照しつつ、ピストン３５２の構造を説明する。本実施形態にかかるピストン３５２は、ピストン本体４３０と、ピストン本体４３０内に収容される流路弁１３２と、Ｏリング１３４とを有する。
【００８３】
ピストン本体４３０は、チューブ３５４の内部を駆動流体室６０と送出流体室６２とに区切る部材である。ピストン本体４３０は、連通流路４４０と、流路溝４４２とを有する。連通流路４４０は、駆動流体室６０と送出流体室６２とを連通させる、駆動流体用の流路である。連通流路４４０には、流路弁１３２が収容される。流路溝４４２は、ピストン本体４３０の外周のうち送出流体室６２に対向する面に設けられる。本実施形態にかかる流路溝４４２の本数は８本である。
【００８４】
なお、本実施形態に係る連通流路４４０の構造は第１実施形態にかかる根元部分１５０と同様である。したがって、ここではその詳細な説明を繰り返さない。
【００８５】
ちなみに、図１０に示す通り、本実施形態の場合、駆動流体側ユニット５５の駆動流体入口８２に接続される管の途中に、圧力センサ３６０が取り付けられている。
【００８６】
本実施形態にかかる投入ユニットの動作は、第１実施形態にかかる投入ユニットと同様である。ただし、送出流体側近接スイッチ８９によってピストン５２を検出する代わりに、圧力センサ２３０によって検出された精製水の圧力が閾値を越えたことによって、ピストン３５２がプラグ７２にあたったことを検出する。本実施形態にかかる投入ユニットの動作は第１実施形態にかかる投入ユニットと同様なので、ここではその詳細な説明を繰り返さない。
【００８７】
<効果の説明>
以上のようにして、本実施形態にかかる流体送出装置３２０は、ピストン３５２の外周面から流出した精製水によって送出流体室６２内を洗浄できる。送出流体室６２内を洗浄できるのは、次に述べる要件を満たすためである。その第１の要件は、連通流路４４０がピストン本体４３０内に設けられているという要件である。第２の要件は、精製水がその連通流路４４０を通過できるよう流路弁１３２が開くという要件である。
【００８８】
<変形例の説明>
上述した第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２と流体送出装置３２０とは、本発明の技術的思想を具体化するために例示したものである。上述した第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２と流体送出装置３２０とは、本発明の技術的思想の範囲内において種々の変更を加え得るものである。
【００８９】
例えば、枝部分１５２の数は図７に示した数すなわち４本に限定されない。また、枝部分１５２同士がなす角は均一である必要はない。すなわち、ある方向に向く枝部分１５２が多く設けられてもよい。
【００９０】
また、上述した投入ユニットは、２本の流体送出装置を備えている。これにより、一方の流体送出装置内の原料溶液が水熱合成装置へ供給されて残り少なくなると、引き続いて他方の流体送出装置から原料溶液を供給することができる。しかしながら、投入ユニットは、１つの流体送出装置のみを備えてもよい。また、回収ユニットが１本の流体送出装置を備えてもよい。
【００９１】
また、流路プラグ１３６にプラグ孔１８０が設けられている場合、第１実施形態における軸９６に代え、これより長い軸が用いられてもよい。そのような軸を用いることにより、プラグ孔１８０内部の空気も効率よく抜き取ることができる。
【００９２】
また、流路溝１４２の長さは特に限定されない。すなわち、流路溝４４２は、ピストン本体１３０の中心付近に達する長さでなくともよい。
【００９３】
また、流路プラグ１３６はプラグ孔１８０を有していなくともよい。この場合、幹部分１５４を通過した精製水はすべて枝部分１５２から流出することとなる。
【００９４】
また、第２実施形態にかかる回収ユニットにおいて、第１流体送出装置２０と第２流体送出装置２２とに代え、第３実施形態にかかる流体送出装置３２０を用いてもよい。
【００９５】
また、近接スイッチの取付形態は上述したものに限定されない。たとえば、駆動流体出入口部材７０に近接スイッチ取付孔を設ける代わりに、第１流体送出装置２０、第２流体送出装置２２、あるいは流体送出装置３２０の外に一対の近接スイッチ（図示せず）を設置して、ピストン５２，３５２の位置を検知してもよい。この場合、ピストン５２，３５２の位置検知機構の一例は次のようなものである。まず、ピストン５２，３５２に棒材（図示せず）が取付けられている。その棒材の先端には磁石（図示せず）が取付けられている。その棒材は駆動流体側ユニット５５のプラグ７２を貫通している（この場合、棒材を貫通させるため、プラグ７２には図示したものよりも大きな孔が設けられており、その孔と棒材との隙間はシールされている）。したがって棒材先端の磁石はプラグ７２の外にある。その棒材は、ピストン５２，３５２の動きに伴って動くことができる。これにより、ピストン５２，３５２の動きに伴って磁石も動く。上述した一対の近接スイッチの一方は、ピストン５２，３５２が駆動流体側ユニット５５に最も近付いたときに磁石がある辺りに配置される。他方は、ピストン５２がストッパ１１８に接触したときに磁石がある辺り、または、ピストン３５２が送出流体側ユニット３５６のプラグ７２に接触したときに磁石がある辺りに配置される。
【００９６】
また、ピストン本体の具体的形態は図６に示したような形態に限定されない。図１２は、ある変形例にかかるピストン本体２３０の断面図である。図１３は図１２のＣ−Ｃ断面図である。図１２と図１３とを参照しつつ、本変形例にかかるピストン本体２３０について説明する。
【００９７】
ピストン本体２３０は、上述したピストン本体１３０と同様に、シリンダ５０の内部を駆動流体室６０と送出流体室６２とに区切る部材である。本変形例にかかるピストン本体２３０は、駆動流体側部材２４０と、送出流体側部材２４２とを有する。
【００９８】
駆動流体側部材２４０は、凸部２５０と、外周溝２５２とを有する。外周溝２５２にＯリング１３４が嵌まる。凸部２５０の中心を、弁収容孔２６０が貫通している。弁収容孔２６０は、駆動流体側開口１６０と、開口側雌ねじ部１６２と、テーパ部１６４と、筒部１６６と、内奥側雌ねじ部２６８とを有する。内奥側雌ねじ部２６８は、駆動流体室６０から見て筒部１６６の奥に設けられる、雌ねじが形成された部分である。
【００９９】
送出流体側部材２４２は、凹部２７０と、流路溝１４２と、流路孔２７２とを有する。凹部２７０の中心には枝付け根部２８０が設けられている。枝付け根部２８０から、駆動流体路２８２が放射状に分岐している。図１３に示すように、駆動流体路２８２は、８本設けられている。駆動流体路２８２の一端の開口は枝付け根部２８０の内周面に設けられる。駆動流体路２８２の他端の開口は送出流体側部材２４２の外周面に設けられる。
【０１００】
ピストン本体２３０は、駆動流体側部材２４０の凸部２５０を送出流体側部材２４２の凹部２７０に挿入することで組み立てられる。駆動流体側部材２４０の凸部２５０を送出流体側部材２４２の凹部２７０に挿入すると、駆動流体側部材２４０の内奥側雌ねじ部２６８の開口が送出流体側部材２４２の凹部２７０内の枝付け根部２８０に対向することとなる。これにより、本変形例にかかる連通流路２９０が形成される。駆動流体側部材２４０の弁収容孔２６０と送出流体側部材２４２の枝付け根部２８０とが連通流路２９０の根元部分である。送出流体側部材２４２の駆動流体路２８２が連通流路２９０の枝部分である。この場合、流路孔２７２が連通流路２９０の幹部分である。
【０１０１】
ちなみに、このピストン本体２３０において、流路孔２７２は必ずしも必要ではない。流路孔２７２がないと、連通流路２９０の根元部分を通過した精製水はすべて枝部分からピストン本体２３０の外へ出ることとなる。精製水がすべて枝部分から出るので、精製水の洗浄力は向上することとなる。
【０１０２】
図１４は、別の変形例にかかるピストン本体３３０の一部破断図である。図１４を参照しつつ、ピストン本体３３０の構造を説明する。本変形例にかかるピストン本体３３０は、駆動流体側部材２４０と、送出流体側部材３４２とを有する。
【０１０３】
送出流体側部材３４２は、４本の流路溝１４２を有する。送出流体側部材３４２は、４本の駆動流体路２８２を有する。送出流体側部材３４２の外周のうち、駆動流体路２８２の出口にあたる部分には、分配溝２８４が設けられている。分配溝２８４が設けられているので、駆動流体路２８２から出た精製水は、分配溝２８４を通ってピストン本体３３０の外周全体に行き渡る。ピストン本体３３０の外周全体に精製水が行き渡るので、洗浄効果を高めることができる。
【０１０４】
［試験洗浄］
次に、試験洗浄の結果について説明する。試験洗浄は、約１０分の原料溶液送出中に１度洗浄を行うという動作を２度行ったものである。未使用のピストン本体３３０にＯリング１３４を取り付け、そのピストン本体３３０を未使用のシリンダ５０に組み込んで上述の動作を行い、未使用の比較用のピストン本体を未使用のシリンダ５０に組み込んで上述の動作をまた行った。その後、ピストン本体３３０と比較用のピストン本体とをシリンダ５０からそれぞれ取り出し、それらの外観と送出流体出入口部材９０内部とを比較した。なお、比較用のピストン本体とは、その内部には流路が一切設けられておらず、流路溝１４２が設けられておらず、かつ、分配溝２８４が設けられていない、外形がピストン本体３３０と同一の部材である。
【０１０５】
図１５は、ピストン本体３３０を用いて上述した試験洗浄を行った後の、送出流体出入口部材９０の内部を示す写真である。図１６は、比較用のピストン本体を用いて上述した試験洗浄を行った後の、送出流体出入口部材９０の内部を示す写真である。ピストン本体３３０が組み込まれた方の送出流体出入口部材９０には渣滓が見あたらないのに対し、比較用のピストン本体が組み込まれた方の送出流体出入口部材９０には泥状の渣滓が見られる。
【０１０６】
この試験洗浄結果から明らかな通り、ピストン本体３３０を用いると、送出流体室６２の底部とシリンダ５０とピストン本体３３０の隙間という残渣がたまりやすい箇所を、良く洗浄することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
２０ 第１流体送出装置
２２ 第２流体送出装置
２４ 原料タンク
２６ 四方弁
２８ 精製水タンク
３０ 圧送ポンプ
３２ 切替弁
３４ 第１排出弁
３６ 第２排出弁
３８ 排水タンク
４０ 溶液供給ライン
４２ 三方弁
４３ 第３排出弁
４５ 第４排出弁
５０，３５０ シリンダ
５２，３５２ ピストン
５４，３５４ チューブ
５５ 駆動流体側ユニット
５６，３５６ 送出流体側ユニット
６０ 駆動流体室
６２ 送出流体室
７０ 駆動流体出入口部材
７２ プラグ
７４，１０４ ロックナット
８０，１１０ 貫通孔
８２ 駆動流体入口
８４ 駆動流体出口
８６，１１６ 近接スイッチ取付孔
８８ 駆動流体側近接スイッチ
８９ 送出流体側近接スイッチ
９０ 送出流体出入口部材
９２ 撹拌翼
９４ シリンダ中子
９６ 軸
９８ スラストベアリング
１００ ドレンプラグ
１１２ 送出流体入口
１１４ 送出流体出口
１１８ ストッパ
１２０ 孔
１３０，２３０，３３０，４３０ ピストン本体
１３２ 流路弁
１３４ Ｏリング
１３６ 流路プラグ
１４０，２９０，４４０ 連通流路
１４２，４４２ 流路溝
１５０ 根元部分
１５２ 枝部分
１５４ 幹部分
１６０ 駆動流体側開口
１６２ 開口側雌ねじ部
１６４ テーパ部
１６６ 筒部
１６８，２８０ 枝付け根部
１７０ 弁体
１７２ 弁座
１７４ 固定部材
１７６ スプリング
１７８ 反力部材
１８０ プラグ孔
１９２ 送出流体側開口
２００ 反応生成物供給ライン
２０４ 反応生成物回収ライン
２０６ 製品タンク
２０８ 充填水タンク
２１０ 低圧水供給路
２１２ 高圧水供給路
２１４ 低圧用ポンプ
２１６，２２０ バルブ
２１８ 高圧用ポンプ
２２２ リリーフ弁
２２４ 排水タンク
２２５ 第１開閉弁
２２７ 第２開閉弁
２３０ 圧力センサ
２４０ 駆動流体側部材
２４２，３４２ 送出流体側部材
２５０ 凸部
２５２ 外周溝
２６０ 弁収容孔
２６８ 内奥側雌ねじ部
２７０ 凹部
２７２ 流路孔
２８２ 駆動流体路
２８４ 分配溝
３２０ 流体送出装置
３６０ 圧力センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動流体と送出流体とを収容するシリンダと、
前記駆動流体が出入りする駆動流体室と前記送出流体が出入りする送出流体室とに前記シリンダ内を区切り、かつ、前記駆動流体と前記送出流体とから力を受けることによって前記シリンダ内で前記シリンダの内面に沿って移動するピストンとを備える流体送出装置であって、
前記ピストンが、
前記駆動流体室と前記送出流体室とを連通させる連通流路を有するピストン本体と、
前記ピストン本体の外周に設けられ、前記シリンダの内面と前記ピストン本体との間をシールするシール材と、
前記連通流路内に設けられ、前記駆動流体の圧力と前記送出流体の圧力との差が閾値を超えると前記駆動流体が前記連通流路を通過できるよう開く、流路弁とを有することを特徴とする、流体送出装置。
【請求項２】
前記連通流路が、
前記流路弁が収容され、かつ、前記駆動流体室に対向する開口を有する、根元部分と、
前記根元部分から放射状に枝分かれしている、枝部分とを有することを特徴とする、請求項１記載の流体送出装置。
【請求項３】
前記枝部分が、前記シリンダの内面に対向する開口を有することを特徴とする、請求項２記載の流体送出装置。
【請求項１】
駆動流体と送出流体とを収容するシリンダと、
前記駆動流体が出入りする駆動流体室と前記送出流体が出入りする送出流体室とに前記シリンダ内を区切り、かつ、前記駆動流体と前記送出流体とから力を受けることによって前記シリンダ内で前記シリンダの内面に沿って移動するピストンとを備える流体送出装置であって、
前記ピストンが、
前記駆動流体室と前記送出流体室とを連通させる連通流路を有するピストン本体と、
前記ピストン本体の外周に設けられ、前記シリンダの内面と前記ピストン本体との間をシールするシール材と、
前記連通流路内に設けられ、前記駆動流体の圧力と前記送出流体の圧力との差が閾値を超えると前記駆動流体が前記連通流路を通過できるよう開く、流路弁とを有することを特徴とする、流体送出装置。
【請求項２】
前記連通流路が、
前記流路弁が収容され、かつ、前記駆動流体室に対向する開口を有する、根元部分と、
前記根元部分から放射状に枝分かれしている、枝部分とを有することを特徴とする、請求項１記載の流体送出装置。
【請求項３】
前記枝部分が、前記シリンダの内面に対向する開口を有することを特徴とする、請求項２記載の流体送出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−５６３（Ｐ２０１２−５６３Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３７０５４（Ｐ２０１０−１３７０５４）
【出願日】平成２２年６月１６日（２０１０．６．１６）
【出願人】（５９８０８４８９５）株式会社アイテック (24)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１６日（２０１０．６．１６）
【出願人】（５９８０８４８９５）株式会社アイテック (24)
【Ｆターム（参考）】
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