特許 7534159 高圧反応装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】高圧反応装置

(51)【国際特許分類】

   B01J 3/00 20060101AFI20240806BHJP

   C08J 11/10 20060101ALI20240806BHJP

   B01J 3/03 20060101ALI20240806BHJP

   B01J 3/04 20060101ALI20240806BHJP

   B01J 3/02 20060101ALI20240806BHJP

   B01J 4/00 20060101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

B01J3/00 A

C08J11/10 ZAB

B01J3/00 B

B01J3/03 A

B01J3/04 E

B01J3/04 G

B01J3/02 C

B01J3/04 F

B01J4/00 105A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020147558

(22)【出願日】2020-09-02

(65)【公開番号】P2022042229

(43)【公開日】2022-03-14

【審査請求日】2023-06-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000005810

【氏名又は名称】マクセル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104444

【弁理士】

【氏名又は名称】上羽 秀敏

(74)【代理人】

【識別番号】100174285

【弁理士】

【氏名又は名称】小宮山 聰

(72)【発明者】

【氏名】後藤 敏晴

(72)【発明者】

【氏名】孫 吟

【審査官】太田 一平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０６６０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２６８４０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｊ ３／００ － ３／０８

Ｂ２９Ｂ １７／００ － １７／０４

Ｃ０８Ｊ １１／００ － １１／２８

Ｂ０１Ｊ ４／００ － ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々が外部に開口した第１の流路及び第２の流路を有するボディーと、前記ボディーの内部に回転可能に取り付けられたボールとを含む固体供給装置と、
前記固体供給装置の鉛直方向下方に配置され、前記第２の流路に接続された高圧容器とを備え、
前記ボールは、外部に開口した固体原料が充填される大きさのポケットを有し、
前記第１の流路は、前記固体供給装置の鉛直方向上方に配置されたホッパーに接続され、
前記固体供給装置は、前記ボールを回転させることにより、前記第１の流路が前記ポケットに接続され、前記第２の流路が前記ボールの表面によって塞がれた状態である第１状態と、前記第２の流路が前記ポケットに接続され、前記第１の流路が前記ボールの表面によって塞がれた状態である第２状態とに切り替えられ、
前記第１状態と前記第２状態とを切り替える間において、前記第１の流路と前記第２の流路とが連続しないように構成されている、高圧反応装置。

【請求項2】

請求項１に記載の高圧反応装置であって、
前記固体供給装置は、各々が前記ボディー及び前記ボールに接して配置された第１のシール及び第２のシールをさらに含み、
前記第１のシールは、前記第１状態において、前記第１のシールの外周が前記ポケットの開口の周りを囲うように配置され、
前記第２のシールは、前記第２状態において、前記第２のシールの外周が前記ポケットの開口の周りを囲うように配置される、高圧反応装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の高圧反応装置であって、
前記高圧容器の耐圧が１．０ＭＰａ以上である、高圧反応装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載の高圧反応装置であって、
前記ボディーは、外部に開口した第３の流路をさらに有し、
前記固体供給装置は、前記ボールを回転させることにより、前記第１状態及び前記第２状態に加えて、前記第３の流路が前記ポケットに接続され、前記第１の流路及び前記第２の流路が前記ボールの表面によって塞がれた状態である第３状態に切り替えられるように構成されている、高圧反応装置。

【請求項5】

請求項１～３のいずれか一項に記載の高圧反応装置であって、
前記ボディーは、各々が外部に開口した第３の流路及び第４の流路をさらに有し、
前記固体供給装置は、前記ボールを回転させることにより、前記第１状態及び前記第２状態に加えて、前記第３の流路が前記ポケットに接続され、前記第１の流路、前記第２の流路、及び前記第４の流路が前記ボールの表面によって塞がれた状態である第４状態と、前記第４の流路が前記ポケットに接続され、前記第１の流路、前記第２の流路、及び前記第３の流路が前記ボールの表面によって塞がれた状態である第５状態とに切り替えられるように構成されている、高圧反応装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載の高圧反応装置であって、
前記ボールの表面と前記ボディーとの隙間が０．２ｍｍ以下である、高圧反応装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の高圧反応装置であって、
前記固体供給装置と前記高圧容器とを接続する配管が、１０ｃｍ以上の長さを有する、高圧反応装置。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の高圧反応装置であって、
前記固体供給装置と前記高圧容器とを接続する配管を冷却する機構をさらに備える、高圧反応装置。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一項に記載の高圧反応装置であって、
前記固体供給装置と前記高圧容器とを接続する配管が、前記ポケットの開口の大きさよりも８ｍｍ以上大きい内径を有するか、又は当該内径を有する円の面積に相当する断面積の空間を有する、高圧反応装置。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の高圧反応装置であって、前記固体供給装置と前記高圧容器とを接続する配管又は前記固体供給装置に固定されたノッカーをさらに備える、高圧反応装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高圧反応装置に関する。

【背景技術】

【0002】

樹脂廃棄物による環境汚染が社会的な問題となる中、ポリ乳酸に代表される生分解性樹脂が注目されている。近年、生分解性樹脂を分解して再利用するケミカルリサイクルに関する技術が開発されている。例えば特開２０１７－１３２７３０号公報には、減圧下に保持されたベント室に通じる押出機にポリ乳酸及び解重合触媒を投入し、該押出機でポリ乳酸と解重合触媒とを溶融混練し、該溶融混練物をベント室内に供給し、該ベント室内でポリ乳酸の解重合を行い、生成したラクチドをガス化して該ベント室から回収するラクチド回収方法が開示されている。

【0003】

特開２０２０－２３３２号公報及び特開２０２０－５０８５３号公報には、ロータリーバルブを備えた廃プラスチック分解装置が開示されている。特許第３８１９９５１号公報、特許第５８４７６８０号公報、及び特許第５９３２３８７号公報には、ロータリーバルブが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１３２７３０号公報

【文献】特開２０２０－２３３２号公報

【文献】特開２０２０－５０８５３号公報

【文献】特許第３８１９９５１号公報

【文献】特許第５８４７６８０号公報

【文献】特許第５９３２３８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

生分解性樹脂の分解に関する技術として、押出機で溶融混練したものを容器に取り出し、ここで一定温度に保持してガスを取り出す方法が提案されている。しかし、この方法では容器中に材料を保持するために、温度分布による材料の焼付きが生じるという問題や、触媒として添加している金属化合物を再利用できないという問題がある。

【0006】

高圧容器を用いてバッチ式で処理する方法であれば、触媒を高圧容器内に残したまま樹脂を繰り返し処理することができる。しかし、高圧容器内へ樹脂を供給する方法が問題となる。高圧容器内へ固体原料を供給する方法としては、スラリーをポンプで送る方法や押出機で固体を送る方法がある。しかし、この方法は連続的に固体原料を供給し続ける必要があり、また、供給できる固体原料は見かけの流動性があるものに限られる。そのため、粉末状やペレット状の固体原料を高圧容器内に供給することは困難である。

【0007】

高圧の系内へ固体を供給する装置としては、ロータリーバルブを利用したものが知られているが、適用できる圧力に限界がある。

【0008】

本発明の目的は、高圧容器の内部を所定の圧力に保ったまま、高圧容器の内部へ固体原料を供給することができる高圧反応装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一実施形態による高圧反応装置は、各々が外部に開口した第１の流路及び第２の流路を有するボディーと、前記ボディーの内部に回転可能に取り付けられたボールとを含む固体供給装置と、前記固体供給装置の下方に配置され、前記第２の流路に接続された高圧容器とを備え、前記ボールは、外部に開口したポケットを有し、前記固体供給装置は、前記ボールを回転させることにより、前記第１の流路が前記ポケットに接続され、前記第２の流路が前記ボールの表面によって塞がれた状態である第１状態と、前記第２の流路が前記ポケットに接続され、前記第１の流路が前記ボールの表面によって塞がれた状態である第２状態とに切り替えられるように構成されている。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、高圧容器の内部を所定の圧力に保ったまま、高圧容器の内部へ固体原料を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態による高圧反応装置の構成を模式的に示す正面図である。

【図2】図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。

【図3A】図３Ａは、固体供給装置の動作を説明するための図である。

【図3B】図３Ｂは、固体供給装置の動作を説明するための図である。

【図3C】図３Ｃは、固体供給装置の動作を説明するための図である。

【図4】図４は、固体供給装置の変形例の一つの構成を模式的に示す断面図である。

【図5】図５は、固体供給装置の変形例の他の一つの構成を模式的に示す断面図である。

【図6】図６は、本発明の第２の実施形態による高圧反応装置の構成を模式的に示す正面図である。

【図7A】図７Ａは、固体供給装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図7B】図７Ｂは、固体供給装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図8】図８は、本発明の第２の実施形態による高圧反応装置の構成を模式的に示す正面図である。

【図9A】図９Ａは、固体供給装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図9B】図９Ｂは、固体供給装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図9C】図９Ｃは、固体供給装置の構成を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

【0013】

［第１の実施形態］
［高圧反応装置］
以下の実施形態では、高圧反応装置の一例として、生分解性樹脂の分解に用いる高圧反応装置の構成を説明する。

【0014】

図１は、本発明の第１の実施形態による高圧反応装置１の構成を模式的に示す正面図である。高圧反応装置１は、固体供給装置１０、ホッパー２１、高圧容器３１、ホットプレート付きマグネチックスターラー３５、及び回収装置４４等を備えている。

【0015】

ホッパー２１は、配管２２によって固体供給装置１０と接続されている。ホッパー２１には、処理対象となる固体原料が投入される。固体原料は例えば、粉末状又はペレット状に前処理された廃プラスチックである。

【0016】

固体供給装置１０は、高圧容器３１の内部を所定の圧力に保ったまま、高圧容器３１の内部へ固体原料を供給する。固体供給装置１０の具体的な構成は後述する。

【0017】

高圧容器３１は、固体供給装置１０の下方に配置され、配管２３によって固体供給装置１０と接続されている。高圧容器３１は、固体と気体、又は固体と液体とを反応させるための容器である。高圧容器３１は、内部を高圧に保持できるように構成されている。

【0018】

高圧反応装置１は、高圧容器３１に加わる圧力が大きい場合に特に好適に用いることができる。高圧容器３１の耐圧は、好ましくは１．０ＭＰａ以上であり、より好ましくは１．５ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは２．０ＭＰａ以上である。

【0019】

配管２３には、ノッカー２４が取り付けられている。ノッカー２４は、配管２３に衝撃を与えて、配管２３の中で固体原料が詰まるのを抑制する。ノッカー２４は、これに限定されないが、固体供給装置１０に近い位置に取り付けられていることが好ましい。これによって、固体供給装置１０の内部で固体原料が詰まるのも抑制することができる。具体的には、後述するボール１２（図２）のポケット１２ａから固体原料が落ちなくなったり、第２の流路１１ｂ内で固体原料が詰まったりするのを抑制することができる。ノッカー２４と固体供給装置１０との間の距離（端面と端面との間の距離）は、好ましくは５ｃｍ以下であり、さらに好ましくは３ｃｍ以下である。ノッカー２４は、これ以外の位置に配置されてもよいし、複数の箇所に配置されてもよい。ノッカー２４は、配管２３に代えて、あるいは配管２３に加えて、固体供給装置１０に取り付けられていてもよい。

【0020】

ホットプレート付きマグネチックスターラー３５は、高圧容器３１を加熱するとともに、高圧容器３１の内部に配置された攪拌子３６を磁力によって回転させて、高圧容器３１の内容物を攪拌する。加熱温度は、特に限定されないが、生分解性樹脂の分解では、１００～３００℃といった温度が用いられる。

【0021】

高圧反応装置１は、ホットプレート付きマグネチックスターラー３５に代えて、加熱装置と攪拌装置とを別々に備えていてもよい。マグネチックスターラーに代わる攪拌装置としては、例えば攪拌翼を用いることができる。

【0022】

高圧容器３１を加熱した際に固体供給装置１０が過度に加熱されないようにするため、配管２３の長さｄは、長くすることが好ましい。配管２３の長さｄは、好ましくは１０ｃｍ以上である。配管２３の長さｄを長くすることに代えて、あるいは配管２３の長さｄを長くすることに加えて、配管２３を冷却する機構を設けてもよい。配管２３を冷却する機構は例えば、水冷装置やヒートシンクである。

【0023】

高圧容器３１は、配管４１、減圧弁４２、及び冷却管４３を介して回収装置４４に接続されている。高圧容器３１に供給された固体原料は、高圧容器３１内で加熱されて溶融し、さらに加熱されて分解する。分解が進むと、原料が気化して、高圧容器３１内の圧力が上昇する。気化した原料の一部は、減圧弁４２を介して配管４１から高圧容器３１の外側に取り出される。取り出された原料は、冷却管４３によって冷却されて、低分子量の分解生成物として回収装置４４内に回収される。

【0024】

［固体供給装置］
次に、図２を参照して、固体供給装置１０の具体的な構成を説明する。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。固体供給装置１０は、ボディー１１、ボール１２、シール１３、シール１４、ステム１５、及びハンドル１６を備えている。

【0025】

ボディー１１は、ボール１２、シール１３、及びシール１４を収容する。本実施形態では、ボディー１１は部品１１１及び部品１１２の２つの部品から構成されている。もっとも、ボディー１１は、３つ以上の部品から構成されていてもよい。ボディー１１は例えば、シール１３及びシール１４を保持するための部品を別に備えていてもよい。この場合、スプリング等でシール１３及びシール１４をボール１２に押しつける機構を設けてもよい。ボディー１１の材質は特に限定されないが、金属製のものが好適である。

【0026】

ボディー１１は、各々がボディー１１の外側に開口した第１の流路１１ａ及び第２の流路１１ｂを有している。第１の流路１１ａには配管２２が、第２の流路１１ｂには配管２３が、それぞれ接続されている。第１の流路１１ａと第２の流路１１ｂとは、ボール１２によって遮られている。

【0027】

本実施形態では、第１の流路１１ａ及び第２の流路１１ｂはいずれも、ホッパー２１（図１）と高圧容器３１（図１）とを結ぶ方向（以下この方向を「ｚ方向」とする。）に延びるように形成されている。第１の流路１１ａ及び第２の流路１１ｂは、ボール１２を間に挟んで対向するように形成されている。第１の流路１１ａ及び第２の流路１１ｂは、同一直線上にあることが好ましいが、必ず同一直線上になければならないということはない。

【0028】

ボール１２は、ボディー１１の内部に回転可能に取り付けられている。より具体的には、ボール１２は、ボディー１１に回転可能な態様で取り付けられたステム１５の一方の端部に固定されている。ステム１５は、ｚ方向と垂直な方向の一つ（以下この方向を「ｙ方向」とし、ｙ方向及びｚ方向の両方に垂直な方向を「ｘ方向」とする。）に延びた棒状の形状を有している。ステム１５の他方の端部は、ボディー１１の外側に配置されたハンドル１６に固定されている。この構成によれば、ハンドル１６を操作することによって、ｙ方向を回転軸としてボール１２を回転させることができる。

【0029】

本実施形態では、１本のステム１５によってボール１２を片側から支える構成をとっている。この構成に代えて、２本のステムによってボール１２を両側から支えるようにしてもよい。また、ハンドル１６に代えて、ステム１５をモーター等に連結し、ステム１５を自動で回転させるようにしてもよい。

【0030】

ボール１２は、ボール１２の外部に開口したポケット１２ａを有している。ポケット１２ａは、より具体的には、ｙ方向と交差する方向（図２ではｚ方向）に向かって開口している。ポケット１２ａは、ボール１２を貫通していない。この構成によれば、ｙ方向を回転軸としてボール１２を回転させることで、ポケット１２ａが開口する方向をｘｚ面内で回転させることができる。

【0031】

ボール１２の材質は特に限定されない。ボール１２は、金属製、樹脂製、及びセラミック製等のものを用いることができ、中でも金属製のものが好適である。

【0032】

固体供給装置１０は、ボール１２を回転させることにより、（Ａ）第１の流路１１ａがポケット１２ａに接続され、第２の流路１１ｂがボール１２の表面によって塞がれた状態（以下「第１状態」という。）と、（Ｂ）第２の流路１１ｂがポケット１２ａに接続され、第１の流路１１ａがボール１２の表面によって塞がれた状態（以下「第２状態」という。）とを切り替えられるように構成されている。また、第１状態と第２状態とを切り替える間において、第１の流路１１ａと第２の流路１１ｂとが連続しないように構成されている。詳細は後述するが、これによって、高圧容器３１（図１）の内部を所定の圧力に保ったまま、高圧容器３１（図１）の内部へ固体原料を供給することができる。

【0033】

なお、配管２３は、固体原料が配管壁面に付着する等の原因で詰まるのを抑制するため、ボール１２のポケット１２ａの開口の大きさｄ１よりも大きい内径ｄ２を有することが好ましい。配管２３は、ポケット１２ａの開口の大きさｄ１よりも８ｍｍ以上大きい内径を有するか、又は当該内径を有する円の面積に相当する断面積の空間を有することがより好ましい。

【0034】

シール１３及びシール１４の各々は、ボディー１１及びボール１２に接して配置されている。シール１３は、第１状態において、シール１３の外周がポケット１２ａの開口の周りを囲うように配置されており、シール１４は、第２状態において、シール１４の外周がポケット１２ａの開口の周りを囲うように配置されている。第１状態及び第２状態の各々において、シール１３及びシール１４の内周は、ポケット１２ａの開口の内側にあってもよい。すなわち、シール１３及びシール１４の各々の開口の大きさは、ポケット１２ａの開口の大きさよりも小さくてもよい。

【0035】

シール１３及びシール１４の各々は、無端状の固体シールである。シール１３及びシール１４の材質は特に限定されない。シール１３及びシール１４は、樹脂製、金属製、及びカーボン製等のものを用いることができ、中でも樹脂製のものが好適である。樹脂の中でも、フッ素樹脂製のものが特に好適である。

【0036】

シール１３及びシール１４の各々は、例えば円環形状とすることができる。図２に示すように、シール１３及びシール１４の断面は、ボール１２の表面に沿った形状であることが好ましい。円環形状にしてボール１２の上下から挟み込んで圧力を加えることで、ボール１２と円環形状のシール１３及びシール１４の位置関係が必然的に決まり、シール１３及びシール１４をボール１２に均一に押し付けることができる。また、シール１３及びシール１４の各々の開口の大きさは、ポケット１２ａの開口の大きさｄ１以下であることが好ましい。もっとも、シール１３及びシール１４の形状は、これらに限定されない。シール１３は、第１状態においてシール１３の外周がポケット１２ａの開口の周りを囲うことができる形状であればよい。同様に、シール１４は、第２状態においてシール１４の外周がポケット１２ａの開口の周りを囲うことができる形状であればよい。

【0037】

［固体供給装置の動作及び高圧反応装置の効果］
次に、図３Ａ～図３Ｃを参照して、固体供給装置１０の動作を説明する。図３Ａ～図３Ｃは、固体供給装置１０の動作を説明するための図であって、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図（ｘｚ断面）である。図３Ａ～図３Ｃでは、ステム１５（図２）は紙面と垂直な方向（ｙ方向）に延びており、ボール１２は、紙面と垂直な方向（ｙ方向）を回転軸として回転する。

【0038】

図３Ａでは、第１の流路１１ａがポケット１２ａに接続され、第２の流路１１ｂがボール１２の表面によって塞がれている。すなわち、図３Ａでは、固体供給装置１０は第１状態にある。この状態でホッパー２１（図１）に固体原料Ｐが投入されると、固体原料Ｐは重力によって落下し、配管２２を伝ってポケット１２ａに充填される。このとき、第２の流路１１ｂがボール１２の表面によって塞がれているため、配管２３側の圧力が配管２２側に漏れることはない。

【0039】

図３Ａに示す状態からボール１２を回転させると、図３Ｂに示す状態になる。図３Ｂでは、第１の流路１１ａ及び第２の流路１１ｂの両方が、ボール１２の表面によって塞がれている。このときも、配管２３側の圧力が配管２２側に漏れることはない。

【0040】

図３Ｂに示す状態からさらにボール１２を回転させると、図３Ｃに示す状態になる。図３Ｃでは、第２の流路１１ｂがポケット１２ａに接続され、第１の流路１１ａがボール１２の表面によって塞がれている。すなわち、図３Ｃでは、固体供給装置１０は第２状態にある。ポケット１２ａに充填された固体原料Ｐは重力によって落下し、配管２３を伝って高圧容器３１（図１）に供給される。このとき、第１の流路１１ａがボール１２の表面によって塞がれているため、配管２３側の圧力が配管２２側に漏れることはない。

【0041】

以上のように、本実施形態による固体供給装置１０及びこれを備えた高圧反応装置１（図１）の構成によれば、高圧容器３１（図１）の内部を所定の圧力に保ったまま、高圧容器３１（図１）の内部へ固体原料を供給することができる。

【0042】

固体供給装置１０の構成によれば、球体であるボール１２によって、第１の流路１１ａ及び第２の流路１１ｂを選択的に遮ることができる。ボール１２は表面が均一な圧力で押さえつけられるため、高いシール性を発揮する。これに対し、例えば遮蔽物が円筒形状の場合、軸方向で圧力が均一にならず、中央部がたわむ、あるいは端部が押さえられないといった問題が生じる可能性がある。

【0043】

本実施形態のように、第１の流路１１ａと第２の流路１１ｂとがボール１２を挟んで対向している場合、第２の流路１１ｂ側の圧力でボール１２が第１の流路１１ａ側に押さえつけられるので、より強いシール性を発揮することができる。もっとも、第１の流路１１ａと第２の流路１１ｂとがボール１２を挟んで対向していなくても、ある程度のシール性は得られる。

【0044】

本実施形態では、固体供給装置１０は、ボディー１１及びボール１２に接して配置されたシール１３及びシール１４を含んでいる。この構成によれば、より強いシール性を発揮することができる。もっとも、固体供給装置１０がシール１３及びシール１４を含んでいなくても、ある程度のシール性は得られる。

【0045】

［固体供給装置の変形例］
図４は、固体供給装置１０の変形例の一つである固体供給装置１０Ａの構成を模式的に示す断面図（ｘｚ断面図）である。固体供給装置１０Ａは、固体供給装置１０のボディー１１（図３Ａ～図３Ｃを参照）に代えて、ボディー１１Ａを備えている。ボディー１１Ａは、部品１１１Ａ及び部品１１２Ａを含んでいる。

【0046】

ボディー１１Ａは、ボール１２の表面との隙間ｇが小さくなるように形成されている。より具体的には、部品１１１Ａ及び部品１１２Ａの一部が、ボール１２の表面に沿うような形状を有している。

【0047】

固体供給装置１０Ａの構成によれば、ボール１２の表面とボディー１１Ａとの隙間ｇを小さくすることによって、ボール１２の表面とボディー１１Ａとの間に固体原料が侵入するのを抑制することができる。ボール１２の表面とボディー１１Ａとの隙間ｇは、好ましくは０．２ｍｍ以下である。

【0048】

図５は、固体供給装置１０の変形例の他の一つである固体供給装置１０Ｂの構成を模式的に示す断面図（ｘｚ断面図）である。固体供給装置１０Ｂは、固体供給装置１０のボディー１１（図３Ａ～図３Ｃを参照）に代えて、ボディー１１Ｂを備えている。ボディー１１Ｂは、部品１１１及び部品１１２に加えて、部品１１３及び部品１１４を含んでいる。

【0049】

固体供給装置１０Ｂでは、ボール１２と部品１１１との間、及びボール１２の部品１１２との間にそれぞれ部品１１３及び部品１１４を挿入することで、ボール１２の表面とボディー１１Ｂとの隙間ｇを小さくしている。この構成によっても、ボール１２の表面とボディー１１Ｂとの間に固体原料が侵入するのを抑制することができる。

【0050】

［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態による高圧反応装置２の構成を模式的に示す正面図である。高圧反応装置２は、高圧反応装置１の固体供給装置１０（図１）に代えて、固体供給装置５０を備えている。

【0051】

図７Ａは、固体供給装置５０の構成を模式的に示す断面図（ｘｚ断面図）である。固体供給装置５０は、固体供給装置１０のボディー１１（図３Ａ～図３Ｃを参照）に代えて、ボディー５１を備えている。ボディー５１は、部品５１１及び部品５１２を含んでいる。

【0052】

ボディー５１も、ボディー１１と同様に、第１の流路５１ａ及び第２の流路５１ｂを有している。固体供給装置５０は、固体供給装置１０と同様に、ポケット１２ａを有するボール１２を備え、ボール１２を回転させることにより、（Ａ）第１の流路５１ａがポケット１２ａに接続され、第２の流路５１ｂがボール１２の表面によって塞がれた状態（第１状態）と、（Ｂ）第２の流路５１ｂがポケット１２ａに接続され、第１の流路５１ａがボール１２の表面によって塞がれた状態（第２状態）とを切り替えられるように構成されている。図７Ａは、固体供給装置５０が第１状態である場合を示している。

【0053】

ボディー５１は、第１の流路５１ａ及び第２の流路５１ｂに加えて、第３の流路５１ｃを有している。第３の流路５１ｃは、脱気用の配管２５に接続されている。

【0054】

固体供給装置５０は、ボール１２を回転させることにより、第１状態及び第２状態に加えて、（Ｃ）第３の流路５１ｃがポケット１２ａに接続され、第１の流路５１ａ及び第２の流路５１ｂがボール１２の表面によって塞がれた状態（以下「第３状態」という。）に切り替えられるように構成されている。図７Ｂは、固体供給装置５０が第３状態である場合を示している。

【0055】

固体供給装置５０はさらに、シール１３及びシール１４に加えて、シール５３を備えている。シール５３は、ボディー５１及びボール１２に接して配置され、第３状態において、シール５３の外周がポケット１２ａの開口の周りを囲うように配置されている。

【0056】

固体供給装置１０（図３Ａ～図３Ｃを参照）では、第２状態（図３Ｃ）から第１状態（図３Ａ）に移るとき、高圧の気体が配管２２側に吹き出し、これによって配管２２に充填された固体原料が噴き出す可能性がある。これは、第２状態（図３Ｃ）になったとき、高圧の気体がポケット１２ａに充填されるためである。

【0057】

固体供給装置５０では、第２状態から第１状態に移る間に、第３状態を経由することによって、ポケット１２ａに充填された高圧の気体を第３の流路５１ｃから脱気用の配管２５に逃がすことができる。これによって、配管２２に充填された固体原料が噴き出すのを抑制することができる。

【0058】

第３の流路５１ｃは、ポケット１２ａ内の高圧の気体を除去するための流路であるため、気体の流れを妨げない程度の内径を有していればよい。配管２５についても同様に、気体の流れを妨げない程度の内径を有していればよい。配管２５は、これに限定されないが、例えば呼び径１／８インチ程度以上の配管が想定される。

【0059】

第１状態～第３状態の各状態を切り替える間において、第２の流路５１ｂと第３の流路５１ｃとがポケット１２ａを介して連続しないようにすることが好ましい。これによって、高圧容器３１内の高圧気体が第３の流路５１ｃから過度に流出しないようにできる。第２の流路５１ｂと第３の流路５１ｃとが連続しないようにする方法としては、ポケット１２ａの開口、第２の流路５１ｂの開口、及び第３の流路５１ｃの開口のいずれか一つ以上を小さくすること、並びに、第２の流路５１ｂの開口と第３の流路５１ｃの開口とを離して配置すること等が挙げられる。このうち、第３の流路５１ｃは気体だけを通す流路であるため、気体の流れを妨げない程度の内径を有していればよい。そのため、第３の流路５１ｃの開口を第２の流路５１ｂの開口よりも小さくすることが好ましい。

【0060】

本実施形態では、固体供給装置５０は、ボディー５１及びボール１２に接して配置されたシール５３を含んでいる。この構成によれば、より強いシール性を発揮することができる。もっとも、固体供給装置５０がシール５３を含んでいなくても、ある程度のシール性は得られる。

【0061】

［第３の実施形態］
図８は、本発明の第３の実施形態による高圧反応装置３の構成を模式的に示す正面図である。高圧反応装置３は、高圧反応装置１の固体供給装置１０（図１）に代えて、固体供給装置６０を備えている。

【0062】

図９Ａは、固体供給装置６０の構成を模式的に示す断面図（ｘｚ断面図）である。固体供給装置６０は、固体供給装置１０のボディー１１（図３Ａ～図３Ｃを参照）に代えて、ボディー６１を備えている。ボディー６１は、部品６１１及び部品６１２を含んでいる。

【0063】

ボディー６１も、ボディー１１と同様に、第１の流路６１ａ及び第２の流路６１ｂを有している。固体供給装置６０は、固体供給装置１０と同様に、ポケット１２ａを有するボール１２を備え、ボール１２を回転させることにより、（Ａ）第１の流路６１ａがポケット１２ａに接続され、第２の流路６１ｂがボール１２の表面によって塞がれた状態（第１状態）と、（Ｂ）第２の流路６１ｂがポケット１２ａに接続され、第１の流路６１ａがボール１２の表面によって塞がれた状態（第２状態）とを切り替えられるように構成されている。図９Ａは、固体供給装置６０が第１状態である場合を示している。

【0064】

ボディー６１は、第１の流路６１ａ及び第２の流路６１ｂに加えて、第３の流路６１ｃ及び第４の流路６１ｄを有している。第３の流路６１ｃ及び第４の流路６１ｄはそれぞれ、配管２６の一方の端部及び他方の端部に接続されている。

【0065】

固体供給装置６０はさらに、シール１３及びシール１４に加えて、シール６３及びシール６４を備えている。シール６３及びシール６４は、ボディー６１及びボール１２に接して配置されている。

【0066】

固体供給装置６０は、ボール１２を回転させることにより、第１状態及び第２状態に加えて、（Ｄ）第３の流路６１ｃがポケット１２ａに接続され、第１の流路６１ａ、第２の流路６１ｂ、及び第４の流路６１ｄがボール１２の表面によって塞がれた状態（以下「第４状態」という。）と、（Ｅ）第４の流路６１ｄがポケット１２ａに接続され、第１の流路６１ａ、第２の流路６１ｂ、及び第３の流路６１ｃがボール１２の表面によって塞がれた状態（以下「第５状態」という。）とに切り替えられるように構成されている。図９Ｂ及び図９Ｃはそれぞれ、固体供給装置６０が第４状態及び第５状態である場合を示している。シール６３は、第４状態において、シール６３の外周がポケット１２ａの開口の周りを囲うように配置されており、シール６４は、第５状態において、シール６４の外周がポケット１２ａの開口の周りを囲うように配置されている。

【0067】

固体供給装置５０（図７Ａ及び図７Ｂを参照）では、第２状態から第１状態に移る間に、第３状態（図７Ｂ）を経由することによって、ポケット１２ａに充填された高圧の気体を第３の流路５１ｃから排出する。この構成によれば、配管２２に充填された固体原料が噴き出すのを抑制することができる。一方、第３状態を経由する度に高圧の気体が系外に排出されるため、高圧容器３１の圧力が徐々に低下する。

【0068】

固体供給装置６０においても、固体供給装置５０の場合と同様に、第２状態から第１状態に移る間に、第４状態（図９Ｂ）を経由することによって、ポケット１２ａに充填された高圧の気体の一部を第３の流路６１ｃから排出することができる。固体供給装置６０ではさらに、配管２６を介して、排出した高圧の気体の一部を第４の流路６１ｄに戻す。そして、第１状態から第２状態に移る間に、第５状態（図９Ｃ）を経由することによって、ポケット１２ａに高圧の気体の一部を充填する。これによって、高圧容器３１の圧力の低下を抑制することができる。

【0069】

配管２６の内容積は、ポケット１２ａの内容積以上にすることが好ましく、ポケット１２ａの内容積の１０倍以上にすることがより好ましい。配管２６の内容積を大きくすることで、第４状態（図９Ｂ）から第１状態（図９Ａ）に移る前に、ポケット１２ａ内の圧力を第２の流路６１ｂ出口側の圧力（高圧容器３１内の圧力）よりも十分に低くすることができる。

【0070】

配管２６の内容積を大きくすることに代えて、配管２６の中間（第３の流路６１ｃと第４の流路６１ｄとの間）に密閉容器を配置して、この密閉容器を圧力緩衝容器として用いてもよい。要するに、第３の流路６１ｃから第４の流路６１ｄまでを結ぶ空間の容積を大きくすればよい。第３の流路６１ｃから第４の流路６１ｄまでを結ぶ空間の容積（第３の流路６１ｃ及び第４の流路６１ｄの容積を含む。）は、好ましくはポケット１２ａの内容積以上であり、より好ましくはポケット１２ａの内容積の１０倍以上である。第３の流路６１ｃから第４の流路６１ｄまでを結ぶ空間の容積の上限は、特に限定されないが、例えばポケット１２ａの内容積の５０倍程度であり、より好ましくはポケット１２ａの内容積の２０倍程度である。

【0071】

配管２６の内容積を大きくする、あるいは密閉容器を配置すると、装置全体が大きくなりすぎる場合がある。この問題を回避するため、配管２６の中間（第３の流路６１ｃと第４の流路６１ｄとの間）にポンプを配置して、第３の流路６１ｃ内を強制的に減圧するとともに、第４の流路６１ｄ内の圧力を昇圧するようにしてもよい。この場合、ポンプの効率を上げるため、ポンプの後段（第４の流路６１ｄ側）に逆止弁を配置してもよい。

【0072】

第４の流路６１ｄは、外側が上方になるように傾斜していることが好ましい。これによって、固体原料が第４の流路６１ｄに流入することを抑制できる。

【0073】

各状態を切り替える間において、第１の流路６１ａと第４の流路６１ｄとがポケット１２ａを介して連続しないようにすることが好ましい。これによって、配管２６の気体が配管２２に流入しないようにできる。第１の流路６１ａと第４の流路６１ｄとが連続しないようにする方法としては、ポケット１２ａの開口、第１の流路６１ａの開口、及び第４の流路６１ｄの開口のいずれか一つ以上を小さくすること、並びに、第１の流路６１ａの開口と第４の流路６１ｄの開口とを離して配置すること等が挙げられる。このうち、第４の流路６１ｄは気体だけを通す流路であるため、気体の流れを妨げない程度の内径を有していればよい。そのため、第４の流路６１ｄの開口を第１の流路６１ａの開口よりも小さくすることが好ましい。

【0074】

各状態を切り替える間において、第２の流路６１ｂと第３の流路６１ｃとがポケット１２ａを介して連続しないようにすることも好ましい。これによって、高圧容器３１内の高圧気体が第３の流路６１ｃから過度に流出しないようにできる。第２の流路６１ｂと第３の流路６１ｃとが連続しないようにする方法としては、ポケット１２ａの開口、第２の流路６１ｂの開口、及び第３の流路６１ｃの開口のいずれか一つ以上を小さくすること、並びに、第２の流路６１ｂの開口と第３の流路６１ｃの開口とを離して配置すること等が挙げられる。このうち、第３の流路６１ｃは気体だけを通す流路であるため、気体の流れを妨げない程度の内径を有していればよい。そのため、第３の流路６１ｃの開口を第２の流路６１ｂの開口よりも小さくすることが好ましい。

【0075】

各状態を切り替える間において、第４の流路６１ｄと第２の流路６１ｂとがポケット１２ａを介して連続しないようにすることも好ましい。その方法としては、ポケット１２ａの開口、第４の流路６１ｄの開口、及び第２の流路６１ｂの開口のいずれか一つ以上を小さくすること、並びに、第４の流路６１ｄの開口と第２の流路６１ｂの開口とを離して配置すること等が挙げられる。この場合、第４の流路６１ｄの開口を第２の流路６１ｂの開口よりも小さくすることが好ましい。

【0076】

各状態を切り替える間において、第３の流路６１ｃと第１の流路６１ａとがポケット１２ａを介して連続しないようにすることも好ましい。その方法としては、ポケット１２ａの開口、第３の流路６１ｃの開口、及び第１の流路６１ａの開口のいずれか一つ以上を小さくすること、並びに、第３の流路６１ｃの開口と第１の流路６１ａの開口とを離して配置すること等が挙げられる。この場合、第３の流路６１ｃの開口を第１の流路６１ａの開口よりも小さくすることが好ましい。

【0077】

本実施形態では、固体供給装置６０は、ボディー６１及びボール１２に接して配置されたシール６３及び６４を含んでいる。この構成によれば、より強いシール性を発揮することができる。もっとも、固体供給装置６０がシール６３及び６４を含んでいなくても、ある程度のシール性は得られる。

【0078】

以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。

【0079】

上記の実施形態では、高圧反応装置の一例として、生分解性樹脂の分解に用いる高圧反応装置の構成を説明した。本発明による高圧反応装置は、生分解性樹脂の分解用の装置として特に好適に用いることができる。しかし、本発明による高圧反応装置の用途はこれに限定されず、固体と気体、又は固体と液体とを高圧下で反応させる種々の高圧反応装置として利用可能である。

【符号の説明】

【0080】

１，２，３ 高圧反応装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ，５０，６０ 固体供給装置、１１，１１Ａ，１１Ｂ，５１，６１ ボディー、１１ａ、５１ａ、６１ａ 第１の流路、１１ｂ、５１ｂ、６１ｂ 第２の流路、５１ｃ，６１ｃ 第３の流路、６１ｄ 第４の流路、１２ ボール、１２ａ ポケット、１３，１４，５３，６３，６４ シール、１５ ステム、１６ ハンドル、２１ ホッパー、２２，２３，２５，２６ 配管、２４ ノッカー、３１ 高圧容器、３５ ホットプレート付きマグネチックスターラー、３６ 攪拌子、４１ 配管、４２ 減圧弁、４３ 冷却管、４４ 回収装置

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】