JP2008221173A - ロータリバルブおよび圧力スイング式ガス分離装置 - Google Patents
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Abstract
円筒面を気密な摺動面として、摺動面からの漏れを抑えつつ構造が簡素な、圧力スイング式ガス分離装置用のロータリバルブを提供する。
【解決手段】
円筒内周面を有する弁室が形成された弁箱と、弁室の内面と密着摺動しつつ1軸を中心に回転自在に配設された円柱形状の弁体とからなり、弁室には、給気ポート、排気ポート、第1の抽気ポート、第2の抽気ポートが開口し、弁体の円柱外面に形成された凹部で弁体と弁室内壁との間に、空隙となる第1および第2の凹陥部とを備え、第1の凹陥部と第2の凹陥部は、弁箱の円筒内周面と弁体の円柱外周面との摺動合わせ面で気密に分離されており、第1の抽気ポートに対する給気ポートと排気ポートとの開閉のタイミングと、第2の抽気ポートに対する給気ポートと排気ポートとの開閉のタイミングが、弁体回転の180度の位相差で一致したことを特徴とする圧力スイング式ガス分離装置用のロータリバルブ。
【選択図】図2
Description
また、流体ガスの漏れ、摺動部品の固着などの不具合発生は低減し、摺動面を押圧する機構が不要でバルブを構成する基本的部品点数は約1/3に減少し、バルブの摺動部の材料として安価な一般鋼材などの選定が可能となり、メンテナンスにかかるコストや材料コストや加工コストなどの総コストの低減、小型化が図られることである。
また、圧力スイング式ガス分離装置の仕様の変更などによりバルブ内の圧力や流量を変化させたとしても、摺動面を押圧するバネの強度を変更する必要が無く、摺動面の気密が保たれる。
弁箱の製作コストの増加を許容すれば、図11に示すように抽気ポートを四角穴形状にすれば、より効果的である。
流量設定を3.5リットル/分とすると、本グラフの酸素濃度は全体的に上昇し、約210度付近で最大濃度は91%を超えることが確認された。
2 円柱外周面
3 円筒内端面
4 円筒内周面
5 弁体の回転軸
6 弁体の回転軸を法線とした平面
7 ポート
9 ポート円弧頂角度
10 弁体に形成された有端溝を構成する面
11 10と円柱外周面との交線形状
12 11の交線のうち、有端溝端部形状を示す部分
13 有端溝円弧頂角度
15 有端溝分離円弧頂角度
30 有端溝の回転方向
31 有端溝と抽気ポートの開度が25%のときの流路の有効面積
32 有端溝と抽気ポートの開度が50%のときの流路の有効面積
33 有端溝
100 弁箱
101 弁体
102 給気ポート
103 排気ポート
104 第1の抽気ポート
105 第2の抽気ポート
106 給気接続口
107 排気接続口
108 第1の抽気接続口
109 第2の抽気接続口
120 モーター
150 第1の吸着塔
151 第2の吸着塔
152 第1の抽気流路
153 第2の抽気流路
160 混合ガスの供給
161 残ガスの排出
162 選択ガスの取り出し
200 第1の円周溝
201 第1の切欠き
202 第1の有端溝
203 第1の凹陥部
204 第2の円周溝
205 第2の切欠き
206 第2の有端溝
207 第2の凹陥部
208 第1の空間
302 第1の抽気ポートのポート円弧頂角度
303 第2の抽気ポートのポート円弧頂角度
322 有端溝分離円弧頂角度
323 有端溝分離円弧頂角度
324 第1の有端溝の有端溝円弧頂角度
325 第2の有端溝の有端溝円弧頂角度
Claims (8)
- 二成分以上のガスを含む混合ガスのうち少なくとも一つのガス成分(以下「選択ガス成分」という。)よりも残りのガス成分(以下「残ガス成分」という。)を選択的に吸着し得る吸着剤を充填した2つの吸着塔(以下「第1の吸着塔」「第2の吸着塔」という。)を備えた圧力スイング式ガス分離装置において、各吸着塔に混合ガスを加圧供給または各吸着塔から残ガス成分を排気する為の流路の切り替えに用いられるロータリバルブであって、円筒内周面を有する弁室が形成された弁箱と、弁室の内面と密着摺動しつつ1軸を中心に回転自在に配設された円柱形状の弁体とからなり、弁箱には、一端が弁室内面に給気ポートとして開口し、混合ガスが給気される給気流路に接続される給気接続口と、一端が弁室内面に排気ポートとして開口し、残ガス成分を排出する排気流路に接続される排気接続口と、一端が弁室の円筒内周面に第1の抽気ポートとして開口し、第1の吸着塔に連通する第1の抽気流路が接続される第1の抽気接続口と、一端が弁室の円筒内周面に第2の抽気ポートとして開口し、第2の吸着塔に連通する第2の抽気流路が接続される第2の抽気接続口とを備え、弁体の円柱外面または、弁体の円柱外面および弁室に形成された凹部で弁体と弁室内壁との間に、空隙となる第1および第2の凹陥部とを備え、第1の凹陥部と第2の凹陥部は、弁箱内においては、弁体の回転角度にかかわらず、弁箱の円筒内周面と弁体の円柱外周面との摺動合わせ面で気密に分離されており、弁体の回転角が第1の角度範囲の位置にあるときは、第1の凹陥部により給気ポートと第1の抽気ポートとが連通され、弁体の回転角が第2の角度範囲の位置にあるときは、第1の凹陥部により給気ポートと第2の抽気ポートとが連通され、弁体の回転角が第3の角度範囲の位置にあるときは、第2の凹陥部により排気ポートと第1の抽気ポートとが連通され、弁体の回転角が第4の角度範囲の位置にあるときは、第2の凹陥部により排気ポートと第2の抽気ポートとが連通され、第1の角度範囲と第3の角度範囲は重複せず、第2の角度範囲と第4の角度範囲は重複せず、第1の角度範囲と第2の角度範囲の大きさは等しく、第1の角度範囲と第2の角度範囲の位置の位相差は、弁体回転の180度の位相差とし、第3の角度範囲と第4の角度範囲の大きさは等しく、第3の角度範囲と第4の角度範囲の位置の位相差は、弁体回転の180度の位相差としたことを特徴とするロータリバルブ。
- 第1の角度範囲の大きさを200度以上230度以下としたことを特徴とする請求項1に記載のロータリバルブ。
- 二成分以上のガスを含む混合ガスのうち少なくとも一つの選択ガス成分よりも残ガス成分を選択的に吸着し得る吸着剤を充填した第1の吸着塔および第2の吸着塔を備えた圧力スイング式ガス分離装置において、各吸着塔に混合ガスを加圧供給または各吸着塔から残ガス成分を排気する為の流路の切り替えに用いられるロータリバルブであって、円筒内周面を有する弁室が形成された弁箱と、弁室の内面と密着摺動しつつ1軸を中心に回転自在に配設された円柱形状の弁体とからなり、弁箱には、一端が弁室内面に給気ポートとして開口し、混合ガスが供給される給気流路に接続される給気接続口と、一端が弁室内面に排気ポートとして開口し、残ガス成分を排出する排気流路に接続される排気接続口と、一端が弁室の円筒内周面に第1の抽気ポートとして開口し、第1の吸着塔に連通する第1の抽気流路が接続される第1の抽気接続口と、一端が弁室の円筒内周面に第2の抽気ポートとして開口し、第2の吸着塔に連通する第2の抽気流路が接続される第2の抽気接続口とを備え、給気ポートと排気ポートは、弁体の回転軸を法線とする同一の平面上になく、第1の抽気ポートと第2の抽気ポートは、弁体の回転軸方向において給気ポートと排気ポートの間に位置し、第1の抽気ポートと第2の抽気ポートは、弁体の回転軸を法線とする同一平面上にあって弁体回転方向に関して180度の角度で対向配置し、給気ポート、排気ポート、第1の抽気ポート、第2の抽気ポートは独立配置しており、弁体の円柱外周面には、給気ポートに対向する円周上位置に無端円周溝形状の第1の円周溝と、排気ポートに対向する円周上位置に無端円周溝形状の第2の円周溝と、第1の抽気ポートと第2の抽気ポートの回転通過する円周上の対峙位置に円周方向に直列に形成した第1の有端溝と第2の有端溝と、第1の円周溝と第1の有端溝とを導通する第1の切欠きと、第2の円周溝と第2の有端溝とを導通する第2の切欠きとを備え、第1の円周溝、第1の切欠き、第1の有端溝で第1の凹陥部を構成し、第2の円周溝、第2の切欠き、第2の有端溝で第2の凹陥部を構成し、第1の有端溝と第2の有端溝を分離する弁体の円柱外周面のうち、第1または第2の抽気ポートが回転通過する円周面と重なる部分の面形状を、弁体の回転軸を法線とする平面上へ投影した時に生じる円弧を含んだ扇形の頂点の角度を「有端溝分離円弧頂角度」とし、第1または第2の抽気ポートの弁室円筒内周面上の開口部面形状のうち、第1または第2の有端溝が回転通過する円周面と重なる部分の面形状を、弁体の回転軸を法線とする平面上へ投影した時に生じる円弧を含んだ扇形の頂点の角度を「ポート円弧頂角度」とし、2つの有端溝分離円弧頂角度は等しくし、第1と第2の抽気ポートのポート円弧頂角度は等しくし、有端溝分離円弧頂角度は、第1または第2の抽気ポートのポート円弧長角度と同等以上としたことを特徴とするロータリバルブ。
- 第1または第2の有端溝の弁体円柱外周面上の開口部面形状のうち、第1または第2の抽気ポートが回転通過する円周面と重なる部分の面形状を、弁体の回転軸を法線とする平面上へ投影した時に生じる円弧を含んだ扇形の頂点の角度を「有端溝円弧頂角度」とし、第1の有端溝の有端溝円弧頂角度と、第1または第2の抽気ポートのポート円弧頂角度との和は、200度以上230度以下としたことを特徴とする請求項3に記載のロータリバルブ。
- 弁体に形成された第1または第2の有端溝を構成する立ち上がり面と弁体の円柱外周面との交線形状のうち、第1または第2の抽気ポートと第1または第2の有端溝との流路の有効面の面積が変化する開閉工程において、流路の有効面を構成する境界の線形状を「有端溝端部形状」とし、第1および/または第2の有端溝の有端溝端部形状が、弁体の回転軸と平行な直線としたことを特徴とする請求項3または4に記載のロータリバルブ。
- 弁室に円筒内端面を有する弁箱にあっては、弁箱の円筒内端面と弁体の円柱外端面の間に第1の空間および/または第2の空間を形成し、第1の空間と第1の有端溝とを導通する第1の切欠きを形成し、さらに/または、第2の空間と第2の有端溝とを導通する第2の切欠きを形成し、第1の凹陥部が第1の空間と第1の切欠きと第1の有端溝で構成され、さらに/または、第2の凹陥部が第2の空間と第2の切欠きと第2の有端溝で構成され、給気ポートと排気ポートは弁体の回転角度に係わらずそれぞれ第1と第2の空間と常時連通する位置に形成したことを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載のロータリバルブ。
- 第1の切欠きの円周方向の長さが第1の有端溝の円周方向の長さと同程度に形成され、第1の切欠きが第1の有端溝を内包する形態となり、第1の切欠きと第1の円周溝で第1の凹陥部が構成され、さらに/または、第2の切欠きの円周方向の長さが第2の有端溝の円周方向の長さと同程度に形成され、第2の切欠きが第2の有端溝を内包する形態となり、第2の切欠きと第2の円周溝で第2の凹陥部が構成されたことを特徴とする請求項3から6のいずれかに記載のロータリバルブ。
- 圧力スイング式ガス分離装置であって、2つの吸着塔を持ち、第1の吸着塔の一端には混合ガス給気と残ガス排気のための第1の抽気流路を持ち、第2の吸着塔の一端には混合ガス給気と残ガス排気のための第2の抽気流路を持ち、第1の抽気流路は第1の抽気接続口と接続され、第2の抽気流路は第2の抽気接続口と接続され、2つの吸着塔の他端には選択ガスを取り出すための流路を持つ、請求項1から7のいずれかに記載のロータリバルブを搭載したことを特徴とする圧力スイング式ガス分離装置。
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JP2007066062A JP4110210B1 (ja) | 2007-03-15 | 2007-03-15 | ロータリバルブおよび圧力スイング式ガス分離装置 |
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JP2007066062A JP4110210B1 (ja) | 2007-03-15 | 2007-03-15 | ロータリバルブおよび圧力スイング式ガス分離装置 |
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JP2013204605A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Honda Motor Co Ltd | トロイダル型変速機構の変速制御装置 |
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