JP3294010B2 - 回転摺動弁板漏洩防止機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転摺動形弁板を使用
する気体分離装置、溶剤回収装置、又はガス熱交換機の
回転機器等に適用され、回転摺動する弁板の回転摺動部
からの流体の漏洩を防止する回転摺動弁板漏洩防止機構
に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転摺動弁板を具える回転機器の代表例
として、気体分離装置がある。このような気体分離装置
は、脱湿装置、酸素製造装置、窒素製造装置等に見られ
るように、気体中の特異成分を、内部に収容した吸着剤
を使用して分離するものが一般的である。

【０００３】また、このような気体分離装置における、
吸着剤に吸着された被吸着物質を分離する技術として
は、温度差による吸着力の変化を利用した温度スイング
法と、圧力差による吸着力の変化を利用した圧力スイン
グ法が一般的に良く知られているが、そのいずれも、原
料気体を供給して吸着剤に被吸着物質を吸着させる供給
側、および被吸着物質を分離して吸着剤を再生する再生
側で独立した気体の流れを形成させる必要がある。その
具体的な手段として、供給、再生用として、完全に分離
独立した開口部を設けた回転摺動弁板を、連続的に回転
摺動させることにより、独立した気体の流れを形成する
ようにしている。

【０００４】図２は、こうした独立した気体の流れを可
能とする回転摺動弁板を使用した気体分離装置の一般的
な構造分解図を示す。

【０００５】図において、原料気体ｍは、ブロア０８に
より、気体分離装置０１０の下側盲板０３ｂにあけられ
た開口０３１ｂを通過して、流れ切換え用の開口部０２
１ｂ，０２２ｂが設けられ、下側盲板０３ｂの上面と吸
着塔０１の下面との間で摺動回転する回転摺動弁板０２
ｂの、開口０３１ｂに対応する側の開口部０２１ｂを通
し、開口０２１ｂに連通する開口０１１（図３参照）を
持つ吸着工程槽０１ａを具える吸着塔０１に送られる。
吸着塔０１に装填された吸着剤０１ｃで、原料気体ｍ中
の被吸着物質を吸着したあとの排出気体ｅは、流れ切換
え用の開口部０２１ａ，０２２ａが設けられ、吸着塔０
１の上面と上側盲板０３ａの下面との間で摺動回転する
回転摺動弁板０２ａの、吸着工程槽の出口０１２に連通
する開口０２１ａを通過した後、上側盲板０３ａの、開
口０２１ａに対応してあけられた開口０３１ａを通過し
て、気体分離装置０１０の外部へ排出される。

【０００６】また、再生用気体ｒは、原料気体ｍの流れ
とは完全に分離、独立された気体の流れを形成する。す
なわち、再生用気体ｒは、気体分離装置０１０の上部盲
板０３ａの開口０３２ａを通過して、前記回転摺動弁板
０２ａの、開口０３２ａに対応してあけられた、開口０
２２ａを通過して吸着塔０１に送られる。吸着塔０１
の、開口０２２ａに連通する、開口０１３を通って吸着
塔０１に流入した再生用気体ｒは、吸着塔０１の再生工
程槽０１ｂに装填された吸着剤０１ｃに吸着された被吸
着物質を、吸着剤０１ｃから脱着し、再生用気体ｒとと
もに、前記回転摺動弁板０２ｂの、再生工程槽０１ｂの
出口０１４に連通する、開口０２２ｂを通過し、下側盲
板０３ｂの、開口０２２ｂに対応してあけられた、開口
０３２ｂを通過して気体分離装置０１０の外部へ排出
し、再生工程槽０１ｂ内の吸着剤は再生される。

【０００７】一般的には、再生用気体ｒの搬送には、本
図に示すように真空ポンプ０９を利用した吸引方式が採
用されるが、気体分離装置０１０の上部から再生用気体
ｒを送風して作動する強制送風方式が採用されることも
ある。

【０００８】なお、上述した説明では、吸着工程槽０１
ａと再生工程槽０１ｂとは、別体である如く説明した
が、これは内部に収容されている吸着剤０１ｃが、吸着
状態にあるか、再生状態にあるかを、単に区別する為に
だけ呼称したものである。

【０００９】次に、図３は前述した気体分離装置０１０
の一般的な断面構造図を示す。図に示すように、吸着塔
０１は支持材０１ｅを介して構造体０１ｄに支持され、
吸着塔０１の上、下に取付けられる回転摺動弁板０２
ａ，０２ｂは、それぞれ上、下の盲板０３ａ，０３ｂを
介して押圧するスプリング０７ａ，０７ｂによって、吸
着塔０１の上、下面に形成された摺動面に、それぞれ押
し付けられ、軸０４ａ、軸受０４ｂ、キー０４ｃ、継手
０５を介して駆動装置０６により回転される。

【００１０】このように、回転摺動弁板０２ｂと下側盲
板０３ｂの上面、および吸着塔０１の下面との摺動部の
内周側および外周側、並びに回転摺動弁板０２ａと上側
盲板０３ａの下面、および吸着塔０１の上面との摺動部
の内周側および外周側は、何れも気体分離装置０１０の
外部に開放しており、気体分離装置０１０を流過する原
料気体ｍ、排出気体ｅ、再生用気体ｒおよび被吸着物質
を含有する再生用気体ｃは、これらの摺動部を通って気
体分離装置０１０の外部へ漏洩する。

【００１１】これら、原料気体ｍ並びに再生用気体ｒ等
の気体分離装置０１０外部への漏洩は、回転摺動弁板０
２ａ，０２ｂの摺動部の加工精度を向上させ、摺動面隙
間を最小限に止めることで、漏洩を抑制することが一般
的に行われているが、完全な漏洩防止は困難である。特
に、毒性、爆発性を有する危険物を含む原料気体を取り
扱う気体分離装置０１０では、装置内部における気体漏
洩は、ある程度許容されたとしても、装置外部への気体
漏洩は完全に防止する機構が必要となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
回転摺動弁板を具える装置における、回転摺動弁板の摺
動部から、装置の外部への流体漏洩を完全に防止するこ
とのできる回転摺動弁板漏洩防止機構を提供することを
課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の回転
摺動弁板漏洩防止機構は、次の手段とした。 （１）回転摺動弁板と摺動し、回転摺動弁板を回転自在
に挟持する摺動部材により、２つの回転摺動弁板をそれ
ぞれ完全に包み込む密閉空間を設けた。 （２）回転摺動弁板にあけられた流体通過用の開口部を
さけて、回転摺動弁板の半径方向に第１のバイパス回路
を穿設した。 （３）２つの回転摺動弁板のそれぞれを包み込んだ２つ
の密閉空間を、互に連通する第２のバイパス回路を回転
摺動弁板の間に介装された摺動部材に穿設した。 （４）２つの回転摺動弁板をそれぞれ被包した密閉空間
のうちの１つを、外部に連通する第３のバイパス回路を
摺動部材に穿設した。

【００１４】

【作用】本発明の回転摺動弁板の漏洩防止機構は、上述
の手段により、 （１）回転摺動弁板の漏洩防止機構を具える装置へ導か
れた流体は、それぞれ摺動部材と回転摺動弁板で形成さ
れる摺動部の隙間を通って回転摺動弁板の外周、内周方
向へ漏洩しようとするが、回転摺動弁板を、それぞれ上
下で挟む摺動部材で密閉構造とした密閉空間で被包する
ことにより、装置の外部へ漏洩することが防止される。 （２）回転摺動弁板に、流れ切換え用として分離独立し
て設けられた開口部を邪魔しない位置に、半径方向に第
１のバイパス回路を設け、摺動部を回転摺動弁板の外周
方向へ流れる漏洩気体と、内周方向へ流れる漏洩気体と
を圧力的にバランスさせることができる。 （３）摺動部材の両側で摺動回転する回転摺動弁板のそ
れぞれを、被包する密閉空間を互に連通させる第２のバ
イパス回路を、回転摺動弁板の間に介装された摺動部材
に穿設することにより、２つの密閉空間にそれぞれ流入
する漏洩気体を装置内で圧力的にバランスさせることが
できる。 （４）密閉空間のうちの１つの密閉空間を形成する摺動
部材に、第３の気体バイパス回路を設けることにより、
密閉空間を装置外部と圧力的にバランスさせることがで
きる。これにより、装置の摺動部からの漏洩気体の無管
理状態での外部への放出が防止できる。また、この第３
のバイパス回路を設ける密閉空間装置の目的により、変
化するもので特に制約されるものではなく、全く別系統
の装置と接続することもできるものである。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の回転摺動弁板漏洩防止機構を
図面にもとづき説明する。図１は、本発明の回転摺動弁
板漏洩防止機構の一実施例を、気体分離装置に適用した
断面構造図を示す。

【００１６】吸着塔１の吸着塔本体１ａ上、下に取付け
られた回転摺動弁板２ａ，２ｂは、それぞれ上側盲板３
ａ、下側盲板３ｂを介して、スプリング７ａ，７ｂの押
圧力によって、吸着塔本体１ａの上面および下面に形成
された摺動面に押し付けられ、軸４ａ、軸受４ｂ、キー
４ｃ、継手５を介して駆動装置６により回転される。

【００１７】吸着塔１は、前記した吸着塔本体１ａ、吸
着塔本体１ａに収容された吸着剤１ｂ、吸着剤１ｂを固
定するための金網１ｃ、吸着塔１を外部の構造物１ｆに
固定するための固定金物１ｅにより構成されている。吸
着塔本体１ａの上、下端の外周面には回転摺動弁板２
ａ，２ｂを密閉するための鍔部が形成され、鍔部の外周
面にシール機構１ｄが設けられている。また、吸着塔本
体１ａには、第２の（気体）バイパス回路（Ｂ）が内周
部の軸方向に設けられている。

【００１８】回転摺動弁板２ａ，２ｂには、それぞれ回
転摺動弁板２ａ，２ｂの外周、内周方向へ漏洩する気体
の圧力バランス用として、回転摺動弁板２ａ，２ｂに気
体原料ｍの供給、および吸着塔１内の吸着剤１ｂの再生
用として、それぞれ分離独立して設けられた開口部２１
ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂを邪魔しない位置に、第１
の（気体）バイパス回路Ａ，Ａ′が半径方向に設けられ
ている。

【００１９】また、上側盲板３ａ、下側盲板３ｂとも、
回転摺動弁板２ａ，２ｂのそれぞれを、吸着塔本体１ａ
と協同して密閉し、密閉空間Ｄを形成するために円筒状
の鍔が設けられている。下側盲板３ｂ中心部には、駆動
用軸４ａが貫通する貫通部の気密を図るために、シール
機構４ｄを設けられている。上側盲板３ａには、気体分
離装置１０内部に貯留され、第１の気体バランス回路
Ａ，Ａ′、第２の気体バイパス回路Ｂによって、圧力的
にバランスされた、摺動部からの漏洩気体を外部の貯留
装置に接続するための、第３の（気体）バイパス回路Ｃ
が設けられている。

【００２０】本実施例は、上述のように構成されている
ので、下側盲板３ｂの開口３１ｂ、回転摺動弁板２ｂの
開口部２１ｂ、および吸着塔本体１ａの供給ポート１ｇ
を通過して、気体分離装置１０内へ導かれる原料気体ｍ
は、下側盲板３ｂの開口３１ｂを通過したあと、回転摺
動弁板２ｂと下側盲板３ｂの間、および回転摺動弁板２
ｂの開口部２１を通過したあと、回転摺動弁板２ｂと吸
着塔本体１ａの下面の間に形成される、それぞれの摺動
部の隙間を通って、摺動部のパスが小さい弁板２ｂの外
周方向へ漏洩しようとするが、同様に、摺動部の隙間を
通って、摺動部のパスが小さい弁板２ｂの内周方向へ漏
洩する再生気体ｒと、第１の気体バイパス回路Ａ′によ
り圧力的にバランスされる。

【００２１】同様に、吸着塔１上部の回転摺動弁板２ａ
についても、回転摺動弁板２ａの外周方向と、内周方向
の漏洩気体は第１の気体バイパス回路Ａにより圧力的に
バランスされる。

【００２２】さらに、吸着塔１上、下に回転摺動弁板を
被包して形成された、それぞれの密閉空間Ｄで、前記の
通りそれぞれ圧力的にバランスされた漏洩気体は、吸着
塔１本体に設けられた第２の気体バイパス回路Ｂによ
り、さらに圧力的にバランスされ、最終的に、気体分離
装置１０内の漏洩気体全体は圧力的にバランスされる。
また、気体分離装置１０内でバランスされた漏洩気体
は、上側盲板３ａに設けられた気体バイパス回路Ｃによ
り、密閉空間Ｄは気体分離装置１０の外部に設けた貯留
装置内と圧力的にバランスさせることが可能となる。

【００２３】但し、この気体バランス回路Ｃは、気体分
離装置１０の各ポート、すなわち、吸着塔本体１ａに設
けられた、供給ポート１ｇ、排出ポート１ｈ、再生用気
体ポート１ｊ、又は再生ポート１ｋのいずれかに接続す
ることもできる。これらの選択は、気体分離装置１０の
装置目的により変化するもので、特に制約されるもので
はなく、全く別系統の漏洩気体回収装置と接続すること
もできる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の回転摺動弁
板漏洩防止機構によれば、特許請求の範囲に示す構成に
より、摺動部材の間で回転し、流れの切換えを行う回転
摺動弁板と摺動部材との間に形成される摺動部から漏洩
する流体は、装置の外部、すなわち、装置周辺へ流出す
ることがなくなる。

【００２５】これにより、毒性、若しくは爆発性を有す
る危険物を含む原料気体を取扱う装置においても、安全
に作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転摺動弁板漏洩防止機構の一実施例
を示す断面図、

【図２】従来の回転摺動弁板を使用した気体分離装置の
分解構造図、

【図３】図３に示す気体分離装置の断面図、

【符号の説明】

１ 吸着塔 １ａ 摺動部材としての吸
着塔本体 １ｂ 吸着剤 １ｃ 全網 １ｄ シール機構 １ｅ 固定金物 １ｆ 構造物 １ｇ 供給ポート １ｈ 排出ポート １ｊ 再生用気体ポート １ｋ 再生ポート ２ａ，２ｂ 回転摺動弁 ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ 開口部 ３ａ 摺動部材としての上
側盲板 ３ｂ 摺動部材としての下
側盲板 ３１ｂ 開口 ４ａ 軸 ４ｂ 軸受 ４ｃ キー ５ 継手 ６ 駆動装置 ７ａ，７ｂ スプリング Ａ 第１の気体バイパス
回路 Ｂ 第２の気体バイパス
回路 Ｃ 第３の気体バイパス
回路 Ｄ 密閉空間

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流れ切換え用の開口部が穿設され同軸状
   に配設された２つの回転摺動弁板と、前記開口部に連通
   する開口が設けられ、前記回転摺動弁板を各々回転自在
   に挟持する摺動部材との摺動部からの流体漏洩を防止す
   るための回転摺動弁板漏洩防止機構において、前記摺動
   部材で形成され前記回転摺動弁板を各々被包する密閉空
   間と、前記開口部を回避して前記回転摺動弁板の半径方
   向に穿設された第１のバイパス回路と、前記回転摺動弁
   板の間に介装した前記摺動部材に穿設され前記密閉空間
   を互に連通する第２のバイパス回路と、前記摺動部材に
   穿設され前記密閉空間のうちの１つを外部に連通する第
   ３のバイパス回路を設けたことを特徴とする回転摺動弁
   板漏洩防止装置。