JP3584186B2 - 深冷ガス分離装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍機により得られる冷熱を利用した深冷ガス分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｈｅ冷凍機を利用した深冷方式の空気分離装置としては、特願平９−４８３９号，特願平９−５４２９号，特願平９−５４３０号があるが、これらに用いられているパルスチューブ冷凍機を代表とする小型冷凍機を駆動させるには、圧力振動源が必要であり、場合により位相制御装置が必要である。また、これら圧力振動源，位相制御装置には、作動ガスの流れを制御するために切替弁が設置されている。例えば、図２２に示すように、アクティブバッファ型パルスチューブ冷凍機において、圧力振動源としてコンプレッサー９１＋２個の切替弁９３，９４を用い、位相制御装置として２個のバッファタンク９２ａ，９２ｂ＋２個の切替弁９５，９６を用いたものがある。図において、９７は蓄冷器で、９８はパルスチューブである。
【０００３】
上記各切替弁９３〜９６は、冷凍機を効率よく駆動させるために、厳密に決められたある一定のサイクルで開閉されるが、そのサイクルは通常数〜数十Ｈｚの圧力振動であり、開閉サイクルが比較的早い。このため、上記各切替弁９３〜９６としては、通常、電磁弁や図２３に示す小型の平面シール型ロータリー弁が使用されている。この平面シール型ロータリー弁は、２つのポート１０２，１０３（両ポート１０２，１０３は連通路１０４で連通している）を設置した回転子１０１と、３つのポート１０６〜１０８を設置した固定子１０５とが面接触する構造であり、モータ１０９の回転により回転子１０１が回転して各ポート１０２，１０３，１０６〜１０８を切り替える（図２３に示すように、固定子１０５の両ポート１０７，１０８を連通する状態と、図２４に示すように、固定子１０５の両ポート１０６，１０７を連通する状態とに切り替える）構造となっている。このように、図２３に示す平面シール型ロータリー弁は、作動ガスを２方向に切り替えることができるため、圧力振動源および位相制御装置にそれぞれ１つずつ設置すればよい。図において、１１０は回転子１０１を回転自在に内蔵するハウジングである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
冷凍機の大型化，高効率化を実現するには作動ガスの大容量化，運転周波数の高速化，複雑な位相制御装置の設置が必要であるが、市場性を考慮すると、それらを満足し、かつ、そのための切替弁が小型で、長寿命であることが望ましい。しかしながら、切替弁の代表例である電磁弁や図２３に示す平面シール型ロータリー弁では、上記要望を満足させることができず、冷凍機の大型化，高効率化を実現できていないのが実情である。
【０００５】
すなわち、切替弁として電磁弁を用いると、作動ガスの大容量化を行おうとした場合に、弁が複雑で大きくなり、高速に作動しなくなる。また、高速に頻繁に作動させた場合には、寿命が著しく低下する。また、位相制御装置を設置する場合に、この位相制御装置を複雑化するためには、弁数を増やす必要があり、冷凍機全体が大きくなる。
【０００６】
一方、切替弁として上記平面シール型ロータリー弁を用いると、作動ガスの大容量化を行うためにポート径を大きくする場合や、複雑な位相制御装置とするためにポート数を増やす場合に、回転子１０１と固定子１０５の直径を大きくする必要があり、回転子１０１と固定子１０５の接触面積が大きくなる。また、回転子１０１と固定子１０５の接触面積が大きくなる分、回転子１０１に作用する圧力が大きくなるため、トルクの大きなモータ１０９が必要となり、弁全体が大きくなる。そこで、現在までは、冷凍能力が数ワットクラスの比較的小型の冷凍機しか開発できていないのが実情である。
【０００７】
そのため、従来の小型冷凍機を使用した空気分離装置では、寒冷量が不足し、他の冷熱源として、例えば膨脹タービン等を併用しなければならず、コストアップとなっていた。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、小型，長寿命の切替弁を有する冷凍機を用いることにより、充分な寒冷量を得ることができるようにした深冷ガス分離装置の提供をその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の深冷ガス分離装置は、軸心を中心として回転する水平断面円形の回転子と、この回転子を回転自在に内蔵するハウジングとからなり、上記回転子の外周面に凹部を設けるとともに、ハウジングの内周面に、上記凹部に対応する複数のポートを設け、上記回転子の回転により、回転子の凹部とこれに対応する上記ハウジングのポートとを合致させて上記凹部とこれに対応するポートを連通させる状態と、上記合致を外して上記凹部とこれに対応するポートを非連通にする状態とに切り替えるロータリー弁を用いた冷凍機を備え、この冷凍機から得られる冷熱をガス分離の冷熱源とするという構成をとる。
【００１０】
すなわち、本発明の深冷ガス分離装置は、冷凍機により得られる冷熱をガス分離の冷熱源とする装置であり、上記冷凍機には、（軸心を中心として回転する水平断面円形の）回転子の外周面に凹部を設けるとともに、（回転子を回転自在に内蔵する）ハウジングの内周面に、上記凹部に対応する複数のポートを設けたロータリー弁が用いられている。このように、上記冷凍機は、凹部，複数のポートが軸心方向に独立したロータリー弁を用いているため、凹部幅，ポート径の拡大や凹部数，ポート数の増加による回転子の径の拡大は極小となり、ロータリー弁の小型化，長寿命化が可能となる。その結果、上記冷凍機は、従来の電磁弁や平面シール型ロータリー弁に比べて、大口径化，複数ポート化を容易に行うことができ、大型化，大容量化，高効率化を実現できるようになる。例えば、上記冷凍機によれば、数百ワット以上の大型冷凍機を提供することができる。むろん、従来の数ワットクラスの小型冷凍機にも適用は可能である。そして、上記冷凍機を大型化，大容量化，高効率化することにより、他の手段を用いることなく、本発明の深冷ガス分離装置の運転が可能となり、コストダウンが図れる。このような、本発明の深冷ガス分離装置に用いる冷凍機としては、パルスチューブ冷凍機，ＧＭ冷凍機，ソルベイ冷凍機が挙げられるが、これらに限定するものではなく、弁を切り替えることにより作動ガスを切り替える必要のある冷凍機であれば、その種類を問わない。なお、本発明において、「水平断面円形の回転子」とは、回転子を垂直に立てた場合に回転子の水平断面形状が円形をしていることを指しており、また、回転子を水平に寝かせた場合には回転子の垂直断面形状が円形をしていることを指している。
【００１１】
本発明の深冷ガス分離装置に用いる冷凍機のロータリー弁の構造，作用，効果を、図１に示すロータリー弁Ａを用いて詳しく説明する。このロータリー弁Ａは、軸心を中心として回転する円柱形状の回転子１と、この回転子１を回転自在に内蔵する円筒形状のハウジング２と、上記回転子１を回動自在に軸支する２つの軸受３，３と、上記回転子１を一方向に回転させるモータ４とを備えている。また、上記回転子１の外周面に８つのポート５〜１２（これら８つのポート５〜１２のうち、両ポート５，６、両ポート７，８、両ポート９，１０および両ポート１１，１２は連通路１３〜１６で連通している）が形成されているとともに、上記各ポート５〜１２に対応する上記ハウジング２の部分に６つのポート１７〜２２（これら６つのポート１７〜２２のうち、ポート１７はポート５に、ポート１８は両ポート６，９に、ポート１９はポート１０に、ポート２０はポート７に、ポート２１はポート１１に、ポート２２は両ポート８，１２にそれぞれ対応している）が穿設されている。そして、図１に示す状態では、両ポート５，１７、両ポート６，１８、両ポート７，２０および両ポート８，２２がそれぞれ連通しており、他のポート９〜１２，１９，２１が非連通状態になっている。また、回転子１が回転し、図２に示す状態になると、両ポート９，１８、両ポート１０，１９、両ポート１１，２１および両ポート１２，２２がそれぞれ連通しており、他のポート５〜８，１７，２０が非連通状態になっている。また、回転子１が回転し、図３に示す状態になると、各ポート１７〜２２がすべて非連通状態になっている。
【００１２】
なお、本発明の深冷ガス分離装置に用いる冷凍機のロータリー弁では、ポート５〜１２に代えて、凹部（図７参照）を形成している。また、回転子１は円筒形状（すなわち、中空形状）でも円柱形状（すなわち、中実形状）でもよいし、回転子１の回転は、モータ４以外の各種手段により行うことができる。また、ハウジング２に穿設するポート１７〜２２はハウジング２の同一側面に位置していなくてもよい。また、軸受３を回転子１の両端に設置しているが、回転子１の一端にだけ設置してもよいし、軸受３として、ころがり軸受だけでなく、滑り軸受等の一般的な軸受を用いることができる。また、モータ４として、反転自在型を用いてもよい。また、モータ４の回転は一様であっても、断続的に変化してもよい。
【００１３】
図４に示すパルスチューブ冷凍機１２１は、図２２に示すパルスチューブ冷凍機において、４つの切替弁９３〜９６に代えて、１つのロータリー弁Ｂ（図１に示すロータリー弁Ａと同様構造）を用いたものである。ただし、ロータリー弁Ｂは上記各切替弁９３〜９６と同じ作用をする必要があるため、各ポート５〜１２，１７〜２２の形状，個数等はロータリー弁Ａと異なる。
【００１４】
上記ロータリー弁Ａ，Ｂにおいて、回転子１の径を小型化すると、断面積が小さくなるため、回転子１に作用する圧力負荷の影響を極小とすることができる。また、回転子１の外径の周速度が減少するため、回転子１とハウジング２の間にシール（図１〜図３では、図示せず）を設置する場合に、このシールの摩擦による発生トルクを減少させることができる。そして、圧力負荷の減少およびシールの摩擦による発生トルクの減少により、モータ４の所要動力を減少させることができる。その結果、小型で高速なモータ４を使用することができる。また、回転子１の周速度の減少により、（回転子１とハウジング２の間に設置した）シールの長寿命化および回転子１の高回転化を実現することができる。
【００１５】
また、回転子１に作用する軸方向および半径方向の荷重は軸受３により支受されるため、さらにモータ４への負荷が減少し、モータ４の所要動力を極小にすることができる。また、回転子１が受ける圧力負荷は、それを支受する軸受３により、さらに減少する。これらは回転子１およびモータ４の小型化に寄与し、ロータリー弁Ａ，Ｂ全体を小さくすることができる。
【００１６】
これらの構造的利点により、本発明の深冷ガス分離装置に用いるロータリー弁は、ポート径の大径化を容易に行うことができ、これに伴い作動ガスの大容量化・運転周波数の高速化を容易に行うことができ、これを用いた冷凍機の大型化を実現することができる。また、本発明の深冷ガス分離装置に用いるロータリー弁は、ポート数を容易に増加させることができるため、複雑な位相制御装置にすることが容易に行え、これを用いた冷凍機の高効率化を実現することができる。そして、冷凍機を大型化することにより、他の手段を用いることなく、空気分離装置の運転が可能となる。
【００１７】
図５に示す深冷ガス分離装置は、図４に示すパルスチューブ冷凍機１２１を空気分離装置（単式精留塔の窒素ガス発生装置）に組み込んだものであり、上記パルスチューブ冷凍機１２１は原料空気の冷却に用いられている。すなわち、原料空気圧縮機１２２で所定圧力まで昇温された原料空気は水冷熱交換器１２３等で常温近くまで冷却され、Ｈ２ Ｏ・ＣＯ２ 除去装置１２４等で空気中のＨ２ ＯやＣＯ２ を略完全に除去されたのち、コールドボックス１２５に供給される。このコールドボックス１２５内では、原料空気が主熱交換器１２６を通りここで液化温度に冷却され、さらにパルスチューブ冷凍機１２１の冷熱取出部１２７を通りここで原料空気の液化量を増大させて精留塔１２８の下部に供給される。上記パルスチューブ冷凍機１２１の冷却能力は、コールドボックス１２５が受ける大気からの侵入熱および主熱交換器１２６の伝熱ロスおよび製品を液体で取り出す場合は液化エネルギーとなる。
【００１８】
上記精留塔１２８の下部に供給された原料空気のうち、ガス状の空気は精留塔１２８内を上昇し、液体空気は精留塔１２８の底部に溜められたのち精留塔１２８の上方に位置するコンデンサー１２９の冷媒として供給される。このコンデンサー１２９では、精留塔１２８の上部のＮ２ ガスを液化させ還流液として精留塔１２８の上部に戻している。この還流液と上昇ガスにより精留させＮ２ ガスを空気から分離させて精留塔１２８の上部から取り出し、主熱交換器１２６で冷熱を回収したのち製品窒素ガスとして取り出すようにしている。図において、１３０は膨脹弁で、１３１は排ガス取出路である。
【００１９】
この空気分離装置では、図４に示すパルスチューブ冷凍機１２１を原料空気の冷却に用いている（主熱交換器１２６を出た原料空気の全量もしくは一部をパルスチューブ冷凍機１２１で冷却している）が、これに限定するものではなく、製品窒素ガス，排ガス，精留塔１２８内部のガスや液体空気等を冷却してもよい。また、主熱交換器１２６入口の原料空気，主熱交換器１２６出口の製品窒素ガスや排ガスを冷却して液化し、その液化ガスをコールドボックス１２５内の低温部に供給してもよい。また、パルスチューブ冷凍機１２１の冷熱量が不足する場合には、装置外部から液体窒素や液体酸素等を供給し、冷熱不足分を補うようにしてもよい。
【００２０】
また、図５に示す深冷ガス分離装置では、空気分離装置は単式精留塔の窒素ガス発生装置であるが、一般的な複式精留塔の窒素ガス発生装置でもよい。また、図５に示す深冷ガス分離装置は、図４に示すパルスチューブ冷凍機１２１を空気分離装置に組み込んだものであるが、空気分離以外でも、混合ガスの分離方法が深冷ガス分離であれば、各種の混合ガスの分離にも利用できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【００２２】
図６は本発明の深冷ガス分離装置に用いるパルスチューブ冷凍機の一実施の形態を示している。この実施の形態では、図２２に示すパルスチューブ冷凍機において、各切替弁として、ロータリー弁Ｃを用いている。これ以外の部分は図２２に示すパルスチューブ冷凍機と同様であり、同様の部分は同じ符号を付している。
【００２３】
上記ロータリー弁Ｃは、上記ロータリー弁Ａにおいて、円柱形状の回転子１の外周面に１つの凹部２５（図７参照）が形成されているとともに、円筒形状のハウジング２の一側面（図面では、左側面）に、上記凹部２５に連通する２つのポート２６，２７（図８参照）が穿設されている。そして、回転子１が回転し、図８に示す状態になると、凹部２５と両ポート２６，２７とが連通し作動ガスが流通するようになる。また、この状態から回転子１が回転し、図９に示す状態になると、凹部２５と両ポート２６，２７とが非連通状態となり作動ガスが流通しなくなる。なお、この実施の形態では、全ての切替弁にロータリー弁Ｃを用いているが、これに限定するものではなく、１つの切替弁にだけロータリー弁Ｃを用いるようにしてもよい。
【００２４】
上記実施の形態では、ロータリー弁Ｃの凹部２５の軸心方向長さの拡大や個数の増加による回転子１の径の拡大は極小となり、ロータリー弁Ｃの小型化，長寿命化が可能となる。このため、冷凍機の大型化，大容量化，高効率化が可能となる。
【００２５】
図１０は本発明の深冷ガス分離装置に用いるパルスチューブ冷凍機の他の実施の形態を示している。この実施の形態では、図２２に示すパルスチューブ冷凍機において、切替弁９３，９４に代えて、および切替弁９５，９６に代えて、ロータリー弁Ｄを用いている。これ以外の部分は図２２に示すパルスチューブ冷凍機と同様であり、同様の部分は同じ符号を付している。
【００２６】
上記ロータリー弁Ｄは、上記ロータリー弁Ａにおいて、回転子１の外周面の一側面（図面では、左側面）に１つの凹部３２が形成されており、他側面（図面では、右側面）に１つの凹部３３が形成されている（図１１参照）。また、ハウジング２の一側面（図面では、左側面）に、上記凹部３２に連通する２つのポート３４，３５が穿設されているとともに、上記凹部３３に連通する２つのポート３５，３６が穿設されている（図１２参照）。そして、回転子１が回転し、図１２に示す状態になると、凹部３２と両ポート３４，３５とが連通し作動ガスが流通するようになる。このとき、凹部３３と両ポート３５，３６とは非連通状態となり作動ガスが流通しなくなる。また、この状態から回転子１が回転し、図１３に示す状態になると、凹部３３と両ポート３５，３６とが連通し作動ガスが流通するようになる。このとき、凹部３２と両ポート３４，３５とは非連通状態となり作動ガスが流通しなくなる。
【００２７】
なお、この実施の形態では、２つのロータリー弁Ｄを用いているが、これに限定するものではなく、切替弁９３，９４に代えてもしくは切替弁９５，９６に代えて、１つのロータリー弁Ｄを用いるようにしてもよい。この実施の形態でも、上記ロータリー弁Ａと同様の作用，効果を奏する。
【００２８】
図１４はロータリー弁Ｅに用いる回転子１を示している。この回転子１は、その外周面の一側面（図面では、左側面）に１つの凹部３８が形成されており、他側面（図面では、右側面）に１つの凹部３９が形成されている。また、上記ロータリー弁Ｅを構成するハウジング２の一側面（図面では、左側面）に、上記凹部３８に連通する２つのポート４０，４１（図１５参照）が穿設されているとともに、上記凹部３９に連通する２つのポート４２，４３（図１６参照）が穿設されている。このロータリー弁Ｅを用いた場合にも、上記ロータリー弁Ｄを用いた場合と同様の作用，効果を奏する。
【００２９】
図１７は本発明の深冷ガス分離装置に用いるパルスチューブ冷凍機のさらに他の実施の形態を示している。この実施の形態では、図２２に示すパルスチューブ冷凍機において、４つの切替弁９３〜９６に代えて、１つのロータリー弁Ｆを用いている（すなわち、図４に示すパルスチューブ冷凍機と同様の構造をしている）。図において、５１はコンプレッサーで、５２は蓄冷器で、５３はパルスチューブで、５４は高圧側バッファタンクで、５５が低圧側バッファタンクである。また、５６はコンプレッサー５１の低圧側とロータリー弁Ｆのポート７５とを連通するパイプで、５７はコンプレッサー５１の高圧側とロータリー弁Ｆのポート７７とを連通するパイプで、５８は高圧側バッファタンク５４とロータリー弁Ｆのポート７８とを連通するパイプで、５９は低圧側バッファタンク５５とロータリー弁Ｆのポート８０とを連通するパイプである。
【００３０】
上記ロータリー弁Ｆは、図１８に示すように、モータ（図示せず）により一方向に回転する回転子（弁体）６１と、この回転子６１を回転自在に内蔵するハウジング６２とを備えている。図において、６１ａは回転子６１に形成された連結軸部であり、ハウジング６２の一端面（図面では、右端面）から突出してモータに連結している。６３は回転子６１を回転自在に支受する軸受で、６４はＯリングで、６５，６６は蓋部である。
【００３１】
上記回転子６１には、その外周面に４つの凹部７１〜７４が形成されている。また、上記ハウジング６２には、その外周面に、上記ハウジング６２の長手方向に沿って一列に並ぶ６つのポート７５〜８０が穿設されており、これら各ポート７５〜８０が回転子６１の各凹部７１〜７４に対応している。すなわち、回転子６１の凹部７１はハウジング６２の両ポート７６，７７に、凹部７２は両ポート７５，７６に、凹部７３は両ポート７８，７９に、凹部７４は両ポート７９，８０にそれぞれ対応している。また、上記ハウジング６２のポート７６は蓄冷器５２に連通しており、ポート７９はパルスチューブ５３に連通している。
【００３２】
このようなパルスチューブ冷凍機の作動の概略を説明する。まず、モータの回転により、上記ハウジング６２の各ポート７５〜７７を非連通状態にするとともに、両ポート７９，８０を非連通状態にする。このとき、パルスチューブ５３内はコンプレッサー５１の低圧側と同一圧力となっている。つぎに、回転子６１の凹部７３を介して両ポート７８，７９を連通させると（図１９参照）、高圧側バッファタンク５４内の高圧冷媒ガスがパルスチューブ５３の熱端に流れ込み、パルスチューブ５３内のガス圧は高圧側バッファタンク５４の圧力近くまで上昇する。
【００３３】
つぎに、回転子６１の凹部７１を介して両ポート７６，７７を連通させると（図１８参照）、コンプレッサー５１の高圧側から高圧冷媒ガスが供給されてパルスチューブ５３の冷端に流入する。このとき、高圧冷媒ガスの流入圧力（コンプレッサー５１の高圧側の圧力）が高圧側バッファタンク５４の圧力よりやや高く設定されており、パルスチューブ５３の熱端に流れ込んだ高圧冷媒ガスはただちに高圧側バッファタンク５４内に戻される。
【００３４】
つぎに、両ポート７６，７７および両ポート７８，７９を非連通状態にしたのちに、回転子６１の凹部７４を介して両ポート７９，８０を連通させると（図２０参照）、パルスチューブ５３の熱端の冷媒ガスが低圧側バッファタンク５５に流入する（戻る）ため、パルスチューブ５３内の圧力が低圧側バッファタンク５５の圧力まで低下する。すなわち、パルスチューブ５３内の高圧冷媒ガスは低圧側バッファタンク５５の圧力まで膨脹し、温度降下してパルスチューブ５３の冷端側を冷却する。
【００３５】
つぎに、回転子６１の凹部７２を介して両ポート７５，７６を連通させると（図２１参照）、パルスチューブ５３内で膨脹した冷媒ガスがコンプレッサー５１の低圧側に排出されるとともに、低圧側バッファタンク５５の低圧冷媒ガスがパルスチューブ５３内に流入する。
【００３６】
こうして１サイクルが終わり、ついで新たに１サイクルが始まる。このように循環してワークするので、高圧冷媒ガスは、不断に膨脹して低圧となる。
【００３７】
なお、上記各実施の形態に用いるパルスチューブ冷凍機としては、密閉系のものでもよいし、開放系のものでもよい。また、蓄冷材を持つものでもよいし、蓄冷材を持たないものでもよい。また、間接冷却方式のものでもよいし、直接冷却方式のものでもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の深冷ガス分離装置は、冷凍機により得られる冷熱をガス分離の冷熱源とする装置であり、上記冷凍機には、（軸心を中心として回転する水平断面円形の）回転子の外周面に凹部を設けるとともに、（回転子を回転自在に内蔵する）ハウジングの内周面に、上記凹部に対応する複数のポートを設けたロータリー弁が用いられている。このように、上記冷凍機は、凹部，複数のポートが軸心方向に独立したロータリー弁を用いているため、凹部幅，ポート径の拡大や凹部数，ポート数の増加による回転子の径の拡大は極小となり、ロータリー弁の小型化，長寿命化が可能となる。その結果、上記冷凍機は、従来の電磁弁や平面シール型ロータリー弁に比べて、大口径化，複数ポート化を容易に行うことができ、大型化，大容量化，高効率化を実現できるようになる。例えば、上記冷凍機によれば、数百ワット以上の大型冷凍機を提供することができる。むろん、従来の数ワットクラスの小型冷凍機にも適用は可能である。そして、上記冷凍機を大型化，大容量化，高効率化することにより、他の手段を用いることなく、本発明の深冷ガス分離装置の運転が可能となり、コストダウンが図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の深冷ガス分離装置に用いるロータリー弁の構造説明図である。
【図２】上記ロータリー弁の作用の説明図である。
【図３】上記ロータリー弁の作用の説明図である。
【図４】ロータリー弁を用いたパルスチューブ冷凍機の説明図である。
【図５】上記深冷ガス分離装置の説明図である。
【図６】本発明の深冷ガス分離装置に用いる冷凍機の一実施の形態を示す説明図である。
【図７】ロータリー弁に用いる回転子の斜視図である。
【図８】上記ロータリー弁の作用を示す説明図である。
【図９】上記ロータリー弁の作用を示す説明図である。
【図１０】本発明の深冷ガス分離装置に用いる冷凍機の他の実施の形態を示す説明図である。
【図１１】ロータリー弁に用いる回転子の斜視図である。
【図１２】上記ロータリー弁の作用を示す説明図である。
【図１３】上記ロータリー弁の作用を示す説明図である。
【図１４】上記回転子の変形例を示す斜視図である。
【図１５】上記回転子を用いたロータリー弁の構造説明図である。
【図１６】上記回転子を用いたロータリー弁の構造説明図である。
【図１７】本発明の深冷ガス分離装置に用いる冷凍機のさらに他の実施の形態を示す説明図である。
【図１８】ロータリー弁の断面図である。
【図１９】上記ロータリー弁の作用を示す説明図である。
【図２０】上記ロータリー弁の作用を示す説明図である。
【図２１】上記ロータリー弁の作用を示す説明図である。
【図２２】従来例のパルスチューブ冷凍機を示す説明図である。
【図２３】平面シール型ロータリー弁を示す説明図である。
【図２４】上記平面シール型ロータリー弁の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
１２１ 冷凍機
Ｂ ロータリー弁

Claims (6)

  1. 軸心を中心として回転する水平断面円形の回転子と、この回転子を回転自在に内蔵するハウジングとからなり、上記回転子の外周面に凹部を設けるとともに、ハウジングの内周面に、上記凹部に対応する複数のポートを設け、上記回転子の回転により、回転子の凹部とこれに対応する上記ハウジングのポートとを合致させて上記凹部とこれに対応するポートを連通させる状態と、上記合致を外して上記凹部とこれに対応するポートを非連通にする状態とに切り替えるロータリー弁を用いた冷凍機を備え、この冷凍機から得られる冷熱をガス分離の冷熱源とすることを特徴とする深冷ガス分離装置。
  2. ガスが空気である請求項１記載の深冷ガス分離装置。
  3. 冷凍機がＨｅ冷凍機である請求項１または２記載の深冷ガス分離装置。
  4. Ｈｅ冷凍機がパルスチューブ冷凍機である請求項３記載の深冷ガス分離装置。
  5. Ｈｅ冷凍機がＧＭ冷凍機である請求項３記載の深冷ガス分離装置。
  6. Ｈｅ冷凍機がソルベイ冷凍機である請求項３記載の深冷ガス分離装置。
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