JPH0325674B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は一つの流体を多方向に分配し、かつ多
方向からの流体を集合させる回転弁に関するもの
である。このような回転弁は、例えば多数の吸着
室から成る擬似移動床による吸着分離装置におけ
る吸着室への流体の分配と吸着室からの流体の集
合を同時に行うために用いられる。

＜従来の技術＞ 上記擬似移動床による吸着分離技術は特公昭42
−15681号公報および特公昭49−27569号公報に代
表的に示されているが、以下に簡単に説明する。

上記吸着分離装置は基本的には脱着帯、濃縮
帯、および吸着帯の３帯から成つており、各帯は
各々吸着剤を充てんし、かつ連続的に連結された
１つ以上の吸着室で構成されている。

各帯の機能は次のとおりである。

吸着帯：流体混合物を吸着剤と接触させ、強吸着
成分を選択的に吸着させるとともに、弱吸着成
分および後述の脱着剤を含むラフイネートを抜
き出す。

濃縮帯：吸着帯で強吸着成分を選択的に吸着した
吸着剤を脱着帯から抜き出されるエクストラク
トおよび／または高純度の強吸着成分に接着さ
せ、吸着剤上の強吸着成分の純度を向上させ
る。

脱着帯：吸着剤上に濃縮された強吸着成分を脱着
剤で追い出し、強吸着成分および脱着剤を含む
エクストラクトを抜き出す。

上記各帯の操作を連続して繰返し、見掛上脱着
剤が流体の流れとは向流方向に移動させる擬似移
動床による吸着分離のシステムの例を第２図にし
たがつて説明する。

吸着剤が充てんされた複数個の吸着室２から９
が連結管１０から１７によつて連続的に連結され
循環路を形成している。吸着室からの流体の抜き
出しおよび吸着室への流体の供給は吸着室間を結
ぶ連結管１０から１７と回転弁１００を連結して
いる連結管１８から２５を通して行われ、回転弁
１００が一定時間ごとに一定角度を回転すること
により回転弁内の流体の供給管（脱着剤の供給管
２６、原料混合物の供給管２８）および抜き出し
管（エクストラクトの抜き出し管２７、ラフイネ
ートの抜き出し管２９）が吸着室に沿つて順次移
行し、下方向への流体の流れに対し、見掛上、上
方向への吸着剤が移動する擬似移動床による吸着
分離が実施される。第２図の状態における各吸着
室は吸着室２，３が脱着帯、吸着室４，５が濃縮
帯、吸着室６，７が吸着帯を、それぞれ構成して
おり、吸着室８，９は脱着剤を回収し、脱着帯に
循環するための役割を演じている。

本発明は第２図で説明したような機能をもつ回
転弁の改良に関するものである。

上記技術を実施するための回転弁は特開昭58−
134286号公報により公知である。この回転弁につ
いて、第３図から第５図によつて説明する。

第３図は公知の回転弁を回転軸に沿つて切り開
いた断面図、第４図は第３図におけるＹ−Ｙ矢視
図、第５図は第３図におけるＺ−Ｚ矢視図であ
り、回転弁１００は、その円筒９０内に回転子４
０、円盤４１を備えている。円盤４１は円筒９０
に固定されている。回転子４０は円盤４１と隣接
して位置し、回転軸３９によつて一定時間ごとに
間欠的に一定角度づつ回転するようになつてい
る。

また、回転子４０と円筒９０との間にコイル状
のスプリング９１を回転軸３９とほぼ同心状に設
けて回転子４０を円盤４１側に押圧し、これらの
接触面から流体の漏れるのを防止するようにして
いる。

上記回転子４０の端面４０ａに回転軸３９と同
心状に環状溝５０，５１および５２を設け、内側
の環状溝５０には連通する開孔部６０を、中央の
環状溝５１には連通する開孔部６１をそして、外
側の環状溝５２には連通する開孔部６３を設けて
いる。そして、開孔部６０に原料混合物の供給管
２８が連結し、開孔部６１にラフイネートの抜き
出し管２９が連結し、開孔部６３に脱着剤の供給
管２６が連結する。そして円盤の中心には回転軸
３９と同軸に開孔部６２を設け、これにエクスト
ラクトの抜き出し管２７が連結する。

さらに、円盤４１には上記環状溝５１の外側に
位置して複数（図示の場合、８個）の開孔部７０
から７７を設ける。これらの開孔部７０から７７
は回転軸３９と同心状をなす円周上に等間隔に配
設される。そして、開孔部７０，７１，７２，７
３，７４，７５，７６，７７には連結管１８，１
９，２０，２１，２２，２３，２４，２５が、そ
れぞれ連結する（第４図参照）。

上記回転子４０には、さらに、複数の連通孔を
設ける。すなわち、回転子４０には、第３図から
第５図に示す状態において、上記内側の環状溝５
０と円盤の開孔部７４とを連通するコ字形状の連
通孔８０と、円盤における開孔部６２，７２を連
通するコ字形状の連通孔８２（第５図参照）と、
中央の環状溝５１と円盤の開孔部７６とを連通す
るコ字形状の連通孔８１（第５図参照）と、外側
の環状溝５２と円盤の開孔部７０とを連通する連
通孔８５とを設ける。

しかして、第３図から第５図に示す状態におい
ては、回転弁１００内に、流体の通過する四つの
通路が形成される。すなわち、 (a) 開孔部６３−環状溝５２−連通孔８５−開孔
部７０による通路Ａ、 (b) 開孔部７２−連通孔８２−開孔部６２による
通路Ｂ、 (c) 開孔部６０−環状溝５０−連通孔８０−開孔
部７４による通路Ｃ、 (d) 開孔部７６−連通孔８１−環状溝５１−開孔
部６１による通路Ｄ、 が上記四つの通路である。

そこで、上記回転子４０を矢印（第２図および
第３図参照）の方向に1/8回転させると、上記通
路Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、それぞれ切替り、下記のよ
うな通路が新たに形成される。

(a) 開孔部６３−環状溝５２−連通孔８５−開孔
部７１による通路、 (b) 開孔部７３−連通孔８２−開孔部６２による
通路、 (c) 開孔部６０−環状溝５０−連通孔８０−開孔
部７５による通路、 (d) 開孔部７７−連通孔８１−環状溝５１−開孔
部６１による通路。

以下、同様にして、回転子４０を矢印の方向に
間欠的に1/8回転させると、その都度回転弁内の
通路が切替わり吸着室２から８に対する流体の供
給および抜出しが順次移行し、下方向への流体の
流れに対し、見掛上、上方向への吸着剤が移動す
る擬似移動床による吸着分離が実施される。

そして、これらを効率よく繰返すために、回転
子と円盤との接触面から流体の漏れるのを極力少
なくする努力がはらわれる。すなわち前述のスプ
リング９１をより強力に回転子４０を円盤４１側
に押圧する。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、かかる従来の回転弁は実用上ま
だ不十分な点がある。すなわち、回転子と外殻と
の間にコイル状のスプリングを回転軸とほぼ同心
状に設けて回転子を円盤側に押圧し、その接触面
から流体の漏れるのを防止するようにしているの
であるが、それでもなお漏れが防ぎきれないのが
実情である。

その原因としてまず第１の問題点は接触面の大
気圧開放構造があげられる。例えば、吸着剤の充
てんされた吸着室１室につき内部圧損２Kg／cm²の
吸着室８室を流体が通過する場合、圧力損失が累
積されるため第２図に示す連結管１８には通常18
Kg／cm²以上の圧力を加えることになり、仮に18
Kg／cm²の圧力を加えた場合一巡後の連結管１７に
は２Kg／cm²が加わつている。したがつて第４図に
示す回転弁の開孔部７０，７１，７２，７３，７
４，７５，７６，７７には18、16、14、12、10、
８、６、４Kg／cm²の各圧力が発生していることに
なる。これは回転しながらその接触面で流体の漏
れるのを防ぐという主旨からははなはだ不都合で
あり可能なかぎりより低圧にしたい圧力である。
しかしながら、このような擬似移動床による吸着
分離において液流形成のため流体の加圧は不可欠
である。

ついで第２の問題点として接触面の面圧がたえ
ず一定であることがあげられる。静止していると
きも回転しているときも強力なスプリングで押圧
を続けながら回転子を回転させれば回転子や円盤
の接触面が早期に損耗し漏れが発生する。この場
合も可能なかぎり接触面の面圧は低圧にしたい圧
力である。しかしながら、接触面の面圧を低圧に
すると漏れが防ぎきれない。

＜問題点を解決するための手段＞ そこで本発明者らは上記の欠点を克服すべく改
良された回転弁を提供することを目的として鋭意
研究した結果本発明に到達した。

すなわち本発明の回転弁は流体の通過する通路
をもつ回転弁であつて、該回転弁内の通路の一部
を備えた円盤および該円盤に接して回転自在に配
設した通路切替用の回転子を円筒内に設けた回転
弁において、前記回転子を前記円筒内側面に密着
状にかつ前記円筒内を微小往復可能に設けるとと
もに、前記円盤に接する部分を小径に形成して得
られる中空円柱状の空間を圧力室とし、かつ前記
円筒の末端開口部分を閉じることにより前記回転
子と前記円筒間で形成される中空円柱状の空間ま
たは円柱状の空間を圧力室とすることを特徴とす
る。

以下、本発明を図面により説明する。

第１図は本発明の回転弁の一態様を示す断面図
である。第１図におけるＹ−Ｙ矢視図、Ｚ−Ｚ矢
視図は第４図、第５図と同じであるので、以下、
第４図と第５図を参照して説明する。

回転弁１００は円筒９０内に円盤４１および回
転子４０を設けて構成される。円盤４１には各々
回転弁内の通路の一部、すなわち開孔部６０〜６
３、７０〜７７、環状溝５２が設けられ、それら
は回転子４０に設けられた環状溝５０，５１およ
び連通孔８０〜８２および８５とそれぞれ連通可
能となつている。

回転子４０は円盤４１に隣接する部分４２を小
径にして設けられ、回転軸３９に連結され、回転
軸３９によつて定時間毎に間欠的に回転自在に配
設されている。回転軸３９の一端は回転子４０に
連結し、他端は駆動源に連結する。回転軸３９の
駆動源側の円筒の末端開口部分は、隔壁１０１に
より閉じて設けられる。

回転子４０は円筒９０の内側面に密着状にかつ
円筒内を微小往復可能に設けることが必要であ
る。すなわち回転子４０が円筒内をピストンのよ
うに円筒９０内側面との間の密着状態を保ちつ
つ、回転軸の長手方向に沿つて微小に動くことが
可能なようにＶリング１０７を介して設ける。

かくして回転子４０、円筒９０および隔壁１０
１により形成される中空円柱状の空間は密封性の
高い空間となり、これを圧力室１０２とする。圧
力室１０２には圧力調節口１０５が設けられ、圧
力調節口１０５を介して圧力源に連結されてい
る。圧力室１０２にはオイルが満たされ油圧によ
り、圧力調整を行ない、圧力を瞬時に変更可能と
なつている。

回転子４０の円盤４１に隣接する部分４２は、
円盤４１よりも小径に構成する。この小径部分４
２と円筒９０によつて中空円柱状の空間が形成さ
れる。この空間は円盤４１の側面が、ゴムＯリン
グ１０４により、円筒９０に密着状にシールして
設けられているため、密封性の高い空間となり、
これを圧力室１０３とする。圧力室１０３には排
出口１０６が設けられている。圧力室１０３は吸
着室２〜９を流れる流体の混合液で満たされてい
る。

回転弁１００内を流通する流体は加圧されてい
るため、圧力室１０３内に円盤と回転子の接触面
から若干量漏れ出る。その漏れ液により圧力室１
０３は絶えず加圧状態に保持される。圧力室１０
３の圧力をほぼ一定値に保つため、排出口１０６
を介して、圧力計、リリーフ弁（ともに図示せ
ず）が連結され、リリーフ弁の自動開閉により圧
力室１０３の圧力が調整できる。圧力室１０３内
の混合液が開孔部内に逆流することを防止するた
めに、圧力室１０３の圧力は、回転弁内の開孔部
に流通または到達する流体のうち圧損が累積して
最も低い圧力の流体と同じ圧力またはそれ以下の
圧力に調整することが必要である。例えば、吸着
室１室につき内部圧損２Kg／cm²の吸着室を流体が
通過する場合、連結管１８に18Kg／cm²の圧力を加
えた場合、回転弁の開孔部に流通または到達する
流体のうち最も低い圧力の流体は連結管２５を通
過する４Kg／cm²の圧力の流体であるので、圧力室
１０３はそれより若干低圧の3.5Kg／cm²の圧力に
調整し維持する。

円盤４１に設けられた開孔部は回転軸３９と同
心状をなす円周上に等間隔に配設される。そし
て、開孔部７０，７１，７２，７３，７４，７
５，７６，７７には連結管１８，１９，２０，２
１，２２，２３，２４，２５が、それぞれ連結す
る（第２図参照）。また、円盤４１の中心には回
転軸３９と同軸に開孔部６２を設け、この開孔部
６２にエクストラクトの抜出し管２７が連結す
る。

他方、回転子４０の端面４０ａ（円盤４１と接
触する側の面）に回転軸３９と同心状に環状溝５
２を設ける。また、円盤４１には前記環状溝５２
に連通する開孔部６３を設け、この開孔部６３に
円筒９０を貫通して脱着剤の供給管２６が連絡す
る。

上記回転子４０には、さらに、複数の連通孔を
設ける。すなわち、回転子４０には第１図、第４
図および第５図に示す状態において、上記内側の
環状溝５０と円盤の開孔部７４とを連通するコ字
形状の連通孔８０と、円盤における開孔部６２，
７２を連通するコ字形状の連通孔８２と、中央の
環状溝５１と円盤の開孔部７６とを連通する連通
孔８１と、円盤の開孔部７０と円盤に設けた外側
の環状溝５２とを連通する連通孔８５とを設け
る。

しかして、第１図、第４図および第５図に示す
状態においては、回転弁１００内に、流体の通過
する四つの通路が形成される。

すなわち、 (a) 開孔部６３−環状溝５２−連通孔８５−開孔
部７０による通路Ａ、 (b) 開孔部７２−連通孔８２−開孔部６２による
通路Ｂ、 (c) 開孔部６０−環状溝５０−連通孔８０−開孔
部７４による通路Ｃ、 (d) 開孔部７６−連通孔８１−環状溝５１−開孔
部６１による通路Ｄ、 が上記四つの通路である。この四つの通路が形成
されている間、圧力室１０２を加圧状態（例えば
14Kg／cm²）に保持する。

次いで、上記回転子４０を矢印（第１図および
第２図参照）の方向に1/8回転させると、上記通
路Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、それぞれ切替る。この回転
の間のみ、圧力室１０２の加圧状態を緩和し、
（例えば10Kg／cm²）、回転子４０の回転をし易くす
る。

回転が終了して新たに別の四つの通路が形成さ
れると同時に圧力室１０２の加圧状態を回転前と
同程度に強化し（例えば14Kg／cm²）、静止時の漏
れを防止する。このように、通路の形成と回転を
順次繰返し、その都度、圧力室１０２の圧力を瞬
時に変更せしめることにより、有効に流体の漏れ
を防止しながら回転子を回転せしめることができ
る。

本発明の回転弁の材質は特に限定されないが、
回転子自身または回転子の接触面は自己潤滑性を
有する材質が良い。これに適する材質としては、
例えばテフロン、テフロン含浸ガラス綿、弗化炭
化黒鉛、ポリアセタール樹脂、ポリアミドイミド
樹脂、またはナイロンあるいはポリエステル樹脂
も含まれる。さらにはセラミツク類で回転子およ
び／または円盤をつくつてもよい。

上述説明においては、円筒の末端開口部分を隔
壁１０１により閉じて設けることにより隔壁１０
１、円盤４１および円筒９０間で形成される中空
円柱状の空間を圧力室１０２とする場合について
説明したが、第６図に示すように隔壁１０１を回
転軸３９の反対側に設けて形成される円柱状の空
間を圧力室１０２としたものも本発明の範囲に含
まれる。

また、隔壁１０１を回転軸の両端側に設けて圧
力室１０２を同時に２個有する場合も本発明の範
囲に含まれる。

さらにまた、小径部分４２を円盤４１側に設け
ることも本発明の範囲に含まれる。

＜作用＞ 本発明においては、円筒９０内に回転子４０を
ピストン状に円盤４１に接触させる構成としたの
で、円筒９０の一方の圧力室１０２へ油圧シリン
ダのように流体を押込めて円盤４１を加圧でき
る。

このため、円盤４１と回転子４０との接触面の
面圧が均一に加わるようになつて、流体の漏れに
対する不安を大巾に解消できる。また、加圧の度
合いもスプリングよりも飛躍的に迅速かつ容易に
調整でき、回転子を間欠回転する際に回転中のみ
低圧、それ以外は高圧にすることも瞬時に行うこ
とさえできる。

さらに、小径部分４２を有する回転子４０と円
筒９０間で中空円柱状の圧力室１０３を設ける構
成としたので圧力室１０３を使用流体と同一のも
ので満たして加圧すれば、接触面からにじみ出よ
うとする流体の漏れを効果的に阻止することがで
きる。

また、円盤４１内の複数の連通路がそれぞれ圧
力が少しづつ異なる場合、しかもそれらを流れる
流体が混じり合わないようにするには、圧力室１
０３を最も低い流通路の圧力に設定するだけで
も、接触面からにじみ出ようとする流体の漏れを
効率的に阻止することができると同時に連通路間
の流体の混合も防ぐことができる。

＜実施例＞ 以下、実施例をもつて本発明を具体的に説明す
る。

実施例 １ 第１図において円盤４１の直径を195mm、回転
子４０の小径部分４２の直径を175mm、円盤４１
の開孔部と連通路の共通の中心円直径を125mm、
開孔径および連通路直径を15mmとして回転子４０
の中心円径上に８個等配して設けた。

８個の連通路に流体を ２m²／ｈ流した。最初
の連通路を通る流体の圧力は18Kg／cm²で、次々に
２Kg／cm²の圧損を生じながら最後の連通路を通る
流体の圧力は４Kg／cm²となつた。そこで円筒９０
と回転子４０の圧力室１０３にリリーフ弁を接続
して3.5Kg／cm²が常時加わるように圧力を調整し
た。また、圧力室１０２には、油圧により、回転
子の回転時には10Kg／cm²に静止時には14Kg／cm²に
瞬時に圧力変更が可能なように圧力調整装置に連
結させた。その結果、流量 ２m²／ｈで流体を流
通させた場合、漏れ量は ２ml／ｈでありほぼ漏
れが防止できた。

一方、第３図に記載された従来の大気圧開放型
の回転弁を用いると、流量 ２m²／ｈで流体を流
通させた場合の漏れ量は1500ml／ｈであつた。す
なわち、本発明の回転弁を使用することにより漏
れ量を1/1250に減少することができた。

＜発明の効果＞ 本発明の回転弁によれば、回転子のスムーズな
回転を阻害することなくかつ円盤と回転子の接触
面の損傷も生じることなく、円盤と回転子の接触
面からの流体の漏れをほとんど完全に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転弁の一態様を示す断面
図、第２図は吸着分離装置の概略図、第３図は従
来の回転弁の断面図、第４図は第１図および第３
図のＹ−Ｙ矢視図、第５図は第１図および第３図
のＺ−Ｚ矢視図、第６図は本発明の回転弁の他の
態様を示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流体の通過する通路をもつ回転弁であつて、
   該回転弁内の通路の一部を備えた円盤および該円
   盤に接して回転自在に配設した通路切替用の回転
   子を円筒内に設けた回転弁において、前記回転子
   を前記円筒内側面に密着状にかつ前記円筒内を微
   小往復可能に設けるとともに、前記円盤に接する
   部分を小径に形成して得られる中空円柱状の空間
   を圧力室とし、かつ前記円筒の末端開部分を閉じ
   ることにより、前記回転子と前記円筒間で形成さ
   れる中空円柱状の空間または円柱状の空間を圧力
   室とすることを特徴とする回転弁。