JPS62155380A - 回転弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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４２−１５
６８１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帯から成っており、多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。

多帯の機能は次のとおりである。

吸着帯二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 剤を含むラフィネートを後き出す。

濃縮帯：吸着帯で強吸着成分を選択的に吸着した吸着剤
を脱着帯から復き出され 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扱 き出す。

上記名張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図にしたがって説明する。

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によっ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扱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）および恢き出し管（エ
クストラクトの抜き出し管２７、ラフィネートの扱き出
し管２９）が吸着室に沿って順次移行し、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５８−１３４
２８６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７図によって説明す
る。

第３図は公知の回転弁を回転軸に沿って切り開いた断面
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、第６図は第３図におけるＹ
　”　−Ｙ　”矢視図、第７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４０．第１の円盤４１、および第２の円盤４２
を備えている。円盤４１．４２は円筒９０に固定されて
いる。、回転子４０は第１の円盤４１と第２の円盤４２
の間に位置し、回転軸３９によっ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っている。

また、第２の円盤４２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と第２の円盤４２とを第１の円盤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。ざらに、第２の円盤４２に回転軸３９の通る貫
通孔９２を設けている。

上記回転子４０の端面４０ａ（第１の円盤４１の端面４
１ａと接触する側の端面）に回転軸３９と同心状に環状
溝５０および５１を設け、内側の環状溝５０に連通する
開孔部６０を第１の円盤４１に設ける。また、外側の環
状溝５１に連通する開孔部６１を第１の円盤４１に設け
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、また、開孔部６１にラフィネートの扱き出し
管２９が連結する。

さらに、第１の円盤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７０，７１．７２．７３．７４．７５．７６．７７
には連結管１８．１９．２０１２１．２２．２３．２４
．２５が、それぞれ連結する（第４図参照）、また、第
１の円盤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央き出し管
２７が連結する。

他方、上記第２の円盤４２の端面４２ａ（回転子４０の
端面４０ｂと接触する側の而）に回転軸３９と同心状に
環状溝５２を設ける。

また、第２の円盤４２には前記環状溝５２に連通する開
孔部７８を設け、この開孔部７８に外殻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３図から第７図に示ず状
態において、上記内側の環状溝５０と第１の円盤の開孔
部７４とを連通するコ字形状の連通孔８０と、第１の円
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６図参照）と、外側の環状溝５１と第１の円
盤の開孔部７６とを連通するコ字形状の連通孔８１（第
６図参照）と、第１の円盤の開孔部７０と第２の円盤に
設けた環状溝５２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７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７８−環状溝５２一連通孔
８５−開孔部７０による通路Ａ、 （ｂ）開孔部７２一連通孔８２−開孔部６２による通路
Ｂ、 （Ｃ）開孔部６０−環状溝５０一連通孔８０−開孔部７
４による通路Ｃ１ （ｄ）開孔部７６一連通孔８１−環状溝５１−開孔部６
１による通路Ｄ、 が上記四つの通路でおる。

そこで、上記回転子４０を矢印（第１図および第３図参
照）の方向に１７８回転させると、上記通路Ａ１Ｂ、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７８−環状溝５２一連通孔８５−開孔部７
１による通路、 （ｂ）開孔部７３一連通孔８２−開孔部６２による通路
、 （Ｃ）開孔部６０−環状溝５０一連通孔８０−開孔部７
５による通路、 （ｄ）開孔部７７一連通孔８１−環状溝５１−開孔部６
１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
はられれる。すなわち前述のスプリング９１をより強力
に回転子４０と第２の円盤４２とを第１の円盤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、第２の円盤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
と第２の円盤とを第１の円盤側に押圧し、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おる
。

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
溝造がめげられる。例えば、吸着剤の充てんされた吸着
室１室につき内部圧ｊ員２　ＫＦＩ　／　ｃｒＡ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１８ＫＩ／ｃｔｔｉ
以上の圧力を加えることになり、仮に１８　Ｋｇ／　ｃ
ｔｉの圧力を加えた場合一連接の連結管１７には２に９
／ｃｒＡが加わっている。したがって第４図に示す回転
弁の開孔部７０．７１．７２．７３．７４．７５．７６
．７７には１８．１６．１４．１２．１０．８．６．４
に３／ｃｒｉ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おり可能なかぎりより低
圧にしたい圧ツノでおる。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血圧がたえず一定で
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抑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、接触面の血圧を
低圧にすると漏れが防ぎきれない。

く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
転弁であって、該回転弁内の通路の一部を備えた複数の
円盤および該円盤の間に回転自在に配設した通路切替用
の小径の回転子を円筒内に設けた回転弁において、前記
円盤を前記円筒内側面に密着状にかつ前記円盤の少なく
とも１つが前記円筒内を微小往復可能に設けるとともに
、前記円筒と前記回転子間で形成される中空円柱状の、
空間を圧力室とし、かつ前記円筒の末端開口部分を閉じ
ることにより前記円盤と前記円筒間で形成される中空円
柱状の空間および／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−７矢視図、Ｙ−−Ｙ
−矢視図、２′−２′矢視図は第４図、第５図、第６図
、第７図と同じであるので、以下、第４図から第７図も
参照して説明する。

回転弁１００は円筒９０内に円盤４１．４２および回転
子４０を設けて溝成される。円盤４１．４２には各々回
転弁内の通路の一部、すなわち開孔部６０〜６２．７０
〜７８、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っている。

回転子４０は円盤４１．４２の間に設けられ、回転軸３
９に連結され、回転軸３９によっ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。

円盤４１．４２は円筒９０の内側面に密着状にかつ円盤
４２が円筒内を微小往復可能に設けることが必要でおる
。すなわち円盤４２が円筒内をピストンのように円盤４
２側面と円筒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って微小に動くことが可能なよう
にゴムＯリング１０４を介して設ける。

かくして円盤４２、円筒９０および隔壁１０１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
となっている。

回転子４０は円盤４１．４２よりも小径に溝成する。回
転子４０と円筒９０によって中空円柱状の空間が形成さ
れる。この空間は円盤４１．４２の側面が、ゴム０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’Ｊ１０３は絶えず加圧状
態に保持される。圧力室１０３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苗につき内部圧）ｒＡ　２　
Ｋ！Ｊ／　ｃｒｉの吸着室を流体が通過する場合、連結
管１８に１８に！Ｊ／Ｃｌｌ１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４に’Ｊ／ｄ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
３．５ＫＦｌ／ｃｒＡ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７０，７１．７２．７３．７４．７５．
７６．７７には連結管１８．１９．２０．２１．２２．
２３．２４．２５が、それぞれ連結する（第２図参照〉
。また、第１の円盤４１の中心には回転軸３つと同軸に
開孔部６２を設け、この開孔部６２にエクストラクトの
後出し管２７が連結する。

他方、上記第２の円盤４２の端面４２ａ（回転子４０の
端面４０ｂと接続する側の面〉に回転軸３９と同心状に
環状溝５２を設ける。

また、第２の円盤４２には前記環状溝５２に連通する開
孔部７８を設け、この開孔部７８に外殻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、ざらに、複数の連通孔を設ける。

すなわち、回転子４０には第１図および第３図から第７
図に示す状態において、上記内側の環状溝５０と第１．
の円盤の開孔部７４とを連通するコ字形状の連通孔８０
と、第１の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６図参照）と、外側の環状溝５
１と第１の円盤の開孔部７６とを連通するコ字形状の連
通孔８１（第６図参照）と、第１の円盤の開孔部７０と
第２の円盤に設けた環状溝５２とを連通する連通孔８５
とを設ける。

しかして、第１図および第３図から第７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７８−環状溝５２一連通孔８５−開孔部７
０による通路Ａ、 （ｂ）開孔部７２一連通孔８２−開孔部６２による通路
Ｂ１ （ｃ）開孔部６０−環状溝５０一連通孔８０−開孔部７
４による通路Ｃ１ （ｄ）開孔部７６一連通孔８１−環状溝５１−開孔部６
１による通路Ｄ１ 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／ｃ
ｕｔ）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ＡＳＢ、Ｃ
，Ｄが、それぞれ切替る。この回転の間のみ、圧力室１
０２の加圧状態を緩和し、（例えば’ｌ　ＯＫｙ／ｃｒ
Ａ＞　、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
く例えば１４Ｋｇ／ｃｍ＞、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。これに適ターる材質としては、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。さらにはセラミック類で回
転子および／または円盤をつくってもよい。

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１０１、円盤４２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８図に示すよ
うに隔壁１０１を使用せず、円筒の末端開口部分をそれ
自身でシール可能に設けて形成される中空円柱状の空間
を圧力室としたものも本発明の範囲に含まれる。

また、第９図および第１０図に示すように円柱状の空間
を圧力室１０２とするものおよび圧力室１０２を２個有
するものも本発明の範囲に含まれる。

く作　　用〉 本発明においては、円筒９０内に円盤４１．４２をピス
トン状に回転子４０を間に挟／νで挿入する構成とした
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４２を加圧できる。

このため、円盤４１．４２と回転子４０との接触面の血
圧が均一に加わるようになって、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。

ざらに、小径の回転子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４１．４２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１０３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、実施例をもっ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４１．４２の直径をともに４２０ｍ
、回転子４０の直径を３６５ｍ、円盤４１．４２の開孔
部と連通路の共通の中心円直径を３００ｍ、開孔径およ
び連通路直径を４０ｍ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３６．４ｍ３／ｈ流した。最初の
連通路を通る流体の圧力は１８ＫＩ／ｃｒｄで、次々に
２　Ｋｇ　／　ｃｒｔｉの圧損を生じながら最後の連通
路を通る流体の圧力は４ＫＨ／ｄとなった。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３．５に！Ｊ／ｃｔｔｉが常時加わるように圧力を調
整した。

また、圧力￥１０２には、油圧により、回転子の回転時
にはＩＯＫ！Ｊ／ｃｔｉに静止時には１４に！Ｊ／ｃｒ
Ａ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３６゜４ｍ３／ｈで流体を流通
させた場合、漏れ量は１４．２ｄ／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ｍ３．２ｍ３／ｈで流体を流通させた場
合の漏れ量は１５００Ｉｎｌ／ｉであった。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１／１２
００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］負傷も生
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−７矢視図、第６図は
第１図および第３図のＹ　′−Ｙ　′矢視図、第７図は
第１図および第３図のｚ′−ｚ′矢視図、第８図〜第１
０図はそれぞれ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. 流体の通過する通路をもつ回転弁であって、該回転弁内
   の通路の一部を備えた複数の円盤および該円盤の間に回
   転自在に配設した通路切替用の小径の回転子を円筒内に
   設けた回転弁において、前記円盤を前記円筒内側面に密
   着状にかつ前記円盤の少なくとも１つが前記円筒内を微
   小往復可能に設けるとともに、前記円筒と前記回転子間
   で形成さ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、前記円盤と前
   記円筒間で形成される中空円柱状の空間および／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。