JPS62180176A - 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４９−２７５６９Ｍ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、８帯は各々吸着剤を充て
んし、かつ連続的に連結された１つ以上の吸着室で偶成
されている。

８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 剤を含むラフィネートを汰き出す。

濃縮帯：吸着帯で強吸着成分を選択的に吸着した吸着剤
を脱着帯から扱き出され るエクス１〜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後 き出す。

上記８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）および汲き出し管（エ
クストラクトの後き出し管２７、ラフィネートの汰き出
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、それぞれ偶成し
ており、吸＠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５図によつで説明す
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矢視図であり、回転弁１００は、そ
の円筒９０内に回転子４０．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、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には連通ず
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にラフィネート
の恢き出し管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汰ぎ
出し管２７が連結する。

ざらに、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７
０．７１．７２．７３．７４．７５．７６．７７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、円盤にあける開
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８
５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−Ｎ状溝５２一連通孔
８５−開孔部７０による通路Ａ１ （ｂ）開孔部７２一連通孔８２−開孔部６２による通路
Ｂ１ （Ｃ）開孔部６〇−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ノ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６〇−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
１７８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後出しが順
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
構造があげられる。例えば、吸若剤の充てんされた吸着
室１室につき内部圧１員２　Ｋｇ／　ｃｉ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’Ｊ８に９／ｃｔｉｒ以上
の圧力を加えることになり、仮に１８ＫＦＩ／ｃＭの圧
力を加えた場合−巡後の連結管１７には２に３／ｃｒ７
ｔ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１８．１６．１４．１２．１０１８．６．４　Ｋｇ
／　ｃｍ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
るとぎ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血圧は低
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１ｑ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１１１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−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
して説明写る。

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には各々回転か内の通路
の一部、すなわら開化部６０〜６３．７０〜７７、環状
＠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に隣接する部分４２を小径にして
設けられ、回転軸３つに連結され、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’
Ｉ’１ｌ１３９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って微
小に動くことが可能なように■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ｕ１０２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４２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ｖ
１４１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ｑ１０
３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ｆｉ［
れ出る。その漏れ液により圧力室１０３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Ｊｔ’４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室につぎ内部圧損２　
Ｋ９　／　ｃＡの吸着室を流体が通過する場合、連結管
１８に１８に！Ｊ／ｃｒＡ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ら最も低い圧力
の流体は連結管２５を通過する４に３／ｃｒＡ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／ＣＩ？ｔ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、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扱出し
管２７が連結する。

他方、回転子４０の端面４０８　（円盤４１と接触する
側の面）に回転軸３９と同心状に環状溝５２を設ける。

また、円盤４１には前記環状溝５２に連通する開孔部６
３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。

ずなわち、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８
２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とを連通ずる連通孔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／ｃ
ａｔ）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１
０２の加圧状態を緩和し、（例えば１０に５／ｃｔｉ＞
　、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１４に３／１ｒｉ）、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。ざ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１ｒｌ１３９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１０
２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＝４”を側に設けること
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ｆｆ１０２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１０３を最も低い流通路
の圧力に設定するだ【プでも、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の直径を１９５＃、回転子４０
の小径部分４２の直径を１７５ｍ、円盤４１の開孔部と
連通路の共通の中心円直径を１２５Ａｌ１１、開孔径お
よび連通路直径を１５１１＃２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　２ＴＩＩ２／ｈ流した。

最初の連通路を通る流体の圧力は１８に９／ｃｔｉで、
次々に２ＫＦｌ／ｃｉの圧損を生じながら最後の連通路
を通る流体の圧力は４　Ｋｊｊ　／　ｃｕｔ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３．５Ｋｇ／ａ／ｒ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１０に！Ｊ／ｃｒｉに静止時には１
４に３／ｃｉ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ｍ　　２ｍ２／ｈで流
体を流通させた場合、漏れ己は　２ｍｌ１／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１５００ｍｔｌ／ｈであった。すなわら、本
発明の回転弁を使用することにより漏れωを１／’１２
５０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
は吸む分離装置の概略図、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
本発明の回転弁の伯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。