KR101364863B1 - 회전 밸브 및 흡착 분리 장치 - Google Patents

Abstract

수증기를 함유하는 처리 가스를 복수의 처리 공정에 공급하기 위한 슬라이딩 부재를 구비하는 회전 밸브를 제공한다. 유로 (8, 9, 10) 가 개구되고 또한 서로 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 슬라이딩 부재 (1, 2 ; 4, 6) 를 구비하고, 슬라이딩면을 여압함으로써 유체를 시일하면서 슬라이딩함으로써 상기 유로 (8, 9, 10) 를 전환하는 메커니컬 시일 기구를 구비한 회전 밸브로서, 그 슬라이딩 부재 (1, 2 ; 4, 6) 의 슬라이딩면측이 경도가 상이한 소수성 부재 (2, 4) 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전 밸브이다.

Description

회전 밸브 및 흡착 분리 장치{ROTARY VALVE AND ADSORPTION SEPARATION DEVICE}

본 발명은, 회전 부재와 고정 부재의 상호 슬라이딩 회전 운동에 의해 유체 유로를 전환하는 회전 밸브에 관한 것으로서, 나아가서는 공기 중의 산소를 분리하여 호흡기 질환 환자 등에게 산소를 공급하는 압력 변동 흡착형 산소 농축 장치의 유로를 전환하는 회전 밸브에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이와 같은 회전 밸브를 이용한 흡착 분리 장치에 관한 것이다.

최근, 폐기종증, 만성 기관지염 등의 호흡기계 질환에 괴로워하는 환자가 증가하는 경향이 있다. 이와 같은 질환에 대해 가장 효과적인 치료법의 하나로서 산소 흡입 요법이 있다. 한편으로, 공기 중으로부터 산소 농축 기체를 직접 분리하는 산소 농축기가 개발되어, 사용시의 편리성, 보수 관리의 용이함에서 이 산소 농축기가 산소 흡입 요법용의 치료 장치로서 점차 보급되고 있다.

이러한 산소 농축기로서, 질소를 선택적으로 흡착할 수 있는 흡착제를 충전한 흡착형 산소 농축기가 알려져 있고, 그 중에서도 공기 공급 수단으로서 공기 압축기를 이용한 압력 변동 흡착형의 산소 농축기가 재택 산소 흡입 요법의 장치로서 이용되고 있다. 이러한 장치는, 통상적으로 질소를 선택적으로 흡착할 수 있는 흡착제를 충전한 1 개 혹은 복수의 흡착 플로어에 컴프레서로부터 압축 공기를 공급하여 가압 상태에서 질소를 흡착시킴으로써 산소 농축 기체를 얻는 흡착 공정과, 흡착 플로어의 내압을 감소시켜 질소를 탈착시키고 흡착제의 재생을 실시하는 탈착 공정을 일정한 사이클로 반복하여 실시하고, 또한 필요에 따라 탈착 공정 종료 직전에, 흡착제의 재생 효율의 향상과 승압을 목적으로 하여, 이미 생성된 건조 산소 농축 기체를 일부 역류시키는 균압 공정을 추가하여, 순차적으로 일정 사이클로 실시함으로써 산소 농축 기체를 얻는다. 통상적으로 컴프레서와 흡착 플로어를 배관으로 접속하고, 그들 사이에 밸브 수단을 설치함으로써 흡착 플로어에 대한 가압 공기의 공급 경로를 전환하는 유로 제어를 실시하는 것이 일반적이지만, 이와 같은 유로 전환 장치에서는 부품 점수의 증가나 메인터넌스에 문제가 발생하는 문제점이 있었다.

이들 문제를 개선하는 장치로서 일본 공표특허공보 평7-508205호 (특허 문헌 1) 나 일본 공개특허공보 2004-209263호 (특허 문헌 2) 에 기재된 회전 밸브를 내장한 유체 분별 장치를 통해, 흡착 플로어에 가압 공기를 공급하는 모듈화된 산소 농축 장치가 알려져 있다. 이러한 산소 농축 장치는 재택용, 의료 용도로서 사용하기 위해서는 장치의 소형화가 필수이고, 이와 같은 유체 분별 장치에 사용되는 메커니컬 시일의 회전 밸브 및 고정 밸브부의 구조는, 그 모듈의 소형화를 도모하기 위해 밸브 내에 충분한 기구 스페이스를 취하기가 어려워, 메커니컬 시일의 기구 상, 회전축측에 형성되고, 회전축과 함께 회전하는 슬라이딩 부재인 회전자와, 비회전하는 하우징측에 형성된 고정자가 축심과 직교하는 면을 밀착시켜 슬라이딩 함으로써 축 둘레로부터의 유체의 누출을 방지하는 구조로 되고 있고, 스프링 등의 압압 수단을 이용하여 축심에 대해 엑시얼 방향으로 하중이 가해지는 구조를 취한다.

통상적으로 이용되는 메커니컬 시일에서는 윤활유 등의 윤활재를 이용하여 슬라이딩면의 슬라이딩 저항의 억제가 실시되는데, 산소 농축 장치 등 호흡용 기체의 유로를 전환하는 밸브에는 이와 같은 윤활유를 사용할 수가 없다. 그 때문에, 밸브의 슬라이딩성을 양호하게 하기 위해, 슬라이딩면의 평면성을 매우 평활하게 함으로써 슬라이딩 저항을 억제하도록 설계되어 있다.

발명의 개시

본원 발명자는, 수분을 함유한 가압 공기 등 응축성을 갖는 기체를 이와 같은 밸브에 접속한 경우, 유로 내에서 수분 등의 액체가 응집되는 현상이나, 밸브의 슬라이딩면에서 모관 응축에 의해 응축수가 발생하여 슬라이딩면에 미량의 액체가 들어간 경우, 일시적으로 표면 장력이 지배적이 되고, 슬라이딩 저항이 매우 커져, 회전 토크의 상승을 일으키는 것을 알아내었다. 이러한 토크 상승분을 웃도는 회전 토크를 갖는 모터를 사용하고 있으면 이와 같은 문제는 발생하지 않으나, 장치의 소형화, 경량화 등을 목적으로 하여 최소 토크로 회전하는 모터를 탑재한 장치에 있어서는, 고습도 환경하에서의 운전은 회전 속도의 저하, 정지를 일으킨다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하는 수단으로서, 이하의 회전 밸브 및 회전 밸브를 탑재한 흡착 분리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 회전 밸브는, 유로가 개구되고 또한 서로 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 2 개의 슬라이딩 부재를 구비하고, 그 슬라이딩면을 여압 (與壓) 함으로써 유체를 시일하면서 상기 유로를 전환하는 메커니컬 시일 기구를 구비한 회전 밸브로서, 상기 2 개의 슬라이딩 부재는 모두, 슬라이딩면측이 소수성 부재로 구성되고, 그 슬라이딩면과는 반대측이 상기 소수성 부재보다 강성이 높은 부재로 구성되고, 이들 소수성 부재와 고강성 부재가 접합되어 일체화된 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 회전 밸브는, 유로가 개구되고 또한 서로 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 2 개의 슬라이딩 부재를 구비하고, 그 슬라이딩면을 여압함으로써 유체를 시일하면서 슬라이딩함으로써 상기 유로를 전환하는 메커니컬 시일 기구를 구비한 회전 밸브로서, 상기 2 개의 슬라이딩 부재 각각은, 적어도 슬라이딩면측이 소수성을 갖고, 또한 강성이 서로 상이한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 압력 변동 흡착형의 흡착 분리 장치는, 흡착제를 충전한 복수의 흡착 플로어와, 그 흡착 플로어에 처리 가스를 공급하는 공급 수단과, 그 공급 수단으로부터의 처리 가스를 흡착 플로어에 일정한 타이밍으로 순차적으로 가압 공급하여 흡탈착을 시키는 유로 전환 부재를 구비한 압력 변동 흡착형의 흡착 분리 장치에 있어서, 상기 유로 전환 부재가, 서로 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 2 개의 슬라이딩 부재를 구비하고, 일방의 슬라이딩 부재의 슬라이딩면에는 처리 가스를 공급하는 가스 공급구와 처리 후의 가스를 배기하기 위한 가스 출구가 개구되고, 타방의 슬라이딩 부재의 슬라이딩면에는 분배홈이 형성되고, 또한 슬라이딩면을 메커니컬 시일에 의해 시일하면서 슬라이딩함으로써 유로를 전환하는 상기 회전 밸브인, 즉, 2 개의 슬라이딩 부재 각각은, 적어도 슬라이딩면측이 소수성을 갖고, 또한 강성이 서로 상이한 것을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 바람직한 실시예인 슬라이딩면을 포함하는 표층부의 일부가 물의 소수성을 갖는 재료로 구성된 슬라이딩 밸브의 제 1 실시예의 구성도이다.

도 2 는 본 발명의 슬라이딩면을 포함하는 표층부의 전부가 물의 소수성을 갖는 재료로 구성된 슬라이딩 밸브의 제 2 실시예의 구성도이다.

도 3 은 종래의 슬라이딩 밸브의 구성도이다.

도 4 는 슬라이딩 토크 습도 의존성 시험 장치의 블록도이다.

도 5 는 슬라이딩 토크 습도 의존성 시험 결과이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 고정 부재 (강성이 높은 재료)

2 : 고정 부재 (소수성을 갖는 재료)

3 : 고정 부재의 접착면

4 : 회전 부재 (소수성을 갖는 재료)

5 : 회전 부재의 접착면

6 : 회전 부재 (강성이 높은 재료)

7 : 회전 샤프트

8 : 가스 공급구 (유로)

9 : 처리 가스 분배홈 (유로)

10 : 처리 가스 출구 (유로)

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 회전 밸브는, 유체 유로와 접속된 복수의 포트 구멍을 표면에 갖는 고정자 (고정 부재) 와, 그 포트 구멍끼리의 접속을 그 회전 운동에 의해 전환하기 위한 접속 유로를 표면에 갖는 회전자 (회전 부재) 로 이루어지고, 그 고정자와 그 회전자가 각각 그 포트 구멍 (유로) 을 갖는 면 및 그 접속 유로를 갖는 면을 슬라이딩면으로 하여 슬라이딩하면서 회전함으로써 그 유체 유로끼리의 접속을 전환하는 회전 밸브이다. 회전자의 접속 유로의 형상은 고정자의 포트 구멍의 수 또는 배치에 의해 여러가지 다양한 형상을 취할 수 있다. 본 발명의 회전 밸브의 특징은, 그 고정자 및 회전자인 슬라이딩 부재가, 적어도 그 슬라이딩 부재의 슬라이딩면을 포함하는 표층부가 소수성을 갖는 재료로 구성된다. 수분을 함유한 가압 공기 등 응축성을 갖는 기체를 이와 같은 밸브에 접속한 경우, 유로 내에서의 물의 액화 응집 현상이나, 밸브의 슬라이딩면에서의 모관 응축에 의해 응축수가 발생하여, 슬라이딩면에 미량의 액체가 들어간 경우에는, 일시적으로 표면 장력이 지배적이 된다. 본 발명에서는, 소수성 재료의 슬라이딩면을 구비하는 회전 밸브로 함으로써 이러한 현상의 발생을 방지하고, 슬라이딩 저항의 이상 상승이나 회전 토크의 상승을 억제할 수 있다.

이러한 회전 밸브는, 수분을 함유하는 공기 등의 응축성을 갖는 기체의 유로를 전환할 때에 특히 유효하고, 포트 구멍의 위치는, 그 응축성 기체의 유로 주위, 특히 수증기를 함유하는 공기를 전환하는 밸브의 경우에는, 그 공기의 가압 유로 주위에 출구 포트 구멍을 구비함으로써 중심의 입구 포트 구멍에서 접속 유로에 의해 주위의 출구 포트 구멍으로 공기를 유도함으로써 결로수가 발생한 경우의 토크 상승을 방지할 수 있다.

이러한 회전 밸브는, 포트수가 적은 경우에는 단일의 접속 유로가 회전자 표면에 형성되는데, 포트수가 많은 경우에는, 회전자의 슬라이딩면의 동일 반경 상에 복수의 개구부를 구비하고, 그 개구부 사이를 슬라이딩면의 후배부에서 접속하는 유로로 할 수 있다.

고정자 및 회전자인 그 슬라이딩 부재에 사용하는 소수성 재료로는 불소계 재료, 실리콘계 재료 등이 있고, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 (PTFE) 나 폴리에테르에테르케톤 수지 (PEEK), 폴리아세탈 수지 (POM) 등을 사용할 수 있다. 특히 바람직하게는 PTFE 등의 불소계 소수성 수지 재료를 들 수 있다. 나아가서는, 충전재에 의해 강도 또는 슬라이딩성을 향상시킨 재료도 들 수 있고, 폴리이미드 섬유를 필러로서 첨가한 PTFE 수지나, 카본 혹은 폴리에틸렌 섬유를 첨가한 PTFE 수지를 사용할 수 있다. 또한 이들 재료의 소수성을 나타내는 지표로서, 물방울 접촉각이 일반적으로 이용되고, 물방울 접촉각이 90˚ 이상이 되는 것이 바 람직하다. 이 조건을 만족하는 것으로는 상기 PTFE 수지가 있다.

2 개의 슬라이딩 부재의 슬라이딩면을 동일한 부재로 구성한 경우에는, 재료 경도가 동일하기 때문에 슬라이딩면이 함께 마모되는 현상이 발생한다. 또한 공재 (共材) 라는 이유에서 응착 마모 등의 이상 마모가 발생하는 경우가 있고, 일방의 경도를 타방에 비해 부드럽게 함으로써 편방을 마모시켜 교환한다. 고정자측을 재료 경도가 약간 높은 폴리이미드 첨가의 PTFE 수지로 하고, 회전자측을 카본 첨가의 PTFE 수지로 함으로써 회전자측을 교환 부재로 할 수 있다.

슬라이딩면은 상기와 같은 소수성 수지 부재로 구성되는데, 수지 부재만으로는 상기와 같은 충전재를 첨가한 것이라도 강도적으로 약하여, 메커니컬 시일과 같은 스프링 등으로 눌러 시일하는 경우에는, 하중을 가한 경우에는 변형을 일으킨다. 하중을 받는 구조체 부분은 SUS 나 알루미늄, 놋쇠 등의 금속이나 세라믹, 복합재 등 강성이 높은 재료를 사용한다.

소수성 재료와 그 소수성 재료보다 강성이 높은 재료의 접합은, 표면 개질, 코팅, 함침, 접착 등의 방법에 의해 실시한다. 표면 개질로는, 자기 조직화 단분자막이나, DLC 막, 특히 바람직하게는 불소 첨가 DLC 막을 기재에 제공하는 방법 등이 있다. 코팅으로는 PTFE 코팅이 일반적이다. 함침은, 기재 표면의 공극·공공 (空孔) 부에 소수성 재료를 함침시키는 방법이 일반적이다.

접착은 금속, 특히 바람직하게는 스테인리스 재료에 PTFE 수지 또는 PTFE 계 수지를 접착하여, 슬라이딩 부재를 구성하는 방법이 있다. 일반적으로는, PTFE 수지 또는 PTFE 계 수지는 접착성이 양호하지 않기 때문에, 접착 표면을 알칼리 에 칭 처리하고, 표면의 불소기를 제거함으로써 에폭시계 등의 접착제와의 젖음성을 확보할 수 있다. 또한 접착 면적을 증가시키기 위해 에어 블라스트 가공하여 접착하는 방법이 취해진다.

본 발명의 회전 밸브는 압력 변동 흡착형 산소 농축 장치에 적용 가능하다. 즉, 산소보다 질소를 선택적으로 흡착할 수 있는 흡착제를 충전한 흡착 플로어, 그 흡착 플로어에 가압 공기를 공급하는 공기 공급 수단, 흡착 플로어로부터 생성된 산소 농축 공기를 사용자에게 공급하는 산소 공급 수단을 구비한 압력 변동 흡착형 산소 농축 장치로서, 유로 전환 밸브에 회전 밸브를 갖고, 특히 컴프레서 등의 공기 공급 수단으로부터의 가압 공기를 그 흡착 플로어에 공급하는 유로에 상기 본 발명의 회전 밸브를 구비하는 것이다.

실시예

이하, 본 발명의 실시형태에 관련된 바람직한 실시예인 회전 밸브를, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1 은 본 발명의 회전 밸브의 실시예 1 의 구성도, 도 2 는 실시예 2 의 구성도, 도 3 은 종래 기술의 회전 밸브를 비교예로서 나타내는 구성도이다.

[실시예 1]

본 발명에 관련된 회전 밸브의 실시예 1 을 도 1 의 구성도에 따라 설명한다. 본 실시예 1 의 회전 밸브는, 대기로부터 받아들인 수증기를 함유하는 공기를 복수의 처리 공정에 공급하기 위한, 슬라이딩면을 포함하는 표층부의 일부가 소수성을 갖는 재료로 구성된 슬라이딩 밸브이다.

회전 부재 (4, 6 및 7) 는 도시되지 않은 스프링의 반력에 의해, 고정 부재 (1, 2) 에 대해 수직으로 가압된다. 회전 부재 (4, 6) 는 접착면 (5) 으로 접착된 일체 부재이다. 동일하게 고정 부재 (1, 2) 도 접착면 (3) 으로 접착된 일체 부재이다.

회전 부재 (4, 6) 중, 슬라이딩면측의 부재 (4) 로서 PTFE 계 수지를 사용하였다. 본 PTFE 계 수지로는, 카본을 필러로서 첨가한 PTFE 수지 (닛폰 필라 공업 주식회사 제조 H4C 그레이드) 를 사용하였다. 또한 회전 부재 (4, 6) 중, 슬라이딩면과는 반대측의 부재 (6) 로서 SUS304 를 사용하였다. 회전 부재 (4 및 6) 의 접착은, 부재 (4) 의 PTFE 계 수지의 접착 표면을 알칼리 에칭 처리하여 SUS304 의 부재 (6) 에 접착하였다.

고정 부재 (1, 2) 중, 슬라이딩면측의 소수성을 갖는 부재 (2) 로서 PTFE 계 수지를 사용하였다. 본 PTFE 계 수지로는, 폴리이미드 섬유를 필러로서 첨가한 PTFE 수지 (닛폰 필라 공업 주식회사 제조 Y2A 그레이드) 를 사용하였다.

고정 부재 (1, 2) 중, 슬라이딩면과는 반대측의 부재 (1) 는, 소수성을 갖는 부재 (2) 보다 강성이 높은 재료로서 SUS304 를 사용하였다. 고정 부재 (1, 2) 의 접착은, 소수성을 갖는 부재 (2) 를 구성하는 PTFE 계 수지의 접착 표면을 알칼리 에칭 처리하여 SUS304 의 부재 (1) 에 접착하였다.

또한, 도시되지 않은 상기 스프링이 슬라이딩면으로부터 공기가 계 외로 누출되지 않는 시일압을 부여한다. 동일하게 도시되지 않은 모터 구동 장치 (동력원) 로부터 발생한 구동 토크를 회전 샤프트 (7) 를 통해 전달하고, 회전 부재 (4, 6) 를 일정 회전수 (예를 들어 2 ∼ 5rpm 정도) 로 회전시킨다. 수증기를 함유하는 공기를 도시되지 않은 컴프레서를 이용하여 압축하고, 고정 부재 (1, 2) 에 형성한 시일면 (도 1(b)) 의 가스 공급구 (포트 구멍) (8) 로부터 공급한다. 처리 가스를 회전 부재 (4, 6) 에 형성한 시일면 (도 1(c)) 의 분배홈 (접속 유로) (9) 을 통해, 고정 부재 (1, 2) 에 형성한 가스 출구 (포트 구멍) (10) 의 위치와 분배홈 (9) 의 위치가 일치하는 타이밍으로 가스 출구 (10) 로부터 4 개의 처리 공정에 공급한다.

본 실시예 1 의 회전 밸브는, 대기로부터 받아들인 수증기를 함유하는 공기의 온도, 습도, 그리고 고정 부재 (1, 2) 와 회전 부재 (4, 6) 의 온도가 변화한 환경에서 운전한 경우로서, 물의 응축, 결로 현상이 일어나도 응축력에 의한 토크 상승은 미소하고 슬라이딩면으로부터의 누출도 없어 안정적인 연속 운전이 장기간에 걸쳐 가능하였다.

[실시예 2]

다음으로 본 발명에 관련된 회전 밸브의 제 2 실시예를 도 2 의 구성도에 따라 설명한다. 본 실시예 2 의 회전 밸브는, 대기로부터 들어온 수증기를 함유하는 공기를 복수의 처리 공정에 공급하기 위한, 슬라이딩면을 포함하는 표층부의 전부가 물의 소수성을 갖는 재료로 구성된 슬라이딩 밸브이다.

고정 부재 (1) 는 PTFE 계 수지의 단일 재료로 이루어지고, 본 실시예에서는 닛폰 필라 공업 주식회사 제조 Y2A 그레이드를 사용하였다. 또한, 회전 부재 (2) 도 동일하게 PTFE 계 수지의 단일 재료로 이루어지고, 본 실시예에서는 닛폰 필라 공업 주식회사 제조 H4C 를 사용하였다. 그 밖의 구조는 실시예 1 의 경우와 동일하다.

본 실시예 2 의 회전 밸브도 실시예 1 과 동일하게, 대기로부터 받아들인 수증기를 함유하는 공기의 온도, 습도, 그리고 고정 부재 (1) 와 회전 부재 (2) 의 온도가 변화한 환경에서 운전한 경우로서, 물의 응축, 결로 현상이 일어나도 응축력에 의한 토크 상승은 거의 없고, 슬라이딩면으로부터의 누출도 없어 안정적인 연속 운전이 장기간에 걸쳐 가능하였다.

[비교예 1]

다음으로 본 발명에 관련된 회전 밸브의 비교예 1 로서 종래 기술에서 사용되고 있는 친수성 재료를 슬라이딩 부재에 이용한 회전 밸브를, 도 3 의 구성도에 따라 설명한다. 고정 부재 (2') 에는 세라믹스 재료를 이용하였다. 회전 부재 (4') 에는, 고체 윤활제로서 범용적으로 이용되는 탄소 재료 (카본 또는 그라파이트) 를 사용하였다.

본 비교예 1 의 슬라이딩 밸브는, 대기로부터 받아들인 수증기를 함유하는 공기의 온도, 습도, 그리고 고정 부재 (2') 와 회전 부재인 고체 윤활재 (4') 의 온도가 변화한 환경에서 운전하였을 때에, 물의 응축, 결로 현상이 일어났을 때에 응축력에 의한 토크 상승이 발생하여, 모터 구동 장치 (동력원) 의 최대 토크를 초과하여 회전 불량을 일으켰다.

[변형예]

이상 첨부 도면을 참조하여 본 발명 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예 1 및 실시예 2 에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 정신 내지 범위 내에 있어서 여러가지의 형태, 변형, 수정 등이 가능하다. 예를 들어 상기한 본 발명의 회전 밸브의 각 실시예에 있어서, 각 실시예의 구성을 흡착통 또는 반응기, 집진기를 복수 갖는 시스템에 처리 가스를 분배하는 슬라이딩 밸브로서 이용해도 된다.

또한, 상기 실시예 1 및 실시예 2 에서 이용하는 슬라이딩 부재를 조합하여, 예를 들어 고정 부재를 실시예 1 과 같이 슬라이딩면측의 소수성 부재 (2) 와, 슬라이딩면과는 반대측의 고강성 부재 (1) 를 접합한 일체 구조로 하고, 회전 부재를 실시예 2 와 같이 단일의 소수성 부재 (4) 로 구성해도 된다. 또한, 반대로 고정 부재를 실시예 2 와 같이 단일의 소수성 부재 (2) 로 구성하고, 회전 부재를 실시예 1 과 같이 슬라이딩면측의 소수성 부재 (4) 와, 슬라이딩면과는 반대측의 고강성 부재 (6) 를 접합한 일체 구조로 한 것이어도 된다.

[효과의 검증]

실시예 1 및 실시예 2 그리고 비교예 1 의 회전 밸브를 이용하여, 응축수에 의한 슬라이딩면에서의 표면 장력의 영향을 정량적으로 평가하였다. 구체적으로는, 슬라이딩 부재의 분위기 습도를 변화시키고, 고습도 환경에서 슬라이딩면 사이에 발생한 응축수에 의한 표면 장력의 영향을 슬라이딩 토크를 측정함으로써 시험하였다. 도 4 에 토크 측정 장치의 블록도를 나타낸다. 항온 항습의 실내에 있어서 온도를 일정하게 하고, 상대 습도만 단계상으로 변화시켜, 고습도 환경하에서의 슬라이딩 토크의 변화를 비교 관찰하였다.

도 5 에 시험 결과를 나타낸다. 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2 에서는, 비교예 1 에 비해 슬라이딩면 사이에 발생한 응축수의 표면 장력에 의한 슬라이딩 토크 상승은 대폭 개선되었다.

본 발명의 회전 밸브 및 그것을 탑재한 흡착 분리 장치에 있어서는, 저습도 환경과 고습도 환경 사이에서의 운전 환경의 변화에 대해서도 회전 밸브의 슬라이딩 저항의 변동을 억제할 수 있게 되어, 압력 변동 흡착형 산소 농축기 등의 본 발명의 회전 밸브를 사용한 흡착 분리 장치의 안정 운전을 실현할 수 있다.

Claims (9)

1. 유로가 개구되고 또한 서로 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 2 개의 슬라이딩 부재 (1,2; 4,6) 를 구비하고, 그 슬라이딩면을 여압함으로써 유체를 시일하면서 상기 유로를 전환하는 메커니컬 시일 기구를 구비한 회전 밸브로서, 상기 2 개의 슬라이딩 부재 (1,2; 4,6) 는 모두, 슬라이딩면측이 소수성 부재 (2, 4) 로 구성되고, 그 슬라이딩면과는 반대측이 상기 소수성 부재보다 강성이 높은 부재 (1, 6) 로 구성되고, 이들 소수성 부재와 고강성 부재가 접합되어 일체화된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 소수성 부재는, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 부재인 것을 특징으로 하는 회전 밸브.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 2 개의 슬라이딩 부재는, 상기 소수성 부재의 경도가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 회전 밸브.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 2 개의 슬라이딩 부재는, 일방이 고정 부재이고, 타방이 회전 부재이고, 회전 부재의 상기 소수성 부재가 카본을 필러로서 첨가한 폴리테트라플루오로 에틸렌 수지, 고정 부재의 상기 소수성 부재가 폴리이미드를 필러로서 첨가한 폴리테트라플루오로에틸렌 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전 밸브.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 고강성 부재는 금속 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전 밸브.
6. 유로가 개구되고 또한 서로 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 2 개의 슬라이딩 부재 (1,2; 4,6) 를 구비하고, 그 슬라이딩면을 여압함으로써 유체를 시일하면서 슬라이딩함으로써 상기 유로를 전환하는 메커니컬 시일 기구를 구비한 회전 밸브로서, 상기 2 개의 슬라이딩 부재 (1,2; 4,6) 각각은, 적어도 슬라이딩면측이 소수성을 갖고, 또한 강성이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 회전 밸브.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 2 개의 슬라이딩 부재는, 일방이 고정 부재이고, 타방이 회전 부재이고, 회전 부재는 카본을 필러로서 첨가한 폴리테트라플루오로에틸렌 수지, 고정 부재는 폴리이미드를 필러로서 첨가한 폴리테트라플루오로에틸렌 수지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 밸브.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 2 개의 슬라이딩 부재의 일방은, 슬라이딩면측이 소수성 부재 (2, 4) 로 구성되고, 그 슬라이딩면과는 반대측이 상기 소수성 부재보다 강성이 높은 부재 (1, 6) 로 구성되고, 이들 소수성 부재와 고강성 부재가 접합되어 일체화된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 밸브.
9. 흡착제를 충전한 복수의 흡착 플로어와, 그 흡착 플로어에 처리 가스를 공급하는 공급 수단과, 그 공급 수단으로부터의 처리 가스를 흡착 플로어에 일정한 타이밍으로 순차적으로 가압 공급하여 흡탈착을 시키는 유로 전환 부재를 구비한 압력 변동 흡착형의 흡착 분리 장치에 있어서,

   상기 유로 전환 부재가, 서로 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 2 개의 슬라이딩 부재 (1,2; 4,6) 를 구비하고, 일방의 슬라이딩 부재의 슬라이딩면에는 처리 가스를 공급하는 가스 공급구와 처리 후의 가스를 배출하는 가스 출구가 개구되고, 타방의 슬라이딩 부재의 슬라이딩면에는 분배홈이 형성되고, 또한 슬라이딩면을 메커니컬 시일에 의해 시일하면서 슬라이딩함으로써 유로를 전환하는 회전 밸브로서, 2 개의 슬라이딩 부재 (1,2; 4,6) 각각은, 적어도 슬라이딩면측이 소수성을 갖고, 또한 강성이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 흡착 분리 장치.

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