WO2006109639A1

WO2006109639A1 - マニホールドバルブおよびそれを備えたｐｓａ装置

Info

Publication number: WO2006109639A1
Application number: PCT/JP2006/307196
Authority: WO
Inventors: Toshiaki Shimano; Keiichi Ohba; Hiroaki Sasano; Toshihiko Sumida
Original assignee: Ihara Science Corporation; Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd.
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2006-10-19
Also published as: TW200702576A; TWI295350B; JPWO2006109639A1

Abstract

　マニホールドバルブ（Ｖ１）は、円筒状のバルブ本体（１）と、当該バルブ本体（１）に内嵌された円筒状の中間筒体（２）と、当該中間筒体（２）に対して摺動回転可能に内嵌されたローター（３）とを備える。バルブ本体（１）は、複数の第１連通口（１０ａ～１０ｃ）と、複数の第２連通口（１１ａ～１１ｃ，１２ａ～１２ｃ）とを備えている。中間筒体（２）は、前記第１連通口に連通する複数の第３連通口（２２ａ～２２ｃ）と、前記第２連通口に連通する複数の第４連通口（２３ａ～２３ｃ，２４ａ～２４ｃ）とを備えている。ローター（３）は、複数の連通流路（３０ａ～３０ｃ）と、前記第３連通口を前記連通流路にそれぞれ連通させる複数の第５連通口（３１ａ～３１ｃ）と、前記第４連通口を前記連通流路（３０ａ～３０ｃ）に連通させるための複数の第６連通口（３２ａ～３２ｃ，３３ａ～３３ｃ）とを備えている。

Description

明細書

マ二ホールドバルブおよびそれを備えた PSA装置

技術分野

[0001] 本発明は、マ-ホールドバルブに関し、特に PSA装置など多流路の切換えを行うのに適したマ-ホールドバルブに関する。本発明は、さらにそのようなマ-ホールドバルブを備えた PSA装置にも関する。

背景技術

[0002] 水配管、油圧配管、またはガス配管などを備えた流体配管設備にぉ、て、複数の流路を切換えるために、ロータリーバルブが用いられる場合がある。従来のロータリーバルブとしては、たとえば円筒状のバルブ本体と、このバルブ本体内に収容され、バルブ本体の内面に対して摺動回転可能なローターとを備えたものが知られている（たとえば、特許文献 1参照)。

[0003] 特許文献 1：特開 2004— 163082号公報

[0004] 特許文献 1に開示されているロータリーバルブにおいては、バルブ本体の軸方向に異なる位置には、外側から内側に貫通する複数の連通口が形成されている。ロータ一には、軸方向に延びる連通流路が形成されているとともに、当該連通流路とロータ一の外側とを連通する複数の孔が形成されている。この孔は、上記連通口と対応する位置に形成されており、ローターに接続されたモータの回転出力によりローターが回転し、連通流路と連通口とを選択的に連通状態または非連通状態に切換えることができるようになつている。このため、ローターの回転位置を制御することにより、バルブ本体に形成された複数の連通口のうち設定されたものを連通流路に連通させることができ、この結果、連通口に接続された配管を選択的に導通させることができる。

[0005] ところで、近年、メタノールや天然ガスを水蒸気改質して得られた 73〜77%程度の水素を含んだ原料ガスを、 PSA (Pressure Swing Adsorption)装置に導入して水素ガスを精製分離する方法 (圧力変動吸着法)が、半導体製造、ガラス製造、金属熱処理、化学反応などの幅広い分野で使用されている。 PSA装置は、通常、吸着剤を充填した 3槽または 4槽の吸着槽を備えて構成されており、原料ガスは、各吸着槽に供給され、吸着槽内で吸着剤によって水素以外のガス成分が除去（吸着)されて、高純度水素として取り出される。

[0006] 図 7は、 3槽式の吸着槽を備えた PSA装置の一例を示す概略構成図である。同図に示された PSA装置においては、吸着槽の上部より取り出される精製された水素ガスを用いて、脱着が完了した吸着槽内に残留しているガスをパージするシステムが採用されている。このシステムでは、各吸着槽の下部において、原料ガスを吸着槽に供給するための流路 P1と、吸着槽内のガスを排出するための流路 P2との 2流路が形成されている。各吸着槽の上部において、精製された水素ガスを製品水素として取り出すための流路 P3と、精製された水素ガスの一部を共通のパージラインに送り出すための流路 P4と、当該共通のパージライン力水素ガスを吸着槽に導入するための流路 P5との 3流路が形成されて、る。

[0007] 以上の構成から理解されるように、各吸着槽の下部で 2流路、上部で 3流路の切換えを行う必要があり、 3槽式の場合には、合計 15流路の切換えを行う必要がある。また、吸着槽の下部および上部における流路の切換えは、吸着槽ごとに独立して行うことが必要とされる。この 3槽式吸着槽の流路の切換えに上記特許文献 1に開示されたロータリ一バルブを用いると、各吸着槽の下部と上部に当該ロータリーバルブを 1 個ずつ設置し、 PSA装置全体としては合計 6個のロータリーバルブを使用して各バルブを順次操作することにより、各吸着槽の下部および上部の 15流路の切換えを行うことができる。

[0008] 一方、近年、 PSA装置を燃料電池自動車の水素ステーション等に適用することが検討されている。 PSA装置を水素ステーションへ適用するためには、装置の小型化や低価格化が強く要請される。し力しながら、上記従来のロータリーバルブによると、 PSA装置の吸着槽の数に応じて使用するバルブの数を増やす必要があり、装置の大型化や設備費用の高騰ィ匕を招く傾向にある。また、使用するバルブの数が増えると、各バルブを順次作動させることによるバルブ制御が複雑ィ匕すると、つた不都合も生じる。さらに、各流路の切換えの順序やタイミングを変更する場合には、バルブごとに連通口の孔の配置や大きさを変更する必要がある力バルブの数が増えると、この変更に伴う費用が高騰ィ匕するという問題が生じる。発明の開示

[0009] 本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、多数の流路を切換える必要がある装置において、装置の小型化や設備費用の低減化を図るとともに、流路切換えの順序やタイミングなどの仕様を変更する際にも、仕様変更に係るコストを低減することができるマ-ホールドバルブを提供することを目的とする。

[0010] 本発明の他の目的は、このようなマ-ホールドバルブを備えた PSA装置を提供することにめる。

[0011] 本発明の第 1の側面によれば、円筒状のバルブ本体と、当該バルブ本体に内嵌された円筒状の中間筒体と、当該中間筒体に対して摺動回転可能に内嵌された口一ターとを備え、前記バルブ本体は、軸方向に間隔を隔てて形成された複数の第 1 連通口と、当該複数の第 1連通口と軸方向に異なる位置にお、て軸方向に相互に間隔を隔てて形成された複数の第 2連通口とを備えており、前記中間筒体は、軸方向に間隔を隔てるとともに前記複数の第 1連通口にそれぞれ連通する複数の第 3連通口と、前記複数の第 2連通口にそれぞれ連通する複数の第 4連通口とを備えており、前記ローターは、軸方向に延びるとともに互いに分離された複数の連通流路と、前記複数の第 3連通口を前記複数の連通流路にそれぞれ連通させる複数の第 5連通口と、前記複数の第 4連通口を前記複数の連通流路にそれぞれ連通させるための複数の第 6連通口とを備えており、前記ローターの前記中間筒体に対する回転に伴い、前記複数の第 6連通口を前記複数の第 4連通口に対して選択的に連通状態または非連通状態に切換えるように構成されて、る、マ-ホールドバルブが提供される。

[0012] 本発明に係るマ-ホールドバルブによると、複数の容器 (たとえば PSA装置における吸着槽）について各容器ごとに流体を供給または排出するための複数の流路切換えが必要な場合においても、各第 1連通口と各容器を接続しておくことにより、 1個のマ-ホールドバルブを用いて複数の容器に接続される流路の切換えを各容器ごとに独立して行うことができる。したがって、複数の容器に接続される多流路の切換えに必要なノレブの数を低減させることができ、装置の小型化や設備費用の低減化を図ることがでさる。

[0013] また、本発明に係るマ-ホールドバルブにおいては、中間筒体を備えている。このため、各流路の流量ゃ流路切換えのタイミングなどの仕様を変更する必要が生じても、中間筒体に形成される第 3連通口および第 4連通口の配置や大きさを変更することにより、対応することが可能である。したがって、バルブの仕様変更に際して中間筒体のみを交換すればよぐ仕様変更に係るコストを低減することができる。

[0014] 好ましくは、前記中間筒体の内面における前記各第 3連通口に対応する位置には

、内面環状流路が形成されている。

[0015] 好ましくは、前記中間筒体の外面における前記各第 4連通口に対応する位置には

、外面環状流路が形成されている。

[0016] 好ましくは、前記バルブ本体と前記中間筒体との間において、前記各第 4連通口の軸方向の両側には、環状のシールが設けられて、る。

[0017] 好ましくは、前記中間筒体と前記ローターとの間において、前記各第 4連通口の軸方向の両側には、環状のシールが設けられて、る。

[0018] 好ましくは、前記バルブ本体には、複数の共通流路と、当該各共通流路と前記複数の第 4連通口のうち選択されたものとを連通させる複数の接続口と、を備えたブロックが取付けられている。

[0019] 好ましくは、前記ノレブ本体には、前記各第 1連通口に通じる接続口を備えたプロックが取付けられている。

[0020] 好ましくは、前記ローターは、時間で制御される電動モータにより駆動される。

[0021] 好ましくは、前記複数の第 4連通口は、前記中間筒体の軸方向に間隔を隔てる複数組の中間供給口と、前記中間筒体の軸方向に間隔を隔てる複数組の中間排出口と、を含んでおり、前記各組の中間供給口は、前記中間筒体の周方向に相互に間隔を隔てているとともに、他の組の中間供給口に対して前記中間筒体の周方向にずれており、前記各組の中間排出口は、前記中間筒体の周方向に相互に間隔を隔てているとともに、他の組の中間排出口に対して前記中間筒体の周方向にずれている。

[0022] 好ましくは、前記複数の第 1連通口、前記複数の第 3連通口、前記複数の第 5連通口および前記複数の連通流路は、ガスの供給および排出に用いられ、前記複数の第 2連通口のうちの選択されたもの、前記複数の第 4連通口のうちの選択されたもの、および前記複数の第 6連通口のうちの選択されたものは、ガスの供給にのみ用いられ、残りの第 2連通口、残りの第 4連通口および残りの第 6連通口は、ガスの排出にのみ用いられる。

[0023] 本発明の第 2の側面によれば、前記マ-ホールドバルブと、当該マ-ホールドバルブの前記複数の第 1連通口にそれぞれ接続された複数の吸着槽と、を含む PSA装置が提供される。

[0024] 好ましくは、前記マ-ホールドバルブを前記各吸着槽の一端に接続し、同様の構成を有する他のマ-ホールドバルブを前記各吸着槽の他端に接続した構成とする。

[0025] 本発明のその他の特徴および利点については、以下添付図面に基づいて行なう発明の実施形態の説明から、より明らかになるであろう。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]本発明に係るマ二ホールドバルブの一例を示す縦断面図である。

[図 2]バルブ本体の縦断面図である。

[図 3]中間筒体の縦断面図である。

[図 4]ローターの縦断面図である。

[図 5]図 5Aは、図 1における a— a断面図であり、図 5Bは、図 1における b— b断面図であり、図 5Cは、図 1における c c断面図であり、図 5Dは、図 1における d— d断面図であり、図 5Eは、図 1における e— e断面図であり、図 5Fは、図 1におけるおよび f f断面図である。

[図 6]3槽式吸着槽のバルブ制御の一状態を示す模式図である。

[図 7]従来の PSA装置の一例を示す概略構成図である。

発明を実施するための最良の形態

[0027] 本発明の実施形態について、図 1〜図 6を参照しつつ具体的に説明する。なお、説明の便宜上、図 1を基準として上下左右の方向を特定することにする。

[0028] 図 1は本発明の一実施例に係るマ二ホールドバルブを示す断面図である。同図に示すマ-ホールドバルブ VIは、たとえば 3槽式吸着槽を有する PSA装置に適用される。 PSA装置は、概略的にたとえば図 6に示したような構成を有している。

[0029] 具体的には、図 6に示す PSA装置は、 3個の吸着槽 A, B, Cを備えている。たとえば、水素とそれ以外のガス成分を含む原料ガスから水素を分離する場合、各吸着槽 A, B, Cにおいて、供給された原料ガスは吸着剤によって水素以外のガス成分が吸着され、高純度の Hガスが外部に排出される。この Hガスの大部分は、製品ガスとし

2 2

て製品タンク（図示せず）〖こ取り出される。 Hガスの

2 一部および Zまたは吸着槽内の残留ガスは、共通のパージラインに送られ、流量調整弁 V3を経て、所定の吸着槽にパージガスとして導入される。そして、再生を受けている吸着槽では、減圧により、吸着剤から脱着した脱着ガスが槽内の残留ガスとともに、パージガスによって排出される。したがって、各吸着槽 A, B, Cの下部には、原料ガスを吸着槽に供給する流路、および吸着槽力排出されたガスを送り出す流路の 2流路が接続されており、各吸着槽 A, B, Cの上部には、 Hガスをタンクに送り出す流路、 Hガスをパージラインに送

2 2

り出す流路、および圧力調整された Hガスを吸着槽に供給する流路の 3流路が接続

2

されている。本実施形態では、後述する説明から理解されるように、吸着槽 A, B, C の下部の全 6流路の切換えを吸着槽 A, B, Cの下部に配置される 1個のマ-ホールドバルブ VIで行い、吸着槽 A, B, Cの上部の全 9流路の切換えを吸着槽 A, B, C(D 上部に配置される 1個のマ-ホールドバルブ V2で行うように構成されて、る。図 1に示すマ-ホールドバルブ VIは、吸着槽 A, B, Cの下部に配置されるものである。

[0030] 図 1に示すように、マ-ホールドバルブ VIは、バルブ本体 1と、中間筒体 2と、ローター 3と、上部ブロック 4と、下部ブロック 5とを備えている。

[0031] 図 1および図 2に示すように、バルブ本体 1は、軸方向に延びる中空部が形成された円筒状を呈している。バルブ本体 1の上部には、軸方向に間隔を隔てるとともに半径方向に貫通する 3個の第 1連通口としての外側供給'排出口 10a, 10b, 10cが形成されている。この外側供給'排出口 10a, 10b, 10cは、吸着槽 A, B, Cに原料ガスを供給するか、或いは、吸着槽 A, B, Cカゝら吸着ガスを排出する連通口として機能するものである。ノレブ本体 1の下部には、外側供給'排出口 10a, 10b, 10cと軸方向に異なる位置に、 3個の第 2連通口としての外側供給口 11a, l ib, 11cと、さらに 3個の第 2連通口としての外側排出口 12a, 12b, 12cとが交互に形成されている。

[0032] 図 1および図 3に示すように、中間筒体 2は、バルブ本体 1の中空部に嵌合される円筒部 20と、バルブ本体 1の左端部に固定されるフランジ部 21とが一体形成された構成とされている。中間筒体 2には、バルブ本体 1の外側供給'排出口 10a, 10b, 10c に常時連通する 3個の第 3連通口としての中間供給'排出口 22a, 22b, 22cが形成されている。中間筒体 2には、バルブ本体 1の外側供給口 11a, l ib, 11cと軸方向に対応する位置に、半径方向に貫通する 3組 (各組 3個ずつ）の第 4連通口としての中間供給口 23a, 23b, 23cが形成されている。より詳細には、図 1における左側の組の 3個の中間供給口 23aは、図 5Aに表れているように、円周方向にずれるとともに互いに近接する位置に形成されている。同様に、図 1における中間の組の 3個の中間供給口 23bおよび右側の組の 3個の中間供給口 23cは、図 5Cおよび 5Eに表れて!/ヽるように、それぞれ円周方向にずれるとともに互いに近接する位置に形成されてヽる

[0033] また、中間筒体 2には、バルブ本体 1の外側排出口 12a, 12b, 12cと軸方向に対応する位置に、半径方向に貫通する 3組 (各組 2個ずつ）の第 4連通口としての中間排出口 24a, 24b, 24cが形成されている。より詳細には、図 1における左側の組の 2 個の中間排出口 24aは、図 5Bに表れているように、円周方向にずれるとともに近接する位置に形成されている。同様に、図 1における中間の組の 2個の中間排出口 24 bおよび右側の組の 2個の中間排出口 24cは、図 5Dおよび図 5Fに表れているように、それぞれ円周方向にずれるとともに近接する位置に形成されている。

[0034] 中間筒体 2の内面には、中間供給'排出口 22a, 22b, 22cと軸方向に対応する位置に、内面環状流路 25a, 25b, 25cが形成されている。中間筒体 2の外面には、中間供給口 23a, 23b, 23cと軸方向に対応する位置に外面環状流路 26a, 26b, 26c が形成され、中間排出口 24a, 24b, 24cと軸方向に対応する位置に外面環状流路 27a, 27b, 27c力 ^形成されて!ヽる。

[0035] 図 1および図 4に示すように、ローター 3は、円筒状を呈しており、中間筒体 2の内面に摺動しながら回転できるように中間筒体 2に対して内嵌されている。ローター 3には、軸方向に延びるとともに互、に分離された 3本の連通流路としての内側供給 ·排出流路 30a, 30b, 30c力形成されて!ヽる。

[0036] ローター 3における中間筒体 2の中間供給'排出口 22a, 22b, 22cと軸方向に対応する位置には、半径方向に貫通する第 5連通口としての内側供給'排出口 31a, 31b , 31cが形成されている。これにより、内側供給'排出流路 30a, 30b, 30cと外側供給 '排出口 10a, 10b, 10cとは、それぞれ内側供給 ·排出口 31a, 31b, 31c、内面環状流路 25a, 25b, 25c、および中間供給'排出口 22a, 22b, 22cを介して別個独立して連通している。

[0037] また、ローター 3における中間筒体 2の中間供給口 23a, 23b, 23cと軸方向に対応する位置には、半径方向に貫通する第 6連通口としての内側供給口 32a, 32b, 32c が形成されている。これにより、内側供給'排出流路 30a, 30b, 30cと外側供給口 11 a, l ib, 11cとは、それぞれ内側供給口 32a, 32b, 32c、中間供給口 23a, 23b, 2 3c、および外面環状流路 26a, 26b, 26cを介して別個独立して連通しうるようになつている。ただし、ローター 3の回転動作に応じて、内側供給口 32aが中間供給口 23a に対して円周方向にずれた位置にある場合には、内側供給口 32aは中間筒体 2の内面で塞がれることとなり、内側供給口 32aと中間供給口 23aとは連通しな、状態（非連通状態）となる。内側供給口 32bおよび内側供給口 32cにつ、てもこれと同様である。

[0038] ローター 3における中間筒体 2の中間排出口 24a, 24b, 24cと軸方向に対応する位置には、半径方向に貫通する第 6連通口としての内側排出口 33a, 33b, 33cが形成されている。これにより、内側供給'排出流路 30a, 30b, 30cと外側排出口 12a, 1 2b, 12cとは、それぞれ内側出口 33a, 33b, 33c、中間出口 24a, 24b, 24c、および外面環状流路 27a, 27b, 27cを介して別個独立して連通しうるようになつている。ただし、ローター 3の回転動作に応じて、内側排出口 33aが中間排出口 24aに対して円周方向にずれた位置にある場合には、内側排出口 33aは中間筒体 2の内面で塞がれることとなり、内側排出口 33aと中間排出口 24aとは連通しない状態 (非連通状態）となる。内側排出口 33bおよび内側排出口 33cについてもこれと同様である

[0039] 図 1および図 3に示すように、中間筒体 2の外面および内面における各中間供給口 23a, 23b, 23cおよび各中間排出口 24a, 24b, 24cの軸方向の両側には、環状溝 28が形成されており、各環状溝 28には、 Oリング 29が装着されている。これら環状溝 28および Oリング 29により、バルブ本体 1と中間筒体 2との間および中間筒体 2とローター 3との間におけるシールが構成されている。したがって、このシールによって、ノルブ本体 1と中間筒体 2との間および中間筒体 2とローター 3との間において軸方向に隣接する流路は適切に遮断され、各流路を通過するガスが不当に他の流路に混入することはない。なお、本実施形態では、 Oリング装着用の環状溝 28が中間筒体 2 の外面および内面に形成されている力バルブ本体 1の内面やローター 3の外面に環状溝を形成してもよい。また、シール材として Oリングを使用した構成を示している力シールの態様はこれに限定されるものではない。

[0040] 図 1に示すように、ブロック 4は、バルブ本体 1の上部に取付けられている。ブロック 4 は、バルブ本体 1の外側供給 .排出口 10a, 10b, 10cと吸着槽 A, B, Cとをそれぞれ接続する接続口 40a, 40b, 40cを備えている。

[0041] 図 1に示すように、ブロック 5は、バルブ本体 1の下部に取付けられている。ブロック 5 は、軸方向に延びる共通流路としての共通供給流路 50と、この共通供給流路 50にそれぞれ繋がるとともに外側供給口 11a, l ib, 11cに通じる供給接続口 51a, 51b, 51cと、軸方向に延びる共通流路としての共通排出流路 52と、この共通排出流路 52 にそれぞれ繋がるとともに外側排出口 12a, 12b, 12cに通じる排出接続口 53a, 53 b, 53cとを備えている。

[0042] 図 1におけるローター 3の左端外周には、中間筒体 2の左端部に形成された凹部の端面と摺動するスラストリング 60が取付けられている。ローター 3の左端は、中間筒体 2のフランジ部 21に取付けられたカバー 61により覆われて、る。ローター 3の右端外周には、環状の突起 34が形成され、その一方の側面は、スラストリング 62を介して中間筒体 2の右端部に形成された凹部に接続され、他方の側面は、スラストリング 63を介してバルブ本体 1に取付けられたカバー 64に接続されている。ローター 3には、駆動手段としての電動モータ 65が連結されている。バルブ本体 1および電動モータ 65 は、図示しない支持台に固定されている。

[0043] 図 6において模式的に表れている吸着槽 A, B, Cの上部のマ-ホールドバルブ V2 は、上記した下部のマ-ホールドバルブ VIと基本構造が共通するものである。しかしながら、上部のマ-ホールドバルブ V2は、全 9流路 (各吸着槽 A, B, Cごとに 3流路ずつ）の切換えを行うものであり、全 6流路 (各吸着槽 A, B, Cごとに 2流路ずつ）の切換えを行う下部のマ-ホールドバルブ VIの構成と比較すると、バルブ本体 1、中間筒体 2、ローター 3およびブロック 5に設けられる供給口、排出口、接続口、流路の個数を切換えるべき流路数の増加に応じて増やした点のみが相違する。

[0044] 上部のマ-ホールドバルブ V2のローター 3は、下部のマ-ホールドバルブ VIの口一ター 3に連結された電動モータ 65とは別個の電動モータから動力を得る、或いは、ベルトなどを介して電動モータ 65から動力を得ることができるようになつている。そして、上部のマ-ホールドバルブ V2のローター 3と下部のマ-ホールドバルブ VIの口一ター 3とは、連動して回転するようにされている。

[0045] 次に、上述の如く構成されたマ-ホールドバルブ VIの動作について説明する。

[0046] マ-ホールドバルブ VIにおける流路の切換えは、ローター 3の回転によって行われる。本実施形態では、ローター 3が 1回転する間に 9ステップ (ステップ 1〜9)が順次切換わり、 1サイクルを実行するように構成されている。各ステップは、ローター 3の回転動作 (すなわち電動モータ 65の駆動）を制御することにより、時間制御が可能とされている。

[0047] 図 1、図 5A〜F、および図 6は、ステップ 1の状態を示しており、このステップ 1について図面を参照して説明する。なお、図 5A〜5Fにおいて円周に沿って付された数字はステップの番号を表し、ローター 3に形成された内側供給口 32a, 32b, 32cおよび内側排出口 33a, 33b, 33cは、ステップが移行することにより、ステップ番号に対応する位置に移動するようになって!/、る。

[0048] 図 6に示した状態では、吸着槽 Aにお、ては、原料ガスが供給され、槽内の吸着剤により水素以外のガス成分が吸着されて Hガスとして排出される。吸着槽 Bにおいて

2

は、吸着が終了した吸着槽 C内の残留ガスが流量調整弁 V3を経て供給され、槽内の吸着剤が洗浄されて脱着ガスが排出される。

[0049] 図 1および図 5Aに表れているように、原料ガスは、バルブ本体 1の供給口 11aから、中間筒体 2の外面環状流路 26aを介してステップ 1に対応する位置に形成された中間供給口 23a、内側供給口 32aを通り、ローター 3の内側供給'排出流路 30aに流れ込み、内側供給'排出口 31a、中間筒体 2の内面環状流路 25aを介して中間供給 · 排出口 22a、バルブ本体 1の外側供給'排出口 10aを通り、ブロック 4の接続口 40aを介して吸着槽 Aへ供給される。吸着槽 A内において、原料ガスは、水素以外のガス成分が吸着される。ステップ 2, 3に対応する位置にも中間供給口 23aが形成されていることから理解されるように、吸着槽 Aへの原料ガスの供給は、ステップ 2, 3においても行われる。なお、 3個の中間供給口 23aは、外面環状流路 26aを介して連通しているため、ステップ 1から 3まで切換わる途中においても、原料ガスは、連続して吸着槽 Aに供給される。

[0050] 図 5Bに表れているように、バルブ本体 1の外側排出口 12aに連通するローター 3の内側供給'排出流路 30aからの内側排出口 33aは、中間筒体 2の内面で塞がれているので、吸着槽 Aからガスの排出は行われない。吸着槽 Aからのガスの排出は、ステップ 6, 7で行われる。

[0051] 図 5Cに表れているように、バルブ本体 1の外側供給口 l ibに連通するローター 3の内側供給'排出流路 30bへの内側供給口 32bは、中間筒体 2の内面で塞がれているので、吸着槽 Bへの原料ガスの供給は行われない。吸着槽 Bへの原料ガスの供給は、ステップ 4〜6で行われる。

[0052] 図 5Dに表れているように、バルブ本体 1の外側排出口 12bに連通するローター 3の内側供給'排出流路 30bからの内側排出口 33bは、中間筒体 2の中間排出口 24bに連通しているので、吸着槽力ガスの排出が行われる。吸着槽 Bからのガスの排出は、ステップ 9, 1で行われる。

[0053] 図 5Eに表れているように、バルブ本体 1の外側供給口 11cに連通するローター 3の内側供給'排出流路 30cへの内側供給口 32cは、中間筒体 2の内面で塞がれているので、吸着槽 Cへの原料ガスの供給は行われない。吸着槽 Cへの原料ガスの供給は、ステップ 7〜9で行われる。

[0054] 図 5Fに表れているように、バルブ本体 1の外側排出口 12cに連通するローター 3の内側供給'排出流路 30cからの内側排出口 33cは、中間筒体 2の内面で塞がれているので、吸着着槽 C力ガスの排出は行われない。吸着槽 C力のガスの排出は、ステツプ 3, 4で行われる。

[0055] 以上の説明力理解されるように、本実施形態に係るマ-ホールドバルブ VIを 1個使用することにより、 PSA装置の吸着槽 A, B, Cにおける原料ガスの供給および吸着ガスの排出を行うための 6流路の切換えを、吸着槽 A, B, Cごとに独立して行うことができる。したがって、多流路の切換えに必要なバルブの数を低減させることができ、

PS A装置の小型化や設備費用の低減ィ匕を図ることができる。

[0056] また、本実施形態に係るマ-ホールドバルブ VIは、中間筒体 2を備えて、る。このため、流路切換えの順序やタイミングの変更などステップ自体に変更をカ卩える必要が生じた場合でも、中間筒体 2に形成される中間供給口及び中間排出口の配置や大きさを変更することにより、対応することが可能である。したがって、ステップの変更に伴うバルブの仕様変更に際し、中間筒体 2のみを交換すればよぐ仕様変更に係るコストを削減することができる。

[0057] さらに、本実施形態では、マ-ホールドバルブ VIは、ブロック 5を備えており、このブロック 5内において、バルブ本体 1の外側供給口 11a, l ib, 11cにそれぞれ通じる供給接続口 51a, 51b, 51cが共通供給流路 50から分岐し、外側排出口 12a, 12b, 12cにそれぞれ通じる排出接続口 53a, 53b, 53cが共通排出流路 52に合流するように構成されている。このように、マ-ホールドバルブ VI内で各流路は適切に纏められて共通化されている。したがって、マ-ホールドバルブ VIとこれに接続される配管との接続構造や配管自体の管路網は、簡略化され、本実施形態に係るマ二ホールドバルブ VIは、 PSA装置の小型化や設備費用の低減ィ匕を図るうえで好適である。

[0058] 以上、本発明の具体的な実施形態を説明した力本発明はこれに限定されるものではなぐ発明の思想力も逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

[0059] 上記実施形態では、 PSA装置のガス配管に適用されるマ-ホールドバルブについて説明したが、本発明に係るマ-ホールドバルブは、他の装置'設備における水配管、水蒸気配管、水'水蒸気配管、油圧配管などの各種の流体配管にも適用することがでさる。

Claims

請求の範囲

[1] 円筒状のバルブ本体（1)と、当該バルブ本体（1)に内嵌された円筒状の中間筒体

(2)と、当該中間筒体 (2)に対して摺動回転可能に内嵌されたローター（3)とを備え前記バルブ本体（1)は、軸方向に間隔を隔てて形成された複数の第 1連通口（10a 〜10c)と、当該複数の第 1連通口（10a〜10c)と軸方向に異なる位置において軸方向に相互に間隔を隔てて形成された複数の第 2連通口（l la〜l lc, 12a〜12c)とを備えており、

前記中間筒体 (2)は、軸方向に間隔を隔てるとともに前記複数の第 1連通口（10a 〜： LOc)にそれぞれ連通する複数の第 3連通口（22a〜22c)と、前記複数の第 2連通口（l la〜l lc, 12a〜12c)にそれぞれ連通する複数の第 4連通口（23a〜23c, 24 a〜24c)とを備えており、

前記ローター（3)は、軸方向に延びるとともに互いに分離された複数の連通流路（3 0a〜30c)と、前記複数の第 3連通口（22a〜22c)を前記複数の連通流路（30a〜3 Oc)にそれぞれ連通させる複数の第 5連通口（31a〜31c)と、前記複数の第 4連通口（23a〜23c, 24a〜24c)を前記複数の連通流路（30a〜30c)にそれぞれ連通させるための複数の第 6連通口（32a〜32c, 33a〜33c)とを備えており、

前記ローター（3)の前記中間筒体 (2)に対する回転に伴い、前記複数の第 6連通口（32a〜32c, 33a〜33c)を前記複数の第 4連通口（23a〜23c, 24a〜24c)に対して選択的に連通状態または非連通状態に切換えるように構成されている、マ-ホ一ルドバルブ。

[2] 前記中間筒体（2)の内面における前記各第 3連通口（22a〜22c)に対応する位置には、内面環状流路（25a〜25c)が形成されている、請求項 1に記載のマ-ホールドバルブ。

[3] 前記中間筒体（2)の外面における前記各第 4連通口（23a〜23c, 24a〜24c)に対応する位置には、外面環状流路（26a〜26c, 27a〜27c)が形成されている、請求項 1に記載のマ-ホールドバルブ。

[4] 前記バルブ本体（1)と前記中間筒体（2)との間において、前記各第 4連通口（23a 〜23c, 24a〜24c)の軸方向の両側には、環状のシール（29)が設けられている、請求項 1に記載のマ-ホールドバルブ。

[5] 前記中間筒体（2)と前記ローター（3)との間において、前記各第 4連通口（23a〜2

3c, 24a〜24c)の軸方向の両側には、環状のシール（29)が設けられている、請求項 1に記載のマ-ホールドバルブ。

[6] 前記バルブ本体（1)には、複数の共通流路（50, 52)と、当該各共通流路（50, 52

)と前記複数の第 4連通口（23a〜23c, 24a〜24c)のうち選択されたものとを連通させる複数の接続口（51a〜51c, 53a〜53c)と、を備えたブロック（5)が取付けられている、請求項 1に記載のマ-ホールドバルブ。

[7] 前記バルブ本体（1)には、前記各第 1連通口（10a〜10c)に通じる接続口（40a〜

40c)を備えたブロック（4)が取付けられて、る、請求項 1に記載のマ-ホールドバルブ。

[8] 前記ローター (3)は、時間で制御される電動モータ（65)により駆動される、請求項 1に記載のマ-ホールドバルブ。

[9] 前記複数の第 4連通口（23a〜23c, 24a〜24c)は、前記中間筒体（2)の軸方向に間隔を隔てる複数組の中間供給口（23a〜23c)と、前記中間筒体（2)の軸方向に間隔を隔てる複数組の中間排出口（24a〜24c)と、を含んでおり、前記各組の中間供給口（23a〜23c)は、前記中間筒体（2)の周方向に相互に間隔を隔てているとともに、他の組の中間供給口（23a〜23c)に対して前記中間筒体（2)の周方向にずれており、前記各組の中間排出口（24a〜24c)は、前記中間筒体（2)の周方向に相互に間隔を隔てているとともに、他の組の中間排出口（24a〜24c)に対して前記中間筒体（2)の周方向にずれて、る、請求項 1に記載のマ-ホールドバルブ。

[10] 前記複数の第 1連通口（10a〜10c)、前記複数の第 3連通口（22a〜22c)、前記複数の第 5連通口（31a〜31c)および前記複数の連通流路（30a〜30c)は、ガスの供給および排出に用いられ、前記複数の第 2連通口（l la〜l lc, 12a〜12c)のうちの選択されたもの（l la〜l lc)、前記複数の第 4連通口（23a〜23c, 24a〜24c)のうちの選択されたもの（23a〜23c)、および前記複数の第 6連通口（32a〜32c, 33a 〜33c)のうちの選択されたもの（32a〜32c)は、ガスの供給にのみ用いられ、残りの第 2連通口（12a〜12c)、残りの第 4連通口（24a〜24c)および残りの第 6連通口（3 3a〜33c)は、ガスの排出にのみ用いられる、請求項 1に記載のマ-ホールドバルブ

[11] 請求項 1〜10のいずれかに記載のマ-ホールドバルブ (VI)と、当該マ-ホールドバルブ (VI)の前記複数の第 1連通口（10a〜10c)にそれぞれ接続された複数の吸着槽 (A, B, C)と、を含む PSA装置。

[12] 前記マ-ホールドバルブ (VI)を前記各吸着槽 (A, B, C)の一端に接続し、請求項 1〜10の!、ずれかに記載の他のマ-ホールドバルブ (V2)を前記各吸着槽 (A, B

, C)の他端に接続してなる、請求項 11に記載の PSA装置。