(57)【要約】  シェル本体の内部に設置された円筒体シール構造において、該円筒体の真直度、真円度及び直径公差等によるシール不良の発生を防止し、該真直度、真円度及び直径の狂いがあってもこれを吸収してシール性を向上させることが可能な円筒体のシール構造を提供することにある。  円筒体（１０）の両端部に、水平方向のシールを行う平面Ｏリング（１２Ｂ）と円筒体の軸線方向のシールを行う半径方向Ｏリング（１６Ｂ）とが交差する方向に組み込まれたＯリングホルダ（１３Ｂ）を設け、Ｏリングホルダを押え蓋（１５Ｂ）を介して円筒体の軸線方向に押圧する押圧手段（１７Ｂ）を設け、押圧手段により押え蓋を介してＯリングホルダを流体室（２０）の管板に押圧して平面Ｏリングを管板に圧着させることにより流体室と外部との間を流体密にシールするとともに、半径方向Ｏリングと円筒体の外周とを圧着させて、円筒体の流体通路（３０）と流体室との間を流体密にシールするように構成している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェル本体の内部に流体室と該流体室の内側に配置される円筒体とを設け、該円筒体の内部に流体通路を形成し、前記円筒体の両端部を流体密にシールする円筒体のシール構造において、前記円筒体の両端部に、水平方向のシールを行う平面Ｏリングと前記円筒体の軸線方向のシールを行う半径方向Ｏリングとが交差する方向に組み込まれたＯリングホルダを設けるとともに、該Ｏリングホルダを押え板を介して前記円筒体の軸線方向に押圧する押圧手段を設け、該押圧手段により前記押え板を介して前記Ｏリングホルダを前記流体室の管板に押圧して前記平面Ｏリングを前記管板に圧着させることにより前記流体室と外部との間を流体密にシールするとともに、前記半径方向Ｏリングと前記円筒体の外周とを圧着させて、前記円筒体の流体流路と前記流体室との間を流体密にシールするように構成したことを特徴とする円筒体のシール構造。
【請求項２】
前記Ｏリングホルダの前記平面Ｏリングの外周部壁と前記管板との間に、前記Ｏリングホルダが水平方向に移動可能な隙間を形成したことを特徴とする請求項１に記載の円筒体のシール構造。
【請求項３】
前記Ｏリングホルダの内周に三角形状の溝を設け、該溝内に前記半径方向Ｏリングを組み込んでＯリング押えにて押えることにより、前記Ｏリングホルダと前記円筒体の外周とのシールを行うとともに、前記Ｏリングホルダと前記Ｏリング押えとの間にシム部材を設け、前記三角形状の溝内の前記半径方向Ｏリングが前記Ｏリング押えを介して所定の圧縮量となるように前記シム部材の厚さを調節可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の円筒体のシール構造。
【請求項４】
前記押え板に十字型部材を固定し、該十字型部材を前記円筒体の端部に当接させて、前記押圧手段により前記十字型部材を前記円筒体の下端部に接するように構成するとともに、前記十字型部材と前記円筒体の上端部との間に隙間を設けたことを特徴とする請求項１に記載の円筒体のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状の無機物質、若しくは円筒状の金属の端部のシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばＤＭＥ（ジメチルエーテル）の合成方法として、メタノールの脱水反応により、ＤＭＥと水とを生成するものが知られている。
この合成方法では、反応の進行に伴い生成水と生成ＤＭＥが増加し、反応温度における平衡組成となった時点で、見かけ上反応が停止する。同一原料メタノール量当たりのＤＭＥ生成量を増加させるために、従来技術では、反応器の出口ガスを冷却した後、気液分離し、気相としてＤＭＥを回収し、液相として生成水及び未反応メタノールを回収している。さらに回収した液相を蒸留塔に導入し、蒸留により水とメタノールとに分離し、分離した水を系外へ排出する一方、分離したメタノールを反応器へ循環させている。【０００３】
また、例えばテレフタル酸の合成方法としては、酢酸等の脂肪族カルボン酸の溶媒存在下で、パラキシレンを酸化触媒を用いて空気酸化反応させてテレフタル酸を生成するものが一般的である。この合成方法では、酸化反応に伴って水が生成されるために、従来技術では、酸化反応器の酸化排ガス、または酸化排ガスの凝縮液やその他系内で発生する水含有溶媒を蒸留塔に導入して蒸留を行い、酸化生成水を除去することにより反応溶媒を回収している。【０００４】
図４は従来の分離器の分離膜１１０の部分を示す断面図である。
図４における分離器は、水をガスとして透過できる円筒状の分離膜１１０内の一次側室１１１に流体を下部から導入し、流体が上昇するにつれて分離膜１１０を収納する減圧下の二次側室１２１に流体中の水分を移動させ、脱水された流体を一次側室１１１の上部から導出するものである。
図４において、上記分離膜１１０は、二次側室１２１の上部と下部において、Ｏリング１３０Ｔと１３０Ｂを介して挟み込まれることにより保持されている。【０００５】
また、かかる分離器においては、図４に示すＯリングの他に、例えば、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すようなシール手段が提供されている。図５（Ａ）〜（Ｄ）において、１０１はシェル本体と繋がる部分、１０２は分離膜を構成する円筒体である。
図５（Ａ）においてはグランドパッキン１０３を充填し押え金具１１０で押えることによりシールし、図５（Ｂ）においてはＯリングケース１１１内に設けたＯリング１０５でシールし、図５（Ｃ）においてはＵパッキン１０４を設けてシールし、図５（Ｄ）においてはＴリング１０６を設けてシールしている。【０００６】
分離膜の使用例として、特許文献１（特開２００４−８９８８２号公報）及び特許文献２（特開２００４−８９８８３号公報）が提案されている。かかる特許文献１及び特許文献２においては、水を透過する上下に延びる分離膜を備えた分離器に流体を通すと、脱水された流体を容易に得るできることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−８９８８２号公報
【特許文献２】特開２００４−８９８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図４に示す分離器の場合においては、分離膜の大型化により、上下部のＯリング１３０Ｂ，１３０Ｔだけでは分離膜１１０の保持の信頼性に欠け、特に二次側室１２１の減圧が解除されるときに分離膜１１０が二次側室１２１から脱離するおそれがある。また、円筒状の分離膜１１０が例えば無機多孔体等からなる場合、円筒状の分離膜１１０の断面が完全な真円となることはないため、金属性の二次側室１２１にＯリング１３０Ｂ，１３０Ｔを介して保持されるとき、Ｏリングの円周方向の押圧が一様でなくなり、シール性に問題がある。【０００９】
さらに、図４及び図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すシール手段の場合において、円筒状の分離膜が無機多孔体等からなる場合、円筒の直径の個体差は避けられないため、例えば、直径５０ｍｍの円筒に±１ｍｍの公差があった場合、平均径でシール装置を設計すれば、円筒が大きい場合はシール材に過大な変形を与え、その寿命を著しく短縮させることになる。また、円筒が小さい場合は、隙間を生じるか、接触面圧が減少してシールができなくなるおそれがある。【００１０】
すなわち、無機多孔体等からなる円筒は、直径のみならず真直度の公差（長さ方向の曲がり）を持ち、且つ真円度の公差があることから、シール構造はこれら公差を考慮することを要する。【００１１】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、シェル本体の内部に設置された円筒体シール構造において、該円筒体の真直度、真円度及び直径公差等によるシール不良の発生を防止し、該真直度、真円度及び直径の狂いがあってもこれを吸収してシール性を向上させることが可能な円筒体のシール構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、シェル本体の内部に流体室と該流体室の内側に配置される円筒体とを設け、該円筒体の内部に流体通路を形成し、前記円筒体の両端部を流体密にシールする円筒体のシール構造において、前記円筒体の両端部に、水平方向のシールを行う平面Ｏリングと前記円筒体の軸線方向のシールを行う半径方向Ｏリングとが交差する方向に組み込まれたＯリングホルダを設けるとともに、該Ｏリングホルダを押え板を介して前記円筒体の軸線方向に押圧する押圧手段を設け、該押圧手段により前記押え板を介して前記Ｏリングホルダを前記流体室の管板に押圧して前記平面Ｏリングを前記管板に圧着させることにより前記流体室と外部との間を流体密にシールするとともに、前記半径方向Ｏリングと前記円筒体の外周とを圧着させて、前記円筒体の流体流路と前記流体室との間を流体密にシールするように構成している。【００１３】
また、本発明において、具体的には次のように構成するのが好ましい。
（１）前記Ｏリングホルダの前記平面Ｏリングの外周部壁と前記管板との間に、前記Ｏリングホルダが水平方向に移動可能な隙間を形成している。
（２）前記Ｏリングホルダの内周に三角形状の溝を設け、該溝内に前記半径方向Ｏリングを組み込んでＯリング押えにて押えることにより、前記Ｏリングホルダと前記円筒体の外周とのシールを行うとともに、前記Ｏリングホルダと前記Ｏリング押えとの間にシム部材を設け、前記三角形状の溝内の前記半径方向Ｏリングが前記Ｏリング押えを介して前記円筒体に直径公差があっても、所定の圧縮量となるように前記シム部材の厚さを調節可能に構成している。
（３）前記押え板に十字型部材を固定し、該十字型部材を前記円筒体の端部に当接させて、前記押圧手段により前記十字型部材を前記円筒体の下端部に接するように構成するとともに、前記十字型部材と前記円筒体の上端部との間に隙間を設けている。
【発明の効果】
【００１４】
上述の如く、本発明に係る円筒体のシール構造は、シェル本体の内部に流体室と該流体室の内側に配置される円筒体とを設け、該円筒体の内部に流体通路を形成し、前記円筒体の両端部を流体密にシールするものであって、前記円筒体の両端部に、水平方向のシールを行う平面Ｏリングと前記円筒体の軸線方向のシールを行う半径方向Ｏリングとが交差する方向に組み込まれたＯリングホルダを設けるとともに、該Ｏリングホルダを押え板を介して前記円筒体の軸線方向に押圧する押圧手段を設け、該押圧手段により前記押え板を介して前記Ｏリングホルダを前記流体室の管板に押圧して前記平面Ｏリングを前記管板に圧着させることにより前記流体室と外部との間を流体密にシールするとともに、前記半径方向Ｏリングと前記円筒体の外周とを圧着させて、前記円筒体の流体流路と前記流体室との間を流体密にシールするように構成しており、具体的には、前記Ｏリングホルダの前記平面Ｏリングの外周部壁と前記管板との間に、前記Ｏリングホルダが水平方向に移動可能な隙間を形成し、また、前記Ｏリングホルダの内周に三角形状の溝を設け、該溝内に前記半径方向Ｏリングを組み込んでＯリング押えにて押えることにより、前記Ｏリングホルダと前記円筒体の外周とのシールを行うとともに、前記Ｏリングホルダと前記Ｏリング押えとの間にシム部材を設け、前記円筒体に直径公差があっても前記三角形状の溝内の前記半径方向Ｏリングが前記Ｏリング押えを介して所定の圧縮量となるように前記シム部材の厚さを調節可能に構成している。【００１５】
したがって、本発明によれば、無機多孔体等からなる円筒は、直径のみならず真直度の公差（長さ方向の曲がり）については、Ｏリングホルダの平面Ｏリングの外周部壁と管板との間に、Ｏリングホルダが水平方向に移動可能な隙間を形成しているので、装置の組立て時に、平面Ｏリングでのシールを保持しつつ、Ｏリングホルダを隙間において自由に水平移動させて、前記長さ方向の曲がりに対処できる。
また、真円度の公差については、円筒体の軸線方向のシールを行う半径方向Ｏリングの弾性によって対処できる。【００１６】
さらに、円筒体の長さ方向の公差については、下部は押え蓋を介して円筒体の軸線方向に接する保持手段を設け、上部は隙間を設けることにより長さ方向の公差に対処できる。【００１７】
そして、円筒体の直径公差については、Ｏリングホルダの内周に三角形状の溝を設けて該溝内に半径方向Ｏリングを組み込んでＯリング押えにて押えることにより、Ｏリングホルダと円筒体の外周とのシールを行い、さらにＯリングホルダとＯリング押えとの間にシム部材を設け、三角形状の溝内の半径方向ＯリングがＯリング押えを介して所定の圧縮量となるように該シム部材の厚さを調節するように構成したので、円筒体の直径公差については、シム部材の厚さの調節により、円筒体の直径公差に応じて、三角形状の溝の形状を同一に保持し、半径方向Ｏリングが所定の圧縮量を一定に保持することで、対応できる。【００１８】
さらに、前記Ｏリングホルダ、Ｏリング押え、シム部材をセットにして組み付け、分解することが可能であるので、組立作業及び分解作業が容易となる。【００１９】
また、押え蓋に十字型部材を固定し、該十字型部材を前記円筒体の端部に当接させて、前記押圧手段により前記十字型部材を前記円筒体の下端部に接するように構成するとともに、前記十字型部材と前記円筒体の上端部との間に隙間を設けたので、十字型部材と押え蓋により円筒体を保持でき、かつ円筒体の長さ方向の公差に対処できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る分離器を示す要部断面図である。
【図２】図１のＺ部拡大図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は断面三角形状の溝とシムとの関係を示す断面図である。
【図４】従来の分離器の分離膜の部分を示す断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は従来のシール手段の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る円筒体のシール構造について、図面を参照しながら、その実施形態に基づき詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施形態に係る分離器の要部断面図である。図２は図１のＺ部拡大図である。
例えば、本実施の形態に係る分離器は、脱水される被処理流体として、メタノール水溶液、酢酸等の脂肪族カルボン酸の溶媒などを想定している。
【００２３】
上記分離器は、図１及び図２に示すように、縦置きの円筒体１０及びシェル本体４１を備えており、円筒体１０は水平方向に間隔を空けてシェル本体４１内に２本並んで配置され、円筒体１０の外周とシェル本体４１の内周との間には２次室(流体室)２０が形成されている。各円筒体１０の内部には、１次室（流体通路）３０が形成されている。
シェル本体４１の上下には、フランジ４１ａ及びフランジ４１ｂがそれぞれ設けられている。また、下フランジ４１ａの下側には下管板１１Ｂが設けられ、上フランジ４１ｂの上側には上管板１１Ｔが設けられている。さらに、シェル本体４１の最下部には、下部室４２が設けられており、該下部室４２は、フランジ４２ａを有するシェル状のケース４２ｂによって形成されている。一方、シェル本体４１の最上部には、上部室４３が設けられており、該上部室４３は、フランジ４３ａを有するシェル状のケース４３ｂによって形成されている。
【００２４】
そして、下管板１１Ｂは、シェル本体４１のフランジ４１ａと下部室４２のフランジ４２ａとの間に挟み込まれ、ボルト４１ｓを用いて３枚締めで締付けられ、また上管板１１Ｔは、シェル本体４１のフランジ４１ｂと上部室４３のフランジ４３ａとの間に挟み込まれ、ボルト４２ｓを用いて３枚締めで締付けられることにより、上記分離器が組み立てられている。
【００２５】
以下の説明では、上記分離器の下半分（添え字Ｂ）で左側の円筒体１０の箇所について説明するが、上半分及び右側の円筒体１０の箇所も当該下半分及び左側の円筒体１０の箇所と同様であり、その説明を省略する。
図２において、下管板１１Ｂの内周下部には溝１１ｓが形成されており、該溝１１ｓ内には、環状のＯリングホルダ１３Ｂが挿入配置されている。このＯリングホルダ１３Ｂの上下部には、水平方向のシールを行う平面Ｏリング１２Ｂと、円筒体１０の軸線方向のシールを行う半径方向Ｏリング１６Ｂとが、互いに交差する直角方向に組み込まれている。
また、Ｏリングホルダ１３Ｂの下部内周側には、断面三角形状の溝１３ｓが設けられており、該溝１３ｓ内には、半径方向Ｏリング１６Ｂが組み込まれ、下側からＯリング押え１４Ｂで押え付けられている。このため、Ｏリング押え１４Ｂは、外側部が断面略Ｌ字状に形成され、Ｏリングホルダ１３Ｂの外周面及び下面に当接するようになっている。そして、Ｏリングホルダ１３Ｂの下面とＯリング押え１４Ｂの上面との間には、シム１８Ｂが配設されており、詳細を下記に示すように、断面三角形状の溝内１３ｓの半径方向Ｏリング１６ＢがＯリング押え１４Ｂを介して所定の圧縮量となるように、当該シム１８Ｂの厚さが調節可能に構成されている。
【００２６】
さらに、Ｏリングホルダ１３Ｂの下側には、環状の押え蓋１５Ｂが配設されている。この押え蓋１５Ｂは、円周方向に複数設置されたボルト１７Ｂ（ロックナット付ボルト）を下管板１１Ｂの各ねじ孔にねじ込むことにより、Ｏリングホルダ１３Ｂ、Ｏリング押え１４Ｂ及びシム１８Ｂをまとめて下管板１１Ｂに取付けるために、設けられたものである。この場合、下管板１１Ｂの下面と押え蓋１５Ｂの上面との間には、ボルト１７Ｂの締め付け用の空間１５ｓが形成されている。
【００２７】
すなわち、ボルト１７Ｂを下管板１１Ｂのねじ孔にねじ込むことにより、Ｏリングホルダ１３Ｂは、下管板１１Ｂに押圧される。したがって、平面Ｏリング１２Ｂが下管板１１Ｂに圧着されることにより、２次室(流体室)２０と外部との間が流体密にシールされることになるとともに、半径方向Ｏリング１６Ｂと円筒体１０の外周とが圧着されて、円筒体１０の１次室（流体通路）３０と２次室(流体室)２０との間が流体密にシールされることになる。
【００２８】
一方、Ｏリングホルダ１３Ｂの平面Ｏリング１２Ｂの外周部壁１１ｔと、下管板１１Ｂの溝１１ｓとの間には、Ｏリングホルダ１３Ｂの平行移動代である隙間Ａが形成されている。また、下管板１１Ｂの内周面と円筒体１０の外周面との間には、隙間Ｂが形成されている。
【００２９】
また、上記円筒体１０の直径公差については、シム１８Ｂの厚さの調節により、円筒体１０の直径公差に応じて、断面三角形状の溝１３ｓの形状を同一に保持し、半径方向Ｏリング１６Ｂが所定の圧縮量を一定に保持することにより対応できる。
ここで、図３（Ａ）〜（Ｃ）は、断面三角形状の溝１３ｓとシム１８Ｂとの関係を示す図２のＹ部相当図である。
図３（Ａ）の場合は、円筒体１０の直径公差が最小のときで、このときのシム１８Ｂの厚さは０（ゼロ）である。図３（Ｂ）の場合は、円筒体１０の直径公差が平均のときで、このときのシム１８Ｂは若干の厚さを有している。図３（Ｃ）の場合は、円筒体１０の直径公差が最大のときで、このときのシム１８Ｂは上記の場合よりも厚くなっている。
すなわち、円筒体１０の直径公差によりシム１８Ｂの厚さを変化させて、常に断面三角形状の溝１３ｓの形状を補正し、半径方向Ｏリング１６Ｂが所定の圧縮量を一定に保持することにより、対応できることになる。
【００３０】
また、図２において、押え蓋１５Ｂの内周には、十字型部材である十字状部材４２ｔが固定されており、該十字状部材４２ｔを円筒体１０の下端部に当接させ、この状態で、ボルト１７Ｂを締付けることにより、当該十字状部材４２ｔが円筒体１０の下端部に接し該円筒体１０が保持されるようになっている。また、上部十字状部材４２ｔと円筒体１０の上端部との間に隙間Ｃが設けられており、円筒体１０の長さ方向の公差に対処できるようになっている。
【００３１】
以上、本発明の実施形態のシール構造によれば、無機多孔体等からなる円筒体１０は、直径のみならず真直度の公差（長さ方向の曲がり）について、Ｏリングホルダ１３Ｂの平面Ｏリング１２Ｂの外周部壁１１ｔと下管板１１Ｂの溝１１ｓとの間に、Ｏリングホルダ１３Ｂが水平方向に移動可能な隙間Ａが形成されているため、装置の組み立て時に、平面Ｏリング１２Ｂでのシールを保持しつつ、Ｏリングホルダ１３Ｂを隙間Ａにおいて自由に水平方向に移動させることが可能となる。これにより、長さ方向の曲がりに対処できる。
【００３２】
また、円筒体１０の真円度の公差については、円筒体１０の軸線方向のシールを行う半径方向Ｏリング１６Ｂの弾性によって対処できる。
【００３３】
さらに、円筒体１０の長さ方向の公差については、隙間Ｃを設けているため、長さ方向の公差に対処できる。
【００３４】
また、円筒体１０の直径公差については、Ｏリングホルダ１３Ｂの内周に断面三角形状の溝１３ｓを設け、該溝１３ｓ内に半径方向Ｏリング１６Ｂを組み込んでＯリング押え１４Ｂにて押えることにより、Ｏリングホルダ１３Ｂと円筒体１０の外周とのシールを行い、さらにＯリングホルダ１３Ｂの下部とＯリング押え１４Ｂとの間にシム１８Ｂを設け、断面三角形状の溝１３ｓ内の半径方向Ｏリング１６ＢがＯリング押え１４Ｂを介して所定の圧縮量となるようにシム１８Ｂの厚さを調節するように構成したので、円筒体１０の直径公差については、シム１８Ｂの厚さの調節により、円筒体１０の直径公差に応じて、断面三角形状の溝１３ｓの形状を補正し、半径方向Ｏリング１６Ｂが所定の圧縮量を一定に保持することにより、対応できる。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
例えば、既述の実施の形態では、シェル本体４１内に２本の円筒体１０を配置しているが、適用する分離器によっては、１本あるいは３本以上の円筒体１０を設置することも可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  円筒体
１１Ｂ  下管板
１１Ｔ  上管板
１１ｓ  溝
１２Ｂ，１２Ｔ  平面Ｏリング
１３Ｂ，１３Ｔ  Ｏリングホルダ
１３ｓ  断面三角形状の溝
１４Ｂ，１４Ｔ  Ｏリング押え
１５Ｂ，１５Ｔ  押え蓋
１６Ｂ，１６Ｔ    半径方向Ｏリング
１７Ｂ，１７Ｔ  ボルト
１８Ｂ，１８Ｔ  シム
２０  ２次室(流体室)
３０  １次室（流体通路）
４１  シェル本体
４１ａ，４１ｂ  フランジ
４２  下部室
４３  上部室
４２ｔ  十字状部材（十字型部材）
４１ｓ，４２ｓ  ボルト  
４２ａ，４３ａ  フランジ
Ａ，Ｂ，Ｃ  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2010137141.tif 000008
2010137141.tif 000009
2010137141.tif 000010
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