(57)【要約】  【解決手段】  流体流を方向付ける多ポートロータリーバルブ装置であって、２つの円形の固定ヘッドおよび２つの円形の回転ヘッドを有する多ポートロータリーバルブ装置。前記第１の固定ヘッドは、流体流と連結する少なくとも２つ、好ましくはそれより多くの一次ポートと、当該一次ポートに対応する数の、固液接触チャンバーと連結する二次ポートとを有する。前記第２の固定ヘッドは、前記第１の固定ヘッドと同じ数（少なくとも２つ、好ましくはそれより多くの）の、前記流体流と連結する一次ポートと、当該一次ポートと同じ数の、前記固液接触チャンバーに対する第２の連結用の二次ポートとを有する。各固定ヘッドは、前記一次および二次ポートを回転ヘッドに連結させるための内部通路を含む。前記第１の回転ヘッドは前記第１の固定ヘッドと連通し、前記第２の回転ヘッドは前記第２の固定ヘッドと連通している。  【選択図】      図２
2013537291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固液接触チャンバーを有する固液接触装置に対する複数の流体流の流入および流出を方向付けることにより、流体を精製、処理、および分離する多ポートバルブ装置であって、
円筒形状の回転ヘッドであって、
円形状のシーリング用基部と、
円形状の固定用基部であって、前記シーリング用基部および当該固定用基部の回転軸はこれらの基部の中心を通るものである、前記固定用基部と、
前記シーリング用基部および前記固定用基部を連結する円筒形側面と
を有し、
前記シーリング用基部および前記固定用基部は半径を有し、前記シーリング用基部は、当該シーリング用基部の半径より実質的に小さい半径を有する内側の同心円を有し、且つ前記内側の円の半径より実質的に大きく、当該シーリング用基部の半径より小さい半径を有する外側の同心円を有するものである、
前記回転ヘッドを有し、
前記シーリング用基部は、さらに、
前記外側の同心円に心合わせされた複数の第１の回転ポートであって、径方向に互いから等距離だけ離間された複数の第１の回転ポートと、
前記内側の同心円に心合わせされた複数の第２の回転ポートであって、径方向に互いから等距離だけ離間された複数の第２の回転ポートと
を有し、
前記複数の第１の回転ポートおよび前記複数の第２の回転ポートは、互いに数が等しく、
各第１の回転ポートは、それに対応する第２の回転ポートに横方向（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ）の流路を通じて連結されることにより、一対の回転する水流を提供するものであり、
各一対の水流は以下の態様で連結されるものである、すなわち、
任意の第１の回転ポートから開始され、その第１の回転ポートが、横方向の流路を通じて径方向に最も隣接した第２の回転ポートに連結されて、第１の一対の回転する水流が形成されたのち、前記第１の開始回転ポートを起点として径方向時計回りに当該第１の開始回転ポートと最も隣接した第１の回転ポートが、横方向の流路を通じて、前記第２の開始回転ポートを起点として径方向反時計回りに当該第２の開始回転ポートと最も隣接した第２の回転ポートに連結されて第２の一対の回転する水流が形成され、以降同様に、各第１の回転ポートが第２の回転ポートに連結されるまで当該態様が続くものであり、
一対の回転する水流の数は、チャンバーの数に対応し、
前記バルブの回転時、各前記一対の回転する水流は、前記複数の固液接触チャンバーに連結するように順序付けされることにより、前記固液接触チャンバーに対する複数の流体流の流入および流出が方向付けられるものである
多ポートバルブ装置。
【請求項２】
複数の固液接触チャンバーを有する固液接触装置に対する複数の流体流の流入および流出を方向付けることにより、流体を精製、処理、および分離する多ポートバルブ装置であって、
円筒形状の固定ヘッドあって、
円形状のシーリング用基部と、
円形状の固定用基部であって、前記シーリング用基部および当該固定用基部の回転軸はこれらの基部の中心を通るものである、前記固定用基部と、
前記シーリング用基部および前記固定用基部を連結する側面と
を有し、
前記シーリング用基部および前記固定用基部は半径を有し、前記シーリング用基部は、当該シーリング用基部の半径より実質的に小さい半径を有する内側の同心円を有し、且つ前記内側の円半径半径より実質的に大きく、当該シーリング用基部半径より小さい半径を有する外側の同心円を有するものである、
前記固定ヘッドを有し、
前記シーリング用基部は、さらに、
前記外側の同心円に心合わせされた複数の第１の固定ポートであって、径方向に互いから等距離だけ離間された複数の第１の固定ポートと、
前記内側の同心円に心合わせされた複数の第２の固定ポートであって、径方向に互いから等距離だけ離間された複数の第２の固定ポートと
を有し、
前記複数の第１の固定ポートおよび第２の固定ポートは、互いに数が等しく、
前記側面は、複数の上方外周接触ポートを有し、当該複数の上方外周接触ポートは、互いから径方向に等距離だけ離間され、且つ前記第２の固定ポートの前記径方向の位置合わせに基づいて径方向に位置合わせされており、それにより、各上方接触ポートは、内部流路を通じて、前記径方向に隣接した第２の固定ポートに連結されるものであり、
前記側面は、複数の下方外周接触ポートを有し、当該複数の下方外周接触ポートも互いから径方向に等距離だけ離間され、且つ前記シーリング用基部上の前記第１の固定ポートの前記径方向の位置合わせに基づいて径方向に位置合わせされており、それにより、前記側面上の各下方接触ポートは、内部流路を通じて、前記シーリング用基部上の前記径方向に隣接した第１の固定ポートに連結されるものであり、
連結された各上方接触ポートおよびそれに対応する第２の固定ポートは、第１の一対の処理用水流を提供し、連結された各下方接触ポートおよびそれに対応する第１の固定ポートは、第２の一対の処理用水流を提供するものであり、これにより、前記第１の一対の処理用水流の数は、前記第２の一対の処理用水流の数と等しくなり、且つチャンバーの数とも等しくなるため、所定の工程に基づいて各一対の処理用水流は予め選択されたチャンバーに連結されるか、または予め選択された流体流を有し、その結果、複数の流体流が方向付けられて前記固液接触チャンバーに流入および流出するものである
多ポートバルブ装置。
【請求項３】
複数の固液接触チャンバーを有する固液接触装置に対する複数の流体流の流入および流出を方向付けることにより流体を精製、処理、および分離する多ポートバルブ装置であって、
円筒形状の回転ヘッドであって、
円形状のシーリング用基部と、
円形状の固定用基部であって、前記シーリング用基部および当該固定用基部の回転軸はこれらの基部の中心を通るものである、前記固定用基部と、
前記シーリング用基部および前記固定用基部を連結する円筒形側面と
を有し、
前記シーリング用基部および前記固定用基部は半径を有し、前記シーリング用基部は、当該シーリング用基部半径より実質的に小さい半径を有する内側の同心円を有し、且つ前記内側の円半径半径より実質的に大きく、当該シーリング用基部半径よりは小さい半径を有する外側の同心円を有するものである、
前記固定ヘッドを有し、
前記シーリング用基部は、さらに、
前記外側の同心円に心合わせされた複数の第１の回転ポートであって、径方向に互いから等距離だけ離間された複数の第１の回転ポートと、
前記内側の同心円に心合わせされた複数の第２の回転ポートであって、径方向に互いから等距離だけ離間された複数の第２の回転ポートと、
を有し、
前記複数の第１の回転ポートおよび前記複数の第２の回転ポートは、互いに数が等しく、
各第１の回転ポートは、それに対応する第２の回転ポートに横方向の流路を通じて連結されることにより、一対の回転する水流を提供するものであり、
各一対の水流は以下の態様で連結されるものである、すなわち、
任意の第１の回転ポートから開始され、その第１の回転ポートが、横方向の流路を通じて径方向に最も隣接した第２の回転ポートに連結されて、第１の一対の回転する水流が形成されたのち、前記第１の開始回転ポートを起点として径方向時計回りに当該第１の開始回転ポートと最も隣接した第１の回転ポートが、横方向の流路を通じて、前記第２の開始回転ポートを起点として径方向反時計回りに当該第２の開始回転ポートと最も隣接した第２の回転ポートに連結されて第２の一対の回転する水流が形成され、以降同様に、各第１の回転ポートが第２の回転ポートに連結されるまで当該態様が続くものであり、
一対の回転する水流の数は、チャンバーの数に対応し、
前記バルブの回転時、各前記一対の回転する水流は、前記複数の固液接触チャンバーに連結するように順序付けされることにより、前記固液接触チャンバーに対する複数の流体流の流入および流出が方向付けられるものである
前記回転ヘッドと、
円筒形状の固定ヘッドであって、
円形状のシーリング用基部と、
円形状の固定用基部であって、前記シーリング用基部および当該固定用基部の回転軸はこれらの基部の中心を通るものである、前記固定用基部と、
前記シーリング用基部および前記固定用基部を連結する側面と
を有し、
前記シーリング用基部および前記固定用基部は半径を有し、前記シーリング用基部は、当該シーリング用基部の半径より実質的に小さい半径を有する内側の同心円を有し、前記シーリング用基部は、前記内側の円半径半径より実質的に大きく、当該シーリング用基部半径より小さい半径を有する外側の同心円を有するものであり、
前記シーリング用基部は、さらに、
前記外側の同心円に心合わせされた複数の第１の固定ポートであって、径方向に互いから等距離だけ離間された複数の第１の固定ポートと、
前記内側の同心円に心合わせされた複数の第２の固定ポートであって、径方向に互いから等距離だけ離間された複数の第２の固定ポートと
を有し、
前記複数の第１の固定ポートおよび第２の固定ポートは、互いに数が等しく、
前記側面は、複数の上方外周接触ポートを有し、当該複数の上方外周接触ポートは、互いから径方向に等距離だけ離間され、且つ前記第２の固定ポートの前記径方向の位置合わせに基づいて径方向に位置合わせされており、それにより、各上方接触ポートは、内部流路を通じて、前記径方向に隣接した第２の固定ポートに連結されるものであり、
前記側面は、複数の下方外周接触ポートを有し、当該複数の下方外周接触ポートも互いから径方向に等距離だけ離間され、且つ前記シーリング用基部上の前記第１の固定ポートの前記径方向の位置合わせに基づいて径方向に位置合わせされており、それにより、前記側面上の各下方接触ポートは、内部流路を通じて、前記シーリング用基部上の前記径方向に隣接した第１の固定ポートに連結されるものであり、
連結された各上方接触ポートおよびそれに対応する第２の固定ポートは、第１の一対の処理用水流を提供し、連結された各下方接触ポートおよびそれに対応する第１の固定ポートは、第２の一対の処理用水流を提供するものであり、これにより、前記第１の一対の処理用水流の数が前記第２の一対の処理用水流の数に等しくなり、且つチャンバーの数とも等しくなるため、所定の工程に基づいて各一対の処理用水流は予め選択されたチャンバーに連結されるか、または予め選択された流体流を有し、その結果、複数の流体流が方向付けられて前記固液接触チャンバーに流入および流出するものである
前記固定ヘッドと、
前記固定ヘッドの前記固定用基部および前記回転ヘッドの前記固定用基部に取り付けられたシーリング手段であって、これにより、各前記シーリング用基部が互いに抗して付勢されて当該基部が位置合わせされ、その結果、前記固定された基部の中心軸が前記回転基部の回転軸と一致し、且つ前記複数の第１の固定ポートが複数の第１の回転ポートと整列し、且つ前記複数の第２の固定ポートが前記複数の第２の回転ポートと整列するものである、前記シーリング手段と、
前記回転ヘッドをその回転軸を中心に回転させてインデキシングする駆動手段であって、当該駆動手段により、前記多ポートバルブから前記チャンバーへ貫流する流体流の前記固液接触チャンバーに対する流入および流出が方向付けられるものである
を有する多ポートバルブ装置。
【請求項４】
請求項１記載の多ポートバルブにおいて、各前記回転ポートは一定の直径を有し、各前記回転ポートは、さらに、
各前記内側および外側の同心円に沿って位置合わせされた弧状で半円筒形状の凹部を有し、各凹部は、各ポートの直径に対応する幅を有し、隣接した凹部から等距離にある各凹部間の空間が略各前記ポートの断面積以下になる長さを有するものである
多ポートバルブ。
【請求項５】
請求項４記載の多ポートバルブにおいて、各外側の回転ポートおよびそれに対応する凹部は、当該凹部の長手方向に沿った外側の同一点上にあり、各内側の回転ポートおよびそれに対応する凹部は、当該凹部の長手方向に沿った内側の同一点上にあるものである多ポートバルブ。
【請求項６】
請求項２記載の多ポートバルブにおいて、各前記固定ポートは一定の直径を有し、各前記固定ポートは、さらに、
各前記内側および外側の同心円に沿って位置合わせされた弧状で半円筒形状の凹部を有し、各凹部は、各固定ポートの直径に対応する幅を有し、隣接した凹部から等距離にある各凹部間の空間が略各前記固定ポートの断面積以下になる長さを有するものである多ポートバルブ。
【請求項７】
請求項６記載の多ポートバルブにおいて、各外側の固定ポートおよびそれに対応する凹部は、当該凹部の長手方向に沿った外側の同一点上にあり、各内側の固定ポートおよびそれに対応する凹部は、当該対応する凹部の長手方向に沿った内側の同一点上にあるものである多ポートバルブ。
【請求項８】
請求項３記載の多ポートバルブにおいて、さらに、
第２の固定ヘッドおよび第２の回転ヘッドを有し、
各回転ヘッドは互いに隣接して位置合わせされ、当該各回転ヘッドの各々の回転軸は同軸上にあり、且つ各回転ヘッドは互いに協動的にインデキシングされて適切な流体流が維持されるものである多ポートバルブ。
【請求項９】
請求項３記載の多ポートバルブにおいて、各前記回転ポートは一定の直径を有し、各前記回転ポートは、さらに、
各前記内側および外側の同心円に沿って位置合わせされた弧状で半円筒形状の凹部を有し、各凹部は、各回転ポートの直径に対応する幅を有し、隣接した凹部から等距離にある各凹部間の空間が略各前記回転ポートの断面積以下になる長さを有するものである多ポートバルブ。
【請求項１０】
請求項９記載の多ポートバルブにおいて、各外側の回転ポートおよびそれに対応する凹部は、当該凹部の長手方向に沿った外側の同一点上にあり、各内側の回転ポートおよびそれに対応する凹部は、当該対応する凹部の長手方向に沿った内側の同一点上にあるものである多ポートバルブ。
【請求項１１】
請求項３記載の多ポートバルブにおいて、各前記固定ポートは一定の直径を有し、各前記固定ポートは、さらに、
各前記内側および外側の同心円に沿って位置合わせされた弧状で半円筒形状の凹部を有し、各凹部は、各固定ポートの直径に対応する幅を有し、隣接した凹部から等距離にある各凹部間の空間が略各前記固定ポートの断面積以下になる長さを有するものである多ポートバルブ。
【請求項１２】
請求項１１記載の多ポートバルブにおいて、各外側の固定ポートおよびそれに対応する凹部は、当該対応する凹部の長手方向に沿った外側の同一点上にあり、各内側の固定ポートおよびそれに対応する凹部は、当該対応する凹部の長手方向に沿った内側の同一点にあるものである多ポートバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバルブ（弁）に関し、特に、複数の固液接触チャンバー(ｆｌｕｉｄ−ｓｏｌｉｄ  ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ  ｃｈａｍｂｅｒｓ)に対する複数の流体流の入出を同時に順次方向付ける単純化されたロータリーバルブであって流体の精製、処理、および分離に使用されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで長年にわたり、固液接触システムは、単純なバッチ操作から、連続向流操作のシミュレーションを試みる高度なシステムへと改善されてきており、後者はクロマトグラフィー分離では疑似移動床（ｓｉｍｕｌａｔｅｄ  ｍｏｖｉｎｇ  ｂｅｄｓ：ＳＭＢ）、イオン交換または吸着タイプの工程では連続接触器（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）と呼ばれることもある。これらのＳＭＢシステムまたは連続接触器は、流体に対する固体向流の動きをシミュレートするだけで、実際に連続して流体中で固体を移動させるものではない。本質的には、これらシステムのいずれも全体として「疑似移動床」と呼ぶことができる。このシミュレーションは、通常、複数の個別バルブ、単一のロータリーバルブ、複数のチャンバー（区画）であって場合により配管を単純化するよう構成され若しくは組み合わされたもの、および一部のケースでは前記チャンバー用の回転テーブルを使って、ステッピングまたはインデキシングにより種々の流体流を貫流させるよう複数の小型固液接触チャンバーバッチを移動させて達成される。これらのシステムでは、単純なバッチシステムと比べて工程効率が改善され、真に連続的な向流操作の理想に近づくが、現行の各システムは、資本経費が比較的大きく、機械的に複雑で、工程の制限が厳しく、および柔軟性に欠けるなどいくつかの欠点を抱えている。
【０００３】
Ｇｅｒｈｏｌｄの米国特許第３，１９２，９５４号に示された初期のＳＭＢシステム設計は、種々の非イオン性炭化水素の分離に使用される単一の多区画タンクおよび単一の多ポートバルブを備えている。その多ポートバルブおよび多区画タンクはコストおよび複雑さの点から多くの用途で普及しなかったため、より単純な設計が派生した。
【０００４】
同じ工程分離をより複雑度の低い態様で実施するため、クロマトグラフィー用途で使用される現行のＳＭＢシステムの多くでは、４つ若しくはそれ以上の固液接触チャンバーに複数のバルブが伴うものを使用する。例えば、複数のバルブ、ならびに複数のチャンバーと通じた複数の入口および出口配管について開示したＭｏｒｏｎの米国特許第５，７０５，０６１号またはカネコの第６，４０９，９２２号を参照。精製または分離を行うため、前記バルブ、ひいては前記チャンバーへの水流のシーケンス（動作順序）を指定するには、プログラム可能なコントローラが使用される。
【０００５】
これらの設計に含まれるバルブが非常に多いことに対処するため、比較的単純な多ポートロータリーバルブ設計がＡｈｌｇｒｅｎの米国特許第６，７１９，００１号で開示され、その機能は先行する米国特許第６，７１９，００１号と同様で、比較的単純なクロマトグラフィー用途に適したものであった。しかし、この'００１特許で開示されたバルブを使っても、イオン交換および吸着タイプの工程において工程条件が複雑化すると、チャンバー数、配管、およびプログラミングは急速に管理しきれなくなってしまう。
【０００６】
そのため、個別バルブまたは多ポートロータリーバルブを伴う場合、これらのＳＭＢシステム設計は、通常、単純なクロマトグラフィー分離に使用され、より複雑なイオン交換などの工程には使用されない。これらの設計は比較的安価に構築できるが、工程上の柔軟性がない。
【０００７】
前述システムの応用性が限られているという問題を解決するため、より複雑な精製および分離用途に伴う配管の複雑さに対処する種々の「連続接触器」設計が考案されてきた。広く使用されている設計の１つ（Ｒｏｓｓｉｔｅｒの米国特許第５，６７６，８２６号を参照）は、回転テーブルに取り付けられた固液接触チャンバーと連通する複数の入口および出口のための単一の分配弁である。この単一の分配弁は、前記ターンテーブル上の複数の固液接触チャンバーと協動的に回転またはインデキシングする回転ヘッドを有する。流体分配回転ヘッドおよびターンテーブルが動くに伴い、前記固液接触チャンバーは順次、各固定ヘッドの流体流と連通する。特定の流体流に接触するチャンバーのステップ時間またはドウェル時間は、工程に応じて調整可能である。この設計では、前記回転配管および固液接触チャンバーの水流構成に影響を及ぼすことなく固定配管を任意工程用に構成できるため、工程が柔軟で洗練されたものになるが、多大な重量とチャンバー内の有害化学物質をターンテーブル上で動かすことからコストおよび機械的な複雑さが増大することが多い。
【０００８】
より最近の２つの設計（Ｒｏｃｈｅｔｔｅの米国特許第６，８０２，９７０号およびＪｅｎｓｅｎ出願による米国特許出願第２００６／０１２４１７７  Ａ１号）は、先行構想（Ｒｉｎｇｏの米国特許第２，７０６，５３２号、Ｓｃｈｉｃｋの米国特許第４，６２５，７６３号、およびモリタの米国特許第５，４７８，４７５号）に基づいて構築されたもので、ターンテーブルを取り除き、より複雑なロータリーバルブで置き換えることにより、実環境および想定される機械的回転問題に対処している。どちらの設計も、固定式および回転式双方の部分を有したバルブ装置を使用して極めて優れた結果を達成しており、前記部分には、入口および出口の工程対象水流ごとに多数の円形流路および導管が含まれる。これらの円形流路は、回転可能な部分を通じて、固定固液接触チャンバーにパイプ連結された適切なポートと順次連通する。前記回転部分またはヘッドがインデキシングされるに伴い、シーケンスの次のチャンバーがその前の流体流と連通する。その他すべての入口および出口の流体流もシーケンスに従って続くことにより、固体を含むチャンバーが流体を通過するという疑似移動をもたらす。これらの設計では工程の洗練度と柔軟性を犠牲にするが、ターンテーブル上での固液チャンバーの物理的な動きを排除する。これらの設計では、工程構成が回転式および固定式部分の設計により決定され、妥当なコストで容易に変更できないという設計上の深刻な欠陥が生じる。その結果、他工程への応用で柔軟性に欠けてしまう。例えば、軟水化イオン交換に使用されるこれら設計のうち１つの装置は、この装置に大幅な変更を加えない限り、砂糖シロップイオン交換またはＳＭＢクロマトグラフィーには使用できない。また、これらの設計では種々の平面および形状における種々の開孔、円形流路、および面のシーリング（密閉）が複雑であるため、シーリングに関する厳しい課題を抱えている。また、これらの部分の使用年数がかさむと、このシーリング問題はより顕著になり、保守およびコストが増大する。
【０００９】
したがって、固液接触チャンバー間で複数の流体流を同時に方向付ける、広範囲の工程に適したロータリーバルブであって、上述した欠陥、例えば大型で潜在的に危険な可動ターンテーブル、複数の個別バルブ、複雑な構造、困難なシーリング設計、複雑な表面、および制限された工程柔軟性のうち１若しくはそれ以上を伴わないものは、まだ先行技術には見られない。先行技術バルブでは、ターンテーブルを排除する多ポートバルブ構想だけでなく、工程を完全に柔軟なものにするバルブ連結部の構成が重要な鍵であることを認めているものはない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数の固定固液接触チャンバーに対する複数の流体流の流入および流出を同時に順次方向付ける複合多ポートロータリーバルブ（ｃｏｍｂｉｎｅｄ  ｍｕｌｔｉ−ｐｏｒｔ  ｒｏｔａｒｙ  ｖａｌｖｅ）を提供し、当該複合多ポートロータリーバルブは、多成分流体の精製および分離に使用されるとともに、当該技術分野における欠点の多くを排除する。ＳＭＢクロマトグラフィーなど複雑度のより低い工程ではバルブを１つだけ使用する可能性があるが、実際は、２つのロータリーバルブを結合して１つの多ポートロータリーバルブ装置に組み合わせたものを有することが好ましい。２つのバルブは物理的に互いから独立して構成できるが、互いに同期して回転またはインデキシングしなければならないため、複合多ポートロータリーバルブとして一体的に統合することが好ましい。また、例えば２つより多くの接触チャンバーを有することも好ましい。
【００１１】
本発明の一観点は、複合多ポートロータリーバルブを提供することであり、これによりターンテーブル上の回転固液チャンバーを排除して先行技術ターンテーブルの機械的な複雑さ、構成配置の制限、および安全性の問題に対処する。
【００１２】
本発明の別の一観点は、任意の工程および多数の対称的な構成要素について同じ構成設計を有する複合多ポートロータリーバルブを提供することであり、これにより多ポートロータリーバルブ在庫部品の単純化を可能にし、先行技術における当該工程特有の設計上の欠点に対処する。
【００１３】
本発明のさらに別の一観点は、シーリング（密閉）平面を２つだけ伴う複合多ポートロータリーバルブを提供することであり、これにより先行技術で使用される複雑な円形流路および環状シーリング技術を排除する。
【００１４】
本発明の別の一観点は、単純化されたアクセスしやすい設計を提供することであり、これにより大半の部品が目視点検可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、複合多ポートロータリーバルブが流体精製用の連続接触装置として使用されている状態の概略図である。
【図２】図２は、本発明に係る複合多ポートロータリーバルブの詳細を示した分解斜視図である。
【図２ｂ】図２ｂは、本発明に係る複合多ポートロータリーバルブの詳細を引き続き示した分解斜視図である。
【図３】図３は、図２の複合多ポートロータリーバルブの分解断面図である。
【図４】図４は、図３の頂部エンドキャップ２１０の上面図である。
【図５】図５は、図３の頂部エンドキャップ２１０の側面図である。
【図６】図６は、図３の圧力プレート２２０の上面図である。
【図７】図７は、図３の圧力プレート２２０の側面図である。
【図８】図８は、図３の圧力プレート２２０の底面図である。
【図９】図９は、図３の上部固定ヘッド２３０の上面図である。
【図１０】図１０は、図３の上部固定ヘッド２３０の側面図である。
【図１１】図１１は、図３の上部固定ヘッド２３０の底面図である。
【図１２】図１２は、図３の上部回転ヘッド２４０の上面図である。
【図１３】図１３は、図３の上部回転ヘッド２４０の側面図である。
【図１４】図１４は、図３の上部回転ヘッド２４０の底面図である。
【図１５】図１５は、図３のスプロケットギア２５０の上面図である。
【図１６】図１６は、図３のスプロケットギア２５０の側面図である。
【図１７】図１７は、図３のスプロケットギア２５０の底面図である。
【図１８】図１８は、図３の底部回転ヘッド２６０の上面図である。
【図１９】図１９は、図３の底部回転ヘッド２６０の側面図である。
【図２０】図２０は、図３の底部回転ヘッド２６０の底面図である。
【図２１】図２１は、図３の底部固定ヘッド２７０の上面図である。
【図２２】図２２は、図３の底部固定ヘッド２７０の側面図である。
【図２３】図２３は、図３の底部固定ヘッド２７０の底面図である。
【図２４】図２４は、図３の底部エンドキャップ２８０の上面図である。
【図２５】図２５は、図３の底部エンドキャップ２８０の側面図である。
【図２６】図２６は、図３の多ポートロータリーバルブスタンド２９０の側面図である。
【図２７】図２７は、図１１の固定ヘッド２３０の平面図であり、これに図１２の回転頭部導管２３８のインデキシング１回分前の状態を重ね合わせたものである。
【図２８】図２８は、図１１の固定ヘッド２３０の平面図であり、これに図１２の回転頭部導管２３８のインデキシング１回分後の状態を重ね合わせたものである。
【図２９】図２９は、図３の多ポートロータリーバルブ２００の代替スタンドおよびハウジングを示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照すると、複数の流体接触チャンバー１〜８を伴う発明２００が概略図で示されている。チャンバー１〜８は、導管１２０により、２１〜２８と示されたポートにおいて多ポートバルブ２００に連結する第１の連結部ｌａ〜８ａを有する。同じチャンバー１〜８は、導管１４０により、４１〜４８と示されたポートにおいて多ポートバルブ２００に連結する第２の連結部１ｂ〜８ｂを有する。工程対象水流（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｓｔｒｅａｍｓ）Ａ〜Ｈは、導管１１０により、ポート１１〜１８を通じて多ポートバルブ２００と連結し、内部導管２２６、２３８、および２２７によりチャンバー連結部２１〜２８に連結する。工程対象水流Ａ′〜Ｈ′は、導管１３０により、ポート３１〜３８を通じて同じ多ポートバルブ２００と連結し、内部導管２７６、２５８、および２７７によりチャンバー連結部４１〜４８に連結する。内部導管２３８および２５８は、それぞれ回転ヘッド２４０および２６０の一部であり、前記工程用連結部（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ）１１〜１８、３１〜３８、および前記チャンバー連結部２１〜２８、４１〜４８に対して回転できるため、前記工程対象水流Ａ〜ＨおよびＡ′〜Ｈ′に対するチャンバー１〜８の疑似移動を可能にする。なお、この接触チャンバー数は単なる一例であり、利用される実際の接触チャンバー数は、２を超えるいかなる数であってもよい。それに対応して、入口、出口、および流体流の数は適宜調整される。
【００１７】
本発明の複合多ポートロータリーバルブ２００のこの実施形態については、固液接触チャンバーおよび媒体９９とともに示し説明しており、不純物の混入した供給流が前記媒体により連続的に処理されると同時に、排出された媒体は絶えず再生されて当該工程に戻される。その一例として、軟水化イオン交換法を使用する各チャンバーは、同じ典型的な強酸性陽イオン樹脂を含むことになる。軟水化の応用における４つの必要な工程は、「サービス」（Ｓｅｒｖｉｃｅ）、「逆洗」（Ｂａｃｋｗａｓｈ）、「薬注」（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎ）、および「洗浄」（Ｒｉｎｓｅ）として説明される。「サービス」は、樹脂のイオン交換容量が尽きるまで行われる陽イオン樹脂を用いる流入水処理、「逆洗」は、樹脂からの粒子除去、「薬注」は、塩を使って樹脂を使用可能な状態に戻す逆イオン交換工程、「洗浄」は、樹脂を「サービス」に戻す前に当該樹脂とその周囲から過剰な塩を除去する工程である。家庭用軟水器のようなバッチ操作において、これら４つの工程は、当該バッチシステムの動作を停止した後で順次行われる。本明細書で説明するもののような連続システムでは、少なくとも１つのチャンバーが各時点で各工程にあるため、４つの工程すべてが同時に起こって、連続した動作が可能になる。本発明における軟水化の例において、水流Ａ〜Ｅは不純物が混入した、すなわち硬水の状態で流入し、「サービス」工程で処理中である。処理すべき水は、導管１１１〜１１５によりポート連結部１１〜１５から多ポートロータリーバルブ２００の固定ヘッド２３０に入る。水流Ａ〜Ｈは、内部導管２２６により回転ヘッド２４０へ進み、内部導管２３８により方向転換されて固定ヘッド２３０に戻り、内部導管２２７によりチャンバー連結部２１〜２５へ送られる。次に、水流Ａ〜Ｅは、導管１２１〜１２５により連結部１ａ〜５ａを通じてチャンバー１〜５に入る。水流Ａ〜Ｅは、チャンバー１〜５に含まれる強酸性陽イオン樹脂に接触し、カルシウムおよびマグネシウムなど溶液中の硬質成分イオンを、樹脂上の軟質成分イオンであるナトリウムと交換する。カルシウムおよびマグネシウムが強酸性陽イオン樹脂により捕捉される一方、それと等量のナトリウムイオンが交換されて当該水流に放出される。この時点で硬水流Ａ〜Ｅは、軟水すなわち処理済み水流Ａ′〜Ｅ′になり、連結部１ｂ〜５ｂを通じてチャンバー１〜５を出て、導管１４１〜１４５によりポート４１〜４５から前記固定ヘッド２７０に入る。水流Ａ′〜Ｅ′は、内部導管２７７により回転ヘッド２６０へ進み、内部導管２５８により方向転換されて固定ヘッド２７０に戻る。この時点で水流Ａ′〜Ｅ′は、内部導管２７６により、処理済みの軟水としてポート３１〜３５から導管１３１〜１３５へ出る。この軟水化の例について続けると、他の水流を合わせたものは全体として「再生」と呼ばれ、水流Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｆ′、Ｇ′、およびＨ′を含む。その工程は、前記チャンバー内の前記樹脂が前記水流に逆らう方向に移動することから、逆順に説明される。水流Ｈ′は、導管１３８により、固定ヘッド２７０のポート３８から多ポートバルブ２００へ未処理水を方向付ける。水流Ｈ′は、内部導管２７６により回転ヘッド２６０へ進み、内部導管���５８により方向転換されて固定ヘッド２７０に戻り、内部導管２７７によりポート４８から流出する。水流Ｈ′は、導管１４８により連結部８ｂを通じてチャンバー８へ進む。水流Ｈ′は、チャンバー８に含まれた樹脂を通過し上方向へ進んで逆洗流として作用し、微小粒子状物質（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｓ）または破損した樹脂ビーズを同伴して除去し、連結部８ａを通じて、水流Ｈとしてチャンバー８から出る。水流Ｈは、導管１２８により、連結部２８を通じて多ポートバルブ２００の固定ヘッド２３０へ進み、内部導管２２７により回転ヘッド２４０へ進んで、内部導管２３８により方向転換されて固定ヘッド２３０に戻る。水流Ｈは、内部導管２２６を進み、ポート１８を通じて多ポートバルブ２００を出て、逆洗廃水流Ｈとして導管１１８で廃棄先へ送られる。水流Ｇは前記「薬注」工程であり、導管１１７によりポート１７を通じて多ポートバルブ２００の固定ヘッド２３０へ塩（ＮａＣｌ）溶液を方向付ける。水流Ｇは、内部導管２２６により回転ヘッド２４０へ進み、内部導管２３８により方向転換されて固定ヘッド２３０に戻り、内部導管２２７によりポート２７から出る。次いで水流Ｇは、導管１２７により連結部７ａを通じてチャンバー７へ進む。水流Ｇは、チャンバー７に含まれた樹脂を通過し下方向へ進んで再生流として作用し、溶液中の軟質一価イオン（Ｎａ＋）を、前記樹脂に捕捉された硬質二価イオン（Ｃａ＋＋およびＭｇ＋＋）と交換する。前記強酸性陽イオン樹脂は、一般に、未処理水などの低濃度では一価イオンより二価イオンを優先的に吸着する。ただし、前記塩流に含まれる高濃度の一価ナトリウムイオンは前記二価イオンを圧倒してそれに置き換わり、一価ナトリウムが結合した状態に前記樹脂を戻す。これは再生と呼ばれる。水流Ｇは、連結部７ｂを通じ、水流Ｇ′としてチャンバー７から出る。水流Ｇ′は、導管１４７により、連結部４７を通じて多ポートバルブ２００の固定ヘッド２７０へ進み、内部導管２７７により回転ヘッド２６０へ進んで、内部導管２５８により方向転換されて固定ヘッド２７０に戻る。次に水流Ｇ′は、内部導管２７６を進み、ポート３７から多ポートバルブを出て、再生廃水流Ｇ′として導管１３７で廃棄先へ送られる。水流Ｆは洗浄に使用される水であり、導管１１６により、ポート１６を通じて多ポートバルブ２００の固定ヘッド２３０へ進み、内部導管２２６により回転ヘッド２４０へ進んで、内部導管２３８により方向転換されて固定ヘッド２３０に戻る。次いで水流Ｆは、内部導管２２７を進み、ポート２６から出て、導管１２６により連結部６ａを通じてチャンバー６へ進む。水流Ｆは、チャンバー６に含まれた樹脂を通過し下方向へ進んで洗浄流として作用し、前記チャンバー中の過剰なＮａＣｌを除去する。水流Ｆは、連結部６ｂを通じ、水流Ｆ′としてチャンバー６から出て、導管１４６により多ポートバルブ２００の連結部４６から固定ヘッド２７０に進む。水流Ｆは、内部導管２７７により回転ヘッド２６０へ進み、内部導管２５８により方向転換されて固定ヘッド２７０に戻り、内部導管２７６により前記多ポートバルブのポート３６から出て、洗浄廃水流Ｆ′として導管１３６で廃棄先へ送られる。
【００１８】
多ポートロータリーバルブ２００の前記回転ヘッド２４０および２６０は同じ位置にとどまり、チャンバー１内の強酸性陽イオン樹脂上の実質的にすべての一価ナトリウムイオンが水流Ａに含まれるカルシウムおよびマグネシウムの二価イオンと交換される終点時まで、内部導管２３８および２５８により流路を維持する。この終点時は、センサーにより、または樹脂のイオン交換容量、供給サービス流量、および供給流中のイオン負荷に基づく時間から推定して、経験的に決定できる。前記終点に達してチャンバー１の二価イオンに関する容量が尽きると、前記回転ヘッド２４０および２６０は、頂部から見下ろして時計回りに１つ分の位置だけインデキシングされる。このインデキシングでは、本質的に内部導管２３８および２５８により「サービス」工程にあるチャンバー１を移動させ、それまでチャンバー８が位置していた「逆洗」と呼ばれる第１の再生ステップにチャンバー１を位置付ける。それと同時にチャンバー２〜８も位置１つ分だけ順次移動して、チャンバー２は、それまでチャンバー１が位置していた「サービス」先頭位置に移動し、チャンバー３〜５は位置１つ分移動するが「サービス」にとどまり、チャンバー６は、それまでチャンバー５が位置していた「サービス」末尾位置に移動し、チャンバー７は、それまでチャンバー６が位置していた「洗浄」位置に移動し、チャンバー８は、それまでチャンバー７が位置していた「薬注」位置に移動する。このように、各チャンバー内の樹脂は、流入する水流と逆方向に移動される。イオン交換容量が尽きた樹脂は、サービスサイクルからはずされて再生サイクルに入れられ、必要に応じて最終的に「サービス」に戻される。
【００１９】
前記回転ヘッド２４０および２６０がインデキシング１回分だけ移動すると、前段落で説明したように、前記流路は次のように修正される。
【００２０】
水流Ａ〜Ｅは、引き続き処理すべき流入硬水として「サービス」工程にとどまり、導管１１１〜１１５によりポート連結部１１〜１５から多ポートロータリーバルブ２００の前記固定ヘッド２３０に入る。水流Ａ〜Ｈは、内部導管２２６により回転ヘッド２４０へ進み、内部導管２３８により方向転換されて固定ヘッド２３０に戻り、内部導管２２７によりチャンバー連結部２２〜２６へ送られる。次いで水流Ａ〜Ｅは、導管１２２〜１２６により連結部２ａ〜６ａを通じてチャンバー２〜６へ入る。水流Ａ〜Ｅは、チャンバー２〜６に含まれる強酸性陽イオン樹脂に接触し、溶液中の硬質成分イオンであるカルシウムおよびマグネシウムを、樹脂上の軟質成分イオンであるナトリウムと交換する。カルシウムおよびマグネシウムはこの時点で強酸性陽イオン樹脂上に保持され、同時に、それと等量のナトリウムイオンが交換されて当該水流に放出される。この時点で硬水流Ａ〜Ｅは、軟水すなわち処理済み水流Ａ′〜Ｅ′になり、連結部２ｂ〜６ｂを通じてチャンバー２〜６を出て、導管１４２〜１４６によりポート４２〜４６から前記固定ヘッド２７０に入る。水流Ａ′〜Ｅ′は、内部導管２７７により回転ヘッド２６０へ進み、内部導管２５８により方向転換されて固定ヘッド２７０に戻る。この時点で水流Ａ′〜Ｅ′は、内部導管２７６により、処理済みの軟水としてポート３２〜３６から導管１３２〜１３６へ出る。ここでも他の水流を合わせたものは「再生」と呼ばれ、水流Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｆ′、Ｇ′、およびＨ′を含む。これらのステップは、前記同様、前記チャンバー内の前記樹脂が前記水流に逆らう方向に移動することから、逆順に説明される。水流Ｈ′は、導管１３８により、固定ヘッド２７０のポート３８から多ポートバルブ２００へ未処理水を方向付ける。水流Ｈ′は、内部導管２７６により回転ヘッド２６０へ進み、内部導管２５８により方向転換されて固定ヘッド２７０に戻り、内部導管２７７によりポート４１から出る。水流Ｈ′は、導管１４１により連結部１ｂを通じてチャンバー１へ進む。水流Ｈ′は、チャンバー１に含まれた樹脂を通過し上方向へ進んで逆洗流として作用し、微小粒子状物質または破損した樹脂ビーズを同伴して除去し、連結部１ａを通じて、水流Ｈとしてチャンバー１から出る。水流Ｈは、導管１２１により、連結部２１を通じて多ポートバルブ２００の固定ヘッド２３０へ進み、内部導管２２７により回転ヘッド２４０へ進んで、内部導管２３８により方向転換されて固定ヘッド２３０に戻る。水流Ｈは、内部導管２２６を進み、ポート１８を通じて多ポートバルブ２００を出て、逆洗廃水流Ｈとして導管１１８で廃棄先へ送られる。水流Ｇは前記薬注ステップであり、導管１１７によりポート１７を通じて多ポートバルブ２００の固定ヘッド２３０へ塩（ＮａＣｌ）溶液を方向付ける。水流Ｇは、内部導管２２６により回転ヘッド２４０へ進み、内部導管２３８により方向転換されて固定ヘッド２３０に戻り、内部導管２２７によりポート２８から出る。次いで水流Ｇは、導管１２８により連結部８ａを通じてチャンバー８へ進む。水流Ｇは、チャンバー８に含まれた樹脂を通過し下方向へ進んで再生流として作用し、溶液中の軟質一価イオン（Ｎａ＋）を、前記樹脂に捕捉された硬質二価イオン（Ｃａ＋＋およびＭｇ＋＋）と交換する。水流Ｇは、連結部８ｂを通じ、水流Ｇ′としてチャンバー８から出る。水流Ｇ′は、導管１４８により、連結部４８を通じて多ポートバルブ２００の固定ヘッド２７０へ進み、内部導管２７７により回転ヘッド２６０へ進んで、内部導管２５８により方向転換されて固定ヘッド２７０に戻る。次に水流Ｇ′は、内部導管２７６を進み、ポート３７から当該多ポートバルブを出て、再生廃水流Ｇ′として導管１３７で廃棄先へ送られる。水流Ｆは洗浄に使用される処理水であり、導管１１６により、ポート１６を通じて多ポートバルブ２００の固定ヘッド２３０へ進み、内部導管２２６により回転ヘッド２４０へ進んで、内部導管２３８により方向転換されて固定ヘッド２３０に戻る。次いで水流Ｆは、内部導管２２７を進み、ポート２７から出て、導管１２７により連結部７ａを通じてチャンバー７へ進む。水流Ｆは、チャンバー７に含まれた樹脂を通過し下方向へ進んで洗浄流として作用し、前記チャンバー中の過剰なＮａＣｌを除去する。水流Ｆは、連結部７ｂを通じ、水流Ｆ′としてチャンバー７から出て、導管１４７により多ポートバルブ２００の連結部４７から固定ヘッド２７０に進む。水流Ｆは、内部導管２７７により回転ヘッド２６０へ進み、内部導管２５８により方向転換されて固定ヘッド２７０に戻り、内部導管２７６により多ポートバルブのポート３６から出て、洗浄廃水流Ｆ′として導管１３６で廃棄先へ送られる。
【００２１】
多ポートロータリーバルブ２００の前記回転ヘッド２４０および２６０は同じ位置にとどまり、チャンバー２内の強酸性陽イオン樹脂上の実質的にすべての一価ナトリウムイオンが水流Ａに含まれるカルシウムおよびマグネシウムの二価イオンと交換される終点時まで、内部導管２３８および２５８により流路を維持する。前記終点に達してチャンバー２の二価イオンに関する容量が尽きると、前記回転ヘッド２４０および２６０は、再び時計回りに１つ分の位置だけインデキシングされる。このインデキシングでは、本質的に内部導管２３８および２５８により「サービス」ステップのチャンバー２を移動させ、それまでチャンバー１が位置していた「逆洗」と呼ばれる第１の再生ステップへとチャンバー２を位置付ける。残りのチャンバーも位置１つ分だけ順次移動して、チャンバー３は、それまでチャンバー２が位置していた「サービス」先頭位置に移動し、チャンバー４〜６は位置１つ分移動するが「サービス」にとどまり、チャンバー７は、それまでチャンバー６が位置していた「サービス」末尾位置に移動し、チャンバー８は、それまでチャンバー７が位置していた「洗浄」位置に移動し、チャンバー１は、それまでチャンバー８が位置していた「薬注」位置に移動する。インデキシングごとにセルは本質的に位置１つ分だけ順次前進し、前記回転ヘッド２４０および２６０が３６０度回転するたびに全サイクルを２回分完了する。先行技術におけるターンテーブルの使用は、このように排除される。
【００２２】
本実施形態によれば、本発明２００は、前記入口および出口の連結ポート１１１〜１１８および１３１〜１３８を任意の望ましい水流方向または流体流に割り当てる柔軟性を完全に保つことにより、先行技術バルブにおける固定された構成の問題を排除する。流体と固体が接触する装置のチャンバー（固液接触チャンバー）における１つまたは複数の流体流の処理は、例えば、そのような任意の媒体、化学反応剤、あるいは、イオン交換、クロマトグラフィー、吸着、反応、触媒作用、ろ過、または熱交換などの物理的工程により達成され、媒体の選択肢によって、および前記多ポートロータリーバルブ外部の固定導管によってのみ決定され、バルブ自体には決定されないため、多ポートロータリーバルブ２００は、前記チャンバー内の前記媒体または反応剤を種々の流体流と接触させる効率的かつ連続的な手段を提供する。
【００２３】
図２は、本発明の複合多ポートロータリーバルブの分解斜視図である。ロータリーバルブ２００は、２つの主なアセンブリ、すなわち上方多ポートロータリーバルブ２１５および下方多ポートロータリーバルブ２８５を有する。そのすべてが実質的に等しい直径を有した円形状で、それぞれ対向し合うシーリング（密閉）平面を有する。本発明の本実施形態は、位置合わせ用の突起を有するネジ式の中心シャフト２０５を利用してロータリーバルブ装置全体を組み立て、かつ前記固定ヘッド２３０の前記回転ヘッド２４０に対するシールと回転ヘッド２６０の固定ヘッド２７０に対するシールとを強制する機械的手段を提供することが好ましい。空圧袋（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  ｂｌａｄｄｅｒ）または油圧シリンダーなどにより前記固定および回転ヘッドのシールを強制する他の手段も適している。
【００２４】
前記固定ヘッドアセンブリ２３０、２７０は、前記位置合わせ用の突起を有するエンドキャップ２１０、２８０により回転しないように固定された状態で保たれ、圧力プレート２２０から機械的手段で前記回転ヘッドアセンブリ２４０、２６０に抗して付勢され、中心シャフト２０５およびナット２０２により制約される。
【００２５】
上部固定ヘッド２３０は、工程用入口および出口およびポート２１〜２８の各連結部を各固液接触チャンバーに連結するポート１１〜１８と、これらのポートを、前記上部回転ヘッド２４０に接触した平面内に連通させる内部通路とを有する。
【００２６】
前記上部回転ヘッド２４０は上部固定ヘッド２３０に密着しており、上部固定ヘッド２３０からの流体流をすべて受容し、それらの水流を内部通路により方向転換して同じ上部固定ヘッド２３０へ戻す。
【００２７】
スプロケットギア２５０は、外部の駆動モーター２９２および駆動チェーン２９１により２つの回転ヘッド２４０、２６０を移動させる目的で設けられる。
【００２８】
底部回転ヘッド２６０は底部固定ヘッド２７０に密着しており、この底部固定ヘッド２７０からの流体流をすべて受容し、それらの水流を内部通路により方向転換して同じ底部固定ヘッド２７０へ戻す。回転ヘッド２６０は、近接センサー２９４により位置を示しめす近接ターゲット２９３を有し、これらにより、前記回転ヘッド２４０、２６０を各々が固定ヘッド２３０、２７０と適切に位置合わせされる。
【００２９】
底部固定ヘッド２７０は、工程用入口および出口およびポート４１〜４８の各連結部を各固液接触チャンバー１〜８に連結するポート３１〜３８と、これらのポートを、前記底部回転ヘッド２７０に接触した平面内に連通させる内部通路とを有する。
【００３０】
底部エンドキャップ２８０は、当該アセンブリ両端のヘッドを付勢して一体化する対向面を提供する。
【００３１】
駆動チェーン２９１および駆動モーター２９２は、選択されたエンドポイントでインデキシングを開始するようにプログラムされた総流量計、タイマー、ＰＬＣ、ＤＣＳ、またはＰＣシステムなどの制御装置（当該技術分野では周知のため図示せず。）から信号を受け取ると、前記回転ヘッドをインデキシングする。前記駆動モーター２９２およびチェーン２９１が前記スプロケットギア２５０を駆動すると、前記回転ヘッド２４０、２６０が頂部から見て時計回りに動き、次のターゲット２９３により前記近接センサーが作動すると、前記回転ヘッド２４０、２６０の回転が停止する。前記駆動モーター、チェーン、およびスプロケットギアは、ドライブシャフト、直接的な歯車接触、駆動ベルト、またはラチェット構成など、ヘッドを動かし、または回転させるこのような任意の適切な方法と置き換えることもできる。
【００３２】
固定ヘッド２３０、２７０は、耐摩耗性が高く、流体混合物の成分と化学的に適合したポリマー材料または複合材料で作製することが好ましい。回転ヘッド２４０、２６０は、機械加工可能な金属で作製することが好ましく、または機械加工可能な金属面および複合ポリマーディスクであって、そのすべてが、分離すべき流体混合物の成分と化学的に適合したもので作製することが好ましい。あるいは、回転ヘッド２３０、２７０を機械加工可能な金属で作製し、前記回転ヘッドについては機械加工可能なポリマーまたは複合材料であって、そのすべてが、分離すべき流体混合物の成分と化学的に適合したもので作製することもできる。前記固定または回転ヘッドは、構造を単純化するため、複数のプレートまたはディスクで作製でき、これにより前記内部通路を前記プレート内へ配管して完全なヘッドアセンブリへと一体的に合着または固定しやすくできる。前記回転および固定ヘッドは、分離すべき流体混合物の成分と化学的に適合した材料で作製され、セラミックス、複合材料、ポリマー材料、金属、合金、および高性能合金であってよい。
【００３３】
バルブ２００が提供する２つの回転ヘッド２４０、２６０および２つの固定ヘッド２３０、２７０は、両者間に２つだけシーリング平面を伴い、ターンテーブルを用いないバルブ設計の先行技術と比べてシーリングの複雑さを大幅に単純化する。
【００３４】
図２ｂは、多ポートロータリーバルブスタンド２９０が底部エンドキャップ２８０およびバルブ装置２００を支持し、前記中心シャフト２０５をその垂直軸２０４で固定している状態を示したものである。
【００３５】
図３は、図２の多ポートロータリーバルブ２００の分解断面図であり、前記上部固定ヘッド２３０から、前記上部回転ヘッド２４０の前記内部通路２３８ａを通じて方向転換され、前記上部固定ヘッド２３０の内部通路２２７に戻される内部通路２２６による流路を明確に示している。同様に、前記底部固定ヘッド２７０の内部通路である流路２７６は、前記底部回転ヘッド２６０内の通路２５８ａに入り、方向転換されて前記底部固定ヘッド２７０の内部通路２７７に戻される。この断面図は、前記固定ヘッドおよび回転ヘッドの前記内部通路が各々のシーリング平面に位置合わせされることを示している。さらに一例として、前記回転ヘッド内で最も短い内部通路長を示している。明瞭性のため、この図面では内部通路セットを１つだけ示している。
【００３６】
図４および図５は、前記頂部エンドキャップ２１０の上面図および側面図であり、この頂部エンドキャップ２１０は金属で作製することが好ましい。ガセット２０９は、エンドプレート２１１を実質的に強化し、そのエンドプレートの中心に軸管２０６を位置付ける。前記エンドキャップ２１０は、スロットを設けた中心シャフト２０５に嵌合するキー２０８により、回転しないよう固定された状態で保たれる。前記エンドプレートは、バネ２１８を制約するネジ式ロッド２１９およびナット２１６のための穴２０７を有する。バルブ２００は複数のバネ２１８による密閉力という機械的に単純な方法を使用するが、油圧ピストン、空圧ピストン、またはベルビルワッシャーなど、密閉力をもたらす代替手段も可能である。空間２１２は前記ネジ式シャフト２０５より若干大きく、本質的にシャフト２０５の横方向の動きを制限する一方、表面２０３は、ナット２０２により前記シャフトの垂直方向の動きを制約する平面を提供する。
【００３７】
図６、７、および８は圧力プレート２２０の側面図および平面図であり、この圧力プレート２２０は、金属で作製し、シャフト２０５の周囲に中心を合わせて配置することが好ましい。図６および７は、例えば４本のネジ式ロッド２１９であって、それぞれバネ２１８、ならびに留め金および端部停止部材２１７を伴うものを示している。前記バネの数および力は、図３に示したように、前記固定ヘッド２３０、２７０および回転ヘッド２４０、２６０の前記シーリング平面に十分な密閉圧力をもたらすよう設計される。図８は、例えば４つのキー２２２を示しており、これにより前記上部固定ヘッド２３０が水平方向に位置合わせされ、その状態で保たれる。
【００３８】
図９、１０、および１１は、平面状ディスク２２５を含む上部固定ヘッド２３０の側面図および平面図であり、前記平面状ディスク２２５は、ポリマー材料であることが好ましい。この上部固定ヘッド２３０の上面２２９には、機械加工で作製された十分な数のキー溝２２８があり、これとキー２２２とにより、図８に示した圧力プレート２２０に合わせて軸２０４の周囲に当該ヘッドの中心が位置付けられ固定される。導管２２６および２２７は、機械加工で前記ディスク２２５内に作製され、当該ディスクの径方向外側面２２１から前記平面状ディスクのバルブ面２３１へ延長する。径方向外側面２２１上では、ポート終端部１１〜１８で前記導管２２６が終端し、ポート終端部２１〜２８で前記導管２２７が終端する。前記上部ポート終端部１１〜１８は、図１の工程対象流体用導管（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｌｕｉｄ  ｃｏｎｄｕｉｔｓ）１１１〜１１８のためにあり、前記底部ポート終端部は、固液チャンバー用導管１２１〜１２８のためにある。前記平面状ディスクのバルブ面２３１上において、導管２２６は、図３の前記上部回転ヘッド２４０と連通させるための細長い窓２２２で終端する。この細長い窓２２２は、弧状で半円筒形状の凹部である。この細長い窓２２２は、当該面に沿って等距離だけ離間されて内側の同心円２２２ｉを形成し、前記中心軸２０４の周囲でそろえられた同じ方向へ進む。同じ平面状ディスクのバルブ面２３１上において、導管２２７端部は、図３の前記上部回転ヘッド２４０と連通させるための細長い窓２２３になる。この細長い窓２２３は、当該面に沿って等距離だけ離間されて外側の同心円２２３ｏを形成し、前記中心軸２０４の周囲でそろえられた同じ方向へ進む。内側の同心円２２２ｉを形成する前記細長い窓２２２は、前記外側の同心円２２３ｏを形成する前記細長い窓２２３と反対の方向へ進み、相互にオフセットされる。前記細長い窓２２２、２２３の長さおよび深さは、２回のインデキシングにより図３の前記回転ヘッド２４０との適切な流体連通を可能にする上で十分である。この例では、前記内側の同心円２２２ｉ上の前記細長い窓は時計回りに進み、前記外側の同心円２２３ｏ上の前記細長い窓は反時計回りに進む。前記細長い窓間のランド２３２は、前記導管２２６または２２７とほぼ同じサイズで、前記内側の同心円２２２ｉと前記外側の同心円２２３ｏ間でオフセットされることにより、図３の内部流路２３８による内部通路２２６および窓２２２と、内部通路２２７および窓２２３との位置合わせは、前記上部回転ヘッドが図２のターゲット２９３の位置１つ分だけ動かされると、ずれる態様で進んでいく。前記上部および底部回転ヘッド２４０および２６０は、適切な相補的流路を維持するように協動的に動くことが非常に重要である。
【００３９】
種々の図に関するこの詳細な説明を読了すると、前記細長い窓と、それに対応する内側および外側の同心円２２２ｉおよび２２３ｏ間のオフセットとを、前記固定ヘッド２３０から前記回転ヘッド２４０に対して動かせることが理解されるであろう。さらに、前記細長い窓は、前記固定ヘッド２３０または前記回転ヘッド２４０のどちらか一方に配置でき、他方のヘッドに前記ポートのオフセットを配置できることが理解されるであろう。そのため、前記固定ヘッド２３０と回転ヘッド２４０間の適切な流体連通を可能にする細長い窓およびオフセットの組み合わせは、少なくとも４つある。
【００４０】
図１２、１３、および１４は、平面状ディスク２３５を含む上部回転ヘッド２４０の側面図および平面図で、前記平面状ディスク２３５は前述の材料でできており、好ましくは金属平面を伴う。この上部回転ヘッド２４０の底面２３７には、機械加工で作製された十分な数のキー溝２３６があり、これと図３および図１５のキー２５４とにより、これらの図の前記スプロケットプレート２５０に合わせて軸２０４の周囲に当該ヘッドの中心が位置付けられ固定される。上部平面状ディスク２３９は、図１１の細長い窓２２２と連通させて内側の同心円２３５ｉを形成するための穴２４１ａ〜２４８ａを有する。この上部平面状ディスク２３９は、図１１の細長い窓２２３と連通させて外側の同心円２３５ｏを形成するための穴２４１ｂ〜２４８ｂを有する。この例において、前記内側および外側の同心円の前記穴は、図２および１０のポート終端部１１〜１８および２１〜２８の角度測定値に基づいて径方向に位置合わせされるが、非常に重要な唯一の位置合わせは、前記細長い窓２２２と２２３との間の位置合わせである。導管２３８は、機械加工により一定のパターンで前記ディスク２３５内に作製され、これにより２４１ａから２４１ｂ、２４２ａから２４２ｂ、以後同様に２４８ａから２４８ｂまでのパターンで、各内穴と外穴が連結される。この例では、８つの固液チャンバーが使用されているため８つの内穴および８つの外穴があるが、２に等しく若しくはそれより多い任意数のチャンバーおよび穴のペアを使用できる。前記内側および外側の穴同心円２３５ｉおよび２３５ｏの採番は、最も近いところから始まって逆方向へ進むことが非常に重要であり、これにより内側のポートから外側のポートへの水流を方向転換させる非常に特有な導管パターンがもたらされる。さらに、複合多ポートロータリーバルブでは、前記回転ヘッド２４０および２６０のポートが垂直方向に位置合わせされるように、前記上部多ポートロータリーバルブ２１５が前記底部多ポートロータリーバルブ２８５に位置合わせされることが非常に重要である。製造を容易にするため、前記上部平面２３９は上記参照した金属の１つで作製し、一方、前記内部導管は機械加工で作製して機械加工しやすいいくつかのディスク材料とし、組み合わせて複合ディスク２３５を形成することが想定される。
【００４１】
ここでも、図１１で説明した前記細長い窓と、内側および外側の同心円間のオフセットとは、前記回転ヘッドとのいくつかの組み合わせで動かせることが理解されるであろう。上述のように、前記固定ヘッド２３０と回転ヘッド２４０間の適切な流体連通を可能にする、当該固定ヘッド２３０と回転ヘッド２４０間の細長い窓およびオフセットの組み合わせは、少なくとも４つある。
【００４２】
図１５、１６、および１７は中央のスプロケットギアアセンブリ２５０を示しており、このスプロケットギアアセンブリ２５０は、前記回転ヘッド２４０および２６０の回転運動を実現する金属で作製することが好ましい。このスプロケットは、前記中心軸２０４の周囲に軸合わせされ、ベアリング２５２により前記中心シャフト２０５に取り付けられる。これらのベアリングにより、前記スプロケットの滑らかで精確な回転が可能になる。図１５および１７は、図３の前記回転ヘッド２４０および２６０を中心を合わせて位置付け固定するキー２５４および２５３を示したものである。これらのキーは、前記スプロケットが動かされると前記回転ヘッドに回転力をもたらす。前記スプロケットは、図２の前記チェーン２９１および駆動モーター２９２に係合する歯２５５を有する。
【００４３】
図１８、１９、および２０は、平面状ディスク２５５を含む底部回転ヘッド２６０の側面図および平面図で、前記平面状ディスク２２５は前述の材料でできており、好ましくは金属平面を伴う。この底部回転ヘッド２６０の上面２６１には、機械加工で作製された十分な数のキー溝２５７があり、これとキー２５３とにより、図１７のスプロケットプレート２５０に合わせて軸２０４の周囲に当該ヘッドの中心が位置付けられ固定される。底部平面状ディスク２５９は、図２１の細長い窓２７２と連通させて内側の同心円２５５ｉを形成するための穴２６１ａ〜２６８ａを有する。底部平面状ディスク２５９は、図２１の細長い窓２７３と連通させて外側の同心円２５５ｏを形成するための穴２６１ｂ〜２６８ｂを有する。この例において、前記内側および外側の同心円２５５ｉおよび２５５ｏの前記穴は、図２および２２のポート終端部３１〜３８および４１〜４８の角度測定値に基づいて径方向に位置合わせされるが、非常に重要な唯一の位置合わせは、前記細長い窓２７２と２７３との間の位置合わせである。導管２５８は、機械加工により一定のパターンで前記ディスク２５５内に作製され、これにより２６１ａから２６１ｂ、２６２ａから２６２ｂ、以後同様に２６８ａから２６８ｂまでのパターンで、各内穴と外穴が連結される。この例では、８つの固液チャンバーが使用されているため８つの内穴および８つの外穴があるが、２に等しく若しくはそれより多い任意数のチャンバーおよび穴のペアを使用できる。前記内側および外側のポート同心円の採番は、最も近いところから始まって逆方向へ進むことが非常に重要であり、これにより内側のポートから外側のポートへの水流を方向転換させる非常に特有な導管パターンがもたらされる。ここでも、複合多ポートロータリーバルブでは、前記回転ヘッド２４０のポートが回転ヘッド２６０と同じく垂直方向に位置合わせされるよう、前記上部多ポートロータリーバルブ２１５が前記底部多ポートロータリーバルブ２８５に位置合わせされることが非常に重要である。製造を容易にするため、前記上部平面２５９は前述の金属で作製し、一方、前記内部導管は機械加工で作製して機械加工しやすいいくつかのディスク材料とし、組み合わせて複合ディスク２５５を形成することが想定される。回転ヘッド２６０は、図１で説明したチャンバー数の２倍の数のターゲット２９３を有し、近接センサー２９４により検出可能な任意の材料で作製される。前記ターゲット２９３は、前記回転および固定ヘッドのポートが位置合わせされたとき、その旨を示すよう、前記回転ヘッド２６０の周囲に精確に設置される。図１で説明した例には、前記１６の可能な流路に位置合わせされる８つのチャンバーおよび１６のターゲットがある。
【００４４】
種々の図に関するこの詳細な説明を読了すると、前記細長い窓と、図２１で説明した内側および外側の円間のオフセットとを、前記回転ヘッド２６０に対していくつかの組み合わせで動かせることが理解されるであろう。前記固定ヘッド２７０と回転ヘッド２６０間の適切な流体連通を可能にする、当該固定ヘッド２７０と回転ヘッド２６０間の細長い窓およびオフセットの組み合わせは、少なくとも４つある。
【００４５】
図２１、２２、および２３は、平面状ディスク２７５を含む底部固定ヘッド２７０の側面図および平面図であり、前記平面状ディスク２７５は、ポリマー材料で作製することが好ましい。この底部固定ヘッド２７０の底面２６９には、機械加工で作製された十分な数のキー溝２７４があり、これとキー２８１とにより、図２ｂおよび図２４のエンドプレート２８０に合わせて軸２０４の周囲に当該ヘッドの中心が位置付けられ固定される。導管２７６および２７７は、機械加工で前記ディスク２７５内に作製され、当該ディスクの径方向外側面２７８から前記平面状ディスクのバルブ面２７１へ延長する。径方向外側面２７８上では、ポート終端部３１〜３８で前記導管２７６が終端し、ポート終端部４１〜４８で前記導管２７７が終端する。前記底部ポート終端部３１〜３８は、工程対象流体用導管１３１〜１３８のためにあり、前記上部ポート終端部は、図１の固液チャンバー用導管１４１〜１４８のためにある。前記平面状ディスクのバルブ面２７１上において、導管２７６は、図３の前記底部回転ヘッド２６０と連通させるための細長い窓２７２で終端する。この細長い窓２７２は、当該面に沿って等距離だけ離間されて内側の同心円２７２ｉを形成し、前記中心軸２０４の周囲でそろえられた同じ方向へ進む。これと同じ平面状ディスクのバルブ面２７１上において、導管２７７は、図３の前記底部回転ヘッド２６０と連通させるための細長い窓２７３で終端する。この細長い窓２７３は、当該面に沿って等距離だけ離間されて外側の同心円２７３ｏを形成し、前記中心軸２０４の周囲でそろえられた同じ方向へ進む。前記細長い窓２７２は内側の同心円２７２ｉを形成し、前記外側の同心円２７３ｏの前記細長い窓とは反対の方向へ進む。前記細長い窓２７２、２７３の長さおよび深さは、２回のインデキシングにより図２０の前記回転ヘッド２６０との適切な流体連通を可能にする上で十分である。この例では、前記内側の同心円２７２ｉ上の前記細長い窓は反時計回りに進み、前記外側の同心円２７３ｏ上の前記細長い窓は時計回りに進む。前記細長い窓間のランド２７９は、前記導管２７６または２７７とほぼ同じサイズで、前記内側の同心円２７２ｉと前記外側の同心円２７３ｏ間でオフセットされることにより、図３の内部流路２５８による内部通路２７６および細長い窓２７２と、内部通路２７７および細長い窓２７３との位置合わせは、前記底部回転ヘッドが図２のターゲット２９３の位置１つ分だけ動かされると、ずれる態様で進んでいく。前記上部および底部回転ヘッド２４０および２６０は、適切な相補的流路を維持するよう協動的に動くことが非常に重要である。
【００４６】
ここでも、種々の図に関するこの詳細な説明を読了することにより、前記細長い窓と、それに対応する内側および外側の同心円２７２ｉおよび２７３ｏ間のオフセットとを、前記固定ヘッド２７０から前記回転ヘッド２６０に対して動かせることが示されるであろう。さらに、前記細長い窓は、前記固定ヘッド２７０または前記回転ヘッド２６０のどちらか一方に配置でき、他方のヘッドに前記ポートのオフセットを配置できることが理解されるであろう。そのため、前記固定ヘッド２７０と回転ヘッド２６０間の適切な流体連通を可能にする細長い窓およびオフセットの組み合わせは、少なくとも４つある。
【００４７】
図２４および２５は、前記底部エンドプレート２８０を示したもので、このエンドプレート２８０は、金属で作製して中心軸２０４の周囲で軸合わせすることが好ましい。図２４はキー２８１を示しており、このキー２８１により、図２３の前記底部固定ヘッド２７０の中心が前記中心軸２０４の周囲に固定され位置付けられる。キー２８２は、前記位置合わせ用の突起を有する図２ｂの中心シャフト２０５とともに、前記底部エンドプレート２８０を固定する。このエンドプレート２８０は、図７の前記圧力プレート２２０からかかる力に抗する面を提供する。
【００４８】
図２６は、多ポートロータリーバルブスタンド２９０およびシャフト２０５との側面図であり、シャフト２０５は、ネジ式端部２１３と、図４のキー２０８に嵌合するキー溝２１４と、図２５のキー２８２に嵌合するキー溝２１５とを伴う。このスタンドは、金属で作製し、かつ図２５の前記エンドプレート２８０を十分に支持すると同時に妥当な範囲を超えて前記バルブヘッドの障害にならないよう設計することが好ましい。また、スタンド２９０は中心軸管２９５を十分固定するよう設計され、前記中心軸管２９５はシャフト２０５の動きを制限し、表面２９６は、ナット２０２により前記シャフトの垂直方向の動きを制約する平面を提供する。
【００４９】
図２７は、回転ヘッドのインデキシング１回分の前に、回転ヘッド２４０が当該固定ヘッドに水流を方向転換する方法の一例である。回転ヘッド２６０および固定ヘッド２７０（ここでは図示せず）は、回転ヘッド２４０および固定ヘッド２３０に対して相補的な流路を有する。前記固定ヘッド２３０は、面２３１が見える状態の平面図で示されている。図１０のように、前記細長い窓２２２は、導管２２６によりポート１１〜１８に連結し、窓２２３は、導管２２７によりポート２１〜２８に連結している。図１２の回転ヘッド２４０の前記導管２３８は、前記固定ヘッド２７０の前記面２３１の上から暗色で示されている。ポート１１は、導管２３８ａを通じてポート２１に連結していることがわかる。ポート１２は、２３８ｂを通じてポート２２に連結し、以降同様に、ポート１８が２３８ｈを通じてポート２８に連結するまで続く。
【００５０】
図２８は、同じく固定ヘッド２３０を示したもので、これは前記回転ヘッド２４０、したがって導管２３８が、図２７の位置から１回分インデキシングされた後の状態である。ポート１１は、この時点で導管２３８ｂを通じてポート２２に連結している。ポート１２は、２３８ｃを通じてポート２３に連結し、以降同様に、ポート１８が２３８ａを通じてポート２１に連結するまで続く。このように、前記導管は、各インデキシングごとに、１つのチャンバーから次のチャンバーに水流を順次移動させる。チャンバーが８つあるこの例では、回転ヘッドが１回転するごとに全サイクルが２回分実施される。この構想を図１で説明した軟水器の例と組み合わせると、前記チャンバーが全工程を通じていかに順次移動するかがわかる。
【００５１】
したがって、前記複合多ポートロータリーバルブ２００は、以下のように動作する。前記駆動モーター２９２により、前記回転ヘッド２３０、２４０はターゲット２９３が前記近接センサー２９４の位置に来るまで動く。この例では前記回転ヘッドが位置合わせされるため、水流Ａは固液チャンバー１に連結され、その他の水流Ｂ〜Ｈは固液チャンバー２〜８に位置合わせされることになる。上述の軟水化応用について図１、図１０、図１１、図１２、図２０、図２１、および図２２を再び参照すると、一例として供給水流Ａのみ使用する場合、その供給水流は、導管１１１により前記上部固定ヘッド２３０のポート１１で当該装置に入り、固定ヘッドの導管２２６を通じて、前記上部回転ヘッド２４０の平面２３９に密着して設けられた前記平面２３１で前記内側のポート同心円２２２ｉ上の穴および細長い窓２２２へ進み、前記内側の同心円２３５ｉ上の前記回転ヘッドポート２４１ａに入り、内部通路２３８ａを通じて、前記上部回転ヘッドの平面２３９上の前記外側のポート同心円２３５ｏ上の穴および細長い窓２４１ｂへ進み、前記外側の同心円２２３ｏ上の細長い窓２２３から前記上部固定ヘッド２３０に再び入り、内部通路により前記上部固定ヘッドのポート２１へ進む。次いで水流Ａは、導管１２１を進み、１ａにより前記第１の固液接触チャンバー１に入ってその内部に含まれる処理媒体と接触したのち、処理済みの水流Ａ′として１ｂからチャンバー１を出て、導管１４１で、前記上部固定ヘッドと相補的な流路を有する前記底部固定ヘッド２７０のポート４１に入る。次に、処理済みの水流Ａ′は、内部導管２７７により、前記底部回転ヘッド平面２５９に接触して設けられた前記底部固定ヘッド２７０の前記上部平面２７１上の細長い窓２７３へ進み、前記底部回転ヘッドのポート２６１ｂ内に進む。水流Ａ′は、内部通路２５８ａにより前記底部回転ヘッド２６０内を進み、前記回転ヘッド平面２５９およびポート２６１ａへ方向転換される。水流Ａ′は、前記平面を横切って底部固定ヘッド２７０に戻り、細長い窓２７２に入り、内部通路２７６で進み、ポート３１から当該装置を出て外部導管１３１に入る。その他の水流は、同様な経路により各々のチャンバーを通じて進んでいく。前記供給流Ａは、制御により前記回転ヘッドが次のターゲット位置へインデキシングされるときまで、引き続き同じ経路を流れる。通常、そのコントローラは、前記チャンバー内の媒体がなくなってきたら前記回転ヘッドをインデキシングするよう設定される。同じ８チャンバーの例では、その他７つの水流が同様な経路を通じて各々７つのチャンバーへ進んでいく。前記コントローラの開始時、前記駆動モーターは、前記組み合わされた回転ヘッドを１つの位置だけ、前記頂部エンドキャップ２１０から見て時計回りに次のターゲット位置へ動かす。前記上部固定ヘッドの前記細長いオフセットされた窓２２２、２２３および前記底部固定ヘッドの前記細長いオフセットされた窓２７２、２７３により、前記第１のインデキシングで前記内部通路２３８および２５８が動かされて、水流Ａがチャンバー２に、水流Ｂがチャンバー３に、水流Ｃがチャンバー４に連結され、以降水流Ｈまで同様に続き、水流Ｈはチャンバー１に連結される。このパターンは、前記回転ヘッドの３６０度回転１回でシーケンスが２回分完了するまで、各インデキシングごとに進んでいく。
【００５２】
水流Ａのみの例を使って詳しく続けると、前記第１のインデキシング後、水流Ａは、まだ前記上部固定ヘッド２３０のポート１１から本発明２００に入り、固定ヘッドの導管２２６を通じて、前記上部回転ヘッド２４０の平面２３９に接触して設けられた前記平面２３１で前記内側のポート同心円２２２ｉ上の穴および細長い窓２２２へ進む。前記オフセットされた細長い窓の方向により、水流Ａは、前記内側の同心円２３５ｉ上の新たな回転ヘッドポート２４２ａに入り、内部通路２３８ｂを通じて、前記上部回転ヘッド平面２３９上の前記外側のポート同心円２３５ｏ上のポート２４２ｂへ進み、前記外側の同心円２２３ｏ上の細長い窓２２３から前記上部固定ヘッド２３０に再び入る。内部通路２３８ｂは、この時点でポート２２に伴う細長い窓２２３に連結されている。次いで水流Ａは、導管１２２を進み、２ａにより前記第２の固液接触チャンバー２に入ってその内部に含まれる処理媒体と接触したのち、処理済みの水流Ａ′として２ｂからチャンバー２を出て、導管１４２で、前記底部固定ヘッド２７０のポート４２に入る。次に、処理済みの水流Ａ′は、内部導管２７７により、前記底部回転ヘッド平面２５９に密着して設けられた前記底部固定ヘッド２７０の前記上部平面２７１上の外側の同心円２７３ｏ上の細長い窓２７３へ進む。前記底部回転ヘッドおよび前記オフセットされた細長い窓が逆回転することにより、処理済みの水流Ａ′は、同じポート２６１ｂから前記底部回転ヘッドに戻る。水流Ａ′は、内部通路２５８ａにより前記底部回転ヘッド２６０内を進み、前記回転ヘッド平面２５９およびポート２６１ａへ方向転換される。水流Ａ′は、前記平面を横切って底部固定ヘッド２７０に戻り、細長い窓２７２に入り、内部通路２７６で進み、ポート３１から当該装置を出て導管１３１に入る。
【００５３】
前記回転ヘッド２４０、２６０の第２の時計回りのインデキシングで位置１つ分移動すると、水流Ａは、まだ導管１１１により前記上部固定ヘッド２３０のポート１１で当該装置に入り、固定ヘッドの導管２２６を通じて、前記上部回転ヘッド２４０の平面２３９に密着して設けられた前記平面２３１で前記内側のポート同心円２２２ｉ上の穴および細長い窓２２２へ進み、前記細長い窓により、水流Ａは、まだ前記内側の同心円２３５ｉ上の前記回転ヘッドポート２４２ａに入り、内部通路２３８ｂを通じて、前記上部回転ヘッドの平面２３９上の前記外側のポート同心円２３５ｏ上の穴および細長い窓２４２ｂへ進み、前記外側の同心円２３５ｏ上の細長い窓２２３から前記上部固定ヘッド２３０に再び入ることが示される。内部通路２３８ｂは、この時点でポート２３に伴う前記細長い窓２２３に連結されている。次いで水流Ａは、導管１２３を進み、３ａにより前記第３の固液接触チャンバー３に入ってその内部に含まれる処理媒体と接触したのち、処理済み流Ａ′として３ｂから当該チャンバーを出て、導管１４３で、前記底部固定ヘッド２７０のポート４３に入る。次に、処理済みの水流Ａ′は、内部導管２７７により、前記底部回転ヘッド平面２５９に接触して設けられた前記底部固定ヘッド２７０の前記上部平面２７１上の細長い窓２７３へ進み、このオフセットされた細長い窓により、前記底部回転ヘッドのポート２６２ｂ内に戻る。水流Ａ′は、内部通路２５８ｂにより前記底部回転ヘッド２６０内を進み、前記回転ヘッド平面２５９およびポート２６２ａへ方向転換される。水流Ａ′は、前記平面を横切って底部固定ヘッド２７０に戻り、細長い窓２７２に入り、内部通路２７６で進み、ポート３１から当該装置を出て導管１３１に入る。第３のインデキシングにより、水流Ａはチャンバー４を通じて移動し、以降同様に一巡して全サイクルの半分、すなわち１８０度の角度移動に相当する第８のインデキシング時、チャンバー１に戻る。その他すべてのチャンバーも、各チャンバーが向流方向に移動して順次種々の供給流Ａ〜Ｈを通過するよう、同じパターンに従う。
【００５４】
図２９は、前記複合多ポートロータリーバルブ２００用の代替ハウジングを示したもので、バルブスタンド２９０′上の前記中心ドライブシャフト２０５を駆動するモーター２９２およびギアボックスと組み合わせて、外部クラムシェルハウジング３０１および３０２を使用している。この外部ハウジングは、中心シャフトの周囲で前記回転および固定ヘッドをまとめて収納し、これを機械的、油圧式、または空圧式手段で駆動する。
【００５５】
以上、本発明の好適な原理、実施形態、および動作モードについて説明したが、本発明は、説明した特定の実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。その代わり、上述の諸実施形態は限定的なものではなく例示的なものと見なすべきであり、以下の請求項により定義された本発明の範囲を逸脱しない範囲で、他者による変形形態、変更形態、および等価形態が可能であることを理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
2013537291.tif 000033