(57)【要約】【課題】  高温高圧の流体や固形物が混入した流体が流通する場合であっても、開度を調節しながら流量や圧力を制御することができるバルブ構造を提供する。【解決手段】  複数のオンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆをパラレルに接続し、いずれのオンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆを開弁させるかによって、当該回路の圧力を制御する。  また、特定の１または複数のオンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆの下流側に、制御オリフィス１５，１６を設けるとともに、この制御オリフィス１５，１６の開度によって、回路中の流量制御あるいは圧力制御を行う。  さらに、複数のオンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆを、ニードルバルブによって構成する。【選択図】  図１
2008117046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のオンオフ弁をパラレルに接続し、いずれのオンオフ弁を開弁させるかによって当該回路の圧力を制御する構成にしたバルブ構造。
【請求項２】
特定の１または複数のオンオフ弁の下流側に制御オリフィスを設けた請求項１記載のバルブ構造。
【請求項３】
上記複数のオンオフ弁はニードルバルブからなる請求項１または２に記載のバルブ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高温高圧の流体あるいは微細な紛状または粒状物が流通する装置に特に有効なバルブ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体が流通するほとんどの装置には、バルブ機構が設けられているが、このバルブ機構は、回路中の流量を設定流量に保ったり、あるいは回路圧を設定圧に保ったりするために用いられる。こうしたバルブ機構は、バルブの開度を可変に制御したり、あるいはオンオフ的に制御したりするものがあり、また、バルブの構造についても、スプール型のものやニードル型のもの等、装置の特性や流体の特性等に応じてさまざまである。
このように、装置ごとに特有のバルブ構造を設計したり、あるいは種々のバルブを駆使したりすることによって、装置特有の環境下においても、所期の圧力制御あるいは流量制御をするようにしている。
【特許文献１】特開２００６−２３９５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば、バルブの開度に応じて流量や圧力を制御する場合には、スプール弁を用いることが多々あるが、こうしたスプール弁は、スプールの移動位置に応じて開度が調節されるものである。
しかし、スプール弁には、一般的に流体の漏れ防止用のシールが必須となる。そのため、高温高圧下においてスプール弁を用いると、当該流体の高温および高圧がシールに直接作用して、シール機能が短期間のうちに損なわれてしまう。したがって、高温高圧の流体が流通する場合には、スプール弁を用いることができないという実情がある。
【０００４】
また、バルブ機構を有する装置の中には、微細な粉状または粒状物からなる固形物が、流体中に混入して流通するものがある。このように、流体中の固形物がバルブ機構を流通すると、この固形物によって、ポペットやそのシート部がすり減ってしまうことがある。このようにポペットやシート部がすり減ってしまうと、そのシート部の開度を微妙に制御することがほとんどできなくなる。
以上のように、高温高圧の流体や、固形物が混入した流体が流通する場合には、バルブの開度を微妙に調節しながら、流量や圧力を制御することが極めて難しいという問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、高温高圧の流体や固形物が混入した流体が流通する場合であっても、開度を調節しながら流量や圧力を制御することができるバルブ構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、複数のオンオフ弁をパラレルに接続し、いずれのオンオフ弁を開弁させるかによって当該回路の圧力を制御する点に特徴を有する。
第２の発明は、特定の１または複数のオンオフ弁の下流側に制御オリフィスを設けた点に特徴を有する。
第３の発明は、複数のオンオフ弁がニードルバルブからなる点に特徴を有する。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明によれば、複数のオンオフ弁を開弁あるいは閉弁することによって、バルブ構造全体の開度を微妙に調節することができる。このように、各オンオフ弁は、あらかじめ設定された開度で開弁するか、あるいは流路を完全に遮断するかのいずれかなので、高温高圧の流体が流通する場合にも、長期に亘って所望の圧力制御あるいは流量制御を行うことができる。
また、各オンオフ弁は、開弁あるいは閉弁のいずれかの状態を維持するだけなので、ポペットやシート部等がすり減ったとしても、個々のバルブを微細に開度調節する場合に比べて精度を維持しやすくなる。したがって、複数のオンオフ弁のうち、いずれかのオンオフ弁を開閉することによって、流量あるいは圧力を正確に制御することができる。
【０００８】
第２の発明によれば、オンオフ弁の下流側に制御オリフィスを設けたので、この制御オリフィスに応じた開度制御が可能になる。しかも、この制御オリフィスを複数設け、それらの開度を別々にすれば、さらに細かな制御が可能になる。
また、制御オリフィスの開度によって圧力あるいは流量が制御されるので、オンオフ弁の開度をある程度ラフに設計することができる。
第３の発明によれば、オンオフ弁をニードルバルブで構成したので、ニードルバルブの周囲に傷がついたり、あるいは周囲がすり減ったりしても、ニードルの押し込み量を最大にすることによって、流路を確実に遮断することができる。したがって、高温高圧の流体あるいは固形物が混入した流体が流通する場合でも、長期に亘ってバルブ機能を発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を用いて、この発明の実施形態について説明する。
この発明のバルブ構造は、どのような装置にも広く用いることができるが、特に、高温高圧の流体、あるいは、紛状または粒状物を混入する流体すなわちスラリーが流通する装置において、特にその機能を発揮するものである。そこで、この実施形態の説明では、湿式酸化装置を流れる流体の流通過程に設けるバルブ構造について説明する。なお、この実施形態の湿式酸化装置は、焼酎廃液等のスラリーを酸化処理するものである。
【００１０】
図１に、上記湿式酸化装置の簡略的な回路図を示す。貯留槽１は、焼酎粕等の有機物を含有する焼酎廃液等のスラリーを貯留するタンクであり、フィードポンプ２によって、この貯留槽１に貯留されたスラリーを原料タンク３に供給する。この原料タンク３には、モータＭによって駆動する攪拌手段４を設け、スラリー中の固形物質が沈殿しないように掻き混ぜるようにしている。
上記のようにして固形物質が均一に攪拌された原料タンク３内のスラリーは、通路５，６を介して反応機構Ａに供給されるが、原料タンク３から反応機構Ａへスラリーを供給するのがポンプ機構７である。
【００１１】
このポンプ機構７は複動シリンダ型のポンプであり、シリンダ内のピストンで区画された一対の圧力室７ａ，７ｂと、これら圧力室７ａ，７ｂに隣接して設けた一対のポンプ作用室７ｃ，７ｄとを有してなる。
上記ピストンの両端にはロッドを設けるとともに、このロッドを、圧力室７ａ，７ｂから突出させて、上記ポンプ作用室７ｃ，７ｄに臨ませている。このようにしてポンプ作用室７ｃ，７ｄに臨ませた上記ロッド先端に、移動体を摺動自在に設けている。なお、この移動体は、上記ロッドと一体にしたプランジャでもよいし、図示のようにロッドに設けたピストンであってもよい。
【００１２】
そして、上記圧力室７ａ，７ｂは、電磁切換弁８を介して油圧ポンプＰに接続し、この油圧ポンプＰから吐出する作動油を、圧力室７ａ，７ｂのいずれか一方の室に導くとともに、いずれか他方の室からの戻り油をタンクに導くようにしている。
したがって、電磁切換弁８を切り換えれば、油圧ポンプＰから圧力室７ａ，７ｂに導かれる作動油によってピストンがシリンダ内を摺動するとともに、これと一体となって上記移動体も移動することとなる。そして、上記電磁切換弁８は、図示しないコントローラによって連続的に切り換わるようにしているので、圧力室７ａ，７ｂに交互に作動油が導かれて、移動体を連続的に往復動させることができる。
【００１３】
このようにして上記移動体が往復動すれば、一対のポンプ作用室７ｃ，７ｄが、吸入工程と吐出工程とを繰り返す。つまり、移動体が図中下方に移動すると、原料タンク３から通路５を介してスラリーがポンプ作用室７ｃに吸入される。一方、上記移動体が図中上方に移動すると、ポンプ作用室７ｃに吸入されたスラリーが通路５に吐出される。つまり、一方のポンプ作用室７ｃが吸入工程にあるときには、他方のポンプ作用室７ｄが吐出工程にあり、一方のポンプ作用室７ｃが吐出工程にあるときには、他方のポンプ作用室７ｄが吸入工程にある。したがって、ポンプ機構７全体で見れば、吸入工程および吐出工程の双方が連続的に行われていることになる。
【００１４】
そして、上記ポンプ作用室７ｃ，７ｄが吸入工程にある際には、チェック弁Ｃ１，Ｃ３が開弁するとともに、チェック弁Ｃ２，Ｃ４が閉弁状態を維持する。一方、ポンプ作用室７ｃ，７ｄが吐出工程にある際には、チェック弁Ｃ１，Ｃ３が閉弁するとともに、チェック弁Ｃ２，Ｃ４が開弁する。
したがって、両ポンプ作用室７ｃ，７ｄは、それぞれ同一通路に対して吸入および吐出をすることが可能となる。
【００１５】
上記のようにして、ポンプ機構７から吐出されたスラリーは、高温高圧状態を維持する反応機構Ａに導かれるとともに、この反応機構Ａにおいてスラリー中の有機物が酸化処理される。反応機構Ａは、第１反応塔９〜第３反応塔１１を直列に接続しており、ポンプ機構７から吐出されたスラリーが、各反応塔９〜１１を順次通過するようにしている。また、上記各反応塔９〜１１にはエア供給手段１２を接続し、スラリーとともにエアが供給される構成にしている。そして、このエアが各反応塔９〜１１内でスラリー中の有機物に接触するとともに、当該有機物を化学反応させて酸化処理するのである。
上記のように反応機構Ａにおいて酸化処理されたスラリーは、第３反応塔１１から排出通路１３に排出されるが、この排出通路１３に接続したのが、この発明のバルブ機構Ｖである。
【００１６】
このバルブ機構Ｖは、上記排出通路１３に対して、複数の分岐通路１４ａ〜１４ｆを、パラレルに接続するとともに、各分岐通路１４ａ〜１４ｆのそれぞれに、オンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆを接続してなる。言い換えれば、各オンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆは、排出通路１３に対してパラレルに接続されている。
上記オンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆは、ニードルバルブからなり、当該ニードルをポートに最大限押し込んだときに閉弁状態を保ち、上記ニードルをポートから最大限引き抜いたときに開弁状態を保つようにしている。そして、各オンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆの上記開弁状態での開度は、全て同じにしている。
【００１７】
また、分岐通路１４ｅ，１４ｆに接続した二つのオンオフ弁Ｖｅ，Ｖｆの下流側には、制御オリフィス１５，１６をそれぞれ設けているが、この制御オリフィス１５，１６の開口径は、上記オンオフ弁Ｖｅ，Ｖｆの最大開口よりも小さくしている。
そして、上記各分岐通路１４ａ〜１４ｆは、開放通路１７に対してもパラレルに接続し、この開放通路１７を介して気液分離器１８に連通させている。なお、気液分離器１８は、反応機構Ａにおいて酸化処理されたスラリー、すなわち処理流体が、液体と気体とに分離されるところである。
【００１８】
次に、湿式酸化装置に用いるバルブ機構Ｖの作用について説明する。
上記したように、有機物と水とが混合したスラリーは、ポンプ機構７によって反応機構Ａに供給されるとともに、高温高圧状態に維持された各反応塔９〜１１を流通する過程で酸化処理される。そして、反応機構Ａに供給されたスラリーは、液体と気体とが混合した処理流体として排出通路１３に導かれる。
排出通路１３に導かれた処理流体は、各分岐通路１４ａ〜１４ｆおよびオンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆを介して気液分離器１８に導かれる。
【００１９】
上記のようにした湿式酸化装置は、有機物を酸化処理するために高温高圧状態に維持されるが、この装置内の圧力を制御するのがバルブ機構Ｖである。
すなわち、オンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆのすべてを開弁状態に保てば、オンオフ弁で制御されるバルブ機構全体の開度が最大になり、酸化処理装置の圧力を低くすることができる。そして、オンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆのうち、閉弁するオンオフ弁を一つずつ増やしていくことによって、オンオフ弁で制御されるバルブ機構全体の開度が徐々に小さくなっていく。オンオフ弁で制御されるバルブ機構全体の開度が小さくなればなるほど、酸化処理装置の圧力を高く保つことができる。
【００２０】
また、この実施形態では、特定のオンオフ弁すなわちオンオフ弁Ｖｅ，Ｖｆの下流側に、これらオンオフ弁Ｖｅ，Ｖｆの開弁時の開度よりも小さな開口径を有する制御オリフィス１５，１６を設けたので、これらオンオフ弁Ｖｅ，Ｖｆを開弁したとき、その実質的な開度は制御オリフィス１５，１６の開度に等しくなる。このようにオンオフ弁以外に制御オリフィス１５，１６を設けたのは、全体的に微妙な開度制御を可能にして、装置全体の圧力を精緻に制御できるようにするためである。
【００２１】
また、一方で、ニードル弁からなるオンオフ弁だけでは、微細な開度を維持できないという事情もある。ニードル弁は、ポートに対してニードルを出し入れして開閉するので、ポートの開口面積は、ニードルの断面積以上を確保しなければならない。そのために、ニードル弁の開弁時の開口径をそれほど小さくできないという制約条件がある。この制約条件に関わりなく、より小さな開口径を維持し、微妙な制御を可能にするために、この実施形態では、制御オリフィス１５，１６を設けたものである。
したがって、各オンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆのうち、開弁させるオンオフ弁の数を調節するだけで、バルブ機構全体の開度を調節して、装置内の圧力や流量を最適に制御することができる。
【００２２】
上記したように、この実施形態のバルブ機構Ｖは、各オンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆを複数パラレルに接続するとともに、開弁するオンオフ弁の数に応じて開度調節することができるので、高温高圧状況下においても、確実に流量あるいは圧力を制御することができる。
特に、上記湿式酸化装置においては、スラリー中に不燃物が混入しているか否かを予め検査しないことが多いため、スラリー中に、粉状あるいは粒状の不燃物が混入する場合がある。このような場合には、不燃物が処理流体中に混入した状態で反応機構Ａから排出されるため、不燃物がバルブ機構Ｖを通過する過程で、オンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆを傷つけてしまう恐れがある。
【００２３】
しかし、この実施形態においては、各オンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆは、開弁あるいは閉弁のいずれかの状態を維持するだけでよいので、オンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆの開口部に傷がついたとしても、開弁時や閉弁時の流量あるいは圧力制御にはほとんど影響がない。
また、上記実施形態においては、各オンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆをニードルバルブで構成しているので、周囲に傷がついたり、あるいは周囲がすり減ったりしても、押し込み量を最大にすることによって、流体の漏れを確実に防止することができる。
したがって、処理流体中に固形物が混入した場合でも、長期に亘ってバルブ機能を発揮することができる。
【００２４】
なお、上記実施形態においては、各オンオフ弁Ｖａ〜Ｖｆの開弁状態における開度を全て同じにしたが、オンオフ弁の開度は個々に変更しても構わない。
また、バルブ機構に設けるオンオフ弁は複数であればいくつ接続してもよいし、制御オリフィスもいくつ設けても構わない。
さらには、上記実施形態においては、ニードルバルブでオンオフ弁を構成したが、各オンオフ弁はニードルバルブに限定されず、オンオフ制御することができれば、特にその構成等限定されるものではない。ただし、ニードルバルブを用いれば、上記したようにニードルがすり減ったりしても、ポートに対するニードルの押し込み量を多くすることによって、オンオフ機能が損なわれることがないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明のバルブ機構を用いる湿式酸化装置の簡略図である。
【符号の説明】
【００２６】
１４ａ〜１４ｆ  分岐通路
１５，１６      制御オリフィス
Ｖ              バルブ機構
Ｖａ〜Ｖｆ      オンオフ弁
【図１】
2008117046.tif 000003