(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端面に非貫通溝を、中心に貫通する中心孔をそれぞれ設けたハニカム状のロータ素子と、
該ロータ素子の外周を覆う外周リングと、該中心孔に嵌合する円筒状のボス部と、該外周リングと該ボス部を連結すると共に、該ハニカム状ロータ素子の一方の非貫通溝に嵌合する板状リブからなる第１フレームと、
該ロータ素子の外周を覆う外周リングと、該中心孔に嵌合する円筒状のボス部と、該外周リングと該ボス部を連結すると共に、該ハニカム状ロータ素子の他方の非貫通溝に嵌合する板状リブからなる第２フレームと、
該第１フレームと該第２フレームとを連結する外周パネルとを備え、該第１フレームのボス部の内側の先端部と該第２フレームのボス部の内側の先端部とが嵌合することを特徴とするロータ素子構造体。
【請求項２】
前記ハニカム状ロータ素子の端面と該第１フレーム及び第２フレームそれぞれの端面とは同一面であることを特徴とする請求項１記載のロータ素子構造体。
【請求項３】
前記第１フレームと前記第２フレームのボス部には軸受けが挿入されると共に、該第１フレーム又は第２フレームのいずれか一方の外周部分に駆動用無端ベルトと係合する係合部を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のロータ素子構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータ素子構造体を備えることを特徴とする回転式ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥空気供給装置、不活性ガス除湿機及び有機溶剤吸着装置等として使用される回転式ガス処理装置及びこれに使用するロータ素子構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
乾燥空気供給装置、不活性ガス除湿機及び有機溶剤吸着装置等として使用される回転式ガス処理装置の基本構造は、ハニカム状のロータ素子構造体と、ロータ素子構造体が自在に回転するように付設されるケーシングと、該ロータ素子の軸方向の両側に処理ゾーンと再生ゾーンを形成する固定プレートとからなるものである。これらの回転式ガス処理装置で使用されるロータ素子構造体は種々の構造のものが知られている。
【０００３】
特開２００４−１１３８４４号公報は、ハニカム状吸着ロータに関するものであり、中心部のボスと外周板とを板状のスポークで固定し、該固定はそれぞれボルトにより固定し、大きな力がハニカム体にかからないようにしている。また、ハニカム体はスポーク間に装着される８個の扇形状のものが開示されている。
【０００４】
また、特開２００１−２７６５５２号公報には、放射状に延びるスポークにより断面円弧状に仕切られた多数の小透孔を有するハニカム構造のガス吸着素子からなる円弧状セクタをロータを画成する円筒形のリム内に各々配置し、これら各セクタとスポーク及びリムとの接合面間にシリコーン等のコーキング材を介して一体化し、スポークの軸方向端面に、該端面及び該端面の両側に接触する２つの前記円弧状セクタの接合部を覆う不燃材料製の板から成る遮熱シールを備えた回転型吸着機用ロータが開示されている。
【０００５】
また、特開２００３−１２６６４１号公報に記載の吸着ロータは、基本フレームと複数のブロックとを備えるものであり、該基本フレームは、内周フレーム（ボス）と、内周フレームから放射状に延びる複数のフィンと、外周フレームとを有している。
【０００６】
上記のように、従来のロータ素子構造体（吸着ロータ）は、ハニカム状のロータ素子に大きな力が作用しないように、中心部のボスと円筒状の外周板（リム）とを板状のスポークで結合し、外周板とスポーク間に形成される８個の扇形状の小透孔に扇形断面形状のハニカム体を装着したものである。
【特許文献１】特開２００４−１１３８４４号公報（請求項１、段落番号００１４〜００１６）
【特許文献２】特開２００１−２７６５５２号公報（請求項１、図１、図１０）
【特許文献３】特開２００３−１２６６４１号公報（請求項、図３〜図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のロータ素子構造体は、見かけ円柱状のハニカム状のロータ素子に８個の板状のスポークを軸方向に貫通して付設しているため、有効利用できるロータ素子領域が減少し、処理効率が悪いという問題がある。また、板状リブは見かけ円柱状のハニカム状のロータ素子の軸方向全長に亘って付設されているため、ロータ素子構造体が重量物となり、回転に要する電力消費が高いという問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、ハニカム状のロータ素子に大きな力が作用せず、ロータ素子中の有効処理領域を大きく採れ、且つ重量を抑制したロータ素子構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、両端面に非貫通溝を、中心に貫通する中心孔をそれぞれ設けたハニカム状のロータ素子と、該ロータ素子の外周を覆う外周リングと、該中心孔に嵌合する円筒状のボス部と、該外周リングと該ボス部を連結すると共に、該ハニカム状ロータ素子の一方の非貫通溝に嵌合する板状リブからなる第１フレームと、該ロータ素子の外周を覆う外周リングと、該中心孔に嵌合する円筒状のボス部と、該外周リングと該ボス部を連結すると共に、該ハニカム状ロータ素子の他方の非貫通溝に嵌合する板状リブからなる第２フレームと、該第１フレームと該第２フレームとを連結する外周パネルとを備え、該第１フレームのボス部の内側の先端部と該第２フレームのボス部の内側の先端部とが嵌合することを特徴とするロータ素子構造体ことを特徴とするロータ素子構造体を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、前記ロータ素子構造体を備えることを特徴とする回転式ガス処理装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のロータ素子構造体は、ハニカム状ロータ素子の外筒フレームを、第１フレーム、第２フレーム及び外周パネルの３つの部材で構成し、第１フレームと第２フレームのみに板状リブ（板状リブと同義）を付設したため、従来のように、ハニカム状のロータ素子に大きな力が作用しない構造を保持しつつも、ロータ素子中の有効処理領域が大きく採れ、且つ軽量にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の実施の形態におけるロータ素子構造体を図１及び図２を参照して説明する。図１は本例のロータ素子構造体の斜視図、図２は本例のロータ素子構造体の分解斜視図をそれぞれ示す。
【００１３】
本例のロータ素子構造体１０は、円柱状外観のハニカム状のロータ素子１と、ロータ素子１の円周部を被覆する外筒フレーム２とからなる。
【００１４】
ハニカム状のロータ素子１は、両端面に軸方向の中心側に向けて非貫通溝を、径方向の中心に軸方向に貫通する中心孔をそれぞれ設けたものである。すなわち、ハニカム状のロータ素子１は、円柱状物の一方の端面１１ａ（図２では右側）から軸方向の中心側に向けて所定深さで且つ周方向に３つの扇状に分割する非貫通溝１２ａと、円柱状物の他方の端面１１ｂ（図２では左側）から軸方向の中心側に向けて所定深さで且つ周方向に３つの扇状に分割する非貫通溝１２ｂを有し、且つ径方向の中心に第１フレーム及び第２フレームのボス部４２ａ、４２ｂが挿通する中心孔１３を備えたものである。非貫通溝１２ａには、第１フレーム２ａの板状リブ３が嵌合し、非貫通溝１２ｂには、第２フレーム２ｂの板状リブ３が嵌合する。
【００１５】
非貫通溝１２ａ、１２ｂは、３つに限定されず、４つ又はそれ以上でもよい。また、非貫通溝１２ａ、１２ｂにおける設置数はそれぞれ同じでも異なっていてもよいが、同じであると製作効率が向上する点で好適である。非貫通溝１２ａ、１２ｂが２つであると、第１フレーム２ａ、第２フレーム２ｂの円筒形状が維持できず偏心し易くなり、また多過ぎると、有効なハニカム内の処理領域が減少することになる。なお、本明細書において、第１フレーム及び第２フレームを共に説明する場合、「第１」及び「第２」は省略することがある。
【００１６】
非貫通溝１２ａ又は非貫通溝１２ｂの深さ（軸方向長さ）は、ロータ素子１の強度、ロータ素子１の処理領域及びフレームの装着安定性等により異なり、一概には決定できないものの、概ねそれぞれロータ素子１の全長の１/１０〜１/３程度である。非貫通溝１２ａ又は非貫通溝１２ｂの深さが浅すぎると、フレームの装着安定性が低下し、深すぎると、ロータ素子１の処理領域が低下すると共に、強度が低下する。本例では、非貫通溝１２ａ、１２ｂの深さは、フレーム２ａ、２ｂをロータ素子１に取り付けた際、第１フレーム２ａのボス部４ａの軸方向の内側の先端部（第１嵌合部）４２ａと第２フレーム２ｂのボス４ｂの軸方向の内側の先端部（第２嵌合物）４２ｂが互いに嵌合すると共に、板状リブ３の外側の先端３１ａ、３１ｂとロータ素子１の端面１１ａ、１１ｂがそれぞれ面一となる寸法である。非貫通溝１２ａ、１２ｂで形成される３分割の領域は、処理ゾーンや再生ゾーンのゾーン分割領域とは無関係のものである。
【００１７】
中心穴１３は、円筒状のロータ素子１の径方向の中心に形成された軸方向に貫通する穴であり、第１フレーム２ａ及び第２フレーム２ｂのボス部４ａ、４ｂの外径と略同じ内径を有する。
【００１８】
第１フレーム２ａは、ロータ素子１の一方の端面側（図１及び図２では右側）に嵌合するものであって、径方向の中心に位置すると共に軸方向の内側端に第１嵌合部４２ａを有する所定長さのボス部４ａと、ボス部４ａから放射状に延びて円筒状の外周リング３２ａと接続する非貫通溝１２ａに嵌る３つの板状リブ３１ａを有する。板状リブ３１ａの設置数はロータ素子１の非貫通溝１２ａの形成数と同じである。板状リブ３１ａが３つであれば、外周リング３２ａを偏心させることがなく、且つロータ素子１の処理領域を低減させることがない。
【００１９】
また、板状リブ３１ａの幅寸法（軸方向の長さ）は非貫通溝１２ａの深さと同じであり、また外周リング３２ａの幅寸法と同じである。すなわち、外周リング３２ａの軸方向の外側の端面３３ａと、板状リブ３１ａの外側の端面３１ａとは同一面である。これにより、回転式ガス処理装置とした場合、処理ゾーンや再生ゾーンを形成するゾーン形成機能と、ゾーン間シールとゾーンと外気をシールする外シールのシール機能を有する固定プレートの構造を簡易なものとすることができる。第１フレーム２ａの第１嵌合部４２ａは本例では第２フレーム２ｂの第２嵌合部４２ｂの円筒状雄部の外径と略同じ内径を有する嵌合孔４２ａを有する円筒状雌部である。
【００２０】
第１フレーム２ａの外周部分には、周方向に所定のピッチで４つの係合部材（係合部）５が付設されている。この係合部材５は回転式ガス処理装置とした場合、この部分に巻きつけられる無端ベルトとの係合を向上させるものである。従って、無端ベルトと同じ例えばゴム材が使用できる。
【００２１】
第２フレーム２ｂは、ロータ素子１の他方の端面側（図１及び図２では左側）に嵌合するものであって、径方向の中心に位置すると共に軸方向の内側端に第２嵌合部４２ｂを有する所定長さのボス部４ｂと、ボス部４ｂから放射状に延びて円筒状の外周リング３２ｂと接続する非貫通溝１２ｂに嵌る３つの板状リブ３１ｂを有する。板状リブ３１ｂの設置数はロータ素子１の非貫通溝１２ｂの形成数と同じである。また、板状リブ３１ｂの幅寸法（軸方向の長さ）は非貫通溝１２ｂの深さと同じであり、また外周リング３２ｂの幅寸法と同じである。すなわち、外周リング３２ｂの軸方向の外側の端面３３ｂと、板状リブ３１ｂの外側の端面３１ｂとは同一面である。第２フレーム２ｂの第２嵌合部４２ｂは本例ではボス孔４１ｂを有すると共に、ボス部本体４１１の外径より小さい外径を有する円筒状雄部である。
【００２２】
第１フレーム２ａ及び第１フレーム２ｂのボス部４ａ、４ｂ内には軸受け（不図示）が挿入されている。これにより、ロータ素子構造体１０の回転が滑らかとなる。
【００２３】
外周パネル２ｃは、第１フレーム２ａと第２フレーム２ｂを連結するものであり、円柱状のロータ素子１の軸方向の中央部分の外周に付設されるものである。また、本例の外周パネル２ｃは、半割円筒部材２５ａ、２５ｂの側端を外側に突出するような鍔部２４同士を当接して、円筒状となるようにしたものである。
【００２４】
ロータ素子構造体１０を形成するには、ロータ素子１の非貫通溝１２ａ、１２ｂに、第１フレーム２ａの板状リブ３１ａ、第２フレーム２ｂの板状リブ３１ｂをそれぞれ嵌め込み、第１フレーム２ａのボス部４ａの第１嵌合物４２ａに第２フレーム２ｂのボス部４ｂの第２嵌合部４２ｂを差し込み、ロータ素子１とフレーム２ａ、２ｂを一体化する。ロータ素子１とフレーム２ａ、２ｂとの嵌め込みの際、接着剤を使用してもよい。次いで、半円筒部材２５ａ、２５ｂをロータ素子１の中央部の外周に被せ、鍔部２４同士を当接してビス止めする。また、半円筒部材２５ａ、２５ｂの幅方向(軸方向)における縁部の円周方向に所定のピッチで形成されたビス穴２１と第１フレーム２ａのビス穴を、ビス穴２１と第２フレーム２ｂのビス穴をそれぞれ合わせてビス止めする。この際、ロータ素子１の外周面と半割円筒部材２５ａ、２５ｂの内周面とは接着剤で接合してもよい。このように組み立てられたロータ素子構造体１０は、従来のように、ハニカム状のロータ素子１に大きな力が作用しない構造を保持しつつも、ロータ素子１中の有効処理領域が大きく採れ、且つ軽量にすることができる。本発明のロータ素子構造体においてはロータ素子１の軸方向の長さが長い場合に特に有効である。
【００２５】
ロータ素子構造体１０は上記形態に限定されず、例えば第１フレーム２ａの第１嵌合部を円筒状雄部とし、第２フレーム２ｂの第２嵌合部を円筒状雌部とすることができる。また、係合部材５を第２フレーム２ｂの外周リング３２ｂに設置しても、また、第１フレーム２ａの外周リング３２ａと第２フレーム２ｂの外周リング３２ｂの双方に設置してもよい。また、外周パネル２ｃと第１フレーム２ａとの接合、外周パネル２ｃと第２フレーム２ｂとの接合は溶接による接合や接着剤による接合であってもよい。また、外周パネル２ｃは当初から円筒部材であってもよい。外周パネル２ｃが円筒部材の場合、先ずロータ素子１に外周パネル２ｃを組み付け、その後第１フレーム２ａと第２フレーム２ｂを組み付ける。また、係合部材５は第１フレーム２ａの外周リング３２ａの全周面に亘って形成してもよい。
【００２６】
本発明の回転式ガス処理装置はロータ素子構造体１０を備えるものである。回転式ガス処理装置は、ロータ素子構造体１０の他、ロータ素子１の端面１１ａ、１１ｂを少なくとも処理ゾーンと再生ゾーンに画成すると共に、シール手段を備えた固定プレート、被処理ガス供給手段、被処理ガス供給配管、処理ガス流出配管、再生ガス供給配管、再生ガス流出配管、ケーシング、ロータ素子構造体回転手段など公知の機器類が設置される。なお、本例の回転式ガス処理装置が不活性ガス除湿機の場合、各ゾーンは例えば除湿ゾーン、再生ゾーン及び冷却ゾーンである。また、回転式ガス処理装置が有機溶剤吸着装置の場合、各ゾーンは例えば吸着ゾーンと再生ゾーン、あるいは吸着ゾーン、再生ゾーン及び冷却ゾーンである。
【００２７】
本発明の回転式ガス処理装置において、ロータ素子１の端面１１ａ、１１ｂを少なくとも処理ゾーンと再生ゾーンに画成すると共に、シール手段を備えた固定プレートの一例を図３を参照して説明する。なお、図３中、固定プレート６ａ、６ｂは互いに同形状の対称部材であるため、一方の固定プレート６ａについてのみ説明する。固定プレート６ａは、通常、回転式ガス処理装置のケーシングに固定され、ロータ素子１の端面を処理ゾーン６５と再生ゾーン６３と冷却ゾーン６４に画成するものであって、外周リング３２ａの軸方向の外側端３３ａと摺動接触する平坦面の環状シール部６１と、ロータ素子１の端面１１ａと摺動接触すると共に、ロータ素子１の端面をゾーン毎に画成する環状シール部６１と同一面のゾーンシール部６２を有する。また、中心には連結棒が通る軸孔６６が形成されている。なお、環状シール部６１とゾーンシール部６２を併せて、単に「シール部」と言うこともある。
【００２８】
環状シール部６１の環形状は、フレーム２ａの外周リング３２ａの外側端３３ａの環形状と同一で、外側端３３ａの端面幅より大きな幅のものとすればよい。これにより、外側端３３ａを環状シール部６１で覆うことができ、完全にシールすることができる。
【００２９】
ゾーンシール部６２は、ロータ素子１の端面をゾーン毎に画成する仕切り機能とシール機能を有する。すなわち、環状シール部６１とゾーンシール部６２からなるシール部は、側面視すなわち回転軸方向から見る形状は、所定幅の大環形状部と、大還形状と同軸の所定幅の小還形状部と、大環形状部と小還形状部を接続するとともにゾーン間を区画する長尺状部ならなる。
【００３０】
ゾーンシール部６２の幅寸法ｗ１は、ロータ素子１の大きさにより一概に決定できないが、概ね１０〜３０ｍｍである。ｗ１がこの範囲にあれば、ロータ素子に大小の凹凸が存在してもゾーン間シールを確実に行なうことができる。ｗ１が小さ過ぎるとゾーン間シールが不十分となり、大き過ぎるとゾーンを狭め有効処理領域が減少する。
【００３１】
また、環状シール部６１の幅寸法ｗ２は、概ね１０〜３０ｍｍである。ｗ２が大き過ぎるとロータ素子の有効処理領域が減少する。
【００３２】
固定プレート６ａは、例えば、中央に連結棒（不図示）が通る軸孔６６が形成されたＳＵＳなどの金属プレート６０１の一方の面に、シール部が形成されたものである。シール部としては、金属プレート６０１側に、フロロフレックス（登録商標）等の発泡フッ素系ゴム、シリコーンフォームなどを付設し（内層部）、更にその上の摺動接触部側に、耐熱シートを貼付したもの（摺動接触部）が挙げられる。フロロフレックスはふっ素ゴムを発泡させた独立気泡のシート状フォームであり、耐熱性、圧縮復元特性に優れ、加熱時の脱ガス成分が少なく、クリーンな環境が要求される装置が稼動する室内に乾燥空気を供給する場合に好適である。
【００３３】
耐熱シートとしては、２００℃以上の温度に耐える耐熱性を有するものであり、例えばＰＴＦＥの樹脂シートが挙げられる。環状シール部６１及びゾーンシール部６２の摺動接触部に耐熱シートを使用すれば、再生ゾーンに３００℃以上の高温の脱着空気が流れてもシール部分で滑らかな摺動を実現でき、摺動時に発生する粒子を低減することができる。
【００３４】
ロータ素子構造体１０と固定プレート６ａ、６ｂを組み付けるには、先ず、ロータ素子構造体１０の両端に、固定プレート６ａ、６ｂをロータ素子構造体１のボス孔と固定プレート６ａ、６ｂの軸孔が一致するように嵌め込み、中心の軸孔６６に連結棒を通して両端をボルトで締め付ける。ロータ素子構造体１０と固定プレート６ａ、６ｂは圧縮荷重が０．０１〜０．２ＭＰａとなるように締め付けられる。これにより、ロータ素子構造体１０の円滑な回転と確実なシールを発現することができる。
【００３５】
固定プレート６ａ、６ｂが装着されたロータ素子構造体１０において、固定プレート６ａ、６ｂとケーシングが固定され、処理ゾーン６５の入口側には被処理ガス供給手段が、処理ゾーン６５の出口側には処理ガス流出配管が、再生ゾーン６３の入口側には再生ガス供給配管が、再生ゾーン６３の出口側には再生ガス流出配管が、冷却ゾーン６４の入口側には冷却ガス供給配管が、冷却ゾーン６４の出口側には冷却ガス流出配管が、第１プレート２ａの外周リング３２ａの係合部材５には一端が回転手段に掛けられた無端ベルトがそれぞれ接続され、回転式ガス処理装置を構成する。
【００３６】
本発明の回転式ガス処理装置としては、乾燥空気供給装置、不活性ガス除湿機及び有機溶剤吸着装置等が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のロータ素子構造体によれば、ハニカム状ロータ素子の外筒フレームを、第１フレーム、第２フレーム及び外周パネルの３つの部材で構成し、第１フレームと第２フレームのみに板状リブを付設したため、従来のように、ハニカム状のロータ素子に大きな力が作用しない構造を保持しつつも、ロータ素子中の有効処理領域が大きく採れ、且つ軽量にすることができる。また、本発明の回転式ガス処理装置によれば、ロータ素子構造体の回転に要する消費電力を抑制できると共にゾーン間シールと外シールを安定して行えるため、ガスの処理効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態例のロータ素子構造体の斜視図である。
【図２】図１のロータ素子構造体の分解斜視図である。
【図３】本例のロータ素子構造体と固定プレートの関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１                ハニカム状のロータ素子
２                外筒フレーム
２ａ              第１フレーム
２ｂ              第２フレーム
２ｃ              外周パネル
３                板状リム
５                係合部材
６ａ、６ｂ        固定フレーム
１０              ロータ素子構造体
１２ａ、１２ｂ    非貫通溝
６３            再生ゾーン
６４            冷却ゾーン
６５            処理ゾーン
【図１】
0005243062.tif 000002
【図２】
0005243062.tif 000003
【図３】
0005243062.tif 000004