(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された流体を中心から放射状に略円周方向に均一的に飛散させる分散部と、前記分散部から飛散された流体を受け止める分取部とからなり、
前記分取部は、前記分散部を挿入しうる寸法の内腔と軸方向に対して斜めに延在する上端縁を備えた第１回収筒と、
前記第１回収筒の周囲を囲む第２回収筒を備え、
前記第１回収筒は前記内腔に挿入されている前記分散部に対して相対的に上下可能に配置され、前記分散部から飛散して前記第１回収筒の壁面に衝突した流体が該第１回収筒に回収されると共に、第２回収筒の壁面に衝突した流体が該第２回収筒に回収されるように構成された流体分配装置。
【請求項２】
供給された流体を中心から放射状に略円周方向に均一的に飛散させる分散部と、前記分散部から飛散された流体を受け止める分取部とからなり、
前記分取部は、扇形の底壁及び該底壁の周縁に沿って設けられた周壁と、前記底壁に設けられた排出口とを備えた第１回収筒と、
底壁に設けられた周壁及び区画壁とを備え、前記周壁及び区画壁とで底部近傍に第１及び第２の区画室が画定された有底筒状の第２回収筒とを有し、
前記第１回収筒と前記第２回収筒が相対的に回転可能となるように、前記第１回収筒が前記第２回収筒に同軸に挿入され、かつ第１回収筒の排出口は前記第２回収筒の前記第１の区画室に連通し、
前記分散部は、前記第１回収筒内に配置された流体分配装置。
【請求項３】
前記分取部は、第１及び第２の区画室に区分され、それぞれの区画室に設けられた第１及び第２の排出口とを備えた第３回収筒とをさらに備え、
前記第２回収筒の第１及び第２の区画室のそれぞれは、回収された流体を排出する第１及び第２の排出口を有し、
前記第３回収筒は、前記第２回収筒の第１及び第２の排出口が、前記第３回収筒の第１及び第２の区画室へそれぞれ選択的に切り換え可能に連通するように配置される請求項２に記載の流体分配装置。
【請求項４】
前記分散部は、回転軸と、その回転中心において前記回転軸と固着する回転部材とから構成され、前記回転部材の回転中心近傍に配置された流体を前記回転部材の回転によって発生する遠心力によって前記回転部材の周囲に放射状に飛散させる請求項１から３いずれか記載の流体分配装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体又は粉体などの流体を、容易に任意の比率に分配することができる流体分配装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、精留塔などに用いられる還流分配装置において、液体を任意の分配比率で分配する方式としては、以下に示すようなタイマー方式と溢流方式とが知られている。
【０００３】
タイマー方式は、供給された流体を分岐管に分岐させて流し、当該分岐管のそれぞれに電磁弁やエアー作動弁などの開閉弁を有する分配装置を用いて行われる方式である。この方式では、開閉弁を制御し、最初の所定時間帯は一方の分岐管の弁のみを開放し、他方の分岐管の弁を閉じることにより、一方のみの分岐管から流体を排出させ、その次の時間帯においては、弁の開閉を切り替えて流体が排出される分岐管を切り替える。この方式では各弁の開閉時間を制御することによって、各々の分岐管から排出される流体の流量を管理する。したがって、弁を開放する時間の比率によって、供給された流体を任意の比に分配することができる。しかし、この方式では、各分岐管から排出される流体は同時的ではない。このため、例えば、精留塔に用いられた場合、凝縮液が留出液受器に流れている間は精留塔内に凝縮液が還流しないため、精留の平衡が崩れ、その結果、正確な精留操作ができないという問題がある。
【０００４】
一方、溢流方式は、溢流管の周囲に複数の区画室を有する装置を用いて行われる方式である。この方式では、溢流管に下方から供給された流体は、溢流管を満たすとその上端から溢れ出し、周囲を区画するそれぞれの区画室に流れ込むことによって流体を分配する。それぞれの区画室に流れ込む流体の量は、各区画室が溢流管の周囲に占める割合よって定まる。この方法では、上述のように、同時に流体を分配することが可能であるが、分配操作時において、溢流管を充填するために滞留する液量が多くなり、入口組織の変化に対し、出口組成の応答が遅れるため、精留塔に用いられた場合などには精製効率に影響を及ぼすという問題がある。また、区画室は固定されたものであるため、分配比を任意の割合に変えることができないという問題がある。
【０００５】
また、粉体を分配する分配装置については、特開平８−１１８０６号公報に開示されている分配装置が存在する。この分配装置は、鉛直方向に沿う軸中心に回転可能な回転部材を有し、その回転部材上の粉体受け面に供給された粉体を遠心力により放射状に飛散させ、周方向に沿って並列する複数の粉体導入口に導くことによって、粉体を均等に分配しようとするものである。しかし、この分配装置は、供給された粉体を、あらかじめ区画された仕切りによって、所定の比率で回分的に分配するものであり、この装置単独では流体を任意の比率に分配することはできない。
【０００６】
このように従来、液体又は粉体などの流体を同時に分配するにあたり、任意の比率に変えることができる流体分配装置は存在しなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、液体又は粉体などの流体を同時に任意の比率に分配することができる流体分配装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の流体分配装置を提供する。
【０００９】
流体分配装置は、供給された流体を中心から略円周方向に放射状に均一状に飛散させる分散部と、分散部から飛散された流体を受け止める分取部とからなり、前記分取部は、前記分散部を挿入しうる寸法の内腔と軸方向に対して斜めに延在する上端縁を備えた第１回収筒と、前記第１回収筒の周囲を囲む第２回収筒を備え、前記第１回収筒は前記内腔に挿入されている前記分散部に対して相対的に上下可能に配置され、分散部から飛散して第１回収筒の壁面に衝突した流体は該第１回収筒に回収されると共に、第２回収筒の壁面に衝突した流体は該第２回収筒に回収される。
【００１０】
上記構成において、分散部は、供給された液体や粉体などの流体を略円周方向に放射状に均一に飛散させるものであり、例えば、このように軸を中心に回転する構造のもの、周方向へ放出するノズル、複数の円板状の部材を隙間を設けて積層しその隙間から流体を放出する構造のもの等を使用することができる。分散部から放出される流体は、所定の距離を飛散することができる程度の力で放出されることが好ましい。
【００１１】
分取部は、第１回収筒とその周囲を囲う第２回収筒とを有する。これら第１及び第２の回収筒は、断面が円形であることが好ましく、分散部から飛散した流体を受け止め、流体を回収する。第２回収筒と第１回収筒は、それぞれ排出口を備えていてもよく、第１回収筒の排出口は第２回収筒の底壁を貫通して外部と連通する。第１回収筒の内腔寸法は、少なくとも、流体を均一に飛散させている分散部が内部に挿入できる程度のものであることが必要であり、また、挿入された第１回収筒の周壁との間には所定の隙間が生じる程度のものであることが好ましい。第１回収筒の上端縁は斜めに構成されており、また、分散部と第１回収筒は、相対的に上下可能に設けられている。
【００１２】
第１回収筒の内腔に挿入された分散部から流体が放出されると、第１回収筒の周壁に衝突した流体は、分散部と周壁との間から落下して、第１回収筒の内部へ流体が流れ込む。一方、第１回収筒の上端縁が延在する範囲で、分散部が上下方向に相対的に移動することによって、第１回収筒の周壁が分散部の周囲を囲む角度範囲、すなわち、飛散している流体のうち、第１回収筒の周壁によって受け止められる範囲を異ならせることができる。具体的には、例えば、分散部が完全に第１回収筒内に挿入されている場合は、分散部の全周囲には、第１回収筒の周壁が存在するため、すべての流体が第１回収筒の周壁に衝突し、その内腔に流れ込む。一方、上端縁が延在している部分に分散部が位置しているときは、流体は上端縁が延在している高さで飛散し、分散部の周囲が囲まれる角度範囲内にある流体が、第１回収筒の周壁に衝突して内腔に流れ込むが、囲まれていない部分については、第１回収筒の外側へ流体が飛散する。外側へ飛散した流体は、第１回収筒の外側に設けられた第２回収筒の周壁に衝突し、第２回収筒に流れ込むことによって回収され、第１回収筒によって回収された流体と区分される。
【００１３】
このように、上記構成によれば、分散部と分取部との相対的な上下方向の位置関係を変えることによって、第１回収筒の周壁が分散部を囲む範囲を任意に変えることができ、第１回収筒の周壁に衝突する流体の量を変化させることができる。したがって、第１回収筒に流れ込む流体の量と第２回収筒に流れ込む流体の量を調節することができ、供給された流体を連続的な任意の割合に分配することができる。
【００１４】
また、本発明は以下の構成の流体分配装置を提供する。
【００１５】
流体分配装置は、供給された流体を中心から略円周方向に放射状に均一状に飛散させる分散部と、分散部から飛散された流体を受け止める分取部とからなり、前記分取部は、扇形の底壁及び該底壁の周縁に沿って設けられた周壁と、前記底壁に設けられた排出口とを備えた第１回収筒と、底部近傍に前記周壁及び区画壁と共に第１及び第２の区画室を画定し、かつ底壁に設けられた区画壁とを備えた有底筒状の第２回収筒とを有し、前記第１回収筒が前記第２回収筒内に同軸に回転可能に挿入され、かつ第１回収筒の排出口は前記第２回収筒の前記第１の区画室に連通し、前記分散部は、前記第１回収筒内に配置される。
【００１６】
上記構成において分取部は、第２回収筒と第１回収筒とで構成される。第２回収筒は、底壁に設けられた区画壁によって底壁近傍が２つに分割された筒状の部材であり、円筒状であることが好ましい。それぞれの区画室は、回収された流体を外部に排出するための排出口を備えてもよい。一方、第１回収筒は、有底円筒を周方向に所定の角度で分割したような、底面が扇形の形状をしており、底壁の周囲に沿った周壁及び排出口を有する部材である。第１回収筒の底壁の扇形の角度は１度より大きく３６０度より小さければ、後述する作用によって流体を分配することができるが、使用の便宜を考慮すると、６０度以上３００度未満であることが好ましく、とりわけ、１８０度、すなわち、底壁が半円形であることが、流体の分配比率を調整できる範囲が最も大きくなり、最適である。第１回収筒の排出口は、常に第２回収筒の一方の区画室に連通しており、第１回収筒に流れ込んだ流体はすべて一方の区画室に流れ込む。第１回収筒は、第２回収筒内に同軸に挿入され回転可能に配置されるので、第２回収筒の周壁の一部は、第１回収筒の周壁と重なり合うような位置関係をとり、重なり合う領域の大きさは、第１回収筒の底壁がなす角度によって決定される。
【００１７】
分散部は、上記と同様に、供給された流体を略円周方向に放射状に均一に飛散させるものであり、第１回収筒の内部に挿入されて配置される。
【００１８】
上記のように分散部及び分取部が配置された状態で、分散部から放射状に飛散された流体のうち、第１回収筒の周壁が分散部を囲んでいる角度範囲に飛散したものが、該第１回収筒の周壁に衝突し、第１回収筒内に流れ込む。一方、第１回収筒によって囲まれていない残りの角度範囲に飛散した流体は、第２回収筒の周壁が第１回収筒の周壁と重なり合わない領域の第２回収筒の周壁に衝突し、第２回収筒内に流れ込む。第２回収筒の周壁に流体が衝突することによって、それぞれの区画室に流体が流れ込む割合が決定される。一方の区画室に流れ込んだ流体は、第１回収筒に流れ込んだ流体と合流して、排出口から排出される。
【００１９】
上記構成によれば、第１回収筒の周壁と第２回収筒の周壁とが重なり合う領域を変化させることによって、第２回収筒の各区画室に流れ込む流体の割合を変化させることができる。例えば、第１回収筒の排出口がすべて第１の区画室に連通している構成をとっている場合において、第１の区画室に位置する周壁と第１回収筒の周壁が重なり合わないような位置関係にある場合は、分散された流体は第１の区画室に位置する周壁と第１回収筒の周壁に衝突し、すべてが第１の区画室に流れ込むことになる。一方、第１の区画室に位置する周壁と第１回収筒の周壁が重なり合うような位置関係にあれば、周壁に衝突した流体は周壁を経由して第１の区画室に流れ込み、第２の区画室に位置する周壁に衝突した流体は、第２の区画室に流れ込むことになるため、供給された流体を正確に分配することができる。このように上記構成によれば、第１回収筒と第２回収筒の角度を調整することによって、供給された流体を任意の割合で正確に分配することができる。
【００２０】
上記構成において、好ましくは、前記分取部は、第１及び第２の区画室に区分され、それぞれの区画室に設けられた第１及び第２の排出口とを備えた第３回収筒とをさらに備え、前記第２回収筒の第１及び第２の区画室のそれぞれは、回収された流体を排出する第１及び第２の排出口を有し、前記第３回収筒は、前記第２回収筒の第１及び第２の排出口が、前記第３回収筒の第１及び第２の区画室へそれぞれ選択的に切り換え可能に連通するように配置される。
【００２１】
上記構成において、分取部に、さらに第３回収筒を設け、第２回収筒の区画室にそれぞれ設けられた排出口とそれぞれ第３回収筒の任意の区画室とを連通させることによって、第２回収筒の排出口から排出された流体は、第３回収筒の排出口からそのままの割合で排出される。上述したように、例えば、第２回収筒から排出される流体は、１０対０の割合から５対５の割合（第１回収塔の底壁角が１８０度の場合)まで任意に分配されているため、第２回収筒の排出口と連通する第３回収筒の区画室とを切りかえることによって、第３回収筒からは、１０対０の割合から０対１０の割合まで流体を分配して排出することが可能である。
【００２２】
好ましくは上記各構成において、前記分散部は、回転軸と、その回転中心において前記回転軸と固着する回転部材とから構成されるものである。そして、前記回転部材の回転中心近傍に配置された流体を前記回転部材の回転によって発生する遠心力によって前記回転部材の周囲に放射状に飛散させる。
【００２３】
上記方法において用いられる分散部は、回転部材が回転することによって生じる遠心力を利用して流体を回転部材の周囲に分散させて飛散させる。回転部材は、鉛直方向に延在する回転軸に固定されており、これが軸中心に回転することによって、回転部材に回転が与えられる。回転部材の具体的構成としては、円板形のものが例示できる。円板形の回転部材の中心部に回転軸を固着し、円板上の中心部付近に流体を配置すると、回転することによって流体が薄膜状又は微細な滴状となって周方向に均一に飛散する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は、本発明の第１実施形態を示している。図１は流体分配装置の概略図である。本流体分配装置１は、分散部２と分取部３とで構成されている。分散部２は、流体を分取部３に供給するものであり、回転板１０の回転中心に回転軸１１が固着された構造をしている。なお、回転軸１１の駆動装置は図示を省略している。
【００２５】
分取部３は、第１回収筒４とその周りを囲む第２回収筒５とで構成されている。第１回収筒４の内腔１３には、前述の分散部２の回転軸１１が分取器３の中心軸と一致するように鉛直に挿入されるように配置されている。第１回収筒４と第２回収筒５はそれぞれに排出口１５，２１を備えており、第１回収筒の排出口１５は、第２回収筒の底壁を貫通して外部に伸びている。第１回収筒４と第２回収筒５によって回収された流体は、矢印Ａ，Ｂに示すように、この排出口から第１回収筒４と第２回収筒５によって集められた流体を外部に排出する。
【００２６】
第１回収筒４は、図２（ａ），（ｂ）に示すように内腔１３を有し、その上端縁１４は水平方向に対して角度αで斜めに延在している。第１回収筒４の内腔１３は、分散部２の円板１０が挿入できるに十分な径寸法を有する。分散部２は、矢印５３に示すように、第１回収筒４の内腔１３内で、上下方向に移動可能に構成されている。分散部２が第１回収筒４の上端縁１４の延在範囲で上下に移動することにより、第１回収筒４の周壁１２が分散部２の円板１０を囲う領域が変化し、第１回収筒４の周壁１２によって受け止められる流体の割合を変更することができる。なお、分散部が上下方向に移動する代わりに、第１回収筒４を上下方向に移動させる構成であってもよい。
【００２７】
次に、本実施形態にかかる流体分配装置の動作について、さらに詳細に説明する。まず、回転軸１１に、図示しない駆動手段から矢印５０で示される方向に回転運動が与えられる。回転軸１１が回転することによって円板１０も同様に回転する。図１（ａ）に示すように、円板１０の回転中心の近傍には、ノズル６０から液体や粉体などの流体６１が供給される。円板１０上に配置された流体６１は、円板１０の回転によって遠心力が加わり、円板１０上に広がって、周囲に向かうにつれて均一な厚みの薄膜６２を形成する。遠心力によってさらに周方向に広がった流体の薄膜６２は、矢印５１ａ、５２ａに示すように、遠心力によって略均一な薄膜状又は微細な液滴となって円板の周縁から外側ヘ飛散する。流体に与えられる遠心力は、円板１０の回転数と径寸法によって調整することができる。
【００２８】
円板１０は、上述したように、上下動可能に第１回収筒４内に配置されている。図１では、第１回収筒４が円板１０の周囲を約１８０度の角度範囲で囲む場合について説明する。上述のように円板１０上に配置された流体は、円板１０が回転することによって、その周囲から飛散する。この流体のうち、図１（ｂ）に示すように、第１回収筒４に囲まれた周縁４１から飛散した流体５１は、矢印５１ａに示すように、第１回収筒４の周壁１２に衝突する。一方、第１回収筒４によって囲まれていない周縁４２から飛散した流体５２は、矢印５２ａに示すように第２回収筒に衝突する。上述したように流体は、略均一に放射状に分散して飛散するため、供給された流体のうち、第１回収筒４によって囲まれている区画角度が３６０度に対して占める割合、すなわち供給された流体の半分が、第１回収筒４によって回収される。したがって、第１回収筒４の周壁１２の配置されている区画角度を変化させることによって、任意の割合で供給された流体を分配することができる。
【００２９】
第１回収筒４の周壁１２の配置されている区画角度を変化させるためには、円板１０を第１回収筒４に対して上下に移動させる。第１回収筒４の上端縁が斜めに構成されているため、円板１０が上下方向に移動すると、第１回収筒の周壁１２が円板の周囲を囲う角度範囲が変化する。具体的には、図３（ａ）に示すよう円板１０が第１回収筒４の上端縁１４の下側部分に位置している場合は、周壁１２によって円板１０の周縁を取り囲む範囲が大きくなる。よって、矢印５０で示すように回転している円板１０の円周のうち、太線で示す周縁４１から飛散する流体は、矢印５１ａで示すように周壁に衝突し、矢印５１ｂに示すように隙間１８の間から落下して第１回収筒４の内腔１３に流れ込む。一方、分取器で区画されていない周縁４２から飛散する流体は、上述のように矢印５２ａで示すように第１回収筒４の外に飛散する。一方、（ｂ）に示すように、円板１０が第１回収筒４の上端縁１４の上側部分に位置している場合は、第１回収筒４の周壁１２に衝突する部分４１の割合は小さくなる。なお、第１回収筒４の２つの端縁１４には、溢流防止壁１４ａを設けることにより、周壁に衝突した流体の漏出を防止することができ、より正確な分離を行うことができる。溢流防止壁１４ａは、矢印５０で示すように円板１０が回転することにより、第１回収塔の右側半分にのみ設けてもよい。
【００３０】
図４は、分散部２に用いられる円板１０の変形例である。図１〜図３に示した上記実施形態の円板１０は、中心部分と周縁部分との高さがほぼ等しい平坦な面で構成されているが、図４（ａ）の円板１０ａは、中心部分よりも円弧周縁部が高い円弧面としている。図４（ｂ）の円板１０ｂは、中心部分が周縁部よりも高くなるように構成している。このように円板の中心部に対する周縁部の高さを変化させることによって、流体の粘度に応じて流体が周縁へ広がるのに必要な遠心力を調整することができる。また、分取部の構成を変えることにより、図４（ｃ）に示すように、円板１０ｃの下面に回転軸を設けるようにしてもよい。このように構成することにより、後述するように、流体を円板の真中心に容易に配置することができる。
【００３１】
上述のように、本実施形態にかかる流体分配装置は、円板１０が、第１回収筒４の上端縁１４のどの部分に位置するかによって分配する流体の割合を変更することができる。図１（ｂ）に示すように、第１回収筒４の斜方に伸びる上端縁１４の水平方向との角度αを大きくすると、流体の分配比率を変更するため必要な円板の移動量が大きくなり、流体の分配の割合を細かく設定することができる。また、上端縁を曲線にすることによって、円板１０の移動量と第１回収筒４により取り込まれる流体の分配比率の変化の度合いを調整することができる。
【００３２】
次に、図５〜図８を参照して本発明の第２実施形態にかかる流体分配装置について説明する。この流体分配装置１ａは、第１実施形態と同様に、分散部２と分取部３とで構成されている。分散部２は、第１実施形態の分散部と同一構成であり、回転板１０の回転中心に回転軸１１が固着された構造を有している。
【００３３】
分取部３は、固定された第３回収筒３０と、第３回収筒３０内に同軸に回転可能に挿入される第２回収筒２０と、第２回収筒内に同軸に挿入される固定筒である第１回収筒４ａとの３つの部材から構成されている。分取部３の第１回収筒４ａ内部には、分散部の回転軸１１が第１回収筒の中心軸と一致するように鉛直に挿入されて配置されている。
【００３４】
第３回収筒３０は、図６に示すように底に２つの排出口３１，３２を有する有底円筒形の部材である。底壁には底部近傍を２つに分割するように直径方向に延在する区画壁３３が設けられている。区画壁３３によって区画された底近傍の区画室３５，３６には、排出口３２，３１がそれぞれ設けられており、それぞれの区画室に分配、回収された流体が最終的に排出される。
【００３５】
第２回収筒２０は、図７に示すように、底壁に２つの排出口２１，２２を有する有底円筒形の部材である。第２回収筒２０は、第３回収筒３０内に同軸に挿入されるものであるため、径寸法は第３回収筒３０よりも小さく構成される。底壁には底部近傍を２つに分割するように直径方向に延在し、円筒の回転軸の周辺を回避するように湾曲した区画壁２３が設けられている。区画壁２３の湾曲部分２７には、後述するように第１回収筒の排出口が嵌入するように構成される。区画壁２３によって区画された底近傍の区画室２５，２６には、排出口２１，２２がそれぞれ設けられており、それぞれの排出口は、第３回収筒３０の区画室へそれぞれ流体を排出する。第３回収筒の中に同軸に回転可能に収納された第２回収筒２０が回転して、第２回収筒２０の排出口２１，２２の位置が変わることによって、それぞれの出口から流出する流体が流れ込む第３回収筒の区画室が切り替わる。図７（ｂ）に示すように、区画室２５，２６にそれぞれ設けられる排出口２２，２１は、区画壁２３及び周壁２４にできるだけ近づけて配置することが好ましい。
【００３６】
第１回収筒４ａは、図８に示すように、底壁が１８０度の扇形でその周縁に周壁１６を備えた形状であり、ちょうど円筒を径方向に二分したような半円筒形の部材である。第１回収筒４ａは、第２回収筒２０内に同軸に挿入されるものであるため、底の径寸法は、第２回収筒よりも小さく構成されている。底には、径方向に伸びる区画壁１７が設けられている。区画壁１７の中央近傍には、排出口１５が設けられている。第１回収筒４ａが第２回収筒２０に挿入されたとき、第１回収筒４ａの排出口１５が第２回収筒の湾曲部２７に嵌入する。よって、第１回収筒４ａに流入した流体は、すべて排出口１５を通って、第２回収筒の区画室２６に流れ込む。排出口が第１回収筒の中央部分から少しずれて設けられていることにより、第１回収筒の一方の周壁端部が、第２回収筒の周壁と近づくように配置される。
【００３７】
これらの３つの部材は、図５に示すように同軸に配置され、第２回収筒２０は第１回収筒４ａ及び第３回収筒３０に対して、相対的に移動可能である。本実施形態では第３回収筒３０と第１回収筒４ａが固定され、第２回収筒２０がこれらに対して回転する。第１回収筒４ａの上部には、分散部２が配置され、上述したように回転することによって、その上に存在する流体が放射状に分散する。第１回収筒４ａが半円筒形であるため、分散した流体のうち半分は常に第１回収筒の周壁１６に衝突し、残り半分が第２回収筒２０の周壁２４に衝突する。
【００３８】
第１回収筒４ａの周壁に衝突した流体は、矢印５４で示すように第１回収筒の排出口１５から排出され、第２回収筒２０の区画室２６に流れ込む。一方、第２回収筒２０のうち、１の区画室の周囲に存在する周壁２４ａに衝突した流体は、矢印５６で示すように、対応する区画へ流れ込み排出口２１から排出される。また、他方の区画室の周囲に存在する周壁２４ｂに衝突した流体は、矢印５５で示すように、他の区画へ流れ込み、排出口２２から排出される。第２回収筒を回転させると第１回収筒の周壁１６と重なる第２回収筒２０の周壁２４の領域、すなわち流体が衝突する第２回収筒の周壁を変化させることができる。流体が衝突する第２回収筒２０の周壁２４の領域を変えることによって、その領域に相当する第２回収筒２０のそれぞれの区画室に分配される流体の割合が変化する。そして、第１回収筒４ａに流入した流体と、第２回収筒の周壁によって分配された流体と流体が合流して、矢印５７，５８で示すように第２回収筒２０のそれぞれの排出口２１，２２から第３回収筒のそれぞれの区画へ流れ込み、それぞれの排出口３１，３２から外部へ排出される。
【００３９】
図９から図１４を参照して、第１回収筒と第２回収筒の位置関係に伴なう流体の分配について説明する。図９は、流体を３６０対０で分配する場合の位置関係を示す図である。この状態では、第３回収筒３０の区画壁３３と、第２回収筒２０の区画壁２３と第１回収筒４ａの区画壁１７の延在方向とが一致する。また、第１回収筒４ａの排出口１５は、第２回収筒の対向する区画へ連通する。この状態では、破線で示す円板１０が回転すると流体は、太線で示す第１回収筒の周壁１６と第２回収筒の周壁ａに衝突する。第１回収筒４ａの周壁１６に衝突した流体は、排出口１５を通って、第２回収筒２０の区画室２６に流出する。一方、太実線ａで示す第２回収筒の周壁に衝突した流体は、第２回収筒の区画室２６にすべて流れ込む。したがって、円板１０が矢印５０で示す方向に回転することによって飛散された流体は、すべて第２回収筒２０の区画室２６に流れ込み、排出口２１を通って、第３回収筒の区画室３６に流れ込む。したがって、第３回収筒の区画室３６に設けられた排出口から流体が流出する一方、第３回収筒の区画室３５に設けられた排出口からは流体が流れ出さない。よって、流体を３６０対０で分配することができる。なお、第１回収筒の周壁１６に溢流防止壁１６ａ及び第２回収筒の周壁２４に溢流防止壁２４ｃ（図７、図９参照）を設けることにより、周壁１６及び周壁２４の隙間から飛散した流体が区画室２５に漏れ出すのを防止し、より精度の高い分配が可能となる。
【００４０】
図１０は流体を２７０対９０で分配する場合の位置関係を示す図である。以下、図１０から図１４においては、円板１０の記載を省略している。この状態は、先の図９の状態から第２回収筒２０を左回りに９０度回転させた状態である。この状態では、上述のように、円板から飛散した流体の半分が太実線で示す第１回収筒の周壁１６に衝突し、残り半分が太実線及び太破線で示した第２回収筒２０の周壁２４に衝突する。第１回収筒４ａの周壁に衝突した流体は、先の場合と同様に排出口１５を通って、第２回収筒２０の区画室２６に流出する。
【００４１】
一方、第２回収筒に衝突した流体は、その衝突位置すなわち、流体の衝突位置が区画壁の右側又は左側によって、それぞれの２つに分割されて区画へ流れ込む。具体的には、区画壁３３の左側に存在する太実線ａで示した領域に衝突した流体は、区画室２６に流れ込むのに対し、区画壁３３の左側に存在する太破線ｂで示した領域に衝突した流体は区画室２５に流れ込む。したがって、第２回収筒２０の区画室２６に流れ込む流体は、全量の半分である第１回収筒に衝突した流体と、全量の半分である第２回収筒に衝突した流体の半分であるａの領域に衝突した流体に相当する。一方、区画室２５に流れ込む流体は、全量の半分である第２回収筒に衝突した流体の半分であるｂの領域に衝突した流体に相当する。第２回収筒２０の区画室２５に流れ込んだ流体は、排出口２２を通って、第３回収筒の区画室３５に流れ込み、外部に排出される。一方、第２回収筒２０の区画室２６に流れ込んだ流体は、排出口２１を通って、第３回収筒３０の区画室３６に流れ込み、外部に排出される。したがって、流体を２７０対９０で分配することができる。
【００４２】
図１１は流体を２１０対１５０で分配する場合の位置関係を示す図である。この状態は、先の図１０の状態から第２回収筒２０を左回りに６０度回転させた状態である。この状態でも、円板から飛散した流体は、半分が太実線で示す第１回収筒の周壁に衝突し、残り半分が太実線ａ及び太破線ｂで示した第２回収筒２０の周壁２４に衝突する。第１回収筒４ａの周壁１６に衝突した流体は、先の場合と同様に排出口１５を通って、第２回収筒２０の区画室２６に流出する。
【００４３】
一方、第２回収筒に衝突した流体は、その衝突位置によって、２つに分割されてそれぞれの区画へ流れ込む。すなわち太実線ａで示した領域に衝突した流体は、区画室２６に流れ込むのに対し、太破線ｂで示した領域に衝突した流体は区画室２５に流れ込む。したがって、第２回収筒２０の区画室２６に流れ込む流体は、全量の半分である第１回収筒に衝突した流体と、全量の半分である第２回収筒に衝突した流体の一部である太実線ａの領域に衝突した流体に相当する。一方、区画室２５に流れ込む流体は、全量の半分である第２回収筒に衝突した流体の大部分である太破線ｂの領域に衝突した流体に相当する。第２回収筒２０の区画室２５に流れ込んだ流体は、排出口２２を通って、第３回収筒の区画室３５に流れ込み、外部に排出される。一方、第２回収筒２０の区画室２６に流れ込んだ流体は、排出口２１を通って、第３回収筒３０の区画室３６に流れ込み、外部に排出される。したがって、流体を２１０対１５０で分配することができる。
【００４４】
図１２は流体を１８０対１８０で分配する場合の位置関係を示す図である。この状態は、先の図１１の状態から第２回収筒２０を左回りに３０度回転させた状態である。この状態では、円板から飛散した流体は、半分が太破線で示す第１回収筒の周壁１６に衝突し、残り半分が太実線で示した第２回収筒２０の周壁２４に衝突する。第１回収筒４ａの周壁に衝突した流体は、先の場合と同様に排出口１５を通って、第２回収筒２０の区画室２６に流出する。
【００４５】
一方、太線で示す第２回収筒の周壁ａに衝突した流体は、第２回収筒の区画室２５にすべて流れ込む。したがって、円板１０によって飛散された流体は、第２回収筒２０の区画室２６に流れ込む流体は、全量の半分である第１回収筒に衝突した流体に相当する。一方、区画室２５に流れ込む流体は、全量の半分である第２回収筒に衝突した流体に相当する。なお、この状態では、第２回収筒の区画室２５，２６のそれぞれに設けられた排出口２２，２１は、第２回収筒が回転することによって、排出先である第３回収筒３０の区画が切り替わった状態になっている。したがって、先の場合とは反対に、第２回収筒の区画室２５は第３回収筒の区画室３６に連通し、第２回収筒の区画室２６は第３回収筒の区画室３５に連通する。すなわち、第２回収筒２０の区画室２５に流れ込んだ流体は、排出口２２を通って、第３回収筒の区画室３６に流れ込み、外部に排出される。一方、第２回収筒２０の区画室２６に流れ込んだ流体は、排出口２１を通って、第３回収筒３０の区画室３５に流れ込み、外部に排出される。したがって、流体を１８０対１８０で分配することができる。
【００４６】
図１３は流体を９０対２７０で分配する場合の位置関係を示す図である。この状態は、先の図１２の状態から第２回収筒２０を左回りに９０度回転させた状態であり、図１０に示した図とほぼ同様の状態であるが、第２回収筒２０と第３回収筒３０のとの連通の関係が切り替わっている点で異なる。この状態では、円板から飛散した流体は、半分が太破線で示す第１回収筒の周壁に衝突し、残り半分が太実線及び太破線で示した第２回収筒２０の周壁２４に衝突する。第１回収筒４ａの周壁に衝突した流体は、先の場合と同様に排出口１５を通って、第２回収筒２０の区画室２６に流出する。
【００４７】
一方、第２回収筒に衝突した流体は、その衝突位置によって、分割されてそれぞれの区画へ流れ込む。すなわち太破線ｂで示した領域に衝突した流体は、区画室２６に流れ込むのに対し、太実線ａで示した領域に衝突した流体は区画室２５に流れ込む。したがって、第２回収筒２０の区画室２６に流れ込む流体は、全量の半分である第１回収筒に衝突した流体と、全量の半分である第２回収筒に衝突した流体の半分であるｂの領域に衝突した流体に相当する。一方、区画室２５に流れ込む流体は、全量の半分である第２回収筒に衝突した流体の半分であるａの領域に衝突した流体に相当する。第２回収筒２０の区画室２５に流れ込んだ流体は、排出口２２を通って、第３回収筒の区画室３６に流れ込み、外部に排出される。一方、第２回収筒２０の区画室２６に流れ込んだ流体は、排出口２１を通って、第３回収筒３０の区画室３５に流れ込み、外部に排出される。したがって、流体を９０対２７０で分配することができる。
【００４８】
図１４は、流体を０対３６０で分配する場合の位置関係を示す図である。この状態は、先の図１３の状態から第２回収筒２０を左回りに９０度弱回転させた状態である。この状態では、円板から飛散した流体は、半分が太破線で示す第１回収筒の周壁に衝突し、残り半分が太破線で示した第２回収筒２０の周壁２４に衝突する。第１回収筒４ａの周壁１６に衝突した流体は、先の場合と同様に排出口１５を通って、第２回収筒２０の区画室２６に流出する。
【００４９】
一方、太破線ａで示す第２回収筒の周壁に衝突した流体は、第２回収筒の区画室２６にすべて流れ込む。図１４に示すように、この状態では、第２回収筒の排出口と、第３回収筒の区画壁３３との位置の関係のため、第２回収筒の区画壁２３が第３回収筒の区画壁３３の延在方向と完全に一致するように配置することができず、区画室２５に相当する周壁の一部に、第１回収筒の周壁によって覆われない部分が生じる。しかし、この場合でも円板１０の回転方向は図９の矢印５０で示したように右回りであるため、流体は、回転方向に斜め方向に飛散する。よって、より内側にある第１回収筒の周壁と外側にある第２回収筒の周壁との間の若干の隙間から外部に漏れることはない。
【００５０】
したがって、円板１０によって飛散された流体は、すべて第２回収筒２０の区画室２６に流れ込み、排出口２１を通って、第３回収筒の区画室３５に流れ込む。したがって、第３回収筒の区画室３５に設けられた排出口から流体が流出する一方、第３回収筒の区画室３６に設けられた排出口からは流体が流れ出さない。よって、流体を０対３６０で分配することができる。このように本実施形態の流体分配装置は、第３回収筒及び第１回収筒に対する第２回収筒の配置角度を調整することにより、連続的にかつ任意の比率で流体を正確に分配することができる。
【００５１】
次に、図１５を参照して本発明の第２実施形態にかかる流体分配装置について説明する。この流体分配装置１ｂは、分散部２と分取部３とで構成されている。分散部２は、回転板１０の回転中心に回転軸１１が固着された構造を有している。
【００５２】
分取部３は、第２回収筒２０と、第２回収筒内に同軸に回転可能に挿入される第１回収筒４ｂとの２つの部材から構成されている。分取部３の第１回収筒４ｂ内部には、分散部が挿入されており、その回転軸１１が第１回収筒４ｂの中心軸と一致するように鉛直に配置されている。それぞれの部材は、第２実施形態における第１回収筒４ａ及び第２回収筒２０とまったく同一構成である。
【００５３】
本実施形態では、第２回収筒２０が固定されており、第１回収筒４ｂが、第２回収筒２０に対して回転する。実施形態にかかる分取部と同様の動作によって、第２回収筒２０の排出口２１，２２から流体が分配されて排出される。
【００５４】
本実施形態では、供給された流体を３６０：０から１８０:１８０までの割合で分配することができる。したがって、例えば、本流体分配器１ｂが取りつけられたシステムにおいて、排出口２２から排出される流体は常に全体の５０％以下であるというような場合は、簡単な構成でかつ、第１回収筒の配置角度を調節することにより、正確に流体を分配することができる。
【００５５】
（適用例）
本発明の流体分配装置は例えば、精留塔などにおいて、還流分配器として好適に使用することができる。図１６は、本発明にかかる流体分配装置を用いた精留塔のシステム構成図である。この精留塔システム７０は、精留塔７１と凝縮器７２と還流分配器１及び、流量計７３とから構成される。
【００５６】
精留塔７１は、一般に多成分からなる液体を加熱蒸留させるためのものである。精留塔からの蒸留成分は矢印８０に示すように凝縮器に導かれる。また、精留塔７１には、還流液を戻すための入口が設けられている。
【００５７】
凝縮器７２は、精留塔７１からの蒸留成分を凝縮して液化させるものである。凝縮器７２には、冷却水が流れ込んで、蒸留成分と熱交換を行なうことにより、蒸留成分を凝縮させる。凝縮器７２によって液化された蒸留成分は、還流分配器１に送られ、ここで所定の割合に分配される。
【００５８】
還流分配器１は、凝縮器７２によって液化された蒸留成分のうち一部を留出液として製品タンク７４に送り、他方を還流液として精留塔に戻すために分液するためのものである。したがって、矢印８３、８４で示されるように、還流分配器のそれぞれの排出口からは任意の割合で流体を排出することができる構成を有する。
【００５９】
還流分配器は、図１に示したものが使用されている。
【００６０】
還流分配器の排出口からそれぞれ排出された流体は、流量計７３により流量を計測される。図１７は、図１６の精留塔システムに用いられる流量計の構造を示す概略図である。
【００６１】
この流量計７３は、可動部分を収納する計測室７６と、計測室に連通する入口ポート７４、入口ポート７４よりも低位置において計測室７６に連通する出口ポート７５から構成されるケーシングを備えている。ケーシングは、入口ポート７４及び出口ポート７５が管路８３，８４，８５，８６と接続するほかは完全に密閉されている。
【００６２】
入口ポート７４は、計測室７６に鉛直方向に連通し、上流側の管路８３，８４に接続している。また、出口ポート７５は、計測室７６の底壁から鉛直方向に延在し、下流側の管路８５，８６に接続する。流体は、上流側の管路８３，８４から入口ポート７４に流れ込み、計測室７６内で落下して出口ポート７５から排出され、これに接続されている下流側の管路８５，８６に流れ込み、流出液が製品タンク７４へ、還流液が精留塔７１へ移動する。
【００６３】
計測室は、その上壁に変位センサを挿入するための細径凹部７７を備えており、渦電流変位センサ７８(リベックス社製  パルスコーダー)が挿入されて配置される
【００６４】
計測室には、入口ポート７４から落下する流体を受け止める流体受け板バネ７９及び流体受け板バネの中央部に配置されている筒状被検出体８７とが設けられている。
【００６５】
流体受け板バネ７９は、略水平方向に延在するようにその一端７９ａが計測室の側壁７６ａに固定される。そして、流体受け板バネ７９の中央部分に筒状被検出体８７が配置されるため、静止状態では流体受け板バネは、計測室に固定されていない方の他端７９ｂがわずかに下がるように配置される。
【００６６】
筒状被検出体８７は、アルミニウム製の金属筒で構成されており、その内腔に細径凹部７７が挿入されるように配置される。そして、流体受け板バネが矢印５８で示すように上下に移動すると、筒状被検出体８７も矢印５７で示すように上下に移動し、細径凹部７７と重なる量が変化する。
【００６７】
次に流量計の動作について説明する。この流量計７３では、流体は前述のように上流側管路８３，８４から入口ポート７４に入り、ノズル８８から液滴８９が流体受け板バネ７９の自由端７９ｂ上に供給される。流体受け板バネ７９は、液滴８９を一時的に受け止め、流体による押圧力が下向きに働く。一方、流体受け板バネ７９は、下向きに変位しようとする力に対する弾性力を有する。したがって、流体受け板バネ７９は、弾性力と流体による押圧力がつりあうまで、矢印５８に示したように下向きに撓んで移動する。
【００６８】
流体受け板バネ７９が移動すると、上述のように筒状被検出体８７も移動し、細径凹部７７との重なりの量が変化する。細径凹部７７に嵌入されている変位センサは、細長く巻かれたコイルとコンデンサで構成されている。変位センサ７８にパルス波を印加することによりコイルに磁束が発生し、その磁束とアルミニウム製の筒状被検出体とが対向して隣接すると、被検出体８７表面に渦電流が発生し、金属の内部抵抗により熱に変換される。すなわち、被検出体８７とコイルとが重なる部分では、磁束が少なくなり、コイルのインダクタンスが減少する。
【００６９】
コイルのインダクタンスが大きくなればなるほど、コイルの自己誘導によって、コンデンサの両端にかかる電圧がなだらかな広がりを持つ波形となる。この波形の変化の程度により、コイルのインダクタンスすなわち、コイルと被検出体８７の重なりを算出し、これに基づいて被検出体８７の位置から流体受け板バネ７９上に供給された流体の重量を算出する。
【００７０】
この、精留塔システムによれば、還流分配器に本発明に係る流体分配装置を用いているため、還流分配器にタイマー式の分配器を用いた場合と異なり、還流液が間欠流にならず、常時還流するため、精度のよい精製が可能となる。また、流量計に圧力損失がなく、液ホールドアップが少なくなるため、効率的な精留が可能となる。
【００７１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、上記方法によれば、供給される流体を略均一に円周方向に分散させ、この分散された流体を任意に変更可能な角度を基準として分配することができるので、流体を正確に分配することができる。また、連続的に分配することができると共に供給される流体を逐次的に分配することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態にかかる流体分配装置の概略図であり、（ａ）は配置構成を示す側面図、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）をＩ−Ｉで切断した断面図である。
【図２】  図１の第１回収筒の要部拡大図概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図３】  図１の流体分配装置の第１回収筒と分散部との位置関係と被覆範囲との関係を示す図である。
【図４】  図１の分散部の円板の変形例を示す要部断面図である。
【図５】  本発明の第２実施形態にかかる流体分配装置の組立断面図である。
【図６】  図５の分取部の第３回収筒の構成を示す図であり、（ａ）は一部破断斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図７】  図５の分取部の第２回収筒の構成を示す図であり、（ａ）は一部破断斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図８】  図５の分取器の第１回収筒の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図９】  図５の流体分配装置の分配割合を３６０対０とする場合の各部材の位置関係を示す図である。
【図１０】  図５の流体分配装置の分配割合を２７０対９０とする場合の各部材の位置関係を示す図である。
【図１１】  図５の流体分配装置の分配割合を２１０対１５０とする場合の各部材の位置関係を示す図である。
【図１２】  図５の流体分配装置の分配割合を１８０対１８０とする場合の各部材の位置関係を示す図である。
【図１３】  図５の流体分配装置の分配割合を９０対２７０とする場合の各部材の位置関係を示す図である。
【図１４】  図５の流体分配装置の分配割合を０対３６０とする場合の各部材の位置関係を示す図である。
【図１５】  本発明の第２実施形態にかかる流体分配装置の組立断面図である。
【図１６】  本発明にかかる流体分配装置を用いた精留塔のシステム構成図である。
【図１７】  図１６の精留塔システムに用いられる流量計の構造を示す概略図である。
【符号の説明】
１  分散装置
２  分散部
３  分取部
４  第１回収筒
４ａ  第１回収筒
５  第２回収筒
１０  円板
１１  回転軸
１２  周壁
１３  内腔
１４  上端縁
１５  排出口
１６  周壁
１７  区画壁
２０  第２回収筒
２１，２２  排出口
２３  区画壁
２４  周壁
２５，２６  区画室
２７  湾曲部
３０  第３回収筒
３１，３２  排出口
３３  区画壁
３４  周壁
３５，３６  区画室
【図１】
0004125883.tif 000002
【図２】
0004125883.tif 000003
【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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