(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定面と、該固定面に形成された固定ノズルと、該固定ノズルに連通する固定管路とを有する固定部と、
前記固定面と相対的に回転する回転面と、前記固定ノズルに対応して前記回転面に形成された回転ノズルと、該回転ノズルに連通する回転管路とを有する回転部とを備え、
前記回転面の静止中に、吸着剤が充填され、かつ無端状に連結された複数の分離塔内に流すための流体を通過させ、前記回転面の回転によって流路を切り替えるクロマト分離装置用回転弁であって、
前記回転面の静止中には前記固定面に向けて前記回転面を押圧し、前記回転面の回転に際して前記回転面の押圧を解除する圧力機構と、
前記固定面と前記回転面との間に挿入されつつ、前記固定面又は前記回転面に固定された流路分配板を備え、該流路分配板は、前記回転面の所定の回転位置において、前記固定ノズルと前記回転ノズルとを連通させる連通溝とを有し、
前記固定面又は前記回転面に環状溝が形成され、該環状溝は、前記固定ノズル又は前記回転ノズルの内周側又は外周側に配設され、且つ、前記固定管路又は前記回転管路に連通し、
前記回転部は、入口及び出口を有する複数の前記分離塔を一体的に支持し、前記固定ノズルに連通する管路と協働して、前記分離塔の全体を循環路に接続するモードと、前記分離塔を２群に分けて第１の循環半路及び第２の循環半路に接続するモードとに、前記分離塔を接続可能である、
ことを特徴とするクロマト分離装置用回転弁。
【請求項２】
一体的に支持可能な分離塔の数が８つであり、前記第１の循環半路が４つの分離塔から構成されているとともに、前記第２の循環半路が他の４つの分離塔から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクロマト分離装置用回転弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転弁に関し、更に詳しくは、間欠移動層式クロマト分離装置に好適に使用できる回転弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動層方式のクロマト分離装置は、製糖業や製薬業などの製造業一般において、天然又は化学反応によって得られる複数の成分から成る原材料の流体から１種以上の成分を抽出する目的で用いられている。移動層方式のクロマト分離装置では、原料液及び溶離液の供給位置並びに各成分の引抜き位置の移動には三つの方式が用いられ、電磁弁等から成る液注入弁及び液引出し弁を組み合せこれを順次に切り替える通常の擬似移動層方式、多数のノズルを有する回転弁を用いる擬似移動層方式、及び、多数のノズルを有する回転弁を用い充填塔を移動させる間欠移動層方式が実用化されている。
【０００３】
上記３つの方式には、何れも一長一短がある。例えば、通常の擬似移動層方式のクロマト分離装置は、弁の数が多く制御が複雑である欠点を有するが、装置の信頼性に優れる利点があり、また、回転弁を用いる擬似移動層方式や、充填塔を移動させる間欠移動層方式等の回転弁を有するクロマト分離装置は、全体の構造は簡素であるものの、使用する回転弁の構造が複雑であるという欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
回転弁では、一般に、円板状又は円筒状の固定面と、この固定面上を褶接する回転面とによって流体をシールすることから、液漏れが生じ易く、回転弁の保守頻度が多くなる等、その取扱い性に難点がある。また、特に微細な粒径の充填材（吸着剤）を用いる分離装置では、分離塔（カラム）に流体が流れにくくなるので、原料液や溶離液に高い圧力を加えて流体を循環させる必要があり、この場合、前記液漏れが顕著となる。液漏れは、固定面への回転面の押圧力を高めることで防止可能ではあるが、回転弁を駆動する電動機の容量が大きくなり、また、回転面での磨耗が大きくなるという問題がある。
【０００５】
また、回転弁を種々の容量や型式のクロマト分離装置に用いるには、当該分離装置の配管構成に適合する回転弁を個々に設計する必要がある。しかし、回転弁の構造は複雑であり、個々のクロマト分離装置に合わせて個別に回転弁を設計、製造すると、回転弁に大きな費用が掛かり、クロマト分離装置の価格を上昇させるという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑み、擬似移動層式クロマト分離装置や、間欠移動層式クロマト分離装置で用いられる回転弁を改良し、もって、その構造が簡素である、或いは、その取扱い性や設計性に優れる回転弁を提供し、もって、クロマト分離装置のコストを低減することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の回転弁は、その第１の視点において、固定面と、該固定面に形成された固定ノズルと、該固定ノズルに連通する固定管路とを有する固定部と、
前記固定面と相対的に回転する回転面と、前記固定ノズルに対応して前記回転面に形成された回転ノズルと、該回転ノズルに連通する回転管路とを有する回転部とを備え、前記回転面の静止中に流体を通過させ、前記回転面の回転によって流路を切り替える回転弁において、
前記回転面の静止中には前記固定面に対して前記回転面を押圧し、前記回転面の回転に際して前記回転面の押圧を解除する圧力機構を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第１の視点の回転弁は、上記圧力機構を備えた構成により、流体を通過させる際には回転面を固定面に対して押圧し、流路に必要な圧力仕様を満たして流体の漏れを防止し、また、回転面を回転させる際には押圧を解除することで、回転面の磨耗を防止し、また、回転に必要な電力の低減や駆動に要する電動機の容量を小さくできる。
【０００９】
また、本発明の回転弁は、その第２の視点において、固定面と、該固定面に形成された固定ノズルと、該固定ノズルに連通する固定管路とを有する固定部と、前記固定面と相対的に回転する回転面と、前記固定ノズルに対応して前記回転面に形成された回転ノズルと、該回転ノズルに連通する回転管路とを有する回転部とを備え、前記回転面の静止中に流体を通過させ、前記回転面の回転によって流路を切り替える回転弁において、
前記固定面又は前記回転面の何れかに固定されて、前記固定面と前記回転面との間に挿入され、前記回転面の所定の回転位置において、前記固定ノズルと前記回転ノズルとを連通させる連通溝が形成された流路分配板を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の視点の回転弁は、上記流路分配板を備える構成により、対象とする分離装置に従って回転弁の流路構成を個々に設計する際に、単に流路分配板における流路構成を設計すれば足りるので、回転弁の設計、製造が容易である。
【００１１】
更に、本発明の回転弁は、その第３の視点において、固定面と、該固定面に形成された固定ノズルと、該固定ノズルに連通する固定管路とを有する固定部と、前記固定面と相対的に回転する回転面と、前記固定ノズルに対応して前記回転面に形成された回転ノズルと、該回転ノズルに連通する回転管路とを有する回転部とを備え、前記回転面の静止中に流体を通過させ、前記回転面の回転によって流路を切り替える回転弁において、
前記固定面又は前記回転面の何れかに形成される環状溝を備え、該環状溝は、前記固定ノズル又は前記回転ノズルを囲むと共に、前記固定管路又は回転回路の何れかに連通することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第３の視点の回転弁は、上記環状溝を形成した構成により、回転面と固定面との間から漏洩する流体が、環状溝に捕捉され、回転管路又は固定管路に導かれるため、漏洩流体が回転弁の外部に漏れ出ることがなく、回転弁の保守性及び取扱い性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態例の回転弁を有する間欠移動層方式のクロマト分離装置のブロック図である。
【００１４】
本分離装置は、２台のポンプ１１、１２を有し、各ポンプ１１、１２を循環路１３に挿入する循環モード、又は、各ポンプ１１、１２の吸入口に液注入管１４、１５を接続する液注入モードの何れかを選択する切替え弁１６、１７を配設している。一工程中において、第１及び第２切替え弁１６、１７を循環モードに選択することで、吸着剤を充填した８個のカラム（充填塔）１８が、回転弁１０の各ノズル１９、及び、第１及び第２のポンプ１１、１２を介して無端の環状に連結されて循環路１３を形成する。循環路１３における液流は図示Ａ方向（時計方向）である。第１及び第２のポンプ１１、１２は、流体に対して同じ流量を与える定量ポンプとして構成される。
【００１５】
循環路１３は、液流方向Ａに見て第１のポンプ１１の吐出口から第２のポンプ１２の吸入口迄の、第１〜第４のカラム１８を含む第１循環半路１３Ａと、第２のポンプ１２の吐出口から第１のポンプ１１の吸入口迄の、第５〜第８のカラム１８を含む第２循環半路１３Ｂとから成る。原料液貯槽２０は、原料液注入管１４及び第１切替え弁１６を介して第１のポンプ１１の吸入側に接続され、第１のポンプ１１を経由して第１の循環半路１３Ａの一端に接続される。溶離液貯槽２１は、溶離液注入管１５及び第２切替え弁１７を介して第２のポンプ１２の吸入口に接続され、第２のポンプ１２を介して第２循環半路１３Ｂの一端に接続される。原料注入管１４及び溶離液注入管１５は、対応する切替え弁１６又は１７が、液注入モードに切り替えられることで、循環路１３に接続され、原料液又は溶離液を注入する。
【００１６】
成分Ａの引抜き管２２は、成分Ａ引抜き弁２３を介して、第１循環半路１３Ａの第３カラム１８の出口と第４カラム１８の入口とを接続する管路６６、５４から引き出され、その末端が成分Ａ貯槽２４に接続される。成分Ｂの引抜管２５は、成分Ｂ引抜き弁２６を介して、第２の循環半路１３Ｂの他端に接続され、その末端が成分Ｂ貯槽２７に接続される。成分Ｃの引抜き管２８は、成分Ｃ引抜き弁２９を介して、第２循環半路１３Ｂの第５カラム１８の出口と第６カラム１８の入口とを接続する管路６６、５４から引き出され、その末端が成分Ｃ貯槽３０に接続される。また、一対の漏れ液引抜き管３１が、回転弁１０に形成された環状溝３２に接続されており、回転弁１０の褶接面に漏洩した流体は、環状溝３２及び漏れ液引抜き管３１を介して漏れ液貯槽３３に引き出される。
【００１７】
図２は、上記クロマト分離装置の回転弁１０付近を示す模式的斜視図である。回転弁１０は、固定部４０と、その上部に回転可能に搭載される回転部６０とを有する。固定部４０は、円筒形状の圧力シリンダ４１と、圧力シリンダ４１に固定され、上面が固定面（第１の固定面）を構成する４角形状のプレート４２と、固定面上にボルト固定された円板状の流路分配板４３とを有する。流路分配板４３の上面は第２の固定面を構成し、回転部６０の回転面と接触する。流路分配板４３には、その内部を貫通する多数の貫通溝が形成され、この貫通溝は、回転面に形成されたノズルと、第１固定面に形成されたノズルとを連通させる。
【００１８】
プレート４２の固定面には、多数のノズルが円周方向に並んで配置され、各ノズルはプレート４２の側壁に形成されたボス５３に連通している。各ボス５３は、外部の配管を介して、図１に示すように、対応するポンプ１１、１２、及び、対応する液貯槽２０、２１、２４、２７、３０、３３に接続されている。
【００１９】
回転部６０は、歯車６１を有し、該歯車６１には、電動機６２のより小径の歯車６３が噛み合っている。歯車６１の中心部には歯車６１と一体的に形成された、流路分配板４３よりもやや小径の回転ハブ６４が配設され、回転ハブ６４の上面には多数のボス６５が配置される。各ボス６５は、回転ハブ６４の下面である回転面に露出するノズルと連通し、また、対応するカラム１８の出口及び入口と、配管６６を介して連通している。回転部６０には、８つの縦型カラム１８が搭載され、各カラム１８は、支持部材により円周方向に並んで支持されている。
【００２０】
図３は、図２の回転弁１０の縦断面図である。回転部６０は、円板状の歯車６１と、その中央部に形成されたやや肉厚の回転ハブ６４と、その上面に配置される中空円筒部材（支持部材）６７とが一体的に形成されている。回転部６０は、圧力シリンダ４１に固定されたプレート４２及び流路分配板４３の上に搭載される。回転部６０には、全体を上下方向に貫いて延びる軸溝６８が形成されており、この軸溝６８を貫通するピストン軸４４によって、スラストベアリング６９を介して支持され、ピストン軸４４周りに回転可能である。回転部６０の回転ハブ６４の外周部近傍には、更にハブ６４を上下方向に貫通する流路溝７０が形成され、流路溝７０は、ハブ６４の下面に形成されたノズルと、回転部６０に支持されるカラム１８とを連通する。
【００２１】
円筒形状の圧力シリンダ４１内には、ピストン軸４４と一体的に形成されたピストン板４５が、上下方向に移動可能に収容される。圧力シリンダ４１は、円筒状の側壁４６と、この側壁４６を上下方向に挟む一対の４角形状の平板４７、４８と、双方の平板４７、４８を連結するボルトとから構成される。上側平板４７には、上側圧力チャンバ４９に連通する圧縮空気導入孔５１が形成され、下側平板４８には、下側圧力チャンバ５０に連通する大気開放孔５２と、ピストン軸４４の下端をスライド自在に収容する収容溝５７とが形成される。
【００２２】
圧力シリンダ４１の上側平板４７には、４角プレート４２がボルト固定されている。４角プレート４２は、その上面が固定面（第１固定面）を構成し、固定面に露出する固定ノズルは、４角プレート４２の側壁に並ぶボス５３と、プレート４２の内部に形成された固定配管５４を介して連通している。流路分配板４３は、更にプレート４２にボルト固定され、流路分配板４３の底面には、４角プレート４２の固定ノズルに対応して、分配板４３の表面と平行な横溝５５及び表面と直角な貫通溝５６が形成される。横溝５５は、流路分配板４３内部に形成された貫通溝５６によって、流路分配板４３の上面に露出するノズルと連通している。流路分配板４３の上面は、第２の固定面を構成し、回転ハブ６４の底面である回転面と褶接する。この固定面及び回転面に形成されたノズルは、回転面の所定の回転位置において対向し、回転管路６６と固定管路５４とを連通し、流体の流路を形成する。
【００２３】
図４（ａ）及び（ｂ）は夫々、流路分配板４３の上面及び下面の表面形状を示している。流路分配板４３は、例えば樹脂製でフランジ形状に成形され、外周部にボルト孔７１を有する。上面の最も外周側及び内周側には環状溝３２が形成されており、双方の環状溝３２に挟まれて、回転面のノズルに対向し円周方向に延びる横溝５５、及び、これらと円周方向に整列する貫通溝５６が配設される。横溝５５は、固定部４０に形成される固定配管５４の一部を構成する。環状溝３２は、対応する貫通溝５６及び裏面側の横溝５５によって相互に連通すると共に、固定面の対応するノズルを介して固定配管に連通している。
【００２４】
各環状溝３２に捕捉された流体は、固定面に形成されたノズルを経由して、回転弁１０の外部に導かれる。回転面に露出する回転ノズルは、流路分配板４３の上面に露出する、対応する横溝５５及び貫通溝５６によって、流路分配板４３の下面に連通し、対応する４角プレート４２のノズルに連通する。
【００２５】
図中に表示した表面側の溝番号は、▲１▼及び▲２▼が夫々、第１のポンプ（原料液ポンプ）１１の吸入口及び吐出口に連通する貫通溝５６を指し、これらは、流路分配板４３の裏面側で同じ番号を付した横溝５５によって適当な位置に引き出された後に、第１のポンプ１１及び第１の切替え弁１６に接続される。▲３▼〜▲５▼、及び、丸付き１０は、環状溝３２及びそれらに対応する貫通溝５６を指し、これらは、漏れ液引抜き管３１を経由して、漏れ液貯槽３３に接続される。▲６▼は成分Ｃの引抜き用の横溝５５であり、裏面側で同じ番号を付した横溝５５によって適当な位置に引き出され、成分Ｃ引抜き管２８を経由して成分Ｃ貯槽３０に接続される。▲７▼及び▲８▼は夫々、第２のポンプ（溶離液ポンプ）１２の吐出口及び吸入口に連通する貫通溝５６を示し、同様に裏面側で同じ番号を付した横溝５５によって適当な位置に引き出され、第２のポンプ１２及び第２の切替え弁１７に接続される。▲９▼は、成分Ａの引抜き用横溝５５であり、裏面側で同じ番号を付した横溝５５によって適当な位置に引き出され、成分Ａ引抜き管２２を経由して成分Ａ貯槽２４に接続される。
【００２６】
上記構成の回転弁では、流路分配板４３の溝形状を種々に変更することによって、回転弁１０の主要部を、型式及び容量が異なる複数のクロマト分離装置に共通とすることが出来る。つまり、単に流路分配板４３のみを取り替えることによって、回転弁１０の主要部を複数のクロマト分離装置に共用できるので、回転弁の設計が容易になると共に、量産効果によって製造コストの低減が可能である。特に、現場での設計変更や機種の変更の際にも、同じ回転弁主要部が利用できる利点がある。
【００２７】
上記クロマト分離装置は、溶離液の注入及び成分Ａの引抜きを行う第１工程、原料液の注入及び成分Ｂの引抜きを行う第２工程、液流の循環を行う第３工程、溶離液の注入及び成分Ｃの引抜きを行う第４工程、及び、液流を停止してカラム（分離塔）１８を含む回転弁１０の１カラム分の回転を行う第５工程を、順次に且つ繰り返し行う。
【００２８】
図３において、分離装置において液の注入及び引抜きを行う際には、圧力シリンダ４１内に圧縮空気を導入し、ピストン板４５及びピストン軸４４を下方に押し、回転部６０の回転面を流路分配板４３の上面に押圧する。これによって、流路分配板４３の上面（固定面）と回転ハブ６４の回転面との間の液漏れが防止できる。回転部６０の回転に先立って、圧縮空気が抜かれると、回転部６０は自重のみで固定部４０に搭載される。これによって、駆動に必要なモータの駆動能力を小さく抑えることができ、装置のコストが低減する。また、回転部６０の回転によって生ずる回転面と固定面との間で生ずる磨耗が防止でき、回転弁の保守性、取扱い性が向上する。
【００２９】
なお、上記実施形態例では、圧力シリンダには圧縮空気を導入する例を挙げたが、圧縮空気に限らず、水圧や油圧を利用することも出来る。また、流体の種類によって圧力を調節することも出来る。さらには、流路分配板の材質及び構造についても種々に変更が可能であり、或いは、固定部の構造を変更することにより、流路分配板自体を省くことも可能である。
【００３０】
以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明の回転弁は、上記実施形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施した回転弁も、本発明の範囲に含まれる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の第１の視点の回転弁によると、流体を循環させる際には回転面を固定面に向けて押圧して液漏れを防止し、回転弁の回転時にはその押圧を解除して回転を容易にする押圧機構を配設したことにより、回転弁を駆動するモータの容量を小さくでき、且つ、回転面における磨耗が防止でき、回転弁の寿命が延び、或いは、その保守頻度を減らす利点がある。
【００３２】
また、本発明の第２の視点の回転弁によると、ノズルからの流路を分配する流路分配板を配設した構成により、回転弁の主要部分を共通にしたまま流路分配板の溝構成を変更するのみで、種々の配管の設計に対応できるので、回転弁の設計の標準化が容易となり、また、主要部品の共通化により量産効果が生まれ製造コストが低減する利点がある。
【００３３】
更に、本発明の第３の視点の回転弁によると、回転弁の外周部及び／又は内周部に環状溝を配設した構成により、回転弁の回転面と固定面との間で生ずる液漏れを容易に排出でき、回転弁の周囲を液漏れによって汚すことがないので、回転弁の保守性や取扱い性が向上する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例の回転弁を有するクロマト分離装置のブロック図。
【図２】図１のクロマト分離装置における回転弁近傍の斜視図。
【図３】図２の回転弁近傍の縦断面図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は夫々、流路分配板の表面形状図。
【符号の説明】
１０：回転弁
１１、１２：ポンプ
１３：循環路
１３Ａ、１３Ｂ：循環半路
１４：原料注入管
１５：溶離液注入管
１６、１７：切替え弁
１８：カラム（分離塔）
１９：ノズル
２０：原料貯槽
２１：溶離液貯槽
２２：成分Ａ引抜き管
２３：成分Ａ引抜き弁
２４：成分Ａ貯槽
２５：成分Ｂ引抜き管
２６：成分Ｂ引抜き弁
２７：成分Ｂ貯槽
２８：成分Ｃ引抜き管
２９：成分Ｃ引抜き弁
３０：成分Ｃ貯槽
３１：漏れ液引抜き管
３２：環状溝
３３：漏れ液貯槽
４０：固定部
４１：圧力シリンダ
４２：４角プレート
４３：流路分配板
４４：ピストン軸
４５：ピストン板
４６：圧力シリンダ側壁
４７：圧力シリンダ上板
４８：圧力シリンダ下板
４９：圧力チャンバ
５０：圧力チャンバ
５１：圧縮空気ノズル
５２：大気開放ノズル
５３：流路ボス
５４：固定配管
５５：横溝
５６：貫通溝
６０：回転部
６１：歯車
６２：モータ
６３：小径歯車
６４：回転ハブ
６５：回転ボス
６６：回転管路
６７：中空円筒部材
６８：縦溝
６９：スラストベアリング
７１：ボルト孔
【図１】
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【図２】
0004233177.tif 000003
【図３】
0004233177.tif 000004
【図４】
0004233177.tif 000005