(57)【要約】  マニホールドバルブ（Ｖ１）は、円筒状のバルブ本体（１）と、当該バルブ本体（１）に内嵌された円筒状の中間筒体（２）と、当該中間筒体（２）に対して摺動回転可能に内嵌されたローター（３）とを備える。バルブ本体（１）は、複数の第１連通口（１０ａ〜１０ｃ）と、複数の第２連通口（１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ）とを備えている。中間筒体（２）は、前記第１連通口に連通する複数の第３連通口（２２ａ〜２２ｃ）と、前記第２連通口に連通する複数の第４連通口（２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ）とを備えている。ローター（３）は、複数の連通流路（３０ａ〜３０ｃ）と、前記第３連通口を前記連通流路にそれぞれ連通させる複数の第５連通口（３１ａ〜３１ｃ）と、前記第４連通口を前記連通流路（３０ａ〜３０ｃ）に連通させるための複数の第６連通口（３２ａ〜３２ｃ，３３ａ〜３３ｃ）とを備えている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のバルブ本体（１）と、当該バルブ本体（１）に内嵌された円筒状の中間筒体（２）と、当該中間筒体（２）に対して摺動回転可能に内嵌されたローター（３）とを備え、
前記バルブ本体（１）は、軸方向に間隔を隔てて形成された複数の第１連通口（１０ａ〜１０ｃ）と、当該複数の第１連通口（１０ａ〜１０ｃ）と軸方向に異なる位置において軸方向に相互に間隔を隔てて形成された複数の第２連通口（１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ）とを備えており、
前記中間筒体（２）は、軸方向に間隔を隔てるとともに前記複数の第１連通口（１０ａ〜１０ｃ）にそれぞれ連通する複数の第３連通口（２２ａ〜２２ｃ）と、前記複数の第２連通口（１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ）にそれぞれ連通する複数の第４連通口（２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ）とを備えており、
前記ローター（３）は、軸方向に延びるとともに互いに分離された複数の連通流路（３０ａ〜３０ｃ）と、前記複数の第３連通口（２２ａ〜２２ｃ）を前記複数の連通流路（３０ａ〜３０ｃ）にそれぞれ連通させる複数の第５連通口（３１ａ〜３１ｃ）と、前記複数の第４連通口（２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ）を前記複数の連通流路（３０ａ〜３０ｃ）にそれぞれ連通させるための複数の第６連通口（３２ａ〜３２ｃ，３３ａ〜３３ｃ）とを備えており、
前記ローター（３）の前記中間筒体（２）に対する回転に伴い、前記複数の第６連通口（３２ａ〜３２ｃ，３３ａ〜３３ｃ）を前記複数の第４連通口（２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ）に対して選択的に連通状態または非連通状態に切換えるように構成されている、マニホールドバルブ。
【請求項２】
前記中間筒体（２）の内面における前記各第３連通口（２２ａ〜２２ｃ）に対応する位置には、内面環状流路（２５ａ〜２５ｃ）が形成されている、請求項１に記載のマニホールドバルブ。
【請求項３】
前記中間筒体（２）の外面における前記各第４連通口（２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ）に対応する位置には、外面環状流路（２６ａ〜２６ｃ，２７ａ〜２７ｃ）が形成されている、請求項１に記載のマニホールドバルブ。
【請求項４】
前記バルブ本体（１）と前記中間筒体（２）との間において、前記各第４連通口（２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ）の軸方向の両側には、環状のシール（２９）が設けられている、請求項１に記載のマニホールドバルブ。
【請求項５】
前記中間筒体（２）と前記ローター（３）との間において、前記各第４連通口（２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ）の軸方向の両側には、環状のシール（２９）が設けられている、請求項１に記載のマニホールドバルブ。
【請求項６】
前記バルブ本体（１）には、複数の共通流路（５０，５２）と、当該各共通流路（５０，５２）と前記複数の第４連通口（２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ）のうち選択されたものとを連通させる複数の接続口（５１ａ〜５１ｃ，５３ａ〜５３ｃ）と、を備えたブロック（５）が取付けられている、請求項１に記載のマニホールドバルブ。
【請求項７】
前記バルブ本体（１）には、前記各第１連通口（１０ａ〜１０ｃ）に通じる接続口（４０ａ〜４０ｃ）を備えたブロック（４）が取付けられている、請求項１に記載のマニホールドバルブ。
【請求項８】
前記ローター（３）は、時間で制御される電動モータ（６５）により駆動される、請求項１に記載のマニホールドバルブ。
【請求項９】
前記複数の第４連通口（２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ）は、前記中間筒体（２）の軸方向に間隔を隔てる複数組の中間供給口（２３ａ〜２３ｃ）と、前記中間筒体（２）の軸方向に間隔を隔てる複数組の中間排出口（２４ａ〜２４ｃ）と、を含んでおり、前記各組の中間供給口（２３ａ〜２３ｃ）は、前記中間筒体（２）の周方向に相互に間隔を隔てているとともに、他の組の中間供給口（２３ａ〜２３ｃ）に対して前記中間筒体（２）の周方向にずれており、前記各組の中間排出口（２４ａ〜２４ｃ）は、前記中間筒体（２）の周方向に相互に間隔を隔てているとともに、他の組の中間排出口（２４ａ〜２４ｃ）に対して前記中間筒体（２）の周方向にずれている、請求項１に記載のマニホールドバルブ。
【請求項１０】
前記複数の第１連通口（１０ａ〜１０ｃ）、前記複数の第３連通口（２２ａ〜２２ｃ）、前記複数の第５連通口（３１ａ〜３１ｃ）および前記複数の連通流路（３０ａ〜３０ｃ）は、ガスの供給および排出に用いられ、前記複数の第２連通口（１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ）のうちの選択されたもの（１１ａ〜１１ｃ）、前記複数の第４連通口（２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ）のうちの選択されたもの（２３ａ〜２３ｃ）、および前記複数の第６連通口（３２ａ〜３２ｃ，３３ａ〜３３ｃ）のうちの選択されたもの（３２ａ〜３２ｃ）は、ガスの供給にのみ用いられ、残りの第２連通口（１２ａ〜１２ｃ）、残りの第４連通口（２４ａ〜２４ｃ）および残りの第６連通口（３３ａ〜３３ｃ）は、ガスの排出にのみ用いられる、請求項１に記載のマニホールドバルブ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のマニホールドバルブ（Ｖ１）と、当該マニホールドバルブ（Ｖ１）の前記複数の第１連通口（１０ａ〜１０ｃ）にそれぞれ接続された複数の吸着槽（Ａ，Ｂ，Ｃ）と、を含むＰＳＡ装置。
【請求項１２】
前記マニホールドバルブ（Ｖ１）を前記各吸着槽（Ａ，Ｂ，Ｃ）の一端に接続し、請求項１〜１０のいずれかに記載の他のマニホールドバルブ（Ｖ２）を前記各吸着槽（Ａ，Ｂ，Ｃ）の他端に接続してなる、請求項１１に記載のＰＳＡ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニホールドバルブに関し、特にＰＳＡ装置など多流路の切換えを行うのに適したマニホールドバルブに関する。本発明は、さらにそのようなマニホールドバルブを備えたＰＳＡ装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
水配管、油圧配管、またはガス配管などを備えた流体配管設備において、複数の流路を切換えるために、ロータリーバルブが用いられる場合がある。従来のロータリーバルブとしては、たとえば円筒状のバルブ本体と、このバルブ本体内に収容され、バルブ本体の内面に対して摺動回転可能なローターとを備えたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６３０８２号公報
【０００４】
特許文献１に開示されているロータリーバルブにおいては、バルブ本体の軸方向に異なる位置には、外側から内側に貫通する複数の連通口が形成されている。ローターには、軸方向に延びる連通流路が形成されているとともに、当該連通流路とローターの外側とを連通する複数の孔が形成されている。この孔は、上記連通口と対応する位置に形成されており、ローターに接続されたモータの回転出力によりローターが回転し、連通流路と連通口とを選択的に連通状態または非連通状態に切換えることができるようになっている。このため、ローターの回転位置を制御することにより、バルブ本体に形成された複数の連通口のうち設定されたものを連通流路に連通させることができ、この結果、連通口に接続された配管を選択的に導通させることができる。【０００５】
ところで、近年、メタノールや天然ガスを水蒸気改質して得られた７３〜７７％程度の水素を含んだ原料ガスを、ＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）装置に導入して水素ガスを精製分離する方法（圧力変動吸着法）が、半導体製造、ガラス製造、金属熱処理、化学反応などの幅広い分野で使用されている。ＰＳＡ装置は、通常、吸着剤を充填した３槽または４槽の吸着槽を備えて構成されており、原料ガスは、各吸着槽に供給され、吸着槽内で吸着剤によって水素以外のガス成分が除去（吸着）されて、高純度水素として取り出される。【０００６】
図７は、３槽式の吸着槽を備えたＰＳＡ装置の一例を示す概略構成図である。同図に示されたＰＳＡ装置においては、吸着槽の上部より取り出される精製された水素ガスを用いて、脱着が完了した吸着槽内に残留しているガスをパージするシステムが採用されている。このシステムでは、各吸着槽の下部において、原料ガスを吸着槽に供給するための流路Ｐ１と、吸着槽内のガスを排出するための流路Ｐ２との２流路が形成されている。各吸着槽の上部において、精製された水素ガスを製品水素として取り出すための流路Ｐ３と、精製された水素ガスの一部を共通のパージラインに送り出すための流路Ｐ４と、当該共通のパージラインから水素ガスを吸着槽に導入するための流路Ｐ５との３流路が形成されている。【０００７】
以上の構成から理解されるように、各吸着槽の下部で２流路、上部で３流路の切換えを行う必要があり、３槽式の場合には、合計１５流路の切換えを行う必要がある。また、吸着槽の下部および上部における流路の切換えは、吸着槽ごとに独立して行うことが必要とされる。この３槽式吸着槽の流路の切換えに上記特許文献１に開示されたロータリーバルブを用いると、各吸着槽の下部と上部に当該ロータリーバルブを１個ずつ設置し、ＰＳＡ装置全体としては合計６個のロータリーバルブを使用して各バルブを順次操作することにより、各吸着槽の下部および上部の１５流路の切換えを行うことができる。【０００８】
一方、近年、ＰＳＡ装置を燃料電池自動車の水素ステーション等に適用することが検討されている。ＰＳＡ装置を水素ステーションへ適用するためには、装置の小型化や低価格化が強く要請される。しかしながら、上記従来のロータリーバルブによると、ＰＳＡ装置の吸着槽の数に応じて使用するバルブの数を増やす必要があり、装置の大型化や設備費用の高騰化を招く傾向にある。また、使用するバルブの数が増えると、各バルブを順次作動させることによるバルブ制御が複雑化するといった不都合も生じる。さらに、各流路の切換えの順序やタイミングを変更する場合には、バルブごとに連通口の孔の配置や大きさを変更する必要があるが、バルブの数が増えると、この変更に伴う費用が高騰化するという問題が生じる。
【発明の開示】
【０００９】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、多数の流路を切換える必要がある装置において、装置の小型化や設備費用の低減化を図るとともに、流路切換えの順序やタイミングなどの仕様を変更する際にも、仕様変更に係るコストを低減することができるマニホールドバルブを提供することを目的とする。
【００１０】
本発明の他の目的は、このようなマニホールドバルブを備えたＰＳＡ装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の第１の側面によれば、  円筒状のバルブ本体と、当該バルブ本体に内嵌された円筒状の中間筒体と、当該中間筒体に対して摺動回転可能に内嵌されたローターとを備え、前記バルブ本体は、軸方向に間隔を隔てて形成された複数の第１連通口と、当該複数の第１連通口と軸方向に異なる位置において軸方向に相互に間隔を隔てて形成された複数の第２連通口とを備えており、前記中間筒体は、軸方向に間隔を隔てるとともに前記複数の第１連通口にそれぞれ連通する複数の第３連通口と、前記複数の第２連通口にそれぞれ連通する複数の第４連通口とを備えており、前記ローターは、軸方向に延びるとともに互いに分離された複数の連通流路と、前記複数の第３連通口を前記複数の連通流路にそれぞれ連通させる複数の第５連通口と、前記複数の第４連通口を前記複数の連通流路にそれぞれ連通させるための複数の第６連通口とを備えており、前記ローターの前記中間筒体に対する回転に伴い、前記複数の第６連通口を前記複数の第４連通口に対して選択的に連通状態または非連通状態に切換えるように構成されている、マニホールドバルブが提供される。
【００１２】
本発明に係るマニホールドバルブによると、複数の容器（たとえばＰＳＡ装置における吸着槽）について各容器ごとに流体を供給または排出するための複数の流路切換えが必要な場合においても、各第１連通口と各容器を接続しておくことにより、１個のマニホールドバルブを用いて複数の容器に接続される流路の切換えを各容器ごとに独立して行うことができる。したがって、複数の容器に接続される多流路の切換えに必要なバルブの数を低減させることができ、装置の小型化や設備費用の低減化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明に係るマニホールドバルブにおいては、中間筒体を備えている。このため、各流路の流量や流路切換えのタイミングなどの仕様を変更する必要が生じても、中間筒体に形成される第３連通口および第４連通口の配置や大きさを変更することにより、対応することが可能である。したがって、バルブの仕様変更に際して中間筒体のみを交換すればよく、仕様変更に係るコストを低減することができる。
【００１４】
好ましくは、前記中間筒体の内面における前記各第３連通口に対応する位置には、内面環状流路が形成されている。
【００１５】
好ましくは、前記中間筒体の外面における前記各第４連通口に対応する位置には、外面環状流路が形成されている。
【００１６】
好ましくは、前記バルブ本体と前記中間筒体との間において、前記各第４連通口の軸方向の両側には、環状のシールが設けられている。
【００１７】
好ましくは、前記中間筒体と前記ローターとの間において、前記各第４連通口の軸方向の両側には、環状のシールが設けられている。
【００１８】
好ましくは、前記バルブ本体には、複数の共通流路と、当該各共通流路と前記複数の第４連通口のうち選択されたものとを連通させる複数の接続口と、を備えたブロックが取付けられている。
【００１９】
好ましくは、前記バルブ本体には、前記各第１連通口に通じる接続口を備えたブロックが取付けられている。
【００２０】
好ましくは、前記ローターは、時間で制御される電動モータにより駆動される。
【００２１】
好ましくは、前記複数の第４連通口は、前記中間筒体の軸方向に間隔を隔てる複数組の中間供給口と、前記中間筒体の軸方向に間隔を隔てる複数組の中間排出口と、を含んでおり、前記各組の中間供給口は、前記中間筒体の周方向に相互に間隔を隔てているとともに、他の組の中間供給口に対して前記中間筒体の周方向にずれており、前記各組の中間排出口は、前記中間筒体の周方向に相互に間隔を隔てているとともに、他の組の中間排出口に対して前記中間筒体の周方向にずれている。
【００２２】
好ましくは、前記複数の第１連通口、前記複数の第３連通口、前記複数の第５連通口および前記複数の連通流路は、ガスの供給および排出に用いられ、前記複数の第２連通口のうちの選択されたもの、前記複数の第４連通口のうちの選択されたもの、および前記複数の第６連通口のうちの選択されたものは、ガスの供給にのみ用いられ、残りの第２連通口、残りの第４連通口および残りの第６連通口は、ガスの排出にのみ用いられる。
【００２３】
本発明の第２の側面によれば、前記マニホールドバルブと、当該マニホールドバルブの前記複数の第１連通口にそれぞれ接続された複数の吸着槽と、を含むＰＳＡ装置が提供される。
【００２４】
好ましくは、前記マニホールドバルブを前記各吸着槽の一端に接続し、同様の構成を有する他のマニホールドバルブを前記各吸着槽の他端に接続した構成とする。
【００２５】
本発明のその他の特徴および利点については、以下添付図面に基づいて行なう発明の実施形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るマニホールドバルブの一例を示す縦断面図である。
【図２】バルブ本体の縦断面図である。
【図３】中間筒体の縦断面図である。
【図４】ローターの縦断面図である。
【図５】図５Ａは、図１におけるａ−ａ断面図であり、図５Ｂは、図１におけるｂ−ｂ断面図であり、図５Ｃは、図１におけるｃ−ｃ断面図であり、図５Ｄは、図１におけるｄ−ｄ断面図であり、図５Ｅは、図１におけるｅ−ｅ断面図であり、図５Ｆは、図１におけるおよびｆ−ｆ断面図である。
【図６】３槽式吸着槽のバルブ制御の一状態を示す模式図である。
【図７】従来のＰＳＡ装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施形態について、図１〜図６を参照しつつ具体的に説明する。なお、説明の便宜上、図１を基準として上下左右の方向を特定することにする。【００２８】
図１は本発明の一実施例に係るマニホールドバルブを示す断面図である。同図に示すマニホールドバルブＶ１は、たとえば３槽式吸着槽を有するＰＳＡ装置に適用される。ＰＳＡ装置は、概略的にたとえば図６に示したような構成を有している。【００２９】
具体的には、図６に示すＰＳＡ装置は、３個の吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃを備えている。たとえば、水素とそれ以外のガス成分を含む原料ガスから水素を分離する場合、各吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、供給された原料ガスは吸着剤によって水素以外のガス成分が吸着され、高純度のＨ2ガスが外部に排出される。このＨ2ガスの大部分は、製品ガスとして製品タンク（図示せず）に取り出される。Ｈ2ガスの一部および／または吸着槽内の残留ガスは、共通のパージラインに送られ、流量調整弁Ｖ３を経て、所定の吸着槽にパージガスとして導入される。そして、再生を受けている吸着槽では、減圧により、吸着剤から脱着した脱着ガスが槽内の残留ガスとともに、パージガスによって排出される。したがって、各吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃの下部には、原料ガスを吸着槽に供給する流路、および吸着槽から排出されたガスを送り出す流路の２流路が接続されており、各吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃの上部には、Ｈ2ガスをタンクに送り出す流路、Ｈ2ガスをパージラインに送り出す流路、および圧力調整されたＨ2ガスを吸着槽に供給する流路の３流路が接続されている。本実施形態では、後述する説明から理解されるように、吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃの下部の全６流路の切換えを吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃの下部に配置される１個のマニホールドバルブＶ１で行い、吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃの上部の全９流路の切換えを吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃの上部に配置される１個のマニホールドバルブＶ２で行うように構成されている。図１に示すマニホールドバルブＶ１は、吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃの下部に配置されるものである。【００３０】
図１に示すように、マニホールドバルブＶ１は、バルブ本体１と、中間筒体２と、ローター３と、上部ブロック４と、下部ブロック５とを備えている。【００３１】
図１および図２に示すように、バルブ本体１は、軸方向に延びる中空部が形成された円筒状を呈している。バルブ本体１の上部には、軸方向に間隔を隔てるとともに半径方向に貫通する３個の第１連通口としての外側供給・排出口１０ａ，１０ｂ，１０ｃが形成されている。この外側供給・排出口１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃに原料ガスを供給するか、或いは、吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃから吸着ガスを排出する連通口として機能するものである。バルブ本体１の下部には、外側供給・排出口１０ａ，１０ｂ，１０ｃと軸方向に異なる位置に、３個の第２連通口としての外側供給口１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、さらに３個の第２連通口としての外側排出口１２ａ，１２ｂ，１２ｃとが交互に形成されている。【００３２】
図１および図３に示すように、中間筒体２は、バルブ本体１の中空部に嵌合される円筒部２０と、バルブ本体１の左端部に固定されるフランジ部２１とが一体形成された構成とされている。中間筒体２には、バルブ本体１の外側供給・排出口１０ａ，１０ｂ，１０ｃに常時連通する３個の第３連通口としての中間供給・排出口２２ａ，２２ｂ，２２ｃが形成されている。中間筒体２には、バルブ本体１の外側供給口１１ａ，１１ｂ，１１ｃと軸方向に対応する位置に、半径方向に貫通する３組（各組３個ずつ）の第４連通口としての中間供給口２３ａ，２３ｂ，２３ｃが形成されている。より詳細には、図１における左側の組の３個の中間供給口２３ａは、図５Ａに表れているように、円周方向にずれるとともに互いに近接する位置に形成されている。同様に、図１における中間の組の３個の中間供給口２３ｂおよび右側の組の３個の中間供給口２３ｃは、図５Ｃおよび５Ｅに表れているように、それぞれ円周方向にずれるとともに互いに近接する位置に形成されている。【００３３】
また、中間筒体２には、バルブ本体１の外側排出口１２ａ，１２ｂ，１２ｃと軸方向に対応する位置に、半径方向に貫通する３組（各組２個ずつ）の第４連通口としての中間排出口２４ａ，２４ｂ，２４ｃが形成されている。より詳細には、図１における左側の組の２個の中間排出口２４ａは、図５Ｂに表れているように、円周方向にずれるとともに近接する位置に形成されている。同様に、図１における中間の組の２個の中間排出口２４ｂおよび右側の組の２個の中間排出口２４ｃは、図５Ｄおよび図５Ｆに表れているように、それぞれ円周方向にずれるとともに近接する位置に形成されている。【００３４】
中間筒体２の内面には、中間供給・排出口２２ａ，２２ｂ，２２ｃと軸方向に対応する位置に、内面環状流路２５ａ，２５ｂ，２５ｃが形成されている。中間筒体２の外面には、中間供給口２３ａ，２３ｂ，２３ｃと軸方向に対応する位置に外面環状流路２６ａ，２６ｂ，２６ｃが形成され、中間排出口２４ａ，２４ｂ，２４ｃと軸方向に対応する位置に外面環状流路２７ａ，２７ｂ，２７ｃが形成されている。【００３５】
図１および図４に示すように、ローター３は、円筒状を呈しており、中間筒体２の内面に摺動しながら回転できるように中間筒体２に対して内嵌されている。ローター３には、軸方向に延びるとともに互いに分離された３本の連通流路としての内側供給・排出流路３０ａ，３０ｂ，３０ｃが形成されている。【００３６】
ローター３における中間筒体２の中間供給・排出口２２ａ，２２ｂ，２２ｃと軸方向に対応する位置には、半径方向に貫通する第５連通口としての内側供給・排出口３１ａ，３１ｂ，３１ｃが形成されている。これにより、内側供給・排出流路３０ａ，３０ｂ，３０ｃと外側供給・排出口１０ａ，１０ｂ，１０ｃとは、それぞれ内側供給・排出口３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、内面環状流路２５ａ，２５ｂ，２５ｃ、および中間供給・排出口２２ａ，２２ｂ，２２ｃを介して別個独立して連通している。【００３７】
また、ローター３における中間筒体２の中間供給口２３ａ，２３ｂ，２３ｃと軸方向に対応する位置には、半径方向に貫通する第６連通口としての内側供給口３２ａ，３２ｂ，３２ｃが形成されている。これにより、内側供給・排出流路３０ａ，３０ｂ，３０ｃと外側供給口１１ａ，１１ｂ，１１ｃとは、それぞれ内側供給口３２ａ，３２ｂ，３２ｃ、中間供給口２３ａ，２３ｂ，２３ｃ、および外面環状流路２６ａ，２６ｂ，２６ｃを介して別個独立して連通しうるようになっている。ただし、ローター３の回転動作に応じて、内側供給口３２ａが中間供給口２３ａに対して円周方向にずれた位置にある場合には、内側供給口３２ａは中間筒体２の内面で塞がれることとなり、内側供給口３２ａと中間供給口２３ａとは連通しない状態（非連通状態）となる。内側供給口３２ｂおよび内側供給口３２ｃについてもこれと同様である。【００３８】
ローター３における中間筒体２の中間排出口２４ａ，２４ｂ，２４ｃと軸方向に対応する位置には、半径方向に貫通する第６連通口としての内側排出口３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成されている。これにより、内側供給・排出流路３０ａ，３０ｂ，３０ｃと外側排出口１２ａ，１２ｂ，１２ｃとは、それぞれ内側排出口３３ａ，３３ｂ，３３ｃ、中間排出口２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、および外面環状流路２７ａ，２７ｂ，２７ｃを介して別個独立して連通しうるようになっている。ただし、ローター３の回転動作に応じて、内側排出口３３ａが中間排出口２４ａに対して円周方向にずれた位置にある場合には、内側排出口３３ａは中間筒体２の内面で塞がれることとなり、内側排出口３３ａと中間排出口２４ａとは連通しない状態（非連通状態）となる。内側排出口３３ｂおよび内側排出口３３ｃについてもこれと同様である。【００３９】
図１および図３に示すように、中間筒体２の外面および内面における各中間供給口２３ａ，２３ｂ，２３ｃおよび各中間排出口２４ａ，２４ｂ，２４ｃの軸方向の両側には、環状溝２８が形成されており、各環状溝２８には、Ｏリング２９が装着されている。これら環状溝２８およびＯリング２９により、バルブ本体１と中間筒体２との間および中間筒体２とローター３との間におけるシールが構成されている。したがって、このシールによって、バルブ本体１と中間筒体２との間および中間筒体２とローター３との間において軸方向に隣接する流路は適切に遮断され、各流路を通過するガスが不当に他の流路に混入することはない。なお、本実施形態では、Ｏリング装着用の環状溝２８が中間筒体２の外面および内面に形成されているが、バルブ本体１の内面やローター３の外面に環状溝を形成してもよい。また、シール材としてＯリングを使用した構成を示しているが、シールの態様はこれに限定されるものではない。【００４０】
図１に示すように、ブロック４は、バルブ本体１の上部に取付けられている。ブロック４は、バルブ本体１の外側供給・排出口１０ａ，１０ｂ，１０ｃと吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃとをそれぞれ接続する接続口４０ａ，４０ｂ，４０ｃを備えている。【００４１】
図１に示すように、ブロック５は、バルブ本体１の下部に取付けられている。ブロック５は、軸方向に延びる共通流路としての共通供給流路５０と、この共通供給流路５０にそれぞれ繋がるとともに外側供給口１１ａ，１１ｂ，１１ｃに通じる供給接続口５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、軸方向に延びる共通流路としての共通排出流路５２と、この共通排出流路５２にそれぞれ繋がるとともに外側排出口１２ａ，１２ｂ，１２ｃに通じる排出接続口５３ａ，５３ｂ，５３ｃとを備えている。【００４２】
図１におけるローター３の左端外周には、中間筒体２の左端部に形成された凹部の端面と摺動するスラストリング６０が取付けられている。ローター３の左端は、中間筒体２のフランジ部２１に取付けられたカバー６１により覆われている。ローター３の右端外周には、環状の突起３４が形成され、その一方の側面は、スラストリング６２を介して中間筒体２の右端部に形成された凹部に接続され、他方の側面は、スラストリング６３を介してバルブ本体１に取付けられたカバー６４に接続されている。ローター３には、駆動手段としての電動モータ６５が連結されている。バルブ本体１および電動モータ６５は、図示しない支持台に固定されている。【００４３】
図６において模式的に表れている吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃの上部のマニホールドバルブＶ２は、上記した下部のマニホールドバルブＶ１と基本構造が共通するものである。しかしながら、上部のマニホールドバルブＶ２は、全９流路（各吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃごとに３流路ずつ）の切換えを行うものであり、全６流路（各吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃごとに２流路ずつ）の切換えを行う下部のマニホールドバルブＶ１の構成と比較すると、バルブ本体１、中間筒体２、ローター３およびブロック５に設けられる供給口、排出口、接続口、流路の個数を切換えるべき流路数の増加に応じて増やした点のみが相違する。【００４４】
上部のマニホールドバルブＶ２のローター３は、下部のマニホールドバルブＶ１のローター３に連結された電動モータ６５とは別個の電動モータから動力を得る、或いは、ベルトなどを介して電動モータ６５から動力を得ることができるようになっている。そして、上部のマニホールドバルブＶ２のローター３と下部のマニホールドバルブＶ１のローター３とは、連動して回転するようにされている。【００４５】
次に、上述の如く構成されたマニホールドバルブＶ１の動作について説明する。【００４６】
マニホールドバルブＶ１における流路の切換えは、ローター３の回転によって行われる。本実施形態では、ローター３が１回転する間に９ステップ（ステップ１〜９）が順次切換わり、１サイクルを実行するように構成されている。各ステップは、ローター３の回転動作（すなわち電動モータ６５の駆動）を制御することにより、時間制御が可能とされている。【００４７】
図１、図５Ａ〜Ｆ、および図６は、ステップ１の状態を示しており、このステップ１について図面を参照して説明する。なお、図５Ａ〜５Ｆにおいて円周に沿って付された数字はステップの番号を表し、ローター３に形成された内側供給口３２ａ，３２ｂ，３２ｃおよび内側排出口３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、ステップが移行することにより、ステップ番号に対応する位置に移動するようになっている。【００４８】
図６に示した状態では、吸着槽Ａにおいては、原料ガスが供給され、槽内の吸着剤により水素以外のガス成分が吸着されてＨ2ガスとして排出される。吸着槽Ｂにおいては、吸着が終了した吸着槽Ｃ内の残留ガスが流量調整弁Ｖ３を経て供給され、槽内の吸着剤が洗浄されて脱着ガスが排出される。【００４９】
図１および図５Ａに表れているように、原料ガスは、バルブ本体１の供給口１１ａから、中間筒体２の外面環状流路２６ａを介してステップ１に対応する位置に形成された中間供給口２３ａ、内側供給口３２ａを通り、ローター３の内側供給・排出流路３０ａに流れ込み、内側供給・排出口３１ａ、中間筒体２の内面環状流路２５ａを介して中間供給・排出口２２ａ、バルブ本体１の外側供給・排出口１０ａを通り、ブロック４の接続口４０ａを介して吸着槽Ａへ供給される。吸着槽Ａ内において、原料ガスは、水素以外のガス成分が吸着される。ステップ２，３に対応する位置にも中間供給口２３ａが形成されていることから理解されるように、吸着槽Ａへの原料ガスの供給は、ステップ２，３においても行われる。なお、３個の中間供給口２３ａは、外面環状流路２６ａを介して連通しているため、ステップ１から３まで切換わる途中においても、原料ガスは、連続して吸着槽Ａに供給される。【００５０】
図５Ｂに表れているように、バルブ本体１の外側排出口１２ａに連通するローター３の内側供給・排出流路３０ａからの内側排出口３３ａは、中間筒体２の内面で塞がれているので、吸着槽Ａからガスの排出は行われない。吸着槽Ａからのガスの排出は、ステップ６，７で行われる。【００５１】
図５Ｃに表れているように、バルブ本体１の外側供給口１１ｂに連通するローター３の内側供給・排出流路３０ｂへの内側供給口３２ｂは、中間筒体２の内面で塞がれているので、吸着槽Ｂへの原料ガスの供給は行われない。吸着槽Ｂへの原料ガスの供給は、ステップ４〜６で行われる。【００５２】
図５Ｄに表れているように、バルブ本体１の外側排出口１２ｂに連通するローター３の内側供給・排出流路３０ｂからの内側排出口３３ｂは、中間筒体２の中間排出口２４ｂに連通しているので、吸着槽からガスの排出が行われる。吸着槽Ｂからのガスの排出は、ステップ９，１で行われる。【００５３】
図５Ｅに表れているように、バルブ本体１の外側供給口１１ｃに連通するローター３の内側供給・排出流路３０ｃへの内側供給口３２ｃは、中間筒体２の内面で塞がれているので、吸着槽Ｃへの原料ガスの供給は行われない。吸着槽Ｃへの原料ガスの供給は、ステップ７〜９で行われる。【００５４】
図５Ｆに表れているように、バルブ本体１の外側排出口１２ｃに連通するローター３の内側供給・排出流路３０ｃからの内側排出口３３ｃは、中間筒体２の内面で塞がれているので、吸着着槽Ｃからガスの排出は行われない。吸着槽Ｃからのガスの排出は、ステップ３，４で行われる。【００５５】
以上の説明から理解されるように、本実施形態に係るマニホールドバルブＶ１を１個使用することにより、ＰＳＡ装置の吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃにおける原料ガスの供給および吸着ガスの排出を行うための６流路の切換えを、吸着槽Ａ，Ｂ，Ｃごとに独立して行うことができる。したがって、多流路の切換えに必要なバルブの数を低減させることができ、ＰＳＡ装置の小型化や設備費用の低減化を図ることができる。【００５６】
また、本実施形態に係るマニホールドバルブＶ１は、中間筒体２を備えている。このため、流路切換えの順序やタイミングの変更などステップ自体に変更を加える必要が生じた場合でも、中間筒体２に形成される中間供給口及び中間排出口の配置や大きさを変更することにより、対応することが可能である。したがって、ステップの変更に伴うバルブの仕様変更に際し、中間筒体２のみを交換すればよく、仕様変更に係るコストを削減することができる。【００５７】
さらに、本実施形態では、マニホールドバルブＶ１は、ブロック５を備えており、このブロック５内において、バルブ本体１の外側供給口１１ａ，１１ｂ，１１ｃにそれぞれ通じる供給接続口５１ａ，５１ｂ，５１ｃが共通供給流路５０から分岐し、外側排出口１２ａ，１２ｂ，１２ｃにそれぞれ通じる排出接続口５３ａ，５３ｂ，５３ｃが共通排出流路５２に合流するように構成されている。このように、マニホールドバルブＶ１内で各流路は適切に纏められて共通化されている。したがって、マニホールドバルブＶ１とこれに接続される配管との接続構造や配管自体の管路網は、簡略化され、本実施形態に係るマニホールドバルブＶ１は、ＰＳＡ装置の小型化や設備費用の低減化を図るうえで好適である。【００５８】
以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。【００５９】
上記実施形態では、ＰＳＡ装置のガス配管に適用されるマニホールドバルブについて説明したが、本発明に係るマニホールドバルブは、他の装置・設備における水配管、水蒸気配管、水・水蒸気配管、油圧配管などの各種の流体配管にも適用することができる。
【図１】
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【図２】
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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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【国際調査報告】
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