[发明专利]旋转阀和吸附分离装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过旋转部件与固定部件相互的滑动旋转运动来切换 流体流路的旋转阀，进一步涉及对将空气中的氧分离并将氧供给呼吸 器官疾病患者等的压力变动吸附型氧浓缩装置的流路进行切换的旋转 阀。本发明进而涉及使用这样的旋转阀的吸附分离装置。

背景技术

近年来出现了被肺气肿病、慢性支气管炎等呼吸器官系统疾病折 磨的患者增加的趋势。作为对这样的疾病最有效的治疗方法的一个， 有氧吸入疗法。另一方面开发了从空气中直接分离氧浓缩气体的氧浓 缩器，由于使用时方便并且维修管理容易，所以该氧浓缩器作为氧吸 入疗法用的治疗装置逐渐普及。

作为该氧浓缩器，已知有填充了能够选择性地吸附氮的吸附剂的 吸附型氧浓缩器，其中使用空气压缩机作为空气供给机构的压力变动 吸附型的氧浓缩器作为家庭氧吸入疗法的装置使用。该装置通常以一 定的循环反复进行吸附工序和解吸工序，所述吸附工序从压缩机对填 充了能够选择性地吸附氮的吸附剂的一个或多个吸附床供给压缩空 气，以加压状态吸附氮，从而获得氧浓缩气体；所述解吸工序降低吸 附床的内压并将氮解吸从而进行吸附剂的再生，进而根据需要，出于 提高吸附剂的再生效率和升压的目的，而在解吸工序即将结束之前增 加使已经生成的干燥氧浓缩气体一部分逆流的均压工序，通过以一定 循环依次进行来获得氧浓缩气体。通常一般是，通过由配管连接压缩 机与吸附床并在它们之间设置阀机构，来进行切换对吸附床的加压空 气的供给路径的流路控制，但是在这样的流路切换装置中，存在部件 个数增加和维修出现不良情况的问题。

作为改善这些不良情况的装置，已知的有日本特表平7-508205号 公报(专利文献1)和日本特开2004-209263号公报(专利文献2)中 记载的模块化的氧浓缩装置，其中将加压空气经由内置有旋转阀的流 体分开装置供给吸附床。该氧浓缩装置为了用于家庭和医疗用途而必 须小型化，这样的流体分开装置中使用的机械密封的旋转阀和固定阀 部的结构为了实现该模块的小型化，而难以在阀内取得足够的机构空 间，在机械密封的机构上为这样的结构：即，设置在旋转轴侧与旋转 轴一起旋转的作为滑动部件的转子、和设置在非旋转的壳体侧的定子 的与轴心正交的面紧贴并滑动，由此防止流体从轴周泄漏，使用弹簧 等按压机构对轴心沿轴向作用载荷。

在通常使用的机械密封中使用润滑油等润滑材料，来抑制滑动面 的滑动阻力，但是氧浓缩装置等的切换呼吸用气体的流路的阀不能使 用这样的润滑油。因此，为了优化阀的滑动性，设计为通过使滑动面 的平面性极其平滑来抑制滑动阻力。

本申请的发明者发现在含有水分的加压空气等具有凝缩性的气体 与这样的阀连接的情况下，由于水分等液体在流路内凝集的现象、或 在阀的滑动面上由于毛细管凝缩而产生凝缩水，在微量液体进入滑动 面的情况下，表面张力暂时处于支配地位，滑动阻力非常大，会引起 旋转转矩的上升。如果使用具有超过该转矩上升量的旋转转矩的马达， 则不会出现这样的问题，但是在以装置的小型化和轻质化等为目的而 搭载以最小转矩旋转的马达的装置中，高湿度环境下的运转会引起旋 转速度的降低或停止。

发明内容

本发明作为解决上述课题的手段，提供以下的旋转阀和搭载有旋 转阀的吸附分离装置。

本发明的旋转阀具备机械密封机构，该机械密封机构具有两个滑 动部件，这两个滑动部件具有相互滑动的滑动面并且流路在该滑动面 开口，该机械密封机构通过对该滑动面施压来密封流体并切换上述流 路，其特征在于，上述两个滑动部件都具有以下结构：滑动面侧由疏 水性部件构成，该滑动面的相反侧由刚性高于上述疏水性部件的部件 构成，这些疏水性部件和高刚性部件接合从而一体化。

此外，本发明的旋转阀具备机械密封机构，该机械密封机构具有两 个滑动部件，这两个滑动部件具有相互滑动的滑动面并且流路在该滑 动面开口，该机械密封机构通过对该滑动面施压来密封流体并进行滑 动，从而切换上述流路，其特征在于，上述两个滑动部件的各自的至 少滑动面侧具有疏水性并且刚性彼此不同。