JP2003103110A

JP2003103110A - 液体の脱泡方法及びその装置

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Publication number: JP2003103110A
Application number: JP2001300073A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hasegawa; 真長谷川; Yukinobu Herai; 幸悦戸来; Tsukasa Ueda; 司上田; Shunichi Yano; 俊一矢野
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-08
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP3945203B2

Abstract

(57)【要約】【課題】塗料等、液体中に泡を含んでいると、塗工面
に泡による品質上の欠陥が発生するので、泡を除去する
必要がある。また、プラスチック製品を製造する場合、
製品に泡が混入する。【解決手段】減圧タンク内に液剤を導入し、減圧下で
液体を撹拌し、液中の泡を膨張、浮上させ、浮上してき
た泡をセンサーで検出する。前記センサーからの信号に
基づき、タンク上部に備えたエアノズルから、浮上して
きた泡に向けて圧力空気を噴射して泡を破壊する。【効果】圧力空気を噴射して泡を破壊するので、泡を
消す効果が大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗料、接着剤等の
液剤、天然又は合成樹脂等の粘調な液体の脱泡処理装置
に関する。例えば、塗料等の比較的粘度の高い液体は、
その製造過程で泡を含むことが多く、粘度が高いために
泡が抜けにくい。泡を含む液体は、例えば、塗料として
用いた場合、塗装面にピンホール、ストリーク、クレー
ター、泡はげ等の塗布むらが発生するので、脱泡処理が
必要となる。

【０００２】

【従来の技術】脱泡方法で、一般に用いられている方法
は、静置法、減圧法、静置減圧法である。静置法は、文
字どおり、一定時間静置することにより、泡を浮上させ
る方法である。減圧法は、減圧により泡を膨張させ、泡
の発生を促進する方法である。一例を挙げれば、減圧タ
ンク内に処理すべき液体を入れ、減圧下で撹拌して泡を
膨張させ、泡を液面に浮上させたうえ、回転バー等の破
泡手段で泡を破砕し、泡が除去された液体をタンクの下
部から回収する方法である。

【０００３】上記従来技術による脱泡装置の一例を図２
に示す。図２において、脱泡処理すべき液体は、液体導
入弁８を開き、減圧タンク内に導入される。減圧タンク
は、液体タンク１とタンク蓋２からなり、タンク蓋２に
より密封される。タンク蓋２には、撹拌羽根３が取り付
けられ、撹拌羽根３はモーター６により回転する。羽根
は、回転軸方向に複数段取り付けられており、液体を均
一に撹拌できるよう、それぞれの羽根は一定の角度差を
もって軸から減圧タンクの内周面に向けて突き出してい
る。

【０００４】また、タンク蓋２の上部には、液体導入口
と吸引口が設けられている。液体は、液体導入弁８を開
放することにより、減圧タンク内に導入される。吸引口
は吸引パイプ１０を介して真空ポンプに連結しており、
減圧タンク内の液体の上部の空気を吸引することによ
り、タンク内を減圧状態に保つ。撹拌羽根３の回転軸の
上部には、突起を有するバー１１が取り付けられてお
り、このバー１１が回転することにより、液面から上昇
してくる泡を破壊する。従来技術には、図２に示す装置
の他に、例えば、減圧タンク内に高速回転する円盤を設
け、その円盤から脱泡すべき液体の液滴を射出し、タン
クの壁面に衝突させて泡を破壊する方式のもの（分散板
式脱泡法）や、減圧されたチャンバー内で液体を薄膜に
引き延ばして泡の湧出を促進させるとともに、泡が内包
する気体の圧力で泡を破壊する方式（真空薄膜法）のも
のがある。薄膜上に浮上してきた泡は、泡の膜を形成す
る液体の界面張力が内包する気体の膨張圧力に耐えられ
なくなり、破壊されるのである。また、泡を湧出させる
方法には、タンクを超音波発振器により振動させたり、
タンク内に超音波発振器を設け、超音波により泡の湧出
を促進させる方法も知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、例えばイン
クジェット用紙の塗工液を上記装置によって、脱泡しよ
うとすると、液面に浮上する泡の量が多く、しかも泡が
消えにくいので、破泡手段の能力がそれに追いつかず、
泡が真空ポンプに吸い込まれ、真空ポンプが詰まる等の
故障を起こしやすい。それを避けようとすると、どうし
ても、処理速度を落とさざるを得ないので、作業効率が
低下する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記問題点を
解決するために、以下に述べる脱泡方法及び装置を考案
した。即ち、本発明の方法は、減圧タンク内で、液体中
の泡を膨張、浮上させ、浮上してきた泡に対して、上部
から圧力空気を吹き付けて泡を破壊することを特徴とす
る脱泡方法である。この破泡作業を人手により実施する
場合は、液体を入れた減圧タンクの上部に、透明ガラス
又は透明プラスチック製の泡監視窓を設け、泡の浮上状
態を監視しながら、圧力空気導入弁を開いて、泡に向け
て圧力空気を噴射し、泡が破壊されたら、開閉弁を閉じ
ることになる。タンク内は減圧状態にあるので、圧力空
気をタンク内に導入するには、タンク上部に開閉弁を設
け、開閉弁に連なるノズルからタンク内に圧力空気を噴
射することができる。従って、通常の場合、圧力空気を
供給するコンプレッサー等の装置は要らない。また、タ
イマーを用いて、所定の時間間隔でタイマーから開閉弁
に信号を送り、弁の開閉を所定の時間間隔で自動制御す
ることも可能である（請求項２の発明）。脱泡及び破泡
作業を更に効率よく実施するには、請求項３に記載のご
とく、減圧タンク内で、液体中の泡を膨張、浮上させ、
浮上してきた泡をセンサー等の検出手段で検出し、前記
検出手段からの信号に基づき、タンク上部に備えた制御
弁に連なるノズルから浮上してきた泡に向けて圧力空気
を噴射して泡を破壊する方法がある。

【０００７】請求項４の発明は、請求項１〜３の発明に
おいて、タンク内に備えた撹拌手段で液体を撹拌して泡
の湧出を促進することを特徴とする脱泡方法の発明であ
る。撹拌手段は通常、タンク外部からの動力によって回
転する撹拌羽根を用いる。撹拌羽根に換えて又は撹拌羽
根と併用し、タンクを超音波発振器により振動させた
り、タンク内に超音波発振器を設け、超音波により泡の
湧出を促進させてもよい。

【０００８】圧力空気の噴射は、液面に浮上してきた泡
が、タンクを減圧状態にする吸引パイプに吸い込まれな
いよう、噴射力によって泡を消すものであるが、必要以
上に噴射すると、タンク内の圧力が上昇し、液中から泡
が出にくくなる。そこで、請求項３の発明では、減圧タ
ンク内に必要以上の空気を入れないよう、タンク内に泡
を検出するセンサー等の検出手段を設け、圧力空気を導
入する泡が真空ポンプに吸引される恐れのある高さに達
しときに、検出手段で泡を検出し、検出手段からの信号
により、タンク上部に備えた制御弁を開かせ、制御弁に
連なるノズルから泡に向けて圧力空気を噴射させ、泡を
破壊し、吸引パイプに泡が吸い込まれるのを防止すると
ともに、泡が破壊され、検出手段が泡を検出しなくなっ
たら、検出手段からの信号により制御弁を閉鎖させて、
圧力空気の供給を絶ち、タンク内の圧力上昇を防止する
のである。検出手段としては、静電容量式センサー、又
はレーザー式変位センサーを用いることができる。ま
た、ＣＣＤカメラ又はイメージセンサー等の撮像機能を
備えたセンサーを用いて、画像を取り込み、その画像を
解析装置により解析して、泡を検出することもできる。

【０００９】請求項５の発明は、本発明の脱泡方法を実
施するための好ましい脱泡装置の一例であって、真空
ポンプにより吸引・減圧される減圧タンクと、減圧タ
ンク内に備えられ、外部からの動力により回転駆動する
撹拌羽根と、減圧タンク上部に設けられたセンサー
と、減圧タンク上部に設けられ、上記センサーからの
信号により作動する制御弁と、制御弁に連なるノズルと
を備え、タンク内の液体を減圧状態で撹拌羽根で撹拌
し、液体中の泡を膨張、浮上させ、浮上した泡をセンサ
ーで検出するとともに、制御弁を開放してノズルから減
圧タンク内に圧力空気を噴射し、該圧力空気によって浮
上した泡を破壊することを特徴とする脱泡装置である。

【００１０】泡を破壊するための圧力空気の噴射は、減
圧タンク上部に設けられた制御弁を開き、外気をタンク
内に取り入れることによる。タンク内は減圧状態になっ
ているから、制御弁を開けば、圧力空気がタンク内に噴
射される。従って、特に高圧の空気を必要とする場合を
除いて、コンプレッサー等の圧力空気供給源を必要とし
ない。圧力空気は、前述のように、必要以上に噴射する
とタンク内の圧力が上昇し、液中から泡が出にくくな
る。必要以上に噴射することを避けるためには、ノズル
に設けた制御弁をセンサーからの信号により自動的に操
作させ、泡が破壊され、センサーが泡を検出しなくなっ
たら、制御弁を自動的に閉鎖させるようにすることが望
ましい。

【００１１】請求項６の発明は、請求項５の装置におい
て、撹拌羽根が、減圧タンクの中心部の液体を撹拌する
撹拌羽根と減圧タンクの内周面に沿って回転し、液体を
撹拌する撹拌羽根とからなることを特徴とする。減圧タ
ンクの中心部を撹拌すれば、同時に周辺部も撹拌される
が、周辺部は壁面の抵抗を受けるため、流速が低くな
り、液体の粘度が高い場合等、中心部に比べて周辺部の
撹拌が十分に行われないため、周辺部の泡がなかなか浮
上しない。これを解消するため、タンク内の内周面に、
内周面と一定の角度で傾斜する仕切板を内周面に沿って
取り付け、液体の流れを乱して撹拌効率を上げることも
行われているが、液体が直接衝突しない仕切板の裏面で
は、液体が滞留し、この部分の液体は撹拌が十分に行わ
れないという欠点がある。請求項６の発明は、この点を
考慮し、減圧タンクの内周面に沿って回転する撹拌羽根
を設けたものである。

【００１２】請求項７の発明は、請求項６の脱泡装置に
おいて、減圧タンクの中心部の液体を撹拌する撹拌羽根
と減圧タンクの内周面に沿って回転する撹拌羽根との回
転数比が、５〜２００であることを特徴とする。減圧タ
ンクの中心部の液体を撹拌する撹拌羽根の一定時間当た
りの回転数と減圧タンクの内周面に沿って回転する撹拌
羽根の一定時間当たりの回転数との間に大きな差を設け
ると、タンク中心部の液体とタンク内周面近傍の液体が
よく混じり合い、泡の膨張及び上昇が促進されることが
実験により確かめられている。なお、中心部の液体を撹
拌する撹拌羽根と減圧タンクの内周面に沿って回転する
撹拌羽根とは、互いに逆方向に回転させることが望まし
い。逆方向に回転させることにより液体の流れがさらに
大きく乱れ、撹拌効果が大きくなる。

【００１３】回転数の比の最適値は、撹拌羽根の構造に
よって異なるが少なくとも５以上の差が必要であり、２
００以上にすると、タンクの内周面に沿って回転する撹
拌羽根が停止している状態と大差がなくなる。タンクの
内周面に沿って回転する撹拌羽根が停止している状態
は、タンクの内周面に羽状の仕切板を固定した状態と同
じであり、液流が衝突する仕切板の表側では液体の撹拌
が行われるが、仕切板の裏側では、液体の一部が滞留
し、そこに滞留した液体の脱泡が遅れる。従って、タン
クの内周面に沿って回転する撹拌羽根も、回転させるこ
とが好ましい。なお、回転数の比の最適値は２０〜８０
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の方法、及び装置の好まし
い実施の形態として、図１に示す実施例について以下に
述べる。図１において、減圧タンクは、液体タンク１と
タンク蓋２からなり、本装置で脱泡中、液体タンク１は
タンク蓋２により密閉される。脱泡処理すべき液体は、
液体導入弁８を開いて液体タンク１内に導入される。
３、４は液体を撹拌する撹拌羽根で、３はタンク中心部
の液体を撹拌する中心部撹拌羽根であり、４はタンク内
周面近傍の液体を撹拌する周辺部撹拌羽根であり、この
両者は、互いに反対方向に回転する。上記２つの撹拌羽
根は、それぞれ、タンク蓋２の上部に取り付けられたモ
ータ６及び７の回転駆動力によって回転する。また、タ
ンク蓋２の上部には、制御弁１２とセンサー１３が取り
付けられている。

【００１５】中心部撹拌羽根３と周辺部撹拌羽根４の回
転軸の軸位置は同一としている。従って、周辺部撹拌羽
根４を吊持するアーム１４は、タンクの中央部を中心と
して回転するので、上記アームは従来技術の図２の脱泡
装置におけるバー１１と同じように、ある程度の破泡効
果がある。

【００１６】タンクを減圧状態にするための吸引口はタ
ンク蓋２の上部に設けられ、吸引パイプ１０を介して図
示しない真空ポンプに連結されている。上記脱泡装置に
より、液体を脱泡するには、先ず、タンク蓋２で液体タ
ンク1を密閉し、タンク内に脱泡処理すべき液体を導入
する。次ぎに、図示しない真空ポンプを作動させ吸引パ
イプから吸引し、タンク内を減圧状態にし、撹拌羽根３
及び４を回転させ、液体を撹拌する。減圧状態で液体が
撹拌されると、液体中の泡が膨張するとともに、液面に
向けて浮上してくる。

【００１７】液体の粘度が低く、破壊しやすい泡の場合
は、液面に達すると同時に大部分は破砕するが、インク
ジェット用紙の塗工液のように、泡が破砕されにくい液
体の場合、液体から次々に泡が供給されるので、液体上
に泡の山が形成され、それが次第に大きな山に成長し、
ついには、真空ポンプの吸引口にまで達する。

【００１８】本発明では、泡が真空ポンプに吸引される
のを防止するため、泡が所定の高さに達したら、制御弁
１２を開き、外気を減圧タンク内に導入する。外気は１
気圧であり、タンク内は１気圧以下に減圧されているの
で、径の小さなノズルを設けておけば、タンク内部に向
かって空気が勢いよく噴射される。この圧力空気によっ
て、泡を破壊するのである。制御弁１２の開閉は、セン
サー１３からの信号によって制御されている。即ち、泡
が成長し、真空ポンプに吸引されるおそれのある高さに
達すると、センサー１３が泡を検出し、信号を制御弁１
２に送り、制御弁１２を開かせる。泡が破壊され、セン
サー１３に検出されなくなると、制御弁は閉じられる。

【００１９】即ち、センサー１３によって、泡の上昇状
態を検出し、必要に応じて制御弁を作動させて、タンク
内に空気を噴射することができるのである。このよう
に、空気の噴射を制御することにより、タンク内の圧力
をできるだけ減圧状態に維持しつつ、泡が真空ポンプに
吸い込まれるのを防ぐことを可能としたのである。セン
サーは、例えば、静電容量方式又はレーザー光による変
位センサー等が用いられる。

【００２０】図１はバッチ式の装置であるが、図３のよ
うに、図１の装置を複数基連結して、液体を連続的に脱
泡処理することも可能である。図１の装置１基でも連続
処理が可能であるが、泡の発生量が多い液体の場合は、
圧力空気を噴射して浮上してきた泡を破壊しても、液中
から再び泡が浮上してくるので、泡の上昇、圧力空気噴
射、減圧を数回繰り返さないと、液体中の泡を完全に除
去できない。従って、図１の装置１基では、泡の発生量
が多い液体の場合、連続処理は難しく、断続的に処理せ
ざるを得ない。図３のように、液体導入路と脱泡された
液体の排出路を設けた減圧タンクを複数基連結すれば、
連続的に脱泡処理を繰り返し行うことができる。

【００２１】ところで、同一の成分配合の液体でも、配
合時の温度、撹拌状態によって、液体中に含まれる泡の
量は異なる。液体の脱泡に本発明の装置を用いた場合、
泡が盛んに上昇してくる脱泡作業の初期は制御弁１２が
頻繁に開き、脱泡が終了に近づくに従って、開く頻度が
少なくなる。言い換えれば、脱泡が終了に近づくに従っ
て、制御弁１２が閉じた状態での継続時間が長くなる。
従って、制御弁１２が閉じられた状態の継続時間の変化
を監視するか、或いは、センサー１３から制御弁１２に
送られる信号を監視すれば、タンク内を観察しなくと
も、脱泡の進行状態や終了状態を把握することができ
る。

【００２２】また、液体導入弁８及び液体排出弁９をセ
ンサー１３と電気回路で結ばれた自動制御弁とすれば、
脱泡が終了したら、液体排出弁９を解放して減圧タンク
から液体を排出するとともに、液体導入弁８から新たな
液体を導入することもできる。更に、吸引パイプにも制
御弁を設けて、タンク内の圧力が所定の圧力以下に下が
ると、制御弁が開き、吸引するようにし、液体導入、タ
ンク減圧、破泡のための圧力空気噴射、脱泡を終了した
液体の排出、これら一連の作業サイクルをコンピュータ
ーにより自動制御すれば、無人運転で液体を脱泡するこ
とも可能である。無人運転は、図１の装置１基でも、図
３のように、複数基連結した場合でも可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、圧力空気を噴射して泡
を破壊するので、泡を消す効果が大きい。また、請求項
３の発明は、センサー等の検出手段を用いて泡を検出す
るので、圧力空気の噴射を必要最小限にすることがで
き、その結果、タンク内の圧力低下を防止し、脱泡効率
を工場させることができる。請求項４以下の発明は、従
来技術による撹拌羽根を用いて、液体中の泡の膨張、浮
上を促進する発明である。請求項５の発明は、請求項４
の発明を実施するための好ましい装置の形態の発明であ
る。請求項６、７の発明は、中心部撹拌羽根３と周辺部
撹拌羽根４を設け、撹拌効果、即ち泡の湧出効果を向上
させた装置の発明である。、請求項８の発明は、液体の
脱泡を連続処理する装置の発明である。また、センサー
を用いて泡を検出する発明においては、制御弁が閉じら
れた状態の継続時間の変化又はセンサーから制御弁に送
られる信号を監視すれば、タンク内を観察しなくとも、
脱泡の進行状態や終了状態を把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の脱泡装置の説明図

【図２】従来技術による脱泡装置の説明図

【図３】連続脱泡装置の説明図

【符号の説明】

１液体タンク２タンク蓋３中心部撹拌羽根４周辺部撹拌羽根５ゴムパッキング６モータ７モータ８液体導入弁９液体排出弁１０吸引パイプ１１バー１２制御弁１３センサー１４アーム

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１０月１９日（２００１．１０．
１９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、圧力空気を噴射して泡
を破壊するので、泡を消す効果が大きい。また、請求項
３の発明は、センサー等の検出手段を用いて泡を検出す
るので、圧力空気の噴射を必要最小限にすることがで
き、その結果、タンク内の圧力上昇を防止し、脱泡効率
を向上させることができる。請求項４以下の発明は、従
来技術による撹拌羽根を用いて、液体中の泡の膨張、浮
上を促進する発明である。請求項５の発明は、請求項４
の発明を実施するための好ましい装置の形態の発明であ
る。請求項６、７の発明は、中心部撹拌羽根３と周辺部
撹拌羽根４を設け、撹拌効果、即ち泡の湧出効果を向上
させた装置の発明である。、請求項８の発明は、液体の
脱泡を連続処理する装置の発明である。また、センサー
を用いて泡を検出する発明においては、制御弁が閉じら
れた状態の継続時間の変化又はセンサーから制御弁に送
られる信号を監視すれば、タンク内を観察しなくとも、
脱泡の進行状態や終了状態を把握することができる。

フロントページの続き (72)発明者上田司福島県いわき市勿来町窪田十条１日本製紙株式会社勿来工場内 (72)発明者矢野俊一福島県いわき市勿来町窪田十条１日本製紙株式会社勿来工場内Ｆターム(参考） 4D011 AA16 AB06 AC03 BA02 BA03 BA12 BA16 4G036 AC38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体中の泡を除去する脱泡方法であっ
て、減圧タンク内で、液体中の泡を膨張、浮上させ、タンク
上部に備えたノズルから浮上してきた泡に向けて圧力空
気を噴射して泡を破壊することを特徴とする脱泡方法。
【請求項２】液体中の泡を除去する脱泡方法であっ
て、減圧タンク内で、液体中の泡を膨張、浮上させ、タンク
上部に備えたノズルから浮上してきた泡に向けて、タイ
マーにより任意に定めた時間間隔で圧力空気を噴射して
泡を破壊することを特徴とする脱泡方法。
【請求項３】液体中の泡を除去する脱泡方法であっ
て、減圧タンク内で、液体中の泡を膨張、浮上させ、浮上し
た泡を検出手段で検出し、前記検出手段からの信号に基
づき、タンク上部に備えた制御弁に連なるノズルから浮
上してきた泡に向けて圧力空気を噴射して泡を破壊する
ことを特徴とする脱泡方法。
【請求項４】減圧タンク内で、液体中の泡を膨張、浮上
させる際に、該減圧タンク内に備えた撹拌手段で該液体
を撹拌することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
記載の脱泡方法。
【請求項５】液体中の泡を除去する脱泡装置であっ
て、１．真空ポンプにより吸引・減圧される減圧タンクと、２．減圧タンク内に備えられ、外部からの動力により回
転駆動する撹拌羽根と、３．減圧タンク上部に設けられたセンサーと、４．減圧タンク上部に設けられ、上記センサーからの信
号により作動する制御弁と制御弁に連なるノズルを備
え、タンク内の液体を減圧状態で撹拌羽根で撹拌し、液
体中の泡を膨張、浮上させ、浮上した泡をセンサーで検
出するとともに、制御弁を開放してノズルから減圧タン
ク内に圧力空気を噴射し、該圧力空気によって浮上した
泡を破壊することを特徴とする脱泡装置。
【請求項６】撹拌羽根が、減圧タンクの中心部の液体
を撹拌する撹拌羽根と減圧タンクの内周面に沿って回転
する撹拌羽根とからなることを特徴とする請求項５に記
載の脱泡装置。
【請求項７】減圧タンクの中心部の液体を撹拌する撹拌
羽根と減圧タンクの内周面に沿って回転する撹拌羽根と
の回転数比が、５〜２００であることを特徴とする請求
項６に記載の脱泡装置。
【請求項８】請求項５〜７のいずれかに記載の脱泡装
置に脱泡すべき液体の導入路と脱泡された液体の排出路
を設けてなる脱泡装置を複数基用意し、上流の脱泡装置
の液体排出路と隣接する下流の脱泡装置の液体導入路と
を次々に連結してなる連続脱泡装置。