JP2024012936A - 脱泡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】脱泡装置の構成を簡素化する。【解決手段】脱泡装置１００は、環状流路２０を画定する流路形成部材１１と、流動体Ｆを環状流路２０へ流入させる流入口２１と、流動体Ｆを環状流路２０から流出させる流出口２２と、環状流路２０を部分的に仕切る仕切り部１６と、流路形成部材１１の少なくとも一部を環状流路２０の周方向に沿って仕切り部１６に対して相対的に回転させることで環状流路２０内の流動体Ｆの圧力に勾配を生じさせるアクチュエータ２９と、流出口２２よりも流動体Ｆの圧力が低い位置で環状流路２０に開口し、流動体Ｆに混入されている気泡Ａを環状流路２０から排出させる空気抜き口２３と、を備える。【選択図】図５Ｃ

Description

本発明は、脱泡装置に関する。

流動体をディスペンサより断続的に吐出するシステムにおいては、タンクからディスペンサへと流動体を供給する供給経路上に、脱泡装置が設けられる場合がある。例えば、特許文献１は、ガス透過性を有し、供給経路の一部を構成するチューブと、チューブを気密に収容する収容部と、収容部の内部を減圧する減圧ポンプとを備えた脱泡装置を開示している。流動体に含まれる泡は、ディスペンサに供給される前に、チューブを透過し、減圧された収容部の内部へと排出される。

特開平１１－１５６２６７号公報

上記の構成によれば、収容部の内部の気密性を確保することが難しく、また、ポンプを要する。そのため、脱泡装置の構成の複雑化または大型化を招く。

本発明は、脱泡装置の構成を簡素化することを課題とする。

本発明の第１の態様は、流動体が通流する環状流路と、前記環状流路の内周側に配置された内周部、前記環状流路の外周側に配置された外周部、および前記環状流路の軸方向両側に配置された一対の側壁部を有し、前記環状流路を画定する流路形成部材と、前記流路形成部材に設けられ、前記環状流路に開口し、前記流動体を前記環状流路へ流入させる流入口と、前記流路形成部材に設けられ、前記環状流路に開口し、前記流動体を前記環状流路から流出させる流出口と、前記流路形成部材に設けられ、前記環状流路を周方向に仕切る仕切り部と、前記内周部、前記外周部、および前記一対の側壁部のうちの少なくとも１つを前記環状流路の周方向に沿って前記仕切り部に対して相対的に回転させ、前記環状流路内の前記流動体が前記仕切り部を基準とする相対回転方向において前記仕切り部に向かう側ほど高圧となるようにして、前記環状流路内で前記流動体の圧力に勾配を生じさせるアクチュエータと、前記流路形成部材に設けられ、前記流出口よりも前記流動体の前記圧力が低い位置で前記環状流路に開口し、前記流動体に混入されている気泡を前記環状流路から排出させる空気抜き口と、を備える、脱泡装置を提供する。

ここで、気泡混じりの液をコップに注ぐと、泡が自ずと水面に浮かんでくるという良く知られた現象からもわかるとおり、流動体に混入されている泡は、流動体の内部で圧力が高い方から圧力が低い方へと自ずと移送される。上記の脱泡装置は、簡素な構成で、この原理を利用した脱泡を実現する。

より具体的には、環状流路は、仕切り部によって周方向に仕切られ、それによりＣ字状となる。アクチュエータは、環状流路を画定する流路形成部材を部分的に回転させる。環状流路内の流動体の圧力は、仕切り部から見て周方向一方側で高圧となり、他方側で低圧となり、圧力勾配が、環状流路内で生じる。流動体は、流入口を介して環状流路に流入し、環状流路から流出口を介して流出する。空気抜き口は、流出口よりも流動体の圧力が低くなる位置で、環状流路に開口している。流動体が環状流路内で流入口から流出口へと流動していく過程で、流動体に混入している気泡は、低圧側である空気抜き口へと誘導され、環状流路から排出される。

このように、環状流路を仕切り、環状流路を画定する部材を回転させるという簡易な構成で、環状流路内で流動体の圧力に勾配を生じさせることができる。そのうえで、空気抜き口を低圧側に設けるという簡易な構成で、気泡を空気抜き口へと自ずと移送させることができる。なお、部材を回転させるアクチュエータは、チャンバに負圧を印加するポンプよりも、構成が簡素である。したがって、脱泡装置の構成を簡素化できる。

本発明によれば、脱泡装置の構成を簡素化できる。

本発明の第１実施形態に係る吐出システムを示す概念図。 第１実施形態に係る脱泡器の断面図。 図２のIII－III線に沿って切断して示す第１実施形態に係る脱泡器の断面図。 圧力差センサと後側液面の位置関係を示す図。 流動体の流入開始段階を示す脱泡器の作用図である。 流動体の充填段階を示す脱泡器の作用図である。 定常運転状態を示す脱泡器の作用図である。 第２実施形態に係る脱泡器の断面図である。 図６のVII－VII線に沿って切断して示す第２実施形態に係る脱泡器の断面図。 第３実施形態に係る脱泡器の断面図。 第４実施形態に係る脱泡器の断面図。 第５実施形態に係る脱泡器の断面図。 第６実施形態に係る脱泡器の断面図。 図１１のXII－XII線に沿って切断して示す第６実施形態に係る脱泡器の断面図。 第７実施形態に係る脱泡器の断面図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

図１を参照して、第１実施形態に係る吐出システム１は、流動体Ｆを塗布対象に向けて断続的に吐出するという用途で、電子部品組立工場や食品工場のような製造現場に導入される。流動体Ｆは、気体を除き、後述する圧力勾配を生じながら流動可能な物体であれば、どのようなものでもよい。流動体Ｆは、水や油などの液体に限定されず、シール剤、コーティング液、マヨネーズ、あるいは魚肉のすり身のように、ゾル状またはゲル状の流動可能な物体でもよい。

吐出システム１は、タンク２、吐出器３、供給経路４、供給ポンプ５、および脱泡器１０を備える。タンク２は、流動体Ｆを貯留する。タンク２内の流動体Ｆには、気泡Ａ（図５Ａを参照）が混入されることがある。吐出器３は、流動体Ｆを断続的に吐出する。吐出器３は、吐出と停止を交互に繰返し可能であればどのような形態でもよい。例えば、吐出器３は、ディスペンサ、開閉弁、あるいはポンプ（例えば、一軸偏心ねじポンプやプランジャーポンプ）で構成される。供給経路４は、タンク２から吐出器３に流動体Ｆを供給する。供給ポンプ５および脱泡器１０は、供給経路４上に上流側からこの順で介在する。供給ポンプ５は、タンク２内の流動体Ｆを吸い込み、その吐出口５ａより流動体Ｆを圧送する。吐出口５ａは、供給経路４の一部を構成する吐出ライン４ａを介し、脱泡器１０と流体的に接続される。脱泡器１０は、流動体Ｆから気泡Ａを除去する。これにより、吐出器３は、気泡Ａが混入されていない流動体Ｆを吐出できる。吐出システム１は、導入された製造現場で取り扱われる製品の品質向上に資する。

脱泡器１０は、例えば、製造現場の床面、吐出器３、あるいは供給ポンプ５のような据付け対象に設置される。脱泡器１０は、図示例のように吐出器３に流動体Ｆを直接供給してもよいし、吐出器３に取外し可能に装着される不図示のカートリッジに流動体Ｆを供給してもよい。

吐出システム１は、脱泡装置１００を備える。脱泡装置１００は、脱泡器１０のほか、圧力差センサ６および制御器７を備える。脱泡装置１００には、供給ポンプ５および供給経路４（特に、その吐出ライン４ａ）を含めることも可能である。

図２および図３を参照して、脱泡器１０は、流路形成部材１１、環状流路２０、流入口、２１、流出口２２、空気抜き口２３、およびアクチュエータ２９を有する。

流路形成部材１１は、流動体Ｆが通流する環状流路２０を画定する。流路形成部材１１は、環状流路２０の内周側に配置された内周部１２、環状流路２０の外周側に配置された外周部１３、環状流路２０の軸方向両側それぞれに配置された第１側壁部１４および第２側壁部１５、および環状流路２０を周方向に仕切る仕切り部１６を有する。流路形成部材１１の４つの部位１２～１５は、複数の部品に分かれて設けられている。流路形成部材１１とは、当該複数の部品の一群である。仕切り部１６は、流路形成部材１１を構成する部品群のいずれかに設けられ、４つの部位１２～１５のいずれかに一体化されている。

流入口２１、流出口２２、および空気抜き口２３は、流路形成部材１１に設けられ、環状流路２０に開口する。流入口２１は、流動体Ｆを環状流路２０へ流入させる。流出口２２は、流動体Ｆを環状流路２０から流出させる。空気抜き口２３は、流動体Ｆ（図５Ａを参照）に混入されている気泡Ａ（図５Ａを参照）を環状流路２０から排出させる。

アクチュエータ２９は、内周部１２、外周部１３、および側壁部１４，１５のうちの少なくとも１つを環状流路２０の周方向に沿って、中心軸線Ｃ周りに予め定められた回転方向Ｒに回転駆動する。アクチュエータ２９は、例えば電気モータで構成される。

本実施形態では、流路形成部材１１が、内側部材１１ａ、第１外側部材１１ｂ、および第２外側部材１１ｃの３つの部品で構成される。内側部材１１ａは、円柱状であり、内周部１２を構成する。第１外側部材１１ｂは、有底筒状であり、外周部１３および第１側壁部１４を一体に有する。第２外側部材１１ｃは、板状であり、第２側壁部１５を構成する。内側部材１１ａが、第１外側部材１１ｂおよび第２外側部材１１ｃで閉塞された空間に収容されることで、環状流路２０が形成される。アクチュエータ２９は、４つの部位１２～１５のうち内周部１２を回転駆動する。内側部材１１ａが、アクチュエータ２９により回転駆動される回転体である。外側部材１１ｂ，１１ｃが、据付け対象に対して定置され、アクチュエータ２９によっては回転駆動されない固定体である。仕切り部１６は、流入口２１、流出口２２、および空気抜き口２３とともに固定体に設けられている。

第１外側部材１１ｂは、第１側壁部１４の内側面と、外周部１３の内周面とで画定された内空間を有する。内周面は、中心軸線Ｃを中心とする真円形状の断面を有する。内側面は、中心軸線Ｃに垂直である。内側部材１１ａは、第１外側部材１１ｂの内空間に収容される。内側部材１１ａは、円筒状または軸状であり、第１外側部材１１ｂと同軸状に配置される。内周部１２の外周面は、真円形状の断面を有する。第２外側部材１１ｃは、内側部材１１ａが第１外側部材１１ｂに収容された状態で、外周部１３の軸方向端面に接合され、第１外側部材１１ｂの内空間を閉塞する。内周部１２は、外周部１３よりも僅かに短い軸長を有する。内周部１２の両端面は、一対の側壁部１４，１５の内側面それぞれと摺接あるいは近接対向する。

内側部材１１ａの外周面は、外側部材１１ｂの内周面よりも小径である。環状流路２０は、内周部１１の外周面、外側部１２の内周面、および側壁部１４，１５の内側面によって画定される。環状流路２０は、軸方向に見て円環状であり、内周面と外周面との半径差に応じた流路幅を有する。環状流路２０の断面形状は軸方向に一定である。

アクチュエータ２９は、固定体としての外側部材１１ｂ，１１ｃの外面、具体的には、いずれかの側壁部１４，１５の外面（本実施形態では第２側壁部１５）に取り付けられる。内側部材１１ａは、内周部１２の端面から突出する伝達軸部１７を有し、伝達軸部１７は、アクチュエータ２９が取り付けられた第２側壁部１５に回転可能に支持される。アクチュエータ２９によって発生される回転駆動力は、伝達軸部１７に伝達される。内周部１２は、伝達軸部１７と一体となって中心軸線Ｃ周りに正方向Ｒに回転（自転）する。

仕切り部１６は、外周部１３の内周面から環状流路２０内へと突出する。仕切り部１６の突出端部１６ｐは、内側部材１１ａの外周面と同じ曲率を有する凹面を成しており、内側部材１１ａの外周面に摺接もしくは近接対向する。仕切り部１６は、環状流路２０を周方向において部分的に仕切る隔壁としての役割を果たす。仕切り部１６は、軸方向に延びる。仕切り部１６の一端部は、第１側壁部１４の内側面と一体化される。仕切り部１６の他端部は、第２側壁部１５の内側面に接触あるいは近接対向される。

図２において、回転体としての内側部材１１ａの回転方向である「正方向Ｒ」が、仕切り部１６が存在しない角度領域内で描画された円弧矢印で表現されている。矢印のアローヘッド側（回転進行側）を正方向Ｒの「前側」、矢印のシャフト基点側（回転進行側と反対側）を正方向Ｒの「後側」とする。環状流路２０は、軸方向に見て、第１端部２０ａから第２端部２０ｂまで正方向Ｒとは逆方向（反時計回り方向）にＣ字状に延びる。仕切り部１６は、環状流路２０の第１端部２０ａと第２端部２０ｂとの間で周方向に挟まれる。環状流路２０は、仕切り部１６の第１面１６ａと、仕切り部１６の第２面１６ｂとによっても画定される。固定体に設けられた仕切り部１６が１２時の位置にあり、正方向Ｒが時計回りである場合には、第１面１６ａおよび第１端部２０ａが、仕切り部１６の左側にあり、第２面１６ｂおよび第２端部２０ｂが、仕切り部１６の右側にある。以上の構成により、流動体Ｆは、環状流路２０の第１端部２０ａ側から仕切り部１６を越えて第２端部２０ｂ側へは実質的に通過できない。

流入口２１、流出口２２、および空気抜き口２３は、環状流路２０に開放される。これらポート２１～２３は、第１外側部材１１ｂの外周部１３に設けられ、外周部１３の外面および内周面に開口する。流入口２１は、吐出ライン４ａと接続され（図１を参照）、供給ポンプ５から供給された流動体Ｆを環状流路２０へ流入させる。空気抜き口２３は、流動体Ｆに混入されている気泡Ａを環状流路２０から排出させる。空気抜き口２３は、大気開放されており、気泡Ａは大気に放出される。流出口２２は、気泡Ａが抜かれた流動体Ｆを環状流路２０から流出させる。

流出口２２は、第１端部２０ａに開口されている。空気抜き口２３は、第２端部２０ｂに開口されている。流入口２１は、周方向において流出口２２と空気抜き口２３との間に配置されている。流入口２１は、仕切り部１６と直径方向に対向する位置で環状流路２０に開口している。

図４を参照して、圧力差センサ６は、環状流路２０内の２点間の圧力差を検出する。圧力差センサ６は、基準圧に対するゲージ圧を検出する単一のセンサで構成されてもよく、２点の圧力をそれぞれ検出する２つのセンサで構成されてもよい。本実施形態では、圧力差センサ６が、第１圧力センサ６ａおよび第２圧力センサ６ｂの２つのセンサで構成されており、２つのセンサの検出結果から圧力差が求められる。

第１圧力センサ６ａは、仕切り部１６から反時計回り（正方向Ｒと逆方向）に第１設置角θ１だけ周方向に離れた第１検出位置に設置される。第１圧力センサ６ａは、第１検出位置における流動体Ｆの圧力である第１圧力Ｐ１を検出する。第２圧力センサ６ｂは、仕切り部１６から反時計回りに第２設置角θ２だけ周方向に離れた第２検出位置に設置される。第２圧力センサ６ｂは、第２検出位置における流動体Ｆの圧力である第２圧力Ｐ２を検出する。第２設置角θ２は、第１設置角θ１よりも大きい。本実施形態では、単なる一例として、第１設置角θ１が６０度、第２設置角θ２が１５０度である。第１設置角θ１および第２設置角θ２は、環状流路２０の流入口２１と仕切り部１６の第１面１６ａとの間に設定されている。

図１に戻り、制御器７は、圧力差センサ６（第１圧力センサ６ａおよび第２圧力センサ６ｂ）、アクチュエータ２９、および供給ポンプ５と接続される。制御器７は、吐出器３と接続されてもよい。制御器７は、脱泡装置１００の稼働中にアクチュエータ２９を制御し、回転体（本実施形態では、内側部材１１ａ）を回転駆動する。制御器７は、圧力差センサ６により検出される圧力差に基づいて、環状流路２０内の流動体Ｆの液面の位置を制御する。液面の位置を制御するため、制御器７は、一例として、供給ポンプ５の流量Ｑを制御する。

以下、脱泡装置１００の動作について説明する。なお、脱泡装置１００の起動前には、環状流路２０、流入口２１、および流出口２２は空である。脱泡装置１００の起動により、供給ポンプ５が作動し、流動体Ｆが供給ポンプ５から脱泡器１０に供給される。また、アクチュエータ２９が作動し、回転体としての内側部材１１ａが回転駆動される。供給ポンプ５の吐出圧および吐出流量と、回転体の回転速度は、流動体Ｆの性状（例えば、粘度）に応じて適宜調整される。

図５Ａに示すように、脱泡装置１００が起動されると、気泡Ａが混入された流動体Ｆが、供給ポンプ５（図１を参照）から吐出ライン４ａ（図１を参照）を介して流入口２１に供給される。図５Ｂは、流動体Ｆが環状流路２０内に充填される過程の段階を示しており、環状流路２０の流動体Ｆの液面は、流出口２２および空気抜き口２３のどちらにも到達していない。

環状流路２０内に導入された流動体Ｆは、回転体としての内側部材１１ａの外周面と接触している部位周辺にて、流動体Ｆと外周面との間で生じる粘性摩擦により引きずられる。これにより、環状流路２０内では、流動体Ｆの圧力が正方向Ｒ前側ほど高くなるようにして（正方向Ｒ後側ほど低圧となるようにして）、圧力勾配が生じる。流動体Ｆに含まれている気泡Ａは、流動体Ｆ内で圧力が高い方から低い方へと移送される。すなわち、気泡Ａは、正方向Ｒ後側へと自ずと移送される。

流動体Ｆの後側液面ＦＬＲは、環状流路２０の第２端部２０ｂおよび空気抜き口２３を介し、大気と連通する。そのため、後側液面ＦＬＲの圧力は、ほぼ大気圧である。そのため、後側液面ＦＬＲまで誘導された気泡Ａは、流動体Ｆから抜け出すことができ、空気抜き口２３を介して大気に放出される。

図５Ｃは、流動体Ｆが環状流路２０内に充填されて脱泡器１０が定常運転をしている状態を示す。上記と同じ原理で、環状流路２０内の流動体Ｆには圧力勾配が生じている。流動体Ｆは、流入口２１を基準として前側では仕切り部１６の第１面１６ａに接触するに至るまで満充填されている。流出口２２は、第１面１６ａが臨む第１端部２０ａに開口している。すなわち、流出口２２は、環状流路２０内で流動体Ｆの圧力が極力最も高くなる部分に設けられている。相対的に高圧の流動体Ｆが、流出口２２を介して円滑に流出していく。

他方、流動体Ｆは、流入口２１を基準として後側では仕切り部１６の第２面１６ｂまで達しておらず、後側液面ＦＬＲが環状流路２０内に形成される。そのため、定常運転状態においても、上記と同じ原理で、後側液面ＦＬＲまで誘導された気泡Ａが、流動体Ｆから抜け出し、空気抜き口２３を介して大気に放出される。

このように、本実施形態に係る脱泡装置１００によれば、環状流路２０を周方向に部分的に仕切るとともに、環状流路２０を画定する流路形成部材１１の一部（本実施形態では、内周部１２）を回転させ、空気抜き口２３を低圧側に設けるという簡易な構成で、環状流路２０内で流動体Ｆに圧力勾配を生じさせることができ、気泡Ａが空気抜き口２３へと自ずと移送される。脱泡器１０から、例えばより真空チャンバのような高い気密性を要求される装置を省略しても、十分な脱泡作用が得られる。また、回転駆動力を発生するアクチュエータ２９は、チャンバ内に負圧を印加するアクチュエータ（真空ポンプ）よりも、構成を簡素化できる。したがって、脱泡装置１００の構成を簡素化できる。

流出口２２は、環状流路２０の仕切り部１６により画定された高圧側の第１端部２０ａに開口し、空気抜き口２３は、環状流路２０の仕切り部１６を挟んで高圧側とは反対側の低圧側の第２端部２０ｂに開口する。流出口２２と空気抜き口２３とは、物理的に極力大きく離され且つ圧力差の観点からも極力大きく離される。そのため、流動体Ｆに含まれている気泡Ａが流出口２２から漏出するおそれを抑制できる。

流入口２１が、流出口２２よりも流動体Ｆの圧力が低い位置且つ空気抜き口２３よりも流動体Ｆの圧力が高い位置で、環状流路２０に開口している。流入口２０が、流出口２２と空気抜き口２３とが、流入口２１を挟んで反対側に配置される。そのため、流動体Ｆに含まれている気泡Ａが流出口２２から漏出するおそれを抑制できる。

環状流路２０を画定する外周部１３の内周面および内周部１２の外周面が真円形状である。そのため、気泡Ａがこれら部位１２，１３に引っかからず、環状流路２０内で後側液面ＦＬＲへと円滑に移送される。

図４を参照して、供給ポンプ５の吐出圧または吐出流量が過大であれば、後側液面ＦＬＲが上昇し、流動体Ｆが空気抜き口２３を介して大気に漏出するおそれがある。そこで、制御器７は、定常運転状態において、後側液面ＦＬＲの位置を制御し、流動体Ｆの漏出の防止を図る。

具体的には、制御器７は、下式（１）に基づき、後側液面ＦＬＲの位置、具体的には、仕切り部１６から後側液面ＦＬＲまでの反時計回りにおける角度θｗを推測する。
θｗ＝Ｐ２×（θ２－θ１）／（Ｐ１－Ｐ２）＋θ２ ……（１）
ここで、Ｐ１は第１圧力センサ６ａの検出値であり、Ｐ２は第２圧力センサ６ｂの検出値である。

制御器７は、後側液面ＦＬＲの角度θｗの推定値を設定値と比較する。設定値は、環状流路１３内の空気抜き口２３の近傍に設定される。推定値が設定値を超えていると、供給ポンプ５から吐出される流動体Ｆの流量Ｑを減少させるようにして供給ポンプ５の動作を制御する。これにより、流動体Ｆの漏出を防止できる。

本実施形態では、真円断面を有する外周面と内周面とが同心に配置されている。環状流路２０の流路幅が周方向の全体にわたって一定となるため、圧力勾配が概略線形になる。そのため、液面位置を精度よく推定でき、液面位置を精度よく制御できる。

次に、本発明の第２実施形態について、上記実施形態との相違を中心に説明する。

図６および図７を参照して、本実施形態に係る脱泡器１０においても、第１実施形態と同様に、内側部材１１ａが内周部１２を構成し、第１外側部材１１ｂが外周部１３および第１側壁部１４を構成し、第２外側部材１１ｃが第２側壁部１５を構成し、アクチュエータ２９が内周部１２を回転駆動する。内側部材１１ａが回転体であり、外側部材１１ｂ，１１ｃが固定体である。仕切り部１６は、流入口２１、流出口２２、および空気抜き口２３とともに固定体に設けられる。

本実施形態においては、内周部１２および外周部１３、ひいては環状流路２０が、第１実施形態と比べ、軸方向において長寸である。第１実施形態では、環状流路２０が軸方向に短寸であるため、流入口２１、流出口２２、および空気抜き口２３が軸方向において同位置に配置されていた（図３を参照）。これに対し、本実施形態では、流出口２２と空気抜き口２３とが、環状流路２０の軸方向に離れている。流入口２１は、環状流路２０の軸方向において流出口２２よりも空気抜き口２３と近い。流入口２１および空気抜き口２３は、環状流路２０の一端部に開口する。流出口２２は、環状流路２０の軸方向の他端部に開口する。

空気抜き口２３は、流出口２２が形成されている領域から軸方向にずれて配置されている。なお、３つのポート２１～２３の周方向の位置関係は、第１実施形態と同じである。環状流路２０内の流動体の圧力は、周方向において正方向Ｒの前側に向かうに連れて高くなる。よって、流入口２１の圧力Ｐ２１、流出口２２の圧力Ｐ２２、および空気抜き口２３の圧力Ｐ２３は、Ｐ２２＞Ｐ２１＞Ｐ２３を満たす。

したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様にして、脱泡装置１００の構成を簡素化できる。また、本実施形態では、流出口２３が、流入口２１と軸方向にも離れているため、流動体Ｆの環状流路２０内の通過時間が長くなる。そのため、流動体Ｆが流出口２２へと通流する間に、気泡Ａがより一層空気抜き口２３へと誘導される時間が長くなり、気泡Ａが流出口２２から漏出するおそれがより一層抑制される。

次に、本発明の第３実施形態について、上記実施形態との相違を中心に説明する。

図８を参照して、本実施形態に係る脱泡器１０においても、第１実施形態と同様に、内側部材１１ａが内周部１２を構成し、第１外側部材１１ｂが外周部１３および第１外側部材１４を構成する。詳細図示は省略するが、第２外側部材が、図８の紙面手前側に配置され、第２側壁部を構成する。アクチュエータ２９は、内周部１２を回転駆動する。内側部材１１ａが回転体であり、第１外側部材１１ｂおよび第２外側部材が固定体である。軸方向の寸法は、第１実施形態と同様である。

本実施形態においては、第１および第２実施形態とは異なり、仕切り部１６が、流入口２１、流出口２２、および空気抜き口２３とともに、回転体としての内側部材１１ａに設けられている。仕切り部１６は、内周部１２の外周面から環状流路２０内へと突出する。仕切り部１６の突出端部１６ｐは、外周部１３の内周面と同じ曲率を有する凸面を成し、内周面に摺接もしくは近接対向する。仕切り部１６の両端部は、内周部１２の両端面と面一であり、第１側壁部１４および第２側壁部の内側面それぞれに摺接あるいは近接対向する。

本実施形態では、内側部材１１ａの回転方向である正方向Ｒの前側が低圧側、後側が高圧側となる。仕切り部１６を基準にすれば、外側部材１１ｂは、内側部材１１ａに対して正方向Ｒと逆方向Ｒ´に相対回転する。この仕切り部１６を基準とする外側部材１１ｂおよび内側部材１１ａの相対回転方向（逆方向Ｒ´）の前側は高圧側であり、後側は低圧側である。仕切り部１６の第１面１６ａおよび環状流路２０の第１端部２０ａは、相対回転方向（逆方向Ｒ´）の前側にある。仕切り部１６の第２面１６ｂおよび環状流路２０の第２端部２０ｂは、相対回転方向（逆方向Ｒ´）の後側にある。内側部材１１ａが回転すると、第１端部２０ａから第２端部２０ｂに向けて流動体Ｆの圧力が低くなる。

流入口２１は、周方向において第１端部２０ａ（第１面１６ａ）と第２端部２０ｂ（第２面１６ｂ）の中間の位置で開口しており、仕切り部１６と直径方向に対向する。流出口２２は、第１端部２０ａに開口しており、空気抜き口２３は、第２端部２０ｂに開口している。流入口２１の圧力Ｐ２１、流出口２２の圧力Ｐ２２、および空気抜き口２３の圧力Ｐ２３は、Ｐ２２＞Ｐ２１＞Ｐ２３を満たす。

したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様にして、脱泡装置１００の構成を簡素化できる。

次に、本発明の第４実施形態について、上記実施形態との相違を中心に説明する。

図９を参照して、本実施形態に係る脱泡器１０においても、第１実施形態と同様に、内側部材１１ａが内周部１２を構成し、第１外側部材１１ｂが外周部１３および第１外側部材１４を構成する。詳細図示は省略するが、第２外側部材が、図９の紙面手前側に配置され、第２側壁部を構成する。アクチュエータ２９は、内周部１２を回転駆動する。内側部材１１ａが回転体であり、第１外側部材１１ｂおよび第２外側部材が固定体である。軸方向の寸法は、第１実施形態と同様である。

本実施形態においては、内周部１２の中心Ｃ１２が、外周部１３の中心Ｃ１３に対して偏心している。内周部１２の外周面が外周部１３の内周面に接触されている。仕切り部１６は、これまでの実施形態のような隔壁ではなくこの接触によって構成され、回転体に設けられる。内周部１２の偏心配置により、環状流路２０が、Ｃ字状に形成される。仕切り部１６から見て、内周部１２の回転方向である正方向Ｒの前側が高圧側、正方向Ｒの後側が低圧側となる。仕切り部１６から見て内周部１２の回転方向である正方向Ｒの前側に、Ｃ字状の環状流路２０の第１端部２０ａが形成される。仕切り部１６から見て内周部１２の回転方向である正方向Ｒの後側に、Ｃ字状の環状流路２０の第２端部２０ｂが形成される。第１端部２０ａから第２端部２０ｂに向けて流動体Ｆの圧力が低くなる。

仕切り部１６は回転体に設けられるものの固定体に対する周方向の位置は不変であることから、流入口２１、流出口２２、および空気抜き口２３は、固定体に設けられる。流入口２１は、周方向において第１端部２０ａ（第１面１６ａ）と第２端部２０ｂ（第２面１６ｂ）の中間の位置で開口しており、仕切り部１６と直径方向に対向する。流出口２２は、第１端部２０ａに開口し、空気抜き口２３は、第２端部２０ｂに開口している。流入口２１の圧力Ｐ２１、流出口２２の圧力Ｐ２２、および空気抜き口２３の圧力Ｐ２３は、Ｐ２２＞Ｐ２１＞Ｐ２３を満たす。

したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様にして、脱泡装置１００の構成を簡素化できる。

次に、本発明の第５実施形態について、上記実施形態との相違を中心に説明する。

図１０を参照して、本実施形態に係る脱泡器１０においても、第１実施形態と同様に、内側部材１１ａが内周部１２を構成し、第１外側部材１１ｂが外周部１３および第１外側部材１４を構成する。詳細図示は省略するが、第２外側部材が、図１０の紙面手前側に配置され、第２側壁部を構成する。軸方向の寸法は、第１実施形態と同様である。

本実施形態では、第１～第４実施形態と異なり、アクチュエータ２９は、少なくとも第１外側部材１１ｂを回転駆動する。第１外側部材１１ｂは回転体であり、内側部材１１ａは固定体である。第２外側部材は固定体でも回転体でもよいが、一例として回転体であるとする。第３実施形態と同様にして、仕切り部１６は、流入口２１、流出口２２、および空気抜き口２３とともに、固定体としての内側部材１１ａに設けられる。

本実施形態では、仕切り部１６の第１面１６ａおよび環状流路２０の第１端部２０ａは、回転体としての外側部材１１の回転方向である正方向Ｒの前側にある。仕切り部１６の第２面１６ｂおよび環状流路２０の第２端部２０ｂは、正方向Ｒの後側にある。外側部材１２ａが回転すると、流動体Ｆが外周部１３の内周面に引きずられ、第１端部２０ａから第２端部２０ｂに向けて流動体の圧力が低くなる。

流入口２１、流出口２２、および空気抜き口２３は、固定体としての内側部材１１ａに設けられている。流入口２１は、周方向において第１端部２０ａ（第１面１６ａ）と第２端部２０ｂ（第２面１６ｂ）の中間の位置で開口しており、仕切り部１６と直径方向に対向する。流出口２２は、第１端部２０ａに開口し、空気抜き口２３は、第２端部２０ｂに開口している。流入口２１の圧力Ｐ２１、流出口２２の圧力Ｐ２２、および空気抜き口２３の圧力Ｐ２３は、Ｐ２２＞Ｐ２１＞Ｐ２３を満たす。

したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様にして、脱泡装置１００の構成を簡素化できる。

次に、本発明の第６実施形態について、上記実施形態との相違を中心に説明する。

図１１および図１２を参照して、本実施形態に係る脱泡器１０においては、流路形成部材１１が、第１部材１１ｄおよび第２部材１２ｅの２つの部品で構成される。第１部材１１ｄは、内周部１２、外周部１３、および第１側壁部１４を一体に有する。第２部材１２ｅは、第２側壁部１５を構成する。軸方向の寸法は、第１実施形態と同様である。アクチュエータ２９は、第２側壁部１５を回転駆動する。第２部材１１ｅが回転体であり、第１部材１１ｄが固定体である。仕切り部１６は、流入口２１、流出口２２、および空気抜き口２３とともに、回転体に設けられる。仕切り部１６は、第２側壁部１５の内側面から軸方向に突出し、第１側壁部１５の内側面に摺接もしくは近接対向する。

本実施形態では、仕切り部１６の第１面１６ａおよび環状流路２０の第１端部２０ａは、回転体としての第２部材１１ｅの回転方向である正方向Ｒの前側にある。仕切り部１６の第２面１６ｂおよび環状流路２０の第２端部２０ｂは、正方向Ｒの後側にある。第２部材１１ｅが回転すると、流動体Ｆが第２側壁部１５の内側面に引きずられ且つ仕切り部１６で押され、第１端部２０ａから第２端部２０ｂに向けて流動体の圧力が低くなる。

流入口２１は、周方向において第１端部２０ａ（第１面１６ａ）と第２端部２０ｂ（第２面１６ｂ）の中間の位置で開口しており、仕切り部１６と直径方向に対向する。流出口２２は、第１端部２０ａに開口し、空気抜き口２３は、第２端部２０ｂに開口している。流入口２１の圧力Ｐ２１、流出口２２の圧力Ｐ２２、および空気抜き口２３の圧力Ｐ２３は、Ｐ２２＞Ｐ２１＞Ｐ２３を満たす。

したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様にして、脱泡装置１００の構成を簡素化できる。

次に、本発明の第７実施形態について、上記実施形態との相違を中心に説明する。

図１３を参照して、本実施形態に係る脱泡器１０においても、第５実施形態と同様にして、内側部材１１ａが内周部１２を構成し、第１外側部材１１ｂが外周部１３および第１外側部材１４を構成し、第２外側部材１１ｃが第２側壁部１５を構成する。軸方向の寸法は、第１実施形態と同様である。アクチュエータ２９は、少なくとも第１外側部材１１ｂを回転駆動する。第１外側部材１１ｂは回転体であり、内側部材１１ａおよび第２外側部材１１ｃは固定体である。

本実施形態においては、仕切り部１６は、固定体としての第２外側部材１１ｃに設けられている。仕切り部１６は、第２側壁部１５の内側面から軸方向に突出し、第１側壁部１４の内側面に摺接しまたは近接対向する。詳細図示を省略するが、この場合、流入口、流出口、および空気抜き口は、固定体に設けることが好ましい。本実施形態においても、環状流路２０内に圧力勾配を生じさせることができ、第１実施形態と同様にして、脱泡装置１００の構成を簡素化できる。

これまで、本発明の実施形態について説明したが、上記構成は本発明の範囲内で適宜変更、追加、および削除可能である。

第２実施形態以降では、圧力差センサ６（図１を参照）の図示が省略されているが、第２実施形態以降においても、第１実施形態と同様にして液面が制御されてもよい。液面の制御に際し、供給ポンプ５の吐出流量が制御されたが、これに加えてまたは代えて、回転体の回転速度が制御されてもよい。

外周部１３の内周面および内周部１２の外周面の少なくともいずれか一方は、真円である必要はなく、例えば、楕円形状でもよい。流入口２１の位置は、仕切り部１６と対向する位置や環状流路２０の周方向中央位置に限定されず、適宜変更可能である。供給ポンプ５は、脱泡装置１００の範囲外でもよい。その場合、制御器７は、供給ポンプ５を制御する別の制御器に液面の推測結果を送信してもよい。制御器７は、液面の推測結果に基づき液面の制御のために回転体の回転速度を制御してもよい。

上記実施形態においては、内周部１２、外周部１３、および側壁部１４，１５の少なくとも１つの部位が回転駆動される一方で回転駆動されない部位もあったが、全ての部位が回転駆動されてもよい。

外周部１３の内周面あるいは内周部１２の外周面は、その径を可変に構成されてもよい。脱泡装置１００は、使用状態では、単一の内側部材１１ａが外側部材１１ｂ，１１ｃに収容されるが、流通状態においては、外側部材１１ｂ，１１ｃに交換可能に装着される複数の内側部材１１ａを備えてもよい。複数の内側部材１１ａの径は、互いに異なる。取り扱われる流動体Ｆの性状に応じて複数の内側部材１１ａから１つを選択して外側部材１１ｂ，１１ｃに装着することで、環状流路２０の流路幅を流動体Ｆに適した値に設定できる。この場合、仕切り部１６に必要な高さも変わるため、内側部材１１ａと同様に高さが互いに異なる複数の仕切り部１６が準備されることが好ましい。

例えば、流動体の粘度が高い場合には、流路幅を大きくすることで、トルクを下げることができる。流動体が擬塑性流体の場合には、回転体のすぐ近くでしか流動体が流動しないことから、流路幅を狭くすることで環状流路２０内の円滑な流動が得られる。

１００ 脱泡装置
１ 吐出システム
２ タンク
３ 吐出器
４ 供給経路
４ａ 吐出ライン
５ 供給ポンプ
６ 圧力差センサ
７ 制御器
１０ 脱泡器
１１ 流路形成部材
１１ａ 内側部材
１１ｂ 第１外側部材
１１ｃ 第２外側部材
１２ 内周部
１３ 外周部
１４ 第１側壁部
１５ 第２側壁部
１６ 仕切り部
１６ｐ 突出端部
１７ 伝達軸部
２０ 環状流路
２０ａ 第１端部
２０ｂ 第２端部
２１ 流入口
２２ 流出口
２３ 空気抜き口
２９ アクチュエータ
Ａ 気泡
Ｆ 流動体

Claims (11)

1. 流動体が通流する環状流路と、
   前記環状流路の内周側に配置された内周部、前記環状流路の外周側に配置された外周部、および前記環状流路の軸方向両側に配置された一対の側壁部を有し、前記環状流路を画定する流路形成部材と、
   前記流路形成部材に設けられ、前記環状流路に開口し、前記流動体を前記環状流路へ流入させる流入口と、
   前記流路形成部材に設けられ、前記環状流路に開口し、前記流動体を前記環状流路から流出させる流出口と、
   前記流路形成部材に設けられ、前記環状流路を部分的に仕切る仕切り部と、
   前記内周部、前記外周部、および前記一対の側壁部のうちの少なくとも１つを前記環状流路の周方向に沿って前記仕切り部に対して相対的に回転させ、前記環状流路内の前記流動体が前記仕切り部を基準とする相対回転方向において前記仕切り部に向かう側ほど高圧となるようにして、前記環状流路内で前記流動体の圧力に勾配を生じさせるアクチュエータと、
   前記流路形成部材に設けられ、前記流出口よりも前記流動体の前記圧力が低い位置で前記環状流路に開口し、前記流動体に混入されている気泡を前記環状流路から排出させる空気抜き口と、
   を備える、脱泡装置。
2. 前記流出口が、前記環状流路の前記仕切り部により画定される高圧側の端部に開口し、前記空気抜き口が、前記環状流路の前記仕切り部を挟んで前記高圧側とは反対側の低圧側の端部に開口する、
   請求項１に記載の脱泡装置。
3. 前記流入口が、前記流出口よりも前記流動体の前記圧力が低い位置且つ前記空気抜き口よりも前記流動体の前記圧力が高い位置で、前記環状流路に開口している、
   請求項１または２に記載の脱泡装置。
4. 前記流入口と前記流出口が前記環状流路の軸方向に離れている、
   請求項１に記載の脱泡装置。
5. 前記環状流路の周方向において異なる２点間の前記流動体の前記圧力の差を検出する圧力差センサと、
   検出された前記圧力差センサに基づいて前記環状流路内の液面位置を推測する制御器と、
   を更に備える、請求項１に記載の脱泡装置。
6. 前記流路形成部材は、前記内周部を構成する内側部材と、前記内側部材とは別体であり前記外周部および前記一対の側壁部の一方とを構成する第１外側部材と、前記一対の側壁部の他方を構成する第２外側部材とを含む、
   請求項１に記載の脱泡装置。
7. 前記内側部材は、前記アクチュエータにより回転駆動される回転体であり、前記第１外側部材および前記第２外側部材は、前記アクチュエータによって回転駆動されない固定体であり、
   前記仕切り部が、前記流入口、前記流出口、および前記空気抜き口とともに、前記固定体に設けられる、
   請求項６に記載の脱泡装置。
8. 前記内側部材は、前記アクチュエータにより回転駆動される回転体であり、前記第１外側部材および前記第２外側部材は、前記アクチュエータによって回転駆動されない固定体であり、
   前記仕切り部が、前記流入口、前記流出口、および前記空気抜き口とともに、前記回転体に設けられる、
   請求項６に記載の脱泡装置。
9. 前記第１外側部材および前記第２外側部材が、前記アクチュエータにより回転駆動される回転体であり、前記内側部材が、前記アクチュエータによって回転駆動されない固定体であり、
   前記仕切り部が、前記流入口、前記流出口、および前記空気抜き口とともに、前記固定体に設けられる、
   請求項６に記載の脱泡装置。
10. 前記第２外側部材が、前記アクチュエータにより回転駆動される回転体であり、前記内側部材および前記第１外側部材が、前記アクチュエータによって回転駆動されない固定体であり、
    前記仕切り部が、前記流入口、前記流出口、および前記空気抜き口とともに、前記回転体に設けられる、
    請求項６に記載の脱泡装置。
11. 前記流路形成部材は、前記内周部、前記一対の側壁部の一方、および前記外周部を構成する第１部材と、前記一対の側壁部の他方を構成する第２部材とを含み、
    前記第２部材が、前記アクチュエータにより回転駆動される回転体であり、前記第１部材が、前記アクチュエータによって回転駆動されない固定体であり、
    前記仕切り部が、前記流入口、前記流出口、および前記空気抜き口とともに、前記回転体に設けられる、
    請求項１に記載の脱泡装置。

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