JP3588771B2 - 気泡除去装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水、油、薬液その他の各種の流体を使用する際に液体中に含まれている気泡を除去する気泡除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種の流体が種々の用途に使用されているが、液体中に気泡が含まれていると、不都合を生じることが多い。例えば、洗浄工程では、洗浄槽内へ酸性やアルカリ性の薬液からなる洗浄液を所定量循環させて洗浄を行うが、この際洗浄液の流量を超音波流量計で測定しようとすると、洗浄液中に含まれた気泡が障害となって正確な計測が妨げられることがある。そのため、種々の気泡除去装置が提案され、使用されているが、気泡を排出する際に液体も気泡に混合されて大量に排出してしまったり、ポンプとタンクと除去機が一体となって装置全体が大型化したり、小流量の作業ができないものが多かった。
【０００３】
流量が少ない場合でも使用できるよう流体を容器内で旋回させて流動し、気泡を中心部に集めて除去するようにした気泡除去装置も知られている。例えば、特開平１１−１９４０６号公報には、そのような装置が開示されている。この公報の記載によれば、上記装置は小流量の液体の場合でも使用することができ、回転流によって容器の中心軸付近に気泡を分離、集中させ、該容器の中心軸に設けた排気口から排気するよう構成されている、この際排出口には、自動開閉バルブが取付けられ、該バルブの球形の排気弁を自重とばねによって解放して気泡を排気し、気泡が集合していないときは液体の浮力によって上記排気弁を浮上させて排気口を閉じる機構を有している。
【０００４】
しかし、上述の装置の自動開閉バルブは、弁を開くためにばねを使用しなければならないので、液体が酸、アルカリ等の薬液であると、長期にわたって安定した性能を維持することがむずかしく、また球形の排気弁の自重、ばねのばね力、排気弁の浮力等のバランスによりバルブの動作が変化するから、容器内に流入する液体の流量によって容器内の内部圧力が大きく変化するような場合には、その変化にバルブの動作が追従することができず、そのため一機種で流量変化の大きい液体に使用することができなかった。
【０００５】
ばねを使用せずに単にボ−ルを用いただけのボ−ルバルブを有するエアベントを排気口に設けた気泡除去装置も知られているが、この構成ではボ−ルが不安定であり、流量が増えるとボ−ルがエアベントの中に浮き上がり、気泡と共に液体も流出してしまうし、ボ−ルが上昇してエアベルトの排気口を塞ぐようになると気泡を含んだ液体が除去装置の流出口から流出し、気泡除去を行うことができなくなる。その上、ボ−ルの場合、外形が球形であるため、ほんの少しボ−ルが動くだけでエアベントの中に液体が入り込み、該エアベント中が液体で一杯になり、ボ−ルが一層不安定になって、流量とのバランスをとることが難しい。
【０００６】
さらに、上記気泡除去装置に流体を流入させるためには、ポンプを用いているが、一般にポンプは必ずしも常に一定の圧力を出す訳ではなく、特にダイヤフラムポンプやエア駆動のポンプ等では圧力が一定せず、脈動を生じているため、そのような脈動が伝達されると、次工程で上記液体を使用する際に支障を生じることがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の解決課題は、小流量の流体からの気泡除去にも使用でき、気泡の排気口から液体を流出させずに気泡だけを確実に除去でき、流量の大きな変化にも一機種で対応することができ、脈動も緩和することができるようにした気泡除去装置を提供することである。
【０００８】
【課題解決の手段】
本発明によれば、本体に円筒状の流入空間と該流入空間に続く逆円錐状の円錐空間と該円錐空間に続く小円筒状の流出空間を形成し、上記空間を流体が旋回して流動するよう上記流入空間に開口する流入口と上記流出空間に開口する流出口をそれぞれ各空間の接線方向に設け、中央に中心軸を有し、上記流入空間の中央上部に気泡の排出口を具備する気泡除去装置において、上記排出口と上記流入空間の間に弁室を形成し、該弁室に上記流入空間に開口する通孔を有するシリンダ−を設け、該シリンダ−の外径より大きい内径の筒状壁を有しその上部を閉塞するプレ−トを有するキャップ状のフロ−トを形成し、該フロ−トを上記シリンダ−の上部に遊嵌すると共に細隙を存して上記弁室内に上下動可能に嵌着したことを特徴とする気泡除去装置が提供され、上記課題が解決される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１、図２は本発明の一実施例を示す断面図及び平面図であって、図において、筒状の本体（１）内には、円筒状の流入空間（２）と、該流入空間（２）の下方に続き中心に向けて傾斜する逆円錐状の円錐空間（３）と、該円錐空間（３）の下端に続き上記流入空間（２）の円筒よりも小さな小円筒状の流出空間（４）が形成され、上記流入空間（２）と流出空間（４）には流入口（５）及び流出口（６）が設けられている。上記流入口（５）及び流出口（６）は、上記空間（２），（３），（４）内で流体が旋回して流動するようそれぞれ各空間（２），（４）の接線方向に開口している。
【００１０】
上記空間の中央には、中心軸（７）が設けられている。該中心軸（７）には、上記空間内を旋回して流動する流体の流芯（図示略）に集まる気泡がからまり、該気泡と気泡を練り込み、大きな気泡となって該中心軸に沿って気泡を上昇させるよう作用する。このとき、気泡芯は垂直で小さくなるため、気泡が流体の旋回流によって周壁側に振り回されなくなり、一層安定する。
【００１１】
上記流入空間（２）の中央上部には気泡の排出口（８）が形成され、該排出口（８）と流入空間（２）の間には弁室（９）が形成されている。図において、上記排出口（８）、弁室（９）は、本体（１）にねじ（１０）…で止着した蓋体（１１）に設けられており、該本体（１）と蓋体（１１）間には適宜のパッキング材（図示略）を設けることができる。
【００１２】
上記弁室（９）には、上記流入空間（２）に開口する通孔（１２）を有するシリンダ−（１３）が設けられている。該シリンダ−（１３）は、図１、図２においては、上記本体（１）の流入空間（２）の上部に嵌着し周縁が蓋体（１１）で挾着されている基板（１４）に一体的に形成してあるが、蓋体（１１）に形成して排出口（８）を有する止着板（１５）をその上方からねじ着するようにしたり（図５）、止着板（１６）にシリンダ−（１３）を突設して、該止着板（１６）を蓋体（１１）の下方からねじ着する（図６）ようにしたり、適宜に構成することができる。
【００１３】
上記弁室（９）内のシリンダ−（１３）には、該シリンダ−（１３）に遊嵌すると共に細隙を存して上下動可能に上記弁室に嵌着するようフロ−ト（１７）が設けられている。該フロ−ト（１７）は、シリンダ−（１３）の外径よりも内径がわずかに大きい筒状壁（１８）と、該筒状壁（１８）の上部を閉塞するプレ−ト（１９）を有するキャップ状に形成され、シリンダ−の上部に着座してプレ−ト（１９）が通孔（１２）を閉じた状態で筒状壁（１８）の下端は、シリンダ−（１３）の基端に当っていない。なお、図においては、該フロ−ト（１７）の外周面と上記弁室（９）の内周面間には、それぞれ細隙（２０），（２１）を存して上下動できるように外方リング（２２）が嵌着されているが、図４に示すように該外方リング（２２）を省略することもでき、また上記プレ−ト（１９）の内面その他の適宜位置にパッキング（２３）を設けることもできる。
【００１４】
上記フロ−ト（１７）の内周面とシリンダ−（１３）の外周面間の細隙（２４）や上記フロ−ト（１７）の外周面と弁室（９）の内周面（図１等においては外方リング（２２）の内周面）間の細隙（２０）、外方リング（２２）の外周面の上記細隙（２１）等は、気泡を除去しようとする液体の粘度、比重等その他の性状に応じて、好ましくは液体を通過させず気泡のみを効率よく通過させることができるよう極く狭い間隙に形成されている。例えば、水系の液体の場合は、約０．０５〜０．３ｍｍ程度、好ましくは約０．１〜０．２ｍｍ程度に形成され、油系の液体の場合は、約０．２〜１ｍｍ程度、好ましくは、約０．５〜０．８ｍｍ程度に形成するとよい。
【００１５】
上記フロ−ト（１７）は、本体内の内部圧力が高まると、その圧力によって押し上げられ、上記プレ−ト（１９）がシリンダ−の上面から離れて上記通孔（１２）を開口して気泡を通過させるが、該通孔（１２）を通って液体が噴出するような大きな圧力のときには、気泡の排出口（８）から液体を流出させないよう直ちに上昇して上記プレ−トの上面で排出口（８）を塞ぐよう排出口（８）の直下に位置している。該フロ−ト（１７）は、上記プレ−ト（１９）が弁室（９）の内面上部に当る位置まで移動できるが、この移動量は通常の状態では気泡のみを確実に排出できかつ上記排出口（８）を塞ぐことがない程度に形成され、例えば約１〜５ｍｍ程度、好ましくは約１〜３ｍｍ程度にしてある。なお、上記フロ−ト（１７）の筒状壁（１８）の長さは、フロ−トが上昇しても、シリンダ−（１３）から外れない長さに形成されている。
【００１６】
上記本体（１）、蓋体（１１）、シリンダ−（１３）、フロ−ト（１７）、外方リング（２２）等は薬液等に影響されないよう適宜の合成樹脂材料で作られているが、ステンレス材料等の耐食性を有する金属材料で作ることもできる。なお、上記フロ−ト（１７）のプレ−ト（１９）は、上下面を平面に形成してあるが、上記通孔（１２）や排出口（８）に嵌合して閉塞することができるような適宜形状の突起（図示略）を形成してもよく、また所望により耐食性のばねその他の弾性部材をフロ−トと排出口間に設けてもよいが、殆どその必要性はない。
【００１７】
図３は、上記フロ−トの動作の説明図を示し、説明の都合上、上記各細隙を拡大して示してある。図３（Ａ）は、本体内で旋回して流動する液体から除去された気泡が流入空間（２）の上部に集合しても未だ内部圧力がフロ−ト（１７）を押し上げる程度まで高められていない状態を示している。この間に内部圧力が次第に高められ、この内部圧力の上昇に伴って軽い小さな気泡までもフロ−ト部に集められる。なお、上記流入口（５）へ流体を供給するポンプが停止したときにも図３（Ａ）の状態になり、フロ−トがシリンダ−上に着座して通孔（１２）を塞ぐから、該フロ−トは逆止弁として機能する。
【００１８】
気泡が液体から分離され、上部に集中して内部圧力が充分に高められると、上記フロ−ト（１７）は押し上げられる（図３（Ｂ））。これにより、通孔（１２）を通った気泡は、フロ−ト（１７）のプレ−ト（１９）の下面からフロ−トの内面とシリンダ−間の細隙（２４）を通り、フロ−ト（１７）の下縁をめぐって該フロ−ト（１７）の外周の細隙（２０）を通って排出口（８）から除去される。それによって、内部圧力は低下するので、上記フロ−ト（１７）は図３（Ａ）に示す位置に降下するが再び内部圧力が上昇すると図３（Ｂ）に示すように上昇して気泡を排出する。この動作を繰り返すことにより、上記フロ−ト（１７）は上下動し、シリンダ−（１３）に対してピストン運動する。この際、上記気泡がシリンダ−とフロ−ト間の潤滑油の作用を奏してフロ−トは円滑に動作する。なお、上記細隙は上述したように極めて狭いので、気泡と液体の混合物中に含まれている液体は通過しにくく、気泡のみが排出口から除去される。
【００１９】
流量が多大に増大したりして内部圧力が極めて大きくなり、液体が上記通孔（１２）を通ってフロ−ト部まで到達してくると、その圧力によって上記フロ−ト（１７）は弁室（９）の内面上部に接する位置まで上昇し、上記排出口（８）を閉塞する（図３（Ｃ））。したがって、液体が排出口（８）から流出しないようにすることができる。
【００２０】
実験の結果によれば、１つの機種で毎分約０．５〜５．０リットルの流量変化があるような流体の気泡除去に使用することができ、また、連続して気泡が混入する状況で気泡と液体の混合物が排出口より放出される量は、流量全体の約０．０６６％以下に減少させることができた。なお、上記フロ−トのピストン運動や上記基板（１４）がダイヤフラムのように機能することにより内部圧力が調整され、流出口（６）から流出する流体の脈動も緩和されることが確かめられ、さらに上記外方リングが上下動することにより一層脈動を除去することができた。
【００２１】
なお、上記本体内にフィルタ−を設けたり、気泡の排出口の先部に開閉弁を設けて制御するようにしたり、上記装置を複数個連続して設けて段階的に気泡を除去するようにしたり適宜に構成することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成され、本体に円筒状の流入空間と該流入空間に続く逆円錐状の円錐空間と該円錐空間に続く小円筒状の流出空間を形成し、上記空間を流体が旋回して流動するよう上記流入空間に開口する流入口と上記流出空間に開口する流出口をそれぞれ各空間の接線方向に設け、中央に中心軸を有し、上記流入空間の中央上部に気泡の排出口を具備する気泡除去装置において、上記排出口と上記流入空間の間に弁室を形成し、該弁室に上記流入空間に開口する通孔を有するシリンダ−を設け、該シリンダ−の外径より大きい内径の筒状壁を有しその上部を閉塞するプレ−トを有するキャップ状のフロ−トを形成し、該フロ−トを上記シリンダ−の上部に遊嵌すると共に細隙を存して上記弁室内に上下動可能に嵌着したから、シリンダ−に遊嵌したフロ−トのピストン運動により本体内の中央上部に集まった気泡が排出口から効率よく除去され、小流量の場合にも使用でき、気泡と液体の混合物が殆んど流出することがなく、本体内に流入する流量が変動しても広い範囲で対応して確実に除去作用を奏し、また上記本体内の内部圧力がフロ−トのピストン運動により調整され、脈動も緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図。
【図２】平面図。
【図３】説明の都合上細隙を拡大して示したフロ−トの動作説明図であって、（Ａ）はフロ−トが降下しているとき、（Ｂ）はフロ−トが上昇したとき、（Ｃ）はフロ−トが最上部まで上昇したときの各説明図である。
【図４】他の実施例を示す一部の断面図。
【図５】さらに他の実施例を示す一部の断面図。
【図６】他の実施例を示す一部の断面図。
【符号の説明】
１ 本体
２ 流入空間
３ 円錐空間
４ 流出空間
５ 流入口
６ 流出口
７ 中心軸
８ 排出口
９ 弁室
１２ 通孔
１３ シリンダ−
１７ フロ−ト
１８ 筒状壁
１９ プレ−ト
２０，２１，２４ 細隙
２２ 外方リング

Claims (2)

1. 本体に円筒状の流入空間と該流入空間に続く逆円錐状の円錐空間と該円錐空間に続く小円筒状の流出空間を形成し、上記空間を流体が旋回して流動するよう上記流入空間に開口する流入口と上記流出空間に開口する流出口をそれぞれ各空間の接線方向に設け、中央に中心軸を有し、上記流入空間の中央上部に気泡の排出口を具備する気泡除去装置において、上記排出口と上記流入空間の間に弁室を形成し、流入空間と弁室とを仕切るように流入空間の上部に嵌着されると共に通孔を有する基板と、基板上に一体的に設けられると共に前記通孔に連続する通孔および弁室の内周面の内径より小さい外径の外周面を有するシリンダーと、シリンダーの外径より大きい内径の内周面を有してシリンダーの外周面を囲む筒状壁およびシリンダーの上面を覆うプレートからなるキャップ状のフロートとを形成し、該フロートを上面シリンダーに上下動可能に被せたことを特徴とする気泡除去装置。
2. 上記フロ−トの外周面と上記弁室の内周面間に外方リングを遊嵌した請求項１に記載の気泡除去装置。

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