JP4969965B2

JP4969965B2 - 脱気装置

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Publication number: JP4969965B2
Application number: JP2006257494A
Authority: JP
Inventors: 肇大谷
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2026-09-22
Also published as: CN101516463B; JP2008073640A; CN101516463A

Description

本発明は、液体からガスを取り去る脱気装置に関する。

液体中の溶存ガスは、液体が流通する管の腐食、気泡の発生による圧力や熱交換率の低下、発生した気泡による液体の塗布ムラなどの原因となる。このため、液体の使用方法や使用目的によっては、脱気が必要である。

液体の脱気には、例えば、特許文献１に開示されている脱気装置（図６参照）を用いることができる。図６に示す脱気装置１０１は、被脱気液体の流入口１１１および流出口１１２を有する減圧チャンバー１０２内に気体透過性チューブ１０３が収容され、その気体透過性チューブ１０３の一端が流入口１１１、他端が流出口１１２に接続された構造となっている。また、減圧チャンバー１０２には、減圧チャンバー１０２内の底部に達する真空引き管１０４が取り付けられており、真空引き管１０４は減圧チャンバー１０２が有する真空引き口１１３に接続されている。このような脱気装置１０１では、流入口１１１から被脱気液体を流入させて気体透過性チューブ１０３内を通液させるとともに、真空引き口１１３に接続した減圧装置により減圧チャンバー１０２内を減圧して、被脱気液体の脱気を行うことができる。
特開平１１−３３３２０６号公報

上記のような脱気装置では、脱気性能を向上するために、液体との接触面積を大きくできる細い気体透過性チューブを使用することが多い。細い気体透過性チューブは、減圧チャンバーに収容できるように曲げると折れが発生する場合がある。気体透過性チューブが折れていると、被脱気液体の流通抵抗が増し、脱気装置が脱気性能を十分に発揮できなくなる。

上記事情に鑑み、本発明は、気体透過性チューブに折れが発生することを防止でき、高い脱気性能を発揮する脱気装置を提供することを目的とする。

本発明は、被脱気液体が出入する流入口および流出口が形成された減圧チャンバーと、一端が流入口に接続され、他端が流出口に接続された状態で減圧チャンバーに収容され、流入口に流入する被脱気液体が内部を通過する脱気エレメントとを備え、脱気エレメントが、可撓性を有する複数本の気体透過性チューブからなるチューブ束と、複数本の気体透過性チューブを束ねてチューブ束とする結束部材とを含み、脱気エレメントは、可撓性を有する複数本の気体透過性チューブからなるチューブ束と、複数本の気体透過性チューブを束ねてチューブ束とする結束部材とを含み、チューブ束の少なくとも一部が当該チューブ束を曲げて形成された曲げ部分となるように減圧チャンバーに収容され、少なくとも曲げ部分の一部に結束部材が配置されている、脱気装置を提供する。

上記本発明の脱気装置では、複数本の気体透過性チューブを結束部材で束ねてチューブ束にしている。そして、結束部材によって束ねられている部分が曲げ部分に含まれるようにしている。チューブ束を曲げると、気体透過性チューブには曲げによる応力が発生する。気体透過性チューブは、応力を緩和できる形態に変形しようとするが、結束部材の結束力が作用しているので容易に変形できない。結果として折れの発生が防止される。折れが発生していない気体透過性チューブには、被脱気液体がスムーズに流通するので、高い脱気性能を持った脱気装置を実現可能である。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１に本発明の脱気装置の一例を示す。脱気装置１は、被脱気液体が流通する流入口１１および流出口１２、ならびに、減圧装置を接続する真空引き口１３が形成された減圧チャンバー２を備えている。減圧チャンバー２は、底部２３および開口部２４を有する筒状のチャンバー本体２２と、蓋部２１とから構成されている。蓋部２１に流入口１１および流出口１２が形成され、チャンバー本体２２の側部２５に真空引き口１３が形成されている。チャンバー本体２２の開口部２４には、減圧チャンバー２内の気密が保持されるように蓋部２１が固定されている。減圧チャンバー２には、一端が流入口１１に接続され、他端が流出口１２に接続された脱気エレメント５が配置されている。

図２および図３に示すごとく、脱気エレメント５は、可撓性を有する複数本の気体透過性チューブ１５１からなるチューブ束１５と、筒状のアダプタ１４１，１４２と、気体透過性チューブ１５１を束ねる結束部材１６とから構成されている。アダプタ１４１，１４２は、チューブ束１５の一端部に取り付けられて減圧チャンバー２の流入口１１に接続する流入側アダプタ１４１と、他端部に取り付けられて減圧チャンバー２の流出口１２に接続する流出側アダプタ１４２とを含む。流入側アダプタ１４１を介して流入口１１に流入した被脱気液体は、脱気エレメント５の内部、つまり、気体透過性チューブ１５１の内部を流通した後に、流出側アダプタ１４２を介して流出口１２から流出する。

図１に示すように、脱気エレメント５は、チューブ束１５が多重コイル状に曲げられた状態で減圧チャンバー２に収容されている。換言すれば、流入側アダプタ１４１と流出側アダプタ１４２との間において、チューブ束１５が部分的に環状に曲げられることにより曲げ部分ＢＰが形成され、その環状の曲げ部分ＢＰの複数箇所に結束部材１６が配置されている。このようにすれば、小サイズの減圧チャンバー２を採用しながらも、チューブ束１５の長さ（気体透過性チューブ１５１の長さ）を稼ぐことができるので、脱気装置１の脱気能力を比較的簡単に高めることができる。

チューブ束１５に巻き付いた結束部材１６は、複数本の気体透過性チューブ１５１を一つに束ねてチューブ束１５の形態を保持する役割とともに、チューブ束１５を曲げたときに個々の気体透過性チューブ１５１が折れることを防ぐ役割を担う。チューブ束１５を図１のように多重コイル状に曲げて曲げ部分ＢＰを形成すると、気体透過性チューブ１５１には曲げによる応力が発生する。すると、気体透過性チューブ１５１は、応力を緩和できる形態に変形しようとする。ところが、結束部材１６で束ねている部分が曲げ部分ＢＰに含まれるようにチューブ束１５を曲げているので、気体透過性チューブ１５１は容易に変形できず、結果として折れの発生が防止される。複数の結束部材１６を、曲げ部分ＢＰに所定間隔で配置することにより、気体透過性チューブ１５１に働く結束力を長さ方向で均一化することができ、曲げ防止効果の向上を期待できる。

また、流入側アダプタ１４１と流出側アダプタ１４２との間において、隣り合う気体透過性チューブ１５１，１５１同士は互いに接着されていない。すなわち、気体透過性チューブ１５１，１５１は、アダプタ１４１，１４２に接続する両端部のみ互いに接着（具体的には溶着）されている。結束部材１６が気体透過性チューブ１５１に及ぼす結束力はそれ程大きくないので、気体透過性チューブ１５１は、長さ方向の前後に移動できる。一方、結束部材１６は、気体透過性チューブ１５１の全部を被覆しているわけではなく、長さ方向に沿った複数箇所に所定間隔で配置されている。つまり、チューブ束１５を曲げたとき、内周側に位置する気体透過性チューブ１５１は長さ方向の前後に僅かながら移動するとともに、結束部材１６によって束ねられていない区間において、環の中心に向かってやや膨らむように変形する。この結果、曲げによる応力を開放することができ、折れ防止効果が高まる。

また、気体透過性チューブ１５１を一つに束ねると、脱気エレメント５を減圧チャンバー２に収容させる際の作業性も向上する。また、結束部材１６を用いることにより、複数本の気体透過性チューブ１５１が散開してしまうことを簡単に防げる。接着剤を用いたり熱溶着を行ったりして気体透過性チューブ１５１，１５１同士を結合する必要がなくなる。気体透過性チューブ１５１，１５１同士の間に隙間を生じさせることができるので、脱気エレメント５の持つ脱気性能の向上を見込める。

上記のような結束部材１６としては、例えば、紐、チューブ、チェーン、フィルムなどを使用可能であるが、薄いフィルムであることが好ましい。結束部材１６がフィルムである場合、チューブ束１５に巻き付けることにより、複数本の気体透過チューブ１５１を包み込むような形で束ねることができる。すると、結束部材１６から気体透過性チューブ１５１に対し、結束力が面で作用するようになり、高い折れ防止効果が得られる。

結束部材１６に採用するフィルムは、気体透過性を有することが好ましい。気体透過性を有するフィルムを結束部材１６に使用することで、気体透過性チューブ１５１の気体透過作用をほとんど妨げることなく、それら気体透過性チューブ１５１を結束することが可能となる。気体透過性を有するフィルムの代表としては、多孔質フィルム、もしくはその多孔質フィルムに補強材を積層した積層フィルムを例示できる。多孔質フィルムと補強材との積層フィルムを結束部材１６として採用する場合、その補強材は、多孔質フィルムよりも通気性に優れることが好ましい。具体的には、樹脂や金属などからなる、織布、不織布、メッシュ、ネット、スポンジ、フォーム、発泡体、多孔質体などを補強材として使用することができる。

結束部材１６に好適な多孔質フィルムとしては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレンなどのフッ素樹脂類からなる多孔質フィルム、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類からなる多孔質フィルムを例示できる。中でも、気体透過性や耐薬品性に優れるという理由で、ポリテトラフルオロエチレンからなる多孔質フィルムがよい。

結束部材１６の形状は、短冊状とすることができる。図３の断面図に示すように、気体透過性チューブ１５１を束ねた結束部材１６の両端同士を接着剤で固定する、または熱溶着により固定すればよい。また、結束部材１６の位置ズレが生じないように、結束部材１６とチューブ束１５とを、接着剤等を用いて部分的に固定してもよい。また、本実施形態では、気体透過性チューブ１５１の長さ方向に沿った複数箇所を結束部材１６で束ねるようにしている。このようにすれば、複数本の気体透過性チューブ１５１をより確実に束ねることが可能である。また、結束部材１６の配置間隔を適切に調整することにより、気体透過性チューブ１５１の気体透過作用を妨げないようにすることができる。

その他の部品について説明する。
減圧チャンバー２の蓋部２１およびチャンバー本体２２は、いずれも、金属、ガラスまたはプラスチックを所定形状に成形したものである。金属であれば、化学的な耐性に優れることからステンレスが好ましい。プラスチックであれば、フッ素樹脂やポリオレフィンを用いることができる。真空引き口１３等を形成する必要性や耐久性を考慮すれば、減圧チャンバー２は金属製であることが望ましい。

気体透過性チューブ１５１には、脱気装置に一般的に用いられるチューブを用いればよい。具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレンなどのフッ素樹脂からなるチューブ、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンからなるチューブを用いればよい。単位容積あたりの膜面積を広くするために、図３に示すように、細い中空糸体を気体透過性チューブ１５１として使用することが好ましい。この場合、１本の中空糸体（気体透過性チューブ１５１）の径は、内径にして数十μｍ〜数ｍｍ程度の範囲であり、通常、数本〜数百本程度で一つのチューブ束１５を構成する。

また、本実施形態においては、チューブ束１５を、アダプタ１４１，１４２を介して流出口１１および流入口１２に接続するようにしている。アダプタ１４１，１４２には、例えば、図４に示すような構造のものを採用できる。図４に示すように、アダプタ１４１，１４２は、チューブ束１５の端部を固定する、くさび５２、袋ナット５１および口金具５５を備える。チューブ束１５を固定した口金具５５を、Ｏリング５３とナット５４とを用いて蓋部２１に形成した流入口１１または流出口１２に固定する。ただし、口金具５５とチューブ束１５とは、熱溶着性を有するフッ素樹脂系粉末を用いて溶着するようにしてもよい。また、本実施形態では、流入口１１および流出口１２を蓋部２１に形成しているが、流入口１１および／または流出口１２は、チャンバー本体２２の側部２５や底部２３に形成することも可能である。

次に、図５に示すのは、図１の脱気装置を用いた脱気システムの構成図である。脱気システム３０は、脱気前の液体を収容したタンク３４と、脱気された液体のユースポイント３６との間に配置されており、脱気装置１と、脱気装置１の減圧チャンバー２内を大気圧よりも低い圧力に減圧するための真空ポンプ３３（減圧装置）と、真空ポンプ３３と脱気装置１とを接続して真空ラインを形成する真空引き管３８と、真空引き管３８内の圧力を計測する真空計３２と、真空ラインにおける真空計３２の配置位置よりも脱気装置１寄りに設けられた漏液センサ３１とを備えている。脱気装置１は、チャンバー本体２２の底部２３が鉛直下方に位置し、流入口１１および流出口１２の形成されている蓋部２１が鉛直上方に位置する姿勢で設置されている。ポンプ３５でタンク３４の液体を汲み上げて脱気システム３０に送り、脱気処理した液体をユースポイント３６に送る仕組みである。

図５に示す脱気システム３０においては、脱気装置１と真空ポンプ３３との間の減圧ライン上に配置した真空計３２の変動をモニタすることにより、液漏れの有無を判断することが可能である。しかしながら、少量の液漏れの場合には、真空計３２の変動のみから迅速に判断することは困難である。したがって、漏液センサ３１の検知結果に基づいて漏液の有無を判断し、脱気処理を停止するか継続するかを決定できるようにするのが好ましい。漏液センサ３１の種類は特に問わないが、例えば、２本の導線間の抵抗値の変化を検知する方式のものや、光ファイバ方式のものを使用することが可能である。なお、脱気装置１の減圧チャンバー２内に、漏液センサや真空計などの検知器を配置することも可能である。

また、図５に示すように、脱気システム３０においては、脱気装置１と真空ポンプ３３との間の真空ライン上に液体トラップ３９を配置するようにしてもよい。液体トラップ３９は、真空引き口１３を通じて真空引き管３８に流れ込んだ被脱気液体が、真空ポンプ３３に吸い込まれたり真空計３２に接触したりすることを阻止する役割を担う。このようにすれば、真空計３２や真空ポンプ３３を故障から保護できる。

上記のような液体トラップ３９には、液体を貯留できる小さいチャンバーや、気体の通過は許容するが液体の通過は阻止する通気フィルタを含む部品を適用することができる。そのような通気フィルタの具体例は、フッ素樹脂やポリオレフィン樹脂の多孔質膜を含む多孔質フィルタである。なお、真空ライン上における液体トラップ３９の具体的な配置位置としては、漏液センサ３１と真空ポンプ３３との間、好ましくは漏液センサ３１と真空計３２との間とすることができる。

本発明の脱気装置の一例を示す半断面図。減圧チャンバーに収容された脱気エレメントの平面図。脱気エレメントの要部拡大断面図。本発明の脱気装置における気体透過性チューブの接続方法の一例を示す断面図。本発明の脱気装置を用いた脱気システムの構成図。従来の脱気装置の一例を模式的に示す断面図。

符号の説明

１脱気装置
２減圧チャンバー
５脱気エレメント
１１流入口
１２流出口
１５チューブ束
１６結束部材
１４１，１４２アダプタ
１５１気体透過性チューブ
ＢＰ曲げ部分

Claims

被脱気液体が出入する流入口および流出口が形成された減圧チャンバーと、
一端が前記流入口に接続され、他端が前記流出口に接続された状態で前記減圧チャンバーに収容され、前記流入口に流入する前記被脱気液体が内部を通過する脱気エレメントとを備え、
前記脱気エレメントは、可撓性を有する複数本の気体透過性チューブからなるチューブ束と、前記複数本の気体透過性チューブをその長さ方向に沿った複数箇所で束ねて前記チューブ束とする複数の結束部材とを含み、前記チューブ束の少なくとも一部が当該チューブ束を曲げて形成された曲げ部分となるように前記減圧チャンバーに収容され、
少なくとも前記曲げ部分の一部に前記複数の結束部材が配置されており、
前記結束部材が気体透過性を有するフィルムであり、前記気体透過性チューブがその長さ方向の前後に移動できるように前記フィルムを前記チューブ束に巻き付けることによって前記複数本の気体透過性チューブを一つに束ねており、
前記フィルムが多孔質フィルムを含む、脱気装置。
前記多孔質フィルムがポリテトラフルオロエチレンからなる、請求項１に記載の脱気装置。
前記脱気エレメントは、前記チューブ束の一端部に取り付けられて前記流入口に接続する流入側アダプタと、他端部に取り付けられて前記流出口に接続する流出側アダプタとをさらに含み、
前記流入側アダプタと前記流出側アダプタとの間において、前記チューブ束が環状に曲げられることにより前記曲げ部分が形成され、環状の前記曲げ部分の複数箇所に所定間隔で前記結束部材が配置されている、請求項１に記載の脱気装置。
前記結束部材が前記多孔質フィルムと補強材との積層フィルムで構成されており、
前記補強材の通気性が、前記多孔質フィルムの通気性よりも高い、請求項１に記載の脱気装置。
前記気体透過性チューブは、前記流入側アダプタおよび前記流出側アダプタに接続する両端部のみ互いに接着されている、請求項３に記載の脱気装置。