JP5928892B2

JP5928892B2 - 泡除去装置及び泡除去方法

Info

Publication number: JP5928892B2
Application number: JP2012168369A
Authority: JP
Inventors: 聡中澤; 修司花井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2032-07-30
Also published as: US20140026754A1; US9687758B2; JP2014024045A; CN103566631B; EP2703055B1; CN103566631A; EP2703055A1

Description

本発明は、気泡を含有する泡含有液に対して遠心分離を作用させる遠心分離式によって液体から泡を除去する泡除去装置、及び、泡除去方法に関するものである。

従来、泡除去を行う泡除去装置として、気泡を含有した泡含有液を収容する円筒状の液収容器を円筒軸を中心に回転させて、泡含有液に遠心分離を作用させるものが知られている（特許文献１等）。このような泡除去装置では、液収容器が回転して泡含有液に遠心分離が作用することにより、泡含有液を構成する気泡と液体とのうち、比重が小さい空気からなる気泡は円筒軸近傍に集中する。一方、気泡が該回転軸近傍に集中することによって含有していた泡が除去された泡除去液は、気泡を形成する空気よりも比重が大きいため、回転軸から遠ざかる方向に、すなわち、液収容器の円筒状の内周面に向かって移動する。このため、円筒軸中心に集中した気泡と、液収容器の内周面に向かって移動した泡除去液とを異なる排出管で液収容器の外部に排出することで、気泡の除去が成された泡除去液を得ることができる。

特許文献１の泡除去装置では、液収容器の円筒軸方向の一方の端部に泡含有液を供給する泡含有液供給管が接続され、泡含有液供給口が形成されている。また、液収容器の円筒軸方向の他方の端部に泡除去液を液収容器の外に案内する泡除去液排出管が接続され、泡除去液排出口が形成されている。泡含有液供給管及び泡除去液排出管は、円管状の液搬送管であり、その断面中心が液収容器の円筒軸上となるように配置されている。
また、気泡を液収容器の外に案内する気泡排出管を、泡含有液供給管の断面中心を通るように泡含有液供給管内に配置している。気泡排出管は、泡含有液供給管の内径よりも十分に小さな外径の円管状の部材からなり、泡含有液を、泡含有液供給管の内周面と気泡排出管の外周面との間の空間を通過させ、液収容器内に供給できる構成となっている。

泡含有液供給管及び泡除去液排出管は回転せず、回転する液収容器との接続部には、液漏れを防ぎ、液収容器を回転可能な状態で接続するロータリージョイントと呼ばれる軸受け機能を備えた管継手が設けられている。一方、気泡排出管は、泡含有液供給管内に配置され、液収容器の内部の気泡が集中する位置まで延在する構造であり、気泡排出管と液収容器との接続部は設けられていない。また、円筒軸近傍に集中した気泡を受け入れるように気泡排出管に形成された気泡排出口と、液収容器内の液体が泡除去液排出管に向かう泡除去液排出口との間には、気泡が泡除去液排出口に向かうことを防止する分離板が配置されている。この分離板は、液収容器の円筒状の内径よりも径が小さい円盤状の部材である。そして、気泡が集中する円筒軸近傍では泡除去液排出口に向かう流路を塞ぎ、その外周端と液収容器の内周面との隙間によって、内周面近傍の液体を泡除去液排出口に移動可能とする部材である。

特許文献１の泡分離装置では、泡含有液供給管を介して液収容器内に供給された泡含有液は、液収容器内で回転する。そして、泡含有液内の気泡は回転による遠心分離が作用することで円筒軸近傍に集中し、気泡排出口から気泡排出管内に進入し、液収容器の外部へと排出される。
一方、泡含有液内の液体成分は、回転による遠心分離が作用することで、泡除去液として円筒軸から離れる方向、すなわち、液収容器の内周面に向かって移動する。その後、液収容器の内周面と分離板との隙間を通過し、泡除去液排出口から泡除去液排出管に進入し、液収容器の外部へと排出される。
このように、円筒軸中心に集中した気泡と、液収容器の内周面に向かって移動した泡除去液とを異なる排出管で液収容器の外部に排出することができ、気泡の除去が成された泡除去液を得ることができる。

泡除去装置は、性能維持のため、定期的に液収容器内を洗浄する。このとき、泡含有液供給管と液収容器との接続部、または、泡除去液排出管と液収容器との接続部の少なくとも何れか一方の接続を解除する必要がある。しかし、軸受け機能を備えた管継手は、軸受け機能を備えない管継手よりも構造が複雑であり、解除に手間がかかり作業負担となる。また、解除した後に接続する際には、液漏れが生じないような密閉性を備えた状態で接続する必要があり、接続にも手間がかかり作業負担となる。
さらに、軸受けとして機能する泡含有液供給管側の接続部と泡除去液排出管側の接続部との軸心が精度良く一致しないと、液収容器の回転時に回転軸がぶれて、密閉性を維持できず、液漏れが生じる恐れがある。このため、二つの接続部の軸心が精度良く一致するように接続する必要があり、接続時の作業負担の増大に繋がる。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、液収容器内の液体に遠心分離を作用させる構成で、泡含有液供給管または泡除去液排出管の少なくとも何れか一方と液収容器との接続部の接続を解除し、その後、接続する際の作業負担を軽減することができる泡除去装置及び泡除去方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、気泡を含有した泡含有液を収容する液収容器と、該液収容器内に該泡含有液を供給する泡含有液供給管と、該液収容器内の該泡含有液が回転することで該泡含有液に作用する遠心分離によって、該液収容器内における回転軸近傍に集中する気泡を、該液収容器の外に案内する気泡排出管と、該遠心分離によって、該液収容器内における該回転軸から遠ざかる方向に移動し、気泡が該回転軸近傍に集中することによって含有していた気泡が除去された泡除去液を、該液収容器の外に案内する泡除去液排出管と、を有する泡除去装置において、回転しない上記液収容器内に配置され、円筒形状で、その円筒軸を中心に回転する内部回転円筒体を備え、上記泡含有液供給管は、該内部回転円筒体の内側に上記泡含有液を供給する液供給口を備え、上記気泡排出管は、該内部回転円筒体の内側の該円筒軸近傍に上記気泡を受け入れる気泡排出口を備え、該内部回転円筒体には、上記遠心分離によって該内部回転円筒体の内周壁面近傍に到達した上記泡除去液を、該内部回転円筒体の外側表面と該液収容器の内側表面との間の泡除去液収容空間へと案内する泡除去液案内孔が形成されており、該液収容器に上記泡除去液排出管を接続する泡除去液排出口を該液収容器における該泡除去液収容空間に設け、上記内部回転円筒体の下面の下部中央には、液体を該内部回転円筒体内に受け入れるための内部回転円筒体液入開口部が設けられ、該内部回転円筒体液入開口部は、上記泡含有液供給管の外周よりも径が大きい円形であり、上記気泡排出管の下側は、該泡含有液供給管の断面中心を通るように該泡含有液供給管に固定されることを特徴とするものである。

本発明においては、泡含有液供給管から供給される泡含有液は、液供給口が配置された内部回転円筒体の内側に供給され、内部回転円筒体の回転によって回転する力が付与される。そして、泡含有液が回転することにより、泡含有液に遠心分離が作用する。泡含有液内の気泡は、泡含有液に遠心分離が作用することで円筒軸近傍に集中し、内部回転円筒体の円筒軸近傍の気泡が集中する位置に設けられた気泡排出口から気泡排出管内に進入し、液収容器の外部へと排出される。また、泡含有液内の液体成分は、回転による遠心分離が作用することで、泡除去液として円筒軸から離れる方向、すなわち、内部回転円筒体の内周面に向かって移動する。その後、泡除去液案内孔を通過し、泡除去液収容空間内に供給される。泡除去液収容空間に泡除去液排出口を設けているため、泡除去液は泡除去液収容空間を通過し、泡除去液排出口から泡除去液排出管に進入し、液収容器の外部へと排出される。
このように、内部回転円筒体の回転によって泡含有液に遠心分離を作用させることで、液収容器が回転しない構成であっても、泡含有液に含まれる気泡と泡除去液とを異なる排出管で液収容器の外部に排出でき、気泡の除去が成された泡除去液を得ることができる。

また、本発明においては、液収容器が回転しない構成であるため、泡含有液供給管及び泡除去液排出管と液収容器との接続部に軸受け機能を備えない管継手を用い得ることができる。軸受け機能を備えない管継手は、軸受け機能を備えた管継手よりも構造が簡易であり、解除や接続が容易であるため、接続部の接続を解除し、その後、接続する際の作業負担を軽減することができる。
さらに、液収容器が回転しないため、二つの接続部を、回転体の回転軸上に配置する必要がなく、二つの接続部の軸心が精度良く一致するように接続する必要もないため、接続時の作業負担を軽減することができる。

本発明によれば、液収容器内の液体に遠心分離を作用させる構成で、泡含有液供給管または泡除去液排出管の少なくとも何れか一方と液収容器との接続部の接続を解除し、その後、接続する際の作業負担を軽減することができるという優れた効果がある。

実施形態１に係る泡除去装置を模式的に示した概略断面図。実施形態１に係る泡除去装置の分解状態を示す説明図。実施形態２に係る泡除去装置を模式的に示した概略断面図。実施形態３に係る泡除去装置を模式的に示した概略断面図。実施形態４に係る泡除去装置を模式的に示した説明図、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は加速板の下面図。放射状突起の代わりに螺旋状突起を備えた泡除去装置の説明図、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は、加速板の下面図。放射状突起の代わりに多条の螺旋状突起を備えた泡除去装置の説明図、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は、加速板の下面図。実施形態５に係る泡除去装置を模式的に示した説明図、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は液入れ管の水平方向導入管を配置した位置における水平断面図。従来の泡除去装置を模式的に示した概略断面図。

〔実施形態１〕
以下、本発明を適用した泡除去装置の一つ目の実施形態（以下、実施形態１と呼ぶ）について説明する。
図１は、実施形態１に係る泡除去装置１００を模式的に示した概略断面図である。
まず、図１に示す泡除去装置１００の概略について説明する。図１に示すように、泡除去装置１００は、外筒１５、内筒９、泡分離円管１３、液入れ管１７及び泡排出管１８等を備える。
図１中の破線で示す矢印Ａは気泡を含んだ泡含有液の流れを示しており、実線で示す矢印Ｂは気泡が除去された泡除去液の流れを示し、一点鎖線で示す矢印Ｃは泡除去液から分離された気泡の流れを示している。

内筒９の上部には内筒回転軸９０が接続されており、不図示の駆動モータが内筒回転軸９０を回転駆動することにより、内筒９が回転する。泡分離円管１３の上部には、分離円板１１が固定されており、泡分離円管１３及び分離円板１１は、不図示の固定部材によって内筒９に固定されており、内筒回転軸９０が回転駆動することによって内筒９と共に図１中の矢印Ｄ方向に回転する。
一方、外筒１５、液入れ管１７及び泡排出管１８は内筒回転軸９０が回転駆動しても回転しない部材である。

外筒１５は、円筒軸の軸方向が上下方向となる略円筒の形状であり、その上部中央には内筒回転軸９０を通すための外筒軸穴１５１が設けられている。また、外筒１５の下部中央には円管状の液入れ管１７をはめ込むための円形の外筒液入開口部１５２が設けられている。
外筒１５の外筒軸穴１５１には、外筒１５に対して内筒回転軸９０を回転可能にシールする軸受けシール部材１９が設けられており、外筒１５内の液体が外筒軸穴１５１から外部に漏れ出ることを防止している。また、外筒１５の外筒液入開口部１５２には、外筒１５と液入れ管１７との間をシールする不図示のシール部材が設けられており、外筒１５内の液体が外筒液入開口部１５２から外部に漏れ出ることを防止している。

また、図１に示すように、外筒１５の上面の端部に泡除去装置１００によって気泡が除去された泡除去液を排出する液出し管１６を接続する液出し口１６１が設けられている。なお、外筒１５が回転しない固定部材であるため、液出し口１６１を設ける位置としては、外筒１５の上面に限るものではなく、円筒状の周面となる側面や下面に設けることも可能である。

内筒９は、円筒軸の軸方向が上下方向となる略円筒の形状であり、外筒１５よりも小さく、外筒１５の内部に収容される大きさである。内筒９の上面は上述した内筒回転軸９０が取り付けられており、上面よりも少し下方の側面には、複数の内筒排出開口部１０が設けられている。内筒排出開口部１０は、内筒９の回転時に内筒９内から内筒９と外筒１５との間に形成された泡除去液収容空間１５０へと移動する液体（泡除去液）が通過する開口部である。

内筒９の下面の下部中央には、液体を内筒９内に受け入れるための内筒液入開口部１２が設けられている。内筒液入開口部１２は、液入れ管１７の外周よりも径が大きい円形であり、泡除去装置１００を使用する状態では、図１に示すように、液入れ管１７が内筒液入開口部１２の縁部に対して隙間を形成した状態で内筒液入開口部１２に入り込む状態となる。内筒液入開口部１２に入り込んだ液入れ管１７の上端の液入れ口１７１は内筒液入開口部１２が設けられた内筒９の下面よりも上方となるため、液入れ管１７を通過した気泡を含有する泡含有液は、内筒９内に供給される。また、内筒液入開口部１２の縁部と液入れ管１７の外周との間の隙間は、泡除去液収容空間１５０から内筒９内へと移動する液体（泡除去液）が通過する開口部である。

内筒９と共に回転する泡分離円管１３は、下端が開口で上端が分離円板１１によって塞がれており、その上端よりも少し下方の側面には、複数の円管泡入開口部１４が設けられている。円管泡入開口部１４は、内筒９の回転時に内筒９内から泡分離円管１３内へと移動する液体（気泡を多く含有した液体）が通過する開口部である。分離円板１１は、泡分離円管１３の外周面に沿って上昇しようとする気泡が上昇することを防止し、気泡が円管泡入開口部１４から泡分離円管１３内に進入することを促す部材である。分離円板１１を備えていない場合、遠心分離によって泡分離円管１３近傍に集中させた気泡が上昇して、液出し管１６から液体と一緒に排出されてしまう。分離円板１１によってこの上昇を防止することで、気泡が円管泡入開口部１４から泡分離円管１３内に進入することを促すことができる。また、泡分離円管１３内に進入した気泡も分離円板１１によって泡分離円管１３の上端よりも上方に向かうことが防止される。

外筒１５と内筒９との円筒軸上には、泡除去液から分離した気泡を外部に排出する泡排出管１８が配置されている。泡排出管１８の下側は、液入れ管１７の断面中心を通るように液入れ管１７に固定されており、図１中の液入れ管１７の底面から外部に突き出て、不図示の泡回収部に接続されている。また、泡排出管１８は、液入れ管１７と同様に内筒液入開口部１２に入り込み、液入れ管１７の上端よりも更に上方まで延在し、泡分離円管１３の下端の開口から泡分離円管１３内に入り込む。図１に示すように、泡分離円管１３内の泡排出管１８の外周面は泡分離円管１３の内周面との間に液体が通過する隙間を形成している。また、泡排出管１８は、その上端の泡排出口１８１が円管泡入開口部１４よりも少し低い位置となるように配置されている。

液入れ管１７には、水平方向導入管３１が接続されており、水平方向導入管３１には不図示の液供給ポンプが接続されている。この液供給ポンプを駆動することにより、水平方向導入管３１及び液入れ管１７を介して、気泡を含有した泡含有液が泡除去装置１００内に供給され、泡除去装置１００内の液体や気泡は供給された泡含有液に押し出される。これにより、気泡が分離された泡除去液は液出し管１６から外部に設けられた不図示の液体収容部へと搬送され、気泡（泡を多く含有する液体）は泡排出管１８から外部に設けられた泡回収部へと搬送される。

泡除去装置１００を使用するときには、上述した不図示の駆動モータを駆動して内筒９を回転させた状態で、不図示の液供給ポンプを駆動させる。内筒９を回転させることで、泡除去液収容空間１５０内の液体や内筒９内の液体が内筒９と同方向に回転し、液体に対して遠心分離が作用する。また、泡分離円管１３も内筒９と共に回転するため、泡分離円管１３内の液体も回転し、遠心分離が作用する。

つぎに、図１に示す泡除去装置１００による泡の分離動作について説明する。
液供給ポンプを駆動することにより、泡を含有する液体が液入れ管１７から内筒９内に供給される。内筒９内に供給された液体は内筒９の回転によって遠心分離が作用し、気泡が除去された液体は内筒９の内周面に向かい、気泡を多く含み比重が小さい液体は円筒軸に向かう。泡が除かれ、内筒９の内周面に到達した液体は、内周面に沿って移動し、内筒９の側面に設けられた内筒排出開口部１０の位置に到達すると、内筒９の内側から内筒排出開口部１０を通過し、泡除去液収容空間１５０に移動する。

内筒排出開口部１０から内筒９の外側に排出され、泡が除去された状態の液体のうち液出し管１６から外部に搬送されたものが泡の除去された液体として液体収容部に回収される。内筒排出開口部１０から内筒９の外側に排出され、泡が除去された状態の液体のうち下方に下がったものは、内筒液入開口部１２の液入れ管１７との隙間から内筒９内に戻される。

一方、気泡は遠心分離の作用によって泡分離円管１３の外周面近傍に集められる。集められた気泡は、泡分離円管１３の外周面に沿って上昇し、分離円板１１の下面で突き当たり、円管泡入開口部１４から泡分離円管１３の内側に導き入れられる。そして、泡分離円管１３の内側に入った気泡は、回転する泡分離円管１３と共に気泡を含有する液体が回転することによる遠心分離の作用によって気泡は泡排出管１８の上端部の開口部近傍に集中する。そして、この開口部から泡排出管１８内に進入した気泡は、泡排出管１８を通過して泡除去装置１００の外の泡回収部へと排出される。

ここで、従来の泡除去装置の一例について説明する。
図９は、従来の泡除去装置２００を模式的に示した概略断面図である。
図９に示す従来の泡除去装置２００は、円筒状の回転容器１の円筒軸（回転軸）方向の一端には、回転容器１と共に回転し、液体を導き入れるための回転液導入管２が接続されている。また、円筒状の回転容器１の円筒軸（回転軸）方向の他端には、回転容器１と共に回転し、脱泡された液体を外部排出するための回転液排出管３が接続されている。さらに、気泡を多く含んだ液体を外部に排出する気泡排出管４が回転容器１と同心になるように（回転軸と重なるように）配置されている。

回転液導入管２には、回転しない固定液導入管５が、導入側シール部材７を介して接続されている。また、回転液排出管３には、回転しない固定液排出管６が、排出側シール部材８を介して接続されている。導入側シール部材７及び排出側シール部材８は、固定液導入管５や固定液排出管６に対して回転液導入管２や回転液排出管３が回転しても液が漏れない構造を有している。
このような構造の従来の泡除去装置２００であれば、回転容器１、回転液導入管２及び回転液排出管３を回転させることによって、液漏れを発生させることなく、気泡を含む液体の脱泡を行うことができる。

しかし、従来の泡除去装置２００では、回転容器１の内側を洗浄する際には、導入側シール部材７及び排出側シール部材８の何れか一方、または、両方を外して行うことになるため、この洗浄作業は煩雑なものになる。
さらに洗浄後、導入側シール部材７及び排出側シール部材８のような軸受けシール部材を組み付ける作業は、上下二つの軸のシール部材の軸心を精度よく合わせて組み付ける必要があり、これは、洗浄作業をさらに煩雑なものになる。また、この組付けで、精度よく軸心が合わせられない場合には液漏れによるトラブル発生の可能性が高くなるなどの問題がある。

図２は、実施形態１に係る泡除去装置１００における遠心分離が作用する液体を収容する容器（外筒１５）の内部を洗浄する際の、分解状態を示す説明図である。
実施形態１の泡除去装置１００は、気泡を遠心分離して回転軸近傍に集めるための回転する内筒９とその外側に回転しない外筒１５を備える。さらに、内筒９を回転させる内筒回転軸９０を通すために設けられた外筒１５の外筒軸穴１５１に、内筒回転軸９０を回転可能としつつ内筒回転軸９０との間を密閉する（シールする）軸受けシール部材１９を備える。

実施形態１の泡除去装置１００では、回転する回転部材を回転可能としつつ、回転しない固定部材と回転部材との間を密閉する軸のシール部材が一つでよい。このため、外筒１５の内部を洗浄するために分解した後、一つの軸のシール部材と他の軸のシール部材との軸心を合わせるような煩雑な操作が不要になる。また、軸心を合わせる必要が無いため、軸心を精度良く合わせることが出来なかった場合に生じる液漏れによるトラブルも回避できる。

さらに、実施形態１の泡除去装置１００では、外筒１５の内部を洗浄するときには、図２に示すように、内筒９と共に回転する部材（泡分離円管１３及び分離円板１１）と外筒１５とを軸受けシール部材１９側に残す。そして、その他の部材（液入れ管１７及び泡排出管１８）を外筒１５に対して下方に引き抜ける構成となっている。具体的には、外筒１５の下面に外筒液入開口部１５２を形成し、この開口部の縁部と液入れ管１７との間を密閉する不図示のシール部材を備えている。このシール部材は回転しない外筒１５と液入れ管１７との固定部材同士の間を密閉する部材であるため、軸のシール部材と比べて、簡易な構成で分解可能な構成を実現できる。洗浄時に軸のシール部材で密閉する部分を分解することなく、固定部材同士の間のシール部材で密閉する部分を分解するため、洗浄時の分解の煩雑さを低減できる。

〔実施形態２〕
次に、本発明を適用した泡除去装置の二つ目の実施形態（以下、実施形態２と呼ぶ）について説明する。
図３は、実施形態２に係る泡除去装置１００を模式的に示した概略断面図である。
実施形態２の泡除去装置１００は、泡分離円管１３を中心穴通すように配置された円環状のドーナツ板２０を備える点で実施形態１の泡除去装置１００と相違する。他の構成は、実施形態１と共通であるため、相違点についてのみ説明する。

図３に示すように、実施形態２の泡除去装置１００は、回転する内筒９の内径よりも外径が小さいドーナツ板２０を上下方向に複数配置している。各ドーナツ板２０は、泡分離円管１３の外周面との間に空隙２１を形成するように、泡分離円管１３に対して部分接続されている。ここで、「部分接続」とは、ドーナツ板２０の中心穴の縁部全体が泡分離円管１３の外周面に対して接続される「全体接続」とは異なる接続状態である。すなわち、棒状の不図示の接続部材が複数箇所（例えば、９０［°］毎に四箇所）で、ドーナツ板２０の中心穴の縁部と泡分離円管１３の外周面とを接続する接続状態である。

実施形態２では、遠心分離によって回転中心に向かって移動してきた気泡のうち、ドーナツ板２０の中心穴の内側に到達した気泡は、空隙２１を通過し、泡分離円管１３の外周面に沿って円管泡入開口部１４が形成された上方へと移動することができる。
一方、遠心分離によって回転中心に向かって移動してきた気泡のうち、ドーナツ板２０の中心穴よりも外側に位置する気泡は、ドーナツ板２０によって上下方向の移動が妨げられ、ドーナツ板２０の下面に集められて留め置かれる。そして、さらなる遠心分離の作用によって回転中心に向かって移動し、ドーナツ板２０の中心穴の内側に到達すると、空隙２１を通り、泡分離円管１３に沿って上方へと移動することができるようになる。空隙２１を通り、泡分離円管１３に沿って上方へと移動した気泡は、円管泡入開口部１４を通過し、さらに、泡排出口１８１から泡排出管１８に進入して、泡排出管１８を通って機外に排出される。
このようなドーナツ板２０を備えることにより、遠心分離によって回転中心に向かって移動してきた気泡のうち、泡分離円管１３の外周面近傍まで到達していない気泡が上下方向に移動することを防止できる。

泡分離円管１３の外周面近傍まで到達していない気泡が上下方向に移動可能であると、円管泡入開口部１４の高さまで到達した気泡が、円管泡入開口部１４に進入することなく、液の流れに乗って外周方向に移動してしまうおそれがある。気泡が、液の流れに乗って外周方向に移動すると、気泡が除去された泡除去液中に再び気泡が混ざってしまうおそれがある。これに対して、実施形態２の泡除去装置１００は、ドーナツ板２０によって、泡分離円管１３の外周面近傍まで到達していない気泡が上下方向に移動することを防止する。このため、円管泡入開口部１４の高さまで到達した気泡が、円管泡入開口部１４に進入することなく、液の流れに乗って外周方向に移動することを防止し、気泡が除去された泡除去液中に再び気泡が混ざることを防止できる。これにより、気泡の分離精度を向上させることができる。

〔実施形態３〕
次に、本発明を適用した泡除去装置の三つ目の実施形態（以下、実施形態３と呼ぶ）について説明する。
図４は、実施形態３に係る泡除去装置１００を模式的に示した概略断面図である。
実施形態３の泡除去装置１００は、液出し管１６にバルブ２２を備える点で実施形態２の泡除去装置１００と相違する。他の構成は、実施形態２と共通であるため、相違点についてのみ説明する。

図４に示すように、実施形態３の泡除去装置１００は、液出し管１６にバルブ２２を備え、液出し管１６から排出する流量を調節できる構成となっている。これにより、外筒１５内に流入される泡含有液の気泡の含有量が多い場合はバルブ２２を絞り、泡含有液の気泡の含有量が少ない場合はバルブ２２を開ける。これにより、泡排出管１８から排出される気泡を多く含んだ液体の気泡の含有量を所望の量に制御することが出来る。このようなバルブ２２を備えることで、気泡の含有状態や液体の粘度等に応じた泡除去能力の設定が可能となる。

〔実施形態４〕
次に、本発明を適用した泡除去装置の四つ目の実施形態（以下、実施形態４と呼ぶ）について説明する。
図５は、実施形態４に係る泡除去装置１００を模式的に示した説明図であり、図５（ａ）は、概略断面図、図５（ｂ）は、加速板２４の下面図である。
実施形態４の泡除去装置１００は、加速板２４を備える点で実施形態３の泡除去装置１００と相違する。他の構成は、実施形態３と共通であるため、相違点についてのみ説明する。

図５に示すように、実施形態４の泡除去装置１００は、液入れ管１７に最も近い泡分離円管１３の底部に、液入れ管１７の液入れ口１７１と対向する面に放射状突起２３を設けた加速板２４を配置している。液入れ管１７から内筒９内に送られた泡含有液は、放射状突起２３があることによって、内筒９の回転速度に近づく時間が短くなる。これにより、泡含有液に遠心分離を作用させる時間を長く出来、泡含有液から気泡を分離させる効率を上げることが可能となる。

加速板２４の下面に設ける突起部としては、図５に示すように放射状に配置した放射状突起２３に限るものではない。図６は、放射状突起２３の代わりに螺旋状突起２６を備えた泡除去装置１００の説明図であり、図６（ａ）は、概略断面図、図６（ｂ）は、加速板２４の下面図である。また、図７は、螺旋状突起２６を多条に備えた泡除去装置１００の説明図であり、図７（ａ）は、概略断面図、図７（ｂ）は、加速板２４の下面図である。
図６及び図７に示すように、螺旋状突起２６を備える加速板２４を用いる構成では、放射状突起２３を備える加速板２４を配した場合よりもさらに泡含有液から気泡を分離する効率を上げることが可能になる。

〔実施形態５〕
次に、本発明を適用した泡除去装置の五つ目の実施形態（以下、実施形態５と呼ぶ）について説明する。
図８は、実施形態５に係る泡除去装置１００を模式的に示した説明図であり、図８（ａ）は、概略断面図、図８（ｂ）は、液入れ管１７の水平方向導入管３１を配置した位置における水平断面図である。
実施形態５の泡除去装置１００は、水平方向導入管３１の取り付け位置が、液入れ管１７の円形の断面における接線方向である点で実施形態４の泡除去装置１００と相違する。他の構成は、実施形態４と共通であるため、相違点についてのみ説明する。

図８に示すように、実施形態５の泡除去装置１００では、回転しない外筒１５に設けた液入れ管１７に、その円形断面の接線方向から泡含有液を供給する水平方向導入管３１を配置している。さらに、この水平方向導入管３１から供給された泡含有液が液入れ管１７内で、内筒９の回転方向（図８中の矢印Ｄ方向）に回転力を与えることができる。これにより、内筒９内に供給された泡含有液が内筒９の回転速度に近づく時間が短くなり、泡含有液に遠心分離を作用させる時間を長く出来、泡含有液から気泡を分離させる効率を上げることが可能となる。

〔実験例〕
以下、各実施例または比較例の条件に基づいた泡除去装置１００を用いて泡含有液から気泡を除去した実験例について説明する。

〔実施例１〕
図１に示す実施形態１の泡除去装置１００において、気泡を含み、密度が０．７０［ｇ／ｃｍ^３］に下がった泡含有液を、下記（１）〜（３）の条件で処理したところ、液出し管１６から排出された泡除去液の密度は、０．８６［ｇ／ｃｍ^３］まで上昇した。また、二日間連続のロングランテストにおいても液漏れのトラブルは無かった。さらに内筒９の洗浄に際して、泡除去装置１００の分解、洗浄、組立てまでの時間は１５分であった。
（１）液：１０ｗｔ％ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）水溶液（泡を含まない状態での液密度１．０２［ｇ／ｃｍ^３］）
（２）内筒９の回転数：５００［ｒｐｍ］
（３）液供給量：１００［Ｌ／ｍｉｎ］

〔実施例２〕
図３に示す実施形態２の泡除去装置１００において、実施例１と同様の条件で泡含有液を処理したところ、液出し管１６から排出された泡除去液の密度は０．９０［ｇ／ｃｍ^３］まで上昇した。また、二日間連続のロングランテストにおいても液漏れのトラブルは無かった。さらに内筒９の洗浄に際して、泡除去装置１００の分解、洗浄、組立てまでの時間は２０分であった。

〔実施例３〕
図５に示す実施形態４の泡除去装置１００において、実施例１と同様の条件で泡含有液を処理したところ、液出し管１６から排出された泡除去液の密度は０．９２［ｇ／ｃｍ^３］まで上昇した。また、二日間連続のロングランテストにおいても液漏れのトラブルは無かった。さらに内筒９の洗浄に際して、泡除去装置１００の分解、洗浄、組立てまでの時間は２０分であった。

〔実施例４〕
図６に示す螺旋状突起２６を備えた加速板２４を用いる泡除去装置１００において、実施例１と同様の条件で泡含有液を処理したところ、液出し管１６から排出された泡除去液の密度は０．９５［ｇ／ｃｍ^３］まで上昇した。また、二日間連続のロングランテストにおいても液漏れのトラブルは無かった。さらに内筒９の洗浄に際して、泡除去装置１００の分解、洗浄、組立てまでの時間は２０分であった。

〔実施例５〕
図７に示す多条の螺旋状突起２６を備えた加速板２４を用いる泡除去装置１００において、実施例１と同様の条件で泡含有液を処理したところ、液出し管１６から排出された泡除去液の密度は０．９７［ｇ／ｃｍ^３］まで上昇した。また、二日間連続のロングランテストにおいても液漏れのトラブルは無かった。さらに内筒９の洗浄に際して、泡除去装置１００の分解、洗浄、組立てまでの時間は２０分であった。

〔実施例６〕
図８に示す実施形態５の泡除去装置１００において、実施例１と同様の条件で泡含有液を処理したところ、液出し管１６から排出された泡除去液の密度は１．００［ｇ／ｃｍ^３］まで上昇した。また、二日間連続のロングランテストにおいても液漏れのトラブルは無かった。さらに内筒９の洗浄に際して、泡除去装置１００の分解、洗浄、組立てまでの時間は２０分であった。

〔比較例〕
図９に示す従来の泡除去装置２００において、実施例１と同様の条件で泡含有液を処理したところ、液出し管１６から排出された泡除去液の密度は０．８０［ｇ／ｃｍ^３］まで上昇した。また、二日間連続のロングランテストにおいては、回転容器１の上方の排出側シール部材８からわずかに液漏れが発生した。さらに、回転容器１の洗浄に際して、従来の泡除去装置２００の分解、洗浄、組立てまでの時間は９０分であり、実施例１の６倍の時間を要した。

本発明を備えた泡除去装置２００は、送液系に容易に組み込むことが出来、且つ流量や液性の制約を受けない確実な泡除去が可能である。また、気泡を遠心分離して回転軸近傍に集める構成として、回転する内筒９と、内筒９の外側で回転しないように配置された外筒１５とを有する。さらに、内筒９に回転駆動を伝達する内筒回転軸９０シールする軸受けシール部材１９と、軸受けシール部材１９を外筒１５に設けている。このような構成により、回転部材に対してシールを行う軸受けシール部材は一つで済み、洗浄終了後に他の軸受けシール部材と回転軸を合わせる煩雑な操作が不要になる。また、この回転軸をあわせる作業が不要であるため、二つの軸受けシール部材の軸心を精度よく合わせられない場合に生じる液漏れによるトラブルも回避できる。

また、図２を用いて説明したように、上述した各実施形態の泡除去装置１００は、外筒１５と内筒９とを軸受けシール部材１９側に残し、その他の部材を外筒１５に対して下方に引き抜ける構造となっている。このような構造により、軸受けシール部材１９を外すことなく、外筒１５及び内筒９の内部を洗浄することができるので、洗浄時の煩雑さを低減することが可能である。

上述した各実施形態の泡除去装置１００では、外筒１５に外筒軸穴１５１を設け内筒回転軸９０を通し、外部から内筒回転軸９０を介して内筒９に回転駆動を伝達する構成となっている。内筒９に回転駆動を伝達する構成としては、内筒回転軸９０のように、外筒１５を貫いて、駆動源と内筒９とを接続する部材による構成に限るものではない。例えば、磁力を用いて、外筒１５内に配置された内筒９に回転させる構成など、液収容器である外筒１５内に配置された内筒９に回転駆動を伝達できる構成であればよい。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
気泡を含有した泡含有液を収容する外筒１５等の液収容器と、液収容器内に泡含有液を供給する液入れ管１７等の泡含有液供給管と、液収容器内の泡含有液が回転することで泡含有液に作用する遠心分離によって、液収容器内における回転軸近傍に集中する気泡を、液収容器の外に案内する泡排出管１８等の気泡排出管と、遠心分離によって、液収容器内における回転軸から遠ざかる方向に移動し、気泡が回転軸近傍に集中することによって含有していた気泡が除去された泡除去液を、液収容器の外に案内する液出し管１６等の泡除去液排出管と、を有する泡除去装置１００等の泡除去装置において、回転しない液収容器内に配置され、円筒形状で、その円筒軸を中心に回転する内筒９等の内部回転円筒体を備え、泡含有液供給管は、内部回転円筒体の内側に泡含有液を供給する液入れ口１７１等の液供給口を備え、気泡排出管は、内部回転円筒体の内側の円筒軸近傍に気泡を受け入れる泡排出口１８１等の気泡排出口を備え、内部回転円筒体には、遠心分離によって内部回転円筒体の内周壁面近傍に到達した泡除去液を、内部回転円筒体の外側表面と液収容器の内側表面との間の泡除去液収容空間１５０等の泡除去液収容空間へと案内する内筒排出開口部１０等の泡除去液案内孔が形成されており、液収容器に泡除去液排出管を接続する液出し口１６１等の泡除去液排出口を液収容器における泡除去液収容空間に設けている。
これによれば、上記実施形態について説明したように、液収容器が回転しない構成であるため、泡含有液供給管及び泡除去液排出管と液収容器との接続部に軸受け機能を備えない管継手を用い得ることができる。軸受け機能を備えない管継手は、軸受け機能を備えた管継手よりも構造が簡易であり、解除や接続が容易であるため、接続部の接続を解除し、その後、接続する際の作業負担を軽減することができる。さらに、液収容器が回転しないため、二つの接続部を、回転体の回転軸上に配置する必要がなく、二つの接続部の軸心が精度良く一致するように接続する必要もないため、接続時の作業負担を軽減することができる。よって、液収容器内の液体に遠心分離を作用させる構成で、泡含有液供給管または泡除去液排出管の少なくとも何れか一方と液収容器との接続部の接続を解除し、その後、接続する際の作業負担を軽減することができる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、液収容器における円筒軸の軸方向の一端側に、内部回転円筒体に回転を伝達する内筒回転軸９０等の回転軸部材を通すための外筒軸穴１５１等の軸孔部が形成されており、液収容器に対して回転軸部材を回転可能としつつ、軸孔部の縁部と回転軸部材との間を密閉する軸受けシール部材１９等の軸受け密閉部材を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、回転しない液収容器内に配置された内部回転円筒体に回転駆動を伝達する構成を実現することができる。
（態様Ｃ）
（態様Ａ）または（態様Ｂ）において、内部回転円筒体の内側に気泡排出管を覆うように配置され、内部回転円筒体と共に回転し、その円形の断面の中心が、円筒軸上となる泡分離円管１３等の分離補助円管と、分離補助円管の上端部に配置され、分離補助円管の外周よりも外径が大きい円盤状部材からなる分離円板１１等の分離円板部材とを備え、分離補助円管には、その外周面側と内周面側とを連通する円管泡入開口部１４等の分離補助孔が形成されている。
これによれば、上記実施形態について説明したように、分離補助孔を通過して分離円板部材内に流入した気泡または液体のみが気泡排出口に到達することができるため、より気泡の含有比率が大きい液体を気泡排出管から外部に排出することが可能となる。
（態様Ｄ）
（態様Ｃ）において、内部回転円筒体の内側に、その中心に形成された中心穴等の円環穴部に分離補助円管を通すように配置されたドーナツ板２０等の円環状部材を備え、円環状部材の円環穴部と、分離補助円管の外周面との間に空隙２１等の隙間が形成されている。
これによれば、実施形態２について説明したように、気泡が除去された泡除去液中に再び気泡が混ざることを防止でき、気泡の分離精度を向上させることができる。
（態様Ｅ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｄ）の何れかの態様において、泡除去液排出管に排出する液体の流量を調節するバルブ２２等の流量調節手段を備える。
これによれば、実施形態３について説明したように、気泡の含有状態や液体の粘度等に応じた泡除去能力の設定が可能となる。
（態様Ｆ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｅ）の何れかの態様において、液供給口と対向する位置に放射状突起２３等の放射状の突起を備え、内部回転円筒体と共に回転する加速板２４等の液回転加速部材を備える。
これによれば、実施形態４について説明したように、泡含有液に遠心分離を作用させる時間を長く出来、泡含有液から気泡を分離させる効率を上げることが可能となる。
（態様Ｇ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｆ）の何れかの態様において、液供給口と対向する位置に、内部回転円筒体の回転方向と同方向の螺旋状の螺旋状突起２６等の突起を備え、内部回転円筒体と共に回転する加速板２４等の液回転加速部材を備える。
これによれば、実施形態４について図６を用いて説明したように、放射状の突起を備えた液回転加速部材を用いる構成よりも、さらに泡含有液から気泡を分離する効率を上げることが可能になる。
（態様Ｈ）
（態様Ｇ）の態様において、液回転加速部材が備える螺旋状の突起は多条である。
これによれば、実施形態４について図７を用いて説明したように、放射状の突起を備えた液回転加速部材を用いる構成や、一つの螺旋状の突起を備えた液回転加速部材を用いる構成よりも、さらに泡含有液から気泡を分離する効率を上げることが可能になる。
（態様Ｉ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｈ）の何れかの態様において、泡含有液供給管は、円筒軸に沿って泡含有液を供給する円管状の部材であり、円筒軸方向における液供給口を設けた側とは反対側の端部に、円筒軸に対して直交する平面に沿って泡含有液供給管内に泡含有液を供給する水平方向導入管３１等の直交供給管を備え、直交供給管は、泡含有液供給管の円形の断面の接線方向に延在するように、且つ、直交供給管から泡含有液供給管内に供給された泡含有液が内部回転円筒体の回転方向と同方向に回転する流れを形成するように配置されている。
これによれば、実施形態５について説明したように、内部回転円筒体内に供給された泡含有液が内部回転円筒体の回転速度に近づく時間が短くなり、泡含有液に遠心分離を作用させる時間を長く出来、泡含有液から気泡を分離させる効率を上げることが可能となる。

１回転容器
２回転液導入管
３回転液排出管
４気泡排出管
５固定液導入管
６固定液排出管
７導入側シール部材
８排出側シール部材
９内筒
１０内筒排出開口部
１１分離円板
１２内筒液入開口部
１３泡分離円管
１４円管泡入開口部
１５外筒
１６液出し管
１７液入れ管
１８泡排出管
１９シール部材
２０ドーナツ板
２１空隙
２２バルブ
２３放射状突起
２４加速板
２６螺旋状突起
３１水平方向導入管
９０内筒回転軸
１００泡除去装置
１５０泡除去液収容空間
１５１外筒軸穴
１５２外筒液入開口部
１６１液出し口
１７１液入れ口
１８１泡排出口
２００泡除去装置

特開２００７−２８９８１４号公報

Claims

気泡を含有した泡含有液を収容する液収容器と、
該液収容器内に該泡含有液を供給する泡含有液供給管と、
該液収容器内の該泡含有液が回転することで該泡含有液に作用する遠心分離によって、該液収容器内における回転軸近傍に集中する気泡を、該液収容器の外に案内する気泡排出管と、
該遠心分離によって、該液収容器内における該回転軸から遠ざかる方向に移動し、気泡が該回転軸近傍に集中することによって含有していた気泡が除去された泡除去液を、該液収容器の外に案内する泡除去液排出管と、を有する泡除去装置において、
回転しない上記液収容器内に配置され、円筒形状で、その円筒軸を中心に回転する内部回転円筒体を備え、
上記泡含有液供給管は、該内部回転円筒体の内側に上記泡含有液を供給する液供給口を備え、
上記気泡排出管は、該内部回転円筒体の内側の該円筒軸近傍に上記気泡を受け入れる気泡排出口を備え、
該内部回転円筒体には、上記遠心分離によって該内部回転円筒体の内周壁面近傍に到達した上記泡除去液を、該内部回転円筒体の外側表面と該液収容器の内側表面との間の泡除去液収容空間へと案内する泡除去液案内孔が形成されており、
該液収容器に上記泡除去液排出管を接続する泡除去液排出口を該液収容器における該泡除去液収容空間に設け、
上記内部回転円筒体の下面の下部中央には、液体を該内部回転円筒体内に受け入れるための内部回転円筒体液入開口部が設けられ、
該内部回転円筒体液入開口部は、上記泡含有液供給管の外周よりも径が大きい円形であり、
上記気泡排出管の下側は、該泡含有液供給管の断面中心を通るように該泡含有液供給管に固定されることを特徴とする泡除去装置。
気泡を含有した泡含有液を収容する液収容器と、
該液収容器内に該泡含有液を供給する泡含有液供給管と、
該液収容器内の該泡含有液が回転することで該泡含有液に作用する遠心分離によって、該液収容器内における回転軸近傍に集中する気泡を、該液収容器の外に案内する気泡排出管と、
該遠心分離によって、該液収容器内における該回転軸から遠ざかる方向に移動し、気泡が該回転軸近傍に集中することによって含有していた気泡が除去された泡除去液を、該液収容器の外に案内する泡除去液排出管と、を有する泡除去装置において、
回転しない上記液収容器内に配置され、円筒形状で、その円筒軸を中心に回転する内部回転円筒体を備え、
上記泡含有液供給管は、該内部回転円筒体の内側に上記泡含有液を供給する液供給口を備え、
上記気泡排出管は、該内部回転円筒体の内側の該円筒軸近傍に上記気泡を受け入れる気泡排出口を備え、
該内部回転円筒体には、上記遠心分離によって該内部回転円筒体の内周壁面近傍に到達した上記泡除去液を、該内部回転円筒体の外側表面と該液収容器の内側表面との間の泡除去液収容空間へと案内する泡除去液案内孔が形成されており、
該液収容器に上記泡除去液排出管を接続する泡除去液排出口を該液収容器における該泡除去液収容空間に設け、
上記内部回転円筒体の内側に上記気泡排出管を覆うように配置され、該内部回転円筒体と共に回転し、その円形の断面の中心が、上記円筒軸上となる分離補助円管と、
該分離補助円管の上端部に配置され、該分離補助円管の外周よりも外径が大きい円盤状部材からなる分離円板部材とを備え、
該分離補助円管には、その外周面側と内周面側とを連通する分離補助孔が形成されていることを特徴とする泡除去装置。
請求項２の泡除去装置において、
上記内部回転円筒体の内側に、その中心に形成された円環穴部に上記分離補助円管を通すように配置された円環状部材を備え、
該円環状部材の該円環穴部と、該分離補助円管の外周面との間に隙間が形成されていることを特徴とする泡除去装置。
請求項１乃至３の何れかに記載の泡除去装置において、
上記液収容器における上記円筒軸の軸方向の一端側に、上記内部回転円筒体に回転を伝達する回転軸部材を通すための軸孔部が形成されており、
該液収容器に対して該回転軸部材を回転可能としつつ、該軸孔部の縁部と回転軸部材との間を密閉する軸受け密閉部材を備えることを特徴とする泡除去装置。
請求項１乃至４の何れかに記載の泡除去装置において、
上記泡除去液排出管に排出する液体の流量を調節する流量調節手段を備えることを特徴とする泡除去装置。
請求項１乃至５の何れかに記載の泡除去装置において、
上記液供給口と対向する位置に放射状の突起を備え、上記内部回転円筒体と共に回転する液回転加速部材を備えることを特徴とする泡除去装置。
請求項１乃至５の何れかに記載の泡除去装置において、
上記液供給口と対向する位置に、上記内部回転円筒体の回転方向と同方向の螺旋状の突起を備え、上記内部回転円筒体と共に回転する液回転加速部材を備えることを特徴とする泡除去装置。
請求項７の泡除去装置において、
上記液回転加速部材が備える螺旋状の突起は多条であることを特徴とする泡除去装置。
請求項１乃至８の何れかに記載の泡除去装置において、
上記泡含有液供給管は、上記円筒軸に沿って上記泡含有液を供給する円管状の部材であり、該円筒軸方向における上記液供給口を設けた側とは反対側の端部に、該円筒軸に対して直交する平面に沿って該泡含有液供給管内に上記泡含有液を供給する直交供給管を備え、
該直交供給管は、該泡含有液供給管の円形の断面の接線方向に延在するように、且つ、該直交供給管から該泡含有液供給管内に供給された該泡含有液が上記内部回転円筒体の回転方向と同方向に回転する流れを形成するように配置されていることを特徴とする泡除去装置。
気泡を含有した泡含有液を収容する液収容器内に該泡含有液を泡含有液供給管によって供給し、
回転体を回転することによって該液収容器内の該泡含有液に対して回転する力を付与し、
該泡含有液に回転することで作用する遠心分離によって、該液収容器内における該回転体の回転軸近傍に集中する気泡を、気泡排出管から該液収容器の外に案内し、
該遠心分離によって、該液収容器内における該回転体の回転軸から遠ざかる方向に移動して、気泡が該回転軸近傍に集中することによって含有していた泡が除去された泡除去液を、泡除去液排出管から該液収容器の外に案内する泡除去方法において、
回転しない上記液収容器内に配置され、円筒形状で、その円筒軸を中心に回転する内部回転円筒体を上記回転体として回転させ、
該内部回転円筒体の内側に配置した上記泡含有液供給管の液供給口から上記泡含有液を供給し、
該内部回転円筒体の内側の該円筒軸近傍に配置した上記気泡排出管の気泡排出口から上記気泡を該気泡排出管内に受け入れ、
上記遠心分離によって該内部回転円筒体の内周壁面近傍に到達した上記泡除去液を、該内部回転円筒体に形成された泡除去液案内孔から該内部回転円筒体の外側表面と該液収容器の内側表面との間の泡除去液収容空間へと案内し、
該泡除去液収容空間に配置した泡除去液排出口から該泡除去液を上記泡除去液排出管内に受け入れ、該液収容器の外に排出するものであって、
上記内部回転円筒体の下面の下部中央には、液体を該内部回転円筒体内に受け入れるための内部回転円筒体液入開口部が設けられ、
該内部回転円筒体液入開口部は、上記泡含有液供給管の外周よりも径が大きい円形であり、
上記気泡排出管の下側は、該泡含有液供給管の断面中心を通るように該泡含有液供給管に固定されることを特徴とする泡除去方法。