JP6061230B2 - シリコーンオイル充填方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、シリコーンオイルの粘性を利用した緩衝器へシリコーンオイルを真空置換するシリコーンオイル充填方法及びその装置に関する。

シリコーンオイルの粘性を利用した緩衝器は、密閉された容器にシリコーンオイルを充填し、物体の衝撃やエネルギーの一部又は全部をシリコーンオイルの粘性により吸収するもので、密閉された容器内にほぼ完全に充填されていることが望まれる。

一般に、密閉されている容器にシリコーンオイルを充填する場合、容器内の構造は複雑な場合があり、大気下での充填では効率よく充填できないため真空引きした容器内にシリコーンオイルを置換し、その後大気下で充填口を塞ぐ方法が採られている。

しかし、真空引きした容器内にシリコーンオイルが接触すると、シリコーンオイルに溶存していた気体が発泡して、そのまま気体として容器に残留してしまうので充填量精度が著しく低下する恐れが生ずる。

また、溶存気体が発泡しない程度に容器内の真空引きを低くした場合でも、容器内の残留気体量が大きく影響し、その充填量精度が低下する。

このようなことから、高い真空度で真空引きした容器にシリコーンオイルを精度よく充填する場合は、シリコーンオイル充填時に容器内の真空雰囲気に接触しても溶存気体が極力発泡しないようにすることが必要である。

そこで、従来は充填時の前処理として、液体を減圧下で静置させて溶存気体濃度を低下させていた。

すなわち、脱気中の真空度よりも液体と置換する充填領域の真空度を低くすることで、液体中の溶存気体の飽和溶解量を低下させずに、溶存気体の発泡を防止した液体充填方法がある（例えば、特許文献１参照。）。

また、効率よく脱気できるよう脱気槽内に撹拌機構を備えた方法もある（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００８−３６９６３号公報 特開２００５−２７３９０８号公報

しかしながら、密閉される容器にシリコーンオイルを真空置換する場合、シリコーンオイルは充填ノズル内を流れ、速度をもって容器に充填されてゆく。このとき、容器内は真空であるので充填ノズル内先端は真空下となり、ノズル内で流れが生じた部分は圧力が低下し、溶存していた気体が発泡し充填容器内に残留してしまう。

また、充填ノズルと充填容器内の間に落差があると位置エネルギーをもって充填容器内に充填され、この場合でも流れが生じて圧力が低下し溶存気体の発泡となる。

真空下において流れが生じた部分の圧力が低下し溶存気体が発泡する場合は、脱気時の真空度は流れによる圧力低下よりも低い圧力（高い真空度）でなければならないが、この圧力低下を定量的に把握し、装置の動作に反映させることは制御が煩雑になり装置化することは難しい。したがって、静置による脱気及び、例えば特許文献１記載の発明における脱気時と充填時とで真空度に差を設ける脱気方法のみでは、シリコーンオイルの溶存気体の発泡を防止することは極めて困難である。

また、特許文献２記載の発明では撹拌時の液体の流速と充填時の充填ノズル内の流速を比較し、相対的な流速の調整をしていないため、脱気時に撹拌による液体の流速が充填時の充填ノズル内の流速よりも低いことがあり、この場合、充填時に液体の気体飽和溶解量が低下し溶存気体が発泡してしまう恐れが生ずる。

つまり、このようなことは、先行技術文献記載の各発明が流速による圧力低下量に関し、全く考慮していないことに基づくものである。

本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、溶存気体を発泡させることなく高品質のシリコーンオイルを充填できるとともに、溶存気体発泡防止の調整幅をもたせることを実現する目的を以って開発したものである。

而して、前記課題を解決し、かつ、その目的を達成すべき本発明の要旨とするところは、減圧下のシリコーンオイル液中で、該シリコーンオイルに強制的に流速を発生させることにより、シリコーンオイルの溶存気体を発泡させ、かつ、該発泡を強制的に破壊して脱気したシリコーンオイルを充填ガンに圧送するとともに、該充填ガンのノズルを真空減圧下におかれた減圧被充填領域に位置せしめ、前記充填領域を前記脱気したシリコーンオイルが充填ガンのノズルが開いて充填する際に、前記シリコーンオイルに発生させた流速と前記充填ガンのノズル内に発生するシリコーンオイルの流速の差を比較調整することにより、真空下雰囲気で被充填容器にシリコーンオイルを置換充填するシリコーンオイル充填方法及びその装置を提供するにある。

要するに、本願発明はシリコーンオイルの粘性を利用した緩衝器の充填領域を減圧してシリコーンオイルで置換するシリコーンオイル充填方法及びその装置であって、減圧下液中で物体を移動させシリコーンオイルに流速を強制的に発生させることにより、シリコーンオイルの溶存気体を発泡させるとともに、かつ、該発泡を強制的に破壊して脱気する脱気工程と、前記充填領域を減圧する減圧工程と、前記脱気したシリコーンオイル液体を充填ガンに圧送する圧送工程と、前記減圧した充填領域を前記脱気したシリコーンオイル液体が圧送されている充填ガンが開いて置換充填する充填工程と、前記脱気工程の減圧下液中で物体が移動しシリコーンオイルに発生させた流速と前記充填工程で充填ガンのノズル内に発生するシリコーンオイルの流速を比較して差を調整する調整工程を経て成るものである。

上記の課題解決手段による作用は次のとおりである。
すなわち、脱気工程の減圧下液中において、物体を強制的に移動させることによりシリコーンオイルの溶存気体を効果的に発泡させることと、該発泡を減圧下で強制的に破壊することが相まって頗る効果的に脱気された高品質のシリコーンオイルを充填ガンに圧送することができる。

前記脱気工程の減圧下液中において、物体を強制的に移動させることによりシリコーンオイルに発生させた流速を、充填時の充填ガンのノズル内に発生するシリコーンオイルの流速よりも速く調整することで、充填時に充填ノズル内で流れが生じて圧力が低下した場合でも、脱気工程の真空度が減圧工程の真空度と同等以上となり充填ムラが生じない。

また、真空下液中で物体を移動させる速度を高速にすることで、相対的な局部圧力低下を大きくし、さらなる溶存気体量を強制的に減らすことと、エア圧により発生させる送り圧力を調整し、充填時のノズル内のシリコーンオイルの流速を遅くすること及び充填ガンの開度を調整し、充填時の充填ノズル内のシリコーンオイル流速を遅くすることができる。

したがって、前述のように流速を調整し、かつ、真空度を同等以上に調整することにより、充填時にシリコーンオイルに溶存している気体の発泡を防止するとともに、充填時に脱気しきれなかった溶存気体を発泡させることなく充填でき、しかも、溶存気体発泡防止の調整幅をもたせることができる。

上述したように、本発明の独特の構成によると、シリコーンオイルの粘性を利用した緩衝器へのシリコーンオイル充填において、脱気工程の減圧下液中で物体を移動させ、シリコーンオイルに発生させた流速を充填工程の充填ガンのノズル内に発生するシリコーンオイルの流速よりも速く調整することにより、流れによる相対的な局部圧力低下に差を設け、かつ、脱気工程の真空度が減圧工程の真空度と同等以上であれば、充填時に脱気しきれなかった溶存気体を発泡させることなく充填することができる。

そして、減圧下液中で物体を移動させる速度の調整、エア圧により発生させる送り圧力の調整及び充填ガンの開度の調整により、溶存気体発泡防止の調整幅をもたせることができる。
要するに、本願発明によると相対的な流速の変化や流速による圧力低下量に関しては万全なる調整ができる。

上記理由から、本発明によれば高品質性を維持したままのシリコーンオイルを被充填容器に正確、かつ、高精度に充填することができる。

本発明に係る一実施例を示す装置の説明的な正面断面図。 本発明に係る一実施例を示す装置の充填時における説明的な正面断面図。 本発明に係る一実施例を示す充填ガンの一部断面正面図。

以下、本発明を実施するための具体的な構成を図１・図２及び図３に基づいて説明する。

すなわち、この装置は、密閉脱気タンク１２・被充填容器２１を内設した真空槽２０及び充填ガン２２の一連不可分の構成を呈する。

密閉脱気タンク１２内には、外部に設置したモーター１３と直結した回転軸２８に軸着する羽１１・１１並びに泡切羽１０を段状に設定するとともに、密閉脱気タンク１２内の上部に通じる圧送ホース２９・加圧レギュレータホース３０・真空ポンプホース３１・真空破壊ホース３２及び真空計ホース３３がそれぞれ備えられる。

なお、圧送ホース２９には圧送ポンプ１と圧送バルブ７が、加圧レギュレータホース３０には加圧レギュレータ２と加圧バルブ４が、真空ポンプホース３１には真空ポンプ３と真空バルブ５が、真空破壊ホース３２には真空破壊具３４と真空破壊バルブ６が、また、真空計ホース３３には真空計９がそれぞれ設定されている。

そして、真空槽２０内には、その上部に通じる真空ポンプホース３５・真空破壊バルブホース３６及び真空計ホース３７をそれぞれ備えるとともに、充填口３８を有する被充填容器２１を設定する。

また、真空ポンプホース３５には真空ポンプ１５と真空バルブ１６が、真空破壊バルブホース３６には真空破壊具３９と真空破壊バルブ１７が、真空計ホース３７には真空計１８がそれぞれ備えられる。

充填ガン２２は、シリコーンオイル入口４０と密閉脱気タンク１２内の下部に充填経路ホース１４を介して連結され、かつ、被充填容器２１の充填口３８に充填ガン２２のノズル２５が密接合致するよう真空槽２０の上部に設定したものである。なお、充填経路ホース１４には、密閉脱気タンク１２側に充填経路バルブ８及び充填ガン２２側に圧力計１９がそれぞれ備えられる。

このようにして、脱気密閉タンク１２・被充填容器２１を内設した真空槽２０及び充填ガン２２を一連不可分に構成したものである。

次に、上記構成の動作を説明する。
先ず、圧送ポンプ１の稼働により、シリコーンオイル４１が圧送ホース２９を通って密閉脱気タンク１２内に圧送される。

このとき、密閉脱気タンク１２に設置されている加圧バルブ４・真空バルブ５及び充填経路バルブ８はそれぞれ閉じていて、真空破壊バルブ６及び圧送バルブ７が開いている。また、真空ポンプ３及びモーター１３は停止している。

密閉脱気タンク１２内のシリコーンオイル４１の液面が、羽１１・１１を満たす量になると、圧送ポンプ１を停止して圧送バルブ７を閉じ、密閉脱気タンク１２へのシリコーンオイル４１の圧送が終了する。

次に、密閉脱気タンク１２内のシリコーンオイル４１を脱気するために、真空破壊バルブ６を閉じて密閉脱気タンク１２内を密閉状態にする。さらに、真空バルブ５を開けて真空ポンプ３を稼働し、密閉脱気タンク１２内を真空引きして気密性を維持する。

密閉脱気タンク１２内の真空度が、真空充填時の真空度と同等以上まで上昇したことを真空計９が検知すると、モーター１３が稼働し、モーター１３と連動する泡切羽１０及びシリコーンオイル４１の液中に存する羽１１・１１が回転軸２８に従って同方向に同回転する。

真空下に存在するシリコーンオイル４１は、羽１１・１１が回転することで流速が発生し、シリコーンオイル４１の液中において相対的に局部圧力低下が生じ、溶存気体が強制的に発泡されながら脱気される。

したがって、羽１１・１１の回転は物体（羽１１・１１）の移動（回転）として捉えることができる。つまり、このことは羽１１・１１の形状等に限定されることはなく、棒や板等を回転軸２８に軸着固定することや、シリコーンオイル４１の液中に没している単なる遊動物体の移動によっても、シリコーンオイル４１に流速を発生させることができる。

このとき、シリコーンオイル４１からの発泡量が真空ポンプ３の排気量に比して大きい場合は、脱気タンク１２内の真空度が低下する。また、減圧下でのシリコーンオイル４１の液面上に発生した泡は、泡切羽１０の回転による接触で効率よく破壊し強制的に脱気される。

要するに、減圧下での密閉脱気タンク１２においては、シリコーンオイル４１の溶存気体を強制的に発泡させるとともに、同時に強制的に脱気するので合理的に高品質のシリコーンオイルを得ることになる。

このようにして、シリコーンオイル４１からの発泡が収まると密閉脱気タンク１２内の真空度が上昇し、密閉脱気タンク１２内は再び真空充填時の真空度と同等以上の真空度に到達する。

そして、この真空度を真空計９が検知すると、真空ポンプ３及びモーター１３が停止し、真空破壊バルブ６が開き密閉脱気タンク１２内を真空破壊する。

真空計９が大気圧を検知したのち、真空バルブ５及び真空破壊バルブ６を閉じて密閉脱気タンク１２を密閉状態にする。

真空計９は、真空下液中で物体を移動させシリコーンオイル４１に流速を発生させ、溶存気体が発泡することによって変化する真空度を監視することにより、脱気が完了したことを正確に判断できる。

そして、加圧バルブ４を開け、加圧レギュレータ２の操作で密閉脱気タンク１２内を加圧することにより、脱気工程が終了する。

次に、充填経路バルブ８を開けて密閉脱気タンク１２内のシリコーンオイル４１を充填ガン２２のシリコーンオイル入口４０まで充填経路ホース１４を介して圧送する。

このとき、充填ガン２２のニードル２３は、ニードル開閉シリンダ２６でシート２４に押し当てられているので、圧送されたシリコーンオイル４１はノズル２５から吐出することはない。

ニードル開閉シリンダ２６の開度は、ニードル開度調整ネジ２７によって行われ、また、圧送圧力の調整は加圧レギュレータ２の操作量によってできるので、エア圧による圧送で充填時のノズル２５内のシリコーンオイル４１の流速を調整できる。
上記により、脱気したシリコーンオイル４１を充填ガン２２まで圧送する圧送工程の動作を示す。

そして、被充填容器２１をその充填口３８が開いた状態で真空槽２０内に設定する。

次いで、真空槽２０に備えた真空破壊バルブ１７を閉じ、真空バルブ１６を開けて真空ポンプ１５を稼働し、真空槽２０及び被充填容器２１の充填領域を真空引きする。これは、充填領域を減圧する作業工程を施すものである。

真空計１８が、真空充填に必要な真空度まで真空槽２０が上昇したことを検知すると、被充填容器２１の充填口３８に充填ガン２２のノズル２５を密接合致させる。

その後、充填ガン２２のニードル２３がニードル開閉シリンダ２６の作動で上方へ引き上げられ、シリコーンオイル４１がノズル２５を通って被充填容器２１の充填領域に充填される。

すなわち、減圧した充填領域に、脱気した液体が圧送されている充填ガン２２のニードル２３が開いて、シリコーンオイル４１が被充填容器２１に置換充填される充填工程となる。

このとき、ノズル２５内に発生しているシリコーンオイル４１の流速は、ニードル開度調整ネジ２７により、前述の脱気工程時の羽１１・１１の回転（移動）により発生させた流速よりも遅く調整されている。

つまり、脱気工程の減圧下液中で物体が移動してシリコーンオイル４１に発生させた流速と、充填工程で充填ガン２２のノズル２５内に発生するシリコーンオイル４１の流速を比較して、その差を調整する調整工程である。

そして、充填経路ホース１４に備えた圧力計１９が、脱気タンク１２内を加圧レギュレータ２の圧力値と同値になったことを検知すると、充填完了と判断し充填ガン２２のニードル２３は、ニードル開閉シリンダ２６によってシート２４に押し当てられ、シリコーンオイル４１はノズル２５から吐出されなくなり、その充填は停止する。

充填ガン２２のニードル開度調整ネジ２７を開度調整することで、充填時のノズル２５内のシリコーンオイル４１の流速を調整でき、また、充填ガン２２のニードル２３が開くことによるキャビテーションの発生を極力防止できる。

次いで、真空破壊バルブ１７が開き、真空ポンプ１５を停止し、真空槽２０を真空破壊する。

真空計１８にて大気圧を検知後、真空バルブ１６を閉じると充填ガン２２が上昇し、ノズル２５は被充填容器２１から離脱する。

そして、真空槽２０からシリコーンオイル４１を充填した被充填容器２１を取り出し、その充填口３８を塞いで真空置換充填が完了する。

脱気後のシリコーンオイル４１の再溶存に応じての脱気工程を定期的に実施する。

本実施例によれば、脱気されて発泡のない高品質性のシリコーンオイルを被充填容器２１への充填ができ、充填精度が極めて正確となる。したがって、被充填容器２１を緩衝器に適用した場合には、シリコーンオイルの粘性やその弾力性により、衝撃エネルギー等を効率的に吸収でき、常に頗る耐久性に富んだ高性能・高品質の製品として提供できる。

１ 圧送ポンプ
２ 加圧レギュレータ
３ 真空ポンプ
４ 加圧バルブ
５ 真空バルブ
６ 真空破壊バルブ
７ 圧送バルブ
８ 充填経路バルブ
９ 真空計
１０ 泡切羽
１１ 羽
１２ 密閉脱気タンク
１３ モーター
１４ 充填経路ホース
１５ 真空ポンプ
１６ 真空バルブ
１７ 真空破壊バルブ
１８ 真空計
１９ 圧力計
２０ 真空槽
２１ 被充填容器
２２ 充填ガン
２５ ノズル
２７ ニードル開度調整ネジ
２８ 回転軸
２９ 圧送ホース
３０ 加圧レギュレータホース
３１ 真空ポンプホース
３３ 真空計ホース
３５ 真空ポンプホース
３６ 真空破壊バルブホース
３７ 真空計ホース
３８ 充填口
４０ シリコーンオイル入口
４１ シリコーンオイル

Claims (5)

1. 減圧下のシリコーンオイル液中で、該シリコーンオイルに強制的に流速を発生させることにより、シリコーンオイルの溶存気体を発泡させ、かつ、該発泡を強制的に破壊して脱気したシリコーンオイルを充填ガンに圧送するとともに、該充填ガンのノズルを真空減圧下におかれた減圧被充填領域に位置せしめ、前記充填領域を前記脱気したシリコーンオイルが充填ガンのノズルが開いて充填する際に、前記シリコーンオイルに発生させた流速と前記充填ガンのノズル内に発生するシリコーンオイルの流速の差を比較調整することにより、真空下雰囲気で被充填容器にシリコーンオイルを置換充填することを特徴とするシリコーンオイル充填方法。
2. シリコーンオイルに強制的に流速を発生させることにより、相対的に局部の圧力低下を発生せしめて、シリコーンオイルの溶存気体を発泡させた請求項１記載のシリコーンオイル充填方法。
3. シリコーンオイルに発生させた流速を、充填の際に充填ガンのノズル内に発生するシリコーンオイルの流速より速く調整する請求項１又は請求項２記載のシリコーンオイル充填方法。
4. 減圧下での脱気の際の真空度を、減圧充填の際の充填領域の真空度と同等以上に調整する請求項１又は請求項２又は請求項３記載のシリコーンオイル充填方法。
5. 密閉脱気タンク（１２）と真空槽（２０）及び充填ガン（２２）から成り、密閉脱気タンク（１２）内には、外部に設置したモーター（１３）と直結した回転軸（２８）に軸着する羽（１１）・（１１）並びに泡切羽（１０）を段状に設定するとともに、密閉脱気タンク（１２）内の上部に通じる圧送ホース（２９）、加圧レギュレータホース（３０）、真空ポンプホース（３１）、真空破壊ホース（３２）及び真空計ホース（３３）をそれぞれ設け、真空槽（２０）内には、その上部に通じる真空ポンプホース（３５）、真空破壊バルブホース（３６）及び真空計ホース（３７）をそれぞれ備えて被充填容器（２１）を内設し、ニードル開度調整ネジ（２７）を有する充填ガン（２２）のシリコーンオイル入口（４０）と前記密閉脱気タンク（１２）内の下部を、充填経路ホース（１４）を介して連結し、かつ、被充填容器（２１）の充填口（３８）に充填ガン（２２）のノズル（２５）が密接合致するよう真空槽（２０）の上部に設定したことを特徴とするシリコーンオイル充填装置。

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