JP6521756B2 - 連続式脱泡装置 - Google Patents

Description

本発明は、気泡の連続的な除去に利用される連続式脱泡装置に関するものである。

気泡の脱泡に関連する技術として特開平８−１３１７１１号公報がある。この公報に記載された脱泡装置は、真空容器内で回転する回転筒を備えている。回転筒の中に注入ポンプによって液状物質を注入し、遠心力により回転筒の上部から真空容器の壁面に向かって液状物質を飛散させる。真空容器の壁面に衝突した液状物質は脱泡され、発泡処理後の液状物質が真空容器の下部に溜まる。そして、装置液面センサによって液状物質の溜まりを感知し、排出ポンプによって排出口から脱泡処理後の液状物質が排出される。

特開平８−１３１７１１号公報

前述した脱泡装置において、真空容器の底は配管を介して排出ポンプに接続され、真空容器の底に溜まった液状物質は配管内に引き込まれるようにして排出される。しかしながら、このような排出を行うと、排出ポンプの吸込作用により排出ポンプの吸込口付近は、真空容器内の圧力よりもさらなる負圧状態になる。この高負圧の発生によって、脱泡処理中に析出しきれなかった液状物質中の溶存酸素が析出して、液状物質内に泡が発生するという問題点がある。

本発明は、脱泡処理後の液状物質に対して泡の発生を抑制するようにした連続式脱泡装置を提供する。

本発明は、真空容器内で液状物質の脱泡を行った後、液排出ポンプにより前記液状物質を排出する連続式脱泡装置であって、
前記真空容器内に前記液状物質を供給する供給手段と、
前記真空容器内を所定の圧力に減圧し維持する負圧調整手段と、
前記真空容器内の液面の高さを制御する液面制御手段と、を備え、
前記真空容器内には、前記液排出ポンプの吸込口と送り動作により前記液状物質を移送する液移送部とが配置されている。

この連続式脱泡装置において、負圧調整手段で真空容器内の圧力を一定に維持し、かつ液排出ポンプの吸込口から液面までの高さ（貯留高さ）が液面制御手段により一定になるように制御し、吸込口での水頭圧を一定以上に保つことで、水頭圧の作用を利用して吸込口での高負圧発生を防止している。これにより混入気泡の破泡は行うが脱気現象を生じさせない負圧を維持し、かつ吸込口の高負圧による脱泡処理後の液状物質内に泡の再発生といった問題を解決している。そして、液排出ポンプの液移送部及び吸込口を真空容器内に配置させることで、一軸偏心ねじポンプの適用を容易にする。

また、前記真空容器内には、前記供給手段の給液口の下方に配置されて前記給液口からの前記液状物質を受け入れると共に、遠心力により前記液状物質を飛散させる回転容器と、一軸偏心ねじポンプからなる前記液排出ポンプの前記液移送部に連結されて鉛直方向に延在する駆動シャフトと、が収容され、
前記真空容器の外には、前記回転容器を回転させる第１のモータと、前記駆動シャフトを回転させる第２のモータと、を備えてもよい。
このような構成を採用すると、第１及び第２のモータを真空容器の上部に並置させることができ、液排出ポンプの液移送部や回転容器のセッティングを容易にする。

また、前記真空容器内には、前記回転容器の周囲を包囲して底部が開放された筒壁が配置されてもよい。
このような筒壁を利用することで、真空容器内に液状物質を供給する給液口と、真空容器内の空気を減圧させるための空気吸引口とを筒壁によって隔てることができる。従って、真空容器内に浮遊する液状物質を空気吸引口で吸引するような事態を起こし難くできる。

本発明によれば、脱泡処理後の液状物質に泡が発生することを抑制することができる。

本発明に係る連続式脱泡装置の一実施形態を示す概略図である。 本発明に係る連続式脱泡装置の他の実施形態を示す概略図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る連続式脱泡装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１に示されるように、連続式脱泡装置１は、電池、食品、化粧品に利用されるチキソ性の粘性流体（以下、「液状物質」という。）の連続的な気泡除去に利用される。例えば、電池の電極を製造する際、Ａｌ箔に塗布されるペースト（液状物質）に脱泡処理が行われていないと、Ａｌ箔上の一部にペーストが塗布されず、Ａｌ箔が露出するような事態いわゆるスケ不良が発生する。このような不都合を連続式脱泡装置１によって解消させている。

連続式脱泡装置１は、円筒状の容器本体２Ａを有する真空容器２と、容器本体２Ａ内を所定の圧力に減圧し維持する負圧調整手段５と、真空容器２内に液状物質Ｌを上方から供給する供給手段１０と、供給手段１０から真空容器２内に供給された液状物質Ｌを受け入れて遠心力により液状物質Ｌを飛散させる回転容器２０と、脱泡処理後の液状物質Ｌを真空容器２から排出するための液排出ポンプ３０と、真空容器２内の液面の高さＨを制御する液面制御手段４０と、を備えている。

真空容器２の上部には、真空ポンプ３が接続されている。この真空ポンプ３と真空容器２とを連結する配管４の途中には、バルブを有する負圧調整手段５が配置されている。そして、配管４の空気吸引口４ａから吸引された空気は負圧調整手段５を通って真空ポンプ５により外部に排出される。真空容器２内の圧力Ｐ１は、液状物質Ｌの混入気泡の連続破泡には十分であるが、脱気現象が生じない範囲で調整される。この調整は負圧調整手段５で行っている。負圧調整手段５では、この内部に設けられたバルブの開度を調整して真空容器２内の真空圧が設定値になるような制御が行われている。なお、負圧調整手段５は、真空容器２と外気とを連通させる場所に配置させてもよい。この場合、バルブの調整により外気を真空容器２内に取り入れて真空圧が設定値になるように調整される。

供給手段１０は、貯留タンクから液状物質Ｌを供給するための給液管１１を有している。この給液管１１は真空容器２の上部に固定され、給液管１１の給液口１１ａは下方に向けられている。従って、給液管１１から落下するように液状物質Ｌは真空容器２内に供給される。

円錐台形状の回転容器２０は、給液管１１の給液口１１ａの下方に配置され、第１のモータＭ１により回転させる。回転容器２０の中央に立設された回転シャフト１２は、真空容器２の上部に固定された非接触の磁気カップリング１３を介して第１のモータＭ１に接続されている。第１のモータＭ１は真空容器２の外側に配置され、真空の影響を受けない。この磁気カップリング１３によって、真空容器２内の負圧を維持しつつ接触式シールを不要にすることでメンテナンスを低減できる。

真空容器２内に給液口１１ａから液状物質Ｌが回転容器２０内に投入され、このとき、液状物質Ｌ内の気泡が膨張する。回転容器２０内に注がれた液状物質Ｌは、回転容器２０の遠心力により薄膜化され、かつ剪断力を与えるようにして飛散し、このとき液状物質Ｌ内の泡が破泡される。そして、飛散した液状物質Ｌは真空容器２の内壁面２ａに沿って薄膜を作るように流下し、その流下中に、液状物質Ｌ内の微細な気泡を再度膨張させて破泡させる。脱泡処理された液状物質Ｌは真空容器２内に貯留される。

真空容器２の容器本体２Ａの底面はロート状に形成され、真空容器２の容器本体２Ａの下端中央には筒状の集液部２ｂが設けられている。この集液部２ｂの下端には液排出ポンプ３０の吸込口３０ａが配置されている。液排出ポンプ３０としては、吸込口３０ａの吸込圧に変動が起こり難い無脈動の一軸偏心ねじポンプが利用される。この液排出ポンプ３０は、真空容器２の一部として下端部に設けられたステータ２ｄ内に配置されると共に、回転による送り動作によって液状物質Ｌを移送するための液移送部３１と、液移送部３１を回転させる第２のモータＭ２と、第２のモータＭ２と液移送部３１とをジョイント部３６を介して連結する駆動シャフト３２と、を備えている。駆動シャフト３２は真空容器２の上部に配置された非接触の磁気カップリング３５を介して第２のモータＭ２に接続されている。この磁気カップリング３５によって、真空容器２内の負圧を維持しつつ接触式シールを不要にすることでメンテナンスを低減できる。

液移送部３１は、蛇行した形状を有するロータとして機能すると共に、モータＭ２によって回転する。ジョイント部３６は、液移送部３１と駆動シャフト３２との間に配置したカップリングロッド３６ａと、カップリングロッド３６ａの下端と液移送部３１の上端とを連結する第１のユニバーサルジョイント３６ｂと、駆動シャフト３２の下端とカップリングロッド３６ａの上端とを連結する第２のユニバーサルジョイント３６ｃと、で構成されている。ステータ２ｄの内部には液移送部３１を配置させるためのキャビティが形成されている。真空容器２は、ステータ２ｄの上部に位置する吸込口３０ａと、ステータ２ｄの下部に位置する排出口３０ｂとを有している。

吸込口３０ａから液状物質Ｌが導入されると、液移送部３１の回転によりステータ２ｄのキャビティ内を液状物質Ｌが流動して、排出口３０ｂから液状物質Ｌが排出される。また、液移送部３１及び吸込口３０ａは、真空容器２の内側に位置している。モータＭ１，Ｍ２を真空容器２の上部に並置させることで、液排出ポンプ３０の液移送部３１や回転容器２０のセッティングを容易にする。

前述したような無脈動定量型液排出ポンプ３０を利用すると、吸込口３０ａでの圧力Ｐ２が変動し難く、一定の圧力に保たれる。また、吸込口３０ａには、液状物質Ｌの貯留高さＨに起因する水頭圧が加わっている。そして、この貯留高さＨは、液面制御手段４０により制御され、水頭圧は一定に保たれている。液面制御手段４０には、液面の高さＨを読み取る液面センサが利用されている。液面センサ４０からの信号に基づいて供給手段１０の圧送ポンプを制御し、給液管１１からの吐出量を調節する。なお、液面センサ４０からの信号に基づいて、液排出ポンプ３０の吐出量を調節してもよい。

液面制御手段４０は、Ｐ１＜Ｐ２を満たすように貯留高さＨを制御している。つまり、吸込口３０ａの圧力Ｐ２は、貯留高さＨに起因する水頭圧を考慮して液状物質Ｌの脱泡可能な圧力Ｐ１より大きくする。これによって液状物質Ｌ内に混入している気泡の脱泡は行われるが、脱気は行われないで、泡の再発生が抑制される。

また、本実施形態に係る液排出ポンプ３０に代えて、特開２０１２−１３７０３８号公報に開示されているような一軸偏心ねじポンプを、真空容器２の下部に配置させることも可能である。この場合、一軸偏心ねじポンプの吸込み口を真空容器２の内部と連通させる。そして、この一軸偏心ねじポンプは、ロータ（液移送部）を回転させるための駆動モータとロータとの間にメカニカルシールやグランドパッキンなどからなる軸封装置を必要としている。この軸封装置によって、液状物質Ｌをロータ側から駆動モータ側に流出させないようにしている。しかしながら、この軸封装置が摩耗すると液漏れの原因となるので、軸封装置の定期的なメンテナンスが必要になる。これに対して、本実施形態に係る液排出ポンプ３０では軸封装置を不要とし、軸封装置の摩耗によるメンテナンスを不要としている。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、下記のような種々の変形が可能である。

図２に示されるように、他の連続式脱泡装置１Ａに係る真空容器２内には、回転容器２０の周囲を包囲し且つ底部が開放された筒壁５０が配置されている。円筒状の筒壁５０は、上端が真空容器２の上部に固定されると共に、回転容器２０と駆動シャフト３２とを仕切るようにして配置されている。回転容器２０の遠心力に液状物質Ｌを飛散させて液状物質Ｌ内の泡を抜く。飛散した液状物質Ｌは筒壁５０の内壁面５０ａに沿って流下する間に、液状物質Ｌ内の微細な気泡を再度膨張させて破泡させる。そして、脱泡処理された液状物質Ｌは、真空容器２内に貯留される。このような筒壁５０を利用することで、真空容器２内に液状物質Ｌを供給する給液口１１ａと、真空容器２内の空気を減圧させるための空気吸引口４ａとを筒壁５０によって隔てることができる。従って、真空容器２内に浮遊する液状物質Ｌを空気吸引口４ａで吸引するような事態を起こし難くできる。

液排出ポンプ３０の他の例として、一軸偏心ねじポンプの他に、スクリューポンプ、ダイアフラムポンプ、ギアポンプ、ロータリポンプなどの種々のポンプが適用可能である。液排出ポンプの中でも無脈動定量ポンプが好ましい。

１，１Ａ…連続式脱泡装置 ２…真空容器 ２ａ…内壁面 ２ｂ…集液部 ２ｃ…真空部 ３…真空ポンプ（減圧手段） ５…負圧調整手段 １０…供給手段 １１ａ…給液口 ２０…回転容器 ３０…液排出ポンプ ３０ａ…吸込口 ３１…液移送部 ３２…駆動シャフト ４０…液面制御手段 ５０…筒壁 ５０ａ…内壁面 Ｌ…液状物質 Ｍ１，Ｍ２…モータ Ｈ…貯留高さ

Claims (1)

1. 真空容器内で液状物質の脱泡を行った後、液排出ポンプにより前記液状物質を排出する連続式脱泡装置であって、
   前記真空容器内に前記液状物質を供給する供給手段と、
   前記真空容器内を所定の圧力に減圧し維持する負圧調整手段と、
   前記真空容器内の液面の高さを制御する液面制御手段と、を備え、
   前記真空容器内には、
   前記液排出ポンプの吸込口及び送り動作により前記液状物質を移送する液移送部と、
   前記供給手段の給液口の下方に配置されて前記給液口からの前記液状物質を受け入れると共に、遠心力により前記液状物質を飛散させる回転容器と、
   前記回転容器に連結されて鉛直方向に延在する回転シャフトと、
   一軸偏心ねじポンプからなる前記液排出ポンプの前記液移送部に連結されて鉛直方向に延在する駆動シャフトと、
   が配置され、
   前記真空容器の上部には、前記真空容器の上部に配置された第１の磁気カップリングを介して前記回転シャフトに接続され、前記回転シャフトを回転させる第１のモータと、前記真空容器の上部に配置された第２の磁気カップリングを介して前記駆動シャフトに接続され、前記駆動シャフトを回転させる第２のモータと、を備える、連続式脱泡装置。

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