(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
ガス成分が含有された粘体の状態のプラスチックを大気よりも低圧の減圧雰囲気において、前記プラスチックから前記ガス成分を除去する脱泡処理を行う脱泡装置において、
前記プラスチックが収容される容器と、
前記容器の内部を前記減圧雰囲気とする減圧装置と、
表面に汲み上げ部が備えられた回転軸を回転させて前記汲み上げ部により前記プラスチックを汲み上げることで、当該プラスチックを前記容器内において循環させる循環ポンプと、
前記回転軸の内部に流体を流すことが可能な流通路を備えて、当該流通路に前記回転軸および前記汲み上げ部を加温する流体である熱媒体を流通させる流通装置と、
を備えている、
脱泡装置。
【背景技術】
【0002】
従来、電機電子部品には、可塑化されて粘体となっているプラスチックを封止材として充填する封止処理によって、その電気絶縁性および耐久性が確保されるものがある。ここで、封止処理によって電機電子部品の電気絶縁性および耐久性を確保するためには、充填された封止材に気泡が存在しないことが必要とされる。また、プラスチックは、粘体の状態においてガス成分が含有されている場合、時間経過とともに内部に気泡を発生させることが知られている。このため、電機電子部品の封止処理に際しては、封止材となる粘体の状態のプラスチックを真空引きされた減圧雰囲気におくことで、このプラスチックからガス成分を除去する脱泡処理が前もって行われる。
【0003】
粘体の状態のプラスチックに脱泡処理を行う脱泡装置に関しては、例えば下記の特許文献1に記載された脱泡装置が知られている。この脱泡装置では、粘性液体としてのプラスチックが入れられて真空引きされる真空槽の中心にスクリューポンプが立設され、このスクリューポンプの上端部の周囲に傘状の流液板が設けられている。そして、上記脱泡装置は、スクリューポンプによりプラスチックを汲み上げて流液板の上に薄膜状に流すことで、真空槽内においてプラスチックを循環させ、効率のよい脱泡処理を実現させる。
【0004】
ところで、粘体の状態のプラスチックは、その温度が低下すると粘度が大きくなって脱泡処理の効率が低下することが知られている。ここで、上記特許文献1に記載された脱泡装置では、流液板およびスクリューポンプの外周面に沿ってジャケットが設けられて、このジャケットに加温用の熱媒体を流通させることができるようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記特許文献1に記載された脱泡装置では、スクリューポンプ内のプラスチックの加温はスクリューポンプの外側からのみ行われるため、プラスチックを能率よく加温することができず、脱泡処理の効率が低下するおそれがあった。
【0007】
本発明は、脱泡装置において粘体の状態のプラスチックを汲み上げるポンプの部品に、このポンプ内のプラスチックを加温する機能を発揮させてこのプラスチックをより能率よく加温できるようにすることで、脱泡処理の効率を向上させることを可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明の脱泡装置は以下の手段をとる。
【0009】
まず、第1の発明は、ガス成分が含有された粘体の状態のプラスチックを大気よりも低圧の減圧雰囲気において、プラスチックからガス成分を除去する脱泡処理を行う脱泡装置である。この脱泡装置は、プラスチックが収容される容器と、この容器の内部を減圧雰囲気とする減圧装置と、表面に汲み上げ部が備えられた回転軸を回転させて汲み上げ部によりプラスチックを汲み上げることで、このプラスチックを容器内において循環させる循環ポンプを備えている。また、上記脱泡装置は、上記回転軸の内部に流体を流すことが可能な流通路を備えて、この流通路に回転軸および汲み上げ部を加温する流体である熱媒体を流通させる流通装置を備えている。
【0010】
ここで、「汲み上げ部」とは、回転軸の軸心に対してこの回転軸の側方に出っ張った形状を有する部分のことを言う。すなわち、上記「汲み上げ部」は、スクリューポンプにおいて回転軸の表面から突出したらせん面状の板、ギアポンプにおいて回転軸により回転される歯車の歯、および、スネークポンプにおいて回転軸を偏心して包み込むつるまき線形状の出っ張りを含む概念である。
【0011】
この第1の発明によれば、プラスチックを汲み上げる循環ポンプ内の部品である回転軸を熱媒体により加温することで、循環ポンプにより汲み上げられるプラスチックを循環ポンプの内部側から加温する。ここで、上記回転軸は、その表面に汲み上げ部が備えられたものであり、この汲み上げ部によって汲み上げられるプラスチックとの接触面積が増大されているものである。これにより、循環ポンプにより汲み上げられるプラスチックを、このプラスチックとの接触面積が汲み上げ部によって増大された回転軸によってより能率よく加温できるようにして、脱泡処理の効率を向上させることができる。
【0012】
ついで、第2の発明は、上述した第1の発明であって、後述する閉管構造体と、後述する開管とを備えたものである。ここで、上記閉管構造体は、上記容器の内部に上下方向に延びるように配設されて上記回転軸をなし、その下方側が閉口端とされる中空の閉管構造体である。また、上記開管は、上記閉管構造体内の空間に上下方向に延びるように配設されて、その下方側が開口端とされる中空の開管である。また、第2の発明において、閉管構造体の内部の空間は、開管によってこの開管の内部側の空間と外部側の空間とに仕切られ、かつ、この内部側の空間と外部側の空間とが閉管構造体の閉口端と開管の開口端との間に設定された隙間を介して1つの流通路として連通されている。また、第2の発明において、上記流通装置は、流通路における開管の内部側の空間と外部側の空間との両方に対して、上側から接続されている。
【0013】
この第2の発明によれば、流通装置を回転軸の上側に設けながら、この回転軸の内部の流通路に熱媒体を流通させることができる。
【0014】
さらに、第3の発明は、上述した第2の発明であって、上記流通装置は、熱媒体を、開管の内部側から上記隙間を通じて開管の外部側に流すように流通させるものである。
【0015】
この第3の発明によれば、流通路における開管の外部側の部分において、熱媒体は、汲み上げられるプラスチックと同じ向き(下方から上方に向かう向き)に流通されながら、このプラスチックを加温する。また、第3の発明によれば、流通路における開管の内部側と外部側とで熱媒体が逆向きに流れる。これにより、プラスチックを加温しながら上方に流通されることで熱エネルギーが失われていく開管の外部側の熱媒体を、開管の内部側の熱媒体により熱エネルギーの伝達効率が高い向流方式で加温して、プラスチックをより能率よく加温することができる。
【0016】
さらに、第4の発明は、上述した第2または第3の発明であって、上記閉管構造体の閉口端には、上記容器内のプラスチックを攪拌することが可能な攪拌翼が一体に設けられているものである。
【0017】
この第4の発明によれば、回転軸と一緒に攪拌翼を回転させて容器内のプラスチックを攪拌することで、脱泡処理の効率を向上させることができる。
【0018】
さらに、第5の発明は、上述した第1から第4のいずれかの発明であって、後述する汲み上げ管と、後述する開口と、後述する傘状部と、後述する回転装置と、後述する放熱路と、後述するロータリージョイントとを備えたものである。ここで、上記汲み上げ管は、上記容器の内部に上下方向に延びるように配設されて、上記循環ポンプが下方から上方に向かってプラスチックを汲み上げることを実現させるものである。また、上記開口は、上記汲み上げ管の上縁に沿うように設けられて、この汲み上げ管を通って汲み上げられたプラスチックを汲み上げ管の側方にあふれ出させるものである。また、上記傘状部は、上記汲み上げ管の上縁を取り巻いて、この上縁よりも下側に円錐面状に広がる流液面を備えることで、この流液面に上記開口からあふれ出されたプラスチックを受けて、このプラスチックを上記流液面から流下させるものである。また、上記回転装置は、上記傘状部を上記汲み上げ管の周方向に回転させるものである。また、上記放熱路は、上記傘状部の内部に設けられて、この傘状部を加温する熱媒体を流通させることが可能なものである。また、上記ロータリージョイントは、上記回転装置により回転される傘状部の放熱路に熱媒体を流通させるものである。
【0019】
この第5の発明によれば、汲み上げ管を通って汲み上げられたプラスチックは、汲み上げ管の周囲において回転される傘状部の流液面に受けられて、傘状部と一緒に回転されながら流下される。ここで、プラスチックは粘体の状態であるため、流液面との接触部分においてこの流液面に粘着し、傘状部の回転に伴う慣性力を受けることによって流液面上で薄く引き延ばされる。これにより、プラスチックの内部からガス成分が抜け出すために必要なプラスチックの表面の面積を広げて、脱泡処理の効率を向上させることが可能な脱泡装置を提供することができる。また、傘状部の内部に放熱路を設けて、この放熱路に熱媒体を流通させる構成によれば、流液面上においてプラスチックの温度が低下することによる脱泡処理の効率の悪化を抑えることができる。
【0020】
さらに、第6の発明は、上述した第1から第5のいずれかの発明であって、上記循環ポンプが、上記回転軸の表面から突出したらせん面状の板を上記汲み上げ部として備えたスクリューポンプであるものである。
【0021】
この第6の発明によれば、プラスチックを汲み上げる汲み上げ部をらせん面状の板とすることで、この汲み上げ部をプラスチックの加温の効率を上昇させるフィンとして機能させることができる。これにより、循環ポンプにより汲み上げられるプラスチックをより効率よく加温して、脱泡処理の効率を向上させることが可能な脱泡装置を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。なお、以下においては、脱泡装置10の容器11内にプラスチック90を投入する投入装置などの付随的な構成について、その図示および詳細な説明を省略する。
【0024】
始めに、本発明の一実施形態にかかる脱泡装置10の構成について、
図1ないし
図7を用いて説明する。この脱泡装置10は、
図2に示すように、粘体の状態のプラスチック90を収容する容器11を備えて、このプラスチック90に含有されるガス成分12Aをプラスチック90から除去する脱泡処理を行う脱泡装置である。この脱泡装置10は、
図1に示すように、減圧装置12により空気を含むガス成分12Aを吸い取って容器11の内部を大気圧(10
5[Pa]程度)よりも低圧となる減圧雰囲気としながら脱泡処理を行う。そして、脱泡装置10は、脱泡処理を終えた後のプラスチック90を充填装置90Aに送り出すようになっている。なお、減圧装置12は、この減圧装置12に接続された電源装置10Aから電力の供給を受けることによって駆動される。
【0025】
また、充填装置90Aは、供給されたプラスチック90を封止材として充填することで電機電子部品(図示せず)の封止処理を実現させるようになっている。なお、プラスチック90は、可塑化された状態の合成樹脂(具体的には例えばエポキシ樹脂のプレポリマー)とこの合成樹脂よりも比重の大きい粉末であるフィラーとを混合させたものであり、温度が上がるとその粘度が小さくなるものである。また、プラスチック90は、脱泡処理においてガス成分12Aの気泡(図示せず)を多数発生させて泡立つことがあるものである。
【0026】
脱泡装置10の容器11は、
図2に示すように、下側(
図2で見て下側)の胴部11Bと上側(
図2で見て上側)の蓋部11Aとに分割可能に構成されて、この蓋部11Aからスクリューポンプ13を懸垂させた構成となっている。ここで、容器11の胴部11Bには、その底の中央部分に、容器11内のプラスチック90を充填装置90A(
図1参照)に送り出すためのパイプ10Dが接続されている。
【0027】
また、胴部11Bは、
図2および
図6に示すように、加熱された状態のシリコーンオイル10Cが流通されるジャケット部11Cに覆われることで、容器11内のプラスチック90を加温することができるようになっている。ここで、シリコーンオイル10Cは、
図1に示すように、電源装置10Aから電力の供給を受けることによって駆動される熱源装置10Bによって循環供給されるものである。
【0028】
スクリューポンプ13は、容器11の内部に上下方向に延びるように配設される円筒状の汲み上げ管13Aと、この汲み上げ管13Aの内部において上下方向に延びるように配設された回転軸14と、この回転軸14の表面から突出したらせん面状の板である汲み上げ部14Aとを有している。そして、スクリューポンプ13は、
図6に示すように、汲み上げ管13Aの内部に収容された状態の回転軸14を汲み上げ部14Aと一緒に回転させることで、この汲み上げ部14Aによりプラスチック90を汲み上げるようになっている。
【0029】
ここで、回転軸14は、
図3に示すように、その上部が蓋部11Aに回転可能に取り付けられて、この蓋部11Aに固定されたモーター15の回転駆動力がベルトドライブ15Aを介して伝達されることによって回転される。なお、モーター15は、
図1に示すように、このモーター15に接続された電源装置10Aから電力の供給を受けることによって駆動される。
【0030】
また、汲み上げ管13Aは、
図6に示すように、その上縁(
図6で見て上側の縁部)が治具13Bを介してロータリージョイント18に取り付けられることで、その周方向に回転できるようになっている。ここで、ロータリージョイント18は、
図2に示すように、その上部が蓋部11Aに回転可能に取り付けられている。そして、ロータリージョイント18は、
図3に示すように、蓋部11Aに固定されたモーター16の回転駆動力がベルトドライブ16Aを介して伝達されることによって、汲み上げ管13Aおよび治具13B(
図6参照)と一緒に回転される。
【0031】
ここで、モーター16は、
図1に示すように、このモーター16に接続された電源装置10Aから電力の供給を受けることによって駆動される。なお、本実施形態においては、
図4および
図5に示すように、ロータリージョイント18が回転される方向と回転軸14が回転される方向とは互いに逆向きとなるように設定されている。
【0032】
治具13Bは、
図6に示すように、汲み上げ管13Aの上縁に沿うように開口13Cが開けられることで、汲み上げ管13Aを通って汲み上げられたプラスチック90を汲み上げ管13Aの側方にあふれ出させるようになっている。また、治具13Bには、汲み上げ管13Aの上縁を取り巻いて、下側に向かって円錐面状に広がる流液面13Eを備えた傘状部13Dが付設されている。この傘状部13Dは、その流液面13Eに開口13Cからあふれ出されたプラスチック90を受けて、このプラスチック90を流液面13Eから流下させる。これにより、スクリューポンプ13は、容器11内においてプラスチック90を汲み上げて循環させる循環ポンプとしての機能を実現させる。
【0033】
なお、治具13Bに付設される傘状部13Dは、治具13Bと一体化されている。このため、モーター16(
図3参照)は、傘状部13Dを治具13Bおよび汲み上げ管13Aと一緒にこの汲み上げ管13Aの周方向に回転させる回転装置として機能される。
【0034】
上述した各構成によれば、汲み上げ管13Aを通って汲み上げられたプラスチック90は、汲み上げ管13Aの周囲において回転される傘状部13Dの流液面13Eに受けられて、傘状部13Dと一緒に回転されながら流下される。ここで、プラスチック90は粘体の状態であるため、流液面13Eとの接触部分においてこの流液面13Eに粘着し、傘状部13Dの回転に伴う慣性力を受けることによって流液面13E上で薄く引き延ばされる。これにより、プラスチック90の内部からガス成分12Aが抜け出すために必要なプラスチック90の表面の面積を広げて、脱泡処理の効率を向上させることができる。
【0035】
さて、傘状部13Dの内部には、加熱された状態の熱媒体(
図6に示すシリコーンオイル18E)を流通させることで傘状部13Dの加熱を実現させる円環状の放熱路13Fが設けられている。また、治具13Bの内部には、この治具13Bとロータリージョイント18とが接触する部分から放熱路13Fに向かって延ばされた2本の接続管13G、13Hが配設されている。
【0036】
また、ロータリージョイント18は、接続管13G、13Hと互いに接続可能な流路18A、18Cを備えている。そして、ロータリージョイント18は、熱源装置10B(
図1参照)から加熱された状態で供給されるシリコーンオイル18Eを熱媒体として、このシリコーンオイル18Eを流路18A、接続管13G、放熱路13F、接続管13H、流路18Cの順に流れるように流通させるようになっている。この構成によれば、傘状部13Dの流液面13E上を流下されるプラスチック90を加温して、このプラスチック90の温度が流液面13E上において低下することによる脱泡処理の効率の悪化を抑えることができる。ここで、本実施形態において、熱源装置10Bは、
図1に示すように、ロータリージョイント18に対して、ジャケット部11C(
図2参照)へのシリコーンオイル10Cの循環供給とは独立した流路でシリコーンオイル18Eの循環供給を行う。
【0037】
なお、ロータリージョイント18は、
図4に示すように、その流路18Aの一部が円環状の円環路18Bとして形成されることによって、モーター16(
図2参照)によって回転されている状態におけるシリコーンオイル18Eの流入を実現させるようになっている。また、ロータリージョイント18は、
図5に示すように、その流路18Cの一部が円環状の円環路18Dとして形成されることによって、モーター16(
図2参照)によって回転されている状態におけるシリコーンオイル18Eの流出を実現させるようになっている。
【0038】
ところで、回転軸14は、
図2に示すように、容器11の内部に上下方向に延びるように配設された円筒状の中空パイプにおける下方側の端をプロペラ翼14Dのはめ込みにより閉止して閉口端14Cとした、中空の閉管構造体14Bからなるものである。ここで、プロペラ翼14Dは、回転軸14と一緒に回転されて容器11内のプラスチック90を攪拌することで、プラスチック90におけるフィラーの沈降分離を抑えるとともに脱泡処理の効率を向上させる2翼の攪拌翼である。
【0039】
また、閉管構造体14Bの内部の空間は、内管固定式のロータリージョイント17に備えられて、上下方向に延びるように配設された中空の開管17Bにより、この開管17Bの内部側の空間と外部側の空間とに仕切られている。この内部側の空間と外部側の空間とは、
図7に示すように、開管17Bにおける下方側の端となる開口端17Cと、閉管構造体14Bの閉口端14Cとの間に設定された隙間17Dを介して連通されている。これにより、回転軸14の内部には、熱媒体(例えば
図7に示すシリコーンオイル17E)を流通させることが可能な流通路17Aが設けられている。
【0040】
ここで、ロータリージョイント17は、
図2に示すように、回転軸14の上側に位置されて、流通路17Aにおける開管17Bの内部側の空間と外部側の空間との両方に対して、上側から接続されている。この構成によれば、ロータリージョイント17を回転軸14の上側に設けながら、この回転軸14の内部の流通路17Aにシリコーンオイル17E(
図7参照)を流通させることができる。
【0041】
また、ロータリージョイント17は、
図1に示すように、容器11の蓋部11Aに固定されて、熱源装置10Bから加熱された状態のシリコーンオイル17Eが循環供給されるようになっている。なお、本実施形態においては、上記シリコーンオイル17Eの循環供給は、ジャケット部11Cへのシリコーンオイル10Cの循環供給およびロータリージョイント18へのシリコーンオイル18Eの循環供給とは独立した流路によって実現される。
【0042】
そして、ロータリージョイント17は、
図6に示すように、供給されたシリコーンオイル17Eを熱媒体として流通路17Aに流通させることで、回転軸14および汲み上げ部14Aの加温を実現させるようになっている。すなわち、ロータリージョイント17は、本発明における「流通装置」に相当する。
【0043】
上述した各構成によれば、脱泡装置10は、プラスチック90を汲み上げるスクリューポンプ13内の部品である回転軸14をシリコーンオイル17Eにより加温して、汲み上げられるプラスチック90をスクリューポンプ13の内部側から加温することができる。ここで、回転軸14は、その表面に汲み上げ部14Aが備えられたものであり、この汲み上げ部14Aによって汲み上げられるプラスチック90との接触面積が増大されているものである。これにより、スクリューポンプ13により汲み上げられるプラスチック90を、このプラスチック90との接触面積が汲み上げ部14Aによって増大された回転軸14によってより能率よく加温できるようにして、脱泡処理の効率を向上させることができる。
【0044】
また、プラスチック90を汲み上げる汲み上げ部14Aをらせん面状の板とする構成によれば、この汲み上げ部14Aをプラスチック90の加温の効率を上昇させるフィンとして機能させることができる。これにより、汲み上げられるプラスチック90をより効率よく加温して、脱泡処理の効率を向上させることができる。
【0045】
ところで、シリコーンオイル17Eは、
図7に示すように、流通路17Aにおいて開管17Bの内部側から隙間17Dを通じて開管17Bの外部側に流れるように流通される。このため、流通路17Aにおける開管17Bの外部側の部分において、シリコーンオイル17Eは、汲み上げられるプラスチック90と同じ向き(下方から上方に向かう向き)に流通されながら、このプラスチック90を加温して、その熱エネルギーを失っていく。また、シリコーンオイル17Eは、流通路17Aにおける開管17Bの内部側と外部側とで逆向きに流れる。この構成によれば、熱エネルギーが失われていく開管17Bの外部側のシリコーンオイル17Eを、開管17Bの内部側のシリコーンオイル17Eにより熱エネルギーの伝達効率が高い向流方式で加温して、プラスチック90をより能率よく加温することができる。
【0046】
本発明は、上述した一実施形態で説明した外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、以下のような各種の形態を実施することができる。
【0047】
(1)本発明の脱泡装置において、プラスチックを汲み上げて循環させる循環ポンプとしての機能は、回転軸の表面から突出したらせん面状の板を汲み上げ部として備えたスクリューポンプによって実現されるものである必要はない。すなわち、上記循環ポンプとしては、例えば回転軸により回転される歯車の歯によりプラスチックを汲み上げるギアポンプ、または、回転軸を偏心して包み込むつるまき線形状の出っ張りによりプラスチックを汲み上げるスネークポンプを採用することができる。
【0048】
(2)本発明の脱泡装置において、回転軸に設けられる閉管構造体は、回転軸とされる中空パイプの下端をプロペラ翼のはめ込みにより閉止したものに限定されない。すなわち、本発明の脱泡装置においては、全体が一体形成された閉管を回転軸として採用することができる。
【0049】
(3)本発明が適用できる脱泡装置は、エポキシ樹脂のプレポリマーとフィラーとを混合させたプラスチックに対して脱泡処理を行う脱泡装置に限定されない。すなわち、本発明は、例えばポリウレタン樹脂として硬化されるポリオールを粘体の状態として脱泡処理する脱泡装置に適用することができる。