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特開2024-114522脱泡装置

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024114522

(43)【公開日】2024-08-23

(54)【発明の名称】脱泡装置

(51)【国際特許分類】

B01D 19/00 20060101AFI20240816BHJP

【ＦＩ】

B01D19/00 B

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023020340

(22)【出願日】2023-02-13

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-07-10

(71)【出願人】

【識別番号】516205063

【氏名又は名称】ＴＬＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100122183

【弁理士】

【氏名又は名称】小澤一郎

(72)【発明者】

【氏名】後藤隆幸

【テーマコード（参考）】

4D011

【Ｆターム（参考）】

4D011AA01

4D011AC02

4D011AC05

(57)【要約】

【課題】簡易な構成の新たな脱泡装置を提供する。
【解決手段】脱泡装置１０は、気泡Ｂを内包する液剤から気泡を分離する。この脱泡装置は、外部から液剤が供給される液剤供給口１６ａと、気泡Ｂが分離された液剤をディスペンサーへ向けて排出する液剤排出口１４ａと、液剤供給口１６ａと液剤排出口１４ａとをつなぐ流路Ｘと、流路Ｘの途中に形成された、液剤から分離された気泡が集まる空間Ｓと、液剤供給口１６ａから空間Ｓに向かって突き出すノズル２４と、空間Ｓに集まった気泡Ｂを外部へ排出する気泡排出口１２ａと、空間Ｓと気泡排出口１２ａとの間に設けられた、気泡Ｂの排出を制御するバルブと、を有する筐体を備える。気泡排出口１２ａは、ノズル２４の上方に配置されており、液剤排出口１４ａは、ノズル２４の開口２４ａよりも下方に配置されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

気泡を内包する液剤から気泡を分離する脱泡装置であって、
外部から液剤が供給される液剤供給口と、
気泡が分離された前記液剤をディスペンサーへ向けて排出する液剤排出口と、
前記液剤供給口と前記液剤排出口とをつなぐ流路と、
前記流路の途中に形成された、前記液剤から分離された気泡が集まる空間と、
前記液剤供給口から前記空間に向かって突き出すノズルと、
前記空間に集まった気泡を外部へ排出する気泡排出口と、
前記空間と前記気泡排出口との間に設けられた、気泡の排出を制御するバルブと、を有する筐体を備え、
前記気泡排出口は、前記ノズルの上方に配置されており、
前記液剤排出口は、前記ノズルの開口よりも下方に配置されていることを特徴とする脱泡装置。

【請求項2】

前記ノズルは、上方に向かって開口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の脱泡装置。

【請求項3】

前記バルブは、前記開口と対向するように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の脱泡装置。

【請求項4】

前記開口の断面積は、前記液剤供給口の断面積より小さいことを特徴とする請求項１に記載の脱泡装置。

【請求項5】

前記空間から前記バルブへ向かう連通路の断面積は、前記開口の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の脱泡装置。

【請求項6】

前記バルブは、一回の開弁時間を１０～１００ｍｓの範囲に制御できる常閉の電磁弁であることを特徴とする請求項１に記載の脱泡装置。

【請求項7】

前記液剤は、粘性が１００００～３０００００ｃｐｓの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の脱泡装置。

【請求項8】

前記液剤供給口の圧力は、０．３～１．２ＭＰａであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の脱泡装置。

【請求項9】

前記空間は、
前記ノズルの開口から下方に向かって直径が徐々に広がる第１領域と、
前記ノズルの開口から上方に向かって直径が徐々に狭まる第２領域と、
を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の脱泡装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、脱泡装置に関し、例えば、粘度の高い液状の材料に含まれた気泡を分離する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、脱泡、脱気等の気液分離を行う装置としては、液を入れた容器を加熱又は減圧する方式、気体のみを通す分離膜を用いる方式、遠心分離する方式等が知られている。例えば、特許文献１には、流体吸込口と流体吐出口と排気口とを備えたケーシング内で回転する軸に取り付けられた羽根車の遠心力によって気液を分離する気液分離装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６８１３３６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、前述の気液分離装置は、ケーシングの内部に羽根車が回転するスペースが必要となり、また、羽根車を回転させる機構も必要なため、装置が複雑かつ大型になる。そのため、簡易な構成の脱泡装置の開発が求められている。

【0005】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、簡易な構成の新たな脱泡装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の脱泡装置は、気泡を内包する液剤から気泡を分離する脱泡装置であって、外部から液剤が供給される液剤供給口と、気泡が分離された液剤をディスペンサーへ向けて排出する液剤排出口と、液剤供給口と液剤排出口とをつなぐ流路と、流路の途中に形成された、液剤から分離された気泡が集まる空間と、液剤供給口から空間に向かって突き出すノズルと、空間に集まった気泡を外部へ排出する気泡排出口と、空間と気泡排出口との間に設けられた、気泡の排出を制御するバルブと、を有する筐体を備える。気泡排出口は、ノズルの上方に配置されており、液剤排出口は、ノズルの開口よりも下方に配置されている。

【0007】

この態様によると、空間に集まった気泡は上方に配置されている気泡排出口からスムーズに外部へ排出される。一方、気泡が脱泡された液剤は自重により下方にある液剤排出口に向かうため、ディスペンサーへ向けて効率良く液剤を排出できる。

【0008】

ノズルは、上方に向かって開口が形成されていてもよい。これにより、ノズルから吐出された液剤から分離された気泡が再度液剤に混入されにくくなる。

【0009】

バルブは、開口と対向するように設けられていてもよい。これにより、空間内の気泡がバルブを介してスムーズに外部へ排出される。

【0010】

開口の断面積は、液剤供給口の断面積より小さい。これにより、液剤の流速が増加し、ノズルから空間に向かって吐出した液剤の流速変動により液剤から気泡が分離しやすくなる。

【0011】

空間からバルブへ向かう連通路の断面積は、開口の断面積よりも小さい。これにより、バルブが開放した際に液剤が気泡排出口から意図せず排出されることを抑制できる。

【0012】

バルブは、一回の開弁時間を１０～１００ｍｓの範囲に制御できる常閉の電磁弁であってもよい。これにより、気泡のみを選択的に気泡排出口から排出できる。

【0013】

液剤は、粘性が１００００～３０００００ｃｐｓの範囲であってもよい。

【0014】

液剤供給口の圧力は、０．３～１．２ＭＰａであってもよい。これにより、液剤を適切に液剤排出口から排出しつつ、気泡を適切に気泡排出口から排出できる。

【0015】

空間は、ノズルの開口から下方に向かって直径が徐々に広がる第１領域と、ノズルの開口から上方に向かって直径が徐々に狭まる第２領域と、を有してもよい。これにより、気泡はノズルの上方に集まりやすくなり、一方で、液剤はノズルの下方に向かって滞留せずに移動しやすくなる。

【0016】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、簡易な構成の新たな脱泡装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施の形態に係る脱泡装置の正面図である。

【図2】図１の要部の拡大図である。

【図3】図２のノズル近傍の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0020】

本実施の形態に係る脱泡装置は、タンク等の容器に貯蔵されている液剤を液体定量塗布装置（ディスペンサー）へ供給する配管（経路）の途中に設けられる。気泡が分離されない状態で液剤がディスペンサーへ供給されると、ディスペンサーにより一定量の液剤を塗布しようとしても、気泡の存在により液剤の計量精度が低下する。そこで、本実施の形態に係る脱泡装置は、容器に貯蔵されている段階では気泡が分離されていない液剤をディスペンサーへ供給する過程で、気泡を内包する液剤から気泡を分離することができる。

【0021】

液剤は、例えば、自然放置では分離が難しい気泡が内包されている粘度の高い液体である。液剤の粘性は、気泡が含まれた状態が維持されうる程度であり、例えば、１００００ｃｐｓ以上、あるいは２００００ｃｐｓ以上、あるいは３００００ｃｐｓ以上である。また、液剤の粘性は、ディスペンサーへ供給する経路を圧送により移動できる程度であり、例えば、３０００００ｃｐｓ以下、あるいは２５００００ｃｐｓ以下、あるいは２０００００ｃｐｓ以下である。

【0022】

図１は、本実施の形態に係る脱泡装置の正面図である。図２は、図１の要部の拡大図である。図３は、図２のノズル近傍の拡大図である。図２の脱泡装置１０は、複数のブロック１２，１４，１６を組み合わせた筐体１８を備える。ブロック１６には、外部から液剤Ｌが供給される液剤供給口１６ａが形成されており、液剤供給口１６ａには継手２０が接続されている。継手２０の内径は、例えば１５～２５ｍｍの範囲である。ブロック１４の側面には、気泡が分離された液剤Ｌ’をディスペンサーへ向けて排出する液剤排出口１４ａが形成されており、液剤排出口１４ａには継手２２が接続されている。

【0023】

また、ブロック１４の内部には、液剤供給口１６ａと液剤排出口１４ａとをつなぐ流路Ｘが設けられている。流路Ｘの途中には、液剤Ｌから分離された気泡Ｂが集まる空間Ｓが設けられている。また、空間Ｓ内には、液剤供給口１６ａから空間Ｓに向かって突き出すノズル２４が設けられている。

【0024】

ブロック１２の側面には、空間Ｓの上部に集まった気泡Ｂを外部へ排出する気泡排出口１２ａが形成されており、気泡排出口１２ａには継手２６が接続されている。また、ブロック１２は、常閉の電磁弁２８のシャフト３０が進退する円柱状の空間Ｓ１が形成されており、空間Ｓ１が気泡排出口１２ａと連通している。ブロック１２の空間Ｓ１の下方には、シャフト３０が当接、離間することで閉弁、開弁状態が切り替わる弁座３２が設けられている。本実施の形態では、シャフト３０と弁座３２とでバルブが構成されており、このバルブが空間Ｓと気泡排出口１２ａとの間に設けられることで、気泡Ｂの排出が制御される。また、弁座３２の中央の貫通孔３２ａは、ブロック１４の上部に形成されている連通路１４ｂを介して空間Ｓと繋がっている。

【0025】

上述のように、本実施の形態に係る脱泡装置１０は、気泡排出口１２ａがノズル２４の上方に配置されており、液剤排出口１４ａがノズル２４の開口２４ａよりも下方に配置されている。これにより、空間Ｓに集まった気泡Ｂは上方に配置されている気泡排出口１２ａからスムーズに外部へ排出される。一方、気泡Ｂが脱泡された液剤Ｌ’は自重により下方にある液剤排出口１４ａに向かうため、ディスペンサーへ向けて効率良く液剤Ｌ’を排出できる。

【0026】

ノズル２４は、オリフィスとなる開口２４ａが上方に向かって形成されている。これにより、ノズル２４から吐出された液剤Ｌから分離された気泡Ｂが再度液剤Ｌに混入されにくくなる。ノズル２４の下部にはフランジ部２４ｂが形成されており、このフランジ部２４ｂがブロック１４の下部に形成されている円形の開口部１４ｃにシール３４を介して装着されている。

【0027】

本実施の形態に係るバルブ（シャフト３０及び弁座３２を含む）は、開口２４ａと対向するように設けられている。これにより、空間Ｓ１内で分離された気泡Ｂがバルブを介してスムーズに外部へ排出される。

【0028】

開口２４ａの断面積Ｃ１（例えばφ３～５ｍｍ）は、ノズル２４のフランジ部２４ｂ側の断面積Ｃ２（例えばφ５～７ｍｍ）より小さい。また、フランジ部２４ｂの内周の断面積Ｃ３（例えばφ６～２０ｍｍ）は、液剤供給口１６ａの断面積Ｃ４（例えばφ１５～２５ｍｍ）より小さい。これにより、液剤の進行方向に向かって経路の断面積が徐々に小さくなることで流速が徐々に増加し、ノズル２４から空間に向かって吐出した液剤の流速変動により液剤から気泡が分離しやすくなる。

【0029】

なお、空間Ｓの流路Ｘの断面積は、ノズル２４の流路断面積の２倍以上であるとよい。この場合、分離された気泡の集積と、気泡が分離された液剤の排出がバランス良く行われる。一方、空間Ｓの流路Ｘの断面積がノズル２４の流路断面積より大きすぎると、脱泡装置１０が大型化したり空間内で滞留する液剤が増加したりするため、空間Ｓの流路Ｘの断面積は、ノズル２４の流路断面積の４倍以下であってもよい。

【0030】

また、空間Ｓからバルブへ向かう連通路１４ｂの断面積Ｃ５（例えばφ１～３ｍｍ）は、開口２４ａの断面積Ｃ１よりも小さい。これにより、バルブが開放した際に液剤が気泡排出口１２ａから意図せず排出される量を抑制できる。

【0031】

また、電磁弁２８は、一回の開弁時間を１０～１００ｍｓの範囲に制御できる常閉のバルブである。バルブの開閉のタイミングや開弁時間は、電磁弁２８のソレノイドへの通電を制御装置３６により制御することで調整できる。開弁時間が短すぎると十分な気泡Ｂの排出ができない。一方、開弁時間が長すぎると、気泡Ｂのみならず空間Ｓを流れる液剤の一部が連通路１４ｂから空間Ｓ１に流出してしまうおそれがあり、合わせて空間Ｓ内の圧力が適正圧力よりも低下してしまうおそれもある。そこで、電磁弁２８は、一回の開弁時間を１０～１００ｍｓの範囲に制御できる常閉のバルブが好ましい。これにより、気泡Ｂのみを選択的に気泡排出口１２ａから排出できる。

【0032】

なお、液剤供給口１６ａの圧力は、０．３～１．２ＭＰａの範囲が好ましい。また、同様に液剤排出口１４ａの圧力は、０．３～１．２ＭＰａの範囲が好ましい。これにより、流路Ｘに逆止弁のような弁構造を設けなくても、液剤を適切に液剤排出口１４ａから排出しつつ、気泡Ｂを適切に気泡排出口１２ａから排出できる。なお、気泡排出口１２ａに接続されている継手２６の出口は大気圧である。このような場合であっても、電磁弁２８の開弁時間を短時間に制御することで、液剤供給側に設けられている圧力計の変動はほとんど見られなかった。

【0033】

空間Ｓは、図２に示すように、ノズル２４の開口２４ａから下方に向かって直径が徐々に広がる第１領域Ｒ１と、ノズル２４の開口２４ａから上方に向かって直径が徐々に狭まる第２領域Ｒ２と、を有している。これにより、気泡Ｂはノズル２４の上方に集まりやすくなり、一方で、液剤Ｌ’はノズル２４の下方に向かって滞留せずに移動しやすくなる。第１領域Ｒ１は円錐台形状である。第２領域Ｒ２は、下部が円錐台形状（テーパ角度α）であり、上部が円錐（テーパ角度β＞α）であり、頂上で連通路１４ｂにつながっている。

【0034】

（実施例）
２００，０００ｃｐｓの銅ペースト３００ｃｃを液剤供給側の容器に投入し、ディスペンサーから微小量（米粒の１／４程度：３～１０μＬ）吐出を行い、空打ちが生じるか否かの実験を行った。この場合、銅ペーストが供給不足になるまで空打ちは起こらなかった。つまり、脱泡装置１０で気泡が十分分離され、液剤排出口１４ａからディスペンサーへ送出された液剤Ｌ’には気泡がほとんど含まれていないことが明らかとなった。

【0035】

（変形例）
図１に示す脱泡装置１０は、ノズル２４の開口２４ａが上方を向き、液剤排出口１４ａが側方に向いていたが、必ずしもこのレイアウトに限られない。例えば、ブロック１４の側方に液剤供給口を設け、液剤供給口から空間Ｓに向かって突き出すノズルを配置し、ブロック１６の下方に貫通するように液剤排出口を設けた脱泡装置であってもよい。あるいは、ブロック１６の液剤供給口はそのままで、液剤供給口と並ぶように液剤排出口をブロック１６に設け、ノズルから吐出されて気泡が分離された液剤を下方に排出する脱泡装置であってもよい。

【0036】

上述のように、本実施の形態に係る脱泡装置１０を備えたライン脱泡ユニットは、液剤の移送ライン中に設置し液剤流動時に定期的に電磁弁２８を作動させる機構である。脱泡装置１０は、筐体内の設置されたノズル（噴出口）から上方向に液剤を噴出し、ノズル断面積より大きい空間に流出させることで、ノズルから上方向に流出した液剤は液剤重量（比重）のため下方向に流れを変える。その際、気泡は液剤との比重差によりノズル上部に集まる現象を利用し、上部に分離集積した気泡を定期的に排泡するバルブによりライン上より分離する機構を有したユニットである。特に高粘度液体等の場合、自然放置しても気泡が浮き上がり液剤との分離が難しい場合、この脱泡装置をラインの途中に接続することで、ディスペンサー等による定量吐出の精度が向上する。

【0037】

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

【符号の説明】

【0038】

１０脱泡装置、１２ブロック、１２ａ気泡排出口、１４ブロック、１４ａ液剤排出口、１４ｂ連通路、１４ｃ開口部、１６ブロック、１６ａ液剤供給口、１８筐体、２０継手、２２継手、２４ノズル、２４ａ開口、２４ｂフランジ部、２６継手、２８電磁弁、３０シャフト、３２弁座、３２ａ貫通孔、３４シール、３６制御装置。

【図1】