(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性体で形成された容器内に液体を撹拌する磁性体からなる撹拌子が設けられ、前記容器の底面外部側に設けられた回転磁界発生手段により前記撹拌子を回転させる液体の脱気用撹拌装置であって、前記撹拌子が前記容器の底面と接触しながら回転し、その接触部における前記撹拌子または前記容器のいずれか一方が、表面に多数の孔を有する多孔質材料で形成されていることを特徴とする液体の脱気用撹拌装置。
【請求項２】
前記多孔質材料は、粒径が０．０１〜１００μｍの粒子の集合体であることを特徴とする請求項１の液体の脱気用撹拌装置。
【請求項３】
前記多孔質材料は、セラミックスまたは焼結金属であることを特徴とする請求項１または２の液体の脱気用撹拌装置。
【請求項４】
前記撹拌子は、その外形が直方体であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体の脱気用撹拌装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の液体の脱気用撹拌装置の前記容器に、前記液体の供給装置と、前記容器内部を所定の真空度に維持する真空排気装置と、前記液体の排出装置とを接続してなることを特徴とする真空脱気装置。
【請求項６】
前記液体の供給装置は、前記容器内部が所定の真空度に維持された状態で所定流量の前記液体を供給できる流量調整装置を有することを特徴とする請求項５の真空脱気装置。
【請求項７】
真空チャンバ内にフィルムの走行手段と前記フィルムへの蒸着材料蒸発源とを有するとともに、前記チャンバに該チャンバ内を減圧雰囲気にする減圧手段が接続された真空蒸着装置であって、前記チャンバに請求項５または６に記載の真空脱気装置が接続されてなることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項８】
前記真空脱気装置による前記液体に対する脱気状態を検出し、前記真空脱気装置に対して所定の真空度を維持するように動作命令を出力する入出力装置を有することを特徴とする請求項７の真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液体の撹拌は勿論、液体中に溶存しているガスをも撹拌中に十分に脱気できる撹拌装置、及びこのような撹拌装置を用いた真空脱気装置、並びに真空蒸着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液体の撹拌装置としては、図４に示す特開平３−２２９６３０号公報に記載のものが知られている。この装置は、周知のように理化学実験等において多用されているものであり、液体Ａが注入された容器２０１内に投入したロータ２０２に対し、容器外に設けられたステータ２０４に回転磁界を発生させ、ロータ２０２を回転させることにより、ロータ２０２の両端部に設けた一対の撹拌翼２０２ｂによって液体Ａを撹拌するものである。すなわち、ロータ２０２には、その中心部に貫通穴２０２ａが設けられており、ロータの回転により矢印で示すように貫通穴から液体Ａがロータ２０２と容器２０１の底面２０１ａとの間に流入する。液体Ａは、遠心力によりロータ２０２の外周方向に移動しロータに浮力を与え、ステータ２０４による吸引力と釣り合う。従ってロータは、底面２０１ａに接触することなく円滑に回転を継続することにより液体が撹拌されるというものである。
【０００３】
また、実公平４−４８５３１号公報には、上記撹拌の際に液体からの脱気を促進させるために、図５の装置を提案している。
【０００４】
この装置は、図５に示すように密栓３０８ａを開いて上部に空間Ｓを残すように液槽３０８に所定のキャリア液Ｂを注入後、再び密栓３０８ａをして受け台３０１に載置し、この受け台３０１に水や油等の液体Ｄを注入する準備を終えた段階で切り替え弁３１２を真空ポンプ３１１側に切り替えて真空ポンプ３１１を作動させ、同時にヒータ３０２、高周波発振器３０３及びモータ３０５を作動させるようにしたものである。これにより槽３０８の上部空間Ｓは、真空ポンプ３１１によって減圧されつつ、キャリア液Ｂは、ヒータ３０２からの熱を受けて温度が上昇し、これに溶存している酸素などのガスの溶解度が低下する。これと同時にキャリア液Ｂは、永久磁石３０６からの回転磁界による撹拌子３０９の回転撹拌と、液体Ｌを介しての超音波振動子３０４からの振動を受けて激しく撹拌され、内部の溶存ガスの排出が促進される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の撹拌装置は、撹拌子と容器との接触回転による摩耗を避けるため、撹拌子の回転による浮力と磁石の吸引力とを回転速度の調整によりバランスさせなければならず、強い撹拌を行なうために大型で強力な磁石を備えた撹拌子を用いて撹拌することは不可能であった。また、液体の比重、粘度によって容器底部からのバランス位置が異なるため、液体の種類によって撹拌子の回転速度を調整しなければならないという問題もあった。したがって、この撹拌装置を用いた真空脱気装置は、撹拌装置内の液体が撹拌不足であるため、脱気に時間がかかるという問題があった。この欠点を解消せんとして、上記実公平４−４８５３１号公報に記載の装置は、撹拌不足を補うため、加熱装置及び超音波振動装置を付加しているが、複雑で高価な装置となるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、摩耗しにくい撹拌子を用いることにより、液体の種類に関係なく強力に撹拌できるとともに、この強力な撹拌により効率よく真空脱気をもできる液体の脱気用撹拌装置及びこの撹拌装置を用いた真空脱気装置並びに真空蒸着装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の液体の脱気用撹拌装置は、非磁性体で形成された容器内に液体を撹拌する磁性体からなる撹拌子が設けられ、前記容器の底面外部側に設けられた回転磁界発生手段により前記撹拌子を回転させる液体の脱気用撹拌装置であって、前記撹拌子が前記容器の底面と接触しながら回転し、その接触部における前記撹拌子または前記容器のいずれか一方が、多数の孔を有する多孔質材料で形成されていることを特徴とする。この場合、前記多孔質材料は、粒径が０．０１〜１００μｍの粒子の集合体であるのが好ましく、セラミックスまたは焼結金属であるのが好ましい。撹拌子は、その外形が直方体であるのが好ましい。
【０００８】
本発明の真空脱気装置は、前記液体の脱気用撹拌装置の容器に、前記液体の供給装置と、前記容器内部を所定の真空度に維持する真空排気装置と、前記液体の排出装置とを接続してなることを特徴とする。この場合、前記液体の供給装置は、前記容器内部が所定の真空度に維持された状態で所定流量の前記液体を供給できる流量調整装置を有するのが好ましい。
【０００９】
本発明の真空蒸着装置は、真空チャンバ内にフィルムの走行手段と前記フィルムへの蒸着材料蒸発源とを有するとともに、前記チャンバに該チャンバ内を減圧雰囲気にする減圧手段が接続された真空蒸着装置であって、前記チャンバに請求項６に記載の真空脱気装置が接続されてなることを特徴とする。この真空蒸着装置には、前記真空脱気装置による前記液体に対する脱気状態を検出し、前記真空脱気装置に対して、所定の真空度を維持するように動作命令を出力する入出力装置を有するものが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態をその一実施例を示す図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、本発明の液体の脱気用撹拌装置１０が組み込まれた本発明の真空脱気装置１００の概略説明図である。
【００１２】
まず、撹拌装置１０について説明すると、撹拌装置１０は、内部に液体Ａを保有し、底部に撹拌子１が投入されている脱気タンク２と、この撹拌子１を回転磁界により回転させる撹拌モータ３とで構成されている。撹拌子１は、図２に示すように、永久磁性体１１の下面に、表面に多数の孔を有する非磁性体１２を貼合せたもので、この非磁性体１２は０．０１〜１００μｍの粒子の集合体であるものが好ましく、具体的には公知のジルコニア系やアルミナ系のセラミック、銅系の焼結金属が挙げられる。非磁性体１２表面の孔は貫通していることが条件ではなく、少なくとも表面に孔があるものであればよい。撹拌子の外形としては、容器底部との接触面が多く、かつ撹拌効果のある形状である、例えば直方体や立方体のものが好ましい。なお、永久磁性体１１自体は、多孔質であってもよく、この場合はサマリュームーコバルトやネオジなどの焼結磁石が好ましい。
【００１３】
脱気タンク２は、筒体２２の上下をそれぞれタンク上板２１とタンク下板２３とで液密状態に一体に構成され、タンク上板２１には液体Ａの注入管４２と排気管５３とが接続されている。タンク上板２１、タンク下板２３、筒２２の材質は、タンク内部が真空に減圧されてもその形状を保ち、タンク内に空気を透過しないものであれば特に限定されるものではなく、また、その構成についてもタンク上板２１とタンク下板２３と筒２２とが一体になっても良く、さらにガラスや合成樹脂製のものであってもよい。撹拌子１の回転により内部で発生している泡を見るためには透明のものが好ましい。なお、撹拌モータ３は、磁石３１と、磁石３１を回転させるモータ３２とからなる公知のもので、サマリューム・コバルト製焼結金属からなる磁石３１と、磁石３１を回転させるモータ３２とで構成されている。  真空脱気装置１００は、上述した撹拌装置１０に対し、液体Ａのヘッドタンク４１、液体供給管４２、流量調整バルブ４３からなる液体供給部４と、真空ポンプ５１、リークバルブ５２、排気管５３からなる排気部５と、排液ポンプ６１、排液管６２からなる排気部６とを連結したもので、タンク上板２１には、液体供給部４の液体供給管４２と、排気部５の排気管５３とが接続され、タンク下板２３には、排気部６の排気管６２が接続されている。なお、流量調整バルブ４３は、脱気タンク２が所定の真空度に維持された状態で脱気タンク２内への液体Ａの注入量を調整するもの、リークバルブ５２は、真空ポンプ５１が停止しているときに所定量の外気を脱気タンク２内に導入させることにより、常に脱気タンク２内部の真空度を一定に保つためのものである。なお、脱気タンク２の近傍には、図示省略の光学式液面センサが設けられている。
【００１４】
次に、以上のように構成された撹拌装置１０と真空脱気装置１００の作用を説明する。
【００１５】
まず、撹拌装置１０は、脱気タンク２内に沈められた撹拌子１に対し、タンク下板２３の下方から磁石３を回転させ、回転磁界を発生させる。撹拌子１は非磁性体１２部分が接触面２３ａと接触しつつ回転し、液体Ａを撹拌する。この時、理由は定かではないが、撹拌子１の底面が接触面２３ａと接触しつつ回転すると、従来の撹拌装置と異なりその接触点から非常に盛んな発泡現象が生じ、液体Ａの撹拌とともに液体からの脱泡が促進される。この場合、撹拌子１の１２と接触面２３ａとの接触による撹拌子の摩耗が懸念されるが、撹拌子の非磁性体１２は、多孔質材料で構成されているので、撹拌中においてその微小孔部分に液体が入って液体による潤滑が可能となり、容器底部との接触摩擦による摩耗が防止される。したがって、この分だけ上記した回転数等の撹拌条件に左右されずに撹拌を強化することができ、強力な撹拌脱気作用が得られる。
【００１６】
次に、真空脱気装置１００は、上記撹拌装置１０に対し、まずリークバルブ５２、調整バルブ４３、排液ポンプ６１が閉鎖され、真空ポンプ５１が運転されて脱気タンク２内の減圧を開始する。減圧が完了したら流量調整バルブ４３を開き、液体Ａを脱気タンク２内に供給する。脱気タンク２内に所定量の液体Ａが入ったら流量調整バルブを閉じて撹拌モータ３を回転させ、その回転磁界によりタンク内の撹拌子１を回転させて、液体Ａを撹拌する。この時の回転子１による撹拌作用及び発泡現象による脱泡作用が生じることについては上述したとおりである。液体Ａからの泡の発生がなくなれば回転を停止する。リークバルブ５２を開き脱気タンク２を大気解放後、排液ポンプ６１を作動させることにより、脱泡済みの撹拌液Ａとして例えば真空蒸着装置等の脱泡済みマージンオイルを必要とする装置に送り込む。すなわち、本発明の真空脱気装置は、上記撹拌装置を用いることにより、次工程に供給すべき液体に対して、十分な撹拌を加えることができるとともに、脱気をもすることができる。
【００１７】
図３は、上述した真空脱気装置１００を用いた真空蒸着装置２００の概略図である。図において、符号１００の２ユニットが上述した真空脱気装置であり、それぞれのヘッドタンク４１内には、後述する真空チャンバ１０１内でフィルムＦ表面に蒸着された蒸着材料１０３を保護するための保護液Ｃと、オイルマスク用のマージンオイルＥが注入されている。これら２ユニットの真空脱気装置１００は、それぞれの供給管６２で真空チャンバ１０１と接続され、それぞれの供給口１０８ａ、１０８ｂからフィルムＦ表面に供給できるようになっている。
【００１８】
真空蒸着装置２００の真空チャンバ１０１内は、壁１０２により２つの室１０１ａ、１０１ｂに区画されている。室１０１ａ内には、フィルムＦの巻出装置１０７と、巻き出されたフィルムのガイドローラであって、かつ冷却装置でもあるキャン１０５と、フィルムＦの巻取装置１０９とが設けられている。キャン１０５は、壁１０２の隙間からその外周面の一部が室１０１ａから室１０１ｂに張り出す位置に回転自在に設けられ、その内部には例えば冷却水等の冷媒液が循環できるようになっている。
【００１９】
一方、室１０１ｂ内には、例えば、亜鉛、銅等の前記蒸着材料１０３が収容されるるつぼ炉１０４が上記キャン１０５の下方周面と対向する位置関係に設けられている。このるつぼ炉１０４は、図示しない抵抗加熱装置により蒸着材料１０３を溶融し、蒸発させるようになっている。蒸着材料１０３の溶融、蒸発手段としては、抵抗加熱装置の他、たとえば高周波誘電加熱装置、電子ビーム等の加熱装置であってもよい。また、るつぼ炉１０４は、本実施態様では１個が設けられているが２個以上設けることも可能である。
【００２０】
１１０は、真空チャンバ１０１内を減圧雰囲気にするための真空ポンプであり、例えばロータリーポンプ、メカニカルブースターポンプ、ターボポンプ、油拡散ポンプ、クライオポンプなどの組み合わせにより構成されている。
【００２１】
なお、真空チャンバ１０１には、図示を省略したが、フィルムＦのチャンバ内への装着、取り出し用の密着シール機構付き開閉ドアが設けられ、運転時にはチャンバ内真空度を維持できるようになっている。
【００２２】
この真空蒸着装置によれば、巻出装置１０７から巻き出されたフィルムＦは、その両端部表面に供給口１０８ａから十分に脱泡されたオイルマスク用オイルＥが付与されてオイルマスクが施された後、キャン１０５により冷却されつつ、るつぼ炉１０４から蒸発された蒸着材料１０３がその表面に蒸着され、しかる後に蒸着された蒸着材料１０３を保護する保護液Ｃが供給口１０８ｂから付与されて塗布され、巻取装置１０９により巻取られる。
【００２３】
真空蒸着装置２００を制御する蒸着制御装置２２０には、図示しないプログラムコントローラが設けてあり、これにより真空蒸着装置を制御する。蒸着制御装置２２０には真空脱気装置１００に対して脱気が完了していることを確認したうえで送液命令などを出す入出力装置２２１を設けてある。入出力装置２２１は蒸着制御装置２２０により真空蒸着装置２００の状態に合せて真空脱気装置１００の制御全般を行なう。
【００２４】
【実施例】
図２の真空脱気装置１００において、撹拌子１のポーラス状非磁性体１２としてジルコニア系セラミックスを用い、タンク下板２３としては、ステンレススチール製とし、筒２２は、透明のポリカーボネート製とした。また、タンク下板２３の撹拌子１と接触する接触面２３ａには、３０μｍのクロームメッキを施した。また、磁石３１は、焼結磁石であるサマリューム・コバルト製とし、タンク下板接触面２３ａとの接触面積は、縦２ｃｍ、横２ｃｍの４平方ｃｍとし、直方体形状のものを用いた。そして、調整バルブ４３は脱気タンク２が減圧された状態で０〜５００ＣＣ／分の範囲で任意に遠隔調整できるものを使用し、真空ポンプ５１はロータリーポンプを、液体排出ポンプ６１は、プランジャポンプを使用した。また、オイルマスク用オイルＥは、フッ素オイルを用いた。
【００２５】
このように構成した真空脱気装置１００において、オイルマスク用オイルＥを撹拌装置１０で所定時間撹拌した場合に、容器と撹拌子との接触部分の材質の組み合わせの違いによる摩耗量の違いを示したのが次の表１である。
【００２６】
【表１】
0003617711.tif 000002
表１から、撹拌子１のポーラス状非磁性体１２と容器の接触面２３ａの材質の組み合わせは、ステンレスとステンレスのように同種材質の組み合わせの場合は勿論、ステンレスとハードクロムメッキのように異種材質の組み合わせの場合も摩耗量が多いが、どちらか一方の材質が焼結金属またはセラミックスのような多孔質であると摩耗量は少ないことが分かった。
【００２７】
表２は、図１の真空脱気装置１００において、撹拌子１と容器２間に接触がある場合とない場合の脱気効果への影響を示したものである。
【００２８】
【表２】
0003617711.tif 000003
表２から判るとおり、撹拌脱気中に容器内底部で浮遊するタイプの撹拌子では、何時までたっても脱気できず、容器底部との接触脱気が必要であることが分かる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１ないし４の液体の脱気用撹拌装置においては、容器と撹拌子との接触部分のいずれか一方の材質を多孔質材料で構成したことにより、撹拌中において微小孔部分に液体が入って液体による潤滑が可能となり、両部材間の接触摩擦による摩耗を防ぐことができる。したがって、撹拌子と容器とが接触しても摩耗しにくいため、この分だけ強力に撹拌でき、液体の比重、粘度等に関係なく強力な撹拌脱気ができる。
【００３０】
請求項５及び６の真空脱気装置においては、撹拌子と容器とが接触する部分で液体を連続的に剪断できるため、より一層短時間で効率的に真空脱気ができる。請求項７及び８の真空蒸着装置においては、チャンバ内に予め脱気済みの液体を供給するので、チャンバ内を真空雰囲気にしてもチャンバ内で液体を発泡させずに蒸着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る撹拌装置の一実施例の概略図である。
【図２】図１の装置に用いられている撹拌子の斜視図である。
【図３】本発明に係る真空脱気装置及び真空蒸着装置の一実施例の概略図である。
【図４】従来の撹拌装置の概略図である。
【図５】従来の真空脱気装置の概略図である。
【符号の説明】
１  撹拌子
２  脱気タンク（容器）
３  撹拌モータ（回転磁界発生手段）
４  液体供給装置
５  真空排気装置
１０  撹拌装置
１１  永久磁性体
１２  ポーラス状非磁性体
２１  タンク上板
２２  筒
２３ａ  接触面
４１  ヘッドタンク
Ａ  液体
Ｂ  キャリア液
Ｃ  保護液
Ｄ  液体
Ｅ  オイルマスク用マージンオイル
Ｆ  フィルム
１００  真空脱気装置
１０１  真空チャンバ
１１０  真空ポンプ
２００  真空蒸着装置
【図１】
0003617711.tif 000004
【図２】
0003617711.tif 000005
【図３】
0003617711.tif 000006
【図４】
0003617711.tif 000007
【図５】
0003617711.tif 000008