(57)【要約】  【課題】  従来より速やかな液漏れの検知が可能であり、かつ、接続する減圧装置側への液体の侵入を抑制できる脱気装置を提供する。  【解決手段】  被脱気液体が流通する流入口および流出口、ならびに、減圧装置を接続する第１の接続口が形成された減圧チャンバーと、一方の端部が流入口に接続され、かつ、他方の端部が流出口に接続された状態で減圧チャンバー内に収容され、流入口から流入した被脱気液体が内部を通過する気体透過性チューブと、一方の端部が第１の接続口に接続され、他方の端部が減圧チャンバー内の底部近傍に達するように配置された排気管とを備え、気体を透過し、かつ、液体の透過の障害となる多孔質フィルターが、排気管の排気路を塞ぐように、排気管および第１の接続口から選ばれる少なくとも１つに配置されている脱気装置とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被脱気液体が流通する流入口および流出口、ならびに、減圧装置を接続する第１の接続口が形成された減圧チャンバーと、
一方の端部が前記流入口に接続され、かつ、他方の端部が前記流出口に接続された状態で前記減圧チャンバー内に収容され、前記流入口から流入した前記被脱気液体が内部を通過する気体透過性チューブと、
一方の端部が前記第１の接続口に接続され、他方の端部が前記減圧チャンバー内の底部近傍に達するように配置された排気管とを備え、
気体を透過し、かつ、液体の透過の障害となる多孔質フィルターが、前記排気管の排気路を塞ぐように、前記排気管および前記第１の接続口から選ばれる少なくとも１つに配置されていることを特徴とする脱気装置。
【請求項２】
前記多孔質フィルターが、液体を実質的に透過しない請求項１に記載の脱気装置。
【請求項３】
前記多孔質フィルターが、前記排気管における前記他方の端部に配置されている請求項１に記載の脱気装置。
【請求項４】
前記多孔質フィルターが、フッ素樹脂の多孔膜を含む請求項１に記載の脱気装置。
【請求項５】
前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレンである請求項４に記載の脱気装置。
【請求項６】
前記減圧チャンバーに、前記減圧チャンバー内の圧力を測定する装置を接続する第２の接続口がさらに形成されている請求項１に記載の脱気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に含まれる気体を脱気する脱気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体中の溶存ガスは、液体が流通する管体の腐食、気泡の発生による圧力や熱交換率の低下、発生した気泡による液体の塗布ムラなどの原因となる。このため、液体の使用方法や使用目的によっては、脱気が必要である。
【０００３】
液体（被脱気液体）の脱気には、例えば、特許文献１に開示されている脱気装置（図７参照）を用いることができる。図７に示す脱気装置１０１は、被脱気液体の流入口１１１および流出口１１２を有する減圧チャンバー１０２内に気体透過性チューブ１０３が収容され、気体透過性チューブ１０３の両端が、それぞれ流入口１１１と流出口１１２とに連結された構造を有している。また、減圧チャンバー１０２には、減圧チャンバー１０２内の底部に達する真空引き用管１０４が取り付けられており、真空引き用管１０４は減圧チャンバー１０２が有する真空引き口１１３に接続されている。このような脱気装置１０１では、流入口１１１から被脱気液体を流入させて気体透過性チューブ１０３内を通液させるとともに、真空引き口１１３に接続した減圧装置により減圧チャンバー１０２内を減圧して、被脱気液体の脱気を行うことができる。
【特許文献１】特開平１１−３３３２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
減圧チャンバー内に液漏れが生じると、その量によっては安定した脱気を行うことが困難となる。このため、被脱気液体を脱気する際には、所定量以上の液漏れをできるだけ速やかに検知し、脱気装置の運転を停止することが重要である。
【０００５】
図７に示す脱気装置１０１では、漏れ出た液体が真空引き用管１０４を介して脱気装置１０１外部に吸引されることにより、液漏れが検知される。真空引き用管１０４の一方の端部は、減圧チャンバー１０２の底部近傍に配置されており、液漏れが始まってから、漏れ出た液体が真空引き用管１０４に吸引されるまでの時間の短縮化が図られている。しかし、吸引した液体を検知する方法では、検知器によって液体が実際に検知されるまでの時間の短縮には限界があり、より速やかに液漏れを検知できる脱気装置が求められている。
【０００６】
また脱気装置１０１では、漏れ出た液体が減圧装置側に吸引されることにより、液漏れの検知が行われるため、例えば、漏液センサ、あるいは、減圧装置が有する真空ポンプを保護するための液体トラップなどの機構が減圧装置側に必要である。特に、脱気装置１０１を、減圧装置に損傷を与えたり、含有する固形分を減圧装置内で析出したりする液体などに対して用いるためには、より複雑な機構が必要である。
【０００７】
そこで本発明では、速やかな液漏れの検知が可能であり、かつ、減圧装置側への液体の侵入を抑制できる脱気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の脱気装置は、被脱気液体が流通する流入口および流出口、ならびに、減圧装置を接続する第１の接続口が形成された減圧チャンバーと、一方の端部が前記流入口に接続され、かつ、他方の端部が前記流出口に接続された状態で前記減圧チャンバー内に収容され、前記流入口から流入した前記被脱気液体が内部を通過する気体透過性チューブと、一方の端部が前記第１の接続口に接続され、他方の端部が前記減圧チャンバー内の底部近傍に達するように配置された排気管とを備え、気体を透過し、かつ、液体の透過の障害となる多孔質フィルターが、前記排気管の排気路を塞ぐように、前記排気管および前記第１の接続口から選ばれる少なくとも１つに配置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、排気管の端部の一方を減圧チャンバー内の底部近傍に配置し、気体を透過するが液体の透過の障害となる多孔質フィルターを排気管の排気路を塞ぐように配置することにより、速やかな液漏れの検知が可能であり、かつ、減圧装置側への液体の侵入を抑制できる脱気装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、同一の部材に同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
【００１１】
図１に本発明の脱気装置の一例を示す。図１に示す脱気装置１は、被脱気液体が流通する流入口１１および流出口１２、ならびに、減圧装置を接続する第１の接続口１３が形成された減圧チャンバー２を備えている。減圧チャンバー２内には、一方の端部が流入口１１に接続され、他方の端部が流出口１２に接続された気体透過性チューブ３が収容されており、流入口１１から流入した被脱気液体は、気体透過性チューブ３の内部を通過した後に、流出口１２から流出される。また脱気装置１は、一方の端部が第１の接続口１３に接続され、他方の端部（図１に示す端部Ａ）が減圧チャンバー２内の底部近傍に達するように配置された排気管４を備えており、排気管４を介して減圧チャンバー２内を減圧できる。排気管４の端部Ａには、排気管４の排気路を塞ぐように、気体を透過するが液体の透過の障害となる多孔質フィルター５が配置されている。減圧チャンバー２は、蓋部２１およびハウジング２２からなり、蓋部２１とハウジング２２とは、減圧チャンバー２内の気密が保持されるように、互いに固定されている。
【００１２】
脱気装置１では、第１の接続口１３に減圧装置を接続し、減圧チャンバー２内を所定の圧力に減圧した状態で、気体透過性チューブ３内に被脱気液体を流通させることにより、被脱気液体の脱気を行うことができる。
【００１３】
脱気処理中に、排気管４の端部Ａが、液漏れにより減圧チャンバー２内の底部に滞留した液体の液面の下に入ると、排気管４への気体の透過が行われなくなるだけではなく、排気管４への液体の透過が阻害され、排気管４および減圧装置内の気圧が変動する。本発明の脱気装置１では、このような気圧変動による液漏れの検知が可能である。気圧変動による液漏れの検知は、吸引された液体を検知する場合に比べて、より速やかに行うことができ、特に、液漏れ速度が小さい場合や、検知すべき液漏れ量が小さい場合などに、その効果が大きい。
【００１４】
また、液体の検知に比べて、気圧変動の検知はより容易であり、減圧装置が備える検知機構をより簡略化できる。例えば、脱気装置１と接続される減圧装置の減圧ライン上に圧力計を配置し、圧力計の変動を検知することにより、脱気処理を停止すればよい。後述するが、脱気装置１側に、圧力計などの検知機構を配置することもできる。
【００１５】
さらに、脱気装置１では、多孔質フィルター５の配置により、減圧装置側への液体の侵入を抑制できるため、減圧装置側の機構をより簡略化できる。特に、被脱気液体が、減圧装置に損傷を与えたり、含有する固形分を減圧装置内で析出したりする液体などである場合に、その効果が大きい。
【００１６】
多孔質フィルター５は、液体の透過の障害となればよいが、実質的に液体を透過しないことが好ましい。液漏れに伴う気圧変動の発生をより確実にできるとともに、減圧装置側への液体の侵入をより確実に防止できる。
【００１７】
多孔質フィルター５の具体的な構成は特に限定されず、例えば、フッ素樹脂やポリオレフィン樹脂の多孔膜を含む多孔質フィルターであればよい。撥液性に優れることから、フッ素樹脂の多孔膜を含むことが好ましく、特に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の多孔膜を含むことが好ましい。フッ素樹脂の多孔膜は、化学的な耐性にも優れている。ＰＴＦＥの多孔膜は、ＰＴＦＥ粒子を含むペーストを成形、圧延した後に、延伸することなどにより形成できる。
【００１８】
多孔質フィルター５は、上記多孔膜以外にも、通気性を有する補強層を含んでいてもよく、補強層の積層によって多孔質フィルター５の強度を向上できる。多孔質フィルター２が含む多孔膜および補強層の積層数は、それぞれ任意に設定すればよい。
【００１９】
補強層の材料や構造などは特に限定されないが、多孔膜よりも通気性に優れることが好ましい。補強層には、例えば、樹脂や金属などからなる、織布、不織布、メッシュ、ネット、スポンジ、フォーム、発泡体、多孔質体などを用いればよい。補強層に用いる具体的な材料は、被脱気液体の種類などに応じて、選択すればよい。
【００２０】
補強層は、多孔膜と接合されていてもよく、接合は、接着剤ラミネート、熱ラミネート、加熱溶着、超音波溶着などの手法により行えばよい。
【００２１】
多孔質フィルター５が、撥液処理（撥水処理および／または撥油処理）されていてもよく、撥液処理により、減圧装置側への液体の侵入をより抑制できる。撥液処理は、例えば、表面張力の小さい物質を多孔質フィルター５に塗布し、乾燥させた後にキュアすることにより行えばよい。撥液処理に用いる撥液剤には、例えば、パーフルオロアルキル基を有する高分子材料を含む溶液を用いればよい。多孔質フィルター５への撥液剤の塗布は、撥液処理として一般的な手法である含浸法やスプレー法を用いればよい。
【００２２】
多孔質フィルター５の厚さは特に限定されないが、通常、５０μｍ〜１０ｍｍの範囲である。
【００２３】
多孔質フィルター５の空孔率および平均孔径も特に限定されないが、液体が実質的に透過しない多孔質フィルターとするためには、平均孔径にして、例えば、０．０１μｍ〜１０μｍの範囲であればよく、０．５μｍ〜５μｍの範囲が好ましい。空孔率にして、例えば、１０％〜９０％の範囲であればよく、３０％〜８０％の範囲が好ましい。
【００２４】
多孔質フィルター５が配置される位置は、排気管４および第１の接続口１３から選ばれる少なくとも１つである限り特に限定されないが、液漏れに伴う気圧変動の発生をより確実に行うためには、排気管４の内部に配置されることが好ましく、特に、排気管４における第１の接続口１３と接続されている端部とは反対側の端部（減圧チャンバー２内の底部近傍に配置されている端部：図１に示す端部Ａ）に配置されることがより好ましい。
【００２５】
排気管４の端部Ａへの多孔質フィルター５の配置方法は特に限定されず、例えば、図２に示すように、排気管４の先端に多孔質フィルター５が配置されていてもよいし、図３あるいは図４に示すように、排気管４内に多孔質フィルター５が配置されていてもよい。より速やかに液漏れを検知するためには、排気管４の先端に多孔質フィルター５が配置されていることが好ましい。
【００２６】
多孔質フィルター５は、加熱溶着、超音波溶着、接着剤による接着などの手法により、排気管４に固定されていればよい。
【００２７】
排気管４の構造および構成は特に限定されず、その形状を含めて任意に設定すればよい。
【００２８】
排気管４には、被脱気液体に対して化学的な耐性を有する材料を用いればよく、例えば、ＰＴＦＥ、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレンなどのフッ素樹脂類、あるいは、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類を用いればよい。
【００２９】
排気管４の第１の接続口１３への接続方法には、一般的な方法を用いればよい。
【００３０】
排気管４の端部Ａと、減圧チャンバー２内の底部との距離は、検知すべき液漏れ量などに応じて任意に設定すればよい。液漏れ時にも、脱気装置１が停止するまでの脱気能力を確保する観点からは、排気管４の先端が、気体透過性チューブ３の下端よりも減圧チャンバー２内の底部に位置することが好ましい。この場合、気体透過性チューブ３が漏れ出た液体中に浸漬する前に、液漏れを検知することができる。
【００３１】
気体透過性チューブ３には、脱気装置に一般的に用いられるチューブを用いればよい。具体的には、例えば、ＰＴＦＥ、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレンなどのフッ素樹脂類からなるチューブ、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類からなるチューブを用いればよい。単位容積あたりの膜面積を広くするためには、多数本の中空糸体を集束したチューブであることが好ましく、この場合、１つの中空糸体の径は、通常、内径にして数十μｍ〜数ｍｍ程度の範囲であり、その集束本数は、通常、数本〜数百本程度の範囲である。
【００３２】
減圧チャンバー２内において気体透過性チューブ３が収容される形状は特に限定されないが、脱気装置１の脱気能力を向上させる観点からは、図１に示すように、多重コイル状に収容されていることが好ましい。
【００３３】
気体透過性チューブ３の流出口１１および流入口１２への接続には、一般的な方法を用いればよい。例えば、図５に示すように、気体透過性チューブ３の端部に、楔５２と袋ナット５１とを用いて口金具５５を固定した後に、気体透過性チューブ３を固定した口金具５５を、Ｏリング５３とナット５４とを用いて減圧チャンバー２の開口部に固定すればよい。
【００３４】
減圧チャンバー２の構造および構成は、チャンバー内部と外部環境との間の気圧差に耐えられる限り特に限定されない。例えば、金属（特に、化学的な耐性に優れることからステンレスが好ましい）、ガラス、プラスチックなどを用いて減圧チャンバー２を形成すればよく、プラスチックには、通常、フッ素樹脂やポリオレフィンが用いられる。
【００３５】
図１に示す減圧チャンバー２は、蓋部２１およびハウジング２３によって構成されるが、蓋部２１とハウジング２３とを互いに固定する方法は特に限定されない。
【００３６】
本発明の脱気装置１の別の一例を図６に示す。図６に示す脱気装置１は、図１に示す脱気装置１と同様の構成であるが、減圧チャンバー２の蓋部２１に、第２の接続口１４が形成されている。
【００３７】
本発明の脱気装置１では、脱気処理中において、液漏れにより減圧チャンバー２内の底部に滞留した液体の液面の下に排気管４の端部Ａが入ると、排気管４および減圧装置内の気圧が変動するだけではなく、減圧チャンバー２内の気圧も変動する（排気管４による排気が行われなくなるため、減圧チャンバー２内の気圧は増大する）。図６に示すような脱気装置１では、第２の接続口１４に、減圧チャンバー２内の圧力を測定する装置、例えば、圧力計を接続することにより、液漏れの検知が可能であるため、減圧装置側に配置する検知機構を簡略化することができる。第２の接続口１４に接続する圧力測定装置を最適化することによって、減圧装置側に配置する検知機構を省略することも可能である。
【００３８】
本発明の脱気装置１では、このような第２の接続口１４が複数形成されていてもよく、各々の接続口に、任意の装置および／または部材を接続することができる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。本発明は、以下に示す実施例に限定されない。
【００４０】
本実施例では、排気管の一方の先端に、ＰＴＦＥ多孔膜からなる多孔質フィルターを配置した場合（実施例サンプル）と、配置しなかった場合（比較例サンプル）との間で、液漏れ検知までの時間、および、漏れ出た液体の減圧装置側への侵入の有無について評価を行った。
【００４１】
各サンプルの作製方法を示す。
【００４２】
（実施例サンプル）
最初に、ステンレスからなる減圧チャンバー（内容積２４００ｃｍ3、蓋部に流入口、流出口、第１の接続口および第２の接続口が形成されている）を準備し、準備した減圧チャンバー内に、ＰＴＦＥからなる中空糸体（内径１．０ｍｍ、厚さ０．１３ｍｍ、長さ５ｍ）１３０本を集束した気体透過性チューブを多重コイル状に収容した。気体透過性チューブを収容する際には、図５に示す機構により、その一方の端部を流出口に、他方の端部を流入口に接続した。
【００４３】
次に、多孔質ＰＴＦＥ膜（平均孔径０．５μｍ、空孔率８０％、厚さ１５０μｍ）からなる多孔質フィルターを一方の先端に固定した排気管（ＰＴＦＥ製：内径４ｍｍ）を準備し、準備した排気管を減圧チャンバー内に収容した。排気管を収容する際には、多孔質フィルターを固定した端部（端部Ａ）とは反対側の端部を第１の接続口に接続し、端部Ａと減圧チャンバー内の底部との距離を３ｍｍとした。
【００４４】
次に、第２の接続口に圧力計を接続して、図６に示すような脱気装置１を作製し、実施例サンプルとした。
【００４５】
（比較例サンプル）
最初に、ステンレスからなる減圧チャンバー（内容積２４００ｃｍ3、蓋部に流入口、流出口および第１の接続口が形成されている）を準備し、準備した減圧チャンバー内に、実施例サンプルと同様の気体透過性チューブを多重コイル状に収容した。気体透過性チューブを収容する際には、図５に示す機構により、その一方の端部を流出口に、他方の端部を流入口に接続した。
【００４６】
次に、実施例サンプルと同様の排気管（ただし、多孔質フィルターは配置されていない）を準備し、準備した排気管を減圧チャンバー内に収容して、脱気装置を作製し、比較例サンプルとした。排気管を収容する際には、その一方の端部を第１の接続口に接続し、他方の端部と減圧チャンバー内の底部との距離を３ｍｍとした。
【００４７】
このように作製した各脱気装置サンプルにおける第１の接続口を真空ポンプに接続した後に、流入口から純水を通液し、減圧チャンバー内を減圧したところ、実施例サンプルおよび比較例サンプルともに、減圧チャンバー内において約−７２０ｍｍＨｇ（ゲージ圧）の真空圧を保持できた。なお、比較例サンプルと真空ポンプとの間に、内部を目視可能な液体トラップを配置した。
【００４８】
次に、通液および減圧を一時的に停止し、１３０本の中空糸体のうち１本の中空糸体に孔を開けた後に、再び通液および減圧を行ったところ、実施例サンプルでは、第２の接続口に接続した圧力計の変動により、比較例サンプルでは、サンプルと真空ポンプとの間に配置された液体トラップの内部に吸引された純水を確認することにより、液漏れを検知することができた。このとき、実施例サンプルでは、排気管の端部Ａが、減圧チャンバー内に滞留した純水の水面以下になるのとほぼ同時に圧力計の変動を確認できたのに対して、比較例サンプルでは、排気管の端部Ａが、減圧チャンバー内に滞留した純水の水面以下になってから約３０秒ほど経過した後でないと、排気管に吸引された純水が液体トラップ中に収容されなかった。
【００４９】
また、実施例サンプルでは、排気管の内部への純水の侵入は確認されなかったが、比較例サンプルでは、液体トラップ内に多量の純水が吸引された。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明によれば、速やかな液漏れの検知が可能であり、かつ、減圧装置側への液体の侵入を抑制できる脱気装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の脱気装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の脱気装置における多孔質フィルターの配置方法の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の脱気装置における多孔質フィルターの配置方法の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の脱気装置における多孔質フィルターの配置方法のまた別の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の脱気装置における気体透過性チューブの接続方法の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の脱気装置の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】従来の脱気装置の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  脱気装置
２  減圧チャンバー
３  気体透過性チューブ
４  排気管
５  多孔質フィルター
１１  流入口
１２  流出口
１３  第１の接続口
１４  第２の接続口
２１  蓋部
２２  ハウジング
５１  袋ナット
５２  楔
５３  Ｏリング
５４  ナット
５５  口金具
１０１  脱気装置
１０２  減圧チャンバー
１０３  気体透過性チューブ
１０４  真空引き用管
１１１  流入口
１１２  流出口
１１３  真空引き口
【図１】
2006297200.tif 000003
【図２】
2006297200.tif 000004
【図３】
2006297200.tif 000005
【図４】
2006297200.tif 000006
【図５】
2006297200.tif 000007
【図６】
2006297200.tif 000008
【図７】
2006297200.tif 000009