(57)【要約】【課題】設置スペースを小さくできるようにするとともに、流入管と排出管の間における圧力損失をできる限り低減できるようにした脱泡装置を提供する。【解決手段】流入管２と排出管４とを同軸上に設け、また、この流入管２と同軸上に漸次排出管４側に向けて内径を大きくした拡大部３１を有する渦発生部３を設ける。そして、流入管２から非脈動の液体を通す。この流入管２には、先端部分が中心軸に向かう複数の起立体７が設けられており、この起立体７によって泡を接触させて中心軸付近に集める。そして、そこで乱流を誘因させて拡大部３１で渦を発生させ、中心軸に渦を集めて排出管４の内部で浮き上がらせ、泡排出部５から泡を排出させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入管から連続して流入する液体から泡を除去する脱泡装置において、
前記流入管と同軸上に設けられた排出管側に向けて、漸次内径を大きくして、当該軸を中心とした渦を発生させるテーパー状の渦発生部と、
当該渦発生部で回転する渦の中心に集められた泡を排出させる泡排出部と、
を設けるようにした脱泡装置。
【請求項２】
前記渦発生部が、内壁から中心軸に向けて起立する複数本の起立体を設けて構成されるものである請求項１に記載の脱泡装置。
【請求項３】
前記起立体が、液体の流れの下流方向に沿って傾斜するように設けられるものである請求項２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、液体に含まれる泡を除去できるようにした脱泡装置に関し、より具体的には、連続的に流れる液体の流速や圧力損失などを損なうことなく、内部の泡を除去できるようにした脱泡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の脱泡装置として、液体を容器に入れて真空状態にして泡を取り除くバッチ式脱泡装置（特許文献１）と、管を流れる液体を回転させて中心軸に泡を集めて取り除く連続式脱泡装置（特許文献２・３）とがある。
【０００３】
このうち、バッチ式脱泡装置は、図５に示すように、液体を入れた容器８１を雰囲気中で真空状態にして公転および自転させることで液体内の泡を強制的に膨張させ、これによって確実に泡を取り除けるようにしたものである。このようなバッチ式脱泡装置によれば、容器８１内の液体を真空状態にすることで、微細な泡を大きく膨張させて確実に泡を取り除くことができるというメリットがある反面、連続して流れる液体の泡を取り除くことができないというデメリットがある。
【０００４】
一方、連続式の脱泡装置は、図６に示すように、流入管から液体を円筒状容器８２の外周方向下方から流入させ、円筒状容器８２で渦を発生させて中心軸の泡を取り除くとともに、その円筒状容器８２の上側の排出管から液体を排出させるようにしたものである。このような連続式の脱泡装置によれば、連続して流れる液体から泡を取り除くことができるというメリットがある反面、真空状態で泡を取り除く場合に比べて、泡の除去効率が悪くなるというデメリットがある。
【０００５】
ところで、これらの脱泡装置は、用途に応じてバッチ式や連続式などが使い分けられ、例えば、液体の流量などを流量計で計測する用途で用いる場合は、図６に示すよう連続式の脱泡装置が使用される。そして、このような脱泡装置で泡を取り除いた後、その泡の影響を無視できるようにして流量などを計測できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１６３９０号公報
【特許文献２】特開１９９５−１９４９０３号公報
【特許文献３】特開２０１２−５０９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような連続式の脱泡装置を用いる場合、図６に示すように、流入管と円筒状容器８２とが直交する方向に設けられ、また、その円筒状容器８２も鉛直方向に起立するように設けられるため、設置スペースが大きくなってしまう。また、同様にして、排出管もまた直交する方向に設けられるため、流入管と排出管との間における圧力損失が大きくなってしまうといった問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、設置スペースを小さくできるようにするとともに、流入管と排出管の間における圧力損失をできる限り低減できるようにした脱泡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】
【０００９】
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、流入管から連続して流入する液体から泡を除去する脱泡装置において、前記流入管と同軸上に設けられた排出管側に向けて、漸次内径を大きくして、当該軸を中心とした渦を発生させるテーパー状の渦発生部と、当該渦発生部で回転する渦の中心に集められた泡を排出させる泡排出部とを設けるようにしたものである。
【００１０】
このように構成すれば、流入管と排出管との同軸上に沿った渦発生部で渦を発生させて、その中心に集められた泡を排出させるようにしているため、装置全体をコンパクトなものにすることができるとともに、流入管からの流速や圧力損失などを大きく損なうことなく液体を流すことができるようになる。
【００１１】
また、このような発明において、前記流入管側に、内壁から中心軸に向けて起立する複数本の起立体を設けるようにする。
【００１２】
このように構成すれば、流入管を流れる液体内の泡を起立体に接触させて泡を成長させることができるとともに、その起立体で乱流を誘引させて渦発生部で自然に渦を発生させることができるようになる。
【００１３】
さらに、このような起立体を、液体の流れの下流方向に沿って傾斜するようにする。
【００１４】
このように構成すれば、起立体に接触した泡が成長しながら流れ方向に沿って移動させることができるため、渦発生部の手前である程度泡を中心軸付近に集めておくことができるようになる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、流入管から連続して流入する液体から泡を除去する脱泡装置において、前記流入管と同軸上に設けられた排出管側に向けて、漸次内径を大きくして、当該軸を中心とした渦を発生させるテーパー状の渦発生部と、当該渦発生部で回転する渦の中心に集められた泡を排出させる泡排出部とを設けるようにしたので、装置全体をコンパクトなものにすることができるとともに、流入管からの流速や圧力損失などを大きく損なうことなく液体を流すことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態を示す脱泡装置を示す図
【図２】同形態に使用されるモーノポンプを示す図
【図３】同形態における起立体を示す長手方向断面図と短手方向断面図
【図４】他の実施の形態における起立体を示す長手方向断面図と短手方向断面図
【図５】従来例におけるバッチ式の脱泡装置
【図６】従来例における連続式の脱泡装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
この実施の形態における脱泡装置１は、図１に示すように、液体を通す流入管２と、その流入管２に連続するように設けられる渦発生部３と、この渦発生部３の下流側に連結される排出管４と、この排出管４に取り付けられる泡排出部５などを備えてなるものであって、これらの流入管２、渦発生部３、排出管４を同軸上に設け、渦発生部３でその軸に沿った渦を発生させて集められた泡を泡排出部５から排出させるようにしたものである。以下、本実施の形態における脱泡装置１について詳細に説明する。
【００１９】
まず、流入管２は、内部に液体を連続的に通すことができるようにしたものであって、断面円形状に構成される。このような液体としては、種々のものを用いることができるが、ここでは、顔料などを含む低粘度のスラリーを想定して説明する。もちろん、これ以外に水、油、液体樹脂などであってもよい。この流入管２の内径としては、直径３０ｍｍ〜３５ｍｍ程度に構成されており、この上流からポンプ６によって流体が流されるようになる。このポンプ６としては、無脈動で連続的に流体を定量輸送できるようにしたものが用いられ、例えば、モーノポンプなどが用いられる。このモーノポンプは、図２に示すように、２条雌ねじを有するステーター６１と、このステーター６１の内部で偏心回転する１条雄ねじで構成されたローター６２とを有してなり、ローター６２とステーター６１の隙間に入る液体をローター６２の回転によって順次押し出せるようにしたものである。このようなポンプ６を用いて押し出された流体は、流入管２の内部で層流となって下流側に流れていく。
【００２０】
この流入管２の内側には、中心軸に向かう複数の起立体７が設けられる。この起立体７は、線状の素材で構成されるものであって、図３に示すように、先端部を中心軸近傍に位置させるようにした可撓性材料（例えば、樹脂など）で構成される。この起立体７は、一枚のシート７１上に複数起立させるように設けられており、これを丸めた状態で流入管２の内壁に密着させて取り付けられる。この起立体７は、流入管２内の液体の泡を中心に集める役割と、流入管２内の流れを乱流状態に誘因させる役割とを果たす。この起立体７で泡を中心に集める場合、液体内に含まれる泡を起立体７に付着させ、その起立体７の流れ方向に沿った撓みによって徐々に先端側（流入管２の中心側）に向けて成長させていく。そして、大きくなった泡を起立体７の先端から下流側へと放出させる。また、このように設けられた起立体７は、層流の流れを乱流へと遷移させ、これによって、中心軸に対して非対称な流れを形成して渦発生部３で渦を発生しやすくしている。
【００２１】
この渦発生部３は、図１に示すように、流入管２から徐々に内径を大きくして最大径が１００ｍｍ程度となるようにしたテーパー状の拡大部３１と、その拡大部３１から排出管４に向けて徐々に内径を小さくなるようにしたテーパー状の縮小部３２を備えてなるものであって、流入管２と同じ軸を有する円錐状に構成される。このとき、拡大部３１の内壁の傾斜角としては、流体の粘性や流速などを含むレイノルズ数によって決められるが、好ましくは、流入管２から急激な変化を及ぼさないような湾曲した滑らかな角度としておくのが望ましい。この渦発生部３の拡大部３１に液体が侵入すると、直前の起立体７で中心軸を中心とした非対称な状態で液体が流れ込むことになる。そして、その不均一な流れが内壁に沿って拡大し、徐々にその中心軸を中心とする渦（旋回流）が形成されるようになる。すると、その渦によって中心軸付近に泡が集められ、逆に脱泡された液体が外周部分を旋回しながら下流方向に流れていくようになる。
【００２２】
縮小部３２は、この拡大部３１から徐々に内径を小さくするようにしたものであって、これにより、渦の回転速度を増速させ、泡を確実に中心軸に集められるようになる。この縮小部３２により、泡が徐々に大きく集まり、その浮力によって浮き上がりながら排出管４側に流れ込んでいくようになる。
【００２３】
排出管４は、その縮小部３２から滑らかに液体を排出できるようにしたものであって、流入管２と同様に３０ｍｍ〜３５ｍｍ程度の内径を有するように構成される。このような排出管４に液体が流入すると、集められた大きな泡が浮力によって上部に浮き上がって行くようになる。
【００２４】
泡排出部５は、この排出管４の上部に取り付けられておりて、上方を開口させた筒状に構成されている。なお、ここでは上方を開口させた筒状にしているが、流速が速い場合は、この泡排出部５から流体が溢れてしまう可能性もあるため、密閉させておき、順次吸引機などで順次気体を吸引させるようにしてもよい。
【００２５】
次に、このように構成された脱泡装置１の作用について説明する。
【００２６】
まず、脱泡の対象となる液体をポンプ６から非脈動の状態で連続的に排出し、流入管２に沿って流入させる。すると、その液体は流入管２の軸方向に沿って層流状態で流れていき、その際、液体に含まれる泡（図１の黒点）は内壁に付着したり、あるいは、液体中を漂ったりしながら下流側に流れていく。
【００２７】
そして、その液体が起立体７の位置まで流れると、その液体に含まれる泡が起立体７に付着するようになる。このとき、液体の流れによって起立体７の先端側は下流方向へと撓むため、これに伴って起立体７に付着した泡も流入管２の中心軸方向に向かって下流側に集まっていくようになる。また、このとき、層流状態で流れていた液体は、起立体７によって乱流となり、中心軸に非対称な流れが形成されて渦発生部３まで流れていく。
【００２８】
このように渦発生部３に流れ込んだ液体は、拡大部３１によって外側に広がり、その際、中心軸を中心に非対称な流れに誘因されて渦が自然に発生する。そして、この渦によって中心軸付近に泡が集められ、逆に、脱泡された液体が外周付近を旋回するように流れていくようになる。そして、今度は、縮小部３２によって回転速度を増しながら中心軸上に泡を集めた状態で排出管４側へと流れていく。
【００２９】
このように排出管４に流れた液体は、徐々に層流状態に戻りながら下流側へと流れていくが、その際に、集められた大きな泡が浮力によって内壁の上部に溜まって流れていく。そして、泡排出部５で上方にその泡が浮き上がり、外部に排出される。
【００３０】
このように上記実施の形態によれば、流入管２から連続して流入する液体から泡を除去する脱泡装置１において、前記流入管２と同軸上に設けられた排出管４側に向けて、漸次内径を大きくして、当該軸を中心とした渦を発生させるテーパー状の渦発生部３と、当該渦発生部３で回転する渦の中心に集められた泡を排出させる泡排出部５とを設けるようにしたので、装置全体をコンパクトなものにすることができるとともに、流入管２からの流速や圧力損失などを大きく損なうことなく、泡を除去して液体を流すことができるようになる。
【００３１】
また、流入管２側に、内壁から中心軸に向けて起立する複数本の起立体７を設けるようにしたので、流入管２を流れる液体内の泡を起立体７に当てて泡を成長させることができ、また、そこで乱流を誘引させて渦発生部３で自然に渦を発生させることができるようになる。
【００３２】
さらに、このような起立体７を、液体の流れの下流方向に沿って傾斜するように構成したので、起立体７に接触した泡を成長させながら流れ方向に沿って移動させることができ、渦発生部３の手前である程度泡を集めておくことができるようになる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。
【００３４】
例えば、上記実施の形態では、線状の起立体７を設けて泡を中心軸付近に集めるようにしたが、このような起立体７を設けることなく、流入管２あるいは渦発生部３の内壁に螺旋状の溝や突起などを設けておき、これによって強制的に渦を発生させて中心軸付近に泡を中心軸付近に集められるようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施の形態では、起立体７として、可撓性の線状体で構成するようにしたが、硬い線状体で構成するようにしてもよい。なお、このような硬い線状体で構成する場合においても、先端部分が中心軸の下流側を向くように傾斜させておくようにするのが好ましい。
【００３６】
さらに、このような起立体７を設ける場合、図４の上図（断面図）に示すように、流入管２の軸中心点から少し傾いた位置に先端が位置するように設けてもよい。すなわち、液体の流れを旋回流に変えられるように起立体７を中心点からずらすように傾斜させるとよい。このようにすれば、起立体７で泡を中心付近に集めることができると同時に、渦をここで強制的に発生させることができるようになる。
【００３７】
また、上記実施の形態では、ポンプ６を用いて液体を非脈動で流入させるようにしたが、これ以外の方法で液体を流すようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・脱泡装置
２・・・流入管
３・・・渦発生部
３１・・・拡大部
３２・・・縮小部
４・・・排出管
５・・・泡排出部
６・・・ポンプ
６１・・・ステーター
６２・・・ローター
７・・・起立体
７１・・・シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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