JPH1157308A - 微小重力下の水溶液系または水系に発生する気泡除去システム - Google Patents
微小重力下の水溶液系または水系に発生する気泡除去システムInfo
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- JPH1157308A JPH1157308A JP22240997A JP22240997A JPH1157308A JP H1157308 A JPH1157308 A JP H1157308A JP 22240997 A JP22240997 A JP 22240997A JP 22240997 A JP22240997 A JP 22240997A JP H1157308 A JPH1157308 A JP H1157308A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微小重力下の条件において水溶液または水か
らの気泡除去及び気泡発生の抑制を確実に行うことがで
きる気泡除去システムを提供する。 【解決手段】 気泡除去システムは、液体(水溶液また
は水)中の気泡を検出して排除する気泡検出排除システ
ムと、加圧して気泡を溶解させた液体から脱気を行う気
泡加圧溶解脱気システムの2つのシステムを有する。気
泡検出排除システムは、液体中の気泡を検出する気泡検
出器D1と、気泡が検出された際に液体の流路を切り替
えて系外に気泡を排出する流路切り替え弁V1,V2,
V3と、これらを制御する制御装置とを有する。また、
気泡加圧溶解脱気システムは、液体を加圧して送出する
高圧ポンプPHと、加圧下で液体に気泡を溶解させる気
泡溶解槽Bと、液体の減圧調整を行うキャピラリーチュ
ーブRP及び減圧調整弁V5と、気泡が溶解した液体か
ら脱気膜を用いて脱気を行うオンライン脱気装置DGと
を有する。
らの気泡除去及び気泡発生の抑制を確実に行うことがで
きる気泡除去システムを提供する。 【解決手段】 気泡除去システムは、液体(水溶液また
は水)中の気泡を検出して排除する気泡検出排除システ
ムと、加圧して気泡を溶解させた液体から脱気を行う気
泡加圧溶解脱気システムの2つのシステムを有する。気
泡検出排除システムは、液体中の気泡を検出する気泡検
出器D1と、気泡が検出された際に液体の流路を切り替
えて系外に気泡を排出する流路切り替え弁V1,V2,
V3と、これらを制御する制御装置とを有する。また、
気泡加圧溶解脱気システムは、液体を加圧して送出する
高圧ポンプPHと、加圧下で液体に気泡を溶解させる気
泡溶解槽Bと、液体の減圧調整を行うキャピラリーチュ
ーブRP及び減圧調整弁V5と、気泡が溶解した液体か
ら脱気膜を用いて脱気を行うオンライン脱気装置DGと
を有する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気泡除去システム
に関し、より詳細には、宇宙の微小重力下で水溶液また
は水に気泡が混入することを嫌う実験に適用でき、実験
の前処理として気泡除去/脱気処理を行う気泡除去シス
テムに関する。
に関し、より詳細には、宇宙の微小重力下で水溶液また
は水に気泡が混入することを嫌う実験に適用でき、実験
の前処理として気泡除去/脱気処理を行う気泡除去シス
テムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電気泳動システムには、ゴアテッ
クス(商品名)等の多孔質膜を使用した気泡除去システ
ムが設置されていたが、これは水溶液(緩衝液)交換時
のQDから混入する気泡を除去するために利用されてい
た。この気泡除去装置は、注射器等を利用して手動によ
り気泡を除去するものであり、気泡が混入しているかど
うかを検出できない上に良好に気泡が除去できたかどう
かも確認できないものであった。また、電気泳動槽にお
いては、分析時に緩衝液に数百ボルトの電圧をかけるた
め、ジュール熱が発生して緩衝液の温度が上昇し、この
ときに、十分脱気した緩衝液を用いないと分析中に溶存
ガスが気化して気泡が生じ、実験を阻害する原因となっ
た。上記の気泡除去装置では、緩衝液中から溶存ガスを
脱気することは不可能であった。
クス(商品名)等の多孔質膜を使用した気泡除去システ
ムが設置されていたが、これは水溶液(緩衝液)交換時
のQDから混入する気泡を除去するために利用されてい
た。この気泡除去装置は、注射器等を利用して手動によ
り気泡を除去するものであり、気泡が混入しているかど
うかを検出できない上に良好に気泡が除去できたかどう
かも確認できないものであった。また、電気泳動槽にお
いては、分析時に緩衝液に数百ボルトの電圧をかけるた
め、ジュール熱が発生して緩衝液の温度が上昇し、この
ときに、十分脱気した緩衝液を用いないと分析中に溶存
ガスが気化して気泡が生じ、実験を阻害する原因となっ
た。上記の気泡除去装置では、緩衝液中から溶存ガスを
脱気することは不可能であった。
【0003】微小重力下においては、重力を利用した気
液分離が十分できないため、遠心力や静電気力,電磁気
力を利用して気泡を分離する技術が開発されている。ま
た、気泡の持つ表面張力を利用してメッシュを使って気
液を分離する方法もある。しかしながら、いずれの方法
も水溶液中の溶存ガスを脱気することはできない。
液分離が十分できないため、遠心力や静電気力,電磁気
力を利用して気泡を分離する技術が開発されている。ま
た、気泡の持つ表面張力を利用してメッシュを使って気
液を分離する方法もある。しかしながら、いずれの方法
も水溶液中の溶存ガスを脱気することはできない。
【0004】水溶液中の溶存ガスを脱気する方法として
は、地上ではアルゴン等の不活性ガスや溶解度の低いガ
スでバブリングする方法や、加温時に超音波等の物理的
エネルギーを加えて脱気する方法が用いられるが、この
ような方法は微小重力下では気液分離ができないために
適用することができない。また、従来、液体クロマトグ
ラフィーで使用されていたオンライン脱気装置として、
筒状のテフロン(商品名)やシリコンの膜の内部に水溶
液を通し、膜の外部を減圧して溶存ガスを脱気するもの
がある。この方法は、気液分離が必要ないことから微小
重力条件に適用性があると考えられる。しかしながら、
このようなオンライン脱気装置は、膜の内部に大型の気
泡が通ると水溶液が膜内を通過する時間では気泡を十分
に取り除くことができなくなることが予想される。この
ため水溶液を膜に導入する前に水溶液中に気泡を十分溶
解させておく必要がある。
は、地上ではアルゴン等の不活性ガスや溶解度の低いガ
スでバブリングする方法や、加温時に超音波等の物理的
エネルギーを加えて脱気する方法が用いられるが、この
ような方法は微小重力下では気液分離ができないために
適用することができない。また、従来、液体クロマトグ
ラフィーで使用されていたオンライン脱気装置として、
筒状のテフロン(商品名)やシリコンの膜の内部に水溶
液を通し、膜の外部を減圧して溶存ガスを脱気するもの
がある。この方法は、気液分離が必要ないことから微小
重力条件に適用性があると考えられる。しかしながら、
このようなオンライン脱気装置は、膜の内部に大型の気
泡が通ると水溶液が膜内を通過する時間では気泡を十分
に取り除くことができなくなることが予想される。この
ため水溶液を膜に導入する前に水溶液中に気泡を十分溶
解させておく必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き実情に鑑みてなされたもので、(1)水溶液または水
に対して混入した気泡を検出して自動的に排出するシス
テム,(2)気泡を水溶液または水に溶解させ、溶存ガ
ス成分を除去して運用温度及び圧力における飽和溶存ガ
ス濃度以下にガス量をコントロールし、水溶液または水
の温度上昇、あるいは減圧等の圧力変化が発生したとき
の気泡の発生を押さえるシステム,の(1),(2)を
組み合わせたシステム、または(2)を単独で用いたシ
ステムにより、微小重力下の条件において水溶液または
水からの気泡除去及び気泡発生の抑制を確実に行うこと
ができる気泡除去システムを提供することを目的として
なされたものである。
き実情に鑑みてなされたもので、(1)水溶液または水
に対して混入した気泡を検出して自動的に排出するシス
テム,(2)気泡を水溶液または水に溶解させ、溶存ガ
ス成分を除去して運用温度及び圧力における飽和溶存ガ
ス濃度以下にガス量をコントロールし、水溶液または水
の温度上昇、あるいは減圧等の圧力変化が発生したとき
の気泡の発生を押さえるシステム,の(1),(2)を
組み合わせたシステム、または(2)を単独で用いたシ
ステムにより、微小重力下の条件において水溶液または
水からの気泡除去及び気泡発生の抑制を確実に行うこと
ができる気泡除去システムを提供することを目的として
なされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、緩衝
液・溶離液等の水溶液または水に混入している気泡を検
出して該気泡を排除する気泡検出排除システムと、該気
泡検出排除システムの作用を受けた前記水溶液または水
を加圧し、該気泡検出排除システムを経てなお残留した
気泡を該水溶液または水に溶解させ、得た残留した気泡
を溶解させた前記水溶液または水から脱気を行う気泡加
圧溶解脱気システムとを有する微小重力下の水溶液系ま
たは水系に発生する気泡除去システムであって、前記気
泡検出排除システムは、前記水溶液または水に混入して
いる気泡を検出する気泡検出器と、該気泡検出器により
気泡が検出された際に、前記水溶液または水の流路を切
り替えて、検出された該気泡を排除する流路切り替え弁
と、該流路切り替え弁を制御する制御装置とを有し、前
記気泡加圧溶解脱気システムは、前記水溶液または水を
加圧して送出する高圧ポンプと、加圧下で該水溶液また
は水に前記残留した気泡を溶解させる気泡溶解槽と、該
気泡溶解槽から送出された前記水溶液または水を減圧す
る減圧手段と、該減圧手段を通過した前記水溶液または
水から脱気膜を用いて脱気を行うオンライン脱気装置と
を有することを特徴とし、軌道上の微小重力下の条件に
おける水溶液または水からの気泡除去及び気泡発生の抑
制を確実に行うことができ、これにより水溶液または水
からの気泡除去並びに溶存ガス量の低減を必要とする電
気泳動等の実験に適用でき、実験の成功率を高めること
ができるようにしたものである。
液・溶離液等の水溶液または水に混入している気泡を検
出して該気泡を排除する気泡検出排除システムと、該気
泡検出排除システムの作用を受けた前記水溶液または水
を加圧し、該気泡検出排除システムを経てなお残留した
気泡を該水溶液または水に溶解させ、得た残留した気泡
を溶解させた前記水溶液または水から脱気を行う気泡加
圧溶解脱気システムとを有する微小重力下の水溶液系ま
たは水系に発生する気泡除去システムであって、前記気
泡検出排除システムは、前記水溶液または水に混入して
いる気泡を検出する気泡検出器と、該気泡検出器により
気泡が検出された際に、前記水溶液または水の流路を切
り替えて、検出された該気泡を排除する流路切り替え弁
と、該流路切り替え弁を制御する制御装置とを有し、前
記気泡加圧溶解脱気システムは、前記水溶液または水を
加圧して送出する高圧ポンプと、加圧下で該水溶液また
は水に前記残留した気泡を溶解させる気泡溶解槽と、該
気泡溶解槽から送出された前記水溶液または水を減圧す
る減圧手段と、該減圧手段を通過した前記水溶液または
水から脱気膜を用いて脱気を行うオンライン脱気装置と
を有することを特徴とし、軌道上の微小重力下の条件に
おける水溶液または水からの気泡除去及び気泡発生の抑
制を確実に行うことができ、これにより水溶液または水
からの気泡除去並びに溶存ガス量の低減を必要とする電
気泳動等の実験に適用でき、実験の成功率を高めること
ができるようにしたものである。
【0007】請求項2の発明は、気泡の混入した緩衝液
・溶離液等の水溶液または水を加圧して送出する高圧ポ
ンプと、加圧下で該水溶液または水に該気泡を溶解させ
る気泡溶解槽と、該気泡溶解槽から送出された前記水溶
液または水を減圧する減圧手段と、該減圧手段を通過し
た前記水溶液または水から脱気膜を用いて脱気を行うオ
ンライン脱気装置を有することを特徴とし、宇宙実験用
システムとして簡素化をはかることができ、かつ、軌道
上の微小重力下の条件における水溶液または水からの気
泡除去及び気泡発生の抑制を確実に行うことができ、こ
れにより水溶液または水からの気泡除去並びに溶存ガス
量の低減を必要とする電気泳動等の実験に適用でき、実
験の成功率を高めることができるようにしたものであ
る。
・溶離液等の水溶液または水を加圧して送出する高圧ポ
ンプと、加圧下で該水溶液または水に該気泡を溶解させ
る気泡溶解槽と、該気泡溶解槽から送出された前記水溶
液または水を減圧する減圧手段と、該減圧手段を通過し
た前記水溶液または水から脱気膜を用いて脱気を行うオ
ンライン脱気装置を有することを特徴とし、宇宙実験用
システムとして簡素化をはかることができ、かつ、軌道
上の微小重力下の条件における水溶液または水からの気
泡除去及び気泡発生の抑制を確実に行うことができ、こ
れにより水溶液または水からの気泡除去並びに溶存ガス
量の低減を必要とする電気泳動等の実験に適用でき、実
験の成功率を高めることができるようにしたものであ
る。
【0008】請求項3の発明は、請求項1または2の発
明において、前記脱気膜として、シリコン膜を用いるこ
とを特徴とし、流量による影響を受けず、安定した脱気
性能が得られるようにしたものである。
明において、前記脱気膜として、シリコン膜を用いるこ
とを特徴とし、流量による影響を受けず、安定した脱気
性能が得られるようにしたものである。
【0009】請求項4の発明は、請求項1ないし3いず
れか1の発明において、前記減圧手段として、減圧用の
キャピラリーチューブと減圧調整弁とを用いることを特
徴とし、気泡を加圧して溶解脱気させるシステムを有効
に機能させるための減圧手段の具体的な構成が与えられ
るようにしたものである。
れか1の発明において、前記減圧手段として、減圧用の
キャピラリーチューブと減圧調整弁とを用いることを特
徴とし、気泡を加圧して溶解脱気させるシステムを有効
に機能させるための減圧手段の具体的な構成が与えられ
るようにしたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明による気泡除去シス
テムの実施形態を添付された図面を参照して具体的に説
明する。図1は、本発明による気泡除去システムの一実
施形態を説明するための構成図で、図中、Bは気泡溶解
槽、D1は気泡検出器、D2は溶存酸素計、DGはオン
ライン脱気装置、P1,P2は圧力計、PHは高圧ポン
プ、RPはキャピラリーチューブ、Tは温度計、V1,
V2,V3,V4は電磁二方弁(流路切り替え弁)、V
5は減圧調整弁、VIは気泡注入装置である。本実施形
態の気泡除去システムは、溶液タンクの脱着時にQDか
ら混入する気泡を検知して排出する気泡検出排除システ
ムと、この気泡検出排除システムを経てなお残留した気
泡を加圧下で溶解し、溶存ガスを脱気する気泡加圧溶解
脱気システムの2つのシステムを組み合わせて構成した
ものである。なお、本発明の1構成は上記の気泡加圧溶
解脱気システムを単独で構成するもので、この場合に
も、図1に示される実施形態のシステムにおける気泡加
圧溶解脱気システムの動作は、上記システムと動作上変
わりがなく、該当部分は両方の実施形態の開示説明とす
る。
テムの実施形態を添付された図面を参照して具体的に説
明する。図1は、本発明による気泡除去システムの一実
施形態を説明するための構成図で、図中、Bは気泡溶解
槽、D1は気泡検出器、D2は溶存酸素計、DGはオン
ライン脱気装置、P1,P2は圧力計、PHは高圧ポン
プ、RPはキャピラリーチューブ、Tは温度計、V1,
V2,V3,V4は電磁二方弁(流路切り替え弁)、V
5は減圧調整弁、VIは気泡注入装置である。本実施形
態の気泡除去システムは、溶液タンクの脱着時にQDか
ら混入する気泡を検知して排出する気泡検出排除システ
ムと、この気泡検出排除システムを経てなお残留した気
泡を加圧下で溶解し、溶存ガスを脱気する気泡加圧溶解
脱気システムの2つのシステムを組み合わせて構成した
ものである。なお、本発明の1構成は上記の気泡加圧溶
解脱気システムを単独で構成するもので、この場合に
も、図1に示される実施形態のシステムにおける気泡加
圧溶解脱気システムの動作は、上記システムと動作上変
わりがなく、該当部分は両方の実施形態の開示説明とす
る。
【0011】気泡検出排除システムは、気泡検出器D1
と、流路切り替えのための電磁二方弁V1,V2,V3
と、制御装置とにより構成され、また、気泡加圧溶解脱
気システムは、高圧ポンプPHと、気泡溶解槽Bと、キ
ャピラリーチューブRPと、減圧調整のための減圧調整
弁V5と、オンライン脱気装置DGとにより構成されて
いる。
と、流路切り替えのための電磁二方弁V1,V2,V3
と、制御装置とにより構成され、また、気泡加圧溶解脱
気システムは、高圧ポンプPHと、気泡溶解槽Bと、キ
ャピラリーチューブRPと、減圧調整のための減圧調整
弁V5と、オンライン脱気装置DGとにより構成されて
いる。
【0012】以下に、上述した2つのシステムのそれぞ
れの動作について説明する。 1.気泡検出排除システム 混入した気泡を検出するために配管の一部を透明にし、
その部分に光透過型の気泡検出器D1を設置する。ま
た、気泡検出器D1の下流側に流路を制御するための電
磁二方弁V1,V2,V3並びにこれらの電磁二方弁を
制御する制御装置を設置する。気泡検出器D1により気
泡が検出された場合、制御装置がこの信号を受けて電磁
二方弁V1,V2,V3のうち必要な電磁二方弁の開閉
操作を行い、水溶液(または水)の流路を変更して、気
泡を実験系外に自動的に排出する。気泡が検出されない
場合は、下流に設置される気泡加圧溶解脱気システムに
水溶液を送る。
れの動作について説明する。 1.気泡検出排除システム 混入した気泡を検出するために配管の一部を透明にし、
その部分に光透過型の気泡検出器D1を設置する。ま
た、気泡検出器D1の下流側に流路を制御するための電
磁二方弁V1,V2,V3並びにこれらの電磁二方弁を
制御する制御装置を設置する。気泡検出器D1により気
泡が検出された場合、制御装置がこの信号を受けて電磁
二方弁V1,V2,V3のうち必要な電磁二方弁の開閉
操作を行い、水溶液(または水)の流路を変更して、気
泡を実験系外に自動的に排出する。気泡が検出されない
場合は、下流に設置される気泡加圧溶解脱気システムに
水溶液を送る。
【0013】2.気泡加圧溶解脱気システム 前述した気泡検出排除システムで除去しきれなかった気
泡に対して、下記の構成で気泡を溶解させ脱気する。ま
ず、高圧ポンプPHにより気泡の混入した水溶液を気泡
溶解槽Bに送る。気泡溶解槽Bの下流には、キャピラリ
ーチューブRPと減圧調整弁V5を設置してあり、気泡
溶解槽B内の圧力を加圧状態に保つと同時に、オンライ
ン脱気装置DGの入り口の圧力を運転条件範囲に保つ。
気泡溶解槽B内に加圧状態で導入された水溶液は、加圧
により気体の溶解度が増加し、水溶液中の残存気泡は、
十分な容量をもつ気泡溶解槽Bで水溶液中に溶解する。
オンライン脱気装置DGでは、筒状に形成した膜の内側
に水溶液を流し、このときに膜の外側を減圧状態にする
ことにより、溶存ガスの脱気が行われる。必要に応じて
脱気済み水溶液を系内で循環させ、系全体のガス量を低
減させる。
泡に対して、下記の構成で気泡を溶解させ脱気する。ま
ず、高圧ポンプPHにより気泡の混入した水溶液を気泡
溶解槽Bに送る。気泡溶解槽Bの下流には、キャピラリ
ーチューブRPと減圧調整弁V5を設置してあり、気泡
溶解槽B内の圧力を加圧状態に保つと同時に、オンライ
ン脱気装置DGの入り口の圧力を運転条件範囲に保つ。
気泡溶解槽B内に加圧状態で導入された水溶液は、加圧
により気体の溶解度が増加し、水溶液中の残存気泡は、
十分な容量をもつ気泡溶解槽Bで水溶液中に溶解する。
オンライン脱気装置DGでは、筒状に形成した膜の内側
に水溶液を流し、このときに膜の外側を減圧状態にする
ことにより、溶存ガスの脱気が行われる。必要に応じて
脱気済み水溶液を系内で循環させ、系全体のガス量を低
減させる。
【0014】次いで、本発明による気泡除去システムの
性能を確認するためのシミュレーションとして、図1に
示す試験ループを用いて以下の実験を行った。 1.気泡検出排除システムの性能確認 気泡検出排除システムの性能を確認するために、気泡注
入装置VIを設置し、水溶液中に空気を注入し、気泡検
出排除システムにより系外に排出される空気量を測定し
た。このとき気泡注入装置VIから気泡検出器D1まで
を20cmとし、気泡検出器D1からバルブグループ(電
磁二方弁V1,V2,V3)までを5cmとし、各部の配
管は内径2mmのものを使用した。空気の注入量は、1m
l,0.5ml,0.1mlの3点とした。測定の結果、系外
に排出された空気量はいずれも初期の注入量の90パー
セント以上であった。すなわち最悪1mlの気泡が混入し
ても下流側に設置されたシステムに流れる気泡を0.1m
l以下に抑えることができる。
性能を確認するためのシミュレーションとして、図1に
示す試験ループを用いて以下の実験を行った。 1.気泡検出排除システムの性能確認 気泡検出排除システムの性能を確認するために、気泡注
入装置VIを設置し、水溶液中に空気を注入し、気泡検
出排除システムにより系外に排出される空気量を測定し
た。このとき気泡注入装置VIから気泡検出器D1まで
を20cmとし、気泡検出器D1からバルブグループ(電
磁二方弁V1,V2,V3)までを5cmとし、各部の配
管は内径2mmのものを使用した。空気の注入量は、1m
l,0.5ml,0.1mlの3点とした。測定の結果、系外
に排出された空気量はいずれも初期の注入量の90パー
セント以上であった。すなわち最悪1mlの気泡が混入し
ても下流側に設置されたシステムに流れる気泡を0.1m
l以下に抑えることができる。
【0015】2.脱気膜の特性確認 脱気膜を用いたオンライン脱気装置DGを設置し、水溶
液の流量による脱気性能特性を評価した。市販の脱気膜
は、使用流量範囲内であれば所定の性能を示すが、本発
明のシステムに適用した場合、その脱気性能が変化する
ことが予想されるため、広い流量域で安定した脱気効率
が得られる脱気膜を選定する必要がある。ここでは流量
範囲を5〜20mlとし、シリコン素材の膜を二種類作成
して、市販のテフロン膜と比較した。図2は、脱気膜素
材による水溶液流量と酸素透過率との関係を示すグラフ
である。酸素透過率は下式により導いた。 酸素透過率=((入口酸素濃度−出口酸素濃度)/入口
酸素濃度)/膜面積 この結果、シリコン膜は実験した流量範囲で安定した脱
気特性を示した。
液の流量による脱気性能特性を評価した。市販の脱気膜
は、使用流量範囲内であれば所定の性能を示すが、本発
明のシステムに適用した場合、その脱気性能が変化する
ことが予想されるため、広い流量域で安定した脱気効率
が得られる脱気膜を選定する必要がある。ここでは流量
範囲を5〜20mlとし、シリコン素材の膜を二種類作成
して、市販のテフロン膜と比較した。図2は、脱気膜素
材による水溶液流量と酸素透過率との関係を示すグラフ
である。酸素透過率は下式により導いた。 酸素透過率=((入口酸素濃度−出口酸素濃度)/入口
酸素濃度)/膜面積 この結果、シリコン膜は実験した流量範囲で安定した脱
気特性を示した。
【0016】3.加圧時の気泡溶解効果確認 容量25mlの気泡溶解槽Bを用い、空気を1ml注入して
水溶液の脱気循環運転を行った。気泡溶解槽Bの内部に
は気泡の溶解を早めるために邪魔板を設け、気泡周りの
流量を確保する構造とし、邪魔板を設けない場合と比較
した。気泡溶解槽Bにおける運転圧力条件を変更し、各
圧力条件における気泡溶解時間を測定した。図3は、溶
液流量による圧力と気泡溶解時間との関係を示すグラフ
で、図3(A)に邪魔板を設置した場合、図3(B)に
邪魔板を設置しない場合の特性を示す。この結果、加圧
時には、非加圧時に比べて1/4から1/3の時間で気
泡が消失し、気泡溶解時間を著しく短縮できる。また、
溶解槽内に邪魔板を設置する場合としない場合では、邪
魔板を設置したものが設置しないものに比べ1/3程度
の時間で気泡が消失した。結果的に邪魔板を設置しない
非加圧の状態と比較して、邪魔板を設置して加圧するこ
とにより気泡消失までの時間を1/10程度にまで短縮
できる。なお、実際の宇宙実験においては、気泡周りの
流量を確保し、邪魔板と同様の効果を得るために、気泡
をメッシュでトラップした上で、この気泡に対しノズル
から出射する水流を直接あてるようにしてもよい。
水溶液の脱気循環運転を行った。気泡溶解槽Bの内部に
は気泡の溶解を早めるために邪魔板を設け、気泡周りの
流量を確保する構造とし、邪魔板を設けない場合と比較
した。気泡溶解槽Bにおける運転圧力条件を変更し、各
圧力条件における気泡溶解時間を測定した。図3は、溶
液流量による圧力と気泡溶解時間との関係を示すグラフ
で、図3(A)に邪魔板を設置した場合、図3(B)に
邪魔板を設置しない場合の特性を示す。この結果、加圧
時には、非加圧時に比べて1/4から1/3の時間で気
泡が消失し、気泡溶解時間を著しく短縮できる。また、
溶解槽内に邪魔板を設置する場合としない場合では、邪
魔板を設置したものが設置しないものに比べ1/3程度
の時間で気泡が消失した。結果的に邪魔板を設置しない
非加圧の状態と比較して、邪魔板を設置して加圧するこ
とにより気泡消失までの時間を1/10程度にまで短縮
できる。なお、実際の宇宙実験においては、気泡周りの
流量を確保し、邪魔板と同様の効果を得るために、気泡
をメッシュでトラップした上で、この気泡に対しノズル
から出射する水流を直接あてるようにしてもよい。
【0017】4.脱気膜下流の溶存酸素濃度 地上試験ループにおいて、オンライン脱気装置DGの下
流の酸素濃度を測定したところ、2ppm前後で安定して
おり、溶解槽内に1mlの気泡を導入しても3ppm程度ま
で一時期上昇するがその後は2ppmに収斂する。酸素濃
度2ppmは、水温80℃における飽和溶解ガス量に相当
し、実際の運転における電気泳動槽内の温度上昇のレベ
ルでは気泡は発生しないことを示している。既存の電気
泳動システムに設置された従来の気泡除去装置では、溶
存ガス量が運転時の溶液温度の飽和溶解度を下回ること
はなく、本発明により著しい効果が得られたことにな
る。
流の酸素濃度を測定したところ、2ppm前後で安定して
おり、溶解槽内に1mlの気泡を導入しても3ppm程度ま
で一時期上昇するがその後は2ppmに収斂する。酸素濃
度2ppmは、水温80℃における飽和溶解ガス量に相当
し、実際の運転における電気泳動槽内の温度上昇のレベ
ルでは気泡は発生しないことを示している。既存の電気
泳動システムに設置された従来の気泡除去装置では、溶
存ガス量が運転時の溶液温度の飽和溶解度を下回ること
はなく、本発明により著しい効果が得られたことにな
る。
【0018】
【発明の効果】請求項1の効果:気泡検出排除システム
により気泡検出と排出を自動化でき、従来気泡が混入し
た場合に宇宙飛行士が行っていた気泡除去操作を軽減す
ることができる。また、気泡加圧溶解脱気システムの設
置によってこれまで軌道上で提供されていなかった脱気
機能を得ることができる。これらのシステムを組み合わ
せて構成することにより、軌道上の微小重力下の条件に
おける水溶液または水からの気泡除去及び気泡発生の抑
制を確実に行うことができ、これにより水溶液または水
からの気泡除去並びに溶存ガス量の低減を必要とする電
気泳動等の実験に適用でき、実験の成功率を高めること
ができる。また、軌道上で用いる水溶液または水の前処
理として行う地上における脱気処理を簡素化することが
できる。
により気泡検出と排出を自動化でき、従来気泡が混入し
た場合に宇宙飛行士が行っていた気泡除去操作を軽減す
ることができる。また、気泡加圧溶解脱気システムの設
置によってこれまで軌道上で提供されていなかった脱気
機能を得ることができる。これらのシステムを組み合わ
せて構成することにより、軌道上の微小重力下の条件に
おける水溶液または水からの気泡除去及び気泡発生の抑
制を確実に行うことができ、これにより水溶液または水
からの気泡除去並びに溶存ガス量の低減を必要とする電
気泳動等の実験に適用でき、実験の成功率を高めること
ができる。また、軌道上で用いる水溶液または水の前処
理として行う地上における脱気処理を簡素化することが
できる。
【0019】請求項2の効果:これまで軌道上で提供さ
れていなかった脱気機能を得ることができ、特に予測さ
れる混入気泡が小型の場合に好適である。このシステム
により、軌道上の微小重力下の条件における水溶液また
は水からの気泡除去及び気泡発生の抑制を確実に行うこ
とができ、これにより水溶液または水からの気泡除去並
びに溶存ガス量の低減を必要とする電気泳動等の実験に
適用でき、実験の成功率を高めることができる。また、
軌道上で用いる水溶液または水の前処理として行う地上
における脱気処理を簡素化することができる。さらに、
宇宙実験において重要な課題である実験システムの重量
低減及び複雑化の抑制を実現でき、目的に応じた適切な
実験システムを構築できる。
れていなかった脱気機能を得ることができ、特に予測さ
れる混入気泡が小型の場合に好適である。このシステム
により、軌道上の微小重力下の条件における水溶液また
は水からの気泡除去及び気泡発生の抑制を確実に行うこ
とができ、これにより水溶液または水からの気泡除去並
びに溶存ガス量の低減を必要とする電気泳動等の実験に
適用でき、実験の成功率を高めることができる。また、
軌道上で用いる水溶液または水の前処理として行う地上
における脱気処理を簡素化することができる。さらに、
宇宙実験において重要な課題である実験システムの重量
低減及び複雑化の抑制を実現でき、目的に応じた適切な
実験システムを構築できる。
【0020】請求項3の効果:請求項1または2の効果
に加えて、脱気膜としてシリコン膜を用いることにより
流量による影響を受けず安定した脱気性能が得られる。
に加えて、脱気膜としてシリコン膜を用いることにより
流量による影響を受けず安定した脱気性能が得られる。
【0021】請求項4の効果:請求項1ないし3いずれ
か1の効果に加えて、気泡を加圧して溶解脱気させるシ
ステムを有効に機能させるための減圧手段の具体的な構
成が与えられる。
か1の効果に加えて、気泡を加圧して溶解脱気させるシ
ステムを有効に機能させるための減圧手段の具体的な構
成が与えられる。
【図1】 本発明による気泡除去システムの一実施形態
を説明するための構成図である。
を説明するための構成図である。
【図2】 脱気膜素材による溶液流量と酸素透過率との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図3】 溶液流量による圧力と気泡溶解時間との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
B…気泡溶解槽、D1…気泡検出器、D2…溶存酸素
計、DG…オンライン脱気装置、P1,P2…圧力計、
PH…高圧ポンプ、RP…キャピラリーチューブ、T…
温度計、V1,V2,V3,V4…電磁二方弁(流路切
り替え弁)、V5…減圧調整弁、VI…気泡注入装置。
計、DG…オンライン脱気装置、P1,P2…圧力計、
PH…高圧ポンプ、RP…キャピラリーチューブ、T…
温度計、V1,V2,V3,V4…電磁二方弁(流路切
り替え弁)、V5…減圧調整弁、VI…気泡注入装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 範雄 神奈川県横浜市西区みなとみらい2丁目3 番1号 日揮株式会社横浜本社内 (72)発明者 長谷川 昭 茨城県東茨城郡大洗町成田町2205 日揮株 式会社大洗原子力技術開発センター内 (72)発明者 佐藤 龍也 茨城県つくば市千現2丁目1番1号 宇宙 開発事業団筑波宇宙センター内 (72)発明者 辻 政俊 東京都新宿区西早稲田3−30−16 財団法 人宇宙環境利用推進センター内
Claims (4)
- 【請求項1】 緩衝液・溶離液等の水溶液または水に混
入している気泡を検出して該気泡を排除する気泡検出排
除システムと、該気泡検出排除システムの作用を受けた
前記水溶液または水を加圧し、該気泡検出排除システム
を経てなお残留した気泡を該水溶液または水に溶解さ
せ、得た残留した気泡を溶解させた前記水溶液または水
から脱気を行う気泡加圧溶解脱気システムとを有する微
小重力下の水溶液系または水系に発生する気泡除去シス
テムであって、前記気泡検出排除システムは、前記水溶
液または水に混入している気泡を検出する気泡検出器
と、該気泡検出器により気泡が検出された際に、前記水
溶液または水の流路を切り替えて、検出された該気泡を
排除する流路切り替え弁と、該流路切り替え弁を制御す
る制御装置とを有し、前記気泡加圧溶解脱気システム
は、前記水溶液または水を加圧して送出する高圧ポンプ
と、加圧下で該水溶液または水に前記残留した気泡を溶
解させる気泡溶解槽と、該気泡溶解槽から送出された前
記水溶液または水を減圧する減圧手段と、該減圧手段を
通過した前記水溶液または水から脱気膜を用いて脱気を
行うオンライン脱気装置とを有することを特徴とする微
小重力下の水溶液系または水系に発生する気泡除去シス
テム。 - 【請求項2】 気泡の混入した緩衝液・溶離液等の水溶
液または水を加圧して送出する高圧ポンプと、加圧下で
該水溶液または水に該気泡を溶解させる気泡溶解槽と、
該気泡溶解槽から送出された前記水溶液または水を減圧
する減圧手段と、該減圧手段を通過した前記水溶液また
は水から脱気膜を用いて脱気を行うオンライン脱気装置
を有することを特徴とする微小重力下の水溶液系または
水系に発生する気泡除去システム。 - 【請求項3】 前記脱気膜として、シリコン膜を用いる
ことを特徴とする請求項1または2記載の微小重力下の
水溶液系または水系に発生する気泡除去システム。 - 【請求項4】 前記減圧手段として、減圧用のキャピラ
リーチューブと減圧調整弁とを用いることを特徴とする
請求項1ないし3いずれか1に記載の微小重力下の水溶
液系または水系に発生する気泡除去システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22240997A JPH1157308A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 微小重力下の水溶液系または水系に発生する気泡除去システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22240997A JPH1157308A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 微小重力下の水溶液系または水系に発生する気泡除去システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1157308A true JPH1157308A (ja) | 1999-03-02 |
Family
ID=16781938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22240997A Withdrawn JPH1157308A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 微小重力下の水溶液系または水系に発生する気泡除去システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1157308A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1024433C2 (nl) * | 2003-10-02 | 2005-04-05 | Friesland Brands Bv | Werkwijze voor het verkrijgen van een monodispers schuim alsmede product verkrijgbaar door een dergelijke werkwijze. |
EP1520484A1 (en) * | 2003-10-02 | 2005-04-06 | Friesland Brands B.V. | Method for obtaining a monodisperse foam, and product obtainable by such method |
-
1997
- 1997-08-19 JP JP22240997A patent/JPH1157308A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1024433C2 (nl) * | 2003-10-02 | 2005-04-05 | Friesland Brands Bv | Werkwijze voor het verkrijgen van een monodispers schuim alsmede product verkrijgbaar door een dergelijke werkwijze. |
EP1520484A1 (en) * | 2003-10-02 | 2005-04-06 | Friesland Brands B.V. | Method for obtaining a monodisperse foam, and product obtainable by such method |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041102 |