JP2005211720A - 泡抜き装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液中からの泡の除去を行えるようにした泡抜き装置において、構造簡潔且つ低コストにする。そのうえで、構泡の除去が簡単且つ確実に行えるようにする。
【解決手段】液体の流入部２０と流出部２１とを有して内部が中空に形成された容器本体３に対し、容器本体３内を上記流入部２０及び流出部２１が含まれる液体室６とそれより上部の気体室７とに区画する状態で気液分離フィルター５が設けられ、気体室７側に排気部２４が設けられた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体に含まれた泡を液中から発生させ除去する場合に使用可能な泡抜き装置に関するものである。

油脂成分をはじめとして各種の化学成分を含んだ液体を流通させるようなシステム（例えば組織培養装置など）では、液体の流通過程で含有成分が泡となって発生したり、過飽和に溶存した気体成分があるときにこれが発泡したりすることがあり、このようにして発生した泡は、除去する必要が生じる場合があった。
従来、このような泡の除去を行う場合には、円筒形をした容器内へ液体を通過させ、この容器内ではその内周面に沿わせるように液体に旋回流（渦）を起こさせることにより、そのときに起こる遠心力を利用して渦中心部で液中から泡を積極的に発生させるようにした器具を用いることが知られている（例えば、特許文献１や２等参照）。これら従来公知の器具では、積極的に発生させた泡を、その発生圧を利用して容器上部から押せ押せ状態で容器外へ取り出し、除去させるようにしてあった。

なお、この容器上部の泡取出部分には開閉弁を設けるのが一般的とされており、泡の発生量が多い場合にはこの開閉弁を開き、少ない場合には閉めるといったように、必要に応じてこの開閉弁を開閉操作していた。
特開平１１−１９４０６号公報 特開２０００−３１７２１２号公報

従来公知の器具では、上記したように泡の発生量に応じて開閉弁を開閉操作しなければならず、その手間が面倒であった。言うまでもなく開閉弁の開閉操作を怠ったり誤ったりすれば、処理後の液体が不純物（泡の発生源となる物質）を含んだ不適なものになるといった問題に繋がる。またガス化した成分等が実際に泡となり、これが液体中へ再混入するおそれもあった。
なお、開閉弁の開閉動を自動化させることは可能であるが、この場合、泡の発生状況を検出してこれで開閉弁を動作させる制御回路を具備させなければならないので、その場合には装置コストが高騰化するという欠点がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、構造簡潔、低コストであって、液中からの泡の除去が簡単且つ確実に行えるようにした泡抜き装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係る泡抜き装置１は、液体の流入部２０と流出部２１とを有して内部が中空に形成された容器本体３に対し、容器本体３内を、上記流入部２０及び流出部２１が共に含まれる液体室６と、それより上部であって流入部２０及び流出部２１が共に含まれない気体室７とに区画する状態で気液分離フィルター５が設けられ、気体室７側に排気部２４が設けられたものである。
気液分離フィルター５は、気体（泡を含む）は通すが液体は通さない特性を有した、例えば疎水フィルターなどのフィルターである。

このような構成であると、容器本体３の流入部２０から液体室６を介して流出部２１へと液体を通過させるうち、液体室６で泡が多量に発生したときにはこの泡が気液分離フィルター５を介して気体室７へと押し出され、この気体室７側に設けられた排気部２４から取り出されることになる。このとき、液体室６から気体室７へ向けて液体が気液分離フィルター５を通過することはない。そのため、容器本体３に対してわざわざ開閉弁を設ける必要はなく、従って当然に構造的に簡潔で低コスト化が可能であると共に、従来において開閉弁を操作していた手間も解消されることになる。

なお、このとき気体室７は気体の逆流を防止するために液体室６よりも圧力を低く保つ必要がある。そのためこの泡抜き装置１をポンプの吸い込み側などで使用する場合（即ち、液体室６の内圧が低下するおそれがある場合）には、真空ポンプなどで気体室７の内圧を低下させておくといった対策を採ればよい。
容器本体３は、少なくとも液体室６が平面円形に形成されたものとし、この液体室６に対して流入部２０を接線方向に設けるようにするのが好適である。このようにすると、液体室６に流入した液体は、この液体室６の内周面に沿った旋回流を生起するようになる。すなわち、液体室６内において液体にこのような旋回流を起こさせることで、液中からの泡の発生を促進させることができる。

容器本体３において、流入部２０を高位とし流出部２１を低位とする位置関係で設けるのが好適である。このようにすると、液体室６に液体を流入するときの流速が、旋回流を起こすほどでない（比較的低速である）場合でも、液体が液体室６内を通過する時間を可及的に長く取れることになり、従って泡の浮き上がりによる気体分離を促進できることになる。また液体の通過流れが円滑になる。
容器本体３は、気液分離フィルター５が設けられる区画位置より下部側の下部体１０と区画位置より上部側の上部体１１とに分離及び結合自在な構造にするのが好適である。このようにすることで、これら下部体１０と上部体１１との結合時に両者間で気液分離フィルター５を挟持可能になる。また下部体１０と上部体１１とを分離すれば、気液分離フィルター５を簡単に取出可能になる。そのため容器本体３内の清掃をはじめ、気液分離フィルター５のメンテナンスや交換等が簡単にできる。また構造が簡潔であるので、製作コストの低廉化などが図れる。

本発明に係る泡抜き装置では、構造が簡潔で且つ低コストでありながら、液中からの泡の除去が簡単且つ確実に行える。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１及び図２は、本発明に係る泡抜き装置１の一実施形態を示している。この泡抜き装置１は、必要容量（泡除去の処理能力）に応じて形成される中空室２を内部に具備した容器本体３を主体として成る。
この容器本体３には、中空室２内を上下に区画する状態で気液分離フィルター５が設けられている。この気液分離フィルター５は、微小な孔が無数に分散形成されたシート状乃至板状に形成されたもので、この微小孔の孔径や分散密度の程度により、気体（泡を含む）は通すが液体は通さないという作用を生じさせるフィルターである。これにより、中空室２において気液分離フィルター５の区画位置より下側には液体室６が形成され、気液分離フィルター５の区画位置より上側には気体室７が形成されるようになっている。この気液分離フィルター５には、例えば使用する液体が石油系でない場合であれば疎水フィルターを採用することができる。

容器本体３は下部体１０と上部体１１とを有しており、これらを分離したり結合したりが自在に行える構造になっている。この分離及び結合を可能にする構造は、例えば下部体１０に上向き開口する円形凹部１２を設けると共にこの円形凹部１２の内周面に雌ねじを設け、上部体１１には下部体１０の円形凹部１２内に嵌る円柱凸部１３を設けると共にこの円柱凸部１３の外周面に雄ねじを設けて、これら円形凹部１２と円柱凸部１３とで互いにネジ嵌合をさせるものとすればよい。
このような下部体１０の円形凹部１２と上部体１１の円柱凸部１３とをネジ嵌合させる構造であれば、円形凹部１２の底部にできる円環状の支持面とこれに対向する円柱凸部１３の下面との間で気液分離フィルター５を挟持することができ、中空室２内での気液分離フィルター５のガタツキや位置ズレを防止できる。なお、円柱凸部１３の下面と気液分離フィルター５の上面との間、又は円形凹部１２の円環状支持面と気液分離フィルター５の下面との間にＯリング等の防水手段１５を設けることで、防水作用の向上と気液分離フィルター５の安定性向上を図るようにするのが好ましい。

下部体１０は、中空室２のなかで液体室６（気液分離フィルター５の下部側の室）を形成させるために底部１７を有した容器形に形成されている。この下部体１０の平面形状は円環状になっており、従って液体室６は円形孔であり、そのまわりを平面リング形の周壁１８が取り囲むようになっている。
この下部体１０には、その周壁１８を貫通する状態で液体の流入部２０と流出部２１とが設けられている。流入部２０が高位で、流出部２１が低位となる位置付けとされ、これら両者間にはある程度の上下間隔があけられている。本実施形態では、これら流入部２０と流出部２１が周壁１８の円周上において相反する位置付けとされたものを示してある。しかし、流入部２０と流出部２１との高低差が十分確保されていれば、必ずしもこれら両者を相反する位置付けとさせる必要はない。

流入部２０が周壁１８を貫通する方向は、液体室６が円形孔とされていることに対してその接線方向に一致するようになっている。そのため、この流入部２０を介して液体室６に液体が流入されると、この液体は周壁１８の内周面に沿った旋回流を生起する。従ってこの旋回流により、液体中から気体が分離され泡となって液体面上へ浮き上がるようになる。
流出部２１においては、図例では液体室６の径方向に沿ったものとされているが特にその貫通方向が特定されているわけではない。但し、この液体室６内で起こる旋回流によって液中から生起した泡は、旋回流の遠心力を受けることによりその渦中心部、即ち、液体室６内の中心周辺に集まるようになる。このことから、流出部２１は液体室６の外周寄りに位置付ける（即ち、周壁１８に設ける）のが好適となる。

このような流入部２０と流出部２１との高低差や下部体１０の液体室６における内径は、泡が浮上し難い場合、或いは液体室６内へ流入される液体の流量が増加する場合には、いずれも大きくする必要がある。
なお、これら流入部２０及び流出部２１は下部体１０に設けられているので、言うまでもなく、流入部２０より更に上部側に気液分離フィルター５が位置していることになる。この気液分離フィルター５に対し、流入部２０はある程度の上下間隔をおいた位置付けとされてあり、また流出部２１は液体室６の最も底寄りの位置に設けられている。

これらのことから、 流入部２０を介して液体室６に液体が流入されると、この液体は周壁１８の内周面に沿った旋回流を生起しつつ下位側の流出部２１を経て室外へ排出されるようになる。この間、流入部２０から液体室６内へ流入した液体が直接に気液分離フィルター５にぶつかるようなことは可及的に避けられ、また液体室６の底部で液体の淀み（滞留）が起こることも防止されるようになっている。
一方、上部体１１は、中空室２のなかで気体室７（気液分離フィルター５の上部側の室）を形成させるために天井部２３を有する蓋形に形成されている。そしてこの天井部２３を貫通する状態で気体の排気部２４が設けられている。なお、この排気部２４は、天井部２３ではなく、円柱凸部１３よりも上部側をその径方向へ貫通するように設けることもできる。

このような構成の泡抜き装置１は、例えば組織培養装置において培養液を循環させる回路中に組み込んで使用する。この泡抜き装置１へ液体を送り込むには流入部２０の上流部へポンプ３０を設けておくのがよい。また、この組織培養装置での使用に際しては、気液分離フィルター５としてＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）製で孔径０．２μｍの疎水フィルターを採用するのが好適であり、その外径は２５ｍｍ程度のサイズのもので十分である。本実施形態では、アドバンテック社製のＴ０２０Ａ０２５Ａという型式のものを用いた。

ポンプ３０により流入部２０から容器本体３の液体室６内へ液体が流入すると、この液体は液体室６の周壁１８内周面に沿って旋回流を起こしつつ流下し、液体室６の底部１７から流出部２１を介して室外へ排出されるようになる。この間、液体室６内で起こる旋回流により液中から泡が発生し、この泡が旋回流の渦中心部で集まりながら増加し、やがてその発生圧を伴って気液分離フィルター５の下面へと押し付けられるようになる。
そのため、この泡は気液分離フィルター５を通過して気体室７へと押し出され、排気部２４を介して容器本体３から取り出されるようになる。液体室６内において、仮に液体が満水状態になるようなことがあったとしても、この液体が気液分離フィルター５を通過することは防止されるため、液体が気体室７へあふれ出したり、まして液体が排気部２４を介して容器本体３の外へ漏出することはない。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。勿論、用途的にも組織培養装置などでの使用が限定されるものではなく、液体中に含まれる気体を液中から分離し、除去する必要がある場合において広く採用可能なものである。
容器本体３において、下部体１０と上部体１１とを分離したり結合したりする構造は、両者の相対逆回動で凹凸係合をさせる構造をはじめ、ネジを用いたネジ止めなどとすることが可能である。また、下部体１０と上部体１１とを接着して分離できない構造とすること（気液分離フィルター５の使い捨て）も可能である。

容器本体３の形状、材質、大きさ等は、対象とする液体の成分や流量に応じて適宜変更可能である。

本発明に係る泡抜き装置の一実施形態を示した側断面図である。 図１のＡ−Ａ線に対応させて描いた平面断面図である。

符号の説明

１ 泡抜き装置
３ 容器本体
５ 気液分離フィルター
６ 液体室
７ 気体室
１０ 下部体
１１ 上部体
２０ 流入部
２１ 流出部
２４ 排気部

Claims (4)

1. 液体の流入部（２０）と流出部（２１）とを有して内部が中空に形成された容器本体（３）に対し、容器本体（３）内を上記流入部（２０）及び流出部（２１）が共に含まれる液体室（６）とそれより上部で流入部（２０）及び流出部（２１）が共に含まれない気体室（７）とに区画する状態で気液分離フィルター（５）が設けられ、気体室（７）側に排気部（２４）が設けられていることを特徴とする泡抜き装置。
2. 前記容器本体（３）内は少なくとも液体室（６）が平面円形に形成されており、この液体室（６）に対して流入部（２０）が接線方向に設けられており、この液体室（６）に流入した液体に当該液体室（６）の内周面に沿った旋回流を生起可能にしてあることを特徴とする請求項１記載の泡抜き装置。
3. 前記容器本体（３）は、流入部（２０）を高位とし流出部（２１）を低位とする位置関係で設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の泡抜き装置。
4. 前記容器本体（３）は、気液分離フィルター（５）が設けられる区画位置より下部側の下部体（１０）と区画位置より上部側の上部体（１１）とに分離及び結合自在となっており、これら下部体（１０）と上部体（１１）との結合時に両者間で気液分離フィルター（５）を挟持可能であると共に、下部体（１０）と上部体（１１）との分離によって気液分離フィルター（５）を取出可能になっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の泡抜き装置。

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