JPH11216304A - System for removing foam generated in aqueous solution system or water system under slight gravity - Google Patents

System for removing foam generated in aqueous solution system or water system under slight gravity

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JPH11216304A
JPH11216304A JP2182698A JP2182698A JPH11216304A JP H11216304 A JPH11216304 A JP H11216304A JP 2182698 A JP2182698 A JP 2182698A JP 2182698 A JP2182698 A JP 2182698A JP H11216304 A JPH11216304 A JP H11216304A
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JP
Japan
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aqueous solution
bubble
water
bubbles
degassing
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Withdrawn
Application number
JP2182698A
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Japanese (ja)
Inventor
Akitoshi Yokota
明俊 横田
Norio Takeuchi
範雄 竹内
Akira Hasegawa
昭 長谷川
Tatsuya Sato
龍也 佐藤
Masatoshi Tsuji
政俊 辻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
UCHU KANKYO RIYO SUISHIN CENTE
UCHU KANKYO RIYO SUISHIN CENTER
JGC Corp
National Space Development Agency of Japan
Original Assignee
UCHU KANKYO RIYO SUISHIN CENTE
UCHU KANKYO RIYO SUISHIN CENTER
JGC Corp
National Space Development Agency of Japan
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a foam removing system capable of reliably removing foams from an aqueous solution or a water under a slight gravity and suppressing foam generation. SOLUTION: This foam removing system comprises two systems: one is a foam detecting and eliminating system for detecting and eliminating foams in a liquid (an aqueous solution or water) and the other is a foam pressurizing and dissolving and degassing system for degassing a liquid in which foams are dissolved by applying pressure. The foam detecting and eliminating system comprises a foam detector D1 for detecting foams in a liquid, flow route switching valves V1, V2 for discharging foams to outside of the system by switching the liquid flow routes at the time when foams are detected, and a control apparatus for controlling these components. The foam pressurizing and dissolving and degassing system comprises a high pressure pump PH for pressurizing and sending a liquid, a foam dissolving tank B for dissolving foams in the liquid under pressure, a capillary tube RP and a pressure decrease adjusting valve V5 for adjusting pressure decrease of the liquid, and an on-line degassing apparatus DG for degassing the resultant liquid in which foams are dissolved by a degassing membrane.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air bubble removing system, and more particularly, to an experiment in which bubbles are not mixed in an aqueous solution or water under the microgravity of the universe. The present invention relates to a bubble removal system for performing a degassing process.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art In a conventional electrophoresis system, a bubble removal system using a porous membrane such as Gore-Tex (trade name) is installed. It was used to remove air bubbles. This air bubble removing device manually removes air bubbles by using a syringe or the like, and cannot detect whether or not air bubbles have been mixed and cannot confirm whether or not air bubbles have been successfully removed. In addition, in the electrophoresis tank, a voltage of several hundred volts is applied to the buffer solution during analysis, so that Joule heat is generated and the temperature of the buffer solution increases, and at this time, a sufficiently degassed buffer solution must be used. During the analysis, the dissolved gas was vaporized and bubbles were generated, which hindered the experiment. In the above-described bubble removing device, it was impossible to degas dissolved gas from the buffer solution.

【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。
[0003] Under microgravity, gas-liquid separation using gravity cannot be performed sufficiently. Therefore, a technique for separating bubbles using centrifugal force, electrostatic force, or electromagnetic force has been developed. There is also a method of separating gas and liquid using a mesh by utilizing the surface tension of air bubbles. However, none of the methods can degas dissolved gas in the aqueous solution.

【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。
[0004] As a method of degassing a dissolved gas in an aqueous solution, a method of bubbling with an inert gas such as argon or a gas having a low solubility on the ground, or a method of degassing by applying physical energy such as ultrasonic waves during heating is used. However, such a method cannot be applied because gas-liquid separation cannot be performed under microgravity. In addition, as an on-line deaerator conventionally used in liquid chromatography,
In some cases, an aqueous solution is passed through the inside of a cylindrical Teflon (trade name) or silicon film, and the outside of the film is depressurized to degas dissolved gas. This method is considered to be applicable to microgravity conditions because gas-liquid separation is not required. However,
In such an online deaerator, when large bubbles pass through the inside of the membrane, it is expected that the bubbles cannot be sufficiently removed during the time when the aqueous solution passes through the inside of the membrane. Therefore, it is necessary to sufficiently dissolve bubbles in the aqueous solution before introducing the aqueous solution into the film.

【0005】[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。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and (1) a system for detecting and automatically discharging air bubbles mixed into an aqueous solution or water; ) Bubbles are dissolved in aqueous solution or water, dissolved gas components are removed, and the gas amount is controlled below the saturated dissolved gas concentration at the operating temperature and pressure. Removal of bubbles from aqueous solution or water under microgravity conditions by a system that suppresses the generation of bubbles at the time, a system that combines (1) and (2), or a system that uses (2) alone The purpose of the present invention is to provide an air bubble removing system capable of reliably suppressing air bubbles.

【0006】[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。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an air bubble detection and elimination system for detecting air bubbles contained in an aqueous solution such as a buffer solution and an eluent or water and eliminating the air bubbles, and an air bubble detection system. The aqueous solution or water subjected to the action of the elimination system is pressurized, the air bubbles remaining after passing through the air bubble detection and elimination system are dissolved in the aqueous solution or water, and the remaining air bubbles obtained are removed from the aqueous solution or water in which the dissolved air bubbles are dissolved. A bubble pressure dissolving and degassing system for removing air, wherein the bubble detection and elimination system detects bubbles mixed in the aqueous solution or water, wherein the bubble detection and elimination system detects bubbles mixed in the aqueous solution or water. An air bubble detector, a flow path switching valve that switches the flow path of the aqueous solution or water when the air bubble detector detects air bubbles, and eliminates the detected air bubbles, and the flow path switching. A control device for controlling a valve, wherein the bubble pressure dissolution / degassing system comprises a high-pressure pump for pressurizing and sending the aqueous solution or water, and dissolving the remaining bubbles in the aqueous solution or water under pressure. A bubble dissolving tank, a decompression unit for depressurizing the aqueous solution or water sent from the bubble dissolving tank, and an online deaerator for deaeration using a deaeration membrane from the aqueous solution or water passed through the depressurizing unit. It is possible to reliably remove air bubbles from an aqueous solution or water and suppress the generation of air bubbles under microgravity conditions on orbit, thereby removing air bubbles from an aqueous solution or water and reducing the amount of dissolved gas. It can be applied to experiments such as electrophoresis that require reduction, and can increase the success rate of experiments.

【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。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a high-pressure pump for pressurizing and sending an aqueous solution or water such as a buffer solution or an eluent mixed with air bubbles, and a bubble dissolving tank for dissolving the air bubbles in the aqueous solution or water under pressure. And a decompression unit for decompressing the aqueous solution or water sent from the bubble dissolving tank, and an on-line deaerator for degassing the aqueous solution or water passing through the decompression unit using a deaeration film. As a feature, the system can be simplified as a space experiment system, and it is possible to reliably remove bubbles from aqueous solution or water under microgravity conditions in orbit and to suppress the generation of bubbles. Alternatively, the present invention can be applied to an experiment such as electrophoresis that requires removal of bubbles from water and a reduction in the amount of dissolved gas, thereby increasing the success rate of the experiment.

【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。
The invention of claim 3 is characterized in that, in the invention of claim 1 or 2, a silicon film is used as the deaeration film, so that a stable deaeration performance is obtained without being affected by the flow rate. It was made.

【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。
A fourth aspect of the present invention is characterized in that in any one of the first to third aspects of the present invention, a capillary tube for reducing pressure and a pressure reducing valve are used as the pressure reducing means, and the bubbles are pressurized and dissolved. A specific configuration of the pressure reducing means for effectively operating the degassing system is provided.

【0010】[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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a bubble removing system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of a bubble removal system according to the present invention. In the drawing, B is a bubble dissolving tank, D1 is a bubble detector, D2 is a dissolved oxygen meter, and DG is an online deaerator. , P1, P2 are pressure gauges, PH is a high pressure pump, RP is a capillary tube, T is a thermometer, V1,
V2, V3 and V4 are solenoid two-way valves (flow path switching valves), V
Reference numeral 5 denotes a pressure reducing valve, and VI denotes a bubble injection device. The bubble removal system of the present embodiment includes a bubble detection and elimination system that detects and discharges bubbles mixed in from the QD when the solution tank is attached and detached, and dissolves bubbles remaining under the bubble detection and elimination system under pressure to dissolve the bubbles. It is configured by combining two systems of a bubble pressure dissolution degassing system for degassing a gas. It should be noted that one configuration of the present invention constitutes the above-described bubble pressure dissolution / degassing system alone. In this case, the operation of the bubble pressure dissolution / degassing system in the system of the embodiment shown in FIG. The operation is the same as that of the above-mentioned system, and the corresponding portions are the disclosures of both embodiments.

【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。
The bubble detection and elimination system includes a bubble detector D1.
And two-way valves V1, V2, V3 for switching the flow path
And a control device. The bubble pressure dissolving and deaeration system comprises a high pressure pump PH, a bubble dissolving tank B, a capillary tube RP, a pressure reducing valve V5 for pressure reduction, and online degassing. And a device DG.

【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。
The operation of each of the above two systems will be described below. 1. Bubble detection and exclusion system
A light transmission type bubble detector D1 is installed in that part. Further, two-way solenoid valves V1, V2, V3 for controlling the flow path and a control device for controlling these two-way solenoid valves are provided downstream of the bubble detector D1. When air bubbles are detected by the air bubble detector D1, the control device receives this signal and opens and closes the necessary one of the electromagnetic two-way valves V1, V2, and V3 to open and close the flow of the aqueous solution (or water). The path is changed to automatically discharge air bubbles out of the experimental system. If no bubbles are detected, the aqueous solution is sent to a bubble pressure dissolution and deaeration system installed downstream.

【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。
2. Bubble pressure dissolution and deaeration system For the bubbles that cannot be completely removed by the above-described bubble detection and elimination system, the bubbles are dissolved and deaerated by the following configuration. First, the aqueous solution containing bubbles is sent to the bubble dissolving tank B by the high-pressure pump PH. Downstream of the bubble dissolving tank B, a capillary tube RP and a pressure reducing valve V5 are installed to keep the pressure in the bubble dissolving tank B in a pressurized state and simultaneously operate the pressure at the inlet of the online deaerator DG. Keep within the condition range.
The aqueous solution introduced into the bubble dissolving tank B in a pressurized state increases the solubility of the gas by pressurization, and the remaining bubbles in the aqueous solution are
It dissolves in the aqueous solution in the bubble dissolving tank B having a sufficient capacity.
In the on-line deaerator DG, an aqueous solution is caused to flow inside a cylindrical film, and at this time, the outside of the film is depressurized, thereby degassing the dissolved gas. If necessary, the degassed aqueous solution is circulated in the system to reduce the amount of gas in the entire system.

【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。
Next, as a simulation for confirming the performance of the air bubble removing system according to the present invention, the following experiment was conducted using a test loop shown in FIG. 1. Checking the performance of the bubble detection and elimination system To check the performance of the bubble detection and elimination system, install a bubble injecting device VI, inject air into the aqueous solution, and measure the amount of air discharged out of the system by the bubble detection and elimination system. did. At this time, the distance from the bubble injection device VI to the bubble detector D1 was set to 20 cm, the distance from the bubble detector D1 to the valve group (the electromagnetic two-way valves V1, V2, and V3) was set to 5 cm. . Air injection volume is 1m
l, 0.5 ml, and 0.1 ml. As a result of the measurement, the amount of air discharged out of the system was 90% or more of the initial injection amount. That is, even if bubbles of 1 ml at the worst are mixed, the bubbles flowing to the system installed on the downstream side are reduced to 0.1 m.
l or less.

【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。
2. Confirmation of Characteristics of Degassing Film An online degassing device DG using the degassing film was installed, and the degassing performance characteristics according to the flow rate of the aqueous solution were evaluated. Commercially available degassing membranes exhibit a predetermined performance within the operating flow rate range, but when applied to the system of the present invention, their degassing performance is expected to change, so they are stable over a wide flow rate range. It is necessary to select a degassing membrane that can obtain degassing efficiency. Here, the flow rate range was 5 to 20 ml, and two types of silicon material films were prepared and compared with commercially available Teflon films. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the flow rate of an aqueous solution by a degassing membrane material and oxygen permeability. The oxygen transmission rate was derived from the following equation. Oxygen permeability = ((inlet oxygen concentration-outlet oxygen concentration) / inlet oxygen concentration) / film area As a result, the silicon film showed stable deaeration characteristics in the flow rate range tested.

【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。
3. Confirmation of bubble dissolving effect at the time of pressurization Using a bubble dissolving tank B having a capacity of 25 ml, 1 ml of air was injected to perform a deaeration circulation operation of the aqueous solution. A baffle plate was provided inside the bubble dissolving tank B in order to accelerate the dissolution of bubbles, and a structure for ensuring a flow rate around the bubbles was adopted. This was compared with a case where no baffle plate was provided. The operating pressure conditions in the bubble dissolution tank B were changed, and the bubble dissolution time under each pressure condition was measured. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the pressure depending on the solution flow rate and the bubble dissolution time. FIG. 3 (A) shows the characteristics when the baffle plate is installed and FIG. 3 (B) shows the characteristics when the baffle plate is not installed. As a result, during pressurization, bubbles disappear in 1/4 to 1/3 of the time during non-pressurization, and the bubble dissolution time can be significantly reduced. Also,
In the case where the baffle plate was installed in the dissolution tank and in the case where it was not installed, air bubbles disappeared in about 1/3 of the time when the baffle plate was installed compared to the case where no baffle plate was installed. As a result, as compared with a non-pressurized state in which no baffle plate is provided, the time until the bubble disappears can be reduced to about 1/10 by installing the baffle plate and applying pressure. In an actual space experiment, in order to secure the flow rate around the bubbles and obtain the same effect as the baffle plate, trap the bubbles with a mesh and apply the water flow emitted from the nozzle directly to the bubbles. It may be.

【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。
4. Dissolved oxygen concentration downstream of the degassing membrane In the ground test loop, the oxygen concentration downstream of the on-line degassing device DG was measured and was stable at around 2 ppm. Even if 1 ml of air bubbles were introduced into the dissolution tank, it was around 3 ppm It rises for a while, but then converges to 2 ppm. The oxygen concentration of 2 ppm corresponds to the saturated dissolved gas amount at a water temperature of 80 ° C., and indicates that no bubbles are generated at the level of the temperature rise in the electrophoresis tank in the actual operation. In the conventional bubble removing device installed in the existing electrophoresis system, the dissolved gas amount does not fall below the saturation solubility of the solution temperature during operation, and a remarkable effect is obtained by the present invention.

【0018】[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。
According to the first aspect of the present invention, the bubble detection and elimination system can automate the detection and discharge of the bubbles, and can reduce the operation of removing the bubbles which has been conventionally performed by the astronaut when the bubbles are mixed. In addition, the installation of the bubble pressure dissolution and deaeration system can provide a deaeration function that has not been provided on orbit until now. By configuring these systems in combination, it is possible to reliably remove bubbles from the aqueous solution or water and suppress the generation of bubbles under microgravity conditions on the orbit, thereby removing bubbles from the aqueous solution or water, and The present invention can be applied to an experiment such as electrophoresis that requires a reduction in the amount of dissolved gas, and the success rate of the experiment can be increased. In addition, the degassing process on the ground, which is performed as a pretreatment of the aqueous solution or water used on orbit, can be simplified.

【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。
According to the second aspect of the present invention, a degassing function which has not been provided on the orbit can be obtained, and it is particularly suitable for a case where the predicted bubbles are small. With this system, it is possible to reliably remove bubbles from aqueous solution or water and suppress the generation of bubbles under microgravity conditions on the orbit, so it is necessary to remove bubbles from aqueous solution or water and reduce the amount of dissolved gas. And the success rate of the experiment can be increased. Also,
The deaeration process on the ground performed as a pretreatment of the aqueous solution or water used on orbit can be simplified. further,
It is possible to realize weight reduction and suppression of complexity of the experimental system, which are important issues in space experiments, and to construct an appropriate experimental system according to the purpose.

【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。
Effect of Claim 3 In addition to the effect of Claim 1 or 2, the use of a silicon film as the degassing film provides a stable degassing performance without being affected by the flow rate.

【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。
Effect of Claim 4 In addition to the effect of any one of Claims 1 to 3, a specific structure of a decompression means for effectively functioning a system for dissolving and degassing by pressurizing bubbles is provided. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of a bubble removal system according to the present invention.

【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。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a solution flow rate and oxygen permeability by a degassing film material.

【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。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the pressure depending on the solution flow rate and the bubble dissolution time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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。
B: bubble dissolving tank, D1: bubble detector, D2: dissolved oxygen meter, DG: online deaerator, P1, P2: pressure gauge,
PH: High pressure pump, RP: Capillary tube, T:
Thermometer, V1, V2, V3, V4: electromagnetic two-way valve (flow path switching valve), V5: pressure reducing valve, VI: bubble injection device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (74)上記1名の代理人 弁理士 高野 明近 (外1名 ) (72)発明者 横田 明俊 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 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (74) One of the above-mentioned agents Attorney Akinaka Takano (one outsider) (72) Inventor Akitoshi Yokota 2-3-1 Minatomirai, Nishi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa JGC Yokohama, Japan In-house (72) Inventor Norio Takeuchi 2-3-1 Minatomirai, Nishi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture JGC Corporation Yokohama Head Office (72) Inventor Akira Hasegawa 2205 Narita-cho, Oarai-machi, Higashiibaraki-gun, Ibaraki Prefecture Inside the Development Center (72) Tatsuya Sato 2-1-1, Sengen, Tsukuba, Ibaraki Pref. Space Development Corporation Tsukuba Space Center (72) Inventor Masatoshi Tsuji 3-30-16 Nishiwaseda, Shinjuku-ku, Tokyo Foundation Space Environment Promotion Center

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. An air bubble detection and elimination system for detecting air bubbles mixed in an aqueous solution such as a buffer solution and an eluent or water and eliminating the air bubbles, and the aqueous solution or water subjected to the action of the air bubble detection and elimination system Pressurize, and dissolve remaining air bubbles after passing through the air bubble detection and elimination system in the aqueous solution or water, and deaeration from the aqueous solution or water in which the obtained residual air bubbles are dissolved. A bubble removal system generated in an aqueous solution system or water system under microgravity, wherein the bubble detection and elimination system includes a bubble detector that detects bubbles mixed in the aqueous solution or water, and the bubble detector. A switching device that switches a flow path of the aqueous solution or water when bubbles are detected, and a flow path switching valve that eliminates the detected bubbles; and a control device that controls the flow path switching valve. The bubble pressure dissolving and degassing system includes a high-pressure pump that pressurizes and sends the aqueous solution or water, a bubble dissolving tank that dissolves the remaining bubbles in the aqueous solution or water under pressure, and a bubble dissolving tank that dispenses from the bubble dissolving tank. Decompression means for decompressing the aqueous solution or water, and an on-line deaerator for degassing the aqueous solution or water that has passed through the decompression means using a degassing membrane under microgravity, A system for removing bubbles generated in aqueous or aqueous systems.
【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。
2. A high-pressure pump for pressurizing and sending an aqueous solution or water such as a buffer solution or an eluent mixed with air bubbles, a bubble dissolving tank for dissolving the air bubbles in the aqueous solution or water under pressure,
A decompression unit for decompressing the aqueous solution or water sent from the bubble dissolving tank, and an on-line deaerator for degassing the aqueous solution or water passing through the decompression unit using a deaeration film. A bubble removal system generated in an aqueous or aqueous system under microgravity.
【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。
3. The system for removing bubbles generated in an aqueous or aqueous system under microgravity according to claim 1, wherein a silicon film is used as the degassing film.
【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。
4. A bubble generated in an aqueous system or an aqueous system under microgravity according to claim 1, wherein a capillary tube for reducing pressure and a pressure reducing valve are used as said pressure reducing means. Removal system.
JP2182698A 1998-02-03 1998-02-03 System for removing foam generated in aqueous solution system or water system under slight gravity Withdrawn JPH11216304A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006066345A1 (en) * 2004-12-23 2006-06-29 The Australian National University Increased conductivity and enhanced electrolytic and electrochemical processes
JPWO2010023977A1 (en) * 2008-08-26 2012-01-26 パナソニック電工株式会社 Gas dissolving device

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