JPH0474501A - 脱気剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は液体内に溶存する気体を吸着して除去する脱気
剤に関する。

（従来の技術及びその課題） 従来、液体内に溶存する気体を脱気する手段としては、
液体全体を減圧する方法、或は加熱／冷却することによ
って気体の液体への溶解度を変化させて脱気する方法等
が主な方法であった。

しかしながら、減圧する方法では真空ポンプの様な特別
の装置を必要とするという欠点があった。又、液体を加
熱／冷却する方法は加熱／冷却手段を必要とするうえに
、場合によっては液体を沸点近（まで加熱する必要があ
り、熱分解する物質を溶解／分散させている液体の様な
場合には好ましくはなかった。

更に、溶存気体は、減圧状態から常圧に戻したり、加熱
／冷却状態から室温に戻した時に、再び溶解度まで液体
中に取り込まれる為、気体の除去は、その液体を使用す
る直前に行うのが好ましく、真空ポンプや加熱／冷却手
段を必要とする従来の方法では簡便ではないという欠点
があった。

又、沸騰石の様な従来から知られている多孔質物質を液
体内に入れ、加熱手段と併用して使用することが通常行
われている。しかしこれは、多孔性物質な突沸を防ぐ為
の補助的な役割に利用するものであり、この場合には多
孔性物質は脱気剤としてではな（、気泡の成長を促す場
として使用されているにすぎない。

又、多孔性物質な脱気剤として使用する場合、多孔質物
質を液体内に長時間放置しておくと、多孔性物質の表面
が液体で濡れて脱気剤としては作用しなくなるという問
題もある。

従って、液体の脱気に多孔性物質を用いるときには、加
熱脱気する直前に多孔性物質を投入しなければならず煩
雑であるのみならず、−度使用した多孔性物質を繰り返
し使用する為には再生処理を必要とするという問題があ
った。

この様な脱気した液体を必要とするものとしては、例え
ば、液体クロマトグラフィーやインクを加熱発泡させて
記録するインクジェットプリンタ等がある。

例えば、液体クロマトグラフィー（以下液クロと略す）
では試料を流すキャリアとして液体を用いるが、この液
体内に気体が溶存しているとクロマト分離後の検出器が
誤動作したりＳ／Ｎ比が悪くなったりする。

即ち、液クロの検出器には可視・紫外等のに光学的手段
が用いられているが、気泡が存在すると用いられてきた
が、開封後の経時変化は避けられなかった。又、こうし
たプリンタは小型・軽量・低コストが求められることか
ら、前述の液クロの様な減圧手段を設けることは困難で
あり、脱気しながらのインク利用は出来なかった。

従って、本発明の目的は上記従来技術の課題を解決する
有効な脱気剤を提供することである。

（課題を解決する為の手段） 上記目的は以下の本発明によって達成される。

即ち、本発明は、高分子、架橋高分子或は高分子ゲルか
らなり、液体内の溶存気体を吸着して脱気することを特
徴とする脱気剤である。

（作　　用） 本発明によれば、高分子、架橋高分子或は高分子ゲルを
液体内に入れることにより、溶存気体はその表面に吸着
除去される。

更には、高分子ゲルが膨潤／収縮して溶存気体の吸着量
が変化することを利用して、それらの再利用或は脱気剤
への気体の吸着／脱着量の制御をすることが好ましい。

試料と区別がつかなかったり、或はブランクの光学濃度
が上がったりする為、上記の様な弊害か生ずる。従って
、これを防ぐ為にテフロンデユープ等の気体透過性の高
いチューブに液体を加圧して流し込み、このデユープの
外側を減圧して脱気しながら使う場合があるが、装置が
大型化するという欠点があった。

或は、−静的にはキャリアとして使う液体を予め減圧に
よって十分に脱気しておいて直ちに使用するということ
が行われているが、時間が経過するにつれて気体が再溶
解し、経時変化が生ずるという欠点があった。

又、インクを加熱発泡させて記録するインクジェット（
以下バブルジェットと略す）プリンタの場合には、イン
ク内に気泡が存在すると伝熱効率か悪くなって消費電力
が増えたり、不均一な発泡によってインク滴の大きさが
揃わなくなり印字品位が低下したりするという問題が生
ずる。

これを防ぐ為には、インクを出荷時に脱気後、気体透過
性の低い密閉容器に保管する等の手段が（好ましい実施
態様） 次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳細に説明
する。

溶存気体は液体に接する気体が溶けたもので、溶存量は
気体の液体への溶解度によって決まり、接する気体との
間で平衡状態となる。これを減圧等の方法で平衡をずら
すことにより、気体が液体内に存在するよりも液体外に
存在する方が安定な状態とすることで脱気を行う。

減圧による方法では液体と接する空間の気体分子の数を
減らすことで、液体内から液体外へと気体が移動するこ
とを利用し脱気する。

又、加熱／冷却による方法では溶解度が温度によって決
まることを利用している。例えば、温度を上げたときに
気体の液体への溶解度が増すいわゆる正の溶解度を示す
気体を液体と組み合わせたときには、液体全体を冷却す
ることにより脱気が有効に為される。逆の、いわゆる負
の溶解度を示すときには液体全体を加熱することが有効
である。

従って、以上述べた様に平衡をずらせば溶存気体は液体
外に出て（るはずであるが、この場合には気体分子の大
きさが問題になる場合がある。即ち、溶存気体が溶媒和
した１分子或は数分子の大きさで表面のエネルギーが大
きい為に、他の溶存気体と合一したり、或は液体との親
和力に打ち勝って液体外へ出てくることが困難となる場
合である。この様な場合にいわゆる沸騰石の様な多孔質
材料が有効であることはよく知られている。

しかしながら、前述した様に、従来の多孔性物質は使用
条件が限定されていたり、一般には再利用が出来なかっ
たりといった問題点があった。

本発明の好ましい脱気剤は、液体と気体との平衡状態を
ずらす為に高分子ゲルの膨潤／収縮（或は高分子の非凝
集／凝集）を利用し、且つ収縮ゲル（凝集高分子）の界
面を気泡発生の場として利用する脱気剤である。

即ち、高分子、架橋高分子或は高分子ゲルが収縮（凝集
）するときに、その界面近傍で温度や濃度の不均一が生
ずる為に液体と気体の平衡がずれしてその表面に気泡が
吸着することを研究の結果具い出した。

従来、水中の空気を脱気するには１００℃近（まで加熱
して発泡させる必要があったが、本発明によれば３５℃
という比較的低温で水中に溶存していた空気が脱気され
た。

又、液体を沸点近くまで加熱する必要がないので、液体
の変化・変性が殆どない為、例えば、蛋白質溶液の様な
熱変性する溶液の場合に特に好ましい。

更に、本発明の脱気剤は、真空ポンプの様な減圧手段と
いった特別の手段を併用しなくても、液体を使用する直
前に簡便に脱気が可能な経済性に優れた脱気剤である。

（実施例） 次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳しく説明
する。

実施例１ Ｎ−イソプロピルアクリルアミド０．５ｇ、メチレンビ
スアクリルアミド１３．３ｍｇ、Ｎ。

て気泡が発生出来る条件となり、且つ気泡が成長出来る
場がそこに提供される為、収縮界面（凝集界面）に溶存
気体が気泡として吸着され効率的に脱気することが出来
る。

又、本発明の脱気剤は、高分子ゲルの膨潤／収縮（高分
子の非凝集／凝集）を利用するので、脱気したい時に収
縮状態（凝集状態）とすれば、液体に対する濡れ性が低
いはっきりした界面を形成出来、脱気剤として十分な性
能を発揮出来る。

従って、沸騰石の様に液体中に入れておくと表面が濡れ
て機能しなくなるということはない。

更に、高分子ゲルの収縮度は制御出来るので、表面の濡
れ性を変化させ吸着による脱気量を任意に制御出来る。

この膨潤／収縮（非凝集／凝集）の制御には、温度・電
場・電流・塩濃度等が利用出来る。

例えば、本発明者らは、Ｎ−イソプロピルアクリルアミ
ドを主モノマーとしてメチレンビスアクリルアミドを架
橋剤としたハイドロゲルの場合には、水中でおよそ３５
℃以上にすればゲルが収縮Ｎ、Ｎ’　、Ｎ’　−テトラ
メチルエチレンジアミン６μ℃を蒸留水９ｍβに溶解し
、窒素ガスで１時間バブリングしてモノマー溶液とした
。又、過硫酸アンモニウム１ｍｇを蒸留水１＋ｎｊ２に
溶解して重合開始剤とした。

上記のモノマー溶液を立方体の型に入れ、およそ５℃に
冷却しながら重合開始剤を添加して窒素雰囲気下で１時
間静置して重合させ、型から取り出して高分子ゲルを得
た。室内に放置して空気で飽和した蒸留水１℃にこの高
分子ゲルを２０℃で投入し、蒸留水全体を３５℃に加温
したところ、高分子ゲルは収縮してその界面に気泡が発
生した。この気泡を回収して分析したところ、空気の組
成であることが確認された。

蒸留水だけを分離回収して、高分子ゲルで処理していな
い蒸留水と比較分析したところ、高分子ゲルで処理した
蒸留水の溶存空気の量は検出限界以下まで減少していた
。

比較例１ 実施例１において、高分子ゲルを入れない蒸留水を比較
試料とした。この未処理の蒸留水を３５℃まで加温した
ところ気泡は観測されなかった。

又、３５℃まで加温した蒸留水と加温しない蒸留水とを
比較分析したところ有為な差がないことが判明した。

又、未処理の蒸留水を水の沸点である１００℃近（まで
加温したところ、沸騰に伴い気泡が発生した。蒸留水を
分析の結果、実施例１の高分子ゲルで処理した蒸留水と
同程度に脱気されていることが確認された。

従って、実施例１によれば蒸留水を沸点近（まで加温し
たのと同等の効果を３５℃という比較的低温で達成する
ことが出来た。

実施例２ 高分子ゲルの再利用を試みた。実施例１で脱気剤として
使用した高分子ゲルを脱気していない２０℃の蒸留水１
ρに投入したとろ、高分子ゲルは膨潤し、その表面には
気泡が確認出来なかった。

次にこれを実施例１と同様に３５℃まで加温しルアミド
を主成分とする高分子溶液を得た。このものは実施例１
で重合した高分子ゲルと異なり、架橋剤を添加していな
いのでゲルの様な構造を保持することは出来ない。

これを空気で飽和している２０℃の蒸留水に入れて、３
５℃まで加温したところ高分子が凝集してその表面に気
泡が発生した。

従って、本発明の目的である脱気は実施例１の様なゲル
状態のものでなくても達せられることが確認された。

（効　　果） 以上の様に本発明によれば、以下の効果が奏される。

（１）減圧ポンプの様な大掛かりな装置が不要で、簡便
な脱気を可能とした。

（２）比較的低温で脱気出来るので省エネルギーであり
、液体が脱気の際熱分解或は熱による物性変化を起こし
にくい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の脱気剤を使用した場合の初期たところ
、高分子ゲルは収縮してその表面に気泡が吸着した。こ
のことから、加温することにより高分子ゲルは繰り返し
脱気剤として使用出来ることがわかった。 尚、この繰り返し使用は何回でも可能で又特別の再生処
理も必要ないこともわかった。 実施例３ 実施例１において蒸留水を窒素で飽和させておいて同様
の処理をしたところ、蒸留水から窒素が脱気された。 実施例４ Ｎ−イソプロピルアクリルアミド０．５ｇ、Ｎ、Ｎ、Ｎ
’　、Ｎ’　−テトラメチルエチレンジアミン６μβを
蒸留水９ｍρに溶解し、窒素ガスで１時間バブリングし
て千ツマー溶液とした。又、過硫酸アンモニウム１ｍｇ
を蒸留水１＋ｎＪ２に溶解して重合開始剤とした。 上記のモノマー溶液をおよそ５℃に冷却しながら重合開
始剤を添加して、窒素雰囲気下で１時間静置して重合さ
せ、ポリＮ−イソプロピルアクリ状態若しくは非脱気状
態を示す概念図であり、第２図は脱気状態を示す概念図
である。 １′：容器及びその中に入っている液体、２：液体に溶
存している気体（実際には見えない）、 ３：膨潤状態の高分子ゲル（或は非凝集状態の高分子若
しくは架橋高分子）、 ４：収縮状態の高分子ゲル（或は凝集状態の高分子若し
くは架橋高分子）、 ５：収縮状態の高分子ゲルの表面に吸着された溶存気体
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高分子、架橋高分子或は高分子ゲルからなり、液
   体内の溶存気体を吸着して脱気することを特徴とする脱
   気剤。
2. （２）高分子ゲルが膨潤／収縮することにより吸着能が
   変化する請求項１に記載の脱気剤。