(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒に気体が溶解した溶液が流入する流入口が形成され、前記溶液を内部に収容する第１収容部と、
前記流入口よりも上方に配置され、前記流入口から上方に向けて流れてきた前記溶液を前記第１収容部から排出する排出路と、
前記排出路を通じて排出された前記溶液を内部に収容すると共に、収容した前記溶液を流出させる流出口が形成された第２収容部と、
前記排出路を通じて連通する前記第１収容部及び前記第２収容部の内圧を、同圧に調整すると共に任意の圧力に調整する圧力調整部と、を備え、
前記第１収容部は、前記溶液を前記流入口から前記排出路まで上昇させるまでの間に、前記溶液に第１の気液分離を行わせ、
前記排出路は、前記第１収容部から排出した前記溶液を前記第２収容部内に配置された案内部材を伝わせながら前記第２収容部内に供給し、その間に前記溶液に第２の気液分離を行わせることを特徴とする気泡除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載の気泡除去装置において、
前記案内部材は、前記第２収容部の内壁面とされ、
前記排出路は、前記第１収容部から排出した前記溶液を前記第２収容部の内壁面を伝わせながら前記第２収容部内に供給することを特徴とする気泡除去装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の気泡除去装置において、
前記第１収容部内には、前記排出路よりも上方に位置する部分に空間部が確保されていることを特徴とする気泡除去装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の気泡除去装置において、
前記流入口を通じて前記溶液を前記第１収容部内に連続的に供給する供給部を備えていることを特徴とする気泡除去装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の気泡除去装置において、
前記流入口を介して前記第１収容部に接続された攪拌容器と、前記攪拌容器内で前記溶媒及び前記気体を攪拌して前記溶液を作製する攪拌子と、を有する攪拌部を備え、
前記圧力調整部は、前記攪拌容器の内圧と同圧となるように、前記第１収容部及び前記第２収容部の内圧を調整することを特徴とする気泡除去装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の気泡除去装置において、
前記第２収容部には、前記第２収容部内で前記溶媒及び前記気体を攪拌して前記溶液を作製する攪拌子を有する攪拌部が設けられ、
前記第１収容部と前記第２収容部との間には、前記流出口を通じて前記第２収容部内から流出した攪拌後の前記溶液を、前記流入口を通じて前記第１収容部内に供給する送液部が設けられ、
前記攪拌子は、前記溶液の作製後、攪拌を停止することを特徴とする気泡除去装置。
【請求項７】
請求項６に記載の気泡除去装置において、
前記送液部は、前記第２の気液分離後の前記溶液を、前記流入口を通じて前記第１収容部内に供給することを特徴とする気泡除去装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の気泡除去装置において、
前記第２の気液分離後の前記溶液に含まれる気体成分の気体溶解度を測定する測定部を備えていることを特徴とする気泡除去装置。
【請求項９】
溶媒に気体が溶解した溶液が第１収容部内で上昇するように、前記第１収容部内に前記溶液を供給する工程と、
前記溶液が前記第１収容部内を上昇する間に、前記溶液に第１の気液分離を行わせる工程と、
前記第１収容部内を上昇してきた前記溶液を、排出路を通じて前記第１収容部から排出し、前記第２収容部内に供給する工程と、
前記排出路を通じて連通する前記第１収容部及び前記第２収容部の内圧を、同圧に調整すると共に任意の圧力に調整する工程と、を備え、
前記第１収容部及び前記第２収容部の内圧を調整する工程を行った後、前記溶液を前記第１収容部内に供給する工程、前記第１の気液分離を行う工程、及び前記溶液を前記第２収容部内に供給する工程を行い、
前記溶液を前記第２収容部内に供給する際に、前記第２収容部内に配置された案内部材を伝わせながら前記第２収容部内に前記溶液を供給し、その間に前記溶液に第２の気液分離を行わせることを特徴とする気泡除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気泡除去装置及び気泡除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体を液体（溶媒）に溶解させる代表的な方法として、攪拌による気液混合が知られている。この気液混合を行うにあたって、加圧条件下で攪拌を行うことで気体を液体に効率良く溶解できることも知られている。例えば炭酸飲料を例に挙げると、炭酸ガスに圧力を加えて攪拌することで、水に対して炭酸ガスをより多量に溶解させることができる。
【０００３】
ところで、一般的な攪拌操作で得られた溶液には気泡が混入してしまう。この気泡は様々な影響を及ぼすことが知られており、例えば流量計の測定精度の悪化や、塗装やインク印刷による塗装面や印刷面の仕上がり精度の悪化を招いてしまう。また、例えば溶液中の気体溶解度（濃度）を測定する場合には、測定結果のバラツキの原因となってしまい、測定精度の悪化を招いてしまう。従って、一般的には攪拌による気液混合を行った後、溶液中から気泡を除去する脱泡作業を行っている。
【０００４】
脱泡及び脱気について定義する。
脱泡とは、溶液中に混合されている様々な大きさの気泡を除去することである。なお気泡は、周囲が液体に囲まれ、内部が気体とされている。
これに対して脱気とは、気体が飽和状態で溶解している溶液の温度環境又は圧力環境を変化させ、この変化によって溶液中に溶解している気体成分を気泡に戻し、その気泡を脱泡させることで溶液中の気体濃度を減少させることである。従って、脱気を行うことで、溶液中に溶解している気体成分を気泡に変化させて除去してしまうので、溶液の気体溶解度が低下してしまう。なお、気体が飽和状態で溶解している溶液の気体溶解度は、ヘンリーの法則にしたがっている。
【０００５】
上述した脱泡を行う方法としては、例えば加熱沸騰を利用した方法、超音波を利用した方法、真空減圧を利用した方法、遠心力を利用した方法、ガス透過膜（気液分離膜）を利用した方法、及び静置法が知られている。
【０００６】
加熱沸騰を利用した方法は、溶液を加熱することで、溶液の粘性の低下と気泡の膨張とにより気泡の上昇速度を増加させて、溶液から気泡を除去する方法である。しかしながら、溶液を加熱、沸騰させるので、温度環境が大きく変化してしまい、脱気作用が働いてしまう。そのため、溶液に溶解している気体成分までもが気化して気泡に変化し、溶液から除去され易い。従って、気体溶解度が低下するおそれがあった。
【０００７】
超音波を利用した方法として、例えば溶液が収容されている容器に超音波による振動を加えることで容積を変化させ、容器内の減圧及び加圧を交互に行う方法が知られている（特許文献１参照）。これにより、溶液に含まれる気泡の体積を膨張、収縮させて気泡の上昇速度を増加させることができ、溶液から気泡を除去することが可能とされている
しかしながら、超音波による振動を溶液に加えると、溶液中に高圧部分と低圧部分とが交互に存在してしまう。そのため、低圧部分において脱気作用が働いてしまい、溶液に溶解している気体成分が気泡に変化すると共に、膨張して大きな気泡となって溶液面に浮上して溶液から除去され易い。従って、気体溶解度が低下するおそれがあった。
【０００８】
真空減圧を利用した方法は、減圧によって溶液に含まれる気泡の体積を膨張させることにより気泡の上昇速度を増加させ、溶液から気泡を除去する方法である。しかしながら、減圧を行うことで、溶液に溶解している気体成分までもが気化して気泡に変化し、溶液から除去され易い。従って、気体溶解度が低下するおそれがあった。このように、真空減圧を利用した方法は、脱泡と脱気とを同時に行う方法とされている。
【０００９】
遠心力を利用した方法として、例えば回転体の遠心力を用いて溶液を減圧容器の内壁に衝突させることにより、溶液に含まれる気泡を除去する方法が知られている（特許文献２参照）。この方法では、溶液と気泡の密度差を利用し、遠心力により溶液から気泡を除去させ易くしている。しかしながら、遠心力を作用させた際に、溶液に減圧部分が発生してしまうので、脱気作用が働き、溶液に溶解している気体成分が気泡に変化して溶液から除去され易い。従って、気体溶解度が低下するおそれがあった。
【００１０】
ガス透過膜（気液分離膜）は、例えば細長いパイプ状に形成され、通常は複数本を束ねて使用される。このガス浸透膜は、溶液の組成を変えずに気泡を除去することが可能であるので、幅広い分野で使用されている。このような気液分離膜を用いた方法として、例えば溶液（処理液）を通過させる気液分離膜の内側に、溶液中の気泡と同じ成分の気体を存在させ、溶液に溶解している気体の飽和蒸気圧以下の圧力で溶液を移動させる方法が知られている（特許文献３参照）。この方法によれば、溶液の組成を変えずに気泡を除去することが可能とされている。
【００１１】
しかしながら、この方法では、気液分離膜の内側の圧力を溶液の飽和蒸気圧以下の圧力にする必要があるので、脱泡作用の他に脱気が行われてしまい、気体溶解度が低下するおそれがあった。さらに、ガス透過膜という特殊な膜を使用する必要があり、高価になり易い。加えて、複数の圧力を制御する必要があるので、手間がかかり、扱い難いものであった。
【００１２】
上述のように、加熱沸騰、超音波、真空減圧、遠心力、及びガス透過膜を利用した方法は、いずれも脱泡だけではなく、脱気を伴ってしまうので、溶液に溶解している気体成分が気泡となって除去され、気体溶解度が低下し易い。
【００１３】
これに対して、静置法は、例えば溶解度測定実験において用いられる方法であり、脱気作用を生じさせることなく、脱泡だけを行うことができる方法として知られている。具体的に静置法は、液体と気体とを所定の温度及び圧力下で一定時間攪拌して、両者が混合した溶液を作製した後、攪拌時の温度条件及び圧力条件を維持した状態で、一定時間静置することで溶液から気泡を除去する方法である。このように、静置法では攪拌時点における温度条件及び圧力条件を維持するので脱気作用が生じない。従って、溶液の気体溶解度を低下させることなく脱泡だけを行うことが可能とされている。
【００１４】
なお、攪拌後に溶液を静置する静置時間としては、例えば攪拌を行う容器の形状や攪拌方法等によって変化する。例えば、攪拌及び静置にそれぞれ１８時間費やす方法（非特許文献１参照）や、攪拌に２時間、静置に一昼夜費やす方法（非特許文献２参照）や、攪拌及び静置にそれぞれ３時間費やす方法（非特許文献３参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００７−０５４６８０号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０６６７３号公報
【特許文献３】特開平１０−１４４６０４号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】染矢  聡著、他２名、「ＣＯ２の水への溶解度に対する圧力の影響」、日本機械学会論文集（Ｂ編）、７１巻７０４号（２００５−４）、論文Ｎｏ．０４−１０００、Ｐ１１５５−１１６０
【非特許文献２】Wei Yan著、他２名、「Measurement and modeling of CO2 solubility in NaCl brine and CO2-saturated NaCl brine density」、International Journal of Greenhouse Gas Control(2011)、IJGGC-486、No.of Pages 18
【非特許文献３】Yoshihisa HAYASHI著、「Direct Measurement of Solubility of Methane and Carbon Dioxide in High Pressure Water Using Gas Chromatography」、Journal of the Japan Petroleum Institute、Vol.57 No.3、May,2014、P125-132
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
静置法は、溶液の気体溶解度を低下させることなく脱泡だけを行うことが可能な方法であるが、攪拌作業と、攪拌により混合した溶液の静置作業とをそれぞれ交互に行う方式（いわゆるバッチ方式）である。そのため、手間及び時間が必要とされ、溶液から気泡を除去する作業（脱泡作業）を効率良く行うことが難しかった。
【００１８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、溶液中に溶解している気体成分に影響を与えることなく、気体溶解度を維持した状態で溶液中から気泡だけを効率良く除去することができる気泡除去装置及び気泡除去方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
（１）本発明に係る気泡除去装置は、溶媒に気体が溶解した溶液が流入する流入口が形成され、前記溶液を内部に収容する第１収容部と、前記流入口よりも上方に配置され、前記流入口から上方に向けて流れてきた前記溶液を前記第１収容部から排出する排出路と、前記排出路を通じて排出された前記溶液を内部に収容すると共に、収容した前記溶液を流出させる流出口が形成された第２収容部と、前記排出路を通じて連通する前記第１収容部及び前記第２収容部の内圧を、同圧に調整すると共に任意の圧力に調整する圧力調整部と、を備え、前記第１収容部は、前記溶液を前記流入口から前記排出路まで上昇させるまでの間に、前記溶液に第１の気液分離を行わせ、前記排出路は、前記第１収容部から排出した前記溶液を前記第２収容部内に配置された案内部材を伝わせながら前記第２収容部内に供給し、その間に前記溶液に第２の気液分離を行わせることを特徴とする。
【００２０】
この気泡除去装置によれば、流入口を通じて第１収容部内に溶液を流入させることで、第１収容部内で溶液を流入口から排出路に向かって上昇させることができる。すると、溶液が上昇する過程において、溶液中に含まれる気泡が溶液との密度差による浮力によって溶液よりも早く上昇するので、気泡を溶液から分離させることができる。
特に、溶液の液柱圧力は、流入口側から排出路側に向けて漸次低下するので、気泡の上昇に伴って、気泡の内側と外側との圧力差が徐々に大きくなり、気泡の体積が次第に膨張（増加）する。従って、気泡は上昇するにつれて速度がさらに増加するので、溶液から速やかに分離し易くなる。
このように、第１収容部内で溶液を上昇させることで、溶液に第１の気液分離を行わせることができ、溶液中に含まれる気泡を除去することができる。
【００２１】
そして、第１収容部内を上昇した溶液は、排出路を通じて第１収容部から排出された後、第２収容部内に供給される。このとき排出路は、溶液を例えば滴下させることがなく、案内部材を伝わせながら第２収容部内に静かに供給する。すると、この過程において、たとえ溶液中に第１の気液分離では除去しきれずに気泡が残存していたとしても、この気泡を溶液から分離して逃がすことができる。このように、案内部材を伝わせながら溶液を第２収容部内に供給することで、溶液に第２の気液分離を行わせることができ、例えば細かな気泡についても最終的に除去することができる。そして、気泡が除去された溶液を第２収容部内に収容することができる。
【００２２】
特に、圧力調整部が、排出路を通じて連通する第１収容部及び第２収容部の内圧を同圧に調整し、且つ任意の圧力に調整しているので、これら第１収容部、排出路及び第２収容部の内圧を溶液が作製された際の圧力に維持することができる。従って、圧力環境が変化することがないので、溶液に溶解している気体成分を気泡に変化させてしまう脱気作用を引き起こすことなく、気泡だけを溶液から除去することができる。従って、気体溶解度を維持した状態で、気泡だけが除去された溶液を第２収容部に収容することができる。
また、溶液を単に長時間静置する従来の静置法とは異なり、第１収容部内で溶液を上昇させることによる第１の気液分離と、第２収容部内で案内部材を伝わせながら溶液を供給することによる第２の気液分離とを積極的に行うことで、溶液から気泡を除去する作業を効率良く行える。従って、気泡が除去され、且つ気体溶解度が維持された溶液を第２収容部内に効率良く収容することができると共に、流出口を通じて溶液を容易に抜き出して利用することができる。
【００２３】
（２）前記案内部材は、前記第２収容部の内壁面とされ、前記排出路は、前記第１収容部から排出した前記溶液を前記第２収容部の内壁面を伝わせながら前記第２収容部内に供給しても良い。
【００２４】
この場合には、第２収容部の内壁面を案内部材として利用できるので、第２収容部とは別個に案内部材を用意する必要がなく、構成の簡略化を図ることができる。
【００２５】
（３）前記第１収容部内には、前記排出路よりも上方に位置する部分に空間部が確保されていても良い。
【００２６】
この場合には、第１収容部内での第１の気液分離によって溶液から分離した気泡を、液面で弾けさせることで空間部に放出し、取り除くことが可能である。従って、溶液から分離した気泡が、排出路を通じて第２収容部内に供給されてしまうことを抑制できる。よって、気泡の除去をより効率良く行うことができる。
【００２７】
（４）前記流入口を通じて前記溶液を前記第１収容部内に連続的に供給する供給部を備えていても良い。
【００２８】
この場合には、供給部が溶液を第１収容部内に連続的に供給するので、溶液から気泡を除去する作業をさらに効率良く行うことができる。
【００２９】
（５）前記流入口を介して前記第１収容部に接続された攪拌容器と、前記攪拌容器内で前記溶媒及び前記気体を攪拌して前記溶液を作製する攪拌子と、を有する攪拌部を備え、前記圧力調整部は、前記攪拌容器の内圧と同圧となるように、前記第１収容部及び前記第２収容部の内圧を調整しても良い。
【００３０】
この場合には、攪拌容器内で攪拌子が溶媒及び気体を攪拌することで溶液を作製でき、溶液の作製後、流入口を通じて第１収容部内に溶液を供給することができる。このように、攪拌によって溶液を作製する攪拌部を備えているので、気泡が除去され、且つ気体溶解度が維持された溶液をさらに効率良く且つ連続的に得ることができる。
【００３１】
（６）前記第２収容部には、前記第２収容部内で前記溶媒及び前記気体を攪拌して前記溶液を作製する攪拌子を有する攪拌部が設けられ、前記第１収容部と前記第２収容部との間には、前記流出口を通じて前記第２収容部内から流出した攪拌後の前記溶液を、前記流入口を通じて前記第１収容部内に供給する送液部が設けられ、前記攪拌子は、前記溶液の作製後、攪拌を停止しても良い。
【００３２】
この場合には、第２収容部内で攪拌子が溶媒及び気体を攪拌することで溶液を作製でき、溶液の作製後、送液部が攪拌後の溶液を第２収容部から第１収容部内に供給する。このように、攪拌によって溶液を作製する攪拌部を備えているので、気泡が除去され、且つ気体溶解度が維持された溶液をさらに効率良く且つ連続的に得ることができる。
特に、第２収容部を攪拌容器として最初に利用でき、その後、気泡が除去された溶液を収容する容器としても利用することができるので、攪拌容器を別個に用意する必要がなく、構成の簡略化を図ることができると共に、攪拌容器を設置するための余分な設置スペースを確保する必要もない。なお、攪拌子は、溶液の作製後に攪拌を停止するので、溶液の作製後に気泡が混入するおそれがない。
【００３３】
（７）前記送液部は、前記第２の気液分離後の前記溶液を、前記流入口を通じて前記第１収容部内に供給しても良い。
【００３４】
この場合には、第１収容部内での第１の気液分離と、第２収容部内での第２の気液分離とを繰り返し行うことができるので、さらに効率良く気泡を除去することができ、さらに品質の安定した溶液を得ることができる。
【００３５】
（８）前記第２の気液分離後の前記溶液に含まれる気体成分の気体溶解度を測定する測定部を備えていても良い。
【００３６】
この場合には、第２の気液分離後の溶液に含まれる溶液の気体溶解度を測定できるので、気体溶解度を必要に応じて適切に確認することができ、より安定した品質の溶液を得ることができる。
【００３７】
（９）本発明に係る気泡除去方法は、溶媒に気体が溶解した溶液が第１収容部内で上昇するように、前記第１収容部内に前記溶液を供給する工程と、前記溶液が前記第１収容部内を上昇する間に、前記溶液に第１の気液分離を行わせる工程と、前記第１収容部内を上昇してきた前記溶液を、排出路を通じて前記第１収容部から排出し、前記第２収容部内に供給する工程と、前記排出路を通じて連通する前記第１収容部及び前記第２収容部の内圧を、同圧に調整すると共に任意の圧力に調整する工程と、を備え、前記第１収容部及び前記第２収容部の内圧を調整する工程を行った後、前記溶液を前記第１収容部内に供給する工程、前記第１の気液分離を行う工程、及び前記溶液を前記第２収容部内に供給する工程を行い、前記溶液を前記第２収容部内に供給する際に、前記第２収容部内に配置された案内部材を伝わせながら前記第２収容部内に前記溶液を供給し、その間に前記溶液に第２の気液分離を行わせることを特徴とする。
【００３８】
この気泡除去方法によれば、上述した気泡除去装置と同様の作用効果を奏功することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、溶液中に溶解している気体成分に影響を与えることなく、気体溶解度を維持した状態で溶液中から気泡だけを効率良く除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る気泡除去装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す溶解度測定装置の構成図である。
【図３】図１に示す気泡除去装置により、気泡を除去している状態を示す図である。
【図４】本発明に係る気泡除去装置の第２実施形態を示す構成図である。
【図５】本発明に係る気泡除去装置の第３実施形態を示す構成図である。
【図６】図５に示す状態から、攪拌子を回転させて水及びメタンを攪拌している状態を示す図である。
【図７】図６に示す状態から、攪拌子を停止させた後、攪拌によって作製した溶液から気泡を除去している状態を示す図である。
【図８】図７に示す状態から、送液ポンプを逆方向に駆動させて、溶解度測定装置により第２収容タンク内のメタンの組成分析を行っている状態を示す図である。
【図９】図１に示す気泡除去装置に相当する装置により実際に気泡除去を行い、メタン溶解度を複数回にわたって測定した際のメタン溶解度の数値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る第１実施形態について図面を参照して説明する。
（気泡除去装置の構成）
図１に示すように、本実施形態の気泡除去装置１は、脱気した純水等の水（溶媒）Ｗ及びメタン（気体）Ｍを攪拌し、水ＷにメタンＭが溶解した溶液Ｓを作製する攪拌器（攪拌部）２と、攪拌器２で攪拌された溶液Ｓを内部に収容する第１収容タンク（第１収容部）３と、第１収容タンク３から溶液Ｓを排出する排出ライン（排出路）４と、排出ライン４で排出された溶液Ｓを内部に収容する第２収容タンク（第２収容部）５と、攪拌器２、第１収容タンク３、排出ライン４及び第２収容タンク５の内圧を調整する圧力調整部６と、を備えている。
【００４２】
なお、本実施形態では、水Ｗ及びメタンＭを例に挙げて説明するが、溶媒及び気体の種類はこの場合に限定されるものではなく、種々のものを採用することができる。これら溶媒及び気体は途等に応じて自由に選択して構わない。
【００４３】
攪拌器２は、例えばマグネチックミキサー式の攪拌器であり、内部に水Ｗ及びメタンＭが供給されると共に、攪拌によって作製された溶液Ｓを収容する攪拌タンク（攪拌容器）１０と、攪拌タンク１０内で水Ｗ及びメタンＭを攪拌する攪拌子１１と、磁力を利用して攪拌子１１を回転させる駆動部１２と、を備えている。
【００４４】
攪拌タンク１０は、図示しない地面または床面に対して立設した状態で配置され、図示しない架台を介して安定に支持されている。攪拌タンク１０の上部には、水Ｗが供給される第１供給ライン２０、及びメタンＭが供給される第２供給ライン２１が接続されている。これら第１供給ライン２０及び第２供給ライン２１は、例えば耐圧性のホース又はパイプ等で構成され、水Ｗ及びメタンＭを一定の圧力を加えた状態で攪拌タンク１０にそれぞれ供給することが可能とされている。
なお、攪拌タンク１０内には、上部に空間部（気相スペース）Ｒ１が形成されている。
【００４５】
第１供給ライン２０は、水Ｗが収容されている原料タンク２２にも接続されている。これにより、第１供給ライン２０は、原料タンク２２と攪拌タンク１０とを互いに接続している。第１供給ライン２０の途中には、原料タンク２２内の水Ｗを攪拌タンク１０に向けて加圧しながら供給する送液ポンプ２３が設けられている。これにより、送液ポンプ２３を作動させることで、水Ｗを加圧した状態で攪拌タンク１０内に供給することが可能とされている。
【００４６】
送液ポンプ２３は、気泡除去装置１を総合的に制御する制御部７によって作動が制御されていると共に、水Ｗの供給量についても制御されている。
なお、第１供給ライン２０には、送液ポンプ２３と攪拌タンク１０との間における第１供給ライン２０の内圧を測定する圧力計２４が設けられている。
【００４７】
第２供給ライン２１は、メタンＭが収容されているガス供給部３０にも接続されている。これにより、第２供給ライン２１は、ガス供給部３０と攪拌タンク１０とを互いに接続している。
ガス供給部３０は、内部にメタンＭが加圧された状態で収容されたシリンダ部３１と、シリンダ部３１内のメタンＭをシリンダ部３１から第２供給ライン２１に導入するピストン部３２と、を備えている。これにより、ピストン部３２を作動させることで、加圧されたメタンＭを攪拌タンク１０内の空間部Ｒ１に供給することが可能とされている。
【００４８】
ピストン部３２は、制御部７によって作動が制御されている。また、第２供給ライン２１には、ガス供給部３０と攪拌タンク１０との間における第２供給ライン２１の内圧を測定する圧力計３３が設けられている。制御部７は、この圧力計３３の測定値をモニタしている。
【００４９】
上述のように、攪拌タンク１０には、第１供給ライン２０を通じて水Ｗが加圧された状態で供給されると共に、第２供給ライン２１を通じてメタンＭが加圧された状態で供給される。この攪拌タンク１０の底壁１０ａの下部には、上述した駆動部１２が収容された収容室１５が設けられている。
駆動部１２は、モータ１２ａ、及びモータ１２ａの回転軸部に連結された磁石等の磁性体１２ｂを備えている。モータ１２ａは、例えば回転速度が可変式のモータとされ、制御部７によって作動が制御されていると共に、回転速度も制御されている。磁性体１２ｂは、モータ１２ａの作動に伴って攪拌タンク１０の底壁１０ａと平行な面内で回転する。
【００５０】
攪拌子１１は、攪拌タンク１０内における底壁１０ａ側に配置され、磁性体１２ｂからの磁力により、磁性体１２ｂの回転に追従しながら底壁１０ａと平行な面内で回転する。これにより、攪拌タンク１０内に供給された水Ｗ及びメタンＭを攪拌することが可能とされている。
攪拌子１１としては、例えば磁性を有する金属製としても構わないし、磁性を有する金属を樹脂材料で封止したものであっても構わない。また、攪拌子１１の形状としては、例えば細長い棒形状でも良いし、風車のような羽根形状でも構わない。攪拌子１１の材質や形状等は、攪拌効率や負荷等に応じて自由に選択して構わない。図示の例では、攪拌子１１が羽根形状に形成されている場合を例にしている。
【００５１】
上述のように攪拌器２が構成されているので、攪拌子１１の回転により、攪拌タンク１０内に供給された水Ｗ及びメタンＭを加圧した状態で攪拌して気液混合させることができ、水ＷにメタンＭを溶解した高圧の溶液Ｓを作製することができる。
【００５２】
第１収容タンク３は、図示しない地面または床面に対して立設した状態で配置され、図示しない架台を介して安定に支持されている。この第１収容タンク３は、例えば攪拌タンク１０と並んで配置されている。
【００５３】
第１収容タンク３の底壁３ａには、溶液Ｓが流入する流入口４０が形成されていると共に、流入口４０を介して接続ライン４１が接続されている。この接続ライン４１は、例えば耐圧性のホース又はパイプ等で構成され、攪拌タンク１０にも接続されている。これにより、攪拌タンク１０内の溶液Ｓは、攪拌タンク１０内の溶液Ｓの液柱圧を受けて、接続ライン４１及び流入口４０を通じて第１収容タンク３内に流入する。
このとき、第１収容タンク３の底壁３ａに流入口４０が形成されているので、第１収容タンク３内に流入した溶液Ｓは、第１収容タンク３内を上方に向けて流れる。この過程で溶液Ｓに１回目の気液分離（第１の気液分離）を行わせることができ、溶液Ｓ中に含まれる気泡を除去することができる。これについては、後に詳細に説明する。
【００５４】
なお、送液ポンプ２３は、上述のように水Ｗを攪拌タンク１０内に単に供給するだけでなく、攪拌タンク１０内の溶液Ｓを、接続ライン４１及び流入口４０を通じて第１収容タンク３内に連続的に供給する供給部としても機能する。
また、第１収容タンク３内に流入した溶液Ｓは、第１収容タンク３内に収容される（貯留される）。この際、第１収容タンク３内に収容された溶液Ｓの液面は、攪拌タンク１０内の溶液Ｓの液面（攪拌していない状態における溶液Ｓの液面）と同等の高さとされている。
【００５５】
排出ライン４は、例えば耐圧性のホース又はパイプ等で構成され、流入口４０よりも上方で第１収容タンク３に接続されている。図示の例では、排出ライン４は、溶液Ｓの液面と同等の位置で第１収容タンク３に接続されている。また、排出ライン４は、第２収容タンク５にも接続されている。これにより、排出ライン４は、流入口４０から上方に向けて流れてきた溶液Ｓ（１回目の気液分離後の溶液Ｓ）を第１収容タンク３から排出し、第２収容タンク５内に供給する。
なお、第１収容タンク３内には、排出ライン４よりも上方に位置する部分に空間部（気相スペース）Ｒ２が形成されている。
【００５６】
第２収容タンク５は、図示しない地面または床面に対して立設した状態で配置され、図示しない架台を介して安定に支持されている。この第２収容タンク５は、例えば攪拌タンク１０及び第１収容タンク３と並んで配置されている。
【００５７】
第２収容タンク５の底壁５ａには、溶液Ｓが流出する流出口４２が形成されていると共に、流出口４２を介して流出ライン４３が接続されている。この流出ライン４３は、メインの流出ルートとして機能するものであり、例えば耐圧性のホース又はパイプ等で構成されている。流出ライン４３の途中には、第１流出バルブ４４が設けられている。第１流出バルブ４４は、流出ライン４３を開閉するバルブであり、制御部７によって作動が制御されている。これにより、第１流出バルブ４４を開けることで、第２収容タンク５内に収容された溶液Ｓを流出口４２及び流出ライン４３を通じて第２収容タンク５から流出させて、抜き出すことが可能とされている。
【００５８】
第２収容タンク５には、内部に収容された溶液Ｓの液面高さを測定する液面計５０が設けられている。
この液面計５０は、例えば静電容量式の液面計とされ、第２収容タンク５内に配置された内部電極５１と、第２収容タンク５の内壁面５ｂに沿って設けられた外部電極５２と、内部電極５１と外部電極５２との間の静電容量に基づいて液面高さを算出する算出部５３と、を備えている。
【００５９】
内部電極５１は、第２収容タンク５のほぼ全長に亘って延びた棒状の電極であり、第２収容タンク５及び外部電極５２に対して非接触状態で第２収容タンク５内に配置されている。外部電極５２は、第２収容タンク５のほぼ全長に亘って内壁面５ｂに沿って形成された電極とされている。但し、第２収容タンク５が金属製の場合には、第２収容タンク５自身を外部電極５２として利用しても構わない。
このように内部電極５１及び外部電極５２が配置されているので、第２収容タンク５内の溶液Ｓは内部電極５１と外部電極５２との間に溜まる。これにより、第２収容タンク５内に収容される溶液Ｓの量に応じて、内部電極５１と外部電極５２との間の静電容量が変化する。
【００６０】
算出部５３は、第２収容タンク５内に溶液Ｓが収容されていない空の状態（内部電極５１と外部電極５２との間に溶液Ｓが存在しない状態）における、内部電極５１と外部電極５２との間の静電容量と、第２収容タンク５内に溶液Ｓが満タンに収容されている状態における、内部電極５１と外部電極５２との間の静電容量と、を予め基準の静電容量として把握している。
これにより、算出部５３は、測定した内部電極５１と外部電極５２との間の静電容量と、予め把握している基準の静電容量とに基づいて、溶液Ｓの収容率を算出することができる。例えば、第２収容タンク５の全容量のうち５０％まで溶液Ｓが収容されていることを算出できる。これにより、算出部５３は、第２収容タンク５の容量と溶液Ｓの収容率との関係から、溶液Ｓの液面高さを算出することが可能とされている。
【００６１】
なお、制御部７は、算出部５３で算出された第２収容タンク５内の溶液Ｓの液面高さが、第１収容タンク３内の溶液Ｓの液面高さよりも低い位置を常時維持するように、第１流出バルブ４４による溶液Ｓの流出量、及び送液ポンプ２３による水Ｗの供給量を総合的に制御している。これにより、第２収容タンク５内には、排出ライン４よりも上方に位置する部分に空間部（気相スペース）Ｒ３が形成されている。
【００６２】
ところで、上述した排出ライン４は、第２収容タンク５の内壁面５ｂを案内部材として利用し、この内壁面５ｂを伝わせながら、溶液Ｓを第２収容タンク５内に供給する（図３参照）。これにより、溶液Ｓは、内壁面５ｂを伝わりながら流れ、例えば泡立つことなく第２収容タンク５内に収容される。この過程で溶液Ｓに２回目の気液分離（第２の気液分離）を行わせることができ、溶液Ｓ中に残存している気泡を除去することができる。これについては、後に詳細に説明する。
【００６３】
ガス供給部３０と攪拌タンク１０とを接続する第２供給ライン２１には、さらに圧力調整用の調整ライン３５が接続されている。この調整ライン３５は、第２供給ライン２１と同様に例えば耐圧性のホース又はパイプ等で構成され、第１収容タンク３及び第２収容タンク５にそれぞれ接続されている。
これにより、攪拌タンク１０内の上部に位置する空間部Ｒ１と、第１収容タンク３内の上部に位置する空間部Ｒ２と、第２収容タンク５内の上部に位置する空間部Ｒ３と、第１収容タンク３内の空間部Ｒ２と第２収容タンク５内の空間部Ｒ３とを接続する排出ライン４とは、第２供給ライン２１及び調整ライン３５を通じて互いに連通している。従って、攪拌タンク１０、第１収容タンク３、第２収容タンク５及び排出ライン４の内圧は同圧とされている。
【００６４】
また、第１収容タンク３の上部には、第１収容タンク３内の圧力を逃がす逃がしバルブ３６が設けられている。また、第２供給ライン２１には、第２供給ライン２１内の圧力を逃がす逃がしバルブ３７が設けられている。これら逃がしバルブ３６、３７は、制御部７によって作動が制御されている。
そして、制御部７は、ガス供給部３０のピストン部３２、及び２つの逃がしバルブ３６、３７を総合的に制御することで、攪拌タンク１０、第１収容タンク３、第２収容タンク５及び排出ライン４の内圧を同圧に調整するだけでなく、任意の圧力に調整することが可能とされている。
【００６５】
従って、第２供給ライン２１、調整ライン３５、ガス供給部３０、２つの逃がしバルブ３６、３７及び制御部７は、上述した圧力調整部６として機能する。特に、圧力調整部６は、攪拌タンク１０の内圧を攪拌に最適な圧力に調整するだけで、排出ライン４を通じて連通する第１収容タンク３及び第２収容タンク５の内圧についても、攪拌タンク１０の内圧と同圧に調整できる。
【００６６】
なお、調整ライン３５には、該調整ライン３５内の圧力を測定する圧力計３８が設けられている。制御部７は、この圧力計３８の測定値、及び第２供給ライン２１に設けられた圧力計３３の測定値をモニタしており、これらの測定値に基づいて攪拌タンク１０、第１収容タンク３、第２収容タンク５及び排出ライン４の全体の内圧を正確に調整している。
【００６７】
第２収容タンク５から溶液Ｓを抜き出す流出ライン４３には、第１流出バルブ４４よりも上流側に、例えば耐圧性のホース又はパイプ等で構成された分岐ライン４５が接続されている。この分岐ライン４５は、サブ（補助）の流出ルートとして機能するものである。従って、分岐ライン４５は、例えばメインの流出ルートである流出ライン４３よりも細径化され、流出量が抑制されていても構わない。そして、この分岐ライン４５には、流出口４２から流出した溶液Ｓに溶解しているメタン成分（気体成分）の溶解度を測定する溶解度測定装置（測定部）６０が設けられている。
【００６８】
溶解度測定装置６０は、例えば特許第５００４１１２号公報に記載の装置が挙げられ、本明細書内に組み入れることが可能である。具体的に溶解度測定装置６０は、ガスクロマトグラフ６１及びデータ処理部６２を備えている。
【００６９】
図１及び図２に示すように、ガスクロマトグラフ６１は、溶液Ｓが導入されるサンプリングバルブ６５と、溶液Ｓを加熱気化する加熱気化器６６と、加熱気化された溶液Ｓをメタン成分と水Ｗとに分離するプレカラム６７及びメインカラム６８と、分離されたメタン成分及び水Ｗを検出する検出器６９と、ガスクロマトグラフ６１にキャリアガスを供給する第１供給部７０と、加熱気化器６６にキャリアガスを供給する第２供給部７１と、を備えている。
【００７０】
サンプリングバルブ６５は、平面視リング状のバルブボディ６５ａと、バルブボディ６５ａの内側に配置されると共に、回転軸線Ｏ回りに回転可能とされた平面視円形状のバルブロータ６５ｂと、を備えている。
バルブロータ６５ｂの内壁には、２つのスロット７２、７３が形成されている。図示の例では、２つのスロット７２、７３は、回転軸線Ｏを間に挟んで向かい合うように配置されている。但し、スロット７２、７３の数は２つに限定されるものではなく、１つでも構わないし、３つ以上であっても構わない。
【００７１】
バルブボディ６５ａには、スロット７２に接続される２つの接続ポート７５、７６と、スロット７３に接続される２つの接続ポート７７、７８とが、形成されている。
なお、バルブロータ６５ｂを半回転させることで、スロット７２、７３の位置が入れ替わるので、スロット７２と２つの接続ポート７７、７８とが接続し、且つスロット７３と２つの接続ポート７５、７６とが接続した状態となる。
【００７２】
上述した分岐ライン４５は、接続ポート７５、７６に接続されている。これにより、分岐ライン４５を流れる溶液Ｓをスロット７２に導入することが可能とされている。分岐ライン４５には、接続ポート７５よりも上流側に位置する部分に第２流出バルブ４６が設けられ、接続ポート７６よりも下流側に位置する部分に第３流出バルブ４７が設けられている。これら第２流出バルブ４６及び第３流出バルブ４７は、分岐ライン４５を開閉するバルブであり、制御部７によって作動が制御されている。
【００７３】
加熱気化器６６は接続ポート７８に接続され、第１供給部７０は接続ポート７７に接続されている。これにより、溶液Ｓが導入されたスロット７２を、バルブロータ６５ｂの回転により２つの接続ポート７７、７８側に位置させることで、キャリアガスを利用してスロット７２から加熱気化器６６に溶液Ｓを導入することが可能とされている。
なお、第１供給部７０と接続ポート７７との間には、例えば図示しない逆止弁等の弁部材が設けられており、第１供給部７０から接続ポート７７に向けて供給されるキャリアガスの逆流が防止されている。
【００７４】
加熱気化器６６は、溶液Ｓを急速に加熱する図示しないヒータを有している。上記プレカラム６７及びメインカラム６８は、この加熱気化器６６に接続されている。また、上記第２供給部７１も加熱気化器６６に接続されている。これにより、キャリアガスを利用して加熱気化した溶液Ｓを加熱気化器６６からプレカラム６７及びメインカラム６８に導入し、これらプレカラム６７及びメインカラム６８によって確実に水ＷとメタンＭとに分離することが可能とされている。
なお、加熱気化器６６と第２供給部７１との間には、例えば図示しない逆止弁等の弁部材が設けられており、第２供給部７１から加熱気化器６６に向けて供給されるキャリアガスの逆流が防止されている。
【００７５】
プレカラム６７及びメインカラム６８は、溶液Ｓに溶解されている被検出成分に応じて公知のものから適宜選択することができる。メインカラム６８には、上記検出器６９が接続されている。この検出器６９も同様に、被検出成分に応じて公知の検出器を適宜採用することができる。
【００７６】
データ処理部６２は、上述のように構成されたガスクロマトグラフ６１から出力されたデータを処理し、溶液Ｓに溶解されているメタン成分の溶解度を算出する。このようにして、溶解度測定装置６０は溶液Ｓ中のメタン溶解度（気体溶解度）を測定することが可能とされている。なお、制御部７は測定したメタン溶解度をモニタしている。
【００７７】
（気泡除去装置の作用）
次に、上述したように構成された気泡除去装置１を利用して、溶液Ｓ中に溶解しているメタン成分に影響を与えることなく、メタン溶解度を維持した状態で溶液Ｓ中から気泡だけを効率良く除去する方法（気泡除去方法）について説明する。
【００７８】
なお、気泡除去装置１を構成する各構成部品は全て温度調整されており、同一又は同程度の温度になるように制御されている。また、気泡除去装置１の初期段階では、攪拌タンク１０、第１収容タンク３及び第２収容タンク５は全て空の状態である。しかしながら以降の説明を分かり易くするため、攪拌タンク１０内には、図１に示すように水Ｗ及びメタンＭが供給されている状態とし、第１収容タンク３及び第２収容タンク５内には溶液Ｓが収容されている状態として説明する。
【００７９】
はじめに、攪拌器２を作動させて攪拌タンク１０内の水ＷとメタンＭとの攪拌作業を開始する。具体的には、図３に示すように、モータ１２ａが制御部７からの指示を受けて駆動し、磁性体１２ｂを回転させる。これにより、磁性体１２ｂの磁力を利用して攪拌タンク１０内に配置されている攪拌子１１を磁性体１２ｂに追従するように回転させることができる。攪拌子１１が回転することで、攪拌タンク１０内の水Ｗ及びメタンＭを攪拌して気液混合させることができ、水ＷにメタンＭが溶解した高圧の溶液Ｓを作製することができる。なお、攪拌によって、溶液Ｓには気泡が含まれた状態となる。
【００８０】
攪拌によって溶液Ｓが作製されると、送液ポンプ２３が制御部７からの指示を受けて作動し、新たな水Ｗを攪拌タンク１０内に供給する。作製された溶液Ｓは、攪拌タンク１０内の溶液Ｓの液柱圧を受けて接続ライン４１側に流れ、流入口４０を通じて第１収容タンク３内に流入する。
これ以降、送液ポンプ２３は連続的に水Ｗを攪拌タンク１０内に供給し続ける。これにより、攪拌タンク１０内で連続的に溶液Ｓを作製し続けることができると共に、作製した溶液Ｓを、接続ライン４１及び流入口４０を通じて第１収容タンク３内に連続的に流入させることができる。
【００８１】
第１収容タンク３内に流入した溶液Ｓは、流入口４０から上方に向かって上昇する。すると、溶液Ｓが上昇する過程において、溶液Ｓ中に含まれる気泡が溶液Ｓとの密度差による浮力によって溶液Ｓよりも早く上昇するので、気泡を溶液Ｓから分離させることができる。
【００８２】
特に、溶液Ｓの液柱圧力は、流入口４０側（第１収容タンク３の底壁３ａ側）から排出ライン４側（液面側）に向けて漸次低下するので、気泡の上昇に伴って、気泡の内側と外側との圧力差が徐々に大きくなり、気泡の体積が次第に膨張（増加）する。従って、気泡は上昇するにつれて速度がさらに増加するので、溶液Ｓから速やかに分離し易くなる。
このように、第１収容タンク３内で溶液Ｓを上昇させることで、溶液Ｓに１回目の気液分離（第１の気液分離）を行わせることができる。
【００８３】
そして、第１収容タンク３内を上昇した溶液Ｓは、排出ライン４を通じて第１収容タンク３から排出された後、第２収容タンク５内に供給される。このとき、排出ライン４は例えば溶液Ｓを滴下させることなく、第２収容タンク５の内壁面５ｂを伝わせながら溶液Ｓを第２収容タンク５内に静かに供給する。すると、この過程において、たとえ溶液Ｓ中に第１の気液分離では除去しきれずに溶液Ｓ中に気泡が残存していた場合であっても、この気泡を溶液Ｓからさらに分離させて空間部Ｒ３に放出することができる。
【００８４】
このように、第２収容タンク５の内壁面５ｂを伝わせながら溶液Ｓを第２収容タンク５内に供給することで、溶液Ｓに２回目の気液分離（第２の気液分離）を行わせることができ、例えば細かな気泡についても最終的に除去することができる。そして、気泡が除去された溶液Ｓを第２収容タンク５内に収容することができる。
特に、第１収容タンク３内において、溶液Ｓから分離した気泡を液面で弾けさせることで空間部Ｒ２に放出し、取り除くことができるので、溶液Ｓから分離した気泡が排出ライン４を通じて第２収容タンク５内に供給されてしまうことを抑制できる。従って、気泡の除去を効率良く行うことができる。
【００８５】
また、圧力調整部６が攪拌タンク１０、排出ライン４、第１収容タンク３及び第２収容タンク５の内圧を同圧に調整しているので、攪拌タンク１０内で溶液Ｓを作製した際の圧力を維持することができる。従って、圧力環境が変化することがないので、溶液Ｓに溶解しているメタン成分を気泡に変化させてしまう脱気作用を引き起こすことなく、気泡だけを溶液Ｓから除去することができる。従って、メタン溶解度を維持した状態で、気泡だけを溶液Ｓから除去することができる。
しかも、気泡除去装置１を構成する各構成部品は全て温度調整されているので、温度環境の変化も抑制することができ、溶液Ｓに溶解しているメタン成分を気泡に変化させてしまう脱気作用がより生じ難い。
【００８６】
さらに、溶液Ｓを単に長時間静置する従来の静置法とは異なり、第１収容タンク３内で溶液Ｓを上昇させることによる第１の気液分離と、第２収容タンク５内で内壁面５ｂを伝わせながら溶液Ｓを供給することによる第２の気液分離とを積極的に行うことで、溶液Ｓから気泡を除去する作業を効率良く行える。従って、気泡が除去され、且つメタン溶解度が維持された溶液Ｓを第２収容タンク５内に効率良く収容することができる。
特に、送液ポンプ２３が攪拌タンク１０内に水Ｗを連続的に供給すると共に、攪拌タンク１０内で作製された溶液Ｓを連続的に第１収容タンク３内に流入させるので、攪拌作業と静置作業とを交互に行う静置法に比べて、溶液Ｓから気泡を除去する作業を格段に効率良く行うことができる。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態の気泡除去装置１及び気泡除去方法によれば、溶液Ｓ中に溶解しているメタン成分に影響を与えることなく、メタン溶解度を維持した状態で溶液Ｓ中から気泡だけを効率良く除去することができる。
また、第１流出バルブ４４を開けることで、流出口４２及び流出ライン４３を通じて、第２収容タンク５内の溶液Ｓを、連続的又は定期的に抜き出すことができる。従って、気泡が除去され、且つメタン溶解度が安定に維持された溶液Ｓを、品質を維持した状態で取り出すことができ、その後、様々な用途に利用することができる。
【００８８】
ところで、溶解度測定装置６０を備えているので、第２収容タンク５内から抜き出した溶液Ｓに含まれるメタン成分の溶解度を必要に応じて適切に確認することができ、より安定した品質の溶液Ｓを得ることができる。
メタン溶解度を測定する場合について、以下に簡単に説明する。
【００８９】
この場合には、例えば第１流出バルブ４４を閉じると共に、第２流出バルブ４６を開け、且つ第３流出バルブ４７を閉めることで、第２収容タンク５から流出口４２を通じて流出ライン４３に抜き出した溶液Ｓを、分岐ライン４５に流すことができ、ガスクロマトグラフ６１のスロット７２に導入できる。
スロット７２に溶液Ｓが導入されると、図２に示すように、バルブロータ６５ｂが半回転してスロット７２を接続ポート７７、７８側に位置させる。また、第１供給部７０がキャリアガスを供給して、スロット７２内の溶液Ｓを加熱気化器６６に送る。これにより、溶液Ｓは加熱気化器６６によって加熱気化される。
【００９０】
加熱気化された溶液Ｓは、第２供給部７１によるキャリアガスの供給により、プレカラム６７及びメインカラム６８に送られ、水Ｗ（水蒸気）とメタン成分とに分離される。そして、分離された水Ｗ及びメタン成分は、検出器６９によって成分毎に検出される。この検出値は、例えば成分の濃度又は質量変化を保持時間と電圧値（或いは電流値等）の関係で表される。なお、この関係はガスクロマトグラムと呼ばれる。
【００９１】
データ処理部６２は、上記ガスクロマトグラム（検出値）に基づいて水Ｗに対するメタン成分の溶解度を算出する。例えば、メタン成分と同じ成分で且つ高純度の標準ガス及び水Ｗを準備し、予めこれらの検量線を作成しておくことにより、算出することができる。
このようにして、メタン溶解度を容易且つ簡便に測定することができる。従って、必要に応じて溶液Ｓのメタン溶解度を速やかに確認することができる。
【００９２】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。
第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では攪拌タンク１０、第１収容タンク３及び第２収容タンク５が別々のタンクとされていたが、第２実施形態では、攪拌タンク１０、第１収容タンク３及び第２収容タンク５が一体とされている点である。
なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００９３】
図４に示すように、本実施形態の気泡除去装置７０は、攪拌タンク１０、第１収容タンク３及び第２収容タンク５が一体に接続されたユニットタンク７１を備えている。なお、本実施形態では、液面計５０の図示を省略している。
攪拌タンク１０の空間部Ｒ１と第１収容タンク３の空間部Ｒ２とは第１接続管７２を介して接続されている。また、第１収容タンク３の空間部Ｒ２と第２収容タンク５の空間部Ｒ３とは第２接続管７３を介して接続されている。これにより、攪拌タンク１０、第１収容タンク３及び第２収容タンク５の内部は、互いに連通している。
【００９４】
第１接続管７２及び第２接続管７３は、第１収容タンク３内を上昇してきた溶液Ｓが攪拌タンク１０側に流れることを規制し、且つ第２タンク内に流れることを許容するように配置されている。
第２接続管７３は、第１収容タンク３内を上昇してきた溶液Ｓを、第２収容タンク５の内壁面５ｂを伝わせながら第２収容タンク５内に排出する排出路として機能する。
【００９５】
このように構成された気泡除去装置７０であっても、第１実施形態の気泡除去装置１と同様の作用効果を奏功することができる。
特に、本実施形態の場合には、攪拌タンク１０、第１収容タンク３及び第２収容タンク５が一体に接続されたユニットタンク７１とされているので、第１実施形態における調整ライン３５が不要となる。従って、部品点数を減らすことができ、構成の簡略化を図ることができる。
【００９６】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態について説明する。
第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、攪拌タンク１０を具備していたが、第３実施形態では第２収容タンクが攪拌タンクを兼用している点である。
なお、この第３実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００９７】
図５に示すように、本実施形態の気泡除去装置８０は、第１収容タンク３と、第１収容タンク３から溶液Ｓを排出する排出ライン４と、排出ライン４で排出された溶液Ｓを内部に収容する第２収容タンク（第２収容部）８１と、圧力調整部６と、を備えている。
【００９８】
第２収容タンク８１は、上述したように第１実施形態における攪拌タンク１０を兼用している。従って、第２収容タンク８１の上部には、水Ｗが供給される第１供給ライン２０、及びメタンＭが供給される第２供給ライン２１が接続されている。なお、本実施形態では、原料タンク２２、送液ポンプ２３及び圧力計２４の図示を省略している。
これにより、第２収容タンク８１内には、第１供給ライン２０及び第２供給ライン２１を通じて水Ｗ及びメタンＭが供給される。
【００９９】
また、第２収容タンク８１には、第２収容タンク８１内で水Ｗ及びメタンＭを攪拌して溶液Ｓを作製する攪拌子１１を有する攪拌部８２が設けられている。第２収容タンク８１の底壁８１ａの下部には、攪拌子１１を回転させる駆動部１２が収容された収容室８３が設けられている。
従って、攪拌子１１を回転させることで、攪拌タンク１０内に供給された水Ｗ及びメタンＭを加圧した状態で攪拌して気液混合させることができ、水ＷにメタンＭが溶解した高圧の溶液Ｓを作製することが可能とされている。なお、攪拌子１１は、溶液Ｓの作製後に駆動部１２のモータ１２ａが停止することに伴って攪拌を停止する。
【０１００】
第２収容タンク８１の周壁のうち底壁８１ａ側に位置する部分には、溶液Ｓが流出する流出口８４が形成されている。この流出口８４には、第１収容タンク３の流入口４０に接続されている接続ライン４１が接続されている。接続ライン４１には、流出口８４を通じて第２収容タンク８１内から流出した溶液Ｓを、流入口４０を通じて第１収容タンク３内に供給する送液ポンプ（送液部）８５が設けられている。
【０１０１】
送液ポンプ８５は、制御部７によって作動が制御されると共に、図示しない内部モータが正逆回転するポンプとされている。従って、送液ポンプ８５は、内部モータが正回転することで、上述のように第２収容タンク８１内の溶液Ｓを第１収容タンク３に供給することができ、その反対に内部モータが逆回転することで、第１収容タンク３内の溶液Ｓを第２収容タンク８１に供給することが可能とされている。
【０１０２】
また、接続ライン４１には、第２収容タンク８１と送液ポンプ８５との間に位置する部分に、第１流出バルブ４４が途中に設けられた流出ライン４３が接続されている。これにより、例えば溶液Ｓからの気泡の除去が終了した後、第１流出バルブ４４を開けることで、第２収容タンク８１内に収容された溶液Ｓを流出口８４及び流出ライン４３を通じて外部に抜き出すことが可能とされている。
【０１０３】
排出ライン４は、第１収容タンク３の頂壁３ｂに接続されていると共に、第２収容タンク８１の上部側の周壁に接続されている。これにより、排出ライン４は、流入口４０から上方に向けて流れてきた溶液Ｓを第１収容タンク３から排出し、第２収容タンク８１内に供給する。この際、排出ライン４は、第２収容タンク８１の内壁面８１ｂを伝わせながら、溶液Ｓを第２収容タンク８１内に供給する（図６及び図７参照）。
なお、本実施形態では、排出ライン４が第１収容タンク３の頂壁３ｂに接続されているので、溶液Ｓが第１収容タンク３の内部を満たした後に、排出ライン４を通じて溶液Ｓを第１収容タンク３内から排出する。
【０１０４】
また、排出ライン４には、分岐ライン９０及びリターンライン９１が接続されている。分岐ライン９０は、排出ライン４と溶解度測定装置６０の接続ポート７６との間に接続されている。リターンライン９１は、排出ライン４のうち分岐ライン９０の接続部分よりも第２収容タンク８１側に位置する部分に接続されていると共に、溶解度測定装置６０の接続ポート７５に接続されている。
【０１０５】
さらに、排出ライン４には、分岐ライン９０の接続部分と、リターンライン９１の接続部分との間に、切替バルブ９２が設けられている。この切替バルブ９２は、排出ライン４を開閉するバルブであり、制御部７によって作動が制御されている。切替バルブ９２を開けることで、溶液Ｓを第２収容タンク８１に向けて優先的に排出でき、切替バルブ９２を閉めることで、溶液Ｓを分岐ライン９０側に排出することが可能となる。分岐ライン９０側に溶液Ｓを排出することで、溶解度測定装置６０を利用して溶液Ｓのメタン溶解度を測定できると共に、測定後の溶液Ｓを、リターンライン９１を通じて第２収容タンク８１に向けて流すことが可能となる。
このように、必要に応じて切替バルブ９２を作動させることで、溶液Ｓの溶解度を測定することが可能である。
【０１０６】
ところで、第２収容タンク８１内の上部に位置する空間部Ｒ３と第１収容タンク３の空間部Ｒ２とは排出ライン４を通じて連通している。従って、第１収容タンク３及び第２収容タンク８１の全体の内圧は同圧とされている。なお、送液ポンプ８５の駆動時、第１収容タンク３の内部は溶液Ｓによって満たされるので、第１収容タンク３の空間部Ｒ２は溶液Ｓによって埋まった状態となる（図６及び図７参照）。
第２供給ライン２１には、第２収容タンク８１内の圧力を逃がす逃がしバルブ３６と、第２供給ライン２１内の圧力を逃がす逃がしバルブ３７とが設けられている。制御部７は、ガス供給部３０のピストン部３２、及び２つの逃がしバルブ３６、３７を総合的に制御することで、第１収容タンク３及び第２収容タンク８１の全体の内圧を任意の圧力に調整することが可能とされている。
【０１０７】
（気泡除去装置の作用）
次に、上述したように構成された気泡除去装置８０を利用して、溶液Ｓ中から気泡だけを除去する方法について説明する。
なお、気泡除去装置８０の初期段階では、第１収容タンク３及び第２収容タンク８１は全て空の状態である。しかしながら以降の説明を分かり易くするため、第２収容タンク８１内には、図５に示すように水Ｗ及びメタンＭが供給されている状態とし、第１収容タンク３は溶液Ｓが収容されている状態として説明する。
【０１０８】
はじめに、水ＷとメタンＭとを攪拌して溶液Ｓを作製する工程について説明する。
この場合には、図６に示すように、駆動部１２のモータ１２ａを駆動して攪拌子１１を回転させる。これにより、第２収容タンク８１内の水Ｗ及びメタンＭを攪拌して気液混合させることができ、水ＷにメタンＭが溶解した高圧の溶液Ｓを作製することができる。なお、攪拌によって、溶液Ｓには気泡が含まれた状態となる。
【０１０９】
また、攪拌と同時に送液ポンプ８５の内部モータを正回転させることで、送液ポンプ８５を駆動する。これにより、送液ポンプ８５は、流出口８４及び接続ライン４１を通じて第２収容タンク８１内から溶液Ｓを排出すると共に、流入口４０を通じて第１収容タンク３内に溶液Ｓを供給する。これにより、第１収容タンク３内は溶液Ｓで満たされた状態となり、その後、溶液Ｓは排出ライン４を通じて第１収容タンク３内から排出される。そして、第１収容タンク３内から排出された溶液Ｓは、第２収容タンク８１の内壁面８１ｂを伝わりながら第２収容タンク８１内に戻され、攪拌子１１によって再び攪拌される。
このように、溶液Ｓを循環させながら攪拌作業を行うことができるので、気液混合をより適切に行うことができ、水ＷにメタンＭが十分に溶解した溶液Ｓを作製することができる。
【０１１０】
なお、攪拌を行っている間、溶液Ｓは第１収容タンク３内を上昇し、且つ第２収容タンク８１の内壁面８１ｂを伝わりながら循環するので、第１収容タンク３内で第１の気液分離が行われ、第２収容タンク８１内で第２の気液分離が行われる。しかしながら、攪拌子１１による攪拌を行っているので、溶液Ｓ中に気泡が含まれることとなり、この段階では実質的には溶液Ｓから気泡が除去されることがない。
【０１１１】
次いで、溶液Ｓから気泡を除去する工程を行う。
図７に示すように、上述した攪拌を十分に行って溶液Ｓを作製した後、駆動部１２のモータ１２ａを停止させる。これにより、攪拌子１１の回転を止めて攪拌を停止することができる。なお、送液ポンプ８５については、引き続き駆動したままの状態にしておく。
【０１１２】
これにより、送液ポンプ８５は、流出口８４及び接続ライン４１を通じて第２収容タンク８１内から溶液Ｓを排出すると共に、流入口４０を通じて第１収容タンク３内に溶液Ｓを連続的に供給することができる。そして、第１収容タンク３内に流入した溶液Ｓは、流入口４０から上方に向かって上昇するので、その上昇過程において、溶液Ｓ中に含まれる気泡が溶液Ｓとの密度差による浮力によって溶液Ｓよりも早く上昇する。これにより、気泡を溶液Ｓから分離させることができる（第１の気液分離）。
【０１１３】
なお、本実施形態では、第１収容タンク３内が溶液Ｓで満たされているので、第１収容タンク３内で溶液Ｓから分離した気泡は、排出ライン４を通じて第２収容タンク８１の空間部Ｒ３に速やかに達し、該空間部Ｒ３に放出される。これにより、第２収容タンク８１の空間部Ｒ３に、第１の気液分離で分離した気泡を放出して除去することができる。
【０１１４】
そして、第１収容タンク３内を上昇した溶液Ｓは、排出ライン４を通じて第１収容タンク３から排出された後、第２収容タンク８１の内壁面８１ｂを伝わりながら第２収容タンク８１内に静かに供給される。これにより、この過程において、たとえ溶液Ｓ中に第１の気液分離では除去しきれずに気泡が残存していた場合であっても、この気泡を溶液Ｓからさらに分離させて空間部Ｒ３に放出することができる。この２回目の気液分離（第２の気液分離）によって、細かな気泡についても最終的に除去することができる。そして、気泡が除去された溶液Ｓを第２収容タンク８１内に収容することができる。
【０１１５】
従って、本実施形態の気泡除去装置８０であっても、溶液Ｓ中に溶解しているメタンＭ成分に影響を与えることなく、メタン溶解度を維持した状態で溶液Ｓ中から気泡だけを効率良く除去することができる。
特に、本実施形態では、第２収容タンク８１を攪拌タンクとして最初に利用でき、その後、気泡が除去された溶液Ｓを収容するタンクとしても利用できるので、攪拌タンクを別個に用意する必要がなく、構成の簡略化を図ることができる。また、攪拌タンクを設置するための余分なスペースを確保する必要もない。
【０１１６】
さらに、本実施形態の場合には、送液ポンプ８５によって溶液Ｓを循環できるので、上述した第１の気液分離及び第２の気液分離を繰り返し行うことができる。従って、溶液Ｓから気泡を十分に除去することが可能である。
この際、図７に示すように、必要に応じて切替バルブ９２を閉め、第１収容タンク３から排出した溶液Ｓを溶解度測定装置６０に流すことができるので、メタン溶解度を速やかに測定することができ、例えば測定結果を適宜確認しながら、第１の気液分離及び第２の気液分離を繰り返し行うことができる。そのため、溶液Ｓから気泡を除去する作業を、より一層確実に行うことができる。
【０１１７】
なお、溶液Ｓから気泡を除去した後、第１流出バルブ４４を開けることで、流出口８４、接続ライン４１及び流出ライン４３を通じて、第２収容タンク８１内の溶液Ｓを抜き出すことができる。従って、第１実施形態と同様に、気泡が除去され、且つメタン溶解度が安定に維持された溶液Ｓを、品質を維持した状態で取り出すことができ、様々な用途に利用することができる。
【０１１８】
ところで、本実施形態の場合には、気相組成分析を行うことが可能である。具体的には、気泡除去作業を行った後、第２収容タンク８１の空間部Ｒ３に残存しているメタンＭの組成を分析することができる。これにより、攪拌作業を行うにあたって第２収容タンク８１の空間部Ｒ３に供給した初期段階のメタンＭの組成との比較を行い、その比較結果から組成変化の状況を正確に把握することができる。
【０１１９】
この場合には、図８に示すように、溶液Ｓからの気泡除去が終了した後、送液ポンプ８５の内部モータを逆回転させて、第１収容タンク３内の溶液Ｓを、流入口４０、接続ライン４１及び流出口８４を通じて第２収容タンク８１内に供給する。これにより、第１収容タンク３内の溶液Ｓの液面を下降させ、且つ第２収容タンク８１内の溶液Ｓの液面を上昇させることができるので、第２収容タンク８１の空間部Ｒ３内に残存しているメタンＭを第２収容タンク８１から押し出して、排出ライン４及びリターンライン９１を通じて溶解度測定装置６０側に流すことができる。その結果、溶解度測定装置６０を利用して、溶液Ｓの場合と同様の原理により、メタンＭの組成分析を行うことができる。
【０１２０】
なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
【０１２１】
例えば、上記第１及び第２実施形態では、攪拌器２及び溶解度測定装置６０を具備した構成としたが、これらは必須な構成ではなく、具備しなくても構わない。
例えば、溶媒に気体が溶解した状態にある溶液を地層や海底等から採取し、採取した溶液を、流入口４０を通じて第１収容タンク３内に流入させても構わない。この場合には、圧力調整部６により、溶液を採取した圧力環境に一致するように、第１収容タンク３、第２収容タンク５及び排出ライン４の内圧を調整すれば良い。
【０１２２】
また、攪拌器２を具備する場合、上記各実施形態ではマグネチックミキサー式の攪拌器を例に挙げて説明したが、この方式に限定されるものではない。いずれにしても、溶媒と気体とを攪拌により気液混合できれば良い。
【０１２３】
さらに、上記各実施形態では、第２収容タンク５の内壁面５ｂを伝わせながら溶液Ｓを第２収容タンク５に供給したが、第２収容タンク５の内壁面５ｂを利用するのではなく、専用の案内部材を第２収容タンク５内に配置し、この案内部材を伝わせながら溶液Ｓを第２収容タンク５内に供給しても構わない。
例えば、棒状部材や板状部材を案内部材として第２収容タンク５内に配置しても良い。この場合であっても、同様の作用効果を奏功することができる。
【０１２４】
但し、第２収容タンク５の内壁面５ｂを案内部材として利用することで、別個に案内部材を用意する必要がないので、部品点数を減らすることができ、構成の簡略化を図ることができる。なお、第２収容タンク５内に配置した内部電極５１を案内部材として利用し、内部電極５１を伝わせながら溶液Ｓを第２収容タンク５内に供給しても構わない。
また、第２収容タンク５の内壁面５ｂを案内部材として利用する場合、内壁面５ｂが垂直な壁面ではなく傾斜した壁面となるように、第２収容タンク５を斜めに傾斜した状態で設置しても良い。この場合には、溶液Ｓを第２収容タンク５内に供給する際に、より確実に内壁面５ｂを伝わせることができるので、溶液Ｓの滴下を効果的に防止することができる。
【０１２５】
また、上記第１及び第２実施形態において、攪拌タンク１０と第１収容タンク３とを接続する接続ライン４１にポンプをさらに設け、攪拌タンク１０内の溶液Ｓを、流入口４０を通じて第１収容タンク３内に供給しても構わない。この場合には、第１収容タンク３内への溶液Ｓの流入を補助できるので、より安定して溶液Ｓを第１収容タンク３内に供給することができる。
【０１２６】
さらに、上記第１実施形態では、排出ライン４を溶液Ｓの液面と同等の高さに配置したが、この場合に限定されるものではなく、液面よりも下方で第１収容タンク３に接続されていても構わない。
この場合、第１収容タンク３内に収容される溶液Ｓの容積や、流入口４０と液面との間の距離等を考慮すると共に、溶液Ｓが流入口４０から上昇する過程で気泡が溶液Ｓから分離する作用を阻害しないことを考慮して、排出ライン４の位置を決定すれば良い。
【実施例】
【０１２７】
次に、第１実施形態の気泡除去装置１と同様に構成され、且つ小スケールで構成した実験装置を利用して気泡の除去を行い、第２収容タンク５内に収容された高圧の溶液Ｓのメタン溶解度を、溶解度測定装置６０により実際に測定した実施例について説明する。
なお、本実施例では、溶解度測定装置６０を通過した溶液Ｓを、第３流出バルブ４７及び送液ポンプ２３を経由して再度攪拌タンク１０内に流入させた。また、以下の条件のもと測定を行った。
【０１２８】
送液ポンプ２３の流量は１ｃｃ／ｍｉｎに設定し、攪拌タンク１０に連続的に水Ｗを供給した。溶解度測定装置６０のスロット７２に対して溶液Ｓを１μＬ導入して、メタン溶解度を測定した。
温度条件としては、４５℃を維持した状態で行った。一方、圧力条件としては、攪拌容器、第１収容タンク３、第２収容タンク５及び排出ライン４の内圧を、２３．０（ａｔｍ）、８９．０（ａｔｍ）及び１３６．９（ａｔｍ）に変化させた３つのパターンで測定を行った。２３．０（ａｔｍ）の圧力条件で行った結果を実施例Ａとし、８９．０（ａｔｍ）の圧力条件で行った結果を実施例Ｂとし、１３６．９（ａｔｍ）の圧力条件で行った結果を実施例Ｃとする。
上述した３つのパターンにおいて、メタン溶解度の測定を６０分の時間間隔をあけながら複数回に亘ってそれぞれ行った。その結果を、表１及び図９に示す。
【０１２９】
また、測定結果を比較するために、従来の静置法を利用して溶液Ｓの気泡除去を行い、気泡が除去された静置後の溶液Ｓのメタン溶解度を測定し、その測定値との比較を行った。なお、静置法では、攪拌に２時間費やし、静置に２時間から一昼夜費やした。
また、静置法を行う場合の温度条件は同じとし、且つ、２３．０（ａｔｍ）、８９．０（ａｔｍ）及び１３６．９（ａｔｍ）の圧力条件でそれぞれ測定を行った。この比較結果を表１に示す。
【０１３０】
【表１】
0006381363.tif 000002
【０１３１】
測定した結果、図９から明らかなように、実施例Ａ〜実施例Ｃのいずれの場合であっても、複数回の測定において安定したメタン溶解度の数値を得ることができた。溶液Ｓに気泡が混入している場合には、メタン溶解度の測定値が急激に上昇し、異常なピークを示す特徴が現れるが、このような現象が現れなかった。また、表１に示すように、実施例Ａにおいて複数回に亘る測定結果の変動係数は０．８％であり、実施例Ｂにおいて複数回に亘る測定結果の変動係数は３．０％であり、実施例Ｃにおいて複数回に亘る測定結果の変動係数は３．４％であり、いずれも低く良好であった。
これらの結果により、気泡が確実に除去された溶液Ｓを、第２収容タンク５内に安定して収容できること実際に確認することができた。
【０１３２】
なお、実施例Ａにおけるメタン溶解度の平均値は０．５２（ｃｃ／ｇ）であり、実施例Ｂにおけるメタン溶解度の平均値は１．６１（ｃｃ／ｇ）であり、実施例Ｃにおけるメタン溶解度の平均値は２．２０（ｃｃ／ｇ）であった。
【０１３３】
さらに、実施例Ａ〜実施例Ｃにおけるメタン溶解度の平均値と、従来の静置法で測定したメタン溶解度とを比較した結果、静置法で測定したメタン溶解度との誤差は（−）８．５％〜（＋）０．９％であり、良好な結果が得られた。
つまり、本発明によれば、従来の静置法と同程度のメタン溶解度を維持することができることを実際に確認することができた。
【０１３４】
以上のことから、本発明によれば、溶液Ｓ中に溶解しているメタン成分に影響を与えることなく、メタン溶解度を従来の静置法と同程度に維持した状態で、溶液Ｓ中から気泡だけを確実に除去できることを実際に確認することができた。
そのうえで、本発明によれば、従来の静置法よりも効率良く気泡を除去する作業を行え、安定したメタン溶解度の溶液Ｓを連続的に得ることができるという優れた作用効果を奏功することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明によれば、溶液中に溶解している気体成分に影響を与えることなく、気体溶解度を維持した状態で溶液中から気泡だけを効率良く除去することができる。従って、産業上の利用可能性を有する。
【０１３６】
例えば、以下の用途に用いることも可能であるので産業上の利用可能性が大きい。
（１）製造プロセスにおける製造条件の最適化対策として、反応槽等に供給される揮発性物質を含む原料又は中間生成液中の不要な揮発性物質気泡の除去。
（２）フローコーター等の塗装装置を用いた塗装過程における揮発性物質を含む塗料中の気泡の除去。
（３）二酸化炭素の帯水層への地中貯蔵（CCS : Carbon Dioxide Capture & Storage）や、水にメタンガスが溶解している水溶性天然ガス田への二酸化炭素圧入による溶解メタンガスの回収方法の研究、等の高圧下における二酸化炭素、水に対するメタンガスの溶解度の基礎データを取得する溶解度測定装置において、気液攪拌によって混入する気泡の除去。
【符号の説明】
【０１３７】
Ｍ…メタン（気体）
Ｗ…水（溶媒）
Ｓ…溶液
Ｒ２…第１収容部内の空間部
１、７０、８０…気泡除去装置
２…攪拌器（攪拌部）
３…第１収容タンク（第１収容部）
４…排出ライン（排出路）
５、８１…第２収容タンク（第２収容部）
５ｂ…第２収容タンクの内壁面（第２収容部の内壁面）
６…圧力調整部
１０…攪拌タンク（攪拌容器）
１１…攪拌子
２３…送液ポンプ（供給部）
４０…流入口
４２、８４…流出口
６０…溶解度測定装置（測定部）
７３…第２接続管（排出路）
８２…攪拌部
８５…送液ポンプ（送液部）
【図１】
0006381363.tif 000003
【図２】
0006381363.tif 000004
【図３】
0006381363.tif 000005
【図４】
0006381363.tif 000006
【図５】
0006381363.tif 000007
【図６】
0006381363.tif 000008
【図７】
0006381363.tif 000009
【図８】
0006381363.tif 000010
【図９】
0006381363.tif 000011