(57)【要約】【課題】気体が混合され温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液および該原料水溶液と異なる比重を有する熱媒液との直接接触熱交換による水和物の継続的で安定的な生成又は製造により、気体を捕集する技術を提供すること。【解決手段】気体が混合され温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液および該原料水溶液と異なる比重を有する熱媒液を互いに直接接触させて、原料水溶液から水和物を生成させるに当たり、原料水溶液および熱媒液を導入し、導入された原料水溶液および熱媒液の移動方向を変更し、移動方向が変更された原料水溶液と熱媒液とを回転させて、それにより生じる遠心力の作用により分離させる。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体が混合され温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液を冷却し、前記気体を含む水和物を製造する水和物の製造装置を備える気体捕集装置において、
該水和物の製造装置は、前記原料水溶液および前記原料水溶液と異なる比重を有する熱媒液を互いに直接接触させて、前記原料水溶液から前記水和物を生成させる水和物の製造装置であって、
前記原料水溶液および前記熱媒液を導入する導入機構と、
前記導入機構により導入された前記原料水溶液および前記熱媒液の移動方向を変更させる移動機構と、
前記導入機構により導入された前記原料水溶液および前記熱媒液を回転させ、遠心力の作用により分離させる遠心分離機構と、
を備えることを特徴とする気体捕集装置。
【請求項２】
前記移動機構は、回転部材を備え、前記導入機構により導入された前記原料水溶液および前記熱媒液を、前記回転部材の回転の作用により前記遠心分離機構に向けて移動させる機構であることを特徴とする請求項１に記載の気体捕集装置。
【請求項３】
気体が混合され温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液を冷却し前記気体を含む水和物を製造する水和物の製造装置を備える気体捕集装置において、
該水和物の製造装置は、原料水溶液および該原料水溶液と異なる比重を有する熱媒液を導入する導入機構と、
該導入機構により導入された前記原料水溶液および前記熱媒液のそれぞれの少なくとも一部を互いに直接接触させて、前記原料水溶液から前記水和物を生成させるために必要な熱交換を開始する接触領域と、
該接触領域において直接接触した前記原料水溶液および前記熱媒液の移動方向を変更させる移動機構と、
前記接触領域のまわりで回転する回転体を備え、前記該移動機構により移動方向が変更された前記原料水溶液および前記熱媒液を、前記回転体の作用により回転させ、それにより生じる遠心力の作用により分離させる遠心分離機構と、
を具備することを特徴とする気体捕集装置。
【請求項４】
前記回転体は、上部と下部のそれぞれの位置に、前記接触領域が位置する内側から回転体の外側に向けて液体の移動を可能にする排出機構を更に具備することを特徴とする請求項３に記載の気体捕集装置。
【請求項５】
前記遠心分離機構により前記熱媒液から分離された前記原料水溶液と接触する部材の表面に付着した前記水和物の少なくとも一部を除去する付着物除去機構を更に具備することを特徴とする請求項３又は４に記載の気体捕集装置。
【請求項６】
前記遠心分離機構により前記熱媒液から分離された前記原料水溶液に含まれる前記水和物のうち比較的大きな粒子を、前記原料水溶液から選択的に分離する選択分離機構を更に具備することを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の気体捕集装置。
【請求項７】
前記移動機構は、前記回転体と同軸に回転する回転部材を備え、前記接触領域において直接接触した前記原料水溶液および前記熱媒液を、前記回転部材の回転の作用により前記遠心分離機構に向けて移動させる機構であることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の気体捕集装置。
【請求項８】
前記回転部材は、水平に配置され、前記回転体と同方向に回転する回転主面を有しており、前記導入機構は、前記原料水溶液および前記熱媒液を前記回転部材の回転主面に向けて放出する機構であることを特徴とする請求項７に記載の気体捕集装置。
【請求項９】
前記回転部材は、水平に配置され、前記回転体と同方向に回転する回転主面を有しており、前記導入機構は、前記原料水溶液および前記熱媒液を前記回転部材の回転軸に沿って前記回転部材の回転主面の回転中心又はその近傍に向けて放出する機構であることを特徴とする請求項７に記載の気体捕集装置。
【請求項１０】
前記回転部材は、水平に配置され、前記回転体と同方向に回転する回転主面を有しており、前記導入機構は、原料水溶液用配管および熱媒液用配管を通じてそれぞれ前記原料水溶液および前記熱媒液を前記回転部材の回転主面に向けて放出する機構であり、前記原料水溶液用配管および熱媒液用配管は、一方が他方の管内に位置するか又は一方が他方の管内に位置することなく互いに隣接若しくは近接して位置する配管であることを特徴とする請求項７に記載の気体捕集装置。
【請求項１１】
前記遠心分離機構により前記熱媒液から分離された前記原料水溶液と接触する部材の表面に付着した前記水和物の少なくとも一部をスクレーパを用いて除去する付着物除去機構を更に備え、前記スクレーパは、前記接触領域および前記回転部材から離隔した位置にあって、前記回転体と同軸で且つ異なる速度で、前記回転部材とともに回転するスクレーパであることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の気体捕集装置。
【請求項１２】
気体が混合され温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液および該原料水溶液と異なる比重を有する熱媒液を互いに直接接触させて、前記原料水溶液から前記気体を含む水和物を生成させる水和物の製造工程を有する気体捕集方法であって、
該水和物の製造工程は、
前記原料水溶液および前記熱媒液を導入する導入工程と、
前記導入工程において導入された前記原料水溶液および前記熱媒液の移動方向を変更させる移動工程と、
前記移動工程により移動方向が変更された前記原料水溶液および前記熱媒液を回転体により回転させ、遠心力の作用により分離させる遠心分離工程と、
を具備することを特徴とする気体捕集方法。
【請求項１３】
気体が混合され温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液および該原料水溶液と異なる比重を有する熱媒液を互いに直接接触させて、前記原料水溶液から前記気体を含む水和物を生成させる水和物の製造工程を有する気体捕集方法であって、
前記水和物の製造工程は、
前記原料水溶液および前記熱媒液を導入する導入工程と、
該導入工程において導入された前記原料水溶液および前記熱媒液のそれぞれの少なくとも一部を接触領域において互いに直接接触させ、それにより前記原料水溶液から前記水和物を生成させるために必要な熱交換を開始する接触工程と、
該接触工程において直接接触した前記原料水溶液および前記熱媒液を、前記接触領域のまわりで回転する回転体に向けて移動させる移動工程と、
該移動工程において前記接触領域から移動した前記原料水溶液および前記熱媒液を、前記回転体により回転させ、それにより生じる遠心力の作用により分離させる遠心分離工程と、
を具備することを特徴とする気体捕集方法。
【請求項１４】
前記遠心分離工程において分離された前記原料水溶液および前記熱媒液を、前記接触領域が位置する前記回転体の内側から外側に向けて移動させる排出工程を更に具備することを特徴とする請求項１３に記載の気体捕集方法。
【請求項１５】
前記遠心分離工程において前記熱媒液から分離された前記原料水溶液と接触する部材の表面に付着した前記水和物の少なくとも一部を除去する付着物除去工程を更に具備することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の気体捕集方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水和物により気体を捕集する技術に関し、詳しくは、水和物を生成する薬剤の水溶液（以下「原料水溶液」という）と、原料水溶液に溶解しない又は疎水性の熱媒液との直接接触を通じて原料水溶液中に生成する水和物により気体を捕集する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原料水溶液を冷媒により熱交換器を介して冷却し、原料水溶液中に水和物を生成させ、その水和物により気体を捕集する技術が知られている（特許文献１、２）。一方、原料水溶液を原料水溶液に溶解しない又は疎水性の熱媒液と直接接触熱交換させて冷却し、原料水溶液中に水和物を生成させる技術が知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８２６１７６号公報
【特許文献２】特開２００９−１３１７２８号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３０２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、原料水溶液を冷媒により熱交換器を介して冷却し、原料水溶液中に水和物を生成させる場合、原料水溶液の温度が水和物生成温度以下にまで低下しても液体状態である過冷却現象が生じ、過冷却が解除されると急激に水和物が生成されるため、水和物の生成が予期せぬ場所で起こり閉塞を起こしたり、熱交換器の熱交換面に水和物が付着して熱交換効率を低下させるなどの弊害が生じる。このような弊害は、より長時間にわたる連続的な気体捕集を目指す際の妨げの一つになる。
【０００５】
一方、原料水溶液を熱交換器を介することなく冷却して水和物を生成する技術として、特許文献３のような原料水溶液と熱媒液との直接接触熱交換を通じて、その原料水溶液の中に水和物を生成する例が知られている。
【０００６】
しかし、原料水溶液と、原料水溶液に溶解しない又は疎水性であって、比重が異なる熱媒液との直接接触熱交換を通じて、原料水溶液から水和物を生成又は製造する技術は、それが直接接触熱交換の手法を採用しているが故の技術的課題を抱えている。つまり、原料水溶液と熱媒液とを直接接触させて熱交換させると、水和物を生成又は製造した後の原料水溶液と熱媒液の分離が難しくなる。特に、両液体間の熱交換効率を高めるために、一方の液体を微細化して表面積を高めて他方の液体に導入すると、両液体の分離がより難しくなる。原料水溶液と熱媒液の分離が難しいと、熱媒液の中に混合していた原料水溶液から水和物が望まれずして生成し、それが周辺の部材の表面（例えば、槽や配管の内壁面、熱媒液と接触する熱交換器の熱交換面など）に付着し、時間の経過に伴い成長して、原料水溶液や熱媒液の流通を阻害し、目的物質の生成又は製造が困難になる。
【０００７】
原料水溶液と熱媒液の分離を難しくしている一因は、両液体間でエマルジョン化が起こること、一方の液体中に他方の液体の粒子が長時間浮遊し続けること、原料水溶液から生成した水和物の中に原料水溶液や熱媒液が取り込まれること、といった現象にある。
【０００８】
このために、特許文献３に記載されているような従来例においては、熱媒液との熱交換により原料水溶液から生成する水和物から原料水溶液が抜け出し易くなるように、原料水溶液における水和物生成薬剤の濃度を予め調整しておくといった工夫がなされている。
【０００９】
しかし、原料水溶液と熱媒液との直接接触熱交換を通じて、当該原料水溶液から水和物を生成又は製造する技術の実用化のためには、上記の従来例における工夫だけでは足りない。
【００１０】
まず、原料水溶液と熱媒液との直接接触熱交換を通じて当該原料水溶液から水和物を生成又は製造することの利点の一つは、両液体間の熱交換の効率を高めることができることにある。両液体間の熱交換の効率は、両液体間の混合の度合いが高いほど高くなる。しかし、実際には、両液体を完全に混合させることは難しく、それ故に両液体間の熱交換効率は１００％未満の水準に止まってしまう。その反面、両液体を完全に混合させて両液体間の熱交換効率を高めようとすると、今度は両液体間の分離が難しくなる。
【００１１】
原料水溶液における水和物生成薬剤の濃度を予め調整すれば、原料水溶液とそこから生成する水和物との分離は促進されるが、原料水溶液と熱媒液との分離には効果がない。
【００１２】
原料水溶液と熱媒液との直接接触熱交換を通じて当該原料水溶液から水和物を生成又は製造する技術の実用化を目指すのであれば、少なくとも、両液体の分離をより効果的に行い、その分離の程度を、当該水和物の製造を長時間にわたり又は連続的に行うこと（短い時間間隔で、間欠的に行うことも含む）ができる程の水準にまで高める必要がある。
【００１３】
また、直接接触した原料水溶液と熱媒液との分離をより効果的に行ってもなお、当該水和物の長時間にわたる連続的な製造を妨げかねないほどに当該水和物が周辺の部材の表面に付着するようであれば、その付着物を除去する対策も必要である。
【００１４】
本発明は、以上の問題を解決するためになされたものであり、互いに直接接触して熱交換を行う原料水溶液と熱媒液との混合の度合いを高めつつ分離をより効果的に行うことにより、両液体の直接接触熱交換による水和物の生成又は製造を実現し、水和物により混合気体から目的気体を捕集して分離する技術、望ましくはそのような水和物の生成又は製造を、そして、水和物による目的気体の捕集を、より長時間にわたり又は連続的に行うことができる実用化に資する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための、本発明の第１の形態に係る気体捕集装置は、気体が混合され温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液を冷却し、前記気体を含む水和物を製造する水和物の製造装置を備える気体捕集装置において、該水和物の製造装置は、前記原料水溶液および前記原料水溶液と異なる比重を有する熱媒液を互いに直接接触させて、前記原料水溶液から前記水和物を生成させる水和物の製造装置であって、前記原料水溶液および前記熱媒液を導入する導入機構と、 前記導入機構により導入された前記原料水溶液および前記熱媒液の移動方向を変更させる移動機構と、前記導入機構により導入された前記原料水溶液および前記熱媒液を回転させ、遠心力の作用により分離させる遠心分離機構と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第２の形態に係る気体捕集装置は、第１の形態に係る気体捕集装置において、前記移動機構は、回転部材を備え、前記導入機構により導入された前記原料水溶液および前記熱媒液を、前記回転部材の回転の作用により前記遠心分離機構に向けて移動させる機構であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第３の形態に係る気体捕集装置は、気体が混合され温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液を冷却し気体を含む水和物を製造する水和物の製造装置を備える気体捕集装置において、該水和物の製造装置は、原料水溶液および該原料水溶液と異なる比重を有する熱媒液を導入する導入機構と、該導入機構により導入された前記原料水溶液および前記熱媒液のそれぞれの少なくとも一部を互いに直接接触させて、前記原料水溶液から前記水和物を生成させるために必要な熱交換を開始する接触領域と、該接触領域において直接接触した前記原料水溶液および前記熱媒液の移動方向を変更させる移動機構と、前記接触領域のまわりで回転する回転体を備え、前記移動機構により移動方向が変更された前記原料水溶液および前記熱媒液を、前記回転体の作用により回転させ、それにより生じる遠心力の作用により分離させる遠心分離機構と、を具備することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第４の形態に係る気体捕集装置は、第３の形態に係る気体捕集装置において、前記回転体は、上部と下部のそれぞれの位置に、前記接触領域が位置する内側から回転体の外側に向けて液体の移動を可能にする排出機構を更に具備することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第５の形態に係る気体捕集装置は、第３または第４の形態に係る気体捕集装置において、前記遠心分離機構により前記熱媒液から分離された前記原料水溶液と接触する部材の表面に付着した前記水和物の少なくとも一部を除去する付着物除去機構を更に具備することを特徴とする。
【００２０】
本発明の第６の形態に係る気体捕集装置は、第３乃至第５のいずれかの形態に係る気体捕集装置において、前記遠心分離機構により前記熱媒液から分離された前記原料水溶液に含まれる前記水和物のうち比較的大きな粒子を、前記原料水溶液から選択的に分離する選択分離機構を更に具備することを特徴とする。
【００２１】
本発明の第７の形態に係る気体捕集装置は、第３乃至第６のいずれかの形態に係る気体捕集装置において、前記熱媒液は、前記原料水溶液より比重が大きい液体であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第８の形態に係る気体捕集装置は、第３乃至第７の形態に係る気体捕集装置において、前記移動機構は、前記回転体と同軸に回転する回転部材を備え、前記接触領域において直接接触した前記原料水溶液および前記熱媒液を、前記回転部材の回転の作用により前記遠心分離機構に向けて移動させる機構であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の第９の形態に係る気体捕集装置は、第８の形態に係る気体捕集装置において、前記回転部材は、水平に配置され、前記回転体と同方向に回転する回転主面を有しており、前記導入機構は、前記原料水溶液および前記熱媒液を前記回転部材の回転主面に向けて放出する機構であることを特徴とする。
【００２４】
本発明の第１０の形態に係る気体捕集装置は、第８の形態に係る気体捕集装置において、前記回転部材は、水平に配置され、前記回転体と同方向に回転する回転主面を有しており、前記導入機構は、前記原料水溶液および前記熱媒液を前記回転部材の回転軸に沿って前記回転部材の回転主面の回転中心又はその近傍に向けて放出する機構であることを特徴とする。
【００２５】
本発明の第１１の形態に係る気体捕集装置は、第８の形態に係る気体捕集装置において、前記回転部材は、水平に配置され、前記回転体と同方向に回転する回転主面を有しており、前記導入機構は、原料水溶液用配管および熱媒液用配管を通じてそれぞれ前記原料水溶液および前記熱媒液を前記回転部材の回転主面に向けて放出する機構であり、前記原料水溶液用配管および熱媒液用配管は、一方が他方の管内に位置するか又は一方が他方の管内に位置することなく互いに隣接若しくは近接して位置する配管であることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第１２の形態に係る気体捕集装置は、第８乃至第１１のいずれかの形態に係る気体捕集装置において、前記遠心分離機構により前記熱媒液から分離された前記原料水溶液と接触する部材の表面に付着した前記水和物の少なくとも一部をスクレーパを用いて除去する付着物除去機構を更に備え、前記スクレーパは、前記接触領域および前記回転部材から離隔した位置にあって、前記回転体と同軸で且つ異なる速度で、前記回転部材とともに回転するスクレーパであることを特徴とする。
【００２７】
本発明の第１３の形態に係る気体捕集装置は、気体を混合した温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液および該原料水溶液と異なる比重を有する熱媒液を互いに直接接触させて、前記原料水溶液から前記気体を捕集した水和物を生成させる水和物の製造装置を備え、該水和物の製造装置は、前記原料水溶液および前記熱媒液を導入する導入機構と、回転部材を備え、前記導入機構により導入された前記原料水溶液および前記熱媒液の移動方向を変更させる移動機構と、前記回転部材のまわりで前記回転部材と同軸に回転する回転体を備え、前記移動機構による移動方向が変更された前記原料水溶液および前記熱媒液を、前記回転体の作用により回転させ、それにより生じる遠心力の作用により分離させる遠心分離機構と、を具備することを特徴とする。
【００２８】
本発明の第１４の形態に係る気体捕集装置は、気体を混合した温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液を冷却し、前記気体を捕集した水和物を製造する水和物の製造装置を備え、該水和物の製造装置は、前記原料水溶液および前記原料水溶液より比重が大きい熱媒液を導入する導入機構と、該導入機構により導入された前記原料水溶液および前記熱媒液のそれぞれの少なくとも一部を互いに直接接触させて、前記原料水溶液から前記水和物を生成させるために必要な熱交換を開始する接触領域と、該接触領域のまわりで回転する回転体を備え、該接触領域において直接接触した前記原料水溶液および前記熱媒液を、前記回転体の作用により回転させ、それにより生じる遠心力の作用により分離させる遠心分離機構と、前記回転体と同軸に回転する回転部材を備え、前記接触領域において直接接触した前記原料水溶液および前記熱媒液の移動方向を、前記回転部材の回転の作用により前記回転体に向けて変更させる移動機構と、前記回転体の上部および下部のそれぞれに配置され、前記接触領域が位置する前記回転体の内側から外側に向けて液体の移動を可能にする排液路と、前記回転体と同軸でかつ異なる速度で前記回転部材とともに回転するとともに、前記回転体の下部に配置する前記排液路の表面に付着した前記水和物の少なくとも一部を除去するスクレーパと、を具備することを特徴とする。
【００２９】
本発明の第１５の形態に係る気体捕集方法は、気体が混合され温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液および該原料水溶液と異なる比重を有する熱媒液を互いに直接接触させて、前記原料水溶液から前記気体を含む水和物を生成させる水和物の製造工程を有する気体捕集方法であって、前記水和物の製造工程は、前記原料水溶液および前記熱媒液を導入する導入工程と、前記導入工程において導入された前記原料水溶液および前記熱媒液の移動方向を変更させる移動工程と、前記移動工程により移動方向が変更された前記原料水溶液および前記熱媒液を回転体により回転させ、遠心力の作用により分離させる遠心分離工程と、を具備することを特徴とする。
【００３０】
本発明の第１６の形態に係る気体捕集方法は、気体が混合され温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液および該原料水溶液と異なる比重を有する熱媒液を互いに直接接触させて、前記原料水溶液から前記気体を含む水和物を生成させる水和物の製造工程を有する気体捕集方法であって、前記水和物の製造工程は、前記原料水溶液および前記熱媒液を導入する導入工程と、該導入工程において導入された前記原料水溶液および前記熱媒液のそれぞれの少なくとも一部を接触領域において互いに直接接触させ、それにより前記原料水溶液から前記水和物を生成させるために必要な熱交換を開始する接触工程と、該接触工程において直接接触した前記原料水溶液および前記熱媒液を、前記接触領域のまわりで回転する回転体に向けて移動させる移動工程と、該移動工程において前記接触領域から移動した前記原料水溶液および前記熱媒液を、前記回転体により回転させ、それにより生じる遠心力の作用により分離させる遠心分離工程とを具備することを特徴とする。
【００３１】
本発明の第１７の形態に係る気体捕集方法は、第１６の形態に係る気体捕集方法において、前記遠心分離工程において分離された前記原料水溶液および前記熱媒液を、前記接触領域が位置する前記回転体の内側から外側に向けて移動させる排出工程を更に具備することを特徴とする。
【００３２】
本発明の第１８の形態に係る気体捕集方法は、第１６又は第１７の形態に係る気体捕集方法において、前記遠心分離工程において前記熱媒液から分離された前記原料水溶液と接触する部材の表面に付着した前記水和物の少なくとも一部を除去する付着物除去工程を更に具備することを特徴とする。
【００３３】
本発明の第１９の形態に係る気体捕集方法は、第１６乃至第１８のいずれかの形態に係る気体捕集方法において、前記遠心分離機構により前記熱媒液から分離された前記原料水溶液に含まれる前記水和物のうち比較的大きな粒子を、その原料水溶液から選択的に分離する選択分離工程を更に備えることを特徴とする。
【００３４】
本発明の第２０の形態に係る気体捕集方法は、第１６乃至第１９のいずれかの形態に係る気体捕集方法において、前記熱媒液は、前記原料水溶液より比重が大きい液体であることを特徴とする。
【００３５】
本発明の第２１の形態に係る気体捕集方法は、第１６乃至第１９のいずれかの形態に係る気体捕集方法において、前記導入工程は、前記原料水溶液および前記熱媒液のそれぞれを、前記回転体と同軸に回転する回転部材に向けて放出する工程であり、前記移動工程は、前記回転部材の回転の作用により前記原料水溶液および前記熱媒液を前記回転部材の側から前記回転体に向かって移動させる工程であることを特徴とする。
【００３６】
本発明の第２２の形態に係る気体捕集方法は、第２１の形態に係る気体捕集方法において、前記遠心分離工程において前記熱媒液から分離された前記原料水溶液と接触する部材の表面に付着した前記水和物の少なくとも一部をスクレーパを用いて除去する付着物除去工程を更に具備し、前記スクレーパは、前記接触領域および前記回転部材から離隔した位置に位置して、前記回転体と同軸で且つ異なる速度で、前記回転部材とともに回転するスクレーパであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、気体を混合した原料水溶液と熱媒液との直接接触熱交換を通じて当該原料水溶液から気体を捕集した水和物を製造する製造装置を備える気体捕集装置において、原料水溶液と熱媒液との混合を促進し、直接接触熱交換の程度を増やすことができるとともに、両液体の分離をより効果的に行うことができる。
【００３８】
また、本発明の好ましい態様によれば、直接接触熱交換後の原料水溶液と熱媒液との分離を水和物の製造を阻害しない水準まで高めることができ、当該水和物の製造を、そして気体捕集をより長時間にわたり又は連続的に行うことができる。
【００３９】
また、本発明の好ましい別の態様においては、熱媒液と原料水溶液とを分離するための遠心分離機構を水和物の製造装置の内部に設けており、外部に設ける必要がないので、気体捕集装置を全体としてコンパクトでシンプルにすることができ、また、比重差のある熱媒液と原料水溶液とを遠心分離により分離するため、分離機構をコンパクトにすることができ、分離のための動力を小さくすることができる。
【００４０】
それ故、本発明の好ましい別の態様によれば、大型化や熱媒液の使用量の増加を伴わない気体捕集技術（装置および方法）を実現することができる。
【００４１】
本発明の各形態による効果は、以下の通りである。
【００４２】
（１）本発明の第１の形態においては、互いに比重が異なる二つの液体、つまり気体を混合した原料水溶液および熱媒液に遠心力を作用させるので、高い効率で両液体を分離することができる。加えて、互いに比重の異なる両液体の移動方向を変更させるので、その変更の過程で両液体間の接触の機会が増えるか又は両液体の混合が促進する。また、両液体を遠心力の作用により分離させる過程で両液体間の接触の機会が増える可能性もある。それ故、本発明の第１の形態によれば、原料水溶液と熱媒液との接触の機会を増やす又は混合を促進することにより直接接触熱交換の程度を増やすことができるとともに、両液体の分離をより効果的に行うことができる。
【００４３】
なお、本発明の第１の形態において、移動機構により移動方向が変更される前の原料水溶液および熱媒液は、直接接触する前のものであってもよく、直接接触した後のものであってもよい。
【００４４】
（２）本発明の第２の形態においては、互いに比重が異なる原料水溶液および熱媒液の移動方向を回転部材の回転の作用により変更させ、遠心分離機構に向けて移動させる。この場合、両液体は、回転部材により回転しその際生じる遠心力の作用を受けて、又は回転する回転部材の表面との接触の際に剪断力を受けて当該回転部材の周囲に向けて放射方向に飛散する。そのような移動方向の変更は、両液体間の接触の機会を増やす又は両液体の混合を促進させる。また、引き続く両液体の遠心力の作用による分離の過程で両液体間の接触の機会を多少なりとも増やすことも可能性である。それ故、本形態によれば、回転部材という比較的簡素な手段により、直接接触熱交換の程度を増やすことができる。
【００４５】
また、本発明の第２の形態においては、両液体は、回転部材の回転の作用により比較的均一に分散して当該回転部材の周囲に向けて放射方向に飛散するので、水和物の回転部材への付着と成長が起こりにくくなり、遠心分離機構の特定箇所に過度に偏ることなく当該遠心分離機構に到達し、遠心分離機構全体にわたって比較的均一に行き渡る。このことは、遠心分離機構の動作に無理が生じにくく、従って不具合が生じにくくなることを意味している。それ故、本形態によれば、回転部材という比較的簡素な手段により、製造装置内における局所的な水和物の付着と成長に起因する不具合を発生しにくくすることができ、装置の故障の頻度を減らすことができる。
【００４６】
（３）本発明の第３の形態においては、遠心分離機構が具備する回転体が、接触領域のまわりを回転しているので、接触領域において直接接触した原料水溶液および熱媒液が移動機構により遠心分離機構に向けて移動する距離は短く、従ってその移動時間も短い。それ故、本形態によれば、熱媒液との直接接触による熱交換を通じて原料水溶液から生成する水和物が周辺の部材の表面に付着する前に又はその付着が顕著になる前に、より強力な遠心力の作用により両液体を分離することができる。
【００４７】
また、本発明の第３の形態によれば、接触領域において直接接触した原料水溶液および熱媒液を移動機構により遠心分離機構に向けて移動させるので、両液体を確実に遠心分離機構により分離することができる。
【００４８】
従って、本形態によれば、両液体の分離を、水和物の付着を抑制しつつより効果的に行うことができる。このことは、両液体の分離を水和物の生成又は製造を阻害しない水準まで高め得ることに通じる。また、この両液体の分離を水和物の生成又は製造を阻害しない水準まで高める効果は、本発明の他の形態により更に顕著になる。
【００４９】
また、遠心分離機構により分離する両液体にはそもそも比重差があるので、遠心分離機構が具備する回転体の回転速度を高くしなくても、両液体を遠心力の作用により分離させることができ、その際の分離効率も高い。従って、本発明の第１の形態によれば、両液体の高い分離効率を維持したままで遠心分離機構の動力を低減させることができるので、エネルギー消費を抑えることと、遠心分離機構の故障を起こりにくくすることと、遠心分離機構の駆動源（モータ）を比較的小型化できること、といった効果を得ることができる。
【００５０】
更に、本形態によれば、一つの装置内での構成により原料水溶液と熱媒液との直接接触による熱交換と両液体の分離を行うので、換言すれば一つの装置の中に導入機構、接触領域、移動機構および遠心分離機構が構成されているので、製造装置そのものがコンパクトになり、その分だけ熱媒液の使用量の増加を回避することができる。
【００５１】
（４）本発明の第４の形態においては、遠心分離機構により分離した互いに比重が異なる原料水溶液および熱媒液が、回転体がその上部と下部のそれぞれの位置に備える排出機構により当該回転体の外側に移動するので、接触領域から両液体が連続して移動してきても遠心分離機構において滞留することがない。それ故、本形態によれば、遠心分離機構における両液体の分離を原料水溶液および熱媒液の分離を断続させずに又は長時間にわたり連続的に行うことができ、直接接触熱交換を行った後の原料水溶液と熱媒液との分離を水和物の生成又は製造を阻害しない水準まで高めることができる。
【００５２】
（５）本発明の第５の形態においては、遠心分離機構により熱媒液から分離された原料水溶液と接触し得る部材（原料水溶液と接触し得るものである限り、遠心分離機構又は回転体を構成する部材を含む）の表面に水和物が付着しても、その付着した水和物を付着物除去機構により除去することができるので、当該表面には水和物の付着や成長が起こりにくくなる。それ故、本形態によれば、製造装置内における局所的な水和物の付着と成長に起因する不具合が発生しにくくなるので、製造装置の故障の頻度を減らすことができるか又はその故障の原因やその影響を減らすことができ、製造方法の実行を妨げる要因やその影響を減らすことができ、水和物の生成又は製造、そして気体捕集の効率を高めることができる。
【００５３】
また、本形態によれば、付着物除去機構およびその働きにより、水和物が製造装置内に堆積することなく連続的に外部に排出されるので、両液体の直接接触による熱交換が滞りなく、繰り返し、円滑に進行する。その結果、水和物のスラリーの長時間にわたるか又は連続的な製造を実現することができる。
【００５４】
（６）遠心分離機構により熱媒液から分離された原料水溶液に含まれる水和物の粒子が別の水和物の生成核となり得ることを考慮すると、当該水和物の粒子の大きさは均一であるとは限らない。特に、スクレーパに代表される付着物除去機構により部材の表面に付着した水和物を除去する場合には、付着物の成長の程度に違いがあることから、除去される付着物の大きさは変わってくる。原料水溶液の中に分散又は懸濁する水和物の粒子の大きさが均一でないと、配管の閉塞、圧力損失の増大やポンプ動力の変動などの問題が生じ、水和物を連続的又は長時間に製造することが難しくなる。
【００５５】
これに対し、本発明の第６の形態によれば、遠心分離機構により熱媒液から分離された原料水溶液に含まれる水和物のうち比較的大きな粒子を選択分離機構により除去することができるので、上記の問題の発生を防止又は抑制することができ、直接接触熱交換を行った後の原料水溶液と熱媒液との分離を、水和物の生成又は製造を阻害しない水準まで高めることができる。
【００５６】
なお、選択分離機構の典型例としては、ざる、ふるい、スクリーン、フィルター、ろ過器などが挙げられる。
【００５７】
（７）本発明の第７の形態においては、熱媒液は、原料水溶液より比重が大きい液体であるので、回転体の回転軸から半径方向の外側に向かって原料水溶液と熱媒液に遠心力が作用するとき、原料水溶液と接触する可能性がある部材（原料水溶液と接触する可能性がある部材である限り、遠心分離機構又は回転体を構成する部材を含む）の表面（特に内壁面）に熱媒液が偏在して層状を呈し、それにより原料水溶液が当該部材の表面に直接触れる機会が減少する。このことは、当該原料水溶液から生成する水和物が当該部材の表面に付着しにくくなり、成長もしにくくなることを意味している。それ故、本形態によれば、製造装置内における局所的な水和物の付着と成長に起因する不具合の発生を抑えることができ、従って製造装置の故障の頻度を減らすことができ、また水和物の生成又は製造、そして気体捕集の効率を高めることができる。
【００５８】
（８）本発明の第８の形態においては、直接接触した原料水溶液および熱媒液は、回転体と同軸に回転する回転部材のその回転の作用により、当該回転部材の側から遠心分離機構に向けて移動する。この場合、両液体は、回転部材により回転し、その際生じる遠心力の作用を受けて、又は回転する回転部材の表面との接触の際に剪断力を受けて、比較的均一に分散して当該回転部材の周囲に向けて放射方向に飛散する。このことは、熱媒液との直接接触による熱交換を通じて起こる原料水溶液からの水和物の生成が装置内で局在化しにくいこと、それ故装置内の特定箇所に当該水和物が付着し成長する事態が起こりにくいことを意味しており、また、両液体が、遠心分離機構が具備する回転体の特定箇所に過度に偏ることなく当該遠心分離機構に到達すること、それ故両液体の分離にかかる負荷が遠心分離機構全体（特に回転体の周まわり）にわたって比較的均一に行き渡り、遠心分離機構の動作に無理が生じにくく、従って不具合が生じにくくなることを意味している。
【００５９】
従って、本形態によれば、一つの製造装置内で、熱媒液との直接接触による原料水溶液からの水和物の生成および両液体の分離を行うように構成しても、その製造装置内における局所的な水和物の付着と成長に起因する不具合を発生しにくくすることができ、装置の故障の頻度を減らすことができる。
【００６０】
また、回転部材は、接触領域から移動してくる原料水溶液および熱媒液に対して障害物として、しかもその移動の方向を変更させる障害物として機能する。回転部材が障害物として機能しないと、両液体が遠心分離機構を経由することなく回転部材の背面側に移動してしまい、遠心分離機構における両液体の分離が起こらなくなる。また、製造装置の内部構造によっては、回転部材の背面側にある空間内に両液体が滞留して、製造装置の正常な動作を妨げることにもなり兼ねない。
【００６１】
従って、本形態によれば、回転部材という簡単な仕組みの移動機構により、両液体を確実に遠心分離機構に導くことができるので、気体捕集装置はその実用化に好適な態様となる。
【００６２】
また、本形態によれば、両液体の移動方向を変更させることにより、その変更の過程で両液体間の接触の機会を増やすか又は両液体の混合を促進することができる、それに加えて両液体を遠心力の作用により分離させる過程で両液体間の接触の機会を増やすことができる可能性もあるので、気体捕集装置はその実用化により好適な態様となる。
【００６３】
（９）直接接触した原料水溶液および熱媒液は、回転部材の回転主面と接触すると、その接触の際、剪断力を受ける。その剪断力が過大であると、両液体がエマルジョン化したり、一方の液体中に他方の液体の粒子が浮遊し易くなり、遠心分離機構による両液体の分離がより困難になるという問題が生じる。
【００６４】
これに対し、本発明の第９の形態においては、回転部材の回転主面が、回転体とともに鉛直の回転軸まわりに同軸で同方向に回転するので、両液体は回転部材により過大な剪断力を受けることなく回転体に向けて移動する。それ故、本形態によれば、当該問題の発生を防止又は抑制することができる。
【００６５】
また、本形態においては、回転部材の回転主面が水平であり、その回転主面が回転体とともに鉛直の回転軸まわりに同軸で同方向に回転する。このことは、両液体が回転主面に接触して剪断力を受けるとき、両液体は、水平面視において、当該回転主面上でより均一に分散し、回転体の周まわりに、より均一な放射状を呈して飛び散り、従って回転体の回転の作用をより均一に受け易くなることを意味している。
【００６６】
従って、本形態によれば、第８の形態の奏する効果がより顕著になる。
【００６７】
（１０）本発明の第１０の形態においては、原料用液体および熱媒液を回転部材の回転軸に沿って、従って回転部材の回転主面に直角又は概ね直角に、当該回転部材の回転主面の回転中心又はその近傍に向けて放出する。この場合、両液体は、まず回転部材の回転主面に衝突し又は回転部材の回転主面上に配置し、次いで回転部材の回転主面の中心又はその近傍から当該回転主面の外縁に向かって、さらにはその周囲に配置する回転体に向かって移動するので、水平面視において、当該回転主面上で更に均一に分散し、回転体の周まわりに、更に均一な放射状を呈して飛び散り、回転体の回転の作用を更に均一に受け易くなる。従って、本形態によれば、第８の形態の奏する効果がより顕著になる。
【００６８】
（１１）本発明の第１１の形態においては、原料水溶液用配管および熱媒液用配管は、一方の配管が他方の配管内に位置していてもよいし、一方の配管が他方の配管内に位置することなく互いに隣接若しくは近接して位置していてもよい。前者は、二重管状態にある場合であり、後者は、二重管状態ではなく、二つの独立の管が横並びしている状態にある場合である。いずれの配管配置であっても、第９又は第１０の形態が奏する効果を得ることができる。
【００６９】
尤も、一方が他方の管内に位置していていると、原料水溶液用配管から放出する原料水溶液の周囲を熱媒液用配管から放出する熱媒液が取り囲む（或いは、逆に、熱媒液用配管から放出する熱媒液の周囲を原料水溶液用配管から放出する原料水溶液が取り囲む）ために、原料水溶液用配管の放出開口部に原料水溶液から生成した水和物が付着し成長し易くなり、当該原料水溶液用配管からの原料水溶液の継続的で安定的な放出が困難になる場合がある。
【００７０】
これに対して、二つの独立の管が横並びしている場合には、一方の液体の周囲を他方の液体が取り囲む配置にはならないので、原料水溶液用配管の放出開口部への水和物の付着が起こりにくい。従って、本形態においてより好ましい態様は、原料水溶液用配管および熱媒液用配管が互いに隣接若しくは近接して配置している場合であり、この態様であれば、配管位置の他の態様に比べて、両液体をより継続的で安定的に放出することができる。
【００７１】
（１２）接触領域において直接接触した原料水溶液と熱媒液とは、その直接接触により熱交換を開始するものの、すべての原料水溶液がすべての熱媒液と熱交換を直ちに完了させるとは限らず、また直接接触した直後の瞬時に当該原料水溶液から水和物が生成するとも限らない。それ故、原料水溶液から生成する水和物が付着する場所は、多くの場合、接触領域および回転部材から離隔した位置に配置された、原料水溶液と接触し得る部材（原料水溶液と接触し得るものである限り、遠心分離機構又は回転体を構成する部材を含み得る）の表面になる。より具体的には、水和物は、原料水溶液が熱媒液より比重が小さい場合には、接触領域および回転部材より鉛直上方に配置された部材の表面に、原料水溶液が熱媒液より比重が大きい場合には、接触領域および回転部材より鉛直下方に配置された部材の表面に、付着し、成長し易い。
【００７２】
これに対し、本発明の第１２の形態によれば、そのような位置に配置された部材の表面から付着物をスクレーパにより除去することができるので、製造装置内における局所的な水和物の付着と成長に起因する不具合が発生しにくくなる。それ故、本形態によれば、第５の形態の奏する効果と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
また、スクレーパは、接触領域および回転部材から離隔した位置に配置された部材の表面の付着物を除去するので、遠心分離機構における処理を経て分離した原料水溶液と熱媒液を再度攪拌することがなく、両液体の分離を阻害しない。また、接触領域のまわりで回転する回転体との干渉が起こらないので、製造装置の設計に支障を来さない。しかもスクレーパは回転体と同軸に、異なる速度で回転するので（換言すれば回転体とともに回転することがないので）、遠心分離機構により熱媒液から分離された原料水溶液から生成する水和物が当該部材の表面に付着しても、これを効果的に除去することができる。
【００７４】
更に、スクレーパは回転部材とともに回転するので、スクレーパを回転させるための機構を特別に追加するまでもなく、回転部材を回転させるための機構で間に合わせることができ、場合によってはこれを回転部材と一体的なコンパクトな構成に設計することができるので、気体捕集装置が過度に複雑なものになることを回避することができる。
【００７５】
（１３）本発明の第１３の形態に係る気体捕集装置は、第１の形態を基礎として、これを第２の形態に特定したものなので、第１、第２の各形態が奏する効果を得ることができる。
【００７６】
また、本形態に係る気体捕集装置の水和物の製造装置は、遠心分離機構を、回転部材と同軸に回転する回転体を備え、移動機構による移動方向が変更された原料水溶液および熱媒液を、前記回転体の作用により回転させ、それにより生じる遠心力の作用により分離させる遠心分離機構に限定した形態に相当する。既述のとおり、遠心分離機構により分離する両液体にはそもそも比重差があるので、遠心分離機構が具備する回転体の回転速度を高くしなくても、両液体を遠心力の作用により分離させることができ、その際の分離効率も高い。それ故、本発明の第１３の形態によれば、両液体の高い分離効率を維持したままで遠心分離機構の動力を低減させることができ、エネルギー消費を抑えることと、遠心分離機構の故障を起こりにくくすることと、遠心分離機構の駆動源（モータ）を比較的小型化できること、といった効果を得ることができる。
【００７７】
（１４）本発明の第１４の形態は、第３の形態を基礎として、これを第４、第８および第１２の形態により特定した形態に相当する。従って、本形態によれば、第３、第４、第８および第１２の各形態が奏する効果を得ることができる。
【００７８】
なお、本発明の気体捕集装置においては、更に、以下の付随的効果が得られる。
【００７９】
（Ａ）回転部材は、移動機構を構成するものとして、接触領域において直接接触した原料水溶液および熱媒液を移動機構により遠心分離機構に向けて移動させるに足るだけの速度で回転すれば十分であるので、その回転速度は、両液体を回転させて遠心力の作用を発生させる回転体のそれを超えるほどに設定する必要はない。回転部材の回転速度をより小さく設定すれば、その回転に要するエネルギー消費を抑えることができ、低速回転が可能になる分、製造装置の故障の発生頻度も抑えることができる。それ故、水和物の製造装置の態様は、回転部材の回転速度が回転体のそれよりも小さい場合に、より好ましいものとなる。
【００８０】
（Ｂ）回転部材の回転速度を調整すれば、原料水溶液および熱媒液が回転部材から受ける剪断力を適度な大きさに設定することができるので、両液体の直接接触を促進することができる。このことにより、接触領域を通過せずに互いに未接触のままで回転部材に到達した両液体や、接触領域を通過したものの、熱交換が不十分なままで回転部材に到達した両液体を、回転部材において直接接触させることができる。それ故、回転部材を両液体の直接接触による熱交換を促進する手段として利用することは、それにより、全体として、両液体の直接接触による熱交換を促進し、水和物を効率的に生成又は製造することができるので、非常に有益である。
【００８１】
（Ｃ）スクレーパは、部材に付着した付着物を除去するに足るだけの速度で回転すれば足りるので、回転部材と同様に、その回転速度を回転体のそれを超えるほどに設定する必要はなく、回転部材の回転速度をより小さく設定することにより、その回転に要するエネルギー消費を抑えることができ、低速回転が可能になる分、製造装置の故障の発生頻度も抑えることができる。それ故、水和物の製造装置の態様は、スクレーパの回転速度が回転体のそれよりも小さい場合に、より好ましいものとなる。特に、スクレーパが回転部材とともに回転する態様においては、その回転速度を回転部材の回転速度をより小さく設定することの利点はより大きくなるので、更に好ましいものとなる。
【００８２】
（１５）本発明の第１５の形態においては、互いに比重が異なる原料水溶液および熱媒液に遠心力を作用させるので、高い効率で両液体を分離することができる。加えて、互いに比重の異なる両液体の移動方向を変更させるので、その変更の過程で両液体間の接触の機会が増えるか又は両液体の混合が促進する。また、両液体を遠心力の作用により分離させる過程で両液体間の接触の機会が増える可能性もある。それ故、本発明の第１５の形態によれば、原料水溶液と熱媒液との接触の機会を増やす又は混合を促進することにより直接接触熱交換の程度を増やすことができるとともに、両液体の分離をより効果的に行うことができる。
【００８３】
互いに比重が異なる原料水溶液および熱媒液の移動方向は回転部材の回転の作用により変更させるので、その変更の過程で両液体間の接触の機会を増やす又は両液体の混合を促進させることができる。また、引き続く両液体の遠心力の作用による分離の過程で両液体間の接触の機会を多少なりとも増やすことも可能性である。それ故、本形態によれば、回転部材という比較的簡素な手段により、直接接触熱交換の程度を増やすことができる。
【００８４】
更に、本発明の第１５の形態においては、両液体は、回転部材の回転の作用により比較的均一に分散して当該回転部材の周囲に向けて放射方向に飛散するので、水和物の回転部材への付着と成長が起こりにくくなり、遠心分離機構の特定箇所に過度に偏ることなく当該遠心分離機構に到達し、遠心分離機構全体にわたって比較的均一に行き渡る。それ故、本形態によれば、遠心分離機構の動作に無理が生じにくく、従って不具合が生じにくくなるので、回転部材という比較的簡素な手段により、製造装置内における局所的な水和物の付着と成長に起因する不具合を発生しにくくすることができ、装置の故障の頻度を減らすことができる。
【００８５】
なお、本発明の第１５の形態において、移動工程により移動方向が変更される前の原料水溶液および熱媒液は、直接接触する前のものであってもよく、直接接触した後のものであってもよい。
【００８６】
（１６）本発明の第１６の形態においては、接触領域において直接接触した原料水溶液および熱媒液を回転させ、遠心力を生じさせる回転体が、当該接触領域のまわりを回転しているので、両液体が直接接触してから遠心力の作用により分離されるまでの時間が短い。それ故、熱媒液との直接接触による熱交換を通じて原料水溶液から生成する水和物が周辺の部材の表面に付着する前に又はその付着が顕著になる前に、より強力な遠心力の作用により両液体を分離することができる。また、接触領域において直接接触した原料水溶液および熱媒液を、移動工程において、当該回転体に向けて移動させるので、両液体に確実に遠心力を作用させることができる。従って、本形態によれば、両液体の分離を水和物の付着を抑制しつつより効果的に行うことができる。このことにより、両液体の分離を水和物の生成又は製造を阻害しない水準まで高めることができる。
【００８７】
また、両液体には比重差があるので、回転体の回転速度を高くしなくても、両液体を遠心力の作用により分離させることが比較的容易であり、その際の分離効率も比較的高い（原料溶液との比重差がより大きい熱媒液を選択すれば、分離がより容易になり、分離効率もより高まる）。従って、本形態によれば、両液体の高い分離効率を維持したままで、遠心分離機構の動力を低減させることができるので、エネルギー消費を抑えることができ、装置の故障の頻度を減らすことができる、回転体の駆動源（モータ）を比較的小型化できる、といった効果を得ることができる。更に、本形態によれば、製造工程をコンパクトな空間内で実行することができ、その分、熱媒液の使用量の増加を回避することができる。
【００８８】
（１７）本発明の第１７の形態においては、遠心分離工程において分離した互いに比重が異なる原料水溶液および熱媒液を、排出工程において回転体の外側に移動させる。それ故、本形態によれば、移動工程において接触領域から両液体が連続して移動してきても遠心分離工程を断続させずに、又は長時間にわたり連続的に実行することができるので、直接接触熱交換を行った後の原料水溶液と熱媒液との分離を水和物の生成又は製造を阻害しない水準まで高めることができる。
【００８９】
（１８）本発明の第１８の形態においては、遠心分離工程において熱媒液から分離された原料水溶液と接触し得る部材（原料水溶液と接触し得るものである限り、回転体を構成する部材を含む）の表面に付着した前記水和物の少なくとも一部を当該表面から除去するので、当該表面に付着又は成長した水和物はない。それ故、この形態によれば、製造装置内における局所的な水和物の付着と成長に起因する不具合が発生しにくくなるので、製造方法の実行を妨げる要因やその影響を減らすことができ、水和物の生成又は製造を阻害しない水準まで高めることができる。
【００９０】
（１９）本発明の第１９の形態によれば、遠心分離工程において熱媒液から分離された原料水溶液に含まれる水和物のうち比較的大きな粒子を、選択分離工程において除去するので、配管の閉塞、圧力損失の増大やポンプ動力の変動といった、水和物の連続的又は長時間の製造を阻害する原因の発生を防止又は抑制することができ、直接接触熱交換を行った後の原料水溶液と熱媒液との分離を水和物の生成又は製造を阻害しない水準まで高めることができる。
【００９１】
（２０）本発明の第２０の形態においては、熱媒液は、原料水溶液より比重が大きい液体であるので、回転体の回転軸から半径方向の外側に向かって原料水溶液と熱媒液に遠心力が作用するとき、原料水溶液と接触する可能性がある回転体を構成する、原料水溶液が接触し得る部材（原料水溶液と接触し得るものである限り、回転体を構成する部材を含み得る）の内壁面にまず熱媒液の層を形成することができ、それにより原料水溶液が当該部材の内壁面に直接触れにくくなる。その結果、当該原料水溶液から生成する水和物が当該部材の内壁面に付着しにくくなり、成長もしにくくなる。それ故、本形態によれば、製造装置内における局所的な水和物の付着と成長に起因する不具合の発生を抑えることができるので、製造工程を実行しても機械的なトラブルが発生する頻度を減らすことができ、また水和物の生成又は製造を阻害しない水準まで高めることができる。
【００９２】
（２１）本発明の第２１の形態においては、接触領域において直接接触した原料水溶液および熱媒液が回転部材に向けて放出され、当該回転部材と衝突又は当該回転部材上に位置し、次いで当該回転部材の回転の作用を受けて回転体に向けて移動する。この際、両液体は比較的均一に分散して当該回転部材の周囲に向けて放射方向に飛散するので、両液体を回転させて遠心力を作用させて分離する回転体に過度に偏ることなく到達する。それ故、本形態によれば、遠心分離工程における当該回転体の動作に無理がなく、従って不具合が生じにくくなり、装置の故障の頻度も減らすことができる。
【００９３】
また、回転部材は、接触領域から移動してくる原料水溶液および熱媒液に対して障害物として、しかもその移動の方向を変更させる障害物として機能する。それ故、本形態によれば、遠心分離工程において両液体を確実に分離することができる。
【００９４】
なお、本形態において、回転部材の回転速度をより小さくすれば、その回転に要するエネルギー消費を抑えることができ、また、低速回転により機械的なトラブルが発生しにくくなる。それ故、回転部材の回転速度が回転体のそれよりも小さい場合に、本形態に係る気体捕集方法がより好ましいものとなる。
【００９５】
また、回転部材の回転速度を調整すれば、原料水溶液および熱媒液が回転部材から受ける剪断力を適度な大きさに設定することができるので、両液体の直接接触を促進することができる。このことにより、接触領域を通過せずに回転部材に到達した、互いに未接触の両液体や接触領域を通過して回転部材に到達したものの、熱交換が不十分な両液体を回転部材において直接接触させることができる。それ故、両液体の直接接触による熱交換を通じて水和物を効率的に生成又は製造する上で非常に有益である。
【００９６】
（２２）本発明の第２２の形態によれば、水和物がより付着しやすい位置にある、原料水溶液が接触し得る部材（原料水溶液が熱媒液より比重が小さい場合には、接触領域および回転部材より鉛直上方に配置された部材、原料水溶液が熱媒液より比重が大きい場合には、接触領域および回転部材より鉛直下方に配置された部材）の表面から、その付着物をスクレーパにより除去するので、製造装置内における局所的な水和物の付着と成長に起因する不具合が発生しにくくなる。それ故、本形態によれば、第１８の形態の奏する効果を得ることできる。
【００９７】
また、スクレーパは、接触領域および回転部材から離隔した位置に位置する部材の表面の付着物を除去するので、遠心分離機構における処理を経て分離した原料水溶液と熱媒液を再度攪拌することがなく、両液体の分離効率を低下させない。
【００９８】
スクレーパは、接触領域および回転部材から離隔した位置にある部材の表面の付着物を除去するので、原料水溶液と熱媒液を再度攪拌することがなく、両液体の分離を阻害しにくい。しかもスクレーパは回転体と同軸に、異なる速度で回転するので（換言すれば回転体とともに回転することがないので）、遠心分離機構により熱媒液から分離された原料水溶液から生成する水和物が当該部材の表面に付着しても、これを効果的に除去することができる。
【００９９】
本発明およびその実施形態が奏するその他の効果については、以下の説明において述べる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る気体捕集装置に用いる水和物の製造装置を示す側断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る気体捕集装置に用いる水和物の製造装置を示す側断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ），そして（ｄ）は、本発明に係る水和物の製造装置において採用可能な導入機構の他の種々の構造例を説明する図である。
【図４】接触領域における原料水溶液と熱媒液との接触を説明する図である。
【図５】接触領域における原料水溶液と熱媒液との接触を説明する図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る気体捕集装置に用いる水和物の製造装置を示す側断面図である。
【図７】本発明の第１乃至第３の実施形態に係る気体捕集装置に用いる水和物の製造装置における回転体を示す斜視図である。
【図８】本発明の第１及び第２の実施形態に係る気体捕集装置に用いる水和物の製造装置におけるスクレーパを示す斜視図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る気体捕集装置に用いる水和物の製造装置を示す正断面図および側断面図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施形態に係る気体捕集装置に用いる水和物の製造装置を示す正断面図および側断面図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る気体捕集装置に用いる水和物の製造装置を示す側断面図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る気体捕集装置に用いる水和物の製造装置を示す側断面図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態に係る気体捕集装置に用いる水和物の製造装置を示す側断面図である。
【図１４】原料水溶液と熱媒液との事前接触が両液体間の熱交換に及ぼす効果を説明する図である。
【図１５】回転部材が原料水溶液と熱媒液との間の熱交換に及ぼす効果を説明する図である。
【図１６】本発明に係る気体捕集装置を、気体分離装置として実現した場合の機器構成を説明する説明図である。
【図１７】本発明に係る他の気体捕集装置を、気体分離装置として実現した場合の機器構成を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【０１０２】
なお、本明細書において使用される用語の意味又は解釈は、以下の通りである。
【０１０３】
（１）「温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液」とは、
温度の低下や上昇が引き金になって水和物を生成する性質を有する液体であって、その性質を有するがゆえに、水和物の生成又は製造に着眼したとき、当該水和物の原料物質に相当すると認められるものをいう。好ましい原料水溶液は、熱媒液と互いに化学反応を全く又は実質的に生じず、且つ、熱媒液と互いに全く又は実質的に溶解し合わないものである。
【０１０４】
「温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液」の典型例は、冷却されて包接水和物（包接格子が不完全な準包接水和物を含む）を生成する包接水和物生成薬剤の水溶液である。
【０１０５】
温度変化に起因して生成した水和物を含む原料水溶液がスラリー状を呈する場合、これを「水和物のスラリー」又は、文脈上明確な場合には、単に「スラリー」というときがある。水和物のスラリーが、引き続く温度変化に起因して水和物を生成する場合には、これも「温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液」から除外されない。
【０１０６】
第四級アンモニウム塩の水溶液は、冷却されて当該第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする包接水和物を含む水溶液となり、当該第四級アンモニウム塩の濃度次第でスラリー状を呈するので、このスラリー状を呈する水溶液を、当該包接水和物のスラリー（又は水和物スラリー）或いは、包接水和物に関する文脈上誤解が生じない限り、単にスラリーというときがある。包接水和物のスラリーは、引き続く冷却により液相において当該包接水和物を生成するのであれば、「温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液」から除外されない。「温度変化に起因してその一部が水和物に変化する原料水溶液」は、文脈上誤解が生じない限り、単に「原料水溶液」という場合がある。
【０１０７】
（２）「熱媒液」とは、原料水溶液と化学反応を生じず、当該原料水溶液に実質的に溶解せず、当該原料水溶液と熱交換が可能な液体のうち当該熱交換の前後で液体であるものをいう。原料水溶液が水又は水溶液である場合において、熱媒液の典型例は、水に対する親和性が低い、即ち水に溶解し難い又は水に混ざりにくい、いわゆる疎水性物質である（この場合の疎水性物質を油性液体という場合もある）。
【０１０８】
疎水性物質の一例は、石油精製品であり、パラフィン油、ガソリン、ナフサ、灯油、ジェット燃料油、軽油、潤滑油ベースオイル、重油などが含まれる。疎水性物質の他の例はシリコン系オイルであり、ジメチルポリシロキサンにより構成されるシリコーンオイルが含まれる。疎水物質の更に他の例はフッ素系液体であり、炭化水素のフッ素化物、例えば炭化水素の全ての水素をフッ素に置換した化合物があり、フッ素数５〜２０（特に６〜１２）の化合物が主成分であるものが含まれる。
【０１０９】
（３）「領域」は、特定の局所的な点ではなく、ある程度の空間的な広がりを有する範囲をいう。「接触領域」における「領域」も同様であり、ある程度の空間的な広がりを有する範囲である。
【０１１０】
（４）回転部材の「回転主面」とは、回転部材を構成する面のうち当該回転部材の回転軸に垂直な面をいう。
【０１１１】
（５）「回転部材の回転軸に沿って配置する」とは、回転部材の回転軸と一致又は広範囲にわたり接するように配置すること、当該回転軸と接しないが平行に配置すること、又は当該回転軸に接すると否とに拘わらず、概ね平行若しくは本発明の効果の発現を阻害しない範囲で非平行に配置することをいう。
【０１１２】
（６）「回転部材の回転主面の回転中心」とは、回転部材の回転主面における当該回転部材の回転軸との交点をいい、当該回転部材の回転軸が旋回する場合には、回転部材の回転主面においてその旋回の軌跡が描く範囲およびその内側をいう。
【０１１３】
（７）「回転部材の回転主面の回転中心の近傍」とは、平面視したとき回転部材の回転主面をはみ出さず、且つ、当該回転主面の回転中心から、発明の効果の発現が阻害されない範囲である程度離隔した位置にある場所をいう。それ故、当該回転主面の法線方向に離隔した位置にある場所であっても、平面視したとき回転部材の水平な回転主面をはみ出さず、且つ、当該回転主面の回転中心から、発明の効果の発現が阻害されない範囲である程度離隔した位置にある限り、その場所は、その「近傍」に該当する。
【０１１４】
（８）「接触領域」は、原料水溶液および熱媒液のそれぞれの少なくとも一部が互いに直接接触し、それにより当該原料水溶液から水和物を生成させるために必要な熱交換が開始する領域である。「接触領域」は、原料水溶液および熱媒液のそれぞれの全部が互いに直接接触する領域ではなく、また原料水溶液から水和物を生成させるために必要な熱交換が完了する領域でもない。
【０１１５】
導入機構により又は導入工程において原料水溶液および熱媒液を製造装置内に導入する場合、その導入前に両液体のそれぞれ一部が互いに接触していたとしても残部が未接触であるときは、それぞれの当該残部が互いに直接接触し、それにより当該原料水溶液から水和物を生成させるために必要な熱交換が開始する領域が存在し得るので、当該領域は、その存在が認められる限り「接触領域」に該当する。
【０１１６】
（９）「導入機構」は、原料水溶液および熱媒液を製造装置内に導入する機構であれば足りる。それ故、「導入機構」は、本発明のいずれかの形態において構成上の特段の限定がある場合を除き、各液体の導入手法に制限はなく、両液体を別々に又は同時に導入する機構であってもよく、各液体を鉛直上方から下方に向けて導入する機構であってもよく、鉛直下方から上方に向けて導入する機構であってもよく、あるいは水平又は非垂直方向に導入する機構であってもよい。
【０１１７】
「導入工程」についても、「導入機構」と概ね同様のことがいえる。つまり、「導入工程」は、原料水溶液および熱媒液を製造装置内に導入する工程であれば足りる。それ故、「導入工程」は、本発明のいずれかの形態において構成上の特段の限定がある場合を除き、各液体の導入手法に制限はなく、両液体を別々に又は同時に導入する工程であってもよく、各液体の導入方向は問わない。
【０１１８】
原料水溶液および熱媒液を製造装置内に「別々に導入する」こととは、両液体が初めて接触するのが製造装置内になるように導入することをいい、原料水溶液および熱媒液を「同時に導入する」こととは、両液体を製造装置内に導入することのうち「別々に導入する」ことに該当しないものをいう。
【０１１９】
原料水溶液および熱媒液を製造装置内に「同時に導入する」ことは、その導入前に両液体のすべての部分が互いに接触していることまで意味しておらず、また、その導入前に両液体が完全に混合していることまで意味しない。それ故、両液体を「別々に導入する」場合は言うまでもなく、「同時に導入する」場合であっても、「接触領域」は形成され得る。
【０１２０】
（１０）「移動機構」は、原料水溶液および熱媒液の移動方向を変更して遠心分離機構に向けて移動させる機構であれば足りる。それ故、「移動機構」は、そのような機構である限り、両液体が互いに直接接触する前であるか互いに直接接触した後のものであるかは問わないし、接触領域は必須ではなく、遠心分離機構における回転体も必須ではない。また、そのような機構である限り、「回転主面」を有すると否とに拘らず「回転部材」を備える機構も、「回転部材」を備えない機構も、「移動機構」に該当する。
【０１２１】
回転体による回転により両液体に遠心力が作用するとき、その遠心力に起因して回転体に向かって両液体の移動が起こるのであれば、その遠心力の発生源（回転体）も「移動機構」の役割の少なくとも一部を担い、「移動機構」を構成しうる。更に、「移動機構」による両液体の移動は、回転部材の回転により発生する遠心力による移動であっても、重力その他の外力による移動であってもよい。
【０１２２】
「移動工程」についても、「移動機構」と概ね同様のことがいえる。つまり、「移動工程」は、原料水溶液および熱媒液の移動方向を変更して遠心分離機構に向けて移動させる工程である限り、両液体が互いに直接接触する前であるか互いに直接接触した後のものであるかは問わないし、接触工程は必須ではなく、遠心分離工程における回転体も必須ではない。また、そのような工程である限り、「回転主面」を有すると否とに拘らず「回転部材」を備える工程も、「回転部材」を備えない工程も、「移動工程」に該当する。回転体による回転により両液体に遠心力が作用するとき、その遠心力に起因して回転体に向かって両液体の移動が起こるのであれば、その遠心力の発生源（回転体）も「移動工程」における両液体の移動の役割の少なくとも一部を担うので、「移動工程」を実行しうる。更に、「移動工程」における両液体の移動は、回転部材の回転により発生する遠心力による移動であっても、重力その他の外力による移動であってもよい。
【０１２３】
次に、本発明に使用する原料水溶液および熱媒液について説明する。
【０１２４】
本発明に用いる原料水溶液としては、アルキルアンモニウム塩に代表される第四級アンモニウム塩、アルキルホスホニウム塩、アルキルスルホニウム塩など（以下、まとめて「水和物生成物質」という場合がある）を溶質とする水溶液又はそれらの水和物生成物質のうち複数を溶質とする水溶液を挙げることが出来る。
【０１２５】
この水溶液を冷却すると、溶質である水和物生成物質をゲスト分子とし水分子をホストとする包接水和物が生成する。この包接水和物は生成時に潜熱を蓄熱する。従って、当該包接水和物は水和物に該当し、温度変化により当該包接水和物を生成する当該水溶液は原料水溶液に該当する。
【０１２６】
原料水溶液から生成した包接水和物が当該原料水溶液に分散又は懸濁すると、当該原料水溶液はスラリー状を呈する。この状態の原料水溶液が水和物のスラリーに該当する。
【０１２７】
水和物生成物質である第四級アンモニウム塩の典型例は、臭化テトラブチルアンモニウムである。
【０１２８】
次に、本発明に用いる熱媒液は、原料水溶液と比重が異なるとともに、原料水溶液に溶解せず又は溶解度が低く、且つ、原料水溶液と化学反応を生じないか又は生じにくい物質である。この熱媒液は、原料水溶液よりも比重が大きいものである必要はなく、原料水溶液よりも比重が小さいものであってもよいが、原料水溶液との比重差が大きいものほど好ましい。また、熱媒液は原料水溶液との熱交換の前後で液体であるものであり、熱媒液を冷凍機で冷却する場合には、熱媒液の凝固点（または融点）は０℃以下であるものが好ましい。
【０１２９】
第四級アンモニウム塩の水溶液が原料水溶液である場合、原料水溶液と比重が異なる熱媒液の一例は、当該水溶液よりも比重が大きいフッ素系不活性液体であるフロリナート（３Ｍ製、FLORINERT（登録商標））である。当該第四級アンモニウム塩の水溶液（比重約１．０）との比重差が大きい熱媒液として入手可能な物質の一例が、フロリナート（比重約１.８）である。
【０１３０】
フロリナートとしては、主に「FC-3283」と「FC-43」の二種類がある。これら二つは、主として蒸気圧と粘度が異なるが、それらの属性の違いが技術的効果の相違に大きく反映するということは認められていない。それ故、本実施形態における熱媒液の例示としては、「FC-3283」を用いても、「FC-43」であってもよい。
【０１３１】
本発明のより具体的な実施形態では、第四級アンモニウム塩を臭化テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）とし、ＴＢＡＢの濃度が約１７重量％の水溶液を原料水溶液とすることができる。また、フロリナート（３Ｍ製、FLORINERT（登録商標））FC-3283を熱媒液とすることができる。このように両液体を選択すると、約１２℃の原料水溶液と、約３℃の熱媒液との直接接触による熱交換を通じて、約７℃の水和物スラリーを製造することができる。
【０１３２】
原料水溶液であるＴＢＡＢ水溶液および熱媒液であるフロリナートの各流量は、両液体の直接接触による熱交換の効率やその熱交換により生成する水和物の生成量の目標値によっても変わる。本実施形態では、両液体の流量比を、TBAB水溶液１に対して、例えばフロリナートを５〜６に設定することができる。
【０１３３】
第四級アンモニウム塩の水溶液が原料水溶液である場合、原料水溶液より比重が小さい熱媒液の一例は、ドデカン、ウンデカン、トリデカンなどの炭化水素化合物である。
【０１３４】
本発明で水和物により捕集する気体は、水和物により捕集されるものであれば、特に制限はなく、水和物生成薬剤の種類にもよるが、水素、硫化水素、二酸化炭素、メタン等が典型例である。
【０１３５】
以下、本発明の実施形態に係る気体捕集装置に用いる水和物の製造装置について、添付図面を参照して説明する。なお、各図において同じ部分又は相当若しくは共通する部分にはこれと同じ符号を付し、その説明を省略する。また、各図において、導入機構をＩ、移動機構をＴ、接触領域をＣ、遠心分離機構をＳ、原料水溶液をＲ、熱媒液をＭ、水和物をＨ、製造装置をＧと、符号を付す。なお、本発明は、図面に記載された実施形態には限定されない。
【０１３６】
［Ａ］熱媒液が原料水溶液より比重が大きい場合
図１は本発明の第１の実施形態に係る気体捕集装置に用いる水和物の製造装置Ｇを示す側断面図である。
【０１３７】
本実施形態に係る水和物の製造装置Ｇは、気体を混合した原料水溶液Ｒおよび熱媒液Ｍの導入機構Ｉ、原料水溶液Ｒおよび熱媒液Ｍの接触領域Ｃ、当該接触触領域Ｃにおいて直接接触した原料水溶液Ｒおよび熱媒液Ｍを分離する遠心分離機構Ｓ、および原料水溶液Ｒおよび熱媒液Ｍを回転体３に向けて移動させる移動機構Ｔを具備する。別に設ける混合装置で原料水溶液Ｒに気体を混合し、気体を混合した原料水溶液Ｒを導入機構Ｉへ供給する。以下、それぞれの機構および領域について説明する。
【０１３８】
＜導入機構＞
図１に示すように、導入機構Ｉは、熱媒液供給管７と原料水溶液供給管８とを備える二重管構造を有する。この導入機構Ｉは、回転部材６の回転軸に沿って設置されている。導入機構Ｉとしては、ステンレス管、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））に代表されるフッ素系樹脂等の樹脂管などを用いることができる。内管および外管のうちいずれか一方をステンレス管とし、他方を樹脂管とした二重管構造にしてもよい。なお、熱媒液供給管７と原料水溶液供給管８とは熱交換させないように、熱伝導率の小さい樹脂製であるのが好ましい。
【０１３９】
＜他の導入機構＞
図２は、本発明の第２の実施形態に係る水和物の製造装置Ｇを示す側断面図である。本実施形態に係る水和物の製造装置Ｇでは、熱媒液供給管７と原料水溶液供給管８とが並列構造である導入機構Ｉを用いている。この場合、ステンレス製の外郭管（鞘管）を設け、その内側に樹脂管を並列に二本配置してもよい。
【０１４０】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ），そして（ｄ）は、本発明に係る水和物の製造装置Ｇにおいて採用可能な導入機構Ｉの他の種々の構造例を説明する図である。導入機構Ｉが熱媒液供給管７と原料水溶液供給管８とを備える二重管構造を有する場合、熱媒液供給管７の管先端と原料水溶液供給管８の管先端とは面一である必要はなく、図３（ａ）に示すように、熱媒液供給管７の管先端面が、原料水溶液供給管８の管先端面よりもある程度突出するように配置していてもよく、図３（ｂ）乃至（ｄ）に示すように、原料水溶液供給管８の管先端面よりも相当程度に突出するように配置していてもよい。後者のような導入機構によれば、原料水溶液供給管８から放出された原料水溶液Ｒと熱媒液供給管７内を通過する熱媒液Ｍとを、熱媒液供給管７から放出させる前に、ある程度混合させることができる。この場合、熱媒液供給管７内に配置する原料水溶液供給管８の管先端に、複数個の放出孔８１を備える放出ノズル８０を取り付け、熱媒液Ｍの流れの方向に対して非平行の方向に原料水溶液Ｒを放出させたり（図３（ｃ）参照）、熱媒液供給管７の管先端側に管径がより小さく絞り込まれた部分７０を設ければ（図３（ｄ）参照）、熱媒液Ｍと原料水溶液Ｒとを、熱媒液供給管７から放出させる前に、より効果的に混合させることができる。
【０１４１】
なお、図３（ａ），（ｂ），（ｃ），そして（ｄ）に示す導入機構Ｉの二重管構造においては、熱媒液供給管７および原料水溶液供給管８がそれぞれ外管および内管であるが、その逆であってもよい。
【０１４２】
＜接触領域＞
接触領域Ｃは、導入機構Ｉにより導入された原料水溶液Ｒおよび熱媒液Ｍのそれぞれ少なくとも一部が互いに直接接触して、当該原料水溶液Ｒから水和物Ｈが生成するために必要な熱交換が開始する領域であり、両液体間の熱交換が起こっている領域すべてを意味するものではない。例えば、原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとをそれぞれ別々の導入管の先端口から製造装置Ｇ内に放出させ、放出直後に両液体を初めて接触させる場合には、導入管の先端口近傍の場所が接触領域Ｃに該当する。製造装置Ｇ内で両液体が初めて接触した後、いずれか一方の液体の少なくとも一部が、引き続き他方の液体と接触して熱交換を行う場合もあり得るが、そのような引き続く両液体の接触により熱交換が行われる領域は、前述した如き「熱交換が開始する領域」ではないので、接触領域Ｃには該当しない。
【０１４３】
図４に示すように、仮に移動する両液体が互いに直接接触すると同時に又は直接接触後非常に短時間で熱交換を行うとすれば、その場合の接触領域Ｃは、少なくとも、原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとが初めて接触する場所Ｐ又はその近傍Ｑを含む領域Ｘを含む。それ故、本発明においては、場所Ｐ又はその近傍Ｑ或いは当該領域Ｘを接触領域Ｃとしてもよい。これに対して、場所Ｐ又はその近傍Ｑ或いは領域Ｘは接触領域Ｃではあるが、それ以降の、場所Ｐiおよびその近傍Ｑi並びに領域Ｘi（i＝a,b,c,…）は、前述した如き「両液体が直接接触して・・・熱交換が開始する領域」には該当しないので、接触領域Ｃには該当しない。
【０１４４】
図５に示すように、接触領域Ｃは、両液体の前述した如き「それぞれの少なくとも一部が互いに直接接触して・・・熱交換が開始する領域」であるので、ある場所およびその近傍（領域X1）においてそれぞれの一部が互いに直接接触して熱交換が開始した後、別の場所およびその近傍（領域X2）において残りの少なくとも一部が互いに直接接触して熱交換が開始するという場合には、領域X1および領域X2を含むことになる。そして、接触領域Ｃは、領域X1，X2，X3，X4・・・のそれぞれが両液体の前述した如き「それぞれの少なくとも一部が互いに直接接触して・・・熱交換が開始する領域」である限り、当該領域X1，X2，X3，X4・・・を含むことになる。このことは、接触領域Ｃそれ自体が一定の範囲（より厳密には三次元的な範囲）を有することを意味している。しかし、本発明においては、接触領域Ｃに含まれるいずれかの領域Xi（i＝1,2,3,4,…）であっても、それらの集合の一部又は全部が構成する領域｛Xi｝であっても、それは接触領域Ｃに該当する。この領域｛Xi｝は、図４において、二点鎖線で囲まれた領域である。従って、より長距離に及ぶ広い定義をすれば、接触領域Ｃとは、両液体が初めて接触する場所から移動機構Ｔに到達するまでの領域である、といえる。
【０１４５】
なお、図３（ａ），（ｂ），（ｃ），そして（ｄ）に示す構造の導入機構Ｉを採用しても、両液体を製造装置Ｇ内に導入する前に両液体のすべての部分を互いに接触させることができるとは限らないので、接触領域Ｃは形成され得る。
【０１４６】
＜移動機構＞
移動機構Ｔとは、接触領域Ｃにおいて直接接触した原料水溶液Ｒおよび熱媒液Ｍを遠心分離機構Ｓに向けて移動させる機構である。典型例が下記の回転部材６であるが、接触領域Ｃから両液体を遠心分離機構Ｓに向けて移動させる機構であれば、本発明の奏功性／効果の程度には大小が生じるとはいえ、如何なる機構であってもよい。
【０１４７】
＜移動機構としての回転部材＞
図１および図２に示すように、回転部材６を移動機構Ｔとして採用する場合について説明する。回転部材６を移動機構Ｔとして採用する場合、原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍ（両液体という）が回転部材６の表面と接触する際に受ける力（剪断力）により、両液体の混合が促進する。これにより、直接接触に伴う熱交換効率が向上する、ひいては水和物Ｈの生成効率が向上するという特段の効果が生じる。また、両液体が回転部材６の表面と接触する際に受ける力（剪断力）により、両液体は、回転部材６の回転中心の側から外側に向けて放射状に飛び散り、遠心分離機構Ｓに均一に移動する。
【０１４８】
両液体を、接触領域Ｃを取り囲む遠心分離機構Ｓの回転軸まわりに、より均一に飛び散るようにするには、両液体を導入機構Ｉから回転部材６の回転中心に向けて放出するとよい。その場合、図１に示すように導入機構Ｉを二重管構造とし、その管軸が回転軸と同軸になるように配置する。両液体を遠心分離機構Ｓに向けて、遠心分離機構Ｓの回転軸まわりに、より均一に分布するように飛び散らせば、遠心分離機構Ｓに負荷の偏りが生じないので、製造装置Ｇの故障を減らすことができ、保守の頻度を減らすことができる。それ故、長時間運転に耐えうる製造装置Ｇとなり、装置寿命も延びる。
【０１４９】
この場合、移動機構Ｔは、回転部材６とこれを回転させる回転駆動機構とを備えるものである。回転部材６は、主軸管１の内部に配置する中空の回転内管２に取り付けられる。回転内管２は、主軸管１に対して相対的に回転可能になるようにベアリングなどの回転支承部材により支持されている。
【０１５０】
より具体的には、回転内管２がその下方先端に備える管端連結部Ｃ１と、回転部材６を固定する枠体５０１が回転部材６と対面する位置に備える環状連結部Ｃ２とを接続することにより、回転部材６の回転軸が回転内管２のそれと同軸になるように、回転部材６が回転内管２の下方先端に取り付けられる。これにより、回転部材６は、回転内管２の回転に伴い回転する。
【０１５１】
図１および図２に示す回転部材６は、平らな円盤である。しかし、回転部材は平らな円盤に限定されない。例えば、図６に示すように、コーン部材（移動機構Ｔ）を、主軸管１と同軸に回転するように構成した場合には、当該コーン部材はまさに回転部材である。そして当該コーン状の回転部材も、平らな円盤状の回転部材６と同様の特段の効果を奏する。
【０１５２】
図１に示す製造装置Ｇでは、回転部材６を回転させる回転駆動機構は、回転モータ（図示せず）、当該回転モータの回転軸に取り付けられたモータ軸プーリ（図示せず）、回転内管２に固定された回転内管プーリ９、およびモータ軸プーリの回転を回転内管プーリ９に伝達して回転内管２を回転させる無限軌道のベルト（図示せず）を備えている。回転駆動機構により回転内管２を回転させると、その回転に伴い、回転部材６が回転する。
【０１５３】
＜他の移動機構＞
図６は、本発明の第３の実施形態に係る水和物の製造装置Ｇを示す側断面図である。本実施形態に係る水和物の製造装置Ｇでは、移動機構Ｔは、回転することなく下方から支持部材により支持された、上方に凸状の概ね直円錐形の部材（コーン）である。原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとは、導入機構Ｉから放出後に接触する。その接触が開始する領域が接触領域Ｃである。接触領域Ｃを通過した両液体は、移動機構Ｔの頂部に衝突した後、移動機構Ｔの略円錐形部材の傾斜面に沿って放射状に飛び散り、遠心分離機構Ｓに向かって移動する。両液体は、引き続き遠心分離機構Ｓの作用により、原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍに分離される。この原料水溶液Ｒ中には、熱媒液Ｍとの直接接触に伴う熱交換を通じて生成した水和物Ｈが分散又は懸濁している。そのため、場合によっては、この原料水溶液Ｒはスラリー状を呈している。それ故、遠心分離機構Ｓにより分離された原料水溶液Ｒは、水和物Ｈとともに回収される。
【０１５４】
図６に示す製造装置Ｇのように、移動機構Ｔを、回転しない構成にする場合には、移動機構Ｔを回転させるために必要な回転駆動機構（ベアリングに代表される回転支承部、プーリおよび無限軌道のベルトのような回転動力伝達機構、モータ）が不要になり、装置構成も簡単になるというメリットがある。しかし、それでもなお、移動機構Ｔを主軸管１と同軸に回転させるように構成することもできる。
【０１５５】
図６に示す製造装置Ｇにおいて、移動機構Ｔのコーン部材の支持部材に遠心分離機構Ｓを構成する回転体３の下部表面に付着した水和物Ｈの少なくとも一部を掻き取るための台形枠形状のスクレーパ５を固定しておいてもよい。この場合、回転体３の下部表面に倣うように相対的に移動するスクレーパ５が付着物除去機構として機能する。
【０１５６】
なお、回転体３の回転速度が大きすぎて、静止するスクレーパ５に対する相対速度が大きくなりすぎ、境界において大きな剪断力が働くと、原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとの混合攪拌が盛んに行われ、分離に支障を与えるおそれが生ずる場合がある。このような場合、スクレーパ５と回転体３の回転方向が同じで、且つ、スクレーパ５の回転速度と回転体３の回転速度が異なるように（より好ましくはスクレーパ５の方が回転体３よりも回転速度が小さくなるように）移動機構Ｔを回転させることができる。移動機構Ｔを主軸管１と同軸に回転させる場合には、移動機構Ｔのコーン部材は、前記の回転部材６と同様の特段の効果を奏する。
【０１５７】
移動機構Ｔを回転させたいときは、コーン部材を下方から支持する支持部材を、ベアリングなどの回転支承部材により支持したうえで、主軸管１と同軸に回転させればよい。この場合、コーン部材は、それが支持部材先端に固定されている限り、支持部材とともに回転する。コーン部材が、前記の回転部材６のように回転内管２とともに回転するように構成してもよい。いずれの場合であれ、移動機構Ｔを回転させるために必要な回転駆動機構が必要になるが、当該回転駆動機構の要否や選択は、移動機構Ｔを回転させることによる特段の効果のメリットとの比較考量による。
【０１５８】
＜遠心分離機構＞
図１、図２および図６に示す製造装置Ｇにおいて、移動機構Ｔにより回転体３に向かって移動する原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとは、接触領域Ｃを通過しているため、混合して混合液体となっている。遠心分離機構Ｓは、その混合液体を回転させ、当該混合液体に遠心力を作用させることにより、原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍと間の比重差に応じて当該混合液体を原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとに分離させる機構である。
【０１５９】
原料水溶液Ｒは熱媒液Ｍとの直接接触を通じてその熱媒液Ｍと熱交換を行うので、当該原料水溶液Ｒの中には水和物Ｈが生成しており、遠心分離機構Ｓにおいて当該混合液体を原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとに分離させると、水和物Ｈを含む原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとに分離させることができる。
【０１６０】
遠心分離機構Ｓは、回転体３とこれを回転させる回転駆動機構とを備える。
【０１６１】
回転体３は、遠心分離機におけるロータに相当するものである。回転体３は、中空筒状の主軸管１と、主軸管１に連結部材１１を介して取り付けられた上蓋部１６と、上端および下端が開口した上部筒体１７と、下部排液口１８を備える下部筒体１９とを備えている。上蓋部１６は上部筒体１７の上端開口部に取り付けられ、下部筒体１９は上部筒体１７の下端開口部に取り付けられて、全体として一体的に構成されている。
【０１６２】
主軸管１と連結部材１１が分離不能な場合には、上蓋部１６が主軸管１に直接取り付けられ、主軸管１と連結部材１１とが分離可能な場合には、上蓋部１６が主軸管１に連結部材１１を介して取り付けられている。回転体３は、少なくとも、主軸管１、上蓋部１６、上部筒体１７および下部筒体１９のそれぞれに分解できるように構成されている。回転体３は、主軸管１の回転に伴い回転する。
【０１６３】
なお、主軸管１と連結部材１１を分離可能に構成した場合には、連結部材１１も分解できることは言うまでもない。その場合、製造装置Ｇの保守作業を行いやすい。
【０１６４】
図７は、上部筒体１７および下部筒体１９を省略した回転体３の斜視図である。上蓋部１６（図７では図示せず）は、調整板２０を備えており、調整板２０は上部排液口２１を備えている。上部排液口２１は、複数個の開孔部からなる。回転体３の内側の液体は、上部排液口２１の各開孔部を通じて外側に向けて流通可能となる。開孔部は、回転体３の軸まわりに対称配置している。このため、回転体３に重量の偏りが生じにくく、遠心力が働いても、回転体３の回転軸受部に偏った負荷がかからない。
【０１６５】
調整板２０の種類は複数あり、各種の調整板２０は上部排液口２１の形態（開孔部の数、形状、位置など）、材質、表面処理の仕方などが異なる。それ故、原料水溶液Ｒ、水和物Ｈ、熱媒液Ｍの性質やその他の事情に応じて、適切な種類の調整板２０を選択し、使用することができる。
【０１６６】
下部筒体１９が備える下部排液口１８は、上部筒体１７の内径よりも小さく、上部筒体１７とは反対側に配置している。このため、下部筒体１９は、上部筒体１７側から下部排液口１８に向かって先細り又は断面積が減少する構造を有している。回転体３の内部の液体は下部排液口１８を通じて外部に向けて流通可能となる。
【０１６７】
主軸管１には、連結部材１１を介して上蓋部１６が取り付けられているほか、上蓋部１６から距離をおいた位置に当該連結部材１１を介して羽根固定板２２が取り付けられている。羽根固定板２２には更に複数の案内羽根４が、主軸管１の回転軸まわりに対称に配置するように取り付けられている。このため、主軸管１の回転に伴い、回転体３とともに、案内羽根４も回転する。すると、回転体３の回転に伴い、案内羽根４により回転体３の内部の混合液体に回転力が付与されるので、その混合液体に遠心力が作用する。
【０１６８】
なお、案内羽根４は、羽根固定板２２にではなく、回転体３の内壁面に取り付けてもよい。しかし、回転体３の内壁面に案内羽根４が取り付けられていると、保守・点検が面倒になるという難点がある。これに対して、案内羽根４が羽根固定板２２に取り付けられていると、例えば保守の必要から、主軸管１や上蓋部１６などを装置から取り外す際、主軸管１とともに羽根固定板２２を取り外すことができ、それと同時に案内羽根４も一緒に取り外すことができるという長所がある。
【０１６９】
案内羽根４は、遠心分離機構Ｓには必ずしも不可欠なものではないが、これを備えることにより、混合液体を効率的に回転させ、従って効率的に遠心分離することができる。
【０１７０】
上部筒体１７には、更に障害板２３が設置されていている。障害板２３は、羽根固定板２２と調整板２０との間の位置に配置され、回転体３の内側から上部排液口２１に直接向かって流れ出ようとする液体の障害物となる障害部と、その液体の逃げ道を構成する通流口とを備えている。その結果、回転体３の内側から上部排液口２１に流れ出ようとする液体は、障害板２３の障害部を迂回して通流口に向かって流れるので、その液体の流路長が長くなる。それ故、障害板２３は、両液体の分離の促進に役立つ。なお、障害板２３の設置は不可欠ではなく、必要に応じてこれを設置すれば足りる。また、障害板２３は上部筒体１７ではなく、主軸管１に設置してもよい。
【０１７１】
回転体３を回転させる回転駆動機構は、回転モータ（図示せず）と、当該回転モータの回転軸に取り付けられたモータ軸プーリ（図示せず）と、主軸管１に固定された主軸管プーリ１０と、モータ軸プーリの回転を主軸管プーリ１０に伝達して主軸管１を回転させる無限軌道のベルト（図示せず）とを備えている。
【０１７２】
回転駆動機構により回転体３を回転させると、回転体３の回転に伴い、案内羽根４により、回転体３内部の原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとの混合液体に回転力が付与される。すると、その混合液体に遠心力が作用し、原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとの間の比重差により当該混合液体は原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとに分離する。そして、原料水溶液Ｒの中には水和物Ｈが含まれているので、当該混合液体から、水和物Ｈを含む原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとが分離する。
【０１７３】
原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとは比重差があるため、遠心力の作用による分離効果は高い。それ故、回転体３の回転速度は比較的低速で足りる。なお、本実施形態では、回転体３の回転速度を１０００〜３０００ｒｐｍとした。
【０１７４】
遠心分離機構Ｓは、原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとの混合液体から各液体を完全に分離する機構である必要はなく、水和物Ｈの製造を長時間にわたり又は連続的に行うことの妨げにならない限りにおいて、不完全に分離するものであれば足りる。
【０１７５】
＜排液機構＞
図１に示す製造装置Ｇでは、排液機構は、回転体３の上部と下部のそれぞれの位置にある。回転体３の上部の位置にある上部排液機構は、遠心分離機構Ｓにより分離された原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍのうち比重が大きいものを当該回転体３の内側から外側に向けて移動させ、回転体３の下部の位置にある下部排液機構は、そのうち比重の小さなものを回転体３の内側から外側に向けて移動させる。
【０１７６】
上部排液機構は、回転体３の上部において、その内側から上部排液口２１（の開孔部）に至るまでの液体の流路を構成する機構をいい、当該流路を構成する部品および部材（例えば、回転体３の上部内壁面、羽根固定板２２、上蓋部１６、調整板２０など）がこれに該当する。これらの部材および部品には、連結部材１１を備える場合は連結部材１１が含まれ、障害板２３を備える場合は障害板２３が含まれる。
【０１７７】
下部排液機構は、回転体３の下部において、その内側から下部排液口１８に至るまでの液体の流路を構成する機構をいい、下部筒体１９の下方の内壁面および下部開口部としての下部排液口１８がこれに該当する。
【０１７８】
上部排液機構により回転体３の外側に移動する液体は、原料水溶液Ｒおよび熱媒液Ｍのうちより比重が大きな液体、又はその比重が大きな液体が大部分を占める両液体の混合液体（水和物Ｈを含む）である。上部排液機構により回転体３の外側に移動する液体は、熱媒液Ｍがフロリナートである場合、原料水溶液Ｒが水和物生成物質を溶質とする水溶液であるときは、フロリナート又はフロリナートを大部分とし、一部に原料水溶液Ｒを含み、その原料水溶液Ｒの中に更に当該水和物生成物質をゲスト分子とする包接水和物を含む液体である。
【０１７９】
下部排液機構により回転体３の外部に移動する液体は、原料水溶液Ｒおよび熱媒液Ｍのうち、より比重が小さな液体、又はその比重が小さな液体が大部分を占める両液体の混合液体（水和物Ｈを含む）である。下部排液機構により回転体３の外側に移動する液体は、熱媒液Ｍがフロリナートである場合、原料水溶液Ｒが水和物生成物質を溶質とする水溶液であるときは、水和物生成物質をゲスト分子とする包接水和物のスラリー又は当該包接水和物のスラリーを大部分とし、一部にフロリナートを含む液体である。
【０１８０】
上部排液機構により回転体３の外側に移動した液体は、回転体３の周囲を取り囲むケーシング１３の周りを囲むように環状に設置された環状の上部液体収容部１２に一時的に収容され、上部液体収容部１２の下部から製造装置Ｇの外へと引き出される。引き出された液体は、必要に応じて更に他方の液体からの分離処理やその他の処理が施され、導入機構Ｉにより当該製造装置Ｇ内へ導入され、以後循環的に水和物Ｈのスラリーの製造に供される。
【０１８１】
下部排液機構により回転体３の外側に移動した液体は、回転体３の下部開口部としての下部排液口１８の下方に配置された下部液体収容部１５に一時的に収容され、そこで比重差に従って重力により他方の液体から分離され、引き続き下部液体収容部１５外へと引き出される。引き出された液体は、必要に応じて更に他方の液体からの分離処理やその他の処理が施され、導入機構Ｉにより当該製造装置Ｇ内へ導入され、以後循環的に水和物Ｈのスラリーの製造に供される。
【０１８２】
本実施形態では、原料水溶液Ｒよりも比重の大きな液体は、熱媒液Ｍであるフロリナートであるので、上部排液機構により回転体３の外側に移動するのはフロリナート又はそれを大部分とする液体であり、上部液体収容部１２に一時的に収容され、上部液体収容部１２の下部から製造装置Ｇ外へと引き出される。下部排液機構により回転体３の外側に移動するのは、原料水溶液Ｒおよびフロリナートとの熱交換により当該原料水溶液Ｒの中に生成した水和物Ｈのスラリーを大部分とし一部にフロリナートを含む液体であり、下部液体収容部１５に一時的に収容される。水和物Ｈのスラリーは、下部液体収容部１５において比重の大きなフロリナートから重力により分離され、フロリナートの混入の程度が低い状態で引き続き下部液体収容部１５外へ引き出される。
【０１８３】
＜付着物除去機構＞
熱媒液Ｍの方が原料水溶液Ｒよりも比重が大きい場合、下部排液機構により製造装置Ｇ外へ取り出されるのは主として水和物Ｈのスラリーである。この場合、下部排液機構を構成する部材や部品のうち原料水溶液Ｒと接触するものの表面に、スラリー中の水和物Ｈや、原料水溶液Ｒから遅れて生成した水和物Ｈが局所的に付着し、成長して、スラリー全体の流れを阻害するおそれがある。スラリー全体の流れが阻害されると、製造装置Ｇが安定に稼働しなくなるので、水和物Ｈのスラリーの長時間にわたるか又は連続的な製造が困難になる。
【０１８４】
そこで、付着物除去機構を設けて、下部排液機構を構成する部材や部品のうち原料水溶液Ｒと接触するものの表面に付着した水和物Ｈを除去する。この付着物除去機構によれば、製造装置Ｇ内における局所的な水和物Ｈの付着と成長に起因する不具合が発生しにくくなるので、製造装置Ｇの故障の頻度を減らすことができるか又はその故障の原因やその影響を減らすことができる。また、この機構によれば、水和物Ｈを製造装置Ｇ内に堆積することなく連続的に外部に排出することができるので、両液体の直接接触による熱交換が滞りなく、繰り返し、円滑に進行する。この結果、水和物Ｈのスラリーの長時間にわたるか又は連続的な製造を実現することができる。
【０１８５】
付着物除去機構の典型例は、遠心分離機構Ｓにより熱媒液Ｍから分離された原料水溶液Ｒと接触する部材の表面に付着した水和物Ｈの少なくとも一部を除去するスクレーパ５である。
【０１８６】
図１および図２では、当該熱媒液Ｍから分離された原料水溶液Ｒと接触する部材の表面は、下部筒体１９の内壁面の少なくとも一部（少なくとも下方側の一部）であり、スクレーパ５は、当該表面に倣って移動する過程で、可能な限り多くの付着物を掻き取って除去する。
【０１８７】
スクレーパ５を上部筒体１７の内壁にも倣って移動するようにすると、回転体３内面に形成される熱媒液Ｍと原料水溶液Ｒの分離層を乱し、遠心分離性能を低下させるので、好ましくない。
【０１８８】
図８に示すように、スクレーパ５は、略台形枠形状をなし、回転部材６を固定する枠体５０１に一体的に取り付けられ、且つ、その掻取面が下部筒体１９の内壁面に対面して倣うように配置されている。
【０１８９】
より具体的には、回転内管２がその先端に備える管端連結部Ｃ１と、回転部材６を固定する枠体５０１が回転部材６と対面する位置に備える環状連結部Ｃ２とを接続することにより、回転部材６の回転軸が回転内管２のそれと同軸になるように、回転部材６が回転内管２の先端に取り付けられる。これにより、回転部材６は、回転内管２の回転に伴い回転する。
【０１９０】
スクレーパ５は、回転部材６を固定する枠体５０１に一体的に取り付けられているので、回転内管２の回転に伴い、回転部材６と同方向、同速度で回転する。スクレーパ５により掻き取られた水和物Ｈは、下部排液機構により下部排液口１８（回転体３の下部開口部）からスラリーとともに製造装置Ｇ外に取り出され、下部液体収容部１５に収容される。
【０１９１】
スクレーパ５の回転数は、遠心分離機構Ｓの回転体３の回転数に比べて、５〜２０ｒｐｍ程度小さいことが好ましい。スクレーパ５の回転数と回転体３の回転数との差が５ｒｐｍより小さいと、スクレーパ５により付着物を掻き取る作用がなく、２０ｒｐｍより大きいと、回転体３の内面に形成される熱媒液Ｍと原料水溶液Ｒの分離層を乱し、遠心分離性能を低下させるので、好ましくない。
【０１９２】
スクレーパ５により、回転体３の下部筒体１９の内面に付着した付着物を除去することにより、生成したスラリーの流れを阻害することを防止でき、製造装置Ｇを安定に稼働することができ、水和物Ｈのスラリーの長時間にわたるか又は連続的な製造が可能になる。
【０１９３】
スクレーパ５は、回転部材６を固定する枠体５０１に一体的に取り付けられているので、例えば保守の必要から、回転部材６を枠体５０１とともに取り外す際には、スクレーパ５も一緒に取り出すことができる。
【０１９４】
スクレーパ５の形状は、略台形枠形状に限らず、掻取面が回転体３の内壁面に対面して倣うように配置される形状であればよいことはいうまでもない。
【０１９５】
図６に示す製造装置Ｇにおけるように、コーン部材の支持部材に、遠心分離機構Ｓを構成する回転体３の下部表面に付着した水和物Ｈの少なくとも一部を掻き取るためのスクレーパ５を固定しておいてもよい。この場合、回転体３の下部表面に倣うように相対的に移動するスクレーパ５が付着物除去機構として機能する。
【０１９６】
＜選択分離機構＞
スクレーパ５に代表される付着物除去機構により部材の表面に付着した水和物を除去する場合には、付着物の成長の程度に違いがあることから、除去される付着物の大きさは変わってくる。このため、付着物除去機構により除去された水和物Ｈは比較的大きな粒子であったり、粒子が集合して塊状を呈していることが多い。水和物Ｈのスラリーは、水和物Ｈの比較的大きな粒子や塊の存在により、流動性が阻害される。例えば、原料水溶液Ｒの中に分散又は懸濁する水和物Ｈの粒子の大きさが均一でないと、配管の閉塞、圧力損失やポンプ動力の変動などの問題が生じ、水和物Ｈを連続的又は長時間に製造することが難しくなる。選択分離機構を設けて、このような大型の粒子やその塊を、その原料水溶液Ｒ又は水和物Ｈのスラリーから選択的に分離する。
【０１９７】
選択分離機構の典型例は、ざる、ふるい、スクリーン、フィルター、ろ過器などである。図１および図２に示す製造装置Ｇにおいて、下部液体収容部１５の上部にスクリーンを設置してもよい。このスクリーンにより、スラリーを濾して、粒子が比較的揃って均一な流動性の高いスラリーのみを利用することができる。
【０１９８】
［Ｂ］熱媒液が原料水溶液より比重が小さい場合
以上説明した本発明の第１〜第３の実施形態は、熱媒液Ｍが、原料水溶液Ｒより比重が大きい場合であるが、以下に示す本発明の第４および第５の実施形態は、熱媒液Ｍが、原料水溶液Ｒより比重が小さい場合である。
【０１９９】
本発明の第４および第５の実施形態においては、原料水溶液Ｒとそれよりも比重の小さい熱媒液Ｍを接触させて熱交換を開始し、水和物Ｈを製造するとともに、遠心分離機構Ｓにより、生成した水和物Ｈを含む原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍを分離する。原料水溶液ＲとしてＴＢＡＢ水溶液を用いる場合、この原料水溶液Ｒよりも比重の小さい熱媒液Ｍとして、例えばドデカン、ウンデカン、トリデカンなどの炭化水素化合物を用いることができる。
【０２００】
水和物を含む原料水溶液Ｒは熱媒液Ｍよりも比重が大きいので、遠心分離機構Ｓの回転体の内壁面近傍に位置する。そのため、回転体の内壁面の近傍で水和物Ｈが存在するところに、回転体と異なる回転数で回転するスクレーパを設けることにより、水和物の付着・堆積を防止し、水和物のスラリーを安定して連続して製造することができる。
【０２０１】
図９の（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る水和物の製造装置Ｇの正断面図および側断面図であり、回転体回転軸３３が回転体３１の下部に設置されている。
【０２０２】
図９の（ａ）及び（ｂ）に示す水和物の製造装置Ｇにおいて、回転体３１は、その下部において回転体回転軸３３に接続されている。回転体３１の上蓋３２は、回転体３１に固定されており、中央に開口を有する。回転体３１の上蓋３２には、その下面に案内羽根３４が複数枚、固定されている。円板状の回転部材３５が、複数の案内羽根３４の内側に固定されている。
【０２０３】
複数本のスクレーパ３６が、回転体３１の内壁面の近傍に位置するように、スクレーパアーム３７を介してスクレーパ回転軸３８に固定されている。スクレーパアーム３７の上には、熱媒液Ｍが下部に流出しないように、円板状の棚板３９が固定されている。更に、図示しない補助スクレーパが、回転体３１の下部排液口４１周辺の外壁面の近傍に位置するようにスクレーパ回転軸３８に固定されている。
【０２０４】
原料水溶液供給管・熱媒液供給管４０は並列構造であるが、二重管構造でもよく、また後述するような単管構造でもよい。
【０２０５】
スクレーパ３６と回転体３１の内壁面、スクレーパ３６と案内羽根３４、スクレーパアーム３７と回転体３１の底面および補助スクレーパ（図示せず）と回転体３１の下部廃液口４１周辺の外壁面とは、わずかな隙間を持つように構成されている。
【０２０６】
回転体３１とスクレーパ３６が異なる回転速度で回転するように、回転体回転軸３３とスクレーパ回転軸３８が構成されている。
【０２０７】
以上のように構成される図９に示す水和物の製造装置Ｇは、以下のように動作する。
【０２０８】
まず、回転体３１とスクレーパ３６とを、１０〜５０ｒｐｍの回転速度差で回転させる。遠心分離機構Ｓである回転体３１の回転速度は、１０００〜２０００ｒｐｍ程度であるのが好ましい。次いで、原料水溶液供給管から原料水溶液を供給し、熱媒液供給管から熱媒液を供給する。その結果、原料水溶液供給管と熱媒液供給管の出口で原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍが接触し、熱交換が開始されるとともに、回転している回転部材３５に衝突して混合され、両液体間の熱交換が促進されるので、原料水溶液Ｒから水和物Ｈが生成され、水和物Ｈが原料水溶液Ｒに分散した水和物Ｈのスラリーが生成される。
【０２０９】
比重の異なる水和物Ｈのスラリーと熱媒液Ｍは、案内羽根３４による遠心力にて、回転体３１の内周に移動し、比重の大きい水和物Ｈのスラリーは外側に、比重の小さい熱媒液Ｍは内側に分離される。
【０２１０】
水和物Ｈのスラリーは、回転体３１の内周面と棚板３９との間隙を通って下方へ移動し、下部排液口４１から排出される。
【０２１１】
熱媒液Ｍは、棚板３９の外周より内側に位置し、回転体３１の上蓋３２において原料水溶液供給管・熱媒液供給管４０の周りを取り囲むように設けられた複数個の開口部から排出される。
【０２１２】
排出された水和物Ｈのスラリーおよび熱媒液Ｍは、一旦、容器（それぞれ下部液体収容部３１５および上部液体収容部３１２又は、製造装置Ｇ外に設置された容器（図示せず））に貯留された後、再度、それぞれの供給管に供給され、水和物Ｈのスラリーの製造が連続的に行われる。
【０２１３】
案内羽根３４は、水和物Ｈのスラリーと熱媒液Ｍに遠心力を伝達させるために設けるものであり、２〜８枚が備えられている。スクレーパ３６を回転体３１と異なる回転数で回転させることにより、回転体３１の内壁面に水和物Ｈが付着・堆積することが防止される。また、スクレーパアーム３７によっても、回転体３１の底部に水和物Ｈが付着・堆積することが防止され、図示しない補助スクレーパによっても、回転体３１の下部排液口４１周辺の外壁面に水和物Ｈが付着・堆積することが防止される。
【０２１４】
図１０の（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施形態に係る水和物の製造装置Ｇの正断面図および側断面図であり、回転体回転軸３３が回転体３１の上部に設置されている。
【０２１５】
図１０の（ａ）及び（ｂ）に示す水和物の製造装置Ｇにおいて、回転体３１は、その上部において回転体回転軸３３に接続されている。回転体３１の上蓋３２は、回転体３１に固定されており、中央に開口を有する。回転体３１の上蓋３２には、その下面に案内羽根３４が複数枚、固定されている。
【０２１６】
複数本のスクレーパ３６が、回転体３１の内壁面の近傍に位置するように、スクレーパアーム３７を介してスクレーパ回転軸３８に固定されている。スクレーパアーム３７には、熱媒液Ｍが下部に流出しないように、円板状の棚板３９が固定されている。また、円板状の回転部材３５が、スクレーパアーム３７に固定されている。図示しない補助スクレーパが、回転体３１の下部排液口４１周辺の外壁面の近傍に位置するようにスクレーパ回転軸３８に固定されている。
【０２１７】
原料水溶液供給管・熱媒液供給管４０は並列構造であるが、二重管構造でもよく、また後述するような単管構造でもよい。
【０２１８】
スクレーパ３６と回転体３１の内壁面、スクレーパ３６と案内羽根３４とは、スクレーパアーム３７と回転体３１の底面および補助スクレーパ（図示せず）と回転体３１の下部排液口４１周辺の外壁面とは、わずかな隙間を持つように構成されている。
【０２１９】
回転体３１とスクレーパ３６が異なる回転速度で回転するように、回転体回転軸３３とスクレーパ回転軸３８が構成されている。
【０２２０】
以上のように構成される図１０の（ａ），（ｂ）に示す水和物の製造装置Ｇの動作は、上述した図９の（ａ），（ｂ）に示す水和物の製造装置Ｇの動作と同様である。
【０２２１】
［Ｃ］予め混合されている両液体を導入機構により同時に導入する場合
以上説明した本発明の第１〜第５の実施形態は、原料溶液Ｒおよび熱媒液Ｍを導入機構Ｉにより製造装置Ｇ内に別々に導入する場合ならびに両液体を導入機構Ｉにより製造装置Ｇ内に同時に導入する場合のうち、図３の（ａ），（ｂ），（ｃ），そして（ｄ）に示すように、両液体を別々に導入機構Ｉに供給した後、導入機構Ｉにより製造装置Ｇ内に導入する前に両液体の少なくとも一部を違いに接触させるケースである。これに対して、以下に説明する本発明の第６および第７の実施形態は、原料溶液Ｒおよび熱媒液Ｍを導入機構Ｉにより製造装置Ｇ内に同時に導入する場合のうち、両液体を導入機構Ｉに供給する前に両液体の少なくとも一部を互いに接触させるケースである。
【０２２２】
図１１、図１２および図１３は、それぞれ、本発明の第６、第７および第８の実施形態に係る水和物の製造装置Ｇの側断面図である。
【０２２３】
本発明の第６の実施形態に係る水和物の製造装置Ｇは、導入機構Ｉの構造を除き、本発明の第１および第２の各実施形態に係る製造装置Ｇと同じである。つまり、第１および第２の実施形態に係る製造装置Ｇの導入機構Ｉは、それぞれ図１および図２に示すように、熱媒液供給管７および原料水溶液供給管８という二つの管を備えている。これに対して、第６の実施形態に係る水和物の製造装置Ｇの導入機構Ｉは、図１１に示すように、熱媒液供給管７および原料水溶液供給管８の区別のない単一の導入管４０１を備える単管構造をしている。
【０２２４】
本発明の第７および第８の実施形態に係る水和物の製造装置Ｇは、導入機構Ｉの構造を除き、それぞれ、本発明の第４および第５の実施形態に係る製造装置Ｇと同じである。つまり、第４および第５の実施形態に係る製造装置Ｇの導入機構Ｉは、それぞれ図９の（ａ），（ｂ）および図１０の（ａ），（ｂ）に示すように、熱媒液供給管および原料水溶液供給管を並列構造にした原料水溶液供給管・熱媒液供給管４０を備えている。これに対して、第７および第８の実施形態に係る製造装置Ｇの導入機構Ｉは、それぞれ図１２および図１３に示すように、熱媒液供給管７および原料水溶液供給管８の区別のない単一の導入管４０１を備える単管構造をしている。
【０２２５】
図１１、図１２および図１３に示す各製造装置Ｇにおいて、原料水溶液Ｒおよび熱媒液Ｍは、その少なくとも一部が互いに接触した後に導入機構Ｉに供給され、引き続き製造装置Ｇ内に同時に導入される。原料水溶液Ｒおよび熱媒液Ｍを予め接触させるには、例えば、導入機構Ｉの上流において、両液体を一つの配管や容器の中を通過させることにより又はミキサーのような混合専用機器を用いて、互いに混合させればよい。
【０２２６】
ここで、導入機構Ｉの上流において原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとを混合させても、両液体の一部が互いに接触するに止まり残部が未接触になる場合には、両液体を導入機構Ｉにより製造装置Ｇ内に同時に導入したとき、接触領域Ｃが形成され、両液体は回転している回転部材６、３５に衝突して混合され、両液体間の熱交換は更に進む。また、導入機構Ｉの上流において原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとを混合させることにより両液体の全部が完全に接触する場合には（仮にそのような場合があるとしても）、両液体を導入機構Ｉにより製造装置Ｇ内に同時に導入したとき、接触領域Ｃと定義される領域は形成されないことにはないとはいえども、両液体は回転している回転部材６、３５に衝突して混合され、両液体間の熱交換はより進む。それ故、原料溶液Ｒと熱媒液Ｍとを導入機構Ｉに供給する前に両液体の少なくとも一部を互いに接触又は混合させても、両液体は回転している回転部材６、３５に衝突して混合され、両液体間の熱交換はより進むので、より効率よく、原料水溶液Ｒから水和物Ｈが生成され、水和物Ｈが原料水溶液Ｒに分散した水和物Ｈのスラリーが生成される。
【０２２７】
このようにして生成した水和物Ｈのスラリーは、図１１に示す製造装置Ｇの場合には図１および図２に示す各製造装置Ｇの場合と同様に、比重のより大きな熱媒液Ｍとともに案内羽根４による遠心力の作用により回転体３の内周に移動し、水和物Ｈのスラリーは内側に、熱媒液Ｍは外側に分離され、分離された水和物Ｈのスラリーおよび熱媒液Ｍは、それぞれ下部排液機構の下部排液口１８および上部排液機構の上部排液口２１により回転体３の外部に排出される。また、生成した水和物Ｈのスラリーは、図１２および図１３に示す製造装置Ｇの場合には、それぞれ図９の（ａ），（ｂ）および図１０に示す各製造装置Ｇの場合と同様に、比重のより小さな熱媒液Ｍとともに案内羽根３４による遠心力の作用により回転体３１の内周に移動し、水和物Ｈのスラリーは外側に、熱媒液Ｍは内側に分離され、分離された水和物Ｈのスラリーおよび熱媒液Ｍは、それぞれ下部排液機構および上部排液機構により回転体３１の外部に排出される。
【０２２８】
このようにして排出された水和物Ｈのスラリーおよび熱媒液Ｍは、図１１、図１２および図１３に示すいずれの製造装置Ｇにおいても、それぞれ下部液体収容部３１５および上部液体収容部３１２に一旦所蔵され、その後、必要に応じて更に他方の液体からの分離処理やその他の処理が施され、導入機構Ｉが備える導入管４０１により当該製造装置Ｇ内へ導入され、以後循環的に水和物Ｈのスラリーの製造に供される。
【０２２９】
［Ｄ］原料水溶液と熱媒液との事前接触が両液体間の熱交換に及ぼす効果
図１４は、原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとの事前接触が両液体間の熱交換に及ぼす効果の説明図である。この図１４におけるデータは次のようにして取得した。すなわち、図１２に示す製造装置Ｇにおいて、その導入機構Ｉの上流に容器を設置し、その容器の中を原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍを通過させることにより両液体を接触又は混合させ、その後両液体を導入機構Ｉが備える導入管４０１に供給することにより水和物Ｈのスラリーの製造に供した。その際、回転部材３５の回転数ＲＮは一定（８００ｒｐｍ）に保持した。そして、当該容器の容積を変更することにより原料水溶液Ｒ及び熱媒液Ｍが当該容器を通過する時間（停留時間ＲＰ）を変動させ、製造装置Ｇから分離されて排出された水和物Ｈのスラリー及び熱媒液Ｍのそれぞれの温度を測定して、両温度の差（温度差ＤＴ）を求めた。停留時間ＲＰ（秒）を横軸（対数表記）に、温度差ＤＴ（℃）を縦軸にして測定値をプロットし、プロットしたデータについて直線近似を行って得た片対数グラフが、図１４である。図１４によれば、停留時間ＲＰを長くすれば温度差ＤＴが小さくなること、そして停留時間ＲＰを十分長くしないと温度差ＤＴが略ゼロにならないことが分かる。
【０２３０】
ここで、停留時間ＲＰを長くすると、導入機構Ｉに供給される前の原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとの接触又は混合の程度が高まり、両液体間の熱交換が進み、両液体間の温度差が小さくなる。原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍを導入機構Ｉから製造装置Ｇ内に導入した後、製造装置Ｇ内における両液体に対する処理により両液体間の接触又は混合が進み、熱交換が進むと、原料水溶液Ｒ中に水和物Ｈがより多く生成するので、製造装置Ｇから排出される水和物Ｈのスラリーと熱媒液Ｍとの温度差ＤＴが小さくなる。
【０２３１】
それ故、図１４に示す測定結果のうち、停留時間ＲＰを長くすれば温度差ＤＴが小さくなることは、導入機構Ｉに供給される前に原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとを接触又は混合させれば、水和物のスラリーの製造に寄与する両液体間の熱交換がより進み、従ってより多く又はより効率的に水和物Ｈのスラリーを製造することができる、ことを意味している。
【０２３２】
また、図１４に示す測定結果のうち、停留時間ＲＰを十分長くしないと温度差ＤＴが略ゼロにならないということは、導入機構Ｉに供給される前に原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとを接触又は混合させても、両液体のそれぞれの一部は未接触又は未混合のまま或いは熱交換が未完のまま、水和物Ｈのスラリーの製造に寄与することなく製造装置Ｇから排出されてしまう、ことを意味している。
【０２３３】
なお、図１４中の点Ａは、停留時間ＲＰが非常に小さい場合、従って原料水溶液Ｒ及び熱媒液Ｍを導入機構Ｉにより製造装置Ｇ内に別々に導入する場合、回転部材３５の回転数ＲＮが８００ｒｐｍであれば、温度差ＤＴは約２．５度であることを意味している。
【０２３４】
［Ｅ］回転部材が原料水溶液と熱媒液との間の熱交換に及ぼす効果
図１５は、回転部材が原料水溶液と熱媒液との間の熱交換に及ぼす効果の説明図である。この図１５におけるデータは次のようにして取得した。すなわち、図１２に示す製造装置Ｇにおいて、その導入機構Ｉの上流に、停留時間ＲＰが１０秒に相当する容積（２２リットル）の容器を設置し、その容器の中を原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍを通過させることにより両液体を接触又は混合させ、その後両液体を導入機構Ｉが備える導入管４０１に供給することにより水和物Ｈのスラリーの製造に供した。その際、回転部材３５の回転数ＲＮを変動させ、製造装置Ｇから分離されて排出された水和物Ｈのスラリー及び熱媒液Ｍのそれぞれの温度を測定して、両温度の差（温度差ＤＴ）を求めた。
【０２３５】
回転数ＲＮ（ｒｐｍ）を横軸に、温度差ＤＴ（℃）を縦軸にして測定値を直線近似によりプロットして得たグラフが、図１５中のＪ１である。図１５中のＪ２は、回転部材３５の回転数ＲＮを変動させて得られる、各回転数ＲＮにおける停留時間ＲＰが非常に小さい場合（図１４中の点Ａに相当する）のＤＴを直線近似によりプロットして得たグラフである。換言すれば、図１５は、導入機構Ｉに供給する前に原料水溶液Ｒ及び熱媒液Ｍを接触又は混合させ、その後導入機構Ｉにより製造装置Ｇ内に同時に導入した場合における、回転部材３５の回転数が、水和物Ｈのスラリーの製造に寄与する両液体間の熱交換に及ぼす効果Ｊ１と、原料水溶液Ｒ及び熱媒液Ｍを導入機構Ｉにより製造装置Ｇ内に別々に導入した場合における、その効果Ｊ２とを示している。
【０２３６】
図１５によれば、回転部材３５の回転数を大きくすれば、しかも両液体を導入機構Ｉへの供給前に接触又は混合させる方が、水和物Ｈのスラリーの製造に寄与する両液体間の熱交換をより進めることができ、従ってより多く又はより効率的に水和物Ｈのスラリーを製造することができる、ことが分かる。
【０２３７】
また、図１４から得られる知見を考え合わせると、導入機構Ｉに供給される前に原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとを接触又は混合させても、両液体のそれぞれの一部が未接触又は未混合のまま或いは熱交換が未完のまま、水和物Ｈのスラリーの製造に寄与することなく製造装置Ｇから排出されてしまう場合であっても、回転部材３５の作用により両液体間の熱交換を進めることができる、ことが分かる。従って、回転部材３５を採用することにより、水和物Ｈのスラリーの製造への寄与度を高めることができ、故に、より多く又はより効率的に、水和物Ｈのスラリーを製造することができることが分かる。
【０２３８】
［Ｆ］液体の流れ
以上説明した種々の実施形態に係る水和物の製造装置Ｇにおける液体の流れは、以下の通りである。
【０２３９】
即ち、原料水溶液Ｒは、導入機構Ｉ→接触領域Ｃ→移動機構Ｔ→遠心分離機構Ｓ→排液機構（→・・・→再び導入機構Ｉ）の順路を経て流れ、熱媒液Ｍは、導入機構Ｉ→接触領域Ｃ→移動機構Ｔ→遠心分離機構Ｓ→排液機構（→・・・→再び導入機構Ｉ）の順路を経て流れる。
【０２４０】
比重差があることを考慮すると、熱媒液Ｍの方が比重が大きい場合には、図１、図２、図６および図１１に示す実施形態に係る水和物の製造装置Ｇにおいて、原料水溶液Ｒは、導入機構Ｉ→接触領域Ｃ→移動機構Ｔ→遠心分離機構Ｓ→下部排液口１８を含む下部排液機構（→・・・ →再び導入機構Ｉ）の順路を経て流れ、熱媒液Ｍは、導入機構Ｉ→接触領域Ｃ→移動機構Ｔ→遠心分離機構Ｓ→上部排液口２１を含む上部排液機構（→・・・→再び導入機構Ｉ）の順路を経て流れる。また、熱媒液Ｍの方が比重が小さい場合には、図９の（ａ）及び（ｂ）、図１０の（ａ）及び（ｂ）、図１２および図１３に示す実施形態に係る水和物の製造装置Ｇにおいて、原料水溶液Ｒは、導入機構Ｉ→接触領域Ｃ→移動機構Ｔ→遠心分離機構Ｓ→下部排液口４１を含む下部排液機構（→・・・ →再び導入機構Ｉ）の順路を経て流れ、熱媒液Ｍは、導入機構Ｉ→接触領域Ｃ→移動機構Ｔ→遠心分離機構Ｓ→上部排液口２１を含む上部排液機構（→・・・→再び導入機構Ｉ）の順路を経て流れる。
【０２４１】
［Ｇ］製造装置と製造方法との構成の対応関係
以上説明した種々の実施形態に係る水和物の製造装置Ｇと製造方法との対応関係について説明する。
【０２４２】
水和物の製造装置Ｇの接触領域Ｃにおいて生ずる現象を工程として表現したものが、接触工程である。製造装置Ｇを構成する各機構の機能や役割により実行される工程が、製造方法を構成する各工程に対応する。
【０２４３】
従って、導入機構Ｉは導入工程に、移動機構Ｔは移動工程に、遠心分離機構Ｓは遠心分離工程に、排液機構は排液工程に、選択分離機構は選択分離工程に、付着物除去機構は付着物除去工程に、そして接触領域Ｃは接触工程に、それぞれ対応する関係となる。
【０２４４】
［Ｈ］水和物の製造装置を用いる気体捕集方法
混合装置により捕集する目的気体を含む混合気体と原料水溶液を混合し、水和物製造装置に供給し目的気体を含む水和物を生成して、目的気体を捕集する。
【０２４５】
本発明に係る製造装置Ｇを用いて水和物Ｈのスラリーを製造し気体を捕集する気体捕集方法の典型的な工程は、当該製造装置Ｇが移動機構Ｔとして回転部材６又は３５を備える場合において、以下のとおりである。
【０２４６】
１）気体を混合した原料水溶液Ｒと、当該原料水溶液Ｒと比重が異なる熱媒液Ｍとを、例えば二重管構造、並列構造又は単管構造の導入機構Ｉにより、別々に又は同時に導入する。
【０２４７】
２）導入された原料水溶液Ｒ及び熱媒液Ｍの移動方向を変更させる。より具体的には、（ａ）原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとを導入機構Ｉにより製造装置Ｇ内に別々に導入する場合、熱媒液Ｍと原料水溶液Ｒとを製造装置Ｇ内で初めて接触させ、熱交換を開始させ、両液体の移動方向を変更させる。または、（ｂ）原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとを導入機構Ｉにより製造装置Ｇ内に同時に導入する場合（例えば、（ｂ-１）導入機構Ｉに供給する前に予め両液体を接触又は混合させたうえで又は（ｂ-２）導入機構Ｉに供給した後に導入機構Ｉを通過する過程で両液体を接触又は混合させたうえで、導入機構Ｉより製造装置Ｇ内に導入する場合）、原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍのうちそれぞれ少なくとも一部は既に互いに接触又は混合しているが、それらの残部は未接触又は未混合のまま或いは熱交換が未完であるケースがあるので、それらの残部を製造装置Ｇ内で初めて接触させ、熱交換を開始させ、両液体の移動方向を変更させる。
【０２４８】
これにより、まず、熱媒液Ｍと原料水溶液Ｒとの直接接触による熱交換により、当該原料水溶液Ｒ中に水和物Ｈを生成させ、水和物Ｈが原料水溶液Ｒ中に分散又は懸濁するので水和物Ｈのスラリーを製造することができる。このとき、両液体間の熱交換を促進させることができるので、より多く又はより効率的に、水和物Ｈのスラリーを製造することができる。気体を混合した原料水溶液Ｒから水和物Ｈを製造する際に気体を含む水和物Ｈが生成され、気体を捕集することができる。
【０２４９】
なお、上記（ａ）及び（ｂ）のいずれの場合においても、接触領域Ｃとして定義される領域が生じる。ただし、上記（ｂ）の場合、原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとの混合の完全度が高い場合には、製造装置Ｇ内で両液体が接触を開始する機会が減るので接触領域Ｃの存在の確認は難しくなる。しかし、両液体の移動方向を回転部材６又は３５により変更させることにより両液体間の熱交換を促進させるという効果は、その他の場合と同様に生じる。
【０２５０】
３）原料水溶液Ｒと熱媒液Ｍとを回転部材６又は３５により遠心分離機構Ｓの回転体３又は３１に向かって放射状に放散させる。このため、両液体は下方に落下せず、しかも回転体３又は３１に向かって均一に到達する。これにより、短時間内に遠心分離に掛けることができ、遠心分離機構Ｓへの負担を均一化することができる。
【０２５１】
なお、好ましい態様においては、接触領域Ｃが遠心分離機構Ｓの回転体３又は３１の回転範囲内に配置され、より好ましい態様においては、接触領域Ｃと回転部材６又は３５とが遠心分離機構Ｓの回転体３又は３１の回転範囲内に配置される。これらの態様によれば、上記効果がより顕著になる。
【０２５２】
４）原料水溶液Ｒ及び熱媒液Ｍを遠心分離機構Ｓにより分離させる。より具体的には、熱媒液Ｍが原料水溶液Ｒより比重が大きい場合には、遠心分離により比重が大きい熱媒液Ｍを外側に移動させる。また、原料水溶液Ｒ又は水和物Ｈのスラリーと分離させ、熱媒液Ｍが原料水溶液Ｒより比重が小さい場合には、遠心分離により比重が大きい水和物Ｈのスラリーを外側に移動させ、熱媒液Ｍと分離させる。
【０２５３】
５）遠心分離された熱媒液Ｍと原料水溶液Ｒ又は水和物Ｈのスラリーとを、別々に排出させる。
【０２５４】
６）スクレーパ５又は３６により製造装置Ｇの内壁面に付着又は堆積した水和物Ｈを掻き取り、又は水和物Ｈの付着又は堆積を抑制し、閉塞や流れの阻害の発生を防止する。これにより、安定的に水和物Ｈのスラリーを製造することができ、気体を捕集することができる。
【０２５５】
［Ｉ］気体捕集装置の実施形態１
図１６は、本発明に係る水和物の製造装置を用いて、水和物を製造し、その水和物が生成する際に気体を含む水和物が生成されることで気体捕集を行う気体捕集装置を示す図である。熱媒液は原料水溶液より比重が大きく、且つ、熱媒液及び原料水溶液を導入機構により製造装置内に別々に導入する場合について示す。
【０２５６】
図１６に示す気体捕集装置における液体の流れは、次の通りである。
【０２５７】
即ち、原料水溶液Ｒの大部分は、原料水溶液ポンプ５０→混合装置８１→原料水溶液供給管８→製造装置Ｇ内→接触領域Ｃ→回転部材６→回転体３→下部排液口１８を含む下部排液機構→下部液体収容部（スラリータンク）１５→スラリポンプ５１→貯蔵タンク５２→スラリ送りポンプ５３→気体放出装置５４→貯蔵タンク５２（→再び原料水溶液ポンプ５０）の経路に沿って循環する。
【０２５８】
熱媒液Ｍの大部分は、熱媒液ポンプ５６→冷凍機５７→熱媒液供給管７→製造装置Ｇ内→接触領域Ｃ→回転部材６→回転体３→上部排液口２１を含む上部排液機構→上部液体収容部１２→熱媒液タンク５５（→再び熱媒液ポンプ５６）の経路に沿って循環する。
【０２５９】
捕集する目的気体を含む混合気体は、混合気体ブロア８０により混合装置８１に供給され原料水溶液Ｒに混合され溶解あるいは気泡として存在する。原料水溶液Ｒへの混合気体の供給は相対的なものであり、原料水溶液Ｒに向けて気体を放出する場合は勿論、混合気体に向けて原料水溶液Ｒを放出する場合もこれに該当する。前者の典型例は、原料水溶液Ｒが存在する領域への当該領域外からの気体のバブリングであり、その場合、気泡粒径は小さいほど好ましい。これを実現する混合装置８１の一つの態様としては、混合装置８１が原料水溶液Ｒを充填したタンクからなり気体が微細な気泡として原料水溶液Ｒ中に分散されるようなものがある。この場合、気液接触面積が大きく取れるように気泡径は小さいほうが好ましい。
【０２６０】
後者すなわち混合気体に向けて原料水溶液Ｒを放出する場合の典型例は、気体が存在する領域への当該領域外からの原料水溶液Ｒの噴霧であり、その場合原料水溶液滴径は小さいほど好ましい。これを実現する混合装置８１の態様として、気体を充填した容器内に原料水溶液Ｒをスプレーノズルにより噴霧して気体と接触させ原料水溶液Ｒに気体を溶解させるようなものがある。
【０２６１】
製造装置Ｇで目的気体を含む水和物Ｈが生成され目的気体が捕集され、目的気体を含む水和物Ｈのスラリーが気体放出装置５４で加熱され水和物Ｈが融解され気体を放出し、気体が気体タンク８２に貯留され、混合気体から目的気体が分離される。
【０２６２】
水和物Ｈの製造装置Ｇの要部は断熱材７１で覆われている。
【０２６３】
製造装置Ｇ外へ引き出された熱媒液Ｍは、熱媒液タンク５５に貯蔵され、そこで、熱媒液Ｍに少量混入している原料水溶液Ｒが分離され、熱媒液Ｍの純度が高められる。熱媒液ポンプ５６により熱媒液タンク５５から引き出された熱媒液Ｍは冷凍機５７において冷却され、製造装置Ｇに再導入される。
【０２６４】
一方、製造装置Ｇ外へ引き出された水和物Ｈのスラリーは、下部液体収容部（スラリタンク）１５に収容され、そこで、少量混入している熱媒液Ｍが分離され、熱媒液Ｍの混入の程度が非常に低められた状態で当該下部液体収容部（スラリタンク）１５からスラリポンプ５１により引き出され、貯蔵タンク５２で貯蔵される。貯蔵タンク５２において貯蔵されている水和物Ｈのスラリーは、スラリ送りポンプ５３により気体放出装置５４に送られ、温熱媒体との熱交換により加熱され、水和物Ｈが融解し捕集した気体を放出する。この熱交換を通じて水和物Ｈは原料水溶液Ｒに戻るので、水和物Ｈのスラリーは気体放出装置５４を通過した後、原料水溶液Ｒの状態で貯蔵タンク５２に戻される。貯蔵タンク５２中の原料水溶液Ｒは、原料水溶液ポンプ５０により引き出され、製造装置Ｇ内に再導入される。
【０２６５】
気体放出装置５４で水和物Ｈから放出された気体は、気体タンク８２に貯蔵される。また、気体を取り出す場所は、気体放出装置５４に限らず、温熱媒体との熱交換により加熱される箇所より下流であってもよく、水和物Ｈから放出された気体と原料水溶液Ｒとの混合物を貯蔵タンク５２に送り、貯蔵タンク５２から気体を取り出してもよいし、気体放出装置５４と貯蔵タンク５２とを接続する配管の途中で気体を取り出してもよい。貯蔵タンク５２を利用することで、効率的に気液分離が可能となる。
【０２６６】
なお、スラリタンク１５において水和物のスラリーから分離された熱媒液は、スラリタンク１５から熱媒液戻しポンプ５８により引き出され、熱媒液タンク５５に送られる。また、熱媒液タンク５５において熱媒液Ｍから分離された原料水溶液Ｒは、原料水溶液戻し配管（図示せず）を通じて、当該熱媒液タンク５５からスラリポンプ５１により引き出され、スラリタンク１５の下流に送られる（図示せず）。
【０２６７】
スラリタンク１５にはスクリーン７２が設けられ、遠心分離機構Ｓにより熱媒液Ｍから分離された原料水溶液Ｒに含まれる水和物Ｈのうち比較的大きな粒子が除去され、図示しない大粒子排出手段により排出される。
【０２６８】
［Ｊ］気体捕集装置の実施形態２
図１７は、本発明に係る他の水和物の製造装置を用いて、水和物のスラリーを製造することで気体捕集を行う気体捕集装置を示す図である。熱媒液は原料水溶液より比重が小さく、且つ、熱媒液及び原料水溶液を導入機構に供給する前に混合槽において予め両液体を接触又は混合させたうえで製造装置内に導入する場合について示す。
【０２６９】
図１７に示す気体捕集装置における液体の流れは、次の通りである。接触領域が明確に確認できる場合とそうでない場合とがあるので、接触領域については括弧書きした。
【０２７０】
即ち、原料水溶液Ｒの大部分は、混合槽６０→原料水溶液・熱媒液ポンプ６１→混合装置８４→導入管４０１→製造装置Ｇ→（接触領域）→回転部材→回転体→下部排液機構→下部液体収容部（スラリタンク）１５→スラリポンプ５１→貯蔵タンク５２→スラリ送りポンプ５３→気体放出装置５４→貯蔵タンク５２→原料水溶液ポンプ５０（→再び混合槽６０）の経路に沿って循環する。
【０２７１】
熱媒液Ｍは、混合槽６０→原料水溶液・熱媒液ポンプ６１→混合装置８４→導入管４０１→製造装置Ｇ→（接触領域）→回転部材→回転体→上部排液機構→上部液体収容部→熱媒液タンク５５→熱媒液ポンプ５６→熱媒液熱交換器６２（→再び混合槽６０）の経路に沿って循環する。
【０２７２】
捕集する目的気体を含む混合気体は、混合気体ブロア８０により混合装置８４に供給され原料水溶液・熱媒液Ｒ，Ｍに混合され溶解あるいは気泡として存在する。
【０２７３】
製造装置Ｇで目的気体を含む水和物Ｈが生成され目的気体が捕集され、目的気体を含む水和物Ｈのスラリーが気体放出装置５４で加熱され水和物Ｈが融解され気体を放出し、気体が気体タンク８２に貯留され、混合気体から目的気体が分離される。
【０２７４】
水和物Ｈの製造装置Ｇの要部は断熱材で覆われている。
【０２７５】
製造装置Ｇ外へ引き出された熱媒液Ｍは、熱媒液タンク５５に貯蔵され、そこで、熱媒液Ｍに少量混入している原料水溶液Ｒが分離され、熱媒液Ｍの純度が高められる。熱媒液ポンプ５６により熱媒液タンク５５から引き出された熱媒液Ｍは、冷凍機５７からの冷媒と熱交換を行う熱媒液熱交換器６２において冷却され、混合槽６０に再導入される。
【０２７６】
一方、製造装置Ｇ外へ引き出された水和物Ｈのスラリーは、下部液体収容部（スラリタンク）１５に収容され、そこで、少量混入している熱媒液Ｍが分離され、熱媒液Ｍの混入の程度が非常に低められた状態で当該スラリタンク１５からスラリポンプ５１により引き出され、貯蔵タンク５２で貯蔵される。貯蔵タンク５２において貯蔵されている水和物Ｈのスラリーは、スラリ送りポンプ５３により気体放出装置５４に送られ、温熱媒体との熱交換により加熱され、水和物Ｈが融解し捕集した気体を放出する。この熱交換を通じて水和物Ｈは原料水溶液Ｒに戻るので、水和物Ｈのスラリーは気体放出装置５４を通過した後、原料水溶液Ｒの状態で貯蔵タンク５２に戻される。貯蔵タンク５２中の原料水溶液Ｒは、原料水溶液ポンプ５０により引き出され、製造装置Ｇ内に再導入される。
【０２７７】
気体放出装置５４で水和物Ｈから放出された気体は、気体タンク８２に貯蔵される。また、気体を取り出す場所は、気体放出装置５４に限らず、温熱媒体との熱交換により加熱される箇所より下流であってもよく、水和物Ｈから放出された気体と原料水溶液Ｒとの混合物を貯蔵タンク５２に送り、貯蔵タンク５２から気体を取り出してもよいし、気体放出装置５４と貯蔵タンク５２とを接続する配管の途中で気体を取り出してもよい。貯蔵タンク５２を利用することで、効率的に気液分離が可能となる。
【０２７８】
なお、スラリタンク１５において水和物Ｈのスラリーから分離された熱媒液Ｍは、下部液体収容部（スラリタンク）１５から熱媒液戻しポンプ６３により引き出され、熱媒液タンク５５に送られる。また、熱媒液タンク５５において熱媒液Ｍから分離された原料水溶液Ｒは、原料水溶液戻し配管６４を通じて、当該熱媒液タンク５５からスラリポンプ５１により抜き出され、スラリタンク１５の下流に送られる。
【０２７９】
原料水溶液Ｒおよび熱媒液Ｍは、混合槽６０においてその少なくとも一部が互いに接触した後に、原料水溶液・熱媒液ポンプ６１により導入管４０１に供給され、引き続き製造装置Ｇ内に同時に導入される。
【０２８０】
スラリタンク１５にはスクリーン７２が設けられ、製造装置Ｇ内の遠心分離機構により熱媒液Ｍから分離された原料水溶液Ｒに含まれる水和物Ｈのうち比較的大きな粒子が除去され、図示しない大粒子排出手段により排出される。
【０２８１】
水和物のスラリーを製造して気体捕集を行う気体捕集装置において、本発明の各水和物の製造装置を用いることにより、下記の効果を奏することができる。
【０２８２】
１）熱媒液と原料水溶液とを直接接触させ、熱交換させるため、熱交換性能が良い。
【０２８３】
２）熱媒液と原料水溶液の移動方向を変更する移動機構を備えているので、両液体間の熱交換効率を高めることができる。
【０２８４】
３） 遠心分離により熱媒液と原料水溶液とを分離するため、分離機構をコンパクトにすることができ、分離のための動力を小さくできる。
【０２８５】
４）直接接触熱交換を行った後の原料水溶液と熱媒液との分離をより効果的に行うことができ、水和物の製造を長時間にわたり又は連続的に安定して行うことができるため、水和物を用いる気体捕集装置を安定して運転することができる。また、外部に熱交換器が不要であり、機器構成がシンプルである、等の効果がある。
【符号の説明】
【０２８６】
１…主軸管、２…回転内管、３，３１…回転体、４，３４…案内羽根、５，３６…スクレーパ、６，３５…回転部材、７…熱媒液供給管、８…原料水溶液供給管、９…回転内管プーリ、１０…主軸管プーリ、１１…連結部材、１２…上部液体収容部、１３…ケーシング、１５…下部液体収容部、１６…上蓋部、１７…上部筒体、１８，４１…下部排液口、１９…下部筒体、２０…調整板、２１…上部排液口、２２…羽根固定板、２３…障害板、３２…上蓋、３３…回転体回転軸、３７…スクレーパアーム、３８…スクレーパ回転軸、３９…棚板、４０…原料水溶液供給管・熱媒液供給管、５０…原料水溶液ポンプ、５１…スラリポンプ、５２…貯蔵タンク、５３…スラリ送りポンプ、５４…気体放出装置、５５…熱媒液タンク、５６…熱媒液ポンプ、５７…冷凍機、５８，６３…熱媒液戻しポンプ、６０…混合槽、６１…原料水溶液・熱媒液ポンプ、６２…熱媒液熱交換器、６４…原料水溶液戻し配管、８０…混合気体ブロア、８１、８４…混合装置、８２…気体タンク、４０１…導入管、Ｉ…導入機構、Ｔ…移動機構、Ｃ…接触領域、Ｓ…遠心分離機構、Ｒ…原料水溶液、Ｍ…熱媒液、Ｈ…水和物、Ｇ…製造装置。
【図１】
2014054609.tif 000003
【図２】
2014054609.tif 000004
【図３】
2014054609.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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