(57)【要約】【課題】一の容器の内部を一方向に流れる混合ガスから、第一ガスと第二ガスとを夫々分離することができるガス分離装置を得る。【解決手段】容器を構成する第一円筒部材は、周方向の一側に移動し、第一円筒部材には、第一ガスを吸着する第一吸着材が取り付けられている。容器を構成する第二円筒部材は、周方向の他側に移動し、第二円筒部材には、第二ガスを吸着する第二吸着材が取り付けられている。第一流部によって混合ガスが流され、第二流部によって第一ガスを脱離させる第一媒体が流され、第三流部によって第二ガスを脱離させる第二媒体が流される。【選択図】図１
2019084489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延びている円筒状の容器であって、一端を閉じている第一閉塞蓋と、他端を閉じている第二閉塞蓋と、前記第一閉塞蓋側に配置されていると共に周方向の一側に移動する第一円筒部材と、前記第二閉塞蓋側に配置されていると共に周方向の他側に移動する第二円筒部材と、を有する前記容器と、
前記容器の内部において周方向の一部の領域を一方向に流れるように、第一ガスと第二ガスとを含む混合ガスを前記容器に流入、流出させる第一流部と、
前記第一円筒部材に取り付けられ、前記第一ガスを吸着する第一吸着材と、
前記第二円筒部材に取り付けられ、前記第二ガスを吸着する第二吸着材と、
前記混合ガスが流れる領域とは周方向で異なる領域で前記容器の内部を一方向に流れるように、前記第一吸着材に吸着した前記第一ガスを脱離させる第一媒体を前記容器に流入、流出させる第二流部と、
前記混合ガスが流れる領域及び前記第一媒体が流れる領域とは周方向で異なる領域で前記容器の内部を一方向に流れるように、前記第二吸着材に吸着した前記第二ガスを脱離させる第二媒体を前記容器に流入、流出させる第三流部と、
を備えるガス分離装置。
【請求項２】
前記第一流部は、前記容器の内部を一方向の一端から他端に流れるように、前記混合ガスを前記容器に流入、流出させ、
前記第二流部は、前記容器の内部を一方向の他端から一端に流れるように、常温の前記第一媒体を前記容器に流入、流出させ、
前記第三流部は、前記容器の内部を一方向の一端から他端に流れるように、高温の前記第二媒体を前記容器に流入、流出させる請求項１に記載のガス分離装置。
【請求項３】
前記混合ガスが流れる領域に配置されている部分の前記第一吸着材を冷却する第一冷却部を備える請求項１又は２に記載のガス分離装置。
【請求項４】
前記混合ガスが流れる領域に配置されている部分の前記第二吸着材を冷却する第二冷却部を備える請求項１から３の何れか１に記載のガス分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、二酸化炭素と水蒸気とを含んだ排気ガスから、二酸化炭素と水蒸気とを夫々分離して除去する除去装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１‐２０５０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の除去装置は、配管で繋がれている２個のドラム回転体を備えており、排気ガスが、一のドラム回転体と、他のドラム回転体とをこの順に流れる。そして、一のドラム回転体によって排気ガスから水蒸気が除去され、他のドラム回転体によって排気ガスから二酸化炭素が除去される。このように、この除去装置（ガス分離装置）は、配管で繋がれた２個のドラム回転体（容器）を用いて、排気ガス（混合ガス）から２種のガスを夫々分離して除去する。
【０００５】
本発明の課題は、一の容器の内部を一方向に流れる混合ガスから、第一ガスと第二ガスとを夫々分離することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係るガス分離装置は、一方向に延びている円筒状の容器であって、一端を閉じている第一閉塞蓋と、他端を閉じている第二閉塞蓋と、前記第一閉塞蓋側に配置されていると共に周方向の一側に移動する第一円筒部材と、前記第二閉塞蓋側に配置されていると共に周方向の他側に移動する第二円筒部材と、を有する前記容器と、前記容器の内部において周方向の一部の領域を一方向に流れるように、第一ガスと第二ガスとを含む混合ガスを前記容器に流入、流出させる第一流部と、前記第一円筒部材に取り付けられ、前記第一ガスを吸着する第一吸着材と、前記第二円筒部材に取り付けられ、前記第二ガスを吸着する第二吸着材と、前記混合ガスが流れる領域とは周方向で異なる領域で前記容器の内部を一方向に流れるように、前記第一吸着材に吸着した前記第一ガスを脱離させる第一媒体を前記容器に流入、流出させる第二流部と、前記混合ガスが流れる領域及び前記第一媒体が流れる領域とは周方向で異なる領域で前記容器の内部を一方向に流れるように、前記第二吸着材に吸着した前記第二ガスを脱離させる第二媒体を前記容器に流入、流出させる第三流部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、第一流部は、混合ガスが容器の内部を一方向に流れるように、容器に流入、流出させる。混合ガスが流れる領域に配置されている部分の第一吸着材は、混合ガスに含まれる第一ガスを吸着する。第一円筒部材が、周方向の一側に移動することで、第一吸着材において第一ガスを吸着した部分も、周方向の一側に移動する。
【０００８】
さらに、第一吸着材において第一ガスを吸着した部分は、第一媒体が流れる領域に到達する。そして、第一吸着材において第一ガスを吸着した部分は、第一媒体によって、第一ガスを脱離する。
【０００９】
これに対して、混合ガスが流れる領域に配置されている部分の第二吸着材は、混合ガスに含まれる第二ガスを吸着する。第二円筒部材が、周方向の他側に移動することで、第二吸着材において第二ガスを吸着した部分も、周方向の他側に移動する。
【００１０】
さらに、第二吸着材において第二ガスを吸着した部分は、第二媒体が流れる領域に到達する。そして、第二吸着材において第二ガスを吸着した部分は、第二媒体によって、第二ガスを脱離する。
【００１１】
このように、一の容器の内部を一方向に流れる混合ガスから、第一ガスと第二ガスとを夫々分離することができる。
【００１２】
本発明の請求項２に係るガス分離装置は、請求項１に記載のガス分離装置において、前記第一流部は、前記容器の内部を一方向の一端から他端に流れるように、前記混合ガスを前記容器に流入、流出させ、前記第二流部は、前記容器の内部を一方向の他端から一端に流れるように、常温の前記第一媒体を前記容器に流入、流出させ、前記第三流部は、前記容器の内部を一方向の一端から他端に流れるように、高温の前記第二媒体を前記容器に流入、流出させることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、第二流部は、常温の第一媒体が容器の内部を一方向の他端から一端に流れるように、容器に流入、流出させる。また、第三流部は、高温の第二媒体が容器の内部を一方向の一端から他端に流れるように、容器に流入、流出させる。これにより、容器に流入した常温の第一媒体は、第二媒体により温められた吸着材と熱交換することで加熱される。
【００１４】
そして、第一吸着材において第一ガスを吸着した部分は、第二媒体によって加熱された第一媒体によって、第一ガスを脱離する。このため、常温状態の第一媒体によって、第一吸着材から第一ガスを脱離させる場合と比して、少ない量の第一媒体によって第一吸着材から同じ量の第一ガスを脱離させることができる。
【００１５】
本発明の請求項３に係るガス分離装置は、請求項１又は２に記載のガス分離装置において、前記混合ガスが流れる領域に配置されている部分の前記第一吸着材を冷却する第一冷却部を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、例えば、高温の第一媒体、又は高温の第二媒体を用いることで、第一吸着材の温度が上昇した場合でも、第一冷却部は、混合ガスが流れる領域に配置されている部分の第一吸着材を冷却する。このため、第一ガスに対する第一吸着材の吸着性能の低下を抑制することができる。
【００１７】
本発明の請求項４に係るガス分離装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載のガス分離装置において、前記混合ガスが流れる領域に配置されている部分の前記第二吸着材を冷却する第二冷却部を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、例えば、高温の第一媒体、又は高温の第二媒体を用いることで、第二吸着材の温度が上昇したでも、第二冷却部は、混合ガスが流れる領域に配置されている部分の第二吸着材を冷却する。このため、第二ガスに対する第二吸着材の吸着性能の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、一の容器の容器を一方向に流れる混合ガスから、第一ガスと第二ガスとを夫々分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本第１実施形態に係るガス分離装置を示した斜視図である。
【図２】本第１実施形態に係るガス分離装置を示した断面図である。
【図３】本第１実施形態に係るガス分離装置を示した断面図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）本第１実施形態に係る吸着装置の第一閉塞蓋、及び第二閉塞蓋等を示した正面図である。
【図５】本第１実施形態に係るガス分離装置であって、水蒸気の吸着、脱離状態を示した断面図である。
【図６】本第１実施形態に係るガス分離装置であって、二酸化炭素の吸着、脱離状態を示した断面図である。
【図７】本第２実施形態に係るガス分離装置を示した斜視図である。
【図８】本第２実施形態に係るガス分離装置を示した断面図である。
【図９】本第２実施形態に係るガス分離装置を示した断面図である。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）本第３実施形態に係る吸着装置の第一閉塞蓋、及び第二閉塞蓋等を示した正面図である。
【図１１】本第３実施形態に係るガス分離装置を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るガス分離装置の一例について図１〜図６を用いて説明する。なお、図中に示す矢印Ｈは装置上下方向（鉛直方向）を示し、矢印Ｗは装置幅方向（水平方向）を示し、矢印Ｄは装置奥行方向（水平方向）を示す。
【００２２】
（全体構成）
本第１実施形態に係るガス分離装置１０は、図１に示されるように、装置奥行方向（一方向の一例）に延びている円筒状の容器１２と、容器１２の内部にガスを流入させるための流入部２６と、容器１２の内部からガスを流出させるための流出部３０とを備えている。さらに、ガス分離装置１０は、容器１２の内部に配置されている吸着材４０、４６（図２、図３参照）と、後述する第一円筒部材２０及び第二円筒部材２２を回転させる駆動部５０とを備えている。
【００２３】
〔容器１２〕
容器１２は、装置奥行方向に延びている円筒部１４と、円筒部１４の装置奥行方向の手前側の端部（一端の一例）を閉じている第一閉塞蓋１６と、円筒部１４の装置奥行方向の奥側の端部（他端の一例）を閉じている第二閉塞蓋１８とを備えている。本実施形態では、一例として、容器１２（円筒部１４）の外径は、５００〔ｍｍ〕とされており、容器１２の装置奥行方向の長さは、１０００〔ｍｍ〕とされている。
【００２４】
−第一閉塞蓋１６、第二閉塞蓋１８−
第一閉塞蓋１６は、円形状の板部材であって、第一閉塞蓋１６には、図１、図４（Ａ）に示されるように、ガス分離装置１０の周方向（以下「装置周方向」）に間隔を空けて３個の貫通孔１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃが夫々形成されている。夫々の貫通孔１６Ａ、１６Ｂ、１６は、円形状で同様の孔径とされており、装置周方向に同様の間隔（ピッチ）で配置されている。
【００２５】
そして、貫通孔１６Ａが、容器１２の軸線Ｊ１の上方に配置されており、貫通孔１６Ｂが、軸線Ｊ１に対して装置幅方向の一方（図中右方）の斜め下方に配置されており、貫通孔１６Ｃが、軸線Ｊ１に対して装置幅方向の他方（図中左方）の斜め下方に配置されている。
【００２６】
第二閉塞蓋１８は、円形状の板部材であって、第二閉塞蓋１８には、図１、図４（Ｂ）に示されるように、装置周方向に間隔を空けて３個の貫通孔１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが夫々形成されている。夫々の貫通孔１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃは、円形状で貫通孔１６Ａと同様の孔径とされている。
【００２７】
そして、装置奥行方向から見て、貫通孔１８Ａは、貫通孔１６Ａと重なるように配置されており、貫通孔１８Ｂは、貫通孔１６Ｂと重なるように配置されており、貫通孔１８Ｃは、貫通孔１６Ｃと重なるように配置されている。これにより、夫々の貫通孔１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃは、装置周方向に同様の間隔（ピッチ）で配置されている。
【００２８】
−円筒部１４−
円筒部１４は、装置奥行方向に分割されており、図１に示されるように、第一閉塞蓋１６側に配置されている第一円筒部材２０と、第二閉塞蓋１８側に配置されている第二円筒部材２２とを備えている。このように、第一円筒部材２０と第二円筒部材２２とは、この順番で、装置奥行方向の手前側から装置奥行方向の奥側に並んでいる。
【００２９】
第一円筒部材２０は、第一閉塞蓋１６に対して装置周方向に回転するように、図示せぬ支持部材に支持されている。そして、第一円筒部材２０には、第一閉塞蓋１６との間からガスが漏れるのを抑制する図示せぬシール部材が取り付けられている。
【００３０】
第二円筒部材２２は、第二閉塞蓋１８及び第一円筒部材２０に対して装置周方向に回転するように、図示せぬ支持部材に支持されている。そして、第二円筒部材２２には、第二閉塞蓋１８との間、及び第二円筒部材２２との間からガスが漏れるのを抑制する図示せぬシール部材が取り付けられている。
【００３１】
〔吸着材４０、４６〕
吸着材４０は、水蒸気を選択的に吸着するゼオライトを用いて形成されており、図２に示されるように、装置奥行方向から見て、ハニカム形状とされており、第一円筒部材２０の内部の全域に配置されている。この吸着材４０は、第一円筒部材２０の内部で、装置奥行方向において第一円筒部材２０の一端から他端まで配置されている。そして、吸着材４０は、第一円筒部材２０の内周面２０Ａに図示せぬ取付剤で取り付けられている。また、吸着材４０の一端と、第一閉塞蓋１６との間には、隙間が設けられている。具体的には、吸着材４０が膨張しても吸着材４０の一端と第一閉塞蓋１６とが接触しないように、隙間が設けられている。吸着材４０は、第一吸着材の一例である。
【００３２】
この構成において、吸着材４０は、装置周方向に回転する第一円筒部材２０と一緒に回転する。
【００３３】
吸着材４６は、水蒸気を吸着しにくく二酸化炭素を吸着する活性炭を用いて形成されており、図３に示されるように、装置奥行方向から見て、ハニカム形状とされており、第二円筒部材２２の内部の全域に配置されている。この吸着材４６は、第二円筒部材２２の内部で、装置奥行方向において第二円筒部材２２の一端から他端まで配置されている。そして、吸着材４６は、第二円筒部材２２の内周面２２Ａに図示せぬ取付剤で取り付けられている。
【００３４】
また、吸着材４６の一端と、吸着材４０の他端との間には、隙間が設けられている。具体的には、吸着材４０、４６が膨張しても吸着材４６の一端と吸着材４０の他端とが接触しないように、隙間が設けられている。さらに、吸着材４６の他端と、第二閉塞蓋１８との間には、隙間が設けられている。具体的には、吸着材４６が膨張しても吸着材４６の他端と第二閉塞蓋１８とが接触しないように、隙間が設けられている。吸着材４６は、第二吸着材の一例である。
【００３５】
この構成において、吸着材４６は、装置周方向に回転する第二円筒部材２２と一緒に回転するようになっている。
【００３６】
〔流入部２６、流出部３０〕
−流入部２６−
容器１２の内部にガスを流入させるための流入部２６は、図１、図４（Ａ）に示されるように、互いに同様の形状とされている３個の管体２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを備えている。管体２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの内径は、第一閉塞蓋１６に形成された貫通孔１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの孔径と同様とされている。
【００３７】
そして、管体２６Ａは、端部が第一閉塞蓋１６に形成された貫通孔１６Ａに図示せぬ取付部材で取り付けられており、管体２６Ｂは、端部が第一閉塞蓋１６に形成された貫通孔１６Ｂに図示せぬ取付部材で取り付けられている。さらに、管体２６Ｃは、端部が第一閉塞蓋１６に形成された貫通孔１６Ｃに図示せぬ取付部材で取り付けられている。そして、管体２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃにおいて、少なくても第一閉塞蓋１６側の部分は、装置奥行方向に延びている。
【００３８】
この構成において、管体２６Ａは、例えば、工場から排出された水蒸気（Ｈ２Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ２）とを含んだ排気ガスＧ１が装置奥行方向に流れるように、容器１２の内部に流入させる。具体的には、管体２６Ａから容器１２の内部に流入した排気ガスＧ１は、軸線Ｊ１に対して上方で、円柱状の領域Ｔ１（図２、図３参照）を装置奥行方向に流れる。
【００３９】
また、管体２６Ｂは、吸着材４０に吸着した水蒸気を脱離させる高温（例えば１００〔℃〕）の窒素ガスＧ２が装置奥行方向を流れるように、容器１２の内部に流入させる。具体的には、管体２６Ｂから容器１２の内部に流入した窒素ガスＧ２は、軸線Ｊ１に対して装置幅方向の一方の斜め下方で、円柱状の領域Ｔ２（図２、図３参照）を装置奥行方向に流れる。
【００４０】
さらに、管体２６Ｃは、吸着材４６に吸着した二酸化炭素を脱離させる高温（例えば１００〔℃〕）の窒素ガスＧ３が装置奥行方向を流れるように容器１２の内部に流入させる。具体的には、管体２６Ｃから容器１２の内部に流入した窒素ガスＧ３は、軸線Ｊ１に対して装置幅方向の他方の斜め下方で、円柱状の領域Ｔ３（図２、図３参照）を装置奥行方向に流れる。排気ガスＧ１ は、混合ガスの一例で、窒素ガスＧ２は、第一媒体の一例で、窒素ガスＧ３は、第二媒体の一例である。さらに、水蒸気は、第一ガスの一例で、二酸化炭素は、第二ガスの一例である。また、本実施形態では、高温とは、７０〔℃〕以上１２０〔℃〕以下のことである。
【００４１】
−流出部３０−  
容器１２の内部からガスを流出させるための流出部３０は、図１、図４（Ｂ）に示されるように、互いに同様の形状とされている３個の管体３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを備えている。管体３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの内径は、第二閉塞蓋１８に形成された貫通孔１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの孔径と同様とされている。
【００４２】
そして、管体３０Ａは、端部が第二閉塞蓋１８に形成された貫通孔１８Ａに図示せぬ取付部材で取り付けられており、管体３０Ｂは、端部が第二閉塞蓋１８に形成された貫通孔１８Ｂに図示せぬ取付部材で取り付けられている。さらに、管体３０Ｃは、端部が第二閉塞蓋１８に形成された貫通孔１８Ｃに図示せぬ取付部材で取り付けられている。そして、管体３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃにおいて、少なくても第二閉塞蓋１８側の部分は、装置奥行方向に延びている。
【００４３】
この構成において、詳細は後述する作用で説明するが、管体３０Ａは、装置奥行方向に流れた排気ガスＧ１を容器１２の内部から流出させる。また、管体３０Ｂは、装置奥行方向に流れた窒素ガスＧ２を容器１２の内部から流出させる。さらに、管体３０Ｃは、装置奥行方向に流れた窒素ガスＧ３を容器１２の内部から流出させる。
【００４４】
このように、容器１２の内部を装置奥行方向に流れるように、排気ガスＧ１を容器１２の内部に流入、流出させる第一流部２４Ａは、管体２６Ａと管体３０Ａとを含んで構成されている。また、容器１２の内部を装置奥行方向に流れるように、窒素ガスＧ２を容器１２の内部に流入、流出させる第二流部２４Ｂは、管体２６Ｂと管体３０Ｂとを含んで構成されている。さらに、容器１２の内部を装置奥行方向に流れるように、窒素ガスＧ３を容器１２の内部に流入、流出させる第三流部２４Ｃは、管体２６Ｃと管体３０Ｃとを含んで構成されている。
【００４５】
〔駆動部５０〕
駆動部５０は、図１に示されるように、第一円筒部材２０を装置周方向の一側（図２の矢印Ｒ１）に回転させるモータ５２と、第二円筒部材２２を装置周方向の他側（図３の矢印Ｒ２）に回転させるモータ５４とを備えている。
【００４６】
この構成において、モータ５２は、軸線Ｊ１を中心に、１〔ｄｅｇ／ｓ〕の速度で装置周方向の一側（矢印Ｒ１）に第一円筒部材２０を回転させる。さらに、モータ５４は、軸線Ｊ１を中心に、１〔ｄｅｇ／ｓ〕の速度で装置周方向の他側（矢印Ｒ２）に第二円筒部材２２を回転させる。
【００４７】
〔冷却部５６〕
冷却部５６は、図１、図２、図３に示されるように、容器１２の上方で、装置奥行方向において容器１２の一端から他端まで延びている冷却ブロック５８を備えている。
【００４８】
冷却ブロック５８は、容器１２との間に隙間を空けて配置されており、円筒部１４の外周面に沿った円弧状とされている。そして、冷却ブロック５８の内部には、冷却液が流れる流路５８Ａが形成されている。
【００４９】
この構成において、冷却部５６は、排気ガスＧ１が流れる領域Ｔ１に配置されている部分の吸着材４０、４６を冷却する。
【００５０】
（作用）
次に、ガス分離装置１０の作用について説明する。
図１に示すガス分離装置１０を稼動させる際は、容器１２の内部は真空脱気され、吸着材４０（図２参照）は、水蒸気を脱離した状態となっており、吸着材４６（図３参照）は、二酸化炭素を脱離した状態となっている。
【００５１】
この状態で、モータ５２は、第一円筒部材２０を、１〔ｄｅｇ／ｓ〕の速度で装置周方向の一側（矢印Ｒ１）に回転させ、モータ５４は、第二円筒部材２２を、１〔ｄｅｇ／ｓ〕の速度で装置周方向の他側（矢印Ｒ２）に回転させる。
【００５２】
また、冷却ブロック５８に形成された流路５８Ａ（図２、図３参照）に冷却液が流され、冷却部５６は、排気ガスＧ１が流れる領域Ｔ１に配置されている部分の吸着材４０、４６を冷却する。
【００５３】
さらに、管体２６Ａは、例えば、工場から排出された水蒸気と二酸化炭素とを含んだ排気ガスＧ１を、容器１２の内部に流入させる。本実施形態では、管体２６Ａは、３０〔℃〕の排気ガスＧ１を、１００〔Ｌ／ｍｉｎ〕の流量で容器１２の内部に流入させる。
【００５４】
また、管体２６Ｂは、窒素ガスＧ２を容器１２の内部に流入させ、管体２６Ｃは、窒素ガスＧ３を容器１２の内部に流入させる。本実施形態では、管体２６Ｂ、２６Ｃは、１００〔℃〕の窒素ガスＧ２、Ｇ３を、夫々１００〔Ｌ／ｍｉｎ〕の流量で容器１２の内部に流入させる。
【００５５】
ここで、管体２６Ａから容器１２の内部に流入した排気ガスＧ１は、ハニカム形状の吸着材４０とハニカム形状の吸着材４６とをこの順番で通過する。具体的には、排気ガスＧ１は、図５に示す領域Ｔ１の部分の吸着材４０を通過する。領域Ｔ１の部分の吸着材４０は、ゼオライトの分子と水蒸気の分子との分子間力によって、排気ガスＧ１に含まれている水蒸気を吸着する。これにより、排気ガスＧ１から水蒸気が分離する。
【００５６】
そして、第一円筒部材２０が装置周方向の一側（矢印Ｒ１）に回転することで、水蒸気を吸着した吸着材４０の部分は、１００〔℃〕の窒素ガスＧ２が流れている領域Ｔ２に到達する。窒素ガスＧ２によって吸着材４０に吸着した水蒸気の濃度が低下することで、領域Ｔ２に到達した吸着材４０の部分は、水蒸気を脱離する。なお、領域Ｔ２に到達した吸着材４０の部分の温度は、１００〔℃〕の窒素ガスＧ２が通過することで上昇する。
【００５７】
さらに、第一円筒部材２０が装置周方向の一側（矢印Ｒ１）に回転することで、水蒸気が脱離した吸着材４０の部分は、窒素ガスＧ３が流れている領域Ｔ３に到達する。領域Ｔ３に到達した吸着材４０の部分の温度は、１００〔℃〕の窒素ガスＧ３が通過することで、さらに上昇する。
【００５８】
また、第一円筒部材２０が装置周方向の一側（矢印Ｒ１）に回転することで、温度が上昇した吸着材４０の部分は、排気ガスＧ１が流れている領域Ｔ１に到達する（戻る）。そして、冷却部５６は、窒素ガスＧ２、Ｇ３によって温度が上昇した吸着材４０の部分を冷却する。そして、前述した排気ガスＧ１から水蒸気を分離させる工程が繰り返される。
【００５９】
一方、吸着材４０を通過して水蒸気が分離した排気ガスＧ１は、図６に示す領域Ｔ１の部分の吸着材４６を通過する。領域Ｔ１の部分の吸着材４６は、活性炭の分子と二酸化炭素の分子との分子間力によって、排気ガスＧ１に含まれている二酸化炭素を吸着する。これにより、排気ガスＧ１から二酸化炭素が分離する。そして、管体３０Ａ（図１参照）は、水蒸気及び二酸化炭素が分離した排気ガスＧ１を容器１２の内部から流出させる。
【００６０】
また、第二円筒部材２２が装置周方向の他側（矢印Ｒ２）に回転することで、二酸化炭素を吸着した吸着材４６の部分は、１００〔℃〕の窒素ガスＧ３が流れている領域Ｔ３に到達する。さらに、窒素ガスＧ３によって吸着材４６に吸着した二酸化炭素の濃度が低下することで、領域Ｔ３に到達した吸着材４６の部分は、二酸化炭素を脱離する。そして、管体３０Ｃ（図１参照）は、吸着材４６から脱離した二酸化炭素と共に窒素ガスＧ３を容器１２の内部から流出させる。なお、領域Ｔ３に到達した吸着材４０の部分の温度は、１００〔℃〕の窒素ガスＧ３が通過することで上昇する。
【００６１】
さらに、第二円筒部材２２が装置周方向の他側（矢印Ｒ２）に回転することで、二酸化炭素が脱離した吸着材４６の部分は、窒素ガスＧ２が流れている領域Ｔ２に到達する。領域Ｔ２に到達した吸着材４６の部分の温度は、１００〔℃〕の窒素ガスＧ２が通過することで、さらに上昇する。そして、管体３０Ｂ（図１参照）は、吸着材４０から脱離した水蒸気と共に窒素ガスＧ２を容器１２の内部から流出させる。
【００６２】
また、第二円筒部材２２が装置周方向の他側（矢印Ｒ２）に回転することで、温度が上昇した吸着材４６の部分は、排気ガスＧ１が流れている領域Ｔ１に到達する（戻る）。さらに、冷却部５６は、窒素ガスＧ２、Ｇ３によって温度が上昇した吸着材４６の部分を冷却する。そして、前述した排気ガスＧ１から二酸化炭素を分離させる工程が繰り返される。
【００６３】
（まとめ）
以上説明したように、ガス分離装置１０は、管体等で連結されていない一の容器１２の内部を装置奥行方向に流れる排気ガスＧ１から、水蒸気と二酸化炭素とを夫々分離することができる。
【００６４】
また、窒素ガスＧ２の温度が高温とされているため、窒素ガスＧ２の温度が常温の場合と比して、多くの量の水蒸気を吸着材４０から脱離させることができる。なお、本実施形態では、常温とは、１０〔℃〕以上４０〔℃〕以下のことである。
【００６５】
また、窒素ガスＧ３の温度が高温とされているため、窒素ガスＧ３の温度が常温の場合と比して、多くの量の二酸化炭素を吸着材４６から脱離させることができる。
【００６６】
また、冷却部５６は、排気ガスＧ１が流れる領域Ｔ１に配置されている部分の吸着材４０、４６を冷却する。このため、高温の窒素ガスＧ２、Ｇ３によって吸着材４０、４６の温度が上昇した場合でも、水蒸気に対する吸着材４０の吸着性能の低下、及び二酸化炭素に対する吸着材４６の吸着性能の低下を抑制することができる。
【００６７】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るガス分離装置の一例について図７〜図９を用いて説明する。なお、第２実施形態に係るガス分離装置については、第１実施形態のガス分離装置１０と異なる部分を主に説明する。
【００６８】
（構成）
第２実施形態に係るガス分離装置１１０の流入部１２６において、管体１２６Ｂは、吸着材４０から水蒸気を脱離させるための常温（例えば３０〔℃〕）の窒素ガスＧ２０を容器１２の内部に流入させる。そして、この管体１２６Ｂは、図７に示されるように、第二閉塞蓋１８の貫通孔１８Ｂに取り付けられている。
【００６９】
さらに、ガス分離装置１１０の流出部１３０において、管体１２６Ｂから容器１２の内部に流入した窒素ガスＧ２０を、容器１２の内部から流出させるための管体１３０Ｂは、第一閉塞蓋１６の貫通孔１６Ｂに取り付けられている。このように、窒素ガスＧ２０を容器１２の内部に流入、流出させる第二流部１２４Ｂは、管体１２６Ｂと管体１３０Ｂとを含んで構成されている。
【００７０】
また、ガス分離装置１１０の冷却部１５６は、容器１２の上方で、装置奥行方向において容器１２の一端から他端まで間隔を空けて配置されている複数の冷却ファン１５８を備えている。そして、冷却部１５６は、排気ガスＧ１が流れる領域Ｔ１に配置されている部分の吸着材４０、４６を冷却するようになっている。
【００７１】
（作用）
次に、ガス分離装置１１０の作用について説明する。
図７に示すガス分離装置１１０を稼動させる際には、冷却ファン１５８が稼動することで、冷却部１５６は、排気ガスＧ１が流れる領域Ｔ１に配置されている部分の吸着材４０、４６を冷却する。
【００７２】
管体２６Ａは、例えば、工場から排出された水蒸気と二酸化炭素とを含んだ排気ガスＧ１を、容器１２の内部に流入させる。
【００７３】
また、管体１２６Ｂは、窒素ガスＧ２０を容器１２の内部に流入させ、管体２６Ｃは、窒素ガスＧ３を容器１２の内部に流入させる。本実施形態では、管体１２６Ｂは、３０〔℃〕の窒素ガスＧ２０を、１００〔Ｌ／ｍｉｎ〕の流量で容器１２の内部に流入させる。また、管体２６Ｃは、１００〔℃〕の窒素ガスＧ３を、１００〔Ｌ／ｍｉｎ〕の流量で容器１２の内部に流入させる。
【００７４】
ここで、管体２６Ａから容器１２の内部に流入した排気ガスＧ１は、図８に示す領域Ｔ１の部分の吸着材４０を通過する。さらに、領域Ｔ１の部分の吸着材４０は、ゼオライトの分子と水蒸気の分子との分子間力によって、排気ガスＧ１に含まれている水蒸気を吸着する。
【００７５】
さらに、第一円筒部材２０が装置周方向の一側（矢印Ｒ１）に回転することで、水蒸気を吸着した吸着材４０の部分は、窒素ガスＧ２０が流れている領域Ｔ２に到達する。
【００７６】
ここで、窒素ガスＧ２０は、３０〔℃〕の状態で、管体１２６Ｂから容器１２の内部に流入して、図９に示す領域Ｔ２の部分の吸着材４６を通過した後に、図８に示す領域Ｔ２の部分の吸着材４０に到達する。このように、窒素ガスＧ２０は、装置奥行方向の奥側から手前側に向かって流れる。これに対して、窒素ガスＧ３は、１００〔℃〕の状態で、管体２６Ｃから容器１２の内部に流入して、図８に示す領域Ｔ３の部分の吸着材４０を通過した後に、図９に示す領域Ｔ３の部分の吸着材４６に到達する。このように、窒素ガスＧ３は、装置奥行方向の手前側から奥側に向かって流れる。
【００７７】
ここで、前述したように、管体１２６Ｂから容器１２の内部に流入した窒素ガスＧ２０は、領域Ｔ２の部分の吸着材４６を通過する。領域Ｔ２は、第二円筒部材２２の回転方向（矢印Ｒ２）において領域Ｔ３の下流側である。このため、領域Ｔ３を通過することで高温の窒素ガスＧ３によって温められ、さらに、領域Ｔ２に到達した部分の吸着材４６によって、常温で容器１２の内部に流入した窒素ガスＧ２０は加熱される。つまり、窒素ガスＧ３により温められた吸着材４６と熱交換することで、窒素ガスＧ２０は、加熱される。そして、窒素ガスＧ２０の温度は、例えば、３０〔℃〕から８０〔℃〕に上昇する。
【００７８】
そして、温度が８０〔℃〕に上昇した窒素ガスＧ２０が、図８に示す領域Ｔ２の部分に到達した吸着材４０を通過することで、吸着材４０に吸着した水蒸気の濃度が低下する。これにより、領域Ｔ２の部分の吸着材４０は、水蒸気を脱離する。なお、領域Ｔ２に到達した吸着材４０の部分の温度は、８０〔℃〕の窒素ガスＧ２が通過することで上昇する。
【００７９】
さらに、第一円筒部材２０が装置周方向の一側（矢印Ｒ１）に回転することで、温度が上昇した吸着材４０の部分は、排気ガスＧ１が流れている領域Ｔ１に到達する（戻る）。さらに、冷却部１５６は、窒素ガスＧ２０、Ｇ３によって温度が上昇した吸着材４０の部分を冷却する。そして、前述した排気ガスＧ１から水蒸気を分離するが繰り返される。
【００８０】
一方、吸着材４０を通過して水蒸気が分離した排気ガスＧ１は、図９に示す領域Ｔ１の部分の吸着材４６を通過する。さらに、領域Ｔ１の部分の吸着材４６の部分は、排気ガスＧ１に含まれている二酸化炭素を吸着する。そして、管体３０Ａは、水蒸気及び二酸化炭素が分離した排気ガスＧ１を容器１２の内部から流出させる。
【００８１】
また、第二円筒部材２２が装置周方向の他側（矢印Ｒ２）に回転することで、二酸化炭素を吸着した吸着材４６の部分は、１００〔℃〕の窒素ガスＧ３が流れている領域Ｔ３に到達する。さらに、窒素ガスＧ３によって吸着材４６に吸着した二酸化炭素の濃度が低下することで、領域Ｔ３に到達した吸着材４６の部分は、二酸化炭素を脱離する。なお、領域Ｔ３に到達した吸着材４６の部分の温度は、高温の窒素ガスＧ３が通過することで上昇する。
【００８２】
また、第二円筒部材２２が装置周方向の他側（矢印Ｒ２）に回転することで、温度が上昇した吸着材４６の部分は、排気ガスＧ１が流れている領域Ｔ１に到達する（戻る）。さらに、冷却部１５６は、窒素ガスＧ２０、Ｇ３によって温度が上昇した吸着材４６の部分を冷却する。そして、前述した排気ガスＧ１から二酸化炭素を分離するが繰り返される。
【００８３】
（まとめ）
以上説明したように、常温の窒素ガスＧ２０を第二閉塞蓋１８に取り付けられた管体１２６Ｂから容器１２の内部に流入させ、高温の窒素ガスＧ３を第一閉塞蓋１６に取り付けられた管体２６Ｃから容器１２の内部に流入させる。これにより、容器１２の内部に流入させる窒素ガスＧ２０の温度が常温であっても、窒素ガスＧ２０が、高温の窒素ガスＧ３によって加熱される（熱が受け渡される）。このため、常温状態の窒素ガスが吸着材４０から水蒸気を脱離させる場合と比して、少ない量の窒素ガスによって吸着材４０から同じ量の水蒸気を脱離させることができる。
【００８４】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係るガス分離装置の一例について図１０、図１１を用いて説明する。なお、第３実施形態に係るガス分離装置については、第１実施形態のガス分離装置１０と異なる部分を主に説明する。
【００８５】
（構成）
第３実施形態に係るガス分離装置２１０の第一閉塞蓋１６には、図１０（Ａ）に示されるように、装置周方向に間隔を空けて３個の貫通孔２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６Ｃが夫々形成されている。夫々の貫通孔２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６は、軸線Ｊ１に頂点が向けられた扇形状とされており、装置周方向に同様の間隔（ピッチ）で配置されている。そして、貫通孔２１６Ａが、容器１２の軸線Ｊ１の上方に配置されており、貫通孔２１６Ｂが、軸線Ｊ１に対して装置幅方向の一方の斜め下方に配置されており、貫通孔２１６Ｃが、軸線Ｊ１に対して装置幅方向の他方の斜め下方に配置されている。また、隣り合う貫通孔２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６Ｃ同士の距離（図中Ｌ３１）は、第１実施形態における隣り合う貫通孔１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ同士の距離（図４（Ａ）のＬ１）と同様となっている。
【００８６】
また、第二閉塞蓋１８には、図１０（Ｂ）に示されるように、装置周方向に間隔を空けて３個の貫通孔２１８Ａ、２１８Ｂ、２１８Ｃが夫々形成されている。夫々の貫通孔２１８Ａ、２１８Ｂ、２１８Ｃは、扇形状で貫通孔２１６Ａと同様の形状とされている。
【００８７】
そして、装置奥行方向から見て、貫通孔２１８Ａは、貫通孔２１６Ａと重なるように配置されており、貫通孔２１８Ｂは、貫通孔２１６Ｂと重なるように配置されており、貫通孔２１８Ｃは、貫通孔２１６Ｃと重なるように配置されている。これにより、夫々の貫通孔２１８Ａ、２１８Ｂ、２１８Ｃは、装置周方向に同様の間隔（ピッチ）で配置されている。
【００８８】
さらに、ガス分離装置２１０の流入部２２６は、図１０（Ａ）に示されるように、互いに同様の形状とされる３個の管体２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃを備えている。夫々の管体２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃは、軸線Ｊ１に頂点が向けられた扇形状とされており、管体２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃの内周形状は、貫通孔２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６Ｃの形状と同様となっている。
【００８９】
また、ガス分離装置２１０の流出部２３０は、図１０（Ｂ）に示されるように、互いに同様の形状とされる３個の管体２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃを備えている。夫々の管体２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃは、軸線Ｊ１に頂点が向けられた扇形状とされており、管体２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃの内周形状は、貫通孔２１８Ａ、２１８Ｂ、２１８Ｃの形状と同様となっている。
【００９０】
このように、容器１２の内部を装置奥行方向に流れるように、排気ガスＧ１を容器１２の内部に流入、流出させる第一流部２２４Ａは、管体２２６Ａと管体２３０Ａとを含んで構成されている。また、容器１２の内部を装置奥行方向に流れるように、窒素ガスＧ２を容器１２の内部に流入、流出させる第二流部２２４Ｂは、管体２２６Ｂと管体２３０Ｂとを含んで構成されている。さらに、容器１２の内部を装置奥行方向に流れるように、窒素ガスＧ３を容器１２の内部に流入、流出させる第三流部２２４Ｃは、管体２２６Ｃと管体２３０Ｃとを含んで構成されている。
【００９１】
（作用）
次に、ガス分離装置２１０の作用について説明する。
管体２２６Ａは、排気ガスＧ１を容器１２の内部に流入させる。さらに、管体２２６Ａから容器１２の内部に流入した排気ガスＧ１は、軸線Ｊ１に対して上方で、断面扇形状の領域Ｔ２１（図１１参照）を装置奥行方向に流れる。そして、管体２３０Ａは、領域Ｔ２１を流れた排気ガスＧ１を容器１２の内部から流出させる。
【００９２】
また、管体２２６Ｂは、窒素ガスＧ２を容器１２の内部に流入させる。さらに、管体２２６Ｂから容器１２の内部に流入した窒素ガスＧ２は、軸線Ｊ１に対して装置幅方向の一方の斜め下方の断面扇形状の領域Ｔ２２を装置奥行方向に流れる。そして、管体２３０Ｂは、領域Ｔ２２を流れた窒素ガスＧ２を容器１２の内部から流出させる。
【００９３】
また、管体２２６Ｃは、窒素ガスＧ３を容器１２の内部に流入させる。さらに、管体２２６Ｃから容器１２の内部に流入した窒素ガスＧ３は、軸線Ｊ１に対して装置幅方向の他方の斜め下方の断面扇形状の領域Ｔ２３を装置奥行方向に流れる。そして、管体２３０Ｃは、領域Ｔ２３を流れた窒素ガスＧ３を容器１２の内部から流出させる。
【００９４】
（まとめ）
以上説明したように、第一閉塞蓋１６に形成された夫々の貫通孔２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６Ｃは、装置奥行方向から見て、軸線Ｊ１に頂点が向けられた扇形状とされている。さらに、第二閉塞蓋１８に形成された夫々の貫通孔２１８Ａ、２１８Ｂ、２１８Ｃは、装置奥行方向から見て、軸線Ｊ１に頂点が向けられた扇形状とされている。また、隣り合う貫通孔２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６Ｃ同士の距離（図１０（Ａ）のＬ３１）、及び、隣り合う貫通孔２１８Ａ、２１８Ｂ、２１８Ｃ同士の距離は、第１実施形態における隣り合う貫通孔１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ同士の距離（図４（Ａ）のＬ１）と同様となっている。
【００９５】
そして、排気ガスＧ１が流れる領域Ｔ２１、窒素ガスＧ２が流れる領域Ｔ２２、及び窒素ガスＧ３が流れる領域Ｔ２３は、装置奥行方向から見て扇形状とされている。これにより、排気ガスＧ１、窒素ガスＧ２、及び窒素ガスＧ３が流れる吸着材４０、４６の断面積が大きくなる。このため、ガス分離装置２１０では、第１実施形態に係るガス分離装置１０を用いる場合と比して、排気ガスＧ１から多くの量の水蒸気、及び二酸化炭素を分離することができる。
【００９６】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記第１形態では、窒素ガスＧ２、及び窒素ガスＧ３を高温にしたが、常温にしてもよい。これによって、冷却部５６が不要になる。しかし、窒素ガスＧ２、及び窒素ガスＧ３を高温にすることで生じる作用は生じない。
【００９７】
また、上記実施形態では、モータ５２の回転力によって第一円筒部材２０が装置周方向の一側に回転し、モータ５４の回転力によって第二円筒部材２２が装置周方向の他側に回転したが、一個のモータから異なる数のギアを介して第一円筒部材２０、及び第二円筒部材２２に回転力を伝達することで、第一円筒部材２０を装置周方向の一側に回転させ、第二円筒部材２２を装置周方向の他側に回転させてもよい。
【００９８】
また、上記第１実施形態では、窒素ガスＧ２、Ｇ３を、装置奥行方向の手前側から奥側に流したが、窒素ガスＧ２、Ｇ３を装置奥行方向の奥側から手前側に流してもよい。
【００９９】
また、上記第１実施形態では、領域Ｔ１、領域Ｔ２及び領域Ｔ３の面積は、互いに同様としたが、異なっていてもよい。
【０１００】
また、上記実施形態では、吸着材４０に吸着した水蒸気を脱離させるガスとして窒素ガスＧ２を用いたが、吸着材に吸着しにくいガスであればよく、例えば、水素ガス等を用いてもよい。
【０１０１】
また、上記実施形態では、吸着材４６に吸着した二酸化炭素を脱離させるガスとして窒素ガスＧ３を用いたが、吸着材に吸着しにくいガスであればよく、例えば、水素ガス等を用いてもよい。
【０１０２】
また、上記実施形態では、吸着材として、ゼオライトと活性炭とを用いた。つまり、前段の吸着材と後段の吸着材とを異ならせた。しかし、吸着材として、前段と後段とで同じ物（同じ材質の部材）を用いてもよい。例えば、どちらもゼオライトとした場合、吸着速度の速い水蒸気（Ｈ２Ｏ）は前段で吸着され、吸着速度の遅い二酸化炭素（ＣＯ２）は後段で吸着される。
【符号の説明】
【０１０３】
１０    ガス分離装置
１２    容器
１４    円筒部
１６    第一閉塞蓋
１８    第二閉塞蓋
２０    第一円筒部材
２２    第二円筒部材
２４Ａ  第一流部
２４Ｂ  第二流部
２４Ｃ  第三流部
４０    吸着材（第一吸着材の一例）
４６    吸着材（第二吸着材の一例）
５６    冷却部（第一冷却部の一例、第二冷却部の一例）
１１０  ガス分離装置
１２４Ｂ  第二流部
１５６    冷却部（第一冷却部の一例、第二冷却部の一例）
２１０    ガス分離装置
２２４Ａ  第一流部
２２４Ｂ  第二流部
２２４Ｃ  第三流部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019084489.tif 000009
【図８】
2019084489.tif 000010
【図９】
2019084489.tif 000011
【図１０】
2019084489.tif 000012
【図１１】
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