(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に形成された吸込孔部を通じて内部に流入された二酸化炭素を回収する収集管の周囲に設けられ、水の供給によって、前記二酸化炭素を含有する混合ガス中の前記二酸化炭素をイオン化して選択的に透過させて前記吸込孔部を通じて前記収集管の内部へ流入させるガス分離膜と、
前記ガス分離膜に近接して配置され、外部から前記水を吸い上げるとともに、表面から該水を蒸発させて蒸気として前記ガス分離膜に供給する吸液部材と、
を備えるガス分離膜エレメント。
【請求項２】
前記吸液部材は、前記水を１００℃以下とした高温液体を貯留する貯留部から、前記水を吸い上げる請求項１に記載のガス分離膜エレメント。
【請求項３】
前記吸液部材は膜状をなし、前記ガス分離膜に積層されて該ガス分離膜とともに積層部材を形成している請求項１又は２に記載のガス分離膜エレメント。
【請求項４】
前記ガス分離膜及び前記吸液部材は、前記収集管の外周面を覆うとともに前記収集管の径方向に積層されて前記積層部材を形成している請求項３に記載のガス分離膜エレメント。
【請求項５】
前記吸液部材は、ろ紙から形成されている請求項３又は４に記載のガス分離膜エレメント。
【請求項６】
前記吸液部材は、中空糸から形成されている請求項３又は４に記載のガス分離膜エレメント。
【請求項７】
前記積層部材を形成する前記吸液部材は、前記ガス分離膜から下方に突出するとともに、突出する部分が前記水を貯留する貯留部内に配され、かつ、前記吸液部材には、前記突出する部分と前記ガス分離膜との間で、これらの積層方向に貫通する連通部が形成されている請求項３から６のいずれか一項に記載のガス分離膜エレメント。
【請求項８】
混合ガス中の二酸化炭素を分離するガス分離膜モジュールであって、
請求項１から７のいずれか一項に記載のガス分離膜エレメントを備えるガス分離膜モジュール。
【請求項９】
混合ガス中の二酸化炭素を分離することで二酸化炭素を製造する二酸化炭素の製造方法であって、
請求項１から７のいずれか一項に記載のガス分離膜エレメントを使用して、二酸化炭素を製造する二酸化炭素の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の成分の気体を含有する混合ガスから、特定の気体を選択的に分離するガス分離膜エレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、世界的な問題である地球温暖化防止のため、人類の活動から発生する二酸化炭素を中心とする温暖化効果ガスの外気への放出量を削減することが求められている。しかしながらエネルギーセキュリティー上、従来からの化石燃料を中心としたエネルギー生産方法を急激に方針転換することは現実的ではない。そこでエネルギー効率が高く二酸化炭素排出量が少ない技術開発とその適用が模索されている。その一つに、石炭ガス化複合発電（以下、ＩＧＣＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｏａｌ  Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｙｃｌｅ））技術に、効率的な二酸化炭素分離回収技術を組み合わせた方法が提案されている。その二酸化炭素分離回収技術の内、期待されている技術としてガス分離膜の一つである促進輸送膜の技術開発が行われている。ＩＧＣＣで石炭をガス化して得た混合ガスから上記のガス分離膜を用いて二酸化炭素を効率的、選択的に分離し、二酸化炭素を分離したガスを用いて発電を効率的に行なおうとするものである。
そして発電効率を向上するためには、分離膜での二酸化炭素分離に関し、その選択性（二酸化炭素選択性）や二酸化炭素透過性を高め、高濃度・高回収率で二酸化炭素を回収することが課題となる。
【０００３】
ここで特許文献１には、促進輸送膜の一例として、１級アミノ基を有する重合体、およびカルボキシル基を含有するビニルアルコール系重合体を一定量含むとともに、１級アミノ基を有する重合体が、一定量のポリアミドアミンデンドリマー、及び一定量のアミン系重合体を含むガス分離複合膜が開示されている。このようなガス分離複合膜を用いることで、二酸化炭素の分離性能の向上を図っている。
【０００４】
ところで、上記の促進輸送膜を用いて二酸化炭素を分離・回収する際には、キャリアガスとなる物質、例えば水蒸気を用いて二酸化炭素をイオン化し、イオン化した二酸化炭素を溶解拡散移動させる手法が一般に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９２３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、現状の技術では、このように混合ガスに対して十分な量の水蒸気を促進輸送膜に供給する技術が確立されていない。例えば混合ガスとともに水蒸気を導入するといった手法も考えられるが、このような手法を用いたとしても、水蒸気供給量は十分ではなく、効率よく二酸化炭素を分離することが難しい。
ここで、供給する水蒸気を１００℃よりも高温の状態で供給することで水蒸気の圧力を高めれば水蒸気分圧が立つため、水蒸気を十分に促進輸送膜に供給することが可能となり、二酸化炭素の分離効率を向上することが可能である。ところが、高温の水蒸気を供給するためには促進輸送膜を設置する装置や分離膜材料を高温対応にする必要があることや、水蒸気を加熱するための大きなエネルギーが必要となる。このため、装置の複雑化や、発電効率の低下につながってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構造で、効率よく混合ガスから二酸化炭素を分離することのできるガス分離膜エレメント、ガス分離膜モジュール、及び二酸化炭素の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、請求項１の発明におけるガス分離膜エレメントは、外周面に形成された吸込孔部を通じて内部に流入された二酸化炭素を回収する収集管の周囲に設けられ、水の供給によって、前記二酸化炭素を含有する混合ガス中の前記二酸化炭素をイオン化して選択的に透過させて前記吸込孔部を通じて前記収集管の内部へ流入させるガス分離膜と、前記ガス分離膜に近接して配置され、外部から前記水を吸い上げるとともに、表面から該水を蒸発させて蒸気として前記ガス分離膜に供給する吸液部材と、を備えている。
【０００９】
このようなガス分離膜エレメントによれば、吸液部材によって貯留部からの水を吸い上げてこれらを蒸発させることで、ガス分離膜に水を常時供給することができる。このため、ガス分離膜内で水が不足することがなくなる。よって、ガス分離膜が混合ガスから二酸化炭素を効率的に分離して透過させ、吸込孔部を通じて収集管の内部へ、より多くの二酸化炭素を流入させ、回収することができる。
【００１０】
また、請求項２の発明におけるガス分離膜エレメントでは、請求項１における前記吸液部材は、前記水を１００℃以下（より好ましくは４０℃以上１００℃以下）とした高温液体を貯留する貯留部から、前記水を吸い上げてもよい。
【００１１】
このように吸液部材が吸い上げる水が高温液体であることにより、吸液部材から水が蒸発する際の潜熱分を補うことができる。即ち、水が蒸発する際の吸液部材の温度低下を抑制でき、水の蒸発量低下を抑制することができる。この結果、十分な量の水をガス分離膜へ供給することができる。
【００１２】
また、請求項３の発明におけるガス分離膜エレメントでは、請求項１又は２における前記吸液部材は膜状をなし、前記ガス分離膜に積層されて該ガス分離膜とともに積層部材を形成していてもよい。
【００１３】
このように、ガス分離膜と膜状の吸液部材とが積層部材を形成していることで、吸液部材とガス分離膜とが設置される装置内の容積を小さく抑えつつ、ガス分離膜への十分な量の蒸気を供給することができる。
【００１４】
また、請求項４の発明におけるガス分離膜エレメントでは、請求項３における前記ガス分離膜及び前記吸液部材は、前記収集管の外周面を覆うとともに前記収集管の径方向に積層されて前記積層部材を形成していてもよい。
【００１５】
このように、積層部材が収集管を覆うように径方向に積層して設けられることで、より多くの吸液部材を設置することができる。
【００１６】
また、請求項５の発明におけるガス分離膜エレメントでは、請求項３又は４における前記吸液部材は、ろ紙から形成されていてもよい。
【００１７】
このように吸液部材に、容易に入手可能なろ紙を用いることができるとともに、水の吸液と蒸発を促進することができる。
【００１８】
また、請求項６の発明におけるガス分離膜エレメントでは、請求項３又は４における前記吸液部材は、中空糸から形成されていてもよい。
【００１９】
このように、吸液部材に中空糸を用いることで、吸液部材の軽量化を図りながら、水の吸液と蒸発をさらに促進することができる。
【００２０】
また、請求項７の発明におけるガス分離膜エレメントでは、請求項３から６のいずれか一項における前記積層部材を形成する前記吸液部材は、前記ガス分離膜から下方に突出するとともに、突出する部分が前記水を貯留する貯留部内に配され、かつ、前記吸液部材には、前記突出する部分と前記ガス分離膜との間で、これらの積層方向に貫通する連通部が形成されていてもよい。
【００２１】
このように吸液部材に連通部が形成されていることで、ガス分離膜によって分離された二酸化炭素を除く混合ガス中の残りの成分ガス（ガス分離膜を透過しない非透過ガス）が、連通孔を通過することが可能となる。このため、吸液部材が非透過ガスの流通を妨げることがなくなり、非透過ガスを貯留部内の水を経由することなく、外部へ排出することが可能となり、排出効率を向上することができる。
【００２２】
また、請求項８の発明におけるガス分離膜モジュールは、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス分離膜エレメントを備えている。
【００２３】
このようなガス分離膜モジュールによれば、ガス分離膜エレメントを備えていることで、吸液部材によって貯留部からの水を吸い上げてこれらを蒸発させ、ガス分離膜に水を常時供給することができる。このため、ガス分離膜内で水が不足することがなくなる。よって、ガス分離膜が混合ガスから二酸化炭素を効率的に分離して透過させ、吸込孔部を通じて収集管の内部へ、より多くの二酸化炭素を流入させ、回収することができる。
【００２４】
また、請求項９の発明における二酸化炭素の製造方法は、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス分離膜エレメントを使用して、二酸化炭素を製造する。
【００２５】
このような二酸化炭素製造方法によれば、ガス分離膜エレメントにおける吸液部材によって貯留部からの水を吸い上げてこれらを蒸発させることで、ガス分離膜に水を常時供給することができる。このため、ガス分離膜内で水が不足することがなくなる。よって、ガス分離膜が混合ガスから二酸化炭素を効率的に分離して透過させ、吸込孔部を通じて収集管の内部へ、より多くの二酸化炭素を流入させ、回収し、二酸化炭素を製造することができる。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１のガス分離膜エレメントによれば、ガス分離膜に近接して配置された吸液部材を設けたことで、簡易な構造で、効率よく混合ガスからの二酸化炭素を分離することができる。
【００２７】
請求項２のガス分離膜エレメントによれば、吸液部材において水の蒸発に必要な熱量を確保でき、二酸化炭素の分離効率をさらに向上することが可能である。
【００２８】
請求項３のガス分離膜エレメントによれば、省スペースを図りつつ、効率的に二酸化炭素を分離することができる。
【００２９】
請求項４のガス分離膜エレメントによれば、さらに省スペースを図りつつ、効率的に二酸化炭素を分離することができる。
【００３０】
請求項５のガス分離膜エレメントによれば、吸液部材に、容易に入手可能なろ紙を用いることでコストを抑えつつ、効率的に二酸化炭素を分離することができる。
【００３１】
請求項６のガス分離膜エレメントによれば、吸液部材を、中空糸を用いた膜とすることで、効率的に二酸化炭素を分離することができる。
【００３２】
請求項７のガス分離膜エレメントによれば、吸液部材に連通孔を形成することでガス分離膜エレメントを収容する装置内に非透過ガスが滞留してしまうことを抑制でき、二酸化炭素を効率的に分離することができる。
【００３３】
請求項８のガス分離膜モジュールによれば、ガス分離膜に近接して配置された吸液部材を設けたことで、簡易な構造で、効率よく混合ガスからの二酸化炭素を分離することができる。
【００３４】
請求項９の二酸化炭素の製造方法によれば、ガス分離膜に近接して配置された吸液部材を設けたことで、簡易な構造で、効率よく混合ガスからの二酸化炭素を分離し、二酸化炭素を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係るガス分離膜エレメントが設けられたガス分離膜モジュールの概略全体図である。
【図２】本発明の実施形態に係るガス分離膜エレメントを一部破断して示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るガス分離膜エレメントの積層の様子を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態の変形例に係るガス分離膜エレメントが設けられたガス分離膜モジュールの概略全体図である。
【図５】ガス分離膜エレメントにおける吸液部材（ろ紙）の吸水効果を確認した実験装置の概略図であって、（ａ）は正面図を、（ｂ）は側面図を示す。
【図６】ガス分離膜エレメントにおける吸液部材（ろ紙）の吸水効果を確認した実験の結果を示すグラフである。
【図７】ガス分離膜エレメントにおける吸液部材（ろ紙）の吸水効果、及び、促進輸送膜における混合ガスからの二酸化炭素分離効果を確認した実験装置の概略図であって、（ａ）は正面図を、（ｂ）は側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態のガス分離膜エレメント１について説明する。
ガス分離膜エレメント１は、ガス分離膜モジュール１００に組み込まれている。
ガス分離膜モジュール１００は、例えば石炭ガス化複合発電に用いられる装置であって、ガス化して混合ガスＧ（ＩＧＣＣガス）となった石炭から二酸化炭素Ｃを選択的に分離する装置である。
【００３７】
図１に示すように、ガス分離膜モジュール１００は、軸線Ｏを中心に形成された収集管３と、収集管３を外周から覆うベッセル５と、収集管３とベッセル５との間で収集管３の周囲に設けられたガス分離膜エレメント１とを備えている。
【００３８】
収集管３は、軸線Ｏの方向に延びる管状部材であって、外周面には、互いに軸線Ｏの方向に離間して配されて内外を連通する複数の吸込孔部３ａが形成されている。
【００３９】
ベッセル５は、軸線Ｏを中心とした円筒状をなす胴部１１と、胴部１１の上部開口１１ａを閉塞する上部蓋１２と、胴部１１の下部開口１１ｂを閉塞する下部蓋１３とを有している。胴部１１の内周面は収集管３の外周面と収集管３の径方向に離間するように、ベッセル５が設けられている。
上部蓋１２には収集管３の上部（軸線方向の一方側の端部）が貫通しており、収集管３がベッセル５から上方に突出している。
【００４０】
ベッセル５における胴部１１の上端部側の位置には、外周面から径方向外側に突出して、ベッセル５の内外を連通するガス供給口５ａが形成されている。このガス供給口５ａには不図示の配管等が接続されて、混合ガスＧがガス供給口５ａを通じてベッセル５の内側に流入可能となっている。
【００４１】
また、ベッセル５における胴部１１の下端部側（軸線方向の他方側）の位置には、外周面から径方向外側に突出して、ベッセル５の内外を連通するガス排出口５ｂが形成されている。このガス排出口５ｂからは、二酸化炭素Ｃが分離された後の混合ガスＧにおける残りの成分ガス（非透過ガスＧ１）をベッセル５の外側に排出可能となっている。
本実施形態では、ガス排出口５ｂはガス供給口５ａとは軸線Ｏ回りに１８０度、周方向に離間した位置に形成されている。
なお、混合ガスの流れを逆にすることもでき、その際は５ａがガス排出口、５ｂがガス供給口となる。
【００４２】
さらに、ベッセル５には、下部蓋１３を貫通して下方に突出する給水口５ｃと、ガス排出口５ｂよりもさらに下方の位置で胴部１１の外周面から径方向外側に突出する排水口５ｄとが形成されている。給水口５ｃは、収集管３の径方向外側の位置で下部蓋１３に設けられている。
そして不図示の循環装置によって、排水口５ｄから排出された水Ｗは、所定の温度に昇温された状態で、給水口５ｃから再びベッセル５の内側に供給されるようになっている。ここで所定の温度とは、１００℃以下（より好ましくは４０℃以上１００℃以下）の温度を示しており、即ち水Ｗは温水（高温液体）となっている。
【００４３】
また、ベッセル５の下部では水面が排水口５ｄの位置に維持されていることで、ベッセル５の下部は、水Ｗを貯留する貯留部１４となっている。
なお、貯留部１４は、本実施形態のように必ずしもベッセル５の下部に設けられている必要はなく、上部や中間部に設けられていてもよい。
【００４４】
さらに、ベッセル５には、下部蓋１３を貫通して下方に突出するキャリアガス供給口５ｅが形成されている。このキャリアガス供給口５ｅは、軸線Ｏ上に形成されており、収集管３に接続されて連通している。
このキャリアガス供給口５ｅからは、必要に応じて例えば水蒸気等のキャリアガス（スイープガス）Ｇ２が導入される。このキャリアガスＧ２は、吸込孔部３ａから収集管３内に吸い込まれた二酸化炭素Ｃを上方に向かって押し出す。
ここで、収集管３には、最も下部に位置する吸込孔部３ａの下方で着脱可能に、収集管３を閉塞するプラグ等の閉塞部材４が設けられる。キャリアガスＧ２が不要な場合には、この閉塞部材４によって収集管３を閉塞する。
【００４５】
次に、ガス分離膜エレメント１について、詳細に説明する。
ガス分離膜エレメント１は、収集管３の外周面とベッセル５の内周面との間に配されるようにして、ベッセル５の内部に挿入されて設けられている。このガス分離膜エレメント１は、ガス供給口５ａよりも下方に位置するように設けられている。
【００４６】
図２に示すように、ガス分離膜エレメント１は、膜状をなす促進輸送膜１８（ガス分離膜）、及び、吸液部材１７を備え、これらが積層されて形成されている。
【００４７】
促進輸送膜１８は、水Ｗの供給によって、混合ガスＧ中の二酸化炭素Ｃをイオン化して選択的に透過させる膜である。具体的には例えば、１級アミノ基を有する重合体とカルボキシル基を含有するビニルアルコール系重合体とから形成された膜である。
ここで、本実施形態では、ガス分離膜の一例として促進輸送膜１８を用いる場合について説明するが、ガス分離膜は、促進輸送膜１８に限定されず、アミン化合物とポリビニルアルコール系ポリマーやポリエチレングリコール系ポリマーを含有する水を必要とするガス分離膜であればよい。また、無機化合物を含む膜であってもよい。
【００４８】
吸液部材１７は、例えばろ紙等から形成されている。
【００４９】
そして、これら促進輸送膜１８、及び、吸液部材１７は、収集管３の径方向に積層されて積層部材を形成している。即ち、収集管３の外周面に巻き付けられるようにして、多重の筒状に促進輸送膜１８、及び、吸液部材１７が設けられて積層部材を形成している。
より詳細には、図３に示すように、積層部材における一層分では、ろ紙から形成された吸液部材１７を両面から挟み込むように膜状の供給スペーサ２０（ポリオレフィン樹脂等の熱可塑性樹脂）が設けられ、さらに、供給スペーサ２０の表面に、促進輸送膜１８で膜状の透過スペーサ２１（ポリオレフィン樹脂等の熱可塑性樹脂）を挟み込んだものが設けられている。
即ち、積層部材では、促進輸送膜１８、透過スペーサ２１、促進輸送膜１８、供給スペーサ２０、吸液部材１７（ろ紙）、供給スペーサ２０の順に、これらが繰り返し積層されている。
【００５０】
さらに、この積層部材を形成する吸液部材１７は、促進輸送膜１８から下方に突出するとともに、突出する先端部１７ａが貯留部１４内に配されて、貯留部１４内の水Ｗに浸されている。一方で、吸液部材１７以外の積層部材を形成する膜（促進輸送膜１８、供給スペーサ２０、透過スペーサ２１）は、ガス排出口５ｂよりも上方、即ち、貯留部１４の水面よりも上方の位置まで延びて形成されている。
【００５１】
このようなガス分離膜エレメント１によると、ろ紙から形成された吸液部材１７によって貯留部１４から水Ｗを吸い上げて蒸発させることで、促進輸送膜１８に水Ｗを常時供給することができる。このため、促進輸送膜１８において水分が不足することがなくなる。よって、促進輸送膜１８が、混合ガスＧ中の二酸化炭素Ｃをイオン化するとともに二酸化炭素Ｃを効率的に分離して透過させ、吸込孔部３ａを通じて収集管３の内部へより多くの二酸化炭素Ｃを流入させることができる。
【００５２】
また、吸液部材１７が貯留部１４から吸い上げる水Ｗが温水であることにより、吸液部材１７から水Ｗが蒸発する際に吸液部材１７から奪われる潜熱分を補うことができる。即ち、水Ｗが蒸発する際の吸液部材１７の温度低下を抑制でき、吸液部材１７からの水Ｗの蒸発量の低下を抑制することができる。この結果、十分な量の水分を促進輸送膜１８へ供給することができ、二酸化炭素Ｃの分離効率をさらに向上することが可能である。
【００５３】
さらに、促進輸送膜１８と吸液部材１７とが積層部材を形成していることで、吸液部材１７と促進輸送膜１８とが設置されるベッセル５の容積を小さく抑えて省スペースを図りつつ、促進輸送膜１８への十分な量の蒸気を供給することができ、二酸化炭素Ｃの分離効率をさらに向上することが可能である。
【００５４】
また、吸液部材１７には、容易に入手可能なろ紙を用いることでコストを抑えつつ、かつ、吸水と蒸発を促進することができ、効率的に二酸化炭素Ｃを分離することが可能となる。
【００５５】
ここで、本実施形態では、吸液部材１７にろ紙を用いているが、ろ紙に代えて中空糸からなる膜を用いてもよい。中空糸は、筒状の繊維であるため、軽量であるとともに、吸水及び蒸発の効果をさらに促進することができる。
また、ろ紙に代えて、ジェル状の高分子材料を膜状にしたものをテフロン（登録商標）の薄膜で挟み込んだものを用いてもよい。即ち吸液部材１７は本実施形態のものに限定されず、吸水及び蒸発の効果を促進する部材であれば様々なものを用いることができる。
【００５６】
また、図４に示すように、吸液部材１７Ｂには、促進輸送膜１８から貯留部１４に向けて突出する位置であって、貯留部１４の水面と促進輸送膜１８との間の位置で、吸液部材１７Ｂと促進輸送膜１８との積層方向に貫通するように連通部Ｈ（孔、スリット等）が形成されていてもよい。
【００５７】
このような連通部Ｈを形成することで、促進輸送膜１８によって分離された二酸化炭素Ｃを除く混合ガスＧ中の残りの成分ガス、即ち、促進輸送膜１８を透過しない非透過ガスＧ１が、連通孔Ｈを通過することができる。このため、このため、吸液部材１７Ｂが非透過ガスＧ１の流通を妨げてしまうことがなくなり、非透過ガスＧ１を貯留部１４を経由することなく、外部へ排出することが可能となる。よって、非透過ガスＧ１の排出効率を向上することができる。
【００５８】
従って、吸液部材１７Ｂに連通孔Ｈを形成することでベッセル５内に非透過ガスＧ１が滞留してしまうことを抑制でき、混合ガスＧから二酸化炭素Ｃを効率的に分離することができる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態で示した構成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で変更することができる。
【００６０】
促進輸送膜及び吸液部材は、図２に示す場合とは異なり、単純に収集管３の周りで平膜状に積層して配置されていてもよい。
【００６１】
また、吸液部材１７（１７Ｂ）は、促進輸送膜１８とともに積層部材を形成する場合に限られず、促進輸送膜１８に近接して配置されているだけであってもよい。
【００６２】
〔実施例１〕
ここで、本実施形態におけるろ紙（吸液部材）の吸水効果を確認する実験を行った。実験に用いた装置２０１は、図５（ａ）、及び図５（ｂ）に示すように、上述の実施形態におけるガス分離膜モジュール１００を模擬したものである。
具体的には、この装置２０１では、スペーサ２０４によって両面から挟み込んだろ紙２０３（ＡＤＶＡＮＴＥＣ  ５１Ｂ）を矩形状の透明ケース２０２に収容し、さらに、透明ケース２０２内の下部には着色した水Ｗを貯留してろ紙２０３を浸した状態としている。
【００６３】
透明ケース２０２には、上部の片側の表面に形成されて透明ケース２０２の内外を連通するガス入口孔２０２ａと、下部の両側の表面に形成されて透明ケース２０２の内外を連通するガス出口孔２０２ｂとが形成されている。貯留された水Ｗの液面は、ガス出口孔２０２ｂよりも下方に位置している。
【００６４】
このような装置２０１を用いた実験では、図６に示すように、第一回から第三回までの全ての結果で、吸水開始から約５０分経過するまでは急激に吸水高さ〔ｃｍ〕が増大し、その後、緩やかに吸水高さが増大して、吸水開始から約２５０分の時点で３０〔ｃｍ〕に達した。
なお、吸水高さとは、ろ紙２０３における水Ｗの液面からの高さ寸法を示す。
【００６５】
〔実施例２〕
次に、ろ紙３０３の吸水効果、及び、促進輸送膜３０４の二酸化炭素Ｃの分離効果を確認する実験を行った。
【００６６】
実験に用いた装置３０１は、図７（ａ）、及び図７（ｂ）に示すように、上述の実施形態におけるガス分離膜モジュール１００を模擬したものである。
【００６７】
この装置３０１では、供給スペーサ３０８、ろ紙３０３、供給スペーサ３０８、促進輸送膜３０４、透過スペーサ３０９がこの順に積層されて平膜テストセル３０２（Ｃ１０−Ｔ  日東電工株式会社製）に挟み込まれている。
平膜テストセル３０２には、下部における片側の表面に平膜テストセル３０２の内外を連通するガス入口孔３０２ａと、上部における片側の表面に平膜テストセル３０２の内外を連通するガス出口孔３０２ｂとが形成されている。同様に、平膜テストセル３０２の下部におけるガス入口孔３０２ａとは反対側の表面に平膜テストセル３０２の内外を連通するガス入口孔３０２ｃと、上部におけるガス出口孔３０２ｂとは反対側の表面に平膜テストセル３０２の内外を連通するガス出口孔３０２ｄとが形成されている。
【００６８】
ガス入口孔３０２ａにはノズル３０５が接続され、混合ガスＧと水Ｗとが平膜テストセル３０２の内部に供給されるようになっている。
ここで混合ガスＧは、二酸化炭素Ｃとヘリウムとが、ＣＯ２／Ｈｅ＝８０／２０〔体積パーセント〕となる比率で混合されたものであり、流量は１００〔ｍｌ／分〕とした。
また水Ｗは、不図示のポンプによって平膜テストセル３０２の内部に、０．０１〔ｍｌ／分〕の流量で供給した。
【００６９】
ガス入口孔３０２ｃにはノズル３１０が接続され、キャリアガスＧ２が供給されるようになっている。
ガス出口孔３０２ｂにはノズル３０６が接続されるとともに、湿度計３０７が取付けられている。ガス出口孔３０２ｂからは、水Ｗと非透過ガスＧ１とが排出される。
また、ガス出口孔３０２ｄにはノズル３１１が接続されて、キャリアガスＧ２と二酸化炭素Ｃとが排出される。
【００７０】
そして上記の装置を４０℃に保たれた恒温槽内に設置した。
【００７１】
このような装置３０１を用いて実験を行った結果、ガス出口孔３０２ｂで計測した相対湿度は、実験開始時の８．２〔％ＲＨ〕から最大で９０．８〔％ＲＨ〕まで上昇した。また、水Ｗの供給を停止した後、２時間後であっても相対湿度は９０〔％ＲＨ〕以上の値の維持することができた。
【００７２】
さらに、上記の装置で二酸化炭素Ｃの分離性能を測定した結果を表１に示す。
【表１】
0006336934.tif 000002
【００７３】
表１におけるＱｃｏ２は、二酸化炭素Ｃの単位時間、単位面積、単位圧力差における透過量を示し、「パーミアンス（透過量）」と呼ばれるものである。
表１に示すように、平膜テストセル３０２内の全圧が０．１〔ＭＰａ〕、温度４０〔℃〕の条件下で給水を行わない場合（ケース１）では、二酸化炭素Ｃの透過量は、１．８×１０−１０〔ｍ３／（ｍ２ｓＰａ）〕となり、二酸化炭素Ｃの分離性能（分離係数α：ＣＯ２／Ｈｅ）は、１４４．７となった。
一方で、ケース１と同じ条件下で、水Ｗを０．０１〔ｍｌ／分〕で８２分間供給した後（ケース２）では、二酸化炭素Ｃの透過量は、２．０×１０−１０〔ｍ３／（ｍ２ｓＰａ）〕となり、二酸化炭素Ｃの分離性能は、２１２．３となった。
【００７４】
さらに、平膜テストセル３０２内の全圧が０．７〔ＭＰａ〕、温度４０〔℃〕の条件下で給水を行わない場合（ケース３）では、二酸化炭素Ｃの分離性能は、８．７となった。
一方で、ケース３と同じ条件下で、水Ｗを０．０１〔ｍｌ／分〕で８２分間供給した後（ケース４）では、二酸化炭素Ｃの分離性能は、２１．７となった。
【００７５】
また、平膜テストセル３０２内の全圧が０．７〔ＭＰａ〕、温度５０〔℃〕の条件下で給水を行わない場合（ケース５）では、二酸化炭素Ｃの分離性能は、２７．１となった。
一方で、ケース５と同じ条件下で、水Ｗを０．０１〔ｍｌ／分〕で８２分間供給した後（ケース６）では、二酸化炭素Ｃの分離性能は、９４．３となった。
【００７６】
このように、いずれの実験条件でも、給水による二酸化炭素Ｃの分離効果の向上が可能であることが確認できた。
なお、ガス供給側（ガス入口孔３０２ａ側）でのガス流量は、１００〔ｍｌ／分〕であり、ガス透過側（ガス出口孔３０２ｂ側）でのガス流量は、３５〔ｍｌ／分〕である。
【符号の説明】
【００７７】
１…ガス分離膜エレメント  
３…収集管  
３ａ…吸込孔部  
４…閉塞部材  
５…ベッセル  
５ａ…ガス供給口  
５ｂ…ガス排出口  
５ｃ…給水口  
５ｄ…排水口  
５ｅ…キャリアガス供給口  
１１…胴部  
１１ａ…上部開口  
１１ｂ…下部開口  
１２…上部蓋  
１３…下部蓋  
１４…貯留部  
１７、１７Ｂ…吸液部材  
１７ａ…先端部  
１８…促進輸送膜（ガス分離膜）  
２０…供給スペーサ  
２１…透過スペーサ  
Ｇ…混合ガス  
Ｇ１…非透過ガス  
Ｇ２…キャリアガス（スイープガス）  
Ｃ…二酸化炭素  
Ｈ…連通部  
Ｗ…水  
Ｏ…軸線  
１００…ガス分離膜モジュール  
２０１…装置  
２０２…透明ケース  
２０２ａ…ガス入口孔  
２０２ｂ…ガス出口孔  
２０３…ろ紙  
２０４…スペーサ  
３０１…装置  
３０２…平膜テストセル  
３０２ａ、３０２ｃ…ガス入口孔  
３０２ｂ、３０２ｄ…ガス出口孔  
３０３…ろ紙  
３０４…促進輸送膜  
３０５…ノズル  
３０６…ノズル  
３０７…湿度計  
３０８…供給スペーサ  
３０９…透過スペーサ  
３１０…ノズル  
３１１…ノズル  
【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】
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