(57)【要約】【課題】ＮＭＰ等の被吸収物を好適に分離可能な気液接触装置を提供する。【解決手段】ＮＭＰを含むＮＭＰ含有ガスとＮＭＰを吸収する水とを気液接触させるＮＭＰ回収システム１であって、水に対して浸透性を有し、水をホールドアップすると共に、内部に浸透した水が重力により移動し外部に流出する充填物１０Ａ〜１０Ｄと、ＮＭＰ含有ガスが充填物１０Ａ〜１０Ｄにホールドアップされている水に接触するように、ＮＭＰ含有ガスを通流させるＮＭＰ含有ガス通流手段３０と、水が充填物１０Ａ〜１０Ｄに浸透するように、水を通流させる水通流手段４０と、を備え、充填物１０Ａ〜１０Ｄにおいて、ＮＭＰを含有するＮＭＰ含有ガスとＮＭＰを吸収する水とが気液接触し、ＮＭＰ含有ガスのＮＭＰが水に吸収されることでＮＭＰ含有ガスよりＮＭＰが分離される。【選択図】図７
2013121582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被吸収物を含む気体と前記被吸収物を吸収する液体とを気液接触させる気液接触装置であって、
液体に対して浸透性を有し、液体をホールドアップすると共に、内部に浸透した液体が重力により移動し外部に流出する充填物と、
気体が前記充填物にホールドアップされている液体に接触するように、気体を通流させる気体通流手段と、
前記液体が前記充填物に浸透するように、液体を通流させる液体通流手段
を備え、
前記充填物において、前記被吸収物を含有する気体と前記被吸収物を吸収する液体とが気液接触し、前記気体の前記被吸収物が前記液体に吸収されることで気体より分離される
ことを特徴とする気液接触装置。
【請求項２】
前記液体通流手段は、前記充填物の上部に液体を導入する
ことを特徴とする請求項１に記載の気液接触装置。
【請求項３】
前記液体通流手段は、被吸収物を吸収し前記充填物から流出した液体を、前記充填物に供給し、液体が前記充填物を循環するように構成されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の気液接触装置。
【請求項４】
前記充填物は、断面が波形を呈し積層されたセラミックス製の複数のシートを備え、
気体は前記複数のシートの間を通流し、
前記充填物において、気体の通流方向と、液体の通流方向とは直交するように構成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の気液接触装置。
【請求項５】
気体の通流方向において、直列で配置された複数の前記充填物と、
前記各充填物に設けられた前記液体通流手段と、
前記充填物から流出した液体を、気体の通流方向において、上流の前記液体通流手段に供給する液体供給手段と、
を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の気液接触装置。
【請求項６】
前記充填物は、断面が波形を呈し積層されたセラミックス製の複数のシートを備え、
気体は前記複数のシートの間を通流し、
前記充填物において、気体の通流方向と、液体の通流方向とは対向するように構成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の気液接触装置。
【請求項７】
沸点の異なる低沸点物質及び高沸点物質を含む原料を蒸留する蒸留装置であって、
原料に対して浸透性を有し、原料をホールドアップすると共に、内部に浸透した原料が重力により移動し外部に流出する充填物と、
原料を加熱して蒸気を生成するリボイラと、
前記リボイラで生成し前記充填物に向かう蒸気が通流する蒸気配管と、
前記充填物からの蒸気を冷却して凝縮液を生成するコンデンサと、
前記コンデンサで生成した凝縮液が前記充填物に還流される凝縮液配管と、
を備え、
前記充填物において、蒸気と、当該充填物にホールドアップされている原料又は凝縮液とが気液接触する
ことを特徴とする蒸留装置。
【請求項８】
前記充填物は、断面が波形を呈し積層されたセラミックス製の複数のシートを備え、
蒸気は前記複数のシートの間を通流し、
前記充填物において、蒸気の通流方向と、原料又は凝縮液の通流方向とは直交するように構成されている
ことを特徴とする請求項７に記載の蒸留装置。
【請求項９】
前記充填物は、断面が波形を呈し積層されたセラミックス製の複数のシートを備え、
蒸気は前記複数のシートの間を通流し、
前記充填物において、蒸気の通流方向と、原料又は凝縮液の通流方向とは対向するように構成されている
ことを特徴とする請求項７に記載の蒸留装置。
【請求項１０】
気体と、前記気体を冷却する冷却液体又は前記気体を加熱する加熱液体である液体との間で熱交換させる熱交換装置であって、
液体に対して浸透性を有し、液体をホールドアップすると共に、内部に浸透した液体が重力により移動し外部に流出する充填物と、
気体が前記充填物にホールドアップされている液体に接触するように、気体を通流させる気体通流手段と、
前記液体が前記充填物に浸透するように、液体を通流させる液体通流手段と、
を備え、
前記充填物において、気体と、前記冷却液体又は前記加熱液体である液体とが気液接触する
ことを特徴とする熱交換装置。
【請求項１１】
前記充填物は、断面が波形を呈し積層されたセラミックス製の複数のシートを備え、
気体は前記複数のシートの間を通流し、
前記充填物において、気体の通流方向と、前記冷却液体又は前記加熱液体である液体の通流方向とは直交するように構成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の熱交換装置。
【請求項１２】
前記充填物は、断面が波形を呈し積層されたセラミックス製の複数のシートを備え、
気体は前記複数のシートの間を通流し、
前記充填物において、気体の通流方向と、前記冷却液体又は前記加熱液体である液体の通流方向とは対向するように構成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気液接触装置に関し、詳しくは、ガス吸収（回収）装置（ガス冷却凝縮装置（熱交換装置）を含む）、蒸発濃縮装置、蒸留装置（精留装置）に関する。ガスとしては、例えば、ＮＭＰ等のＶＯＣ（Volatile Organic Compounds、揮発性有機化合物）が挙げられ、ガス吸収装置としては、例えば、ＶＯＣ吸収装置が挙げられる。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池等の二次電池の製造工程では、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−ピロリドン）等の有機溶剤（被吸収物、揮発性有機化合物）が大量に排出されるので、これを回収する技術の開発が望まれている。
なお、ＮＭＰは、例えば、負電極を形成するための負極スラリーにおいて、負極導電剤（カーボン）、バインダとしてのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を溶解する溶剤（混合溶剤）として使用される。
そして、混合溶剤としてのＮＭＰを含む負極スラリーは電極板に塗布された後、熱風乾燥機で乾燥され、この乾燥によりＮＭＰが熱風中に気化し、気化したＮＭＰを含む排気ガスが排出される。
【０００３】
このような排気ガスに含まれるＮＭＰ等の有機溶剤を、排気ガスから分離・回収することは重要であり、分離・回収に関する技術については、本願の出願人により種々提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２０１２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、ＮＭＰ等の被吸収物を好適に分離可能な気液接触装置を提供することを第１課題とする。また、低沸点物質及び高沸点物質を含む原料を好適に蒸留可能な蒸留装置を提供することを第２課題とする。さらに、気体を好適に冷却又は加熱可能な熱交換装置を提供することを第３課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、被吸収物を含む気体と前記被吸収物を吸収する液体とを気液接触させる気液接触装置であって、前記液体（水及び／又は有機溶剤）に対して浸透性を有し、液体をホールドアップすると共に、内部に浸透した液体が重力（自重）により移動し外部に流出する充填物と、前記気体が前記充填物にホールドアップされている液体に接触するように、気体を通流させる気体通流手段と、前記液体が前記充填物に浸透するように、液体を通流させる液体通流手段と、を備え、前記充填物において、前記被吸収物を含有する気体と前記被吸収物を吸収する液体とが気液接触し、前記気体の前記被吸収物が前記液体に吸収されることで気体より分離されることを特徴とする気液接触装置である。
【０００７】
ここで、液体が被吸収物を吸収するとは、例えば、被吸収物が液体に溶解・分散する形態を含む。
このような気液接触装置によれば、液体通流手段によって通流する液体が充填物に浸透する。一方、気体通流手段によって通流する気体が、充填物にホールドアップされている液体に接触する。
すなわち、充填物において、気体と液体とが気液接触し、気体の被吸収物が液体に吸収（物質移動）されることで分離される。そして、被吸収物を吸収した液体が、重力（自重）により、充填物の内部を移動（移行）した後、外部に流出する。
このようにして、被吸収物を含む気体と、充填物にホールドアップされている液体とを気液接触させ、気体の被吸収物を液体で吸収し、分離できる。
【０００８】
また、前記気液接触装置において、前記液体通流手段は、前記充填物の上部に液体を導入することが好ましい。
【０００９】
このような気液接触装置によれば、吸収媒体通流手段が充填物の上部に液体を導入するので、液体が充填物の上部から浸透し易くなる。これにより、充填物において、液体が良好に入れ替わり易くなる。
【００１０】
また、前記気液接触装置において、前記液体通流手段は、被吸収物を吸収し前記充填物から流出した液体を、前記充填物に供給し、液体が前記充填物を循環するように構成されていることが好ましい。
【００１１】
このような気液接触装置によれば、液体通流手段が、被吸収物を吸収し充填物から流出した液体を、充填物に供給し、その結果、液体が充填物を経由して循環する。このようにして、液体が充填物を経由して循環するので、循環に伴って液体における被吸収物の濃度が徐々に上昇し、被吸収物を濃縮できる。
【００１２】
また、前記気液接触装置において、前記充填物は、断面が波形を呈し積層されたセラミックス製の複数のシートを備え、気体は前記複数のシートの間を通流し、前記充填物において、気体の通流方向と、液体の通流方向とは直交するように構成されていることが好ましい。
【００１３】
このような気液接触装置によれば、気体が、断面が波形を呈するセラミックス製の複数のシートの間を通流し、そして、充填物において、気体の通流方向と、液体の通流方向とは直交するように構成されている。これにより、気体と、その両側のシートにホールドアップされている液体とを良好に気液接触できる。
【００１４】
また、前記気液接触装置において、気体の通流方向において、直列で配置された複数の前記充填物と、前記各充填物に設けられた前記液体通流手段と、前記充填物から流出した液体を、気体の通流方向において、上流の前記液体通流手段に供給する液体供給手段と、を備えることが好ましい。
【００１５】
このような気液接触装置によれば、気体が、複数の充填物を直列で通流する。したがって、液体による被吸収物の吸収量は、最上流の充填物で多く、下流になるにつれて少なくなる。
また、液体供給手段が、充填物から流出し、被吸収物を含む液体を、気体の通流方向において、上流の液体通流手段に供給する。すなわち、下流の充填物から流出した被吸収物の少ない液体が、液体供給手段によって、その上流の液体通流手段に供給され、気体の通流方向の上流に向かうにつれて、被吸収物を濃縮できる。
【００１６】
また、前記気液接触装置において、前記充填物は、断面が波形を呈し積層されたセラミックス製の複数のシートを備え、気体は前記複数のシートの間を通流し、前記充填物において、気体の通流方向と、液体の通流方向とは対向するように構成されていることが好ましい。
【００１７】
このような気液接触装置によれば、気体が、断面が波形を呈するセラミックス製の複数のシートの間を通流し、そして、充填物において、気体の通流方向と、液体の通流方向とは対向するように構成されている。これにより、気体と、その両側のシートにホールドアップされている液体とを良好に気液接触できる。
【００１８】
また、本発明は、沸点の異なる低沸点物質及び高沸点物質を含む原料を蒸留する蒸留装置であって、原料に対して浸透性を有し、原料をホールドアップすると共に、内部に浸透した原料が重力（自重）により移動し外部に流出する充填物と、原料を加熱して蒸気を生成するリボイラと、前記リボイラで生成し前記充填物に向かう蒸気が通流する蒸気配管と、前記充填物からの蒸気を冷却して凝縮液を生成するコンデンサと、前記コンデンサで生成した凝縮液が前記充填物に還流される凝縮液配管と、を備え、前記充填物において、蒸気と、当該充填物にホールドアップされている原料又は凝縮液とが気液接触することを特徴とする蒸留装置である。
【００１９】
このような蒸留装置によれば、充填物が原料又は凝縮液をホールドアップする。そして、充填物において、リボリラで生成した蒸気と、充填物にホールドアップされている原料又は凝縮液とが気液接触し、高沸点物質の熱が低沸点物質に熱移動し、蒸留が進む。これにより、蒸気が充填物を通流するにつれて、蒸気における低沸点物質の量が徐々に多くなり、充填物から流出した蒸気をコンデンサで冷却することにより、低沸点物質を主成分とする凝縮液を得る。
一方、高沸点物質は一旦蒸気となっても、その後に液化し易く、充填物内を移動し外部に流出し易くなる。これにより、充填物から流出した残留液は、高沸点物質を主成分とする。
このようにして、原料を好適に蒸留し、低沸点物質と高沸点物質とを分けることができる。
【００２０】
また、前記蒸留装置において、前記充填物は、断面が波形を呈し積層されたセラミックス製の複数のシートを備え、蒸気は前記複数のシートの間を通流し、前記充填物において、蒸気の通流方向と、原料又は凝縮液の通流方向とは直交するように構成されていることが好ましい。
【００２１】
このような蒸留装置によれば、蒸気が、断面が波形を呈するセラミックス製の複数のシートの間を通流し、そして、充填物において、蒸気の通流方向と、原料又は凝縮液の通流方向とは直交するように構成されている。これにより、蒸気と、その両側のシートにホールドアップされている原料又は凝縮液とを良好に気液接触できる。
【００２２】
また、前記蒸留装置において、前記充填物は、断面が波形を呈し積層されたセラミックス製の複数のシートを備え、蒸気は前記複数のシートの間を通流し、前記充填物において、蒸気の通流方向と、原料又は凝縮液の通流方向とは対向するように構成されていることが好ましい。
【００２３】
このような蒸留装置によれば、蒸気が、断面が波形を呈するセラミックス製の複数のシートの間を通流し、そして、充填物において、蒸気の通流方向と、原料又は凝縮液の通流方向とは対向するように構成されている。これにより、蒸気と、その両側のシートにホールドアップされている原料又は凝縮液とを良好に気液接触できる。
【００２４】
また、本発明は、気体と、前記気体を冷却する冷却液体又は前記気体を加熱する加熱液体である液体との間で熱交換させる熱交換装置であって、液体に対して浸透性を有し、液体をホールドアップすると共に、内部に浸透した液体が重力（自重）により移動し外部に流出する充填物と、気体が前記充填物にホールドアップされている液体に接触するように、気体を通流させる気体通流手段と、前記液体が前記充填物に浸透するように、液体を通流させる液体通流手段と、を備え、前記充填物において、気体と、前記冷却液体又は前記加熱液体である液体とが気液接触することを特徴とする熱交換装置である。
【００２５】
このような熱交換装置によれば、充填物が、冷却液体又は加熱液体である液体をホールドアップする。そして、充填物において、気体と、冷却液体又は加熱液体である液体とが気液接触し、気体と冷却液体又は加熱液体との間で良好に熱移動するので、気体を好適に冷却又は加熱できる。
【００２６】
また、前記熱交換装置において、前記充填物は、断面が波形を呈し積層されたセラミックス製の複数のシートを備え、気体は前記複数のシートの間を通流し、前記充填物において、気体の通流方向と、前記冷却液体又は前記加熱液体である液体の通流方向とは直交するように構成されていることが好ましい。
【００２７】
このような熱交換装置によれば、気体が、断面が波形を呈するセラミックス製の複数のシートの間を通流し、そして、充填物において、気体の通流方向と、冷却液体又は加熱液体である液体の通流方向とは直交するように構成されている。これにより、気体と、その両側のシートにホールドアップされている冷却液体又は加熱液体である液体とを良好に気液接触できる。
【００２８】
また、前記熱交換装置において、前記充填物は、断面が波形を呈し積層されたセラミックス製の複数のシートを備え、気体は前記複数のシートの間を通流し、前記充填物において、気体の通流方向と、前記冷却液体又は前記加熱液体である液体の通流方向とは対向するように構成されていることが好ましい。
【００２９】
このような熱交換装置によれば、気体が、断面が波形を呈するセラミックス製の複数のシートの間を通流し、そして、充填物において、気体の通流方向と、冷却液体又は加熱液体である液体の通流方向とは対向するように構成されている。これにより、気体と、その両側のシートにホールドアップされている冷却液体又は加熱液体である液体とを良好に気液接触できる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、ＮＭＰ等の被吸収物を好適に分離可能な気液接触装置を提供することができる。また、低沸点物質及び高沸点物質を含む原料を好適に蒸留可能な蒸留装置を提供することができる。さらに、気体を好適に冷却又は加熱可能な熱交換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態に係る直交流用の充填物の斜視図である。
【図２】図１に示す直交流用の充填物の一部分解斜視図である。
【図３】図１に示す直交流用の充填物の側面図である。
【図４】本実施形態に係る対向流用の充填物の斜視図である。
【図５】図４に示す対向流用の充填物の一部分解斜視図である。
【図６】図４に示す対向流用の充填物の側面図である。
【図７】第１実施形態に係るＮＭＰ回収システムの構成を示す図である。
【図８】第２実施形態に係るＮＭＰ回収システムの構成を示す図である。
【図９】第３実施形態に係る蒸留装置の構成を示す図である。
【図１０】第４実施形態に係る蒸留装置の構成を示す図である。
【図１１】第４実施形態に係る蒸留装置の一効果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
≪本実施形態の概要≫
まず、本実施形態の要部である充填物１０（規則充填物とも称される）について、図１〜図６を参照して説明する。なお、明確に説明するため、「上下左右前後」を便宜的に設定する。
【００３３】
＜充填物＞
図１〜図６に示す充填物１０は、気体と液体とを効率的に気液接触させるためのものであり、図１〜図６の充填物１０は同一のものであるが、その配置向きが異なる。詳細には、図１〜図３は、気体と液体とを直交流で気液接触させる場合の配置（横型配置）を示しており、図４〜図６は、気体と液体とを対向流で気液接触させる場合の配置（縦型配置）を示している。
なお、液体は、直交流用の横型配置、対向流用の縦型配置に共通して、充填物１０を構成する後記するシート１１、１２内を鉛直下向きで通流する。
この他、無重力空間において、充填物１０を使用する場合、例えば、遠心力等を利用した力場を形成することにより、気体と液体との密度差に基づいて、気体と液体とを対向流とすることもできる。
【００３４】
以下、直交流用の横型で配置された充填物１０について、図１〜図３を参照して、詳細に説明し、その後、対向流用の縦型で配置された充填物１０について、図４〜図６を参照して、異なる部分を説明する。
【００３５】
＜充填物：直交流用＞
図１〜図３に示すように、充填物１０において、気体と液体とを直交流させる場合、気体の通流方向は水平方向（図１〜図３の前後方向）となり、液体の通流方向は鉛直下向きとなる。
【００３６】
図１に示すように、充填物１０は、その外形が略直方体を呈している。充填物１０は、断面が波形を呈する複数のシート１１、１２と、外枠（図示しない）と、を備えている。そして、複数のシート１１、１２が厚さ方向（図１〜図３の左右方向）において交互に積層され、前記外枠内に収められることで、複数のシート１１、１２の積層状態は維持されている。
ただし、シート１１、１２の形状はこれに限定されず、その他に例えば、平板状でもよい。この場合において、平板状のシートは、スペーサ等によって隙間をあけつつ、シートが積層される。そして、この場合、隣り合うシートの隙間が気体の流路となる。
【００３７】
複数のシート１１、１２の厚さ方向視（左右方向視）において、シート１１、１２の山線、谷線の向きは、ずれており、シート１１の山線（谷線）とシート１２の山線（谷線）とのなす角度θ１は、本実施形態において、６０°となっている。詳細には、シート１１の山線（谷線）とシート１２の山線（谷線）とは、気体の通流方向（図１〜図３の前後方向）を対称軸として、対称に配置されており、シート１１の山線（谷線）と気体の通流方向とのなす角度θ２は３０°、シート１２の山線（谷線）と気体の通流方向とのなす角度θ３は３０°、となっている（図３参照）。これにより、通流する気体が充填物１０から受ける圧力損失が小さくなっている。
【００３８】
なお、気体は、充填物１０内において、このように積層されたシート１１、１２の間を通流し、その進行方向を３０°上向き、又は、３０°下向きに向きを複数回にて変更し、さらに、分流／合流を繰り返しながら通流するようになっている。
ただし、角度θ１〜θ３は、これに限定されず、適宜に変更してもよい。
【００３９】
シート１１、１２は、例えば、セラミックス（例えばＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の化合物、セラミックペーパーと称されるものも含む）、焼結金属体等の多孔質体から形成されており、シート１１、１２は、水、有機溶剤等の液体に対して、浸透性及び／又は毛管現象により液体を自発的に浸透させる特性を有している。これにより、シート１１、１２が液体をホールドアップ（保持）可能なホールドアップ量（詳細には、静的ホールドアップ量）は、浸透性を有さない金属製のシートに対して、飛躍的に大きくなっている。
【００４０】
ただし、シート１１、１２の材質はこれに限定されず、その他に例えば、スポンジ、織布、不織布から形成することもできる。このうち、織布、不織布を形成する繊維としては、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、合成繊維を使用できる。なお、織布、不織布等によって、シート１１等を構成する場合、例えば、金網等の芯材に織布、不織布等を貼り付けることで、波形等の所望の形状とできる。
【００４１】
なお、セラミックス等の無機材料から形成された場合、シート１１、１２は、温度変化に対して耐性を有し、そして、有機溶剤によるコンタミネーションを低減し、また、耐酸性・耐アルカリ性を有することになる。そして、シート１１、１２自体の溶出が低減し、充填物１０やＮＭＰ液の品質管理（メンテナンス等）が容易となり、その汎用性が高くなる。なお、セラミックスから形成されるシート１１、１２を使用する場合、事前に焼成処理を施し、シート１１等自体で波形で維持されるようにしたものであることが好ましい。
【００４２】
ここで、ホールドアップ量（液体で濡れる量、保持量、（％））は、「充填物１０における液体の保持体積（Ｌ）／充填物１０の充填体積」で与えられる。つまり、例えば、充填物１０の充填体積が１０（ｍ３）で、ホールドアップ量が５（％）である場合、５００（Ｌ）ホールドアップされることになる。
【００４３】
さらに、ホールドアップ量は、流体が通流していない場合における「静的ホールドアップ量」と、流体が連続的に通流している場合における「動的ホールドアップ量」とに、細分化される。「動的ホールドアップ量」は、例えば、通流する気体よってシートの表面の押し付け保持される液体も含むので、一般に、「静的ホールドアップ量＜動的ホールドアップ量」の関係となる。
【００４４】
そして、シート１１、１２は、液体に対する浸透性が飛躍的に大きいので、シート１１、１２の「静的ホールドアップ量」は、浸透性を有さない金属製のシートに対して飛躍的に大きくなる。なお、静的ホールドアップ量は５（％）以上であることが好ましく、このように５（％）以上であれば、液体及び気体の運転可能な流量範囲が大きくなり、液体及び気体の流量バランスを大きく考慮せずに、運転条件を設定可能となる。これにより、気体と液体との気液接触面積は増加し、気体と液体とが効率的に気液接触するようになっている。
【００４５】
このように、シート１１、１２は、「静的ホールドアップ量」が大きいので、気体を小流量にし、圧力損失を小さくすることもできる。
また、これとは逆に、後記するようにフラッディングし難いので大流量、つまり、気体の流速を高めることもでき、気体流路の断面積を小さくすることもできる。
【００４６】
さらに、気体の通流方向における充填物１０（シート１１、１２）の長さを短くし、充填物１０の数を少なく、つまり、充填量を少なくすることもできる。
さらにまた、シート１１、１２に順次に供給される液体を小流量にすることもできる。
これにより、例えば、充填物１０をＮＭＰ回収用に使用した場合、還流比（ＮＭＰ含有ガス（気体）に対する水（液体）の流量比）を小さくでき、省エネルギ化される。
【００４７】
因みに、浸透性を有さない金属製のシートでは、液体がシートの表面に付着等する状態となり、液体の少ない場合、液体がシート全体に広がらず、シート間の流路を形成して流れ落ちてしまい、気液接触面積が十分に確保されない虞がある。
これを改善するべく、気体を大流量とし、「動的ホールドアップ量」を増加させると、液体が気体によってシートに押し付けられ、その結果、液体が入れ替わらず、気体の受ける圧力損失が大きくなり、フラッディング状態となる虞がある。よって、浸透性を有さない金属製のシートに対しては、気体及び液体の流量等についての制御可能範囲は狭くなる。
【００４８】
また、シート１１、１２は浸透性を有するので、シート１１、１２に導入される液体が小流量であったとしても、液体は、自発的にシート１１、１２内を浸透・拡散し、シート１１、１２全体に行き渡るようになっている。これにより、液体の分散装置は不要となり、水平度が設計時に対して異なっていたとしても問題なく、船上等の揺れの発生する箇所でも使用可能となる。
【００４９】
さらに、シート１１、１２は、このような浸透性を有しており、液体がシート１１、１２内を染み渡りながら移動するので、気体の通流による液体の飛沫が低減する。これにより、安全係数（安全率）を低く抑えることができ、充填物１０の充填量を少なくできる。また、このように液体の飛沫が低減するので、ミスト除去用のエリミネータ（デミスター）と称される飛沫除去装置も不要となる。さらに、複数の充填物１０を複数段で備える構成の場合、このように飛沫が低減するので、隣り合う段の間隔を小さくでき、装置全体が小型化される。
【００５０】
さらに、隣り合うシート１１、１２は、部分的に接触しているので、液体は、この接触部分を通って、隣り合うシート１１、１２間においても拡散・通流する。
そして、液体は、シート１１、１２内を、その自重によって、ゆるやかな速度で鉛直下向きに通流し、そして、外部に流出するようになっている。
【００５１】
＜充填物：対向流用＞
図４〜図６に示すように、充填物１０において、気体と液体とを対向流とする場合、気体の通流方向は鉛直上向きとなり、液体の通流方向は鉛直下向きとなる。
【００５２】
この場合、シート１１の山線（谷線）とシート１２の山線（谷線）とは、気体の鉛直上向きの通流方向（図４〜図６の上下方向）を対称軸として、対称に配置され、シート１１の山線（谷線）と気体の通流方向とのなす角度θ２は３０°、シート１２の山線（谷線）と気体の通流方向とのなす角度θ３は３０°、となる（図６参照）。
その他については、直交流用の横型配置と同様である。
【００５３】
≪第１実施形態、直交流、ＮＭＰ回収システム≫
次に、本発明の第１実施形態について、図７を参照して説明する。
なお、第１実施形態は、４つの充填物１０Ａ〜１０Ｄを横型（図１〜図３参照）、かつ、図７の右向き（水平方向）に通流するＮＭＰ含有ガス（気体、）に対して直列となるように配置し、充填物１０Ａ〜１０Ｄにおいて、ＮＭＰ含有ガスと水（液体）とを直交流させる形態である。
【００５４】
≪ＮＭＰ回収システムの構成≫
第１実施形態に係るＮＭＰ回収システム１（気液接触装置）は、リチウムイオン電池を製造する際に乾燥施設Ｄで生成したＮＭＰ（被吸収物）を含有するＮＭＰ含有ガス（被吸収物含有ガス、気体）と、水（吸収媒体、液体）とを気液接触させて、ＮＭＰを吸収・分離し、回収するシステムである。
【００５５】
ＮＭＰ回収システム１は、ＮＭＰ含有ガスを通流させるＮＭＰ含有ガス通流手段３０（気体通流手段）と、４つの充填物１０Ａ〜１０Ｄと、複数（図１では４つ）の水通流手段４０（液体通流手段）と、ＮＭＰ含有ガスの通流方向において後記するケーシング２１に貯溜する水を、その上流のケーシング２１に供給する水供給手段である配管４１ａ（液体供給手段）と、を備えている。
ただし、充填物１０Ａ〜１０Ｄの数はこれに限定されず、変更自由である。
【００５６】
＜ＮＭＰ含有ガス通流手段＞
ＮＭＰ含有ガス通流手段３０は、第１フィルタ３１と、第２フィルタ３２と、第１送風機３３と、熱交換器３４と、第２送風機３５と、流量制御弁３６と、温湿度センサ３７と、温度センサ３８と、を備えている。
【００５７】
そして、第１送風機３３が制御装置（図示しない）の指令に従って作動すると、外部の空気（外気）が、配管３１ａ、第１フィルタ３１、配管３１ｂ、第２フィルタ３２、配管３２ａ、第１送風機３３、配管３３ａ、熱交換器３４、配管３４ａを通って、乾燥施設Ｄに供給されるようになっている。
第１フィルタ３１は、微粒子（塵、埃等）を除去するためのフィルタであり、第２フィルタ３２は、塩害防止用のフィルタである。
【００５８】
熱交換器３４は、乾燥施設Ｄに向かう空気と、乾燥施設Ｄからの高温（８０〜１２０℃）のＮＭＰ含有ガスとの間で熱交換させ、乾燥施設Ｄに向かう空気を加熱するものである。このように、乾燥施設Ｄに向かう空気の温度が高くなると、乾燥施設Ｄにおいて空気にＮＭＰ（気体）が含まれ易くなると共に、乾燥施設Ｄに設けられたＮＭＰを加熱するための空気加熱機（図示しない）の加熱量を削減できる。
熱交換器３４の熱交換方式は特に限定はなく、例えば、プレート式の熱交換器を使用できる。
【００５９】
温湿度センサ３７は、配管３３ａに取り付けられており、熱交換器３４に向かう空気の温度と、湿度（相対湿度）を検出し、制御装置（図示しない）に出力するようになっている。
【００６０】
乾燥施設Ｄでは、リチウムイオン電池の製造に伴って蒸発気化したＮＭＰ（気体）が、空気に混入・含有され、ＮＭＰ含有ガスが生成するようになっている。
【００６１】
また、第２送風機３５が制御装置（図示しない）の指令に従って作動すると、乾燥施設ＤのＮＭＰ含有ガスが、配管３４ｂ、熱交換器３４、配管３４ｃ、第２送風機３５、配管３５ａを順に通って、充填物１０Ａに供給されるようになっている。
なお、ＮＭＰ含有ガスの温度は、熱交換器３４での熱交換により低下し、充填物１０Ａに向かうＮＭＰ含有ガスの温度は、所定温度範囲（例えば４５〜５５℃程度）となる。
【００６２】
さらに、配管３４ｂは、配管３６ａ、流量制御弁３６、配管３６ｂを介して、配管３４ｃに接続されている。すなわち、配管３６ａと配管３６ｂとによって、ＮＭＰ含有ガスが熱交換器３４をバイパスするバイパスラインが構成されており、このバイパスラインに流量制御弁３６が設けられている。流量制御弁３６は、制御装置によってその開度が可変されるバタフライ弁等であって、開度を可変することで、熱交換器３４をバイパスするＮＭＰ含有ガスの流量を制御するようになっている。
【００６３】
なお、熱交換器３４をバイパスするＮＭＰ含有ガスの流量が増加すると、充填物１０Ａに向かうＮＭＰ含有ガスの温度が高くなる。また、流量制御弁３６の開度は、温度センサ３８の検出するＮＭＰ含有ガスの温度が、所定温度範囲（例えば４５〜５５℃程度）となるように制御される。
【００６４】
温度センサ３８は、配管３６ｂの接続点よりも下流の配管３４ｃに取り付けられており、充填物１０Ａに向かうＮＭＰ含有ガスの温度を検出し、制御装置に出力するようになっている。
【００６５】
＜充填物＞
充填物１０Ａ〜１０Ｄは、それぞれ横型配置されており（図１〜図３参照）、ＮＭＰ含有ガスの通流方向（水平方向）において直列に並んでおり、上流から下流に向かって、充填物１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの順となっている。つまり、充填物１０Ａ〜１０Ｄは、ＮＭＰ含有ガスの通流方向において、４段（複数段）で配置されている。
【００６６】
充填物１０Ａ〜１０Ｄは、それぞれ、ケーシング２１に収容されている。
そして、充填物１０Ａ〜１０Ｄの上部に水通流手段４０によって水がそれぞれ供給され、供給された水は充填物１０Ａ〜１０Ｄ全体に浸透、拡散しつつ（ホールドアップされつつ）、その自重により、鉛直下向きで移動するようになっている。この水は、充填物１０Ａ〜１０Ｄ内を鉛直下向きで移動しながらＮＭＰ含有ガスと気液接触し、ＮＭＰを吸収（回収）するようになっている。
【００６７】
ＮＭＰを吸収した水は、充填物１０Ａ〜１０Ｄから鉛直下方に流出し、各ケーシング２１の下部に一時的に貯溜されるようになっている。つまり、充填物１０Ａ〜１０Ｄを通流する水は、その自重により鉛直下向きに移動、流出し、順次に入れ替わるようになっている。
【００６８】
なお、各ケーシング２１の下部に貯溜する水におけるＮＭＰの濃度は、ＮＭＰ含有ガスの上流に向かうにつれて高くなる。そして、充填物１０Ａ〜１０Ｄの圧力損失によってＮＭＰ含有ガスの圧力は下流に向かうにつれて徐々に低下するので、ケーシング２１に貯溜しＮＭＰを吸収している水の液面は、下流に向かうにつれて徐々に高くなる（図７参照）。
【００６９】
さらに、最上流の充填物１０Ａを収容するケーシング２１には第１液面センサ２２が、最下流の充填物１０Ｄを収容するケーシング２１には第２液面センサ２３が、それぞれ取り付けられている。第１液面センサ２２は、最上流のケーシング２１に貯溜する水の量（液面高さ）を検出し、制御装置に出力するようになっている。第２液面センサ２３は最下流のケーシング２１に貯溜する水の量（液面高さ）を検出し、制御装置に出力するようになっている。
【００７０】
一方、ＮＭＰ含有ガスは、充填物１０Ａ〜１０Ｄを直列に通流することで浄化され、そのガス中のＮＭＰ量は徐々に少なくなる。そして、ＮＭＰ含有ガスは良好に浄化された後、浄化後ガスとして、配管３５ｂを通り、外部に排出されるようになっている。
【００７１】
＜水通流手段＞
各水通流手段４０は、充填物１０Ａ〜１０Ｄに対してそれぞれ設けられ、各ケーシング２１内に貯溜する水を汲み上げ、充填物１０Ａ〜１０Ｄの上部に供給し、充填物１０Ａ〜１０Ｄに浸透させることにより、水が充填物１０Ａ〜１０Ｄを経由するように循環させる手段である。
【００７２】
各水通流手段４０は、ポンプ４１を備えている。そして、制御装置の指令に従って各ポンプ４１が作動すると、各ケーシング２１に貯溜する水が、配管４１ａ、ポンプ４１、配管４１ｂを通って、充填物１０Ａ〜１０Ｄの上部にそれぞれ供給されるようになっている。なお、配管４１ｂの下流端は、充填物１０Ａ〜１０Ｄ全体に水が供給、浸透するように、複数に分岐している。
このように、各充填物１０Ａ〜１０Ｄに対して水が循環するように構成されているので、循環が進むにつれて、水に吸収されているＮＭＰの濃度は徐々に高くなり、ＮＭＰの濃縮が進むようになっている。
【００７３】
また、最上流の充填物１０Ａに対して設けられた配管４１ｂには、循環する水（水溶液）に含まれているＮＭＰの濃度を検出する濃度センサ４２が取り付けられている。すなわち、濃度センサ４２は、配管４２ａ及び配管４２ｂを介して配管４１ｂと接続されており、循環する水の一部が濃度センサ４２を経由するようになっている。
【００７４】
さらに、最上流の充填物１０Ａに対して設けられた配管４１ｂには、ＮＭＰ液（濃縮液、回収液）を系外に取り出すＮＭＰ液取出手段が設けられている。ＮＭＰ液取出手段は、取出弁４３を備えており、取出弁４３は、濃度センサ４２の検出するＮＭＰの濃度が所定濃度（例えば８０質量％）以上である場合、制御装置によって開かれる弁である。そして、取出弁４３が開かれると、ＮＭＰの濃度が所定濃度以上のＮＭＰ液が、配管４３ａ、取出弁４３、配管４３ｂを通って、図示しないタンク等（外部）に排出されるようになっている。
【００７５】
さらにまた、最下流の充填物１０Ｄに対して設けられた配管４１ｂには、水補充手段が設けられている。水補充手段は、補充弁４４を備えており、補充弁４４は、第２液面センサ２３の検出する水の量が所定量以下である場合、制御装置によって開かれる弁である。そして、補充弁４４が開かれると、外部の水源（例えば蒸留水）からの水が、配管４４ａ、補充弁４４、配管４４ｂを通って、配管４１ｂに供給され、充填物１０Ｄのケーシング２１に滞留する水が、所定量で維持されるようになっている。
【００７６】
＜水供給手段（配管５１ａ）＞
本実施形態では、水供給手段である配管５１ａを３本備えている。
具体的には、各配管５１ａは、ＮＭＰ含有ガスの通流方向において隣り合うケーシング２１、２１の下部同士を接続している。そして、その上流側のケーシング２１に貯溜する水が減ると、その下流側のケーシング２１に貯溜する水が、その配管５１ａを通って、その上流側のケーシング２１に供給されるようになっている。
【００７７】
また、最上流の配管５１ａには、供給弁５１が設けられている。供給弁５１は、第１液面センサ２２の検出する水の量が所定量以下である場合、制御装置によって開かれる弁である。
【００７８】
≪第１実施形態の作用効果≫
このようなＮＭＰ回収システム１によれば、次の作用効果を得る。
ＮＭＰ含有ガスに対して充填物１０Ａ〜１０Ｄを直列で配置し、また、充填物１０Ａ〜１０Ｄにおいて、ＮＭＰ含有ガスと水とを直交流とし、さらに、水を循環させ、さらに、循環する水の一部を上流に移送する構成であるので、ＮＭＰを回収しつつ、ＮＭＰの濃度を高め、濃縮できる。
【００７９】
≪第１実施形態の変形例≫
以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば次のように変更できる。
【００８０】
前記した実施形態では、被吸収物がＮＭＰ（有機溶剤）であり、被吸収物含有ガス（気体）がＮＭＰ含有ガスであり、吸収媒体（液体）が水である構成を例示したが、これに限定されず、適宜変更自由であり、その他の種類のガス分離回収装置としてもよい。
具体的に例えば、被吸収物が、ＤＭＦ（Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、ＤＭＡｃ（ジメチルアセトアミド）等であってもよい。
【００８１】
前記した実施形態では、４つ（複数）の充填物１０を備える構成を例示したが、１つの充填物１０のみを備える構成でもよい。すなわち、充填物１０の数は限定されない。
【００８２】
前記した実施形態では、ＮＭＰ含有ガス（気体）と水（液体）とを直交流させる構成としたが、その他に例えば、空気（気体）と、冷水（冷却媒体）又は温水（加熱媒体）とを直交流させ、空気と、冷水又は温水との間で熱交換させ、空気を、冷却又は加熱する熱交換装置（直接接触式熱交換装置、クーリングタワー）を構成してもよい。すなわち、例えば、空気（ガス）を冷水で冷却し、空気中の水蒸気を凝縮するガス冷却凝縮装置（熱交換装置）を構成してもよい。なお、後記する第２実施形態についても同様である。
【００８３】
≪第２実施形態、対向流、ＮＭＰ回収システム≫
次に、本発明の第２実施形態について、図８を参照して説明する。なお、第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００８４】
第２実施形態に係るＮＭＰ回収システム２（気液接触装置）は、２つの充填物１０Ａ、１０Ｂを縦型（図４〜図６参照）、かつ、図８の鉛直上向きに通流するＮＭＰ含有ガス（気体）に対して直列となるように配置し、充填物１０Ａ、１０Ｂにおいて、ＮＭＰ含有ガスと水（液体）とを対向流させる構成となっている。
【００８５】
ＮＭＰ回収システム２では、配管３５ａからのＮＭＰ含有ガスは、ケーシング２１内を鉛直上向きに通流する。充填物１０Ａ、１０Ｂは、同一のケーシング２１に配置されており、ＮＭＰ含有ガスの通流方向において、上流から、充填物１０Ａ、１０Ｂの順となっている。
【００８６】
配管４１ｂの下流端は、充填物１０Ａと充填物１０Ｂとの間に配置されており、ポンプ４１からの水は、充填物１０Ａの上部に供給されるようになっている。これにより、ケーシング２１の底部に一時的に貯溜され、ＮＭＰを含む水が、充填物１０Ａを経由して循環し、その結果、下流の充填物１０Ｂに向かうＮＭＰ含有ガスの組成が定常化するようになっている。
【００８７】
配管４４ｂの下流端は、充填物１０Ｂの上方に配置されており、外部の水源からの水が、配管４４ａ、流量を制御する補充弁４４、配管４４ｂを通って、充填物１０Ｂの上部に供給されるようになっている。
配管４４ｂには、流量センサ４５が取り付けられており、配管４４ｂの水の流量を検出するようになっている。
【００８８】
ここで、外部の水源から充填物１０Ｂに供給される水の流量は、充填物１０Ａに導入されるＮＭＰ含有ガスの流量及び／又は温度に基づいて決定され、ＮＭＰ含有ガスの流量が増加し、温度が高くなると、水の流量が増加する関係となっている。
ただし、充填物１０Ｂに供給される水の流量は、配管３５ｂを通流する浄化後ガスに含まれる水の流量以下に設定される。
【００８９】
第１液面センサ２２の検出する液面（水位）が所定液面以上であって、濃度センサ４２の検出するＮＭＰの濃度が所定濃度以上である場合、取出弁４３が開かれ、ＮＭＰ液が取り出されるようになっている。
【００９０】
配管４４ａの途中には、配管４６ａ、常閉型のバイパス弁４６、配管４６ｂが順に接続されておりて、配管４６ｂの下流端は、ケーシング２１の下部で貯溜されている水の上方で開口している。そして、第１液面センサ２２の検出する液面（水位）が所定液面以下である場合、バイパス弁４６が開かれ、外部の水源からの水が補充されるようになっている。
【００９１】
≪第３実施形態、直交流、蒸留装置≫
次に、本発明の第３実施形態について、図９を参照して説明する。なお、第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００９２】
第３実施形態に係る蒸留装置３（精留装置）は、４つの充填物１０Ａ〜１０Ｄを横型（図１〜図３参照）、かつ、図９の右向き（水平方向）に通流する蒸気（ガス）に対して直列となるように配置し、充填物１０Ａ〜１０Ｄにおいて、蒸気と原料又は凝縮液（液体）とを直交流させる構成となっている。
すなわち、充填物１０Ａ〜１０Ｄが水平方向に配置されているので、塔型の蒸留装置に対して、その全体高さは低くなり、高さ制限のある箇所にも設置可能となっている。
【００９３】
原料は、沸点の異なる低沸点物質と高沸点物質とを含む混合液であり、例えば、水とメタノールとの混合液（メタノール水溶液）である。ただし、原料の種類は変更自由である。
【００９４】
蒸留装置３は、原料を蒸発させ蒸気を生成するリボイラ４７（再蒸発器）と、充填物１０Ｄからの蒸気を冷却し凝縮液を生成するコンデンサ４８（凝縮器）と、を備えている。
【００９５】
そして、リボイラ４７で生成した蒸気は、配管４７ａ（蒸気配管）を通った後、図９の右向き（水平方向）で、充填物１０Ａに供給され、その後、充填物１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを順に通流するようになっている。よって、充填物１０Ａには、高沸点物質が主にホールドアップされていることなる。
【００９６】
充填物１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ毎に、ポンプ４１の作動によって混合液（原料と凝縮液との混合液）が循環しており、充填物１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄには、混合液がホールドアップされている。ここで、混合液は、充填物１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄと蒸気の下流に向かうにつれて低沸点物質が多くなるので、蒸気が充填物１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを順に通流するにつれて、低沸点物質が徐々に増加する。
なお、原料は、充填物１０Ｂを収容するケーシング２１に貯溜する混合液を循環させる配管４２ａに導入されるようになっている。
【００９７】
充填物１０Ｄから排出された蒸気は、低沸点物質を多量に含み、この低沸点物質を多量に含む蒸気は、配管４８ａを通ってコンデンサ４８で凝縮され、低沸点物質を多量に含む凝縮液となる。そして、この低沸点物質を多量に含む凝縮液は、配管４８ｂ（凝縮液配管）を通って、充填物１０Ｄを収容するケーシング２１に還流されるようになっている。
【００９８】
充填物１０Ｂ〜１０Ｃを収容するケーシング２１に貯溜された混合液は、配管５１ａを通って、一段上流のケーシング２１に還流されるようになっている。
したがって、蒸気の流れ方向の上流（充填物１０Ａ）に向かうにつれて、ケーシング２１に貯溜された混合液は、高沸点物質が徐々に多くなり、低沸点物質が徐々に少なくなる。よって、充填物１０Ａを収容するケーシング２１に貯溜された混合液は、高沸点物質が最も多く、低沸点物質が最も少なくなる。
なお、充填物１０Ａを収容するケーシング２１に貯溜された混合液は、ポンプ４１の作動により、配管４１ａ、配管４１ｂを通って、リボイラ４７に向かうようになっている。
【００９９】
取出弁４３が開かれると、高純度の高沸点物質が、缶出液として、配管４３ａ、配管４３ｂを通って、外部に取り出されるようになっている。一方、取出弁４９が開かれると、高純度の低沸点物質が、留出液として、配管４９ａ、配管４９ｂを通って、外部に取り出されるようになっている。
【０１００】
≪第４実施形態、対交流、蒸留装置≫
次に、本発明の第４実施形態について、図１０を参照して説明する。なお、第３実施形態と異なる部分を説明する。
【０１０１】
第４実施形態に係る蒸留装置４は、１つの充填物１０Ａを縦型（図４〜図６参照）に配置し、充填物１０Ａにおいて、蒸気と原料又は凝縮液（液体）とを直交流させる構成となっている。ただし、充填物１０Ａの数は１つに限定されず、複数としてもよい。
【０１０２】
リボイラ４７で生成した蒸気は、配管４７ａからケーシング２１に導入され、ケーシング２１内を鉛直上向きで通流するようになっている。コンデンサ４８で生成した凝縮液は、配管４８ｂを通って、充填物１０Ａの上部に供給されるようになっている。原料は、充填物１０Ａの中間高さ位置で供給されるようになっている。
【０１０３】
そして、原料及び凝縮液が充填物１０Ａでホールドアップされつつ鉛直下向きに移動し、一方、蒸気が充填物１０Ａ内を鉛直上向きに通流しつつ、原料及び凝縮液に連続的に気液接触するようになっている。
【０１０４】
したがって、充填物１０Ａの高さ方向において、鉛直上方に向かうにつれて、低沸点物質の量は徐々に連続的に多くなり、高沸点物質の量は徐々に連続的に少なくなる（図１１の実施例）。充填物１０Ａの高さは、高さあたりの気液接触効率を考慮して決定することが好ましい。これに対して、棚段式の蒸留塔では、階段状で変化する（図１１の比較例）。
【符号の説明】
【０１０５】
１、２  ＮＭＰ回収システム（気液接触装置）
３、４  蒸留装置
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ  充填物
１１、１２  シート
２０    ＮＭＰ含有ガス通流手段（気体通流手段）
４０    水通流手段（液体通流手段）
４７    リボイラ
４８    コンデンサ
５１    供給弁（液体供給手段）
５１ａ  配管（液体供給手段）
【図１】
2013121582.tif 000003
【図２】
2013121582.tif 000004
【図３】
2013121582.tif 000005
【図４】
2013121582.tif 000006
【図５】
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【図６】
2013121582.tif 000008
【図７】
2013121582.tif 000009
【図８】
2013121582.tif 000010
【図９】
2013121582.tif 000011
【図１０】
2013121582.tif 000012
【図１１】
2013121582.tif 000013