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公開番号2024167761
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-04
出願番号2023084048
出願日2023-05-22
発明の名称製造装置及び製造方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類B01J 19/24 20060101AFI20241127BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】十分量の原料ガスを水中に配置可能な製造装置を提供する。
【解決手段】製造装置100は、マイクロバブル又はウルトラファインバブルのうちの少なくとも一方の気泡を含んで構成される原料ガスの微小気泡9を水中に生成する気泡生成装置1と、前記水中で前記原料ガスから目的成分への生成反応を促進する触媒2と、前記水中での微小気泡9の状態を決定する把握機構6と、把握機構6による結果に基づいて気泡生成装置1を制御する制御装置7とを備える。触媒2は、光の照射により前記生成反応を促進する光触媒を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
マイクロバブル又はウルトラファインバブルのうちの少なくとも一方の気泡を含んで構成される原料ガスの微小気泡を水中に生成する気泡生成装置と、
前記水中で前記原料ガスから目的成分への生成反応を促進する触媒と、を備える
ことを特徴とする製造装置。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記触媒は、光の照射により前記生成反応を促進する光触媒を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
前記水中での前記微小気泡の状態を把握する把握機構と、
前記把握機構による把握結果に基づいて前記気泡生成装置を制御する制御装置とを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記把握機構により把握された前記水中での前記微小気泡の存在量が所定範囲になるように、前記気泡生成装置を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の製造装置。
【請求項５】
前記水中に生成した前記目的成分を前記水から分離する分離装置を備え、
前記分離装置は、
前記目的成分を含む水相と、前記水相に隣接する気相とを含み、
前記気相から遠ざかる方向に向けて前記水相中に電場を印加する印加装置を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
【請求項６】
前記原料ガスは、窒素又は酸化窒素のうちの少なくとも一方を含み、
前記目的成分は、アンモニアを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
【請求項７】
前記原料ガスは、酸化炭素を含み、
前記目的成分は、アルコールを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
【請求項８】
前記水中に生成した前記目的成分を前記水から分離する分離装置を備え、
前記分離装置は、前記目的成分を含む前記水の少なくとも一部を加熱する加熱機構を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
【請求項９】
前記加熱機構は、前記加熱機構による加熱時の水温における前記原料ガスの水への溶解度をＳ１、前記目的成分の水への溶解度をＳ２としたときに、Ｓ２／Ｓ１の値が１００以上である場合に、備えられる
ことを特徴とする請求項８に記載の製造装置。
【請求項１０】
前記分離装置は、前記原料ガスと前記目的成分とを分離する蒸留装置を備える
ことを特徴とする請求項８に記載の製造装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、製造装置及び製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の化学物質の自然界への流出により引き起こされている地球温暖化及び環境汚染のため、今後の生物多様性の喪失が懸念されている。社会活動で自然界に放出される化学物質の中でも反応性窒素は排出量が多く、亜酸化窒素は二酸化炭素の約３００倍の効果を示す温室効果ガスでありオゾン層を破壊する気体でもある。生態系を回復し持続可能な社会活動を実現するため、環境から反応性窒素の削減が好ましい。そのためには、反応性窒素を回収し例えばアンモニアに変換することで、例えば発電燃料、動植物の肥料及び飼料として再利用する窒素循環社会を実現できる。
【０００３】
窒素循環社会の実現には、反応性窒素をアンモニアに効率よく変換することが一つの課題である。現在の窒素のアンモニアへの変換技術では大きなエネルギが使用されるため、低エネルギで生産可能な自然エネルギを利用したグリーンアンモニア変換技術が注目を集めている。グリーンアンモニア変換技術は、太陽光及び光触媒を利用したアンモニアへの変換方法であり、有力な候補の一つである。
【０００４】
特許文献１の請求項１には「光触媒の存在下で液体原料と気体原料とに光を照射して光触媒反応を行う光触媒反応装置であって、前記光を照射する照射手段と、前記光に対して透明であり、内部に前記光触媒と前記液体原料とを加圧状態で収容する反応容器と、前記液体原料中に前記気体原料をバブリング状態で供給するバブリング装置とを備えることを特徴とする光触媒反応装置。」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１１－１０４５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の装置では、液体原料を加圧状態で収容した反応容器に、原料ガスの気泡が供給される（段落００４３）。しかし、ガスの中には水への溶解度が小さいガスが存在し、液体原料の加圧では、水中への原料ガスの配置が不十分である。
本開示が解決しようとする課題は、十分量の原料ガスを水中に配置可能な製造装置及び製造方法の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の製造装置は、マイクロバブル又はウルトラファインバブルのうちの少なくとも一方の気泡を含んで構成される原料ガスの微小気泡を水中に生成する気泡生成装置と、前記水中で前記原料ガスから目的成分への生成反応を促進する触媒と、を備える。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、十分量の原料ガスを水中に配置可能な製造装置及び製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の製造装置を示す模式図である。
水へのアンモニアの溶解度を示すグラフである。
水への窒素の溶解度を示すグラフである。
本開示の製造方法を示すフローチャートである。
別の実施形態に係る製造装置を示す模式図である。
別の実施形態に係る製造装置を示す模式図である。
別の実施形態に係る製造装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本開示を実施するための形態（実施形態と称する）を説明する。以下の一の実施形態の説明の中で、適宜、一の実施形態に適用可能な別の実施形態の説明も行う。本開示は以下の一の実施形態に限られず、異なる実施形態同士を組み合わせたり、本開示の効果を著しく損なわない範囲で任意に変形したりできる。また、同じ部材については同じ符号を付すものとし、重複する説明は省略する。更に、同じ機能を有するものは同じ名称を付すものとする。図示の内容は、あくまで模式的なものであり、図示の都合上、本開示の効果を著しく損なわない範囲で実際の構成から変更したり、図面間で一部の部材の図示を省略したり変形したりすることがある。また、同じ実施形態で、必ずしも全ての構成を備える必要はない。
（【００１１】以降は省略されています）

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