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公開番号2025018159
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023121641
出願日2023-07-26
発明の名称温度スイング式物理吸着装置
出願人東邦瓦斯株式会社,SyncMOF株式会社
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類B01D 53/04 20060101AFI20250130BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】温度変化に応じて二酸化炭素の吸着と離脱を行う温度スイング式物理吸着装置において、吸着部全体に性能を十分に発揮させることができる技術を提供すること。
【解決手段】シェル2に挿通されたチューブ3の内周面3bに直接または間接的に接する状態で吸着部材4の基材45を配置する。基材45は、チューブ23の流通路23aを仕切る複数の孔部41aを備え、複数の孔部31aの内壁に、第1温度で二酸化炭素を吸着し、第1温度より高温の第2温度で二酸化炭素を離脱させる吸着層42が設けられている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
冷却媒体と加熱媒体とが切り替えられて流通するシェルと、
前記シェルに貫通して設けられ、前記冷却媒体および前記加熱媒体と熱交換可能なチューブであって、前記シェルに前記冷却媒体が流通する場合には二酸化炭素含有ガスが流通し、前記シェルに前記加熱媒体が流通する場合にはパージガスが流通する前記チューブと、
前記チューブの内部に配置される吸着部材と、
を有し、
前記吸着部材は、
前記チューブの流通路を仕切る基材と、
前記基材によって仕切られた領域に設けられた吸着部であって、第１温度で二酸化炭素を吸着し、前記第１温度より高温の第２温度で吸着した二酸化炭素を離脱させる吸着層を有する前記吸着部と、
を有する、
ように構成されている温度スイング式物理吸着装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載する温度スイング式物理吸着装置において、
前記基材は、ロール形状またはハニカム形状に形成されている、
ように構成されている温度スイング式物理吸着装置。
【請求項３】
請求項１に記載する温度スイング式物理吸着装置において、
前記吸着部材の中心を貫通して前記チューブに内側に配置される熱伝達チューブを有し、
前記熱伝達チューブには、加熱媒体および冷却媒体が切り替えて流通する、
ように構成されている温度スイング式物理吸着装置。
【請求項４】
請求項１に記載する温度スイング式物理吸着装置において、
前記シェルと前記チューブとの間には、前記冷却媒体および前記加熱媒体を整流する整流部材が配設されている、
ように構成されている温度スイング式物理吸着装置。
【請求項５】
請求項１に記載する温度スイング式冷却装置において、
前記吸着部材は、複数の分割材を有し、
熱伝達可能な材料で形成され、前記チューブの内周面に接触した状態で前記分割材の間に配置される熱伝達部材を有する、
ように構成されている温度スイング式物理吸着装置。
【請求項６】
請求項１に記載する温度スイング式物理吸着装置において、
前記吸着部材は、前記チューブより径が小さい棒状をなし、前記チューブに複数配置され、
前記吸着部材と前記チューブとの間に形成される隙間に、熱伝導剤が充填されている、ように構成されている温度スイング式物理吸着装置。
【請求項７】
請求項１に記載する温度スイング式物理吸着装置において、
前記チューブは、前記シェルを流れる前記冷却媒体および前記加熱媒体の流れ方向に沿って配置され、前記流れ方向の上流側の流路断面積より下流側の流路断面積の方が小さい、
ように構成されている温度スイング式物理吸着装置。
【請求項８】
請求項１に記載する温度スイング式物理吸着装置において、
前記基材は、複数の孔部を有し、
前記吸着部は、前記複数の孔部にそれぞれ設けられ、
前記吸着部材は、前記チューブの上流側より下流側の方が前記孔部の密度が大きい、
ように構成されている温度スイング式物理吸着装置。
【請求項９】
請求項１に記載する温度スイング式物理吸着装置において、
前記チューブは、外周面に凹凸またはフィンが設けられている、
ように構成されている温度スイング式物理吸着装置。
【請求項１０】
請求項１に記載する温度スイング式物理吸着装置において、
前記加熱媒体は、蒸気である、
ように構成されている温度スイング式物理吸着装置。
（【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】
本発明は、温度スイング式物理吸着装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
２０５０年カーボンニュートラル目標に向け、温室効果ガスである二酸化炭素の排出量を削減するための技術が提案されている。その技術の一つに、二酸化炭素の常温吸着と高温離脱とを繰り返す温度スイング式物理吸着装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載される温度スイング式物理吸着装置は、吸着剤を収納する二酸化炭素吸着塔に二酸化炭素含有ガスを導入し、吸着剤に二酸化炭素を吸着させる。その後、二酸化炭素吸着塔の内部と外部とに設けられた熱媒流路に熱媒を流通させる。吸着剤は、熱媒の熱によって加熱され、吸着した二酸化炭素が離脱する。離脱した二酸化炭素は、二酸化炭素吸着塔に導入される再生用ガスによって、二酸化炭素吸着塔から追い出される。二酸化炭素が離脱した吸着剤は、冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－１５０４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１４に示すように、吸着剤は、温度が高いほど、二酸化炭素の吸着量が減る。吸着剤は、高温（例えば９０～１００℃）に加熱されると、二酸化炭素が離脱する。上記温度スイング式物理吸着装置では、二酸化炭素吸着塔の外部に設けられた熱媒流路を流通する熱媒の熱が、二酸化炭素吸着塔に接する吸着剤に伝達され、二酸化炭素吸着塔の内部に設けられた熱媒流路を流通する熱媒の熱が、その熱媒流路に接する吸着剤に伝達される。そして、熱伝達された吸着剤から二酸化炭素吸着塔および熱媒流路に接触していない吸着剤に熱が順次伝達される。そのため、温度スイング式物理吸着装置における吸着剤の性能は、二酸化炭素吸着塔および熱媒流路から離れた位置にある吸着剤への熱伝達と、二酸化炭素吸着塔および熱媒流路に接触する吸着剤への熱伝達とが律速となる。しかし、熱媒の熱エネルギーは、二酸化炭素吸着塔の中心部に向かって吸着剤の間で伝達される間に減少する。そのため、二酸化炭素吸着塔および熱媒流路から離れた位置にある吸着剤は、二酸化炭素吸着塔および熱媒流路に接触する吸着剤より熱伝達が悪く、性能を十分に発揮できなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた温度スイング式物理吸着装置は、（１）冷却媒体と加熱媒体とが切り替えられて流通するシェルと、前記シェルに貫通して設けられ、前記冷却媒体および前記加熱媒体と熱交換可能なチューブであって、前記シェルに前記冷却媒体が流通する場合には二酸化炭素含有ガスが流通し、前記シェルに前記加熱媒体が流通する場合にはパージガスが流通する前記チューブと、前記チューブの内部に配置される吸着部材と、を有し、前記吸着部材は、前記チューブの流通路を仕切る基材と、前記基材によって仕切られた領域に設けられた吸着部であって、第１温度で二酸化炭素を吸着し、前記第１温度より高温の第２温度で吸着した二酸化炭素を離脱させる吸着層を有する前記吸着部と、を有する、ように構成されている。
【０００７】
上記構成を有する温度スイング式物理吸着装置は、シェルに冷却媒体または加熱媒体が流通する場合、冷却媒体または加熱媒体の熱がチューブに伝達される。チューブの流通路は、吸着部材の基材によって仕切られ、その仕切られた領域に吸着部が設けられている。チューブに伝達された熱は、基材および吸着部に伝達される。そのため、チューブから離れた位置にある吸着層は、チューブ付近にある吸着層と同様に冷却媒体および加熱媒体の熱を伝達されて温度変化する。よって、上記構成の温度スイング式物理吸着装置によれば、チューブ内に配置される吸着部全体に性能を十分に発揮させることができる。
【０００８】
（２）（１）に記載する温度スイング式物理吸着装置において、前記基材は、ロール形状またはハニカム形状に形成されている、ことが好ましい。
【０００９】
上記構成を有する温度スイング式物理吸着装置によれば、吸着部への熱伝導性が良い。また、二酸化炭素含有ガスおよびパージガスがチューブを流れる場合に吸着部材にて生じる圧損を小さくすることができる。
【００１０】
（３）（１）または（２）に記載する温度スイング式物理吸着装置において、前記吸着部材の中心を貫通して前記チューブに内側に配置される熱伝達チューブを有し、前記熱伝達チューブには、加熱媒体および冷却媒体が切り替えて流通する、ことが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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