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公開番号2025020905
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-13
出願番号2023124536
出願日2023-07-31
発明の名称気体分離膜ユニットおよび気体分離装置
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B01D 53/22 20060101AFI20250205BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】気体分離膜の表面上における所定の気体成分の濃度が高く維持され、分離効率の低下を抑えられる気体分離膜ユニットおよび気体分離装置を提供すること。
【解決手段】第1面に供給された混合ガスに含まれる所定の気体成分を前記第1面の裏面である第2面に透過させて分離する気体分離膜と、分離された前記所定の気体成分が流れる内部空間を画定する壁体を有する気体流路部と、前記気体分離膜の前記第1面および前記壁体の外面の少なくとも一方から突出する第1凸状構造体と、を有することを特徴とする気体分離膜ユニット。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１面に供給された混合ガスに含まれる所定の気体成分を前記第１面の裏面である第２面に透過させて分離する気体分離膜と、
分離された前記所定の気体成分が流れる内部空間を画定する壁体を有する気体流路部と、
前記気体分離膜の前記第１面および前記壁体の外面の少なくとも一方から突出する第１凸状構造体と、
を有することを特徴とする気体分離膜ユニット。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記第２面同士が互いに対向するように配置されている、２枚の前記気体分離膜を有する請求項１に記載の気体分離膜ユニット。
【請求項３】
前記第１凸状構造体は、２枚の前記気体分離膜の前記第１面にそれぞれ配置されている請求項２に記載の気体分離膜ユニット。
【請求項４】
前記第１凸状構造体の突出高さは、０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の気体分離膜ユニット。
【請求項５】
前記気体分離膜の二酸化炭素の気体透過度は、５０００ＧＰＵ以上１０００００ＧＰＵ以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の気体分離膜ユニット。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の気体分離膜ユニットと、
前記気体流路部の前記内部空間を流れる前記所定の気体成分を排気する排気ポンプと、
を備えることを特徴とする気体分離装置。
【請求項７】
前記第１面を含む壁面で画定され、前記混合ガスが流れる混合ガス流路部、
前記混合ガス流路部に前記混合ガスを導入する混合ガス導入部、および、
前記混合ガス流路部から前記混合ガスを排出する混合ガス排出部、
を有する混合ガス供給ユニット、
を備える請求項６に記載の気体分離装置。
【請求項８】
前記混合ガス供給ユニットは、前記壁面から突出する第２凸状構造体を有する請求項７に記載の気体分離装置。
【請求項９】
前記第１凸状構造体は、前記壁体の外面のうち、前記気体分離膜よりも前記混合ガスの流れの上流側において突出している請求項７に記載の気体分離装置。
【請求項１０】
前記第１面と交差する方向において互いに離間して配置されている、少なくとも２つの前記気体分離膜ユニットを備える請求項６に記載の気体分離装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体分離膜ユニットおよび気体分離装置に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
カーボンニュートラルやカーボンマイナスの実現に向けて、火力発電所やボイラー設備等から排出される二酸化炭素や大気中の二酸化炭素を取り込んで回収する技術が検討されている。この技術として、気体分離膜を用いて二酸化炭素を分離する膜分離法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、気体分離膜を用いて、混合気体から特定の気体（Ａ）を選択的に透過させる気体分離方法が開示されている。この気体分離方法は、混合気体を、気体分離膜の一方の面に供給すること、を含み、気体分離膜の膜厚が、１μｍ以下であり、混合気体中の気体（Ａ）の濃度が、１００００質量ｐｐｍ以下であり、気体分離膜による気体（Ａ）の選択的透過が、気体分離膜の両面での圧力差が１気圧以下の条件で行われる。
【０００４】
このような気体分離方法によれば、気体分離膜の両面における圧力差が１気圧以下であるような穏やかな条件でも、気体（Ａ）を良好に分離できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２３－０３３５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
膜分離法では、所定の気体成分の分離効率を高めることが課題となっている。気体分離膜の分離効率を高めるためには、気体分離膜の上流側で所定の気体成分の濃度を高く維持する必要がある。しかしながら、所定の気体成分が気体分離膜を透過すると、それに伴って上流側の濃度が低下し、分離効率の低下を招いている。
【０００７】
そこで、所定の気体成分が気体分離膜を透過しても濃度が低下しにくく、分離効率の低下を抑えられる気体分離装置を実現することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の適用例に係る気体分離膜ユニットは、
第１面に供給された混合ガスに含まれる所定の気体成分を前記第１面の裏面である第２面に透過させて分離する気体分離膜と、
分離された前記所定の気体成分が流れる内部空間を画定する壁体を有する気体流路部と、
前記気体分離膜の前記第１面および前記壁体の外面の少なくとも一方から突出する第１凸状構造体と、
を有する。
【０００９】
本発明の適用例に係る気体分離装置は、
本発明の適用例に係る気体分離膜ユニットと、
前記気体流路部の前記内部空間を流れる前記所定の気体成分を排気する排気ポンプと、
を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態に係る気体分離装置の構成を示す斜視図である。
図１に示す気体分離装置の断面図である。
図２に示す断面図の一部にガスの流れの一例を追記した模式図である。
第１凸状構造体が省略されたモデル（従来例のモデル）の断面図にガスの流れの一例を追記した模式図である。
図１の第１凸状構造体を示す部分拡大図である。
気体分離膜の二酸化炭素の気体透過度と気体分離膜の第１面における二酸化炭素の濃度との関係を示したグラフである。
混合ガスの流速と気体分離膜における二酸化炭素の濃縮倍率との関係を示したグラフである。
第２実施形態に係る気体分離装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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