JP2002219326A - ガス分離装置 - Google Patents
ガス分離装置Info
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- JP2002219326A JP2002219326A JP2001021780A JP2001021780A JP2002219326A JP 2002219326 A JP2002219326 A JP 2002219326A JP 2001021780 A JP2001021780 A JP 2001021780A JP 2001021780 A JP2001021780 A JP 2001021780A JP 2002219326 A JP2002219326 A JP 2002219326A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数種の分子からなる混合ガスの分子を効率
よく分離する。 【解決手段】 ガス分離装置１０は、２種類以上の構成
分子Ａ、Ｂを有する混合ガスを常温・高圧下で貯留する
貯気槽１１と、貯気槽１１の出口に設けられた超音速ノ
ズル１３と、超音速ノズル１３から放出される混合ガス
を受け入れて流す超音速通路１５とを具備し、更に、超
音速ノズル１３に隣接した超音速通路１５の周壁部分に
拡張部分を形成すると共に超音速通路１５は全体として
なだらかに湾曲して形成され、超音速通路１５の下流出
口部内に楔状分離板１９が配設されている。
よく分離する。 【解決手段】 ガス分離装置１０は、２種類以上の構成
分子Ａ、Ｂを有する混合ガスを常温・高圧下で貯留する
貯気槽１１と、貯気槽１１の出口に設けられた超音速ノ
ズル１３と、超音速ノズル１３から放出される混合ガス
を受け入れて流す超音速通路１５とを具備し、更に、超
音速ノズル１３に隣接した超音速通路１５の周壁部分に
拡張部分を形成すると共に超音速通路１５は全体として
なだらかに湾曲して形成され、超音速通路１５の下流出
口部内に楔状分離板１９が配設されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス分離装置に関
し、特にクラスタ状態の分子と非クラスタ状態の分子を
含む混合ガスを空力作用を利用して構成分子毎に分離す
る装置に関する。
し、特にクラスタ状態の分子と非クラスタ状態の分子を
含む混合ガスを空力作用を利用して構成分子毎に分離す
る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数の分子からなる混合ガスからその構
成分子を分離する場合、構成分子間で化学的性質が異な
る場合はその化学的性質の差が利用されることが多い。
しかしながら、その構成分子間に利用できる化学的差が
ない場合は、その他の性質、例えば、構成分子の質量差
がある場合はその差が利用される。このような分離技術
の例を説明すると、図４（ａ）、（ｂ）は従来のガス分
離装置１の構成を示したもので、貯気槽３内に貯留され
た複数種類の分子よりなる混合ガスに対し、予め特定分
子の一つの同位体の吸収スペクトルに一致する波長のレ
ーザを照射した後、この混合ガスを超音速ノズル５に放
出すると、レーザ照射を受けてエネルギーが高められた
分子はクラスタを形成しない状態で、その他の分子は形
成した状態で流れる。流れは下流方向に広がってゆく膨
張噴流となり、混合ガスの各分子は流れ方向及び軸直角
方向の各速度成分を持つ。このクラスタ状態（複数の分
子同士がくっついた状態）の分子と非クラスタ状態（複
数の分子がバラバラに存在する状態）の分子とを、軸直
角方向速度成分がクラスタ状態の分子の方が非クラスタ
状態の分子よりも小さいことを利用して分離することに
より、特定分子の１つの同位体を分離するようになって
いる。
成分子を分離する場合、構成分子間で化学的性質が異な
る場合はその化学的性質の差が利用されることが多い。
しかしながら、その構成分子間に利用できる化学的差が
ない場合は、その他の性質、例えば、構成分子の質量差
がある場合はその差が利用される。このような分離技術
の例を説明すると、図４（ａ）、（ｂ）は従来のガス分
離装置１の構成を示したもので、貯気槽３内に貯留され
た複数種類の分子よりなる混合ガスに対し、予め特定分
子の一つの同位体の吸収スペクトルに一致する波長のレ
ーザを照射した後、この混合ガスを超音速ノズル５に放
出すると、レーザ照射を受けてエネルギーが高められた
分子はクラスタを形成しない状態で、その他の分子は形
成した状態で流れる。流れは下流方向に広がってゆく膨
張噴流となり、混合ガスの各分子は流れ方向及び軸直角
方向の各速度成分を持つ。このクラスタ状態（複数の分
子同士がくっついた状態）の分子と非クラスタ状態（複
数の分子がバラバラに存在する状態）の分子とを、軸直
角方向速度成分がクラスタ状態の分子の方が非クラスタ
状態の分子よりも小さいことを利用して分離することに
より、特定分子の１つの同位体を分離するようになって
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置では、図示するように、直線状に形成された超音速
ノズル５内に設置したスキマー７を介して分離するよう
になっている。この分離装置では、重い分子ａは直進
し、軽い分子ｂは軸直角方向への圧力拡散によって軸直
角方向速度成分を持つことを単に利用したものであるの
で、分離効率が低いという問題があった。従って、本発
明の課題は、複数の構成分子を持つ混合ガスから、特定
の構成分子を効率よく分離する装置を提供することであ
る。
装置では、図示するように、直線状に形成された超音速
ノズル５内に設置したスキマー７を介して分離するよう
になっている。この分離装置では、重い分子ａは直進
し、軽い分子ｂは軸直角方向への圧力拡散によって軸直
角方向速度成分を持つことを単に利用したものであるの
で、分離効率が低いという問題があった。従って、本発
明の課題は、複数の構成分子を持つ混合ガスから、特定
の構成分子を効率よく分離する装置を提供することであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明によれば、ガス分離装置は２種類以上の構成
分子を有する混合ガスを常温・高圧下で貯留する貯気槽
と、同貯気槽の出口に設けられた超音速ノズルと、同超
音速ノズルから放出される混合ガスを受け入れて流す超
音速通路とを具備し、その超音速ノズルに隣接した前記
超音速通路の周壁部分に拡張部分を形成すると共に該超
音速通路は全体としてなだらかに湾曲して形成し、該超
音速通路の下流出口部内に楔状分離板又は別々の回収コ
レクタが配設され、該混合ガスはクラスタ状態の分子と
非クラスタ状態の分子とが混在して該超音速通路内を流
れて分離されるようになっている。
め、本発明によれば、ガス分離装置は２種類以上の構成
分子を有する混合ガスを常温・高圧下で貯留する貯気槽
と、同貯気槽の出口に設けられた超音速ノズルと、同超
音速ノズルから放出される混合ガスを受け入れて流す超
音速通路とを具備し、その超音速ノズルに隣接した前記
超音速通路の周壁部分に拡張部分を形成すると共に該超
音速通路は全体としてなだらかに湾曲して形成し、該超
音速通路の下流出口部内に楔状分離板又は別々の回収コ
レクタが配設され、該混合ガスはクラスタ状態の分子と
非クラスタ状態の分子とが混在して該超音速通路内を流
れて分離されるようになっている。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照して、本発
明の実施形態を説明する。尚、全図にわたり同一部分に
は同一の符号を付している。本実施形態に係る分離装置
１０の概念図を示す図１において、ガス分離装置１０の
貯気槽１１は、概念的に白丸印Ａで示す同位体分子（Si
30H4とSi28H2D2）を常温・高圧下で貯留している。貯気
槽１１の出口には、超音速ノズル１３が形成され、その
出口は湾曲した超音速通路１５に連絡している。この超
音速通路１５の構造を更に説明すると、超音速ノズル１
３に接続する側の拡張部１７は下流側に向かって滑らか
に拡張するように形成され、下流側には楔状分離板１９
が通路の中央部分に配設されている。そして、拡張部１
７と分離板１９設置個所との間には曲率半径が相対的に
大きい外側内壁２１と曲率半径が相対的に小さい内側内
壁２３とが形成されている。
明の実施形態を説明する。尚、全図にわたり同一部分に
は同一の符号を付している。本実施形態に係る分離装置
１０の概念図を示す図１において、ガス分離装置１０の
貯気槽１１は、概念的に白丸印Ａで示す同位体分子（Si
30H4とSi28H2D2）を常温・高圧下で貯留している。貯気
槽１１の出口には、超音速ノズル１３が形成され、その
出口は湾曲した超音速通路１５に連絡している。この超
音速通路１５の構造を更に説明すると、超音速ノズル１
３に接続する側の拡張部１７は下流側に向かって滑らか
に拡張するように形成され、下流側には楔状分離板１９
が通路の中央部分に配設されている。そして、拡張部１
７と分離板１９設置個所との間には曲率半径が相対的に
大きい外側内壁２１と曲率半径が相対的に小さい内側内
壁２３とが形成されている。
【０００６】次に前記した構成のガス分離装置１０の作
用を説明する。貯気槽１１は常温・高圧下に状態が保持
されていて、前述した同位体分子Ａを含む複数の分子か
らなる混合ガスを超音速ノズル１３を通して超音速通路
１５の拡張部１７へ放出させると、ガスは断熱膨張して
低温状態となり、吸収スペクトルがそれぞれの分子につ
いて明瞭に分離した状態となる。その特定の分子の一つ
の同位体の吸収スペクトルに一致する波長のレーザを、
レーザ照射装置（図示しない。）を介して照射すると、
レーザ照射によってエネルギーが高められてクラスター
状態を形成しない同位体分子Ａと、吸収スペクトルが一
致しないためエネルギーが高められず、他の分子（例え
ばＡｒであり、黒丸印で示される）Ｂと共にクラスター
状態を形成した同位体分子Ａ（集合的に符号Ｃで示
す。）とが生成される。そしてこれらが混合した状態で
湾曲した超音速通路１５を流れて行くが、大きい分子量
を有するクラスター状態の分子Ｃは、その際生ずる遠心
力が大きいため外側内壁２１に沿ってより多く流れ、一
方非クラスタ状態である同位体分子Ａと分子Ｂは分子量
が小さくて作用する遠心力が小さいため、内側内壁２３
に沿ってより多く流れ、最終的に楔状分離板１９によっ
て分離され、回収される。
用を説明する。貯気槽１１は常温・高圧下に状態が保持
されていて、前述した同位体分子Ａを含む複数の分子か
らなる混合ガスを超音速ノズル１３を通して超音速通路
１５の拡張部１７へ放出させると、ガスは断熱膨張して
低温状態となり、吸収スペクトルがそれぞれの分子につ
いて明瞭に分離した状態となる。その特定の分子の一つ
の同位体の吸収スペクトルに一致する波長のレーザを、
レーザ照射装置（図示しない。）を介して照射すると、
レーザ照射によってエネルギーが高められてクラスター
状態を形成しない同位体分子Ａと、吸収スペクトルが一
致しないためエネルギーが高められず、他の分子（例え
ばＡｒであり、黒丸印で示される）Ｂと共にクラスター
状態を形成した同位体分子Ａ（集合的に符号Ｃで示
す。）とが生成される。そしてこれらが混合した状態で
湾曲した超音速通路１５を流れて行くが、大きい分子量
を有するクラスター状態の分子Ｃは、その際生ずる遠心
力が大きいため外側内壁２１に沿ってより多く流れ、一
方非クラスタ状態である同位体分子Ａと分子Ｂは分子量
が小さくて作用する遠心力が小さいため、内側内壁２３
に沿ってより多く流れ、最終的に楔状分離板１９によっ
て分離され、回収される。
【０００７】以上説明したように、前記実施形態に係る
ガス分離装置１０によれば、超音速通路１５が全体とし
て緩やかに湾曲しているので、混合ガスは超音速通路１
５内をスムーズに流れ、遠心力によりクラスター状態の
分子は外側内壁２１へ、非クラスター状態の分子は内側
内壁２３側に確実に分離され、更に楔状分離板１９によ
って効率よく正確に分離・回収される。
ガス分離装置１０によれば、超音速通路１５が全体とし
て緩やかに湾曲しているので、混合ガスは超音速通路１
５内をスムーズに流れ、遠心力によりクラスター状態の
分子は外側内壁２１へ、非クラスター状態の分子は内側
内壁２３側に確実に分離され、更に楔状分離板１９によ
って効率よく正確に分離・回収される。
【０００８】前記ガス分離装置１０の一部を改変した改
変実施形態を図２を参照して説明する。図において、ガ
ス分離装置１０と同じ部分には同一符号を付しているの
で、改変された部分を中心に説明すると、ガス分離装置
２０においては、湾曲した超音速通路１５の出口部に楔
状分離板１９の代わりにコレクタ２１、２２が並んで設
けられている。このようにすると、前述の実施形態の場
合と同様に外側内壁２１に沿って流れてきたクラスター
状態の分子流２５は、コレクタ２３に流れ込み、一方内
側内壁２２に沿って流れてきた非クラスタ状態の分子流
２７は、コレクタ２１に確実に効率よく流れ込み、分離
・回収される。
変実施形態を図２を参照して説明する。図において、ガ
ス分離装置１０と同じ部分には同一符号を付しているの
で、改変された部分を中心に説明すると、ガス分離装置
２０においては、湾曲した超音速通路１５の出口部に楔
状分離板１９の代わりにコレクタ２１、２２が並んで設
けられている。このようにすると、前述の実施形態の場
合と同様に外側内壁２１に沿って流れてきたクラスター
状態の分子流２５は、コレクタ２３に流れ込み、一方内
側内壁２２に沿って流れてきた非クラスタ状態の分子流
２７は、コレクタ２１に確実に効率よく流れ込み、分離
・回収される。
【０００９】更に別の改変実施形態を図３を参照して説
明する。図３において、超音速ノズル１３を介して貯気
槽１１に連絡した湾曲した超音速通路３１は次のように
形状に構成されている。超音速ノズル１３の出口と超音
速通路３１の内側内壁３３とを連絡する連絡部３７（図
において下側）は滑らかに湾曲しているが拡張はしてい
ない。一方、超音速通路３１の外側内壁３５と超音速ノ
ズル１３との連絡部３９（図において上側）は、滑らか
に拡張している。即ち、拡張部は超音速ノズル１３に隣
接する一方側にのみ形成されている。その他の構成は、
ガス分離装置１０の場合と同じであり、同様の作用効果
を有するが構造が簡単になっている。
明する。図３において、超音速ノズル１３を介して貯気
槽１１に連絡した湾曲した超音速通路３１は次のように
形状に構成されている。超音速ノズル１３の出口と超音
速通路３１の内側内壁３３とを連絡する連絡部３７（図
において下側）は滑らかに湾曲しているが拡張はしてい
ない。一方、超音速通路３１の外側内壁３５と超音速ノ
ズル１３との連絡部３９（図において上側）は、滑らか
に拡張している。即ち、拡張部は超音速ノズル１３に隣
接する一方側にのみ形成されている。その他の構成は、
ガス分離装置１０の場合と同じであり、同様の作用効果
を有するが構造が簡単になっている。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２構成分子を含む混合ガスの分離装置は、処理対象の構
成を貯留する貯気槽に超音速ノズルを介して連絡する超
音速通路が緩やかに湾曲しているので、混合ガス流のク
ラスタ状態の分子と非クラスタ状態の分子とは遠心力に
より効率よく分離される。
２構成分子を含む混合ガスの分離装置は、処理対象の構
成を貯留する貯気槽に超音速ノズルを介して連絡する超
音速通路が緩やかに湾曲しているので、混合ガス流のク
ラスタ状態の分子と非クラスタ状態の分子とは遠心力に
より効率よく分離される。
【図１】本発明の実施形態に係るガス分離装置の主要部
の概念図である。
の概念図である。
【図２】前記実施形態の一部を改変した改変実施形態に
係るガス分離装置の主要部の概念図である。
係るガス分離装置の主要部の概念図である。
【図３】前記実施形態の一部を改変した別の改変実施形
態に係るガス分離装置の主要部の概念図である。
態に係るガス分離装置の主要部の概念図である。
【図４】従来装置の概念図である。
１０ 分離装置 １１ 貯気槽 １３ 超音速ノズル １５ 超音速通路 １７ 拡張部 １９ 分離板 ２０ 分離装置 ２１ 外側内壁 ２２ 内側内壁 ２３、２４ コレクタ ３０ 分離装置 ３１ 超音速通路 ３３ 内側内壁 ３５ 外側内壁 ３７、３９ 連絡部 Ａ、Ｂ 構成分子 Ｃ クラスタ状態の分子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 潤 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 東尾 篤史 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 ２種類以上の構成分子を有する混合ガス
を常温・高圧下で貯留する貯気槽と、同貯気槽の出口に
設けられた超音速ノズルと、同超音速ノズルから放出さ
れる混合ガスを受け入れて流す超音速通路とを具備した
ガス分離装置であって、前記超音速ノズルに隣接した前
記超音速通路の周壁部分に拡張部分を形成すると共に該
超音速通路は全体としてなだらかに湾曲して形成され、
該超音速通路の下流出口部内に楔状分離板が配設され、
該混合ガスはクラスタ状態の分子と非クラスタ状態の分
子とが混在して該超音速通路内を流れて分離されるガス
分離装置。 - 【請求項２】 前記超音速通路の下流出口内に前記楔状
分離板に変えて２個の回収コレクタが配設されている請
求項１記載のガス分離装置。 - 【請求項３】 前記超音速ノズルに隣接する前記超音速
通路の接続部において、前記拡張部が湾曲方向外側にの
み形成されている請求項１記載のガス分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001021780A JP2002219326A (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | ガス分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001021780A JP2002219326A (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | ガス分離装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002219326A true JP2002219326A (ja) | 2002-08-06 |
Family
ID=18887282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001021780A Withdrawn JP2002219326A (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | ガス分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002219326A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012045506A (ja) * | 2010-08-28 | 2012-03-08 | Hatsuo Haba | 流体沿面曲り作用を活用した竪樋取水等塵芥除去装置 |
| JP2012219332A (ja) * | 2011-04-08 | 2012-11-12 | Omega:Kk | 塩素ガスと水素ガスの製造方法 |
-
2001
- 2001-01-30 JP JP2001021780A patent/JP2002219326A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012045506A (ja) * | 2010-08-28 | 2012-03-08 | Hatsuo Haba | 流体沿面曲り作用を活用した竪樋取水等塵芥除去装置 |
| JP2012219332A (ja) * | 2011-04-08 | 2012-11-12 | Omega:Kk | 塩素ガスと水素ガスの製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080401 |