JP7235382B2 - 反応装置 - Google Patents

Description

本発明は、反応装置に関する。

特許文献１には、 水分を吸湿するための除湿材と、熱を蓄熱するための蓄熱材とが混合されている除湿体が記載されている。

特開２００６－２８９２５８号公報

従来、一方向に延びた反応路を流れる流体から、流体に含まれている物質と反応して物質を吸着する反応装置がある。この反応路は、流体に含まれている物質を吸着する反応部材で形成されている。

また、反応装置では、一方向に流れる流体が一方向に延びた反応路に流入し、反応路から一方向へ流出する。反応路が一方向に延びているため、流体の圧力損失が高くなる。一方、圧力損失を低下させるために、反応路の流路断面積を大きくすると、単位流量当たりの流体が反応部材と接触する接触面積が減ってしまう。このため、流体に含まれている物質と反応部材との反応量が減ってしまう。

本発明の課題は、一方向に流れる流体が一方向に延びた反応路に流入し、反応路から一方向へ流出する場合と比して、流体の圧力損失が高くなるのを抑制した上で、流体に含まれている物質と反応部材との反応量を増やすことである。

本発明の第１態様に係る反応装置は、一方向に延びていると共に端部から前記一方向に流れる流体が流入して前記一方向に流れる流入路と、前記一方向に対して交差する交差方向で前記流入路と離間して前記一方向に延びていると共に前記一方向に流れる流体が端部から流出する流出路との間に、前記一方向に並んで複数配置され、前記流入路と前記流出路とを前記交差方向に繋いでおり、流体に含まれる物質と反応する反応部材で形成されている反応路であって、前記交差方向における長さをＬとし、流路幅をＷ１とすると下記式（１）が満たされている前記反応路を有し反応装置であって、前記流入路を前記一方向に流れる流体の流れを止め、流体を前記反応路に案内する案内部材を有することを特徴とする。
Ｗ１／２≦Ｌ≦１０Ｗ１・・・・・（１）

上記構成によれば、流体は、一方向に延びている流入路の端部から流入路へ流入し、一方向へ流れる。さらに、流入路を流れる流体は、案内部材によって一方向への流れが止められ、流れ方向を変えて、一方向に並んで複数配置された反応路を夫々流れる（案内される）。また、複数の反応路を夫々流れる流体に含まれる物質は、反応路を形成している反応部材と反応する。さらに、複数の反応路を夫々流れる流体は、流れ方向を変えて、一方向に延びている流出路へ流入し、流出路から流出する。

以上説明したように、反応路は複数設けられている。さらに、流入路から反応路へ流入する流体は、流れ方向を変えて反応路へ流入する。また、反応路から流出路へ流入する流体は、流れ方向を変えて流出路へ流入する。さらに、交差方向における反応路の長さをＬとし、反応路の流路幅をＷ１とすると下記式（１）が満たされている。

Ｗ１／２≦Ｌ≦１０Ｗ１・・・・・（１）

このため、一方向に流れる流体が一方向に延びた反応路に流入し、反応路から一方向へ流出する場合と比して、流体の圧力損失が高くなるのを抑制した上で、流体に含まれている物質と反応部材との反応量を増やすことができる。

本発明の第２態様に係る反応装置は、第１態様に記載の反応装置において、前記一方向に流れる流体が前記流出路の端部から前記流出路に流入するのを抑制する抑制部材を有することを特徴とする。

上記構成によれば、抑制部材が、一方向に流れる流体が流出路の端部から流出路に流入するのを抑制する。つまり、反応路から流出路に流入する流体を妨げる流体が流出路に流入するのが抑制されている。このため、一方向に流れる流体が流出路の端部から流出路に流入する場合と比して、反応路を通過する流体の流量を増やすことができる。

本発明の第３態様に係る反応装置は、第１又は２態様に記載の反応装置において、前記流入路を挟んで両側に、前記反応路及び前記流出路が夫々形成されていることを特徴とする。

上記構成によれば、流入路を挟んで両側に、反応路及び流出路が夫々形成されている。このため、流入路の片側だけに、反応路及び流出路が形成されている場合と比して、流体に含まれている物質と反応部材との反応量を増やすことができる。

本発明の第４態様に係る反応装置は、第１～３態様の何れか１態様に記載の反応装置において、前記流入路は複数形成され、前記流出路は複数形成され、前記流入路と前記流出路とは交互に並んでいることを特徴とする。

上記構成によれば、流入路は複数形成され、流出路は複数形成され、流入路と流出路とは交互に並んでいる。このため、流出路及び流出路の少なくとも一方が１個である場合と比して、流体に含まれている物質と反応部材との反応量を増やすことができる。

本発明の第５態様に係る反応装置は、第１～４態様の何れか１態様に記載の反応装置において、前記流入路において前記反応路が臨んでいる部分の流路幅は、流体が流れる流れ方向において上流側から下流側に向かって狭くなっていることを特徴とする。

上記構成によれば、流入路において反応路が臨んでいる部分の流路幅は、流体が流れる流れ方向において上流側から下流側に向かって狭くなっている。このため、流入路の流路幅が一定の場合と比して、流入路から、一の反応路へ流入する流体の流量と、他の反応路へ流入する流体の流量との差を少なくすることができる。

本発明の第６態様に係る反応装置は、第１～５態様の何れか１態様に記載の反応装置において、前記流出路において前記反応路が臨んでいる部分の流路幅は、流体が流れる流れ方向において上流側から下流側に向かって広くなっていることを特徴とする。

上記構成によれば、流出路において反応路が臨んでいる部分の流路幅は、流体が流れる上流側から下流側に向かって広くなっている。このため、流出路の流路幅が一定の場合と比して、一の反応路から流出路へ流入する流体の流量と、他の反応路から流出路へ流入する流体の流量との差を少なくすることができる。

本発明の第７態様に係る反応装置は、第１～６態様の何れか１態様に記載の反応装置において、前記流入路、前記流出路、及び前記反応路は、平行な２枚の平面の間に形成されていることを特徴とする。

上記構成によれば、流入路、流出路、及び反応路は、平行な２枚の平面の間に形成されている。このため、管材を用いて、流入路、流出路、及び反応路を形成する場合と比して、簡易な構成で流入路、流出路、及び反応路を形成することができる。

本発明の第８態様に係る反応装置は、第１～７態様の何れか１態様に記載の反応装置において、前記反応部材は、流体に含まれる物質を吸着することを特徴とする。

上記構成によれば、反応部材が流体に含まれる物質を吸着することで、流体から物質を取り除くことができる。

本発明の第９態様に係る反応装置は、第１～７態様の何れか１態様に記載の反応装置において、前記反応部材は、流体に含まれる物質を変質させることを特徴とする。

上記構成によれば、反応部材が流体に含まれる物質を変質させることで、流出路から物質を含む流体が流出するのを減らすことができる。

本発明によれば、一方向に流れる流体が一方向に延びた反応路に流入し、反応路から一方向へ流出する場合と比して、流体の圧力損失が高くなるのを抑制した上で、流体に含まれている物質と反応部材との反応量を増やすことができる。

本発明の第１実施形態に係る反応装置を示した平面図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係る反応装置を示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る反応装置の特性を説明するのに用いた説明図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の比較形態に係る反応装置を示した平面図、断面図である。 本発明の第２実施形態に係る反応装置を示した平面図である。 本発明の第３実施形態に係る反応装置を示した平面図である。 本発明の第４実施形態に係る反応装置を示した平面図である。 本発明の第４実施形態に係る反応装置を示した拡大平面図である。 本発明の実施形態に対する変形形態に係る反応換器を示した平面図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る反応装置の一例について図１～図４を用いて説明する。なお、図中に示す矢印Ｈは、装置の上下方向（鉛直方向）を示し、矢印Ｗは、装置の幅方向（水平方向）を示し、矢印Ｄは、装置の奥行方向（水平方向）を示す。

（全体構成）
本第１実施形態に係る反応装置１０は、例えば、工場から排出される排出ガスＧ１から二酸化炭素を取り除き、処理ガスＧ２とする装置である。排出ガスＧ１は、流体の一例であって、二酸化炭素は、物質の一例である。

この反応装置１０は、図１に示されるように、反応装置１０へ流入する排出ガスＧ１が流れる流入路１２と、排出ガスＧ１から二酸化炭素が取り除かれ、反応装置１０から流出する処理ガスＧ２が流れる流出路２２とを有している。さらに、反応装置１０は、排出ガスＧ１に含まれる二酸化炭素と反応して二酸化炭素を吸着する反応板３４、３６で形成されている反応路３２を複数有している。反応板３４、３６は、ゼオライトを用いて成形されている。反応板３４、３６は、反応部材の一例である。

そして、流入路１２、流出路２２、及び反応路３２は、図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、装置上下方向に離間すると共に平行な２枚の平面４０Ａ、４２Ａの間に形成されている。具体的には、反応装置１０は、装置上下方向に離間すると共に金属材料を用いて成形された２個の板材４０、４２を備えている。そして、板材４０の流入路１２、流出路２２、及び反応路３２側が平面４０Ａとされており、板材４２の流入路１２、流出路２２、及び反応路３２側が平面４２Ａとされている。

本実施形態では、平面間の距離（図中Ｈ１）は、反応路３２の流路幅Ｗ１（詳細は後述）と比して長くされている。

〔流入路１２〕
流入路１２は、図１、図２（Ａ）に示されるように、装置奥行方向に延びている。さらに、長手方向に対して直交する方向で切断した流入路１２の形状は、矩形状とされており、装置奥行方向において同様の形状とされている。装置奥行方向は、一方向の一例である。

また、流入路１２は、流入路１２の装置幅方向の一方側（図中左側）の側板１４Ａと、流入路１２の装置幅方向の他方側（図中右側）の側板１４Ｂと、流入路１２の装置奥行方向の奥側の底板１６とで形成されている。さらに、側板１４Ａ、１４Ｂ、及び底板１６は、金属材料を用いて成形されている。底板１６は案内部材の一例である。

また、流入路１２において装置幅方向の他方側には、反応路３２の一端が臨んでいる。具体的には、流入路１２において装置幅方向の他方側については、装置奥行方向の手前側から奥側に、側板１４Ｂ、及び反応路３２がこの順番で並んでいる。なお、本実施形態では、側板１４Ｂの装置奥行方向の長さ、及び流入路１２の流路幅（図２（Ａ）のＢ１）は、反応路３２の流路幅Ｗ１（詳細は後述）に対して±３０〔％〕以内の長さとされている。

この構成において、排出ガスＧ１は、流入路１２において装置奥行方向の手前側の端部から流入し、流入路１２を装置奥行方向の手前側から奥側へ流れる。

〔流出路２２〕
流出路２２は、図１、図２（Ｃ）に示されるように、装置幅方向で流入路１２と離間し、装置奥行方向に延びている。さらに、長手方向に対して直交する方向で切断した流出路２２の形状は、矩形状とされており、装置奥行方向において同様の形状とされている。

また、流出路２２は、流出路２２の装置幅方向の他方側（流入路１２とは反対側）の側板２４Ａと、流出路２２の装置幅方向の一方側（流入路１２側）の側板２４Ｂと、流出路２２の装置奥行方向の手前側の底板２６とで形成されている。さらに、側板２４Ａ、２４Ｂ、及び底板２６は、金属材料を用いて形成されている。底板２６は、抑制部材の一例である。

また、流出路２２において装置幅方向の一方側には、反応路３２の他端が臨んでいる。具体的には、流出路２２において装置幅方向の一方側については、装置奥行方向の奥側から手前側に、側板２４Ｂ、及び反応路３２がこの順番で並んでいる。なお、本実施形態では、側板２４Ｂの装置奥行方向の長さ、及び流出路２２の流路幅（図２（Ｃ）のＢ２）は、反応路３２の流路幅Ｗ１（詳細は後述）と同様の寸法とされている。

この構成において、処理ガスＧ２は、流出路２２を装置奥行方向の手前側から奥側へ流れ、流出路２２において装置奥行方向の奥側の端部から流出する。また、底板２６は、装置奥行方向に流れる流体が流出路２２の端部から流出路２２に流入するのを抑制する。

〔反応路３２〕
反応路３２は、図１、図２（Ｂ）に示されるように、装置奥行方向に並んで３個配置されており、流入路１２と流出路２２とを装置幅方向に繋いでいる。装置幅方向は、交差方向の一例である。

さらに、長手方向に対して直交する方向で切断した反応路３２の形状は、矩形状とされており、装置幅方向において同様の形状とされている。そして、反応路３２の一端は、流入路１２に臨んでおり、反応路３２の他端は、流出路２２に臨んでいる。

反応路３２は、反応路３２の装置奥行方向の両側の反応板３４、３６で形成されている。反応板３４は、隣り合う反応路３２を仕切るように２個配置されている。また、反応板３６は、装置奥行方向から２個の反応板３４を挟むように２個配置されている。なお、以下の説明では、便宜上、３個の反応路３２については、装置奥行方向の手前側から順に、反応路３２Ａ、反応路３２Ｂ、反応路３２Ｃと称することがある。

本実施形態では、反応板３６の厚さは、一例として、０．１〔μｍ〕以上４〔ｍｍ〕以下とされており、反応板３４の厚さは、反応板３６の厚さの２倍とされている。また、反応路３２の流路幅（図２（Ｂ）のＷ１）は、０．１〔μｍ〕以上５〔ｍｍ〕以下とされている。

さらに、反応路３２の長さ（図１のＬ）と、反応路３２の流路幅Ｗ１とについては、下記式（１）が満たされている。

Ｗ１／２≦Ｌ≦１０Ｗ１・・・・・（１）

なお、反応路３２の長さＬは、反応路３２の中心線と反応路３２を形成している反応板３４、３６の一端を結んだ線との交点（反応路３２の一端）から、反応路３２の中心線と反応路３２を形成している反応板３４、３６の他端を結んだ線との交点（反応路３２の他端）までの長さである。

（作用）
次に、反応装置１０の作用について、比較形態に係る反応装置５００と比較しつつ説明する。先ず、比較形態に係る反応装置５００の構成について説明する。

〔反応装置５００の構成〕
反応装置５００は、図４（Ａ）に示されるように、装置奥行方向に延びている反応路５３２を有している。この反応路５３２は、図４（Ｂ）に示されるように、装置上下方向に離間すると共に平行な２枚の平面４０Ａ、４２Ａの間に形成されている。また、反応路５３２は、反応路５３２の装置幅方向の両側の反応板５３４を含んで形成されている。

そして、反応板５３４は、ゼオライトを用いて成形されており、反応板５３４の厚さは、反応装置１０の反応板３６の厚さと同様とされている。また、反応路５３２の流路幅（図４（Ｂ）のＢ４）は、反応装置１０における反応路３２の流路幅Ｗ１（図２（Ｂ）参照）と同様とされている。さらに、反応路５３２の長さ（図４のＬ１０）については、反応装置１０における反応路３２の長さＬ（図１参照）の３倍とされている。

つまり、反応路５３２の長さＬ１０は、３個の反応路３２の長さＬの合計と同様とされており、反応装置５００の反応路５３２の流路容積は、反応装置１０の３個の反応路３２における流路容積の合計と同様とされている。また、反応装置５００の反応路５３２を流れる排出ガスＧ１と反応板５３４との接触面積は、反応装置１０の反応路３２を流れる排出ガスＧ１と反応板３４、３６との接触面積の合計と同様とされている。

〔反応装置５００の作用〕
窒素と二酸化炭素とを含んだ工場から排出された排出ガスＧ１は、図４（Ａ）に示す反応装置５００の反応路５３２の装置奥行方向の手前側の端部から反応路５３２へ流入する。本実施形態では、一例として、２５〔℃〕の排出ガスＧ１が、空間速度３００〔ｈ^－１〕で反応路５３２へ流入する。

反応路５３２へ流入した排出ガスＧ１は、反応路５３２を装置奥行方向の奥側へ流れる（図中矢印Ｋ１）。さらに、反応路５３２を流れる排出ガスＧ１に含まれる二酸化炭素は、ゼオライトを用いて成形された反応板５３４によって吸着される。また、排出ガスＧ１から二酸化炭素が取り除かれた処理ガスＧ２が、反応路５３２の装置奥行方向の奥側の端部から流出する。

なお、反応板５３４によって吸着された二酸化炭素を回収する場合には、例えば、高温の空気を、反応装置５００の反応路５３２の一端から反応路５３２へ流入させる。そして、二酸化炭素を反応板５３４から脱着させ、脱着した二酸化炭素を回収する。

〔反応装置１０の作用〕
工場から排出された窒素と二酸化炭素とを含んだ排出ガスＧ１は、図１（Ａ）に示す反応装置１０の流入路１２において装置奥行方向の手前側の端部から流入路１２へ流入する。本実施形態では、一例として、２５〔℃〕の排出ガスＧ１が、空間速度３００〔ｈ^－１〕で流入路１２へ流入する。流入路１２へ流入した排出ガスＧ１は、流入路１２を装置奥行方向の奥側へ流れる（図中矢印Ｍ１）。

流入路１２を流れる排出ガスＧ１の一部は、流れ方向を装置幅方向に変えて反応路３２Ａへ流入する（図中矢印Ｍ２）。また、反応路３２Ａへ流入した排出ガスＧ１は、反応路３２Ａを装置幅方向へ流れる（図中矢印Ｍ３）。さらに、反応路３２Ａを流れる排出ガスＧ１に含まれる二酸化炭素は、ゼオライトを用いて成形された反応板３４、３６によって吸着される。また、排出ガスＧ１から二酸化炭素が取り除かれた処理ガスＧ２は、反応路３２Ａから流れ方向を装置奥行方向に変えて流出路２２へ流入する（図中矢印Ｍ４）。流出路２２へ流入した処理ガスＧ２は、流出路２２を装置奥行方向の奥側へ流れ、流出路２２の装置奥行方向の奥側から流出する（図中矢印Ｍ５）。

また、流入路１２を流れる排出ガスＧ１の他の一部は、流れ方向を装置幅方向に変えて反応路３２Ｂへ流入する（図中矢印Ｍ６）。そして、反応路３２Ｂへ流入した排出ガスＧ１は、反応路３２Ａを装置幅方向へ流れる（図中矢印Ｍ７）。さらに、反応路３２Ｂを流れる排出ガスＧ１に含まれる二酸化炭素は、ゼオライトを用いて成形された一対の反応板３４によって吸着される。また、排出ガスＧ１から二酸化炭素が取り除かれた処理ガスＧ２は、反応路３２Ｂから流れ方向を装置奥行方向に変えて流出路２２へ流入する（図中矢印Ｍ８）。流出路２２へ流入した処理ガスＧ２は、流出路２２を装置奥行方向の奥側へ流れ、流出路２２の装置奥行方向の奥側から流出する（図中矢印Ｍ５）。

さらに、流入路１２を流れる排出ガスＧ１の残部は、底板１６によって装置奥行方向への流れが止められて反応路３２Ｃ側に案内される。そして、排出ガスＧ１は、流れ方向を装置幅方向に変えて反応路３２Ｃへ流入する（図中矢印Ｍ９）。また、反応路３２Ｃへ流入した排出ガスＧ１は、反応路３２Ｃを装置幅方向へ流れる（図中矢印Ｍ１０）。さらに、反応路３２Ｃを流れる排出ガスＧ１に含まれる二酸化炭素は、ゼオライトを用いて成形された反応板３４、３６によって吸着される。また、排出ガスＧ１から二酸化炭素が取り除かれた処理ガスＧ２は、反応路３２Ｃから流れ方向を装置奥行方向に変えて流出路２２へ流入する（図中矢印Ｍ１１）。流出路２２へ流入した処理ガスＧ２は、流出路２２を装置奥行方向の奥側へ流れ、流出路２２の装置奥行方向の奥側から流出する（図中矢印Ｍ５）。

これにより、反応路３２Ａを単位時間当たりに流れる排出ガスＧ１の流量、及び反応路３２Ｂを単位時間当たりに流れる排出ガスＧ１の流量は、反応装置５００の反応路５３２を単位時間当たりに流れる排出ガスＧ１の流量と比して少なくなる。また、反応路３２Ｃを単位時間当たりに流れる排出ガスＧ１の流量は、反応装置５００の反応路５３２を単位時間当たりに流れる排出ガスＧ１の流量と比して少なくなる。また、反応路３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの夫々の長さＬは、反応装置５００の反応路５３２の長さＬ１０の１／３とされている。このため、反応装置１０では、反応装置５００と比して、反応路３２を流れる排出ガスＧ１の圧力損失が高くなるのが抑制されている。

ここで、図３を用いて、一方向（図中左右方向）に延びた反応路６３２を流れる排出ガスＧ１において、排出ガスＧ１に含まれる二酸化炭素が、反応路６３２の側方側を形成する一対の反応板６３４に吸着される様子について説明する。この反応板６３４は、ゼオライトを用いて成形されている。

図３に示されるように、排出ガスＧ１が反応路６３２に反応路６３２の一端（図中左端）から流入すると、反応板６３４側を流れる部分の排出ガスＧ１に含まれる二酸化炭素が、反応板６３４と反応して吸着される。つまり、反応板６３４側を流れる部分の排出ガスＧ１の二酸化炭素の濃度が低くなる。具体的には、二酸化炭素の濃度が、排出ガスＧ１の流れ方向の上流側から下流側に向かって減少する。

このため、二酸化炭素の濃度が高い排出ガスＧ１－１と、二酸化炭素の濃度が低い排出ガスＧ１－２との境界層Ｓ１が生じる。さらに、この境界層Ｓ１と反応板６３４とは、排出ガスＧ１の流れ方向の上流側から下流側に向かうに従って流路幅方向で離れ、何れ、境界層Ｓ１と反応板６３４との距離は一定となる（飽和する）。ここで、ＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）解析を行いこの解析結果から得た知見に基づき、反応路６３２の流入口から、境界層Ｓ１と反応板６３４との距離が一定となる位置までの距離（図中Ｌ５０）は、反応路６３２の流路幅（図中Ｗ５０）の１０倍程度である。

ここで、反応路６３２において流入口から流路幅Ｗ５０の１０倍の長さ以下の領域を領域Ｒ１とし、反応路６３２において流入口から流路幅Ｗ５０の１０倍の長さより長い領域を領域Ｒ２とする。そうすると、領域Ｒ１では、領域Ｒ２と比して、二酸化炭素の濃度が高い排出ガスＧ１－１と反応板６３４との距離が近く、排出ガスＧ１に含まれている二酸化炭素が反応板６３４と効果的に反応して吸着される。

また、単位流量当たりの排出ガスＧ１が反応板６３４と接触する接触面積を確保する観点から、反応路６３２の長さは、反応路６３２の流入口から流路幅Ｗ５０の半分の長さ以上であることが好ましい。

以上より、反応路６３２の長さは、排出ガスＧ１に含まれている二酸化炭素とゼオライトを用いて成形された反応板６３４との反応量を増やす観点から、流路幅Ｗ５０の半分の長さ以上で、かつ、流路幅Ｗ５０の１０倍の長さ以下であることが好ましい。

ここで、本実施形態では、反応装置１０の反応路３２の長さＬは、前述した式（１）を満たしている。つまり、反応路３２の長さＬは、流路幅Ｗ１の半分の長さ以上で、かつ、流路幅Ｗ１の１０倍の長さ以下である。

また、反応装置１０には、反応路３２が３個形成されており、反応装置５００には、反応路５３２が１個形成されている。このため、反応装置１０では、反応装置５００と比して、排出ガスＧ１に含まれている二酸化炭素と、反応板３４、３６との反応量が増えている。

また、反応装置１０では、図１に示されるように、流入路１２を流れる排出ガスＧ１は、流れ方向を装置幅方向に変えて反応路３２へ流入する（図１の矢印Ｍ２、Ｍ６、Ｍ９）。このため、反応装置１０では、排出ガスＧ１が流れ方向を変えずに反応路へ流入する場合と比して、前述した境界層Ｓ１の形成が開始される位置が、排出ガスＧ１の流れ方向の下流側へ移動する。このため、排出ガスＧ１に含まれている二酸化炭素と、ゼオライトを用いて成形された反応板３４、３６との吸着量（反応量）が増えている。

また、反応装置１０では、図１に示されるように、反応路３２を流れる排出ガスＧ１は、流れ方向を装置幅方向に変えて流出路２２へ流入する（図１の矢印Ｍ４、Ｍ８、Ｍ１１）。このため、反応装置１０では、排出ガスＧ１が流れ方向を変えずに反応路から流出する場合と比して、反応路３２において排出ガスＧ１の流れ方向の下流側の部分の境界層Ｓ１が乱される。このため、排出ガスＧ１に含まれている二酸化炭素と、ゼオライトを用いて成形された反応板３４、３６との吸着量（反応量）が増えている。

また、反応装置１０では、反応路３２Ａを流れる排出ガスＧ１の流路長と、反応路３２Ｂを流れる排出ガスＧ１の流路長と、反応路３２Ｃを流れる排出ガスＧ１の流路長とが同様となる。このため、流路長が異なる場合と比して、排出ガスＧ１から満遍なく二酸化炭素が取り除かれる。

また、反応装置１０では、流入路１２及び流出路２２は、装置奥行方向に延びている。これにより、装置奥行方向へ流れる排出ガスＧ１が流入路１２へ流入し、排出ガスＧ１から二酸化炭素が取り除かれた処理ガスＧ２が流出路２２から装置奥行方向へ流出する。つまり、反応装置１０は、装置奥行方向から流入した排出ガスＧ１を、処理ガスＧ２として装置奥行方向へ流出させる。

なお、反応板３４、３６によって吸着された二酸化炭素を回収する場合には、例えば、高温の空気を、反応装置１０の流入路１２へ流入させる。そして、二酸化炭素を反応板３４、３６から脱着させ、脱着した二酸化炭素を回収する。

（まとめ）
以上説明したように、反応装置１０では、反応装置５００と比して、反応路３２を流れる排出ガスＧ１の圧力損失が高くなるのを抑制した上で、排出ガスＧ１に含まれている二酸化炭素が反応板３４、３６に吸着される量（反応量）を増やすことができる。

また、反応装置１０では、前述したように、装置奥行方向から流入した排出ガスＧ１を、処理ガスＧ２として装置奥行方向へ流出させることができる。つまり、反応装置１０では、反応装置１０に流入する排出ガスＧ１の流れ方向と、反応装置１０から流出する処理ガスＧ２の流れ方向とを同様の方向にすることができる。

また、底板１６が、流入路１２を装置奥行方向に流れる排出ガスＧ１の流れを止め、排出ガスＧ１を反応路３２に案内する。これにより、流入路１２を流れる全ての排出ガスＧ１の流れ方向を変えて、排出ガスＧ１を反応路３２へ流入させることができる。

底板２６が、装置奥行方向に流れる排出ガスＧ１等の流体が流出路２２の端部から流出路２２に流入するのを抑制する。つまり、反応路３２から流出路２２に流入する処理ガスＧ２を妨げる流体が流出路２２に流入するのが抑制されている。このため、装置奥行方向に流れる流体が流出路の端部から流出路に流入する場合と比して、反応路３２を通過する処理ガスＧ２の流量を増やすことができる。

また、流入路１２、流出路２２、及び反応路３２は、平行な２枚の平面４０Ａ、４２Ａの間に形成されている。このため、管材を用いて、流入路、流出路、及び反応路を形成する場合と比して、簡易な構成で流入路１２、流出路２２、及び反応路３２を形成することができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る反応装置の一例について図５を用いて説明する。なお、第２実施形態については、第１実施形態と異なる部分を主に説明する。

第２実施形態に係る反応装置１１０は、図５に示されるように、装置奥行方向に延びている流入路１２の中心線Ｃ１に対して対称とされている。具体的には、反応装置１１０は、反応路３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃに対応した反応路１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃと、流出路２２に対応した流出路１２２とを有している。さらに、反応装置１１０は、反応板３４、３６に対応した反応板１３４、１３６と、側板２４Ａ、２４Ｂに対応した側板１２４Ａ、１２４Ｂと、底板２６に対応した底板１２６と、側板１４Ｂに対応した側板１１４Ｂとを有している。このように、流入路１２を挟んで両側に、反応路３２、１３２及び流出路２２、１２２が夫々形成されている。

この構成において、工場から排出された窒素と二酸化炭素とを含んだ排出ガスＧ１は、反応装置１１０の流入路１２の装置奥行方向の手前側の端部から流入路１２へ流入する（図中矢印Ｍ１）。

流入路１２を流れる排出ガスＧ１の一部は、流れ方向を装置幅方向に変えて反応路３２Ａ、１３２Ａへ流入する（図中矢印Ｍ２－１、Ｍ２－２）。また、反応路３２Ａ、１３２Ａへ流入した排出ガスＧ１は、反応路３２Ａ、１３２Ａを装置幅方向へ流れる（図中矢印Ｍ３－１、Ｍ３－２）。さらに、反応路３２Ａ、１３２Ａを流れる排出ガスＧ１に含まれる二酸化炭素は、反応板３４、３６、反応板１３４、１３６によって吸着される。また、排出ガスＧ１から二酸化炭素が取り除かれた処理ガスＧ２は、反応路３２Ａ、１３２Ａから流れ方向を装置奥行方向に変えて流出路２２、１２２へ流入する（図中矢印Ｍ４－１、Ｍ４－２）。流出路２２、１２２へ流入した処理ガスＧ２は、流出路２２、１２２を装置奥行方向の奥側へ流れ、流出路２２、１２２の装置奥行方向の奥側の端部から流出する（図中矢印Ｍ５－１、Ｍ５－２）。

また、流入路１２を流れる排出ガスＧ１の他の一部は、反応路３２Ｂ、１３２Ｂへ流入する（図中矢印Ｍ６－１、Ｍ６－２）。反応路３２Ｂ、１３２Ｂへ流入した排出ガスＧ１は、反応路３２Ｂ、１３２Ｂを流れる（図中矢印Ｍ７－１、Ｍ７－２）。反応路３２Ｂ、１３２Ｂを流れる排出ガスＧ１に含まれる二酸化炭素は、反応板３４、反応板１３４によって吸着される。また、排出ガスＧ１から二酸化炭素が取り除かれた処理ガスＧ２は、反応路３２Ｂ、１３２Ｂから流出路２２、１２２へ流入する（図中矢印Ｍ８－１、Ｍ８－２）。流出路２２、１２２へ流入した処理ガスＧ２は、流出路２２、１２２の装置奥行方向の奥側の端部から流出する（図中矢印Ｍ５－１、Ｍ５－２）。

また、流入路１２を流れる排出ガスＧ１の残部は、底板１６によって装置奥行方向への流れが止められて反応路３２Ｃ、１３２Ｃ側に案内される。そして、排出ガスＧ１は、流れ方向を装置幅方向に変えて反応路３２Ｃ、１３２Ｃへ流入する（図中矢印Ｍ９-１、Ｍ９-２）。反応路３２Ｃ、１３２Ｃへ流入した排出ガスＧ１は、反応路３２Ｃ、１３２Ｃを流れる（図中矢印Ｍ１０－１、Ｍ１０－２）。反応路３２Ｃ、１３２Ｃを流れる排出ガスＧ１に含まれる二酸化炭素は、反応板３４、３６、反応板１３４、１３６によって吸着される。また、排出ガスＧ１から二酸化炭素が取り除かれた処理ガスＧ２は、反応路３２Ｃ、１３２Ｃから流出路２２、１２２へ流入する（図中矢印Ｍ１１－１、Ｍ１１－２）。流出路２２、１２２へ流入した処理ガスＧ２は、流出路２２、１２２の装置奥行方向の奥側の端部から流出する（図中矢印Ｍ５－１、Ｍ５－２）。

以上説明したように、本第２実施形態の反応装置１１０では、反応路３２Ａ、１３２Ａ、反応路３２Ｂ、１３２Ｂ、及び反応路３２Ｃ、１３２Ｃが、装置幅方向における流入路１２の両側に形成されている。このため、反応装置１０と比して、排出ガスＧ１に含まれている二酸化炭素と、反応板３４、３６、反応板１３４、１３６との反応量（吸着量）を増やすことができる。具体的には、排出ガスＧ１が一方側にのみ流れ方向を変えて反応路３２に流入する場合と比して、排出ガスＧ１が一方側及び他方側に流れ方向を変えて反応路３２、１３２に流入する。このため、排出ガスＧ１と反応板３４、３６、反応板１３４、１３６とを効果的に接触させることができ、前述した反応量（吸着量）を増やすことができる。他の作用については、第１実施形態の作用と同様である。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る反応装置の一例について図６を用いて説明する。なお、第３実施形態については、第２実施形態と異なる部分を主に説明する。

第３実施形態に係る反応装置２１０は、図６に示されるように、装置奥行方向に延びている流出路１２２の中心線Ｃ２に対して対称とされている。具体的には、反応装置２１０は、流入路１２に対応した流入路２１２と、反応板３４、３６に対応した反応板２３４、２３６と、反応板１３４、１３６に対応した反応板２８４、２８６とを有している。さらに、反応装置２１０は、反応路３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃに対応した反応路２３２Ａ、２３２Ｂ、２３２Ｃと、反応路１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃに対応した反応路２８２Ａ、２８２Ｂ、２８２Ｃとを有している。また、反応装置２１０は、流出路２２に対応した流出路２２２と、側板２４Ａ、２４Ｂに対応した側板２２４Ａ、２２４Ｂと、底板２６に対応した底板２２６とを有している。さらに、反応装置２１０は、側板１４Ｂに対応した側板２１４Ｂと、側板１２４Ｂに対応した側板２７４Ｂと、底板１６に対応した底板２１６とを有している。底板２１６は、案内部材の一例である。

この構成において、流出路１２２には、反応路１３２Ａ、２８２Ａから流入した処理ガスＧ２、反応路１３２Ｂ、２８２Ａから流入した処理ガスＧ２、及び反応路１３２Ｃ、２８２Ｃから流入した処理ガスＧ２が流入する。そして、流出路１２２へ流入した処理ガスＧ２は、流出路１２２の装置奥行方向の奥側の端部から流出する。

以上説明したように、反応装置２１０では、流入路１２、１２２は２個（複数）形成され、流出路２２、１２２、２２２は３個（複数）形成されており、流入路と流出路とは交互に並んでいる。これにより、流入路及び流出路の少なくとも一方が１個の場合と比して、排出ガスＧ１に含まれている二酸化炭素と、反応板３４、３６、反応板１３４、１３６、反応板２３４、２３６、反応板２８４、２８６との反応量（吸着量）を増やすことができる。他の作用については、第２実施形態の作用と同様である。

＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係る反応装置の一例について図７、図８を用いて説明する。なお、第４実施形態については、第３実施形態と異なる部分を主に説明する。

第４実施形態に係る反応装置３１０では、流入路１２において反応路３２、１３２が臨んでいる部分の流路幅は、排出ガスＧ１が流れる流れ方向において上流側から下流側に向かって狭くなっている。また、反応装置３１０では、流入路２１２において反応路２３２、２８２が臨んでいる部分の流路幅は、排出ガスＧ１が流れる流れ方向において上流側から下流側に向かって狭くなっている。

さらに、反応装置３１０では、流出路２２において、反応路３２が臨んでいる部分の流路幅は、処理ガスＧ２が流れる流れ方向において上流側から下流側に向かって広くなっている。また、反応装置３１０では、流出路１２２において、反応路１３２、２８２が臨んでいる部分の流路幅は、処理ガスＧ２が流れる流れ方向において上流側から下流側に向かって広くなっている。さらに、反応装置３１０では、流出路２２２において、反応路２３２が臨んでいる部分の流路幅は、処理ガスＧ２が流れる流れ方向において上流側から下流側に向かって広くなっている。

具体的には、反応板３４、３６の装置幅方向の位置、反応板１３４、１３６の装置幅方向の位置、反応板２３４、２３６の装置幅方向の位置、及び反応板２８４、２８６の装置幅方向の位置が、隣の反応板に対して装置幅方向にずれている。さらに、反応装置３１０の流出路２２、１２２、２２２の流出口は、反応装置２１０の流出路の流出口の流路幅と比して広くなっている。これにより、流入路１２、２１２、及び流出路２２、１２２、２２２の流路幅が変えられている。

以上の構成において、反応装置３１０では、流入路の流路幅が一定の場合と比して、流入路１２から、反応路３２Ａへ流入する排出ガスＧ１の流量と、反応路３２Ｂへ流入する排出ガスＧ１の流量と、反応路３２Ｃへ流入する排出ガスＧ１の流量との互いの差を少なくすることができる。

また、反応装置３１０では、流入路の流路幅が一定の場合と比して、流入路１２から、反応路１３２Ａへ流入する排出ガスＧ１の流量と、反応路１３２Ｂへ流入する排出ガスＧ１の流量と、反応路１３２Ｃへ流入する排出ガスＧ１の流量との互いの差を少なくすることができる。これにより、反応路３２Ａで排出ガスＧ１の二酸化炭素が吸着される吸着量と、反応路３２Ｂで排出ガスＧ１の二酸化炭素が吸着される吸着量と、反応路３２Ｃで排出ガスＧ１の二酸化炭素が吸着される吸着量との互いの差を少なくすることができる。

なお、流入路２１２から各反応路へ流入する排出ガスＧ１の流量についても同様である。

また、反応装置３１０では、流出路の流路幅が一定の場合と比して、反応路３２Ａから流出路２２へ流入する処理ガスＧ２の流量と、反応路３２Ｂから流出路２２へ流入する処理ガスＧ２の流量と、反応路３２Ｃから流出路２２へ流入する処理ガスＧ２の流量との互いの差を少なくすることができる。これにより、反応路３２Ａで排出ガスＧ１の二酸化炭素が吸着される吸着量と、反応路３２Ｂで排出ガスＧ１の二酸化炭素が吸着される吸着量と、反応路３２Ｃで排出ガスＧ１の二酸化炭素が吸着される吸着量との互いの差を少なくすることができる。

なお、各反応路から流出路１２２へ流入する処理ガスＧ２の流量、及び各反応路から流出路２２２へ流入する処理ガスＧ２の流量についても同様である。

また、他の作用については、第３実施形態の作用と同様である。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、排出ガスＧ１は、流入路１２、２１２を装置奥行方向の手前側から奥側に流れ、処理ガスＧ２は、流出路２２、１２２、２２２を装置奥行方向の手前側から奥側に流れた。このように、排出ガスＧ１と処理ガスＧ２とが同じ方向に流れたが、処理ガスＧ２が排出ガスＧ１に対して逆方向に流れてもよい。つまり、処理ガスＧ２が装置奥行方向の奥側から手前側に流れてもよい。

また、上記実施形態では、化学吸着を例にとって説明したが、物理吸着であってもよい。

また、上記第３、第４実施形態では、流入路１２、１２２は２個形成され、流出路２２、１２２、２２２は３個形成されたが、流入路が３個以上形成されてもよく、流出路が４個以上形成されてもよい。

また、上記実施形態では、装置上下方向から見て、反応路は、流入路及び流出路が延びている装置奥行方向に対して直交する直交方向に延びて、流入路と流出路とを繋いていた。しかし、反応路が、流入路及び流出路が延びている方向に対して交差する交差方向に延びて、流入路と流出路とを繋いでいればよい。

また、上記実施形態では、流入路と流出路とが同じ方向に延びていたが、流入路が延びている方向と反応路が延びている方向とが交差しており、かつ、流出路が延びている方向と反応路が延びている方向とが交差していればよい。

また、上記実施形態では、装置奥行方向に並ぶ反応路は、３個であったが、２個でもよく、４個以上であってもよい。

また、上記実施形態では、反応路は、排出ガスＧ１に含まれる二酸化炭素を吸着するゼオライトを用いて成形された反応板で形成された。しかし、例えば、反応装置に流入させる流体が水蒸気を含んだガスの場合には、反応路は、水蒸気を含んだガスに含まれる水蒸気（水）を吸着するシリカゲル又はゼオライトを用いて成形された反応板で形成される。また、例えば、反応装置に流入させる流体が排出ガスの場合には、反応路は、排出ガスに含まれる窒素酸化合物を変質させる触媒を用いて成形された反応板で形成される。また、例えば、反応装置に流入させる流体が排出ガスの場合には、反応路は、排出ガスに含まれる一酸化炭素を変質させる触媒を用いて成形された反応板で形成される。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、図９に示されるように、反応板をＶ字状に配置してもよい。

１０ 反応装置
１２ 流入路
１６ 底板（案内部材の一例）
２２ 流出路
２６ 底板（抑制部材の一例）
３２ 反応路
３２Ａ 反応路
３２Ｂ 反応路
３２Ｃ 反応路
３４ 反応板（反応部材の一例）
３６ 反応板（反応部材の一例）
４０Ａ 平面
４２Ａ 平面
１１０ 反応装置
１２２ 流出路
１２６ 底板（抑制部材の一例）
１３２ 反応路
１３２Ａ 反応路
１３２Ｂ 反応路
１３２Ｃ 反応路
１３４ 反応板（反応部材の一例）
１３６ 反応板（反応部材の一例
２１０ 反応装置
２１２ 流入路
２１６ 底板（案内部材の一例）
２２２ 流出路
２２６ 底板（抑制部材の一例）
２３２ 反応路
２３２Ａ 反応路
２３２Ｂ 反応路
２３２Ｃ 反応路
２３４ 反応板（反応部材の一例）
２３６ 反応板（反応部材の一例）
２８２ 反応路
２８２Ａ 反応路
２８２Ｂ 反応路
２８２Ｃ 反応路
２８４ 反応板（反応部材の一例）
２８６ 反応板（反応部材の一例）
３１０ 反応装置

Claims (8)

1. 一方向に延びていると共に端部から前記一方向に流れる流体が流入して前記一方向に流れる流入路と、前記一方向に対して交差する交差方向で前記流入路と離間して前記一方向に延びていると共に前記一方向に流れる流体が端部から流出する流出路との間に、前記一方向に並んで複数配置され、前記流入路と前記流出路とを前記交差方向に繋いでおり、流体に含まれる物質と反応する反応部材で形成されている反応路であって、前記交差方向における長さをＬとし、流路幅をＷ１とすると下記式（１）（２）が満たされている前記反応路を有する反応装置であって、
   前記流体は、ガスであり、前記物質は、二酸化炭素であり、前記反応部材は、ゼオライトを用いて成形されており、
   前記流入路を前記一方向に流れる前記流体の流れを止め、前記流体を前記反応路に案内する案内部材を有する反応装置。
   
   Ｗ１／２≦Ｌ≦１０Ｗ１・・・・・（１）
   ０．１〔μｍ〕≦Ｗ１≦５〔ｍｍ〕・・・・（２）
2. 前記一方向に流れる前記流体が前記流出路の端部から前記流出路に流入するのを抑制する抑制部材を有する請求項１に記載の反応装置。
3. 前記流入路を挟んで両側に、前記反応路及び前記流出路が夫々形成されている請求項１又は２に記載の反応装置。
4. 前記流入路は複数形成され、
   前記流出路は複数形成され、
   前記流入路と前記流出路とは交互に並んでいる請求項１～３の何れか１項に記載の反応装置。
5. 前記流入路において前記反応路が臨んでいる部分の前記流入路の流路幅は、前記流体が流れる流れ方向において上流側から下流側に向かって狭くなっている請求項１～４の何れか１項に記載の反応装置。
6. 前記流出路において前記反応路が臨んでいる部分の前記流出路の流路幅は、前記流体が流れる流れ方向において上流側から下流側に向かって広くなっている請求項１～５の何れか１項に記載の反応装置。
7. 前記流入路、前記流出路、及び前記反応路は、平行な２枚の平面の間に形成されている請求項１～６の何れか１項に記載の反応装置。
8. 前記反応部材は、前記流体に含まれる前記物質を吸着する請求項１～７の何れか１項に記載の反応装置。

Images