KR101900140B1 - 흡수 방법 및 흡수 장치 - Google Patents

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Abstract

흡수 방법은, 미세 유로를 준비하는 스텝과, 피흡수 성분을 포함하는 제1 유체로서의 기체로부터 상기 피흡수 성분을 제2 유체로서의 흡수액에 흡수시키도록 상기 기체 및 상기 흡수액을 상기 미세 유로에 유통시키는 주 유통 스텝과, 상기 기체 및 상기 흡수액을 상기 미세 유로에 유통시킨 상태에서, 당해 미세 유로 내의 압력을 높게 하기 위한 제3 유체를 당해 미세 유로에 유통시키는 부 유통 스텝을 포함한다.

Description

흡수 방법 및 흡수 장치{ABSORPTION METHOD AND ABSORPTION DEVICE}
본 발명은, 흡수 방법 및 흡수 장치에 관한 것이다.
기체중의 특정 성분을 분리하는 방법 중 하나에 흡수 조작이 있다. 이 흡수 조작의 방법에는, 크게 구별하여, 기체중에 흡수액을 분산시키는 방법과, 흡수액중에 기체를 분산시키는 방법이 있다. 전자의 방법에서는, 충전탑이나 스프레이탑 등의 흡수탑이 사용된다. 후자의 방법에서는, 붕단탑이나 기포탑 등의 흡수탑이 사용된다. 또한, 이러한 흡수탑에 대해서는, 특허 공보에 기재된 기술로서도 공지되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조).
그러나, 이러한 흡수탑과 같은 흡수 장치에서는, 흡수액과 기체의 접촉 효율이 나쁘다. 이로 인해, 흡수 속도가 느리고, 또한, 흡수액의 단위 체적당의 흡수량을 증가시킬 수도 없었다.
일본 특허 공개 소52-54680호 공보 일본 특허 공개 소63-170206호 공보
본 발명의 목적은, 기체중의 특정 성분을 흡수액에 흡수시킬 때, 흡수 속도를 빠르게 함과 함께 흡수액의 단위 체적당의 흡수량을 증가시키는 데 있다.
본 발명의 일국면에 따른 흡수 방법은, 미세 유로를 준비하는 스텝과, 피흡수 성분을 포함하는 제1 유체로서의 기체로부터 상기 피흡수 성분을 제2 유체로서의 흡수액에 흡수시키도록 상기 기체 및 상기 흡수액을 상기 미세 유로에 유통시키는 주 유통 스텝과, 상기 기체 및 상기 흡수액을 상기 미세 유로에 유통시킨 상태에서, 당해 미세 유로 내의 압력을 높게 하기 위한 제3 유체를 당해 미세 유로에 유통시키는 부 유통 스텝을 포함한다.
본 발명의 다른 국면에 따른 흡수 장치는, 피흡수 성분을 포함하는 제1 유체로서의 기체를 공급하는 제1 공급부와, 제2 유체로서의 흡수액을 공급하는 제2 공급부와, 상기 제1 공급부에 의해 공급되는 상기 기체와 상기 제2 공급부에 의해 공급되는 상기 흡수액을 유통시키면서 상기 기체로부터 상기 흡수액에 상기 피흡수 성분을 흡수시키는 미세 유로와, 상기 미세 유로 내의 압력을 높이기 위한 제3 유체를 상기 미세 유로에 공급하는 제3 공급부를 구비한다.
도 1은, 본 실시 형태에서의 미세 유로 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2a는, 본 실시 형태에서의 미세 유로 장치 내의 유체 유로의 일례에 대해서 도시한 도면이다.
도 2b는, 본 실시 형태의 일례에 의한 유체 유로를 형성하는 기판을 표면에서 본 도면이다.
도 2c는, 본 실시 형태의 일례에 의한 유체 유로를 형성하는 기판을 이면에서 본 도면이다.
도 2d는, 본 실시 형태에서의 미세 유로 장치 내의 유체 유로의 다른 예에 대해서 도시한 도면이다.
도 2e는, 본 실시 형태의 다른 예에 의한 유체 유로를 형성하는 기판을 표면에서 본 도면이다.
도 2f는, 본 실시 형태의 다른 예에 의한 유체 유로를 형성하는 기판을 이면에서 본 도면이다.
도 3은, 본 실시 형태에서의 미세 유로 장치 내의 온도 조절 유로에 대해서 도시한 도면이다.
도 4는, 본 실시 형태에서의 미세 유로 장치의 제1 단부면에 의한 단면도의 일부를 도시한 도면이다.
도 5는, 제1 실시예에 의한 흡수 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은, 제1 실시예에 의한 흡수 장치에 있어서 제1 유체 및 제2 유체의 유체 유로에의 공급과 제3 유체의 유체 유로에의 공급이 동시에 행하여질 때의 흡수 장치 동작에 대해서 도시한 도면이다.
도 7a는, 제1 실시예에 의한 흡수 장치에 있어서 제1 유체 및 제2 유체의 유체 유로에의 공급이 행하여질 때의 흡수 장치 동작에 대해서 도시한 도면이다.
도 7b는, 제1 실시예에 의한 흡수 장치에 있어서 제3 유체의 유체 유로에의 공급이 행하여질 때의 흡수 장치 동작에 대해서 도시한 도면이다.
도 8은, 제2 실시예에 의한 흡수 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는, 제2 실시예에 의한 흡수 장치에 있어서 제1 유체 및 제2 유체의 유체 유로에의 공급과 제3 유체의 유체 유로에의 공급이 동시에 행하여질 때의 흡수 장치 동작에 대해서 도시한 도면이다.
도 10a는, 제2 실시예에 의한 흡수 장치에 있어서 제1 유체 및 제2 유체의 유체 유로에의 공급이 행하여질 때의 흡수 장치 동작에 대해서 도시한 도면이다.
도 10b는, 제2 실시예에 의한 흡수 장치에 있어서 제3 유체의 유체 유로에의 공급이 행하여질 때의 흡수 장치 동작에 대해서 도시한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다.
먼저, 본 실시 형태에서 사용하는 미세 유로 장치에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에서의 미세 유로 장치는, 제1 유체로서의 기체로부터 특정 성분을 제2 유체로서의 흡수액에 흡수시키는 흡수 방법(흡수 조작)에 사용되는 것이다. 즉, 당해 미세 유로 장치는, 흡수 장치에 사용된다. 또한, 이 미세 유로 장치는, 복수의 유체끼리를 합류시켜서 그것들의 유체끼리의 흡수 조작 이외의 상호 작용을 발생시키기 위해서도 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 이 미세 유로 장치는, 마이크로 리액터, 열교환기, 추출 반응용의 반응 장치, 에멀전화용의 혼합 장치 등에도 사용하는 것이 가능하다.
도 1은, 본 실시 형태에서의 미세 유로 장치(1)의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서의 미세 유로 장치(1)는, 본체부(4)와, 제1 유체용 헤더(6)와, 제2 유체용 헤더(8)와, 제3 유체용 헤더(10)와, 유체 배출용 헤더(12)와, 온도 조절 유체용 헤더(14, 16)를 구비하고 있다.
본체부(4)는, 미세 유로 장치(1)의 대부분을 차지하고 있고, 직육면체 형상으로 형성되어 있다. 이 본체부(4)는, 제1 단부면(4a)과, 제2 단부면(4b)과, 제3 단부면(4c)과, 제4 단부면(4d)을 갖는다. 제1 단부면(4a)은, 본체부(4)의 길이 방향에서 일방측을 향하는 단부면이다. 제2 단부면(4b)은, 제1 단부면(4a)과 반대측을 향하는 본체부(4)의 단부면이다. 제3 단부면(4c)은, 본체부(4)의 길이 방향에 직교하는 짧은 방향에서 일방측을 향하는 단부면이다. 제4 단부면(4d)은, 제3 단부면(4c)과 반대측을 향하는 본체부(4)의 단부면이다. 본체부(4)의 길이 방향은, 미세 유로 장치(1)의 길이 방향과 동일한 방향이다. 본체부(4)의 짧은 방향은, 미세 유로 장치(1)의 짧은 방향과 동일한 방향이다. 본체부(4)의 두께 방향은, 미세 유로 장치(1)의 두께 방향과 동일한 방향이다.
제1 유체용 헤더(6) 및 온도 조절 유체용 헤더(16)는, 본체부(4)의 제1 단부면(4a)에 대향하도록 배치되어 본체부(4)에 결합된다. 유체 배출용 헤더(12) 및 온도 조절 유체용 헤더(14)는, 본체부(4)의 제2 단부면(4b)에 대향하도록 배치되어 본체부(4)에 결합된다. 제2 유체용 헤더(8) 및 제3 유체용 헤더(10)는, 본체부(4)의 제3 단부면(4c)에 대향하도록 배치되어 본체부(4)에 결합된다. 제3 유체용 헤더(10)는, 제2 유체용 헤더(8)보다도 제1 단부면(4a)으로부터 먼 위치에 배치된다.
또한, 본 실시 형태의 미세 유로 장치(1)에는, 복수의 유체 유로(2)와, 복수의 온도 조절 유로(3)가 형성되어 있다. 각 유체 유로(2)는, 제1 유체, 제2 유체 및 제3 유체를 합류시켜서 유통시키기 위한 유로이다. 제1 유체와 제2 유체는, 상호 작용시키는 유체이다. 각 유체 유로(2)는, 제1 유체와 제2 유체를 서로 접촉한 상태에서 유통시키면서 제1 유체로부터 제2 유체에 피흡수 성분을 흡수시킨다. 각 온도 조절 유로(3)는, 유체 유로(2)를 흐르는 유체의 온도를 조절하기 위한 온도 조절용 유체를 흘리기 위한 유로이다. 따라서, 이 유체 유로(2) 및 온도 조절 유로(3)에 대해서 설명한다.
도 2a는, 본 실시 형태에서의 미세 유로 장치(1) 내의 유체 유로(2)의 일례에 대해서 도시한 도면이다.
각 유체 유로(2)는, 미소한 유로 직경을 갖는 소위 마이크로 채널이다. 각 유체 유로(2)는, 미세 유로의 일례이다. 이 유체 유로(2)는, 도 2a에 도시한 바와 같이, 제1 도입로(2a)와, 제2 도입로(2b)와, 제3 도입로(2c)와, 합류 유체 유로(2d)를 갖는다. 제1 도입로(2a)는, 제1 유체가 도입되는 부분이다. 제2 도입로(2b)는, 제2 유체가 도입되는 부분이다. 제3 도입로(2c)는, 제3 유체가 도입되는 부분이다. 합류 유체 유로(2d)는, 제1, 제2 및 제3의 도입로(2a, 2b, 2c)에 각각 도입된 유체를 합류시켜서 유통시키는 부분이다.
제1 도입로(2a)는, 본체부(4)에 있어서 제1 단부면(4a)의 근방이고 또한 제3 단부면(4c) 근방의 위치에 배치되어 있다. 제1 도입로(2a)는, 본체부(4)의 길이 방향으로 직선적으로 연장하고 있다. 제1 도입로(2a)는, 이 제1 도입로(2a)에 제1 유체를 도입하기 위한 제1 도입구(2e)를 갖는다.
제2 도입로(2b)는, 본체부(4)에 있어서 제3 단부면(4c) 근방의 위치에 배치되어 있다. 제2 도입로(2b)는, 제3 단부면(4c)으로부터 제4 단부면(4d)에 향해서 본체부(4)의 짧은 방향으로 직선적으로 연장하고 있다. 이 제2 도입로(2b)는, 제1 도입로(2a)와 직교하는 방향으로 연장하고 있다. 또한, 제2 도입로(2b)는, 이 제2 도입로(2b)에 제2 유체를 도입하기 위한 제2 도입구(2f)를 갖는다.
제3 도입로(2c)도, 본체부(4)에 있어서 제3 단부면(4c) 근방의 위치에 배치되어 있다. 제3 도입로(2c)는, 제3 단부면(4c)으로부터 제4 단부면(4d)에 향해서 본체부(4)의 짧은 방향으로 직선적으로 연장하고 있다. 이 제3 도입로(2c)도, 제1 도입로(2a)와 직교하는 방향으로 연장하고 있다. 단, 제3 도입로(2c)는, 제2 도입로(2b)보다도, 본체부(4)의 제1 단부면(4a)으로부터 먼 위치에 배치되어 있다. 또한, 제3 도입로(2c)는, 이 제3 도입로(2c)에 제3 유체를 도입하기 위한 제3 도입구(2g)를 갖는다.
합류 유체 유로(2d)는, 본체부(4)의 길이 방향에서 제1 단부면(4a)측에 직선적으로 연장하는 부분과 그 부분으로부터 접혀서 제2 단부면(4b)측에 직선적으로 연장하는 부분이 교대로 연결되는 사행한 형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 합류 유체 유로(2d)는, 복수의 직선 유로부(2h)와, 복수의 제1 폴딩부(2i)와, 복수의 제2 폴딩부(2j)를 갖는다.
직선 유로부(2h)는, 합류 유체 유로(2d) 중 본체부(4)의 길이 방향으로 직선적으로 연장하는 부분을 구성한다. 복수의 직선 유로부(2h)는, 서로 평행하게 배치되어 있다. 복수의 직선 유로부(2h)는, 본체부(4)의 짧은 방향에서 간격을 두고 배열하도록 배치되어 있다.
제1 폴딩부(2i)는, 합류 유체 유로(2d) 중 본체부(4)의 길이 방향에서 제1 단부면(4a)측에 직선적으로 연장하는 부분의 제1 단부면(4a)측의 단부와 그 부분의 하류측에 배치되어 제2 단부면(4b)측에 직선적으로 연장하는 부분의 제1 단부면(4a)측의 단부를 서로 연결하는 부분이다. 즉, 제1 폴딩부(2i)는, 본체부(4)의 짧은 방향에서 인접하는 직선 유로부(2h)의 제1 단부면(4a)측의 단부끼리를 연결하고 있다. 이 제1 폴딩부(2i)에 의해, 이 제1 폴딩부(2i)의 상류측의 제1 단부면(4a)측에 연장하는 직선 유로부(2h)로부터 이 제1 폴딩부(2i)의 하류측의 제2 단부면(4b)측에 연장하는 직선 유로부(2h)에 유로가 접혀 있다.
제2 폴딩부(2j)는, 합류 유체 유로(2d) 중 본체부(4)의 길이 방향에서 제2 단부면(4b)측에 직선적으로 연장하는 부분의 제2 단부면(4b)측의 단부와 그 부분의 하류측에 배치되어 제1 단부면(4a)측에 직선적으로 연장하는 부분의 제2 단부면(4b)측의 단부를 서로 연결하는 부분이다. 즉, 제2 폴딩부(2j)는, 본체부(4)의 짧은 방향에서 인접하는 직선 유로부(2h)의 제2 단부면(4b)측의 단부끼리를 연결하고 있다. 이 제2 폴딩부(2j)에 의해, 이 제2 폴딩부(2j)의 상류측의 제2 단부면(4b)측에 연장하는 직선 유로부(2h)로부터 이 제2 폴딩부(2j)의 하류측의 제1 단부면(4a)측에 연장하는 직선 유로부(2h)에 유로가 접혀 있다.
또한, 합류 유체 유로(2d)는, 이 합류 유체 유로(2d) 내로부터 유체를 도출하기 위한 도출구(2k)를 갖는다. 이 도출구(2k)는, 합류 유체 유로(2d)의 하류측의 단부에 설치되어 있다.
또한, 미세 유로 장치(1)에는, 제1 공급 유로(2m)와, 제2 공급 유로(2n)와, 제3 공급 유로(2o)와, 회수 유로(2p)가 형성되어 있다. 구체적으로는, 제1 유체용 헤더(6)에 제1 공급 유로(2m)가 형성되어 있다. 제2 유체용 헤더(8)에 제2 공급 유로(2n)가 형성되어 있다. 제3 유체용 헤더(10)에 제3 공급 유로(2o)가 형성되어 있다. 유체 배출용 헤더(12)에 회수 유로(2p)가 형성되어 있다.
제1 공급 유로(2m)는, 각 유체 유로(2)의 제1 도입로(2a)의 제1 도입구(2e)에 제1 유체를 분배해서 공급하기 위한 것이다. 제1 공급 유로(2m)는, 제1 공급 구멍(2q)과, 제1 공급 유로 접속부(2r)를 갖는다. 제1 공급 구멍(2q)은, 미세 유로 장치(1)의 두께 방향의 한쪽 단부면(제5 단부면이라 칭함)에서 개구한다. 제1 공급 구멍(2q)은, 그 개구로부터 미세 유로 장치(1)의 두께 방향의 다른 쪽 단부면(제6 단부면이라 칭함)에 향해서 복수의 유체 유로(2) 중 제6 단부면에 가장 가까운 유체 유로(2)에 대응하는 위치까지 연장하고 있다. 이 제1 공급 구멍(2q)에는, 도시하지 않은 제1 공급측 커넥터가 접속되어 있다. 제1 공급 구멍(2q)에는, 그 제1 공급측 커넥터를 통해서 제1 유체가 공급된다. 제1 공급 유로 접속부(2r)는, 복수의 유체 유로(2) 중 미세 유로 장치(1)의 제5 단부면에 가장 가까운 유체 유로(2)에 대응하는 위치로부터 제6 단부면에 가장 가까운 유체 유로(2)에 대응하는 위치에 걸쳐서 미세 유로 장치(1)의 두께 방향으로 연장하고 있다. 제1 공급 유로 접속부(2r)는, 제1 공급 구멍(2q)과 연통하도록 형성되어 있다. 이 제1 공급 유로 접속부(2r)는, 각 유체 유로(2)의 제1 도입구(2e)에 접속되어 있다. 제1 공급 유로 접속부(2r)는, 제1 공급 구멍(2q)에 공급된 제1 유체를 각 제1 도입구(2e)에 분배한다.
제2 공급 유로(2n)는, 각 유체 유로(2)의 제2 도입로(2b)의 제2 도입구(2f)에 제2 유체를 분배해서 공급하기 위한 것이다. 제2 공급 유로(2n)는, 도시하지 않은 제2 공급측 커넥터가 접속되는 제2 공급 구멍(2s)과, 각 유체 유로(2)의 제2 도입구(2f)에 접속되는 제2 공급 유로 접속부(2t)를 갖는다. 이 제2 공급 유로(2n)의 제2 공급 구멍(2s)과 제2 공급 유로 접속부(2t)의 구성은, 제1 공급 유로(2m)의 제1 공급 구멍(2q)과 제1 공급 유로 접속부(2r)의 구성과 동일하다.
제3 공급 유로(2o)는, 각 유체 유로(2)의 제3 도입로(2c)의 제3 도입구(2g)에 제3 유체를 분배해서 공급하기 위한 것이다. 제3 공급 유로(2o)는, 도시하지 않은 제3 공급측 커넥터가 접속되는 제3 공급 구멍(2u)과, 각 유체 유로(2)의 제3 도입구(2g)에 접속되는 제3 공급 유로 접속부(2v)를 갖는다. 이 제3 공급 유로(2o)의 제3 공급 구멍(2u)과 제3 공급 유로 접속부(2v)의 구성도, 제1 공급 유로(2m)의 제1 공급 구멍(2q)과 제1 공급 유로 접속부(2r)의 구성과 동일하다.
회수 유로(2p)는, 각 유체 유로(2)의 합류 유체 유로(2d)의 도출구(2k)로부터 도출되는 유체를 합류시켜서 회수하기 위한 것이다. 회수 유로(2p)는, 회수 구멍(2w)과, 회수 유로 접속부(2x)를 갖는다. 회수 구멍(2w)은, 미세 유로 장치(1)의 제5 단부면에서 개구한다. 회수 구멍(2w)은, 그 개구로부터 미세 유로 장치(1)의 제6 단부면에 향해서 복수의 유체 유로(2) 중 제6 단부면에 가장 가까운 유체 유로(2)에 대응하는 위치까지 연장하고 있다. 이 회수 구멍(2w)에는, 도시하지 않은 회수측 커넥터가 접속되어 있다. 회수 유로 접속부(2x)는, 복수의 유체 유로(2) 중 미세 유로 장치(1)의 제5 단부면에 가장 가까운 유체 유로(2)에 대응하는 위치로부터 제6 단부면에 가장 가까운 유체 유로(2)에 대응하는 위치에 걸쳐서 미세 유로 장치(1)의 두께 방향으로 연장하고 있다. 회수 유로 접속부(2x)는, 회수 구멍(2w)과 연통하도록 형성되어 있다. 이 회수 유로 접속부(2x)는, 각 유체 유로(2)의 도출구(2k)에 접속되어 있다. 회수 유로 접속부(2x)는, 각 도출구(2k)로부터 도출되는 유체를 합류시킨다. 이 회수 유로 접속부(2x)에서 합류된 유체는, 회수 구멍(2w)에 흘러, 도시하지 않은 회수측 커넥터를 통해서 도출된다.
또한, 도 2a에서는, 제1 도입로(2a) 및 합류 유체 유로(2d)와, 제2 도입로(2b) 및 제3 도입로(2c)를 동일한 평면 상에 도시하였다. 그러나, 실제로는, 합류 유체 유로(2d)와, 제2 도입로(2b) 및 제3 도입로(2c)는, 미세 유로 장치(1)의 본체부(4)의 두께 방향의 위치가 서로 상이하다. 본체부(4)는, 후술하는 바와 같이, 복수의 기판이 적층됨으로써 형성되어 있다. 이 기판의 적층 방향이 미세 유로 장치(1) 및 본체부(4)의 두께 방향에 상당한다. 본체부(4)를 구성하는 복수의 기판에는, 유체 유로(2)를 형성하는 기판이 포함되어 있다.
도 2b는, 유체 유로(2)를 형성하는 기판을 표면에서 본 도면이다. 도 2c는, 도 2b에 도시된 기판을 표면과 반대측을 향하는 이면에서 본 도면이다. 도 2b에 실선으로 나타내고, 도 2c에 파선으로 나타낸 바와 같이, 제1 도입로(2a) 및 합류 유체 유로(2d)는, 유체 유로(2)를 형성하는 기판의 표면에 있다. 또한, 도 2b에 파선으로 나타내고, 도 2c에 실선으로 나타낸 바와 같이, 제2 도입로(2b) 및 제3 도입로(2c)는, 유체 유로(2)를 형성하는 기판의 이면에 있다.
또한, 도 2d는, 본 실시 형태에서의 미세 유로 장치(1) 내의 유체 유로(2)의 다른 예에 대해서 도시한 도면이다.
이 유체 유로(2)는, 도시한 바와 같이, 본체부(4) 내에서, 도 2a에 도시한 제1 도입로(2a), 제2 도입로(2b), 제3 도입로(2c), 합류 유체 유로(2d), 제1 도입구(2e), 제2 도입구(2f), 제3 도입구(2g), 직선 유로부(2h), 제1 폴딩부(2i), 제2 폴딩부(2j) 및 도출구(2k)의 세트가, 5개 병렬로 배치되어 이루어진다. 또한, 병렬로 배치하는 세트의 개수는 여기에서는 5개로 했지만, 임의의 개수이어도 된다. 또한, 제1 유체용 헤더(6) 내에는, 제1 공급 유로(2m)가, 5개 병렬로 배치된 세트에 대하여 공통으로 설치되어 있다. 또한, 제2 유체용 헤더(8) 내에는, 제2 공급 유로(2n)가, 5개 병렬로 배치된 세트에 대하여 공통으로 설치되어 있다. 또한, 제3 유체용 헤더(10) 내에는, 제3 공급 유로(2o)가, 5개 병렬로 배치된 세트에 대하여 공통으로 설치되어 있다. 또한, 유체 배출용 헤더(12) 내에는, 회수 유로(2p)가, 5개 병렬로 배치된 세트에 대하여 공통으로 설치되어 있다. 제1 공급 유로(2m), 제2 공급 유로(2n), 제3 공급 유로(2o) 및 회수 유로(2p) 각각의 기능은, 도 2a에서 도시한 대응하는 각 유로의 기능과 동일하다. 또한, 각 구성 요소에 대해서는, 도 2a를 참조하여 설명했으므로, 여기에서의 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도 2d에서도, 제1 도입로(2a) 및 합류 유체 유로(2d)와, 제2 도입로(2b) 및 제3 도입로(2c)를 동일한 평면 상에 도시했다. 그러나, 실제로는, 제1 도입로(2a) 및 합류 유체 유로(2d)와, 제2 도입로(2b) 및 제3 도입로(2c)는, 미세 유로 장치(1)의 본체부(4)의 두께 방향의 위치가 서로 상이하다.
도 2e는, 본체부(4)를 구성하는 복수의 기판 중 유체 유로(2)를 형성하는 기판을 표면에서 본 도면이다. 도 2f는, 도 2e에 도시된 기판을 표면과 반대측을 향하는 이면에서 본 도면이다. 도 2e에 실선으로 나타내고, 도 2f에 파선으로 나타낸 바와 같이, 제1 도입로(2a) 및 합류 유체 유로(2d)는, 유체 유로(2)를 형성하는 기판의 표면에 있다. 또한, 도 2e에 파선으로 나타내고, 도 2f에 실선으로 나타낸 바와 같이, 제2 도입로(2b) 및 제3 도입로(2c)는, 유체 유로(2)를 형성하는 기판의 이면에 있다.
도 3은, 본 실시 형태에서의 미세 유로 장치(1) 내의 온도 조절 유로(3)에 대해서 도시한 도면이다.
각 온도 조절 유로(3)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 병렬로 배치된 복수의 단위 유로(3a)로 이루어진다. 각 단위 유로(3a)는, 본체부(4)의 길이 방향에서 제1 단부면(4a)측에 연장하는 부분과 그 부분으로부터 접혀서 제2 단부면(4b)측에 연장하는 부분이 교대로 연결되는 사행한 형상으로 형성되어 있다. 또한, 미세 유로 장치(1)에는, 온도 조절 공급 유로(3b)와, 온도 조절 회수 유로(3c)가 형성되어 있다.
온도 조절 공급 유로(3b)는, 각 온도 조절 유로(3)에 온도 조절용 유체를 분배해서 공급하기 위한 것이다. 온도 조절 공급 유로(3b)는, 온도 조절 유체용 헤더(14)에 형성되어 있다. 온도 조절 공급 유로(3b)는, 온도 조절 공급 구멍(3d)과, 복수의 온도 조절 공급 유로 접속부(3e)를 갖고 있다. 온도 조절 공급 구멍(3d)은, 미세 유로 장치(1)의 두께 방향의 한쪽 단부면(제5 단부면)에서 개구한다. 온도 조절 공급 구멍(3d)은, 그 개구로부터 미세 유로 장치(1)의 두께 방향의 다른 쪽 단부면(제6 단부면)에 향해서 복수의 온도 조절 유로(3) 중 제6 단부면에 가장 가까운 온도 조절 유로(3)에 대응하는 위치까지 연장하고 있다. 이 온도 조절 공급 구멍(3d)에는, 도시하지 않은 온도 조절 공급측 커넥터가 접속되어 있다. 온도 조절 공급 구멍(3d)에는, 그 온도 조절 공급측 커넥터를 통해서 온도 조절용 유체가 공급된다. 온도 조절 공급 유로 접속부(3e)는, 미세 유로 장치(1)의 두께 방향에서 각 온도 조절 유로(3)에 대응하는 위치에 각각 형성되어 있다. 온도 조절 공급 유로 접속부(3e)는, 온도 조절 공급 구멍(3d)과 각 온도 조절 유로(3)의 복수의 단위 유로(3a)의 상류측의 단부를 연결하고 있다. 온도 조절 공급 구멍(3d)에 공급된 온도 조절용 유체는, 각 온도 조절 공급 유로 접속부(3e)를 통해서 각 온도 조절 유로(3)의 복수의 단위 유로(3a)에 분배된다.
또한, 온도 조절 회수 유로(3c)는, 각 온도 조절 유로(3)로부터 온도 조절용 유체를 회수하기 위한 것이다. 온도 조절 회수 유로(3c)는, 온도 조절 유체용 헤더(16)에 형성되어 있다. 온도 조절 회수 유로(3c)는, 온도 조절 회수 구멍(3f)과, 복수의 온도 조절 유로(3)의 하류측의 단부에 연결되는 복수의 온도 조절 회수 유로 접속부(3g)를 갖고 있다. 온도 조절 회수 구멍(3f)과 온도 조절 회수 유로 접속부(3g)의 구조는, 온도 조절 공급 구멍(3d)과 온도 조절 공급 유로 접속부(3e)의 구조와 동일하다. 온도 조절 회수 구멍(3f)에는, 도시하지 않은 온도 조절 회수측 커넥터가 접속되어 있다. 각 온도 조절 유로(3)의 복수의 단위 유로(3a)의 하류 측단부로부터 도출된 온도 조절용 유체는, 각 온도 조절 회수 유로 접속부(3g)로부터 온도 조절 회수 구멍(3f)을 통하고, 또한 온도 조절 회수측 커넥터를 통해서 도출된다.
그리고, 복수의 유체 유로(2)와 복수의 온도 조절 유로(3)는, 미세 유로 장치(1)의 두께 방향으로 배열되도록 미세 유로 장치(1) 내에 형성되어 있다. 구체적으로는, 1개의 유체 유로(2)의 각 부분은, 일평면 상에 배치되어 있다. 2개의 온도 조절 유로(3)는, 미세 유로 장치(1)의 두께 방향(상기 일평면에 대하여 수직인 방향)에서 이 유체 유로(2)의 양측으로 나뉘어서 배치되어 있다. 그리고, 이 1개의 유체 유로(2)와 2개의 온도 조절 유로(3)를 1세트의 유로로서, 복수 세트의 유로가 미세 유로 장치(1)의 두께 방향으로 나란히 배치되어 있다.
도 4는, 본 실시 형태에서의 미세 유로 장치(1)의 제1 단부면(4a)에 평행하고 또한 유체 유로(2) 및 온도 조절 유로(3)의 폴딩부를 포함하지 않는 임의의 면에 의한 단면도의 일부이다. 이 도 4는, 미세 유로 장치(1) 내의 유체 유로(2) 및 온도 조절 유로(3)의 두께 방향의 배치를 도시하고 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 유체 유로(2)의 복수의 합류 유체 유로(2d)가, 본체부(4) 내에서 가로 방향으로 나란히 배치되어 있다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 온도 조절 유로(3)의 복수의 단위 유로(3a)가, 본체부(4) 내에서 각 유체 유로(2)에 대하여 이 본체부(4)의 두께 방향의 일방측 또는 타방측에 간격을 두고 배치되어 있다.
본체부(4)는, 복수의 기판이 적층되어 서로 접합된 부재로 형성되어 있다. 각 유체 유로(2)는, 기판의 표면에 유체 유로(2)에 대응한 형상으로 형성된 홈이 그 기판 상에 적층되는 별도의 기판으로 밀봉됨으로써 형성되어 있다. 또한, 각 온도 조절 유로(3)는, 기판의 표면에 그 온도 조절 유로(3)에 대응한 형상으로 형성된 홈이 그 기판 상에 적층되는 별도의 기판으로 밀봉됨으로써 형성되어 있다. 또한, 도 4에서는, 각 유체 유로(2) 및 각 온도 조절 유로(3)를, 하측이 원호가 되는 반원형의 단면을 갖는 것으로 했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 각 유체 유로(2) 및 각 온도 조절 유로(3)를, 상측이 원호가 되는 반원형의 단면을 갖는 것으로 해도 된다. 또한, 각 유체 유로(2)를, 제1 기판의 표면에 유체 유로(2)에 대응한 형상으로 형성된 제1 홈과, 그 제1 기판 상에 적층되는 제2 기판의 이면에 제1 홈과 대칭형이 되도록 형성된 제2 홈을 중첩함으로써 원형의 단면을 갖는 것으로 해도 된다. 또한, 각 온도 조절 유로(3)를, 제3 기판의 표면에 온도 조절 유로(3)에 대응한 형상으로 형성된 제3 홈과, 그 제3 기판 상에 적층되는 제4 기판의 이면에 제3 홈과 대칭형이 되도록 형성된 제4 홈을 중첩함으로써 원형의 단면을 갖는 것으로 해도 된다.
그런데, 본 실시 형태에 의한 흡수 방법에서는, 이상과 같은 미세 유로 장치(1)를 사용하여, 기체중의 피흡수 성분인 특정 성분을 흡수액에 흡수시키는 흡수 조작을 행한다. 구체적으로는, 유체 유로(2)에 제1 공급 구멍(2q)으로부터 기체를 유통시킴과 함께 유체 유로(2)에 제2 공급 구멍(2s)으로부터 흡수액을 유통시키고, 동시에, 온도 조절 유로(3)에 냉매를 유통시킴으로써, 흡수 조작을 행한다.
이와 같이 함으로써, 미세 유로에 기체 및 흡수액을 서로 접촉한 상태에서 유통시키면서 그 기체로부터 흡수액에의 특정 성분의 흡수 조작을 행할 수 있다. 이로 인해, 종래의 흡수 장치에 의한 흡수 조작에 비하여 기액 접촉 면적이 커지고, 그 결과, 흡수 속도가 빨라진다. 또한, 온도 조절 유로(3)에 냉매를 유통시켜서 유체 유로(2) 내의 온도를 제어함으로써, 흡수열에 의한 온도 상승을 억제해서 흡수량의 저하를 방지할 수 있음과 함께, 흡수열을 회수해서 유효하게 이용할 수 있다.
게다가, 본 실시 형태에서는, 제1 유체로서의 기체가 흐르고 또한 제2 유체로서의 흡수액이 흐르고 있는 유체 유로(2)에 대하여, 제3 공급 구멍(2u)으로부터 제3 유체를 공급한다.
이와 같이 함으로써, 유체 유로(2) 내의 압력을 높게 할 수 있다. 이로 인해, 흡수액의 단위 체적당의 흡수량이 증가해서 흡수율이 높아진다. 또한, 이 경우에는, 유체 유로(2) 내에서 기체가 압축되므로, 유체 유로(2) 내에서 흡수에 의한 흡수열 이외에 압축열이 발생한다. 이로 인해, 유체 유로(2)에 공급하기 전에 기체를 압축하는 경우에 비하여, 보다 많은 열을 회수할 수 있다.
여기서, 제3 유체가 액체인 경우와 제3 유체가 기체인 경우를 생각할 수 있다. 이로 인해, 이하, 제3 유체가 액체인 경우를 제1 실시예로 하고, 제3 유체가 기체인 경우를 제2 실시예로 하여, 그것들의 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.
[제1 실시예]
제1 실시예에서는, 기액이상류가 형성되어 있는 유체 유로(2)에, 액체인 제3 유체를 공급한다. 여기서, 제3 유체는, 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액에 대하여 불용성 또한 불활성인 것이 바람직하다. 단, 이것은, 제3 유체가 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액에 대하여 가용성이거나 활성이거나 하는 것을 제외하는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 유체를 이산화탄소 함유 가스로 하고, 제2 유체를 물로 했을 경우, 제3 유체는 데칸, 도데칸, 또는, 헥사데칸 등으로 하면 좋다. 혹은, 제1 유체를 이산화탄소 함유 가스로 하고, 제2 유체를 아민 화합물을 주성분으로 하는 흡수액으로 했을 경우도, 제3 유체는 데칸, 도데칸, 또는, 헥사데칸 등으로 해도 된다.
도 5는, 제1 실시예에서의 흡수 장치(20)의 구성을 도시한 도면이다. 제1 실시예에서의 흡수 장치(20)는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 유체 유로(2) 및 온도 조절 유로(3)를 구비하는 미세 유로 장치(1)를 포함한다. 도 5에서는, 유체 유로(2)에 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액만이 유통하고 있는 상태를 세로의 줄무늬 모양으로 나타내고 있다. 또한, 미세 유로 장치(1)에서는, 도 4에 도시한 바와 같이 유체 유로(2) 및 그 상하에 인접하는 온도 조절 유로(3)를 갖는 층이 복수 적층되어 있지만, 도 5에서는 간단화하기 위해서, 유체 유로(2) 및 그 상하에 인접하는 온도 조절 유로(3)를 갖는 1개의 층만을 모식적으로 도시하고 있다. 또한, 미세 유로 장치(1)에는, 실제로는, 온도 조절 유로(3)에 온도 조절용 유체를 공급하는 기구 및 온도 조절 유로(3)로부터 온도 조절용 유체를 회수하는 기구도 접속되어 있지만, 도 5에서는 이들 기구에 대해서는 도시를 생략하고 있다.
흡수 장치(20)는, 압축기(21)와, 역지 밸브(22)와, 액 펌프(23)와, 역지 밸브(24)를 포함한다. 압축기(21)는, 역지 밸브(22)를 개재해서 미세 유로 장치(1)의 제1 공급 구멍(2q)에 접속되어 있다. 액 펌프(23)는, 역지 밸브(24)를 개재해서 미세 유로 장치(1)의 제2 공급 구멍(2s)에 접속되어 있다.
또한, 흡수 장치(20)는, 기액 분리기(25)와, 게이트 밸브(26)와, 배압 밸브(27)와, 게이트 밸브(28)와, 액 펌프(31)와, 게이트 밸브(32)를 포함한다. 기액 분리기(25)는, 미세 유로 장치(1)의 회수 구멍(2w)에 접속되어 있다. 게이트 밸브(26), 배압 밸브(27), 게이트 밸브(28) 및 액 펌프(31)는, 각각 기액 분리기(25)에 접속되어 있다. 액 펌프(31)는, 게이트 밸브(32)를 개재해서 미세 유로 장치(1)의 제3 공급 구멍(2u)에 접속되어 있다.
압축기(21)는, 도시하지 않은 기체 공급원으로부터 공급되는 기체를 압축한다. 압축기(21)는, 역지 밸브(22)를 개재해서, 미세 유로 장치(1)의 제1 공급 구멍(2q)으로부터 유체 유로(2)에 압축한 기체를 유통시킨다. 제1 실시예에서는, 제1 공급부의 일례로서, 압축기(21)를 설치하고 있다. 여기서, 압축기(21)로서는, 스크류 로터를 회전시켜서 기체를 압축하는 스크류 타입의 용적형 압축기, 또는, 피스톤의 왕복 운동에 의해 기체를 압축하는 레시프로 타입의 용적형 압축기 등을 사용해도 된다. 또한, 압축기(21)로서, 임펠러의 회전에 의해 얻어지는 원심력에 의해 기체를 압축하는 터보 타입의 원심형 압축기 등을 사용해도 된다. 역지 밸브(22)는, 후술하는 바와 같이 제3 유체가 유체 유로(2)에 유통했을 때에 제3 유체가 압축기(21)에 역류하는 것을 방지하기 위해서 설치되어 있다.
액 펌프(23)는, 도시하지 않은 흡수액 공급원으로부터 공급되는 흡수액을 흡입해서 토출하고, 그에 의해, 역지 밸브(24)를 개재해서, 미세 유로 장치(1)의 제2 공급 구멍(2s)으로부터 유체 유로(2)에 흡수액을 유통시킨다. 제1 실시예에서는, 제2 공급부의 일례로서, 액 펌프(23)를 설치하고 있다. 여기서, 액 펌프(23)로서는, 로터나 기어의 회전 운동에 의해 흡수액의 흡입 및 토출을 행하는 회전 타입의 용적형 펌프, 또는, 피스톤이나 플런저의 왕복 운동에 의해 흡수액의 흡입 및 토출을 행하는 왕복 타입의 용적형 펌프 등을 사용해도 된다. 또한, 액 펌프(23)로서, 임펠러의 회전에 의해 얻어지는 원심력에 의해 흡수액의 흡입 및 토출을 행하는 원심 타입의 터보형 펌프 등을 사용해도 된다. 역지 밸브(24)는, 후술하는 바와 같이 제3 유체가 유체 유로(2)에 유통했을 때에 제3 유체가 액 펌프(23)에 역류하는 것을 방지하기 위해서 설치되어 있다.
기액 분리기(25)는, 미세 유로 장치(1)의 회수 구멍(2w)으로부터 배출된 오프 가스 및 흡수액을 일시 저류한다. 기액 분리기(25) 내의 오프 가스는, 압축기(21)가 유체 유로(2)에 유통시킨 기체중의 특정 성분을, 액 펌프(23)가 유체 유로(2)에 유통시킨 흡수액으로 흡수한 뒤의 나머지의 기체이다. 기액 분리기(25)는, 당해 기액 분리기(25) 내의 상하 방향 중간부터 상측에 위치하는 도 5 중의 α 부분에 오프 가스를 일시 저류한다. 여기에서는, 기체중의 특정 성분이 원하는 성분인 것으로 하고, 특정 성분이 흡수액에 의해 흡수된 뒤의 나머지의 기체를 오프 가스라 칭하고 있지만, 기체중의 특정 성분이 불필요한 성분인 것으로 하고, 특정 성분이 흡수액에 의해 흡수된 뒤의 기체를 원하는 기체로 해도 된다. 한편, 기액 분리기(25) 내의 흡수액은, 액 펌프(23)에 의해 유체 유로(2)에 유통시킨 흡수액에, 압축기(21)에 의해 유체 유로(2)에 유통시킨 기체중의 특정 성분을 흡수시킨 뒤의 액체이다. 기액 분리기(25)는, 당해 기액 분리기(25) 내의 하부에 위치하는 도 5 중의 β 부분에 흡수액을 일시 저류한다. 그리고, 기액 분리기(25)는, 일시 저류한 오프 가스와 흡수액을 분리한다. 구체적으로는, 기액 분리기(25)는, 오프 가스를, 게이트 밸브(26) 또는 배압 밸브(27)를 통해서 배출한다. 게이트 밸브(26)는, 오프 가스를 배출하는 제어를 행하기 위해서 설치되어 있다. 배압 밸브(27)는, 기액 분리기(25) 내의 압력이 상승해서 일정한 압력이 되면 오프 가스를 배출하는 제어를 행하기 위해서 설치되어 있다. 한편, 기액 분리기(25)는, 흡수액을, 게이트 밸브(28)를 통해서 배출한다. 게이트 밸브(28)는, 흡수액을 배출하는 제어를 행하기 위해서 설치되어 있다.
또한, 제1 실시예에서는, 기액 분리기(25)는 제3 유체도 일시 저류한다. 제3 유체로서는, 오프 가스 및 흡수액에 대하여 불용성 또한 불활성으로, 또한, 흡수액보다도 비중이 낮은 유체를 사용하고 있다. 이로 인해, 기액 분리기(25)는, 그 기액 분리기(25) 내에서 오프 가스가 저류되는 α 부분과 흡수액이 저류되는 β 부분의 사이에 끼워진 도 5 중의 γ 부분에, 제3 유체를 저류한다. 그리고, 이 제3 유체는, 기액 분리기(25)로부터 액 펌프(31)에 공급된다. 액 펌프(31)는, 제3 유체를 흡입해서 토출하고, 그에 의해, 게이트 밸브(32)를 통해서, 미세 유로 장치(1)의 제3 공급 구멍(2u)으로부터 유체 유로(2)에 제3 유체를 유통시킨다. 제1 실시예에서는, 제3 공급부의 일례로서, 액 펌프(31)를 설치하고 있다. 여기서, 액 펌프(31)로서는, 로터나 기어의 회전 운동에 의해 제3 유체의 흡입 및 토출을 행하는 회전 타입의 용적형 펌프, 또는, 피스톤이나 플런저의 왕복 운동에 의해 제3 유체의 흡입 및 토출을 행하는 왕복 타입의 용적형 펌프 등을 사용해도 된다. 또한, 액 펌프(31)로서, 임펠러의 회전에 의해 얻어지는 원심력에 의해 제3 유체의 흡입 및 토출을 행하는 원심 타입의 터보형 펌프 등을 사용해도 된다. 게이트 밸브(32)는, 제3 유체를 유체 유로(2)에 유통시키는 제어를 행하기 위해서 설치되어 있다. 또한, 제3 유체의 비중이 흡수액의 비중보다도 높은 경우는, 기액 분리기(25) 내의 하부에 위치하는 도 5 중의 β 부분에 제3 유체가 저류되고, 그 β 부분의 상측에 위치하는 도 5 중의 γ 부분에 흡수액이 저류된다. 이러한 것이 상정되는 경우에는, 게이트 밸브(28)는 흡수액이 저류되는 기액 분리기(25)의 γ 부분에 접속하고, 액 펌프(31)는 제3 유체가 저류되는 기액 분리기(25)의 β 부분에 접속해 둔다.
이어서, 제1 실시예에서의 흡수 장치(20)의 동작 및 그 흡수 장치(20)를 사용한 제1 실시예에 의한 흡수 방법에 대해서 설명한다.
도 6은, 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액의 유체 유로(2)에의 공급과 제3 유체의 유체 유로(2)에의 공급을 동시에 행할 때의 동작에 대해서 도시한 도면이다.
도 6에 도시한 흡수 방법의 예에서는, 압축기(21)가 기체를 유체 유로(2)에 공급하고, 액 펌프(23)가 흡수액을 유체 유로(2)에 공급함과 동시에, 액 펌프(31)가 제3 유체를 유체 유로(2)에 공급한다. 즉, 기체로부터 특정 성분을 흡수액에 흡수 시키도록 기체 및 흡수액을 유체 유로(2)에 유통시키는 주 유통 스텝과, 유체 유로(2) 내의 압력을 높게 하기 위한 제3 유체를 유체 유로(2)에 유통시키는 부 유통 스텝을 동시에 실행한다. 이에 의해, 도 6에서 유체 유로(2) 내의 사선 해칭이 그어진 4개의 작은 직사각형으로 나타낸 바와 같이, 제3 유체가 유체 유로(2) 내에 공급된다. 이 때, 게이트 밸브(26)를 폐쇄한다. 그리고, 배압 밸브(27)의 기능에 의해 유체 유로(2) 내의 압력이 상승해서 일정한 압력이 될 때까지는, 유체 유로(2)로부터 배출되어 기액 분리기(25) 내의 상부에 일시 저류하는 오프 가스를 배압 밸브(27)로부터 빠지기 어렵게 함으로써, 유체 유로(2) 내의 압력을 고압으로 한다. 이에 의해, 기체중의 특정 성분의 흡수액에 의한 흡수율이 높아진다. 또한, 유체 유로(2)로부터 배출된 흡수액은, 기액 분리기(25) 내의 하부에 일시 저류된다. 또한, 유체 유로(2)로부터는 제3 유체도 배출되어 온다. 이 제3 유체는, 기체 및 흡수액에 대하여 불용성 또한 불활성으로, 비중이 흡수액보다도 낮으면, 기액 분리기(25) 내에서 오프 가스가 저류된 부분과 흡수액이 저류된 부분의 사이에 끼워진 부분에 일시 저류된다. 그리고, 이 제3 유체는, 액 펌프(31)에 다시 공급된다. 액 펌프(31)는, 제3 유체를 유체 유로(2)에 순환시킨다. 이와 같이 제3 유체를 순환시킴으로써, 제3 유체의 사용량을 저감시킬 수 있다.
도 7a 및 도 7b는, 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액의 유체 유로(2)에의 공급과 제3 유체의 유체 유로(2)에의 공급을 교대로 행할 때의 동작에 대해서 도시한 도면이다. 도 7a 및 도 7b에 있어서, 굵은 화살표는, 그 화살표가 나타내는 경로에 유체가 흐르고 있는 것을 나타내고 있다.
먼저, 도 7a에 도시한 바와 같이, 압축기(21)가 기체를 유체 유로(2)에 공급하고, 액 펌프(23)가 흡수액을 유체 유로(2)에 공급한다. 이에 의해, 기체로부터 특정 성분이 흡수액에 흡수되도록 기체 및 흡수액을 유체 유로(2)에 유통시키는 주 유통 스텝이 실행된다. 이 때, 게이트 밸브(26)를 개방함과 함께, 배압 밸브(27)를 폐쇄한다. 이에 의해, 유체 유로(2)로부터 배출되어 기액 분리기(25) 내의 상부에 일시 저류하는 오프 가스를 그대로 게이트 밸브(26)로부터 배출시킨다. 그에 의해, 유체 유로(2) 내의 압력을 저압으로 해 둔다. 또한, 유체 유로(2)로부터 배출된 흡수액은, 기액 분리기(25) 내의 하부에 일시 저류된다.
이어서, 도 7b에 도시한 바와 같이, 액 펌프(31)가, 제3 유체를 유체 유로(2)에 공급한다. 이에 의해, 도 7b에서 유체 유로(2) 내의 사선 해칭이 그어진 가늘고 긴 직사각형으로 나타낸 바와 같이, 제3 유체가 유체 유로(2) 내에 공급된다. 즉, 유체 유로(2) 내의 압력을 높게 하기 위한 제3 유체를 유체 유로(2)에 유통시키는 부 유통 스텝이 실행된다. 이 때, 게이트 밸브(26)를 폐쇄한다. 그리고, 배압 밸브(27)의 기능에 의해 유체 유로(2) 내의 압력이 상승해서 일정한 압력이 될 때까지는, 유체 유로(2)로부터 배출되어 기액 분리기(25) 내의 상부에 일시 저류하는 오프 가스를 배압 밸브(27)로부터 빠지기 어렵게 함으로써, 유체 유로(2) 내의 압력을 고압으로 한다. 이에 의해, 기체중의 특정 성분의 흡수액에 의한 흡수율이 높아진다. 또한, 유체 유로(2)로부터 배출된 흡수액은, 기액 분리기(25) 내의 하부에 일시 저류된다. 또한, 유체 유로(2)로부터는 제3 유체도 배출되어 온다. 이 제3 유체는, 기체 및 흡수액에 대하여 불용성 또한 불활성으로, 비중이 흡수액보다도 낮으면, 기액 분리기(25) 내에서 오프 가스가 저류된 부분과 흡수액이 저류된 부분의 사이에 끼워진 부분에 일시 저류된다. 그리고, 이 제3 유체는, 액 펌프(31)에 다시 공급된다. 액 펌프(31)는, 제3 유체를 유체 유로(2)에 순환시킨다.
계속하여, 도 7a에 도시한 바와 같이, 다시, 압축기(21)가 기체를 유체 유로(2)에 공급하고, 액 펌프(23)가 흡수액을 유체 유로(2)에 공급한다. 즉, 주 유통 스텝을 다시 실행한다. 이 때, 게이트 밸브(26)를 열고, 배압 밸브(27)를 폐쇄한다. 이에 의해, 유체 유로(2)로부터 배출되어 기액 분리기(25) 내의 상부에 일시 저류하는 오프 가스가 그대로 게이트 밸브(26)로부터 빠지도록 함으로써, 유체 유로(2) 내의 압력을 저압으로 되돌린다. 또한, 유체 유로(2)로부터 배출된 흡수액은, 기액 분리기(25) 내의 하부에 일시 저류된다.
이어서, 도 7b에 도시한 바와 같이, 액 펌프(31)가, 제3 유체를 유체 유로(2)에 공급한다. 이에 의해, 도 7b에서 유체 유로(2) 내의 사선 해칭이 그어진 가늘고 긴 직사각형으로 나타낸 바와 같이, 제3 유체가 유체 유로(2) 내에 공급된다. 즉, 부 유통 스텝을 다시 실행한다. 이 때, 게이트 밸브(26)를 폐쇄한다. 그리고, 배압 밸브(27)의 기능에 의해 유체 유로(2) 내의 압력이 상승해서 일정한 압력이 될 때까지는, 유체 유로(2)로부터 배출되어 기액 분리기(25) 내의 상부에 일시 저류하는 오프 가스를 배압 밸브(27)로부터 빠지기 어렵게 함으로써, 유체 유로(2) 내의 압력을 다시 고압으로 한다. 이에 의해, 다시, 기체중의 특정 성분의 흡수액에 의한 흡수율이 높아진다. 또한, 유체 유로(2)로부터 배출된 흡수액은, 기액 분리기(25) 내의 하부에 일시 저류된다. 또한, 유체 유로(2)로부터는 제3 유체도 배출되어 온다. 이 제3 유체는, 기체 및 흡수액에 대하여 불용성 또한 불활성으로, 비중이 흡수액보다도 낮으면, 기액 분리기(25) 내에서 오프 가스가 저류된 부분과 흡수액이 저류된 부분의 사이에 끼워진 부분에 일시 저류된다. 그리고, 이 제3 유체는, 액 펌프(31)에 다시 공급된다. 액 펌프(31)는, 제3 유체를 유체 유로(2)에 순환시킨다.
그리고, 이후도, 도 7a의 조작과 도 7b의 조작을 반복한다. 또한, 상기에 있어서, 오프 가스가 그대로 게이트 밸브(26)로부터 빠지도록 하는 것은, 오프 가스의 배출에 제한을 두지 않는 것의 일례이다. 또한, 배압 밸브(27)의 기능에 의해 유체 유로(2) 내의 압력이 상승해서 일정한 압력이 될 때까지는 오프 가스가 배압 밸브(27)로부터 빠지기 어렵게 하는 것은, 오프 가스의 배출에 제한을 두는 것의 일례이다.
이상과 같이 승압해서 흡수량을 증가시키는 흡수 조작을 반연속적으로 행함으로써, 제3 유체를 연속적으로 공급하는 경우에 비하여, 유체 유로(2) 내의 압력을 높게 할 수 있어, 흡수율을 높게 할 수 있다.
또한, 도 7a, 도 7b에서 도시된 흡수 방법의 예에서는, 동일한 유체 유로(2)에의 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액의 공급과 제3 유체의 공급을 교대로 행하는 것으로 하여 설명했다. 그러나, 복수의 흡수 장치(20)를 사용하여, 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액의 유체 유로(2)에의 공급과 제3 유체의 유체 유로(2)에의 공급을 동시에 행하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 유체 유로(2)를 갖는 제1 흡수 장치(20)와, 그 제1 흡수 장치(20)와는 다른 흡수 장치이며, 유체 유로(2)를 갖는 제2 흡수 장치(20)를 준비한다. 제1 흡수 장치(20)의 유체 유로(2)는, 본 발명의 제1 미세 유로의 일례이다. 제2 흡수 장치(20)의 유체 유로(2)는, 본 발명의 제2 미세 유로의 일례이다. 그리고, 제1 흡수 장치(20)의 유체 유로(2)와, 제2 흡수 장치(20)의 유체 유로(2)에 대하여, 각각, 도 7a에 도시한 주 유통 스텝과 도 7b에 도시한 부 유통 스텝을 교대로 실행한다. 그리고, 제2 흡수 장치(20)에 있어서, 도 7b에 도시한 바와 같이 유체 유로(2) 내를 승압하고 있을 때, 제1 흡수 장치(20)에 있어서, 도 7a에 도시한 바와 같이 기체 및 흡수액을 유체 유로(2)에 유통시킨다. 즉, 제1 흡수 장치(20)의 유체 유로(2)에 대하여 주 유통 스텝을 실행하는 것과 병행하여, 제2 흡수 장치(20)의 유체 유로(2)에 대하여 부 유통 스텝을 실행한다. 이 경우에는, 유체 유로(2) 내의 승압 시에도 처리를 계속할 수 있다.
[제2 실시예]
제2 실시예에서는, 기액이상류가 형성되어 있는 유체 유로(2)에, 기체인 제3 유체를 공급한다. 여기서, 제3 유체는, 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액에 대하여 불활성인 것이 바람직하다. 단, 이것은, 제3 유체가 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액에 대하여 활성인 것을 제외하는 것은 아니다. 또한, 제3 유체는, 기체중의 원하는 성분인 특정 성분과 동일한 것이어도 된다. 예를 들어, 제1 유체를 이산화탄소 함유 가스로 하고, 제2 유체를 물로 했을 경우, 제3 유체는 질소 등으로 하면 좋다. 혹은, 제1 유체를 이산화탄소 함유 가스로 하고, 제2 유체를 아민 화합물을 주성분으로 하는 흡수액으로 했을 경우도, 제3 유체는 질소 등으로 해도 좋다. 이하에서는, 제3 유체를 소위 불활성 가스로서 설명한다.
도 8은, 제2 실시예에서의 흡수 장치(20)의 구성을 도시한 도면이다. 제2 실시예에서의 흡수 장치(20)는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 유체 유로(2) 및 온도 조절 유로(3)를 구비하는 미세 유로 장치(1)를 포함한다. 도 8에서는, 유체 유로(2)에 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액만이 유통하고 있는 상태를 세로의 줄무늬 모양으로 나타내고 있다. 또한, 미세 유로 장치(1)에서는, 도 4에 도시한 바와 같이 유체 유로(2) 및 그 상하에 인접하는 온도 조절 유로(3)를 갖는 층이 복수 적층되어 있지만, 도 8에서는 간단화하기 위해서, 유체 유로(2) 및 그 상하에 인접하는 온도 조절 유로(3)를 갖는 1개의 층만을 모식적으로 도시하고 있다. 또한, 미세 유로 장치(1)에는, 실제로는, 온도 조절 유로(3)에 온도 조절용 유체를 공급하는 기구 및 온도 조절 유로(3)로부터 온도 조절용 유체를 회수하는 기구도 접속되어 있지만, 도 8에서는 이들 기구에 대해서는 도시를 생략하고 있다.
흡수 장치(20)는, 압축기(21)와, 역지 밸브(22)와, 액 펌프(23)와, 역지 밸브(24)를 포함한다. 압축기(21)는, 역지 밸브(22)를 통해서 미세 유로 장치(1)의 제1 공급 구멍(2q)에 접속되어 있다. 액 펌프(23)는, 역지 밸브(24)를 통해서 미세 유로 장치(1)의 제2 공급 구멍(2s)에 접속되어 있다.
또한, 흡수 장치(20)는, 기액 분리기(25)와, 게이트 밸브(26)와, 배압 밸브(27)와, 게이트 밸브(28)와, 게이트 밸브(40)와, 압축기(41)와, 게이트 밸브(42)를 포함한다. 기액 분리기(25)는, 미세 유로 장치(1)의 회수 구멍(2w)에 접속되어 있다. 게이트 밸브(26), 배압 밸브(27), 게이트 밸브(28)는, 각각 기액 분리기(25)에 접속되어 있다. 압축기(41)는, 배압 밸브(27)에 접속되어 있다. 또한, 압축기(41)는, 게이트 밸브(40)를 통해서 도시하지 않은 불활성 가스 공급원에 접속되어 있다. 또한, 압축기(41)는, 게이트 밸브(42)를 통해서 미세 유로 장치(1)의 제3 공급 구멍(2u)에 접속되어 있다.
압축기(21), 역지 밸브(22), 액 펌프(23) 및 역지 밸브(24)의 구성에 대해서는, 제1 실시예에서 설명했으므로, 여기에서의 설명은 생략한다.
기액 분리기(25)는, 미세 유로 장치(1)의 회수 구멍(2w)으로부터 배출된 오프 가스 및 흡수액을 일시 저류한다. 기액 분리기(25) 내의 오프 가스는, 압축기(21)가 유체 유로(2)에 유통시킨 기체중의 특정 성분을, 액 펌프(23)가 유체 유로(2)에 유통시킨 흡수액으로 흡수한 뒤의 나머지의 기체이다. 기액 분리기(25)는, 당해 기액 분리기(25) 내의 상하 방향 중간으로부터 상측에 위치하는 도 8 중의 α 부분에 오프 가스를 일시 저류한다. 여기에서는, 기체중의 특정 성분이 원하는 성분인 것으로 하고, 특정 성분이 흡수액에 의해 흡수된 뒤의 나머지의 기체를 오프 가스라 칭하고 있지만, 기체중의 특정 성분이 불필요한 성분인 것으로 하고, 특정 성분이 흡수액에 의해 흡수된 뒤의 기체를 원하는 기체로 해도 된다. 한편, 기액 분리기(25) 내의 흡수액은, 액 펌프(23)에 의해 유체 유로(2)에 유통시킨 흡수액에, 압축기(21)에 의해 유체 유로(2)에 유통시킨 기체중의 특정 성분을 흡수시킨 뒤의 액체이다. 기액 분리기(25)는, 당해 기액 분리기(25) 내의 하부에 위치하는 도 8 중의 β 부분에 흡수액을 일시 저류한다. 그리고, 기액 분리기(25)는, 일시 저류한 오프 가스와 흡수액을 분리한다. 구체적으로는, 기액 분리기(25)는, 오프 가스를, 게이트 밸브(26) 또는 배압 밸브(27)를 통해서 배출한다. 게이트 밸브(26)는, 오프 가스를 배출하는 제어를 행하기 위해서 설치되어 있다. 배압 밸브(27)는, 기액 분리기(25) 내의 압력이 상승해서 일정한 압력이 되면 오프 가스를 배출하는 제어를 행하기 위해서 설치되어 있다. 한편, 기액 분리기(25)는, 흡수액을, 게이트 밸브(28)를 통해서 배출한다. 게이트 밸브(28)는, 흡수액을 배출하는 제어를 행하기 위해서 설치되어 있다.
또한, 제2 실시예에서는, 기액 분리기(25)에 일시 저류된 오프 가스는 제3 유체인 불활성 가스도 포함한다. 불활성 가스는, 처음에는, 도시하지 않은 불활성 가스 공급부만으로부터 압축기(41)에 공급되지만, 기액 분리기(25)에 저류된 후는 기액 분리기(25)로부터도 압축기(41)에 공급된다. 어떠한 경우도, 압축기(41)는, 불활성 가스를 압축하고, 게이트 밸브(42)를 통하여, 미세 유로 장치(1)의 제3 공급 구멍(2u)으로부터 유체 유로(2)에 압축한 불활성 가스를 유통시킨다. 제2 실시예에서는, 제3 공급부의 일례로서, 압축기(41)를 설치하고 있다. 여기서, 압축기(41)로서는, 스크류 로터를 회전시켜서 불활성 가스를 압축하는 스크류 타입의 용적형 압축기, 또는, 피스톤의 왕복 운동에 의해 불활성 가스를 압축하는 레시프로 타입의 용적형 압축기 등을 사용해도 된다. 또한, 임펠러의 회전에 의해 얻어지는 원심력에 의해 불활성 가스를 압축하는 터보 타입의 원심형 압축기 등을 사용해도 된다. 게이트 밸브(42)는, 불활성 가스를 유체 유로(2)에 유통시키는 제어를 행하기 위해서 설치되어 있다.
이어서, 제2 실시예에서의 흡수 장치(20)의 동작 및 그 흡수 장치(20)를 사용한 제2 실시예에 의한 흡수 방법에 대해서 설명한다.
도 9는, 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액의 유체 유로(2)에의 공급과 제3 유체의 유체 유로(2)에의 공급을 동시에 행할 때의 동작에 대해서 도시한 도면이다.
도 9에 도시한 흡수 방법의 예에서는, 압축기(21)가 기체를 유체 유로(2)에 공급하고, 액 펌프(23)가 흡수액을 유체 유로(2)에 공급하는 것과 동시에, 압축기(41)가, 불활성 가스를 유체 유로(2)에 공급한다. 즉, 기체로부터 특정 성분을 흡수액에 흡수시키도록 기체 및 흡수액을 유체 유로(2)에 유통시키는 주 유통 스텝과, 유체 유로(2) 내의 압력을 높게 하기 위한 제3 유체로서의 불활성 가스를 유체 유로(2)에 유통시키는 부 유통 스텝을 동시에 실행한다. 이에 의해, 도 9에서 유체 유로(2) 내의 사선 해칭이 그어진 4개의 작은 직사각형으로 나타낸 바와 같이, 불활성 가스가 유체 유로(2) 내에 공급된다. 이 때, 게이트 밸브(26)를 폐쇄한다. 그리고, 배압 밸브(27)의 기능에 의해 유체 유로(2) 내의 압력이 상승해서 일정한 압력이 될 때까지는, 유체 유로(2)로부터 배출되어 기액 분리기(25) 내의 상부에 일시 저류하는 오프 가스를 배압 밸브(27)로부터 빠지기 어렵게 함으로써, 유체 유로(2) 내의 압력을 고압으로 한다. 이에 의해, 기체중의 특정 성분의 흡수액에 의한 흡수율이 높아진다. 또한, 유체 유로(2)로부터 배출된 흡수액은, 기액 분리기(25) 내의 하부에 일시 저류된다. 또한, 유체 유로(2)로부터는 불활성 가스도 배출되어 온다. 이 불활성 가스는, 오프 가스에 포함되어 기액 분리기(25) 내의 상부에 일시 저류된다. 그리고, 이 불활성 가스는, 배압 밸브(27)를 거쳐서 압축기(41)에 다시 공급된다. 압축기(41)는, 불활성 가스를 유체 유로(2)에 순환시킨다. 이와 같이 불활성 가스를 순환시킴으로써, 불활성 가스의 사용량을 저감시킬 수 있다.
도 10a 및 도 10b는, 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액의 유체 유로(2)에의 공급과 제3 유체의 유체 유로(2)에의 공급을 교대로 행할 때의 동작에 대해서 도시한 도면이다. 도 10a 및 도 10b에 있어서, 굵은 화살표는, 그 화살표가 나타내는 경로에 유체가 흐르고 있는 것을 나타내고 있다.
먼저, 도 10a에 도시한 바와 같이, 압축기(21)가 기체를 유체 유로(2)에 공급하고, 액 펌프(23)가 흡수액을 유체 유로(2)에 공급한다. 이에 의해, 기체로부터 특정 성분을 흡수액에 흡수시키도록 기체 및 흡수액을 유체 유로(2)에 유통시키는 주 유통 스텝이 실행된다. 이 때, 게이트 밸브(26)를 개방함과 동시에, 배압 밸브(27)를 폐쇄한다. 이에 의해, 유체 유로(2)로부터 배출되어 기액 분리기(25) 내의 상부에 일시 저류하는 오프 가스를 그대로 게이트 밸브(26)로부터 배출시킨다. 그에 의해, 유체 유로(2) 내의 압력을 저압으로 해 둔다. 또한, 유체 유로(2)로부터 배출된 흡수액은, 기액 분리기(25) 내의 하부에 일시 저류된다.
이어서, 도 10b에 도시한 바와 같이, 압축기(41)가, 불활성 가스를 유체 유로(2)에 공급한다. 이에 의해, 도 10b에서 유체 유로(2) 내의 사선 해칭이 그어진 가늘고 긴 직사각형으로 나타낸 바와 같이, 불활성 가스가 유체 유로(2) 내에 공급된다. 즉, 유체 유로(2) 내의 압력을 높게 하기 위한 불활성 가스를 유체 유로(2)에 유통시키는 부 유통 스텝이 실행된다. 이 때, 게이트 밸브(26)를 폐쇄한다. 그리고, 배압 밸브(27)의 기능에 의해 유체 유로(2) 내의 압력이 상승해서 일정한 압력이 될 때까지는, 유체 유로(2)로부터 배출되어 기액 분리기(25) 내의 상부에 일시 저류하는 오프 가스를 배압 밸브(27)로부터 빠지기 어렵게 함으로써, 유체 유로(2) 내의 압력을 고압으로 한다. 이에 의해, 기체중의 특정 성분의 흡수액에 의한 흡수율이 높아진다. 또한, 유체 유로(2)로부터 배출된 흡수액은, 기액 분리기(25) 내의 하부에 일시 저류된다. 또한, 유체 유로(2)로부터는 불활성 가스도 배출되어 온다. 이 제3 유체는, 오프 가스에 포함되어 기액 분리기(25) 내의 상부에 일시 저류된다. 그리고, 이 불활성 가스는, 배압 밸브(27)를 거쳐서 압축기(41)에 다시 공급된다. 압축기(41)는, 불활성 가스를 유체 유로(2)에 순환시킨다.
계속하여, 도 10a에 도시한 바와 같이, 다시, 압축기(21)가 기체를 유체 유로(2)에 공급하고, 액 펌프(23)가 흡수액을 유체 유로(2)에 공급한다. 즉, 주 유통 스텝을 다시 실행한다. 이 때, 게이트 밸브(26)를 열고, 배압 밸브(27)를 폐쇄한다. 이에 의해, 유체 유로(2)로부터 배출되어 기액 분리기(25) 내의 상부에 일시 저류하는 오프 가스가 그대로 게이트 밸브(26)로부터 빠지도록 함으로써, 유체 유로(2) 내의 압력을 저압으로 되돌린다. 또한, 유체 유로(2)로부터 배출된 흡수액은, 기액 분리기(25) 내의 하부에 일시 저류된다.
이어서, 도 10b에 도시한 바와 같이, 압축기(41)가, 불활성 가스를 유체 유로(2)에 공급한다. 이에 의해, 도 10b에서 유체 유로(2) 내의 사선 해칭이 그어진 가늘고 긴 직사각형으로 나타낸 바와 같이, 불활성 가스가 유체 유로(2) 내에 공급된다. 즉, 부 유통 스텝을 다시 실행한다. 이 때, 게이트 밸브(26)를 폐쇄한다. 그리고, 배압 밸브(27)의 기능에 의해 유체 유로(2) 내의 압력이 상승해서 일정한 압력이 될 때까지는, 유체 유로(2)로부터 배출되어 기액 분리기(25) 내의 상부에 일시 저류하는 오프 가스를 배압 밸브(27)로부터 빠지기 어렵게 함으로써, 유체 유로(2) 내의 압력을 다시 고압으로 한다. 이에 의해, 다시, 기체중의 특정 성분의 흡수액에 의한 흡수율이 높아진다. 또한, 유체 유로(2)로부터 배출된 흡수액은, 기액 분리기(25) 내의 하부에 일시 저류된다. 또한, 유체 유로(2)로부터는 불활성 가스도 배출되어 온다. 이 불활성 가스는, 오프 가스에 포함되어 기액 분리기(25) 내의 상부에 일시 저류된다. 그리고, 이 불활성 가스는, 배압 밸브(27)를 거쳐서 압축기(41)에 다시 공급된다. 압축기(41)는, 불활성 가스를 유체 유로(2)에 순환시킨다.
그리고, 이후도, 도 10a의 조작과 도 10b의 조작을 반복한다. 또한, 상기에 있어서, 오프 가스가 그대로 게이트 밸브(26)로부터 빠지도록 하는 것은, 오프 가스의 배출에 제한을 두지 않는 것의 일례이다. 또한, 배압 밸브(27)의 기능에 의해 유체 유로(2) 내의 압력이 상승해서 일정한 압력이 될 때까지는 오프 가스가 배압 밸브(27)로부터 빠지기 어렵게 하는 것은, 오프 가스의 배출에 제한을 두는 것의 일례이다.
이상과 같이 승압해서 흡수량을 증가시키는 흡수 조작을 반연속적으로 행함으로써, 제3 유체를 연속적으로 공급하는 경우에 비하여, 유체 유로(2) 내의 압력을 높게 할 수 있어, 흡수율을 높게 할 수 있다.
또한, 도 10a, 도 10b에서 나타낸 제2 실시예에서는, 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액의 유체 유로(2)에의 공급과 제3 유체의 유체 유로(2)에의 공급을 교대로 행하는 것으로 하여 설명했다. 그러나, 복수의 흡수 장치(20)를 사용하여, 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액의 유체 유로(2)에의 공급과 제3 유체의 유체 유로(2)에의 공급을 동시에 행하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 유체 유로(2)를 갖는 제1 흡수 장치(20)와, 그 제1 흡수 장치(20)와는 다른 흡수 장치이며, 유체 유로(2)를 갖는 제2 흡수 장치(20)를 준비한다. 그리고, 제1 흡수 장치(20)의 유체 유로(2)와, 제2 흡수 장치(20)의 유체 유로(2)에 대하여, 각각, 도 10a에 도시한 주 유통 스텝과 도 10b에 도시한 부 유통 스텝을 교대로 실행한다. 그리고, 제2 흡수 장치(20)에 있어서, 도 10b에 도시한 바와 같이 유체 유로(2) 내를 승압하고 있을 때, 제1 흡수 장치(20)에 있어서, 도 10a에 도시한 바와 같이 기체 및 흡수액을 유체 유로(2)에 유통시킨다. 즉, 제1 흡수 장치(20)의 유체 유로(2)에 대하여 주 유통 스텝을 실행하는 것과 병행하여, 제2 흡수 장치(20)의 유체 유로(2)에 대하여 부 유통 스텝을 실행한다. 이 경우에는, 유체 유로(2) 내의 승압 시에도 처리를 계속할 수 있다.
이상 서술한 바와 같이, 본 실시 형태 및 실시예에서는, 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액을 유체 유로(2)에 유통시키면서 흡수 조작을 행할 때, 제3 유체를 유체 유로(2)에 공급하도록 했다. 이에 의해, 흡수액의 단위 체적당의 특정 성분의 흡수량이 증가하고, 그 결과, 흡수율이 높아진다.
또한, 본 실시 형태 및 실시예에서는, 유체 유로(2) 내를 저압으로 한 상태로부터 제3 유체를 유체 유로(2)에 공급할 때에 출측의 배압 밸브(27)에 의해 유체 유로(2) 내를 승압하고, 그 후, 제3 유체의 공급을 멈추어서 출측의 게이트 밸브(26)로 유체 유로(2) 내를 저압으로 되돌려서 유체 유로(2) 내에 제1 유체인 기체 및 제2 유체인 흡수액을 유통시키고, 다시 제3 유체를 공급해서 유체 유로(2) 내를 승압하는 것을 반복하도록 했다. 이에 의해, 승압해서 흡수량을 증가시키는 흡수 조작을 반연속적으로 행할 수 있으므로, 제3 유체를 연속적으로 공급하는 경우에 비하여, 유체 유로(2) 내의 압력을 높게 할 수 있어, 흡수율을 높게 할 수 있게 된다.
[실시 형태의 개요]
상기 실시 형태 및 상기 실시예를 정리하면, 이하와 같다.
상기 실시 형태 및 상기 실시예에 의한 흡수 방법은, 미세 유로를 준비하는 스텝과, 피흡수 성분을 포함하는 제1 유체로서의 기체로부터 상기 피흡수 성분을 제2 유체로서의 흡수액에 흡수시키도록 상기 기체 및 상기 흡수액을 상기 미세 유로에 유통시키는 주 유통 스텝과, 상기 기체 및 상기 흡수액을 상기 미세 유로에 유통시킨 상태에서, 당해 미세 유로 내의 압력을 높게 하기 위한 제3 유체를 당해 미세 유로에 유통시키는 부 유통 스텝을 포함한다.
여기서, 상기 부 유통 스텝에서는, 상기 기체 및 상기 흡수액 중 적어도 한쪽에 대하여 불용성 및 불활성 중 적어도 한쪽의 성질을 갖는 유체를 상기 제3 유체로서 상기 미세 유로에 유통시켜도 된다.
또한, 상기 주 유통 스텝에서는, 상기 기체 및 상기 흡수액의 상기 미세 유로로부터의 배출에 제한을 두지 않는 상태에서, 당해 기체 및 당해 흡수액을 상기 미세 유로에 유통시키고, 상기 부 유통 스텝에서는, 상기 기체 및 상기 흡수액의 상기 미세 유로로부터의 배출에 제한을 둔 상태에서, 상기 제3 유체를 상기 미세 유로에 유통시키고, 상기 부 유통 스텝을 실행한 후에, 상기 주 유통 스텝을 다시 실행해도 된다.
또한, 상기 미세 유로를 준비하는 스텝에서는, 상기 미세 유로로서, 제1 미세 유로와, 그 제1 미세 유로와는 상이한 제2 미세 유로를 준비하고, 상기 제1 미세 유로에 대하여 상기 부 유통 스텝을 실행한 후에 당해 제1 미세 유로에 대하여 상기 주 유통 스텝을 다시 실행하고, 상기 제2 미세 유로에 대하여 상기 부 유통 스텝을 실행한 후에 당해 제2 미세 유로에 대하여 상기 주 유통 스텝을 다시 실행하고, 상기 제1 미세 유로에 대하여 상기 주 유통 스텝을 실행하는 것과 병행하여, 상기 제2 미세 유로에 대하여 상기 부 유통 스텝을 실행해도 된다.
또한, 상기 흡수 방법은, 상기 부 유통 스텝 후에, 상기 기체, 상기 흡수액 및 상기 제3 유체의 혼합물을 상기 미세 유로로부터 배출하는 배출 스텝과, 배출된 상기 혼합물로부터 상기 제3 유체를 분리하는 분리 스텝을 또한 포함하고, 상기 부 유통 스텝에서는, 분리된 상기 제3 유체를 상기 미세 유로에 유통시켜도 된다.
한편, 상기 실시 형태 및 실시예에 의한 흡수 장치는, 피흡수 성분을 포함하는 제1 유체로서의 기체를 공급하는 제1 공급부와, 제2 유체로서의 흡수액을 공급하는 제2 공급부와, 상기 제1 공급부에 의해 공급되는 상기 기체와 상기 제2 공급부에 의해 공급되는 상기 흡수액을 유통시키면서 상기 기체로부터 상기 흡수액에 상기 피흡수 성분을 흡수시키는 미세 유로와, 상기 미세 유로 내의 압력을 높이기 위한 제3 유체를 상기 미세 유로에 공급하는 제3 공급부를 구비한다.
이 흡수 장치는, 상기 미세 유로로서, 상기 제1 공급부에 의해 공급되는 상기 기체와, 상기 제2 공급부에 의해 공급되는 상기 흡수액과, 상기 제3 공급부에 의해 공급되는 상기 제3 유체를, 각각 유통시키는 복수의 미세 유로를 구비하고 있어도 된다.
상기 실시 형태 및 상기 실시예에 의하면, 기체중의 피흡수 성분을 흡수액에 흡수시킬 때, 흡수 속도가 빨라짐과 함께 흡수액의 단위 체적당의 흡수량이 증가한다.

Claims (7)

  1. 미세 유로를 준비하는 스텝과,
    피흡수 성분을 포함하는 제1 유체로서의 기체로부터 상기 피흡수 성분을 제2 유체로서의 흡수액에 흡수시키도록 상기 기체 및 상기 흡수액을 상기 미세 유로에 유통시키는 주 유통 스텝과,
    상기 기체 및 상기 흡수액을 상기 미세 유로에 유통시킨 상태에서, 당해 미세 유로 내의 압력을 높게 하기 위한 유체이며 상기 흡수액과는 상이한 유체인 제3 유체를 당해 미세 유로에 유통시키는 부 유통 스텝을 포함하는, 흡수 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부 유통 스텝에서는, 상기 기체 및 상기 흡수액 중 적어도 한쪽에 대하여 불용성 및 불활성 중 적어도 한쪽의 성질을 갖는 유체를 상기 제3 유체로서 상기 미세 유로에 유통시키는, 흡수 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 주 유통 스텝에서는, 상기 기체 및 상기 흡수액의 상기 미세 유로로부터의 배출에 제한을 두지 않는 상태에서, 당해 기체 및 당해 흡수액을 상기 미세 유로에 유통시키고,
    상기 부 유통 스텝에서는, 상기 기체 및 상기 흡수액의 상기 미세 유로로부터의 배출에 제한을 둔 상태에서, 상기 제3 유체를 상기 미세 유로에 유통시키고,
    상기 부 유통 스텝을 실행한 후에, 상기 주 유통 스텝을 다시 실행하는, 흡수 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 미세 유로를 준비하는 스텝에서는, 상기 미세 유로로서, 제1 미세 유로와, 그 제1 미세 유로와는 상이한 제2 미세 유로를 준비하고,
    상기 제1 미세 유로에 대하여 상기 부 유통 스텝을 실행한 후에 당해 제1 미세 유로에 대하여 상기 주 유통 스텝을 다시 실행하고,
    상기 제2 미세 유로에 대하여 상기 부 유통 스텝을 실행한 후에 당해 제2 미세 유로에 대하여 상기 주 유통 스텝을 다시 실행하고,
    상기 제1 미세 유로에 대하여 상기 주 유통 스텝을 실행하는 것과 병행하여, 상기 제2 미세 유로에 대하여 상기 부 유통 스텝을 실행하는, 흡수 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 부 유통 스텝 후에, 상기 기체, 상기 흡수액 및 상기 제3 유체의 혼합물을 상기 미세 유로로부터 배출하는 배출 스텝과,
    배출된 상기 혼합물로부터 상기 제3 유체를 분리하는 분리 스텝을 더 포함하고,
    상기 부 유통 스텝에서는, 분리된 상기 제3 유체를 상기 미세 유로에 유통시키는, 흡수 방법.
  6. 피흡수 성분을 포함하는 기체 및 흡수액을 유통하는 것에 의해 상기 피흡수 성분이 상기 흡수액에 흡수되는 미세 유로를 이용한 흡수 장치이며,
    제1 유체로서의 상기 기체를 공급하는 제1 공급부와,
    제2 유체로서의 상기 흡수액을 공급하는 제2 공급부와,
    상기 미세 유로 내의 압력을 높이기 위한 유체이며 상기 흡수액과는 상이한 유체인 제3 유체를 공급하는 제3 공급부와,
    각 미세 유로에 대해, 상기 제1 공급부에 의해 공급되는 상기 기체와, 상기 제2 공급부에 의해 공급되는 상기 흡수액을 유통시킨 상태에서, 상기 제3 공급부에 의해 공급되는 상기 제3 유체를, 유통시키는 복수의 미세 유로
    를 구비한, 흡수 장치.
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