特開 2024-42758 ＣＯ２回収装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024042758

(43)【公開日】2024-03-29

(54)【発明の名称】ＣＯ２回収装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/18 20060101AFI20240322BHJP

   C01D 7/06 20060101ALI20240322BHJP

   B01D 53/62 20060101ALI20240322BHJP

   B01D 53/78 20060101ALI20240322BHJP

【ＦＩ】

B01D53/18 110

C01D7/06 ZAB

B01D53/62

B01D53/78

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022147543

(22)【出願日】2022-09-16

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】南里 浩太

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 久高

(72)【発明者】

【氏名】松山 純也

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 利幸

【テーマコード（参考）】

4D002

4D020

【Ｆターム（参考）】

4D002AA09

4D002AC04

4D002AC10

4D002BA02

4D002CA06

4D002DA01

4D002DA02

4D002DA03

4D002DA04

4D002DA05

4D002DA06

4D002DA12

4D002EA13

4D002FA04

4D002GA01

4D002GB20

4D020AA03

4D020BA01

4D020BA02

4D020BA08

4D020BB03

4D020BC06

4D020CB02

4D020CC03

4D020CC05

4D020DA03

4D020DB12

(57)【要約】

【課題】ＣＯ_２排出抑制効果に優れたＣＯ_２回収装置を提供する。
【解決手段】ＣＯ_２回収装置１は、反応槽１０、ＣＯ_２含有ガス流通部４１、吹き出し部３０を備える。反応槽１０は、アルカリ金属水酸化物水溶液又はアルカリ土類金属水酸化物水溶液にＣＯ_２含有ガスを接触させる。ＣＯ_２含有ガス流通部４１は、反応槽１０内で鉛直方向に延びる先端部４１１を有し、ＣＯ_２含有ガスを流通させる。吹き出し部３０は、ＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１を回転軸とする軸受け装置２０を介して先端部４１１に接続されて、ＣＯ_２含有ガス流通部４１を通じて供給されたＣＯ_２含有ガスを反応槽１０内に吹き出す吹き出し口３１を有する。そして、吹き出し部３０は、ＣＯ_２含有ガスの吹き出し圧によって軸受け装置２０を介して回転可能に構成されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルカリ金属水酸化物水溶液又はアルカリ土類金属水酸化物水溶液にＣＯ_２含有ガスを接触させる反応槽と、
上記反応槽内で鉛直方向に延びる先端部を有し、上記ＣＯ_２含有ガスを流通させるＣＯ_２含有ガス流通部と、
上記ＣＯ_２含有ガス流通部の上記先端部を回転軸とする軸受け装置を介して上記先端部に接続されて、上記ＣＯ_２含有ガス流通部を通じて供給された上記ＣＯ_２含有ガスを上記反応槽内に吹き出す吹き出し口を有する吹き出し部と、を備え、
上記吹き出し部は、上記ＣＯ_２含有ガスの吹き出し圧によって上記軸受け装置を介して回転可能に構成されている、ＣＯ_２回収装置。

【請求項2】

上記吹き出し部は、上記吹き出し口を複数備えており、鉛直方向から見たとき、上記吹き出し口は上記回転軸を中心として等間隔に位置している、請求項１に記載のＣＯ_２回収装置。

【請求項3】

鉛直方向から見て、上記吹き出し口から上記ＣＯ_２含有ガスの吹き出し方向に向かうベクトルと、上記吹き出し口から上記回転軸に向かうベクトルとのなす角が９０°以下である、請求項１又は２に記載のＣＯ_２回収装置。

【請求項4】

鉛直方向から見て、上記吹き出し口から上記ＣＯ_２含有ガスの吹き出し方向に向かうベクトルは、上記吹き出し口から上記回転軸に近づくとともに上記回転軸から偏心した位置を通過する、請求項１又は２に記載のＣＯ_２回収装置。

【請求項5】

上記吹き出し部は、鉛直方向から見て、上記ＣＯ_２含有ガス流通部の上記先端部からＵ字形状又はＪ字形状に延びた延在部を有しており、該延在部の先端に上記吹き出し口を有している、請求項１又は２に記載のＣＯ_２回収装置。

【請求項6】

水平方向から見て、上記吹き出し口における吹き出し方向は上記回転軸に対して鉛直方向下方に傾斜している、請求項１又は２に記載のＣＯ_２回収装置。

【請求項7】

水平方向から見て、上記吹き出し口における吹き出し方向と上記回転軸とのなす角は直角である、請求項１又は２に記載のＣＯ_２回収装置。

【請求項8】

上記ＣＯ_２含有ガス流通部の上記先端部にはカバー部材が接続されており、
該カバー部材の外縁は、鉛直方向から見て、上記吹き出し部が回転することにより描かれる回転軌跡よりも、該回転軌跡の径方向外側に位置している、請求項１又は２に記載のＣＯ_２回収装置。

【請求項9】

上記ＣＯ_２含有ガス流通部の上記先端部又は上記吹き出し部には重り部材が取り付けられている、請求項１又は２に記載のＣＯ_２回収装置。

【請求項10】

上記反応槽は可搬性を有するとともに上端に開口部を備えており、
上記吹き出し部及び上記ＣＯ_２含有ガス流通部の上記先端部は、上記開口部を介して上記反応槽に対して挿入及び取出しが可能に構成されている、請求項１又は２に記載のＣＯ_２回収装置。

【請求項11】

上記軸受け装置は、上記ＣＯ_２含有ガス流通部を通じて供給された上記ＣＯ_２含有ガスを用いた流体軸受けからなる、請求項１又は２に記載のＣＯ_２回収装置。

【請求項12】

上記吹き出し部は、上記ＣＯ_２含有ガス流通部の上記先端部から延在する延在部を有し、該延在部の先端に上記吹き出し口が配置されており、
上記延在部は、上記ＣＯ_２含有ガスの吹き出し圧によって上記軸受け装置を介して上記吹き出し部が回転することにより生じる遠心力により変形又は変位して、上記吹き出し口の回転径を拡大させるように構成されている、請求項１又は２に記載のＣＯ_２回収装置。

【請求項13】

上記延在部は可撓性を有し、上記遠心力により回転径方向外方に変形するように構成されている、請求項１２に記載のＣＯ_２回収装置。

【請求項14】

上記延在部と上記ＣＯ_２含有ガス流通部の上記先端部との接続部は、上記遠心力により上記延在部が回転径方向外方に回動して変位するように構成されている、請求項１２に記載のＣＯ_２回収装置。

【請求項15】

上記吹き出し口の回転径が所定値以上に拡大することを規制する拡大規制部を有する、請求項１２に記載のＣＯ_２回収装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＣＯ_２回収装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、温室効果ガスとしてのＣＯ_２ガスの排出を抑制することが求められており、ＣＯ_２ガスを回収する装置が種々検討されている。例えば、特許文献１には、ＣＯ_２回収装置として、ＣＯ_２を含有する排ガスを反応槽に貯留されたＮａＯＨ水溶液に吹き込んで、ＮａＯＨまたはＮａ_２ＣＯ_３とＣＯ_２との反応によりＮａＨＣＯ_３を生成して回収する構成が開示されている。そして、特許文献１に開示の構成では、反応槽内に吹き込んだ排ガスと反応槽内の水溶液との接触効率を向上するために、撹拌装置により反応槽内の水溶液を撹拌するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－２０６８７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示の構成では、撹拌装置を駆動するために電力が必要となる。そして、当該撹拌装置を駆動させる電力として化石燃料を用いて生成された電力を使用した場合には、装置全体としては当該電力の発電のために生じたＣＯ_２を排出したことと同義となる。その結果、装置全体としてのＣＯ_２排出の抑制効果が低減されてしまう。さらに当該電力の発電によるＣＯ_２排出量が当該ＣＯ_２回収装置によるＣＯ_２回収量を超えれば、装置全体としてＣＯ_２の排出抑制を達成することができない。特に装置が大型化すると、撹拌装置における電力消費量も大きくなり、ＣＯ_２の排出抑制が一層難しくなる。

【0005】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、ＣＯ_２排出抑制効果に優れたＣＯ_２回収装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、アルカリ金属水酸化物水溶液又はアルカリ土類金属水酸化物水溶液にＣＯ_２含有ガスを接触させる反応槽と、
上記ＣＯ_２含有ガスを流通させるとともに、上記反応槽内に位置して鉛直方向に延びる先端部を有するＣＯ_２含有ガス流通部と、
上記ＣＯ_２含有ガス流通部の上記先端部を回転軸とする軸受け装置を介して上記先端部に接続されて、上記ＣＯ_２含有ガス流通部を通じて供給された上記ＣＯ_２含有ガスを吹き出す吹き出し口を有する吹き出し部と、を備え、
上記吹き出し部は、上記吹き出し口から吹き出される上記ＣＯ_２含有ガスの吹き出し圧によって上記軸受け装置を介して回転可能に構成されている、ＣＯ_２回収装置にある。

【発明の効果】

【0007】

上記ＣＯ_２回収装置では、吹き出し部は反応槽内に位置するＣＯ_２含有ガス流通部の先端部に軸受け装置を介して接続されており、吹き出し部の吹き出し口からＣＯ_２含有ガスが吹き出ることにより、吹き出し部は軸受け装置を介して回転可能となっている。これにより、吹き出し部の回転により反応槽内の水溶液を撹拌することができる。これとともに、回転する吹き出し部から吹き出されたガスは反応槽の水溶液内をらせん状に上昇していくため、直線的に上昇する場合に比べて水溶液内での滞在時間が長くなることから、水溶液とガスとの接触頻度及び接触時間を高めることができる。これらの結果、反応槽内の反応を促してＣＯ_２排出抑制効果を向上できる。

【0008】

さらに、吹き出し部の回転のために別途電力を消費する必要がない。そのため、電力生成のための化石燃料を用いることによるＣＯ_２の排出がなくて済むことから、ＣＯ_２排出抑制効果に優れたＣＯ_２回収装置とすることができる。

【0009】

以上のごとく、上記態様によれば、ＣＯ_２排出抑制効果に優れたＣＯ_２回収装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態１における、ＣＯ_２回収装置を示す斜視図。

【図2】実施形態１における、反応槽の断面概念図。

【図3】実施形態１における、（ａ）吹き出し部及びその近傍の断面拡大図、（ｂ）鉛直方向上方から見た吹き出し部の概念図。

【図4】（ａ）変形形態１における鉛直方向上方から見た吹き出し部の概念図、（ｂ）変形形態２における鉛直方向上方から見た吹き出し部の概念図。

【図5】実施形態２における、（ａ）吹き出し部及びその近傍の断面拡大図、（ｂ）鉛直方向上方から見た吹き出し部の概念図。

【図6】実施形態３における、（ａ）吹き出し部及びその近傍の断面拡大図、（ｂ）鉛直方向上方から見た吹き出し部の概念図、（ｃ）鉛直方向上方から見た吹き出し部の概念斜視図。

【図7】実施形態４における、反応槽の断面概念図。

【図8】実施形態５における、反応槽の側面透過図。

【図9】実施形態５における、他の反応槽の側面透過図。

【図10】実施形態５における、鉛直方向下方から見た吹き出し部の概念図。

【図11】実施形態５における、（ａ）側方から見た回転前の吹き出し部の概念図、（ｂ）側方から見た回転中の吹き出し部の概念図。

【図12】実施形態５における、軸受け装置の断面図。

【図13】変形形態３における、側方から見た回転中の吹き出し部の概念図。

【図14】実施形態６における、（ａ）側方から見た回転前の吹き出し部の概念図、（ｂ）側方から見た回転中の吹き出し部の概念図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（実施形態１）
上記ＣＯ_２回収装置１の本実施形態１について、図１～図３を用いて説明する。
図１に示すように、本実施形態のＣＯ_２回収装置１は、主として、反応槽１０、本体４０、ＣＯ_２含有ガス流通部４１、ＣＯ_２除去ガス排出部４２を備え、図２に示すように、さらに、反応槽１０内において、ＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端には、軸受け装置２０を介して、吹き出し部３０が設けられている。

【0012】

１．本体４０
図１に示すように、本体４０は鉛直方向Ｚに立設された側部４０ｃと、側部４０ｃの上側に位置する上部４０ａと、側部４０ｃの下側に位置する下部４０ｂとを有し、これらにより略コ字状をなすように構成されている。上部４０ａには貫通孔４３を介して、ＣＯ_２含有ガス流通部４１、ＣＯ_２除去ガス排出部４２が取り付けられている。下部４０ｂには反応槽１０が載置される。なお、図１において、幅方向をＸ、前後方向をＹ、鉛直方向をＺとする。

【0013】

本実施形態では、本体４０の上部４０ａは鉛直方向Ｚにスライド可能であるとともに本体４０の下部４０ｂは前後方向Ｙにスライド可能となっており、本体４０に対して後述の反応槽１０を容易に着脱可能となっている。

【0014】

２．反応槽１０
反応槽１０は、中空の円柱形状を有している。反応槽１０には、水溶液Ｌとしてアルカリ金属水酸化物水溶液又はアルカリ土類金属水酸化物水溶液が投入される。当該水溶液Ｌは、例えば、ＮａＯＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液、Ｃａ（ＯＨ）_２水溶液、Ｍｇ（ＯＨ）_２水溶液などを例示でき、本実施形態では、ＮａＯＨ水溶液を用いる。

【0015】

反応槽１０の材質は耐アルカリ性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、ステンレス製とすることができ、樹脂ライニングなどの表面処理を施した金属製とすることもできる。また、ポリエチレン樹脂製、ポリカーボネート樹脂製などの樹脂製とすることもできる。本実施形態では、ステンレス製の反応槽１０を採用している。

【0016】

本実施形態１では、図２に示すように、反応槽１０の上面に設けられた第１開口部１１には、後述のＣＯ_２含有ガス流通部４１が挿通されており、ＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１が反応槽１０内に位置している。また、反応槽１０の上面に設けられた第２開口部（図示せず）にＣＯ_２除去ガス排出部４２が挿通されている。

【0017】

３．ＣＯ_２含有ガス流通部４１
ＣＯ_２含有ガス流通部４１はＣＯ_２含有ガスを流通させる。なお、本明細書では、「ＣＯ_２含有ガス」とは、構成成分としてＣＯ_２を含有するガスを指すものとする。当該ＣＯ_２含有ガスは、構成成分としてＣＯ_２のみを含むガスであってもよいし、さらに不可避的不純物を含むガスであってもよい。また、ＣＯ_２含有ガスは、構成成分としてＣＯ_２とその他の物質とが混在する混合ガスであってよい。混合ガスにおいてＣＯ_２が占める割合は限定されず、混合ガスにおいて占める割合が最も多い主成分はＣＯ_２であってもよいし、ＣＯ_２以外の物質であってもよい。

【0018】

ＣＯ_２含有ガスは、ＣＯ_２含有ガス流通部４１に接続された図示しないＣＯ_２含有ガス供給源から供給される。ＣＯ_２含有ガス供給源は限定されないが、例えば、ＣＯ_２含有ガスを排ガスとして排出するＣＯ_２含有ガス排出設備とすることができる。ＣＯ_２含有ガス排出設備としては、ボイラを有する設備、燃料電池、焼却炉、熱処理設備などを例示することができる。上述の通り、ＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１は、反応槽１０内に鉛直方向Ｚに並行に延在している。先端部４１１の下端には後述する軸受け装置２０及び吹き出し部３０が設けられている。

【0019】

４．軸受け装置２０
軸受け装置２０は、ＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１に対して、後述する吹き出し部３０を軸受け支持する。軸受け装置２０の構成は限定されず、玉軸受、ころ軸受、滑り軸受とすることができる。本実施形態１では、軸受け装置２０は、図３に示すように外輪２１、内輪２２、ボール２３及び保持器２４を備える深溝玉軸受であり、外輪２１と内輪２２とが保持器２４に保持されたボール２３を介して相対的に回転可能となっている。

【0020】

そして、本実施形態１では、外輪２１がＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１と接続されており、内輪２２が後述する吹き出し部３０に接続されている。これにより、軸受け装置２０は、鉛直方向Ｚに延びる先端部４１１を回転軸として、先端部４１１に対して吹き出し部３０が相対的に回転可能としている。

【0021】

５．吹き出し部３０
図２に示すように、吹き出し部３０はＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１に接続されて、反応槽１０内の底部１３の近傍に位置しており、ＣＯ_２含有ガス流通部４１を流通するＣＯ_２含有ガスを反応槽１０内の水溶液Ｌに吹き出すように構成されている。

【0022】

本実施形態１では、吹き出し部３０は、図３（ａ）に示すように縦断面において逆Ｔ字状をなしてり、鉛直方向に延びる第１延在部３０１と、水平方向に延びる第２延在部３０２とを有する。第１延在部３０１は軸受け装置２０の内輪２２内に嵌入されて内輪２２と接続されている。

【0023】

そして、図３（ｂ）に示すように、第２延在部３０２は、第１延在部３０１から幅方向Ｘの一方側に延びてから前後方向Ｙの一方側に延びた後、幅方向Ｘの他方側に延びた形状であって、９０°折れる部分を二か所有する角張ったＵ字形状又はＪ字形状をなしている。そして、第２延在部３０２の先端は開口しており、ＣＯ_２含有ガスを吹き出す吹き出し口３１を形成している。なお、当該第２延在部３０２の形状は、９０°折れる部分を二か所有する角張ったＵ字形状又はＪ字形状に限らず、滑らかに１８０°湾曲したＵ字形状又はＪ字形状であってもよい。

【0024】

吹き出し口３１の数は限定されず、１つ又は複数とすることができる。吹き出し口３１を複数設ける場合は、ＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１を中心に、等間隔に配置することが好ましい。本実施形態１では、第２延在部３０２は、先端部４１１の中心軸４１２を中心に点対称に２つ設けられており、これにより吹き出し口３１も第１吹き出し口３１１と第２吹き出し口３１２の２つが点対称に設けられている。

【0025】

第１吹き出し口３１１からＣＯ_２含有ガスＦ１が吹き出される。そして、図３（ａ）に示すように、水平方向から見て、第１吹き出し口３１１の吹き出し方向Ｐ１と回転軸としての先端部４１１とのなす角は直角となっている。そして、図３（ｂ）に示すように、鉛直方向Ｚから見て第１吹き出し口３１１の吹き出し方向Ｐ１のベクトルＶ１と、第１吹き出し口３１１の中心から回転軸としての先端部４１１の中心軸４１２に向かうベクトルＶ２とのなす角θは９０°以下とすることができ、より好ましくは９０°未満とすることができ、本実施形態では、６０°としている。

【0026】

また、図３（ｂ）に示すように、鉛直方向から見て、第１吹き出し口３１１からＣＯ_２含有ガスの吹き出し方向Ｐ１に向かうベクトルＶ１は、第１吹き出し口３１１から回転軸としての先端部４１１の中心軸４１２に近づくとともに中心軸４１２から偏心した位置Ｑ１を通過している。

【0027】

なお、第２吹き出し口３１２は、第１吹き出し口３１１を１８０°回転させた状態と一致しており、図示しないが第２吹き出し口３１２の吹き出し方向Ｐ２も、水平方向から見て回転軸としての先端部４１１とのなす角は直角となっている。そして、図３（ｂ）に示すように、吹き出し方向Ｐ２のベクトルＶ３と、第２吹き出し口３１２の中心から回転軸としての先端部４１１の中心軸４１２に向かうベクトルＶ４とのなす角θも９０℃以下とすることができ、より好ましくは９０°未満とすることができ、本実施形態では、６０°としている。

【0028】

また、図３（ｂ）に示すように、鉛直方向Ｚから見て、第２吹き出し口３１２から吹ＣＯ_２含有ガスのき出し方向Ｐ２に向かうベクトルＶ３は、第２吹き出し口３１２から回転軸としての先端部４１１の中心軸４１２に近づくとともに中心軸４１２から偏心した位置Ｑ２を通過している。

【0029】

そして、第１吹き出し口３１１及び第２吹き出し口３１２からＣＯ_２含有ガスＦ１の吹き出しにより、吹き出し部３０はベクトルＶ１と反対方向のベクトルとして示すことができる吹き出し圧を受けることとなる。吹き出し部３０は上述の通り、軸受け装置２０によって中心軸４１２を回転中心として回転可能となっているため、吹き出し部３０は当該吹き出し圧がかかることにより、図３（ｂ）において矢印Ｒ１で示すように中心軸４１２を中心とする周方向に回転することなる。従って、ＣＯ_２含有ガスＦ１は水溶液Ｌ内において、回転する吹き出し口３１１、３１２から吹き出されることとなる。なお、吹き出し部３０の回転における最外径部３０３は当該回転によって符号Ｃ１で示す回転軌跡を示す。

【0030】

６．ＣＯ_２固定化反応
次に、反応槽１０におけるＣＯ_２固定化反応について説明する。上述のように、ＣＯ_２含有ガスＦ１が反応槽１０内の水溶液Ｌに吹き出されることにより、ＣＯ_２固定化反応が進行する。本実施形態１では、水溶液ＬとしてＮａＯＨ水溶液を用いる場合について説明する。

【0031】

反応槽１０内でのＣＯ_２固定化反応として、下記の式１の反応が行われた後、式２の反応が行われる。
２ＮａＯＨ＋ＣＯ_２ → Ｎａ_２ＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ （式１）
Ｎａ_２ＣＯ_３＋ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ→ ２ＮａＨＣＯ_３ （式２）

【0032】

上記反応の開始前は、反応槽１０内にはＮａＨＣＯ_３及びＮａ_２ＣＯ_３は存在していない状態であるが、上記反応の進行状態に応じて、Ｎａ_２ＣＯ_３が生成されてＮａＨＣＯ_３が存在しない状態と、一部のＮａ_２ＣＯ_３がさらにＣＯ_２と反応してＮａＨＣＯ_３が生成されて両者がともに存在する状態と、すべてのＮａ_２ＣＯ_３がＮａＨＣＯ_３に変換されてＮａ_２ＣＯ_３がなくなりＮａＨＣＯ_３が存在する状態とのいずれかとなる。上記反応により生じるＮａＨＣＯ_３及びＮａ_２ＣＯ_３はいずれも、反応槽１０内の水に溶解して水溶液の状態となっている。本明細書ではＮａＨＣＯ_３、Ｎａ_２ＣＯ_３及び両者の混合物を総称して「生成物」とい、これらの水溶液を総称して「生成物水溶液」というものとする。そして、反応槽１０から回収した生成物水溶液の脱水・乾燥を行うことで、固体の状態で回収することができる。回収された当該生成物は資源として利用することができる。

【0033】

そして、上記反応によってＣＯ_２が除去されたＣＯ_２除去ガスは、図１に示すＣＯ_２除去ガス排出部４２から反応槽１０外に排出される。なお、ＣＯ_２除去ガスに有害成分が含まれうる場合は、ＣＯ_２除去ガス排出部４２に当該有害成分を捕集するためのフィルタを設けてもよい。

【0034】

７．作用効果
次に、本実施形態のＣＯ_２回収装置１における作用効果について詳述する。本実施形態のＣＯ_２回収装置１によれば、吹き出し部３０は反応槽１０内に位置するＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１に軸受け装置２０を介して接続されており、吹き出し部３０の吹き出し口３１１、３１２からＣＯ_２含有ガスＦ１が吹き出ることにより、吹き出し部３０は軸受け装置２０を介して回転可能となっている。これにより、吹き出し部３０の回転により反応槽１０内の水溶液Ｌを撹拌することができる。これとともに、回転する吹き出し部３０から吹き出されたガスは反応槽１０の水溶液Ｌ内をらせん状に上昇していくため、直線的に上昇する場合に比べて水溶液Ｌ内での滞在時間が長くなることから、水溶液とガスとの接触頻度及び接触時間を高めることができる。これらの結果、反応槽１０内の反応を促してＣＯ_２排出抑制効果を向上できる。

【0035】

さらに、吹き出し部３０の回転のために別途電力を消費する必要がない。そのため、電力生成のための化石燃料を用いることによるＣＯ_２の排出がなくて済むことから、ＣＯ_２排出抑制効果に優れたＣＯ_２回収装置１とすることができる。

【0036】

また、本実施形態１では、吹き出し部３０は、吹き出し口３１１、３１２を複数備えており、鉛直方向Ｚから見たとき、吹き出し口３１１、３１２は回転軸としてのＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１を中心として等間隔に位置している。これにより、各吹き出し口３１１、３１２に均等に吹き出し圧がかかることにより、回転軸を中心とする吹き出し部３０の回転が促されるためＣＯ_２排出抑制効果を向上することができる。

【0037】

また、本実施形態１では、鉛直方向Ｚから見て、吹き出し口３１１、３１２における吹き出し方向に平行なベクトルＶ１と、吹き出し口３１１、３１２から回転軸としてのＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１に向かうベクトルＶ２とのなす角が９０°以下となっている。これにより、吹き出し口３１１、３１２からのガスの吹き出しによって、回転軸となる先端部４１１の周囲の水溶液Ｌに旋回流を発生させやすくなる。そして、当該旋回流により、吹き出し部３０の回転方向Ｒ１の力をより大きくすることができるため、ＣＯ_２排出抑制効果を一層向上することができる。

【0038】

また、本実施形態１では、鉛直方向Ｚから見て、吹き出し口３１１、３１２からＣＯ_２含有ガスＦ１の吹き出し方向に向かうベクトルＶ１は、吹き出し口３１１、３１２か回転軸としての先端部４１１の中心軸４１２に近づくとともに中心軸４１２から偏心した位置Ｑ１、Ｑ２を通過する。これによって、吹き出し口３１１、３１２からのガスの吹き出しによって、回転軸としての先端部４１１の周囲の水溶液Ｌに旋回流を発生させやすくなり、当該旋回流によって吹き出し部３０の回転方向Ｒ１の力をより大きくすることができるため、ＣＯ_２排出抑制効果を一層向上することができる。

【0039】

また、本実施形態１では、上記吹き出し部は、鉛直方向から見て、上記ＣＯ_２含有ガス流通部の上記先端部からＵ字形状又はＪ字形状に延びた第２延在部３０２を有しており、第２延在部３０２の先端に吹き出し口３１１、３１２を有している。これにより、吹き出し口３１１、３１２からのガスの吹き出しによって回転軸としての先端部４１１の周囲で水溶液Ｌの移動が発生し、先端部４１１の周囲の水溶液Ｌに旋回流を発生させやすくなる。そのため、当該旋回流によって吹き出し部３０の回転方向Ｒ１の力をより大きくすることができ、ＣＯ_２排出抑制効果を一層向上することができる。

【0040】

また、本実施形態１では、水平方向から見て、吹き出し口３１１、３１２における吹き出し方向Ｆ１と回転軸としての先端部４１１とのなす角は直角となっている。これにより、吹き出し口３１１、３１２からのガスの吹き出しによって生じる吹き出し部３０の回転方向Ｒ１の力をより大きくすることができるため、ＣＯ_２排出抑制効果を一層向上することができる。

【0041】

なお、本実施形態１では、吹き出し部３０における第２延在部３０２は、図３（ｂ）に示すように鉛直方向から見て、Ｕ字形状又はＪ字形状としたが、これに限らず、吹き出し口３１１、３１２からの吹き出し圧によって吹き出し部３０に回転方向Ｒ１の力を付与可能な形状であればよい。例えば、第２延在部３０２の形状は、図４（ａ）に示す変形形態１のように、鉛直方向から見て、吹き出し部３０における第２延在部３０２は、第１延在部３０１から幅方向Ｘの一方に延びるとともに前後方向の一方に緩やかに湾曲する形状、すなわち、緩やかに９０°折れ曲がった形状であってもよい。なお、変形形態１においても、第２延在部３０２は回転軸としての先端部４１１を中心に点対称に２つ設けられており、吹き出し口３１２、３１３も回転軸としての先端部４１１を中心に点対称すなわち等間隔に２つ設けられている。変形形態１においても実施形態１の場合と同様の作用効果を有する。

【0042】

さらに、吹き出し部３０は、図４（ｂ）に示す変形形態２のように、鉛直方向から見て、第１延在部３０１から緩やかに９０°折れ曲がった延びた形状の第２延在部３０２が先端部４１１を中心に等間隔に４つ設けられており、吹き出し口３１１、３１２、３１３、３１４も先端部４１１を中心に等間隔に４つ設けられていてもよい。変形形態２においても実施形態１の場合と同様の作用効果を有する。

【0043】

以上のごとく、本実施態様１及び変形形態１、２によれば、ＣＯ_２排出抑制効果に優れたＣＯ_２回収装置１を提供することができる。

【0044】

（実施形態２）
上記実施形態１では、水平方向から見て、吹き出し口３１１、３１２における吹き出し方向Ｆ１と回転軸としての先端部４１１とのなす角を直角としたが、これに替えて、本実施形態２では、図５（ａ）に示すように、水平方向から見て、吹き出し口３１１、３１２における吹き出し方向Ｐ１、Ｐ２は回転軸としての先端部４１１に対して鉛直方向Ｚの下方Ｚ２に傾斜している。本実施形態２おいても、実施形態１の場合と同等に、図５（ｂ）に示すように矢印Ｒ１で示すように中心軸４１２を中心とする周方向に回転することなる。なお、実施形態２におけるその他の構成は実施形態１の場合と同等であって、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0045】

本実施形態２では、吹き出し口３１１、３１２における吹き出し方向Ｐ１が鉛直方向Ｚの下方Ｚ２に傾斜していることにより、反応槽１０の下方に水溶液Ｌに向けてＣＯ_２含有ガスＦ１を吹き出すことができるため、反応槽１０の底部１３近傍においてＣＯ_２含有ガスＦ１と水溶液Ｌとの接触を促すことができ、ＣＯ_２排出抑制効果を高めることができる。なお、本実施形態２においても実施形態１の同様の作用効果を奏する。

【0046】

（実施形態３）
本実施形態３では、図６（ａ）に示すように、ＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１にはカバー部材５０が接続されている。なお、本実施形態では、カバー部材５０は軸受け装置２０の外輪２１を介して先端部４１１に接続されている。そして、図６（ｂ）に示すように、カバー部材５０の外縁５０ａは、鉛直方向Ｚ１から見て、吹き出し部３０が回転することにより描かれる回転軌跡Ｃ１よりも、回転軌跡Ｃ１の径方向外側に位置している。

【0047】

そして、カバー部材５０には、鉛直方向Ｚ（カバー部材５０の厚さ方向）に貫通する複数の貫通孔５１が設けられている。吹き出し部３０の吹き出し口３１１、３１２から吹き出されたガスは、当該貫通孔５１を通過して反応槽１０の上方に移動可能となっている。なお、カバー部材５０は、複数の貫通孔５１に替えて、カバー部材５０をメッシュ部材により形成して、吹き出し口３１１、３１２から吹き出されたガスがカバー部材５０を通過して上方に移動可能なようにしてもよい。

【0048】

さらに、図６（ａ）及び図６（ｃ）に示すように、ＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１又は吹き出し部３０には重り部材５５が取り付けられている。本実施形態３では、重り部材５５は、複数の支柱５２を介してカバー部材５０に取り付けられているとともに、軸受け装置２５を介して吹き出し部３０の下方に設置されている。重り部材５５は所定の重量を有しており、本実施形態３ではカバー部材５０の外形と略同一の外形を有している。

【0049】

軸受け装置２５は、重り部材５５と接続された外輪２６と、吹き出し部３０の底部と接続された内輪２７とが、保持器２９に保持されたボール２８を介して相対的に回転可能となっており、先端部４１１の中心軸４１２が外輪２６及び内輪２７の回転中心となっている。当該軸受け装置２５により、吹き出し部３０の回転に伴って重り部材５５が回転しないようにすることができ、重り部材５５が吹き出し部３０の回転を妨げるのを防止することができる。なお、本実施形態３におけるその他の構成は、実施形態１の場合と同様であって、実施形態１の場合と同一の符号を付してその説明を省略する。

【0050】

本実施形態３によれば、外縁５０ａが吹き出し部３０の回転軌跡Ｃ１よりも外側に位置するカバー部材５０を有することにより、回転する吹き出し部３０が反応槽１０の内壁に接触して内壁を損傷することを防止することができる。さらに、重り部材５５を有することにより、回転する吹き出し部３０が反応槽１０内で暴れることを防止して反応槽１０内の底部１３近傍位置に位置させることができる。これによっても、回転する吹き出し部３０が反応槽１０の内壁に接触して内壁を損傷することを防止することができる。なお、本実施形態３においても、実施形態１の場合と同様の作用効果を奏する。

【0051】

（実施形態４）
上記実施形態１では、反応槽１０として、ステンレス製の円筒容器を用いたが、これに替えて、図７に示す実施形態４では、反応槽１０として、可搬性を有するポリエチレン製の容器であって、いわゆる市販品の汎用型のポリタンクを使用する。反応槽１０として使用するポリタンクは、例えば、飲料水、灯油、排水などの液体を入れて運搬、保存するための容器としての利用が想定されているものであってよく、その容量は限定されず、１０～２０Ｌのものを利用することができる。

【0052】

本実施形態４では、反応槽１０は、第１開口部１１と第２開口部１２を有する。そして、反応槽１０は、タイヤ４０３を有する台車４０４に載置されており、拘束バンド４０５により台車４０４に対して位置ずれしないように台車４０４に拘束されている。反応槽１０は水溶液Ｌが貯留された状態でも、台車４０４を介して移動しやすくなっている。また、反応槽１０の上面において、第１開口部１１と第２開口部１２との間には、ハンドル１６が設けられている。ハンドル１６は、反応槽１０において一体成型されている。なお、本実施形態４では、図７に示すように、ＣＯ_２含有ガス流通部４１は第１蓋部材１４に取り付けられており、ＣＯ_２除去ガス排出部４２は第２蓋部材１５に取り付けられている。

【0053】

本実施形態４では、ＣＯ_２含有ガス流通部４１は可撓性を有する部材で構成されており、ＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１は、反応槽１０内で湾曲させる可能となっている。しかしながら、ＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１には重り部材５５が設けられているため、先端部４１１は反応槽１０内において、概ね鉛直方向に延びている。

【0054】

本実施形態４では、吹き出し部３０及びＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１の外形は第１開口部１１の開口径Ｄ２よりも小さくなっている。これにより、吹き出し部３０及びＣＯ２含有ガス流通部４１の先端部４１１を、第１開口部１１を介して反応槽１０に対して挿入及び取出しが可能となっている。

【0055】

また、本実施形態４では、先端部４１１に設けられたカバー部材５０及び重り部材５５の外径Ｄ１も第１開口部１１の開口径Ｄ２よりも小さくなっているため、先端部４１１にカバー部材５０及び重り部材５５を取り付けた状態においても、吹き出し部３０及びＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１は第１開口部１１を介して反応槽１０に対して挿入及び取出しが可能となっている。なお、本実施形態４におけるその他の構成は、実施形態１～３の場合と同等であって、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0056】

本実施形態４では、吹き出し部３０及びＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１が第１開口部１１を介して反応槽１０に対して挿入及び取出しが可能となっているため、反応槽１０の取り付け及び取り外しが容易となり、作業性が向上する。なお、本実施形態４においても、実施形態１～３と同等の作用効果を奏する。

【0057】

（実施形態５）
本実施形態５では、図８に示すように反応槽１０として、上記実施形態４と同様に、可搬性を有するポリエチレン製の容器であって、いわゆる市販品の汎用型のポリタンクを使用する。そして、ＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１には、軸受け装置２００を介して吹き出し部３０が回転可能に設けられている。吹き出し部３０は、鉛直方向に延びる第１延在部３０５と、第１延在部３０５から分岐して延在する複数の第２延在部３０６とを有する。第２延在部３０６は、先端に向かうほど互いに離間するように先広がり状に配置されている。複数の第２延在部３０６の先端にはそれぞれ吹き出し口３１が配置されている。

【0058】

第２延在部３０６は、可撓性を有するチューブからなり、通常状態では、図８に示すように、吹き出し部３０の最大径Ｄ１（図１０に示す最外径部３０３を通る仮想円Ｃ１の直径）は、ポリタンク（反応槽１０）の第１開口部１１の開口径Ｄ２よりも大きいが、図９に示すように、第２延在部３０６の可撓性を利用して第２延在部３０６を撓ませて変形することにより、吹き出し口３１を変位させて吹き出し口３１の位置の最大径Ｄ１を開口径Ｄ２以下にすることができる、これにより、吹き出し部３０及びＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１を、第１開口部１１を介して反応槽１０に対して挿入及び取出しを容易に行うことができる。

【0059】

なお、第２延在部３０６における可撓性の程度は、限定されないが、後述するように吹き出し部３０の回転により変形可能であって、回転していない通常状態においては、各吹き出し口３１の姿勢が維持できるとともに、反応槽１０への挿入及び取出しの際には上述のごとく変形可能な程度とすることができる。

【0060】

図１０に示すように、本実施形態５では、４個の第２延在部３０６が、中心軸４１２を中心に点対称に設けられている。それぞれの第２延在部３０６の先端に位置する吹き出し口３１は、中心軸方向４１２から見て、中心軸４１２を中心とする仮想円Ｃ１の接線方向に対して若干内側に傾斜した方向となっている。そして、それぞれの吹き出し口３１からＣＯ_２含有ガスＦ１が吹き出されることで吹き出し部３０に吹き出し圧がかかることにより、矢印Ｒ１で示すように、吹き出し部３０が軸受け装置２００を介して中心軸４１２を中心とする周方向に回転することとなる。

【0061】

吹き出し部３０が回転することにより遠心力が発生する。当該遠心力により、それぞれの第２延在部３０６は撓んで先端が互いに離れるように変形し、その結果、図１１（ａ）に示す回転前の状態（通常状態）に比べて、図１１（ｂ）に示す回転中の状態では、吹き出し口３１の回転径Ｄ１は拡大することとなる。

【0062】

本実施形態５では、軸受け装置２００は、ＣＯ_２含有ガス流通部４１を通じて供給されたＣＯ_２含有ガスＦ１を支持流体として用いた流体軸受けからなる。図１２に示すように、軸受け装置２００は、外輪２１０、内輪２２０及びハウジング２３０を備える。外輪２１０は略円筒状をなしており、上端には径方向外方に突出した鍔部２１１が形成されている。外輪２１０は鍔部２１１がハウジング２３０の内壁に形成された溝部２３１に嵌入されることによりハウジング２３０に取り付けられている。ハウジング２３０の上端にはＣＯ_２含有ガス流通部４１が接続されている。

【0063】

内輪２２０は筒状をなしており、外周面には周方向に連続して溝状をなす凹部２２２が２か所形成されている。凹部２２２は貫通孔２２１を介して、内輪２２０の内空部２２３と連通している。貫通孔２２１は複数設けることができ、例えば、周方向に等間隔に配置することができる。内輪２２０の上端には径方向外方に突出した鍔部２２４が形成されている。内輪２２０は鍔部２２４が外輪２１０の内壁に形成された段差部２１２の上に乗った状態で係合することにより、内輪２２０が外輪２１０の内側から軸方向の脱落することが防止されている。そして、内輪２２０において、外輪２１０の径方向に対向する領域の内、２つの凹部２２２を除く領域の外径は、外輪２１０の内径よりも僅かに小さくなっている。これにより、外輪２１０の内壁と内輪２２０の外周面との間には全域に亘って微小間隙２４０が形成されている。なお、本実施形態５では、内輪２２０は、第１延在部３０５と一体的に形成されている。

【0064】

そして、ＣＯ_２含有ガスＦ１がＣＯ_２含有ガス流通部４１を流通することにより、ＣＯ_２含有ガスＦ１の一部は、内輪２２０の内空部２２３から貫通孔２２１から吹き出て、凹部２２２に流入してさらに微小間隙２４０に流入することとなる。凹部２２２は内輪２２０の周方向全域に形成されており、凹部２２２及び微小間隙２４０に流入するＣＯ_２含有ガスＦ１のガス圧によって、内輪２２０の外周面は径向において外輪２１０の内周面から離間した状態に維持され、軸受け装置２００は流体軸受けを構成することとなる。

【0065】

なお、本実施形態５では、凹部２２２は周方向に連続するように形成したが、これに限らず、複数の凹部２２２が周方向に断続的に並ぶように形成されていてもよい。この場合は、複数の凹部２２２のそれぞれに貫通孔２２１を設けることが好ましい。また、本実施形態５では、貫通孔２２１から吹き出たＣＯ_２含有ガスＦ１は、凹部２２２に流入してさらに微小間隙２４０に流入することとしたが、これに限らず、凹部２２２を有さずに貫通孔２２１から吹き出たＣＯ_２含有ガスＦ１が直接微小間隙２４０に流入する構成であってもよい。なお、本実施形態５におけるその他の構成について、実施形態１～４の場合と同等の構成は同一の符号を付してその説明を省略する。

【0066】

本実施形態５における作用効果について以下に説明する。上述のように本実施形態５では、吹き出し部３０は、ＣＯ_２含有ガス流通部４１の先端部４１１から延在する第１延在部３０５及び第２延在部３０６を有し、第２延在部３０６の先端に吹き出し口３１が配置されている。そして、第２延在部３０６は、ＣＯ_２含有ガスＦ１の吹き出し圧によって軸受け装置２００を介して吹き出し部３０が回転することにより生じる遠心力により変形又は変位して、吹き出し口３１の回転径Ｄ１を拡大させるように構成されている。反応槽１０内において互いの吹き出し口３１の位置が離間することにより、吹き出し口３１から反応槽１０内の水溶液Ｌ内の広い範囲にガスが吹き出されることとなり、水溶液Ｌとガスとの接触頻度を高めることができ、反応槽１０内の反応を促してＣＯ_２排出抑制効果を向上できる。

【0067】

さらに、本実施形態５では、第２延在部３０６は可撓性を有し、遠心力により回転径方向外方に変形するように構成されている。これにより、簡易な構成で、吹き出し圧による吹き出し口３１の回転径Ｄ１の拡大を実現することができるとともに、反応槽１０に取り付け又は取り外す際に、第２延在部３０６の可撓性を利用して第２延在部３０６の先端の最大径を小さくなるように変形させることで、反応槽１０の開口径が小さい場合でも容易に反応槽１０への取り付け又は取り外しを行うことができる。

【0068】

さらに、本実施形態５では、軸受け装置２００は、ＣＯ_２含有ガス流通部４１を通じて供給されたＣＯ_２含有ガスＦ１を用いた流体軸受けからなる。これにより、軸受け装置２００において外輪２１０と内輪２２０との間にグリスなどの潤滑剤を介在させたり潤滑剤の漏れを防止するためのシール部材を設けたりする必要がないため、部品点数の削減を図ることができる。また、当該潤滑剤を用いないことにより、反応槽１０内に潤滑剤が漏洩することもない。また、外輪２１０と内輪２２０との接触抵抗を小さくすることができるため、吹き出し部３０の回転を一層促進し、反応槽１０内の反応を促してＣＯ_２排出抑制効果の向上が期待できる。

【0069】

なお、図１３に示す変形形態３のように、吹き出し口３１の回転径Ｄ１が所定値以上に拡大することを規制する拡大規制部３０７を有していてもよい。当該変形形態３では、拡大規制部３０７として、周方向に隣り合う第２延在部３０６の先端部を互いにつなぐ紐状部材３０７が備えられている。当該紐状部材３０７の長さを調整することで吹き出し口３１の回転径Ｄ１が所定値以上に拡大することを規制することができる。

【0070】

変形形態３では、吹き出し口３１の回転径Ｄ１が所定値以上に拡大することを規制することにより、吹き出し口３１の回転径Ｄ１が所定値以上に拡大して反応槽１０の内側面に接触することを防止することができる。さらに、可撓性を有する第２延在部３０６に大きな遠心力が付与された場合に第２延在部３０６が過度に変形して破損することを防止することができる。また、第２延在部３０６のいずれかが脱落したとしても、当該紐状部材３０７により他の第２延在部３０６とつながった状態となるため、脱落した第２延在部３０６が反応槽１０内に落下することを防止することができる。なお、本実施形態１においても実施形態１～４と同様の作用効果を奏することができる。

【0071】

（実施形態６）
上述の実施形態５では、第２延在部３０６が可撓性を有するものとしたが、本実施形態６では、これに替えて、第２延在部３０６は剛体であって実質的に可撓性を有していないとともに、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、第２延在部３０６と第１延在部３０５との接続部はベアリング機構３０８を有しており、遠心力により第２延在部３０６が回動して第２延在部３０６の先端が回転径方向外方に変位するように構成されている。なお、ベアリング機構３０８の構成は限定されず、公知の構成を採用することができる。

【0072】

本実施形態６では、図１４（ａ）に示す回転前の通常状態に比べて、図１４（ｂ）に示す回転中の状態では、それぞれの第２延在部３０６はベアリング機構３０８を介して、第２延在部３０６の先端が互いに離間するように第２延在部３０６が回転径方向外方に変位することとなる。その結果、実施形態５の場合と同様に吹き出し口３１の回転径Ｄ１を拡大させることができる。なお、本実施形態６においても実施形態１～５の場合と同様の作用効果を奏することができる。

【0073】

本発明は上記実施形態及び変形形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

【符号の説明】

【0074】

１：ＣＯ_２回収装置、１０：反応槽、２０：軸受け装置、２１：外輪、２２：内輪、２３：ボール、２４：保持器、２５：軸受け装置、３０：吹き出し部、４１：ＣＯ_２含有ガス流通部、４１１：先端部、４２：除去ガス排出部、５０：カバー部材、５０ａ：外縁、５５：重り部材、２００：軸受け装置、３０７：拡大規制部（紐状部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】