反応生成物の製造方法及びその装置
【課題】反応生成物を工業的規模で連続生産するとともに、太陽光から得られるエネルギ量の増減に伴って反応生成物の生成量を増減させる。
【解決手段】製造装置１０は、熱媒を流通させるための第１及び第２熱媒流通路形成部材１２、１４と、出発原料としてのＣＯ２及びＣを流通・反応させるための流通路・反応室を形成する第１及び第２流通路・反応部形成部材１６、１８と、第１〜第３太陽光照射手段５０、６０、６２とを有する。Ｃを供給するための第１供給管３４、及びＣＯ２を供給するための第２供給管３６には、開度を調整自在な供給量調整バルブ３８、４０がそれぞれ設けられる。すなわち、Ｃ及びＣＯ２の供給量は、供給量調整バルブ３８、４０の開度を調整することによって変更可能である。また、第１〜第３太陽光照射手段５０、６０、６２には、開度を調整自在なシャッタが設けられる。シャッタの開度が小さくなることに伴い、太陽光が遮断される。
【解決手段】製造装置１０は、熱媒を流通させるための第１及び第２熱媒流通路形成部材１２、１４と、出発原料としてのＣＯ２及びＣを流通・反応させるための流通路・反応室を形成する第１及び第２流通路・反応部形成部材１６、１８と、第１〜第３太陽光照射手段５０、６０、６２とを有する。Ｃを供給するための第１供給管３４、及びＣＯ２を供給するための第２供給管３６には、開度を調整自在な供給量調整バルブ３８、４０がそれぞれ設けられる。すなわち、Ｃ及びＣＯ２の供給量は、供給量調整バルブ３８、４０の開度を調整することによって変更可能である。また、第１〜第３太陽光照射手段５０、６０、６２には、開度を調整自在なシャッタが設けられる。シャッタの開度が小さくなることに伴い、太陽光が遮断される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応生成物の製造方法及びその装置に関し、一層詳細には、２種類以上の出発原料を加熱する手段として太陽光を用いる反応生成物の製造方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、環境保護の観点から、地球温暖化ガスの排出量を低減することに関心が払われている。大気中の地球温暖化ガスの濃度が高くなると、いわゆる温室効果が大きくなり、平均気温が上昇してしまうからである。これを回避するべく、各国において、１９９７年議決の京都議定書に定められた地球温暖化ガスの削減目標を達成する努力がなされている。さらに、日本では、２００７年にクールアース５０計画が発表され、世界全体の地球温暖化ガスの排出量を２０５０年までに現在の半分にするべきことが提案されている。
【０００３】
その一環として、ＣＯ２の排出量を低減することが試みられている。現況、ＣＯ２は、火力発電プラント、製鉄プラント、セメントプラント、化学プラント等から大気に排出された後、安定に存在して温室効果を高めているからである。
【０００４】
ＣＯ２の排出量を低減する一方策としては、排出されたＣＯ２を他の物質と反応させ、反応生成物（好適には、各種有機物の出発原料となるＣＯ）を得ることが想起される。この場合、排出されたＣＯ２を出発原料として消費するので、ＣＯ２の排出量を低減することができる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、Ｈ２の存在下にＣＯ２を太陽光によって加熱し、これによりＣＯ２を還元してＣＯを得る技術が開示されている。なお、この特許文献１記載の技術では硫化モリブデン触媒が用いられており、反応温度は５００℃程度に設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平７−２３２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１記載の技術は、触媒に対して太陽光を照射することにより前記触媒を活性化するものである。ここで、太陽の位置は、地球の自転・公転に伴って時間・季節の経過とともに変化するので、触媒に対する太陽光の照射角度も変化する。さらには、晴天時と雨天時では、太陽光の強さが相違することになる。
【０００８】
以上のような理由から、太陽光から得られるエネルギを長時間にわたって一定とすることが困難である。このため、特許文献１記載の技術では、出発原料であるＣＯ２とＨ２との反応効率、ひいては反応生成物であるＣＯの収量を一定とすることも困難である。従って、特許文献１記載の技術は、反応生成物を工業的規模で連続生産するには適切ではない。
【０００９】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、太陽光からエネルギが得られなくとも反応生成物を継続して得ることが可能であり、このため、反応生成物を工業的規模で連続生産するに適切な、しかも、太陽光が得られるときには反応生成物の生成量を増加させることが可能な反応生成物の製造方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、以下の構成により達成される。
【００１１】
［１］２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得る反応生成物の製造方法であって、
前記出発原料を加熱する第１の加熱源として太陽光を用い、第２の加熱源として太陽光とは別の加熱源を用いて、互いに混合される前の前記出発原料の各々を個別に加熱して活性化する工程と、
活性化された前記出発原料同士に反応を生起させて反応生成物を得る工程と、
を有し、
前記出発原料を加熱する前記第１の加熱源のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御するか、又は、前記出発原料の供給量に応じて前記第１の加熱源のエネルギ量を制御する反応生成物の製造方法。
【００１２】
［２］２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得る反応生成物の製造方法であって、
前記出発原料同士を混合して混合物を得た後、前記混合物を、第１の加熱源として太陽光を用い、第２の加熱源として太陽光とは別の加熱源を用いて加熱することで活性化するとともに、活性化された前記出発原料同士に反応を生起させて反応生成物を得る工程を有し、
前記混合物を加熱する前記第１の加熱源のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御するか、又は、前記出発原料の供給量に応じて前記第１の加熱源のエネルギ量を制御する反応生成物の製造方法。
【００１３】
［３］２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得る反応生成物の製造方法であって、
前記出発原料を加熱する第１の加熱源として太陽光を用い、第２の加熱源として太陽光とは別の加熱源を用いて、互いに混合される前の前記出発原料の各々を個別に加熱して活性化する工程と、
活性化された前記出発原料同士を混合して活性混合物を得るとともに、該活性混合物を前記第１の加熱源又は前記第２の加熱源によって加熱することで、活性化された前記出発原料同士によって生起する還元反応を促進させて反応生成物を得る工程と、
を有し、
前記出発原料及び前記活性混合物を加熱する前記第１の加熱源のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御するか、又は、前記出発原料の供給量に応じて前記第１の加熱源のエネルギ量を制御する反応生成物の製造方法。
【００１４】
［４］２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得るための反応生成物の製造装置であって、
第１の加熱源である太陽光を、互いに混合される前の前記出発原料の各々、又は、混合された後の前記出発原料に対して照射する太陽光照射手段と、
前記出発原料を加熱するための、太陽光とは別の第２の加熱源と、
互いに混合された前記出発原料同士を反応させるための反応部と、
を備え、
さらに、前記出発原料に照射される前記太陽光照射手段からの太陽光のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御する出発原料供給量制御手段を具備する反応生成物の製造装置。
【００１５】
［５］２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得るための反応生成物の製造装置であって、
第１の加熱源である太陽光を、互いに混合される前の前記出発原料の各々、又は、混合された後の前記出発原料に対して照射する太陽光照射手段と、
前記出発原料を加熱するための、太陽光とは別の第２の加熱源と、
互いに混合された前記出発原料同士を反応させるための反応部と、
を備え、
さらに、前記出発原料の供給量に応じて前記出発原料に照射される前記太陽光照射手段からの太陽光のエネルギ量を制御する太陽光エネルギ制御手段を具備する反応生成物の製造装置。
【００１６】
前記製造装置は、例えば、互いに当接し、各々の前記出発原料を合流させて反応させるための反応部を形成する１組の反応部形成部材と、
前記１組の反応部形成部材を挟持する１組のスペーサと、
前記１組のスペーサを挟持する１組の保持部材と、
を有するものとして構成することができる。この場合、前記１組のスペーサの中の一方に、各々の前記出発原料を流通させるための流通路が形成されるとともに、残余の一方に、反応生成物を流通させるための流通路が形成される。また、前記１組の保持部材中の少なくとも一方の保持部材の一部には、レンズが設けられる。前記太陽光照射手段は、前記レンズに対して太陽光を導入する。
【００１７】
以上の構成において、前記反応部を複数個形成するようにしてもよい。この場合、それぞれの前記反応部で反応生成物を得る反応が生起されること、換言すれば、反応部毎に反応生成物が得られることは勿論である。
【００１８】
なお、出発原料としては、ＣＯ２及び還元剤が好適である。この場合、還元剤によってＣＯ２を還元することでＣＯを反応生成物として得る。
【００１９】
還元剤の好適な例としては、炭素が揚げられる。この場合、炭素とＣＯ２とでブードア反応が生起され、ＣＯ２が還元されてＣＯが生成する。
【００２０】
ここで、炭素は粉末として供給すればよい。この場合、移送手段としてはスクリュコンベア等が適切である。又は、粉末をキャリアガスに同伴して供給するようにすることもできる。
【００２１】
ブードア反応を生起させるには、触媒を使用すればよい。この場合、５００℃近傍の比較的低温であっても、ＣＯ２の還元反応が容易に進行する。勿論、反応温度を、１１００℃程度の比較的高温域に設定することも可能である。
【００２２】
固体である炭素は、気体であるＣＯ２に比して温度上昇が緩やかである。そこで、炭素の供給開始から反応部に到達するまでの時間を、ＣＯ２の供給開始から反応部に到達するまでの時間に比して長く設定するようにしてもよい。これにより、炭素の温度を十分に上昇させることが可能となる。
【００２３】
具体的には、例えば、炭素を供給するための供給管を、ＣＯ２を供給するための供給管に比して大径に設定すればよい。
【００２４】
又は、炭素を供給するための供給管の内部に螺旋溝を形成し、炭素に旋回流を生じさせるようにしてもよい。
【００２５】
さらにまた、炭素を供給するための供給管の内部で乱流を形成するようにしてもよい。このためには、供給管の内径と炭素の供給速度（流速）とを、乱流が起こるように設定すればよい。
【００２６】
いずれの場合においても、第２の加熱源の好適な例としては、ヒートポンプで回収した熱を挙げることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、混合される前の出発原料か、又は、混合された後の出発原料を加熱するに際し、第１の加熱源である太陽光と、太陽光以外の加熱源である第２の加熱源とを使用し、太陽光のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御するか、又は、前記出発原料の供給量に応じて前記第１の加熱源のエネルギ量を制御するようにしているので、太陽光が得られるときには出発原料の供給量を多くして反応生成物の生成量を増加し、一方、太陽光が得られないときには出発原料の供給量を少なくして反応生成物の生成量を低減する等、生産の調整を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る製造装置の要部概略斜視図である。
【図２】図１の製造装置の要部分解斜視図である。
【図３】図１の製造装置の要部縦断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る製造装置の要部概略分解斜視図である。
【図５】図４の製造装置を構成する単セルの概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る反応生成物の製造方法につき、それを実施する製造装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、出発原料としてＣＯ２及び炭素を選定し、反応生成物としてＣＯを得る場合を例示して説明する。
【００３０】
図１〜図３は、それぞれ、第１実施形態に係る製造装置１０の要部概略斜視図、要部分解斜視図、要部縦断面図である。この製造装置１０は、熱媒を流通させるための第１熱媒流通路形成部材１２及び第２熱媒流通路形成部材１４と、ＣＯ２及びＣを流通させるための第１流通路・反応部形成部材１６及び第２流通路・反応部形成部材１８とを備える。
【００３１】
図２及び図３から諒解されるように、第１熱媒流通路形成部材１２には、その厚み方向に沿って、第１熱媒供給管２０及び第２熱媒供給管２２に連通する第１熱媒供給路２４及び第２熱媒供給路２６が貫通形成される。第１熱媒流通路形成部材１２には、さらに、熱媒排出管２８に連通する熱媒排出路３０が貫通形成される。
【００３２】
一方、第２熱媒流通路形成部材１４の下端面には、該下端面が略平板形状に切り欠かれたような形状の第１流通路３２と、直線形状の第２流通路３３とが陥没形成される。第１流通路３２は、矢印Ａ方向に沿って延在する辺と矢印Ｂ方向に沿って延在する辺とが略同寸法の正方形形状であり、第２流通路３３は、矢印Ｂ方向に沿って延在する辺が長尺な縦長の長方形形状である。勿論、これら第１流通路３２、第２流通路３３は互いに連通する。
【００３３】
第１熱媒供給路２４及び第２熱媒供給路２６の開口は、後述する第１流通路４２及び第２流通路４４の始点（第１流通路・反応部形成部材１６における矢印Ａ方向の端部）に略対応する位置に形成される。また、熱媒排出路３０の開口の位置は、第２流通路３３の終点（矢印Ｂ方向の端部）に対応する。
【００３４】
従って、第１熱媒供給管２０、第２熱媒供給管２２の各々から供給された熱媒は、第１熱媒供給路２４、第２熱媒供給路２６を通過して第１流通路３２で合流し、さらに、第２流通路３３に到達する。熱媒は、その後、熱媒排出路３０を流通して熱媒排出管２８から排出される。
【００３５】
第１熱媒供給管２０、第２熱媒供給管２２及び熱媒排出管２８は、図示しないヒートポンプ（第２の加熱源）とともにヒートポンプシステムを構成する。すなわち、熱媒は、前記ヒートポンプによって加温された後に第１熱媒供給管２０、第２熱媒供給管２２に供給され、後述するように、ＣＯ２及びＣに対して熱を伝達することで温度が低下した後、前記ヒートポンプに戻される。以降はこのサイクルが繰り返される。
【００３６】
第１流通路・反応部形成部材１６及び第２流通路・反応部形成部材１８の外部には、炭素材（Ｃ）を供給するための第１供給管３４と、ＣＯ２を供給するための第２供給管３６とが設けられる。第１供給管３４は、第２供給管３６に比して若干大径に設定される。
【００３７】
第１供給管３４、第２供給管３６には、開度を調整自在な供給量調整バルブ３８、４０が介装される。これら供給量調整バルブ３８、４０の開度を調整することにより、炭素材、ＣＯ２の供給量が変更される。
【００３８】
また、第１流通路・反応部形成部材１６の上端面には、略Ｔ字形状の溝が陥没形成される。この溝の中、矢印Ａ方向に沿って延在するとともに第１流通路・反応部形成部材１６の側面で開口する部分は、それぞれ、第１流通路４２、第２流通路４４として機能する（図３参照）。前記第１供給管３４は第１流通路４２に接続され、且つ前記第２供給管３６は第２流通路４４に接続される。
【００３９】
第１流通路４２、第２流通路４４の各々は、第１供給管３４、第２供給管３６の各々と略同寸法に設定される。すなわち、第１流通路４２は、第２流通路４４に比して若干幅広である（図２参照）。第１流通路４２及び第２流通路４４は、前記第１流通路３２の略上方に位置する。
【００４０】
第１流通路４２、第２流通路４４は、合流して矢印Ｂ方向に沿って延在し、通路状の反応部４６を形成する。なお、反応部４６は、前記第２流通路３３の略上方に位置する（図１及び図２参照）。
【００４１】
反応部４６は、第１流通路・反応部形成部材１６及び第２流通路・反応部形成部材１８の外部に設けられたＣＯ排出管４８に連通する。従って、ＣＯ２と炭素材が反応することで得られた反応生成物、すなわち、ＣＯは、ＣＯ排出管４８から排出される。
【００４２】
反応部４６には、担体に担持されたブードア反応触媒（いずれも図示せず）が配置される。このブードア反応触媒は、反応転化率を向上させるとともに、反応時間を短縮し、且つ反応温度を低下させる作用を営む。
【００４３】
このような作用を営む具体的な物質としては、周期律表第４周期〜第６周期の第５族〜第１０族元素、好適には鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、クロム、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、タングステン、イリジウム等を含むものが挙げられる。この中、入手が容易で比較的安価であり、しかも、触媒活性が大きいことから、鉄、コバルト、ニッケルが特に好適である。
【００４４】
このような元素を含む物質の代表的なものとしては、上記元素のいずれか１種からなる単体金属や、上記元素の２種以上を含む合金が挙げられる。又は、上記元素を含む有機金属化合物であってもよい。
【００４５】
ブードア反応触媒を担持する担体の素材は、ＣＯ２と炭素材とを反応させる際の温度において安定なものが選定される。そのようなものの好適な例としては、鉄、ニッケル、コバルト等の金属や、シリカ、アルミナ、ジルコニア、珪藻土、カオリナイト、スメクタイト、タルク、ゼオライト、フェライト（酸化鉄）等のセラミックスが挙げられる。
【００４６】
ＣＯ排出管４８には、後述する分離装置（図示せず）が設けられる。ＣＯに含まれる未反応のＣＯ２は、この分離装置で分離される。
【００４７】
図１に示すように、第１流通路４２の上方には、太陽光（第１の加熱源）を照射するための第１太陽光照射手段５０が設けられる。この第１太陽光照射手段５０は、集光レンズ５２と、集光部５４と、光ファイバ５６と、光照射部５８とを有する。すなわち、集光レンズ５２によって集光された太陽光は、集光部５４及び光ファイバ５６によって光照射部５８に導かれ、該光照射部５８から第１流通路４２の上方に照射される。
【００４８】
第１太陽光照射手段５０は、さらに、太陽光を遮断するための図示しないシャッタを備える。このシャッタは開度を自在に調節することが可能であり、従って、該シャッタの開度を調節することにより、太陽光の遮断の度合いを制御することができる。
【００４９】
第２流通路４４及び反応部４６の上方には、それぞれ、第２太陽光照射手段６０、第３太陽光照射手段６２が設けられる。これら第２太陽光照射手段６０、第３太陽光照射手段６２は、第１太陽光照射手段５０と同様に構成されており、従って、第１太陽光照射手段５０の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
反応部４６の上方には、熱電対や放射温度計等の温度測定手段６４が配設される。すなわち、反応部４６の温度は、温度測定手段６４によって常時検出される。
【００５１】
以上の構成において、前記供給量調整バルブ３８、４０、前記シャッタ、及び前記温度測定手段６４は、信号線６６を介して制御回路６８に電気的に接続される。すなわち、制御回路６８は、温度測定手段６４によって検出された温度を常時モニタリングしている。
【００５２】
このように構成される製造装置１０は、例えば、火力発電プラントや製鉄プラント、セメントプラント、化学プラント等に設けられる。
【００５３】
次に、この製造装置１０を用いて実施される反応生成物（この場合、ＣＯ）の製造方法につき説明する。
【００５４】
上記したようなプラントの操業に伴って発生したＣＯ２は、より活性なガス等の不純物が除去された後、製造装置１０の第２供給管３６及び第２流通路４４を介して反応部４６に供給される。なお、不純物を除去するための手法としては、活性炭吸着法、膜分離、洗浄法等の公知の手法が挙げられる。
【００５５】
一方の炭素材としては、不純物の含有量が少ないものが好ましい。例えば、産業廃棄物を炭化して得られた炭素材、カーボンブラック、活性炭、バイオマス系の炭から得られた炭素材等である。
【００５６】
産業廃棄物から炭素材を得る場合には、先ず、産業廃棄物を固定型バッチ式炉、ロータリ炉、スクリュ炉等で炭化することで炭素を得る。次に、薬品賦活法や水蒸気賦活法等によって不純物を除去することにより、高純度の炭素材を得ることができる。
【００５７】
カーボンブラックは、周知の通り、天然ガス、石炭又は石油等の化石燃料を不完全燃焼させたり、熱分解させたりすることによって得られる数百μｍ程度の微細粉末であり、市販品として容易に入手可能である。
【００５８】
活性炭は、椰子殻、石炭、おが屑等を炭化及び賦活することによって得られるものであり、その表面には、１０〜１００Å程度の微細な細孔が多数形成されている。この細孔が吸着サイトとして機能することにより、活性炭に吸着作用が発現する。
【００５９】
残余のバイオマス系の炭は、木材や竹等を用いて得られる代表的な炭素材として公知である。
【００６０】
本実施の形態では、上記したような炭素材は、微細に粉砕されて微粒子として供給される。微粒子は、比表面積が大きく、このため、ＣＯ２との反応領域が大きいので、バルク体に比してＣＯ２と効率よく反応するからである。すなわち、微粒子を用いることにより、ＣＯ２の還元反応を促進することができる。
【００６１】
なお、炭素材は、気流式粉砕機、縦型ローラミル、高速回転ミル、分級機内蔵型高速回転ミル、容器駆動媒体ミル、媒体撹拌式ミル、圧密剪断ミル、コロイドミル等の公知の粉砕機によって粉砕することが可能である。
【００６２】
ここで、カーボンブラックや活性炭は凝集粉末であり、粉砕を行うことなく使用することも可能であるが、上記したような粉砕機によって凝集を解消して一層の微粒子とし、これを使用するようにしてもよい。
【００６３】
炭素材の微粒子は、例えば、図示しない貯留容器からスクリュコンベアによって移送され、第１供給管３４及び第１流通路４２を経て反応部４６に供給される。又は、不活性ガスやＣＯ２をキャリアガスとして流通し、このキャリアガスに微粒子を同伴させて第１供給管３４、第１流通路４２から反応部４６に供給するようにしてもよい。
【００６４】
その一方で、前記ヒートポンプによって加温された熱媒が第１熱媒供給管２０、第２熱媒供給管２２を介して第１流通路３２に供給され、若干の間滞留する。熱媒がＣＯ排出管４８とは反対側に回り込むからである。このようにして第１流通路３２内に滞留する熱媒により、炭素材及びＣＯ２が予備加熱される。
【００６５】
夏季の昼間且つ晴天で、しかも、前記シャッタが全開であるときには、太陽光は、第１太陽光照射手段５０、第２太陽光照射手段６０及び第３太陽光照射手段６２の各集光レンズ５２によって集光され、集光部５４及び光ファイバ５６に導かれた後、光照射部５８から第１流通路４２、第２流通路４４及び反応部４６に照射される。第１流通路４２、第２流通路４４に対する太陽光の照射に伴い、炭素材及びＣＯ２がさらに予備加熱される。このとき、第１供給管３４、第２供給管３６に設けられた供給量調整バルブ３８、４０は全開に設定される。
【００６６】
ここで、第１供給管３４及び第１流通路４２は、第２供給管３６及び第２流通路４４に比して大径に設定されている。このため、炭素材の滞留時間は、ＣＯ２に比して長い。従って、炭素材が熱媒及び太陽光によって加熱される時間も長くなる。固体である炭素材は、気体であるＣＯ２よりも温度が上昇し難いが、このようにして加熱時間を長くすることができるため、炭素材の温度を十分に上昇させることが可能となる。
【００６７】
以上のようにして予備加熱されたＣＯ２及び炭素材は、第１流通路４２と第２流通路４４が合流することによって混合され、反応部４６に到達する。
【００６８】
反応部４６に対しては、第１流通路３２を通過して第２流通路３３に到達した熱媒から熱が供給されるとともに、第３太陽光照射手段６２によって太陽光が照射される。従って、反応部４６の温度が十分に高温に保たれる。
【００６９】
反応部４６には、上記したように、担体に担持されたブードア反応触媒（いずれも図示せず）が配置されている。従って、ＣＯ２と炭素材が効率よく反応する。すなわち、下記の式（１）に示されるブードア反応が生起され、これによりＣＯが生成される。
ＣＯ２＋Ｃ→２ＣＯ …（１）
【００７０】
ブードア反応触媒の存在下では、この反応は、反応部４６の温度が５００℃程度の比較的低温であっても容易に進行する。
【００７１】
なお、晴天の夏季昼間であっても、ＣＯの生成量を低減するべくＣＯ２と炭素材の供給量を低減するときには、制御回路６８は、前記シャッタを所定の開度となるように閉止する。すなわち、第１太陽光照射手段５０、第２太陽光照射手段６０及び第３太陽光照射手段６２から照射される太陽光のエネルギ量が、炭素材、ＣＯ２の供給量に見合った量に低減するように変更される。これにより、炭素材とＣＯ２の反応効率を略一定に維持することができる。
【００７２】
これに対し、例えば、冬季の昼間で曇天であるようなときには、第１太陽光照射手段５０、第２太陽光照射手段６０及び第３太陽光照射手段６２のシャッタの全てを全開にしても、太陽光のみでは反応部４６の温度を５００℃以上に維持することが容易でなくなる可能性がある。従って、ＣＯ２及び炭素材の供給量を上記の場合と同一とすると、反応効率が低下してＣＯの収量が低減する。のみならず、未反応のＣＯ２の排出量が増大してしまう。
【００７３】
これを回避するべく、制御回路６８は、供給量調整バルブ３８、４０に対し、開度を小さくする制御信号を発する。その結果、炭素材、ＣＯ２の供給量が、熱媒から供給されるエネルギ量に見合った量に低減するように変更される。これにより、炭素材とＣＯ２の反応効率を略一定に維持することができる。
【００７４】
また、熱媒から熱が供給されるので、太陽光が得られ難い夜間であってもブードア反応を継続して生起させることができる。従って、ＣＯ２を連続的に消費する一方、ＣＯを連続的に生産することができる。このことから諒解されるように、第１実施形態によれば、ＣＯを工業規模で連続生産することが可能である。
【００７５】
熱媒は、上記のようにしてＣＯ２及び炭素材に熱を付与することに伴って温度低下を起こす。この状態で、熱媒排出路３０を介して熱媒排出管２８から排出された後、前記ヒートポンプに戻される。熱媒は、このヒートポンプから熱を付与されることで再び温度上昇を起こし、その後、第１熱媒供給管２０、第２熱媒供給管２２に供給される。以降は、上記のサイクルを繰り返す。
【００７６】
なお、第１太陽光照射手段５０及び第２太陽光照射手段６０を設ける一方で第３太陽光照射手段６２を取り外すようにしてもよいし、第３太陽光照射手段６２のみを設けて第１太陽光照射手段５０及び第２太陽光照射手段６０を取り外すようにしてもよい。この取り外しによって、反応部４６の温度を制御するようにしてもよい。
【００７７】
また、第１実施形態では、炭素材に対して十分な予備加熱を施すべく、第１供給管３４及び第１流通路４２を、第２供給管３６及び第２流通路４４に比して大径に設定することで炭素材の滞留時間を長くするようにしているが、例えば、第１供給管３４の内部に螺旋溝を形成し、これにより炭素材に旋回流を生じさせた状態で移送を行うようにすることでも、炭素材の滞留時間を長くすることが可能である。
【００７８】
又は、第１供給管３４の内径や炭素材の供給速度（例えば、キャリアガスの流速）を、第１供給管３４内に乱流が生じる範囲に設定するようしてもよい。乱流が生じることにより、層流である場合に比して滞留時間が長くなる。
【００７９】
次に、第２実施形態に係る製造装置につき説明する。
【００８０】
図４は、第２実施形態に係る製造装置８０の要部概略分解斜視図であり、図５は、製造装置８０に形成される１つの単セル８２の概略縦断面図である。この製造装置８０は、第１熱媒流通路形成部材８４と、第２熱媒流通路形成部材８６とを具備するとともに、第２熱媒流通路形成部材８６上に、ディスク状の基板８８と、第１スペーサ９０と、第１反応部形成部材９２及び第２反応部形成部材９４と、第２スペーサ９６と、レンズ９８とが下方からこの順序で積層されて構成される。
【００８１】
図４及び図５から諒解されるように、第１反応部形成部材９２及び第２反応部形成部材９４は第１スペーサ９０と第２スペーサ９６とで挟持され、さらに、第１スペーサ９０及び第２スペーサ９６は、ともに保持部材である基板８８及びレンズ９８とで挟持される。
【００８２】
この中、第１熱媒流通路形成部材８４の外部には、第１実施形態に係る製造装置１０と同様に、図示しないヒートポンプシステムを構成し、ヒートポンプから熱媒を流通させるための熱媒供給管１００及び熱媒排出管１０２が設けられる。また、第１熱媒流通路形成部材８４には、その厚み方向に沿って、これら熱媒供給管１００及び熱媒排出管１０２に連通する熱媒供給路１０４、熱媒排出路１０６が貫通形成される。
【００８３】
さらに、第１熱媒流通路形成部材８４の上端面には、熱媒供給路１０４及び熱媒排出路１０６に連通し、断面略矩形状である熱媒流通路１０８が形成される。この熱媒流通路１０８は、第２熱媒流通路形成部材８６によって閉塞される。
【００８４】
基板８８は、例えば、シリコンウェハから形成される。また、基板８８には、その厚み方向に沿って、第１流通孔１１０、第２流通孔１１２及び第３流通孔１１４が貫通形成される。この中の第１流通孔１１０及び第２流通孔１１２には第１供給管１１６、第２供給管１１８がそれぞれ接続され、第３流通孔１１４にはＣＯ排出管１２０が接続される。
【００８５】
これら第１供給管１１６、第２供給管１１８、ＣＯ排出管１２０は、炭素材及びＣＯ２を供給する一方、反応生成物であるＣＯを排出するためのものである。この中、ＣＯ排出管１２０には、ＣＯに含まれる未反応のＣＯ２を分離するための分離装置（図示せず）が設けられる。
【００８６】
第１供給管１１６、第２供給管１１８には、開度を調整自在な供給量調整バルブ１２２、１２４が介装される。これら供給量調整バルブ１２２、１２４の開度を調整することにより、炭素材、ＣＯ２の供給量が変更される。
【００８７】
第１スペーサ９０において、基板８８に設けられた第１流通孔１１０、第２流通孔１１２及び第３流通孔１１４の位置に対応する位置には、第１通過孔１２６、第２通過孔１２８及び第３通過孔１３０がそれぞれ貫通形成される。
【００８８】
第１スペーサ９０には、さらに、略正方形状の第１窓１３２が複数個形成される。また、該第１スペーサ９０の上端面には、第１通過孔１２６、第２通過孔１２８のそれぞれから各第１窓１３２の近傍まで延在する第１供給溝１３４と、第２供給溝１３６とが形成される。これら第１供給溝１３４と第２供給溝１３６は、各第１窓１３２の近傍で合流する。
【００８９】
この第１スペーサ９０及び後述する第２スペーサ９６は、例えば、シリコンウェハに対してエッチングを行うことで作製することができる。
【００９０】
第１反応部形成部材９２には、第１スペーサ９０の第１供給溝１３４と第２供給溝１３６の合流箇所に対応する位置に、供給孔１３８が貫通形成される。また、第３通過孔１３０に対応する位置には、排出連通孔１３９が貫通形成される。
【００９１】
さらに、第１スペーサ９０の第１窓１３２に対応する位置には、第２窓１４０が形成される。この第２窓１４０には、第１流通反応部形成部１４１が橋架されるように設けられる。この第１流通反応部形成部１４１の上端面には、断面略矩形状の反応溝１４２が形成される。この反応溝１４２の始点は、供給孔１３８の開口である。
【００９２】
第２反応部形成部材９４には、第１反応部形成部材９２の第２窓１４０に対応する位置に、第３窓１４３が形成される。該第３窓１４３には、第２流通反応部形成部１４４が橋架されるように設けられる。この第２流通反応部形成部１４４の下端面には、断面略矩形状の反応溝１４５（図５参照）が形成される。この反応溝１４５が前記反応溝１４２に重畳されることによって、流通路と反応部を兼ねる流通反応部１４６が形成される。
【００９３】
この流通反応部１４６には、上記したような担体に担持されたブードア反応触媒（いずれも図示せず）が配置される。このブードア反応触媒により、反応転化率が向上する。また、反応時間を短縮し得、且つ反応温度を低下させることもできる。
【００９４】
さらに、第２反応部形成部材９４には、前記反応溝、ひいては流通反応部１４６の終点に、第１排出孔１４８がそれぞれ貫通形成される。また、図４における右方前方に、１個の第２排出孔１５０が貫通形成される。
【００９５】
以上のように構成される第１反応部形成部材９２及び第２反応部形成部材９４は、好適には黒色無機物からなる。この場合、太陽光が容易に吸収されるため、流通反応部１４６の温度を容易に上昇させることができるとともに、温度を保持することも容易であるからである。黒色無機物の好適な具体例としては、炭素材が挙げられる。
【００９６】
第２スペーサ９６には、第２反応部形成部材９４の第３窓１４３に対応する位置に、略正方形状の第４窓１５２が複数個形成される。また、該第２スペーサ９６の下端面には、前記第１排出孔１４８に連通する有底の排出穴１５４が第４窓１５２の近傍に陥没形成されるとともに、各々の排出穴１５４を始点とするＣＯ排出溝１５６が形成される。各ＣＯ排出溝１５６は、集約穴１５８で合流する。
【００９７】
以上の構成において、第１流通孔１１０、第１通過孔１２６、及び第１供給溝１３４によって炭素材供給路１６０が形成されるとともに、第２流通孔１１２、第２通過孔１２８及び第２供給溝１３６によってＣＯ２供給路１６２が形成される。また、第１排出孔１４８、排出穴１５４、ＣＯ排出溝１５６、集約穴１５８、第２排出孔１５０、排出連通孔１３９、第３通過孔１３０及び第３流通孔１１４によってＣＯ排出路１６４が形成される。
【００９８】
レンズ９８は、太陽光照射手段１７０によって集光・照射された太陽光を透過し、流通反応部１４６の温度を上昇させる役割を果たす。なお、図５から諒解されるように、レンズ９８は、第４窓１５２及び太陽光照射手段１７０に指向して膨出した凸部を有する凸レンズである。
【００９９】
基板８８、第１スペーサ９０、第１反応部形成部材９２、第２反応部形成部材９４、第２スペーサ９６、レンズ９８が積層・接合されると、図５に示すように、１個の第１流通反応部形成部１４１、第２流通反応部形成部１４４同士によって１個の単セル８２が形成される。すなわち、この製造装置８０には、単セル８２が複数個形成される。この単セルには、第１窓１３２及び第４窓１５２が含まれる。
【０１００】
単セル８２の内部は、真空引きが行われることによって空気等が排出されている。従って、各単セル８２からは、いわゆる真空断熱効果によって熱が放出することが抑制される。
【０１０１】
レンズ９８の上方には、太陽光を照射するための太陽光照射手段１７０が設けられる。この太陽光照射手段１７０は、第１実施形態における第１太陽光照射手段５０、第２太陽光照射手段６０及び第３太陽光照射手段６２と同様に構成されており、従って、図１に示される構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０２】
この太陽光照射手段１７０も、太陽光を遮断するための図示しないシャッタを具備する。また、レンズ９８の上方に、制御回路１７２に電気的に接続された温度測定手段１７４が配設されるのも、第１実施形態と同様である。勿論、この制御回路１７２には、前記供給量調整バルブ１２２、１２４及び前記シャッタが信号線１７６を介して電気的に接続される。
【０１０３】
製造装置８０もまた、火力発電プラントや製鉄プラント、セメントプラント、化学プラント等に設けることができる。このようなプラントの操業に伴って発生したＣＯ２は、第２供給管１１８、ＣＯ２供給路１６２（第２流通孔１１２、第２通過孔１２８及び第２供給溝１３６）を流通して単セル８２に供給される。その一方で、該単セル８２には、第１供給管１１６、炭素材供給路１６０（第１流通孔１１０、第１通過孔１２６及び第１供給溝１３４）を介し、上記した第１実施形態と同様にして炭素材の微粒子が供給される。
【０１０４】
その一方で、前記ヒートポンプによって加温された熱媒が熱媒供給管１００、熱媒供給路１０４を介して熱媒流通路１０８に供給され、若干の間滞留する。熱媒流通路１０８が熱媒供給路１０４に比して大容積であるからである。このようにして熱媒流通路１０８に滞留した熱媒により、単セル８２が予備加熱される。
【０１０５】
ＣＯ２と炭素材の微粒子は、第１供給溝１３４及び第２供給溝１３６の合流箇所で合流した後、供給孔１３８を介して流通反応部１４６に導入されて該流通反応部１４６を流通する。
【０１０６】
夏季の昼間且つ晴天で、しかも、前記シャッタが全開であるときには、太陽光は、太陽光照射手段１７０の集光レンズ５２によって集光され、集光部５４及び光ファイバ５６に導かれた後、光照射部５８から流通反応部１４６に照射される。従って、該流通反応部１４６を流通する炭素材及びＣＯ２が５００℃程度まで加熱される。なお、第１供給管１１６、第２供給管１１８に設けられた供給量調整バルブ１２２、１２４は、予め全開に設定されている。
【０１０７】
第１反応部形成部材９２、第２反応部形成部材９４が黒色無機物で構成されている場合、太陽光が容易に吸収される。従って、流通反応部１４６の温度が容易に上昇する。しかも、温度を保持することも容易である。
【０１０８】
さらに、第２実施形態では、単セル８２の第１窓１３２及び第４窓１５２が真空排気された空間であるので、真空断熱効果によって熱が放出することが抑制される。このため、流通反応部１４６の温度を保持することが一層容易となる。
【０１０９】
流通反応部１４６には、上記したように、担体に担持されたブードア反応触媒（いずれも図示せず）が配置されているので、ＣＯ２と炭素材が効率よく反応する。すなわち、上記式（１）に示されるブードア反応が生起され、これによりＣＯが生成される。
【０１１０】
ブードア反応によって生成されたＣＯは、流通反応部１４６の終点から第１排出孔１４８（図４参照）を上昇し、第２スペーサ９６の排出穴１５４に到達する。ＣＯは、その後、排出穴１５４に連通するＣＯ排出溝１５６、集約穴１５８、第２排出孔１５０、排出連通孔１３９、第３通過孔１３０及び第３流通孔１１４、すなわち、ＣＯ排出路１６４を経由し、さらに、ＣＯ排出管１２０を介して製造装置８０の外部に排出される。そして、ＣＯ排出管１２０に設けられた前記分離装置の作用下に、ＣＯとＣＯ２が分離される。
【０１１１】
このように、第２実施形態においても、ＣＯ２からＣＯを容易に生成させることができる。上記から諒解されるように、太陽光、必要に応じては熱媒によって、流通反応部１４６を、ブードア反応を生起するために必要な温度に保つことができるからである。
【０１１２】
しかも、第２実施形態では、流通反応部１４６に対して真空断熱を行うようにしている。このため、単セル８２から熱が放出されることが抑制されるので、温度保持が容易である。このことも、ブードア反応を効率よく進行させることに寄与する。
【０１１３】
その上、第２実施形態に係る製造装置８０では、単セル８２毎にブードア反応が生起される。従って、単セル８２毎にＣＯ２を消費するとともに、ＣＯを得ることが可能である。このため、ＣＯ２の処理量及びＣＯの生成量が増大する。すなわち、第２実施形態によれば、多量のＣＯ２を処理することが可能であり、また、ＣＯの収量を増大することができる。
【０１１４】
なお、晴天の夏季昼間であっても、ＣＯの生成量を低減するべくＣＯ２と炭素材の供給量を低減するときには、制御回路１７２は、前記シャッタを所定の開度となるように閉止する。すなわち、太陽光照射手段１７０から照射される太陽光のエネルギ量が、炭素材、ＣＯ２の供給量に見合った量に低減するように変更される。これにより、第２実施形態においても、炭素材とＣＯ２の反応効率を略一定に維持することができる。
【０１１５】
これに対し、例えば、冬季の昼間で曇天であるようなときには、太陽光照射手段１７０のシャッタを全開にしても、太陽光のみでは反応部の温度を５００℃以上に維持することが容易でなくなる可能性がある。従って、ＣＯ２及び炭素材の供給量を上記の場合と同一とすると、反応効率が低下してＣＯの収量が低減し、一方、未反応のＣＯ２の排出量が増大してしまう。
【０１１６】
これを回避するべく、制御回路１７２は、供給量調整バルブ１２２、１２４に対し、開度を小さくする制御信号を発する。その結果、炭素材、ＣＯ２の供給量が、熱媒から供給されるエネルギ量に見合った量に低減するように変更される。これにより、炭素材とＣＯ２の反応効率を略一定に維持することができる。
【０１１７】
この第２実施形態においても熱媒から熱が供給されるので、太陽光が得られ難い夜間であってもブードア反応を継続して生起させることができる。従って、ＣＯを工業規模で連続生産することができる。
【０１１８】
第２実施形態において、炭素材及びＣＯ２に対して予備加熱を行う場合には、第１供給管１１６、第２供給管１１８に対して太陽光を照射することが可能な太陽光照射手段を別個に設けるようにすればよい。この場合において、炭素材に対して十分な予備加熱を行うべく、第１供給管１１６を第２供給管１１８に比して大径に設定するようにしてもよい。
【０１１９】
なお、十分な予備加熱を行うために炭素材の滞留時間を長くするには、第１供給管１１６を大径に設定する他、第１供給管１１６の内部に螺旋溝を形成し、炭素材に旋回流を生じさせた状態で移送を行うようにしてもよい。
【０１２０】
又は、第１供給管１１６内に乱流を生じさせるようにしてもよい。この場合、第１供給管１１６の内径や炭素材の供給速度（例えば、キャリアガスの流速）を、乱流が生じるような範囲に設定すればよい。
【０１２１】
また、ヒートポンプを設ける場合には、第１窓１３２を設けることなく第１スペーサ９０を構成するようにしてもよい。この場合、第１窓１３２側の真空断熱を特に行わなくとも、ヒートポンプによって単セル８２が十分に予備加熱されるからである。
【０１２２】
そして、第１実施形態及び第２実施形態のいずれにおいても、第２の加熱源は、ヒートポンプに特に限定されるものではない。例えば、廃棄物焼却炉やボイラー等の廃熱を第２の加熱源として利用するようにしてもよい。
【０１２３】
さらに、ブードア反応触媒を用いることなくＣＯ２と炭素材を反応させるようにしてもよい。この場合、反応温度を１０００〜１１００℃程度に設定すればよい。
【０１２４】
さらにまた、出発原料は、ＣＯ２及び炭素材に特に限定されるものではなく、互いに反応することが可能なものであればよい。勿論、反応を生起するために触媒を用いる必要は特にない。
【符号の説明】
【０１２５】
１０、８０…製造装置
１２、１４、８４、８６…熱媒流通路形成部材
１６、１８…流通路・反応部形成部材 ２０、２２、１００…熱媒供給管
２４、２６、１０４…熱媒供給路 ２８、１０２…熱媒排出管
３０、１０６…熱媒排出路 ３２、３３、４２、４４…流通路
３４、３６、１１６、１１８…供給管
３８、４０、１２２、１２４…供給量調整バルブ
４６…反応部 ４８、１２０…ＣＯ排出管
５０、６０、６２、１７０…太陽光照射手段
５２…集光レンズ ５６…光ファイバ
５８…光照射部 ６４、１７４…温度測定手段
６８、１７２…制御回路 ８２…単セル
８８…基板 ９０、９６…スペーサ
９２、９４…反応部形成部材 ９８…レンズ
１０８…熱媒流通路 １３４、１３６…供給溝
１３２、１４０、１４３、１５２…窓 １４１、１４４…流通反応部形成部
１４６…流通反応部 １５６…ＣＯ排出溝
１６０、１６２…供給路 １６４…ＣＯ排出路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応生成物の製造方法及びその装置に関し、一層詳細には、２種類以上の出発原料を加熱する手段として太陽光を用いる反応生成物の製造方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、環境保護の観点から、地球温暖化ガスの排出量を低減することに関心が払われている。大気中の地球温暖化ガスの濃度が高くなると、いわゆる温室効果が大きくなり、平均気温が上昇してしまうからである。これを回避するべく、各国において、１９９７年議決の京都議定書に定められた地球温暖化ガスの削減目標を達成する努力がなされている。さらに、日本では、２００７年にクールアース５０計画が発表され、世界全体の地球温暖化ガスの排出量を２０５０年までに現在の半分にするべきことが提案されている。
【０００３】
その一環として、ＣＯ２の排出量を低減することが試みられている。現況、ＣＯ２は、火力発電プラント、製鉄プラント、セメントプラント、化学プラント等から大気に排出された後、安定に存在して温室効果を高めているからである。
【０００４】
ＣＯ２の排出量を低減する一方策としては、排出されたＣＯ２を他の物質と反応させ、反応生成物（好適には、各種有機物の出発原料となるＣＯ）を得ることが想起される。この場合、排出されたＣＯ２を出発原料として消費するので、ＣＯ２の排出量を低減することができる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、Ｈ２の存在下にＣＯ２を太陽光によって加熱し、これによりＣＯ２を還元してＣＯを得る技術が開示されている。なお、この特許文献１記載の技術では硫化モリブデン触媒が用いられており、反応温度は５００℃程度に設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平７−２３２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１記載の技術は、触媒に対して太陽光を照射することにより前記触媒を活性化するものである。ここで、太陽の位置は、地球の自転・公転に伴って時間・季節の経過とともに変化するので、触媒に対する太陽光の照射角度も変化する。さらには、晴天時と雨天時では、太陽光の強さが相違することになる。
【０００８】
以上のような理由から、太陽光から得られるエネルギを長時間にわたって一定とすることが困難である。このため、特許文献１記載の技術では、出発原料であるＣＯ２とＨ２との反応効率、ひいては反応生成物であるＣＯの収量を一定とすることも困難である。従って、特許文献１記載の技術は、反応生成物を工業的規模で連続生産するには適切ではない。
【０００９】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、太陽光からエネルギが得られなくとも反応生成物を継続して得ることが可能であり、このため、反応生成物を工業的規模で連続生産するに適切な、しかも、太陽光が得られるときには反応生成物の生成量を増加させることが可能な反応生成物の製造方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、以下の構成により達成される。
【００１１】
［１］２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得る反応生成物の製造方法であって、
前記出発原料を加熱する第１の加熱源として太陽光を用い、第２の加熱源として太陽光とは別の加熱源を用いて、互いに混合される前の前記出発原料の各々を個別に加熱して活性化する工程と、
活性化された前記出発原料同士に反応を生起させて反応生成物を得る工程と、
を有し、
前記出発原料を加熱する前記第１の加熱源のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御するか、又は、前記出発原料の供給量に応じて前記第１の加熱源のエネルギ量を制御する反応生成物の製造方法。
【００１２】
［２］２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得る反応生成物の製造方法であって、
前記出発原料同士を混合して混合物を得た後、前記混合物を、第１の加熱源として太陽光を用い、第２の加熱源として太陽光とは別の加熱源を用いて加熱することで活性化するとともに、活性化された前記出発原料同士に反応を生起させて反応生成物を得る工程を有し、
前記混合物を加熱する前記第１の加熱源のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御するか、又は、前記出発原料の供給量に応じて前記第１の加熱源のエネルギ量を制御する反応生成物の製造方法。
【００１３】
［３］２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得る反応生成物の製造方法であって、
前記出発原料を加熱する第１の加熱源として太陽光を用い、第２の加熱源として太陽光とは別の加熱源を用いて、互いに混合される前の前記出発原料の各々を個別に加熱して活性化する工程と、
活性化された前記出発原料同士を混合して活性混合物を得るとともに、該活性混合物を前記第１の加熱源又は前記第２の加熱源によって加熱することで、活性化された前記出発原料同士によって生起する還元反応を促進させて反応生成物を得る工程と、
を有し、
前記出発原料及び前記活性混合物を加熱する前記第１の加熱源のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御するか、又は、前記出発原料の供給量に応じて前記第１の加熱源のエネルギ量を制御する反応生成物の製造方法。
【００１４】
［４］２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得るための反応生成物の製造装置であって、
第１の加熱源である太陽光を、互いに混合される前の前記出発原料の各々、又は、混合された後の前記出発原料に対して照射する太陽光照射手段と、
前記出発原料を加熱するための、太陽光とは別の第２の加熱源と、
互いに混合された前記出発原料同士を反応させるための反応部と、
を備え、
さらに、前記出発原料に照射される前記太陽光照射手段からの太陽光のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御する出発原料供給量制御手段を具備する反応生成物の製造装置。
【００１５】
［５］２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得るための反応生成物の製造装置であって、
第１の加熱源である太陽光を、互いに混合される前の前記出発原料の各々、又は、混合された後の前記出発原料に対して照射する太陽光照射手段と、
前記出発原料を加熱するための、太陽光とは別の第２の加熱源と、
互いに混合された前記出発原料同士を反応させるための反応部と、
を備え、
さらに、前記出発原料の供給量に応じて前記出発原料に照射される前記太陽光照射手段からの太陽光のエネルギ量を制御する太陽光エネルギ制御手段を具備する反応生成物の製造装置。
【００１６】
前記製造装置は、例えば、互いに当接し、各々の前記出発原料を合流させて反応させるための反応部を形成する１組の反応部形成部材と、
前記１組の反応部形成部材を挟持する１組のスペーサと、
前記１組のスペーサを挟持する１組の保持部材と、
を有するものとして構成することができる。この場合、前記１組のスペーサの中の一方に、各々の前記出発原料を流通させるための流通路が形成されるとともに、残余の一方に、反応生成物を流通させるための流通路が形成される。また、前記１組の保持部材中の少なくとも一方の保持部材の一部には、レンズが設けられる。前記太陽光照射手段は、前記レンズに対して太陽光を導入する。
【００１７】
以上の構成において、前記反応部を複数個形成するようにしてもよい。この場合、それぞれの前記反応部で反応生成物を得る反応が生起されること、換言すれば、反応部毎に反応生成物が得られることは勿論である。
【００１８】
なお、出発原料としては、ＣＯ２及び還元剤が好適である。この場合、還元剤によってＣＯ２を還元することでＣＯを反応生成物として得る。
【００１９】
還元剤の好適な例としては、炭素が揚げられる。この場合、炭素とＣＯ２とでブードア反応が生起され、ＣＯ２が還元されてＣＯが生成する。
【００２０】
ここで、炭素は粉末として供給すればよい。この場合、移送手段としてはスクリュコンベア等が適切である。又は、粉末をキャリアガスに同伴して供給するようにすることもできる。
【００２１】
ブードア反応を生起させるには、触媒を使用すればよい。この場合、５００℃近傍の比較的低温であっても、ＣＯ２の還元反応が容易に進行する。勿論、反応温度を、１１００℃程度の比較的高温域に設定することも可能である。
【００２２】
固体である炭素は、気体であるＣＯ２に比して温度上昇が緩やかである。そこで、炭素の供給開始から反応部に到達するまでの時間を、ＣＯ２の供給開始から反応部に到達するまでの時間に比して長く設定するようにしてもよい。これにより、炭素の温度を十分に上昇させることが可能となる。
【００２３】
具体的には、例えば、炭素を供給するための供給管を、ＣＯ２を供給するための供給管に比して大径に設定すればよい。
【００２４】
又は、炭素を供給するための供給管の内部に螺旋溝を形成し、炭素に旋回流を生じさせるようにしてもよい。
【００２５】
さらにまた、炭素を供給するための供給管の内部で乱流を形成するようにしてもよい。このためには、供給管の内径と炭素の供給速度（流速）とを、乱流が起こるように設定すればよい。
【００２６】
いずれの場合においても、第２の加熱源の好適な例としては、ヒートポンプで回収した熱を挙げることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、混合される前の出発原料か、又は、混合された後の出発原料を加熱するに際し、第１の加熱源である太陽光と、太陽光以外の加熱源である第２の加熱源とを使用し、太陽光のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御するか、又は、前記出発原料の供給量に応じて前記第１の加熱源のエネルギ量を制御するようにしているので、太陽光が得られるときには出発原料の供給量を多くして反応生成物の生成量を増加し、一方、太陽光が得られないときには出発原料の供給量を少なくして反応生成物の生成量を低減する等、生産の調整を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る製造装置の要部概略斜視図である。
【図２】図１の製造装置の要部分解斜視図である。
【図３】図１の製造装置の要部縦断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る製造装置の要部概略分解斜視図である。
【図５】図４の製造装置を構成する単セルの概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る反応生成物の製造方法につき、それを実施する製造装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、出発原料としてＣＯ２及び炭素を選定し、反応生成物としてＣＯを得る場合を例示して説明する。
【００３０】
図１〜図３は、それぞれ、第１実施形態に係る製造装置１０の要部概略斜視図、要部分解斜視図、要部縦断面図である。この製造装置１０は、熱媒を流通させるための第１熱媒流通路形成部材１２及び第２熱媒流通路形成部材１４と、ＣＯ２及びＣを流通させるための第１流通路・反応部形成部材１６及び第２流通路・反応部形成部材１８とを備える。
【００３１】
図２及び図３から諒解されるように、第１熱媒流通路形成部材１２には、その厚み方向に沿って、第１熱媒供給管２０及び第２熱媒供給管２２に連通する第１熱媒供給路２４及び第２熱媒供給路２６が貫通形成される。第１熱媒流通路形成部材１２には、さらに、熱媒排出管２８に連通する熱媒排出路３０が貫通形成される。
【００３２】
一方、第２熱媒流通路形成部材１４の下端面には、該下端面が略平板形状に切り欠かれたような形状の第１流通路３２と、直線形状の第２流通路３３とが陥没形成される。第１流通路３２は、矢印Ａ方向に沿って延在する辺と矢印Ｂ方向に沿って延在する辺とが略同寸法の正方形形状であり、第２流通路３３は、矢印Ｂ方向に沿って延在する辺が長尺な縦長の長方形形状である。勿論、これら第１流通路３２、第２流通路３３は互いに連通する。
【００３３】
第１熱媒供給路２４及び第２熱媒供給路２６の開口は、後述する第１流通路４２及び第２流通路４４の始点（第１流通路・反応部形成部材１６における矢印Ａ方向の端部）に略対応する位置に形成される。また、熱媒排出路３０の開口の位置は、第２流通路３３の終点（矢印Ｂ方向の端部）に対応する。
【００３４】
従って、第１熱媒供給管２０、第２熱媒供給管２２の各々から供給された熱媒は、第１熱媒供給路２４、第２熱媒供給路２６を通過して第１流通路３２で合流し、さらに、第２流通路３３に到達する。熱媒は、その後、熱媒排出路３０を流通して熱媒排出管２８から排出される。
【００３５】
第１熱媒供給管２０、第２熱媒供給管２２及び熱媒排出管２８は、図示しないヒートポンプ（第２の加熱源）とともにヒートポンプシステムを構成する。すなわち、熱媒は、前記ヒートポンプによって加温された後に第１熱媒供給管２０、第２熱媒供給管２２に供給され、後述するように、ＣＯ２及びＣに対して熱を伝達することで温度が低下した後、前記ヒートポンプに戻される。以降はこのサイクルが繰り返される。
【００３６】
第１流通路・反応部形成部材１６及び第２流通路・反応部形成部材１８の外部には、炭素材（Ｃ）を供給するための第１供給管３４と、ＣＯ２を供給するための第２供給管３６とが設けられる。第１供給管３４は、第２供給管３６に比して若干大径に設定される。
【００３７】
第１供給管３４、第２供給管３６には、開度を調整自在な供給量調整バルブ３８、４０が介装される。これら供給量調整バルブ３８、４０の開度を調整することにより、炭素材、ＣＯ２の供給量が変更される。
【００３８】
また、第１流通路・反応部形成部材１６の上端面には、略Ｔ字形状の溝が陥没形成される。この溝の中、矢印Ａ方向に沿って延在するとともに第１流通路・反応部形成部材１６の側面で開口する部分は、それぞれ、第１流通路４２、第２流通路４４として機能する（図３参照）。前記第１供給管３４は第１流通路４２に接続され、且つ前記第２供給管３６は第２流通路４４に接続される。
【００３９】
第１流通路４２、第２流通路４４の各々は、第１供給管３４、第２供給管３６の各々と略同寸法に設定される。すなわち、第１流通路４２は、第２流通路４４に比して若干幅広である（図２参照）。第１流通路４２及び第２流通路４４は、前記第１流通路３２の略上方に位置する。
【００４０】
第１流通路４２、第２流通路４４は、合流して矢印Ｂ方向に沿って延在し、通路状の反応部４６を形成する。なお、反応部４６は、前記第２流通路３３の略上方に位置する（図１及び図２参照）。
【００４１】
反応部４６は、第１流通路・反応部形成部材１６及び第２流通路・反応部形成部材１８の外部に設けられたＣＯ排出管４８に連通する。従って、ＣＯ２と炭素材が反応することで得られた反応生成物、すなわち、ＣＯは、ＣＯ排出管４８から排出される。
【００４２】
反応部４６には、担体に担持されたブードア反応触媒（いずれも図示せず）が配置される。このブードア反応触媒は、反応転化率を向上させるとともに、反応時間を短縮し、且つ反応温度を低下させる作用を営む。
【００４３】
このような作用を営む具体的な物質としては、周期律表第４周期〜第６周期の第５族〜第１０族元素、好適には鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、クロム、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、タングステン、イリジウム等を含むものが挙げられる。この中、入手が容易で比較的安価であり、しかも、触媒活性が大きいことから、鉄、コバルト、ニッケルが特に好適である。
【００４４】
このような元素を含む物質の代表的なものとしては、上記元素のいずれか１種からなる単体金属や、上記元素の２種以上を含む合金が挙げられる。又は、上記元素を含む有機金属化合物であってもよい。
【００４５】
ブードア反応触媒を担持する担体の素材は、ＣＯ２と炭素材とを反応させる際の温度において安定なものが選定される。そのようなものの好適な例としては、鉄、ニッケル、コバルト等の金属や、シリカ、アルミナ、ジルコニア、珪藻土、カオリナイト、スメクタイト、タルク、ゼオライト、フェライト（酸化鉄）等のセラミックスが挙げられる。
【００４６】
ＣＯ排出管４８には、後述する分離装置（図示せず）が設けられる。ＣＯに含まれる未反応のＣＯ２は、この分離装置で分離される。
【００４７】
図１に示すように、第１流通路４２の上方には、太陽光（第１の加熱源）を照射するための第１太陽光照射手段５０が設けられる。この第１太陽光照射手段５０は、集光レンズ５２と、集光部５４と、光ファイバ５６と、光照射部５８とを有する。すなわち、集光レンズ５２によって集光された太陽光は、集光部５４及び光ファイバ５６によって光照射部５８に導かれ、該光照射部５８から第１流通路４２の上方に照射される。
【００４８】
第１太陽光照射手段５０は、さらに、太陽光を遮断するための図示しないシャッタを備える。このシャッタは開度を自在に調節することが可能であり、従って、該シャッタの開度を調節することにより、太陽光の遮断の度合いを制御することができる。
【００４９】
第２流通路４４及び反応部４６の上方には、それぞれ、第２太陽光照射手段６０、第３太陽光照射手段６２が設けられる。これら第２太陽光照射手段６０、第３太陽光照射手段６２は、第１太陽光照射手段５０と同様に構成されており、従って、第１太陽光照射手段５０の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
反応部４６の上方には、熱電対や放射温度計等の温度測定手段６４が配設される。すなわち、反応部４６の温度は、温度測定手段６４によって常時検出される。
【００５１】
以上の構成において、前記供給量調整バルブ３８、４０、前記シャッタ、及び前記温度測定手段６４は、信号線６６を介して制御回路６８に電気的に接続される。すなわち、制御回路６８は、温度測定手段６４によって検出された温度を常時モニタリングしている。
【００５２】
このように構成される製造装置１０は、例えば、火力発電プラントや製鉄プラント、セメントプラント、化学プラント等に設けられる。
【００５３】
次に、この製造装置１０を用いて実施される反応生成物（この場合、ＣＯ）の製造方法につき説明する。
【００５４】
上記したようなプラントの操業に伴って発生したＣＯ２は、より活性なガス等の不純物が除去された後、製造装置１０の第２供給管３６及び第２流通路４４を介して反応部４６に供給される。なお、不純物を除去するための手法としては、活性炭吸着法、膜分離、洗浄法等の公知の手法が挙げられる。
【００５５】
一方の炭素材としては、不純物の含有量が少ないものが好ましい。例えば、産業廃棄物を炭化して得られた炭素材、カーボンブラック、活性炭、バイオマス系の炭から得られた炭素材等である。
【００５６】
産業廃棄物から炭素材を得る場合には、先ず、産業廃棄物を固定型バッチ式炉、ロータリ炉、スクリュ炉等で炭化することで炭素を得る。次に、薬品賦活法や水蒸気賦活法等によって不純物を除去することにより、高純度の炭素材を得ることができる。
【００５７】
カーボンブラックは、周知の通り、天然ガス、石炭又は石油等の化石燃料を不完全燃焼させたり、熱分解させたりすることによって得られる数百μｍ程度の微細粉末であり、市販品として容易に入手可能である。
【００５８】
活性炭は、椰子殻、石炭、おが屑等を炭化及び賦活することによって得られるものであり、その表面には、１０〜１００Å程度の微細な細孔が多数形成されている。この細孔が吸着サイトとして機能することにより、活性炭に吸着作用が発現する。
【００５９】
残余のバイオマス系の炭は、木材や竹等を用いて得られる代表的な炭素材として公知である。
【００６０】
本実施の形態では、上記したような炭素材は、微細に粉砕されて微粒子として供給される。微粒子は、比表面積が大きく、このため、ＣＯ２との反応領域が大きいので、バルク体に比してＣＯ２と効率よく反応するからである。すなわち、微粒子を用いることにより、ＣＯ２の還元反応を促進することができる。
【００６１】
なお、炭素材は、気流式粉砕機、縦型ローラミル、高速回転ミル、分級機内蔵型高速回転ミル、容器駆動媒体ミル、媒体撹拌式ミル、圧密剪断ミル、コロイドミル等の公知の粉砕機によって粉砕することが可能である。
【００６２】
ここで、カーボンブラックや活性炭は凝集粉末であり、粉砕を行うことなく使用することも可能であるが、上記したような粉砕機によって凝集を解消して一層の微粒子とし、これを使用するようにしてもよい。
【００６３】
炭素材の微粒子は、例えば、図示しない貯留容器からスクリュコンベアによって移送され、第１供給管３４及び第１流通路４２を経て反応部４６に供給される。又は、不活性ガスやＣＯ２をキャリアガスとして流通し、このキャリアガスに微粒子を同伴させて第１供給管３４、第１流通路４２から反応部４６に供給するようにしてもよい。
【００６４】
その一方で、前記ヒートポンプによって加温された熱媒が第１熱媒供給管２０、第２熱媒供給管２２を介して第１流通路３２に供給され、若干の間滞留する。熱媒がＣＯ排出管４８とは反対側に回り込むからである。このようにして第１流通路３２内に滞留する熱媒により、炭素材及びＣＯ２が予備加熱される。
【００６５】
夏季の昼間且つ晴天で、しかも、前記シャッタが全開であるときには、太陽光は、第１太陽光照射手段５０、第２太陽光照射手段６０及び第３太陽光照射手段６２の各集光レンズ５２によって集光され、集光部５４及び光ファイバ５６に導かれた後、光照射部５８から第１流通路４２、第２流通路４４及び反応部４６に照射される。第１流通路４２、第２流通路４４に対する太陽光の照射に伴い、炭素材及びＣＯ２がさらに予備加熱される。このとき、第１供給管３４、第２供給管３６に設けられた供給量調整バルブ３８、４０は全開に設定される。
【００６６】
ここで、第１供給管３４及び第１流通路４２は、第２供給管３６及び第２流通路４４に比して大径に設定されている。このため、炭素材の滞留時間は、ＣＯ２に比して長い。従って、炭素材が熱媒及び太陽光によって加熱される時間も長くなる。固体である炭素材は、気体であるＣＯ２よりも温度が上昇し難いが、このようにして加熱時間を長くすることができるため、炭素材の温度を十分に上昇させることが可能となる。
【００６７】
以上のようにして予備加熱されたＣＯ２及び炭素材は、第１流通路４２と第２流通路４４が合流することによって混合され、反応部４６に到達する。
【００６８】
反応部４６に対しては、第１流通路３２を通過して第２流通路３３に到達した熱媒から熱が供給されるとともに、第３太陽光照射手段６２によって太陽光が照射される。従って、反応部４６の温度が十分に高温に保たれる。
【００６９】
反応部４６には、上記したように、担体に担持されたブードア反応触媒（いずれも図示せず）が配置されている。従って、ＣＯ２と炭素材が効率よく反応する。すなわち、下記の式（１）に示されるブードア反応が生起され、これによりＣＯが生成される。
ＣＯ２＋Ｃ→２ＣＯ …（１）
【００７０】
ブードア反応触媒の存在下では、この反応は、反応部４６の温度が５００℃程度の比較的低温であっても容易に進行する。
【００７１】
なお、晴天の夏季昼間であっても、ＣＯの生成量を低減するべくＣＯ２と炭素材の供給量を低減するときには、制御回路６８は、前記シャッタを所定の開度となるように閉止する。すなわち、第１太陽光照射手段５０、第２太陽光照射手段６０及び第３太陽光照射手段６２から照射される太陽光のエネルギ量が、炭素材、ＣＯ２の供給量に見合った量に低減するように変更される。これにより、炭素材とＣＯ２の反応効率を略一定に維持することができる。
【００７２】
これに対し、例えば、冬季の昼間で曇天であるようなときには、第１太陽光照射手段５０、第２太陽光照射手段６０及び第３太陽光照射手段６２のシャッタの全てを全開にしても、太陽光のみでは反応部４６の温度を５００℃以上に維持することが容易でなくなる可能性がある。従って、ＣＯ２及び炭素材の供給量を上記の場合と同一とすると、反応効率が低下してＣＯの収量が低減する。のみならず、未反応のＣＯ２の排出量が増大してしまう。
【００７３】
これを回避するべく、制御回路６８は、供給量調整バルブ３８、４０に対し、開度を小さくする制御信号を発する。その結果、炭素材、ＣＯ２の供給量が、熱媒から供給されるエネルギ量に見合った量に低減するように変更される。これにより、炭素材とＣＯ２の反応効率を略一定に維持することができる。
【００７４】
また、熱媒から熱が供給されるので、太陽光が得られ難い夜間であってもブードア反応を継続して生起させることができる。従って、ＣＯ２を連続的に消費する一方、ＣＯを連続的に生産することができる。このことから諒解されるように、第１実施形態によれば、ＣＯを工業規模で連続生産することが可能である。
【００７５】
熱媒は、上記のようにしてＣＯ２及び炭素材に熱を付与することに伴って温度低下を起こす。この状態で、熱媒排出路３０を介して熱媒排出管２８から排出された後、前記ヒートポンプに戻される。熱媒は、このヒートポンプから熱を付与されることで再び温度上昇を起こし、その後、第１熱媒供給管２０、第２熱媒供給管２２に供給される。以降は、上記のサイクルを繰り返す。
【００７６】
なお、第１太陽光照射手段５０及び第２太陽光照射手段６０を設ける一方で第３太陽光照射手段６２を取り外すようにしてもよいし、第３太陽光照射手段６２のみを設けて第１太陽光照射手段５０及び第２太陽光照射手段６０を取り外すようにしてもよい。この取り外しによって、反応部４６の温度を制御するようにしてもよい。
【００７７】
また、第１実施形態では、炭素材に対して十分な予備加熱を施すべく、第１供給管３４及び第１流通路４２を、第２供給管３６及び第２流通路４４に比して大径に設定することで炭素材の滞留時間を長くするようにしているが、例えば、第１供給管３４の内部に螺旋溝を形成し、これにより炭素材に旋回流を生じさせた状態で移送を行うようにすることでも、炭素材の滞留時間を長くすることが可能である。
【００７８】
又は、第１供給管３４の内径や炭素材の供給速度（例えば、キャリアガスの流速）を、第１供給管３４内に乱流が生じる範囲に設定するようしてもよい。乱流が生じることにより、層流である場合に比して滞留時間が長くなる。
【００７９】
次に、第２実施形態に係る製造装置につき説明する。
【００８０】
図４は、第２実施形態に係る製造装置８０の要部概略分解斜視図であり、図５は、製造装置８０に形成される１つの単セル８２の概略縦断面図である。この製造装置８０は、第１熱媒流通路形成部材８４と、第２熱媒流通路形成部材８６とを具備するとともに、第２熱媒流通路形成部材８６上に、ディスク状の基板８８と、第１スペーサ９０と、第１反応部形成部材９２及び第２反応部形成部材９４と、第２スペーサ９６と、レンズ９８とが下方からこの順序で積層されて構成される。
【００８１】
図４及び図５から諒解されるように、第１反応部形成部材９２及び第２反応部形成部材９４は第１スペーサ９０と第２スペーサ９６とで挟持され、さらに、第１スペーサ９０及び第２スペーサ９６は、ともに保持部材である基板８８及びレンズ９８とで挟持される。
【００８２】
この中、第１熱媒流通路形成部材８４の外部には、第１実施形態に係る製造装置１０と同様に、図示しないヒートポンプシステムを構成し、ヒートポンプから熱媒を流通させるための熱媒供給管１００及び熱媒排出管１０２が設けられる。また、第１熱媒流通路形成部材８４には、その厚み方向に沿って、これら熱媒供給管１００及び熱媒排出管１０２に連通する熱媒供給路１０４、熱媒排出路１０６が貫通形成される。
【００８３】
さらに、第１熱媒流通路形成部材８４の上端面には、熱媒供給路１０４及び熱媒排出路１０６に連通し、断面略矩形状である熱媒流通路１０８が形成される。この熱媒流通路１０８は、第２熱媒流通路形成部材８６によって閉塞される。
【００８４】
基板８８は、例えば、シリコンウェハから形成される。また、基板８８には、その厚み方向に沿って、第１流通孔１１０、第２流通孔１１２及び第３流通孔１１４が貫通形成される。この中の第１流通孔１１０及び第２流通孔１１２には第１供給管１１６、第２供給管１１８がそれぞれ接続され、第３流通孔１１４にはＣＯ排出管１２０が接続される。
【００８５】
これら第１供給管１１６、第２供給管１１８、ＣＯ排出管１２０は、炭素材及びＣＯ２を供給する一方、反応生成物であるＣＯを排出するためのものである。この中、ＣＯ排出管１２０には、ＣＯに含まれる未反応のＣＯ２を分離するための分離装置（図示せず）が設けられる。
【００８６】
第１供給管１１６、第２供給管１１８には、開度を調整自在な供給量調整バルブ１２２、１２４が介装される。これら供給量調整バルブ１２２、１２４の開度を調整することにより、炭素材、ＣＯ２の供給量が変更される。
【００８７】
第１スペーサ９０において、基板８８に設けられた第１流通孔１１０、第２流通孔１１２及び第３流通孔１１４の位置に対応する位置には、第１通過孔１２６、第２通過孔１２８及び第３通過孔１３０がそれぞれ貫通形成される。
【００８８】
第１スペーサ９０には、さらに、略正方形状の第１窓１３２が複数個形成される。また、該第１スペーサ９０の上端面には、第１通過孔１２６、第２通過孔１２８のそれぞれから各第１窓１３２の近傍まで延在する第１供給溝１３４と、第２供給溝１３６とが形成される。これら第１供給溝１３４と第２供給溝１３６は、各第１窓１３２の近傍で合流する。
【００８９】
この第１スペーサ９０及び後述する第２スペーサ９６は、例えば、シリコンウェハに対してエッチングを行うことで作製することができる。
【００９０】
第１反応部形成部材９２には、第１スペーサ９０の第１供給溝１３４と第２供給溝１３６の合流箇所に対応する位置に、供給孔１３８が貫通形成される。また、第３通過孔１３０に対応する位置には、排出連通孔１３９が貫通形成される。
【００９１】
さらに、第１スペーサ９０の第１窓１３２に対応する位置には、第２窓１４０が形成される。この第２窓１４０には、第１流通反応部形成部１４１が橋架されるように設けられる。この第１流通反応部形成部１４１の上端面には、断面略矩形状の反応溝１４２が形成される。この反応溝１４２の始点は、供給孔１３８の開口である。
【００９２】
第２反応部形成部材９４には、第１反応部形成部材９２の第２窓１４０に対応する位置に、第３窓１４３が形成される。該第３窓１４３には、第２流通反応部形成部１４４が橋架されるように設けられる。この第２流通反応部形成部１４４の下端面には、断面略矩形状の反応溝１４５（図５参照）が形成される。この反応溝１４５が前記反応溝１４２に重畳されることによって、流通路と反応部を兼ねる流通反応部１４６が形成される。
【００９３】
この流通反応部１４６には、上記したような担体に担持されたブードア反応触媒（いずれも図示せず）が配置される。このブードア反応触媒により、反応転化率が向上する。また、反応時間を短縮し得、且つ反応温度を低下させることもできる。
【００９４】
さらに、第２反応部形成部材９４には、前記反応溝、ひいては流通反応部１４６の終点に、第１排出孔１４８がそれぞれ貫通形成される。また、図４における右方前方に、１個の第２排出孔１５０が貫通形成される。
【００９５】
以上のように構成される第１反応部形成部材９２及び第２反応部形成部材９４は、好適には黒色無機物からなる。この場合、太陽光が容易に吸収されるため、流通反応部１４６の温度を容易に上昇させることができるとともに、温度を保持することも容易であるからである。黒色無機物の好適な具体例としては、炭素材が挙げられる。
【００９６】
第２スペーサ９６には、第２反応部形成部材９４の第３窓１４３に対応する位置に、略正方形状の第４窓１５２が複数個形成される。また、該第２スペーサ９６の下端面には、前記第１排出孔１４８に連通する有底の排出穴１５４が第４窓１５２の近傍に陥没形成されるとともに、各々の排出穴１５４を始点とするＣＯ排出溝１５６が形成される。各ＣＯ排出溝１５６は、集約穴１５８で合流する。
【００９７】
以上の構成において、第１流通孔１１０、第１通過孔１２６、及び第１供給溝１３４によって炭素材供給路１６０が形成されるとともに、第２流通孔１１２、第２通過孔１２８及び第２供給溝１３６によってＣＯ２供給路１６２が形成される。また、第１排出孔１４８、排出穴１５４、ＣＯ排出溝１５６、集約穴１５８、第２排出孔１５０、排出連通孔１３９、第３通過孔１３０及び第３流通孔１１４によってＣＯ排出路１６４が形成される。
【００９８】
レンズ９８は、太陽光照射手段１７０によって集光・照射された太陽光を透過し、流通反応部１４６の温度を上昇させる役割を果たす。なお、図５から諒解されるように、レンズ９８は、第４窓１５２及び太陽光照射手段１７０に指向して膨出した凸部を有する凸レンズである。
【００９９】
基板８８、第１スペーサ９０、第１反応部形成部材９２、第２反応部形成部材９４、第２スペーサ９６、レンズ９８が積層・接合されると、図５に示すように、１個の第１流通反応部形成部１４１、第２流通反応部形成部１４４同士によって１個の単セル８２が形成される。すなわち、この製造装置８０には、単セル８２が複数個形成される。この単セルには、第１窓１３２及び第４窓１５２が含まれる。
【０１００】
単セル８２の内部は、真空引きが行われることによって空気等が排出されている。従って、各単セル８２からは、いわゆる真空断熱効果によって熱が放出することが抑制される。
【０１０１】
レンズ９８の上方には、太陽光を照射するための太陽光照射手段１７０が設けられる。この太陽光照射手段１７０は、第１実施形態における第１太陽光照射手段５０、第２太陽光照射手段６０及び第３太陽光照射手段６２と同様に構成されており、従って、図１に示される構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０２】
この太陽光照射手段１７０も、太陽光を遮断するための図示しないシャッタを具備する。また、レンズ９８の上方に、制御回路１７２に電気的に接続された温度測定手段１７４が配設されるのも、第１実施形態と同様である。勿論、この制御回路１７２には、前記供給量調整バルブ１２２、１２４及び前記シャッタが信号線１７６を介して電気的に接続される。
【０１０３】
製造装置８０もまた、火力発電プラントや製鉄プラント、セメントプラント、化学プラント等に設けることができる。このようなプラントの操業に伴って発生したＣＯ２は、第２供給管１１８、ＣＯ２供給路１６２（第２流通孔１１２、第２通過孔１２８及び第２供給溝１３６）を流通して単セル８２に供給される。その一方で、該単セル８２には、第１供給管１１６、炭素材供給路１６０（第１流通孔１１０、第１通過孔１２６及び第１供給溝１３４）を介し、上記した第１実施形態と同様にして炭素材の微粒子が供給される。
【０１０４】
その一方で、前記ヒートポンプによって加温された熱媒が熱媒供給管１００、熱媒供給路１０４を介して熱媒流通路１０８に供給され、若干の間滞留する。熱媒流通路１０８が熱媒供給路１０４に比して大容積であるからである。このようにして熱媒流通路１０８に滞留した熱媒により、単セル８２が予備加熱される。
【０１０５】
ＣＯ２と炭素材の微粒子は、第１供給溝１３４及び第２供給溝１３６の合流箇所で合流した後、供給孔１３８を介して流通反応部１４６に導入されて該流通反応部１４６を流通する。
【０１０６】
夏季の昼間且つ晴天で、しかも、前記シャッタが全開であるときには、太陽光は、太陽光照射手段１７０の集光レンズ５２によって集光され、集光部５４及び光ファイバ５６に導かれた後、光照射部５８から流通反応部１４６に照射される。従って、該流通反応部１４６を流通する炭素材及びＣＯ２が５００℃程度まで加熱される。なお、第１供給管１１６、第２供給管１１８に設けられた供給量調整バルブ１２２、１２４は、予め全開に設定されている。
【０１０７】
第１反応部形成部材９２、第２反応部形成部材９４が黒色無機物で構成されている場合、太陽光が容易に吸収される。従って、流通反応部１４６の温度が容易に上昇する。しかも、温度を保持することも容易である。
【０１０８】
さらに、第２実施形態では、単セル８２の第１窓１３２及び第４窓１５２が真空排気された空間であるので、真空断熱効果によって熱が放出することが抑制される。このため、流通反応部１４６の温度を保持することが一層容易となる。
【０１０９】
流通反応部１４６には、上記したように、担体に担持されたブードア反応触媒（いずれも図示せず）が配置されているので、ＣＯ２と炭素材が効率よく反応する。すなわち、上記式（１）に示されるブードア反応が生起され、これによりＣＯが生成される。
【０１１０】
ブードア反応によって生成されたＣＯは、流通反応部１４６の終点から第１排出孔１４８（図４参照）を上昇し、第２スペーサ９６の排出穴１５４に到達する。ＣＯは、その後、排出穴１５４に連通するＣＯ排出溝１５６、集約穴１５８、第２排出孔１５０、排出連通孔１３９、第３通過孔１３０及び第３流通孔１１４、すなわち、ＣＯ排出路１６４を経由し、さらに、ＣＯ排出管１２０を介して製造装置８０の外部に排出される。そして、ＣＯ排出管１２０に設けられた前記分離装置の作用下に、ＣＯとＣＯ２が分離される。
【０１１１】
このように、第２実施形態においても、ＣＯ２からＣＯを容易に生成させることができる。上記から諒解されるように、太陽光、必要に応じては熱媒によって、流通反応部１４６を、ブードア反応を生起するために必要な温度に保つことができるからである。
【０１１２】
しかも、第２実施形態では、流通反応部１４６に対して真空断熱を行うようにしている。このため、単セル８２から熱が放出されることが抑制されるので、温度保持が容易である。このことも、ブードア反応を効率よく進行させることに寄与する。
【０１１３】
その上、第２実施形態に係る製造装置８０では、単セル８２毎にブードア反応が生起される。従って、単セル８２毎にＣＯ２を消費するとともに、ＣＯを得ることが可能である。このため、ＣＯ２の処理量及びＣＯの生成量が増大する。すなわち、第２実施形態によれば、多量のＣＯ２を処理することが可能であり、また、ＣＯの収量を増大することができる。
【０１１４】
なお、晴天の夏季昼間であっても、ＣＯの生成量を低減するべくＣＯ２と炭素材の供給量を低減するときには、制御回路１７２は、前記シャッタを所定の開度となるように閉止する。すなわち、太陽光照射手段１７０から照射される太陽光のエネルギ量が、炭素材、ＣＯ２の供給量に見合った量に低減するように変更される。これにより、第２実施形態においても、炭素材とＣＯ２の反応効率を略一定に維持することができる。
【０１１５】
これに対し、例えば、冬季の昼間で曇天であるようなときには、太陽光照射手段１７０のシャッタを全開にしても、太陽光のみでは反応部の温度を５００℃以上に維持することが容易でなくなる可能性がある。従って、ＣＯ２及び炭素材の供給量を上記の場合と同一とすると、反応効率が低下してＣＯの収量が低減し、一方、未反応のＣＯ２の排出量が増大してしまう。
【０１１６】
これを回避するべく、制御回路１７２は、供給量調整バルブ１２２、１２４に対し、開度を小さくする制御信号を発する。その結果、炭素材、ＣＯ２の供給量が、熱媒から供給されるエネルギ量に見合った量に低減するように変更される。これにより、炭素材とＣＯ２の反応効率を略一定に維持することができる。
【０１１７】
この第２実施形態においても熱媒から熱が供給されるので、太陽光が得られ難い夜間であってもブードア反応を継続して生起させることができる。従って、ＣＯを工業規模で連続生産することができる。
【０１１８】
第２実施形態において、炭素材及びＣＯ２に対して予備加熱を行う場合には、第１供給管１１６、第２供給管１１８に対して太陽光を照射することが可能な太陽光照射手段を別個に設けるようにすればよい。この場合において、炭素材に対して十分な予備加熱を行うべく、第１供給管１１６を第２供給管１１８に比して大径に設定するようにしてもよい。
【０１１９】
なお、十分な予備加熱を行うために炭素材の滞留時間を長くするには、第１供給管１１６を大径に設定する他、第１供給管１１６の内部に螺旋溝を形成し、炭素材に旋回流を生じさせた状態で移送を行うようにしてもよい。
【０１２０】
又は、第１供給管１１６内に乱流を生じさせるようにしてもよい。この場合、第１供給管１１６の内径や炭素材の供給速度（例えば、キャリアガスの流速）を、乱流が生じるような範囲に設定すればよい。
【０１２１】
また、ヒートポンプを設ける場合には、第１窓１３２を設けることなく第１スペーサ９０を構成するようにしてもよい。この場合、第１窓１３２側の真空断熱を特に行わなくとも、ヒートポンプによって単セル８２が十分に予備加熱されるからである。
【０１２２】
そして、第１実施形態及び第２実施形態のいずれにおいても、第２の加熱源は、ヒートポンプに特に限定されるものではない。例えば、廃棄物焼却炉やボイラー等の廃熱を第２の加熱源として利用するようにしてもよい。
【０１２３】
さらに、ブードア反応触媒を用いることなくＣＯ２と炭素材を反応させるようにしてもよい。この場合、反応温度を１０００〜１１００℃程度に設定すればよい。
【０１２４】
さらにまた、出発原料は、ＣＯ２及び炭素材に特に限定されるものではなく、互いに反応することが可能なものであればよい。勿論、反応を生起するために触媒を用いる必要は特にない。
【符号の説明】
【０１２５】
１０、８０…製造装置
１２、１４、８４、８６…熱媒流通路形成部材
１６、１８…流通路・反応部形成部材 ２０、２２、１００…熱媒供給管
２４、２６、１０４…熱媒供給路 ２８、１０２…熱媒排出管
３０、１０６…熱媒排出路 ３２、３３、４２、４４…流通路
３４、３６、１１６、１１８…供給管
３８、４０、１２２、１２４…供給量調整バルブ
４６…反応部 ４８、１２０…ＣＯ排出管
５０、６０、６２、１７０…太陽光照射手段
５２…集光レンズ ５６…光ファイバ
５８…光照射部 ６４、１７４…温度測定手段
６８、１７２…制御回路 ８２…単セル
８８…基板 ９０、９６…スペーサ
９２、９４…反応部形成部材 ９８…レンズ
１０８…熱媒流通路 １３４、１３６…供給溝
１３２、１４０、１４３、１５２…窓 １４１、１４４…流通反応部形成部
１４６…流通反応部 １５６…ＣＯ排出溝
１６０、１６２…供給路 １６４…ＣＯ排出路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得る反応生成物の製造方法であって、
前記出発原料を加熱する第１の加熱源として太陽光を用い、第２の加熱源として太陽光とは別の加熱源を用いて、互いに混合される前の前記出発原料の各々を個別に加熱して活性化する工程と、
活性化された前記出発原料同士に反応を生起させて反応生成物を得る工程と、
を有し、
前記出発原料を加熱する前記第１の加熱源のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御するか、又は、前記出発原料の供給量に応じて前記第１の加熱源のエネルギ量を制御することを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項２】
２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得る反応生成物の製造方法であって、
前記出発原料同士を混合して混合物を得た後、前記混合物を、第１の加熱源として太陽光を用い、第２の加熱源として太陽光とは別の加熱源を用いて加熱することで活性化するとともに、活性化された前記出発原料同士に反応を生起させて反応生成物を得る工程を有し、
前記混合物を加熱する前記第１の加熱源のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御するか、又は、前記出発原料の供給量に応じて前記第１の加熱源のエネルギ量を制御することを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項３】
２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得る反応生成物の製造方法であって、
前記出発原料を加熱する第１の加熱源として太陽光を用い、第２の加熱源として太陽光とは別の加熱源を用いて、互いに混合される前の前記出発原料の各々を個別に加熱して活性化する工程と、
活性化された前記出発原料同士を混合して活性混合物を得るとともに、該活性混合物を前記第１の加熱源又は前記第２の加熱源によって加熱することで、活性化された前記出発原料同士によって生起する還元反応を促進させて反応生成物を得る工程と、
を有し、
前記出発原料及び前記活性混合物を加熱する前記第１の加熱源のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御するか、又は、前記出発原料の供給量に応じて前記第１の加熱源のエネルギ量を制御することを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法において、前記出発原料としてＣＯ２及び還元剤を選定し、前記還元剤によってＣＯ２を還元することでＣＯを反応生成物として得ることを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の製造方法において、前記還元剤として炭素を用い、ブードア反応を生起させてＣＯ２を還元することを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の製造方法において、炭素を粉末とし、キャリアガスに同伴して供給することを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項７】
請求項４又は５記載の製造方法において、触媒を使用し、且つ５００〜１１００℃でＣＯ２を還元することを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか１項に記載の製造方法において、炭素の供給開始から反応部に到達するまでの時間を、ＣＯ２の供給開始から反応部に到達するまでの時間に比して長く設定することを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の製造方法において、ヒートポンプで回収した熱を前記第２の加熱源とすることを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項１０】
２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得るための反応生成物の製造装置であって、
第１の加熱源である太陽光を、互いに混合される前の前記出発原料の各々、又は、混合された後の前記出発原料に対して照射する太陽光照射手段と、
前記出発原料を加熱するための、太陽光とは別の第２の加熱源と、
互いに混合された前記出発原料同士を反応させるための反応部と、
を備え、
さらに、前記出発原料に照射される前記太陽光照射手段からの太陽光のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御する出発原料供給量制御手段を具備することを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１１】
２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得るための反応生成物の製造装置であって、
第１の加熱源である太陽光を、互いに混合される前の前記出発原料の各々、又は、混合された後の前記出発原料に対して照射する太陽光照射手段と、
前記出発原料を加熱するための、太陽光とは別の第２の加熱源と、
互いに混合された前記出発原料同士を反応させるための反応部と、
を備え、
さらに、前記出発原料の供給量に応じて前記出発原料に照射される前記太陽光照射手段からの太陽光のエネルギ量を制御する太陽光エネルギ制御手段を具備することを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１記載の装置において、前記反応部は、各々の前記出発原料を個別に流通するための流通路に連通し、
前記太陽光照射手段は、前記流通路又は前記反応部の少なくともいずれか一方に太陽光を照射することを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１３】
請求項１０又は１１記載の装置において、互いに当接し、各々の前記出発原料を合流させて反応させるための反応部を形成する１組の反応部形成部材と、
前記１組の反応部形成部材を挟持する１組のスペーサと、
前記１組のスペーサを挟持する１組の保持部材と、
を有し、
前記１組のスペーサの中の一方に、各々の前記出発原料を流通させるための流通路が形成されるとともに、残余の一方に、反応生成物を流通させるための流通路が形成され、
前記１組の保持部材中の少なくとも一方の保持部材の一部にレンズが設けられ、
前記太陽光照射手段は、前記レンズに対して太陽光を導入することを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の装置において、前記反応部が複数個形成され、各々の前記反応部で反応生成物を得る反応が生起されることを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４記載の装置において、前記１組の保持部材の間が真空排気されたことを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の装置において、前記出発原料としてのＣＯ２を供給するＣＯ２供給源と、ＣＯ２を還元する還元剤を供給する還元剤供給源とを有することを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の装置において、前記還元剤供給源が炭素を供給するものであることを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の装置において、炭素を供給するための供給管が、ＣＯ２を供給するための供給管に比して大径に設定されたことを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１９】
請求項１７記載の装置において、炭素を供給するための供給管の内部に螺旋溝が形成されたことを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項２０】
請求項１７記載の装置において、炭素を供給するための供給管の内部で乱流が形成されることを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項２１】
請求項１０〜２０のいずれか１項に記載の装置において、ヒートポンプで回収した熱を前記第２の加熱源とすることを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１】
２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得る反応生成物の製造方法であって、
前記出発原料を加熱する第１の加熱源として太陽光を用い、第２の加熱源として太陽光とは別の加熱源を用いて、互いに混合される前の前記出発原料の各々を個別に加熱して活性化する工程と、
活性化された前記出発原料同士に反応を生起させて反応生成物を得る工程と、
を有し、
前記出発原料を加熱する前記第１の加熱源のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御するか、又は、前記出発原料の供給量に応じて前記第１の加熱源のエネルギ量を制御することを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項２】
２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得る反応生成物の製造方法であって、
前記出発原料同士を混合して混合物を得た後、前記混合物を、第１の加熱源として太陽光を用い、第２の加熱源として太陽光とは別の加熱源を用いて加熱することで活性化するとともに、活性化された前記出発原料同士に反応を生起させて反応生成物を得る工程を有し、
前記混合物を加熱する前記第１の加熱源のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御するか、又は、前記出発原料の供給量に応じて前記第１の加熱源のエネルギ量を制御することを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項３】
２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得る反応生成物の製造方法であって、
前記出発原料を加熱する第１の加熱源として太陽光を用い、第２の加熱源として太陽光とは別の加熱源を用いて、互いに混合される前の前記出発原料の各々を個別に加熱して活性化する工程と、
活性化された前記出発原料同士を混合して活性混合物を得るとともに、該活性混合物を前記第１の加熱源又は前記第２の加熱源によって加熱することで、活性化された前記出発原料同士によって生起する還元反応を促進させて反応生成物を得る工程と、
を有し、
前記出発原料及び前記活性混合物を加熱する前記第１の加熱源のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御するか、又は、前記出発原料の供給量に応じて前記第１の加熱源のエネルギ量を制御することを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法において、前記出発原料としてＣＯ２及び還元剤を選定し、前記還元剤によってＣＯ２を還元することでＣＯを反応生成物として得ることを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の製造方法において、前記還元剤として炭素を用い、ブードア反応を生起させてＣＯ２を還元することを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の製造方法において、炭素を粉末とし、キャリアガスに同伴して供給することを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項７】
請求項４又は５記載の製造方法において、触媒を使用し、且つ５００〜１１００℃でＣＯ２を還元することを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか１項に記載の製造方法において、炭素の供給開始から反応部に到達するまでの時間を、ＣＯ２の供給開始から反応部に到達するまでの時間に比して長く設定することを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の製造方法において、ヒートポンプで回収した熱を前記第２の加熱源とすることを特徴とする反応生成物の製造方法。
【請求項１０】
２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得るための反応生成物の製造装置であって、
第１の加熱源である太陽光を、互いに混合される前の前記出発原料の各々、又は、混合された後の前記出発原料に対して照射する太陽光照射手段と、
前記出発原料を加熱するための、太陽光とは別の第２の加熱源と、
互いに混合された前記出発原料同士を反応させるための反応部と、
を備え、
さらに、前記出発原料に照射される前記太陽光照射手段からの太陽光のエネルギ量に応じて前記出発原料の供給量を制御する出発原料供給量制御手段を具備することを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１１】
２種類以上の出発原料を加熱して反応生成物を得るための反応生成物の製造装置であって、
第１の加熱源である太陽光を、互いに混合される前の前記出発原料の各々、又は、混合された後の前記出発原料に対して照射する太陽光照射手段と、
前記出発原料を加熱するための、太陽光とは別の第２の加熱源と、
互いに混合された前記出発原料同士を反応させるための反応部と、
を備え、
さらに、前記出発原料の供給量に応じて前記出発原料に照射される前記太陽光照射手段からの太陽光のエネルギ量を制御する太陽光エネルギ制御手段を具備することを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１記載の装置において、前記反応部は、各々の前記出発原料を個別に流通するための流通路に連通し、
前記太陽光照射手段は、前記流通路又は前記反応部の少なくともいずれか一方に太陽光を照射することを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１３】
請求項１０又は１１記載の装置において、互いに当接し、各々の前記出発原料を合流させて反応させるための反応部を形成する１組の反応部形成部材と、
前記１組の反応部形成部材を挟持する１組のスペーサと、
前記１組のスペーサを挟持する１組の保持部材と、
を有し、
前記１組のスペーサの中の一方に、各々の前記出発原料を流通させるための流通路が形成されるとともに、残余の一方に、反応生成物を流通させるための流通路が形成され、
前記１組の保持部材中の少なくとも一方の保持部材の一部にレンズが設けられ、
前記太陽光照射手段は、前記レンズに対して太陽光を導入することを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の装置において、前記反応部が複数個形成され、各々の前記反応部で反応生成物を得る反応が生起されることを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４記載の装置において、前記１組の保持部材の間が真空排気されたことを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の装置において、前記出発原料としてのＣＯ２を供給するＣＯ２供給源と、ＣＯ２を還元する還元剤を供給する還元剤供給源とを有することを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の装置において、前記還元剤供給源が炭素を供給するものであることを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の装置において、炭素を供給するための供給管が、ＣＯ２を供給するための供給管に比して大径に設定されたことを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項１９】
請求項１７記載の装置において、炭素を供給するための供給管の内部に螺旋溝が形成されたことを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項２０】
請求項１７記載の装置において、炭素を供給するための供給管の内部で乱流が形成されることを特徴とする反応生成物の製造装置。
【請求項２１】
請求項１０〜２０のいずれか１項に記載の装置において、ヒートポンプで回収した熱を前記第２の加熱源とすることを特徴とする反応生成物の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１０１１９９（Ｐ２０１２−１０１１９９Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５３４５１（Ｐ２０１０−２５３４５１）
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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