JP2023010565A - 空気調和システム、ビル空調システム及び二酸化炭素回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素を有効利用できる空気調和システム。【解決手段】窒素と酸素と二酸化炭素とを含む処理対象空気を排出する排出部４０と、窒素を吸着する窒素吸着筒５２、５４を有する窒素吸着部５０と、酸素を吸着する酸素吸着筒６２、６４を有する酸素吸着部６０と、回収部７０と、を有し、排出部４０の後段に窒素吸着部５０又は酸素吸着部６０が接続され、窒素吸着部５０又は酸素吸着部６０の後段に回収部７０が接続され、窒素吸着部５０と酸素吸着部６０とが直列に接続されている、空気調和システム１。【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和システム、ビル空調システム及び二酸化炭素回収方法に関する。

建築物環境衛生管理基準には、空気調和設備を設けている場合の居室においては、二酸化炭素の含有率を１，０００ｐｐｍ（体積基準。以下、本明細書において同じ。）以下にすることが定められている。このように、空気調和設備を設けている建築物の室内においては、室内の空気から二酸化炭素を除去する技術が望まれている。

例えば、特許文献１には、二酸化炭素を含む処理対象空気をアミン担持固体吸収剤に吸収させる処理ゾーンと、吸収剤が吸収した二酸化炭素を再生用空気に脱離させる再生ゾーンとに区画されたロータを備え、処理ゾーンに供給される処理対象空気と再生ゾーンに供給される再生用空気とのエンタルピー差が特定の範囲になるように構成された空調システムが提案されている。特許文献１の発明によれば、室内の空気中の二酸化炭素を除去し、空気質を高めることが図られている。

特開２０１７－７５７１５号公報

ところで、二酸化炭素は、適切な方法で回収することにより、有価物の製造に利用することができる。しかしながら、特許文献１の技術では、除去した二酸化炭素を室外へ排出しており、二酸化炭素を回収することについては考慮されていない。

そこで、本発明は、建築物における空気調和システムにおいて、二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素を有効利用できる空気調和システム、ビル空調システム及び二酸化炭素回収方法を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を有する。
［１］窒素と酸素と二酸化炭素とを含む処理対象空気を排出する排出部と、
窒素を吸着する窒素吸着筒を有する窒素吸着部と、
酸素を吸着する酸素吸着筒を有する酸素吸着部と、
回収部と、を有し、
前記排出部の後段に前記窒素吸着部又は前記酸素吸着部が接続され、
前記窒素吸着部及び前記酸素吸着部の後段に前記回収部が接続され、
前記窒素吸着部と前記酸素吸着部とが直列に接続されている、空気調和システム。
［２］前記窒素吸着部が前記酸素吸着部の前段に位置する、［１］に記載の空気調和システム。
［３］外気を供給する空気供給部と、前記空気供給部の後段に接続される混合部と、を有し、
前記窒素吸着部及び前記酸素吸着部の後段に前記混合部が接続されている、［１］又は［２］に記載の空気調和システム。
［４］前記窒素吸着筒は、窒素を脱着する機能を有し、
前記窒素吸着部が、並列に配置された二つ以上の前記窒素吸着筒と、窒素の吸着と窒素の脱着とを交互に切り替え可能な切替手段と、を有する、［１］～［３］のいずれかに記載の空気調和システム。
［５］前記酸素吸着筒は、酸素を脱着する機能を有し、
前記酸素吸着部が、並列に配置された二つ以上の前記酸素吸着筒と、酸素の吸着と酸素の脱着とを交互に切り替え可能な切替手段と、を有する、［１］～［４］のいずれかに記載の空気調和システム。
［６］窒素と酸素と二酸化炭素とを含む処理対象空気を排出する排出部と、
窒素を分離する窒素分離膜を有する窒素分離部と、
酸素を分離する酸素分離膜を有する酸素分離部と、
回収部と、を有し、
前記排出部の後段に前記窒素分離部又は前記酸素分離部が接続され、
前記窒素分離部及び前記酸素分離部の後段に前記回収部が接続され、
前記窒素分離部と前記酸素分離部とが直列に接続されている、空気調和システム。
［７］前記排出部の内部の窒素濃度と酸素濃度とを制御する濃度制御部をさらに有する、［１］～［６］のいずれかに記載の空気調和システム。

［８］［１］～［７］のいずれかに記載の空気調和システムを異なるフロアに複数備える、ビル空調システム。

［９］窒素と酸素と二酸化炭素とを含む処理対象空気を窒素吸着剤に接触させて、前記処理対象空気に含まれる窒素の一部又は全部を前記窒素吸着剤に吸着させる窒素吸着工程と、
前記処理対象空気を酸素吸着剤に接触させて、前記処理対象空気に含まれる酸素の一部又は全部を前記酸素吸着剤に吸着させる酸素吸着工程と、
前記窒素吸着工程及び前記酸素吸着工程を経て得られる、窒素濃度と酸素濃度とが低減され、二酸化炭素濃度が高まった処理済空気を回収する回収工程と、を有する、二酸化炭素回収方法。
［１０］窒素と酸素と二酸化炭素とを含む処理対象空気を窒素分離膜に通流させて、前記処理対象空気に含まれる窒素の一部又は全部を除去する窒素分離工程と、
前記処理対象空気を酸素分離膜に通流させて、前記処理対象空気に含まれる酸素の一部又は全部を除去する酸素分離工程と、
前記窒素分離工程及び前記酸素分離工程を経て得られる、窒素濃度と酸素濃度とが低減され、二酸化炭素濃度が高まった処理済空気を回収する回収工程と、を有する、二酸化炭素回収方法。
［１１］前記処理対象空気に含まれる窒素濃度と酸素濃度とを制御する濃度制御工程をさらに有する、［９］又は［１０］に記載の二酸化炭素回収方法。

本発明の空気調和システム、ビル空調システム及び二酸化炭素回収方法によれば、建築物における空気調和システムにおいて、二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素を有効利用できる。

本発明の第一実施形態に係る空気調和システムを示す概略図である。 本発明の第二実施形態に係る空気調和システムを示す概略図である。 本発明の第三実施形態に係る空気調和システムを示す概略図である。 本発明の一実施形態に係るビル空調システムを示す概略図である。

［第一実施形態］
≪空気調和システム≫
本実施形態の空気調和システムは、窒素と酸素と二酸化炭素とを含む処理対象空気を排出する排出部と、窒素を吸着する窒素吸着筒を有する窒素吸着部と、酸素を吸着する酸素吸着筒を有する酸素吸着部と、回収部と、を有する。
以下に、本発明の第一実施形態に係る空気調和システムについて、図１に基づき詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態の空気調和システム１は、空気供給部１０と、混合部２０と、空気調和部３０と、排出部４０と、窒素吸着部５０と、酸素吸着部６０と、回収部７０と、を有する。
窒素吸着部５０と、酸素吸着部６０とは、配管Ｌ１１で直列に接続されている。
本実施形態では、窒素吸着部５０が、酸素吸着部６０の前段に位置している。

空気供給部１０と混合部２０とは、配管Ｌ１で接続されている。混合部２０と空気調和部３０とは、配管Ｌ２で接続されている。空気調和部３０と排出部４０とは、配管Ｌ３で接続されている。排出部４０には、配管Ｌ４が接続されている。配管Ｌ４は、分岐１０１で窒素吸着部５０と接続されている。配管Ｌ４には、ブロアＡ２が設けられている。窒素吸着部５０は、分岐１０２で配管Ｌ１１と接続されている。配管Ｌ１１は、分岐１０３で酸素吸着部６０と接続されている。酸素吸着部６０は、分岐１０４で配管Ｌ１４と接続されている。配管Ｌ１４は、回収部７０と接続されている。窒素吸着部５０は、分岐１０５で配管Ｌ１２と接続されている。配管Ｌ１２は、分岐１０６及び分岐１０７で酸素吸着部６０と接続されている。配管Ｌ１２は、ポンプＰ２と接続されている。ポンプＰ２と混合部２０とは、配管Ｌ１３で接続されている。
図中の矢印は、空気等の流体の移動方向を表す。
本明細書において、「前段」とは、流体の移動方向に対して上流側を意味する。
本明細書において、「後段」とは、流体の移動方向に対して下流側を意味する。

＜空気供給部＞
空気供給部１０は、混合部２０に外気を供給する。本実施形態の空気供給部１０は、外気取入口１２と、配管Ｌ０と、ダンパＤ１とを有する。外気取入口１２とダンパＤ１とは、配管Ｌ０で接続されている。ダンパＤ１は、配管Ｌ１を介して混合部２０と接続されている。配管Ｌ０、Ｌ１には、例えば、羽根車の回転運動によって気体にエネルギーを与える送風機（ブロア）等が設けられていてもよい。

外気取入口１２としては、例えば、外気を導入でき、雨水の侵入を防ぐ雨返し等が付いたガラリ等が挙げられる。
ダンパＤ１としては、例えば、バルブの開閉によって流量を調節できる風量調節器、外壁に面した部分の開口部に用いるための延焼防止機能を有する防火ダンパ等が挙げられる。
配管Ｌ０としては、例えば、金属製又は樹脂製のダクト等が挙げられる。配管Ｌ１としては、配管Ｌ０と同様のダクト等が挙げられる。

＜混合部＞
混合部２０は、外気と後述する二酸化炭素低減ガスとを混合する。
混合部２０としては、例えば、金属製又は樹脂製のチャンバー等が挙げられる。
配管Ｌ２としては、配管Ｌ０と同様のダクト等が挙げられる。

＜空気調和部＞
空気調和部３０は、外気と二酸化炭素低減ガスとの混合流体を清浄し、温度を調整した上で、混合流体を排出部４０に供給する。
空気調和部３０は、フィルター３２と、ブロアＡ１とを有する。
空気調和部３０としては、例えば、エアハンドリングユニット（ＡＨＵ）等の装置が挙げられる。
フィルター３２としては、例えば、大気中の粉塵等を除去できる濾過器等が挙げられる。
ブロアＡ１としては、例えば、羽根車の回転運動によって気体にエネルギーを与える送風機等が挙げられる。

＜排出部＞
排出部４０としては、例えば、オフィス等の屋内で人が活動する居室等が挙げられる。排出部４０では、人が呼吸をすることで二酸化炭素の濃度が増大する。この他、排出部４０としては、例えば、燃焼型の暖房機、焼成装置等を備える部屋が挙げられる。
本明細書において、排出部４０は、大気中等に比べて二酸化炭素の濃度が増大し得る空間を意味し、必ずしも二酸化炭素の濃度が増大し続ける空間を意味するものではない。排出部４０には、二酸化炭素の濃度が減少する瞬間も含まれるものとする。
排出部４０は、給気口４１、４２と、排気口４３とを有する。給気口４１及び給気口４２には、配管Ｌ３が接続されている。排気口４３には、配管Ｌ４が接続されている。
給気口４１、４２としては、例えば、金属製又は樹脂製の制気口等が挙げられる。
排気口４３としては、例えば、金属製又は樹脂製の制気口等が挙げられる。
配管Ｌ４としては、例えば、金属製又は樹脂製の還気ダクト等が挙げられる。

＜窒素吸着部＞
窒素吸着部５０は、２つの窒素吸着筒５２、５４と、配管Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０と、ダンパＮＤ１、ＮＤ２、ＮＤ３、ＮＤ４と、開閉弁ＮＶ１、ＮＶ２と、制御部Ｃ１とを有する。窒素吸着筒５２、５４は、窒素を脱着する機能を有する。窒素吸着筒５２には、配管Ｌ５と、配管Ｌ７と、配管Ｌ１４とが接続されている。窒素吸着筒５４には、配管Ｌ６と、配管Ｌ８と、配管Ｌ１５とが接続されている。配管Ｌ５と配管Ｌ６とは、分岐１０１で接続されている。配管Ｌ７と、配管Ｌ８とは、分岐１０２で接続されている。すなわち、窒素吸着筒５２と窒素吸着筒５４とは、並列に配置されている。窒素吸着筒５２と窒素吸着筒５４とが並列に配置され、かつ、切替手段を有することで、一方の窒素吸着筒で窒素を吸着し、他方の窒素吸着筒で窒素の脱着を行える。
本実施形態において、ダンパＮＤ１、ＮＤ２、ＮＤ３、ＮＤ４と、開閉弁ＮＶ１、ＮＶ２と、制御部Ｃ１とが、切替手段を構成している。
本明細書において、「吸着」とは、液体又は気体が、他の固体又は液体の表面に吸い着けられることをいう。「脱着」とは、吸着された物質が吸着界面から離れることをいう。脱着は、脱離ともいう。「吸脱着」とは、吸着及び脱着の双方又はいずれか一方をいう。

配管Ｌ５には、ダンパＮＤ１が設けられている。配管Ｌ６には、ダンパＮＤ３が設けられている。配管Ｌ７には、ダンパＮＤ２が設けられている。配管Ｌ８には、ダンパＮＤ４が設けられている。
配管Ｌ９には、開閉弁ＮＶ１が設けられている。配管Ｌ１０には、開閉弁ＮＶ２が設けられている。配管Ｌ９は、分岐１０５で配管Ｌ１０と接続されている。
ダンパＮＤ１～ＮＤ４、開閉弁ＮＶ１、ＮＶ２は、制御部Ｃ１と接続されている。

窒素吸着筒５２、５４には、窒素吸着能を有する窒素吸着剤が充填されている。
窒素吸着筒５２、５４は、窒素吸着剤を担持可能な円筒形の部材である。窒素吸着筒５２、５４としては、例えば、金属製又は樹脂製の円筒形部材、セラミック繊維紙やガラス繊維紙等の不燃性のシートをコルゲート（波付け）加工した円筒形部材等が挙げられる。
窒素吸着剤としては、例えば、ゼオライト、シリカゲル、活性炭、トリエタノールアミン、モノエタノールアミン等のアミンを担持した固体吸収剤、アミン系の弱塩基性陰イオン交換樹脂等が挙げられる。窒素吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、活性炭が好ましく、ゼオライト、シリカゲルがより好ましい。
本明細書において、「窒素吸着剤」とは、窒素吸着能を有する吸着剤をいい、具体的には、標準状態において、吸着剤の単位質量（１ｋｇ）当たり、窒素を０．１モル以上吸着できる吸着剤をいう。

ダンパＮＤ１～ＮＤ４としては、制御部Ｃ１で開閉を制御できる風量調節器等が挙げられる。
開閉弁ＮＶ１、ＮＶ２としては、制御部Ｃ１で開閉を制御できる電磁弁等が挙げられる。
制御部Ｃ１としては、ダンパＮＤ１～ＮＤ４、開閉弁ＮＶ１、ＮＶ２の開閉を調整できるコンピュータ等が挙げられる。制御部Ｃ１でダンパＮＤ１～ＮＤ４、開閉弁ＮＶ１、ＮＶ２の開閉を調整することにより、窒素の吸着と、窒素の脱着とを、窒素吸着筒５２と窒素吸着筒５４とで交互に切り替え可能に制御できる。

配管Ｌ５～Ｌ１０としては、配管Ｌ０と同様のダクト等が挙げられる。

＜酸素吸着部＞
酸素吸着部６０は、２つの酸素吸着筒６２、６４と、配管Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ１７、Ｌ１８、Ｌ１９、Ｌ２２と、ダンパＯＤ１、ＯＤ２、ＯＤ３、ＯＤ４と、開閉弁ＯＶ１、ＯＶ２と、制御部Ｃ２とを有する。酸素吸着筒６２、６４は、酸素を脱着する機能を有する。酸素吸着筒６２には、配管Ｌ１５と、配管Ｌ１７と、配管Ｌ１９とが接続されている。酸素吸着筒６４には、配管Ｌ１６と、配管Ｌ１８と、配管Ｌ２２とが接続されている。配管Ｌ１５と配管Ｌ１６とは、分岐１０３で接続されている。配管Ｌ１７と、配管Ｌ１８とは、分岐１０４で接続されている。すなわち、酸素吸着筒６２と酸素吸着筒６４とは、並列に配置されている。酸素吸着筒６２と酸素吸着筒６４とが並列に配置され、かつ、切替手段を有することで、一方の酸素吸着筒で酸素を吸着し、他方の酸素吸着筒で酸素の脱着を行える。
本実施形態において、ダンパＯＤ１、ＯＤ２、ＯＤ３、ＯＤ４と、開閉弁ＯＶ１、ＯＶ２と、制御部Ｃ２とが、切替手段を構成している。

配管Ｌ１５には、ダンパＯＤ１が設けられている。配管Ｌ１６には、ダンパＯＤ３が設けられている。配管Ｌ１７には、ダンパＯＤ２が設けられている。配管Ｌ１８には、ダンパＯＤ４が設けられている。
配管Ｌ１９には、開閉弁ＯＶ１が設けられている。配管Ｌ２２には、開閉弁ＯＶ２が設けられている。配管Ｌ１９は、分岐１０７で配管Ｌ１２と接続されている。配管Ｌ２２は、分岐１０６で配管Ｌ１２と接続されている。
ダンパＯＤ１～ＯＤ４、開閉弁ＯＶ１、ＯＶ２は、制御部Ｃ２と接続されている。

酸素吸着筒６２、６４には、酸素吸着能を有する酸素吸着剤が充填されている。
酸素吸着筒６２、６４は、酸素吸着剤を担持可能な円筒形の部材である。酸素吸着筒６２、６４としては、例えば、金属製又は樹脂製の円筒形部材、セラミック繊維紙やガラス繊維紙等の不燃性のシートをコルゲート（波付け）加工した円筒形部材等が挙げられる。
酸素吸着剤としては、例えば、ゼオライト、シリカゲル、活性炭、トリエタノールアミン、モノエタノールアミン等のアミンを担持した固体吸収剤、アミン系の弱塩基性陰イオン交換樹脂等が挙げられる。酸素吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、活性炭が好ましく、ゼオライト、シリカゲルがより好ましい。
本明細書において、「酸素吸着剤」とは、酸素吸着能を有する吸着剤をいい、具体的には、標準状態において、吸着剤の単位質量（１ｋｇ）当たり、酸素を０．１モル以上吸着できる吸着剤をいう。

ダンパＯＤ１～ＯＤ４としては、制御部Ｃ２で開閉を制御できる風量調節器等が挙げられる。
開閉弁ＯＶ１、ＯＶ２としては、制御部Ｃ２で開閉を制御できる電磁弁等が挙げられる。
制御部Ｃ２としては、ダンパＯＤ１～ＯＤ４、開閉弁ＯＶ１、ＯＶ２の開閉を調整できるコンピュータ等が挙げられる。制御部Ｃ２でダンパＯＤ１～ＯＤ４、開閉弁ＯＶ１、ＯＶ２の開閉を調整することにより、酸素の吸着と、酸素の脱着とを、酸素吸着筒６２と酸素吸着筒６４とで交互に切り替え可能に制御できる。

配管Ｌ１５～Ｌ１９、配管Ｌ２２としては、配管Ｌ０と同様のダクト等が挙げられる。

配管Ｌ１７、Ｌ１８は、分岐１０４で配管Ｌ１４と接続されている。配管Ｌ１４は、回収部７０と接続されている。配管Ｌ１４には、ポンプＰ１が設けられている。
配管Ｌ１４としては、配管Ｌ０と同様のダクト等が挙げられる。
ポンプＰ１としては、真空ポンプや吸引ポンプ等が挙げられる。

配管Ｌ９、Ｌ１０は、分岐１０５で配管Ｌ１２と接続されている。配管Ｌ１２は、分岐１０６で配管Ｌ２２と接続されている。配管Ｌ１２は、分岐１０７で配管Ｌ１９と接続されている。配管Ｌ１２には、逆止弁ＲＶ１、ＲＶ２が設けられている。配管Ｌ１２は、ポンプＰ２と接続されている。ポンプＰ２と混合部２０とは、配管Ｌ１３で接続されている。
配管Ｌ１２、Ｌ１３としては、配管Ｌ０と同様のダクト等が挙げられる。
ポンプＰ２としては、真空ポンプや吸引ポンプ等が挙げられる。
逆止弁ＲＶ１、ＲＶ２は、流体の背圧によって弁体が逆流を防止する形で作動する構造を有する弁である。逆止弁ＲＶ１、ＲＶ２としては、例えば、逆流防止弁、チェックバルブ、チャッキ弁等が挙げられる。

＜回収部＞
回収部７０には、配管Ｌ１４が接続されている。
回収部７０には、窒素吸着部５０及び酸素吸着部６０で処理された処理済空気が供給される。処理済空気は、窒素濃度と酸素濃度とが低減されており、二酸化炭素濃度が高まっている。
回収部７０としては、例えば、二酸化炭素を貯留できるタンク等の容器が挙げられる。

≪二酸化炭素回収方法（空気調和方法）≫
本発明の二酸化炭素回収方法（空気調和方法）は、窒素と酸素と二酸化炭素とを含む処理対象空気から、窒素及び酸素を吸着させて濃縮された二酸化炭素を回収する方法である。
本実施形態の二酸化炭素回収方法は、窒素吸着工程と、酸素吸着工程と、回収工程と、を有する。
本実施形態の二酸化炭素回収方法について、空気調和システム１を利用した空気調和方法を例にして説明する。
各工程について、以下に、図１に基づき詳細に説明する。

＜窒素吸着工程＞
窒素吸着工程は、排出部４０から排出される窒素と酸素と二酸化炭素とを含む処理対象空気を窒素吸着剤に接触させて、処理対象空気に含まれる窒素の一部又は全部を窒素吸着剤に吸着させる工程である。

表１に、窒素吸着工程における、窒素吸着筒５２、５４での吸脱着の状態と、ダンパＮＤ１～ＮＤ４、開閉弁ＮＶ１、ＮＶ２の開閉の状態との一例を示す。
窒素吸着部５０において、ダンパＮＤ１～ＮＤ４、開閉弁ＮＶ１、ＮＶ２の開閉は、制御部Ｃ１によって調整される。

表１に示すように、窒素吸着工程では、まず、ダンパＮＤ１を開とし、ダンパＮＤ３を閉とする。ダンパＮＤ２を開として、開閉弁ＮＶ１を閉とする。ブロアＡ２を運転して処理対象空気を吸引し、配管Ｌ４を介して、処理対象空気を窒素吸着筒５２へと供給する。
本実施形態の処理対象空気は、排出部４０から排出された空気である。排出部４０では、人が活動することにより二酸化炭素濃度が高められた活動後空気が含まれる。処理対象空気としては、活動後空気のほか、燃焼により生じた燃焼後空気等が挙げられる。

処理対象空気における二酸化炭素の濃度は、例えば、１００～５，０００ｐｐｍが好ましく、２００～４，０００ｐｐｍがより好ましく、３００～３，０００ｐｐｍがさらに好ましく、４００～２，０００ｐｐｍがさらに好ましく、５００～１，５００ｐｐｍが特に好ましく、６００～１，０００ｐｐｍが最も好ましい。処理対象空気における二酸化炭素の濃度が上記下限値以上であると、より多くの二酸化炭素を後述する回収工程で回収できる。処理対象空気における二酸化炭素の濃度が上記上限値以下であると、窒素吸着の効率を高められる。

窒素吸着剤と接触した処理対象空気に含まれる窒素の一部又は全部は、窒素吸着筒５２内の窒素吸着剤に吸着される（窒素吸着工程）。その結果、窒素濃度が低減された窒素低減ガスが得られる。

窒素低減ガスは、配管Ｌ７から分岐１０２を経て配管Ｌ１１へと通流する。

窒素吸着工程における窒素吸着筒５２の内部の温度は、例えば、０～６０℃が好ましく、０～４０℃がより好ましく、５～３５℃がさらに好ましく、１０～３０℃が特に好ましい。窒素吸着筒５２の内部の温度が上記下限値以上であると、快適な温度の窒素低減ガスが得られる。窒素吸着筒５２の内部の温度が上記上限値以下であると、窒素吸着剤の吸着能をより高められる。窒素吸着筒５２の内部の温度は、例えば、窒素吸着筒５２の内部に冷却装置等（不図示）を導入し、その冷却装置により調節できる。

窒素吸着工程における窒素吸着筒５２の内部の圧力は、特に限定されないが、例えば、常圧である。
本明細書において、「常圧」とは、特別に減圧も加圧もしないときの圧力をいい、例えば、０．１ＭＰａである。

次いで、ダンパＮＤ１を閉とし、ダンパＮＤ３を開とする。ダンパＮＤ４を開として、開閉弁ＮＶ２を閉とする。ブロアＡ２を運転して処理対象空気を吸引し、配管Ｌ４を介して、処理対象空気を窒素吸着筒５４へと供給する。処理対象空気は、窒素吸着筒５２へと供給する処理対象空気と同様である。
窒素吸着剤と接触した処理対象空気に含まれる窒素の一部又は全部は、窒素吸着筒５４内の窒素吸着剤に吸着される（窒素吸着工程）。その結果、窒素濃度が低減された窒素低減ガスが得られる。
窒素低減ガスは、配管Ｌ８から分岐１０２を経て配管Ｌ１１へと通流する。

窒素吸着工程における窒素吸着筒５４の内部の温度は、窒素吸着筒５２の内部の温度と同様である。窒素吸着工程における窒素吸着筒５４の内部の温度は、窒素吸着筒５２の内部の温度と同じでもよく、異なっていてもよい。
窒素吸着工程における窒素吸着筒５４の内部の圧力は、窒素吸着筒５２の内部の圧力と同様である。窒素吸着工程における窒素吸着筒５４の内部の圧力は、窒素吸着筒５２の内部の圧力と同じでもよく、異なっていてもよい。

＜窒素脱着工程＞
窒素吸着筒５４で、窒素を吸着している間、ダンパＮＤ２を閉とし、開閉弁ＮＶ１を開とする。ポンプＰ２を稼働し、窒素吸着筒５２の内部の圧力を減圧する。窒素吸着筒５２の内部の圧力を減圧すると、圧力差により、窒素吸着筒５２内の窒素吸着剤に吸着している窒素が脱着される（窒素脱着工程）。脱着した窒素は、配管Ｌ９から、分岐１０５を経て、配管Ｌ１２へと供給される。

窒素脱着工程における窒素吸着筒５２の内部の圧力は、常圧よりも低いことが好ましい。窒素脱着工程における窒素吸着筒５２の内部の圧力は、例えば、１００ｋＰａ以下が好ましく、１００Ｐａ以下がより好ましく、０．１Ｐａ以下がさらに好ましい。窒素脱着工程における窒素吸着筒５２の内部の圧力が上記上限値以下であると、より容易に、より多くの窒素を脱着できる。
窒素脱着工程における窒素吸着筒５２の内部の圧力の下限値は、低いほど好ましく、理論上は絶対真空（０Ｐａ）であるが、実質的には、超高真空（１０^－５Ｐａ以下）である。
なお、窒素脱着工程における圧力差を利用して窒素を脱着させる原理を、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）ともいう。
窒素脱着工程における窒素吸着筒５２の内部の圧力を１００ｋＰａ以下に低下させて窒素を脱着させる原理を、真空スイング吸着（ＶＳＡ）ともいう。

窒素吸着筒５２内の窒素吸着剤に吸着している窒素が充分に脱着したら、開閉弁ＮＶ１を閉とし、ダンパＮＤ１及びＮＤ２を開とする。窒素吸着筒５２の内部の圧力が常圧に戻り、処理対象空気が流入する。処理対象空気に含まれる窒素の一部又は全部は、窒素吸着剤と接触し、窒素吸着筒５２内の窒素吸着剤に吸着される（窒素吸着工程）。窒素濃度が低減された窒素低減ガスは、配管Ｌ７から分岐１０２を経て配管Ｌ１１へと通流する。

窒素吸着筒５２で、窒素を吸着している間、ダンパＮＤ３及びＮＤ４を閉とし、開閉弁ＮＶ２を開とする。ポンプＰ２を稼働し、窒素吸着筒５４の内部の圧力を減圧する。窒素吸着筒５４の内部の圧力を減圧すると、圧力差により、窒素吸着筒５４内の窒素吸着剤に吸着している窒素が脱着される（窒素脱着工程）。脱着した窒素は、配管Ｌ１０から、分岐１０５を経て、配管Ｌ１２へと供給される。
なお、後述するビル空調システム（全館、全フロア）に対応する場合、ポンプＰ２は、常時稼働状態であってもよい。

窒素脱着工程における窒素吸着筒５４の内部の圧力は、窒素脱着工程における窒素吸着筒５２の内部の圧力と同様である。窒素脱着工程における窒素吸着筒５４の内部の圧力は、窒素脱着工程における窒素吸着筒５２の内部の圧力と同じでもよく、異なっていてもよい。

本実施形態では、窒素吸着筒５２と窒素吸着筒５４とが並列に配置されていることで、処理対象空気の通流と、窒素の排出とを、同時に行うことができる。このため、処理対象空気を連続して処理することができ、処理対象空気の処理の効率をより高められる。加えて、窒素を安定的に供給できる。
本実施形態では、ダンパや開閉弁の開閉を制御することにより、窒素吸着工程と窒素脱着工程とを交互に切り替えることが可能となる。
本実施形態では、排出部４０から排出された処理対象空気のうち、最も分圧が高い窒素（約７８体積％）を最初に吸着させる。このため、処理対象空気から効率よく窒素を除去できる。
本実施形態では、排出部４０から排出された、処理対象空気（還気）から窒素を除去できる。このため、より二酸化炭素濃度が高まった処理済空気を容易に回収部に供給できる。

配管Ｌ１１へと通流した窒素低減ガスは、分岐１０３を経て、酸素吸着部６０へと供給される。

＜酸素吸着工程＞
酸素吸着工程は、排出部４０から排出される窒素と酸素と二酸化炭素とを含む処理対象空気を酸素吸着剤に接触させて、処理対象空気に含まれる酸素の一部又は全部を酸素吸着剤に吸着させる工程である。

表２に、酸素吸着工程における、酸素吸着筒６２、６４での吸脱着の状態と、ダンパＯＤ１～ＯＤ４、開閉弁ＯＶ１、ＯＶ２の開閉の状態との一例を示す。
酸素吸着部６０において、ダンパＯＤ１～ＯＤ４、開閉弁ＯＶ１、ＯＶ２の開閉は、制御部Ｃ２によって調整される。

表２に示すように、酸素吸着工程では、まず、ダンパＯＤ１を開とし、ダンパＯＤ３を閉とする。ダンパＯＤ２を開として、開閉弁ＯＶ１を閉とする。ブロアＡ２を運転して処理対象空気から窒素を吸着させた窒素低減ガスを吸引し、配管Ｌ１５を介して、窒素低減ガスを酸素吸着筒６２へと供給する。

窒素低減ガスにおける二酸化炭素の濃度は、例えば、１００～５，０００ｐｐｍが好ましく、１，０００～５，０００ｐｐｍがより好ましい。窒素低減ガスにおける二酸化炭素の濃度が上記下限値以上であると、より多くの二酸化炭素を後述する回収工程で回収できる。窒素低減ガスにおける二酸化炭素の濃度が上記上限値以下であると、酸素吸着の効率を高められる。

酸素吸着剤と接触した窒素低減ガスに含まれる酸素の一部又は全部は、酸素吸着筒６２内の酸素吸着剤に吸着される（酸素吸着工程）。その結果、酸素濃度が低減された処理済空気が得られる。

処理済空気は、配管Ｌ１７から分岐１０４を経て配管Ｌ１４へと通流する。

酸素吸着工程における酸素吸着筒６２の内部の温度は、例えば、０～６０℃が好ましく、０～４０℃がより好ましく、５～３５℃がさらに好ましく、１０～３０℃が特に好ましい。酸素吸着筒６２の内部の温度が上記下限値以上であると、快適な温度の処理済空気が得られる。酸素吸着筒６２の内部の温度が上記上限値以下であると、酸素吸着剤の吸着能をより高められる。酸素吸着筒６２の内部の温度は、例えば、酸素吸着筒６２の内部に冷却装置等（不図示）を導入し、その冷却装置により調節できる。

酸素吸着工程における酸素吸着筒６２の内部の圧力は、特に限定されないが、例えば、常圧である。

次いで、ダンパＯＤ１を閉とし、ダンパＯＤ３を開とする。ダンパＯＤ４を開として、開閉弁ＯＶ２を閉とする。ブロアＡ２を運転して窒素低減ガスを吸引し、配管Ｌ１６を介して、窒素低減ガスを酸素吸着筒６４へと供給する。窒素低減ガスは、酸素吸着筒６２へと供給する窒素低減ガスと同様である。
酸素吸着剤と接触した窒素低減ガスに含まれる酸素の一部又は全部は、酸素吸着筒６４内の酸素吸着剤に吸着される（酸素吸着工程）。その結果、酸素濃度が低減された処理済空気が得られる。
処理済空気は、配管Ｌ１８から分岐１０４を経て配管Ｌ１４へと通流する。

酸素吸着工程における酸素吸着筒６４の内部の温度は、酸素吸着筒６２の内部の温度と同様である。酸素吸着工程における酸素吸着筒６４の内部の温度は、酸素吸着筒６２の内部の温度と同じでもよく、異なっていてもよい。
酸素吸着工程における酸素吸着筒６４の内部の圧力は、酸素吸着筒６２の内部の圧力と同様である。酸素吸着工程における酸素吸着筒６４の内部の圧力は、酸素吸着筒６２の内部の圧力と同じでもよく、異なっていてもよい。

＜酸素脱着工程＞
酸素吸着筒６４で、酸素を吸着している間、ダンパＯＤ２を閉とし、開閉弁ＯＶ１を開とする。ポンプＰ２を稼働し、酸素吸着筒６２の内部の圧力を減圧する。酸素吸着筒６２の内部の圧力を減圧すると、圧力差により、酸素吸着筒６２内の酸素吸着剤に吸着している酸素が脱着される（酸素脱着工程）。脱着した酸素は、配管Ｌ１９から、分岐１０７を経て、配管Ｌ１２へと供給される。

酸素脱着工程における酸素吸着筒６２の内部の圧力は、常圧よりも低いことが好ましい。酸素脱着工程における酸素吸着筒６２の内部の圧力は、例えば、１００ｋＰａ以下が好ましく、１００Ｐａ以下がより好ましく、０．１Ｐａ以下がさらに好ましい。酸素脱着工程における酸素吸着筒６２の内部の圧力が上記上限値以下であると、より容易に、より多くの酸素を脱着できる。
酸素脱着工程における酸素吸着筒６２の内部の圧力の下限値は、低いほど好ましく、理論上は絶対真空（０Ｐａ）であるが、実質的には、超高真空（１０^－５Ｐａ以下）である。
なお、酸素脱着工程における圧力差を利用して酸素を脱着させる原理を、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）ともいう。
酸素脱着工程における酸素吸着筒６２の内部の圧力を１００ｋＰａ以下に低下させて酸素を脱着させる原理を、真空スイング吸着（ＶＳＡ）ともいう。

酸素吸着筒６２内の酸素吸着剤に吸着している酸素が充分に脱着したら、開閉弁ＯＶ１を閉とし、ダンパＯＤ１及びＯＤ２を開とする。酸素吸着筒６２の内部の圧力が常圧に戻り、窒素低減ガスが流入する。窒素低減ガスに含まれる酸素の一部又は全部は、酸素吸着剤と接触し、酸素吸着筒６２内の酸素吸着剤に吸着される（酸素吸着工程）。酸素濃度が低減された処理済空気は、配管Ｌ１７から分岐１０４を経て配管Ｌ１４へと通流する。

酸素吸着筒６２で、酸素を吸着している間、ダンパＯＤ３及びＯＤ４を閉とし、開閉弁ＯＶ２を開とする。ポンプＰ２を稼働し、酸素吸着筒６４の内部の圧力を減圧する。酸素吸着筒６４の内部の圧力を減圧すると、圧力差により、酸素吸着筒６４内の酸素吸着剤に吸着している酸素が脱着される（酸素脱着工程）。脱着した酸素は、配管Ｌ２２から、分岐１０６を経て、配管Ｌ１２へと供給される。
なお、後述するビル空調システム（全館、全フロア）に対応する場合、ポンプＰ２は、常時稼働状態であってもよい。

酸素脱着工程における酸素吸着筒６４の内部の圧力は、酸素脱着工程における酸素吸着筒６２の内部の圧力と同様である。酸素脱着工程における酸素吸着筒６４の内部の圧力は、酸素脱着工程における酸素吸着筒６２の内部の圧力と同じでもよく、異なっていてもよい。

本実施形態では、酸素吸着筒６２と酸素吸着筒６４とが並列に配置されていることで、窒素低減ガスの通流と、酸素の排出とを、同時に行うことができる。このため、窒素低減ガスを連続して処理することができ、処理対象空気の処理の効率をより高められる。加えて、酸素を安定的に供給できる。
本実施形態では、ダンパや開閉弁の開閉を制御することにより、酸素吸着工程と酸素脱着工程とを交互に切り替えることが可能となる。
本実施形態では、窒素吸着部５０から排出された窒素低減ガスのうち、最も分圧が高い酸素（４０～９９．４５体積％）を吸着させる。このため、窒素低減ガスから効率よく酸素を除去できる。
本実施形態では、窒素吸着部５０から排出された窒素低減ガスから酸素を除去できる。このため、より二酸化炭素濃度が高まった処理済空気を容易に回収部に供給できる。

＜回収工程＞
配管Ｌ１４へと供給された処理済空気は、窒素吸着工程及び酸素吸着工程を経て、窒素及び酸素が除去されているため、二酸化炭素濃度が高まっている。処理済空気は、ポンプＰ１を稼働させることにより、配管Ｌ１４を介して回収部７０へと回収される（回収工程）。この際、他の空気調和システムから排出された処理済空気を合流させてもよい。

回収された処理済空気は、気液分離等により水分が除去され、高濃度の二酸化炭素としてボンベ等に収缶され、炭素源として有効利用可能である（カーボンリサイクル）。
このように、回収工程では、濃度がより高まった二酸化炭素を回収できる。

回収された二酸化炭素の濃度は、例えば、１，０００ｐｐｍ以上であってよく、１，０００～７５０，０００ｐｐｍ、１，０００～５００，０００ｐｐｍ、１，０００～２５０，０００ｐｐｍ、１，０００～１００，０００ｐｐｍ、が好ましく、１，０００～１０，０００ｐｐｍがより好ましく、２，０００～１０，０００ｐｐｍがさらに好ましく、２，０００～５，０００ｐｐｍが特に好ましい。回収された二酸化炭素の濃度が上記下限値以上であると、より多くの二酸化炭素を有効利用できる。回収された二酸化炭素の濃度が上記上限値以下であると、管理がより容易になる。
回収された二酸化炭素の濃度は、窒素吸着剤の種類、量、酸素吸着剤の種類、量、窒素吸着部５０の内部の圧力、窒素吸着部５０の内部の温度、窒素脱着工程における時間、酸素吸着部６０の内部の圧力、酸素吸着部６０の内部の温度、酸素脱着工程における時間、及びこれらの組合せにより調節できる。

本実施形態では、圧力差による窒素脱着工程及び酸素脱着工程について説明したが、本発明は、上述の実施形態には限定されない。
窒素脱着工程及び酸素脱着工程は、温度差を利用した、温度スイング吸着（ＴＳＡ）の原理による脱着でもよく、圧力差と温度差との双方による脱着でもよい。
圧力差と温度差との双方による脱着とすることで、窒素及び酸素をより効率的に脱着できる。このため、処理済空気における二酸化炭素の濃度をより高められる。
温度差としては、例えば、１０～２００℃が好ましく、２０～１８０℃がより好ましく、３０～１６０℃がさらに好ましい。温度差が上記下限値以上であると、より多くの窒素及び酸素を脱着できる。温度差が上記上限値以下であると、窒素吸着剤及び酸素吸着剤の劣化を抑制できる。加えて、エネルギーを節約できる。

窒素吸着部５０で得られた窒素は、配管Ｌ１２を通流する。配管Ｌ１２には、逆止弁ＲＶ１が設けられているため、窒素の逆流を防止できる。配管Ｌ１２を通流する窒素は、分岐１０６及び分岐１０７で、酸素吸着部６０で得られた酸素と合流する。窒素と酸素とが合流して得られる合流ガスにおける二酸化炭素濃度は、処理対象空気における二酸化炭素の濃度よりも低い。
合流ガスにおける二酸化炭素濃度は、処理対象空気における二酸化炭素の濃度よりも低い。合流ガスにおける二酸化炭素濃度は、例えば、１，０００ｐｐｍ以下が好ましく、８００ｐｐｍ以下がより好ましく、５００ｐｐｍ以下がさらに好ましい。合流ガスにおける二酸化炭素濃度が上記上限値以下であると、建築物環境衛生管理基準を満たす二酸化炭素濃度にでき、より清浄な空気を排出部４０に供給できる。合流ガスにおける二酸化炭素濃度の下限値は、特に限定されないが、実質的には１０ｐｐｍであり、０ｐｐｍであってもよい。

合流ガスは、ポンプＰ２の吸引力により、配管Ｌ１２から配管Ｌ１３へと流入する。配管Ｌ１２には、逆止弁ＲＶ２が設けられているため、合流ガスの逆流を防止できる。配管Ｌ１３に流入した合流ガスは、混合部２０へと通流する。

空気供給部１０からは、ダンパＤ１を開とすることで、配管Ｌ０、Ｌ１を介して、外気が混合部２０へと供給される。

混合部２０では、外気と合流ガスとが混合され、混合流体となる。
混合部２０を有することで、空気供給部１０からの外気の導入量を減らすことができ、外気負荷による空調負荷を低減することができる。
本実施形態では、窒素吸着部５０及び酸素吸着部６０の後段に混合部２０が接続されている。このため、二酸化炭素濃度が低減された混合流体が得られる。
混合流体は、配管Ｌ２を介して、空気調和部３０へと供給される。

混合流体における二酸化炭素濃度は、例えば、１００～５，０００ｐｐｍが好ましく、２００～４，０００ｐｐｍがより好ましく、３００～３，０００ｐｐｍがさらに好ましく、４００～２，０００ｐｐｍがさらに好ましく、５００～１，５００ｐｐｍが特に好ましく、６００～１，０００ｐｐｍが最も好ましい。混合流体における二酸化炭素濃度が上記下限値以上であると、より多くの二酸化炭素を回収工程で回収できる。混合流体における二酸化炭素濃度が上記上限値以下であると、より清浄な空気を排出部４０へと供給できる。

空気調和部３０へと供給された混合流体は、フィルター３２で粉塵等の汚れが除去された後、空気調和部３０内で温度、湿度が調整される。温度、湿度が調整された混合流体は、ブロアＡ１を稼働することで、清浄な空気として配管Ｌ３、給気口４１、４２を介して、排出部４０へと供給される。

空気調和部３０内の温度は、特に限定されないが、例えば、０～６０℃が好ましく、０～４０℃がより好ましく、５～３５℃がさらに好ましく、１０～３０℃が特に好ましい。空気調和部３０内の温度が上記数値範囲内であると、快適な温度の空気を排出部４０に供給できる。
空気調和部３０内の温度は、例えば、ヒーター（不図示）や冷媒等により調節できる。

空気調和部３０内の湿度は、特に限定されないが、例えば、５～９５％ＲＨが好ましく、１０～８０％ＲＨがより好ましく、２０～７０％ＲＨがさらに好ましい。空気調和部３０内の湿度が上記数値範囲内であると、排出部４０の内部の湿度をより快適にできる。
空気調和部３０内の湿度は、例えば、加湿器や除湿器等により調節できる。

排出部４０へと供給された混合流体は、例えば、人が活動することにより二酸化炭素濃度が高められ、処理対象空気として排気口４３から配管Ｌ４を介して、窒素吸着部５０へと供給される。

本実施形態では、排出部４０の後段に窒素吸着部５０及び酸素吸着部６０が位置する。このため、二酸化炭素濃度が増大した処理対象空気を窒素吸着部５０及び酸素吸着部６０へと供給することができる。窒素吸着部５０及び酸素吸着部６０では、窒素及び酸素が吸着により除去される。その結果、より濃縮された二酸化炭素を含む処理済空気を回収部７０へと供給できる。回収された処理済空気は、高濃度の二酸化炭素としてボンベ等に収缶され、炭素源として有効利用可能である。
加えて、従来は、単に排出されていた活動後空気（処理対象空気）を屋外に排気せず、二酸化炭素の排出量を低減できる。

［第二実施形態］
≪空気調和システム≫
本実施形態の空気調和システムは、窒素と酸素と二酸化炭素とを含む処理対象空気を排出する排出部と、窒素を分離する窒素分離膜を有する窒素分離部と、酸素を分離する酸素分離膜を有する酸素分離部と、回収部と、を有する。
本実施形態の空気調和システムは、窒素吸着部に代えて窒素分離部を有し、酸素吸着部に代えて酸素分離部を有する点で、第一実施形態の空気調和システムと相違する。
以下に、本発明の第二実施形態に係る空気調和システムについて、図２に基づき詳細に説明する。なお、第一実施形態と同じ構成には、同じ符号を付して、その説明を省略する。

図２に示すように、本実施形態の空気調和システム２は、空気供給部１０と、混合部２０と、空気調和部３０と、排出部４０と、窒素分離部８０と、酸素分離部９０と、回収部７０と、を有する。
窒素分離部８０と、酸素分離部９０とは、配管Ｌ２５で直列に接続されている。
本実施形態では、窒素分離部８０が、酸素分離部９０の前段に位置している。

排出部４０と窒素分離部８０とは、配管Ｌ４で接続されている。配管Ｌ４には、圧縮機ＣＰ１が設けられている。窒素分離部８０には、配管Ｌ２６が接続されている。配管Ｌ２６には、逆止弁ＲＶ５が設けられている。配管Ｌ２５には、圧縮機ＣＰ２が設けられている。酸素分離部９０には、配管Ｌ１４と配管Ｌ２７とが接続されている。配管Ｌ１４は、回収部７０と接続されている。配管Ｌ２７には、逆止弁ＲＶ６が設けられている。配管Ｌ２６及び配管Ｌ２７は、分岐２０５で配管Ｌ２９と接続されている。配管Ｌ２９は、混合部２０と接続されている。配管Ｌ２９には、ブロアＡ３が設けられている。

＜窒素分離部＞
窒素分離部８０は、窒素分離膜８２を有する。
窒素分離部８０は、窒素分離膜８２を設置可能な円筒形の部材である。窒素分離部８０としては、例えば、金属製又は樹脂製の円筒形部材、セラミック繊維紙やガラス繊維紙等の不燃性のシートをコルゲート（波付け）加工した円筒形部材等が挙げられる。
窒素分離膜８２としては、例えば、ポリイミド製の中空糸等が挙げられる。
本明細書において、「窒素分離膜」とは、窒素分離能を有する膜をいい、具体的には、標準状態において、膜の単位面積（１ｍ^２）当たり、窒素を０．１モル以上分離できる膜をいう。

＜酸素分離部＞
酸素分離部９０は、酸素分離膜９２を有する。
酸素分離部９０は、酸素分離膜９２を設置可能な円筒形の部材である。酸素分離部９０としては、例えば、金属製又は樹脂製の円筒形部材、セラミック繊維紙やガラス繊維紙等の不燃性のシートをコルゲート（波付け）加工した円筒形部材等が挙げられる。
酸素分離膜９２としては、例えば、ペロブスカイト酸化物を含むセラミックス膜等が挙げられる。
本明細書において、「酸素分離膜」とは、酸素分離能を有する膜をいい、具体的には、標準状態において、膜の単位面積（１ｍ^２）当たり、酸素を０．１モル以上分離できる膜をいう。

圧縮機ＣＰ１、ＣＰ２としては、例えば、気体を圧縮できるコンプレッサー等が挙げられる。
配管Ｌ２５、Ｌ２６、Ｌ２７、Ｌ２９としては、配管Ｌ０と同様のダクト等が挙げられる。
逆止弁ＲＶ５、ＲＶ６としては、例えば、逆流防止弁、チェックバルブ、チャッキ弁等が挙げられる。
ブロアＡ３としては、例えば、羽根車の回転運動によって気体にエネルギーを与える送風機等が挙げられる。

≪二酸化炭素回収方法（空気調和方法）≫
本実施形態の二酸化炭素回収方法は、窒素分離工程と、酸素分離工程と、回収工程と、を有する。
本実施形態の二酸化炭素回収方法について、空気調和システム２を利用した空気調和方法を例にして説明する。
各工程について、以下に、図２に基づき詳細に説明する。

＜窒素分離工程＞
窒素分離工程は、排出部４０から排出される窒素と酸素と二酸化炭素とを含む処理対象空気を窒素分離膜８２に通流させて、処理対象空気に含まれる窒素の一部又は全部を除去する工程である。

窒素分離工程では、圧縮機ＣＰ１で処理対象空気を圧縮し、窒素分離部８０に供給することが好ましい。
圧縮機ＣＰ１で処理対象空気を圧縮する際の圧力は、例えば、０．３～２．４ＭＰａが好ましく、１．０～１．４ＭＰａがより好ましい。圧縮機ＣＰ１で処理対象空気を圧縮する際の圧力が上記下限値以上であると、窒素分離部８０での窒素の除去率をより高められる。圧縮機ＣＰ１で処理対象空気を圧縮する際の圧力が上記上限値以下であると、窒素分離膜８２の劣化を抑制できる。

窒素分離工程で分離された窒素は、配管Ｌ２６へ流入する。配管Ｌ２６には、逆止弁ＲＶ５が設けられているため、窒素の逆流を防止できる。
窒素と分離された気体（酸素リッチな気体）は、配管Ｌ２５へ流入する。酸素リッチな気体は、処理対象空気に比べて、二酸化炭素濃度も高められている。

＜酸素分離工程＞
酸素分離工程は、窒素分離工程で窒素と分離された気体（酸素リッチな気体）を酸素分離膜９２に通流させて、酸素リッチな気体に含まれる酸素の一部又は全部を除去する工程である。

配管Ｌ２５に流入した酸素リッチな気体は、酸素分離部９０に流入する。酸素リッチな気体は、窒素分離膜８２の圧力損失で圧力が低下する。このため、配管Ｌ２５に設けられた圧縮機ＣＰ２で酸素リッチな気体を圧縮し、酸素分離部９０に供給することが好ましい。
圧縮機ＣＰ２で酸素リッチな気体を圧縮する際の圧力は、例えば、０．３～２．４ＭＰａが好ましく、１．０～１．４ＭＰａがより好ましい。圧縮機ＣＰ２で酸素リッチな気体を圧縮する際の圧力が上記下限値以上であると、酸素分離部９０での酸素の除去率をより高められる。圧縮機ＣＰ２で酸素リッチな気体を圧縮する際の圧力が上記上限値以下であると、酸素分離膜９２の劣化を抑制できる。

酸素分離工程で分離された酸素は、配管Ｌ２７へ流入する。配管Ｌ２７には、逆止弁ＲＶ６が設けられているため、酸素の逆流を防止できる。配管Ｌ２７を通流する酸素は、分岐２０５で、窒素分離工程で得られた窒素と合流する。窒素と酸素とが合流して得られる合流ガスにおける二酸化炭素濃度は、処理対象空気における二酸化炭素の濃度よりも低い。
合流ガスは、配管Ｌ２９を通流し、ブロアＡ３によって、混合部２０に供給される。

酸素分離膜９２を通流して分離された酸素以外の二酸化炭素リッチな気体（処理済空気）は、配管Ｌ１４へ流入する。

＜回収工程＞
配管Ｌ１４へと供給された処理済空気は、窒素分離工程及び酸素分離工程を経て、窒素及び酸素が除去されているため、二酸化炭素濃度が高まっている。処理済空気は、ポンプＰ１を稼働させることにより、配管Ｌ１４を介して回収部７０へと回収される（回収工程）。
本実施形態の回収工程における諸条件は、第一実施形態の回収工程における諸条件と同様である。

空気供給部１０からは、ダンパＤ１を開とすることで、配管Ｌ０、Ｌ１を介して、外気が混合部２０へと供給される。

混合部２０では、外気と合流ガスとが混合され、混合流体となる。
混合部２０を有することで、空気供給部１０からの外気の導入量を減らすことができ、外気負荷による空調負荷を低減することができる。
本実施形態では、窒素分離部８０及び酸素分離部９０の後段に混合部２０が接続されている。このため、二酸化炭素濃度が低減された混合流体が得られる。
混合流体は、配管Ｌ２を介して、空気調和部３０へと供給される。

混合流体における二酸化炭素濃度は、第一実施形態と同様である。
空気調和部３０へと供給された混合流体は、フィルター３２で粉塵等の汚れが除去された後、空気調和部３０内で温度、湿度が調整される。温度、湿度が調整された混合流体は、ブロアＡ１を稼働することで、清浄な空気として配管Ｌ３、給気口４１、４２を介して、排出部４０へと供給される。

空気調和部３０内の諸条件は、第一実施形態と同様である。
排出部４０へと供給された混合流体は、例えば、人が活動することにより二酸化炭素濃度が高められ、処理対象空気として排気口４３から配管Ｌ４を介して、窒素分離部８０へと供給される。

本実施形態の二酸化炭素回収方法は、圧縮機ＣＰ１で処理対象空気を圧縮し、圧縮機ＣＰ２で酸素リッチな気体を圧縮する。このため、圧力を余剰エネルギーによる応力（超高層建物（例えば、地上４０階以上の建物）での外部風圧等）として得られる建物等において、特に有用である。
様々な建物条件、立地条件等により、窒素酸素分離型の二酸化炭素回収方法の選択性が拡充する。

［第三実施形態］
≪空気調和システム≫
本実施形態の空気調和システムは、排出部の内部の窒素濃度と酸素濃度とを制御する濃度制御部をさらに有する。
以下に、本発明の第三実施形態に係る空気調和システムについて、図３に基づき詳細に説明する。なお、第一実施形態と同じ構成には、同じ符号を付して、その説明を省略する。

図３に示すように、本実施形態の空気調和システム３は、第一実施形態の空気調和システム１が、排出部４０の内部の窒素濃度と酸素濃度とを制御する濃度制御部３００をさらに有する構成を備える。

＜濃度制御部＞
濃度制御部３００は、濃度センサ３０１と、窒素供給部３０２と、電磁弁３０３と、酸素供給部３０４と、電磁弁３０５と、制御盤３１０と、を有する。
濃度センサ３０１、電磁弁３０３及び電磁弁３０５は、それぞれ制御盤３１０と接続されている。酸素供給部３０４と排出部４０とは、配管Ｌ３１で接続されている。窒素供給部３０２と排出部４０とは、配管Ｌ３２で接続されている。

濃度センサ３０１は、排出部４０の内部の窒素濃度と酸素濃度とを測定できればよく、従来公知の窒素濃度計、酸素濃度計等が挙げられる。
窒素供給部３０２としては、例えば、公知の窒素ボンベ等が挙げられる。
酸素供給部３０４としては、例えば、公知の酸素ボンベ等が挙げられる。
電磁弁３０３、３０５としては、例えば、制御盤３１０で開閉を制御できる開閉弁等が挙げられる。
制御盤３１０としては、例えば、濃度センサ３０１で測定した窒素濃度、酸素濃度に応じて電磁弁３０３、３０５の開閉を調整できるコンピュータ等が挙げられる。
配管Ｌ３１、Ｌ３２としては、例えば、配管Ｌ０と同様のダクト等が挙げられる。

≪二酸化炭素回収方法（空気調和方法）≫
本実施形態の二酸化炭素回収方法は、処理対象空気に含まれる窒素濃度と酸素濃度とを制御する濃度制御工程をさらに有する。
本実施形態の二酸化炭素回収方法について、空気調和システム３を利用した空気調和方法を例にして説明する。
本実施形態の二酸化炭素回収方法において、窒素吸着工程、酸素吸着工程及び回収工程は、第一実施形態と同様である。
ここでは、第一実施形態にはない濃度制御工程について、図３に基づき詳細に説明する。

＜濃度制御工程＞
濃度制御工程は、処理対象空気に含まれる窒素濃度と酸素濃度とを制御する工程である。
例えば、窒素吸着部５０、酸素吸着部６０それぞれの効率により、脱着ガス（合流ガス）が還気された排出部４０の内部の窒素濃度と酸素濃度とのバランスが崩れる場合が想定される。これを防ぐため、排出部４０の内部に濃度センサ３０１を設置し、窒素と酸素との濃度比が概ね７８：２１になるように調整する。濃度の調整は、それぞれの供給源として、窒素供給部３０２、酸素供給部３０４のそれぞれの出口側に電磁弁３０３、３０５を配置する。濃度センサ３０１の測定値を制御盤３１０で判断し、例えば、窒素濃度が高い場合は、電磁弁３０５を開とし、排出部４０の内部に配管Ｌ３１から酸素を供給する。逆に、酸素濃度が高い場合は、電磁弁３０３を開とし、排出部４０の内部に配管Ｌ３２から窒素を供給する。

上述のように、窒素と酸素との濃度比が概ね７８：２１になるように調整することで、排出部４０の内部の窒素濃度と酸素濃度とのバランスを、空気における窒素濃度と酸素濃度とになるように維持することができる。
人体への影響を考慮して、排出部４０の内部の酸素濃度は、例えば、１９体積％以上が好ましく、２０体積％以上がより好ましく、２１体積％以上がさらに好ましい。
本実施形態では、酸素濃度のみを濃度センサでモニタリングする態様であってもよい。
また、本実施形態は、第二実施形態の空気調和システム２に適用することもできる。

≪ビル空調システム≫
本発明のビル空調システムは、上述の空気調和システムを異なるフロアに複数備えたものである。ビル空調システムでは、１つのフロアに本発明の空気調和システムが１以上あればよい。
例えば、２以上のフロアに空気調和システムを備えることで、二酸化炭素の回収量を増加できる。この場合、異なるフロアの空気調和システムで回収された二酸化炭素をフロアごとに貯留してもよく、１カ所にまとめて貯留してもよい。貯留できる二酸化炭素の量は、空気調和システムの数に応じて増加できる。

本発明のビル空調システムの例を挙げて説明する。
図４のビル空調システム２００は、複数の空気調和ユニット２１０と、配管Ｌ２０と、配管Ｌ２１と、回収部２２０とを有する。
空気調和ユニット２１０は、ビル２０１の各地上フロアＡに設けられている。配管Ｌ２１は、ビル２０１内の上下方向に延び、地上最上階から地下フロアＢに至っている。配管Ｌ２１は、真空ポンプ２１２を介して、地下フロアＢの回収部２２０に接続されている。各地上フロアＡの空気調和ユニット２１０は、配管Ｌ２０を介して、配管Ｌ２１に接続されている。
配管Ｌ２０、Ｌ２１としては、例えば、配管Ｌ１４と同様のダクト等が挙げられる。

空気調和ユニット２１０は、図１の空気調和システム１における回収部７０を配管Ｌ２０で接続した装置である。

本実施形態のビル空調システム２００において、各地上フロアＡの空気調和ユニット２１０で回収された二酸化炭素は、配管Ｌ２０を通流して配管Ｌ２１に至る。配管Ｌ２１に至った二酸化炭素は、配管Ｌ２１を流下し、真空ポンプ２１２によって回収部２２０に充填される。
こうして、各フロアで二酸化炭素を回収し、これを集合させることで、より多くの二酸化炭素を回収できる。

以上説明したように、本実施形態の空気調和システムによれば、外気及び居室内の空気から二酸化炭素を除去できる。このため、二酸化炭素の濃度を低減した空気を居室に供給できる。
本実施形態の空気調和システムによれば、除去した二酸化炭素を回収できる。このため、回収した二酸化炭素を炭素源等のエネルギー源として利用できる。
本実施形態の空気調和システムによれば、合流ガスを循環して利用できるため、居室に供給する空気を外気に頼らなくてもよい。このため、空調負荷の４割を占めると言われる外気負荷を低減できる。
本実施形態の空気調和システムによれば、空調負荷を低減できるため、空調コストを削減でき、空調にかかるエネルギーを低減できる。このため、発電所における二酸化炭素の排出量の削減につながる。
本実施形態の空気調和システムによれば、外気の二酸化炭素を直接回収できるため、広く活用されれば、地球全体の二酸化炭素の削減につながる。加えて、外気の二酸化炭素を直接回収できるため、屋内排気のみから二酸化炭素を吸収していた従来技術に比べ、多量かつ安定的に二酸化炭素を回収できる。
本実施形態の空気調和システム、ビル空調システム又は二酸化炭素回収方法により回収された二酸化炭素は、工業的な利用に必要な量を安定的に供給できる。このため、回収された二酸化炭素は、人工光合成等の化学工学プロセスによる、一酸化炭素、メタン、メタノール及びギ酸等のＣ１化合物の合成の材料、エタン、エチレン及びエタノール等のＣ２化合物の合成の材料、又は、プロピレン、ブテン等のオレフィン系化合物の合成の材料として、好適である。
このように、本発明の技術は、地球環境に有益な技術である。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変更が可能である。

上述の実施形態では、窒素吸着部５０が酸素吸着部６０の前段に位置するが、本発明はこれに限定されない。例えば、酸素吸着部が窒素吸着部の前段に位置していてもよい。
しかし、酸素の吸着をより促進できることから、先に窒素を吸着することが好ましい。加えて、先に窒素を吸着することで、ガスが通流する配管の径を小型化できる。このため、配管や設備にかかる費用を削減できる。
以上の観点から、窒素吸着部が酸素吸着部の前段に位置していることが好ましい。

上述の実施形態では、窒素吸着筒を二つ有するが、本発明はこれに限定されない。
例えば、窒素吸着筒の数は、一つでもよいし、三つ以上でもよい。
窒素吸着筒の数が一つの場合、一つの窒素吸着筒で窒素の吸着と脱着とを行うことができる。
窒素吸着筒の数が三つ以上の場合、任意の窒素吸着筒で窒素の吸着を行い、他の任意の窒素吸着筒で窒素の脱着を行うことができる。窒素の吸着と脱着とを切り替えた後は、任意の窒素吸着筒で窒素の脱着を行い、他の任意の窒素吸着筒で窒素の吸着を行う。任意の窒素吸着筒の数と、他の任意の窒素吸着筒の数とは、特に限定されないが、窒素の吸着と脱着とのバランスを考慮すると、任意の窒素吸着筒の数と、他の任意の窒素吸着筒の数とが等しいことが好ましい。
窒素吸着筒の数は、空気調和システムをよりコンパクトにできることから、二つであることが好ましい。

酸素吸着筒の数については、窒素吸着筒の数と同様である。

上述の実施形態では、排出部４０の給気口は二つであるが、給気口の数は一つでもよく、三つ以上でもよい。
上述の実施形態では、排出部４０の排気口は一つであるが、排気口の数は二つ以上でもよい。
上述の実施形態では、一つのフロアに一つの空気調和システムが設置されているが、空気調和システムの数は、一つのフロアに二つ以上であってもよい。
上述の実施形態では、圧縮機ＣＰ２を備えるが、窒素分離膜８２での圧力損失が小さい場合は、圧縮機ＣＰ２を省略してもよい。

１，２，３…空気調和システム、１０…空気供給部、１２…外気取入口、Ａ１，Ａ２，Ａ３…ブロア、２０…混合部、３０…空気調和部、３２…フィルター、４０…排出部、４１，４２…給気口、４３…排気口、５０…窒素吸着部、５２，５４…窒素吸着筒、６０…酸素吸着部、６２，６４…酸素吸着筒、７０…回収部、８０…窒素分離部、８２…窒素分離膜、酸素分離部…９０、酸素分離膜…９２、Ｄ１，ＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３，ＮＤ４，ＯＤ１，ＯＤ２，ＯＤ３，ＯＤ４…ダンパ、ＮＶ１，ＮＶ２，ＯＶ１，ＯＶ２…開閉弁、ＲＶ１，ＲＶ２，ＲＶ５，ＲＶ６…逆止弁、Ｌ０，Ｌ１～Ｌ２２，Ｌ２５～Ｌ２７，Ｌ２９，Ｌ３１，Ｌ３２…配管、Ｐ１，Ｐ２…ポンプ、ＣＰ１，ＣＰ２…圧縮機、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，２０５…分岐、２００…ビル空調システム、２０１…ビル、２１０…空気調和ユニット、２１２…真空ポンプ、２２０…回収部、３００…濃度制御部、３０１…濃度センサ、３０２…窒素供給部、３０３，３０５…電磁弁、３０４…酸素供給部、３１０…制御盤

Claims (11)

1. 窒素と酸素と二酸化炭素とを含む処理対象空気を排出する排出部と、
   窒素を吸着する窒素吸着筒を有する窒素吸着部と、
   酸素を吸着する酸素吸着筒を有する酸素吸着部と、
   回収部と、を有し、
   前記排出部の後段に前記窒素吸着部又は前記酸素吸着部が接続され、
   前記窒素吸着部及び前記酸素吸着部の後段に前記回収部が接続され、
   前記窒素吸着部と前記酸素吸着部とが直列に接続されている、空気調和システム。
2. 前記窒素吸着部が前記酸素吸着部の前段に位置する、請求項１に記載の空気調和システム。
3. 外気を供給する空気供給部と、前記空気供給部の後段に接続される混合部と、を有し、
   前記窒素吸着部及び前記酸素吸着部の後段に前記混合部が接続されている、請求項１又は２に記載の空気調和システム。
4. 前記窒素吸着筒は、窒素を脱着する機能を有し、
   前記窒素吸着部が、並列に配置された二つ以上の前記窒素吸着筒と、窒素の吸着と窒素の脱着とを交互に切り替え可能な切替手段と、を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の空気調和システム。
5. 前記酸素吸着筒は、酸素を脱着する機能を有し、
   前記酸素吸着部が、並列に配置された二つ以上の前記酸素吸着筒と、酸素の吸着と酸素の脱着とを交互に切り替え可能な切替手段と、を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の空気調和システム。
6. 窒素と酸素と二酸化炭素とを含む処理対象空気を排出する排出部と、
   窒素を分離する窒素分離膜を有する窒素分離部と、
   酸素を分離する酸素分離膜を有する酸素分離部と、
   回収部と、を有し、
   前記排出部の後段に前記窒素分離部又は前記酸素分離部が接続され、
   前記窒素分離部及び前記酸素分離部の後段に前記回収部が接続され、
   前記窒素分離部と前記酸素分離部とが直列に接続されている、空気調和システム。
7. 前記排出部の内部の窒素濃度と酸素濃度とを制御する濃度制御部をさらに有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の空気調和システム。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の空気調和システムを異なるフロアに複数備える、ビル空調システム。
9. 窒素と酸素と二酸化炭素とを含む処理対象空気を窒素吸着剤に接触させて、前記処理対象空気に含まれる窒素の一部又は全部を前記窒素吸着剤に吸着させる窒素吸着工程と、
   前記処理対象空気を酸素吸着剤に接触させて、前記処理対象空気に含まれる酸素の一部又は全部を前記酸素吸着剤に吸着させる酸素吸着工程と、
   前記窒素吸着工程及び前記酸素吸着工程を経て得られる、窒素濃度と酸素濃度とが低減され、二酸化炭素濃度が高まった処理済空気を回収する回収工程と、を有する、二酸化炭素回収方法。
10. 窒素と酸素と二酸化炭素とを含む処理対象空気を窒素分離膜に通流させて、前記処理対象空気に含まれる窒素の一部又は全部を除去する窒素分離工程と、
    前記処理対象空気を酸素分離膜に通流させて、前記処理対象空気に含まれる酸素の一部又は全部を除去する酸素分離工程と、
    前記窒素分離工程及び前記酸素分離工程を経て得られる、窒素濃度と酸素濃度とが低減され、二酸化炭素濃度が高まった処理済空気を回収する回収工程と、を有する、二酸化炭素回収方法。
11. 前記処理対象空気に含まれる窒素濃度と酸素濃度とを制御する濃度制御工程をさらに有する、請求項９又は１０に記載の二酸化炭素回収方法。

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