JP3051330B2 - 加圧密閉空間における炭酸ガス除去方法及び装置 - Google Patents
加圧密閉空間における炭酸ガス除去方法及び装置Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、潜水調査船、有人
潜水装置、宇宙ステーション等の加圧密閉居住空間（以
下、単に加圧密閉空間という）の環境制御装置における
環境ガス中の炭酸ガス（ＣＯ2 ）を高効率で除去する方
法及びこの方法を実施する装置に関するものである。
潜水装置、宇宙ステーション等の加圧密閉居住空間（以
下、単に加圧密閉空間という）の環境制御装置における
環境ガス中の炭酸ガス（ＣＯ2 ）を高効率で除去する方
法及びこの方法を実施する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】上記の加圧密閉空間において、人体から
排出されるＣＯ2 は、環境雰囲気中に蓄積されると、乗
員や潜水員の健康への障害の原因となる。従来、この種
の炭酸ガス除去方法としては種々のものが知られてい
る。例えば、特開昭６３−２５２５２８号公報には、Ｃ
Ｏ2 を含有した空気を温湿度調整器に導入し、下流の吸
着剤の含水量が設定値より多いときには被処理空気の温
度を上げるか湿度を低下させ、逆に少ないときには被処
理空気の温度を下げるか湿度を上げ、ついで被処理空気
をアミン系イオン交換樹脂からなる吸着剤と接触させて
ＣＯ2 を吸着させてＣＯ2 除去された空気を得、吸着後
は吸着剤に水蒸気を導入してＣＯ2 を脱着させて吸着剤
を再生する方法が記載されている。
排出されるＣＯ2 は、環境雰囲気中に蓄積されると、乗
員や潜水員の健康への障害の原因となる。従来、この種
の炭酸ガス除去方法としては種々のものが知られてい
る。例えば、特開昭６３−２５２５２８号公報には、Ｃ
Ｏ2 を含有した空気を温湿度調整器に導入し、下流の吸
着剤の含水量が設定値より多いときには被処理空気の温
度を上げるか湿度を低下させ、逆に少ないときには被処
理空気の温度を下げるか湿度を上げ、ついで被処理空気
をアミン系イオン交換樹脂からなる吸着剤と接触させて
ＣＯ2 を吸着させてＣＯ2 除去された空気を得、吸着後
は吸着剤に水蒸気を導入してＣＯ2 を脱着させて吸着剤
を再生する方法が記載されている。
【０００３】また、特開平７−８０２４６号公報には、
ボイラ排ガスをγ−アルミナからなる除湿剤と接触させ
て除湿した後、合成ゼオライトからなる吸着剤と接触さ
せてＣＯ2 を吸着させる方法が記載されている。さら
に、特開平６−９１１２６号公報には、ボイラ排ガスを
シリカゲル、アルミナ等の除湿剤と接触させて除湿した
後、炭素系吸着剤又はハイドロタルサイト系吸着剤を充
填した第１ＰＳＡ装置に排ガスを加圧状態で通し大気圧
で再生してＣＯ2 に富むガスを得、このＣＯ2 に富むガ
スをゼオライト系吸着剤を充填した第２ＰＳＡ装置に常
圧状態で通し減圧状態で再生して高濃度のＣＯ2 を分離
・回収する方法が記載されている。
ボイラ排ガスをγ−アルミナからなる除湿剤と接触させ
て除湿した後、合成ゼオライトからなる吸着剤と接触さ
せてＣＯ2 を吸着させる方法が記載されている。さら
に、特開平６−９１１２６号公報には、ボイラ排ガスを
シリカゲル、アルミナ等の除湿剤と接触させて除湿した
後、炭素系吸着剤又はハイドロタルサイト系吸着剤を充
填した第１ＰＳＡ装置に排ガスを加圧状態で通し大気圧
で再生してＣＯ2 に富むガスを得、このＣＯ2 に富むガ
スをゼオライト系吸着剤を充填した第２ＰＳＡ装置に常
圧状態で通し減圧状態で再生して高濃度のＣＯ2 を分離
・回収する方法が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開昭６３−２５２５
２８号記載の空気の浄化方法は、常圧系におけるもの
で、ＣＯ2 を含む空気は装置の圧力損失分だけ昇圧され
るに過ぎない。また、特開平７−８０２４６号公報及び
特開平６−９１１２６号公報記載のＣＯ2 の分離方法
は、常圧系のボイラからの排ガスを対象とするものであ
る。
２８号記載の空気の浄化方法は、常圧系におけるもの
で、ＣＯ2 を含む空気は装置の圧力損失分だけ昇圧され
るに過ぎない。また、特開平７−８０２４６号公報及び
特開平６−９１１２６号公報記載のＣＯ2 の分離方法
は、常圧系のボイラからの排ガスを対象とするものであ
る。
【０００５】従来の一般的な方法、すなわち、密閉空間
からの環境ガスをＣＯ2 吸着剤と接触させてＣＯ2 を吸
着させる方法は、つぎのような問題点を有している。 （１） 人体への有害性よりＣＯ2 分圧許容値が小さい
ため、吸着剤の平衡吸着量が低く、ＣＯ2 吸着剤の量が
大きくなり装置ユニットの小型化が難しい。 （２） 系内ガス（ヘリウム、窒素）の使い捨ては高コ
ストとなり、また、補充用のボンベが多数必要となり、
装備が増加する。また、非再生式ＣＯ2 除去装置（例え
ば、ＬｉＯＨ使用）の場合、長期間使用の際に大量の吸
着剤が必要となり、コスト、占有スペースが増大する。 （３） ＣＯ2 除去装置とは別に、専用の除湿器を設置
するため、機器の占有スペースが増加する。 （４） 吸着剤再生方式の場合、電気式のコイルヒータ
ー、テープヒーター等が用いられているが、熱損失が大
きく、再生時の加熱と吸着時の冷却との切替え時間が長
くなり、吸着装置が大きくなる。また、大気圧環境下で
蒸気加熱方式の場合、再生温度に相当する高温の蒸気を
得ようとすると、高圧容器のボイラが必要となる。
からの環境ガスをＣＯ2 吸着剤と接触させてＣＯ2 を吸
着させる方法は、つぎのような問題点を有している。 （１） 人体への有害性よりＣＯ2 分圧許容値が小さい
ため、吸着剤の平衡吸着量が低く、ＣＯ2 吸着剤の量が
大きくなり装置ユニットの小型化が難しい。 （２） 系内ガス（ヘリウム、窒素）の使い捨ては高コ
ストとなり、また、補充用のボンベが多数必要となり、
装備が増加する。また、非再生式ＣＯ2 除去装置（例え
ば、ＬｉＯＨ使用）の場合、長期間使用の際に大量の吸
着剤が必要となり、コスト、占有スペースが増大する。 （３） ＣＯ2 除去装置とは別に、専用の除湿器を設置
するため、機器の占有スペースが増加する。 （４） 吸着剤再生方式の場合、電気式のコイルヒータ
ー、テープヒーター等が用いられているが、熱損失が大
きく、再生時の加熱と吸着時の冷却との切替え時間が長
くなり、吸着装置が大きくなる。また、大気圧環境下で
蒸気加熱方式の場合、再生温度に相当する高温の蒸気を
得ようとすると、高圧容器のボイラが必要となる。
【０００６】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、その目的は、被処理ガスを加圧雰囲気よりさらに昇
圧することにより、除湿効率及びＣＯ2 吸着効率を向上
させるとともに、除湿剤及びＣＯ2 吸着剤の量を減らす
ことができ、装置ユニットの小型化を図ることができ
る、再生式の吸着剤を用いる温度・圧力スイング方式
（ＰＴＳＡ）の加圧密閉空間におけるＣＯ2 除去方法及
び装置を提供することにある。本発明の他の目的は、系
内ガスを回収することにより、ガス供給用付帯設備が小
型化し、高価なヘリウムの消費量が減り、長期使用にお
いても、交換用の吸着剤量が大幅に低減され、低コスト
化、省スペース化を図ることができる加圧密閉空間にお
けるＣＯ2 除去方法及び装置を提供することにある。本
発明の他の目的は、ＣＯ2 除去後の乾燥ガスを除湿剤の
再生用パージガスに用いることにより、除湿塔・ＣＯ2
吸着塔一体型構造となり、トータルで機器寸法が縮小さ
れるようにした加圧密閉空間におけるＣＯ2 除去方法及
び装置を提供することにある。本発明のさらに他の目的
は、吸着剤再生用の熱源に海水ボイラ又は淡水ボイラを
用いることにより、環境圧力が加圧状態であるので、高
温蒸気を得るために、ボイラ内圧と環境圧力差であるゲ
ージ圧が小さくても高温にすることが可能で、ボイラの
高圧仕様（容器厚み等）が軽減され、低コスト化を図る
ことができる加圧密閉空間におけるＣＯ2 除去方法及び
装置を提供することにある。
で、その目的は、被処理ガスを加圧雰囲気よりさらに昇
圧することにより、除湿効率及びＣＯ2 吸着効率を向上
させるとともに、除湿剤及びＣＯ2 吸着剤の量を減らす
ことができ、装置ユニットの小型化を図ることができ
る、再生式の吸着剤を用いる温度・圧力スイング方式
（ＰＴＳＡ）の加圧密閉空間におけるＣＯ2 除去方法及
び装置を提供することにある。本発明の他の目的は、系
内ガスを回収することにより、ガス供給用付帯設備が小
型化し、高価なヘリウムの消費量が減り、長期使用にお
いても、交換用の吸着剤量が大幅に低減され、低コスト
化、省スペース化を図ることができる加圧密閉空間にお
けるＣＯ2 除去方法及び装置を提供することにある。本
発明の他の目的は、ＣＯ2 除去後の乾燥ガスを除湿剤の
再生用パージガスに用いることにより、除湿塔・ＣＯ2
吸着塔一体型構造となり、トータルで機器寸法が縮小さ
れるようにした加圧密閉空間におけるＣＯ2 除去方法及
び装置を提供することにある。本発明のさらに他の目的
は、吸着剤再生用の熱源に海水ボイラ又は淡水ボイラを
用いることにより、環境圧力が加圧状態であるので、高
温蒸気を得るために、ボイラ内圧と環境圧力差であるゲ
ージ圧が小さくても高温にすることが可能で、ボイラの
高圧仕様（容器厚み等）が軽減され、低コスト化を図る
ことができる加圧密閉空間におけるＣＯ2 除去方法及び
装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の加圧密閉空間におけるＣＯ2 除去方法
は、潜水調査船、有人潜水装置、宇宙ステーション等の
加圧密閉空間内の環境ガス中のＣＯ2 を除去する方法に
おいて、加圧密閉空間からの環境ガスをさらに昇圧し除
湿剤と接触させて除湿した後、除湿された環境ガスを吸
着剤と接触させてＣＯ2 を吸着・除去し、ＣＯ 2 除去さ
れた乾燥ガスを水分を吸着した除湿剤と接触させて除湿
剤を再生し、除湿剤再生に使用されたＣＯ 2 除去された
含水ガスの一部を冷却して凝縮水を分離し、ＣＯ 2 除去
された脱水ガスを回収するとともに、ＣＯ 2 除去された
含水ガスの残部をこの脱水ガスに混合し加湿ガスとして
系内にリサイクルするように構成される。加圧密閉空間
内の圧力は１atmAを超える圧力であり、望ましくは１〜
６atmAである。そして、昇圧される環境ガスの圧力が、
加圧密閉空間内の圧力より１〜１０atm 、望ましくは２
atm 以上で１０atm 未満高くなるように、環境ガスを昇
圧する。
めに、本発明の加圧密閉空間におけるＣＯ2 除去方法
は、潜水調査船、有人潜水装置、宇宙ステーション等の
加圧密閉空間内の環境ガス中のＣＯ2 を除去する方法に
おいて、加圧密閉空間からの環境ガスをさらに昇圧し除
湿剤と接触させて除湿した後、除湿された環境ガスを吸
着剤と接触させてＣＯ2 を吸着・除去し、ＣＯ 2 除去さ
れた乾燥ガスを水分を吸着した除湿剤と接触させて除湿
剤を再生し、除湿剤再生に使用されたＣＯ 2 除去された
含水ガスの一部を冷却して凝縮水を分離し、ＣＯ 2 除去
された脱水ガスを回収するとともに、ＣＯ 2 除去された
含水ガスの残部をこの脱水ガスに混合し加湿ガスとして
系内にリサイクルするように構成される。加圧密閉空間
内の圧力は１atmAを超える圧力であり、望ましくは１〜
６atmAである。そして、昇圧される環境ガスの圧力が、
加圧密閉空間内の圧力より１〜１０atm 、望ましくは２
atm 以上で１０atm 未満高くなるように、環境ガスを昇
圧する。
【０００８】ＣＯ2 吸着剤としてはゼオライトが用いら
れ、除湿剤としては、シリカゲル、活性アルミナ、ゼオ
ライト及び活性炭からなる群より選ばれた少なくとも一
つの物質が用いられる。すなわち、これらの物質の一
つ、又はこれらの物質を組合せたものが用いられる。上
記のように、ＣＯ2 除去された乾燥ガスを水分を吸着し
た除湿剤と接触させて除湿剤を再生し、除湿剤再生に使
用されたＣＯ2 除去された含水ガスの一部を冷却して凝
縮水を分離し、ＣＯ2 除去された脱水ガスを回収すると
ともに、ＣＯ2 除去された含水ガスの残部をこの脱水ガ
スに混合し加湿ガスとして系内にリサイクルする。
れ、除湿剤としては、シリカゲル、活性アルミナ、ゼオ
ライト及び活性炭からなる群より選ばれた少なくとも一
つの物質が用いられる。すなわち、これらの物質の一
つ、又はこれらの物質を組合せたものが用いられる。上
記のように、ＣＯ2 除去された乾燥ガスを水分を吸着し
た除湿剤と接触させて除湿剤を再生し、除湿剤再生に使
用されたＣＯ2 除去された含水ガスの一部を冷却して凝
縮水を分離し、ＣＯ2 除去された脱水ガスを回収すると
ともに、ＣＯ2 除去された含水ガスの残部をこの脱水ガ
スに混合し加湿ガスとして系内にリサイクルする。
【０００９】また、除湿剤再生工程からのＣＯ2 除去さ
れた含水ガスの水分及び流量、並びに冷却器からのＣＯ
2 除去された脱水ガスの水分及び流量を入力して演算し
た値を出力して、ＣＯ2 除去された含水ガスの残部の流
量（冷却器をバイパスする流量）を制御して、系内にリ
サイクルする加湿ガス中の水分量を最適に制御する。ま
た、ＣＯ2 を吸着した吸着剤が充填された吸着塔を減圧
し加熱することにより、ＣＯ2 を放出させて吸着剤を再
生し、放出されたＣＯ2 を系外に排出する。さらに、Ｃ
Ｏ2 を吸着した吸着剤の再生のための熱媒として、加圧
された熱海水又は加圧された熱淡水及びスチームを間接
加熱方式で用いる。また、ＣＯ2 を吸着した吸着剤の再
生に、加圧された熱海水又は加圧された熱淡水及びスチ
ームを用いて間接加熱し、加熱再生後、吸着剤を冷却す
るために常温海水又は常温淡水を用いる。
れた含水ガスの水分及び流量、並びに冷却器からのＣＯ
2 除去された脱水ガスの水分及び流量を入力して演算し
た値を出力して、ＣＯ2 除去された含水ガスの残部の流
量（冷却器をバイパスする流量）を制御して、系内にリ
サイクルする加湿ガス中の水分量を最適に制御する。ま
た、ＣＯ2 を吸着した吸着剤が充填された吸着塔を減圧
し加熱することにより、ＣＯ2 を放出させて吸着剤を再
生し、放出されたＣＯ2 を系外に排出する。さらに、Ｃ
Ｏ2 を吸着した吸着剤の再生のための熱媒として、加圧
された熱海水又は加圧された熱淡水及びスチームを間接
加熱方式で用いる。また、ＣＯ2 を吸着した吸着剤の再
生に、加圧された熱海水又は加圧された熱淡水及びスチ
ームを用いて間接加熱し、加熱再生後、吸着剤を冷却す
るために常温海水又は常温淡水を用いる。
【００１０】本発明の加圧密閉空間におけるＣＯ2 除去
装置は、加圧密閉空間内の環境ガス中のＣＯ2 を除去す
る装置において、環境ガスを昇圧するためのガス昇圧手
段と、この昇圧されたガスを除湿するための少なくとも
２基の切替可能な除湿塔と、除湿された環境ガス中のＣ
Ｏ2 を除去するための少なくとも２基の切替可能な吸着
塔と、ＣＯ2 除去された乾燥ガスを除湿剤の再生用パー
ジガスとして前記除湿塔に導入する乾燥ガスパージライ
ンと、除湿塔にＣＯ2 除去された含水ガスラインを介し
て接続された冷却器と、この冷却器に接続されたＣＯ2
除去された脱水ガスラインと、前記ＣＯ2 除去された含
水ラインとＣＯ2 除去された脱水ガスラインとを接続す
るＣＯ2 除去された含水ガスのバイパスラインとからな
ることを特徴としている。
装置は、加圧密閉空間内の環境ガス中のＣＯ2 を除去す
る装置において、環境ガスを昇圧するためのガス昇圧手
段と、この昇圧されたガスを除湿するための少なくとも
２基の切替可能な除湿塔と、除湿された環境ガス中のＣ
Ｏ2 を除去するための少なくとも２基の切替可能な吸着
塔と、ＣＯ2 除去された乾燥ガスを除湿剤の再生用パー
ジガスとして前記除湿塔に導入する乾燥ガスパージライ
ンと、除湿塔にＣＯ2 除去された含水ガスラインを介し
て接続された冷却器と、この冷却器に接続されたＣＯ2
除去された脱水ガスラインと、前記ＣＯ2 除去された含
水ラインとＣＯ2 除去された脱水ガスラインとを接続す
るＣＯ2 除去された含水ガスのバイパスラインとからな
ることを特徴としている。
【００１１】上記の装置において、ＣＯ2 除去された含
水ガスラインに水分計・流量計が設けられるとともに、
冷却器出口のＣＯ2 除去された脱水ガスラインに別の水
分計・流量計が設けられ、これらの水分計・流量計に演
算制御器が接続され、この演算制御器がＣＯ2 除去され
た含水ガスのバイパスラインに設けられた流量調節弁に
接続されて、前記ＣＯ2 除去された脱水ガスラインと前
記ＣＯ2 除去された含水ガスのバイパスラインとの合流
部の後流の加湿ガスの水分が最適に制御されるように構
成される。また、吸着剤を加熱するために、海水ボイラ
又は淡水ボイラからの熱水ラインが吸着塔に設けられ
る。
水ガスラインに水分計・流量計が設けられるとともに、
冷却器出口のＣＯ2 除去された脱水ガスラインに別の水
分計・流量計が設けられ、これらの水分計・流量計に演
算制御器が接続され、この演算制御器がＣＯ2 除去され
た含水ガスのバイパスラインに設けられた流量調節弁に
接続されて、前記ＣＯ2 除去された脱水ガスラインと前
記ＣＯ2 除去された含水ガスのバイパスラインとの合流
部の後流の加湿ガスの水分が最適に制御されるように構
成される。また、吸着剤を加熱するために、海水ボイラ
又は淡水ボイラからの熱水ラインが吸着塔に設けられ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１及び図２は加圧密閉空間にお
けるＣＯ2 除去装置の概略構成を示し、白抜きの切替弁
は開状態を、黒塗りの切替弁は閉状態を示している。加
圧密閉空間からの加圧環境ガス（排ガス）をブロワ、コ
ンプレッサ等のガス昇圧手段１０でさらに昇圧し、除湿
剤を充填した複数基（図では一例として２基）の除湿塔
１２ａ、１２ｂのうち一方の除湿塔１２ａに導入して除
湿した後、除湿された環境ガスをＣＯ2 吸着剤を充填し
た複数基（図面では一例として２基）の吸着塔１４ａ、
１４ｂのうち一方の吸着塔１４ａに導入してＣＯ2 を吸
着させる。吸着塔１４ａからのＣＯ2 除去されたガス
は、調圧弁１６で適正圧力に調整された後、精製ガス
（空気）として系内（加圧密閉空間内）へリサイクルさ
れる。１８は加熱・冷却が可能な再生手段、２０は切替
弁、２２は減圧ポンプ等の減圧発生手段である。つい
で、図２に示すように、切替弁２０が開→閉、閉→開に
切り替わり、一方の除湿塔１２ａが再生手段１８により
加熱されて、水分はドレンとして系内に回収される。ま
た、一方の吸着塔１４ａが再生手段１８により加熱され
るとともに減圧発生手段２２により減圧化されて、ＣＯ
2 が脱着し、ＣＯ2 ガスとして系外に排出される。他方
の除湿塔１２ｂ及び他方の吸着塔１４ｂについても、同
様の操作が行われる。
けるＣＯ2 除去装置の概略構成を示し、白抜きの切替弁
は開状態を、黒塗りの切替弁は閉状態を示している。加
圧密閉空間からの加圧環境ガス（排ガス）をブロワ、コ
ンプレッサ等のガス昇圧手段１０でさらに昇圧し、除湿
剤を充填した複数基（図では一例として２基）の除湿塔
１２ａ、１２ｂのうち一方の除湿塔１２ａに導入して除
湿した後、除湿された環境ガスをＣＯ2 吸着剤を充填し
た複数基（図面では一例として２基）の吸着塔１４ａ、
１４ｂのうち一方の吸着塔１４ａに導入してＣＯ2 を吸
着させる。吸着塔１４ａからのＣＯ2 除去されたガス
は、調圧弁１６で適正圧力に調整された後、精製ガス
（空気）として系内（加圧密閉空間内）へリサイクルさ
れる。１８は加熱・冷却が可能な再生手段、２０は切替
弁、２２は減圧ポンプ等の減圧発生手段である。つい
で、図２に示すように、切替弁２０が開→閉、閉→開に
切り替わり、一方の除湿塔１２ａが再生手段１８により
加熱されて、水分はドレンとして系内に回収される。ま
た、一方の吸着塔１４ａが再生手段１８により加熱され
るとともに減圧発生手段２２により減圧化されて、ＣＯ
2 が脱着し、ＣＯ2 ガスとして系外に排出される。他方
の除湿塔１２ｂ及び他方の吸着塔１４ｂについても、同
様の操作が行われる。
【００１３】図３は本発明の加圧密閉空間におけるＣＯ
2 除去装置の一例を示している。加圧密閉空間からの加
圧環境ガス（排ガス）をブロワ、コンプレッサ等のガス
昇圧手段１０でさらに昇圧し、除湿剤を充填した複数基
（図では一例として２基）の除湿塔１２ａ、１２ｂのう
ち一方の除湿塔１２ａに導入して除湿した後、ＣＯ2吸
着剤を充填した複数基（図では一例として２基）の吸着
塔１４ａ、１４ｂのうち一方の吸着塔１４ａに導入して
ＣＯ2 を吸着させる。ＣＯ2 除去された乾燥ガスは、再
生用パージガスとして乾燥ガスパージライン２４から再
生すべき他方の除湿塔１２ｂに導入され、加熱・冷却が
可能な再生手段１８で加熱されて、吸湿していた水分が
脱着して再生用パージガス中に移行する。
2 除去装置の一例を示している。加圧密閉空間からの加
圧環境ガス（排ガス）をブロワ、コンプレッサ等のガス
昇圧手段１０でさらに昇圧し、除湿剤を充填した複数基
（図では一例として２基）の除湿塔１２ａ、１２ｂのう
ち一方の除湿塔１２ａに導入して除湿した後、ＣＯ2吸
着剤を充填した複数基（図では一例として２基）の吸着
塔１４ａ、１４ｂのうち一方の吸着塔１４ａに導入して
ＣＯ2 を吸着させる。ＣＯ2 除去された乾燥ガスは、再
生用パージガスとして乾燥ガスパージライン２４から再
生すべき他方の除湿塔１２ｂに導入され、加熱・冷却が
可能な再生手段１８で加熱されて、吸湿していた水分が
脱着して再生用パージガス中に移行する。
【００１４】ＣＯ2 吸着剤として合成ゼオライトを用い
る場合、除湿塔１２ａでは合成ゼオライト吸着剤に影響
を及ぼさない範囲（好ましくは−４０℃以下）の露点ま
で水分を除去した後、ＣＯ2 の吸着塔１４ａに導入す
る。この吸着塔から出てくる乾燥状態のＣＯ2 除去され
た乾燥ガス（空気）を前述のように再生すべき他方の除
湿塔１２ｂに再生用パージガスとして送るのであるが、
このＣＯ2 除去された乾燥ガスの代わりに、酸素、ヘリ
ウム及び窒素の混合ガスの模擬空気を除湿塔の再生用パ
ージガスとして用いても良い。なお、人体生理上、環境
ガス中の窒素分圧に限界があるため、環境圧力が４atm
を超える場合は、窒素の代わりにヘリウムが使用され
る。
る場合、除湿塔１２ａでは合成ゼオライト吸着剤に影響
を及ぼさない範囲（好ましくは−４０℃以下）の露点ま
で水分を除去した後、ＣＯ2 の吸着塔１４ａに導入す
る。この吸着塔から出てくる乾燥状態のＣＯ2 除去され
た乾燥ガス（空気）を前述のように再生すべき他方の除
湿塔１２ｂに再生用パージガスとして送るのであるが、
このＣＯ2 除去された乾燥ガスの代わりに、酸素、ヘリ
ウム及び窒素の混合ガスの模擬空気を除湿塔の再生用パ
ージガスとして用いても良い。なお、人体生理上、環境
ガス中の窒素分圧に限界があるため、環境圧力が４atm
を超える場合は、窒素の代わりにヘリウムが使用され
る。
【００１５】他方の除湿塔１２ｂの下部には、ＣＯ2 除
去された含水ガスライン２６を介して冷却器２８が接続
され、この冷却器２８にＣＯ2 除去された脱水ガスライ
ン３０が接続され、ＣＯ2 除去された含水ガスライン２
６とＣＯ2 除去された脱水ガスライン３０とが、流量調
節弁３２を備えたバイパスライン３４で接続されてい
る。さらに、ＣＯ2 除去された含水ガスライン２６に水
分計・流量計３６が設けられるとともに、冷却器出口の
ＣＯ2 除去された脱水ガスライン３０に別の水分計・流
量計３８が設けられ、これらの水分計・流量計３６、３
８に演算制御器４０が接続され、この演算制御器４０が
バイパスライン３４の流量調節弁３２に接続されてＣＯ
2 除去された含水ガスの流量が制御され、ＣＯ2 除去さ
れた脱水ガスライン３０とＣＯ2 除去された含水ガスの
バイパスライン３４との合流部４２の後流の加湿ガス
（空気）の水分が最適値、例えば水分がRH３５〜９５％
になるように制御される。
去された含水ガスライン２６を介して冷却器２８が接続
され、この冷却器２８にＣＯ2 除去された脱水ガスライ
ン３０が接続され、ＣＯ2 除去された含水ガスライン２
６とＣＯ2 除去された脱水ガスライン３０とが、流量調
節弁３２を備えたバイパスライン３４で接続されてい
る。さらに、ＣＯ2 除去された含水ガスライン２６に水
分計・流量計３６が設けられるとともに、冷却器出口の
ＣＯ2 除去された脱水ガスライン３０に別の水分計・流
量計３８が設けられ、これらの水分計・流量計３６、３
８に演算制御器４０が接続され、この演算制御器４０が
バイパスライン３４の流量調節弁３２に接続されてＣＯ
2 除去された含水ガスの流量が制御され、ＣＯ2 除去さ
れた脱水ガスライン３０とＣＯ2 除去された含水ガスの
バイパスライン３４との合流部４２の後流の加湿ガス
（空気）の水分が最適値、例えば水分がRH３５〜９５％
になるように制御される。
【００１６】すなわち、除湿剤再生工程からのＣＯ2 除
去された含水ガスの水分及び流量、並びに冷却器からの
ＣＯ2 除去された脱水ガスの水分及び流量を演算制御器
４０に入力して演算した値を出力として、ＣＯ2 除去さ
れた含水ガスの残部の流量を流量調節弁３２で制御し
て、系内にリサイクルする加湿ガス中の水分を最適に制
御する。冷却器２８から抜き出されたドレンは回収され
る。２２は減圧ポンプ等の減圧発生手段である。
去された含水ガスの水分及び流量、並びに冷却器からの
ＣＯ2 除去された脱水ガスの水分及び流量を演算制御器
４０に入力して演算した値を出力として、ＣＯ2 除去さ
れた含水ガスの残部の流量を流量調節弁３２で制御し
て、系内にリサイクルする加湿ガス中の水分を最適に制
御する。冷却器２８から抜き出されたドレンは回収され
る。２２は減圧ポンプ等の減圧発生手段である。
【００１７】図４は図１〜図３におけるＣＯ2 の吸着塔
１４ｂの加熱・冷却が可能な再生手段１８の一例を示し
ている。水中居住空間等の加圧空間において、吸着剤の
再生用に周囲の海水を利用した海水ボイラ４４又は淡水
ボイラを使用する。加圧空間においては、飽和温度が高
い（例えば４．７atmAで１５０℃、１０atmAで約１８０
℃）ため、高温の熱海水又は熱淡水が容易に得られ、吸
着剤の再生が効率よく行われる。なお、飽和温度付近の
熱海水又は熱淡水には、当然、水蒸気（スチーム）が含
まれることになる。また、図５に示すように、加熱後、
吸着剤を冷却するための冷媒としても、海水又は淡水を
ボイラ４４のバイパスライン４６を介して使用し、熱媒
と冷媒は同一のラインとすることで、装置構成が簡略化
され、低コストとなる。
１４ｂの加熱・冷却が可能な再生手段１８の一例を示し
ている。水中居住空間等の加圧空間において、吸着剤の
再生用に周囲の海水を利用した海水ボイラ４４又は淡水
ボイラを使用する。加圧空間においては、飽和温度が高
い（例えば４．７atmAで１５０℃、１０atmAで約１８０
℃）ため、高温の熱海水又は熱淡水が容易に得られ、吸
着剤の再生が効率よく行われる。なお、飽和温度付近の
熱海水又は熱淡水には、当然、水蒸気（スチーム）が含
まれることになる。また、図５に示すように、加熱後、
吸着剤を冷却するための冷媒としても、海水又は淡水を
ボイラ４４のバイパスライン４６を介して使用し、熱媒
と冷媒は同一のラインとすることで、装置構成が簡略化
され、低コストとなる。
【００１８】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 加圧密閉空間からの環境ガスをさらに昇圧して
除湿処理した後、ＣＯ2吸着処理するので、除湿効率及
びＣＯ2 吸着効率を向上させることができ、かつ、除湿
剤及びＣＯ2 吸着剤の量を減らすことができ、装置ユニ
ットの小型化を図ることができる。 （２） 再生式ＣＯ2 除去装置を用い、系内ガスを回収
し、除去したＣＯ2 を海中等の系外へ放出するので、系
内蓄圧用の付帯設備が低減するとともに、ガス供給用付
帯設備が小型化し、環境ガス中にヘリウムを混入させる
場合は、高価なヘリウムの消費量が減り、長期使用にお
いても、交換用の吸着剤量が大幅に低減され、低コスト
化、省スペース化を図ることができる。 （３） ＣＯ2 除去後の乾燥ガスを除湿剤の再生用パー
ジガスとして用いることにより、除湿塔・ＣＯ2 吸着塔
一体型構造となり、従来の専用の空調機、除湿器の設置
と比べ、トータルで機器占有スペースが縮小される。（４） 除湿剤再生工程からのＣＯ 2 除去された含水ガ
スの水分及び流量、並びに冷却器からのＣＯ 2 除去され
た脱水ガスの水分及び流量を入力して演算した値を出力
して、ＣＯ 2 除去された含水ガスの残部の流量（冷却器
をバイパスする流量）を制御する場合は、系内にリサイ
クルする加湿ガス中の水分量を最適に制御することがで
きる。 （５） 吸着剤再生に海水ボイラ又は淡水ボイラを利用
する場合は、環境圧力が加圧状態であるので、水の飽和
温度が高くなるため、高温が容易に得られ（例えば４．
７atmAで１５０℃）、再生を効率よく行うことができ
る。例えば、再生に必要な熱海水又は熱淡水の温度が１
５０℃の場合は、系内圧力が４．７atmAであれば、ボイ
ラは加圧仕様にする必要はなく、常圧仕様で良い。この
ため、高圧仕様に関わるボイラの容器厚み等が軽減さ
れ、低コスト化を図ることができる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 加圧密閉空間からの環境ガスをさらに昇圧して
除湿処理した後、ＣＯ2吸着処理するので、除湿効率及
びＣＯ2 吸着効率を向上させることができ、かつ、除湿
剤及びＣＯ2 吸着剤の量を減らすことができ、装置ユニ
ットの小型化を図ることができる。 （２） 再生式ＣＯ2 除去装置を用い、系内ガスを回収
し、除去したＣＯ2 を海中等の系外へ放出するので、系
内蓄圧用の付帯設備が低減するとともに、ガス供給用付
帯設備が小型化し、環境ガス中にヘリウムを混入させる
場合は、高価なヘリウムの消費量が減り、長期使用にお
いても、交換用の吸着剤量が大幅に低減され、低コスト
化、省スペース化を図ることができる。 （３） ＣＯ2 除去後の乾燥ガスを除湿剤の再生用パー
ジガスとして用いることにより、除湿塔・ＣＯ2 吸着塔
一体型構造となり、従来の専用の空調機、除湿器の設置
と比べ、トータルで機器占有スペースが縮小される。（４） 除湿剤再生工程からのＣＯ 2 除去された含水ガ
スの水分及び流量、並びに冷却器からのＣＯ 2 除去され
た脱水ガスの水分及び流量を入力して演算した値を出力
して、ＣＯ 2 除去された含水ガスの残部の流量（冷却器
をバイパスする流量）を制御する場合は、系内にリサイ
クルする加湿ガス中の水分量を最適に制御することがで
きる。 （５） 吸着剤再生に海水ボイラ又は淡水ボイラを利用
する場合は、環境圧力が加圧状態であるので、水の飽和
温度が高くなるため、高温が容易に得られ（例えば４．
７atmAで１５０℃）、再生を効率よく行うことができ
る。例えば、再生に必要な熱海水又は熱淡水の温度が１
５０℃の場合は、系内圧力が４．７atmAであれば、ボイ
ラは加圧仕様にする必要はなく、常圧仕様で良い。この
ため、高圧仕様に関わるボイラの容器厚み等が軽減さ
れ、低コスト化を図ることができる。
【図１】加圧密閉空間におけるＣＯ2 除去装置の概略構
成を示す系統図である。
成を示す系統図である。
【図２】図１の状態から切替弁を切り替えた状態を示す
系統図である。
系統図である。
【図３】本発明の加圧密閉空間におけるＣＯ 2 除去装置
の一例を示す系統図である。
の一例を示す系統図である。
【図４】図１〜３におけるＣＯ2 の吸着塔の再生手段の
一例で、熱海水を供給する場合を示す系統図である。
一例で、熱海水を供給する場合を示す系統図である。
【図５】図１〜３におけるＣＯ2 の吸着塔の再生手段の
一例で、常温の海水を供給する場合を示す系統図であ
る。
一例で、常温の海水を供給する場合を示す系統図であ
る。
１０ ガス昇圧手段 １２ａ 除湿塔 １２ｂ 除湿塔 １４ａ 吸着塔 １４ｂ 吸着塔 １６ 調圧弁 １８ 再生手段 ２０ 切替弁 ２２ 減圧発生手段 ２４ 乾燥ガスパージライン ２６ ＣＯ2 除去された含水ガスライン ２８ 冷却器 ３０ ＣＯ2 除去された脱水ガスライン ３２ 流量調節弁 ３４ バイパスライン ３６ 水分計・流量計 ３８ 水分計・流量計 ４０ 演算制御器 ４２ 合流部 ４４ 海水ボイラ ４６ バイパスライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有馬 宝主 神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 野口 利仁 神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 石田 治夫 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工 業株式会社 岐阜工場内 (72)発明者 石川 勝也 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (56)参考文献 特開 昭47−21377（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−123525（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−258008（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−283324（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/04
Claims (11)
- 【請求項１】 潜水調査船、有人潜水装置、宇宙ステー
ション等の加圧密閉空間内の環境ガス中のＣＯ2 を除去
する方法において、加圧密閉空間からの環境ガスをさら
に昇圧し除湿剤と接触させて除湿した後、除湿された環
境ガスを吸着剤と接触させてＣＯ2 を吸着・除去し、Ｃ
Ｏ 2 除去された乾燥ガスを水分を吸着した除湿剤と接触
させて除湿剤を再生し、除湿剤再生に使用されたＣＯ 2
除去された含水ガスの一部を冷却して凝縮水を分離し、
ＣＯ 2 除去された脱水ガスを回収するとともに、ＣＯ 2
除去された含水ガスの残部をこの脱水ガスに混合し加湿
ガスとして系内にリサイクルすることを特徴とする加圧
密閉空間における炭酸ガス除去方法。 - 【請求項２】 昇圧される環境ガスの圧力が、加圧密閉
空間内の圧力より１〜１０atm 高くなるように、環境ガ
スを昇圧する請求項１記載の加圧密閉空間における炭酸
ガス除去方法。 - 【請求項３】 吸着剤がゼオライトである請求項１又は
２記載の加圧密閉空間における炭酸ガス除去方法。 - 【請求項４】 除湿剤がシリカゲル、活性アルミナ、ゼ
オライト及び活性炭からなる群より選ばれた少なくとも
一つの物質である請求項１、２又は３記載の加圧密閉空
間における炭酸ガス除去方法。 - 【請求項５】 除湿剤再生工程からのＣＯ2 除去された
含水ガスの水分及び流量、並びに冷却器からのＣＯ2 除
去された脱水ガスの水分及び流量を入力して演算した値
を出力して、ＣＯ2 除去された含水ガスの残部の流量を
制御して、系内にリサイクルする加湿ガス中の水分量を
最適に制御する請求項１〜４のいずれかに記載の加圧密
閉空間における炭酸ガス除去方法。 - 【請求項６】 ＣＯ2 を吸着した吸着剤が充填された吸
着塔を減圧し加熱することにより、ＣＯ2 を放出させて
吸着剤を再生し、放出されたＣＯ2 を系外に排出する請
求項１〜５のいずれかに記載の加圧密閉空間における炭
酸ガス除去方法。 - 【請求項７】 ＣＯ2 を吸着した吸着剤の再生に、加圧
された熱海水又は加圧された熱淡水及びスチームを熱媒
とした間接加熱方式を用いる請求項６記載の加圧密閉空
間における炭酸ガス除去方法。 - 【請求項８】 ＣＯ2 を吸着した吸着剤の再生に、加圧
された熱海水又は加圧された熱淡水及びスチームを用い
て間接加熱し、加熱再生後、吸着剤を冷却するために常
温海水又は常温淡水を用いる請求項６記載の加圧密閉空
間における炭酸ガス除去方法。 - 【請求項９】 加圧密閉空間内の環境ガス中のＣＯ2 を
除去する装置において、環境ガスを昇圧するためのガス
昇圧手段と、この昇圧されたガスを除湿するための少な
くとも２基の切替可能な除湿塔と、除湿された環境ガス
中のＣＯ2 を除去するための少なくとも２基の切替可能
な吸着塔と、ＣＯ2 除去された乾燥ガスを除湿剤の再生
用パージガスとして前記除湿塔に導入する乾燥ガスパー
ジラインと、除湿塔にＣＯ2 除去された含水ガスライン
を介して接続された冷却器と、この冷却器に接続された
ＣＯ2 除去された脱水ガスラインと、前記ＣＯ2 除去さ
れた含水ラインとＣＯ2 除去された脱水ガスラインとを
接続するＣＯ2 除去された含水ガスのバイパスラインと
からなることを特徴とする加圧密閉空間における炭酸ガ
ス除去装置。 - 【請求項１０】 ＣＯ2 除去された含水ガスラインに水
分計・流量計が設けられるとともに、冷却器出口のＣＯ
2 除去された脱水ガスラインに別の水分計・流量計が設
けられ、これらの水分計・流量計に演算制御器が接続さ
れ、この演算制御器がＣＯ2 除去された含水ガスのバイ
パスラインに設けられた流量調節弁に接続されて、前記
ＣＯ2 除去された脱水ガスラインと前記ＣＯ2 除去され
た含水ガスのバイパスラインとの合流部の後流の加湿ガ
スの水分が最適に制御されるようにしてなる請求項９記
載の加圧密閉空間における炭酸ガス除去装置。 - 【請求項１１】 吸着剤を加熱するために、海水ボイラ
又は淡水ボイラからの熱水ラインが吸着塔に設けられた
請求項９又は１０記載の加圧密閉空間における炭酸ガス
除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7326538A JP3051330B2 (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | 加圧密閉空間における炭酸ガス除去方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7326538A JP3051330B2 (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | 加圧密閉空間における炭酸ガス除去方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09141040A JPH09141040A (ja) | 1997-06-03 |
| JP3051330B2 true JP3051330B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=18188957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7326538A Expired - Fee Related JP3051330B2 (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | 加圧密閉空間における炭酸ガス除去方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3051330B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4950121B2 (ja) * | 2008-05-14 | 2012-06-13 | 三菱重工業株式会社 | 空気清浄装置及び空気清浄方法 |
| JP6300457B2 (ja) | 2013-06-28 | 2018-03-28 | 公益財団法人地球環境産業技術研究機構 | 二酸化炭素分離材及び二酸化炭素を分離又は回収する方法 |
| JP6620828B2 (ja) * | 2018-03-16 | 2019-12-18 | 株式会社Ihi | 植物栽培室の管理システムおよび植物栽培室の管理制御方法 |
-
1995
- 1995-11-20 JP JP7326538A patent/JP3051330B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09141040A (ja) | 1997-06-03 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |