JP7262698B1 - 二酸化炭素回収装置、および二酸化炭素回収方法 - Google Patents

二酸化炭素回収装置、および二酸化炭素回収方法 Download PDF

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Abstract

本開示に係る二酸化炭素回収装置は、第1空気流路および第2空気流路のうち少なくとも一方の空気流路を流通する空気に含まれる二酸化炭素を回収する、二酸化炭素回収装置であって、二酸化炭素を吸着する吸着剤と、吸着剤に吸着した二酸化炭素を分離する分離部と、空気における、吸着剤による二酸化炭素の吸着効率に寄与するパラメータを計測する計測部と、第1空気流路と分離部とを経由して吸着剤を搬送する第1搬送経路と、第2空気流路と分離部とを経由して吸着剤を搬送する第2搬送経路と、第1搬送経路にて吸着剤を搬送する状態と、第2搬送経路にて吸着剤を搬送する状態と、第1搬送経路および第2搬送経路の双方にて吸着剤を搬送する状態と、を切り替える切替部と、計測部の計測結果に基づき、切替部を制御する制御部と、分離部により分離された二酸化炭素を回収する回収部と、を備える。

Description

本開示は、二酸化炭素回収装置、および二酸化炭素回収方法に関する。
特許文献1には、二酸化炭素を吸着可能な吸着剤を用いて、空気中の二酸化炭素を除去する技術が開示されている。
特開2021-169079号公報
吸着剤により二酸化炭素を効率的に回収することが求められている。
本開示は、上記の事情に鑑みて、二酸化炭素を効率的に回収することが可能な二酸化炭素回収装置、および二酸化炭素回収方法を提供することを目的とする。
本開示に係る二酸化炭素回収装置の一つの態様は、第1空気流路および第2空気流路のうち少なくとも一方の空気流路を流通する空気に含まれる二酸化炭素を回収する、二酸化炭素回収装置であって、二酸化炭素を吸着する吸着剤と、前記吸着剤に吸着した二酸化炭素を分離する分離部と、空気における、前記吸着剤による二酸化炭素の吸着効率に寄与するパラメータを計測する計測部と、前記第1空気流路と前記分離部とを経由して前記吸着剤を搬送する第1搬送経路と、前記第2空気流路と前記分離部とを経由して前記吸着剤を搬送する第2搬送経路と、前記第1搬送経路にて前記吸着剤を搬送する状態と、前記第2搬送経路にて前記吸着剤を搬送する状態と、前記第1搬送経路および前記第2搬送経路の双方にて前記吸着剤を搬送する状態と、を切り替える切替部と、前記計測部の計測結果に基づき、前記切替部を制御する制御部と、前記分離部により分離された二酸化炭素を回収する回収部と、を備える。
本開示に係る二酸化炭素回収方法の一つの態様は、二酸化炭素を吸着する吸着剤を用いて、第1空気流路および第2空気流路のうち少なくとも一方の空気流路を流通する空気に含まれる二酸化炭素を回収する、二酸化炭素回収方法であって、空気における、前記吸着剤による二酸化炭素の吸着効率に寄与するパラメータの計測結果に基づき、前記第1空気流路を経由する第1搬送経路にて前記吸着剤を搬送する状態と、前記第2空気流路を経由する第2搬送経路にて前記吸着剤を搬送する状態と、前記第1搬送経路および前記第2搬送経路の双方にて前記吸着剤を搬送する状態と、で前記吸着剤の搬送経路を切り替える切替工程と、前記切替工程で切り替えられた前記搬送経路にて前記吸着剤を搬送し、前記少なくとも一方の空気流路を流通する空気と前記吸着剤とを接触させて、前記吸着剤に二酸化炭素を吸着させる吸着工程と、前記吸着工程で二酸化炭素を吸着した前記吸着剤から二酸化炭素を分離する分離工程と、前記分離工程で分離された二酸化炭素を回収する回収工程と、を備える。
本開示によれば、二酸化炭素を効率的に回収することが可能な二酸化炭素回収装置、および二酸化炭素回収方法を提供できる。
実施の形態1に係る二酸化炭素回収システムの模式図である。 実施の形態1に係る二酸化炭素回収方法の切替工程を説明するフローチャートである。 実施の形態1に係る二酸化炭素回収方法の切替工程を説明するフローフローチャートである。 実施の形態2に係る二酸化炭素回収システムの模式図である。 実施の形態3に係る二酸化炭素回収システムの模式図である。 実施の形態4に係る二酸化炭素回収システムの模式図である。 実施の形態5に係る二酸化炭素回収システムの模式図である。
以下、図面を参照しながら、本開示の実施の形態について説明する。なお、本開示の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る二酸化炭素回収装置10を備える二酸化炭素回収システム1を示す模式図である。
図1に示すように、二酸化炭素回収システム1は、二酸化炭素回収装置10と、空気調和機の室外機21および室内機22と、を備えている。
室外機21は、屋外に設置される。室外機21は、室外機21内に形成される第1空気流路21bと、第1空気流路21bに空気を取り入れる第1吸気口21aと、第1空気流路21bを流通した空気が吹き出される第1吹出口21cと、第1空気流路21bにおける空気の流れを形成する第1送風機21dと、を有している。
室内機22は、屋内に設置される。室内機22は、室内機22内に形成される第2空気流路22bと、第2空気流路22bに空気を取り入れる第2吸気口22aと、第2空気流路22bを流通した空気が吹き出される第2吹出口22cと、第2空気流路22bにおける空気の流れを形成する第2送風機22dと、を有している。
二酸化炭素回収装置10は、第1空気流路21bおよび第2空気流路22bの少なくとも一方の空気流路を流通する空気に含まれる二酸化炭素を回収する。二酸化炭素回収装置10は、吸着剤と、分離部12と、第1温湿度センサ13Aと、第2温湿度センサ13Bと、第1搬送経路14と、第2搬送経路15と、切替部16と、制御部17と、回収部18と、を備える。
吸着剤は、二酸化炭素を吸着可能な材質を含んでいる。二酸化炭素を吸着可能な材質としては、例えばアミン、ゼオライト、シリカゲル、珪藻土、アルミナ、活性炭等が挙げられる。上記のなかから複数の材質を選択して採用してもよいし、上記以外の材質を採用してもよい。吸着剤は粒状(例えばビーズ状(球形)、ペレット状(円柱形))であってもよい。あるいは、粉状の吸着剤を採用してもよい。この場合、粉状の吸着剤を、基材の表面に担持させてもよい。基材は、例えばハニカム形状であってもよい。
分離部12は、吸着剤から二酸化炭素を分離する機能を有する。分離部12は、加熱器を備え、吸着剤を加熱(例えば60~120℃)することで、二酸化炭素を分離させてもよい。加熱温度は、吸着剤の具体的な材質によって適宜変更してもよい。あるいは分離部12は、真空ポンプを備え、吸着剤を減圧条件下に置くことで、二酸化炭素を分離させてもよい。
第1温湿度センサ13Aは、第1吸気口21aの温度(以下、第1温度とも称する)および湿度(以下、第1湿度とも称する)を計測する。第1温湿度センサ13Aの計測結果は、制御部17へ出力される。
第2温湿度センサ13Bは、第2吸気口22aの温度(以下、第2温度とも称する)および湿度(以下、第2温度とも称する)を計測する。第2温湿度センサ13Bの計測結果は、制御部17へ出力される。
第1温湿度センサ13Aおよび第2温湿度センサ13Bは、計測部の一例である。第1温度、第1湿度、第2温度、および第2湿度は、空気における、吸着剤による二酸化炭素の吸着効率に寄与するパラメータの一例である。本開示において、第1湿度および第2湿度は、相対湿度を指す。
第1搬送経路14は、第1空気流路21bと分離部12とを経由して吸着剤を搬送する経路である。第2搬送経路15は、第2空気流路22bと分離部12とを経由して吸着剤を搬送する経路である。吸着剤は、例えば、コンベア、ブロワ等を用いて搬送されてもよい。
第1搬送経路14は、第1ダクト14aと、第2ダクト14bと、第3ダクト14cとを有する。第1ダクト14aは、切替部16を介して分離部12と室外機21とを接続する。第2ダクト14bは、室外機21に設けられる。第2ダクト14bは、第1空気流路21bと交差する。第2ダクト14bは、室外機21の内部に設けられていてもよいし、室外機21に取り付けられていてもよい。第2ダクト14bは、第1空気流路21bの気流が当たる位置に設けられていればよい。第2ダクト14bは、第1ダクト14aと第3ダクト14cとを接続する。第3ダクト14cは、切替部16を介さずに室外機21と分離部12とを接続する。第1搬送経路14において、吸着剤は、分離部12から、第1ダクト14aを通って室外機21へ搬送され、第2ダクト14bを通って室外機21を搬送され、第3ダクト14cを通って室外機21から分離部12へ戻る。
第2搬送経路15は、第1ダクト15aと、第2ダクト15bと、第3ダクト15cとを有する。第1ダクト15aは、切替部16を介して分離部12と室内機22とを接続する。第2ダクト15bは、室内機22に設けられる。第2ダクト15bは、第2空気流路22bと交差する。第2ダクト15bは、室内機22の内部に設けられていてもよいし、室内機22に取り付けられていてもよい。第2ダクト15bは、第2空気流路22bの気流が当たる位置に設けられていればよい。第2ダクト15bは、第1ダクト15aと第3ダクト15cとを接続する。第3ダクト15cは、切替部16を介さずに室内機22と分離部12とを接続する。第2搬送経路15において、吸着剤は、分離部12から、第1ダクト15aを通って室内機22へ搬送され、第2ダクト15bを通って室内機22を搬送され、第3ダクト15cを通って室内機22から分離部12へ戻る。
切替部16は、第1搬送経路14の第1ダクト14a、および第2搬送経路15の第1ダクト15aに設けられる。切替部16は、第1搬送経路14にて吸着剤を搬送する状態と、第2搬送経路15にて吸着剤を搬送する状態と、第1搬送経路14および第2搬送経路15の双方にて吸着剤を搬送する状態と、を切り替える。切替部16は、例えば、弁を有しており、弁の開閉により第1搬送経路14および第2搬送経路15を開通または遮断する。
制御部17には、第1温湿度センサ13Aおよび第2温湿度センサ13Bの計測結果が入力される。制御部17は、第1温湿度センサ13Aおよび第2温湿度センサ13Bの計測結果に基づき、切替部16を制御する。制御部17による制御については後述する。
回収部18は、分離部12と接続される。回収部18は、分離部12により分離された二酸化炭素を回収する。回収部18は、例えば、二酸化炭素、水、電力等を用いてメタンを生成する機能を有するメタネーションシステムを有する。回収部18は、二酸化炭素を貯留可能なボンベを有していてもよい。
本実施の形態に係る二酸化炭素回収方法は、切替工程と、吸着工程と、分離工程と、回収工程と、を有する。
切替工程では、制御部17は、第1温湿度センサ13Aおよび第2温湿度センサ13Bの計測結果に基づき、切替部16を制御し、吸着剤の搬送経路を切り替える。搬送経路の切り替えについて、図2および図3を参照して説明する。
図2に示されるように、まず、制御部17は、室外機21および室内機22のそれぞれについて、吸着剤の搬送条件を満たしているか否かを判定する(ステップS11)。吸気口の温度が60℃以下であり、かつ、吸気口の湿度が60%以下であるときに、搬送条件を満たしていると判定される。吸気口の温度が60℃より大きい、または吸気口の湿度が60%より大きいときには、吸着剤による二酸化炭素の吸着効率が低下するため、吸着剤の搬送が行われない。
室外機21および室内機22の双方が搬送条件を満たさない場合、制御部17は、第1搬送経路14および第2搬送経路15のいずれにおいても吸着剤の搬送を行わない(すなわち、吸着剤の搬送を停止する)よう、切替部16を制御する(ステップS12)。
室外機21および室内機22のいずれか一方が搬送条件を満たし、他方が搬送条件を満たさない場合、制御部17は、搬送条件を満たす方の第1搬送経路14または第2搬送経路15にて吸着剤の搬送を行うよう、切替部16を制御する(ステップS13)。
室外機21および室内機22の双方が搬送条件を満たす場合、図3に示されるステップS21に進む(ステップS14)。制御部17は、第1吸気口21aの第1湿度と第2吸気口22aの第2湿度との差の絶対値V1が10%より大きいか否かを判定する(ステップS21)。すなわち、第1湿度をM1とし、第2湿度をM2としたとき、V1=|M1-M2|である。
絶対値V1が10%よりも大きい場合には、制御部17は、第1湿度と第2湿度のいずれが低いかを判定し、湿度が低い方の第1搬送経路14または第2搬送経路15にて吸着剤の搬送を行うよう、切替部16を制御する(ステップS22)。すなわち、第1湿度が第2湿度よりも10%を超えて低い場合には、制御部17は、吸着剤の搬送経路を第1搬送経路14に切り替えるよう、切替部16を制御する。第2湿度が第1湿度よりも10%を超えて低い場合には、制御部17は、吸着剤の搬送経路を第2搬送経路15に切り替えるよう、切替部16を制御する。吸着剤の吸着性能は、湿度が低いほど高くなる。湿度が低い方の搬送経路にて吸着剤を搬送することにより、湿度が高い方の搬送経路に比べて、吸着剤による二酸化炭素の吸着効率が向上する。
絶対値V1が10%以下である場合には、室外機21と室内機22とで、吸気口の湿度が略同一であるとみなされる。この場合、制御部17は、第1吸気口21aの第1温度と第2吸気口22aの第2温度との差の絶対値V2が5℃より大きいか否かを判定する(ステップS23)。すなわち、第1温度をT1とし、第2温度をT2としたとき、V2=|T1-T2|である。
絶対値V2が5℃よりも大きい場合には、制御部17は、第1温度と第2温度のいずれが低いかを判定し、温度が低い方の第1搬送経路14または第2搬送経路15にて吸着剤の搬送を行うよう、切替部16を制御する(ステップS24)。すなわち、第1温度が第2温度よりも5℃を超えて低い場合には、制御部17は、吸着剤の搬送経路を第1搬送経路14に切り替えるよう、切替部16を制御する。第2温度が第1温度よりも5℃を超えて低い場合には、制御部17は、吸着剤の搬送経路を第2搬送経路15に切り替えるよう、切替部16を制御する。吸着剤の吸着性能は、温度が低いほど高くなる。温度が低い方の搬送経路にて吸着剤を搬送することにより、温度が高い方の搬送経路に比べて、吸着剤による二酸化炭素の吸着効率が向上する。
絶対値V2が5℃以下である場合には、室外機21と室内機22とで、吸気口の温度が略同一であるとみなされる。室外機21と室内機22とで、吸気口の湿度および温度の双方が略同一である場合、制御部17は、吸着剤の搬送経路を第1搬送経路14に切り替えるよう、切替部16を制御する(ステップS25)。室外に配置される第1空気流路21bにおける空気の流通量は、室内に配置される第2空気流路22bにおける空気の流通量よりも多いため、第1搬送経路14を用いて吸着剤を搬送することにより、二酸化炭素の回収量を増やすことができる。
吸着工程では、切替工程で切り替えられた搬送経路にて吸着剤を搬送し、第1空気流路21bまたは第2空気流路22bを流通する空気と吸着剤とを接触させて、吸着剤に二酸化炭素を吸着させる。
第1搬送経路14は、室外機21において、第1空気流路21bと交差している。したがって、第1搬送経路14にて吸着剤を搬送するとき、第1空気流路21bを流通する空気と第1搬送経路14にて搬送される吸着剤とが接触する。
第2搬送経路15は、室内機22において、第2空気流路22bと交差している。したがって、第2搬送経路15にて吸着剤を搬送するとき、第2空気流路22bを流通する空気と第2搬送経路15にて搬送される吸着剤とが接触する。
分離工程では、分離部12により、二酸化炭素を吸着した吸着剤から二酸化炭素を分離する。分離部12は、吸着剤を加熱することで、二酸化炭素を分離させてもよい。あるいは分離部12は、吸着剤を減圧条件下に置くことで、二酸化炭素を分離させてもよい。分離された二酸化炭素は、回収部18に搬送される。二酸化炭素が分離された吸着剤は、再度、吸着工程で用いられる。
回収工程では、分離された二酸化炭素を、回収部18で回収する。
以上説明したように、本実施の形態に係る二酸化炭素回収装置10は、二酸化炭素を吸着する吸着剤と、吸着剤に吸着した二酸化炭素を分離する分離部12と、空気における、吸着剤による二酸化炭素の吸着効率に寄与するパラメータを計測する第1温湿度センサ13Aおよび第2温湿度センサ13Bと、第1空気流路21bと分離部12とを経由して吸着剤を搬送する第1搬送経路14と、第2空気流路22bと分離部12とを経由して吸着剤を搬送する第2搬送経路15と、第1搬送経路14にて吸着剤を搬送する状態と、第2搬送経路15にて吸着剤を搬送する状態と、第1搬送経路14および第2搬送経路15の双方にて吸着剤を搬送する状態と、を切り替える切替部16と、第1温湿度センサ13Aおよび第2温湿度センサ13Bの計測結果に基づき、切替部16を制御する制御部17と、分離部12により分離された二酸化炭素を回収する回収部18と、を備える。
また、本実施の形態に係る二酸化炭素回収方法は、空気における、吸着剤による二酸化炭素の吸着効率に寄与するパラメータの計測結果に基づき、第1搬送経路14にて吸着剤を搬送する状態と、第2搬送経路15にて吸着剤を搬送する状態と、第1搬送経路14および第2搬送経路15の双方にて吸着剤を搬送する状態と、で吸着剤の搬送経路を切り替える切替工程と、切替工程で切り替えられた搬送経路で吸着剤を搬送し、第1空気流路21bおよび第2空気流路22bのうち少なくとも一方の空気流路を流通する空気と吸着剤とを接触させて、吸着剤に二酸化炭素を吸着させる吸着工程と、吸着工程で二酸化炭素を吸着した吸着剤から二酸化炭素を分離する分離工程と、分離工程で分離された二酸化炭素を回収する回収工程と、を備える。
このような二酸化炭素回収装置10または二酸化炭素回収方法によれば、空気における、吸着剤による二酸化炭素の吸着効率に寄与するパラメータの計測結果に基づき、吸着剤の搬送経路を切り替えることにより、二酸化炭素を効率的に回収することができる。
また、第1空気流路21bが室外機21に設けられており、第2空気流路22bが室内機22に設けられている。制御部17は、第1吸気口21aの第1温度および第1湿度を計測する第1温湿度センサ13Aおよび第2吸気口22aの第2温度および第2湿度を計測する第2温湿度センサ13Bの計測結果に基づき、切替部16を制御する。
室外と室内とでは、空気の温度および湿度が異なっている場合が多い。吸着剤の吸着性能は、空気の温度および湿度に影響される。第1温湿度センサ13Aおよび第2温湿度センサ13Bの計測結果に基づき、吸着剤の搬送経路を切り替えることにより、二酸化炭素の回収効率をより向上させることができる。
また、制御部17は、第1温度および第2温度が60℃以上であり、かつ第1湿度および第2湿度が60%以上である場合には、吸着剤の搬送を停止するよう切替部16を制御する。
第1温度および第2温度が60℃以上であり、かつ第1湿度および第2湿度が60%以上である場合には、吸着剤による二酸化炭素の吸着効率が低下する。このような場合に、吸着剤の搬送を停止して吸着剤による二酸化炭素の吸着を行わないことで、吸着剤を搬送するための電力を節約し、省電力化を図ることが可能となる。
また、制御部17は、第1温度および第2温度が略同一であり、かつ第1湿度および第2湿度が略同一である場合は、第1搬送経路14により吸着剤を搬送するよう、切替部16を制御する。なお、本開示では、第1温度と第2温度との差の絶対値V2が5℃以下である場合に、第1温度および第2温度が略同一であるとみなす。第1湿度と第2湿度との差の絶対値V1が10%以下である場合に、第1湿度および第2湿度が略同一であるとみなす。
第1空気流路21bにおける空気の流通量は、第2空気流路22bにおける空気の流通量よりも多い。したがって、第1温度および第2温度が略同一であり、かつ第1湿度および第2湿度が略同一である場合に、第1搬送経路14を用いて吸着剤を搬送することにより、二酸化炭素の回収量を増やすことができる。
実施の形態2.
次に、実施の形態2に係る二酸化炭素回収装置10を有する二酸化炭素回収システム1について説明する。本実施の形態に係る二酸化炭素回収システム1は、基本的な構成は実施の形態1と同様であるため、異なる点を中心に説明する。
図4に示されるように、本実施の形態に係る二酸化炭素回収システム1は、二酸化炭素回収装置10と、第1室内機31と、第2室内機32と、を備えている。第1室内機31および第2室内機32は、同一の部屋に設置されていてもよいし、異なる部屋に設置されていてもよい。
第1室内機31は、屋内に設置される。第1室内機31は、例えば、冷暖房機である。第1室内機31は、第1室内機31内に形成される第1空気流路31bと、第1空気流路31bに空気を取り入れる第1吸気口31aと、第1空気流路31bを流通した空気が吹き出される第1吹出口31cと、第1空気流路31bにおける空気の流れを形成する第1送風機31dと、を有している。
第2室内機32は、屋内に設置される。第2室内機32は、例えば、冷暖房機である。第2室内機32は、第2室内機32内に形成される第2空気流路32bと、第2空気流路32bに空気を取り入れる第2吸気口32aと、第2空気流路32bを流通した空気が吹き出される第2吹出口32cと、第2空気流路32bにおける空気の流れを形成する第2送風機32dと、を有している。
二酸化炭素回収装置10は、第1空気流路31bおよび第2空気流路32bの少なくとも一方の空気流路を流通する空気に含まれる二酸化炭素を回収する。二酸化炭素回収装置10は、吸着剤と、分離部12と、第1二酸化炭素センサ19Aと、第2二酸化炭素センサ19Bと、第1搬送経路14と、第2搬送経路15と、切替部16と、制御部17と、回収部18と、を備える。
第1二酸化炭素センサ19Aは、第1吸気口31aの二酸化炭素濃度(以下、第1二酸化炭素濃度とも称する)を計測する。第1二酸化炭素センサ19Aの計測結果は、制御部17へ出力される。
第2二酸化炭素センサ19Bは、第2吸気口32aの二酸化炭素濃度(以下、第2二酸化炭素濃度とも称する)を計測する。第2二酸化炭素センサ19Bの計測結果は、制御部17へ出力される。
第1二酸化炭素センサ19Aおよび第2二酸化炭素センサ19Bは、計測部の一例である。第1二酸化炭素濃度および第2二酸化炭素濃度は、空気における、吸着剤による二酸化炭素の吸着効率に寄与するパラメータの一例である。
本実施の形態に係る二酸化炭素回収方法は、切替工程と、吸着工程と、分離工程と、回収工程と、を有する。本実施の形態に係る二酸化炭素回収方法は、切替工程における搬送経路の切り替えにおいて、実施の形態1と異なる。
すなわち、本実施の形態においては、切替工程では、制御部17は、第1二酸化炭素センサ19Aおよび第2二酸化炭素センサ19Bの計測結果に基づき、切替部16を制御し、吸着剤の搬送経路を切り替える。
具体的には、制御部17は、第1吸気口31aの第1二酸化炭素濃度と、第2吸気口32aの第2二酸化炭素濃度と、のいずれが高いかを判定し、二酸化炭素濃度が高い方の第1搬送経路14または第2搬送経路15にて吸着剤の搬送を行うよう、切替部16を制御する。
本実施の形態においては、第1空気流路31bが第1室内機31に設けられており、第2空気流路32bが第2室内機32に設けられている。制御部17は、第1吸気口31aの第1二酸化炭素濃度を計測する第1二酸化炭素センサ19Aおよび第2吸気口32aの第2二酸化炭素濃度を計測する第2二酸化炭素センサ19Bの計測結果に基づき、切替部16を制御する。
室内に設置される第1室内機31と第2室内機32とでは、吸気口の空気の温度および湿度が略同一である場合が多い。第1二酸化炭素センサ19Aおよび第2二酸化炭素センサ19Bの計測結果に基づき、吸着剤の搬送経路を切り替えることにより、二酸化炭素濃度が高い空気から、二酸化炭素をより効率的に回収することができる。
実施の形態3.
次に、実施の形態3に係る二酸化炭素回収装置10を備える二酸化炭素回収システム1について説明する。本実施の形態に係る二酸化炭素回収システム1は、基本的な構成は実施の形態2と同様であるため、異なる点を中心に説明する。
図5に示されるように、本実施の形態に係る二酸化炭素回収システム1は、二酸化炭素回収装置10と、第1室内機31と、第2室内機32と、を備えている。二酸化炭素回収装置10は、吸着剤と、分離部12と、第1温湿度センサ13Aと、第2温湿度センサ13Bと、第1二酸化炭素センサ19Aと、第2二酸化炭素センサ19Bと、第1搬送経路14と、第2搬送経路15と、切替部16と、制御部17と、回収部18と、を備えている。
第1温湿度センサ13Aは、第1吸気口31aの第1温度および第1湿度を計測する。第1温湿度センサ13Aの計測結果は、制御部17へ出力される。
第2温湿度センサ13Bは、第2吸気口32aの第2温度および第2湿度を計測する。第2温湿度センサ13Bの計測結果は、制御部17へ出力される。
本実施の形態に係る二酸化炭素回収方法は、切替工程と、吸着工程と、分離工程と、回収工程と、を有する。本実施の形態に係る二酸化炭素回収方法は、切替工程における搬送経路の切り替えにおいて、実施の形態1および実施の形態2と異なる。
第1室内機31と第2室内機32とを、異なる部屋に設置し、第1室内機31で暖房運転を行い、第2室内機32で冷房運転を行う場合がある。このような場合には、第1吸気口31aと第2吸気口32aとで、温度および湿度が異なる可能性がある。なお、本実施の形態において、第1室内機31は冷暖房機であってもよいし、暖房専用機であってもよい。第2室内機32は冷暖房機であってもよいし、冷房専用機であってもよい。第1室内機31および第2室内機32は、共通の空気調和機の一部であってもよいし、異なる空気調和機の一部であってもよい。
本実施の形態においては、切替工程では、制御部17は、第1室内機31で暖房運転を行い、第2室内機32で冷房運転を行うとき、第1温湿度センサ13A、第2温湿度センサ13B、第1二酸化炭素センサ19A、および第2二酸化炭素センサ19Bの計測結果に基づき、切替部16を制御し、吸着剤の搬送経路を切り替える。
まず、制御部17は、第1室内機31および第2室内機32のそれぞれについて、吸気口の温度が60℃以下であるか否かを判定する。
第1室内機31および第2室内機32の双方において、吸気口の温度が60℃よりも大きい場合、制御部17は、第1搬送経路14および第2搬送経路15のいずれにおいても吸着剤の搬送を行わない(すなわち、吸着剤の搬送を停止する)よう、切替部16を制御する。
第1室内機31および第2室内機32のいずれか一方において吸気口の温度が60℃以下であり、他方において吸気口の温度が60℃より大きい場合、制御部17は、吸気口の温度が60℃以下である方の第1搬送経路14または第2搬送経路15にて吸着剤の搬送を行うよう、切替部16を制御する。
第1室内機31および第2室内機32の双方において、吸気口の温度が60℃以下である場合、制御部17は、第1吸気口31aの第1二酸化炭素濃度と第2吸気口32aの第2二酸化炭素濃度との差の絶対値V3が100ppm(体積基準。以下、本開示において同一。)より大きいか否かを判定する。すなわち、第1二酸化炭素濃度をC1とし、第2二酸化炭素濃度をC2としたとき、V3=|C1-C2|である。
絶対値V3が100ppmよりも大きい場合には、制御部17は、第1二酸化炭素濃度と第2二酸化炭素濃度のいずれが高いかを判定し、二酸化炭素濃度が高い方の第1搬送経路14または第2搬送経路15にて吸着剤の搬送を行うよう、切替部16を制御する。すなわち、第1二酸化炭素濃度が第2二酸化炭素濃度よりも100ppmを超えて高い場合には、制御部17は、吸着剤の搬送経路を第1搬送経路14に切り替えるよう、切替部16を制御する。第2二酸化炭素濃度が第1二酸化炭素濃度よりも100ppmを超えて高い場合には、制御部17は、吸着剤の搬送経路を第2搬送経路15に切り替えるよう、切替部16を制御する。
絶対値V3が100ppm以下である場合には、第1室内機31と第2室内機32とで、吸気口の二酸化炭素濃度が略同一であるとみなされる。この場合、制御部17は、第1吸気口31aの第1湿度と第2吸気口32aの第2湿度のいずれが低いかを判定し、湿度が低い方の第1搬送経路14または第2搬送経路15にて吸着剤の搬送を行うよう、切替部16を制御する。
本実施の形態においては、制御部17は、第1室内機31で暖房運転を行い、第2室内機32で冷房運転を行うとき、第1二酸化炭素センサ19A、第2二酸化炭素センサ19B、第1温湿度センサ13A、および第2温湿度センサ13Bの計測結果に基づき、切替部16を制御する。
第1室内機31で暖房運転を行い、第2室内機32で冷房運転を行う場合に、第1二酸化炭素センサ19A、第2二酸化炭素センサ19B、第1温湿度センサ13A、および第2温湿度センサ13Bの計測結果に基づき、吸着剤の搬送経路を切り替えることにより、二酸化炭素をより効率的に回収することができる。
実施の形態4.
次に、実施の形態4に係る二酸化炭素回収装置10を備える二酸化炭素回収システム1について説明する。本実施の形態に係る二酸化炭素回収システム1は、基本的な構成は実施の形態1と同様であるため、異なる点を中心に説明する。
図6に示されるように、本実施の形態に係る二酸化炭素回収システム1は、二酸化炭素回収装置10と、室外機21と、室内機22と、を備えている。二酸化炭素回収装置10は、吸着剤と、分離部12と、第1温湿度センサ13Aと、第2温湿度センサ13Bと、第1搬送経路14と、第2搬送経路15と、切替部16と、制御部17と、回収部18と、貯蔵部40と、を備えている。
貯蔵部40は、分離部12と切替部16との間に設けられる。貯蔵部40には、分離部12により二酸化炭素が分離された吸着剤が貯蔵される。貯蔵部40は、吸着工程を複数回行うことが可能な量の吸着剤を貯蔵可能に構成される。貯蔵部40は、吸着剤を搬入するための入口、および吸着剤を搬送するための出口を有する。貯蔵部40は、大気中の湿度を吸着しないよう密閉された容器である。
本実施の形態に係る二酸化炭素回収方法は、切替工程と、吸着工程と、分離工程と、貯蔵工程と、回収工程と、を有する。
貯蔵工程では、分離工程で二酸化炭素が分離された吸着剤を貯蔵部40に貯蔵する。
本実施の形態に係る二酸化炭素回収方法においては、1回目の吸着工程が完了すると、二酸化炭素が吸着された吸着剤が分離部12に搬送され、分離工程が行われる。これと同時に、2回目分の吸着剤が貯蔵部40から第1搬送経路14または第2搬送経路15に搬送され、2回目の吸着工程が行われる。これにより、吸着工程と分離工程とを同時に行うことができる。
本実施の形態に係る二酸化炭素回収装置10は、吸着剤を貯蔵する貯蔵部40をさらに備える。
また、本実施の形態に係る二酸化炭素回収方法は、分離工程で二酸化炭素が分離された吸着剤を貯蔵部40に貯蔵する貯蔵工程、をさらに備え、貯蔵部40に貯蔵された吸着剤を用いて、吸着工程と分離工程とが同時に行われる。
吸着工程と分離工程とを同時に行うことができるため、二酸化炭素の回収効率がさらに向上する。
実施の形態5.
次に、実施の形態5に係る二酸化炭素回収装置10を備える二酸化炭素回収システム1について説明する。本実施の形態に係る二酸化炭素回収システム1は、基本的な構成は実施の形態1と同様であるため、異なる点を中心に説明する。
図7に示されるように、本実施の形態に係る二酸化炭素回収システム1は、二酸化炭素回収装置10と、室外機21と、室内機22と、を備えている。二酸化炭素回収装置10は、吸着剤と、分離部12と、第1搬送経路14と、第2搬送経路15と、切替部16と、制御部17と、回収部18と、水分吸着部51と、第1温度センサ52Aと、第2温度センサ52Bと、を備える。
水分吸着部51は、空気の水分を吸着する除湿剤である。水分吸着部51は、例えば、第1ダクト14aと第1ダクト15aとに跨って配置されるデシカントロータである。第1ダクト14aにおいて、水分吸着部51は、切替部16と室外機21との間に配置される。第1ダクト15aにおいて、水分吸着部51は、切替部16と室内機22との間に配置される。水分吸着部51は、第1ダクト14aおよび第1ダクト15aにおいて、分離部12と切替部16との間に配置されてもよい。
第1温度センサ52Aは、第1吸気口21aの温度(以下、第1温度とも称する)を計測する。第1温度センサ52Aの計測結果は、制御部17へ出力される。
第2温度センサ52Bは、第2吸気口22aの温度(以下、第2温度とも称する)を計測する。第2温度センサ52Bの計測結果は、制御部17へ出力される。
第1温度センサ52Aおよび第2温度センサ52Bは、計測部の一例である。
本実施の形態に係る二酸化炭素回収方法は、切替工程と、吸着工程と、分離工程と、回収工程と、を有する。
本実施の形態において、吸着工程では、第1搬送経路14および第2搬送経路15を流通する空気が水分吸着部51により除湿された状態で、第1搬送経路14または第2搬送経路15に吸着剤を搬送し、吸着剤に二酸化炭素を吸着させる。これにより、水分吸着部51が設けられていない場合と比べ、吸着剤の吸着性能を向上させることができる。
また、本実施の形態においては、第1搬送経路14および第2搬送経路15を流通する空気が水分吸着部51により除湿されるため、切替工程では、制御部17は、第1温度センサ52Aおよび第2温度センサ52Bの計測結果に基づき、切替部16を制御し、吸着剤の搬送経路を切り替える。
まず、制御部17は、室外機21および室内機22のそれぞれについて、吸気口の温度が60℃以下であるか否かを判定する。
室外機21および室内機22の双方において、吸気口の温度が60℃よりも大きい場合、制御部17は、第1搬送経路14および第2搬送経路15のいずれにおいても吸着剤の搬送を行わない(すなわち、吸着剤の搬送を停止する)よう、切替部16を制御する。
室外機21および室内機22のいずれか一方において吸気口の温度が60℃以下であり、他方において吸気口の温度が60℃より大きい場合、制御部17は、吸気口の温度が60℃以下である方の第1搬送経路14または第2搬送経路15にて吸着剤の搬送を行うよう、切替部16を制御する。
室外機21および室内機22の双方において、吸気口の温度が60℃以下である場合、制御部17は、第1吸気口21aの第1温度と第2吸気口22aの第2温度との差の絶対値V2が5℃より大きいか否かを判定する。
絶対値V2が5℃よりも大きい場合には、制御部17は、第1温度と第2温度のいずれが低いかを判定し、温度が低い方の第1搬送経路14または第2搬送経路15にて吸着剤の搬送を行うよう、切替部16を制御する。
絶対値V2が5℃以下である場合には、室外機21と室内機22とで、吸気口の温度が略同一であるとみなされる。室外機21と室内機22とで、吸気口の湿度および温度の双方が略同一である場合、制御部17は、吸着剤の搬送経路を第1搬送経路14に切り替えるよう、切替部16を制御する。
本実施の形態に係る二酸化炭素回収装置は、第1搬送経路14および第2搬送経路15を流通する空気の水分を吸着する水分吸着部51をさらに備える。制御部17は、第1吸気口21aの第1温度を計測する第1温度センサ52Aおよび第2吸気口22aの第2温度を計測する第2温度センサ52Bの計測結果に基づき、切替部16を制御する。
水分吸着部51によって第1搬送経路14および第2搬送経路15を流通する空気の水分を吸着することにより、吸着剤の吸着性能を向上させることができる。また、第1温度センサ52Aおよび第2温度センサ52Bの計測結果に基づき、第1搬送経路14と第2搬送経路15とで吸着剤の搬送経路を切り替えることにより、二酸化炭素を効率的に回収することができる。
なお、本開示の技術的範囲は前記実施の形態に限定されず、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
実施の形態1、4、5において、第2空気流路22bは、換気システムに設けられていてもよい。この場合、換気システムは、例えば、換気システム内に形成される第2空気流路22bと、第2空気流路22bに空気を取り入れる吸気口と、第2空気流路22bを流通した空気が吹き出される吹出口と、第2空気流路22bにおける空気の流れを形成する換気扇と、を有している。
上記実施の形態における切替工程において、搬送経路の切り替えに用いられる吸気口の温度、湿度、および二酸化炭素濃度の閾値は一例であり、吸着剤の具体的な材質等によって適宜変更してもよい。
実施の形態3において、実施の形態1と同様に、制御部17は、第1室内機31および第2室内機32のそれぞれについて、吸着剤の搬送条件を満たしているか否かを判定してもよい。
その他、上記した実施の形態あるいは変形例を、適宜組み合わせてもよい。
例えば、実施の形態4の貯蔵部40が、実施の形態1~3、および5に係る二酸化炭素回収装置10に設けられていてもよい。この場合、例えば、実施の形態1において、室外機21および室内機22の双方が搬送条件を満たす場合、制御部17は、第1搬送経路14および第2搬送経路15の双方にて吸着剤を搬送するよう、切替部16を制御してもよい。また、実施の形態2、3において、第1室内機31と第2室内機32とで、吸気口の二酸化炭素濃度が略同一である場合、制御部17は、第1搬送経路14および第2搬送経路15の双方にて吸着剤を搬送するよう、切替部16を制御してもよい。実施の形態5において、室外機21および室内機22の双方において、吸気口の温度が60℃以下である場合、制御部17は、第1搬送経路14および第2搬送経路15の双方にて吸着剤を搬送するよう、切替部16を制御してもよい。
これにより、複数個所で同時に二酸化炭素を吸着できるため、二酸化炭素をより効率的に回収することができる。
尚、上述した制御部17は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した二酸化炭素回収システム1が備える各構成の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、上述した制御部17における処理を行ってもよい。また、制御部17以外のハードウェアが、上述した処理を行ってもよい。
ここで、「記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行する」とは、コンピュータシステムにプログラムをインストールすることを含む。ここでいう「コンピュータシステム」とは、OS及び周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、インターネット又はWAN、LAN、専用回線等の通信回線を含むネットワークを介して接続された複数のコンピュータ装置を含んでもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。このように、プログラムを記憶した記録媒体は、CD-ROM等の非一過性の記録媒体であってもよい。
また、記録媒体には、当該プログラムを配信するために配信サーバからアクセス可能な内部又は外部に設けられた記録媒体も含まれる。尚、プログラムを複数に分割し、それぞれ異なるタイミングでダウンロードした後に二酸化炭素回収システム1が備える各構成で合体される構成であってもよく、また、分割されたプログラムのそれぞれを配信する配信サーバが異なっていてもよい。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ネットワークを介してプログラムが送信された場合のサーバ又はクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
10…二酸化炭素回収装置 12…分離部 13A…第1温湿度センサ(計測部) 13B…第2温湿度センサ(計測部) 14…第1搬送経路 15…第2搬送経路 16…切替部 17…制御部 18…回収部 19A…第1二酸化炭素センサ(計測部) 19B…第2二酸化炭素センサ(計測部) 21…室外機 21a…第1吸気口(吸気口) 21b…第1空気流路 22…室内機 22a…第2吸気口(吸気口) 22b…第2空気流路 31…第1室内機 31a…第1吸気口(吸気口) 31b…第1空気流路 32…第2室内機 32a…第2吸気口(吸気口) 32b…第2空気流路 40…貯蔵部 51…水分吸着部 52A…第1温度センサ(計測部) 52B…第2温度センサ(計測部)

Claims (12)

  1. 室外機、室内機、あるいは換気システムに設けられている第1空気流路および第2空気流路のうち少なくとも一方の空気流路を流通する空気に含まれる二酸化炭素を回収する、二酸化炭素回収装置であって、
    二酸化炭素を吸着する吸着剤と、
    前記吸着剤に吸着した二酸化炭素を分離する分離部と、
    前記空気流路に取り込まれる空気における、温度、湿度、あるいは二酸化炭素の濃度を計測する計測部と、
    前記第1空気流路と前記分離部とを経由して前記吸着剤を搬送する第1搬送経路と、
    前記第2空気流路と前記分離部とを経由して前記吸着剤を搬送する第2搬送経路と、
    前記第1搬送経路にて前記吸着剤を搬送する状態と、前記第2搬送経路にて前記吸着剤を搬送する状態と、前記第1搬送経路および前記第2搬送経路の双方にて前記吸着剤を搬送する状態と、を切り替える切替部と、
    前記計測部の計測結果に基づき、前記切替部を制御する制御部と、
    前記分離部により分離された二酸化炭素を回収する回収部と、
    を備える、二酸化炭素回収装置。
  2. 前記第1空気流路は、室外機に設けられており、
    前記第2空気流路は、室内機に設けられており、
    前記計測部は、前記第1空気流路に空気を取り入れる第1吸気口の第1温度および第1湿度を計測する第1温湿度センサと、前記第2空気流路に空気を取り入れる第2吸気口の第2温度および第2湿度を計測する第2温湿度センサと、を含み、
    前記制御部は、前記第1温湿度センサおよび前記第2温湿度センサの計測結果に基づき、前記切替部を制御する、請求項1に記載の二酸化炭素回収装置。
  3. 前記第1空気流路は、第1室内機に設けられており、
    前記第2空気流路は、第2室内機に設けられており、
    前記計測部は、前記第1空気流路に空気を取り入れる第1吸気口の二酸化炭素濃度を計測する第1二酸化炭素センサと、前記第2空気流路に空気を取り入れる第2吸気口の二酸化炭素濃度を計測する第2二酸化炭素センサと、を含み、
    前記制御部は、前記第1二酸化炭素センサおよび前記第2二酸化炭素センサの計測結果に基づき、前記切替部を制御する、請求項1に記載の二酸化炭素回収装置。
  4. 前記計測部は、前記第1吸気口の温度および湿度を計測する第1温湿度センサと、前記第2吸気口の温度および湿度を計測する第2温湿度センサと、をさらに含み、
    前記制御部は、前記第1室内機で暖房運転を行い、前記第2室内機で冷房運転を行うとき、前記第1二酸化炭素センサ、前記第2二酸化炭素センサ、前記第1温湿度センサ、および前記第2温湿度センサの計測結果に基づき、前記切替部を制御する、請求項3に記載の二酸化炭素回収装置。
  5. 前記吸着剤を貯蔵する貯蔵部をさらに備える、請求項1~4のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収装置。
  6. 前記第1搬送経路および前記第2搬送経路を流通する空気の水分を吸着する水分吸着部、をさらに備え、
    前記第1空気流路は、室外機に設けられており、
    前記第2空気流路は、室内機に設けられており、
    前記計測部は、前記第1空気流路に空気を取り入れる第1吸気口の温度を計測する第1温度センサと、前記第2空気流路に空気を取り入れる第2吸気口の温度を計測する第2温度センサと、を含み、
    前記制御部は、前記第1温度センサおよび前記第2温度センサの計測結果に基づき、前記切替部を制御する、請求項1に記載の二酸化炭素回収装置。
  7. 前記計測部は、前記第1空気流路に空気を取り入れる第1吸気口の第1温度および第1湿度を計測する第1温湿度センサと、前記第2空気流路に空気を取り入れる第2吸気口の第2温度および第2湿度を計測する第2温湿度センサと、を含み、
    前記制御部は、前記第1温度および前記第2温度が60℃以上であり、かつ前記第1湿度および前記第2湿度が60%以上である場合には、前記吸着剤の搬送を停止するよう、前記切替部を制御する、請求項1に記載の二酸化炭素回収装置。
  8. 前記計測部は、前記第1空気流路に空気を取り入れる第1吸気口の第1温度および第1湿度を計測する第1温湿度センサと、前記第2空気流路に空気を取り入れる第2吸気口の第2温度および第2湿度を計測する第2温湿度センサと、を含み、
    前記制御部は、前記第1温度および前記第2温度が略同一であり、かつ前記第1湿度および前記第2湿度が略同一である場合は、前記第1搬送経路にて前記吸着剤を搬送するよう、前記切替部を制御する、請求項1に記載の二酸化炭素回収装置。
  9. 前記第1空気流路は、室外機に設けられており、
    前記第2空気流路は、換気システムに設けられており、
    前記計測部は、前記第1空気流路に空気を取り入れる第1吸気口の第1温度および第1湿度を計測する第1温湿度センサと、前記第2空気流路に空気を取り入れる第2吸気口の第2温度および第2湿度を計測する第2温湿度センサと、を含み、
    前記制御部は、前記第1温湿度センサおよび前記第2温湿度センサの計測結果に基づき、前記切替部を制御する、請求項1に記載の二酸化炭素回収装置。
  10. 前記第1搬送経路および前記第2搬送経路を流通する空気の水分を吸着する水分吸着部、をさらに備え、
    前記第1空気流路は、室外機に設けられており、
    前記第2空気流路は、換気システムに設けられており、
    前記計測部は、前記第1空気流路に空気を取り入れる第1吸気口の温度を計測する第1温度センサと、前記第2空気流路に空気を取り入れる第2吸気口の温度を計測する第2温度センサと、を含み、
    前記制御部は、前記第1温度センサおよび前記第2温度センサの計測結果に基づき、前記切替部を制御する、請求項1に記載の二酸化炭素回収装置。
  11. 二酸化炭素を吸着する吸着剤を用いて、室外機、室内機、あるいは換気システムに設けられている第1空気流路および第2空気流路のうち少なくとも一方の空気流路を流通する空気に含まれる二酸化炭素を回収する、二酸化炭素回収方法であって、
    前記空気流路に取り込まれる空気における、温度、湿度、あるいは二酸化炭素の濃度の計測結果に基づき、前記第1空気流路を経由する第1搬送経路にて前記吸着剤を搬送する状態と、前記第2空気流路を経由する第2搬送経路にて前記吸着剤を搬送する状態と、前記第1搬送経路および前記第2搬送経路の双方にて前記吸着剤を搬送する状態と、で前記吸着剤の搬送経路を切り替える切替工程と、
    前記切替工程で切り替えられた前記搬送経路にて前記吸着剤を搬送し、前記少なくとも一方の空気流路を流通する空気と前記吸着剤とを接触させて、前記吸着剤に二酸化炭素を吸着させる吸着工程と、
    前記吸着工程で二酸化炭素を吸着した前記吸着剤から二酸化炭素を分離する分離工程と、
    前記分離工程で分離された二酸化炭素を回収する回収工程と、
    を備える、二酸化炭素回収方法。
  12. 前記分離工程で二酸化炭素が分離された前記吸着剤を貯蔵部に貯蔵する貯蔵工程、をさらに備え、
    前記貯蔵部に貯蔵された前記吸着剤を用いて、前記吸着工程と前記分離工程とが同時に行われる、請求項11に記載の二酸化炭素回収方法。
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