JPH01305809A - 燃焼排ガス再利用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主として園芸ハウスの温調システムに使用さ
れる燃焼排ガスの再利用装置、詳しくは燃焼装置から排
出される高ｌｒ：１度の二酸化炭素を含む燃焼排ガスを
回収して再利用するための再利用装置に関する。

（従来の技術） 従来、園芸ハウスの温調システムとしては、例えば昭和
５８年５月に頒布された刊行物（カタログ「ダイキンヒ
ートポンプ温水機・施設園芸用」に記載され、かつ、第
４図に示したごとく、園芸ハウス（Ｈ）内に熱交換器（
Ｅ）を配設し、該熱交換器（Ｅ）を温水ボイラーなどの
燃焼装置（Ｃ）に配管パイプ（ＰＨ）を介して接続する
と共に、この配管パイプ（ＰＨ）の中間部位にポンプ（
Ｐ）を介装させて、前記燃焼装置（Ｃ）で加熱された温
水を前記配管パイプ（Ｐ）（）を介して前記熱交換器（
Ｅ）に供給することにより、前記園芸ハウス（Ｈ）の内
部温度を調節するようにしたものが知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、以上のごとき、園芸ノ＼ウスの温調システム
において、前記燃焼装置（Ｃ）で発生する二酸化炭素な
どを多量に含む燃焼排ガスは、そのまま外部に排出され
ており、前記燃焼排ガスを再利用する技術は、未だ開発
されていないのが現伏である。

本発明は、以上のような現杖に鑑みてなしたものであり
、その目的は、前記燃焼装置で発生する燃焼排ガス中の
高濃度二酸化炭素を分離取出して、例えば園芸ハウスな
どに供給し、この園芸ハウス内において植物の光合成を
活発に行い、植物の良好な栽培を行うことができる燃焼
排ガスの再利用装置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明では、燃焼装置（２
）から排出される高濃度二酸化炭素を含む燃焼排ガスを
回収して再利用するための再利用装置において、吸気口
（１２）と排気口（１４）をもつケーシング（１１）と
、二酸化炭素の分離特性に優れた非多孔質膜材（１６）
を用いた多数本の多孔質中空糸（１５）とを備え、前記
ケーシング（１１）に前記中空糸（１５）の内部に取出
された膜透過側分離気体の取出口（１３）を設けた中空
糸膜モジュールユニット（１）と、前記吸気口（１２）
に前記燃焼装置（２）からの燃焼排゛　ガスを供給し、
前記取出口（１３）に膜透過側分離気体を取出す流通制
御手段とを備えていることを特徴とするものである。

前記流通制御手段は、前記燃焼装ｒａ　（２）で発生し
た燃焼排ガスから不純物を取除くためのフィルタ（４）
と、前記モジュールユニット（１）の吸気口（１２）　
（Ｉｌｌに供給する供給空気を加圧するための加圧ポン
プ手段（５）とを備えている。

前記燃焼装置（２）は、園芸ハウス（３）の温調用熱源
として使用されるものであり、また前記モジュールユニ
ット（１）の取出口（１３）から取出される膜透過側分
離気体を、前記園芸ハウス（３）内に供給する供給手段
（９）を備えている。

また、園芸ハウス（３）への適用にあたり、前記モジュ
ールユニット（１）の排気口（１４）から排気される膜
非透過側の排気側気体を、園芸／％ラウス３）内に流量
制御して供給する流量調節手段（１０）を設ける。

（作用） しかして前記燃焼装置（２）による燃焼時には、高濃度
の二酸化炭素を含む燃焼排ガスが発生するのであるが、
この燃焼排ガスは、前記流通制御手段を介して前記吸気
口（１２）から前記モジュールユニット（１）に供給さ
れ、該モジュールユニット（１）内に設けた多孔質中空
糸（１５）の非多孔質膜材（１６）により、前記燃焼排
ガス中の二酸化炭素成分が透過分離されて、この二酸化
炭素を多量に含む気体が前記取出口（１３）から外部に
取出される。

また、前記流通制御手段としては、前記フィルタ（４）
と、前記モジュールユニット（１）の吸気口（１２）側
に供給する供給空気を加圧するための加圧ポンプ手段（
５）とを備えていることから、前記燃焼装置（２）によ
る燃焼時に、前記二酸化炭素と同時に発生する酸化窒素
（ＮＯｘ）や酸化イオウ（ＳＯｘ）などの有害成分が、
前記フィルタ（４）で分離除去され、前記モジュールユ
ニット（１）側には前記有害成分を含まない燃焼排ガス
が供給されて、この燃焼排ガスが前記モジュールユニッ
ト（１）で分離されることになり、従って該モジュール
ユニット（１）（７）取出口（１３）からは、前記有害
成分を含まず、二酸化炭素成分を多量に含んだ気体が取
出されるのであり、しかも、前記燃焼装置（２）で発生
した燃焼排ガスは、前記加圧ポンプ手段（５）で加圧さ
れた状態で、前記モジュールユニット（１）側に供給さ
れるため、該モジュールユニット（１）による前記二酸
化炭素成分の分離効率が高められるのである。

更に、前記燃焼線！　（２）は、前記園芸ハウス（３）
内における温調用の熱源として使用されるものであり、
また前記モジュールユニット（１）の取出口（１３）か
ら取出された二酸化炭素成分を、前記園芸ハウス（３）
内に供給する供給手段（９）を備えているため、前記モ
ジュールユニット（１）で分離された二酸化炭素成分を
多量に含む気体が、前記供給手段（９）を介して前記園
芸ハウス（３）内に供給され、二酸化炭素成分が充満さ
れた好環境条件下で植物の栽培が行われ、該植物の光合
成が活発に行われるのである。

また、前記モジュールユニット（１）の排気口（１４）
から排気される膜非透過側の排気側気体を、前記園芸ハ
ウス（３）内に流量制御して供給する流量調節手段（１
０）を設けたことから、前記モジュールユニット（１）
の取出口（１３）から取出される二酸化炭素成分を多量
に含む気体を、前記流量調節手段（１０）を介して導入
する二酸化炭素成分の薄い気体で希釈することが可能と
なり、従って前記園芸ハウス（３）内の二酸化炭素濃度
を最適条件に調節できるのである。

（実施例） 実施例について、図面を参照して説明する。

第１図は、園芸ハウスの温調システムに適用した燃焼排
ガスの再利用装置を示しており、中空糸膜モジュールユ
ニット（１）と、ボイラーなどの燃焼装置（２）と、該
燃焼装置（２）で加熱された温水を供給して内部温度を
調節する園芸ハウス（３）とを備え、前記燃焼装置（２
）で発生した燃焼排ガスを前記モジュールユニット（１
）に供給し、かつ該モジュールユニット（１）で分離シ
た気体を外部に取出して、前記園芸ハウス（３）側に供
給する流ｍ制御手段を設けている。

…■記モモジュールユニット１）は、第２図で詳しく示
したごとく、密閉構造とされたケーシング（１１）の上
下方向中間部位に、吸気口（１２）を設けると共に、前
記ケーシング（１１）の上部側に、後述する多孔質中空
糸（１５）の非多孔質膜材（１６）で透過分離された酸
素や二酸化炭素成分を多量に含む分離気体を外部に取出
す取出口（１３）を設ける一方、前記ケーシング（１１
）の下部側に、前記膜材（１６）で透過されることなく
、前記二酸化炭素成分などと分離された窒素濃度の高い
気体を外部に取出す排気口（１４）を設けている。

また、前記ケーシング（１１）の中心内部には、筒状を
なす支持体（１７）を設けて、この支持体（１７）の外
周部位に、細径長尺とされた多数本の多孔質中空糸（１
５）を配設するのであって、該中空糸（１５）の外表面
には、第３図で明らかにしたごとく、酸素や二酸化炭素
の透過係数が窒素透過係数よりも大とされた含フツ素ア
クリレートから成る非多孔質膜材（１６）をコーティン
グするのである。

前記多孔質中空糸（１５）としては、例えば内径が１０
０〜２５０μｍ１外径が２００〜４００ｔｉ　ｍで、０
．０５〜０．１μｍの多数の細径孔をもったポリエチレ
ン、ポリプロピレン又はフッ素樹脂などから成る多孔質
中空体が使用される。

また、前記多孔質中空糸（１５）の外表面にコーティン
グする前記非多孔質膜材（１６）とじては、酸素や二酸
化炭素の透過分離特性に優れた含フツ素アクリレートが
使用される。

更に、前記含フツ素アクリレートとしては、例えば６Ｆ
ＯＭＡ、αＦＩＦＯ１αＦ　Ｓ　ｌ　２Ｎ　αＦＮＰ系
の化合物が使用されるのである。

前記６ＦＯＭＡ系の化合物としては、例えばＣＨ。

蕃 一←ＣＨ２−Ｃ＋　　ＣＦ、　　　　ＣＦ。

Ｃ００ＣＨ２ＣＦ　（ＯＣＦ２ＣＦ）　ｎＯｃ、　Ｆ。

但しｎはＯ又は　１　の整数 が使用される。

また、前記αＦＩＦＯ系の化合物としては、例えば 量 一←ＣＨ２−Ｃ＋ＣＦ、　　　ＣＦ。

ＣＯＯＣ８２ＣＦ　（ＯＣＦ２ＣＦ）　ｎＯｃ、　Ｆ−
但しｎは０又は１　の整数が使用される。

更に、前記αＦＳｉ２系の化合物としては、例えば ＋ＣＨ２−Ｃ−−升一 Ｃ００ＣＨ２−３ｉ　（ＣＨ−）２０Ｓｉ（ＣＨ−）−
が使用される。

また、前記ａＦＮＰ系の化合物としては、例えば、 一←ＣＨ２−Ｃ→− 曇 Ｃ００ＣＨ２−Ｃ（ＣＨ−）　− が使用される。

また、前記αＦＥ３ＦＯ及びαＦＮＰ系化合物の各種気
体に対する透過係数Ｋ［ＣＣ１１ＣＩＩ／ＣＩΦｓｅｃ
＠ｃ■Ｈｇコは、次表の通りである。

そして、前記支持体（１７）の外周部位に配設する前記
各中空糸（１５）の上部ＩＩを、この各中空糸（１５）
の前記取出口（１３）と対向する端部をそれぞれ開放さ
せた状態で、合成樹脂などから成る集束体（１８）によ
り集束させ、かつ該集束体（１８）で前記支持体（１７
）の長さ方向−側を閉鎖させて、前記集束体（１８）を
前記ケーシング（１１）の内部に気密状に挿嵌すること
により、前記各中空糸（１５）の内部を前記取出口（１
３）に連通させる。

また、前記支持体（１７）の下方側に、前記各中空糸（
１５）の下端を閉鎖する合成樹脂などから成る閉鎖体（
１９）を設け、該閉鎖体（１９）に前記支持体（１７）
の内部に連通ずる前記排気口（１４）を設けると共に、
前記支持体（１７）における閉鎖体（１９）の上方側に
、前記支持体（１７）の内外を連通させる連通孔（１７
ａ）を形成して、前記吸気口（１２）から前記ケー７ン
グ（１１）内に取入れられた燃焼排ガスを、第２図の矢
印で示したように、前記連通孔（１７ａ）から前記支持
体（１７）及び排気口（１４）へと移流させ、斯かる燃
焼排ガスの移流時に、該燃焼排ガスに含まれる酸素や二
酸化炭素成分を前記各中空糸（１５）の膜材（１６）で
透過分離させて、前記取出口（１３）から外部に取出し
、また前記各中空糸（１５）の膜材（１６）を透過しな
い窒素成分を前記排気口（１４）から外部に取出すよう
になす。

しかして以上のごとく構成されたモジュールユニット（
１）に、前記燃焼装置（２）で発生した燃焼排ガスを供
給し、かつ前記モジュールユニット（１）で前記燃焼排
ガスから透過分離された酸素や二酸化炭素成分を多量に
含む気体を前記園芸ハウス（３）側に取出す流通制御手
段を設けるのである。

前記流通制御手段は、前記モジュールユニット（１）の
吸気口（１２）と、前記燃焼装置（２）の排ガス通路と
の間に、供給配管（ＩＡ）を介して、フィルタ（４）、
コンプレッサーなどから成る加圧ポンプ手段（５）、ア
フタークーラ（６）、セパレータ（７）及び調圧弁（８
）をそれぞれ介装させて構成される。

また、前記モジュールユニット（１）と前記園芸ハウス
（３）との間には、前記モジュールユニ７）（１）で透
過分離された酸素や二酸化炭素を多ｉｊ１に含む気体を
前記園芸ハウス（３）側に供給する供給手段（９）を設
けており、この供給手段（９）はｓ　ｆＴＩ記モジュー
ルユニット（１）の取出Ｄ　（１３）と園芸ハウス（３
）の内部とを連絡する連絡配管（９１）から成る。尚、
この連絡配管（９１）の中間部位に、膜透過側圧力を負
圧にして二酸化炭素の膜透過を一層促進させる真空ポン
プ等を適宜介装させることもできる。

更に、前記モジュールユニット（１）の排気口（１４）
から排気される膜非透過側の排気個気体を、前記園芸ハ
ウス（３）内に流量制御して供給する流量調節手段（１
０）を設けており、この調節手段（１０）は、前記υト
気口（１４）と園芸ハウス（３）の内部とを連絡する連
絡配管（９２）と、該配管（９２）に介装する流量調節
弁（９３）と、該調節弁（９３）の上流側に分岐する排
気管（９４）とを備えて成る。

しかして以上の構成とすることにより、前記燃焼装置（
２）で発生した燃焼排ガス中の酸化窒素や酸化イオウな
どのイイ害成分が、前記流通制御手段を構成する前記フ
ィルタ（４）で除去されて、ｎ」記有害成分を含まない
燃焼排ガスが、前記加圧ポンプ手段（５）で加圧された
状態で、前記モジュールユニット（１）の吸気口（１２
）から内部へと供給され、該モジュールユニット（１）
内に配設した前記各多孔質中空糸（１５）の非多孔質膜
材（１６）により、前記燃焼排ガス中の酸素や二酸化炭
素成分が効率良く透過分離され、この二酸化炭素を多量
に含む気体が前記取出口（１３）から外部に取出され、
前記供給手段（９）を構成する連絡配管（９１）を介し
て前記園芸ハウス（３）内へと供給され、該園芸ハウス
（３）内で栽培される植物の光合成源に供されるのであ
る。

また、前記モジュールユニット（１）内に設ケたｆｌｉ
ｔ記各中空糸（１５）の膜材（１６）で透過分離されな
い窒素成分を多量に含む気体は、前記モジュールユニッ
ト（１）の排気口（１４）から前記連絡配管（９２）を
介して前記流Ｉ４調節弁（９３）の開閉制御等により流
量調節されて前記園芸ハウス（３）側に供給され、この
園芸ハウス（３）内の二酸化炭素潤度を最適条件に調節
するのである。

更に、第１図に示した園芸ハウスの温調ノステム、園芸
ハウス（３）内に熱交換器（Ｅ）を配設し、該熱交換器
（Ｅ）を前記燃焼装置（２）に配管パイプ（ＰＨ）を介
して接続すると共に、この配管パイプ（ＰＨ）の中間部
位にポンプ（Ｐ）を介装させて、前記燃焼装置（２）で
加熱された温水を前記配管パイプ（Ｐ　Ｈ）を介して前
記熱交換ｎ　（Ｅ）に供給循環させることにより、前記
園芸ハウス（３）の内部温度を調節するようにしている
。

（発明の効果） 以上説明したように本発明にかかる燃焼排ガスの再利用
装置では、吸気口（１２）と排気口（１４）をもつケー
シング（１１）と、二酸化炭素の分離特性に優れた非多
孔質膜材（１６）を用いた多数本の多孔質中空糸（１５
）とを備え、前記ケーシング（１１）に前記中空糸（１
５）の内部に取出された膜透過側分離気体の取出口（１
３）を設けた中空糸膜モジュールユニット（１）と、前
記吸気口（１２）に燃焼装置（２）からの燃焼排ガスを
供給し、前記取出口（１３）に膜透過側分離気体を取出
す流通制御手段とを備えたから、前記燃焼装置（２）で
発生した燃焼排ガス中の酸素や二酸化炭素を多量に含む
気体を、前記モジュールユニット（１）で分離取出して
、この二酸化炭素を多量に含む気体をを効利用できるに
至ったのである。

又、前記流通制御手段として、フィルタ（４）と前記吸
気口（１２）側に供給する供給空気を加圧する加圧ポン
プ手段（５）とを設けることにより、前記燃焼装置（２
）による燃焼時に、前記二酸化炭素と同時に発生する酸
化窒素や酸化イオウなどの存置成分を、前記フィルタ（
４）で分離除去して、前記モジュールユニット（１）側
には前記イ１害成分を含まない燃焼排ガスを供給できて
、前記モジュールユニット（１）の取出口（１３）から
、前記有害成分を含まず、酸素や二酸化炭素を多量に含
んだ気体を取出し得るのであり、しかも前記燃焼排ガス
は、前記ポンプ手段（５）で加された状態で前記モジュ
ールユニ７ト（１）側に供給されるため、該モジュール
ユニー／　ト（１）による前記酸素や二酸化炭素成分の
分離効率を高め得るのである。

更に、前記燃焼装置（２）は、前記園芸ハウス（３）内
における温調用の熱源として使用されるものであり、ま
た前記モジュールユニット（１）の取出口（１３）から
取出された二酸化炭素成分を、前記園芸ハウス（３）内
に供給する供給手段（９）を備えているため、前記モジ
ュールユニット（１）で分離された酸素や二酸化炭素成
分を多量に含む気体を、前記供給手段（９）を介して前
記園芸ハウス（３）内に供給して、該園芸ハウス（３）
内で栽培される植物の光合成源として有効利用でき、換
言すれば前記園芸ハウス（３）内の環境を二酸化炭素雰
囲気となし、この環境条件下で前記植物の活発な光合成
を行うことが可能となって、該植物の良好な栽培を行い
得るに至ったのである。

また、排気口（１４）から排気される膜非透過側の排気
側気体を園芸ハウス（３）内に流量制御して供給する流
量調節手段（１０）を設けたから、前記園芸ハウス（３
）内の二酸化炭素濃度を最適条件に調節できるのである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる燃焼排ガスの再利用装置を適用
した園芸ハウスの温調システムを示すフローシート図、
第２図は同再利用装置に使用されるモジュールユニー／
　）の断面図、第３図は同モジュールユニットに使用す
る多孔質中空糸の拡大斜視図、第４図は従来例を示す断
面図である。 （１）・・・１モジユールユニー／　）（１１）・１・
ケーシング （１２）・・・・吸気口 （１３）・・１取出口 （１４）争・・・排気口 （１５）・・１多孔質中空糸 （１６）−・・・非多孔質膜材 （２）・・・・嗜燃焼装置 （３）・・拳ｅ・園芸ハウス （４）・・・・・フィルタ （５）・・・・・加圧ポンプ手段 （９）＠・・・・供給手段 （１０）・・・・流量調節手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）燃焼装置（２）から排出される高濃度二酸化炭素を
   含む燃焼排ガスを回収して再利用するたの再利用装置で
   あって、吸気口（１２）と排気口（１４）をもつケーシ
   ング（１１）と、二酸化炭素の分離特性に優れた非多孔
   質膜材（１６）を用いた多数本の多孔質中空糸（１５）
   とを備え、前記ケーシング（１１）に前記中空糸（１５
   ）の内部に取出された膜透過側分離気体の取出口（１３
   ）を設けた中空糸膜モジュールユニット（１）と、前記
   吸気口（１２）に前記燃焼装置（２）からの燃焼排ガス
   を供給し、前記取出口（１３）に膜透過側分離気体を取
   出す流通制御手段とを備えていることを特徴とする燃焼
   排ガスの再利用装置。 ２）流通制御手段が、燃焼排ガスから不純物を取除くフ
   ィルタ（４）と、吸気口（１２）に供給する供給空気を
   加圧する加圧ポンプ手段（５）とを備えている請求項１
   記載の燃焼排ガスの再利用装置。 ３）燃焼装置（２）が、園芸ハウス（３）の温調用熱源
   であり、取出口（１３）から取出す膜透過側分離気体を
   前記園芸ハウス（３）内に供給する供給手段（９）を備
   えている請求項１又は請求項２記載の燃焼排ガスの再利
   用装置。 ４）排気口（１４）から排気される膜非透過側の排気側
   気体を、園芸ハウス（３）内に流量制御して供給する流
   量調節手段（１０）を設けた請求項３記載の燃焼排ガス
   の再利用装置。