JPS61254220A - Ｃｏ２除去装置 - 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） 本発明は密閉空間１例えば宇宙ステーション。

潜水艦、ライフサイエンス実験室等で使用するＣＯ□除
去装置に関するものである。

（従来の技術） 従来のＣＯｔ（二酸化炭素）除去装置は、アミン系イオ
ン交換樹脂や活性炭等の吸着剤を使用して、気体中から
ＣＯｚを脱着した後、吸着剤に水蒸気を流し、同吸着剤
からＣＯｚを分離して２回収するようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） その場合、ＣＯ，を含有する空気が吸着槽に入り、ＣＯ
□が同吸着槽内に充填された吸着剤に吸着される一方、
ＣＯ，を分離した空気が同吸着槽から排出され２次いで
同吸着槽に置換ガスの水蒸気が供給される。このとき、
水蒸気の凝縮が起こり、吸着剤が加熱され、吸着剤に吸
着されていたＣＯ！が吸着剤から脱着されて、吸着剤が
再生されると同時に脱着されたＣＯ□が回収される。こ
の再生された吸着剤は、凝縮水等の水分をもっているが
、脱着完了後の吸着剤は高温であり、　　ＣＯ２を含有
する空気が再び流れ始めると、同空気が加熱されると同
時に水分が蒸発して、吸着剤の乾燥と冷却とが行われ、
同時にＣＯｔの吸着が再開される。同吸着剤中の水分は
１時間の経過とともに減少し、空気を長時間流すと、空
気の湿度に応じた平衡水分吸着量になる。第３図は、空
気湿度と吸着剤吸着水分量との関係を示し、第４図は。

運転中の吸着剤中の水分の挙動を示している。同第４図
の■のように、入口空気の温度が高くて。

湿度が低いと、水分不足になり、■のように温度が低く
て、湿度が高いと、水分過剰になり、その何れの場合に
も、ＣＯ，の吸着力が低下する。このように入口空気の
温度や湿度が適当でない場合。

或いは変動幅が大きい場合に、入口空気の温度や湿度を
■の適切な水分域に保持する必要がある。

適切な水分域は、吸着剤の種類により異なるが。

アミン系イオン交換樹脂では、約２０〜３０％程度が適
当で、吸着剤の種類により水分域を適当に選択する必要
がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記の問題点に対処するもので、　　ＣＯ２を
含有する気体を導くガス導入管と、同ガス導入管により
供給された気体中からＣＯ□を捕獲する吸着剤を内部に
充填した吸着槽と、ＣＯ，から分離した気体を同吸着槽
内から導出するガス導出管と、置換ガスを同吸着槽内へ
供給する置換ガス供給装置とを有するＣＯＺ除去装置に
おいて、１）記吸着槽のガス導入管側にＣＯｚを含有す
る気体の温度を所定温度に調節する温度調節装置を設け
たことを特徴とするＣ　Ｏ２除去装置に係わり、その目
的とする処は、吸着槽の吸着能力を安定した高い状態に
保持できる改良されたＣＯ□除去装置を供する点にある
。

本発明は前記のようにＣＯ□を含有する気体を導くガス
導入管と、同ガス導入管により供給された気体中からＣ
Ｏ□を捕獲する吸着剤を内部に充填した吸着槽と、ＣＯ
□から分離した気体を同吸着槽内から導出するガス導出
管と、置換ガスを同吸着槽内へ供給する置換ガス供給装
置とを有するＣＯ□除去装置において、前記吸着槽のガ
ス導入管側にＣＯ□を含有する気体の温度を所定温度に
調節する温度調節装置を設けており、ガス導入管を流れ
るＣＯ□を含有する気体の温度が低、くすぎる場合は、
温度調節装置により加熱し、ガス導入管を流れるＣＯ２
を含有する気体の温度が高くて。

湿度も高い場合は、温度調節装置により水分を除去後、
加熱し、ガス導入管を流れるＣ　Ｏｚを含有する気体の
温度が高くて、湿度が低い場合は、温度調節装置により
冷却して、吸着槽に入る気体の温度や湿度を第４図に示
した■の適切な水分域に保持するので、吸着槽の吸着能
力が安定した高い状態に保持される。

（実施例Ｉ） 次に本発明のＣＯｚ除去装置を第１図に示す一実施例に
より説明すると、　（１）（２）が空気中からＣＯ□を
捕獲する吸着剤（アミン系イオン交換樹脂或いは活性炭
等）　（ｌａ）　（２ａ）を内部に充填した吸着槽、　
（１９）がＣＯ□を含有する空気を上記吸着槽（１）　
（２）の入口側に導くガス導入管、（３）が同ガス導入
管（１９）の上流側に設けたターラ（冷却水により冷却
するターラ）（温度調節装置）　、　（４）が同クーラ
（３）の下流側のガス導入管（１９）に設けた空気ファ
ン、（５）が同空気ファン（４）の下流側のガス導入管
（１９）に設けたヒータ（温度調節装置）、（３０）が
同ヒータ（５）の温度を調節する温度調節器、（１１）
　（１３）が同ガス導入管（１９）に設けた自動切換弁
。

（４）が同ガス導入管（１９）に設けた空気ファン、（
２３）が水供給源から供給された水を加熱して水蒸気に
する水蒸気発生器、　（２１）が同水蒸気発生器（２３
）で発生した水蒸気（置換ガス）を上記吸着槽（１）（
２）の入口側に導く水蒸気導入管、　（１５）（１７）
が同水蒸気導入管（２１）に設けた自動切換弁、　（２
０）がＣＯ□から分離した空気を上記吸着槽（１）　（
２）の出口側から導出するガス導出管、　（１２）　（
１４）が同ガス導出管（２０）に設けた自動切換弁、　
（２２）が吸着剤（１ａ）（２ａ）から脱着したＣＯ□
を上記吸着槽（１）　（２）の出口側から取り出すＣＯ
□導出管、（１６）　（１８）が同ＣＯ□導出管（２２
）に設けた自動切換弁、（６）が同Ｃ０２導出管（２２
）に設けたＣＯ□ファン、（６’）が同ＣＯ□導出管（
２２）に設けたＣＯ２タンクである。

なお上記吸着槽（１）　（２）の出口側には、ＣＯ２の
脱着状態を検出するＣＯｔ検出センサがあり、同各ＣＯ
□検出センサからの検出信号に基づいて上記各自動切換
弁（１１）〜（１８）を制御する制御器があるが、同各
ＣＯ□検出センサ及び同制御器は９図示を省略している
。

（作用） 次に前記第１図に示したＣＯ２除去装置の作用を説明す
る。いま吸着槽（１）の吸着剤（１ａ）が空気からＣＯ
２を吸着中であり、吸着槽（２）の吸着剤（２ａ）がＣ
Ｏ□を脱着中であるとすると、吸着槽（１）へのＣＯ□
を含有する空気は、ターラ（３）を通過するとき、温度
が調節されるとともに水分が除去され、ヒータ（５）を
通過するとき、温度が調整される。即ち、（Ｉ）ＣＣｈ
を含有する気体の温度が低くすぎる場合は、ヒータ（５
）により加熱され、　（■）ガス導入管を流れるＣＯ，
を含有する気体の温度が高くて、湿度も高い場合は、タ
ーラ（３）により温度が下げられ、水分が除去された後
、ヒータ（５）により加熱され、　（■）ガス導入管を
流れるＣＯｔを含有する気体の温度が高くて。

湿度が低い場合は、ターラ（３）により温度が下げられ
て、吸着槽（１）に入る。なお吸着槽（２）が吸着工程
に入ったときも、同吸着槽（２）への空気が同様に調節
される。また上記のように吸着槽（１）の吸着剤（１ａ
）が空気からＣＯ２を吸着中であり。

吸着槽（２）の吸着剤（２ａ）がＣＯ□を脱着中であれ
ば、自動切換弁（１１）　（１２）　（１７）　（１８
）は開状態、自動切換弁（１３）　（１４）　（１５）
　（１６）は閉状態、空気ファン（３）及びＣＯ，ファ
ン（５）は作動中、吸着槽（２）出口側のＣＯ２濃度検
出センサはＣＯ□濃度を検出中である。この状態で引き
続き吸着槽（２）でＣＯ□の脱着を続けると、水蒸気の
流入による温度上昇により、ＣＯ２温度検出センサが作
動し、そのとき得られるＣＯ□温度検出信号が同ＣＯ２
温度検出センサから制御器へ送られ、同制御器から自動
切換弁（１１）　（１７）　（１８）へ閉の制御信号が
送られ。

同制御器から自動切換弁（１３）　（１４）　（１５）
へ開の制御信号が送られて、同自動切換弁（１１）　（
１７）　（１８）が閉じ５同自動切換弁（１３）　（１
４）　（１５）が開いて、吸着槽（１）が脱着状態に入
り、吸着槽（２）が吸着状態に入る。またこの状態にな
って、吸着槽（１）出口側のＣＯ２濃度検出センサがＣ
Ｏ２を検出すると。

そのとき得られるＣＯ□濃度検出信号が同Ｃ０２濃度検
出センサから制御器へ送られ、同制御器から自動切換弁
（１６）へ開の制御信号が送られ、同制御器から自動切
換弁（１２）へ閉の制御信号が送られて、同自動切換弁
（１６）が開き、同自動切換弁（１２）が閉じて、ＣＯ
，がＣＯ□タンク（６゛）に回収される。またその後に
吸着槽（１）出口側のＣＯ□温度、検出センサが水蒸気
によるＣＯｔの温度上昇を検出すると、そのとき得られ
るＣＯ□温度検出信号が同ＣＯ２温度検出センサから制
御器へ送られ。

同制御器から自動切換弁（１１）　（１２）　（１７）
へ開の制御信号が送られ、同制御器から自動切換弁（１
３）　（１５）（１６）へ閉の制御信号が送られて、同
自動切換弁ＣＩ）　（１２）　（１７）が開き、同自動
切換弁（１３）　（１５）　（１６）が閉じて、吸着槽
（２）が脱着状態に入る。また吸着槽（２）側のＣＯ２
濃度検出センサがＣＯＺを検出すると、そのとき得られ
るＣＯ２濃度検出信号が同ＣＯ２温度検出センサから制
御器へ送られ、同制御器から自動切換弁（１８）へ開の
制御信号が送られ、同制御器から自動切換弁（１４）へ
閉の制御信号が送られて、同自動切換弁（１８）が開き
、同自動切換弁（１４）が閉じテ、　　ＣＯｔがＣＯ□
タンク（６′）に回収される。それからも上記の作用が
繰り返し行われて、ＣＯ，が連続的に回収される。以上
の説明から明らかなように本実施例では、空気中のＣＯ
□を吸着槽（１）　（２）内に充填した吸着剤（ｌａ）
　（２ａ）に吸着し、また同吸着剤（ｌａ）　（２ａ）
に吸着したＣＯ２を置換ガス（水蒸気等）により脱着す
るときに。

吸着槽（１）　（２）の出口側に設けたＣＯ□濃度検出
センサ（７）　（８）からの検出信号を脱着開始信号と
し。

ＣＯ□温度検出センサ（９）　（１０）からの検出信号
を脱着終了信号としている。なお吸着槽の数は、処理量
、処理効率、運転時間等により決定されるが。

空気を連続的に処理する場合には、最低２槽が必要で、
切り換え例を第２図に示した。同２図では。

平行線のない部分が吸着状態を、水平の平行線部が空気
追い出し状態を、斜めの平行線部がＣＯｚ回収状態を、
それぞれ示している。

（実施例■） 第２図は、ヒータ（５）の熱源に処理後の空気の保有熱
を利用した他の実施例で、第１図と同じ部分には同一符
号を用いている。（２９）がヒータ（５）を迂回して、
ガス導入管（１９）に接続したバイパス管で、同バイパ
ス管（２９）に流量調整弁（３０）が設けられ、同流量
調整弁（３０）に温度（または湿度）調節器（３１）が
接続し、ガス導出管（２０）が上記ヒータ（５）に接続
しており、このＣＯを除去装置でも前記第１図の実施例
と同様の作用が達成される。

（発明の効果） 本発明は前記のようにＣＯｔを含有する気体を導くガス
導入管と、同ガス導入管により供給された気体中からＣ
Ｏｔを捕獲する吸着剤を内部に充填した吸着槽と、ＣＯ
ｔから分離した気体を同吸着槽内から導出するガス導出
管と、置換ガスを同吸着槽内へ供給する置換ガス供給装
置とを有するＣ　Ｏを除去装置において、前記吸着槽の
ガス導入管側にＣＯｔを含有する気体の温度を所定温度
に調節する温度調節装置を設けており、ガス導入管を流
れるＣ０１を含有する気体の温度が低くすぎる場合は、
温度調節装置により加熱し、ガス導入管を流れるＣ　Ｏ
ｔを含有する気体の温度が高（て。

湿度も高い場合は、温度調節装置により水分を除去後、
加熱し、ガス導入管を流れるＣＯＷを含有する気体の温
度が高くて、湿度が低い場合は、′／＠度調節装置によ
り冷却して、吸着槽に入る気体の温度や湿度を第４図に
示した■の適切な水分域に保持するので、吸着槽の吸着
能力を安定した高い状態に保持できる効果がある。

以上本発明を実施例により説明したが９本発明はこのよ
うな実施例だけに限定されるものでなく。

本発明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変を
施し得るものである０例えば温度調節装置は、気体の入
口温度を１１節できるものであれば。

いかなるものでもよい、また水蒸気は、！！造容易だし
、環境汚染がなくて、置換ガスとして有利である。また
置換ガス導入管、ガス導出管、ＣＯｔ導出管は、吸着槽
に直接設ける必要はなく、　　ＣＯ２導出管をガス導出
管から分岐して設けるなどしてもよい、またＣＯ７回収
タンクをＣＯ７導出管に設ければ、ＣＯ□Ｏ□管がＣＯ
□凹収凹室装置る。またＣＯ１回収タンクを設けずにＣ
Ｏｔを系外へ直接放出してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるＣＯｔ除去装置の一実施例を示
す系統図、第２図は他の実施例を示す系統図、第３図は
空気湿度と吸着剤吸着水分量との関係を示す説明図、第
４図は運転中の吸着剤中の水分の挙動を示す説明図であ
る。 （１）（２）　・・・吸着槽、（ｌａ）（ｌｂ）　　・
・・吸着剤。 （１９）・・・ガス導入管、　（２０）・・・ガス導出
管。 （２３）・・・置換ガス供給装置、　（３）　（５）　
（３０）　　・・・温度調節装置。 復代理人弁理士岡本重文外２名 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＣＯ＿２を含有する気体を導くガス導入管と、同ガス導
   入管により供給された気体中からＣＯ＿２を捕獲する吸
   着剤を内部に充填した吸着槽と、ＣＯ＿２から分離した
   気体を同吸着槽内から導出するガス導出管と、置換ガス
   を同吸着槽内へ供給する置換ガス供給装置とを有するＣ
   Ｏ＿２除去装置において、前記吸着槽のガス導入管側に
   ＣＯ＿２を含有する気体の温度を所定温度に調節する温
   度調節装置を設けたことを特徴とするＣＯ＿２除去装置
   。