WO2024013972A1 - ヒートポンプシステム及びヒートポンプ装置の製造方法 - Google Patents

ヒートポンプシステム及びヒートポンプ装置の製造方法 Download PDF

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heat pump
carbon dioxide
carbon
pump device
heat
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洋次 尾中
誠 谷島
俊雄 篠木
誠 川本
誠治 中島
智哉 福井
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三菱電機株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50—Carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B45/00—Arrangements for charging or discharging refrigerant

Definitions

  • the present disclosure relates to a heat pump system and a method for manufacturing a heat pump device.
  • US Pat. No. 5,200,301 discloses a CO 2 negative emission plant that captures carbon dioxide from the exhaust gas of an operating plant and discharges a gas substantially free of carbon dioxide.
  • Patent Document 1 discloses that captured carbon dioxide is used in a vegetable plant. However, in Patent Document 1, the uses of the captured carbon dioxide are limited.
  • the present disclosure has been made in view of the above-mentioned problems, and aims to provide a heat pump system and a method for manufacturing a heat pump device that can expand the uses of recovered carbon dioxide and reduce carbon dioxide released into the air. purpose.
  • One aspect of the heat pump system according to the present disclosure includes a carbon dioxide recovery system that recovers carbon dioxide from the air using energy, and a heat pump that stores at least carbon contained in the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system. and a device.
  • One aspect of the method for manufacturing a heat pump device according to the present disclosure is to manufacture a heat pump device that recovers carbon dioxide from the air using energy and stores at least carbon contained in the recovered carbon dioxide.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a heat pump system according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a heat pump system according to a second embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a heat pump system according to a third embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a heat pump system according to a fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a heat pump system according to a fifth embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a heat pump system according to a sixth embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat pump device included in a heat pump system according to a seventh embodiment. It is a block diagram showing a heat pump system concerning Embodiment 8.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a heat pump system concerning Embodiment 8.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat pump device included in a heat pump system according to a ninth embodiment.
  • 10 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat pump device included in a heat pump system according to a tenth embodiment.
  • FIG. FIG. 7 is a block diagram showing a heat pump system according to an eleventh embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a heat pump system 1 in the first embodiment.
  • the heat pump system 1 of the first embodiment includes a carbon dioxide recovery system 2, a carbon storage system 3, and a re-recovery system 4.
  • the carbon dioxide recovery system 2 uses energy to recover carbon dioxide (CO 2 ) from the air.
  • the carbon dioxide recovery system 2 uses renewable energy to recover carbon dioxide from the air.
  • Renewable energy is, for example, electricity obtained using sunlight, wind volume, geothermal heat, small and medium-sized hydropower, and biomass.
  • the heat pump system 1 in the first embodiment may include a device that generates renewable energy. Since the carbon dioxide recovery system 2 uses renewable energy, it is possible to reduce greenhouse gas emissions.
  • the carbon dioxide recovery system 2 recovers carbon dioxide from the air, for example.
  • This air is, for example, outside air.
  • the air may be coy.
  • the air may be exhaust gas from a factory or the like. In other words, the gas from which the carbon dioxide recovery system 2 recovers carbon dioxide is not limited to the atmosphere.
  • the carbon dioxide recovery system 2 includes a carbon dioxide recovery device 21, a recycled carbon dioxide concentrator 22, a recycled carbon dioxide storage facility 23, and a recycled carbon dioxide filling device 24.
  • the carbon dioxide recovery device 21 is supplied with air containing carbon dioxide and renewable energy.
  • the carbon dioxide recovery device 21 recovers carbon dioxide from the air using renewable energy.
  • the carbon dioxide recovery device 21 includes a fan that is powered by renewable energy.
  • the carbon dioxide recovery device 21 includes a separation device that separates gas containing carbon dioxide from the air that is pumped using a fan.
  • the separation device employs one or more of separation methods such as adsorption separation, membrane separation, cooling separation, centrifugal separation, gravity separation, and gas-liquid separation.
  • a separation device using adsorption separation separates a specific component by adsorbing it onto an adsorbent, an adsorption liquid, or the like.
  • the adsorbent include silica gel, zeolite, and activated carbon. Specifically, by adsorbing a component containing carbon dioxide on an adsorbent, this component can be separated from other components.
  • the adsorbent may be granular, powdered, etc. The granules are, for example, bead-like (spherical), pellet-like (cylindrical), and the like.
  • the adsorbent may be supported on the surface of the base material.
  • the base material may have a honeycomb shape, for example.
  • a separation device using adsorption separation has the function of separating carbon dioxide from an adsorbent.
  • the separation device includes, for example, a heating device.
  • the heating device separates carbon dioxide from the adsorbent by heating the adsorbent.
  • the separation device may include a pressure reduction device such as a pressure reduction pump.
  • the decompression device separates carbon dioxide from the adsorbent by placing the adsorbent under reduced pressure.
  • a separation device using membrane separation uses, for example, a permeable membrane through which low-molecular components can pass through to separate specific components from other components. Specifically, for example, a component containing hydrogen (H 2 ) can be separated from a component containing carbon dioxide using a palladium permeable membrane.
  • H 2 hydrogen
  • a separation device using cooling separation for example, liquefies a specific component by cooling and separates it from other components (gas).
  • a component containing water (H 2 O) can be liquefied and separated from a gas containing carbon dioxide.
  • a separation device using centrifugation for example, liquefies a specific component (component containing water) by cooling, and separates this component from other components (gas containing carbon dioxide) by centrifugal force.
  • a separation device using gravity separation for example, liquefies a specific component (component containing water) by cooling and separates this component from other components (gas containing carbon dioxide) by gravity.
  • Separation devices using gas-liquid separation for example, liquefy a specific component (component containing water) by cooling, and separate this component from other components (gas containing carbon dioxide) by gravity, centrifugal force, surface tension, etc. To separate.
  • the recycled carbon dioxide concentrator 22 increases the concentration of carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device 21 (referred to as recycled carbon dioxide). Similar to the carbon dioxide recovery device 21, the recycling carbon dioxide concentrator 22 uses one or more of separation methods such as adsorption separation, membrane separation, cooling separation, centrifugal separation, gravity separation, and gas-liquid separation to collect carbon dioxide. Increase the concentration of carbon. Note that if the concentration of recycled carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device 21 is high, the recycled carbon dioxide concentrator 22 may be omitted.
  • the recycled carbon dioxide storage facility 23 is a facility that temporarily stores recycled carbon dioxide.
  • the recycled carbon dioxide storage facility 23 includes, for example, a storage tank.
  • the recycled carbon dioxide stored in the recycled carbon dioxide storage facility 23 is cooled and stored in a liquefied state.
  • the volume of recycled carbon dioxide can be reduced by liquefying it.
  • Recycled carbon dioxide can be carried in and out of the recycled carbon dioxide storage facility 23 using piping or the like. Further, the recycled carbon dioxide may be carried in and out of the recycled carbon dioxide storage facility 23 using a transport container.
  • the recycled carbon dioxide filling device 24 fills objects outside the carbon dioxide recovery system 2 with recycled carbon dioxide stored in the recycled carbon dioxide storage facility 23 .
  • the object external to the carbon dioxide recovery system 2 is, for example, a heat pump device 31 included in the carbon storage system 3 described later. That is, recycled carbon dioxide can be directly filled into the heat pump device 31 from the recycled carbon dioxide filling device 24.
  • the object external to the carbon dioxide recovery system 2 may be a container such as a cylinder 5 in which recycled carbon dioxide is temporarily stored before being supplied to the heat pump device 31. That is, recycled carbon dioxide can be indirectly supplied to the heat pump device 31 from the recycled carbon dioxide filling device 24 via the cylinder 5 or the like. Further, the object external to the carbon dioxide recovery system 2 may be another device.
  • the carbon storage system 3 includes a heat pump device 31. As shown in FIG. 1, the carbon storage system 3 includes a plurality of heat pump devices 31. Note that the carbon storage system 3 may include a single heat pump device 31. This carbon storage system 3 stores at least carbon contained in the recycled carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2. In this embodiment, the carbon storage system 3 uses recycled carbon dioxide as a heat medium for the heat pump device 31 to store recycled carbon dioxide itself. That is, the heat pump system 1 includes a carbon dioxide recovery system 2 that uses energy to recover carbon dioxide from the air, and a heat pump device 31 that stores at least carbon contained in the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2. .
  • Each heat pump device 31 is a device that transports heat using a carbon dioxide heat medium.
  • Each heat pump device 31 is, for example, an air conditioner, a refrigerator, or a water heater. These heat pump devices 31 are an example.
  • the heat pump device 31 may be a heat pump device different from an air conditioner, a refrigerator, or a water heater.
  • the recycled carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2 is supplied as a heat medium X to each heat pump device 31.
  • the recycled carbon dioxide is circulated as a heat medium X inside each heat pump device 31. That is, each heat pump device 31 stores heat medium X made of recycled carbon dioxide.
  • This heat medium X is a carbon-containing heat medium made of recycled carbon dioxide and containing carbon.
  • the purity of the heat medium X (carbon dioxide heat medium) used in each heat pump device 31 is preferably 99.5% or more, but is not limited to this and may be 99.4% or less. Since the purity of the heat medium X is 99.4%, the degree of concentration in the recycling carbon dioxide concentrator 22 can be suppressed, for example. Therefore, the amount of energy required for concentrating recycled carbon dioxide in the recycled carbon dioxide concentrator 22 can be reduced.
  • the re-recovery system 4 recovers the heat medium X stored in each heat pump device 31.
  • the re-recovery system 4 recovers the carbon recovered by the carbon dioxide recovery system 2 and stored by the heat pump device 31 by recovering the heat medium X.
  • the re-recovery system 4 can recover the heat medium X at the timing when each heat pump device 31 is discarded, for example. Further, the re-recovery system 4 may recover the heat medium X at the timing when the heat medium X needs to be replaced in each heat pump device 31.
  • the heat medium X recovered by the re-recovery system 4 is made of recycled carbon dioxide. Therefore, as shown in FIG. 1, the re-recovery system 4 can return the recovered heat medium X to the carbon dioxide recovery system 2.
  • the heat medium X returned to the carbon dioxide recovery system 2 is stored, for example, in a recycling carbon dioxide storage facility 23.
  • the heat medium X returned to the carbon dioxide recovery system 2 may be supplied to the recycling carbon dioxide filling device 24.
  • the heat medium X returned to the carbon dioxide recovery system 2 is supplied to other heat pump devices 31 via the recycling carbon dioxide filling device 24. That is, the other heat pump devices 31 to which the heat medium X recovered by the recovery system 4 is supplied store the carbon recovered by the recovery system 4.
  • the heat medium X recovered by the re-recovery system 4 does not need to be returned to the carbon dioxide recovery system 2. It is also possible to use the heat medium X recovered by the re-recovery system 4 in equipment different from the heat pump system 1 of the first embodiment. Moreover, if recovery of the heat medium X of each heat pump device 31 is not required, it is also possible to omit the re-collection system 4.
  • carbon dioxide is recovered from the air using energy in the carbon dioxide recovery system 2.
  • the carbon dioxide recovery device 21 recovers carbon dioxide from the air using renewable energy or the like.
  • the carbon dioxide (recycled carbon dioxide) recovered by the carbon dioxide recovery device 21 is concentrated in the recycled carbon dioxide concentrator 22 .
  • the recycled carbon dioxide concentrator 22 increases the concentration of recycled carbon dioxide.
  • the recycled carbon dioxide concentrated in the recycled carbon dioxide concentrator 22 is temporarily stored in the recycled carbon dioxide storage facility 23.
  • the recycled carbon dioxide stored in the recycled carbon dioxide storage facility 23 is directly or indirectly supplied to the carbon storage system 3 as a heat medium X by the recycled carbon dioxide filling device 24 .
  • the heat medium X supplied to the carbon storage system 3 is supplied to the heat pump device 31.
  • the heat medium X supplied to each heat pump device 31 is used for heat transport in each heat pump device 31. Further, the heat medium X supplied to the heat pump device 31 is recovered by the re-collection system 4 at the timing of discarding the heat pump device 31 or the like.
  • the heat medium X recovered by the re-recovery system 4 is returned to the carbon dioxide recovery system 2.
  • the heat medium X returned to the carbon dioxide recovery system 2 is stored in a recycling carbon dioxide storage facility 23 or the like, and then supplied to another heat pump device 31.
  • the heat pump system 1 of the first embodiment as described above includes the carbon dioxide recovery system 2 and the heat pump device 31.
  • the carbon dioxide recovery system 2 uses energy to recover carbon dioxide from the air.
  • the heat pump device 31 stores at least carbon contained in the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2.
  • the recovered carbon dioxide can be stored in the heat pump device 31 for a long period of time.
  • carbon contained in the recovered carbon dioxide can be fixed to the heat pump device 31. Therefore, the uses of the recovered carbon dioxide can be expanded and the amount of carbon dioxide released into the air can be reduced.
  • the heat pump device 31 stores a carbon-containing heat medium (heat medium X) containing carbon.
  • heat medium X carbon-containing heat medium
  • carbon contained in carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2 can be effectively used as a carbon-containing heat medium. Therefore, there is no need to newly generate a heat medium to be used in the heat pump device 31. Therefore, global warming can be suppressed.
  • the carbon-containing heat medium is a carbon dioxide heat medium.
  • the recovered carbon dioxide can be used as a heat medium as it is. Therefore, the heat pump system 1 according to the first embodiment does not require decomposition treatment of carbon dioxide, and can have a simple configuration.
  • the purity of the carbon dioxide heat medium is preferably 99.5% or more, but is not limited to this, and may be 99.4% or less. Since the purity of the heat medium X is 99.4%, the amount of energy required for concentrating recycled carbon dioxide can be reduced.
  • the heat pump system 1 of the first embodiment also includes a re-collection system 4 that recovers carbon from the heat pump device 31. According to such a heat pump system 1, carbon stored in the heat pump device 31 can be reused.
  • the heat pump system 1 of the first embodiment includes another heat pump device 31 that is different from the heat pump device 31 from which carbon was recovered by the re-collection system 4.
  • Another heat pump device 31 stores the carbon recovered by the re-collection system 4. According to such a heat pump system 1, the carbon recovered by the re-collection system 4 is not discharged to the outside of the heat pump system 1. Therefore, the heat pump system 1 can achieve negative emissions.
  • a heat pump device 31 is manufactured that recovers carbon dioxide from the air using energy and stores at least carbon contained in the recovered carbon dioxide.
  • the recovered carbon dioxide can be stored in the heat pump device 31 for a long period of time.
  • carbon contained in the recovered carbon dioxide can be fixed to the heat pump device 31. Therefore, the uses of the recovered carbon dioxide can be expanded and the amount of carbon dioxide released into the air can be reduced.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a heat pump system 1A in the second embodiment.
  • the heat pump system 1A of the second embodiment includes a hydrocarbon generation system 6.
  • the hydrocarbon generation system 6 generates hydrocarbons Y using the carbon dioxide (recycled carbon dioxide) recovered by the carbon dioxide recovery system 2 .
  • the hydrocarbon generation system 6 includes an FT reactor 61.
  • the FT reactor 61 generates hydrocarbon Y from carbon dioxide using the Fischer-Tropsch reaction.
  • the FT reactor 61 uses a catalyst to synthesize hydrocarbon Y from a mixed gas of recycled carbon dioxide and hydrogen supplied from the outside. Note that renewable energy can be used as the energy required in the FT reactor 61.
  • the hydrocarbon Y produced by the hydrocarbon production system 6 is, for example, propane, isobutane, DME (dimethyl ether), or acetylene.
  • the type of hydrocarbon Y is not particularly limited.
  • the hydrocarbon Y produced in the FT reactor 61 is, for example, a liquid. Therefore, the hydrocarbon Y produced in the FT reactor 61 can be used as a heat medium for the heat pump device 31. Therefore, in the second embodiment, the hydrocarbon Y generated in the hydrocarbon generation system 6 is supplied to the heat pump device 31 as a heat medium (hydrocarbon heat medium). That is, in the second embodiment, the carbon-containing heat medium is a hydrocarbon heat medium.
  • a carbon dioxide heat medium (heat medium X) is stored in some of the plurality of heat pump devices 31 included in the carbon storage system 3.
  • Hydrocarbon Y is stored as a heat medium in some of the plurality of heat pump devices 31 included in the carbon storage system 3.
  • the hydrocarbon Y is generated using carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2, and has carbon contained in the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2. Therefore, the heat pump device 31 that stores hydrocarbon Y stores at least carbon contained in the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2.
  • the re-recovery system 4 can return the hydrocarbon Y recovered from the heat pump device 31 to the carbon dioxide recovery system 2 in addition to the heat medium X that is the carbon dioxide heat medium.
  • the hydrocarbon Y returned to the carbon dioxide recovery system 2 is stored in a separate container from the heat medium X, which is a carbon dioxide heat medium, and is supplied to other heat pump devices 31 as necessary.
  • the storage location for the hydrocarbons Y recovered by the re-recovery system 4 is not limited to the carbon dioxide recovery system 2, and may be a storage facility installed outside the carbon dioxide recovery system 2.
  • the heat pump device 31 stores at least carbon contained in the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2. According to such a heat pump system 1A, recovered carbon dioxide can be stored in the heat pump device 31 for a long period of time. In this way, according to the heat pump system 1A, carbon contained in the recovered carbon dioxide can be fixed to the heat pump device 31. Therefore, the uses of the recovered carbon dioxide can be expanded and the amount of carbon dioxide released into the air can be reduced.
  • the heat pump system 1A of the second embodiment includes a hydrocarbon generation system 6.
  • the hydrocarbon generation system 6 generates hydrocarbons Y using the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2.
  • the carbon-containing heat medium is a hydrocarbon heat medium.
  • the carbon storage system 3 can include the heat pump device 31 that uses hydrocarbon Y as a heat medium. Therefore, the uses of carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2 can be further expanded.
  • the hydrocarbon generation system 6 may include a co-electrolysis device.
  • a co-electrolyzer obtains a mixed gas containing carbon monoxide (CO) and hydrogen from carbon dioxide and water by co-electrolysis.
  • a co-electrolyzer includes a solid oxide electrolytic cell having a cathode electrode and an anode electrode.
  • a solid oxide having oxygen ion conductivity is used in the solid oxide electrolytic cell.
  • the electrolyte zirconia-based oxide or the like is used.
  • a co-electrolyzer is an example of an electrolyzer.
  • the co-electrolyzer supplies the supplied water (or water and carbon dioxide) to the cathode electrode of the solid oxide electrolytic cell.
  • the water used for co-electrolysis in the solid oxide electrolytic cell is desirably water vapor.
  • recovered gas containing carbon dioxide is supplied to the cathode electrode of the solid oxide electrolytic cell.
  • the co-electrolyzer may include a heating device that heats the solid oxide electrolytic cell.
  • the heating device can adjust the temperature within the solid oxide electrolytic cell to a temperature suitable for the co-electrolytic reaction.
  • the ratio of carbon dioxide and water supplied to the solid oxide electrolysis cell can be determined depending on the ratio of the components (carbon monoxide, hydrogen) of the target mixed gas.
  • the device for obtaining carbon monoxide and hydrogen is not limited to a co-electrolysis device.
  • an electrolysis device that independently performs the step of electrolyzing carbon dioxide to obtain carbon monoxide and the step of electrolyzing water to obtain hydrogen.
  • the FT reactor 61 If a co-electrolysis device is provided, the FT reactor 61 generates hydrocarbon Y from carbon monoxide.
  • the FT reactor 61 uses a catalyst to synthesize hydrocarbon Y from a mixed gas in which hydrogen is mixed with carbon monoxide produced by the co-electrolyzer.
  • Embodiment 3 of the present disclosure will be described with reference to FIG. 3. Note that in the description of the third embodiment, the description of the same parts as those of the first embodiment or the second embodiment will be omitted or simplified.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a heat pump system 1B in the third embodiment. As shown in FIG. 3, the heat pump system 1B of the third embodiment does not have a path for filling the heat pump device 31 with carbon dioxide from the recycling carbon dioxide filling device 24 as the heat medium X.
  • a heat pump system 1B in the third embodiment includes a hydrocarbon generation system 6.
  • the hydrocarbon generation system 6 generates hydrocarbons Y using the carbon dioxide (recycled carbon dioxide) recovered by the carbon dioxide recovery system 2 . That is, the heat pump system 1B in the third embodiment supplies all of the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2 to the hydrocarbon generation system 6. Note that a portion of the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2 may be supplied to the hydrocarbon generation system 6.
  • the remaining carbon dioxide is not limited to being used as a hydrocarbon refrigerant in the heat pump device 31 as in the second embodiment, but can also be provided outside the heat pump system 1B. For example, the production amount of hydrocarbons generated by the hydrocarbon generation system 6 may be adjusted, and excess carbon dioxide may be provided to the outside.
  • the re-recovery system 4 returns the hydrocarbon Y recovered from the heat pump device 31 to the carbon dioxide recovery system 2.
  • the hydrocarbon Y returned to the carbon dioxide recovery system 2 is stored in a separate container from the heat medium X, which is a carbon dioxide heat medium, and is supplied to other heat pump devices 31 as necessary.
  • the storage location for the hydrocarbons Y recovered by the re-recovery system 4 is not limited to the carbon dioxide recovery system 2, and may be a storage facility installed outside the carbon dioxide recovery system 2.
  • the heat pump device 31 stores at least carbon contained in the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2. According to such a heat pump system 1B, recovered carbon dioxide can be stored in the heat pump device 31 for a long period of time. In this way, according to the heat pump system 1B, carbon contained in the recovered carbon dioxide can be fixed to the heat pump device 31. Therefore, the uses of the recovered carbon dioxide can be expanded and the amount of carbon dioxide released into the air can be reduced.
  • Embodiment 4 of the present disclosure will be described with reference to FIG. 4. Note that in the description of the fourth embodiment, the description of the same parts as in the first embodiment or the second embodiment will be omitted or simplified.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a heat pump system 1C in Embodiment 4.
  • a heat pump system 1C according to the fourth embodiment includes a hydrocarbon generation system 6 and a carbon nanotube generation system 7.
  • the carbon nanotube generation system 7 generates carbon nanotubes Z using the hydrocarbon Y generated in the hydrocarbon generation system 6 as a raw material.
  • the carbon nanotube generation system 7 includes a CVD synthesizer 71.
  • the CVD synthesizer 71 generates carbon nanotubes Z using a chemical vapor deposition (CVD) method.
  • CVD chemical vapor deposition
  • Examples of the CVD method include catalytic chemical vapor deposition (CCVD).
  • CCVD catalytic chemical vapor deposition
  • This catalytic chemical vapor deposition method is a method in which a hydrocarbon serving as a carbon source is thermally decomposed in a reactor at a temperature of approximately 700 to 1000°C in the presence of a catalytic metal, and the pyrolyzed carbon source is reacted with the catalytic metal.
  • Examples of the catalytic chemical vapor deposition method include a method using methane as a carbon source (plasma enhanced CCVD method).
  • a catalytic chemical vapor deposition method there is a method (thermal CCVD method) using acetylene, ethylene, or the like as a carbon source.
  • the catalyst metal used in the catalytic chemical vapor deposition method for example, iron, cobalt, nickel, etc. are mainly used.
  • a water-assisted-CCVD method may be used as the CVD method.
  • the super growth method is an innovative carbon nanotube synthesis technology that has a production efficiency approximately 1,000 times higher than the general CVD method.
  • the super growth method is a type of thermal CCVD method, and is a production method characterized by adding an extremely low concentration of water together with a carbon source in the carbon nanotube production process.
  • the carbon nanotubes Z produced by the carbon nanotube production system 7 are used, for example, as a raw material for a composite material.
  • Parts of the heat pump device 31 (for example, a heat exchanger) can be manufactured using a composite material containing carbon nanotubes Z.
  • the heat pump device 31 of the fourth embodiment has parts made of this composite material. That is, the heat pump device 31 of the fourth embodiment stores the carbon nanotubes Z generated by the carbon nanotube generation system 7.
  • the carbon nanotubes Z generated by the carbon nanotube generation system 7 are made of carbon contained in the carbon dioxide (recycled carbon dioxide) recovered by the carbon dioxide recovery system 2. Therefore, the heat pump device 31 that stores the carbon nanotubes Z stores at least carbon contained in the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2.
  • the re-recovery system 4 returns carbon nanotubes Z recovered from the heat pump device 31 to the carbon dioxide recovery system 2 in addition to the heat medium X, which is a carbon dioxide heat medium, and the hydrocarbon Y. can.
  • the re-recovery system 4 decomposes the recovered composite material to separate the carbon nanotubes Z, and returns the separated carbon nanotubes Z to the carbon dioxide recovery system 2.
  • the carbon nanotubes Z returned to the carbon dioxide recovery system 2 are stored in a separate container from the heat medium X, which is a carbon dioxide heat medium, and are used as a material for a composite material as needed, and used in other heat pump devices 31. Incorporated.
  • the storage location for the carbon nanotubes Z recovered by the re-recovery system 4 is not limited to the carbon dioxide recovery system 2, and may be a storage facility installed outside the carbon dioxide recovery system 2.
  • the heat pump device 31 stores at least carbon contained in the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2.
  • the recovered carbon dioxide can be stored in the heat pump device 31 for a long period of time.
  • carbon contained in the recovered carbon dioxide can be fixed to the heat pump device 31. Therefore, the uses of the recovered carbon dioxide can be expanded and the amount of carbon dioxide released into the air can be reduced.
  • the heat pump system 1C of the fourth embodiment includes a carbon nanotube generation system 7.
  • the carbon nanotube generation system 7 generates carbon nanotubes Z using hydrocarbons as raw materials.
  • carbon nanotubes Z are generated in the carbon storage system 3 using carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2. Therefore, the uses of carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2 can be further expanded.
  • the heat pump device 31 includes components containing carbon nanotubes. Therefore, the recovered carbon can be easily fixed to the heat pump device 31 for a long period of time.
  • Embodiment 5 of the present disclosure will be described with reference to FIG. 5. Note that in the description of the fifth embodiment, the description of the same parts as those of the first embodiment or the fourth embodiment will be omitted or simplified.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a heat pump system 1D in Embodiment 5. As shown in FIG. 5, the heat pump system 1D of the fifth embodiment does not have a path for filling the heat pump device 31 with carbon dioxide from the recycling carbon dioxide filling device 24 as the heat medium X.
  • a heat pump system 1D in the fifth embodiment includes a hydrocarbon generation system 6 and a carbon nanotube generation system 7.
  • the hydrocarbon generation system 6 generates hydrocarbons Y using the carbon dioxide (recycled carbon dioxide) recovered by the carbon dioxide recovery system 2 .
  • the carbon nanotube generation system 7 generates carbon nanotubes Z using hydrocarbon Y as a raw material. That is, the heat pump system 1D in the fifth embodiment supplies all of the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2 to the hydrocarbon generation system 6. Note that a portion of the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2 may be supplied to the hydrocarbon generation system 6.
  • the remaining carbon dioxide is not limited to being used as a hydrocarbon refrigerant in the heat pump device 31 as in the second embodiment, but can also be provided outside the heat pump system 1D.
  • the production amount of hydrocarbons generated by the hydrocarbon generation system 6 may be adjusted, and excess carbon dioxide may be provided to the outside.
  • the re-recovery system 4 returns the hydrocarbon Y recovered from the heat pump device 31 to the carbon dioxide recovery system 2.
  • the hydrocarbon Y returned to the carbon dioxide recovery system 2 is stored in a separate container from the heat medium X, which is a carbon dioxide heat medium, and is supplied to other heat pump devices 31 as necessary.
  • the storage location for the hydrocarbons Y recovered by the re-recovery system 4 is not limited to the carbon dioxide recovery system 2, and may be a storage facility installed outside the carbon dioxide recovery system 2.
  • the re-recovery system 4 returns the carbon nanotubes Z recovered from the heat pump device 31 to the carbon dioxide recovery system 2.
  • the carbon nanotubes Z returned to the carbon dioxide recovery system 2 are stored in a separate container from the heat medium X, which is a carbon dioxide heat medium, and are used as a material for a composite material as needed, and used in other heat pump devices 31. Incorporated.
  • the storage location for the carbon nanotubes Z recovered by the re-recovery system 4 is not limited to the carbon dioxide recovery system 2, and may be a storage facility installed outside the carbon dioxide recovery system 2.
  • the heat pump device 31 stores at least carbon contained in the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2.
  • the recovered carbon dioxide can be stored in the heat pump device 31 for a long period of time.
  • carbon contained in the recovered carbon dioxide can be fixed to the heat pump device 31. Therefore, the uses of the recovered carbon dioxide can be expanded and the amount of carbon dioxide released into the air can be reduced.
  • Embodiment 5 of the present disclosure will be described with reference to FIG. 6.
  • the description of the same parts as those of the first embodiment, the fourth embodiment, or the fifth embodiment will be omitted or simplified.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a heat pump system 1E in Embodiment 6.
  • the heat pump system 1E of the sixth embodiment does not have a path for filling the heat pump device 31 with carbon dioxide from the recycling carbon dioxide filling device 24 as the heat medium X.
  • the hydrocarbon Y produced by the hydrocarbon production system 6 is not supplied to the heat pump device 31 as a heat medium.
  • a heat pump system 1E in the sixth embodiment includes a hydrocarbon generation system 6 and a carbon nanotube generation system 7.
  • the hydrocarbon generation system 6 generates hydrocarbons Y using the carbon dioxide (recycled carbon dioxide) recovered by the carbon dioxide recovery system 2 .
  • the carbon nanotube generation system 7 generates carbon nanotubes Z using hydrocarbon Y as a raw material. That is, in the heat pump system 1E according to the sixth embodiment, all carbon contained in the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2 is used for the carbon nanotubes Z. Note that it is also possible to provide part of the carbon contained in the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2 to the outside of the heat pump system 1E. In other words, part of the carbon contained in the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2 may be used for the carbon nanotubes Z.
  • the re-recovery system 4 returns the carbon nanotubes Z recovered from the heat pump device 31 to the carbon dioxide recovery system 2.
  • the carbon nanotubes Z returned to the carbon dioxide recovery system 2 are stored in a separate container from the heat medium X, which is a carbon dioxide heat medium, and are used as a material for a composite material as needed, and used in other heat pump devices 31. Incorporated.
  • the storage location for the carbon nanotubes Z recovered by the re-recovery system 4 is not limited to the carbon dioxide recovery system 2, and may be a storage facility installed outside the carbon dioxide recovery system 2.
  • the heat pump device 31 stores at least carbon contained in the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery system 2. According to such a heat pump system 1E, recovered carbon dioxide can be stored in the heat pump device 31 for a long period of time. In this way, according to the heat pump system 1E, carbon contained in the recovered carbon dioxide can be fixed to the heat pump device 31. Therefore, the uses of the recovered carbon dioxide can be expanded and the amount of carbon dioxide released into the air can be reduced.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat pump device 31A included in the heat pump system of the seventh embodiment. Note that FIG. 7 shows one of the plurality of heat pump devices 31A included in the heat pump system of the seventh embodiment.
  • a heat pump device 31A included in the heat pump system of the seventh embodiment includes a discharge port 32.
  • the heat pump device 31A is provided with a circulation path in which the heat medium X circulates.
  • the discharge port 32 is connected to this circulation path and is an outlet for discharging the heat medium X from the circulation path.
  • the exhaust port 32 is provided in a part of the housing of the heat pump device 31A so as to be openable and closable.
  • the discharge port 32 is connected to the re-collection system 4.
  • the recovery system 4 recovers the heat medium X inside the heat pump device 31A from the exhaust port 32.
  • the heat pump device 31A includes a discharge port 32 capable of discharging the stored carbon (thermal medium X).
  • the heat medium X stored inside the heat pump device 31A can be easily taken out to the outside of the heat pump device 31A via the discharge port 32.
  • Embodiment 8 of the present disclosure will be described with reference to FIG. 8. Note that in the description of the eighth embodiment, the description of the same parts as in the first embodiment will be omitted or simplified.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a heat pump system 1F in Embodiment 8.
  • the heat pump system 1F of the eighth embodiment has a mixing channel 8 for mixing another heat medium X1 with the heat medium X supplied from the carbon dioxide recovery system 2 to the heat pump device 31. It is provided.
  • the other heat medium X1 a fluorocarbon heat medium, a carbon hydrogen heat medium, etc. can be used.
  • the heat pump device 31 stores a mixed heat medium X2 consisting of a heat medium X and another heat medium X1. In this way, the heat pump device 31 can also store the mixed heat medium X2. By using the mixed heat medium X2, effects that cannot be obtained by using the heat medium X or the other heat medium X1 alone can be obtained.
  • the mixed heat medium X2 in which the heat medium X is a carbon dioxide heat medium has a higher gas density than other heat medium X1 such as a fluorocarbon heat medium. For this reason, the gas flow velocity of the mixed heat medium X2 inside the heat pump device 31 is smaller than when only the other heat medium X1 is used. Therefore, the heat pump system 1F of the eighth embodiment can reduce the pressure loss in the heat pump device 31.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat pump device 31B included in the heat pump system of Embodiment 9. Note that FIG. 9 shows one of the plurality of heat pump devices 31B included in the heat pump system of the ninth embodiment.
  • a heat pump device 31B included in the heat pump system of Embodiment 9 is provided with a circulation path 33 (circulation section) in which the heat medium X circulates.
  • This circulation path 33 is provided with a heat exchanger, a compressor, a pressure reducer, a fan, etc. (not shown).
  • the circulation path 33 includes a buffer tank 33a (liquid reservoir).
  • the buffer tank 33a is arranged in the middle of the flow path of the heat medium X, and temporarily stores the heat medium X.
  • the heat pump system of the ninth embodiment by providing the buffer tank 33a, the amount of heat medium X stored in the circulation path 33 can be increased compared to the case where the buffer tank 33a is not provided. Therefore, according to the heat pump system of the ninth embodiment, it is possible to suppress the shortage of heat medium X in each heat pump device 31B, and increase the amount of heat medium X stored in each heat pump device 31B.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat pump device 31C included in the heat pump system of Embodiment 10. Note that FIG. 10 shows one of the plurality of heat pump devices 31C included in the heat pump system of the tenth embodiment.
  • a heat pump device 31C included in the heat pump system of the tenth embodiment includes a heat exchange system 34 that performs heat exchange using a heat medium.
  • the heat pump device 31C includes a first heat exchange system 34a having an indoor unit 35 and an outdoor unit 36, and a second heat exchange system 34b which is a heat exchange system 34 different from the first heat exchange system 34a.
  • the first heat exchange system 34a uses a heat medium X, which is a carbon dioxide heat medium, as a heat medium that transports heat between the indoor unit 35 and the outdoor unit 36.
  • the heat medium of the second heat exchange system 34b is not particularly limited, but may be the heat medium X, which is a carbon dioxide heat medium.
  • the heat medium X which is a carbon dioxide heat medium
  • the heat medium X can be used as a heat medium for transporting heat between the indoor unit 35 and the outdoor unit 36, which require a large capacity. can. Therefore, a large amount of the heat medium X, which is a carbon dioxide heat medium, can be stored in the heat pump device 31C.
  • Embodiment 11 of the present disclosure will be described with reference to FIG. 11.
  • the description of the same parts as the description of the above-mentioned Embodiment 1 will be omitted or simplified.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a heat pump system 1G in Embodiment 11.
  • the heat pump system 1G of the eleventh embodiment supplies energy E obtained by the heat pump device 31 to the carbon dioxide recovery system 2.
  • the energy E supplied to the carbon dioxide recovery system 2 is, for example, cold heat, warm heat, or blowing power.
  • the carbon dioxide recovery device 21 of the carbon dioxide recovery system 2 uses the energy E obtained by the heat pump device 31 to recover carbon dioxide from the air.
  • the heat pump system 1G of this embodiment at least a portion of the energy E obtained by the heat pump device 31 is consumed in the heat pump system 1G. Therefore, the heat pump system 1G can achieve negative emissions that further increase the amount of carbon dioxide absorbed.
  • a heat pump device is manufactured using recovered carbon dioxide as a carbon dioxide refrigerant (carbon dioxide heat medium). Furthermore, in the above description, it has been described that hydrocarbons are generated from recovered carbon dioxide and used to manufacture a heat pump device as a hydrocarbon refrigerant (hydrocarbon heat medium).
  • hydrocarbons are generated from recovered carbon dioxide and used to manufacture a heat pump device as a hydrocarbon refrigerant (hydrocarbon heat medium).

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Abstract

本開示に係るヒートポンプシステムは、エネルギを用いて空気中から二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムと、二酸化炭素回収システムで回収された二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を蓄えるヒートポンプ装置とを備える。

Description

ヒートポンプシステム及びヒートポンプ装置の製造方法
　本開示は、ヒートポンプシステム及びヒートポンプ装置の製造方法に関するものである。
　特許文献１は、稼働中のプラントの排気から二酸化炭素を捕捉し、実質的に二酸化炭素を含まない気体を排出するＣＯ２ネガティブエミッション工場を開示する。
国際公開２０１２／２３００４５号公報
　捕捉した二酸化炭素を地下等に貯蔵する場合には、長期間の管理が必要となり、膨大な労力とエネルギを要する。特許文献１は、捕捉した二酸化炭素を植物プラントで用いることが開示されている。しかしながら、特許文献１では、捕捉した二酸化炭素の用途が限られる。
　本開示は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、回収した二酸化炭素の用途を拡げ、空気中に放出される二酸化炭素を削減可能なヒートポンプシステム及びヒートポンプ装置の製造方法を提供することを目的とする。
　本開示に係るヒートポンプシステムの一つの態様は、エネルギを用いて空気中から二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムと、上記二酸化炭素回収システムで回収された上記二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を蓄えるヒートポンプ装置とを備える。
　本開示に係るヒートポンプ装置の製造方法の一つの態様は、エネルギを用いて空気中から二酸化炭素を回収し、回収された上記二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を蓄えるヒートポンプ装置を製造する。
　本開示によれば、回収した二酸化炭素の用途を拡げ、空気中に放出される二酸化炭素を削減可能なヒートポンプシステム及びヒートポンプ装置の製造方法を提供できる。
実施の形態１に係るヒートポンプシステムを示すブロック図である。 実施の形態２に係るヒートポンプシステムを示すブロック図である。 実施の形態３に係るヒートポンプシステムを示すブロック図である。 実施の形態４に係るヒートポンプシステムを示すブロック図である。 実施の形態５に係るヒートポンプシステムを示すブロック図である。 実施の形態６に係るヒートポンプシステムを示すブロック図である。 実施の形態７に係るヒートポンプシステムが備えるヒートポンプ装置の概略構成を示す模式図である。 実施の形態８に係るヒートポンプシステムを示すブロック図である。 実施の形態９に係るヒートポンプシステムが備えるヒートポンプ装置の概略構成を示す模式図である。 実施の形態１０に係るヒートポンプシステムが備えるヒートポンプ装置の概略構成を示す模式図である。 実施の形態１１に係るヒートポンプシステムを示すブロック図である。
　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におけるヒートポンプシステム１を示すブロック図である。図１に示すように、実施の形態１のヒートポンプシステム１は、二酸化炭素回収システム２と、炭素貯蔵システム３と、再回収システム４とを備えている。
　二酸化炭素回収システム２は、エネルギを用いて空気中から二酸化炭素（ＣＯ２）を回収する。例えば、二酸化炭素回収システム２は、再生可能エネルギを用いて空気中から二酸化炭素を回収する。再生可能エネルギは、例えば、太陽光、風量、地熱、中小水力、バイオマスを利用して得られた電力である。本実施の形態１におけるヒートポンプシステム１は、再生可能エネルギを生成する装置を備えてもよい。二酸化炭素回収システム２が再生可能エネルギを用いることで、温室効果ガスの排出量を削減することが可能である。
　二酸化炭素回収システム２は、例えば、空気中から二酸化炭素を回収する。この空気は、例えば外気である。空気は、内気であってもよい。また、空気は、工場等の排気ガスであってもよい。つまり、二酸化炭素回収システム２が二酸化炭素を回収する気体は、大気に限られない。
　図１に示すように、二酸化炭素回収システム２は、二酸化炭素回収装置２１と、リサイクル二酸化炭素濃縮装置２２と、リサイクル二酸化炭素貯蔵設備２３と、リサイクル二酸化炭素充填装置２４とを備える。
　図１に示すように、二酸化炭素回収装置２１は、二酸化炭素が含まれる空気と、再生可能エネルギとが供給される。二酸化炭素回収装置２１は、再生可能エネルギを用いて空気中から二酸化炭素を回収する。例えば、二酸化炭素回収装置２１は、再生可能エネルギで稼働されるファンを備える。また、二酸化炭素回収装置２１は、ファンを用いて圧送された空気から二酸化炭素を含むガスを分離する分離装置を備える。例えば、分離装置は、吸着分離、膜分離、冷却分離、遠心分離、重力分離、気液分離などの分離手法のいずれか或いは複数を採用する。
　吸着分離を用いた分離装置は、例えば、特定の成分を吸着剤、吸着液などに吸着させて分離する。吸着剤としては、シリカゲル、ゼオライト、活性炭などが挙げられる。具体的には、二酸化炭素を含む成分を吸着剤に吸着させることによって、この成分を、他の成分と分離することができる。吸着剤は、粒状、粉状などであってよい。粒状は、例えば、ビーズ状（球形）、ペレット状（円柱形）などである。粉状の吸着剤を用いる場合、吸着剤は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。
　吸着分離を用いた分離装置は、吸着剤から二酸化炭素を分離する機能を有する。分離装置は、例えば、加熱装置を備える。加熱装置は、吸着剤を加熱することによって吸着剤から二酸化炭素を分離させる。分離装置は、減圧ポンプなどの減圧装置を備えていてもよい。減圧装置は、吸着剤を減圧下に置くことで、吸着剤から二酸化炭素を分離させる。
　膜分離を用いた分離装置は、例えば、低分子成分が透過できる透過膜を用いて特定の成分を他の成分から分離する。具体的には、例えば、水素（Ｈ２）を含む成分を、パラジウム透過膜を用いて、二酸化炭素を含む成分から分離することができる。
　冷却分離を用いた分離装置は、例えば、冷却により特定の成分を液化させて他の成分（気体）から分離する。具体的には、例えば、水（Ｈ２Ｏ）を含む成分を液化させ、二酸化炭素を含む気体と分離することができる。
　遠心分離を用いた分離装置は、例えば、冷却により特定の成分（水を含む成分）を液化させ、この成分を遠心力によって他の成分（二酸化炭素を含む気体）から分離する。重力分離を用いた分離装置は、例えば、冷却により特定の成分（水を含む成分）を液化させ、この成分を重力によって他の成分（二酸化炭素を含む気体）から分離する。気液分離を用いた分離装置は、例えば、冷却により特定の成分（水を含む成分）を液化させ、この成分を重力、遠心力、表面張力などによって他の成分（二酸化炭素を含む気体）から分離する。
　リサイクル二酸化炭素濃縮装置２２は、二酸化炭素回収装置２１で回収された二酸化炭素（リサイクル二酸化炭素と称する）の濃度を高める。リサイクル二酸化炭素濃縮装置２２は、二酸化炭素回収装置２１と同様に、吸着分離、膜分離、冷却分離、遠心分離、重力分離、気液分離などの分離手法のいずれか或いは複数を採用して、二酸化炭素の濃度を高める。なお、二酸化炭素回収装置２１で回収されたリサイクル二酸化炭素の濃度が高い場合には、リサイクル二酸化炭素濃縮装置２２を省略してもよい。
　リサイクル二酸化炭素貯蔵設備２３は、リサイクル二酸化炭素を一時的に貯蔵する設備である。リサイクル二酸化炭素貯蔵設備２３は、例えば、貯蔵タンクを有する。例えば、リサイクル二酸化炭素貯蔵設備２３で貯蔵されるリサイクル二酸化炭素は、冷却されることで液化された状態で貯蔵される。リサイクル二酸化炭素を液化することで減容することができる。リサイクル二酸化炭素貯蔵設備２３に対するリサイクル二酸化炭素の搬入出は、配管等で行うことができる。また、リサイクル二酸化炭素貯蔵設備２３に対するリサイクル二酸化炭素の搬入出は、搬送容器を用いて行ってもよい。
　リサイクル二酸化炭素充填装置２４は、リサイクル二酸化炭素貯蔵設備２３に貯蔵されたリサイクル二酸化炭素を、二酸化炭素回収システム２の外部の物体に充填する。ここで、二酸化炭素回収システム２の外部の物体は、例えば、後述する炭素貯蔵システム３に含まれるヒートポンプ装置３１である。つまり、リサイクル二酸化炭素は、リサイクル二酸化炭素充填装置２４から直接的にヒートポンプ装置３１に充填できる。
　また、二酸化炭素回収システム２の外部の物体は、ヒートポンプ装置３１にリサイクル二酸化炭素を供給する前に一時的に保管するボンベ５等の容器であってもよい。つまり、リサイクル二酸化炭素は、リサイクル二酸化炭素充填装置２４から、ボンベ５等を介して、間接的にヒートポンプ装置３１に供給できる。また、二酸化炭素回収システム２の外部の物体は、他の装置であってもよい。
　炭素貯蔵システム３は、ヒートポンプ装置３１を含む。図１に示すように、炭素貯蔵システム３は、複数のヒートポンプ装置３１を含む。なお、炭素貯蔵システム３に含まれるヒートポンプ装置３１は、単数であってもよい。この炭素貯蔵システム３は、二酸化炭素回収システム２で回収されたリサイクル二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を貯蔵する。本実施の形態では、炭素貯蔵システム３は、リサイクル二酸化炭素をヒートポンプ装置３１の熱媒体として用いることで、リサイクル二酸化炭素自体を蓄える。つまり、ヒートポンプシステム１は、エネルギを用いて空気中から二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システム２と、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を蓄えるヒートポンプ装置３１とを備える。
　各々のヒートポンプ装置３１は、二酸化炭素熱媒体を用いて熱輸送を行う装置である。各々のヒートポンプ装置３１は、例えば、空調機、冷凍機、給湯器である。これらのヒートポンプ装置３１は、一例である。ヒートポンプ装置３１は、空調機、冷凍機、給湯器と異なるヒートポンプ装置であってもよい。
　二酸化炭素回収システム２で回収されたリサイクル二酸化炭素は、熱媒体Ｘとして各々のヒートポンプ装置３１に供給される。リサイクル二酸化炭素は、各々のヒートポンプ装置３１の内部で熱媒体Ｘとして循環される。つまり、各々のヒートポンプ装置３１は、リサイクル二酸化炭素からなる熱媒体Ｘを蓄える。この熱媒体Ｘは、リサイクル二酸化炭素からなり、炭素を含む炭素含有熱媒体である。
　各々のヒートポンプ装置３１で用いられる熱媒体Ｘ（二酸化炭素熱媒体）の純度は、９９．５％以上が好ましいが、これに限定されるものではなく、９９．４％以下であってもよい。熱媒体Ｘの純度が９９．４％であることで、例えばリサイクル二酸化炭素濃縮装置２２における濃縮の程度を抑えることができる。このため、リサイクル二酸化炭素濃縮装置２２においてリサイクル二酸化炭素の濃縮に必要となるエネルギ量を削減できる。
　再回収システム４は、各々のヒートポンプ装置３１に蓄えられた熱媒体Ｘを回収する。再回収システム４は、熱媒体Ｘを回収することで、二酸化炭素回収システム２で回収され、ヒートポンプ装置３１で蓄えられた炭素を回収する。再回収システム４は、例えば、各々のヒートポンプ装置３１が廃棄されるタイミングで熱媒体Ｘを回収できる。また、再回収システム４は、各々のヒートポンプ装置３１で熱媒体Ｘの交換が必要となったタイミングで熱媒体Ｘを回収してもよい。
　再回収システム４で回収された熱媒体Ｘは、リサイクル二酸化炭素からなる。このため、図１に示すように、再回収システム４は、回収した熱媒体Ｘを二酸化炭素回収システム２に返送できる。二酸化炭素回収システム２に返送された熱媒体Ｘは、例えばリサイクル二酸化炭素貯蔵設備２３で貯蔵される。二酸化炭素回収システム２に返送された熱媒体Ｘは、リサイクル二酸化炭素充填装置２４に供給されてもよい。
　このように、二酸化炭素回収システム２に返送された熱媒体Ｘは、リサイクル二酸化炭素充填装置２４を介して、他のヒートポンプ装置３１に供給される。つまり、再回収システム４で回収された熱媒体Ｘが供給された他のヒートポンプ装置３１は、再回収システム４で回収された炭素を蓄える。
　再回収システム４で回収された熱媒体Ｘは、二酸化炭素回収システム２に返送しなくてもよい。本実施の形態１のヒートポンプシステム１と異なる設備等で、再回収システム４で回収された熱媒体Ｘを用いることも可能である。また、各々のヒートポンプ装置３１の熱媒体Ｘの回収が必要とされない場合には、再回収システム４を省略することも可能である。
　このような本実施の形態１のヒートポンプシステム１では、二酸化炭素回収システム２でエネルギを用いて空気中から二酸化炭素が回収される。具体的には、二酸化炭素回収装置２１で再生可能エネルギ等を用いて空気中から二酸化炭素が回収される。二酸化炭素回収装置２１で回収された二酸化炭素（リサイクル二酸化炭素）は、リサイクル二酸化炭素濃縮装置２２で濃縮される。リサイクル二酸化炭素濃縮装置２２では、リサイクル二酸化炭素の濃度を高める。
　リサイクル二酸化炭素濃縮装置２２で濃縮されたリサイクル二酸化炭素は、リサイクル二酸化炭素貯蔵設備２３で一時的に貯蔵される。リサイクル二酸化炭素貯蔵設備２３で貯蔵されたリサイクル二酸化炭素は、リサイクル二酸化炭素充填装置２４によって、熱媒体Ｘとして、直接的或いは間接的に炭素貯蔵システム３に供給される。
　炭素貯蔵システム３に供給された熱媒体Ｘは、ヒートポンプ装置３１に供給される。各々のヒートポンプ装置３１に供給された熱媒体Ｘは、各々のヒートポンプ装置３１における熱輸送に用いられる。また、ヒートポンプ装置３１に供給された熱媒体Ｘは、ヒートポンプ装置３１の廃棄のタイミング等で再回収システム４に回収される。再回収システム４で回収された熱媒体Ｘは、二酸化炭素回収システム２に返送される。二酸化炭素回収システム２に返送された熱媒体Ｘは、リサイクル二酸化炭素貯蔵設備２３等で貯蔵された後、他のヒートポンプ装置３１に供給される。
　以上のような本実施の形態１のヒートポンプシステム１は、二酸化炭素回収システム２と、ヒートポンプ装置３１とを備える。二酸化炭素回収システム２は、エネルギを用いて空気中から二酸化炭素を回収する。ヒートポンプ装置３１は、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を蓄える。
　このようなヒートポンプシステム１によれば、回収した二酸化炭素をヒートポンプ装置３１に長期間蓄えることができる。このように、ヒートポンプシステム１によれば、回収した二酸化炭素に含まれる炭素をヒートポンプ装置３１に固定できる。したがって、回収した二酸化炭素の用途を拡げ、空気中に放出される二酸化炭素を削減できる。
　また、本実施の形態１のヒートポンプシステム１において、ヒートポンプ装置３１は、炭素を含む炭素含有熱媒体（熱媒体Ｘ）を蓄える。このようなヒートポンプ装置３１によれば、二酸化炭素回収システム２で回収した二酸化炭素に含まれる炭素を炭素含有熱媒体として有効利用できる。このため、ヒートポンプ装置３１で用いる熱媒体を新規に生成する必要がない。このため、地球温暖化を抑制することができる。
　また、本実施の形態１のヒートポンプシステム１において、炭素含有熱媒体は、二酸化炭素熱媒体である。このようなヒートポンプシステム１によれば、回収した二酸化炭素を二酸化炭素のままで熱媒体として用いることができる。このため、本実施の形態１のヒートポンプシステム１は、二酸化炭素を分解処理等する必要がなく、簡素な構成にできる。
　また、本実施の形態１のヒートポンプシステム１において、二酸化炭素熱媒体の純度は、９９．５％以上が好ましいが、これに限定されるものではなく、９９．４％以下であってもよい。熱媒体Ｘの純度が９９．４％であることで、リサイクル二酸化炭素の濃縮に必要となるエネルギ量を削減できる。
　また、本実施の形態１のヒートポンプシステム１において、ヒートポンプ装置３１から炭素を回収する再回収システム４を備える。このようなヒートポンプシステム１によれば、ヒートポンプ装置３１に蓄えられた炭素を再利用できる。
　また、本実施の形態１のヒートポンプシステム１は、再回収システム４で炭素が回収されたヒートポンプ装置３１と異なる別のヒートポンプ装置３１を備える。別のヒートポンプ装置３１は、再回収システム４で回収された炭素を蓄える。このようなヒートポンプシステム１によれば、再回収システム４で回収された炭素をヒートポンプシステム１の外部に排出しない。したがって、ヒートポンプシステム１は、ネガティブエミッションを実現できる。
　また、本実施の形態１では、エネルギを用いて空気中から二酸化炭素を回収し、回収された二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を蓄えるヒートポンプ装置３１を製造する。このようなヒートポンプ装置３１の製造方法によれば、回収した二酸化炭素をヒートポンプ装置３１に長期間蓄えることができる。このように、ヒートポンプ装置３１の製造方法によれば、回収した二酸化炭素に含まれる炭素をヒートポンプ装置３１に固定できる。したがって、回収した二酸化炭素の用途を拡げ、空気中に放出される二酸化炭素を削減できる。
［実施の形態２］
　続いて、本開示の実施の形態２について、図２を参照して説明する。なお、本実施の形態２の説明において、上記実施の形態１の説明と同様の部分については、説明を省略あるいは簡略化する。
　図２は、実施の形態２におけるヒートポンプシステム１Ａを示すブロック図である。図２に示すように、実施の形態２のヒートポンプシステム１Ａは、炭化水素生成システム６を備える。炭化水素生成システム６は、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素（リサイクル二酸化炭素）を用いて炭化水素Ｙを生成する。本実施の形態２において炭化水素生成システム６は、ＦＴ反応器６１を備える。
　ＦＴ反応器６１は、フィッシャー・トロプシュ反応を用いて、二酸化炭素から炭化水素Ｙを生成する。ＦＴ反応器６１は、触媒を用いて、リサイクル二酸化炭素と外部から供給される水素とが混合された混合ガスから炭化水素Ｙを合成する。なお、ＦＴ反応器６１において必要となるエネルギは、再生可能エネルギを用いることができる。
　炭化水素生成システム６で生成される炭化水素Ｙは、例えば、プロパン、イソブタン、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）、アセチレンである。ただし、炭化水素Ｙの種類は特に限定されるものではない。
　ＦＴ反応器６１で生成される炭化水素Ｙは、例えば液体である。このため、ＦＴ反応器６１で生成される炭化水素Ｙは、ヒートポンプ装置３１の熱媒体として用いることができる。したがって、本実施の形態２では、炭化水素生成システム６で生成された炭化水素Ｙは、熱媒体（炭化水素熱媒体）としてヒートポンプ装置３１に供給される。つまり、本実施の形態２では、炭素含有熱媒体は、炭化水素熱媒体である。
　このような本実施の形態２では、炭素貯蔵システム３に含まれる複数のヒートポンプ装置３１のうち、一部に対して二酸化炭素熱媒体（熱媒体Ｘ）が蓄えられ。炭素貯蔵システム３に含まれる複数のヒートポンプ装置３１のうち、一部に対して炭化水素Ｙが熱媒体として蓄えられる。
　炭化水素Ｙは、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素を用いて生成されており、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素に含まれる炭素を有する。このため、炭化水素Ｙを蓄えるヒートポンプ装置３１は、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を蓄える。
　また、本実施の形態２では、再回収システム４は、二酸化炭素熱媒体である熱媒体Ｘに加えて、ヒートポンプ装置３１から回収した炭化水素Ｙを二酸化炭素回収システム２に返送できる。例えば、二酸化炭素回収システム２に返送された炭化水素Ｙは、二酸化炭素熱媒体である熱媒体Ｘと別の容器で貯蔵され、必要に応じて他のヒートポンプ装置３１に供給される。なお、再回収システム４で回収された炭化水素Ｙの貯蔵場所は、二酸化炭素回収システム２に限定されず、二酸化炭素回収システム２の外部に設置された貯蔵設備であってもよい。
　以上のような本実施の形態２のヒートポンプシステム１Ａにおいて、ヒートポンプ装置３１は、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を蓄える。このようなヒートポンプシステム１Ａによれば、回収した二酸化炭素をヒートポンプ装置３１に長期間蓄えることができる。このように、ヒートポンプシステム１Ａによれば、回収した二酸化炭素に含まれる炭素をヒートポンプ装置３１に固定できる。したがって、回収した二酸化炭素の用途を拡げ、空気中に放出される二酸化炭素を削減できる。
　また、本実施の形態２のヒートポンプシステム１Ａは、炭化水素生成システム６を備える。炭化水素生成システム６は、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素を用いて炭化水素Ｙを生成する。また、本実施の形態２のヒートポンプシステム１では、炭素含有熱媒体は、炭化水素熱媒体である。
　このような本実施の形態２のヒートポンプシステム１によれば、炭素貯蔵システム３に、炭化水素Ｙを熱媒体として用いるヒートポンプ装置３１を含めることができる。このため、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素の用途をさらに拡げることができる。
　なお、炭化水素生成システム６は、共電解装置を備えてもよい。共電解装置は、二酸化炭素および水から、共電解によって一酸化炭素（ＣＯ）および水素を含む混合ガスを得る。
　例えば、共電解装置は、カソード電極およびアノード電極を有する固体酸化物形電解セルを備える。固体酸化物形電解セルには、例えば、酸素イオン伝導性を有する固体酸化物が用いられる。電解質としては、ジルコニア系酸化物などが用いられる。共電解装置は、電解装置の一例である。共電解装置は、供給された水（または、水と二酸化炭素）を固体酸化物形電解セルのカソード電極に供給する。固体酸化物形電解セルにおける共電解に用いられる水は、水蒸気であることが望ましい。また、共電解装置では、二酸化炭素を含む回収ガスを固体酸化物形電解セルのカソード電極に供給する。
　共電解装置は、固体酸化物形電解セルを加熱する加熱装置を備えていてもよい。加熱装置は、固体酸化物形電解セル内の温度を共電解反応に適した温度に調整することができる。固体酸化物形電解セルに供給される二酸化炭素と水との比率は、目的とする混合ガスの成分（一酸化炭素、水素）の比率に応じて定めることができる。
　なお、一酸化炭素および水素を得るための装置は共電解装置に限らない。例えば、二酸化炭素を電気分解して一酸化炭素を得る工程と、水を電気分解して水素を得る工程とを独立に行う電解装置を用いることもできる。
　共電解装置を備える場合には、ＦＴ反応器６１は、一酸化炭素から炭化水素Ｙを生成する。ＦＴ反応器６１は、触媒を用いて、共電解装置で生成された一酸化炭素に水素が混合された混合ガスから炭化水素Ｙを合成する。
［実施の形態３］
　続いて、本開示の実施の形態３について、図３を参照して説明する。なお、本実施の形態３の説明において、上記実施の形態１或いは上記実施の形態２の説明と同様の部分については、説明を省略あるいは簡略化する。
　図３は、実施の形態３におけるヒートポンプシステム１Ｂを示すブロック図である。図３に示すように、実施の形態３のヒートポンプシステム１Ｂは、リサイクル二酸化炭素充填装置２４から二酸化炭素を熱媒体Ｘとしてヒートポンプ装置３１に充填する経路を有していない。
　一方で、図３に示すように、実施の形態３におけるヒートポンプシステム１Ｂは、炭化水素生成システム６を備える。炭化水素生成システム６は、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素（リサイクル二酸化炭素）を用いて炭化水素Ｙを生成する。つまり、本実施の形態３におけるヒートポンプシステム１Ｂは、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素を全て炭化水素生成システム６に供給する。なお、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素の一部を炭化水素生成システム６に供給してもよい。残りの二酸化炭素は、上記第２の実施形態のようにヒートポンプ装置３１で炭化水素冷媒として用いることに限らず、ヒートポンプシステム１Ｂの外部に提供することも可能である。例えば、炭化水素生成システム６で生成する炭化水素の生産量を調整し、余った二酸化炭素を外部に提供するようにしてもよい。
　また、本実施の形態３では、再回収システム４は、ヒートポンプ装置３１から回収した炭化水素Ｙを二酸化炭素回収システム２に返送する。例えば、二酸化炭素回収システム２に返送された炭化水素Ｙは、二酸化炭素熱媒体である熱媒体Ｘと別の容器で貯蔵され、必要に応じて他のヒートポンプ装置３１に供給される。なお、再回収システム４で回収された炭化水素Ｙの貯蔵場所は、二酸化炭素回収システム２に限定されず、二酸化炭素回収システム２の外部に設置された貯蔵設備であってもよい。
　以上のような本実施の形態２のヒートポンプシステム１Ｂにおいて、ヒートポンプ装置３１は、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を蓄える。このようなヒートポンプシステム１Ｂによれば、回収した二酸化炭素をヒートポンプ装置３１に長期間蓄えることができる。このように、ヒートポンプシステム１Ｂによれば、回収した二酸化炭素に含まれる炭素をヒートポンプ装置３１に固定できる。したがって、回収した二酸化炭素の用途を拡げ、空気中に放出される二酸化炭素を削減できる。
［実施の形態４］
　続いて、本開示の実施の形態４について、図４を参照して説明する。なお、本実施の形態４の説明において、上記実施の形態１或いは上記実施の形態２の説明と同様の部分については、説明を省略あるいは簡略化する。
　図４は、実施の形態４におけるヒートポンプシステム１Ｃを示すブロック図である。図４に示すように、実施の形態４のヒートポンプシステム１Ｃは、炭化水素生成システム６と、カーボンナノチューブ生成システム７とを備える。カーボンナノチューブ生成システム７は、炭化水素生成システム６で生成された炭化水素Ｙを原料としてカーボンナノチューブＺを生成する。本実施の形態４においてカーボンナノチューブ生成システム７は、ＣＶＤ合成器７１を備えている。
　ＣＶＤ合成器７１は、化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法を用いてカーボンナノチューブＺを生成する。ＣＶＤ法には、例えば、触媒化学気相蒸着（ＣＣＶＤ：Catalytic Chemical Vapor Deposition）法がある。この触媒化学気相蒸着法は、炭素源となる炭化水素を触媒金属存在下で、７００～１０００℃程度の反応炉内で熱分解し、熱分解された炭素源と触媒金属を反応させる方法である。触媒化学気相蒸着法としては、例えば炭素源にメタンを用いる方法（プラズマエンハンズドＣＣＶＤ法）がある。また、触媒化学気相蒸着法としては、炭素源にアセチレン或いはエチレン等を用いる方法（熱ＣＣＶＤ法）がある。触媒化学気相蒸着法に用いる触媒金属としては、例えば、鉄、コバルト、ニッケルなどが主に使われる。
　また、ＣＶＤ法として、Water-assisted-CCVD法（スーパーグロース法）を用いてもよい。スーパーグロース法は、一般的なＣＶＤ法の約１０００倍の生産効率を持つ革新的なカーボンナノチューブの合成技術である。スーパーグロース法は熱ＣＣＶＤ法の一種であり、カーボンナノチューブの生成工程において炭素源とともに極低濃度の水を添加するのが特徴の生成法である。
　カーボンナノチューブ生成システム７で生成されたカーボンナノチューブＺは、例えば、複合材料の原料として用いられる。カーボンナノチューブＺが含まれた複合材料を用いてヒートポンプ装置３１の部品（例えば、熱交換器）を製造できる。本実施の形態４のヒートポンプ装置３１は、この複合材料で形成された部品を有する。つまり、本実施の形態４のヒートポンプ装置３１は、カーボンナノチューブ生成システム７で生成されたカーボンナノチューブＺを蓄える。
　カーボンナノチューブ生成システム７で生成されたカーボンナノチューブＺは、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素（リサイクル二酸化炭素）に含まれる炭素で形成されている。このため、カーボンナノチューブＺを蓄えるヒートポンプ装置３１は、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を蓄える。
　また、本実施の形態４では、再回収システム４は、二酸化炭素熱媒体である熱媒体Ｘと、炭化水素Ｙに加えて、ヒートポンプ装置３１から回収したカーボンナノチューブＺを二酸化炭素回収システム２に返送できる。再回収システム４は、回収した複合材料を分解してカーボンナノチューブＺを分離し、分離されたカーボンナノチューブＺを二酸化炭素回収システム２に返送する。例えば、二酸化炭素回収システム２に返送されたカーボンナノチューブＺは、二酸化炭素熱媒体である熱媒体Ｘと別の容器で貯蔵され、必要に応じて複合材料の材料とされ、他のヒートポンプ装置３１に組み込まれる。なお、再回収システム４で回収されたカーボンナノチューブＺの貯蔵場所は、二酸化炭素回収システム２に限定されず、二酸化炭素回収システム２の外部に設置された貯蔵設備であってもよい。
　以上のような本実施の形態４のヒートポンプシステム１Ｃにおいて、ヒートポンプ装置３１は、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を蓄える。このようなヒートポンプシステム１Ｃによれば、回収した二酸化炭素をヒートポンプ装置３１に長期間蓄えることができる。このように、ヒートポンプシステム１Ｃによれば、回収した二酸化炭素に含まれる炭素をヒートポンプ装置３１に固定できる。したがって、回収した二酸化炭素の用途を拡げ、空気中に放出される二酸化炭素を削減できる。
　また、本実施の形態４のヒートポンプシステム１Ｃは、カーボンナノチューブ生成システム７を備える。カーボンナノチューブ生成システム７は、炭化水素を原料としてカーボンナノチューブＺを生成する。
　このような本実施の形態４のヒートポンプシステム１によれば、炭素貯蔵システム３に、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素を用いてカーボンナノチューブＺが生成される。このため、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素の用途をさらに拡げることができる。
　また、本実施の形態４のヒートポンプシステム１においては、ヒートポンプ装置３１は、カーボンナノチューブを含む部品を備える。このため、回収した炭素を長期間容易にヒートポンプ装置３１に固定できる。
［実施の形態５］
　続いて、本開示の実施の形態５について、図５を参照して説明する。なお、本実施の形態５の説明において、上記実施の形態１或いは上記実施の形態４の説明と同様の部分については、説明を省略あるいは簡略化する。
　図５は、実施の形態５におけるヒートポンプシステム１Ｄを示すブロック図である。図５に示すように、実施の形態５のヒートポンプシステム１Ｄは、リサイクル二酸化炭素充填装置２４から二酸化炭素を熱媒体Ｘとしてヒートポンプ装置３１に充填する経路を有していない。
　一方で、図５に示すように、実施の形態５におけるヒートポンプシステム１Ｄは、炭化水素生成システム６と、カーボンナノチューブ生成システム７とを備える。炭化水素生成システム６は、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素（リサイクル二酸化炭素）を用いて炭化水素Ｙを生成する。カーボンナノチューブ生成システム７は、炭化水素Ｙを原料としてカーボンナノチューブＺを生成する。つまり、本実施の形態５におけるヒートポンプシステム１Ｄは、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素を全て炭化水素生成システム６に供給する。なお、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素の一部を炭化水素生成システム６に供給してもよい。残りの二酸化炭素は、上記第２の実施形態のようにヒートポンプ装置３１で炭化水素冷媒として用いることに限らず、ヒートポンプシステム１Ｄの外部に提供することも可能である。例えば、炭化水素生成システム６で生成する炭化水素の生産量を調整し、余った二酸化炭素を外部に提供するようにしてもよい。
　また、本実施の形態５では、再回収システム４は、ヒートポンプ装置３１から回収した炭化水素Ｙを二酸化炭素回収システム２に返送する。例えば、二酸化炭素回収システム２に返送された炭化水素Ｙは、二酸化炭素熱媒体である熱媒体Ｘと別の容器で貯蔵され、必要に応じて他のヒートポンプ装置３１に供給される。なお、再回収システム４で回収された炭化水素Ｙの貯蔵場所は、二酸化炭素回収システム２に限定されず、二酸化炭素回収システム２の外部に設置された貯蔵設備であってもよい。
　また、再回収システム４は、ヒートポンプ装置３１から回収したカーボンナノチューブＺを二酸化炭素回収システム２に返送する。例えば、二酸化炭素回収システム２に返送されたカーボンナノチューブＺは、二酸化炭素熱媒体である熱媒体Ｘと別の容器で貯蔵され、必要に応じて複合材料の材料とされ、他のヒートポンプ装置３１に組み込まれる。なお、再回収システム４で回収されたカーボンナノチューブＺの貯蔵場所は、二酸化炭素回収システム２に限定されず、二酸化炭素回収システム２の外部に設置された貯蔵設備であってもよい。
　以上のような本実施の形態５のヒートポンプシステム１Ｄにおいて、ヒートポンプ装置３１は、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を蓄える。このようなヒートポンプシステム１Ｄによれば、回収した二酸化炭素をヒートポンプ装置３１に長期間蓄えることができる。このように、ヒートポンプシステム１Ｄによれば、回収した二酸化炭素に含まれる炭素をヒートポンプ装置３１に固定できる。したがって、回収した二酸化炭素の用途を拡げ、空気中に放出される二酸化炭素を削減できる。
［実施の形態６］
　続いて、本開示の実施の形態５について、図６を参照して説明する。なお、本実施の形態６の説明において、上記実施の形態１、上記実施の形態４或いは上記実施の形態５の説明と同様の部分については、説明を省略あるいは簡略化する。
　図６は、実施の形態６におけるヒートポンプシステム１Ｅを示すブロック図である。図６に示すように、実施の形態６のヒートポンプシステム１Ｅは、リサイクル二酸化炭素充填装置２４から二酸化炭素を熱媒体Ｘとしてヒートポンプ装置３１に充填する経路を有していない。また、炭化水素生成システム６で生成された炭化水素Ｙが熱媒体としてヒートポンプ装置３１に供給されない。
　一方で、図６に示すように、実施の形態６におけるヒートポンプシステム１Ｅは、炭化水素生成システム６と、カーボンナノチューブ生成システム７とを備える。炭化水素生成システム６は、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素（リサイクル二酸化炭素）を用いて炭化水素Ｙを生成する。カーボンナノチューブ生成システム７は、炭化水素Ｙを原料としてカーボンナノチューブＺを生成する。つまり、本実施の形態６におけるヒートポンプシステム１Ｅは、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素に含まれる炭素が全てカーボンナノチューブＺに用いられる。なお、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素に含まれる炭素の一部をヒートポンプシステム１Ｅの外部に提供することも可能である。つまり、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素に含まれる炭素の一部をカーボンナノチューブＺに用いてもよい。
　また、再回収システム４は、ヒートポンプ装置３１から回収したカーボンナノチューブＺを二酸化炭素回収システム２に返送する。例えば、二酸化炭素回収システム２に返送されたカーボンナノチューブＺは、二酸化炭素熱媒体である熱媒体Ｘと別の容器で貯蔵され、必要に応じて複合材料の材料とされ、他のヒートポンプ装置３１に組み込まれる。なお、再回収システム４で回収されたカーボンナノチューブＺの貯蔵場所は、二酸化炭素回収システム２に限定されず、二酸化炭素回収システム２の外部に設置された貯蔵設備であってもよい。
　以上のような本実施の形態６のヒートポンプシステム１Ｅにおいて、ヒートポンプ装置３１は、二酸化炭素回収システム２で回収された二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を蓄える。このようなヒートポンプシステム１Ｅによれば、回収した二酸化炭素をヒートポンプ装置３１に長期間蓄えることができる。このように、ヒートポンプシステム１Ｅによれば、回収した二酸化炭素に含まれる炭素をヒートポンプ装置３１に固定できる。したがって、回収した二酸化炭素の用途を拡げ、空気中に放出される二酸化炭素を削減できる。
　なお、本実施の形態６においては、リサイクル二酸化炭素充填装置２４から二酸化炭素を熱媒体Ｘとしてヒートポンプ装置３１に充填する経路を有してもよい。
［実施の形態７］
　続いて、本開示の実施の形態７について、図７を参照して説明する。なお、本実施の形態７の説明において、上記実施の形態１の説明と同様の部分については、説明を省略あるいは簡略化する。
　図７は、本実施の形態７のヒートポンプシステムが備えるヒートポンプ装置３１Ａの概略構成を示す模式図である。なお、図７は、本実施の形態７のヒートポンプシステムが備える複数のヒートポンプ装置３１Ａのうち１つを示している。
　図７に示すように、本実施の形態７のヒートポンプシステムが備えるヒートポンプ装置３１Ａは、排出ポート３２を備える。ヒートポンプ装置３１Ａは、熱媒体Ｘが循環する循環経路が内部に設けられている。排出ポート３２は、この循環経路と接続されており、循環経路から熱媒体Ｘを排出するための出口である。排出ポート３２は、例えば、ヒートポンプ装置３１Ａの筐体の一部に、開閉可能に設けられている。
　図７に示すように、排出ポート３２は、再回収システム４と接続されている。再回収システム４は、排出ポート３２からヒートポンプ装置３１Ａの内部の熱媒体Ｘを回収する。つまり、ヒートポンプ装置３１Ａは、蓄えた炭素（熱媒体Ｘ）を排出可能な排出ポート３２を備える。
　このような本実施の形態７のヒートポンプシステムによれば、排出ポート３２を介して、ヒートポンプ装置３１Ａの内部に蓄えた熱媒体Ｘを容易にヒートポンプ装置３１Ａの外部に取り出すことが可能である。
［実施の形態８］
　続いて、本開示の実施の形態８について、図８を参照して説明する。なお、本実施の形態８の説明において、上記実施の形態１の説明と同様の部分については、説明を省略あるいは簡略化する。
　図８は、実施の形態８におけるヒートポンプシステム１Ｆを示すブロック図である。図８に示すように、実施の形態８のヒートポンプシステム１Ｆは、二酸化炭素回収システム２からヒートポンプ装置３１に供給される熱媒体Ｘに対して、他の熱媒体Ｘ１を混合する混合流路８が設けられている。他の熱媒体Ｘ１としては、フロン熱媒体、炭素水素熱媒体等を用いることができる。
　本実施の形態８においてヒートポンプ装置３１は、熱媒体Ｘと他の熱媒体Ｘ１とが混合熱媒体Ｘ２を蓄える。このように、ヒートポンプ装置３１は、混合熱媒体Ｘ２を蓄えることもできる。混合熱媒体Ｘ２を用いることで、熱媒体Ｘ或いは他の熱媒体Ｘ１単独では得られない効果を得ることができる。
　例えば、二酸化炭素熱媒体である熱媒体Ｘが混合熱媒体Ｘ２は、フロン熱媒体等の他の熱媒体Ｘ１よりもガス密度が高くなる。このため、ヒートポンプ装置３１の内部での混合熱媒体Ｘ２のガス流速は、他の熱媒体Ｘ１のみの場合よりも小さくなる。したがって、本実施の形態８のヒートポンプシステム１Ｆは、ヒートポンプ装置３１における圧力損失を低減可能である。
［実施の形態９］
　続いて、本開示の実施の形態９について、図９を参照して説明する。なお、本実施の形態９の説明において、上記実施の形態１の説明と同様の部分については、説明を省略あるいは簡略化する。
　図９は、本実施の形態９のヒートポンプシステムが備えるヒートポンプ装置３１Ｂの概略構成を示す模式図である。なお、図９は、本実施の形態９のヒートポンプシステムが備える複数のヒートポンプ装置３１Ｂのうち１つを示している。
　図９に示すように、本実施の形態９のヒートポンプシステムが備えるヒートポンプ装置３１Ｂは、熱媒体Ｘが循環する循環経路３３（循環部）が内部に設けられている。この循環経路３３には、不図示の熱交換器、圧縮機、減圧器、ファン等が設けられている。
　図９に示すように、本実施の形態９のヒートポンプシステムにおいて循環経路３３は、バッファタンク３３ａ（液溜め）を備える。バッファタンク３３ａは、熱媒体Ｘの流路の途中部位に配置されており、熱媒体Ｘを一時的に貯蔵する。
　このような本実施の形態９のヒートポンプシステムによれば、バッファタンク３３ａを設けることで、循環経路３３に蓄えられる熱媒体Ｘの量を、バッファタンク３３ａを設けない場合よりも増加できる。したがって、本実施の形態９のヒートポンプシステムによれば、各々のヒートポンプ装置３１Ｂにおいて熱媒体Ｘが不足することを抑制し、各々のヒートポンプ装置３１Ｂにおける熱媒体Ｘの保管量を増やすことができる。
［実施の形態１０］
　続いて、本開示の実施の形態１０について、図１０を参照して説明する。なお、本実施の形態１０の説明において、上記実施の形態１の説明と同様の部分については、説明を省略あるいは簡略化する。
　図１０は、本実施の形態１０のヒートポンプシステムが備えるヒートポンプ装置３１Ｃの概略構成を示す模式図である。なお、図１０は、本実施の形態１０のヒートポンプシステムが備える複数のヒートポンプ装置３１Ｃのうち１つを示している。
　図１０に示すように、本実施の形態１０のヒートポンプシステムが備えるヒートポンプ装置３１Ｃは、熱媒体を用いて熱交換を行う熱交換系３４を備える。ヒートポンプ装置３１Ｃは、室内機３５と室外機３６とを有する第１熱交換系３４ａと、第１熱交換系３４ａと異なる熱交換系３４である第２熱交換系３４ｂとを備える。
　第１熱交換系３４ａは、室内機３５と室外機３６との間で熱輸送を行う熱媒体として、二酸化炭素熱媒体である熱媒体Ｘを用いる。第２熱交換系３４ｂの熱媒体は、特に限定されないが、二酸化炭素熱媒体である熱媒体Ｘであってよい。
　このような本実施の形態のヒートポンプシステムは、容量が多く必要となる室内機３５と室外機３６との間で熱輸送を行う熱媒体として、二酸化炭素熱媒体である熱媒体Ｘを用いることができる。このため、二酸化炭素熱媒体である熱媒体Ｘを多くヒートポンプ装置３１Ｃに蓄えることができる。
［実施の形態１１］
　続いて、本開示の実施の形態１１について、図１１を参照して説明する。なお、本実施の形態１１の説明において、上記実施の形態１の説明と同様の部分については、説明を省略あるいは簡略化する。
　図１１は、実施の形態１１におけるヒートポンプシステム１Ｇを示すブロック図である。図１１に示すように、実施の形態１１のヒートポンプシステム１Ｇは、ヒートポンプ装置３１で得られたエネルギＥを二酸化炭素回収システム２に供給する。二酸化炭素回収システム２に供給されるエネルギＥは、例えば、冷熱、暖熱、送風動力である。
　例えば、二酸化炭素回収システム２の二酸化炭素回収装置２１は、ヒートポンプ装置３１で得られたエネルギＥを用いて、二酸化炭素を空気中から回収する。このような本実施の形態のヒートポンプシステム１Ｇによれば、ヒートポンプ装置３１で得られるエネルギＥの少なくとも一部が、ヒートポンプシステム１Ｇにて消費される。このため、したがって、ヒートポンプシステム１Ｇは、より二酸化炭素の吸収量を増加させたネガティブエミッションを実現できる。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施の形態について説明したが、本開示は上記実施の形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本開示の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。また、上記した実施の形態を適宜組み合わせてもよい。
　上記実施の形態では、熱媒体Ｘ、炭化水素Ｙ或いはカーボンナノチューブＺをヒートポンプ装置が蓄えることで、回収された二酸化炭素に含まれる炭素をヒートポンプ装置に固定する構成について説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されない。本開示のヒートポンプシステムは、他の方法で、炭素がヒートポンプ装置に固定される構成を採用することも可能である。
　上記では、回収された二酸化炭素を二酸化炭素冷媒（二酸化炭素熱媒体）としてヒートポンプ装置を製造することについて説明した。また、上記では、回収された二酸化炭素から炭化水素を生成し、これを用いて炭化水素冷媒（炭化水素熱媒体）としてヒートポンプ装置を製造することについて説明した。二酸化炭素冷媒を使用するヒートポンプ装置と、炭化水素冷媒を使用するヒートポンプ装置とを製造する際に、それぞれのヒートポンプ装置の需要状況を調査するとよい。そして、その需要状況に基づいて回収された二酸化炭素から生産される二酸化炭素冷媒と炭化水素冷媒との生産量を調整するとよい。生産量の調整によって、各冷媒を用いるヒートポンプ装置を需要に合わせて製造することができ、回収された二酸化炭素に含まれる炭素の固定が効率的に行える。
　また、上記実施の形態では、二酸化炭素回収システム２で回収したリサイクル二酸化炭素に含まれる炭素を炭素貯蔵システム３に固定する構成について説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されない。例えば、新規に製造した二酸化炭素に含まれる炭素を、リサイクル二酸化炭素に含まれる炭素と共に炭素貯蔵システム３に固定することも可能である。また、二酸化炭素回収システム２で回収したリサイクル二酸化炭素に含まれる炭素の全てを炭素貯蔵システム３に固定しなくてもよく、二酸化炭素回収システム２で回収したリサイクル二酸化炭素に含まれる炭素の一部を炭素貯蔵システム３に固定してもよい。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ　ヒートポンプシステム
２　二酸化炭素回収システム
３　炭素貯蔵システム
４　再回収システム
５　ボンベ
６　炭化水素生成システム
７　カーボンナノチューブ生成システム
８　混合流路
２１　二酸化炭素回収装置
２２　リサイクル二酸化炭素濃縮装置
２３　リサイクル二酸化炭素貯蔵設備
２４　リサイクル二酸化炭素充填装置
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ　ヒートポンプ装置
３２　排出ポート
３３　循環経路（循環部）
３３ａ　バッファタンク
３４　熱交換系
３４ａ　第１熱交換系
３４ｂ　第２熱交換系
３５　室内機
３６　室外機
６１　ＦＴ反応器
７１　ＣＶＤ合成器
Ｘ　熱媒体（炭素含有熱媒体）
Ｘ１　他の熱媒体
Ｘ２　混合熱媒体
Ｙ　炭化水素
Ｚ　カーボンナノチューブ

Claims (16)

  1. 　エネルギを用いて空気中から二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムと、
    　前記二酸化炭素回収システムで回収された前記二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を蓄えるヒートポンプ装置と
    　を備える
    　ヒートポンプシステム。
  2. 　前記ヒートポンプ装置は、前記炭素を含む炭素含有熱媒体を蓄える
    　請求項１に記載のヒートポンプシステム。
  3. 　前記ヒートポンプ装置は、前記炭素含有熱媒体と他の熱媒体とが混合された混合熱媒体を蓄える
    　請求項２に記載のヒートポンプシステム。
  4. 　前記ヒートポンプ装置は、熱媒体を用いて熱交換を行う熱交換系を複数備え、
    　前記熱交換系の少なくとも１つが前記熱媒体として前記炭素含有熱媒体を用いる
    　請求項２に記載のヒートポンプシステム。
  5. 　前記ヒートポンプ装置は、前記炭素含有熱媒体を循環する循環部を備え、
    　前記循環部は、前記炭素含有熱媒体を一時的に貯蔵する液溜めを備える
    　請求項２から４のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
  6. 　前記炭素含有熱媒体は、二酸化炭素熱媒体である
    　請求項２から５のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
  7. 　前記二酸化炭素熱媒体の純度が９９．４％以下である
    　請求項６に記載のヒートポンプシステム。
  8. 　前記二酸化炭素回収システムで回収された前記二酸化炭素を用いて炭化水素を生成する炭化水素生成システムを備え、
    　前記炭素含有熱媒体は、炭化水素熱媒体である
    　請求項２から５のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
  9. 　前記炭化水素を原料としてカーボンナノチューブを生成するカーボンナノチューブ生成システムを備える
    　請求項８に記載のヒートポンプシステム。
  10. 　前記ヒートポンプ装置は、前記カーボンナノチューブを含む部品を備える
    　請求項９に記載のヒートポンプシステム。
  11. 　前記二酸化炭素回収システムは、前記ヒートポンプ装置から供給されるエネルギを用いて前記空気中から前記二酸化炭素を回収する
    　請求項１から１０のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
  12. 　前記ヒートポンプ装置から前記炭素を回収する再回収システムを備える
    　請求項１から１１のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
  13. 　前記再回収システムで前記炭素が回収された前記ヒートポンプ装置と異なる別のヒートポンプ装置を備え、
    　前記別のヒートポンプ装置は、前記再回収システムで回収された前記炭素を蓄える
    　請求項１２に記載のヒートポンプシステム。
  14. 　前記ヒートポンプ装置は、蓄えた前記炭素を排出可能な排出ポートを備える
    　請求項１から１３のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
  15. 　エネルギを用いて空気中から二酸化炭素を回収し、回収された前記二酸化炭素に含まれる少なくとも炭素を蓄えるヒートポンプ装置を製造する
    　ヒートポンプ装置の製造方法。
  16. 　回収された前記二酸化炭素から二酸化炭素冷媒と炭化水素冷媒とを生産し、前記二酸化炭素冷媒を使用する前記ヒートポンプ装置と、前記炭化水素冷媒を使用する前記ヒートポンプ装置とを製造する際に、
    　前記二酸化炭素冷媒を使用する前記ヒートポンプ装置と、前記炭化水素冷媒を使用する前記ヒートポンプ装置との需給状況に応じて、回収された前記二酸化炭素から生産される前記二酸化炭素冷媒と前記炭化水素冷媒との生産量を調整する
    　請求項１５に記載のヒートポンプ装置の製造方法。
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