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公開番号2025044385
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-02
出願番号2023151926
出願日2023-09-20
発明の名称熱及び二酸化炭素の利用システム
出願人国立研究開発法人産業技術総合研究所
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類A01G 9/24 20060101AFI20250326BHJP(農業;林業;畜産;狩猟;捕獲;漁業)
要約【課題】吸着材を用いて、水蒸気を吸着した際の単位体積当たりの発熱量が多く、かつ熱と二酸化炭素の供給量においてバランスのとれた二酸化炭素の供給が可能な、熱及び二酸化炭素の利用システムを提供する。
【解決手段】水蒸気及び二酸化炭素を吸脱着可能な細孔を有する吸着材に、加温した空気を流すことにより前記吸着材を乾燥させ、さらに冷却させた後、該吸着材に、除湿した二酸化炭素を含む空気を供給して、二酸化炭素を吸着させる工程と、前記二酸化炭素を吸着させた吸着材を、園芸用施設に輸送する工程と、前記園芸用施設内に、前記吸着材から放出される二酸化炭素を供給した後、前記吸着材に水蒸気を吸着させた際に発生する熱を供給する工程とを備える、熱及び二酸化炭素の利用システムとする。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
水蒸気及び二酸化炭素を吸脱着可能な細孔を有する吸着材に、加温した空気を流すことにより前記吸着材を乾燥させ、さらに冷却させた後、該吸着材に、除湿した二酸化炭素を含む空気を供給して、二酸化炭素を吸着させる工程、
前記二酸化炭素を吸着させた吸着材を、園芸用施設に輸送する工程、及び
前記園芸用施設内に、前記吸着材から放出される二酸化炭素を供給した後、前記吸着材に水蒸気を吸着させた際に発生する熱を供給する工程、
を備える、熱及び二酸化炭素の利用システム。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記吸着材として、体積１Ｌあたり５００ｋＪ以上の熱量を供給することが可能であり、かつ体積１Ｌあたり３～３０ｇの二酸化炭素を供給することが可能である吸着材を用いる、請求項１に記載の熱及び二酸化炭素の利用システム。
【請求項３】
前記吸着材として、二酸化炭素供給時における水蒸気吸着量が、最大水蒸気吸着量の１０％以下である吸着材を用いる、請求項１に記載の熱及び二酸化炭素の利用システム。
【請求項４】
前記吸着材が、非晶質アルミニウムケイ酸塩、低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩とからなるアルミニウムケイ酸塩複合体、又はゼオライトである、請求項１に記載の熱及び二酸化炭素の利用システム。
【請求項５】
前記加温した空気が、排熱により加温される、請求項１～４のいずれか１項に記載の熱及び二酸化炭素の利用システム。
【請求項６】
前記二酸化炭素を含む空気が、排ガスから供給される、請求項１～４のいずれか１項に記載の熱及び二酸化炭素の利用システム。
【請求項７】
前記二酸化炭素を吸着させる工程を、バイオマス発電所で行う、請求項１～４のいずれか１項に記載の熱及び二酸化炭素の利用システム。
【請求項８】
前記園芸用施設内で二酸化炭素を放出し、水蒸気を吸着した吸着材を、前記バイオマス発電所に輸送する工程を備える、請求項７に記載の熱及び二酸化炭素の利用システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱及び二酸化炭素の利用システムに関し、特に、施設園芸栽培などの農業分野における、熱及び二酸化炭素の利用に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
施設園芸栽培の暖房に伴う二酸化炭素排出量は、農林水産業中最大で、化石燃料を使用しない新たな栽培技術の開発が急務となっている。また、燃料費の高騰は、農家の経営を圧迫していることから、排熱を利用し低コストでの安定した熱供給が期待されている。
【０００３】
上記背景の中、水蒸気を吸着可能な吸着材を用い、該吸着材が水蒸気を吸着する際に放出する熱を利用することが提案されている。
例えば、特許文献１では、ゼオライトなどの吸着材に水蒸気を吸着させ、その際に発生する熱を利用する、自動車等の暖房システムが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、工場廃熱、太陽熱、ヒートポンプ廃熱からの熱を利用して、吸着材（蓄熱材）を加熱して蓄熱し、熱の使用時には、水分を含んだ外気を吸着材に供給することで、蓄熱された熱、及び吸着材の水分吸着時の発熱によって、高温低湿度の給気を、熱の需要先に供給することを可能としたシステムが提案されており、低温の排熱を利用できるようにするため、非晶質アルミニウムケイ酸塩と低結晶性粘土からなる複合体や高分子収着剤が用いられるとしている。
【０００５】
さらに、特許文献３では、吸着材に園芸用施設内の高湿度な空気を送り込み、吸着材に吸着させて除湿すると同時に、吸着時の発熱により加温された空気を、園芸用施設内に送り込むことで、園芸用施設内の加温及び除湿を同時に行うようにしたシステムが提案されており、該システムにより、うどんこ病の発生や花シミなど植物の病気の発生に繋がる高湿度条件を防止することができるとしている。また、該吸着材として、高湿度領域における水蒸気吸着量が非常に多いことから、非晶質アルミニウムケイ酸塩と低結晶性粘土からなる複合体が適しているとしている。
【０００６】
一方で、施設園芸栽培においては、光合成促進のために二酸化炭素の利用が求められている。
そこで、園芸用施設にて使用されている加温機の排ガスから二酸化炭素を回収し、園芸用施設に施用することが提案されている。
例えば、特許文献４では、熱源を必要としない圧力スイングにより吸脱着が可能な二酸化炭素吸着材を用いて、燃焼排ガス中に含有される二酸化炭素を回収・濃縮する手段と、濃縮した二酸化炭素を大気圧以上の圧力にて貯留する手段と、園芸用施設内において必要時に光合成に適した濃度となるよう、上記二酸化炭素吸着材に貯留された二酸化炭素を園芸用施設内に放出させる手段を備える、園芸用施設への二酸化炭素供給装置が記載されている。該特許文献では、該装置によれば、最小限の電力にて二酸化炭素の温室内への供給・停止を容易に行えるとしている。また、二酸化炭素吸着材としては、大気圧以上で二酸化炭素の吸着量が多くかつ、大気圧に戻すだけで放出する吸着材であればよく、一つの例として、低結晶性粘土と非晶質物質の複合体からなるハスクレイ（登録商標）が挙げられるとしている。
【０００７】
また、特許文献５では、二酸化炭素の濃度差によって吸脱着が可能な二酸化炭素吸着材を用いて、燃焼排ガス中に含有される二酸化炭素を回収・貯留する手段を備え、さらに園芸用施設内において必要時に上記二酸化炭素吸着材に貯留された二酸化炭素を、除湿した大気を送り込むことによって園芸用施設内に放出させる手段を備える、園芸用施設への二酸化炭素供給装置が記載されている。該特許文献では、該装置によれば、圧力スイング法に必要な真空ポンプやコンプレッサーなどを用いずに、二酸化炭素の温室内への供給を容易に行えるとしている。また、二酸化炭素吸着材としては、排ガス(二酸化炭素の濃度１０ｖｏｌ％程度)条件での二酸化炭素の吸着量が多く、大気(二酸化炭素の濃度０．０３ｖｏｌ％程度)にて二酸化炭素を放出することができる吸着材であれば良いが、中でもゼオライトであることが望ましいとしている。
【０００８】
しかしながら、これらの特許文献４、５では、園芸用施設内における熱の供給に、前述の吸着材の吸着熱を用いることまでは記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特表２０１５－５１６９０９号公報
特開２０１７－０８９９４６号公報
特開２０２０－０７４７５８号公報
特開２０１２－０１６３２２号公報
特開２０１３－０７４８８７号公報
【非特許文献】
【００１０】
福島国際研究教育機構(Ｆ－ＲＥＩ)農林水産業分野の研究開発調査結果報告 2023.03.29.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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