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公開番号2025130392
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-08
出願番号2024027530
出願日2024-02-27
発明の名称ガス回収装置、ビル空調システム、ガス回収方法
出願人清水建設株式会社,国立大学法人東京大学
代理人個人,個人,個人
主分類B01D 53/047 20060101AFI20250901BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】振動や騒音を抑制したガス回収装置、ビル空調システム、およびガス回収方法を提供する。
【解決手段】空気供給部10と、吸着部20と、減圧部30と、蒸気供給部40と、回収部50と、を備え、空気供給部10、減圧部30および回収部50は吸着部20に接続され、蒸気供給部40は減圧部30に接続され、空気供給部10は吸着部20に吸着対象となるガスを含有する処理対象空気を供給し、吸着部20はガス吸着能を有する吸着剤を有し、蒸気供給部40から減圧部30に水蒸気を供給した後、第3のバルブB3、第4のバルブB4および第5のバルブB5を閉じた状態で減圧部30から熱を放出させることにより減圧部30内の水蒸気を凝集させて水として減圧部30内を減圧し、減圧部30内を減圧した後、第5のバルブB5を開くことにより吸着部20から吸着部20に吸着したガスを減圧部30内に拡散させる、ガス回収装置1。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
空気供給部と、吸着部と、減圧部と、蒸気供給部と、回収部と、を備え、
前記空気供給部および前記減圧部は、前記吸着部に接続され、
前記蒸気供給部は、前記減圧部に接続され、
前記空気供給部と前記吸着部を接続する第１の配管に第１のバルブを有し、
前記吸着部から、前記吸着部に吸着されなかったガスの残留分を排出する第２の配管に第２のバルブを有し、
前記減圧部と前記蒸気供給部を接続する第３の配管に第３のバルブを有し、
前記減圧部と前記回収部を接続する第４の配管に第４のバルブを有し、
前記吸着部と前記減圧部を接続する第５の配管に第５のバルブを有し、
前記空気供給部は、前記吸着部に吸着対象となるガスを含有する処理対象空気を供給し、
前記吸着部は、ガス吸着能を有する吸着剤を有し、
前記蒸気供給部から前記減圧部に水蒸気を供給した後、前記第３のバルブ、前記第４のバルブおよび前記第５のバルブを閉じた状態で、前記減圧部から熱を放出させることにより、前記減圧部内の水蒸気を凝集させて水とし、前記減圧部内を減圧し、
前記減圧部内を減圧した後、前記第５のバルブを開くことにより、前記吸着部から、前記吸着部に吸着したガスを前記減圧部内に拡散させる、ガス回収装置。
続きを表示（約 2,400 文字）【請求項２】
前記吸着部から、前記吸着部に吸着したガスを前記減圧部内に拡散させた後、前記第５のバルブを閉じて、前記第３のバルブおよび前記第４のバルブを開いて、前記蒸気供給部から前記減圧部に水蒸気を供給して、前記減圧部内のガス、水蒸気および水を前記回収部に排出する、請求項１に記載のガス回収装置。
【請求項３】
前記第４の配管における前記第４のバルブの後段に冷却部を有し、
前記回収部は、気液分離トラップを有し、
前記冷却部で、前記減圧部から排出されたガス、前記水蒸気および前記水が冷却され、
前記気液分離トラップは、水分を捕集して、ガスを回収する、請求項１に記載のガス回収装置。
【請求項４】
空気供給部と、吸着部と、蒸気駆動部と、蒸気供給部と、を備え、
前記空気供給部は、前記蒸気駆動部に接続され、
前記蒸気供給部は、前記蒸気駆動部に接続され、
前記空気供給部と前記蒸気駆動部を接続する第１の配管に第１のバルブを有し、
前記蒸気駆動部と前記吸着部を接続する第２の配管に第２のバルブを有し、
前記蒸気供給部と前記蒸気駆動部を接続する第３の配管に第３のバルブを有し、
前記吸着部から、前記吸着部に吸着されなかったガスの残留分を排出する第４の配管に第４のバルブまたは圧力調整弁を有し、
前記空気供給部は、前記蒸気駆動部に、前記吸着部にて吸着対象となるガスを含有する処理対象空気を供給し、
前記吸着部は、ガス吸着能を有する吸着剤を有し、
前記空気供給部から前記蒸気駆動部内の一方の空間に処理対象空気を供給するか、または、前記蒸気供給部から前記蒸気駆動部に高圧の蒸気を送ることにより、前記蒸気駆動部のピストンを駆動させて、前記吸着部内の圧力を上昇させて、前記吸着剤にガスを吸着させた後、前記蒸気駆動部と前記吸着部の間を切り離すか、または、前記吸着部内のガスを排出することによって、前記吸着部に吸着した吸着質を脱着する、ガス回収装置。
【請求項５】
空気供給部と、吸着部と、減圧部と、蒸気駆動部と、蒸気供給部と、回収部と、を備え、
前記空気供給部は、前記蒸気駆動部に接続され、
前記減圧部および前記蒸気駆動部は、前記吸着部に接続され、
前記蒸気供給部は、前記減圧部および前記蒸気駆動部に接続され、
前記減圧部は、前記回収部に接続され、
前記空気供給部と前記蒸気駆動部を接続する第１の配管に第１のバルブを有し、
前記蒸気駆動部と前記吸着部を接続する第２の配管に第２のバルブを有し、
前記減圧部と前記吸着部を接続する第３の配管に第３のバルブを有し、
前記蒸気供給部と前記蒸気駆動部を接続する第４の配管に第４のバルブを有し、
前記蒸気供給部と前記減圧部を接続する第５の配管に第５のバルブを有し、
前記吸着部から、前記吸着部に吸着されなかったガスの残留分を排出する第６の配管に第６のバルブまたは圧力調整弁を有し、
前記減圧部と前記回収部を接続する第７の配管に第７のバルブを有し、
前記空気供給部は、前記蒸気駆動部に、前記吸着部にて吸着対象となるガスを含有する処理対象空気を供給し、
前記吸着部は、ガス吸着能を有する吸着剤を有し、
前記空気供給部から前記蒸気駆動部内の一方の空間に処理対象空気を供給するか、または、前記蒸気供給部から前記蒸気駆動部に高圧の蒸気を送ることにより、前記蒸気駆動部のピストンを駆動させて、前記吸着部内の圧力を上昇させて、前記吸着剤にガスを吸着させ、前記減圧部と前記吸着部を連結する前、あるいは前記減圧部と前記吸着部を連結した後、前記減圧部から熱を放出させることにより、前記減圧部内を減圧することによって、前記吸着部に吸着した吸着質を脱着させる、ガス回収装置。
【請求項６】
前記吸着部から、前記吸着部に吸着したガスを前記減圧部内に拡散させた後、前記蒸気供給部から前記減圧部に水蒸気を供給して、前記減圧部内のガス、水蒸気および水を前記回収部に排出する、請求項５に記載のガス回収装置。
【請求項７】
前記第７の配管における前記第７のバルブの後段に冷却部を有し、
前記回収部は、気液分離トラップを有し、
前記冷却部で、前記減圧部から排出されたガス、水蒸気および水が冷却され、
前記気液分離トラップは、水分を捕集して、ガスを回収する、請求項５に記載のガス回収装置。
【請求項８】
請求項１～７のいずれか１項に記載のガス回収装置を異なるフロアに１つ乃至複数備える、ビル空調システム。
【請求項９】
吸着対象となるガスを含有する処理対象空気を、第１の空間に備えられた吸着剤に接触させることで前記吸着剤に前記ガスの少なくとも一部を吸着させる吸着工程と、
前記第１の空間に隣接する第２の空間に水蒸気を供給した後、前記第２の空間を閉じた状態で、前記第２の空間から熱を放出させることにより、前記第２の空間内の水蒸気を凝集させて水とし、前記第２の空間内を減圧する減圧工程と、
前記第２の空間内を減圧した後、前記第１の空間と前記第２の空間を連通することにより、前記第１の空間から、前記第１の空間内の吸着材に吸着した前記ガスを脱着させ、前記第２の空間内に拡散させる拡散工程と、を有するガス回収方法。
【請求項１０】
前記第１の空間から、前記第１の空間に吸着した前記ガスを前記第２の空間内に拡散させた後、前記第１の空間と前記第２の空間の連通を停止し、前記第２の空間に水蒸気を供給して、前記第２の空間内の前記ガス、水蒸気および水を排出する排出工程を有する、請求項９に記載のガス回収方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス回収装置、ビル空調システム、およびガス回収方法に関する。
続きを表示（約 3,900 文字）【背景技術】
【０００２】
空調において熱負荷となるのは、構造体等の外皮から外部の熱等が伝わることで発生する外皮負荷、人体や照明の熱等の室内で発生する室内負荷、外気を取り込むことで起きる外気負荷の３種類が挙げられる。一般的な建物では、前記熱負荷の３割を外気負荷が占めると言われている。
【０００３】
温室効果ガスである二酸化炭素（以下、「ＣＯ
２
」とも言う。）の排出量削減および吸収（ＮｅｇａｔｉｖｅＥｍｉｓｓｉｏｎ）を求める技術の両輪の重要性が、カーボンニュートラル実現の鍵であることが知られている。ＮｅｇａｔｉｖｅＥｍｉｓｓｉｏｎの技術の１つとしては、大気に拡散されたＣＯ
２
を直接回収する、いわゆるＤＡＣ（ＤｉｒｅｃｔＡｉｒＣａｐｔｕｒｅ）技術が注目されている。２０２０年度から推進されているムーンショット目標４においても、ＤＡＣが１つの要件とされている。
【０００４】
既存のオフィスビル等では、建築基準法、ビル管理法等で定めるＣＯ
２
濃度の基準値を１０００ｐｐｍ（体積基準。以下、本明細書において同じ。）を上限とした外気導入量制御等が行われている。外気を導入することによりＣＯ
２
濃度が４００ｐｐｍ～１０００ｐｐｍの範囲で推移する室内からＣＯ
２
を回収するＤＡＣは、外気のみを対象とするＤＡＣよりも効率的である。
【０００５】
膜分離を除いて、ＣＯ
２
の分離回収方法としては、常温吸着と高温脱着を繰り返すＴＳＡ（温度スイング吸着：ＴｈｅｒｍａｌＳｗｉｎｇＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式（例えば、特許文献１参照）と、高圧での吸着と低圧での脱着を交互に繰り返すＰＳＡ（ＰｒｅｓｓｕｒｅＳｗｉｎｇＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式（例えば、特許文献２参照）とが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２０－０４４５０４号公報
特開２０１１－１６７６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的に、ＰＳＡ方式は、コンプレッサーが必要である。ＰＳＡ方式では、コンプレッサーの振動や、その振動が建物に伝わる音等が生じる。そのため、ＰＳＡ方式は、オフィスビルや住宅等、居住環境が重視される用途には適さないという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、振動や騒音を抑制したガス回収装置、ビル空調システム、およびガス回収方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を有する。
［１］空気供給部と、吸着部と、減圧部と、蒸気供給部と、回収部と、を備え、
前記空気供給部および前記減圧部は、前記吸着部に接続され、
前記蒸気供給部は、前記減圧部に接続され、
前記空気供給部と前記吸着部を接続する第１の配管に第１のバルブを有し、
前記吸着部から、前記吸着部に吸着されなかったガスの残留分を排出する第２の配管に第２のバルブを有し、
前記減圧部と前記蒸気供給部を接続する第３の配管に第３のバルブを有し、
前記減圧部と前記回収部を接続する第４の配管に第４のバルブを有し、
前記吸着部と前記減圧部を接続する第５の配管に第５のバルブを有し、
前記空気供給部は、前記吸着部に吸着対象となるガスを含有する処理対象空気を供給し、
前記吸着部は、ガス吸着能を有する吸着剤を有し、
前記蒸気供給部から前記減圧部に水蒸気を供給した後、前記第３のバルブ、前記第４のバルブおよび前記第５のバルブを閉じた状態で、前記減圧部から熱を放出させることにより、前記減圧部内の水蒸気を凝集させて水とし、前記減圧部内を減圧し、
前記減圧部内を減圧した後、前記第５のバルブを開くことにより、前記吸着部から、前記吸着部に吸着したガスを前記減圧部内に拡散させる、ガス回収装置。
［２］前記吸着部から、前記吸着部に吸着したガスを前記減圧部内に拡散させた後、前記第５のバルブを閉じて、前記第３のバルブおよび前記第４のバルブを開いて、前記蒸気供給部から前記減圧部に水蒸気を供給して、前記減圧部内のガス、水蒸気および水を前記回収部に排出する、［１］に記載のガス回収装置。
［３］前記第４の配管における前記第４のバルブの後段に冷却部を有し、
前記回収部は、気液分離トラップを有し、
前記冷却部で、前記減圧部から排出されたガス、前記水蒸気および前記水が冷却され、
前記気液分離トラップは、水分を捕集して、ガスを回収する、［１］または［２］に記載のガス回収装置。
［４］空気供給部と、吸着部と、蒸気駆動部と、蒸気供給部と、を備え、
前記空気供給部は、前記蒸気駆動部に接続され、
前記蒸気供給部は、前記蒸気駆動部に接続され、
前記空気供給部と前記蒸気駆動部を接続する第１の配管に第１のバルブを有し、
前記蒸気駆動部と前記吸着部を接続する第２の配管に第２のバルブを有し、
前記蒸気供給部と前記蒸気駆動部を接続する第３の配管に第３のバルブを有し、
前記吸着部から、前記吸着部に吸着されなかったガスの残留分を排出する第４の配管に第４のバルブまたは圧力調整弁を有し、
前記空気供給部は、前記蒸気駆動部に、前記吸着部にて吸着対象となるガスを含有する処理対象空気を供給し、
前記吸着部は、ガス吸着能を有する吸着剤を有し、
前記空気供給部から前記蒸気駆動部内の一方の空間に処理対象空気を供給するか、または、前記蒸気供給部から前記蒸気駆動部に高圧の蒸気を送ることにより、前記蒸気駆動部のピストンを駆動させて、前記吸着部内の圧力を上昇させて、前記吸着剤にガスを吸着させた後、前記蒸気駆動部と前記吸着部の間を切り離すか、または、前記吸着部内のガスを排出することによって、前記吸着部に吸着した吸着質を脱着する、ガス回収装置。
［５］空気供給部と、吸着部と、減圧部と、蒸気駆動部と、蒸気供給部と、回収部と、を備え、
前記空気供給部は、前記蒸気駆動部に接続され、
前記減圧部および前記蒸気駆動部は、前記吸着部に接続され、
前記蒸気供給部は、前記減圧部および前記蒸気駆動部に接続され、
前記減圧部は、前記回収部に接続され、
前記空気供給部と前記蒸気駆動部を接続する第１の配管に第１のバルブを有し、
前記蒸気駆動部と前記吸着部を接続する第２の配管に第２のバルブを有し、
前記減圧部と前記吸着部を接続する第３の配管に第３のバルブを有し、
前記蒸気供給部と前記蒸気駆動部を接続する第４の配管に第４のバルブを有し、
前記蒸気供給部と前記減圧部を接続する第５の配管に第５のバルブを有し、
前記吸着部から、前記吸着部に吸着されなかったガスの残留分を排出する第６の配管に第６のバルブまたは圧力調整弁を有し、
前記減圧部と前記回収部を接続する第７の配管に第７のバルブを有し、
前記空気供給部は、前記蒸気駆動部に、前記吸着部にて吸着対象となるガスを含有する処理対象空気を供給し、
前記吸着部は、ガス吸着能を有する吸着剤を有し、
前記空気供給部から前記蒸気駆動部内の一方の空間に処理対象空気を供給するか、または、前記蒸気供給部から前記蒸気駆動部に高圧の蒸気を送ることにより、前記蒸気駆動部のピストンを駆動させて、前記吸着部内の圧力を上昇させて、前記吸着剤にガスを吸着させ、前記減圧部と前記吸着部を連結する前、あるいは前記減圧部と前記吸着部を連結した後、前記減圧部から熱を放出させることにより、前記減圧部内を減圧することによって、前記吸着部に吸着した吸着質を脱着させる、ガス回収装置。
［６］前記吸着部から、前記吸着部に吸着したガスを前記減圧部内に拡散させた後、前記蒸気供給部から前記減圧部に水蒸気を供給して、前記減圧部内のガス、水蒸気および水を前記回収部に排出する、［５］に記載のガス回収装置。
［７］前記第７の配管における前記第７のバルブの後段に冷却部を有し、
前記回収部は、気液分離トラップを有し、
前記冷却部で、前記減圧部から排出されたガス、水蒸気および水が冷却され、
前記気液分離トラップは、水分を捕集して、ガスを回収する、［５］または［６］に記載のガス回収装置。
［８］［１］～［７］のいずれかに記載のガス回収装置を異なるフロアに１つ乃至複数備える、ビル空調システム。
［９］吸着対象となるガスを含有する処理対象空気を、第１の空間に備えられた吸着剤に接触させることで前記吸着剤に前記ガスの少なくとも一部を吸着させる吸着工程と、
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、振動や騒音を抑制したガス回収装置、ビル空調システム、およびガス回収方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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