特開 2024-146410 二酸化炭素回収システム装置、及び二酸化炭素回収方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024146410

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】二酸化炭素回収システム装置、及び二酸化炭素回収方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/06 20060101AFI20241004BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

B01D53/06 100

C01B32/50

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023059277

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000001834

【氏名又は名称】三機工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】富田 弘明

(72)【発明者】

【氏名】定塚 徹治

【テーマコード（参考）】

4D012

4G146

【Ｆターム（参考）】

4D012CA03

4D012CC04

4D012CC05

4D012CD01

4D012CE02

4D012CF08

4D012CH06

4D012CK01

4D012CK03

4G146JA02

4G146JC08

4G146JC35

4G146JC36

(57)【要約】

【課題】ロータを用いて二酸化炭素の回収量を向上させることができる技術を提供する。
【解決手段】二酸化炭素回収システム１は、処理対象空気に含まれる二酸化炭素を濃縮するロータ２と、ロータ２で濃縮された二酸化炭素を含む空気を摂氏０℃以上で冷却して大気圧の膨張により液化二酸化炭素が得られる圧力まで圧縮するコンプレッサ２０と、コンプレッサ２０で圧縮された二酸化炭素を含む空気を冷却して貯蔵しながら液化二酸化炭素を分離する冷却貯蔵装置３０と、コンプレッサ２０にて圧縮された高温高圧空気の熱を処理対象空気と同じ濃度の二酸化炭素を含む空気を加熱するのに用いられ、ロータを加熱再生するヒーター部５０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理対象空気に含まれる二酸化炭素を濃縮するロータと、
前記ロータで濃縮された二酸化炭素を含む空気を摂氏０℃以上で冷却して大気圧下での膨張により液化二酸化炭素が得られる温度になる圧力まで圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサで圧縮された二酸化炭素を含む空気を冷却して貯蔵しながら前記液化二酸化炭素を分離する冷却貯蔵装置と、
前記コンプレッサにて圧縮された高温高圧空気の熱を前記処理対象空気と同じ濃度の二酸化炭素を含む空気を加熱するのに用いられ、前記ロータを加熱再生するヒーター部と、
を備える
ことを特徴とする二酸化炭素回収システム。

【請求項2】

請求項１に記載の二酸化炭素回収システムであって、
前記ロータは、二酸化炭素を吸着する第１エリアと、前記第１エリアで吸着された二酸化炭素を脱離する第２エリアとを含み、
二酸化炭素を吸着する前記第１エリアの温度は基準温度未満であり、二酸化炭素を脱離する前記第２エリアの温度は前記基準温度よりも高い所定温度以上であり、
前記ヒーター部は、前記第２エリアの入力側に設けられている
ことを特徴とする二酸化炭素回収システム。

【請求項3】

請求項１に記載の二酸化炭素回収システムであって、
前記冷却貯蔵装置の冷却に用いられる冷熱媒を冷却する冷却装置と、
再生空気をロータに流入するダクトにおいて前記ロータの出口と前記コンプレッサの入口との間に設置され、前記冷却装置で冷却された冷熱媒を流出する配管を分岐した分岐配管に接続され、前記冷熱媒の熱を再生空気に与えるクーラー部と、
前記コンプレッサの出口と前記冷却貯蔵装置の入口とを繋ぐダクトにおける前記冷却貯蔵装置の入口前に設置され、前記液化二酸化炭素を分離して除去した後の加圧空気を前記冷却貯蔵装置から膨張機に流出する配管に接続され、前記冷却貯蔵装置に流入される液化前の二酸化炭素を含む再生空気を冷却する熱回収熱交換器と、
を更に備える
ことを特徴とする二酸化炭素回収システム。

【請求項4】

請求項２に記載の二酸化炭素回収システムであって、
前記第２エリアから脱離された二酸化炭素を吸着する第３エリアと前記第３エリアに吸着された二酸化炭素を脱離する第４エリアとを有し、前記ロータで濃縮された二酸化炭素を更に濃縮する第１ロータと、
前記第３エリアを通り、且つ、一方が前記第２エリアの出力側と接続され、且つ、他方が前記第２エリアの入力側に設けられた配管と接続される第１の配管と、
前記第１の配管上に設けられ、前記第３エリアを冷却する第１冷却装置と、
前記第１の配管上に設けられ、前記第３エリアから排出される空気を用いて前記第４エリアを加熱する第１加熱装置と、
一方が前記第１の配管における前記第１加熱装置の出力側と接続され、他方が前記第４エリアの入力側と接続される第２の配管と、
前記第２の配管上に設けられ、少なくとも前記コンプレッサから排出される熱を用いて前記第４エリアを加熱する第１ヒーター部と、
一方が前記第１ヒーター部の冷却側と接続され、他方が前記コンプレッサの出力側に設けられた配管と接続される第３の配管と、
一方が前記第１ヒーター部と接続され、他方が前記ヒーター部で加熱された空気を前記冷却貯蔵装置に向かって送る配管と接続される第４の配管と、
を更に備える
ことを特徴とする二酸化炭素回収システム。

【請求項5】

請求項４に記載の二酸化炭素回収システムであって、
二酸化炭素を吸着する前記第３エリアの温度は第１基準温度未満であり、二酸化炭素を脱離する前記第４エリアの温度は前記第１基準温度よりも高い第１所定温度以上である
ことを特徴とする二酸化炭素回収システム。

【請求項6】

請求項４に記載の二酸化炭素回収システムであって、
前記第４エリアから脱離された二酸化炭素を吸着する第５エリアと前記第５エリアに吸着された二酸化炭素を脱離する第６エリアとを有し、前記第１ロータで濃縮された二酸化炭素を更に濃縮する第２ロータと、
前記第５エリアを通り、且つ、一方が前記第４エリアの出力側と接続され、且つ、他方が前記第４エリアの入力側に設けられた前記第２の配管と接続される第５の配管と、
前記第５の配管上に設けられ、前記第５エリアを冷却する第２冷却装置と、
前記第５の配管上に設けられ、前記第５エリアから排出される空気を用いて前記第６エリアを加熱する第２加熱装置と、
一方が前記第５の配管における前記第２加熱装置の出力側と接続され、他方が前記第６エリアの入力側と接続される第６の配管と、
前記第６の配管上に設けられ、少なくとも前記コンプレッサから排出される熱を用いて前記第６エリアを加熱する第２ヒーター部と、
一方が前記第２ヒーター部の冷却側と接続され、他方が前記コンプレッサの出力側に設けられた配管と接続される第７の配管と、
一方が前記第２ヒーター部と接続され、他方が前記ヒーター部で加熱された空気を前記冷却貯蔵装置に向かって送る配管と接続される第８の配管と、
を更に備える
ことを特徴とする二酸化炭素回収システム。

【請求項7】

請求項６に記載の二酸化炭素回収システムであって、
二酸化炭素を吸着する前記第５エリアの温度は第２基準温度未満であり、二酸化炭素を脱離する前記第６エリアの温度は前記第２基準温度よりも高い第２所定温度以上である
ことを特徴とする二酸化炭素回収システム。

【請求項8】

請求項６に記載の二酸化炭素回収システムであって、
前記第２エリア、前記第４エリア、及び前記第６エリアを更に加熱するヒートポンプを更に備える
ことを特徴とする二酸化炭素回収システム。

【請求項9】

処理対象空気に含まれる二酸化炭素をロータで吸収した後に高温空気の間接熱交換で加熱再生して濃縮して取り出すことと、
前記ロータで濃縮された二酸化炭素を含む空気をコンプレッサで圧縮して加圧加熱空気として冷却貯蔵装置に圧送することと、
前記コンプレッサで圧縮され圧送された二酸化炭素を含む加圧空気を冷却貯蔵装置で冷却して液化二酸化炭素を分離することと、
少なくとも前記コンプレッサで圧縮された二酸化炭素を含む空気の保有する熱を用いて前記ロータを加熱再生することと、
を含む
ことを特徴とする二酸化炭素回収方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、空気中の低濃度の二酸化炭素を回収する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、ロータを用いてボイラや燃焼炉などからの排ガス中の二酸化炭素を回収する技術を開示する。この技術では、ガスが流れる方向に貫通孔を有し、且つ、ガスの触れる面に二酸化炭素吸収剤を保持するロータを用いたＴＳＡ（Thermal Swing Adsorption）法と呼ばれる手法により二酸化炭素が回収される。具体的には、一つのロータの通気部の中に高温部と低温部とが設けられ、ロータを回転させることにより低温部において二酸化炭素が吸収（吸着）され、高温部において吸着された二酸化炭素が分離（脱着）される。これにより、ボイラや燃焼炉などからの排ガス中の二酸化炭素が効率よく脱着される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１－１１６４７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、近年、地球温暖化の観点から、温室効果ガスに含まれる大気中の二酸化炭素を削減する方法として、大気中の二酸化炭素を回収及び利用するＣＣＵ（Carbon dioxide Capture and Utilization）の取り組みが期待されている。しかし、特許文献１の技術で想定されている排ガス中の二酸化炭素は１０％以上と高濃度であり、そこから二酸化炭素濃度１００％のガスが発生する。この場合、ロータを用いて二酸化炭素を同じ比率で濃縮できたとしても、大気中の低濃度の二酸化炭素（４００～５００ｐｐｍ）からは、数％程度の二酸化炭素濃度のガスしか得られない。このため、大気中の二酸化炭素を高濃度で回収することは難しい。

【0005】

更に、ロータにより分離された二酸化炭素ガスを気体として回収する場合、二酸化炭素ガスが利用されるまでの期間はガスタンクで保管することとなり、莫大なタンクスペースの確保が必要とされる。

【0006】

本開示の１つの目的は、ロータを用いて二酸化炭素を回収するにあたり、さらなる濃縮分離のための空気圧縮による液化二酸化炭素の取り出しと、圧縮された高温高圧の空気の保有熱をロータの再生に用いることができる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の第１の観点は、二酸化炭素回収システムに関連する。二酸化炭素回収システムは、処理対象空気に含まれる二酸化炭素を濃縮するロータと、ロータで濃縮された二酸化炭素を含む空気を摂氏０℃以上で冷却して大気圧下での膨張により液化二酸化炭素が得られる温度になる圧力まで圧縮するコンプレッサと、コンプレッサで圧縮された二酸化炭素を含む空気を冷却して貯蔵しながら前記液化二酸化炭素を分離する冷却貯蔵装置と、コンプレッサにて圧縮された高温高圧空気の熱を処理対象空気と同じ濃度の二酸化炭素を含む空気を加熱するのに用いられ、当該ロータを加熱再生するヒーター部と、を備える。

【0008】

本開示の第２の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する二酸化炭素回収システムに関連する。ロータは、二酸化炭素を吸着する第１エリアと、第１エリアで吸着された二酸化炭素を脱離する第２エリアとを含む。また、二酸化炭素を吸着する第１エリアの温度は基準温度未満であり、二酸化炭素を脱離する第２エリアの温度は基準温度よりも高い所定温度以上である。更に、ヒーター部は、第２エリアの入力側に設けられている。

【0009】

本開示の第３の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する二酸化炭素回収システムに関連する。二酸化炭素回収システムは、冷却貯蔵装置の冷却に用いられる冷熱媒を冷却する冷却装置と、再生空気をロータに流入するダクトにおいてロータの出口とコンプレッサの入口との間に設置され、冷却装置で冷却された冷熱媒を流出する配管を分岐した分岐配管に接続され、冷熱媒の熱を再生空気に与えるクーラー部と、コンプレッサの出口と冷却貯蔵装置の入口との間をつなぐダクトにおける冷却貯蔵装置の入口前に設置され、液化二酸化炭素を分離して除去した後の加圧空気を冷却貯蔵装置から膨張機に流出する配管に接続され、冷却貯蔵装置に流入される液化前の二酸化炭素を含む再生空気を冷却する熱回収熱交換器と、を更に備える。

【0010】

本開示の第４の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する二酸化炭素回収システムに関連する。二酸化炭素回収システムは、第２エリアから脱離された二酸化炭素を吸着する第３エリアと第３エリアに吸着された二酸化炭素を脱離する第４エリアとを有し、ロータで濃縮された二酸化炭素を更に濃縮する第１ロータと、第３エリアを通り且つ一方が第２エリアの出力側と接続され且つ他方が第２エリアの入力側に設けられた配管と接続される第１の配管と、第１の配管上に設けられ第３エリアを冷却する第１冷却装置と、第１の配管上に設けられ第３エリアから排出される空気を用いて第４エリアを加熱する第１加熱装置と、一方が第１の配管における第１加熱装置の出力側と接続され他方が前記第４エリアの入力側と接続される第２の配管と、第２の配管上に設けられ少なくともコンプレッサから排出される熱を用いて第４エリアを加熱する第１ヒーター部と、一方が前記第１ヒーター部の冷却側と接続され他方がコンプレッサの出力側に設けられた配管と接続される第３の配管と、一方が第１ヒーター部と接続され他方がヒーター部で加熱された空気を冷却貯蔵装置に向かって送る配管と接続される第４の配管と、を更に備える。

【0011】

本開示の第５の観点は、第４の観点に加えて、次の特徴を更に有する二酸化炭素回収システムに関連する。二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素を吸着する第３エリアの温度は第１基準温度未満であり、二酸化炭素を脱離する第４エリアの温度は第１基準温度よりも高い第１所定温度以上である。

【0012】

本開示の第６の観点は、第４の観点に加えて、次の特徴を更に有する二酸化炭素回収システムに関連する。二酸化炭素回収システムは、第４エリアから脱離された二酸化炭素を吸着する第５エリアと第５エリアに吸着された二酸化炭素を脱離する第６エリアとを有し、第１ロータで濃縮された二酸化炭素を更に濃縮する第２ロータと、第５エリアを通り且つ一方が第４エリアの出力側と接続され且つ他方が第４エリアの入力側に設けられた第２の配管と接続される第５の配管と、第５の配管上に設けられ第５エリアを冷却する第２冷却装置と、第５の配管上に設けられ第５エリアから排出される空気を用いて第６エリアを加熱する第２加熱装置と、一方が第５の配管における第２加熱装置の出力側と接続され他方が第６エリアの入力側と接続される第６の配管と、第６の配管上に設けられ少なくともコンプレッサから排出される熱を用いて第６エリアを加熱する第２ヒーター部と、一方が第２ヒーター部の冷却側と接続され他方がコンプレッサの出力側に設けられた配管と接続される第７の配管と、一方が第２ヒーター部と接続され他方がヒーター部で加熱された空気を冷却貯蔵装置に向かって送る配管と接続される第８の配管と、を更に備える。

【0013】

本開示の第７の観点は、第６の観点に加えて、次の特徴を更に有する二酸化炭素回収システムに関連する。二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素を吸着する第５エリアの温度は第２基準温度未満であり、二酸化炭素を脱離する第６エリアの温度は第２基準温度よりも高い第２所定温度以上である。

【0014】

本開示の第８の観点は、第６の観点に加えて、次の特徴を更に有する二酸化炭素回収システムに関連する。二酸化炭素回収システムは、第２エリア、第４エリア、及び第６エリアを更に加熱するヒートポンプを更に備える。

【0015】

本開示の第９の観点は、二酸化炭素回収方法に関連する。二酸化炭素回収方法は、処理対象空気に含まれる二酸化炭素をロータで吸収した後に高温空気の間接熱交換で加熱再生して濃縮して取り出すことと、ロータで濃縮された二酸化炭素を含む空気をコンプレッサで圧縮して加圧加熱空気として冷却貯蔵装置に圧送することと、コンプレッサで圧縮され圧送された二酸化炭素を含む加圧空気を冷却貯蔵装置で冷却して液化二酸化炭素を分離することと、少なくともコンプレッサで圧縮された二酸化炭素を含む空気の保有する熱を用いてロータを加熱再生することと、を含む。

【発明の効果】

【0016】

本開示の技術によれば、ロータを用いて二酸化炭素を回収するにあたり、さらなる濃縮分離のための空気圧縮による液化二酸化炭素が取り出される。更に、コンプレッサにより圧縮された高温高圧の空気の保有熱がロータの再生に用いられる。これにより、ロータを用いて二酸化炭素を利用しやすい形で行いながら、二酸化炭素の回収量を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施の形態１に係る二酸化炭素回収システムの構成例を示す図である。

【図2】実施の形態１に係る二酸化炭素回収システムの具体例を示す図である。

【図3】実施の形態１に係る二酸化炭素回収システムの具体例を示す図である。

【図4】実施の形態２に係る二酸化炭素回収システムの構成例を示す図である。

【図5】実施の形態３に係る二酸化炭素回収システムの構成例を示す図である。

【図6】実施の形態４に係る二酸化炭素回収システムの構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

添付図面を参照して、本開示の実施の形態に係る二酸化炭素回収システム、及び二酸化炭素回収方法について説明する。

【0019】

１．実施の形態１
１－１．二酸化炭素回収システムの構成例
図１は、実施の形態１に係る二酸化炭素回収システム１の構成例を示す図である。二酸化炭素回収システム１は、ロータ２、コンプレッサ２０、冷却貯蔵装置３０、膨張機４０、ヒーター部５０、クーラー部６０、冷却装置７０、及び熱回収熱交換器８０を含んでいる。また、二酸化炭素回収システム１は、空気や液化二酸化炭素を通す配管６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆ，６Ｇ，６Ｈを含んでいる。二酸化炭素回収システム１は、図１に示すように、当該配管６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆ，６Ｇ，６Ｈを用いて、ロータ２、コンプレッサ２０、冷却貯蔵装置３０、膨張機４０、ヒーター部５０、クーラー部６０、及び熱回収熱交換器８０のそれぞれの気体側を接続している。具体的には、ロータ２は、二酸化炭素の吸収元としての処理対象空気をロータ２の低温側に通してロータ２に吸着して分離された空気中の二酸化炭素の一部をそのまま排気する配管６Ａと、再生空気としての処理対象空気をヒーター部５０の加熱側、ロータ２の高温側、クーラー部６０の気体側、コンプレッサ２０の順に送る配管６Ｂとに接続されている。尚、ヒーター部５０としては、気体－気体熱交換器が例示される。また、配管６Ａ、配管６Ｂは、例えば、空気を流入するダクトである。更に、配管６Ｄは、例えば、コンプレッサ２０の出口と冷却貯蔵装置３０の入口とを繋ぐダクトであってもよい。

【0020】

コンプレッサ２０は、低圧空気を流入する入力側が配管６Ｂに接続され、コンプレッサ２０で圧縮された高圧高温空気を流出する出力側が配管６Ｃに接続されている。配管６Ｃとは、コンプレッサ２０で圧縮された高圧高温空気をヒーター部５０の冷却側まで送る配管のことである。

【0021】

ヒーター部５０は、加熱側が配管６Ｂに接続され、冷却側が配管６Ｃに接続され、冷却側で処理対象空気に熱を与えることで冷却された高圧中温空気を冷却側から熱回収熱交換器８０の冷却側まで送る配管６Ｄに接続されている。また、ヒーター部５０は、ロータ２を加熱再生する。

【0022】

熱回収熱交換器８０は、冷却側が配管６Ｄに接続され、熱回収熱交換器８０で冷却された高圧空気を冷却貯蔵装置３０まで送る配管６Ｅに接続され、冷却貯蔵装置３０において高圧下で冷却され液化二酸化炭素が分離されて含まなくなった加圧空気を熱回収熱交換器８０の加熱側へ送る配管６Ｆに接続され、熱回収熱交換器８０の加熱側から膨張機４０に至る配管６Ｇに接続されている。つまり、熱回収熱交換器８０は、コンプレッサ２０の出口と冷却貯蔵装置３０の入口とを繋ぐダクトにおける冷却貯蔵装置３０の入口前に設置され、液化ＣＯ２を分離して除去した後の加圧空気を冷却貯蔵装置３０から膨張機４０に流出する配管に接続され、冷却貯蔵装置３０に流入される液化前の二酸化炭素を含む再生空気を冷却する。

【0023】

冷却貯蔵装置３０は、上述した配管６Ｅ及び配管６Ｆに加えて、更に、配管６Ｈと、配管７Ａとに接続されている。配管６Ｈとは、冷却貯蔵装置３０から分離された液化二酸化炭素を回収する配管のことである。また、配管７Ａとは、冷却装置７０により冷却される冷熱媒を、冷却装置７０と冷却貯蔵装置３０の間と、冷却装置７０とクーラー部６０の間とに循環させるための配管のことである。つまり、クーラー部６０は、冷却装置７０で冷却された冷熱媒を流出する配管を分岐した分岐配管に接続されている。これにより、冷却貯蔵装置３０に高圧空気に同伴されてもたらされる熱を、加圧状態で常温よりも低く、摂氏０℃よりも高い温度まで冷却することができる。尚、冷却装置７０としては、冷凍機が例示される。

【0024】

この状態でロータ２を回転させることにより、配管６Ａに流入された処理対象空気に含まれる二酸化炭素が回収される。二酸化炭素回収システム１は、屋外に設置されてもよいし、屋内に設置されてもよい。尚、処理対象空気とは、二酸化炭素を含む空気であり、且つ、二酸化炭素回収システム１に流入される空気を意味する。処理対象空気としては、大気中の空気、１％未満の低濃度の二酸化炭素を含有する排ガス、等が例示される。以下、各構成の詳細について説明する。

【0025】

ロータ２は、ガスが流れる方向に貫通孔を有し、且つ、ガスの触れる面に二酸化炭素吸収剤を保持した装置であり、処理対象空気に含まれる二酸化炭素を濃縮する。ロータ２は、一方向に回転する回転機構を有しており、任意の回転速度で回転を行う。回転速度は、例えば、ロータに接続された制御装置等により任意の速度が設定される。ロータとしては、ハニカム構造を有するロータ、等が例示される。

【0026】

また、ロータ２は、二酸化炭素を吸着する第１エリア１１と、第１エリア１１で吸着された二酸化炭素を前述した処理対象空気とは別の加熱された空気へ脱離する第２エリア１２とを含んでいる。第１エリア１１と第２エリア１２のそれぞれの位置は、ロータ２の静止時とロータ２の回転時とで変わらないものとする。つまり、第１エリア１１で吸着された二酸化炭素の位置が、ロータ２の回転により、図１に示す第２エリア１２の位置となった場合、第１エリア１１で吸着された二酸化炭素の位置が第２エリア１２に存在するということを意味する。これを踏まえ、ロータ２の回転時における第１エリア１１と第２エリア１２のそれぞれの温度が所定の温度条件を満たす場合、ロータ２は、二酸化炭素の吸着及び脱離を行う。具体的には、第１エリア１１の温度が基準温度（例えば、２０℃）未満である場合、ロータ２は、第１エリア１１で二酸化炭素の吸着を行う。一方、第２エリア１２の温度が基準温度よりも高い所定温度（例えば、１６０℃）以上である場合、ロータ２は、二酸化炭素を吸着した第１エリア１１の位置が第２エリア１２の位置となっときに二酸化炭素の脱離を行う。これにより、処理対象空気に含まれる二酸化炭素を別の空気に濃縮させて回収することが可能となる。尚、第１エリア１１及び第２エリア１２の温度は、例えば、ロータ２の内部に設けられた温度センサから取得した温度であってもよいし、ロータ２と接続された配管６Ａと配管６Ｂの配管上に設けられた温度センサから取得した温度であってもよい。

【0027】

ここで、ロータ２で濃縮された二酸化炭素を回収するときの二酸化炭素の状態について考える。二酸化炭素の回収量としては多い方が望ましい。回収された二酸化炭素を気体のまま貯蔵する場合、例えば、液化天然ガスのように莫大なガスタンクのスペースが必要とされる。また、回収された二酸化炭素を気体のまま搬送する場合、小分けにして搬送する必要があることから非効率である。従って、回収された二酸化炭素を貯蔵するときの二酸化炭素の状態としては、気体よりも体積の小さい液体の状態であることが望まれる。ゆえに、二酸化炭素回収システム１では、圧力を変化させて二酸化炭素の状態を気体から液体にすることが可能なコンプレッサ２０が使用される。

【0028】

コンプレッサ２０は、ロータ２により濃縮された二酸化炭素を含む空気（以降、第１空気と称す）を圧縮する装置である。具体的には、コンプレッサ２０は、ロータ２で濃縮された二酸化炭素を気体から液体に変化させるために高温高圧の気体への圧縮を行う。尚、コンプレッサ２０による第１空気の圧縮を行う場合、コンプレッサ２０に入力される第１空気の温度を常温に近い温度にして、圧縮後の空気温度をなるべく下げる必要がある。しかし、ロータ２から出力された第１空気は、ロータ２の第２エリア１２の温度が所定温度以上の状態で出力されていることから、第１温度の空気は所定温度に近い温度であることが想定される。このため、二酸化炭素回収システム１では、クーラー部６０により第１空気の温度が冷却される。クーラー部６０は、例えば、クーラー部６０に取り付けられた位置の配管７Ａの２本のうちクーラー部６０の出口側の配管７Ａの温度を計測できる温度センサと、温度センサの計測値と設定値との偏差に基づいて冷却装置７０からクーラー部６０に流入される冷熱媒の量を制御する制御弁とを含んでいる。クーラー部６０は、温度センサにより取得した温度が閾値以上の場合、クーラー部６０が取り付けられた位置の配管６Ｃの温度が閾値未満となるように制御弁の開度を開ける制御をおこなってもよい。

【0029】

冷却貯蔵装置３０は、コンプレッサ２０により高圧された空気を貯蔵しつつ周囲のジャケット等で冷却し、高圧圧力下の二酸化炭素凝縮温度まで冷却して液化された二酸化炭素（以降、液化ＣＯ２と称す）を底部で分離する装置である。冷却貯蔵装置３０の周囲ジャケットには、冷却装置７０で冷却された冷熱媒が多量に循環され、その循環量を制御することにより、液化ＣＯ２として底部にて分離できる凝縮温度以下を保つのに適した温度が冷熱媒に設定されている。例えば、冷却貯蔵装置３０では、コンプレッサ２０と冷却貯蔵装置３０の冷却ジャケットにより内部空気の状態は、圧力が４ＭＰａで設定され、温度が５℃で設定されている。

【0030】

膨張機４０は、系統内の高圧を保ちながら大気圧下へ膨張させつつ、冷却貯蔵装置３０で液化ＣＯ２を分離した後の高圧低温空気を外部へ排出する。具体的には、コンプレッサ２０により圧縮されて高温高圧になった空気が、冷却貯蔵装置３０の前段のヒーター部５０で処理対象空気を加熱することで冷却される。そして、冷却貯蔵装置３０の手前まで来た高圧中温空気が冷却貯蔵装置３０のエネルギーにより冷却され、冷却貯蔵装置３０から出てくる出口空気の冷熱を熱回収熱交換器８０に与える、逆に言えば、冷却貯蔵装置３０から出てくる高圧低温空気を、冷却貯蔵装置３０に入ってくる高圧中温空気により加熱することで、膨張機前の空気温度が上昇される。これにより、断熱膨張での排出空気の低温化を防止することができる。このように、膨張機４０を用いることで、高圧下の冷却貯蔵装置３０から液化ＣＯ２のみを高圧で回収することが可能となる。

【0031】

ヒーター部５０は、第２エリア１２を加熱するための装置である。ヒーター部５０は、加熱側の配管６Ｂも、コンプレッサ２０の出口高温高圧空気が流れる冷却側の配管６Ｃも全量の空気が流れるので流量制御を行わない。

【0032】

また、ヒーター部５０は、図１に示すように、ヒーター部５０の冷却側である入力側とコンプレッサ２０の出力側が配管６Ｃで接続されている。つまり、ヒーター部５０は、コンプレッサ２０から排出される高温高圧空気が保有する圧縮機の仕事からくる熱を利用してロータ２を加熱している。これにより、これにより確実な再生が行われ、二酸化炭素の回収量が向上される。

【0033】

このように、実施の形態１に係る二酸化炭素回収システム１によれば、処理対象空気に含まれる二酸化炭素がロータ２で濃縮される。次に、ロータ２で濃縮された二酸化炭素を含む空気をコンプレッサ２０で圧縮することにより摂氏０℃以上の温度場で二酸化炭素が液化可能なまで加圧され高圧になる。更に、冷却貯蔵装置３０を用いることによりコンプレッサ２０で高圧化された空気を貯蔵して冷却することから凝縮温度以下になって液化された二酸化炭素が分離回収される。また更に、ヒーター部５０において、少なくともコンプレッサ２０から排出される高温高圧空気の保有する熱を利用してロータ２が加熱される。

【0034】

つまり、実施の形態１に係る二酸化炭素回収システム１では、処理対象空気に含まれる二酸化炭素がロータ２で吸収した後に高温空気の間接熱交換で加熱再生して濃縮して取り出される。そして、ロータで濃縮された二酸化炭素を含む空気をコンプレッサで圧縮して加圧加熱空気として冷却貯蔵装置３０に圧送される。その後、コンプレッサ２０で圧縮され圧送された二酸化炭素を含む加圧空気を冷却貯蔵装置３０で冷却して液化ＣＯ２が分離される。更には、少なくともコンプレッサ２０で圧縮された二酸化炭素を含む空気の保有する熱を用いてロータ２が加熱再生される。これにより、ロータを用いた二酸化炭素の回収量を向上させることが可能となる。

【0035】

１－２．ロータ使用台数の具体例１
図２は、実施の形態１に係る二酸化炭素回収システム１の具体例を示す図である。具体的には、ロータ２の使用台数ごとにおけるロータ２で濃縮された二酸化炭素の濃度（以下、ＣＯ２濃度と称す）の状態が示されている。図２に示すように、ロータ２の使用台数が１台の場合、ＣＯ２濃度は最も低くなり、ロータ２の使用台数が２台の場合、ＣＯ２濃度はロータ２の使用台数が１台のときのＣＯ２濃度よりも高くなる。また、ロータ２の使用台数が３台の場合、ＣＯ２濃度はロータ２の使用台数が２台のときのＣＯ２濃度よりも高くなり、ロータ２の使用台数が４台の場合、ＣＯ２濃度はロータ２の使用台数が３台のときのＣＯ２濃度よりも高くなる。つまり、ロータ２で濃縮されたＣＯ２濃度は、ロータ２の使用台数を増やすほど高くなることが言える。例えば、ＣＯ２濃度を６倍に濃縮することが可能なロータ２を使用する場合、ロータ２の使用台数が１台増すごとにＣＯ２濃度が６倍ずつ増えていく。従って、二酸化炭素の回収量を増やすには、ロータ２の使用台数は１台に限られず複数台であってもよい。

【0036】

しかしながら、ロータ２の使用台数を複数台にする場合、ロータ２の周辺に存在する装置も増設され、二酸化炭素回収システム１を稼働させる電力量が増大することが想定される。この場合、二酸化炭素回収システム１を稼働させたときの消費電力から換算される二酸化炭素の排出量が二酸化炭素の回収量を上回る可能性がある。従って、ロータ２の使用台数を複数台にする場合、二酸化炭素の回収量が最適となるようにロータ２の使用台数を決定するのが望ましい。

【0037】

１－３．ロータ使用台数の具体例２
図３は、実施の形態１に係る二酸化炭素回収システム１の具体例を示す図である。具体的には、ロータ２の使用台数ごとにおける二酸化炭素回収システム１の性能として、ケース（Ａ）～（Ｃ）の３つが示されている。以下、各ケースの詳細を説明する。

【0038】

図３に示すケース（Ａ）では、ロータ２の使用台数における二酸化炭素回収量（以下、ＣＯ２回収量と称す）が示されている。ケース（Ａ）に示すように、ロータ２の使用台数が１台の場合、ＣＯ２回収量は最も少なくなり、ロータ２の使用台数が２台の場合、ＣＯ２回収量はロータ２の使用台数が１台のときのＣＯ２回収量よりも多くなる。また、ロータ２の使用台数が３台の場合、ＣＯ２回収量はロータ２の使用台数が２台のときのＣＯ２回収量よりも多くなり、ロータ２の使用台数が４台の場合、ＣＯ２回収量はロータ２の使用台数が３台のときのＣＯ２回収量よりも多くなる。つまり、ロータ２の使用台数が１台増すごとにＣＯ２回収量が多くなることが言える。尚、ロータ２の使用台数が１台増すごとに増大するＣＯ２回収量は、例えば、上述したＣＯ２濃度と同様の６倍とされる。

【0039】

図３に示すケース（Ｂ）では、ロータ２の使用台数における消費電力が示されている。ケース（Ｂ）に示すように、ロータ２の使用台数が１台の場合、消費電力は最も小さくなり、ロータ２の使用台数が２台の場合、消費電力はロータ２の使用台数が１台のときの消費電力よりも大きくなる。また、ロータ２の使用台数が３台の場合、消費電力はロータ２の使用台数が２台のときの消費電力よりも大きくなり、ロータ２の使用台数が４台の場合、消費電力はロータ２の使用台数が３台のときの消費電力よりも大きくなる。つまり、ロータ２の使用台数が１台増すごとに消費電力が大きくなることが言える。尚、ロータ２の使用台数が１台増すごとに増大する消費電力は、例えば、上述したＣＯ２濃度と同様の６倍とされる。

【0040】

図３に示すケース（Ｃ）では、ロータ２の使用台数における二酸化炭素の回収効率（以下、ＣＯ２回収効率と称す）が示されている。ケース（Ｃ）に示すように、ロータ２の使用台数が１台の場合、ＣＯ２回収効率は最も低くなり、ロータ２の使用台数が２台の場合、ＣＯ２回収効率はロータ２の使用台数が１台のときのＣＯ２回収効率よりも高くなる。また、ロータ２の使用台数が３台の場合、ＣＯ２回収効率はロータ２の使用台数が２台のときのＣＯ２回収効率よりも高くなり、ロータ２の使用台数が４台の場合、ＣＯ２回収効率はロータ２の使用台数が３台のときのＣＯ２回収効率よりも高くなる。つまり、ロータ２の使用台数が１台増すごとにＣＯ２回収効率が高くなることが言える。尚、ケース（Ｃ）では、上述したケース（Ａ）及びケース（Ｂ）と異なり、ロータ２の使用台数が１台増やごとに増大するＣＯ２回収効率は、上述したＣＯ２濃度と同様の６倍とならない。

【0041】

より具体的には、ケース（Ｃ）では、１段目のロータ２で回収される二酸化炭素のＣＯ２回収効率は８５％となり、１段目のロータ２で回収されなかった残りの１５％に基づいて、後段のロータ２により回収されることが示されている。つまり、ロータ２の使用台数を４台にする場合、１段目のロータ２で回収されなかった二酸化炭素が２段目のロータ２で回収され、２段目のロータ２で回収されなかった二酸化炭素が３段目のロータ２で回収され、３段目のロータ２で回収されなかった二酸化炭素が４段目のロータ２で回収される。すなわち、ロータ２の使用台数を複数台にする場合、二酸化炭素が数珠つなぎで回収される。

【0042】

更に、ケース（Ｃ）では、ロータ２の使用台数を２台以上にする場合、ＣＯ２回収効率は１００％に近い値となる。つまり、ロータ２の使用台数をある台数以上にした場合、ＣＯ２回収効率は飽和状態となる。一方、ケース（Ｂ）に示す例では、消費電力は、ロータ２の使用台数が１台増すごとに６倍ずつ増大していく。従って、ＣＯ２回収効率が第１所定値以上であり、且つ、消費電力が第２所定値未満である条件を満たすロータ２の使用台数の構成にすることが望ましい。

【0043】

本実施の形態に係る二酸化炭素回収システム１によれば、ロータ２の使用台数が１台または複数台で構成される。尚、ロータ２の使用台数を複数台にする場合の構成例として、ロータ２の使用台数を２台にする構成例を実施の形態２とし、ロータ２の使用台数を３台にする構成例を実施の形態３とする。以下、実施の形態２及び実施の形態３についての詳細を説明する。尚、実施の形態１と重複する部分の説明は省略する。

【0044】

２．実施の形態２
図４は、実施の形態２に係る二酸化炭素回収システム１Ａの構成例を示す図である。実施の形態２に係る二酸化炭素回収システム１Ａは、第１ロータ３、第１ヒーター部５１、第１加熱装置９０、及び第１冷却装置１００を更に含んでいる。

【0045】

第１ロータ３は、ガスが流れる方向に貫通孔を有し、且つ、ガスの触れる面に二酸化炭素吸収剤を保持した装置であり、ロータ２で濃縮された二酸化炭素を更に濃縮する。第１ロータ３は、ロータ２と同一の機能及び性能を有するロータである。第１ロータ３は、二酸化炭素を吸着する第３エリア１３と、第３エリア１３に吸着された二酸化炭素を第３エリア１３から出てくる排気を加熱した空気と配管６Ｂに入ってくる処理対象空気を加熱した空気とが混合された空気（第１混合空気）へ脱離する第４エリア１４とを含んでいる。第３エリア１３と第４エリア１４のそれぞれの位置は、第１ロータ３の静止時と第１ロータ３の回転時とで変わらないものとする。第１ロータ３の回転時における第３エリア１３と第４エリア１４のそれぞれの温度が所定の温度条件を満たす場合、第１ロータ３は、二酸化炭素の吸着及び脱離を行う。具体的には、第３エリア１３の温度が第１基準温度未満である場合、第１ロータ３は、第３エリア１３で二酸化炭素の吸着を行う。一方、第４エリア１４の温度が第１基準温度よりも高い第１所定温度以上である場合、第１ロータ３は、二酸化炭素を吸着した第３エリア１３の位置が第４エリア１４の位置となったときに二酸化炭素の脱離を行う。これにより、処理対象空気に含まれる二酸化炭素を回収することが可能となる。尚、第１基準温度は、上述した実施の形態１における基準温度と同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第１所定温度は、上述した実施の形態１における所定温度と同じであってもよいし、異なっていてもよい。更に、第３エリア１３及び第４エリア１４の温度は、例えば、第１ロータ３の内部に設けられた温度センサから取得した温度であってもよいし、第１ロータ３と接続された第１追加配管８Ａと第１追加配管８Ｂの配管上に設けられた温度センサから取得した温度であってもよい。

【0046】

また、第１ロータ３は、第１追加配管８Ａと第１追加配管８Ｂとを用いてロータ２と接続される。第１追加配管８Ａとは、第３エリア１３を通り、且つ、一方が第２エリア１２の出力側と接続され、且つ、他方が第２エリア１２の入力側に設けられた配管６Ｂと接続される配管のことである。第１追加配管８Ｂとは、一方が第１追加配管８Ａにおける第１加熱装置９０の出力側と接続され、他方が第４エリア１４の入力側と接続される配管のことである。図４に示す例では、配管６Ｂの間にロータ２と第１ロータ３が設けられている。尚、「第１追加配管８Ａ」は「第１の配管」の一例であり、「第１追加配管８Ｂ」は「第２の配管」の一例である。

【0047】

第１ヒーター部５１は、第４エリア１４を加熱するための装置である。第１ヒーター部５１は、第４エリア１４の入力側に設けられている。具体的には、第１ヒーター部５１は、第１追加配管８Ｂ上に設けられている。また、第１ヒーター部５１は、加熱側が第１追加配管８Ｂに接続され、冷却側が第１追加配管８Ｃの一方に接続されている。第１追加配管８Ｃの他方は、コンプレッサ２０の出力側と繋がる配管６Ｃに接続されている。これにより、コンプレッサ２０で圧縮された高圧高温空気を第１ヒーター部５１の冷却側まで送ることができる。更に、第１ヒーター部５１は、第１追加配管８Ｄの一方に接続されている。第１追加配管８Ｄの他方は、配管６Ｄに接続されている。これにより、第１ヒーター部５１の冷却側で第１混合空気に熱を与えることで冷却された高圧中温空気を冷却側から熱回収熱交換器８０の冷却側まで送ることができる。尚、「第１追加配管８Ｃ」は「第３の配管」の一例であり、「第１追加配管８Ｄ」は「第４の配管」の一例である。

【0048】

第１ヒーター部５１は、加熱側の第１追加配管８Ｂも、コンプレッサ２０の出口高温高圧空気が流れる冷却側の配管６Ｃに接続された第１追加配管８Ｃも全量の空気が流れるので流量制御を行わない。また、第１ヒーター部５１は、図４に示すように、第１ヒーター部５１の冷却側である入力側と、他方がコンプレッサ２０の出力側に接続された配管６Ｃとが第１追加配管８Ｃで接続されている。これにより、確実な再生が行われ、二酸化炭素の回収量が向上される。

【0049】

第１加熱装置９０は、第２エリア１２を加熱するための装置である。第１加熱装置９０は、第１追加配管８Ａ上に設けられている。具体的には、第１加熱装置９０は、第２エリア１２の入力側に設けられた配管６Ｂと第３エリア１３の出力側との間の第１追加配管８Ａ上に設けられている。第１加熱装置９０は、例えば、第１加熱装置９０が取り付けられた位置の第１追加配管８Ａの温度を計測できる温度センサと、第１追加配管８Ａを加熱する配管加熱器とを含んでいる。第１加熱装置９０は、温度センサにより取得した温度が閾値未満の場合、第１加熱装置９０が取り付けられた位置の第１追加配管８Ａの温度が所定温度以上となるように配管加熱器の温度を上げる制御をおこなってもよい。尚、配管加熱器としては、加熱コイル、全熱交換器、等が例示される。

【0050】

第１冷却装置１００は、第３エリア１３を冷却するための装置である。第１冷却装置１００は、第１追加配管８Ａ上に設けられている。具体的には、第１冷却装置１００は、第２エリア１２の出力側と第３エリア１３の入力側との間の第１追加配管８Ａ上に設けられている。第１冷却装置１００は、例えば、第１冷却装置１００が取り付けられた位置の第１追加配管８Ａの温度を計測できる温度センサと、第１追加配管８Ａを冷却する配管冷却器とを含んでいる。第１冷却装置１００は、温度センサにより取得した温度が閾値以上の場合、第１冷却装置１００が取り付けられた位置の第１追加配管８Ａの温度が所定温度未満となるように配管冷却器の温度を下げる制御をおこなってもよい。尚、配管冷却器としては、冷却コイル、全熱交換器、等が例示される。

【0051】

このように、実施の形態２に係る二酸化炭素回収システム１Ａでは、第１ロータ３を更に設けることで、ロータ２で濃縮された二酸化炭素を更に濃縮することが可能となる。更に、二酸化炭素回収システム１Ａによれば、ロータ２の第２エリア１２と第１ロータ３の第３エリア１３とを第１追加配管８Ａを用いて環状に接続される。これにより、第１ロータ３で回収されなかった二酸化炭素が第３エリア１３から出力された後に再び第３エリア１３に入力される。従って、二酸化炭素の回収量をより向上させることが可能となる。

【0052】

更に、二酸化炭素回収システム１Ａは、一方が第１追加配管８Ａにおける第１加熱装置９０の出力側と接続され、他方が第１ロータ３の第４エリア１４の入力側と接続される第１追加配管８Ｂを含んでいる。これにより、第１ロータ３で回収されなかった二酸化炭素の一部が第１追加配管８Ｂを通ってコンプレッサ２０に入力される。これにより、確実な再生が行われ、上述した実施の形態１よりも更に二酸化炭素の回収量を向上させることが可能となる。

【0053】

３．実施の形態３
図５は、実施の形態３に係る二酸化炭素回収システム１Ｂの構成例を示す図である。実施の形態３に係る二酸化炭素回収システム１Ｂは、第２ロータ４、第２ヒーター部５２、第２加熱装置９１、及び第２冷却装置１０１を更に含んでいる。

【0054】

第２ロータ４は、ガスが流れる方向に貫通孔を有し、且つ、ガスの触れる面に二酸化炭素吸収剤を保持した装置であり、第１ロータ３で濃縮された二酸化炭素を更に濃縮する。第２ロータ４は、ロータ２及び第１ロータ３と同一の機能及び性能を有するロータである。第２ロータ４は、二酸化炭素を吸着する第５エリア１５と、吸着された二酸化炭素を第５エリア１５から出てくる排気を加熱した空気と第３エリア１３から出てくる排気を加熱した空気と配管６Ｂに入ってくる処理対象空気を加熱した空気とが混合された空気（第２混合空気）へ脱離する第６エリア１６とを含んでいる。第５エリア１５と第６エリア１６のそれぞれの位置は、第２ロータ４の静止時と第２ロータ４の回転時とで変わらないものとする。第２ロータ４の回転時における第５エリア１５と第６エリア１６のそれぞれの温度が所定の温度条件を満たす場合、第２ロータ４は、二酸化炭素の吸着及び脱離を行う。具体的には、第５エリア１５の温度が第２基準温度未満である場合、第２ロータ４は、第５エリア１５で二酸化炭素の吸着を行う。一方、第６エリア１６の温度が第２基準温度よりも高い第２所定温度以上である場合、第２ロータ４は、二酸化炭素を吸着した第５エリア１５の位置が第６エリア１６の位置となったときに二酸化炭素の脱離を行う。これにより、処理対象空気に含まれる二酸化炭素を回収することが可能となる。尚、第２基準温度は、上述した実施の形態１における基準温度と同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第２所定温度は、上述した実施の形態１における所定温度と同じであってもよいし、異なっていてもよい。更に、第５エリア１５及び第６エリア１６の温度は、例えば、第２ロータ４の内部に設けられた温度センサから取得した温度であってもよいし、第２ロータ４と接続された第２追加配管９Ａと第２追加配管９Ｂの配管上に設けられた温度センサから取得した温度であってもよい。

【0055】

また、第２ロータ４は、第２追加配管９Ａと第２追加配管９Ｂとを用いて第１ロータ３と接続される。第２追加配管９Ａとは、第５エリア１５を通り、且つ、一方が第４エリア１４の出力側と接続され、且つ、他方が第４エリア１４の入力側に設けられた第１追加配管８Ｂと接続される配管のことである。第２追加配管９Ｂとは、一方が第２追加配管９Ａにおける第２加熱装置９１の出力側と接続され、他方が第６エリア１６の入力側と接続される配管のことである。図５に示す例では、配管６Ｂの間にロータ２と第１ロータ３と第２ロータ４が設けられている。尚、「第２追加配管９Ａ」は「第５の配管」の一例であり、「第２追加配管９Ｂ」は「第６の配管」の一例である。

【0056】

第２ヒーター部５２は、第６エリア１６を加熱するための装置である。第１ヒーター部５１は、第６エリア１６の入力側、且つ、第２追加配管９Ｂ上に設けられている。また、第２ヒーター部５２は、加熱側が第２追加配管９Ｂに接続され、冷却側が第２追加配管９Ｃの一方に接続されている。第２追加配管９Ｃの他方は、配管６Ｃに接続されている。これにより、コンプレッサ２０で圧縮された高圧高温空気を第２ヒーター部５２の冷却側まで送ることができる。更に、第２ヒーター部５２は、第２追加配管９Ｄの一方に接続されている。第２追加配管９Ｄの他方は、配管６Ｄに接続されている。これにより、第２ヒーター部５２の冷却側で第２混合空気に熱を与えることで冷却された高圧中温空気を冷却側から熱回収熱交換器８０の冷却側まで送ることができる。尚、「第２追加配管９Ｃ」は「第７の配管」の一例であり、「第２追加配管９Ｄ」は「第８の配管」の一例である。

【0057】

第２ヒーター部５２は、加熱側の第２追加配管９Ｂも、コンプレッサ２０の出口高温高圧空気が流れる冷却側の配管６Ｃに接続された第２追加配管９Ｃも全量の空気が流れるので流量制御を行わない。また、第２ヒーター部５２は、図５に示すように、第２ヒーター部５２の冷却側である入力側と、他方がコンプレッサ２０の出力側に接続された配管６Ｃとが第２追加配管９Ｃで接続されている。これにより、確実な再生が行われ、二酸化炭素の回収量が向上される。

【0058】

第２加熱装置９１は、第４エリア１４を加熱するための装置である。第２加熱装置９１は、第２追加配管９Ａ上に設けられている。具体的には、第２加熱装置９１は、第４エリア１４の入力側に設けられた第１追加配管８Ｂと第５エリア１５の出力側との間の第２追加配管９Ａ上に設けられている。第２加熱装置９１は、例えば、第２追加配管９Ａの温度を計測できる温度センサと、第２追加配管９Ａを加熱する配管加熱器とを含んでいる。第２加熱装置９１は、温度センサにより取得した温度が閾値未満の場合、第２加熱装置９１が取り付けられた位置の第２追加配管９Ａの温度が所定温度以上となるように配管加熱器の温度を上げる制御をおこなってもよい。尚、配管加熱器としては、加熱コイル、全熱交換器、等が例示される。

【0059】

第２冷却装置１０１は、第５エリア１５を冷却するための装置である。第２冷却装置１０１は、第４エリア１４の出力側と第５エリア１５の入力側との間の第２追加配管９Ａ上に設けられている。第２冷却装置１０１は、例えば、第２追加配管９Ａの温度を計測できる温度センサと、第２追加配管９Ａを冷却する配管冷却器とを含んでいる。第２冷却装置１０１は、温度センサにより取得した温度が閾値以上の場合、第２冷却装置１０１が取り付けられた位置の第２追加配管９Ａの温度が所定温度未満となるように配管冷却器の温度を下げる制御をおこなってもよい。尚、配管冷却器としては、冷却コイル、全熱交換器、等が例示される。

【0060】

このように、実施の形態３に係る二酸化炭素回収システム１Ｂでは、第２ロータ４を更に設けることで、第１ロータ３で濃縮された二酸化炭素を更に濃縮することが可能となる。更に、二酸化炭素回収システム１Ｂによれば、第１ロータ３の第４エリア１４と第２ロータ４の第５エリア１５とを第２追加配管９Ａを用いて環状に接続される。これにより、第２ロータ４で回収されなかった二酸化炭素が第５エリア１５から出力されて再び第５エリア１５に入力される。従って、二酸化炭素の回収量をより向上させることが可能となる。

【0061】

更に、二酸化炭素回収システム１Ｂは、一方が第５エリア１５の出力側における第２追加配管９Ａと接続され、他方が第２ロータ４の第６エリア１６の入力側と接続される第２追加配管９Ｂを含んでいる。これにより、第２ロータ４で回収されなかった二酸化炭素の一部が第２追加配管９Ｂを通ってコンプレッサ２０に入力される。これにより、確実な再生が行われ、上述した実施の形態１及び実施の形態２よりも更に二酸化炭素の回収量を向上させることが可能となる。

【0062】

４．実施の形態４
図６は、実施の形態４に係る二酸化炭素回収システム１Ｃの構成例を示す図である。実施の形態４に係る二酸化炭素回収システム１Ｃは、実施の形態３に係る二酸化炭素回収システム１Ｂにおいて更に第３ヒーター部５３と、第４ヒーター部５４と、第５ヒーター部５５と、ヒートポンプ１１０とを含んでいる。ヒートポンプ１１０は、第３ヒーター部５３、第４ヒーター部５４、及び第５ヒーター部５５を加熱する装置である。尚、第３ヒーター部５３、第４ヒーター部５４、及び第５ヒーター部５５のそれぞれは、上述したヒーター部５０と同じ機能及び性能を有する装置であってもよい。

【0063】

ヒートポンプ１１０は、第３ヒーター部５３と、第４ヒーター部５４と、第５ヒーター部５５とにそれぞれ接続される。また、ヒートポンプ１１０は、例えば、配管６Ｂを介して処理対象空気が流入される。これにより、コンプレッサ２０から排出される高温高圧空気の保有する熱よりも高い温度で各ロータが加熱される。従って、少なくとも上述した実施の形態３と同様の効果が得られる。

【符号の説明】

【0064】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…二酸化炭素回収システム， ２…ロータ， ３…第１ロータ， ４…第２ロータ， ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ…配管， ８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ…第１追加配管， ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ…第２追加配管， １１…第１エリア， １２…第２エリア， １３…第３エリア， １４…第４エリア， １５…第５エリア， １６…第６エリア， ２０…コンプレッサ， ３０…冷却貯蔵装置， ４０…膨張機， ５０…ヒーター部， ５１…第１ヒーター部， ５２…第２ヒーター部， ５３…第３ヒーター部， ５４…第４ヒーター部， ５５…第５ヒーター部， ６０…クーラー部， ７０…冷却装置， ８０…熱回収熱交換器， ９０…第１加熱装置， ９１…第２加熱装置， １００…第１冷却装置， １０１…第２冷却装置， １１０…ヒートポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】