(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱性容器内において、もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内において、消石灰に二酸化炭素および水を加えることによって、二酸化炭素を消費するとともに熱を生産する二酸化炭素利用による熱生産方法であって、該二酸化炭素として、廃棄物として産生され回収されたものを用い、該消石灰１００重量部に対して該水を１重量部以上１０重量部以下用いることを特徴とする、二酸化炭素利用による熱生産方法。
【請求項２】
伝熱性容器内において、もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内において、消石灰に二酸化炭素および水を加えることによって、二酸化炭素を消費するとともに熱を生産する二酸化炭素利用による逐次発熱温度制御方法であって、該二酸化炭素として廃棄物として産生され回収されたものを用い、該消石灰１００重量部に対して該水を１重量部以上１０重量部以下用いることを特徴とする、二酸化炭素利用による逐次発熱温度制御方法。
【請求項３】
ともに伝熱性容器内もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内に設けられた反応用消石灰部と、反応用水部と、伝熱性容器内もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内に設けられるかまたは伝熱性容器内もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内に二酸化炭素を供給可能なように付設された反応用二酸化炭素部とを備え、該反応用消石灰部が提供する消石灰と、該反応用二酸化炭素部が提供する二酸化炭素と、および該反応用水部が提供する水とが反応することによって、二酸化炭素が消費されるとともに熱が生産される二酸化炭素利用による熱生産システムであって、該反応用二酸化炭素部として容器充填された二酸化炭素供給体を用い、該消石灰１００重量部に対して該水を１重量部以上１０重量部以下用いることを特徴とする、二酸化炭素利用による熱生産システム。
【請求項４】
ともに伝熱性容器内もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内に設けられた反応用消石灰部と、反応用水部と、伝熱性容器内もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内に設けられるかまたは伝熱性容器内もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内に二酸化炭素を供給可能なように付設された反応用二酸化炭素部とを備え、該反応用消石灰部が提供する消石灰と、該反応用二酸化炭素部が提供する二酸化炭素と、および該反応用水部が提供する水とが反応することによって、二酸化炭素が消費されるとともに熱が生産される二酸化炭素利用による熱生産システムであって、該反応用二酸化炭素部として廃棄物として産生され回収されて容器充填された二酸化炭素供給体を用い、該消石灰１００重量部に対して該水を１重量部以上１０重量部以下用いることを特徴とする、二酸化炭素利用による熱生産システム。
【請求項５】
請求項３または４に記載の二酸化炭素利用による熱生産システムを用いた、温度調節装置。
【請求項６】
請求項３または４に記載の二酸化炭素利用による熱生産システムを用いた、暖房装置。
【請求項７】
請求項３または４に記載の二酸化炭素利用による熱生産システムを用いた、融雪装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二酸化炭素利用による熱生産方法、逐次発熱温度制御方法、熱生産システム、温度調節装置および融雪装置に係り、特に、二酸化炭素を有効に消費しつつ効率的に熱を生産できる、殊に逐次発熱を可能とする、二酸化炭素利用による熱生産方法、熱生産システム等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業界においても一般社会においても、熱の生産は未だに化石燃料等の燃焼により行われる場合が多い。燃焼による熱生産では、ＣＯ２の排出が避けられない。しかし、地球温暖化の危機意識が世界的に高まる中、ＣＯ２排出をできる限り抑制するために、自然エネルギー利用に関する研究開発および実際の利用が活発になってきている。
【０００３】
一方、排出されたＣＯ２の消費は、海洋および陸上の動植物、つまり海中の動植物による固定や、水陸両圏域の植物等が行う光合成による固定に頼る比率が大きく、消費量に比べて排出量が相当上回っているのが現状である。
【０００４】
なお、ＣＯ２の分離・回収技術であれば、従来多くの技術的提案がなされてはいる。たとえば後掲特許文献１は、二酸化炭素を含んだガスから効率的に二酸化炭素のみを分離することを目的として、二酸化炭素を含んだガスを、冷却器によって設定された一定の温度および圧力雰囲気の下で、吸着部材と接触させ、ガスに含まれる二酸化炭素を吸着部材の表面に凝縮固定させることで、ガスから二酸化炭素を分離し、冷却器は、二酸化炭素吸着時には二酸化炭素の昇華点以下の熱を供給し、吸着した二酸化炭素の放出時には二酸化炭素の昇華点以上の熱を供給する、という二酸化炭素分離技術を開示するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５４９２８号公報「二酸化炭素分離方法及びその装置並びにシステム」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＣＯ２排出量の減量はある程度は可能ではあるものの、これを無害消費することは、上述の通り自然界の動植物等にその多くを頼っており、世界的に、人間の生産活動全体におけるＣＯ２の利用は少ない現状である。もっとも、上述の特許文献開示技術がその一端を示すように、我が国の生産活動におけるＣＯ２回収・分離技術は比較的高水準を達成しているといえる。
【０００７】
しかしそれでも、回収されたＣＯ２の処分は、大深度地下貯留等、大規模処分方法が実施研究中ではあるが、ＣＯ２の積極的な利用・消費については、未だに充分な検討が開始されていない。
【０００８】
そこで本発明が解決しようとする課題は、ＣＯ２を積極的に利用して何らかの価値を生産し、かつＣＯ２消費にもなるような画期的な熱生産システム、熱生産方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者は上記課題について鋭意検討した結果、生産活動により回収されたＣＯ２と、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２とを接触反応させ、消化反応熱エネルギーを利用して、１００℃程度もの反応熱を繰り返し発熱させて、熱エネルギーを取り出せることを見出した。しかも最高発熱温度を制御すれば、反応が安定化するまで相当長期間に亘って発熱させることができた。
【００１０】
つまりこの現象は、発熱温度の制御およびＣＯ２量の制御等によって、ＣａＣＯ３となって安定化するまでの長期間に亘り発熱を繰り返すことができる、ということである。このような研究によって上記課題を解決できることに想到し、本発明に至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。
【００１１】
（１）  伝熱性容器内において、もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内において、消石灰に二酸化炭素および水を加えることによって、二酸化炭素を消費するとともに熱を生産する二酸化炭素利用による熱生産方法であって、該二酸化炭素として、廃棄物として産生され回収されたものを用い、該消石灰１００重量部に対して該水を１重量部以上１０重量部以下用いることを特徴とする、二酸化炭素利用による熱生産方法。
【００１２】
（２）  伝熱性容器内において、もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内において、消石灰に二酸化炭素および水を加えることによって、二酸化炭素を消費するとともに熱を生産する二酸化炭素利用による逐次発熱温度制御方法であって、該二酸化炭素として廃棄物として産生され回収されたものを用い、該消石灰１００重量部に対して該水を１重量部以上１０重量部以下用いることを特徴とする、二酸化炭素利用による逐次発熱温度制御方法。
（３）  ともに伝熱性容器内もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内に設けられた反応用消石灰部と、反応用水部と、伝熱性容器内もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内に設けられるかまたは伝熱性容器内もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内に二酸化炭素を供給可能なように付設された反応用二酸化炭素部とを備え、該反応用消石灰部が提供する消石灰と、該反応用二酸化炭素部が提供する二酸化炭素と、および該反応用水部が提供する水とが反応することによって、二酸化炭素が消費されるとともに熱が生産される二酸化炭素利用による熱生産システムであって、該反応用二酸化炭素部として容器充填された二酸化炭素供給体を用い、該消石灰１００重量部に対して該水を１重量部以上１０重量部以下用いることを特徴とする、二酸化炭素利用による熱生産システム。
【００１３】
（４）  ともに伝熱性容器内もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内に設けられた反応用消石灰部と、反応用水部と、伝熱性容器内もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内に設けられるかまたは伝熱性容器内もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内に二酸化炭素を供給可能なように付設された反応用二酸化炭素部とを備え、該反応用消石灰部が提供する消石灰と、該反応用二酸化炭素部が提供する二酸化炭素と、および該反応用水部が提供する水とが反応することによって、二酸化炭素が消費されるとともに熱が生産される二酸化炭素利用による熱生産システムであって、該反応用二酸化炭素部として廃棄物として産生され回収されて容器充填された二酸化炭素供給体を用い、該消石灰１００重量部に対して該水を１重量部以上１０重量部以下用いることを特徴とする、二酸化炭素利用による熱生産システム。
（５）  （３）または（４）に記載の二酸化炭素利用による熱生産システムを用いた、温度調節装置。
（６）  （３）または（４）に記載の二酸化炭素利用による熱生産システムを用いた、暖房装置。
（７）  （３）または（４）に記載の二酸化炭素利用による熱生産システムを用いた、融雪装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の二酸化炭素利用による熱生産方法等は上述のように構成されるため、これによれば、ＣＯ２を積極的に利用して熱を生産でき、しかも一度だけではなく相当回数に亘っての逐次発熱を行うことができ、かつＣＯ２を有効に消費し、ＣＯ２排出量の削減にも貢献できる。さらに具体的な効果については、後述実施形態の説明においても、随時述べる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本願発明者による研究結果に基づき、本発明をより詳細に説明する。もっとも、説明される各例に本発明が限定されるものではない。
＜主として、上記発明（１）に関して＞
上記発明（１）は次のとおりである。
伝熱性容器内において、もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内において、消石灰に二酸化炭素および水を加えることによって、二酸化炭素を消費するとともに熱を生産する二酸化炭素利用による熱生産方法であって、該二酸化炭素として、廃棄物として産生され回収されたものを用いることを特徴とする、二酸化炭素利用による熱生産方法。
【００１６】
（１）−１  伝熱容器
伝熱容器は熱伝導性に優れ，最高発熱温度に耐えることを条件とし、ポリプロピレン製（耐熱１２０℃程度〜ー１０℃）、スチ−ル、アルミ、蒸着アルミ等の一般的な市販品でよい。ただし消石灰発熱は含水量により最高発熱温度差に大きな範囲が出るためＰＰ（ポリプロピレン）容器等は、所定の耐熱性が必要である。生石灰発熱から消石灰まで連続して発熱させる場合は、金属性容器を除き、容器焼損保護および放熱等を考慮して、容器外面に放熱膜を装備したものとすることが望ましい。
【００１７】
消石灰発熱最高温度は１５３℃を観測したが、伝熱容器の外面が水などの液体に接している限り、焼損などの影響はない。ただし金属性発熱容器以外は、発熱容器上部と発熱体（（消石灰（水酸化カルシウム））が直接、接触しないこととし、３０ｍｍ程度以上の空間を設けることが望ましい。
【００１８】
（１）−２  消石灰
消石灰Ｃａ（ＯＨ）２は生石灰ＣａＯと水を反応させることによって水和後の生成物Ｃａ（ＯＨ）２となる。生成された消石灰は、一般的に水和による残存含水分を含む総称物であり、通常は残存含水分を含む。工業的な製造方法には乾式法と湿式法があり、水和水分量により適宜、特徴の違う消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）を得ることができる。
【００１９】
（１）−３  水
一般的に消石灰（水酸化カルシウム  Ｃａ（ＯＨ）２）は再発熱（熱生産）しないとの固定観念がある。ちなみに農業用７０消石灰肥料がそれに該当する。確かに消石灰の熱生産においては、生石灰の水和発熱とは違い、水との反応では発熱しないが、消石灰Ｃａ（ＯＨ）２が絶対乾燥状態でなければ、二酸化炭素ＣＯ２の消化反応により高温発熱せしめることができる。絶対乾燥状態での消石灰は二酸化炭素を反応させても消化反応（発熱）を起さない。よって熱生産には水を添加すること、または、生石灰の水和後の消石灰残存含水により消化反応（発熱）を励起する。
【００２０】
（１）−４  水の添加量
水量添加量により発熱温度、発熱形態は大きく変化する。あわせてＣＯ２消費量も大きく変化する。水分量調整法には、生石灰重量を一定量とし水和反応水量を調整する水和調整法（乾式製法）と、理論配合で製造した消石灰に水を後添加する後添加調整法等方法がある。上記の熱生産の確認には、高純度試薬消石灰（水酸化カルシウム  ９９．９％  関東化学株式会社製）、および鹿１級（水酸化カルシウム９５．０％  関東化学株式会社製）の２種を用い、少量の水を添加することと合わせてＣＯ２と反応させることにより熱生産すること、発熱形態が違うことを確認した。
【００２１】
（１）−５  二酸化炭素
二酸化炭素としては、一般消火器等に使用され期限回収された産廃未使用ＣＯ２ボンベを使用するが、生産活動にて回収された二酸化炭素も使用できる。また、一般的な市販工業用二酸化炭素ボンベの使用もでき、容器充填された二酸化炭素であればよい。本研究では、廃棄消火器のＣＯ２  ６０ｇ型ボンベ  ２５０本  を使用した。
【００２２】
（１）−６  温度制御可能容器
温度制御ができる容器は、閉空間としなければ、消化反応により生成された水（水蒸気）が大気放散する。したがって、発熱温度を制御するためには、反応水不足とそれによる発現温度の予測困難および制御困難を招かないよう、閉空間とする。
【００２３】
（１）−７  ＣＯ２消費の再生可能なエネルギー
消石灰Ｃａ（ＯＨ）２は二酸化炭素ＣＯ２と反応することにより炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）となり自然界に存在する石灰石、ホタテ貝殻等と同一性質となる。ただしホタテ貝類等消石灰は生石灰製造時、加焼されているため、構造がアラゴナイトから石灰石同様カルサイトに構造が変化している。消石灰Ｃａ（ＯＨ）２は炭酸水素水酸化カルシウムとなり、再度加焼（廃木材燃焼、不要木材等）することにより酸化水酸化カルシウム（ＣａＯ）に再生できるため、国内鉱物で唯一自給生産できる再生可能エネルギーとなる。
【００２４】
＜主として、上記発明（２）に関して＞
上記発明（２）は次のとおりである。
（２）  前記消石灰１００重量部に対して、前記二酸化炭素を３８重量部以上９０重量部以下用いることを特徴とする、（１）に記載の二酸化炭素利用による熱生産方法。
【００２５】
理論上は、生石灰１ｍｏｌ  ５６ｇ＋水１ｍｏｌ  １８＝１ｍｏｌ  ７４．０ｇ  の消石灰を生成する。消化反応、二酸化炭素ＣＯ２は  １ｍｏｌ４４ｇ必要となる。また計算上、消石灰  １００．０ｇの反応に必要なＣＯ２量は５９．４６ｇとなる。
【００２６】
（２）−１  二酸化炭素重量
前記消石灰Ｃａ（ＯＨ）２に水と二酸化炭素を加えること（反応）によって容易に熱生産できるが、ＣＯ２量と水分量により発現する最高発熱温度に大きな差が出る。熱生産面からは最小量のＣＯ２使用量が望ましく、１００℃程度の逐次発熱をさせる場合、水分量の決定も併せて必要である。実験による消石灰Ｃａ（ＯＨ）２  １００ｇの平衡安定化に使用したＣＯ２使用量は、常温（室温）で３８．２７ｇ〜８９．９２ｇ程度の使用量を示し、広範囲となった。
【００２７】
実用的な熱生産には、消石灰１００ｇに対し平衡安定化までのＣＯ２総使用量は３０重量部以上９０重量以下、とすべきであるが、できればＣＯ２使用量は、計算上６０ｇ以下が望ましい。つまり、計算上、消石灰１００．０ｇの反応に必要なＣＯ２量は、９．４６ｇとなる。理想は１００ｇ消石灰に対し５９．５ｇ程度のＣＯ２の消費（固着安定化）であり、使用量と消費量（固着安定化）が同一であれば最良の状態である。
【００２８】
熱生産では使用ＣＯ２量を増大させても、発熱に長時間を要し、消費（固着安定化）するＣＯ２は少量となるような消石灰配合が存在する。また、残留未消化生石灰分が多い消石灰（ＣａＯ（ＯＨ）２）の場合には、ＣＯ２使用量は増大し、初回発熱は高温に到達せず、反応に消費（固着安定化）するＣＯ２は少量となる。熱生産消費（固着安定化）以外のＣＯ２使用量は無駄となるが、これを解消するには、当該容器に別な検体容器を接続し、２次ＣＯ２で消化反応させ、大気放出を最小限にすればよい。
【００２９】
（２）−２  逐次発熱温度制御
最高発熱温度１００℃を２回程度以上生産するための熱生産方法としては、逐次発熱平衡安定化作用を利用し、ＣＯ２の最小消費量で逐次発熱を励起させて温度制御すればよい。温度制御用と最高温度発現用の消石灰Ｃａ（ＯＨ）２は、別調合とする。よって、多種消石灰検体の内から、最高発熱温度１００℃を２回程度の熱生産ができる逐次発熱温度制御検体の範囲を特定する必要がある。また水分が多過ぎる場合には、１００℃以上の発熱を発現できず、逐次発熱反応は起こるものの発現温度にばらつきが出て、温度制御は不可能である。１００℃（５回）程度の逐次発熱温度制御では、ＣＯ２量範囲と水分量範囲は特定される。
【００３０】
（２）−３  安定化までの最小ＣＯ２消費検体
なお実験では、１００＋３３．４（この表記については、後述する表示例の説明を参照のこと。）と１００＋３８．１の各５０ｇ混合検体合計１００ｇが、ＣＯ２使用総量として４５．６ｇ、ＣＯ２消費量（固着）３８．７ｇを示した。
【００３１】
（２）−４  発熱終了後の検体質量
消石灰１００ｇあたりの、ＣＯ２量使用後、発熱後の質量を計測したところ、ほぼ約１４２〜１４５ｇ程度であり、４２ｇ〜４５ｇ程度の増加を示した。この質量４２ｇ〜４５ｇ増加分は、消石灰Ｃａ（ＯＨ）２が炭酸化する前の原石１００ｇに含まれる４２ｇ程度のＣＯ２量にほぼ近似する量である。
【００３２】
ＣａＣＯ３原石（ホタテ貝殻、石灰石等）は、１００ｇあたり約３８〜４４ｇ程度のＣＯ２を含有するため、消石灰Ｃａ（ＯＨ）２の平衡安定化には同程度、またはそれ以上のＣＯ２量でＣａＣＯ３安定化（固着）する。ＣＯ２の消費（固着安定化量）は産地により多少成分に違いが見られるが、石灰石１ｍｏｌ１００ｇあたり４２ｇ（４２％）程度のＣＯ２量である。したがって、ＣＯ２消費量合計として、１００ｇ消石灰で４２．０ｇ程度のＣＯ２を消費（固着安定化量）することができる。
【００３３】
なお、後述する最良安定化、最小ＣＯ２消費量（発現温度差  １．０℃以下）の例では３８．２ｇであり、ほぼ一般的なＣａＣＯ３安定化（原石）の数値を示し、反応後の検体総重量増加量とＣＯ２消費量とも一致することが確認された。
【００３４】
＜主として、上記発明（３）に関して＞
上記発明（３）は次のとおりである。
（３）  前記消石灰１００重量部に対して、前記水を１重量部以上１０重量部以下用いることを特徴とする、（１）に記載の二酸化炭素利用による熱生産方法。
【００３５】
（３）−１  消石灰製造に使用する水量
理論的には、生石灰１ｍｏｌ  ５６ｇ＋水１ｍｏｌ  １８ｇ＝１ｍｏｌ  ７４．０ｇ  の消石灰を生成する。計算上、生石灰１００ｇ使用には反応水３２．１ｇが必要となる。
（３）−２  試薬消石灰に使用する水量
１ｍｏｌ  ７４ｇで、７ｇの加水が最大の効果を得られる水量として算出され、生石灰１００ｇ検体では９．５ｇとなる。
【００３６】
既に述べたように、消石灰でも、水酸化カルシウムが絶対乾燥状態であれば、二酸化炭素を反応させても消化反応（発熱）は生じない。また、高純度９９．９％水酸化カルシウム試薬や、鹿１級９５．０％水酸化カルシウム試薬でも、水の添加なしでは熱生産（発熱）しない。少量の水と二酸化炭素を用いると、消石灰は短時間で消化反応（発熱）を起こす。また、同じ検体でも水量の変化により熱生産（発熱温度）、安定化速度等を大きく変えることができる。
【００３７】
（３）−３  購入試薬
下記に示す市販の消石灰を用いて、熱生産可能であることを確認した。なお、このうち、家庭園芸用消石灰には自然含水分があるため、加水していない。
〈ア〉高純度９９．９％消石灰（水酸化カルシウム試薬）  ３Ｎ
Ｃａ（ＯＨ）２  ｍｉｎ  ９９．９％
〈イ〉鹿１級９５．０％消石灰（水酸化カルシウム試薬）
Ｃａ（ＯＨ）２  ｍｉｎ９５％
〈ウ〉家庭園芸用消石灰（肥料用水酸化カルシウム）
７０消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２  ７０％）
＊発熱実験は、ＣａＯ水和時の残存水分があるため、無加水である。
【００３８】
（３）−４  水酸化カルシウム１００ｇに加水する水範囲
消石灰の空隙率は４２％であり、空隙体積の約５０％に相当する水分量に調節すると反応率は最大となることから、計算上、水酸化カルシウム  １ｍｏｌ  ７４ｇで≒７ｇの加水が最大反応率水量として算出とされ、１００ｇ検体では９．５ｇとなる。高純度試薬消石灰（水酸化カルシウム  ９９．９％  関東化学株式会社製）、および鹿１級（水酸化カルシウム９５．０％  関東化学株式会社製）の２種を用い、少量の水を添加することで消化反応発熱することと熱生産の違いを確認した。
【００３９】
（３）−５  消石灰の空隙体積
消石灰の空隙率は４２％である。
Ｃａ（ＯＨ）２の空隙率    ０．４２
Ｃａ（ＯＨ）２の体積      ３３．２２ ｃｍ３／ｍｏｌ
Ｃａ（ＯＨ）２の空隙体積  １３．９５２４ ｃｍ３／ｍｏｌ
【００４０】
（３）−６  理論水量
Ｃａ（ＯＨ）２の空隙体積の５０％水量
１ｍｏｌ７４ｇ対し水酸化カルシウム７４ｇでは約７．０ｇの加水が最大反応率水量として算出とされる。したがって、Ｃａ（ＯＨ）２７４ｇに対し約７ｇの加水が最適と判断された。また、水酸化カルシウム１００ｇでは９．５ｇの加水が最大反応率水量として算出とされる。なお、理論量以下水量とは、消石灰製造時のＣＯ２１００ｇに対し水３２．１ｇ以下の場合と、絶対乾燥状態における理論基準水量以下とする。ただし純度９５％試薬は、参考として基準水量以下でも実験し、計算結果に含めた。
【００４１】
（３）−７  その他
上述の試験結果より、高温熱生産には水酸化カルシウムの純度だけでなく水分が重要であることがわかった。また、高純度試薬  ９９．９％、鹿１級試薬  ９５％においても水分添加量によって、逐次発熱温度と発熱（熱生産合計）結果には幅があった。また、鹿１級９５％試薬検体も水分量によって、１００℃以上の発熱（熱生産）できることがわかった。また、一般的な農業用消石灰（家庭園芸肥料  ７０消石灰）も、１００℃以上の熱生産（発熱）と逐次安定化発熱することがわかった。
【００４２】
（３）−８  自作水酸化カルシウムの製造
一般的に流通しているＪＩＳ生石灰を使用し、消石灰の最適配合を決定する必要があるため、水分量と配合を確認するため自作水酸化カルシウムの製造をした。ＪＩＳ規格生石灰（ＪＩＳ  Ｒ９００１特号規格）を使用し、消石灰を自作し最適配合（水分）を決定する実験を行った。その結果、発熱温度１００℃での逐次発熱制御する場合の水範囲と、最高温度を発現するための水量範囲とは異なることを確認した。
【００４３】
発熱最高温度を１００℃とするところでＣＯ２添加をストップすると、温度上昇が止まり制御状態になる。実験では、１００℃（１０２．３℃を含め）の温度を、５回繰り返し発現させること、すなわち逐次発熱制御を行うことができた。
【００４４】
（３）−９  発熱温度１００℃の逐次発熱制御をする場合の水量範囲
生石灰１００ｇと水和反応水５０ｇ以上で製造した消石灰では、１００℃の２回以上の逐次発現は難しく、また温度範囲にバラツキが出て、発熱温度予測に難点があった。高温発熱１００℃の逐次発熱制御を２回以上（４〜５回程度）できる検体は、同重量が１００ｇ＋３６ｇ（以下、単に「１００＋３６」等のようにも表記する。）、ないしは１００ｇ＋４０ｇ程度までの、一部ＪＩＳ消石灰と、混合検体消石灰であった。
【００４５】
（３）−１０  温度制御用水分量の調整
発熱温度１００℃の温度制御を前提としての消石灰１００ｇ当りの水分量は、限定される。逐次発熱温度を制御するには、ＪＩＳ消石灰製品を基準とすれば、消石灰の製造条件、性状、特に水分量が関係するため、その範囲を特定する必要がある。温度制御できる自作消石灰の水分量の調整は、生石灰重量を一定量とし反応水量を計量調整する水和法（乾式製法）と、製造した消石灰に水を計量して後添加する後添加法で実験した。
【００４６】
後添加法を採用するのは、高純度試薬消石灰（純度９９．９％）、鹿１級（純度９５．０％）や絶対乾燥状態消石灰において、加水なしではＣＯ２と消化反応（発熱）しないことと、水分微調整が必要となるからである。また後添加法による最高発熱温度１００℃以上の逐次発熱制御をする場合、１００＋３６製造の消石灰１００ｇに対しての３．０ｇ程度の加水条件、また、１００＋３９の条件を用いることによっても、温度制御が可能となった。なお、それ以外の検体では、目標温度到達後、ＣＯ２をストップしても温度上昇したり、ＣＯ２を増大しても目標温度に到達せずに逆に温度低下することもあった。
【００４７】
（３）−１１  温度制御
消石灰水分量の調整により、温度利用の形態に応じて、低温域〜高温域での熱選択利用、制御が可能となる。水分量の調整された消石灰では、任意の温度制御（１０℃程度以上５℃単位程度）が可能となる。逐次発熱の温度制御のために、水分量の調整された消石灰にＣＯ２を注入する場合は、温度設定に応じた量を自動注入する方式を可能とする構造の装置・方法を採ることが望ましい。そのため、親子遠隔無接点方式（乾電池式）電磁バルブ開閉装置（０．５秒、１秒、３秒、５秒間隔）を用い、ＣＯ２注入を繰り返し、設定温度でＣＯ２をストップするシステムを構成した。遠隔無接点方式は、無線方式（経産省  認定品を使用）を採用し、半径１００ｍ以内の電磁バルブ開閉操作が可能であり、シーケンス制御およびフィードバック制御との組み合わせができる。
【００４８】
（３）−１２  逐次発熱に於ける発生水（蒸気）処理
消石灰の消化発熱反応により水（水蒸気）が生成されるが、開空間に自由放散させた場合、逐次発熱に於ける温度制御はできない。反応の際発生する水（蒸気）は後の発熱に大いに関係する。したがって、逐次発熱温度制御する場合は閉空間容器とすることによって、逐次発熱現象１００℃（５回）程度を継続発現させることができる。
【００４９】
＜主として、上記発明（４）に関して＞
上記発明（４）は次のとおりである。
（４）  前記消石灰１００重量部に対して、前記二酸化炭素を１回当たり１．０重量部以上２７．５重量部以下用いることによって、熱生産を２回以上行えることを特徴とする、（１）に記載の二酸化炭素利用による熱生産方法。
【００５０】
（４）−１  消石灰の仕様
消石灰はＣＯ２との消化反応により熱生産（発熱）する。また逐次反応は平衡安定化まで繰り返す。二酸化炭素の使用による熱生産（発熱）は、水酸化カルシウムの化学平衡作用のため毎回同量ではなく、ＣＯ２使用範囲は水酸化カルシウムの製造条件等にもより変化する。
【００５１】
本発明による熱生産には、高純度水酸化カルシウムではなく、農家等が通常使用するような一般的に市販されている製品と、ＪＩＳ生石灰を利用した自家製造消石灰の使用が、より望ましい。熱生産の回数は、自由発熱の場合は、１０回〜１２回程度で平衡安定化の兆候（微温発熱）を示し、発熱温度も検体温度＋数度程度（または微温）の微量増加傾向となる。なお、平衡安定化の進度は発熱前の検体と発熱後を比較し、検体ＰＨの低下計測と増加重量によって、大体判断することができる。
【００５２】
（４）−２  熱生産範囲
消石灰１００ｇでの熱生産の範囲は、安定化までの最高発熱温度合計７４０℃〜７７０℃程度が可能である。また、熱生産発熱温度合計（最高発熱温度−発熱前検体温度）としては、５５０℃程度の温度範囲が可能である。またＣＯ２と検体の接触を遮断すれば、平衡安定化は遅延し、長期間未使用後であっても再発熱利用できる。
【００５３】
（４）−３  熱生産の利用
最高生産温度を上限８０℃として制御すると、１００℃の場合と比べて、逐次発熱の回数を増やすことができる。たとえば、１００℃として制御した場合は、５回の発熱であるところ、最高発熱温度を８０℃として制御した場合、最高８０℃程度の発熱（熱生産）を７回は行うことができ、これを利用することができる。つまり、制御温度を低下させると、１回当りＣＯ２利用量（注入量）と消費量（固着安定化）が少なくなって、発熱回数を増すことができる。すなわち、水酸化カルシウムの平衡安定化数値の範囲内で温度制御することによって、温度利用範囲を格段に拡大することができる。
【００５４】
＜主として、上記発明（５）に関して＞
上記発明（５）は次のとおりである。
（５）  前記消石灰１００重量部に対して、前記二酸化炭素を１回当たり１．０重量部以上２７．５重量部以下用い、１０回以上の熱生産を行うことによって、熱生産最高発熱温度合計を７７０℃以上とすることが可能であることを特徴とする、（１）に記載の二酸化炭素利用による熱生産方法。
【００５５】
消石灰１００重量部に対して二酸化炭素を１回当たり４．０ｇ重量部以上重量部２７．１４ｇ以下用いることによって、消石灰で９０℃以上１００℃以下の熱生産を２回以上行うことができた。また、水分を調整した自作消石灰を用いて１００℃の発熱制御ができる二酸化炭素量は、１回当たり４．５ｇ重量部以上重量部１１．０ｇ以下であることを確認した。なお、家庭園芸用消石灰も高温熱生産は可能だが、最高発熱までの発現時間は他検体に比べ長くなる結果だった。
【００５６】
＜主として、上記発明（８）に関して＞
上記発明（８）は次のとおりである。
（８）  伝熱性容器内において、もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内において、消石灰に二酸化炭素および水を加えることによって、二酸化炭素を消費するとともに熱を生産する二酸化炭素利用による逐次発熱温度制御方法であって、該二酸化炭素として廃棄物として産生され回収されたものを用いることを特徴とする、二酸化炭素利用による逐次発熱温度制御方法。
【００５７】
逐次発熱温度の熱生産温度は、ＣＯ２使用量、消石灰製造時の反応水量、および水の後添加よりに大きく左右されるため、発現最高温度は自由に制御することができる。なお、以上述べてきた逐次発熱温度制御方法とは、平衡安定化作用を利用して消石灰の含水分量を上記方法にて調合し、希望発熱温度に対し消石灰を一定量化するとともに、二酸化炭素量の増減により、目的とする発熱温度を１００℃程度以下として、逐次発熱温度を制御することである。
【００５８】
＜主として、上記発明（９）および（１０）に関して＞
上記発明（９）は次のとおりである。
ともに伝熱性容器内もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内に設けられた反応用消石灰部と、反応用水部と、伝熱性容器内もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内に設けられるかまたは伝熱性容器内もしくは外部との熱伝導可能な閉空間内に二酸化炭素を供給可能なように付設された反応用二酸化炭素部とを備え、該反応用消石灰部が提供する消石灰と、該反応用二酸化炭素部が提供する二酸化炭素と、および該反応用水部が提供する水とが反応することによって、二酸化炭素が消費されるとともに熱が生産される二酸化炭素利用による熱生産システムであって、該反応用二酸化炭素部として容器充填された二酸化炭素供給体を用いることを特徴とする、二酸化炭素利用による熱生産システム。
【００５９】
本発明の二酸化炭素利用による熱生産システムを用いることによって、温度調節装置、暖房装置、融雪装置などを構成することができる。
【００６０】
なお、以上説明したことと一部重複するが、実際の利用に関して補足する。
〔１〕ＣＯ２の種類について
廃棄消火器ボンベ、ドライアイス、ビール、コーラ、入浴剤等、ＣＯ２であればすべて利用可能である。
〔２〕最高発熱温度
本願出願までに、実験により、最高発熱温度１５３℃を確認済みである。
〔３〕温度制御
たとえば、最高温度１００℃、９０℃、８０℃、いずれでも制御可能である。
【００６１】
〔４〕発熱回数
水分調整された消石灰を用い、最高温度１００℃の場合は５回、８０℃では７回程度可能である。その後は、平衡安定化状態に近くなる。つまり、逐次発熱回数は、制御温度による。
〔５〕消石灰の種類
純度（水分含有量）により、１回の発熱をより高温でできればよい最高発熱用と、数回に亘る発熱が可能な逐次発熱温度制御用とを使い分けることが可能である。
【００６２】
〔６〕ＣＯ２の量
消石灰１００ｇあたり４５ｇ程度を消費し（固着）安定化する。
〔７〕発熱可能回数の残数確認方法
重量変化計測とアルカリ度測定により、判断可能である。                  
〔８〕なお、反応により安定化したもの（ＣａＣＯ３）、および消石灰であっても絶対乾燥状態のものは発熱しない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によれば、削減すべき対象として世界的な問題となっているＣＯ２を再生可能なエネルギーとして有効利用することができる。また、消石灰を再生可能なエネルギーとして用いることができる。しかも本発明方法等による熱生産は一回だけでなく逐次発熱が可能なものであり、あらゆる産業分野はもちろん、人類社会全般に亘って広く利用することができ、産業上利用性が極めて高い発明である。