(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライアイス製造装置から放出される二酸化炭素ガスを回収する二酸化炭素ガス回収装置において、
ドライアイス製造装置から放出される二酸化炭素ガスを加圧して第１の加圧二酸化炭素ガスを得る第１の加圧手段と、
第１の加圧二酸化炭素ガスを貯留する二酸化炭素ガス貯留槽と、
二酸化炭素ガス貯留槽から取出された第１の加圧二酸化炭素ガスをさらに加圧して第２の加圧二酸化炭素ガスを得る第２の加圧手段と、
第２の加圧二酸化炭素ガスを水で冷却して液化二酸化炭素とする一方温水を得る第１の熱交換手段と、
第１の熱交換手段で液化された液化二酸化炭素を冷水でさらに冷却する第２の熱交換手段と、
第２の熱交換手段で冷却された液化二酸化炭素を断熱膨張させ、その一部を気化させる断熱膨張手段と、
一部が気化された液化二酸化炭素を気液分離して液化二酸化炭素を貯留する液化二酸化炭素貯留槽と、
液化二酸化炭素貯留槽から二酸化炭素ガスを取り出して第２の加圧手段に循環させる二酸化炭素ガス循環手段と、
液化二酸化炭素貯留槽から液化二酸化炭素を取り出してドライアイス製造装置に循環させる液化二酸化炭素循環手段とを備えることを特徴とする二酸化炭素ガス回収装置。
【請求項２】
請求項１記載の二酸化炭素ガス回収装置において、複数の前記ドライアイス製造装置を１台ずつ切替自在に備えることを特徴とする二酸化炭素ガス回収装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の二酸化炭素ガス回収装置において、前記ドライアイス製造装置から放出される二酸化炭素ガスの一部を取り出して、前記第２の熱交換手段に供給して前記冷水を冷却する二酸化炭素ガス供給手段を備えることを特徴とする二酸化炭素ガス回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライアイス製造装置から放出される二酸化炭素ガスを回収する二酸化炭素ガス回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、遺体保存用のドライアイスのように、自家用に少量のドライアイスを製造する方法として自己減圧フラッシュ法が知られている。
【０００３】
前記自己減圧フラッシュ法は、ボンベ等の圧力容器に保存されている液化二酸化炭素を急速に大気中に放出して気化させ、そのときに気化熱を奪って二酸化炭素の温度を低下させることにより、二酸化炭素を凝固させドライアイスを得るというものである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
前記従来の製造方法では、ドライアイスとして凝固しない二酸化炭素ガスは、そのまま大気中に放出されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“ドライアイス”、〔online〕、ウィキペディア、〔平成２７年４月２２日検索〕、インターネット<URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A1%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%83%9A%E3%83%BC%E3%82%B8>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年、地球温暖化防止のために温室ガスである二酸化炭素の放出を抑制することが提案されており、前記ドライアイス製造の際に放出される二酸化炭素ガスを回収して再利用することが望まれる。
【０００７】
本発明は、前述の事情に鑑み、ドライアイス製造装置から放出される二酸化炭素ガスを効率よく回収することができる二酸化炭素ガス回収装置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】
【０００８】
かかる目的を達成するために、本発明は、ドライアイス製造装置から放出される二酸化炭素ガスを回収する二酸化炭素ガス回収装置において、ドライアイス製造装置から放出される二酸化炭素ガスを加圧して第１の加圧二酸化炭素ガスを得る第１の加圧手段と、第１の加圧二酸化炭素ガスを貯留する二酸化炭素ガス貯留槽と、二酸化炭素ガス貯留槽から取出された第１の加圧二酸化炭素ガスをさらに加圧して第２の加圧二酸化炭素ガスを得る第２の加圧手段と、第２の加圧二酸化炭素ガスを水で冷却して液化二酸化炭素とする一方温水を得る第１の熱交換手段と、第１の熱交換手段で液化された液化二酸化炭素を冷水でさらに冷却する第２の熱交換手段と、第２の熱交換手段で冷却された液化二酸化炭素を断熱膨張させ、その一部を気化させる断熱膨張手段と、一部が気化された液化二酸化炭素を気液分離して液化二酸化炭素を貯留する液化二酸化炭素貯留槽と、液化二酸化炭素貯留槽から二酸化炭素ガスを取り出して第２の加圧手段に循環させる二酸化炭素ガス循環手段と、液化二酸化炭素貯留槽から液化二酸化炭素を取り出して、ドライアイス製造装置に循環させる液化二酸化炭素循環手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の二酸化炭素ガス回収装置では、ドライアイス製造装置から放出される二酸化炭素ガスは、まず第１の加圧手段により加圧され、第１の加圧二酸化炭素ガスとして二酸化炭素ガス貯留槽に貯留される。次に、前記二酸化炭素ガス貯留槽から取出された第１の加圧二酸化炭素ガスは、第２の加圧手段でさらに加圧されて第２の加圧二酸化炭素ガスとなる。
【００１０】
本発明の二酸化炭素ガス回収装置では、第１の加圧手段により加圧された第１の加圧二酸化炭素ガスを二酸化炭素ガス貯留槽に貯留しておくことにより、第２の加圧手段に対する第１の加圧二酸化炭素ガスの供給量を均一にすることができる。また、二酸化炭素ガスの加圧を、前記第１の加圧手段と前記第２の加圧手段とにより２段階で行うことにより、効率よく加圧することができる。
【００１１】
前記第２の加圧手段により加圧された第２の加圧二酸化炭素ガスは、高圧かつ高温となっているので、次に第１の熱交換手段において水で冷却する。このようにすると、前記水が第２の加圧二酸化炭素ガスと熱交換することにより、第２の加圧二酸化炭素ガスが冷却されて液化二酸化炭素となる一方、水が加熱されて、温水を得ることができ、この温水は事業所、一般家庭等に湯として供給することができる。第１の熱交換手段で冷却された液化二酸化炭素は、次いで、第２の熱交換手段において冷水でさらに冷却される。
【００１２】
本発明の二酸化炭素ガス回収装置では、第２の加圧二酸化炭素ガスを前記第１の熱交換手段で冷却して液化二酸化炭素とした後、該液化二酸化炭素を前記第２の熱交換手段でさらに冷却するので、該液化二酸化炭素を効率よく冷却することができる。
【００１３】
前記第２の熱交換手段により冷却された液化二酸化炭素は、次いで断熱膨張手段において断熱膨張されることにより、その一部が気化される。次に、一部が気化された液化二酸化炭素は液化二酸化炭素貯留槽に案内され、液化二酸化炭素貯留槽において気液分離され、液化二酸化炭素はそのまま貯留される。前記液化二酸化炭素貯留槽において気液分離された二酸化炭素ガスは、液化二酸化炭素貯留槽から取り出され、二酸化炭素ガス循環手段により第２の加圧手段に循環されて、再度二酸化炭素ガスの回収に用いられる。
【００１４】
また、液化二酸化炭素貯留槽に貯留されている液化二酸化炭素は、該液化二酸化炭素貯留槽から取り出され、液化二酸化炭素循環手段により前記ドライアイス製造装置に循環されて、ドライアイスの製造に再利用される。
【００１５】
従って、本発明の二酸化炭素ガス回収装置によれば、ドライアイス製造装置から放出される二酸化炭素ガスを大気中に放出することなく、効率よく回収することができる。
【００１６】
また、本発明の二酸化炭素ガス回収装置は、複数の前記ドライアイス製造装置を１台ずつ切替自在に備えることを特徴とする。
【００１７】
前記ドライアイス製造装置は、前述のように、ボンベ等の圧力容器に保存されている液化二酸化炭素を急速に大気中に放出して気化させてドライアイスを製造するため、作動が間欠的になる。そこで、複数の前記ドライアイス製造装置を１台ずつ切替自在に備え、順次に作動させることにより、前記第１の加圧手段を連続的に作動させることができる。
【００１８】
また、本発明の二酸化炭素ガス回収装置は、前記ドライアイス製造装置から放出される二酸化炭素ガスの一部を取り出して、前記第２の熱交換手段に供給して前記冷水を冷却する二酸化炭素ガス供給手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
前記第２の熱交換手段では、冷水を冷媒として前記液化二酸化炭素の冷却を行うので、該液化二酸化炭素と熱交換して加熱された冷水を冷却する冷熱源が必要となる。本発明の二酸化炭素ガス回収装置によれば、前記ドライアイス製造装置から放出される二酸化炭素ガスの一部を前記二酸化炭素ガス供給手段により前記第２の熱交換手段に供給することにより、前記冷熱源とすることができ、該第２の熱交換手段を効率よく作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の二酸化炭素ガス回収装置の一構成例を示すシステム構成図。
【図２】本発明の二酸化炭素ガス回収装置の変形例を示すシステム構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の二酸化炭素ガス回収装置１は、ドライアイス製造装置２で生成する二酸化炭素ガスを回収する装置である。
【００２３】
ドライアイス製造装置２は、供給導管３を介してボンベ４から供給される液化二酸化炭素を急速に大気中に放出して気化させることにより、ドライアイスＤを製造する装置であり、ボンベ４は液化二酸化炭素を補給する補給導管５を備えている。供給導管３、補給導管５は、それぞれ開閉弁３ａ、５ａを介してボンベ４に接続されている。
【００２４】
二酸化炭素ガス回収装置１は、ドライアイス製造装置２から二酸化炭素ガスを取り出す取出導管６を備え、取出導管６の途中には第１の加圧手段としての低圧コンプレッサー７が設けられている。取出導管６は、低圧コンプレッサー７の下流側に設けられた開閉弁６ａを介して、二酸化炭素ガス貯留槽８に接続されている。
【００２５】
二酸化炭素ガス貯留槽８は、低圧コンプレッサー７により加圧された第１の加圧二酸化炭素ガスを貯留する一方、第１の加圧二酸化炭素ガスを取り出して液化二酸化炭素貯留槽９に案内する取出導管１０を備えている。取出導管１０には、上流側（二酸化炭素ガス貯留槽８側）から順に、開閉弁１０ａ、第２の加圧手段としての高圧コンプレッサー１１、第１熱交換器１２、第２熱交換器１３、断熱膨張弁１４が設けられており、取出導管１０は、断熱膨張弁１４の下流で液化二酸化炭素貯留槽９に接続されている。
【００２６】
液化二酸化炭素貯留槽９は、底部に液化二酸化炭素を貯留する一方、上部には二酸化炭素ガスを貯留している。そこで、液化二酸化炭素貯留槽９は、上部から二酸化炭素ガスを取り出して高圧コンプレッサー１１に循環させる二酸化炭素ガス循環手段としての循環導管１５を備えており、循環導管１５は高圧コンプレッサー１１の上流側で取出導管１０に接続されている。
【００２７】
また、液化二酸化炭素貯留槽９は、底部から液化二酸化炭素を取り出してボンベ４に循環させる液化二酸化炭素循環手段としての液化二酸化炭素導管１６を備えており、液化二酸化炭素導管１６はボンベ４に液化二酸化炭素を補給する補給導管５に接続されている。
【００２８】
第１熱交換器１２は給水管１７を備えており、給水管１７の下流側は事業所、一般家庭等の給湯設備（図示せず）に接続されている。また、第２熱交換器１３は冷水供給管１８と、冷水供給管１８に循環される冷媒としての冷水を冷却する冷却装置１９を備えている。
【００２９】
冷却装置１９は、前記冷水を冷却する冷熱源として、冷却導管２０を備えている。冷却導管２０は、取出導管６から分岐され、上流側で開閉弁２０ａを介して取出導管６に接続されている。また、冷却導管２０により冷却装置１９に供給された二酸化炭素ガスは、冷却装置１９の冷熱源として使用された後、大気中に放出される。
【００３０】
次に、本実施形態の二酸化炭素ガス回収装置１の作動について説明する。
【００３１】
本実施形態の二酸化炭素ガス回収装置１は、ドライアイス製造装置２でボンベ４から供給される液化二酸化炭素を急速に大気中に放出して気化させてドライアイスＤを製造したときに発生する二酸化炭素ガスを取出導管６により取り出して、低圧コンプレッサー７に供給する。ドライアイス製造装置２で発生する二酸化炭素ガスはほぼ大気圧（約０．１ＭＰａ）であり、低圧コンプレッサー７はこの二酸化炭素ガスを例えば１．３〜１．４ＭＰａの圧力に加圧して、第１の加圧二酸化炭素ガスとし、二酸化炭素ガス貯留槽８に貯留する。
【００３２】
次に、二酸化炭素ガス貯留槽８に貯留されている第１の加圧二酸化炭素ガスを取出導管１０により取り出して、高圧コンプレッサー１１に供給する。高圧コンプレッサー１１は、前述のように１．３〜１．４ＭＰａの圧力に加圧されている第１の加圧二酸化炭素ガスをさらに、例えば６ＭＰａの圧力に加圧して第２の加圧二酸化炭素ガスとする。
【００３３】
第２の加圧二酸化炭素ガスは、前述のように６ＭＰａの圧力に加圧されることにより、９０〜１２０℃の高温となっている。そこで、次に、第２の加圧二酸化炭素ガスを取出導管１０により、第１熱交換器１２に案内して冷却する。
【００３４】
第１熱交換器１２では、給水管１７から供給される常温の水が第２の加圧二酸化炭素ガスと熱交換することにより、第２の加圧二酸化炭素ガスが冷却されて液化し、液化二酸化炭素となる一方、水が加熱されて６０〜９０℃の温水となって取出される。前記温水は、例えば、事業所や一般家庭等の給湯設備に用いることができる。
【００３５】
また、第２熱交換器１３では、冷却装置１９で冷却された冷媒としての冷水が冷水供給管１８に循環されることにより、前記液化二酸化炭素と熱交換を行う。このとき、冷却装置１９には、ドライアイス製造装置２で発生した低温の二酸化炭素ガスの一部が冷却導管２０を介して供給されるので、冷却装置１９では該二酸化炭素ガスを冷熱源の一部として用いることができ、前記冷水の冷却を効率よく行うことができる。冷却装置１９で使用された前記二酸化炭素ガスは、大気中に放出される。
【００３６】
液化二酸化炭素は、第２熱交換器１３で冷却されることにより、例えば、−５〜１０℃に冷却される。前述のように冷却された液化二酸化炭素は、次に、断熱膨張弁１４で断熱膨張されることにより一部が気化し、気化熱により温度が低下し、低温の液化二酸化炭素と二酸化炭素ガスとの気液混合物となる。
【００３７】
前記気液混合物は、次いで取出導管１０により液化二酸化炭素貯留槽９に案内され、液化二酸化炭素貯留槽９内で気液分離されることにより、液化二酸化炭素貯留槽９の底部に液化二酸化炭素、上部に二酸化炭素ガスがそれぞれ貯留される。液化二酸化炭素貯留槽９の上部に貯留された前記二酸化炭素ガスは、循環導管１５から取出導管１０に案内されることにより回収される。
【００３８】
また、液化二酸化炭素貯留槽９の底部に貯留された前記液化二酸化炭素は、液化二酸化炭素導管１６により取出され、補給導管５からボンベ４に導入されることにより、ドライアイス製造装置２におけるドライアイスの製造に再利用される。
【００３９】
本実施形態の二酸化炭素ガス回収装置１は、冷却装置１９が十分な冷却能力を備えている場合には、冷却導管２０を設けなくてもよい。また、本実施形態の二酸化炭素ガス回収装置１では、高圧コンプレッサー１１、第１熱交換器１２、断熱膨張弁１４として、市販の自然冷媒ヒートポンプ給湯器（エコキュート（登録商標））から空気熱交換器を取り除いた部分を流用し、これに第２熱交換器１３を付加することにより構成してもよい。市販の自然冷媒ヒートポンプ給湯器は市場に大量に流通しており、安価であるので、これを流用することにより、二酸化炭素ガス回収装置１の製造コストを低減することができる。
【００４０】
また、本実施形態の二酸化炭素ガス回収装置１では、高圧コンプレッサー１１、第１熱交換器１２を並列に複数設けてもよく、このようにすることにより処理能力を向上させることができる。
【００４１】
次に、本実施形態の二酸化炭素ガス回収装置１の変形例について説明する。
【００４２】
ドライアイス製造装置２は、前述のように、供給導管３を介してボンベ４から供給される液化二酸化炭素を急速に大気中に放出して気化させることにより、ドライアイスＤを製造する装置であるので、その作動は間欠的にならざるを得ない。この場合、ドライアイス製造装置２の作動が間欠的であると、二酸化炭素ガスの発生も間欠的になり、低圧コンプレッサー７を作動させたままにすると、空気を吸引する等の不都合が懸念される。
【００４３】
そこで、本実施形態の二酸化炭素ガス回収装置１では、図２に示すように、並列に２基ドライアイス製造装置２１、２２を設け、交互に作動させる。この場合、供給導管３は途中で供給導管３１、３２に分岐させ、各ドライアイス製造装置２１、２２に接続するようにし、分岐点の下流側に開閉弁３１ａ、３２ａを設けることにより、各ドライアイス製造装置２１、２２に別々に液化二酸化炭素を供給することができる。
【００４４】
また、各ドライアイス製造装置２１、２２にそれぞれ取出導管６１、６２を設け、途中で合流させて取出導管６として低圧コンプレッサー７に接続するようにし、合流点の上流側に開閉弁６１ｂ、６２ｂを設ける。このようにすることにより、各ドライアイス製造装置２１、２２から別々に二酸化炭素ガスを取り出して低圧コンプレッサー７に供給することができる。
【００４５】
具体的には、まず、開閉弁３１ａを開弁し、開閉弁３２ａを閉弁して、ボンベ４からドライアイス製造装置２１に液化二酸化炭素を供給し、ドライアイス製造装置２１でドライアイスＤを製造する。このときには、開閉弁６１ｂを開弁し、開閉弁６２ｂを閉弁して、ドライアイス製造装置２１で発生した二酸化炭素ガスを取出導管６１により取り出して低圧コンプレッサー７に供給する。
【００４６】
次に、ドライアイス製造装置２１におけるドライアイスＤの製造が終了したならば、開閉弁３１ａを閉弁し、開閉弁３２ａを開弁して、ボンベ４からドライアイス製造装置２２に液化二酸化炭素を供給し、ドライアイス製造装置２２でドライアイスＤを製造する。このときには、開閉弁６１ｂを閉弁し、開閉弁６２ｂを開弁して、ドライアイス製造装置２２で発生した二酸化炭素ガスを取出導管６２により取り出して低圧コンプレッサー７に供給する。
【００４７】
この結果、低圧コンプレッサー７を作動させたままにしても、空気を吸引する等の不都合を防止して、二酸化炭素ガス回収装置１を効率よく作動させることができる。
【００４８】
尚、本実施形態では、ドライアイス製造装置２１、２２と低圧コンプレッサー７との接続の切替を、開閉弁６１ｂ、６２ｂの開閉により行うようにしているが、開閉弁６１ｂ、６２ｂは設けなくてもよい。開閉弁６１ｂ、６２ｂを設けない場合には、ドライアイス製造装置２１、２２のいずれか高圧の側（ドライアイスの製造を行っている側）から、二酸化炭素ガスが低圧コンプレッサー７に吸引される。
【００４９】
また、本実施形態の二酸化炭素ガス回収装置１では、並列に３基以上のドライアイス製造装置を設け、１台ずつ順次作動させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１…二酸化炭素ガス回収装置、  ２…ドライアイス製造装置、  ７…低圧コンプレッサー、  ８…二酸化炭素ガス貯留槽、  ９…液化二酸化炭素貯留槽、  １１…高圧コンプレッサー、  １２…第１熱交換器、  １３…第２熱交換器、  １４…断熱膨張弁、  １５…循環導管、  １６…液化二酸化炭素導管。
【図１】
0006377012.tif 000002
【図２】
0006377012.tif 000003