(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
消化ガス吸着剤を収容するための円筒竪型圧力容器を有する消化ガス吸着貯蔵装置であって、前記円筒竪型圧力容器は、下部に通気性を有するが前記消化ガス吸着剤を通さず消化ガス吸着剤を支持するシート又はプレートと、前記シート又はプレートの下方において圧縮消化ガスを送り込む入口と、前記消化ガス吸着剤の層の下方と上方にガスの出口とを有し、前記消化ガス吸着剤は前記シート又はプレート上に配置されており、各ガス出口にはガス出口パイプが連結され、これら各ガス出口パイプには自動弁が設けられており、前記各ガス出口パイプが合流していることを特徴とする消化ガス吸着貯蔵装置。
【請求項２】
前記圧縮消化ガスを送り込む入り口が、前記円筒竪型圧力容器の下方に代えて、前記下方出口パイプに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の消化ガス吸着貯蔵装置。
【請求項３】
前記自動弁が各出口パイプに設けられることに代えて、前記出口パイプの合流した後のパイプに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の消化ガス吸着貯蔵装置。
【請求項４】
前記円筒竪型圧力容器の上部に、前記ガス出口パイプとは別に水蒸気濃度の高いガスを追い出すパイプが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の消化ガス吸着貯蔵装置。
【請求項５】
前記円筒竪型圧力容器が、保温又は加熱手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の消化ガス吸着貯蔵装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の消化ガス吸着貯蔵装置が単独で、又は複数を並列で設置されてなる消化ガス吸着貯蔵装置。
【請求項７】
前記円筒竪型圧力容器が、上部に鏡板を持ち、この鏡板の中心近傍に消化ガス吸着剤投入口を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の消化ガス吸着貯蔵装置。
【請求項８】
前記自動弁が電動式であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の消化ガス吸着貯蔵装置。
【請求項９】
前記自動弁が空気駆動式であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の消化ガス吸着貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消化ガス吸着貯蔵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場、食品工場、ビール製造工場、家畜の飼育場等で生じる有機性廃棄物を生物学的に処理すると、メタン、二酸化炭素、水蒸気、硫化水素等からなる消化ガスが発生する。近年、かかる消化ガスをエネルギー源として有効利用するために、例えば、活性炭等の吸着剤を収容した貯蔵槽内に、消化ガスを吸着貯蔵する消化ガスの貯蔵方法等の技術が研究されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来提案されている消化ガス吸着貯蔵タンクでは、消化ガスをタンクに送給して吸着貯蔵させている間に水蒸気の凝縮が起こりやすい、消化ガス吸着貯蔵タンクから消化ガスを放出させるときに、より多量に放出させたい場合があると言う問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、消化ガスをタンクに送給して吸着貯蔵させている間に水蒸気の凝縮が起こりにくく、また、消化ガス吸着貯蔵タンクから消化ガスを放出させるときに、より多量に放出させることができ、更に経済性に優れた消化ガス吸着貯蔵装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、消化ガス吸着剤を収容するための円筒竪型圧力容器を有する消化ガス吸着貯蔵装置であって、前記円筒竪型圧力容器は、下部に通気性を有するが前記消化ガス吸着剤を通さず消化ガス吸着剤を支持するシート又はプレートと、前記シート又はプレートの下方において圧縮消化ガスを送り込む入口と、前記消化ガス吸着剤の層の下方と上方にガスの出口とを有し、前記消化ガス吸着剤は前記シート又はプレート上に配置されており、各ガス出口にはガス出口パイプが連結され、これら各ガス出口パイプには自動弁が設けられており、前記各ガス出口パイプが合流していることを特徴とする消化ガス吸着貯蔵装置である。
【０００６】
前記圧縮消化ガスを送り込む入り口は、前記円筒竪型圧力容器の下方に代えて、前記下方出口パイプに設けられていてもよい。
前記自動弁は各出口パイプに設けられることに代えて、前記出口パイプの合流した後のパイプに設けられていてもよい。
前記自動弁が、前記出口パイプの合流した後のパイプに設けられている場合には、前記円筒竪型圧力容器の上部に、前記ガス出口パイプとは別に水蒸気濃度の高いガスを追い出すパイプが設けられているとよい。
前記円筒竪型圧力容器は、保温又は加熱手段を有するのがよい。
前記消化ガス吸着貯蔵装置は、単独で、又は複数を並列で設置されて機能することが好ましい。
前記円筒竪型圧力容器は、上部に鏡板を持ち、この鏡板の中心付近に消化ガス吸着剤投入口を有することが好ましい。
前記自動弁は電動式であることが好ましい。
前記自動弁は、空気駆動式であっても好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において、消化ガスは、下水処理場、食品工場、ビール製造工場、家畜の飼育場等で生じる廃棄物を生物学的に処理したものであれば、廃棄物の内容、生物学的処理の方法等に特に制限はない。消化ガスの組成は、一般にメタンを主成分とし、二酸化炭素、水蒸気、水素、窒素、硫化水素等からなる。このガスを脱硫、脱二酸化炭素等の処理をしてこれら成分を減らしたものが好ましい。
【０００８】
本発明の消化ガス吸着貯蔵装置は、円筒竪型圧力容器の上流側に消化ガス冷却ユニットを更に有することが好ましい。消化ガス冷却ユニットは、消化ガスを、好ましくは１０℃以下、特に好ましくは５℃以下に冷却する。消化ガスは冷却されることによって、吸着剤への吸着が増進される。該消化ガス冷却ユニットは、消化ガスの水分を除去できるものであることが好ましい。消化ガスから水分を除去でれば、消化ガスの吸着効率がさらに向上する。水分除去により、消化ガス中の水蒸気圧は、吸着させようとする圧力において露点１０℃以下相当の９．２ｍｍＨｇ、特に０℃以下相当の４．６ｍｍＨｇとすることが好ましい。露点０℃以下とすることにより、消化ガスの吸着効率が更に向上する。
【０００９】
図１は、本発明の１つの実施形態を示す。この図において、１は消化ガス吸着貯蔵装置であり、２は消化ガス吸着剤、３は消化ガス吸着剤２を収容する円筒竪型圧力容器、４は通気性を有するが前記消化ガス吸着剤を通さず、消化ガス吸着剤を支持するシート又はプレート（以下「吸着剤支持プレート」という。）、５は前記吸着剤支持プレート４の下方にあって圧縮消化ガスを円筒竪型圧力容器３に送給する入口であり、６は消化ガス吸着剤の層の上方にあるガス出口、７は消化ガス吸着剤の層の下方にあるガス出口であり、８はガス出口６につながるガス出口パイプであり、９はガス出口７につながるガス出口パイプであり、１０及び１１はそれぞれガス出口パイプ８及び９にそれぞれ設けられた自動弁であり、１２はガス出口パイプ８及び９の合流点である。１３は合流点１２から更にガスを送り出す送り出しパイプである。
【００１０】
円筒竪型圧力容器３には、消化ガス吸着剤２が充填されている。円筒竪型圧力容器３は、その壁面又は内部に設置した熱交換機構を介して熱媒と吸着剤とが熱交換することができる構造になっていることが好ましい。吸着剤としては、例えば活性炭、人工ゼオライト、天然ゼオライト、シリカゲル、有機金属錯体（フマル酸銅、テレフタル酸銅等）が挙げられ、これらを１種又は２種以上用いることができる。
【００１１】
円筒竪型圧力容器３に消化ガスを吸着させるときは、圧縮消化ガスを消化ガス送給入口５から送給し、吸着剤支持プレート４を通過させてその上にある吸着剤２に吸着させる。この吸着の間、上部ガス出口から水蒸気に富んだガスを追い出す。次に吸着された消化ガスをこの貯蔵装置１から放出するときは、吸着剤２を加熱して吸着剤２から消化ガスを脱離させガス出口６，７からガス出口パイプ８，９及び自動弁１０，１１及び合流点１２を経由してガスを出す。
【００１２】
円筒形竪型容器３は、固定型の場合、工場での製作の後輸送が容易になるので、現場工事が少なく、コストダウンが可能になる。またこの形状は車載が容易である。
【００１３】
消化ガスは吸着剤２中を上昇するに連れてメタンが吸収されて水分に富んだガスとなり、水分が吸着剤２の表面で凝縮する可能性がある。吸着剤２が水で濡れるとメタンを貯蔵する能力が低下する。また、入口配管内で凝縮したを速やかに除くため、円筒形竪型容器３の下部に水抜き用の空間とドレン抜きが必要である。凝縮水を吸着剤に触れさせないようにするため、円筒形竪型容器３の下部に吸着剤支持プレート４を設け、この上に吸着剤２を載せるようにする。吸着剤支持プレート４は穴あき板や金網であることが好ましい。円筒形竪型容器３の上部空間は特に必要ではないが、実際問題として、吸着剤２を上部まで完全に詰めることは困難であるから、上部には空間ができる場合が多い。
【００１４】
上記下部空間に圧縮消化ガスを送り込む入口５を設けるのが便宜である。上部に入口を設けると、入口に達するまでに発生した水蒸気の凝縮により吸着剤２が濡れる可能性がある。
円筒形竪型容器３の中の吸着剤の上方と下方にガスの出口６，７が設けられている。円筒形竪型容器３の中では水蒸気の凝縮が起こり易いので、結露をできるだけ防ぐために、消化ガス充填中に上部から水蒸気濃度の高いガスを追い出すのが望ましい。そこで上部ガス出口６が設けられている。また、吸着された消化ガスを放出する際に、吸着剤２の圧損によって十分なガスの放出が起こらない恐れがある。そこで、ガス出口を上下２カ所にすることで、放出流量を出口が一カ所のタンクと較べて２倍にすることができる。
【００１５】
ガス出口パイプ８，９に設けた自動弁１０，１１は、消化ガス充填中にこれを閉めて容器３の内圧を保持する。また、消化ガス充填中に、連続的又は断続的に上部の弁１０を少し開けて、水蒸気を追い出す。なお、消化ガスは圧入することが前提になっているので、消化ガス入口側上流のどこかに必ず逆止弁がある。この逆止弁は消化ガス送給用コンプレッサーに付属していてもよい。
【００１６】
円筒竪型圧力容器３から放出された消化ガスは、合流点１２で合流する。これは、上下出口に掛かる背圧を一定にすることにより、容器３内の偏流を押さえるためである。偏流を抑えれば、吸着剤の同伴、圧損の上昇を防ぐことができる。下方のガス出口７は吸着剤支持プレート４の下方に設けられている。
【００１７】
図２に示すように、消化ガス送給入口５は下部ガス出口パイプ９の自動弁の上流に設けても良い。これによって円筒形竪型容器３の製作が容易となり、消化ガス送給入口５の保守、修理が容易となる。これにより、ノズル数を少なくでき、また配管量を少なくすることができる。図２において、２１は消化ガス吸着貯蔵装置であり、他の各数字の意味は図１と同じである。
【００１８】
前記自動弁１０，１１を各出口パイプ８，９に設けることに代えて、図３に示すように、自動弁１５を合流点１２の下流の送り出しパイプに設けても良い。この場合は、自動弁を１つで済ませることができる。しかし、この場合には容器３の上部に蓄積された水蒸気を追い出すために水蒸気追い出しパイプ１６を設けることが望ましい。図３において、３１は消化ガス吸着貯蔵装置であり、他の各数字は図１と同じ意味を表す。
【００１９】
円筒竪型圧力容器３は、保温又は加熱する手段を持っていることが望ましい。吸着剤への水分の結露を防止し、消化ガスの脱着熱を確保するためである。消化ガスが脱着されるに連れて、脱着熱のために吸着剤の温度は低下する。熱エネルギーが不足すると脱着が阻害されるため、放出された熱は加熱により補充する必要がある。
吸着剤２を保温又は加熱するために、容器３は、壁面又は内部に設置した熱交換機構を介して熱媒と熱交換することができるようになっているとよい。吸着剤を、好ましくは５℃以上、特に好ましくは１５℃以上に加熱できればよい。
【００２０】
上記消化ガス吸着貯蔵装置１は、好ましくは単体で、又は複数を並列に設置して使用される。工場製作、現地搬入が可能な円筒竪型圧力容器３の大きさには限度がある。大きな容量が必要な場合には、規定の大きさの円筒竪型圧力容器を有する消化ガス吸着貯蔵装置を数台並列に設置して使用するのが好ましい。消化ガス吸着貯蔵装置を直列に設置して使用するのは吸着剤層での圧損が大きくなるので好ましくない。
【００２１】
円筒形竪型容器３は、上部に鏡板を持ち、この鏡板の中心に消化ガス吸着剤投入口を設けることが好ましい。これによって、吸着剤の充填が容易になる。また、タンクの上部空間を最小にすることができる。
【００２２】
前記自動弁１０，１１，１６は、電動式であることが好ましい。圧縮空気などのユーティリティー設備が不必要であり、また、装置がシンプルであるからである。
一方、前記自動弁１０，１１，１６は、空気駆動式であるのも好ましい。電気を使用しないので、安全であるからである。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、消化ガスをタンクに送給して吸着貯蔵させている間に水蒸気の凝縮が起こりにくく、また、消化ガス吸着貯蔵タンクから消化ガスを放出させるときに、より多量に放出させるようにした消化ガス吸着貯蔵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明装置の１つの態様を示す概略図である。
【図２】  本発明装置の他の態様を示す概略図である。
【図３】  本発明装置の他の態様を示す概略図である。
【符号の説明】
１、２１、３１…消化ガス吸着貯蔵装置
２…消化ガス吸着剤
３…円筒形竪型圧力容器
４…吸着剤支持プレート
５…消化ガス送給口
６、７…ガス出口
８、９…ガス出口パイプ
１０、１１、１５…自動弁
１２…合流点
１３…送り出しパイプ
１６…水蒸気追い出しパイプ
【図１】
0004156275.tif 000002
【図２】
0004156275.tif 000003
【図３】
0004156275.tif 000004