二酸化炭素回収装置
【課題】排ガスが流入する容器を劣化させることなく、効率的に二酸化炭素を回収できる二酸化炭素回収装置を提供すること。
【解決手段】二酸化炭素回収装置は、排ガス中に含まれる二酸化炭素を固化させて回収する二酸化炭素回収装置であって、筒状に構成されると共に高さ方向が鉛直方向に沿うように配置され、前記排ガスが導入される回収装置本体と、該回収装置本体の内部に略鉛直方向に延びて配置され、内部を冷媒が流通する伝熱管と、前記伝熱管の周面に近接して配置され、上下に移動して前記伝熱管の周面に付着した固化された二酸化炭素を掻き落とす掻き落とし手段と、前記掻き落とし手段と共に移動し、前記伝熱管の周面に向かってガスを噴出するガス噴出手段と、前記回収装置本体の下方に配置され前記掻き落とし手段により掻き落とされた固化された二酸化炭素を収容する収容部と、を備える。
【解決手段】二酸化炭素回収装置は、排ガス中に含まれる二酸化炭素を固化させて回収する二酸化炭素回収装置であって、筒状に構成されると共に高さ方向が鉛直方向に沿うように配置され、前記排ガスが導入される回収装置本体と、該回収装置本体の内部に略鉛直方向に延びて配置され、内部を冷媒が流通する伝熱管と、前記伝熱管の周面に近接して配置され、上下に移動して前記伝熱管の周面に付着した固化された二酸化炭素を掻き落とす掻き落とし手段と、前記掻き落とし手段と共に移動し、前記伝熱管の周面に向かってガスを噴出するガス噴出手段と、前記回収装置本体の下方に配置され前記掻き落とし手段により掻き落とされた固化された二酸化炭素を収容する収容部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素を含むガスから効率的に二酸化炭素を回収する二酸化酸素回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、火力発電所や化学プラント等において、石炭、石油又はＬＮＧ等の化石燃料を燃焼させることで発生する排ガス中には、多量の二酸化炭素が含まれており、環境面を考慮すると排ガス中に含まれる二酸化炭素を効率的に回収する必要がある。
【０００３】
排ガス中に含まれる二酸化炭素を回収する手法として、排ガス中の二酸化炭素をドライアイスとして固化させて分離する手法が知られている。例えば、特許文献１には、二酸化炭素回収容器の内部に排ガスを供給し、この二酸化炭素回収容器の内部を冷却することで、排ガス中に含まれる二酸化炭素を二酸化炭素回収容器の内面にドライアイスとして付着させる手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６９０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で対案された手法では、二酸化炭素回収容器の内面に付着したドライアイスを回収するために、二酸化炭素回収容器自体に振動を加えて、この振動により二酸化炭素回収容器に付着したドライアイスを分離させる必要があった。そのため、二酸化炭素回収容器に過度の力が恒常的に加えられることになり、二酸化炭素回収容器が疲労してしまう。そして、このような疲労によって二酸化炭素回収容器の気密性が損なわれて、この二酸化炭素回収容器から排ガスが漏洩するおそれがあった。
【０００６】
つまり、従来の手法においては、経年的に二酸化炭素回収容器に振動が加えられる結果、二酸化炭素回収容器が劣化して破損する場合があり、効率的に二酸化炭素の回収を行えなくなってしまうことがある。
【０００７】
従って、本発明は、排ガスが流入する容器を劣化させることなく、効率的に二酸化炭素を回収できる二酸化炭素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】
（１）本発明者の二酸化炭素回収装置は、排ガス中に含まれる二酸化炭素を固化させて回収する二酸化炭素回収装置であって、筒状に構成されると共に高さ方向が鉛直方向に沿うように配置され、前記排ガスが導入される回収装置本体と、前記回収装置本体の内部に略鉛直方向に延びて配置され、内部を冷媒が流通する伝熱管と、前記伝熱管の周面に近接して配置され、上下に移動して前記伝熱管の周面に付着した固化された二酸化炭素を掻き落とす掻き落とし手段と、前記掻き落とし手段と共に移動し、前記伝熱管の周面に向かってガスを噴出するガス噴出手段と、前記回収装置本体の下方に配置され前記掻き落とし手段により掻き落とされた固化された二酸化炭素を収容する収容部と、を備える。
【０００９】
（２）前記伝熱管における冷媒の流通方向の下流側に連結される連結管をさらに備え、
前記掻き落とし手段は、前記回収装置本体の内部に水平方向に設けられる板状の掻き落とし部材と、前記掻き落とし部材を上下に駆動させる駆動部と、を備え、前記ガス噴出手段は、基端側が前記連結管に連結される管状部と、該管状部の先端側に連結されると共に、前記掻き落とし部材の下方に配置され、先端側が前記伝熱管の周面を向くノズル部と、前記連結管と前記管状部との連結部に設けられ該連結管を流通する冷媒の流路を調節する第１調節弁と、を備えることが好ましい。
【００１０】
（３）前記駆動部は、前記回収装置本体の上面を貫通して配置されるシリンダと、該シリンダに摺動可能に収容され先端側が前記掻き落とし部材に連結されるピストンと、前記シリンダ及び前記連結管を接続し、該連結管を流通する冷媒の一部を前記シリンダに流通させるシリンダ接続管と、前記連結管と前記シリンダ接続管との連結部に設けられ、該連結管を流通する冷媒の流路を調節する第２調節弁と、を備えることが好ましい。
【００１１】
（４）前記掻き落とし部材は、前記回収装置本体における水平方向の断面形状と略同形に形成され、前記伝熱管が挿通される複数の伝熱管挿通穴を備え、前記ガス噴出手段は、複数のノズル部を有し、前記複数のノズル部は、前記伝熱管挿通穴のそれぞれの近傍に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、伝熱管に付着し固化した二酸化炭素を掻き落として収容部に回収するようにしたので、回収装置本体に振動を加える必要がない。よって、疲労等によって回収装置本体の気密性が損なわれることがなく、効率的に二酸化炭素の回収を行える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る二酸化炭素回収装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の部分の概略図である。
【図３】図１に示す二酸化炭素回収装置における掻き落とし部材が待機位置にある状態を一部破断して概略的に示す図である。
【図４】図１に示す二酸化炭素回収装置における掻き落とし部材が待機位置と駆動位置との間に位置する状態を一部破断して概略的に示す図である。
【図５】図１に示す二酸化炭素回収装置における掻き落とし部材が駆動位置にある状態を一部破断して概略的に示す図である。
【図６】掻き落とし部材の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の二酸化炭素回収装置の好ましい一実施形態について図面を参照ながら説明する。
【００１５】
図１は本発明の二酸化炭素回収装置１０の一実施形態を示す斜視図である。
二酸化炭素回収装置１０は、例えば、石炭、石油又はＬＮＧ等を燃料として用いる火力発電所で用いられ、当該火力発電所からの排ガス中に含まれる二酸化炭素を固化させて回収する。
【００１６】
二酸化炭素回収装置１０は、回収装置本体１１と、回収装置本体１１の内部に配置される伝熱管１４と、伝熱管１４の周面に付着した固化された二酸化炭素（ドライアイス２）を掻き落とす掻き落とし手段７と、伝熱管１４の周面にガスを吹きつけるガス噴出手段９と、掻き落とし手段７を駆動する駆動部としての駆動装置１８と、伝熱管１４をガス噴出手段９及び駆動装置１８に連結する連結管１６と、回収装置本体１１の下方に配置される収容部１９と、制御装置３０と、を備える。
【００１７】
回収装置本体１１は、鉛直方向に沿って延びる円筒形状を有している（つまり、回収装置本体１１は、その高さが鉛直方向に沿うように配置されている）。
回収装置本体１１の上端近傍における側面には、排ガス導入管１２が連結され、回収装置本体１１の下端近傍における側面には、排ガス導出管１３が連結されている。排ガス導入管１２から回収装置本体１１の内部に導入された排ガスは、二酸化炭素が取り除かれた二酸化炭素除去排ガス（以下、除去排ガスと呼ぶ）として排ガス導出管１３から導出される。
【００１８】
伝熱管１４は、回収装置本体１１の内部に複数本（本実施形態においては５本）配置されている。これら複数本の伝熱管１４は、回収装置本体１１の内部においては、略鉛直方向に延びている。伝熱管１４の内部には、液体窒素等の冷媒が流通する。なお、これら伝熱管１４は、回収装置本体１１の中心軸を中心として、等角度間隔で配列することが好ましい。伝熱管１４の表面には、伝熱効率を高めるため、微小な凹凸が形成されている。
【００１９】
伝熱管１４の下端側は、複数の冷媒供給管４の一端に接続されている。複数の冷媒供給管４の他端は、放射状に径方向外側に延びており、回収装置本体１１の側面を貫通して、不図示の冷媒供給装置に接続されている。複数の冷媒供給管４は、不図示の冷媒供給装置から供給される冷媒を複数本の伝熱管１４に供給する。伝熱管１４の下端側には、複数（本実施形態においては５個）の温度センサ５及び複数（本実施形態においては５個）の流量調整バルブ６が取り付けられている。複数の温度センサ５は、複数本の伝熱管１４の温度を測定する。複数の流量調整バルブ６は、不図示の冷媒供給装置から供給され、複数本の伝熱管１４を流通する冷媒の流量を調整する。
【００２０】
伝熱管１４の上端側は、回収装置本体１１の上面を貫通して、環状の連結管１６に接続されている。そして、伝熱管１４の内部を流通する冷媒は、連結管１６を介して導出される。つまり、冷媒は冷媒供給管４、伝熱管１４、及び連結管１６を通って流れる。連結管１６を通った冷媒の一部は、冷却装置（図示せず）で再度所定の温度（例えば、−１１０℃〜−１２０℃：この温度は二酸化炭素が固化されてドライアイス２となる温度である）に冷却され、再び冷媒供給管４から伝熱管１４に導入される。
【００２１】
連結管１６は、伝熱管１４を流通する冷媒の流通方向の下流側に連結される。連結管１６は、個々の伝熱管１４を連結した環状の環状部１６１と、個々の伝熱管１４を流通した冷媒が合流して一本に延びる合流部１６２と、を備える。連結管１６の合流部１６２には、連結管１６を流通する冷媒の流路を調節する第１調節弁２４と、連結管１６を流通する冷媒の流路を調節する第２調節弁２５と、が設けられる。
【００２２】
掻き落とし手段７は、回収装置本体１１の内部に水平方向に設けられる板状の掻き落とし部材１７と、掻き落とし部材１７を上下に駆動させる駆動部としての駆動装置１８と、を備える。掻き落とし手段７は、伝熱管１４の周面に近接して配置され、上下に移動して伝熱管１４の周面に付着した固化された二酸化炭素（ドライアイス２）を掻き落とす。
【００２３】
掻き落とし部材１７は、回収装置本体１１の水平方向断面形状と略同形の円形板状部材である。この掻き落とし部材１７には、複数本の伝熱管１４が挿通される複数の伝熱管挿通穴２０と、回収装置本体１１の内部に導入された排ガスが流通する複数のガス流通穴２１とが形成されている。複数の伝熱管挿通穴２０の内周面と伝熱管１４の外周面との間には、適度なクリアランス（例えば、１ｍｍ〜３ｍｍ）が形成されている。すなわち、複数の伝熱管挿通穴２０の内周面は、伝熱管１４の外周面に近接して配置されている。複数のガス流通穴２１は、掻き落とし部材１７の中心から略同心円上に、略等間隔で設けられている。
【００２４】
駆動装置１８は、シリンダ２２と、このシリンダ２２に摺動可能に収容されるピストン２３と、シリンダ２２及び連結管１６を接続するシリンダ接続管２６と、連結管１６とシリンダ接続管２６との連結部に設けられる第２調節弁２５と、を備える。この駆動装置１８は、掻き落とし部材１７を鉛直方向に沿って駆動させる。
【００２５】
シリンダ２２は、回収装置本体１１の上面を貫通して配置されている。シリンダ２２は略円筒形の形状を備え、シリンダ２２の長手方向が鉛直方向に沿うように配置される。
ピストン２３は、シリンダ２２の内部に収容され、シリンダの内部を摺動して上下に移動する。ピストン２３の先端側は、掻き落とし部材１７に連結されている。
シリンダ接続管２６は、一端側が連結管１６の合流部１６２に接続され、他端側がシリンダ２２の長手方向の上方の端部に接続される配管である。
第２調節弁２５は、連結管１６の合流部１６２とシリンダ接続管２６との連結部を開閉する弁である。第２調節弁２５は、連結管１６を流通する冷媒の流路を調節する。
【００２６】
この駆動装置１８によれば、第２調節弁２５を開くと、連結管１６を流通する冷媒がシリンダ接続管２６に流入して気化する。シリンダ接続管２６は、連結管１６を流通する冷媒の一部をシリンダ２２の上方の端部からシリンダ２２の内部に供給し、シリンダ２２に流通させる。シリンダ２２の内部に冷媒が気化された状態で供給されると、ピストン２３は鉛直方向下方に移動する。これにより、掻き落とし部材１７は、鉛直方向下方に移動する。また、シリンダ２２内から冷媒が排出されると、ピストン２３は鉛直方向上方に移動する。これにより、掻き落とし部材１７は、鉛直方向上方に移動する。
【００２７】
ガス噴出手段９は、基端側が連結管１６に連結される管状部９１と、管状部９１の先端側に連結される複数のノズル部９２と、連結管１６と管状部９１との連結部に設けられる第１調節弁２４と、を備える。ガス噴出手段９は、掻き落とし手段７と共に移動し、伝熱管１４の周面に向かって窒素ガスを噴出する。
【００２８】
図２に示すように、管状部９１は、可撓性の管で構成される。また、管状部９１は、例えば、じゃばら状（ベローズ）等の伸縮性を有する形状を有し、駆動装置１８におけるシリンダ２２の移動に追従できる。管状部９１は、連結管１６から延びて駆動装置１８の内部を通り、ピストン２３と掻き落とし部材１７とが接続されるピストン２３の根元付近に固定される。管状部９１の先端側は、分岐している。分岐した管状部９１のそれぞれは、複数のガス流通穴２１を挿通する。
【００２９】
ノズル部９２は、管状部９１の延びる方向に対して屈曲可能に連結される。例えば、ノズル部９２は、管状部９１の先端側の外径よりもわずかに大きい内径を備える。管状部９１の先端側は、ノズル部９２に嵌めこまれる。
【００３０】
ノズル部９２は、複数の伝熱管挿通穴２０それぞれの近傍に配置される。ノズル部９２は、掻き落とし部材１７の下方に配置され、ノズル部９２の先端部は、複数の伝熱管挿通穴２０を挿通する複数本の伝熱管１４の周面を向くように配置される。ノズル部９２の材質としては、金属や樹脂等が例示できる。ノズル部９２は、上述の通り、管状部９１に連結されて掻き落とし部材１７の下方に配置されているため、掻き落とし部材１７と共に、駆動装置１８により上下に駆動される。
【００３１】
第１調節弁２４は、連結管１６の合流部１６２と管状部９１との連結部を開閉する弁である。第１調節弁２４は、連結管１６を流通する冷媒の流路を調節する。
【００３２】
このガス噴出手段９によれば、第１調節弁２４を開くと、連結管１６を流通する冷媒が管状部９１に流通して気化する。これにより、冷媒は、気化された状態で、管状部９１の先端に連結されたノズル部９２から伝熱管１４の周面に噴出される。
【００３３】
収容部１９は、掻き落とし部材１７により掻き落とされた固化された二酸化炭素（ドライアイス２）を収容する。収容部１９は、密閉性及び耐圧性を有している。また、収容部１９には、開閉弁１９ａが設けられている。これら開閉弁１９ａの開閉操作により収容部１９の内部に収容された二酸化炭素は、配管１９ｂを通って導出される。
【００３４】
制御装置３０は、駆動装置１８を制御して、掻き落とし部材１７を回収装置本体１１における上方側の待機位置Ａ（図３参照）と、この待機位置Ａよりも下側に位置する駆動位置Ｂ（図５参照）との間で移動させる（図３参照）。
また、制御装置３０は、駆動装置１８を制御して、掻き落とし部材１７を所定の時間間隔で移動させると共に、待機位置Ａから駆動位置Ｂに前記掻き落とし部材１７を駆動させた後、直ちに掻き落とし部材１７を駆動位置Ｂから待機位置Ａに復帰させる。
また、制御装置３０は、掻き落とし部材１７を待機位置Ａから駆動位置Ｂに駆動させ、駆動位置Ｂから待機位置Ａに復帰させる間、ガス噴出手段９により窒素ガスを伝熱管１４の周面に噴出させる。
【００３５】
具体的には、制御装置３０は、掻き落とし部材１７を待機位置Ａから駆動位置Ｂに駆動させる間、第２調節弁２５を制御して、連結管１６を流通する冷媒の一部をシリンダ接続管２６側に流通させる。冷媒が連結管１６からシリンダ接続管２６に流通すると、冷媒の温度が上昇することでこの冷媒が気化し、気体の状態でシリンダ２２の内部に供給される。制御装置３０は、掻き落とし部材１７を駆動位置Ｂから待機位置Ａに復帰させる間、シリンダ２２の上方の端部側に設けられるガス排出口（図示せず）から排出させる。また、制御装置３０は、上記の掻き落とし部材１７を待機位置Ａから駆動位置Ｂに駆動させ、駆動位置Ｂから待機位置Ａに復帰させる間、第１調節弁２４を制御して、連結管１６を流通する冷媒の一部を、気化した状態で管状部９１に流通させる。
【００３６】
また、制御装置３０は、複数本の伝熱管１４の下端部近傍に接続されている複数の温度センサ５によって測定された複数本の伝熱管１４の温度に基づいて、複数の流量調整バルブ６を制御する。つまり、複数の流量調整バルブ６の開度を制御して、複数本の伝熱管１４を流通する冷媒の流量を調節し、複数本の伝熱管１４の温度を制御する。
【００３７】
次に、本実施形態の二酸化炭素回収装置１０の動作について、図３〜図５を参照しながら（なお、図３〜図５においては、制御装置３０等は省略されている）説明する。
【００３８】
まず、駆動装置１８を駆動し、掻き落とし部材１７を、排ガス導入管１２の取り付け位置よりも僅かに下側の所定の位置である待機位置Ａに位置させる。
この状態で、回収装置本体１１の内部には、排ガス導入管１２を介して二酸化炭素を含む排ガスが供給される。回収装置本体１１の内部に導入された排ガス中に含まれる二酸化炭素は、伝熱管１４の内部を流通する冷媒によって冷却され、伝熱管１４の周面で固化しドライアイス２となって付着する（図３参照）。二酸化炭素が除去された除去排ガスは、排ガス導出管１３を介して外部に排出される。
【００３９】
制御装置３０は、予め設定された時間間隔で駆動装置１８を駆動制御する。制御装置３０は、連結管１６から流通する冷媒の一部をシリンダ接続管２６へ流通させるよう第２調節弁２５を調節する。すると、シリンダ接続管２６を流通する冷媒としての液体窒素は、気化して窒素ガスとなり、シリンダ２２の内部に供給される。また、この際、制御装置３０は、圧力調整機構を作動させてシリンダ接続管２６へ流れる窒素ガスの圧力を上昇させる。シリンダ接続管２６を流通する窒素ガスの圧力が上昇すると、圧力の上昇した窒素ガスがシリンダ２２内に供給され、ピストン２３が鉛直方向下方に移動する。これにより、掻き落とし部材１７は、駆動位置Ｂまで鉛直方向下方に移動する（図４及び図５参照）。ここで、伝熱管１４の表面側には、適度なクリアランスをあけて伝熱管挿通穴２０の内周面が位置しているから、伝熱管１４の周面に付着したドライアイス２は、掻き落とし部材１７の下向きへの移動によって、伝熱管１４の周面から掻き落とされて、下方に落下する。
【００４０】
また、制御装置３０は、掻き落とし部材１７が駆動位置Ｂに到達すると、直ちに、シリンダ２２内の窒素ガスをガス排出口（図示せず）からシリンダ２２の外部に放出する。すると、ピストン２３が後退する。これにより、掻き落とし部材１７は、鉛直方向上方に移動して待機位置Ａに復帰する。ここで、制御装置３０は、掻き落とし部材１７が駆動位置Ｂに到達すると、直ちに掻き落とし部材１７を待機位置Ａまで復帰させるので、掻き落とし部材１７が駆動位置Ｂから待機位置Ａに復帰するときには、伝熱管１４の周面にはドライアイス２は付着しない。
【００４１】
制御装置３０は、タイマー（図示せず）を内蔵しており、所定の時間間隔で駆動装置１８に上述の処理を実行させる。
【００４２】
また、制御装置３０は、掻き落とし部材１７を待機位置Ａから駆動位置Ｂに駆動させ、駆動位置Ｂから待機位置Ａに復帰させる間、連結管１６の第１調節弁を制御して、連結管１６から冷媒の一部をガス噴出手段９の管状部９１に流通させる。冷媒は気化して窒素ガスとなり、窒素ガスは、基端側が連結管１６に接続された管状部９１を流通し、管状部９１の先端側に接続されたノズル部９２から伝熱管１４の周面に向けて噴出される。
【００４３】
伝熱管１４の側面には、伝熱効率を向上させるため、フィンやエンボス加工等による微小な凹凸が形成されている。凹凸の凸部が伝熱管１４の断面視における外周を規定し、凹部は伝熱管１４の外周よりも内側に形成される。このため、掻き落とし部材１７が上述のように昇降しても、掻き落とし部材１７は、凹部に接触しない。よって、ドライアイス２が、伝熱管１４の側面に形成される細かい凹部に詰まる場合がある。ノズル部９２から噴出される窒素ガスは、伝熱管１４の側面に形成された凹凸の凹部に詰まったドライアイス２を吹き飛ばして除去する。
【００４４】
ノズル部９２から噴出された窒素ガスは、二酸化炭素が取り除かれた二酸化炭素除去排ガスと共に、排ガス導出管１３から導出される。
【００４５】
回収装置本体１１の底面側に落下したドライアイス２は、収容部１９に収容される。収容部１９は、密閉性及び耐圧性を有する容器により構成されている。このため、収容部１９内に収容されたドライアイス２は、収容部１９内部の温度上昇により、液体二酸化炭素となった状態で保管される。
【００４６】
以上の二酸化炭素回収装置１０によれば、以下のような効果を奏する。
【００４７】
排ガス中に含まれる二酸化炭素を、伝熱管１４の周面にドライアイス２として付着させ、掻き落とし部材１７を伝熱管１４に沿って移動させると共に、伝熱管１４の周面にガス噴出手段９で窒素ガスを噴出しながら伝熱管１４の周面に付着したドライアイス２を掻き落として収容部１９に回収させた。これにより、回収装置本体１１に振動を加えることなく、二酸化炭素を回収できるので、回収装置本体１１が疲労しない。つまり、疲労によって回収装置本体１１の気密性が損なわれて、回収装置本体１１から排ガスが漏洩することはない。その結果、常に効率的に二酸化炭素の回収を行うことができる。
【００４８】
また、ガス噴出手段９に、基端側が連結管１６に連結される管状部９１と、管状部９１の先端側に連結されるノズル部９２とを設けた。そして、ノズル部９２を掻き落とし部材１７ともに駆動装置１８により駆動させて、窒素ガスを伝熱管１４の周面に噴出させる構成とした。
上述の通り、伝熱管１４の側面には、伝熱効率を向上させるための微小な凹凸が形成されている。このため、ドライアイス２が、伝熱管１４の側面に形成される微小な凹部に詰まる場合がある。伝熱管１４の周面にドライアイス２が詰まると、伝熱管１４の周面がドライアイス２に覆われることとなり、伝熱管１４の伝熱効率が低下する場合がある。そこで、伝熱管１４の周面に付着したドライアイス２を吹き飛ばして除去することにより、伝熱管１４の伝熱効率が向上する。また、ガス噴出手段９は、伝熱管１４を流通した冷媒が流通する連結管１６から、冷媒の一部を窒素ガスとして噴出するので、他の供給源から窒素ガスを供給する必要がない。
【００４９】
また、伝熱管１４を流通した冷媒の一部を、連結管１６から駆動装置１８のシリンダ接続管２６に気化させた状態で流通させた。そして、シリンダ接続管２６からシリンダ２２の内部に流通する窒素ガスにより、ピストン２３を前進させた。これにより、空気圧縮機等の、駆動装置１８を駆動させる動力が不要となる。
【００５０】
さらに、掻き落とし部材１７に、伝熱管１４が挿通する複数の伝熱管挿通穴２０を設け、伝熱管挿通穴２０それぞれの近傍に、複数のノズル部９２のそれぞれを配置した。これにより、ノズル部９２は掻き落とし部材１７と共に移動し、複数の伝熱管１４のそれぞれに窒素ガスを吹きつけることができる。よって、伝熱管１４に付着したドライアイス２を均一に除去することができる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施例に記載されたものに限定されるものではない。
【００５２】
例えば、本実施形態では、掻き落とし部材１７として円板形状のものを用いたが、掻き落とし部材１７はこれに限られることなく、伝熱管１４の周面に付着したドライアイス２を効果的に掻き落とすことのできるものであれば、他の形状でもよい。
【００５３】
すなわち、図６に示すように、掻き落とし部材１７が複数のパイプ体１７ａを有し、伝熱管１４のそれぞれをパイプ体１７ａに一対一で挿通する。掻き落とし部材１７は、例えば、回収装置本体１１の中心軸上に位置する連結体（小円板状）１７ｂを備え、この連結体１７ｂにパイプ体１７ａがそれぞれリンク部材１７ｃによって連結される。そして、ピストン２３の先端が連結体１７ｂに連結されて、駆動装置１８によって、連結体１７ｂ、つまり、パイプ体１７ａを鉛直方向に移動し、伝熱管１４の周面に付着したドライアイス２を掻き落とす。
【００５４】
また、本実施形態では、複数の伝熱管挿通穴２０の内周面と伝熱管１４の外周面との間に、適度なクリアランスを形成したが、これに限らない。すなわち、複数の伝熱管挿通穴の内周面と伝熱管の外周面とを接触させてもよい。この場合、伝熱管挿通穴の内周面をゴム等の弾性部材により構成することで、伝熱管と伝熱管挿通穴とが接触することによる伝熱管又は掻き落とし部材の破損を防止できる。
【００５５】
また、本実施形態では、ガス噴出手段９の管状部９１が分岐して複数のノズル部９２に連結される構成としたが、これに限られない。例えば、連結管１６に複数の管状部が連結され、管状部のそれぞれに複数のノズル部のそれぞれが連結されてもよい。この場合には、それぞれの管状部の基端側に流通させる窒素ガスの圧力を低く設定できる。
【符号の説明】
【００５６】
７ 掻き落とし手段
９ ガス噴出手段
１０ 二酸化炭素回収装置
１１ 回収装置本体
１４ 伝熱管
１６ 連結管
１７ 掻き落とし部材
１８ 駆動部（駆動装置）
１９ 収容部
２０ 伝熱管挿通穴
２２ シリンダ
２３ ピストン
２４ 第１調節弁
２５ 第２調節弁
２６ シリンダ接続管
９１ 管状部
９２ ノズル部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素を含むガスから効率的に二酸化炭素を回収する二酸化酸素回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、火力発電所や化学プラント等において、石炭、石油又はＬＮＧ等の化石燃料を燃焼させることで発生する排ガス中には、多量の二酸化炭素が含まれており、環境面を考慮すると排ガス中に含まれる二酸化炭素を効率的に回収する必要がある。
【０００３】
排ガス中に含まれる二酸化炭素を回収する手法として、排ガス中の二酸化炭素をドライアイスとして固化させて分離する手法が知られている。例えば、特許文献１には、二酸化炭素回収容器の内部に排ガスを供給し、この二酸化炭素回収容器の内部を冷却することで、排ガス中に含まれる二酸化炭素を二酸化炭素回収容器の内面にドライアイスとして付着させる手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６９０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で対案された手法では、二酸化炭素回収容器の内面に付着したドライアイスを回収するために、二酸化炭素回収容器自体に振動を加えて、この振動により二酸化炭素回収容器に付着したドライアイスを分離させる必要があった。そのため、二酸化炭素回収容器に過度の力が恒常的に加えられることになり、二酸化炭素回収容器が疲労してしまう。そして、このような疲労によって二酸化炭素回収容器の気密性が損なわれて、この二酸化炭素回収容器から排ガスが漏洩するおそれがあった。
【０００６】
つまり、従来の手法においては、経年的に二酸化炭素回収容器に振動が加えられる結果、二酸化炭素回収容器が劣化して破損する場合があり、効率的に二酸化炭素の回収を行えなくなってしまうことがある。
【０００７】
従って、本発明は、排ガスが流入する容器を劣化させることなく、効率的に二酸化炭素を回収できる二酸化炭素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】
（１）本発明者の二酸化炭素回収装置は、排ガス中に含まれる二酸化炭素を固化させて回収する二酸化炭素回収装置であって、筒状に構成されると共に高さ方向が鉛直方向に沿うように配置され、前記排ガスが導入される回収装置本体と、前記回収装置本体の内部に略鉛直方向に延びて配置され、内部を冷媒が流通する伝熱管と、前記伝熱管の周面に近接して配置され、上下に移動して前記伝熱管の周面に付着した固化された二酸化炭素を掻き落とす掻き落とし手段と、前記掻き落とし手段と共に移動し、前記伝熱管の周面に向かってガスを噴出するガス噴出手段と、前記回収装置本体の下方に配置され前記掻き落とし手段により掻き落とされた固化された二酸化炭素を収容する収容部と、を備える。
【０００９】
（２）前記伝熱管における冷媒の流通方向の下流側に連結される連結管をさらに備え、
前記掻き落とし手段は、前記回収装置本体の内部に水平方向に設けられる板状の掻き落とし部材と、前記掻き落とし部材を上下に駆動させる駆動部と、を備え、前記ガス噴出手段は、基端側が前記連結管に連結される管状部と、該管状部の先端側に連結されると共に、前記掻き落とし部材の下方に配置され、先端側が前記伝熱管の周面を向くノズル部と、前記連結管と前記管状部との連結部に設けられ該連結管を流通する冷媒の流路を調節する第１調節弁と、を備えることが好ましい。
【００１０】
（３）前記駆動部は、前記回収装置本体の上面を貫通して配置されるシリンダと、該シリンダに摺動可能に収容され先端側が前記掻き落とし部材に連結されるピストンと、前記シリンダ及び前記連結管を接続し、該連結管を流通する冷媒の一部を前記シリンダに流通させるシリンダ接続管と、前記連結管と前記シリンダ接続管との連結部に設けられ、該連結管を流通する冷媒の流路を調節する第２調節弁と、を備えることが好ましい。
【００１１】
（４）前記掻き落とし部材は、前記回収装置本体における水平方向の断面形状と略同形に形成され、前記伝熱管が挿通される複数の伝熱管挿通穴を備え、前記ガス噴出手段は、複数のノズル部を有し、前記複数のノズル部は、前記伝熱管挿通穴のそれぞれの近傍に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、伝熱管に付着し固化した二酸化炭素を掻き落として収容部に回収するようにしたので、回収装置本体に振動を加える必要がない。よって、疲労等によって回収装置本体の気密性が損なわれることがなく、効率的に二酸化炭素の回収を行える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る二酸化炭素回収装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の部分の概略図である。
【図３】図１に示す二酸化炭素回収装置における掻き落とし部材が待機位置にある状態を一部破断して概略的に示す図である。
【図４】図１に示す二酸化炭素回収装置における掻き落とし部材が待機位置と駆動位置との間に位置する状態を一部破断して概略的に示す図である。
【図５】図１に示す二酸化炭素回収装置における掻き落とし部材が駆動位置にある状態を一部破断して概略的に示す図である。
【図６】掻き落とし部材の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の二酸化炭素回収装置の好ましい一実施形態について図面を参照ながら説明する。
【００１５】
図１は本発明の二酸化炭素回収装置１０の一実施形態を示す斜視図である。
二酸化炭素回収装置１０は、例えば、石炭、石油又はＬＮＧ等を燃料として用いる火力発電所で用いられ、当該火力発電所からの排ガス中に含まれる二酸化炭素を固化させて回収する。
【００１６】
二酸化炭素回収装置１０は、回収装置本体１１と、回収装置本体１１の内部に配置される伝熱管１４と、伝熱管１４の周面に付着した固化された二酸化炭素（ドライアイス２）を掻き落とす掻き落とし手段７と、伝熱管１４の周面にガスを吹きつけるガス噴出手段９と、掻き落とし手段７を駆動する駆動部としての駆動装置１８と、伝熱管１４をガス噴出手段９及び駆動装置１８に連結する連結管１６と、回収装置本体１１の下方に配置される収容部１９と、制御装置３０と、を備える。
【００１７】
回収装置本体１１は、鉛直方向に沿って延びる円筒形状を有している（つまり、回収装置本体１１は、その高さが鉛直方向に沿うように配置されている）。
回収装置本体１１の上端近傍における側面には、排ガス導入管１２が連結され、回収装置本体１１の下端近傍における側面には、排ガス導出管１３が連結されている。排ガス導入管１２から回収装置本体１１の内部に導入された排ガスは、二酸化炭素が取り除かれた二酸化炭素除去排ガス（以下、除去排ガスと呼ぶ）として排ガス導出管１３から導出される。
【００１８】
伝熱管１４は、回収装置本体１１の内部に複数本（本実施形態においては５本）配置されている。これら複数本の伝熱管１４は、回収装置本体１１の内部においては、略鉛直方向に延びている。伝熱管１４の内部には、液体窒素等の冷媒が流通する。なお、これら伝熱管１４は、回収装置本体１１の中心軸を中心として、等角度間隔で配列することが好ましい。伝熱管１４の表面には、伝熱効率を高めるため、微小な凹凸が形成されている。
【００１９】
伝熱管１４の下端側は、複数の冷媒供給管４の一端に接続されている。複数の冷媒供給管４の他端は、放射状に径方向外側に延びており、回収装置本体１１の側面を貫通して、不図示の冷媒供給装置に接続されている。複数の冷媒供給管４は、不図示の冷媒供給装置から供給される冷媒を複数本の伝熱管１４に供給する。伝熱管１４の下端側には、複数（本実施形態においては５個）の温度センサ５及び複数（本実施形態においては５個）の流量調整バルブ６が取り付けられている。複数の温度センサ５は、複数本の伝熱管１４の温度を測定する。複数の流量調整バルブ６は、不図示の冷媒供給装置から供給され、複数本の伝熱管１４を流通する冷媒の流量を調整する。
【００２０】
伝熱管１４の上端側は、回収装置本体１１の上面を貫通して、環状の連結管１６に接続されている。そして、伝熱管１４の内部を流通する冷媒は、連結管１６を介して導出される。つまり、冷媒は冷媒供給管４、伝熱管１４、及び連結管１６を通って流れる。連結管１６を通った冷媒の一部は、冷却装置（図示せず）で再度所定の温度（例えば、−１１０℃〜−１２０℃：この温度は二酸化炭素が固化されてドライアイス２となる温度である）に冷却され、再び冷媒供給管４から伝熱管１４に導入される。
【００２１】
連結管１６は、伝熱管１４を流通する冷媒の流通方向の下流側に連結される。連結管１６は、個々の伝熱管１４を連結した環状の環状部１６１と、個々の伝熱管１４を流通した冷媒が合流して一本に延びる合流部１６２と、を備える。連結管１６の合流部１６２には、連結管１６を流通する冷媒の流路を調節する第１調節弁２４と、連結管１６を流通する冷媒の流路を調節する第２調節弁２５と、が設けられる。
【００２２】
掻き落とし手段７は、回収装置本体１１の内部に水平方向に設けられる板状の掻き落とし部材１７と、掻き落とし部材１７を上下に駆動させる駆動部としての駆動装置１８と、を備える。掻き落とし手段７は、伝熱管１４の周面に近接して配置され、上下に移動して伝熱管１４の周面に付着した固化された二酸化炭素（ドライアイス２）を掻き落とす。
【００２３】
掻き落とし部材１７は、回収装置本体１１の水平方向断面形状と略同形の円形板状部材である。この掻き落とし部材１７には、複数本の伝熱管１４が挿通される複数の伝熱管挿通穴２０と、回収装置本体１１の内部に導入された排ガスが流通する複数のガス流通穴２１とが形成されている。複数の伝熱管挿通穴２０の内周面と伝熱管１４の外周面との間には、適度なクリアランス（例えば、１ｍｍ〜３ｍｍ）が形成されている。すなわち、複数の伝熱管挿通穴２０の内周面は、伝熱管１４の外周面に近接して配置されている。複数のガス流通穴２１は、掻き落とし部材１７の中心から略同心円上に、略等間隔で設けられている。
【００２４】
駆動装置１８は、シリンダ２２と、このシリンダ２２に摺動可能に収容されるピストン２３と、シリンダ２２及び連結管１６を接続するシリンダ接続管２６と、連結管１６とシリンダ接続管２６との連結部に設けられる第２調節弁２５と、を備える。この駆動装置１８は、掻き落とし部材１７を鉛直方向に沿って駆動させる。
【００２５】
シリンダ２２は、回収装置本体１１の上面を貫通して配置されている。シリンダ２２は略円筒形の形状を備え、シリンダ２２の長手方向が鉛直方向に沿うように配置される。
ピストン２３は、シリンダ２２の内部に収容され、シリンダの内部を摺動して上下に移動する。ピストン２３の先端側は、掻き落とし部材１７に連結されている。
シリンダ接続管２６は、一端側が連結管１６の合流部１６２に接続され、他端側がシリンダ２２の長手方向の上方の端部に接続される配管である。
第２調節弁２５は、連結管１６の合流部１６２とシリンダ接続管２６との連結部を開閉する弁である。第２調節弁２５は、連結管１６を流通する冷媒の流路を調節する。
【００２６】
この駆動装置１８によれば、第２調節弁２５を開くと、連結管１６を流通する冷媒がシリンダ接続管２６に流入して気化する。シリンダ接続管２６は、連結管１６を流通する冷媒の一部をシリンダ２２の上方の端部からシリンダ２２の内部に供給し、シリンダ２２に流通させる。シリンダ２２の内部に冷媒が気化された状態で供給されると、ピストン２３は鉛直方向下方に移動する。これにより、掻き落とし部材１７は、鉛直方向下方に移動する。また、シリンダ２２内から冷媒が排出されると、ピストン２３は鉛直方向上方に移動する。これにより、掻き落とし部材１７は、鉛直方向上方に移動する。
【００２７】
ガス噴出手段９は、基端側が連結管１６に連結される管状部９１と、管状部９１の先端側に連結される複数のノズル部９２と、連結管１６と管状部９１との連結部に設けられる第１調節弁２４と、を備える。ガス噴出手段９は、掻き落とし手段７と共に移動し、伝熱管１４の周面に向かって窒素ガスを噴出する。
【００２８】
図２に示すように、管状部９１は、可撓性の管で構成される。また、管状部９１は、例えば、じゃばら状（ベローズ）等の伸縮性を有する形状を有し、駆動装置１８におけるシリンダ２２の移動に追従できる。管状部９１は、連結管１６から延びて駆動装置１８の内部を通り、ピストン２３と掻き落とし部材１７とが接続されるピストン２３の根元付近に固定される。管状部９１の先端側は、分岐している。分岐した管状部９１のそれぞれは、複数のガス流通穴２１を挿通する。
【００２９】
ノズル部９２は、管状部９１の延びる方向に対して屈曲可能に連結される。例えば、ノズル部９２は、管状部９１の先端側の外径よりもわずかに大きい内径を備える。管状部９１の先端側は、ノズル部９２に嵌めこまれる。
【００３０】
ノズル部９２は、複数の伝熱管挿通穴２０それぞれの近傍に配置される。ノズル部９２は、掻き落とし部材１７の下方に配置され、ノズル部９２の先端部は、複数の伝熱管挿通穴２０を挿通する複数本の伝熱管１４の周面を向くように配置される。ノズル部９２の材質としては、金属や樹脂等が例示できる。ノズル部９２は、上述の通り、管状部９１に連結されて掻き落とし部材１７の下方に配置されているため、掻き落とし部材１７と共に、駆動装置１８により上下に駆動される。
【００３１】
第１調節弁２４は、連結管１６の合流部１６２と管状部９１との連結部を開閉する弁である。第１調節弁２４は、連結管１６を流通する冷媒の流路を調節する。
【００３２】
このガス噴出手段９によれば、第１調節弁２４を開くと、連結管１６を流通する冷媒が管状部９１に流通して気化する。これにより、冷媒は、気化された状態で、管状部９１の先端に連結されたノズル部９２から伝熱管１４の周面に噴出される。
【００３３】
収容部１９は、掻き落とし部材１７により掻き落とされた固化された二酸化炭素（ドライアイス２）を収容する。収容部１９は、密閉性及び耐圧性を有している。また、収容部１９には、開閉弁１９ａが設けられている。これら開閉弁１９ａの開閉操作により収容部１９の内部に収容された二酸化炭素は、配管１９ｂを通って導出される。
【００３４】
制御装置３０は、駆動装置１８を制御して、掻き落とし部材１７を回収装置本体１１における上方側の待機位置Ａ（図３参照）と、この待機位置Ａよりも下側に位置する駆動位置Ｂ（図５参照）との間で移動させる（図３参照）。
また、制御装置３０は、駆動装置１８を制御して、掻き落とし部材１７を所定の時間間隔で移動させると共に、待機位置Ａから駆動位置Ｂに前記掻き落とし部材１７を駆動させた後、直ちに掻き落とし部材１７を駆動位置Ｂから待機位置Ａに復帰させる。
また、制御装置３０は、掻き落とし部材１７を待機位置Ａから駆動位置Ｂに駆動させ、駆動位置Ｂから待機位置Ａに復帰させる間、ガス噴出手段９により窒素ガスを伝熱管１４の周面に噴出させる。
【００３５】
具体的には、制御装置３０は、掻き落とし部材１７を待機位置Ａから駆動位置Ｂに駆動させる間、第２調節弁２５を制御して、連結管１６を流通する冷媒の一部をシリンダ接続管２６側に流通させる。冷媒が連結管１６からシリンダ接続管２６に流通すると、冷媒の温度が上昇することでこの冷媒が気化し、気体の状態でシリンダ２２の内部に供給される。制御装置３０は、掻き落とし部材１７を駆動位置Ｂから待機位置Ａに復帰させる間、シリンダ２２の上方の端部側に設けられるガス排出口（図示せず）から排出させる。また、制御装置３０は、上記の掻き落とし部材１７を待機位置Ａから駆動位置Ｂに駆動させ、駆動位置Ｂから待機位置Ａに復帰させる間、第１調節弁２４を制御して、連結管１６を流通する冷媒の一部を、気化した状態で管状部９１に流通させる。
【００３６】
また、制御装置３０は、複数本の伝熱管１４の下端部近傍に接続されている複数の温度センサ５によって測定された複数本の伝熱管１４の温度に基づいて、複数の流量調整バルブ６を制御する。つまり、複数の流量調整バルブ６の開度を制御して、複数本の伝熱管１４を流通する冷媒の流量を調節し、複数本の伝熱管１４の温度を制御する。
【００３７】
次に、本実施形態の二酸化炭素回収装置１０の動作について、図３〜図５を参照しながら（なお、図３〜図５においては、制御装置３０等は省略されている）説明する。
【００３８】
まず、駆動装置１８を駆動し、掻き落とし部材１７を、排ガス導入管１２の取り付け位置よりも僅かに下側の所定の位置である待機位置Ａに位置させる。
この状態で、回収装置本体１１の内部には、排ガス導入管１２を介して二酸化炭素を含む排ガスが供給される。回収装置本体１１の内部に導入された排ガス中に含まれる二酸化炭素は、伝熱管１４の内部を流通する冷媒によって冷却され、伝熱管１４の周面で固化しドライアイス２となって付着する（図３参照）。二酸化炭素が除去された除去排ガスは、排ガス導出管１３を介して外部に排出される。
【００３９】
制御装置３０は、予め設定された時間間隔で駆動装置１８を駆動制御する。制御装置３０は、連結管１６から流通する冷媒の一部をシリンダ接続管２６へ流通させるよう第２調節弁２５を調節する。すると、シリンダ接続管２６を流通する冷媒としての液体窒素は、気化して窒素ガスとなり、シリンダ２２の内部に供給される。また、この際、制御装置３０は、圧力調整機構を作動させてシリンダ接続管２６へ流れる窒素ガスの圧力を上昇させる。シリンダ接続管２６を流通する窒素ガスの圧力が上昇すると、圧力の上昇した窒素ガスがシリンダ２２内に供給され、ピストン２３が鉛直方向下方に移動する。これにより、掻き落とし部材１７は、駆動位置Ｂまで鉛直方向下方に移動する（図４及び図５参照）。ここで、伝熱管１４の表面側には、適度なクリアランスをあけて伝熱管挿通穴２０の内周面が位置しているから、伝熱管１４の周面に付着したドライアイス２は、掻き落とし部材１７の下向きへの移動によって、伝熱管１４の周面から掻き落とされて、下方に落下する。
【００４０】
また、制御装置３０は、掻き落とし部材１７が駆動位置Ｂに到達すると、直ちに、シリンダ２２内の窒素ガスをガス排出口（図示せず）からシリンダ２２の外部に放出する。すると、ピストン２３が後退する。これにより、掻き落とし部材１７は、鉛直方向上方に移動して待機位置Ａに復帰する。ここで、制御装置３０は、掻き落とし部材１７が駆動位置Ｂに到達すると、直ちに掻き落とし部材１７を待機位置Ａまで復帰させるので、掻き落とし部材１７が駆動位置Ｂから待機位置Ａに復帰するときには、伝熱管１４の周面にはドライアイス２は付着しない。
【００４１】
制御装置３０は、タイマー（図示せず）を内蔵しており、所定の時間間隔で駆動装置１８に上述の処理を実行させる。
【００４２】
また、制御装置３０は、掻き落とし部材１７を待機位置Ａから駆動位置Ｂに駆動させ、駆動位置Ｂから待機位置Ａに復帰させる間、連結管１６の第１調節弁を制御して、連結管１６から冷媒の一部をガス噴出手段９の管状部９１に流通させる。冷媒は気化して窒素ガスとなり、窒素ガスは、基端側が連結管１６に接続された管状部９１を流通し、管状部９１の先端側に接続されたノズル部９２から伝熱管１４の周面に向けて噴出される。
【００４３】
伝熱管１４の側面には、伝熱効率を向上させるため、フィンやエンボス加工等による微小な凹凸が形成されている。凹凸の凸部が伝熱管１４の断面視における外周を規定し、凹部は伝熱管１４の外周よりも内側に形成される。このため、掻き落とし部材１７が上述のように昇降しても、掻き落とし部材１７は、凹部に接触しない。よって、ドライアイス２が、伝熱管１４の側面に形成される細かい凹部に詰まる場合がある。ノズル部９２から噴出される窒素ガスは、伝熱管１４の側面に形成された凹凸の凹部に詰まったドライアイス２を吹き飛ばして除去する。
【００４４】
ノズル部９２から噴出された窒素ガスは、二酸化炭素が取り除かれた二酸化炭素除去排ガスと共に、排ガス導出管１３から導出される。
【００４５】
回収装置本体１１の底面側に落下したドライアイス２は、収容部１９に収容される。収容部１９は、密閉性及び耐圧性を有する容器により構成されている。このため、収容部１９内に収容されたドライアイス２は、収容部１９内部の温度上昇により、液体二酸化炭素となった状態で保管される。
【００４６】
以上の二酸化炭素回収装置１０によれば、以下のような効果を奏する。
【００４７】
排ガス中に含まれる二酸化炭素を、伝熱管１４の周面にドライアイス２として付着させ、掻き落とし部材１７を伝熱管１４に沿って移動させると共に、伝熱管１４の周面にガス噴出手段９で窒素ガスを噴出しながら伝熱管１４の周面に付着したドライアイス２を掻き落として収容部１９に回収させた。これにより、回収装置本体１１に振動を加えることなく、二酸化炭素を回収できるので、回収装置本体１１が疲労しない。つまり、疲労によって回収装置本体１１の気密性が損なわれて、回収装置本体１１から排ガスが漏洩することはない。その結果、常に効率的に二酸化炭素の回収を行うことができる。
【００４８】
また、ガス噴出手段９に、基端側が連結管１６に連結される管状部９１と、管状部９１の先端側に連結されるノズル部９２とを設けた。そして、ノズル部９２を掻き落とし部材１７ともに駆動装置１８により駆動させて、窒素ガスを伝熱管１４の周面に噴出させる構成とした。
上述の通り、伝熱管１４の側面には、伝熱効率を向上させるための微小な凹凸が形成されている。このため、ドライアイス２が、伝熱管１４の側面に形成される微小な凹部に詰まる場合がある。伝熱管１４の周面にドライアイス２が詰まると、伝熱管１４の周面がドライアイス２に覆われることとなり、伝熱管１４の伝熱効率が低下する場合がある。そこで、伝熱管１４の周面に付着したドライアイス２を吹き飛ばして除去することにより、伝熱管１４の伝熱効率が向上する。また、ガス噴出手段９は、伝熱管１４を流通した冷媒が流通する連結管１６から、冷媒の一部を窒素ガスとして噴出するので、他の供給源から窒素ガスを供給する必要がない。
【００４９】
また、伝熱管１４を流通した冷媒の一部を、連結管１６から駆動装置１８のシリンダ接続管２６に気化させた状態で流通させた。そして、シリンダ接続管２６からシリンダ２２の内部に流通する窒素ガスにより、ピストン２３を前進させた。これにより、空気圧縮機等の、駆動装置１８を駆動させる動力が不要となる。
【００５０】
さらに、掻き落とし部材１７に、伝熱管１４が挿通する複数の伝熱管挿通穴２０を設け、伝熱管挿通穴２０それぞれの近傍に、複数のノズル部９２のそれぞれを配置した。これにより、ノズル部９２は掻き落とし部材１７と共に移動し、複数の伝熱管１４のそれぞれに窒素ガスを吹きつけることができる。よって、伝熱管１４に付着したドライアイス２を均一に除去することができる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施例に記載されたものに限定されるものではない。
【００５２】
例えば、本実施形態では、掻き落とし部材１７として円板形状のものを用いたが、掻き落とし部材１７はこれに限られることなく、伝熱管１４の周面に付着したドライアイス２を効果的に掻き落とすことのできるものであれば、他の形状でもよい。
【００５３】
すなわち、図６に示すように、掻き落とし部材１７が複数のパイプ体１７ａを有し、伝熱管１４のそれぞれをパイプ体１７ａに一対一で挿通する。掻き落とし部材１７は、例えば、回収装置本体１１の中心軸上に位置する連結体（小円板状）１７ｂを備え、この連結体１７ｂにパイプ体１７ａがそれぞれリンク部材１７ｃによって連結される。そして、ピストン２３の先端が連結体１７ｂに連結されて、駆動装置１８によって、連結体１７ｂ、つまり、パイプ体１７ａを鉛直方向に移動し、伝熱管１４の周面に付着したドライアイス２を掻き落とす。
【００５４】
また、本実施形態では、複数の伝熱管挿通穴２０の内周面と伝熱管１４の外周面との間に、適度なクリアランスを形成したが、これに限らない。すなわち、複数の伝熱管挿通穴の内周面と伝熱管の外周面とを接触させてもよい。この場合、伝熱管挿通穴の内周面をゴム等の弾性部材により構成することで、伝熱管と伝熱管挿通穴とが接触することによる伝熱管又は掻き落とし部材の破損を防止できる。
【００５５】
また、本実施形態では、ガス噴出手段９の管状部９１が分岐して複数のノズル部９２に連結される構成としたが、これに限られない。例えば、連結管１６に複数の管状部が連結され、管状部のそれぞれに複数のノズル部のそれぞれが連結されてもよい。この場合には、それぞれの管状部の基端側に流通させる窒素ガスの圧力を低く設定できる。
【符号の説明】
【００５６】
７ 掻き落とし手段
９ ガス噴出手段
１０ 二酸化炭素回収装置
１１ 回収装置本体
１４ 伝熱管
１６ 連結管
１７ 掻き落とし部材
１８ 駆動部（駆動装置）
１９ 収容部
２０ 伝熱管挿通穴
２２ シリンダ
２３ ピストン
２４ 第１調節弁
２５ 第２調節弁
２６ シリンダ接続管
９１ 管状部
９２ ノズル部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中に含まれる二酸化炭素を固化させて回収する二酸化炭素回収装置であって、
筒状に構成されると共に高さ方向が鉛直方向に沿うように配置され、前記排ガスが導入される回収装置本体と、
該回収装置本体の内部に略鉛直方向に延びて配置され、内部を冷媒が流通する伝熱管と、
前記伝熱管の周面に近接して配置され、上下に移動して前記伝熱管の周面に付着した固化された二酸化炭素を掻き落とす掻き落とし手段と、
前記掻き落とし手段と共に移動し、前記伝熱管の周面に向かってガスを噴出するガス噴出手段と、
前記回収装置本体の下方に配置され前記掻き落とし手段により掻き落とされた固化された二酸化炭素を収容する収容部と、を備える二酸化炭素回収装置。
【請求項２】
前記伝熱管における冷媒の流通方向の下流側に連結される連結管をさらに備え、
前記掻き落とし手段は、前記回収装置本体の内部に水平方向に設けられる板状の掻き落とし部材と、前記掻き落とし部材を上下に駆動させる駆動部と、を備え、
前記ガス噴出手段は、
基端側が前記連結管に連結される管状部と、
該管状部の先端側に連結されると共に、前記掻き落とし部材の下方に配置され、先端側が前記伝熱管の周面を向くノズル部と、
前記連結管と前記管状部との連結部に設けられ該連結管を流通する冷媒の流路を調節する第１調節弁と、を備える請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記回収装置本体の上面を貫通して配置されるシリンダと、
該シリンダに摺動可能に収容され先端側が前記掻き落とし部材に連結されるピストンと、
前記シリンダ及び前記連結管を接続し、該連結管を流通する冷媒の一部を前記シリンダに流通させるシリンダ接続管と、
前記連結管と前記シリンダ接続管との連結部に設けられ、該連結管を流通する冷媒の流路を調節する第２調節弁と、を備える請求項２に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項４】
前記掻き落とし部材は、前記回収装置本体における水平方向の断面形状と略同形に形成され、前記伝熱管が挿通される複数の伝熱管挿通穴を備え、
前記ガス噴出手段は、複数のノズル部を有し、
前記複数のノズル部は、前記伝熱管挿通穴のそれぞれの近傍に配置される請求項２又は３に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項１】
排ガス中に含まれる二酸化炭素を固化させて回収する二酸化炭素回収装置であって、
筒状に構成されると共に高さ方向が鉛直方向に沿うように配置され、前記排ガスが導入される回収装置本体と、
該回収装置本体の内部に略鉛直方向に延びて配置され、内部を冷媒が流通する伝熱管と、
前記伝熱管の周面に近接して配置され、上下に移動して前記伝熱管の周面に付着した固化された二酸化炭素を掻き落とす掻き落とし手段と、
前記掻き落とし手段と共に移動し、前記伝熱管の周面に向かってガスを噴出するガス噴出手段と、
前記回収装置本体の下方に配置され前記掻き落とし手段により掻き落とされた固化された二酸化炭素を収容する収容部と、を備える二酸化炭素回収装置。
【請求項２】
前記伝熱管における冷媒の流通方向の下流側に連結される連結管をさらに備え、
前記掻き落とし手段は、前記回収装置本体の内部に水平方向に設けられる板状の掻き落とし部材と、前記掻き落とし部材を上下に駆動させる駆動部と、を備え、
前記ガス噴出手段は、
基端側が前記連結管に連結される管状部と、
該管状部の先端側に連結されると共に、前記掻き落とし部材の下方に配置され、先端側が前記伝熱管の周面を向くノズル部と、
前記連結管と前記管状部との連結部に設けられ該連結管を流通する冷媒の流路を調節する第１調節弁と、を備える請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記回収装置本体の上面を貫通して配置されるシリンダと、
該シリンダに摺動可能に収容され先端側が前記掻き落とし部材に連結されるピストンと、
前記シリンダ及び前記連結管を接続し、該連結管を流通する冷媒の一部を前記シリンダに流通させるシリンダ接続管と、
前記連結管と前記シリンダ接続管との連結部に設けられ、該連結管を流通する冷媒の流路を調節する第２調節弁と、を備える請求項２に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項４】
前記掻き落とし部材は、前記回収装置本体における水平方向の断面形状と略同形に形成され、前記伝熱管が挿通される複数の伝熱管挿通穴を備え、
前記ガス噴出手段は、複数のノズル部を有し、
前記複数のノズル部は、前記伝熱管挿通穴のそれぞれの近傍に配置される請求項２又は３に記載の二酸化炭素回収装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１９０１１７（Ｐ２０１１−１９０１１７Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４８０９（Ｐ２０１０−５４８０９）
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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