特許 5956216 吸着処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5956216

(24)【登録日】2016年6月24日

(45)【発行日】2016年7月27日

(54)【発明の名称】吸着処理装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/06 20060101AFI20160714BHJP

   B01D 53/26 20060101ALI20160714BHJP

【ＦＩ】

   B01D53/06 100

   B01D53/26 220

【請求項の数】2

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2012-77669(P2012-77669)

(22)【出願日】2012年3月29日

(65)【公開番号】特開2013-202595(P2013-202595A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2015年2月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000169499

【氏名又は名称】高砂熱学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100549

【弁理士】

【氏名又は名称】川口 嘉之

(74)【代理人】

【識別番号】100090516

【弁理士】

【氏名又は名称】松倉 秀実

(74)【代理人】

【識別番号】100123098

【弁理士】

【氏名又は名称】今堀 克彦

(72)【発明者】

【氏名】秋山 貴洋

【審査官】 福永 千尋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０３５１８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２０５０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１９９６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２７８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２１１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２０５０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００１／０００９１２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−０６１７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００５９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４７５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５１２０８３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第０３９０２９７７（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／０６

Ｂ０１Ｄ ５３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気中の特定成分を吸着する吸着処理装置であって、
前記空気中の水分及び前記特定成分を吸着可能な吸着材を担持した吸着ロータと、
前記吸着ロータの特定の領域を通過した空気を、前記特定の領域と異なる前記吸着ロータの他の領域であって、前記吸着ロータの回転により前記特定の領域内から退域し、移動途中で前記水分を脱着した吸着材が入域する他の領域へ案内する空気経路と、を備え、
前記特定の領域は、前記水分を含む空気が通過する水分吸着領域であり、
前記他の領域は、前記水分吸着領域の通過により前記水分が除去された空気が通過する特定成分吸着領域であり、
前記吸着ロータは、自身の回転により、前記吸着材を、前記水分吸着領域、前記吸着材から前記水分を脱着する水分脱着領域、前記特定成分吸着領域、前記吸着材から前記特定成分を脱着する特定成分脱着領域の順に移動させる、
吸着処理装置。

【請求項2】

前記水分脱着領域は、前記特定成分吸着領域を通過した空気が通過する、
請求項１に記載の吸着処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吸着処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、空気中に含まれる特定成分を吸着処理する装置が様々な分野で用いられている。

【0003】

例えば、工業的設備には、空気中に含まれる二酸化炭素を除去した低二酸化炭素濃度の空気供給を必要とする設備がある。低二酸化炭素濃度の空気供給を必要とする設備としては、例えば、ニッケル系正極材が用いられたリチウムイオン電池の製造設備が挙げられる。ニッケル系の正極材は、他の正極材（コバルト系やマンガン系の正極材）と比べて二酸化炭素を吸収しやすく、製造環境中の二酸化炭素の影響により正極材表面に炭酸リチウム等の不純物が生成されて電池の品質に悪影響を及ぼすと言われている（例えば、特許文献１−２を参照）。よって、二酸化炭素を除去した低二酸化炭素濃度の空気を、正極材を扱う環境に供給することにより、電池品質を安定化させることが可能である。

【0004】

なお、空気中に含まれる二酸化炭素の除去技術は、空調システムの省エネルギー化の実現にも適用することが可能である。例えば、一般居室内では、人の呼気によって室内の空気中の二酸化炭素濃度が高くなり、人の健康に害を及ぼす虞がある。そこで、外気を居室に導入し、換気を行う必要があるが、換気量を増やすと空調負荷が増大し、エネルギーの損失が生じる。居室内の二酸化炭素を除去することで、外気導入量を減らすことが可能となり、空調システムの省エネルギーを図ることができる。

【0005】

空気中に含まれる二酸化炭素を除去する二酸化炭素除去装置として、例えば、吸着材を担持したハニカムロータを使用して空気中の二酸化炭素を除去する装置が提案されている（例えば、特許文献３−７及び非特許文献１を参照）。ハニカムロータには、二酸化炭素吸着能を有する吸着材が担持されている。また、ハニカムロータは、図１０に示すように、ロータの空気通過域が吸着領域と脱着領域とに分割されており、ロータが回転すると、ロータに担持されている吸着材が二酸化炭素の吸着と脱着とを繰り返す。これにより、二酸化炭素が除去された空気を連続的に供給することができる。

【0006】

なお、吸着材を担持したハニカムロータは、空気中の水分を除去する除湿目的に用いることもできる（例えば、特許文献８を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特表２０１１−５１１４０２号公報

【特許文献2】特開２００４−２１４１８７号公報

【特許文献3】特開２００３−１９４３５号公報

【特許文献4】特開２００６−６１７５８号公報

【特許文献5】特開２００９−１９７８８号公報

【特許文献6】特開２０１１−９４８２１号公報

【特許文献7】特開２０１１−２４７５６６号公報

【特許文献8】特開２００１−２０５０３７号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】西國原 仁美（他２名）、「二酸化炭素除去を付与したコンパクトドライルームの開発」、２０１１年度日本冷凍空調学会年次大会講演論文集、ｐ．１５９−１６０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

二酸化炭素等の特定成分について吸着能を有する吸着材の例としては、親水性の合成ゼオライトが挙げられる。合成ゼオライトは、空気中の水分を優先的に吸着する特性がある。また、水分を吸着した状態の合成ゼオライトは、二酸化炭素を吸着しづらい。そこで、二酸化炭素等の特定成分をより吸着しやすい、炭酸カリウムやイオン交換樹脂といった吸着材を担持したロータを用いることも提案されている（例えば、特許文献７を参照）。しかしながら、二酸化炭素等の特定成分をより吸着しやすい吸着材が担持されたロータといえども、空気中の水分の影響によって特定成分の吸着は阻害される（例えば、非特許文献１を参照）ので、高湿度の空気中の特定成分を高効率で除去することは難しい。

【0010】

このような問題を解決する方法の一つとして、例えば、２つのロータを用いて除湿と二酸化炭素除去とを行う方法が提案されている（例えば、特許文献４及び非特許文献１を参照）。この方法は、例えば、図１１に示すように、二酸化炭素除去用の吸着ロータの吸着領域の上流側に水分を吸着する水分除去用の吸着ロータを設け、除湿された空気を二酸化炭素除去用の吸着ロータに通気するものである。この方法であれば、二酸化炭素除去用の吸着ロータに流入する空気中の水分が、水分除去用の吸着ロータにより予め吸着除去されるため、水分吸着による二酸化炭素吸着の阻害を防止可能である。このため、１つのロータで除湿と二酸化炭素除去とを行う場合と比較して、二酸化炭素の吸着率の向上が可能である。しかしながら、２つのロータを使用すると、装置構成が複雑になる上、設備コストの増大を招く。

【0011】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、装置構成を複雑にすることなく、空気中の特定成分の吸着率を向上可能な吸着処理装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するため、本発明では、吸着ロータの特定の領域を通過した空気を、吸着ロータの他の領域へ案内する空気経路を設けることにした。また、当該他の領域には、移動途中で水分を脱着した吸着材を入域させることにした。

【0013】

詳細には、空気中の特定成分を吸着する吸着処理装置であって、前記空気中の水分及び前記特定成分を吸着可能な吸着材を担持した吸着ロータと、前記吸着ロータの特定の領域を通過した空気を、前記特定の領域と異なる前記吸着ロータの他の領域であって、前記吸着ロータの回転により前記特定の領域内から退域し、移動途中で前記水分を脱着した吸着材が入域する他の領域へ案内する空気経路と、を備える。

【0014】

吸着ロータに空気を通過させることにより、当該空気から水分が除去される。水分が除去された空気を再び吸着ロータに通気させれば、空気中の水分に阻害されることなく、空気中の特定成分の吸着が行われる。そこで、上記吸着処理装置は、特定の区画を通過した空気について、他の区画を更に通過させることにより、空気中の特定成分の吸着を図っている。

【0015】

ここで、当該他の区画にある吸着材は、前記特定の領域内から退域し、当該他の区画へ移動する途中で、空気から除去した水分を脱着している。よって、当該他の区画へ入域する吸着材は、水分を吸着していない状態となっている。このため、当該他の区画を通過する空気中の特定成分が、当該他の区画へ入域した吸着材によって適正に吸着される。これにより、装置構成を複雑にすることなく、空気中の特定成分の吸着率の向上が図られる。

【0016】

なお、前記特定の領域は、前記水分を含む空気が通過する水分吸着領域であり、前記他の領域は、前記水分吸着領域の通過により前記水分が除去された空気が通過する特定成分吸着領域であってもよい。前記特定の領域に、水分を含む空気を通過させることにより、前記他の区画における特定成分の吸着を阻害することなく、処理対象の空気中に含まれる水分の吸着処理を図ることが可能である。

【0017】

また、前記吸着ロータは、自身の回転により、前記吸着材を、前記水分吸着領域、前記吸着材から前記水分を脱着する水分脱着領域、前記特定成分吸着領域、前記吸着材から前記特定成分を脱着する特定成分脱着領域の順に移動させるものであってもよい。吸着材が各領域をこのような順で移動することにより、水分吸着領域において空気中の水分が効率的に除去され、特定成分吸着領域における特定成分の吸着能力の維持を図ることが可能である。

【0018】

また、前記水分脱着領域は、前記特定成分吸着領域を通過した空気が通過するものであってもよい。水分吸着領域において吸着した水分を脱着する水分脱着領域に、水分吸着領域及び特定成分吸着領域の通過により水分と特定成分の両方が除去された空気を通過させることにより、水分は含みつつも特定成分のみが除去された空気を生成することが可能となる。

【発明の効果】

【0019】

装置構成を複雑にすることなく、空気中の特定成分の吸着率を向上することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態に係る吸着処理装置の構成図である。

【図2】従来例に係る吸着処理装置である。

【図3】水分吸着量の分布（計算値）を示したグラフである。

【図4】吸着処理装置の適用例の第１変形例を示した図である。

【図5】吸着処理装置の適用例の第２変形例を示した図である。

【図6】吸着処理装置の第１変形例を適用した吸着処理システムの構成図である。

【図7】吸着処理装置の第２変形例を適用した吸着処理システムの構成図である。

【図8】吸着処理装置の第３変形例を適用した吸着処理システムの構成図である。

【図9】統合システムの構成図である。

【図10】従来技術に係る１段式の吸着ロータを示した図である。

【図11】従来技術に係る２段式の吸着ロータを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の実施形態に係る吸着処理装置の構成を図１に示す。吸着処理装置１は、図１に示すように、吸着ロータ２、ヒータ３，４、ファン７，８を備えており、空気中の特定成分を吸着する。また、吸着ロータ２に担持される吸着材の吸着性能は、空気の温度に左右されるため、吸着処理装置１は、空気を冷却するクーラ５，６を備える。吸着処理装置１が吸着する空気中の成分は、吸着ロータ２が担持する吸着材の種類に依存する。そこで、吸着ロータ２は、吸着処理装置１の設置目的に応じたものを適宜選定する。

【0022】

なお、以下においては、本実施形態に係る吸着処理装置１を、空気中に含まれる二酸化炭素を除去した低二酸化炭素濃度の空気供給を必要とする低二酸化炭素濃度室ＬＣへ、当該低二酸化炭素濃度の空気供給を行う場合に適用することを前提に説明する。低二酸化炭素濃度の空気供給を必要とする設備としては、例えば、ニッケル系正極材が用いられたリチウムイオン電池の製造設備が挙げられる。しかし、本実施形態に係る吸着処理装置１は、このような低二酸化炭素濃度の空気供給を行う目的で適用する場合に限定されるもので
なく、例えば、空調システムの省エネルギー化を達成する目的で適用する場合や、高二酸化炭素濃度の空気供給を行う目的で適用する場合、二酸化炭素以外の特定成分を低濃度化或いは高濃度化した空気供給を行う目的で適用することも可能である。

【0023】

吸着ロータ２は、円筒状の部材の内部に合成ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナ或いはイオン交換樹脂等の、水分及び二酸化炭素を吸着する能力を有する材料を主成分とする吸着材を担持しており、内部を軸方向に沿って気体が流れるように構成されている。吸着ロータ２の両端面には図示しないセクション分割カセットが配置されており、このカセットによって吸着ロータ２の空気通過域が少なくとも４つのセクションに区画される。各領域の分割角度は、通気風量比を勘案して適宜設定する。吸着ロータ２は、セクション分割カセットと相対的に回転可能なようになっており、このカセットにより、吸着ロータ２には水分吸着領域ＨＫ、水分脱着領域ＨＳ、二酸化炭素吸着領域ＣＫ、二酸化炭素脱着領域ＣＳの少なくとも４領域が形成される。

【0024】

水分吸着領域ＨＫでは、外部から電動式のファン７により吸引され、クーラ５により必要に応じて適当に温度調節された空気が通過する。ファン７から送気される空気に含まれる水分は、水分吸着領域ＨＫを通過する過程で吸着材に吸着される。この結果、水分吸着領域ＨＫを通過した空気は、水分が除去され、露点温度の低い空気となる。なお、水分吸着領域ＨＫを通過する前の空気に含まれる水分は、クーラ５を通過する過程で一部が凝縮し、空気中から除去され得る。

【0025】

ところで、吸着ロータ２には、二酸化炭素の吸着に好適な吸着材が選定されている。よって、ファン７から送気される外気に含まれる二酸化炭素は、水分吸着領域ＨＫを通過する過程で吸着材に吸着され得る。しかし、二酸化炭素の分極特性は水より相対的に劣るため、水分を含んだ空気が通気される水分吸着領域ＨＫにおいては、二酸化炭素よりも水が優先的に吸着される。この結果、水分吸着領域ＨＫを通過する空気中に含まれる二酸化炭素の多くは吸着材に吸着されないまま水分吸着領域ＨＫを通過することになる。

【0026】

水分吸着領域ＨＫを通過した空気は、クーラ６により必要に応じて適当に温度調節された後、二酸化炭素吸着領域ＣＫへ通気される。二酸化炭素吸着領域ＣＫでは、水分吸着領域ＨＫから送られた空気中に含まれる二酸化炭素が吸着材に吸着される。この結果、二酸化炭素吸着領域ＣＫを通過した空気は、二酸化炭素が除去され、二酸化炭素濃度の低い空気となる。二酸化炭素吸着領域ＣＫを通過した低二酸化炭素濃度の空気は、低二酸化炭素濃度室ＬＣへ供給される。

【0027】

二酸化炭素脱着領域ＣＳでは、電動式のファン８により吸引され、ヒータ３によって加熱された高温の空気が通過する。なお、本実施形態に係る吸着処理装置１は、二酸化炭素脱着領域ＣＳにおける二酸化炭素の脱着を効果的に実現するため、低二酸化炭素濃度室ＬＣ内からファン８で吸引した低二酸化炭素濃度の空気を二酸化炭素脱着領域ＣＳに通気する。二酸化炭素脱着領域ＣＳでは、ヒータ３によって加熱された高温空気により吸着材が加熱され、吸着材に吸着されている二酸化炭素が吸着材から脱着される。この結果、二酸化炭素脱着領域ＣＳを通過した空気は、吸着材から脱着された二酸化炭素を含む空気となる。

【0028】

二酸化炭素脱着領域ＣＳを通過した二酸化炭素を含む空気は、ヒータ４によって加熱された後、水分脱着領域ＨＳへ通気される。水分脱着領域ＨＳでは、ヒータ３によって加熱された高温空気により吸着材が加熱され、吸着材に吸着されている水が吸着材から脱着される。この結果、水分吸着領域ＨＳを通過した空気は、吸着材から脱着された二酸化炭素と水とを含む空気となる。水分脱着領域ＨＳを通過した空気は、外部へ排気される。

【0029】

空気の流路がこのように構成される吸着処理装置１の吸着ロータ２が図１の矢印方向に回転すると、吸着ロータ２に担持されている吸着材が、水分吸着領域ＨＫを通過する過程で水分吸着状態となり、水分脱着領域ＨＳを通過する過程で水分脱着状態となり、二酸化炭素吸着領域ＣＫを通過する過程で二酸化炭素吸着状態となり、二酸化炭素脱着領域ＣＳを通過する過程で二酸化炭素脱着状態となるように状態遷移する。このため、水分吸着領域ＨＫで水分を吸着した吸着材は、二酸化炭素吸着領域ＣＫに入る前に、水分脱着領域ＨＳで水分が脱着され、乾燥した状態になる。そして、二酸化炭素吸着領域ＣＫに流入する空気中の水分は、水分吸着領域ＨＫにより既に除去されている。よって、二酸化炭素吸着領域ＣＫでは、流入する空気中に含まれる二酸化炭素の吸着が阻害されることなく、二酸化炭素が効果的に吸着されることになる。

【0030】

本実施形態に係る吸着処理装置１であれば、水分を含む空気であっても、空気中に含まれる二酸化炭素の連続的な吸着除去を一つの吸着ロータ２で効率的に実現可能である。本実施形態に係る吸着処理装置１の二酸化炭素吸着性能の検証結果を以下に示す。

【0031】

本検証は、図１に示す本実施形態に係る吸着処理装置１と、図２に示す従来例に係る吸着処理装置１０１との比較に基づき、本実施形態に係る吸着処理装置１の二酸化炭素吸着性能を検証するものである。

【0032】

従来例に係る吸着処理装置１０１は、吸着処理装置１の吸着ロータ２と同様の吸着ロータ１０２を備えている。但し、吸着処理装置１０１のセクション分割カセットは、吸着処理装置１のように吸着ロータ１０２を４領域に分割するものではなく、２領域に分割している。吸着処理装置１０１の吸着ロータ１０２は、空気中の水分及び二酸化炭素の両方を吸着する水分二酸化炭素吸着領域Ｋと、吸着した水分及び二酸化炭素を脱着する水分二酸化炭素脱着領域Ｓの２つに分割される。クーラ１０３を経た後に水分二酸化炭素吸着領域Ｋを通過した空気は、低二酸化炭素濃度室ＬＣに供給された後、ヒータ１０４を経て水分二酸化炭素脱着領域Ｓへ送られ、吸着物の脱着に利用される。水分二酸化炭素脱着領域Ｓを通過した空気は、外部へ排気される。

【0033】

検証の際の主要な運転条件は以下の表１に示す通りである。すなわち、検証の際の運転条件は、吸着ロータの分割数に起因する通気面風速の相違点以外、全て同じである。

【表1】

【0034】

本実施形態に係る吸着処理装置１の二酸化炭素吸着領域ＣＫに流入する空気の温湿度、及び比較例に係る吸着処理装置１０１の水二酸化炭素吸着領域Ｋに流入する空気の温湿度
の計算値を、下記の表２に示す。

【表2】

【0035】

表２から明らかなように、本実施形態に係る吸着処理装置１の二酸化炭素吸着領域ＣＫには、比較例に係る吸着処理装置１０１の水二酸化炭素吸着領域Ｋに流入する空気よりも低湿度の空気が流入することが判る。

【0036】

図３は、吸着ロータ２と吸着ロータ１０２のそれぞれについて、吸着ロータ内の水分吸着量の分布（計算値）を示したグラフである。図３の各グラフに示されるように、本実施形態に係る吸着処理装置１の二酸化炭素吸着領域ＣＫでは、従来例に係る吸着処理装置１０１の水二酸化炭素吸着領域Ｋに比べ、吸着材の水分吸着量が少なくなることが判る。この結果より、本実施形態に係る吸着処理装置１であれば、比較例に係る吸着処理装置１０１に比べ、二酸化炭素の吸着を阻害する要素が低減され、二酸化炭素を効率的に除去可能であり、且つ能力の向上により吸着ロータを薄型化できることが判る。

【0037】

なお、本実施形態に係る吸着処理装置１は、吸着ロータ２に担持されている吸着材が４つの状態に順番に遷移するが、吸着材はこのような状態遷移に限定されるものではない。例えば、吸着ロータ２に隣接して設けられているセクション分割カセットの領域数を更に１又は２以上増やし、水分脱着領域ＨＳと二酸化炭素吸着領域ＣＫとの間や、二酸化炭素脱着領域ＣＳと水分吸着領域ＨＫとの間に吸着材を冷却するパージ領域が形成されるようにしてもよい。また、ヒータ３，４の温熱やクーラ５，６の冷熱は、ヒートポンプサイクルにより生成してもよい。

【0038】

＜吸着処理装置１の適用例の第１変形例＞
図４は、吸着処理装置１の適用例の第１変形例を示した図である。本実施形態に係る吸着処理装置１は、二酸化炭素を濃縮した空気を供給する二酸化炭素濃縮装置として用いることも可能である。二酸化炭素濃度の高い空気の用途としては、例えば、植物工場が挙げられる。二酸化炭素濃度が１，０００〜２，０００ｐｐｍ程度の環境では、大気（二酸化炭素濃度が４００ｐｐｍ程度）中と比較して植物の生育が促進される。植物の栽培環境に高二酸化炭素濃度空気を供給することで、収穫量を増やすことができる。吸着処理装置１を二酸化炭素濃縮装置として用い、高二酸化炭素濃度室ＨＣに高二酸化炭素濃度空気を供給する場合の空気の経路は次のようになる。

【0039】

すなわち、図４に示す変形例においては、高二酸化炭素濃度室ＨＣの排気が、水分吸着領域ＨＫへ通気される。高二酸化炭素濃度室ＨＣから排気される高二酸化炭素濃度で且つ高湿度の空気は、水分吸着領域ＨＫを通過することにより除湿される。

【0040】

水分吸着領域ＨＫを通過した空気は、ヒータ６を経て二酸化炭素吸着領域ＣＫへ通気される。水分吸着領域ＨＫを通過した空気は、吸着材による水分の優先的な吸着作用により高二酸化炭素濃度で且つ低湿度の空気となっている。そして、水分吸着領域ＨＫから送られた空気は、二酸化炭素吸着領域ＣＫを通過する過程で二酸化炭素が除去される。二酸化
炭素吸着領域ＣＫを通過した空気は、外部へ排気される。

【0041】

また、二酸化炭素脱着領域ＣＳには、ファン８から送られ、ヒータ３に加熱された空気が送られる。二酸化炭素脱着領域ＣＳに送られた加熱空気は、二酸化炭素脱着領域ＣＳを通過する過程で、二酸化炭素脱着領域ＣＳの吸着材に吸着されている二酸化炭素を脱着する。これにより、二酸化炭素脱着領域ＣＳを通過した空気は、高二酸化炭素濃度の空気となる。

【0042】

二酸化炭素脱着領域ＣＳを通過した高二酸化炭素濃度の空気は、ヒータ４で加熱された後、水分脱着領域ＨＳへ送られる。水分脱着領域ＨＳに送られた加熱空気は、水分脱着領域ＨＳを通過する過程で、水分脱着領域ＨＳの吸着材に吸着されている水分を脱着する。これにより、水分脱着領域ＨＳを通過した高二酸化炭素濃度の空気は、高湿度の空気となる。水分脱着領域ＨＳを通過した高二酸化炭素濃度で且つ高湿度の空気は、高二酸化炭素濃度室ＨＣへ給気される。

【0043】

本第一変形例によれば、高二酸化炭素濃度で且つ高湿度の空気を、１つの吸着ロータ２で装置構成を複雑にすることなく供給可能である。

【0044】

＜吸着処理装置１の適用例の第２変形例＞
図５は、吸着処理装置１の適用例の第２変形例を示した図である。本実施形態に係る吸着処理装置１は、上述した第１変形例と同様、二酸化炭素濃縮装置として用いるものであるが、第１変形例と異なり、高二酸化炭素濃度で且つ低湿度の空気を供給するものである。吸着処理装置１をこのように適用する場合、高二酸化炭素濃度室ＨＣに高二酸化炭素濃度空気を供給する場合の空気の経路は次のようになる。

【0045】

すなわち、図５に示す変形例においては、高二酸化炭素濃度室ＨＣからファン７によって吸引され、クーラ５を経た空気が、水分吸着領域ＨＫへ通気される。高二酸化炭素濃度室ＨＣから排気される高二酸化炭素濃度で且つ水分を含んだ空気は、水分吸着領域ＨＫを通過することにより除湿される。

【0046】

水分吸着領域ＨＫを通過した空気は、クーラ６を経て二酸化炭素吸着領域ＣＫへ通気される。水分吸着領域ＨＫを通過した空気は、吸着材による水分の優先的な吸着作用により高二酸化炭素濃度で且つ低湿度の空気となっている。そして、水分吸着領域ＨＫから送られた空気は、二酸化炭素吸着領域ＣＫを通過する過程で二酸化炭素が除去される。二酸化炭素吸着領域ＣＫを通過した空気は、外部へ排気される。

【0047】

また、水分脱着領域ＨＳには、ヒータ４に加熱された空気が送られる。水分脱着領域ＨＳに送られた加熱空気は、水分脱着領域ＨＳを通過する過程で、水分脱着領域ＨＳの吸着材に吸着されている水分を脱着する。これにより、水分脱着領域ＨＳを通過した空気は、高湿度の空気となる。水分脱着領域ＨＳを通過した高湿度の空気は、外部へ排気される。

【0048】

また、二酸化炭素脱着領域ＣＳには、ヒータ３に加熱された空気が送られる。二酸化炭素脱着領域ＣＳに送られた加熱空気は、二酸化炭素脱着領域ＣＳを通過する過程で、二酸化炭素脱着領域ＣＳの吸着材に吸着されている二酸化炭素を脱着する。これにより、二酸化炭素脱着領域ＣＳを通過した空気は、高二酸化炭素濃度の空気となる。二酸化炭素脱着領域ＣＳを通過した高二酸化炭素濃度で且つ水分を含んだ空気は、高二酸化炭素濃度室ＨＣへ給気される。

【0049】

本第二変形例によれば、高二酸化炭素濃度で且つ、第一変形例の場合よりも低湿度の空気を供給することが可能である。

【0050】

＜吸着処理装置１の第１変形例＞
図６は、実施形態に係る吸着処理装置１を変形した第１変形例に係る吸着処理装置１Ａを適用した吸着処理システム１０Ａを示した図である。本第１変形例に係る吸着処理装置１Ａは、実施形態に係る吸着処理装置１と構成要素は同様であるが、水分吸着領域ＨＫを通過した空気が二酸化炭素吸着領域ＣＫへ流入するという共通点を除き、空気の経路が異なっている。

【0051】

本吸着処理システム１０Ａは、高二酸化炭素濃度室ＨＣに高二酸化炭素濃度の空気を供給し、低二酸化炭素濃度室ＬＣに低二酸化炭素濃度の空気を供給する。高二酸化炭素濃度室ＨＣの具体例としては、例えば、植物栽培の部屋等を挙げることができる。また、低二酸化炭素濃度室ＬＣの具体例としては、例えば、リチウムイオン電池の製造設備を設けた部屋や、一般用の居室等を挙げることができる。

【0052】

本吸着処理システム１０Ａは、以下に示す３つの基本的な空気経路を有している。

【0053】

まず、本吸着処理システム１０Ａにおいて、第一の空気経路は、以下のような経路を辿る。すなわち、第一の空気経路は、ファン７からヒータ５を経由して水分吸着領域ＨＫに流入した後、クーラ６を経由して二酸化炭素吸着領域ＣＫに流入し、その後、低二酸化炭素濃度室ＬＣへ流れる経路である。ファン７が吸引する空気は、外気であってもよいし、低二酸化炭素濃度室ＬＣから排気される空気であってもよいし、或いはこれらの混合気であってもよい。このように構成される第一の空気経路においては、水分脱着領域ＨＫにおいて水分が除去され、二酸化炭素吸着領域ＣＫにおいて二酸化炭素が除去された、低二酸化炭素濃度で且つ低湿度の空気が低二酸化炭素濃度室ＬＣへ送られる。

【0054】

また、本吸着処理システム１０Ａにおいて、第二の空気経路は、以下のような経路を辿る。すなわち、第二の空気経路は、ファン８からヒータ３を経由して二酸化炭素脱着領域ＣＳに流入した後、高二酸化炭素濃度室ＨＣへ流れる経路である。ファン８が吸引する空気は、外気であってもよいし、高二酸化炭素濃度室ＨＣから排気される空気であってもよいし、或いはこれらの混合気であってもよい。このように構成される第一の空気経路においては、二酸化炭素脱着領域ＣＳにおいて吸着材から脱着された二酸化炭素を含んだ、高二酸化炭素濃度の空気が高二酸化炭素濃度室ＨＣへ送られる。

【0055】

また、本吸着処理システム１０Ａにおいて、第三の空気経路は、以下のような経路を辿る。すなわち、第三の空気経路は、ファン９からヒータ４を経由して水分脱着領域ＨＳに流入した後、外部へ排気される経路である。このように構成される第三の空気経路においては、水分脱着領域ＨＳにおいて吸着材から脱着された水分を含んだ、高湿度の空気が外部へ排気される。

【0056】

このように構成される吸着処理システム１０Ａにおいては、低二酸化炭素濃度室ＬＣへ低二酸化炭素濃度の空気を供給するために吸着材が除去した二酸化炭素が、高二酸化炭素濃度室ＨＣへ高二酸化炭素濃度の空気を供給するために利用される。また、吸着ロータ２の二酸化炭素吸着領域ＣＫに流入する空気は、同じ吸着ロータ２の水分吸着領域ＨＫにおいて湿分の除去された空気であるため、二酸化炭素吸着領域ＣＫにおける吸着材の二酸化炭素吸着能力は十分に発揮される。このため、吸着ロータ２を複数設けることなく、二酸化炭素を十分に除去した低二酸化炭素濃度の空気を低二酸化炭素濃度室ＬＣへ供給可能である共に、高二酸化炭素濃度の空気を高二酸化炭素濃度室ＨＣへ供給することが可能となる。

【0057】

このように構成される吸着処理システム１０Ａは、外気や還気中の水分や二酸化炭素が
除去された空気が低二酸化炭素濃度室ＬＣへ供給されるため、例えば、夏季の一般居室用の空調のように、除湿負荷がある場合に好適である。また、外気や還気中の二酸化炭素濃度が濃縮された空気が高二酸化炭素濃度室ＨＣへ供給され、加湿が行われないので、高二酸化炭素濃度室ＨＣに加湿の必要が無い場合に好適である。

【0058】

＜吸着処理装置１の第２変形例＞
図７は、実施形態に係る吸着処理装置１を変形した第２変形例に係る吸着処理装置１Ｂを適用した吸着処理システム１０Ｂを示した図である。本第２変形例に係る吸着処理装置１Ｂは、第１変形例に係る吸着処理装置１Ａと異なり、以下に示す２つの基本的な空気経路を有している。

【0059】

まず、本吸着処理システム１０Ｂにおいて、第一の空気経路は、第１変形例に係る吸着処理装置１Ａと同様、ファン７からヒータ５を経由して水分吸着領域ＨＫに流入した後、クーラ６を経由して二酸化炭素吸着領域ＣＫに流入し、その後、低二酸化炭素濃度室ＬＣへ流れる経路である。このように構成される第一の空気経路においては、二酸化炭素吸着領域ＣＫにおいて二酸化炭素が吸着されることにより、低二酸化炭素濃度となった空気が低二酸化炭素濃度室ＬＣへ送られる。

【0060】

また、本吸着処理システム１０Ｂにおいて、第二の空気経路は、以下のような経路を辿る。すなわち、第二の空気経路は、ファン８からヒータ３を経由して二酸化炭素脱着領域ＣＳに流入した後、ヒータ４を経由して水分脱着領域ＨＳに流入し、高二酸化炭素濃度室ＨＣへ流れる経路である。ファン８が吸引する空気は、外気であってもよいし、高二酸化炭素濃度室ＨＣから排気される空気であってもよいし、或いはこれらの混合気であってもよい。このように構成される第二の空気経路においては、二酸化炭素脱着領域ＣＳにおいて吸着材から脱着された二酸化炭素を含んだ、高二酸化炭素濃度の空気が高二酸化炭素濃度室ＨＣへ送られる。

【0061】

このように構成される吸着処理システム１０Ｂにおいても、吸着処理システム１０Ａと同様、吸着ロータ２を複数設けることなく、二酸化炭素を十分に除去した低二酸化炭素濃度の空気を低二酸化炭素濃度室ＬＣへ供給可能である共に、高二酸化炭素濃度の空気を高二酸化炭素濃度室ＨＣへ供給することが可能となる。

【0062】

このように構成される吸着処理システム１０Ｂは、外気や還気中の水分や二酸化炭素が除去された空気が低二酸化炭素濃度室ＬＣへ供給されるため、例えば、夏季の一般居室用の空調のように、除湿負荷がある場合に好適である。また、外気や還気中の二酸化炭素濃度が濃縮され、且つ加湿された空気が高二酸化炭素濃度室ＨＣへ供給されるので、高二酸化炭素濃度室ＨＣに加湿が必要な場合に好適である。

【0063】

＜吸着処理装置１の第３変形例＞
図８は、実施形態に係る吸着処理装置１を変形した第３変形例に係る吸着処理装置１Ｃを適用した吸着処理システム１０Ｃを示した図である。本第３変形例に係る吸着処理装置１Ｃは、第２変形例に係る吸着処理装置１Ｂと同様、２つの基本的な空気経路を有しているが、その経路が異なっている。

【0064】

まず、本吸着処理システム１０Ｃにおいて、第一の空気経路は、ファン７からヒータ５を経由して水分吸着領域ＨＫに流入した後、クーラ６を経由して二酸化炭素吸着領域ＣＫに流入し、その後、ヒータ４を経由して水分脱着領域ＨＳを通過し、低二酸化炭素濃度室ＬＣへ流れる経路である。このように構成される第一の空気経路においては、水分吸着領域ＨＫを通過することにより低湿度となった後、二酸化炭素吸着領域ＣＫを通過することにより低二酸化炭素濃度となった空気が、水分脱着領域ＨＳを通過することにより再び加
湿され、低二酸化炭素濃度室ＬＣへ送られる。このため、空気中に含まれる二酸化炭素が吸着除去されることにより低二酸化炭素濃度となっているにも関わらず、湿度はある程度一定に保たれたままの状態の空気が低二酸化炭素濃度室ＬＣへ供給されることになる。

【0065】

また、本吸着処理システム１０Ｃにおいて、第二の空気経路は、以下のような経路を辿る。すなわち、第二の空気経路は、ファン８からヒータ３を経由して二酸化炭素脱着領域ＣＳに流入した後、高二酸化炭素濃度室ＨＣへ流れる経路である。このように構成される第二の空気経路においては、二酸化炭素脱着領域ＣＳにおいて吸着材から脱着された二酸化炭素を含んだ、高二酸化炭素濃度の空気が高二酸化炭素濃度室ＨＣへ送られる。

【0066】

このように構成される吸着処理システム１０Ｃにおいても、吸着処理システム１０Ａ，１０Ｂと同様、吸着ロータ２を複数設けることなく、高二酸化炭素濃度の空気を高二酸化炭素濃度室ＨＣへ供給可能であると共に、二酸化炭素を十分に除去することで低二酸化炭素濃度としていながら、湿度をある程度一定に保った状態の空気を低二酸化炭素濃度室ＬＣへ供給することが可能となる。

【0067】

このように構成される吸着処理システム１０Ｃは、外気や還気中の二酸化炭素が除去され且つ除湿されない空気が低二酸化炭素濃度室ＬＣへ供給されるため、例えば、冬季の一般居室用の空調のように、除湿を必要としない場合に好適である。また、外気や還気中の二酸化炭素濃度が濃縮され且つ加湿されない空気が高二酸化炭素濃度室ＨＣへ供給されるため、高二酸化炭素濃度室ＨＣが加湿を必要としない場合に好適である。

【0068】

なお、下記に示す表３は、各吸着処理システム１０Ａ〜Ｃに関して上述した特性を整理した表である。

【表3】

【0069】

＜統合システム＞
ところで、上記各吸着処理システム１０Ａ〜Ｃは、それぞれ独立して構成されるものに限定されるものではない。図９は、上記各吸着処理システム１０Ａ〜Ｃの何れのシステム構成についても１つのシステムで実現可能な統合システム１１の構成図である。統合システム１１は、上述した各吸着処理システム１０Ａ〜Ｃが有している空気経路を全て備えており、更に、ダンパを多数有している。なお、図９に示すダンパＤ１〜Ｄ５のうち、同一の符号を付したダンパについては同一の開閉状態になるものとする。下記に示す表４は、各吸着処理システム１０Ａ〜Ｃのシステム構成を実現する場合の各ダンパの開閉状態を示した表である。

【表4】

【0070】

まず、吸着処理システム１０Ａを実現する場合の空気経路について説明する。ダンパＤ１〜Ｄ５が上記表４の「システムＡ」に示す開閉状態の通りに設定された場合、吸着処理システム１０Ａにおける上記第一から第三までの各空気経路は、以下のような経路を辿る。

【0071】

すなわち、上記第一の空気経路は、ファン７からヒータ５を経由して水分吸着領域ＨＫに流入した後、クーラ６を経由して二酸化炭素吸着領域ＣＫに流入し、その後、ダンパＤ２を通過して低二酸化炭素濃度室ＬＣへ流れる経路である。また、上記第二の空気経路は、ファン８からヒータ３を経由して二酸化炭素脱着領域ＣＳに流入した後、ダンパＤ５を経由して高二酸化炭素濃度室ＨＣへ流れる経路である。また、上記第三の空気経路は、ファン９からヒータ４を経由して水分脱着領域ＨＳに流入した後、ダンパＤ１（２）を通過して外部へ排気される経路である。

【0072】

次に、吸着処理システム１０Ｂを実現する場合の空気経路について説明する。ダンパＤ１〜Ｄ５が上記表４の「システムＢ」に示す開閉状態の通りに設定された場合、吸着処理システム１０Ｂにおける上記第一及び第二の各空気経路は、以下のような経路を辿る。

【0073】

すなわち、上記第一の空気経路は、ファン７からヒータ５を経由して水分吸着領域ＨＫに流入した後、クーラ６を経由して二酸化炭素吸着領域ＣＫに流入し、その後、ダンパＤ２を通過して低二酸化炭素濃度室ＬＣへ流れる経路である。また、上記第二の空気経路は、ファン８からヒータ３を経由して二酸化炭素脱着領域ＣＳに流入した後、ダンパＤ４（１）を通過し、ファン９及びヒータ４を経由して水分脱着領域ＨＳに流入し、その後、ダンパＤ４（２）を通過して高二酸化炭素濃度室ＨＣへ流れる経路である。

【0074】

次に、吸着処理システム１０Ｃを実現する場合の空気経路について説明する。ダンパＤ１〜Ｄ５が上記表４の「システムＣ」に示す開閉状態の通りに設定された場合、吸着処理システム１０Ｃにおける上記第一及び第二の各空気経路は、以下のような経路を辿る。

【0075】

すなわち、上記第一の空気経路は、ファン７からヒータ５を経由して水分吸着領域ＨＫに流入した後、クーラ６を経由して二酸化炭素吸着領域ＣＫに流入し、その後、ダンパＤ３（１）、ファン９及びヒータ４を経由して水分脱着領域ＨＳを通過した後、ダンパＤ３（２）を通過して低二酸化炭素濃度室ＬＣへ流れる経路である。また、上記第二の空気経路は、ファン８からヒータ３を経由して二酸化炭素脱着領域ＣＳに流入した後、ダンパＤ５を通過して高二酸化炭素濃度室ＨＣへ流れる経路である。

【0076】

以上に述べたように、本統合システム１１であれば、上記各吸着処理システム１０Ａ〜Ｃの何れのシステム構成についても実現可能である。よって、吸着ロータ２を複数設けることなく、二酸化炭素濃度や湿度を適宜調整した空気を高二酸化炭素濃度室ＨＣや低二酸化炭素濃度室ＬＣへ適宜供給可能である。

【0077】

なお、本統合システム１１の各ダンパＤ１〜５は、季節変動や各種のプロセス値に基づいて手動操作により開閉を行うものであってもよいし、空気経路に設けたセンサ類の指示値に基づいて自動制御により開閉を行うものであってもよい。

【0078】

また、図９の破線で示す線に空気経路を設け、高二酸化炭素濃度室ＨＣや低二酸化炭素濃度室の排気の有効利用を図るようにしてもよい。また、本統合システム１１は、高二酸化炭素濃度室ＨＣ及び低二酸化炭素濃度室ＬＣのうち何れか一方が省略されており、何れか他方にのみ空気を供給するものであってもよい。

【符号の説明】

【0079】

１，１０１・・吸着処理装置
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ・・吸着処理システム
１１・・統合システム
２・・吸着ロータ
３，４・・ヒータ
５，６・・クーラ
７，８，９・・ファン
ＨＫ・・水分吸着領域
ＨＳ・・水分脱着領域
ＣＫ・・二酸化炭素吸着領域
ＣＳ・・二酸化炭素脱着領域
ＬＣ・・低二酸化炭素濃度室
ＨＣ・・高二酸化炭素濃度室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】