特許 6363407 ＣＯ２吸収部材の製造方法

(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】6363407

(24)【登録日】2018年7月6日

(45)【発行日】2018年7月25日

(54)【発明の名称】ＣＯ２吸収部材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B01J 20/32 20060101AFI20180712BHJP

   B01J 20/04 20060101ALI20180712BHJP

   B01J 20/10 20060101ALI20180712BHJP

   B01J 20/06 20060101ALI20180712BHJP

   B01J 20/34 20060101ALI20180712BHJP

   B01D 53/04 20060101ALI20180712BHJP

   B01D 53/02 20060101ALI20180712BHJP

   C01B 32/50 20170101ALN20180712BHJP

【ＦＩ】

   B01J20/32 Z

   B01J20/04 A

   B01J20/10 A

   B01J20/10 C

   B01J20/06 A

   B01J20/06 C

   B01J20/34 H

   B01D53/04 110

   B01D53/04 220

   B01D53/02

   !C01B32/50

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-125356(P2014-125356)

(22)【出願日】2014年6月18日

(65)【公開番号】特開2016-2526(P2016-2526A)

(43)【公開日】2016年1月12日

【審査請求日】2017年6月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】599011687

【氏名又は名称】学校法人 中央大学

(74)【代理人】

【識別番号】100096714

【弁理士】

【氏名又は名称】本多 一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100124121

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 由美子

(74)【代理人】

【識別番号】100176566

【弁理士】

【氏名又は名称】渡耒 巧

(74)【代理人】

【識別番号】100180253

【弁理士】

【氏名又は名称】大田黒 隆

(72)【発明者】

【氏名】大石 克嘉

(72)【発明者】

【氏名】小林 亮太

(72)【発明者】

【氏名】金川 護

【審査官】 河野 隆一朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２９１７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１０３９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７５５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 大石 克嘉，自己発熱機能を有する固体型ＣＯ２吸収材の構造とその作製方法，関西大学・中央大学新技術説明会，２０１３年１１月１９日

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ ２０／００ − ２０／３４

Ｂ０１Ｄ ５３／０２ − ５３／１２

Ｃ０１Ｂ ３２／００ − ３２／９９１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自己発熱線材と、該自己発熱線材を被覆するＬｉ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｕＯ_２およびＬｉ_２ＣＯ_３からなる群から選択されるＣＯ_２吸収材を有する表層と、を有するＣＯ_２吸収部材の製造方法において、
前記自己発熱線材の表面上に、前記ＣＯ_２吸収材の微粉末を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程後、前記自己発熱線材に通電することにより発熱させて、前記ＣＯ_２吸収材を脱炭酸温度よりも高い温度、かつ、分解温度よりも低い温度で加熱する加熱工程と、を含むことを特徴とするＣＯ_２吸収部材の製造方法。

【請求項2】

前記自己発熱線材が銅線材、ケイ素線材またはニクロム線材である請求項１記載のＣＯ_２吸収部材の製造方法。

【請求項3】

前記加熱工程における加熱温度が７００℃〜９５０℃である請求項１または２記載のＣＯ_２吸収部材の製造方法。

【請求項4】

前記自己発熱線材が銅線材またはケイ素線材であり、かつ、前記ＣＯ_２吸収材がＬｉ_２ＣＯ_３の微粉末である請求項１記載のＣＯ_２吸収部材の製造方法。

【請求項5】

前記加熱工程における加熱温度が６８５℃〜９５０℃である請求項４記載のＣＯ_２吸収部材の製造方法。

【請求項6】

自己発熱線材と、該自己発熱線材を被覆するＬｉ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｕＯ_２およびＬｉ_２ＣＯ_３からなる群から選択されるＣＯ_２吸収材を有する表層と、を有するＣＯ_２吸収部材の製造方法であって、
前記自己発熱線材と前記表層との間に層厚１８μｍ以下の酸化層を有するＣＯ_２吸収部材の製造方法において、
前記自己発熱線材を通電することにより自己発熱線材の表面を酸化して酸化層を形成する酸化工程と、
前記酸化工程後、前記酸化層の表面上に、前記ＣＯ_２吸収材の微粉末を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程後、前記自己発熱線材に通電することにより発熱させて、前記ＣＯ_２吸収材を脱炭酸温度よりも高い温度、かつ、分解温度よりも低い温度で加熱する加熱工程と、を含むことを特徴とするＣＯ_２吸収部材の製造方法。

【請求項7】

前記酸化工程において、前記自己発熱線材を表面電力密度３．０〜８．０Ｗ／ｃｍ^２で通電する請求項６記載のＣＯ_２吸収部材の製造方法。

【請求項8】

前記加熱工程において、前記自己発熱線材を表面電力密度９．０〜１５Ｗ／ｃｍ^２で通電する請求項６または７記載のＣＯ_２吸収部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＣＯ_２吸収部材の製造方法に関し、詳しくは、コンパクトで、かつ、吸収したＣＯ_２の放出を容易に行うことができるＣＯ_２吸収部材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量の増加が大きな環境問題の一つとして挙げられている。このＣＯ_２排出量の増加に対する対策として、直接的なＣＯ_２排出量の削減は重要である。しかしながら、ＣＯ_２排出量増加の主な原因が発電所、製鉄所や自動車の稼働にあるという事実を考慮すると、その排出量を今すぐに劇的に減少させる事は難しいと考えられる。そのため、２つ目の対策として、ＣＯ_２の発生には目をつぶり、発電所、製鉄所や自動車の排出混合ガスからＣＯ_２のみを分離・回収する技術が多く提案されてきた。

【0003】

ＣＯ_２の分離・回収技術は、１）膜分離法、２）吸着法、３）化学吸収法の３つに大別される。１）の方法はＣＯ_２分離膜の両側のＣＯ_２の化学ポテンシャルの差を利用してＣＯ_２を分離する方法であり、膜材料としては高分子膜、無機膜、促進輸送膜等がある。２）の方法は、物質への気体の吸着力の違いを利用して、排ガスからＣＯ_２のみを分離する方法である。多孔質のゼオライトや活性炭のようにＣＯ_２を吸着しやすい固体吸着材にＣＯ_２含有ガスを接触させ、固体吸着材の微細な空隙にＣＯ_２を選択的に吸着させることによってＣＯ_２の分離を行うことができる。吸着されたＣＯ_２は減圧または加熱することにより放出・回収される。これらの特徴として比較的装置が簡単であり、乾式操作でメンテナンスが容易であることがあげられるが、吸着材の再生時の所要動力が大きく、吸着工程と脱着工程の切り替え時にバルブの切り替えを頻繁に行うため、装置の耐久性には問題がある。

【0004】

これに対して、３）の化学吸着法は、吸着（吸収）材質とＣＯ_２間の化学反応を利用した方法であるため、ＣＯ_２選択性が非常に高く、ＣＯ_２吸収後の安定性も高く、さらに繰り返し利用が容易であると考えられている。従来、化学吸着（吸収）法に使用されるＣＯ_２吸収材としては、有機系ではモノエタノールアミン（ＨＯＣ_２Ｈ_４ＮＨ_２）を中心としたアミン系有機物質が有力視されている。これらアミン系ＣＯ_２吸収材は、水に溶解させて使用されていて（１０％〜２０％濃度）、最近稼働率が増大した火力発電所等では応用が最も近いと言われている。

【0005】

近年、リチウム複合酸化物は、高温な場所で使用可能であり、かつ、高性能でコンパクトな無機固体系のＣＯ_２吸収材として期待されている。リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収材としての特徴は、６００℃以上の高温領域でＣＯ_２と高速に反応すること、また、１ｇあたりのＣＯ_２を吸収能力が大きいこと、が挙げられる。特許文献１では、リチウム複合酸化物をＣＯ_２吸収材として用いて、大気中のＣＯ_２の吸収放出が可能であり、良好な炭酸ガス吸収性を有する炭酸ガス吸収材、ＣＯ_２吸収性が高く、大気等の炭酸ガス含有雰囲気中での炭酸ガスの吸収放出が行なえる炭酸ガスの吸収放出方法および吸収放出装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−２９１７７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、ＣＯ_２吸収材とＣＯ_２とを反応させた場合、ＣＯ_２との反応が進行するに従い、ＣＯ_２吸収材の粒子表面が反応生成物で覆われてしまうため、ＣＯ_２吸収能力は急激に低下してしまうという問題を有している。そのため、ＣＯ_２吸収部材を繰り返し利用するためには、一旦吸収させたＣＯ_２を放出させる過程が必要となる。吸収したＣＯ_２を放出させるためには、ＣＯ_２吸収部材を電気炉内に移動させて７００℃以上に加熱するか、または、ＣＯ_２吸収材と電気炉を合体させた大型の吸収部材にする必要がある。しかしながら、このような場合、ＣＯ_２吸収部材が大型化してしまい、用途が制限されてしまうおそれがあり好ましくない。

【0008】

そこで、本発明の目的は、コンパクトで、かつ、吸収したＣＯ_２の放出を容易に行うことができるＣＯ_２吸収部材の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明者は、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、ＣＯ_２吸収材の担体に所定の材質を用いることで、ＣＯ_２吸収部材の温度を容易に制御することでき、これにより、上記課題を解消できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0010】

すなわち、本発明のＣＯ_２吸収部材の製造方法は、自己発熱線材と、該自己発熱線材を被覆するＬｉ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｕＯ_２およびＬｉ_２ＣＯ_３からなる群から選択されるＣＯ_２吸収材を有する表層と、を有するＣＯ_２吸収部材の製造方法において、
前記自己発熱線材の表面上に、前記ＣＯ_２吸収材の微粉末を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程後、前記自己発熱線材に通電することにより発熱させて、前記ＣＯ_２吸収材を脱炭酸温度よりも高い温度、かつ、分解温度よりも低い温度で加熱する加熱工程と、を含むことを特徴とするものである。

【0011】

本発明のＣＯ_２吸収部材の製造方法においては、前記自己発熱線材は銅線材、ケイ素線材またはニクロム線材であることが好ましい。また、本発明においては、前記加熱工程における加熱温度は７００℃〜９５０℃であることが好ましい。本発明においては、前記自己発熱線材が銅線材またはケイ素線材であり、かつ、前記ＣＯ_２吸収材がＬｉ_２ＣＯ_３の微粉末であることがより好ましく、この場合、前記加熱工程における加熱温度は６８５℃〜９５０℃であることが好ましい。

【0013】

本発明の他のＣＯ_２吸収部材の製造方法は、自己発熱線材と、該自己発熱線材を被覆するＬｉ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｕＯ_２およびＬｉ_２ＣＯ_３からなる群から選択されるＣＯ_２吸収材を有する表層と、を有するＣＯ_２吸収部材の製造方法であって、
前記自己発熱線材と前記表層との間に層厚１８μｍ以下の酸化層を有するＣＯ_２吸収部材の製造方法において、
前記自己発熱線材を通電することにより自己発熱線材の表面を酸化して酸化層を形成する酸化工程と、
前記酸化工程後、前記酸化層の表面上に、前記ＣＯ_２吸収材の微粉末を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程後、前記自己発熱線材に通電することにより発熱させて、前記ＣＯ_２吸収材を脱炭酸温度よりも高い温度、かつ、分解温度よりも低い温度で加熱する加熱工程と、を含むことを特徴とするものである。

【0014】

本発明の他のＣＯ_２吸収部材の製造方法においては、前記酸化工程において、前記自己発熱線材を表面電力密度３．０〜８．０Ｗ／ｃｍ^２で通電することが好ましい。また、本発明においては、前記加熱工程において、前記自己発熱線材を表面電力密度９．０〜１５Ｗ／ｃｍ^２で通電することが好ましい。本発明においては、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、コンパクトで、かつ、吸収したＣＯ_２の放出を容易に行うことができるＣＯ_２吸収部材の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明のＣＯ_２吸収装置の一好適な実施の形態を示す概略構成図である。

【図2】実施例２に係る銅線材表面に形成された酸化層の電子顕微鏡写真である。

【図3】実施例３に係る銅線材表面に形成された酸化層の電子顕微鏡写真である。

【図4】実施例４に係る銅線材表面に形成された酸化層の電子顕微鏡写真である。

【図5】実施例５に係る銅線材表面に形成された酸化層の電子顕微鏡写真である。

【図6】実施例６に係る銅線材表面に形成された酸化層の電子顕微鏡写真である。

【図7】比較例１に係る銅線材表面に形成された酸化層の電子顕微鏡写真である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明のＣＯ_２吸収部材の製造方法は、自己発熱線材と、この自己発熱線材を被覆するＬｉ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｕＯ_２およびＬｉ_２ＣＯ_３からなる群から選択されるＣＯ_２吸収材を有する表層と、を有するＣＯ_２吸収部材を製造する方法である。ＣＯ_２吸収材の担体として、自己発熱線材を用いることで、直接ＣＯ_２吸収部材を加熱するすることが可能となり、ＣＯ_２吸収部材からＣＯ_２を放出させるために用いていた電気炉を用いなくてもよくなる。また、自己発熱線材を適宜選択するれば、自己発熱線材に通電する電流量を調整することにより、ＣＯ_２吸収部材のＣＯ_２吸収能が最大となるとなる温度やＣＯ_２放出温度に容易に調整できる。

【0020】

本発明においては、自己発熱体の表面上にＣＯ_２吸収材からなる表層を設けるために、自己発熱線材の表面上に、ＣＯ_２吸収材の微粉末を塗布する塗布工程と、塗布工程後、自己発熱線材に通電することにより発熱させて、ＣＯ_２吸収材を脱炭酸温度よりも高い温度、かつ、分解温度よりも低い温度で加熱する加熱工程と、を有する。すなわち、自己発熱線材を発熱させて、自己発熱部材の表面上のＣＯ_２吸収材を溶融させ、これにより、ＣＯ_２吸収材からなる表層を設けることが可能になるため、電気炉を用いることなくＣＯ_２吸収部材を製造することができる。

【0021】

本発明においては、自己発熱線材としては、特に制限はないが、銅線材、ケイ素線材またはニクロム線材を好適に用いることができる。特に、銅線材またはケイ素線材が好ましい。金属シリコン（Ｓｉ）はホウ素（Ｂ）やリン（Ｐ）等の不純物をドープすることにより、様々な電気抵抗率ρ値をもつ不純物Ｓｉとして販売されている。このため、それら不純物Ｓｉを目的に応じて適宜選択することにより、所期の発熱を得ることができるという利点を有している。一方、銅線材は、金属シリコンと比較して延性に富むため、ＣＯ_２吸収部材の形状を自由に設計できるという利点を有している。

【0022】

本発明においては、ＣＯ_２吸収材であるＬｉ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｕＯ_２およびＬｉ_２ＣＯ_３を脱炭酸温度よりも高い温度、かつ、分解温度よりも低い温度で加熱する必要があるが、具体的には、Ｌｉ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｕＯ_２の場合は、７００℃〜９５０℃であり、Ｌｉ_２ＣＯ_３の場合は６８５℃〜９５０℃である。本発明においては、特に、自己発熱線材を銅線材またはケイ素線材とし、ＣＯ_２吸収材としては、Ｌｉ_２ＣＯ_３の微粉末を用いることが好ましい。

【0023】

本発明に用いる自己発熱線材の形状には特に制限はなく、例えば、直線状のワイヤを用いることができる。特には、ワイヤ状の自己発熱線材を、スパイラル（バネ）状としたものが好ましい。スパイラル状にすることにより、ＣＯ_２吸収部材を配置する空間が狭くても、ＣＯ_２吸収部材の表面積を多くすることができ、ＣＯ_２の吸収効率を向上させることができる。また、スパイラル状とすると、加熱される自己発熱線材が互いに接近しているため、加熱時に自己発熱線材から外界への放出される熱を極力抑えることができ、その結果、加熱効率が向上するという効果も有している。

【0024】

次に、本発明のＣＯ_２吸収部材について説明する。
本発明のＣＯ_２吸収部材は、自己発熱線材と、自己発熱線材を被覆するＬｉ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｕＯ_２およびＬｉ_２ＣＯ_３からなる群から選択されるＣＯ_２吸収材を有する表層と、を有するものである。本発明のＣＯ_２吸収部材においては、自己発熱線材と表層との間に層厚１８μｍ以下の酸化層を有する。自己発熱線材の表面上に酸化層を設けることで、ＣＯ_２吸収材からなる表層を良好に形成することができ、また、ＣＯ_２吸収部材に対して連続通電した際における表面のさらなる酸化を防止することができる。しかしながら、酸化層の層厚が１８μｍよりも厚くなると、自己発熱線材表面と酸化層の間に断層が生じてしまい、酸化層が剥がれやすくなり、酸化層と一緒にＣＯ_２吸収材も剥がれてしまうという問題が生じるおそれがある。その結果、初期のＣＯ_２吸収率が低くなってしまい、脱ＣＯ_２後の再利用時においては、さらにＣＯ_２吸収率が低くなってしまう。酸化層の層厚は、連続通電時の金属表面のさらなる酸化を防ぐためにも、好ましくは０．５〜１０μｍである。

【0025】

本発明のＣＯ_２吸収部材は、自己発熱線材を通電することにより自己発熱線材の表面を酸化して酸化層を形成する酸化工程と、酸化工程後、酸化層の表面上に、ＣＯ_２吸収材の微粉末を塗布する塗布工程と、塗布工程後、自己発熱線材に通電することにより発熱させて、ＣＯ_２吸収材を脱炭酸温度よりも高い温度、かつ、分解温度よりも低い温度で加熱する加熱工程と、を経て製造する。

【0026】

上記本発明のＣＯ_２吸収部材を製造方法においては、酸化工程において、自己発熱線材を表面電力密度３．０〜８．０Ｗ／ｃｍ^２で通電することが好ましい。酸化工程における自己発熱線材表面の表面電流密度を上記範囲とすることで、酸化層の層厚を制御しやすくなる。なお、直径が０．５〜１．０ｍｍの銅線材の場合、表面電流密度を上記範囲とすることで、表面温度が約３００℃になる。

【0027】

また、上記本発明のＣＯ_２吸収部材を製造方法においては、加熱工程において、自己発熱線材を表面電力密度９．０〜１５Ｗ／ｃｍ^２で通電することが好ましい。加熱工程における自己発熱線材表面の表面電流密度を上記範囲とすることで、銅線の表面温度が７００〜７５０℃となり、酸化層表面に塗布したＣＯ_２吸収材を良好に溶融させることができ、自己発熱線材の表面上にＣＯ_２吸収材の表層を形成することができる。

【0028】

次に、本発明のＣＯ_２吸収装置について説明する。
本発明のＣＯ_２吸収装置は、自己発熱線材と、自己発熱線材を被覆するＬｉ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｕＯ_２およびＬｉ_２ＣＯ_３からなる群から選択されるＣＯ_２吸収材からなる表層と、を有するＣＯ_２吸収部材を用いて、空気中のＣＯ_２を吸収するものである。本発明のＣＯ_２吸収装置においては、ＣＯ_２吸収部材を収容する少なくとも２個の容器と、ＣＯ_２吸収部材を通電するための電気スイッチと、を備え、容器に空気導入管と、脱ＣＯ_２空気排出管と、ＣＯ_２排出管とが連通されており、電気スイッチの切り替えにより個々の容器ごとにＣＯ_２吸収操作とＣＯ_２分離操作を繰り返すことができる構成となっている。以下、図面を用いて、本発明のＣＯ_２吸収装置を詳細に説明する。

【0029】

図１は、本発明のＣＯ_２吸収装置の一好適な実施の形態を示す概略構成図である。図示例においては、２個の容器１ａ、１ｂにＣＯ_２吸収部材２ａ、２ｂが収容されており、空気が空気導入管３ａ、３ｂから各容器１ａ、１ｂに導入される。各容器１ａ、１ｂの後方には、ＣＯ_２を除去した空気（脱ＣＯ_２空気）を排出する脱ＣＯ_２空気排出管４ａ、４ｂと、ＣＯ_２吸収部材２ａ、２ｂが吸収したＣＯ_２を排出するＣＯ_２排出管５ａ、５ｂとが、それぞれ接続されている。

【0030】

容器１ａ、１ｂに接続される脱ＣＯ_２空気排出管４ａ、４ｂおよびＣＯ_２排出管５ａ、５ｂは、それぞれバルブｖ１〜ｖ４により流路が開閉自在となっている。また、各容器１ａ、１ｂ中のＣＯ_２吸収部材２ａ、２ｂは、それぞれ電源スイッチにより通電可能とされている。この電源スイッチにより、各ＣＯ_２吸収部材２ａ、２ｂの温度を、ＣＯ_２吸収に適した温度およびＣＯ_２の放出に適した温度に調整可能としてあり、これにより、ＣＯ_２の吸収と、ＣＯ_２の放出を制御している。

【0031】

具体的には、空気導入管３ａ、３ｂよりＣＯ_２を除去したい空気を容器１ａ、１ｂに導入する。この時、例えば、容器１ａ中のＣＯ_２吸収部材２ａにてＣＯ_２の吸収を行う場合には、電源スイッチにより、ＣＯ_２吸収部材２ａをＣＯ_２の吸収に最適な温度に昇温してＣＯ_２を吸収し、脱ＣＯ_２空気を、脱ＣＯ_２空気排出管４ａより排出している。この時、脱ＣＯ_２空気が、ＣＯ_２排出管５ａに流れ込まないよう、バルブｖ２を閉めておく。一方、容器１ｂでは、電源スイッチにより、ＣＯ_２の放出に最適な温度にＣＯ_２吸収部材２ｂを昇温して、脱離したＣＯ_２を、空気導入管３ｂから導入した空気とともに、ＣＯ_２排出管５ｂより排出する。この時、脱離したＣＯ_２が脱ＣＯ_２空気排出管４ｂに流れ込まないよう、バルブｖ３を閉めておく。

【0032】

容器１ａに配置されたＣＯ_２吸収部材２ａが、ＣＯ_２で飽和になった場合、容器１ａに接続された脱ＣＯ_２空気排出管４ａのバルブｖ１を閉め、ＣＯ_２排出管５ａのバルブｖ２を開け、同時にＣＯ_２吸収部材２ａの温度を電源スイッチでＣＯ_２の放出に最適な温度に調整する。これにより、ＣＯ_２吸収部材２ａで吸収したＣＯ_２を脱離させ、ＣＯ_２吸収部材２ａを再生させる。

【0033】

一方、容器１ｂでは、容器１ｂに接続された脱ＣＯ_２空気排出管４ｂのバルブｖ３を空け、ＣＯ_２排出管５ｂのバルブｖ４を閉め、同時に容器１ｂに配置されたＣＯ_２吸収部材２ｂの温度をＣＯ_２の吸収に最適な温度に調整して、空気中のＣＯ_２を吸収し、脱ＣＯ_２空気を脱ＣＯ_２空気排出管４ｂから排出する。すなわち、本発明のＣＯ_２吸収装置は、少なくとも２個備えた容器中のＣＯ_２吸収部材を、一方はＣＯ_２の吸収に、他方をＣＯ_２の放出に分け、交互に切り替えることで、コンパクトな構造ながら、空気中のＣＯ_２の連続除去を可能としている。

【0034】

本発明のＣＯ_２吸収装置においては、脱ＣＯ_２空気排出管４ａ、４ｂの排出口に、ＣＯ_２センサーを設置することが好ましい。このセンサーによりＣＯ_２を検出することで、ＣＯ_２吸収部材のＣＯ_２の吸収と放出のタイミングを適切に切り替えることが可能になる。なお、図示する例では、ＣＯ_２吸収部材を収容した容器は２個であるが、３個以上併設してもよい。

【0035】

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
下記の手順で作製したＣＯ_２吸収部材を、図１に示すタイプのＣＯ_２吸収装置に取り付け、得られたＣＯ_２吸収部材につき、ＣＯ_２吸収材層である表層、酸化層、表層の剥がれの有無、ＣＯ_２除去効率を評価した。容器の大きさは、内径１．００ｃｍΦ−長さ１５．０ｃｍで、内容積が１１．８ｃｍ^３とし、容器中におけるＣＯ_２吸収部材の占める割合は、０．５４％であり、空気導入速度は０．１０Ｌ／ｍｉｎとして、５．０分間空気を導入した。

【0036】

＜実施例１＞
線径０．９ｍｍ−長さ１００ｍｍ（１０ｃｍ）の銅線材をスパイラル状に成形し、銅線材表面上にＬｉ_２ＣＯ_３を塗布し、５３Ａ−５．０ｍｉｎ、７４１℃、表面電力密度９．５０［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱してＬｉ_２ＣＯ_３を溶融させて、ＣＯ_２吸収部材を作製した。得られたＣＯ_２吸収部材を用いて、上記条件にてＣＯ_２を吸収させ、次いで、５０Ａ−１０ｍｉｎ、７３４℃、表面電力密度８．３７［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱してＣＯ_２を脱離させた後、再度、同じ条件でＣＯ_２を吸収させた。得られた結果を表１にまとめる。

【0037】

＜実施例２＞
線径０．９ｍｍ−長さ１００ｍｍ（１０ｃｍ）の銅線材をスパイラル状に成形して、３６Ａ−１０ｍｉｎ、２９３℃、表面電力密度２．９７［Ｗ／ｃｍ^２］の条件で、銅線材表面に層厚０．４６μｍの酸化銅（Ｃｕ_２Ｏ、ＣｕＯ）の酸化層を設けた。得られた酸化層を有する銅線材にＬｉ_２ＣＯ_３を塗布し、５３Ａ−５．０ｍｉｎ、７４１℃、表面電力密度９．５０［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱してＬｉ_２ＣＯ_３を溶融させて、ＣＯ_２吸収部材を作製した。得られたＣＯ_２吸収部材を用いて、上記条件にてＣＯ_２を吸収させ、次いで、５０Ａ−１０ｍｉｎ、７３４℃、表面電力密度８．３７［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱してＣＯ_２を脱離させた後、再度、同じ条件でＣＯ_２を吸収させた。得られた結果を表１にまとめる。なお、図２に、実施例２に係る銅線材表面に形成された酸化層の電子顕微鏡写真を示す。

【0038】

＜実施例３＞
線径０．９ｍｍ−長さ１００ｍｍ（１０ｃｍ）の銅線材をスパイラル状に成形して、３７Ａ−１０ｍｉｎ、３３３℃、表面電力密度３．２３［Ｗ／ｃｍ^２］の条件で、銅線材表面に層厚０．７３μｍの酸化銅（Ｃｕ_２Ｏ、ＣｕＯ）の酸化層を設けた。得られた酸化層を有する銅線材にＬｉ_２ＣＯ_３を塗布し、５３Ａ−５．０ｍｉｎ、７４１℃、表面電力密度９．５０［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱してＬｉ_２ＣＯ_３を溶融させて、ＣＯ_２吸収部材を作製した。得られたＣＯ_２吸収部材を用いて、上記条件にてＣＯ_２を吸収させ、次いで、５０Ａ−１０ｍｉｎ、７３４℃、表面電力密度８．３７［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱してＣＯ_２を脱離させた後、再度、同じ条件でＣＯ_２を吸収させた。得られた結果を表１にまとめる。なお、図３に、実施例３に係る銅線材表面に形成された酸化層の電子顕微鏡写真を示す。

【0039】

＜実施例４＞
線径０．９ｍｍ−長さ１００ｍｍ（１０ｃｍ）の銅線材をスパイラル状に成形して、３８Ａ−１０ｍｉｎ、３７７℃、表面電力密度３．７７［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱して、銅線材表面に層厚１．１μｍの酸化銅（Ｃｕ_２Ｏ、ＣｕＯ）の酸化層を設けた。得られた酸化層を有する銅線材にＬｉ_２ＣＯ_３を塗布し、５３Ａ−５．０ｍｉｎ、７４１℃、表面電力密度９．５０［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱してＬｉ_２ＣＯ_３を溶融させて、ＣＯ_２吸収部材を作製した。得られたＣＯ_２吸収部材を用いて、上記条件にてＣＯ_２を吸収させ、次いで、５０Ａ−１０ｍｉｎ、７３４℃、表面電力密度８．３７［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱してＣＯ_２を脱離させた後、再度、同じ条件でＣＯ_２を吸収させた。得られた結果を表１にまとめる。なお、図４に、実施例４に係る銅線材表面に形成された酸化層の電子顕微鏡写真を示す。

【0040】

＜実施例５＞
線径０．９ｍｍ−長さ１００ｍｍ（１０ｃｍ）の銅線材をスパイラル状に成形して、４３Ａ−１０ｍｉｎ、４８８℃、表面電力密度４．９２［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱して、銅線材表面に層厚３．２μｍの酸化銅（Ｃｕ_２Ｏ、ＣｕＯ）の酸化層を設けた。得られた酸化層を有する銅線材にＬｉ_２ＣＯ_３を塗布し、５３Ａ−５．０ｍｉｎ、７４１℃、表面電力密度９．５０［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱してＬｉ_２ＣＯ_３を溶融させて、ＣＯ_２吸収部材を作製した。得られたＣＯ_２吸収部材を用いて、上記条件にてＣＯ_２を吸収させ、次いで、５０Ａ−１０ｍｉｎ、７３４℃、表面電力密度８．３７［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱してＣＯ_２を脱離させた後、再度、同じ条件でＣＯ_２を吸収させた。得られた結果を表１にまとめる。なお、図５に、実施例５に係る銅線材表面に形成された酸化層の電子顕微鏡写真を示す。

【0041】

＜実施例６＞
線径０．９ｍｍ−長さ１００ｍｍ（１０ｃｍ）の銅線材をスパイラル状に成形して、５０Ａ−２ｍｉｎ、７６４℃、表面電力密度８．４９［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱して、銅線材表面に層厚１０μｍの酸化銅（ＣｕＯ）の酸化層を設けた。得られた酸化層を有する銅線材にＬｉ_２ＣＯ_３を塗布し、５３Ａ−５．０ｍｉｎ、７４１℃、表面電力密度９．５０［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱してＬｉ_２ＣＯ_３を溶融させて、ＣＯ_２吸収部材を作製した。得られたＣＯ_２吸収部材を用いて、上記条件にてＣＯ_２を吸収させ、次いで、５０Ａ−１０ｍｉｎ、７３４℃、表面電力密度８．３７［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱してＣＯ_２を脱離させた後、再度、同じ条件でＣＯ_２を吸収させた。得られた結果を表１にまとめる。なお、図６に、実施例６に係る銅線材表面に形成された酸化層の電子顕微鏡写真を示す。

【0042】

＜比較例１＞
線径０．９ｍｍ−長さ１００ｍｍ（１０ｃｍ）の銅線材をスパイラル状に成形して、５０Ａ−１０ｍｉｎ、７３４℃、表面電力密度８．３７［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱して、銅線材表面に層厚１９μｍの酸化銅（ＣｕＯ）の酸化層を設けた。得られた酸化層を有する銅線材にＬｉ_２ＣＯ_３を塗布し、５３Ａ、５．０ｍｉｎ、７４１℃、表面電力密度９．５０［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱してＬｉ_２ＣＯ_３を溶融させて、ＣＯ_２吸収部材を作製した。得られたＣＯ_２吸収部材を用いて、上記条件にてＣＯ_２を吸収させ、次いで、５０Ａ−１０ｍｉｎ、７３４℃、表面電力密度８．３７［Ｗ／ｃｍ^２］にて加熱してＣＯ_２を脱離させた後、再度、ＣＯ_２を吸収させた。得られた結果を表１にまとめる。なお、図７に、比較例１に係る銅線材表面に形成された酸化層の電子顕微鏡写真を示す。

【0043】

【表1】

※：上段は１回目のＣＯ_２除去効率を、下段は２回目のＣＯ_２除去効率を示す。

【0044】

以上より、本発明の製造方法で作製したＣＯ_２吸収部材は、表層の剥がれも生じず、また、十分なＣＯ_２除去効率を示していることがわかる。一方、比較例においては、銅線材と酸化層間に剥がれが生じてしまったため、電流を流してもＣＯ_２吸収層を効率良く加熱することができず、２回目のＣＯ_２除去率が低下した。なお、比較例のＣＯ_２吸収部材は、３回目以降についても徐々にＣＯ_２除去率が低下していく傾向が見られた。これは、酸化層の剥離が進行していくためであると考えられる。

【符号の説明】

【0045】

１ａ、１ｂ 容器
２ａ、２ｂ ＣＯ_２吸収部材
３ａ、３ｂ 空気導入管
４ａ、４ｂ 脱ＣＯ_２空気排出管
５ａ、５ｂ ＣＯ_２排出管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】