特許 7571097 二酸化炭素除去装置

(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】

(24)【登録日】2024-10-11

(45)【発行日】2024-10-22

(54)【発明の名称】二酸化炭素除去装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/047 20060101AFI20241015BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20241015BHJP

【ＦＩ】

B01D53/047

C01B32/50

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022155963

(22)【出願日】2022-09-29

(65)【公開番号】P2024049622

(43)【公開日】2024-04-10

【審査請求日】2023-05-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100160794

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 寛明

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 敏行

(72)【発明者】

【氏名】星野 守門

(72)【発明者】

【氏名】高沢 正信

【審査官】山崎 直也

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１４８４９４２７（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０８２０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／００９５２１２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１０６３３０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－２０２５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１４０５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３０４５０６６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ５３／０２－５３／１２

Ｂ０１Ｄ ５３／３４－５３／７３

Ｂ０１Ｄ ５３／７４－５３／８５

Ｂ０１Ｄ ５３／９２

Ｂ０１Ｄ ５３／９６

Ｂ０１Ｊ ２０／００－２０／２８

Ｂ０１Ｊ ２０／３０－２０／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フレームと、前記フレームに保持された吸着脱離部と、前記吸着脱離部の上流側に設けられた吸気部と、前記吸着脱離部の下流側に設けられた排気部とを備え、
前記吸着脱離部は、吸着材と、前記吸着材を加熱する熱交換器と、を備え、
前記フレームと前記吸着脱離部との間には空隙があり、
前記空隙には柔軟性を有することで湾曲したエアーガイドが備えられており、
前記エアーガイドは、前記フレームに固定されている固定端と、前記吸着脱離部側に延びる自由端と、を有し、
前記エアーガイドは、前記吸着脱離部の吸気側に設けられ、
前記吸着脱離部の吸気側に設けられた前記エアーガイドは、前記吸気部からの空気を前記熱交換器に導き、
前記自由端は、前記吸着脱離部と接触している、
二酸化炭素除去装置。

【請求項2】

前記吸着脱離部は、断熱性を有する保持部材を介して、部分的に前記フレームに固定されている、
請求項１に記載の二酸化炭素除去装置。

【請求項3】

前記熱交換器には冷媒入口部及び冷媒出口部が設けられており、
前記フレームには、貫通穴が形成されており、
前記貫通穴には、前記の冷媒入口部又は冷媒出口部が配置されており、
前記貫通穴の内壁と、前記の冷媒入口部又は冷媒出口部との間にはパイプフランジが配置されており、
前記パイプフランジと、前記の冷媒入口部又は冷媒出口部との間には断熱材が配置されている、
請求項１又は２に記載の二酸化炭素除去装置。

【請求項4】

前記フレームと前記パイプフランジとの間の少なくとも一部には、断熱材が配置されている、
請求項３に記載の二酸化炭素除去装置。

【請求項5】

前記貫通穴において、前記フレームと前記パイプフランジとの間には隙間があり、
前記パイプフランジには、前記パイプフランジを前記フレームに固定するための取付穴が形成されており、
前記取付穴は、長穴または拡大穴を有している、
請求項３に記載の二酸化炭素除去装置。

【請求項6】

前記フレームの内部が減圧されているときにおいて、前記エアーガイドと前記吸着脱離部との接触度が高まる、請求項１に記載の二酸化炭素除去装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二酸化炭素除去装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、気候変動の緩和または影響軽減を目的とした取り組みが継続され、この実現に向けて二酸化炭素の排出量低減に関する研究開発が行われている。その取り組みの一つとして、大気中の二酸化炭素を捕獲し、捕獲した二酸化炭素を地中などに気体や液体などの形態で貯蔵する技術や、捕獲した二酸化炭素を炭素源として燃料や化成品などの有価物に変換し活用する技術などが提案されている。なかでも、直接空気回収（ＤＡＣ：Ｄｉｒｅｃｔ Ａｉｒ Ｃａｐｔｕｒｅ）による二酸化炭素の捕獲では、吸着による二酸化炭素の捕獲が提案されている。例えば、特許文献１には、二酸化炭素を吸着する吸着材を、吸着材保持部材に複数層配置する技術が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２５５４８０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、直接空気回収による二酸化炭素の排出量低減においては、吸着材に吸着された二酸化炭素を吸着材から脱離させる際に吸着材を加熱する。吸着材が吸着材保持部材に保持されている場合には、吸着材の加熱は、吸着材保持部材を加熱することで行われる。このとき、吸着材保持部材がフレームなどの支持部材に直接固定されている場合には、吸着材保持部材からフレームなどに熱が伝わり、熱損失が生じるとの課題がある。本願は上記課題の解決のため、吸着材から二酸化炭素を脱離させる際の熱損失を低減することができる二酸化炭素除去装置を提供することを目的としたものである。そして、延いては気候変動の緩和または影響軽減に寄与するものである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

（１）本発明の二酸化炭素除去装置は、フレームと、前記フレームに保持された吸着脱離部とを備え、前記フレームと前記吸着脱離部との間には空隙があり、前記空隙には柔軟性を有するエアーガイドが備えられている。

【0006】

このような二酸化炭素除去装置によれば、吸着材から二酸化炭素を脱離させる際の熱損失を低減することが可能な二酸化炭素除去装置を提供することができる。フレームと吸着脱離部との間に空隙が形成されているため、吸着脱離部からフレームに直接伝熱することを抑制することができるためである。

【0007】

また、エアーガイドにより、より多くの空気が吸着脱離部を通過するようにすることができる。これにより、二酸化炭素の吸着効率を高めることができる。

【0008】

（２）また本発明の二酸化炭素除去装置は、前記吸着脱離部は、断熱性を有する保持部材を介して、部分的に前記フレームに固定されていることが好ましい。

【0009】

このような二酸化炭素除去装置によれば、吸着脱離部からフレームへの保持部材を介しての伝熱を抑制しながらも、吸着脱離部をフレームに安定して固定することが容易になる。

【0010】

（３）また本発明の二酸化炭素除去装置は、前記吸着脱離部は熱交換器を備え、前記熱交換器には冷媒入口部及び冷媒出口部が設けられており、前記フレームには、貫通穴が形成されており、前記貫通穴には、前記の冷媒入口部又は冷媒出口部が配置されており、前記貫通穴の内壁と、前記の冷媒入口部又は冷媒出口部との間にはパイプフランジが配置されており、前記パイプフランジと、前記の冷媒入口部又は冷媒出口部との間には断熱材が配置されていることが好ましい。

【0011】

このような二酸化炭素除去装置によれば、吸着脱離部からフレームへのパイプフランジを介しての伝熱を抑制しながらも、吸着脱離部を、冷媒入口部又は冷媒出口部により、フレームにより安定して固定することができる。

【0012】

（４）また二酸化炭素除去装置は、前記フレームと前記パイプフランジとの間の少なくとも一部には、断熱材が配置されていることが好ましい。

【0013】

このような二酸化炭素除去装置によれば、パイプフランジのフレームへの固定を強固にしながらも、パイプフランジとフレームとの間での伝熱を抑制することができる。

【0014】

（５）また二酸化炭素除去装置は、前記貫通穴において、前記フレームと前記パイプフランジとの間には隙間があり、前記パイプフランジには、前記パイプフランジを前記フレームに固定するための取付穴が形成されており、前記取付穴は、長穴または穴を拡大した形状（拡大穴）を有していることが好ましい。

【0015】

このような二酸化炭素除去装置によれば、吸着脱離部の位置ずれを許容しながらも、吸着脱離部をフレームに固定することが容易になる。

【0016】

（６）また二酸化炭素除去装置は、前記フレームの内部が減圧されているときにおいて、前記エアーガイドと前記吸着脱離部との接触度が高まることが好ましい。

【0017】

このような二酸化炭素除去装置によれば、低圧時のみにエアーガイドが吸着脱離部に密着するように構成することができる。そのため、エアーガイドが熱害を受けることを抑制することができる。

【0018】

なお、上述の（１）から（６）は、適宜組み合わせることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、吸着材から二酸化炭素を脱離させる際の熱損失を低減することができる二酸化炭素除去装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の二酸化炭素除去装置の概略構成を示す図である。

【図2】本発明の二酸化炭素吸着モジュールの概略構成を示す図である。

【図3】図２の四角囲みＡの拡大図である。

【図4】パイプフランジを示す図である。

【図5】エアーガイドが配置された本発明の二酸化炭素吸着モジュールの概略構成を示す図である。

【図6】図５のＣ－Ｃ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

（二酸化炭素処理装置の概要）
本発明の二酸化炭素除去装置１の実施形態の一例について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の二酸化炭素除去装置１の概略構成を示す図である。以下の説明において、図１に示す「吸気」から「排気」への気体の流れを、上流から下流への流れとする。二酸化炭素除去装置１は、二酸化炭素吸着モジュール２０から直接排気される経路と、二酸化炭素吸着モジュール２０から、真空ポンプ１４、二酸化炭素センサー１６及び流量計１８を介して排気される経路と、を備えている。直接排気される経路は、後に説明する吸着工程で用いられる。真空ポンプ１４を介する経路は、後に説明する離脱工程で用いられる。なお、二酸化炭素吸着モジュール２０には吸着材４２及び熱交換器としてのラジエター５０が備えられている。また、これらの各部は、配管９０などによって接続されている。

【0022】

詳しくは、二酸化炭素吸着モジュール２０の上流側には、吸気部２２が設けられている。また、二酸化炭素吸着モジュール２０の下流側には、排気部２４が設けられている。吸気部２２の上流側には、第１のバルブ９１が設けられている。排気部２４の下流側には、第２のバルブ９２が設けられている。また、排気部２４と第２のバルブ９２との間には、分岐が設けられている。この分岐からの配管９０に、上流から下流に向かって順に、第３のバルブ９４、並びに前述の真空ポンプ１４、二酸化炭素センサー１６及び流量計１８が設けられている。このように、排気部２４からの排気ラインは分岐しており、第２のバルブ９２は第１の排気ラインに配置され、第３のバルブは第２の排気ラインに配置されている。すなわち、第３のバルブ９４は、第２のバルブ９２と並列に配置されている。

【0023】

（制御部）
また、二酸化炭素除去装置１には、制御部１０が備えられている。制御部１０は、各部の動作を制御すること、及び各部から情報を取得することなどを行う。例えば、制御部１０は、ポンプの動作を制御すること、及びバルブの開閉を制御することなどを行う。また、制御部は、センサーや測定部などが取得した値を取得することなどを行う。

【0024】

（二酸化炭素除去の概要）
二酸化炭素除去装置１による二酸化炭素除去の概要について説明する。二酸化炭素除去装置１は、吸着材に二酸化炭素を吸着させることで、空気中の二酸化炭素を収集する（吸着工程）。収集の後に、吸着された二酸化炭素を吸着材から脱離させる（脱離工程）。そして、脱離した二酸化炭素を圧縮してボンベに貯めることで、空気中から二酸化炭素を除去する。以下、具体的に説明する。

【0025】

（吸着工程）
吸着工程では、第１のバルブ９１及び第２のバルブ９２を開き、第３のバルブ９４を閉じる。そして、例えば、図示しない真空ポンプまたはファンなどを用いて空気を吸気し、空気を二酸化炭素吸着モジュール２０に通す。二酸化炭素吸着モジュール２０には、吸着材４２が備えられている。空気中の二酸化炭素は、二酸化炭素吸着モジュール２０を通過する際に、吸着材４２に吸着される。

【0026】

（脱離工程）
脱離工程では、吸着工程で吸着材４２に吸着させた二酸化炭素を、吸着材４２から脱離させる。その際、第１のバルブ９１及び第２のバルブ９２は閉じ、第３のバルブ９４を開ける。そして、真空ポンプ１４を駆動させ、フレーム３０の内部を減圧する。さらに、ラジエター５０などのような加熱装置により、二酸化炭素吸着モジュール２０を加熱する。これにより、二酸化炭素が吸着材４２から脱離し、下流側に流れる。脱離した二酸化炭素は、二酸化炭素センサー１６及び流量計１８を流れる。これにより、脱離した二酸化炭素の量を把握することができる。

【0027】

脱離した二酸化炭素は、図示しない圧縮機などにより圧縮され、ボンベなどに充填される。二酸化炭素が充填されたボンベなどは、例えば地中に埋められる。これにより、二酸化炭素除去装置１１による、二酸化炭素の空気からの除去が完了する。

【0028】

（二酸化炭素吸着モジュール）
図２などに基づいて、二酸化炭素吸着モジュール２０について具体的に説明する。図２は、本実施形態の二酸化炭素吸着モジュール２０の概要を示す二酸化炭素吸着モジュール２０の断面図である。なお、図２、及び、後に説明する図３から図６には、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向が示されている。これらの方向は互いに直交する方向である。Ｘ方向を横幅方向、Ｙ方向を高さ方向、Ｚ方向を奥行き方向とする。

【0029】

（フレーム）
二酸化炭素吸着モジュール２０は、フレーム３０及び吸着脱離部４０を備える。吸着脱離部４０は、フレーム３０の内部に収容され、またフレーム３０に保持されている。フレーム３０は、吸着脱離部４０に対する枠体や筐体として機能する。フレーム３０は、例えば直方体形状の箱体とすることができる。

【0030】

（吸着脱離部、熱交換器）
吸着脱離部４０は、熱交換器５０及び吸着材４２を備える。熱交換器５０とは、そこに冷媒や熱源となる流体を流し、熱交換によって周囲の温度を調節する機器をいう。本実施形態では、熱交換器５０としてラジエターを用いている。以下、熱交換器をラジエター５０として説明する。

【0031】

（吸着材）
吸着材４２は、ラジエター５０のフィン５８の間に充填されている。本実施形態では、ラジエター５０は、熱交換器としての機能に加えて、吸着材保持部材として機能している。これについては、図３に基づいて後に説明する。

【0032】

（空隙）
フレーム３０と吸着脱離部４０との間には空隙が設けられている。詳しくは、フレーム３０と、吸着脱離部４０のラジエター５０との間に、空隙が設けられている。図２には、横幅方向Ｘに伸びる空隙を第１の空隙７１として示し、高さ方向Ｙに伸びる空隙を第２の空隙７２として示している。図２に示す例では、ラジエター５０の断面形状は四角形状である。そして、ラジエター５０の周囲４辺のすべてにおいて、フレーム３０との間に空隙が設けられている。すなわち、第１の空隙７１が、ラジエター５０の高さ方向Ｙにおける上辺及び下辺に設けられている。また、第２の空隙７２が、ラジエター５０の横幅方向Ｘにおける両側に、それぞれ設けられている。

【0033】

なお、空隙は、ラジエター５０の周囲４辺のすべてではなく、その一部のみに設けられていてもよい。例えば、横幅方向Ｘに伸びる第１の空隙７１のみを設けることもでき、同様に、高さ方向Ｙに伸びる第２の空隙７２のみを設けることもできる。また、ラジエター５０の上辺及び下辺のうち、一方のみに第１の空隙７１が設けられていてもよい。同様に、ラジエター５０の２つの側辺のうち、一方の側のみに第２の空隙７２が設けられていてもよい。ただし、ラジエター５０の周囲の少なくとも２辺に空隙が設けられていることが好ましい。例えば、ラジエター５０を含む吸着脱離部４０を吸気部２２から排気部への気流の方向から見たとき、吸着脱離部４０の輪郭形状が略四角形に見える場合は、空隙部は、吸着脱離部４０の少なくとも対向する２辺に設けられていることが好ましい。例えば、空隙部は、高さ方向Ｙにおける上辺及び下辺、または横幅方向Ｘの両側辺に設けられていても良い。より好ましくは、空隙は、吸着脱離部４０の周囲４辺のすべてに設けられていることが好ましい。すなわち、空隙は、吸着脱離部４０の周囲の全域に亘って設けられていることが好ましい。これにより、吸着脱離部４０からフレーム３０への伝熱による熱損失をより効果的に抑制することができる。なお、吸着脱離部４０を吸気部２２から排気部への気流の方向から見たときの輪郭形状は、略四角形に限らない。

【0034】

フレーム３０とラジエター５０との間に空隙が形成されていることで、ラジエター５０からフレーム３０に直接熱が伝わることを抑制することができる。これにより、脱離工程での加熱における熱損失を低減することができる。

【0035】

例えば、前述のように、吸着材４２から二酸化炭素を脱離させる場合に、吸着材４２を加熱するためにラジエター５０を加熱する。その場合、ラジエター５０からフレーム３０に熱が伝わると、伝わった熱は熱損失となる。吸着材４２の加熱に資さない熱となるからである。ここで、本実施形態の二酸化炭素吸着モジュール２０では、フレーム３０とラジエター５０との間に空隙が設けられている。そのため、ラジエター５０からフレーム３０への伝熱に起因する熱損失を抑制することができる。

【0036】

また、フレーム３０とラジエター５０との間に空隙が形成されていることで、フレーム３０とラジエター５０との間に空気層が形成される。これにより、ラジエター５０からの放熱を抑制することができる。さらに、フレーム３０の内側が減圧され、真空となった場合には、空隙は真空断熱の役割を果たすことができる。このように、本実施形態の二酸化炭素吸着モジュール２０では、ラジエター５０からフレーム３０への伝熱に加え、ラジエター５０からの放熱による熱損失も抑制することができる。

【0037】

（保持部材）
フレーム３０とラジエター５０との間の空隙には、断熱性の保持部材が配置されている。具体的には、第１の空隙７１には第１の保持部材８１が配置されており、第２の空隙７２には第２の保持部材８２が配置されている。このように、フレーム３０とラジエター５０との間の空隙に保持部材を配置することで、空隙を確保しながらも、フレーム３０内におけるラジエター５０の位置を安定させることができる。また、断熱性を有する材料を保持部材に用いることで、ラジエター５０から保持部材を介してフレーム３０に熱が伝わることを抑制することができる。これにより、熱損失を抑制しながらも、ラジエター５０の位置を安定させることができる。

【0038】

なお、図２に示す例では、一つの第１の空隙７１に２つの第１の保持部材８１が配置されている。同様に、一つの第２の空隙７２に２つの第２の保持部材８２が配置されている。ただし、保持部材の配置のしかたはこれには限定されない。保持部材を配置する位置、及び配置する保持部材の個数は、特には限定されない。保持部材は、空隙の任意の位置に、任意の個数配置することができる。図２に示す例では、複数の保持部材が配置されることにより、フレーム３０と吸着脱離部４０との間の空隙は、吸着脱離部４０の周囲の全域に亘って間欠的に設けられている。

【0039】

保持部材を形成する材料は、特には限定されないが、発泡性の材料であることが好ましい。保持部材を発泡性の材料で形成した場合、保持部材に含まれる気泡により、保持部材を介してのラジエター５０からフレーム３０への伝熱を抑制することができる。また、保持部材に含まれる気泡により、保持部材に緩衝機能を付与することができる。これにより、フレーム３０の内側におけるラジエター５０の位置をより安定させることができる。

【0040】

なお、保持部材を形成する材料は、発泡性の材料のなかでも、微発泡性の材料であることが好ましい。前述のように、脱離工程において、フレーム３０の内部は減圧される。保持部材を形成する材料が微発泡性の材料であり、気泡の大きさが大きくない場合には、減圧下における保持部材の変形を抑制することができる。

【0041】

保持部材を形成する材料は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）とすることが好ましい。すなわち、発泡ＰＴＦＥで保持部材を形成することが好ましい。

【0042】

（ラジエター部材）
ラジエター５０について説明する。本実施形態においては、ラジエター５０は、２つのラジエター部材で構成されている。１つが、第１の熱交換器として機能する第１のラジエター部材５１であり、もう１つが、第２の熱交換器として機能する第２のラジエター部材５２である。第１のラジエター部材５１と第２のラジエター部材５２とは、高さ方向Ｙに連ねて配置されている。高さ方向Ｙにおいて上側に配置されているラジエターが第１のラジエター部材５１である。高さ方向Ｙにおいて下側に配置されているラジエターが第２のラジエター部材５２である。

【0043】

（冷媒入口部及び冷媒出口部）
ラジエター部材は、それぞれ、冷媒入口部及び冷媒出口部を備えている。第１のラジエター部材５１の冷媒入口部を第１の冷媒入口部５３とし、第１のラジエター部材５１の冷媒出口部を第１の冷媒出口部５４とする。同様に、第２のラジエター部材５２の冷媒入口部を第２の冷媒入口部５５とし、第２のラジエター部材５２の冷媒出口部を第２の冷媒出口部５６とする。

【0044】

２つのラジエター部材の、冷媒入口部及び冷媒出口部は、以下の順で配置されている。すなわち、高さ方向Ｙにおける上側から、順に、第１の冷媒入口部５３、第１の冷媒出口部５４、第２の冷媒出口部５６、第２の冷媒入口部５５の順である。冷媒入口部及び冷媒出口部をこのように配置することで、２つのラジエター部材が接する界面近傍における２つのラジエター部材の温度差を小さくすることができ、延いてはラジエター５０全体の温度差を小さくすることができる。各々のラジエター部材の冷媒出口部同士が隣り合うからである。２つのラジエター部材が接する界面近傍における２つのラジエター部材の温度差を小さくすることで、ラジエター５０に生ずるひずみを小さくすることができる。その結果、ラジエター５０の耐久性を向上させることができる。

【0045】

（ラジエターの固定）
前述のように、フレーム３０とラジエター５０との間には空隙が設けられている。すなわち、ラジエター５０は、フレーム３０に対してフローティングしている。そのため、ラジエター５０をフレーム３０の内側において所定の位置に固定することは容易ではない。ラジエター５０がフレーム３０に対してフローティングしているため、ラジエター５０の位置をだすことが容易ではないためである。そこで、合計４つの冷媒入口部及び冷媒出口部を用いて、ラジエター５０をフレーム３０に固定する。固定は、フレーム３０に形成された貫通穴３２とパイプフランジ６０とを用いて行われる。

【0046】

（ラジエターの固定）
フレーム３０には４つの貫通穴３２が形成されている。それぞれの貫通穴３２は、第１のラジエター部材５１及び第２のラジエター部材５２の、それぞれの冷媒入口部及び冷媒出口部に対応した位置に形成されている。この貫通穴３２に、冷媒入口部又は冷媒出口部が配置される。そして、冷媒入口部又は冷媒出口部がパイプフランジ６０を介して貫通穴３２に固定されることで、ラジエター５０がフレーム３０に固定される。

【0047】

図３に基づいて、ラジエター５０のフレーム３０への固定について具体的に説明する。図３は、図２の四角囲みＡの拡大図である。すなわち、図３は、貫通穴３２におけるラジエター５０の固定について、４つの貫通穴３２における１つの貫通穴３２を示す図である。具体的には図３は、第２の冷媒入口部５５の、フレーム３０への固定の様子を示している。また、図３に矢印Ｂで示す方向は、フレーム３０の内側から外側への方向、すなわち内外方向Ｂである。

【0048】

第２の冷媒入口部５５は、パイプフランジ６０を介して貫通穴３２に固定されている。詳しくは、第２の冷媒入口部５５は貫通穴３２に挿入されている。そして、第２の冷媒入口部５５と貫通穴３２との間には、パイプフランジ６０及び断熱材８４が挿入されている。さらに、パイプフランジ６０は、フレーム３０に固定されている。このようにして第２の冷媒入口部５５は、パイプフランジ６０を介して貫通穴３２に固定されている。以下、順に説明する。

【0049】

（冷媒入口部及びパイプフランジ）
第２の冷媒入口部５５は、丸管状の形態を有し、その管は内外方向Ｂに伸びている。一方、パイプフランジ６０は、第２の冷媒入口部５５が貫通可能な形状を有している。パイプフランジ６０は、フレーム３０に取り付け可能な形状を有している。

【0050】

図４はパイプフランジ６０を、図３に示す内外方向Ｂから見た際の形態を示す図である。パイプフランジ６０は、基部６２、及び基部６２から垂直な方向に伸びるパイプ部６４を備える。基部６２は、フレーム３０に取り付けられる部分である。パイプ部６４は、そこに、第２の冷媒入口部５５が挿入される部分である。

【0051】

基部６２にはフレーム３０に取り付ける際のねじ穴となる取付穴６６が形成されている。基部６２は、およそ四角形の形状を有している。取付穴６６は、その四角形の四隅の近傍に各々１つ、合計４つ形成されている。また、取付穴６６は、長穴または拡大穴を有している。長穴または拡大穴とは、丸い穴を伸ばした形状の開口を意味する。

【0052】

パイプフランジ６０が貫通穴３２に挿入された状態において、貫通穴３２の内壁と、パイプ部６４の外周との間には隙間がある。そのため、パイプフランジ６０は、例えば、高さ方向Ｙにずれることができる。前述のように、ラジエター５０は、フレーム３０に対してフローティングしている。そのため、ラジエター５０は、フレーム３０の内部において、位置が定まりにくい。また、複数の冷媒流通部である冷媒入口部及び冷媒出口部は、異なる高さ方向に配置されているため、高さ方向Ｙの相対的な位置ずれが生じやすい。

【0053】

（位置ずれの肯定）
ここで、パイプフランジ６０のパイプ部６４と貫通穴３２との間には隙間がある。そのため、パイプフランジ６０は、貫通穴３２において、その隙間の範囲内で位置がずれることができる。

【0054】

また、取付穴６６は、長穴または穴を拡大した形状を有している。そのため、パイプフランジ６０とフレーム３０との間に位置ずれが生じた場合であっても、フレーム３０との締結を成立させることができる。すなわち、パイプフランジ６０をフレーム３０に固定することができる。

【0055】

以上のようにして、パイプフランジ６０は、ラジエター５０の位置ずれを肯定することができる。言い換えると、パイプフランジ６０は、ラジエター５０の位置ずれを受容することができる。

【0056】

（断熱材）
第２の冷媒入口部５５がパイプ部６４に挿入された状態において、第２の冷媒入口部５５の外周と、パイプ部６４の内周との間には断熱材８４が配置されている。断熱材８４は、例えば、円筒形の形状とすることができる。これにより第２の冷媒入口部５５からパイプフランジ６０、延いてはフレーム３０に熱が伝わり、熱損失が生じることを抑制することができる。

【0057】

パイプフランジ６０の基部６２と、フレーム３０とが接する部分の少なくとも一部には、発泡材８５が配置されている。これにより、パイプフランジ６０とフレーム３０の断熱が可能になる。

【0058】

断熱材８４及び発泡材８５の材料は特には限定されない。例えば、前述の保持部材と同様に発泡ＰＴＦＥで形成することができる。

【0059】

（Ｏリング）
貫通穴３２において、第２の冷媒入口部５５と、パイプフランジ６０のパイプ部６４との間には、第２のＯリング６９が配置されている。また、パイプフランジ６０の基部６２とフレーム３０との間には、第１のＯリング６８が配置されている。これにより、フレーム３０の内側と外側との気密性を確保することができる。

【0060】

二酸化炭素除去装置１では、吸着材４２から二酸化炭素を脱離させる際などにフレーム３０の内部を減圧する。本実施形態の二酸化炭素除去装置１には、第１のＯリング６８及び第２のＯリング６９が配置されている。そのため、フレーム３０の内部の圧力を所望の圧力に維持しやすくなる。

【0061】

以上、第２の冷媒入口部５５を例にして、貫通穴３２における冷媒入口部の固定について説明した。説明した内容は、他の３つの貫通穴３２についても同様に妥当する。

【0062】

ラジエター５０は、フレーム３０の内部においてフロートしながらも、合計４つの冷媒入口部及び冷媒出口部が貫通穴３２に固定されることにより、フレーム３０に固定されている。複数の冷媒流通部である冷媒入口部及び冷媒出口部は、横幅方向Ｘの一方側と他方側に分配されて配置されていることが好ましい。本実施形態においては、第１のラジエター部材５１の第１の冷媒入口部５３及び第１の冷媒出口部５４は、ラジエター５０の横幅方向Ｘの一方側に配置されており、第２のラジエター部材５２の第２の冷媒入口部５５及び第２の冷媒出口部５６は、ラジエター５０の横幅方向Ｘの他方側に配置されている。このように、複数の冷媒流通部である冷媒入口部及び冷媒出口部を、横幅方向Ｘの一方側と他方側に２つずつ分配して配置することにより、ラジエター５０がフレーム３０により安定的に固定される。

【0063】

（吸着材の充填）
吸着材４２の充填について、図３を参照しながら説明する。前述のように、吸着材４２は、ラジエター５０のフィン５８の間に充填されている。フィン５８は、所定の間隔をおいて、高さ方向Ｙに複数個配置されている。そして、フィン５８とフィン５８との間の空間に、吸着材４２が充填されている。これにより、吸着脱離部４０に吸着材４２が備えられる。

【0064】

（エアーガイド）
図５及び図６に基づいて、エアーガイドについて説明する。図５は、エアーガイドが配置された本発明の二酸化炭素吸着モジュール２０の概略構成を示す図である。図５は、図２において、第１の空隙７１及び第２の空隙７２にエアーガイドが配置された図に対応する。エアーガイドは、後に説明するように、第１のエアーガイド７４及び第２のエアーガイド７６を含む。

【0065】

エアーガイドは、第１の空隙７１及び第２の空隙７２のうちの少なくとも一方をふさぐために、第１の空隙７１及び／又は第２の空隙７２に配置される部材である。ここで、空隙をふさぐとは、二酸化炭素吸着モジュール２０をＸＹ平面において平面視した場合に、第１の空隙７１又は第２の空隙７２が覆われている状態を意味する。そのため、エアーガイドは、第１の空隙７１又は第２の空隙７２に対応した形状とすることができる。

【0066】

図５に示す例では、二酸化炭素吸着モジュール２０をＸＹ平面において平面視した場合に、第１の空隙７１又は第２の空隙７２は長方形の形状を有している。そのため、エアーガイドも、ＸＹ平面において平面視した場合に長方形の形状を有している。なお、エアーガイドの形状は、空隙をふさぐものであれば特には限定されず、長方形以外の形状とすることができる。以下、図６に基づいてエアーガイドについてより詳細に説明する。図６は、図５のＣ－Ｃ線断面図である。

【0067】

図６に示すように、第１の空隙７１には、第１のエアーガイド７４及び第２のエアーガイド７６が配置されている。第１のエアーガイド７４は、フレーム３０の奥行き方向Ｚにおける一方の側からラジエター５０に向かう側の方向に伸びている。一方、第２のエアーガイド７６は、フレーム３０の奥行き方向Ｚにおける他方の側からラジエター５０に向かう側の方向に伸びている。また、第１のエアーガイド７４及び第２のエアーガイド７６のうちの少なくとも一方は、フレーム３０の内部が減圧されているときにおいて、吸着脱離部４０との接触度が高まる。すなわち、第１のエアーガイド７４及び第２のエアーガイド７６のうちの少なくとも一方と、吸着脱離部４０との接触度が高まる。

【0068】

図５には、第１のエアーガイド７４及び第２のエアーガイド７６のうちの第１のエアーガイド７４のみが示されている。第１の空隙７１及び第２の空隙７２には、Ｚ方向における両側にそれぞれ、第１のエアーガイド７４又は第２のエアーガイド７６が配置されている。すなわち、空隙は、Ｚ方向における両側からエアーガイドに挟まれている。これにより、空気が空隙をＺ方向に通過することをより確実に抑制することができる。

【0069】

フレーム３０における、ラジエター５０の奥行き方向Ｚの両側には、エアーガイド７４・７６をフレーム３０に固定するためのプレート３４が配置されている。第１のエアーガイド７４、及び第２のエアーガイド７６は、それぞれ、プレート３４によってフレーム３０との間に挟まれている。これにより、エアーガイドは、フレーム３０に固定されている。エアーガイドは柔軟性を有するシート状の部材であり、フレーム３０に固定されている固定端と、吸着脱離部４０側に延びる自由端と、を有する。

【0070】

第１の空隙７１は、奥行き方向Ｚの両側からエアーガイドによってふさがれている。また、エアーガイドは、湾曲している。そして、湾曲の方向は、外周が第１の空隙７１に向く方向である。エアーガイドがこのような方向に湾曲することで、空気をラジエター５０にスムーズに導くことができる。

【0071】

エアーガイドは、断熱性を有する材料で形成されている。そのため、ラジエター５０の熱が、エアーガイドを介してフレーム３０に伝わることを抑制することができる。これにより、熱効率の低下を抑制することができる。

【0072】

また、エアーガイドは、柔軟性を有する材料で形成されている。そのため、エアーガイドを容易に前述のように湾曲させることができる。

【0073】

エアーガイドを形成する材料は、特には限定されないが、発泡性の材料であることが好ましい。エアーガイドを発泡性の材料で形成した場合、保持部材に含まれる気泡により、保持部材を介してのラジエター５０からフレーム３０への伝熱を抑制することができる。また、発泡性の材料とすることにより、化学的に安定した材料を用いる場合であっても、柔軟性を持たせることが容易となる。

【0074】

なお、エアーガイドを形成する材料は、発泡性の材料のなかでも、微発泡性の材料であることが好ましい。前述のように、脱離工程において、フレーム３０の内部は減圧される。エアーガイドを形成する材料が微発泡性の材料であり、気泡の大きさが大きくない場合には、減圧工程の繰り返しによるエアーガイドの不適切な変形を抑制することができる。

【0075】

エアーガイドを形成する材料は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）とすることが好ましい。すなわち、発泡ＰＴＦＥで保持部材を形成することが好ましい。ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂は、吸着剤として用いられるアミン化合物に対する耐性が高い。

【0076】

なお、図６では、第１の空隙７１に配置されたエアーガイドについて説明した。エアーガイドは、第２の空隙７２に配置することもできる。また、エアーガイドは、高さ方向Ｙにおける２つの第１の空隙７１、及び、横幅方向Ｘにおける２つの第２の空隙７２の、合計４つの空隙に設けることができる。４つの空隙のすべてにエアーガイドを配置し、空気が空隙を通らず、ラジエター５０を通るようにすることで、空気からの二酸化炭素の吸着の効率を高めることができる。

【0077】

すなわち、吸着工程では、空気が吸着材４２を通過するようにする必要がある。ここで、フレーム３０とラジエター５０との間に空隙がある場合、吸気部２２からの空気の一部が空隙を通り、吸着材４２を通らない場合がある。気体流通路のコンダクタンスの観点からは、むしろ、多くの空気が空隙部を通過してしまう可能性がある。この場合、二酸化炭素の吸着効率が低下する。

【0078】

空隙にエアーガイドが配置されている場合には、空気が空隙を通過することが遮断される。言い換えると、空気の大半が吸着材４２を通過するようにすることができる。そのため、空気からの二酸化炭素の吸着の効率を高めることができる。

【0079】

詳しくは、二酸化炭素の吸着工程において、吸着の対象となる空気がフレーム３０の内部において奥行き方向Ｚにラジエター５０を通り抜ける場合に、空気の大半をラジエター５０に導くことができる。すなわち、フレーム３０とラジエター５０との間の空隙、言い換えると空気層は確保しつつ、フレーム３０の内部を流れる空気を無駄なくラジエター５０に誘導することができる。これにより、吸着時間を短縮することができる。また、吸着工程で必要とされるエネルギーを削減することができる。そして、二酸化炭素の脱離工程において、フレーム３０とラジエター５０との間の空隙による真空断熱の効果も確保できることから、ラジエター５０からフレーム３０への伝熱による熱損失を効果的に抑制することができる。

【0080】

エアーガイドの配置の仕方は、空隙の少なくとも一部をふさぐものであれば、特には限定されない。前述の４つの空隙をすべてふさぐ場合、例えば下記のようにエアーガイドを配置することができる。

【0081】

すなわち、第１の空隙７１を覆うエアーガイドを配置する。その際、高さ方向Ｙの上側及び下側のそれぞれの第１の空隙７１が覆われるようにエアーガイドを配置する。その上で、覆われていない第２の空隙７２を覆うようにエアーガイドを配置する。その際、横幅方向Ｘの両側の２か所の空隙が覆われるように、それぞれにエアーガイドを配置する。このようにエアーガイドを配置することで、４つの空隙すべてについて、空気が通ることを抑制することができる。
なお、エアーガイドは、ラジエター５０を挟むように、第１のエアーガイド７４及び第２のエアーガイド７６を有することが好ましいが、一方であってもよい。特に、エアーガイドは、ラジエター５０を含む吸着脱離部４０の吸気側に設けられていることが好ましい。これにより、吸着工程時において、空気の流れの影響により、柔軟性を有するエアーガイドの自由端側が、吸着脱離部４０と接触する方向に移動するため、フレーム３０の内部を流れる空気を効果的にラジエター５０に誘導することができる。

【0082】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されることなく、種々の変更、変形及び組み合わせが可能である。

【符号の説明】

【0083】

１ 二酸化炭素除去装置
１４ 真空ポンプ
１６ 二酸化炭素センサー
１８ 流量計
２０ 二酸化炭素吸着モジュール
２２ 吸気部
２４ 排気部
３０ フレーム
３２ 貫通穴
３４ プレート
４０ 吸着脱離部
４２ 吸着材
５０ 熱交換器 （ラジエター、吸着材保持部材）
５１ 第１の熱交換器
５２ 第２の熱交換器
５３ 第１の冷媒入口部
５４ 第１の冷媒出口部
５５ 第２の冷媒入口部
５６ 第２の冷媒出口部
５８ フィン
６０ パイプフランジ
６２ 基部
６４ パイプ部
６６ 取付穴
６８ 第１のＯリング
６９ 第２のＯリング
７１ 第１の空隙
７２ 第２の空隙
７４ 第１のエアーガイド
７６ 第２のエアーガイド
８１ 第１の保持部材
８２ 第２の保持部材
８４ 断熱材
８５ 発泡材
９１ 第１のバルブ
９２ 第２のバルブ
９４ 第３のバルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】