耐熱性二酸化炭素吸収材およびその製造方法並びにこれを用いた二酸化炭素吸収方法および二酸化炭素吸収装置
【課題】 高温下で二酸化炭素の離脱を行っても、長期に亘って安定して二酸化炭素の除去性能を発揮し得る耐熱性二酸化炭素吸収材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】
アミン化合物の水溶液と、潮解性化合物の水溶液とをそれぞれ調製し、アミン化合物水溶液および潮解性化合物水溶液に、それぞれ多孔質物質を投入してアミン化合物および潮解性化合物を多孔質物質に吸着させる。それぞれの多孔質物質を乾燥させて二酸化炭素吸収材と冷却材とを得た後、これらの二酸化炭素吸収材と冷却材とを混合することにより、耐熱性二酸化炭素吸収材を得る。
【解決手段】
アミン化合物の水溶液と、潮解性化合物の水溶液とをそれぞれ調製し、アミン化合物水溶液および潮解性化合物水溶液に、それぞれ多孔質物質を投入してアミン化合物および潮解性化合物を多孔質物質に吸着させる。それぞれの多孔質物質を乾燥させて二酸化炭素吸収材と冷却材とを得た後、これらの二酸化炭素吸収材と冷却材とを混合することにより、耐熱性二酸化炭素吸収材を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性二酸化炭素吸収材およびその製造方法並びにこれを用いた二酸化炭素吸収方法および二酸化炭素吸収装置に関し、より詳細には、高温下で再生された場合にも二酸化炭素捕捉材の酸化が起こらない耐熱性二酸化炭素吸収材、その製造方法、並びに耐熱性二酸化炭素吸収材を用いた二酸化炭素吸収方法および二酸化炭素吸収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、潜水艦、宇宙船等では、換気ができないため、乗車空間には二酸化炭素の濃度を一定レベル以下に保つための二酸化炭素除去設備が必要となる。
【０００３】
このような二酸化炭素除去設備では、二酸化炭素捕捉材としてアミン化合物を使用することが検討されている（特許文献１〜３）。アミン化合物を使用した二酸化炭素除去設備では、二酸化炭素を吸収したアミン化合物から二酸化炭素を離脱させる際に比較的高温下に置かれるため、アミン化合物が酸化されてしまい、二酸化炭素の除去性能が徐々に低下してくることが問題となっている。この問題を解消するために、アミン化合物とポリオールとを活性炭等の多孔質物質に担持させてアミン化合物の酸化を防ぐ試みがなされている。
【特許文献１】特開平３−５０２７７４号公報（請求の範囲）
【特許文献２】特開平５−１６１８４３号公報（請求項１等）
【特許文献３】特許第２６３５４４６号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するために為されたものであり、本発明の目的は、長期に亘って安定して二酸化炭素の除去性能を発揮し得る耐熱性二酸化炭素吸収材およびその製造方法を提供することであり、更にはこの耐熱性二酸化炭素吸収材を用いた二酸化炭素吸収方法および二酸化炭素吸収装置を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材は、潜水艦、航空機、車両等の交通機関や、オフィスビル、ショッピングセンター等の商業施設等の居住空間における二酸化炭素を吸収する耐熱性二酸化炭素吸収材であって、多孔質物質にアミン化合物を含浸させた二酸化炭素捕捉材と、多孔質物質に潮解性化合物を含浸させた冷却材とを混合したことを特徴とする。
【０００６】
多孔質物質に含浸されたアミン化合物は、そのままでは二酸化炭素の離脱時の高温下で酸化され、次第に二酸化炭素を吸収しなくなるが、多孔質物質に潮解性化合物を含浸させた冷却材が混合されていれば、これに保持されている水が徐々に蒸発し、その際に蒸発熱を二酸化炭素捕捉材から奪うので、二酸化炭素捕捉材に含まれるアミン化合物の温度は周囲の温度より低く保たれ、その結果、アミン化合物の酸化が抑制される。
【０００７】
ここで、前記多孔質物質は活性炭であることが好ましい。活性炭はかさ密度が小さいため、単位重量当たりに担持し得るアミン化合物の量を多くすることができるからである。
【０００８】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材の製造方法は、潜水艦、航空機、車両等の交通機関や、オフィスビル、ショッピングセンター等の商業施設等の居住空間内で使用する耐熱性二酸化炭素吸収材の製造方法であって、アミン化合物の水溶液と、潮解性化合物の水溶液とをそれぞれ調製し、該アミン化合物の水溶液および該潮解性化合物の水溶液に、それぞれ多孔質物質を投入して前記アミン化合物および前記潮解性化合物を多孔質物質に含浸させた後、それぞれ乾燥させて二酸化炭素捕捉材と冷却材とを得、更に該二酸化炭素捕捉材と冷却材とを混合することを特徴とする。
【０００９】
上記のようにアミン化合物と潮解性化合物とを併用すると、潮解性化合物が保持する水分の蒸発による冷却効果により、アミン化合物の酸化が防止されるが、アミン化合物と潮解性化合物との両方を同じ多孔質物質に含浸させると、潮解性化合物がアミン化合物に何らかの影響を与え、アミン化合物の二酸化炭素吸収性能の低下が生じる。しかし、本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材の製造方法によれば、アミン化合物と潮解性化合物とが別々に多孔質物質に含浸されるため、アミン化合物への潮解性化合物の影響を回避しつつ、潮解性化合物による冷却効果を発揮させることが可能となる。
【００１０】
本発明の二酸化炭素の吸収方法は、上記の何れかに記載の耐熱性二酸化炭素吸収材を用いた二酸化炭素の吸収方法であって、二酸化炭素を含む処理対象の気体に前記耐熱性二酸化炭素吸収材を接触させる吸収工程と、該吸収工程後の前記耐熱性二酸化炭素吸収材を加熱するとともに、二酸化炭素離脱用の気体に接触させて二酸化炭素を離脱させる離脱工程とを包含することを特徴とする。
【００１１】
更に、前記離脱工程の後、更に前記吸収工程と前記離脱工程とを繰り返すことも可能である。
【００１２】
ここで、二酸化炭素離脱用の気体としては、二酸化炭素以外のガスであればよく、空気、窒素、水蒸気等を使用することができる。また、二酸化炭素離脱用の気体は、例えば６０〜８０℃前後に加熱すれば、二酸化炭素の離脱を迅速に進めることができる。
【００１３】
本発明の二酸化炭素吸収装置は、上記の二酸化炭素の吸収方法を実施するための二酸化炭素吸収装置であって、前記耐熱性二酸化炭素吸収材を収納する二酸化炭素吸収容器と、該二酸化炭素吸収容器に二酸化炭素を含む処理対象気体を供給する吸収用送気手段と、前記二酸化炭素吸収容器を加熱するための加熱手段と、前記二酸化炭素吸収容器に二酸化炭素離脱用の気体を供給する離脱用送気手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
更に、前記処理対象気体が供給されている前記二酸化炭素吸収容器からの吸収処理後の気体の温度が高い場合に、該吸収処理後の気体を外部に排気するための排気ラインを設けてもよい。
【００１５】
また、前記二酸化炭素吸収容器を冷却するための冷却装置を設けてもよい。
【００１６】
本発明の二酸化炭素吸収装置は、上記の二酸化炭素の吸収方法を実施するための二酸化炭素吸収装置であって、前記耐熱性二酸化炭素吸収材をそれぞれ収納する第１及び第２の二酸化炭素吸収容器と、該第１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの一方に二酸化炭素を含む処理対象気体を供給する吸収用送気手段と、前記１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの前記処理対象気体を送るべき前記一方の二酸化炭素吸収容器を選択する切換手段と、前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器をそれぞれ加熱するための第１及び第２の加熱手段と、前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの他方に二酸化炭素離脱用の気体を供給する離脱用送気手段と前記１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの二酸化炭素離脱用の気体を送るべき前記他方の二酸化炭素吸収容器を選択する他の切換手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
更に、前記処理対象気体が供給されている前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器うちの一方からの吸収処理後の気体の温度が高い場合に、該吸収処理後の気体を外部に排気するための排気ラインを設けてもよい。
【００１８】
また、前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器をそれぞれ冷却するための第１及び第２の冷却装置を設けてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材によれば、多孔質物質に含浸されたアミン化合物は、冷却材に保持されている水の蒸発により冷却され、その結果アミン化合物の酸化が抑制されるので、例えば高温下で二酸化炭素の離脱が行われる場合にも、アミン化合物の酸化が抑制され、長期に亘って安定した二酸化炭素吸収性能が発揮される。
【００２０】
加えて、本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材の製造方法によれば、アミン化合物と潮解性化合物とが別々に多孔質物質に含浸された後に混合されるため、アミン化合物への潮解性化合物の影響を回避しつつ、潮解性化合物による冷却効果を発揮させることが可能となり、アミン化合物の酸化を防止することができる。
【００２１】
本発明の二酸化炭素の吸収方法方法および二酸化炭素吸収装置によれば、高温下にアミン化合物を用いた二酸化炭素捕捉材を使用しても、潮解性化合物の冷却効果により、二酸化炭素捕捉材に含まれるアミン化合物が酸化しないので、二酸化炭素吸収性能が低下せず、長期にわたって二酸化炭素吸収性能が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施形態について、以下に詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材は、潜水艦、航空機、車両等の交通機関や、オフィスビル、ショッピングセンター等の商業施設等の多数の人間を収容する空間において使用するのに適している。
【００２４】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材において、アミン化合物および潮解性化合物を含浸させる多孔質物質としては、ゼオライト、活性炭、モレキュラーシーブス、モレキュラーシーブカーボン、シリカゲルなどを例示することができる。これらのうち、かさ密度が小さく、アミン化合物および潮解性化合物を含浸させても、二酸化炭素捕捉材および冷却材としての重量が大きくならない活性炭が好ましい。また、活性炭としては、平均細孔径２０〜１００Å、細孔容積１．０〜２．０ｃｍ3／ｇ、比表面積１０００〜２０００ｍ2／ｇの範囲のものが好ましい。
【００２５】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材において、二酸化炭素を吸収するアミン化合物としては、ポリエチレンイミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラエチレンアミンペンタミン、メチルジエタノールアミン、ジブチルアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ヘキサエチレンジアミン、ベンジルアミン等が挙げられる。
【００２６】
多孔質物質へのアミン化合物の含浸は、例えば所定濃度のアミン化合物の水溶液に多孔質物質を投入し、所定時間後に濾過し、さらに乾燥させることにより行うことができる。アミン化合物の含浸量は、多孔質物質への含浸前後の重量により求めることができる。
【００２７】
アミン化合物の含浸量は、多孔質物質１００重量部に対して、２５〜２５０重量部の範囲であることが好ましい。アミン化合物の含浸量がこの範囲を下回ると二酸化炭素吸収量が減少し、また、アミン化合物を上記範囲を上回って含浸させることは実質上不可能となる。
【００２８】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材においては、潮解性化合物は空気中の湿気を吸収し、担持されている活性炭等の多孔質物質の表面層では、高濃度水溶液として存在する。潮解性化合物の高濃度水溶液は水蒸気圧が極めて低いために、蒸発しにくい性質を有する。従って、潮解性化合物を含浸した多孔質物質が高温に曝された場合、徐々に水分が蒸発し、その蒸発熱によって二酸化炭素捕捉材のアミン化合物が冷却され、アミン化合物の酸化が防止されることとなる。一方、二酸化炭素の吸収に際しては、常温近傍で空気が供給されるため、加熱によって潮解性物質から放出された水分は、再び空気中から吸収され、保有水を回復することとなる。なお、アミン化合物も空気中の水分を吸収する性質を有するが、臭化リチウム等の潮解性物質に比べて空気中の水分の吸収能力が低いため、比較的低温域で水分を離脱するとともに、二酸化炭素の吸収に際しての水分回復量も少ない。
【００２９】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材において使用し得る潮解性化合物としては、高湿度下においてのみ潮解性を示す化合物も含まれ、臭化リチウム、塩化カルシウムのほか、塩化リチウム、沃化リチウム、臭化カルシウム、塩化カリウム、臭化カリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸マンガン、硫酸カルシウム、硫酸アンモニウム、硫酸マグネシウム、炭酸ナトリウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛等を例示することができる。
【００３０】
多孔質物質への潮解性化合物の含浸は、例えば所定濃度の潮解性化合物の水溶液に多孔質物質を投入し、所定時間後に濾過し、さらに乾燥させることにより行うことができる。潮解性化合物の含浸量および含浸率は、多孔質物質への含浸前後の重量により求めることができる。
【００３１】
潮解性化合物の含浸量は、重量比で、多孔質物質１００部に対して、１５０〜２５０部であることが好ましい。潮解性化合物の含浸量がこの範囲を下回ると高温下でのアミン化合物に対する冷却効果が実質上得られず、また、潮解性化合物を上記範囲を上回って含浸させることは実質上不可能となる。
【００３２】
図１は、本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材を航空機等の居住空間に適用する場合の二酸化炭素吸収装置の概略図である。同図に示す二酸化炭素吸収装置は、客室１０内の二酸化炭素を規定値以下に保持するためのものであり、２つの二酸化炭素吸収容器１１Ａおよび１１Ｂを備えている。各二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂには、多孔質物質にアミン化合物を含浸させた二酸化炭素捕捉材と多孔質物質に潮解性化合物を含浸させた冷却材とを混合した耐熱性二酸化炭素吸収材が充填されている。また、各二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂには、加熱により二酸化炭素の離脱を行うための、図示しない加熱装置が取り付けられている。
【００３３】
客室１０には、排気ファン１２を介してライン１３が接続されており、このライン１３は２つに分岐し、各分岐ラインはそれぞれバルブ１４Ａ，１４Ｂを介して二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂに接続されている。また、二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂには、外気をファン１５からバルブ１６Ａ，１６Ｂを介して二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂに供給する１７が接続されている。更に、二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂは、バルブ２５Ａ，２５Ｂを介して外部に連通し得るようになっている。
【００３４】
二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂは、それぞれバルブ１８Ａ，１８Ｂとライン１９とを介して客室１０に接続されるとともに、ライン１９には排気ライン２８が接続され、この排気ライン２８上には排気バルブ２７が取り付けられている。また、二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂは、バルブ２０Ａ，２０Ｂとライン２１とを介して外気に通じている。更に、二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂには、それぞれ排気用のライン２２Ａ，２２Ｂが接続され、ライン２２Ａはバルブ２３Ａおよびファン２４Ａを介して外部に通じており、同様に、ライン２２Ｂはバルブ２３Ｂおよびファン２４Ｂを介して外部に通じている。
【００３５】
図１の二酸化炭素吸収装置では、以下のようにして二酸化炭素の吸収と離脱が行われる。まず、全てのバルブが閉じた状態から、バルブ１６Ａおよび２０Ａを開いて二酸化炭素吸収容器１１Ａへの送気を開始するとともに二酸化炭素吸収容器１１Ａの加熱を開始し、二酸化炭素吸収容器１１Ａ内の耐熱性二酸化炭素吸収材の二酸化炭素の離脱を行う。二酸化炭素の離脱完了後、バルブ１６Ａおよび２０Ａを閉じるとともに二酸化炭素吸収容器１１Ａの加熱を止め、更にバルブ１４Ａ,１８Ａおよび排気バルブ２７を開いて客室１０から二酸化炭素吸収容器１１Ａへの送気を開始する。これにより、二酸化炭素吸収容器１１Ａによる二酸化炭素の吸収が開始されるが、開始直後の温度の高い空気は外部に排出することができる。次に、二酸化炭素吸収容器１１Ａへの送気により二酸化炭素吸収容器１１Ａ内の温度が下がった時点で排気バルブ２７を閉じ、これにより、二酸化炭素吸収後の空気が客室１０内に戻されることになる。なお、二酸化炭素吸収容器１１Ａの冷却装置を設ければ、排気バルブ２７は当初から閉じたままとし、客室１０から送られる空気からの二酸化炭素の吸収を終えた後、全てを客室１０に戻すことが可能となる。
【００３６】
図１の装置では、二酸化炭素吸収容器１１Ａによる二酸化炭素の吸収と並行して、もう一方の二酸化炭素吸収容器１１Ｂ内の耐熱性二酸化炭素吸収材からの二酸化炭素の離脱が行われる。即ち、バルブ１６Ｂおよび２０Ｂを開いて二酸化炭素吸収容器１１Ｂへの送気を開始するとともに二酸化炭素吸収容器１１Ｂの加熱が行われる。そして、二酸化炭素吸収容器１１Ａ内の耐熱性二酸化炭素吸収材の二酸化炭素の吸収能力が低下した時点で、バルブ１４Ｂ,１８Ｂを開くとともにバルブ１４Ａ,１８Ａを閉じ、同時にバルブ１６Ａ,２０Ａを開けるとともにバルブ１６Ｂ,２０Ｂを閉じ、更に二酸化炭素吸収容器１１Ａの加熱を開始することにより、二酸化炭素吸収容器１１Ｂによる二酸化炭素の吸収と、二酸化炭素吸収容器１１Ａ内の耐熱性二酸化炭素吸収材の二酸化炭素の離脱が行われる。このように二酸化炭素吸収容器１１Ａ,１１Ｂによる二酸化炭素の吸収と離脱とを交互に行うことにより、長期にわたって安定した二酸化炭素吸収性能を維持することができる。
【実施例】
【００３７】
表１に示す原料を用いて、水溶液含浸法により二酸化炭素捕捉材を調製した。表１に示すように、アミン化合物の水溶液に活性炭Ａを投入し、常温で２４時間浸漬した後、濾過し、風乾（空気中乾燥）することにより、二酸化炭素捕捉材を得た。この二酸化炭素捕捉材のアミン化合物の含浸率と、８０℃で二酸化炭素離脱後、０．５容積％の二酸化炭素を含むＨｅガス中、４０℃で吸収を行った場合の二酸化炭素吸収率とを重量測定により求め、その結果を併せて表１に記載した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
次に、表２に示す原料を用いて、水溶液含浸法により冷却材１〜２を調製した。表２に示すように、各濃度の潮解性物質の水溶液に活性炭Ａを投入し、常温で２４時間浸漬した後、濾過し、風乾（空気中乾燥）することにより、各冷却材１〜２を得た。これらの冷却材１〜２について、潮解性物質の含有率を求め、その結果を併せて表２に記載してある。
【００４０】
【表２】
【００４１】
表１に示す二酸化炭素捕捉材と表２に示す臭化リチウムを含有する冷却材１とを用い、表３に示す配合比率で混合して、実施例１〜４の耐熱性二酸化炭素吸収材を調製した。比較のために二酸化炭素捕捉材を１００容積％としたものを比較例とした。実施例１〜４および比較例の二酸化炭素吸収材について、１００ｇ当たりの二酸化炭素吸収量を測定し、その結果を併せて表３に記載した。その結果から明らかなように、二酸化炭素吸収量は、耐熱性二酸化炭素吸収材に含まれる二酸化炭素捕捉材の配合量に依存していることが分かる。
【００４２】
【表３】
【００４３】
表３の実施例１〜４および比較例の二酸化炭素吸収材について、耐熱性試験を行った。その結果を図２に示した。同図の試験は、各二酸化炭素吸収材を８５℃の恒温槽に入れて、その温度の経時変化を測定したものである。同図から、冷却材１を含有しない比較例の二酸化炭素吸収材は、約５０分後には設定温度の８５℃を超えて約８８℃にまで到達している。これは、アミン化合物の酸化反応により発熱が起こったためと考えられる。これに対して、冷却材１を含有する実施例１〜４の耐熱性二酸化炭素吸収材の場合は、３００分経過後においても設定温度８５℃より低い温度を保っている。これにより、臭化リチウムを含有する冷却材１の添加により、アミン化合物の酸化を抑制し得ることが分かる。
【００４４】
次に、表１に示す二酸化炭素捕捉材と、表２に示す塩化カルシウムを含有する冷却材２とを用い、表４に示す配合比率で混合して、実施例５〜８の耐熱性二酸化炭素吸収材を調製した。これらの二酸化炭素吸収材と、表３に示した二酸化炭素捕捉材を１００容積％とした比較例とについて、上記と同様に耐熱性試験を行い、その結果を図３に示した。同図から、塩化カルシウムを用いた二酸化炭素吸収材の場合も、約３００時間までは設定温度８５℃より低い温度を保っていることが分かる。これにより、塩化カルシウムを含有する冷却材２の添加により、アミン化合物の酸化を抑制し得ることが分かる。
【００４５】
【表４】
【００４６】
次に、実施例２の耐熱性二酸化炭素吸収材について、図４の概略図に示す装置を用いて二酸化炭素吸収と二酸化炭素離脱とを繰り返す試験を行った。同図に示す装置では、外気を送出するファン３１と、ファン３１からの空気とボンベ３３からの二酸化炭素とを混合するミキサー３２とを備えている。ミキサー３２を出た混合気体は、二酸化炭素濃度計３５および温湿度計３６によって二酸化炭素濃度と温度および湿度とが計測された後、流量計３４、バルブ４３を経て二酸化炭素吸収容器３０に導かれる。二酸化炭素吸収容器３０には、実施例２の耐熱性二酸化炭素吸収材が充填されている。二酸化炭素吸収容器３０の上流側と下流側との間には、差圧計３７が設けられている。二酸化炭素吸収容器３０を出た空気は温湿度計３８および二酸化炭素濃度計３９による二酸化炭素濃度と温度および湿度の計測が行われた後、バルブ４４を介して屋外に導かれている。
【００４７】
また、ファン３１から供給される空気は、流量計４０にも供給されており、流量計４０を出た空気はエアヒータ４１で加熱され、バルブ４２を介して二酸化炭素吸収容器３０に導かれるように構成されている。図４の装置では、二酸化炭素の吸収を行う場合はバルブ４３が開けられるとともにバルブ４２が閉じられ、二酸化炭素の離脱を行う場合はバルブ４３が閉じられるとともにバルブ４２が開けられる。
【００４８】
表５に図４の装置を用いた試験の条件を示す。同表に示すように、二酸化炭素吸収と二酸化炭素離脱とを３回繰り返した。各回の二酸化炭素の離脱の条件は同じであるが、二酸化炭素吸収の条件のうち、二酸化炭素濃度は０．２〜０．４容積％に増加している。
【００４９】
図５は表５の試験における二酸化炭素吸収性能の変化を表す図である。同図から、実施例２の耐熱性二酸化炭素吸収材は、３回の繰り返し使用をしても、二酸化炭素吸収性能を維持していることが分かる。
【００５０】
【表５】
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の高温下で二酸化炭素の離脱を行っても、長期に亘って安定して二酸化炭素の除去性能を発揮し得るので、交通機関関連の産業において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】耐熱性二酸化炭素吸収材を航空機に適用する場合の二酸化炭素吸収装置の概略図である。
【図２】表３の二酸化炭素吸収材について、耐熱性試験を行った結果を示す図である。
【図３】表４の二酸化炭素吸収材について、耐熱性試験を行った結果を示す図である。
【図４】実施例２の耐熱性二酸化炭素吸収材を用いて二酸化炭素吸収と二酸化炭素離脱との繰り返し試験を行うための装置を表す概略図である。
【図５】図５は表５の繰り返し試験における二酸化炭素吸収性能の変化を表す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 客室
１１Ａ，１１Ｂ 二酸化炭素吸収容器
１２ 排気ファン
１４Ａ，１４Ｂ バルブ
１５ ファン
１６Ａ，１６Ｂ バルブ
１８Ａ，１８Ｂ バルブ
２０Ａ，２０Ｂ バルブ
２２Ａ，２２Ｂ ライン
２３Ａ，２３Ｂ バルブ
２４Ａ，２４Ｂ ファン
２７ 排気バルブ
２８ 排気ライン
２１ ライン
３１ ファン
３３ ボンベ
３２ ミキサー
３５ 二酸化炭素濃度計
３６ 温湿度計
３４ 流量計
４３ バルブ
３０ 二酸化炭素吸収容器
３７ 差圧計
３８ 温湿度計
３９ 二酸化炭素濃度計
４４ バルブ
４０ 流量計
４１ エアヒータ
４２ バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性二酸化炭素吸収材およびその製造方法並びにこれを用いた二酸化炭素吸収方法および二酸化炭素吸収装置に関し、より詳細には、高温下で再生された場合にも二酸化炭素捕捉材の酸化が起こらない耐熱性二酸化炭素吸収材、その製造方法、並びに耐熱性二酸化炭素吸収材を用いた二酸化炭素吸収方法および二酸化炭素吸収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、潜水艦、宇宙船等では、換気ができないため、乗車空間には二酸化炭素の濃度を一定レベル以下に保つための二酸化炭素除去設備が必要となる。
【０００３】
このような二酸化炭素除去設備では、二酸化炭素捕捉材としてアミン化合物を使用することが検討されている（特許文献１〜３）。アミン化合物を使用した二酸化炭素除去設備では、二酸化炭素を吸収したアミン化合物から二酸化炭素を離脱させる際に比較的高温下に置かれるため、アミン化合物が酸化されてしまい、二酸化炭素の除去性能が徐々に低下してくることが問題となっている。この問題を解消するために、アミン化合物とポリオールとを活性炭等の多孔質物質に担持させてアミン化合物の酸化を防ぐ試みがなされている。
【特許文献１】特開平３−５０２７７４号公報（請求の範囲）
【特許文献２】特開平５−１６１８４３号公報（請求項１等）
【特許文献３】特許第２６３５４４６号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するために為されたものであり、本発明の目的は、長期に亘って安定して二酸化炭素の除去性能を発揮し得る耐熱性二酸化炭素吸収材およびその製造方法を提供することであり、更にはこの耐熱性二酸化炭素吸収材を用いた二酸化炭素吸収方法および二酸化炭素吸収装置を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材は、潜水艦、航空機、車両等の交通機関や、オフィスビル、ショッピングセンター等の商業施設等の居住空間における二酸化炭素を吸収する耐熱性二酸化炭素吸収材であって、多孔質物質にアミン化合物を含浸させた二酸化炭素捕捉材と、多孔質物質に潮解性化合物を含浸させた冷却材とを混合したことを特徴とする。
【０００６】
多孔質物質に含浸されたアミン化合物は、そのままでは二酸化炭素の離脱時の高温下で酸化され、次第に二酸化炭素を吸収しなくなるが、多孔質物質に潮解性化合物を含浸させた冷却材が混合されていれば、これに保持されている水が徐々に蒸発し、その際に蒸発熱を二酸化炭素捕捉材から奪うので、二酸化炭素捕捉材に含まれるアミン化合物の温度は周囲の温度より低く保たれ、その結果、アミン化合物の酸化が抑制される。
【０００７】
ここで、前記多孔質物質は活性炭であることが好ましい。活性炭はかさ密度が小さいため、単位重量当たりに担持し得るアミン化合物の量を多くすることができるからである。
【０００８】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材の製造方法は、潜水艦、航空機、車両等の交通機関や、オフィスビル、ショッピングセンター等の商業施設等の居住空間内で使用する耐熱性二酸化炭素吸収材の製造方法であって、アミン化合物の水溶液と、潮解性化合物の水溶液とをそれぞれ調製し、該アミン化合物の水溶液および該潮解性化合物の水溶液に、それぞれ多孔質物質を投入して前記アミン化合物および前記潮解性化合物を多孔質物質に含浸させた後、それぞれ乾燥させて二酸化炭素捕捉材と冷却材とを得、更に該二酸化炭素捕捉材と冷却材とを混合することを特徴とする。
【０００９】
上記のようにアミン化合物と潮解性化合物とを併用すると、潮解性化合物が保持する水分の蒸発による冷却効果により、アミン化合物の酸化が防止されるが、アミン化合物と潮解性化合物との両方を同じ多孔質物質に含浸させると、潮解性化合物がアミン化合物に何らかの影響を与え、アミン化合物の二酸化炭素吸収性能の低下が生じる。しかし、本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材の製造方法によれば、アミン化合物と潮解性化合物とが別々に多孔質物質に含浸されるため、アミン化合物への潮解性化合物の影響を回避しつつ、潮解性化合物による冷却効果を発揮させることが可能となる。
【００１０】
本発明の二酸化炭素の吸収方法は、上記の何れかに記載の耐熱性二酸化炭素吸収材を用いた二酸化炭素の吸収方法であって、二酸化炭素を含む処理対象の気体に前記耐熱性二酸化炭素吸収材を接触させる吸収工程と、該吸収工程後の前記耐熱性二酸化炭素吸収材を加熱するとともに、二酸化炭素離脱用の気体に接触させて二酸化炭素を離脱させる離脱工程とを包含することを特徴とする。
【００１１】
更に、前記離脱工程の後、更に前記吸収工程と前記離脱工程とを繰り返すことも可能である。
【００１２】
ここで、二酸化炭素離脱用の気体としては、二酸化炭素以外のガスであればよく、空気、窒素、水蒸気等を使用することができる。また、二酸化炭素離脱用の気体は、例えば６０〜８０℃前後に加熱すれば、二酸化炭素の離脱を迅速に進めることができる。
【００１３】
本発明の二酸化炭素吸収装置は、上記の二酸化炭素の吸収方法を実施するための二酸化炭素吸収装置であって、前記耐熱性二酸化炭素吸収材を収納する二酸化炭素吸収容器と、該二酸化炭素吸収容器に二酸化炭素を含む処理対象気体を供給する吸収用送気手段と、前記二酸化炭素吸収容器を加熱するための加熱手段と、前記二酸化炭素吸収容器に二酸化炭素離脱用の気体を供給する離脱用送気手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
更に、前記処理対象気体が供給されている前記二酸化炭素吸収容器からの吸収処理後の気体の温度が高い場合に、該吸収処理後の気体を外部に排気するための排気ラインを設けてもよい。
【００１５】
また、前記二酸化炭素吸収容器を冷却するための冷却装置を設けてもよい。
【００１６】
本発明の二酸化炭素吸収装置は、上記の二酸化炭素の吸収方法を実施するための二酸化炭素吸収装置であって、前記耐熱性二酸化炭素吸収材をそれぞれ収納する第１及び第２の二酸化炭素吸収容器と、該第１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの一方に二酸化炭素を含む処理対象気体を供給する吸収用送気手段と、前記１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの前記処理対象気体を送るべき前記一方の二酸化炭素吸収容器を選択する切換手段と、前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器をそれぞれ加熱するための第１及び第２の加熱手段と、前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの他方に二酸化炭素離脱用の気体を供給する離脱用送気手段と前記１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの二酸化炭素離脱用の気体を送るべき前記他方の二酸化炭素吸収容器を選択する他の切換手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
更に、前記処理対象気体が供給されている前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器うちの一方からの吸収処理後の気体の温度が高い場合に、該吸収処理後の気体を外部に排気するための排気ラインを設けてもよい。
【００１８】
また、前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器をそれぞれ冷却するための第１及び第２の冷却装置を設けてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材によれば、多孔質物質に含浸されたアミン化合物は、冷却材に保持されている水の蒸発により冷却され、その結果アミン化合物の酸化が抑制されるので、例えば高温下で二酸化炭素の離脱が行われる場合にも、アミン化合物の酸化が抑制され、長期に亘って安定した二酸化炭素吸収性能が発揮される。
【００２０】
加えて、本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材の製造方法によれば、アミン化合物と潮解性化合物とが別々に多孔質物質に含浸された後に混合されるため、アミン化合物への潮解性化合物の影響を回避しつつ、潮解性化合物による冷却効果を発揮させることが可能となり、アミン化合物の酸化を防止することができる。
【００２１】
本発明の二酸化炭素の吸収方法方法および二酸化炭素吸収装置によれば、高温下にアミン化合物を用いた二酸化炭素捕捉材を使用しても、潮解性化合物の冷却効果により、二酸化炭素捕捉材に含まれるアミン化合物が酸化しないので、二酸化炭素吸収性能が低下せず、長期にわたって二酸化炭素吸収性能が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施形態について、以下に詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材は、潜水艦、航空機、車両等の交通機関や、オフィスビル、ショッピングセンター等の商業施設等の多数の人間を収容する空間において使用するのに適している。
【００２４】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材において、アミン化合物および潮解性化合物を含浸させる多孔質物質としては、ゼオライト、活性炭、モレキュラーシーブス、モレキュラーシーブカーボン、シリカゲルなどを例示することができる。これらのうち、かさ密度が小さく、アミン化合物および潮解性化合物を含浸させても、二酸化炭素捕捉材および冷却材としての重量が大きくならない活性炭が好ましい。また、活性炭としては、平均細孔径２０〜１００Å、細孔容積１．０〜２．０ｃｍ3／ｇ、比表面積１０００〜２０００ｍ2／ｇの範囲のものが好ましい。
【００２５】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材において、二酸化炭素を吸収するアミン化合物としては、ポリエチレンイミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラエチレンアミンペンタミン、メチルジエタノールアミン、ジブチルアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ヘキサエチレンジアミン、ベンジルアミン等が挙げられる。
【００２６】
多孔質物質へのアミン化合物の含浸は、例えば所定濃度のアミン化合物の水溶液に多孔質物質を投入し、所定時間後に濾過し、さらに乾燥させることにより行うことができる。アミン化合物の含浸量は、多孔質物質への含浸前後の重量により求めることができる。
【００２７】
アミン化合物の含浸量は、多孔質物質１００重量部に対して、２５〜２５０重量部の範囲であることが好ましい。アミン化合物の含浸量がこの範囲を下回ると二酸化炭素吸収量が減少し、また、アミン化合物を上記範囲を上回って含浸させることは実質上不可能となる。
【００２８】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材においては、潮解性化合物は空気中の湿気を吸収し、担持されている活性炭等の多孔質物質の表面層では、高濃度水溶液として存在する。潮解性化合物の高濃度水溶液は水蒸気圧が極めて低いために、蒸発しにくい性質を有する。従って、潮解性化合物を含浸した多孔質物質が高温に曝された場合、徐々に水分が蒸発し、その蒸発熱によって二酸化炭素捕捉材のアミン化合物が冷却され、アミン化合物の酸化が防止されることとなる。一方、二酸化炭素の吸収に際しては、常温近傍で空気が供給されるため、加熱によって潮解性物質から放出された水分は、再び空気中から吸収され、保有水を回復することとなる。なお、アミン化合物も空気中の水分を吸収する性質を有するが、臭化リチウム等の潮解性物質に比べて空気中の水分の吸収能力が低いため、比較的低温域で水分を離脱するとともに、二酸化炭素の吸収に際しての水分回復量も少ない。
【００２９】
本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材において使用し得る潮解性化合物としては、高湿度下においてのみ潮解性を示す化合物も含まれ、臭化リチウム、塩化カルシウムのほか、塩化リチウム、沃化リチウム、臭化カルシウム、塩化カリウム、臭化カリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸マンガン、硫酸カルシウム、硫酸アンモニウム、硫酸マグネシウム、炭酸ナトリウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛等を例示することができる。
【００３０】
多孔質物質への潮解性化合物の含浸は、例えば所定濃度の潮解性化合物の水溶液に多孔質物質を投入し、所定時間後に濾過し、さらに乾燥させることにより行うことができる。潮解性化合物の含浸量および含浸率は、多孔質物質への含浸前後の重量により求めることができる。
【００３１】
潮解性化合物の含浸量は、重量比で、多孔質物質１００部に対して、１５０〜２５０部であることが好ましい。潮解性化合物の含浸量がこの範囲を下回ると高温下でのアミン化合物に対する冷却効果が実質上得られず、また、潮解性化合物を上記範囲を上回って含浸させることは実質上不可能となる。
【００３２】
図１は、本発明の耐熱性二酸化炭素吸収材を航空機等の居住空間に適用する場合の二酸化炭素吸収装置の概略図である。同図に示す二酸化炭素吸収装置は、客室１０内の二酸化炭素を規定値以下に保持するためのものであり、２つの二酸化炭素吸収容器１１Ａおよび１１Ｂを備えている。各二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂには、多孔質物質にアミン化合物を含浸させた二酸化炭素捕捉材と多孔質物質に潮解性化合物を含浸させた冷却材とを混合した耐熱性二酸化炭素吸収材が充填されている。また、各二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂには、加熱により二酸化炭素の離脱を行うための、図示しない加熱装置が取り付けられている。
【００３３】
客室１０には、排気ファン１２を介してライン１３が接続されており、このライン１３は２つに分岐し、各分岐ラインはそれぞれバルブ１４Ａ，１４Ｂを介して二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂに接続されている。また、二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂには、外気をファン１５からバルブ１６Ａ，１６Ｂを介して二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂに供給する１７が接続されている。更に、二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂは、バルブ２５Ａ，２５Ｂを介して外部に連通し得るようになっている。
【００３４】
二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂは、それぞれバルブ１８Ａ，１８Ｂとライン１９とを介して客室１０に接続されるとともに、ライン１９には排気ライン２８が接続され、この排気ライン２８上には排気バルブ２７が取り付けられている。また、二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂは、バルブ２０Ａ，２０Ｂとライン２１とを介して外気に通じている。更に、二酸化炭素吸収容器１１Ａ，１１Ｂには、それぞれ排気用のライン２２Ａ，２２Ｂが接続され、ライン２２Ａはバルブ２３Ａおよびファン２４Ａを介して外部に通じており、同様に、ライン２２Ｂはバルブ２３Ｂおよびファン２４Ｂを介して外部に通じている。
【００３５】
図１の二酸化炭素吸収装置では、以下のようにして二酸化炭素の吸収と離脱が行われる。まず、全てのバルブが閉じた状態から、バルブ１６Ａおよび２０Ａを開いて二酸化炭素吸収容器１１Ａへの送気を開始するとともに二酸化炭素吸収容器１１Ａの加熱を開始し、二酸化炭素吸収容器１１Ａ内の耐熱性二酸化炭素吸収材の二酸化炭素の離脱を行う。二酸化炭素の離脱完了後、バルブ１６Ａおよび２０Ａを閉じるとともに二酸化炭素吸収容器１１Ａの加熱を止め、更にバルブ１４Ａ,１８Ａおよび排気バルブ２７を開いて客室１０から二酸化炭素吸収容器１１Ａへの送気を開始する。これにより、二酸化炭素吸収容器１１Ａによる二酸化炭素の吸収が開始されるが、開始直後の温度の高い空気は外部に排出することができる。次に、二酸化炭素吸収容器１１Ａへの送気により二酸化炭素吸収容器１１Ａ内の温度が下がった時点で排気バルブ２７を閉じ、これにより、二酸化炭素吸収後の空気が客室１０内に戻されることになる。なお、二酸化炭素吸収容器１１Ａの冷却装置を設ければ、排気バルブ２７は当初から閉じたままとし、客室１０から送られる空気からの二酸化炭素の吸収を終えた後、全てを客室１０に戻すことが可能となる。
【００３６】
図１の装置では、二酸化炭素吸収容器１１Ａによる二酸化炭素の吸収と並行して、もう一方の二酸化炭素吸収容器１１Ｂ内の耐熱性二酸化炭素吸収材からの二酸化炭素の離脱が行われる。即ち、バルブ１６Ｂおよび２０Ｂを開いて二酸化炭素吸収容器１１Ｂへの送気を開始するとともに二酸化炭素吸収容器１１Ｂの加熱が行われる。そして、二酸化炭素吸収容器１１Ａ内の耐熱性二酸化炭素吸収材の二酸化炭素の吸収能力が低下した時点で、バルブ１４Ｂ,１８Ｂを開くとともにバルブ１４Ａ,１８Ａを閉じ、同時にバルブ１６Ａ,２０Ａを開けるとともにバルブ１６Ｂ,２０Ｂを閉じ、更に二酸化炭素吸収容器１１Ａの加熱を開始することにより、二酸化炭素吸収容器１１Ｂによる二酸化炭素の吸収と、二酸化炭素吸収容器１１Ａ内の耐熱性二酸化炭素吸収材の二酸化炭素の離脱が行われる。このように二酸化炭素吸収容器１１Ａ,１１Ｂによる二酸化炭素の吸収と離脱とを交互に行うことにより、長期にわたって安定した二酸化炭素吸収性能を維持することができる。
【実施例】
【００３７】
表１に示す原料を用いて、水溶液含浸法により二酸化炭素捕捉材を調製した。表１に示すように、アミン化合物の水溶液に活性炭Ａを投入し、常温で２４時間浸漬した後、濾過し、風乾（空気中乾燥）することにより、二酸化炭素捕捉材を得た。この二酸化炭素捕捉材のアミン化合物の含浸率と、８０℃で二酸化炭素離脱後、０．５容積％の二酸化炭素を含むＨｅガス中、４０℃で吸収を行った場合の二酸化炭素吸収率とを重量測定により求め、その結果を併せて表１に記載した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
次に、表２に示す原料を用いて、水溶液含浸法により冷却材１〜２を調製した。表２に示すように、各濃度の潮解性物質の水溶液に活性炭Ａを投入し、常温で２４時間浸漬した後、濾過し、風乾（空気中乾燥）することにより、各冷却材１〜２を得た。これらの冷却材１〜２について、潮解性物質の含有率を求め、その結果を併せて表２に記載してある。
【００４０】
【表２】
【００４１】
表１に示す二酸化炭素捕捉材と表２に示す臭化リチウムを含有する冷却材１とを用い、表３に示す配合比率で混合して、実施例１〜４の耐熱性二酸化炭素吸収材を調製した。比較のために二酸化炭素捕捉材を１００容積％としたものを比較例とした。実施例１〜４および比較例の二酸化炭素吸収材について、１００ｇ当たりの二酸化炭素吸収量を測定し、その結果を併せて表３に記載した。その結果から明らかなように、二酸化炭素吸収量は、耐熱性二酸化炭素吸収材に含まれる二酸化炭素捕捉材の配合量に依存していることが分かる。
【００４２】
【表３】
【００４３】
表３の実施例１〜４および比較例の二酸化炭素吸収材について、耐熱性試験を行った。その結果を図２に示した。同図の試験は、各二酸化炭素吸収材を８５℃の恒温槽に入れて、その温度の経時変化を測定したものである。同図から、冷却材１を含有しない比較例の二酸化炭素吸収材は、約５０分後には設定温度の８５℃を超えて約８８℃にまで到達している。これは、アミン化合物の酸化反応により発熱が起こったためと考えられる。これに対して、冷却材１を含有する実施例１〜４の耐熱性二酸化炭素吸収材の場合は、３００分経過後においても設定温度８５℃より低い温度を保っている。これにより、臭化リチウムを含有する冷却材１の添加により、アミン化合物の酸化を抑制し得ることが分かる。
【００４４】
次に、表１に示す二酸化炭素捕捉材と、表２に示す塩化カルシウムを含有する冷却材２とを用い、表４に示す配合比率で混合して、実施例５〜８の耐熱性二酸化炭素吸収材を調製した。これらの二酸化炭素吸収材と、表３に示した二酸化炭素捕捉材を１００容積％とした比較例とについて、上記と同様に耐熱性試験を行い、その結果を図３に示した。同図から、塩化カルシウムを用いた二酸化炭素吸収材の場合も、約３００時間までは設定温度８５℃より低い温度を保っていることが分かる。これにより、塩化カルシウムを含有する冷却材２の添加により、アミン化合物の酸化を抑制し得ることが分かる。
【００４５】
【表４】
【００４６】
次に、実施例２の耐熱性二酸化炭素吸収材について、図４の概略図に示す装置を用いて二酸化炭素吸収と二酸化炭素離脱とを繰り返す試験を行った。同図に示す装置では、外気を送出するファン３１と、ファン３１からの空気とボンベ３３からの二酸化炭素とを混合するミキサー３２とを備えている。ミキサー３２を出た混合気体は、二酸化炭素濃度計３５および温湿度計３６によって二酸化炭素濃度と温度および湿度とが計測された後、流量計３４、バルブ４３を経て二酸化炭素吸収容器３０に導かれる。二酸化炭素吸収容器３０には、実施例２の耐熱性二酸化炭素吸収材が充填されている。二酸化炭素吸収容器３０の上流側と下流側との間には、差圧計３７が設けられている。二酸化炭素吸収容器３０を出た空気は温湿度計３８および二酸化炭素濃度計３９による二酸化炭素濃度と温度および湿度の計測が行われた後、バルブ４４を介して屋外に導かれている。
【００４７】
また、ファン３１から供給される空気は、流量計４０にも供給されており、流量計４０を出た空気はエアヒータ４１で加熱され、バルブ４２を介して二酸化炭素吸収容器３０に導かれるように構成されている。図４の装置では、二酸化炭素の吸収を行う場合はバルブ４３が開けられるとともにバルブ４２が閉じられ、二酸化炭素の離脱を行う場合はバルブ４３が閉じられるとともにバルブ４２が開けられる。
【００４８】
表５に図４の装置を用いた試験の条件を示す。同表に示すように、二酸化炭素吸収と二酸化炭素離脱とを３回繰り返した。各回の二酸化炭素の離脱の条件は同じであるが、二酸化炭素吸収の条件のうち、二酸化炭素濃度は０．２〜０．４容積％に増加している。
【００４９】
図５は表５の試験における二酸化炭素吸収性能の変化を表す図である。同図から、実施例２の耐熱性二酸化炭素吸収材は、３回の繰り返し使用をしても、二酸化炭素吸収性能を維持していることが分かる。
【００５０】
【表５】
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の高温下で二酸化炭素の離脱を行っても、長期に亘って安定して二酸化炭素の除去性能を発揮し得るので、交通機関関連の産業において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】耐熱性二酸化炭素吸収材を航空機に適用する場合の二酸化炭素吸収装置の概略図である。
【図２】表３の二酸化炭素吸収材について、耐熱性試験を行った結果を示す図である。
【図３】表４の二酸化炭素吸収材について、耐熱性試験を行った結果を示す図である。
【図４】実施例２の耐熱性二酸化炭素吸収材を用いて二酸化炭素吸収と二酸化炭素離脱との繰り返し試験を行うための装置を表す概略図である。
【図５】図５は表５の繰り返し試験における二酸化炭素吸収性能の変化を表す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 客室
１１Ａ，１１Ｂ 二酸化炭素吸収容器
１２ 排気ファン
１４Ａ，１４Ｂ バルブ
１５ ファン
１６Ａ，１６Ｂ バルブ
１８Ａ，１８Ｂ バルブ
２０Ａ，２０Ｂ バルブ
２２Ａ，２２Ｂ ライン
２３Ａ，２３Ｂ バルブ
２４Ａ，２４Ｂ ファン
２７ 排気バルブ
２８ 排気ライン
２１ ライン
３１ ファン
３３ ボンベ
３２ ミキサー
３５ 二酸化炭素濃度計
３６ 温湿度計
３４ 流量計
４３ バルブ
３０ 二酸化炭素吸収容器
３７ 差圧計
３８ 温湿度計
３９ 二酸化炭素濃度計
４４ バルブ
４０ 流量計
４１ エアヒータ
４２ バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質物質にアミン化合物を含浸させた二酸化炭素捕捉材と、多孔質物質に潮解性化合物を含浸させた冷却材とを混合した耐熱性二酸化炭素吸収材。
【請求項２】
前記多孔質物質が活性炭である請求項１記載の耐熱性二酸化炭素吸収材。
【請求項３】
アミン化合物の水溶液と、潮解性化合物の水溶液とをそれぞれ調製し、
該アミン化合物の水溶液および該潮解性化合物の水溶液に、それぞれ多孔質物質を投入して前記アミン化合物および前記潮解性化合物を多孔質物質に含浸させた後、それぞれ乾燥させて二酸化炭素捕捉材と冷却材とを得、
該二酸化炭素捕捉材と冷却材とを混合すること
を特徴とする耐熱性二酸化炭素吸収材の製造方法。
【請求項４】
前記多孔質物質が活性炭である請求項３記載の耐熱性二酸化炭素吸収材の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の耐熱性二酸化炭素吸収材を用いた二酸化炭素の吸収方法であって、
二酸化炭素を含む処理対象の気体に前記耐熱性二酸化炭素吸収材を接触させる吸収工程と、
該吸収工程後の前記耐熱性二酸化炭素吸収材を加熱するとともに、二酸化炭素離脱用の気体に接触させて二酸化炭素を離脱させる離脱工程と
を包含する二酸化炭素の吸収方法。
【請求項６】
前記離脱工程の後、更に前記吸収工程と前記離脱工程とを繰り返すことを特徴とする請求項５記載の二酸化炭素の吸収方法。
【請求項７】
請求項５又は６記載の二酸化炭素の吸収方法を実施するための二酸化炭素吸収装置であって、
前記耐熱性二酸化炭素吸収材を収納する二酸化炭素吸収容器と、
該二酸化炭素吸収容器に二酸化炭素を含む処理対象気体を供給する吸収用送気手段と、
前記二酸化炭素吸収容器を加熱するための加熱手段と、
前記二酸化炭素吸収容器に二酸化炭素離脱用の気体を供給する離脱用送気手段と
を備えたことを特徴とする二酸化炭素吸収装置。
【請求項８】
前記処理対象気体が供給されている前記二酸化炭素吸収容器からの吸収処理後の気体の温度が高い場合に、該吸収処理後の気体を外部に排気するための排気ラインを更に備えたことを特徴とする請求項７記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項９】
前記二酸化炭素吸収容器を冷却するための冷却装置を更に備えた請求項７記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項１０】
請求項５又は６記載の二酸化炭素の吸収方法を実施するための二酸化炭素吸収装置であって、
前記耐熱性二酸化炭素吸収材をそれぞれ収納する第１及び第２の二酸化炭素吸収容器と、
該第１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの一方に二酸化炭素を含む処理対象気体を供給する吸収用送気手段と、
前記１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの前記処理対象気体を送るべき前記一方の二酸化炭素吸収容器を選択する切換手段と、
前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器をそれぞれ加熱するための第１及び第２の加熱手段と、
前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの他方に二酸化炭素離脱用の気体を供給する離脱用送気手段と
前記１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの二酸化炭素離脱用の気体を送るべき前記他方の二酸化炭素吸収容器を選択する他の切換手段と、
を備えたことを特徴とする二酸化炭素吸収装置。
【請求項１１】
前記処理対象気体が供給されている前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器うちの一方からの吸収処理後の気体の温度が高い場合に、該吸収処理後の気体を外部に排気するための排気ラインを更に備えたことを特徴とする請求項１０記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器をそれぞれ冷却するための第１及び第２の冷却装置を更に備えた請求項１０記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項１】
多孔質物質にアミン化合物を含浸させた二酸化炭素捕捉材と、多孔質物質に潮解性化合物を含浸させた冷却材とを混合した耐熱性二酸化炭素吸収材。
【請求項２】
前記多孔質物質が活性炭である請求項１記載の耐熱性二酸化炭素吸収材。
【請求項３】
アミン化合物の水溶液と、潮解性化合物の水溶液とをそれぞれ調製し、
該アミン化合物の水溶液および該潮解性化合物の水溶液に、それぞれ多孔質物質を投入して前記アミン化合物および前記潮解性化合物を多孔質物質に含浸させた後、それぞれ乾燥させて二酸化炭素捕捉材と冷却材とを得、
該二酸化炭素捕捉材と冷却材とを混合すること
を特徴とする耐熱性二酸化炭素吸収材の製造方法。
【請求項４】
前記多孔質物質が活性炭である請求項３記載の耐熱性二酸化炭素吸収材の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の耐熱性二酸化炭素吸収材を用いた二酸化炭素の吸収方法であって、
二酸化炭素を含む処理対象の気体に前記耐熱性二酸化炭素吸収材を接触させる吸収工程と、
該吸収工程後の前記耐熱性二酸化炭素吸収材を加熱するとともに、二酸化炭素離脱用の気体に接触させて二酸化炭素を離脱させる離脱工程と
を包含する二酸化炭素の吸収方法。
【請求項６】
前記離脱工程の後、更に前記吸収工程と前記離脱工程とを繰り返すことを特徴とする請求項５記載の二酸化炭素の吸収方法。
【請求項７】
請求項５又は６記載の二酸化炭素の吸収方法を実施するための二酸化炭素吸収装置であって、
前記耐熱性二酸化炭素吸収材を収納する二酸化炭素吸収容器と、
該二酸化炭素吸収容器に二酸化炭素を含む処理対象気体を供給する吸収用送気手段と、
前記二酸化炭素吸収容器を加熱するための加熱手段と、
前記二酸化炭素吸収容器に二酸化炭素離脱用の気体を供給する離脱用送気手段と
を備えたことを特徴とする二酸化炭素吸収装置。
【請求項８】
前記処理対象気体が供給されている前記二酸化炭素吸収容器からの吸収処理後の気体の温度が高い場合に、該吸収処理後の気体を外部に排気するための排気ラインを更に備えたことを特徴とする請求項７記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項９】
前記二酸化炭素吸収容器を冷却するための冷却装置を更に備えた請求項７記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項１０】
請求項５又は６記載の二酸化炭素の吸収方法を実施するための二酸化炭素吸収装置であって、
前記耐熱性二酸化炭素吸収材をそれぞれ収納する第１及び第２の二酸化炭素吸収容器と、
該第１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの一方に二酸化炭素を含む処理対象気体を供給する吸収用送気手段と、
前記１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの前記処理対象気体を送るべき前記一方の二酸化炭素吸収容器を選択する切換手段と、
前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器をそれぞれ加熱するための第１及び第２の加熱手段と、
前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの他方に二酸化炭素離脱用の気体を供給する離脱用送気手段と
前記１及び第２の二酸化炭素吸収容器のうちの二酸化炭素離脱用の気体を送るべき前記他方の二酸化炭素吸収容器を選択する他の切換手段と、
を備えたことを特徴とする二酸化炭素吸収装置。
【請求項１１】
前記処理対象気体が供給されている前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器うちの一方からの吸収処理後の気体の温度が高い場合に、該吸収処理後の気体を外部に排気するための排気ラインを更に備えたことを特徴とする請求項１０記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２の二酸化炭素吸収容器をそれぞれ冷却するための第１及び第２の冷却装置を更に備えた請求項１０記載の二酸化炭素吸収装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１１９９５８（Ｐ２０１０−１１９９５８Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９６３７４（Ｐ２００８−２９６３７４）
【出願日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１９年度 次世代航空機関等開発調査（高効率化システムの開発）−先進空調システムの技術開発（その３）契約、産業技術力強化法１９条の適用を受けるもの）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１９年度 次世代航空機関等開発調査（高効率化システムの開発）−先進空調システムの技術開発（その３）契約、産業技術力強化法１９条の適用を受けるもの）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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