JP2007007498A - 気体処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】気体成分を分離する気体処理システムを小型軽量化して耐久性を向上する。
【解決手段】処理対象気体は、未処理気体流路２から一方の処理用接続口22ａ、可動連通路24または連通路26、容器接続口22ｃを介して吸着状態の吸着容器10の気体通過路に導入され、吸着剤により含有分子を吸着された後に、他方の容器接続口32ｃ、可動連通路34または連通路36、処理用接続口32ａを介して処理済気体流路３に導かれる。高温気体は、高温気体流入路４から一方の再生用接続口32ｂ、可動連通路34または連通路36、容器接続口32ｃを介して再生状態の吸着容器10の気体通過路に導入され、吸着剤から放出された分子を含有した後に、他方の容器接続口22ｃ、可動連通路24または連通路26、再生用接続口22ｂを介して高温気体流出路５に導かれる。バルブボディ21、31の回転により、各吸着容器10を吸着状態と再生状態とに切替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば航空機、高速走行車両、水中移動船などの居室における空気等から二酸化炭素、水蒸気、酸素等の成分を分離した後に、除去あるいは再利用するのに適した気体処理システムに関する。

例えば航空機のキャビン内空気の含有分子を吸着し、吸着時よりも温度が上昇することで吸着した分子を空気中に放出する吸着剤を各々が収納する複数の吸着容器と、流路切替機構とを備え、各吸着容器は、その吸着剤に接するように空気を通過させる空気通過路を有し、流路切替機構により、各吸着容器は空気通過路が未処理空気流路と処理済空気流路とに接続される吸着状態と、空気通過路が高温空気流入路と高温空気流出路とに接続される再生状態とに切替られる空気処理システムが知られている（特許文献１参照）。

そのような空気処理システムにおいては、処理対象空気が、未処理空気流路から流路切替機構を介して空気通過路に導かれ、吸着状態の吸着容器における吸着剤により含有分子を吸着された後に流路切替機構を介して処理済空気流路に導かれる。また、未処理空気流路を流れる空気よりも高温の空気が、高温空気流入路から流路切替機構を介して空気通過路に導かれ、再生状態の吸着容器における吸着剤から放出された分子を含有した後に流路切替機構を介して高温空気流出路に導かれる。これにより、各吸着容器が流路切替機構により吸着状態と再生状態とに切替えられることで、いわゆる温度スイング法により各吸着容器における吸着剤において分子の吸着と放出が行われ、吸着剤の吸着性能が維持される。
特開２００３−１６００９８号公報

上記のような空気処理システムを小型軽量化する上では、流路切替機構を小型軽量化することと、各吸着容器での吸着−再生のサイクルを短くし、１サイクルでの吸着量を少なくすることで吸着に要する吸着剤を少なくするのが効果的である。また、吸着剤を迅速に再生すると共に吸着状態にある吸着剤の必要量を確保する上では、吸着容器の数を多くして流路切替機構による切替サイクルを速くするのが好ましい。

しかし、従来の流路切替機構は、各吸着容器における空気通過路の入口を未処理空気流路と高温空気流入路とに選択的に接続する切替えバルブと、空気通過路の出口を処理済空気流路と高温空気流出路とに選択的に接続する切替えバルブと、各切替えバルブの駆動装置により構成されていた。そのため、吸着容器の数が増加すると切替えバルブの数が増加すると共に駆動装置も併せて増加するため、流路切替機構を小型軽量化することができなかった。また、切替えバルブの耐久性が頻繁な切替えにより低下する。さらに、吸着状態と再生状態とで空気の温度だけでなく圧力も変化する場合、切替えバルブにおける可動部に圧力差による負荷が生じ、大きなバルブ駆動力が必要になったりバルブの耐久性が低下するおそれがある。このような課題を本発明は解決することを目的としている。

本発明は、気体の含有分子を吸着し、吸着時よりも温度が上昇することで吸着した分子を気体中に放出する吸着剤を各々が収納する複数の吸着容器と、流路切替機構とを備え、各吸着容器は、前記吸着剤に接するように気体を通過させる気体通過路を有し、前記流路切替機構により、各吸着容器は、前記気体通過路が未処理気体流路と処理済気体流路とに接続される吸着状態と、前記気体通過路が高温気体流入路と高温気体流出路とに接続される再生状態との間で切替えられ、処理対象気体が、前記未処理気体流路から前記流路切替機構を介して前記気体通過路に導かれ、吸着状態の前記吸着容器における吸着剤により含有分子を吸着された後に前記流路切替機構を介して前記処理済気体流路に導かれ、前記未処理気体流路を流れる気体よりも高温の気体が、前記高温気体流入路から前記流路切替機構を介して前記気体通過路に導かれ、再生状態の前記吸着容器における吸着剤から放出された分子を含有した後に前記流路切替機構を介して前記高温気体流出路に導かれる気体処理システムに適用される。
本発明においては、前記流路切替機構は、第１ケーシングと、前記第１ケーシング内に回転軸まわりに回転可能に配置された第１バルブボディと、第２ケーシングと、前記第２ケーシング内に回転軸まわりに回転可能に配置された第２バルブボディと、前記第１バルブボディと前記第２バルブボディとを回転させる駆動装置とを有し、前記第１ケーシングは、前記未処理気体流路と前記処理済気体流路の中の一方に接続される第１処理用接続口と、前記高温気体流入路と前記高温気体流出路の中の一方に接続される第１再生用接続口と、前記気体通過路の一端側に接続される複数の第１容器接続口を有し、前記第１バルブボディに、前記第１処理用接続口と前記第１再生用接続口の中の一方と前記第１容器接続口の中の少なくとも一つとに連通する第１可動連通路が形成され、前記第１ケーシング内における前記第１バルブボディの配置空間の残余空間により、前記第１処理用接続口と前記第１再生用接続口の中の他方と前記第１容器接続口の中で前記第１可動連通路に連通されていないものとに連通する第１連通路が形成され、前記第１バルブボディの回転方向における位置変化に応じて、前記第１可動連通路が連通する前記第１容器接続口が変更され、前記第２ケーシングは、前記未処理気体流路と前記処理済気体流路の中の他方に接続される第２処理用接続口と、前記高温気体流入路と前記高温気体流出路の中の他方に接続される第２再生用接続口と、前記気体通過路の他端側に接続される複数の第２容器接続口を有し、前記第２バルブボディに、前記第２処理用接続口と前記第２再生用接続口の中の一方と前記第２容器接続口の中の少なくとも一つとに連通する第２可動連通路が形成され、前記第２ケーシング内における前記第２バルブボディの配置空間の残余空間により、前記第２処理用接続口と前記第２再生用接続口の中の他方と前記第２容器接続口の中で前記第２可動連通路に連通されていないものとに連通する第２連通路が形成され、前記第２バルブボディの回転方向における位置変化に応じて、前記第２可動連通路が連通する前記第２容器接続口が変更され、前記第１処理用接続口と前記第２処理用接続口とが吸着状態の吸着容器の気体通過路を介して連通し、且つ、前記第１再生用接続口と前記第２再生用接続口とが再生状態の吸着容器の気体通過路を介して連通するように、前記第１バルブボディの回転と前記第２バルブボディの回転とが前記駆動装置により同期されることを特徴とする。
本発明によれば、処理対象気体は、未処理気体流路から一方のケーシングの処理用接続口、一方のバルブボディの可動連通路または一方のケーシング内の連通路、一方のケーシングの容器接続口を介して吸着状態の吸着容器の気体通過路に導入され、吸着剤により含有分子を吸着された後に、他方のケーシングの容器接続口、他方のバルブボディの可動連通路または他方のケーシング内の連通路、他方のケーシングの処理用接続口を介して処理済気体流路に導かれる。
また、高温気体は、高温気体流入路から一方のケーシングの再生用接続口、一方のバルブボディの可動連通路または一方のケーシング内の連通路、一方のケーシングの容器接続口を介して再生状態の吸着容器の気体通過路に導入され、吸着剤から放出された分子を含有した後に、他方のケーシングの容器接続口、他方のバルブボディの可動連通路または他方のケーシング内の連通路、他方のケーシングの再生用接続口を介して高温気体流出路に導かれる。
第１バルブボディの回転と第２バルブボディの回転により、各吸着容器は吸着状態と再生状態との間で切替えられる。

前記第１バルブボディは回転軸方向に直交する一端面と他端面を有すると共に各端面の面積は互いに等しくされ、前記第１ケーシングの内面は前記第１バルブボディの回転軸方向に直交する一側面と他側面を有し、前記第１バルブボディの一端面と前記第１ケーシングの内面における一側面との間の隙間が、前記第１バルブボディの他端面と前記第１ケーシングの内面における他側面との間の隙間に、前記第１バルブボディを貫通する通気流路を介して連通され、前記第２バルブボディは回転軸方向に直交する一端面と他端面を有すると共に各端面の面積は互いに等しくされ、前記第２ケーシングの内面は前記第２バルブボディの回転軸方向に直交する一側面と他側面を有し、前記第２バルブボディの一端面と前記第２ケーシングの内面における一側面との間の隙間が、前記第２バルブボディの他端面と前記第２ケーシングの内面における他側面との間の隙間に、前記第２バルブボディを貫通する通気流路を介して連通されるのが好ましい。
これにより、回転軸方向から作用する気体圧力に基づく各バルブボディの一端面における圧力により作用する力と他端面における圧力により作用する力とがバランスし、各端面がケーシングの内面に気体圧力により押し付けられるのを防止できる。よって、各バルブボディを回転させるのに大きなバルブ駆動力を必要とせず、また、各バルブボディの耐久性低下を防止できる。

前記駆動装置は、前記第１バルブボディと前記第２バルブボディを同軸中心に同行回転するように連結する伝動部材と、前記伝動部材を回転駆動するアクチュエータを有し、各吸着容器は第１ケーシングと第２ケーシングの間において前記伝動部材の周囲に配置されるのが好ましい。
これにより、気体処理システムの構成要素をコンパクトに配置することができ、駆動装置の構造を簡単化して軽量化できる。さらに、アクチュエータを単一とすることで、駆動回路も含めて軽量化を図ることができる。

各可動連通路は、連通する容器接続口の変更の前後において、何れの容器接続口とも連通されない状態とされるのが好ましい。
これにより、高温気体が処理対象気体と混合されるのを防止できる。

本発明の気体処理システムにおいては吸着容器の数は３つ以上であるのが好ましい。

本発明によれば、気体成分を分離する気体処理システムにおいて吸着容器の数が増加しても流路切替機構を構成するケーシングとバルブボディの数を増加させる必要がなく、流路切替機構の小型軽量化を図ることができ、さらに、流路切替機構の駆動力を小さくすると共に耐久性を向上できる。

図１に示す気体処理システム１は、未処理気体流路２から流入する処理対象気体の含有分子を吸着し、その含有分子が除去された処理対象気体を処理済気体流路３から流出させ、高温気体流入路４から流入する処理対象気体よりも高温の気体中に吸着した分子を放出し、その分子が放出された高温気体を高温気体流出路５から流出させるために用いられる。本実施形態では、処理対象気体は航空機のキャビン内からファン等により未処理気体流路２に送り込まれる空気とされ、高温気体は、例えば航空機のエンジン抽気や、航空機に搭載されるコンプレッサーにより圧縮された高温高圧の空気、あるいはこれらの空気と熱交換した空気とされる。

図２に示すように、気体処理システム１は、複数（本実施形態では４つとされるが特に限定されない）の吸着容器１０と、流路切替機構１１とを備える。各吸着容器１０に吸着剤が収納されている。吸着容器１０は本実施形態では回転体形状とされているが形状は特に限定されない。吸着剤は、気体の含有分子を吸着し、吸着時よりも温度が上昇することで吸着した分子を気体中に放出する。例えば、アミン基が付着した多孔質体のような二酸化炭素吸着物質、シリカゲルのような水分子吸着物質、ゼオライトのような特定の分子吸着物質等が吸着剤として用いられる。各吸着容器１０は、吸着剤に接するように気体を通過させる気体通過路を有し、吸着容器１０の一端と他端とが気体通過路の出入口とされている。例えば、図３に示すようにフォイル状の吸着物質の担持体１２を用い、これの表面に吸着剤を構成し、フォイル状の担持体１２を例えば図４に示すようにロール状に巻いて吸着容器１０に収納することで、その皮膜の表面に沿う気体通過路１５を形成する。

図２、図５、図６に示すように、流路切替機構１１は、第１ケーシング２０と、第１ケーシング２０内に回転軸まわりに回転可能に配置された第１バルブボディ２１と、第２ケーシング３０と、第２ケーシング３０内に回転軸まわりに回転可能に配置された第２バルブボディ３１と、第１バルブボディ２１と第２バルブボディ３１とを回転させる駆動装置４０とを有する。第１ケーシング２０と第２ケーシング３０の間に吸着容器１０が配置される。

第１ケーシング２０は、未処理気体流路２にフランジを介して接続される第１処理用接続口２２ａと、高温気体流出路５にフランジを介して接続される第１再生用接続口２２ｂと、気体通過路１５の一端側にフランジを介して接続される複数の第１容器接続口２２ｃを有し、各接続口２２ａ、２２ｂ、２２ｃを介して第１ケーシング２０の内部は未処理気体流路２と高温気体流出路５と各吸着容器１０の気体通過路１５に連通する。
本実施形態の第１容器接続口２２ｃは吸着容器１０と同数とされているが、一つの第１容器接続口２２ｃに複数の吸着容器１０の気体通過路１５の一端側を分岐配管を介して接続することで、第１容器接続口２２ｃの数を吸着容器１０の数より少なくしてもよい。

第２ケーシング３０は、処理済気体流路３にフランジを介して接続される第２処理用接続口３２ａと、高温気体流入路４にフランジを介して接続される第２再生用接続口３２ｂと、気体通過路１５の他端側にフランジを介して接続される複数の第２容器接続口３２ｃを有し、各接続口３２ａ、３２ｂ、３２ｃを介して第２ケーシング３０の内部は処理済気体流路３と高温気体流入路４と各吸着容器１０の気体通過路１５に連通する。
本実施形態の第２容器接続口３２ｃは吸着容器１０と同数とされているが、一つの第２容器接続口３２ｃに複数の吸着容器１０の気体通過路１５の他端側を分岐配管を介して接続することで、第２容器接続口３２ｃの数を吸着容器１０の数より少なくしてもよい。

本実施形態においては、各ケーシング２０、３０は、周壁２０ａ、３０ａと、周壁２０ａ、３０ａの外端（吸着容器１０のない側）開口を閉鎖する円板状の外端プレート２０ｂ、３０ｂと、周壁２０ａ、３０ａの内端（吸着容器１０のある側）開口を閉鎖する円板状の内端プレート２０ｃ、３０ｃから構成される。各ケーシング２０、３０の内面は、バルブボディ２１、３１の回転軸方向に直交する一側面２０Ａ、３０Ａと、この一側面２０Ａ、３０Ａに平行な他側面２０Ｂ、３０Ｂと、その回転軸と同心の円柱面に沿う内周面２０Ｃ、３０Ｃを有する。処理用接続口２２ａ、３２ａは周壁２０ａ、３０ａの外周から外方突出し、再生用接続口２２ｂ、３２ｂは外端プレート２０ｂ、３０ｂの外面中央から外方突出し、容器接続口２２ｃ、３２ｃは内端プレート２０ｃ、３０ｃの外面における周方向に離れた４位置から外方突出するように設けられている。

第１バルブボディ２１に、第１再生用接続口２２ｂと第１容器接続口２２ｃの中の少なくとも一つ（本実施形態では第１容器接続口２２ｃの一つであるが数は限定されない）とに連通する第１可動連通路２４が形成されている。第２バルブボディ３１に、第２再生用接続口３２ｂと第２容器接続口３２ｃの中の少なくとも一つ（本実施形態では第２容器接続口３２ｃの一つであるが数は限定されない）とに連通する第２可動連通路３４が形成されている。

各バルブボディ２１、３１は、回転軸と同心の円柱面の一部に沿う外周を有する柱状部２１ａ、３１ａと、柱状部２１ａ、３１ａの外周から張り出す回転軸方視で扇形の扇状部２１ｂ、３１ｂとから構成され、回転軸方向に直交する一端面２１Ａ、３１Ａと他端面２１Ｂ、３１Ｂとを有する。柱状部２１ａ、３１ａの各端が軸受２５を介してケーシング２０、３０により回転可能に支持され、これにより各バルブボディ２１、３１の回転軸は外端プレート２０ｂ、３０ｂと内端プレート２０ｃ、３０ｃの中心と同心とされている。なお、軸受２５は剛性を高くするのが好ましい。各バルブボディ２１、３１の材質としては、摩擦係数が低い値で安定し、空気温度の変動による変形が小さいものが良く、例えば軽量で摺動性の良いポリアセタール系の樹脂に剛性や強度を改善させるためにガラス繊維などで強化された繊維強化樹脂を採用するのが好ましい。

各可動連通路２４、３４は、柱状部２１ａ、３１ａにおいて回転軸に沿うと共に外端において開口する中心部２４ａ、３４ａと、扇状部２１ｂ、３１ｂにおいて回転軸方向に平行で両端面２１Ａ、３１Ａ、２１Ｂ、３１Ｂにおいて開口する偏心部２４ｂ、３４ｂと、中心部２４ａ、３４ａと偏心部２４ａ、３４ａを接続する接続部２４ｃ、３４ｃとを有し、柱状部２１ａ、３１ａの外端側開口において再生用接続口２２ｂ、３２ｂに連通し、偏心部２４ｂ、３４ｂの内端側開口において容器接続口２２ｃ、３２ｃに連通する。

第１ケーシング２０内における第１バルブボディ２１の配置空間の残余空間により、第１処理用接続口２２ａと第１容器接続口２２ｃの中で第１可動連通路２４に連通されていない状態のもの（本実施形態では第１容器接続口２２ｃの三つであるが数は限定されない）とに連通する第１連通路２６が形成される。第２ケーシング３０内における第２バルブボディ３１の配置空間の残余空間により、第２処理用接続口３２ａと第２容器接続口３２ｃの中で第２可動連通路３４に連通されていない状態のもの（本実施形態では第２容器接続口３２ｃの三つであるが数は限定されない）とに連通する第２連通路３６が形成される。

各可動連通路２４、３４の偏心部２４ｂ、３４ｂにおける各端の開口面積は互いに等しくされている。これにより、第１バルブボディ２１における回転軸方向に直交する一端面２１Ａの面積と他端面２１Ｂの面積は互いに等しくされ、第１バルブボディ２１の一端面２１Ａと第１ケーシング２０の内面における一側面２０Ａとの間の隙間が、第１バルブボディ２１の他端面２１Ｂと第１ケーシング２０の内面における他側面２０Ｂとの間の隙間に、第１バルブボディ２１を貫通する通気流路として第１可動連通路２４の偏心部２４ｂを介して連通される。また、第２バルブボディ３１における回転軸方向に直交する一端面３１Ａの面積と他端面３１Ｂの面積は互いに等しくされ、第２バルブボディ３１の一端面３１Ａと第２ケーシング３０の内面における一側面３０Ａとの間の隙間が、第２バルブボディ３１の他端面２１Ｂと第２ケーシング３０の内面における他側面３０Ｂとの間の隙間に、第２バルブボディ３１を貫通する通気流路として第２可動連通路３４の偏心部３４ｂを介して連通される。
これにより、回転軸方向から作用する気体圧力に基づく各バルブボディ２１、３１の一端面２１Ａ、３１Ａにおける圧力により作用する力と他端面２１Ｂ、３１Ｂにおける圧力により作用する力とがバランスし、各端面２１Ａ、３１Ａ、２１Ｂ、３１Ｂがケーシング２０、３０の内面に気体圧力により押し付けられるのを防止できる。よって、各バルブボディ２１、３１を回転させるのに大きなバルブ駆動力を必要とせず、また、各バルブボディ２１、３１は圧力負荷が作用せずにしゅう動するため耐久性低下を防止できる。

第１バルブボディ２１の回転方向における位置変化に応じて、第１可動連通路２４が連通する第１容器接続口２２ｃが変更され、これに応じて第１連通路２６が連通する第１容器接続口２２ｃが変更される。また、第２バルブボディ３１の回転方向における位置変化に応じて、第２可動連通路３４が連通する第２容器接続口３２ｃが変更され、これに応じて第２連通路３６が連通する第２容器接続口３２ｃが変更される。
図７（Ａ）に示すように、本実施形態の可動連通路２４、３４における偏心部２４ｂ、３４ｂの開口は、容器接続口２２ｃ、３２ｃの開口と略同寸、同形状とされ、バルブボディ２１、３１の回転軸からの径方向距離が等しくされている。各容器接続口２２ｃ、３２ｃはバルブボディ２１、３１の回転方向において９０度間隔に配置される。これにより、バルブボディ２１、３１の９０度毎の回転方向における位置変化に応じて、可動連通路２４、３４が連通する容器接続口２２ｃ、３２ｃと連通路２６、３６が連通する容器接続口２２ｃ、３２ｃとが変更される。

各可動連通路２４、３４は、連通する容器接続口の変更の前後において、何れの容器接続口２２ｃ、３２ｃとも連通されない状態とされる。すなわち、各可動連通路２４、３４は、図７（Ａ）のように容器接続口２２ｃ、３２ｃに連通する状態から、バルブボディ２１、３１の９０度回転により図７（Ｃ）のように別の容器接続口２２ｃ、３２ｃに連通する状態となる前後において、図７（Ｂ）のように何れの容器接続口２２ｃ、３２ｃとも連通されない状態となる。

駆動装置４０は、第１バルブボディ２１と第２バルブボディ３１を同軸中心に同行回転するように連結する伝動部材４１と、伝動部材４１を回転駆動する単一のアクチュエータ４２を有する。各吸着容器１０は第１ケーシング２０と第２ケーシング３０の間において伝動部材４１の周囲に配置される。これにより、気体処理システムの構成要素をコンパクトに配置することができ、駆動装置４０の構造を簡単化して軽量化できる。さらに、アクチュエータを単一とすることで、駆動回路も含めて軽量化を図ることができる。本実施形態の伝動部材４１は中空シャフトとされ、アクチュエータ４２はステッピングモータとされる。アクチュエータ４２の出力軸の一端は第１バルブボディ２１に同軸中心にスプライン等を介して同行回転するように連結され、出力軸の他端は伝動部材４１の一端にスプライン等を介して同軸中心に同行回転するように連結され、伝動部材４１の他端は第２バルブボディ３１にスプライン等を介して同軸中心に同行回転するように連結される。なお、各バルブボディ２１、３１からの空気漏れ防止のため、ステッピングモータにシールが内蔵され、伝動部材４１の他端は第２バルブボディ３１にシール４５を介し連結される。

本実施形態においては、アクチュエータ４２により各バルブボディ２１、３１は間欠的に９０度ずつ回転駆動されることで、各吸着容器１０は、流路切替機構１１により、気体通過路１５が未処理気体流路２と処理済気体流路３とに接続される吸着状態と、気体通過路１５が高温気体流入路４と高温気体流出路５とに接続される再生状態との間で切替えられる。また、第１処理用接続口２２ａと第２処理用接続口３２ａとが吸着状態の吸着容器１０の気体通過路１５を介して連通し、且つ、第１再生用接続口２２ｂと第２再生用接続口３２ｂとが再生状態の吸着容器１０の気体通過路１５を介して連通するように、第１バルブボディ２１の回転と第２バルブボディ３１の回転とが駆動装置４０により同期される。これにより、処理対象空気が、未処理気体流路２から流路切替機構１１を介して気体通過路１５に導かれ、吸着状態の吸着容器１０における吸着剤により含有分子を吸着された後に流路切替機構１１を介して処理済気体流路３に導かれ、未処理気体流路２を流れる空気よりも高温の空気が、高温気体流入路４から流路切替機構１１を介して気体通過路１５に導かれ、再生状態の吸着容器１０における吸着剤から放出された分子を含有した後に流路切替機構１１を介して高温気体流出路５に導かれる。各吸着容器１０が再生状態とされる時間は吸着剤を再生するのに必要な時間とされ、実験により予め定めればよい。

図２、図５、図６において上記構成による空気の流れは矢印で示し、処理対象空気は、未処理気体流路２から第１処理用接続口２２ａ、第１連通路２６、第１容器接続口２２ｃを介して３つの吸着状態の吸着容器１０の気体通過路１５に導入され、吸着剤により含有分子を吸着された後に、第２容器接続口３２ｃ、第２連通路３６、第２処理用接続口３２ａを介して処理済気体流路３に導かれる。処理済気体流路３に導かれた空気は、例えば二酸化炭素を分離されたものであれば再び航空機のキャビンに導入されて再利用され、酸素を分離されたものであれば窒素富化空気として燃料タンク等に防爆のため供給された後に機外に排出され、水分を除去されたものであれば高温多湿な地上では空調空気として再利用される。
また、高温気体は、高温気体流入路４から第２再生用接続口３２ｂ、第２可動連通路３４、第２容器接続口３２ｃを介して一つの再生状態の吸着容器１０の気体通過路１５に導入され、吸着剤から放出された分子を含有した後に、第１容器接続口２２ｃ、第１可動連通路２４、第１再生用接続口２２ｂを介して高温気体流出路５に導かれる。高温気体流出路４に導かれた空気は、例えば二酸化炭素を放出されたものであれば機外に排出され、酸素や水分を放出されたものであれば高高度を巡航している場合は再び航空機のキャビンに導入されて再利用される。
第１バルブボディ２１の回転と第２バルブボディ３１の回転により、各吸着容器１０を吸着状態と再生状態との間で切替えることができ、各吸着容器１０の吸着剤の機能を維持できる。
さらに、各可動連通路２４、３４が、連通する容器接続口２２ｃ、３２ｃの変更の前後において、図７（Ｂ）のように何れの容器接続口２２ｃ、３２ｃとも連通されない状態となることで、高温気体が処理対象気体と混合されるのを防止できる。

図８は本発明の変形例を示す。上記実施形態との相違は、各ケーシング２０、３０の外端プレート２０ｂ、３０ｂの内面に、バルブボディ２１、３１の回転軸方向において各容器接続口２２ｃ、３２ｃと対向する凹部２０ｂ′、３０ｂ′が、各容器接続口２２ｃ、３２ｃと略同寸、同形状に形成される。また、各バルブボディ２１、３１の一端面２１Ａ、３１Ａと各ケーシング２０、３０の内面における一側面２０Ａ、３０Ａとの間の隙間を、各バルブボディ２１、３１の他端面２１Ｂ、３１Ｂと各ケーシング２０、３０の内面における他側面２０Ｂ、３０Ｂとの間の隙間に連通させる通気流路として、可動連通路２４、３４の偏心部２４ｂ、３４ｂ以外に、各バルブボディ２１、３１に一対の通孔２４′、３４′が形成されている。これにより、図７（Ｂ）のように各可動連通路２４、３４が何れの容器接続口２２ｃ、３２ｃとも連通されない状態においても、各バルブボディ２１、３１の一端面２１Ａ、３１Ａに回転軸方向から作用する気体圧力と他端面２１Ｂ、３１Ｂに回転軸方向から作用する気体圧力とをバランスさせ、各端面２１Ａ、３１Ａ、２１Ｂ、３１Ｂがケーシング２０、３０の内面に気体圧力により押し付けられるのをより確実に防止できる。他は上記実施形態と同様である。なお、端面２１Ａ、３１Ａ、２１Ｂ、３１Ｂと側面２０Ａ、３０Ａ、２０Ｂ、３０Ｂとの間の隙間は、例えば数μｍ〜１０数μｍに設定される。凹部２０ｂ′、３０ｂ′は、例えば深さ数百μｍ程度に設定され、通孔２４′、３４′の直径は例えば１〜２ｍｍに設定される。

本発明は上記実施形態や変形例に限定されない。例えば、第１処理用接続口を処理済気体流路に接続し、第２処理用接続口を未処理気体流路に接続してもよいし、第１再生用接続口を高温気体流入路に接続し、第２再生用接続口を高温気体流出路に接続してもよい。
また、上記実施形態における第１処理用接続口と第１再生用接続口とを入れ替え、第１可動連通路を第１処理用接続口と３つの第１容器接続口に連通させ、第１連通路を第１再生用接続口と１つの第１容器接続口に連通させてもよいし、第２処理用接続口と第２再生用接続口とを入れ替え、第２可動連通路を第２処理用接続口と３つの第２容器接続口に連通させ、第２連通路を第２再生用接続口と１つの第２容器接続口に連通させてもよい。
伝動部材の一端を第１バルブボディに他端を第２バルブボディに同軸中心に同行回転するように連結し、アクチュエータの回転をギヤやタイミングベルト等を介して伝動部材に伝達するようにしてもよい。あるいは、第１バルブボディの回転軸と第２バルブボディの回転軸とが平行になるように配置し、各バルブボディそれぞれと同行回転する一対の伝動部材を設け、両伝動部材にアクチュエータの回転をギヤやタイミングベルト等を介して伝達するようにしてもよい。そのアクチュエータはステッピングモータに限定されず、例えば減速ギヤを内蔵したモータにより両バルブボディを連続的に回転駆動してもよく、駆動装置は第１バルブボディの回転と第２バルブボディの回転とを同期させるものであればよい。
気体処理システムは航空機に装備されるものに限定されず、高速走行車両や水中移動船などの居室における空気等から二酸化炭素、水蒸気、酸素等の成分を分離したり、また、空気以外の気体から有害物質成分等を分離するために用いてもよい。

本発明の実施形態の気体処理システムの構成説明図 本発明の実施形態の気体処理システムの一部破断側面図 本発明の実施形態の気体処理システムにおける吸着容器の構成用フォイルを示す図 本発明の実施形態の気体処理システムにおける吸着容器の構成説明図 本発明の実施形態の気体処理システムにおける要部の分解斜視図 本発明の実施形態の気体処理システムにおける異なる要部の分解斜視図 本発明の実施形態の気体処理システムにおけるバルブボディの可動連通路と容器接続口との位置関係の変化を示す図 本発明の変形例の気体処理システムの要部の分解斜視図

符号の説明

２ 未処理気体流路
３ 処理済気体流路
４ 高温気体流入路
５ 高温気体流出路
１０ 吸着容器
１１ 流路切替機構
１５ 気体通過路
２０ 第１ケーシング
２０Ａ 一側面
２０Ｂ 他側面
２１ 第１バルブボディ
２１Ａ 一端面
２１Ｂ 他端面
２２ａ 第１処理用接続口
２２ｂ 第１再生用接続口
２２ｃ 第１容器接続口
２４ 第１可動連通路
２４ｂ、３４ｂ 偏心部（通気流路）
２４′、３４′ 通孔（通気流路）
２６ 第１連通路
３０ 第２ケーシング
３０Ａ 一側面
３０Ｂ 他側面
３１ 第２バルブボディ
３１Ａ 一端面
３１Ｂ 他端面
３２ａ 第２処理用接続口
３２ｂ 第２再生用接続口
３２ｃ 第２容器接続口
３４ 第２可動連通路
３６ 第２連通路
４０ 駆動装置
４１ 伝動部材
４２ アクチュエータ

Claims (4)

1. 気体の含有分子を吸着し、吸着時よりも温度が上昇することで吸着した分子を気体中に放出する吸着剤を各々が収納する複数の吸着容器と、
   流路切替機構とを備え、
   各吸着容器は、前記吸着剤に接するように気体を通過させる気体通過路を有し、
   前記流路切替機構により、各吸着容器は、前記気体通過路が未処理気体流路と処理済気体流路とに接続される吸着状態と、前記気体通過路が高温気体流入路と高温気体流出路とに接続される再生状態との間で切替えられ、
   処理対象気体が、前記未処理気体流路から前記流路切替機構を介して前記気体通過路に導かれ、吸着状態の前記吸着容器における吸着剤により含有分子を吸着された後に前記流路切替機構を介して前記処理済気体流路に導かれ、前記未処理気体流路を流れる気体よりも高温の気体が、前記高温気体流入路から前記流路切替機構を介して前記気体通過路に導かれ、再生状態の前記吸着容器における吸着剤から放出された分子を含有した後に前記流路切替機構を介して前記高温気体流出路に導かれる気体処理システムにおいて、
   前記流路切替機構は、第１ケーシングと、前記第１ケーシング内に回転軸まわりに回転可能に配置された第１バルブボディと、第２ケーシングと、前記第２ケーシング内に回転軸まわりに回転可能に配置された第２バルブボディと、前記第１バルブボディと前記第２バルブボディとを回転させる駆動装置とを有し、
   前記第１ケーシングは、前記未処理気体流路と前記処理済気体流路の中の一方に接続される第１処理用接続口と、前記高温気体流入路と前記高温気体流出路の中の一方に接続される第１再生用接続口と、前記気体通過路の一端側に接続される複数の第１容器接続口を有し、
   前記第１バルブボディに、前記第１処理用接続口と前記第１再生用接続口の中の一方と前記第１容器接続口の中の少なくとも一つとに連通する第１可動連通路が形成され、
   前記第１ケーシング内における前記第１バルブボディの配置空間の残余空間により、前記第１処理用接続口と前記第１再生用接続口の中の他方と前記第１容器接続口の中で前記第１可動連通路に連通されていないものとに連通する第１連通路が形成され、
   前記第１バルブボディの回転方向における位置変化に応じて、前記第１可動連通路が連通する前記第１容器接続口が変更され、
   前記第２ケーシングは、前記未処理気体流路と前記処理済気体流路の中の他方に接続される第２処理用接続口と、前記高温気体流入路と前記高温気体流出路の中の他方に接続される第２再生用接続口と、前記気体通過路の他端側に接続される複数の第２容器接続口を有し、
   前記第２バルブボディに、前記第２処理用接続口と前記第２再生用接続口の中の一方と前記第２容器接続口の中の少なくとも一つとに連通する第２可動連通路が形成され、
   前記第２ケーシング内における前記第２バルブボディの配置空間の残余空間により、前記第２処理用接続口と前記第２再生用接続口の中の他方と前記第２容器接続口の中で前記第２可動連通路に連通されていないものとに連通する第２連通路が形成され、
   前記第２バルブボディの回転方向における位置変化に応じて、前記第２可動連通路が連通する前記第２容器接続口が変更され、
   前記第１処理用接続口と前記第２処理用接続口とが吸着状態の吸着容器の気体通過路を介して連通し、且つ、前記第１再生用接続口と前記第２再生用接続口とが再生状態の吸着容器の気体通過路を介して連通するように、前記第１バルブボディの回転と前記第２バルブボディの回転とが前記駆動装置により同期されることを特徴とする気体処理システム。
2. 前記第１バルブボディは回転軸方向に直交する一端面と他端面を有すると共に各端面の面積は互いに等しくされ、
   前記第１ケーシングの内面は前記第１バルブボディの回転軸方向に直交する一側面と他側面を有し、
   前記第１バルブボディの一端面と前記第１ケーシングの内面における一側面との間の隙間が、前記第１バルブボディの他端面と前記第１ケーシングの内面における他側面との間の隙間に、前記第１バルブボディを貫通する通気流路を介して連通され、
   前記第２バルブボディは回転軸方向に直交する一端面と他端面を有すると共に各端面の面積は互いに等しくされ、
   前記第２ケーシングの内面は前記第２バルブボディの回転軸方向に直交する一側面と他側面を有し、
   前記第２バルブボディの一端面と前記第２ケーシングの内面における一側面との間の隙間が、前記第２バルブボディの他端面と前記第２ケーシングの内面における他側面との間の隙間に、前記第２バルブボディを貫通する通気流路を介して連通される請求項１に記載の気体処理システム。
3. 前記駆動装置は、前記第１バルブボディと前記第２バルブボディを同軸中心に同行回転するように連結する伝動部材と、前記伝動部材を回転駆動するアクチュエータを有し、
   各吸着容器は第１ケーシングと第２ケーシングの間において前記伝動部材の周囲に配置される請求項１または２に記載の気体処理システム。
4. 各可動連通路は、連通する容器接続口の変更の前後において、何れの容器接続口とも連通されない状態とされる請求項１〜３の中の何れか１項に記載の気体処理システム。

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