JP2008212844A - 二酸化炭素の吸着要素および吸着装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】二酸化炭素吸着要素1は、高分子材製のベースフィルム15の少なくとも一面が担体フィルム16により覆われる。担体フィルム16は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製のフォイルの表層を酸化することで形成され、その表層が多孔質の酸化アルミニウム製担持層16aとされ、残部がアルミニウムまたはアルミニウム合金製支持層16bとされる。担持層16aの各孔16a′の内面に二酸化炭素吸着用アミン基17が付着される。
【選択図】図2
Description
これにより、柔軟で可撓性を有する高強度、高靱性の高分子材製のベースフィルムが二酸化炭素吸着要素の強度維持の核となり、アルミニウムやアルミニウム合金を強度維持の核とするのに比べ、二酸化炭素吸着要素を薄く軽量化でき、また、取り扱い容易となる。
これにより、吸着状態においては、空気通路を通過する空気中に含まれる二酸化炭素がアミン基により吸着される。再生状態においては、高温流体通路を通過する流体によりアミン基が二酸化炭素吸着時より高温に加熱され、吸着した二酸化炭素を空気通路を通過する空気中に放出することで再生される。この場合、隔壁に形成される開口の数や二酸化炭素吸着要素の数は特に限定されない。アミン基が付着された二酸化炭素吸着要素の表層は空気通路を通過する空気の流れ方向に沿うのが好ましい。これにより、二酸化炭素吸着要素が薄くされることと相まって空気通路における圧力損失を大きくすることなく二酸化炭素の吸着を迅速に行うことができる。また、ベースフィルムの一面のみに担体フィルムが形成されるのが好ましい。
ノズル20から流出する重合された溶融樹脂21を、凝固させながらローラ22間を通過させることでフィルム状とし、これを二軸延伸装置23を通すことで長手方向と幅方向とに延伸させることで、ベースフィルム15が形成される。二軸延伸装置23は公知のものを用いることができる。
次に、ベースフィルム15の両面に噴霧器24を介して接着剤18Aが噴霧されることで接着剤層18が形成され、ロールから繰り出されるアルミニウム製またはアルミニウム合金製のフォイル16Aがベースフィルム15の両面に接着され、加熱ローラ26により加熱されることで接着剤層18が硬化される。
次に、積層されたベースフィルム15とフォイル16Aは、容器27内の酸性処理液28に導入され、フォイル16Aの表層に陽極酸化処理が施されることで担持層16aが形成される。すなわち、フォイル16Aにおける支持層16bとなる部分を陽極として、例えば希硫酸を主成分とする電解液である酸性処理液28内で電流を流す陽極酸化処理により、そのフォイルの表層に図4に示すように担持層16aが形成される。担持層16aは担体フィルム16の厚さ方向に成長することから、担持層16aにおける各孔16a′の深さ方向は担体フィルム16の厚さ方向になる。酸性処理液28の種類、濃度、温度、印加電流値などのパラメータを管理することで、アミン基17を付着させるのに適した孔16a′を有する均一な品質の担持層16aを生成することができる。このような陽極酸化による担持層16aの生成は公知の工程により行うことができる。
次に、積層されたベースフィルム15と担体フィルム16は、容器29内のアミン基を含む溶液30内に導入され、担持層16aの各孔16a′の内面にアミン基17が付着され、ヒーター25により乾燥させられることで二酸化炭素吸着要素1が製造される。なお、容器29内のアミン基を含む溶液30としては、アミン基17を多数持つ例えばポリエチレンイミンのような高分子剤を揮発性溶剤に溶かしたものを用いることができる。
ベースフィルム :厚さ12μm、比重1.40
各担持層 :厚さ30.0μm、比重1.99
各支持層 :厚さ5.0μm、比重2.71
各接着剤層 :厚さ2.5μm、比重1.41
二酸化炭素吸着要素:厚さ87.0μm、単位面積当たり重量0.170g/cm2
各酸化アルミニウム層:厚さ30.0μm、比重1.99
金属層 :厚さ40.0μm、比重2.71
二酸化炭素吸着装置 :厚さ100.0μm、単位面積当たり重量0.228g/cm2
すなわち、本発明によれば従来に比べ二酸化炭素吸着要素1を薄く軽量にできる。
本変形例の第1ダクト31″は、両端に壁を有する外筒50″と両端開口の円筒状の内筒53″により構成され、第2ダクト32″は内筒53″により構成され、内筒53″は外筒50″内に配置され、両軸心は平行とされる。外筒50″の一端の端部壁に複数の空気導入口31aが設けられ、他端の端部壁に複数の空気排出口31bが設けられている。内筒53″の両端は外筒50″の両端の端部壁に形成された開口の内面によりシール部材(図示省略)を介して支持され、外筒50″の一端の端部壁に流入口32bが内筒53″の一端開口に通じるように設けられ、外筒50″の他端の端部壁に流出口32cが内筒53″の他端開口に通じるように設けられている。これにより、外筒50″と内筒53″により囲まれた空間を空気通路31Aとする第1ダクト31″が構成され、内筒53″により囲まれた空間を高温流体通路32Aとする第2ダクト32″が構成され、空気通路31Aに空気が外筒50″の軸方向から導入され、高温流体通路32Aに水蒸気が外筒50″の軸方向から導入される。
2、2′、2″ 二酸化炭素吸着装置
8 導入側切換バルブ(切換機構)
9 排出側切換バルブ(切換機構)
15 ベースフィルム
16 担体フィルム
16a 担持層
16b 支持層
16a′ 孔
17 アミン基
31、31′、31″ 第1ダクト
31A 空気通路
32、32′、32″ 第2ダクト
32A 高温流体通路
33 還流通路
35 開閉バルブ(切換機構)
37 加熱装置
40、40′、40″ 隔壁
40a、40a′、40a″ 開口
α 袋
Claims (7)
- 空気中の二酸化炭素を吸着するための可撓性を有するフィルム状の二酸化炭素吸着要素であって、
高分子材製のベースフィルムと、
前記ベースフィルムの少なくとも一面に形成される担体フィルムとを備え、
前記担体フィルムは、その表層が多孔質の酸化アルミニウム製担持層とされると共に残部がアルミニウムまたはアルミニウム合金製支持層とされるように、アルミニウム製またはアルミニウム合金製のフォイルの表層を酸化することで形成され、
前記担持層の各孔の内面に二酸化炭素吸着用アミン基が付着されている二酸化炭素吸着要素。 - 前記高分子材がポリエチレンテレフタレートである請求項1に記載の二酸化炭素吸着要素。
- 空気通路を構成する第1ダクトと、
前記空気通路を通過する空気よりも高温の流体が通過する高温流体通路を構成する第2ダクトと、
前記空気通路と前記高温流体通路とを仕切る隔壁とを備え、
前記隔壁に開口が形成され、
請求項1または2に記載の前記二酸化炭素吸着要素が前記開口を閉鎖するように設けられ、
前記二酸化炭素吸着要素は、前記アミン基が前記空気通路内に配置され、
前記高温流体通路を高温の流体が通過しない吸着状態と通過する再生状態とに切り換える切換機構が設けられている二酸化炭素吸着装置。 - 前記二酸化炭素吸着要素により偏平な袋が形成され、
前記アミン基が付着された表層が前記袋の外面側とされ、
前記アミン基が付着された表層が前記空気通路を通過する空気の流れ方向に沿うように、前記袋は前記空気通路内に配置され、
前記再生状態において前記袋の内部に前記高温流体通路を通過する流体が導入されるように、前記袋の開口の周囲部により前記隔壁の開口の周囲部が覆われる請求項3に記載の二酸化炭素吸着装置。 - 前記高温流体通路における圧力と前記空気通路における圧力との差を前記再生状態では前記吸着状態におけるよりも増大する機構を備え、その圧力差の増大により前記再生状態では前記袋が膨張される請求項4に記載の二酸化炭素吸着装置。
- 前記二酸化炭素吸着要素により袋が形成され、
前記再生状態において前記袋の内部に前記高温流体通路を通過する流体が導入されるように、前記袋の開口の周囲部により前記隔壁の開口の周囲部が覆われ、
前記高温流体通路における圧力と前記空気通路における圧力との差を前記再生状態では前記吸着状態におけるよりも増大する機構を備え、その圧力差の増大により前記再生状態では前記袋が膨張される請求項3に記載の二酸化炭素吸着装置。 - 前記高温流体通路を通過する高温の流体として水蒸気が用いられ、
前記第2ダクトにおける前記水蒸気の凝縮により生じる水を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置による水の加熱により生じる水蒸気を前記高温流体通路に還流させる還流通路とが設けられている請求項3〜6の中の何れか1項に記載の二酸化炭素吸着装置。
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