JP2023106026A - 吸着デバイスおよび空気調和装置 - Google Patents

吸着デバイスおよび空気調和装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2023106026A
JP2023106026A JP2022007128A JP2022007128A JP2023106026A JP 2023106026 A JP2023106026 A JP 2023106026A JP 2022007128 A JP2022007128 A JP 2022007128A JP 2022007128 A JP2022007128 A JP 2022007128A JP 2023106026 A JP2023106026 A JP 2023106026A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon dioxide
adsorption device
moisture
adsorbent
adsorption
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022007128A
Other languages
English (en)
Inventor
賢輝 信長
Kenki Nobunaga
明子 香村
Akiko Komura
悠香子 明山
Yukako Akeyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2022007128A priority Critical patent/JP2023106026A/ja
Priority to PCT/JP2023/001436 priority patent/WO2023140307A1/ja
Publication of JP2023106026A publication Critical patent/JP2023106026A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/28—Selection of materials for use as drying agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
    • F24F8/95—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying specially adapted for specific purposes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)
  • Central Air Conditioning (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

【課題】 簡素な構成で、送風器で発生した空気流に対して、良好に吸放湿できるとともに、二酸化炭素の良好な吸着および放出を可能とする。【解決手段】 吸着デバイスは、送風器から送風される空気流に含まれる所定成分を吸着および放出するために用いられ、二酸化炭素を繰り返し吸着および放出する二酸化炭素吸着材と、水分を吸着および放出する吸湿材と、を備える。二酸化炭素吸着材は、少なくとも１級アミン基であるアミン基を含む官能基が結合した化学構造を有する高分子化合物を含み、多孔質状に形成され、水分を吸着および放出するものであって、４０℃以上の温度で二酸化炭素を脱離可能、かつ、４０℃未満の温度で水分を放出可能とする。吸湿材は、１００℃未満の温度で水分を放出可能とし、かつ、水蒸気平衡圧１，６００Ｐａ未満での水分の吸着量が、二酸化炭素吸着材の水分吸着量以上である。【選択図】 図４

Description

本開示は、空気調和装置等に用いられて少なくとも二酸化炭素を吸着および放出可能とする吸着デバイスと、当該吸着デバイスを備える空気調和装置とに関する。
特許文献１には、室内の二酸化炭素の濃度を調節可能とする送風装置とこの送風装置を備える空気調和装置および換気システムが開示されている。この送風装置では、室内の二酸化炭素を吸収可能な二酸化炭素吸収手段と、これを再生する再生手段とを備えており、室内の二酸化炭素の濃度（あるいは二酸化炭素濃度に影響を与える因子）を検出し、検出結果が所定の条件を満たすか否かを判定して、送風手段に気流を発生させるか、二酸化炭素吸収手段を再生させる構成となっている。
二酸化炭素吸収手段の一例として、アミノ基を有する高分子化合物粒子が用いられる二酸化炭素吸放出部が開示され、再生手段の一例として、ペルチェ素子のような二酸化炭素吸放出部を加熱または冷却する加熱冷却部が開示されている。
ところで、空気調和装置の分野においては、室内の温度だけでなく湿度を調節可能とする構成のものも知られている。例えば、特許文献２には、加湿ユニットと制御部とを備える、空気調和システムが開示されている。加湿ユニットは、屋外から導入して屋外に排出される空気中の水分を吸着し、屋外から導入されて対象空間（室内）に放出される空気に水分を放出する吸湿材を有している。具体的な吸湿材としては、環状に形成されたデシカント材が例示されているが、具体的な材質は言及されていない。
特開２０１９－０９０５４６号公報 特開２０２１－０５５９０６号公報
特許文献１に開示される送風装置および空気調和装置では、室内の二酸化炭素の濃度を調節可能としているが、湿度の調節については特に言及されていない。特許文献１では、当該送風装置が、除湿器または加湿器に備えられてもよいことが記載される程度である。
特許文献２に開示される空気調和システムでは、吸湿材を用いて室内（対象空間）を加湿可能としているが、二酸化炭素の濃度の調節については特に言及されていない。特許文献２では、室外の水分を室内に導入するための媒体としてデシカント材を用いることを開示するのみで、室内の湿度の調節にデシカント材を直接的に利用することについては特に言及されていない。
近年、空気調和装置の分野では、室内の湿度の調節だけではなく室内の二酸化炭素の濃度を調節することについても、その需要が高まっている。そのため、湿度とともに二酸化炭素の濃度も調節し、室内の空気質のさらなる向上が求められる傾向にある。しかしながら、湿度および二酸化炭素の濃度の双方を良好に調節する手法については、ほとんど提案されていない。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、簡素な構成で、送風器で発生した空気流に対して、良好に吸放湿できるとともに、二酸化炭素の良好な吸着および放出を可能とすることを目的とする。
本発明に係る吸着デバイスは、前記の課題を解決するために、送風器から送風される空気流に含まれる所定成分を吸着および放出するために用いられ、前記所定成分の一つとしての二酸化炭素を繰り返し吸着および放出する二酸化炭素吸着材と、前記所定成分の他の一つとしての水分を吸着および放出する吸湿材と、を備え、前記二酸化炭素吸着材が、少なくとも１級アミン基であるアミン基を含む官能基が結合した化学構造を有する高分子化合物を含み、多孔質状に形成され、水分を吸着および放出するものであり、さらに、４０℃以上の温度で二酸化炭素を脱離可能とするとともに、４０℃未満の温度で水分を放出可能とし、前記吸湿材が、１００℃未満の温度で水分を放出可能とし、かつ、水蒸気平衡圧１，６００Ｐａ未満での水分の吸着量が、前記二酸化炭素吸着材の水分吸着量以上であるものである構成である。
前記構成によれば、吸放湿特性を有する吸湿材とともに、アミン基を含む官能基を有する高分子化合物を含み、多孔質状に形成された二酸化炭素吸着材を併用する。これにより、吸放湿特性と二酸化炭素の吸着および放出する特性（二酸化炭素吸着放出特性）とを有する吸着デバイスを得ることができる。
しかも、前記二酸化炭素吸着材は、二酸化炭素吸着放出特性だけでなく吸放湿特性を有し、二酸化炭素の脱離温度と水分の放出温度との好適な範囲が異なることが新たに明らかとなった。そのため、前記二酸化炭素吸着材も吸湿材として利用可能であり、かつ、前記二酸化炭素吸湿材をさらに別の吸湿材と組み合わせて用いることにより、吸着デバイスにおける吸放湿特性をより一層良好なものとすることができる。
さらに、前記の通り、二酸化炭素の脱離温度と水分の放出温度との好適な範囲が異なることに基づけば、吸湿材として、水分を放出する温度が１００℃未満であり、かつ、水蒸気平衡圧１，６００Ｐａ未満での水分の吸着量が、前記二酸化炭素吸着材の水分吸着量以上であるものであるものを組み合わせて用いることにより、吸放湿と二酸化炭素の吸着放出とをそれぞれ調節可能であることも明らかとなった。
このような吸着デバイスを、送風器を有する応用機器、例えば、空気調和装置に適用することで、室内の空気を調和する際に、湿度の調節とともに二酸化炭素の濃度も良好に調節できる。
また、本発明に係る空気調和装置は、前記構成の吸着デバイスを備える構成である。当該構成によれば、二酸化炭素および水分を良好に吸着または脱離できる吸着デバイスを空気調和装置に適用するので、吸着デバイスを設けるだけで空気調和装置に二酸化炭素濃度および湿度の調節機能を付与することができる。
本発明では、以上の構成により、簡素な構成で、送風器で発生した空気流に対して、良好に吸放湿できるとともに、二酸化炭素の良好な吸着および放出を可能とする、という効果を奏する。
図１は、本開示の代表的な実施の形態に係る空気調和装置の室内機の斜視図である。 図２は、図１に示す空気調和装置に用いられる吸着デバイスの代表的な一例を示す概念図である。 図３は、図１に示す吸着デバイスに用いられる二酸化炭素吸着材が含む高分子化合物を示す概念図である。 図４は、図２に示す吸着デバイスの具体的な構成例を示す概念図である。 図５は、図４に示す吸着デバイスの他の実施の形態を示す概念図である。 図６（Ａ）、（Ｂ）は、図１に示す空気調和装置に用いられる吸着デバイスの他の実施の形態を示す概念図である。
本開示に係る吸着デバイスは、送風器から送風される空気流に含まれる所定成分を吸着および放出するために用いられ、前記所定成分の一つとしての二酸化炭素を繰り返し吸着および放出する二酸化炭素吸着材と、前記所定成分の他の一つとしての水分を吸着および放出する吸湿材と、を備え、前記二酸化炭素吸着材が、少なくとも１級アミン基であるアミン基を含む官能基が結合した化学構造を有する高分子化合物を含み、多孔質状に形成され、水分を吸着および放出するものであり、さらに、４０℃以上の温度で二酸化炭素を脱離可能とするとともに、４０℃未満の温度で水分を放出可能とし、前記吸湿材が、１００℃未満の温度で水分を放出可能とし、かつ、水蒸気平衡圧１，６００Ｐａ未満での水分の吸着量が、前記二酸化炭素吸着材の水分吸着量以上であるものである構成である。
前記構成によれば、吸放湿特性を有する吸湿材とともに、アミン基を含む官能基を有する高分子化合物を含み、多孔質状に形成された二酸化炭素吸着材を併用する。これにより、吸放湿特性と二酸化炭素の吸着および放出する特性（二酸化炭素吸着放出特性）とを有する吸着デバイスを得ることができる。
しかも、前記二酸化炭素吸着材は、二酸化炭素吸着放出特性だけでなく吸放湿特性を有し、二酸化炭素の脱離温度と水分の放出温度との好適な範囲が異なることが新たに明らかとなった。そのため、前記二酸化炭素吸着材も吸湿材として利用可能であり、かつ、前記二酸化炭素吸湿材をさらに別の吸湿材と組み合わせて用いることにより、吸着デバイスにおける吸放湿特性をより一層良好なものとすることができる。
さらに、前記の通り、二酸化炭素の脱離温度と水分の放出温度との好適な範囲が異なることに基づけば、吸湿材として、水分を放出する温度が１００℃未満であり、かつ、水蒸気平衡圧１，６００Ｐａ未満での水分の吸着量が、前記二酸化炭素吸着材の水分吸着量以上であるものであるものを組み合わせて用いることにより、吸放湿と二酸化炭素の吸着放出とをそれぞれ調節可能であることも明らかとなった。
このような吸着デバイスを、送風器を有する応用機器、例えば、空気調和装置に適用することで、室内の空気を調和する際に、湿度の調節とともに二酸化炭素の濃度も良好に調節できる。
前記構成の吸着デバイスにおいては、前記二酸化炭素吸着材は、平均粒径が４００μｍ以上１．３ｍｍ以下の範囲の値である粉体である構成であってもよい。
前記構成によれば、前記二酸化炭素吸着材が前記範囲の粉体であるため、吸着デバイスに適用しやすくなり、当該二酸化炭素吸着材に良好な実用性を付与できる。
また、前記構成の吸着デバイスにおいては、少なくとも前記二酸化炭素吸着材を空気と接触可能に保持するホルダを備えており、当該ホルダは、前記二酸化炭素吸着材を収容する内部空間と、前記内部空間に空気を導入する導入口と、前記内部空間を通過した空気を排出する排出口と、を有する複数のセルが形成されたホルダ本体と、通気性を有し、前記セルの前記導入口と前記排出口とを覆う被覆材と、を有し、前記二酸化炭素吸着材は、前記セル内に収容されている構成であってもよい。
前記構成によれば、二酸化炭素吸着材を複数のセルの内部空間に分けて収容することで、当該二酸化炭素吸着材を各セルに分布および分散させて配置できる。これにより、二酸化炭素吸着材の空気に対する接触面積を拡大させ、二酸化炭素吸着材の吸着量を増大できる。よって、吸着デバイスの良好な吸着性能を得ることができる。また、二酸化炭素吸着材は、繰り返し空気中の二酸化炭素および水分を吸着および放出する。このため、二酸化炭素吸着材から二酸化炭素および水分を放出することで持続的に使用できる。よって、吸着デバイスの交換回数や交換に伴う作業負担、および、コストを低減できる。
また、前記構成の吸着デバイスにおいては、前記ホルダ本体の材質が、前記吸湿材を含む構成であってもよい。
前記構成によれば、ホルダ本体が吸湿材を含むか吸湿材製にできるので、吸湿材とホルダ本体とを一つの部材にできる。そのため、部材点数の増加を抑制できるだけでなく、ホルダ本体が吸湿材を含む場合には、吸湿材の使用量を相対的に増加させることも可能になる。
また、前記構成の吸着デバイスにおいては、前記ホルダ本体の材質が、樹脂、金属およびセラミックのうちの少なくともいずれかを含む構成であってもよい。
前記構成によれば、ホルダ本体の材質が樹脂、金属、またはセラミックのいずれか、もしくは複数の材質を含むことで、ホルダ本体を高熱伝導率の材料により形成できる。これにより、二酸化炭素吸着材あるいは吸湿材を加熱する場合、ホルダ本体を介してこれらを加熱できる。よって、例えば二酸化炭素吸着材が加熱により二酸化炭素を放出する場合、当該二酸化炭素吸着材を良好に加熱して二酸化炭素を放出しやすくできる。
また、前記構成の吸着デバイスにおいては、前記被覆材が不織布を含む構成であってもよい。
前記構成によれば、被覆材に不織布を用いることで、例えば被覆材に織物を用いた場合に比べ、当該被覆材を比較的薄くかる軽量に形成できる。
また、前記構成の吸着デバイスにおいては、前記不織布の材質が、前記吸湿材を含む構成であってもよい。
前記構成によれば、被覆材が吸湿材を含むか被覆材そのものを吸湿材製にできるので、吸湿材と被覆材とを一つの部材にできる。そのため、部材点数の増加を抑制できる。また、ホルダ本体が吸湿材を含む場合、あるいは、被覆材が吸湿材を含む場合には、吸湿材の使用量を相対的に増加させることも可能になる。特に、ホルダ本体および被覆材の双方が吸湿材を含む場合には、吸湿材の使用量をより一層増加させることができる。そのため、諸条件に応じて吸湿材の使用量を設定しやすくなる。
また、前記構成の吸着デバイスにおいては、前記被覆材が、金属メッシュを含む構成であってもよい。
前記構成によれば、金属メッシュにより被覆材の耐久性を向上できる。また、被覆材の熱伝導性を向上できる。よって、例えば二酸化炭素吸着材が加熱により二酸化炭素を放出する場合、吸着デバイスの外部から被覆材を通じて二酸化炭素吸着材を加熱しやすくなる。
また、前記構成の吸着デバイスにおいては、前記被覆材に空気を流速１ｍ／秒で通過させたときの圧力損失が、５Ｐａ以上３０Ｐａ以下の範囲の値である構成であってもよい。
前記構成によれば、各セルに収容（保持）された二酸化炭素吸着材がホルダ本体から脱落するのを被覆材により防止できるとともに、良好な通気性を確保でき、二酸化炭素吸着材を空気と効率よく接触できる。
また、前記構成の吸着デバイスにおいては、前記吸湿材を、シート化された吸湿シート部材として備えている構成であってもよい。
前記構成によれば、吸湿材を吸湿シート部材として用いるため、例えば、ホルダ本体または被覆材に吸湿材を含ませることが難しい場合には、吸着デバイスに吸湿材を適用しやすくなる。また、ホルダ本体または被覆材が吸湿材を含む場合も別部材として吸湿材を用いることにより、諸条件に応じて吸湿材の使用量を設定しやすくなる。
また、前記構成の吸着デバイスにおいては、前記吸湿シート部材には、前記二酸化炭素吸着材が固定化されている構成であってもよい。
前記構成によれば、吸湿材と二酸化炭素吸着材とを一体化できるので、部材点数の増加を抑制できるだけでなく、吸湿シート部材をさまざまな形状に加工することで、吸着デバイスの形態を多様化できる。
また、前記構成の吸着デバイスにおいては、前記吸湿シート部材は、当該吸湿シート部材を複数積層した積層体、または、当該吸湿シート部材を円筒状に巻き付けた円筒体として用いられる構成であってもよい。
前記構成によれば、積層体または円筒体（ロータ体）とすることで、簡素な形状で吸湿材および二酸化炭素吸着材の充填量を増加することができる。それゆえ、吸着デバイスの性能向上が可能となる。
また、前記構成の吸着デバイスにおいては、前記吸湿材は、親水性基および架橋構造を有する、架橋型親水性高分子である構成であってもよい。
前記構成によれば、吸湿材が架橋型親水性高分子であれば、高分子が架橋されることにより、架橋構造の間で親水基が水分子を吸着した状態で包摂することが可能になる。そのため、より良好な吸湿性を実現できるとともに、より低温での放湿も可能となる。これにより、二酸化炭素吸着材と組み合わせたときに、吸放湿と二酸化炭素の吸着放出とをそれぞれより良好に調節できる。
また、前記構成の吸着デバイスにおいては、前記吸着デバイスに導入されて排出される空気の流通方向における独立した内部空間の流路断面積が、０．５ｃｍ2 以上１０．０ｃｍ2 以下の範囲の値である構成であってもよい。
前記構成によれば、二酸化炭素吸着材および吸湿材を空気流と効率よく接触できる。よって、二酸化炭素吸着材および吸湿材の吸着量または放出量をより好適化できる。
また、前記構成の吸着デバイスにおいては、前記吸着デバイスに導入されて排出される空気を流速１ｍ／秒で通過させたときの圧力損失が、４０Ｐａ以上５００Ｐａ以下の範囲である構成であってもよい。前記構成によれば、吸着デバイスの通気性をさらに良好にできる。
本開示に係る空気調和装置は、前記構成の吸着デバイスを備える構成であればよい。この構成によれば、二酸化炭素および水分を良好に吸着または脱離できる吸着デバイスを空気調和装置に適用するので、吸着デバイスを設けるだけで空気調和装置に二酸化炭素濃度および湿度の調節機能を付与することができる。
以下、本発明の代表的な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
（実施の形態１）
［空気調和装置の構成例］
図１に示すように、本実施の形態に係る空気調和装置１は、室内機１０と室外機とを備えており、図１では室内機１０のみ斜視図で示している。空気調和装置１は、吸着デバイス４を備える応用装置の一例である。空気調和装置１では、冷媒が室内機１０と室外機との間を循環する。室内機１０は、冷媒と室内の空気とを熱交換する熱交換器２と、室内の空気を取り込んで熱交換器２により熱交換した後に排出する送風機構３（送風器）とを備える。
また室内機１０は、送風機構３から送出される空気流から繰り返し所定成分を吸着および放出する吸着材５を備える吸着デバイス４と、吸着デバイス４内の吸着材５を加熱して所定成分を放出させる加熱機構６とを備える。
本開示における所定成分は、二酸化炭素および水分である。したがって、後述するように、本実施の形態では、吸着材５としては、二酸化炭素吸着材および吸湿材の２種類を用いる。二酸化炭素吸着材は、空気流中の二酸化炭素を吸着し、また吸着した二酸化炭素を空気流に放出する。吸湿材は、空気流中の水分を吸着（吸湿）し、また吸着した水分を放出（放湿）する。したがって、室内機１０は、室内の空気中における二酸化炭素濃度および湿度（水分濃度）を調節できる。
加熱機構６は、吸着材５を加熱することで吸着材５に吸着した所定成分すなわち二酸化炭素または水分を放出させる。本実施の形態に係る空気調和装置１では、一例として、熱交換器２と送風機構３とが加熱機構６を兼ねる。このため空気調和装置１は、吸着材５から所定成分を放出するために別途の加熱機構を備える必要がない。熱交換器２は、冷媒と熱交換して空気を加熱する。送風機構３は、加熱された空気を吸着デバイス４に送風する。
一例として、吸着デバイス４は、室内機１０内に設けられた空気流通路の途中に配置される。送風機構３は、空気流通路を流通する空気により、吸着デバイス４を通過する空気流を発生させる。吸着デバイス４は、吸着材５を担持する。
空気調和装置１は、二酸化炭素濃度を調節する場合には、一例として、室内の空気中の二酸化炭素濃度を低減する第１モードと、室内の空気中の二酸化炭素濃度を増大させる第２モードとのいずれかで駆動される。湿度を調節する場合には、一例として、室内の湿度を低減する第３モードと、室内の湿度を上昇させる第４モードとのいずれかで駆動される。二酸化炭素濃度を調節する第１モードと、湿度を調節する第３モードまたは第４モードとは適宜組み合わせることができる。同様に、第２モードと第３モードまたは第４モードとも適宜組み合わせることができる。
これら駆動モードの一例について二酸化炭素濃度の調節を例に挙げて説明する。第１モードでの駆動時には、室内機１０において、室内の空気が送風機構３により吸着材５に向けて送風される。これにより、吸着材５を構成する二酸化炭素吸着材は、空気に含まれる二酸化炭素を吸着する。ここで室内に人が居る場合、室内の空気中の二酸化炭素濃度は、例えば１６００ｐｐｍ以上まで上昇する場合がある。本実施の形態によれば、二酸化炭素吸着材が室内の二酸化炭素を吸着することで、このように上昇した室内の二酸化炭素濃度を例えば１０００ｐｐｍ以下に減少できる。
また第２モードでの駆動時には、吸着材５を構成する二酸化炭素吸着材が加熱機構６により加熱され、二酸化炭素を放出する。放出された二酸化炭素は、送風機構３からの送風により室内に拡散される。これにより、室内の二酸化炭素濃度が上昇する。
また、湿度の調節を例に挙げて説明する。第３モードでの駆動時には、一例として空気調和装置１が備える湿度センサーおよび制御部等により室内が高湿状態にあると判定されると、室内機１０において、室内の空気が送風機構３により吸着材５に向けて送風される。これにより、吸着材５を構成する吸湿材は、空気に含まれる水分を吸着（吸湿）する。
一方、湿度センサーおよび制御部等により室内が乾燥状態にあると判定されると、吸着材５を構成する吸湿材が加熱機構６により加熱され、水分を放出（放湿）する。放出された水分は、送風機構３からの送風により室内に拡散され、これにより、室内の湿度が上昇する。
なお、空気調和装置１により室内の二酸化炭素濃度を低濃度で維持し続ける場合には、加熱機構６により二酸化炭素吸着材を加熱して発生する二酸化炭素は、室内に放出せずに、室外に排出されてもよい。
［吸着材］
本実施の形態に係る吸着デバイス４に用いられる吸着材５としては、前記の通り、二酸化炭素吸着材および吸湿材が挙げられる。必要に応じて他の吸着材を併用してもよい。
二酸化炭素吸着材は、図２に例示するように、繰り返し二酸化炭素を吸着および放出する高分子化合物７を含む。二酸化炭素吸着材は、多孔質状に形成されている。二酸化炭素吸着材は、化学吸着により二酸化炭素を吸着する。二酸化炭素吸着材の二酸化炭素吸着量は、一例として０．０６ｍｏｌ／ｋｇ以上３．９１ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲の値である。また別の例では、二酸化炭素吸着材の二酸化炭素吸着量は、２．０ｍｏｌ／ｋｇ以上３．９１ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲の値である。また別の例では、二酸化炭素吸着材の二酸化炭素吸着量は、２．７９ｍｏｌ／ｋｇ以上３．９１ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲の値である。
二酸化炭素吸着材は、比較的低温（一例として、４０℃以上１００℃以下の範囲の温度）で加熱されることで、吸着した二酸化炭素を放出する。すなわち、二酸化炭素吸着材における二酸化炭素の脱離温度は、４０℃～１００℃の範囲内という比較的低温である。このように、本開示で用いられる二酸化炭素吸着材は、低温で二酸化炭素を放出できるため、放出に必要なエネルギーを低減できる。また、二酸化炭素吸着材を加熱する加熱温度により室内機１０が影響を受けるのを抑制できる。
さらに、二酸化炭素吸着材の主成分である高分子化合物７は、後述するように、繰り返し水を吸着および放出する特性も有する。
二酸化炭素吸着材の具体的な形状は特に限定されない。一例として、二酸化炭素吸着材は、複数の球状粒子を含む粉体である。本実施の形態に係る二酸化炭素吸着材は、平均粒径が３００μｍ以上１．３ｍｍ以下の範囲の値である粉体である。例えば、二酸化炭素吸着材は、平均粒径が大きいほど取扱性が向上する。また例えば、平均粒径が小さいほど二酸化炭素吸着材の比表面積が向上する。ここで平均粒径は、コールターカウンター法、レーザ回折法、画像解析法等により測定できる。例えば、コールターカウンター法によれば、平均粒径は、５０％体積平均粒径として算出される。
具体的な高分子化合物７の一例は、図２に示すように、二酸化炭素吸着材は、少なくとも１級アミン基であるアミン基を含む官能基７ｂが結合した化学構造を有する高分子化合物７を含む。なお、図２では、高分子化合物７の構造を部分的な化学構造を含めて模式的に図示している。
この高分子化合物７は、分子骨格をなす基材７ａと、基材７ａに化学結合してアミン基を含む官能基７ｂとを有する。アミン基は、例えば、１級アミン基であることが望ましいが、２級アミン基であってもよい。本実施の形態における官能基７ｂは、一例としてＣＨ2－ＮＨ2基を含む。本実施の形態では、基材７ａの主鎖に対し、官能基７ｂが側鎖として結合している。基材７ａは、１種以上の樹脂により構成される樹脂骨格を含む。本実施の形態における基材７ａは、この樹脂骨格として、少なくともポリスチレン（ＰＳ）系樹脂の骨格を含むが、これに限定されない。
前記の通り、二酸化炭素吸着材は多孔質状に形成されているため、その細孔内にも官能基７ｂが存在している。これにより、二酸化炭素吸着材は、細孔内でも二酸化炭素を吸着する。
本実施の形態における官能基７ｂは、アミン基が、高分子化合物７の化学構造における分枝鎖の末端に位置している。また高分子化合物７の化学構造は、アミン基に直接または間接的に結合した芳香環（一例としてベンゼン環）を含む。二酸化炭素吸着材では、芳香環の疎水性により、アミン基に水分子が過度に結合しないように図られている。例えば、芳香環とアミン基との距離は、近い方が望ましい。
前記の分枝鎖は、高分子化合物７の化学構造が有する主鎖（例えば基材７ａの主鎖）または側鎖のいずれに由来するものでもよい。図２に示す本実施の形態に係る高分子化合物７は、言い換えると基材７ａにベンジルアミン（ＢＺＡ）が結合した固体高分子である。この高分子化合物７を用いた二酸化炭素吸着材の二酸化炭素吸着量は、２．７９ｍｏｌ／ｋｇ以上３．９１ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲の値である。
高分子化合物７は、分子骨格をなす基材７ａに、アミン基よりも高い疎水性を有する疎水性基（一例として芳香環）を介してアミン基が結合された構造を有する。よって二酸化炭素吸着材は、この疎水基の作用により、比較的低温にて二酸化炭素を放出できる。また二酸化炭素吸着材は、空気調和装置１の駆動温度範囲内において固体に保たれる。
したがって、二酸化炭素吸着材が二酸化炭素の放出時に加熱されても、アミン基の分解や揮発が防止される。また、空気調和装置１の駆動温度範囲内において二酸化炭素吸着材が固体に保たれるため、例えば高分子化合物７を結合して保持するためのバインダが不要である。これにより、二酸化炭素吸着材の細孔がバインダにより閉塞して二酸化炭素吸着材の吸着性能が低下するのを回避できる。
本実施の形態に係る二酸化炭素吸着材は、アミン担持量が２．０ｍｍｏｌ／ｇ以上の範囲の値である。また別の例では、二酸化炭素吸着材は、アミン担持量が２．５ｍｍｏｌ／ｇ以上の範囲の値である。これにより、二酸化炭素吸着材は、二酸化炭素吸着量の向上が図られている。二酸化炭素吸着材のアミン担持量は、例えば、滴定等の定量分析法や、ＣＨＮ元素分析法により測定可能である。
具体的にＣＨＮ元素分析法では、測定対象を酸素で燃焼させ、Ｈ2 Ｏ、ＣＯ2 、およびＮＯx を発生させる。また、ＮＯx をＮ2 に還元する。そして、Ｈ2 Ｏ、ＣＯ2 、Ｎ2 の各ガスをカラムにより分離して検出器（ＴＣＤ）に導入する。これにより、測定対象の炭素、水素、および窒素の含有量を測定し、アミン担持量を算出する。ここでＣＨＮ元素分析法では、アミン基がＮＨ2 基である場合、以下の式１および式２に基づいてアミン担持量が算出される。
［式１］
測定対象の１級アミン含有量（質量％）＝測定対象の窒素含有量（質量％）×１６（ＮＨ2 分子量）／｛１４（窒素原子量）×官能基中の窒素原子数｝
［式２］
アミン担持量（ｍｍｏｌ／ｇ）＝測定対象の１級アミン含有量（質量％）／｛１６（ＮＨ2 分子量）×１００｝×１０００
本願発明者らの検討した結果、少なくとも１級アミン基であるアミン基を含む官能基が結合した化学構造を有する高分子化合物を含む多孔質状の二酸化炭素吸着材は、空気に含まれる二酸化炭素を豊富に吸着できるととともに、比較的低温で当該高分子化合物が吸着した二酸化炭素を放出できることが確認された。前述した高分子化合物７は、このような知見に基づくものである。
本実施の形態に係る高分子化合物７は、分子骨格をなす基材７ａに、アミン基よりも高い疎水性を有する疎水性基（一例として芳香環）を介してアミン基が結合された構造を有する。よって、このような高分子化合物７を含む二酸化炭素吸着材は、この疎水基の作用により、選択的に二酸化炭素を吸着できるとともに、比較的低温にて二酸化炭素を放出できると考えられる。
また、この二酸化炭素吸着材は、空気調和装置１の駆動温度範囲内において固体に保たれる。したがって、この二酸化炭素吸着材が、二酸化炭素の放出時に加熱されても、アミン基の分解や揮発が防止される。また、空気調和装置１の駆動温度範囲内において二酸化炭素吸着材が固体に保たれるため、例えば高分子化合物７を結合して保持するためのバインダが不要である。これにより、二酸化炭素吸着材の細孔がバインダにより閉塞して当該二酸化炭素吸着材の吸着性能が低下するのを回避できる。
なお、特許文献１では、アミノ基を有する高分子化合物粒子を送風装置の二酸化炭素吸収手段として用いることを開示しているが、具体的な高分子の種類、アミノ基の高分子への結合構造、粒子の形状等については一切開示がない。しかも、特許文献１では、二酸化炭素吸放出部が、アミノ基を有する高分子化合物粒子に限定されておらず、ゼオライトまたは活性炭等であってもよいと記載されており、アミノ基を有する高分子化合物粒子の方が優れているとも記載されていない。したがって、特許文献１に開示される、アミノ基を有する高分子化合物粒子が有する二酸化炭素の吸放湿能力は、実質的にゼオライトまたは活性炭等と同様であると考えられる。
また、本実施の形態に係る高分子化合物７は、前記の通り、二酸化炭素吸着材としては、二酸化炭素の脱離温度が、４０℃以上１００℃以下の範囲という比較的低温である。しかしながら、アミン基を含む一般的な材料（アミン系材料）の二酸化炭素の吸着性能を検討したところ、二酸化炭素の脱離温度が相対的に高温であるものが多いことが明らかとなった。例えば、メタキシレンジアミン（ＭＸＤＡ）における二酸化炭素の脱離温度は１００℃以上であり、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）における二酸化炭素の脱離温度は８０℃以上であり、ベンジルアミン（ＢＺＡ）における二酸化炭素の脱離温度は６４℃以上である。
一般的なアミン系材料のうち、例えば、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）は、前述したＭＸＤＡ，ＭＥＡ，ＢＺＡに比較すると、二酸化炭素の脱離温度は相対的に低温であり、５０℃以上である。しかしながら、ＰＥＩを二酸化炭素吸着材として繰り返し使用すると、液状化して揮発することが明らかとなった。そのため、ＰＥＩは、高分子材料であるにも関わらず、本開示のように、送風器から送風される空気流に含まれる二酸化炭素を吸着および放出する用途としては、実用性に欠ける。
本開示において二酸化炭素吸着材として好適に用いられる高分子化合物７は、前記の通り、基材７ａである高分子にＢＺＡを結合させた構造を有する。ＢＺＡを基準とすれば、高分子化合物７における二酸化炭素の脱離温度は６４℃以上になると考えられる。またＰＥＩの挙動を考慮すれば、例え高分子であっても、水の吸着により液状化して揮発する可能性が考えられる。
ところが、高分子化合物７は、二酸化炭素の脱離温度の下限が４０℃以上であり、他の一般的なアミン系材料に比べて、より低温で二酸化炭素を脱離できるだけでなく、良好な繰り返し使用性を有するという、二酸化炭素吸着材として良好な物性を示す。加えて、高分子化合物７は、繰り返し水を吸着および放出する特性も有し、吸湿材としても良好な物性を示す。
ここで、高分子化合物７は、その疎水性基により水分子または水と同様に極性の大きい分子の吸着を除外するため、二酸化炭素を選択的かつ豊富に吸着できると考えられた。ところが、本願発明者らのさらなる検討の結果、現時点での詳細は不明であるが、後述するように、高分子化合物７における二酸化炭素の吸着等温線と水の吸着等温線との挙動が異なり、二酸化炭素および水の吸着機構または吸着メカニズムが異なると考えられることが明らかとなった。
しかも、高分子化合物７は、吸着した二酸化炭素の放出量のピーク温度と、水分子の放出量（水放出量）のピーク温度とが互いに異なることも明らかとなった。ここで言う「二酸化炭素（の）放出量」とは、二酸化炭素分子が放出される数（分子の数）を指す。また「水放出量」とは、水分子が放出される数（分子の数）を指す。
具体的には、詳細な実験結果は省略するが、高分子化合物７を含む二酸化炭素吸着材において、発生ガス分析法（ＥＧＡ－ＭＳ）に基づき、１分当たり５℃の温度上昇で二酸化炭素吸着材を加熱し、水放出量および二酸化炭素放出量の経時的な変化をグラフ化して評価した。
その結果、二酸化炭素吸着材（高分子化合物７）の水放出ピーク温度は、２０℃以上４０℃未満の範囲の温度（この実験例では約３５℃）であり、また、二酸化炭素吸着材（高分子化合物７）の二酸化炭素放出ピーク温度は、４０℃以上８０℃以下の範囲の温度（この実験例では約６０℃）であった。このように二酸化炭素吸着材では、高分子化合物７の二酸化炭素放出ピーク温度と、高分子化合物７の水放出量ピーク温度とが、互いに異なるという結果が得られた。
また、詳細な実験結果は省略するが、二酸化炭素吸着材（高分子化合物７）の加熱温度、二酸化炭素吸着材からの二酸化炭素脱離速度、および二酸化炭素吸着材からの水脱離速度の関係もグラフ化して評価した。ここで言う二酸化炭素脱離速度は、高分子化合物７が１時間当たりに脱離させる二酸化炭素のモル数であり、水脱離速度は、高分子化合物７が１時間当たりに脱離させる水の重量である。
その結果、二酸化炭素吸着材の加熱温度がおよそ２０℃以上４０℃未満の範囲の温度である場合、二酸化炭素吸着材は、二酸化炭素よりも水を優先的に放出することが明らかとなった。また、二酸化炭素吸着材（高分子化合物７）の加熱温度がおよそ４０℃以上の範囲の温度である場合、二酸化炭素吸着材は、温度上昇の初期には二酸化炭素とともに水を放出することが明らかとなった。その後、二酸化炭素吸着材は、加熱温度が上昇して６０℃に近づくほど、水分子の放出量の増加傾向よりも二酸化炭素分子の放出量の増加傾向の方が顕著になることも明らかとなった。
このように、本開示に係る二酸化炭素吸着材（高分子化合物７）は、二酸化炭素吸着放出特性だけでなく吸放湿特性を有することが新たに明らかとなり、さらに、当該二酸化炭素吸着材では、吸放湿と二酸化炭素の吸着放出とで好適な条件が異なることも明らかとなった。すなわち、本開示に係る二酸化炭素吸着材（高分子化合物７）は、４０℃以上の温度で二酸化炭素の脱離を可能とするとともに、４０℃未満の温度で水分の放出を可能とする、という独自の物性を有する。
そこで、この二酸化炭素吸着材を吸湿材と組み合わせて用いることにより、吸着デバイス４における湿度の調節機能をより一層向上することが期待された。しかしながら、二酸化炭素吸着材に対して吸湿材を単に組み合わせるだけでは、良好な吸着放出特性を実現できないことも明らかとなった。すなわち、単に吸湿量が大きい吸湿材を用いただけでは、二酸化炭素吸着材が有する、二酸化炭素放出量のピーク温度と水放出量のピーク温度が異なるという特性を十分に活用することができない。
後述する実施例の「参考例」で示すように、単位重量に対する吸湿量が相対的に大きい吸湿材としては、ゼオライトまたは活性炭が知られるが、これら吸湿材は少なくとも１２０℃以上の高温で加熱しなければ水分を十分に放出できない。これでは、二酸化炭素吸着材における二酸化炭素の放出（放出ピーク温度が２０℃以上４０℃未満）の良好な調節が難しいことが明らかとなった。吸着デバイス４の実用性を考慮すると、水分の放出温度は１００℃未満であることが好ましいと考えられた。一方、水分の放出温度（吸湿材の再生温度）が低い吸湿材を選択するだけであっても、二酸化炭素の放出の良好な調節が難しいことも明らかとなった。
ここで、本願発明者らは、日本国内における一年間の水蒸気平衡圧は、６ヶ月以上の期間で１，６００Ｐａ未満であることに着目した。すなわち、水分の放出温度が１００℃未満であり、かつ、水蒸気平衡圧１，６００Ｐａ未満での水分の吸着量が、二酸化炭素吸着材（高分子化合物７）の水分吸着量と同等かそれ以上である吸湿材を選択することによって、吸放湿と二酸化炭素の吸着放出とをそれぞれ調節することが可能となった。
本開示に係る吸着デバイス４において、吸湿材として使用可能な材質としては、親水性、吸湿性、吸水性を有する高分子を挙げることができる。具体的には、例えば、ポリエーテルエステル、ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステルアミド、ポリアミド、熱可塑性セルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリ（メタ）アクリレート等を挙げることができる。
これら高分子は、他のモノマー構造を含む共重合体であってもよいし、親水性基が塩を形成してもよい。例えば、親水性基がアニオンであれば金属塩等のカチオンとイオン結合して塩を構成してもよい。これら高分子は、側鎖を有してもよいし架橋構造を有してもよいし公知の変性がなされてもよい。分子量（数平均分子量Ｍｎまたは重量平均分子量Ｍｗ等）あるいは他の物性についても特に限定されない。これら高分子は、二酸化炭素吸着材と同様に多孔質状に形成されることが好ましい。
このような高分子の中でも、親水性基および架橋構造を有する架橋型親水性高分子を、本開示に係る吸湿材として好適に用いることができる。高分子が架橋されることにより、架橋構造の間で親水基が水分子を吸着した状態で包摂することが可能になる。そのため、より良好な吸湿性を実現できるとともに、より低温での放湿も可能となる。これにより、二酸化炭素吸着材（高分子化合物７）と組み合わせたときに、吸放湿と二酸化炭素の吸着放出とをそれぞれより良好に調節しやすくなる。
より具体的な架橋型親水性高分子としては、一例として、モノマー単位としてアクリロニトリルを含む架橋型重合体（架橋型アクリロニトリル系重合体）を挙げることができる。この架橋型アクリロニトリル系重合体の具体的な構成は特に限定されないが、一例として、参考文献１：特開２０２１－０３１６３５号公報に開示される多孔質吸湿性重合体を挙げることができる。当該参考文献１の内容は、本明細書で参照することにより本明細書の記載の一部とする。また、当該公開公報に掲載される架橋型アクリロニトリル系重合体は、公知の範囲内で改変されてもよい。
なお、本開示において吸湿材として用いられる高分子は、架橋型アクリロニトリル系重合体に限定されず、水分の放出温度が１００℃未満であり、かつ、水蒸気平衡圧１，６００Ｐａ未満での水分の吸着量が、二酸化炭素吸着材（高分子化合物７）の水分吸着量と同等かそれ以上である高分子であればよい。あるいは、吸湿材は高分子ではない他の材料であってもよい。
本開示において吸湿材として用いられる他の高分子としては、例えば、参考文献２：特開２０１９－０３１６３３号公報に開示される（メタ）アクリル酸を主成分とし塩基性化合物を添加したポリマーであってもよいし、参考文献３：特開２０１８－００２９７９号公報に開示されるウレタンフォームであってもよいし、参考文献４：特開２００７－１１３１６５号公報に開示される吸放湿性ポリエステルであってもよい。これら高分子は、多孔質でないものは多孔質状に形成されてもよいし、公知の範囲内で改変されてもよい。なお、これら参考文献２～４の内容は、本明細書で参照することにより本明細書の記載の一部とする。
本開示に係る吸湿材は、様々な形状で使用できる。一例として、二酸化炭素吸着材と同様に、平均粒径が４００μｍ以上１．３ｍｍ以下の範囲の値である粉体（粒子）である。これにより、吸湿材の粉体も二酸化炭素吸着材の粉体と同様に使用できる。なお、二酸化炭素吸着材または吸湿材は、吸着デバイス４に適用可能であれば粉体でなくてもよい。また二酸化炭素吸着材または吸湿材が粉体であれば、粒子の形状またはサイズが同一でなくてもよい。
［吸湿デバイスの構成例］
本実施の形態に係る吸着デバイス４は、図３に示すように、吸着材５と、当該吸着材５を空気流と接触可能に保持するホルダ８とを備える。吸着材５は、繰り返し空気流の二酸化炭素を吸着および放出する二酸化炭素吸着材と、繰り返し空気流の水分を吸着および放出する（吸湿または放湿する）吸湿材とで構成される。これら二酸化炭素吸着材および吸湿材は、前述した通り、いずれも多孔質の粉体である。ホルダ８は、ホルダ本体８０、被覆材８１、および接着材８２を備える。なお、図３では、吸着デバイス４の被覆材８１で覆われる内部を実線で示している。
ホルダ本体８０は、本実施の形態では、板状に形成されている。ホルダ本体８０には、複数のセル８０ａが形成されている。言い換えると、ホルダ本体８０はセル集合体である。吸着材５は、各セル８０ａの内部に配置されている。これにより吸着材５は、ホルダ本体８０に分散して配置されている。
図３に示すように、セル８０ａは、吸着材５を収容する内部空間８０ｂと、内部空間８０ｂに空気流を導入する導入口８０ｃと、内部空間８０ｂを通過した空気流を排出する排出口８０ｄとを有する。ホルダ本体８０は、一方の面に複数の導入口８０ｃが配置され、他方の面に複数の排出口８０ｄが配置されている。
ホルダ本体８０は、図３に示すように、一例としては、平面視において六角形の複数のセル８０ａを含む。吸着デバイス４は、導入口８０ｃから排出口８０ｄへ向かう空気流の流通方向における内部空間８０ｂの流路断面形状が多角形（一例として六角形）である。この構成により、ホルダ本体８０の内部空間８０ｂの流路断面の形状を保持しやすくできる。
また本実施の形態におけるホルダ本体８０は、平面視において、外周囲を取り囲む外壁部８０ｅと、外壁部８０ｅよりも内側に配置された内壁部８０ｆとを有する。外壁部８０ｅと内壁部８０ｆとは、ホルダ本体８０の厚み方向に立設されている。すなわち、外壁部８０ｅと内壁部８０ｆとの各壁面は、ホルダ本体８０の厚み方向を含む平面内に配置されている。複数のセル８０ａは、この外壁部８０ｅと内壁部８０ｆとにより個別に区画される。外壁部８０ｅと内壁部８０ｆとの壁厚み寸法は、同一でもよいし、異なっていてもよい。
複数のセル８０ａにおいて、各内部空間８０ｂは、互いに独立している。また、隣接する内部空間８０ｂ同士は、隔てられている。このため、隣接する内部空間８０ｂ同士間での吸着材５の移動を阻止しながら、吸着材５をホルダ本体８０中で分散させて保持できる。またホルダ本体８０は、自然状態で形状を維持できる程度の強度を有する。したがって、ホルダ本体８０の変形により内部空間８０ｂの流路が閉塞されることがない。
吸着デバイス４の導入口８０ｃから排出口８０ｄへ向かう空気流の流通方向における各々の内部空間８０ｂの流路断面積は、適宜設定可能である。一例として、各々の内部空間８０ｂの流路断面積は、０．５ｃｍ2 以上１０．０ｃｍ2 以下の範囲内である。本実施の形態では、吸着デバイス４における流路断面積は、導入口８０ｃから排出口８０ｄへ向かう空気流の流通方向において、各セル８０ａの内部空間８０ｂの流路断面積である。
なお、吸着デバイス４の構成は図３に示す構成に限定されない。吸着材５は、広い面積で空気流に接触できるように吸着デバイス４により保持されればよい。このため、一例として、吸着デバイス４には、吸着材５に空気を連続的に接触させるべく空気を流通させる流路が形成される。ただし、吸着デバイス４の構成により流路断面積は適宜設定され得る。したがって、本開示では、吸着デバイス４に導入されて排出される空気の流通方向における「独立した内部空間」の流路断面積が、０．５ｃｍ2 以上１０．０ｃｍ2 以下の範囲内であればよい。
例えば一定範囲において、前記流路断面積を大きくすれば、各セル８０ａ内の吸着材５の充填量を増大でき、吸着デバイス４のガス吸脱着量を向上できる。また一定範囲において、前記流路断面積を小さくすれば、各セル８０ａ内の吸着材５の外部への放熱を低減し、吸着材５の保温効果を向上できる。また、外部からの熱を、ホルダ本体８０を介して吸着材５に良好に伝熱できる。
このため、各々の内部空間８０ｂの流路断面積を適切に設定することで、吸着材５を加熱する場合には、吸着材５に吸着対象を放出しやすくし、吸着材５の加熱に要する時間を短縮化できる。また、吸着材５の保温効果や、ホルダ本体８０から吸着材５への熱伝導効果を高め、吸着材５を加熱しやすくできる。なお、後述する変形例のように、ホルダ本体８０が吸湿材を兼ねている場合には、ホルダ本体８０を良好に加熱することで、ホルダ本体８０（吸湿材）から水分を良好に放出させる（放湿させる）こともできる。
本実施の形態に係る吸着デバイス４では、一例として、被覆材８１に空気を流速１ｍ／秒で通過させたときの圧力損失が、５Ｐａ以上３０Ｐａ以下の範囲の値である。これにより、吸着デバイス４において、各セル８０ａに保持された吸着材５がホルダ本体８０から脱落するのを被覆材８１により防止すると共に、良好な通気性を確保し、吸着材５を空気流と効率よく接触させることができる。
また吸着デバイス４は、導入口８０ｃ側から排出口８０ｄ側まで空気を流速１ｍ／秒で通過させたときの圧力損失が、４０Ｐａ以上５００Ｐａ以下の範囲の値である。また別の例では、この圧力損失は、１５０Ｐａ以上５００Ｐａ以下の範囲の値である。これにより、各セル８０ａの通気性を更に良好にすることができる。
なお、本実施の形態では、吸着デバイス４における圧力損失を設定するときの空気流は、前記の通り、導入口８０ｃ側から排出口８０ｄ側まで空気流である。しかしながら、吸着デバイス４の構成により空気流の方向は適宜設定される。したがって、本開示では、吸着デバイス４に導入されて排出される空気を流速１ｍ／秒で通過させたときの圧力損失が、例えば４０Ｐａ以上５００Ｐａ以下の範囲内であればよい。
本実施の形態では、ホルダ本体８０の材質は、吸湿材を含んでいる以外は特に限定されないが、一例として、紙および樹脂のうちの少なくともいずれかを含む。紙および樹脂は、低熱伝導率を有する材料の一例である。本実施の形態に係るホルダ本体８０の材質は、紙を含んでもよい。このように、ホルダ本体８０が紙を含む構成であれば、ホルダ本体８０に保持される吸着材５の保温効果を高めることができる。また、ホルダ本体８０に含まれる吸湿材の保温効果も高めることができる。
被覆材８１は、通気性を有し、セル８０ａの導入口８０ｃと排出口８０ｄとを覆っている。各セル８０ａの導入口８０ｃの周縁部分と、各セル８０ａの排出口８０ｄの周縁部分とは、被覆材８１と被着している。これにより、各セル８０ａの内部空間８０ｂに収容された吸着材５は、導入口８０ｃまたは排出口８０ｄを通じて混合することがない。また、ホルダ本体８０の板面全体に分散して吸着材５を配置した状態が維持される。また、セル８０ａと被覆材８１とにより囲まれた各内部空間８０ｂに吸着材５が保持される。
よって、この構成であれば、吸着材５をセル８０ａ内に保持するためのバインダ等が不要である。したがって、バインダ等により吸着材５の表面が覆われる（例えば吸着材５が多孔質状に形成されている場合、吸着材５の表面の孔がバインダ等により埋まる）ことで吸着性能が低下することがない。
本実施の形態に係る被覆材８１は、不織布を含む。不織布の材料は限定されないが、一例として、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のうちの少なくともいずれかを含む。さらに後述するように、不織布は吸湿材を含んでもよい。不織布は、一例として、粉体である吸着材５が被覆材８１の間隙を通じて脱落することを抑制するために用いられる。公知の他の目的で用いることもできる。
不織布が、ＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴのうちの少なくともいずれかを含むことにより、被覆材８１の設計自由度を向上できる。また、このように不織布がＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴのうちの少なくともいずれかを含む場合、接着材を用いずに、不織布とホルダ本体８０とを熱溶着等により比較的容易に接合できる。これにより、吸着デバイス４の構造を簡素化できると共に、吸着デバイス４の軽量化を図れる。
被覆材８１の目付量は、適宜設定可能であるが、一例として１０ｇ／ｍ2 以上９０ｇ／ｍ2 以下の範囲の値である。これにより、吸着材５の被覆材８１からの脱落を防止しつつ、吸着デバイス４を通過する空気流の圧損が抑制される。具体例として吸着デバイス４は、ホルダ本体８０の両面に配置された一対の被覆材８１を有する。
一対の被覆材８１は、ホルダ本体８０を両面側から覆った状態で、各々の周縁において互いに溶着されている。この溶着としては、被覆材８１が樹脂材料等を含む場合、熱溶着を採用できる。一対の被覆材８１は、互いの接触部分で互いに溶解して固化することで一体化されている。このため、一対の被覆材８１を接着する接着材が不要である。被覆材８１に不織布を用いることで、例えば被覆材８１に織物を用いた場合に比べ、被覆材８１を比較的薄くかつ軽量に構成できる。
また一対の被覆材８１は、互いに溶着されなくてもよく、例えば、接着材により接着されてもよい。この場合、例えば、被覆材８１の材質の選択肢を広げることができる。接着材８２は、被覆材８１とホルダ本体８０との間に配置され、被覆材８１とホルダ本体８０とを接着する。言い換えると、被覆材８１とホルダ本体８０とは接着材８２により接着される。このため、被覆材８１とホルダ本体８０とが接着材８２に対して接着可能なものであれば、被覆材８１とホルダ本体８０との材質が互いに異なっていてもよい。
接着材８２は、ホルダ本体８０の両面に配置されている。接着材８２の材質は特に限定されないが、一例として、熱可塑性樹脂系およびエラストマー系のうちの少なくともいずれかの材料を含む。熱可塑性樹脂系の材料としては、例えば、酢酸ビニル樹脂系、エチレン酢酸ビニル樹脂（ＥＶＡ）系、ウレタン樹脂系、およびアクリル系の材料を例示できる。またエラストマー系の材料としては、シリコーン樹脂系、変成シリコーン樹脂系、シリル化ウレタン樹脂系、およびゴム系の材料を例示できる。
このように、被覆材８１とホルダ本体８０とを接着する接着材８２が用いられ、当該接着材８２が、熱可塑性樹脂系およびエラストマー系のうちの少なくともいずれかの材料を含むものであれば、ホルダ本体８０に対して被覆材８１を接着材８２により強固に被着できる。そのため、吸着材５がホルダ本体８０から脱落することを一層防止できる。よって、吸着デバイス４に良好な耐久性を付与できる。
前述したように、本実施の形態では、吸着材５は、平均粒径が４００μｍ以上１．３ｍｍ以下の範囲の値である粉体である。被覆材８１は、この粉体が通過しない目開きを有する。これにより、吸着材５が被覆材８１から脱落するのを良好に防止できる。図１に示すように、本実施の形態に係る吸着デバイス４は、一例として、熱交換器２の外表面に対応するように、室内機１０の内部に配置されている。なお、吸着デバイス４を所定のスペース内に配置するために、吸着デバイス４の形状を加工してもよい。
［変形例］
本実施の形態に係る吸着デバイス４は、図３に示す構成に限定されず、種々の変形例も含まれる。第１変形例として、図４に示す吸着デバイス４１は、基本的な構成は、図３に示す吸着デバイス４と実質的に同一であるが、ホルダ本体８０が吸湿材を含んでおり、それゆえ、ホルダ本体８０は吸着材５のうち吸湿材を兼ねる。したがって、図４に示す吸着デバイス４１では、各セル８０ａの内部に配置される吸着材５は、二酸化炭素吸着材５１のみであり吸湿材は配置されない。この構成であれば、部材点数を増やすことなく、ホルダ本体８０内に収容される二酸化炭素吸着材の量を相対的に多くすることができる。
なお、図４に示す吸着デバイス４１においても、図３に示す吸着デバイス４と同様に、各セル８０ａの内部に二酸化炭素吸着材５１と吸湿材とを配置してもよい。これにより、吸湿材の量を相対的に多くすることができる。吸着材５のうち二酸化炭素吸着材の量を多くするか吸湿材の量を多くするかについては、吸着デバイス４１の使用目的または使用条件に応じて適宜設定すればよい。
第２変形例として、図５に示す吸着デバイス４２は、基本的な構成は、前記実施の形態１に係る吸着デバイス４（図３参照）または吸着デバイス４１（図４参照）と実質的に同一であるが、不織布８０ｇの材質が吸湿材を含む。不織布８０ｇが吸湿材で形成されてもよいし、公知の不織布の材質に吸湿材が配合されてもよい。
このような吸着デバイス４２であれば、不織布８０ｇが吸湿材を含むか吸湿材製であるので、吸湿材と不織布８０ｇ（あるいは不織布８０ｇを含む被覆材８１）とを一つの部材にできる。そのため、部材点数の増加を抑制できる。また、ホルダ本体が吸湿材を含む場合には、吸湿材の使用量を相対的に増加させることも可能になる。そのため、諸条件に応じて吸湿材の使用量を設定しやすくなる。
第３変形例として、吸着デバイス４または吸着デバイス４１では、被覆材８１が、金属メッシュを含む。この金属メッシュの材質は、例えば、ＳＵＳ３０４等のステンレスである。これにより、被覆材８１の耐久性を向上できる。また、被覆材８１の熱伝導性を向上できる。よって、例えば吸着材５を加熱する場合、吸着デバイス４または吸着デバイス４１の外部から被覆材８１を通じて吸着材５が加熱される。これにより、二酸化炭素吸着材から二酸化炭素を放出しやすくでき、吸湿材から水分を放出しやすくできる。
また、吸着材５（少なくとも二酸化炭素吸着材）が、前記の通り、平均粒径が４００μｍ以上１．３ｍｍ以下の範囲の値である粉体であれば、本変形例では、被覆材８１は、メッシュ径が、５０（ｍｅｓｈ／ｉｎｃｈ）以上２００（ｍｅｓｈ／ｉｎｃｈ）以下の範囲の値であるメッシュを含んでいる。このメッシュ径の別の例としては、６５（ｍｅｓｈ／ｉｎｃｈ）以上２００（ｍｅｓｈ／ｉｎｃｈ）以下の範囲の値である。これにより、吸着材５の比表面積を良好に確保しながら、粉体である吸着材５が被覆材８１の間隙を通じて脱落するのを抑制できる。
第４変形例に係る吸着デバイス４は、ホルダ本体８０の材質が、金属およびセラミックのうちの少なくともいずれかを含む。この金属としては、熱伝導性に優れるもの（例えばアルミニウム、銅、およびこれらの少なくともいずれかを含む合金等）を例示できるが、これに限定されない。本変形例のホルダ本体８０は、熱伝導率が、５０Ｗ／ｍＫ以上５００Ｗ／ｍＫ以下の範囲の値である。
本変形例によれば、ホルダ本体８０の材質が金属およびセラミックのうちの少なくともいずれかを含むことで、ホルダ本体８０を高熱伝導率の材料により構成できる。これにより、吸着材５を加熱する場合、ホルダ本体８０を介して吸着材５を加熱できる。よって、例えば吸着材５が加熱により所定成分を放出する場合、吸着材５を良好に加熱して吸着材５に吸着対象を放出し易くし、吸着材５を効率よく加熱できる。
第５変形例に係る吸着デバイス４は、接着材８２が省略され、ホルダ本体８０に一対の被覆材８１が熱溶着により接着されている。ホルダ本体８０の材質は、紙を含む。本変形例によれば、接着材８２が省略されたことにより、吸着デバイス４の軽量化を図ることができる。また、吸着デバイス４の製造効率を向上できる。
（実施の形態２）
本実施の形態２に係る吸着デバイスは、前記実施の形態１に係る吸着デバイス４（または、吸着デバイス４１、吸着デバイス４２）とは異なり、吸着材を空気と接触可能に保持するホルダ８を備えておらず、吸湿材をシート化された吸湿シート部材として備え、当該吸湿シート部材に二酸化炭素吸着材が固定化されている。
このように、吸湿材を吸湿シート部材として用いれば、一例として、ホルダ本体または被覆材に吸湿材を含ませることが難しい場合には、吸着デバイスに吸湿材を適用しやすくなる。また、ホルダ本体または被覆材が吸湿材を含む場合も別部材として吸湿材を用いることにより、諸条件に応じて吸湿材の使用量を設定しやすくなる。
また、吸湿シート部材に二酸化炭素吸着材を固定化すれば、吸湿材と二酸化炭素吸着材とを一体化できるので、部材点数の増加を抑制できるだけでなく、吸湿シート部材をさまざまな形状に加工することで、吸着デバイスの形態を多様化できる。
一例として、図６（Ａ）に示す吸着デバイス４３は、吸湿シート部材８３の表面に、粉体の二酸化炭素吸着材５１が散布されて固定化されたものを、円筒状に巻き付けた円筒体（ロータ体）として構成される。他の例として、図６（Ｂ）に示す吸着デバイス４４は、吸湿シート部材８３の表面に、粉体の二酸化炭素吸着材５１が散布されて固定化されたものを複数枚積層した積層体として構成される。
このように、二酸化炭素吸着材が固定化された吸湿シート部材８３を、円筒状に巻き付けた円筒体（ロータ体）として構成したり、吸湿シート部材８３を複数積層した積層体として構成したりすれば、簡素な形状で吸湿材および二酸化炭素吸着材を高密度化できる。それゆえ、吸着デバイスの性能向上が可能となる。
また、吸湿シート部材８３に二酸化炭素吸着材を固定化することにより、吸湿材と二酸化炭素吸着材とを一体化できる。そのため、図６（Ａ）に示す円筒体（ロータ体）構造の吸着デバイス４３、あるいは、図６（Ｂ）に示す積層体構造の吸着デバイス４４のように、部材点数の増加を抑制できるだけでなく、吸湿シート部材８３をさまざまな形状に加工することで、吸着デバイスの形態を多様化できる。
なお、吸湿シート部材８３に対する二酸化炭素吸着材の固定化方法は特に限定されない。前記の通り、粉体の二酸化炭素吸着材５１を吸湿シート部材８３の表面に散布して接着剤等の利用により固定化してもよいし、二酸化炭素吸着材５１を吸湿シート部材８３内に混在させてもよい。吸湿シート部材８３が不織布または織物等であれば、二酸化炭素吸着材５１を繊維状に加工または繊維に担持して不織布または織物に混在させてもよい。
また、二酸化炭素吸着材が固定化された吸湿シート部材８３に対して、吸湿材の粉体を追加で固定化してもよい。あるいは、不織布または織物等を基材として、この基材に二酸化炭素吸着材の粉体および吸湿材の粉体を固定または担持してもよい。また、吸湿材をシート化する方法も特に限定されず、不織布または織物等であってもよいし、連続的な多孔フィルムであってもよいし、他の形態であってもよい。
吸湿シート部材８３の具体的な形状等についても特に限定されない。例えば厚み、幅、長さ等は適宜設定できる。また、吸湿シート部材８３は平坦なシートであってもよいし、波打ったシートであってもよいし、凹凸もしくは孔が形成されたシートであってもよい。これら形状の特徴は吸着デバイスの具体的な形状または用途等に応じて適宜設定することができる。
また、本開示に係る吸着デバイスが適用可能な応用機器は特に限定されないが、代表的には空気調和装置を挙げることができる。これにより、吸着デバイスを設けるだけで空気調和装置に二酸化炭素濃度および湿度の調節機能を付与することができる。他の応用機器としては、送風器を備えて室内で使用される機器であればよい。一例として、扇風機、サーキュレーター、または換気扇等の送風装置に適用できる。
本発明について、実施例、比較例および参考例に基づいてより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者は本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更、修正、および改変を行うことができる。
（参考例）
本開示に係る二酸化炭素吸着材（図３に示す高分子化合物７）の一例としてのポリスチレン骨格ベンジルアミン（ベンジルアミン変性ポリスチレン）、活性炭（大阪ガスケミカル（株）製、粒状白鷺Ｇ２ｃ（製品名））、シリカゲル（富士フイルム和光純薬（株）製、粒状試薬）、ゼオライト４Ａ（富士フイルム和光純薬（株）製、合成ゼオライト、Ａ－４，粒状）、珪藻土シート（テクノフロンティア（株）製、ＷＳＳデシカントローター（製品名））、吸湿材の一例としての架橋型アクリロニトリル系重合体（日本エクスラン工業（株）製、エクスローター（製品名））について、それぞれＪＩＳ Ｋ１１５０－１９９４に規定される方法に基づいて水蒸気吸着等温線データを取得してグラフ化した。
なお、本参考例を含む実施例全体においては、説明の便宜上、ポリスチレン骨格ベンジルアミンは「固体高分子ＢＺＡ」と称し、架橋型アクリロニトリル系重合体は「吸湿性ポリマー」と称する。また、吸湿性ポリマーについては、シートとペレットとの２種類の形態で水蒸気吸着等温線データを取得した。また、本実施例では、固体高分子ＢＺＡは、公知の手法（例えばＷＯ２００５／１２３９７１に記載の方法）でポリスチレンをベンジルアミンで変性することにより製造した。
作成した水蒸気吸着等温線データのグラフに基づいて、１，６００Ｐａを境界とし、かつ、固体高分子ＢＺＡの吸湿量を基準として、前記の各材料について、１，６００Ｐａ未満（１，６００Ｐａ＜）の水蒸気平衡圧領域と、１，６００Ｐａ以上（１，６００Ｐａ≧）の水蒸気平衡圧領域とにおける吸湿量（水蒸気吸着量）を評価した。
固体高分子ＢＺＡよりも特に吸湿量が多い場合には「◎」、固体高分子ＢＺＡよりも吸湿量が多い場合には「○」、固体高分子ＢＺＡよりも吸湿量が少ない場合には「×」と評価した。前記の各材質の吸湿量の評価を、これら各材質の放湿温度（水分を放出する温度）の評価とともに表１に示す。なお、放湿温度の評価は、１００℃未満であるとき「○」１００℃以上であるとき「×」として評価した。
Figure 2023106026000002
表１の結果から明らかなように、放湿温度が１００℃未満であり、かつ、水蒸気平衡圧が１，６００Ｐａ未満の領域でも、水蒸気平衡圧が１，６００Ｐａ以上の領域でも、固体高分子ＢＺＡの吸湿量を上回っているのは、吸湿性ポリマーのペレットおよびシートのみであった。すなわち、参考例の結果に基づけば、複数の吸湿性材料のうち吸湿性ポリマーが特に好ましいことがわかる。
（実施例１）
前述した固体高分子ＢＺＡの多孔質粉体と吸湿性ポリマーの多孔質粉体とを吸着材粉体として、図３に示す構成の吸着デバイス４の各セル８０ａ中にこれら吸着材粉体を配置して、実施例１に係る吸着デバイスを準備した。このときの吸着デバイスは、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍとした。また、実施例１に係る吸着デバイスは、吸着材粉体が間隙から脱落することを抑制するために不織布を備えている。
なお、二酸化炭素吸着材である固体高分子ＢＺＡの多孔質粉体（二酸化炭素吸着材粉体）と吸湿材である吸湿性ポリマーの多孔質粉体（吸湿材粉体）との配合比（ブレンド比）を、全ての吸着材粉体の質量中における二酸化炭素吸着材粉体の質量比としたときに８０質量％とした。したがって、全吸湿材粉体中の吸湿材粉体の質量比は２０質量％である。全吸着材（粉体とは限らない）の配合比の定義は実施例２～５も同様である。
予備実験により、二酸化炭素吸着材粉体および吸湿材粉体を１００質量％から３０質量％の範囲で複数の配合比で配合した混合吸着材粉体を準備し、これら複数の配合比の混合吸着材粉体のそれぞれについて、質量比に対する二酸化炭素または水の吸着量を計測して、配合比に対する吸着量のグラフにプロットし、二酸化炭素吸着材および吸湿材のそれぞれについて近似線を導出した。
当該予備実験では、二酸化炭素吸着材の近似線は下記式３であり、吸湿材の近似線は下記式４であった。
［式３］
二酸化炭素の吸着量（ｍｍｏｌ／ｇ）＝０．７７８８×二酸化炭素吸着材の配合比（質量％）
［式４］
水の吸着量（吸湿量、ｍｍｏｌ／ｇ）＝－１．０２３４×二酸化炭素吸着材の配合量（質量％）＋３．５９６５
実施例１に係る吸着デバイスにおける二酸化炭素吸着材粉体および吸湿材粉体の配合比、吸着デバイスに搭載された吸着材粉体の全質量から、本実施例１に係る吸着デバイスにおける二酸化炭素吸着量および水の吸着量（吸湿量）を算出した。その結果を表２に示す。なお、この吸着量の算出は実施例２～５も同様である。
（実施例２）
吸着デバイスとして、図４に示す吸着デバイス４１（実施の形態１における第１変形例）を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例２に係る吸着デバイスを準備し、二酸化炭素吸着量および吸湿量を算出した。その結果を表２に示す。
なお、実施例２に係る吸着デバイスでは、二酸化炭素吸着材は粉体であるが、吸湿材はホルダ本体８０を形成する材料である（すなわち、ホルダ本体８０が吸湿材を含む）。また吸着材の配合比は９１質量％（二酸化炭素粉体、吸湿材の配合比は９質量％）である。
（実施例３）
吸着デバイスとして、図５に示す吸着デバイス４２（実施の形態１における第２変形例）を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例３に係る吸着デバイスを準備し、二酸化炭素吸着量および吸湿量を算出した。その結果を表２に示す。
なお、実施例３に係る吸着デバイスでは、二酸化炭素吸着材は粉体であるが、吸湿材は不織布８０ｇを形成する材料である（すなわち、不織布８０ｇまたは被覆材８１が吸湿材を含む）。また吸着材の配合比は９２質量％（二酸化炭素粉体、吸湿材の配合比は８質量％）である。
（実施例４）
吸着デバイスとして、図６（Ａ）に示す吸着デバイス４３（実施の形態２）を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例４に係る吸着デバイスを準備し、二酸化炭素吸着量および吸湿量を算出した。その結果を表２に示す。
なお、実施例４に係る吸着デバイスでは、粉体の二酸化炭素吸着材を吸湿シート部材に固定化したものを円筒体（ロータ体）に形成している。また吸着材の配合比は９７質量％（二酸化炭素粉体、吸湿材の配合比は３質量％）である。
（実施例５）
吸着デバイスとして、図６（Ｂ）に示す吸着デバイス４４（実施の形態２）を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例５に係る吸着デバイスを準備し、二酸化炭素吸着量および吸湿量を算出した。その結果を表２に示す。
なお、実施例５に係る吸着デバイスでは、粉体の二酸化炭素吸着材を吸湿シート部材に固定化したものを積層体に形成している。また吸着材の配合比は９７質量％（二酸化炭素粉体、吸湿材の配合比は３質量％）である。
Figure 2023106026000003
（実施例の結果）
実施例１～５の結果から明らかなように、本開示に係る吸着デバイスであれば、二酸化炭素吸着量および吸湿量（水吸着量）のいずれも良好な結果を実現することができる。そのため、吸放湿特性と二酸化炭素吸着放出特性とを有する吸着デバイスを得ることができる。したがって、本開示においては、吸湿性ポリマーのように、水分を放出する温度が１００℃未満であり、かつ、水蒸気平衡圧１，６００Ｐａ未満での水分の吸着量が、前記二酸化炭素吸着材の水分吸着量以上である吸湿材が好ましいことがわかる。
なお、実施例１では、二酸化炭素吸着材粉体と吸湿材粉体の搭載スペースが同じ部位（ホルダ本体のセル内）であるため、他の実施例と比較して相対的に二酸化炭素吸着材の量が少なくなる。そのため、二酸化炭素吸着量および吸湿量のいずれも、他の実施例と比較して相対的に低くなる。
一方、実施例２～３では、実施の形態１に係る吸着デバイスの他の部材を吸湿材と一体化していることになるため、吸放湿特性と二酸化炭素吸着放出特性とを両立できるとともに、実施例１に比較して相対的に高い二酸化炭素吸着量を実現できる。
実施例４～５では、他の実施例に比較して吸湿材の配合比が相対的に低いため、吸湿量も相対的に少なくなっている。しかしながら、二酸化炭素吸着材が固定化された吸湿シート部材を用いることで、実施例１～３のようなホルダを有する構成に限定されず、さまざまな構成の吸着デバイスを得ることができる。また、実施例４～５のような事例であれば、吸湿材を粉体として追加することで、実施例２～３と同様かそれ以上の吸湿量を得ることも可能である。
なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
１：空気調和装置
３：送風機構（送風器）
４，４１，４２，４３，４４：吸着デバイス
５：吸着材
７：高分子化合物（二酸化炭素吸着材）
８：ホルダ
５１：二酸化炭素吸着材（粉体）
８０：ホルダ本体
８０ａ：セル
８０ｂ：内部空間
８０ｃ：導入口
８０ｄ：排出口
８０ｇ：不織布
８１：被覆材
８３：吸湿シート部材

Claims (16)

  1. 送風器から送風される空気流に含まれる所定成分を吸着および放出するために用いられ、
    前記所定成分の一つとしての二酸化炭素を繰り返し吸着および放出する二酸化炭素吸着材と、
    前記所定成分の他の一つとしての水分を吸着および放出する吸湿材と、
    を備え、
    前記二酸化炭素吸着材が、少なくとも１級アミン基であるアミン基を含む官能基が結合した化学構造を有する高分子化合物を含み、多孔質状に形成され、水分を吸着および放出するものであり、さらに、４０℃以上の温度で二酸化炭素を脱離可能とするとともに、４０℃未満の温度で水分を放出可能とし、
    前記吸湿材が、１００℃未満の温度で水分を放出可能とし、かつ、水蒸気平衡圧１，６００Ｐａ未満での水分の吸着量が、前記二酸化炭素吸着材の水分吸着量以上であるものであることを特徴とする、吸着デバイス。
  2. 前記二酸化炭素吸着材は、平均粒径が４００μｍ以上１．３ｍｍ以下の範囲の値である粉体である、
    請求項１に記載の吸着デバイス。
  3. 少なくとも前記二酸化炭素吸着材を空気と接触可能に保持するホルダを備えており、
    当該ホルダは、
    前記二酸化炭素吸着材を収容する内部空間と、前記内部空間に空気を導入する導入口と、前記内部空間を通過した空気を排出する排出口と、を有する複数のセルが形成されたホルダ本体と、
    通気性を有し、前記セルの前記導入口と前記排出口とを覆う被覆材と、を有し、
    前記二酸化炭素吸着材は、前記セル内に収容されている、
    請求項１または２に記載の吸着デバイス。
  4. 前記ホルダ本体の材質が、前記吸湿材を含む、
    請求項３に記載の吸着デバイス。
  5. 前記ホルダ本体の材質が、樹脂、金属およびセラミックのうちの少なくともいずれかを含む、
    請求項３または４に記載の吸着デバイス。
  6. 前記被覆材が不織布を含む、
    請求項３から５のいずれか１項に記載の吸着デバイス。
  7. 前記不織布の材質が、前記吸湿材を含む、
    請求項６に記載の吸着デバイス。
  8. 前記被覆材が、金属メッシュを含む、
    請求項３から７のいずれか１項に記載の吸着デバイス。
  9. 前記被覆材に空気を流速１ｍ／秒で通過させたときの圧力損失が、５Ｐａ以上３０Ｐａ以下の範囲の値である、
    請求項３から８のいずれか１項に記載の吸着デバイス。
  10. 前記吸湿材を、シート化された吸湿シート部材として備えている、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の吸着デバイス。
  11. 前記吸湿シート部材には、前記二酸化炭素吸着材が固定化されている、
    請求項１０に記載の吸着デバイス。
  12. 前記吸湿シート部材は、当該吸湿シート部材を複数積層した積層体、または、当該吸湿シート部材を円筒状に巻き付けた円筒体として用いられる、
    請求項１１に記載の吸着デバイス。
  13. 前記吸湿材は、親水性基および架橋構造を有する、架橋型親水性高分子である、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の吸着デバイス。
  14. 前記吸着デバイスに導入されて排出される空気の流通方向における独立した内部空間の流路断面積が、０．５ｃｍ2 以上１０．０ｃｍ2 以下の範囲の値である、
    請求項１から１３のいずれか１項に記載の吸着デバイス。
  15. 前記吸着デバイスに導入されて排出される空気を流速１ｍ／秒で通過させたときの圧力損失が、４０Ｐａ以上５００Ｐａ以下の範囲である、
    請求項１から１４いずれか１項に記載の吸着デバイス。
  16. 請求項１から１５のいずれか１項に記載の吸着デバイスを備える、空気調和装置。
JP2022007128A 2022-01-20 2022-01-20 吸着デバイスおよび空気調和装置 Pending JP2023106026A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022007128A JP2023106026A (ja) 2022-01-20 2022-01-20 吸着デバイスおよび空気調和装置
PCT/JP2023/001436 WO2023140307A1 (ja) 2022-01-20 2023-01-19 吸着デバイスおよび空気調和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022007128A JP2023106026A (ja) 2022-01-20 2022-01-20 吸着デバイスおよび空気調和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023106026A true JP2023106026A (ja) 2023-08-01

Family

ID=87348297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022007128A Pending JP2023106026A (ja) 2022-01-20 2022-01-20 吸着デバイスおよび空気調和装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023106026A (ja)
WO (1) WO2023140307A1 (ja)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7452406B2 (en) * 2004-03-12 2008-11-18 Mmr Technologies Inc. Device and method for removing water and carbon dioxide from a gas mixture using pressure swing adsorption
JP5133546B2 (ja) * 2005-09-26 2013-01-30 日本エステル株式会社 吸放湿性ポリエステル繊維
EP3191217A1 (en) * 2014-09-12 2017-07-19 Johnson Matthey Public Limited Company System and process for carbon dioxide removal of air of passenger cabins of vehicles
JP6928427B2 (ja) * 2016-07-08 2021-09-01 株式会社イノアックコーポレーション ウレタンフォーム製造方法、ウレタンフォームの組成物、シートクッション、寝具、および衣料用パッド
JP7032076B2 (ja) * 2017-08-09 2022-03-08 帝人フロンティア株式会社 繊維構造体およびその製造方法
EP3941610A4 (en) * 2019-03-19 2023-06-07 Basf Corporation FILTER UNIT FOR ADSORPTION OF WATER AND GAS, AND SYSTEMS AND METHODS FOR USE THEREOF

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023140307A1 (ja) 2023-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4341924B2 (ja) デシカント換気システム
JP2014522298A (ja) 屋内空気からの二酸化炭素の低減のための収着剤
JP2009106849A (ja) 吸脱着エレメント、およびそれを用いた二酸化炭素濃度調整装置、二酸化炭素濃度調整システム、並びに二酸化炭素濃度調整方法。
JP4075950B2 (ja) 空気調和装置
WO2023140307A1 (ja) 吸着デバイスおよび空気調和装置
JP5628607B2 (ja) 空調システム
WO2023135839A1 (ja) 空気調和用の二酸化炭素吸着材、吸着デバイス、及び空気調和装置
WO2022249773A1 (ja) 吸着デバイス
JP2007170786A (ja) 換気システム
JP4393478B2 (ja) デシカント換気システム
WO2022249774A1 (ja) 吸着デバイス
TW592826B (en) Total heat exchanger
JP2004321885A (ja) 調湿用素子
JP2017015369A (ja) 熱交換素子及び調湿素子
JP6352915B2 (ja) 吸放湿性膜を備えたデバイス及び吸放湿性膜を備えたデバイスを備えた水蒸気分離器及び熱交換器
JP2017015368A (ja) 空調システム
JP2006289258A (ja) 除湿体及びこれを用いたデシカント空調装置
JP2006346659A (ja) 調湿装置
JP2005172272A (ja) 調湿装置
JP3680617B2 (ja) 吸着処理用部材
JP3594486B2 (ja) 湿気交換素子
WO2022172488A1 (ja) 空気調和用の二酸化炭素吸着材、吸着デバイス、及び空気調和装置
JP2000039278A (ja) 全熱交換素子
JP2001215097A (ja) 有害ガス除去機能を付加した熱交換エレメント
WO2023135838A1 (ja) 空気調和用の二酸化炭素吸着材、吸着デバイス、及び空気調和装置