JP6143939B2 - 二酸化炭素濃度制御装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、二酸化炭素濃度を制御する二酸化炭素濃度制御装置に関する。

近年、環境汚染問題や節電嗜好の高まりによるエアコンの効率利用等から、室内の換気を制限する必要性が高くなっている。このような換気制限可能な空間で換気を制限する場合には、人間の呼気等に含まれる二酸化炭素（ＣＯ_２）により、空気中の二酸化炭素濃度が増加する。空気中の二酸化炭素濃度は特定の濃度以上になると人体へ悪影響を及ぼす可能性があるので、二酸化炭素濃度の上昇を防ぐため、空気中の二酸化炭素を除去する技術が開発されている。

例えば、特許文献１には、アミン系有機物質を付着させた吸着剤を用いて、空気中の二酸化炭素を吸着除去する技術が開示されている。また、特許文献２には、活性炭を用いて空気中の炭酸ガスを吸着除去する技術が開示されている。

日本国公告特許公報「特公平３−３９７２９号公報（公告日：１９９１年６月１４日）」 日本国公開特許公報「特開２００１−３１７７８０号公報（公開日：２００１年１１月１６日）」

しかしながら、上記従来技術では二酸化炭素の吸収量の調節が不可能または困難であるため、空気中の二酸化炭素濃度を適切な値に制御することが難しい。

具体的には、特許文献１に記載の吸着材、または特許文献２に記載の活性炭を二酸化炭素吸収材として用いた場合、当該吸収材自体の、単位時間あたりの二酸化炭素の吸収量（吸収速度）を調節することはできない。そのため、空間内の二酸化炭素濃度が適切な値である場合でも、不必要に二酸化炭素を吸収してしまう虞があった。

本願発明は上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、空気中の二酸化炭素濃度を適切な値に制御することが可能な二酸化炭素濃度制御装置を実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る二酸化炭素濃度制御装置は、空気中の二酸化炭素濃度を検出する検出部と、上記空気中に含まれる二酸化炭素を吸収する、二酸化炭素の吸収速度を制御可能な吸収材と、上記検出部によって検出された二酸化炭素濃度に応じて、上記吸収材の上記吸収速度を制御する吸収速度制御部と、を備えることを特徴としている。

本発明の一態様によれば、空気中の二酸化炭素濃度を適切な値に制御できるという効果を奏する。

本発明の実施形態１に係る二酸化炭素濃度制御装置の要部構成を示すブロック図である。 リチウム複合酸化物の単位時間あたりの二酸化炭素の吸収速度と、温度との関係を示すグラフである。 上記二酸化炭素濃度制御装置の処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る二酸化炭素濃度制御装置における、空気中の二酸化炭素濃度と、設定値と、二酸化炭素吸収材の温度との関係を示すテーブルである。 上記二酸化炭素濃度制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態３に係る二酸化炭素濃度制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態４に係る二酸化炭素濃度制御装置の要部構成を示すブロック図である。 リチウム複合酸化物を充填した密閉空間における、湿度別の二酸化炭素濃度の経時変化を示す図である。 本発明の実施形態１〜４のいずれかに係る二酸化炭素濃度制御装置を内蔵した空気清浄器の概略構成を示す図である。

〔実施形態１〕
本発明の第１の実施形態について説明すれば、以下の通りである。まず、本実施形態に係る二酸化炭素濃度制御装置１（二酸化炭素濃度制御装置）の構成を、図１に基づいて説明する。

≪要部構成≫
図１は、二酸化炭素濃度制御装置１の要部構成を示すブロック図である。なお、図中の矢印は、空気の流れを示している。二酸化炭素濃度制御装置１は、所定の空間内の空気（以下、単に空気と称する）に含まれる二酸化炭素の濃度（二酸化炭素濃度）を制御するものである。二酸化炭素濃度制御装置１は、空気を取り込み、当該空気の二酸化炭素濃度に応じた量の二酸化炭素を除去（吸収）する。そして、二酸化炭素を除去した後の空気を自装置外へと排出する。

なお、二酸化炭素濃度制御装置１は、例えばファンのような空気を取り込む機構（図示せず）を備えていることが望ましい。二酸化炭素濃度制御装置１は、ファン等を備えることにより、後述する二酸化炭素吸収材３０に、より速くかつ効率的に空気を送り込むことができる。また、二酸化炭素吸収材３０が二酸化炭素を吸収した後の空気を、より速くかつ効率的に二酸化炭素濃度制御装置１の外へと排出することができる。つまり、空間内の空気をより効率的に循環させることができる。これにより、二酸化炭素濃度制御装置１は、空間の二酸化炭素濃度をより細やかに制御することが可能となる。

なお、上記所定の空間は、空気が存在する空間であればどのような空間であってもよい。上記空間の一例としては、住宅の居住空間、工場またはオフィス等の職場空間、ならびに車および電車等の乗り物内の空間などが挙げられる。

また、上記所定の空間は、特に換気制限可能な空間であることが望ましい。ここで、「換気制限可能な空間」とは、密閉空間、換気の制限可能な屋内空間又は室内空間又は車内空間を示す。もしくは、「換気制限可能な空間」とは、自発的に換気を行うこと（窓を開ける、換気扇を動作させる、換気を行う装置を動作させる、真空装置等の部屋を負圧にさせる装置を動作させる等）を制限又は禁止することができる空間、と言い換えることも可能である。

（二酸化炭素濃度制御装置１の詳細）
二酸化炭素濃度制御装置１は、さらに詳しくは、検出部２０、制御部１０（吸収速度制御部）、および二酸化炭素吸収材３０（吸収材）を備えている。

検出部２０は、二酸化炭素濃度制御装置１に取り込まれた空気（ＣＯ_２除去前の空気）に含まれる二酸化炭素濃度を所定の時間間隔で検出し、状態決定部１１へと送信するものである。検出方法は特に限定しないが、例えば半導体式、電気化学式、および赤外線吸収式等が挙げられる。

半導体式で二酸化炭素濃度を検出する場合、半導体としてＳｎＯ_２、ＺｎＯ等のｎ型半導体を用いることができる。なかでも、ＳｎＯ_２にＬａを添加した半導体は二酸化炭素の選択性に優れている。このため、本発明において半導体式で二酸化炭素濃度を検出する場合は、ＳｎＯ_２にランタン（Ｌａ）を添加した半導体を用いることがより望ましい。また、電気化学式で二酸化炭素濃度を検出する場合は、固体電解質の伝導イオンの種類として、ナトリウムイオン伝導体等を用いればよい。

以上の検出方法において、半導体式は、コストが安いことに加え、環境条件により二酸化炭素の検出精度が左右されにくく、よって過酷な環境下でも二酸化炭素濃度が検出可能であるという利点がある。また、電気化学式および赤外線吸収式は、二酸化炭素の検出感度が高く二酸化炭素の選択性に優れているという利点がある。

なお、検出部２０は、後述の二酸化炭素吸収材３０が二酸化炭素を吸収した後の空気（ＣＯ_２除去後の空気）の二酸化炭素濃度を検出してもよい。

二酸化炭素吸収材（ＣＯ_２吸収材）３０は、空気中の二酸化炭素を吸収するものである。二酸化炭素吸収材３０は、二酸化炭素の吸収量を大小に制御可能な吸収材であればよく、その種類は特に限定されない。具体的には、二酸化炭素吸収材３０は自己の状態の遷移に応じて、単位時間あたりに吸収可能な二酸化炭素の量（単位時間二酸化炭素吸収量、ＣＯ_２吸収速度）が変化する吸収材であることが望ましい。また、二酸化炭素吸収材３０は、ＣＯ_２吸収速度をほぼ０（当該速度で二酸化炭素を吸収しても空間内の二酸化炭素濃度に影響しない程度に小さい吸収速度）から制御可能であることがより好ましい。

ここで、上記自己の状態の遷移とは、より具体的には、二酸化炭素吸収材３０の温度変化を示す。つまり、二酸化炭素吸収材３０は、二酸化炭素吸収材３０の温度変化に応じてＣＯ_２吸収速度が変化する材料であることが望ましい。二酸化炭素吸収材３０の温度は比較的簡単かつ正確に測定および制御することができるパラメータである。そのため、温度によりＣＯ_２吸収速度を制御可能な二酸化炭素吸収材３０を用いることにより、簡単かつ正確にＣＯ_２吸収速度を制御することができる。

また、二酸化炭素吸収材３０は、二酸化炭素のみを選択的に吸収可能な吸収材であることが望ましい。従来技術には、ＣＯ_２／Ｏ_２選択膜を用いて二酸化炭素を分離し、分離した二酸化炭素を吸収材で吸収する技術が存在する。しかしながら、ＣＯ_２／Ｏ_２選択膜は、窒素など、二酸化炭素および酸素以外で空気中に多く存在する物質に対する選択性が無いので、二酸化炭素を分離したときに、当該分離した気体に、二酸化炭素より遥かに多量の窒素が含まれることとなる。したがって、換気制限可能な空間で換気を制限した場合、二酸化炭素の分離除去を継続して行うと、空間内の空気圧が著しく減少してしまう虞があった。そのため、従来技術のようにＣＯ_２／Ｏ_２選択膜を用いても、長期間空間内の二酸化炭素濃度を一定に保つことは難しかった。

一方、本発明において、二酸化炭素吸収材３０として、二酸化炭素のみを選択的に吸収可能な吸収材を使用した場合、このような空気中に多量に含まれる物質を吸収せず、二酸化炭素だけを効率的に吸収することができる。そのため、上述のように空間内の空気圧が著しく変化することもなく、二酸化炭素の吸収能が比較的落ちにくいという利点がある。

このように、温度でＣＯ_２吸収速度が制御可能であって、かつ二酸化炭素を選択的に吸収可能な吸収材としては、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、ＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、Ｌｉ_２ＴｉＯ_３、Ｌｉ_２ＳｉＯ_３、Ｌｉ_４ＳｉＯ_４等のリチウム複合酸化物が挙げられる。以降の説明では、一例として、二酸化炭素吸収材３０として上記リチウム複合酸化物を用い、当該リチウム複合酸化物の温度を制御することにより、リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度を制御する場合について説明する。

制御部１０は、二酸化炭素濃度制御装置１を統括的に制御するものである。制御部１０は、状態決定部１１と状態制御部１２とを含む。なお、制御部１０は、検出部２０に所定の時間間隔で、二酸化炭素濃度の検出を指示してもよい。

状態決定部１１は、二酸化炭素濃度が設定値（第１の閾値）以下か否かに応じて、二酸化炭素吸収材３０の状態（温度）を決定するものである。状態決定部１１は、具体的には、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）、またはＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いたソフトウェア等で実現すればよい。

なお、上述のように、本説明では一例として、二酸化炭素吸収材３０としてのリチウム複合酸化物の温度を制御することにより、当該リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度を制御する場合について説明する。この場合、状態決定部１１は、検出部２０から受信した二酸化炭素濃度に応じて、二酸化炭素吸収材３０（リチウム複合酸化物）の温度を決定する。状態決定部１１の温度決定については後で詳述する。

状態決定部１１は、検出部２０から空気中の二酸化炭素濃度を受信すると、当該二酸化炭素濃度が設定値以下か否かを判定する。空気中の二酸化炭素濃度が設定値以下の場合、状態決定部１１は、二酸化炭素吸収材３０の温度を、当該吸収材のＣＯ_２吸収速度が二酸化炭素濃度制御装置１にて設定可能な下限速度となる温度に決定する。一方、空気中の二酸化炭素濃度が設定値より大きい場合、状態決定部１１は、二酸化炭素吸収材３０の温度を、当該吸収材のＣＯ_２吸収速度が上記下限速度より大きくなる温度に決定する。決定された二酸化炭素吸収材３０の温度は、状態制御部１２へと通知される。

ここで、「二酸化炭素濃度制御装置１が設定可能な下限速度」とは、少なくとも最大のＣＯ_２吸収速度より小さく、かつ、二酸化炭素濃度制御装置にて設定可能なほぼ最小のＣＯ_２吸収速度である。以降、「二酸化炭素濃度制御装置１が設定可能な下限速度」を、単に「装置下限速度」と称する。「装置下限速度」は、例えば、状態制御部１２が制御可能な温度の範囲内における、二酸化炭素吸収材３０のＣＯ_２吸収速度の最小値などにすればよい。

なお、詳細は後述するが、二酸化炭素吸収材３０は、例えば自己の温度が所定の範囲内である場合、上記「ほぼ最少」のＣＯ_２吸収速度を示す。そして、「装置下限速度」は、二酸化炭素吸収材３０を上記所定の範囲内の温度のうち、ＣＯ_２吸収速度が最大値をとる場合の温度により近い温度に設定されてもよい。この場合、二酸化炭素濃度が設定値以下か否かにより制御する二酸化炭素吸収材３０の温度差を小さくすることが可能となり、二酸化炭素吸収材３０のＣＯ_２吸収速度を素早く変化させることが可能になるという効果を奏する。

また、「装置下限速度」を、吸収材３０に対して外部手段（例えばヒーター）によりエネルギー（例えば熱）を与えない状態での温度（例えば室温）での吸収材のＣＯ_２吸収速度としてもよい。この場合、余計な電力を消費せず経済的であるという効果を奏する。また、「装置下限速度」は、０以上かつ当該速度で二酸化炭素を吸収しても、空間内の二酸化炭素濃度には影響しない程度の速度（ほぼ０）であることが好ましい。つまり、実質的に、二酸化炭素の吸収をほぼ停止させることが好ましい。

また、ここで言う「設定値」とは、空間内の空気において、適切と考えられる二酸化炭素濃度の上限値である。一般的に、二酸化炭素濃度は、屋外の大気中でおよそ４００ｐｐｍ程度である。しかしながら、例えば換気制限可能な空間で換気を制限した場合、人間等の生物が活動する、すなわち呼吸すると、空気中の二酸化炭素濃度は増加する。空気中の二酸化炭素濃度が１０００ｐｐｍを超えると人は眠気に誘われ、集中力が低下することが知られている。また、空気中の二酸化炭素濃度が１０００ｐｐｍ以上に増加すると、当該増加に従って健康への被害も大きくなることも知られている。以上のことから、設定値は、例えば、眠気に誘われ集中力が低下すると言われるレベルであり、建築物衛生法等の基準値として規定されている１０００ｐｐｍなどに設定すればよい。また、設定値は、商品出荷時に予め設定する値であっても、二酸化炭素濃度制御装置１のユーザが自由に設定および変更が可能な値であっても良い。

状態制御部１２は、二酸化炭素吸収材３０の状態を、状態決定部１１が決定した状態になるように制御するものである。上述のように状態決定部１１が二酸化炭素吸収材３０の温度を決定する場合、状態制御部１２は、二酸化炭素吸収材３０の温度を、状態決定部１１が決定した値に制御する。

なお、上記温度制御の方法としては、例えば、ヒーターによる加熱や、ペルティエ素子による温度制御などが挙げられる。状態制御部１２としてヒーターや、ペルティエ素子を用いる場合、このような温度制御手段は比較的安価であるため、二酸化炭素濃度制御装置１の製造コストを抑えることができる。また、二酸化炭素吸収材３０の温度を測定する温度センサを二酸化炭素吸収材３０の近傍に設け、当該温度センサを状態制御部１２と通信可能に接続する。

以上の例では、状態決定部１１と状態制御部１２とにより、二酸化炭素吸収材３０自体の状態を制御することとした。しかしながら、状態決定部１１は、二酸化炭素吸収材３０の周囲の環境（環境に係る値：二酸化炭素吸収材３０の周囲の温度など）を決定してもよい。また、状態制御部１２も、二酸化炭素吸収材３０の状態を制御するのではなく、二酸化炭素吸収材３０の周囲の環境を制御してもよい。例えば、状態決定部１１は二酸化炭素吸収材３０が充填された充填漕内の温度を決定し、状態制御部１２は上記充填漕を加熱または冷却することにより、二酸化炭素吸収材３０の温度を間接的に制御してもよい。

このように、状態制御部１２は、二酸化炭素吸収材３０自体の状態または二酸化炭素吸収材３０の周囲の環境を制御することにより、二酸化炭素吸収材３０の二酸化炭素吸収能力（ＣＯ_２吸収速度）を制御する。

≪リチウム複合酸化物の温度と二酸化炭素吸収速度≫
ここで、状態決定部１１の温度決定と、状態制御部１２の温度制御について詳しく説明する。まず、図２を用いて、リチウム複合酸化物の温度に応じた、当該リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度の変化を説明する。

図２は、リチウム複合酸化物（二酸化炭素吸収材３０）の温度と、ＣＯ_２吸収速度との関係の一例を示すグラフである。ここで、リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度が最大になるときの、当該リチウム複合酸化物の温度をＴａとする。なお、Ｔａは少なくとも室温より高温である。

図２に示すリチウム複合酸化物は、温度Ｔｂまでは、ＣＯ_２吸収速度がほとんど変化しない（ほぼ最小のＣＯ_２吸収速度をとる）。一方、リチウム複合酸化物は、温度ＴｂからＴａまでは、当該温度が上昇するにつれＣＯ_２吸収速度が増加する。そして、温度Ｔａより高温になると、当該温度が上昇するにつれＣＯ_２吸収速度が減少し、温度Ｔｕになると、ＣＯ_２吸収速度は再びほぼ最小のＣＯ_２吸収速度となる。このように、リチウム複合酸化物は、その温度に応じてＣＯ_２吸収速度が制御可能な二酸化炭素吸収材である。

次に、上述したリチウム複合酸化物の温度とＣＯ_２吸収速度との相関を利用した、状態決定部１１の温度決定および状態制御部１２の温度制御について説明する。

検出部２０が検出した二酸化炭素濃度が設定値より大きい場合、空気中には余分な二酸化炭素（健康を害するレベルの二酸化炭素）が含まれているといえる。この場合、状態決定部１１は、リチウム複合酸化物の温度を、ＣＯ_２吸収速度が装置下限速度より大きくなる温度（例えば、Ｔｂより大きくＴｕ以下の値）に決定し、状態制御部１２は、リチウム複合酸化物の温度が状態決定部１１において決定された温度になるよう制御する。当該温度制御により、リチウム複合酸化物は、装置下限速度より速い速度で二酸化炭素を吸収する。以降、リチウム複合酸化物（二酸化炭素吸収材３０）が、装置下限速度より早い速度で二酸化炭素を吸収する（すなわち、二酸化炭素の吸収を実質的に開始する）ことを単に「二酸化炭素を吸収する」と称する。

ここで、検出部２０が検出した二酸化炭素濃度が設定値より大きい場合、状態決定部１１は、リチウム複合酸化物の温度をＴａと決定することが望ましい。この場合、リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度は最大になるので、二酸化炭素濃度制御装置１は取り込んだ空気が二酸化炭素吸収材３０を通過する間に、最も多くの二酸化炭素を吸収することができる。したがって、二酸化炭素濃度制御装置１は、空間内の二酸化炭素濃度をより早く下げることができるという利点がある。

また、状態決定部１１は、検出部２０が検出した二酸化炭素濃度が設定値より大きい場合、リチウム複合酸化物の温度をＴｂより大きく、Ｔａ未満の温度に決定してもよい。この場合、状態制御部１２においてリチウム複合酸化物を温度制御する（加熱する）ための電力を低減することができる。つまり、二酸化炭素濃度制御装置１を省エネルギー化できるという利点がある。

さらに、二酸化炭素吸収材３０として、Ｌｉ_４ＳｉＯ_４を主成分とするリチウム複合酸化物を用いることがより好ましい。ここで、「主成分」とは、含まれる物質の中で含まれる割合が最も多い物質であり、例えば、含まれる割合が５０％以上の物質である。この場合、Ｌｉ_４ＳｉＯ_４は二酸化炭素の吸収能力（吸収速度）が少なくとも人間等の生物が活動する二酸化炭素濃度（例えば４００〜１０００ｐｐｍ）において、他の材料（例えば、アミン系有機物質であるモノエタノールアミンを用いた水溶液、あるいは、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３）よりも優れているため、より短時間でより多量の二酸化炭素を吸収することができるという効果を奏する。

一方、検出部２０が検出した二酸化炭素濃度が設定値以下の場合、空気中の二酸化炭素濃度は、健康を害するレベルではないといえる。この場合、状態決定部１１は、リチウム複合酸化物の温度を、ＣＯ_２吸収速度が装置下限速度になるような温度（例えばＴｂ以下の所定の値）に決定し、状態制御部１２は、リチウム複合酸化物の温度が状態決定部１１において決定された温度になるよう制御する。当該温度制御により、リチウム複合酸化物は空気中から極力二酸化炭素を吸収しなくなる。

ここで、検出部２０が検出した二酸化炭素濃度が設定値以下の場合、状態決定部１１は、リチウム複合酸化物の温度を室温と決定してもよい。この場合、状態制御部１２はリチウム複合酸化物から単に放熱させるだけでよく、温度制御に電力を使用する必要がなくなるという利点がある。

また、状態決定部１１は、検出部２０が検出した二酸化炭素濃度が設定値以下の場合、リチウム複合酸化物の温度を、Ｔａにより近い温度で、かつＣＯ_２吸収速度が装置下限速度になるような温度（例えばＴｂ）としてもよい。この場合、リチウム複合酸化物は、二酸化炭素を吸収していない時でもＴａにより近い温度に保たれる。そのため、空気中の二酸化炭素濃度が変動し、二酸化炭素の吸収が必要になった場合、リチウム複合酸化物の温度をより速く上昇させ、より速く二酸化炭素を吸収させることができるという利点がある。

以上のように、検出部２０の検出した二酸化炭素濃度に応じて、状態決定部１１および状態制御部１２はリチウム複合酸化物の温度制御を行う。これにより、二酸化炭素濃度制御装置１は、二酸化炭素濃度に応じてリチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度を制御することができる。そのため、空気中の二酸化炭素濃度に応じた適切な吸収速度で、リチウム複合酸化物に二酸化炭素を吸収させることができる。したがって、二酸化炭素濃度制御装置１は、不必要に二酸化炭素を吸収することを防止することができ、空気中の二酸化炭素濃度を適切な値に保つことができる。

≪二酸化炭素濃度制御処理の流れ≫
最後に、二酸化炭素濃度制御装置１が空間内の二酸化炭素濃度を制御する処理の一例を説明する。図３は、二酸化炭素濃度制御装置１の行う制御処理の一例を示すフローチャートである。

二酸化炭素濃度制御装置１は、起動する（装置の電源または二酸化炭素濃度の制御機能がＯＮにされる）と、自装置内に空気を取り込む。二酸化炭素濃度制御装置１は、取り込んだ空気の一部または全部について検出部２０を通過させた後、リチウム複合酸化物（二酸化炭素吸収材３０）へと送る。取り込まれた空気は、リチウム複合酸化物を通過するときに、当該リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度に応じて空気中の二酸化炭素を吸収される。

このように二酸化炭素濃度制御装置１が動作しているとき、検出部２０は、取り込まれた空気の一部または全部から、所定の時間間隔で空気中の二酸化炭素濃度を検出している（Ｓ１０）。検出された二酸化炭素濃度を示す情報は状態決定部１１へ送信される。状態決定部１１は、検出部２０が検出した二酸化炭素濃度が、設定値以下か否かを判定する（Ｓ１２）。

検出部２０が検出した二酸化炭素濃度が設定値以下の場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、状態決定部１１は、リチウム複合酸化物の温度を、ＣＯ_２吸収速度が装置下限速度となる温度（例えば、室温）と決定し、状態制御部１２は状態決定部１１が決定した温度になるよう温度制御を行う（Ｓ１４）。これにより、リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度は装置下限速度となる。換言すると、空気中の二酸化炭素濃度の変動は、最小限に抑えられる。

一方、検出部２０の検出した二酸化炭素濃度が設定値より大きい場合（Ｓ１２でＮＯ）、状態決定部１１は、二酸化炭素吸収材の温度をＴａと決定する。そして、状態制御部１２はリチウム複合酸化物の温度をＴａにする（Ｓ１６）。これにより、リチウム複合酸化物は、温度Ｔａに応じた量の二酸化炭素を吸収可能な状態となる。

Ｓ１２〜Ｓ１６の処理は、検出部２０が二酸化炭素濃度を検出する度に行われ、二酸化炭素濃度制御装置１が停止する（装置の電源または二酸化炭素濃度の制御機能がＯＦＦにされる）まで繰り返される。二酸化炭素濃度制御装置１は、これらの処理制御を繰り返しながら、自装置への空気の取り込みおよび空間内への空気の排出を行うことで、空間内の二酸化炭素濃度が設定値の濃度になるように、自装置のＣＯ_２吸収速度を制御する。

上記処理によると、二酸化炭素濃度制御装置１は、空気中の二酸化炭素濃度に応じて、二酸化炭素吸収材３０（リチウム複合酸化物）自体のＣＯ_２吸収速度を制御できる。そのため、空気中の二酸化炭素濃度に応じて、二酸化炭素吸収材３０に、適切な吸収量で二酸化炭素を吸収させることができる。したがって、二酸化炭素濃度制御装置１は、不必要な二酸化炭素の吸収を防止することができ、空気中の二酸化炭素濃度を適切な値に保つことができる。

また、二酸化炭素濃度制御装置１は、吸収材自体のＣＯ_２吸収速度を制御することにより、空間内の二酸化炭素濃度を制御するので、例えば空間から取り入れる空気量など複雑なパラメータを管理制御する必要なしに空気から吸収する二酸化炭素の量を簡単に制御することができる。

なお、上記処理制御において検出部２０が二酸化炭素濃度を検出する時間間隔は、あらかじめ設定されていても良いし、ユーザが自由に設定できるようにしても良い。検出部２０が検出を行う時間間隔が短いほど、二酸化炭素吸収材３０の吸収量をこまめに制御可能になり、よって空間内の二酸化炭素濃度をより精密に制御することができるという利点がある。

以上の説明では、リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度を温度によって制御する場合について説明した。しかしながら、温度以外の状態制御を行うことにより、二酸化炭素吸収材３０のＣＯ_２吸収速度を制御してもよい。この場合、検出部２０が検出した二酸化炭素濃度が設定値以下の場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、状態決定部１１は、二酸化炭素吸収材３０の状態を、二酸化炭素吸収材３０のＣＯ_２吸収速度が装置下限速度になるような状態（値）と決定すればよい。また、検出部２０が検出した二酸化炭素濃度が設定値より大きい場合（Ｓ１２でＮＯ）、状態決定部１１は、二酸化炭素吸収材３０の状態を、二酸化炭素吸収材３０のＣＯ_２吸収速度が装置下限速度より速い速度になるような状態に決定すればよい。

≪変形例≫
なお、本発明に係る二酸化炭素吸収材３０は、空気中の二酸化炭素を吸収するだけでなく、吸収した二酸化炭素を排出すること（二酸化炭素吸収材３０のリフレッシュ）が可能な吸収材であることが望ましい。以下、二酸化炭素吸収材３０のリフレッシュ機能について、リチウム複合酸化物を例にとり説明する。

リチウム複合酸化物は、二酸化炭素を吸収可能な温度より高温（図２中のＴｕより高温）になると、吸収した二酸化炭素を放出する性質を有している。本実施形態にかかる二酸化炭素濃度制御装置１は、上記性質を利用して、リチウム複合酸化物をリフレッシュさせてもよい。

具体的には、例えばリチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度が飽和したとき、または、リチウム複合酸化物の吸収能力が一定以上低下したときに、二酸化炭素濃度制御装置１を、二酸化炭素濃度を制御している空間の外に出す。そして、リチウム複合酸化物の温度を二酸化炭素を放出する温度（Ｔｕより高温）に制御することにより、リチウム複合酸化物から、吸収した二酸化炭素（空間内の空気に含まれていた二酸化炭素）を放出させる。

従来、二酸化炭素吸収材の材料としてアミン系材料や活性炭が用いられてきた。このうち、アミン系材料は二酸化炭素と化学的に強く結合するため吸収した二酸化炭素を排出する（リフレッシュする）ためには大きなエネルギーが必要であった。また、活性炭は吸収した二酸化炭素を排出することが困難であるので、頻繁に吸着材の交換が必要になるため、交換に係るコストが発生していた。

これに対し、二酸化炭素濃度制御装置１は、上述のように二酸化炭素吸収材３０としてリフレッシュ可能な吸収材を用い、適宜二酸化炭素吸収材３０のリフレッシュを行うことにより、二酸化炭素吸収材３０を再利用することができる。したがって、二酸化炭素吸収材３０の交換を無くす、または交換頻度を減らすことができ、二酸化炭素吸収材３０の交換に係るコストを低減できるという効果を奏する。

なお、二酸化炭素吸収材３０をリフレッシュさせるとき、二酸化炭素濃度制御装置１ではなく二酸化炭素吸収材３０のみを空間外に出して二酸化炭素の放出を行わせることが可能な構成としてもよい。この場合、二酸化炭素濃度制御装置１は、二酸化炭素吸収材３０のリフレッシュのときの持ち運びを簡単にすることができる。

また、二酸化炭素濃度制御装置１は、二酸化炭素吸収材３０の重量、または二酸化炭素吸収速度の最大値を測定することにより、リフレッシュのタイミングを特定する構成を有していてもよい。これらの構成を有することにより、二酸化炭素濃度制御装置１は二酸化炭素吸収材３０のリフレッシュが必要なタイミングを正確に特定することができる。したがって、二酸化炭素吸収材３０の吸収性能を最大限に活用することが可能となり、より正確な二酸化炭素濃度制御が可能となる。

さらに、二酸化炭素濃度制御装置１は、上記特定したタイミングをユーザに通知する構成を有していてもよい。これにより、二酸化炭素濃度制御装置１は、ユーザに適切なタイミングで、二酸化炭素吸収材３０のリフレッシュのための操作を行わせることができる。

〔実施形態２〕
本発明の第２の実施形態について、図４〜図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

本発明に係る二酸化炭素濃度制御装置１は、上記実施形態１に記載の構成に加え、検出部２０が検出した二酸化炭素濃度と設定値との差が大きいほど、二酸化炭素吸収材３０のＣＯ_２吸収速度が速くなるように二酸化炭素吸収材３０の状態を制御する構成であってもよい。以下、実施形態１と同様に、二酸化炭素吸収材３０としてリチウム複合酸化物を用い、当該リチウム複合酸化物の温度を制御することによりＣＯ_２吸収速度を制御する場合を例にとり説明する。

本実施形態は、二酸化炭素濃度と設定値との差に応じて、二酸化炭素吸収材３０の状態を段階的に決定する点で実施形態１と異なる。以下、図４および図５を用いて、具体的な処理制御を説明する。図４は、本実施形態に係る二酸化炭素濃度制御装置１において、検出部２０が検出した二酸化炭素濃度と、設定値と、リチウム複合酸化物の温度との関係を示すテーブルである。

「（ＣＯ_２濃度−設定値）」列は、検出部２０が検出した二酸化炭素濃度と設定値との差（二酸化炭素濃度−設定値の値）を示している。「設定温度」列は、状態決定部１１が決定する、リチウム複合酸化物の温度（すなわち、リチウム複合酸化物の温度）を示している。図中の値Ｓ_１、Ｓ_Ｘ−１、およびＳ_Ｘは、０＜Ｓ_１＜Ｓ_Ｘ−１＜Ｓ_Ｘである。また、リチウム複合酸化物の温度を示す値Ｔａは、図２のグラフ中の記号と対応しており、Ｔ_１およびＴ_Ｘは、ＣＯ_２吸収速度が装置下限速度となる温度＜Ｔ_１＜Ｔ_Ｘ＜Ｔａである。なお、Ｓ_Ｘ−１、Ｓ_Ｘ、Ｔ_Ｘ等のＸは、任意の自然数を示している。

つまり、本実施形態では、二酸化炭素濃度と設定値との差をＸ段階に区切り、上記差が所定の区切り値（０、Ｓ_１…Ｓ_Ｘ）以下か否かに応じて、リチウム複合酸化物の温度（装置下限速度となる温度、Ｔ_１、…Ｔ_Ｘ、Ｔａ）を決定する。

本実施形態に係る二酸化炭素濃度制御装置１の状態決定部１１は、検出部２０から空気中の二酸化炭素濃度を受信すると、当該二酸化炭素濃度と、所定の設定値との差を算出する。そして、算出した差の値の大きさに応じて、図４のテーブルで示したようにリチウム複合酸化物の温度を決定し、状態制御部１２へと通知する。なお、二酸化炭素濃度制御装置１は、図４に示した条件でリチウム複合酸化物の温度を決定しさえすればよく、必ずしも図４のようなテーブルを記憶および参照する必要はない。

以下、図５を用いて、本実施形態に係る二酸化炭素濃度制御装置１の温度制御の流れを具体的に説明する。図５は、実施形態２に係る二酸化炭素濃度制御装置１の温度制御処理の流れを示している。

二酸化炭素濃度制御装置１が動作している（空気を取り込んでいる）とき、検出部２０は所定の時間間隔で空気中の二酸化炭素濃度を検出する（Ｓ２０）。検出された二酸化炭素濃度は状態決定部１１へ送信され、状態決定部１１は、二酸化炭素濃度を受信すると、まず設定値との差を算出する。そして、状態決定部１１は、当該差に対応する温度を、リチウム複合酸化物の温度と決定し、状態制御部１２へと通知する。

二酸化炭素濃度と設定値との差が０以下の場合（Ｓ２２でＹＥＳ）は、二酸化炭素濃度は設定値以下である。すなわち、空間内の二酸化炭素濃度は、適切な濃度に保たれている。この場合、状態決定部１１は、図４に示すように、リチウム複合酸化物の温度を、ＣＯ_２吸収速度が装置下限速度となる温度（例えば、室温）と決定し、状態制御部１２は状態決定部１１が決定した温度になるよう制御する（Ｓ２４）。これにより、リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度は装置下限速度となる。すなわち、リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度は極力抑えられ、空気中の二酸化炭素濃度の変動は、最小限に抑えられる。

一方、二酸化炭素濃度と設定値との差が０より大きく、かつＳ_１以下である場合（Ｓ２２でＮＯかつＳ２６でＹＥＳ）、状態決定部１１は、リチウム複合酸化物の温度を１段階目の温度であるＴ_１と決定し、状態制御部１２はリチウム複合酸化物の温度がＴ_１になるように制御する（Ｓ２８）。これにより、リチウム複合酸化物は、空気中の二酸化炭素の吸収を行う。

以降、状態決定部１１は、二酸化炭素濃度と設定値との差が、所定の区切り値以下であるか否かを判定し、当該区切り値以下である場合は、当該区切り値に応じた温度をリチウム複合酸化物の温度として決定する。例えば、二酸化炭素濃度と設定値との差がＳ_Ｘ−2より大きく、かつＳ_Ｘ−１以下である場合（Ｓ３０でＹＥＳ）、状態決定部１１は、リチウム複合酸化物の温度をＸ−１段階目の温度であるＴ_Ｘ−１と決定し、状態制御部１２はリチウム複合酸化物の温度がＴ_Ｘ−１になるよう制御する（Ｓ３２）。また、二酸化炭素濃度と設定値との差がＳ_Ｘ−１より大きく、かつＳ_Ｘ以下である場合（Ｓ３０でＮＯかつＳ３４でＹＥＳ）、状態決定部１１は、リチウム複合酸化物の温度をＸ段階目の（Ｔ_Ｘ−１より高い）温度であるＴ_Ｘと決定し、状態制御部１２はリチウム複合酸化物の温度がＴ_Ｘになるよう制御する（Ｓ３６）。

最後に、二酸化炭素濃度と設定値との差がＳ_Ｘより大きい場合（Ｓ３４でＮＯ）、空間内の二酸化炭素濃度は、二酸化炭素濃度制御装置１が設定した区切り値（Ｓ_１…Ｓ_Ｘ）の枠を超えるほど大きいといえる。この場合、状態決定部１１は、リチウム複合酸化物の温度を、二酸化炭素を最大限に（最も速い速度で）吸収する温度であるＴａと決定し、状態制御部１２はリチウム複合酸化物の温度がＴａになるよう制御する（Ｓ３８）。

上記処理によると、二酸化炭素濃度制御装置１は、二酸化炭素濃度と設定値との差に応じて、リチウム複合酸化物の温度を段階的に決定することにより、リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度を細やかに変化させることができる。そのため、例えば空気中の二酸化炭素濃度が設定値よりわずかに高いだけの場合に、リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収が速すぎて、空気中の二酸化炭素を不必要なまでに吸収してしまうことを防止できる。さらに、この場合はリチウム複合酸化物の温度を、上述のようにＴａより低い温度に設定するため、実施形態１に係る二酸化炭素濃度制御装置１に比べ、温度制御（加熱）に係るエネルギー消費を抑えることができるという効果を奏する。また、空気中の二酸化炭素濃度が設定値を大幅に超過している場合は、リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度を最大にすることにより、より速く空間内の二酸化炭素濃度を設定値に近づけることができるという効果を奏する。

〔実施形態３〕
実施形態１で説明したように、空気中の二酸化炭素濃度は、所定の値（例えば１０００ｐｐｍ）以上になると人間の健康を害する虞がある。しかしながら、空気中の二酸化炭素濃度は低下しすぎても人間の健康上好ましくない。例えば、空気中の二酸化炭素が不足すると、当該空気を吸った人間は、血液がアルカリ性になり失神や痙攣を起こす虞がある。したがって、空間内の二酸化炭素濃度を適切な濃度に保つためには、空気中の二酸化炭素濃度の上限値だけでなく、下限値も設定して二酸化炭素濃度を制御することが望ましい。

以下、本発明の第３の実施形態について図６を用いて説明する。本実施形態に係る二酸化炭素濃度制御装置１は、二酸化炭素吸収材３０として吸収した二酸化炭素を排出可能な吸収材を用い、かつ、空気中の二酸化炭素濃度を、所定の範囲内に収まるように制御する点で、実施形態１および２と異なる。

より詳しくは、本実施形態に係る状態決定部１１は、検出部２０の検出した二酸化炭素濃度が設定上限値（設定値、第１の閾値）より大きい場合、二酸化炭素吸収材３０の状態（温度など）を、二酸化炭素吸収材３０が空気中の二酸化炭素を吸収する状態に決定する。一方、上記二酸化炭素濃度が設定下限値（第２の閾値）以下の場合、状態決定部１１は、二酸化炭素吸収材３０の状態を、二酸化炭素吸収材３０が吸収した二酸化炭素を排出する状態に決定する。なお、ここで言う「設定下限値」とは、空間内の空気において、適切と考えられる二酸化炭素濃度の下限値である。下限値としては、例えば、人間の健康を害さない二酸化炭素濃度の下限値を設定することができる。

以下、本実施形態でも実施形態１および２と同様に、二酸化炭素吸収材３０としてリチウム複合酸化物を用い、当該リチウム複合酸化物の温度を制御することによりＣＯ_２吸収速度を制御する例を説明する。

上述の通り、リチウム複合酸化物は二酸化炭素を吸収可能な温度より高温（図２中のＴｕより高温）になると、吸収した二酸化炭素を放出する性質を有している。本実施形態にかかる二酸化炭素濃度制御装置１は、上記性質を利用して、二酸化炭素濃度が設定下限値以下になった場合、リチウム複合酸化物の温度をＴｕより高い温度Ｔｒとすることにより、リチウム複合酸化物に二酸化炭素を排出させる。

なお、リチウム複合酸化物の単位時間あたりの二酸化炭素排出量は温度に依存するので、二酸化炭素濃度制御装置１は、実施形態２にて説明したＣＯ_２吸収速度の調節と同様に、温度Ｔｒを変更することにより、二酸化炭素の排出速度（排出量）をも制御してもよい。

図６は、本実施形態に係る二酸化炭素濃度制御装置１の行う制御処理の流れを示すフローチャートである。実施形態１および２と同様に、本実施形態でも検出部２０が所定の時間間隔で空気中の二酸化炭素濃度を検出し（Ｓ５０）、状態決定部１１へ送信する。次に、状態決定部１１は、受信した二酸化炭素濃度が設定上限値以下か否かを判定する（Ｓ５２）。検出部２０が検出した二酸化炭素濃度が設定上限値より大きい場合（Ｓ５２でＮＯ）、状態決定部１１は、リチウム複合酸化物の温度をＴａと決定し、状態制御部１２は、リチウム複合酸化物の温度がＴａになるよう制御する（Ｓ５４）。これにより、リチウム複合酸化物は二酸化炭素を最大限に（最大速度で）吸収する。

一方、検出部２０の検出した二酸化炭素濃度が設定上限値以下である場合（Ｓ５２でＹＥＳ）、状態決定部１１は、次に上記二酸化炭素濃度が設定下限値より小さいか否かを判定する（Ｓ５６）。ここで、上記二酸化炭素濃度が設定下限値以上の場合、（Ｓ５６でＮＯ）、状態決定部１１は、リチウム複合酸化物の温度を、ＣＯ_２吸収速度が装置下限速度となる温度（例えば室温）と決定し、状態制御部１２は、リチウム複合酸化物の温度が上記決定した温度になるよう制御する（Ｓ５８）。これにより、リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度は装置下限速度となる。すなわち、リチウム複合酸化物のＣＯ_２吸収速度は極力遅くされ、空気中の二酸化炭素濃度の変動は、最小限に抑えられる。

これに対し、上記二酸化炭素濃度が設定下限値より小さい場合（Ｓ５６でＹＥＳ）、状態決定部１１は、リチウム複合酸化物の温度をＴｒと決定し、状態制御部１２は、リチウム複合酸化物の温度がＴｒになるよう制御する（Ｓ６０）。これにより、リチウム複合酸化物は、これまでに吸収した二酸化炭素を空気中に排出する。

なお、Ｓ５２およびＳ５６の判定は、順序が逆でも構わない。また、状態決定部１１は、Ｓ５８において、リチウム複合酸化物の温度（ＣＯ_２吸収速度が装置下限速度となる温度）を、図２に示したＴｕと設定してもよい。Ｔｕは、Ｔａより高温かつＴｒより低温であり、リチウム複合酸化物の二酸化炭素吸収および排出の境界点となる温度である。そのため、Ｓ５８においてリチウム複合酸化物の温度をＴｕと設定した場合、例えば温度を室温にする場合等に比べて、リチウム複合酸化物の温度変化の幅が狭くなる。したがって、状態制御部１２が、より短時間でリチウム複合酸化物の温度を、状態決定部１１が決定した温度に加熱または放熱（冷却）することができる。一方、Ｓ５８においてリチウム複合酸化物を放熱させる（室温にする）場合は、実施形態１で説明したように、Ｓ５８の処理において状態制御部１２がリチウム複合酸化物の温度制御に電力を使用する必要がなくなる（単に放熱するだけでよい）という利点がある。

上記処理によると、二酸化炭素濃度制御装置１は、空気中の二酸化炭素濃度が設定上限値より大きい場合（Ｓ５２でＮＯ）、すなわち、空気中の二酸化炭素濃度が、適切な範囲内よりも大きくなった場合は、二酸化炭素吸収材３０としてのリチウム複合酸化物に二酸化炭素を吸収させることにより、空気中の二酸化炭素濃度を減少させる。一方、空気中の二酸化炭素濃度が設定上限値以下で、かつ設定下限値以上である場合（Ｓ５６でＮＯ）、すなわち、空気中の二酸化炭素濃度が適切な範囲内に収まっている場合は、リチウム複合酸化物の二酸化炭素の吸収量を極力抑えることにより、適切な二酸化炭素濃度を保つ。他方、空気中の二酸化炭素濃度が設定下限値より小さい場合（Ｓ５６でＹＥＳ）は、空気中の二酸化炭素濃度が適切な範囲を下回っているとして、リチウム複合酸化物から空気中に二酸化炭素を排出させることにより、空気中の二酸化炭素濃度を増加させる。これにより、空気中の二酸化炭素濃度が低下しすぎたときに、当該二酸化炭素濃度を増加させ、適切な二酸化炭素濃度とすることができる。

このように、本実施形態に係る二酸化炭素濃度制御装置１は、空気中の二酸化炭素濃度を、所定の範囲内に収まるように制御する。これにより、空気中の二酸化炭素濃度をより長期的にかつ安定して、適切な範囲内の濃度に保つことができる。また、空気中の二酸化炭素濃度が設定下限値より小さくなると、二酸化炭素吸収材３０から二酸化炭素が放出されるため、二酸化炭素吸収材３０の交換またはリフレッシュの頻度を減少させることができる。

〔実施形態４〕
さらに、本発明に係る二酸化炭素濃度制御装置は、二酸化炭素吸収材３０の周辺空間の空気（二酸化炭素吸収材が接する空気、または二酸化炭素吸収材の間隙を通過する空気）を加湿することが好ましい。

以下、本発明の第４の実施形態について図７〜８を用いて説明する。図７は、本発明に係る二酸化炭素濃度制御装置１００の要部構成を示すブロック図である。二酸化炭素濃度制御装置１００は、実施形態１〜３に係る二酸化炭素濃度制御装置１にさらに加湿部４０を設けた構成である。なお、本実施形態に係る二酸化炭素濃度制御装置１００の構成は、上記実施形態１〜３に示す二酸化炭素濃度制御装置１の構成のいずれと組み合わせてもよい。

加湿部４０は、二酸化炭素吸収材３０に送られる空気を加湿するものである。加湿部４０は、自己が取り込んだ、または自己を通過する空気を加湿する。なお加湿後の空気の湿度は特に限定しないが、例えば、温度２３度の場合、湿度は５０％ＲＨ（relative humidity、相対湿度）以上とすることが望ましい。

また、加湿部４０は、二酸化炭素濃度制御装置１００が取り込んだ空気を、二酸化炭素吸収材３０を通過する前に加湿できれば、その設置位置は特に限定されない。また、加湿部４０を設ける位置は、検出部２０の二酸化炭素濃度の検出方法に応じて変更してもよい。例えば、検出部２０が二酸化炭素濃度を検出する際に、検出対象の空気が低湿である方が精度良く検出できるのであれば、加湿部４０は空気が検出部２０を通過した後、二酸化炭素吸収材３０に接するまでの間に設けられることが望ましい。

次に、二酸化炭素吸収材３０に接する空気の湿度と、二酸化炭素吸収材３０の二酸化炭素吸収能との関係について説明する。図８は、リチウム複合酸化物（０．２ｇ）を充填した密閉空間(容積：１２Ｌ)における、湿度別の二酸化炭素濃度の経時変化を示す図である。なお、図中では一例として、湿度が５０％ＲＨ以上である場合を「高湿度状態」、５０％未満である場合を「低湿度状態」と呼称する。

図８より明らかなように、リチウム複合酸化物を充填した密閉空間においては、高湿度状態の方が、低湿度状態よりも速く二酸化炭素濃度が減少する。すなわち、リチウム複合酸化物は、高湿度状態の空気からの方がより速く二酸化炭素を吸収できる。したがって、二酸化炭素濃度制御装置１００において、より速く（より多く）二酸化炭素を吸収する必要がある場合、リチウム複合酸化物を通過させる空気を高湿度状態とすることにより、リチウム複合酸化物に、より短時間でより多量の二酸化炭素を吸収させることができる。

さらに、リチウム複合酸化物が接する空気の湿度が上昇すると、リチウム複合酸化物の単位量あたりの最大の二酸化炭素吸収量（飽和吸収量）も上昇する。ゆえに、リチウム複合酸化物が接する空気を加湿しておくことにより、より少ない量のリチウム複合酸化物で同じ飽和吸収量を実現できる。したがって、二酸化炭素濃度制御装置１００は、二酸化炭素吸収材３０の使用量を低減できるという効果を奏する。

〔実施形態５〕
本発明に係る二酸化炭素濃度制御装置は空気清浄器、除湿器、および加湿器などの電子機器に内蔵されていてもよい。図９は、二酸化炭素濃度制御装置を内蔵した空気清浄器２の概略構成を示す図である。なお、図中の矢印は、空気清浄器２が取り込んだ空気の流れを示している。

空気清浄器２は、図示の通り、実施形態１〜４のいずれかに係る二酸化炭素濃度制御装置１または１００と、ファン４と、フィルタ３とを備える。ファン４は、空気清浄器の装置内に空気を取り込むものである。フィルタ３は、ファン４により取り込まれる空気を清浄するものである。フィルタ３の種類は特に限定されないが、一例としては、脱臭空調フィルタ、ホルムアルデド吸収空調フィルタ、抗菌／集塵空調フィルタ、およびこれらのフィルタを組み合わせたものが挙げられる。

空気清浄器２は、ファン４を動作させることにより、空気を空気清浄器２内へと取り込む。このとき、空気はフィルタ３を通過する。フィルタ３を通過したことにより清浄された空気は、図示の通り二酸化炭素濃度制御装置１または１００へと取り込まれる。そして、二酸化炭素濃度制御装置１または１００は、取り込んだ空気の二酸化炭素濃度を検出し、当該二酸化炭素濃度に応じて二酸化炭素吸収材３０のＣＯ_２吸収速度を制御する。

上記構成によると、空気清浄器２は、清浄化し、かつ二酸化炭素濃度を適切な値に調節した空気を排出できる。したがって、人間にとってより健康に良い空気を排出できる。また、空気清浄器２は、ファン４を動作させることによりフィルタ３を用いた空気清浄のための空気の取り入れと、内蔵している二酸化炭素濃度制御装置１または１００への空気の取り入れとの両方を行うことができる。換言すると、空気清浄器２は、自機の空気清浄機能に係る部材と、二酸化炭素濃度制御装置１または１００とでファンを共有することが可能である。したがって、空気清浄器２は装置の部品数を減らし製造コストを削減することができる。

なお、フィルタ３は、二酸化炭素濃度制御装置１または１００（検出部２０）の二酸化炭素濃度の検出を阻害する物質（以降、検出阻害物質と称する）を除去するものであることが望ましい。検出阻害物質とは、例えば空気中の塵などである。この場合、二酸化炭素濃度制御装置１または１００の検出部２０は、フィルタ３により検出阻害物質が除去された空気から二酸化炭素濃度を検出するので、より正確に二酸化炭素濃度を検出できるという効果を奏する。加えて、検出部２０自体に検出阻害物質が付着し、以降の検出精度が落ちることも防止できる。したがって、二酸化炭素濃度制御装置１または１００は、継続して、より正確に空間内の二酸化炭素濃度を制御することができるという効果を奏する。

なお、空気清浄器２の代わりに除湿器、加湿器などに二酸化炭素濃度制御装置１または１００を搭載してもよい。その場合、除湿器または加湿器は、湿度を調節し、かつ二酸化炭素濃度を適切な値に調節した空気を排出できる。したがって、人間にとってより快適な空気を空間内に排出することにより、当該空間を人間にとってより過ごしやすい空間にすることができる。

特に、除湿器に二酸化炭素濃度制御装置１を搭載する場合で、検出部２０として半導体センサを用いる場合等は、上述した空気清浄器２のフィルタ３の代わりに除湿ユニットを備え、当該除湿ユニットで除湿した空気を二酸化炭素濃度制御装置１に送ることにより、二酸化炭素濃度制御装置１にて除湿後の空気の二酸化炭素濃度を検出することができる。これにより、二酸化炭素濃度制御装置１は、水分の存在により半導体センサの二酸化炭素濃度の検出の信頼性が下がることを防ぐことができる。したがって、より正確に二酸化炭素濃度を検出することができる。また、検出部２０自体に水蒸気が付着することも防止できる。

また、本発明に係る二酸化炭素濃度制御装置１または１００は上述のように、換気制限可能な空間において用いることが望ましい。したがって、二酸化炭素濃度制御装置１は、車載用の空気清浄器等の電子機器に搭載される、または、当該電子機器とともに使用されることが好ましい。

なお、実施形態４、５は、二酸化炭素濃度制御装置における二酸化炭素吸収速度制御には温度制御のみならず、湿度制御によっても可能であることも示している。

すなわち、二酸化炭素濃度制御装置における二酸化炭素吸収速度制御手段は、温度に限るものではなく、湿度制御や二酸化炭素吸収材への給気制御であっても良い。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る二酸化炭素濃度制御装置（二酸化炭素濃度制御装置１および二酸化炭素濃度制御装置１００）は、空気中の二酸化炭素濃度を検出する検出部（検出部２０）と、上記空気中に含まれる二酸化炭素を吸収する、二酸化炭素の吸収速度（ＣＯ_２吸収速度）を制御可能な吸収材（二酸化炭素吸収材３０）と、上記検出部によって検出された二酸化炭素濃度に応じて、上記吸収材の上記吸収速度を制御する吸収速度制御部（制御部１０）と、を備えている。

上記の構成によると、二酸化炭素濃度制御装置は、二酸化炭素濃度に応じて吸収材自体のＣＯ_２吸収速度を制御する。そのため、空気中の二酸化炭素濃度に応じて、適切な吸収速度で二酸化炭素を吸収させることができる。

したがって、二酸化炭素濃度制御装置は、不必要な二酸化炭素の吸収を防止することができ、空気中の二酸化炭素濃度を適切な値に制御することができる。

換言すると、上記構成を備えた二酸化炭素濃度制御装置は、アミン系材料や活性炭など、従来二酸化炭素吸収材として用いられてきた材料について、「吸収材自体のＣＯ_２吸収速度が制御できないため、不必要に二酸化炭素を吸収してしまう」という課題を新たに発見し、これを解決することにより、空気中の二酸化炭素濃度を適切な値に制御することを可能にしている。

また、二酸化炭素濃度制御装置は、例えば空間から取り入れる空気量など複雑なパラメータを管理制御する必要がなく、空気から吸収する二酸化炭素の量を簡単に制御することができる。

本発明の態様２に係る二酸化炭素濃度制御装置は、上記態様１において、上記吸収速度制御部は、上記検出部が検出した二酸化炭素濃度が第１の閾値（設定値、設定上限値）以下の場合は、上記吸収材の上記吸収速度が、上記二酸化炭素濃度制御装置の設定可能な下限速度（装置下限速度）となる状態に遷移させ、上記検出部が検出した二酸化炭素濃度が上記第１の閾値より大きい場合は、上記吸収材の上記吸収速度が、上記下限速度より速い上記吸収速度となる状態に遷移させる状態制御部を有してもよい。

ここで、「二酸化炭素濃度制御装置が設定可能な下限速度」とは、少なくとも最大のＣＯ_２吸収速度より小さく、かつ、二酸化炭素濃度制御装置にて設定可能なほぼ最小のＣＯ_２吸収速度である。

したがって、二酸化炭素濃度制御装置は、上記の構成によると、空間内の二酸化炭素濃度が適切な濃度（第１の閾値以下）である場合は、自装置が可能な限り、二酸化炭素の吸収速度を抑えることができる。換言すると、二酸化炭素濃度制御装置は、空気中の二酸化炭素濃度の変動を最小限に抑えることができる。

一方、二酸化炭素濃度制御装置は、空間内の二酸化炭素濃度が高すぎる（第１の閾値より大きい）場合は、吸収材の二酸化炭素の吸収速度を速めることにより、吸収材に空気中の二酸化炭素を吸収させ、二酸化炭素濃度を減少させることができる。このように、二酸化炭素濃度制御装置は、空気中の二酸化炭素濃度を適切な値に保つことができる。

なお、「二酸化炭素濃度制御装置が設定可能な下限速度」は、状態制御部が制御可能な温度の範囲内における、吸収材の単位時間当たりのＣＯ_２吸収速度の最小値であってもよい。

さらに、「二酸化炭素濃度制御装置が設定可能な下限速度」は、０以上かつ空間内の二酸化炭素濃度に影響しない程度に小さい速度（ほぼ０）であることが好ましい。この場合、二酸化炭素濃度制御装置は、吸収材の温度を、二酸化炭素吸収速度が、二酸化炭素濃度制御装置が設定可能な下限速度になるような温度とすることにより、実質的に、二酸化炭素の吸収をほぼ停止させることができる。

本発明の態様３に係る二酸化炭素濃度制御装置は、上記態様２において、上記状態制御部は、上記検出部が検出した二酸化炭素濃度が第１の閾値より大きく、且つ当該二酸化炭素濃度と上記第１の閾値との差が大きいほど、上記吸収材を、より速く二酸化炭素を吸収する状態に遷移させてもよい。

上記の構成によると、二酸化炭素濃度制御装置は、検出した二酸化炭素濃度に応じて、当該吸収材が吸収するＣＯ_２吸収速度の大小を制御することができる。これにより、二酸化炭素濃度制御装置は、空気中の二酸化炭素濃度をより細やかに制御することができる。

また、二酸化炭素濃度制装置は、検出された二酸化炭素濃度と第１の閾値との差に応じてＣＯ_２吸収速度を制御するので、必要以上に（必要以上の速度で）吸収材での二酸化炭素の吸収が行われない。これにより、空気中の二酸化炭素濃度に対する吸収材のＣＯ_２吸収速度が速くなりすぎることを防止できる一方、二酸化炭素濃度と第１の閾値との差が大きい場合は、吸収材のＣＯ_２吸収速度を増加させ、より速く空間内の二酸化炭素濃度を適切な値に近づけることができる。

本発明の態様４に係る二酸化炭素濃度制御装置は、上記態様２または３において、上記吸収材はさらに、吸収した二酸化炭素の排出が制御可能な吸収材であり、上記状態制御部は、上記検出部が検出した二酸化炭素濃度が上記第１の閾値より低い値である第２の閾値（設定下限値）より小さい場合は、上記吸収材を、当該吸収材が吸収した二酸化炭素を排出する状態に遷移させてもよい。

上記の構成によると、二酸化炭素濃度制御装置は、空気中の二酸化炭素濃度が第２の閾値、すなわち適切と考えられる二酸化炭素濃度の下限値より小さくなると、吸収材を、二酸化炭素を排出する状態に遷移させる。これにより、二酸化炭素濃度制御装置は、空気中の二酸化炭素濃度が低下しすぎたときに、当該二酸化炭素濃度を増加させ、適切な二酸化炭素濃度に近づけることができる。したがって、二酸化炭素濃度制御装置は、空間内の二酸化炭素濃度を長期的かつ安定して適切な濃度に制御できる。

本発明の態様５に係る二酸化炭素濃度制御装置は、上記態様４において、上記状態制御部は、上記検出部が検出した二酸化炭素濃度が上記第１の閾値以下で、かつ上記第２の閾値以上の場合は、上記吸収材の上記吸収速度が、上記二酸化炭素濃度制御装置が設定可能な下限速度となる状態に遷移させてもよい。

上記の構成によると、二酸化炭素濃度制御装置は、空気中の二酸化炭素濃度が第１の閾値以下かつ第２の閾値以上の場合、すなわち、空気中の二酸化炭素濃度が適切な範囲内に収まっている場合、自装置で可能な限り、二酸化炭素の吸収速度を低下させる。これにより、空気中の二酸化炭素濃度の変動を最小限に抑えることができる。したがって、二酸化炭素濃度制御装置は、空気中の二酸化炭素濃度を適切な範囲内の濃度に保つことができる。

本発明の態様６に係る二酸化炭素濃度制御装置は、上記態様１から５のいずれか一態様において、上記吸収材は、自己の温度に応じた速度で二酸化炭素を吸収するものであり、上記吸収速度制御部は、上記検出部が検出した二酸化炭素濃度に応じて、上記吸収材の上記温度を制御することにより、上記吸収材の上記吸収速度を制御してもよい。

上記の構成によると、二酸化炭素濃度制御装置は、空気中の二酸化炭素濃度に応じて吸収材の温度を制御することにより、当該空気中の二酸化炭素濃度を適切な濃度に制御できる。ここで、吸収材の温度は、一般的に変化および維持することが簡単なパラメータであり、当該変化および維持を正確に行うことができるパラメータである。そのため、二酸化炭素濃度制御装置は、二酸化炭素濃度に応じて、吸収材の温度を制御するだけで吸収材のＣＯ_２吸収速度を簡単かつ正確に制御することができる。

本発明の態様７に係る二酸化炭素濃度制御装置は、上記態様１から６のいずれか一態様において、上記吸収材はリチウム複合酸化物であってもよい。

リチウム複合酸化物は、温度で自己の二酸化炭素吸収速度が制御可能な吸収材である。したがって、二酸化炭素濃度制御装置は、リチウム複合酸化物を吸収材として用いることにより、吸収材のＣＯ_２吸収速度を簡単かつ細やかに制御することができる。

また、リチウム複合酸化物は、二酸化炭素のみを選択的に吸収可能である。そのため、リチウム複合酸化物は、窒素等、空気中に二酸化炭素よりも多量に含まれる物質を吸収することなく、二酸化炭素のみを吸収することができる。したがって、リチウム複合酸化物を吸収材として用いると、二酸化炭素を吸収するときに、空気中に多量に含まれる上記物質をともに吸収してしまい、空間内の空気圧が著しく減少してしまうことを防ぐことができる。また、リチウム複合酸化物を吸収材として用いると、二酸化炭素以外の物質を吸収しないので、二酸化炭素以外の物質により吸収材の二酸化炭素の吸収能力が落ちることを防止できる。

さらに、リチウム複合酸化物は、所定の温度で、自己が吸収した二酸化炭素を排出（放出）可能な吸収材である。そのため、リチウム複合酸化物を吸収材として用いると、例えばリチウム複合酸化物の二酸化炭素吸収量が飽和したとき、または、リチウム複合酸化物の吸収能力が一定以上低下したとき等に、吸収材をリフレッシュさせることが可能である。また、リチウム複合酸化物を吸収材として用いると、空気中の二酸化炭素濃度が低下した場合に、吸収材が吸収した二酸化炭素を、空気中に放出することができる。すなわち、二酸化炭素濃度制御装置は、二酸化炭素の吸収だけでなく添加（排出）も行うことができる。

本発明の態様８に係る二酸化炭素濃度制御装置は、上記態様７において、上記吸収材はＬｉ_４ＳｉＯ_４を主成分とするリチウム複合酸化物であってもよい。

ここで、「主成分」とは、含まれる物質の中で含まれる割合が最も多い物質であり、例えば、含まれる割合が５０％以上の物質である。また、Ｌｉ_４ＳｉＯ_４は二酸化炭素の吸収能力（吸収速度）に優れた吸収材である。したがって、二酸化炭素濃度制御装置は、Ｌｉ_４ＳｉＯ_４を主成分とするリチウム複合酸化物を吸収材として用いることにより、より短時間でより多量の二酸化炭素を吸収することができる。

本発明の態様９に係る二酸化炭素濃度制御装置（二酸化炭素濃度制御装置１００）は、上記態様１から８のいずれか一態様において、上記吸収材の周辺空間の空気を加湿するための加湿部を備えていてもよい。

上記の構成によると、二酸化炭素濃度制御装置は、加湿しない場合に比べ、短時間で二酸化炭素を吸収できるとともに、リチウム複合酸化物の使用量を低減できる。

本発明の態様１０に係る電子機器は、上記態様１から９のいずれか一態様に記載の二酸化炭素濃度制御装置を備えている。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態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形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、二酸化炭素濃度を制御する二酸化炭素濃度制御装置、ならびに当該二酸化炭素濃度制御装置を搭載する空気清浄器、除湿器、および加湿器などの電子機器に好適に利用することができる。

１、１００ 二酸化炭素濃度制御装置
１０ 制御部（吸収速度制御部）
１１ 状態決定部
１２ 状態制御部
２０ 検出部
３０ 二酸化炭素吸収材（吸収材）
４０ 加湿部
２ 空気清浄器（電子機器）
３ フィルタ
４ ファン

Claims (10)

1. 空気中の二酸化炭素濃度を検出する検出部と、
   上記空気中に含まれる二酸化炭素を吸収する、二酸化炭素の吸収速度を制御可能な吸収材であって、さらに、吸収した二酸化炭素を排出することで二酸化炭素の吸収能力を回復させることが可能な吸収材と、
   上記検出部によって検出された二酸化炭素濃度に応じて、上記吸収材の上記吸収速度を制御する吸収速度制御部と、
   上記吸収速度制御部が上記吸収速度が最大値になるよう制御した場合の、該最大値を測定する測定部と、
   上記測定部の測定した上記最大値に応じて、上記吸収材から二酸化炭素を排出させるタイミングを特定するタイミング特定部と、
   上記タイミング特定部が特定したタイミングをユーザに通知する通知部と、を備えることを特徴とする二酸化炭素濃度制御装置。
2. 上記吸収速度制御部は、
   上記検出部が検出した二酸化炭素濃度が第１の閾値以下の場合は、上記吸収材の上記吸収速度が、上記二酸化炭素濃度制御装置の設定可能な下限速度となる状態に遷移させ、
   上記検出部が検出した二酸化炭素濃度が上記第１の閾値より大きい場合は、上記吸収材の上記吸収速度が、上記下限速度より速い上記吸収速度となる状態に遷移させる状態制御部を有することを特徴とする、請求項１に記載の二酸化炭素濃度制御装置。
3. 上記状態制御部は、上記検出部が検出した二酸化炭素濃度が上記第１の閾値より大きく、且つ当該二酸化炭素濃度と上記第１の閾値との差が大きいほど、上記吸収材を、より速く二酸化炭素を吸収する状態に遷移させることを特徴とする、請求項２に記載の二酸化炭素濃度制御装置。
4. 上記状態制御部は、上記検出部が検出した二酸化炭素濃度が上記第１の閾値より低い値である第２の閾値より小さい場合は、上記吸収材を、当該吸収材が吸収した二酸化炭素を排出する状態に遷移させることを特徴とする、請求項２または３に記載の二酸化炭素濃度制御装置。
5. 上記状態制御部は、上記検出部が検出した二酸化炭素濃度が上記第１の閾値以下で、かつ上記第２の閾値以上の場合は、上記吸収材の上記吸収速度が、上記二酸化炭素濃度制御装置が設定可能な下限速度となる状態に遷移させることを特徴とする、請求項４に記載の二酸化炭素濃度制御装置。
6. 上記吸収材は、自己の温度に応じた速度で二酸化炭素を吸収するものであり、
   上記吸収速度制御部は、上記検出部が検出した二酸化炭素濃度に応じて、上記吸収材の上記温度を制御することにより、上記吸収材の上記吸収速度を制御することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の二酸化炭素濃度制御装置。
7. 上記吸収材はリチウム複合酸化物であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の二酸化炭素濃度制御装置。
8. 上記吸収材はＬｉ_４ＳｉＯ_４を主成分とするリチウム複合酸化物であることを特徴とする、請求項７に記載の二酸化炭素濃度制御装置。
9. 上記吸収材の周辺空間の空気を加湿するための加湿部を備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の二酸化炭素濃度制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の二酸化炭素濃度制御装置を備えることを特徴とする電子機器。

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