JP6351729B2 - 二酸化炭素濃度制御システムおよび二酸化炭素濃度制御装置 - Google Patents
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Description
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CO2濃度制御システム100の構成を、図1に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係るCO2濃度制御システム100の構成を示す図である。CO2濃度制御システム100は、CO2濃度制御装置1(二酸化炭素濃度制御装置)と、動力装置40と、熱交換器50と、流量調節弁60とで構成される。なお、図中の太矢印は、後述する熱媒体の流れを示している。以降、熱媒体の流れは太矢印で示すこととする。また、図中の二重線で囲った部分は所定空間Aを示している。
所定空間Aは、CO2濃度制御装置1によりCO2濃度を制御される対象の空間である。所定空間A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、鉄道、飛行機、船舶等の輸送機関内の空間などが挙げられる。
動力装置40は排熱が発生する装置である。本実施形態では便宜上、当該装置を「動力装置」と称するが、動力装置40はCO2濃度制御装置1が利用可能な排熱を発生する装置であればどのような装置であってもよい。なお、動力装置40から発せられる排熱には、動力装置40としての、または動力装置40に附属するラジエータからの排熱も含まれる。
熱交換器50は、動力装置40が発生させる(または動力装置40が含んでいる)排熱の熱エネルギーを熱媒体に取得させる(熱を移動させる)ものである。以下、図2を用いて熱交換器50についてさらに説明する。
流量調節弁60は、CO2濃度制御装置1からの制御命令に応じて熱交換器50に供給する熱媒体の流量と、熱交換器50に供給しない熱媒体の流量とを調節する。熱交換器50に供給される熱媒体は熱交換器50を通過することにより熱せられてからCO2濃度制御装置1のCO2吸収部30へと流入する。一方、熱交換器50に供給されない熱媒体は図示の通り、熱交換器50を経由せずそのままCO2吸収部30へと流入する。したがって、流量調節弁60で熱媒体の流量を調節することにより、結果的にCO2吸収部30へ流入する熱媒体の温度を調節することができる。
CO2濃度制御装置1は、動力装置40の排熱を利用してCO2吸収材31(後述)のCO2吸収速度を制御することにより、所定空間A内のCO2濃度を制御する装置である。CO2濃度制御装置1は、制御部(吸収速度制御部)10と、測定部(検出部)20と、CO2吸収部(吸収部)30とを備えている。
ここで、リチウム複合酸化物の温度とCO2吸収速度との関係を、図3を用いて詳しく説明する。図3は、リチウム複合酸化物の温度と、CO2吸収速度との関係の一例を示すグラフである。なお、リチウム複合酸化物のCO2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。Taは少なくとも室温より高温である。
なお、所定空間Aは輸送機関の室内であることが好ましい。一般的に輸送機関では、輸送機関を駆動するための動力およびエネルギーの少なくともいずれかを生み出す装置(動力装置40)が、輸送機関の室内(すなわちCO2吸収部30)に近い場所に存在する。そのため、エネルギーおよび動力の少なくともいずれかを生産した時の排熱を利用してCO2吸収部30の温度制御を行う際に、熱損失の少ない状態、即ち高いエネルギー利用効率でCO2吸収材31の温度制御を行うことが可能となるという効果を奏する。
最後に、CO2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4は、CO2濃度制御装置1がCO2濃度を制御する処理の一例を示すフローチャートである。
ここで、CO2吸収材31の設定温度の例についてより詳しく説明する。なお、以下の説明ではCO2吸収材31(の材料)としてリチウム複合酸化物を用いたこととする。また、以下の説明における温度(Tb、Ta、およびTu)は、図3に示したリチウム複合酸化物の温度とCO2吸収速度との関係性のグラフに対応している。
なお、CO2濃度制御装置1は、測定部20が測定したCO2濃度と設定値との差が大きいほど、CO2吸収材31のCO2吸収速度が速くなるようにCO2吸収材31の温度を制御する構成であってもよい。すなわち、CO2濃度制御装置1は、CO2濃度と設定値との差に応じて、CO2吸収材31の設定温度を段階的に決定してもよい。
また、空気中のCO2濃度が設定値を大幅に超過している場合は、CO2吸収材31のCO2吸収速度を最大にすることにより、より速く空間内のCO2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。
また、CO2吸収材31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(CO2吸収部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、CO2吸収材31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。
また、CO2濃度制御装置1は、CO2吸収材31として吸収した二酸化炭素を排出可能な材料を用いる場合、当該CO2吸収材31から所定空間A内に二酸化炭素を排出させることにより、空気中のCO2濃度を所定の範囲内に収まるように制御してもよい。
本発明の第2の実施形態について、図8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。
本発明の第3の実施形態について、図9〜10に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図9は、本発明の実施形態3に係るCO2濃度制御システム102の構成を示す図である。なお、図中の斜線で塗りつぶされた矢印は、排気ガスの流れを示している。
本発明の第4の実施形態について、図11に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図11は、本発明の実施形態4に係るCO2濃度制御システム103の構成を示す図である。CO2濃度制御システム103は、CO2濃度制御システム100と同様の流量調節弁60および熱媒体の流路を備え、かつ、排熱を含む排気ガスを排出する動力装置40と、動力装置40からの排気ガスを通過させるとともに、当該排気ガスに含まれる熱エネルギーを熱媒体に取得させる熱交換器51とを備える。
なお、CO2濃度制御システム102の構成と、係るCO2濃度制御システム103の構成とは組み合わせても良い。以下、図12を用いて、CO2濃度制御システム102とCO2濃度制御システム103とを組み合わせた構成であるCO2濃度制御システム104について説明する。
また、CO2濃度制御システム100の構成と、CO2濃度制御システム103の構成とを組み合わせてもよい。以下、図13を用いて、CO2濃度制御システム100とCO2濃度制御システム103とを組み合わせた構成であるCO2濃度制御システム105について説明する。
なお、CO2濃度制御システム100の構成とCO2濃度制御システム102の構成とを組み合わせてもよい。また、CO2濃度制御システム100の構成と、CO2濃度制御システム104の構成とを組み合わせてもよい。
本発明の態様1に係る二酸化炭素濃度制御システム(CO2濃度制御システム100〜105)は、所定空間(所定空間A)内の空気中の二酸化炭素濃度を検出する検出部(測定部20)と、上記空気中に含まれる二酸化炭素を吸収する吸収材(CO2吸収材31)を有する吸収部であって、該吸収材の温度に応じて二酸化炭素の吸収速度が制御可能な吸収部(CO2吸収部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、上記吸収材の温度を制御することにより、上記吸収材の二酸化炭素の吸収速度を制御する吸収速度制御部(制御部10)と、を備えた二酸化炭素濃度制御システムであって、上記吸収速度制御部は、上記吸収材の温度制御に、上記所定空間及び/又は上記所定空間の関連物に利用されるエネルギー源および動力源の少なくともいずれかとなる動力装置(動力装置40)にて発生した排熱を利用する。
10 制御部(吸収速度制御部)
11 温度決定部
12 温度制御部
20 測定部(検出部)
30 CO2吸収部(吸収部)
31 CO2吸収材(吸収材)
40 動力装置
50、51 熱交換器
60 流量調節弁
100〜105 CO2濃度制御システム(二酸化炭素濃度制御システム)
A 所定空間
Claims (5)
- 所定空間内の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吸収材を有する吸収部であって、該吸収材の温度に応じて二酸化炭素の吸収速度が制御可能な吸収部と、
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、上記吸収材の温度を制御することにより、上記吸収材の二酸化炭素の吸収速度を制御する吸収速度制御部と、を備えた二酸化炭素濃度制御システムであって、
上記吸収速度制御部は、上記吸収材の温度制御に、上記所定空間及び/又は上記所定空間の関連物に利用されるエネルギー源および動力源の少なくともいずれかとなる動力装置にて発生した排熱を利用し、
上記吸収材は、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であり、
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、をさらに備えることを特徴とする二酸化炭素濃度制御システム。 - 上記所定空間は輸送機関の室内であり、
上記動力装置は、上記輸送機関を駆動するためのエネルギーおよび動力の少なくともいずれかを生み出す装置であ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システム。 - 上記輸送機関は自動車であ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システム。
- 上記動力装置は、排熱を含む排気ガスを排出し、
上記動力装置が排出した上記排気ガスに含まれる熱を利用して熱媒体を加熱する熱交換器をさらに備え、
上記吸収速度制御部は、上記熱交換器により加熱された上記熱媒体の熱を利用して上記吸収材の温度を制御することを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の二酸化炭素濃度制御システム。 - 所定空間内の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吸収材を有する吸収部であって、該吸収材の温度に応じて二酸化炭素の吸収速度が制御可能な吸収部と、
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、上記吸収材の温度を制御することにより、上記吸収材の二酸化炭素の吸収速度を制御する吸収速度制御部と、を備え、
上記吸収速度制御部は、上記吸収材の温度制御に、動力装置にて発生した排熱を利用し、
上記吸収材は、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であり、
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、をさらに備えることを特徴とする二酸化炭素濃度制御装置。
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