JPH05137958A - 換気空気中の炭酸ガス除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 室内等の換気空気より動力をほとんど必要す
ることなく効率よく炭酸ガスを吸着して除去する。 【構成】 オイル等の液体で冷却される換気ファン１の
モータ２、及びモータ２を冷却して昇温して昇温した液
体を再生用の熱源とする炭酸ガス吸着体を収容した炭酸
ガス吸着装置６を備えている。また、炭酸ガス吸着体
を、前記液体が供給される空洞をもち、その外表面に炭
酸ガス吸着剤の吸着面を付着した金属製吸着体とした。
更に、前記の金属製吸着体を水平軸まわりに回転させ
て、前記昇温した液体を空洞内に流入、流出させて、連
続的に炭酸ガスの吸着と脱着を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速車両や航空機等の
換気装置等に用いられる空気中の炭酸ガス除去装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】車両・航空機等輸送機関の空調装置は、
大量の換気用空気を機外より取り入れていた。これは、
空調装置には大きな負荷になるものであったが、乗客の
健康上やむを得ないものであった。

【０００３】この換気量削減の方法としては、炭酸ガス
を除去することが考えられるが、現在までのところ車両
・航空機等輸送機関に適用された例はない。

【０００４】吸着剤を用いた一般的な炭素ガスの除去方
法は、図５に示すように、炭酸ガスが除去される前の空
気を昇圧して吸着剤が充填された吸着器２４，２５内を
通して炭酸ガスを吸着させ、吸着器２４，２５内を大気
圧にもどして吸着剤から炭酸ガスを脱着させるか、空気
を大気圧で吸着器２４，２５内を通して炭酸ガスを吸着
剤に吸着させて吸着器２４，２５内を真空ポンプ２０に
よって真空近くに減圧して吸着剤から炭酸ガスを脱着さ
せている。なお、図５中２３，２６，２７は切換弁であ
る。

【０００５】しかし、この方法は、昇圧又は真空にする
のに多大のエネルギを要し輸送機器用炭酸ガス除去装置
の主目的である空調用外気吸入量削減による省エネルギ
と矛盾し、実用は困難である。

【０００６】本出願人は、特願平０２−２５９３８７号
において、図６に示すように、炭酸ガスの除去のために
昇圧又は真空にするというエネルギ消費をせずに、本来
換気装置中に空気の循環のために使用している換気ファ
ン１のモータ２内に空気を通し、その排熱で得られた高
温空気を吸着器２４，２５を通して吸着器２４，２５内
の吸着剤を加熱して同吸着剤に吸着された炭酸ガスを脱
着し、吸着剤を再生する装置を提案した。なお、図６
中、２３，２６，２７，２９は切換弁、２８は前記高温
空気の流量調整弁、３０はモータ２で加熱された高温空
気の流路に設けられた温度センサ、３１は同温度センサ
３０の信号を受けて切換弁２３，２６，２７，２９と流
量調整弁２８を制御するコントローラである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記の換気用ファンの
モータ内に空気を通して得られた高温空気を吸着剤の脱
着再生操作に使用する装置は、新たなエネルギ源を要し
ないという点で、輸送機関用炭酸ガス除去装置として魅
力的であったが、空気の熱伝達率は余りよくないため、
モータの温度が高くなりすぎ、モータに使用される絶縁
材の信頼性を損なう恐れがあった。

【０００８】本発明は、以上の問題点を解決することが
できる空気中の炭酸ガス除去装置を提供しようとするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の換気空気中の炭
酸ガス除去装置は、次の手段を講じた。 （１）液体で冷却される換気ファンのモータ、及び同モ
ータを冷却して昇温した前記液体を再生用熱源とする炭
酸ガス吸着体を備えたことを特徴とする。 （２）前記（１）の換気空気中の炭酸ガス除去装置にお
いて、換気ファンのモータを冷却して昇温した前記液体
が再生用熱源として供給される空洞が形成され、その外
表面に炭酸ガス吸着剤を付着させて吸着面とした金属製
の吸着体を炭酸ガス吸着体としたことを特徴とする。 （３）前記（２）の換気空気中の炭酸ガス除去装置にお
いて、一端に開口する空洞が形成されその外表面に炭酸
ガス吸着剤を付着させて吸着面とした複数の金属板を空
洞の開口を内方へ向けて放射状に配置した上内端を接続
して連続した円環状の炭酸ガス吸着体を構成し、前記円
環状の炭酸ガス吸着体は上部と下部にそれぞれ独立に換
気空気が流される容器内に同炭酸ガス吸着体の円環の中
心軸を水平にして同中心軸まわりに回転するように収容
され、かつ、前記各金属板の一端の開口が前記モータを
冷却して昇温した液体の入口と同液体の出口に連通して
いることを特徴とする。

【００１０】

【作用】前記（１）の本発明では、換気ファンのモータ
を冷却して昇温した液体は、炭酸ガス吸着体に導入され
て同炭酸ガス吸着体を加熱し、同炭酸ガス吸着体に吸着
された換気空気中の炭酸ガスを脱着して吸着体の再生が
行われる。このようにして、換気ファンのモータは液体
によって十分に冷却されると共に、その排熱は炭酸ガス
吸着体に吸着された炭酸ガスの脱着に有効に使用され
る。

【００１１】前記（２）の本発明では、前記（１）の本
発明の作用に加えて、金属製の炭酸ガス吸着体の空洞に
換気ファンのモータを冷却して昇温した液体を供給する
ことによって、液体の熱は熱伝達率よく炭酸ガス吸着剤
に伝達されて炭酸ガス吸着剤の加熱を行い、同炭酸ガス
吸着剤に吸着された換気空気中の炭酸ガスを脱着してそ
の再生を行う。

【００１２】前記（３）の本発明では、円環状の炭酸ガ
スの吸着体が容器内でその円環の中心軸を水平にして同
中心軸まわりに回転することによって、金属板が下方に
来た時には換気ファンのモータを冷却して昇温した液体
は空洞内へ入って炭酸ガス吸着剤を加熱し、金属板が上
方に来た時には前記液体は空洞から排出されて炭酸ガス
吸着剤が冷やされる。これによって、炭酸ガス吸着剤が
加熱された下方にある金属板では炭酸ガス吸着剤に吸着
された炭酸ガスが脱着されて容器の下部を流れる換気空
気と共に排出され、一方炭酸ガス吸着剤が冷された上方
にある金属板では容器の上部を流れる換気空気中の炭酸
ガスを吸着する。

【００１３】従って、前記（３）の本発明においては、
前記（１），（２）の本発明の作用に加えて、換気空気
中の炭酸ガスの炭酸ガス吸着剤による吸着と吸着された
炭酸ガスの炭酸ガス吸着剤からの脱着が、炭酸ガス吸着
体の回転に伴って、連続的に行われる。

【００１４】

【実施例】本発明の第１の実施例を、図１ないし図３に
よって説明する。１は空気配管１０を介してその入口側
が航空機の客室に接続されモータ２で駆動される換気フ
ァンであり、同換気ファン１の出口側は空気配管９を介
して後記するように、炭酸ガス吸着装置６に接続されて
いる。

【００１５】炭酸ガス吸着装置６は、図２に示すよう
に、水平に配置された円筒状の容器１１を備え、同容器
１１の上部と下部の１側には、図１に示すように、それ
ぞれ空気配管９より分岐した空気配管９ａ，９ｂが開口
しており、その上部と下部の他側には、それぞれ空気配
管２０，２１が開口しており、上方の空気配管２０は空
調装置８を経て航空機の客室に接続され、下方の空気配
管２１は機外に接続されている。

【００１６】前記換気ファンのモータ２を冷却する熱交
換器３には、オイルポンプ４によってオイル配管５を経
てオイルが供給され、モータ２を冷却して昇温したオイ
ルはオイル配管５ａに流出するようになっている。

【００１７】前記炭酸ガス吸着装置６の容器１１の上下
方向の中央部には、後記するように炭酸ガス吸着体１８
によって容器の全長にわたる水平の密閉部１４が形成さ
れていて、その上方と下方に互いに独立された容器１１
の上方の部分と下方の部分を形成しており、同密閉部１
４の一側のオイル入口１２の上部には前記オイル配管５
ａが開口し、その他側のオイル出口１６の下部には前記
オイル配管５が開口している。

【００１８】１８は、図３に示すように、内端が開口し
た空洞１８ａをもつ平板状の放射状に配置された複数の
金属板１８ｂの内端を接続して周方向に連続した円環状
に構成され、かつ、その表面に炭酸ガスを吸着するモレ
キュラシーブ（ゼオライトをバインダで固めたもの）１
９が付着された炭酸ガス吸着体である。この吸着体１８
は、容器１１の長さに実質的に等しい長さを有してお
り、容器１１の上下方向の中心部にその円環の中心軸を
水平にして収容され、同容器１８内で同中心軸まわりに
回転するようになっていると共に、この吸着体１８によ
って水平に配置された前記密閉部１４が容器１１内に形
成されている。図２中１３は、容器１１の固定部と密閉
部１４との間に設けられたメカニカルシールである。

【００１９】本実施例では、熱交換器３において換気フ
ァン１のモータ２を冷却して昇温したオイルは、オイル
配管５ａ、オイル入口１２を経て容器１１内の密閉部１
４に入り、図２中符号１７で示すように同密閉部１４内
に貯留される。炭酸ガス吸着体１８が容器１１内で水平
なその中心軸まわりに回転すると、炭酸ガス吸着体１８
の下方にある部分の空洞１８ａ内には、前記昇温したオ
イル１７が流れ込み、熱伝達率の高い金属体１８ｂを通
ってモレキュラーシーブ１９が効率よく加熱される。一
方、炭酸ガス吸着体１８の上方にある部分の空洞１８ａ
からは昇温したオイルが流れ出てモレキュラーシーブ１
９は冷却される。

【００２０】このように、炭酸ガス吸着体１８は、その
回転に伴って、下方にある部分は加熱され上方にある部
分は冷却されることを繰り返す。また前記のように、炭
酸ガス吸着体１８を加熱して冷却されたオイルは、オイ
ル出口１６、オイル配管５を経てオイルポンプ４によっ
て前記熱交換器３へと循環する。

【００２１】前記容器１１の上部と下部には、空気配管
９ａ，９ｂを経てファン１によって客室内から換気され
た空気が供給され、同容器１１内を横方向へ流れる。上
方を流れる空気は、前記のように冷却された炭酸ガス吸
着体１８のモレキュラーシーブ１９に接して、その中に
含まれる炭酸ガスが同モレキュラーシーブ１９に吸着さ
れ、空気管路２０へ入り空調装置８で空気調和された
上、炭酸ガスが除去された調和空気が客室へ戻る。

【００２２】一方、容器１１の下部では、加熱された炭
酸ガス吸着体１８のモレキュラーシーブ１９から吸着さ
れた炭酸ガスが脱着されてモレキュラーシーブ１９が再
生され、脱着された炭酸ガスは、同容器１１の下部を横
方向へ流れる空気流と共に空気配管２１を経て機外へ排
出される。

【００２３】以上のように、本実施例は、換気ファン１
によって客室から換気される空気中の炭酸ガスの分離・
除去を連続して行うことができる。しかも、炭酸ガス吸
着体１８のモレキュラーシーブ１９における炭酸ガスの
脱着・再生は、換気ファン１のモータ２の排熱によって
昇温したオイルによって行われ、新たなエネルギ源を必
要としない。

【００２４】また、換気ファン１のモータ２はオイルに
よって十分冷却され、モータ２の温度を低く保つことが
できる。

【００２５】また更に、モータ２を冷却することによっ
て昇温したオイルは、炭酸ガス吸着体１８の金属板１８
ｂを経てモレキュラーシーブ１９へ伝えられ熱伝達率を
高くし、モータ２の排熱を有効に利用することができ
る。

【００２６】本発明の第２の実施例を、図４によって説
明する。本実施例は、前記第１の実施例における平板状
の炭酸ガス吸着体１８の金属体を、内方端に開口した空
洞１８′ａをもつクリスマスツリー状の金属体１８′ｂ
とし、同金属体１８′ｂの外表面にモレキュラーシーブ
１９′を付着させたものであって、前記第１の実施例と
同様の作用及び効果を奏することができる。

【００２７】なお、前記第１及び第２の実施例では、炭
酸ガス吸着体１８を回転させて炭酸ガスの吸着・脱着を
行うようにしているが、本発明では、前記の炭酸ガス吸
着体１８を内蔵した容器を２個並列して設け、その一方
内の炭酸ガス吸着体で換気空気中の炭酸ガスを吸着を行
い、その他方内の炭酸ガス吸着体の空洞に換気ファンの
モータを冷却して昇温したオイル等を供給して炭酸ガス
の脱着を行って換気空気の一部と共に排出し、以上の２
個の容器内における吸着・脱着を切換えて連続的に空気
中の炭酸ガスの吸着・除去と炭酸ガス吸着体の再生を行
う等他の方式を採用することもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
本発明によれば、換気ファンのモータを冷却した液体の
排熱を利用して新しく追加の動力をほとんど付追する必
要のない炭酸ガス除去装置を換気装置内に設けることに
よって、外気取入量を最小限に押えて換気空気中の炭酸
ガスを有効に除去することができる。

【００２９】請求項２に記載の本発明では、前記に加え
て、換気ファンのモータを冷却した液体の熱を、熱伝達
率よく炭酸ガス吸着体の炭酸ガス吸着剤に伝え、換気さ
れる空気中の炭酸ガスの脱着、炭酸ガス吸着剤の再生を
有効に行うことができる。

【００３０】請求項３に記載の本発明では、前記に加え
て、簡単な構生によって換気される空気からの炭酸ガス
の除去と炭素吸着体の炭酸ガス吸着剤の再生を連続して
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の系統図である。

【図２】同実施例の炭酸ガス吸着装置の断面図である。

【図３】同実施例の炭酸ガス吸着体の断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例の炭酸ガス吸着体の断面
図である。

【図５】従来の炭酸ガスの除去方法の系統図である。

【図６】本出願人の出願に係る炭酸ガス除去装置の系統
図である。

【符号の説明】

１ 換気ファン ２ モータ ３ 熱交換器 ４ オイルポンプ ５，５ａ オイル配管 ６ 炭酸ガス吸着装置 ８ 空調装置 ９，９ａ，９ｂ，１０ 空気配管 １１ 容器 １２ 容器のオイル入口 １６ 容器のオイル出口 １７ オイル １８ 炭酸ガス吸着体 １８ａ，１８′ａ 開口 １８ｂ，１８′ｂ 金属体 １９，１９′ モレキュラーシーブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体で冷却される換気ファンのモータ、
   及び同モータを冷却して昇温した前記液体を再生用熱源
   とする炭酸ガス吸着体を備えたことを特徴とする換気空
   気中の炭酸ガス除去装置。
2. 【請求項２】 換気ファンのモータを冷却して昇温した
   前記液体が再生用熱源として供給される空洞が形成さ
   れ、その外表面に炭酸ガス吸着剤を付着させて吸着面と
   した金属製の吸着体を炭酸ガス吸着体としたことを特徴
   とする請求項１に記載の換気空気中の炭酸ガス除去装
   置。
3. 【請求項３】 一端に開口する空洞が形成されその外表
   面に炭酸ガス吸着剤を付着させて吸着面とした複数の金
   属板を空洞の開口を内方へ向けて放射状に配置した上内
   端を接続して連続した円環状の炭酸ガス吸着体を構成
   し、前記円環状の炭酸ガス吸着体は上部と下部にそれぞ
   れ独立に換気空気が流される容器内に同炭酸ガス吸着体
   の円環の中心軸を水平にして同中心軸まわりに回転する
   ように収容され、かつ、前記各金属板の一端の開口が前
   記モータを冷却して昇温した液体の入口と同液体の出口
   に連通していることを特徴とする請求項２に記載の空気
   中の換気炭酸ガス除去装置。