WO2005082489A1 - 二酸化炭素の吸着装置と吸着用具およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

　二酸化炭素吸着用具は、大量の二酸化炭素を迅速に吸着し、且つ、高温空気により二酸化炭素吸着用アミン基を均一かつ迅速に再生処理する。空気中の二酸化炭素を吸着するための二酸化炭素吸着用具１１０は、フォイル状または板状の担持部材１１１と、担持部材１１１を被覆する多孔質の酸化アルミニウム製皮膜１１２と、皮膜１１２の各孔１１２ａの内面に付着された二酸化炭素吸着用アミン基１１３を備える。皮膜１１２はアルミニウムまたはアルミニウム合金を酸化することで形成される。皮膜１１２の各孔１１２ａの深さ方向は担持部材１１１の厚さ方向である。

Description

明 細 書

二酸化炭素の吸着装置と吸着用具およびその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、例えば航空機などのキャビンにおける空気中の二酸ィ匕炭素を吸着する ために用いられる二酸ィ匕炭素の吸着装置と吸着用具およびその製造方法に関する 背景技術

[0002] 二酸化炭素吸着用具としては、多孔質の榭脂製微小粒体や二酸化ケイ素、アルミ ナなどのセラミック製格子状構造体に、二酸化炭素吸着特性に優れたアミン基を付 着したものが知られている。すなわち、ァミン基が付着した微小粒体を充填した空気 流路を構成し、あるいは、ァミン基が付着した格子状構造体により構成される空気流 路にァミン基を付着した微小粒体を充填し、その空気流路を流れる空気中の二酸化 炭素を吸着することが提案されている (特許文献 1、 2参照)。

特許文献 1：特公平 3 - 7412号公報

特許文献 2：特公平 3 - 39729号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 従来のようにァミン基が付着した微小粒体を空気流路に充填した場合、空気の流 動に対する抵抗が大きくなるため、容積の大きな空間における空気中二酸ィ匕炭素を 吸着させるには大きな体積流量を通過させる必要があるため、迅速な吸着は困難で あった。また、アミン基を高温空気により加熱することで吸着した二酸ィ匕炭素を放出さ せる再生処理を行う場合、その高温空気の流動に対する抵抗も大きくなるため迅速 な再生処理が妨げられる。さらに、従来の二酸化炭素吸着用具では再生用高温空 気の熱をァミン基まで均一かつ迅速に伝達するのが困難で、迅速な再生処理が困 難であった。そのため、従来の二酸化炭素吸着用具は、多数の人間を収容した密閉 空間における空気中の二酸ィ匕炭素を吸着するのには適さな力つた。

[0004] 例えば大型航空機の場合、キャビン用エンジン抽気量をエンジン性能確保のため に減少させるとキャビン内の新鮮空気の割合が低下する。しかし、機外からの新鮮空 気の割合を低下させると二酸ィ匕炭素の濃度は FAA (米連邦航空局)などが推奨する 規定である 5000ppm (0. 5%)以下の要求を満たすことができなくなる。人体肺胞の 中の二酸ィ匕炭素濃度は約 3%であるので、 5000ppmで直ちに危険な状態になる可 能性はないものの、これを超えた濃度になると人によっては思考力が低下するなどの 影響が生じる場合がある。そのため、二酸ィ匕炭素を迅速に吸着し、且つ、吸着した二 酸ィ匕炭素を迅速に放出させてアミン基を再生することが望まれる。さらに、大型航空 機は機内容積が大きい一方で二酸ィ匕炭素濃度は 0. 5%未満と薄いため、機内空気 から二酸ィヒ炭素を除去するには二酸ィヒ炭素吸着部位を通過させる空気流量を多く する必要がある。しかし、二酸ィ匕炭素吸着部位における圧力損失を補うため空気圧 縮に要する電気工ネルギが必要となり、結果として発電機を具備するエンジンの負荷 となることから、その圧力損失を低くすることが望まれる。また、二酸化炭素の吸着を 効率良く行うことが望まれるが、航空機内ではエネルギ使用が制限されるため、循環 空気の高圧処理のようなエネルギを消費が大きくなる手法は制限され、また、高圧を 扱うことのできる耐圧構造は重量が増すため軽量ィ匕を求められる航空機になじまな い。さらに、航空機に適用される場合は揺れ、振動、加速度が作用する環境下でも正 常に機能し、且つ、小型軽量であることが要求される。このような課題を本発明は解 決することを目的としている。

課題を解決するための手段

空気中の二酸ィ匕炭素を吸着するための本発明の二酸ィ匕炭素吸着用具の一つの特 徴は、フオイル状または板状の担持部材と、前記担持部材を被覆する多孔質の酸ィ匕 アルミニウム製皮膜と、前記皮膜の各孔の内面に付着された二酸ィ匕炭素吸着用アミ ン基とを備え、前記皮膜は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を酸ィ匕することで形 成され、前記皮膜の各孔の深さ方向は前記担持部材の厚さ方向である点にある。こ れにより、担持部材とその表面に形成された多孔質の皮膜とによりァミン基の担持体 力 S構成されること〖こなる。

本発明の二酸ィ匕炭素吸着用具の製造方法は、アルミニウム製またはアルミニウム 合金製のフォイル状担持部材を成形する工程と、前記担持部材の表層に陽極酸ィ匕 処理を施すことで多孔質の皮膜を形成する工程と、前記皮膜の各孔の内面に二酸 化炭素吸着用アミン基を付着させる工程とを備える。あるいは、少なくとも表層がアル ミニゥム製またはアルミニウム合金製の板状の担持部材を成形する工程と、前記担持 部材の表層に陽極酸化処理を施すことで多孔質の皮膜を形成する工程と、前記皮 膜の各孔の内面に二酸ィ匕炭素吸着用アミン基を付着させる工程とを備える。

本発明によれば、担持部材カ^オイル状または板状で薄いことにより、本発明の二 酸ィ匕炭素吸着用具により構成される空気流路において担持部材の表面に沿って空 気を流すことで、その空気の流動に対する抵抗を小さくでき、空気流路における圧力 損失を大きくすることなく空気中における二酸ィ匕炭素の吸着を迅速に行うことができ る。また、担持部材は薄く軽量であるため二酸ィ匕炭素吸着用具は小型軽量なものと なり、構造はシンプルなものとなり揺れ、振動、加速度が作用する環境下でも正常に 機能し、さらに、二酸ィ匕炭素吸着用具をロール状に巻いたり、曲げたり、複数の二酸 化炭素吸着用具を積み重ねることで、二酸化炭素吸着用具の担持部材の表面に沿 う流路を容易に構成できる。板状の二酸化炭素吸着用具を積み重ねる場合、二酸ィ匕 炭素吸着用具の表面力 突出する多数の凸部を形成したり、スぺーサを介在させる ことで、積み重ねられた二酸化炭素吸着用具の表面の間に空気流路を構成する隙 間を確保できる。二酸ィ匕炭素吸着用具の表面力も突出する多数の凸部は、皮膜を形 成する前に担持部材にプレス等で凹凸を設けることで形成できる。

[0006] 前記担持部材は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製とされ、前記皮膜は、前 記担持部材の表層を酸化することで形成されるのが好ましい。アミン基は空気に含ま れるニ酸ィ匕炭素を吸着し、吸着時よりも温度が上昇することで吸着した二酸ィ匕炭素を 放出できるので、その空気流路に高温空気を流すことでアミン基を再生できる。この 際、担持部材は熱伝導性に優れたアルミニウム製またはアルミニウム合金製であるの で、たとえ局所的に加熱されても熱が拡散され均一化することでァミン基が変成し劣 化を生じるような温度上昇は生じない。よって、二酸化炭素吸着用具は均一な温度 分布となるように加熱され、高温空気の熱によりアミン基を再生に適した温度に均一 かつ迅速に加熱できる。

[0007] 本発明の二酸化炭素吸着用具の別の特徴は、担持部材と、前記担持部材を被覆 する多孔質の皮膜と、前記皮膜の各孔の内面に付着された二酸ィヒ炭素吸着用ァミン 基とを備え、前記担持部材は電気エネルギーによって加熱されるエレメントを含み、 前記エレメントの加熱により前記アミン基に吸着された二酸ィ匕炭素が放出される点に ある。

これにより、エレメントの温度は電気エネルギーによって短時間でァミン基の再生に 適した温度まで立ち上がることから、ァミン基の再生を迅速に行うことができる。よって 、二酸ィ匕炭素の吸着と再生のサイクルを短縮できるので、大量の二酸化炭素を処理 する場合でも二酸ィ匕炭素吸着装置を小型軽量ィ匕でき、航空機に搭載するのに適し たものとなる。この場合、担持部材はフオイル状または板状であり、皮膜の各孔の深さ 方向は前記担持部材の厚さ方向であるのが好ましい。被膜は多孔質材であればよい 力 アルミニウムまたはアルミニウム合金を酸ィ匕することで形成され多孔質の酸ィ匕ァ ルミ-ゥムであるのが好まし 、。

さらに、前記エレメントは、導電性を有すると共に抵抗加熱用電力供給部に接続さ れる電気抵抗エレメントとされ、前記電気抵抗エレメントの抵抗加熱により前記アミン 基に吸着された二酸ィ匕炭素が放出されるのが好ましい。これにより、電気抵抗エレメ ントの温度は抵抗加熱により短時間でァミン基の再生に適した温度まで立ち上がるこ とから、ァミン基の再生を迅速に行うことができる。よって、二酸化炭素の吸着と再生 のサイクルを短縮できるので、大量の二酸化炭素を処理する場合でも二酸化炭素吸 着装置を小型軽量ィ匕でき、航空機に搭載するのに適したものとなる。また、二酸化炭 素吸着用具は電気抵抗エレメントにより強度が向上されるので、取り扱いが容易にな り、振動などによる劣化を防止できる。電気抵抗エレメントをアルミニウム製またはァ ルミ-ゥム合金製の挟み込み部により挟み込む場合、アルミニウムやアルミニウム合 金は熱伝導に優れることから、アミン基を均一に加熱することができ、ァミン基の過度 の加熱による劣化や加熱不足による不十分な再生を防止できる。

本発明の二酸化炭素吸着装置は、空気中の二酸化炭素を吸着するための二酸ィ匕 炭素吸着用具と、交番磁束発生用コイルとを備え、前記二酸化炭素吸着用具は、担 持部材と、前記担持部材を被覆する多孔質の皮膜と、前記皮膜の各孔の内面に付 着された二酸化炭素吸着用ァミン基とを有し、前記担持部材は電気工ネルギ一によ つて加熱されるエレメントを含み、前記エレメントの加熱により前記アミン基に吸着さ れたニ酸ィ匕炭素が放出される点にある。この場合、前記エレメントは、導電性を有す ると共に前記コイルの発生磁束の通過位置に配置される導電性エレメントとされ、前 記導電性エレメントの誘導加熱により前記アミン基に吸着された二酸ィ匕炭素が放出さ れるのが好ましい。

これにより、導電性エレメントの温度は誘導加熱により短時間でァミン基の再生に適 した温度まで立ち上がることから、ァミン基の再生を迅速に行うことができる。よって、 二酸ィヒ炭素の吸着と再生のサイクルを短縮できるので、大量の二酸化炭素を処理す る場合でも二酸ィ匕炭素吸着装置を小型軽量ィ匕でき、航空機に搭載するのに適したも のとなる。また、二酸ィ匕炭素吸着用具は導電性エレメントにより強度が向上されるの で、取り扱いが容易になり、振動などによる劣化を防止できる。導電性エレメントをァ ルミ-ゥム製またはアルミニウム合金製とする場合、アルミニウムやアルミニウム合金 は熱伝導に優れることから、アミン基を均一に加熱することができ、ァミン基の過度の 加熱による劣化や加熱不足による不十分な再生を防止できる。

[0009] 担持部材が電気抵抗エレメントまたは導電性エレメントを有する場合、二酸化炭素 吸着用具の温度検出部と、検出温度に基づき電気抵抗エレメントまたは磁束発生用 コイルへの供給電力を制御するコントローラを備えるのが好ましい。さらに、電気抵抗 エレメントの抵抗加熱時または導電性エレメントの誘導加熱時に、二酸化炭素吸着 用具により構成される空気流路において流動する再生用の空気の加熱部を備えるの が好ましい。これにより、再生過程において二酸化炭素吸着用具の温度変動が小さ くなり、遂次再生が進行し、かつアミン基を劣化させない範囲に温度制御を行うことが 容易にできる。

[0010] 前記皮膜に形成される各孔として、表面側の大径孔と、前記大径孔の底部におい て開口する複数の小径孔とを有するのが好ましい。その大径孔の存在により二酸ィ匕 炭素吸着用具の表面に沿う空気の流れに変化を与え、アミン基により囲まれた孔へ の二酸ィ匕炭素分子の導入を促進できる。

前記皮膜の各孔の内面に付着された前記アミン基により囲まれた孔の内径は 2nm 一 lOOnmであるのが好ましい。そのアミン基により囲まれた孔の内径を 2nm以上と することで、これより 1ケタ小さいレベルの気体分子がこのアミン基に囲まれた孔に容 易に出入りできる構造となり、吸着時には気体分子がアミン基により囲まれた孔内に 容易に入り込むことができ、その内径を lOOnm以下とすることで気体分子はァミン基 を接触する機会に恵まれる上、ァミン基の表面積を十分に確保でき、大きなエネルギ を消費することなく効率良く二酸ィ匕炭素を吸着できる。

前記皮膜に形成される各孔として前記大径孔と前記小径孔とを有する場合、前記 小径孔の内面に付着された前記アミン基により囲まれた孔は内径が 2nm— lOOnm とされ、前記大径孔の内面に付着された前記アミン基により囲まれた孔は内径が 100 nmを超えてもよい。その小径孔の内面に付着されたァミン基が二酸ィ匕炭素吸着用 具の表面積の大部分を占めるため、小径孔の内面に付着されたァミン基により囲ま れた孔の内径を吸着に適した値とすればょ 、。

発明の効果

[0011] 本発明の二酸化炭素吸着用具および二酸化炭素吸着装置によれば、大量の二酸 化炭素を迅速に吸着し、且つ、高温空気により二酸化炭素吸着用アミン基を均一か つ迅速に再生処理でき、本発明方法によれば本発明の二酸ィ匕炭素吸着用具を提供 できる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明の実施形態における航空機用空気調和装置の構成説明図

[図 2]本発明の実施形態における航空機用空気調和装置の水分吸着部の斜視図

[図 3]本発明の実施形態における二酸化炭素吸着装置の構成説明図

圆 4]本発明の実施形態における二酸ィ匕炭素吸着用具の側面図

[図 5A]本発明の実施形態における二酸ィヒ炭素吸着用具の部分拡大断面図

[図 5B]本発明の実施形態における二酸ィ匕炭素吸着用具のアミン基付着前の部分拡 大断面図

[図 5C]本発明の実施形態における二酸ィ匕炭素吸着用具のアミン基付着前の部分拡 大斜視図

[図 6A]本発明の第 1変形例に係る二酸ィ匕炭素吸着用具のアミン基付着前の部分拡 大断面図 [図 6B]本発明の第 1変形例に係る二酸化炭素吸着用具の部分拡大断面図 圆 7]本発明の実施形態における二酸ィ匕炭素吸着用具の担持部材の成形方法を示 す図

圆 8]本発明の第 2変形例に係る二酸ィ匕炭素吸着用具の担持部材の成形方法を示 す図

圆 9]本発明の実施形態における二酸ィ匕炭素吸着用具の酸ィ匕アルミニウム製皮膜の 成形方法を示す図

圆 10]本発明の実施形態における二酸ィ匕炭素吸着用具の皮膜が形成された担持部 材をロール状に卷 、た図

圆 11]本発明の実施形態における二酸ィ匕炭素吸着用具の皮膜にアミン基を付着さ せる方法の説明図

圆 12]本発明の実施形態における二酸ィ匕炭素吸着装置の吸着器の構成説明図 圆 13]本発明の第 3変形例に係る二酸ィ匕炭素吸着用具の使用態様を示す正面図 圆 14]本発明の第 3変形例に係る二酸ィ匕炭素吸着用具の使用態様を示す部分拡大 正面図

圆 15]本発明の第 4変形例に係る二酸ィ匕炭素吸着用具の形態を示す斜視図 圆 16]本発明の第 4変形例に係る二酸ィ匕炭素吸着用具の形態の部分拡大正面図 圆 17]本発明の第 5変形例に係る二酸ィ匕炭素吸着装置の斜視図

圆 18]本発明の第 6変形例に係る二酸ィ匕炭素吸着用具の部分拡大断面図 圆 19]本発明の第 6変形例に係る二酸ィ匕炭素吸着用具の成形方法を示す図 圆 20]本発明の第 6変形例に係る二酸ィ匕炭素吸着用具の構造説明用斜視図 圆 21]本発明の第 7変形例に係る二酸ィ匕炭素吸着装置の構成説明図

[図 22]本発明の第 8変形例に係る二酸化炭素吸着用具の部分拡大断面図 圆 23]本発明の第 8変形例に係る二酸ィ匕炭素吸着用具の成形方法を示す図 圆 24]本発明の第 9変形例に係る二酸ィ匕炭素吸着用具の斜視図

[図 25]本発明の第 9変形例に係る二酸化炭素吸着用具の部分拡大断面図 圆 26]本発明の第 9変形例に係る二酸ィ匕炭素吸着装置の構成説明図

符号の説明 [0013] 110 二酸化炭素吸着用具

111、 211、 311、 411 担持部材

112 皮膜

112a 孑し

113 アミン基

211a, 311a 電気抵抗エレメント

313 電力供給部

411a 導電性エレメント

431 コィノレ

発明を実施するための最良の形態

[0014] 図 1は、本発明による二酸ィ匕炭素吸着用具を用いた二酸ィ匕炭素吸着装置 100を航 空機用空気調和装置 1に適用した実施形態を示す。航空機用空気調和装置 1は、 エンジン 1からの抽出空気を、プリクーラ 2と呼ばれる熱交^^により冷却し、図外コ ントローラ力もの信号により開度を指示される流量制御バルブ 39で流量制御する。流 量制御バルブ 39により流量制御されたエンジン抽出空気は、ラジアルコンプレッサ 3 でほぼ断熱的に圧縮される。ラジアルコンプレッサ 3で圧縮されることで昇温された空 気はメインクーラ 4、再生熱交 でラム空気路 9を通る機外空気により冷却され、 水分捕捉のためにウォータセパレータ 7に導かれる。なお、航空機が地上にあってェ ンジン 1が停止している時は、エンジン 1からの抽出空気に代えて高圧空気供給ュ- ット 1' により圧縮された空気が空調用に用いられる。

[0015] ウォータセパレータ 7で水分除去された空気は空気流路 75に導かれる。空気流路 7 5を流れる空気の一部は空気分離部 16に導かれる。空気分離部 16を構成する選択 透過膜 16aは、空気中の酸素の透過率が窒素の透過率よりも高くされている。なお、 酸素の透過率が窒素の透過率よりも低い選択透過膜を用いてもよい。これにより、空 気分離部 16に導かれた空気は窒素富化ガスと酸素濃縮空気とに分離される。窒素 富化ガスは、第 1コントロールバルブ 41aを介して燃料周囲領域 15に導入された後 に、放出路を通って機外空間 14に放出される。酸素濃縮空気は、第 2コントロールバ ルブ 41bを介して機外空間 14に放出可能とされ、また、第 3コントロールノ レブ 41c を介してキャビン 8に導入可能とされている。各コントロールバルブ 41a、 41b、 41cは コントローラからの信号により開度調整され、その開度調整により空気分離部 16を通 過する空気流量が調整可能とされて 、る。

[0016] 空気流路 75に導かれた空気の残部が膨張タービン 5においてほぼ断熱的に膨張 されることで冷気が生成される。これにより、コンプレッサ 3と膨張タービン 5とによりェ アサイクル式冷却装置が構成される。エアサイクル式冷却装置より生成された冷気は 、再生熱交換器 4aからミキシングチャンバ 13を介して航空機のコックピット空間を含 むキャビン 8に導入される。膨張タービン 5の膨張仕事は、シャフト 6を介してコンプレ ッサ 3に伝えられることで圧縮動力として利用される。コンプレッサ 3とタービン 5を結 ぶシャフト 6に、コンプレッサ 3の駆動に必要な動力を補助するためのモータ 6aが取り 付けられている。

[0017] エンジン 1からの抽出空気を上記エアサイクル式冷却装置を通ることなくキャビン 8 に導くためのノィパス空気流路 11が設けられて 、る。バイパス空気流路 11はコント口 ーラカもの信号により開度調整可能なホットエアモジュレートバルブ 12により開閉さ れる。抽出空気の一部は、ホットエアモジュレートバルブ 12を開くことで、コンプレッサ 3と膨張タービン 5とから構成されるエアサイクル式冷却装置で冷却されることなぐバ ィパス空気流路 11からミキシングチャンバ 13を介してキャビン 8に導かれる。

[0018] キャビン 8内の空気は、空気調和装置からの供給分から機体の漏れや機外への空 気流路からの放出分を差し引いた分に相当する量だけ流出空気流路 40に流出され 、流出空気流路 40においてフィルター 42により埃や匂いが除去される。流出空気流 路 40に流出された空気の一部はファン F1を介してミキシングチャンバ 13に導かれる

[0019] キャビン 8から流出空気流路 40を介して流出した空気の一部は、ファン F2により流 出空気流路 40から分岐する第 1補助空気流路 71に導かれた後に第 2再生熱交換 器 72により加熱される。

[0020] 流出空気流路 40と第 1補助空気流路 71とに水分吸着部 83が空気流路切替機構 5 0を介して接続される。すなわち図 2に示すように、多数の水分吸着部 83が回転ドラ ム 80の内部にハニカム状に設けられ、その長手方向は回転軸方向に延びる。各水 分吸着部 83内に吸着剤が充填されている。各水分吸着部 83を構成する吸着剤は、 空気に含まれる水分を吸着し、また、吸着時よりも温度が上昇することで吸着した水 分を放出するもので、例えばシリカゲルのような水分子吸着物質力も構成できる。回 転ドラム 80の両端面にセパレータ 81が相対回転可能にシール部材（図示省略)を介 して接合されている。各セパレータ 81は、外輪 81aと内輪 81bとを 2本のアーム 81c により接続することで構成され、航空機の機体側に固定される。各セパレータ 81の内 輪 81bにより、回転ドラム 80の中心シャフト 80aが軸受（図示省略)を介して回転可能 に支持される。中心シャフト 80aにモータ 82が接続され、モータ 82がコントローラ 25 力もの信号により駆動されることで回転ドラム 80は回転する。各セパレータ 81におけ る外輪 81aと内輪 81bとの間は、 2本のアーム 81cにより 2つの領域 81d、 81eに区画 されている。各セパレータ 81における一方の領域 81dは配管継手 84を介して第 1補 助空気流路 71に接続され、他方の領域 81eは配管継手 85を介して流出空気流路 4 0に接続される。これにより、コントローラ 25による空気流路切替機構 50の制御により 回転ドラム 80が回転することで、各水分吸着部 83それぞれは第 1補助空気流路 71 に接続される状態と流出空気流路 40に接続される状態とに切替えられる。

第 1補助空気流路 71を流れる空気の温度は第 2再生熱交換器 72により加熱される ことで例えば 80°C— 120°Cになり、キャビン 8内の空気よりも高温になる。一方、キヤ ビン 8から流出空気流路 40に導かれる空気の温度は例えば 20°C— 30°Cになる。こ れにより、水分吸着部 83はキャビン 8から流出空気流路 40を介して導入される空気 が流れる時は低温になるので、吸着剤はキャビン 8から流出される空気に含まれる水 分子を吸収する。一方、水分吸着部 83は第 1補助空気流路 71を介して導入される 空気が流れる時は高温になるので、吸着剤は第 1補助空気流路 71を介して導入さ れる空気中に吸収した水分子を放出することで再生される。例えば、各吸着剤がシリ 力ゲルである場合、 20°Cではシリカゲル 1. Okgに 0. 25kg以上の水分子を吸着でき るが、 100°Cではシリカゲル 1. Okgに 0. 02kg以下の水分子しか吸着できない。これ により、キャビン 8から流出される空気中の水分子を、吸着剤により吸着した後に第 1 補助空気流路 71を流れる空気中に放出する。しかも、吸着剤は再度利用できるよう に再生される。 [0022] 第 1補助空気流路 71を流れる空気は、水分吸着部 83を通過した後に第 3切替え バルブ 27に導かれる。第 3切替えバルブ 27は、そこに導かれた空気を機外空間 14 に放出する状態と、ミキシングチャンバ 13を介してキャビン 8に導入する状態とにコン トローラからの信号により空気流路を切替え可能である。これにより、第 1補助空気流 路 71を流れる空気は水分吸着部 83の通過後にキャビン 8に導入可能とされ、水分 吸着部 83により吸着された水分をキャビン 8に導入する手段が構成されている。

[0023] 流出空気流路 40は、水分吸着部 83の下流において、第 2補助空気流路 95と第 3 補助空気流路 96とに分岐される。第 2補助空気流路 95は、空気圧縮手段として高 周波モータ 18で駆動されるコンプレッサ 17に導かれ、水分吸着部 83により水分吸着 された空気の一部が略断熱的に圧縮される。コンプレッサ 17により昇圧され、 150°C 一 200°C程度まで温度が上昇した空気は、第 2再生熱交翻 72において第 1補助 空気流路 71を流れる空気と熱交換され、放熱器 19においてラム空気路 9を通る機外 空気により冷却されることで、ほぼ常温近くまで冷却され、しかる後に二酸化炭素吸 着装置 100に導かれ、その中に含まれる二酸ィ匕炭素が吸着除去される。二酸化炭 素が除去された空気は第 4切替えノ レブ 36を介して、エンジン抽出空気と混合され ラジアルコンプレッサ 3に送られる。なお、二酸化炭素吸着装置では作動条件によつ て微量のアミン基を持つガスが空気に混合する場合があるため、第 4切替えバルブ 3 6に至る前に活性炭等による簡易吸着フィルタ 103を装着するのが好ましい。一方、 第 1補助空気流路 71を流れる空気の一部は、第 2再生熱交換器 72において昇温さ れた後に、分岐路 71aを介して二酸ィ匕炭素吸着装置 100に導かれ、そこで再生用高 温空気として使用される。第 3補助空気流路 96は切替えバルブ 90aを介してアウトフ ローバルブ 90bに接続される。切替えバルブ 90aはアウトフローバルブ 90bを第 3補 助空気流路 96に接続する状態とキャビン 8に接続する状態とに切り換える。図外セン サによるキャビン 8内の検出圧力と航空機の検出高度に基づき、アウトフローバルブ 9 Obの開度がコントローラにより制御され、キャビン 8内の圧力が適正に維持される。

[0024] 図 3に示すように、二酸ィ匕炭素吸着装置 100は複数の吸着器 101を有する。各吸 着器 101の入口 101aと出口 101bは、それぞれ電磁切替弁 102a、 102bを介して第 1補助空気流路 71の分岐路 71aと第 2補助空気流路 95とに選択的に接続される。こ れにより、コントローラ 25による電磁切替弁 102a、 102bの制御により、各吸着器 101 は分岐路 71aと第 2補助空気流路 95とに選択的に接続される。

各吸着器 101に二酸ィ匕炭素吸着用具 110が収納されている。二酸化炭素吸着用 具 110は、図 4に示すように本実施形態では放熱フィン状の形態を有し、図 5Aに示 すように、アルミニウム製またはアルミニウム合金製のフォイル状担持部材 111と、担 持部材 111の表層を酸ィ匕することで形成された多孔質の酸ィ匕アルミニウム (Al O )

2 3 製皮膜 112と、皮膜 112の各孔 112aの内面に付着されたァミン基 113とを備える。 アミン基 113は、空気に含まれる二酸化炭素分子を吸着し、吸着時よりも温度が上昇 することで吸着した二酸ィ匕炭素分子を放出する。皮膜 112の各孔 112aの深さ方向 は担持部材 111の厚さ方向（図 5Aの矢印 A方向）とされて 、る。皮膜 112の各孔 11 2aの内面に付着されたァミン基 113により囲まれた孔の内径 Dは 2nm— lOOnmとさ れる。酸ィ匕アルミニウム製皮膜 112は、担持部材 111を陽極として酸性処理液内で 電流を流すことにより、図 5Bのように担持部材 111の表層に形成され、図中矢印で 示す方向に成長する。つまり、皮膜 112は担持部材 111の厚さ方向に成長すること から、皮膜 112における各孔 112aの深さ方向は担持部材 111の厚さ方向になる。こ のような陽極酸ィ匕皮膜 112の生成は公知の工程により行うことができる。電解液 133 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 113を 付着させるのに適した孔 112aを有する均一な品質の皮膜 112を生成することができ る。特に、皮膜 112を形成する酸化層の厚さ（図中 t)は、使用する処理液の種類と処 理中に印加される電圧によって決まり、一般に電圧が小さいほど酸ィ匕層の厚さは薄く なる。その処理液としては、例えば希硫酸を主成分とする酸などが本発明に基づく上 記内径 Dの孔を形成する上で好ましい。皮膜 112の成長が完了した後の表層の様子 は、図 5Cに示すように、相隣接する領域力 成長した皮膜 112同士が密に分布し、 蜂の巣状の形態を呈する場合が多い。各孔 112aの開口が閉鎖されないのは勿論の ことである。

皮膜 112の形成途中において処理電圧を下げることにより、図 6A、図 6Bの第 1変 形例に示すように、アルミニウムの酸ィ匕層すなわち皮膜 112の厚さが変化する。これ により、皮膜 112に形成される孔を、表面側の大径孔 112bと、大径孔 112bの底部 において開口する複数の小径孔 112aとして成長させることができる。この場合、小径 孔 112aの内面に付着されたァミン基 113が二酸ィ匕炭素吸着用具 110の表面積の大 部分を占めるため、小径孔 112aの内面に付着されたァミン基 113により囲まれた孔 の内径 Dを吸着に適した 2nm— lOOnmとするのが好ましい。大径孔 112bの内面に 付着されたァミン基 113により囲まれた孔の内径は lOOnmを超えてもよい。大径孔 1 12bの存在により、二酸ィ匕炭素吸着用具 110の表面に沿う空気の流れに変化を与え 、ァミン基 113により囲まれた孔への二酸ィ匕炭素分子の導入を促進できる。

[0026] 本実施形態の担持部材 111は、図 7に示すように、ロール Rカゝら繰り出されるアルミ フオイル 111' を厚さ方向に交互に往復移動する一対の成型ダイス 121によって、 多数のフィン部 11 laが形成されるように折り曲げ成形されている。なお、成型ダイス 1 21が図 7にお 、て矢印で示すようにアルミフオイル 11 \' の繰り出し方向にも往復移 動することで、ロール Rカゝらアルミフオイル 111 が繰り出される。これにより、形成さ れる担持部材 111の厚さは 0. 05mm— 0. 1mm程度が好ましい。なお、図 8の第 2 変形例に示すように、担持部材 111よりも少し厚 、アルミニウム製またはアルミニウム 合金製の薄板状の補強材 120を担持部材 111に取り付けてもよ 、。補強材 120は口 ーラ 124を介してロール 力ら繰り出され、ノズル 122により粉末ロー材 123を吹き 付けられた後に担持部材 111との接着位置に位置され、加熱装置 125によりロー材 123を溶融させることで担持部材 111に接着される。補強材 120の厚さは例えば 0. 3mm程度とされる。ロー材 123の溶融時に担持部材 111を構成するアルミニウムま たはアルミニウム合金が酸ィ匕するのを防止するため、担持部材 111における加熱装 置 125による加熱部位を囲むシール壁 127を設け、そこにアルゴンガス等の不活性 ガス 126を供給して冷却ガス雰囲気により加熱部位を覆うのが好ましい。なお、担持 部材 111の形状は運用上に適するものであれば特に限定されない。

[0027] 本実施形態の酸ィ匕アルミニウム製皮膜 112はフィン部 11 laの形成後に担持部材 1 11に陽極酸化処理を施すことで形成される。その皮膜 112の厚さは数/ z m—数十 mとするのが好ましい。すなわち、図 9に示すように、担持部材 111は回転ローラ 131 によって容器 132内の硫酸等の電解液 133内に送り込まれ、担持部材 111と容器 1 32とに担持部材 111を陽極として電源 134が接続され、電源 134からの給電により 担持部材 111の表層が酸化されて多孔質の酸ィ匕アルミニウム製皮膜 112が形成され る。

なお、多数のフィン部形成工程と陽極酸ィ匕処理工程は、前記の順序に限定するも のではなぐ逆の工程となっても良い。

[0028] 表面に皮膜 112が形成された担持部材 111は、本実施形態では図 10に示すよう にロール状に巻かれた状態で、図 11に示すように容器 135に収納される。その容器 135内に、アミン基 113を多数持つ例えばポリエチレンィミンのような高分子剤を揮発 性溶剤に溶カゝした状態で注入し、その溶剤中に皮膜 112が形成された担持部材 11 1を完全に浸漬させる。し力る後に容器 135を密閉し、真空ポンプ等により容器 135 内の脱気を行う。これにより、皮膜 112の各孔 112a内に留まっていた空気が吸引さ れ、さらに加圧等を行うことでその空気に代わって溶剤が各孔 112aに入り込むので 、その溶剤を乾燥させることでアミン基 113が各孔 112aの内面に付着される。これに より形成されたロール状の二酸ィ匕炭素吸着用具 110が図 12に示すように吸着器 10 1に収納される。吸着器 101は筒状とされて一端と他端とに空気の入口 101aと出口 1 Olbが設けられ、吸着器 101の軸方向が担持部材 111の表面に平行とされることで は吸着器 101の内部における空気の流れは担持部材 111の表面に沿う。

[0029] 吸着器 101の入口 101aと出口 101bが第 2補助空気流路 95に接続される状態に おいては、吸着器 101内を流れる空気温度はその上流側で冷却される結果ほぼ常 温になることから、その空気に含まれる二酸ィ匕炭素はァミン基 113に吸着される。吸 着器 101の入口 101aと出口 101bが第 1補助空気流路の分岐路 71aに接続される 状態にお 、ては、吸着器 101内を流れる空気温度は上記のように 80°C— 120°C程 度に昇温されていることから、アミン基 113に吸着された二酸ィ匕炭素は放出され、アミ ン基 113は再度利用できるように再生される。

[0030] 第 2補助空気流路 95を通って吸着器 101の出口 101bから流出する空気は、第 4 切替えバルブ 36に導かれる。第 4切替えバルブ 36は、コントローラからの信号により 、導かれた空気をミキシングチャンバ 13を介してキャビン 8に導く状態と、エアサイク ル式冷却装置に導く状態とに空気流路を切替え可能である。これにより、キャビン 8 力も流出する空気は、二酸ィ匕炭素が低減された後に第 4切替えバルブ 36を介して再 びキャビン 8に導かれる。

[0031] 第 1補助空気流路の分岐路 71aを通って吸着器 101の出口 101bから流出する二 酸化炭素を多く含む空気は減圧弁 91 を介して機外空間 14に排気される。この際 、コントローラ 25からの信号によって減圧弁 91 で排気量を制御することが可能と されている。

[0032] 上記実施形態によれば、キャビン 8から流出する空気を再びキャビン 8に導く場合 に、その空気に含まれる二酸ィ匕炭素を二酸ィ匕炭素吸着用具 110を介して航空機の 機外に排出し、機内空気における二酸ィ匕炭素濃度を低減できる。その際、担持部材

111がフオイル状で薄いことにより、二酸ィ匕炭素吸着用具 110により構成される空気 流路において担持部材 111の表面に沿って空気を流すことで、その空気の流動に 対する抵抗を小さくでき、空気流路における圧力損失を大きくすることなく空気中に おける二酸ィ匕炭素の吸着を迅速に行うことができる。また、アミン基 113は空気に含 まれる二酸ィ匕炭素を吸着し、吸着時よりも温度が上昇することで吸着した二酸ィ匕炭素 を放出できるので、その空気流路に高温空気を流すことでアミン基 113を再生できる 。この際、担持部材 111は熱伝導性に優れたアルミニウム製またはアルミニウム合金 製であるので、たとえ局所的に加熱されても熱が拡散されることで劣化を生じるような 温度上昇は生じず、均一な温度分布となるように加熱され、高温空気の熱によりアミ ン基 113を再生に適した温度に均一かつ迅速に加熱できる。また、担持部材 111は 薄く軽量であるため二酸ィ匕炭素吸着用具 110は小型軽量なものとなり、さらに構造は シンプルなものとなり揺れ、振動、加速度が作用する環境下でも正常に機能する。さ らに、担持部材 111の表面における酸ィ匕アルミニウム製皮膜 112の孔 112aの内面 に付着されたァミン基 113により囲まれた孔の内径を 2nm以上とすることで、気体分 子がその孔に容易に入り込むことができ、その内径を lOOnm以下とすることでァミン 基 113の表面積を十分に確保でき、大きなエネルギを消費することなく効率良く二酸 化炭素を吸着できる。さらに、コンプレッサ 17により圧縮された機内空気をァミン基 1 13の再生用高温空気として有効利用することができる。よって、多数の乗客が搭乗 する航空機のキャビン 8内空気を改善する優れた二酸ィ匕炭素吸着装置 100を実現で きる。この結果、飛行中に機外力もの新鮮空気を取込む量を減少させることができ、 新鮮空気の圧縮に必要な消費エネルギを減少させることができる。

[0033] 二酸ィ匕炭素吸着用具 110の使用形態はロール状に限定されない。例えば、図 13、 図 14の第 3変形例に示すように、多数のフィン部 11 laを有する複数の二酸化炭素 吸着用具 110を補強材 120を介して積層した状態で吸着器 101に収納してもよ 、。

[0034] 図 15、図 16の第 4変形例に示すように、二酸ィ匕炭素吸着用具 110における各フィ ン部 111aに、空気の流動方向（図 15において矢印 F方向、図 16において紙面直交 F方向）に直交する方向にずれる部位 11 la' を空気の流動方向に沿って間隔をお V、て形成し、空気とアミン基 113との接触機会を増大させるようにしてもょ 、。

[0035] 二酸化炭素吸着装置 100は、図 3のように分割した容器の形態ではなく図 2に示す 水分吸着装置に準じる形態を採用してもよい。この場合、図 17の第 5変形例に示す ように水分吸着部 83に代えて上記実施形態と同様のロール状の二酸ィ匕炭素吸着用 具 110を用い、領域 81dに第 1補助空気流路 71の分岐路 71aから高温空気が導入 され、領域 81eにキャビン 8からの流出空気が流出空気流路 40を介して導入されるよ うにすればよい。

[0036] 図 18は第 6変形例の二酸ィ匕炭素吸着用具 110を示す。本変形例の二酸ィ匕炭素吸 着用具 110は、上記実施形態のフォイル状担持部材 111に代えて曲げ可能な板状 の担持部材 211を備える。担持部材 211は上記実施形態と同様の多孔質の酸ィ匕ァ ルミ-ゥム製皮膜 112により被覆される。担持部材 211は、電気エネルギーによって 加熱されるエレメントとして導電性を有する金属製メッシュ力もなる電気抵抗エレメント 21 laと、電気抵抗エレメント 21 laを覆う絶縁材 21 lbと、絶縁材 21 lbを介して電気 抵抗エレメント 21 laを挟み込む挟み込み部 211cとを有する。本変形例の挟み込み 部 21 lcはアルミニウム製またはアルミニウム合金製の箔により構成される。電気抵抗 エレメント 21 laの材質としては、比較的電気抵抗値の高い金属材料が好ましぐ例え ば Niと Crを多く含むステンレス鋼を用いることができる。絶縁材 21 lbの材質は、例え ば二酸ィ匕ケィ素ゃ炭化ケィ素のようなセラミックとされる。挟み込み部 211cは接着剤 21 Idを介して絶縁材 21 lbに一体化される。挟み込み部 211cの表層のアルミニウム またはアルミニウム合金を陽極酸ィ匕することで上記実施形態と同様の多孔質の酸ィ匕 アルミニウム製皮膜 112が形成される。皮膜 112の各孔 112aの内面にアミン基 113 が付着される。各孔 112aの寸法は上記実施形態と同様とすればよい。また、第 1変 形例と同様に大径孔 112bと小径孔 112aを設けてもよい。

[0037] 図 19は第 6変形例の二酸ィ匕炭素吸着用具 110の成形工程を示す。ロール力も繰り 出される電気抵抗エレメント 21 laは真空容器 221に導入され、真空容器 221内で電 気抵抗エレメント 21 laへの絶縁材 21 lbの蒸着が行われ、次に絶縁材 21 lbに噴霧 器 222から接着剤 21 Idが噴霧され、ロール力 繰り出される挟み込み部 21 lcが接 着剤 21 Idを介して絶縁材 21 lbの両面に接着され、接着剤 21 Idが加熱ローラ 223 により加熱されることで硬化され、これにより板状の担持部材 211が成形される。次に 、担持部材 211はガイドローラを介して上記実施形態と同様に容器 132内の硫酸等 の電解液 133に導入され、担持部材 211の表層に陽極酸化処理が施され、担持部 材 211を被覆する多孔質の酸ィ匕アルミニウム製皮膜 112が形成される。次に、皮膜 1 12に被覆された担持部材 211は、ガイドローラを介して容器 226内のアミン基を含む 溶液 227内に導入され、皮膜 112の各孔 112aの内面にアミン基 113が付着され、こ れにより製造された帯板状の二酸ィ匕炭素吸着用具 110はヒーター 228により乾燥さ せられる。なお、二酸ィ匕炭素吸着用具 110の一端と他端においては、後述のように 電極 231、 232との接続のため、電気抵抗エレメント 21 laの端部が露出される。

[0038] 図 20は第 6変形例の二酸ィ匕炭素吸着用具 110を用いた二酸ィ匕炭素吸着装置 100 を示す。吸着装置 100は、二酸化炭素吸着用具 110を収納する筒状の吸着器 101 を備える。吸着器 101の一端の入口 101aと他端の出口 101bは、上記実施形態と同 様に、それぞれ電磁切替弁 102a、 102bを介して第 1補助空気流路 71の分岐路 71 aと第 2補助空気流路 95とに選択的に接続される。吸着器 101内で、二酸化炭素吸 着用具 110は複数の部位で吸着器 101の軸方向に沿って折り曲げられ、吸着器 10 1の内部における空気の流れは担持部材 211の表面に沿うものとされている。吸着 器 101に、電気抵抗エレメント 21 laの一端に接続される電極 231と他端に接続され る電極 232が取り付けられる。両電極 231、 232を介して電気抵抗エレメント 21 laは 抵抗加熱用電力供給部 233に接続される。また、吸着器 101に二酸ィ匕炭素吸着用 具 110の表面温度を検出する温度検出部 234が取り付けられ、温度検出部 234によ る温度測定信号は演算回路 235によりデジタル信号に変換されてコントローラ 25に 伝送され、コントローラ 25に電力供給部 233が接続される。温度検出部 234としては 、例えば赤外線光量を測定する非接触式センサや接触式の測温抵抗体を用いること ができる。コントローラ 25は測定温度に基づき例えばオン'オフ制御や電流量制御に より電力供給部 233を制御し、これにより電気抵抗エレメント 21 laへの供給電力が制 御される。他は上記実施形態と同様で同様部分は同一符号で示す。

[0039] 吸着器 101の入口 101aと出口 101bが第 2補助空気流路 95に接続される状態に おいては、上記実施形態と同様に、吸着器 101内を流れる空気温度はほぼ常温とな つていることから、その空気に含まれる二酸ィ匕炭素はァミン基 113に吸着される。吸 着器 101の入口 101aと出口 101bが第 1補助空気流路の分岐路 71aに接続される 状態においては、電力供給部 233からの電力供給による電気抵抗エレメント 21 laの 抵抗加熱により、アミン基 113に吸着された二酸ィ匕炭素が放出される。放出された二 酸化炭素を含む空気は減圧弁 91 を介して機外空間 14に排気される。

[0040] なお、図 21の第 7変形例に示すように、電気抵抗エレメント 21 laの表面に溶射等 により絶縁材 21 lbを予め付着させておき、これにより予め一体ィ匕された電気抵抗ェ レメント 21 laと絶縁材 21 lbを挟み込むように、挟み込み部 21 lcを接着剤 21 Idに 代えてロー付け等の他の手段によりに一体ィ匕してもょ 、。

[0041] 図 22は第 8変形例の二酸ィ匕炭素吸着用具 110を示す。本変形例の二酸ィ匕炭素吸 着用具 110は、上記実施形態のフォイル状担持部材 111に代えて曲げ可能な薄板 状担持部材 311を備える。担持部材 311は上記実施形態と同様の多孔質の酸ィ匕ァ ルミ-ゥム製皮膜 112により被覆される。担持部材 311は、導電性を有する薄板から なる電気抵抗エレメント 311aと、電気抵抗エレメント 311aを挟み込むアルミニウム製 またはアルミニウム合金製の挟み込み部 31 lbとを有する。電気抵抗エレメント 311 a の材質は第 6変形例の電気抵抗エレメント 21 laと同様とされる。挟み込み部 31 lbは 電気抵抗エレメント 31 laの表面に蒸着あるいは溶融めつき法などにより一体ィ匕され る。挟み込み部 31 lbのアルミニウムまたはアルミニウム合金のほぼ全体を陽極酸ィ匕 することで上記実施形態と同様の多孔質の酸ィ匕アルミニウム製皮膜 112が形成され る。皮膜 112の各孔 112aの内面にアミン基 113が付着される。各孔 112aの寸法は 上記実施形態と同様とすればよい。また、第 1変形例と同様に大径孔 112bと小径孔 112aを設けてもよい。

[0042] 図 23は第 8変形例の二酸ィ匕炭素吸着用具 110の成形工程を示す。ロール力も繰り 出される電気抵抗エレメント 31 laは真空容器 321に導入され、真空容器 321内で電 気抵抗エレメント 311aへのアルミニウムまたはアルミニウム合金の蒸着が行われるこ とで挟み込み部 31 lbが形成され、これにより板状の担持部材 311が成形される。次 に、担持部材 311はガイドローラを介して上記実施形態と同様に容器 132内の硫酸 等の電解液 133に導入され、担持部材 311の表層に陽極酸化処理が施され、担持 部材 311を被覆する多孔質の酸ィ匕アルミニウム製皮膜 112が形成される。本変形例 では酸ィ匕アルミニウム皮膜 112が絶縁材として機能する。次に、皮膜 112に被覆され た担持部材 211は、ガイドローラを介して第 6変形例と同様の容器 226内のアミン基 を含む溶液 227内に導入され、皮膜 112の各孔 112aの内面にアミン基 113が付着 され、これにより製造された帯板状の二酸ィ匕炭素吸着用具 110はヒーター 228により 乾燥させられる。なお、二酸ィ匕炭素吸着用具 110の一端と他端において、第 6変形 例と同様に電極 231、 232との接続のために電気抵抗エレメント 31 laの端部が露出 される。第 8変形例の二酸ィ匕炭素吸着用具 110は、第 6変形例の二酸化炭素吸着用 具 110と同様の二酸ィ匕炭素吸着装置 100にお 、て同様に用いられる。他は上記実 施形態と同様で同様部分は同一符号で示す。

[0043] 図 24に示す第 9変形例の板状の二酸化炭素吸着用具 110は円環形状を有する。

図 25に示すように、本変形例の二酸化炭素吸着用具 110は、上記実施形態のフォ ィル状担持部材 111に代えて曲げ可能な薄板状担持部材 411を備える。担持部材 4 11は上記実施形態と同様の多孔質の酸ィ匕アルミニウム製皮膜 112により被覆される 。担持部材 411は、電気エネルギーによって加熱されるエレメントとして導電性を有 する薄板力もなる導電性エレメント 41 laと、導電性エレメント 41 laを挟み込むアルミ -ゥム製またはアルミニウム合金製の挟み込み部 41 lbとを有する。導電性エレメント 41 laの材質は、誘導加熱により発熱するものであれば特に限定されず、本変形例で はステンレス鋼とされる。挟み込み部 41 lbは、本変形例では導電性エレメント 41 la の表面に蒸着により一体化される。挟み込み部 41 lbのアルミニウムまたはアルミ-ゥ ム合金のほぼ全体を陽極酸ィ匕することで上記実施形態と同様の多孔質の酸ィ匕アルミ -ゥム製皮膜 112が形成される。皮膜 112の各孔 112aの内面にアミン基 113が付着 される。各孔 112aの寸法は上記実施形態と同様とすればよい。また、第 1変形例と 同様に大径孔 112bと小径孔 112aを設けてもよい。本変形例の二酸化炭素吸着用 具 110は、第 8変形例と同様に帯板状に成形した後にプレスにより円環形状に打ち 抜くことで製造できる。なお、導電性エレメント 41 laは、誘導加熱により発熱するもの であればよ!、ので、誘導磁場の周波数を高く設定すればアルミニウム製またはアルミ -ゥム合金製とすることができる。この場合、導電性エレメント 41 laの表層を陽極酸 化することで上記実施形態と同様の多孔質の酸ィ匕アルミニウム製皮膜 112できるの で、挟み込み部 4 l ibは不要になる。

図 26は第 9変形例の二酸ィ匕炭素吸着用具 110を用いた二酸ィ匕炭素吸着装置 100 を示す。吸着装置 100は、二酸化炭素吸着用具 110を収納する筒状の吸着器 101 を備え、吸着器 101の一端の入口 101aと他端の出口 101bは、それぞれ電磁切替 弁 102a、 102bを介して第 1補助空気流路 71の分岐路 71aと第 2補助空気流路 95と に選択的に接続される。

吸着器 101内で、複数の二酸ィ匕炭素吸着用具 110が互いに隙間を介して積み重 ねられている。二酸ィ匕炭素吸着用具 110を積み重ねる場合、二酸化炭素吸着用具 1 10の表面力も突出する多数の凸部を形成したり、立体的なメッシュのようなスぺーサ を介在させることで、積み重ねられた二酸ィ匕炭素吸着用具 110の表面の間に空気流 路を構成する隙間を確保できる。二酸ィ匕炭素吸着用具 110の表面力も突出する多 数の凸部は、皮膜 112を形成する前に担持部材 411にプレス等で凹凸を設けること で形成できる。入口 101aに通じる空気導入管 101cと出口 101bに通じる空気排出 管 101dが、吸着器 101に固定される。空気導入管 101cの外周に設けられたフラン ジ 101c' と空気排出管 101dの外周に設けられたフランジ lOlcT により、積み重ね られた二酸ィ匕炭素吸着用具 110が挟み込まれる。また、積み重ねられた二酸化炭素 吸着用具 110は、仕切りプレート 101eにより空気導入側と空気排出側とに 2分される 。仕切りプレート 101eは、磁束の通過を許容し、二酸ィ匕炭素吸着用具 110の中心孔 を介する空気の流れを規制する。空気導入管 101cは空気導入側の各二酸化炭素 吸着用具 110の中心孔に挿入され、空気導入管 101cの中心孔への挿入部分は多 孔質とされている。空気排出管 lOldは空気排出側の各二酸ィ匕炭素吸着用具 110の 中心孔に挿入され、空気排出管 lOldの中心孔への挿入部分は多孔質とされている 入口 101aから空気導入管 101cを介して吸着器 101に導入された空気は、空気導 入側の各二酸ィ匕炭素吸着用具 110の中心孔から、空気導入管 101cの多孔を介し て各二酸ィ匕炭素吸着用具 110相互間の隙間に流入し、担持部材 411の表面に沿つ て吸着器 101の周壁に向かい流れ、次に、吸着器 101の周壁に沿って流れることで 空気排出側の各二酸化炭素吸着用具 110の外周に至り、空気排出側の各二酸ィ匕 炭素吸着用具 110の外周から各二酸ィ匕炭素吸着用具 110相互間の隙間に流入し、 担持部材 411の表面に沿って二酸ィ匕炭素吸着用具 110の中心孔に向かい流れ、次 に、空気排出管 lOldの多孔を介して二酸ィ匕炭素吸着用具 110の中心孔に至り、し 力る後に空気排出管 lOldを介して出口 101bから排出される。

吸着器 101の周壁に交番磁束発生用コイル 431が埋設されている。コイル 431は 高周波電源 432に接続され、高周波の交流電流が印加されることで一点鎖線 mlで 示すように高周波の交番磁束を発生する。高周波電源 432の発生する交流電流の 周波数は数十 kHzとされる。コイル 431を構成する導線は、高周波交流がそれぞれ の表面を流れる多数の細線により構成するのが好ましい。吸着器 101の周壁の外側 に、二酸化炭素吸着用具 110を通過した磁束を誘導する磁性材を配置するのが好 ましい。磁性材としては渦電流の発生の少ないフェライトが好ましい。各担持部材 41 1の導電性エレメント 41 laはコイル 431の発生磁束の通過位置に配置され、導電性 エレメント 41 laの厚さ方向に沿って磁束は通過するものとされる。

吸着器 101に、二酸ィ匕炭素吸着用具 110の表面温度を検出する第 6変形例と同様 の温度検出部 234が取り付けられる。温度検出部 234による温度測定信号は演算回 路 235によりデジタル信号に変換されてコントローラ 25に伝送され、コントローラ 25に 交流電源 432が接続される。コントローラ 25は測定温度に基づき例えばオン'オフ制 御や電流量制御により交流電源 432を制御し、これによりコイル 431への供給電力が 制御される。他は上記実施形態と同様で同様部分は同一符号で示す。

吸着器 101の入口 101aと出口 101bが第 2補助空気流路 95に接続される状態に おいては、上記実施形態と同様に、吸着器 101内を流れる空気温度はほぼ常温とな つていることから、その空気に含まれる二酸ィ匕炭素はァミン基 113に吸着される。吸 着器 101の入口 101aと出口 101bが第 1補助空気流路の分岐路 71aに接続される 状態においては、コイル 431が高周波の交番磁束を発生することで導電性エレメント 41 laが渦電流により誘導加熱される。導電性エレメント 41 laの誘導加熱により、アミ ン基 113に吸着された二酸ィ匕炭素が放出される。放出された二酸化炭素を含む空気 は減圧弁 91 を介して機外空間 14に排気される。なお、本変形例においては、二 酸ィ匕炭素吸着用具 110の吸着面積は中心孔近傍で小さぐ外周近傍で大きい。よつ て、吸着飽和部位が空気の流れの上流側から下流に向かって次第に増加する時、 すなわち吸着飽和が進行する時、その進行は終盤で加速される。また、二酸化炭素 吸着用具 110から二酸ィ匕炭素を放出する場合も、放出の進行は終盤で加速される。 よって、二酸ィ匕炭素の吸着と放出の進行管理が容易になる。

第 6—第 9変形例の二酸ィ匕炭素吸着用具 110によれば、電気抵抗エレメント 21 la 、 31 laの温度は抵抗加熱により、導電性エレメント 41 laの温度は誘導加熱により、 短時間でアミン基 113の再生に適した温度まで立ち上がる。これにより、アミン基 113 の再生を迅速に行うことができるので、二酸ィ匕炭素の吸着と再生のサイクルを短縮で き、単位時間あたりの吸着と再生のサイクル数を増加させることができる。よって、大 量の二酸ィ匕炭素を処理する場合においても、二酸化炭素吸着装置 100を小型軽量 化し、航空機に搭載するのに適したものにできる。なお、電気抵抗エレメント 21 la、 3 11aと導電性エレメント 41 laの発生熱量はコントローラ 25により制御されるので、二 酸化炭素吸着用具 110の表面温度はァミン基 113の再生に適した温度に維持され る。この際、吸着器 101内を流れる空気温度は、上記実施形態で示したように 80°C 一 120°C程度のアミン基 113の再生に適した温度に昇温されているので、二酸化炭 素吸着用具 110の温度変動が小さくなる。これにより、二酸ィ匕炭素吸着用具 110の 劣化を防止しつつ十分な再生を行うための温度制御を容易に行うことができる。また 、二酸ィ匕炭素吸着用具 110は電気抵抗エレメント 21 la、 311aまたは導電性エレメン ト 411aにより強度が向上されるので、取り扱いが容易になり、振動などによる劣化を 防止できる。電気抵抗エレメント 21 la、 31 laまたは導電性エレメント 41 laを、アルミ -ゥム製またはアルミニウム合金製の挟み込み部 21 lc、 31 lbにより挟み込む場合、 アルミニウムやアルミニウム合金は熱伝導に優れることから、アミン基 113を均一に加 熱することができる。よって、アミン基 113の過度の加熱による劣化や加熱不足による 不十分な再生を防止できる。なお、電気抵抗エレメント 211 a、 31 laまたは導電性ェ レメント 41 la自体をアルミニウム製またはアルミニウム合金製としてもよぐこの場合、 電気抵抗エレメント 21 la、 311aまたは導電性エレメント 41 laは、電気抵抗値を高く するために薄くするのが好ま U、。

[0047] 第 6—第 9変形例の二酸ィ匕炭素吸着用具 110を用いた二酸ィ匕炭素吸着装置 100 において、吸着器 101の数を複数とすることができる。この場合、一部の吸着器 101 における二酸ィ匕炭素吸着用具 110により二酸ィ匕炭素を吸着し、残りの吸着器 101に おける二酸ィ匕炭素吸着用具 110の再生を行うことができる。また、除去すべき二酸化 炭素量が少ない場合、一部の吸着器 101における二酸ィ匕炭素吸着用具 110を休止 状態としてもよい。さら〖こ、吸着器 101に導入する空気圧力を、アミン基 113を再生す る時は二酸ィ匕炭素を吸着する時よりも低くし、機外圧力に近くするのが好ましい。これ により、アミン基 113からの二酸ィ匕炭素の放出を促進できる。

[0048] 本発明は上記実施形態や変形例に限定されない。例えば、二酸化炭素吸着用具 を円錐状、半球状、カップ状に成形し、隙間を介して積み重ねてもよい。また、航空 機用空気調和装置は、エンジン力 の抽出空気に代えて電動モータにより圧縮され る機外空気を空調用に用いるものであってもよい。さらに、本発明による二酸ィ匕炭素 吸着用具を航空機以外の空間における空気中の二酸ィ匕炭素を吸着するために用い てもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 空気中の二酸ィ匕炭素を吸着するための二酸ィ匕炭素吸着用具であって、

フオイル状または板状の担持部材と、

前記担持部材を被覆する多孔質の酸化アルミニウム製皮膜と、

前記皮膜の各孔の内面に付着された二酸ィ匕炭素吸着用ァミン基とを備え、 前記皮膜は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を酸ィ匕することで形成され、 前記皮膜の各孔の深さ方向は前記担持部材の厚さ方向である二酸化炭素吸着用具

[2] 前記皮膜に形成される各孔として、表面側の大径孔と、前記大径孔の底部において 開口する複数の小径孔とを有する請求項 1に記載の二酸ィ匕炭素吸着用具。

[3] 前記皮膜の各孔の内面に付着された前記アミン基により囲まれた孔の内径が 2nm— lOOnmである請求項 1または 2に記載の二酸ィ匕炭素吸着用具。

[4] 前記小径孔の内面に付着された前記アミン基により囲まれた孔の内径が 2nm— 100 nmであり、前記大径孔の内面に付着された前記アミン基により囲まれた孔の内径が lOOnmを超える請求項 2に記載の二酸ィ匕炭素吸着用具。

[5] 前記担持部材は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製とされ、

前記皮膜は、前記担持部材の表層を酸化することで形成される請求項 1に記載の二 酸化炭素吸着用具。

[6] 前記担持部材は、導電性を有すると共に抵抗加熱用電力供給部に接続される電気 抵抗エレメントを含み、

前記電気抵抗エレメントの抵抗加熱により前記アミン基に吸着された二酸ィ匕炭素が 放出される請求項 1に記載の二酸ィ匕炭素吸着用具。

[7] 請求項 1に記載の二酸化炭素吸着用具と、

交番磁束発生用コイルとを備え、

前記担持部材は、導電性を有すると共に前記コイルの発生磁束の通過位置に配置 される導電性エレメントを含み、

前記導電性エレメントの誘導加熱により前記アミン基に吸着された二酸化炭素が放 出される二酸化炭素吸着装置。

[8] アルミニウム製またはアルミニウム合金製のフォイル状担持部材を成形する工程と、 前記担持部材の表層に陽極酸化処理を施すことで多孔質の皮膜を形成する工程と 前記皮膜の各孔の内面に二酸ィ匕炭素吸着用アミン基を付着させる工程とを備える二 酸化炭素吸着用具の製造方法。

[9] 少なくとも表層がアルミニウム製またはアルミニウム合金製の板状の担持部材を成形 する工程と、

前記担持部材の表層に陽極酸化処理を施すことで多孔質の皮膜を形成する工程と 前記皮膜の各孔の内面に二酸ィ匕炭素吸着用アミン基を付着させる工程とを備える二 酸化炭素吸着用具の製造方法。

[10] 空気中の二酸ィ匕炭素を吸着するための二酸ィ匕炭素吸着用具であって、

担持部材と、

前記担持部材を被覆する多孔質の皮膜と、

前記皮膜の各孔の内面に付着された二酸ィ匕炭素吸着用ァミン基とを備え、 前記担持部材は電気エネルギーによって加熱されるエレメントを含み、

前記エレメントの加熱により前記アミン基に吸着された二酸ィ匕炭素が放出される二酸 化炭素吸着用具。

[11] 前記担持部材はフオイル状または板状であり、前記皮膜の各孔の深さ方向は前記担 持部材の厚さ方向である請求項 10に記載の二酸ィ匕炭素吸着用具。

[12] 前記エレメントは、導電性を有すると共に抵抗加熱用電力供給部に接続される電気 抵抗エレメントとされ、

前記電気抵抗エレメントの抵抗加熱により前記アミン基に吸着された二酸ィ匕炭素が 放出される請求項 10に記載の二酸ィ匕炭素吸着用具。

[13] 請求項 10に記載の二酸化炭素吸着用具と、

交番磁束発生用コイルとを備え、

前記エレメントは、導電性を有すると共に前記コイルの発生磁束の通過位置に配置 される導電性エレメントとされ、 前記導電性エレメントの誘導加熱により前記アミン基に吸着された二酸化炭素が放 出される二酸化炭素吸着装置。