WO2022249773A1 - 吸着デバイス - Google Patents

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WO2022249773A1
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adsorption device
gas
holder
adsorption
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賢輝 信長
明子 香村
悠香子 明山
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to an adsorption device that is used in application equipment such as air conditioners and adsorbs predetermined components of gas.
  • Patent Literature 1 discloses a filter used in a car air conditioner as an adsorption device that adsorbs predetermined gas components.
  • This filter has a plurality of honeycomb-shaped activated carbon cells and a cartridge holding the plurality of activated carbon cells arranged in a flat plate shape, and adsorbs and removes predetermined components contained in the air inside the vehicle.
  • the adsorption device is placed and used inside application equipment such as an air conditioner.
  • the adsorption device is replaced, for example, every predetermined period in order to maintain good adsorption performance. In this case, the work burden and cost associated with the replacement of the adsorption device are incurred.
  • the present disclosure provides an adsorption device that can obtain good adsorption performance for predetermined components contained in gas, and that can reduce the work burden and cost associated with replacement.
  • An adsorption device includes an adsorbent that repeatedly adsorbs and releases a predetermined component of a gas, and a holder that holds the adsorbent in contact with the gas.
  • the holder includes an inner space for containing the adsorbent, an inlet for introducing gas into the inner space, and an outlet for discharging the gas that has passed through the inner space. and a covering material that has a property and covers the inlet and the outlet of the cell.
  • the adsorption device can obtain good adsorption performance for the predetermined component contained in the gas, and can reduce the work burden and cost associated with replacement.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an indoor unit of an air conditioner according to an embodiment.
  • 2 is a schematic diagram showing the configuration of the adsorption device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing the structure of a polymer compound contained in the adsorbent of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of an adsorption device according to a first modified example.
  • An adsorption device includes an adsorbent that repeatedly adsorbs and releases a predetermined component of a gas, and a holder that holds the adsorbent in contact with the gas.
  • the holder includes an inner space for containing the adsorbent, an inlet for introducing gas into the inner space, and an outlet for discharging the gas that has passed through the inner space. and a covering material that has a property and covers the inlet and the outlet of the cell.
  • the adsorbent by storing the adsorbent that repeatedly adsorbs and releases the predetermined component of the gas in the internal spaces of the plurality of cells, the adsorbent can be distributed and dispersed in each cell. As a result, the contact area of the adsorbent with respect to the gas can be expanded, and the adsorption amount of the adsorbent can be increased. Therefore, the adsorption device can obtain good adsorption performance. Also, the adsorbent repeatedly adsorbs and releases a predetermined component of the gas. Therefore, it can be used continuously by regenerating the adsorbent. Therefore, the adsorption device can reduce the number of replacement times, the work load associated with the replacement, and the cost.
  • the cross-sectional area of each internal space in the direction of gas flow from the inlet to the outlet may be in the range of 0.5 cm 2 or more and 10.0 cm 2 or less.
  • the adsorbent held in each cell can be brought into contact with the gas efficiently. Therefore, the adsorption amount of the adsorbent can be improved. Further, for example, when the adsorbent is regenerated by heating, the adsorbent held in the cell can be efficiently brought into contact with the heated gas. Therefore, the adsorbent can be efficiently regenerated.
  • the material of the holder body may contain at least one of paper and resin.
  • the adsorption device can be made lighter and the manufacturing cost can be reduced.
  • the holder body can be easily processed into a desired shape.
  • the material of the holder main body includes at least one of paper and resin, the holder main body can be made of a material with low thermal conductivity.
  • the adsorbent when the adsorbent is heated, the adsorbent can be kept warm by the holder body. Therefore, for example, when the adsorbent releases a predetermined component by heating, the adsorbent can easily release the target to be adsorbed by keeping the adsorbent warm, and the adsorbent can be efficiently regenerated.
  • the material of the holder body may include at least one of metal and ceramic.
  • the holder body By including at least one of metal and ceramic in the material of the holder body, the holder body can be made of a material with high thermal conductivity. Thereby, when heating the adsorbent, the adsorbent can be heated via the holder main body. Therefore, for example, when the adsorbent releases a predetermined component by heating, the adsorbent can be heated well to facilitate the release of the target to be adsorbed to the adsorbent, and the adsorbent can be efficiently regenerated.
  • the thermal conductivity of the holder body may be a value in the range of 50 W/mK or more and 500 W/mK or less.
  • the adsorbent may contain a polymer compound having a functional group that adsorbs and releases a predetermined component and a resin skeleton directly or indirectly bonded to the functional group.
  • the pressure loss when air is passed through the covering material at a flow rate of 1 m/sec may be in the range of 5 Pa or more and 30 Pa or less.
  • the adsorption device can prevent the adsorbent held in each cell from falling off from the holder body by the covering material, ensure good air permeability, and allow the adsorbent to come into contact with the gas efficiently.
  • the covering material may contain nonwoven fabric.
  • the nonwoven fabric may contain at least one of polypropylene (PP), polyethylene (PE), and polyethylene terephthalate (PET).
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • the nonwoven fabric contains at least one of PP, PE, and PET
  • the nonwoven fabric and the holder body can be relatively easily joined by heat welding or the like without using an adhesive.
  • the adsorption device can be simplified in structure and reduced in weight.
  • the basis weight of the covering material may be in the range of 10 g/m 2 or more and 90 g/m 2 or less.
  • the adsorbent held in each cell can be efficiently brought into contact with the gas while the covering material prevents the adsorbent held in each cell from falling off from the holder body.
  • the covering material may contain a metal mesh.
  • the thermal conductivity of the covering material can be improved. Therefore, for example, when the adsorbent is regenerated by heating, the adsorbent can be easily regenerated by heating the adsorbent through the covering material from the outside of the adsorption device.
  • the pressure loss when passing air from the inlet side to the outlet side at a flow rate of 1 m/sec may be a value in the range of 40 Pa or more and 500 Pa or less.
  • the adsorbent may be a powder having an average particle size in the range of 400 ⁇ m or more and 1.3 mm or less.
  • the covering material may contain a mesh having a mesh diameter in the range of 50 (mesh/inch) or more and 200 (mesh/inch) or less.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an indoor unit 10 of an air conditioner 1 according to an embodiment.
  • the air conditioner 1 is an example of an application device that includes the adsorption device 4 .
  • An air conditioner 1 shown in FIG. 1 includes, as an example, an indoor unit 10 and an outdoor unit (not shown).
  • refrigerant circulates between the indoor unit 10 and the outdoor unit.
  • the indoor unit 10 includes a heat exchanger 2 that exchanges heat between a refrigerant and indoor air, and an air blowing mechanism 3 that takes in indoor air, exchanges heat with the heat exchanger 2, and then discharges the air.
  • the indoor unit 10 also includes an adsorption device 4 having an adsorbent 5 that repeatedly adsorbs and releases a predetermined component of gas, and a regeneration mechanism 6 that causes the adsorbent 5 in the adsorption device 4 to release a predetermined component to regenerate the adsorbent 5. and
  • the predetermined component referred to here is carbon dioxide, for example.
  • the indoor unit 10 adsorbs and removes carbon dioxide from the indoor air with the adsorbent 5, as will be described later. Further, the indoor unit 10 regenerates the adsorbent 5 by releasing the carbon dioxide adsorbed on the adsorbent 5 by the regeneration mechanism 6 .
  • the air conditioner 1 regenerates the adsorbent 5 while repeatedly using it.
  • the adsorption device 4 of this embodiment is a filter that removes carbon dioxide from the air.
  • the regeneration mechanism 6 of this embodiment releases the carbon dioxide adsorbed on the adsorbent 5 by heating the adsorbent 5 .
  • the heat exchanger 2 and the blower mechanism 3 serve as the regeneration mechanism 6 as an example. Therefore, the air conditioner 1 does not need to have a separate regeneration mechanism to regenerate the adsorbent 5 .
  • the heat exchanger 2 heats the air by exchanging heat with the refrigerant.
  • the blower mechanism 3 blows heated air to the adsorption device 4 .
  • the adsorption device 4 is arranged in the middle of the air flow passage provided inside the indoor unit 10 .
  • the air blowing mechanism 3 generates an air current passing through the adsorption device 4 by using the air flowing through the air flow passage.
  • the adsorption device 4 carries an adsorbent 5 .
  • the adsorbent 5 of this embodiment repeatedly adsorbs and releases carbon dioxide contained in gas.
  • the adsorbent 5 is porous.
  • the adsorbent 5 releases the adsorbed carbon dioxide by being heated at a relatively low temperature (for example, a temperature in the range of 40° C. or higher and 100° C. or lower). Since the adsorbent 5 can thus be regenerated at a relatively low temperature, the energy required for regeneration can be reduced. In addition, it is possible to suppress unnecessary thermal effects on the constituent elements of the indoor unit 10 due to the heating temperature for heating the adsorbent 5 .
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the adsorption device 4 of FIG.
  • the adsorption device 4 shown in FIGS. 1 and 2 includes an adsorbent 5 that repeatedly adsorbs and releases a predetermined component of gas, and a holder 8 that holds the adsorbent 5 in contact with the gas.
  • the adsorbent 5 is powder as an example.
  • the holder 8 has a holder body 80 , a coating material 81 and an adhesive material 82 .
  • the holder main body 80 is formed in a plate shape.
  • a plurality of cells 80 a are formed in the holder body 80 .
  • the holder main body 80 is a cell assembly.
  • the adsorbent 5 is arranged inside each cell 80a.
  • the adsorbents 5 are dispersedly arranged in the holder body 80 .
  • the cell 80a has an internal space 80b for accommodating the adsorbent 5, an inlet 80c for introducing gas into the internal space 80b, and an outlet 80d for discharging the gas that has passed through the internal space 80b.
  • the holder main body 80 has a plurality of inlets 80c arranged on one surface and a plurality of outlets 80d arranged on the other surface.
  • the holder body 80 includes a plurality of hexagonal cells 80a in plan view.
  • the cross-sectional shape of the internal space 80b in the gas flow direction from the inlet 80c to the outlet 80d is polygonal (eg, hexagonal). With this configuration, the adsorption device 4 can easily maintain the shape of the flow path cross section of the internal space 80 b of the holder body 80 .
  • the holder body 80 of the present embodiment has an outer wall portion 80e surrounding the outer circumference and an inner wall portion 80f arranged inside the outer wall portion 80e in plan view.
  • the outer wall portion 80 e and the inner wall portion 80 f are erected in the thickness direction of the holder main body 80 . That is, each wall surface of the outer wall portion 80e and the inner wall portion 80f is arranged within a plane including the thickness direction of the holder main body 80.
  • the plurality of cells 80a are individually partitioned by the outer wall portion 80e and the inner wall portion 80f.
  • the wall thickness dimension of the outer wall portion 80e and the inner wall portion 80f may be the same or different.
  • each internal space 80b is independent of each other. Adjacent internal spaces 80b are separated from each other. Therefore, the holder body 80 can hold the adsorbents 5 in a distributed manner while preventing the adsorbents 5 from moving between the adjacent internal spaces 80b. Moreover, the holder main body 80 has sufficient strength to maintain its shape in its natural state. Therefore, deformation of the holder main body 80 does not block the passage of the internal space 80b.
  • the channel cross-sectional area of each internal space 80b in the gas flow direction from the inlet 80c of the adsorption device 4 to the outlet 80d can be appropriately set.
  • the channel cross-sectional area of each internal space 80b is a value in the range of 0.5 cm 2 or more and 10.0 cm 2 or less. For example, if the flow passage cross-sectional area is increased within a certain range, the filling amount of the adsorbent 5 in each cell 80a is increased, and the gas adsorption/desorption amount of the adsorption device 4 is improved.
  • the adsorption device 4 by appropriately setting the channel cross-sectional area of each internal space 80b, when the adsorbent 5 is regenerated by heating, the adsorption target can be easily released from the adsorbent 5, The time required for regeneration of the adsorbent 5 can be shortened. Further, the adsorption device 4 enhances the effect of heat retention of the adsorbent 5 and the effect of conducting heat from the holder body 80 to the adsorbent 5 , so that the adsorbent 5 can be easily heated.
  • the pressure loss when air is passed through the covering material 81 at a flow rate of 1 m/sec is a value in the range of 5 Pa or more and 30 Pa or less.
  • the pressure loss of the adsorption device 4 is in the range of 40 Pa or more and 500 Pa or less when air is passed from the side of the inlet 80c to the side of the outlet 80d at a flow rate of 1 m/sec.
  • the pressure loss when air is passed from the side of the inlet 80c to the side of the outlet 80d at a flow rate of 1 m/sec is a value in the range of 150 Pa or more and 500 Pa or less.
  • the material of the holder body 80 includes at least one of paper and resin. Paper and resin are examples of materials with relatively low thermal conductivity.
  • the material of the holder main body 80 of this embodiment includes paper. By configuring the holder main body 80 so as to include paper in this way, the heat retaining effect of the adsorbent 5 held by the holder main body 80 can be enhanced.
  • the material of the holder main body 80 of the present embodiment contains paper, it may contain resin instead of paper, or may contain paper and resin.
  • the covering material 81 has air permeability and covers the inlet 80c and the outlet 80d of the cell 80a.
  • a peripheral portion of the inlet 80c of each cell 80a and a peripheral portion of the outlet 80d of each cell 80a are covered with a covering material 81.
  • the adsorbent 5 accommodated in the internal space 80b of each cell 80a is not mixed through the inlet 80c or the outlet 80d.
  • the state in which the adsorbents 5 are arranged dispersedly over the entire plate surface of the holder main body 80 is maintained.
  • the adsorbent 5 is held in each internal space 80b surrounded by each cell 80a and the covering material 81 .
  • a binder or the like for holding the adsorbent 5 in the internal space 80b of each cell 80a is not required. Therefore, when the surface of the adsorbent 5 is covered with a binder or the like (for example, when the adsorbent 5 is porous, the pores on the surface of the adsorbent 5 are filled with the binder or the like), which reduces the adsorption performance. There is no
  • the covering material 81 of this embodiment includes a nonwoven fabric.
  • this nonwoven fabric contains at least one of polypropylene (PP), polyethylene (PE), and polyethylene terephthalate (PET).
  • the weight per unit area of the covering material 81 can be set as appropriate, but as an example, it is a value in the range of 10 g/m 2 or more and 90 g/m 2 or less.
  • the adsorption device 4 has a pair of covering materials 81 arranged on both sides of the holder body 80 .
  • the pair of covering materials 81 are welded to each other at their peripheries while covering the holder main body 80 from both sides. As this welding, heat welding can be adopted when the coating material 81 contains a resin material or the like.
  • the pair of coating materials 81 are integrated by melting and solidifying each other at their contact portions. Therefore, an adhesive for bonding the pair of covering materials 81 is not required.
  • the covering material 81 can be made relatively thin and lightweight compared to, for example, a case where the covering material 81 is made of woven fabric.
  • the adhesive material 82 is arranged between the coating material 81 and the holder body 80 to bond the coating material 81 and the holder body 80 together. In other words, the coating material 81 and the holder main body 80 are bonded with the adhesive material 82 . Therefore, as long as the coating material 81 and the holder main body 80 can be adhered to the adhesive material 82, the materials of the coating material 81 and the holder main body 80 may be different from each other.
  • the adhesive 82 is arranged on both sides of the holder body 80 .
  • the adhesive 82 includes at least one of a thermoplastic resin-based material and an elastomer-based material. Examples of thermoplastic resin materials include vinyl acetate resin, ethylene vinyl acetate (EVA), urethane resin, and acrylic materials. Examples of elastomer-based materials include silicone resin-based materials, modified silicone resin-based materials, silylated urethane resin-based materials, and rubber-based materials.
  • the adsorbent 5 is powder having an average particle size in the range of 400 ⁇ m or more and 1.3 mm or less.
  • the covering material 81 has openings through which the powder does not pass. This can effectively prevent the adsorbent 5 from falling off from the covering material 81 .
  • the average particle diameter can be measured by Coulter counter method, laser diffraction method, image analysis method, or the like. For example, according to the Coulter Counter method, the average particle size is calculated as a 50% volume average particle size.
  • the adsorption device 4 of this embodiment is arranged inside the indoor unit 10 so as to correspond to the outer surface of the heat exchanger 2, as an example.
  • the shape of the adsorption device 4 may be processed in order to arrange the adsorption device 4 within a predetermined space.
  • FIG. 3 is a diagram showing the structure of the polymer compound 7 included in the adsorbent 5 of FIG. 1 as a carbon dioxide adsorbent.
  • FIG. 3 schematically shows the structure of the polymer compound 7 including a partial chemical structure.
  • the adsorbent 5 includes a polymer compound 7 having a chemical structure to which a functional group 7b containing an amine group, which is at least a primary amine group, is bound.
  • this polymer compound 7 has a base material 7a forming a molecular skeleton and a functional group 7b that is chemically bonded to the base material 7a and contains an amine group.
  • the amine group is, for example, desirably a primary amine group, but may be a secondary amine group.
  • Functional group 7b in this embodiment includes a CH 2 —NH 2 group as an example.
  • the functional group 7b is bonded as a side chain to the main chain of the base material 7a.
  • the base material 7a includes a resin skeleton composed of one or more resins.
  • the base material 7a of the present embodiment includes at least a polystyrene (PS) resin skeleton as the resin skeleton.
  • PS polystyrene
  • the functional groups 7b are also present in the pores. Thereby, the adsorbent 5 adsorbs carbon dioxide even in the pores.
  • the adsorbent 5 includes a polymer compound 7 having a functional group 7b that adsorbs and releases a predetermined component and a resin skeleton directly or indirectly bonded to the functional group 7b.
  • a porous carbon dioxide adsorbent containing a polymer compound having a chemical structure in which a functional group containing an amine group that is at least a primary amine group is bonded is contained in gas. It was confirmed that carbon dioxide can be abundantly adsorbed. It was also confirmed that this carbon dioxide adsorbent can release carbon dioxide adsorbed by the polymer compound at a relatively low temperature.
  • the polymer compound 7 described above is based on such findings.
  • the polymer compound 7 of the present embodiment has a structure in which an amine group is bonded to a base material 7a forming a molecular skeleton via a hydrophobic group having higher hydrophobicity than an amine group (an example of which is an aromatic ring). Therefore, the adsorbent 5 can be regenerated at a relatively low temperature due to the action of this hydrophobic group. Also, the adsorbent 5 is kept solid within the operating temperature range of the air conditioner 1 . Therefore, even if the adsorbent 5 is heated during regeneration, decomposition and volatilization of the amine groups are prevented.
  • the adsorbent 5 is kept solid within the operating temperature range of the air conditioner 1, a binder for binding and holding the polymer compound 7 is not required. As a result, it is possible to prevent the adsorption performance of the adsorbent 5 from deteriorating due to the pores of the adsorbent 5 being clogged with the binder.
  • the air conditioner 1 is driven in either a first mode for reducing the carbon dioxide concentration in the indoor air or a second mode for increasing the carbon dioxide concentration in the indoor air.
  • indoor air is blown toward the adsorbent 5 by the blowing mechanism 3 in the indoor unit 10 .
  • the adsorbent 5 adsorbs carbon dioxide contained in the air.
  • the concentration of carbon dioxide in the air in the room may rise to, for example, 1600 ppm or more.
  • the adsorbent 5 adsorbs carbon dioxide in the room, so that the carbon dioxide concentration in the room, which has risen in this way, can be reduced to, for example, 1000 ppm or less.
  • the adsorbent 5 is regenerated by the regeneration mechanism 6 to release carbon dioxide. This increases the carbon dioxide concentration in the room.
  • the adsorption device 4 uses the adsorbent 5 that repeatedly adsorbs and releases a predetermined gas component. By dividing the adsorbent 5 into the internal spaces 80b of the plurality of cells 80a and accommodating the adsorbent 5, the adsorption device 4 can distribute and disperse the adsorbent 5 in each cell 80a. In this embodiment, since the holder main body 80 is formed in a plate shape, it is possible to easily hold the adsorbent 5 uniformly within the plane of the adsorption device 4 . As a result, the adsorption device 4 can increase the contact area of the adsorbent 5 with the gas and increase the adsorption amount of the adsorbent 5 .
  • the adsorption device 4 can reduce the number of times of replacement, the work load associated with the replacement, and the cost.
  • each internal space 80b in the flow direction of the gas from the inlet 80c to the outlet 80d has a cross-sectional area of 0.5 cm 2 or more and 10.0 cm 2 or less. value.
  • the adsorbent 5 held in each cell 80a can be efficiently brought into contact with the gas. Therefore, the adsorption device 4 can improve the adsorption amount of the adsorbent 5 .
  • the adsorption device 4 can efficiently regenerate the adsorbent 5 .
  • the material of the holder body 80 includes at least one of paper and resin. This makes it possible to reduce the weight of the adsorption device 4 and reduce the manufacturing cost. Also, the suction device 4 can easily process the holder body 80 into a desired shape. In addition, since the material of the holder main body 80 includes at least one of paper and resin, the holder main body 80 can be made of a material with low thermal conductivity. Thereby, when the adsorption device 4 heats the adsorption material 5 , the adsorption material 5 can be kept warm by the holder main body 80 .
  • the adsorption device 4 keeps the adsorbent 5 warm to facilitate the release of the target to be adsorbed from the adsorbent 5 and efficiently regenerate the adsorbent 5 .
  • Such an effect is particularly effective, for example, when the temperature drops when the adsorbent 5 undergoes a desorption reaction that releases a predetermined component.
  • the adsorbent 5 contains a polymer compound 7 having a functional group 7b that adsorbs and releases a predetermined component and a resin skeleton directly or indirectly bonded to the functional group 7b. This can prevent the adsorbent 5 from volatilizing and disappearing. Therefore, the adsorption device 4 can maintain the adsorption performance of the adsorbent 5 favorably while regenerating the adsorbent 5 .
  • the pressure loss when air is passed through the covering material 81 at a flow rate of 1 m/sec is a value in the range of 5 Pa or more and 30 Pa or less.
  • the adsorption device 4 prevents the adsorption material 5 held in each cell 80a from falling off from the holder main body 80 by the coating material 81, ensures good air permeability, and removes the adsorption material 5 from the gas. can be effectively contacted.
  • the covering material 81 contains a nonwoven fabric.
  • This nonwoven fabric contains at least one of PP, PE, and PET.
  • the adsorption device 4 can improve the degree of freedom in designing the covering material 81 .
  • the nonwoven fabric contains at least one of PP, PE, and PET
  • the nonwoven fabric and the holder main body 80 can be relatively easily joined by heat welding or the like without using an adhesive. Thereby, the adsorption device 4 can be simplified in structure and reduced in weight.
  • the basis weight of the covering material 81 is a value in the range of 10 g/m 2 or more and 90 g/m 2 or less.
  • the adsorption device 4 can efficiently bring the adsorbent 5 into contact with the gas while preventing the adsorbent 5 held in each cell 80 a from falling off from the holder body 80 by the covering material 81 .
  • the adsorption device 4 has a pressure loss in the range of 40 Pa or more and 500 Pa or less when air is passed from the side of the inlet 80c to the side of the outlet 80d at a flow rate of 1 m/sec. Thereby, the adsorption device 4 can further improve the air permeability of each cell 80a.
  • the adsorption device 4 also includes an adhesive 82 that bonds the covering material 81 and the holder body 80, and the adhesive 82 includes at least one of thermoplastic resin and elastomer.
  • the adsorption device 4 can firmly adhere the covering material 81 to the holder body 80 with the adhesive 82 , and further prevent the adsorption material 5 from coming off the holder body 80 . Therefore, the adsorption device 4 can maintain good durability.
  • the air conditioner 1 keeps the carbon dioxide concentration in the room at a low concentration, the carbon dioxide generated during the regeneration of the adsorbent 5 may be discharged outdoors.
  • the pair of covering materials 81 may not be welded to each other, and may be adhered with an adhesive, for example. In this case, for example, the coating material 81 can expand the options for its material.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of an adsorption device 104 according to a first modified example.
  • the adsorption device 104 comprises an adsorption material 5 and a holder 108 .
  • the holder 108 has a holder body 180 , a covering material 181 and an adhesive material 182 .
  • the holder body 180 includes a plurality of rectangular cells 180a in plan view.
  • the adsorption device 104 has a rectangular cross-sectional shape of the internal space 180b in the direction of gas flow from the inlet 180c to the outlet 180d.
  • the holder 108 is formed, for example, by using a plate material and processing it so as to cut out a portion corresponding to the internal space 180b.
  • Such an adsorption device 104 can also provide the same effects as the adsorption device 4 .
  • the cross-sectional shape of the flow path of the internal space 180b is rectangular in the first modified example, it may be at least one of a circle and a polygon including a rectangle such as a rectangle. Moreover, the channel cross-sectional shape of the internal space 180b may have an irregular shape. In other words, the holder main body 180 may be formed with a plurality of cells 180a having internal spaces 180b with flow path cross-sectional shapes having different shapes or different cross-sectional areas.
  • the covering material 81 contains a metal mesh.
  • the material of this metal mesh is, for example, stainless steel such as SUS304.
  • the adsorption device 4 according to the second modification can improve the durability of the covering material 81 .
  • the adsorption device 4 according to the second modification can improve the thermal conductivity of the covering material 81 . Therefore, in the adsorption device 4 according to the second modification, for example, when the adsorbent 5 is regenerated by heating, the adsorbent 5 is heated from the outside of the adsorption device 4 through the covering material 81, and the adsorbent 5 can be easily regenerated. .
  • the adsorbent 5 of this modified example is a powder having an average particle size in the range of 400 ⁇ m or more and 1.3 mm or less.
  • the covering material 81 includes a mesh having a mesh diameter in the range of 50 (mesh/inch) to 200 (mesh/inch). Another example of this mesh diameter is a value in the range of 65 (mesh/inch) or more and 200 (mesh/inch) or less.
  • the material of the holder body 80 includes at least one of metal and ceramic.
  • this metal include those with excellent thermal conductivity (for example, aluminum, copper, and alloys containing at least one of these), but are not limited to these.
  • the holder main body 80 of this modification has a thermal conductivity in the range of 50 W/mK or more and 500 W/mK or less.
  • the material of the holder body 80 includes at least one of metal and ceramic, so that the holder body 80 can be made of a material with relatively high thermal conductivity.
  • the adsorption device 4 according to the third modification can heat the adsorbent 5 via the holder main body 80 when heating the adsorbent 5 . Therefore, for example, when the adsorbent 5 releases a predetermined component by heating, the adsorption device 4 according to the third modification satisfactorily heats the adsorbent 5 to facilitate the release of the target to be adsorbed from the adsorbent 5. 5 can be efficiently reproduced. Such an effect is particularly effective, for example, when the temperature drops when the adsorbent 5 undergoes a desorption reaction that releases a predetermined component, similarly to the embodiment.
  • the adhesive material 82 is omitted, and a pair of covering materials 81 are adhered to the holder main body 80 by thermal welding.
  • the material of the holder main body 80 includes paper.
  • the weight of the adsorption device 4 according to this modification can be reduced by omitting the adhesive 82 .
  • the adsorption device 4 according to this modified example can improve manufacturing efficiency.
  • the present disclosure is not limited to the above embodiments and modifications, and the configuration can be changed, added, or deleted without departing from the scope of the present disclosure.
  • the use of the air conditioner is not limited to indoor use, and may be other uses such as factory exhaust gas treatment, agricultural facility use, vehicle-mounted use, and the like.
  • the application apparatus provided with the adsorption device according to the present disclosure is not limited to air conditioners.
  • the adsorption target of the adsorbent according to the present disclosure is not limited to carbon dioxide, and may be water or other components contained in gas.
  • the air conditioner may be of a desiccant system.
  • the adsorbent according to the present disclosure may be regenerated by a method other than heating.
  • the adsorbent according to the present disclosure may not be powder as long as it is formed in a shape that can be accommodated in the internal space according to the present disclosure of each cell according to the present disclosure. Further, when the adsorbent according to the present disclosure is powder, the shape and size of the particles may not be the same.
  • dressings according to the present disclosure are not limited to including non-woven fabrics, and may include, for example, woven fabrics.
  • the shape of the holder main body according to the present disclosure is not limited to a plate shape, and may be other shapes such as a rectangular parallelepiped shape and a columnar shape.

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Abstract

吸着デバイス（４）は、繰り返し気体の所定成分を吸着及び放出する吸着材（５）と、吸着材（５）を気体と接触可能に保持するホルダ（８）と、を備える。ホルダ（８）は、ホルダ本体（８０）と、被覆材（８１）と、を有する。ホルダ本体（８０）は、吸着材（５）を収容する内部空間（８０ｂ）と、内部空間（８０ｂ）に気体を導入する導入口（８０ｃ）と、内部空間（８０ｂ）を通過した気体を排出する排出口（８０ｄ）と、を有する複数のセル（８０ａ）が形成されている。被覆材（８１）は、通気性を有し、セル（８０ａ）の導入口（８０ｃ）と排出口（８０ｄ）とを覆う。

Description

吸着デバイス
　本開示は、空気調和装置等の応用装置に用いられて気体の所定成分を吸着する吸着デバイスに関する。
　特許文献１には、気体の所定成分を吸着する吸着デバイスとして、車載用のエアコン装置に用いられるフィルターが開示されている。このフィルターは、ハニカム型に型成形された複数の活性炭セルと、複数の活性炭セルを並べて平板状に保持するカートリッジとを備え、車内の空気に含まれる所定成分を吸着除去する。
特開２０００－３２６７２４号公報
　吸着デバイスは、例えば、エアコン装置等の応用機器内部に配置されて用いられる。吸着デバイスは、良好な吸着性能を維持するため、例えば、所定期間毎に交換される。この場合、吸着デバイスの交換に伴う作業負担やコストが発生する。
　そこで本開示は、気体に含まれる所定成分の良好な吸着性能を得ることができ、また、交換に伴う作業負担やコストを低減することができる吸着デバイスを提供する。
　本開示の一態様に係る吸着デバイスは、繰り返し気体の所定成分を吸着及び放出する吸着材と、吸着材を気体と接触可能に保持するホルダと、を備える。ホルダは、吸着材を収容する内部空間と、内部空間に気体を導入する導入口と、内部空間を通過した気体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、セルの導入口と排出口とを覆う被覆材と、を有する。
　本開示の一態様に係る吸着デバイスは、気体に含まれる所定成分の良好な吸着性能が得ることができ、また、交換に伴う作業負担やコストを低減できる。
図１は、実施形態に係る空気調和装置の室内機の構成を示す斜視図である。 図２は、図１の吸着デバイスの構成を示す概要図である。 図３は、図１の吸着材が含む高分子化合物の構造を示す図である。 図４は、第１変形例に係る吸着デバイスの構成を示す概要図である。
　本開示の一態様に係る吸着デバイスは、繰り返し気体の所定成分を吸着及び放出する吸着材と、吸着材を気体と接触可能に保持するホルダと、を備える。ホルダは、吸着材を収容する内部空間と、内部空間に気体を導入する導入口と、内部空間を通過した気体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、セルの導入口と排出口とを覆う被覆材と、を有する。
　上記構成によれば、繰り返し気体の所定成分を吸着及び放出する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、吸着材を各セルに分布及び分散させて配置できる。これにより、吸着材の気体に対する接触面積を拡大させ、吸着材の吸着量を増大できる。よって、吸着デバイスは、良好な吸着性能を得ることができる。また吸着材は、繰り返し気体の所定成分を吸着及び放出する。このため、吸着材を再生することで持続的に使用できる。よって、吸着デバイスは、交換回数や交換に伴う作業負担、及び、コストを低減できる。
　導入口から排出口へ向かう気体の流通方向における各々の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ってもよい。
　これにより、各セルに保持された吸着材を気体と効率よく接触させることができる。よって、吸着材の吸着量を向上できる。また、例えば吸着材を加熱により再生する場合、セルに保持された吸着材を加熱された気体と効率よく接触させることができる。よって、吸着材を効率よく再生できる。
　ホルダ本体の材質が、紙及び樹脂のうちの少なくともいずれかを含んでいてもよい。
　これにより、吸着デバイスは、軽量化でき、また、製造コストを低減できる。また、所望の形状にホルダ本体を加工し易くできる。また、ホルダ本体の材質が紙又は樹脂のうちの少なくともいずれかを含むことで、ホルダ本体を低熱伝導率の材料により構成できる。これにより、吸着材を加熱する場合、ホルダ本体によって吸着材を保温できる。よって、例えば吸着材が加熱により所定成分を放出する場合、吸着材を保温することにより吸着材に吸着対象を放出し易くし、吸着材を効率よく再生できる。
　或いは、ホルダ本体の材質が、金属及びセラミックのうちの少なくともいずれかを含んでいてもよい。
　ホルダ本体の材質が金属及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、吸着材を加熱する場合、ホルダ本体を介して吸着材を加熱できる。よって、例えば吸着材が加熱により所定成分を放出する場合、吸着材を良好に加熱して吸着材に吸着対象を放出し易くし、吸着材を効率よく再生できる。
　この場合、ホルダ本体の熱伝導率が、５０Ｗ／ｍＫ以上５００Ｗ／ｍＫ以下の範囲の値であってもよい。
　吸着材が、所定成分を吸着及び放出する官能基と、官能基と直接又は間接的に結合した樹脂骨格とを有する高分子化合物を含んでいてもよい。
　これにより、吸着材が揮発して消失するのを防止できる。よって、吸着材を再生させながら、吸着材の吸着性能を良好に持続できる。
　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ってもよい。
　これにより、吸着デバイスは、各セルに保持された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すると共に、良好な通気性を確保し、吸着材を気体と効率よく接触させることができる。
　被覆材が、不織布を含んでいてもよい。
　不織布は、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んでいてもよい。
　これにより、被覆材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、吸着デバイスは、構造を簡素化でき、また、軽量化を図れる。
　被覆材の目付量が、１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２以下の範囲の値であってもよい。
　これにより、各セルに保持された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しながら、吸着材を気体と効率よく接触させることができる。
　被覆材が、金属メッシュを含んでいてもよい。
　これにより、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、例えば吸着材が加熱により再生される場合、吸着デバイスの外部から被覆材を通じて吸着材を加熱し、吸着材を再生し易くできる。
　導入口側から排出口側まで空気を流速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ってもよい。
　これにより、各セルの通気性を更に良好にすることができる。
　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ってもよい。
　この場合、被覆材は、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てもよい。
　これにより、吸着材の比表面積を良好に確保しながら、吸着材が被覆材の間隙を通じて脱落するのを抑制できる。
　以下、図面を参照して実施形態を説明する。
　（実施形態）
　図１は、実施形態に係る空気調和装置１の室内機１０の構成を示す斜視図である。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。図１に示される空気調和装置１は、一例として、室内機１０と、不図示の室外機とを備える。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とを備える。
　また室内機１０は、繰り返し気体の所定成分を吸着及び放出する吸着材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に所定成分を放出させて吸着材５を再生させる再生機構６とを備える。ここで言う所定成分は、一例として二酸化炭素である。室内機１０は、後述するように、吸着材５により、室内の空気中から二酸化炭素を吸着して除去する。また室内機１０は、再生機構６により、吸着材５に吸着した二酸化炭素を放出させることで、吸着材５を再生する。これにより空気調和装置１は、吸着材５を繰り返し使用しながら再生させる。このように、本実施形態の吸着デバイス４は、空気中の二酸化炭素を除去するフィルターである。
　本実施形態の再生機構６は、吸着材５を加熱することで吸着材５に吸着した二酸化炭素を放出させる。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とが再生機構６を兼ねる。このため空気調和装置１は、吸着材５を再生するために別途の再生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。
　本実施形態の吸着材５は、気体に含まれる二酸化炭素を繰り返し吸着及び放出する。吸着材５は、多孔質状に形成されている。吸着材５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。このように吸着材５は、比較的低温で再生できるため、再生に必要なエネルギーを低減できる。また、吸着材５を加熱する加熱温度により、室内機１０の構成要素が不要な熱的影響を受けるのを抑制できる。
　図２は、図１の吸着デバイス４の構成を示す概要図である。図２では、吸着デバイス４の被覆材８１で覆われる内部が実線で示されている。図１及び２に示される吸着デバイス４は、繰り返し気体の所定成分を吸着及び放出する吸着材５と、吸着材５を気体と接触可能に保持するホルダ８とを備える。吸着材５は、一例として粉体である。ホルダ８は、ホルダ本体８０、被覆材８１、及び接着材８２を有する。
　ホルダ本体８０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。セル８０ａは、吸着材５を収容する内部空間８０ｂと、内部空間８０ｂに気体を導入する導入口８０ｃと、内部空間８０ｂを通過した気体を排出する排出口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、一例として、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へ向かう気体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、吸着デバイス４は、ホルダ本体８０の内部空間８０ｂの流路断面の形状を保持し易くできる。
　また本実施形態のホルダ本体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。即ち、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、ホルダ本体８０は、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。従って、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へ向かう気体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以下の範囲の値である。例えば一定範囲において、流路断面積を大きくすれば、各セル８０ａ内の吸着材５の充填量が増大され、吸着デバイス４のガス吸脱着量が向上される。また一定範囲において、流路断面積を小さくすれば、各セル８０ａ内の吸着材５の外部への放熱が低減され、吸着材５の保温効果が向上される。また、外部からの熱がホルダ本体８０を介して吸着材５に良好に伝熱される。このため、吸着デバイス４は、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を加熱により再生する場合には、吸着材５から吸着対象を放出し易くし、吸着材５の再生に要する時間を短縮化できる。また、吸着デバイス４は、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を加熱し易くできる。
　本実施形態の吸着デバイス４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。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、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は、１５０Ｐａ以上５００Ｐａ以下の範囲の値である。
　ホルダ本体８０の材質は、紙及び樹脂のうちの少なくともいずれかを含む。紙及び樹脂は、比較的低い熱伝導率を有する材料の一例である。本実施形態のホルダ本体８０の材質は、紙を含む。このように、ホルダ本体８０が紙を含むように構成されることで、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。なお、本実施形態のホルダ本体８０の材質は、紙を含むとしたが、紙の代わりに樹脂を含んでもよいし、紙及び樹脂を含んでもよい。
　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又は排出口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、各セル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、吸着材５を各セル８０ａの内部空間８０ｂ内に保持するためのバインダ等が不要である。従って、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。
　本実施形態の被覆材８１は、不織布を含む。一例として、この不織布は、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。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を通過する気体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は比較的薄く且つ軽量に構成できる。
　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は、熱可塑性樹脂系及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、及びアクリル系の材料が例示できる。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、及びゴム系の材料が例示できる。
　ここで吸着材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。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。図１に示すように、本実施形態の吸着デバイス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の形状は加工されてもよい。
　図３は、図１の吸着材５が二酸化炭素吸着材として含む高分子化合物７の構造を示す図である。図３では、高分子化合物７の構造が部分的な化学構造を含めて模式的に図示されている。図３に示すように、吸着材５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。具体的にこの高分子化合物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。本実施形態の官能基７ｂは、一例としてＣＨ２－ＮＨ２基を含む。本実施形態では、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。本実施形態の基材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。上記の通り、吸着材５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、吸着材５は、細孔内でも二酸化炭素を吸着する。このように吸着材５は、所定成分を吸着及び放出する官能基７ｂと、官能基７ｂと直接又は間接的に結合した樹脂骨格とを有する高分子化合物７を含む。
　ここで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、気体に含まれる二酸化炭素を豊富に吸着できることが確認された。また、この二酸化炭素吸着材は、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。上記した高分子化合物７は、このような知見に基づくものである。
　本実施形態の高分子化合物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。よって吸着材５は、この疎水基の作用により、比較的低温にて再生できる。また吸着材５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。従って、吸着材５が再生時に加熱されても、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吸着材５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、吸着材５の細孔がバインダにより閉塞して吸着材５の吸着性能が低下するのを回避できる。
　空気調和装置１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モードのいずれかで駆動される。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。本実施形態によれば、吸着材５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が再生機構６により再生させられ、二酸化炭素を放出する。これにより、室内の二酸化炭素濃度が上昇する。
　以上に説明したように、吸着デバイス４は、繰り返し気体の所定成分を吸着及び放出する吸着材５を用いる。吸着材５を複数のセル８０ａの内部空間８０ｂに分けて収容することで、吸着デバイス４は、吸着材５を各セル８０ａに分布及び分散させて配置できる。本実施形態では、ホルダ本体８０が板状に形成されているため、吸着デバイス４の面内で吸着材５を均一に保持し易くできる。これにより、吸着デバイス４は、吸着材５の気体に対する接触面積を拡大させ、吸着材５の吸着量を増大できる。よって、吸着デバイス４の良好な吸着性能を得ることができる。また吸着材５は、繰り返し気体の所定成分を吸着及び放出する。このため、吸着デバイス４は、吸着材５を再生することで持続的に使用できる。よって、吸着デバイス４は、交換回数や交換に伴う作業負担、及び、コストを低減できる。
　また、本実施形態の吸着デバイス４は、導入口８０ｃから排出口８０ｄへ向かう気体の流通方向における各々の内部空間８０ｂの流路断面積が、０．５ｃｍ２以上１０．０ｃｍ２以下の範囲の値である。これにより、各セル８０ａに保持された吸着材５を気体と効率よく接触させることができる。よって、吸着デバイス４は、吸着材５の吸着量を向上できる。また、例えば吸着材５を加熱により再生する場合、セル８０ａに保持された吸着材５を加熱された気体と効率よく接触させることができる。よって、吸着デバイス４は、吸着材５を効率よく再生できる。
　また、ホルダ本体８０の材質が、紙及び樹脂のうちの少なくともいずれかを含む。これにより、吸着デバイス４は軽量化でき、また製造コストを低減できる。また、吸着デバイス４は、所望の形状にホルダ本体８０を加工し易くできる。また、ホルダ本体８０の材質が紙又は樹脂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を低熱伝導率の材料により構成できる。これにより、吸着デバイス４は、吸着材５を加熱する場合、ホルダ本体８０によって吸着材５を保温できる。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、吸着デバイス４は、吸着材５を保温することにより吸着材５から吸着対象を放出し易くし、吸着材５を効率よく再生できる。このような効果は、例えば、吸着材５が所定成分を放出する脱離反応を生じる際に温度低下する場合において、特に有効である。
　また吸着材５が、所定成分を吸着及び放出する官能基７ｂと、官能基７ｂと直接又は間接的に結合した樹脂骨格とを有する高分子化合物７を含む。これにより、吸着材５が揮発して消失するのを防止できる。よって、吸着デバイス４は、吸着材５を再生させながら、吸着材５の吸着性能を良好に持続できる。
　また、本実施形態の吸着デバイス４は、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は、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により防止し、また、良好な通気性を確保し、吸着材５を気体と効率よく接触させることができる。
　また一例として、被覆材８１が、不織布を含んでいる。この不織布は、ＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴのうちの少なくともいずれかを含んでいる。これにより、吸着デバイス４は、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は、構造を簡素化でき、また、軽量化を図れる。
　また一例として、被覆材８１の目付量が、１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２以下の範囲の値である。これにより、吸着デバイス４は、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により防止しながら、吸着材５を気体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、一例として、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。これにより、吸着デバイス４は、各セル８０ａの通気性を更に良好にすることができる。
　また吸着デバイス４は、被覆材８１とホルダ本体８０とを接着する接着材８２を備え、接着材８２は、熱可塑性樹脂系及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。これにより、吸着デバイス４は、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、吸着材５がホルダ本体８０から脱落するのを一層防止できる。よって、吸着デバイス４は良好な耐久性を保持できる。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、吸着材５の再生時に発生する二酸化炭素は、室外に排出されてもよい。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は、その材質の選択肢を広げることができる。
　（変形例）
　次に、本実施形態の変形例を説明する。図４は、第１変形例に係る吸着デバイス１０４の構成を示す概要図である。吸着デバイス１０４は、吸着材５と、ホルダ１０８とを備える。ホルダ１０８は、ホルダ本体１８０、被覆材１８１、及び接着材１８２を有する。ホルダ本体１８０は、平面視において矩形の複数のセル１８０ａを含む。吸着デバイス１０４は、導入口１８０ｃから排出口１８０ｄへ向かう気体の流通方向における内部空間１８０ｂの流路断面形状が、矩形である。ホルダ１０８は、例えば板材を用い、内部空間１８０ｂに相当する部分を切り抜くように加工して形成される。このような吸着デバイス１０４によっても、吸着デバイス４と同様の効果が得られる。
　内部空間１８０ｂの流路断面形状は、第１変形例では、矩形としたが、円形、及び、長方形等の矩形を含む多角形のうちの少なくともいずれかでもよい。また内部空間１８０ｂの流路断面形状は、不規則な形状を有していてもよい。言い換えると、ホルダ本体１８０は、異なる形状又は異なる断面積の流路断面形状の内部空間１８０ｂを有する複数のセル１８０ａが形成されていてもよい。
　第２変形例に係る吸着デバイス４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、第２変形例に係る吸着デバイス４は、被覆材８１の耐久性を向上できる。また、第２変形例に係る吸着デバイス４は、被覆材８１の熱伝導性を向上できる。よって、第２変形例に係る吸着デバイス４は、例えば吸着材５が加熱により再生される場合、吸着デバイス４の外部から被覆材８１を通じて吸着材５を加熱し、吸着材５を再生し易くできる。
　また、本変形例の吸着材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。これに対して被覆材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は、６５（ｍｅｓｈ／ｉｎｃｈ）以上２００（ｍｅｓｈ／ｉｎｃｈ）以下の範囲の値である。これにより、本変形例に係る吸着デバイス４は、吸着材５の比表面積を良好に確保しながら、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３変形例に係る吸着デバイス４は、ホルダ本体８０の材質が、金属及びセラミックのうちの少なくともいずれかを含む。この金属は、熱伝導性に優れるもの（例えばアルミニウム、銅、及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の材質が金属及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を比較的高い熱伝導率の材料により構成できる。これにより、第３変形例に係る吸着デバイス４は、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、第３変形例に係る吸着デバイス４は、吸着材５を良好に加熱して吸着材５から吸着対象を放出し易くし、吸着材５を効率よく再生できる。このような効果は、実施形態と同様に、例えば、吸着材５が所定成分を放出する脱離反応を生じる際に温度低下する場合において、特に有効である。
　第４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。本変形例に係る吸着デバイス４は、接着材８２が省略されたことにより、軽量化を図れる。また、本変形例に係る吸着デバイス４は、製造効率を向上できる。
　本開示は、上記実施形態及び上記変形例に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、その構成を変更、追加、又は削除できる。空気調和装置の用途は、室内用途に限定されず、例えば、工場の排ガス処理用途、農業施設用途、車載用途等、他の用途でもよい。また本開示に係る吸着デバイスを備える応用装置は、空気調和装置に限定されない。また、本開示に係る吸着材の吸着対象は、二酸化炭素に限定されず、水でもよいし、気体に含まれるその他の成分であってもよい。また、本開示に係る吸着デバイスを除湿用途で空気調和装置に適用する場合、空気調和装置は、デシカント方式であってもよい。
　本開示に係る吸着材が繰り返し再生可能な場合、本開示に係る吸着材は、加熱以外の方法で再生されてもよい。本開示に係る吸着材は、本開示に係る各セルの本開示に係る内部空間に収容可能な形状に形成されていれば、粉体でなくてもよい。また本開示に係る吸着材は、粉体である場合、粒子の形状やサイズが同一でなくてもよい。また本開示に係る被覆材は、不織布を含むものに限定されず、例えば織物を含んでいてもよい。本開示に係るホルダ本体の形状は、板状に限定されず、直方体状や円柱状等、他の形状であってもよい。
　１　　空気調和装置
　２　　熱交換器
　３　　送風機構
　４　　吸着デバイス
　５　　吸着材
　６　　再生機構
　７　　高分子化合物
　７ａ　　基材
　７ｂ　　官能基
　８　　ホルダ
　１０　　室内機
　８０　　ホルダ本体
　８０ａ　　セル
　８０ｂ　　内部空間
　８０ｃ　　導入口
　８０ｄ　　排出口
　８０ｅ　　外壁部
　８０ｆ　　内壁部
　８１　　被覆材
　８２　　接着材
　１０４　　吸着デバイス
　１０８　　ホルダ
　１８０　　ホルダ本体
　１８０ａ　　セル
　１８０ｂ　　内部空間
　１８０ｃ　　導入口
　１８０ｄ　　排出口
　１８１　　被覆材
　１８２　　接着材

Claims (14)

  1. 　繰り返し気体の所定成分を吸着及び放出する吸着材と、
    　前記吸着材を気体と接触可能に保持するホルダと、を備え、
    　前記ホルダは、
    　　前記吸着材を収容する内部空間と、前記内部空間に気体を導入する導入口と、前記内部空間を通過した気体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、を有する、吸着デバイス。
  2. 　前記導入口から前記排出口へ向かう気体の流通方向における各々の前記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に記載の吸着デバイス。
  3. 　前記ホルダ本体の材質が、紙及び樹脂のうちの少なくともいずれかを含む、請求項１又は２に記載の吸着デバイス。
  4. 　前記ホルダ本体の材質が、金属及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１又は２に記載の吸着デバイス。
  5. 　前記ホルダ本体の熱伝導率が、５０Ｗ／ｍＫ以上５００Ｗ／ｍＫ以下の範囲の値である、請求項４に記載の吸着デバイス。
  6. 　前記吸着材が、前記所定成分を吸着及び放出する官能基と、前記官能基と直接又は間接的に結合した樹脂骨格とを有する高分子化合物を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の吸着デバイス。
  7. 　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１～６のいずれか１項に記載の吸着デバイス。
  8. 　前記被覆材が、不織布を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の吸着デバイス。
  9. 　前記不織布は、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、請求項８に記載の吸着デバイス。
  10. 　前記被覆材の目付量が、１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２以下の範囲の値である、請求項１～９のいずれか１項に記載の吸着デバイス。
  11. 　前記被覆材が、金属メッシュを含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の吸着デバイス。
  12. 　前記導入口側から前記排出口側まで空気を流速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、請求項１～１１のいずれか１項に記載の吸着デバイス。
  13. 　前記吸着材は、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１～１２のいずれか１項に記載の吸着デバイス。
  14. 　前記被覆材は、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む、請求項１３に記載の吸着デバイス。
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