(57)【要約】【課題】二酸化炭素を吸着できるとともに排熱利用できる空調装置を提供する。【解決手段】二酸化炭素を含有する処理対象ガスを含む空調対象空間に用いられる空調装置１であって、処理対象ガスが流通する第一流路２ａと、第一流路２ａと第一流路２ａとは異なる場所との間で双方向に熱輸送可能な熱輸送機器１０と、第一流路２ａに配置されて、処理対象ガスに触れると二酸化炭素を吸着し、加熱されると二酸化炭素を脱離する吸着剤１１と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を含有する処理対象ガスを含む空調対象空間に用いられる空調装置であって、
前記処理対象ガスが流通する第一流路と、
前記第一流路と前記第一流路とは異なる場所との間で双方向に熱輸送可能な熱輸送機器と、
前記第一流路に配置されて、前記処理対象ガスに触れると二酸化炭素を吸着し、加熱されると二酸化炭素を脱離する吸着剤と、を備える、
空調装置。
【請求項２】
前記処理対象ガスが流通する第二流路を更に備え、
前記吸着剤は、前記第二流路にも配置されており、
前記熱輸送機器は、前記第一流路と前記第二流路との間で双方向に熱輸送可能である、
請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
前記熱輸送機器は、前記第一流路内に配置された第一熱交換部と、前記第二流路内に配置された第二熱交換部と、前記第一熱交換部と前記第二熱交換部との間で双方向に熱輸送可能な熱輸送部と、を有する、
請求項２に記載の空調装置。
【請求項４】
前記処理対象ガスが供給される第一供給口及び第二供給口と、
前記処理対象ガスが排出される第一排出口及び第二排出口と、
前記第一供給口及び前記第二供給口と前記第一流路及び前記第二流路とを選択的に連通させる第一選択連通装置と、
前記第一排出口及び前記第二排出口と前記第一流路及び前記第二流路とを選択的に連通させる第二選択連通装置と、を更に備える、
請求項２又は３に記載の空調装置。
【請求項５】
前記第一流路に前記処理対象ガスを流通させる第一ガス輸送機器と、
前記第二流路に前記処理対象ガスを流通させる第二ガス輸送機器と、を更に備える、
請求項２〜４の何れか一項に記載の空調装置。
【請求項６】
前記熱輸送機器は、ペルチェ素子を含む、
請求項１〜５の何れか一項に記載の空調装置。
【請求項７】
前記熱輸送機器は、ヒートパイプを含む、
請求項１〜５の何れか一項に記載の空調装置。
【請求項８】
前記吸着剤は、セリウム酸化物を含む、
請求項１〜７の何れか一項に記載の空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人等から排出される二酸化炭素により、人の周辺雰囲気の二酸化炭素濃度が上昇することがある。そして、二酸化炭素は、人体の体調等に影響を与えることが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。例えば、睡眠中の人は、周辺雰囲気の二酸化炭素濃度の上昇により、気持ちよく起きられないことがある。また、勉強又は仕事等をしている人は、周辺雰囲気の二酸化炭素濃度の上昇により、効率が悪くなったり、眠気を催したりすることがある。
【０００３】
このような課題の解決策としては、例えば、ゼオライト等のＣＯ２吸着剤（以下、単に「吸着剤」ともいう）を用いて二酸化炭素を分離及び回収する方法（ＣＯ２分離回収法）が挙げられる（例えば、特許文献３参照）。特許文献３に記載された吸着剤は、ガスを接触させることで二酸化炭素を吸着し、加熱することで二酸化炭素を脱離する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３０１３１号公報
【特許文献２】特開２０１５−０１８５１７号公報
【特許文献３】特開２０００−１４０５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような吸着剤を空調装置として用いるためには、吸着剤に二酸化炭素を吸着させた後、吸着剤を加熱して二酸化炭素を脱離させ、更に、吸着剤を冷却して二酸化炭素を吸着できる状態に戻す必要がある。
【０００６】
このため、空調装置を室内に設置する場合、排熱処理をどのように行うのかが重要になる。しかしながら、上記の何れの文献にも、空調装置の排熱処理について全く考慮されていない。
【０００７】
そこで、本発明の一側面は、二酸化炭素を吸着できるとともに排熱利用できる空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面は、二酸化炭素を含有する処理対象ガスを含む空調対象空間に用いられる空調装置であって、処理対象ガスが流通する第一流路と、第一流路と第一流路とは異なる場所との間で双方向に熱輸送可能な熱輸送機器と、第一流路に配置されて、処理対象ガスに触れると二酸化炭素を吸着し、加熱されると二酸化炭素を脱離する吸着剤と、を備える。
【０００９】
この空調装置では、第一流路に吸着剤が配置されているため、第一流路に処理対象ガスを流通させることで、処理対象ガスから二酸化炭素を吸着して除去することができる。そして、第一流路と第一流路とは異なる場所との間で双方向に熱輸送可能な熱輸送機器を備える。このため、熱輸送機器によって第一流路とは異なる場所から第一流路に熱を輸送することで、第一流路では、流通する処理対象ガスを介して吸着剤を加熱して、吸着剤から二酸化炭素を脱離することができる。一方、熱輸送機器によって第一流路から第一流路とは異なる場所に熱を輸送することで、第一流路では、流通する処理対象ガスを介して吸着剤を冷却して、吸着剤を、二酸化炭素を吸着できる状態に戻すことができる。このように、熱輸送機器により第一流路と第一流路とは異なる場所との間で熱を双方向に輸送することで、空調装置の排熱を利用することができる。
【００１０】
処理対象ガスが流通する第二流路を更に備え、吸着剤は、第二流路にも配置されており、熱輸送機器は、第一流路と第二流路との間で双方向に熱輸送可能であってもよい。
【００１１】
この空調装置では、第二流路にも吸着剤が配置されており、熱輸送機器は、第一流路と第二流路との間で双方向に熱輸送可能である。このため、熱輸送機器によって第二流路から第一流路に熱を輸送することで、第一流路では、流通する処理対象ガスを介して吸着剤を加熱して、吸着剤から二酸化炭素を脱離することができ、第二流路では、流通する処理対象ガスを介して吸着剤を冷却して、吸着剤を、二酸化炭素を吸着できる状態に戻すことができる。一方、熱輸送機器によって第一流路から第二流路に熱を輸送することで、第一流路では、流通する処理対象ガスを介して吸着剤を冷却して、吸着剤を、二酸化炭素を吸着できる状態に戻すことができ、第二流路では、流通する処理対象ガスを介して吸着剤を加熱して、吸着剤から二酸化炭素を脱離することができる。このように、熱輸送機器により第一流路と第二流路との間で熱を双方向に輸送することで、空調装置の排熱を利用することができる。
【００１２】
熱輸送機器は、第一流路内に配置された第一熱交換部と、第二流路内に配置された第二熱交換部と、第一熱交換部と第二熱交換部との間で双方向に熱輸送可能な熱輸送部と、を有してもよい。この空調装置では、第一流路内に配置された第一熱交換部と第二流路内に配置された第二熱交換部との間で熱輸送されるため、第一流路に配置された吸着剤と第二流路に配置された吸着剤とを、好適に加熱又は冷却することができる。
【００１３】
処理対象ガスが供給される第一供給口及び第二供給口と、処理対象ガスが排出される第一排出口及び第二排出口と、第一供給口及び第二供給口と第一流路及び第二流路とを選択的に連通させる第一選択連通装置と、第一排出口及び第二排出口と第一流路及び第二流路とを選択的に連通させる第二選択連通装置と、を更に備えてもよい。この空調装置では、第一選択連通装置によって、第一供給口及び第二供給口と第一流路及び第二流路とが選択的に連通され、第二選択連通装置によって、第一排出口及び第二排出口と第一流路及び第二流路とが選択的に連通される。つまり、第一選択連通装置及び第二選択連通装置により、二酸化炭素を吸着することにより二酸化炭素濃度を低下させるための供給口及び排出口と、脱離された二酸化炭素を排出するための供給口及び排出口とを、切り換えることができる。このため、例えば、第一供給口及び第一排出口と第二供給口及び第二排出口との向きを調整することで、局所的に二酸化炭素濃度を低下させることができる。
【００１４】
第一流路に処理対象ガスを流通させる第一ガス輸送機器と、第二流路に処理対象ガスを流通させる第二ガス輸送機器と、を更に備えてもよい。この空調装置では、第一ガス輸送機器及び第二ガス輸送機器を備えることで、強制的に処理対象ガスを第一流路及び第二流路に流通させることができる。
【００１５】
熱輸送機器は、ペルチェ素子を含んでもよい。この空調装置では、熱輸送機器がペルチェ素子を含むため、ペルチェ素子に流す電流の向きを変えることで、熱輸送機器による熱の輸送方向を容易に反転させることができる。しかも、ペルチェ素子は、電流を流すだけで熱を輸送することができるため、静粛性に優れる。このため、例えば、寝室等の静粛性が求められる空間に好適に用いることができる。
【００１６】
熱輸送機器は、ヒートパイプを含んでもよい。この空調装置では、熱輸送機器がヒートパイプを含むため、ヒートパイプの、蒸発、圧縮、凝縮、及び膨張の熱サイクルにおける作動媒体の循環方向を変えることで、熱輸送機器による熱の輸送方向を容易に反転させることができる。
【００１７】
吸着剤は、セリウム酸化物を含んでもよい。セリウム酸化物は、他の吸着材と比較して、特に処理対象ガスが水成分を含まない乾燥状態では、二酸化炭素濃度が１０００ｐｐｍ以下である場合に二酸化炭素に対する優れた吸着性（ＣＯ２吸着性）を有する傾向がある。二酸化炭素に対する優れた吸着性（ＣＯ２吸着性）を有する傾向は、処理対象ガスが水成分を含む湿った状態である場合特に顕著となり、他の吸着材と比較して優位となる濃度は１０００ｐｐｍ以上となる。そのため、この空調装置は、このような二酸化炭素濃度の処理対象ガスを含む処理対象空間で用いられる場合に二酸化炭素の除去効率に優れる傾向がある。また、セリウム酸化物は、他の吸着材と比較して、前述したように処理対象ガスが水を含有する場合であっても、優れたＣＯ２吸着性を有する。そのため、除湿装置が不要であり、より効率的にＣＯ２を除去することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一側面によれば、二酸化炭素を吸着できるとともに排熱利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第一実施形態の空調装置を示す模式図である。
【図２】ペルチェ素子を含む熱輸送機器を示す模式図ある。
【図３】ペルチェ素子を含む熱輸送機器を示す模式図ある。
【図４】ヒートパイプを含む熱輸送機器を示す模式図ある。
【図５】ヒートパイプを含む熱輸送機器を示す模式図ある。
【図６】第一実施形態の空調装置の動作例を示す模式図である。
【図７】第一実施形態の空調装置の動作例を示す模式図である。
【図８】第二実施形態の空調装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
［第一実施形態］
本実施形態の空調装置は、二酸化炭素（ＣＯ２）を含有する処理対象ガスを含む空調対象空間に用いられる空調装置である。つまり、この空調装置は、二酸化炭素を吸着することにより、空調対象空間の少なくとも一部の領域から二酸化炭素を除去するために用いられる。
【００２２】
［空調装置の構成］
図１に示す空調装置１は、第一管２と、第二管３と、第一供給管４と、第二供給管５と、第一排出管６と、第二排出管７と、第一選択連通装置８と、第二選択連通装置９と、熱輸送機器１０と、吸着剤１１と、吸着剤１２と、第一ガス輸送機器１３と、第二ガス輸送機器１４と、を備える。
【００２３】
第一管２は、内側に、処理対象ガスが流通する第一流路２ａを形成する。第二管３は、内側に、処理対象ガスが流通する第二流路３ａを形成する。第一流路２ａと第二流路２ｂとは、互いに異なる流路であり、互いに連通されていない。
【００２４】
第一管２及び第二管３は、如何なる管形状であってもよい。例えば、第一管２及び第二管３は、円管状に形成されていてもよく、矩形管状に形成されていてもよい。また、第一管２及び第二管３は、直線状に延びていてもよく、湾曲して延びていてもよく、屈曲して延びていてもよい。また、第一管２と第二管３とは、同じ形状に形成されていてもよく、異なる形状に形成されていてもよい。また、第一管２及び第二管３は、変形可能な管であってもよく、変形不能な管であってもよい。第一管２及び第二管３が変形可能な管である場合、第一管２及び第二管３は、例えば、蛇腹状に形成されていてもよく、弾性変形可能な柔らかい樹脂により形成されていてもよい。
【００２５】
第一供給管４は、内側に、処理対象ガスが流通する流路４ａを形成し、先端に、処理対象ガスが供給される第一供給口４ｂを形成する。第二供給管５は、内側に、処理対象ガスが流通する流路５ａを形成し、先端に、処理対象ガスが供給される第二供給口５ｂを形成する。このため、第一供給口４ｂ及び第二供給口５ｂが向けられる方向から、第一供給管４及び第二供給管５に、処理対象ガスが供給される。流路４ａと流路５ａとは、互いに異なる流路であり、互いに連通されていない。
【００２６】
第一供給管４及び第二供給管５は、如何なる管形状であってもよい。例えば、第一供給管４及び第二供給管５は、円管状に形成されていてもよく、矩形管状に形成されていてもよい。また、第一供給管４及び第二供給管５は、直線状に延びていてもよく、湾曲して延びていてもよく、屈曲して延びていてもよい。また、第一供給管４及び第二供給管５とは、同じ形状に形成されていてもよく、異なる形状に形成されていてもよい。また、第一供給管４及び第二供給管５は、変形可能な管であってもよく、変形不能な管であってもよい。第一供給管４及び第二供給管５が変形可能な管である場合、第一供給管４及び第二供給管５は、例えば、蛇腹状に形成されていてもよく、弾性変形可能な柔らかい樹脂により形成されていてもよい。
【００２７】
第一排出管６は、内側に、処理対象ガスが流通する流路６ａを形成し、先端に、処理対象ガスが排出される第一排出口６ｂを形成する。第二排出管７は、内側に、処理対象ガスが流通する流路７ａを形成し、先端に、処理対象ガスが外出される第二排出口７ｂを形成する。このため、処理対象ガスが第一排出管６及び第二排出管７から、第一排出口６ｂ及び第二排出口７ｂが向けられる方向に、処理対象ガスが排出される。流路６ａと流路７ａとは、互いに異なる流路であり、互いに連通されていない。
【００２８】
第一排出管６及び第二排出管７は、如何なる管形状であってもよい。例えば、第一排出管６及び第二排出管７は、円管状に形成されていてもよく、矩形管状に形成されていてもよい。また、第一排出管６及び第二排出管７は、直線状に延びていてもよく、湾曲して延びていてもよく、屈曲して延びていてもよい。また、第一排出管６及び第二排出管７とは、同じ形状に形成されていてもよく、異なる形状に形成されていてもよい。また、第一排出管６及び第二排出管７は、変形可能な管であってもよく、変形不能な管であってもよい。第一排出管６及び第二排出管７が変形可能な管である場合、第一排出管６及び第二排出管７は、例えば、蛇腹状に形成されていてもよく、弾性変形可能な柔らかい樹脂により形成されていてもよい。
【００２９】
第一選択連通装置８は、第一供給管４の流路４ａ（第一供給口４ｂ）及び第二供給管５の流路５ａ（第二供給口５ｂ）と第一管２の第一流路２ａ及び第二管３の第二流路３ａとを選択的に連通させる。つまり、第一選択連通装置８は、第一供給管４の流路４ａ（第一供給口４ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通するとともに、第二供給管５の流路５ａ（第二供給口５ｂ）と第二管３の第二流路３ａとを連通する第一状態と、第一供給管４の流路４ａ（第一供給口４ｂ）と第二管３の第二流路３ａとを連通するとともに、第二供給管５の流路５ａ（第二供給口５ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通する第二状態と、を選択的に切り換える。このような選択的な切り換えは、例えば、回転可能な部材に、第一状態とするための連通路と第二状態とするための連通路とを、互いに連通されないように形成し、当該部材を回転させることにより実現することができる。
【００３０】
第二選択連通装置９は、第一排出管６の流路６ａ（第一排出口６ｂ）及び第二排出管７の流路７ａ（第二排出口７ｂ）と第一管２の第一流路２ａ及び第二管３の第二流路３ａとを選択的に連通させる。つまり、第二選択連通装置９は、第一排出管６の流路６ａ（第一排出口６ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通するとともに、第二排出管７の流路７ａ（第二排出口７ｂ）と第二管３の第二流路３ａとを連通する第三状態と、第一排出管６の流路６ａ（第一排出口６ｂ）と第二管３の第二流路３ａとを連通するとともに、第二排出管７の流路７ａ（第二排出口７ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通する第四状態と、を選択的に切り換える。このような選択的な切り換えは、例えば、回転可能な部材に、第三状態とするための連通路と第四状態とするための連通路とを、互いに連通されないように形成し、当該部材を回転させることにより実現することができる。
【００３１】
吸着剤１１は、第一管２の第一流路２ａに配置される吸着剤である。第一流路２ａに対する吸着剤１１の配置は、如何なる手段により行ってもよい。例えば、第一流路２ａを一対の網状の仕切部材で仕切り、この一対の仕切部材で仕切られた領域に、吸着剤１１を充填するものとしてもよい。吸着剤１２は、第二管３の第二流路３ａに配置される吸着剤である。第二流路３ａに対する吸着剤１２の配置は、如何なる手段により行ってもよい。例えば、第二流路３ａを一対の網状の仕切部材で仕切り、この一対の仕切部材で仕切られた領域に、吸着剤１２を充填するものとしてもよい。
【００３２】
吸着剤１１及び吸着剤１２を構成する吸着材は、処理対象ガスに触れると二酸化炭素を吸着し、加熱されると吸着した二酸化炭素を脱離する機能を有する。本実施形態において、吸着材は、セリウム酸化物を含む。セリウム酸化物としては、ＣｅＯｘ（ｘ＝１．５〜２．０）等が挙げられ、具体的には、ＣｅＯ２、Ｃｅ２Ｏ３等が挙げられる。なお、吸着材は、ゼオライト、活性炭、ＭＯＦ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ）等の多孔体であってもよく、これらの多孔体にセリウム酸化物（例えばセリア）を充填したもの又はこれらの多孔体をセリウム酸化物で被覆したものであってもよく、セリア多孔体（セリウム酸化物からなる多孔体）にアミンを修飾又は充填したものなどであってもよい。バインダーは、例えば、熱処理によってセリウム酸化物と結着する樹脂、又は、シラノール基等のセリウム酸化物と結合し得る官能基を有するフィラー（例えば、アルミナ、シリカ等）であってよい。
【００３３】
吸着剤の形状は、特に限定されず、例えば、粉状、ペレット状、粒状、ハニカム状等であってもよい。吸着剤が造粒物として形成されている場合、造粒物の形状及び大きさ、並びに吸着材の形状、大きさ及び比表面積は、必要となる反応速度、圧力損失、吸着材の吸着量、吸着材に吸着されるガス（吸着ガス）の純度（ＣＯ２純度）等を勘案して決定すればよい。例えば、吸着材の造粒物の形状は粒状の球体であってよく、ペレット状、ハニカム状等であってもよい。
【００３４】
第一ガス輸送機器１３は、第一管２の第一流路２ａに処理対象ガスを流通させる。第一ガス輸送機器１３としては、例えば、ファン等の送風機を用いることができる。第一ガス輸送機器１３は、第一流路２ａに処理対象ガスを流通させることができれば、如何なる位置に配置されていてもよい。本実施形態では、第一ガス輸送機器１３は、第一流路２ａ上の、処理対象ガスの流通方向における吸着剤１１の上流側に配置されている。但し、第一ガス輸送機器１３は、第一流路２ａ上の、処理対象ガスの流通方向における吸着剤１１の下流側に配置されていてもよく、吸着剤１１と同じ位置に配置されていてもよい。また、第一選択連通装置８又は第二選択連通装置９により、流路４ａ、流路５ａ、流路６ａ及び流路７ａも、第一流路２ａに連通され得るため、第一ガス輸送機器１３は、流路４ａ、流路５ａ、流路６ａ又は流路７ａ上に配置されていてもよい。
【００３５】
第二ガス輸送機器１４は、第二管３の第二流路３ａに処理対象ガスを流通させる。第二ガス輸送機器１４としては、例えば、ファン等の送風機を用いることができる。第二ガス輸送機器１４は、第二流路３ａに処理対象ガスを流通させることができれば、如何なる位置に配置されていてもよい。本実施形態では、第二ガス輸送機器１４は、第二流路３ａ上の、処理対象ガスの流通方向における吸着剤１２の上流側に配置されている。但し、第二ガス輸送機器１４は、第二流路３ａ上の、処理対象ガスの流通方向における吸着剤１２の下流側に配置されていてもよく、吸着剤１２と同じ位置に配置されていてもよい。また、第一選択連通装置８又は第二選択連通装置９により、流路４ａ、流路５ａ、流路６ａ及び流路７ａも、第二流路３ａに連通され得るため、第二ガス輸送機器１４は、流路４ａ、流路５ａ、流路６ａ又は流路７ａ上に配置されていてもよい。
【００３６】
熱輸送機器１０は、第一管２の第一流路２ａと第二管３の第二流路３ａとの間で双方向に熱輸送可能である。熱輸送機器１０は、第一熱交換部１０ａと、第二熱交換部１０ｂと、熱輸送部１０ｃと、を有する。
【００３７】
第一熱交換部１０ａは、第一管２の第一流路２ａに設けられて、第一流路２ａを流通する処理対象ガスとの間で熱交換を行う。第一熱交換部１０ａは、処理対象ガスの流通方向における吸着剤１１の上流側に配置される。但し、第一熱交換部１０ａは、処理対象ガスの流通方向における吸着剤１１と同じ位置に配置されていてもよい。第二熱交換部１０ｂは、第二管３の第二流路３ａに設けられて、第二流路３ａを流通する処理対象ガスとの間で熱交換を行う。第二熱交換部１０ｂは、処理対象ガスの流通方向における吸着剤１２の上流側に配置される。但し、第二熱交換部１０ｂは、処理対象ガスの流通方向における吸着剤１２と同じ位置に配置されていてもよい。
【００３８】
熱輸送部１０ｃは、第一熱交換部１０ａと第二熱交換部１０ｂとに接続されている。そして、熱輸送部１０ｃは、第一熱交換部１０ａと第二熱交換部１０ｂとの間で、双方向に熱を輸送する。例えば、あるタイミングでは、熱輸送部１０ｃは、第一熱交換部１０ａから第二熱交換部１０ｂに熱を輸送することで、第一熱交換部１０ａを降温させるともに第二熱交換部１０ｂを昇温させる。また、別のタイミングでは、熱輸送部１０ｃは、第二熱交換部１０ｂから第一熱交換部１０ａに熱を輸送することで、第一熱交換部１０ａを昇温させるともに第二熱交換部１０ｂを降温させる。
【００３９】
熱輸送機器１０としては、例えば、図２及び図３に示すように、ペルチェ素子を用いた熱輸送機器１０Ａ、又は、図４及び図５に示すように、ヒートパイプを用いた熱輸送機器１０Ｂを用いることができる。
【００４０】
図２及び図３に示すように、ペルチェ素子を用いた熱輸送機器１０Ａは、第一熱交換部１０ａとして、例えば、第一流路２ａに設けられた金属板を用い、第二熱交換部１０ｂとして、例えば、第二流路３ａに設けられた金属板を用い、熱輸送部１０ｃとして、例えば、Ｎ型半導体及びＰ型半導体が並列されたペルチェ素子部を用いる。
【００４１】
このような熱輸送機器１０Ａでは、図２に示すように、Ｐ型半導体側からＮ型半導体側に電流を流すことで、第一熱交換部１０ａが降温するとともに第二熱交換部１０ｂが昇温する。すると、第一流路２ａでは、第一流路２ａを流通する処理対象ガスが、第一熱交換部１０ａによって冷却されて吸着剤１１に供給される。これにより、吸着剤１１は、第一流路２ａを流通する処理対象ガスを介して冷却されて、処理対象ガスの二酸化炭素を吸着する。一方、第二流路３ａでは、第二流路３ａを流通する処理対象ガスが、第二熱交換部１０ｂによって加熱されて吸着剤１２に供給される。これにより、吸着剤１２は、第二流路３ａを流通する処理対象ガスを介して加熱されて、吸着した二酸化炭素を脱離する。
【００４２】
一方、図３に示すように、Ｎ型半導体側からＰ型半導体側に電流を流すことで、第一熱交換部１０ａが昇温するとともに第二熱交換部１０ｂが降温する。すると、第一流路２ａでは、第一流路２ａを流通する処理対象ガスが、第一熱交換部１０ａによって加熱されて吸着剤１１に供給される。これにより、吸着剤１１は、第一流路２ａを流通する処理対象ガスを介して加熱されて、吸着した二酸化炭素を脱離する。一方、第二流路２ｂでは、第二流路２ｂを流通する処理対象ガスが、第二熱交換部１０ｂによって冷却されて吸着剤１２に供給される。これにより、吸着剤１２は、第二流路２ｂを流通する処理対象ガスを介して冷却されて、処理対象ガスの二酸化炭素を吸着する。
【００４３】
図４及び図５に示すように、ヒートパイプを用いた熱輸送機器１０Ｂは、熱輸送部１０ｃとして、例えば、循環路２１で接続された蒸発部２２（蒸発器）、圧縮部２３（膨張弁）、凝縮部２４（凝縮器）及び膨張部２５（膨張機）に作動媒体を循環させるヒートパイプを用い、第一熱交換部１０ａとして、例えば、凝縮部２４又は凝縮部２４に接続された金属板を用い、第二熱交換部１０ｂとして、例えば、蒸発部２２又は蒸発部２２に接続された金属板を用いる。ヒートパイプの熱サイクルとしては、例えば、冷暖房等に用いられる逆カルノーサイクルを用いることができる。
【００４４】
このような熱輸送機器１０Ｂでは、図４に示すように、膨張部２５、凝縮部２４、圧縮部２３及び蒸発部２２の順に作動媒体を循環させることで、第一熱交換部１０ａ（凝縮部２４）が降温するとともに第二熱交換部１０ｂ（蒸発部２２）が昇温する。すると、第一流路２ａでは、第一流路２ａを流通する処理対象ガスが、第一熱交換部１０ａ（凝縮部２４）によって冷却されて吸着剤１１に供給される。これにより、吸着剤１１は、第一流路２ａを流通する処理対象ガスを介して冷却されて、処理対象ガスの二酸化炭素を吸着する。一方、第二流路３ａでは、第二流路３ａを流通する処理対象ガスが、第二熱交換部１０ｂ（蒸発部２２）によって加熱されて吸着剤１２に供給される。これにより、吸着剤１２は、第二流路３ａを流通する処理対象ガスを介して加熱されて、吸着した二酸化炭素を脱離する。
【００４５】
一方、図５に示すように、蒸発部２２、圧縮部２３、凝縮部２４及び膨張部２５の順に作動媒体を循環させることで、第一熱交換部１０ａ（凝縮部２４）が昇温するとともに第二熱交換部１０ｂ（蒸発部２２）が降温する。すると、第一流路２ａでは、第一流路２ａを流通する処理対象ガスが、第一熱交換部１０ａ（凝縮部２４）によって加熱されて吸着剤１１に供給される。これにより、吸着剤１１は、第一流路２ａを流通する処理対象ガスを介して加熱されて、吸着した二酸化炭素を脱離する。一方、第二流路３ａでは、第二流路３ａを流通する処理対象ガスが、第二熱交換部１０ｂ（蒸発部２２）によって冷却されて吸着剤１２に供給される。これにより、吸着剤１２は、第一流路２ａを流通する処理対象ガスを介して冷却されて、処理対象ガスの二酸化炭素を吸着する。
【００４６】
［空調装置の使用方法］
図６及び図７を参照して、空調装置１の使用方法の一例について説明する。
【００４７】
まず、図６及び図７に示すように、空調装置１を、空調対象空間（不図示）に設置する。そして、第一供給管４の第一供給口４ｂ及び第一排出管６の第一排出口６ｂを、二酸化炭素濃度を低下させたい領域に向け、第二供給管５の第二供給口５ｂ及び第二排出管７の第二排出口７ｂを、二酸化炭素濃度を低下させなくてもよい領域に向ける。二酸化炭素濃度を低下させたい領域としては、例えば、睡眠、勉強、仕事等を行う人が存在する領域である。二酸化炭素濃度を低下させなくてもよい領域としては、例えば、睡眠、勉強、仕事等を行う人が存在しない領域である。なお、空調装置１の一部を空調対象空間外に出せる場合は、例えば、第一供給口４ｂ及び第一排出口６ｂを空調対象空間内に配置し、第二供給口５ｂ及び第二排出口７ｂを空調対象空間外に配置してもよい。
【００４８】
次に、図６に示すように、第一選択連通装置８を、第一供給管４の流路４ａ（第一供給口４ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通するとともに、第二供給管５の流路５ａ（第二供給口５ｂ）と第二管３の第二流路３ａとを連通する第一状態とする。また、第二選択連通装置９を、第一排出管６の流路６ａ（第一排出口６ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通するとともに、第二排出管７の流路７ａ（第二排出口７ｂ）と第二管３の第二流路３ａとを連通する第三状態とする。
【００４９】
また、熱輸送機器１０を作動させ、熱輸送部１０ｃにより第一熱交換部１０ａから第二熱交換部１０ｂに熱を輸送することで、第一熱交換部１０ａを降温させるともに第二熱交換部１０ｂを昇温させる。
【００５０】
また、第一ガス輸送機器１３及び第二ガス輸送機器１４を作動させ、第一管２の第一流路２ａ及び第二管３の第二流路３ａに処理対象ガスを流通させる。これにより、第一供給口４ｂから供給された処理対象ガスが、流路４ａ、第一流路２ａ及び流路６ａを流通して、第一排出口６ｂから排出される。また、第二供給口５ｂから供給された処理対象ガスが、流路５ａ、第二流路３ａ及び流路７ａを流通して、第二排出口７ｂから排出される。
【００５１】
このとき、第一流路２ａでは、第一熱交換部１０ａが第一流路２ａを流通する処理対象ガスを冷却し、この冷却された処理対象ガスが吸着剤１１を冷却する。これにより、吸着剤１１は、第一流路２ａを流通する処理対象ガスの二酸化炭素を吸着して、処理対象ガスの二酸化炭素濃度を低下させる。そして、二酸化炭素濃度が低下した処理対象ガスが、第一排出口６ｂから排出される。これにより、二酸化炭素濃度を低下させたい領域の二酸化炭素濃度が低下する。
【００５２】
一方、第二流路３ａでは、第二熱交換部１０ｂが第二流路３ａを流通する処理対象ガスを加熱し、この加熱された処理対象ガスが吸着剤１２を加熱する。これにより、吸着剤１２は、吸着した二酸化炭素を脱離して、第二流路３ａを流通する処理対象ガスの二酸化炭素を上昇させる。そして、二酸化炭素濃度が上昇した処理対象ガスが、第二排出口７ｂから排出される。これにより、二酸化炭素濃度を低下させなくてもよい領域の二酸化炭素濃度が上昇する。
【００５３】
次に、図７に示すように、第一選択連通装置８を、第一供給管４の流路４ａ（第一供給口４ｂ）と第二管３の第二流路３ａとを連通するとともに、第二供給管５の流路５ａ（第二供給口５ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通する第二状態とする。また、第二選択連通装置９を、第一排出管６の流路６ａ（第一排出口６ｂ）と第二管３の第二流路３ａとを連通するとともに、第二排出管７の流路７ａ（第二排出口７ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通する第四状態とする。
【００５４】
また、熱輸送機器１０を作動させ、熱輸送部１０ｃにより第二熱交換部１０ｂから第一熱交換部１０ａに熱を輸送することで、第一熱交換部１０ａを昇温させるともに第二熱交換部１０ｂを降温させる。
【００５５】
また、第一ガス輸送機器１３及び第二ガス輸送機器１４を作動させ、第一管２の第一流路２ａ及び第二管３の第二流路３ａに処理対象ガスを流通させる。これにより、第一供給口４ｂから供給された処理対象ガスが、流路４ａ、第二流路３ａ及び流路６ａを流通して、第一排出口６ｂから排出される。また、第二供給口５ｂから供給された処理対象ガスが、流路５ａ、第一流路２ａ及び流路７ａを流通して、第二排出口７ｂから排出される。
【００５６】
このとき、第一流路２ａでは、第一熱交換部１０ａが第一流路２ａを流通する処理対象ガスを加熱し、この加熱された処理対象ガスが吸着剤１１を加熱する。これにより、吸着剤１１は、吸着した二酸化炭素を脱離して、第二流路３ａを流通する処理対象ガスの二酸化炭素を上昇させる。そして、二酸化炭素濃度が上昇した処理対象ガスが、第二排出口７ｂから排出される。これにより、二酸化炭素濃度を低下させなくてもよい領域の二酸化炭素濃度が上昇する。
【００５７】
一方、第二流路３ａでは、第二熱交換部１０ｂが第二流路３ａを流通する処理対象ガスを冷却し、この冷却された処理対象ガスが吸着剤１２を冷却する。これにより、吸着剤１２は、第一流路２ａを流通する処理対象ガスの二酸化炭素を吸着して、処理対象ガスの二酸化炭素濃度を低下させる。そして、二酸化炭素濃度が低下した処理対象ガスが、第一排出口６ｂから排出される。これにより、二酸化炭素濃度を低下させたい領域の二酸化炭素濃度が低下する。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態の空調装置１では、第一流路２ａ及び第二流路３ａに吸着剤１１及び吸着剤１２が配置されているため、第一流路２ａ及び第二流路３ａに処理対象ガスを流通させることで、処理対象ガスから二酸化炭素を吸着して除去することができる。そして、第一流路２ａと第二流路３ａとの間で双方向に熱輸送可能な熱輸送機器１０を備える。このため、熱輸送機器１０によって第二流路３ａから第一流路２ａに熱を輸送することで、第一流路２ａでは、流通する処理対象ガスを介して吸着剤１１を加熱して、吸着剤１１から二酸化炭素を脱離することができ、第二流路３ａでは、流通する処理対象ガスを介して吸着剤１２を冷却して、吸着剤１２を、二酸化炭素を吸着できる状態に戻すことができる。一方、熱輸送機器１０によって第一流路２ａから第二流路３ａに熱を輸送することで、第一流路２ａでは、流通する処理対象ガスを介して吸着剤１１を冷却して、吸着剤１１を、二酸化炭素を吸着できる状態に戻すことができ、第二流路３ａでは、流通する処理対象ガスを介して吸着剤１２を加熱して、吸着剤１２から二酸化炭素を脱離することができる。このように、熱輸送機器により第一流路２ａと第二流路３ａとの間で熱を双方向に輸送することで、空調装置１の排熱を利用することができる。
【００５９】
また、第一流路２ａ内に配置された第一熱交換部１０ａと第二流路３ａ内に配置された第二熱交換部１０ｂとの間で熱輸送されるため、第一流路２ａに配置された吸着剤１１と第二流路３ａに配置された吸着剤１２とを、好適に加熱又は冷却することができる。
【００６０】
また、第一選択連通装置８によって、第一供給口４ｂ及び第二供給口５ｂと第一流路２ａ及び第二流路３ａとが選択的に連通され、第二選択連通装置９によって、第一排出口６ｂ及び第二排出口７ｂと第一流路２ａ及び第二流路３ａとが選択的に連通される。つまり、第一選択連通装置８及び第二選択連通装置９により、二酸化炭素を吸着することにより二酸化炭素濃度を低下させるための供給口及び排出口と、脱離された二酸化炭素を排出するための供給口及び排出口とを、切り換えることができる。このため、例えば、第一供給口４ｂ及び第一排出口６ｂと第二供給口５ｂ及び第二排出口７ｂとの向きを調整することで、局所的に二酸化炭素濃度を低下させることができる。
【００６１】
また、第一ガス輸送機器１３及び第二ガス輸送機器１４を備えることで、強制的に処理対象ガスを第一流路２ａ及び第二流路３ａに流通させることができる。
【００６２】
また、熱輸送機器１０がペルチェ素子を含む場合、ペルチェ素子に流す電流の向きを変えることで、熱輸送機器１０による熱の輸送方向を容易に反転させることができる。しかも、ペルチェ素子は、電流を流すだけで熱を輸送することができるため、静粛性に優れる。このため、例えば、寝室等の静粛性が求められる空間に好適に用いることができる。
【００６３】
また、熱輸送機器１０がヒートパイプを含む場合、ヒートパイプの、蒸発、圧縮、凝縮、及び膨張の熱サイクルにおける作動媒体の循環方向を変えることで、熱輸送機器１０による熱の輸送方向を容易に反転させることができる。
【００６４】
また、セリウム酸化物は、他の吸着材と比較して、特に処理対象ガスが水成分を含まない乾燥状態では、二酸化炭素濃度が１０００ｐｐｍ以下である場合に二酸化炭素に対する優れた吸着性（ＣＯ２吸着性）を有する傾向がある。二酸化炭素に対する優れた吸着性（ＣＯ２吸着性）を有する傾向は、処理対象ガスが水成分を含む湿った状態である場合特に顕著となり、他の吸着材と比較して優位となる濃度は１０００ｐｐｍ以上となる。そのため、この空調装置１は、このような二酸化炭素濃度の処理対象ガスを含む処理対象空間で用いられる場合に二酸化炭素の除去効率に優れる傾向がある。また、セリウム酸化物は、他の吸着材と比較して、前述したように処理対象ガスが水を含有する場合であっても、優れたＣＯ２吸着性を有する。そのため、除湿装置が不要であり、より効率的にＣＯ２を除去することができる。
【００６５】
［第二実施形態］
第二実施形態は、基本的には第一実施形態と同様であるが、第二流路３ａが形成される第二管３、吸着剤１２及び第二ガス輸送機器１４を備えない点で第一実施形態と相違する。このため、以下では、第一実施形態と異なる事項のみを説明し、第一実施形態と相違する部分の説明を省略する。
【００６６】
［空調装置の構成］
図８に示すように、空調装置１Ａは、第一管２と、第一供給管４と、第二供給管５と、第一排出管６と、第二排出管７と、第三選択連通装置１５と、第四選択連通装置１６と、熱輸送機器１０と、吸着剤１１と、第一ガス輸送機器１３とを備える。
【００６７】
第三選択連通装置１５は、第一供給管４の流路４ａ（第一供給口４ｂ）又は第二供給管５の流路５ａ（第二供給口５ｂ）を、第一管２の第一流路２ａに選択的に連通させる。つまり、第三選択連通装置１５は、第一供給管４の流路４ａ（第一供給口４ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通する第五状態と、第二供給管５の流路５ａ（第二供給口５ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通する第六状態と、を選択的に切り換える。このような選択的な切り換えは、例えば、回転可能な部材に、第五状態とするための連通路と第六状態とするための連通路とを、互いに連通されないように形成し、当該部材を回転させることにより実現することができる。
【００６８】
第四選択連通装置１６は、第一排出管６の流路６ａ（第一排出口６ｂ）又は第二排出管７の流路７ａ（第二排出口７ｂ）を第一管２の第一流路２ａに選択的に連通させる。つまり、第四選択連通装置１６は、第一排出管６の流路６ａ（第一排出口６ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通する第七状態と、第二排出管７の流路７ａ（第二排出口７ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通する第八状態と、を選択的に切り換える。このような選択的な切り換えは、例えば、回転可能な部材に、第七状態とするための連通路と第八状態とするための連通路とを、互いに連通されないように形成し、当該部材を回転させることにより実現することができる。
【００６９】
熱輸送機器１０は、第一管２の第一流路２ａと第一流路２ａとは異なる場所との間で双方向に熱輸送可能である。つまり、第一熱交換部１０ａは、第一流路２ａに設けられる。一方、第二実施形態では、第一実施形態の第一流路２ａを備えないため、第二熱交換部１０ｂは、第一流路２ａとは異なる任意の場所に設けられる。第二熱交換部１０ｂが設けられる場所としては、例えば、空調対象空間における、第二供給管５の第二供給口５ｂ及び第二排出管７の第二排出口７ｂが向けられる場所とすることができる。
【００７０】
［空調装置の使用方法］
空調装置１Ａの使用方法の一例について説明する。
【００７１】
まず、図８に示すように、空調装置１Ａを、空調対象空間（不図示）に設置する。そして、第一供給管４の第一供給口４ｂ及び第一排出管６の第一排出口６ｂを、二酸化炭素濃度を低下させたい領域に向け、第二供給管５の第二供給口５ｂ及び第二排出管７の第二排出口７ｂを、二酸化炭素濃度を低下させなくてもよい領域に向ける。
【００７２】
次に、第三選択連通装置１５を、第一供給管４の流路４ａ（第一供給口４ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通する第五状態とする。また、第四選択連通装置１６を、第二排出管７の流路７ａ（第二排出口７ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通する第七状態とする。
【００７３】
また、熱輸送機器１０を作動させ、熱輸送部１０ｃにより第一熱交換部１０ａから第二熱交換部１０ｂに熱を輸送することで、第一熱交換部１０ａを降温させるともに第二熱交換部１０ｂを昇温させる。
【００７４】
また、第一ガス輸送機器１３を作動させ、第一管２の第一流路２ａに処理対象ガスを流通させる。これにより、第一供給口４ｂから供給された処理対象ガスが、流路４ａ、第一流路２ａ及び流路６ａを流通して、第一排出口６ｂから排出される。
【００７５】
このとき、第一流路２ａでは、第一熱交換部１０ａが第一流路２ａを流通する処理対象ガスを冷却し、この冷却された処理対象ガスが吸着剤１１を冷却する。これにより、吸着剤１１は、第一流路２ａを流通する処理対象ガスの二酸化炭素を吸着して、処理対象ガスの二酸化炭素濃度を低下させる。そして、二酸化炭素濃度が低下した処理対象ガスが、第一排出口６ｂから排出される。これにより、二酸化炭素濃度を低下させたい領域の二酸化炭素濃度が低下する。
【００７６】
次に、第三選択連通装置１５を、第二供給管５の流路５ａ（第二供給口５ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通する第六状態とする。また、第二選択連通装置９を、第二排出管７の流路７ａ（第二排出口７ｂ）と第一管２の第一流路２ａとを連通する第八状態とする。
【００７７】
また、熱輸送機器１０を作動させ、熱輸送部１０ｃにより第二熱交換部１０ｂから第一熱交換部１０ａに熱を輸送することで、第一熱交換部１０ａを昇温させるともに第二熱交換部１０ｂを降温させる。
【００７８】
また、第一ガス輸送機器１３を作動させ、第一管２の第一流路２ａに処理対象ガスを流通させる。これにより、第二供給口５ｂから供給された処理対象ガスが、流路５ａ、第一流路２ａ及び流路７ａを流通して、第二排出口７ｂから排出される。
【００７９】
このとき、第一流路２ａでは、第一熱交換部１０ａが第一流路２ａを流通する処理対象ガスを加熱し、この加熱された処理対象ガスが吸着剤１１を加熱する。これにより、吸着剤１１は、吸着した二酸化炭素を脱離して、第二流路３ａを流通する処理対象ガスの二酸化炭素を上昇させる。そして、二酸化炭素濃度が上昇した処理対象ガスが、第二排出口７ｂから排出される。これにより、二酸化炭素濃度を低下させなくてもよい領域の二酸化炭素濃度が上昇する。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態の空調装置１Ａでは、第一流路２ａに吸着剤１１が配置されているため、第一流路２ａに処理対象ガスを流通させることで、処理対象ガスから二酸化炭素を吸着して除去することができる。しかも、第一流路２ａと第一流路２ａとは異なる場所との間で双方向に熱輸送可能な熱輸送機器１０を備える。このため、熱輸送機器１０によって第一流路２ａとは異なる場所から第一流路２ａに熱を輸送することで、第一流路２ａでは、流通する処理対象ガスを介して吸着剤１１を加熱して、吸着剤１１から二酸化炭素を脱離することができる。一方、熱輸送機器１０によって第一流路２ａから第一流路２ａとは異なる場所に熱を輸送することで、第一流路２ａでは、流通する処理対象ガスを介して吸着剤１１を冷却して、吸着剤１１を、二酸化炭素を吸着できる状態に戻すことができる。このように、熱輸送機器により第一流路２ａと第一流路２ａとは異なる場所との間で熱を双方向に輸送することで、空調装置１Ａの排熱を利用することができる。
【００８１】
以上、本実施形態に係る空調装置について説明したが、本実施形態に係る空調装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を行ってもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１，１Ａ…空調装置、２…第一管、２ａ…第一流路、２ｂ…第二流路、３…第二管、３ａ…第二流路、４…第一供給管、４ａ…流路、４ｂ…第一供給口、５…第二供給管、５ａ…流路、５ｂ…第二供給口、６…第一排出管、６ａ…流路、６ｂ…第一排出口、７…第二排出管、７ａ…流路、７ｂ…第二排出口、８…第一選択連通装置、９…第二選択連通装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ…熱輸送機器、１０ａ…第一熱交換部、１０ｂ…第二熱交換部、１０ｃ…熱輸送部、１１，１２…吸着剤、１３…第一ガス輸送機器、１４…第二ガス輸送機器、１５…第三選択連通装置、１６…第四選択連通装置、２１…循環路、２２…蒸発部、２３…圧縮部、２４…凝縮部、２５…膨張部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020199434.tif 000009
【図８】
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