JP2001259417A - 空調装置用吸着材，吸湿素子および除湿方法 - Google Patents
空調装置用吸着材，吸湿素子および除湿方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低湿度と高湿度とで十分に相違する高い吸湿
量を有し、湿度差による吸湿能力の相違を利用して連続
的に除湿、再生を行うことができる空調装置用吸着材
と、このような除湿、再生を連続的に繰り返すことによ
って、高湿空気の除湿を効率的に連続して行うことので
きる除湿方法を提供する。 【解決手段】 吸着材の細孔構造について、０．３〜
０．７ｎｍの範囲の径を有する細孔が細孔分布曲線にお
ける最大値を示し、この範囲の細孔の容積が全細孔容積
の７０〜９５％を占め、ＢＥＴ比表面積が５００〜１５
００ｍ２／ｇの範囲とし、除湿に際して、当該吸着材か
らなる吸湿素子に０．００５〜０．２０ｋｇ／ｋｇ乾燥
空気の絶対湿度、５０〜１００℃の温度の空気を送給し
て吸湿素子を再生させる。
量を有し、湿度差による吸湿能力の相違を利用して連続
的に除湿、再生を行うことができる空調装置用吸着材
と、このような除湿、再生を連続的に繰り返すことによ
って、高湿空気の除湿を効率的に連続して行うことので
きる除湿方法を提供する。 【解決手段】 吸着材の細孔構造について、０．３〜
０．７ｎｍの範囲の径を有する細孔が細孔分布曲線にお
ける最大値を示し、この範囲の細孔の容積が全細孔容積
の７０〜９５％を占め、ＢＥＴ比表面積が５００〜１５
００ｍ２／ｇの範囲とし、除湿に際して、当該吸着材か
らなる吸湿素子に０．００５〜０．２０ｋｇ／ｋｇ乾燥
空気の絶対湿度、５０〜１００℃の温度の空気を送給し
て吸湿素子を再生させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気を除湿するた
めの吸着材と、このような吸着材を用いた除湿方法に係
わり、さらに詳しくは、多孔質吸着材における水分子の
吸着特性を利用して、空気中の水分を吸着して空気を除
湿することができる一方、吸着した水分を分離して除湿
機能を容易に再生することができる空調装置用吸着材
と、このような吸着材を用いることによって除湿と再生
とを連続的に制御し、高湿度空気を連続的に除湿するこ
とができる除湿方法に関するものである。
めの吸着材と、このような吸着材を用いた除湿方法に係
わり、さらに詳しくは、多孔質吸着材における水分子の
吸着特性を利用して、空気中の水分を吸着して空気を除
湿することができる一方、吸着した水分を分離して除湿
機能を容易に再生することができる空調装置用吸着材
と、このような吸着材を用いることによって除湿と再生
とを連続的に制御し、高湿度空気を連続的に除湿するこ
とができる除湿方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】吸着材、とくに吸湿材としては、従来か
ら、シリカゲルあるいは活性アルミナなどの多孔質材料
が食品の乾燥用材料などの用途に使用されている。これ
らの多孔質材料が除湿材、吸着材として利用されるの
は、これらがその材料構造に起因する親水性材料である
ことと、その親水性によって低湿度から高湿度までの広
い範囲で一定レベル以上の吸湿量を確保することができ
るという利点のためである。
ら、シリカゲルあるいは活性アルミナなどの多孔質材料
が食品の乾燥用材料などの用途に使用されている。これ
らの多孔質材料が除湿材、吸着材として利用されるの
は、これらがその材料構造に起因する親水性材料である
ことと、その親水性によって低湿度から高湿度までの広
い範囲で一定レベル以上の吸湿量を確保することができ
るという利点のためである。
【０００３】すなわち、これらの除湿用材料は、その構
造中にＯＨ基を多数備えており、このＯＨ基において酸
素は電気陰性度が大きく、他原子との結合に係わる電子
を引き付けるため、水素は正荷電を帯びる。このような
ＯＨ基を細孔表面に多数有している多孔質材料に水分子
（Ｈ２Ｏ）を含む空気が接触すると、水分子は細孔内の
ＯＨ基が帯びる荷電と静電引力によって結び付き、水素
結合を形成して材料表面に止まり、その結果として接触
した空気は水を失って乾燥空気となる。
造中にＯＨ基を多数備えており、このＯＨ基において酸
素は電気陰性度が大きく、他原子との結合に係わる電子
を引き付けるため、水素は正荷電を帯びる。このような
ＯＨ基を細孔表面に多数有している多孔質材料に水分子
（Ｈ２Ｏ）を含む空気が接触すると、水分子は細孔内の
ＯＨ基が帯びる荷電と静電引力によって結び付き、水素
結合を形成して材料表面に止まり、その結果として接触
した空気は水を失って乾燥空気となる。
【０００４】ただし、このときの水素結合は、非常に強
固な結合であって、一旦形成されると容易には解除でき
ない。したがって、水分子が結び付くことによって、そ
れ以上の吸着能力を失った除湿材料を再生させるには、
水素結合を解いて吸着していた成分を材料の細孔外に放
出させる必要があり、非常に多くのエネルギーを要す
る。
固な結合であって、一旦形成されると容易には解除でき
ない。したがって、水分子が結び付くことによって、そ
れ以上の吸着能力を失った除湿材料を再生させるには、
水素結合を解いて吸着していた成分を材料の細孔外に放
出させる必要があり、非常に多くのエネルギーを要す
る。
【０００５】また、ＯＨ基は、荷電状態が不均衡である
ために、水分子と水素結合を形成して安定状態に達する
と、多量の吸着熱を発生するという特徴を併せ持つ。し
たがって、接触した空気の温度上昇を招き、その空気の
使用目的によっては、温度を下げるためのエネルギーを
も必要とする。
ために、水分子と水素結合を形成して安定状態に達する
と、多量の吸着熱を発生するという特徴を併せ持つ。し
たがって、接触した空気の温度上昇を招き、その空気の
使用目的によっては、温度を下げるためのエネルギーを
も必要とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、上記のよ
うな除湿材料の吸着能力を再生させるためには、水素結
合を解除するためのエネルギーを与える一方、除湿され
て高温になった空気を冷却するためのエネルギーを与え
ねばならず、人為的な操作によって連続的に効率よく除
湿を行ううえで、その取扱いが極めて困難になるという
問題点がある。
うな除湿材料の吸着能力を再生させるためには、水素結
合を解除するためのエネルギーを与える一方、除湿され
て高温になった空気を冷却するためのエネルギーを与え
ねばならず、人為的な操作によって連続的に効率よく除
湿を行ううえで、その取扱いが極めて困難になるという
問題点がある。
【０００７】さらに、連続的に除湿，再生を実施するた
めには、高温乾燥空気を送風するのが一般的手段である
が、低湿度から高湿度に至る広い範囲で高い吸着能力を
有する材料においては、再生用の空気を供給されても一
定の吸着量を保持することから、材料の吸着能力を十分
に再生することができず、連続的な使用が困難であると
いう問題点があり、これら問題点の解決が従来の空調装
置用吸着材における課題となっていた。
めには、高温乾燥空気を送風するのが一般的手段である
が、低湿度から高湿度に至る広い範囲で高い吸着能力を
有する材料においては、再生用の空気を供給されても一
定の吸着量を保持することから、材料の吸着能力を十分
に再生することができず、連続的な使用が困難であると
いう問題点があり、これら問題点の解決が従来の空調装
置用吸着材における課題となっていた。
【０００８】
【発明の目的】本発明は、従来の空調装置用吸着材にお
ける上記課題に着目してなされたものであって、低湿度
での吸湿量が低く、高湿度では高い吸湿量を有し、湿度
差による吸湿能力の相違を利用して連続的に除湿、再生
を行うことができる吸着材と、このような除湿、再生を
連続的に繰り返すことによって、高湿空気の除湿を効率
的に連続して行うことのできる除湿方法を提供すること
を目的としている。
ける上記課題に着目してなされたものであって、低湿度
での吸湿量が低く、高湿度では高い吸湿量を有し、湿度
差による吸湿能力の相違を利用して連続的に除湿、再生
を行うことができる吸着材と、このような除湿、再生を
連続的に繰り返すことによって、高湿空気の除湿を効率
的に連続して行うことのできる除湿方法を提供すること
を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために、多孔質材料の吸湿・放湿サイクルのメ
カニズムに着目して、鋭意検討を行った結果、吸着熱が
低いと共に、高湿度下での吸湿量が大きく、低湿度下で
の吸湿量が小さく、再生操作によって容易に水が脱離す
る多孔質材料の構成を見出すに至った。
達成するために、多孔質材料の吸湿・放湿サイクルのメ
カニズムに着目して、鋭意検討を行った結果、吸着熱が
低いと共に、高湿度下での吸湿量が大きく、低湿度下で
の吸湿量が小さく、再生操作によって容易に水が脱離す
る多孔質材料の構成を見出すに至った。
【００１０】すなわち、疎水性材料を選択することによ
り、吸着熱を発生させる官能基が材料の細孔内に存在す
る割合が低下して、吸着熱を減少させることができる。
さらに、吸着熱が大きい官能基、例えばＯＨ基が減少す
ると、材料の細孔表面に水素結合によって強く吸着する
水の割合が減少し、高温空気送風による再生操作によっ
て、水が容易に素早く材料細孔から脱離、拡散し、吸着
材の再生を効率よく行うことができるようになる。
り、吸着熱を発生させる官能基が材料の細孔内に存在す
る割合が低下して、吸着熱を減少させることができる。
さらに、吸着熱が大きい官能基、例えばＯＨ基が減少す
ると、材料の細孔表面に水素結合によって強く吸着する
水の割合が減少し、高温空気送風による再生操作によっ
て、水が容易に素早く材料細孔から脱離、拡散し、吸着
材の再生を効率よく行うことができるようになる。
【００１１】なお、ＯＨ基のような親水基が多く存在し
た場合には、それだけ材料中に取り込まれる水の量が増
加することになり、疎水性材料ではその効果が小さく、
最大吸湿量が親水性材料に比べて低下するおそれがあ
る。しかし、水は分子同士も水素結合によって常に接近
して存在しており、見かけ上は単分子ではなく複数の分
子の結合体として空気中に存在している。したがって、
疎水性材料であっても、最適径を有する細孔が存在し、
このような最適径の細孔が数多く分布し、しかもこのよ
うな最適径の細孔によって得られる容積が全細孔容積の
大部分を占有してさえいれば、細孔表面に水分が吸着し
なくても、細孔中に滞留、拡散させることができ、除湿
効果が得られることを見出した。
た場合には、それだけ材料中に取り込まれる水の量が増
加することになり、疎水性材料ではその効果が小さく、
最大吸湿量が親水性材料に比べて低下するおそれがあ
る。しかし、水は分子同士も水素結合によって常に接近
して存在しており、見かけ上は単分子ではなく複数の分
子の結合体として空気中に存在している。したがって、
疎水性材料であっても、最適径を有する細孔が存在し、
このような最適径の細孔が数多く分布し、しかもこのよ
うな最適径の細孔によって得られる容積が全細孔容積の
大部分を占有してさえいれば、細孔表面に水分が吸着し
なくても、細孔中に滞留、拡散させることができ、除湿
効果が得られることを見出した。
【００１２】本発明はこのような知見に基づくものであ
って、本発明の請求項１に係わる空調装置用吸着材は、
０．３〜０．７ｎｍの範囲の径を有する細孔がＢＥＴ吸
着法により測定した細孔分布曲線における最大値を示す
と共に、当該範囲の径を有する細孔の容積が全細孔容積
の７０〜９５％を占め、かつＢＥＴ比表面積が５００〜
１５００ｍ２／ｇである構成としたことを特徴とし、空
調装置用吸着材におけるこのような構成を前述した従来
の課題を解決するための手段としている。
って、本発明の請求項１に係わる空調装置用吸着材は、
０．３〜０．７ｎｍの範囲の径を有する細孔がＢＥＴ吸
着法により測定した細孔分布曲線における最大値を示す
と共に、当該範囲の径を有する細孔の容積が全細孔容積
の７０〜９５％を占め、かつＢＥＴ比表面積が５００〜
１５００ｍ２／ｇである構成としたことを特徴とし、空
調装置用吸着材におけるこのような構成を前述した従来
の課題を解決するための手段としている。
【００１３】本発明に係わる空調装置用吸着材実施の一
形態として請求項２に係わる吸着材においては、水分の
吸着量が重量比で２〜６０ｇである構成とし、他の実施
形態として請求項３に係わる空調装置用吸着材において
は、当該吸着材が活性炭である構成とし、請求項４記載
の空調装置用吸着材においては、当該吸着材が無機金属
系塩化物を分散し、７００〜１０００℃で加熱して賦活
処理された活性炭である構成とし、請求項５記載の空調
装置用吸着材においては、当該吸着材が７００〜１００
０℃の温度範囲で水蒸気と接触させて賦活処理された活
性炭である構成とし、請求項６記載の空調装置用吸着材
においては、当該吸着材がシリカ／アルミナ比が１０以
上のゼオライトである構成としたことを特徴としてい
る。
形態として請求項２に係わる吸着材においては、水分の
吸着量が重量比で２〜６０ｇである構成とし、他の実施
形態として請求項３に係わる空調装置用吸着材において
は、当該吸着材が活性炭である構成とし、請求項４記載
の空調装置用吸着材においては、当該吸着材が無機金属
系塩化物を分散し、７００〜１０００℃で加熱して賦活
処理された活性炭である構成とし、請求項５記載の空調
装置用吸着材においては、当該吸着材が７００〜１００
０℃の温度範囲で水蒸気と接触させて賦活処理された活
性炭である構成とし、請求項６記載の空調装置用吸着材
においては、当該吸着材がシリカ／アルミナ比が１０以
上のゼオライトである構成としたことを特徴としてい
る。
【００１４】本発明の請求項７に係わる空調装置用吸湿
素子は、請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の吸
着材の少なくとも１種類を重量比で６０〜８０％含むと
共に、無機繊維および無機結合剤を含有し、セル数が３
０〜５０個／ｃｍ２のメッシュ状またはハニカム状に焼
成してある構成としたことを特徴としており、当該吸湿
素子の再生方法として請求項８に係わる再生方法は、請
求項７記載の吸湿素子に、絶対湿度０．００５〜０．２
０ｋｇ／ｋｇ乾燥空気、温度５０〜１００℃の空気を供
給する構成としたことを特徴としている。
素子は、請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の吸
着材の少なくとも１種類を重量比で６０〜８０％含むと
共に、無機繊維および無機結合剤を含有し、セル数が３
０〜５０個／ｃｍ２のメッシュ状またはハニカム状に焼
成してある構成としたことを特徴としており、当該吸湿
素子の再生方法として請求項８に係わる再生方法は、請
求項７記載の吸湿素子に、絶対湿度０．００５〜０．２
０ｋｇ／ｋｇ乾燥空気、温度５０〜１００℃の空気を供
給する構成としたことを特徴としている。
【００１５】さらに、本発明の請求項９に係わる除湿方
法は、請求項７記載の吸湿素子を用いた空調装置におけ
る除湿方法であって、室内の空気を強制的に室外に排出
する排出用通風路に連通する除湿領域と、排出された空
気を室内に戻す循環用通風路に連通する再生領域とに区
分された吸着脱離室と、前記循環用通風路における吸着
脱離室の上流側に配設された空気加熱手段を備え、前記
吸湿素子が吸着脱離室内に回転自在に収納され、回転に
応じて前記除湿領域内に位置する部分と再生領域内に位
置する部分とが交互に入れ替わるように支持された空調
装置において、前記空気加熱手段において調整され、絶
対湿度０．００５〜０．２０ｋｇ／ｋｇ乾燥空気、温度
５０〜１００℃の空気を吸着脱離室の再生領域に送風し
て吸湿素子に吸着した水分を排出する構成とし、空調装
置におけるこのような除湿方法の構成を前述した従来の
課題を解決するための手段としたことを特徴としてい
る。
法は、請求項７記載の吸湿素子を用いた空調装置におけ
る除湿方法であって、室内の空気を強制的に室外に排出
する排出用通風路に連通する除湿領域と、排出された空
気を室内に戻す循環用通風路に連通する再生領域とに区
分された吸着脱離室と、前記循環用通風路における吸着
脱離室の上流側に配設された空気加熱手段を備え、前記
吸湿素子が吸着脱離室内に回転自在に収納され、回転に
応じて前記除湿領域内に位置する部分と再生領域内に位
置する部分とが交互に入れ替わるように支持された空調
装置において、前記空気加熱手段において調整され、絶
対湿度０．００５〜０．２０ｋｇ／ｋｇ乾燥空気、温度
５０〜１００℃の空気を吸着脱離室の再生領域に送風し
て吸湿素子に吸着した水分を排出する構成とし、空調装
置におけるこのような除湿方法の構成を前述した従来の
課題を解決するための手段としたことを特徴としてい
る。
【００１６】
【発明の作用】以下に、本発明の作用を数値限定理由と
共に説明する。
共に説明する。
【００１７】本発明に係わる空調装置用吸着材は、ＢＥ
Ｔ吸着法により測定した細孔分布において、０．３ｎｍ
から０．７ｎｍの範囲の径を有する細孔が最も多く、し
かもこの範囲の径を備えた細孔の容積が全細孔容積の大
部分、すなわち７０〜９５％を占め、さらにＢＥＴ比表
面積が５００〜１５００ｍ２／ｇという多孔質のもので
あるから、低湿度と高湿度との間で相違する十分な吸湿
能力を備え、連続的な除湿、再生に好適なものとなる。
Ｔ吸着法により測定した細孔分布において、０．３ｎｍ
から０．７ｎｍの範囲の径を有する細孔が最も多く、し
かもこの範囲の径を備えた細孔の容積が全細孔容積の大
部分、すなわち７０〜９５％を占め、さらにＢＥＴ比表
面積が５００〜１５００ｍ２／ｇという多孔質のもので
あるから、低湿度と高湿度との間で相違する十分な吸湿
能力を備え、連続的な除湿、再生に好適なものとなる。
【００１８】すなわち、細孔分布の最大値を示す細孔の
径が０．３ｎｍに満たないときには水分子が拡散する速
度が小さくなって連続的な吸着、脱離を繰り返すうえで
効率的でなく、０．７ｎｍを超えたときには、十分な吸
着能力を確保するだけの細孔要領が得られない。比表面
積が５００ｍ２／ｇに満たないときにも十分な吸着能力
が得られず、１５００ｍ２／ｇを超えたときには、０．
３ｎｍに満たない径の細孔が材料内に占める割合が増加
して、吸湿・放湿サイクルの効率が低下する。また、
０．３〜０．７ｎｍの径の細孔容積が７０％に満たない
場合には、水を細孔内に取り込むうえでの選択性が低下
し、９５％を超えるには材料の賦活処理が複雑となり過
ぎて効率的でなくなる。
径が０．３ｎｍに満たないときには水分子が拡散する速
度が小さくなって連続的な吸着、脱離を繰り返すうえで
効率的でなく、０．７ｎｍを超えたときには、十分な吸
着能力を確保するだけの細孔要領が得られない。比表面
積が５００ｍ２／ｇに満たないときにも十分な吸着能力
が得られず、１５００ｍ２／ｇを超えたときには、０．
３ｎｍに満たない径の細孔が材料内に占める割合が増加
して、吸湿・放湿サイクルの効率が低下する。また、
０．３〜０．７ｎｍの径の細孔容積が７０％に満たない
場合には、水を細孔内に取り込むうえでの選択性が低下
し、９５％を超えるには材料の賦活処理が複雑となり過
ぎて効率的でなくなる。
【００１９】本発明に係わる空調装置用吸着材において
は、上記作用効果をより確実なものとする観点から、請
求項２に記載しているように、水分の吸着量が重量比で
２〜６０ｇであることが望ましい。このとき、単位重量
あたりの吸着量が２ｇを下回ると、最低限必要な除湿性
能が得られず、例えば室内の窓が曇るような不都合が生
じ、６０％を超えると、再生処理によっても十分に再生
されなくなり、空調装置の連続運転時に性能が低下する
ことがある。
は、上記作用効果をより確実なものとする観点から、請
求項２に記載しているように、水分の吸着量が重量比で
２〜６０ｇであることが望ましい。このとき、単位重量
あたりの吸着量が２ｇを下回ると、最低限必要な除湿性
能が得られず、例えば室内の窓が曇るような不都合が生
じ、６０％を超えると、再生処理によっても十分に再生
されなくなり、空調装置の連続運転時に性能が低下する
ことがある。
【００２０】本発明に係わる空調装置用吸着材に用いら
れる多孔質材料としては、請求項３に記載しているよう
に活性炭あるいは請求項６に記載しているようにシリカ
／アルミナ比が１０以上のゼオライトを用いることがで
き、これらはいずれも疎水性材料であると共に、入手が
容易である。
れる多孔質材料としては、請求項３に記載しているよう
に活性炭あるいは請求項６に記載しているようにシリカ
／アルミナ比が１０以上のゼオライトを用いることがで
き、これらはいずれも疎水性材料であると共に、入手が
容易である。
【００２１】活性炭においては、その賦活処理方法によ
って細孔分布が決定され、例えば請求項４に記載してい
るように、例えば塩化亜鉛（ＺｎＣＬ２）のような無機
金属系塩化物を活性炭に分散させ、７００〜１０００℃
で加熱処理することにより、本発明の空調装置用吸着材
が得られる。また、請求項５に記載しているように、７
００〜１０００℃で水蒸気と接触させることによって
も、同様に空調装置用吸着材が得られる。
って細孔分布が決定され、例えば請求項４に記載してい
るように、例えば塩化亜鉛（ＺｎＣＬ２）のような無機
金属系塩化物を活性炭に分散させ、７００〜１０００℃
で加熱処理することにより、本発明の空調装置用吸着材
が得られる。また、請求項５に記載しているように、７
００〜１０００℃で水蒸気と接触させることによって
も、同様に空調装置用吸着材が得られる。
【００２２】一方、ゼオライトにおいては、その結晶構
造によって細孔分布が決まり、その成分であるシリカ
（ＳｉＯ２）とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の比によって疎
水性、親水性が決定される。ここで、シリカ／アルミナ
比が１０を下回ると親水性のものとなるので好ましくな
い。
造によって細孔分布が決まり、その成分であるシリカ
（ＳｉＯ２）とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の比によって疎
水性、親水性が決定される。ここで、シリカ／アルミナ
比が１０を下回ると親水性のものとなるので好ましくな
い。
【００２３】本発明の吸着材を実際に使用するに際して
は、一定の形状を備えた成形体であることが空調装置へ
の組み込みに好都合である。また、十分な吸湿性能を得
るためにはより多くの空気と接触し得る形状であること
が必要となる。このような観点において、本発明の請求
項７に係わる空調装置用吸湿素子は、本発明の請求項４
ないし請求項６に係わる吸着材の少なくとも１種を６０
〜８０ｗｔ％と、無機繊維、および無機結合材を含み、
セル数が１平方センチあたり３０〜５０個のセル数を備
えたメッシュあるいはハニカム状に焼成したものである
から、吸着材の空調装置への組み込みが容易であると共
に、吸湿性能が最大限に発揮される。このとき、吸着材
の含有量が６０ｗｔ％を割ると十分な吸湿性能が得られ
ず、逆に８０ｗｔ％を上回ると吸湿性能は向上するもの
の、成形性が劣化し十分な強度が得られなくなる。ま
た、セル数が１平方センチあたり３０個未満では、空気
との十分な接触面積が得られず、３０個を超えると圧力
損失が大きくなる。
は、一定の形状を備えた成形体であることが空調装置へ
の組み込みに好都合である。また、十分な吸湿性能を得
るためにはより多くの空気と接触し得る形状であること
が必要となる。このような観点において、本発明の請求
項７に係わる空調装置用吸湿素子は、本発明の請求項４
ないし請求項６に係わる吸着材の少なくとも１種を６０
〜８０ｗｔ％と、無機繊維、および無機結合材を含み、
セル数が１平方センチあたり３０〜５０個のセル数を備
えたメッシュあるいはハニカム状に焼成したものである
から、吸着材の空調装置への組み込みが容易であると共
に、吸湿性能が最大限に発揮される。このとき、吸着材
の含有量が６０ｗｔ％を割ると十分な吸湿性能が得られ
ず、逆に８０ｗｔ％を上回ると吸湿性能は向上するもの
の、成形性が劣化し十分な強度が得られなくなる。ま
た、セル数が１平方センチあたり３０個未満では、空気
との十分な接触面積が得られず、３０個を超えると圧力
損失が大きくなる。
【００２４】本発明の請求項８に係わる吸湿素子の再生
方法においては、上記吸湿素子に、絶対湿度０．００５
〜０．２０ｋｇ／ｋｇ乾燥空気、温度５０〜１００℃の
空気を供給するようにしているので、吸湿した吸湿素子
から水分が効率的に脱離し、素子の除湿能力が速やかに
再生され、吸湿・放湿が連続的に行われるようになる。
このとき、空気の温度が５０℃未満では吸湿能力が十分
に再生されず、１００℃を超えると素子が発熱し、吸着
能力の低下を招くことがある。湿度については、できる
だけ低いことが望ましいが、絶対湿度を０．００５ｋｇ
／ｋｇ乾燥空気より下げるには再生用空気の温度を低温
化することが必要となるので、かえって能率が低下す
る。また、絶対湿度が０．２０ｋｇ／ｋｇ乾燥空気を超
えると、素子の吸着材がそれ以上に吸湿してしまい、素
子の再生ができなくなる。
方法においては、上記吸湿素子に、絶対湿度０．００５
〜０．２０ｋｇ／ｋｇ乾燥空気、温度５０〜１００℃の
空気を供給するようにしているので、吸湿した吸湿素子
から水分が効率的に脱離し、素子の除湿能力が速やかに
再生され、吸湿・放湿が連続的に行われるようになる。
このとき、空気の温度が５０℃未満では吸湿能力が十分
に再生されず、１００℃を超えると素子が発熱し、吸着
能力の低下を招くことがある。湿度については、できる
だけ低いことが望ましいが、絶対湿度を０．００５ｋｇ
／ｋｇ乾燥空気より下げるには再生用空気の温度を低温
化することが必要となるので、かえって能率が低下す
る。また、絶対湿度が０．２０ｋｇ／ｋｇ乾燥空気を超
えると、素子の吸着材がそれ以上に吸湿してしまい、素
子の再生ができなくなる。
【００２５】本発明の請求項９に係わる吸湿方法におい
ては、上記吸湿素子を用いた空調装置の運転に際して、
吸湿素子が収納された吸着脱離室の再生領域に、絶対湿
度が０．００５〜０．２０ｋｇ／ｋｇ乾燥空気、温度が
５０〜１００℃の空気を送風して吸湿素子に吸着した水
分を排出するようにしていることから、吸湿素子の吸湿
・放湿サイクルが連続的に繰り返され、吸湿性能を再生
しながら吸湿が行われるので、高湿度空気の除湿が連続
して効率的に行われることになる。
ては、上記吸湿素子を用いた空調装置の運転に際して、
吸湿素子が収納された吸着脱離室の再生領域に、絶対湿
度が０．００５〜０．２０ｋｇ／ｋｇ乾燥空気、温度が
５０〜１００℃の空気を送風して吸湿素子に吸着した水
分を排出するようにしていることから、吸湿素子の吸湿
・放湿サイクルが連続的に繰り返され、吸湿性能を再生
しながら吸湿が行われるので、高湿度空気の除湿が連続
して効率的に行われることになる。
【００２６】
【発明の効果】本発明の請求項１に係わる空調装置用吸
着材は、上記構成、すなわち最適径を備えた細孔が最も
多く分布し、かつ最適径を備えた細孔の容積が全細孔容
積の大部分を占め、さらに所定範囲のＢＥＴ比表面積を
備えた多孔質のものであるから、吸湿能力を備えると共
に、低湿度で低く、高湿度では十分に高い吸湿量を示
し、湿度差を利用して除湿、再生を繰り返し行うことが
でき、連続的な使用が可能になるという極めて優れた効
果をもたらすものである。
着材は、上記構成、すなわち最適径を備えた細孔が最も
多く分布し、かつ最適径を備えた細孔の容積が全細孔容
積の大部分を占め、さらに所定範囲のＢＥＴ比表面積を
備えた多孔質のものであるから、吸湿能力を備えると共
に、低湿度で低く、高湿度では十分に高い吸湿量を示
し、湿度差を利用して除湿、再生を繰り返し行うことが
でき、連続的な使用が可能になるという極めて優れた効
果をもたらすものである。
【００２７】本発明の請求項２に係わる空調装置用吸着
材においては、水分の吸着量が重量比で２〜６０ｇであ
るから、十分な除湿性能と優れた再生性能を確実に得る
ことができ、請求項３に係わる空調装置用吸着材におい
ては活性炭を吸着材として使用するようにしているの
で、疎水性材料として容易に入手することができ、請求
項４に係わる空調装置用吸着材は、活性炭に無機金属系
塩化物を分散させ、７００〜１０００℃で加熱する賦活
処理を施したものであるから、上記細孔分布を備えた吸
着材とすることができ、請求項５に係わる空調装置用吸
着材は、活性炭に７００〜１０００℃で水蒸気と接触さ
せる賦活処理を施したものであるから、同様の細孔分布
を備えた吸着材とすることができる。さらに、本発明の
請求項６に係わる空調装置用吸着材は、シリカ／アルミ
ナ比が１０以上のゼオライトであるから、当該吸着材を
疎水性のものとして、上記性能を確保することができ
る。
材においては、水分の吸着量が重量比で２〜６０ｇであ
るから、十分な除湿性能と優れた再生性能を確実に得る
ことができ、請求項３に係わる空調装置用吸着材におい
ては活性炭を吸着材として使用するようにしているの
で、疎水性材料として容易に入手することができ、請求
項４に係わる空調装置用吸着材は、活性炭に無機金属系
塩化物を分散させ、７００〜１０００℃で加熱する賦活
処理を施したものであるから、上記細孔分布を備えた吸
着材とすることができ、請求項５に係わる空調装置用吸
着材は、活性炭に７００〜１０００℃で水蒸気と接触さ
せる賦活処理を施したものであるから、同様の細孔分布
を備えた吸着材とすることができる。さらに、本発明の
請求項６に係わる空調装置用吸着材は、シリカ／アルミ
ナ比が１０以上のゼオライトであるから、当該吸着材を
疎水性のものとして、上記性能を確保することができ
る。
【００２８】本発明の請求項７に係わる空調装置用吸湿
素子は、本発明の請求項４ないし請求項６に係わる吸着
材の少なくとも１種の所定量と、無機繊維および無機結
合材を含み、所定数のセルを備えたメッシュあるいはハ
ニカム状に焼成したものであるから、取扱いが簡便にな
り、吸着材を空調装置に容易に組み込むことができ、吸
着材の吸湿性能を最大限に発揮させることができるとい
う優れた効果がもたらされる。
素子は、本発明の請求項４ないし請求項６に係わる吸着
材の少なくとも１種の所定量と、無機繊維および無機結
合材を含み、所定数のセルを備えたメッシュあるいはハ
ニカム状に焼成したものであるから、取扱いが簡便にな
り、吸着材を空調装置に容易に組み込むことができ、吸
着材の吸湿性能を最大限に発揮させることができるとい
う優れた効果がもたらされる。
【００２９】さらに、本発明の請求項８に係わる吸湿素
子の再生方法は、上記吸湿素子に、絶対湿度が０．００
５〜０．２０ｋｇ／ｋｇ乾燥空気で、温度が５０〜１０
０℃の空気を供給するようにしているので、吸湿した吸
湿素子から水分を効率的に脱離させることができ、素子
の除湿能力を速やかに再生させることができる。
子の再生方法は、上記吸湿素子に、絶対湿度が０．００
５〜０．２０ｋｇ／ｋｇ乾燥空気で、温度が５０〜１０
０℃の空気を供給するようにしているので、吸湿した吸
湿素子から水分を効率的に脱離させることができ、素子
の除湿能力を速やかに再生させることができる。
【００３０】また、本発明の請求項９に係わる吸湿方法
においては、上記吸湿素子を用いた空調装置であって、
吸湿素子を回転自在に収納し、除湿領域と再生領域とに
区分された吸着脱離室と、前記循環用通風路における吸
着脱離室の上流側に配設された空気加熱手段を備えた空
調装置の運転に際して、空気加熱手段から上記温度およ
び湿度の乾燥空気を吸着脱離室の再生領域に送風して吸
湿素子の水分を排出するようにしているので、吸湿素子
の吸湿（除湿）と放湿（再生）とを常に並行して行うこ
とができ、高湿度空気の除湿を連続して効率的に行うこ
とができるという極めて優れた効果がもたらされる。
においては、上記吸湿素子を用いた空調装置であって、
吸湿素子を回転自在に収納し、除湿領域と再生領域とに
区分された吸着脱離室と、前記循環用通風路における吸
着脱離室の上流側に配設された空気加熱手段を備えた空
調装置の運転に際して、空気加熱手段から上記温度およ
び湿度の乾燥空気を吸着脱離室の再生領域に送風して吸
湿素子の水分を排出するようにしているので、吸湿素子
の吸湿（除湿）と放湿（再生）とを常に並行して行うこ
とができ、高湿度空気の除湿を連続して効率的に行うこ
とができるという極めて優れた効果がもたらされる。
【００３１】
【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。なお、本発明はこれら実施例のみに限定されな
いことは言うまでもない。
明する。なお、本発明はこれら実施例のみに限定されな
いことは言うまでもない。
【００３２】実施例１ 原料として椰子殻活性炭を使用し、プロパン燃焼ガスを
用いて塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）を分散し、８００℃にお
いて賦活処理した後、上記ガスによって冷却することに
よって吸着材を得た。
用いて塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）を分散し、８００℃にお
いて賦活処理した後、上記ガスによって冷却することに
よって吸着材を得た。
【００３３】このようにして得られた吸着材を真空脱気
したのち、窒素ガスの等温吸着線を求め、細孔径分布、
比表面積を算出した。
したのち、窒素ガスの等温吸着線を求め、細孔径分布、
比表面積を算出した。
【００３４】一方、得られた吸着材を重量比が７０％と
なるように、無機繊維および無機結合剤と混練し、１ｃ
ｍ２あたり４０個のセル数を有し、２５０ｍｍ径，５０
ｍｍ厚さの円板状ハニカム成形体に焼結することによっ
て吸湿素子を得た。
なるように、無機繊維および無機結合剤と混練し、１ｃ
ｍ２あたり４０個のセル数を有し、２５０ｍｍ径，５０
ｍｍ厚さの円板状ハニカム成形体に焼結することによっ
て吸湿素子を得た。
【００３５】そして、後述する方法に基づいて当該吸湿
素子の吸湿性能を測定した。なお、この実施例において
は、再生用空気として、絶対湿度０．０１０ｋｇ／ｋｇ
乾燥空気、温度８０℃の空気を吸湿素子に送風した。
素子の吸湿性能を測定した。なお、この実施例において
は、再生用空気として、絶対湿度０．０１０ｋｇ／ｋｇ
乾燥空気、温度８０℃の空気を吸湿素子に送風した。
【００３６】実施例２ 椰子殻活性炭を使用し、上記実施例と同様に塩化亜鉛
（ＺｎＣｌ２）を分散し、９５０℃において賦活処理し
たのち、同様に冷却して吸着材を得た。
（ＺｎＣｌ２）を分散し、９５０℃において賦活処理し
たのち、同様に冷却して吸着材を得た。
【００３７】次いで、同様に細孔径分布、比表面積を算
出すると共に、無機繊維、無機結合剤と共に焼結するこ
とによって同様の吸湿素子を得た。そして、同様の方法
により当該吸湿素子の吸湿性能を測定した。
出すると共に、無機繊維、無機結合剤と共に焼結するこ
とによって同様の吸湿素子を得た。そして、同様の方法
により当該吸湿素子の吸湿性能を測定した。
【００３８】実施例３ 椰子殻活性炭に水蒸気を９００℃において接触させて賦
活処理したのち、同様に冷却して吸着材を得た。次に、
同様に細孔径分布、比表面積を算出すると共に、無機繊
維、無機結合剤と共に焼結して同様の吸湿素子を得た。
そして、同様の方法により当該吸湿素子の吸湿性能を測
定した。
活処理したのち、同様に冷却して吸着材を得た。次に、
同様に細孔径分布、比表面積を算出すると共に、無機繊
維、無機結合剤と共に焼結して同様の吸湿素子を得た。
そして、同様の方法により当該吸湿素子の吸湿性能を測
定した。
【００３９】実施例４ 上記実施例１において賦活処理した吸着材を用いて、１
ｃｍ２あたり４８個のセル数を有し、同一サイズを備え
た円板状ハニカム成形体に焼結して吸湿素子とした。そ
して、同様の方法により当該吸湿素子の吸湿性能を測定
した。
ｃｍ２あたり４８個のセル数を有し、同一サイズを備え
た円板状ハニカム成形体に焼結して吸湿素子とした。そ
して、同様の方法により当該吸湿素子の吸湿性能を測定
した。
【００４０】実施例５ 上記実施例１において焼成した吸湿素子と同じものを使
用し、再生用空気の温度を６０℃としたこと以外は上記
同様の方法によって、当該吸湿素子の吸湿性能を測定し
た。
用し、再生用空気の温度を６０℃としたこと以外は上記
同様の方法によって、当該吸湿素子の吸湿性能を測定し
た。
【００４１】実施例６ 吸着剤として、シリカ／アルミナ比が３０のゼオライト
（ＺＳＭ−５）を使用し、１ｃｍ２あたり４８個のセル
数を有する同一サイズの円板状ハニカム成形体に焼結す
ることにより吸湿素子を得た。そして、実施例１ないし
実施例４と同じ条件のもとに、当該吸湿素子の吸湿性能
を測定した。
（ＺＳＭ−５）を使用し、１ｃｍ２あたり４８個のセル
数を有する同一サイズの円板状ハニカム成形体に焼結す
ることにより吸湿素子を得た。そして、実施例１ないし
実施例４と同じ条件のもとに、当該吸湿素子の吸湿性能
を測定した。
【００４２】比較例１ 原料としてシリカゲルを使用し、実施例１と同様のハニ
カム成形体に焼成して吸湿素子とし、同様に吸湿性能を
測定した。
カム成形体に焼成して吸湿素子とし、同様に吸湿性能を
測定した。
【００４３】比較例２ 椰子殻活性炭を使用して、実施例１と同様に塩化亜鉛
（ＺｎＣｌ２）を分散し、賦活処理温度を３００℃とし
て吸着材を得たのち、同様に細孔径分布、比表面積を算
出し、無機繊維、無機結合剤と共に焼結することによっ
て同様の吸湿素子を得た。そして、同様の方法により当
該吸湿素子の吸湿性能を測定した。
（ＺｎＣｌ２）を分散し、賦活処理温度を３００℃とし
て吸着材を得たのち、同様に細孔径分布、比表面積を算
出し、無機繊維、無機結合剤と共に焼結することによっ
て同様の吸湿素子を得た。そして、同様の方法により当
該吸湿素子の吸湿性能を測定した。
【００４４】比較例３ 上記実施例１において賦活処理したものと同じ吸着材を
用いて、１ｃｍ２あたり２０個のセル数を有し、同一サ
イズの円板状ハニカム成形体に焼結して吸湿素子とし
た。そして、当該吸湿素子の吸湿性能を同様に測定し
た。
用いて、１ｃｍ２あたり２０個のセル数を有し、同一サ
イズの円板状ハニカム成形体に焼結して吸湿素子とし
た。そして、当該吸湿素子の吸湿性能を同様に測定し
た。
【００４５】比較例４ 実施例１において焼成した吸湿素子と同じものを使用
し、再生用空気の温度を３０℃としたこと以外は、上記
同様の方法によって当該吸湿素子の吸湿性能を測定し
た。
し、再生用空気の温度を３０℃としたこと以外は、上記
同様の方法によって当該吸湿素子の吸湿性能を測定し
た。
【００４６】比較例５ 実施例１において焼成した吸湿素子と同じものを使用
し、再生用空気の温度を１２０℃としたこと以外は、上
記同様の方法によって当該吸湿素子の吸湿性能を測定し
た。
し、再生用空気の温度を１２０℃としたこと以外は、上
記同様の方法によって当該吸湿素子の吸湿性能を測定し
た。
【００４７】［除湿性能試験方法］図１に示すように、
上記実施例および比較例で得られたそれぞれの円板状吸
湿素子Ａ（２５０ｍｍ径，５０ｍｍ厚さ）を回転させな
がら、図中上方側に位置する再生領域Ｄ1 に、絶対湿度
０．００１０ｋｇ／ｋｇ乾燥空気の再生用空気をそれぞ
れの温度に加熱して送風する一方、図中下方側に位置す
る除湿領域Ｄ2 には、温度３５℃、絶対湿度０．０２５
ｋｇ／ｋｇ乾燥空気（相対湿度７０％）の空気を風速
３．５ｍ／ｓで供給して当該空気を除湿し、除湿領域Ｄ
2 の入口および出口側空気の湿度を測定することによっ
て、吸湿素子Ａによる除湿量をそれぞれ求めた。この結
果を表１に示す。なお、再生領域Ｄ1 と除湿領域Ｄ2 と
は面積比１：３に区分されている。
上記実施例および比較例で得られたそれぞれの円板状吸
湿素子Ａ（２５０ｍｍ径，５０ｍｍ厚さ）を回転させな
がら、図中上方側に位置する再生領域Ｄ1 に、絶対湿度
０．００１０ｋｇ／ｋｇ乾燥空気の再生用空気をそれぞ
れの温度に加熱して送風する一方、図中下方側に位置す
る除湿領域Ｄ2 には、温度３５℃、絶対湿度０．０２５
ｋｇ／ｋｇ乾燥空気（相対湿度７０％）の空気を風速
３．５ｍ／ｓで供給して当該空気を除湿し、除湿領域Ｄ
2 の入口および出口側空気の湿度を測定することによっ
て、吸湿素子Ａによる除湿量をそれぞれ求めた。この結
果を表１に示す。なお、再生領域Ｄ1 と除湿領域Ｄ2 と
は面積比１：３に区分されている。
【００４８】
【表１】
【００４９】表１の結果から明らかなように、実施例１
ないし６に係わる吸湿素子の場合には、いずれも１４ｇ
／ｍｉｎを超える除湿量を示し、優れた除湿効果を示す
ことが確認されたのに対し、細孔径が大きいシリカゲル
を吸着材として用いた比較例１、賦活処理温度が低く、
細孔径が大きくて比表面積の小さい活性炭を吸着材とし
て用いた比較例２においては、十分な除湿効果が得られ
なかった。また、実施例１と同じ吸着材を使用してはい
るものの、セル数の少ないハニカム形状に焼成した比較
例３においては、除湿すべき空気との十分な接触面積が
得られず、吸着材の吸湿能力を発揮させることができな
かった。
ないし６に係わる吸湿素子の場合には、いずれも１４ｇ
／ｍｉｎを超える除湿量を示し、優れた除湿効果を示す
ことが確認されたのに対し、細孔径が大きいシリカゲル
を吸着材として用いた比較例１、賦活処理温度が低く、
細孔径が大きくて比表面積の小さい活性炭を吸着材とし
て用いた比較例２においては、十分な除湿効果が得られ
なかった。また、実施例１と同じ吸着材を使用してはい
るものの、セル数の少ないハニカム形状に焼成した比較
例３においては、除湿すべき空気との十分な接触面積が
得られず、吸着材の吸湿能力を発揮させることができな
かった。
【００５０】さらに、実施例１と同じ吸湿素子を用いた
場合においても、再生用空気の温度が３０℃と低い比較
例４の場合には、吸着材の再生が十分に行われず、除湿
能力が低下し、逆に、再生用空気の温度が１２０℃と高
い比較例５の場合には、吸着材の再生は行われているも
のの、熱によって吸着材自体の吸湿能力が低下してしま
い、十分な除湿性能が得られなかった。
場合においても、再生用空気の温度が３０℃と低い比較
例４の場合には、吸着材の再生が十分に行われず、除湿
能力が低下し、逆に、再生用空気の温度が１２０℃と高
い比較例５の場合には、吸着材の再生は行われているも
のの、熱によって吸着材自体の吸湿能力が低下してしま
い、十分な除湿性能が得られなかった。
【００５１】なお、表１においては、平衡時の除湿量が
１０ｇ／ｍｉｎ以上を『効果あり』と評価した。
１０ｇ／ｍｉｎ以上を『効果あり』と評価した。
【図１】本発明の実施例における吸湿素子の吸湿性能評
価要領を示す概略説明図である。
価要領を示す概略説明図である。
Ａ 吸湿素子 Ｄ1 再生領域 Ｄ2 除湿領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L053 BC03 BC09 4D052 AA08 CE01 CF03 DA03 DB01 GA04 GB02 GB03 GB12 GB13 GB14 GB18 HA03 HA21 HA39 HB02 4G066 AA05B AA32A AA61B BA07 BA23 BA24 BA25 BA26 BA36 CA43 DA03 EA09 GA01 GA08 GA32
Claims (9)
- 【請求項１】 ０．３〜０．７ｎｍの範囲の径を有する
細孔がＢＥＴ吸着法により測定した細孔分布曲線におけ
る最大値を示すと共に、当該範囲の径を有する細孔の容
積が全細孔容積の７０〜９５％を占め、かつＢＥＴ比表
面積が５００〜１５００ｍ２／ｇであることを特徴とす
る空調装置用吸着材。 - 【請求項２】 水分の吸着量が重量比で２〜６０ｇであ
ることを特徴とする請求項１記載の空調装置用吸着材。 - 【請求項３】 活性炭であることを特徴とする請求項２
記載の空調装置用吸着材。 - 【請求項４】 無機金属系塩化物を分散し、７００〜１
０００℃で加熱して賦活処理された活性炭であることを
特徴とする請求項３記載の空調装置用吸着材。 - 【請求項５】 ７００〜１０００℃の温度範囲で水蒸気
と接触させて賦活処理された活性炭であることを特徴と
する請求項３記載の空調装置用吸着材。 - 【請求項６】 シリカ／アルミナ比が１０以上のゼオラ
イトであることを特徴とする請求項２記載の空調装置用
吸着材。 - 【請求項７】 請求項４ないし請求項６のいずれかに記
載の吸着材の少なくとも１種類を重量比で６０〜８０％
含むと共に、無機繊維および無機結合剤を含有し、セル
数が３０〜５０個／ｃｍ２のメッシュ状またはハニカム
状に焼成してあることを特徴とする空調装置用吸湿素
子。 - 【請求項８】 請求項７記載の吸湿素子に、絶対湿度
０．００５〜０．２０ｋｇ／ｋｇ乾燥空気、温度５０〜
１００℃の空気を供給することを特徴とする吸湿素子の
再生方法。 - 【請求項９】 請求項７記載の吸湿素子を用いた空調装
置における除湿方法であって、室内の空気を強制的に室
外に排出する排出用通風路に連通する除湿領域と、排出
された空気を室内に戻す循環用通風路に連通する再生領
域とに区分された吸着脱離室と、前記循環用通風路にお
ける吸着脱離室の上流側に配設された空気加熱手段を備
え、前記吸湿素子が吸着脱離室内に回転自在に収納さ
れ、回転に応じて前記除湿領域内に位置する部分と再生
領域内に位置する部分とが交互に入れ替わるように支持
された空調装置において、前記空気加熱手段において調
整され、絶対湿度０．００５〜０．２０ｋｇ／ｋｇ乾燥
空気、温度５０〜１００℃の空気を吸着脱離室の再生領
域に送風して吸湿素子に吸着した水分を排出することを
特徴とする除湿方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000077958A JP2001259417A (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | 空調装置用吸着材，吸湿素子および除湿方法 |
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2000
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