JP2001334120A - 吸湿剤およびそれを用いた吸湿素子 - Google Patents
吸湿剤およびそれを用いた吸湿素子Info
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- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/16—Alumino-silicates
- B01J20/18—Synthetic zeolitic molecular sieves
- B01J20/186—Chemical treatments in view of modifying the properties of the sieve, e.g. increasing the stability or the activity, also decreasing the activity
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ゼオライトとシリカゲルの利点を併せ持つ吸
湿剤およびそれを用いた吸湿素子を提供する。 【解決手段】 親水性ゼオライト中のナトリウムの一部
をランタノイドで置き換えたアルミノシリケートを吸湿
剤とする。またこれを無機繊維紙からなる担体に担持さ
せて吸湿素子を構成する。
湿剤およびそれを用いた吸湿素子を提供する。 【解決手段】 親水性ゼオライト中のナトリウムの一部
をランタノイドで置き換えたアルミノシリケートを吸湿
剤とする。またこれを無機繊維紙からなる担体に担持さ
せて吸湿素子を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸湿剤およびそれ
を用いた吸湿素子の改良に関する。
を用いた吸湿素子の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】再生式除湿器や全熱交換器等に組み込ま
れる吸湿素子として、ハニカム状に加工された無機繊維
紙からなる担体の表面に、シリカゲルやゼオライト等の
吸湿剤を担持させたものが知られている。なかでも吸湿
剤としてシリカゲルを用いた吸湿素子は、その吸湿性能
の高さに加えて、再生が容易で、安価である等の利点を
備えることから主流となっている。
れる吸湿素子として、ハニカム状に加工された無機繊維
紙からなる担体の表面に、シリカゲルやゼオライト等の
吸湿剤を担持させたものが知られている。なかでも吸湿
剤としてシリカゲルを用いた吸湿素子は、その吸湿性能
の高さに加えて、再生が容易で、安価である等の利点を
備えることから主流となっている。
【０００３】従来、前記吸湿剤をハニカム状に加工され
た無機繊維紙からなるハニカムロータの表面に担持させ
て吸湿素子を構成している。そしてハニカムロータの全
周面には湿分を吸着する吸着ゾーン、吸着した湿分を脱
着してハニカムロータの吸着能力を回復させる脱着ゾー
ン、脱着ゾーンで加熱されたハニカムロータを冷却する
冷却ゾーン等が分割されて設けられている。前記ハニカ
ムロータを回転させることで、吸着ゾーン、脱着ゾー
ン、冷却ゾーンの順に移動させる。そうすることで常温
で湿分を吸着し、加熱で脱着を行うというサイクルを交
互に繰り返して行っている。
た無機繊維紙からなるハニカムロータの表面に担持させ
て吸湿素子を構成している。そしてハニカムロータの全
周面には湿分を吸着する吸着ゾーン、吸着した湿分を脱
着してハニカムロータの吸着能力を回復させる脱着ゾー
ン、脱着ゾーンで加熱されたハニカムロータを冷却する
冷却ゾーン等が分割されて設けられている。前記ハニカ
ムロータを回転させることで、吸着ゾーン、脱着ゾー
ン、冷却ゾーンの順に移動させる。そうすることで常温
で湿分を吸着し、加熱で脱着を行うというサイクルを交
互に繰り返して行っている。
【０００４】前記脱着工程は、外気をヒータや熱交換器
等で加熱した後、ハニカムロータへ通すことを行ってい
る。外気を加熱するに必要な温度は、ハニカムロータに
吸着している湿分の量およびハニカムロータから湿分を
脱着させるのに必要なエネルギー（脱着エネルギー）に
よって決められる。脱着エネルギーは脱着温度と風量の
積で表されるものであるから、湿分量が同じ場合、脱着
エネルギーが小さいほど脱着温度や風量が小さくて済
む。
等で加熱した後、ハニカムロータへ通すことを行ってい
る。外気を加熱するに必要な温度は、ハニカムロータに
吸着している湿分の量およびハニカムロータから湿分を
脱着させるのに必要なエネルギー（脱着エネルギー）に
よって決められる。脱着エネルギーは脱着温度と風量の
積で表されるものであるから、湿分量が同じ場合、脱着
エネルギーが小さいほど脱着温度や風量が小さくて済
む。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記ハニカムロータの
加熱温度は、ヒータや熱交換の性能とユーティリティー
（熱源、電気等の効用）により一定の限界がある。特に
湿分が多い場合、より多くの脱着エネルギーが必要とな
る。脱着エネルギーを増やすため、脱着風量を増やすと
後処理工程の効率が悪くなり、装置が大型化したり、ユ
ーティリティー使用量が増えてしまうという問題があ
る。
加熱温度は、ヒータや熱交換の性能とユーティリティー
（熱源、電気等の効用）により一定の限界がある。特に
湿分が多い場合、より多くの脱着エネルギーが必要とな
る。脱着エネルギーを増やすため、脱着風量を増やすと
後処理工程の効率が悪くなり、装置が大型化したり、ユ
ーティリティー使用量が増えてしまうという問題があ
る。
【０００６】これまで親水性ゼオライトはシリカゲルに
比べて吸湿力が強いため好んで湿分の吸着剤として使用
されてきているが、必要とする蒸発熱が大きいため脱着
温度を１８０〜２００℃と比較的高くしなければ性能が
発揮できないという欠点がある。このため、これまでは
プラスチックドライヤー等の特殊な用途に限られてい
る。
比べて吸湿力が強いため好んで湿分の吸着剤として使用
されてきているが、必要とする蒸発熱が大きいため脱着
温度を１８０〜２００℃と比較的高くしなければ性能が
発揮できないという欠点がある。このため、これまでは
プラスチックドライヤー等の特殊な用途に限られてい
る。
【０００７】一方で吸湿剤としてシリカゲルが知られて
いる。シリカゲルは湿分の脱着温度が８０〜１５０℃と
親水性ゼオライトと比較して低いが、湿度が低い場合
や、ハニカムロータに供給される空気の温度が高い場合
には吸湿能力が十分に発揮されないという欠点がある。
いる。シリカゲルは湿分の脱着温度が８０〜１５０℃と
親水性ゼオライトと比較して低いが、湿度が低い場合
や、ハニカムロータに供給される空気の温度が高い場合
には吸湿能力が十分に発揮されないという欠点がある。
【０００８】本発明は、親水性ゼオライトとシリカゲル
の利点を併せ持つ吸湿剤、即ちゼオライトと同等の吸湿
力を有し、脱着温度がゼオライトと同程度の吸湿剤およ
び吸湿素子を得ることを主たる目的としている。
の利点を併せ持つ吸湿剤、即ちゼオライトと同等の吸湿
力を有し、脱着温度がゼオライトと同程度の吸湿剤およ
び吸湿素子を得ることを主たる目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意検討した結果、親水性ゼオライト
中のナトリウムの一部をランタノイド（稀土類）で置き
換えたアルミノシリケートが、上記目的の達成し得る吸
湿剤として好適であることを知り、その知見に基づいて
本発明を完成したものである。
を達成するために鋭意検討した結果、親水性ゼオライト
中のナトリウムの一部をランタノイド（稀土類）で置き
換えたアルミノシリケートが、上記目的の達成し得る吸
湿剤として好適であることを知り、その知見に基づいて
本発明を完成したものである。
【００１０】本発明で用いられるアルミノシリケートを
次に説明する。一般に、xM2/nAl2O3ySiO2で表される結
晶アルミノケイ酸（Ｍ：ｎ価の金属）ｘ，ｙの違いによ
って、結晶構造中のトンネル構造（細孔径）が異なり、
多くの種類がある。そのうち本発明はＡ型ゼオライト
（Na2O・Al2O3・2SiO2・4.5H2O）、Ｘ型ゼオライト（Na
2O・Al2O3・2.5SiO2・6H2O）、Ｙ型ゼオライト（Na2O・
Al 2O3・4.8SiO2・8.9H2O）の各ゼオライト中のＮａの一
部を、例えば、Ｌａを主体とするランタノイドで置換し
た構造のアルミノシリケートを使用したものであり、構
造式として、aMxOy・bNa2O・cAl2O3・dSiO2・eH2O
（Ｍ：ランタノイド）の式を有するものである。本発明
において、前記ゼオライト中のＮａの一部を置換するラ
ンタノイドとしては、その中から選択された一種または
複数種の元素が使用される。
次に説明する。一般に、xM2/nAl2O3ySiO2で表される結
晶アルミノケイ酸（Ｍ：ｎ価の金属）ｘ，ｙの違いによ
って、結晶構造中のトンネル構造（細孔径）が異なり、
多くの種類がある。そのうち本発明はＡ型ゼオライト
（Na2O・Al2O3・2SiO2・4.5H2O）、Ｘ型ゼオライト（Na
2O・Al2O3・2.5SiO2・6H2O）、Ｙ型ゼオライト（Na2O・
Al 2O3・4.8SiO2・8.9H2O）の各ゼオライト中のＮａの一
部を、例えば、Ｌａを主体とするランタノイドで置換し
た構造のアルミノシリケートを使用したものであり、構
造式として、aMxOy・bNa2O・cAl2O3・dSiO2・eH2O
（Ｍ：ランタノイド）の式を有するものである。本発明
において、前記ゼオライト中のＮａの一部を置換するラ
ンタノイドとしては、その中から選択された一種または
複数種の元素が使用される。
【００１１】本発明はこのようなＬａを主体とするラン
タノイドで置換した構造のアルミノシリケートが吸着熱
と蒸発熱が低く、吸着熱と蒸発熱が近いため有効な吸着
容積が大きいことが知見した点にある。このことは、従
来の親水性ゼオライトと同様に低湿度域から高湿度域ま
で吸湿性が高いうえに、脱着温度はシリカゲルと同程度
で除湿性能が発揮できることを意味する。即ち、請求項
１の発明による吸湿剤は、親水性ゼオライト中のナトリ
ウムの一部をランタノイドで置き換えたアルミノシリケ
ートを用いたことを要旨としている。
タノイドで置換した構造のアルミノシリケートが吸着熱
と蒸発熱が低く、吸着熱と蒸発熱が近いため有効な吸着
容積が大きいことが知見した点にある。このことは、従
来の親水性ゼオライトと同様に低湿度域から高湿度域ま
で吸湿性が高いうえに、脱着温度はシリカゲルと同程度
で除湿性能が発揮できることを意味する。即ち、請求項
１の発明による吸湿剤は、親水性ゼオライト中のナトリ
ウムの一部をランタノイドで置き換えたアルミノシリケ
ートを用いたことを要旨としている。
【００１２】また、請求項２の発明による吸湿剤は、請
求項１において、構造式 aMxOy・bNa2O・cAl2O3・dSiO
2・eH2O（Ｍ：ランタノイド）で表わされるアルミノシ
リケートであり、前記ランタノイドとして、その中から
選択された一種または複数種類の元素が用いられている
ことを要旨としている。
求項１において、構造式 aMxOy・bNa2O・cAl2O3・dSiO
2・eH2O（Ｍ：ランタノイド）で表わされるアルミノシ
リケートであり、前記ランタノイドとして、その中から
選択された一種または複数種類の元素が用いられている
ことを要旨としている。
【００１３】また、請求項３の発明による吸湿剤は、請
求項２において、aMxOyとしてLa2O3，Nd2O3，CeO3，Pr6
O11から選ばれた一種または複数種類のものを含み、bNa
2OとしてNa2Oを５重量％以下の割合で含み、cAl2O3とし
てAl2O3を１０〜３５重量％の割合で含み、dSiO2として
SiO2を２０〜８０重量％の割合で含むことを要旨として
いる。
求項２において、aMxOyとしてLa2O3，Nd2O3，CeO3，Pr6
O11から選ばれた一種または複数種類のものを含み、bNa
2OとしてNa2Oを５重量％以下の割合で含み、cAl2O3とし
てAl2O3を１０〜３５重量％の割合で含み、dSiO2として
SiO2を２０〜８０重量％の割合で含むことを要旨として
いる。
【００１４】また、請求項４の発明による吸湿素子は、
請求項１ないし請求項３に記載の吸湿剤を担持したこと
を要旨としている。
請求項１ないし請求項３に記載の吸湿剤を担持したこと
を要旨としている。
【００１５】aMxOyは１重量％以上含まれていること
が、目的とする性能を得るためには好ましい。aMxOyと
しては、La2O3を用いることが最も好ましく、より高い
効果を望むなら４〜１０重量％の割合で含まれているこ
とが好ましい。La2O3，Nd2O3，CeO3，Pr6O11の含有量の
上限としては、一般的にLa2O3が１０重量％、Nd2O3，Ce
O3，Pr6O11が５重量％程度である。勿論、それ以上の割
合で含有させてもよい。本発明の吸湿素子が良好な除湿
性能を発揮するためには、ハニカムロータの密度が２５
０ｇ／リットル以下、望ましくは２００ｇ／リットル以
下であることが必要である。
が、目的とする性能を得るためには好ましい。aMxOyと
しては、La2O3を用いることが最も好ましく、より高い
効果を望むなら４〜１０重量％の割合で含まれているこ
とが好ましい。La2O3，Nd2O3，CeO3，Pr6O11の含有量の
上限としては、一般的にLa2O3が１０重量％、Nd2O3，Ce
O3，Pr6O11が５重量％程度である。勿論、それ以上の割
合で含有させてもよい。本発明の吸湿素子が良好な除湿
性能を発揮するためには、ハニカムロータの密度が２５
０ｇ／リットル以下、望ましくは２００ｇ／リットル以
下であることが必要である。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態とし
ては、組成比としてLa2O3が６％、Na2Oが３％、Nd2O3が
２％、CeO3が２％、Pr6O11が２％、Al2O3が２７％、SiO
2が５８％からなる吸湿剤に無機バインダーを加えてス
ラリー状にして、無機繊維シートからなるハニカムロー
タの表面に含浸させて乾燥して吸湿素子を構成した。
ては、組成比としてLa2O3が６％、Na2Oが３％、Nd2O3が
２％、CeO3が２％、Pr6O11が２％、Al2O3が２７％、SiO
2が５８％からなる吸湿剤に無機バインダーを加えてス
ラリー状にして、無機繊維シートからなるハニカムロー
タの表面に含浸させて乾燥して吸湿素子を構成した。
【００１７】
【実施例】本発明の実施例を比較例と共に下記に示す。 実施例１ アルミナシリカ繊維に少量の有機質合成繊維を加えたも
のを原料にして、厚さ０．２ｍｍ、密度０．２５ｇ／ｃ
ｍ3の紙を抄造する。得られた原紙を波長３．３ｍｍ、
波高１．９ｍｍのハニカム状にコルゲート加工し、円筒
状に成巻加工して円筒状のハニカム構造体（直径４００
ｍｍ、長さ４００ｍｍ）を得る。このハニカム構造体
に、Ｌａ含有アルミノシリケート、組成比としてLa2O3
が６％、Na2Oが３％、Nd2O3が２％、CeO3が２％、Pr6O
11が２％、Al2O3が２７％、SiO2が５８％からなる吸湿
剤に無機バインダーを加えてスラリー状にして含浸させ
て乾燥し、焼成により有機物を除去してハニカム状の吸
湿素子を得た。
のを原料にして、厚さ０．２ｍｍ、密度０．２５ｇ／ｃ
ｍ3の紙を抄造する。得られた原紙を波長３．３ｍｍ、
波高１．９ｍｍのハニカム状にコルゲート加工し、円筒
状に成巻加工して円筒状のハニカム構造体（直径４００
ｍｍ、長さ４００ｍｍ）を得る。このハニカム構造体
に、Ｌａ含有アルミノシリケート、組成比としてLa2O3
が６％、Na2Oが３％、Nd2O3が２％、CeO3が２％、Pr6O
11が２％、Al2O3が２７％、SiO2が５８％からなる吸湿
剤に無機バインダーを加えてスラリー状にして含浸させ
て乾燥し、焼成により有機物を除去してハニカム状の吸
湿素子を得た。
【００１８】比較例１ 実施例１と同様の方法により、円筒状のハニカム構造体
（直径４００ｍｍ、長さ４００ｍｍ）にＡ型ゼオライト
を担持したハニカム状の吸湿素子を得た。
（直径４００ｍｍ、長さ４００ｍｍ）にＡ型ゼオライト
を担持したハニカム状の吸湿素子を得た。
【００１９】比較例２ Ｅガラス繊維紙（米秤３０ｇ／ｍ2、厚さ０．２ｍｍ）
にシリカゲルをスラリー状にしたものを含浸させた。得
られた原紙を山ピッチ３．３ｍｍ、山高さ１．９ｍｍの
ハニカム状にコルゲート加工し、円筒状に成巻加工して
円筒状のハニカム構造体（直径４００ｍｍ、長さ４００
ｍｍ）を得る。このハニカム構造体を、珪酸ソーダ溶液
に浸漬したあと化学反応によりハニカム壁面上でシリカ
ゲルを合成し、水洗後乾燥、焼成して有機物を除去し、
シリカゲルを担持したハニカム状の吸湿素子を得た。
にシリカゲルをスラリー状にしたものを含浸させた。得
られた原紙を山ピッチ３．３ｍｍ、山高さ１．９ｍｍの
ハニカム状にコルゲート加工し、円筒状に成巻加工して
円筒状のハニカム構造体（直径４００ｍｍ、長さ４００
ｍｍ）を得る。このハニカム構造体を、珪酸ソーダ溶液
に浸漬したあと化学反応によりハニカム壁面上でシリカ
ゲルを合成し、水洗後乾燥、焼成して有機物を除去し、
シリカゲルを担持したハニカム状の吸湿素子を得た。
【００２０】実施例１、比較例１〜２の方法で作成した
ハニカム状の吸湿素子を回転再生式除湿器に組み込んで
除湿性能を測定した結果を表１および表２に示す。表１
は同一の使用条件で実施例１と比較例１，２の処理出口
露点温度を比較したもので、表２は実施例１と比較例１
で同一の処理出口露点温度が得られる再生温度を比較し
たものである。
ハニカム状の吸湿素子を回転再生式除湿器に組み込んで
除湿性能を測定した結果を表１および表２に示す。表１
は同一の使用条件で実施例１と比較例１，２の処理出口
露点温度を比較したもので、表２は実施例１と比較例１
で同一の処理出口露点温度が得られる再生温度を比較し
たものである。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】上記の表１〜２に示す結果から明らかなよ
うに、本発明による吸湿剤を担持した吸湿素子の使用に
よれば、従来のシリカゲルを用いた吸湿剤と同様の使用
条件でより吸湿量が大きくなり、また親水性ゼオライト
が使用されていた低湿度域における除湿用途に対して
も、除湿・加湿性能向上と脱着エネルギーの低減が可能
である。加えてシリカゲルを用いた吸湿剤と同等の吸湿
量（除湿、加湿性能）を得るために必要な脱着温度が少
なくて済む。この効果は吸湿剤を担体表面に偏在させる
ことでより増大する。また親水性ゼオライトなどでは利
用しにくかった低い脱着温度でも使用可能であり、廃熱
などを利用した使用方法も考えられる。この効果は吸湿
剤を担体表面に偏在させることでより増大する。
うに、本発明による吸湿剤を担持した吸湿素子の使用に
よれば、従来のシリカゲルを用いた吸湿剤と同様の使用
条件でより吸湿量が大きくなり、また親水性ゼオライト
が使用されていた低湿度域における除湿用途に対して
も、除湿・加湿性能向上と脱着エネルギーの低減が可能
である。加えてシリカゲルを用いた吸湿剤と同等の吸湿
量（除湿、加湿性能）を得るために必要な脱着温度が少
なくて済む。この効果は吸湿剤を担体表面に偏在させる
ことでより増大する。また親水性ゼオライトなどでは利
用しにくかった低い脱着温度でも使用可能であり、廃熱
などを利用した使用方法も考えられる。この効果は吸湿
剤を担体表面に偏在させることでより増大する。
【００２４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
親水性ゼオライトとシリカゲルの利点を併せ持つ吸湿
剤、即ちゼオライトと同等の吸湿力を有し、脱着温度が
ゼオライトと同程度の吸湿剤およびそれを用いた吸湿素
子を得ることができる。
親水性ゼオライトとシリカゲルの利点を併せ持つ吸湿
剤、即ちゼオライトと同等の吸湿力を有し、脱着温度が
ゼオライトと同程度の吸湿剤およびそれを用いた吸湿素
子を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D052 AA08 CB01 DA01 DA06 DB01 GA04 GB12 GB17 HA01 HA02 HA03 HA39 HB02 HB06 HB07 4G066 AA12B AA20C AA22C AA30C AA62B AC11C AE05B BA07 BA16 CA43 DA03 FA15 FA22 FA25 FA28 FA37 GA01 GA06
Claims (4)
- 【請求項１】 親水性ゼオライト中のナトリウムの一部
をランタノイドで置き換えたアルミノシリケートを用い
たことを特徴とする吸湿剤。 - 【請求項２】 構造式 aMxOy・bNa2O・cAl2O3・dSiO2
・eH2O（Ｍ：ランタノイド）で表わされるアルミノシリ
ケートであり、前記ランタノイドとして、その中から選
択された一種または複数種の元素が用いられていること
を特徴とする請求項１に記載の吸湿剤。 - 【請求項３】 aMxOyとしてLa2O3，Nd2O3，CeO3，Pr6O
11から選ばれた一種または複数種類のものを含み、bNa2
OとしてNa2Oを５重量％以下の割合で含み、cAl2O3とし
てAl2O3を１０〜３５重量％の割合で含み、dSiO2として
SiO2を２０〜８０重量％の割合で含むことを特徴とする
請求項２に記載の吸湿剤。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３に記載の吸湿剤
を担持したことを特徴とする吸湿素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000154700A JP2001334120A (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | 吸湿剤およびそれを用いた吸湿素子 |
| TW90111748A TW574056B (en) | 2000-05-25 | 2001-05-16 | Humidity adsorbent agent and humidity adsorbent element using thereof |
| US09/863,671 US20020000537A1 (en) | 2000-05-25 | 2001-05-23 | Humidity adsorbent agent and humidity adsorbent element using thereof |
| EP01304628A EP1160010A3 (en) | 2000-05-25 | 2001-05-25 | Humidity adsorbent agent and humidity adsorbent element using thereof |
| KR1020010028848A KR100724298B1 (ko) | 2000-05-25 | 2001-05-25 | 흡습 소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000154700A JP2001334120A (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | 吸湿剤およびそれを用いた吸湿素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001334120A true JP2001334120A (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=18659757
Family Applications (1)
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