JP2002085936A - 高周波照射により再生可能な乾燥剤組成物及び乾燥剤の再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波照射により繰り返し再生可能な乾燥剤
を提供する。 【解決手段】 高周波照射による昇温がその水分脱着温
度以上となる第１のゼオライトと、高周波照射による昇
温がその水分脱着温度未満である第２のゼオライトとの
混合組成からなることを特徴とする、高周波照射により
再生可能な乾燥剤組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波照射による
再生可能な乾燥剤組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゼオライトは水分の吸着容量が大きく大
体自重の２０数％あり、また、吸着力が強いために、他
の吸着剤では吸着能がかなり減少する高温や低水蒸気圧
の条件下においても大きく減少することはない。このた
め強力な脱水乾燥剤として工業的に利用されている。

【０００３】ゼオライトの水に対する強い吸着力は空洞
内のイオンによる強い極性効果によるもので、吸着した
水は脱離と再結合を可逆的に起こすことができる。この
吸着した水分を脱着する方法としては、高温加熱による
もの、真空排気によるもの、または両者を併用する方
法、さらには水蒸気の置換除去をより効果的に行うため
にパージガスを併用することも行われる。

【０００４】しかし電熱などの外部加熱による方法では
水分の脱着、すなわち乾燥には５００〜６００℃の高温
で長時間を要するため、多量のエネルギーの投入や高額
な設備等の経済性の面から非専門的な分野では乾燥剤と
して利用されていない。

【０００５】ところで、ゼオライトに高周波を照射する
と、内部発熱により高温まで昇温するものがあることは
これまでに知られている。しかし昇温可能なゼオライト
は、温度が上昇するに伴い高周波の吸収と更なる昇温が
相乗的に起こり、温度暴走を起こして８００℃あるいは
それ以上にも達し、ゼオライト構造は破壊され、ゼオラ
イト本来の性能が消失する。

【０００６】一方、２価金属イオンを含むゼオライトは
高周波を照射しても２００℃程度の温度までしか上がら
ないので、水分脱着率（乾燥率）は５０％程度しか達成
されず、再生処理は不十分である。これは高周波の吸収
効率が低いためである。

【０００７】以上の理由から、従来、吸湿したゼオライ
トの再生方法として高周波照射を利用することは実用的
でなかった。

【０００８】一方、特開平９−７５７２５号で、吸湿し
たシリカゲルを高周波照射による誘電加熱により水分を
脱着するために、シリカゲルに対し内部発熱性のＮＡ系
Ａ型ゼオライトを１０〜８０重量％混合して使用するこ
とが開示されている。この場合においても、ゼオライト
が８０重量％を超えると、温度が高くなりすぎてシリカ
ゲルの性能を損なうおそれがあることが記載されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は水分の吸着に
対して乾燥剤として高い能力を持つゼオライトの吸着能
力を低下させずに、高周波照射によって迅速かつ簡便に
再生し、繰り返し使用できる乾燥剤を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ゼオライ
トには、高周波照射により急激に温度上昇しその温度が
水分脱着温度（ほぼ４５０℃）を超える性質を有するも
の（第１のゼオライト）と、温度がほぼ２００℃程度ま
でしか上がらず実質的に水分脱着温度まで達しないもの
（第２のゼオライト）とがあることに注目し、その具体
的なものとして１価の金属イオンを持つゼオライト（第
１のゼオライトの例）と２価の金属イオン、３価の金属
イオン及び金属イオンを水素イオンで置換したゼオライ
トから選ばれる少なくとも１種（第２のゼオライトの
例）との混合組成からなるゼオライト組成物が、水分の
吸着能力を低下させず、高周波照射による温度暴走を起
こさず、さらに高周波照射により吸着した水分の脱着率
も高く、繰返し再生可能な乾燥剤組成物となることを見
出した。

【００１１】具体的には、第１のゼオライトを１０〜９
０重量％、第２のゼオライトを９０〜１０重量％混合し
たゼオライト組成物が好ましい。ここで、両者の混合比
は第１のゼオライトを２０〜８０重量％、第２のゼオラ
イトを８０〜２０重量％とすることが更に好ましく、更
に更に好ましくは第１のゼオライトを３０〜７０重量
％、第２のゼオライトを７０〜３０重量％とする。

【００１２】ここで、第１のゼオライトが１０重量％未
満（第２のゼオライト９０重量％超）であると高周波を
照射してもゼオライト組成物は全体として十分に昇温さ
れず、ゼオライト組成物から充分に水分を脱着させるこ
とができない。また、第１のゼオライトが９０重量％を
超える（第２のゼオライト１０重量％未満）と高周波照
射により骨格構造が破壊されるまでゼオライト組成物が
昇温されるおそれがある。

【００１３】本発明においてゼオライトとは、結晶性含
水アルミノケイ酸塩であり、合成されたものも天然産の
ものも含まれる。このうち特に有効なゼオライトはＡ
型、Ｘ型若しくはＹ型である。高周波照射による昇温が
その水分着脱温度以上となる第１のゼオライトは陽イオ
ンとして主に１価の金属イオンを含む。当該１価の金属
イオンとして特に有効なものとしてナトリウムイオンや
カリウムイオンが挙げられる。第１のゼオライトとして
異種の金属イオンを含むものを併用することが可能であ
る。

【００１４】第２のゼオライトは陽イオンとして主に２
価の金属イオン、３価の金属イオン又は水素イオンを含
む。当該２価の金属イオンとして特に有効なものとして
カルシウムイオンがある。当該３価の金属イオンとして
特に有効なものとして鉄イオン、ランタンイオンがあ
る。第２のゼオライトとして異種の陽イオンを含むもの
を併用することが可能である。

【００１５】本発明のゼオライト組成物へ他の物理的乾
燥剤を混合させることができる。かかる物理的乾燥剤と
してシリカゲルを挙げることができる。コバルト含有の
シリカゲルをインジケータとして併用することが好まし
い。シリカゲルに比べてゼオライト組成物の吸水力が強
いので、ゼオライトが水分で飽和した後にＣｏ−シリカ
ゲルがピンクに変色することとなる。また、ゼオライト
が水分吸着可能な状態ではＣｏ−シリカゲルは青色であ
るので、使用者は容易にゼオライトの再生要求時期を知
ることが出来る。

【００１６】高周波加熱による再生時に分離可能であれ
ば、塩化カルシウム等の化学的吸着剤を使用することも
できる。

【００１７】本発明のゼオライト組成物は第１のゼオラ
イトと第２のゼオライトとを単に機械的に撹拌・混合さ
せればよい。

【００１８】乾燥剤としては第１のゼオライトと第２の
ゼオライトを別々に使用し（乾燥剤としての使用は一方
のみでもよい）、高周波加熱による再生時にのみ両者を
混合することもできる。この場合、再生後に第１のゼオ
ライトと第２のゼオライトを容易に分離できるように両
者の粒径を異なるものとすることが好ましい。一方の平
均粒径を他方の平均粒径の１．２〜１０倍とする。更に
好ましくは２〜５倍とする。一方を粉末、他方をペレッ
ト状若しくは球状とすることも出来る。いずれも、高周
波加熱時には均等に混合されているものとする。高周波
加熱時における均等混合性を確保するため、ゼオライト
組成物を撹拌状態に置くことが好ましい。

【００１９】ゼオライトの形状は粉末状、造粒（ペレッ
ト、球）状のいずれでもよいが、取り扱い易さからペレ
ット状が好ましい。ゼオライト組成物（混合物）は圧縮
成形機等により型成形品として使用してもよい。通気性
のある袋状または箱型容器に入れて使用してもよい。

【００２０】高周波照射で使用する周波数は２〜３ＧＨ
ｚの範囲の周波数が適当であるが、工業用途だけでなく
一般家庭用途として利用した時に手軽に再生できること
を考慮し、広く普及している一般家庭用電子レンジに使
用されている２．４５ＧＨｚ近くの周波数を採用するこ
とが好ましい。

【００２１】このような高周波加熱により本発明のゼオ
ライト組成物は２００℃を超えて、好ましくは３００℃
以上に実質的に均一に昇温される。これにより、第１の
ゼオライト及び第２のゼオライトからともに水分が放出
されて再生されることとなる。なお、本発明者らの検討
によれば、再生した後の本発明ゼオライト組成物の飽和
吸水量と当初のそれの飽和吸水量との間に有為な差は見
られなかった。ゼオライト組成物の温度は４５０℃〜６
００℃とすることがこのましい。４５０℃以上とするこ
とにより乾燥率が確実に９０％を超える。６００℃を超
えると、ゼオライトの骨格に影響のでるおそれがある。
また、家庭用での使用を考えた場合、ゼオライト組成物
を入れる容器の耐熱性などの使い勝手の観点から、ゼオ
ライト組成物の高周波加熱温度を３５０〜５００℃とす
ることが好ましい。

【００２２】なお、電気炉等による加熱によっても本発
明のゼオライト組成物が再生可能であることはいうまで
もない。

【００２３】

【実施例】以下に実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００２４】以下に各実施例に用いた合成ゼオライトを
説明する。 ４Ａ：Ｎａ系Ａ型合成ゼオライト、ペレット状、商品名
モレキュラーシーブ４Ａ １３Ｘ：Ｎａ系Ａ型合成ゼオライト、ペレット状、商品
名モレキュラーシーブ１３Ｘ ＮａＹ：Ｎａ系Ｙ型合成ゼオライト、ペレット状、商品
名モレキュラーシーブＮａＹ ５Ａ：Ｃａ系Ａ型合成ゼオライト、ペレット状、商品名
モレキュラーシーブ５Ａ

【００２５】高周波照射による再生度合いの指標として
乾燥率を用いた。乾燥率は十分に吸湿させた状態から高
周波を照射させたときにどのくらい水分が脱離している
かを示し、式１により求められる。

【００２６】

【式１】

【００２７】式中の飽和吸湿ゼオライト重量は水分で飽
和させたゼオライトの重量であり、照射ゼオライト重量
は高周波を一定時間照射した後のゼオライトの重量であ
り、乾燥ゼオライト重量は電気炉で５００℃３０分間乾
燥後のゼオライトの重量を示す。

【００２８】実施例１〜４および比較例１，２ 表１に示す組成でそれぞれの合成ゼオライトを均一に混
合し、２５℃８０％ＲＨ雰囲気下で十分に吸湿させた。
得られた試料を石英性無蓋容器に入れ市販の調理用電子
レンジ（定格高周波出力５００Ｗ、周波数２．４５ＧＨ
ｚ）内で照射し、各照射時間での容器内のゼオライトの
中心温度と乾燥率について測定を行った。温度測定は電
子レンジより容器をすばやく取り出し、熱電対の先端を
試料中に挿入し測定した。その結果を表２に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】４Ａ（第１のゼオライト）と５Ａ（第２の
ゼオライト）のゼオライト組成物を、１：２，１：１，
２：１と配合比を変えた乾燥剤組成物を用いて、上記と
同じ調理用電子レンジで高周波照射を行った際の温度変
化の様子を図１に示す。なお、比較例として４Ａのみ及
び５Ａのみの実験結果についても示す。同図から、同図
記載の条件において４Ａと５Ａの組合せ（重量％）につ
いては、２０：８０〜８０：２０とすることが好まし
い。加熱温度が飽和するゼオライト組成物では、特に加
熱時間を監視しなくても過剰加熱を防止できるので高周
波照射制御が容易となる。この見地から４Ａと５Ａの組
合せ（重量％）については、２０：８０〜６０：４０と
することが好ましい。また、ゼオライト組成物から十分
に水分を放出させる（脱着）させるにはその温度を４５
０℃以上とすることが好ましい。この見地から、４Ａと
５Ａの組合せ（重量％）については、５５：５５〜８
０：２０とすることが好ましい。従って、最も好ましく
は５５：５５〜６０：４０である。

【００３２】１３Ｘ（第１のゼオライト）と５Ａ（第２
のゼオライト）の合成ゼオライトを、２：８，３：７，
４：６，５：５と配合比を変えた乾燥剤組成物を用い
て、電子レンジで高周波照射を行った際の温度変化の様
子を図２に示す。なお、比較例として１３Ｘのみ及び５
Ａのみの実験結果についても示す。同図から、同図記載
の条件において１３Ｘと５Ａの組合せ（重量％）につい
ては、１０：９０〜９０：１０とすることが好ましい。
加熱温度が飽和するゼオライト組成物では、特に加熱時
間を監視しなくても過剰加熱を防止できるので高周波照
射制御が容易となる。この見地から１３Ｘと５Ａの組合
せ（重量％）については、１０：９０〜４０：６０とす
ることが好ましい。また、ゼオライト組成物から十分に
水分を放出させる（脱着）させるにはその温度を４５０
℃以上とすることが好ましい。この見地から、１３Ｘと
５Ａの組合せ（重量％）については、２５：７５〜８
０：２０とすることが好ましい。従って、最も好ましく
は２５：７５〜４０：６０である。

【００３３】図３には１３Ｘと５Ａの組成比と合成ゼオ
ライトの高周波加熱特性との関係を示している。なお、
図２との相違点は試料の重量（図２では１６ｇ、図３で
は８０ｇ）にある。同図から、同図記載の条件において
１３Ｘと５Ａの組合せ（重量％）については、１０：９
０〜９０：１０とすることが好ましい。加熱温度が飽和
するゼオライト組成物では、特に加熱時間を監視しなく
ても過剰加熱を防止できるので高周波照射制御が容易と
なる。この見地から１３Ｘと５Ａの組合せ（重量％）に
ついては、１０：９０〜４５：５５とすることが好まし
い。また、ゼオライト組成物から十分に水分を放出させ
る（脱着）させるにはその温度を４５０℃以上とするこ
とが好ましい。この見地から、１３Ｘと５Ａの組合せ
（重量％）については、３０：７０〜９０：１０とする
ことが好ましい。従って、最も好ましくは３０：７０〜
４５：５５である。

【００３４】以上の例からわかる通り、第１のゼオライ
トと第２のゼオライトの配合比率は、ゼオライト自体の
特性、ゼオライト組成物のボリュームによりその好適値
が変化するものである。さらには、高周波のパワーなど
によってもその好適値が変化すると考えられる。

【００３５】以上を総合して、本発明者らは以下の知見
を得た。即ち、第１のゼオライトと第２のゼオライトの
好適な配合比は第１のゼオライトを１０〜９０重量％、
第２のゼオライトを９０〜１０重量％である。両者の混
合比は第１のゼオライトを２０〜８０重量％、第２のゼ
オライトを８０〜２０重量％とすることが更に好まし
い。更に更に好ましくは、第１のゼオライトを３０〜７
０重量％、第２のゼオライトを７０〜３０重量％とす
る。

【００３６】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されず、その要旨を逸脱
しない限り他の形態にて実施することができる。

【００３７】例えば、助剤としてシリカゲル等の他の乾
燥剤を加えてもよい。

【００３８】以下の事項を開示する。高周波照射加熱に
よりその温度が再生温度を超える第１のゼオライトと、
高周波照射によりその温度が再生温度未満である第２の
ゼオライトとを混合してなる、高周波照射により再生可
能なゼオライト組成物。

【００３９】ここに、再生温度はゼオライトに吸着され
ている水分を実質的に脱着する温度である。第１のゼオ
ライト及び第２のゼオライトに関するその他の特徴は請
求項１〜１１に記載のもとの同じである。

【００４０】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、高
周波照射により繰り返し再生可能な乾燥剤を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明のゼオライト組成物の実施例の高周
波加熱特性を示すグラフである。

【図２】 他の実施例の高周波加熱特性を示すグラフで
ある。

【図３】 他の実施例の高周波加熱特性を示すグラフで
ある。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波照射による昇温がその水分脱着温
   度以上となる第１のゼオライトと、高周波照射による昇
   温がその水分脱着温度未満である第２のゼオライトとの
   混合組成からなることを特徴とする、高周波照射により
   再生可能な乾燥剤組成物。
2. 【請求項２】 前記第１のゼオライトは高周波照射によ
   り急激に昇温するものであり、前記第２のゼオライトは
   前記高周波照射によりほぼ２００℃まで昇温される、こ
   とを特徴とする請求項１に記載の乾燥剤組成物。
3. 【請求項３】 前記第１のゼオライトは１価の金属イオ
   ンを持つゼオライトからなり、前記第２のゼオライトは
   ２価の金属イオンを持つゼオライト、３価の金属イオン
   を持つゼオライト及び金属イオンを水素で置換したゼオ
   ライトから選ばれる少なくとも１種からなる、ことを特
   徴とする請求項１又は２に記載の乾燥剤組成物。
4. 【請求項４】 第１のゼオライトがＡ型ゼオライト、Ｘ
   型ゼオライト及びＹ型ゼオライトから選ばれる少なくと
   も１種であり、前記第２のゼオライトがＡ型ゼオライト
   である、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
   載の乾燥剤組成物。
5. 【請求項５】 前記第１のゼオライトの１０〜９０重量
   ％と前記第２のゼオライトの９０〜１０重量％の混合組
   成からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
   記載の乾燥剤組成物。
6. 【請求項６】 前記第１のゼオライトの２０〜８０重量
   ％と前記第２のゼオライトの８０〜２０重量％の混合組
   成からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
   記載の乾燥剤組成物。
7. 【請求項７】 前記第１のゼオライトの３０〜７０重量
   ％と前記第２のゼオライトの７０〜３０重量％の混合組
   成からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
   記載の乾燥剤組成物。
8. 【請求項８】 シリカゲルが更に配合されていることを
   特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の乾燥剤組成
   物。
9. 【請求項９】 前記シリカゲルはその水分吸着量に応じ
   て色変化する、ことを特徴とする請求項８に記載の乾燥
   剤組成物。
10. 【請求項１０】 前記第１のゼオライトの粒径と前記第
    ２のゼオライトの粒径とが異なっている、ことを特徴と
    する請求項１〜９の何れかに記載の乾燥剤組成物。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１１の何れかに記載の乾燥
    剤組成物に対して高周波を照射する、ことを特徴とする
    乾燥剤の再生方法。
12. 【請求項１２】 高周波照射により急激に温度上昇する
    性質を有する第１のゼオライト１０〜９０重量％と、高
    周波照射により所定の温度までしか上がらない性質を有
    する第２のゼオライト９０〜１０重量％の混合組成から
    なることを特徴とする、高周波照射により再生可能な乾
    燥剤組成物。
13. 【請求項１３】 １価の金属イオンを持つゼオライトの
    １種または２種以上１０〜９０重量％と、２価の金属イ
    オンを持つゼオライトの１種または２種以上９０〜１０
    重量％の混合組成からなることを特徴とする、高周波照
    射により再生可能な乾燥剤組成物。
14. 【請求項１４】 １価の金属イオンを持つゼオライトの
    １種または２種以上２０〜８０重量％と、２価の金属イ
    オンを持つゼオライトの１種または２種以上８０〜２０
    重量％の混合組成からなることを特徴とする、高周波照
    射により再生可能な乾燥剤組成物。
15. 【請求項１５】 １価の金属イオンを持つゼオライトの
    １種または２種以上３０〜７０重量％と、２価の金属イ
    オンを持つゼオライトの１種または２種以上７０〜３０
    重量％の混合組成からなることを特徴とする、高周波照
    射により再生可能な乾燥剤組成物。
16. 【請求項１６】 前記１価の金属イオンを持つ合成ゼオ
    ライトがＡ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオラ
    イトのいずれかであり、前記２価の金属イオンを持つ合
    成ゼオライトがＡ型ゼオライトであることを特徴とする
    請求項１３〜請求項１５のいずれかに記載の高周波照射
    により再生可能な乾燥剤組成物。
17. 【請求項１７】 前記１価の金属イオンがナトリウムイ
    オン、カリウムイオンまたはそれらの混合組成のもので
    あり、前記２価の金属イオンがカルシウムイオンである
    ことを特徴とする請求項１３〜請求項１６のいずれかに
    記載の高周波照射により再生可能な乾燥剤組成物。
18. 【請求項１８】 １価の金属イオンを持つゼオライトの
    １種または２種以上１０〜９０重量％と、３価の金属イ
    オンを持つゼオライトの１種または２種以上９０〜１０
    重量％の混合組成からなることを特徴とする、高周波照
    射により再生可能な乾燥剤組成物。
19. 【請求項１９】 １価の金属イオンを持つゼオライトの
    １種または２種以上１０〜９０重量％と、２価及び３価
    の金属イオンを持つゼオライトの１種または２種以上９
    ０〜１０重量％の混合組成からなることを特徴とする、
    高周波照射により再生可能な乾燥剤組成物。
20. 【請求項２０】 請求項１２〜請求項１９のいずれかに
    記載の乾燥剤組成物を、調理用電子レンジにより高周波
    照射することにより乾燥剤として再生する乾燥剤の再生
    方法。