JP2005279390A - 吸脱着フィルタおよび吸脱着管および吸着再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸脱着フィルタを使用する除湿機や脱臭機において、吸脱着フィルタの再生時にヒーターによって高温の空気を与えるが、その際の熱が、外部に漏れることで、処理された空気が、温められてしまうという課題があり、ヒーターを使用しない再生手段が求められている。
【解決手段】フィルタの一部を電磁誘導加熱が可能な材料で構成し、吸脱着フィルタ９の近くに電磁コイル１０等の磁界発生装置を設置し、磁界１１を発生させ、吸脱着フィルタ９が自己発熱することで吸着剤５を温め、吸着物を脱着する。前記自己発熱吸脱着フィルタ用いることで、再生熱の効率を上げ、かつ処理空気を温めない除湿機や脱臭機を提供できるものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気中の水分や有機ガスの吸着に使用される吸脱着フィルタや吸脱着管と、吸着したものを放出する手段としての吸脱着フィルタおよび吸脱着管の加熱再生手段と、それを備えた吸着再生装置に関する発明である。

従来、この種の吸脱着フィルタや吸脱着管は、ゼオライト等の吸着剤で構成されるハニカム状のフィルタが知られており、その脱着手段としてはヒーターや燃料電池の廃熱によって温めた温風による加熱が知られており、特に空気中の湿分を取るための除湿機や空気中の有機ガス等を吸着する脱臭機などに用いられている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その除湿機と吸脱着フィルタについて図１２および図１３を参照しながら説明する。

図に示すように、吸脱着フィルタ１０１はフィルタ基材１０２と吸着剤１０３からなり、空気の流れ１０４を作る通気ファン１０５を備えることにより空気中の水分を吸着し、除湿した空気（供給空気）１０６を提供する。また、回転手段１０７によって吸脱着フィルタ１０１は回転し、加熱手段１０８より吹き出る空気（再生空気１０９）によって吸着剤１０３に吸着した水分が脱着される。脱着した水は熱交換器１１０中に入り、そこで吹き入れ空気１１１によって冷やされ結露し水滴１１２ができる。これをタンク１１３に回収する。このとき加熱手段１０８はヒーターや燃料電池などの廃熱によって行われている。
特開２０００−１１７０４２号公報

このような従来の吸脱着フィルタは、連続して使用するために吸着した水や有機ガスを放出して再生する必要があり、そのためにはフィルタを加熱する必要がある。しかしながら、従来の再生方法は、ヒーターや燃料電池などで発生する廃熱のような加熱装置によってフィルタをあたため、吸着した水や有機ガスを脱着させており、そのため、フィルタの近傍には再生用のヒーターや廃熱を導く管など、加熱装置が必要であった。そのために本体容積が大きくなったり、加熱装置からの熱の拡散によって、本体からの吹き出し空気、つまりは処理後空気の温度が高くなってしまうという課題があり、ヒーターや廃熱を使用したもの以外での吸着した水分もしくは吸着した有機ガスを放出する手段を提供することが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、熱ロスを少なくすることができる吸脱着フィルタと吸脱着管とその吸着再生装置を提供することを目的としている。

本発明の吸脱着フィルタおよび吸脱着管は上記目的を達成するために、フィルタ及び管自体を発熱させることによって、吸着した水分や、有機ガスを放出させることができる。これによって、ヒーターなどの加熱装置は不要になり、熱の拡散をなくすことができる。

また、フィルタおよび管を自己発熱させるために、電磁誘導加熱材料を吸着剤の近傍に配置することによって吸着剤をあたため、吸着した水分や有機分子を吸着剤から放出する手段を与えるものである。これにより熱の拡散が低減でき、効率的に吸脱着フィルタを再生することができ、従来のヒーターや廃熱の加熱における熱の拡散による処理空気の温度上昇を抑えることができる。

また、電磁誘導加熱材料を、吸着剤を担持するフィルタの基材として、吸着剤を電磁誘導加熱材料で構成される基材上に担持する。これにより、近傍で磁界を発生させることで、基材である電磁誘導加熱材料があたたまり、近傍の吸着剤も温められ、吸着していた水分や有機ガスを放出し、再生させられる。また、ヒーターや廃熱よる熱の拡散が起こらない効果がある。

また、吸着剤で電磁誘導加熱材料をコーティングした材料をフィルタ状に加工する。これにより、吸着剤を後から担持する手間がなくなり、また均一にコーティングしやすいため、吸着能力、再生能力ともに、フィルタの部位によるムラがなくなる。

また、電磁誘導加熱材料で、通気穴のあるケースを持つ構造で、このケース内に、吸着剤を充填する。これにより、基材に接着するときに起こりうる、吸着剤の吸着サイトの接着剤による妨害をなくすことが可能であり、より効率の良い吸着場を提供することができる。

また、吸着剤を網目状の材料で挟み込み、通気しやすさを確保するために、部分部分に、網目と垂直に支えを入れた形状のフィルタケースに吸着剤をいれ、網目および、支え材料を電磁誘導加熱材料で構成することで、磁界により温められた電磁誘導加熱材料が吸着剤を温め、吸着していた水分や有機ガスを放出し、再生させることができる。

また、電磁誘導加熱材料を、従来の基材を吸着剤で構成される吸脱着フィルタの近傍に設置、もしくは接着させ、磁界によって加熱することで、素子をあたため、吸着剤に吸着した水分や有機物を放出することが可能である。これによって、従来の吸脱着フィルタであってもヒーターや廃熱を用いず再生することが可能である。また、電磁誘導加熱材料は近傍やフィルタに接着するだけでなく、フィルタで挟み込み、磁界を与えることで、加熱することも可能である。

なお、管の中に吸着剤と電磁誘導加熱材料を入れた吸脱着管で、吸着したいものを含んだ空気、もしくは液体を流し込む、吸着後、磁界を与えることで、電磁誘導加熱材料が発熱し、吸着剤をあたため、吸着物を放出して吸着管を再生する。この場合、通電ヒーターなどで温めるときは電源との接触が必要であったが、電磁誘導加熱であるため、非接触式となり吸脱着管の耐久性が向上する効果もある。

本発明によれば、フィルタが自ら発熱し吸着物を外部から加熱することなく放出することができ、従来の加熱装置からでる熱の放散を少なくすることができる除湿機や脱臭機の吸脱着フィルタを提供できる。

なお、フィルタ基材に電磁誘導加熱材料を設けることで、ヒーターや廃熱による加熱方式における熱の拡散等の熱ロスがなく、きわめて吸着剤を近くで温め再生する効果がある。

なお、吸着剤で均一にコーティングした電磁誘導加熱材料をフィルタ上に加工することで、吸着剤が均一に付着した、吸脱着フィルタを得られる。

なお、電磁誘導加熱材料を通気穴の開いたケース状にし、その中に吸着剤を充填することで、吸着効率のよい、吸脱着フィルタが得られる。

なお、従来の吸脱着フィルタに電磁誘導加熱材料を接着または近傍に配置することで、従来からの吸脱着フィルタを用いながらも、ヒーターや廃熱による加熱を用いないため、処理後の空気温度を、従来の除湿機や脱臭機よりも低く提供することができる。

なお、管の中に吸着剤と電磁誘導加熱材料を入れた吸脱着管では、吸脱着管の耐久性が向上する。また、管自体が電磁誘導加熱材料であっても、管の一部位、特に管の内壁が電磁誘導加熱可能な材料であるとより加熱に効果がある。

本発明では、吸脱着フィルタを発熱させるため、自己発熱する材料を素子の構成物に入れるものであり、自己発熱した材料が吸着剤を温め、吸着剤が吸着した水分や有機分子を放出するという作用を有する。

自己発熱させる手段として特に、電磁誘導加熱を使用する。そのため、電磁誘導加熱可能な材料を用いる必要があり、電磁誘導加熱材料とは、磁界によってその中にうず電流が発生し、発熱する材料をさす。その材料の例としては鉄、アルミニウム、銅などが挙げられる。

構成の方法としては、吸着剤を付着させる基材として使用する方法がある。フィルタの形状としてたとえばハニカム状に加工した電磁誘導加熱材料に吸着剤を担持することで、自己発熱可能なフィルタが得られる。

また、基材でなくとも、吸脱着フィルタの近傍もしくは接触する状態に自己発熱材料を配置することで、自己発熱材料が温められると、その熱が吸脱着フィルタに伝わり、吸着剤が吸着した水分や有機分子の脱着を促すことができる。

なお、管の中に吸着剤と電磁誘導加熱材料を入れた吸脱着管もしくは管自体が電磁誘導加熱材料であったり、管の一部位、特に管の内壁が電磁誘導加熱可能材料で吸脱着管を構成し、吸着したいものを含んだ空気、もしくは液体を流し込む。吸着後、磁界を与えることで、電磁誘導加熱可能材料が発熱し、吸着剤をあたため、吸着物を放出して吸着管を再生する。この場合、通電ヒーターなどで温めるときは電源との接触が必要であったが、電磁誘導加熱であるため、非接触式であるため耐久性が向上する。また、管自体が電磁誘導加熱材料であっても、管の一部位、特に管の内壁が電磁誘導加熱材料であるとより加熱に効果がある。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に示すように、磁界によって自らうず電流を発生し、発熱する電磁誘導加熱材料（たとえば、鉄、アルミニウム、銅など）によって、たとえば平板状のもの(平シート)２と波型のもの(波シート)３を繰り返し張り合わせた、ハニカム形状のフィルタ(ハニカムフィルタ)１を作成する。

また、フィルタの成型法としてほかに、押し出し成型法などがある。

なお、図２に示すように、ハニカム形状のフィルタとしては、電磁誘導加熱材料２ａ（平シート）、３ａ（波シート）を、吸着剤などを担持しやすい繊維状や多孔性の空隙をもつシート２ｂ（平シート）、３ｂ（波シート）ではさんだものでも良い。

そして、図３に示すように前記、ハニカム形状などのフィルタの基材４に吸着剤５を担持して、ファン６などをもちいてフィルタ中を通気７することで、たとえば空気中の水分や臭いなどの有機ガスを吸着することができる。また、吸着剤５を基材４と接着するために、接着剤８を使用するのが望ましい。このとき、吸着剤５と接着剤８の割合は、吸着剤５が接着剤８との重量比率の６０〜９９％が望ましく、これにより吸着剤５の表面が有効に吸着を行うことができかつ基材４からはがれることなく接着することが可能であり、さらに好ましくは８５〜９５％である。また、加熱により吸着剤５を再生するため、接着剤８としては耐熱性の高いものが望ましく、たとえば無機物の接着剤が望ましい。

吸着剤５の担持方法としては、基材表面にローラー等をもちいて、吸着剤５や接着剤８を分散した液を塗りつける方法があり、さらにたとえば、塗りつけたものを焼結などによって焼き付ける方法がある。

また、接着剤８を基材４表面に塗り、吸着剤５を噴霧して、基材４表面に並べる方法がある。また塗りつけ回数としては、接着剤８と吸着剤５の塗り付けを複数回行うのが望ましい。

そして、図４のように、吸着剤５を担持したフィルタ９の近傍に、たとえば電磁コイル１０などを設置し通電すると、電磁コイル１０より磁界１１が発生し、それによりフィルタ９の基材４が自己的に発熱して、吸着剤５をあたため（熱移動方向１２）吸着物を放出１３し、吸着可能な状態に再生することができる。

なお、発熱と同時に、たとえばファンなどで風を送ることで放出したものの気中濃度があがらず、効率的に脱着が進む。

なお、図５に示すように回転式の円形吸脱着フィルタ１４であれば、連続的な吸着再生のサイクルシステムを組むことが可能であり、吸脱着フィルタ内をファン６によって通気１５し、かつ回転手段１６によって回転させながら、処理ゾーンでは空気中のたとえば水分や有機分子をフィルタに吸着させる、再生ゾーンでは、近傍に電磁コイルボックス１７に入れた電磁コイル１０を用意し、磁界を発生させ、素子自体を発熱させることで円形吸脱着フィルタ１４を再生する。

再生によって脱着した水分や有機分子は、外部に排気１８、もしくは濃縮回収できる。

（実施の形態２）
図６と図７にしめすように、電磁誘導加熱可能な材料で作成した線形の材料１９に吸着剤５をコーティングする。その線を重ね合わせて、メッシュ状に加工してメッシュ状フィルタ２０とすることができる。なお、その接着には実施の形態１と同様に接着剤を使用することが望ましい。

なお、実施の形態1と同様に、回転式のフィルタ形状にすることで連続的な再生機構をもった吸着装置を得ることができる。

（実施の形態３）
図８に示すように、電磁誘導加熱可能な材料で、網状のケース２１もしくは通気孔をもつケースを作成し、その中に吸着剤２２を入れる。このときの網目もしくは孔の大きさは吸着剤２２が漏れ出さない大きさでなくてはならない。たとえば、吸着剤２２を粒状に加工し、網目をその径より細かくしなくてはならない。吸着剤２２の粒の大きさとしては直径０．５〜２０ｍｍが吸着性能を保持しつつ、網目を抜けにくいという効果があり、さらに好ましくは１ｍｍ〜１０ｍｍが望ましい。

なお、実施の形態１及び２と同様に、回転式のフィルタ形状にすることで連続的な再生機構をもった吸着装置を得ることができる。

（実施の形態４）
特にフィルタ基材に電磁誘導加熱ができる材料を用いなくても、図９に示すように、再生空気２３の送風装置２４と吸脱着フィルタ２５の間に電磁誘導加熱材料２６を加熱手段としてはさみこみ、電磁コイル１０より磁界１１を発生させることで、電磁誘導加熱材料２６を加熱して、温風を吸脱着フィルタ２５に送り込み、吸脱着フィルタ２５を加熱することが可能である。

なお、再生空気を送る部分だけに加熱手段が存在してもよい。

なお、フィルタの端面に設置しなくても、図１０のように、吸脱着フィルタ２５ａと吸脱着フィルタ２５ｂの間に、加熱手段２６を挟み込んで、再生の補助的手法として用いても良い。

なお、実施の形態１と同様に、回転式のフィルタ形状にすることで連続的な再生機構をもった吸着装置を得ることができる。

（実施の形態５）
図１１にしめすように、管２７の中に吸着剤２８と電磁誘導加熱材料２９を入れる。このとき吸着剤２８の大きさは直径で１μm〜２０ｍｍが望ましく、小さい粒形のほうが圧力損失はあがるが、単位体積あたりの表面積が大きく吸着能力の向上する。また、電磁誘導加熱材料は、うず電流が起こりやすくかつ吸着剤２８との接触面積が大きくなる状態のものが望ましい。たとえば、板状でねじれた、螺旋形状のものが望ましい。また、管の内壁に、電磁誘導加熱材料を用いるのが熱の発生をより効率的に行うためには望ましい。

そして管２７の中を、水分、有機ガスなどの吸着させたい物を含んだ、たとえば空気、有機ガス、もしくは液体３０を流し込むことで、処理空気、もしくは処理液体３１が得られる。

吸着後、外部より電磁コイル１０によって磁界１１を管２７に与えることで、電磁誘導加熱が起こり、吸着剤２８が温められ、吸着したものを放出し、再生することができる。

磁界を発生するコイルを設け、電磁誘導加熱による自己発熱機能を搭載した吸脱着フィルタを用いることで、処理空気温度の低い連続吸脱着式除湿機、脱臭機が得られる。

吸着管のなかに、電磁誘導加熱材料を入れ、近くに磁界発生装置を設けることで、電源等に接触しない状態で再生可能な、吸脱着管が得られ、耐久性の高い吸着再生装置が得られる。

本発明の実施の形態１のハニカムフィルタ図 同実施の形態１のハニカムフィルタ図 同実施の形態１の吸脱着フィルタ詳細図 同実施の形態１の磁界発生時における吸脱着フィルタの脱着図 同実施の形態１に示す連続式吸脱着システム図 同実施の形態２の線形電磁誘導加熱材料に剤を塗布した図 同実施の形態２のメッシュ状吸脱着フィルタ図 同実施の形態３のケース型吸脱着フィルタ図 同実施の形態４の電磁誘導加熱材つき吸脱着フィルタ図 同実施の形態４の電磁誘導加熱材つき吸脱着フィルタ図 同実施の形態５の吸脱着管を示す図 従来例の除湿機を示す図 同吸脱着フィルタの詳細図

符号の説明

１ ハニカムフィルタ
２ 平板（平シート）
３ 波板(波シート)
２ａ 平シート（電磁誘導加熱材料)
２ｂ 平シート（吸着剤担持用）
３ａ 波シート（電磁誘導加熱材料)
３ｂ 波シート（吸着剤担持用）
４ 基材
５ 吸着剤
６ ファン
７ 通気
８ 接着剤
９ 吸脱着フィルタ
１０ 電磁コイル
１１ 磁界
１２ 熱移動方向
１３ 吸着物の放出
１４ 円形吸脱着フィルタ
１５ 通気
１６ 回転手段
１７ 電磁コイルボックス
１８ 排気
１９ 線形基材
２０ メッシュ状フィルタ
２１ 電磁誘導加熱ケース
２２ 吸着剤（０．５〜２０ｍｍ）
２３ 再生空気
２４ 送風装置
２５ 吸脱着フィルタ
２６ 加熱手段（電磁誘導加熱材料）
１６ａ 回転手段
１６ｂ 回転手段
２５ａ 吸脱着フィルタ
２５ｂ 吸脱着フィルタ
２７ 管
２８ 吸着剤（1μm〜２０ｍｍ）
２９ 電磁誘導加熱材料
３０ 空気（もしくは液体）
３１ 処理空気（もしくは処理液体）
１０１ 吸脱着フィルタ
１０２ フィルタ基材
１０３ 吸着剤
１０４ 空気の流れ
１０５ ファン
１０６ 除湿された空気（供給空気)
１０７ 回転手段
１０８ 加熱手段
１０９ 再生空気
１１０ 熱交換器
１１１ 吹き込み空気
１１２ 結露した水
１１３ タンク

Claims (9)

1. 吸着剤で構成されたフィルタの一部もしくは全体が発熱することで、吸着剤に吸着した水分もしくは有機ガスが放出されることを特徴とした吸脱着フィルタ。
2. 吸着剤と吸着剤を固定する構造体から成るフィルタで、前記吸着剤の固定材が発熱することで、吸着剤が吸着した水分もしくは有機ガスを放出することを特徴とした吸脱着フィルタ。
3. コイルを近くに有して、前記コイルに電流を流すことにより生じる磁界によって前記フィルタを構成する電磁誘導加熱可能な吸着剤または吸着剤の固定材のどちらか一つもしくはその両方が発熱することを特徴とした請求項１もしくは請求項２記載の吸脱着フィルタ。
4. 磁力線によって発熱する電磁誘導加熱可能な材料で作成した吸気面、排気面を備えたケースに吸着剤をいれて、磁力線により、電磁誘導加熱可能な材料を発熱させることを特徴とした請求項１乃至３記載の吸脱着フィルタ。
5. 吸着剤中に電磁誘導加熱可能な材料を埋めこんで、磁力線によって電磁誘導加熱可能な材料を発熱させることで、吸着剤を温めることを特徴とした請求項１乃至３記載の吸脱着フィルタ。
6. 通風穴の開いた電磁誘導加熱可能な材料を、吸着剤と吸着剤の固定剤で構成されるフィルタの片面に配置する、もしくは両面をはさんで配置し、電磁誘導加熱によりフィルタを温めることを特徴とした請求項１乃至２記載の吸脱着フィルタ。
7. 通風穴の開いた電磁誘導加熱可能な材料を、吸着剤と吸着剤の固定剤で構成するフィルタではさみこみ、電磁誘導加熱により吸着剤をあたためることを特徴とした請求項１乃至２記載の吸脱着フィルタ。
8. 吸着剤と電磁誘導加熱可能な材料とを混合して充填した管と、その管の近くに磁力線発生装置を配置し、磁力線を発生させることで、管の内部を温めることを特徴とした吸脱着管。
9. 請求項１から８に記載された吸脱着フィルタ、吸脱着管をひとつもしくは複数用いた吸着再生装置。

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