JPH01274824A - 除湿システム - Google Patents

除湿システム

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JPH01274824A
JPH01274824A JP63104106A JP10410688A JPH01274824A JP H01274824 A JPH01274824 A JP H01274824A JP 63104106 A JP63104106 A JP 63104106A JP 10410688 A JP10410688 A JP 10410688A JP H01274824 A JPH01274824 A JP H01274824A
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JP
Japan
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air
dehumidification
membrane
dehumidifying
polymer
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Application number
JP63104106A
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English (en)
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Haruo Watanabe
晴生 渡辺
Makoto Nakao
真 中尾
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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    • F24F2003/1435Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification comprising semi-permeable membrane

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えば空気調和装置などの除湿ユニットに関
する。
[従来の技術] 気体、特に空気の乾燥は従来工業的に!、1、シリカゲ
ル、活性アルミナ、合成ゼオライトなどの無機質合成吸
着剤による吸着除湿法、塩化カルシウム、五酸化燐、水
酸化カルシウムなどの固体吸湿剤による吸収除湿法、冷
凍機による冷却除湿法、イオン交換樹脂法、または膜分
離法によるものか実用新案出願公告55−46250 
、特許出願公告61−20804 、特許出願公告61
−40059および特許出願公開62−7417に記載
され−Cいる。しかし、上記吸着法、吸収法、イオン交
換樹脂法は再生が必要であり膜分離法に比べると除湿に
より多くのエネルギーを必要とする。−上記の冷却法は
他の方法に比べてより多くのエネルギーを要する。また
従来の膜分離法&こよるものは中空糸膜を使用したもの
で材質の特性上水分の透過量が著しく少ないためガス濃
度計測時のガスの除湿又は半導体の製造プロセス用ガス
、例えば高純度のM素、ヘリウム、シランガス等から数
PPmの水分を除湿する場合に限られでいる。
従来、送風機、空気熱交換器、冷凍機、工へ・フィルタ
および回転床式除湿器からなる空気調和装置においては
、上記除湿器の再生帯域において熱風を用いる。熱風に
よって上記除湿器のロータに設けられた吸着剤、吸収剤
および支持材は高温となり、それが除湿JjV域におい
て空気調和用の空気を除湿すると共にその温度上胃を起
こし冷房用の場合、冷却に用するエネルギー頃の増大さ
せる欠点があった。しかし、冷凍冷却法に比べるとより
省エネ的であったが大型化はさけられなかった。更に、
ビル等の空気調和装置に回転床式除湿器を用いて外気を
除湿後乾燥空気を冷却する方法は冷凍冷却法に比べてよ
り省エネ的であるとされていたが、本方法では吸着、吸
収剤の再生に熱風を使用するためロータの回転によって
除湿過程中の乾燥空気の温度が−に胃するため余分の冷
却角rRを牛じさせていた。又、ロータの回転装置等で
スペースが必要であり小型化が困難であった。
[発明の解決しようとする問題点1 本発明は、従来技術が有していた前述の欠点を解消しよ
うとするものであり、水分の透過量が大きい除湿膜によ
る膜分離型除湿ユニットとエヤフィルタおよび送風機か
らなる除湿システムを提供することを目的とする。
本発明は膜分離型除湿ユニットに使用することによって
高い水通過1が得られで、当部針を小型化ならしめ、又
前記の回転床式除湿器に比べて除湿過程で乾燥空気の温
度上昇を生じさせることがなく、且つ、長時間の運転が
可能な空気調和装置を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明の上述の目的は、送風機、エアフィルタ及び除湿
ユニットからなる除湿システムであった、除湿ユニット
は、イオン交換基を有する重合体の非多孔膜の一方の面
に除湿すべき気体を流過させ、他方の面に減圧気体を存
在させるか又は減圧気体を流過させる構成を有し、除湿
すべき気体は送風機の駆動力によりJ、アフィルタ及び
除湿ユニットの順に通過するようにしたことを特徴とす
る除湿システムによって達成させることが判明した。
本発明の除湿システムにおける除湿:Lニットは、イオ
ン交換基を有する重合体の非多孔膜からなる分離膜が使
用されるか、本発明では、このなかでも、特定範囲の、
吸水率、イオン交換容量、固定イオン濃度及び厚みを有
する膜が、水蒸気透過量が大きく、且つ水蒸気分離係数
を高めるために好ましいことが判明した9即ち、本発明
では、固定イオン濃度が1〜6N、吸収率が20〜25
0重量%、イオン交換器;dが1.05〜2.5ミリ当
量/g、厚みが0.1〜150μmである膜が好ましく
は使用される。固定、イオン濃度が、1〜より小さいと
きは、水蒸気透過速度と水蒸気選択性が低ドし、6Nを
越えると水蒸気透過速度が苦しく低下する。特には2〜
5Nが好ましい。また、吸収率が20屯量%より小さい
ときには、水蒸気透過速度の低下が生じ、250重量%
を超えると膜形態保持能力が損なわれる。特に吸水率は
22〜100市量96が好j冗しい7一方、イオン交換
容量は、1.05〜2.5ミリ当量/g・樹脂、特に1
.1〜260ミリ当量/g・樹脂とすることが本発明の
水蒸気の透過速度、分離係数の優れた除湿膜を得ろため
と膜強度の大きな高分子重合体を得るために好ましい9
イオン交換膜基な有する非多孔膜を使用した場合、次式
で表わされる水蒸気透過速度Qど膜厚しの関係がある。
Q= (a t+P′)/l: ここで、a:透過係数の膜厚依存係数。
■)′:膜厚0μm外挿時の透過係数とする。このため
膜厚が厚くなっても透過量の減少は少ない。
一方、窒素、酸素の気体の透過速度は膜厚に反比例する
ので一定の厚みとすることで分離係数を高めることにな
る。よって、除湿膜どして水蒸気透過速度、分離係数、
膜の強度、品質管理−1−から膜厚を1〜100μm、
特に1〜50μmとすることが好ましい。
本発明での除湿膜は前述のポリマーを多孔質基材、例え
ば、強度]−充分な不織上に含浸、乾燥させて、付着晴
が+nl述の3ヒうに膜厚とし2て0.1〜 !501
Ln+の平膜または中空糸の形とする。
このように本発明に使用される非多孔膜の41するイオ
ン交換基とし・では、スルホン酸、スルホン酸塩、カル
ボン酸、カルボン酸塩等のカチオン交換基が使用できる
。なかでも、スルホン酸が吸水性が高く、耐熱性に優れ
容易に製造できるので好ましい。
本発明の除湿ユニットにおいては、イオン交換膜からな
る除湿膜を支持する、多孔質基材と接する膜面と反対の
膜面に高速の湿り空気、などの気体を好ましくは0.1
m/秒以」二で流過し。
多孔質基材側の膜面を減圧、または乾燥ガス、例えば空
気、窒素ガスと接触させることによって湿り空気中の水
蒸気を選択的に除湿膜を通過させるごとによって除湿す
る。従来の技術によれば、水蒸気透過量が1 ” 10
m8/ m’、atm、時間と低かったのに比べて本発
明の除湿膜よれば、従来値の10倍以上に増加する。
本発明の除湿システムは上記のように、エヤフィルタ、
送風機からなるが、その代表側が第1図に示される2第
1図においてillはエヤフィルタ、(2)は送風機、
(3)は除湿機能をもつ分離膜、(4)は多孔質基材、
(5)は水蒸気を通す通気体、(6)は通気管、(7)
は真空ポンプ、(8)はカバーを示す、除湿膜は上記(
η、(4)および(5)からなる6本構成の場合は、通
電体(5)側を減圧とり、ているか、当部分番こ乾燥ガ
スを流しても何ら本発明の基本的な相異を示すものでは
ない。
本発明による除湿ユニットにおける水蒸気透過iQは、
該膜間の差圧△P、すなわち湿り空気の除湿膜面におけ
る水蒸気分圧と裏面の真空度、又は乾燥ガス中における
水蒸気分圧の差が一定ならば、水蒸気透過1QIN’/
m”、atm 6時間は、空気流連速Uo(0,1= 
10+Tl/ s間)に比例ずろ。
水蒸気透過量Qは、前述の流速U0を一定とすると前述
の差圧ΔPに比例する。以上のことから単位面積当たり
の膜の水蒸気透過1)Qを増加させるには、流速U0お
よび差圧△Pを大きくすることも用途上有効である。
第1図、において、濯り空気(8)は、エヤフィルタf
1)によって除塵され清浄空気(9)となり、除湿膜分
離層(3)に接触流通することによって除湿され乾き空
気(8)となる。一方、水蒸気は、前述の除湿膜(31
、+4+および(5)を通過し、通気管(6)、真空ポ
ンプ(7)を通り系外(1))にυト出される。送風機
(2)は、湿り空気(8)を供給し、真空ポンプ(7)
は、除湿膜の通気体(5)内を減圧又は真空にする。
第2図は、本発明による住居用の除湿装置を示す0部屋
内の湿り空気(12)は、エヤフィルタ(13)を通過
し、シロッコファン(14)によって除湿膜(15)表
面に供給される。除湿膜(15)は、平膜状に製作され
両面に分離層(16)、およびその支持体としての多孔
質基材の一種の不識布(17)、および通気路のための
プラスチック多孔板(18)から構成される。多孔板(
18)端には通気管(19)が連結され、前述の分離層
(16)を通過した水蒸気が、真空ポンプ(20)で吸
引、排出される。住宅事情の悪化、密集化また密閉化に
よって住居内に多湿化が生じた場合または、浴室等の除
湿システムとして除湿水N5〜10f2/日にできる。
第3図は、本発明による常温乾燥用の除湿装置を示す、
場内の湿り空気(21)は、エヤフィルタ(22)を通
過し、シロッコファン(23)によって除湿!1I(2
41表面に供給される。除湿膜(24)の湿り空気の通
路面積を変えて出口湿度を制御する間隙調整板(25)
を示す。
表面流速によって水蒸気透過量が変化するので&[調整
板125)の出し入れによって出口空気(26)の湿度
を制御することが可能である。他の部分は第2図のシス
テムの構成と同じであ机 第4図は、本発明の別の除湿装置を示す。
外気(44)に含まれる粉塵汚染物質がエヤフィルタ(
49)によって除塵され分離層(41)に付着するのを
防I卜する。一方、冷凍機の圧縮機(50)によってフ
ロンガスは圧縮され凝縮機(51)によって液化し、膨
張弁(52)によって膨張、気化し空気熱交換器(53
)で送風機(54)によって供給される乾き空気(55
)を冷却する。(55)は、凝縮器(51)の冷却水ま
たは冷却空気である(501゜+51). (52)及
び(53)は管で接続される。空気熱交換器(53)に
よって冷却乾き空気(56)となり使用先へ供給される
。使用状況によっては、還元口(57)よりその一部が
還流される。(58)は空気の流路であるダクトを示す
。1iiT述の膜材による分離層(41)はその表面の
触れる湿り空気(44)の流速にはf比例してその水道
過量が上昇するのでダクト(58)の流路内に設置して
高速の湿り空気(44)が流れるようにすることが除湿
性能を増加させるために望ましい。
[効果の説明] 本発明による除湿システムを有する空気の除湿装置の効
果は以下の通りである。
(1)吸着吸収等による除湿法に比べて、本発明の除湿
膜を使用することにより再生が不要で省エネの除湿法を
完成させた。
(2)フィルタおよび送風機を組み合せ、除湿膜の片面
を減圧または乾燥ガスを流すことで長時間の連続使用が
可能である。
(3)従来の膜分離法による除湿に比べて、本発明によ
る水蒸気透過量はその10倍以上になり、除湿装置の小
型化実用化が容易となる。
(4)調温調湿を要する空気調和装置において冷房負荷
の減少による省エネ効果、自装置の小型化によるビルの
スペースの有効利用の優れた効果を有する。特に夏期に
空気の湿度を40%程度まで下げれば従来湿度60%、
室温26℃で冷房してる状態から室温を28℃まで上げ
ても体感温度は同じとなるのでさらに省エネが可能とな
り、我が国等においては冷房時間、期間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の代表的な防湿システムを示し、第2
図は1本発明による住居用の除湿装置を示し、第3図は
、本発明の常温乾燥用の除湿装置を示し、第4図は、本
発明の別の除湿装置を示す。 (1)エアフイルタ、(2)送風機、(3)除湿膜、(
4)多孔質基材、(5)1通気体、(6)通気管、(7
)真空ポンプ、(9)清浄空気、(12)湿り空気、(
13)エアフィルタ、(14)ファン、(15)除湿膜
、 +16)分離層、(17)不織布、(18)多孔板
、(19)通気管、 120)真空ポンプ、(21)湿
り空気、(22)エアフィルタ、  [23)ファン、
  +24)除湿膜、(25)調整板、[441外気、
 (49)エアフィルタ、(41)分離層、 (50)
圧縮機、(51)凝縮器、(52)膨張弁、 (53)
熱交換器、(54)送風器、(55)乾燥空気、(56
)冷却乾燥空気。 第 7 1ffl 躬2 回 め 3 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)送風機、エアフィルタ及び除湿ユニットからなる
    除湿システムであって、除湿ユニットは、イオン交換基
    を有する重合体の非多孔膜の一方の面に除湿すべき気体
    を流過させ、他方の面に減圧気体を存在させるか又は乾
    燥気体を流過させる構成を有し、除湿すべき気体は送風
    機の駆動力により、エアフィルタ、及び除湿ユニットの
    順に通過するようにしたことを特徴とする除湿システム (2)イオン交換基を有する重合体の非多孔膜が、固定
    イオン溶度が1〜6N、吸収 率が20〜250重量%であり、厚みが0.1〜150
    μmである特許請求の範囲(1)の除湿システム (3)イオン交換基を有する重合体の非多孔膜が、スル
    ホン酸基又はその金属塩基を有するフルオロポリマーか
    らなる特許請求の範囲 (1)又は(2)の除湿システム (4)イオン交換基を有する重合体の非多孔膜が、カル
    ボン酸基又はその金属塩基を有するフルオロポリマーか
    らなる特許請求の範囲 (1)又は(2)の除湿システム (5)イオン交換基を有する重合体の非多孔膜が、スル
    ホン酸基又はその金属塩基を有する非架橋性の炭過水素
    ポリマーからなる特許請求の範囲(1)又は(2)の除
    湿システム(6)除湿システムが熱交換器を有し、且つ
    熱交換器は除湿ユニットの後流に位置せしめた特許請求
    の範囲(3)、(4)又は(5)の除湿システム
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5665146A (en) * 1993-07-03 1997-09-09 Mizobe; Kunitaka Dehumidifier
US5985005A (en) * 1994-10-13 1999-11-16 Mizobe; Kunitaka Dehumidifying device
US6755898B2 (en) * 2002-07-26 2004-06-29 Daewoo Electronics Corporation Oxygen-enriched air supplying apparatus
JP2010286197A (ja) * 2009-06-12 2010-12-24 Daikin Ind Ltd 調湿装置

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