JPH0154613B2 - - Google Patents

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JPH0154613B2
JPH0154613B2 JP55140884A JP14088480A JPH0154613B2 JP H0154613 B2 JPH0154613 B2 JP H0154613B2 JP 55140884 A JP55140884 A JP 55140884A JP 14088480 A JP14088480 A JP 14088480A JP H0154613 B2 JPH0154613 B2 JP H0154613B2
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JP
Japan
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moisture
carbon fiber
air
cooling system
water
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JP55140884A
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JPS5765526A (en
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Yoshio Imamura
Takeo Nishi
Hideki Komagata
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Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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Publication date
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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
    • F24F3/1411Air-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 by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant
    • 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
    • F24F3/147Air-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 with both heat and humidity transfer between supplied and exhausted air

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Central Air Conditioning (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、水分吸着剤及び/又は水分吸収剤を
用いた冷房システムに関する。冷房システムは、
最近各ビルデイングに装備され、更に各家庭にも
普及しつつある。冷房装置は、大別すると水を空
気中に蒸発させることによつて冷却し、この水に
よつて冷房する吸収型と加圧フロンを断熱膨張さ
せて冷却するフロン圧縮型とがある。上記吸収型
冷房装置は、水の蒸発効率を向上させるために通
常、空気を乾燥させるが、その水分吸収剤又は吸
着剤としてシリカゲル、ゼオライト、塩化リチウ
ム等が用いられる。しかし、これらの吸収剤は通
常粉末状であるため、これらを充填した領域に空
気を通過させる際には、大きい圧力損失を生じ、
そのためのエネルギー損失も大きい。この欠点を
改良するために上記吸収剤粉末を紙、布、フイル
ム等に貼着して、このシートに平行に空気を流す
方法が提案されているが、この貼着の際に接着剤
を使用するので吸収剤の吸収能が低下するのみで
なく、脱落も多く好ましい手段とはいえない。ま
たポリウレタンフオームのような発泡体にシリカ
ゲル、ゼオライト、活性アルミナのような水分吸
着剤を付着させ、その後焼結させ、得られた網状
体中に空気を流す方法も提案されているが、網状
体は、粉体中に空気を流す程ではないにしても通
過抵抗がかなり大きく、従つて圧力損失も大き
い。また得られたものがもろくて破損しやすい欠
点がある。 本発明は、上記のような従来法の欠点を改良
し、通気抵抗が少なく、かつ効果的に乾燥空気を
作ることができ、これによつて効率的な冷房を行
うことができる冷房システムを提供するものであ
る。 すなわち、本発明は、乾燥空気を水に接触させ
て得られる冷水により冷房を行う冷房システムに
おいて、空気を水分吸着剤及び/又は水分吸収剤
含有炭素繊維に接触させ、乾燥空気を得る手段、
該乾燥空気を水に接触させて冷水を得る手段、該
冷水により冷房を行う手段、および、水分を吸着
した該炭素繊維を太陽光又はその他の熱源に曝し
集蓄した熱によつて水分を離脱させ前記炭素繊維
を再生する手段とよりなる冷房システムである。 上記炭素繊維は、紙状、不織布状、布状等のシ
ート状に成形することができるので、このシート
に平行に空気を流すことによつて圧力損失を小さ
くして、しかも効率的に水分を吸収させることが
できる。 本発明に使用する炭素繊維としては、セルロー
ス繊維、フエノール樹脂繊維、アクリル系樹維、
架橋ポリオレフイン繊維等を炭化したものが使用
され、これらを不織布シートに成形したもの、あ
るいは少量の他の繊維、例えば木材パルプ、有機
繊維の短繊維と混抄又は混合した紙状又は不織布
シート等として使用される。これらの炭素繊維
は、更に賦活して活性炭素繊維としたものが好ま
しい。活性化することによつて炭素繊維自体にも
水分吸着能が付与され、吸水性能を一層高めるこ
とができる。 また本発明に使用する水分吸着剤としては、シ
リカゲル、ゼオライト、活性アルミナ等があり、
水分吸着剤としては、塩化リチウム、塩化カルシ
ウム、臭化リチウム、塩化マグネシウム等の潮解
性塩類等がある。 これらの水分吸着剤及び/又は水分吸収剤を炭
素繊維に含有させるには、炭素繊維表面に上記水
分吸着(収)剤を親水性接着剤によつて付着させ
てもよいが、好ましい手段は、炭化前の繊維中に
含有させ、これを炭化、焼結させる方法である。 水分吸着(収)剤含有炭素繊維シートはハニカ
ム状に組み立て、その間隙に空気を通すことによ
り水の吸着を行い、一方このハニカム状組立体を
加熱して吸着された水を除去する手段をとつても
よい。この場合には、このハニカム状組立体を複
数個準備し、交互に水の吸収と除去を行つてもよ
い。第1図はその水分吸着(収)剤含有炭素繊維
シートを用いたハニカム状組立体の一例を示す斜
視図であつて、水分吸着(収)剤含有炭素繊維シ
ートを波形に成形して空気不透過性シートに貼着
した段ボール状シート2が交互に直交して積層さ
れており、一方の側面から被処理空気Aがその間
隙を通過し、その面に直角な面からは冷却ガスB
が入つて間隙を通過するようになつている。被処
理空気Aはこの組立体を通過する際に水分が吸着
され、乾燥空気となつて放出され、合わせてこれ
と直行する冷却ガスBによつて冷却されて益々乾
燥度が高められる。かかる乾燥空気とは絶対湿度
0.03KgH2O/(Kg空気)以下に乾燥された状態の
空気である。この組立体では、被処理空気が水分
吸着(収)剤含有炭素繊維シートと平行して流れ
るので圧力損失がきわめて少なく、円滑に運転可
能であるという利点がある。 また別の実施態様として水分吸着(収)剤含有
炭素繊維シートを環状ベルトに成形し、これを徐
徐に循環移動させながらその一部で水分の吸着
(収)を行い、他方の一部で水分の離脱とともに
水分吸着(収)剤含有炭素繊維の再生を行う方法
がある。第2図は、その実施態様の一例を示す断
面図であつて、環状ベルトに成形された水分吸着
(収)剤含有炭素繊維3は徐々に矢印方向に移動
し、水分吸着室4内において被処理空気Aと接触
し、空気A中の水分は水分吸着(収)剤含有炭素
繊維シート3に吸着されて乾燥され、合わせて冷
却水を通す冷却管5によつて冷却される。一方、
水分脱着室6では、外部から太陽熱又は他の熱源
例えば熱風、ヒーターにより加熱されて水分が蒸
発することによつて水分吸着(収)剤含有炭素繊
維シート3は乾燥、再生される。また水分脱着室
6内の加温された湿潤空気は、そのまま系外に放
出されるか、あるいは暖房用、給湯設備等の熱源
としても使用できる。 更に別の実施態様として、水分吸着(収)剤含
有炭素繊維シートの片面に被処理空気を接触させ
て乾燥空気を得るとともに、その反対面に太陽熱
又は他の熱を当てて、該水分吸着(収)剤含有炭
素繊維シートの厚み方向に水分を移動させつつ、
同時に吸着(収)、再生操作を行う方法がある。
第3図は、その実施態様の一例を示す断面図であ
つて、水分吸脱着室7の中央には水分吸着(収)
剤含有炭素繊維シート8が装備され、このシート
8によつて水分吸脱着室7が上室7aと下室7b
に区画されている。下室7bでは被処理空気Aが
通過し、その間に水分吸着(収)剤含有炭素繊維
シート8と接触して水分が吸着され、乾燥空気と
なつて冷房装置へ送られる。また上室7aでは太
陽熱その他の熱源によつて水分吸着(収)剤含有
炭素繊維シート8が加熱され、下室7bで吸着さ
れた水分が水分吸着(収)剤含有炭素繊維シート
8中を移動して上室7aの面から蒸発する。従つ
て簡単な装置で水分の吸着(収)と脱着を同時に
行うことができる。また下室7a中の湿潤空気C
は温水器等の熱源としても使用可能であるし、ま
た冬期には第3図の装置をそのまま集熱器として
使用し、暖房等に用いることもできる。 第4図は、上記空気乾燥装置を実際の冷房シス
テムに組みこんだフローシートの一例であり、第
2図の装置を使用した場合を示す。第4図におい
て水分吸着(収)剤含有炭素繊維シート3に水分
を吸着させて乾燥した空気は冷水塔9に送られ、
底部の放出管10から放出され、一方、冷水塔9
の頂部に設けられた水放出管11からは散水さ
れ、放出された空気は水と接触して水分を吸収
し、水は空気の温度における湿球温度近くまで冷
却されて蓄冷槽12に送られ、冷房用の水と熱交
換して再び冷水塔9に送られて冷却される。他
方、冷水塔9で水分を吸収した湿潤空気は再度水
分吸着室4に送られて水分を吸着(収)されて循
環する。 蓄冷槽12で熱交換によつて冷却された水は放
冷室13を冷房し、再び蓄冷槽12に還元されて
冷却されて循環する。 水分脱着室6で温められるとともに水分を吸収
した空気は、そのまま系外に放出してもよいが、
蓄熱槽14に送つて暖房用又は温水器用の水と熱
交換して再び水分脱着室6に循環してもよい。蓄
熱槽14で温められた暖房用又は温水器用の水は
放熱室13(放冷室と同じ)で放熱する。従つて
このシステムは冷房、暖房両用に利用できる。 本発明に使用する水分吸着(収)剤含有炭素繊
維は、関係湿度が比較的小さい状態で高い平衡吸
着量を示すので、関係湿度の高い雰囲気で平衡吸
着量の大きい吸着(収)材、例えばセルロース、
ポリアクリル酸ソーダ等の親水性繊維、細孔径及
び/又は細孔表面積の大きい活性炭素繊維等から
なるシートと併用してもよい。この場合には、空
気の水分吸着(収)を複数段に分けて、湿気の多
い空気をまず湿度の高い雰囲気で平衡吸着量の大
きい吸着(収)材シートに接触させて水分を吸収
させ、次いで水分吸着(収)剤含有炭素繊維シー
トに接触させて更に水分を吸着(収)させること
により水分吸着(収)効率が著しく向上し、冷房
温度を著しく低下させることができる。 第5図は、上述の多段式水分吸着法を実施する
場合のフローシートの一例を示したものであつ
て、空気は、まず湿度の高い雰囲気で平衡吸着量
の大きい吸着(収)材シートを使用した水分吸着
室15で該シートに接触して水分が吸着され、次
いで本発明の水分吸着(収)剤含有炭素繊維シー
トを使用した水分吸着室15′で該シートと接触
して更に水分を吸着されて乾燥空気となつて冷水
塔9に送られる。冷水塔9では第4図と同じく乾
燥空気と水が接触して水は蒸発潜熱により冷却さ
れて蓄冷槽12に送られ、水分を吸収した湿潤空
気は再び水分吸着室15に循環される。 また蓄冷槽12では冷却水は、冷房用の水と熱
交換して再び冷水塔9に循環される。冷房用の水
は蓄冷槽12で冷却されたのち放冷室13を冷房
し、再び蓄冷槽12に循環する。 本発明の冷房システム及び冷暖房システムには
多くの利点がある。これらをまとめて列挙すると
次のようになる。 (1) 高圧装置、過激な薬品等を使用しないで安全
性が高く、環境を汚染しない。 (2) 水分吸着(収)剤含有炭素繊維シートは膜状
であつて取扱いが容易であり、かつこのシート
に対して平行に空気を流すことによつて通気抵
抗が低く、従つて圧力損失が小さいので空気を
送るブロアの容量を下げることができ、エネル
ギー効率がきわめてよい。 (3) 水分吸着(収)剤含有炭素繊維は黒色である
ので、水分吸着材と太陽熱集熱器を兼ねさせる
こともでき、従つて集蓄された熱を利用して暖
房又は温水システムにも利用できるという利点
がある。 (4) 水分吸着(収)剤含有炭素繊維シートに対し
て直接電流を流し、ジユールによつて加熱し、
水分を脱着することもできる。 (5) 本発明の水分吸着装置は除湿装置としても利
用ことができる。 (6) 活性炭素繊維を使用すれば悪臭ガス、有害ガ
スの吸着剤でもあるので部屋、乗物等の脱臭装
置としても利用することができる。 次に具体的な実施例について本発明を説明す
る。 製造例 1 マツト状に成形した活性炭素繊維を塩化リチウ
ム10重量%水溶液に6時間浸漬放置した後、遠心
脱水し、110℃の熱風乾燥炉で乾燥し、塩化リチ
ウムを担持した活性炭素繊維マツトを得た(塩化
リチウム担持量11.7重量%) 次に温度29.3℃、関係湿度26%の乾燥空気を、
該炭素繊維マツト中に流し、水分吸着量を測定し
た。吸着量は約1時間で平衡に達し、その平衡水
分吸着量は、該炭素繊維マツトに対し21重量%で
あつた。 更に上記水分を吸着した活性炭素繊維マツト
に、温度98℃、関係湿度3%の大気を流して、該
活性炭素繊維マツトの再生を行つた。10分後平衡
量に達し、平衡水分吸着量は7.17重量%に低下し
た。 製造例 2〜4 製造例1と同様の方法により、活性炭素繊維の
塩化リチウム担持量、吸着時の空気の湿度及び再
生時の空気の温度を変えて試験を行つた。その条
件及び結果は次のとおりである。
【表】 上表から分かるように、塩化リチウム担持量が
多いほどマツトの平衡吸着量は増加している。 実施例 第4図に示した冷房システムにおいて、次のよ
うな条件で運転した。 (1) 製造例1で得た塩化リチウム担持活性炭素繊
維シート 幅2.00m、長さ4.5mの環状ベルト 吸着部面積 2m×2m 脱着部面積 2m×2m 吸着層、脱着層の距離 0.25m 目 付 200gr/m2 集熱面積(太陽熱) 4m2 ベルト移動速度 1回転/10分間 (2) 冷水塔 入口空気温度約30℃、関係湿度約20%(0.005
KgH2O/(Kg空気)) 出口空気温度約20℃、関係湿度約100% 得られる冷水温度約20℃ 循環空気量3m2/分 上記の条件で得られた冷水を放冷器に送つた時
の冷房能力は約1000Kcal/hr(8hr/日運転)で
あつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の冷房システムにおける水分
吸着(収)装置の一例を示す斜視図、第2図及び
第3図は、各々同じく水分吸着(収)装置の他の
一例を示す断面図である。また第4図は本発明の
冷暖房システムの一例を示すフローシート、第5
図は本発明の冷房システムの他の一例を示すフロ
ーシートである。 1,3,8:水分吸着(収)剤含有炭素繊維シ
ート、2:段ボール状シート、4,15,1
5′:水分脱着(収)室、5:冷却管、6:水分
脱着室、7:水分吸脱着室、9:冷水塔、10:
空気放出管、11:水放出管、12:蓄冷槽、1
3:放冷室(放熱室)、14:蓄熱槽。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 乾燥空気を水に接触させて得られる冷水によ
    り冷房を行う冷房システムにおいて、空気を水分
    吸着剤及び/又は水分吸収剤含有炭素繊維に接触
    させ、乾燥空気を得る手段、該乾燥空気を水に接
    触させて冷水を得る手段、該冷水により冷房を行
    う手段、および水分を吸着した該炭素繊維を太陽
    光又はその他の熱源に曝し集蓄した熱によつて水
    分を離脱させ前記炭素繊維を再生する手段とより
    なる冷房システム。 2 炭素繊維が活性炭素繊維である特許請求の範
    囲第1項記載の冷房システム。 3 水分吸着剤がシリカゲル、ゼオライト又は活
    性アルミナである特許請求の範囲第1項又は第2
    項記載の冷房システム。 4 水分吸収剤が塩化リチウム、塩化カルシウム
    のような潮解性塩類である特許請求の範囲第1
    項、第2項又は第3項記載の冷房システム。 5 水分吸着剤及び/又は水分吸収剤含有炭素繊
    維を環状ベルトに成形し、その一部で水分を吸着
    又は吸収させて乾燥空気を得、他の一部で水分の
    離脱とともに該炭素繊維の再生を行いつつ該環状
    ベルトを循環移動させることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項ないし第4項記載の冷房システ
    ム。 6 平面シート状に成形した水分吸着剤及び/又
    は水分吸収剤含有炭素繊維の片面に空気を接触さ
    せて乾燥空気を得るとともに、その反対面に太陽
    熱又は他の熱を当てて該シート状炭素繊維の厚み
    方向に水分を移動させつつ同時に水分の吸着又吸
    収操作と離脱操作とを行うことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第4項記載の冷房システ
    ム。 7 相対湿度の高い雰囲気で水分の吸着性能又は
    吸収性能のすぐれた繊維シートと水分吸着剤及
    び/又は水分吸収剤含有炭素繊維シートとに空気
    を順次接触させることにより乾燥空気を得ること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第6項
    記載の冷房システム。 8 水分吸着剤及び/又は水分吸収剤含有繊維シ
    ートの水分を離脱させた集蓄熱で空気を加熱し、
    この加熱空気を利用することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項ないし第6項記載の冷房システ
    ム。
JP55140884A 1980-10-07 1980-10-07 Cooling system Granted JPS5765526A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5773334A (en) * 1980-10-22 1982-05-08 Toyobo Co Ltd Space cooling system utilizing hydrophilic fiber

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