TWI404687B - 除濕滾筒及其製造方法 - Google Patents

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Okabe Toshihisa
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除濕滾筒及其製造方法
本發明係關於一種除濕滾筒,其係用於可同時進行利用除濕劑之對被處理空氣之除濕、及吸濕有水分之該除濕劑之再生,連續地對該被處理空氣進行除濕的旋轉再生式除濕機者。
家庭用除濕機係具有承載有除濕劑之旋轉式除濕滾筒、及使該除濕劑再生之加熱器的旋轉再生式除濕機。並且,該家庭用除濕機,不僅於絕對濕度高之夏天,於絕對濕度低之冬天,亦可用以於室內乾燥洗滌物,或防止水分凝結。因此,該家庭用除濕機之除濕滾筒必須於絕對濕度低之條件下亦具有優異之除濕性能。
又,於產業用除濕機之領域,對更低濕度空氣之需要亦增加,尤其是於半導體製造工場等,對極力將成為氧化之要因之水分除去的所謂乾空氣之需要日益增高。因此,產業用除濕機亦必須於絕對濕度低之條件下具有優異之除濕性能。
作為可吸附絕對濕度低之空氣中之水分的物質,可知有沸石。作為該沸石,可列舉:Y型沸石、X型沸石及A型沸石,於該等之中,Y型沸石與X型沸石或A型沸石相比,可於低溫下進行水分之脫濕,故一般認為最適合用作連續地進行除濕之旋轉再生式除濕機用之除濕劑。
一般而言,藉由合成所得之沸石係作為該沸石之鋁部位之反離子(counter ion)之陽離子為鈉離子的鈉沸石。並且,該鈉沸石即使於絕對濕度低之空氣中,吸濕速度亦快,發揮出優異之吸濕性能。
因此,作為習知之除濕滾筒,使用有承載有該鈉沸石者。
然而,雖然該鈉沸石吸濕性高,但脫濕性低。因此,為了藉由加熱使該鈉沸石脫濕而使該鈉沸石之吸濕性能再生,需要大量熱能。即,於旋轉再生式除濕機中,於使用承載有該鈉沸石之除濕滾筒之情況,必須提高加熱器溫度。
然而,於近年來之省能量化之觀點下,較佳的是該旋轉再生式除濕機之加熱器溫度低。繼而,若加熱器溫度低,則該鈉沸石之再生不充分,因此,存在以下問題:若將加熱器溫度設為低於習知之溫度,則承載有該鈉沸石之除濕滾筒之除濕性能變得不充分。
作為與該鈉沸石相比可於低溫下脫濕者,可知有將沸石中之鋁部位(Al-O )之反離子以氫離子進行離子交換的氫離子交換沸石。但,該氫離子交換沸石,若於高溫下重複水分之吸脫濕,則沸石之骨架收縮,比表面積變小,因此,於高溫下除濕量之降低快,即,易於劣化。而且,於該旋轉再生式除濕機中,於將高溫之加熱器配置於該除濕滾筒附近之情況,該除濕滾筒暴露於高溫下。因此,承載有該氫離子交換沸石之除濕滾筒,因該氫離子交換沸石之劣化快,故除濕量之降低快,並不實用。
因此,本發明之課題在於提供一種除濕滾筒,其即使將加熱器溫度設為低於習知之溫度,亦具有優異之除濕性能,即,除濕量多且隨時間變化除濕量之降低少,換言之,耐久性優異。
本發明者等人為解決上述習知技術中之課題,反覆進行專心研究,結果發現:(1)除濕性能依存於連續旋轉時之每1次旋轉之脫濕量(吸濕量-未脫濕而殘存之水分量),(2)若於除濕滾筒上,形成有由含有耐水熱性試驗中之比表面積之減小率高且脫濕峰值溫度低之沸石的第一層,及含有耐水熱性試驗中之比表面積之減小率低且脫濕峰值溫度高之沸石、並夾持該第一層之第二層所組成的三層構造之除濕劑層,則通過除濕滾筒之高溫再生空氣,首先與該第二層接觸,故而進行水分之脫濕並且因汽化熱被奪走而降低溫度,繼而與該第一層接觸。藉此,於與該第一層接觸時,該再生空氣之溫度變低,故而第一層沸石難以劣化,且該第一層沸石係較該第二層沸石可於低溫下脫濕之沸石,故即使該再生空氣之溫度變低,亦可再生。因而,除濕滾筒之每1次旋轉之脫濕量變多,從而完成本發明。
即,本發明(1)係提供一種除濕滾筒,其係於除濕滾筒之纖維質載體上承載有2種以上沸石者,其特徵在於:於該纖維質載體上形成有三層構造之除濕劑層,該三層構造之除濕劑層由含有氫離子交換沸石、或者第二金屬離子交換沸石之第一層,以及含有原沸石、並夾持該第一層之第二層所組成;上述氫離子交換沸石係進行將原沸石中之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換,獲得氫離子交換沸石的氫離子交換步驟而獲得者,上述第二金屬離子交換沸石係進行將原沸石中之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換,獲得氫離子交換沸石的氫離子交換步驟,以及將該氫離子交換沸石中之氫離子以該原沸石之鋁部位之反離子以外之第二金屬離子進行離子交換,獲得第二金屬離子交換沸石的第二金屬離子交換步驟而獲得者。
又,本發明(2)係提供一種除濕滾筒,其係於除濕滾筒之纖維質載體上承載有2種以上沸石者,其特徵在於:於該纖維質載體上形成有三層構造之除濕劑層,該三層構造之除濕劑層由含有耐水熱性試驗中之比表面積之減小率為15~50%之沸石之第一層,及含有耐水熱性試驗中之比表面積之減小率為0~10%之沸石、並夾持該第一層之第二層所組成;且於該第二層中所含有之沸石之脫濕峰值溫度與於該第一層中所含有之沸石之脫濕峰值溫度的差為1~60℃。
又,本發明(3)係提供一種除濕滾筒之製造方法,該方法具有如下三個步驟:成形加工步驟,即對薄片狀之纖維質載體進行成形加工,獲得滾筒形狀之纖維質載體;第一層形成步驟,即對該滾筒形狀之纖維質載體,以含有第一層沸石之第一層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,獲得形成有第一層之滾筒形狀之纖維質載體;以及第二層形成步驟,即對該形成有第一層之滾筒形狀之纖維質載體,以含有第二層沸石之第二層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,獲得除濕滾筒;該第一層沸石係,進行將原沸石中之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換,獲得氫離子交換沸石之氫離子交換步驟而獲得的氫離子交換沸石,或者進行將原沸石中之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換,獲得氫離子交換沸石之氫離子交換步驟,以及將該氫離子交換沸石中之氫離子以該原沸石之鋁部位之反離子以外之第二金屬離子進行離子交換,獲得第二金屬離子交換沸石之第二金屬離子交換步驟而獲得的第二金屬離子交換沸石;該第二層沸石係原沸石。
又,本發明(4)係提供一種除濕滾筒之製造方法,該方法具有如下三個步驟:第一層形成步驟,即對薄片狀之纖維質載體,以含有第一層沸石之第一層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,獲得形成有第一層之薄片狀之纖維質載體;成形加工步驟,即對該形成有第一層之薄片狀之纖維質載體,進行成形加工,獲得形成有第一層之滾筒形狀之纖維質載體;以及第二層形成步驟,即對該形成有第一層之滾筒形狀之纖維質載體,以含有第二層沸石之第二層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,獲得除濕滾筒;該第一層沸石係,進行將原沸石中之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換,獲得氫離子交換沸石之氫離子交換步驟而獲得的氫離子交換沸石,或者進行將原沸石中之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換,獲得氫離子交換沸石之氫離子交換步驟,以及將該氫離子交換沸石中之氫離子以該原沸石之鋁部位之反離子以外之第二金屬離子進行離子交換,獲得第二金屬離子交換沸石之第二金屬離子交換步驟而獲得的第二金屬離子交換沸石;該第二層沸石係原沸石。
又,本發明(5)係提供一種除濕滾筒之製造方法,該方法具有如下三個步驟:第一層形成步驟,即對薄片狀之纖維質載體,以含有第一層沸石之第一層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,獲得形成有第一層之薄片狀之纖維質載體;第二層形成步驟,即對該形成有第一層之薄片狀之纖維質載體,以含有第二層沸石之第二層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,獲得形成有第一層以及第二層之薄片狀之纖維質載體;以及成形加工步驟,即將該形成有第一層以及第二層之薄片狀之纖維質載體,成形加工成滾筒形狀,獲得除濕滾筒;該第一層沸石係,進行將原沸石中之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換,獲得氫離子交換沸石之氫離子交換步驟而獲得的氫離子交換沸石,或者進行將原沸石中之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換,獲得氫離子交換沸石之氫離子交換步驟,以及將該氫離子交換沸石中之氫離子以該原沸石之鋁部位之反離子以外之第二金屬離子進行離子交換,獲得第二金屬離子交換沸石之第二金屬離子交換步驟而獲得的第二金屬離子交換沸石;該第二層沸石係原沸石。
根據本發明,可提供一種即使將加熱器溫度設為低於先前之溫度,除濕量亦多且隨時間變化除濕量之降低少,即,耐久性優異之除濕滾筒。
本發明之除濕滾筒係於除濕滾筒之纖維質載體上承載有2種以上之沸石者,其特徵在於:於纖維質載體上形成有三層構造之除濕劑層,該三層構造之除濕劑層由含有耐水熱性試驗中之比表面積之減小率為15~50%之沸石之第一層,及含有耐水熱性試驗中之比表面積之減小率為0~10%之沸石、並夾持該第一層之第二層所組成,且於該第二層中所含有之沸石之脫濕峰值溫度與於該第一層中所含有之沸石之脫濕峰值溫度的差為1~60℃。並且,於該除濕滾筒之內部形成有與旋轉軸方向平行之用以使被處理空氣以及再生空氣通過的通氣空洞。
參照圖1至圖3對本發明之除濕滾筒進行說明。圖1係表示本發明之實施形態例之除濕滾筒的示意圖,圖2係該除濕滾筒之開口面之A部分之放大圖,圖3係將該除濕滾筒之平坦部或波狀部,於垂直於通氣空洞形成之方向之面剖開時的剖面之放大圖。圖1中,於除濕滾筒1之內部,形成有與旋轉軸方向平行之用以使被處理空氣以及再生空氣通過的通氣空洞4,該除濕滾筒1於兩端具有該通氣空洞4之開口的開口面3a、3b。該開口面3a、3b係被處理空氣以及再生空氣之出入口。又,該除濕滾筒1於中心附近具有用以安裝滾筒軸之中心孔2。如圖2所示,該通氣空洞4係藉由平坦部5以及波狀部6交替積層而形成。如圖3所示,於該除濕滾筒1之纖維質載體7上形成有三層構造之除濕劑層10,該三層構造之除濕劑層由藉由於該纖維質載體7上承載沸石而形成之第一層8,及夾持該第一層8之第二層9所組成。並且,該第一層8含有沸石,又,該第二層9含有與該第一層8種類不同之沸石。以下,為了將於該第一層8中所含有之沸石與於該第二層9中所含有之沸石加以區別,而將於該第一層8中所含有之沸石稱為第一層沸石,將於該第二層9中所含有之沸石稱為第二層沸石。換言之,於該除濕滾筒1之該纖維質載體7上承載有種類不同之2種沸石,更詳細而言,於該除濕滾筒1之該纖維質載體7上承載有該第一層沸石,於該第一層沸石上承載有該第二層沸石。再者,該第一層沸石亦承載於該纖維質載體7之纖維之間隙(纖維間空隙)中。
如圖2所示,該除濕滾筒1之該纖維質載體7具有蜂巢構造(honeycomb structure)。該蜂巢構造之該纖維質載體7例如可以如下方法製造:使用無機黏著劑或有機黏著劑,將多孔質之平坦狀纖維質載體以及對該平坦狀纖維質載體進行波狀加工而獲得之波狀纖維質載體,於該波狀纖維質載體之波峰部(crest)進行黏著、積層。此時,於該平坦狀纖維質載體以及該波狀纖維質載體之間所形成之近半圓柱形之空洞,成為空氣之流通之路,因此,兩者以該空洞形成於該除濕滾筒1之旋轉軸方向的方式而積層。作為進行該積層之方法,例如可列舉:將一對該平坦狀纖維質載體以及該波狀纖維質載體重疊並捲成筒狀而積層之方法。於圖1~圖3中表示有蜂巢構造之該纖維質載體7,但該纖維質載體7之構造並非限定於其,只要於與滾筒軸之平行方向上形成通氣空洞即可。
該纖維質載體係由纖維所形成之織布或不織布。作為該纖維,並無特別限制,可列舉:E玻璃纖維、NCR玻璃纖維、ARG纖維、ECG纖維、S玻璃纖維、A玻璃纖維等玻璃纖維或其切股(chopped strand)、陶瓷纖維、氧化鋁纖維、莫來石纖維(mullite fiber)、二氧化矽纖維、岩棉纖維、碳纖維等無機纖維以及有機纖維。作為有機纖維,可使用芳香族聚醯胺纖維、尼龍纖維、聚對苯二甲酸乙二酯纖維等。使用無機纖維作為該纖維質載體之纖維,於可提高除濕滾筒之強度之方面較佳。
又,作為形成該纖維質載體之該纖維,可列舉生物可溶性無機纖維。所謂該生物可溶性無機纖維,係指於40℃之生理食鹽水中之溶解率為1%以上的無機纖維。若更詳細地進行說明,則作為該生物可溶性無機纖維,例如可列舉:於日本專利特開2000-220037號公報、日本專利特開2002-68777號公報、日本專利特開2003-73926號公報、或日本專利特開2003-212596號公報中所揭示之無機纖維;即,SiO2 以及CaO之總含量為85質量%以上、含有0.5~3.0質量%之MgO以及2.0~8.0質量%之P2 O5 、且根據德國危險物條例之致癌指數(KI值)為40以上的無機纖維,將SiO2 、MgO以及TiO2 作為必須成分之無機纖維,將SiO2 、MgO以及氧化錳作為必須成分之無機纖維,含有52~72質量%之SiO2 、未滿3質量%之Al2 O3 、0~7質量%之MgO、7.5~9.5質量%之CaO、0~12質量%之B2 O3 、0~4質量%之BaO、0~3.5質量%之SrO、10~20.5質量%之Na2 O、0.5~40質量%之K2 O以及0~5質量%之P2 O5 的無機纖維。又,該生物可溶性無機纖維可為1種或2種以上之組合。
對該生理食鹽水溶解率之測定方法進行說明。首先,將1000 mg之將無機纖維粉碎至200目(mesh)以下之樣品以及150 ml之生理食鹽水裝入三角燒瓶(300 ml)中,設置於40℃之恆溫箱中。繼而,賦予該三角燒瓶連續50小時之每分鐘120轉之水平振盪。振盪後,進行過濾,並藉由ICP發光分析,測定所獲得之濾液中含有之矽、鎂、鈣及鋁各自之濃度(mg/L)。繼而,根據各元素之濃度以及溶解前之無機纖維中之各元素之含量(質量%),藉由下述式(1),算出生理食鹽水溶解率C(%)。再者,藉由ICP發光分析所得之各元素之濃度設為如下:矽元素之濃度:a1(mg/L),鎂元素之濃度:a2(mg/L),鈣元素之濃度:a3(mg/L)以及鋁元素之濃度:a4(mg/L),溶解前之無機纖維中之各元素之含量設為如下:矽元素之含量:b1(質量%),鎂元素之含量:b2(質量%),鈣元素之含量:b3(質量%)以及鋁元素之含量:b4(質量%)。
C(%)={濾液量(L)×(a1+a2+a3+a4)×100}/{溶解前之無機纖維之量(mg)×(b1+b2+b3+b4)/100} (1)
又,該纖維質載體係於該纖維質載體之纖維間具有大量空隙之多孔質體。該纖維質載體之纖維間空隙率通常為80~95%,該纖維質載體之厚度通常為0.05~1 mm。所謂該纖維間空隙率,係指自纖維質載體之表觀體積(apparent volume)中減去該纖維質載體中之纖維之體積的部分(以下,亦記為纖維間空隙),於該纖維質載體之表觀體積中所占之比例。繼而,因該纖維質載體係多孔質體,故該第一層沸石亦承載於該纖維質載體7之纖維間空隙中。
再者,於該除濕滾筒1之說明中揭示有如下主旨,即該除濕滾筒1係將平坦狀之纖維質載體成形為除濕滾筒之形狀,繼而,於所獲得之成形物上承載沸石所獲得者,然而,本發明之除濕滾筒亦可為藉由下述步驟而獲得者,即首先製作承載有該第一層沸石以及該第二層沸石之平坦狀之纖維質載體,繼而,將該載體薄片成形為除濕滾筒之形狀,又,亦可為藉由下述步驟而獲得者,即首先於平坦狀之纖維質載體上承載該第一層沸石,繼而,將形成有第一層之平坦狀之纖維質載體成形為除濕滾筒之形狀,繼而,於形成有該一層之滾筒形狀之纖維質載體上承載該第二層沸石。
作為於該第一層8中所含有之該第一層沸石以及於該第二層9中所含有之該第二層沸石之骨架構造,並無特別限制,可列舉A型、X型、八面(faujasite)型等。其中,就脫濕峰值溫度低之方面而言,較佳為八面型,八面型之中尤佳為Y型。繼而,該第一層沸石以及該第二層沸石可以下述通式(1)表示:aMx Oy .Al2 O3 .bSiO2 (1)
(式中,M表示鈉、鈣、稀土類、鋅、錫、鋰、鎂、鉀、錳及鐵,x及y之值為1以上之整數,根據M之價數不同而不同,a之值為0.5~5,b之值為1~20)。
該第一層沸石之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率為15~50%,較佳為15~40%,尤佳為15~30%。若使該第一層沸石之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率在上述範圍內,則實用上除濕滾筒之除濕量幾乎不降低,故而,可長期維持初始之除濕量。若該第一層沸石之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率未滿15%,則於除濕機之加熱器溫度低之條件下,除濕滾筒之除濕量變少;又,若超過50%,則實用上除濕滾筒之除濕量降低,無法長期維持初始之除濕量。
該第二層沸石之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率為0~10%,較佳為0~8%,尤佳為0~5%。若該第二層沸石之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率在上述範圍內,則即使暴露於高溫下,沸石亦難以劣化,故而隨時間變化除濕滾筒之除濕量之降低變少,即,除濕滾筒之耐久性變高。若該第二層沸石之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率超過10%,則沸石易於劣化,故而隨時間變化除濕滾筒之除濕量之降低變快。
本發明中之該耐水熱性試驗可按以下順序進行。
(1)於上部敞開之內徑為30 mm,高為30 mm之玻璃製樣品瓶中,裝入1~4個0.5~2 g之沸石,設置於容積為2L之壓力容器中。此時,該樣品瓶之設置位置以處於之後裝入該壓力容器中之蒸餾水之水面上方的方式進行設置,又,於該樣品瓶之開口之上方設置防止凝結水落下之器具,以使凝結水不落至該樣品瓶內。
(2)於該壓力容器中,裝入500 ml之蒸餾水,將該壓力容器密封。
(3)將該壓力容器於105℃下進行加熱,使沸石暴露於105℃、0.12 MPa之水蒸氣中48小時。
(4)經過48小時後,使該壓力容器冷卻,打開該壓力容器,將沸石取出獲得試驗後之沸石。
繼而,測定該耐水熱性試驗前之沸石之比表面積B(mm2 /g)以及該耐水熱性試驗後之沸石之比表面積C(mm2 /g),藉由下述式(3),算出比表面積之減小率D(%)。
D={(B-C)/B}×100 (3)
再者,該耐水熱性試驗中之比表面積之減小率,係表示沸石於高溫下重複脫濕時之劣化之容易度,即,隨時間變化除濕量之降低速度的指標。繼而,該耐水熱性試驗中之比表面積之減小率低之沸石,即使於高溫下重複脫濕亦難以劣化,另一方面,於該耐水熱性試驗中之比表面積之減小率高之沸石,於高溫下重複脫濕時易於劣化。
該第二層沸石之脫濕峰值溫度與該第一層沸石之脫濕峰值溫度的差(第二層沸石之脫濕峰值溫度-第一層沸石之脫濕峰值溫度)為1~60℃,較佳為2~40℃,尤佳為3~20℃,更佳為3~18℃,更佳為3~15℃。藉由使該脫濕峰值溫度之差在上述範圍內,可使除濕滾筒之除濕量變多。即,該第一層沸石之脫濕峰值溫度較該第二層沸石之脫濕峰值溫度低1~60℃,較佳為低2~40℃,尤佳為低3~20℃,更佳為低3~18℃,更佳為低3~15℃。
該第一層沸石之脫濕峰值溫度較佳為70~160℃,尤佳為100~155℃,更佳為120~145℃。藉由使該第一層沸石之脫濕峰值溫度在上述範圍,可使除濕滾筒之除濕量變多。又,若該第一層沸石之脫濕峰值溫度超過160℃,則除濕滾筒之除濕量變少。又,難以合成脫濕峰值溫度未滿70℃之沸石。
該第二層沸石之脫濕峰值溫度較佳為120~200℃,尤佳為125~180℃,更佳為130~160℃。藉由使該第二層沸石之脫濕峰值溫度在上述範圍內,可使除濕滾筒之除濕量變多。又,若該第二層沸石之脫濕峰值溫度超過200℃,則於除濕機之加熱器溫度低之條件下,除濕滾筒之除濕量變少。又,脫濕峰值溫度低之沸石存在耐水熱性試驗中之比表面積之減小率大的傾向,因此,若該第二層沸石之脫濕峰值溫度未滿120℃,則沸石易於劣化,故而隨時間變化除濕滾筒之除濕量之降低變快。
再者,本發明中所謂該脫濕峰值溫度,係指以如下方式所算出之值。首先,將沸石靜置於25℃、50%RH中,至達到飽和為止,使之吸附水分。繼而,取20 mg之吸附有水分之沸石,使用示差掃描熱量計,以10℃/分鐘自室溫升溫至600℃,測定脫濕所需要之能量。繼而,將所獲得之脫濕所需要之能量曲線之峰頂的溫度設為該脫濕峰值溫度。該脫濕峰值溫度係表示溫度低時之脫濕之容易度的指標,例如:於將沸石a之脫濕峰值溫度設為150℃,沸石b之脫濕峰值溫度設為100℃之情況,可認為該沸石b之可脫濕溫度的下限低於該沸石a之可脫濕溫度的下限。再者,該脫濕峰值溫度並非直接表示沸石完全脫濕之溫度。
就沸石之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率以及脫濕峰值溫度,與沸石中之鋁部位(Al-O )之反離子為氫離子之酸性部位(acid site)的關係加以說明。沸石中酸性部位越多,高溫下重複水分之吸脫濕時,骨架構造之收縮變得越容易,故而,由於重複水分之吸脫濕而使比表面積易於降低,即,耐水熱性試驗中之比表面積之減小率變大。又,沸石中酸性部位越多,脫濕峰值溫度越低。
繼而,於藉由眾所周知之合成方法所合成之沸石且未進行離子交換處理之沸石(以下,亦將未進行離子交換處理之沸石記為原沸石)中,無酸性部位,即使有亦為少量。例如,於該鋁部位之反離子為鈉離子之原沸石之情況,該鋁部位之反離子之大部分為鈉離子。因此,該原沸石之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率低,脫濕峰值溫度高。
另一方面,若將該原沸石之該鋁部位之反離子,以眾所周知之方法,離子交換為氫離子,則可獲得該鋁部位之反離子之半數以上為氫離子的沸石(以下,亦記為氫離子交換沸石)。該氫離子交換沸石中之酸性部位數量多於該原沸石中之酸性部位數量。因此,該氫離子交換沸石與該原沸石相比,耐水熱性試驗中之比表面積之減小率高,脫濕峰值溫度低。
並且,若將該氫離子交換沸石之氫離子,以眾所周知之方法,以第二金屬離子進行離子交換,則可獲得以該第二金屬離子進行離子交換後的沸石(以下,亦記為第二金屬離子交換沸石)。再者,於本發明中,所謂第二金屬離子,係指與以氫離子進行離子交換前之原沸石之鋁部位之反離子不同的金屬離子。於該第二金屬離子之離子交換中,並非所有該氫離子交換沸石之氫離子均被離子交換為該第二金屬離子,因此,於該第二金屬離子交換沸石中,殘存有該鋁部位之反離子仍為氫離子的酸性部位。因此,該第二金屬離子交換沸石中之酸性部位數量多於該原沸石中之酸性部位數量。因而,該第二金屬離子交換沸石與該原沸石相比,耐水熱性試驗中之比表面積之減小率高,脫濕峰值溫度低。
繼而,該原沸石之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率為0~8%,脫濕峰值溫度為125~160℃。又,該氫離子交換沸石之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率為15~45%,脫濕峰值溫度為80~140℃。又,該第二金屬離子交換沸石之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率為15~40%,脫濕峰值溫度為100~150℃。即,該原沸石滿足該第一層沸石之條件,該氫離子交換沸石以及該第二金屬離子交換沸石滿足該第二層沸石之條件。並且,該原沸石之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率較佳為0~5%,脫濕峰值溫度較佳為130~145℃。又,該氫離子交換沸石之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率較佳為15~40%,脫濕峰值溫度較佳為90~120℃。又,該第二金屬離子交換沸石之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率較佳為15~30%,脫濕峰值溫度較佳為120~140℃。
因此,作為該第一層沸石,可列舉該氫離子交換沸石或該第二金屬離子交換沸石,又,作為該第二層沸石,可列舉該原沸石。
即,作為該第二層沸石,可列舉:該原沸石且該鋁部位之反離子為鈉離子的鈉沸石、該原沸石且該鋁部位之反離子為鈣離子的鈣沸石、或該原沸石且該鋁部位之反離子為鉀離子的鉀沸石。工業上所製造之該原沸石之大部分係鈉沸石,因此該第二層沸石若為該鈉沸石,則就價廉之方面而言較佳。
該原沸石可使用眾所周知之沸石之製造方法而製造。
又,作為該第一層沸石,可列舉:進行將該原沸石之鋁部位之反離子,以氫離子進行離子交換,獲得該氫離子交換沸石的氫離子交換步驟,而獲得之該氫離子交換沸石。
又,作為該第一層沸石,可列舉:進行將該原沸石之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換,獲得該氫離子交換沸石的氫離子交換步驟,以及將該氫離子交換沸石之氫離子,以該第二金屬離子,即,與於該氫離子交換步驟中被離子交換之,該原沸石之鋁部位之反離子不同之金屬離子進行離子交換,獲得該第二金屬離子交換沸石的第二金屬離子交換步驟,而獲得之該第二金屬離子交換沸石。
於與該氫離子交換沸石以及該第二金屬離子交換沸石相關之該氫離子交換步驟中,作為將該原沸石之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換之方法,並無特別限制,可為任何眾所周知之方法。例如,該氫離子交換步驟可藉由如下方法進行:將該原沸石浸漬於氯化銨水溶液中,以銨離子進行離子交換後,進行乾燥、燒結。
又,於使用該原沸石作為該第二層沸石之情況,於該氫離子交換步驟中所使用之原沸石,可與用作該第二層沸石之原沸石相同,或者,亦可為反離子或骨架構造不同之沸石。
作為與該第二金屬離子交換步驟相關之第二金屬離子,若為與於該氫離子交換步驟中被離子交換之原沸石之鋁部位之反離子不同的金屬離子,則並無特別限制,例如可列舉:稀土類離子、鋅離子、錫離子等。
將進行該氫離子交換步驟而獲得之該氫離子交換沸石的氫離子,以該第二金屬離子進行離子交換之方法,並無特別限制,可為任何眾所周知之方法。例如該第二金屬離子交換步驟,可列舉將該氫離子交換沸石浸漬於含有該第二金屬離子之水溶液之方法。含有該第二金屬離子之水溶液,例如可藉由將稀土類、鋅或錫之例如氯化物鹽、硫酸鹽、硝酸鹽等與水混合而獲得。又,於該第二金屬離子交換步驟中,於進行離子交換後,視需要,可將該第二金屬離子交換沸石進行清洗或乾燥。
如上所述,工業上製造之該原沸石之大部分係鈉沸石,因此該第一層沸石若為,進行將作為該原沸石之鈉沸石之鈉離子,以氫離子進行離子交換,獲得該氫離子交換沸石的氫離子交換步驟,以及將該氫離子交換沸石之氫離子,以該第二金屬離子進行離子交換,獲得該第二金屬離子交換沸石的第二金屬離子交換步驟,而獲得之該第二金屬離子交換沸石,則就價廉之方面而言較佳。即,該第一層沸石較佳為鋁部位之反離子為鈉離子以外之金屬離子的非鈉沸石。
又,該第二金屬離子若為稀土類離子,則該第一層沸石之脫濕峰值溫度低,故加熱器溫度低,因此較佳。即,該第一層沸石較佳為鋁部位之反離子為稀土類離子的稀土類沸石。
再者,可藉由選擇沸石之結晶構造、該鋁部位之反離子之種類、二氧化矽.氧化鋁比(SiO2 /Al2 O3 )等,或者,於離子交換中所使用之離子之種類、離子之濃度、溫度、時間及pH等離子交換條件,調整沸石中之酸性部位數量,而獲得該耐水熱性試驗中之比表面積之減小率以及該脫濕峰值溫度滿足該第一層沸石以及該第二層沸石之條件的沸石。
含有該纖維質載體7之該第一層8之厚度為0.05~2 mm,較佳為0.1~0.15 mm。藉由使該第一層8之厚度在上述範圍內,即使於加熱器溫度低之條件下,除濕滾筒之除濕量亦多。再者,若該第一層沸石之承載量少,則存在該第一層沸石之大部分承載於該纖維質載體7之纖維間空隙中之情況。於該情況,該第一層8之厚度與該纖維質載體7之厚度幾乎相同。
該第二層9之厚度為0.01~0.2 mm,較佳為0.05~0.15 mm。藉由使該第二層9之厚度在上述範圍內,可使除濕滾筒之除濕性能變高。
該第一層8之承載量與該第二層9之承載量之比(質量比,該第一層:該第二層)較佳為10:90~90:10,尤佳為20:80~50:50。藉由使該第一層8之承載量與該第二層9之承載量之比在上述範圍內,可使本發明之效果亦變高,即,即使加熱器溫度低於習知之溫度,除濕量亦多,且耐久性優異。
該第一層8,除含有該第一層沸石之外,亦可含有用以將該第一層沸石承載於該纖維質載體7上之黏合劑、或除臭劑、觸媒等各種功能劑、或補強劑。
又,該第二層9除含有該第二層沸石之外,亦可含有用以將該第二層沸石承載於該第一層8上之黏合劑、或除臭劑、觸媒等各種功能劑或補強劑。
作為於該第一層8以及該第二層9中所含有之黏合劑,並無特別限制,例如可列舉:二氧化矽、矽酸鹼鹽、氧化鋁、氧化鈦等。又,作為於該第一層8以及該第二層9中所含有之功能劑,並無特別限制,例如可列舉:滑石、二氧化矽粉末、二氧化錳等。
由該第一層8以及該第二層9所組成之三層構造之該除濕劑層10藉由以下步驟而形成:首先,於該纖維質載體7上承載該第一層沸石,形成該第一層8,繼而,於該第一層8之兩面承載該第二層沸石。再者,該第一層沸石亦可承載於該纖維質載體之纖維間空隙。
作為該第一層沸石之承載方法,並無特別限制,可列舉:對該纖維質載體7,以含有該第一層沸石之漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,繼而,加以乾燥,視需要以300~600℃左右進行燒結的方法,作為該第二層沸石之承載方法,並無特別限制,可列舉:對形成有該第一層之該纖維質載體7,以含有該第二層沸石之漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,繼而,加以乾燥,視需要於300~600℃左右進行燒結的方法。
作為本發明之除濕滾筒之製造方法,可列舉以下方法。
(i)本發明之第一形態之除濕滾筒之製造方法(以下,亦記為本發明之第一形態之製造方法)具有如下步驟:成形加工步驟(A),即對薄片狀之纖維質載體進行成形加工,獲得滾筒形狀之纖維質載體;第一層形成步驟(A),即對該滾筒形狀之纖維質載體,以含有第一層沸石之第一層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,繼而,加以乾燥,獲得形成有第一層之滾筒形狀之纖維質載體;以及第二層形成步驟(A),即對該形成有第一層之滾筒形狀之纖維質載體,以含有第二層沸石之第二層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,繼而,加以乾燥,獲得除濕滾筒。
(ii)本發明之第二形態之除濕滾筒之製造方法(以下,亦記為本發明之第二形態之製造方法)具有如下步驟:第一層形成步驟(B),即對薄片狀之纖維質載體,以含有第一層沸石之第一層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,繼而,加以乾燥,獲得形成有第一層之薄片狀之纖維質載體;成形加工步驟(B),即對該形成有第一層之薄片狀之纖維質載體進行成形加工,獲得形成有第一層之滾筒形狀之纖維質載體;以及第二層形成步驟(B),即對該形成有第一層之滾筒形狀之纖維質載體,以含有第二層沸石之第二層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,繼而,加以乾燥,獲得除濕滾筒。
(iii)本發明之第三形態之除濕滾筒之製造方法(以下,亦記為本發明之第三形態之製造方法)具有如下步驟:第一層形成步驟(C),即對薄片狀之纖維質載體,以含有第一層沸石之第一層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,繼而,加以乾燥,獲得形成有第一層之薄片狀之纖維質載體;第二層形成步驟(C),即對該形成有第一層之薄片狀之纖維質載體,以含有第二層沸石之第二層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,繼而,加以乾燥,獲得形成有第一層以及第二層之薄片狀之纖維質載體;以及成形加工步驟(C),即將該形成有第一層以及第二層之薄片狀之纖維質載體,成形加工為滾筒形狀,獲得除濕滾筒。
即,本發明之第一形態之製造方法、本發明之第二形態之製造方法以及本發明之第三形態之製造方法係進行成形為滾筒形狀之成形步驟之時間不同的除濕滾筒之製造方法。因此,本發明之第一形態之製造方法、本發明之第二形態之製造方法以及本發明之第三形態之製造方法,雖於該第一層形成步驟以及該第二層形成步驟中所使用之纖維質載體之形狀不同,但該第一層以及該第二層之形成方法相同。
本發明之第一形態之製造方法、本發明之第二形態之製造方法以及本發明之第三形態之製造方法的纖維質載體,與上述本發明之除濕滾筒之纖維質載體相同。
本發明之第一形態之製造方法、本發明之第二形態之製造方法以及本發明之第三形態之製造方法的第一層沸石以及第二層沸石,與上述本發明之除濕滾筒之第一層沸石以及第二層沸石相同。又,該第一層沸石與該第二層沸石之,耐水熱性試驗中之比表面積之減小率以及脫濕峰值溫度之關係亦相同。
並且,本發明之第一形態之製造方法、本發明之第二形態之製造方法以及本發明之第三形態之製造方法的第一層沸石,較佳為該氫離子交換沸石或該第二金屬離子交換沸石,本發明之第一形態之製造方法、本發明之第二形態之製造方法以及本發明之第三形態之製造方法之第二層沸石,較佳為該原沸石。
該第一層形成步驟之第一層形成用漿料含有該第一層沸石。並且,該第一層形成用漿料可藉由於水中將該第一層沸石以及黏合劑進行混合,視需要,進而將除臭劑、觸媒等功能劑或補強劑、分散劑、消泡劑進行混合,並使之分散而製備。
又,該第二層形成步驟之第二層形成用漿料含有該第二層沸石。並且,該第二層形成用漿料可藉由於水中將該第二層沸石以及黏合劑進行混合,視需要,進而將除臭劑、觸媒等功能劑或補強劑、分散劑、消泡劑進行混合並使之分散而製備。作為該第一層形成用漿料以及該第二層形成用漿料之黏合劑,可列舉矽溶膠(silicasol)、矽酸鹼鹽、氧化鋁溶膠及氧化鈦溶膠等。
繼而,該第一層形成步驟(A)~(C)以及該第二層形成步驟(A)~(C)可藉由將該纖維質載體,以該第一層形成用漿料或該第二層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,繼而,加以乾燥而進行。進行該浸漬處理之方法,並非特別限制,例如可藉由將該纖維質載體,靜置於裝入有該漿料之浸漬槽中而進行。又,進行該塗佈處理之方法,並無特別限制,例如可藉由使用輥塗機、噴塗器等將該漿料塗佈於該纖維質載體上而進行。又,可複數次重複該浸漬處理或該塗佈處理。又,於該乾燥後,視需要亦可以300~600℃左右進行燒結。
繼而,參照圖4~7對使用有本發明之除濕滾筒之家庭用除濕機進行說明。圖4係表示家庭用除濕機之滾筒箱內之構件的構成圖,圖5係表示該家庭用除濕機之滾筒箱內之構件之配置位置的剖面圖,圖6係該家庭用除濕機之立體圖,圖7係自蜂巢狀滾筒之開口面3b側觀察該家庭用除濕機之圖。
如圖4所示,家庭用除濕機之滾筒箱內,由滾筒軸12、形成有由該第一層以及該第二層所組成之三層構造之除濕劑層的除濕滾筒1、第一供給機17、第二供給機14、加熱器15以及吸濕空氣排氣導管16而構成,各構成構件之滾筒箱內之配置位置如圖5所示。
繼而,圖6以及圖7中之家庭用除濕機20,由該除濕滾筒之開口面3a、3b側以輻射狀肋條24所構成之滾筒箱22、於該滾筒箱22內所設置之該除濕滾筒1、該第一供給機17、該第二供給機14、該加熱裝置15以及該吸濕空氣排氣導管16、以及乾燥空氣吸入導管21、附設有排水管(drain pipe)26且於內部設置有散熱片(cooling fin)之冷凝器25、以及未圖示之用以使該除濕滾筒1旋轉之馬達而構成。再者,該第二供給機14以及該加熱裝置15設置於該乾燥空氣吸入導管21內。
如圖5所示,該吸濕空氣排氣導管16係用以將吸濕空氣L排出該滾筒箱22外的排氣導管,亦係阻止藉由該第一供給機17而供給至該滾筒箱22內之被處理空氣M流入該除濕滾筒1中之再生區域的阻擋壁。
該家庭用除濕機20中並未設置將該開口面3a、3b分割為除濕區域與再生區域之分割構件,因此,可利用藉由該第一供給機17以及該第二供給機14而供給之空氣之流動,而於該除濕滾筒1內形成除濕區域以及再生區域。即,該除濕滾筒1內之被處理空氣M所流經之部分係除濕區域,乾燥用空氣K所流經之部分係再生區域。又,於開口面3a中,接受藉由該第二供給機14之乾燥用空氣K之供給的面係再生區域,於該開口面3b中,藉由該吸濕空氣排氣導管16使被處理空氣M往除濕滾筒1中之供給被阻擋的面以外係除濕區域。
該家庭用除濕機20之運轉如下進行。該家庭用除濕機20設置於被處理空氣M存在之室內。繼而,藉由該第一供給機17,將周圍存在之被處理空氣M供給至該除濕滾筒1內,該被處理空氣M於通過該除濕滾筒1內時與沸石接觸,藉此該被處理空氣M中之水分移至該沸石,因此該被處理空氣M被除濕。水分被除去之除濕空氣N可自該除濕滾筒1之開孔面3a排出至周圍。
繼而,於該除濕區域中吸濕水分之該沸石藉由該除濕滾筒1之旋轉,移至再生區域。繼而,使用該第二供給機14,使通過該加熱器15,將該經加熱之乾燥用空氣K供給至該除濕滾筒1。該乾燥用空氣K藉由與該沸石接觸,使該沸石中之水分移至該乾燥用空氣K,因此,該沸石被脫濕。吸濕水分之吸濕空氣L自吸濕空氣排氣導管16排出至該除濕滾筒1外,該吸濕空氣L藉由於冷凝器25內與散熱片接觸,而使水分冷凝,從而自該吸濕空氣L中將水分除去,繼而,將水分被除去之空氣P排出至周圍。
繼而,於該再生區域中之經脫濕之該沸石,藉由該除濕滾筒1之旋轉,移至該除濕區域,再次用於該被處理空氣M之除濕。
該除濕滾筒1之旋轉可為連續性的亦可為間歇性的。於該除濕滾筒1連續地旋轉之情況,作為旋轉速度,並無特別限制,大約為10~120轉/小時,較佳為20~80轉/小時。又,於該除濕滾筒1間歇性地旋轉之情況,每1次之該除濕滾筒之旋轉量為1/12~1/3轉,旋轉間隔可為定期或不定期之任一者。若該除濕滾筒1連續地旋轉,則不斷有一定量之再生沸石供給至除濕區域,故而就除濕效率高且除濕性能穩定之方面而言較佳。
再者,該被處理空氣M以及乾燥用空氣K自同一空間供給,該除濕空氣N以及該水分被除去之空氣P向同一空間放出。
參照圖8對該家庭用除濕機中之該除濕劑層中之沸石之再生進行說明。圖8係表示該加熱器之熱傳導至該除濕劑層中之沸石之狀態的示意圖、剖面圖。圖8中,於纖維質載體32上,形成有含有沸石之除濕劑層31。該除濕劑層31中之該沸石,藉由自加熱器15中放出之輻射熱34,而加熱再生空氣33之供給側之該除濕劑層31之面37(以下,亦單獨記為面37),繼而,來自該輻射熱34之熱傳導至該除濕劑層31中之沸石,從而傳至B部分之沸石。又,藉由該加熱器15被加熱之再生空氣33,於符號38之箭頭之方向通過該除濕劑層31時,與該B部分之沸石接觸,藉此該再生空氣33中之熱傳至該B部分之沸石。即,該B部分之沸石,藉由沸石之傳導熱35以及來自再生空氣之熱36而加熱。繼而,經加熱之該B部分之沸石脫濕所吸濕之水分,該再生空氣33吸收該水分,藉此該B部分之沸石再生。此過程於該除濕劑層31之整個區域產生,可使該除濕劑層31再生。
繼而,該除濕劑層31中之沸石之脫濕藉由如下方式進行,即該再生空氣33自該面37,朝向該除濕劑層31之內部(於符號38之箭頭方向)通過時,該沸石之水分蒸發,作為水蒸氣移至該再生空氣33中,故而,脫濕時,該除濕劑層31中之沸石被奪去蒸發潛熱(evaporative latent heat),溫度下降。因此,自該面37越靠近內部,即,越遠離該面37,接近該纖維質載體32,該除濕劑層31中之沸石之溫度越低。
於該家庭用之除濕裝置中,除濕滾筒之表面溫度,通常為300~800℃,因此該面37之溫度極高,該面37附近之沸石暴露於極高溫度下。因此,於習知之除濕滾筒中,使用有耐水熱性試驗中之比表面積之減小率小之沸石。然而,於習知之除濕滾筒中使用之沸石,其脫濕峰值溫度高,故而若藉由抑制消耗電力,使除濕滾筒之表面溫度變低,則未充分再生之沸石増加,除濕滾筒之初始性能以及長期性能一併降低。
參照圖9以及圖12對除濕劑層中之沸石之溫度與除濕量之關係進行說明。圖9係表示形成於本發明之除濕滾筒上之除濕劑層中之沸石之溫度與除濕量的關係之圖。圖9中,(9-1)係以沸石之溫度為縱軸,以自面37之距離為橫軸而繪出之圖表,係於再生區域中存在該除濕劑層31時之圖表。(9-2)係由該第一層以及該第二層所組成之該除濕劑層31之剖面之一部分的放大圖。(9-3)係以沸石之除濕量之累計值為縱軸,以自面37之距離為橫軸而繪出之圖表,係於除濕區域中存在該除濕劑層31時之圖表。再者,於(9-1)中,符號F表示於第二層41中所含有之沸石完全脫濕所必需之溫度,符號G表示於第一層42中所含有之沸石完全脫濕所必需之溫度,符號E表示該第二層41與該第一層42之邊界之溫度,於(9-2)中,符號38表示再生空氣33通過該除濕劑層31之方向。又,圖12係表示於習知之除濕滾筒上所形成之除濕劑層,即,含有1種沸石之除濕劑層中之沸石之溫度與除濕量的關係之圖。圖12中,(12-1)係以沸石之溫度為縱軸,以自面37之距離為橫軸而繪出之圖表,係於再生區域中存在該除濕劑層31時之圖表。(12-2)係含有單一沸石之該除濕劑層31之剖面之一部分的放大圖。(12-3)係以沸石之除濕量之累計值為縱軸,以自面37之距離為橫軸而繪出之圖表,係於除濕區域中存在該除濕劑層31時之圖表。再者,於(12-1)中,符號K表示於該除濕劑層31中所含有之沸石完全脫濕所必需之溫度,於(12-2)中,符號38表示再生空氣33通過該除濕劑層31之方向。
於習知之除濕滾筒之情況,如圖12所示,該除濕劑層31中之沸石之溫度,越靠近該除濕劑層31之內部,即,越遠離該面37,溫度越低,若該面37之溫度為(12-1)之圖表中之H之位置,則該纖維質載體32附近之沸石之溫度高於該除濕劑層31中之沸石完全脫濕所必需之溫度K,因此,該除濕劑層31中之沸石全部再生。故而,於移至除濕區域時,該除濕劑層31中之全部沸石發揮除濕功能,因此如(12-3)之圖表中之55所示,除濕量之累計值於該除濕劑層31之全範圍內増加。然而,若該面37之溫度降低至(12-1)之圖表中之J之位置,則該除濕劑層31中,產生未滿沸石完全脫濕所必需之溫度K的部分56。因此,作為未滿該沸石完全脫濕所必需之溫度K之部分56的沸石未再生,故而,即使移至除濕區域,亦不吸濕被處理空氣中之水分。因此,如(12-3)之圖表中之57中所示,除濕量之累計值變低。由上述可知,習知之除濕滾筒,若加熱器溫度變低,則除濕量變少。
另一方面,於本發明之除濕滾筒之情況,如圖9所示,該除濕劑層31中之沸石之溫度,越靠近該除濕劑層31之內部,溫度越低,若該面37之溫度為(9-1)之圖表中之C之位置,則該第二層41中之沸石之溫度高於該第二層41中之沸石完全脫濕所必需之溫度F,且該第一層42中之沸石之溫度高於該第一層42中之沸石完全脫濕所必需之溫度G,因此,該除濕劑層31中之全部沸石均再生。故而,於移至除濕區域時,該除濕劑層31中之全部沸石發揮除濕功能,因此如(9-3)之圖表中之46所示,除濕量之累計值於該除濕劑層31之全部範圍內増加。又,即使該面37之溫度降低至(9-1)之圖表中之D之位置,該第二層41中之沸石之溫度亦高於該第二層41中之沸石完全脫濕所必需之溫度F,且該第一層42中之沸石之溫度亦高於該第一層42中之沸石完全脫濕所必需之溫度G,因此,該除濕劑層31中之全部沸石發揮除濕功能。故而,即使該面37之溫度下降至D之位置,(9-3)之圖表亦與該面37之溫度下降前(處於C位置時)之圖表相同。由上述可知,本發明之除濕滾筒,即使加熱器溫度降低,除濕量亦難以降低。
而且,於本發明之除濕滾筒之情況,該第一層42中之沸石之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率高,但該第一層42中之沸石暴露溫度為於(9-1)之圖表中之E位置以下之溫度,因此,該第一層42中之沸石難以劣化。即,可藉由使該第二層41存在於該第一層42上,而防止該第一層42暴露於高溫。
繼而,列舉實施例進而具體說明本發明,然而,其僅為例示,並非限制本發明者。
[實施例] (實施例1)
(蜂巢構造之纖維質載體之製作)將生物可溶性纖維與有機纖維以及有機黏合劑一併進行造紙,獲得薄片狀之纖維質載體。將該薄片狀之纖維質載體加工成間距為2.7 mm,峰高為1.5 mm之波狀,獲得波狀之纖維質載體。繼而,將該薄片狀之纖維質載體與該波狀之纖維質載體重疊,捲繞成環形(doughnut shape),獲得外徑為250 mm、內徑為20 mm、厚度為20 mm之蜂巢構造之纖維質載體。
(第一層沸石之製備)將合成鈉Y型沸石A(骨架構造為Y型,鋁部位之反離子為鈉離子,未進行離子交換處理之原沸石;耐水熱性試驗中之比表面積之減小率為3%,脫濕峰值溫度為138℃),於10%之氯化銨水溶液中,於室溫下浸漬2小時。繼而,將Y型沸石濾出後,於110℃下乾燥1小時,進而於500℃下燒結1小時。進而將自於該氯化銨水溶液中之浸漬至於500℃下之燒結為止的步驟進行2次,獲得經氫離子交換之氫離子交換Y型沸石B。
繼而,將該氫離子交換Y型沸石B,於含有30 mol/L之鑭離子以及30 mol/L之鈰離子的水溶液中,於25℃下浸漬2小時。繼而,將Y型沸石濾出並進行水洗,於200℃下乾燥2小時,獲得以稀土類離子進行離子交換之稀土類離子交換Y型沸石C。該稀土類離子交換Y型沸石C之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率為25%,脫濕峰值溫度為130℃。
(沸石之承載)於水中,將以上述方式獲得之該稀土類離子交換Y型沸石C以及矽酸膠(colloidal silica),以該稀土類離子交換Y型沸石C之含量為24質量%,矽酸膠之固形分之含量為6質量%之方式進行混合,製備第一層形成用漿料,於該第一層形成用漿料中,浸漬該蜂巢構造之纖維質載體。其後,自該漿料中取出該蜂巢構造之纖維質載體,於150℃下乾燥3小時,繼而,於500℃下燒結1小時,獲得形成有第一層之纖維質載體。
繼而,於水中,將該合成鈉Y型沸石A以及矽酸膠,以該合成鈉Y型沸石A之含量成為24質量%,矽酸膠之固形分之含量成為6質量%之方式進行混合,製備第二層形成用漿料,於該第二層形成用漿料中,浸漬該形成有第一層之纖維質載體。其後,自該漿料中取出該形成有第一層之纖維質載體,於150℃下乾燥3小時,繼而,於500℃下燒結1小時,獲得除濕滾筒。於所獲得之除濕滾筒上,該稀土類離子交換Y型沸石C(第一層沸石)之承載量為40 g,該合成鈉Y型沸石A(第二層沸石)之承載量為80 g。
(除濕耐久試驗)於圖6中所示之該家庭用除濕機20中,設置該除濕滾筒,將該家庭用除濕機設置於控制為25℃、50%RH之恆溫恆濕室內,於以下運轉條件下進行除濕運轉。將除濕量之隨時間之變化表示於圖10,將除濕滾筒之比表面積之隨時間之變化表示於圖11。
(試驗條件).使再生空氣之入口側之蜂巢狀滾筒之開口面接觸熱電偶時,以該熱電偶所測定之溫度:500℃.使再生空氣之出口側之蜂巢狀滾筒之開口面接觸熱電偶時,以該熱電偶所測定之溫度:60℃.除濕滾筒1之旋轉速度:0.5轉/分鐘
(比較例1)
(蜂巢構造之纖維質載體之製作)以與實施例1同樣之方法進行,獲得蜂巢構造之纖維質載體。
(沸石之承載)於水中,將於實施例1中所使用之稀土類離子交換Y型沸石C以及矽酸膠,以該稀土類離子交換Y型沸石C之含量成為24質量%,矽酸膠之固形分之含量成為6質量%之方式進行混合,製備承載用漿料,於該承載用漿料中浸漬該蜂巢構造之纖維質載體。其後,自該漿料中取出該蜂巢構造之纖維質載體,於150℃下乾燥3小時。繼而,再次進行自該浸漬至乾燥為止之操作,獲得除濕滾筒。於所獲得之除濕滾筒上,該稀土類離子交換Y型沸石C之承載量為120 g。
(除濕耐久試驗)除使用以上述方式所得之除濕滾筒作為設置於該家庭用除濕機20上之除濕滾筒以外,以與實施例1同樣之方法進行。將除濕量之隨時間之變化表示於圖10,將除濕滾筒之比表面積之隨時間之變化表示於圖11。
(比較例2)
(蜂巢構造之纖維質載體之製作)以與實施例1同樣之方法進行,獲得蜂巢構造之纖維質載體。
(沸石之承載)於水中,將於實施例1中所使用之合成鈉Y型沸石A以及矽酸膠,以合成鈉Y型沸石A之含量成為24質量%,矽酸膠之固形分之含量成為6質量%之方式進行混合,製備承載用漿料,於該承載用漿料中浸漬該蜂巢構造之纖維質載體。其後,自該漿料中取出該蜂巢構造之纖維質載體,於150℃下乾燥3小時。繼而,再次進行自該浸漬至乾燥為止之操作,獲得除濕滾筒。於所獲得之除濕滾筒上,該合成鈉Y型沸石A之承載量為120 g。
(除濕耐久試驗)除使用以上述方式所得之除濕滾筒作為設置於該家庭用除濕機20上之除濕滾筒以外,以與實施例1同樣之方法進行。將除濕量之隨時間之變化表示於圖10,將除濕滾筒之比表面積之隨時間之變化表示於圖11。
(實施例2)
(蜂巢構造之纖維質載體之製作)以與實施例1同樣之方法進行,獲得蜂巢構造之纖維質載體。
(第一層沸石之製備)以與實施例1同樣之方法進行,獲得稀土類離子交換Y型沸石C。
(沸石之承載)於水中,將該稀土類離子交換Y型沸石C以及矽酸膠,以該稀土類離子交換Y型沸石C之含量成為36質量%,矽酸膠之固形分之含量成為9質量%之方式進行混合,製備第一層形成用漿料,於該第一層形成用漿料中浸漬該蜂巢構造之纖維質載體。其後,自該漿料中取出該蜂巢構造之纖維質載體,於150℃下乾燥3小時,繼而,於500℃下燒結1小時,獲得形成有第一層之纖維質載體。
繼而,於水中,將該合成鈉Y型沸石A以及矽酸膠,以該合成鈉Y型沸石A之含量成為20質量%,矽酸膠之固形分之含量成為5質量%之方式進行混合,製備第二層形成用漿料,於該第二層形成用漿料中,浸漬該形成有第一層之纖維質載體。其後,自該漿料中取出該形成有第一層之纖維質載體,於150℃下乾燥3小時,繼而,於500℃下燒結1小時,獲得除濕滾筒。於所獲得之除濕滾筒上,該稀土類離子交換Y型沸石C(第一層沸石)之承載量為80 g,該合成鈉Y型沸石A(第二層沸石)之承載量為40 g。
(除濕耐久試驗)除使用以上述方式所得之除濕滾筒作為設置於該家庭用除濕機20上之除濕滾筒以外,以與實施例1同樣之方法進行。將除濕量之隨時間之變化表示於圖10,將除濕滾筒之比表面積之隨時間之變化表示於圖11。
(實施例3)
(蜂巢構造之纖維質載體之製作)以與實施例1同樣之方法進行,獲得蜂巢構造之纖維質載體。
(第一層沸石之製備)將合成鈉Y型沸石D(骨架構造為Y型,鋁部位之反離子為鈉離子,未進行離子交換處理之原沸石),於10%之氯化銨水溶液中,於室溫下浸漬2小時。繼而,將Y型沸石濾出後,於110℃下乾燥1小時,進而於500℃下燒結1小時。進而將自於該氯化銨水溶液之浸漬至於500℃下燒結為止的步驟進行2次,獲得經氫離子交換之氫離子交換Y型沸石E。該氫離子交換Y型沸石E之耐水熱性試驗中之比表面積之減小率為15%,脫濕峰值溫度為94℃。
(沸石之承載)於水中,將該氫離子交換Y型沸石E以及矽酸膠,以該氫離子交換Y型沸石E之含量成為21質量%,矽酸膠之固形分之含量成為6質量%之方式進行混合,製備第一層形成用漿料,於該第一層形成用漿料中,浸漬該蜂巢構造之纖維質載體。其後,自該漿料中取出該蜂巢構造之纖維質載體,於150℃下乾燥3小時,繼而,於500℃下燒結1小時,獲得形成有第一層之纖維質載體。
繼而,於水中,將於實施例1中所使用之合成鈉Y型沸石A以及矽酸膠,以該合成鈉Y型沸石A之含量成為24質量%,矽酸膠之固形分之含量成為6質量%之方式進行混合,製備第二層形成用漿料,於該第二層形成用漿料中,浸漬該形成有第一層之纖維質載體。其後,自該漿料中取出該形成有第一層之纖維質載體,於150℃下乾燥3小時,繼而,於500℃下燒結1小時,獲得除濕滾筒。於所獲得之除濕滾筒上,該氫離子交換Y型沸石E(第一層沸石)之承載量為50 g,該合成鈉Y型沸石A(第二層沸石)之承載量為100 g。
(除濕耐久試驗)除使用以上述方式所得之除濕滾筒作為設置於該家庭用除濕機20上之除濕滾筒以外,以與實施例1同樣之方法進行。將除濕量之隨時間之變化表示於圖10,將除濕滾筒之比表面積之隨時間之變化表示於圖11。
(比較例3)
(蜂巢構造之纖維質載體之製作)以與實施例1同樣之方法進行,獲得蜂巢構造之纖維質載體。
(沸石之承載)於水中,將於實施例3中所使用之氫離子交換Y型沸石E以及矽酸膠,以該氫離子交換Y型沸石E之含量成為21質量%,矽酸膠之固形分之含量成為6質量%之方式進行混合,製備承載用漿料,於該承載用漿料中,浸漬該蜂巢構造之纖維質載體。其後,自該漿料中取出該蜂巢構造之纖維質載體,於150℃下乾燥3小時。繼而,再次進行自該浸漬至乾燥為止之操作,獲得除濕滾筒。於所獲得之除濕滾筒上,該氫離子交換Y型沸石E之承載量為140 g。
(除濕耐久試驗)除使用以上述方式所得之除濕滾筒作為設置於該家庭用除濕機20上之除濕滾筒以外,以與實施例1同樣之方法進行。將除濕量之隨時間之變化表示於圖10,將除濕滾筒之比表面積之隨時間之變化表示於圖11。
(產業上之可利用性)
根據本發明,可製造即使加熱器溫度低,亦可充分發揮除濕性能的家庭用除濕機。
1...除濕滾筒
2...中心孔
3a、3b...開口面
4...通氣空洞
5...平坦部
6...波狀部
7、32...纖維質載體
8、42...第一層
9、41...第二層
10、31...除濕劑層
12...滾筒軸
14...第二供給機
15...加熱器(加熱裝置)
16...吸濕空氣排氣導管
17...第一供給機
20...家庭用除濕機
21...乾燥空氣吸入導管
22...滾筒箱
24...輻射狀肋條
25...冷凝器
26...排水管
33...再生空氣
34...輻射熱
35...沸石之傳導熱
36...來自再生空氣之熱
37...再生空氣之供給側之面
38...再生空氣之通過方向
圖1係表示本發明之實施形態例之除濕滾筒之示意圖。
圖2係圖1中之除濕滾筒之開口面之A部分的放大圖。
圖3係圖1中之除濕滾筒之剖面之放大圖。
圖4係表示家庭用除濕機之滾筒箱內之構件的構成之圖。
圖5係表示家庭用除濕機之滾筒箱內之構件的配置位置之剖面圖。
圖6係家庭用除濕機之立體圖。
圖7係自蜂巢狀滾筒之開口面3b側觀察家庭用除濕機之圖。
圖8係表示加熱器之熱傳導至除濕劑層中之沸石之狀態的示意圖。
圖9之(9-1)、(9-2)及(9-3)係表示形成於本發明之除濕滾筒上之除濕劑層中之沸石之溫度與除濕量的關係之圖。
圖10係表示除濕滾筒之除濕量之隨時間變化的圖表。
圖11係表示除濕滾筒之比表面積之隨時間變化的圖表。
圖12之(12-1)、(12-2)及(12-3)係表示形成於習知除濕滾筒之除濕劑層中之沸石之溫度與除濕量之關係的圖。
5...平坦部
6...波狀部
7...纖維質載體
8...第一層
9...第二層
10...除濕劑層

Claims (10)

  1. 一種除濕滾筒,係於除濕滾筒之纖維質載體上承載有2種以上沸石者,其特徵在於:於該纖維質載體上形成有三層構造之除濕劑層,該三層構造之除濕劑層由含有氫離子交換沸石或者第二金屬離子交換沸石之第一層,以及含有原沸石並夾持該第一層之第二層所組成;上述氫離子交換沸石係進行將原沸石中之鋁部位之反離子(counter ion)以氫離子進行離子交換,獲得氫離子交換沸石的氫離子交換步驟而獲得;上述第二金屬離子交換沸石係進行將原沸石中之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換而獲得氫離子交換沸石的氫離子交換步驟,以及將該氫離子交換沸石中之氫離子以該原沸石之鋁部位之反離子以外之第二金屬離子進行離子交換而獲得第二金屬離子交換沸石的第二金屬離子交換步驟而獲得;該原沸石為鈉沸石,且該第二金屬離子為非鈉離子。
  2. 一種除濕滾筒,係於除濕滾筒之纖維質載體上承載有2種以上沸石者,其特徵在於:於該纖維質載體上形成有三層構造之除濕劑層,該三層構造之除濕劑層由含有耐水熱性試驗中之比表面積之減小率為15~50%之沸石之第一層,及含有耐水熱性試驗中之比表面積之減小率為0~10%之沸石、並夾持該第一層之第二層所組成;於該第二層中所含有之沸石之脫濕峰值溫度與於該第一層中所含有之沸石之脫濕峰值溫度的差為1~60℃;該第二層所含有之沸石為鈉沸石,且該第一層所含有之沸石為以非鈉離子進 行離子交換後之沸石,且該第二層所含有之沸石為鈉沸石。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之除濕滾筒,其中,上述鈉沸石為丫型鈉沸石。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之除濕滾筒,其中,上述非鈉離子為稀土類離子、鋅離子或錫離子。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之除濕滾筒,其中,上述纖維質載體係成形生物可溶性纖維(Bio Soluble Fiber)所獲得之纖維質載體。
  6. 一種除濕滾筒之製造方法,其特徵在於具有如下步驟:成形加工步驟,係對薄片狀之纖維質載體進行成形加工,獲得滾筒形狀之纖維質載體;第一層形成步驟,係對該滾筒形狀之纖維質載體,以含有第一層沸石之第一層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,獲得形成有第一層之滾筒形狀之纖維質載體;以及第二層形成步驟,係對該形成有第一層之滾筒形狀之纖維質載體,以含有第二層沸石之第二層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,獲得除濕滾筒;該第一層沸石係:進行將原沸石中之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換,獲得氫離子交換沸石之氫離子交換步驟而獲得的氫離子交換沸石;或者進行將原沸石中之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換而獲得氫離子交換沸石之氫離子交換步驟、以及將該氫離子交換沸石中之氫離子以該原沸石之鋁部位之反離子以外之第二金屬離子進行離子交換而獲得第二金屬離子交換沸石之 第二金屬離子交換步驟所獲得的第二金屬離子交換沸石;該第二層沸石係原沸石;該原沸石為鈉沸石,且該第二金屬離子為非鈉離子。
  7. 一種除濕滾筒之製造方法,其特徵在於具有如下步驟:第一層形成步驟,係對薄片狀之纖維質載體,以含有第一層沸石之第一層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,獲得形成有第一層之薄片狀之纖維質載體;成形加工步驟,係對該形成有第一層之薄片狀之纖維質載體,進行成形加工,獲得形成有第一層之滾筒形狀之纖維質載體;以及第二層形成步驟,係對該形成有第一層之滾筒形狀之纖維質載體,以含有第二層沸石之第二層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,獲得除濕滾筒;該第一層沸石係:進行將原沸石中之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換,獲得氫離子交換沸石之氫離子交換步驟而獲得的氫離子交換沸石;或者進行將原沸石中之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換而獲得氫離子交換沸石之氫離子交換步驟、以及將該氫離子交換沸石中之氫離子以該原沸石之鋁部位之反離子以外之第二金屬離子進行離子交換而獲得第二金屬離子交換沸石之第二金屬離子交換步驟所獲得的第二金屬離子交換沸石;該第二層沸石係原沸石;該原沸石為鈉沸石,且該第二金屬離子為非鈉離子。
  8. 一種除濕滾筒之製造方法,其特徵在於具有如下步驟:第一層形成步驟,係對薄片狀之纖維質載體,以含有第一層沸石之第一層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處 理,獲得形成有第一層之薄片狀之纖維質載體;第二層形成步驟,係對該形成有第一層之薄片狀之纖維質載體,以含有第二層沸石之第二層形成用漿料,進行浸漬處理或塗佈處理,獲得形成有第一層以及第二層之薄片狀之纖維質載體;以及成形加工步驟,係將該形成有第一層以及第二層之薄片狀之纖維質載體,成形加工為滾筒形狀,獲得除濕滾筒;該第一層沸石係:進行將原沸石中之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換,獲得氫離子交換沸石之氫離子交換步驟而獲得的氫離子交換沸石;或者進行將原沸石中之鋁部位之反離子以氫離子進行離子交換而獲得氫離子交換沸石之氫離子交換步驟、以及將該氫離子交換沸石中之氫離子以該原沸石之鋁部位之反離子以外之第二金屬離子進行離子交換而獲得第二金屬離子交換沸石之第二金屬離子交換步驟所獲得的第二金屬離子交換沸石;該第二層沸石係原沸石;該原沸石為鈉沸石,且該第二金屬離子為非鈉離子。
  9. 如申請專利範圍第6至8項中任一項之除濕滾筒之製造方法,其中,上述鈉沸石為丫型鈉沸石。
  10. 如申請專利範圍第6至8項中任一項之除濕滾筒之製造方法,其中,上述非鈉離子為稀土類離子、鋅離子或錫離子。
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