JP2006263717A

JP2006263717A - 除湿ロータ

Info

Publication number: JP2006263717A
Application number: JP2006046769A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Okano; 浩志岡野; Hiroyuki Kakiuchi; 博行垣内
Original assignee: Seibu Giken Co Ltd; Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Seibu Giken Co Ltd; Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】簡単な構造で吸着した湿気をより低温の空気で脱着できるようにすると共に、広い範囲の空気条件でも高い除湿性能を発揮できるようにした除湿ロータを提供する。
【解決手段】活性炭を有する第１吸着層の上に、骨格構造にアルミニウムとリンを含むゼオライトを担持したハニカム体１によって除湿ロータ４を構成する。これによってゼオライトと活性炭とが吸着剤として機能すると共に、このゼオライトは低温時には吸着容量が大きく、高温時には吸着容量が小さくなるため、脱着が容易になる。また被処理空気の相対湿度が高い場合には活性炭が湿気吸着剤として機能する。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば冷凍機などの廃熱を利用する除湿機に用いるための除湿ロータに関するもので、特に低温の空気であっても脱着可能なものを提供するものである。

除湿ロータはハニカム体などに湿気吸着剤を担持させることによって、被処理空気の除湿を行うものであって、除湿ロータに吸着された湿気を廃熱によって昇温させた空気で脱着させることができ、この場合には省エネルギー効果が高くなるため急速に普及している。

しかしながら、さらに吸着した湿気をより低温の空気で脱着できるようにするとともに、広い範囲の空気条件でも高い除湿性能を発揮できるようにすることにより、多くの廃熱を利用可能にするとともに高い除湿性能を発揮させるようにして、より省エネルギー効果を高めることが求められている。

このような除湿ロータとして例えば特許文献１に開示されたものがある。
特許出願公開平成５年第３０１０１３号公報

特許文献１に開示されたものはゼオライトとシリカゲルと活性炭とを湿気吸着剤として用い、色々な空気条件でも高い吸着性能を発揮できるようにしたものである。つまり、高い相対湿度の時にはシリカゲルが機能し、中間的な相対湿度の時には活性炭が機能し、低い相対湿度の時にはゼオライトが機能するようにしたものである。

しかし特許文献１に記載のものは、３種の湿気吸着剤を層状に形成する必要があり、製造工程が複雑になるという問題がある。さらに吸着剤の担持にバインダーを使用しているため、３層もの吸着剤層を形成することによってバインダーによって吸着剤の機能が阻害され、十分な性能を発揮できないという問題がある。

本発明は簡単な構造で吸着した湿気をより低温の空気で脱着できるようにするとともに、広い範囲の空気条件でも高い除湿性能を発揮できるようにした除湿ロータを提供しようとするものである。

本件発明は以上のような課題を解決するため、活性炭を有する第１吸着層の上にアルミノフォスフェートゼオライトを担持したものである。
アルミノフォスフェートゼオライト中でも、International Zeolite Association (IZA)が定めるゼオライト構造のコードで表すと、ＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＦＩ、ＡＳＴ、ＡＴＳ、ＡＦＳ、ＣＨＡ、ＥＲＩ、ＦＡＵなどが好ましく、ＡＦＩ、ＣＨＡがさらに好ましい。また、アルミノフォスフェート類の骨格構造中に、ヘテロ原子として他の金属が含まれていても良い。ヘテロ原子としては、ケイ素、鉄、マグネシウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、亜鉛、ガリウム、スズ、硼素などがあげられ、ケイ素や鉄を含むものがより好ましい。

本発明の除湿ロータは上記の如く構成したので、ゼオライトが吸着時と脱着時とでヒステリシス特性を有し、多くの空気条件で高い除湿性能を発揮することができる。また高い相対湿度のもとでは、活性炭が吸着能力を発揮し多くの空気条件で高い性能を発揮する除湿ロータを提供することができる。
そして特に低い脱着温度でも有効に脱着することができるため、脱着熱源として例えば冷凍機の排熱を使うことができる。このため、より多くの排熱を熱源として用いることができ、省エネルギー効果を高めることができる。

さらに活性炭として活性炭繊維を用い、ペーパ状にすることにより活性炭ペーパでハニカム体を構成し、この上にゼオライトを担持するようにすると、湿気吸着剤で構成された除湿ロータを得ることができる。
この場合はハニカム体の上に吸着剤層は１層だけで、広い範囲の空気条件に対応することができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、活性炭を有する第１吸着層の上に骨格構造にアルミニウムとリンを含むゼオライトを担持したもので、これによって温度によって吸着特性が大きく変化し、吸着した湿気を低い脱着温度で脱着することができるという作用を有する。

以下本発明における除湿ロータの実施態様の一例について図に沿って詳細に説明する。図１は本発明の除湿ロータの斜視図、図２は本発明の除湿ロータに用いるゼオライトの吸着等温特性を示すグラフである。
先ず、アルミノフォスフェートゼオライトの生成と、ハニカム体への担持方法について説明する。特にゼオライトとして、ＡｌＰＯ−３４の場合について記載する。

○原料、溶液調整
ゼオライト原料としては、シリカ源としてｆｕｍｅｄシリカ、アルミニウム源として擬ベーマイト、リン源としてリン酸を用いる。これらと水を混合したものに、テンプレートとしてモルホリンとトリエチルアミンの混合物を加え、さらに攪拌により混合を行う。そうしてできた反応混合物を原料とする。
あるいはシリカ源、必要に応じてヘテロ原子となるアルミナ源、リン源などと、必要に応じて鉱化剤、テンプレート、水を原料とする。この場合のテンプレートとしては、上記の説明の界面活性剤を用いる。

○結晶化
上記の反応混合物をオートクレーブに仕込み、攪拌下、１９０℃６０時間の加熱を行う。

○水洗、濾過
加熱後、冷却し、デカンテーションにより、未反応物と分離した生成物の水洗を行い、濾過してテンプレート含有のゼオライトを得る。このまま用いてもよいが、場合によっては、乾式、湿式の粉砕を行っても良い。
ここで、上記製造条件のより具体的な一例を挙げる。８５％リン酸７．７ｇと水２０ｇの溶液にベーマイト４．６ｇ（２５％含水）を加えて１時間攪拌し、これにモルホリン７．２５ｇと水３８．４ｇの溶液を加え、さらに４７％フッ化水素水溶液を加えて３時間攪拌する。攪拌液をフッ素樹脂内筒付のステンレス製オートクレーブに仕込み、２００℃で１０日間加熱し、生成物を濾過、水洗、乾燥してＡｌＰＯ−３４を得る。

○スラリーの調整
このテンプレート含有のゼオライトとバインダーを含む水とを混合することにより、スラリー調整を行う。

○担持
次に上記のようにして出来たスラリーとバインダーとの混合物に活性炭ペーパーで構成されたハニカム体を浸漬する。

○焼成
そしてゼオライト中間生成物を担持したハニカム体を焼成炉へ入れて４００℃から６００℃程度の焼成温度に維持して焼成し、担持されたゼオライト中間生成物をゼオライトに完成させる。
これによってハニカム体を構成するセラミックシートの有機分が抜けるとともに、ゼオライト結晶中に残留しているテンプレートも抜け、ゼオライトが完成する。なお、事前にゼオライトのみを焼成し、テンプレートを除却したゼオライトを用いて、担持することも可能である。

以上のようにして完成された吸湿ハニカム１の中心部に鉄製の筒よりなるボス２を挿入し、また外周に亜鉛鋼板などよりなる外板３を巻きつけて除湿ロータ４を完成する。このようにして作られた除湿ロータ４は吸着式の除湿機などに用いられる。

図３に吸湿ハニカム１の拡大図を示す。ここで５は活性炭ペーパであり、第１吸着層を構成する。そして、その上及び活性炭ペーパー５の繊維の間にゼオライト６が担持されている。

ここで以上の説明に示した条件により製造したゼオライトの吸着特性について説明する。図２はゼオライトの吸着等温特性を示すグラフである。このグラフによると、このゼオライトは２５℃における吸着特性と４０℃における吸着特性が異なり、４０℃の方が２５℃の場合より同一吸着量では相対蒸気圧が高い。
つまり２５℃で湿気を飽和状態まで吸着させ、その後４０℃に温度を上げるとゼオライトから吸着した湿気が放出されることがわかる。このことによってこのゼオライトは被処理空気より１５℃程度温度が上昇した脱着空気によっても多くの湿気が脱着されることが判る。

よって例えば外気と冷凍機の凝縮器を通過した空気のように温度差の小さな空気を用いても吸着・脱着を行うことができる。さらに脱着空気としてもう少し大きな温度差を得ることができる場合には、被処理空気として相対湿度が高い空気であってもよい。
つまり脱着空気と被処理空気との温度差が上記の状況よりも大きい場合には、吸着容量の大きな活性炭が機能する。以上のとおり、低い温度の排熱も除湿ロータの脱着熱源として利用でき、温度の高い排熱源があった場合には被処理空気として相対湿度の高いものでも十分に除湿が可能となる。

本発明は、活性炭を有する第１吸着層の上に、骨格構造にアルミニウムとリンを含むゼオライトを担持した除湿ロータに関するもので、吸着した湿気を低い温度でも脱着が可能で、さらに被処理空気の空気条件が大きく変化した場合にも対応可能な除湿ロータを提供する。
そしてこれによって、多くの排熱源が脱着のエネルギー源として利用可能となり、省エネルギー効果が高くなる。

本発明の除湿ロータの実施例を示す斜視図である。本発明の除湿ロータに用いるゼオライトの特性を示す等温線図である。本発明の除湿ロータのハニカム体の部分拡大図である。

符号の説明

１吸湿ハニカム
２ボス
３外板
４除湿ロータ
５活性炭ペーパ
６ゼオライト

Claims

活性炭を有する第１吸着層の上に、骨格構造にアルミニウムとリンを含むゼオライトを担持した除湿ロータ。
ゼオライトがアルミノフォスフェートである請求項１記載の除湿ロータ。
活性炭は活性炭ペーパーである請求項１記載の除湿ロータ。
活性炭ペーパでハニカム体を構成し、そのハニカム体にアルミノフォスフェート類のゼオライトを担持した請求項３記載の除湿ロータ。