JP3944233B2 - 除湿ロータ及びこれを備えたデシカント空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気中の水分を除去できる除湿剤を内蔵する除湿ロータと、これを備えたデシカント空調装置に関する。

空気中の水分を吸着する除湿剤は、空調用、冷凍サイクルなど多くの産業分野で実用化されており、家庭用にも各種除湿剤が市販されている。このような除湿剤としては、シリカゲル、活性炭、活性アルミナ、ゼオライトなどが一般的に知られている。

このような除湿剤は、使い捨てる場合もあるが、工業用途では、水分を吸着した除湿剤から水分を除去して再生し、除湿剤として再利用する方式が一般的に用いられる。その除湿剤から水分を除去する方法としては、熱風を利用する方法が一般的にとられている。このような除湿剤としては、多量の水分を吸着できて、尚かつ簡単に水分を除去できる特性が求められる。

従来の除湿剤としては、特許文献１にあるような、多孔質粉末にシリカゾルを混合して吸放出特性を改良したものや、特許文献２にあるような、除湿ロータの除湿剤として用いるゼオライトが知られている。
特開２０００−１０４３５３号公報 特開２０００−６１２５０号公報

特許文献２には除湿ロータに使用する除湿剤が開示されているが、その除湿剤はゼオライトなどの公知の材料を用いるものであり、上記のような除湿特性を必ずしも満足できるものではない。

現在では、特許文献３に示されるような、ナノチューブ構造で比表面積の大きい酸化チタンを製造する技術が開示されている。酸化チタンは古くから白色顔料として知られており、紫外線吸収剤としても利用されている。また最近は、その光触媒作用から、有害物質の分解や色素増感太陽電池等、多くの分野で注目を集めている材料であるが、除湿剤や吸湿剤として有用な材料であるということは知られていない。たとえば、特許文献３の酸化チタンは、チューブ状の繊維形状をしており、その比表面積が３００ｍ^２／ｇのものであるが、除湿剤としての性能に関しては今までに全く報告されていない。
特開平１０−１５２３２３号公報

本発明は、この点に着目したもので、水分吸着の速度が速く且つ吸水率も高く、更に、簡便な手法で水分を除去できるような除湿剤を用いた除湿ロータ、及びこれを備えたデシカント空調装置を提供する。

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、繊維形状（断面直径よりも軸方向長さの方が長い形状）の酸化チタンが、従来の除湿剤よりも優れた水分の吸着及び除去特性を有することを見いだし、本発明を案出した。すなわち、酸化チタンを主成分とする材料をアルカリ性水溶液中で水熱処理することによって、結晶形状が繊維形状の酸化チタンを含有した除湿剤を製造するものである。このように製造された繊維形状の酸化チタンは、断面の直径が２〜８０ｎｍ、軸方向の長さが１００ｎｍ以上であり、その比表面積は、２００〜１０００ｍ^２／ｇになり、乾燥重量の３０％以上の水分吸着能力を有する。

このような知見に基づく本発明によれば、当該製法により得た酸化チタン含有除湿剤を内蔵した除湿ロータが提案される。そして、当該除湿ロータを備えたデシカント空調装置が提案される。

上記製法による除湿剤は、従来の除湿剤に比べて、湿度が９５％といった高湿度の条件下で遙かに優れた水分吸着性能を有し（図４参照）、一方では、そのような水分吸着能力にも拘わらず、比較的容易に水分を除去し得る性質を有しており、本発明に係るデシカント空調装置の除湿ロータ等に使用する除湿剤として適したものである。

本発明の除湿ロータに係る繊維形状の酸化チタンを含有する除湿剤は、酸化チタンを主成分とする材料を、アルカリ性水溶液中で加熱処理することで製造することができる。

その材料は、粉末状でもゾルゲルタイプの状態でも、処理後は繊維形状のものを得ることができる。アルカリ性水溶液としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムを水に溶かした液を使用することができ、その濃度は５〜２５モル／Ｋｇの水溶液とするのが好ましい。また、処理温度は７０〜１５０℃の範囲、処理時間は１０〜３０時間の範囲が好ましい。水酸化カリウムを用いた場合、より比表面積の大きな繊維形状の酸化チタンを得ることができる。

このような除湿剤により水分を吸着した後に、当該除湿剤から水分を除去する方法としては、温風を吹き付ける方法がある。あるいは、マイクロ波や遠赤外線といった電磁波を利用して除湿剤を再生する方法も有力である。除湿剤に水分を吸着させた後にその水分を除去し、除湿剤の再生を図るのに必要な時間を評価すると、シリカゲルの脱水に要した時間が１８０秒であったのに対し、繊維状酸化チタンの脱水に要した時間は８２秒であった。なお、この評価結果は、３．５ｇの水分を吸着した除湿剤をマイクロ波加熱処理して３．５ｇの水分が除湿剤から放出されるのに要した時間である。当該結果から、除湿剤として公知のシリカゲルと比較して、除湿剤再生処理にかかる時間を短縮出来ることが分かる。

図１に、本発明の除湿ロータに係る除湿剤の走査型及び透過型電子顕微鏡写真、図２に、本発明に係る除湿剤を含有する除湿ロータの斜視図及び断面図、図３に、本発明に係る除湿ロータを配置したデシカント空調装置の概略図を示している。

また、図４は、本発明の除湿ロータに係る除湿剤と従来の除湿剤との水分の吸着特性を表すグラフである。この図から、処理前の酸化チタン含有物はわずかな水分吸着しか示さないが、水熱処理して得られた繊維形状の酸化チタン含有物は優れた水分吸着性能を示し、除湿剤として優れた吸着特性を有することが分かる。特に、高湿度下では、水分の吸着特性と脱着（除去）特性が重なり、脱着性能に優れていることが分かる。比較例として、除湿剤としてよく知られたシリカゲルの場合には、吸着特性に比べて脱着特性が左側にずれていることから、脱着に時間がかかっていることが分かる。

粒径２０ｎｍの酸化チタン粉末０．２１ｇを１７モル／Ｋｇ濃度の水酸化カリウム水溶液に入れ、撹拌した後、容器を密封して乾燥機に入れ、１１０℃で２０時間静置した。２０時間経過後に容器を取り出し、希塩酸で中和処理して余分なアルカリ分を除いた。その後、遠心分離機を用いて固形分を得てイオン交換水で洗浄し、凍結乾燥機にて乾燥して、繊維形状の酸化チタン含有物を得た。得られたものの走査型及び透過型電子顕微鏡写真を図１に示している。

本発明の除湿ロータに係る除湿剤の走査型及び透過型電子顕微鏡写真。 本発明の除湿剤を含有する除湿ロータの斜視図及び断面図。 本発明の除湿ロータを配置したデシカント空調装置の概略図。 本発明の除湿ロータに係る除湿剤と従来品の吸湿特性を表すグラフ。

符号の説明

１ 除湿ロータ
２ 回転ケース
３ 収容部
４ 除湿剤
５ デシカント空調装置

Claims (3)

1. 酸化チタンを主成分とする材料をアルカリ性水溶液中で水熱処理して得られる、結晶形状が繊維形状の酸化チタンを含有する除湿剤を内蔵したことを特徴とする除湿ロータ。
2. 前記繊維形状の酸化チタンは、直径が２〜８０ｎｍで長さが１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の除湿ロータ。
3. 請求項１又は請求項２記載の除湿ロータを備えたことを特徴とするデシカント空調装置。