JP2002336633A - 回転型吸脱着エレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転型吸脱着エレメントの吸脱着性能の向上
と小型化を図る。 【解決手段】 回転型の吸脱着エレメント１であって、
そのエレメント部をドラム形状のハニカム構造体１１，
１２，１３に形成し、該ドラム形状のハニカム構造体１
１，１２，１３のハニカム構造の流体通路４，４・・・
を半径方向に開口させる一方、その熱伝導性を回転軸方
向に大きく、周方向に小さく形成して構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、回転型吸脱着エ
レメントの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば空気中の水分子や臭気成分等流体
中の特定の分子を吸着し、また脱着させる回転型の吸脱
着エレメントとして、従来は一般に図７に示すような円
板型のものが使用されてきた。

【０００３】このタイプの吸脱着エレメント２０は、図
示のように所定の幅で帯状のアルミフィンと所定の幅で
波形のアルミフィンとを組合せ、これを中心軸側から半
径方向外方側に所望の直径の円板状のハニカム構造体２
１が得られるように螺旋状に巻層して一体に構成されて
いる。そして、それによって、同ハニカム構造体２１の
中心軸部分から半径方向外方にコルゲーションハニカム
構造の流体通路２０ａを、また中心軸部分の中心軸方向
に回転軸挿通孔２０ｂを設ける一方、それら全体および
流体通路２０ａの全周面には水分子等所望の分子を吸着
すべきゼオライトなどの吸着剤２２が例えばディッピン
グ等の手段で担持されている。

【０００４】そして、このように構成された吸脱着エレ
メント２０は、さらに例えば図８に示すように、上記回
転軸挿通孔２０ｂ部分に挿通された回転軸２６により回
転せしめられるようになっているとともに、その上方側
部分（上半分側部分）に対応する流体流路２４の上流側
に吸着分子脱着用（加熱用）のヒータ２３が設けられ、
その加熱作用によって同上方側部分における吸着剤２２
中の吸着分子が脱着され、該脱着された水分子等が同流
路２４を流れる流体Ａ₁に付加されるようになってい
る。

【０００５】他方、下方側部分（下半分側部分）の逆方
向の流体流路２５を流れる流体Ａ₂中の水分子等の分子
が同下方側部分における吸着剤２２中に吸着されて除去
されるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の吸
脱着エレメントの構成では、吸着作用側下方部（低温
部）と脱着作用側上方部（高温部）との間に帯状のアル
ミフィンおよび波形のアルミフィンがそのまま均一に延
びることになり、熱的なアイソレーション（絶縁）が困
難なため吸着性能、脱着性能が悪くなる。また吸脱着性
能（能力）を大きくしようとすると、半径方向の直径の
増大率が高くなる。さらに、吸着作用部側においても、
その中心軸付近の領域は脱着開始に伴って直ぐに温度が
上昇するので、余り吸着作用に寄与しない、等の問題が
ある。

【０００７】本願発明は、有効に吸着作用部と脱着作用
部の熱的なアイソレーションを図ることにより、吸脱着
効率を向上させる一方、有効な吸脱着面積の増大を容易
に可能とすることによって、小型で高い吸脱着性能を実
現し得る低コストな回転型吸脱着エレメントを提供する
ことを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明は、該目的を達
成するために、次のような課題解決手段を備えて構成さ
れている。

【０００９】（１） 請求項１の発明 この発明の回転型吸脱着エレメントは、回転型の吸脱着
エレメント１であって、そのエレメント部をドラム形状
のハニカム構造体１１，１２，１３に形成し、該ドラム
形状のハニカム構造体１１，１２，１３のハニカム構造
の流体通路４，４・・・を半径方向に開口させる一方、
その熱伝導性を回転軸方向に大きく、周方向に小さく形
成したことを特徴としている。

【００１０】該構成では、上記のように回転型の吸脱着
エレメントのエレメント部がドラム形状に形成され、回
転軸方向には熱伝導性が大きいが、回転軸周りの周方向
には熱伝導性が小さくなっている。そのため、吸着作用
部と脱着作用部相互の熱の伝導を避け、効率の良い吸脱
着作用を得ることができる。

【００１１】また、全体の形状がドラム形状となってお
り、ハニカム構造部の略全域を吸脱着面として有効に活
用することができるので、吸脱着面積が拡大され、その
点でも吸脱着性能が向上する。

【００１２】さらに、同吸脱着作用を果たす同ハニカム
構造部の実効面積の拡大には、回転軸方向の長さを長く
する方法と半径方向の厚さを大きくする方法との２つの
方法が可能となり、用途に応じて２つの方法の組合せ方
を変えることにより、特に有効かつ適切に吸脱着性能を
設定することができ、十分に有効な吸脱着性能を設置し
やすい適切な大きさと形状のもので実現することができ
る。その結果、可及的なコンパクト化が可能となる。

【００１３】（２） 請求項２の発明 この発明の回転型吸脱着エレメントは、上記請求項１の
発明の構成において、ドラム形状のハニカム構造体１
１，１２，１３が、回転軸方向に所定の長さを有する帯
状のアルミフィン２，２・・・と、該帯状のアルミフィ
ン２，２・・・の間にあって該帯状のアルミフィン２，
２・・・同士を相互に所定幅だけ離間させた状態に維持
して回転軸方向に延びる波形のアルミフィン３，３・・
・とからなり、それらによってそれらの間に半径方向に
開口したコルゲーション構造の流体通路４，４・・・を
形成していることを特徴としている。

【００１４】このように、ドラム形状のハニカム構造体
の回転軸方向に帯状のアルミフィン２，２・・・および
波形のアルミフィン３，３・・・のそれぞれを延設する
一方、中心軸部分から半径方向に流体通路４，４・・・
を形成するようにすると、回転軸方向には熱伝導性が大
きくなる一方、回転軸周りの周方向には熱伝導性が小さ
くなり、吸着部と脱着部相互の熱の伝導を有効に避ける
ことができて、効率の良い吸脱着作用を得ることができ
る。

【００１５】また、ハニカム構造部の略全域を吸脱着面
として有効に活用することができるので、さらに吸脱着
性能が向上する。

【００１６】（３） 請求項３の発明 この発明の回転型吸脱着エレメントは、上記請求項１又
は２の発明の構成において、上記ドラム形状のハニカム
構造体１１，１２，１３が、多層構造のものよりなって
いることを特徴としている。

【００１７】したがって、吸脱着作用部の実効面積の拡
大が容易で、その層数の選択により、容易に吸脱着性能
を調整し、設定することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上の結果、本願発明の回転型吸脱着エ
レメントによると、小型、コンパクトで吸脱着性能の高
い低コストな回転型吸脱着エレメントを提供することが
できる。

【００１９】そして、そのため、例えば空気清浄機や空
気調和機などの低圧損の除湿又は加湿素子や脱臭又は芳
香付加素子などとして有効なものとなる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１〜図５は、本願発明の実施の
形態に係る回転型吸脱着エレメントの構成を示してい
る。

【００２１】この実施の形態の回転型吸脱着エレメント
は、例えば図１、図２に示すように、それぞれ回転軸方
向に所定の長さを有するドラム形状（円筒体形状）の第
１〜第３の３組のハニカム構造体１１〜１３を順次直径
を変えて形成した後、同心の３層構造に嵌合一体化して
構成されている。

【００２２】これら第１〜第３のドラム形状のハニカム
構造体１１〜１３は、それぞれ直径が異なるだけで、次
に述べるように全く同一の構造を有している。

【００２３】すなわち、同第１〜第３のハニカム構造体
１１〜１３は、例えば図４に示すように、上記回転軸方
向に所定の長さを有する所定の幅で帯状のアルミフィン
２，２・・・と、該帯状のアルミフィン２，２・・・の
間にあって該帯状のアルミフィン２，２・・・同士を相
互に所定幅だけ離間させた状態に維持する所定の幅で波
形のアルミフィン３，３・・・とからなり、それらによ
ってそれらの間に図示の如くコルゲーション構造の多数
の流体通路４，４・・・を形成している。

【００２４】そして、このように構成された図示平板形
状の第１〜第３のハニカム構造体１１〜１３は、その長
手方向の両端部同士を相互に接合一体化することによっ
て、例えば図５に示すようなドラム形状のものに構成さ
れ、該ドラム形状の第１〜第３のハニカム構造体１１〜
１３を、例えば水分子等所定の分子吸着機能を有する例
えばメソポア材等の吸着剤溶液中に浸漬した後、乾燥さ
せることによって上記ハニカム構造部の外周面に均一に
吸着剤を付着させて担持させている。

【００２５】そして、その後、同吸着剤を担持させた上
記第１〜第３のハニカム構造体１１〜１３を、上述の図
１および図２に示すように例えば３層状態に嵌合一体化
して１ユニット状態に構成する。

【００２６】なお、上記吸着剤のディッピングは、もち
ろん、上記第１〜第３のハニカム構造体１１〜１３を上
記３層状態に嵌合一体化してから行うようにすることも
できる。そして、そのようにすると、上記吸着剤のディ
ッピング工程が１回で済む利点が生じる。

【００２７】ところで、一般に快適な住環境を維持する
ためには、その居住空間の湿度を５０〜７０％に制御す
ることが望ましい。しかし、既存の調湿材料では人間の
生活に適した湿度範囲（５０〜７０％）に湿度を保つ特
性（自律性）に欠ける難点がある。

【００２８】ところが、この実施の形態において選択し
た上記メソポア材は、その細孔容積が大きく、均一な数
ｎｍのメソポアと呼ばれるサイズの細孔を有する多孔質
材料であり、Ｋｅｌｖｉｎ式に基づく毛管凝縮減少が起
こる相対湿度がその細孔径に依存する特性を有している
ため、自律的に湿度制御を行う上述のような調湿材料と
して有望である。

【００２９】このメソポア材は、例えば一つの方法とし
て、中国産カオリン鉱物（中国産カオリナイト質粘度）
を原料とし、固液比を１／５とした選択溶解法により比
較的容易に調製することができる。

【００３０】そして、該第１〜第３のハニカム構造体１
１〜１３が、上述のように３層構造に一体化された図１
の状態において、その内側の上下方向中間部には、さら
に図示のように水平な仕切板１０が介設され内部の流体
通路空間を、その上方側第１の流体通路と下方側第２の
流体通路との２つの流体通路に分割する一方、同仕切板
１０の両端側中央部分は、図示しないモータ等の回転軸
に連結されて矢印方向に回転可能に支持される。そし
て、処理流体は、図１中に矢印で示しているように、半
径方向から流入して両端側に流出し、また逆に両端側か
ら流入して半径方向に流出するようになされる。

【００３１】このような構成の回転型吸脱着エレメント
では、上述のように、３層構造のハニカム構造体の回転
軸方向に帯状のアルミフィン２，２・・・および波形の
アルミフィン３，３・・・がそれぞれ延びることになる
一方、中心軸部分から半径方向に開口連通して多数の流
体通路４，４・・・が形成されることになる。

【００３２】したがって、該構成の吸脱着エレメント１
は、その回転軸方向には熱伝導性が大きいが、他方回転
軸周りの周方向には熱伝導性が小さくなる。そのため、
吸着部と脱着部相互の間の熱の伝導を有効に避けて確実
にアイソレーションすることが可能となり、効率の良い
吸脱着作用を実現することができる。

【００３３】また、ドラム形状の第１〜第３のハニカム
構造体１１，１２，１３部の略全域を吸脱着面として有
効に活用することができるので、その点でも大きく吸脱
着性能が向上する。

【００３４】さらに、同吸脱着作用を果たすハニカム構
造部の実効面積のさらなる拡大には、上記回転軸方向の
長さを長くする方法と半径方向の厚さ（又は層数）を大
きくする方法との２つの方法があり、用途に応じてそれ
ら２つの方法の組合せ方を変えることにより、特に有効
かつ適切に吸脱着性能の大きさを設定することができ、
十分に有効な吸脱着性能を、用途毎の設置しやすい適切
な大きさと形状のもので実現することができる。

【００３５】また、上記の構成では、ドラム形状のハニ
カム構造体部分は、多層（３層）構造のものよりなって
いる。

【００３６】したがって、吸脱着作用部の実効面積の拡
大が容易で、その層数の選択により、容易に吸脱着性能
を調整設定することができるメリットも生じる。

【００３７】（変形例１）なお、以上のようなハニカム
構造体を形成するハニカム素材（担持体）としては、上
述のようなアルミフィンの場合のみに限らず、例えばセ
ラミック繊維又はガラス繊維と山皮とを主成分とする無
機繊維紙を帯状又は波形にコルゲート加工したもの、さ
らにはその他の耐熱性および可撓性のある各種フィルム
状、シート状の部材であっても良いことは言うまでもな
い。

【００３８】（変形例２）また、上述の吸着剤は、例え
ば上述のような水分子の吸着を対象とするものの他に各
種の臭気成分の分子を吸着する吸着剤であっても良いこ
とは言うまでもない。

【００３９】（変形例３）なお、上述した図３の構成の
ように、第１〜第３のハニカム構造体１１〜１３各々の
半径方向の流体通路４，４，４は、相互に孔軸が偏位し
た関係になる方が吸脱着性能の面でも有利であるが、こ
れは例えば図６のように相互に孔軸が共通するように対
応させるようにしても良いことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態に係る回転型吸脱着エレ
メントの構成を示す斜視図である。

【図２】同エレメントの各部を軸方向に突出させて分か
り易く示した斜視図である。

【図３】同エレメントの要部の構成を示す概略断面図で
ある。

【図４】同エレメントの巻成前のエレメント素材の構成
を示す斜視図である。

【図５】図４のエレメント素材をドラム状に巻成した状
態の斜視図である。

【図６】本願発明の実施の形態の変形例に係る回転型吸
脱着エレメントの要部の構成を示す概略断面図である。

【図７】従来例に係る回転型吸脱着エレメントの構成を
示す斜視図である。

【図８】同エレメントの使用状態を示す図である。

【符号の説明】

１は回転型吸脱着エレメント、２は帯状のアルミフィ
ン、３は波形のアルミフィン、４は流体通路、１１〜１
３は第１〜第３のハニカム構造体である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C080 AA09 BB02 CC01 NN03 NN06 QQ20 4D012 CA01 CA09 CC04 CC05 CD01 CG03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転型の吸脱着エレメント（１）であっ
   て、そのエレメント部をドラム形状のハニカム構造体
   （１１，１２，１３）に形成し、該ドラム形状のハニカ
   ム構造体（１１，１２，１３）のハニカム構造の流体通
   路（４），（４）・・・を半径方向に開口させる一方、
   その熱伝導性を回転軸方向に大きく、周方向に小さく形
   成したことを特徴とする回転型吸脱着エレメント。
2. 【請求項２】 ドラム形状のハニカム構造体（１１，１
   ２，１３）は、回転軸方向に所定の長さを有する帯状の
   アルミフィン（２），（２）・・・と、該帯状のアルミ
   フィン（２），（２）・・・の間にあって該帯状のアル
   ミフィン（２），（２）・・・同士を相互に所定幅だけ
   離間させた状態に維持して回転軸方向に延びる波形のア
   ルミフィン（３），（３）・・・とからなり、それらに
   よってそれらの間に半径方向に開口したコルゲーション
   構造の流体通路（４），（４）・・・を形成しているこ
   とを特徴とする請求項１記載の回転型吸脱着エレメン
   ト。
3. 【請求項３】 ドラム形状のハニカム構造体（１１，１
   ２，１３）が、多層構造のものよりなっていることを特
   徴とする請求項１又は２記載の回転型吸脱着エレメン
   ト。