JP2950453B2 - 発熱体を有するシート状収着体、発熱体を有する収着用積層体および発熱体を有する収着用積層体を用いた除湿装置 - Google Patents
発熱体を有するシート状収着体、発熱体を有する収着用積層体および発熱体を有する収着用積層体を用いた除湿装置Info
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Description
るガス体たとえば水蒸気、有機溶剤蒸気その他悪臭成分
等を収着除去する再生機能および賦活機能を内蔵したシ
ート状収着体および上記シート状収着体と波形シート状
収着体とを交互に積層成形しまたは上記シート状収着体
をスペーサーを介して積層成形してなる再生機能および
賦活機能を内蔵した収着用ハニカム積層体その他収着用
積層体に関するものである。
に積層成形しこれに湿気吸収剤たとえば塩化リチウム、
塩化カルシウム等、あるいは湿気吸着剤たとえばシリカ
ゲル、アルミナゲル、親水性ゼオライト等を含浸、固定
したものが使用されてきた。また本願の出願人は特公平
1−25614においてセラミツク繊維等無機繊維とパ
ルプとを混合抄造したシートをハニカム状に成形した後
水ガラスを含浸し、該水ガラスを半乾燥した後酸に浸漬
してシリカヒドロゲルを生成せしめ、水洗乾燥して無機
繊維を骨格とし吸着性にすぐれたシリカエロゲルを主成
分とする吸着体を得る方法を提案し、また特願昭60−
86969(特開昭61−252497)においてセラ
ミツク繊維等無機繊維を用いて低密度に抄造したシート
をハニカム状に成形した後水ガラスを含浸し、ついで金
属塩水溶液に浸漬して金属珪酸塩ヒドロゲルを生成せし
め、水洗乾燥して無機繊維を骨格とし吸湿性が極めて強
い金属珪酸塩エロゲルを主成分とするハニカム状吸着体
を得る方法を提案した。このハニカム状吸着体の再生は
100〜150℃の熱風をハニカム小透孔に通すことに
よつてなされていた。
度湿気を吸収または吸着(以下両者をまとめて収着と呼
ぶ)すれば漸次その収着能力が低下し、また吸収剤を使
用した場合には結露その他の支障を生ずるので、収着し
た湿分を追出し即ち脱着してその収着能力を回復せねば
ならない。この脱着即ち再生には熱スイング法では加
熱、圧力スイング法では減圧が用いられるが、減圧方法
では装置および工程が大がかりとなるため簡便な加熱、
特に熱風による加熱が採用されている。ところが熱風を
ハニカム状の吸湿体の小透孔に通して収着されている湿
気即ち水分を脱着する場合は小透孔の入口における熱風
の温度は高いが収着されたガスの脱着熱によつてこの温
度は漸次低くなり従つて出口付近においては再生能力が
激減する欠陥がある。これは水蒸気以外の種々の活性物
質たとえば有機溶剤蒸気その他悪臭物質の脱着の場合に
おいても全く同様である。
を克服し容易に確実にしかも少ない熱エネルギーで脱着
再生を行ない得るシート状吸湿体その他収着体並に上記
シート状収着体と波形シート状収着体とを積層成形して
なる収着用ハニカム積層体その他収着用積層体を提供す
ることを目的とするもので、この目的は本発明により発
熱体を内蔵したシートの内部および表面に吸着剤を化学
反応によつて合成定着しあるいは収着剤を含浸固着して
なるシート状収着体並に上記シート状収着体および波形
シート状収着体を積層成形してなる収着用積層体を提供
することによつて解決される。即ち本発明のシート状収
着体および収着用積層体は水蒸気、有機溶剤蒸気、二酸
化窒素その他悪臭物質等のガスを収着してその収着能力
が低下したときにはシートに内蔵した発熱体を通電発熱
することによりシート全面にわたり同時にかつ均一に発
熱し容易確実に短時間でしかも僅少の熱エネルギーで脱
着再生し得るものである。一方シート状収着体および収
着用積層体は収着と脱着とを長時間繰返すことにより収
着体のマイクロポア内に収着質の重合反応により高沸点
の物質が生成してその結果収着能力が漸次低下する。こ
の場合150℃の温度では脱着できないので通電により
シート状収着体を300〜450℃に1〜3時間加熱し
て賦活する。
25mmのガラス繊維を主成分とする2枚の低密度のシ
ート1,1aの一方たとえばシート1にその全面に亘つ
て多数の抵抗線を平行して蛇行状に配設しシート1の長
さ方向の一部分1cにおいて波のピツチPを小さく残り
の部分1dにおいて波のピツチPを大きく形成してシー
ト1aと接着挟着する。この配設挟着に当つては図3,
図4の装置および方法を使用する。ここで抵抗線2を抵
抗線挿通環6,6に通し加圧ローラ3,3の直前におい
てシート1の幅方向に横振り枠7を矢印方向に揺動する
に際し、加圧ローラ3の回転速度即ちシートおよび抵抗
線の移行速度あるいは横振り枠7の揺動周期を変化する
ことにより図8に示す如く波のピツチPの小さい2cの
部分と波のピツチPの大きい2dの部分とを交互に形成
しながら抵抗線2c,2dをシート1とシート1aとの
間に挟着する。更に前進して接着剤をヒータ8により加
熱硬化し、シート9を捲取る。
配設したシート9は図8のように切断する。その後シー
トの1c部分にはゼオライトの粉末を分散した無機質バ
インダーゾルを含浸固着し、シート1dの部分には実施
例1と同様にして珪酸アルミニウムのヒドロゲルを生成
結合せしめる。これを水洗乾燥してシート1c部分には
ゼオライトを、シート1d部分には珪酸アルミニウムの
エロゲルを結合した吸着シートを得る。抵抗線2c,2
dに図8に示す如く電極10,10を結線しこれにリー
ド線11,11を連結してシート状吸着体を得る。尚抵
抗線2c,2dは再生時の通電の場合吸湿シートの表面
が1cの部分においてほぼ150〜200℃、1dの部
分においてほぼ80〜130℃になるよう消費電力を決
める。1cおよび1dの部分には夫々脱着温度の異なる
吸着剤例えばアルミナゲル微粒子、活性カーボン微粒子
などを組合わせて結合定着することができる。このよう
に一枚の吸着シートを高温部と低温部とに分け例えば矢
印TAの方向より外気TAを通せば金属珪酸塩ゲルを定
着した1d部分では金属珪酸塩ゲルの細孔径は20〜3
0Åと大きいため大量の水蒸気を吸着させ、1c部分で
は細孔径が小さく(4Å)吸湿力の強いゼオライトを定
着しているため残存する微量の水蒸気を上記ゼオライト
により吸着させることができるので低露点の乾燥空気を
得ることができる。但し1c部分は150〜200℃の
高い再生温度、1d部分は80〜130℃の再生温度が
必要である。あるいは1c部分には吸着性を付加せず外
気の予熱部分とし、外気の温度が低い場合には図示矢印
RAに示す如くこの1c部分で外気を予熱した後1dの
吸着部に通しここで脱着される水蒸気が1d部分におい
て結露しないように放出する。
0.2mmのセラミツク繊維を主成分とするシート1の
片面に電気絶縁性コーテイング剤12により発熱線2a
を蛇行状に埋設する。この場合図4,図12に示す装置
を使用する。この装置はさきに図3,図4について説明
したのとほぼ同様で、図12に示すようにシート1、ロ
ール状に捲いたセパレータフイルムたとえばポリエステ
ルフイルム13、ボビンに捲いた多数の発熱線2a,2
aおよびコーテイング剤塗布装置4を用意する。セパレ
ータフイルム13の片面にコーテイング剤塗布装置4に
よりコーテイング剤を塗布し、発熱線2aを蛇行状にシ
ート1とセパレータフイルム13との間に挟着しながら
前進乾燥し、セパレータフイルム13をロール14に捲
き取つてコーテイング剤12の層に抵抗線2aを埋設し
たシート15を得る。一方図12に示すように好ましく
はハンダメツキした電極10,10をシート1の表面に
所望の間隔を置いてあらかじめ定着しておく。コーテイ
ング剤としては化学発泡剤を混入し、ヒータ8により加
熱硬化時に化学発泡剤が分解発泡し、コーテイング剤層
に連続気孔を形成し吸着剤が外気と接触し得るようにし
たものを使用する方が望ましい。シート15内に埋設し
た発熱線2aと電極10とはシート15の外部より加熱
して融着する。
固定した後、塩化リチウムの30%水溶液に浸漬し乾燥
してシート15に対し約5〜8重量%の塩化リチウムを
含浸固着させる。シート15の電極10,10を両端に
残した状態で切断し、図10に示すようにリード線1
1,11を電極10,10に結線し、吸湿性能を有する
シート状吸収体を得る。このシートは再生時の通電の場
合その表面がほぼ60〜180℃になるように消費電力
を選定する。
ニツケルクロム合金、ニツケル銅合金その他任意の0.
1〜0.2mm径の抵抗線を裸線または5〜10μ厚の
ポリテトラフルオロエチレンの被膜その他適宜の絶縁被
覆を施して使用する。また上記実施例1〜6において基
体となるシートとしては電気絶縁性で収着剤を含浸し得
る多孔質のシートを使用し得るが、熱による発火その他
の事故を防ぐためセラミツク繊維、ガラス繊維等無機質
の不燃性繊維、活性カーボン繊維、耐熱性合成繊維など
を主成分とするシート、難燃紙、活性炭を混入して抄紙
した適宜の紙が望ましい。使用する吸着剤としては、金
属珪酸塩ゲル、ゼオライト、活性シリカゲル、活性アル
ミナゲル、酸性白土、多孔質ガラス、活性炭、イ才ン交
換樹脂、キレート樹脂等、吸収剤としては塩化リチウ
ム、臭化リチウム、塩化カルシウム等の吸湿性塩類を使
用し得る。ゼオライトは吸湿を目的とする場合には細孔
径3〜10Å、有機溶剤蒸気、悪臭物質等の吸着除去を
目的とする場合には細孔径6〜12Å程度のものまたは
ハイシリカゼオライトの微粒子を使用する。
着体でリード線11を除いた9および波形シート状吸着
体9aを図17に示す如く接着して片波成形体とする。
実施例2において蛇行状に発熱線2aを配設したシート
状吸着体、その他実施例3〜6の場合でも同様である。
この片波成形体を図18に示す如く互に接着しまたは接
着せずに積重ねて長方形のハニカム状ブロツク16とす
る。接着しない場合には図24に示す如く全体を枠I7
に入れる。各シート状吸着体の各電極10,10の両端
を電極10a,10aに結線し、電極10a,10aに
リード線11,11を結線し電源に接続して収着用ハニ
カム積層体を得る。
ね、互に接着しまたは接着せずに全体を枠17aに納
め、各シート状収着体の各電極10,10の一端を電極
10a,10aに結線し、ハニカム積層体の外周縁に沿
つて電極10b,10bを固着して電極10a,10a
に結線して断面扇形の収着用ハニカム積層体とし、これ
を図20に示す如く適宜数組立てて円筒状の収着ロータ
を得る。一方固定摺動電極10c,10cを設けて1個
の収着用ハニカム積層体の電極10b,10bに摺動接
続せしめ、電極10c,10cはリード線11,11を
介して電源に接続する。図20のように組立てた収着ロ
ータを矢印方向に回転することにより各収着用ハニカム
積層体を通電によつて次々に再生することが可能にな
る。
22に示す如くスペーサー18を挟んで積重ね多数のシ
ート状収着体間の間隙を保持したブロツクとし、図22
に明示するように各シート状収着体の各電極10,10
の一端を電極10a,10aに接続し、電極10a,1
0aにリード線11,11を結線し電源に接続して収着
用積層体を得る。
16において図23に示す如くその小透孔の貫通する方
向に2分し、その一部16aには収着剤を固着せず他部
16bには収着剤を固着し、発熱体を実施例1乃至実施
例6と同様に16a,16bの全面に亘つて配設してな
る収着用ハニカム積層体である。発熱体のワツト密度を
16a部において高く、16b部において低くすること
もできる。
場、塗装ブース、フイルム工場、倉庫その他密閉室内、
密閉容器内において空気の除湿乾燥および調湿、臭気物
質、有機溶剤蒸気の収着除去に使用し、湿気、臭気物質
等により収着剤が飽和しまたはその収着性能が低下した
ときにはその発熱体に通電して加熱し収着質を脱離し収
着剤を再生して以降収着と再生とを繰返し、乾燥空気ま
たは清浄空気を提供する。シート1,1aとして活性カ
ーボン繊維を主成分とするシートまたは活性炭を混入し
て抄紙した適宜の紙を使用すれば、含浸固着した収着剤
とともにシート1,1aも活性物質を吸着し、シート状
収着体の収着性能を向上することができる。収着、脱着
を長期間繰返すことにより収着シートの収着性能が低下
する。この場合には内蔵された発熱線のワツト密度を上
昇し、シート状収着体の温度を200〜400℃に上昇
し1時間〜4時間通電することによりシート状収着体を
賦活することができる。
機溶剤蒸気、悪臭物質等除去すべき活性成分を含む気体
たとえば空気をそのハニカム小透孔に通し、小透孔壁に
おいて上記活性成分を収着剤に収着して除去し乾燥空気
または清浄な空気等を得る。具体的に説明すればたとえ
ば図24に示すように電極10,10a,10aおよび
リード線11,11を結線した収着用ハニカム積層体1
6の透孔19のあらわれた両端面にダクト20,21を
連接し、ダクト21には送風機22、切換弁23、ダク
ト24,25を連接する。送風機22を作動してダクト
20より処理すべき空気TAを送入し収着用ハニカム積
層体16により空気TA中の活性成分を収着除去した後
乾燥空気または清浄な空気SAをダクト24より供給す
る。脱着再生に当つては電極10a,10aに通電し収
着用ハニカム積層体16を加熱して収着質を脱着すると
同時に切換弁23を図示破線に示す如く切換え、空気T
Aを再生空気としてダクト20より収着用ハニカム積層
体16に通し、脱看された活性成分を含む排気EAはダ
クト21、送風機22を経てダクト25より排出する。
成したので、従来は収着剤の再生には大量の熱風を使用
して間接的に即ち加熱気体から固体収着壁への対流及び
輻射による熱伝達によつて再生を行うため熱エネルギー
が必ずしも効率よく使用されていなかつたが、本発明に
おいては収着剤の再生に当つてシート状収着体に内蔵さ
れた発熱体がじかに収着シートに密着結合しているた
め、通電によつて迅速かつ全面積にわたつて均等にシー
ト状収着体を加熱することができるので、収着している
湿分、有機溶剤蒸気等をすみやかに無駄なく脱着再生す
ることができ、従来の熱風再生方式にくらべ大きな熱エ
ネルギーの節約ができ、かつ収着性能を30〜40%向
上することができる。
設するときは発熱線の配設密度を更に上昇して温度むら
を少なくすることができ、しかも基体のシートの熱膨張
と発熱線の熱膨張との差を緩衝することによつて収着シ
ートの歪を防止し得る効果がある。また発熱線の蛇行の
密度を変えて定着したシート状吸着体は再生温度が高く
吸着力の強いゼオライト等と再生温度が低く吸着量が大
きい活性シリカゲル等とを分けて定着することにより、
発熱線の蛇行密度の小さい側から処理空気を送入すれば
シリカゲルにより大量の湿分を吸着除去し更にゼオライ
トにより残留湿分をほとんど完全に吸着除去することが
できるため超低露点の乾燥空気を提供することができ
る。
う場合には熱風の入口と出口とにおける温度差が大きい
ため積層体全面にわたり完全に再生が行われず収着性能
が劣つていたが、本発明の収着用積層体はその脱着再生
に当たつて積層体を構成するシート状収着体の全面積に
亘り内蔵されている発熱体により急速にかつ全面積に亘
り均等に加熱脱着できるので、加熱空気を通して脱着す
る方法にくらべ極めて短時間にでき、脱着に要する熱エ
ネルギーが極めて少なくなる効果を有するものである。
着体により実施例9に従つて得られた吸着用積層体16
を使用して図24に示す装置を組立て、この吸着用積層
体に通電加熱し切換弁23を図24Aの位置にした後温
度20℃、絶対湿度10g/kgの外気TAを再生空気
として流速0.5m/sec.で6分間送入し(再生時
間)、次に通電加熱を中止して前記の外気TAを冷却空
気として2分間送入し(冷却時間)、次に切換弁23を
図24Bの位置にし前記の外気TAを処理空気として流
速1.5m/sec.で12分間送入し(除湿時間)外
気を除湿した場合の吸着用積層体の入口空気の温度T、
絶対湿度Hおよび再生、冷却、除湿の各工程における出
口空気の温度Tおよび絶対湿度Hの変化を図25に示
す。尚図中破線は加熱空気を再生空気として従来のハニ
カム積層体に送入し加熱再生した場合のハニカム積層体
の出口における空気の絶対湿度を示す。
ツクでは再生時間6分、冷却時間2分の場合、除湿時間
はおよそ7分で除湿機能が低下する。本発明により再生
機能を内蔵した吸着用積層体では再生時間、冷却時間を
前記と同じにした場合、除湿時間がおよそ12分であ
り、即ち絶対湿度Hが3.5g/kg、温度Tがおよそ
40℃の空気が得られ従来の方法にくらべ約1.8(1
2÷7)倍の除湿能力を有することがわかる。ただしこ
の場合の再生に要する消費電力は夫々1.2kWのヒー
タを用い、外気TAの風量は夫々60m/hr.であ
る。
る方法においては空気流とハニカム孔壁との間に必ず薄
い境界層を生じ熱伝達の妨げになつていたが、本発明に
おいてはハニカム孔壁を形成するシート自体の内部に発
熱体が内蔵されており互いに密着結合しているので、再
生工程において熱伝達を極めて迅速に行うことができ従
つて再生時間が従来の加熱空気使用の場合にくらべほぼ
半減し、また発生熱はすべて再生に使用され、更に収着
質のみを加熱脱着できるので無駄なエネルギーを要せ
ず、収着質の脱着のための潜熱量を要するのみで再生に
要するエネルギーも半減し、加熱時間を調節することに
よりハニカム積層体自身の温度上昇もおさえることがで
き、収着工程の前の冷却時間を短縮し得る大きな効果が
ある。
示す原理図である。
る。
装置の一例を示す原理図である。
る。
る。
で図11の一部拡大図である。
る。
視図である。
ある。
ける切換弁23に位置を示す中央断面図である。
位置を示す中央断面図である。
空気および再生空気の温度および湿度の変化を示すグラ
フである。
Claims (6)
- 【請求項1】配設密度が場所に応じて変化する線状発熱
体を有し、シート上に収着剤が定着されたことを特徴と
する発熱体を有するシート状収着体。 - 【請求項2】収着剤がシート上に化学的に合成定着され
た請求項1記載の発熱体を有するシート状収着体。 - 【請求項3】収着剤がシート上に接着された請求項1記
載の発熱体を有するシート状収着体。 - 【請求項4】配設密度が場所に応じて変化する線状発熱
体を有するシート上に収着剤が定着されたシート をスペ
ーサを挟んで積層してなることを特徴とする発熱体を有
する収着用積層体。 - 【請求項5】平面状シートと波形シートの少なくともい
づれか一方が配設密度が場所に応じて変化する線状発熱
体を有するとともにその上に収着剤を有し 、前記両シー
トが積層されたことを特徴とする発熱体を有する収着用
積層体。 - 【請求項6】配設密度が場所に応じて変化する線状発熱
体を有するシート上に収着剤が定着されたシートよりな
る 収着用積層体を用いたことを特徴とする除湿装置。
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