(57)【要約】【課題】吸湿効率が高く、圧力損失が適正な除湿用フィルター素子を提供することである。【解決手段】平面状シートと波形シートとを一体化してなる片波成形体が交互に積層された多数の透孔を有する除湿用フィルター素子において、平面状シート及び波形シートが吸着型吸湿剤と有機繊維とを含有してなり、かつ、透孔口の面積（Ｓ１）が２．２０〜５．００ｍｍ2であり、かつ、透孔壁面積（Ｓ２）と透孔口の面積（Ｓ１）比（Ｓ２／Ｓ１）が２００以上４８５未満であることを特徴とする除湿用フィルター素子。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状シートと波形シートとを一体化してなる片波成形体が交互に積層された多数の透孔を有する除湿用フィルター素子において、平面状シート及び波形シートが吸着型吸湿剤と有機繊維とを含有してなり、透孔口の面積（Ｓ１）が２．２０〜５．００ｍｍ2であり、かつ、透孔壁面積（Ｓ２）と透孔口の面積（Ｓ１）比（Ｓ２／Ｓ１）が２００以上４８５未満であることを特徴とする除湿用フィルター素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸湿と放湿が可能な除湿用フィルター素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デシカント空調機は、室外から室内へと空気を導入するための給気用ファン、給気空気中の水分を吸着することにより除湿するための除湿用フィルター素子、除湿された空気を冷却するための冷却器、除湿用フィルター素子に吸着した水分を除去し除湿用フィルター素子を再生するための加熱器、そして室内の空気を室外へ排気するための再生用ファン等を有している。除湿用フィルター素子は水分吸着剤を含有してなり、平面状シートと波形シートとを一体化してなる片波成形体が交互に積層され、多数の透孔を有するハニカム状に加工されたものが一般的である。
【０００３】
除湿用フィルター素子としては、例えば、無機繊維紙をハニカム状に成形加工した後に高温焼成して有機物を除去し、多孔質シリカを含有する塗布液中に含浸した後高温乾燥して得られる素子、セラミック繊維紙に水ガラスを含浸して、シリカゲルを生成させて得られる素子が一般に用いられていた（例えば、特許文献１〜２参照）。これらの無機繊維を用いた除湿用フィルター素子は、堅くて脆いために加工性が低いという問題があった。最近になって、加工性に優れた吸着型吸湿剤と有機繊維を含有してなる除湿用フィルター素子が提案されている（例えば、特許文献３〜４参照）。
【０００４】
しかしながら、吸着型吸湿剤と有機繊維を含有してなる除湿用フィルター素子では、透孔の断面が大き過ぎると吸湿時に吸湿の媒体となるシートの全表面積が小さくなって通過する空気との接触面積が小さくなって吸湿効率が低下し、逆に、透孔の断面が小さ過ぎると処理すべき空気が素子を通過する時の抵抗、即ち、圧力損失が増大するという問題があった。
【特許文献１】特開平６−２２６０３７号公報
【特許文献２】特開平５−１１５７３７号公報
【特許文献３】特開２００４−２６８０２０号公報
【特許文献４】国際公開第０８／００４７０３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、吸湿効率が高く、圧力損失が適正な除湿用フィルター素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、平面状シートと波形シートとを一体化してなる片波成形体が交互に積層された多数の透孔を有する除湿用フィルター素子において、平面状シート及び波形シートが吸着型吸湿剤と有機繊維とを含有し、透孔口の面積（Ｓ１）が２．２０〜５．００ｍｍ2であり、かつ、透孔壁面積（Ｓ２）と透孔口の面積（Ｓ１）比（Ｓ２／Ｓ１）が２００以上４８５未満であることを特徴とする除湿用フィルター素子である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、吸湿効率が高く、圧力損失が適正な除湿用フィルター素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の除湿用フィルター素子は、平面状シートと波形シートとを一体化してなる片波成形体が交互に積層された多数の透孔を有し、平面状シート及び波形状シートは吸着型吸湿剤と有機繊維とを含有してなる。
【０００９】
吸着型吸湿剤としては、高吸水性高分子、カルボキシメチルセルロース等の有機系吸着剤、セピオライト、ゼオライト、ベントナイト、アタパルジャイト、珪藻土、活性炭、多孔質シリカ、水酸化アルミニウム、繊維状酸化チタン、アロフェン、イモゴライト等の無機系吸着剤を用いることができる。
【００１０】
有機繊維としては、オレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリビニルケトン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ジエン系樹脂、及びポリウレタン系樹脂等の熱可塑性合成樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂よりなる繊維である。また、木材パルプ、楮、三椏、藁、ケナフ、竹、リンター、バガス、エスパルト、サトウキビ等の植物繊維、あるいはこれらを微細化したものを用いることができ、さらに、セルロース再生繊維であるレーヨン繊維、アセテート等の半合成繊維、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂系繊維、シリコーン樹脂系繊維等を使用することもできる。本発明では、除湿用フィルター素子製造時の加工性が失われない範囲で、ステンレスやニッケルウール等の金属繊維、炭素繊維、セラミック繊維、ガラス繊維等も用いることができる。
【００１１】
平面状シート及び波形シートを製造するためのウェブの製造方法としては、
（Ｉ）吸着型吸湿剤と有機繊維とを含有するウェブを作製する方法、
（II）別に用意した紙、布帛、フィルム等の担持用基材に、吸着型吸湿剤を担持させてウェブを作製する方法、
が挙げられる。
【００１２】
方法（Ｉ）としては、カード法、エアレイ法等の乾式法、湿式抄造法を用いることができるが、吸着型吸湿剤が均一に分散されることから、湿式抄造法を用いることが好ましい。湿式抄造法とは、希釈した構成材料を水中に低濃度で分散させて、これを抄き上げる方法で、安価で、均一性が高く、大量製造が可能な手法である。具体的には、吸着型吸湿剤と有機繊維とを主体として水中に分散させてスラリーを調製し、これに填料、分散剤、増粘剤、消泡剤、紙力増強剤、サイズ剤、凝集剤、着色剤、定着剤等を適宜添加して、抄紙機で湿式抄造する。抄紙機としては、円網抄紙機、長網抄紙機、短網抄紙機、傾斜型抄紙機、これらの中から同種又は異種の抄紙機を組み合わせてなるコンビネーション抄紙機などを用いることができる。エアードライヤー、シリンダードライヤー、サクションドラムドライヤー、赤外方式ドライヤー等を用いて、抄紙後の湿紙を乾燥し、ウェブを得ることができる。
【００１３】
湿式抄造法では、吸着型吸湿剤と有機繊維で構成される凝集構造を安定化させるために、凝集剤を添加することができる。凝集剤としては、水酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、アルミナ、シリカ、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム等の無機含水酸化物、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、アニオン又はカチオン変性ポリアクリルアミド、同じくポリエチレンオキサイド系ポリマー、アクリル酸又はメタクリル酸含有共重合物等の水溶性重合体、アルギン酸又はポリビニルリン酸及びこれらのアルカリ性塩、アンモニア、ジエチルアミン及びエチレンジアミン等のアルキルアミン、エタノールアミン等のアルカノールアミン、ピリジン、モルホリン、含アクリロイルモルホリン重合物などがある。特に、アニオン又はカチオン変性水溶性ポリマー凝集剤のうち、ポリマー中にカチオン単位とアニオン単位の双方を有する両性凝集剤は優れた凝集効果を発揮することができる。
【００１４】
方法（II）において用いることができる担持用基材は有機繊維を含有してなり、例えば、紙、布帛（織布、乾式不織布、湿式不織布、編物）などがある。このうち、不織布は空隙率が高く、また繊維構成によって分散液の塗工性・浸透性も向上させることができ、特に適した担持用基材である。
【００１５】
方法（II）において、吸着型吸湿剤を担持させる方法としては、コーティング法を用いる。コーティング液としては、吸着型吸湿剤を含有する溶液又は分散液を使用する。媒体としては、水や水とアルコール、ケトン等の有機溶剤との混合液を好適に用いることができる。コーティングには、サイズプレス、ゲートロールコーター、エアナイフコーター、ブレードコーター、コンマコーター、バーコーター、グラビアコーター、キスコーター、スプレーコーター等の含浸又は塗工装置を使用することができる。
【００１６】
平面状シート及び波形シートは、吸着型吸湿剤と有機繊維とを含有してなるウェブ（Ａ）をそのまま単層で使用しても良いが、（Ａ）に対して非孔質フィルムや多孔質フィルム等のフィルム（Ｂ）を貼り合わせた多層構造にしても良い。多層構造にすることで高強度となって加工性が向上する。多層構造の例としては、（Ａ）／（Ｂ）の２層構造、（Ａ）／（Ｂ）／（Ａ）の３層構造を挙げることができる。シート両面を使用して吸湿できるという点で（Ａ）／（Ｂ）／（Ａ）の３層構造が好ましい。
【００１７】
フィルム（Ｂ）を構成する樹脂としては、オレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリビニルケトン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ジエン系樹脂、及びポリウレタン系樹脂等の熱可塑性合成樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂などを用いることができる。貼り合わせには、接着剤や粘着剤を使用しても良いが、フィルムをポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等を直接ラミネート加工することもできる。これらの樹脂のうち、加工の容易性の点でポリオレフィン系樹脂を使用することが好ましい。方法（II）では、吸着型吸湿剤を担持させる前に、有機繊維を含有する担持用基材にフィルム（Ｂ）を予め貼り合わせておいても良い。
【００１８】
平面状シートと波形シートにおいて、シートの厚み、坪量が加工の容易性、波形の形状安定性に影響を与える。また、吸着型吸湿剤の含有量が少ない場合には、期待される吸湿性能を得ることができないことがある。吸湿剤の含有量が多い場合には、ウェブにて保持しきれずに粉落ち等の問題が生じる場合があるほか、シートの強度が低下する場合もある。シートの坪量は２５〜２５０ｇ／ｍ2であることが好ましく、厚みは３６〜４１５μｍが好ましい。吸着型吸湿剤の含有量は、シートに対して２５〜９０質量％が好ましい。また、平面状シートと波形シートの厚み、坪量、吸着型吸湿剤の含有量、有機繊維の含有量は、それぞれ異なっていても良い。
【００１９】
本発明の除湿用フィルター素子は、上記（Ｉ）や（II）で製造されたウェブから作製された平面状シートと波形シートを一体化して得られた片波積層体を交互に積層して得られる。積層形態としては、ローター状、直交状、ブロック状、斜交状、異形ブロック状、円柱状等が挙げられる。除湿用フィルター素子には多数の透孔が形成される。
【００２０】
図１は、本発明の除湿用フィルター素子に係わる平面状シート１と波形シート２を一体化して得られた、透孔３を有する片波積層体の概略斜視図である。図２は、透孔口４の概略図であり、斜線部が透孔口４の面積（Ｓ１）である。図３はひとつの透孔の斜視図であるが、各透孔は平面状シート１と波形シート２によって形成された壁面５（斜線部）を有しており、この壁面の面積の総和が透孔壁面積（Ｓ２）である。本発明では、Ｓ１とＳ２を下記式で算出した。なお、Ｐは波形シートの波長、Ｈは波形シートの波高、Ｌは透孔長を示す。
【００２１】
Ｓ１＝（Ｐ×Ｈ）／２
Ｓ２＝２Ｌ［（Ｐ／２）2＋（Ｈ）2］1/2  ＋  Ｐ×Ｌ
【００２２】
本発明において、透孔口の面積（Ｓ１）は２．２０〜５．００ｍｍ2であり、かつ、透孔壁面積（Ｓ２）と透孔口の面積（Ｓ１）比（Ｓ２／Ｓ１）が２００以上４８５未満である。Ｓ１が２．２０ｍｍ2未満、又は、Ｓ２／Ｓ１が４８５以上になると、圧力損失が増加する。Ｓ１が５．００ｍｍ2を超えるか、又は、Ｓ２／Ｓ１が２００未満になると、吸湿効率が低下してしまう。
【実施例】
【００２３】
実施例１
吸着型吸湿剤（商品名：ミズカソープＳ−０、水澤化学工業（株）製、平均細孔径３ｎｍ、比表面積８２０ｍ2／ｇ）５３質量％、ポリエチレンテレフタレート繊維（商品名：テピルス、帝人ファイバー（株）製、０．１１ｄｔｅｘ×３ｍｍ）２３質量％、セルロース系フィブリル化繊維（商品名：セリッシュＫＹ−１００Ｇ、ダイセル化学工業（株）製）７質量％、ポリエステル熱融着性芯鞘繊維（商品名：メルティ、ユニチカ（株）製、１．１ｄｔｅｘ×３ｍｍ）１７質量％の抄紙用スラリー（固形分濃度２質量％）を調製した。得られたスラリーに凝集剤（商品名：パーコール５７、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製）を固形分に対して０．２質量％添加し、円網型抄紙機で坪量５０ｇ／ｍ2に抄紙し、吸着型吸湿剤と有機繊維を含有するウェブを得た。
【００２４】
このウェブを２５μｍ厚の非孔質ポリエチレンフィルムを中央にして両面から貼り合わせ、熱カレンダー処理によって、目付１２３ｇ／ｍ2、厚み１８０μｍの貼り合わせシートを得た。この貼り合わせシートを波高Ｈ１．６ｍｍ、波長Ｐ２．８ｍｍの片段コルゲート加工をして、これを１０ｃｍ幅にスリットし、さらに、円柱状に巻き上げて、直径１０ｃｍ、透孔長Ｌ１０ｃｍの除湿用フィルター素子を製造した。
【００２５】
実施例２
波高Ｈ１．９ｍｍ、波長Ｐ３．２ｍｍの片段コルゲート加工をした以外、実施例１と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００２６】
実施例３
波高Ｈ２．２ｍｍ、波長Ｐ３．３ｍｍの片段コルゲート加工をした以外、実施例１と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００２７】
実施例４
波高Ｈ１．９ｍｍ、波長Ｐ４．６ｍｍの片段コルゲート加工をした以外、実施例１と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００２８】
実施例５
透孔長Ｌ１４ｃｍにした以外、実施例２と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００２９】
実施例６
透孔長Ｌ１４ｃｍにした以外、実施例３と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００３０】
実施例７
透孔長Ｌ１４ｃｍにした以外、実施例４と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００３１】
実施例８
透孔長Ｌ２０ｃｍにした以外、実施例４と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００３２】
実施例９
透孔長Ｌ１８ｃｍにした以外、実施例２と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００３３】
実施例１０
透孔長Ｌ７．５ｃｍにした以外、実施例２と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００３４】
比較例１
波高Ｈ０．６ｍｍ、波長Ｐ２．５ｍｍの片段コルゲート加工をした以外、実施例１と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００３５】
比較例２
波高Ｈ２．６ｍｍ、波長Ｐ４．１ｍｍの片段コルゲート加工をした以外、実施例１と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００３６】
比較例３
波高Ｈ２．７ｍｍ、波長Ｐ１．４ｍｍの片段コルゲート加工をし、透孔長Ｌを１４ｃｍにした以外、実施例１と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００３７】
比較例４
波高Ｈ３．０ｍｍ、波長Ｐ５．１ｍｍの片段コルゲート加工をし、透孔長Ｌを１４ｃｍにした以外、実施例１と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００３８】
比較例５
透孔長を２０ｃｍにした以外、実施例３と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００３９】
比較例６
波高Ｈ２．７ｍｍ、波長Ｐ５．８ｍｍの片段コルゲート加工をし、透孔長Ｌを１４ｃｍにした以外、実施例１と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００４０】
比較例７
透孔長を８ｃｍにした以外、実施例３と同様に除湿用フィルター素子を製造した。
【００４１】
表１に波高Ｈ、波長Ｐ、透孔口面積Ｓ１、透孔壁面積Ｓ２、透孔長Ｌ、Ｓ２／Ｓ１を示す。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
［吸湿性評価方法］
図４に、本評価で使用した吸放湿測定装置の断面概略図を示す。図４において、除湿用フィルター素子を充填したステンレス管１１（内径：１２ｃｍ、長さ２０ｃｍ）の上流側に、開閉弁１６を介して、ステンレス管１２（内径：１２ｃｍ、長さ３０ｃｍ）が取り付けられている。また、下流側には、開閉弁１７を介して、ステンレス管１３（内径１２ｃｍ、長さ３０ｃｍ）が取り付けられている。ステンレス管１２及びステンレス管１３には、温湿度計１４及び１５が各々挿入されていて、空気（上流側）及び空気（下流側）の温湿度を測定できるようになっている。さらに、開閉弁１６の上流側と開閉弁１７の下流側との差圧を測定するため、デジタル微差圧計１８を取り付けている。
【００４４】
まず、吸放湿測定装置を３０℃、相対湿度８０％（絶対水分量：２４．３ｇ）に調整した可変恒温恒湿室に入れる。開閉弁１６及び１７を開いて、ステンレス管１２から、この空気を６０℃に調整した加熱空気を、下流側面風量が２ｍ／秒になるように流入させ、除湿用フィルター素子を初期乾燥状態に調整する。その後、加熱空気の流入を止め、開閉弁１６及び１７を閉めて、３０分間放置し、除湿用フィルター素子の温度を３０℃にまで下げる。続いて、開閉弁１６及び１７を開いて、ステンレス管１２から、３０℃、相対湿度６０％の空気を、下流側面風量が２ｍ／秒になるように流入させ、温湿度計１５で測定された温湿度を６分間記録する。開閉弁１６及び１７を開ける直前３０秒の絶対湿度の平均値からの絶対湿度変動量から吸湿された水分量を算出し、開閉弁１６及び１７を開けた直後から１５秒間及び７５秒間の変動水分量を積算して、それぞれ１５秒吸水量及び７５秒吸水量として、結果を表２に示した。
【００４５】
また、開閉弁１６及び１７を開いて、ステンレス管１２から、この空気を６０℃に調整した加熱空気を、下流側面風量が２ｍ／秒になるように流入させ、温湿度計１５で測定された温湿度を５分間記録する。吸水量を測定した際の開閉弁１６及び１７を開ける直前３０秒の絶対湿度の平均値からの絶対湿度変動量から除湿された水分量を算出し、開閉弁１６及び１７を開けて６０℃に調整した加熱空気を流して排水させた。なお、下流側面風速が２ｍ／秒になった時のデジタル微差圧計１８の読み値（圧力損失）も表２に示した。なお、実験値の誤差を抑えるために、計４回測定し、その平均値を示した。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
実施例１〜１０及び比較例１〜６は、平面状シート及び波形シートとして同じ貼り合わせシートを用いて、除湿用フィルター素子を作製している。実施例１〜１０は、Ｓ１が２．２０〜５．００ｍｍ2であり、Ｓ２／Ｓ１が２００以上４８５未満であることから、吸水量と圧力損失のバランスのとれた除湿用フィルター素子であった。
【００４８】
比較例１は、Ｓ１が０．７５ｍｍ2と小さく、Ｓ２／Ｓ１が４８５以上であることから、圧力損失が測定できないぐらいに空気が流れにくく、除湿用フィルター素子としての評価ができなかった。
【００４９】
比較例２及び比較例４は、Ｓ１が５．００ｍｍ2を超えたことから、圧力損失は低かったものの、１５秒吸水量及び７５秒吸水量が共に低かった。
【００５０】
比較例３は、Ｓ１が２．２０ｍｍ2未満であり、Ｓ２／Ｓ１が４８５以上であることから、圧力損失が高くなった。
【００５１】
比較例５は、Ｓ１が２．２０〜５．００ｍｍ2内であったが、Ｓ２／Ｓ１が４８５以上であることから、圧力損失が高くなった。
【００５２】
比較例６は、Ｓ２／Ｓ１が２００以上４８５未満の範囲内であったが、Ｓ１が５．００ｍｍ2を超えたことから、圧力損失は低かったものの、１５秒吸水量及び７５秒吸水量が共に低かった。
【００５３】
比較例７は、Ｓ１が２．２０〜５．００ｍｍ2内であったが、Ｓ２／Ｓ１が２００未満であったことから、圧力損失は低かったものの、１５秒吸水量及び７５秒吸水量が共に低かった。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の除湿用フィルター素子は、デシカント空調機に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の除湿用フィルター素子に係わる平面状シート１と波形シート２を一体化して得られた、透孔３を有する片波積層体の概略斜視図である。
【図２】透孔口４の概略図である。
【図３】ひとつの透孔の斜視図である。
【図４】吸放湿測定装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  平面状シート
２  波形シート
３  透孔
４  透孔口
５  透孔壁
１１  除湿用フィルター素子を充填したステンレス管
１２  ステンレス管（上流側）
１３  ステンレス管（下流側）
１４  温湿度計（上流側）
１５  温湿度計（下流側）
１６  開閉弁（上流側）
１７  開閉弁（下流側）
１８  デジタル微差圧計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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