(57)【要約】【課題】低温領域で優れた吸脱着性能を発揮でき、装置の一層の小型化と省エネルギー化を図れるデシカント空調装置およびその運転方法を提供する。【解決手段】デシカント空調装置は、円柱状ハニカム構造体に吸着材としてのゼオライトを担持させて成るデシカントローター１と、除湿すべき空気をデシカントローター１の一部位に通過させる一方の送風路２と、吸着材再生用の空気をデシカントローター１の他の部位に通過させる他方の送風路３とから構成され、ゼオライトが結晶性アルミノフォスフェート類のＡｌＰＯ−５であり、デシカントローター１が５〜１５回／時間で回転可能に構成される。デシカント空調装置の運転においては、デシカントローター１を５〜１５回／時間で回転させる。また、４０〜６０℃に調整された吸着材再生用の空気によりデシカントローター１の他の部位を加熱する。【選択図】図１
2010196993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デシカントローターを備えたデシカント空調装置であって、通気用セルが両端面に開口する円柱状のハニカム構造体に吸着材としてのゼオライトを担持させて成るデシカントローターと、除湿すべき空気を前記デシカントローターの一部位に通過させる一方の送風路と、吸着材再生用の空気を前記デシカントローターの他の部位に通過させる他方の送風路とから構成され、前記デシカントローターのゼオライトが、骨格構造にＡｌとＰを有する結晶性アルミノフォスフェート類のＡｌＰＯ−５であり、前記デシカントローターは、５〜１５回／時間で回転可能に構成されていることを特徴とするデシカント空調装置。
【請求項２】
吸着材再生用の空気を４０〜６０℃に調整可能に構成されている請求項１に記載のデシカント空調装置。
【請求項３】
吸着材再生用の空気の相対湿度を１〜５０％Ｒｈに調整可能に構成されている請求項２に記載のデシカント空調装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のデシカント空調装置の運転方法であって、デシカントローターを５〜１５回／時間で回転させることを特徴とするデシカント空調装置の運転方法。
【請求項５】
４０〜６０℃に調整された吸着材再生用の空気により、デシカントローターの他の部位を加熱する請求項４に記載の運転方法。
【請求項６】
吸着材再生用の空気の相対湿度を１〜５０％Ｒｈに調整する請求項５に記載の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デシカント空調装置およびその運転方法に関するものであり、詳しくは、吸着材の吸脱着機能により除湿空気や加湿空気を生成するデシカントローターを使用した湿度調節用のデシカント空調装置、および、当該デシカント空調装置の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デシカント空調装置は、吸着材の吸脱着機能を利用して湿度調節を行う装置であり、コジェネレーションシステム等の低温排熱を利用することにより、エネルギー消費量を低減可能な各種の冷却装置、冷暖房装置、調湿装置として、環境問題への貢献が期待されている。例えば、居住空間にデシカント空調装置を適用した場合は、夏季は除湿を行い、冬季は加湿を行うことにより、外気との僅かな温度差に室温を調節するだけで快適な住環境を構築できる。
【０００３】
デシカント空調装置は、通気用セルが両端面に開口する円柱状のハニカム構造体に吸着材を担持させたデシカントローターと、除湿すべき空気をデシカントローターの例えば半円部に通過させる一方の送風路と、吸着材再生用の空気をデシカントローターの例えば他の半円部に通過させる他方の送風路とから主に構成され、デシカントローターを回転させながら、一方の送風路を流れる空気から吸着材に水蒸気を吸着させることにより除湿空気を生成し、他方の送風路を流れる昇温された空気により吸着材から水蒸気を脱着することにより吸着材を再生する様になされている。上記のデシカント空調装置では、他方の送風路に配置された熱交換器などの温度調整装置を使用し、吸着材の再生用脱着熱として低温排熱を利用できる。
【０００４】
デシカント空調装置の能力は、デシカントローターの吸着・脱着性能に依存しており、デシカントローターの機械的構造や吸着材について種々の検討が行われている。デシカントローターとしては、繊維質シートから成るハニカムシートを立体的に組み立てることにより、通気用セルが両端面に開口する例えば短軸円柱状のハニカム構造体を構成し、当該ハニカム構造体に吸着材としてシリカゲルやゼオライトを担持させた「吸着ローター」、「ローター部材」が提案されている（特許文献１，２参照）。また、比較的狭い温度領域において水蒸気の吸着・脱着が可能で且つ吸着量の大きな吸着材としてゼオライトを使用した「吸着素子」が提案されており、ゼオライトとして、結晶性アルミノフォスフェート類（ＡｌＰＯ系ゼオライト）であるＳＡＰＯ−３４、ＦＡＰＯ−５等が使用されている（特許文献３〜９参照）。
【０００５】
ところで、ＡｌＰＯ系ゼオライトには、酸素８員環で三次元細孔のＣＨＡ（構造コード）や、酸素１２員環で一次元細孔のＡＦＩ（構造コード）等があり、低温領域における吸着・脱着性能からすると、ＡＦＩの構造を構成するＡｌＰＯ−５が注目されている（特許文献７参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３８９２８号公報
【特許文献２】特開２００３−２２２３５４号公報
【特許文献３】特開２００７−１４４４１７号公報
【特許文献４】特開２００７−１９０５４６号公報
【特許文献５】特開平１１−１３７９４７号公報
【特許文献６】特開平１１−１６５０６４号公報
【特許文献７】特開平１１−１９７４３９号公報
【特許文献８】特開２０００−６１２５１号公報
【特許文献９】特開２００１−２９３３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
デシカント空調装置において、その効用を更に高めるためには、吸着性能の向上と共に、装置の小型化、省エネルギー化が必要であるが、従来のシリカゲルやゼオライトを使用する限り、ローターに対する担持量もさほど増大できないため、大幅な改善が望めない。そこで、性能向上の観点から、低温領域での吸脱着量の大きな吸着材として、ＡｌＰＯ−５の利用が考えられる。しかしながら、実際、ＡｌＰＯ−５をデシカントローターに適用した場合、意外にも、従来のシリカゲル等を利用した装置に比べても十分な除湿性能を発揮できないと言う実情がある。
【０００８】
本発明は、デシカントロータへのＡｌＰＯ−５の利用を主眼になされたものであり、その目的は、低温領域において優れた吸脱着性能を発揮でき、装置の一層の小型化と省エネルギー化を図ることが出来るデシカント空調装置およびその運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、デシカントローターへのＡｌＰＯ−５の適用を種々検討したところ、従来のデシカント空調装置では、シリカゲルやゼオライトの水蒸気に対する吸脱着効率が最も大きくなる標準的な制御条件として、デシカントローターの回転数を２０〜３０回転／時間に設定しているが、ＡｌＰＯ−５を使用したデシカントローターにおいては、その回転数を前記の範囲に設定した場合、吸着材本来の特性に比べて実際の吸着量が大幅に小さくなっていることが確認された。
【００１０】
本発明者等は、更に検討した結果、ＡｌＰＯ−５の上記の現象は、吸脱着速度の違いに起因するとの知見を得た。すなわち、ＡｌＰＯ−５は、従来のシリカゲルやゼオライトに比べて、仮に同等の温度差、湿度差の条件下であっても吸脱着速度が遅く、吸脱着時間が長いため、ローターの回転数を上記の範囲に設定した場合には、吸脱着量が小さくなるのに対し、回転数を低く設定した場合には、吸脱着量が漸次大きくなる傾向が見られ、意外にも、５〜１５回転／時間と言う低速回転で吸脱着量が最も大きくなることが確認された。
【００１１】
本発明は、上記の様なＡｌＰＯ−５の特有の性質を利用してなされたものであり、その第１の要旨は、デシカントローターを備えたデシカント空調装置であって、通気用セルが両端面に開口する円柱状のハニカム構造体に吸着材としてのゼオライトを担持させて成るデシカントローターと、除湿すべき空気を前記デシカントローターの一部位に通過させる一方の送風路と、吸着材再生用の空気を前記デシカントローターの他の部位に通過させる他方の送風路とから構成され、前記デシカントローターのゼオライトが、骨格構造にＡｌとＰを有する結晶性アルミノフォスフェート類のＡｌＰＯ−５であり、前記デシカントローターは、５〜１５回／時間で回転可能に構成されていることを特徴とするデシカント空調装置に存する。
【００１２】
また、本発明の第２の要旨は、上記のデシカント空調装置の運転方法であって、デシカントローターを５〜１５回／時間で回転させることを特徴とするデシカント空調装置の運転方法に存する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、吸着材として特定のゼオライトを使用し、デシカントローターを低速で回転させるため、吸着材の吸脱着性能を十分に発揮でき、そして、駆動機構を含む装置構成を一層小型化でき、一層の省エネルギー化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るデシカント空調装置の構成例を示す縦断面図である。
【図２】図１の装置に使用されるデシカントローターの外観およびハニカム構造体の一例を示す斜視図および部分拡大図である。
【図３】図１の装置に使用されるデシカントローターの外観およびハニカム構造体の他の例を示す斜視図および部分拡大図である。
【図４】本発明に適用される吸着材としてのＡｌＰＯ−５の吸着特性を示す水蒸気吸着等温線である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係るデシカント空調装置およびその運転方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
先ず、デシカントローターを備えた本発明のデシカント空調装置について説明する。周知の通り、デシカント空調装置（デシカント空調システム）は、吸着材の吸着・脱着作用を利用し、湿度調節すべき室内の空気または室内へ供給される空気から水分を除去してこれを屋外に排出したり、または、屋外の空気または屋外へ排出される空気から水分を吸着してこれを湿度調節すべき室内の空気または室内へ供給する装置であり、倉庫内などの冷却を目的とした冷却装置を始め、建物の設備として設置される大型のデシカント空調装置、室内に設置される小型の除湿器を含む除湿空調装置、加湿空調装置などの調湿空調装置として構成される。
【００１７】
本発明のデシカント空調装置は、図１に示す様に、後述するデシカントローター１と、除湿すべき空気をデシカントローター１の一部位に通過させる一方の送風路２と、吸着材再生用の空気をデシカントローター１の他の部位（前記の一部位が含まれない部位）に通過させる他方の送風路３とから主に構成される。
【００１８】
上記のデシカント空調装置は、函状のケーシング１の内部に上記の送風路２，３を構成し且つ必要な部材を収容して構成される。一方の送風路２は、円柱状に形成されたデシカントローター１の一端面の例えば上半部から他端面の上半部へ通じる多数の通気用セル１０（図２及び図３参照）に対し、除湿すべき空気（被処理空気）を送り込む様に流路構成される。そして、一方の送風路２の例えばデシカントローター１よりも送風方向下流側には、デシカントローター１に上記の空気を供給するため、送風手段としてのファン２１が配置される。
【００１９】
また、他方の送風路３は、デシカントローター１の一端面の例えば下半部から他端面の下半部へ通じる多数の通気用セル１０（図２及び図３参照）に対し、吸着材再生用の空気（加熱空気）を送り込む様に流路構成される。そして、他方の送風路３の例えばデシカントローター１よりも送風方向上流側には、温度調整された吸着材再生用の空気をデシカントローター１に供給するため、温度調整装置５及び送風手段としてのファン３１が配置される。
【００２０】
更に、上記のファン２１及びファン３１としては、デシカントローター１における空気の通過時間が０．０３〜０．４秒となる様な風量のファンが使用される。ファン２１及び３１の風量は、上記の通過時間を考慮し、送風路２，３の大きさ、デシカントローター１の後述するハニカム構造体の開口面積（通気用セル１０の総開口面積）、デシカントローター１の厚さ（通気用セル１０の長さ）に応じて決定される。
【００２１】
デシカントローター１に対する空気の通過時間を上記の範囲に規定する理由は次の通りである。すなわち、空気の通過時間が０．０３秒未満の場合は、吸着材に対する空気の接触時間が短く、吸着材において水蒸気を十分に吸着、脱着することが出来ないため、デシカントローター１の性能を十分に発揮できず、装置が大型化する。一方、空気の通過時間が０．４秒を超える場合は、空気の処理量が低下し、同様に、デシカントローター１の性能を十分に発揮できない。
【００２２】
なお、図面は、最も簡単な構造の送風路２及び３を例示したものであるが、デシカントローター１の一部位および他の部位に対し、除湿すべき空気と吸着材再生用の空気とを区別して通過させ得る様に設けられている限り、送風路２，３の形態や配置は特に制限されるものではない。
【００２３】
デシカントローター１は、後述する様に外形を短軸円柱状に形成され、その中心に挿通された回転軸（図示省略）を送風路２と送風路３との境界部分に沿わせて回動自在に配置されている。そして、駆動機構により一定速度で回転する様になされている。すなわち、デシカントローター１は、その端面（通気用セルの開口面）が送風路２及び３の空気の流れ方向に直交する状態で送風路２と送風路３に跨がって回転する様になされている。なお、デシカントローター１Ａにおける吸着領域（送風路２の空気が通過する部分）と脱着領域（送風路３の空気が通過する部分）の面積比率（ゾーン比）は、用途（装置の違い）に応じて設定される。
【００２４】
デシカントローター１の駆動機構としては、歯車を介してモーターにより上記の回転軸を駆動する機構などの各種の機構を利用できる。例えば、図１に例示した駆動機構は、ケーシング６の外部に設けられたモーター４と、当該モーターのプーリーからデシカントローター１の外周部に亙って巻回されたベルトとから成り、デシカントローター１の円周部にモーター４の駆動力を直接伝達する様になされている。そして、デシカントローター１は、例えばモーター４のインバーター制御により、定速で回転する様に構成される。
【００２５】
本発明においては、吸着材の吸脱着特性を十分に発揮させて性能向上を図ると共に、装置の小型化と省エネルギー化を図るため、デシカントローター１に後述する特定のゼオライトが吸着材として使用されており、かつ、デシカントローター１をより低速で回転させる様になされている。すなわち、本発明において、デシカントローター１は、５〜１５回転／時間（以下、「ｒｐｈ］と表記する。）、好ましくは８〜１２ｒｐｈで回転可能に構成される。これにより、上記のゼオライトの性能を十分に発揮させることが出来、しかも、吸着材の吸着・脱着時の温度差を大きくし、吸着量を増大させることが出来る。
【００２６】
温度調整装置５は、例えば、他方の送風路３に流れる空気を加熱し、また、他方の送風路３に位置するデシカントローター１の他の部位（例えば下半部）を輻射熱で加熱するために設けられる。温度調整装置５の種類は、デシカント空調装置の規模や用途にもよるが、居室で除加湿器として使用される小型装置の場合には、通常、温度調整装置５として、電気ヒーター等の電気的な加熱手段が使用される。また、建物や倉庫などの空調装置として使用される大形装置の場合は、例えば、熱媒体としての温水を循環させる熱媒配管と、当該熱媒配管に多数付設された薄板状のフィンとから成る所謂プレートフィン型の熱交換器により構成される。その場合、各種の低温排熱を利用して製造された温水を温度調整装置５に循環させることにより、排熱の有効利用を図ることが出来る。なお、更に低温の吸着材再生温度範囲の空気が得られる場合には、斯かる空気を他方の送風路３に直接導入する様になされていてもよい。
【００２７】
本発明においては、脱着操作の際、例えば上記の温度調整装置５を使用し、デシカントローター１の他の部位を所定温度に調整可能に構成される。吸着材再生（脱着）のためのデシカントローター１（吸着材）自体の温度制御は複雑で実際的ではないため、実用上は、他方の送風路３に流れる吸着材再生用の空気を所定温度に調整する様に構成される。斯かる温度（再生温度）は、通常は４０〜６０℃とされる。上限温度は、好ましくは５５℃、更に好ましくは５０℃、より一層好ましくは４５℃とされる。すなわち、温度調整装置５による例えば加熱により吸着材再生用の空気の相対湿度を１〜５０％Ｒｈに調整可能に構成される。本発明においては、吸着材として後述するＡｌＰＯ−５を使用し、デシカントローター１を前述の様に低速回転させるため、上記の様な低温域で吸着材を再生することが出来る。
【００２８】
上記のデシカント空調装置は、デシカントローター１を回転させながら、一方の送風路２を通過する空気からデシカントローター１の吸着材に水蒸気を吸着させることにより除湿空気を生成し、所定温度に昇温されて他方の送風路３を通過する空気によりシカントローター１の吸着材から水蒸気を脱着することにより吸着材を再生する様になされている。
【００２９】
次に、上記のデシカント空調装置に使用されるデシカントローター１について説明する。上記のデシカントローター１は、デシカント空調装置において水蒸気の吸着・脱着に使用される回転部材であり、図２及び図３に示す様に、通気用セル１０が両端面に開口する円柱状のハニカム構造体に吸着材としてのゼオライトを担持させて構成される。図２に示すデシカントローター１Ａ、および、図３に示すデシカントローター１Ｂは、例えば短軸円柱状に形成され、中心に前述の回転軸が装着される。
【００３０】
上記のデシカントローター１Ａとデシカントローター１Ｂはハニカム構造体の構造が相違する。図２に示すデシカントローター１Ａのハニカム構造体は、平板状に形成された基材シート１１と波板状に形成された基材シート１２とを交互に直径方向に沿って積層状態に配列して成り、略三角形の開口形状の通気用セル１０を備えている。一方、図３に示すデシカントローター１Ｂのハニカム構造体は、波板状に形成された基材シート１３を円周方向に沿って積層状態に配列して成り、略六角形の開口形状の通気用セル１０を備えている。
【００３１】
各デシカントローター１Ａ、１Ｂにおいて、ハニカム構造体は、平坦なシートを裁断、加工して組み立てられる。基材シート１１、１２及び１３は、ハニカム構造体の骨格構造を保持するに足る剛性を備え且つ吸着材を担持し得る限り、各種の材料で構成できる。基材シート１１、１２及び１３の構成材料としては、繊維質シートやポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリアミド等の樹脂シートが挙げられ、このうち繊維質シートが好ましい。本発明において、繊維質シートとは、無機または有機の繊維状物質の集合体から成るシートを指し、繊維状物質は互いに絡み合っていてもよい。例えば、アスペクト比の大きなフィラーや、不織布なども「繊維状」の概念に包含される物質である。
【００３２】
具体的には、繊維質シートの材料としては、シリカ・アルミナを主成分としたセラミック繊維、ガラス繊維、ＰＡＮやタールなど炭素を含む原料から製造された炭素繊維、繊維状の粘土物質などから成る鉱物系繊維、有機ケイ素ポリマーから製造された有機ケイ素系繊維、ＦｅやＣｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉなどの金属から製造された金属繊維などが挙げられる。化学繊維としては、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリクラール、ナイロン、レーヨン、ビニロン、ビニリデン、ポリ塩化ビニル、アセテート、ポリエステル等の繊維が挙げられる。また、セルロース、絹、木綿等の天然系繊維を使用することも出来る。
【００３３】
図２に示すデシカントローター１Ａのハニカム構造体は、波板状の基材シート１２の各凸部を平板状の基材シート１１に接合し且つこれらをデシカントローターの半径方向に積層することにより製造される。すなわち、平板状の基材シート１１に波板状の基材シート１２を接合し、ハニカム構造体の厚さ（軸線方向の長さ）に相当する幅の１枚の連続するハニカムシート作製し、これを芯材（回転軸）に渦巻状に巻き付けるか、または、芯材（回転軸）の周りに１周毎に順次巻き付けて製造される。図２に示すハニカム構造体の通気用セル１０は、その開口形状が略三角形に形成されており、通気用セル１０の配列方向Ｘは、基材シート１１，１２の長手方向に沿った方向、すなわち、当該ハニカム構造体の円周に沿った方向である。なお、上記のハニカムシートは、ハニカム成形機によって製作することが出来る。
【００３４】
また、図３に示すデシカントローター１Ｂのハニカムの構造体は、略波板状の基材シート１３の各凸部同士を所定の幅で接合することにより製造される。すなわち、方形平板状（例えば帯状）に形成された多数の基材シートを積層すると共に、各基材シートの表裏に当該基材シートの一辺と平行に一定ピッチで且つ表裏で１／２ピッチずれた状態で設定された多数の直線状接合部において各隣接する基材シートを互いに接合した後、直線状接合部と直交する一辺を長辺とし且つ直線状接合部と平行な他の一辺を短辺とする積層体を切り出し、次いで、拡げた場合に通気用セル１０が開口する側の積層面に隣接する他の平行な２つの積層面（上記の短辺に相当する積層面）を湾曲させる状態に積層体を展開することによって製造される。
【００３５】
換言すれば、積層体を展開するにあたり、帯状の基材シート１３の一方の短辺が内周に位置し、他方の短辺が外周に位置する様に、積層体を環状に曲げる。そして、積層体の積層方向の両端面に相当する基材シート１３同士を接合する。なお、図３に示すハニカム構造体を製造する場合、積層体は、予め所定の寸法に形成された帯状の基材シート１３を直接積層すると共に、積層する際にこれらを上記の直線状接合部において接合することにより作製してもよい。図３に示すハニカムの構造体の通気用セル１０は、その開口形状が略六角形に形成されており、通気用セル１０の配列方向Ｘは、基材シート１３の長手方向に沿った方向、すなわち、当該ハニカム構造体の半径に沿った方向である。なお、上記の図２及び図３に示すハニカム構造体は、特開２００７−１９０５４６号公報に開示された方法により製造できる。
【００３６】
デシカント空調装置の装置規模や用途によっても異なるが、上記の様なデシカントローター１において、ハニカム構造体の１つの通気用セル１０の大きさは、開口幅（六角形の対角線長さ又は三角形の底辺長さ）を２〜１５ｍｍ程度に設計され、通気用セル１０の積層段数（半径方向に並ぶ通気用セルの数）は、１００〜１０００段程度に設計される。そして、通常、デシカントローター１の外径は１０〜４５０ｃｍ程度、厚さ（空気の流れ方向の長さ）は２〜５０ｃｍ程度に設計される。
【００３７】
デシカントローター１において、吸着材としてのゼオライトは、吸着材とバインダーを水に分散させて成る水系分散液を上記の様なハニカム構造体に塗布し、当該ハニカム構造体を加熱乾燥することにより、ハニカム構造体の基材シート１１、１２、１３の表面および内部に繊維と絡み合う状態で担持させることが出来る。
【００３８】
上記の水系分散液は、粒子沈降防止剤が添加された水に対し、ゼオライトの粒子およびバインダーを添加して調製される。そして、ハニカム構造体に塗布する際の取扱い容易性、製造効率を考慮し、通常は固形成分濃度を３０〜５０％、好ましくは４０％前後に調節される。水系分散液は、スプレー法により塗布することも出来るが、通常は、製造効率を高める観点から、水系分散液にハニカム構造体を浸漬する浸漬塗布法により塗布する。また、水系分散液を塗布した後のハニカム構造体の加熱乾燥処理においては、通常、１２０〜２００℃の温度で２０〜１２０分間の温風乾燥を行う。なお、水系分散液の塗布および加熱乾燥は、複数回行ってもよい。
【００３９】
ところで、デシカント空調装置により、高湿度の空気を除湿し且つ低温領域で吸着材の再生を行う場合、例えば、温度３５℃、相対湿度約９０％の夏季の空気を除湿し、他方、排熱などを利用して前記の空気を前述の様に４０℃に加熱し、これを吸着材の再生に使用するが、その場合には、脱着用空気の相対湿度が約７０％となる。更に、一層低温域で再生しようとすると、脱着用空気の湿度は一層高くなり、例えば７２％に達する。
【００４０】
他方、デシカント空調装置により、低湿度の空気を加湿する場合、例えば、温度１２℃、相対湿度２８％の冬季の空気（外気）を利用して室内などを加湿するには、この外気から水分を吸着する必要があり、その場合の空気の相対湿度は約２８％である。そして、同様の空気を低温廃熱などを利用して４０℃に加熱し、吸着材の再生に使用する場合には、脱着用空気の相対湿度は約５％となる。更に、一層低温域で再生にしようとすると、脱着用空気の湿度は一層高くなり、例えば７％に達する。
【００４１】
上記の様に、高湿度、低湿度の両方の空気に対して除湿、加湿を行おうとすると、ゼオライトの特性として、吸着時と脱着時の各相対湿度における吸着量差が十分に大きくなければならない。すなわち、上記のゼオライトは、２５℃の吸着等温線において、相対湿度２８％と相対湿度５％との吸着量差が０．０５ｇ／ｇ以上であり且つ相対湿度７０％と相対湿度９０％との吸着量差が０．０５ｇ／ｇ以上、好ましくは、相対湿度２８％と相対湿度７％との吸着量差が０．０５ｇ／ｇ以上であり且つ相対湿度７２％と相対湿度９０％との吸着量差が０．０５ｇ／ｇ以上の特性を備えているのが望ましい。
【００４２】
本発明においては、上記の特性を満足する吸着材として、特定のゼオライトが使用される。すなわち、本発明においては、ゼオライトとして、骨格構造に少なくともアルミニウムとリンを含むアルミノフォスフェート類（以下、「ＡｌＰＯ類」と適宜略記する。）の中のアルミノフォスフェートであるＡｌＰＯ−５が使用される。
【００４３】
ＡｌＰＯ類は、ＩＺＡ（International Zeolite Association）の定める結晶性アルミノフォスフェートであり、ＩＺＡが定める構造のコードで示すところのＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＥＴ、ＡＦＩ、ＡＦＮ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＣＨＡ、ＥＲＩ、ＬＥＶ、ＶＦＩであるが、本発明で使用されるＡｌＰＯ−５の構造は、ＡＦＩの構造に相当する。
【００４４】
上記のＡｌＰＯ類は、製造条件は特に限定されないが、例えば特公平１−５７０４１、特開２００３−１８３０２０、特開２００４−１３６２６９等の公報に記載の公知の合成法を利用して製造することが出来る。具体的には、ＡｌＰＯ−５は以下の様にして製造される。なお、以下の製造方法においては、少量のサンプルの合成例を挙げて、材料の混合割合を示す。
【００４５】
先ず、水３８ｇと８５％リン酸１７．５ｇの混合物に、擬ベーマイト（２５％水含有、サソール製）１０．３ｇを加えて攪拌する。これを３時間攪拌し、これに水３７ｇを加え、更にトリエチルアミン６．８ｇを混合して３時間攪拌して出発反応混合物を得る。これをテフロン（登録商標）製内筒の入った２００ｃｃのステンレス製オートクレーブに仕込み、静置状態にて１９０℃で１２時間反応させる。反応後、冷却して、デカンテーションにより上澄みを除き、沈殿物を回収する。次いで、沈殿物を水で３回洗浄し、１００℃のオーブンに入れて乾燥する。その後、乾式で平均５ミクロンまで粉砕する。こうして得られたテンプレート含有のサンプル３ｇを縦型の石英管に入れて、２００ｍｌ／分の５ｖｏｌ％酸素含有の窒素気流下、１℃／分の昇温速度で５５０℃まで昇温し、そのまま５５０℃で６時間焼成することにより、ＡＦＩ型のＡｌＰＯ−５を得ることが出来る。なお、合成されたＡｌＰＯ−５の構造については、ＸＲＤ（Ｃｕ−Ｋα線使用）を測定することにより確認できる。
【００４６】
上記のＡｌＰＯ−５の特性の１つとして、２５℃、３５℃、４５℃及び５５℃における水蒸気の吸着等温線を図４に示す。斯かる吸着等温線から、例えば２５℃におけるＡｌＰＯ−５の相対湿度の違いによる重量当たりの吸着量差を求めると、相対湿度０．７と０．９における吸着量差は０．０７０ｇ／ｇ、相対湿度０．７２と０．９における吸着量差は０．０６０ｇ／ｇ、相対湿度０．０５と０．２８における吸着量差は０．０７２ｇ／ｇ、相対湿度０．０７と０．２８における吸着量差は０．０６９ｇ／ｇである。なお、上記の吸着等温線は、例えば、日本ベル（株）社製の容量法の装置である“ベルソープ１８”（商品名）を使用し、５Ｐａ以下の真空条件下、１２０℃の温度で５時間の前処理を行った後、空気恒温槽において、初期導入圧力３ｔｏｒｒ、飽和蒸気圧２３．７５５ｔｏｒｒ、平衡時間５００秒の条件で所定の吸着温度毎に測定される。
【００４７】
次に、本発明に係る上記のデシカント空調装置の運転方法について説明する。デシカント空調装置により例えば除湿を行う場合は、デシカントローター１を定速で回転させながら、ファン２１及びファン３１を作動させることにより、一方の送風路２において一方向に（例えば図１に示す様にデシカントローター１の左側から右側へ）空気を送風し、同時に、他方の送風路３において一方向に（例えば図１に示す様にデシカントローター１の右側から左側へ）空気を送風する。そして、一方の送風路２においては、除湿すべき空気をデシカントローター１に通過させ、吸着材に水蒸気を吸着させて除湿空気を生成する。一方、他方の送風路３においては、温度調整装置５により空気を所定温度に調整し、その昇温され且つ相対湿度の下げられた空気をデシカントローター１に通過させ、吸着材から水蒸気を脱着する。
【００４８】
具体的には、例えば居室用の空調装置として使用した場合、除湿すべき空気を一方の送風路２から室内へ供給すると共に、その際、送風路２においてデシカントローター１の吸着材により空気中の水蒸気を吸着する。同時に、排気すべき空気を他方の送風路３から屋外へ排出すると共に、その際、送風路３において温度調整装置５で４０〜６０℃、好ましくは５５℃以下、更に好ましくは５０℃以下、より一層好ましくは４５℃以下に加熱した空気によりデシカントローター１の吸着材から水蒸気を脱着し、吸着材を再生する。換言すれば、温度調整装置５による温度調整により吸着材再生用の空気の相対湿度を１〜５０％Ｒｈに調整し、吸着材を再生する。これにより、一方の送風路２から室内へ除湿空気を送気し、室内を除湿することが出来る。
【００４９】
上記の様にデシカントローター１により水蒸気の吸着および脱着を行う際、本発明においては、デシカントローター１に前述のＡｌＰＯ−５を吸着材として使用し、しかも、デシカントローター１を５〜１５ｒｐｈ、好ましくは８〜１２ｒｐｈで回転させる。これにより、上記のＡｌＰＯ−５の性能を十分に発揮させ、室内を除湿することが出来る。また、空気の送出し先を逆転させて、一方の送風路２を通じて室内の空気を排出し、同時に他方の送風路３を通じて室内に外部の空気を室内へ供給することにより、送風路３から室内へ加湿空気を送気し、室内を加湿することも出来る。
【００５０】
すなわち、本発明によれば、吸着材として、結晶性アルミノフォスフェート類であるＡｌＰＯ−５を使用し、デシカントローター１を上記の様な低速で回転させるため、デシカントローター１を大型化することなく、低温領域において吸着材の吸脱着性能を十分に発揮できる。そして、デシカントローター１を低速で回転させるため、モーター４等の駆動機構を含む装置構成を一層小型化でき、一層の省エネルギー化を図ることが出来る。換言すれば、一層小さな駆動力でデシカントローター１を回転できるため、モーター４として一層小型のモーターを使用でき、また、デシカントローター１の回転軸による機械的摩耗が少ないため、軸受などの装置構成を小型化することが出来る。
【００５１】
更に、本発明においては、吸着材として上記のＡｌＰＯ−５を使用し、かつ、デシカントローター１を上記の様な低速で回転させるため、上記の様の４０〜６０℃と言う低温域で吸着材を再生することが出来る。従って、本発明によれば、一層低温の排熱を容易に利用することが出来る。
【００５２】
因に、本発明の作用効果は次の様に考えられる。すなわち、シリカゲル等を使用した従来のデシカントローターでは、吸着効率を考慮して回転数を２０〜３０ｒｐｈに設定しており、その回転数の高さから、吸着操作に切り替えた際の放熱量が少なく、吸着と脱着の際の吸着材自体の温度差が小さいため、１回転当たりの吸脱着量が比較的小さい。これに対し、本発明では、ＡｌＰＯ−５の吸着速度が適度に遅いため、デシカントローター１を５〜１５ｒｐｈの低速で回転させることにより、脱着時に加熱された吸着材を吸着操作の最初の段階で十分に冷却できる。換言すれば、吸着と脱着の際の吸着材自体の温度差を拡げ、１回転当たりの吸脱着量が大きくすることが出来る。しかも、デシカントローター１を低速で回転させるため、より低温域で吸着材の再生（脱着操作）を行うことが出来る。その結果、本発明では、低速回転にも拘わらず、デシカントローター１を小型化でき且つ所要の吸着性能を発揮できる。
【実施例】
【００５３】
実施例１：
図２に示す構造のハニカム構造体を製作すると共に、ＡｌＰＯ系ゼオライトであるＡｌＰＯ−５をハニカム構造体に塗布してデシカントローター１Ａを製造した。そして、デシカント空調装置にデシカントローター１Ａを装着し、デシカントローター１Ａの回転数および脱着温度（吸着材の再生温度）を変えながら除湿操作を行い、送風路２の入口と出口における温度と湿度を測定し、回転数および脱着温度の違いによる除湿量の差異を確認した。
【００５４】
上記のハニカム構造体は、セラミックス繊維シートから成る基材シート１１、１２で製作し、直径を３２０ｍｍ、厚さ（回転軸方向に沿った長さ）を２００ｍｍに設計した。通気用セル１０は、高さを２．１ｍｍ、配列ピッチを３．４ｍｍに設計した。ハニカム構造体に担持させたＡｌＰＯ−５の量は８０ｇ／Ｌであった。また、デシカントローター１Ａのゾーン比は１：１とした。
【００５５】
吸着操作においては、吸着温度（送風路２の空気温度）が２０．７℃、送風路２における絶対湿度が１３．９ｇ／ｋｇ・ＤＡ、風速が２ｍ／ｓであった。また、脱着操作においては、再生温度（送風路３の加熱後の空気温度）が５０℃、５５℃、４５℃、送風路３における絶対湿度が１９．３ｇ／ｋｇ・ＤＡ、風速が２ｍ／ｓであった。測定結果は以下の各表に示す通りである。なお、各表の除湿量（Ｇ）は、次式により算出している。
【００５６】
【数１】
2010196993.tif 000003
【００５７】
比較例１：
シリカゲルをハニカム構造体に塗布してデシカントローターを製造した。ハニカム構造体に担持させたシリカゲルの量は８０ｇ／Ｌであり、その他の構成は実施例１と同様であった。そして、実施例１と同様の条件下、送風路２の入口と出口における温度と湿度を測定し、回転数および脱着温度の違いによる除湿量の差異を確認した。測定結果は以下の各表に示す通りである。
【００５８】
比較例２：
ＡｌＰＯ系ゼオライトであるＦＡＰＯ−５をハニカム構造体に塗布してデシカントローターを製造した。ハニカム構造体に担持させたＦＡＰＯ−５の量は８０ｇ／Ｌであり、その他の構成は実施例１と同様であった。そして、実施例１と同様の条件下、送風路２の入口と出口における温度と湿度を測定し、回転数および脱着温度の違いによる除湿量の差異を確認した。測定結果は以下の各表に示す通りである。
【００５９】
比較例３：
ＡｌＰＯ系ゼオライトであるＳＡＰＯ−３４をハニカム構造体に塗布してデシカントローターを製造した。ハニカム構造体に担持させたＳＡＰＯ−３４の量は８０ｇ／Ｌであり、その他の構成は実施例１と同様であった。そして、実施例１の条件下、送風路２の入口と出口における温度と湿度を測定し、回転数および脱着温度の違いによる除湿量の差異を確認した。測定結果は以下の各表に示す通りである。
【００６０】
【表１】
2010196993.tif 000004
【００６１】
【表２】
2010196993.tif 000005
【００６２】
【表３】
2010196993.tif 000006
【符号の説明】
【００６３】
１（１Ａ）：デシカントローター
１（１Ｂ）：デシカントローター
１０      ：通気用セル
１１      ：基材シート
１２      ：基材シート
１３      ：基材シート
２        ：送風路
３        ：送風路
４        ：モーター（駆動機構）
５        ：温度調整装置
２１      ：ファン
３１      ：ファン
【図１】
2010196993.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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