(57)【要約】【課題】  従来の除湿ローターの諸特性を改善し、高性能で、容易に製造可能な除湿ローターに好適な除湿用成形体および除湿用複合成形体を提供する【解決手段】  ラテックス系接着剤を用いて吸湿剤を結着し、成形してなることを特徴とする除湿用成形体、および該除湿用成形体に熱交換器が包含されてなる除湿用複合成形体。前記吸湿剤はゼオライト、多孔質シリカまたは多孔質炭素であることが好ましく、さらに、撥水加工されているものであることが好ましい。前記ラテックス系接着剤の粒子径は０．０５〜０．２μｍであることが好ましく、また、ラテックス系接着剤はアクリル系重合体のラテックスであることが好ましい。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラテックス系接着剤を用いて吸湿剤を結着し、成形してなることを特徴とする除湿用成形体。
【請求項２】
吸湿剤がゼオライト、多孔質シリカまたは多孔質炭素である請求項１に記載の除湿用成形体。
【請求項３】
吸湿剤が撥水加工されているものである請求項１または２に記載の除湿用成形体。
【請求項４】
ラテックス系接着剤のラテックスの粒子径が０．０５〜０．２μｍである請求項１〜３のいずれか一に記載の除湿用成形体。
【請求項５】
ラテックス系接着剤がアクリル系重合体のラテックスである請求項１〜４のいずれか一に記載の除湿用成形体。
【請求項６】
骨材または外枠材で補強されているものである請求項１〜５のいずれか一に記載の除湿用成形体。
【請求項７】
骨材または外枠材が有孔性箔帯で構成されるものである請求項６に記載の除湿用成形体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一に記載の除湿用成形体に熱交換器が包含されてなる除湿用複合成形体。
【請求項９】
熱交換器がヒートパイプ、熱交換フィンまたはヒートポンプからなることを特徴とする請求項８記載の除湿用複合成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の水分を吸湿したり、逆に、吸湿した水分を放出して加湿する調湿装置、具体的にはデシカント空調機器やハイブリットデシカント空調機器の除湿ローターなどに使用する除湿用成形体および除湿用複合成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
除湿器、加湿器、ハイブリットデシカント空調機器などに使用される除湿および加湿機能を備えた調湿装置による空気除加湿システムを説明する。
図５に示すように、湿度交換器（以下、除湿ローターという）４を図示しない駆動モータ等で回転軸６を介して回転させる。この除湿ローター４の吸湿ゾーン３にブロア１により配管２を通じて湿った空気Ａ１を吹き込み、水分を吸湿剤に吸着させて除湿し、乾燥した空気Ａ２として配管５を介して室内あるいは室外に放出する。他方、除湿ローター４に再生ヒーター８で高温となった再生用空気Ａ３を配管７を通じて再生ゾーン９に送り込み、水分を吸着した吸湿剤を加熱してこれから水分を取り出すことにより、吸湿剤を再生し、加湿空気Ａ４を配管１０を介してブロア１１で吸引して室内あるいは室外に排出する。
【０００３】
ここで、吸湿剤に水分を吸着させる除湿ゾーン３とは、回転している除湿ローター４に対して湿った空気Ａ１が吹き込む位置であり、又水分を吸着した吸湿剤を加熱して水分を吐き出させることにより再生する再生ゾーン９とは、同様に回転している除湿ローター４に対して再生用空気Ａ３を吹き込む位置である。吸湿ゾーン３及び再生ゾーン９は、特に除湿ローター４に仕切りがあるわけではない。そのため、除湿ローター４は連続的に繰り返し使用することができ、これを利用して除湿や加湿を行うことができる。
【０００４】
上記システムに用いられる除湿ローター４は、図６に示すように、ダンボール紙等の帯状基材にゼオライト等の吸湿剤を含浸担持させた帯状の平面シート１２の表面に、同じくゼオライト等の吸湿剤を含浸担持させた帯状基材を高さ１〜３ｍｍ程度に波付け加工した波形シート１３を接着して一体化した片波成形体を巻回して、ローターにしたものである。場合によっては、先にロール状のローターを作製しておき、その後吸湿剤を含浸担持させたものもある。
除湿ローターを作製するにあたり、水ガラスに浸漬した後、酸処理によりシリカゲルに変成させたり、シリカゾルに浸漬した後、乾燥によりシリカゲルに変成させたりする方法が提案されている。また、水ガラス、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナなどの無機系接着剤を用いて、ゼオライト等の吸湿剤を基材に接着させる方法が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特公平１−２５６１４号公報
【特許文献２】特開２０００−６１２５０号公報
【特許文献３】特開２０００−７０６５９号公報
【特許文献４】特開２０００−１２６５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の除湿ローターは、次のような課題を有する。
１）製造工程が複雑で、歩留まり悪く、高価である。２）無機系接着剤を用いた場合、吸湿剤表面が被覆され、吸湿剤の有効表面積が減少して、除湿効率が低下する。３）除湿ローターの両端面の機械的強度が弱く、両端面から吸湿剤粒子が脱落する。４）無機系接着剤の接着強度が弱く、吸湿剤粒子が使用中に飛散し、環境上の問題が生じることがある。５）除湿ローターの圧力損失が大きい。
【０００７】
本発明は、上記の従来の除湿ローターの諸課題を改善し、高性能で、容易に製造可能な除湿ローターに好適な除湿用成形体および除湿用複合成形体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、ラテックス系接着剤を用いて吸湿剤を結着し、成形してなることを特徴とする除湿用成形体が提供される。
前記吸湿剤はゼオライト、多孔質シリカまたは多孔質炭素であることが好ましい。また、吸湿剤は、撥水加工されているものであることが好ましい。
前記ラテックス系接着剤のラテックスの粒子径は、０．０５〜０．２μｍであることが好ましい。また、ラテックス系接着剤は、アクリル系重合体のラテックスであることが好ましい。
また、本発明の除湿用成形体は、骨材または外枠材で補強されていることが好ましく、前記骨材または外枠材は、有孔性箔帯で構成されることがより好ましい。
第二の本発明によれば、前記の除湿用成形体に熱交換器が包含されてなる除湿用複合成形体が提供される。
前記熱交換器はヒートパイプ、熱交換フィンまたはヒートポンプからなることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、製造が容易で、強度および吸湿剤の充填率が高く、除湿能力に優れ、かつ圧力損失の小さい除湿ローターに好適な除湿用成形体が提供される。また、本発明によれば、前記除湿用成形体に熱交換器が一体化された除湿用複合成形体が提供され、該除湿用複合成形体は、熱交換器と吸湿剤が直接接触するため高効率で、迅速な熱交換を可能とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１実施形態）
本発明の除湿用成形体は、ラテックス系接着剤を用いて吸湿剤を結着し、成形してなる。
【００１１】
本発明で用いる吸湿剤としては、吸放湿機能を有するものであれば特に限定されず、ゼオライト、多孔質シリカ、多孔質炭素などが使用できる。ゼオライトは合成ゼオライトでも天然ゼオライトでもよい。これらのなかでも、多孔質シリカが好ましく使用できる。これらの吸湿剤は、単独で、または使用目的に応じて適当な比率で数種類配合して使用することができる。
【００１２】
多孔質シリカは、除湿用シリカ（Ａタイプシリカ）と調湿用シリカ（Ｂタイプシリカ）とが市販されているが、吸湿剤としてはＡタイプシリカがより好ましく使用できる。以下、Ａタイプシリカを吸湿剤用シリカと呼称して本発明を詳述する。
吸湿剤用シリカは、合成時は、比表面積が５００〜６００ｍ２／ｇで、２〜５ｎｍの微粒子であるが、実用的には、１〜４ｍｍ程度の二次凝集粒子の形態で市販されている。
【００１３】
吸湿剤として多孔質シリカを用いた本発明の除湿用成形体の基本構造を図１に示す。Ｃはシリカの一次粒子で、Ｄはその二次凝集粒子である。この二次凝集粒子Ｄの粒子界面にラテックス系接着剤Ｅが点状に介在し、吸湿剤粒子界面で粒子相互を結着している。
接着剤に水ガラスなどを使用した場合には、吸湿剤の表面積のかなりの割合が吸湿剤として利用できないのに対し、本発明の成形体は、主に吸湿剤粒子の粒子界面にラテックス系接着剤が点状に介在し、粒子界面で粒子相互を結着させるため吸湿剤表面の吸湿剤としての利用効率に優れる。
【００１４】
吸湿剤としては、シリコーン樹脂や弗素樹脂等の撥水剤を用いて、撥水加工されているものを用いることが好ましい。撥水加工された吸湿剤を用いることにより、ラテックス系接着剤やその媒体が吸湿剤の細孔内に進入しにくく、有効な表面積を確保することができ、また、得られた除湿用成形体に、液状の水の吸収を防ぎつつ、水蒸気を選択的に吸着させることができる。
【００１５】
本発明で用いるラテックス系接着剤は、例えば、共役ジエン類、エチレン性不飽和カルボン酸エステル類、エチレン性不飽和カルボン酸類、芳香族ビニル化合物、α−オレフィン類、α，β−不飽和ニトリル化合物などの単量体の単独重合体または共重合体が粒子状で水に分散されたラテックスである。
中でも、アクリル酸エステルなどのエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位を主成分とするアクリル系重合体のラテックス；ブタジエン、イソプレンなどの共役ジエン単量体単位を主成分とするジエン系重合体のラテックス；が好ましく、耐熱性および耐水性に優れるとの観点からアクリル系重合体のラテックスがより好ましく使用できる。
【００１６】
前記重合体のガラス転移温度は、好ましくは−４０℃〜８０℃である。ガラス転移温度がこの範囲であると、結着性および得られる除湿用成形体の形状保持性に優れる。
【００１７】
本発明で用いるラテックス系接着剤は、乳化重合で製造されることが好ましい。乳化重合時の反応制御により、ラテックスの粒子径を任意に制御可能である。粒子径は、好ましくは０．０５〜０．２μｍである。粒子径がこの範囲であると、結着性に優れ、かつ、接着剤が吸湿剤の表面を被覆したり、細孔に吸着したりして除湿効率を著しく低下させることがない。ここで、粒子径は、透過型電子顕微鏡写真を用い、無作為に選んだ重合体粒子１００個の直径を測定し、その算術平均値として算出される個数平均粒子径である。
【００１８】
本発明で用いるラテックス系接着剤には、必要に応じて、老化防止剤、防腐剤、抗菌剤、分散剤などを適宜添加してもよい。
【００１９】
除湿用成形体の製造工程図を図２に示す。
図２の（ａ）は、その基本製造工程図である。図２の（ｂ）は柔軟性に優れたシリコーン樹脂、又は離型性の優れた弗素樹脂からなる成形用ゴム型の製造工程を示している。図２の（ｃ）は、骨材、外枠材又は外装枠材の製造工程図である。
【００２０】
まず、図２の（ａ）を説明する。
ゼオライト、シリカ、多孔質炭素のような吸湿剤（１）の粒子表面に撥水剤を用いて撥水加工（２）を行い、余剰の撥水剤を濾過後乾燥（３）する。プラントで用いるような大型除湿装置に用いるには、造粒工程（４）が必要であるがこの工程は、省略も可能である。
次に、ラテックス系接着剤を添加し（５）、混合、混練工程（６）を行い、余剰のラテックス系接着剤を濾過等により除去して吸湿剤表面に接着剤を付着させる。吸湿剤に付着させる接着剤の量は用いるラテックス系接着剤の固形分濃度を変化させることにより適宜調整できる。本発明では少量の接着剤で高い結着強度が得られるので、吸湿剤に付着させる接着剤の量は、吸湿剤に対して、好ましくは固形分で１０重量％以下、より好ましくは５重量％以下である。その下限は、吸湿剤に対して、０．０５重量％、好ましくは０．１重量％である。ラテックス系接着剤の固形分濃度は、通常５〜７０重量％、好ましくは１０〜５０重量％である。
【００２１】
次いで、目的に応じ（ｂ）、（ｃ）工程で準備された骨材、外枠材など（３２）と成形用ゴム型（２４）とを含んでなる成形型を用いて、接着剤を付着させた吸湿剤を前記成形型に充填し、必要に応じて押圧して成形（７）する。接着剤の種類、粘度、離型性により不織布、離型紙のような離型材を使用することも可能である。
次に、１２０〜１５０℃で３０〜６０分間予備加熱して半硬化させ（８）、成形型から離型させる（９）。この後、簡単なバリ取りなどを行い、外形を調整した後、さらに１３０〜１８０℃で約０．５〜１時間硬化して完全硬化させ（１０）、除湿用成形体を得る。必要に応じて、製品検査（１１）を行い、製品（１２）を完成させる。なお、図２の（ａ）工程では、工程（４）および（８）は省略することも可能である。
【００２２】
本発明で用いる骨材および外枠材などの補強材について、図３の除湿用成形体の断面図を用いて説明する。
除湿用成形体の形状、大きさ、及び使用環境に応じて、図３の（ｆ）〜（ｈ）の構造のものが用いられる。図３の（ｆ）は、吸湿剤の成形体４０の内部に補強材として金網４１が埋設されている構造を有するものである。図３の（ｇ）は、その外周部を金網からなる外枠材４２で補強している構造を有するものである。図３の（ｈ）は、その全外周部を金網からなる外枠材４２で補強している構造を有するものである。
本発明の除湿用成形体は、１０ｃｍ２程度の手のひら程度の大きさでは、特に補強材を必要としない。しかしながら、除湿ローターとして使用する場合、その大きさは３００〜３２０ｍｍφ×２０ｍｍ（厚み）程度であり、除湿ローター自体を回転させ、さらに１０〜１５年程度の長期耐久性が要求されるので、図３の（ｆ）〜（ｈ）に示すように、金網４１や外枠材４２で除湿用成形体を補強することが好ましい。また、大型ビル用プラントのような装置に用いる場合は、除湿用成形体の大きさが１〜２ｍ２の大きさに達し、人間の力では搬送が不可能であるため、機械搬送が可能なように図３の（ｈ）に示すように金網からなる外枠材を形成し、その中に吸湿剤を充填する構成とすることが好ましい。
補強材の材質としては、耐薬品性、耐蝕性、耐久強度、加工性、環境配慮、コストの観点から適宜選択が可能である。具体的には、各種ステンレス、合金などの金属；オレフィン系重合体などの樹脂；が好ましく使用できる。補強材としては、樹脂または金属製の有孔性箔帯を用いることが好ましく、中でも金網、ラス金網、パンチングメタルがより好ましく使用できる。
【００２３】
（第２実施形態）
従来の除湿用成形体では、吸湿剤と熱交換器とを一体化することは、殆ど不可能であつた。しかし、本発明によれば前記の除湿用成形体に熱交換器が包含されてなる除湿用複合成形体を提供することが可能になった。
本発明の除湿用複合成形体の基本製造工程は、図２と同じであるが、図２の成形工程（７）で、ヒートパイプ、熱交換フィン、ヒートポンプ等の各種熱交換器等を除湿用成形体に埋設する点が異なる。本発明の除湿用複合成形体は、熱交換器と吸湿剤とが直接接触するため高効率で、迅速な熱交換が可能である。
【００２４】
除湿用複合成形体について、図４にその断面図を用いて説明する。
図４の（ｉ）は、補強材としての金網４１および熱交換器４３が埋設された構造を有するものである。図４の（ｊ）および（ｋ）は、熱交換器４３が埋設され、その外周部の一部又は全体を外枠材４２で補強した構造を有するものである。
【実施例】
【００２５】
以下に、実施例および比較例を示し本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２６】
（実施例１）
前記本発明の第１実施形態に基づき、図３の（ｆ）で示される構造の直径３２０ｍｍ、厚さ２０ｍｍの除湿ローターを成形した。
補強材としてはステンレス製の金網を用いた。
ラテックス系接着剤としては、アクリル酸２−エチルヘキシル単量体単位を主成分とするアクリル系重合体の固形分濃度２０重量％のラテックスを用いた。この重合体のガラス転移温度は４０℃、粒子径は０．１５μｍである。
吸湿剤は、平均粒子径１．３ｍｍの合成シリカ（フジシリカゲルＡ形：富士シリシア化学株式会社製）をメチルハイドロジェンシリコーンオイル（ＴＳＦ４８４：ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）に浸漬、乾燥させて撥水加工した。撥水加工した吸湿剤２０００ｇと固形分濃度２０％の前記ラテックス系接着剤１００ｇとを混合後、１５０メッシュステンレス金網で過剰なラテックス系接着剤をろ過して除き、直径３２０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ成形型に充填した。ここで合成シリカに付着したラテックス系接着剤の固形分量は、合成シリカに対して約１．８％であった。次いで、１３０℃で６０分予備加熱後、成形型から離型し、さらに１３０℃で３０分間加熱した後、室温まで冷却して、除湿用成形体を得た。
得られた除湿ローターを、市販のデシカント方式除湿乾燥機に組み込み、圧力損失、除湿能力および再生速度を評価し、その結果を表１に示す。なお、各評価項目の数値は、従来の除湿ローターである比較例の特性値を基準として、それぞれ、割合にして表示する。圧力損失は低いほど良く、除湿能力及び再生速度は高いほど良い。
【００２７】
（実施例２）
除湿用成形体の厚さを１０ｍｍとしたほかは、実施例１と同様に除湿ローターを成形し、実施例１と同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００２８】
（比較例１）
特許文献１に記載の方法に基づき、セラミック繊維を主成分とする無機繊維を図６に示すハニカム形状とし、水ガラスに浸漬して乾燥後、硫酸に浸漬後に水洗、乾燥して、直径３２０ｍｍ、厚さ２０ｍｍの無機繊維を骨格としたシリカエロゲルからなる、ラテックス系接着剤を用いないで作成した除湿ローターを得、実施例１と同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2006205122.tif 000002
【００３０】
表１から、従来の除湿ローターと比べ、圧力損失が低減し、除湿能力が高く、さらに再生速度も速く、優れていることがわかる。特に、実施例２に示すように、本発明の除湿用成形体はその体積を減じても、除湿能力および再生速度に優れており、装置の小型化が可能であることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の除湿用成形体および除湿用複合成形体は、空気中の水分を吸湿したり、逆に、吸湿した水分を放出して加湿する調湿装置、具体的にはデシカント空調機器やハイブリットデシカント空調機器の除湿ローターなどに好適に使用することができる。また、応用面では、空調機器分野、ＰＥＭ型燃料電池の排熱利用などに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、吸湿剤の接着構造を示す概略図である。
【図２】図２は、除湿用成形体の製造工程図であり、ａ）は基本製造工程を示し、ｂ）は成形用ゴム型の製造工程を示し、ｃ）は骨材、外枠材および外装枠材の製造工程を示す。
【図３】図３は、除湿用成形体の断面図である。
【図４】図４は、除湿用複合成形体の断面図である。
【図５】図５は、調湿装置の模式図である。
【図６】図６は、従来の除湿ローターの構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
Ｃ  ・・・吸湿用シリカの一次粒子
Ｄ  ・・・吸湿用シリカの二次凝集粒子
Ｅ  ・・・ラテックス系接着剤のラテックス粒子
４０・・・吸湿剤の成形体
４１・・・金網
４２・・・金網外枠材
【図１】
2006205122.tif 000003
【図２】
2006205122.tif 000004
【図３】
2006205122.tif 000005
【図４】
2006205122.tif 000006
【図５】
2006205122.tif 000007
【図６】
2006205122.tif 000008