(57)【要約】【課題】一層低温で且つ低湿度の空調用空気をより低コストで生成できるデシカント空調システムを提供する。【解決手段】デシカント空調システムは、吸着材を利用した除湿装置１と、水の蒸発潜熱を利用する間接式気化冷却装置２からなる。除湿装置１は、吸着工程で得られる除湿空気を間接式気化冷却装置２へ供給し、脱着工程で得られる湿潤空気を系外へ排出する。間接式気化冷却装置２は、湿潤壁２４を内側に備え且つ作動用空気として除湿装置１から除湿空気の一部が送気される冷却ダクト２２と、除湿空気の他の一部が被冷却空気として送気されて空調用の低温空気を送り出す被冷却ダクト２３とを備えている。そして、除湿装置１には、間接式気化冷却装置２の冷却ダクト２２の湿潤壁２４から排出される水を吸着工程の領域に供給し、コジェネレーション装置３から供給される温水を脱着工程の領域に供給する水流路が付設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着材を利用して除湿空気を生成する除湿装置と、水の蒸発潜熱を利用して低温空気を生成する間接式気化冷却装置とを組み合わせてなるデシカント空調システムであって、除湿装置は、吸着工程で得られる除湿空気を間接式気化冷却装置へ供給する給気路と、脱着工程で得られる湿潤空気を系外へ排出する排気路とを備え、間接式気化冷却装置は、蒸発用の水が供給される湿潤壁を内側に備え且つ除湿装置の給気路から除湿空気の一部が作動用空気として送気される冷却ダクトと、当該冷却ダクトに接して設けられ且つ除湿装置の給気路から除湿空気の他の一部が被冷却空気として送気されて空調用の低温空気を送り出す被冷却ダクトとを備え、除湿装置には、間接式気化冷却装置の冷却ダクトの湿潤壁から排出される水を吸着工程の領域に供給し、コジェネレーション装置から供給される温水を脱着工程の領域に供給する水流路が付設されていることを特徴とするデシカント空調システム。
【請求項２】
除湿装置は、少なくとも１組のプレートフィン型の吸着素子を備え、各吸着素子は、平板状に形成され且つ表面に吸着材が塗布された多数の吸着シートを平行かつ並列に配列し、冷水または温水が流れる熱媒流路を各吸着シートに貫通させて構成されている請求項１に記載のデシカント空調システム。
【請求項３】
除湿装置に使用される吸着材が、４０℃の水蒸気吸着等温線における相対蒸気圧が０．０５以上で吸着量が０．１ｇ／ｇ以下であり且つ相対蒸気圧が０．０５以上０．３以下の範囲で相対蒸気圧が０．１５変化したときの水蒸気吸着量変化が０．１５ｇ／ｇ以上のゼオライトである請求項１又は２に記載のデシカント空調システム。
【請求項４】
除湿装置に使用される吸着材が、５５℃の水蒸気吸着等温線において相対蒸気圧が０．０３のときの吸着量が０．１ｇ／ｇ以下であり且つ相対蒸気圧が０．１５変化したときに水蒸気吸着量変化が０．１５ｇ／ｇ以上のゼオライトである請求項１又は２に記載のデシカント空調システム。
【請求項５】
除湿装置に使用される吸着材が、３５℃の水蒸気吸着等温線において相対蒸気圧が０．１７のときの吸着量が０．１０ｇ／ｇ以上のゼオライトである請求項１又は２に記載のデシカント空調システム。
【請求項６】
除湿装置に使用される吸着材が、３５℃の吸着過程での水蒸気吸着等温線における相対蒸気圧が０．１７のときの水蒸気吸着量と、７５℃の脱着過程での水蒸気吸着等温線における相対蒸気圧が０．１５のときの水蒸気吸着量との差が０．０７ｇ／ｇ以上のゼオライトである請求項１又は２に記載のデシカント空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デシカント空調システムに関するものであり、詳しくは、吸着材を利用した除湿装置と、水の蒸発潜熱を利用した間接式気化冷却装置とを組み合わせてなるデシカント空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デシカント空調システムは、吸着材の吸脱着機能を利用して湿度調節を行うシステムであり、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、除湿・加湿装置として、環境問題への貢献が期待されている。
【０００３】
例えば、除湿装置として構成されたデシカント空調システムは、円柱状のハニカム構造体に吸着材を担持させたローター（吸着素子）と、除湿すべき空気をローターの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ローターの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、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（特許文献１，２参照）。
【０００４】
また、昨今は、水の蒸発潜熱を利用した間接式気化冷却装置と上記のようなローター型の除湿装置とを組み合わせることにより、省エネルギー化を図り且つ除湿された低温空気を生成する空調システムも提案されている。間接式気化冷却装置（蒸気冷却アッセンブリ）は、蒸発用の水が供給される湿潤壁を内面に備え且つ作動用空気が送気される複数の冷却ダクト（蒸発冷却器チューブの二次チャンネル）と、これら冷却ダクトの間に設けられ且つ被冷却空気が送気されて低温空気を送り出す被冷却ダクト（一次チャンネル）とから構成されている。そして、上記の空調システムでは、ローター（乾燥剤ホイール）で除湿された空気を間接式気化冷却装置に供給するようにしている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】特表２０１０−５２６９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような間接式気化冷却装置を利用した空調システムでは、十分な冷却効果を得るためには作動用空気として一層低湿度の空気を供給するのが望ましいが、活性アルミナやシリカゲルを使用したローターは除湿量が小さいため、間接式気化冷却装置で生成される低温空気の量が装置規模に比べて少ないと言う問題がある。また、ローターの吸着材として一般的なゼオライトを使用した場合には、吸着材の脱着再生に例えば９０℃以上の高温空気が必要となり、ヒーターを配置しなければならないため、運転コストに問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸着材を利用した除湿装置と、水の蒸発潜熱を利用した間接式気化冷却装置とを組み合わせてなるデシカント空調システムであって、一層低温で且つ低湿度の空調用空気をより低コストで生成できるデシカント空調システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明においては、除湿装置において吸着工程で得られる除湿空気を間接式気化冷却装置へ供給すると共に、間接式気化冷却装置において除湿空気の一部を作動用空気として利用し、除湿空気の他の一部を被冷却空気として利用して空調用の低温空気を生成する。その際、間接式気化冷却装置において冷却用に使用されて温度の下がった水を除湿装置の吸着工程の領域に供給することにより、吸着材の吸着作用を促進させ、そして、コジェネレーション装置から供給される温水を除湿装置の脱着工程の領域に供給することにより、吸着材の脱着作用を促進させるようにした。
【０００９】
すなわち、本発明の要旨は、吸着材を利用して除湿空気を生成する除湿装置と、水の蒸発潜熱を利用して低温空気を生成する間接式気化冷却装置とを組み合わせてなるデシカント空調システムであって、除湿装置は、吸着工程で得られる除湿空気を間接式気化冷却装置へ供給する給気路と、脱着工程で得られる湿潤空気を系外へ排出する排気路とを備え、間接式気化冷却装置は、蒸発用の水が供給される湿潤壁を内側に備え且つ除湿装置の給気路から除湿空気の一部が作動用空気として送気される冷却ダクトと、当該冷却ダクトに接して設けられ且つ除湿装置の給気路から除湿空気の他の一部が被冷却空気として送気されて空調用の低温空気を送り出す被冷却ダクトとを備え、除湿装置には、間接式気化冷却装置の冷却ダクトの湿潤壁から排出される水を吸着工程の領域に供給し、コジェネレーション装置から供給される温水を脱着工程の領域に供給する水流路が付設されていることを特徴とするデシカント空調システムに存する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るデシカント空調システムによれば、除湿装置で得られた除湿空気の一部を間接式気化冷却装置の作動用空気として使用するため、間接式気化冷却装置における冷却効果を向上でき、また、間接式気化冷却装置で発生する温度の下がった水を除湿装置の吸着工程に使用するため、除湿装置における吸着効果を向上でき、しかも、コジェネレーション装置から供給される温水を除湿装置の脱着工程に使用するため、フロン等の冷媒を使用した冷却装置やヒーターを使用するシステムに比べて、一層低温で且つ低湿度の空調用空気を低コストで生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るデシカント空調システムの構成要素を示すフロー図である。
【図２】図１のデシカント空調システムにおいて除湿装置の吸着工程と脱着工程を切り替えた状態を示すフロー図である。
【図３】本発明のシステムに好適に適用される吸着材（ＳＡＰＯ，ＦＡＰＯ）及び他の吸着材の吸着特性を示す水蒸気吸着等温線のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係るデシカント空調システム（以下、「空調システム」と略記する。）の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、その趣旨を越えない限り、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
本発明の空調システムは、図１及び図２に示すように、吸着材を利用して除湿空気を生成する除湿装置１と、水の蒸発潜熱を利用して低温空気を生成する間接式気化冷却装置２とを組み合わせて構成され、コジェネレーション装置等で得られる温水を使用するようになされている。なお、図においては、後述する除湿装置１の給気路、排気路、気流切替用のダンパー、送風機、水流路のポンプ等の機器を省略している。
【００１４】
上記の除湿装置１は、吸着材を担持させてなる吸着素子を備え且つ当該吸着素子を加熱・冷却可能に構成される。例えば、図１に示すように、除湿装置１は、少なくとも１組のプレートフィン型の吸着素子１ａ，吸着素子１ｂを備えており、各吸着素子１ａ，１ｂは、各々、平板状に形成され且つ表面に吸着材が塗布された多数の吸着シートを平行かつ並列に配列し、冷水または温水が流れる熱媒流路を各吸着シートに貫通させて構成されている。プレートフィン型の吸着素子１ａ，１ｂは、熱交換効率に優れているためコジェネレーション等の低温廃熱を利用するのに適している。
【００１５】
除湿装置１の吸着素子としては、上記のプレートフィン型の吸着素子１ａ，１ｂの他、図示しないが、コルゲートフィン型やローター型の素子を使用することもできる。コルゲートフィン型の吸着素子は、冷水または温水が供給される入口側ヘッダーと、冷水または温水を排出する出口側ヘッダーと、これらヘッダーの間に平行かつ並列に架け渡され且つ熱媒体が流れる複数の直管状の熱媒流路と、これら熱媒流路の間に挿入された多数の吸着シートとから構成され、各吸着シートは、その長さ方向に沿ってジグザグに屈曲する帯状に形成され且つ表面に吸着材が塗布されている。
【００１６】
また、ローター型の吸着素子は、略波板状に形成された吸着シート及び略平板状に形成された吸着シートを交互に直径方向に沿って積層状態に配列されることにより、すなわち、ハニカムシートを軸の周りに多数積層することにより、構造開口形状が略三角形の通気用のセルが多数設けられた円柱状（例えば短軸円柱状）のハニカム構造体であり、一方の端面から他方の端面へ通気可能に構成されることにより水蒸気を吸脱着するように構成されている。なお、ローター型の吸着素子を使用する場合は、吸脱着操作の際にローターに冷風、温風を供給する手段が配置される。上記のようなプレートフィン型、コルゲートフィン型、ローター型の素子の基本的な構造は、例えば特開２００７−１４４４１７号公報に開示されている。
【００１７】
図示しないが、除湿装置１においては、吸着素子１ａ，１ｂでの吸脱着操作を交互に繰り返すが、吸着素子１ａにおいて吸着操作を行う際は、吸着素子１ａを通過した空気（除湿空気）を間接式気化冷却装置２に送気し、かつ、吸着素子１ｂを通過した空気（湿潤空気）を系外に排気し、また、吸着素子１ｂにおいて吸着操作を行う際は、吸着素子１ｂを通過した空気（除湿空気）を間接式気化冷却装置２に送気し、かつ、吸着素子１ａを通過した空気（湿潤空気）を系外に排気するため、空気流路が設けられ且つ切替ダンパーによって除湿空気と湿潤空気の流れを切り替え可能に構成されている。
【００１８】
すなわち、除湿装置１は、吸着工程で得られる除湿空気を間接式気化冷却装置へ供給する給気路と、脱着工程で得られる湿潤空気を系外へ排出する排気路とを備えている。図１において吸着素子１ａの下流側に実線で示す矢印、および、図２において吸着素子１ｂの下流側に実線で示す矢印がそれぞれ除湿空気の流れを表しており、また、図１において吸着素子１ａの下流側に鎖線で示す矢印、および、図２において吸着素子１ｂの下流側に鎖線で示す矢印がそれぞれ排気される湿潤空気の流れを表している。図１は、吸着素子１ａが吸着工程にある状態を示す図であり、図２は、吸着素子１ｂが吸着工程にある状態を示す図であり、図１と図２においては、空気および水の流れは異なるが、装置構成は同様である。
【００１９】
間接式気化冷却装置２は、水の蒸発潜熱を利用して低温空気を生成する装置であり、蒸発用の水が供給される湿潤壁２４を内側に備え且つ除湿装置１の給気路から除湿空気の一部が作動用空気として送気される冷却ダクト２２と、当該冷却ダクトに接して設けられ且つ除湿装置１の給気路から除湿空気の他の一部が被冷却空気として送気されて低温空気を送り出す被冷却ダクト２３とを備えている。
【００２０】
具体的には、図１に示すように、間接式気化冷却装置２は、作動用空気を取り入れる吸気ダクト２１と、当該吸気ダクトに連続し且つ熱伝導性の仕切り壁を隔てて当該吸気ダクトに隣接して設けられた冷却ダクト２２と、熱伝導性の仕切り壁を隔てて冷却ダクト２２に隣接して設けられ且つ被冷却空気が送気される被冷却ダクト２３とから構成され、冷却ダクト２２の内側は、水が供給される湿潤壁２４として構成されている。
【００２１】
冷却ダクト２２の湿潤壁２４は、繊維集合体のマットや多孔性の成形材料で構成され、その表面には、水の蒸発を促進させるための多数の穴が開口された押えプレートが配置されている。図においては、ダクト構造を模式的に表しているが、通常、間接式気化冷却装置２においては、吸気ダクト２１、冷却ダクト２２及び被冷却ダクト２３の組み合わせが複数組構成され、吸気ダクト２１及び被冷却ダクト２３の送風方向に対して冷却ダクト２２の送風方向が直交する状態に各ダクトが配置されている。なお、冷却ダクト２２の湿潤壁２４には、後述する流路６４（水流路）を通じて水が供給されるようになされている。上記のような間接式気化冷却装置の本体自体の構造は、特表２０１０−５２６９８１号公報、特開２０１０−１２１９２０号公報等に開示されている。
【００２２】
また、除湿装置１では、吸着素子１ａ，１ｂの吸着操作における冷却、脱着操作における加熱にそれぞれ冷水および温水を使用するため、本発明の空調システムにおいては、水を循環させるための幾つかの流路が設けられている。すなわち、除湿装置１には、間接式気化冷却装置２の冷却ダクト２２の湿潤壁２４から排出される水を吸着工程の領域に供給し、コジェネレーション装置３から供給される温水を脱着工程の領域に供給する水流路が付設されている。
【００２３】
具体的には、間接式気化冷却装置２の冷却ダクト２２の後端には、湿潤壁２４で蒸発しなかった水を取り出す流路６１が接続され、斯かる流路６１は、除湿装置１の吸着工程にある一方の吸着素子１ａ（図１）の熱媒流路の一端（図１において下端）に繋ぎ込まれた流路６２、および、吸着工程にある他方の吸着素子１ｂ（図２）の熱煤流路の一端（図２において上端）に繋ぎ込まれた流路６６に対し、四方切替弁４を介して接続されている。吸着素子１ａの熱媒流路の他端（図１において上端）には、当該吸着素子の冷却（又は加熱）に使用された水を取り出す流路６３が接続され、斯かる流路６３は、間接式気化冷却装置２の冷却ダクト２２の湿潤壁２４に繋ぎ込まれた流路６４、および、コジェネレーション装置３へ温水を戻す流路６８に対し、四方切替弁５を介して接続されている。なお、符号７は、メンテナンスにおいて使用する排水路を示している。
【００２４】
また、コジェネレーション装置３（給湯装置）には、脱着用の温水を供給するための流路６５が接続され、斯かる流路６５は、除湿装置１の脱着工程にある他方の吸着素子１ｂ（図１）の熱媒流路の一端（図１において上端）に繋ぎ込まれた流路６６、および、脱着工程にある一方の吸着素子１ａ（図２）の熱媒流路の一端（図２において下端）に対し、前述の四方切替弁４を介して接続されている。吸着素子１ｂの熱媒流路の他端（図１において下端）には、当該吸着素子の加熱（又は冷却）に使用された水を取り出す流路６７が接続され、斯かる流路６７は、コジェネレーション装置３に温水を戻す前述の流路６８、および、間接式気化冷却装置２の冷却ダクト２２の湿潤壁２４に繋ぎ込まれた前述の流路６４に対し、四方切替弁５を介して接続されている。
【００２５】
なお、本発明で用いられる温水としては、太陽熱温水、自動車、工場などから排出される熱で生成される温水も利用できるが、温度、流量などが安定しているコジェネレーション装置３から排出される温水が好ましい。周知の通り、コジェネレーション装置３は、内燃機関や外燃機関等の排熱を利用して温熱や冷熱を取り出す熱電併給システムであり、熱交換器によって低質廃熱を例えば６０〜７０℃の温水として取り出すことができる。
【００２６】
ところで、より低温の空調用空気を間接式気化冷却装置２で生成するには、除湿装置１の吸着素子１ａ，１ｂにおける常温域での優れた吸着能力、および、低い温度域での急速な脱着能力とが求められる。そこで、本発明の空調システムにおいては、特定の吸着特性を有する吸着材が除湿装置１に使用される。
【００２７】
上記の吸着材としては、以下の特性を有するゼオライトが挙げられる。すなわち、４０℃の水蒸気吸着等温線における相対蒸気圧が０．０５以上で吸着量が０．１ｇ／ｇ以下であり且つ相対蒸気圧が０．０５以上０．３以下の範囲で相対蒸気圧が０．１５変化したときの水蒸気吸着量変化が０．１５ｇ／ｇ以上のゼオライト。あるいは、５５℃の水蒸気吸着等温線において相対蒸気圧が０．０３のときの吸着量が０．１ｇ／ｇ以下であり且つ相対蒸気圧が０．１５変化したときに水蒸気吸着量変化が０．１５ｇ／ｇ以上のゼオライト。あるいは、３５℃の水蒸気吸着等温線において相対蒸気圧が０．１７のときの吸着量が０．１０ｇ／ｇ以上であるゼオライト。もしくは、３５℃の吸着過程での水蒸気吸着等温線における相対蒸気圧が０．１７のときの水蒸気吸着量と７５℃の脱着過程での水蒸気吸着等温線における相対蒸気圧が０．１５のときの水蒸気吸着量との差が０．０７ｇ／ｇ以上であるゼオライト。上記のような特性を備えていることにより、例えば温度３５℃、相対湿度４０％の外気を除湿装置１の吸着領域（吸着素子１ａ又は１ｂ）に供給することにより、温度４０℃、相対湿度１２％の除湿空気を生成することができ、また、温度３５℃、相対湿度４０％の外気を除湿装置１の脱着領域（吸着素子１ｂ又は１ａ）に供給しながら、これを更に約７０℃に加熱することにより、容易に脱着再生することができる。
【００２８】
上記のような特性を有するゼオライトとしては、骨格構造にＡｌとＰを含むアルミノフォスフェート類が挙げられる。アルミノフォスフェート類は、ＩＺＡ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｚｅｏｌｉｔｅ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）の定める結晶性アルミノフォスフェートである。
【００２９】
結晶性アルミノフォスフェートは、骨格構造を構成する原子がアルミニウム及びリンであり、その一部が他の原子（Ｍｅ）で置換されていてもよい。中でも、Ｉ）アルミニウムがヘテロ原子（Ｍｅ１：但し、Ｍｅ１は周期表第三または第四周期に属し、２Ａ族、７Ａ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、３Ｂ族（Ａｌを除く）の元素から選ばれる少なくとも一種類の元素を示す。）で一部置換されたＭｅ−アルミノフォスフェート、II）リンがヘテロ原子（Ｍｅ２：但し、Ｍｅ２は周期表第三または第四周期に属する４Ｂ族元素）で置換されたＭｅ−アルミノフォスフェート、あるいは、III）アルミニウムとリンの両方がヘテロ原子（それぞれＭｅ１、Ｍｅ２）で置換されたＭｅ−アルミノフォスフェートが吸着特性の点から好ましい。
【００３０】
骨格構造を構成しているＭｅ、Ａｌ及びＰの構成割合（モル比）は、通常、以下の式（１−１）〜（３−１）のモル比であり、好ましくは、式（１−２）〜（３−２）である。ｘの値が上記の範囲より小さい場合は、吸着質の圧力が低い領域での吸着量が小さくなったり、合成が困難となる傾向があり、上記の範囲より大きい場合は、合成時に不純物が混入しやすい傾向がある。また、ｙ、ｚの値が上記の範囲外の場合は合成が困難である。
【００３１】
【数１】
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【００３２】
Ｍｅ−アルミノフォスフェートにおいて、Ｍｅは、１種でも２種以上含まれていてもよく、好ましいＭｅ（Ｍｅ１，Ｍｅ２）は、周期表第３、第４周期に属する元素である。Ｍｅ１は、２価の状態でイオン半径が３以上、０．８ｎｍ以下であるのが好ましく、更に好ましくは、２価、４配位の状態でイオン半径が０．４以上、７ｎｍ以下である。上記の中でも、合成の容易さ、吸着特性の点から、Ｍｅ１としては、ケイ素、リチウム、マグネシウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム、鉄、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、パラジウム、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、砒素、スズ、カルシウム、硼素などが挙げられる。Ｍｅ２は、周期表第三または第四周期に属する４Ｂ族元素であり、好ましくはケイ素である。
【００３３】
上記のアルミノフォスフェート類のフレームワーク密度（ＦＤ）は、通常は１３Ｔ／ｎｍ３以上、２０Ｔ／ｎｍ３以下、好ましくは１３．５Ｔ／ｎｍ３以上であり、更に好ましくは１４Ｔ／ｎｍ３以上であり、上限は１９Ｔ／ｎｍ３以下が好ましい。上記の範囲未満では、構造が不安定となる傾向があり耐久性が低下する。一方、上記の範囲を越えると吸着容量が小さくなり、吸着材としての使用に適さなくなる傾向がある。なお、ＦＤ（Ｔ／ｎｍ３）は、単位体積（ｎｍ３）当たりに存在するＴ原子（ゼオライトの１ｎｍ３当たりの酸素以外の骨格を構成する元素の数）を意味する。
【００３４】
また、アルミノフォスフェート類の構造としては、ＩＺＡが定めるコードで、ＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＥＴ、ＡＦＩ、ＡＦＮ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＣＨＡ、ＥＲＩ、ＬＥＶ、ＶＦＩが挙げられるが、中でも、吸着特性、耐久性の点から、ＡＦＩ、ＣＨＡが好ましい。結晶性アルミノフォスフェート類の構造は、ＸＲＤ（Ｃｕ−Ｋα線使用）を測定することにより確認できる。本発明においては、吸着特性の観点から、骨格構造にＡｌ、Ｐ、Ｆｅ及びＭｅ３（スズ及び／又はチタン）を含む結晶性アルミノフォスフェートであるＡＦＩ型のＦＡＰＯ、または、骨格構造にＡｌ、Ｐ及びＳｉを含む結晶性アルミノフォスフェートであるＣＨＡ型のＳＡＰＯが好ましい。Ｍｅ３（スズ及び／又はチタン）を含むＡＦＩ型のＦＡＰＯの場合、Ｍｅ３／Ｆｅのモル比が０．２５＜Ｍｅ３／Ｆｅ＜１．０、好ましくは０．５＜Ｍｅ３／Ｆｅ＜１．０であり、特に、Ｍｅ３としてはスズが好ましい。なお、ＦＡＰＯやＳＡＰＯは１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００３５】
アルミノフォスフェート類は、通常、アルミニウム源、リン源、必要に応じてＳｉ，ＦｅなどのＭｅ源、及びテンプレートを混合した後、水熱合成して製造される。斯かる製造方法は、特開２００７−１４４４１７号公報などに記載された公知の方法である。
【００３６】
アルミニウム源としては、特に限定されるものではないが、通常、擬ベーマイト、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムトリエトキシド等のアルミニウムアルコキシド、水酸化アルミニウム、アルミナゾル、アルミン酸ナトリウムなどが挙げられるが、擬ベーマイトが取り扱い易く反応性が高いので好ましい。
【００３７】
Ｍｅとしては、上記のアルミノフォスフェート類におけるヘテロ原子を意味し、好ましくは、Ｓｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｇ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｓｎなどである。これらのＭｅ源としては通常これらの硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩などの無機酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩等の有機酸塩、あるいは有機金属化合物のかたちで用いられる。場合によっては、コロイド状の水酸化物等を用いてもよい。
【００３８】
ケイ素源としては、ｆｕｍｅｄシリカ、シリカゾル、コロイダルシリカ、水ガラス、ケイ酸エチル、ケイ酸メチルなどが用いられる。また、リン源としては、通常はリン酸が用いられるが、リン酸アルミニウムを用いてもよい。
【００３９】
ＡＦＩのテンプレートとしては、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等の４級アンモニウム塩、モルホリン、ジ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−イソプロピルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、ピペリジン、ピペラジン、シクロヘキシルアミン、２−メチルピリジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、ジシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、コリン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルピペラジン、１，４−ジアザビシクロ（２，２，２）オクタン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−メチルピペリジン、３−メチルピペリジン、Ｎ−メチルシクロヘキシルアミン、３−メチルピリジン、４−メチルピリジン、キヌクリジン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−１，４−ジアザビシクロ−（２，２，２）オクタンイオン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ネオペンチルアミン、ジ−ｎ−ペンチルアミン、イソプロピルアミン、ｔ−ブチルアミン、エチレンジアミン、ピロリジン、２−イミダゾリドン、ジ−イソプロピル−エチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、シクロペンチルアミン、Ｎ−メチル−ｎ−ブチルアミン、ヘキサメチレンイミン等の１級アミン、２級アミン、３級アミン、ポリアミンが挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。中でも、トリエチルアミン、イソプロピルアミン、ジ−ｎ−イソプロピルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、テトラエチルアンモニウムヒドロキシドが反応性の点で好ましく、工業的にはより安価なトリエチルアミンが一層好ましい。
【００４０】
ＣＨＡのテンプレートとしては、（１）ヘテロ原子として窒素を含む脂環式複素環化合物、（２）シクロアルキルアミン、および（３）アルキルアミン、の３つの群のうち、２つ以上の群から各群につき１種以上の化合物を選択して用いるのが好ましい。
【００４１】
（１）ヘテロ原子として窒素を含む脂環式複素環化合物：
ヘテロ原子として窒素を含む脂環式複素環化合物の複素環は通常５〜７員環であって、好ましくは６員環である。複素環に含まれるヘテロ原子の個数は通常３個以下、好ましくは２個以下である。ヘテロ原子の種類は窒素以外は特に限定されないが、窒素に加えて酸素を含むものが好ましい。ヘテロ原子の位置は特に限定されないが、ヘテロ原子が相互に隣り合わないものが好ましい。また、分子量で通常、２５０以下、好ましくは２００以下、さらに好ましくは１５０以下である。このようなヘテロ原子として窒素を含む脂環式複素環化合物として、モルホリン、Ｎ−メチルモルホリン、ピペリジン、ピペラジン、Ｎ，Ｎ‘−ジメチルピペラジン、１，４−ジアザビシクロ（２，２，２）オクタン、Ｎ−メチルピペリジン、３−メチルピペリジン、キヌクリジン、ピロリジン、Ｎ−メチルピロリドン、ヘキサメチレンイミンなどが挙げられ、モルホリン、ヘキサメチレンイミン、ピペリジンが好ましく、モルホリンが特に好ましい。
【００４２】
（２）シクロアルキルアミン：
シクロアルキルアミンのシクロアルキル基の個数はアミン１分子に２以下であって、好ましくは１である。また、シクロアルキル基の炭素数は通常５〜７で、好ましくは６である。シクロアルキルのシクロ環の数は特に限定されないが、通常１が好ましい。また、シクロアルキル基がアミン化合物の窒素原子と結合しているのが好ましい。また、分子量で通常、２５０以下、好ましくは２００以下、さらに好ましくは１５０以下である。このようなシクロアルキルアミンとしては、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、Ｎ−メチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン等があげられ、シクロヘキシルアミンが好ましい。
【００４３】
（３）アルキルアミン：
アルキルアミンのアルキル基は鎖式アルキル基であって、アミン１分子に何個入っていてもよいが、３個が特に好ましい。アルキル基の炭素数は４以下が好ましく、１分子中の全アルキル基の炭素数の合計が１０以下であるのがより好ましい。また、分子量で通常、２５０以下、好ましくは２００以下、さらに好ましくは１５０以下である。このようなアルキルアミンとしては、ジーｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリ−イソプロピルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ネオペンチルアミン、ジーｎ−ペンチルアミン、イソプロピルアミン、ｔ−ブチルアミン、エチレンジアミン、ジ−イソプロピル−エチルアミン、Ｎ−メチル−ｎ−ブチルアミン等があげられ、ジーｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリ−イソプロピルアミン、トリエチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、イソプロピルアミン、ｔ−ブチルアミン、エチレンジアミン、ジ−イソプロピル−エチルアミン、Ｎ−メチル−ｎ−ブチルアミンが好ましく、トリエチルアミンが特に好ましい。
【００４４】
（１）〜（３）のテンプレートの好ましい組み合わせ：
好ましい組み合わせとしては、モルホリン、トリエチルアミンおよびシクロヘキシルアミンから２種以上、中でもモルホリン、トリエチルアミンを含む場合がより好ましい。これらのテンプレート各群の混合比率は、条件に応じて選択する必要がある。２種のテンプレートを混合させるときは、通常、混合させる２種のテンプレートのモル比が１：２０から２０：１、好ましくは１：１０から１０：１、さらに好ましくは１：５から５：１である。３種のテンプレートを混合させるときは、通常、３種目のテンプレートのモル比は、上記のモル比で混合された２種のテンプレートに対して１：２０から２０：１、好ましくは１：１０から１０：１、さらに好ましくは１：５から５：１である。
【００４５】
上記のように、アルミニウム源、リン源、必要に応じてＭｅ源及びテンプレートを混合して水性ゲルを調合する。混合順序は条件により異なるが、通常は、先ず、リン酸源、アルミニウム源を混合し、これにＭｅ源と、テンプレートとを混合する。
【００４６】
ＭｅＡＰＯに係る水性ゲルの組成は、酸化物のモル比で表して、０．０１≦ＭｅＯｘ（ｘはＭｅが２価の場合は１、３価の場合は１．５）／Ｐ２Ｏ５≦１．５であり、さらに合成のし易さの観点からは０．０２≦ＭｅＯ／Ｐ２Ｏ５≦１．０が好ましく、０．０５≦ＭｅＯ／Ｐ２Ｏ５≦０．８がより好ましい。また、Ｐ２Ｏ５／Ａｌ２Ｏ３の比は、０．６以上１．７以下であり、さらに合成のし易さの観点からは０．７以上１．６以下が好ましく、０．８以上１．５以下がより好ましい。水の割合の下限としては、Ａｌ２Ｏ３に対して、モル比で３以上であり、合成のし易さの観点からは５以上が好ましく、１０以上がより好ましい。水の割合の上限としては、２００以下、合成のし易さや生産性の高さの観点からは１５０以下が好ましく、１２０以下がより好ましい。水性ゲルのｐＨは、４〜１０であり、合成のし易さの観点からは５〜９が好ましく、５．５〜８．５がより好ましい。
【００４７】
なお、各水性ゲル中には、所望により、上記以外の成分を共存させても良い。このような成分としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物や塩、アルコール等の親水性有機溶媒が挙げられる。
【００４８】
水熱合成においては、水性ゲルを耐圧容器に入れ、自己発生圧下、または、結晶化を阻害しない気体の加圧下において、攪拌または静置状態で所定温度を保持する。水熱合成の条件は、１００〜３００℃であり、合成のし易さの観点からは１２０〜２５０℃が好ましく、１５０〜２２０℃がより好ましい。反応時間は、３時間〜３０日であり、合成のし易さの観点からは５時間〜１５日が好ましく、７時間〜７日がより好ましい。水熱合成後、生成物を分離し、水洗、乾燥し、焼成等の方法により、有機物を除去することにより、骨格に少なくともＡｌとＰを含む結晶性アルミノフォスフェート類を得ることができる。
【００４９】
吸着素子１ａ，１ｂの製造方法は、通常、素子構造体（吸着材を担持する組立体）に対し、吸着材、バインダー、水などの溶剤からなる水系分散液を塗布するか、素子構造体を上記の水系分散液に浸漬させる等の方法により吸着材を塗布した後、乾燥または焼成することにより製造するか、あるいは、構造体を構成するフィン（素子）に同様に塗布、乾燥または焼成の後、素子構造体に組み立てることにより製造できる。中でも、素子構造体または素子を水系分散液に浸漬させる方法がメソポアを生成し易い点で好ましい。
【００５０】
因に、除湿装置１の吸着素子１ａ，１ｂの吸着材として好適に使用される結晶性アルミノフォスフェートは、図３において、Ｚ０１のグラフ（−▲−）、Ｚ０２のグラフ（−■−）、Ｚ０６のグラフ（実線）で示すような吸着特性を備えている。図３中、Ｚ０２は、ＣＨＡ型のＳＡＰＯの水蒸気吸着等温線を示したものであり、Ｚ０１及びＺ０６は、ＡＦＩ型のＦＡＰＯの水蒸気吸着等温線を示したものである。なお、図３においては、これらの他に、アルミノフォスフェート類であるＺ０５（−×−）、Ｙ型ゼオライト（−◆−）、活性炭（−＊−）、シリカゲル（−●−）の各吸着特性を併せて表記している。
【００５１】
本発明の空調システムにおける空調用の低温空気の生成操作は以下の通りである。すなわち、除湿装置１に例えば温度３５℃、相対湿度４０％の外気を供給すると、図１に示すように、吸着工程にある吸着素子１ａにおいては、吸着材が空気中の水蒸気を吸着し、相対湿度２０〜５％の除湿空気が生成される。その際、除湿装置１の吸着素子１ａに対応する空気流路は、間接式気化冷却装置２に向けて流路構成されており、吸着素子１ａを通過した除湿空気が間接式気化冷却装置２に送気される。
【００５２】
間接式気化冷却装置２においては、除湿装置１から供給された除湿空気の一部が吸気ダクト２１に送気され、除湿空気の他の一部が被冷却ダクト２３に送気される。冷却ダクト２２では、流路６４から供給された水が湿潤壁２４に浸透して当該冷却ダクト内で蒸発し、その気化潜熱により、被冷却ダクト２３では、当該被冷却ダクトを通過する除湿空気が冷却され、例えば１０℃の空調用の低温空気が生成される。なお、吸気ダクト２１から冷却ダクト２２に送気された空気は、湿潤な空気となり、冷却ダクト２２の他端から系外に排気される。
【００５３】
また、上記のように間接式気化冷却装置２において低温空気を生成する間、湿潤壁２４で蒸発しなかった水も冷却ダクト２２内の水の蒸発によって例えば１０℃程度に冷却されており、斯かる水は、冷却ダクト２２の端部から流路６１を通じて取り出され、四方切替弁４、流路６２を介して除湿装置１の吸着素子１ａの熱煤流路に冷却水として導入される。これにより、吸着素子１ａで発生する吸着熱を除去し、吸着材の吸着機能を更に高めることができる。そして、吸着素子１ａの熱煤流路を通過した水は、流路６３、四方切替弁５及び流路６４を介して間接式気化冷却装置２の冷却ダクト２２の湿潤壁２４に循環される。なお、湿潤壁２４において蒸発した水を補うため、給水路８から流路６４に適宜給水される。
【００５４】
一方、除湿装置１においては、吸着素子１ａが吸着工程にある間は吸着素子１ｂが脱着工程にあり、斯かる吸着素子１ｂにおいては、当該吸着素子の加熱操作により、吸着材に吸着された水蒸気を脱着する。その際、コジェネレーション装置３では、例えば７０℃の温水が製造され、斯かる温水は、流路６５、四方切替弁４及び流路６６を介して吸着素子１ｂの熱煤流路に供給される。
【００５５】
また、除湿装置１においては、吸着素子１ａの吸着機能が低下すると、吸着素子１ａの吸着工程と吸着素子１ｂの脱着工程とを切り替える。その場合、図２に示すように、切替ダンパーの切替操作により、除湿装置１の吸着素子１ｂに対応する空気流路が間接式気化冷却装置２に向けて流路構成され、吸着素子１ｂを通過して得られた除湿空気が間接式気化冷却装置２に送気される。同時に、水流路の四方切替弁４及び四方切替弁５が切り替えられる。
【００５６】
図２に示す流路の設定においては、間接式気化冷却装置２の冷却ダクト２２で例えば１０℃程度に冷却された水が流路６１を通じて取り出され、四方切替弁４、流路６６を介して除湿装置１の吸着素子１ｂの熱煤流路に冷却水として導入される。これにより、吸着素子１ｂで発生する吸着熱を除去し、吸着材の吸着機能を高めることができる。更に、コジェネレーション装置３で生成された温水は、流路６５、四方切替弁４及び流路６２を介して吸着素子１ａの熱煤流路に供給される。これにより、吸着素子１ａを加熱し、吸着材の脱着機能を促進することができる。
【００５７】
上記のように、本発明の空調システムにおいては、除湿装置１の吸着素子１ａと吸着素子１ｂとで吸着工程と脱着工程を交互に切り替えながら、吸着工程で得られる除湿空気を間接式気化冷却装置２へ供給すると共に、間接式気化冷却装置２において除湿空気の一部を作動用空気として利用し、除湿空気の他の一部を被冷却空気として利用して空調用の低温空気を生成する。その際、間接式気化冷却装置２において冷却用に使用されて温度の下がった水を除湿装置１の吸着工程の領域（例えば吸着素子１ａ）に対して供給することにより、吸着材の吸着作用を促進させ、そして、コジェネレーション装置３から供給される温水を間接式気化冷却装置２の脱着工程の領域（例えば吸着素子１ｂ）に対して供給することにより、吸着材の脱着作用を促進させる。
【００５８】
すなわち、本発明の空調システムにおいては、除湿装置１で得られた除湿空気の一部を間接式気化冷却装置２の作動用空気として使用するため、間接式気化冷却装置２における冷却効果を向上でき、また、間接式気化冷却装置２で発生する温度の下がった水を除湿装置１の吸着工程に使用するため、除湿装置１における吸着効果を向上できる。しかも、コジェネレーション装置３から供給される温水を除湿装置１の脱着工程に使用するため、フロン等の冷媒を使用した冷却装置やヒーターを使用するシステムに比べて、一層低温で且つ低湿度の空調用空気を低コストで生成することができる。殊に、除湿装置１において、吸着材として特定の吸着特性を備えたゼオライトを使用することにより、装置構成を小型化でき且つより一層低温の空調用空気を生成することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  ：除湿装置
１ａ：吸着素子
１ｂ：吸着素子
２  ：間接式気化冷却装置
２１：吸気ダクト
２２：冷却ダクト
２３：被冷却ダクト
２４：湿潤壁
３  ：コジェネレーション装置（熱源）
４  ：四方切替弁
５  ：四方切替弁
６１〜６８：流路（水流路）
７  ：排水路
８  ：給水路
【図１】
2015075267.tif 000004
【図２】
2015075267.tif 000005
【図３】
2015075267.tif 000006