(57)【要約】【課題】吸放湿性能に優れ、取り扱いが容易であり、換気装置などに組み込んだときに通気抵抗を低減できる吸放湿材を提供する。【解決手段】吸放湿性粉体が造粒されたあと焼成されてなる粒径３〜３０ｍｍの実質的に球形状をなす球状吸放湿材５４。この球状吸放湿材５４と、通気性材料からなり、実質的に球状をなし、球状吸放湿材５４が充填される通気性球状容器５２とを備える吸放湿ボール５０。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸放湿性粉体が造粒されたあと焼成されてなる粒径３〜３０ｍｍの実質的に球形状をなす球状吸放湿材。
【請求項２】
前記吸放湿性粉体が、珪藻土、珪質頁岩、シリカゲル、アロフェン、酸性白土、セピオライトからなる群から選ばれる少なくとも何れか１種の吸放湿性材料を含む粉体であり、
粘土、ベントナイト、メチルセルロース、セメント、石膏、漆喰からなる群から選ばれる少なくとも何れか１種の結合材をさらに含有し、
前記粉体と前記結合材とを、重量比１００：０．５〜１００：５０の範囲で含有する
請求項１に記載の球状吸放湿材。
【請求項３】
さらに塩化カルシウムが担持されてなる請求項１または２に記載の球状吸放湿材。
【請求項４】
実質的に球形状をなす球状吸放湿材を製造する方法であって、
傾斜回転パン型造粒機を使用し、粒径０．１ｍｍ未満の珪藻土からなる吸放湿性粉体と、粒径０．１ｍｍ未満の粘土からなる結合材とを前記造粒機に供給し、造粒液となる水を含水率が１５〜４０重量％に維持されるように連続供給しながら、前記粉体と粘土とを含む粒径３〜３０ｍｍの造粒物を得る工程（ａ）と、
前記工程（ａ）で得られた造粒物を、温度１０００℃以下で焼成し、粒径５〜１５ｍｍの焼成物を得る工程（ｂ）を
を含む球状吸放湿材の製造方法。
【請求項５】
前記工程（ａ）が、前記造粒液となる水に、糖蜜、メチルセルロース、水ガラスからなる群から選ばれる何れか１種の造粒剤を配合しておく
請求項４に記載の球状吸放湿材の製造方法。
【請求項６】
前記工程（ｂ）で得られた焼成物に、塩化カルシウム水溶液を含浸させたあと乾燥させる工程（ｃ）をさらに含む
請求項４または５に記載の球状吸放湿材の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜３の何れかに記載の球状吸放湿材と、
通気性を有し、実質的に球状をなし、前記球状吸放湿材が充填される通気性球状容器と
を備える吸放湿ボール。
【請求項８】
前記請求項７に記載の吸放湿ボールと、
前記吸放湿ボールを収容し、対向面間で通気可能な吸放湿セルと、
前記吸放湿セルを、その通気可能な対向面を隣接させて積層させた状態で収容し、吸放湿処理を施す空気の流入口と流出口とを有し、前記空気を前記吸放湿セルに通過させるセル収容室と
を備える吸放湿装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、球状吸放湿材とその製造方法、吸放湿ボールおよび吸放湿装置に関し、詳しくは、建築物などに設置される換気装置に利用され、換気空気を調湿したり調温したりする機能を有する球状吸放湿材と、球状吸放湿材の製造方法と、球状吸放湿材で構成された吸放湿ボールと、吸放湿ボールが収容された吸放湿装置とを対象にしている。
【０００２】
【従来の技術】
一般住宅などの建築物において、屋外の新鮮な空気を居室に取り込む換気装置として、換気空気の供給経路に、珪藻土などからなる吸放湿材が収容された吸放湿装置を設置しておく技術が提案されている。
屋外が雨天などで換気空気が高湿度であるときは、換気空気に含まれる湿気を吸放湿材が吸収除去し、湿度の低下した空気が室内に送り込まれ、室内空間の不快指数を下げることができる。しかも、換気空気が乾燥し過ぎているときには、吸放湿材に吸収保持された水分が換気空気に供給されるので、室内空間が乾燥し過ぎることを防止できる。このような吸放湿材の作用を、調湿機能と呼ぶ。
【０００３】
吸放湿材には、空気中の臭い成分や、建材などから放出されるホルムアルデヒドなどの揮発性成分を吸着除去する脱臭機能あるいはガス吸着機能もあることが知られている。
さらに、吸放湿材に湿気あるいは水分が出入りする際に、換気空気の温度を調節する調温機能もある。例えば、高温の空気が吸放湿材を通過して吸放湿材から空気中に水分が放出される際には、水の蒸発潜熱が空気から奪い取られ、空気の温度を下げる作用がある。逆に、空気中の湿気が吸放湿材に吸収保持される際には、水の凝固潜熱が空気に供給されて空気の温度が上がる。吸放湿材およびそこに吸収保持された水分と換気空気との温度差による熱交換で空気の温度を調整する機能もある。このようにして、吸放湿材は調温機能を発揮することもできる。
【０００４】
吸放湿材による前記調湿機能や調温機能を利用した換気装置として、粉体状の吸放湿材が充填された収容室を複数設け、各収容室と屋外空間および屋内空間とを換気パイプで連結しておき、複数の収容室を選択的に屋外空間および屋内空間と連通させたり、収容室に屋外から屋内あるいは屋内から屋外へと切り換えて空気を流通させたりできる装置が提案されている。
このような換気装置では、一部の収容室で、屋外から屋内への供給空気を通過させて吸放湿材による湿気除去を行っているときに、残りの収容室では、屋内から屋外への排出空気を通過させて、吸放湿材に溜まった湿気を排出空気で取り出してしまう。湿気除去を行っている収容室の吸放湿材に湿気が溜まると、空気の流通方向を屋内から屋外へと切り換えて、吸放湿材からの水分除去を行う。この間、残りの収容室では、既に吸放湿材から水分が除去されているので、今度は、屋外から屋内へと空気の流通方向を切り換えれば、室内には継続的に湿気が除去された換気空気が送り込まれる。
【０００５】
また、屋内から屋外へと空気が流通する収容室では、温まった室内空気との接触によって吸放湿材に熱が蓄えられ、その後に、屋外から屋内に空気を流通させたときに、屋外の冷たい空気に吸放湿材に蓄えられた熱が供給されて屋外空気を温めてから室内に送り込む作用も発揮できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記したような換気装置に吸放湿材による調湿機能および調温機能を組み込んでいる場合、換気空気が吸放湿材を通過する際の空気抵抗が、かなり大きくなり、換気装置の送風能力に大きな負担がかかるという問題がある。
珪藻土などの吸放湿材は、多孔質構造を有する材料の表面あるいは細孔内面で吸放湿作用を果たす。したがって、吸放湿機能を有効に発揮させるには、出来るだけ表面積が大きな形態にしておくことが望まれる。そこで、珪藻土などの吸放湿材の原料を粉砕して細かな粉体にしたものを吸放湿材として使用している。
【０００７】
換気装置の収容室には、粉体状の吸放湿材を隙間なく堆積あるいは充填している。粉体が緻密に充填された粉体層を通過する空気には、大きな空気抵抗が発生する。大きな空気抵抗に打ち勝って必要量の換気を行うには、大容量で大型の送風機が必要になり、消費電力も増大する。
なお、珪藻土などの天然鉱物からなる吸放湿材の場合、原料を粗く砕いた塊状のままで吸放湿材として使用すれば、細かな粉体に比べると、通気抵抗が小さくなる。しかし、粉砕された不定形の塊状をなす吸放湿材は、収容室への収容効率が悪いため、同じ容積の収容室に粉体状の吸放湿材を収容した場合に比べて、吸放湿性能が低くなってしまう。しかも、不定形な塊状の吸放湿材は、運搬・保管や収容室への収容作業の際に、欠けたり割れたりし易い。磨耗によって、細かな粉が生じることも起こる。吸放湿材の一部が、取り扱い中に欠損したり粉になって散逸したりしてしまえば、当然、吸放湿機能は低下する。磨耗粉などが空気の通気空間を塞いで、通気抵抗を増やすことにもなる。
【０００８】
本発明の課題は、吸放湿性能に優れ、取り扱いが容易であり、換気装置などに組み込んだときに通気抵抗を低減できる吸放湿材を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる球状吸放湿材は、吸放湿性粉体が造粒されたあと焼成されてな粒径３〜３０ｍｍの実質的に球形状をなす球状吸放湿材である。
〔吸放湿性粉体〕
空気中の湿気を吸収したり空気中に水分を放出したりする吸放湿性を有する材料であれば、通常の換気装置などに組み込まれて使用されている吸放湿性粉体と同様の材料からなるものが用いられる。
吸放湿性に加えて、脱臭性やガス吸着性に優れた材料が好ましい。
【００１０】
具体的には、珪藻土、珪質頁岩、シリカゲル、アロフェン、酸性白土、セピオライトなどが挙げられる。複数の材料を組み合わせて使用することもできる。例えば、特に吸放湿性の高い材料と、吸放湿性はそれほど高くはないがガス吸着性の高い材料とを組み合わせることなどができる。
造粒する前の原料としての吸放湿性粉体は、粒径０．１ｍｍ以下に調製される。粒径が大き過ぎると、造粒が困難であり、造粒物の寸法形状が均一な球形状になり難く、強度も十分に出ない。粒径を調節するには、ボールミルなどの粉砕装置で、乾式粉砕または湿式粉砕を行うことができる。
【００１１】
天然鉱物からなる吸放湿粉体は、天然原料を粉砕したり分級したりして調製される。水溶液から析出させたり反応により生成させたりしたものでもよい。粉体の形状は、特に限定されず、球状、棒状、燐片状、繊維状、不定形状などがある。
吸湿性粉体として、粉体原料を塊状に造粒あるいは成形したあと、粉砕することで細かく均質な粉体に調製したものも使用できる。造粒物を焼成したあと粉砕したものも使用できる。後述する結合材と吸湿性粉体とを混合した状態で造粒あるいは成形さらには焼成したものを粉砕した粉体も使用できる。
【００１２】
〔結合材〕
結合材は、吸放湿性粉体を造粒する際に、粉体同士の結合性を改善する機能を有する。通常の造粒技術において使用される結合材あるいはバインダー材が使用できる。
結合材は、造粒時に吸放湿性粉体に対する結合作用が発現するもののほか、造粒物を焼成したときに前記結合作用が発現するものでもよい。但し、結合作用が発現しても、吸放湿性粉体の吸放湿機能などを損なわない材料が好ましい。
結合材の具体例として、粘土、ベントナイト、メチルセルロース、セメント、石膏、漆喰などが挙げられる。複数の材料を組み合わせて使用することもできる。
【００１３】
結合材の形状は、前記した吸放湿性粉体と同様のものが採用できる。粒径は、粒径０．１ｍｍ以下である。粒径が大き過ぎると、造粒が困難であり、吸放湿性粉体の結合作用も不充分になり易い。
結合材は、固形の粉体状をなすものを使用してもよいし、水などで湿潤あるいは膨潤した形態のものでもよく、スラリー状のものでもよい。結合材に水分が含まれる場合、造粒時に加える水の量は、結合材に含まれる水分量を差し引くことができる。
〔造粒液〕
吸放湿性粉体と結合材とを造粒する際に、造粒作用が良好に行われるようにする機能を有する。
【００１４】
造粒液についても、前記した結合材と同様に、吸放湿性粉体の吸放湿機能を損なわない成分からなるものが好ましい。
造粒液として、通常は水が使用される。水に造粒剤を配合した水溶液も使用できる。造粒剤として、糖蜜、メチルセルロース、水ガラスなどが挙げられる。
予め結合材と造粒液とが混合された溶液やスラリー液を使用することもできる。
造粒液の供給量は、吸放湿性粉体の種類や造粒処理の処理条件などによって違ってくる。最終的に製造された造粒物あるいは焼成物からなる球状吸放湿材には、造粒液は含まれていなくてもよい。造粒液に含まれる一部の成分が、球状吸放湿材に残っている場合もある。
【００１５】
〔造粒処理〕
前記した吸放湿性粉体を含む原料から、造粒物を製造する。原料には、必要に応じて、結合材あるいは造粒液が配合される。
基本的には、一般的な無機材料あるいは建築材料などの製造に適用されている通常の造粒技術が適用できる。具体的には、押出造粒や回転造粒などが挙げられる。
造粒原料には、吸放湿性粉体と結合材とを、重量比１００：０．５〜１００：５０の範囲で含むことが望ましい。使用する結合材の種類によって、好ましい配合割合は異なる。結合材として粘土を用いる場合、吸放湿性粉体と粘土とを重量比９５：５〜８０：３０で造粒する。結合材がベントナイトであれば、吸放湿性粉体に対して２〜３０重量％を配合する程度で、必要な粒強度が確保できる。結合材が多過ぎると、吸放湿性を損なうおそれがあり、結合材が少な過ぎると造粒がうまく行われなかったり造粒物の強度が不足したりする。造粒液に、造粒剤としてメチルセルロースなどを配合した場合、結合材は使用しなくても良い場合もある。
【００１６】
造粒原料は、吸放湿性粉体と結合材とを別々に準備して、造粒時に混合してもよいし、予め混合された状態で造粒に供することもできる。吸放湿性粉体と結合材とが予め混合された造粒原料として、吸放湿性粉体と結合材をボールミルで湿式粉砕したあとスプレー造粒した顆粒状物が使用できる。上記湿式粉砕のあと、フィルタープレスで加圧成形したものも使用できる。乾式粉砕した粉末原料も使用できる。
造粒原料の粒度として、１００μｍ以下の粒子が９０％以上を占めるものが望ましい。さらに、７０μｍ以下の粒子が９０％以上を占めるものが望ましい。
【００１７】
造粒方法として、造粒原料を混練し押出成形したあと、マルメライザーで造粒する方法が採用できる。この場合、造粒原料を押出成形に適した水分量に調整しておく。乾燥状態の粉末原料に造粒液を噴霧しながら、パン型造粒機で造粒する方法が採用できる。乾燥状態の粉末原料に造粒液を加え、回転混合させながら造粒するミキシング造粒法も適用できる。
造粒装置の具体例として、傾斜回転パン型造粒機が使用できる。この造粒機は、造粒原料を載せた皿（パン）が、傾斜した状態で回転することにより、通常の回転による混合攪拌による造粒作用に加えて、傾斜による原料の移動あるいは造粒物の転動によって、効率的に均一な造粒作用が行える。
【００１８】
造粒処理は、吸放湿性粉体、結合材および造粒液の全量を造粒機に供給してから造粒作業を開始する方法でもよいが、通常は、吸放湿性粉体と結合材とを攪拌混合しながら造粒液を徐々に供給して造粒作用を進行させるほうが、造粒が良好に行われる。造粒液は連続的あるいは断続的に供給できる。造粒中の造粒物の生成および成長状態を観察しながら、造粒液の供給量を加減することができる。造粒液として、水および造粒剤を用いる場合、造粒剤水溶液の供給と水のみの供給とを段階的に分けて行うこともできる。
具体的な造粒液の供給条件として、造粒処理中における造粒物の含水率が１５〜４０重量％に維持されるように、造粒液を連続供給することが好ましい。吸放湿性粉体の種類によって、好ましい含水率が異なる。含水率が低過ぎると、吸放湿性粉体および結合材の結合あるいは粒強度が弱くなり造粒がうまくいかない。含水率が高過ぎても、造粒が困難になり、造粒後の乾燥にも手間がかかる。
【００１９】
造粒処理は、加熱しながら実施することができる。加熱によって供給された造粒液を効率的に蒸発させることができる。造粒液の蒸発量に合わせて追加で供給する造粒液の量を調節することができる。加熱温度は、造粒する原料や処理条件によっても異なるが、通常、３００℃以下に設定することができる。造粒処理中に加熱することで、造粒処理後の乾燥工程を省略したり簡略化したりできる。加熱温度が低過ぎると、目的の効果が発揮できず、加熱温度が高過ぎると、造粒が十分に行えなかったり、吸放湿性粉体や結合材に悪影響を与えたりする問題がある。
【００２０】
造粒処理後に、造粒物を乾燥して、造粒物の水分量を調整することができる。乾燥処理によって、造粒物が壊れ難くなる。乾燥処理の処理条件は、目的に合わせて、適宜の温度や時間を設定する。乾燥が不充分であると、造粒物の吸放湿性能が低下したり強度が弱くなったりする。乾燥し過ぎても、吸放湿性能が悪くなる。
結合材として、セメント、石膏等の硬化性を有する材料が含まれている場合は、造粒後に自然養生することによって硬化させることができる。
〔造粒物〕
造粒処理によって得られた造粒物は、少なくとも吸放湿性粉体と結合材とを含む。造粒液のうち、水分は蒸発によって排出されていることがある。水分の一部は造粒物に保持されている場合もある。造粒液に含まれていた造粒剤も、造粒物に残っていることがある。
【００２１】
造粒物の形状は、造粒に使用した造粒装置の造粒機構や処理条件によって少し違ってくるが、実質的に球形状をなしているものが好ましい。実質的に球形状とは、数学的に厳密な意味での球形ではなくてもよいが、工業的に評価したとき、ほぼ球状であるとみなせるものである。例えば、棒状、板状、多面体、不定形などの概念に比べて、より数学的な球に近い形状を意味する。具体的には、３軸方向の直径がほぼ同じであること、表面に目だった突起や角、凹凸がないことなどで評価できる。パン型造粒機は球状の造粒物が製造し易い。押出造粒では、球状以外の造粒物を製造することもできる。
【００２２】
造粒物の粒径は、製造条件および使用目的によっても異なるが、３〜３０ｍｍ、好ましくは５〜３０ｍｍに設定する。造粒処理の処理条件を調整することで、造粒物の粒径は調整できる。
十分に乾燥されて、必要な形状維持性や強度を有する造粒物は、そのままで、球状吸放湿材として使用することができる。
但し、通常は、造粒物の段階では、強度的に不充分であり、焼成処理を行うことが好ましい。
〔焼成処理〕
造粒物を焼成することで、造粒物の強度、耐久性が向上する。結合材として、粘土やベントナイトなどの焼成硬化する材料を使用している場合に有効である。
【００２３】
焼成処理は、通常の吸放湿材製造における焼成処理と同様の装置および処理条件が採用できる。
焼成方法として、ロータリーキルンで造粒物を回転させながら焼成する方法が採用できる。造粒物を耐火性容器に収容し、トンネルキルンやシャットルキルン、ローラーハースキルンなどで焼成することもできる。
焼成条件は、温度４５０〜１０００℃で１〜５時間の範囲に設定できる。好ましくは、温度６００〜９５０℃で、１〜５時間である。焼成し過ぎると、吸放湿性能が低下する。焼成が不充分であると、強度が低下し、耐久性に劣るものとなる。
【００２４】
焼成処理によって得られた焼成物は、焼成前の造粒物に比べて、寸法および形状が変化している場合がある。但し、実質的に球形状をなすことは変わりがない。
焼成物の粒径は３〜３０ｍｍの範囲に設定できる。好ましくは、粒径５〜１５ｍｍである。
〔球状吸放湿材〕
前記造粒物あるいは焼成物の何れも、球状吸放湿材として使用できる。通常は、焼成物のほうが、強度や耐久性に優れ、工業的実施には適している。焼成処理を行わない造粒物のほうが、吸放湿性能が優れている場合もある。
【００２５】
球状吸放湿材の形状は、基本的には造粒物の形状に対応しているが、焼成処理などによって、造粒物の形状から変形していても構わず、実質的に球状であればよい。
球状吸放湿材は、使用形態によっても異なるが、粒径３〜３０ｍｍのものが使用でき、好ましくは粒径５〜３０ｍｍである。粒径が異なる複数種類の球状吸放湿材を組み合わせて使用することもできる。
球状吸放湿材の粒径が小さ過ぎると、吸放湿装置に使用したときに通気抵抗が大きくなり、騒音が高くなり、大きな電力容量が必要になり、換気に要求される風量が確保できなくなる。球状吸放湿材の粒径が大き過ぎると、造粒および焼成に手間がかかったり、造粒および焼成が困難になったりする。球状吸放湿材の中心まで十分に焼成するのが難しい。使用時に、球状吸放湿材同士の隙間が大きくなり過ぎて、吸放湿効率が悪くなる。大径の球状吸放湿材は、強度的にも弱くなる。
【００２６】
球状吸放湿材は、通常の吸放湿材と同じ用途に使用できる。例えば、換気装置の調湿処理室に充填して使用できる。建築物の床下空間や壁内空間に収容して、これら空間の調湿や脱臭などを図ることができる。
球状吸放湿材は、堆積あるいは充填された状態で、球状吸放湿材同士が直径方向で隣接するように密に配置することができる。球状吸放湿材が、直交する３軸方向に直線的に整列して配置される場合や、隣接する球状吸放湿材の隙間に別の球状吸放湿材が嵌り込んで、立体的な千鳥状に交互に並んで配置される場合がある。千鳥状配置のほうが、単位空間当たりの球状吸放湿材の配置密度が高くなる。粒径が大きな球状吸放湿材の隙間を粒径の小さな球状吸放湿材で埋めるように配置することもできる。球状吸放湿材をランダムに堆積させたり充填したりして使用することもできる。球状吸湿材を堆積または充填した状態で、振動を与えることで、より稠密な状態にすることができる。
【００２７】
〔塩化カルシウム〕
球状吸放湿材に塩化カルシウムを担持させておくことで、吸放湿性能を向上させることができる。これは、塩化カルシウムには高い吸水性があるため、球状吸放湿材の表面に存在する塩化カルシウムが空気中の水分を吸収して、吸放湿材の内部へと送り込む作用が生じるためであると推測できる。
具体的には、前記工程で得られた焼成物に、塩化カルシウム水溶液を含浸させたあと乾燥させることで、塩化カルシウムが担持される。
塩化カルシウム水溶液として、塩化カルシウム濃度が１０〜３０重量％のものが使用できる。塩化カルシウム濃度が低過ぎると、十分な量の塩化カルシウムを担持させることができず、濃度が高過ぎると、球状吸放湿材に含浸し難い。
【００２８】
塩化カルシウム水溶液の貯槽に球状吸放湿材を一定時間浸漬したあと、球状吸放湿材を取り出せば、球状吸放湿材の全体に塩化カルシウム水溶液が含浸される。浸漬時間は、球状吸放湿材の材質によっても異なるが、通常、５〜３０時間程度に設定できる。その後、球状吸放湿材を乾燥させれば、水分は除去され、塩化カルシウムが球状吸放湿材の表面全体に均等に担持される。
球状吸放湿材に担持させる塩化カルシウムの量は、０．２５〜２０重量％の範囲に設定できる。量が少ないと吸放湿性の改善効果が少なく、量が多すぎても、吸放湿性の改善効果はそれほど増えず、却って、吸放湿材の機能を損なう場合がある。
【００２９】
なお、塩化カルシウムの代わりに、同等の吸放湿性を有する化合物を同様の手段で球状吸放湿材に担持させることも有効である。
〔吸放湿ボール〕
前記した球状吸放湿材の取り扱い性を向上させ、実用上の吸放湿性能も向上させることができる。
吸放湿ボールは、球状吸放湿材と通気性球状容器とを備える。
通気性球状容器は、多数の球状吸放湿材を収容したときに球状の形態を維持できるとともに、容器の内外を空気が自由に通過できる通気性を有している。
【００３０】
通気性球状容器の材料は、合成樹脂や金属、木材、セラミックその他の一般的な構造材料が使用できる。これらの材料を球状形態に成形し、球状吸放湿材が収容可能な開口や開口蓋を備えておくことができる。容器材料として、柔軟なシート材料も使用できる。柔軟なシート材料を、球形の袋状に成形しておき、内部に球状吸放湿材を充填して開口を閉じることで、球状吸放湿材の充填形状に沿って変形したシート材料が球形をなすものが採用できる。容器材料として、剛性材料と柔軟性材料とを組み合わせて構成することもできる。
球状容器に通気性を付与するには、素材自体に通気性のある材料を使用してもよいし、通気性のない材料に、通気可能な孔やスリットなどを貫通形成しておいてもよい。棒材や線材を格子状などに組み合わせて通気性を確保することもできる。
【００３１】
柔軟性材料として、天然繊維あるいは合成繊維からなる編織布あるいは不織布が使用できる。金属や合成樹脂の線材を編んだメッシュあるいは網状材料も使用できる。これらの材料は、全体が通気性に優れたものとなり、球状吸放湿材の脱落も生じ難い。柔軟性材料からなる球状容器は、使用形態に合わせて若干の変形も可能になり、換気装置などに組み込む作業が行い易くなったり、効率的に収容できたりする。
通気性球状容器すなわち吸放湿ボールの外形は、実質的に球状である。実質的に球状とは、前記した球状吸放湿材について説明したのと同様に、数学的に厳密な球形である必要はなく、工業的に実施したときに球としての機能や特性が発揮できればよい。通気性球状容器が柔軟性材料からなる場合は、外力を加えない状態では球状を呈するが、外力が加わると球状から少し変形するようになっていてもよい。
【００３２】
吸放湿ボールには、１種類の球状吸放湿材だけを収容しておいてもよいし、粒径や材質、特性などが異なる複数種の球状吸放湿材を組み合わせて収容しておくこともできる。例えば、湿度によって吸放湿性能が変化する２種類の球状吸放湿材を組み合わせることで、広い湿度範囲の何れにおいても良好な吸放湿性能が発揮できる吸放湿ボールが得られる。
吸放湿ボールの外径は、２０〜１００ｍｍの範囲に設定でき、３０〜１００ｍｍが好ましい。小さ過ぎると、吸放湿ボールを構成することの利点が十分に発揮できず、大き過ぎると、取り扱い難く、吸放湿装置への収容効率も悪くなる。
【００３３】
吸放湿ボールに収容される球状吸放湿材の数は、６〜２０個の範囲に設定できる。用途によって、好ましい収容個数は変わり、前記範囲外で使用される場合もある。前記した吸放湿ボールの外径と球状吸放湿材の外径との比率によって、吸放湿ボールに収容できる球状吸放湿材の最大個数が決まる。
吸放湿ボールには、球状吸放湿材を隙間なく緻密に充填しておいてもよいし、ある程度の余裕がある状態で球状吸放湿材を収容しておくこともできる。
吸放湿ボールは、通常の吸放湿装置あるいは換気装置などにおける吸放湿材料の収容スペースに、必要な個数を並べて配置しておくことができる。球状吸放湿材の使用形態と同様に、吸放湿ボールも直線的に整列配置したり、立体的な千鳥状配置にしたり、大きな吸放湿ボール同士の隙間に小さな吸放湿ボールを配置したり、ランダム状態で配置しておいたりすることができる。
【００３４】
〔吸放湿装置〕
吸放湿装置として、吸放湿ボールと吸放湿セルとセル収容室とを備えた吸放湿装置が使用できる。
吸放湿セルは、吸放湿ボールを収容し、対向面間で通気可能な容器構造を有する。吸放湿セルの具体的構造として、金属や合成樹脂、木材、セラミックなどの構造材料で構成され、対向面が開口しているセル枠と、セル枠の両開口面を覆う通気面とを備えることができる。通気面には、メッシュ材や穴明き板、格子板、通気布などが使用できる。セル枠と通気面とが同じ材料で構成されていて、通気面のみが通気可能になっていてもよい。吸放湿セルの通気面あるいはセル枠の一部が開閉自在であれば、吸放湿ボールの収容および取り出しが行い易い。
【００３５】
吸放湿セルには、吸放湿ボールを面方向に並べて１層だけ収容しておいてもよし、２層以上の複数層で収容しておくこともできる。外径や材質構造が異なる吸放湿ボールを組み合わせて収容しておくこともできる。
吸放湿ボールを吸放湿セルに収容しておくことで、球形状をなしていて転がったり移動したりし易い吸放湿ボールを安定して収容しておくことができ、取り扱いが容易になる。使用中に吸放湿ボールがみだりに移動することもない。吸放湿装置に収容された吸放湿ボールを交換する際には、吸放湿セルを単位として取り扱うことで、交換作業が容易になる。
【００３６】
セル収容室は、吸放湿セルを、その通気可能な対向面を隣接させて積層させた状態で収容する。セル収容室の材料は、金属、合成樹脂、木材その他の構造材料が使用できる。セル収容室には、吸放湿セルを１個だけ収容するものであってもよいし、複数個の吸放湿セルを収容するものでもよい。複数の吸放湿セルを、通気可能な対向面同士を対面させて複数層に積み重ねて収容することができる。また、複数の吸放湿セルを、通気可能な対向面が同一面に並ぶように前後あるいは左右に並べて配置することもできる。吸放湿セルの通気面が隣接する吸放湿セルの通気面と密接していてもよいし、通気面同士の間に隙間があいていてもよい。
【００３７】
セル収容室には、吸放湿処理を施す空気の流入口と流出口とを有し、セル収容室を通過する空気が吸放湿セルを通過する。具体的には、塔状あるいは筒状をなすセル収容室であれば、軸方向の両端面を空気の流入口および流出口にできる。セル収容室の流入口および流出口は、収容された吸放湿セルの通気面全体に配置されていると、通気効率が良くなる。吸放湿セルの通気面全体に空気が流通するようになっていれば、吸放湿セルの通気面の全面積よりも小さな流入口あるいは流出口であっても構わない。
吸放湿装置には、セル収容室の流入口および流出口と、処理空気の供給源あるいは送出先とを連結するダクトや配管を備えておくことができる。複数の供給源あるいは送出先と選択的に接続するダンパや切換弁を設けておくことができる。空気を強制流通させるポンプやファンを備えておくこともできる。空気の流量や湿度を検知するセンサを設けておくこともできる。建築物の屋内環境および屋外環境の測定センサと吸放湿装置の作動を連動させる制御装置を備えておくこともできる。空気の加熱するヒータを備えておくこともできる。
【００３８】
吸放湿装置は、空調装置や空気浄化装置の一部に組み込んでおくことができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１に示す実施形態は、住宅１０の屋内空間１２に対する換気装置２０である。なお、図１（ａ）と図１（ｂ）とは、同じ装置構造で異なる動作状態を説明するものである。
〔換気装置の構造〕
換気装置２０は、屋内空間１２の下方に存在する床下空間１４に設置されている。２台のセル収容室２２Ａおよび２２Ｂを備える。セル収容室２２Ａ，２２Ｂには、複数個の吸放湿セル２４が収容されていて、セル収容室２２Ａ，２２Ｂを通過する空気に吸放湿処理を加えることができる。吸放湿セル２４の詳細な構造は後述する。
【００４０】
セル収容室２２Ａ，２２Ｂの両端に設けられた流入口２１と流出口２３には、ダクトや配管、ホースなどで構成される換気流路３０が接続されている。
換気流路３０は、屋内空間１２に開口する排気口３２と給気口３４につながり、屋外空間１６に開口する換気取入口３６と換気排出口３８にもつながっている。換気流路３０の途中には、切換ダンパ４０を備える。切換ダンパ４０の切換操作によって、セル収容室２２Ａ，２２Ｂの流入口２１および流出口２３を、排気口３２と給気口３４、および、換気取入口３６と換気排出口３８に、選択的に連通させることができる。
【００４１】
図１では図示を省略しているが、換気流路３０の途中、あるいは、排気口３２、給気口３４、換気取入口３６、換気排出口３８の近くには、送風ファンを備えていて、強制送風を行うことができる。
〔吸放湿セル〕
図２に示すように、セル収容室２２に収容された吸放湿セル２４は、両端が開口する周枠状をなすセル枠２５と、セル枠２５の開口面を覆うメッシュ材からなる通気蓋２６とを有する。吸放湿セル２４同士の通気蓋２６が隣接して対面するようにして、多数の吸放湿セル２４が、セル収容室２２の内部に並べられているセル枠２５と通気蓋２６とで構成される吸放湿セル２４の内部には、多数の球状をなす吸放湿ボール５０が収容されている。吸放湿ボール５０は、吸放湿セル２４の内部で３軸方向に直線的に整列した状態で収容されている。
【００４２】
吸放湿ボール５０は、全面に細かな貫通孔を有する通気性球状容器５２と、通気性球状容器５２の中に充填された球状吸放湿材５４とを有する。球状吸放湿材５４は、珪藻土などの吸放湿性粉体と粘土などの結合材を造粒液に水を用いて造粒し、焼成して得られたものである。さらに、球状吸放湿材５４には塩化カルシウムが担持されている。
球状吸放湿材５４は通気性球状容器５２の内部空間をほぼ埋めている。図２では、球状吸放湿材５４が縦横に直線的に整列して表示されているが、実際には、ランダムな状態で通気性球状容器５２の内部に詰め込まれている。
【００４３】
〔換気装置の動作〕
図１（ａ）の動作状態は、一方のセル収容室２２Ｂで換気空気に吸放湿処理を行い、他方のセル収容室２２Ａでは、球状吸放湿材５４の回復処理を行っている。セル収容室２２Ｂの流入口２１は、ダンパ４０を経て、換気取入口３６に連通している。セル収容室２２Ｂの流出口２３は、ダンパ４０を経て、屋内空間１２に開口する給気口３６に連通している。
屋外空間１６の空気が、セル収容室２２Ｂに収容された球状吸放湿材５４と接触し、給気口３６から屋内空間１２に送り込まれる。球状吸放湿材５４によって調湿された空気を屋内空間１２に供給できる。
【００４４】
セル収容室２２Ａの流入口２１は、ダンパ４０を経て、屋内空間１２に開口する排気口３４に連通している。セル収容室２２Ａの流出口２３は、ダンパ４０を経て、換気排出口３８に連通している。
屋内空間１２の空気が、セル収容室２２Ｂに収容された球状吸放湿材５４と接触してから、屋外空間１６に排出される。球状吸放湿材５４に溜まった水分が、排出空気によって運び出され、球状吸放湿材５４の吸湿能力が回復する。
図１（ｂ）の動作状態は、ダンパ４０の切換操作によって、セル収容室２２Ａとセル収容室２２Ｂの動作が、前記図１（ａ）の動作と丁度、逆になっている。
【００４５】
セル収容室２２Ａが、屋外空間１６の空気を球状吸放湿材５４で調湿してから屋内空間１２に送り込む。セル収容室２２Ｂでは、屋内空間１２の空気が球状吸放湿材５４の吸湿水分を取り去って屋外空間１６に排出する。
したがって、図１（ａ）の動作状態と図（ｂ）の動作状態とを、一定の時間をおいて繰り返し切り換えることで、セル収容室２２Ａ、２２Ｂに収容された球状吸放湿材５４の吸放湿機能が常に良好に発揮できる状態に維持できる。
なお、図示しないが、ダンパ４０の切換操作によって、一方のセル収容室２２Ａでは、屋内空間１２の空気を調湿して再び屋内空間１２に戻し、他方のセル収容室２２Ｂでは、屋外空間１６の空気を球状吸放湿材５４と接触させたあと再び屋外空間１６に排出するという動作も可能である。
【００４６】
上記説明は、吸放湿機能について説明したが、球状吸放湿材５４と接触する空気は、脱臭作用やガス吸着作用、調温作用も受けることになる。
【００４７】
【実施例】
球状吸放湿材、吸放湿ボールおよび吸放湿セルを製造し、その性能を評価した結果を示す。
−球状吸放湿材−
〔造粒装置〕
傾斜回転パン型造粒機を使用する。
〔造粒原料〕
吸放湿性粉体として、稚内珪質頁岩（豊富産）を粉砕し、粒径０．５ｍｍ以下に調製した珪藻土粉体を用い、結合材として粘土を用いた。
【００４８】
〔造粒工程〕
前記粉体と結合材とを重量比８５：１５の割合で混合した混合原料を、前記造粒機のパンに供給した。
造粒機を作動させ、パンを傾斜回転させると、混合原料がパン内で上昇下降を繰り返す。パン内に、造粒液として水を供給する。造粒液の作用で、混合原料が凝集結合して徐々に大きな凝集粒を形成する。凝集結合した粉体は、パン内を転動しながら外周に微細な混合原料をさらに凝集結合して粒径が大きくなるとともに、外形が球状を呈するようになる。
【００４９】
造粒機に備えた窓から観察して造粒状態を確認しながら、水の供給量を調節して、所望の粒径まで造粒を行った。
〔造粒物〕
得られた造粒物は、目視観察によって、ほぼ球形状をなすことが確認された。造粒物の水分率を測定した。水分率は、１０５℃で１２時間乾燥後の重量と乾燥前の重量とを測定することで算出した。その結果、水分率３５．０％であった。
造粒物の粒径分布と粒径範囲毎の強度を測定した結果を、下表に示す。
【００５０】
【表１】
2004223366.tif 000003
【００５１】
造粒物のままでも吸放湿機能が発揮できることが確認できた。しかし、造粒物を１６時間水に浸漬しておくと崩壊してしまった。
〔焼成工程〕
前工程で得られた造粒物を焼成した。
焼成条件は、焼成かまの温度上昇速度５０℃／ｈで、焼成温度６００℃まで昇温させ、焼成温度で２４時間をかけて焼成を行った。
〔焼成物〕
得られた焼成物のうち、粒径５−１０ｍｍの焼成物について強度を測定したところ、５５．７ｇ／ｍｍ２であり、造粒物に比べて大幅に強度が向上している。１６時間水に浸漬した後の強度は３３．８ｇ／ｍｍ２であり、水を含んでも十分な強度を維持している。
【００５２】
〔球状吸放湿材〕
焼成物からなる球状吸放湿材の吸放湿性能を測定した。図３の試験例１は、相対湿度を変えながら、吸着過程と脱着過程とにおける湿気の吸着量を測定した結果を示している。吸放湿材として十分な機能を有していることが確認された。最大吸着量は１８０ｍｌ／ｇであった。
なお、焼成温度を７００℃、９５０℃に変えて、焼成物を製造したところ、同様に、強度の向上が認められ、吸放湿性能も良好であった。
〔塩化カルシウム担持〕
前項で得られた焼成物（６００℃焼成、粒径５−１０ｍｍ）からなる球状吸放湿材を、乾燥機で乾燥させたあと、濃度３０重量％の塩化カルシウム水溶液に浸漬し、浮き上がりを防止した状態で、約３日静置しておいた。その後、球状吸放湿材を取り出し、網の上に放置して重力で含浸液を取り除き、ついで、１０５℃で２４時間乾燥させた。
【００５３】
得られた塩化カルシウム担持球状吸放湿材は、処理前後の重量測定から、塩化カルシウムの担持量が球状吸放湿材の全重量に対して１３．７％であった。
図３の試験例２は、前記同様の吸放湿性能を示しており、最大吸着量は４５０ｍｌ／ｇであった。塩化カルシウムを担持させていない球状吸放湿材（試験例１）に比べて、格段に吸放湿性能が向上している。
球状吸放湿材の比熱容量を測定したところ、６００℃焼成物は比熱６７１Ｊ／ｋｇ・Ｋであり、６００℃焼成物に塩化カルシウムを担持したものは比熱６７７Ｊ／ｋｇ・Ｋであった。塩化カルシウムを担持させても、比熱容量はほとんど変わらない。
−吸放湿ボール−
前項で得られた球状吸放湿材を用いて、吸放湿ボールを製造し、その性能を評価した。
【００５４】
〔吸放湿ボールの製造〕
通気性球状容器として、ナイロン網を用いた。ナイロン網を球形の袋状に形作り、その中に球状吸放湿材（６００℃焼成、粒径約８ｍｍ）を約２１個収容し、ナイロン網袋の口を閉じた。得られた吸放湿ボールの外径は２０ｍｍであった。
〔吸放湿ボールの特性〕
図２に示す構造の吸放湿セルを用いた。吸放湿セルの断面積０．７８４ｍ２であり、吸放湿ボールを１層４２個で３層に敷き詰めた。吸放湿セルに送風して、送風量を変えながら、風上側と風下側の差圧を測定した。その結果を、図４に示す。
【００５５】
図４において、試験例３は、球状吸放湿材の製造に使用した稚内珪質頁岩（粒径１．５〜１２．５ｍｍ）をそのまま吸放湿セルに収容した場合であり、試験例４は、吸放湿ボール（外径８ｍｍ）を敷き詰めた場合である。
吸放湿ボールを使用することで、圧力損失が大幅に低減できた。特に風量が大きくなるほど、圧力損失の低減効果が大きい。
つぎに、同じ風量を供給するのに必要な送風機の消費電力を比較した。必要換気量１５０ｍ３／ｈに対応する送風機（送風機全圧効率１０％）の送風機動力が、試験例３（吸放湿性粉体）では約２５０Ｗ、試験例４（吸放湿ボール）では約１８０Ｗになり、かなりの消費電力削減が達成できた。
【００５６】
【発明の効果】
本発明にかかる球状吸放湿材は、通常の粉体状をなす吸放湿材に比べて、粒径が大きく、しかも、実質的に球形状をなしており、表面積が大きく吸放湿性に優れているとともに、吸放湿処理を施す空気流がスムーズに通過することができ、通気抵抗が格段に減少する。微細な粉体が飛散したり、他物に付着したりすることもないので、運搬や供給および排出などの取り扱いが容易になり、吸放湿装置への収容構造も簡略化できる。
このような球状吸放湿材を用いた吸放湿ボールは、良好な吸放湿機能を発揮できるとともに、球状吸放湿材をそのまま利用する場合よりも、さらに通気抵抗を少なくでき、取り扱いも容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を表す換気装置の模式的動作構造図
【図２】セル収容室の内部構造図
【図３】吸放湿性能測定試験グラフ図
【図４】圧力損失測定試験グラフ図
【符号の説明】
１０    住宅
１２    屋内空間
１４    床下空間
１６    屋外空間
２０    換気装置
２２    セル収容室
２４    吸放湿セル
２５    セル枠
２６    通気蓋
３０    換気流路
４０    切換ダンパ
５０    吸放湿ボール
５２    通気性球状容器
５４    球状吸放湿材
【図１】
2004223366.tif 000004
【図２】
2004223366.tif 000005
【図３】
2004223366.tif 000006
【図４】
2004223366.tif 000007