(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着質を吸脱着可能な吸着材と、吸着材を備えた吸脱着部と、吸着材を再生させるための機構を備えた調湿空調装置の動作方法であって、
前記吸着材として、骨格構造にアルミニウムとリンと鉄とを含むゼオライトであり、そのフレームワーク密度が１６．０Ｔ／１０００Å３より大きく、２０．０Ｔ／１０００Å３以下であり、かつ２５℃で測定した水蒸気吸着等温線において相対蒸気圧が０．１以上０．２５以下の範囲で相対蒸気圧が０．１変化したときに水の吸着量変化が０．１２ｇ／ｇ以上の相対蒸気圧範囲を有するゼオライトを用い、かつ
前記吸着材を再生させるための機構が、８０℃以下の熱を吸脱着部に供給できる熱供給機構であることを特徴とする調湿空調装置の動作方法。
【請求項２】
吸着材を備えた吸脱着部がデシカントローターである請求項１に記載の調湿空調装置の動作方法。
【請求項３】
前記ゼオライトの原子の存在割合が、下記式（１）〜（３）を満たす請求項１または２に記載の調湿空調装置の動作方法。
０．００１≦ｘ≦０．３    ・・・（１）
（式中、ｘは骨格構造のアルミニウムとリンと鉄の合計に対する鉄のモル比を示す。）
０．３≦ｙ≦０．６        ・・・（２）
（式中、ｙは骨格構造のアルミニウムとリンと鉄の合計に対するアルミニウムのモル比を示す。）
０．３≦ｚ≦０．６        ・・・（３）
（式中、ｚは骨格構造のアルミニウムとリンと鉄の合計に対するリンのモル比を示す。）
【請求項４】
前記ゼオライトが、２５℃で測定した水蒸気吸着等温線において相対蒸気圧が０．１での吸着量が０．０５ｇ／ｇ以下であり、かつ相対蒸気圧０．２５での吸着量が０．１５ｇ／ｇ以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の調湿空調装置の動作方法。
【請求項５】
前記ゼオライトの構造が、ＡＦＩ型である請求項１〜４のいずれか１項に記載の調湿空調装置の動作方法。
【請求項６】
吸着質を吸脱着可能な吸着材と、吸着材を備えた吸脱着部と、前記吸着材を再生させるための熱を吸脱着部に供給する熱供給機構を有し、前記熱供給機構の熱が８０℃以下であ
り、かつ前記熱供給機構によって加熱することで吸着材に吸着した水分を脱着再生する調湿空調装置用の吸着材であって、
前記吸着材が、骨格構造にアルミニウムとリンと鉄とを含むゼオライトであり、そのフレームワーク密度が１６．０Ｔ／１０００Å３より大きく、２０．０Ｔ／１０００Å３以下であり、かつ２５℃で測定した水蒸気吸着等温線において相対蒸気圧が０．１以上０．２５以下の範囲で相対蒸気圧が０．１変化したときに水の吸着量変化が０．１２ｇ／ｇ以上の相対蒸気圧範囲を有するゼオライトであり、かつゼオライトがＡＦＩ型であり、かつ前記ゼオライトの原子の存在割合が、下記式（１）〜（３）を満たす調湿空調装置用吸着材。
０．００１≦ｘ≦０．３    ・・・（１）
（式中、ｘは骨格構造のアルミニウムとリンと鉄の合計に対する鉄のモル比を示す。）
０．３≦ｙ≦０．６        ・・・（２）
（式中、ｙは骨格構造のアルミニウムとリンと鉄の合計に対するアルミニウムのモル比を示す。）
０．３≦ｚ≦０．６        ・・・（３）
（式中、ｚは骨格構造のアルミニウムとリンと鉄の合計に対するリンのモル比を示す。）
【請求項７】
前記ゼオライトが、２５℃で測定した水蒸気吸着等温線において相対蒸気圧が０．１での吸着量が０．０５ｇ／ｇ以下であり、かつ相対蒸気圧０．２５での吸着量が０．１５ｇ／ｇ以上である、請求項６に記載の調湿空調装置用吸着材。
【請求項８】
請求項６〜７のいずれか１項に記載の吸着材を備えた吸脱着部と、吸着材を再生させるための熱供給機構を備え、前記熱供給機構に供給される熱が８０℃以下である調湿空調装置。
【請求項９】
前記吸脱着部がデシカントローターである請求項８に記載の調湿空調装置。
【請求項１０】
処理空気経路と、再生空気流路とを有し、前記処理空気経路中の空気と、再生空気流露中の空気の間で熱交換可能な請求項８または９に記載の調湿空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の吸着材、それを用いた調湿空調装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸着ヒートポンプは補助動力を用いることなく、低質熱エネルギーを熱源として作動させうる最も優れた排熱回収再生法のひとつであり、環境共生型熱エネルギー利用システムへの導入有力候補とされている。この作動過程においては、吸着質、例えば水を吸着した吸着材を再生するために、吸着材を加熱して吸着質を脱着させ、乾燥した吸着材を吸着質の吸着に使用する温度まで冷却して再度吸着質の吸着に使用する。
【０００３】
これまで、比較的高温（１２０℃以上）の排熱・温熱を、吸着材の再生熱源として利用する吸収式ヒートポンプが、熱電併給プラント（コジェネレーションシステム）の一部として導入されるといった形で既に実用化されている。しかし一般にコジェネレーション機器、燃料電池では最終的に排熱・温熱の温度が１００℃以下、現実的には８０℃以下と比較的低温であるため、現在実用化されている吸収式ヒートポンプの駆動熱源としては利用できない。またこの低温熱エネルギーはエネルギー密度が小さく、そのため回収利用がコスト高となるなどの点で現状ではほとんどが未利用のまま環境へ廃棄されているが、この廃棄される低温熱エネルギーの総熱量は全排熱の９０％以上を占め、このことが総合的なエネルギー利用率向上を妨げていることから、１００℃以下、更には６０℃〜８０℃の低温排熱の有効利用が求められていた。
一方、除湿空調装置、加湿空調装置等の調湿空調装置も、吸着ヒートポンプと同様、排熱回収再生法のひとつとして有望であるが、その駆動熱源として低温熱エネルギーを利用した例は知られていない。
【０００４】
吸着ヒートポンプや調湿空調装置においては、それぞれ動作原理が同じでも利用可能な熱源温度によって吸着材に求められる吸着特性が異なる。例えば、高温側の熱源として用いられるガスエンジンコージェネレーションや固体高分子型燃料電池の排熱温度は６０℃〜８０℃である。これらの高温熱源を用いる際に使用する冷却側の熱源温度は、装置の設置可能な場所温度の制約によって決まる。例えば、工場や住宅などでは建物の外気温度となる。つまり、吸着ヒートポンプや調湿装置の操作温度範囲は、ビルなどに設置する場合には低温側が３０℃〜３５℃、高温側が６０℃〜８０℃程度である。また冷熱需要が増大する夏季には、外気温度の上昇が予想され、低温側の温度は上記以上となる可能性が高い。従って排熱を有効利用するためには、適用場の低温側熱源と高温側熱源の温度差が小さく、かつ低温側熱源が３０℃以上、高温側熱源が８０℃以下でも駆動できる装置が望まれている。
【０００５】
これを可能とするためには、以下の吸着特性を有する材料が求められる。すなわち、（１）吸着時の相対蒸気圧と脱着時の相対蒸気圧の差が小さい範囲で吸着量差を持ち、また装置の小型化のためには、（２）上記（１）の範囲での吸着量差が大きく、さらに（３）高い相対圧で容易に脱着する吸着材である。
【０００６】
吸着ヒートポンプ又は調湿空調装置に用いる吸着材として、各種の吸着材の使用が検討されているが、諸種の問題点があり、その解決が望まれている。
吸着ヒートポンプや調湿空調用吸着材として従来より検討されているＹ型ゼオライトは相対蒸気圧がほぼ０に近い値であっても吸着物質を吸着するので、吸着物質を脱着させるには、相対蒸気圧をほぼ０にするために１５０℃〜２００℃以上の高温が必要となる。したがって、Ｙ型ゼオライトは、上述した低温廃熱を利用した吸着ヒートポンプや調湿装置に用いることが難しいという問題がある。
【０００７】
同様に検討されているＡ型シリカゲルは低い相対蒸気圧での吸着特性が充分でなく、また、界面活性剤のミセル構造を鋳型として合成したメソポーラスシリカ（ＦＳＭ−１０など）（特許文献１参照）は低い相対蒸気圧で吸着しないので、上述したコジェネレーション機器、燃料電池等の冷却水や太陽熱等により得られる熱を利用した吸着ヒートポンプや調湿空調装置を構成できないという問題がある。
【０００８】
さらに、従来の吸着材の中でもメソポーラスシリカは、その吸着特性の改善の要求のみならず、その構造が壊れやすく、しかも工業的に製造しにくくコストがかさむという問題も指摘されていた。Ｙ型ゼオライトやＡ型シリカゲルは低コストで壊れにくいが性能が不十分である。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１７８２９２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、吸着質を低温側熱源が３０℃以上、高温側熱源が８０℃以下でも駆動できる比較的低相対蒸気圧域で吸脱着しうる調湿空調装置用に適した吸着材、それを用いた効率の良い調湿空調装置およびその運転方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、調湿空調に適した吸着材を見いだした。すなわち本発明の要旨は、吸着質を吸脱着可能な吸着材と、吸着材を備えた吸脱着部と、吸着材を再生させるための機構を備えた調湿空調装置の動作方法であって、前記吸着材として、骨格構造にアルミニウムとリンと鉄とを含むゼオライトであり、そのフレームワーク密度が１６．０Ｔ／１０００Å３より大きく、２０．０Ｔ／１０００Å３以下であり、かつ２５℃で測定した水蒸気吸着等温線において相対蒸気圧が０．１以上０．２５以下の範囲で相対蒸気圧が０．１変化したときに水の吸着量変化が０．１２ｇ／ｇ以上の相対蒸気圧範囲を有するゼオライトを用い、かつ前記吸着材を再生させるための機構が、８０℃以下の熱を吸脱着部に供給できる熱供給機構であることを特徴とする調湿空調装置の動作方法、に存する。
【００１２】
また、本発明の他の要旨は、吸着質を吸脱着可能な吸着材と、吸着材を備えた吸脱着材と、前記吸着材を再生させるための熱を吸脱着部に供給する熱供給機構を有し、前記熱供給機構の熱が８０℃以下であり、かつ前記熱供給機構によって加熱することで吸着材に吸着した水分を脱着再生する調湿空調装置用の吸着材に存する。本発明の更に他の要旨は、この吸着材を用いた調湿空調装置に存する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の、相対蒸気圧０．１０以上、０．２５以下の範囲で大きな吸脱着量変化を示す吸着材を利用した調湿空調装置は、吸着材の吸脱着による水分吸着量の差が大きく、低温度で吸着材の再生（脱着）が可能になるため、従来に比べて低温の熱源を利用して、効率よく調湿空調装置を駆動することができる。すなわち、本発明の吸着材によれば、８０℃以下の比較的低温の熱源で駆動する調湿空調装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜調湿装置と吸着特性＞
本発明において、調湿とは、空調空間の湿度を制御する技術であるので、除湿でも加湿でも良い。例えば、室内空調の場合には、高湿となる夏は除湿を目的とし、低湿となる冬は加湿を目的として用いることも可能である。また調湿空調装置は、除湿もしくは加湿機能を持つ装置であれば固定される物でも移動できる物でも良く、例えば建物に固定したデシカント空調装置や、室内に設置する小型の除湿器、加湿器等が含まれる。
調湿空調においては、その操作蒸気圧範囲は下記の脱着側相対蒸気圧φ1と吸着側相対
蒸気圧φ2によって決定される。
【００１５】
φ1＝処理後気体の絶対湿度／処理温度における飽和蒸気圧
φ2＝処理前気体の絶対湿度／処理前温度における飽和蒸気圧
但し調湿空調の場合には一般に大気圧下の空気を用いた操作となるため、
φ1＝処理後空気の絶対湿度／処理温度における飽和蒸気圧
φ2＝処理前空気の絶対湿度／処理前温度における飽和蒸気圧
となる。すなわち処理前空気の相対湿度と処理後空気の相対湿度がそのまま相対蒸気圧となる。
調湿空調の一例として、夏期の除湿空調を考えた場合、ＪＩＳ−Ｃ９６１２等に規定されている夏期の室内条件によれば、乾球温度２７℃、湿球温度１９℃が一般的であるが、このときの相対湿度は約５０％である。一方夏期の外部絶対湿度は、２１ｇ／ｋｇであることが同じく記載されている。この空気を８０℃まで加熱するとその相対湿度は約７％となる。この操作では相対湿度７％から５０％の間の空気が交互に接触することになる。この場合、操作相対水蒸気圧範囲はφ1〜φ2＝０．０７〜０．５となり、この範囲で吸着量の変化が大きい吸着材料が好ましい。
【００１６】
しかし一般に除湿空調では初期の吸着熱による発熱によって、一時的に相対湿度が下がる事が知られている。そのため、実際の操作に於いては相対湿度５０％以下に於いても吸着性能を有することが求められている。さらに吸着材は、狭い相対蒸気圧範囲で吸着量の変化が大きい材料が好ましい。これらを考慮すると、好ましくは上記の操作湿度範囲のうち、相対湿度０．１〜０．２５においてより多くの水蒸気を吸着する材料が良い。
【００１７】
又、調湿装置においても吸着量は多く、しかも吸着材の重量及び容積は少ないほど良いことから、吸着量変化が０．１２ｇ／ｇ以上であり、好ましくは０．１５ｇ／ｇ以上の吸着材が良い。吸着量変化が小さい場合には、必要とする吸着材の容積が大となり、装置が大型となり好ましくない。吸着量の上限は特に制限はないが、材料の制約から通常、０．３g/g程度以下である。２５℃で測定した水蒸気吸着等温線において相対蒸気圧が０．１
以上０．２５以下の範囲で相対蒸気圧が０．１変化したときに水の吸着量変化が０．１２ｇ／ｇ以上の相対蒸気圧域を有する必要がある。
【００１８】
また、吸着性能の変化点で示すと、上記の操作湿度範囲において、相対蒸気圧０．２５において吸着量が０．１２ｇ／ｇ以上、好ましくは０．１５ｇ／ｇ以上であり、上限は特
に限定されないが、通常０．３ｇ／ｇ以下であり、一方、脱着性能の点で示すと、相対蒸気圧０．１において吸着量が０．０５ｇ／ｇ以下、好ましくは０．０３ｇ／ｇ以下であり、下限は通常０．００００１ｇ／ｇ以上の吸着材が好ましい。
【００１９】
調湿装置において、吸着時の相対蒸気圧と脱着時の相対蒸気圧の差が小さい範囲で吸着量差を持つことにより、夏期の除湿のみならず、特定の湿度が要求される場合の調湿に使用が可能となる利点を有する。また狭い範囲内での吸着量の変化が大きい場合にはそれだけ吸脱着が速やかに行われるため、吸・脱着サイクルを短くすることが可能となり、装置のコンパクト化に繋がる利点がある。
本発明の特徴の１つは上記特性を有する吸着材を、調湿空調装置の吸脱着部の吸着材として用いることにある。
調湿空調装置は、吸着材が吸着質を吸脱着する能力を駆動源として利用している。調湿空調装置においては吸着質は蒸気として吸着材に吸着される。吸着質には、水、エタノールおよびアセトンなどが使用できるが、中でも安全性、価格、蒸発潜熱の大きさから、水が最も好ましい。
【００２０】
＜吸着材＞
本発明の特徴である調湿空調装置用吸着材は、骨格構造に少なくともアルミニウムとリンと鉄とを含む結晶性鉄アルミノフォスフェートであるゼオライトで、そのフレームワーク密度が１６．０Ｔ／１，０００Å3より大きく、２０．０Ｔ／１，０００Å3以下であり、好ましくは１６．２Ｔ／１，０００Å3以上であり、一方、１９．０／１，０００Å3以下、さらには１８．０／１，０００Å3以下の範囲のゼオライトが好ましい。
【００２１】
かかるゼオライトを選択することで、上記の吸着性能を達成することができる。フレームワーク密度が小さすぎると吸着量差は大きくなる傾向があるが、適当な相対湿度範囲で吸脱着を起こさなかったり、構造が不安定である傾向があり耐久性に問題が生じる事が考えられるため不適当であり、大きすぎると吸着量差が小さ過ぎるため不適当となる。ここでフレームワーク密度とは、ゼオライトの１，０００Å3あたりの酸素以外の骨格を構成
する元素の数を意味し、この値はゼオライトの構造により決まるものである。なおフレームワーク密度とセ゛オライトの構造との関係は、ATLAS OF ZEOLITE FRAMEWARK TYPES Fifth Revised Edition 2001 ELSEVIERに示されている。
【００２２】
このようなゼオライトの構造としては、International Zeolite Assiciation(ＩＺＡ)
が定めるコードで示すと、ＡＢＷ、ＡＥＬ、ＡＥＮ、ＡＥＴ、ＡＦＩ、ＡＦＮ、ＡＦＯ、ＡＨＴ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＳＴ、ＡＴＮ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＡＴＴ、ＢＰＨ、ＢＲＥ、ＣＯＮ、ＣＺＰ、ＤＦＴ、ＥＤＩ、ＦＥＲ、ＬＡＵ、ＬＴＬ、ＭＡＺ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、ＭＯＲ、ＭＷＷ，ＯＳＩ，ＳＡＴ、ＳＯＤ、ＳＴＴ、ＴＥＲ、ＶＮＩ、ＶＳＶ、ＺＯＮが挙げられ、好ましくは、ＡＥＬ、ＡＥＴ、ＡＦＩ、ＡＳＴ、ＡＴＳであり、さらに好ましくはＡＦＩである。
【００２３】
フレームワーク密度は細孔容量と相関があり、一般的に、より小さいフレームワーク密度のゼオライトがより大きい細孔容量を有し、したがって吸着容量が大きくなる。フレームワーク密度の小さいものは、全体的な吸着量の観点からは好ましいが、より低湿度での吸着材として適しており、より高湿度での本発明における相対蒸気圧範囲における吸着性能の観点では、むしろ不適で、本発明ではむしろフレームワーク密度の大きいものの方が適している。これらの兼ね合いから、上記のフレームワーク密度が好ましい。
【００２４】
本発明の吸着材は、骨格構造に少なくともアルミニウムとリンと鉄とを含む結晶性鉄アルミノフォスフェートであるゼオライトで、結晶性鉄アルミノフォスフェートの鉄は骨格内のアルミニウム、及び／又はリンと置換されている。
本発明で吸着材として用いるゼオライトとしては、骨格構造にアルミニウムとリンと鉄を含むゼオライトであって、下記式（１）、（２）および（３）で表される原子の存在割合を有するものが好ましい。
【００２５】
０．００１≦ｘ≦０．３        ・・・（１）
（式中、ｘは骨格構造のアルミニウムとリンと鉄の合計に対する鉄のモル比を示す）
【００２６】
０．３≦ｙ≦０．６            ・・・（２）
（式中、ｙは骨格構造のアルミニウムとリンと鉄の合計に対するアルミニウムのモル比を示す）
【００２７】
０．３≦ｚ≦０．６            ・・・（３）
（式中、ｚは骨格構造のアルミニウムとリンと鉄の合計に対するリンのモル比を示す）
そして、上記原子の存在割合のなかで、鉄の存在割合が、下記式（４）
【００２８】
０．００３≦ｘ≦０．２    ・・・（４）
（式中、ｘは上記と同義である）
で表されるものが好ましく、下記式（５）
【００２９】
０．００５≦ｘ≦０．１    ・・・（５）
（式中、ｘは上記と同義である）で表されるものが更に好ましい。
【００３０】
本発明における結晶性鉄アルミノフォスフェートの骨格構造内には、Ｆｅ、ＡｌおよびＰ以外の他の元素が含まれていても良い。他の元素としては、例えば、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、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、硼素などがあげられる。通常、他の元素（Ｍ）と鉄（Ｆｅ）のモル比（Ｍ／Ｆｅ）は３以下、好ましくは１．５以下、より好ましくは０．５以下である。Ｍ／Ｆｅがこの範囲にない場合は、本発明における吸着性能が十分あらわれない。
【００３１】
上記の原子の各モル比は、元素分析により決定するが、通常、元素分析は試料を塩酸水溶液で加熱溶解させ、ＩＣＰ分析により決定できる。
更に、本発明で用いる吸着材は、２５℃で測定した水蒸気吸着等温線において相対蒸気圧０．１以上０．２５以下の範囲で相対蒸気圧が０．１変化したときに水の吸着量変化が０．１２ｇ／ｇ以上、好ましくは０．１５ｇ／ｇ以上の相対蒸気圧領域を有する吸着材であり、好ましくは相対蒸気圧０．１４以上０．２２以下の範囲で相対蒸気圧が０．０８変化したときに水の吸着量変化が０．１２ｇ／ｇ以上、好ましくは０．１５ｇ／ｇ以上の吸着材である。
上記の相対蒸気圧が０．１変化したときに水の吸着量変化上限は、高いほど好ましいが、材料の制限から通常、０．３ｇ／ｇ以下であり、相対蒸気圧が０．０８変化したときの吸着量変化の上限は、通常０．２９ｇ／ｇ以下である。
【００３２】
また、本発明で用いる吸着材は、上記の条件に加え、水蒸気吸着等温線において本発明の下限の相対蒸気圧０．１での吸着量が０．０５ｇ／ｇ以下、上限の相対蒸気圧０．２５で０．１５ｇ／ｇ以上であるものが更に好ましい。
本発明の調湿空調装置用吸着材は、基本的に上記ゼオライトからなるものであるが、その性能を損わない範囲で、他の吸着材と併用或は吸着材として使用するに当り必要に応じて他の成分を含んでもよい。
【００３３】
＜鉄アルミノフォスフェートの製造＞
本発明における結晶性鉄アルミノフォスフェートの製造条件は特に限定さないが、通常、アルミニウム源、鉄源、リン源およびテンプレートを混合した後、水熱合成して製造される。以下、その一例を説明する。
【００３４】
先ず、アルミニウム源、鉄源、リン源、および、テンプレートを混合する。
アルミニウム源：アルミニウム源は特に限定されず、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い、反応性が高いの点で好ましい。
【００３５】
鉄源：鉄源も特に限定されず、通常、硫酸鉄、硝酸鉄、リン酸鉄、塩化鉄、臭化鉄等の無機酸鉄、酢酸鉄、シュウ酸鉄、クエン酸鉄等の有機酸鉄、鉄ペンタカルボニル、フェロセン等の鉄有機金属化合物などが挙げられる。これらのうち、無機酸鉄、有機酸鉄が水に溶けやすい点で好ましく、なかでも硝酸第二鉄、硫酸第一鉄などの無機酸鉄化合物がより好ましい。場合によってはコロイド状の鉄水酸化物等を用いても良い。
【００３６】
リン源：リン源としては通常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。
その他の元素：鉄アルミノフォスフェートの骨格構造内には、上述の吸脱着特性を損なわない限りにおいて、他の元素が含まれていてもよい。他の元素としては、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、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、鉄、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。
【００３７】
テンプレート：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。これらは混合して用いてもよい。このなかでも、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より好ましい。これらは単独で使用しても良いし、２種以上組み合わせて用いても良い。
【００３８】
（水性ゲルの調製）
上述のアルミニウム源、鉄源、リン源およ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、これに鉄源と、テンプレートとを混合する。
鉄アルミノフォスフェートに係る水性ゲルの組成は、酸化物のモル比で表して、０．０１≦ＦｅＯ／Ｐ2Ｏ5≦１．５であり、さらに合成のしやすさの観点からは０．０２≦ＦｅＯ／Ｐ2Ｏ5≦１．０が好ましく、０．０５≦ＦｅＯ／Ｐ2Ｏ5≦０．５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、さらに合成のしやすさの観点からは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。また、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、合成のしやすさの観点からは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、合成のしやすさ、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、合成のしやすさの観点からは５〜９が好ましく、５．５〜８．５がより好ましい。
【００３９】
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。
（水熱合成）
水熱合成は、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で、攪拌または静置状態で所定温度を保持することにより、行われる。水熱合成の条件は、１００〜３００℃であり、合成のしやすさの観点からは１５０〜２５０℃が好ましく、１７０〜２２０℃がより好ましい。
【００４０】
反応時間は、３時間〜３０日であり、合成のしやすさの観点からは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、含有する有機物の一部、又は全部を空気などを用いる焼成により除去し、係る結晶性鉄アルミノフォスフェートを得る。
本発明の特徴の１つは上記特性を有する吸着材を、調湿空調装置の吸脱着部の吸着材として使用することである。即ち、比較的低相耐圧側の、狭い範囲の相対蒸気圧変化で大きな吸着量変化を得られることから、低温熱源の温度下限に制限がある調湿空調装置、例えば工場の空調装置等に適している。
【００４１】
＜調湿空調装置の作用＞
次に、上記した吸着材を用いる本発明の調湿空調装置の作用について説明する。
最初に調湿空調装置の概念について、図１を用いて説明する。図１に示す調湿空調装置は、吸着質を吸脱着可能な吸着材と、吸着材を備えた吸脱着部である吸着部６１と、吸着材を再生させるための機構６３を備え、必要により調湿されるための空気６２を流通させるための空気経路、或いは、調湿された空気を強制排気させるための装置を備えている。吸着部は吸着材と調湿させるための空気とが充分に接触可能な形状となっていれば良く、ハニカム構造を持つロータ形状等が用いられる。吸着材を再生させるための機構６３は、除湿用途の場合には吸着材の再生のために必要な８０℃程度の熱を吸着部に供給できる熱供給機構であれば良く、装置の内部で電気加熱などによって熱を発生させる場合にはヒーター、加熱コイル等の熱源、熱を充分に吸着部に伝えるためのブロア等の機構、装置外部から熱源を得る場合には該高温ガスを供給する配管等の機構となる。外部熱源は特に限定されず、例えばガスエンジンやガスタービンなどのコジェネレーション機器および燃料電池などが挙げられる。加湿用途の場合には再吸湿させるための高湿度空気が流通する経路であれば良い。
【００４２】
次に、除湿装置を用いて調湿の作用（動作方法）について具体的に説明するが、これに限定されるものではない。
図２に除湿装置の一例としてデシカント空調装置の概念図を示す。デシカント空調装置は処理空気経路７１と、再生空気経路７２と、吸着材を付着させたデシカントロータ７３と、２つの顕熱交換器７４、７５と、加熱源からの熱供給機構７６と、加湿器７７を主な構成機器とする。処理空気はデシカントロータ７３で除湿され、デシカントの水分吸着熱によって温度上昇される。その後第１の顕熱交換器７４で再生空気と熱交換して冷却した後、加湿器７７で加湿して空調空間７８に供給する。この一方で、再生空気は外部空間から取り入れられ、前記第１の顕熱交換器７４で処理空気と熱交換して温度上昇した後、熱供給機構７６によって加熱して相対湿度を下げて、デシカントロータ７３を通過させ、デシカントロータ７３の水分を脱着再生する。再生後の再生空気の顕熱分は加熱前の再生空気と第２の顕熱交換器７５で熱交換して回収した後、外部７９に放出する。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例により何等限定されるものではない。
［実施例１］
水３８．４ｇと８５％リン酸１７．６ｇの混合物に、擬ベーマイト（２５％水含有、コンデア製）９．５ｇをゆっくりと加えて攪拌した。これを３時間攪拌し、これに硫酸第一鉄７水和物６．７８ｇを水３６．６ｇに溶かした水溶液を加え、さらにトリエチルアミン１０．８ｇを混合して３時間攪拌し、以下の組成を有する出発反応物を得た。
【００４４】
０.３２ＦｅＳＯ4：０．９２Ａｌ2Ｏ3：Ｐ2Ｏ5：１．４トリエチルアミン：６０Ｈ2Ｏ
上記の出発反応物をテフロン（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、静置状態で２００℃で１２時間反応させた。反応後冷却して、デカンテーションにより上澄みを除いて、沈殿物を回収した。その沈殿物を水で３回洗浄した後濾別し、１２０℃で乾燥した。こうして得られたテンプレートが含まれたサンプル３ｇを採取し、縦型の石英焼成管に入れ、２００ｍｌ／分の空気気流下、１℃／分で５５０℃まで昇温し、そのまま５５０℃で６時間焼成を行った。こうして得られた結晶性鉄アルミノフォスフェートのＸＲＤを測定したところ、ＡＦＩ型のいわゆるＦＡＰＯ−５であった。（フレームワーク密度：１７．３Ｔ／１，０００Å3）
また、塩酸水溶液で加熱溶解させ、ＩＣＰ分析により元素分析を行ったところ、骨格構造のアルミニウムとリンと鉄の合計に対する各成分の構成割合（モル比）は、鉄が４．０％、アルミニウムが４６．７％、リンが４９．３％であった。
【００４５】
図３は、このゼオライトを吸着等温線測定装置（ベルソーブ１８：日本ベル（株））により測定して得られた２５℃における水蒸気吸着等温線である。なお、吸着等温線の測定は、空気高温槽温度５０℃、吸着温度２５℃、初期導入圧力３．０ｔｏｒｒ、導入圧力設定点数０、飽和蒸気圧２３．７６ｍｍＨｇ、平衡時間５００秒で行った。
【００４６】
図３から相対蒸気圧０．１５〜０．２０において急激に水蒸気を吸着しており、相対蒸気圧範囲０．１０〜０．２５で相対蒸気圧が０．１変化した時の最大吸着量変化量は０．１７ｇ／ｇであり、相対蒸気圧範囲が０．１４から０．２２での吸着量変化は０．１７ｇ／ｇであることがわかる。この様な特性を有するＦＡＰＯ−５は、本発明で用いる吸着材のうち、最も好ましいものの一つである。
【００４７】
［比較例］
水３８．４ｇと８５％リン酸１７．６ｇの混合物に、擬ベーマイト（２５％水含有、コンデア製）１０．３ｇをゆっくりと加えて攪拌した。これを３時間攪拌し、これに水３６．６ｇを加え、さらにトリエチルアミン１１．６ｇを混合して３時間攪拌し、以下の組成を有する出発反応物を得た。
【００４８】
Ａｌ2Ｏ3：Ｐ2Ｏ5：１．５トリエチルアミン：６０Ｈ2Ｏ
上記の出発反応物をテフロン（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、静置状態で２００℃で１２時間反応させた。反応後冷却して、デカンテーションにより上澄みを除いて、沈殿物を回収した。その沈殿物を水で３回洗浄した後濾別し、１２０℃で乾燥した。こうして得られたテンプレートが含まれたサンプル３ｇを採取し、縦型の石英焼成管に入れ、２００ｍｌ／分の空気気流下、１℃／分で５５０℃まで昇温し、そのまま５５０℃で６時間焼成を行った。こうして得られた結晶性アルミノフォスフェートのＸＲＤを測定したところ、ＡＦＩ型のいわゆるＡｌＰＯ−５（骨格構造にＡｌ、Ｐを含有）であった。
【００４９】
図４は、このゼオライトを吸着等温線測定装置（ベルソーブ１８：日本ベル（株））により測定して得られた２５℃における水蒸気吸着等温線である。なお、吸着等温線の測定は、空気高温槽温度５０℃、吸着温度２５℃、初期導入圧力３．０ｔｏｒｒ、導入圧力設定点数０、飽和蒸気圧２３．７６ｍｍＨｇ、平衡時間５００秒で行った。
【００５０】
図４から、相対蒸気圧範囲０．１０〜０．２５の吸着量変化量は０．０３ｇ／ｇしかないことがわかる。この様な特性を有するＡｌＰＯ−５は、本発明の吸着材に適しない。
上述のように、本発明で用いる吸着材は、従来のシリカゲルやゼオライトと比較して同じ相対蒸気圧範囲において吸着量がより多く変化するため、ほぼ同じ重量の吸着材を用いてより多くの除湿効果を発生できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】調湿装置の原理図である。
【図２】デシカント空調装置の概念図である。
【図３】実施例の吸着材（ＦＡＰＯ−５）の水蒸気吸着等温線である。
【図４】比較例の吸着材（ＡＬＰＯ−５）の水蒸気吸着等温線である。
【符号の説明】
【００５２】
６１    吸着部
６２    空気経路
６３    熱供給機構
７１    処理空気経路
７２    再生空気経路
７３    デシカントロータ
７４、７５    顕熱交換器
７６    熱供給機構
７７    加湿器
【図１】
0004661772.tif 000002
【図２】
0004661772.tif 000003
【図３】
0004661772.tif 000004
【図４】
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