(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる多数の通孔を有する円盤状のハニカム基体と該ハニカム基体の各該通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤とを有する吸湿体と、該吸湿体を回転させる駆動手段と、該吸湿体の一端側の回転中心より周縁にまで拡がる所定の端面より該一端側の乾燥ガスを送り、該吸湿体の他端側の該所定の端面以外の他端面より該他端側の湿ガスを送るガス交換手段とを備えるガス交換装置において、
前記乾燥ガスが導入される前記一端側の前記通孔を区画する前記壁面に担持された前記吸湿剤はシリカであり、前記湿ガスが導入される前記他端側の前記通孔を区画する前記壁面に担持された前記吸湿剤はゼオライトであり、前記乾燥ガスは、前記シリカから前記ゼオライトの順に流れることを特徴とするガス交換装置。
【請求項２】
前記所定の端面は、前記吸湿体の一端側の回転中心より所定角度の扇状の端面である請求項１に記載のガス交換装置。
【請求項３】
前記ハニカム基体は、前記吸湿剤としてシリカが担持された前記一端側の円盤状の第１部材と前記吸湿剤としてゼオライトが担持された前記他端側の円盤状の第２部材とに軸方向に分離している請求項１又は２に記載のガス交換装置。
【請求項４】
前記ハニカム基体は、金属からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス交換装置。
【請求項５】
前記ガス交換手段は前記扇状の端面にガスを供給する送風機である請求項２に記載のガス交換装置。
【請求項６】
前記ガス交換手段は前記扇状の端面にガスを供給する送風機及び該送風機で送風されるガスを加熱する加熱手段とからなる請求項２に記載のガス交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾燥したガスを供給し、湿ガスを排出するガス交換装置に関する。更に詳しくは吸湿剤としてシリカ及びゼオライトを用いたガス交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸湿体の一端側に乾燥したガスを供給し、他端側に湿ったガスを排出するガス交換装置として、軸方向に延びる多数の通孔を有する円盤状のハニカム基体とこのハニカム基体の表面に担持された吸湿剤とを有する吸湿体を用いるガス交換装置が従来から開発されている。このガス交換装置に用いられる円盤状の吸湿体は、一般に円盤状の吸湿体の両端面を連通する軸方向に延びる多数の通孔を有している。ガス交換装置は、通孔を通過する空気に含まれる水分を通孔を区画する壁面で吸着して乾燥した空気を供給するように構成されている。
【０００３】
即ちこのガス交換装置は吸湿体の他端側の湿った空気が通孔を通過するようにして、他端側の湿った空気に含まれる水分を通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤で吸着する。このように通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤で湿った空気に含まれる水分を吸着して、湿った空気を乾燥した空気にして吸湿体の一端側へ供給することができる。しかし吸湿体の通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤がある一定以上の水分を吸着すると、水分を吸着した吸湿剤はもはや水分を新たに吸着することができなくなる。
【０００４】
そこでガス交換装置は、通常吸湿体の一端側の乾燥した空気が通孔を通過するようにしている。この乾燥した空気によって通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤が吸着している水分を吸収させて吸湿剤を乾燥させるようにしている。壁面に担持された吸湿剤が乾燥すれば、その吸湿剤は新たに水分を吸着することができるようになる。即ち吸湿剤は再生することになる。このように乾いた空気で通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤を乾燥させると、乾いた空気は水分を吸収して湿った空気になるので、ガス交換装置は通常この湿った空気を他端側へ排出するようにしている。
【０００５】
この場合従来から、ガス交換装置の円盤状の吸湿体を回転させて、水分の吸着と吸湿剤の再生とを交互に連続的に繰り返すことができるようにしている。詳しく述べると吸湿体の端面に仕切りを設けて、一般には、回転中心より所定角度の扇状の端面とそれ以外の他端面に分けておいて、ガス交換装置の円盤状の吸湿体を回転させて、他端側の端面の扇状の端面以外の他端面より湿った空気を通孔に導入して通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤に湿った空気に含まれる水分を吸着させて乾燥した空気を一端側に供給する一方、吸湿体の一端側の端面の扇状の端面より乾燥した空気を通孔に導入して通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤を乾燥させてその吸湿性能を再生するということが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のガス交換装置は、通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤によって他端側の湿った空気を除湿して一端側に乾燥した空気を供給し、一端側の乾燥した空気によって通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤を乾燥して吸湿剤の吸湿性能を再生し、その結果生じた湿った空気を他端側に排出するというように構成されている。
【０００７】
このようなガス交換装置の除湿能力を向上させる手法として、通孔を区画する壁面に吸湿性能が高い吸着剤を用いる手法がある。例えば特開昭５４−１９５４８号公報には、モレキュラシーブ粉末を含む吸湿剤を用いた円柱状のハニカム構造の吸湿体が開示されている。また特開昭６３−２４０９２１号公報には、シリカゲルとゼオライトとを用いた円柱状のハニカム構造の吸湿体が開示されている。これらは、水分の吸湿性能の高い吸湿剤を用いることによって、ガス交換装置の除湿能力を向上させようとする手法である。
【０００８】
しかし水分の吸湿性能が高い吸湿剤を用いるという手法も、その吸湿剤の吸湿性能が有効に発揮できなければ、結局ガス交換装置の除湿能力を向上させることができない。
【０００９】
そこで本発明の目的とするところは、吸湿剤の吸湿性能を有効に発揮して水分を効率的に吸着することができるガス交換装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
吸湿剤は通常ある程度の水分を保持した状態即ち水分を吸着した状態で吸湿性能を発揮することができることに着目した。即ち吸湿剤は完全に乾いた状態でなくてもある程度湿った状態即ち水分を吸着した状態において水分を吸着することができ、また再生することができることに着目した。そこで吸湿剤による水分の吸着も吸着剤の再生も、吸湿剤の吸着した水分のある範囲内即ち水分の吸着帯域内で行うことができると本発明者は考えた。そして水分の吸着と吸着剤の再生は、吸湿剤が水分を吸着した吸着帯域内で繰り返されるのであれば、吸湿剤を乾燥して再生する場合もその吸着帯域の範囲内で乾燥させればよいと考えた。
【００１１】
また吸湿剤が水分の吸着と吸湿剤の再生とを行う場合において吸湿剤が吸着した水分の範囲即ち水分の吸着帯域は吸湿剤によって異なることにも本発明者は着目した。
【００１２】
そこで水分の吸着帯域が異なる吸湿剤を適切に組み合わせて吸着と再生を行えば、吸湿剤の吸湿性能を効率よく発揮させることができると本発明者は考えた。そして本発明者は、シリカの吸着帯域とゼオライトの吸着帯域とを比較した場合に、シリカの方がゼオライトよりも、水分の吸着が少ない状態において、水分の吸着と再生が行われることを認識した。従ってシリカとゼオライトとを吸湿剤として用いた場合には、吸湿剤の再生の際にはシリカを乾いた空気が流れる上流に配置してゼオライトをその下流に配置することによってこれらの吸湿剤を効率よく再生できると考えた。
【００１３】
そこで本発明者は、鋭意研究の結果、軸方向に延びる多数の通孔を有する円盤状のハニカム基体と該ハニカム基体の各該通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤とを有する吸湿体と、該吸湿体を回転させる駆動手段と、該吸湿体の一端側の回転中心より周縁にまで拡がる所定の端面より該一端側の乾燥ガスを送り、該吸湿体の他端側の該所定の端面以外の他端面より該他端側の湿ガスを送るガス交換手段とを備えるガス交換装置において、前記乾燥ガスが導入される前記一端側の前記通孔を区画する前記壁面に担持された前記吸湿剤はシリカであり、前記湿ガスが導入される前記他端側の前記通孔を区画する前記壁面に担持された前記吸湿剤はゼオライトであり、前記乾燥ガスは、前記シリカから前記ゼオライトの順に流れることを特徴とするガス交換装置を発明した。
【００１４】
このように乾燥ガスが導入される一端側の通孔を区画する壁面にはシリカを担持し、他端側の通孔を区画する壁面にはゼオライトを担持することによって、一端側から導入される乾燥ガスによって吸湿剤であるシリカ及びゼオライトを効率よく再生して、吸湿性能を発揮させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のガス交換装置は、軸方向に延びる多数の通孔を有する円盤状のハニカム基体とハニカム基体の各通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤とを有する吸湿体と、吸湿体を回転させる駆動手段と、吸湿体の一端側の回転中心より周縁にまで拡がる所定の端面より一端側の乾燥ガスを送り、吸湿体の他端側の所定の端面以外の他端面より他端側の湿ガスを送るガス交換手段とを備えるガス交換装置において、乾燥ガスが導入される一端側の通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤はシリカであり、湿ガスが導入される他端側の通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤はゼオライトであり、乾燥ガスは、シリカからゼオライトの順に流れることを特徴としている。以下本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
本発明のガス交換装置の吸湿体は、軸方向に延びる多数の通孔を有する円盤状のハニカム基体とハニカム基体の各通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤とを有している。軸方向に延びるこれらの多数の通孔は円盤状のハニカム基体の両端面を連通している。ここで「円盤状」とは、ハニカム基体の軸方向の長さが長くなって「円柱状」というような形状となっているものも含む。
【００１７】
通孔の径は、通孔を区画する壁面の担持された吸湿剤にガスを接触させてガスに含まれている水分を壁面に担持された吸湿剤に吸着させたり、また吸湿剤に吸着している水分を吸収したりするのに適した径とすることができる。通孔の径は概ね０．５〜１０ｍｍとすることができる。
【００１８】
またハニカム基体の軸方向の長さ即ち厚さは、ガスに含まれている水分を通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤に吸着させたり、通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤に吸着した水分を吸収したりするのに適した長さとすることができる。通孔を長くすると、通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤に接触する空気の割合が大きくなる。従ってガス中の水分をそれだけ吸着することができる。しかし必要以上に通孔を長くすると、ガスの流れの上流に担持された吸湿剤がガス中の水分を吸着してしまい、下流に担持された吸湿剤はもやは水分を吸着する必要がないということも生ずる。また反対の端面にガスを送るためのガス交換手段に必要なエネルギーが増大することになる。
【００１９】
また通孔の長さが短すぎるとガス中の水分を吸湿剤が十分に吸着しないうちに吸湿体の他端側のガスが吸湿体の一端側に通過してしまうことになる。概ね吸湿体は、概ね３０〜２００ｍｍとすることができる。
【００２０】
ハニカム基体に設けられる通孔の数は多ければそれだけ吸湿体に導入されるガスの量が多くなる。従って一度にたくさんの量のガスを除湿することができる。本発明のガス交換装置においては、吸湿剤を担持する基体はハニカム形状の基体であることから、基体の端面の単位面積当たりの通孔の数が多くなって吸湿体に導入される空気の量を多くすることができる。その結果より多くの量のガスを除湿することができる。
【００２１】
このハニカム基体は、金属製の板、例えばアルミニウム、ステンレス等の板を用いて構成することができる。またセラミックスペーパー等を用いて構成することができる。例えばアルミニウム等の金属からなる平板と波板とを交互に積層してのり巻き状にしてハニカム基体を構成することができる。このように平板と波板でハニカム基体を形成した場合には各通孔を区画する壁面は平板と波板で構成されることになる。
【００２２】
この平板及び波板に用いる材料としては、アルミニウム、ステンレス等の金属製の板、セラミックスペーパー等を用いることができる。但しこれらに限定されるものではない。
【００２３】
なおハニカム基体としてアルミニウム、ステンレス、セラミックペーパーを用いる場合には、アルミニウム、ステンレス、セラミックペーパー等の薄板、箔を用いることが好ましい。これらの材料を用いることにより圧力損失を低下することができる。
【００２４】
またハニカム基体は、プレス加工、押出し加工等によっても製造することができる。更にはハニカム基体を焼結して製造することもできる。
【００２５】
本発明のガス交換装置においては、このハニカム基体の各通孔を区画する壁面には吸湿剤が担持されており、この吸湿剤としてシリカ及びゼオライトが用いられる。本発明のガス交換装置は、吸湿体の一端側の回転中心より周縁にまで延びる所定の端面より一端側の乾燥ガスを送り、吸湿体の他端側の所定の端面以外の他端面より他端側の湿ガスを送るガス交換手段を有するが、シリカは乾燥ガスが導入される一端側の通孔を区画する壁面に担持され、ゼオライトは湿ガスが導入される他端側の通孔を区画する壁面に担持される。
【００２６】
これらの吸湿剤を通孔を区画する壁面に担持するに際して、バインダーをこれらの吸湿剤と共に用いることができる。例えばシリカゾル、アルミナゾル等のバインダー、鉱物系のバインダーを適切に用いることができる。但しこれらに限定されるものではない。
【００２７】
なおハニカム基体は、シリカを担持する一端側の円盤状の第１部材とゼオライトを担持する他端側の円盤状の第２部材とに軸方向に分離した形態とすることもできる。即ち円盤状のハニカム基体をシリカを担持する第１部材とゼオライトを担持する第２部材とに分割して構成することもできる。換言すれば円盤状のハニカム基体を２つ用意してその一方にはシリカを担持し、他方にはゼオライトを担持してから、これら２つのハニカム基体を軸方向に配列して本発明のガス交換装置の吸湿体を構成することもできる。即ち２つのハニカム基体の通孔が繋がるように端面同士が向かい合わせて吸湿体を構成することができる。
【００２８】
本発明のガス交換装置は吸湿体を回転させる駆動手段を備えている。この駆動手段はモータ等を用いて構成することができる。即ち円盤状の吸湿体に中心軸を設けて、その中心軸をモータ等で回転させることができる。また円盤状の吸湿体の側壁面とモータの回転軸とにベルトに掛けて、モータの回転を吸湿体に伝えて回転させることができる。
【００２９】
このように駆動手段によって吸湿体を回転させながら、後述のガス交換手段によって、吸湿体の一端側の回転中心より周縁にまで延びる所定の端面より一端側の乾燥ガスを送って一端側の所定の端面の部分の通孔の吸湿性能を再生させつつ、吸湿体の他端側の所定の端面以外の他端面より他端側の湿ガスを送って他端側の所定の端面以外の他端面の部分の通孔によって湿ガスの水分を吸着するということを連続的に行うことができる。
【００３０】
更に本発明のガス交換装置は、吸湿体の一端側の回転中心より周縁にまで延びる所定の端面より一端側の乾燥ガスを送り、吸湿体の他端側の所定の端面以外の他端面より他端側の湿ガスを送るガス交換手段を備えている。
【００３１】
このガス交換手段は送風機を用いて構成することができる。即ち吸湿体の一端側の回転中心より周縁にまで延びる所定の端面に対向する位置に送風機を配置して、一端側の乾燥ガスを送風して所定の端面の通孔に導入することができる。また吸湿体の他端側の所定の端面以外の他端面に対向する位置にも更に送風機を配置して、他端側の湿ガスを送風して所定の端面以外の他端面の通孔に導入することができる。
【００３２】
またガス交換手段として吸引機を用いることも可能である。吸引機を用いて一端側の回転中心より周縁にまで延びる所定の端面より一端側の乾燥ガスを送るには、他端側の回転中心より周縁にまで延びる所定の端面に対向する位置に吸引機を設置して、一端側の乾燥ガスを送ることができる。また他端側の所定の端面以外の他端面より他端側の湿ガスを送るには、一端側の所定の端面以外の他端面に対向する位置に吸引機を設置することができる。更に送風機と吸引機とを併用することができる。
【００３３】
なお所定の端面と所定の端面以外の他端面を仕切るための仕切り板を吸湿体の端面に配置しておくことができる。この場合一端側の端面及び他端側の端面の双方に仕切り板を配置することもできる。またどちらか一方のみに配置することもできる。この場合には乾燥ガスが導入される一端側の端面の方に仕切り板を配置することが好ましい。
【００３４】
なお所定の端面は、吸湿体の一端側の回転中心より所定角度の扇状の端面であることが好ましい。即ち本発明のガス交換装置においては、吸湿体の一端側の回転中心より所定角度の扇状の端面より一端側の乾燥ガスを送り、吸湿体の他端側の扇状の端面以外の他端面より他端側の湿ガスを送るように構成することが好ましい。回転中心より周縁にまで延びる所定の端面は、吸湿剤を再生させるために乾燥ガスが導入される端面である。従って吸湿体が円筒形状に構成されている場合には、所定の端面を扇状の端面とすることによって、全体的にバランスよく再生と吸湿を効率よく行うことができる。
【００３５】
この場合においては、扇状の端面の面積と扇状の端面以外の他端面の面積の比は、概ね１：３５〜１：１とすることができる。即ち扇状の端面の角度としては、１０〜１８０度とすることができる。扇状の端面の面積が少ないと吸湿剤を再生することが困難となり、扇状の端面の面積が多いと水分を吸着する部分が少なくなってしまう。なおこの場合に面積の比即ち扇状の端面の面積：扇状の端面以外の他端面の面積は、１：２〜１：４とすることが好ましい。
【００３６】
このように適切な割合で扇状の端面と扇状の端面以外の他端面とに仕切ることによって吸湿体の吸湿性能の再生と水分の吸着とをバランスよく行うことができる。
【００３７】
なお吸湿体の通孔に導入される乾燥ガス及び湿ガスの風速は適切な風速とすることができる。概ね０．５〜１０ｍ／ｓとすることができ、１〜３ｍ／ｓとすることが好ましい。１０ｍ／ｓを超えるとガスが吹き抜けてしまう。また０．５ｍ／ｓ未満ではガスの伝達速度が遅いために空気中の水分の除湿或いは吸湿性能の再生という効果が出にくい状況となってしまう。
【００３８】
更にガス交換手段として扇状の端面に乾燥ガスを供給する送風機を用いると共に送風機で送風される乾燥ガスを加熱する加熱手段を用いることが好ましい。扇状の端面より乾燥ガスを通孔に導入して通孔の内部を乾燥させて水分の吸湿性能を再生する場合、加熱した乾燥ガスを通孔の内部に導入することによって、より通孔の内部を乾燥させて吸湿性能を再生することができる。この場合加熱手段としては通常のヒータ等を用いることができる。従って送風機と扇状の端面の中間にヒータを配置して加熱した乾燥ガスを扇状の端面に供給することができる。この場合ヒータの温度は、吸湿体に用いられた材料に応じて適切な温度に設定することができる。概ね８０〜３００度に設定することができる。
【００３９】
このように構成された本発明のガス交換装置は、吸湿体を駆動手段によって回転させつつ、ガス交換手段によって吸湿体の一端側の所定の端面より一端側の乾燥ガスを吸湿体の他端側に送り、吸湿体の他端側の所定の端面以外の他端面より他端側の湿ガスを吸湿体の一端側に送ることができる。
【００４０】
この場合本発明のガス交換装置においては、吸湿体の一端側の所定の端面より一端側の乾燥ガスを導入すると、始めに乾燥ガスはシリカが担持された一端側の通孔を通過し、次にゼオライトが担持された他端側の通孔を通過することになる。この場合シリカの吸着帯域とゼオライトの吸着帯域とを比較するとシリカの吸着帯域の方が乾燥した吸着帯域を有するので、始めに乾燥ガスによってシリカの吸湿性能を効率よく再生させ、シリカの水分を吸収した結果やや水分を含んだガスによってゼオライトの吸湿性能を効率よく再生させることができる。
【００４１】
このように効率よく再生した吸湿剤によって、他端側の所定の端面以外の他端面より一端側に送られた湿ガスに含まれている水分を効率よく吸着させて乾燥ガスを一端側に供給することができる。
【００４２】
【実施例】
（実施例）
以下本発明のガス交換装置の実施例を図面を用いて説明する。図１に本発明のガス交換装置１００の要部の概略を模式的に示す。
【００４３】
本実施例のガス交換装置１００は、軸方向に延びる多数の通孔を有する円盤状のハニカム基体とこのハニカム基体の各通孔を区画する壁面に担持された吸湿剤とを有する吸湿体と、吸湿体を回転させる駆動手段と、吸湿体の一端側の回転中心より所定角度の扇状の端面より一端側の乾燥したガスを送り、吸湿体の他端側の扇状の端面以外の他端面より他端側の湿ったガスを送るガス交換手段とを備えている。そしてハニカム基体は一端側に円盤状の第１部材１０と他端側の円盤状の第２部材２０とに軸方向に分離した形態を有している。そして第１部材１０の通孔を区画する壁面にはシリカが担持され、第２部材２０の通孔を区画する壁面にはゼオライトが担持されている。即ち第１部材１０と第２部材２０は軸方向に配列されてハニカム基体を構成している。
【００４４】
また本実施例のガス交換装置１００においては、ガス交換手段として、一端側の扇状の端面に乾燥したガスを送る送風機（図示しない）と他端側の扇状の端面以外の他端面より湿ったガスを送る送風機（図示しない）と扇状の端面に送られるガスを加熱するヒータ９０とを用いた。また第１部材１０と第２部材２０とに軸方向に分離された形態で構成された吸湿体を回転させる駆動手段としては、モータ（図示しない）を用いた。
【００４５】
本実施例のガス交換装置１００においては、ハニカム基体を構成する第１部材１０及び第２部材２０は、いずれもアルミニウム系金属から構成され、同一の形状である。この第１部材１０も第２部材２０も共に直径がφ２５０ｍｍで、軸方向の長さが２５ｍｍである。従ってハニカム基体全体としては軸方向の長さが概ね５０ｍｍである。
【００４６】
ここで吸湿体の軸直角断面形状の一部を図２に示す。なお第１部材１０と第２部材２０は同一の形状であり、通孔を区画する壁面に担持される吸湿剤を除いて構成が同じであるので、第１部材１０の部分か第２部材２０の部分であるかを断らずに同一の図面を用いて説明する。
【００４７】
第１部材１０及び第２部材２０は、いずれも直径がφ３０ｍｍであって肉厚が１ｍｍの芯パイプ３０の回りに、平板４０と波板５０とを交互にのり巻き状に重ねて直径φ２５０ｍｍの円盤状に構成されたハニカム基体である。平板４０はアルミニウム製であって、厚さが２５μｍ程度、幅が２５ｍｍである。波板５０もアルミニウム製であって、厚さが２５μｍ程度、幅が２５ｍｍ、ピッチが３．１ｍｍ程度、山の高さが１．８ｍｍ程度である。
【００４８】
このように平板４０と波板５０とを用いて構成された第１部材１０及び第２部材２０は、いずれも両端面を連通して厚さ方向即ち軸方向に延びる多数の通孔７０を有するハニカム基体である。即ち交互にのり巻き状に重ねられた平板４０と波板５０の隙間が通孔７０として構成されている。従って通孔７０を区画する壁面はこれら平板４０と波板５０によって構成されることになる。
【００４９】
この通孔７０は第１部材１０及び第２部材２０の一方の端面から厚さ方向に延びて他方の端面まで貫通している。この通孔７０の数は基本的に６．４５１６ｃｍ2当たり概ね２００個に設定されている。
【００５０】
第１部材１０の通孔７０を区画する壁面にはシリカ粉末が吸湿剤として担持されている。このシリカ粉末はシリカゾルと鉱物系のバインダと共に第１部材１０の表面に担持された担持層６０を形成している。
【００５１】
この担持層６０は次のように形成される。シリカゾルと鉱物系のバインダとシリカ粉末とを混合したスラリーを用意する。このスラリーは、シリカゾルを５重量部、バインダとしてセピオライト粉末を１０重量部、シリカ粉末を１００重量部用いて、これらに適切な水を加えて得ることができる。
【００５２】
このスラリーに円盤状のハニカム基体である第１部材１０を浸した後、余分なスラリーを吹き払ってコーティングする。そしてスラリーが表面に付着した第１部材１０を２００℃の温度で乾燥することによって、第１部材１０の表面に付着しているスラリーを乾燥固化して担持層６０を形成する。
【００５３】
第２部材２０の通孔７０を区画する壁面には吸湿剤としてゼオライト粉末が担持されている。このゼオライト粉末はシリカゾルと鉱物系のバインダと共に第２部材２０の表面に担持された担持層６０を形成している。なお便宜上、図２においては第１部材１０の担持層６０も第２部材２０の担持層６０も同一の符号を用いた。
【００５４】
この担持層６０は次のように形成される。シリカゾルと鉱物系のバインダとゼオライト粉末とを混合したスラリーを用意する。このスラリーは、シリカゾルを５重量部、バインダとしてセピオライト粉末を１０重量部、ゼオライト粉末を１００重量部用いて、これらに適切な水を加えて得ることができる。
【００５５】
このスラリーに円盤状のハニカム基体である第２部材２０を浸した後、余分なスラリーを吹き払ってコーティングする。そしてスラリーが表面に付着した第２部材２０を２００℃の温度で乾燥することによって、第２部材２０の表面に付着しているスラリーを乾燥固化して担持層６０を形成することができる。
【００５６】
このように第１部材１０にシリカ粉末を含有した担持層６０を形成し、第２部材２０にゼオライト粉末を含有した担持層６０を形成した。そして担持層６０が形成された円盤状の第１部材１０と円盤状の第２部材２０とを軸方向に配列して吸湿体を構成することができる。図１において、第１部材１０は左側に配置され、第２部材は右側に配置されている。そして第１部材１０の通孔７０と第２部材の通孔７０とは空気が流れるように連続している。なお本実施例の説明においては、特に断らない限り、左、右とは、図１における左、右を意味する。
【００５７】
本実施例のガス交換装置１００は、担持層６０が形成された第１部材１０と第２部材２０とからなる吸湿体を回転させる駆動手段を備えている。この駆動手段は、モータ（図示しない）を備えており、第１部材１０及び第２部材２０のそれぞれの芯パイプ３０を回転中心軸として回転させるように構成されている。本実施例では第１部材１０及び第２部材２０はいずれも図１において左側から見て時計回りに回転するように設定されている。
【００５８】
本実施例のガス交換装置１００は、担持層６０が形成された第１部材１０と第２部材とを用いて構成された吸湿体の一端側即ち第１部材１０側の回転中心より９０度の角度の扇状の端面１１より一端側の乾燥したガスを送り、吸湿体の他端側即ち第２部材２０側の扇状の端面以外の他端面（図示しない）より他端側の湿ったガスを送るガス交換手段を備えている。即ち第１部材１０の左側端面の手前に第１部材１０の端面を９０度の角度の扇状の端面１１に区切る仕切り板８０を設けている。
【００５９】
この仕切り板８０によって第１部材１０の一方の端面即ち左側端面を９０度の扇状の端面１１と扇状の端面以外の他端面とに１対３の面積比で区切っている。また第２部材２０の右側端面において第１部材１０の左側端面の手前に設けられた仕切り板８０と対応する位置即ち同一の位相を占める位置に仕切り板（図示しない）が設けられている。
【００６０】
そして本実施例においては、第１部材１０の左側端面の１／４を占める扇状の端面１１に対向する位置即ち扇状の端面１１の左側（手前）にヒータ９０が配置されている。そしてこのヒータ９０の更に左側に送風機（図示しない）が設けられている。この送風機によって軸方向に配列された第１部材１０の扇状の端面１１より第１部材１０の左側の乾燥したガスを第２部材２０の右側に送ることができる。この場合送風機によって送られた空気はヒータ９０によって加熱され、加熱された乾燥したガスが第１部材１０の扇状の端面１１より第２部材２０の右側にまで送られるように構成されている。なおヒータ９０の温度は１２０℃に設定されている。
【００６１】
また第２部材２０の右側にも送風機（図示しない）が設けられている。この送風機は第２部材２０の右側の湿ったガスを第２部材２０の右側端面のうちの扇状の端面以外の他端面（図示しない）より第１部材１０の左側へ送ることができる位置に設定されている。そして第２部材２０の右側の湿ったガスを第２部材２０の右側端面のうちの扇状の端面以外の他端面より第１部材１０の左側へ送ることができるように構成されている。
【００６２】
上述のように構成された本実施例のガス交換装置１００は以下のように作用する。
【００６３】
第１部材１０及び第２部材２０はいずれもモータ（図示しない）によって図１において左側から見て時計回りに回転する。この場合第１部材１０と第２部材２０は同一のモータによって回転させられるので同期して回転する。
【００６４】
第２部材２０の右側の湿ったガスは、送風機（図示しない）によって、第２部材２０の右側端面のうちの扇状の端面以外の他端面（図示しない）から第２部材２０の通孔７０に導入されて、第２部材２０の通孔７０及び第１部材１０の通孔７０を通過して第１部材１０の左側に送られる。この場合第２部材２０の右側の湿ったガスは４０℃で湿度５５％であった。
【００６５】
この場合第２部材２０の通孔７０に導入された湿ったガスは始めに第２部材２０の通孔７０を通過する過程で、その空気に含まれている水分を第２部材２０の通孔７０を区画する壁面に形成されているゼオライト粉末を含有した担持層６０に吸着させ、次に第１部材１０の通孔７０を通過する過程で、その空気に含まれている水分を第１部材１０のシリカ粉末を含んだ担持層６０に吸着させることができる。その結果第２部材２０の右側の空気は、第２部材２０の通孔７０及び第１部材１０の通孔７０を通過する過程で乾燥ガスとなる。即ち本実施例のガス交換装置１００は、ガス交換装置１００の右側の湿ったガスを乾燥ガスにしてガス交換装置１００の左側に供給することができる。
【００６６】
このようにガス交換装置１００の右側の湿ったガスの水分は第１部材１０及び第２部材２０の通孔７０を区画する壁面に形成された担持層６０に吸着されるので、第１部材１０及び第２部材２０の通孔７０を区画する壁面に形成された担持層６０の吸湿性能はそれだけ低下することになる。
【００６７】
一方第１部材１０の左側の乾燥したガスは、送風機（図示しない）によって、第１部材１０の左側端面のうちの扇状の端面１１より第１部材１０の通孔７０に導入されて第１部材１０の通孔７０及び第２部材２０の通孔７０を通過して、第２部材２０の右側へ送られる。この場合第１部材１０の左側の乾燥したガスは第１部材１０の左側端面のうちの扇状の端面１１の手前に設けられたヒータ９０によって加熱されて第１部材１０の左側端面の扇状の端面１１の通孔７０に導入される。このときヒータ９０の温度は１２０℃と設定した。
【００６８】
この場合本実施例のガス交換装置１００においては、扇状の端面１１の通孔７０に導入された加熱された乾燥したガスが第１部材１０及び第２部材２０の通孔７０を通過する過程で、まず第１部材１０の通孔７０を区画する壁面に形成されたシリカ粉末を含んだ担持層６０を乾燥して担持層６０に吸着されている水分を吸収してシリカ粉末の吸湿性能を再生し、次に第２部材２０の通孔７０を区画する壁面に形成されたゼオライト粉末を含んだ担持層６０を乾燥して担持層６０に吸着されている水分を吸収してゼオライト粉末の吸湿性能を再生することができる。
【００６９】
その結果第１部材１０の通孔７０から導入された加熱された乾燥したガスは、第１部材１０及び第２部材２０の通孔７０を通過する過程で、通孔７０の内側の表面に形成された担持層６０に吸着されていた水分を吸収して湿ったガスとなって、第２部材２０の右側へ排出されることになる。即ち本実施例のガス交換装置１００は、ガス交換装置１００の左側の乾燥したガスに通孔７０の担持層に吸着していた水分を吸収させて湿ったガスにしてガス交換装置１００の右側に排出することができる。
【００７０】
（比較試験）
なお本発明のガス交換装置の吸湿性能を試験するために、３種類の吸湿体をテストピースとして作成して、これらのテストピースの除湿量を測定した。
【００７１】
これらの吸湿体は、いずれもアルミニウム製の同一形状の円盤状のハニカム基体に吸湿剤を担持したものである。この円盤状のハニカム基体は、軸方向の長さが１００ｍｍで直径がφ３０ｍｍである。アルミニウム製の平板と波板とを交互にのり巻き状に重ねて直径φ３０ｍｍの円盤状に構成したハニカム基体である。ここで用いられる平板は、アルミニウム製であって、厚さが２５μｍ程度、幅が１００ｍｍである。また波板はアルミニウム製であって、厚さが２５μｍ程度、幅が１００ｍｍ、ピッチが３．１ｍｍ程度、山の高さが１．８ｍｍ程度である。上述の実施例とは異なり、芯パイプは用いなかった。
【００７２】
このように平板と波板とを用いて構成された円盤状のハニカム基体は、上述の実施例と同様に、両端面を連通して軸方向に延びる多数の通孔を有する。即ち交互にのり巻き状に重ねられた平板と波板の隙間が通孔として構成されている。従って通孔を区画する壁面は平板と波板によって構成されている。この通孔は一方の端面から厚さ方向に延びて他方の端面まで貫通している。
【００７３】
このように構成されたハニカム基体の各通孔を区画する壁面に吸湿剤を担持させてテストピースを製造した。
【００７４】
テストピースNo.1として、図３に示すように、このハニカム基体の軸方向の長さ１００ｍｍを５０ｍｍずつの２つの領域に分けて、Ｘで示す一端側の領域における通孔を区画する壁面にはシリカ粉末を担持させ、Ｙで示す他端側の領域における通孔を区画する壁面にはゼオライト粉末を担持させた吸湿体を作製した。
【００７５】
ハニカム基体の各通孔を区画する壁面に以下のようにシリカ粉末を担持した。シリカゾルと鉱物系のバインダとシリカ粉末とを混合したスラリーを用意した。このスラリーは、シリカゾルを５重量部、バインダとしてセピオライト粉末を１０重量部、シリカ粉末を１００重量部用いて、これらに適切な水を加えて得ることができる。
【００７６】
このスラリーに上述のハニカム基体の一端側の領域を５０ｍｍまで浸した後、余分なスラリーを吹き払ってコーティングした。そしてスラリーが表面に付着した状態で２００℃の温度で乾燥することによって、シリカ粉末を通孔を区画する壁面に担持した。
【００７７】
次にハニカム基体の各通孔を区画する壁面に以下のようにゼオライト粉末を担持した。シリカゾルと鉱物系のバインダとゼオライト粉末とを混合したスラリーを用意する。このスラリーは、シリカゾルを５重量部、バインダとしてセピオライト粉末を１０重量部、ゼオライト粉末を１００重量部用いて、これらに適切な水を加えて得ることができる。
【００７８】
このスラリーに既に一端側の領域にシリカ粉末を担持したハニカム基体の他端側の領域を５０ｍｍまで浸した後、余分なスラリーを吹き払ってコーティングした。そしてスラリーが通孔を区画する壁面に付着した状態で２００℃の温度で乾燥することによって、ゼオライト粉末を通孔を区画する壁面に担持した。
【００７９】
なおテストピースNo.1の吸湿体においては、シリカ粉末の担持量は４．６ｇで、ゼオライト粉末の担持量は４．７ｇであった。
【００８０】
テストピースNo.2として、上述のハニカム基体の通孔を区画する壁面の一端側から他端側までの全域にシリカ粉末を担持させた吸湿体を作製した。このシリカ粉末はテストピースNo.1において上述のハニカム基体にシリカ粉末を担持させたのと同様の方法で担持させた。即ちシリカゾルを５重量部、バインダとしてセピオライト粉末を１０重量部、シリカ粉末を１００重量部用いて、これらに適切な水を加えて得たスラリーに上述のハニカム基体の全体を浸した後、余分なスラリーを吹き払ってコーティングした。そしてスラリーが通孔を区画する壁面に付着した状態で２００℃の温度で乾燥することによって、シリカ粉末を通孔を区画する壁面に担持した。この場合のシリカ粉末の担持量は９．４ｇであった。
【００８１】
テストピースNo.3として、上述のハニカム基体の通孔を区画する壁面の一端側から他端側までの全域にゼオライト粉末を担持させた吸湿体を作製した。このゼオライト粉末はテストピースNo.1においてハニカム基体にゼオライト粉末を担持させたのと同様の方法で担持させた。即ちシリカゾルを５重量部、バインダとしてセピオライト粉末を１０重量部、ゼオライト粉末を１００重量部用いて、これらに適切な水を加えて得たスラリーにハニカム基体の全体を浸した後、余分なスラリーを吹き払ってコーティングした。そしてスラリーが通孔を区画する壁面に付着した状態で２００℃の温度で乾燥することによって、ゼオライト粉末を通孔を区画する壁面に担持した。なおゼオライト粉末の担持量は９．３ｇであった。
【００８２】
これらのテストピースNo.1、No.2及びNo.3を用いて各テストピースの除湿量を測定した。この除湿量は、これらのテストピースを図４に示す吸着用簡易実験機２００にセットして水分を吸着させ、次にテストピースの向きを反転させて図５に示す再生用簡易実験機３００にセットしてテストピースを再生させるということを５回繰り返して行った。このテストピースの吸着と再生を繰り返す際に吸着後のテストピースの重量と再生後のテストピースの重量を測定してその差の平均を除湿量として求めた。
【００８３】
なおテストピースNo.1については、再生用簡易実験機３００にセットする場合にシリカ粉末が担持されている端面側から空気が導入され、ゼオライト粉末が担持されている端面側から空気が放出され、吸着用簡易実験機２００にセットする場合にゼオライト粉末が担持されている端面側から空気が導入され、シリカ粉末が担持されている端面側から空気が放出される場合を試験例１とした。試験例１は、本発明のガス交換装置を実施した場合のように、シリカ粉末が担持されている端面側から乾燥した空気が導入され、ゼオライト粉末が担持されている端面側から湿った空気が導入される場合に相当する。
【００８４】
そして試験例１とは逆の場合即ち再生用簡易実験機３００にセットする場合にゼオライト粉末が担持されている端面側から空気が導入され、シリカ粉末が担持されている端面側から空気が放出され、吸着用簡易実験機２００にセットする場合にシリカ粉末が担持されている端面側から空気が導入され、ゼオライト粉末が担持されている端面側から空気が放出される場合を試験例２とした。
【００８５】
またテストピースNo.2を用いた場合を試験例３とした。
【００８６】
テストピースNo.3を用いた場合を試験例４とした。
【００８７】
なお吸着用簡易実験機２００及び再生用簡易実験機３００に上記３種類のテストピースがセットされるが、これらのテストピースについていずれも図４及び図５においては同一の符号Ａを用いた。以下詳細に説明する。なお比較試験の条件は表１に示す。なお表１中「吸着」とは吸着用簡易実験機２００にテストピースをセットした１回当たりの時間であり、「再生」とは再生用簡易実験機３００にテストピースをセットした１回当たりの時間である。
【００８８】
図４に示す吸着用簡易実験機２００は、エアコンプレッサ２１０とレギュレータ２２０と第１恒温槽２４０と第２恒温槽２４１と整流板２６０と第１ＰＶＣパイプ２５０、第２ＰＶＣパイプ２５１、第３ＰＶＣパイプ２５２等を有しており、上述のテストピースＡが第２ＰＶＣパイプ２５１と第３ＰＶＣパイプ２５２との間の位置にセットされるようになっている。なお第１恒温槽２４０と第２恒温槽２４１には水が容れられている。また第２恒温槽２４１に入れられている水は４０℃に加熱されている。
【００８９】
この吸着用簡易実験機２００を以下のように用いて、テストピースＡに空気中の水分を吸着させた。エアコンプレッサ２１０からレギュレータ２２０によって空気の風速を調節しつつ第１パイプ２３０を通過させて、第１恒温槽２４０に溜められた水の中に導入した。第１恒温槽２４０に溜められた水の中に導入された空気はバブリングを生じさせて水分を含むことになる。そしてこの水分を含んだ空気を第２パイプ２３１を通過して第２恒温槽２４１に導入した。第２パイプ２３１はゴムチューブ２３２と連通しており、ゴムチューブ２３２は第２恒温槽２４１に溜められた水の中に沈められており、ゴムチューブ２３２を通過する空気を加熱するように設定されている。そしてこの第２恒温槽２４１を経て加熱された空気は第３パイプ２３３を通過して、第１ＰＶＣパイプ２５０に導入される。そして第１ＰＶＣパイプ２５０に導入された空気は、整流板２６０を通過して第２ＰＶＣパイプ２５１を経てテストピースＡに導入される。テストピースＡに導入された空気はテストピースＡによって水分を除湿されて、第３ＰＶＣパイプ２５２を通過して外部に放出された。なおテストピースＡに導入される空気は風速が２ｍ／秒、温度が４０℃、湿度が５５％とした。またテストピースＡが吸着用簡易実験機２００にセットされて水分を吸湿する時間は１回について９０秒とした。このように水分を吸湿した後、上述したようにテストピースＡの重量を測定した。
【００９０】
図５に示す再生用簡易実験機３００は、ホットブラスタ３１０とこのホットブラスタ３１０と第４ＰＶＣパイプ３２０と第５ＰＶＣパイプ３２１とを有している。第４ＰＶＣパイプ３２０は、ホットブラスタ３１０の温風送出管３１１に装着されており、テストピースＡは第４ＰＶＣパイプ３２０と第５ＰＶＣパイプ３２１との間にセットされるようになっている。
【００９１】
図４に示す吸着用簡易実験機２００にセットされて水分を吸着したテストピースＡは、上述したように向きを反転させて図５に示す再生用簡易実験機３００にセットされることになる。そしてこの再生用簡易実験機３００を用いてテストピースＡを乾燥させてテストピースＡを再生した。この場合ホットブラスタ３１０の温風送出管３１１から第４ＰＶＣパイプ３２０に温風を送出して、テストピースＡに温風を導入した。テストピースＡを通過して、テストピースＡを乾燥させた温風は第５ＰＶＣパイプ３２１を経て、外部に放出された。テストピースＡに導入される空気は、風速が２ｍ／秒、温度が１２０℃とした。またテストピースＡが再生用簡易実験機３００にセットしてテストピースを再生する時間は１回について３０秒とした。
【００９２】
【表１】
0004674009.tif 000002
【００９３】
比較試験の結果を表２及び図６に示す。表２及び図６から明らかなように試験例１の場合が最も優れた除湿量を得ることができた。
【００９４】
これはシリカ粉末とゼオライト粉末は、水分を吸着しまた再生する吸着帯域が異なっていると考えられるからである。シリカ粉末とゼオライト粉末とを比較すると、シリカ粉末の方がより乾燥したガスで再生され、ゼオライト粉末は湿ったガスでも再生され得ると考えられるからである。従ってシリカ粉末は、乾燥したガスが導入される側に配置して、ゼオライト粉末は湿ったガスが導入される側に配置することによって効率よくこれらの吸湿剤を再生することができ、従って水分の吸湿性能を発揮させることができると考えられる。
【００９５】
試験例２〜４においてはこのような機構を発揮できないことから除湿量が低いと考えられる。
【００９６】
【表２】
0004674009.tif 000003
【００９７】
なお図７に吸着剤としてシリカ粉末のみを用いた試験例３と吸着剤としてゼオライト粉末のみを用いた試験例４が先の比較試験において水分を吸着している吸着帯域をそれぞれ示す。なお図７において、再生用簡易実験機に１０分間セットして乾燥させたときの初期重量を０とし、吸着用簡易実験機に１０分間セットして水分を吸着させたときの飽和重量を１とした。このように試験例３と試験例４とは水分の吸着帯域が異なっている。シリカ粉末を用いた試験例３の方が、ゼオライト粉末を用いた試験例４よりも吸着帯域が低いことが分かる。
【００９８】
【発明の効果】
本発明のガス交換装置は、効率よく吸湿剤の吸湿性能を再生させることができ、吸湿剤の吸湿性能を効率よく発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例のガス交換装置の概要を示す図である。
【図２】  実施例のガス交換装置の吸湿体の軸直角断面の一部を示す図である。
【図３】  テストピースNo.1の概略を示す図である。
【図４】  吸着用簡易実験機の概略を示す図である。
【図５】  再生用簡易実験機の概略を示す図である。
【図６】  比較試験の結果を示す図である。
【図７】  試験例３と試験例４の吸着帯域を示す図である。
【符号の説明】
１０：第１部材      ２０：第２部材
３０：芯パイプ
４０：平板          ５０：波板
６０：担持層        ７０：通孔
８０：仕切り板      ９０：ヒータ
１００：ガス交換装置
２００：吸着用簡易実験機
２１０：エアコンプレッサ
２２０：レギュレータ
２３０：第１パイプ    ２３１：第２パイプ
２３２：ゴムチューブ  ２３３：第３パイプ
２４０：第１恒温槽    ２４１：第２恒温槽
２５０：第１ＰＶＣパイプ
２５１：第２ＰＶＣパイプ
２５２：第３ＰＶＣパイプ
２６０：整流板
３００：再生用簡易実験機
３１０：ホットブラスタ
３１１：温風送出管
３２０：第４ＰＶＣパイプ
３２１：第５ＰＶＣパイプ
Ａ：テストピース
【図１】
0004674009.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004674009.tif 000009
【図７】
0004674009.tif 000010