(57)【要約】【課題】優れた除湿特性をえることができる除湿材、除湿ロータ、及び、デシカント空調装置を提供する。【解決手段】除湿ロータ１０は、例えば、コルゲート状に加工された紙や繊維よりなる支持体１１を有しており、厚さ方向に微細な貫通孔が多数設けられた構造となっている。支持体１１には、例えば、ポリ（４−スチレンスルホン酸）をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）を含有する除湿材が含浸されている。これにより、安定して高い水分の吸着能力及び脱着能力を得ることができる。よって、デシカント空調装置として、優れた性能を得ることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ（４−スチレンスルホン酸）をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）を含有することを特徴とする除湿材。
【請求項２】
電圧を印加するか、又は、電流を流すことにより、吸着した水分を脱着させることを特徴とする請求項１記載の除湿材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の除湿材を内蔵したことを特徴とする除湿ロータ。
【請求項４】
請求項３記載の除湿ロータを備えたことを特徴とするデシカント空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除湿材、除湿材を内蔵する除湿ロータ、及び、これを備えたデシカント空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築分野の省エネルギー化が注目されており、様々な方法で省エネルギーが推し進められている。オフィスビル等の民生部門における空調エネルギー消費は照明と並んで大きく、省エネルギー化が強く望まれている。中でも、デシカント空調は過冷却除湿・再熱方式に比べ、低いエネルギーで直接湿度を取り除くことができ、また、温湿度を別々に制御することができることから、省エネルギー化に貢献する技術である。
【０００３】
デシカント空調の性能は除湿材の性能に大きく依存している。従来より、除湿材としては、シリカゲル、活性炭、活性アルミナ、又は、ゼオライトなどが一般的に知られている。これら除湿材は、工業用途では水分を吸着した除湿材を加熱することで水分を除去して再生し、除湿材として再利用する方式が一般的である。例えば、特許文献１には、多孔質粉末にシリカゾルを混合して吸放出特性を改良した多孔質壁材が記載されている。また、特許文献２には、除湿ロータの除湿材として、ゼオライトの粉末を固形化して球体の表面に複数の突起を形成したものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１０４３５３号公報
【特許文献２】特開２０００−６１２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらは従来から知られている材料を用いたものであり、十分に満足できる特性を得ることは難しい。そこで、より高い特性を得ることができる新しい除湿材の開発が望まれていた。
【０００６】
本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、優れた除湿特性を得ることができる除湿材、除湿ロータ、及び、デシカント空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の除湿材は、ポリ（４−スチレンスルホン酸）をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）を含有するものである。
【０００８】
本発明の除湿ロータは、本発明の除湿材を内蔵するものである。
【０００９】
本発明のデシカント空調装置は、本発明の除湿ロータを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ポリ（４−スチレンスルホン酸）をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）を含有するようにしたので、安定して高い水分の吸着能力及び脱着能力を得ることができる。よって、デシカント空調装置として、優れた性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ポリ（４−スチレンスルホン酸）及びポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）のモノマー配列（１次構造）を表す図である。
【図２】ポリ（４−スチレンスルホン酸）をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）のポリイオンコンプレックス（２次構造）を表す概念図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る除湿材の水蒸気の吸着等温線を表す特性図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る除湿ロータの構成を表すものである。
【図５】本発明の一実施の形態に係るデシカント空調装置の構成を表すものである。
【図６】図４に示した除湿ロータの除湿性能を表す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
本実施の形態に係る除湿材は、ポリ（４−スチレンスルホン酸）をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）を含有するものである。以下、ポリ（４−スチレンスルホン酸）（ｐｏｌｙ（４−ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ)）はＰＳＳと表し、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ)）はＰＥＤＯＴと表し、ポリ（４−スチレンスルホン酸）をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）はＰＥＤＯＴ／ＰＳＳと表す。
【００１４】
ＰＳＳ及びＰＥＤＯＴは、それぞれ、図１に示すようなモノマー配列（１次構造）からなる。ＰＥＤＯＴは、チオフェン環のβ位に電子供与性の高いエチレンジオキシ環が結合することで、α位の反応性がまし、重合時のα−βやβ−β結合による構造欠陥がなく直線的である。また、硫黄−酸素原子間の分子内相互作用によりπ共役鎖の平面性が高く、６〜１８量体のオリゴマーであると考えられる。
【００１５】
図２にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳのポリイオンコンプレックス（２次構造）の概念図を示す。ＰＥＤＯＴが酸化されると、ラジカルカチオン（ポーラロン）やジカチオン（バイポーラロン）となり、ＰＳＳのスルホン酸イオンと静電結合することでポリイオンコンプレックス（２次構造）を形成している。ＰＳＳには、ＰＥＤＯＴカチオンの電荷バランスをとるための対イオン（ドーパントイオン）と、水に不溶なＰＥＤＯＴを安定分散させる分散剤としての機能がある。
【００１６】
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳのコロイド（３次構造）は、扁平楕円体モデルで表され、水に不溶なＰＥＤＯＴが集合した核（コア）を親水的なＰＳＳ（シェル）が取り囲んだコアシェル構造を形成している。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは、例えば、薄膜、ファイバー、又は、フィルム状などに成形することが可能であり、また、例えば、支持体の上に薄膜状に形成してもよく、支持体に含浸させるようにしてもよい。なお、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳには、例えば、エチレングリコールを添加して用いてもよい。
【００１７】
図３に、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの吸着等温線を示す。吸着等温線は、相対圧に対する水蒸気の吸着量及び脱着量の変化を表したものである。測定は、吸着、脱着共に、２５℃の温度条件下で蒸気吸着測定装置で行った。図３において、吸着過程は実線、脱着過程は破線で表している。また、図３には、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳと同様にして測定したシリカゲル及びゼオライトの吸着等温線も合わせて示す。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳと同様に、吸着過程は実線、脱着過程は破線で表している。
【００１８】
図３に示したように、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳによれば、シリカゲル及びゼオライトに比べて、相対圧に応じた水蒸気の吸着量及び脱着量の変化率が全域で安定しており、かつ、吸着量及び脱着量が大きいことが分かる。すなわち、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳによれば、安定して高い水分の吸着能力及び脱着能力を得ることができる。
【００１９】
なお、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳに水分を吸着させる場合には、例えば、水分を含む空気をＰＥＤＯＴ／ＰＳＳに接触させることにより、吸着させることができる。水分を吸着させたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳから水分を脱着させる、すなわち、水分を吸着させたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを再生するには、例えば、加熱することにより脱着させることができる。また、電圧を印加したり、電流を流すことにより、脱着させることも考えられる。
【００２０】
図４は本実施の形態にかかる除湿ロータ１０の構成を表すものである。この除湿ロータ１０は、例えば、コルゲート状に加工された紙や繊維よりなる支持体１１を有しており、厚さ方向に微細な貫通孔が多数設けられた構造となっている。支持体１１には、例えば、上述したＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの溶液が含浸され乾燥されることにより、除湿材として固定されている。支持体１１は、コルゲート形状によらず、ハニカム状、メッシュ状等、空気の通り道があれば形状は問わない。また、支持体１１を用いずに、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳをフィルム状に加工し、それをコルゲート状又はハニカム状等に加工するようにしてもよい。
【００２１】
除湿ロータ１０は、例えば、回転軸１２に支持され、図示しないモータの駆動により回転するように構成されている。この除湿ロータ１０は、例えば、上下半分又は左右半分に仕切り、片方を除湿側、もう片方を再生側として、除湿ロータ１０を回転させながら、除湿する処理空気と再生する再生空気とを反対方向に通過させることにより、連続して除湿することができる構造となっている。
【００２２】
図５は本実施の形態に係るデシカント空調装置２０の構成を表すものである。このデシカント空調装置２０は、例えば、空調室２１を備えており、空調室２１の内部は、給気室２１Ａと排気室２１Ｂとに分離されている。給気室２１Ａの内部には、例えば、フィルタ２２、給気ファン２３、除湿ロータ１０、及び、顕熱交換ロータ２４が順に配列されており、給気ファン２３により、室外等から除湿する処理空気を取り込み、除湿した空気を室内に供給するようになっている。排気室２１Ｂの内部には、例えば、フィルタ２５、顕熱交換ロータ２４、温水コイル等よりなる加熱器２６、除湿ロータ１０、及び、排気ファン２７が順に配列されており、排気ファン２７により、室内又は室外から再生するための再生空気を取り込み、除湿ロータ１０を再生させた空気を室外等に排気するようになっている。
【００２３】
また、除湿ロータ１０及び顕熱交換ロータ２４は、例えば、一部が給気室２１Ａに位置し、他の一部が排気室２１Ｂに位置するようにそれぞれ配設されており、回転することにより、給気室２１Ａと排気室２１Ｂとを交互に通過するように構成されている。なお、顕熱交換ロータ２４は、設けなくてもよく、必要に応じて設けることが好ましい。
【００２４】
このデシカント空調装置２０では、例えば、給気ファン２３により室外等から処理空気が給気室２１Ａに取り込まれ、除湿ロータ１０により除湿され、顕熱交換ロータ２４により温度が調節されて室内に供給される。また、室内又は室外の空気は、排気ファン２７により再生空気として排気室２１Ｂに取り込まれ、顕熱ロータ２４、除湿ロータ１０を通り、室外等に排気される。
【００２５】
その際、除湿ロータ１０は、例えば、図示しないモータによりゆっくり回転される。除湿ロータ１０の給気室２１Ａの側では、例えば、室外等から取り込まれた湿った処理空気が除湿材に接触し、水分が除湿材に吸着されて、乾燥した空気が排出される。これにより、除湿が行われる。また、除湿ロータ１０の排気室２１Ｂの側では、例えば、顕熱交換ロータ２４及び加熱器２６により再生空気が加熱され、その熱により除湿材に吸着された水分を脱着（蒸発）させて、室外等に放出する。これにより、除湿材の再生が行われる。
【００２６】
なお、除湿材にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いて、図４に示した除湿ロータ１０の一部を再現した直方体のデシカントユニットを作製し、除湿と再生の２つの流路をダンパーにより交互に切りかえることにより除湿と再生を再現し、温湿度センサーにより除湿ロータ１０の除湿性能を評価した。デシカントユニットに供給する空気の温度、湿度、及び、供給風量は、除湿時が、温度３３℃、湿度６０％、面風速１．２５ｍ３／ｈとし、再生時が、温度５０℃、湿度１０％、面風速１．２５ｍ３／ｈとした。除湿と再生は１分間隔で繰り返した。
【００２７】
図６に、デシカントユニットの入口と出口の絶対湿度の時間変化を示す。図６に示したように、本実施の形態に係る除湿ロータ１０によれば、除湿と再生を繰り返し行っても、除湿及び再生について一定の性能が得られることが分かる。また、除湿性能は、風量・再生温度など他の条件が一定であれば、除湿時のデシカントユニットの入口と出口の絶対湿度差で評価することができる。本実施の形態に係る除湿ロータ１０によれば、入口と出口の絶対湿度差について高い値を得ることができ、優れた除湿性能が得られることが分かる。
【００２８】
このように本実施の形態によれば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含有するようにしたので、安定して高い水分の吸着能力及び脱着能力を得ることができる。よって、デシカント空調装置として、優れた性能を得ることができる。
【００２９】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、各構成要素について具体的に説明したが、全ての構成要素を備えている必要はなく、また、他の構成要素を備えていてもよい。
【００３０】
また、上記実施の形態では、室外から空気を取り込み温湿度を調整して室内に供給する場合について説明したが、室内の温湿度を調整して循環させるようにしてもよい。更に、上記実施の形態では、除湿した空気を室内に供給する場合について説明したが、乾燥時期においては、除湿ロータ１０から水分を脱着することにより加湿した空気を室内に供給するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
空調に用いることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０…除湿ロータ、１１…支持体、１２…回転軸、２０…デシカント空調装置、２１…空調室、２１Ａ…給気室、２１Ｂ…排気室、２２…フィルタ、２３…給気ファン、２４…顕熱交換ロータ、２５…フィルタ、２６…加熱器、２７…排気ファン
【図１】
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【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】
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