(57)【要約】【課題】吸着材本来の優れた吸脱着特性を損なうことなく、かつ、吸着材の落下や吸着素子の破損を回避でき、形状の自由度も大きい吸着材シートおよび吸着素子、冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】接触する空気に含まれる水蒸気を吸着し、接触する空気により水蒸気を脱着する吸着材と、水蒸気を吸着しない材料からなり、吸着材を保持するための基材シートと、水蒸気を吸着しない材料からなり、吸着材を基材シートに固定するための接着剤とを備えることを特徴とする吸着材シート。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触する空気に含まれる水蒸気を吸着し、接触する空気により水蒸気を脱着する吸着材と、
水蒸気を吸着しない基材シートと、
この基材シートに前記吸着材を固定するための水蒸気を吸着しない接着剤とを備えることを特徴とする吸着材シート。
【請求項２】
前記基材シートおよび前記接着剤は樹脂からなり、
前記吸着材は前記基材シートおよび前記接着剤の融点よりも低い温度の空気で水蒸気を脱着することを特徴とする請求項１に記載の吸着材シート。
【請求項３】
前記基材シートは、金属繊維からなることを特徴とする請求項１に記載の吸着材シート。
【請求項４】
少なくとも２枚の前記基材シートで前記吸着材を挟みこんで保持し、前記接着剤で固定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の吸着材シート。
【請求項５】
前記基材シートの材料となる繊維間に前記吸着材を保持し、前記接着剤で固定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の吸着材シート。
【請求項６】
前記吸着材は、水蒸気の相対圧力が０．３以上０．８以下の範囲で吸脱着現象が生じる均一な直径の細孔を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の吸着材シート。
【請求項７】
前記基材シートおよび前記接着剤は、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリイソブチレン、ポリエステル、ポリ四フッ化エチレン、ポリオレフィン、塩化ビニリデン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂のいずれか１つ以上のポリマー繊維および／またはポリマー樹脂からなることを特徴とする請求項２に記載の吸着材シート。
【請求項８】
前記基材シートおよび前記接着剤は、疎水性非極性基を側鎖にもつポリマー繊維および／またはポリマー樹脂からなることを特徴とする請求項２に記載の吸着材シート。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の吸着材シートを環状にして成形し、水蒸気を含む空気の流路と再生用空気の流路とに位置するベルト状吸着フィルタと、
該ベルト状フィルタを、環状内側から張り支える少なくとも２本の支柱と、
該支柱に張り支えられた前記ベルト状フィルタを前記水蒸気を含む空気の流路と前記再生用空気の流路とに順に位置させるための循環駆動機構と
を備えることを特徴とする吸着素子。
【請求項１０】
前記ベルト状吸着フィルタを加熱する加熱手段を備え、
前記循環駆動機構は、前記加熱手段により加熱された前記ベルト状吸着フィルタを前記再生用空気の流路に位置させることを特徴とする請求項９記載の吸着素子。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の吸着材シートにプリーツを成形して伸縮可能としたプリーツ状吸着フィルタと、
該プリーツ状吸着フィルタを伸縮させて水蒸気を含む空気の流路と再生用空気の流路とに位置させる伸縮駆動機構と
を備えることを特徴とする吸着素子。
【請求項１２】
前記プリーツ状吸着フィルタに流入する再生用空気を加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項１１に記載の吸着素子。
【請求項１３】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の吸着材シートがコルゲート形状またはハニカム形状に形成されるとともに回転中心に巻き取られて形成された円柱形のローターと、
該ローターを回転させ、水蒸気を含む空気の流路と再生用空気の流路とに位置させる回転駆動機構と
を備えることを特徴とする吸着素子。
【請求項１４】
前記ローターに流入する再生用空気を加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項１３に記載の吸着素子。
【請求項１５】
請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の吸着素子を備え、
前記水蒸気を含む空気の流路を対象空間に位置させるとともに前記再生用空気の流路を前記対象空間の外に位置させて前記対象空間を除湿し、前記水蒸気を含む空気の流路を前記対象空間の外に位置させるとともに前記再生用空気の流路を前記対象空間に位置させて前記対象空間を加湿することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の水分を吸脱着する機能をもつ吸着材シート、その吸着材シートを用いた吸着素子（除加湿装置）および吸着素子を用いた空気調和装置などの冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、所定の空間内を空気調和する際、デシカント空調と呼ばれる除湿又は加湿（主として除湿であるため、以下、除湿を行うものとして説明する）によって湿度を制御する空気調和方法がある。これは、ローター駆動方式のデシカント装置が有する、例えば粒子状の吸着材によって、大気中に存在する水蒸気（水分）を吸着することで除湿を行い、湿度をコントロールして空調などを行うものである。
【０００３】
吸着素子としては、例えば、吸着材を添着した円柱形のローターを、一方の風路に位置する吸着ゾーンと他方の風路に位置する脱着ゾーンに分割した同一面内で回転させるローター方式、吸着材とそれを取り付けた吸着ベルトとを一体化し、このベルト動かすベルト駆動方式などがある。最も一般的なローター方式のデシカント装置では、回転しているローターに、吸着対象となる空気を連続通風して吸着ゾーンにおける吸着材に水蒸気を吸着させると同時に、ヒーターなどの加熱手段を設置してローターの一部を高温に加熱することで脱着ゾーンにおける吸着材から水蒸気を脱着し、連続運転を実現している。
【０００４】
これらの吸着材を保持したローター、吸着ベルトなどにおいて、一般的にシリカゲルやゼオライトなどのセラミックス吸着材と、それを保持する基材、さらには、吸着材と基材を結着させる接着剤などのバインダーなどから構成されている。ここで、デシカント用途に一般的に用いられるシリカゲルやゼオライトなどのセラミックス吸着材は、比較的吸着エネルギーが大きく、脱着時に大きなヒーター入力、すなわち、ローターなどの吸着素子を通過する空気をある程度の高温に加熱しないと水蒸気を脱着することができない。脱着に必要な空気の温度は、例えばシリカゲル、ゼオライトなどの吸着材の場合、約１５０〜２００℃となる。そのため、吸着素子の基材には、脱着ゾーンでのヒーター加熱に対する耐熱性や、基材に吸着材を保持する際に必要な高温の熱プロセス、あるいは、酸・アルカリなどの化学プロセスに対する耐久性などを考慮する必要がある。そこで、従来、基材については、高温に耐えることができ、化学的に安定なガラス繊維やセラミック繊維のものを使用していた。ここで、このような材料（成分）からなる基材がローターなどの吸着素子の体積に占める割合は非常に大きい。さらに、セラミックス吸着材とガラス繊維やセラミック繊維の基材とを繋ぐバインダー（接着剤）として、前記の耐熱性や耐久性の観点から、無機系バインダーとして、例えばシリカゾルやアルミナゾルなどの無機材料が使用されていた。
【０００５】
一方、省エネルギの観点から、従来のシリカゲルやゼオライトに比べて、水蒸気が細孔内部に吸着するための吸着エネルギが弱く、吸着した水蒸気を、従来よりも低温で脱着できる低温再生吸着材が開発され、注目を集めている。例えば毛管凝縮が生じる細孔のサイズ（円形としたときの細孔径。ここでは直径を表すものとする）を精密に制御した、メソポーラス材料や、ＳＡＰＯ（結晶性ケイ酸リン酸アルミニウム）、ＡＬＰＯ（結晶性リン酸アルミニウム）のようなリン酸骨格を有するゼオライトなどでは、１００℃以下の加熱でも吸着に係る水蒸気を脱着（低温再生）できることが報告されている。このような吸着材を用いれば、外部からわずかなエネルギー（熱）を加えるだけで容易に水蒸気を脱着し、吸着材を低温再生することができる。
【０００６】
ここで、上記したガラス繊維やセラミック繊維などの吸着素子の基材は、それ自体が表面に親水基をもつ酸化物であり、かつ、繊維状のために大きな比表面積をもっていることから、基材自身も吸着能力を有している。ローターなどを構成する基材が繊維状であり、水蒸気を吸着可能であることを利用して、保持した吸着材だけでなく、粒子を固定する基材そのものにも十分な水蒸気吸着性能を持たせようとする考え方がある（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
例えば特許文献１では、ローターなど水蒸気の吸着を目的とした吸着素子に対して、メインの吸着材であるゼオライトだけでは吸着容量が小さく、多湿な空気環境から水分を除湿するには能力が不足しているので、従来のガラス繊維やセラミック繊維などの基材に替わって、イオン交換樹脂の基材を使用した吸着材シートなどが示されている。具体的には、イオン交換樹脂が気相中で水蒸気を効果的に吸着することを利用して、スチレンをグラフト重合させた繊維状のイオン交換樹脂で構成された不織布を基材として使用し、これをゼオライトが分散したリチウムシリケート溶液中に浸漬することによって、ゼオライトが添着したイオン交換樹脂の不織布シートを得る方法などが開示されている。この吸着素子の構成では、例えば吸着材であるゼオライトの細孔が水蒸気を吸着した水分で満杯になった後でも、基材であるイオン交換樹脂がさらに水蒸気を吸着することができる。そのため、多湿な空気環境下でも、吸着材と基材の両方でトータルとして大きな吸着能を得られる効果があるとしている。
【特許文献１】特開２０００―８４４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特許文献１のように、吸着材を添着させた基材に水蒸気の吸着性能を持たせることは、トータルの吸着量を増加させるという点では効果的である。しかしながら、本来の吸着材の吸脱着特性とイオン交換樹脂などの基材の吸脱着特性とが異なると、本来、意図する性能が発揮させることが困難であるいう問題があった。
【０００９】
特に、上記の低温再生可能な吸着材は、吸脱着に係る挙動がほぼ同じである所定のサイズの細孔をできる限り多く形成することで、特定の相対圧力領域で吸脱着現象が急激に生じ、吸着等温線が急峻な立ち上がり（立ち下がりも含む。以下同じ）を示す吸脱着特性を有することが大きな特徴である。一方、ガラス繊維やイオン交換樹脂など、それ自身が吸水性をもつ基材において形成される細孔の径（以下、細孔径という）を制御することが難しく、バラツキが生じる。細孔径にバラツキが生じることで、毛管凝縮が生じる相対圧力も異なり、吸着等温線はなだらかな立ち上がりを示す吸脱着特性を有する。そのため、基材と低温再生可能な吸着材との吸脱着特性は異なる。
【００１０】
基材自体は吸着材と比べるとそれほど比表面積が大きな繊維や樹脂ではないため、単位体積（面積）あたりでは吸脱着する水蒸気の量は多くはない。ただ、ローターやベルトを構成する主となる部材であるため、添着する吸着材の量に比べて数十倍〜数百倍の重量の基材が必要となり、その体積も大きい。そのため、基材の吸脱着特性が全体における水蒸気吸脱着特性に占める割合は大きいものとなる。したがって、例えば吸着材の吸脱着特性に基づいて狙った低温再生のデシカント条件では、吸脱着特性の異なる基材において吸脱着が行われず、吸着素子全体としては一気に吸脱着を行うことができない。このように、吸着材が本来もっている吸脱着特性とは異なり、吸着素子全体としては吸着等温線が大きく鈍化してしまう。つまり、低温再生可能な吸着材の特性を妨げてしまうという問題が生じていた。
【００１１】
また、上記のような従来の吸着素子においては、ガラス繊維やセラミックス繊維など無機繊維材料の基材にセラミックス吸着材の粒子を固定する際に、無機バインダーを使用して高温での熱処理が必要となる。このとき、基材繊維と吸着材粒子とは点接触で固定されているに過ぎず、無機バインダーで固められた吸着素子全体が硬くて脆い構造体となるため、回転や運搬時の振動などの機械的な衝撃で吸着材が吸着素子から落下したり、吸着素子の一部が破損したりする問題があった。さらに、このような硬くて脆い吸着素子は、ローターなど単純な回転機構程度の動きには対応できるものの、形状変形の自由度が少なく、吸着素子が取り得る形状やサイズ、可動方式の自由度が制限される問題があった。さらには、細孔をもつ吸着材をローターに添着する際、吸着材が高温に曝されるために、本来の吸脱着特性が劣化してしまう問題も内在していた。
【００１２】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、吸着材本来の優れた吸脱着特性を損なうことなく、かつ、吸着材の落下や吸着素子の破損を回避でき、形状の自由度も大きい吸着材シートおよび吸着素子、さらには、冷凍サイクル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】
【００１３】
本発明に係る吸着材シートは、接触する空気に含まれる水蒸気を吸着し、接触する空気により水蒸気を脱着する吸着材と、水蒸気を吸着しない基材シートと、この基材シートに前記吸着材を固定するための水蒸気を吸着しない接着剤とを備えるものである。基材と接着剤に水蒸気を吸着しない物質を用いることにより、吸着材がもつ本来の吸着性能、例えば、低温で実現可能な吸脱着性能や急峻な吸脱着性能などを十分に発揮する吸着材シートを得るようにする。そして、この基材シートおよび接着剤の材質は、水蒸気を吸着しないものであれば、無機材料や有機材料に限定するものではない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基材シートと接着剤とに水蒸気を吸着しない材料（成分）を用いて吸着材シートを構成することにより、吸着材以外の構成材料の影響を受けることなく、吸着材がもつ本来の吸着性能、例えば、低温で実現可能な吸脱着性能や急峻な吸脱着性能などを十分に発揮する吸着材シートを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る内容を詳細に説明する。まず、以下の実施の形態で説明する吸着材シートは、例えば粒子状の吸着材と、吸着材を保持するための基材をシート（平面）状にした基材シートと、例えば基材シートを構成する繊維を接着による固定したり、吸着材を基材シートに固定するためのバインダーとなる接着剤とで構成されている。この吸着材シートでは、吸着材の本来の吸脱着特性を十分発揮することができるように、基材シートと接着剤とは空気中の水蒸気を吸着しないような材料とするものとする。ここでは、まず本発明に係る吸着材について説明する。
【００１６】
また、本発明に係る吸着材は、空気（大気）中の水蒸気をよく吸着することができるように、比表面積が３００ｍ2 ／ｇ以上の多孔質物質とする。例えば、吸着材シート自体が移動などをする場合には軽量である方が都合がよい。ただ、吸着材を単に少なくして軽量にすると、水蒸気の吸脱着効果が少なくなる。吸着材の重さに対する吸脱着効果を高めるためには、比表面積が大きい方がよい。また、繊維状の基材シートの比表面積との差異が少ないと、上記のように吸着材本来の吸脱着特性を発揮しづらくなる。これらのことを考えると、吸着材の比表面積は大きいほどよく、３００ｍ2 ／ｇを基準として、それ以上あれば本発明に係る吸着材シートが有する効果をさらに発揮できるものと考えられる。
【００１７】
また、水蒸気の相対圧力（相対湿度）が０．３以上０．８以下の範囲で急峻な水蒸気の吸脱着現象が生じるように、相対圧力に合わせた細孔径を均一にできる限り多く有するようにしている。また、基材シートおよび接着剤のいずれの融点よりも低い温度（例えば１００℃以下）の空気により吸着した水蒸気を脱着することが可能である。例えば、基材シートなどが樹脂の場合には融点が低く、これらの融点より低い温度の空気で脱着するようにすることで基材シートや接着剤にダメージを与えることなく省エネルギを実現することができる。
【００１８】
上記のように、特定の相対圧力領域で急峻な吸脱着現象が生じる理由は毛管凝縮現象に拠る。毛管凝縮現象とは、温度が下がった場合などに気体の一部が液体に相変化する現象である。例えば、細孔内部のような３次元的に制限された空間（毛管）では、界面で発生する表面張力のために、細孔内部の気体分子が分子同士で引き合うよりも、細孔壁に引かれるほうが安定な場合があり、この場合に細孔壁に引かれた気体分子は容易に液化（凝縮）することが知られている。気体分子が次々と液化していくことで、細孔内部は液体（水蒸気に係る水分）で満たされることになり、その数が多ければ、細孔内部を埋め尽くす大きな吸着量が期待できる。さらには、通常の気体分子の吸着現象では、細孔壁との相互作用で気体分子は強く吸着されているため、脱着する際には大きな脱着エネルギーが必要となる。これに対して、毛管凝縮で細孔内部に満たされた分子は比較的弱い脱着エネルギーで脱離が可能なことから、脱着に必要な入力エネルギーを小さくすることができ、特に繰り返し吸脱着を行うような場合にはエネルギー的に非常に有利となる特徴をもつ。そして、このように、径の大きさが制御された吸着材が本来有する水蒸気の吸脱着特性は、基材シート、接着剤のような吸着材以外の部材が水蒸気の吸着能を持たない場合（逆にいえば、吸着能を持つ部材に邪魔されない場合）により優れたものとなる。
【００１９】
ここで、相対圧力と毛管凝縮現象が生じる細孔サイズの関係は以下の次式（１）に示すケルビン式で示すことができる。毛管凝縮現象が発生する際の相対圧力（平衡圧）をＰ／Ｐ0 で示した場合の両者の関係を次式（１）に示す。
【数１】
2009101275.tif 000003
【００２０】
ここで、ｖl は凝縮分子体積、γは表面張力  θ  は毛細管に接触する際の角度  Ｒ  は気体定数（８．３１［Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ］）、Ｔは絶対温度、ｒは細孔の半径を示している。例えば、急峻な吸脱着が生じる水蒸気の相対湿度が０．３よりも小さい吸着材の場合、（１）式より吸着材の細孔径も小さくなる。そのため、細孔の容積が小さくなり吸着できる水蒸気の容量の絶対量が減少するだけでなく、毛管が狭まる分、細孔壁との相互作用も強くなる。そのため、脱着に大きなエネルギーを加える必要があり、例えば、１００℃以上の大きな脱着エネルギーが必要となってしまうことがある。一方、急峻な吸脱着が生じる水蒸気の相対湿度が０．８以上であるような吸着材の場合には、水蒸気の相対圧力が０．８以上の極めて多湿な条件下にならないと毛管凝縮現象が生じなくなり、十分な吸着量が得られないので現実的とはいえない。
【００２１】
そのため、以下の実施の形態では、このような急峻な吸脱着現象が生じる相対圧力の範囲を０．３以上０．８以下とし、そのような水蒸気の吸脱着を実現する吸着材のひとつであるメソポーラスシリカ（シリカ系多孔質材料）を例に用いて説明する。
【００２２】
実施の形態１．
実施の形態１では、相対圧力が約０．５において急峻な吸脱着現象が生じるようにするため、（１）式のケルビン式を用いて細孔径を計算し、２．８ｎｍのメソポーラスシリカを調製した吸着材を生成する。ここで、メソポーラスシリカ合成時のテンプレートには、棒状ミセル構造を形成する界面活性剤であるｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリドを用いる。
【００２３】
まず、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）を１：１０の濃度になるようにエタノールで希釈した溶液に、テトラエチルオルソシリケートに対して１：２となる重量のｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリドを溶解させて激しく攪拌する。次に、生成したアルコキシドの合計量に対して０．３ｖｏｌ％（体積パーセント）相当の水が含まれる濃度の塩酸を加え、さらにこの混合溶液を６０分間、２５℃のウォーターバス中で攪拌して、加水分解ゾルを得る。この加水分解ゾルを１２時間放置した後、１５０℃に加熱されたヒーターシート上に約５０μｍの厚さに広げ、そのまま大気中で乾燥させ、ゲル化させる。さらに、このゲル小片をアルミナ製の耐熱容器に移し替え、６００℃、大気中で５時間焼成し、メソポーラスシリカを生成する。
【００２４】
図１は実施の形態１における吸着材となるメソポーラスシリカの２５℃（２９８Ｋ）における水蒸気吸着等温線を表す図である。上記の方法で生成した吸着材を９０℃の恒温槽に６０分間放置し、初期に吸着している水蒸気を脱離する操作を行った後、水蒸気の吸着等温線を測定したものである。図１より、実施の形態１の吸着材が水蒸気の相対圧力０．５付近において急峻な角度での立ち上がりを示しており、吸着現象が生じていることを確認することができる。吸着等温線とは、一定の温度（等温）条件下での各圧力（濃度）における平衡吸着時の吸着量または脱着量を示したものである。図２では、縦軸が対象物（ここでは吸着材）における単位重量あたりの吸着量［ｍｇ／ｇ］、横軸がその温度における飽和蒸気圧力を１とした場合の相対圧力を表す。一般に、毛管凝縮を伴う吸脱着現象では、吸着時と脱着時で吸着量、脱着量にヒステリシスをもつので、吸着時と脱着時でそれぞれ異なる吸脱着特性をもつ水蒸気吸着等温線となる（ただし、同じように急峻な立ち上がりとなる曲線となる。図１では、そのうち、吸着に係る吸着等温線を表すものとする。以下同じ）。また、得られた吸着材の−１９６℃における窒素吸着等温線を測定し、この測定結果からＢＥＴ（Brunauer-Emmett-Teller）法による比表面積を算出したところ、その値は約１２３０ｍ2 ／ｇであった。
【００２５】
ここで、実施の形態１では、細孔径が２．８ｎｍのメソポーラスシリカを吸着材の例として説明したが、所定の吸脱着特性、比表面積などを満たす吸着材であれば、例えば、金属製多孔物質など、吸着材の種類や細孔径、組成などを制限するものではない。また、吸着対象となる空気に含まれる水蒸気の状況に応じて、所定の条件を満たす２種類以上の吸着材を任意の割合で組み合わせて、吸脱着性能を所望の特性に調整することも可能である。
【００２６】
次に、基材シートおよび接着剤について説明する。ここで基材シートおよび接着剤に使用される材料には、有機化学反応により得られる高分子（ポリマー）化合物を繊維状、粒状、塊状に加工した樹脂が使用される。以下の実施の形態で説明する基材、接着剤は、水蒸気を吸着しないポリマー繊維（ポリマー樹脂）、金属繊維で構成するものとする。実施の形態１では、有機化合物であるポリマー繊維、ポリマー樹脂を用いる。ポリマー繊維、ポリマー樹脂としては、例えばポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリイソブチレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ四フッ化エチレン、ポリオレフィン、塩化ビニリデン樹脂、アクリル樹脂のいずれか１つ以上を材料とするとよい。また、疎水性非極性基（例えば、メチル基、エチル基、ベンゼン環などの官能基）を側鎖に有するポリマー繊維、ポリマー樹脂（例えば上記のポリプロピレン、ポリスチレンなど）のように、本質的に水蒸気を吸着する性質をもたない成分の材料を用いてもよい。以上のような材料を用いて基材を形成するようにしたので、実施の形態１のように、基材をシート状にした成形体（基材シート）も水蒸気を吸着しない性質を有している。
【００２７】
ここで、実施の形態１では、ポリオレフィンのポリマー短繊維を材料とする基材シートと、熱融着性ポリエチレン（ＰＥ）繊維を材料とする接着剤とを使用して吸着材シートを作製する場合の例について説明する。基材シートを構成する繊維の（主となる）材料として、平均長が５ｍｍ以下で、平均繊維径が１５μｍのポリオレフィン繊維を、接着剤の材料として熱融着性ＰＥ短繊維を準備する。
【００２８】
そして、両者を所定の割合で水に混合懸濁させてパルプスラリー（以下、スラリーという）を形成する。次に、このスラリーを抄紙機に入れてワイヤー脱水し、所定の厚み（ここでは例えば約１ｍｍとする）になるように調整した後、スラリーを乾燥させる。さらに、１２０℃の遠赤外線ヒーターを用いて加熱し、バインダーとなる接着剤を熱可塑化させ、基材シートを作製する。ここでは約８０ｇ／ｍ2 の坪量をもつ基材シートを作製する。
【００２９】
図２は実施の形態１における基材シートの２５℃における水蒸気吸着等温線を表す図である。作製した基材シートを９０℃の恒温槽に６０分間放置し、初期に吸着している水蒸気を脱離する操作を行った後、水蒸気吸着等温線を測定したものである。図１で示す吸着材単独の吸脱着特性と比べると、水蒸気の吸着量はほとんどない。このことから、ポリオレフィン繊維を材料とする基材シートは水蒸気をほとんど吸着しないことがわかる。
【００３０】
次に、上記の吸着材（細孔径が２．８ｎｍのメソポーラスシリカ）と接着剤となる熱融着性ＰＥ短繊維を重量比で１：１に混合し、作製した基材シート上に、吸着材が２００ｇ／ｍ2 の坪量となるように散布した後、さらにもう一枚の基材シートを重ね合わせて２本の回転金属ロール間に挟んで加圧一体成形を行い、ただちに、基材シートの両側から１２０℃の遠赤外線ヒーターを用いて加熱して、バインダーとなる接着剤を熱可塑化させることによって、吸着材シートを作製する。吸着材は２枚の基材シートにより挟み込まれ、接着剤で固定（バインド）される。
【００３１】
図３は実施の形態１における吸着材シートの２５℃における水蒸気吸着等温線を表す図である。作製した吸着材シートを９０℃の恒温槽に６０分間放置し、初期に吸着している水蒸気を脱離する操作を行った後、水蒸気吸着等温線を測定した。図１で示す吸着材単独の吸着特性と比べると、吸着の立ち上がりがやや鈍くなっている感がある。ただ、作製した吸着材シートにおいて、基材シート分の重量を考慮しても、吸着量そのものはあまり減少していないことがわかる。また、吸着材であるメソポーラスシリカと同様の水蒸気の相対圧力０．５付近で急峻な吸着特性を示し、吸着材そのものの特性だけが十分に発揮されていることがわかる。ここで、風速１．０ｍ／ｓの条件下にて吸着材シートの厚み方向に対する圧力損失を測定したところ、約２．０Ｐａであった。
【００３２】
ここで、従来、ローターの基材として使用されていたセラミック繊維とガラス繊維とが１０：１（重量比）の混合物（繊維径６μｍ）を準備した。そして、重量比２０％程度のシリカバインダー（接着剤）と水中で混合し、セラミック繊維のスラリーを調製した。次に、このスラリーを約３０ｇ／ｍ2 の坪量となるように抄紙機でシート化し、乾燥後、酸素を付加した雰囲気中で５００℃×５時間加熱することで基材となるセラミック繊維の基材シートを得た。
【００３３】
図４は従来と同様の方法で作製した基材シートの２５℃における水蒸気吸着等温線を表す図である。図４に示すように、この基材シートの吸着特性はシリカゲルの吸着特性と似ており、高湿度側で大きな吸着量を示している。
【００３４】
次に、水蒸気の相対圧力０．５付近で急峻な立ち上がりを示す図１の吸脱着特性を示すメソポーラスシリカの吸着材を準備する。この吸着材をシリカゾルバインダーと水中で混合してスラリー化した後、スラリー溶液中に、図４の吸着特性を有する基材シートをディッピングすることで吸着材の添着を行う。そして、吸着材が９０ｇ／ｍ2 となるまで繰り返し基材シートをディッピングして添着を実施した後、バインダーとなる成分を固化するために、５５０℃×３時間大気中で熱処理を行って吸着材シートを作製した。
【００３５】
吸着材シートの吸着特性は、図４で示した基材シートの吸着特性とほぼ類似するものであり、吸着材による吸着特性は十分には確認できなかった。吸着材シートの吸着特性は単純には吸着材と基材の吸着特性の和となる。上記のようなセラミックを成分とする基材（シート）では急峻な立ち上がりの吸着特性が見られない。また、いったん基材に吸着した水蒸気は１００℃以下の低温では基材から脱離しにくい。そのため、例えば、水蒸気を吸脱着しやすい吸着材と、水蒸気を強く引きつける基材との間で水蒸気が内部移動する現象が生じていることも考えられる。そのため、たとえ、水蒸気を吸脱着しやすい吸着材を用いても、このような基材を用いた吸着材シートは、吸着材シートとして十分な効果が得られないものと考えられる。
【００３６】
また、水蒸気の相対圧力０．５付近で急峻な吸脱着立ち上がりをもつ吸着材粒子であるメソポーラスシリカの替わりに、従来の吸着素子に多く使用されているＹ型ゼオライト（ＳｉＯ2 ／Ａｌ2Ｏ3比  ５．５）粒子を吸着材として用いて吸着材シートを作製した。
【００３７】
そして、吸着材シートを９０℃の恒温槽に６０分間放置し、初期に吸着している水蒸気を脱離する操作を行った後、２５℃における水蒸気の吸着等温線を測定した。このとき、Ｙ型ゼオライトはシート化プロセス中に、水分を強く吸着してしまっているため、９０℃の加熱処理では水蒸気を脱着させることができない。また、上記のように、基材シート、接着剤もほとんど水蒸気を吸着しないため、このような吸着材シートを作製しても、実際の使用段階において、吸着素子として有効な量の水蒸気を吸着することができないものと考えられる。
【００３８】
図５は実施の形態１に係る吸着素子の構成などを表す図である。次に吸着素子の構成の説明と共に製造方法について説明する。上記のようにして作製した吸着材シート（細孔径が２．８ｎｍのメソポーラスシリカを２枚の基材シートで挟み込んだ吸着材シート）は有機化合物のポリマー繊維を（主とする）材料としていることから、柔らかく、自由度および柔軟性がある。そのため、ある程度の伸びや急な角度での変形に可逆的に追随することができる。また、吸着材シートを構成する基材シートと接着剤とが水蒸気を吸着しないことにより、吸脱着を容易に行うことができる。そこで、ここでは、上記の吸着材シートを用いたベルト状の連続式吸着素子を製造することとする。まず、吸着材シートを主体とするベルト状フィルタ１０を作製する。例えば６００ｍｍ（長辺）×２５０ｍｍ（短辺）に切断成形した吸着材シート１１を準備する。そして、１または複数の吸着材シート１１を重ねて厚さ２ｍｍとして長辺となる部分（図５では上下部分になる）に補強用シーム１２を入れ、短辺同士をつないで回転稼動（循環）ができるように環状にしたベルト状フィルタ１０を作製する。
【００３９】
さらに、対となる支柱１３を２組（４本）用意する。ベルト状フィルタ１０を環（ベルト）の内側から４本の支柱１３により張り支え、風路に対向する面を長辺面として形成する。また、ベルト状フィルタ１０の上下部分に設けた補強用シーム１２の部分を、４ヶ所のローラー１４と支柱１３とで挟む。そして、モータ（図示せず）によりローラー１４を回転させるようにし、ベルト状フィルタ１０を一定の速度で循環させる機構とする。ここでは、４本の支柱１３により、ベルト状フィルタ１０を張り支えるようにしたが、これに限らず、例えば２本の支柱１３で張り支えるようにしてもよい。
【００４０】
また、図５に示すように、張り支えたベルト状フィルタ１０の長辺面に対して２つの風路がそれぞれ垂直方向に形成されるように設計する。一方の風路には水蒸気を含む湿潤空気（除湿対象となる目的空間の空気）１８が通過するようにし、他方の風路にはベルト状フィルタ１０から水蒸気を脱着させるための再生用空気２０が通過するようにする。例えば仕切り板（図示せず）などにより、各風路を通過する空気の流れが交差しないように仕切る。この仕切りに合わせた形で、ベルト状フィルタ１０においては、吸着ゾーン１６と脱着ゾーン１７とに分かれることになる。
【００４１】
ここで、環状のベルト状フィルタ１０では、風路に対して吸着材シートを二重に設けることになるため、吸着ゾーン１６を通過する湿潤空気１８の水蒸気を２ヶ所において吸着することができる。このとき、ベルト状フィルタ１０全体としての圧損が、良好な除湿動作を行うための基準と考えられる５Ｐａを下回るようにする。一方、脱着ゾーン１７となる位置の近くには、再生用空気２０（吸着材シート）を加熱するための面状ヒーター１５を設けている。図５では２つの面状ヒーター１５を２ヶ所に設けているが、脱着に必要な加熱を行うことができれば、特にこの数、形状、加熱方式などに限定するものではなく、熱交換器など熱源の近傍にベルト状フィルタ１０を配置し、凝縮排熱を利用して脱着を行ってもよい。
【００４２】
目的空間の湿潤空気１８を例えば約１ｍ／ｓの風速で導き、一定の速度で回転するベルト状フィルタ１０の吸着ゾーン１６を通過させ、湿潤空気１８に含まれる水蒸気を吸着させるようにする。このようにして、吸着ゾーン１６を通過した空気は乾燥空気１９となって排出し、目的空間に戻される。これにより目的空間の除湿を実現する。
【００４３】
一方、別の風路においては、導入した再生用空気２０を面状ヒーター１５により８０℃に加熱して、脱着ゾーン１７を通過させる。加熱された再生用空気２０が通過することにより、脱着ゾーン１７における温度が上昇し、相対圧力が小さくなる。そのため、吸着材は相対圧力が大きいときに細孔内に吸着した水蒸気に係る水分を保持できなくなり、脱着する。脱着に係る水蒸気は再生用空気２０に含まれ、湿潤空気２１となって脱着ゾーン１７から排出する。ここで、上記の説明では、除湿を前提として説明しているが、例えば、他の空間からの湿潤空気１８により、吸着ゾーン１６において水蒸気を吸着させ、湿潤空気２１を目的空間に導入するようにすれば目的空間の加湿を実現することもできる。
【００４４】
以上のように、実施の形態１の吸着材シートでは、基材シート、バインダーとなる接着剤など、吸着材以外の吸着材シートを構成する材料について、ポリマー繊維、ポリマー樹脂のように、水蒸気を吸着しない材料を用いるようにしたので、吸着材がもつ本来の吸着性能、例えば、低温で実現可能な吸脱着性能や急峻な吸脱着性能などを十分に発揮する吸着材シートを得ることができる。このとき、吸着材シートが有する吸着材の比表面積が１２３０ｍ2 ／ｇであり、空気中の水蒸気を効率的に吸着できる基準となる３００ｍ2 ／ｇ以上を大きく越えるようにしたので、軽量でありつつ、吸着量が多い吸着材シートを得ることができる。また、吸着材が水蒸気の相対圧力が０．３以上０．８以下の範囲で吸脱着現象が生じる均一な直径の細孔を有するようにしたので、除湿または加湿を行う対象空間の環境下における水蒸気の相対圧力に応じて空気中の水蒸気を吸着し、対象空間の所定の湿度に制御することができる。
【００４５】
さらに、ポリマー繊維を（主とする）材料として吸着材シートを作製するようにしたので、伸びや急な角度での変形に柔軟に対応することができる。そのため、セラミックなどを材料とする吸着素子に比べると脆くなく、吸着材シートを環状にしたベルト状フィルタ１０を直接循環することにより生じる機械的振動、通過する空気による圧力などの物理的負荷にも強い。また、少なくとも２枚の柔らかなシートで吸着材を挟み、接着剤を用いて固定しているため、吸着材の粉落ちを防ぐことができる。
【００４６】
また、実施の形態１の吸着材シートを環（ベルト）状にしたベルト状フィルタ１０において、風速１ｍ／ｓにおける吸着材シートの厚み方向の圧力損失が、有効に除湿を行うための圧力損失の許容範囲として考えられる５Ｐａ以下となる条件とするようにしたので、有効な湿度制御を行うことができる。
【００４７】
そして、面状ヒーター１５を１００℃以下の温度である約８０℃に加熱することで、吸着ゾーン１６に位置する吸着材周辺の相対圧力を下げて、吸着している水分を脱着させるようにしたので、脱着に必要なエネルギーを減少させることができる。また、加熱によるベルト状フィルタ１０の変形、特性変化などを防ぐことができる。
【００４８】
ところで、上記実施の形態１では、吸着材（吸着材シート：フィルタ、ローター）自体を加熱して、吸着材の周囲の相対湿度を下げ、その相対湿度差をドライビングフォースとして水分を脱着するようにした。ここで、吸着材（吸着材シート：フィルタ、ローター）に加熱した空気を通過させても、加熱した空気に接触した吸着材（吸着材シート：フィルタ、ローター）の周囲の相対湿度が下がるために、水分を脱着することができる。
つまり、吸着材（吸着材シート：フィルタ、ローター）の加熱手段がなくても、相対湿度の低い空気を作り、これを吸着材（吸着材シート：フィルタ、ローター）に接触させれば、吸着材の水分を脱着することができる。
【００４９】
実施の形態２．
上述の実施の形態１では、細孔径が２．８ｎｍのメソポーラスシリカを調整し、吸着材を生成した。実施の形態２では、相対圧力が０．３付近で急峻な立ち上がりを示すように、（１）式に基づいて、細孔径が１．７ｎｍのメソポーラスシリカを調製した吸着材（粒子）を生成する。ここで、メソポーラスシリカ合成時のテンプレートには、ｎ−ドデシルトリメチルアンモニウムクロリドを用いる。吸着材の生成方法（手順）については、上記の実施の形態１における方法と同じ方法を用いることとするため説明を省略する。
【００５０】
図６は実施の形態２における吸着材となるメソポーラスシリカの２５℃における水蒸気吸着等温線を表す図である。上記の方法で調製した吸着材を９０℃の恒温槽に６０分間放置し、初期に吸着している水蒸気を脱離する操作を行った後、水蒸気吸着等温線を測定したものである。図１で示す実施の形態１における吸着材と比較すると、水蒸気の相対圧力０．３付近で急峻に立ち上がる吸着特性を確認することができる。また、得られた吸着材のＢＥＴ法による比表面積を算出したところ、１０８０ｍ2 ／ｇであった。
【００５１】
次に上記の実施の形態１と同様に基材シートおよび接着剤を準備した。ここで、実施の形態２の基材シートの原料繊維には、プロピレンの二量体化した４−１−メチルペンテンを重合し、繊維化した繊維長１０ｍｍ以下のポリメチルペンテン繊維を用いる。また、接着剤として、繊維径１μｍ以下にフィブリル化したポリプロピレン繊維を用いる。そして、ポリメチルペンテン繊維とポリプロピレン繊維とを９：１の割合で水中に低濃度の繊維を分散させて粘度などを調製したスラリーを得る。
【００５２】
さらに、上記の吸着材（細孔径が１．７ｎｍのメソポーラスシリカ）を２５％スラリーに混合して均一なスラリーとする。このスラリーを抄紙器に導入して湿式抄紙を行い、吸着材として例えば１００ｇ／ｍ2 の坪量をもつ不織布形態の粒子添着シートを作製する。このとき吸着材は漉き込まれることになる。そして、作製した粒子添着シートを、ただちに１５０℃の熱風により加熱処理し、例えば約５００μｍ厚の吸着材シートを作製する。ここで、吸着材となるメソポーラスシリカ粒子は、接着剤であるフィブリル化したポリプロピレン繊維がバインダーとなり、ポリメチルペンテン繊維間に漉き込まれた吸着材が接着保持されていると考えられる。そのため、粒子添着シートに負荷が加わっても、吸着材が落ちるようなことはない。
【００５３】
図７は実施の形態２における吸着材シートの２５℃における水蒸気吸着等温線を表す図である。作製した吸着材シートを９０℃の恒温槽に６０分間放置し、初期に吸着している水蒸気を脱離する操作を行った後、水蒸気吸着等温線を測定したものである。図７に示すように、吸着材であるメソポーラスシリカの吸着特性と同様に、水蒸気の相対圧力０．３付近で急峻な立ち上がりを示す吸着特性を示し、吸着材そのものの特性だけが十分に発揮されていることがわかる。ここで、風速１．０ｍ／ｓの条件下にて吸着材シートの厚み方向に対する圧力損失を測定したところ、約３．０Ｐａであり、良好な除湿動作を行うための基準と考えられる５Ｐａを下回っている。
【００５４】
図８は実施の形態２に係る吸着素子の構成などを表す図である。まず、実施の形態２における吸着素子の構成について説明する。上記の吸着材シート（細孔径が１．７ｎｍのメソポーラスシリカを保持した吸着材シート）は、ポリメチルペンテンの有機ポリマー繊維を材料としていることから、鋭角に折り曲げて変形させ、可逆的に伸縮変形させることができる。そこで、実施の形態２では、この吸着材シートを用いて、いわゆるアコーディオンカーテンのような、伸縮式のプリーツ状のバッチ式吸着素子を構成するものとする。
【００５５】
プリーツ状フィルタ３０は上記の吸着材シートからなる。例えば９００ｍｍ（長辺）×３００ｍｍ（短辺）に切断成形した吸着材シート３１を準備する。そして、１または複数の吸着材シートを重ね、その長辺部分（図８では上下部分）に補強用シーム３２を入れた後、長辺に対して１５ｍｍ幅で互い違いに吸着材シート３１を折り曲げていき、短辺に平行な折り目３３を有するように作製する。
【００５６】
また、プリーツ状フィルタ３０よりも一回り大きなポリスチレン樹脂を材料とするフィルタ枠体３４を準備する。このフィルタ枠体３４も水蒸気を吸着しない材料からなるものとする。ここで、フィルタ枠体３４の大きさの関係については、プリーツ状フィルタ３０を広げて伸ばした状態で枠内の開口部分が覆われるような大きさにする。また、プリーツ状フィルタ３０との位置関係について、折りたたんで縮めた状態のプリーツ状フィルタ３０が、例えば、フィルタ枠体３４の開口部分外となるようにすることが望ましい。
【００５７】
また、プリーツ状フィルタ３０を伸縮方向（長辺方向）に伸縮させることができるように、フィルタ枠体３４に沿ってレール３５を設ける。そして、フィルタ伸縮機構３６は、フィルタガイド３７をレール３５に沿って移動させることで、プリーツ状フィルタ３０を伸縮させる。また、ヒーター３８は、脱着の際に利用する再生用空気を加熱するために設けている。
【００５８】
図８のように、吸着時において、フィルタ枠体３４の開口部分に対して垂直な方向に空気が流れるように風路を設計する。そして、吸着時には、枠面に沿ってプリーツ状フィルタ７０のプリーツを広げた状態にする。例えば、約１ｍ／ｓの風速で風路に導いた目的空間の湿潤空気３９をプリーツ状フィルタ３０を通過させ、水蒸気を吸着させる。水蒸気が吸着された空気は乾燥空気４０となって排出する。図８のように、プリーツ状フィルタ３０を広げた状態で湿潤空気３９を通過させるため、圧損が少なく、効率的な吸着が行える。
【００５９】
図９はプリーツ状フィルタ３０を畳んだ状態を表す図である。吸着に係る水分を吸着材から脱着する時は、図９に示すように、フィルタ伸縮機構３６により、レール３５に沿ってフィルタガイド３７を移動させ、フィルタ枠体３４の一端にプリーツ状フィルタ３０を折りたたんで縮ませた状態にする。そして、短辺方向（図９では下部から上部方向）に向けて再生用空気９７を導き、ヒーター３８により、７０℃に加熱させてプリーツ状フィルタ３０を通過させる。プリーツ状フィルタ３０では、上記したように加熱された再生用空気４１により、吸着した水蒸気に係る水分の脱着が生じる。脱着に係る水蒸気は再生用空気４１に含まれ、湿潤空気４２となって排出する。
【００６０】
以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１の吸着材シートと同様に、水蒸気を吸着しない材料を用いることで、吸着材がもつ性能を十分に発揮する吸着材シートを得ることができる。また、この吸着材シートを用いてプリーツ状フィルタ３０を作製し、伸縮式のプリーツ状のバッチ式吸着素子を構成するようにしたので、例えば、脱着を行う際、プリーツ状フィルタ３０を折りたたんで行うことができる。そのため、再生用空気４１が通過する面積を小さくすることができ、脱着を行うための再生用空気４１を小さい範囲に集約させることができ、短時間で効率的な脱着が行える。また、実施の形態１の吸着素子と同様に、機械的振動、通過する空気による圧力などの物理的負荷に強く、基材シートの繊維間に吸着材を漉き込み、接着剤により固定しているので、吸着材の粉落ちを防ぐことができる。
【００６１】
ところで、上記実施の形態２では、プリーツ状フィルタ３０の水分脱着時に、ヒーター３８で加熱した空気を再生用空気としてプリーツ用フィルタ３０に通過させている。しかし、ヒーター３８がなくても、相対湿度の低い空気を再生用空気としてプリーツ用フィルタ３０に通過させれば、周囲の相対湿度が下がるために、プリーツ用フィルタ３０の水分を脱着することができる。
【００６２】
実施の形態３．
上述の実施の形態１では細孔径が２．８ｎｍとし、実施の形態２では細孔径が１．７ｎｍとしたメソポーラスシリカを調整し、吸着材を生成した。次に、実施の形態３では、相対圧力が０．７付近で急峻な立ち上がりを示すように、細孔径が３．４ｎｍのメソポーラスシリカを調製した吸着材を生成する。ここで、メソポーラスシリカ合成時のテンプレートには、トリメチルステアリルアンモニウムクロリドを用いる。吸着材の生成方法については、上記の実施の形態１における方法と同じ方法を用いることとするため説明を省略する。
【００６３】
図１０は実施の形態３における吸着材となるメソポーラスシリカの２５℃における水蒸気吸着等温線を表す図である。上記の方法で調製した吸着材を９０℃の恒温槽に６０分間放置し、初期に吸着している水蒸気を脱離する操作を行った後、水蒸気吸着等温線を測定したものである。図１で示す実施の形態１における吸着材と比較すると、水蒸気の相対圧力０．７付近で急峻に立ち上がる吸着特性を確認することができる。また、得られた吸着材のＢＥＴ法による比表面積を算出したところ、１３５０ｍ2 ／ｇであった。
【００６４】
次に上記の実施の形態１と同様に基材シートおよび接着剤を準備した。実施の形態３の基材シートの原料には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のポリマー短繊維（平均長が５ｍｍ以下／平均繊維径１５μｍのチョッピングＰＥＴ繊維）を用いる。また、接着剤として、熱融着性ＰＥ短繊維を用いる。この両者を所定の割合で水に混合懸濁させてスラリーを形成する。
【００６５】
さらに、上記の吸着材（細孔径が３．４ｎｍのメソポーラスシリカ）を、２０％（重量比）スラリーに混合して均一なスラリーとする。このスラリーを抄紙器に導入してワイヤー脱水し、湿式抄紙法により不織布状シートの塊を作製する。そして、作製した不織布状シートの塊を、ただちに１１０℃の遠赤外線ヒーターにより加熱処理し、２００μｍ厚の吸着材シートを作製した。ここでは有効な吸着材として、約１００ｇ／ｍ2 の坪量をもつ吸着材シートを作製するようにする。
【００６６】
図１１は実施の形態３における吸着材シートの２５℃における水蒸気吸着等温線を表す図である。上記の方法で作製した吸着材シートを９０℃の恒温槽に６０分間放置し、初期に吸着している水蒸気を脱離する操作を行った後、水蒸気吸着等温線を測定したものである。実施の形態１における吸着材シートと比較すると、水蒸気の相対圧力０．７付近で急峻に立ち上がる吸着特性を確認することができる。ここで、風速１．０ｍ／ｓの条件下にて吸着材シートの厚み方向に対する圧力損失を測定したところ、約２．５Ｐａであり、良好な除湿動作を行うための基準と考えられる５Ｐａを下回っている。
【００６７】
図１２は実施の形態３に係る吸着素子の構成などを表す図である。次に上記の吸着材シート（細孔径が３．４ｎｍのメソポーラスシリカを保持した吸着材シート）を使って作成したコルゲート構造体５１を有し、ローター方式で回転駆動する円柱状の回転吸着素子（ローター）５０を作製する。まず、コルゲートマシンを使って、吸着材シートをピッチ２．６ｍｍ、段高１．５ｍｍのセルの型に加工して波状の型をもつ波状吸着材シートを作製する。次に、この波状吸着材シートと平面状の吸着材シートを互いに点接触で接着し、吸着構造体であるコルゲート構造体５１を作製する。ここでは、コルゲート形状のコルゲート構造体５１を作製するようにしたが、形状については、コルゲート形状に限定するものではない。ハニカム形状に形成したハニカム構造体など、他の形状の構造体でもよい。
【００６８】
そして、作製したコルゲート構造体５１を回転中心となるボス穴５２の周りに周回巻きする。さらに、最外周部を円筒形のプラスチック（ポリマー樹脂）枠体５３で固定する。このようにして、コルゲート構造体５１を円盤状に加工したローター５０を作製する。モータ等を有するローター駆動機構５４が、例えばベルト５５を介して作製したローター５０を円周方向に一定速度で回転させるようにする。
【００６９】
図１２に示すように、コルゲート構造体５１を有する面に対して２つの風路がそれぞれ垂直方向に形成されるように設計する。例えば仕切り板（図示せず）などにより仕切ることで、一方の風路には湿潤空気５９を導き、他方の風路には再生用空気６１を導く。この仕切りに合わせた形で、ローター５０においては、吸着ゾーン５７と脱着ゾーン５８とに分かれることになる。ここで、脱着ゾーン５８となる位置の近くに、再生用空気６１を加熱するためのヒーター５６を設けている。ヒーター５６については、コルゲート構造体５１に接触しないように設ける。
【００７０】
目的空間の湿潤空気５９を例えば約１ｍ／ｓの風速で導き、一定の速度で回転するローター５０の吸着ゾーン５７を通過させ、コルゲート構造体５１が有する吸着材に、湿潤空気５９の水蒸気を吸着させるようにする。このようにして、吸着ゾーン５７を通過した空気は乾燥空気６０となって排出し、目的空間に戻される。これにより目的空間の除湿を実現する。
【００７１】
一方、別の風路においては、導入した再生用空気６１をヒーター５６により９０℃に加熱して、脱着ゾーン５８を通過させる。上記したように、加熱された再生用空気６１により、吸着した水蒸気に係る水分の脱着が生じる。脱着に係る水蒸気は再生用空気６１に含まれ、湿潤空気６２となって脱着ゾーン５８から排出する。
【００７２】
以上のように、実施の形態３によれば、実施の形態１の吸着材シートと同様に、水蒸気を吸着しない材料を用いることで、吸着材がもつ性能を十分に発揮する吸着材シートを得ることができる。また、この吸着材シートを用いてローター５０を作製するようにしたので、実施の形態１などの吸着素子と同様に、機械的振動、通過する空気による圧力などの物理的負荷に強く、基材シートの繊維間に吸着材を漉き込み、接着剤により固定しているので、吸着材の粉落ちを防ぐことができる。
【００７３】
ところで、上記実施の形態３では、脱着ゾーン５８において、ヒーター５６で加熱した空気を再生用空気としてローター５０に通過させている。しかし、ヒーター５６がなくても、相対湿度の低い空気を再生用空気としてローター５０に通過させれば、周囲の相対湿度が下がるためにローター５６の水分を脱着することができる。
【００７４】
実施の形態４．
上記の実施の形態１ではポリオレフィンのポリマー短繊維を材料とする基材シートを作製した。基材シートおよび接着剤の材質は、水蒸気を吸着しないものであれば、有機化合物の材料に限定するものではない。例えば、無機物の材料で粒子状の吸着材を多量に保持できるものとして金属繊維があり、これを用いた基材シートを用いることもできる。例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅などのメッシュを、接着や焼結によりボンド（結合）した基材シートを用いることができる。そこで、実施の形態４においては、焼結ステンレス鋼繊維を材料とする基材シート（繊維太さ８μｍ、厚さ３００μｍ）を使用した吸着材シートを作製する。さらに、実施の形態１と同様の方法でベルト状の連続式吸着素子を作製するようにする。
【００７５】
図１３は実施の形態４における吸着材シートの２５℃における水蒸気吸着等温線を表す図である。作製した吸着材シートを９０℃の恒温槽に６０分間放置し、初期に吸着している水蒸気を脱離する操作を行った後、水蒸気吸着等温線を測定した。図１で示す吸着材単独の吸脱着特性と比べると、水蒸気の吸着量の値は小さい。ただ、これは図１３の縦軸が吸着材シートの重量に対する吸着量を示しているため、実施の形態４のように比重の大きな金属繊維製の基材シートを使用した場合には、みかけ上の吸着量が小さくなる結果となったものである。吸着材が吸着した実際の吸着量（絶対的な吸着量）はあまり減少していない。また、吸着材であるメソポーラスシリカと同様の水蒸気の相対圧力０．５付近で急峻な吸脱着挙動を示し、吸着材そのものの特性だけが十分に発揮されていることがわかる。ここで、風速１．０ｍ／ｓの条件下にて吸着材シートの厚み方向に対する圧力損失を測定したところ、約１．０Ｐａであり、十分に低い圧損であった。
【００７６】
以上のように実施の形態４の吸着材シートでは、基材シートを構成する材料について、金属繊維を用いるようにしたので、吸着材がもつ本来の吸着性能、例えば、低温で実現可能な吸脱着性能や急峻な吸脱着性能などを十分に発揮する吸着材シートを得ることができる。また、この金属繊維を（主となる）材料として吸着材シートについても伸びや急な角度での変形に柔軟に対応することができるため、この吸着材シートをベルト状フィルタ１０として作製した吸着素子について、機械的振動、通過する空気による圧力などの物理的負荷にも強く、吸着材の粉落ちを防ぐことができる。
【００７７】
実施の形態５．
図１４は本発明の実施の形態５の冷凍サイクル装置に係る冷却装置７０を斜め下方から見た外観斜視図である。冷凍サイクル装置とは、基本的に、圧縮機および熱源側熱交換器（凝縮器、蒸発器となる）を有する熱源側ユニットと膨張弁および負荷側熱交換器（蒸発器、凝縮器となる）を有する負荷側ユニットとを配管接続して冷媒を循環させる冷媒回路を構成し、冷凍サイクルを利用して空気調和、冷凍などを行う装置である。負荷側ユニットは、空気調和などの対象空間に設けられる例えば室内機、冷却装置などとなる。実施の形態５では、例えば、倉庫内の品物を保冷するための冷却装置７０について説明する。
【００７８】
後述するように、冷凍サイクル装置における蒸発器（熱交換器）１００を有し、例えば冷凍庫または冷蔵庫内に設けられ、庫内の冷凍サイクルを制御しながら空気の温度（気温）を下げ、庫内に収容された商品などを冷凍または冷却する。冷却装置７０は本体ケース７１の上部に設けられた複数の吊り下げ具７２により、冷凍庫の天井部分に設置される。以下、冷却装置７０の冷凍庫の天井部分に対向する面を上面とする。
【００７９】
図１５は冷却装置７０内部に設けられた機器（手段）の構成の概略を表す図である。図１５（ａ）は、冷却装置７０内部を上面から見たときの構成の概略を表し、図１５（ｂ）は、冷却装置７０内部を図１５（ａ）におけるＡ−Ａ’断面から見たときの構成の概略を表す。実施の形態５の冷却装置７０は、冷媒を蒸発させる蒸発器１００、この蒸発器１００に空気を送り込む送風機１１０および蒸発器１００に送り込まれる空気中の水蒸気を除去する吸着素子１２０を、直方体の本体ケース７１に収容している。ここで、吸着素子１２０については、例えば上記の実施の形態で説明したどの吸着素子の形態を用いて構成してもよいが、ここでは実施の形態１で説明したベルト状の連続式吸着素子であるものとする。ただし、吸着素子の形態については、これに限定するものではない。また、吸着素子１２０のうち、ベルト状フィルタ１２１は本体ケース７１から露出している。以下、蒸発器１００に対して送風機１１０が設けられている側（空気が流れる方向としては下流側になる）を前面（正面）とし、吸着素子１２０が設けられている側（空気が流れる方向としては上流側になる）を後面（背面）とする。
【００８０】
本体ケース７１のフレーム（図示せず）に、本体ケース７１の前面壁となるファンカバー７３、左右側面壁を構成する横カバー７４、上面壁、底面壁を構成する上カバー７５、下カバー７６が取り付けられ、箱状に形成されている。下カバー７６の一部は開口しており、後述するように、ベルト状フィルタ１２１により吸着した水分を排出するための管を接続するための水抜き孔７８が設けられる。本体ケース７１の後面は、送風機１１０が有する送風羽根（ファン）の回転によりケース内に空気を吸入させるため、カバーが設けられていないが、後述するようにベルト状フィルタ１２１が後面を覆っている（以下、この部分を吸入口という）。また、ファンカバー７３には、ファンの回転によって空気を吹き出させるために開口された吹出口７３Ａが形成されている。さらに、吹出口７３Ａの前方には金属などの線材からなるファンガード７７が取り付けられ、ファン（送風機１１０）を保護している。
【００８１】
例えば、プロペラ形のファンを有する送風機１１０は、例えば背面側を蒸発器１００に向けた状態で設置されている。モータがファンを回転させることで、冷却装置７０の後面側（吸入口）から空気が吸入され、前面側（吹出口７３Ａ）から吹き出す（排出する）ように空気の流れ（風路）が形成される。
【００８２】
図１６は本実施の形態における冷凍サイクル装置の基本構成を表す図である。ここでは冷凍装置（冷凍システム）について説明する。冷却装置７０に設けられた蒸発器（熱交換器）１００は冷凍サイクル装置を構成する手段の１つである。冷凍サイクル装置は、基本的に、蒸発器（熱交換器）１００、圧縮機２００、凝縮器（熱交換器）３００および膨張弁となる絞り装置４００が配管接続され、冷媒を循環させる冷媒回路（主冷媒回路）を形成する。圧縮機２００および凝縮器３００は、例えば冷凍庫外に設けられている熱源側ユニットであるコンデンシングユニット８０に収容され、絞り装置４００は、図１６では図示していないが、一般的には、蒸発器１００と共に冷却装置７０に設けられている。冷媒配管のうち、気体の冷媒（ガス冷媒、気液二相冷媒の場合もある）が流れる配管をガス配管８００とし、液体の冷媒（液冷媒。気液二相冷媒の場合もある）が流れる配管を液配管９００とする。また、循環する冷媒については特に限定するものではないが、例えば、ＨＦＣ系冷媒である、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、また、ＣＯ2 、アンモニアなどを用いることができる。そして、冷媒の気化、液化などを利用して、冷凍、冷却などを行っている。
【００８３】
さらに、本実施の形態では、凝縮器３００から流れ出た液体（高温高圧）の冷媒（液冷媒）とバイパス絞り装置５１０により流量調整された低温低圧の冷媒との間で熱交換を行って、冷却装置７０に供給する冷媒を過冷却する冷媒間熱交換器５００を有している。また、バイパス絞り装置５１０を介して流れる液体は、バイパス配管５２０を介してアキュムレータ２１０の上流に戻される。アキュムレータ２１０は例えば液体の余剰冷媒や過渡的に発生した液を溜めておく装置である。ユニット送風機３１０は、凝縮器３００に空気を送り込み、また、熱交換した空気をコンデンシングユニット８０外部に排出する。
【００８４】
また、コンデンシングユニット８０、冷却装置７０には、例えばマイクロコンピュータなどからなるユニット制御装置６００、冷却制御装置７００が設けられ、それぞれコンデンシングユニット８０、冷却装置７０の各装置（手段）の動作などの制御を行う。場合によっては、ユニット制御装置６００と冷却制御装置７００との間で通信を行い、連携して冷凍装置の制御を行うこともできる。
【００８５】
図１６の冷凍装置の冷凍動作について説明する。圧縮機２００により加圧されて吐出した高温、高圧ガス（気体）の冷媒は、凝縮器３００内を通過することで凝縮し、液冷媒となってコンデンシングユニット８０を流出する。その際、冷媒は冷媒間熱交換器５００により過冷却される。液配管９００を通って冷却装置７０に流入した冷媒は、絞り装置４００の開度調整により圧力調整された気液二相冷媒が蒸発器１００内を通過して蒸発して流出する。そして、ガス配管８００を通ってコンデンシングユニット８０に流入し、アキュムレータ２１０を介して圧縮機２００に吸入され、前述したように加圧され吐出することで循環する。
【００８６】
図１７はベルト状フィルタ１２１を循環させる循環駆動機構の一部を表す図である。次に図１５および図１７に基づいて実施の形態５の吸着素子１２０について説明する。実施の形態５の吸着素子１２０は、上記のように、蒸発器１００に送り込む空気の除湿を行うために設けている。これにより、空気中の水蒸気をあらかじめ除いておき、水蒸気が冷却されて蒸発器１００の管表面に霜が堆積することを防ぐことができる。吸着素子１２０は、ベルト状フィルタ１２１、２本の支柱１２２、フィルタ循環用モータ１２３、駆動ベルト１２４、脱着用ヒーター１２５および脱着用送風機１２６で構成されているものとする。
【００８７】
本体ケース７１内に吸入される空気の水蒸気（水分）を吸着するベルト状フィルタ１２１は、例えば上記の実施の形態１〜６で説明した吸着材シートを用いる。そして、環状の内側から支柱１２２により支えられ、吸入口を覆うように張られている。支柱１２２の両端は、ベルト状フィルタ１２１を張った状態を維持するために、支柱固定板１２２Ａにより固定されている。ただし、支柱１２２は回転稼働することができる。
【００８８】
ここでは、フィルタ循環用モータ１２３が例えば所定の速度で回転すると、その回転を駆動ベルト１２４が支柱１２２伝達する。そして、支柱１２２が回転することでベルト状フィルタ１２１が循環する。ここで、フィルタ循環用モータ１２３は吸入口から吹出口７３Ａに至る風路を邪魔しない位置に設けるようにする。図１５においては、冷却装置７０の前面から見て本体ケース７１の右側面側にモータ固定板１２３Ａなどで固定している。
【００８９】
脱着用ヒーター１２５は吸入口以外の箇所に設ける。本実施の形態では吸着した水蒸気の水分が本体ケース７１内において脱着するようにする。そのため、図１５では脱着用ヒーター１２５についても、本体ケース７１内に設け、冷却装置７０の前面から見て本体ケース７１の右側面側に設けている。脱着用送風機１２６は、脱着用ヒーター１２５により、ベルト状フィルタ１２１から脱着した水分を吸引し、冷却装置７０外に排出する。これにより脱着した水蒸気を含む空気を冷凍庫内に排出することなく、除湿を行うことができる。
【００９０】
図１８は相対湿度（相対圧力）と絶対湿度との関係を表す図である。次に脱着について説明する。ここでは、例えば相対湿度が約３０％以上で吸着量が増大する吸着材の場合を表している。相対湿度が約３０％以上で吸着量が増大するということは、逆に相対湿度が約３０％より小さくなると、吸着が維持できないということになる。実際には孔内に形成されるメニスカス等の関係でヒステリシス現象が起こるため、吸着した水分を脱着する相対湿度は異なるが、ここでは３０％として説明する。
【００９１】
実施の形態５のように、倉庫内の品物を保冷するような環境について、例えば、絶対湿度では、−４０℃において相対湿度が１００％の空気１ｋｇに含まれる水分量は０．０８ｇであり、相対湿度が３０％の場合は０．０２ｇである。−４０℃で相対湿度が１００％の空気を相対湿度が３０％の空気にするためには、図１８から、空気の温度が−２７℃であればよいことになる（脱着速度等も考慮すると実際にはもう少し高い温度となる）。ここで、人間が居住する室内などの空間の場合には、乾球温度も高く、また、絶対湿度も高くなるため、脱着を行うための空気の温度も高くする必要がある。
【００９２】
以上のように、実施の形態５においては、例えば冷凍庫内の空気の冷却、収容物の冷凍、空気調和などを行う冷凍サイクル装置の蒸発器１００を有する冷却装置７０において、蒸発器１００の管内を通過する冷媒との熱交換を行う空気の吸入口に吸着素子１２０のベルト状フィルタ１２１を設けて空気に含まれる水分を吸着させ、水分を含まない空気を蒸発器１００に送り込むようにしたので、管表面の霜の堆積を防止することができる。そのため、除霜作業を行う必要がなく、冷却運転を停止する必要がない（場合によって、除霜作業を完全になくすことができなかった場合でも、除霜作業の回数を減らすことはできる）。また、何回も蒸発器１００の管を暖めることがない。このため、冷凍庫、室内などの空気の温度を上げることなく、室内の人間には不快感を与えることなく、また冷凍庫内に収容された商品などの損傷を防ぐことができる。また、除霜作業を行わなくてもよくなることで、除霜作業に必要な電力を低減することができ、除霜作業により上昇した空気の温度を下げるために電力を消費する必要もないため、省エネルギー化を図ることができる。
【００９３】
そして、ベルト状フィルタ１２１を循環させ、吸入口で空気の水分を吸着し、また、別の位置で脱着を行って再生できるようにしたので、人がシートの取り替えなどを行わなくても、ベルト状フィルタ１２１による水分の吸着を連続して行うことができる。特に実施の形態５の吸着素子１２０では、長方形のベルト状フィルタ１２１であるため、直方体が多い冷却装置７０の形状に合わせて長方形状に開口された吸入口に合わせた形状の長方形のベルト状フィルタ１２１を設けることができる。
【００９４】
ところで、実施の形態１、４および５では吸着材シートをベルト状にフィルタを作製した。また、実施の形態２では吸着材シートをプリーツ状フィルタを作製し、実施の形態３では吸着材シートからローターを作製したがこれに限定するものではない。各実施の形態で説明した方法により、吸着材シートをベルト状フィルタ、プリーツ状フィルタ、ローターのいずれの形状に加工して吸着素子を作製しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
上記の実施の形態では、冷凍装置の冷凍サイクル装置への適用について説明したが、本発明の吸着材シート、吸着素子は、冷媒回路を構成する他の冷凍サイクル装置にも適用することができる。また、冷凍サイクルを利用しない装置に対しても適用することができる。また、上記の実施の形態では除湿を中心に説明したが、本発明を適用して、除湿だけでなく、加湿による湿度制御を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】実施の形態１に係る吸着材の２５℃における水蒸気吸着等温線である。
【図２】実施の形態１に係る基材シートの２５℃における水蒸気吸着等温線である。
【図３】実施の形態１に係る吸着材シートの２５℃における水蒸気吸着等温線である。
【図４】実施の形態５に係る従来のシートの２５℃おける水蒸気吸着等温線である。
【図５】実施の形態１に係るベルト状フィルタ吸着素子の構成などを示す図である。
【図６】実施の形態２に係る吸着材の２５℃における水蒸気吸着等温線である。
【図７】実施の形態２に係る吸着材シートの２５℃における水蒸気吸着等温線である。
【図８】実施の形態２に係る吸着素子の構成などを示す図である。
【図９】脱着時においてプリーツ状フィルタ８０を畳んだ状態を示す図である。
【図１０】実施の形態３に係る吸着材の２５℃における水蒸気吸着等温線である。
【図１１】実施の形態３に係る吸着材シートの２５℃における水蒸気吸着等温線である。
【図１２】実施の形態３に係るローター方式の吸着素子の構成などを示す図である。
【図１３】実施の形態４に係る吸着材シートの２５℃における水蒸気吸着等温線である。
【図１４】実施の形態５に係る冷却装置７０を斜め下方から見た外観図である。
【図１５】冷却装置７０内部に設けられた機器の構成の概略を表す図である。
【図１６】本実施の形態における冷凍サイクル装置の基本構成を表す図である。
【図１７】ベルト状フィルタ１２１を循環させる循環駆動機構の一部を表す図である。
【図１８】相対湿度と絶対湿度との関係を表す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０  ベルト状フィルタ、１１  吸着材シート、１２  補強用シーム、１３  支柱、１４  ローラー、  １５面状ヒーター、１６  吸着ゾーン、１７  脱着ゾーン、１８  湿潤空気、１９  乾燥空気、２０  再生用空気、２１  湿潤空気、３０  プリーツ状フィルタ、３１  吸着材シート、  ３２  補強用シーム、  ３３  折り目、３４  フィルタ枠体、３５  レール、３６  フィルタ伸縮機構、３７  フィルタガイド、３８  ヒーター、３９  湿潤空気、４０  乾燥空気、４１  再生用空気、４２  湿潤空気、５０  ローター、５１  コルゲート構造体、５２  ボス穴、５３  枠体、５４  ローター駆動機構、５５  ベルト、５６  ヒーター、５７  吸着ゾーン、５８  脱着ゾーン、５９  湿潤空気、６０  乾燥空気、６１  再生用空気、６２  湿潤空気、７０  冷却装置、７１  本体ケース、７２  吊り下げ具、７３  ファンカバー、７３Ａ  吹出口、７４  横カバー、７５  上カバー、７６  下カバー、７７  ファンガード、７８  水抜き孔、８０  コンデンシングユニット、１００  蒸発器、１１０  送風機、１２０  吸着素子、１２１  ベルト状フィルタ、１２２  支柱、１２２Ａ  支柱固定板、１２３  フィルタ循環用モータ、１２４  駆動ベルト、１２５  脱着用ヒーター、１２６  脱着用送風機、２００  圧縮機、２１０  アキュムレータ、２２０  四方弁、３００  凝縮器、３１０  ユニット送風機、４００  絞り装置、５００  冷媒間熱交換器、５１０  バイパス絞り装置、５２０  バイパス配管、６００  ユニット制御装置、７００  冷却制御装置、８００  ガス配管、９００  液配管。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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