JP2005296696A - 除湿素子及びそれを用いた除湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は製造が容易で、無駄な空間も生じることがなく、連続的な動作が可能で、かつ高性能な除湿装置を提供するものである。
【解決手段】本発明は以上のような課題を解決するため、吸湿性を有するライナーシート４とコルゲートシート５とを交互に積層し、ライナーシート４及びコルゲートシート５の端面と接触するとともに両シートより両端の突出した熱媒体流路２とを設けた吸着エレメント３を複数環状に配置し、熱媒体流路２の開口した円板６、７を熱媒体流路２の両開口端にそれぞれ設けた除湿素子１を回転可能に取り付け、円板６、７に密接し熱媒体流路２に高温流体あるいは低温流体を送る熱媒体チャンバー１０、１１を設けたもので、これによって湿気の吸着動作と脱着動作とを同時に行うことができるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、たとえばゼオライトやシリカゲルなどの湿気吸着剤を用いた除湿装置に関するもので、特に湿気の吸着性能の高いものを提供するものである。

除湿装置は冷凍機を用いて結露によって空気中の水分を除去するものと、湿気吸着剤を用いることによって空気中の湿気を除去するものとがある。この中で湿気吸着剤を用いるものは、吸着した湿気を脱着するために温風を用いるものが一般的であるが、この温風をつくる手段として発電機などの廃熱を用いることができ、このようなコ・ジェネレーションを行うと省エネルギー効果が高くなるため急速に普及している。

普及に伴って、より高性能な除湿装置が求められている。吸着剤を用いる除湿装置の性能は、湿気の吸着熱によって限界が来る。つまり、湿気吸着剤が湿気を吸着する際に吸着熱を発生する。この熱によって湿気吸着剤の温度が上昇する。温度の上昇に伴って湿気吸着剤の吸着作用は次第に弱くなる。

よって、湿気の吸着の強い湿気吸着剤を開発しても、吸着作用が強い分だけ吸着熱の発生も大きくなり、除湿装置の性能には限界が来る。

このような問題に対し、発生した吸着熱を除去しつつ吸着を行うことによって性能を改善した除湿装置が開発された。このような技術として例えば特許文献１に開示されたものがある。
特許出願公開昭和６２年第６８５２０号公報 特開２００１−６２２４２号公報 特許出願公開平成５年第８４４１５号公報

特許文献１に開示されたものは吸湿性を有する非透湿性仕切板と、吸湿性を有する間隔板とで構成した第１のエレメントと、伝熱性を有する非透湿性で非吸湿性の仕切板と間隔板とで構成した第２のエレメントとを円周方向に交互に配置して円筒状に形成したものである。これは吸湿性を有する間隔板による湿気吸着に際する吸着熱を第２エレメントに流す空気によって除去するものである。

しかし特許文献１に記載のものは、２つのエレメントを円筒状に配置するためには、各エレメントの断面形状が楔状である必要があり、間隔板５ｂ、６ｂは波形の一方から他方に向かって波高を次第に低くする必要があり、製造が困難であるという問題がある。

つまり間隔板５ｂ、６ｂと仕切板７との間で伝熱が効果的に行われないと、除湿機としての性能が確保できなくなる。このため間隔板５ｂ、６ｂの波の頂点と仕切板７とは接触を確保する必要がある。従って、間隔板５ｂ、６ｂは波形の一方から他方に向かって波高を次第に低くする必要がある。

もし、波高を一定にして加工し、間隔板５ｂ、６ｂを押し潰して一方から他方に向かって波高を次第に低くすると、波高の低くされた部分では波が潰されるため波長が長くなり、仕切板７との接触部の数が減少して伝熱が悪くなるという問題がある。また流路の幅が入口と出口で異なるため流体抵抗が増加し、性能を阻害するという問題がある。

これに対し特許文献２に開示されたものは、湿気吸着剤の脱着に温水を用い、湿気吸着剤の吸着熱除去のためには、その温水の気化熱を用いるというように水の比熱や気化潜熱を利用することによって高性能の除湿装置を提案している。

また、直交型のエレメントを用いているために特許文献１のように波高を変化させる必要がなく、製造が容易である。

しかしながら、直方体状のエレメントを環状に並べて用いる場合、環状の外側には楔状の空間ができ、無駄な空間ができるという問題がある。

特許文献３に開示されたものは、平板状あるいはコルゲート状の吸着シートを伝熱シートで挟み、吸着シート及び伝熱シートの両端に加熱流体あるいは冷却流体を流す配管を設けたものである。

この特許文献３に開示されたものは、吸着・脱着のサイクルがバッチ処理となり、連続的に吸着処理を行うことができない。

本発明は製造が容易で、無駄な空間も生じることがなく、連続的な動作が可能で、かつ高性能な除湿装置を提供しようとするものである。

本件発明は以上のような課題を解決するため、吸湿性を有するライナーシートとコルゲートシートとを重ねて交互に積層し、ライナーシート及びコルゲートシートの端面と接触するとともに両シートより両端の突出した熱媒体流路とを設けた吸着エレメントを複数環状に配置し、熱媒体流路の開口した円板を熱媒体流路の両開口端にそれぞれ設けたものである。

本発明の除湿装置は上記の如く構成したので、コルゲートシートとして任意の形状のものを用いることができる。またコルゲートシートとライナーシートの両方の両端を熱媒体流路に接触させることでコルゲートシートとライナーシートの冷却・加熱を効果的に行うことができる。これによって吸着熱の除去を効果的に行うことができ、高い除湿性能を確保することができる。

また吸着エレメントを環状に配置するとともに、熱媒体流路の開口した円板を両端に有しているため、回転させながら吸着エレメントに被処理空気や脱着空気を送ることができ、熱媒体流路に気体あるいは液体の熱媒体を流すことができる。よって除湿及び脱着動作を連続的に行うことができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、吸湿性を有するライナーシートとコルゲートシートとを重ねた片ライナーシートを巻回して交互に積層し、ライナーシート及びコルゲートシートの端面と接触するとともに両シートより両端の突出した熱媒体流路とを設けた前記吸着エレメントを複数環状に配置し、前記熱媒体流路の開口した円板を熱媒体流路の両開口端にそれぞれ設けた除湿素子であり、これを回転させながら熱媒体流路に加熱流体および冷却流体を流しながら、ライナーシート及びコルゲートシートに被処理空気及び脱着空気を流すことによって連続的に除湿動作をすることができるという作用を有する。

以下本発明の除湿素子及び除湿装置の実施例について図に沿って詳細に説明する。図１は本発明の除湿素子１の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ‘断面図、図３は部分断面図である。

２はアルミニウムシートなどで作られた熱媒体通路であり、熱媒体の細長い通路を有している。そして熱媒体通路２は多数環状に配置されている。３は吸着エレメントであり、ライナーシート４とコルゲートシート５とが交互に積層されている。

ライナーシート４及びコルゲートシート５はそれぞれセラミックシート上にシリカゲルを合成したものである。そしてライナーシート４とコルゲートシート５の両端はそれぞれ熱媒体通路２と接している。

つまり、この吸着エレメント３と熱媒体通路２とは交互に配置され図２に示すように環状になっている。ここでライナーシート４及びコルゲートシート５はそれぞれガラス繊維シートに親水性ゼオライトを担持したものなど、吸湿性の強いものであれば他のものを使用することも可能である。

さらに図１に示すように熱媒体通路２はライナーシート４及びコルゲートシート５よりなる吸着エレメント３より長さが長く、両端が吸着エレメント３より突出している。

６、７はそれぞれ円板であり、それぞれ放射状に複数のスリット８が形成されている。このスリット８は熱媒体通路２と連通している。つまり各熱媒体通路２の上端は上の円板６のスリット８と連通し、熱媒体通路２の下端は下の円板７のスリットと連通している。

以上のように構成された除湿素子１は図４に示す除湿装置９に用いられる。除湿装置９は次のような構造である。上部熱媒体チャンバー１０及び下部熱媒体チャンバー１１は仕切板１２によって２つの領域に分けられ、上部熱媒体チャンバー１０の下端及び下部熱媒体チャンバー１１の上端は、それぞれ円板６及び円板７と接している。

これによって上部熱媒体チャンバー１０の片方は熱媒体通路２を介して下部熱媒体チャンバー１１の片方と連通し、上部熱媒体チャンバー１０の他方は熱媒体通路２を介して下部熱媒体チャンバー１１の他方と連通している。

１３は上部空気チャンバーであり、１４は下部空気チャンバーである。上部空気チャンバー１３及び下部空気チャンバー１４はそれぞれ立方体状の箱であり、内部に除湿素子１が回転自在に収納され、上部空気チャンバー１３の上に上部熱媒体チャンバー１０が設けられ、下部空気チャンバー１４の下に下部熱媒体チャンバー１１が設けられている。ここで除湿素子１はギヤドモータ（図示せず）によって回転される。

上部空気チャンバー１３及び下部空気チャンバー１４にはそれぞれゴム板より形成された一対の縦シール１５、１６が設けられている。この一対の縦シール１５、１６によって除湿素子１は縦に２分割されている。また上部空気チャンバー１３及び下部空気チャンバー１４の間には除湿素子１の胴を周回して接する横シール１７が設けられている。

これによって上部空気チャンバー１３の一方から入った空気が吸着エレメント３を通過して下部空気チャンバー１４の一方に入る。また下部空気チャンバー１４の他方に入った空気は吸着エレメント３を通過して上部空気チャンバー１３の他方に入る。

本発明の除湿装置９は以上のような構成よりなり、以下その動作を説明する。除湿素子１を回転させながら、下部空気チャンバー１４の他方から脱着空気を流す。この脱着空気は吸着エレメント３を通過して吸着エレメント３に吸着された湿気を脱着し、多湿空気となって上部空気チャンバー１３の他方に入り、大気へ放出される。

この脱着動作の際に、上部熱媒体チャンバー１０の他方から熱水を流す。この熱水は熱媒体通路２を通過して吸着エレメント３を熱しながら下部熱媒体チャンバー１１の他方を介して外部へ抜ける。

以上の脱着動作と同時に上部空気チャンバー１３の一方から被処理空気すなわち除湿される空気を流す。すると被処理空気は吸着エレメント３によって湿気が吸着され、乾燥空気となって下部空気チャンバー１４の一方に入り、乾燥空気の供給先へ供給される。この吸着動作の間、吸着エレメントは吸着熱を発生する。

下部熱媒体チャンバー１１の一方から空気を流す。するとこの空気は熱媒体通路２を通過して上部熱媒体チャンバー１０へ抜け、大気へ放出される。熱媒体通路２の内面は脱着動作の際に流された熱水によって濡れており、この水分の気化熱と下部熱媒体チャンバー１１の一方から流された空気によって吸着熱は奪われる。

つまり下部熱媒体チャンバー１１の一方から入った空気は熱媒体通路２内を通り、吸着エレメント３を冷却して多湿空気となって上部熱媒体チャンバー１０の一方を通過して大気へ放出される。

本発明の除湿素子１に用いる吸着エレメントはコルゲートシート５及びライナーシート４とを重ねて巻回し、円柱状のハニカム体を製造し、これを楔状になるように分割することで簡単に製造することができる。

熱媒体通路２は矩形のパイプでよいため、アルミニウムの押し出し成形やアルミニウム薄板などの製缶によって簡単に多量生産することが可能である。

また本発明の除湿装置９は、除湿素子１が回転しながら除湿動作と脱着動作とを同時に連続的に行うことができる。

本発明は、製造が容易で、無駄な空間も生じることがなく、連続的な動作が可能で、かつ高性能な除湿装置を提供する。

本発明の除湿素子の実施例を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ‘断面図である。 本発明の除湿素子の部分拡大断面図である。 本発明の除湿装置の実施例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 除湿素子
２ 熱媒体通路
３ 吸着エレメント
４ ライナーシート
５ コルゲートシート
６、７ 円板
８ スリット
９ 除湿装置
１０ 上部熱媒体チャンバー
１１ 下部熱媒体チャンバー
１２ 仕切板
１３ 上部空気チャンバー
１４ 下部空気チャンバー
１５ 縦シール
１７ 横シール

Claims (3)

1. 吸湿性を有するライナーシートとコルゲートシートとを重ねた片ライナーシートを巻回して交互に積層し、ライナーシート及びコルゲートシートの端面と接触するとともに両シートより両端の突出した熱媒体流路とを設けた前記吸着エレメントを複数環状に配置し、前記熱媒体流路の開口した円板を熱媒体流路の両開口端にそれぞれ設けた除湿素子。
2. 吸湿性を有するライナーシートとコルゲートシートとを重ねた片ライナーシートを交互に積層し、ライナーシート及びコルゲートシートの端面と接触するとともに両シートより両端の突出した熱媒体流路とを設けた前記吸着エレメントを複数環状に配置し、前記熱媒体流路の開口した円板を熱媒体流路の両開口端にそれぞれ設けた除湿素子を回転可能に取り付け、前記円板に密接し前記熱媒体流路に高温流体あるいは低温流体を送る熱媒体チャンバーを設けた除湿装置。
3. ライナーシートとコルゲートシートへ被処理空気及び脱着空気を送るよう環状に配置された吸着エレメントの両シートより突出した熱媒体流路の外周を覆うとともに両シートが環状に配置された部分に密接する空気チャンバーを設けた請求項２記載の除湿装置。

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