高表面積型吸着剤による連続除湿装置
【課題】吸着法による連続除湿技術において、脱着時のエネルギー消費量が少なく、省スペース型の除湿装置及び該装置の運転方法を提供し、さらに処理対象気体の流量に合わせて容易にスケールアップ可能な手法を提供する。
【解決手段】吸着塔内に吸着剤が充填され互いに仕切られた部屋を２室、前記部屋の入口側及び出口側に流路切り換え弁、真空ポンプを１台具備した連続除湿モジュール及び前記連続除湿モジュールを横方向及び縦方向に積層した連続除湿モジュール積層体を用い、連続除湿モジュール内の一方の部屋においては高湿度気体中の水分を吸着低減するのと並行して、他方の部屋では真空ポンプで吸引しながら吸着剤を脱着再生する。
【解決手段】吸着塔内に吸着剤が充填され互いに仕切られた部屋を２室、前記部屋の入口側及び出口側に流路切り換え弁、真空ポンプを１台具備した連続除湿モジュール及び前記連続除湿モジュールを横方向及び縦方向に積層した連続除湿モジュール積層体を用い、連続除湿モジュール内の一方の部屋においては高湿度気体中の水分を吸着低減するのと並行して、他方の部屋では真空ポンプで吸引しながら吸着剤を脱着再生する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高湿度気体から水分を除去する方法に関し、特に吸着剤を使用して、圧力を変化させながら吸着と脱着を行う方法に関する
【背景技術】
【０００２】
世界的な規模での温暖化が進む中、温室効果ガス、特にＣＯ２の排出削減が求められている。さらに、２０１０年の４月からは対象範囲が拡大した改正省エネ法が施行され、ますます省エネ化が望まれている。製造業では省エネ技術の採用が進んでいる反面、オフィスビル、病院、店舗などの事業所における省エネ化は遅れていると言われている。これら事業所では一次エネルギー消費量に占める空調の割合が５０％に達すると考えられている。空調の中でも、除湿は再熱除湿（過冷却による水分凝縮と加熱による適温調整）によって行われるケースが多く、エネルギーロスが大きい。再熱除湿によらない技術として吸着法があり、特許文献１に示すような、ＰＳＡ法により連続的に除湿を行う技術が知られているが、大型装置であることから前記事業所への適応は難しいと考えられる。また、吸着法を用いた除湿技術として、特許文献２に示すようなデシカント方式が知られているが、吸着剤の再生に加熱空気が必要であることから、エネルギーロスが大きい。
前記事業所では、部屋の広さなどが事業所毎に大きく異なることから、空調能力もそれに応じて変化させる必要があり、また新たに空調設備を設置するスペースが限られることも多い。従って、事業所の規模に応じて処理量の変更が容易で、なおかつ省スペース型の除湿技術の提供が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２００４１０
【特許文献２】特開２００８−１４２６５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みて、オフィスビル、病院、店舗などが導入しやすい吸着法を応用した小型の除湿装置に関するものである。また、本発明は既設の空調設備内に設置可能で、新たな設置スペースを必要とせず、さらに処理対象気体の流量に合わせて容易に処理能力を拡大できる方法に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明者らは、吸着塔内に吸着剤が充填された部屋を２室具備した連続除湿モジュールを用い、該連続除湿モジュールを単独にて連続除湿装置として使用または複数個組み合わせて連続除湿装置として使用することで処理対象気体の流量に合わせて容易にスケールアップできる連続除湿装置を実現する手法を考案し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち本発明の技術解決手段は、（１）：吸着塔内を処理対象気体がそれぞれ吸着剤を備えた第１室と第２室を交互に通過出来るように、前記第１室及び前記第２室のそれぞれ入口及び出口の近傍に第１と第２の流路切り換え弁を設け、一方の前記第１室内の入口側近傍と第１のバルブを介した配管と、他方の前記第２室内の入口側近傍と第２のバルブを介した配管とを接合して真空ポンプにより外気に連通させ、前記第１室内の出口側近傍と前記第２室内の出口側近傍とを流量制御機構（例えば制御弁等）と第３のバルブとを直列接続して連通配管し、制御部を備えてなる連続除湿モジュールであり、（２）：吸着塔内を処理対象気体がそれぞれ吸着剤を備えた第１室と第２室を交互に通過出来るように、前
記第１室及び前記第２室のそれぞれ入口及び出口の近傍に第１と第２の流路切り換え弁を設け、一方の前記第１室内の出口側近傍と第１のバルブを介した配管と、他方の前記第２室内の出口側近傍と第２のバルブを介した配管とを接合して真空ポンプにより外気に連通させ、前記第１室内の出口側近傍と前記第２室内の入口側近傍とを第３のバルブと第１の流量制御機構とを直列接続して連通させ、前記第２室内の出口側近傍と前記第１室内の入口側近傍とを第４のバルブと第２の流量制御機構とを直列接続して連通し、制御部を備えてなる連続除湿モジュールであり、（３）：（１）又は（２）に記載の連続除湿モジュールを横方向に２個以上５個以下及び縦方向に１個以上５個以下積層してなる連続除湿モジュール積層体であり、（４）：前記連続除湿モジュール内に前記吸着剤を２，０００ｃｍ３以上３０，０００ｃｍ３以下充填し、まず初めに、図示しない前記制御部からの第１の除湿信号により前記第１，第２の流路切り換え弁を操作する工程後、前記第１室に流量５０以上４００Ｎｍ３／ｈ以下の高湿度気体を通気して水分を吸着低減して低湿度気体を得る工程と並行して、前記第２室内を真空ポンプで吸引しながら、前記第１室通過後の低湿度気体のうち０．１以上８容積％以下の気体を第２室の出口側に導入する工程で前記第２室内の前記吸着剤を再生する操作工程を行った後、次に、図示しない前記制御部からの第２の除湿信号により前記第１，第２の流路切り換え弁を操作する工程後、前記第２室における吸着工程と共に、前記第１室において再生操作する工程とを、再度、前記制御部からの前記第１の除湿信号により前記第１，第２の流路切り換え弁を操作する工程後、前記第１室における吸着工程と共に、前記第２室において再生操作する工程というように、前記第１室３における前記吸着剤２と前記第２室４における前記吸着剤２にての吸着工程と脱着再生工程とを交互に行うことを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体の運転方法であり、（５）：前記吸着剤の２５℃、相対湿度６０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量を２５℃、相対湿度２０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量で除した値が２以上で、かつ比表面積が３３０ｍ２／ｇ以上であることを特徴とする（４）記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体の運転方法であり、（６）：前記吸着剤の２５℃、相対湿度３０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量を２５℃、相対湿度１０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量で除した値が１．８以上で、かつ比表面積が３３０ｍ２／ｇ以上であることを特徴とする（４）記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体の運転方法であり、（７）：前記連続除湿モジュール内に、前記吸着剤を複数種積層充填することを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、既設の空調ダクト内に除湿装置を設置することができることから、設置スペースの縮減に効果的である。また、吸着剤の再生に加熱操作が必要ないことからエネルギー使用量が少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明における第１の形態の連続除湿モジュールの概略構成と除湿処理方法を示す図である。
【図２】本発明における第２の形態の連続除湿モジュールの概略構成と除湿処理方法を示す図である。
【図３】本発明における第３の形態の連続除湿モジュールの概略構成と除湿処理方法を示す図である。
【図４】本発明における連続除湿モジュールの積層方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態を実施例により詳細に示すが、本発明の技術内容を具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例】
【００１０】
（本発明における第１の形態の連続除湿モジュール）
図１に本発明における第１の形態による連続除湿モジュールと連続除湿方法を示す。連続除湿モジュール（装置）６１は、吸着塔１，第１のバルブ２１，第２のバルブ２２，第３のバルブ２３，流量制御機構２５，真空ポンプ４１及び第１の連絡配管５１で構成される。吸着塔１内には互いに仕切られた第１室３及び第２室４が備えられており、それぞれの部屋に同一容積の吸着剤２が充填されている。図示しない制御部からの第１，又は、第２の除湿信号により、吸着塔１の処理対象気体入口側及び処理対象気体出口側に配した第１の流路切り換え弁５及び第２の流路切り換え弁６を操作する工程にて、処理対象気体を第１室３または第２室４に選択的に導入することができる。第１室３及び第２室４の出口側は気体排出口に接続されるとともに、一方の部屋（第１室３）の出口側に第１の連絡配管５１に接続された第３のバルブ２３及び第１の流量制御機構２５を介して他方の部屋（第２室４）の出口側に接続されている。また、第１室３及び第２室４の入口側は処理対象気体入口（導入口）近傍に接続されるとともに第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２をそれぞれ介して真空ポンプ４１に接続されている。
【００１１】
（本発明における第２の形態の連続除湿モジュール）
図２に本発明における第２の形態による連続除湿モジュールと連続除湿方法を示す。連続除湿モジュール（装置）６１は、吸着塔１，第１のバルブ２１，第２のバルブ２２，第３のバルブ２３，第４のバルブ２４，第１の流量制御機構２５，第２の流量制御機構２６，真空ポンプ４１，第１の連絡配管５１及び第２の連絡配管５２で構成される。吸着塔１内には互いに仕切られた第１室３及び第２室４が備えられており、それぞれの部屋に同一容積の吸着剤２が充填されている。図示しない制御部からの第１、又は、第２の除湿信号により、吸着塔１の処理対象気体入口側（導入口側）及び処理対象気体出口側に配した第１の流路切り換え弁５及び第２の流路切り換え弁６を操作する工程により、処理対象気体を第１室３または第２室４に選択的に導入することができる。第１室３の出口側は第１の連絡配管５１に直列接続された第３のバルブ２３及び第１の流量制御機構２５を介して第２室４の入口側に接続されている。第２室４の出口側は第２の連絡配管５２に直列接続された第４のバルブ２４及び第２の流量制御機構２６を介して第１室３の入口側に接続されている。第１室３及び第２室４の出口側は気体排出口近傍に接続されるとともに、第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２をそれぞれ介して真空ポンプ４１に接続されている。
【００１２】
（本発明における第３の形態の連続除湿モジュール）
図３に本発明における第３の形態による連続除湿モジュールと連続除湿方法を示す。連続除湿モジュール（装置）６１は、吸着塔１，第１のバルブ２１，第２のバルブ２２，流量制御機構及びバルブ２７及び真空ポンプ４１で構成される。吸着塔１内には互いに仕切られた第１室３及び第２室４が備えられており、それぞれの部屋に同一容積の吸着剤２が充填されている。図示しない制御部からの第１、又は、第２の除湿信号により、吸着塔１の処理対象気体入口側及び処理対象気体出口側に配した第１の流路切り換え弁５及び第２の流路切り換え弁６を操作する工程により、処理対象気体を第１室３または第２室４に選択的に導入することができる。第１室３及び第２室４の出口側は気体排出口に接続されるとともに、第１室３及び第２室４の仕切り壁に設けられた流量制御機構及びバルブ（例えば、オリフィスプレート等の絞り機構とバルブとの組み合わせ部材）２７を介して互いに接続されている。また、第１室３及び第２室４の入口側は処理対象気体入口（導入口）近傍に接続されるとともに第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２をそれぞれ介して真空ポンプ４１に接続されている。
【００１３】
（連続除湿モジュール積層体）
図４に本発明における連続除湿モジュール（装置）６１の積層方法を示す。連続除湿モジュール（装置）６１は、横方向及び縦方向に連結可能で、横方向に２個以上５個以下、縦
方向に１個以上５個以下積層して用いることができる。なお、吸着剤の交換などメンテナンス性に配慮して、横方向に２個以上５個以下積層する場合は、縦方向の積層個数は２個以下とし、同様に縦方向に２個以上５個以下積層する場合は、横方向の積層個数は２個以下とする。これにより、処理対象気体の風量に合わせて、連続除湿モジュールを１個以上１０個以下同時にかつ並列的に利用することができる。つまり、処理能力を１から１０倍まで自在に変更することが可能である。
【００１４】
（第１の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法）
図１を参照して、第１の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法について述べる。図示しない制御部からの第１、又は、第２の除湿信号により、吸着塔１内の入口側及び出口側にそれぞれ備えた第１の流路切り換え弁５と，第２の流路切り換え弁６を操作する工程により、第１室３または第２室４に処理対象気体を導入する。処理対象気体の導入には既設のブロア（図示しない）を用いることができるし、専用のブロアを新たに設置して用いることもできる。以後、前記制御部からの除湿信号により、第１室３に処理対象気体を導入する場合（吸着工程）について説明する。第１室３内に処理対象気体が導入され、充填されている吸着剤２によって処理対象気体中の水分が吸着除去されることで、吸着塔１の出口側では低湿度気体が得られる。他方、処理対象気体が導入されない第２室４においては、第１の流路切り換え弁５及び第２の流路切り換え弁６が閉じることで、入口側及び出口側から気体が流入出しないようになっている。第１室３で処理対象気体中の水分の吸着工程が行われるのと並行して、第２室４では吸着剤２中の水分の脱着による再生が行われる。吸着剤２の脱着再生は、第２のバルブ２２を開き、第１のバルブ２１及び第３のバルブ２３を閉じて、真空ポンプ４１を運転することで開始され、所定の時間経過後に第３のバルブ２３を開き、第１の流量制御機構２５によって、第１室３の吸着剤通気後の低湿度気体のうち０．１容積％以上８容積％以下、より好ましくは０．３容積％以上６容積％以下の低湿度気体を第２室４に導入する。これにより、第２室４内の吸着剤２に吸着した水分は脱着され、真空ポンプ４１を通過して大気（外気）中に放出される。なお、処理対象気体が第１室３を通過した時の水分除去量が５以上１０ｇ／ｋｇ−ＤＡ以下、より好ましくは７以上９ｇ／ｋｇ−ＤＡ以下、さらに好ましくは７．６以上８．４ｇ／ｋｇ−ＤＡ以下になった時点で（第１室３の吸着剤２に所定量の水分が吸着された時点で）、吸着工程と脱着再生工程を交換するため、図示しない制御部からの第２の除湿信号による第１，第２の流路切り換え弁５，６の操作工程により、前記操作と同様な工程として第２室４に処理対象気体を導入し、第１室３は吸着剤２の再生工程を行う。
【００１５】
（第２の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法）
図２を参照して、第２の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法について述べる。例えば、図示しない制御部からの第１の除湿信号により、第１室３にて処理対象気体中の水分吸着除去の工程は、前記第１の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法に準じる。そして、吸着工程と並行して行われる第２室４における吸着剤２の水分の脱着による再生は、第２のバルブ２２を開き、第１のバルブ２１，第３のバルブ２３及び第４の２４を閉じて、真空ポンプ４１を運転することで開始され、所定の時間経過後に第３のバルブ２３を開き、第１の流量制御機構２５によって、第１室３の吸着剤２の通気後の低湿度気体の一部を第２室４に導入し、第２室４の吸着材２の脱着再生をする。第１室の吸着剤２に所定量の水分が吸着された時点で、図示しない制御部からの第２の流路切り換え弁５，６の操作工程が行われ、次に第２室４にて処理対象気体中の水分吸着除去に切り換わり、それに並行して行われる第１室３における吸着剤２の脱着再生する工程は、第１のバルブ２１を開き、第２のバルブ２２，第３のバルブ２３及び第４のバルブ２４を閉じて、真空ポンプ４１を運転することで開始され、所定の時間経過後に第４のバルブ２４を開き、第２の流量制御機構２６によって、第２室４の吸着剤２の通気後の低湿度気体の一部を導入する工程にて行われる。
【００１６】
（第３の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法）
図３を参照して、第３の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法について述べる。図示しない制御部による第１、又は、第２の除湿信号により、前記第１の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法に準じるが、脱着再生工程における低湿度気体の導入は、流量制御機構及びバルブ（例えば、オリフィスプレート等の絞り機構とバルブとの組み合わせ部材）２７を操作する工程によって行われる。
【００１７】
（流路切り換え弁）
第１，第２の流路切り換え弁５，６にはバタフライ式弁、スライド式弁、回転弁などを用いることができる。この中ではバタフライ式弁が最も好ましい。なお、第１，第２の流路切り換え弁５，６を操作する工程の際に、弁への風圧を低減するために一時的にブロアを停止しても良い。
【００１８】
（処理対象気体の風量、温度及び湿度）
連続除湿モジュール６１の１個で処理できる高湿度気体の風量は、５０以上４００Ｎｍ３／ｈ以下が好ましく、８０以上３２０Ｎｍ３／ｈ以下がより好ましく、１１０以上２４０Ｎｍ３／ｈ以下が最も好ましい。また、温度範囲４０℃以下で、相対湿度４５％以上１００％以下の高湿度気体を好ましく処理できる。外気の高湿度気体を処理する外気導入式、室内の高湿度気体を処理する循環式いずれにおいても好ましく用いることができる。
【００１９】
（吸着剤の充填量）
吸着塔１内における吸着剤２の充填量は、２，０００ｃｍ３以上３０，０００ｃｍ３以下が好ましく、５，０００ｃｍ３以上２０，０００ｃｍ３以下がより好ましく、７，０００ｃｍ３以上１３，０００ｃｍ３以下が最も好ましい。この範囲を超えると、処理対象気体を導入したときの圧力損失が上昇する傾向が見られる。また、この前記範囲未満では吸着容量が少ないことから、吸着工程−再生工程間の切り換え時間が短くなる傾向があり、吸着剤２の再生が不充分になる可能性がある。なお、吸着塔１内の第１室３，第２室４には前記充填量を均等割りして充填する。
【００２０】
（ブロア及び圧力損失）
処理対象気体の導入には既設のブロアを用いることができるし、専用のブロアを新たに設置して用いることができる。処理対象気体を導入したときの連続除湿モジュール６１における圧力損失は５００Ｐａ以下が好ましく、３５０Ｐａ以下がより好ましく、２００Ｐａ以下が、既設のブロアを用いて容易に対応できることから、最も好ましい。
【００２１】
（制御部について）
本発明における制御部には、タイマー、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）、マイコン、シーケンサーなどを用いることもできるが、部品点数が少なくて済み安価に構成できるタイマーが最も好ましい。
【００２２】
（本発明で利用できる第１の吸着剤２ａ）
本発明で検討した吸着剤２において利用できる第１の吸着剤２ａは、吸着時の高相対湿度条件で吸着量が多く、再生時の低相対湿度条件で吸着量が相対的に少ないものが良い。具体的には第１の吸着剤２ａの温度２５℃、相対湿度６０％のときの平衡水蒸気吸着量を温度２５℃、相対湿度２０％のときの平衡水蒸気吸着量で除した値が２以上の吸着剤２ａが好ましく、２．２以上がより好ましく、２．４以上が最も好ましい。この範囲未満では吸着剤２ａの再生に時間がかかる傾向が見られる。前記平衡水蒸気吸着量比の上限は特に設けないが、既存の吸着剤２での実質的な上限は８程度だと考えられる。この条件に加えて、吸着能力の指標となる比表面積は３３０ｍ２／ｇ以上が好ましい。
【００２３】
（本発明で利用できる第２の吸着剤２ｂ）
本発明で検討した吸着剤２において利用できる第２の吸着剤２ｂは、第１の吸着剤２ａと比較して低相対湿度条件でより吸着能力を発揮するタイプである。具体的には温度２５℃、相対湿度３０％のときの平衡水蒸気吸着量を温度２５℃、相対湿度１０％のときの平衡水蒸気吸着量で除した値が１．８以上の吸着剤２ｂが好ましく、２．０以上がより好ましく、２．２以上が最も好ましい。この範囲未満では吸着剤２ｂの再生に時間がかかる傾向が見られる。前記平衡水蒸気吸着量比の上限は特に設けないが、既存の吸着剤２での実質的な上限は６程度だと考えられる。この条件に加えて、吸着剤２ｂの比表面積は３３０ｍ２／ｇ以上が好ましく、４５０ｍ２／ｇ以上がより好ましい。
【００２４】
（吸着剤２の種類）
前記第１の吸着剤２ａ及び第２の吸着剤２ｂには、シリカゲル、活性アルミナ、ゼオライト、活性炭など既知の多孔質材料を用いることができるが、シリカゲル及び活性アルミナがより好ましく、シリカゲルが最も好ましい。
【００２５】
（吸着剤２の粒径）
前記第１の吸着剤２ａ及び第２の吸着剤２ｂの粒径は０．７ｍｍ以上７ｍｍ以下が好ましく、１．０ｍｍ以上６ｍｍ以下がより好ましく、１．３ｍｍ以上５ｍｍ以下が最も好ましい。この範囲を超えると、外部表面積が減少して、水分除去効率が低下することから、吸着工程−再生工程間の切り換え時間が短くなる傾向があり、吸着剤２ａ，２ｂの再生が不充分になる可能性がある。またこの範囲未満では、圧力損失が上昇する傾向が見られる。
【００２６】
（吸着剤２の充填方法）
吸着剤２には、前記第１の吸着剤２ａまたは前記第２の吸着剤２ｂを単独で用いることもできるし、また第１吸着剤２ａを一部充填してその後ろ側に、より低相対湿度での吸着能力が優れる第２の吸着剤２ｂを充填する方法も好ましく用いることができる。
【００２７】
（実験例１）
図１に示す連続除湿モジュール６１に吸着剤２として粒径１．７〜４．０ｍｍのシリカゲルを第１室３、第２室４にそれぞれ４，５００ｃｍ３充填した。シリカゲルの比表面積は７４０ｍ２／ｇ、２５℃で相対湿度２０％における平衡水蒸気吸着量は１１．８ｇ／ｇ、２５℃で相対湿度６０％における平衡水蒸気吸着量は３２ｇ／ｇ（相対湿度６０％の値／相対湿度２０％の値＝２．７）であった。制御部としてＰＬＣを用い、第１の除湿信号による第１，第２の流路切り換え弁５及び６を操作する工程により、吸着塔１内の第１室３に温度３２℃、相対湿度６５％の高湿度気体（絶対湿度２０ｇ／ｋｇ）を風量１５０ｍ３／ｈ（１３３Ｎｍ３／ｈ）で連続的に導入した。その結果、吸着塔出口で得られた気体の絶対湿度について１２ｇ／ｋｇ以下（水分除去量８ｇ／ｋｇ以上）を４分間維持できた。なお、このとき吸着剤２が充填された第１室３の前後における圧力損失は１５６Ｐａであった。その後、制御部のＰＬＣからの第２の除湿信号による第１，第２の流路切り換え弁５及び６を操作する工程に続き、第２室４に前記高湿度気体を導入するのと並行して第１室３の脱着再生する工程を行った。脱着再生の工程は第２のバルブ２２を閉じ、第１のバルブ２１を開き、第２室４通過後に得られた低湿度気体のうち３ｍ３／ｈを第１室３に導入しながら、真空ポンプ４１を運転することで４分間行った。そして、再度制御部のＰＬＣからの第１の除湿信号による第１，第２の流路切り換え弁５，６を操作する工程により、第１室３に前記高湿度気体を導入したところ、吸着塔１出口で得られた気体の絶対湿度について１２ｇ／ｋｇ以下（水分除去量８ｇ／ｋｇ以上）を４分間維持できた。
【００２８】
（比較例１）
図１に示す連続除湿モジュール６１に吸着剤２として粒径０．１５〜０．２４ｍｍのシリ
カゲルを第１室３、第２室４にそれぞれ４，５００ｃｍ３充填した。制御部としてＰＬＣを用い、第１の除湿信号による第１，第２の流路切り換え弁５及び６を操作する工程により、吸着塔１内の第１室３に温度３２℃、相対湿度６５％の高湿度気体（絶対湿度２０ｇ／ｋｇ）を風量１５０ｍ３／ｈ（１３３Ｎｍ３／ｈ）で連続的に導入したところ、吸着剤２が充填された第１室３の前後における圧力損失は３０ｋＰａであった。これは、吸着剤２の粒径が好適な範囲を満たさないと圧力損失が上昇することを示す例である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は省エネ性に優れ、また既設の空調ダクト内に設置可能であることから、空調設備の設置スペースが限定的になりがちなオフィスビル、病院、店舗などの事業所における除湿空調に好ましく用いることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１ 吸着塔
２ 吸着剤
３ 第１室
４ 第２室
５，６ 第１，第２の流路切り換え弁
２１，２２，２３，２４ 第１〜第４のバルブ
２５，２６ 第１，第２の流量制御機構
２７ 流量制御機構及びバルブ
４１ 真空ポンプ
５１，５２ 第１，第２の連絡配管
６１ 連続除湿モジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高湿度気体から水分を除去する方法に関し、特に吸着剤を使用して、圧力を変化させながら吸着と脱着を行う方法に関する
【背景技術】
【０００２】
世界的な規模での温暖化が進む中、温室効果ガス、特にＣＯ２の排出削減が求められている。さらに、２０１０年の４月からは対象範囲が拡大した改正省エネ法が施行され、ますます省エネ化が望まれている。製造業では省エネ技術の採用が進んでいる反面、オフィスビル、病院、店舗などの事業所における省エネ化は遅れていると言われている。これら事業所では一次エネルギー消費量に占める空調の割合が５０％に達すると考えられている。空調の中でも、除湿は再熱除湿（過冷却による水分凝縮と加熱による適温調整）によって行われるケースが多く、エネルギーロスが大きい。再熱除湿によらない技術として吸着法があり、特許文献１に示すような、ＰＳＡ法により連続的に除湿を行う技術が知られているが、大型装置であることから前記事業所への適応は難しいと考えられる。また、吸着法を用いた除湿技術として、特許文献２に示すようなデシカント方式が知られているが、吸着剤の再生に加熱空気が必要であることから、エネルギーロスが大きい。
前記事業所では、部屋の広さなどが事業所毎に大きく異なることから、空調能力もそれに応じて変化させる必要があり、また新たに空調設備を設置するスペースが限られることも多い。従って、事業所の規模に応じて処理量の変更が容易で、なおかつ省スペース型の除湿技術の提供が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２００４１０
【特許文献２】特開２００８−１４２６５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みて、オフィスビル、病院、店舗などが導入しやすい吸着法を応用した小型の除湿装置に関するものである。また、本発明は既設の空調設備内に設置可能で、新たな設置スペースを必要とせず、さらに処理対象気体の流量に合わせて容易に処理能力を拡大できる方法に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明者らは、吸着塔内に吸着剤が充填された部屋を２室具備した連続除湿モジュールを用い、該連続除湿モジュールを単独にて連続除湿装置として使用または複数個組み合わせて連続除湿装置として使用することで処理対象気体の流量に合わせて容易にスケールアップできる連続除湿装置を実現する手法を考案し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち本発明の技術解決手段は、（１）：吸着塔内を処理対象気体がそれぞれ吸着剤を備えた第１室と第２室を交互に通過出来るように、前記第１室及び前記第２室のそれぞれ入口及び出口の近傍に第１と第２の流路切り換え弁を設け、一方の前記第１室内の入口側近傍と第１のバルブを介した配管と、他方の前記第２室内の入口側近傍と第２のバルブを介した配管とを接合して真空ポンプにより外気に連通させ、前記第１室内の出口側近傍と前記第２室内の出口側近傍とを流量制御機構（例えば制御弁等）と第３のバルブとを直列接続して連通配管し、制御部を備えてなる連続除湿モジュールであり、（２）：吸着塔内を処理対象気体がそれぞれ吸着剤を備えた第１室と第２室を交互に通過出来るように、前
記第１室及び前記第２室のそれぞれ入口及び出口の近傍に第１と第２の流路切り換え弁を設け、一方の前記第１室内の出口側近傍と第１のバルブを介した配管と、他方の前記第２室内の出口側近傍と第２のバルブを介した配管とを接合して真空ポンプにより外気に連通させ、前記第１室内の出口側近傍と前記第２室内の入口側近傍とを第３のバルブと第１の流量制御機構とを直列接続して連通させ、前記第２室内の出口側近傍と前記第１室内の入口側近傍とを第４のバルブと第２の流量制御機構とを直列接続して連通し、制御部を備えてなる連続除湿モジュールであり、（３）：（１）又は（２）に記載の連続除湿モジュールを横方向に２個以上５個以下及び縦方向に１個以上５個以下積層してなる連続除湿モジュール積層体であり、（４）：前記連続除湿モジュール内に前記吸着剤を２，０００ｃｍ３以上３０，０００ｃｍ３以下充填し、まず初めに、図示しない前記制御部からの第１の除湿信号により前記第１，第２の流路切り換え弁を操作する工程後、前記第１室に流量５０以上４００Ｎｍ３／ｈ以下の高湿度気体を通気して水分を吸着低減して低湿度気体を得る工程と並行して、前記第２室内を真空ポンプで吸引しながら、前記第１室通過後の低湿度気体のうち０．１以上８容積％以下の気体を第２室の出口側に導入する工程で前記第２室内の前記吸着剤を再生する操作工程を行った後、次に、図示しない前記制御部からの第２の除湿信号により前記第１，第２の流路切り換え弁を操作する工程後、前記第２室における吸着工程と共に、前記第１室において再生操作する工程とを、再度、前記制御部からの前記第１の除湿信号により前記第１，第２の流路切り換え弁を操作する工程後、前記第１室における吸着工程と共に、前記第２室において再生操作する工程というように、前記第１室３における前記吸着剤２と前記第２室４における前記吸着剤２にての吸着工程と脱着再生工程とを交互に行うことを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体の運転方法であり、（５）：前記吸着剤の２５℃、相対湿度６０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量を２５℃、相対湿度２０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量で除した値が２以上で、かつ比表面積が３３０ｍ２／ｇ以上であることを特徴とする（４）記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体の運転方法であり、（６）：前記吸着剤の２５℃、相対湿度３０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量を２５℃、相対湿度１０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量で除した値が１．８以上で、かつ比表面積が３３０ｍ２／ｇ以上であることを特徴とする（４）記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体の運転方法であり、（７）：前記連続除湿モジュール内に、前記吸着剤を複数種積層充填することを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、既設の空調ダクト内に除湿装置を設置することができることから、設置スペースの縮減に効果的である。また、吸着剤の再生に加熱操作が必要ないことからエネルギー使用量が少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明における第１の形態の連続除湿モジュールの概略構成と除湿処理方法を示す図である。
【図２】本発明における第２の形態の連続除湿モジュールの概略構成と除湿処理方法を示す図である。
【図３】本発明における第３の形態の連続除湿モジュールの概略構成と除湿処理方法を示す図である。
【図４】本発明における連続除湿モジュールの積層方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態を実施例により詳細に示すが、本発明の技術内容を具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例】
【００１０】
（本発明における第１の形態の連続除湿モジュール）
図１に本発明における第１の形態による連続除湿モジュールと連続除湿方法を示す。連続除湿モジュール（装置）６１は、吸着塔１，第１のバルブ２１，第２のバルブ２２，第３のバルブ２３，流量制御機構２５，真空ポンプ４１及び第１の連絡配管５１で構成される。吸着塔１内には互いに仕切られた第１室３及び第２室４が備えられており、それぞれの部屋に同一容積の吸着剤２が充填されている。図示しない制御部からの第１，又は、第２の除湿信号により、吸着塔１の処理対象気体入口側及び処理対象気体出口側に配した第１の流路切り換え弁５及び第２の流路切り換え弁６を操作する工程にて、処理対象気体を第１室３または第２室４に選択的に導入することができる。第１室３及び第２室４の出口側は気体排出口に接続されるとともに、一方の部屋（第１室３）の出口側に第１の連絡配管５１に接続された第３のバルブ２３及び第１の流量制御機構２５を介して他方の部屋（第２室４）の出口側に接続されている。また、第１室３及び第２室４の入口側は処理対象気体入口（導入口）近傍に接続されるとともに第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２をそれぞれ介して真空ポンプ４１に接続されている。
【００１１】
（本発明における第２の形態の連続除湿モジュール）
図２に本発明における第２の形態による連続除湿モジュールと連続除湿方法を示す。連続除湿モジュール（装置）６１は、吸着塔１，第１のバルブ２１，第２のバルブ２２，第３のバルブ２３，第４のバルブ２４，第１の流量制御機構２５，第２の流量制御機構２６，真空ポンプ４１，第１の連絡配管５１及び第２の連絡配管５２で構成される。吸着塔１内には互いに仕切られた第１室３及び第２室４が備えられており、それぞれの部屋に同一容積の吸着剤２が充填されている。図示しない制御部からの第１、又は、第２の除湿信号により、吸着塔１の処理対象気体入口側（導入口側）及び処理対象気体出口側に配した第１の流路切り換え弁５及び第２の流路切り換え弁６を操作する工程により、処理対象気体を第１室３または第２室４に選択的に導入することができる。第１室３の出口側は第１の連絡配管５１に直列接続された第３のバルブ２３及び第１の流量制御機構２５を介して第２室４の入口側に接続されている。第２室４の出口側は第２の連絡配管５２に直列接続された第４のバルブ２４及び第２の流量制御機構２６を介して第１室３の入口側に接続されている。第１室３及び第２室４の出口側は気体排出口近傍に接続されるとともに、第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２をそれぞれ介して真空ポンプ４１に接続されている。
【００１２】
（本発明における第３の形態の連続除湿モジュール）
図３に本発明における第３の形態による連続除湿モジュールと連続除湿方法を示す。連続除湿モジュール（装置）６１は、吸着塔１，第１のバルブ２１，第２のバルブ２２，流量制御機構及びバルブ２７及び真空ポンプ４１で構成される。吸着塔１内には互いに仕切られた第１室３及び第２室４が備えられており、それぞれの部屋に同一容積の吸着剤２が充填されている。図示しない制御部からの第１、又は、第２の除湿信号により、吸着塔１の処理対象気体入口側及び処理対象気体出口側に配した第１の流路切り換え弁５及び第２の流路切り換え弁６を操作する工程により、処理対象気体を第１室３または第２室４に選択的に導入することができる。第１室３及び第２室４の出口側は気体排出口に接続されるとともに、第１室３及び第２室４の仕切り壁に設けられた流量制御機構及びバルブ（例えば、オリフィスプレート等の絞り機構とバルブとの組み合わせ部材）２７を介して互いに接続されている。また、第１室３及び第２室４の入口側は処理対象気体入口（導入口）近傍に接続されるとともに第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２をそれぞれ介して真空ポンプ４１に接続されている。
【００１３】
（連続除湿モジュール積層体）
図４に本発明における連続除湿モジュール（装置）６１の積層方法を示す。連続除湿モジュール（装置）６１は、横方向及び縦方向に連結可能で、横方向に２個以上５個以下、縦
方向に１個以上５個以下積層して用いることができる。なお、吸着剤の交換などメンテナンス性に配慮して、横方向に２個以上５個以下積層する場合は、縦方向の積層個数は２個以下とし、同様に縦方向に２個以上５個以下積層する場合は、横方向の積層個数は２個以下とする。これにより、処理対象気体の風量に合わせて、連続除湿モジュールを１個以上１０個以下同時にかつ並列的に利用することができる。つまり、処理能力を１から１０倍まで自在に変更することが可能である。
【００１４】
（第１の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法）
図１を参照して、第１の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法について述べる。図示しない制御部からの第１、又は、第２の除湿信号により、吸着塔１内の入口側及び出口側にそれぞれ備えた第１の流路切り換え弁５と，第２の流路切り換え弁６を操作する工程により、第１室３または第２室４に処理対象気体を導入する。処理対象気体の導入には既設のブロア（図示しない）を用いることができるし、専用のブロアを新たに設置して用いることもできる。以後、前記制御部からの除湿信号により、第１室３に処理対象気体を導入する場合（吸着工程）について説明する。第１室３内に処理対象気体が導入され、充填されている吸着剤２によって処理対象気体中の水分が吸着除去されることで、吸着塔１の出口側では低湿度気体が得られる。他方、処理対象気体が導入されない第２室４においては、第１の流路切り換え弁５及び第２の流路切り換え弁６が閉じることで、入口側及び出口側から気体が流入出しないようになっている。第１室３で処理対象気体中の水分の吸着工程が行われるのと並行して、第２室４では吸着剤２中の水分の脱着による再生が行われる。吸着剤２の脱着再生は、第２のバルブ２２を開き、第１のバルブ２１及び第３のバルブ２３を閉じて、真空ポンプ４１を運転することで開始され、所定の時間経過後に第３のバルブ２３を開き、第１の流量制御機構２５によって、第１室３の吸着剤通気後の低湿度気体のうち０．１容積％以上８容積％以下、より好ましくは０．３容積％以上６容積％以下の低湿度気体を第２室４に導入する。これにより、第２室４内の吸着剤２に吸着した水分は脱着され、真空ポンプ４１を通過して大気（外気）中に放出される。なお、処理対象気体が第１室３を通過した時の水分除去量が５以上１０ｇ／ｋｇ−ＤＡ以下、より好ましくは７以上９ｇ／ｋｇ−ＤＡ以下、さらに好ましくは７．６以上８．４ｇ／ｋｇ−ＤＡ以下になった時点で（第１室３の吸着剤２に所定量の水分が吸着された時点で）、吸着工程と脱着再生工程を交換するため、図示しない制御部からの第２の除湿信号による第１，第２の流路切り換え弁５，６の操作工程により、前記操作と同様な工程として第２室４に処理対象気体を導入し、第１室３は吸着剤２の再生工程を行う。
【００１５】
（第２の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法）
図２を参照して、第２の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法について述べる。例えば、図示しない制御部からの第１の除湿信号により、第１室３にて処理対象気体中の水分吸着除去の工程は、前記第１の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法に準じる。そして、吸着工程と並行して行われる第２室４における吸着剤２の水分の脱着による再生は、第２のバルブ２２を開き、第１のバルブ２１，第３のバルブ２３及び第４の２４を閉じて、真空ポンプ４１を運転することで開始され、所定の時間経過後に第３のバルブ２３を開き、第１の流量制御機構２５によって、第１室３の吸着剤２の通気後の低湿度気体の一部を第２室４に導入し、第２室４の吸着材２の脱着再生をする。第１室の吸着剤２に所定量の水分が吸着された時点で、図示しない制御部からの第２の流路切り換え弁５，６の操作工程が行われ、次に第２室４にて処理対象気体中の水分吸着除去に切り換わり、それに並行して行われる第１室３における吸着剤２の脱着再生する工程は、第１のバルブ２１を開き、第２のバルブ２２，第３のバルブ２３及び第４のバルブ２４を閉じて、真空ポンプ４１を運転することで開始され、所定の時間経過後に第４のバルブ２４を開き、第２の流量制御機構２６によって、第２室４の吸着剤２の通気後の低湿度気体の一部を導入する工程にて行われる。
【００１６】
（第３の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法）
図３を参照して、第３の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法について述べる。図示しない制御部による第１、又は、第２の除湿信号により、前記第１の形態の連続除湿モジュールまたは連続除湿モジュール積層体の運転方法に準じるが、脱着再生工程における低湿度気体の導入は、流量制御機構及びバルブ（例えば、オリフィスプレート等の絞り機構とバルブとの組み合わせ部材）２７を操作する工程によって行われる。
【００１７】
（流路切り換え弁）
第１，第２の流路切り換え弁５，６にはバタフライ式弁、スライド式弁、回転弁などを用いることができる。この中ではバタフライ式弁が最も好ましい。なお、第１，第２の流路切り換え弁５，６を操作する工程の際に、弁への風圧を低減するために一時的にブロアを停止しても良い。
【００１８】
（処理対象気体の風量、温度及び湿度）
連続除湿モジュール６１の１個で処理できる高湿度気体の風量は、５０以上４００Ｎｍ３／ｈ以下が好ましく、８０以上３２０Ｎｍ３／ｈ以下がより好ましく、１１０以上２４０Ｎｍ３／ｈ以下が最も好ましい。また、温度範囲４０℃以下で、相対湿度４５％以上１００％以下の高湿度気体を好ましく処理できる。外気の高湿度気体を処理する外気導入式、室内の高湿度気体を処理する循環式いずれにおいても好ましく用いることができる。
【００１９】
（吸着剤の充填量）
吸着塔１内における吸着剤２の充填量は、２，０００ｃｍ３以上３０，０００ｃｍ３以下が好ましく、５，０００ｃｍ３以上２０，０００ｃｍ３以下がより好ましく、７，０００ｃｍ３以上１３，０００ｃｍ３以下が最も好ましい。この範囲を超えると、処理対象気体を導入したときの圧力損失が上昇する傾向が見られる。また、この前記範囲未満では吸着容量が少ないことから、吸着工程−再生工程間の切り換え時間が短くなる傾向があり、吸着剤２の再生が不充分になる可能性がある。なお、吸着塔１内の第１室３，第２室４には前記充填量を均等割りして充填する。
【００２０】
（ブロア及び圧力損失）
処理対象気体の導入には既設のブロアを用いることができるし、専用のブロアを新たに設置して用いることができる。処理対象気体を導入したときの連続除湿モジュール６１における圧力損失は５００Ｐａ以下が好ましく、３５０Ｐａ以下がより好ましく、２００Ｐａ以下が、既設のブロアを用いて容易に対応できることから、最も好ましい。
【００２１】
（制御部について）
本発明における制御部には、タイマー、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）、マイコン、シーケンサーなどを用いることもできるが、部品点数が少なくて済み安価に構成できるタイマーが最も好ましい。
【００２２】
（本発明で利用できる第１の吸着剤２ａ）
本発明で検討した吸着剤２において利用できる第１の吸着剤２ａは、吸着時の高相対湿度条件で吸着量が多く、再生時の低相対湿度条件で吸着量が相対的に少ないものが良い。具体的には第１の吸着剤２ａの温度２５℃、相対湿度６０％のときの平衡水蒸気吸着量を温度２５℃、相対湿度２０％のときの平衡水蒸気吸着量で除した値が２以上の吸着剤２ａが好ましく、２．２以上がより好ましく、２．４以上が最も好ましい。この範囲未満では吸着剤２ａの再生に時間がかかる傾向が見られる。前記平衡水蒸気吸着量比の上限は特に設けないが、既存の吸着剤２での実質的な上限は８程度だと考えられる。この条件に加えて、吸着能力の指標となる比表面積は３３０ｍ２／ｇ以上が好ましい。
【００２３】
（本発明で利用できる第２の吸着剤２ｂ）
本発明で検討した吸着剤２において利用できる第２の吸着剤２ｂは、第１の吸着剤２ａと比較して低相対湿度条件でより吸着能力を発揮するタイプである。具体的には温度２５℃、相対湿度３０％のときの平衡水蒸気吸着量を温度２５℃、相対湿度１０％のときの平衡水蒸気吸着量で除した値が１．８以上の吸着剤２ｂが好ましく、２．０以上がより好ましく、２．２以上が最も好ましい。この範囲未満では吸着剤２ｂの再生に時間がかかる傾向が見られる。前記平衡水蒸気吸着量比の上限は特に設けないが、既存の吸着剤２での実質的な上限は６程度だと考えられる。この条件に加えて、吸着剤２ｂの比表面積は３３０ｍ２／ｇ以上が好ましく、４５０ｍ２／ｇ以上がより好ましい。
【００２４】
（吸着剤２の種類）
前記第１の吸着剤２ａ及び第２の吸着剤２ｂには、シリカゲル、活性アルミナ、ゼオライト、活性炭など既知の多孔質材料を用いることができるが、シリカゲル及び活性アルミナがより好ましく、シリカゲルが最も好ましい。
【００２５】
（吸着剤２の粒径）
前記第１の吸着剤２ａ及び第２の吸着剤２ｂの粒径は０．７ｍｍ以上７ｍｍ以下が好ましく、１．０ｍｍ以上６ｍｍ以下がより好ましく、１．３ｍｍ以上５ｍｍ以下が最も好ましい。この範囲を超えると、外部表面積が減少して、水分除去効率が低下することから、吸着工程−再生工程間の切り換え時間が短くなる傾向があり、吸着剤２ａ，２ｂの再生が不充分になる可能性がある。またこの範囲未満では、圧力損失が上昇する傾向が見られる。
【００２６】
（吸着剤２の充填方法）
吸着剤２には、前記第１の吸着剤２ａまたは前記第２の吸着剤２ｂを単独で用いることもできるし、また第１吸着剤２ａを一部充填してその後ろ側に、より低相対湿度での吸着能力が優れる第２の吸着剤２ｂを充填する方法も好ましく用いることができる。
【００２７】
（実験例１）
図１に示す連続除湿モジュール６１に吸着剤２として粒径１．７〜４．０ｍｍのシリカゲルを第１室３、第２室４にそれぞれ４，５００ｃｍ３充填した。シリカゲルの比表面積は７４０ｍ２／ｇ、２５℃で相対湿度２０％における平衡水蒸気吸着量は１１．８ｇ／ｇ、２５℃で相対湿度６０％における平衡水蒸気吸着量は３２ｇ／ｇ（相対湿度６０％の値／相対湿度２０％の値＝２．７）であった。制御部としてＰＬＣを用い、第１の除湿信号による第１，第２の流路切り換え弁５及び６を操作する工程により、吸着塔１内の第１室３に温度３２℃、相対湿度６５％の高湿度気体（絶対湿度２０ｇ／ｋｇ）を風量１５０ｍ３／ｈ（１３３Ｎｍ３／ｈ）で連続的に導入した。その結果、吸着塔出口で得られた気体の絶対湿度について１２ｇ／ｋｇ以下（水分除去量８ｇ／ｋｇ以上）を４分間維持できた。なお、このとき吸着剤２が充填された第１室３の前後における圧力損失は１５６Ｐａであった。その後、制御部のＰＬＣからの第２の除湿信号による第１，第２の流路切り換え弁５及び６を操作する工程に続き、第２室４に前記高湿度気体を導入するのと並行して第１室３の脱着再生する工程を行った。脱着再生の工程は第２のバルブ２２を閉じ、第１のバルブ２１を開き、第２室４通過後に得られた低湿度気体のうち３ｍ３／ｈを第１室３に導入しながら、真空ポンプ４１を運転することで４分間行った。そして、再度制御部のＰＬＣからの第１の除湿信号による第１，第２の流路切り換え弁５，６を操作する工程により、第１室３に前記高湿度気体を導入したところ、吸着塔１出口で得られた気体の絶対湿度について１２ｇ／ｋｇ以下（水分除去量８ｇ／ｋｇ以上）を４分間維持できた。
【００２８】
（比較例１）
図１に示す連続除湿モジュール６１に吸着剤２として粒径０．１５〜０．２４ｍｍのシリ
カゲルを第１室３、第２室４にそれぞれ４，５００ｃｍ３充填した。制御部としてＰＬＣを用い、第１の除湿信号による第１，第２の流路切り換え弁５及び６を操作する工程により、吸着塔１内の第１室３に温度３２℃、相対湿度６５％の高湿度気体（絶対湿度２０ｇ／ｋｇ）を風量１５０ｍ３／ｈ（１３３Ｎｍ３／ｈ）で連続的に導入したところ、吸着剤２が充填された第１室３の前後における圧力損失は３０ｋＰａであった。これは、吸着剤２の粒径が好適な範囲を満たさないと圧力損失が上昇することを示す例である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は省エネ性に優れ、また既設の空調ダクト内に設置可能であることから、空調設備の設置スペースが限定的になりがちなオフィスビル、病院、店舗などの事業所における除湿空調に好ましく用いることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１ 吸着塔
２ 吸着剤
３ 第１室
４ 第２室
５，６ 第１，第２の流路切り換え弁
２１，２２，２３，２４ 第１〜第４のバルブ
２５，２６ 第１，第２の流量制御機構
２７ 流量制御機構及びバルブ
４１ 真空ポンプ
５１，５２ 第１，第２の連絡配管
６１ 連続除湿モジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着塔内を処理対象気体がそれぞれ吸着剤を備えた第１室と第２室を交互に通過出来るように、前記第１室及び前記第２室のそれぞれ入口及び出口の近傍に第１と第２の流路切り換え弁を設け、一方の前記第１室内の入口側近傍と第１のバルブを介した配管と、他方の前記第２室内の入口側近傍と第２のバルブを介した配管とを接合して真空ポンプにより外気に連通させ、前記第１室内の出口側近傍と前記第２室内の出口側近傍とを流量制御機構と第３のバルブとを直列接続して連通し、制御部を備えてなる連続除湿モジュール。
【請求項２】
吸着塔内を処理対象気体がそれぞれ吸着剤を備えた第１室と第２室を交互に通過出来るように、前記第１室及び前記第２室のそれぞれ入口及び出口の近傍に第１と第２の流路切り換え弁を設け、一方の前記第１室内の出口側近傍と第１のバルブを介した配管と、他方の前記第２室内の出口側近傍と第２のバルブを介した配管とを接合して真空ポンプにより外気に連通させ、前記第１室内の出口側近傍と前記第２室内の入口側近傍とを第３のバルブと第１の流量制御機構とを直列接続して連通させ、前記第２室内の出口側近傍と前記第１室内の入口側近傍とを第４のバルブと第２の流量制御機構とを直列接続して連通し、制御部を備えてなる連続除湿モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の連続除湿モジュールを横方向に２個以上５個以下及び縦方向に１個以上５個以下積層してなる連続除湿モジュール積層体。
【請求項４】
前記連続除湿モジュール内に前記吸着剤を２，０００ｃｍ３以上３０，０００ｃｍ３以下充填し、初めに、前記制御部の第１の除湿信号により前記第１，第２の流路切り換え弁を操作する工程後、前記第１室に流量５０以上４００Ｎｍ３／ｈ以下の高湿度気体を通気して水分を吸着低減して低湿度気体を得る工程と並行して、前記第２室内を真空ポンプで吸引しながら、前記第１室通過後の低湿度気体のうち０．１以上８容積％以下の気体を第２室に導入する工程で前記第２室内の前記吸着剤を再生する操作を行った後、次に、前記制御部からの第２の除湿信号により前記第１，第２の流路切り換え弁を操作する工程後、前記第２室における吸着工程と共に、前記第１室において再生操作する工程とを実行するというように、前記第１室における前記吸着剤と前記第２室における前記吸着剤にての吸着工程と脱着再生工程とを交互に行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体の運転方法。
【請求項５】
前記吸着剤の２５℃、相対湿度６０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量を２５℃、相対湿度２０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量で除した値が２以上で、かつ比表面積が３３０ｍ２／ｇ以上であることを特徴とする請求項４記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体の運転方法
【請求項６】
前記吸着剤の２５℃、相対湿度３０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量を２５℃、相対湿度１０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量で除した値が１．８以上で、かつ比表面積が３３０ｍ２／ｇ以上であることを特徴とする請求項４記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体の運転方法
【請求項７】
前記連続除湿モジュール内に、前記吸着剤を複数種積層充填することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体。
【請求項１】
吸着塔内を処理対象気体がそれぞれ吸着剤を備えた第１室と第２室を交互に通過出来るように、前記第１室及び前記第２室のそれぞれ入口及び出口の近傍に第１と第２の流路切り換え弁を設け、一方の前記第１室内の入口側近傍と第１のバルブを介した配管と、他方の前記第２室内の入口側近傍と第２のバルブを介した配管とを接合して真空ポンプにより外気に連通させ、前記第１室内の出口側近傍と前記第２室内の出口側近傍とを流量制御機構と第３のバルブとを直列接続して連通し、制御部を備えてなる連続除湿モジュール。
【請求項２】
吸着塔内を処理対象気体がそれぞれ吸着剤を備えた第１室と第２室を交互に通過出来るように、前記第１室及び前記第２室のそれぞれ入口及び出口の近傍に第１と第２の流路切り換え弁を設け、一方の前記第１室内の出口側近傍と第１のバルブを介した配管と、他方の前記第２室内の出口側近傍と第２のバルブを介した配管とを接合して真空ポンプにより外気に連通させ、前記第１室内の出口側近傍と前記第２室内の入口側近傍とを第３のバルブと第１の流量制御機構とを直列接続して連通させ、前記第２室内の出口側近傍と前記第１室内の入口側近傍とを第４のバルブと第２の流量制御機構とを直列接続して連通し、制御部を備えてなる連続除湿モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の連続除湿モジュールを横方向に２個以上５個以下及び縦方向に１個以上５個以下積層してなる連続除湿モジュール積層体。
【請求項４】
前記連続除湿モジュール内に前記吸着剤を２，０００ｃｍ３以上３０，０００ｃｍ３以下充填し、初めに、前記制御部の第１の除湿信号により前記第１，第２の流路切り換え弁を操作する工程後、前記第１室に流量５０以上４００Ｎｍ３／ｈ以下の高湿度気体を通気して水分を吸着低減して低湿度気体を得る工程と並行して、前記第２室内を真空ポンプで吸引しながら、前記第１室通過後の低湿度気体のうち０．１以上８容積％以下の気体を第２室に導入する工程で前記第２室内の前記吸着剤を再生する操作を行った後、次に、前記制御部からの第２の除湿信号により前記第１，第２の流路切り換え弁を操作する工程後、前記第２室における吸着工程と共に、前記第１室において再生操作する工程とを実行するというように、前記第１室における前記吸着剤と前記第２室における前記吸着剤にての吸着工程と脱着再生工程とを交互に行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体の運転方法。
【請求項５】
前記吸着剤の２５℃、相対湿度６０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量を２５℃、相対湿度２０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量で除した値が２以上で、かつ比表面積が３３０ｍ２／ｇ以上であることを特徴とする請求項４記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体の運転方法
【請求項６】
前記吸着剤の２５℃、相対湿度３０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量を２５℃、相対湿度１０％ＲＨのときの平衡水蒸気吸着量で除した値が１．８以上で、かつ比表面積が３３０ｍ２／ｇ以上であることを特徴とする請求項４記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体の運転方法
【請求項７】
前記連続除湿モジュール内に、前記吸着剤を複数種積層充填することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の連続除湿モジュール及び連続除湿モジュール積層体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−６１４３８（Ｐ２０１２−６１４３８Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０８９４１（Ｐ２０１０−２０８９４１）
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（５９１０３２７０３）群馬県 (144)
【出願人】（３０５０２６０１３）細谷工業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（５９１０３２７０３）群馬県 (144)
【出願人】（３０５０２６０１３）細谷工業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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