JPH01274824A - 除湿システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば空気調和装置などの除湿ユニットに関
する。

［従来の技術］ 気体、特に空気の乾燥は従来工業的に！、１、シリカゲ
ル、活性アルミナ、合成ゼオライトなどの無機質合成吸
着剤による吸着除湿法、塩化カルシウム、五酸化燐、水
酸化カルシウムなどの固体吸湿剤による吸収除湿法、冷
凍機による冷却除湿法、イオン交換樹脂法、または膜分
離法によるものか実用新案出願公告５５−４６２５０　
、特許出願公告６１−２０８０４　、特許出願公告６１
−４００５９および特許出願公開６２−７４１７に記載
され−Ｃいる。しかし、上記吸着法、吸収法、イオン交
換樹脂法は再生が必要であり膜分離法に比べると除湿に
より多くのエネルギーを必要とする。−上記の冷却法は
他の方法に比べてより多くのエネルギーを要する。また
従来の膜分離法＆こよるものは中空糸膜を使用したもの
で材質の特性上水分の透過量が著しく少ないためガス濃
度計測時のガスの除湿又は半導体の製造プロセス用ガス
、例えば高純度のＭ素、ヘリウム、シランガス等から数
ＰＰｍの水分を除湿する場合に限られでいる。

従来、送風機、空気熱交換器、冷凍機、工へ・フィルタ
および回転床式除湿器からなる空気調和装置においては
、上記除湿器の再生帯域において熱風を用いる。熱風に
よって上記除湿器のロータに設けられた吸着剤、吸収剤
および支持材は高温となり、それが除湿ＪｊＶ域におい
て空気調和用の空気を除湿すると共にその温度上胃を起
こし冷房用の場合、冷却に用するエネルギー頃の増大さ
せる欠点があった。しかし、冷凍冷却法に比べるとより
省エネ的であったが大型化はさけられなかった。更に、
ビル等の空気調和装置に回転床式除湿器を用いて外気を
除湿後乾燥空気を冷却する方法は冷凍冷却法に比べてよ
り省エネ的であるとされていたが、本方法では吸着、吸
収剤の再生に熱風を使用するためロータの回転によって
除湿過程中の乾燥空気の温度が−に胃するため余分の冷
却角ｒＲを牛じさせていた。又、ロータの回転装置等で
スペースが必要であり小型化が困難であった。

［発明の解決しようとする問題点１ 本発明は、従来技術が有していた前述の欠点を解消しよ
うとするものであり、水分の透過量が大きい除湿膜によ
る膜分離型除湿ユニットとエヤフィルタおよび送風機か
らなる除湿システムを提供することを目的とする。

本発明は膜分離型除湿ユニットに使用することによって
高い水通過１が得られで、当部針を小型化ならしめ、又
前記の回転床式除湿器に比べて除湿過程で乾燥空気の温
度上昇を生じさせることがなく、且つ、長時間の運転が
可能な空気調和装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の上述の目的は、送風機、エアフィルタ及び除湿
ユニットからなる除湿システムであった、除湿ユニット
は、イオン交換基を有する重合体の非多孔膜の一方の面
に除湿すべき気体を流過させ、他方の面に減圧気体を存
在させるか又は減圧気体を流過させる構成を有し、除湿
すべき気体は送風機の駆動力によりＪ、アフィルタ及び
除湿ユニットの順に通過するようにしたことを特徴とす
る除湿システムによって達成させることが判明した。

本発明の除湿システムにおける除湿：Ｌニットは、イオ
ン交換基を有する重合体の非多孔膜からなる分離膜が使
用されるか、本発明では、このなかでも、特定範囲の、
吸水率、イオン交換容量、固定イオン濃度及び厚みを有
する膜が、水蒸気透過量が大きく、且つ水蒸気分離係数
を高めるために好ましいことが判明した９即ち、本発明
では、固定イオン濃度が１〜６Ｎ、吸収率が２０〜２５
０重量％、イオン交換器；ｄが１．０５〜２．５ミリ当
量／ｇ、厚みが０．１〜１５０μｍである膜が好ましく
は使用される。固定、イオン濃度が、１〜より小さいと
きは、水蒸気透過速度と水蒸気選択性が低ドし、６Ｎを
越えると水蒸気透過速度が苦しく低下する。特には２〜
５Ｎが好ましい。また、吸収率が２０屯量％より小さい
ときには、水蒸気透過速度の低下が生じ、２５０重量％
を超えると膜形態保持能力が損なわれる。特に吸水率は
２２〜１００市量９６が好ｊ冗しい７一方、イオン交換
容量は、１．０５〜２．５ミリ当量／ｇ・樹脂、特に１
．１〜２６０ミリ当量／ｇ・樹脂とすることが本発明の
水蒸気の透過速度、分離係数の優れた除湿膜を得ろため
と膜強度の大きな高分子重合体を得るために好ましい９
イオン交換膜基な有する非多孔膜を使用した場合、次式
で表わされる水蒸気透過速度Ｑど膜厚しの関係がある。

Ｑ＝　（ａ　ｔ＋Ｐ′）／ｌ： ここで、ａ：透過係数の膜厚依存係数。

■）′：膜厚０μｍ外挿時の透過係数とする。このため
膜厚が厚くなっても透過量の減少は少ない。

一方、窒素、酸素の気体の透過速度は膜厚に反比例する
ので一定の厚みとすることで分離係数を高めることにな
る。よって、除湿膜どして水蒸気透過速度、分離係数、
膜の強度、品質管理−１−から膜厚を１〜１００μｍ、
特に１〜５０μｍとすることが好ましい。

本発明での除湿膜は前述のポリマーを多孔質基材、例え
ば、強度］−充分な不織上に含浸、乾燥させて、付着晴
が＋ｎｌ述の３ヒうに膜厚とし２て０．１〜　！５０１
Ｌｎ＋の平膜または中空糸の形とする。

このように本発明に使用される非多孔膜の４１するイオ
ン交換基とし・では、スルホン酸、スルホン酸塩、カル
ボン酸、カルボン酸塩等のカチオン交換基が使用できる
。なかでも、スルホン酸が吸水性が高く、耐熱性に優れ
容易に製造できるので好ましい。

本発明の除湿ユニットにおいては、イオン交換膜からな
る除湿膜を支持する、多孔質基材と接する膜面と反対の
膜面に高速の湿り空気、などの気体を好ましくは０．１
ｍ／秒以」二で流過し。

多孔質基材側の膜面を減圧、または乾燥ガス、例えば空
気、窒素ガスと接触させることによって湿り空気中の水
蒸気を選択的に除湿膜を通過させるごとによって除湿す
る。従来の技術によれば、水蒸気透過量が１　”　１０
ｍ８／　ｍ’、ａｔｍ、時間と低かったのに比べて本発
明の除湿膜よれば、従来値の１０倍以上に増加する。

本発明の除湿システムは上記のように、エヤフィルタ、
送風機からなるが、その代表側が第１図に示される２第
１図においてｉｌｌはエヤフィルタ、（２）は送風機、
（３）は除湿機能をもつ分離膜、（４）は多孔質基材、
（５）は水蒸気を通す通気体、（６）は通気管、（７）
は真空ポンプ、（８）はカバーを示す、除湿膜は上記（
η、（４）および（５）からなる６本構成の場合は、通
電体（５）側を減圧とり、ているか、当部分番こ乾燥ガ
スを流しても何ら本発明の基本的な相異を示すものでは
ない。

本発明による除湿ユニットにおける水蒸気透過ｉＱは、
該膜間の差圧△Ｐ、すなわち湿り空気の除湿膜面におけ
る水蒸気分圧と裏面の真空度、又は乾燥ガス中における
水蒸気分圧の差が一定ならば、水蒸気透過１ＱＩＮ’／
ｍ”、ａｔｍ　６時間は、空気流連速Ｕｏ（０，１＝　
１０＋Ｔｌ／　ｓ間）に比例ずろ。

水蒸気透過量Ｑは、前述の流速Ｕ０を一定とすると前述
の差圧ΔＰに比例する。以上のことから単位面積当たり
の膜の水蒸気透過１）Ｑを増加させるには、流速Ｕ０お
よび差圧△Ｐを大きくすることも用途上有効である。

第１図、において、濯り空気（８）は、エヤフィルタｆ
１）によって除塵され清浄空気（９）となり、除湿膜分
離層（３）に接触流通することによって除湿され乾き空
気（８）となる。一方、水蒸気は、前述の除湿膜（３１
、＋４＋および（５）を通過し、通気管（６）、真空ポ
ンプ（７）を通り系外（１））にυト出される。送風機
（２）は、湿り空気（８）を供給し、真空ポンプ（７）
は、除湿膜の通気体（５）内を減圧又は真空にする。

第２図は、本発明による住居用の除湿装置を示す０部屋
内の湿り空気（１２）は、エヤフィルタ（１３）を通過
し、シロッコファン（１４）によって除湿膜（１５）表
面に供給される。除湿膜（１５）は、平膜状に製作され
両面に分離層（１６）、およびその支持体としての多孔
質基材の一種の不識布（１７）、および通気路のための
プラスチック多孔板（１８）から構成される。多孔板（
１８）端には通気管（１９）が連結され、前述の分離層
（１６）を通過した水蒸気が、真空ポンプ（２０）で吸
引、排出される。住宅事情の悪化、密集化また密閉化に
よって住居内に多湿化が生じた場合または、浴室等の除
湿システムとして除湿水Ｎ５〜１０ｆ２／日にできる。

第３図は、本発明による常温乾燥用の除湿装置を示す、
場内の湿り空気（２１）は、エヤフィルタ（２２）を通
過し、シロッコファン（２３）によって除湿！１Ｉ（２
４１表面に供給される。除湿膜（２４）の湿り空気の通
路面積を変えて出口湿度を制御する間隙調整板（２５）
を示す。

表面流速によって水蒸気透過量が変化するので＆［調整
板１２５）の出し入れによって出口空気（２６）の湿度
を制御することが可能である。他の部分は第２図のシス
テムの構成と同じであ机 第４図は、本発明の別の除湿装置を示す。

外気（４４）に含まれる粉塵汚染物質がエヤフィルタ（
４９）によって除塵され分離層（４１）に付着するのを
防Ｉ卜する。一方、冷凍機の圧縮機（５０）によってフ
ロンガスは圧縮され凝縮機（５１）によって液化し、膨
張弁（５２）によって膨張、気化し空気熱交換器（５３
）で送風機（５４）によって供給される乾き空気（５５
）を冷却する。（５５）は、凝縮器（５１）の冷却水ま
たは冷却空気である（５０１゜＋５１）．　（５２）及
び（５３）は管で接続される。空気熱交換器（５３）に
よって冷却乾き空気（５６）となり使用先へ供給される
。使用状況によっては、還元口（５７）よりその一部が
還流される。（５８）は空気の流路であるダクトを示す
。１ｉｉＴ述の膜材による分離層（４１）はその表面の
触れる湿り空気（４４）の流速にはｆ比例してその水道
過量が上昇するのでダクト（５８）の流路内に設置して
高速の湿り空気（４４）が流れるようにすることが除湿
性能を増加させるために望ましい。

［効果の説明］ 本発明による除湿システムを有する空気の除湿装置の効
果は以下の通りである。

（１）吸着吸収等による除湿法に比べて、本発明の除湿
膜を使用することにより再生が不要で省エネの除湿法を
完成させた。

（２）フィルタおよび送風機を組み合せ、除湿膜の片面
を減圧または乾燥ガスを流すことで長時間の連続使用が
可能である。

（３）従来の膜分離法による除湿に比べて、本発明によ
る水蒸気透過量はその１０倍以上になり、除湿装置の小
型化実用化が容易となる。

（４）調温調湿を要する空気調和装置において冷房負荷
の減少による省エネ効果、自装置の小型化によるビルの
スペースの有効利用の優れた効果を有する。特に夏期に
空気の湿度を４０％程度まで下げれば従来湿度６０％、
室温２６℃で冷房してる状態から室温を２８℃まで上げ
ても体感温度は同じとなるのでさらに省エネが可能とな
り、我が国等においては冷房時間、期間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の代表的な防湿システムを示し、第２
図は１本発明による住居用の除湿装置を示し、第３図は
、本発明の常温乾燥用の除湿装置を示し、第４図は、本
発明の別の除湿装置を示す。 （１）エアフイルタ、（２）送風機、（３）除湿膜、（
４）多孔質基材、（５）１通気体、（６）通気管、（７
）真空ポンプ、（９）清浄空気、（１２）湿り空気、（
１３）エアフィルタ、（１４）ファン、（１５）除湿膜
、　＋１６）分離層、（１７）不織布、（１８）多孔板
、（１９）通気管、　１２０）真空ポンプ、（２１）湿
り空気、（２２）エアフィルタ、　　［２３）ファン、
　　＋２４）除湿膜、（２５）調整板、［４４１外気、
　（４９）エアフィルタ、（４１）分離層、　（５０）
圧縮機、（５１）凝縮器、（５２）膨張弁、　（５３）
熱交換器、（５４）送風器、（５５）乾燥空気、（５６
）冷却乾燥空気。 第　７　１ｆｆｌ 躬２　回 め　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）送風機、エアフィルタ及び除湿ユニットからなる
   除湿システムであって、除湿ユニットは、イオン交換基
   を有する重合体の非多孔膜の一方の面に除湿すべき気体
   を流過させ、他方の面に減圧気体を存在させるか又は乾
   燥気体を流過させる構成を有し、除湿すべき気体は送風
   機の駆動力により、エアフィルタ、及び除湿ユニットの
   順に通過するようにしたことを特徴とする除湿システム （２）イオン交換基を有する重合体の非多孔膜が、固定
   イオン溶度が１〜６Ｎ、吸収 率が２０〜２５０重量％であり、厚みが０．１〜１５０
   μｍである特許請求の範囲（１）の除湿システム （３）イオン交換基を有する重合体の非多孔膜が、スル
   ホン酸基又はその金属塩基を有するフルオロポリマーか
   らなる特許請求の範囲 （１）又は（２）の除湿システム （４）イオン交換基を有する重合体の非多孔膜が、カル
   ボン酸基又はその金属塩基を有するフルオロポリマーか
   らなる特許請求の範囲 （１）又は（２）の除湿システム （５）イオン交換基を有する重合体の非多孔膜が、スル
   ホン酸基又はその金属塩基を有する非架橋性の炭過水素
   ポリマーからなる特許請求の範囲（１）又は（２）の除
   湿システム（６）除湿システムが熱交換器を有し、且つ
   熱交換器は除湿ユニットの後流に位置せしめた特許請求
   の範囲（３）、（４）又は（５）の除湿システム