JPH0143218B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、親水性繊維を用いた冷房システムに
関する。冷房システムは、最近各ビルデイングに
装備され、更に各家庭にも普及しつつある。冷房
装置は、大別すると水を空気中に蒸発させること
によつて冷却し、この水によつて冷房する吸収型
と加圧フロンを断熱膨張させて冷却するフロン圧
縮型とがある。

上記吸収型冷房装置は、水の蒸発効率を向上さ
せるために通常、乾燥空気が使用され、その水分
吸収剤としてシリカゲル、ゼオライト、塩化リチ
ウム等が用いられている。しかし、これらの吸収
剤は、通常粉末状であるために、これらを充填し
た領域に空気を通過させる際には、大きい圧力損
失を生じ、そのためのエネルギー損失が大きい。
この欠点を改良するために上記吸収粉末をシート
状物に貼着して、このシートに平行に空気を流す
方法が提案されているが、この貼着の際に接着剤
を使用するので吸収剤の吸収能が低下するのみで
なく、脱落も多く好ましい手段とはいえない。ま
たポリウレタンフオームのような発泡体表面に上
記吸収剤を貼着し、この発泡体に空気を流す方法
も提案されているが、この方法も接着剤を使用す
るので吸収能が低下するばかりでなく、空気を通
過させる際の圧力損失が大きいのが難点である。

本発明は、上記のような従来法の欠点を改良
し、通気抵抗が少なく、かつ効果的に乾燥空気を
作ることができ、これによつて効率的な冷房を行
うことができる冷房システムを提供するものであ
る。

すなわち、本発明は、乾燥空気を水に接触させ
て得られる冷水により冷房を行う冷房システムに
おいて、空気を親水性繊維（活性炭素繊維、炭素
繊維を除く）に接触させて乾燥空気を得る手段、
該乾燥空気を水に接触させて冷水を得る手段、該
冷水により冷房を行う手段、および水分を吸収し
た親水性繊維を太陽光又はその他の熱源に曝し集
蓄した熱によつて水分を離脱させ前記親水性繊維
を再生する手段とよりなる冷房システムである。

上記親水性繊維は、紙状、不織布状、布状等の
シート状に成形することができるので、このシー
トに平行に空気を流すことによつて、圧力損失を
小さくして、しかも効率的に水分を吸収させるこ
とができる。

本発明に使用する親水性繊維としては、綿、レ
ーヨンのようなセルロース繊維、羊毛、絹のよう
な蛋白質繊維等であつてもよいが、セルロースよ
りも更に吸湿性の繊維、例えばポリアクリル酸ソ
ーダ、ポリグルタミン酸ソーダ、ポリビニルアミ
ン、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポ
リビニルアルコール、ポリアクリルアミドのよう
な吸湿性ポリマーあるいは主としてこれらの構成
単位を含むコポリマーもしくは架橋ポリマーから
なる繊維が一層好ましい。

またセルロース、ポリエステル、ポリアミド、
ポリアクリロニトリルのような任意の繊維に上記
吸湿性ポリマーを塗布及び／又は含浸させたもの
を使用してもよい。

これらの繊維は、必要に応じて他の繊維と混合
して紙状、不織布状、布状等のシート状に成形し
て、必要に応じてハニカム状構造等に組み立てて
使用される。

本発明に使用される親水性繊維には、必要に応
じてシリカゲル、ゼオライト、活性アルミナのよ
うな水分吸着剤や塩化リチウム、臭化リチウム、
塩化カルシウム、塩化マグネシウムのような水分
吸着剤を含有させてもよい。この付着の方法とし
ては、塩化リチウム、塩化カルシウムのような水
分吸収剤の場合には、これらを水溶液として親水
性繊維中に充分に含浸させたのち乾燥するのがよ
い。またシリカゲルのような水分吸着剤、塩化リ
チウムのような水分吸収剤のいずれかの場合も繊
維製造の際に混合して繊維中に埋め込んでもよい
し、親水性繊維表面に親水性接着剤を使用して貼
着してもよい。

本発明の場合には、水分吸収体として親水性繊
維を使用しているので、上記水分吸着剤や水分吸
収剤が仮に繊維中や接着剤中に埋まつても水分吸
着（収）能が低下することは比較的少なく、充分
にその効果を発揮することができる。特に塩化リ
チウムのような水分吸収剤は、繊維中に埋まつて
も、その繊維水分吸収性であり、効果が落ちるこ
とがないので好ましい。

なお、上記水分吸着（収）剤を貼着する接着剤
としては、前述したポリアクリル酸ソーダ、ポリ
ビニルアミンのような親水性樹脂が好ましい。

これらの親水性繊維シートはハニカム状に組み
立て、その間隙に空気を通すことにより水の吸着
を行い、一方このハニカム状組立体を加熱して吸
着された水を除去する手段をとつてもよい。この
場合には、このハニカム状組立体を複数個準備
し、交互に水の吸収と除去を行つてもよい。第１
図はその親水性繊維シートを用いたハニカム状組
立体の一例を示す斜視図であつて、親水性繊維シ
ート１を波形に成形して空気不透過性シートに貼
着した段ボール状シート２が交互に直交して積層
されており、一方の側面から被処理空気Ａがその
間隙を通過し、その面に直角な面からは冷却ガス
Ｂが入つて間隙を通過するようになつている。被
処理空気Ａはこの組立体を通過する際に水分が吸
着（収）され、乾燥空気となつて放出され、合わ
せてこれと直行する冷却ガスＢによつて冷却され
ることによつて益々乾燥度が高められる。この組
立体では、被処理空気が親水性繊維シートと平行
して流れるので圧力損失がきわめて少なく、円滑
に運転可能であるという利点がある。

また別の実施態様として親水性繊維シートを環
状ベルトに成形し、これを徐々に循環移動させな
がらその一部で水分の吸着（収）を行い、他方の
一部で水分の離脱とともに親水性繊維の再生を行
う方法がある。第２図は、その実施態様の一例を
示す断面図であつて、環状ベルトに成形された親
水性繊維シート３は徐々に矢印方向に移動し、水
分吸着室４内において被処理空気Ａと接触し、空
気Ａ中の水分は親水性繊維シート３に吸着されて
乾燥され、合わせて冷却水を通す冷却管５によつ
て冷却される。一方、水分脱着室６では外部から
太陽熱又は他の熱源によつて加熱されて水分が蒸
発することによつて親水性繊維シート３は乾燥、
再生される。また水分脱着室６内の加温された湿
潤空気は、そのまま系外に放出されるか、あるい
は暖房用、給湯設備等の熱源としても使用でき
る。

なお、太陽熱加熱によつて水分を蒸発させる場
合には、親水性繊維を予め黒色又はそれに近い色
に染色しておくことが好ましい。

更に別の実施態様として、親水性繊維シートの
片面に被処理空気を接触させて乾燥空気を得ると
ともに、その反対面に太陽熱又は他の熱を当て
て、該親水性繊維シートの厚み方向に水分を移動
させつつ、同時に吸着（収）、再生操作を行う方
法がある。第３図は、その実施態様の一例を示す
断面図であつて、水分吸脱着室７の中央には親水
性繊維シート８が装備され、このシート８によつ
て水分吸脱着室７が上室７ａと下室７ｂに区画さ
れている。下室７ｂでは被処理空気Ａが通過し、
その間に親水性繊維シート８と接触して水分が吸
着（収）され、乾燥空気となつて冷房装置へ送ら
れる。また上室７ａでは太陽熱その他の熱源によ
つて親水性繊維シート８が加熱され、下室７ｂで
吸着（収）された水分が親水性繊維シート８中を
移動して上室７ａの面から蒸発する。従つて簡単
な装置で水分の吸着（収）と脱着を同時に行うこ
とができる。また上室７ａ中の湿潤空気Ｃは温水
器等の熱源としても使用可能であるし、また冬期
には第３図の装置をそのまま集熱器として使用
し、暖房等に用いることもできる。

第４図は、上記空気乾燥装置を実際の冷房シス
テムに組みこんだフローシートの一例であり、第
２図の装置を使用した場合を示す。第４図におい
て親水性繊維シート３に水分を吸着（収）されて
乾燥した空気は冷水塔９に送られ、底部の放出管
１０から放出され、一方、冷水塔９の頂部に設け
られた水放出管１１からは散水され、放出された
空気は水と接触して水分を吸収し、水は空気の温
度における湿球温度近くまで冷却されて蓄冷槽１
２に送られ、冷房用の水と熱交換して再び冷水塔
９に送られて冷却される。他方、冷水塔９で水分
を吸収した湿潤空気は再度水分吸着室４に送られ
て水分を吸着（収）されて循環する。

蓄冷槽１２で熱交換によつて冷却された水は放
冷室１３を冷房し、再び蓄冷槽１２に還元されて
冷却されて循環する。

水分脱着室６で温められるとともに水分を吸収
した空気は、そのまま系外に放出してもよいが、
蓄熱槽１４に送つて暖房用又は温水器用の水と熱
交換して再び水分脱着室６に循環してもよい。蓄
熱槽１４で温められた暖房用又は温水器用の水は
放熱室１３（放冷室と同じ）で放熱する。従つて
このシステムは冷房、暖房両用に利用できる。

また前述した親水性繊維は関係湿度が大きい状
態で平衡吸着量が著しく大きくなる特性があるの
で、これを関係湿度が比較的小さい状態でかなり
高い平衡吸着量を示す吸着（収）材、例えば細孔
径が小さいか細孔表面積が小さい活性炭素繊維、
あるいはシリカゲルのような水分吸着剤、塩化リ
チウムのような水分吸収剤を含有する親水性繊維
と併用してもよい。この場合には、空気の水分吸
着（収）を複数段に分けて、湿気の多い空気をま
ず親水性繊維シートに接触させて水分を吸収さ
せ、次いで上述した活性炭素繊維シート、水分吸
着剤、水分吸収剤を含有する親水性繊維シートに
接触させて更に水分を吸着（収）させることによ
り水分吸着（収）効率が著しく向上し、冷房温度
を著しく低下させることができる。

第５図は、上述の多段式水分吸着法を実施する
場合のフローシートの一例を示したものであつ
て、空気は、まず親水性繊維シートを使用した水
分吸着室１５で該シートに接触して水分が吸着さ
れ、次いで上述した活性炭素繊維シート又は水分
吸着（収）剤を含有する親水性繊維シートを使用
した水分吸着室１５′で該シートと接触して更に
水分を吸着されて乾燥空気となつて冷水塔９に送
られる。冷水塔９では第４図と同じく乾燥空気と
水が接触して水は蒸発潜熱により冷却されて蓄冷
槽１２に送られ、水分を吸収した湿潤空気は再び
水分吸着室１５に循環される。

また蓄冷槽１２では冷却水は、冷房用の水と熱
交換して再び冷水塔９に循環される。冷却用の水
は蓄冷槽１２で冷却されたのち放冷室１３を冷房
し、再び蓄冷槽１２に循環する。

本発明の冷房システムには多くの利点がある。
これらをまとめて列挙すると次のようになる。

(1) 高圧装置、過激な薬品等を使用しないので、
安全性が高く、環境を汚染しない。

(2) 親水性繊維シートは膜状であつて取扱いが容
易であり、かつこのシートに対して平行に空気
を流すことによつて通気抵抗が低く、従つて圧
力損失が小さい利点があり、空気を送るブロア
の容量を下げることができ、エネルギー効率が
きわめてよい。

(3) 親水性繊維シートは、簡単に黒色に染色する
ことができるので、水分吸着（収）材と太陽熱
集熱器を兼ねさせることができ、従つて集蓄さ
れた熱を利用して暖房又は温水システムにも利
用できるという利点がある。

(4) 本発明の水分吸着（収）装置としても利用す
ることができる。

次に具体的な実施例について本発明を説明す
る。

製造例 １ ポリアクリル酸系吸水性ポリマーをコートした
アクリル繊維を10重量％の塩化リチウム水溶液に
浸漬し、脱水、乾燥させた。この繊維の塩化リチ
ウム担持量は6.4重量％であつた。

次に温度25℃、関係湿度25％の乾燥空気を、該
繊維を通過させて流し、水分吸着量を測定した。
水分吸着量は約１時間後に平衡に達し、その平衡
水分量は17重量％であつた。

次に、98℃に加熱（関係湿度３％）した大気
を、上記水分吸着繊維に流し、該繊維の再生を行
つた。約20分後に平衡に達し、20重量％の水分吸
着量に低下した。

また、上記製造例１で得られた塩化リチウム担
持アクリル繊維を直径５cmのガラス円筒に詰め、
下部から温度25℃、関係湿度65％の空気を流し、
関係湿度15％の乾燥空気を得た。次にこの乾燥空
気を水に接触させたところ、12℃の湿り空気が得
られた。

製造例 ２ 酢酸ビニルとアクリル酸メチルの共重合体（共
重合比１：１）を厚み１mmのフイルム状に成形
し、アルカリ鹸化することによつて吸水性ポリマ
ーを得た。このフイルムを金網上に載せ、これを
10枚重ねて容器に納めた。この容器に温度25℃、
関係湿度70％の大気をその流れ方向が該フイルム
に平行になるように流したところ、関係湿度10％
の乾燥空気を水と接触させたところ13℃の湿り空
気が得られた。

実施例 第４図に示す冷房システムにおいて、次のよう
な条件で運転した。

(1) 製造例１で得られた塩化リチウム担持アクリ
ル繊維（黒色に染色）で作られた不織布シート 幅2.00ｍ、長さ4.5ｍの環状ベルト 吸収部面積２ｍ×２ｍ 乾燥部面積２ｍ×２ｍ 吸収部、乾燥部の距離0.25ｍ 目付300gr／m² 集熱面積（太陽熱）４m² ベルト移動速度 １回転／10分間 (2) 冷水塔 入口空気温度約30℃、関係湿度約20％ 出口空気温度約20℃、関係湿度約100％ 循環空気量３m²／分 得られる冷水温度約20℃ 上記の条件で得られた冷水を放冷器に送つた時
の冷房能力は約800Kcal／hr（8hr／日運転）であ
つた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の冷房システムにおける水分
吸着（収）装置の一例を示す斜視図、第２図及び
第３図は、各々同じく水分吸着（収）装置の他の
一例を示す断面図である。また第４図は本発明の
冷暖房システムの一例を示すフローシート、第５
図は本発明の冷房システムの他の一例を示すフロ
ーシートである。 １，３，８：親水性繊維シート、２：段ボール
状シート、４，１５，１５′：水分吸着（収）室、
５：冷却管、６：水分脱着室、７：水分吸脱着
室、９：冷水塔、１０：空気放出管、１１：水放
出管、１２：蓄冷槽、１３：放冷室（放熱室）、
１４：蓄熱槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 乾燥空気を水に接触させて得られる冷水によ
   り冷房を行う冷房システムにおいて、空気を親水
   性繊維に接触させて乾燥空気を得る手段、該乾燥
   空気を水に接触させて冷水を得る手段、該冷水に
   より冷房を行う手段、および水分を吸収した親水
   性繊維（活性炭素繊維、炭素繊維を除く）を太陽
   光又はその他の熱源に曝し集蓄した熱によつて水
   分を離脱させ、前記親水性繊維を再生する手段と
   よりなる冷房システム。 ２ 親水性繊維がセルロースかそれ以上の吸湿性
   の繊維である特許請求の範囲第１項記載の親水性
   繊維を用いた冷房システム。 ３ 親水性性能が、任意の繊維に吸湿性ポリマー
   を塗布及び／又は含浸させた繊維である特許請求
   の範囲第１項記載の親水性繊維を用いた冷房シス
   テム。 ４ 親水性繊維がシリカゲルのような水分吸着剤
   及び／又は塩化リチウムのような水分吸収剤を含
   有させたものである特許請求の範囲第１項ないし
   第３項記載の親水性繊維を用いた冷房システム。 ５ 親水性繊維を環状ベルトに成形し、その一部
   で水分を吸着又は吸収させて乾燥空気を得、他の
   一部で水分の離脱を行いつつ該環状ベルトを循環
   移動させることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第４項記載の親水性繊維を用いた冷房シ
   ステム。 ６ 平面シート状に成形した親水性繊維の片面に
   空気を接触させて乾燥空気を得るとともに、その
   反対面に太陽熱又は他の熱を当てて該シート状親
   水性繊維の厚み方向に水分を移動させつつ同時に
   水分の吸着又は吸収操作と離脱操作とを行うこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項
   記載の親水性繊維を用いた冷房システム。 ７ 親水性繊維シートと相対湿度の低い雰囲気で
   水分の吸着性能又は吸収性能のすぐれた他の繊維
   シートとに空気を順次接触させることにより乾燥
   空気を得ることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第６項記載の親水性繊維を用いた冷房シ
   ステム。 ８ 親水性繊維の水分を離脱させた集蓄熱で空気
   を加熱し、この加熱空気を利用することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第６項記載の親
   水性繊維を用いた冷房システム。