JP3733637B2

JP3733637B2 - 吸着装置

Info

Publication number: JP3733637B2
Application number: JP09236396A
Authority: JP
Inventors: 真大山; 好文守屋; 直子生川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-04-15
Filing date: 1996-04-15
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2016-04-15
Also published as: JPH09276641A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水分を吸着する吸着剤を用いた吸着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のものは、実開昭５７−９３２２号公報に示すようなものが一般的であった。以下、その装置について図１９を参照しながら説明する。図１９に示すように、この装置は多孔セラミックロータに吸着剤を含浸させた通風性を有する吸着体２１に処理空気２２を直接送風し、処理空気２２が吸着体を通過する際に被吸着物質が吸着剤に吸着されるようになっている。また、吸着した吸着体２１に高温に加熱した脱着用高温空気２３を送風し、脱着用高温空気２３が吸着体２１を通過する際に吸着剤は加熱され、被吸着物質が吸着剤から脱着する。吸着体２１には、多孔セラミックロータに吸着剤を含浸させたものの他に、繊維紙状の担体に吸着剤を担持し通風路を有するようにコルゲートやハニカム状に成形したもの、吸着剤とバインダを混練し通風路を有するように押し出し成形したもの、ペレット状の吸着剤を充填したものなどがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の吸着装置は、吸着剤を担体に担持させたり、あるいはバインダでペレット状に成形したりしているため、吸着剤粒子の全表面積に対して、処理流体と接する表面積が少なく、また吸着剤が固定しているため流動する処理流体と接する表面積はさらに少ない。吸着は吸着剤表面を通して行われ、吸着剤表面の境膜の拡散はレイノルズ数に依存することから、流体と接する表面積は広い方がよく、従来の方法では吸着剤への吸着速度が低下してしまうという欠点を有していた。ここで、吸着速度とは単位時間当たりの吸着剤への吸着量を示す。
【０００４】
また、上記理由と同様に、脱着においても脱着速度が低下するという欠点を有していた。ここで、脱着速度とは単位時間当たりの吸着剤からの脱着量を示す。
【０００５】
さらに、吸着剤には吸着剤以外の担体やバインダ等を含むため、吸着剤の加熱効率が悪く、吸着剤の温度上昇速度が遅くなり、脱着速度が遅くなるという課題も有していた。
【０００６】
また、加熱した脱着用流体を外部へ放出するため、熱的損失が大きいという課題も有していた。
【０００７】
また、吸着剤粒子や粒径の細かいペレットを充填した吸着剤を用いると、圧損が大きくなり装置が大型化したり、充填物の飛散防止の対策をとる必要があるといった課題を有していた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の吸着装置は、上記課題を解決するために、空気中の水蒸気を吸着する吸着剤と、一部壁面に前記吸着剤の粒径よりも小さい孔径を有する透湿膜を用いた閉路とを有し、前記閉路内において前記吸着剤を送風機またはポンプにより循環させ、前記閉路外部の空気中の水蒸気を前記透湿膜を通して前記吸着剤に吸着させる吸着装置とする。
【０００９】
本発明の吸着装置および脱着装置は上記した構成から明らかなように、吸着剤を担体に担持したりせず、粒子のままで扱うため吸着剤と処理流体の接触面積が拡大し、またほとんど全ての粒子が処理流体と相互運動することから、吸着あるいは脱着速度が増大するものである。また、吸着剤が閉路内に封入されているため、吸着剤の劣化や破損等により外部の環境中に流失することがないものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の吸着装置は、空気中の水蒸気を吸着する吸着剤と、一部壁面に前記吸着剤の粒径よりも小さい孔径を有する透湿膜を用いた閉路とを有し、前記閉路内において前記吸着剤を送風機またはポンプにより循環させ、前記閉路外部の空気中の水蒸気を前記透湿膜を通して前記吸着剤に吸着させる吸着装置としてあり、吸着剤と処理流体の接触面積が拡大し、またほとんど全ての粒子が処理流体と相互運動することから、吸着速度が増大する。また、吸着剤が閉路内に封入されているため、吸着剤の劣化や破損等により外部の環境中に流失することがない。
【００１１】
また、閉路内において吸着剤と閉路内の空気とを送風機またはポンプにより循環し、閉路外部の空気中の水蒸気を透湿膜を通して吸着剤に吸着するようにしているので水蒸気の吸着速度が増大する。
【００１２】
請求項２記載の発明は、透湿膜は、水蒸気のみを透過するようにした請求項１記載の吸着装置としているので、他の物質の吸着材への吸着が行われず、特定の吸着速度をより増加させることができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、透湿膜の部分を複数に分岐して構成しているので閉路内外の物質移動の面積が増大し、物質移動量が増大する。
【００１４】
請求項４記載の発明は、透湿膜の表面に付着した吸着剤を脱落させる脱落手段を設けることにより、吸着剤粒子が多孔質材表面に付着し目詰まりの状態、すなわち多孔質材あるいは透湿膜を通しての被吸着物質の移動速度の低下を防ぐことができる。
【００１５】
さらに、請求項５記載の発明は、閉路内部の壁面に付着した吸着剤を脱落させる脱落手段を設けているので、吸着剤が壁面に付着して閉路内を循環しなくなることを防ぐことができる。
【００１６】
また、請求項６記載の発明は、加熱装置により吸着剤を加熱して、前記吸着剤から脱着した水蒸気を透湿膜を通して閉路外部へ放出するので、吸着剤からの水蒸気の脱着速度が増大する。
【００１７】
また、請求項７記載の発明は、多孔質材の部分に、閉路の外側から流体を強制的に通過させるようにしているので、多孔質材と閉路外部の流体との被吸着物質の物質移動が促進され、閉路内部の被吸着物質濃度が低くなり、脱着速度がさらに増大する。
【００１８】
また、請求項８記載の発明は、多孔質材の部分に、閉路の外側から補助加熱装置で加熱した流体を強制的に通過させるようにしているので、多孔質材と閉路外部の流体との被吸着物質の物質移動が補助加熱しない場合よりも促進されるとともに、閉路内流体および吸着剤の温度低下を防ぎ、脱着速度がさらに増大する。
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、処理流体は空気で、被吸着物質が水蒸気の場合について例示する。
【００２０】
（実施例１）
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の実施例１を示す。粒径が０．５〜１０μｍのゼオライト粒子である吸着剤１は、一部壁面に孔径が０．０１μｍで水蒸気を透過する多孔質材２を用いた閉路３の中に封入されている。また、閉路３内には例えば送風機などの吸着剤輸送装置４，６，７が設置されている。
【００２１】
上記構成において、吸着剤輸送装置４によって吸着剤１は閉路３内を移動、循環し、吸着剤１は閉路３内の空気中の水蒸気を吸着する。これによって、閉路内外で水蒸気の濃度差を生じると、多孔質材２を通して閉路外部の空気中の水蒸気５が閉路内に移動するため、吸着剤１は閉路３の外部の水蒸気を吸着することができる。また、吸着剤１の粒子は担体等に担持されることなく粒子そのものとして扱われているため、吸着剤と処理流体の接触面積が拡大し、またほとんど全ての粒子が処理流体と相互運動することから、吸着速度を増大する。
【００２２】
なお、閉路３の形状は、吸着剤が移動、循環するならば、図１（ｂ），（ｃ）に示したように、明確に流路が形成されている必要はない。また、吸着剤輸送装置４，６，７は送風機の他に、ポンプや噴粒機、あるいはベルトコンベアのようなものでもよい。
【００２３】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２を示す。図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した実施例１において、多孔質材２のかわりに孔径が０．０１μｍで水蒸気のみを選択的に透過する多孔質材８を設置した構成である。
【００２４】
上記構成において、動作および効果は実施例１と同様であるが、被吸着物質である水蒸気のみを選択的に透過するため水蒸気のみが閉路内に移動し、他の物質が吸着剤１に吸着されていることを抑え、実施例１の場合よりも水蒸気の吸着速度を上げることが出来る。
【００２５】
（実施例３）
次に、実施例３を図３により説明する。図１（ａ）に示した実施例１において、吸着剤輸送装置４のかわりに吸着剤１と閉路内の空気を循環する送風機９を設置した構成である。
【００２６】
上記構成において、送風機９によって吸着剤１と閉路内空気とは閉路３内を移動、循環し、吸着剤１は閉路３内の空気中の水蒸気を吸着する。閉路内外で水蒸気の濃度差を生じると、多孔質材２を通して閉路外部の空気中の水蒸気５が閉路内に移動するため、吸着剤１は閉路３の外部の水蒸気を吸着することができる。吸着剤１の粒子は担体等に担持されること無く粒子そのものとして扱われているため、吸着剤１と処理流体の接触面積が拡大し、またほとんど全ての粒子が処理流体と相互運動することから、吸着速度を増大する。また、閉路３内の空気が多孔質材２の表面を流動しているため、多孔質材２から閉路３内部への水蒸気の拡散が促進され、吸着速度の向上に寄与する。
【００２７】
（実施例４）
次に、実施例４を図４により説明する。図３に示した実施例３において、多孔質材２の部分に送風手段となる外部送風機１０により空気を送風する構成である。
【００２８】
上記構成により、実施例３の動作に加え、外部送風機１０は多孔質材２の部分に閉路３の外側より空気を送風する。これにより、実施例３の効果に加え、閉路３の外部の空気と多孔質材２との間の水蒸気の物質移動が促進され、さらに吸着速度は増加する。
【００２９】
（実施例５）
図５は、本発明の実施例５を示すが、実施例３と同様の構成、動作、効果である。ただし、多孔質材２のかわりに透湿膜１１とした。
【００３０】
（実施例６）
次に、実施例６を図６により説明する。実施例３と同様の構成であるが、多孔質材２の部分を複数に分岐した構成である。動作は実施例３と同様であるが、効果は実施例３の動作に加え、閉路３の内部の空気と多孔質材２、および多孔質材２と閉路３の外部の空気との接触面積を有効的に大きくでき、閉路３の内外の空気の水蒸気の物質移動が促進され、さらに吸着速度は増加する。
【００３１】
（実施例７）
次に、実施例７を図７により説明する。実施例３と同様の構成であるが、振動により多孔質材２に付着した吸着剤１を脱落させる振動装置１２が設置されている。動作は実施例３と同様であるが、振動装置１２は振動して、多孔質材２の表面に付着した吸着剤粒子を脱落させる。吸着剤１の粒子が多孔質材２の表面に付着し、多孔質材２が目詰まりの状態になり水蒸気の拡散が阻害されるのを防ぐ効果がある。
【００３２】
（実施例８）
次に、実施例８を図８により説明する。実施例３と同様の構成であるが、振動により閉路３に付着した吸着剤１を脱落させる振動装置１３が設置されている。動作は実施例３と同様であるが、振動装置１３は振動して、閉路３の表面に付着した吸着剤粒子を脱落させる。吸着剤１の粒子が閉路３の表面に付着し、付着した吸着剤が閉路内を循環せず、有効的に吸着が行われなくなることを防ぐものである。また、多孔質材２に付着した吸着剤をも脱落させ、多孔質材２が目詰まりの状態になり水蒸気の拡散が阻害されることを防ぐ効果もある。
【００３３】
（実施例９）
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の実施例９を示す。粒径が０．５〜１０μｍのゼオライト粒子である吸着剤１は、一部壁面に孔径が０．０１μｍで水蒸気を透過する多孔質材２を用いた閉路３の中に封入されている。また、閉路３内には例えば送風機などの吸着剤輸送装置４，６，７と電気ヒータ等の加熱装置１４が設置されている。
【００３４】
上記構成において、加熱装置１４により閉路３内および吸着剤１は加熱され、吸着剤輸送装置４によって加熱された吸着剤１は閉路３内を移動、循環する。この際に、吸着剤１は加熱されたため脱着し、閉路３内の空気中に水蒸気を放出する。これによって、閉路内外で水蒸気の濃度差を生じると、多孔質材２を通して閉路内の水蒸気１５は閉路外部の空気中へ移動するため、吸着剤１は閉路３の外部へ水蒸気を脱着、放出することができる。吸着剤１の粒子は担体等に担持されること無く粒子そのものとして扱われているため、吸着剤と処理流体の接触面積が拡大し、またほとんど全ての粒子が処理流体と相互運動することから、脱着速度を増大する。また、担体やバインダ等を用いないため、吸着剤のみを加熱すればよく、省エネルギ化を図ることができる。また、多孔質材を用いた閉路内で加熱されるため熱の流れによる流失が少なく、従来のような開放型と比べて、さらに省エネルギ化を図ることができる。
【００３５】
なお、閉路３の形状は、吸着剤が移動、循環するならば、図９（ｂ），（ｃ）に示したように、明確に流路が形成されている必要はない。また、吸着剤輸送装置４，６，７は送風機の他に、ポンプや噴粒機、あるいはベルトコンベアのようなものでもよい。
【００３６】
（実施例１０）
次に、本発明の実施例１０を図１０に示す。粒径が０．５〜１０μｍのゼオライト粒子である吸着剤１は、一部壁面に孔径が０．０１μｍで水蒸気を透過する多孔質材２を用いた閉路３の中に封入されている。また、閉路３内には例えば送風機などの吸着剤輸送装置４が設置され、閉路３全体を減圧する真空ポンプ等の減圧装置１６が設置されている。
【００３７】
上記構成において、減圧装置１６により閉路３内外の空気は減圧され、吸着剤１は水蒸気を脱着する。この時、吸着剤輸送装置４によって吸着剤１は閉路３内を移動、循環しており、また吸着剤１の粒子は担体等に担持されること無く粒子そのものとして扱われているため、吸着剤と処理流体の接触面積が拡大し、水蒸気の脱着、拡散が容易となり脱着速度は増加する。
【００３８】
（実施例１１）
次に、実施例１１を図１１により説明する。図１０に示した実施例１０の構成に加え、電気ヒータ等の加熱装置１４を設置してある。実施例１０の動作に加え、加熱装置１４により加熱を行う。これにより、実施例１０の場合よりも、吸着剤の脱着が容易になり、より脱着速度を向上させることができる。また、実施例１０の場合より圧力を高くでき、装置の小型化も図れる。
【００３９】
（実施例１２）
次に実施例１２を図１２により説明する。図９（ａ）に示した実施例９において、吸着剤輸送装置４のかわりに吸着剤１と閉路内の空気を循環する送風機９を設置した構成である。
【００４０】
上記構成において、加熱装置１４により閉路３内および吸着剤１は加熱され、送風機９によって加熱された吸着剤１は閉路３内を移動、循環する。この際に、吸着剤１は加熱されたため脱着し、閉路３内の空気中に水蒸気を放出する。閉路内外で水蒸気の濃度差を生じると、多孔質材２を通して閉路内の水蒸気１５は閉路外部の空気中へ路内に移動するため、吸着剤１は閉路３の外部へ水蒸気を脱着、放出することができる。実施例９の効果に加え、閉路３内の空気が多孔質材２の表面を流動しているため、閉路３内部から多孔質材２への水蒸気の拡散が促進され、閉路内の空気の水蒸気濃度が下がることから脱着速度は向上する。
【００４１】
（実施例１３）
次に、実施例１３を図１３により説明する。図１２に示した実施例１２において、多孔質材２の部分に外部送風機１０により空気を送風する構成である。
【００４２】
上記構成により、実施例１２の動作に加え、外部送風機１０は多孔質材２の部分に閉路３の外側より空気を送風する。これにより、実施例１２の効果に加え、多孔質材２と閉路３の外側空気と間の水蒸気の物質移動が促進され、さらに脱着速度は増加する。
【００４３】
（実施例１４）
次に実施例１４を図１４により説明する。図１３に示した実施例１３において、補助加熱装置１７を設置し、加熱させた温風を外部送風機１０により多孔質材２の部分に送風する構成である。
【００４４】
上記構成により、実施例１３の動作に加え、外部送風機１０は多孔質材２の部分に閉路３の外側より空気を送風する。これにより、実施例１３の効果に加え、多孔質材２の外部の空気の飽和吸着量が増大することから多孔質材２と閉路３の外側空気と間の水蒸気の物質移動が促進され、さらに脱着速度は増加する。
【００４５】
（実施例１５）
図１５は、本発明の実施例１５を示すが、実施例１３と同様の構成、動作、効果である。ただし、多孔質材２のかわりに透湿膜１８とした。
【００４６】
（実施例１６）
次に、実施例１６を図１６により説明する。実施例１３と同様の構成であるが、多孔質材２の部分を複数に分岐した構成である。動作は実施例３と同様であるが、効果は実施例３の動作に加え、閉路３の内部の空気と多孔質材２、および多孔質材２と閉路３の外部の空気との接触面積を有効的に大きくでき、閉路３の内外の空気の水蒸気の物質移動が促進され、さらに脱着速度は増加する。
【００４７】
（実施例１７）
次に、実施例１７を図１７により説明する。実施例１３と同様の構成であるが、振動により多孔質材２に付着した吸着剤１を脱落させる振動装置１２が設置されている。動作は実施例３と同様であるが、振動装置１２は振動して、多孔質材２の表面に付着した吸着剤粒子を脱落させる。吸着剤１の粒子が多孔質材２の表面に付着し、多孔質材２が目詰まりの状態になり水蒸気の拡散が阻害されるのを防ぐ効果がある。
【００４８】
（実施例１８）
次に、実施例１８を図１８により説明する。実施例１３と同様の構成であるが、振動により閉路３に付着した吸着剤１を脱落させる振動装置１３が設置されている。動作は実施例１３と同様であるが、振動装置１３は振動して、閉路３の表面に付着した吸着剤粒子を脱落させる。吸着剤１の粒子が閉路３の表面に付着し、付着した吸着剤が閉路内を循環せず、有効的に吸着剤の加熱および脱着が行われなくなることを防ぐものである。また、多孔質材２に付着した吸着剤をも脱落させ、多孔質材２が目詰まりの状態になり水蒸気の拡散が阻害されることを防ぐ効果もある。
【００４９】
なお、上記の各実施例では加熱装置として電気ヒータを用い、これを閉路内に設置しているが、閉路壁面を加熱する方式ででもよい。また、他の加熱源でもよく、たとえばマイクロ波で加熱することもできる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明の吸着装置および脱着装置によれば、吸着剤と処理流体の接触面積が拡大し、またほとんど全ての粒子が処理流体と相互運動することから、吸着あるいは脱着速度が増大する。また、吸着剤が閉路内に封入されているため、吸着剤の劣化や破損等により外部の環境中に流失することがない。また、多孔質材を用いた閉路内で加熱されるため熱の流れによる流失が少なく、従来のような開放型と比べて、さらに省エネルギ化を図ることができる。また、吸着剤が閉路内に封入されているため、吸着剤の劣化や破損等により外部の環境中に流失することがないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の吸着装置の実施例１を示す断面図
【図２】本発明の吸着装置の実施例２を示す断面図
【図３】本発明の吸着装置の実施例３を示す断面図
【図４】本発明の吸着装置の実施例４を示す断面図
【図５】本発明の吸着装置の実施例５を示す断面図
【図６】本発明の吸着装置の実施例６を示す断面図
【図７】本発明の吸着装置の実施例７を示す断面図
【図８】本発明の吸着装置の実施例８を示す断面図
【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の脱着装置を示し実施例９を示す断面図
【図１０】本発明の脱着装置を示し実施例１０を示す断面図
【図１１】本発明の脱着装置を示し実施例１１を示す断面図
【図１２】本発明の脱着装置を示し実施例１２を示す断面図
【図１３】本発明の脱着装置を示し実施例１３を示す断面図
【図１４】本発明の脱着装置を示し実施例１４を示す断面図
【図１５】本発明の脱着装置を示し実施例１５を示す断面図
【図１６】本発明の脱着装置を示し実施例１６を示す断面図
【図１７】本発明の脱着装置を示し実施例１７を示す断面図
【図１８】本発明の脱着装置を示し実施例１８を示す断面図
【図１９】従来例の吸着あるいは脱着装置における原理図
【符号の説明】
１吸着剤
２，１８多孔質材
３閉路
４，６，７吸着剤輸送装置
５，１５水蒸気
９送風機
１０補助送風機
１１，１８透湿膜
１２，１３振動装置
１４加熱装置
１６減圧装置
１７補助加熱装置

Claims

空気中の水蒸気を吸着する吸着剤と、一部壁面に前記吸着剤の粒径よりも小さい孔径を有する透湿膜を用いた閉路とを有し、前記閉路内において前記吸着剤を送風機またはポンプにより循環させ、前記閉路外部の空気中の水蒸気を前記透湿膜を通して前記吸着剤に吸着させる吸着装置。
透湿膜は、水蒸気のみを透過するようにした請求項１記載の吸着装置。
透湿膜の部分を複数に分岐してなる請求項１または２記載の吸着装置。
透湿膜の表面に付着した吸着剤を脱落させる脱落手段を備えた請求項１または２記載の吸着装置。
閉路内部の壁面に付着した吸着剤を脱落させる脱落手段を備えた請求項１または２記載の吸着装置。
加熱装置により吸着剤を加熱して、前記吸着剤から脱着した水蒸気を透湿膜を通して閉路外部へ放出するようにした請求項１〜５のいずれか１項記載の吸着装置。
閉路の外側から流体を強制的に通過させてなる請求項６記載の吸着装置。
閉路の外側から補助加熱装置で加熱した流体を強制的に通過させてなる請求項６記載の吸着装置。